朱曦寧，楊輝，汪玉琳，李懿

(1 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司廣東分公司，廣州 510623; 2 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100080）

運(yùn)營(yíng)商高業(yè)務(wù)場(chǎng)景的TD-LTE擴(kuò)容改造方案

朱曦寧1，楊輝2，汪玉琳1，李懿1

(1 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司廣東分公司，廣州 510623; 2 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100080）

近年來中國(guó)移動(dòng)大力建設(shè)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)，覆蓋廣度上已經(jīng)達(dá)到較高水平，但目前有部分場(chǎng)景面臨容量不足的問題，并可能出現(xiàn)無法接入、速率偏低等導(dǎo)致用戶感知下降的情況。因此，為保持4G競(jìng)爭(zhēng)領(lǐng)先，需對(duì)高業(yè)務(wù)場(chǎng)景進(jìn)行多載波擴(kuò)容。本文首先分析容量瓶頸并探討擴(kuò)容改造方法，最后提供典型方案實(shí)例供參考。

TD-LTE；容量擴(kuò)容；高業(yè)務(wù)場(chǎng)景

4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)前期由于用戶暫未大量由2G/3G網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移至4G網(wǎng)絡(luò)，TD-LTE系統(tǒng)在容量上能夠滿足用戶需求，因此大多采用單小區(qū)單載波的低配規(guī)劃方案，暫未考慮網(wǎng)絡(luò)厚度相關(guān)問題。TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中，無線小區(qū)資源是共享的，同一個(gè)小區(qū)里的用戶數(shù)增多時(shí)，可能導(dǎo)致速率下降、無法接入、甚至基站設(shè)備因負(fù)荷過高而停止服務(wù)等后果。這種高業(yè)務(wù)壓力的情況在后續(xù)的TDLTE 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維過程中可能會(huì)大量出現(xiàn)，故在規(guī)劃中提前預(yù)估用戶量，并制定有效的擴(kuò)容方案來保障TD-LTE的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和用戶感知是有必要的。

1 高業(yè)務(wù)場(chǎng)景擴(kuò)容改造方法

高業(yè)務(wù)場(chǎng)景是指聚集了大量用戶的某些場(chǎng)景，例如體育場(chǎng)、交通樞紐、會(huì)展中心、景點(diǎn)公園以及部分超大型購(gòu)物中心等。這些場(chǎng)景的空間一般較為集中，且展館或會(huì)場(chǎng)內(nèi)無物理信號(hào)隔斷，信號(hào)均以可視路徑傳播，小區(qū)間隔離度較小，頻率復(fù)用難度較大，對(duì)頻率組網(wǎng)策略提出較高的要求。

1.1 改造思路

現(xiàn)網(wǎng)一般通過增加載波的方式增加網(wǎng)絡(luò)資源，從而提升網(wǎng)絡(luò)容量。主要通過預(yù)估場(chǎng)景忙時(shí)用戶數(shù)，再根據(jù)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的單載波最大支持用戶數(shù)，估算規(guī)劃擴(kuò)容需要的載波數(shù)量。

實(shí)際網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，載波與邏輯小區(qū)一一對(duì)應(yīng)，覆蓋方向與物理扇區(qū)一一對(duì)應(yīng)。載波資源可以通過物理扇區(qū)分裂及增加邏輯小區(qū)（增加載波）的方式增加?？紤]到物理扇區(qū)改造受到無線環(huán)境、空間隔離度等因素限制，且當(dāng)物理扇區(qū)數(shù)量更多時(shí)，系統(tǒng)通過軟件擴(kuò)容的潛力更大。另外，由于物理扇區(qū)分裂涉及硬件改造，后期多次進(jìn)場(chǎng)改造難以實(shí)現(xiàn)。因此擴(kuò)容規(guī)劃中，對(duì)于容量需求預(yù)期高的重點(diǎn)場(chǎng)景，如大型展館、體育館、會(huì)展中心等可以優(yōu)先考慮前期改造中在物理隔離度允許的情況下進(jìn)行物理扇區(qū)分裂，提高總載波數(shù)量并提升網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容潛力上限；對(duì)于其它容量需求預(yù)期不高的場(chǎng)景，優(yōu)先采用成本低，工程難度低的增加邏輯小區(qū)擴(kuò)容方案。

1.2 改造方法

1.2.1 擴(kuò)容改造方法

扇區(qū)分裂主要是通過精細(xì)化控制單扇區(qū)覆蓋范圍，將原有大覆蓋范圍的單扇區(qū)，分裂成覆蓋范圍較小的多個(gè)扇區(qū)，邏輯小區(qū)擴(kuò)容主要是通過增加單扇區(qū)載波方式進(jìn)行擴(kuò)容，具體可以通過表1方法實(shí)現(xiàn)。

表1 擴(kuò)容改造方法

1.2.2 載波配置建議

TD-LTE是同頻組網(wǎng)系統(tǒng)，相鄰小區(qū)間干擾敏感。在以室內(nèi)為主的高業(yè)務(wù)場(chǎng)景中，同頻組網(wǎng)對(duì)小區(qū)間隔離度要求嚴(yán)苛，因此建議采用異頻組網(wǎng)方式建設(shè)。中國(guó)移動(dòng)目前擁有F頻段30 MHz、D頻段60 MHz、E頻段50 MHz頻率資源，可使用D、E頻段異頻組網(wǎng)方式，實(shí)現(xiàn)小區(qū)間干擾規(guī)避，且能保證單扇區(qū)頻率資源在2個(gè)20 MHz以上，保證網(wǎng)絡(luò)容量。

1.2.3 設(shè)備支持能力

TD-LTE無線主設(shè)備的支持能力，是影響網(wǎng)絡(luò)容量的因素之一。設(shè)備能力按標(biāo)稱值為單載波支持RRC連接用戶數(shù)1 200個(gè)，激活態(tài)用戶數(shù)400個(gè)。同時(shí)，BBU存在最大用戶接入處理能力的限制，基帶板存在最大支持載波、RRU連接能力的限制。因此，在工程實(shí)際中，需充分了解設(shè)備支持能力與建議配置，在投資與網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量間找到平衡點(diǎn)，優(yōu)化擴(kuò)容改造方案。表2、3選取國(guó)內(nèi)現(xiàn)網(wǎng)某主流廠商設(shè)備進(jìn)行舉例分析。

表2 BBU最大支持能力

表3 廠家A配置方案

1.2.4 工程改造方案

1.2.4.1 宏站雙/多載波工程改造方案

該場(chǎng)景要求現(xiàn)網(wǎng)RRU支持雙/多載波，以某型號(hào)RRU為例介紹雙/三載波工程改造方案，其它型號(hào)RRU雙/三載波擴(kuò)容方案與之基本相同。

（1）RRU改造：對(duì)于IR接口光纜資源不足的，優(yōu)先采用開啟IR壓縮解決。未開啟IR壓縮時(shí)，對(duì)于光纜資源充足的可以采用將4芯戶外光纜，分別連接RRU的兩個(gè)光口方式；不開啟IR壓縮時(shí)，工程改造較為復(fù)雜，具體情況如圖1所示。

圖1 宏站現(xiàn)網(wǎng)與雙載波改造設(shè)備組網(wǎng)方案（未開啟IR壓縮）

（2）傳輸改造：協(xié)調(diào)傳輸側(cè)對(duì)該站點(diǎn)傳輸帶寬資源進(jìn)行雙倍/三倍擴(kuò)容。

（3）單板改造：雙載波擴(kuò)容時(shí)，新增1塊BPL1單板；三載波擴(kuò)容時(shí)，新增2塊；新增6個(gè)10G光模塊。

（4）電源改造：若超過3塊基帶板則需增配1塊PM電源模塊。

（5）配置改造：按照網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫薷呐渲脭?shù)據(jù)，增加對(duì)應(yīng)載波小區(qū)。

1.2.4.2 室分站點(diǎn)雙/多

載波工程改造方案

該場(chǎng)景要求現(xiàn)網(wǎng)RRU支持雙/多載波，高話務(wù)重點(diǎn)保障覆蓋區(qū)域，不建議使用單通道RRU進(jìn)行覆蓋。下面以某雙通道RRU為例介紹雙/三載波工程改造方案，其它型號(hào)RRU雙/三載波擴(kuò)容方案基本與之相同。

（1）RRU改造：因光口容量限制，該RRU做雙載波時(shí)，級(jí)聯(lián)能力將下降，此時(shí)優(yōu)先開啟IR壓縮功能，盡可能保證級(jí)聯(lián)能力，降低工程改造難度。不開啟IR壓縮功能時(shí)，雙載波時(shí)僅能支持兩級(jí)級(jí)聯(lián)，現(xiàn)網(wǎng)如有大于兩級(jí)級(jí)聯(lián)的需工程改造為兩級(jí)級(jí)聯(lián)或不級(jí)聯(lián)；不開啟IR壓縮時(shí)，工程改造較為復(fù)雜，具體情況如圖2所示。

圖2 室分現(xiàn)網(wǎng)與雙載波改造設(shè)備組網(wǎng)方案（未開啟IR壓縮）

（2）傳輸改造：與宏站相同。

（3）單板改造：?jiǎn)屋d波場(chǎng)景，1塊BPL1單板可以支持6個(gè)雙通道RRU的基帶處理，雙載波時(shí)支持RRU數(shù)量減半，依次類推。

（4）配置改造：與宏站相同。

1.2.4.3 新增基站應(yīng)用建議

如現(xiàn)場(chǎng)高話務(wù)場(chǎng)景無法通過雙/多載波擴(kuò)容或異頻同覆蓋擴(kuò)容解決，建議新增一套基站建立D頻段、E頻段小區(qū)或小基站增強(qiáng)容量。

小基站基本部署原則類似于GSM的分層小區(qū)結(jié)構(gòu)，但又在GSM分層網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用OFDM特性進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)不同層網(wǎng)絡(luò)間的同頻部署。

2 擴(kuò)容改造案例

2.1 覆蓋現(xiàn)狀分析

某展館建筑面積395 000 m2，展廳主體3層，共13個(gè)展廳，每個(gè)展廳面積約10 000 m2。展廳與展廳之間在平面上是互相連通的，構(gòu)成連續(xù)的展覽空間。

該場(chǎng)館目前的覆蓋情況如圖3所示。

圖3 會(huì)展中心覆蓋及組網(wǎng)圖

該會(huì)展中心室分工程主要覆蓋3個(gè)展館的室內(nèi)區(qū)域和珠江漫步道，共使用14套BBU、161個(gè)RRU，目前設(shè)置小區(qū)數(shù)為98個(gè)。

2.2 擴(kuò)容改造方案

容量瓶頸分析：從現(xiàn)有室分方案看，目前的方案存在以下問題：3期展廳之間過道未設(shè)置天線覆蓋；現(xiàn)有小區(qū)容量不足。對(duì)于過道，可以采用設(shè)置獨(dú)立小區(qū)方式解決，對(duì)于展廳現(xiàn)有容量不足，由于該會(huì)展中心長(zhǎng)期承辦大型展會(huì)，人流量大，容量需求預(yù)期高，因此采用扇區(qū)分裂且同時(shí)進(jìn)行邏輯小區(qū)擴(kuò)容的方式，提高總載波數(shù)量的同時(shí)提升網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容潛力上限，如圖4、5所示。

圖4 改造方法

由于場(chǎng)館面積較大，可利用工程手段控制單扇區(qū)覆蓋面積，本次改造主要利用扇區(qū)分裂及單小區(qū)雙載波擴(kuò)容方式，在增加單展廳載波數(shù)量的同時(shí)，利用異頻組網(wǎng)降低鄰區(qū)干擾。改造后扇區(qū)數(shù)增加33個(gè)，邏輯小區(qū)數(shù)增加110個(gè)，支持接入用戶數(shù)為24.9萬人，增加了13.2萬人，網(wǎng)絡(luò)容量增加112%。

圖5 與改造后組網(wǎng)方式

3 總結(jié)與展望

TD-LTE容量特性作為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)重要的評(píng)估指標(biāo)，是衡量網(wǎng)絡(luò)能否給用戶提供可靠穩(wěn)定的業(yè)務(wù)感知的標(biāo)準(zhǔn)。本文以網(wǎng)絡(luò)容量分析為基礎(chǔ)，基于扇區(qū)分裂及載波擴(kuò)容兩種方式制定的擴(kuò)容改造方案來提升網(wǎng)絡(luò)容量是可行的，可以有效提升用戶體驗(yàn)。未來載頻資源充分使用后，可以通過優(yōu)化參數(shù)配置的方式進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)容量，具體方法仍需要進(jìn)一步研究。

[1] 焦燕鴻，趙旭凇. TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)利用率評(píng)估體系探討[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2013(1).

[2] 李通，程日濤，王潛淵，等. TD-LTE深度覆蓋方案[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2012(7).

[3] 余國(guó)輝. 解析TD-LTE容量特性及影響因素[J].信息通信，2013(4).

[4] 范波勇，張敏. TD-LTE系統(tǒng)中影響容量因素的研究[J]. 通信技術(shù)，2014(7).

Study on capacity expansion of carrier TD-LTE network in high traffic situation

ZHU Xi-ning1, YANG Hui2, WANG Yu-lin1, LI Yi1
(1 China Mobile Group Design Institute Co., Ltd. Guangdong Branch, Guangzhou 510623, China; 2 China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China)

A TD-LTE network has been constructed by CMCC recently. The coverage of their network is high-level. But there are still some area which is lack of capacity. The user experience might be degrade by the phenomenon as access failure or slow netwoke speed caused by it. For holding the lead of 4G network, it is necessary to expand the capacity of network in this condition. This article will analyze the reasons and put forward some methods to expand the capacity. And a example is given to shown how to realize the capacity expansion.

TD-LTE;capacity expansion; high traff i c situation

TN929.5

A

1008-5599（2017）04-0081-05

2016-01-25