LTE技术在大话务创意产业园的应用研究
苏亮
摘要：苏州创意产业园由苏州工业园区政府投资兴建的一个主打软件园，已成为江苏省乃至全国重要的软件外包和集成电路设计基地、创新型人才、研发机构和高科技企业的集聚和辐射地。苏州创意产业园内用户集中，白领群体追求时尚，品牌归属感强，是高端优质客户的主力。提升软件园内用户的nps，对于4G运营商来说，具有不可估量的战略意义。软件园规划优化思路，积累软件园的规划经验，选取典型场景进行规划研究，并输出了相应的经验。
关键词：软件园；创意产业园；LTE；规划；覆盖容量
1覆盖类优化
1.1室内覆盖提升
1.1.1 Lampsite的应用
（1）Lampsite技术分析。Lampsite可部署多制式的室内网络；BBu具有基带资源共享功能，仅通过一根光纤就能承载多个小区，最大可节省87%的光纤资源；其楼内部署采用PoE供电，仅需一根网线，就能实现供电和数据传输功能，有效降低了施工难度和部署成本。Lampsite具备简洁高效的扩容能力：在网络建设初期，pRRU之间通过小区合并可减少小区切换、降低干扰；当网络负载较高时，可以分裂成多个逻辑小区，并通过Adaptive SFN（自适应单频点组网）技术，实现干扰与容量的平衡，无需任何工程改造，仅升级软件就能提升网络容量。
（2）采用Lampsite后改善情况如图1所示。
1.1.2 Easymacrocell在室内的应用
（1）Easymacro技术分析。EasyMacro解决方案相比传统宏站，具备体积小、重量轻、多频多模、高容量、外形美观、部署快速等优势，是城区新建加密站的首选。EasyMacro解决方案采用AAS技术，将天线和射频集成，采用了“软件定义频段技术”，可以支持1.8～2.1 GHz超宽工作带宽，同时支持大功率输出（1.98G+2.1 G：2×20 W+2×20 W，总功率：2×40 W），灵活匹配运营商的覆盖场景，关键规格如图2所示。
（2）采用Easymacro后改善情况，对比如图3所示。
1.1.3 Femto的应用
（1）Femto技术分析。目前Femto为解决室内弱覆盖的有力手段之一，Femto技术的优势在于不仅能够利用固网资源，吸收4G业务，减轻4G宏网的业务流量压力；还能够弥补网络覆盖的不足，提高室内覆盖的质量和用户的业务体验，增强用户的黏性。在大规模应用后，Femto的推广成本、以及业务的运营成本（比宏网络更低）能够得到降低，成为运营商赢得用户的利器。
目前集团采购的Femto型号为TDD-LTEEN1800皮基站。规格如表1所示和图4所示。
TDD-LTE企业级家庭基站与UE、宽带接入网、安全网关、Femto网关、WLAN AC等网络侧设备形成一个完整的通信系统，该通信系统的结构以及Femtocell在整个通信网中的位置如图5所示。
（2）采用Femto后改善情况如图6所示。
1.2室外覆盖提升
室外道路指标为传统的KPI考核指标，VOLTE指标为下阶段考核的重点，考虑到VOLTE业务相比FTP业务所要求的RSCP和SINR都相对更高，所以本次对创意产业园周边道路的覆盖率进行重点优化，采取的手段为Easymacro小基站增补和六扇区天馈调整两种方案进行优化。
六扇区天馈调整作为基础覆盖，小基站作为补忙手段，点面相结合，优化后指标提升明显。
1.2.2 Easymacro覆盖场景
居民区商业区域深度覆盖居民区外街道，城市支路覆盖主干道、广场、景区覆盖
创意产业园的实际情况与应用。新平路为创意产业园西面支路，由于周边楼宇阻挡，该道路上RSRP强度在-90～100dBm间，SINR持续质差，对高清语音业务的mos和用户感知影响较大。
由于楼顶协调建筑困难，而且该道路为城市支路，考虑用Easymacrocell路燈杆覆盖效果较好，相比楼顶站点，路灯杆不仅对道路有良好的覆盖，还可以吸收邻街楼宇中用户的话务。
1.2.3六扇区调整强化覆盖
六扇区技术分析。苏州目前站点多是采用GSM：GSM900和DCS1800双层组网，LTE：LTE-F和LTE-D双层组网，建网初期采取的三扇区宏蜂窝结构已不能满足今日的用户需求。随着用户数的增长，业务需求的变化，传统的三扇区无法做到对用户的精细化覆盖。所以随着LTE三期一阶段的建网完成，2G和4G的双层网结构完善，苏州全区采取了六扇区方案重新进行网络结构优化和调整。
六扇区方案的总体思路为：GSM900与LTE-F天线同向覆盖，覆盖区域为密集话务需求场景及热点投诉区域；DCS1800与LTE-D天线同向覆盖，覆盖区域主要为道路和一些距基站较近的话务需求区域。
2创意产业园的实际情况与应用
对创意产业园周边进行DT测试，分析log发现主要弱覆盖路段为崇文路和崇文路与新平路交叉口以南，RSRP在-90～-110 dBm间，对高清语音业务的mos和感知影响较大。而在创意产业园内的两个基站：市区创意产业园和市区欧瑞动漫都是F+D双层网覆盖，可采用D频段覆盖道路，F频段对创意产业园内部楼宇深度覆盖的六扇区覆盖方式。
2.1容量类优化
苏州创意产业园内人员比较密集，随着大量软件公司的入驻，因此软件园内的白领人员总数很大。
软件园内人数变化普遍趋势如下：
（1）每年人数基本稳定，稳步增长；（2）每天早八点至晚八点用户较多，潮汐效应明显；（3）周一至周五软件园内人员较多而周末较少。
2.2合理规划站点
要保证良好的覆盖以及容量，合理的站点规划是必不可少的一环。规划不合理，覆盖可能会达标，但必然导致部分容量的浪费，站点负载的不均衡，间接地影响到用户的感知。如图10所示，创意产业园内，目前存在的室内分布系统7套，共21个小区，宏站1套，共15个小区，Lampsite一套，共3个小区，Easymacrocell基站2套（室内室外各1套），共5个小区，FEMTO设备3套，共3个小区。目前容量评估高峰人流量在6 000人左右，园内站点容量完全可以满足目前的负载需求。
园内其他部分均采用室分方式覆盖，Femto，Lampsite以及室内Easymacrocell覆盖范围控制的较小。Femto作用主要用来补盲，Lampsite以及室内Easymacrocell用来作为话务高峰热点区域的话务吸收。
站点规划完成之后，在维护的过程中，部分站点进行过垂直分裂或水平分裂。
创意产业园一期的1栋、2栋、3栋为互通型楼宇，中间存在长廊型过道。该种楼宇，若进行垂直分裂势必会在过道区域产生切换带，增加不必要的信令开销，为原本就负荷较高的小区雪上加霜。公司对该楼宇进行了水平分裂，即高低分层的形式。高层层内继续扩容小区采用双层网的形式进行负荷分担的同时，也开启载波聚合，提升下载速率。
水平分裂之后，楼宇内1/2/3低层与4/5/6高层均采用E1+E2+E3三载波配置的形式，E1+E2开启载波聚合功能，E3作为VOLTE专用载波，本小区层级使用4。
该种分配方式耗费BBU基带板资源较多，10台RRU开通6个小区，需要30个通道，需要使用3块D4基带板。
2.3垂直分裂
8号楼以及9号楼都是6层的楼，为苏州传视影视传媒有限公司办公楼，因公司人员较少，在规划时，将2栋楼规划成了同一个小区。后期在实际使用的过程中发现，覆盖该2栋楼的室分小区苏州创业产业园二期AL（M）1最大用户数超过200的频次较高，为高频次高负荷小区。
考虑到该2栋楼之间在物理上无任何关联，2栋楼的RRU绑定在了同一个覆盖小区下，同一个小区无法同时承载2栋楼的话务负荷，因此采用垂直分裂的形式，将两栋楼分裂成2个小区。
按照上述形式进行分裂，因未添加任何新的通道，对BBU基带板的通道需求未增加，因此无需新增基带板（若该BBU下为D4板，只能支持最大3小区，D9板支持最大6小区配置）。
2.4 MLB算法分流
在按照小区容量进行了相应的扩容之后，为避免小区间话务不均衡，需开启华为设备负载平衡（Mobility Load Balancing，MLB）特性算法。该算法打开之后，eNodeB判断小区的负载状态，当小区处于高负载状态时，将负载高小区中部分UE转移到负载低的小区，平衡异频或异系统小区之间的负载，缓解异频或异系统小区间负载不平衡状态，实现网络资源最大化利用，提升用户感受。
MLB按照触发方式，分为基于PRB利用率和基于用户数两种。目前我们采用的是基于用户数触发的异频负载均衡，在系统内容量可以承载的情况下，不进行任何系统间均衡。开启异频下行数传用户数平衡后，eNodeB以每秒为周期测量小区的下行数传用户数。
当满足如下条件时，触发异频下行数传用户数负载平衡。
3质量类优化
质量类优化工作包括VOLTE语音质量以及数据业务下载速率的提升。目前创意产业园内总体用户数在6 0003人左右，质量类优化工作对客户感知有着重要意义。
3.1 VOLTE语音质量提升
VOLTE是指LTE网络内的主叫和被叫UE和IMS间建立由IP传输网络承载的语音业务。即LTE网络内的主叫和被叫用户可以直接使用语音业务。
随着VOLTE业务的商用，越来越多的用户开通了高清语音通话功能，VOLTE用户数量呈现指数型增长。相对于数据业务来说，用户对语音业务的敏感程度较高，在用户感知中占有相当大的比重。
目前，我方在创意产业园内采用了如下4种提升语音质量的方式。
3.1.1 VOLTE业务异频组网的应用
按现网的网络策略，数据业务和VOLTE业务默认混合承载在同一LTE载波。在大话务压力测试中发现如果数据业务和VOLTE业务默认混合承载在同一LTE载波，在高负荷场景中由于数据业务用户对PRB资源（尤其是上行）、CCE资源消耗对VOLTE业务感知产生影响，由于VOLTE语音和数据业务在感知敏感度上存在较大差异，因此这类场景在单纯数据业务情况下感知影响不明显，但对VOLTE语音会出现吞字、注册困难等感知问题。
出现该问题的主要原因为，数据业务同VOLTE业务混合承载在相同的载波资源内，在高负荷大话务场景下，由于信令调度优先级高于VOLTE业务，虽然VOLTE用户数相对较少，但是由于高负荷下大量数据用户的信令调度消耗了CCE资源，在CCE资源受限后，就会导致上/下行报文无法调度的情况发生。如果无法调度的报文是信令消息，就可能会导致RRC/E-RAB建立失败或者E-RAB掉话。如果无法调度的上行报文是业务报文，就可能导致上行消息丢包。
对于QCI1承载来说，如果包处理时延和丢包率产生恶化，对业務的影响是VOLTE通话时出现较明显的吞字现象。对于QC15承载而言，由于调度困难引起的ERAB建立失败会产生无法注册的情况。
目前针对上述问题，我方在创意产业园利用切换策略实现了异频组网。具体策略如下：
VOLTE语音承载为QCI1，普通数据业务承载为QC16＼8＼9，因此可以通过基于QCI的切换方式，当用户发起OCI1业务时切换至VOLTE专用载波，实现VOLTE语音和数据分载波承载。
当VOLTE用户通话结束后OCI1承载拆链，在第二块载波上通过配置针对OCI6＼8＼9数据业务的基于频率优先级切换返回到数据业务载波，从而释放VOLTE专用载波资源。
通过以上方案可以实现VOLTE语音和数据分载波承载，在高负荷场景避免数据和语音混合承载引起的VOLTE业务感知下降问题。
3.1.2基于上行链路质差异频切换的应用
目前沿海地区省份受到大气波导干扰严重，表现为本地TD-LTE上行底噪抬高，影响到用户的上行链路质量，造成上行链路质量恶化，从而引起VOIP业务的掉话以及数据业务的掉线，影响到用户的感知。
现网中受到大气波导干扰严重的载波为F频段38400。创意产业园主要影响到的小区为内的38400宏站以及在园内建设的Easymacrocell路灯杆的38400频点，大气波导红色预警时，创意产业园宏站38400频点的底噪会出现抬升。
为避免在大气波导严重时影响到用户感知，公司采用了基于上行链路质量切换的算法结合基于业务的切换算法以及频率优先级的切换算法，在上行干扰严重导致无线环境恶化时，让用户及时切换至受扰程度较小的载波，可避免掉话掉线等问题的发生。
方案采用基于上行链路质量异频切换功能触发UE对邻区的测量，用A4事件结合VOIP业务优先级配置将受扰的38400载波上的VOIP用户引导迁移到异频38544的F2载波，数据业务采用频点优先级的方式迁移到37900以及38098的D频段载波。因基于上行链路质量的切换算法无法区分语音以及数据业务用户，现网中的切换判决依据是RSRP强度，虽然采用了VOIP优先级配置将VO频点优先下发，但也无法保证语音用户准确切换至38544载频，因此，后续结合了基于业务的切换算法，以及基于频率优先级的切换算法，准确进行分流。后续结合的这两套算法，在上一步异频组网中已经应用，因此在开启基于链路质量切换算法时，无需再特殊配置。
基于上行链路质量的异频切换是基于上行信号质量触发的。eNodeB根据上行信号检测，发现UE上行链路质量受限时，eNodeB下发事件A4的测量控制。
eNodeB下发事件A4测量控制的同时，若发现测量GAP已被激活且包含了其他的测量GAP，则不做任何处理，否则激活测量GAP。
当基于上行链路质量的测量GAP进行了一段时间（内部固定为3s），却没有触发切换时，eNodeB将停止基于上行链路质量的异频测量。
当eNodeB发现UE的上行链路质量进一步变差，但没有收到UE上报事件A4测量报告时，eNodeB会判决UE的上行链路质量严重受限，可能会产生掉话，此时eNodeB将进入盲切换流程。
当上行链路质量变好时，则UE停止基于上行链路质量的异频测量。
3.1.3 VOLTE载波小包业务降阶技术的应用
目前创意产业园场景内，VOLTE载波属于专用载波，数据业务用户已经被迁移至其他载波，VOLTE业务量较低的情况下，RB资源剩余明显，本算法的应用可以提升PDSCH资源的利用率。
本算法的主要作用是在RB资源有剩余的场景提升PDSCH资源利用率，增加下行吞吐量。在保证调度数据量不变的前提下，采用“增加分配的RB数、降低MCS”的调度策略，提升数据传输可靠性，提升用户感受。
涉及主要参数：优先MCS选择概率门限（RBPriMcs-SelectRatioThd RB）
3.1.4限制上行RLC最大分段数特性的应用
上行RLC分段主要是由上行调度分配的TBS决定。每次调度的TBS越小，上行RLC分段越多。当信道质量很差时，UE功率受限，上行调度的TBS很小，上行RLC分段很多，这样会导致：VoLTE包时延大、VoLTE业务上行丢包（UEbuffer中的VoIP包不能得到及时调度，丢包定时器超时）、RLC头/MAC头开销大、VoLTE业务的上行动态调度消耗的CCE资源和RB资源多。
语音业务对端到端时延实时性要求比较高，虽然创意产业园-110dBmMR覆盖率占比已经达到了97.29%，但仍有2.71%的小部分用户处于弱场环境下，该部分用户若使用VOLTE业务，语音质量可能会受到不同程度的影响。为此，我方在创意产业园内开启了上行RLC分段增强特性以提升弱INVOLTE用户的感知。该算法只针对OCI1的业务生效。
上行RLC分段增强算法，通过限制上行动态调度的TBS来限制VoLTE语音包的上行RLC分段数，以提高信道质量很差时的语音质量。在信道条件较好时，上行RLC分段数小于上限，该算法不生效。在信道条件很差时，上行RLC分段数大于上限，算法生效。根据VoLTE语音包大小和设置的最大RLC分段数，限制单次上行动态调度的TBS最小值，从而限制一个VoLTE语音包的上行RLC分段数不超过上限。
3.2数据业务下载速率提升
3.2.1室分系统改造MIM0双流占比提升
多入多出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）技术是一种能成倍提升系统频谱效率的技术。MIMO是对单发单收（Single Input Single Output，SISO）的扩展，泛指在发送端或/和接收端采用多根天线，并辅助一定的信号处理技术完成通信的一种技术。MIMO不仅提升系统容量，还能提高系统覆盖，带来更高的用户速率和更优质的用户体验。MIMO的增益主要包括：功率增益、复用增益、分集增益、阵列增益。功率增益可以在噪声受限场景下，提高接收端信噪比，从而提升信号接收质量。
假设每根天线的发射功率相等，则采用MR天线发射相对单天线发射可获得的功率增益为10 log（M）dB。
创意产业园内LTE室内分布系统都是在前期23G室内分布系统的基础上直接通过更换3161RRU扩充LTE BBU主控板、基带板的方式升级上来的。该种升级方式施工灵活简单，但基站侧为单天线收发，无法实现多发多收的MIMO双流，创意产业园内室分系统双流占比为0%。为此，对创意产业园进行了室内分布系统的错层改造。
3.2.2载波聚合业务的应用
3GPP在ERelease 10（TR 36.913）阶段引入了CA（Carrier Aggregation，载波聚合），通过将多个连续或非连续的载波聚合成更大的带宽（最大100 MHz），以满足3 GPP的要求。同时载波聚合可以提高离散频谱的利用率。
载波聚合是通过将多个连续或非连续的载波聚合成更大的带宽（最大100 MHz），终端可以同时接入多个载波，并同时在多个载波上进行下行数据传输，终端的数据传输速率得到提高，获得更好的用户感知。
载波聚合功能的增益如下：
（1）资源利用率最大化：通过载波聚合，CA UE可以同時利用两载波上的空闲RB（Resource Block），以实现资源利用率最大化，避免整体资源利用率的浪费。
（2）有效利用离散频谱：通过载波聚合，运营商的一些离散的频谱可以得到充分利用。
（3）更好的用户体验：通过下行载波聚合，CA UE相对非CA UE下行峰值速率可以提升100%（CA UE支持Category 6的情况下）。在实际商用网的多用户场景下，CAUE激活SCell（Secondary Cell）后可以更好利用空闲资源，提升整网非满负载时CA UE的吞吐量，给用户带来更好的体验。
考虑到创意产业园内高端白领人群较多，公司对创意产业园内宏站以及室分小区均开通了CA功能。
4结语
目前苏州工业园区热点产业园相对较多，该部分区域的用户大部分为白领，LTE终端数量较多，发展潜力非常大，在网络建成后，需要根据实际网络情况和业务的发展不断进行优化。通过此次研究，初步得出了LTE网络在产业园中现阶段的规划、优化思路，为后续LTE在大话务场景下的应用输出了经验。
后续建议如下：
（1）目前产业园内集中的VOLTE语音用户以及小流量（QQ、微信、网页浏览等）用户较多，目前设备商的部分特性算法无法区分语音以及数据用户，需要在后期版本中完善。
（2）目前Femto产品切换策略上相比大网来说，不够灵活，VOLTE用户越来越多，需要在后期的软件版本中完善基于业务的切换策略。
