楊育柏，胡文立

（1.中國移動通信集團吉林有限公司，吉林 長春 130000；2.華為技術(shù)有限公司，廣東 深圳 518000）

1 TD-LTE用戶與流量的爆發(fā)式增長

中國移動TD-LTE網(wǎng)絡(luò)放號以來，無論是商用基站規(guī)模、用戶數(shù)，還是網(wǎng)絡(luò)流量均呈現(xiàn)出了迅猛發(fā)展的態(tài)勢。截至今年6月底，中國移動的TD-LTE基站數(shù)已經(jīng)達到90萬個，預(yù)計在今年年底可達110萬個；中國移動的4G用戶數(shù)截至6月份已經(jīng)達到1.9億，預(yù)計7月有望首次超過3G用戶數(shù)。

從國內(nèi)某城市的現(xiàn)網(wǎng)流量統(tǒng)計看，在2014年10月份4G移動網(wǎng)絡(luò)總流量首次超過3G，在11月份又超過了2G流量。截至2015年6月份，4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)承載了移動總網(wǎng)數(shù)據(jù)流量的58%，移動4G網(wǎng)絡(luò)容量一年內(nèi)增長10.7倍。隨著4G用戶數(shù)及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的爆發(fā)式增長，迫切需要對未來3—5年的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)增長量進行預(yù)測分析，為未來的目標(biāo)網(wǎng)規(guī)劃提供前瞻性指導(dǎo)。

本文基于中國移動的現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)進行分析，從用戶增長倍數(shù)到單用戶平均日均流量及增長預(yù)測等，對未來5年的網(wǎng)絡(luò)流量需求作了量化趨勢分析，給出了熱點小區(qū)未來5年逐年的載扇需求預(yù)測，為目標(biāo)網(wǎng)的容量規(guī)劃提供了參考，從宏觀上給出了網(wǎng)絡(luò)發(fā)展方向。

2 2020年4G網(wǎng)絡(luò)流量趨勢分析

首先建立一個未來無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量需求的預(yù)測模型，如圖1所示：

圖1 未來無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量需求的預(yù)測分析模型

分析方法步驟如下：

（1）確定每年4G用戶數(shù)增長，包括每年移動總的用戶數(shù)增長、2G/3G用戶遷移4G比例，從而確定4G的用戶滲透率；

（2）確定每年4G單用戶流量增長，從現(xiàn)網(wǎng)統(tǒng)計平均日均流量，綜合考 慮現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)變化、日本等發(fā)達市場用戶流量增長情況、終端和業(yè)務(wù)變化情況、資費變化情況等，確定每年單用戶平均流量增長率；

（3）通過考慮VoLTE的商用節(jié)奏和終端支持度，預(yù)測4G VoLTE話務(wù)量，折算成等效4G容量；

（4）綜合得到4G網(wǎng)絡(luò)流量需求，考慮忙時收斂比，得到忙時4G空口網(wǎng)絡(luò)流量需求（含話務(wù)量等效需求）；

（5）類似地，可以分別得到2G、3G的忙時空口網(wǎng)絡(luò)流量需求；

（6）最后結(jié)合站點增長、宏微分流比例等，確定載扇等需求和節(jié)奏（區(qū)分平均和熱點區(qū)域）。2G/3G的網(wǎng)絡(luò)趨勢分析可以為2G/3G頻譜資源的Reframing提供指導(dǎo)。

本文聚焦于4G的網(wǎng)絡(luò)趨勢分析。

2.1 4G用戶數(shù)增長預(yù)測分析

4G用戶數(shù)的增長主要由2G/3G存量用戶的遷移造成；還有一部分來源于新增用戶的增長，目前全國的移動電話普及率在不斷提高，并且已經(jīng)有5個省份的移動電話普及率超過110部/百人，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，中國移動2014年新增移動電話用戶3 900萬，同比增長5%。

中國移動4G用戶數(shù)的增長及未來預(yù)測數(shù)據(jù)如表1所示：

表1 中國移動4G用戶數(shù)預(yù)測

截至2015年6月，中國移動4G用戶已經(jīng)達到1.9億，預(yù)計在2015年底將達到2.9億以上。

2.2 單用戶流量增長預(yù)測分析

當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中中國移動4G用戶日均流量大約是3G的3.5倍，是2G的13倍。未來隨著以下一些影響因素的趨勢變化，用戶日均流量有望保持持續(xù)增長。

（1）視頻等大包業(yè)務(wù)占比不斷增加

2G以語音為主，而3G兼顧語音和數(shù)據(jù)，到4G則主要以數(shù)據(jù)承載為主（即使考慮VoLTE商用后，VoLTE的等效容量承載占比仍遠低于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）。另外4G業(yè)務(wù)中視頻占比大幅度增長，從數(shù)據(jù)分析看出，目前視頻業(yè)務(wù)占比已經(jīng)達到32%，未來有望持續(xù)增加。視頻等大包業(yè)務(wù)占比的提高，必定將帶來用戶流量需求的持續(xù)增加。

（2）大、高清屏智能終端的應(yīng)用將引發(fā)內(nèi)容流量的增長

智能手機更新?lián)Q代日益加快，手機屏幕在向2k/4k屏快速升級。以720P（1 080×1 920）為例，演進到2kP（1 152×2 048）后屏幕像素將增長為原來的2.56倍，手機高清屏幕的引入為高清視頻提供了基礎(chǔ)。目前國內(nèi)主流視頻網(wǎng)站的手機視頻以480P和720P為主，在逐步向1 080P提升。大屏和高清屏手機的普及將導(dǎo)致業(yè)務(wù)內(nèi)容的流量不斷增加，從而引起用戶流量的增長。

（3）運營商數(shù)據(jù)資費下降將極大促進用戶流量消費

資費套餐給流量的變化帶來巨大影響。2015年5月，3家運營商同步推出降資措施。以中國移動為例，流量綜合資費同比將下降35%以上。未來每“BIT”成本和資費將不斷降低，更靈活豐富的流量套餐將激活用戶的流量消費，從而引發(fā)用戶流量的持續(xù)增長。另外網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)要能支撐資費套餐等營銷體系的發(fā)展變化，要具備一定的前瞻性。

綜合以上因素，中國移動未來5年單用戶日均流量預(yù)測如圖2所示：

圖2 單用戶日均流量預(yù)測

預(yù)計到2019年底4G單用戶日均流量將達到400Mbps以上（月均12Gbps）。

2.3 網(wǎng)絡(luò)流量趨勢預(yù)測

根據(jù)4G用戶數(shù)的增長和單用戶流量的增長，可以得到全網(wǎng)日均網(wǎng)絡(luò)流量的需求。以2014年底的網(wǎng)絡(luò)流量為基準(zhǔn)，未來幾年網(wǎng)絡(luò)平均流量預(yù)測如圖3所示：

圖3 網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測

到2019年底，網(wǎng)絡(luò)流量將比2014年底增加148倍，比2015年底增加21倍。

另外，4G網(wǎng)絡(luò)中流量的分布是極不均衡的，表2統(tǒng)計了TOPN小區(qū)承載的全網(wǎng)流量占比結(jié)果：

表2 不同熱點小區(qū)承載的全網(wǎng)流量比例

20%熱點小區(qū)的流量需求是全網(wǎng)平均的3.3倍，10%熱點小區(qū)的流量需求是全網(wǎng)平均的4.6倍，而1%熱點小區(qū)的流量需求是全網(wǎng)平均的11倍。

3 未來目標(biāo)網(wǎng)容量規(guī)劃策略

如上文所述，未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展面臨著超大容量的挑戰(zhàn)，在熱點區(qū)域的容量挑戰(zhàn)尤其突出。

基于未來無線網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)承載需求預(yù)測方法，考慮基站數(shù)增長空間并考慮15%的小站數(shù)據(jù)分流比例后，推導(dǎo)得到的中國移動LTE TDD載波需求預(yù)測結(jié)果如圖4所示：

圖4 LTE TDD載波需求預(yù)測

可見，目前宏站的4.5個TDD載波（90MHz）只能滿足2018年全網(wǎng)平均需求，已經(jīng)不能滿足2017年TOP20%熱點區(qū)域的容量需求。為了有效解決未來網(wǎng)絡(luò)超大容量挑戰(zhàn)，需要從宏觀層面進行頂層設(shè)計，通過規(guī)模布署更多小站、2G/3G頻譜Refarming以及引入700M/3.5G等新頻譜來綜合規(guī)劃解決，從多維度提供發(fā)展所需的網(wǎng)絡(luò)流量承載能力。

3.1 小站的規(guī)模布署勢在必行

在站點易獲得的場景繼續(xù)增加宏站密度，并利用TDD頻譜進行宏站載波擴容，另外通過MIMO等軟特性持續(xù)提升頻譜效率，挖掘宏站網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)承載能力。但是宏站的布署會逐步遇到瓶頸，到2016年中國移動預(yù)計將完成140萬站的布署，在城市熱點地區(qū)的站間距已經(jīng)小于200m，繼續(xù)獲取宏站站址難度將越來越大。面對爆炸式的容量增長需求，在熱點地區(qū)面臨數(shù)百倍的流量增長壓力，規(guī)模布署easyMacro等小站來分流承載更多的網(wǎng)絡(luò)流量，構(gòu)建多段頻、多制式、多形態(tài)的分層立體HetNet（Heterogeneous Network，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)），成為未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必由之路。

4G的流量熱點呈現(xiàn)出流量分布不均衡且局點小區(qū)域的流量需求量極大的特征，非常適合“微網(wǎng)格”粒度區(qū)域進行小站布署，可以基于2G/3G用戶話務(wù)熱點、4G當(dāng)前流量水平，結(jié)合場景特征實現(xiàn)“微網(wǎng)格”粒度的流量預(yù)測，精準(zhǔn)識別并合理布署小站。

3.2 2G/3G頻譜Refarming，提高頻譜利用率

4G用戶的增長，絕大多數(shù)是由現(xiàn)網(wǎng)2G/3G用戶遷移而來，因此4G用戶大發(fā)展，則2G/3G用戶會減少，相應(yīng)地2G/3G網(wǎng)絡(luò)流量需求也會逐步降低，因此有必要實現(xiàn)2G/3G/4G的協(xié)同規(guī)劃，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)趨勢變化，適時適量地對2G/3G頻譜進行Refarming以應(yīng)用于4G，充分盤活頻譜，提高頻譜利用率。

基于某城全網(wǎng)的統(tǒng)計，截至2015年6月，4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)承載了全網(wǎng)數(shù)據(jù)流量的58%，一年增長10.7倍，并且隨著4G用戶的增長，4G網(wǎng)絡(luò)承載比例仍在持續(xù)快速上升中，預(yù)測到2017年4G網(wǎng)絡(luò)承載的數(shù)據(jù)流量將占移動整體流量的97%；而2G數(shù)據(jù)流量從2014年5月已經(jīng)開始下降，一年下降了7%；3G數(shù)據(jù)流量停止增長，同時也開始出現(xiàn)下降趨勢。從2014年1月到2015年6月2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)日均流量統(tǒng)計變化如圖5所示。

按照業(yè)務(wù)需求預(yù)測，在2016年F頻段可以Refarming用于4G發(fā)展。由于4G VoLTE終端的普及需要時間，因此2G作為語音承載網(wǎng)絡(luò)仍將發(fā)揮重要作用，預(yù)測2016年可以Refarming 10M用于4G發(fā)展。

3.3 頻譜資源無法滿足爆炸式增長需求，引入新頻譜迫在眉睫

預(yù)計未來移動數(shù)據(jù)流量將出現(xiàn)爆炸式增長：從2014年到2019年將增長148倍。而從承載能力看，基站數(shù)方面，2017年中國移動4G基站數(shù)預(yù)計達到2014年的2倍以上；從現(xiàn)有TDD頻譜資源看，宏站可用載波數(shù)可以從單載波擴到4.5載波。特別在一些熱點區(qū)域，仍無法滿足未來日益增長的流量高地需求，引入新頻譜迫在眉睫，包括700M和3.5G等新的license頻譜，并啟動更高頻段的非license頻段的布署研究。

4 結(jié)束語

圖5 2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)日均流量變化趨勢

通過本文的介紹，可以看出與2G/3G相對平穩(wěn)的流量增長不同，未來4G流量將呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，4G時代將是個“流量至上、頻譜為王”的時代，前瞻性地考慮流量高地的容量規(guī)劃，將成為運營商未來網(wǎng)絡(luò)運營的關(guān)鍵。需要充分利用多形態(tài)的站點加密、利舊2G/3G頻譜Refarming、激活700M/3.5G等新頻譜、挖掘TDD+新技術(shù)等以提升頻譜效率，滿足終端用戶流量日益增長的需求，推動流量經(jīng)營的快速發(fā)展。

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