LTE負(fù)載均衡優(yōu)化的研究

孫曉寧

【摘 要】隨著LTE網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和4G用戶(hù)的快速增長(zhǎng)，熱點(diǎn)區(qū)域站點(diǎn)高負(fù)載問(wèn)題日益突出，載波擴(kuò)容作為降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的有效手段，被越來(lái)越多地投入實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中。基于傳統(tǒng)覆蓋同時(shí)又兼顧PRB利用率、用戶(hù)數(shù)的移動(dòng)性負(fù)載均衡的算法應(yīng)運(yùn)而生。

【Abstract】With the development of the LTE networks and the rapid growth of the number of 4G users， the problem of the high load of sites in hot spots has become increasingly prominent. As an effective means to reduce network load， carrier capacity expansion has been increasingly put into practical applications. An algorithm based on traditional coverage that combines PRB utilization and number of users for mobile load balancing has emerged. This paper briefly describes the principle of load balancing algorithm and parameter threshold setting rules， and provides reference for the optimization of high-load sites based on the optimization case of xuchang high-load sites.

【關(guān)鍵詞】負(fù)載均衡;PRB;用戶(hù)數(shù)

【Keywords】load balancing; PRB; the number of users

【中圖分類(lèi)號(hào)】TN914 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2019）07-0125-02

1 負(fù)載均衡優(yōu)化的背景

隨著LTE用戶(hù)數(shù)的快速增長(zhǎng)，部分小區(qū)的用戶(hù)數(shù)或PRB利用率已接近極限容量，越來(lái)越多的小區(qū)開(kāi)始進(jìn)行雙載波配置。然而依靠傳統(tǒng)均勻覆蓋的策略，不能夠達(dá)到理想的用戶(hù)分擔(dān)效果，且易造成小區(qū)間乒乓切換。負(fù)載均衡算法以用戶(hù)數(shù)及PRB利用率為判決標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的評(píng)估更為直觀，在解決雙載波負(fù)載均衡的問(wèn)題上，發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

2 負(fù)載均衡算法的原理

移動(dòng)性負(fù)載均衡（MLB）是通過(guò)判斷本小區(qū)的負(fù)載高低，并結(jié)合鄰區(qū)間的負(fù)載情況，將負(fù)載由繁忙的本小區(qū)轉(zhuǎn)移至資源相對(duì)充裕的鄰小區(qū)的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)資源利用的最大化，提升用戶(hù)感知。

3 負(fù)載均衡的基本流程

目前，負(fù)載轉(zhuǎn)移應(yīng)用僅支持異頻場(chǎng)景，其功能開(kāi)關(guān)及切換判決門(mén)限均可通過(guò)相應(yīng)參數(shù)的設(shè)置進(jìn)行個(gè)性化設(shè)定。

3.1 負(fù)載均衡參數(shù)的基本配置

負(fù)載均衡參數(shù)主要包含以下四個(gè)部分：①負(fù)載均衡功能開(kāi)關(guān)：打開(kāi)/關(guān)閉;②負(fù)載均衡三種觸發(fā)模式：基于用戶(hù)數(shù)的負(fù)載均衡、基于PRB的負(fù)載均衡、基于用戶(hù)數(shù)和PRB的負(fù)載均衡;③負(fù)載均衡門(mén)限參數(shù)：判決門(mén)限（觸發(fā)、停止）、負(fù)載評(píng)估周期與負(fù)載觸發(fā)判決定時(shí)器;④小區(qū)及UE選擇。

3.1.1 負(fù)載均衡觸發(fā)

轉(zhuǎn)移上行同步態(tài)用戶(hù)：小區(qū)上行同步態(tài)用戶(hù)數(shù)≥異頻負(fù)載均衡用戶(hù)數(shù)門(mén)限+負(fù)載均衡用戶(hù)數(shù)偏置;轉(zhuǎn)移釋放態(tài)用戶(hù)：小區(qū)上行同步態(tài)用戶(hù)數(shù)≥異頻空閑態(tài)MLB用戶(hù)數(shù)門(mén)限+負(fù)載均衡用戶(hù)數(shù)偏置。

3.1.2 負(fù)載評(píng)估周期與負(fù)載觸發(fā)判決定時(shí)器

評(píng)估周期建議值為10s，判決定時(shí)器建議值為5s。即在10s的檢測(cè)周期內(nèi)，主小區(qū)連續(xù)5s處于高負(fù)載狀態(tài)，將觸發(fā)負(fù)載均衡。

3.1.3 負(fù)載均衡停止

若負(fù)載平衡觸發(fā)判決定時(shí)器時(shí)間內(nèi)一直滿(mǎn)足如下條件，則停止轉(zhuǎn)移上行同步態(tài)UE的用戶(hù)數(shù)負(fù)載平衡：①停止上行同步態(tài)用戶(hù)轉(zhuǎn)移：小區(qū)上行同步態(tài)用戶(hù)數(shù)<異頻負(fù)載均衡用戶(hù)數(shù)門(mén)限;②停止釋放態(tài)用戶(hù)轉(zhuǎn)移：小區(qū)上行同步態(tài)用戶(hù)數(shù)<異頻空閑態(tài)MLB用戶(hù)數(shù)門(mén)限。

此處是以基于用戶(hù)數(shù)的負(fù)載均衡為例，基于PRB的負(fù)載均衡與此相同，只是觸發(fā)門(mén)限由“用戶(hù)數(shù)”改為“PRB利用率”。

3.2 目標(biāo)小區(qū)的選擇

目標(biāo)小區(qū)初選觸發(fā)負(fù)載平衡后，切換的目標(biāo)鄰區(qū)必須為正常狀態(tài)，即處于激活態(tài)、未被列入黑名單、鄰區(qū)關(guān)系中配置為“允許切換”。除此之外，eNodeB會(huì)根據(jù)主小區(qū)與鄰區(qū)小區(qū)的同覆蓋度進(jìn)一步確定候選小區(qū)名單，即同覆蓋度更高的鄰小區(qū)更容易作為切換的目標(biāo)小區(qū)。

負(fù)載信息交互觸發(fā)負(fù)載均衡的小區(qū)，將與初選后的鄰小區(qū)進(jìn)行負(fù)載信息交互，以進(jìn)一步確定切換的目標(biāo)小區(qū)。負(fù)載信息交互包括小區(qū)的空口負(fù)載、硬件負(fù)載、傳輸負(fù)載信息。

目標(biāo)小區(qū)確定通過(guò)信息交互，最終本小區(qū)將選擇目標(biāo)負(fù)載情況達(dá)到要求，切換成功率高于98%，并且（服務(wù)小區(qū)同步態(tài)用戶(hù)數(shù)-鄰區(qū)同步態(tài)用戶(hù)數(shù)）÷服務(wù)小區(qū)同步態(tài)用戶(hù)數(shù)>用戶(hù)數(shù)差值門(mén)限的小區(qū)進(jìn)行切換（用戶(hù)數(shù)差值門(mén)限建議值為15%）。基于PRB的負(fù)載均衡，相關(guān)門(mén)限為“PRB利用率”，原理相同。

3.3 UE選擇的條件

由于一次性切換出的用戶(hù)數(shù)過(guò)多，可能會(huì)對(duì)鄰區(qū)產(chǎn)生較大影響，故在一個(gè)負(fù)載均衡周期內(nèi)，最大選擇用戶(hù)數(shù)一般設(shè)置為5。

必選條件是UE不屬于緊急呼叫用戶(hù)，UE不處于CA狀態(tài)。

4 負(fù)載均衡驗(yàn)證方法

目前，許昌業(yè)務(wù)區(qū)全網(wǎng)宏站共有三個(gè)頻段，800M、1.8G、2.1G。由于負(fù)載均衡參數(shù)對(duì)鄰區(qū)間“同覆蓋度”有較高的要求，且800M站點(diǎn)在覆蓋、帶寬方面與1.8G、2.1G站點(diǎn)差異巨大，負(fù)載均衡參數(shù)難以達(dá)到理想的均衡效果，故目前負(fù)載均衡參數(shù)主要用于熱點(diǎn)區(qū)域1.8G+2.1G同覆蓋組網(wǎng)站點(diǎn)。

5 負(fù)載均衡效果的評(píng)估驗(yàn)證

通過(guò)日常監(jiān)控發(fā)現(xiàn)，前劉_2第二載波小區(qū)（2.1G）PRB利用率較高，小時(shí)級(jí)下行峰值PRB利用率達(dá)到95.81%，RRC最大連接用戶(hù)數(shù)達(dá)到222人，扇區(qū)同覆蓋方向1.8G小區(qū)前劉_2用戶(hù)數(shù)及利用率遠(yuǎn)低于2.1G小區(qū)，兩個(gè)扇區(qū)負(fù)載均衡情況有待改善（見(jiàn)表1）。

按照負(fù)載均衡配置表中參數(shù)建議值進(jìn)行調(diào)整后，前劉_2小區(qū)1.8G、2.1G兩個(gè)扇區(qū)負(fù)載均衡情況有明顯好轉(zhuǎn)。如圖1所示，優(yōu)化后兩扇區(qū)下行PRB利用率差值小于10%，RRC連接建立最大用戶(hù)數(shù)也基本保持平衡，到達(dá)預(yù)期的效果。

目前許昌業(yè)務(wù)區(qū)共有普通宏站1.8+2.1G主輔載波共69對(duì)，其中主輔載波不平衡小區(qū)36對(duì)，修改負(fù)載均衡參數(shù)后，30對(duì)小區(qū)達(dá)到負(fù)載平衡狀態(tài)，對(duì)剩余6對(duì)覆蓋差異較大的小區(qū)進(jìn)行天饋調(diào)整后，負(fù)載基本平衡。

6 結(jié)語(yǔ)

負(fù)載均衡功能可以根據(jù)服務(wù)小區(qū)和其鄰區(qū)負(fù)載狀態(tài)或者用戶(hù)數(shù)情況，合理部署小區(qū)運(yùn)行流量，有效地使用系統(tǒng)資源，以提高系統(tǒng)的容量和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但在小區(qū)業(yè)務(wù)量均衡優(yōu)化過(guò)程中，并不是所有的小區(qū)都是直接通過(guò)運(yùn)用負(fù)載均衡算法來(lái)優(yōu)化的，針對(duì)小區(qū)覆蓋不一致場(chǎng)景、用戶(hù)數(shù)分布不合理場(chǎng)景、參數(shù)配置不合理場(chǎng)景，仍需優(yōu)先通過(guò)RF、參數(shù)核查、干擾核查、用戶(hù)數(shù)分布分析來(lái)優(yōu)化。以上優(yōu)化措施完成，在業(yè)務(wù)量差距仍然很大的情況下，再考慮使用負(fù)載均衡參數(shù)。