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摘要：当前，4G网络的应用越来越广泛，用户对4G网络的服务提出了更高的要求，高话务场景下的网络覆盖问题是当前重点研究的课题之一。本文分析了4G网络高话务场景的总体部署原则，并对高话务场景下的4G网络优化配置方案进行了详细的介绍，旨在为其他高话务场景下的4G网络优化方案设计提供参考。
关键词：4G网络；优化；研究
0 引言
随着信息技术的快速发展，4G通信网络作为我国最先进的通信方式之一，得到了越来越广泛的应用，并给我们的生活带来了极大的便利。然而，在高话务场景下，4G网络用户的业务行为发生显著的变化，给4G设备造成冲击，用户感受显著降低。为满足广大用户的需求，确保在高话务场景下用户的业务感受，研究高话务场景下的4G网络优化具有重要的现实意义。鉴于此，笔者进行了相关介绍。
1 4G网络高话务场景总体部署原则
4G网络高话务量场景的典型特点是4G用户及业务种类众多，随着高发话务量的冲击，主控板和基带板CPU负荷增加，同时并发接入请求数增多，随机接入碰撞概率加大，用户调度请求受限。在高话务量场景下，不但要保障用户接入使用4G网络，还需确保用户的良好业务感知，重点需要考虑以下网络保障原则。
（1）确保厂家LTE设备稳定版本。
（2）重点保障上行业务需求。
（3）对部分相关资源数据、无线参数等方面依据特定的要求进行设置。
（4）当小区业务极忙或用户极多时关闭消耗系统资源较多的特性算法。
（5）当话务量攀升到设备能力极限时，考虑进行扩容或者异系统迁移。
（6）及时启动应急保障方案。
2 4G高话务场景网络优化配置方案
2.1 用户及业务预测
在大型体育赛事、演唱会场景下，预计主要业务类型为IM类业务（微博、微信）、Web浏览业务和流媒体业务（Streaming）等，其中IM类业务与Web业务的占比量较高，而Streaming、FileTransfer、Game等业务类型占比较低。在保证用户感知情况下，网络需要保障各类业务的基本带宽需求。高话务场景下，典型的网络业务需求如表1所示。
表1高话务场景网络典型业务需求
实际进行网络规划设计时，可按照每小区200用户，上行7Mbit/s、下行35Mbit/s进行估算，所有用户并发的极端条件下，每用户上行带宽为35kbit/s，下行带宽为175kbit/s。假设现网并发传输率为20%，每用户上行带宽可支持175kbit/s，下行带宽可支持875kbit/s。
以下为几个高话务场景的典型实例，其用户业务模型如表2所示。
表2 高话务场景业务模型实例
从上述实际的用户业务模型来看，实例3的上行每用户速率较高，175kbit/s的上行带宽不满足业务要求，可采用单载波上下行时隙2：2配置或者双载波上下行时隙1：3配置方式。
以覆盖场景内LTE用户总数，除以单小区可以接纳的LTE用户数，得到满足覆盖场景内容量需要的小区数量。如果现场已有的小区数量无法满足，则需要通过小区分裂、小区扩容等方式，增加小区或频点数量。如果现场组网方式为单层网，则相邻小区间应配置不同频点，以降低同频干扰，提高小区边界用户业务感受。如果使用应急通信车进行补充覆盖，应急通信车的小区频点应与周边网络频点错开，必要时可以使用D3频点。
不同场景的业务模型会有一定差别，在用户及业务预测上，应根据实际情况灵活应用。
2.2 资源数据配置
高话务场景下，应保障设备的稳定性，正确配置时隙配比关系，对于资源数据PRACH、PDCCH、PUCCH、SRS应进行合理的配置，满足用户的接入资源，保证网络的容量需求，同时兼顾网络质量保障。
子帧配比影响LTE小区的上下行资源分配，影响小区吞吐量及小区容量。PRACH、PDCCH、PUCCH、SRS等物理资源配置影响小区支持用户数，相关参数需合理配置，以满足小区容量需求。由于物理资源与子帧配比有关，参数配置需与子帧配比相匹配，子帧配比变化后，物理资源配置参数也需作相应变化。
在高话务保障前期，需要针对下面5项版本及资源类配置进行核查，以满足高话务场景用户数及小区容量的要求。
2.2.1 版本检查
不同的设备版本对容量的支持能力不同，需要提前检查现场版本是否已经升级至通过大容量测试的稳定版本。
2.2.2 时隙配比
根据高话务量场景用户的行为，室内覆盖应使用E频段，上下行时隙2：2配比，以满足上行业务需求。
表3 PRACH配置表
如果使用了D或F频段进行覆盖，D频段或F频段的时隙配比应与周边宏站网络的时隙配比保持相同，以避免与周边宏站产生时隙间干扰。此时用户的上行容量受限情况比较突出，应使用多个频点进行重叠覆盖。
2.2.3 PRACH时频资源配比
在高话务场景中，PRACH资源需要进行调整，随机接入的配置会影响到用户接入成功率，应根据小区覆盖范围、干扰水平等进行差异化的配置。具体的配置如表3所示。
2.2.4 PDCCH配置
目前某些厂家默认配置PDCCH符号数为自动调整，随着每TTI调度用户数增加占用到最大符号数。对于高话务场景PDCCH的具体配置如表4所示。
表4 PDCCH配置表
以上需要说明的是，对于大用户负荷场景，动态CFI无法获得增益且影响系统容量，建议关闭该功能，配置当前系统带宽可配的最大CFI。
2.3 无线优化参数配置
通过调整资源数据配置，使得控制信道物理资源能够满足高话务用户数和容量的需求。而无线优化参数配置，可以预防空口信令过多，CPU超负荷等系统处理能力的问题，保证系统性能和稳定性。
高话务场景，可适当调整无线参数或启动/关闭部分功能，保证系统性能和稳定性，避免不必要的系统开销，包括准入控制参数、定时器参数、传输模式等参数，以及特性算法、软采等功能。
适当调整UE不活动定时器及RRC连接建立请求及重建等定时器，避免终端频繁发起网络连接，降低系统负荷。传输模式建议采用TM3，提供系统吞吐量。高话务场景建议关闭部分特性算法，如连接态DRX，同时开启负载均衡算法，以提升系统性能。此外，为降低系统开销，需关闭软采及MR功能，仅配置必要的邻区关系。
2.3.1 定时器参数调整
高话务场景下，需要注意定时器的相关参数调整，一些在PRACH和RRC过程中的定时器需要合理设置，保障网络稳定性能，对资源的消耗过大会导致大量用户感知问题及KPI指标劣化。
适当增加T300定时器的配置时间，抑制超时后的频繁RRC建立。
适当增加T302定时器的配置时间，增加在RRC连接建立拒绝后延长惩罚的时间，降低导致信令风暴的可能性。该定时器调整会对用户感受有略微影响，修改配置时应注意。
建议设置T304定时器的配置时间为较大，避免切换失败而做重建立的次数过多。
适当增加UE存活检测周期的配置时间，拉长不活动定时器，让部分用户保持在线，减少接入尝试次数，以减少CPU的消耗。
2.3.2 传输模式参数调整
当室内无线环境较好时，建议双通道场景将MIMO模式固定配置为TM3，单通道场景固定配置为TM1，提升系统吞吐量。
2.3.3 关闭特性算法
在高话务量保障场景，为减少系统资源占用，提高系统并发处理能力，当小区业务极忙或用户极多时关闭消耗系统资源较多的特性算法，建议根据实际情况选择性的关闭DRX、ANR、COMP、流控算法等。
2.3.4 负载均衡
负载均衡功能即在业务高峰期将高负荷小区中的部分业务分担至其他低负荷小区（如同覆盖的分层小区或相同覆盖层的周边小区），从而在保证用户感知的前提下降低高话务量小区负荷。为降低小区拥塞的风险，应打开负载均衡开关，将业务均衡分配到各小区上，包括异频小区负载均衡和同频小区之间的负载均衡。
负载均衡方案分为连接模式的负载均衡和空闲模式下用户的驻留的用户均衡。
异频邻区负载均衡根据小区的负载情况，将负载高的小区的用户切换到负载低的小区中。通过检查小区的负载触发门限，本小区的负载情况和邻区间的负载差值，潜在用户的切换门限等将满足条件的用户切换到负载低的小区中。
同频邻区负载均衡根据本小区及邻区间的负载情况，修改邻区间的移动性参数，将部分用户切换到低负载的小区中。通过检查小区的负载触发门限，本小区负载情况及邻区的负载情况，选择合适的邻区修改邻区间的移动性参数，使得满足条件的用户切换到低负载的小区中，从而降低本小区的负载。
空闲模式下根据频率优先级及不同小区用户均衡的比例，用户分别驻留在不同频率的小区中，避免大量用户驻留同一小区。
负载均衡优先应考虑异频间的负载均衡（基于负载的切换），然后考虑同频间负载触发的移动性参数的修改。
2.4 应急处理
如果对关键场景进行保障，应在后台对小区的性能指标进行至少为15min粒度的监控。当小区掉线率或拥塞率高于某一门限时需启动应急处理方案，如进行小区收缩、干扰抑制、负载均衡等。具体应急处理措施如下：
（1）采取容量扩充方案，开启第二载波、启用应急通信车。
（2）在CPU负载偏高时，减少UE发起接入的次数。
（3）小区覆盖范围收缩：调整下倾角或减小RS功率，缩小高话务小区的覆盖范围，将部分边缘用户推到负载较轻的邻区。
（4）负载均衡：2G/3G/4G多网协同。
（5）其他参数临时调整：修改切换门限，更容易切换到周边小区，更难切换到高负荷小区。
2.5 重点用户及业务保障
在大型活动中，如有视频转播等业务，需要单独保证业务质量，从调度策略、接纳策略等方面进行控制。
建议核心网侧对于视频转播类业务设置为固定带宽的GBR业务，同时合理设置eNodeB内部调度算法和接入算法，以优先保障GBR业务。为保证负荷较大时的优先接入，核心网需为保障用户配置更高的ARP优先级和抢占属性。基站侧根据核心网配置的ARP优先级、抢占属性及QCI等级和业务类型，对保障用户进行优先接纳和优先调度。
针对大型活动中的需要单独保障的业务，需要通过端到端的QoS保障来实现，对于视频回传业务，可以通过修改子帧配比、调度优先（基于QCI）、上行最低速率保障等方式来保障业务感知。
3 结语
综上所述，在大型活动或者自然灾害中，用户接入数量及用户感受显著降低，这严重阻碍了4G通信网络的发展。因此，要对高话务场景下的4G网络优化进行深入的研究，对相关参数进行核算，确保4G网络优化方案的合理性，从而保障用户在高话务场景下的业务感受，更好地为人们提供优质的服务，促进4G网络的优化和发展。
参考文献：
[1]陈雷，黄久成，王乙名.高话务场景下的4G容量优化分析[J].邮电设计技术.2016（02）
[2]陈志煜.高话务场景下的TD-LTE规划建设解决方案[J].移动通信.2016（06）
论文作者:李建城
论文发表刊物:《基层建设》2016年15期
论文发表时间:2016/11/18
标签：话务论文; 用户论文; 小区论文; 业务论文; 场景论文; 负载论文; 网络论文; 《基层建设》2016年15期论文;