LTE雙頻網架構業務負荷均衡策略研究

摘 要：LTE網絡目前采用的都是單頻組網，業務容量增大時，擴容只能新增基站，這時如何進行業務均衡就成了一個較為突出的問題，文章提供了幾種業務均衡方法的介紹，并通過實際應用驗證了使用效果。

關鍵詞：LTE；業務均衡；流量

1 方案背景

2014年為中移動LTE網絡啟動元年，某省為非實驗網省份，網絡正式開始建設。為了充分發揮網絡優勢，某省制定策略，在農村以F頻段快速建設LTE網絡，以CPE設備為接入手段，搶占農村寬帶市場。業務發展初期，勢頭良好，但是隨著客戶增多，某分公司發現單一頻段已經無法滿足市場發展需求，于是市場提出了擴容需求。由于F頻段中移動只有20M的帶寬，已經無法擴充，于是試點引入共站D頻段來擴容的方案。從技術上講，D頻段的引入方式也有兩種：一種是采用載波聚合技術，實現F與D的聚合，優點是不用增加小區，業務均衡較為容易，缺點是實現較為復雜，同時D和F覆蓋范圍還要做出均衡，且該技術還需要終端支持；另外一種方案是在原站址直接建設一個新基站，優點是實現方便，缺點是業務均衡較難控制，優化工作量大。綜合各方面因素考慮，最終某分公司決定采用新增一個D頻段的方案來實現網絡擴容。

2 可行性分析

2.1 網絡支持程度

采用共站方式建設，網絡可以支持。

2.2 終端支持程度

目前中移動TDD-LTE網絡，所分配的頻段為F頻段（1880MHz-1900MHz）、E頻段（2320MHz-2370MHz）、D頻段（2575MHz-2635MHz），主流終端基本都支持這些頻段，協議頻段如表1。

表1

由于是同頻組網，D頻段目前都是使用的D1（2575MHz-2595MHz）頻點，協議頻段是38；但是如果采用D3頻點（2615MHz-2635MHz）時，協議頻段會變成41，這個時候就會有很多終端不支持，其中就包括目前推廣的CPE終端。經過綜合考慮，共站的D頻段基站仍然采用D1頻點。

3 業務分擔方案論證研究

采用該擴容方案后，最難控制的就是原有F頻段基站和新建D頻段基站之間業務負荷問題。經過多方論證，我們認為有以下三種方案。

3.1 使用覆蓋距離來分隔業務

當用戶分布較為集中時，就無法通過覆蓋F頻段基站使用的頻率是1.9GHz，D頻段使用的頻率是2.6GHz，無線電波的傳播特性是頻率越高，衰落越快，所以當F頻段基站和D頻段基站天線使用同一套物理參數時，F頻段的覆蓋距離明顯大于D頻段。同時，為了塔身安全和滿足天線隔離度要求，D頻段天線與F頻段天線也不建議放在同一平臺上，天線掛高不同也會影響覆蓋距離，這樣我們就可以使用天線掛高來控制覆蓋距離。另外，調整天線的下傾角可進一步更精確的控制基站覆蓋距離。這樣，天線頻段、天線掛高、天線下傾角三個參數就構成了一個參數組，通過調節參數組的參數來控制的覆蓋距離，形成類似同心圓的覆蓋模型，外環由覆蓋性能較好的F頻段來覆蓋，內環由D頻段覆蓋，物理上實現了業務分隔（圖1）。

對于外環業務，只有F頻段可以覆蓋，因此直接承載在F頻段基站上；內環業務同時由D頻段和F頻段基站覆蓋，這時需要將兩個頻段的基站設置不同的優先級，D頻段基站優先級高，F頻段優先級低，同時在F頻段基站異頻切換時采用A4事件策略，只要D頻段基站大于一定門限值立刻切換到D頻段，保證內環業務占用一直占用D頻段基站，達到分流的目的。

這種方案適用場景是一個基站覆蓋兩個或兩個以上不在同一基站半徑的業務區域，實現起來比較簡單，同時也能較為合理的利用資源。但是該方案對業務分布要求過高，尤其是在業務分布無明顯規律或業務集中在同一個區域時，就不適用了。

3.2 開啟負荷切換功能來均衡業務

當業務分布比較集中時，無法使用覆蓋距離來區分，這時就需要將D頻段基站和F頻段基站重疊覆蓋，靠使用負荷均衡功能來分擔業務量。

負荷均衡，是用來平衡小區間，頻率間和無線接入技術之間的負荷。此功能可以平衡整個系統的性能，提高系統的穩定性。此功能是根據服務小區和其鄰區負荷狀態合理部署小區運行流量，并有效地使用系統資源，以提高系統的容量和提高系統的穩定性。圖2顯示了負荷均衡的概念。

圖2

負荷均衡可以由OMC開關靈活控制。根據開關的配置，此功能有三種狀態：負荷均衡功能關閉，負荷均衡功能打開（基于UE盲切換方式），負荷均衡功能打開（基于UE測量切換方式）。在一般情況下，負荷均衡功能可以被劃分為三個階段，如3圖所示：測量階段，判決階段和執行階段。

圖3

在測量階段，負荷均衡模塊持續監控和更新服務小區的負荷狀態和相鄰小區的負荷狀態。如果存在X2接口，每5秒通過X2接口獲取異站鄰區負荷信息（該時間在OMC可配置，默認值是5秒），或者通過內部消息獲取同基站鄰區負荷信息。如果UTRAN系統支持RIM過程，通過S1口的RIM過程獲取UTRAN系統鄰區負荷信息。

在判決階段，負荷均衡模塊根據測量階段收集的測量信息判斷服務小區是否是處于高負荷狀態。如果服務小區處于高負荷狀態，負荷均衡執行階段將被觸發。否則，會重復進行負荷測量階段和判決階段。

在執行階段，服務小區處于高負荷狀態。服務小區中的某些用戶設備被選中去執行A4（LTE內的負荷均衡）或B1（系統間的負荷均衡）測量，根據UE的測量結果，將選出用于切換的UE切換到低負荷鄰區。在盲切換的條件下，UE直接被切換到低負荷鄰小區。無線資源負荷是這個階段進行負荷均衡唯一要考慮的因素。

這種方案適用于業務分布較為集中，無法靠距離來區分的場景，或者無法預知業務分布的場景，優點是使用范圍較廣，缺點是負荷參數需要設置較為精確，否則容易出現業務不均衡的現象，另外D頻段和F頻段基站重疊完全重疊覆蓋也較難控制。

3.3 采用距離與負荷均衡雙重平衡的方案

這種方案的原理就是結合以上兩種技術的優點，不需要精準控制兩個頻段的覆蓋范圍，規劃簡單，施工也容易，利于快速建設。

現實中，由于是先有F頻段基站，后增加D頻段基站，這就需要保證原有F頻段的覆蓋距離不能變小，否則將引起原有覆蓋區域內的用戶投訴。若是F頻段在塔身的最上層平臺，考慮到塔身安全，D頻段就只能放在低層平臺上了，這樣就無法保證兩個基站的覆蓋距離重合，所以必須采用空間距離區分業務的方式；而在無法完全掌握用戶分布的情況下，覆蓋距離的又不能保證精確區分業務量，所以負載均衡的方案也有必要同時采用，這樣就可以保證業務盡量均衡了。

4 結束語

從以上數據可以看出，開啟話務分擔功能和使用距離分隔業務雙重平衡策略是最好的業務均衡方式，在后續的建設中會陸續推廣該方式。

作者簡介：吳勝東（1971-），漢族，吉林市人，工程師，工學碩士學位，主要從事移動網絡優化工作。endprint

摘 要：LTE網絡目前采用的都是單頻組網，業務容量增大時，擴容只能新增基站，這時如何進行業務均衡就成了一個較為突出的問題，文章提供了幾種業務均衡方法的介紹，并通過實際應用驗證了使用效果。

關鍵詞：LTE；業務均衡；流量

1 方案背景

2014年為中移動LTE網絡啟動元年，某省為非實驗網省份，網絡正式開始建設。為了充分發揮網絡優勢，某省制定策略，在農村以F頻段快速建設LTE網絡，以CPE設備為接入手段，搶占農村寬帶市場。業務發展初期，勢頭良好，但是隨著客戶增多，某分公司發現單一頻段已經無法滿足市場發展需求，于是市場提出了擴容需求。由于F頻段中移動只有20M的帶寬，已經無法擴充，于是試點引入共站D頻段來擴容的方案。從技術上講，D頻段的引入方式也有兩種：一種是采用載波聚合技術，實現F與D的聚合，優點是不用增加小區，業務均衡較為容易，缺點是實現較為復雜，同時D和F覆蓋范圍還要做出均衡，且該技術還需要終端支持；另外一種方案是在原站址直接建設一個新基站，優點是實現方便，缺點是業務均衡較難控制，優化工作量大。綜合各方面因素考慮，最終某分公司決定采用新增一個D頻段的方案來實現網絡擴容。

2 可行性分析

2.1 網絡支持程度

采用共站方式建設，網絡可以支持。

2.2 終端支持程度

目前中移動TDD-LTE網絡，所分配的頻段為F頻段（1880MHz-1900MHz）、E頻段（2320MHz-2370MHz）、D頻段（2575MHz-2635MHz），主流終端基本都支持這些頻段，協議頻段如表1。

表1

由于是同頻組網，D頻段目前都是使用的D1（2575MHz-2595MHz）頻點，協議頻段是38；但是如果采用D3頻點（2615MHz-2635MHz）時，協議頻段會變成41，這個時候就會有很多終端不支持，其中就包括目前推廣的CPE終端。經過綜合考慮，共站的D頻段基站仍然采用D1頻點。

3 業務分擔方案論證研究

采用該擴容方案后，最難控制的就是原有F頻段基站和新建D頻段基站之間業務負荷問題。經過多方論證，我們認為有以下三種方案。

3.1 使用覆蓋距離來分隔業務

當用戶分布較為集中時，就無法通過覆蓋F頻段基站使用的頻率是1.9GHz，D頻段使用的頻率是2.6GHz，無線電波的傳播特性是頻率越高，衰落越快，所以當F頻段基站和D頻段基站天線使用同一套物理參數時，F頻段的覆蓋距離明顯大于D頻段。同時，為了塔身安全和滿足天線隔離度要求，D頻段天線與F頻段天線也不建議放在同一平臺上，天線掛高不同也會影響覆蓋距離，這樣我們就可以使用天線掛高來控制覆蓋距離。另外，調整天線的下傾角可進一步更精確的控制基站覆蓋距離。這樣，天線頻段、天線掛高、天線下傾角三個參數就構成了一個參數組，通過調節參數組的參數來控制的覆蓋距離，形成類似同心圓的覆蓋模型，外環由覆蓋性能較好的F頻段來覆蓋，內環由D頻段覆蓋，物理上實現了業務分隔（圖1）。

對于外環業務，只有F頻段可以覆蓋，因此直接承載在F頻段基站上；內環業務同時由D頻段和F頻段基站覆蓋，這時需要將兩個頻段的基站設置不同的優先級，D頻段基站優先級高，F頻段優先級低，同時在F頻段基站異頻切換時采用A4事件策略，只要D頻段基站大于一定門限值立刻切換到D頻段，保證內環業務占用一直占用D頻段基站，達到分流的目的。

這種方案適用場景是一個基站覆蓋兩個或兩個以上不在同一基站半徑的業務區域，實現起來比較簡單，同時也能較為合理的利用資源。但是該方案對業務分布要求過高，尤其是在業務分布無明顯規律或業務集中在同一個區域時，就不適用了。

3.2 開啟負荷切換功能來均衡業務

當業務分布比較集中時，無法使用覆蓋距離來區分，這時就需要將D頻段基站和F頻段基站重疊覆蓋，靠使用負荷均衡功能來分擔業務量。

負荷均衡，是用來平衡小區間，頻率間和無線接入技術之間的負荷。此功能可以平衡整個系統的性能，提高系統的穩定性。此功能是根據服務小區和其鄰區負荷狀態合理部署小區運行流量，并有效地使用系統資源，以提高系統的容量和提高系統的穩定性。圖2顯示了負荷均衡的概念。

圖2

負荷均衡可以由OMC開關靈活控制。根據開關的配置，此功能有三種狀態：負荷均衡功能關閉，負荷均衡功能打開（基于UE盲切換方式），負荷均衡功能打開（基于UE測量切換方式）。在一般情況下，負荷均衡功能可以被劃分為三個階段，如3圖所示：測量階段，判決階段和執行階段。

圖3

在測量階段，負荷均衡模塊持續監控和更新服務小區的負荷狀態和相鄰小區的負荷狀態。如果存在X2接口，每5秒通過X2接口獲取異站鄰區負荷信息（該時間在OMC可配置，默認值是5秒），或者通過內部消息獲取同基站鄰區負荷信息。如果UTRAN系統支持RIM過程，通過S1口的RIM過程獲取UTRAN系統鄰區負荷信息。

在判決階段，負荷均衡模塊根據測量階段收集的測量信息判斷服務小區是否是處于高負荷狀態。如果服務小區處于高負荷狀態，負荷均衡執行階段將被觸發。否則，會重復進行負荷測量階段和判決階段。

在執行階段，服務小區處于高負荷狀態。服務小區中的某些用戶設備被選中去執行A4（LTE內的負荷均衡）或B1（系統間的負荷均衡）測量，根據UE的測量結果，將選出用于切換的UE切換到低負荷鄰區。在盲切換的條件下，UE直接被切換到低負荷鄰小區。無線資源負荷是這個階段進行負荷均衡唯一要考慮的因素。

這種方案適用于業務分布較為集中，無法靠距離來區分的場景，或者無法預知業務分布的場景，優點是使用范圍較廣，缺點是負荷參數需要設置較為精確，否則容易出現業務不均衡的現象，另外D頻段和F頻段基站重疊完全重疊覆蓋也較難控制。

3.3 采用距離與負荷均衡雙重平衡的方案

這種方案的原理就是結合以上兩種技術的優點，不需要精準控制兩個頻段的覆蓋范圍，規劃簡單，施工也容易，利于快速建設。

現實中，由于是先有F頻段基站，后增加D頻段基站，這就需要保證原有F頻段的覆蓋距離不能變小，否則將引起原有覆蓋區域內的用戶投訴。若是F頻段在塔身的最上層平臺，考慮到塔身安全，D頻段就只能放在低層平臺上了，這樣就無法保證兩個基站的覆蓋距離重合，所以必須采用空間距離區分業務的方式；而在無法完全掌握用戶分布的情況下，覆蓋距離的又不能保證精確區分業務量，所以負載均衡的方案也有必要同時采用，這樣就可以保證業務盡量均衡了。

4 結束語

從以上數據可以看出，開啟話務分擔功能和使用距離分隔業務雙重平衡策略是最好的業務均衡方式，在后續的建設中會陸續推廣該方式。

作者簡介：吳勝東（1971-），漢族，吉林市人，工程師，工學碩士學位，主要從事移動網絡優化工作。endprint

摘 要：LTE網絡目前采用的都是單頻組網，業務容量增大時，擴容只能新增基站，這時如何進行業務均衡就成了一個較為突出的問題，文章提供了幾種業務均衡方法的介紹，并通過實際應用驗證了使用效果。

關鍵詞：LTE；業務均衡；流量

1 方案背景

2014年為中移動LTE網絡啟動元年，某省為非實驗網省份，網絡正式開始建設。為了充分發揮網絡優勢，某省制定策略，在農村以F頻段快速建設LTE網絡，以CPE設備為接入手段，搶占農村寬帶市場。業務發展初期，勢頭良好，但是隨著客戶增多，某分公司發現單一頻段已經無法滿足市場發展需求，于是市場提出了擴容需求。由于F頻段中移動只有20M的帶寬，已經無法擴充，于是試點引入共站D頻段來擴容的方案。從技術上講，D頻段的引入方式也有兩種：一種是采用載波聚合技術，實現F與D的聚合，優點是不用增加小區，業務均衡較為容易，缺點是實現較為復雜，同時D和F覆蓋范圍還要做出均衡，且該技術還需要終端支持；另外一種方案是在原站址直接建設一個新基站，優點是實現方便，缺點是業務均衡較難控制，優化工作量大。綜合各方面因素考慮，最終某分公司決定采用新增一個D頻段的方案來實現網絡擴容。

2 可行性分析

2.1 網絡支持程度

采用共站方式建設，網絡可以支持。

2.2 終端支持程度

目前中移動TDD-LTE網絡，所分配的頻段為F頻段（1880MHz-1900MHz）、E頻段（2320MHz-2370MHz）、D頻段（2575MHz-2635MHz），主流終端基本都支持這些頻段，協議頻段如表1。

表1

由于是同頻組網，D頻段目前都是使用的D1（2575MHz-2595MHz）頻點，協議頻段是38；但是如果采用D3頻點（2615MHz-2635MHz）時，協議頻段會變成41，這個時候就會有很多終端不支持，其中就包括目前推廣的CPE終端。經過綜合考慮，共站的D頻段基站仍然采用D1頻點。

3 業務分擔方案論證研究

采用該擴容方案后，最難控制的就是原有F頻段基站和新建D頻段基站之間業務負荷問題。經過多方論證，我們認為有以下三種方案。

3.1 使用覆蓋距離來分隔業務

當用戶分布較為集中時，就無法通過覆蓋F頻段基站使用的頻率是1.9GHz，D頻段使用的頻率是2.6GHz，無線電波的傳播特性是頻率越高，衰落越快，所以當F頻段基站和D頻段基站天線使用同一套物理參數時，F頻段的覆蓋距離明顯大于D頻段。同時，為了塔身安全和滿足天線隔離度要求，D頻段天線與F頻段天線也不建議放在同一平臺上，天線掛高不同也會影響覆蓋距離，這樣我們就可以使用天線掛高來控制覆蓋距離。另外，調整天線的下傾角可進一步更精確的控制基站覆蓋距離。這樣，天線頻段、天線掛高、天線下傾角三個參數就構成了一個參數組，通過調節參數組的參數來控制的覆蓋距離，形成類似同心圓的覆蓋模型，外環由覆蓋性能較好的F頻段來覆蓋，內環由D頻段覆蓋，物理上實現了業務分隔（圖1）。

對于外環業務，只有F頻段可以覆蓋，因此直接承載在F頻段基站上；內環業務同時由D頻段和F頻段基站覆蓋，這時需要將兩個頻段的基站設置不同的優先級，D頻段基站優先級高，F頻段優先級低，同時在F頻段基站異頻切換時采用A4事件策略，只要D頻段基站大于一定門限值立刻切換到D頻段，保證內環業務占用一直占用D頻段基站，達到分流的目的。

這種方案適用場景是一個基站覆蓋兩個或兩個以上不在同一基站半徑的業務區域，實現起來比較簡單，同時也能較為合理的利用資源。但是該方案對業務分布要求過高，尤其是在業務分布無明顯規律或業務集中在同一個區域時，就不適用了。

3.2 開啟負荷切換功能來均衡業務

當業務分布比較集中時，無法使用覆蓋距離來區分，這時就需要將D頻段基站和F頻段基站重疊覆蓋，靠使用負荷均衡功能來分擔業務量。

負荷均衡，是用來平衡小區間，頻率間和無線接入技術之間的負荷。此功能可以平衡整個系統的性能，提高系統的穩定性。此功能是根據服務小區和其鄰區負荷狀態合理部署小區運行流量，并有效地使用系統資源，以提高系統的容量和提高系統的穩定性。圖2顯示了負荷均衡的概念。

圖2

負荷均衡可以由OMC開關靈活控制。根據開關的配置，此功能有三種狀態：負荷均衡功能關閉，負荷均衡功能打開（基于UE盲切換方式），負荷均衡功能打開（基于UE測量切換方式）。在一般情況下，負荷均衡功能可以被劃分為三個階段，如3圖所示：測量階段，判決階段和執行階段。

圖3

在測量階段，負荷均衡模塊持續監控和更新服務小區的負荷狀態和相鄰小區的負荷狀態。如果存在X2接口，每5秒通過X2接口獲取異站鄰區負荷信息（該時間在OMC可配置，默認值是5秒），或者通過內部消息獲取同基站鄰區負荷信息。如果UTRAN系統支持RIM過程，通過S1口的RIM過程獲取UTRAN系統鄰區負荷信息。

在判決階段，負荷均衡模塊根據測量階段收集的測量信息判斷服務小區是否是處于高負荷狀態。如果服務小區處于高負荷狀態，負荷均衡執行階段將被觸發。否則，會重復進行負荷測量階段和判決階段。

在執行階段，服務小區處于高負荷狀態。服務小區中的某些用戶設備被選中去執行A4（LTE內的負荷均衡）或B1（系統間的負荷均衡）測量，根據UE的測量結果，將選出用于切換的UE切換到低負荷鄰區。在盲切換的條件下，UE直接被切換到低負荷鄰小區。無線資源負荷是這個階段進行負荷均衡唯一要考慮的因素。

這種方案適用于業務分布較為集中，無法靠距離來區分的場景，或者無法預知業務分布的場景，優點是使用范圍較廣，缺點是負荷參數需要設置較為精確，否則容易出現業務不均衡的現象，另外D頻段和F頻段基站重疊完全重疊覆蓋也較難控制。

3.3 采用距離與負荷均衡雙重平衡的方案

這種方案的原理就是結合以上兩種技術的優點，不需要精準控制兩個頻段的覆蓋范圍，規劃簡單，施工也容易，利于快速建設。

現實中，由于是先有F頻段基站，后增加D頻段基站，這就需要保證原有F頻段的覆蓋距離不能變小，否則將引起原有覆蓋區域內的用戶投訴。若是F頻段在塔身的最上層平臺，考慮到塔身安全，D頻段就只能放在低層平臺上了，這樣就無法保證兩個基站的覆蓋距離重合，所以必須采用空間距離區分業務的方式；而在無法完全掌握用戶分布的情況下，覆蓋距離的又不能保證精確區分業務量，所以負載均衡的方案也有必要同時采用，這樣就可以保證業務盡量均衡了。

4 結束語

從以上數據可以看出，開啟話務分擔功能和使用距離分隔業務雙重平衡策略是最好的業務均衡方式，在后續的建設中會陸續推廣該方式。

作者簡介：吳勝東（1971-），漢族，吉林市人，工程師，工學碩士學位，主要從事移動網絡優化工作。endprint