面向农村的U900升级及动态频谱共享 项目实践

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摘要：

本文提出一种利用存量设备进行制式升级的方案。在不影响3G用户感知的情况下，利用存量设备硬件支持高制式演进的特性，通过加载4G基带硬件和载波软件，实现了农村LTE广覆盖。经过实测论证，LTE MR覆盖提升10%，原U900场景升级后，流量翻倍。基础覆盖层体验升级，平均速率提升明显。其他各项指标良好，达到商用要求，可以批量部署。

概述

频谱资源是信息经济时代的重要战略性资源，也是信息和工业化深度融合的重要载体，目前主要由国家统一管理和授权使用。随着移动互联网技术的发展，无线数据量呈现爆发式增长，引发对频谱资源需求的急剧增长。然而，研究表明，当前无线频谱利用中最突出问题是整体频谱利用效率低，例如，在美国最拥挤的城市区域，在用频段的利用率也只有不到20%。如何有效利用有限的频谱资源，解决频谱供需矛盾，已成为各国普遍关注的问题。目前各国积极通过立法、市场化等管理手段以及频谱共享技术等手段不断优化频谱资源配置，支持移动通信等新兴战略性产业的发展。在频谱需求旺盛的情况下，清退原有的频谱业务需要5年以上时间，并且需要花费大量财力。而考虑到现有的频谱利用率并不高，频谱共享技术得到发展，它可以保证不对原有业务干扰，并且可以提高频谱利用率。国内从2012年左右开始着手于动态频谱共享研究，运用到实际是最先从GU频谱共享到UL和GL频谱共享。5G初期，LTE作为语音打底网，其重要性不言而喻。

中国联通青海省分公司农牧区面积大，U900站点较多，且3G 5M带宽下牧民感知速率相比城区居民差距太大，频谱资源受限，900M网络符合日渐增长，继续解决网络符合和用户感知问题。

中国联通青海省分公司2019年开始规模部署L900M，部署效果明显。但是农村地区L900覆盖比较薄弱。但现网U900部署比较多。随着终端快速迭代，3G用户数也越来越少。利旧现网3G设备，进行L900升级，无需射频硬件，天线，RRU，传输投资，只需要软件加载到现网，直接开通L900，真正实现农村LTE信号广覆盖，做实VOLTE打底网。

相对于竞争对手，中国联通青海省分公司整体基础网站点规模相对落后。用户体验不足，会制约发展移动用户用户。

01

U900升级UL900方案概述

对于中国联通移网用户而言，随着数据业务的日益发展和智能终端渗透率的不断提高，网络性能面临前所未有的挑战。部分运营商面临频谱少、GSM用户长期存在的挑战，无法从GSM演进为LTE来获得更好的数据业务用户体验。本功能通过GSM和LTE两个制式根据GSM业务量按需使用共享频谱，提高了频谱利用效率，解决了传统Refarming技术一段频谱只能分配给一种制式的问题。

1.1 U升级UL方案

中国联通青海省分公司通目前900M已分配11M频谱（5M来自于移动）。目前U900站点已开通单载波。农村地区可采用两种方案开通L900M：

方案一：完全利旧现网存量网络U900站点硬件（天线不动，馈线不动，RRU不动，BBU插入4G基带板、主控板），加载载波软件，开通UL双模。并开通UL cloudair，LTE开通10M。

方案二：新建UL900站替换原有U900站点：需要新增BBU，RRU，天线馈线和光纤，成本很高。投入产出比低。优点是替换后，RRU从1T2R提升到2T4R，容量翻倍。能有效分担容量层负载过高问题。但在青海农村场景，地广人稀。容量需求不大。采用此种方式覆盖，很难收回成本。
综合两种方案，基于现有硬件，升级U900至UL900，加载UL cloudair在农村场景下，投资回报合理。

1.2 UL Cloudair方案

UMTS和LTE频谱并发功能是指在同一片区域内的频谱上同时部署了UMTS和LTE两种制式，两种制式根据GSM业务量按需使用相同的频谱资源。由RNC和eNodeB配合实现UMTS和LTE对共享频谱的联合分配和调度，特别的，在UMTS未使用共享频谱时，LTE可通过使用共享频谱达到大带宽的需求。本功能可应用于UMTS和LTE同时支持的频段，即900MHz/2100MHz频段。

5.8MHz频谱下，LTE只能开通1.4M，速率不及U900。如果开通UL Cloudair，LTE可用带宽3M，相比传统方案容量提升125%-135%。

10.8MHz频谱下，LTE可用带宽8.1MHz，相比传统方案容量提升50%-60%。

02
部署效果分析

2.1 U900升级UL900开通效果

2.1.1  L900 深度覆盖优于L1800 10dB，覆盖距离延伸60%以上

两种制式下L900的覆盖Rsrp比L1800要好，尤其是远点L900的Rsrp比L1800好10dBm 。

2.1.2、广覆盖距离性能对比

L1800和L900共址的站点进行覆盖距离验证，在下倾角和方位角基本一致的情况下，在1000米~1500米内L900的覆盖远好于L1800的覆盖。

2.1.3、深度覆盖性能对比

对基站深度覆盖的住宅区域进行L900开通前后进行测试对比，开通前RSRP均在-100以下，开通后均在-90dBm以上，整体提升10db以上。

2.2 UL CloudAIR开通效果

2.2.1、看体验：
开通后L900下载平均速率提升73.6%，峰值速率提升52.36%


UL CloudAIR开通后，L900路测速率对比分析：

① L900平均下载速率由12.5Mbps提升至21.7Mbps，提升73.6%；
② L900峰值下载速率由131.7Mbps提升至48.3Mbps，提升52.36%。

2.2.2、看覆盖：
CloudAIR开通前后L900覆盖基本持平

CloudAIR开通前RSRP均值为-95.62dBm，开通后RSRP均值为-94.73dBm，覆盖基本无变化，符合预期。

2.2.3、看容量：

UL CloudAIR开通后可用RB提升68%


基于UL CloudAIR开通L10M后，下行可用RB数从25增加到42个，增加17个RB，小区能力增强，达到预期值。基于UL CloudAIR开通L10M后，实测峰值速率的增益与容量增益吻合。

2.2.4、看体验：
UL CloudAIR开通后L900感知速率提升21%


①  UL CloudAIR方案开通前后L900单用户下行平均体验速率由11.83Mbps提升至14.34Mbps，相对传统频谱方案提升21%。
②  L900单用户速率增益为21%，结合路测速率验证体验增益效果。

2.2.5、看业务：
UL CloudAIR开通后试点区域流量提升27%，语音话务量增长5%



2.2.6、看KPI：
L900、U900关键KPI变化情况符合预期

①  CloudAIR开通后，L900关键指标如掉话率、切换成功率等关键指标均保持平稳。
②  每用户上行感知速率改善，PRB负荷下降，小区内用户数增长。

CloudAIR开通后，U900关键指标如RRC建立成功率、CS RRC建立成功率、上下行率等关键指标存在恶化，恶化幅度均在预期范围内。
UL CloudAIR开通前（常规方案）是L5M+U5M，开通后（CloudAIR方案）是L10M（独享5.8M，共享2.6M）+ U5M（独享2.4M，共享2.6M），小区容量承载能力提升68%，周流量增加6523.77GB，用户体验提升21%，路测平均速率提升73.6%，L900与U900覆盖开通前后基本持平，L900、U900 接入类KPI、保持类、移动类指标保持平稳。

03
结束语
中国联通青海省分公司对条件具备的农村区域实施了U升UL+CloudAIR的技术方案，成功的提升了广覆盖能力和降低了投资成本。
方案实施后组织了运维部门、网优部门、市场部门的联合应用验收，验收成果最终确认U升UL+CloudAIR的技术方案在效益、技术等方面具备一定优势，值得推广实施。

参考文献
［1］ 董慧，盛凌志. 基于用户感知的移动网络优化体系及关键技术［J］. 电信工程技术与标准化，2011（11）：1-4.
［2］ 张守国，张建国. LTE无线网络优化实践［M］. 北京：人民邮电出版社，2014：24-26.
［3］ 赵绍刚，李岳梦. LTE-Advanced宽带移动通信系统［M］. 北京：人民邮电出版社，2012：89-102.
［4］ 黄海峰. 华为开启无线网络云化之路：推出CLoudAIR或开启移动云时代   北京：通信世界，2016-12-05


作者简介：
何长英：西安邮电学院   本科  现工作于中国联通青海省分公司  网络部
唐浴光:  北京邮电大学 硕士 现工作于中国联通青海省分公司 网络部
高  骥：西安科技学院   本科  现工作于中国联通青海省分公司  网络部