李维佳，戴 鹏，罗 军，倪 凯

（中国联合网络通信有限公司深圳分公司 深圳518048）

1 引言

中国联合网络通信有限公司深圳分公司（以下简称深圳联通）的WCDMA网络经过两年的运营，网络容量持续增长，一些热点区域的网络甚至出现了话务拥塞和用户数据体验速率恶化的现象。根据市场部门对未来3G用户数的预测，2011年3G出账用户数有可能发展到120万户。为了保持WCDMA网络的竞争优势，应及时做好扩容准备，以满足业务发展的需要。

本文针对2011年的3G用户放号计划，在传统无线网络扩容规划方法的基础上，提出了一套基于指标预测与压力测试的WCDMA容量规划方法，并按照这套方法进行2011年的扩容规划。

2 WCDMA无线网络扩容方法概述

2.1 传统无线网络扩容方法

传统的无线网络扩容方法主要有两种：容量估算法和流量折算法。容量估算法的思路是：基于话务量分别计算每个小区产生的上行负荷和消耗的下行功率，根据设定的上行负荷门限和下行功率门限判断该小区是否需要扩容。引入HSPA后，上行负荷门限一般为75%，下行功率门限一般为90%（对于20 W机顶发射功率的小区取18 W），见表1。

另一种无线扩容方法是流量折算法，可将不同业务的业务量等效为HSPA业务流量，计算小区总的等效HSPA业务流量，然后与设定的扩容门限对比，判断小区是否需要扩容。流量折算的等效依据是：假设A erl/kbit/s的R99业务与B kbit/s的HSPA业务产生的上行负荷或消耗的下行功率相同，则将A erl/kbit/s的R99业务等效为B kbit/s的HSPA业务。流量折算法示意见表2。

以深圳联通某RNC现网数据为例，对容量估算法和流量折算法进行对比。容量估算法需计算18个扩容小区，流量折算法需计算17个扩容小区（完全包含于18个小区中），则认为容量估算法与流量折算法等效，如图1所示。

传统的无线网络扩容规划方法存在两个明显不足：

·扩容分析的准确性不高；

·与现网的扩容监控指标体系未结合。

表1 容量估算法示意

表2 流量折算法示意

2.2 基于指标分析与容量消耗测试的容量规划方法思路

由于传统无线网络扩容规划方法存在缺陷，提出了基于指标分析与容量消耗测试的容量规划方法，主要思路如下。

·通过网管统计，按小时粒度获取过去数个月每天06:00—24:00全网各个小区各种业务的话务量和指标情况。

·以趋势外推法对各种业务的话务量进行预测。

·采用线性回归分析法，分析现网中各业务话务量与容量监控指标的关系，并利用这种关系预测所有小区指标的状况。采用指标分析法制定基本模型，用部分容量消耗测试数据对其进行修正。如果容量监控指标超过扩容门限，则该小区需要扩容。

·考虑到多载波在地理位置上应尽可能连续，以避免频繁地异频切换，将确定的扩容扇区进行地理化显示后，根据扩容小区的分布，确定需要开通多载波的区域范围，最终确定需要加载频扩容的扇区列表。

3 基于指标分析与容量消耗测试的容量规划

3.1 以趋势外推法预测未来话务

对全网未来话务量的预测采用趋势外推预测法，即从历史话务量中寻找话务量增长的趋势，并外推至未来某个时间点，从而确定该时间点上的话务量大小。

取近7个月每个月月底当天17：00忙时的数据进行预测，分别确定CS域和PS域的话务量增长趋势，并得到至2011年中CS域和PS域话务量增长的倍数。

图2所示为CS域话务量趋势外推的预测过程。可以看出，线性拟合曲线最适合深圳联通这7个月的CS域话务量发展趋势，第7个月的拟合度最高，为0.903，因此未来的CS域话务量采用线性趋势外推法进行预测，到2011年底CS域话务量的峰值约为2010年话务量峰值的3倍。

其中，拟合度又叫相关性，是选择的趋势曲线和散点之间的相关程度，计算式为：拟合度=1-残差平方和/总平方和。残差平方和为各散点的实际值与预测值之差的平方和，总平方和为各个散点的实际值与所有散点预测平均值之差的平方和。

通过以上预测结果，对现网中提取的最近7天（6:00—24:00）共126个样本点的各种业务话务量分别做翻倍处理，得到2011年年底7天的126个样本点的各种业务的话务量。

表3 需分析的容量相关指标

3.2 采用线性回归分析模型预测容量指标

3.2.1 确定需分析的指标

在WCDMA扩容规划中，采取与容量密切相关的指标做扩容判决，主要采用的指标及其门限见表3。

小区扩容指数S_CELL=SPI1+SPI2+SPI3+SPI4·SPI5，取值范围是0～4，为0表示该小区不需要扩容，不为0表示小区某种负荷超标，S_CELL值越大，表示容量受限越严重。

3.2.2 分析指标和话务量之间的关系

以nonHSDPA载频发射功率平均利用率和nonHSDPA码资源平均占用率为例，二者皆与R99和HSDPA业务话务量大小有关。其关系可表达为如下形式：

其中，Y为nonHSDPA载频发射功率平均利用率或nonHSDPA码资源平均占用率，X1为话音通话时长（s），X2为CS64K通话时长（s），X3为PS32K下行流量（kbit），X4为PS64K下 行 流 量 （kbit），X5为PS128K下 行 流 量（kbit），X6为PS384K下行流量（kbit），X7为HSDPA下行流量（kbit），K1～K8为待校正的系数。按小时粒度采集了全网每个小区从2010年12月1日至2011年1月20日每天06:00—24:00的话统数据，这样相当于每个小区有918个样本点数据。基于这918个样本点数据，采用回归分析法，可以校正得到K1～K8参数，使预测结果与样本数据的误差方差最小。从而每个小区的nonHSDPA载频发射功率平均利用率和nonHSDPA码资源平均占用率指标与各业务话务量的关系可以确定下来。

3.3 基于容量消耗测试的模型修正

指标分析法简便快捷，缺点是把3G的网络负荷与指标理解为线性关系，只在一定范围内可用，计算结果可能偏于乐观。通过研究得出，3G的自干扰特性决定了负荷提升到一定幅度后和指标呈现严重的非线性关系。例如图3所示用可视电话测得的和基站底噪的关系，小区承载22个可视业务前，小区底噪抬升和可视业务数量呈正比关系，当超过这一业务数量时，由于小区呼吸效应，上下行功率控制的整体水平抬升，小区底噪开始呈现非线性抬升且明显波动加剧。

因此，在采用指标分析法制定基本模型的基础上，采用部分容量消耗测试数据对其进行修正。所谓容量消耗测试，即带大量的测试终端在无其他用户影响的深夜，通过不断加载测试，绘制各项指标和接入业务之间的关系。这种方法得出的数据直接有效，可以长期应用，能够清晰地得出造成非线性恶化的拐点；缺点是要在不同的网络环境下，测试混合业务的数据，消耗巨大的测试成本。

3.4 对预测指标做扩容判决

3.4.1 指标预测

明确了指标和话务量之间的关系后，可以计算出未来指标的大小，计算结果见表4。

3.4.2 扩容判决

通过对未来7天（6:00—24:00）共126 h的话务量进行指标预测，得出每种指标在126 h内的数值大小。统计S_CELL在126 h内大于0的小时数。当小区S_CELL超标小时数大于10时，认为该小区需要扩容。扩容判决指标见表5。

表4 小区未来指标的计算结果

表5 扩容判决指标

经过实际分析，发现深圳联通现网中普遍存在上行噪声测量不准的问题，从而导致通过上行负荷(SPI1)指标预测不准，因此包含了上行负荷结果的S_CELL不作为扩容判决的依据。扩容判决考虑nonHSDPA码资源(SPI2)、nonHSDPA功率资源（SPI3）和HSDPA用户速率(SPI4·SPI5)3方面的因素。HSDPA用户速率的分析结果显示，现网中绝大部分小区都超标10 h以上，因此HSDPA用户速率指标超标50 h以上的小区需要扩容，50 h以下的小区暂不考虑；对于nonHSDPA码资源或功率，二者之一超标10 h以上即需要扩容。

4 无线网络扩容方案的制定

基于2011年底用户的预测，对需扩容的扇区进行连片处理，并计算出全网应新增载扇数。

4.1 扩容小区的分布

只有当一个Node B超过1/3的小区需要扩容载波时，才判定该基站需要扩容。结合上述核算算法和判定方法，全网需扩容载波站点分布如图4所示。

由图4可以看出，原载波区域已经不能满足业务需求；密集城区的南山南头、南油及沙河交汇处、福田、罗湖火车站等区域有连片的三载波扩容需求；集客区域的龙华富士康、坂田华为、龙华民治、福永机场、龙岗中心城、盐田中心区域有连片的双载波扩容需求；还有个别孤立站点有载波扩容需求。

4.2 载波扩容区域的确定

4.2.1 本次扩容区域取定依据

对于零星话务热点，不建议设置孤岛式多载波基站；对于大面积高话务区域，若达到或超过载扇容量门限的基站比例超过20%，且其他基站接近载扇容量门限，并且无法通过网络优化改善，则可以考虑连续成片区域基站升级为多载波基站。

4.2.2 载波扩容结果

根据载波扩容核算如下内容：

·本次新增的三载波区域为南山南头、南油及沙河交汇处、福田密集城区大部、罗湖火车站；

·本次新增的双载波区域为龙华民治富士康、坂田华为、福永机场、龙岗中心城附近及盐田区政府。

本期扩容后载波区域分布如图5所示。

5 结束语

本次扩容规划采用的基于指标分析与容量消耗测试的容量规划方法，与传统无线网络扩容规划方法相比，其依据是以往历史数据，不加入假设因素，能真实反映小区内的用户分布、邻区干扰和小区内的无线正交性等情况，因此结果更真实可信。2011年上半年网络扩容的效果表明，这套方法准确有效，能够较好地支撑用户与业务不断发展的需要，始终给用户提供较好的网络体验。

由于网络在各个阶段的增长趋势不同，不能一次扩容规划就保证了若干年后的容量，因此扩容规划将是一个长期持续的过程，应提前预警、提前规划，让用户一直有优良的体验，同时最大程度上降低运营商的投资。

1 3GPP.The 3rd Generation Partnership Project.http://www.3gpp.org

2 3GPP TS 25.104.UTRA(BS)FDD.Radio Transmission and Reception,2010

3 3GPP TS 25.101.UTRA(UE)FDD.Radio Transmission and Reception,2009

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5 Laiho J，Wacker A,Novosad T.Radio Network Planning and Optimization for UMTS,2002

6 Pete Boyer,Milica Stojanovic,John Proakis.A simple generalization of the CDMA reverse link pole capacity formula.IEEE Transaction on Communications,2001,49(10)

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8 Kari Heiska.Effect of Adjacent IS-95 Network to WCDMA Uplink Capacity,2003

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