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摘要：目前中國聯通LTE載波聚合已經在全國范圍內部署，主要是基于競爭需求提升峰值速率，但是載波聚合存在激活比偏低的問題，整體使用效率不高。分析了影響載波聚合性能的因素，重點對輔載波激活策略進行分析，對不同輔載波激活門限的影響進行了分析與驗證，并給出輔載波激活的參數設置建議。

1 概述

載波聚合（CA）技術可以整合更多的頻譜資源、提高調度效率以達到提供更好用戶體驗、更高系統吞吐率的目的。中國聯通基于競爭需求在2015年底啟動LTE載波聚合部署，極大地提升了4G網絡的競爭力。截至2017年4月份，全國29個省市已經部署9000余LTE載波聚合站點。但是通過現網數據分析，發現載波聚合技術的效能并未充分發揮，普遍存在激活比和流量占比低的問題。全國各地在開通CA的地理區域內，CA調度的業務量占比差異較大，最高可達35%，最低只有0.28%，全國平均只有11%左右。各地CA終端的滲透率不同以及網絡負載不同是CA激活流量占比低下的重要影響因素，但同時也能看到載波聚合系統參數設置思路不一致、與現網業務匹配不夠也是需要重點考慮的問題。因此有必要對LTE CA技術的配置做深入的探索，制定一套優化策略，指導全國提升CA技術的使用效能。

2 影響CA效能的因素

在LTE CA網絡中，影響網絡性能的因素主要有：CA終端滲透率、網絡負荷、輔載波激活條件和資源調度策略，四者之間的關系如圖1所示。



圖1影響CA效能的主要因素

中國聯通各地現網輔載波激活門限設置情況差異較大，大部分地區參數設置過于保守，導致了CA激活流量占比偏低。圖2顯示了4個主設備商的典型城市CA開通區域內CA激活流量的占比情況，可以看到參數設置激進的C廠商相對于參數設置過于保守的B廠商，CA激活流量的占比高了約17個百分點。



表1A廠家輔載波激活關鍵參數

鑒于輔載波激活的策略對于現網CA應用起到關鍵的影響作用，下面將主要研究激活的優化技術方案。

3 輔載波激活原理

LTE載波聚合中的載波管理功能主要針對輔載波進行，包括輔載波配置、輔載波去配置、輔載波激活和輔載波去激活功能。CAUE共有3種狀態：輔載波配置未激活、輔載波配置并激活、輔載波未配置。在輔載波配置完成之后，終端雖然工作在CA模式下，但默認處于去激活的狀態，并不能同時調度多個載波的資源進行數據傳輸。CA的啟用還需要進行輔載波的激活，只有激活之后才能在多個載波上進行資源調度。LTE通過MAC層控制信元（CE）或RRC層下發的sCellDeactivationTimer定時器進行激活和去激活管理，關鍵作用流程如下：

a）激活：當終端收到激活的CE后便激活輔載波同時啟動sCellDeactivationTimer定時器，在收到去激活CE或sCellDeactivationTimer超時之前，終端處于激活狀態，可以在主載波和輔載波上同時傳輸數據。

b）去激活：在終端收到去激活CE或sCellDeacti?vationTimer定時器超時后便去激活輔載波，終端只能在主載波上傳輸數據。

輔載波激活方法由主設備廠家私有算法實現，基本原理是根據用戶數據量和網絡資源的使用情況預估數據傳輸時長需求，在達到一定的門限條件后再激活輔載波進行多載波聯合傳輸。

限于篇幅，本文提煉了4個主設備廠家的關鍵激活參數介紹如表1~表4所示。

表1 A廠家輔載波激活關鍵參數



表2 B廠家輔載波激活關鍵參數



表3 輔載波激活關鍵參數

 

表4 D廠家輔載波激活關鍵參數



4 方案驗證與分析

4.1 試驗方案

在4個主設備廠商部署的典型城市中選定載波聚 合配置較為一致的區域（30個站點左右），驗證不同參 數配置對載波聚合激活占比的影響。各個廠家選定 的參數方案詳見表5，其中：

表5 CA激活參數配置



第1套參數是現網各廠家大部分小區默認的激活參數。

第2套參數的設計目標是確保5Mbit/s以上業務可以激活輔載波。

第3套參數是較為極端的參數，預計在該參數下80%以上業務均能激活輔載波。

4.2效果分析



圖3 A城市不同分辨率視頻業務占比

基站在每套參數下保持運行一周，通過提取網管7×24h的數據，進行不同參數門限下的網絡狀況分析。通過城市A的數據可以看到，3種參數配置情況下，小區的CA終端占比基本保持不變。區域內4G視頻業務流量占總流量39.96%（如圖3所示），720P及以上分辨率的視頻流量占總流量的12.19%，CA終端（支持L1800+L2100）滲透率41.09%。基于CA終端滲透率首先從理論上推導得出720P及以上分辨率視頻業務的CA流量占比約5.01%；所有視頻業務的CA流量占比約16.43%。實測結果如下：

a）第1套參數實施后CA業務流量占比3.97%。

b）適用5Mbit/s速率方案（第2套參數）實施后CA業務流量占比7.53%，與基于話務模型分析720P視頻業務CA業務流量占比相近。基于話務模型分析720P及以上分辨率視頻業務CA流量占比5.01%，但該方案實施后同等帶寬需求的非視頻業務也會激活CA，因此實測結果偏高。

c）極端方案實施后CA業務流量占比50.54%，高于所有視頻話務模型16.43%的CA流量占比，同時也高于CA滲透率41.09%，說明該方案實施后對于大部分業務CA功能都能被激活。其他廠商的典型城市試驗數據也基本印證了以上結論，在3套參數的設置情況下，網絡變化趨勢保持一致（見圖4）。



圖4 3套方案CA激活流量占比

4.3系統配置建議

結合理論分析和試驗結果，給出以下網絡優化配置的建議：a）在網絡部署初期，網絡負載比較低時，建議降低CA激活門限，保障CA用戶體驗增益和網絡整體性能提升。各主設備廠家輔載波激活參數建議如表6所示。

表6 輕載網絡參數設置建議

 

b）在網絡負載比較高或大包業務及高清視頻占比較高時，建議提高CA激活門限，重點保障CA大包 業務的性能體驗提升，維持系統容量與用戶體驗的平 衡（見表7）。

表7 中等以上負載網絡參數設置建議



5 結論與展望

本文針對LTE現網載波聚合技術應用中存在的問題進行了分析，結合相關參數優化的理論分析和試驗驗證，給出了提升載波聚合技術效能的技術方案。網絡是動態發展的，建議順應網絡負荷、業務類型和終端滲透率的演變逐步深入開展CA的優化工作。

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作者簡介：許國平，畢業于北京郵電大學，高級工程師，博士，主要研究方向為網絡優化、移動通信系統數字信號處理；郭希蕊，畢業于重慶郵電大學，碩士，主要從事移動通信技術研究工 作；苗守野，畢業于北京郵電大學，高級工程師，碩士，主要研究方向為網絡優化和網絡質量分析；張濤，畢業于北京郵電大學，碩士，主要從事移動通信技術研究工作。