載波調度網絡健康評估與自優化策略*

龐 宇，葉 敏，汪 陳，朱 林，樊 健

（中國移動通信集團設計院有限公司安徽分公司，安徽 合肥 230000）

0 引言

長期演進（Long Term Evolution，LTE）網絡在各地建設階段已基本完成。隨著中國移動用戶數量日益增長和各類APP 的廣泛應用，LTE 網絡業務需求也隨之劇增，小區高負荷情況日益凸顯，熱點區域載波資源無法滿足用戶大帶寬和高容量的需求。但同時無線業務的潮汐效應也較為突出，如高校、商場、居民區等存在周期性的業務空閑狀態。因此，網絡優化調整已成為工作的重點。

網絡資源的拆閑補忙合理調配在各省市展開，擴減容工作尤其是智能載波調度系統的應用大大提升了資源的調整效率。但是網絡結構的大量調整也會對網絡的健康運行帶來一定風險。以當前主流的自動載波調度系統為例，新擴小區參數大多采取繼承的方式，除頻點、回波控制指示器（Echo Control Indicator，ECI）等主要參數外，大多參數沿用原小區配置。這種配置方式可能導致以下兩個 問題：

（1）由于擴容后的主輔小區頻點不同，相同方向角及俯仰角的兩小區覆蓋半徑有所差異；

（2）小區射頻拉遠單元（Remote Radio Unit，RRU）功率有一定范圍，部分新增小區可能出現由于功率受限而導致的擴容失敗。目前的主要的解決辦法有兩種。

①降低主小區功率，仍然采用功率繼承的方式，同時使主輔小區功率之和小于等于RRU 最大功率：

②輔小區功率值采用RRU 最大功率減去主小區使用功率計算，即P輔=PRRUMAX-P主。此方式因不會影響原小區而廣泛使用，但是也會導致主輔小區的覆蓋范圍差距較大。覆蓋范圍的差異會產生業務不均衡的現象，導致源小區的高負荷并未得到緩解，而新擴小區的負荷顯示超閑。經過業務指標的計算，新增小區會因為業務量超閑重新被列入減容列表而反復擴減，影響客戶感知和網絡指標。

本文從觸發機制、空閑態和連接態兩個階段研究負荷不均衡問題的解決思路和方法，同時充分利用軟件高效準確的優勢實現精準判斷和自動優化。

1 關鍵技術介紹

1.1 健康評估策略

為減少調度后因網絡結構變化對用戶體驗產生的影響。載波調度系統對自動調度后相關小區的運行狀態進行了監控，通過相關指標的自動提取、負荷狀態比對，判斷相關小區狀態是否健康。若小區狀態出現異常，則觸發回退機制。

1.1.1 網優指標評估

系統從接入、保持、切換、業務量4 個維度綜合評估小區健康狀態。若連續3 個周期指標異常則判斷為小區狀態異常，觸發回退機制。具體指標如表1 所示。

表1 關鍵周期指標

1.1.2 負荷狀態評估

在小區負荷評估上采用絕對值與相對值結合的評估機制，超忙小區標準定義如表2，具體算法如下。

表2 超忙小區標準定義

（1）絕對值法：對擴容后主輔小區的指標實施監控，依據大、中、小包算法，計算出源小區與目標小區的負荷，根據集團標準判斷出超忙、超閑小區并打上標簽。

以下為小區的上行高負荷判斷：

（2）相對法：取上主輔小區流量標準差判斷均衡度B。

式中，B為定義的均衡度，M為小區的上下行流量之和。B>Bmax時標記為大流量差，目前取值29。當主輔小區一方超忙其余非超忙，即B>Bmax時啟動均衡機制。

1.2 自優化策略原理及實現

1.2.1 小區接入原理

對于負荷異常扇區，系統采取自優化的策略實施負荷均衡。小區負荷均衡分為空閑態均衡與連接態均衡。小區選擇原理[1]如圖1所示，用戶設備（User Equipment，UE）在空閑態通過小區選擇或重選接入小區。

圖1 小區選擇流程

小區在重選過程中，UE 會依據RRC Connection Release 中專用小區重選優先級進行重選（7 為最高優先級）。

因空閑態方式對于掉線率、上下行速率等網絡指標影響較小，不會明顯影響用戶感知[2]，因此本系統采用此策略實現。

1.2.2 自優化算法介紹

（1）輪詢算法（Round Robin）：是一種基礎的負載均衡算法[3]。它的工作原理是把系統內資源輪流分配給資源請求的各方。以一個集群的服務器資源分配為例：一系列需求到來后，系統按照輪詢算法將從第一臺服務器開始分配資源，一直到第N臺服務器[4]，然后重新開始循環。

因輪詢法不需要標注當前所有服務器的工作狀態、網絡連接狀態，所以它是一種無狀態調度。該算法的優點是算法實現上方便、簡潔，信令開銷小，但是局限性也很明顯。輪詢算法假設所有服務器的處理性能都相同，不關心每臺服務器的當前連接數和響應速度。當請求服務間隔時間變化比較大或者業務消耗資源差異過大時，輪詢算法容易導致服務器間的負載不平衡。所以，此種均衡算法適合于服務器組中的所有服務器都有相同的軟硬件配置并且平均服務請求相對均衡的情況。本系統采用改進后的加權輪詢算法進行負荷分析。

（2）加權輪詢法（Weighted Round Robin，WRR）：是一種改進的負荷分擔算法。在本平臺中通過改變目標小區的被選擇概率實現超忙小區的負荷分擔[5]。

在平臺中，系統通過調用加權輪詢算法[6]確定目標頻點，由于WRR 僅考慮UE 所能支持并配置有MMLB 頻點權重的頻點，將目標頻點優先級設置為最高級7，并選定為一個周期內的負荷分擔小區。

式中，fx為待選頻點，wi(fx)為待選頻點的權值系數，n為加權輪詢算法中的頻點個數。

例如，待擴容小區所在扇區中有3 個頻點，分別為f1、f2、f3。它們的weight設置分別為80、10、10，則對應的pWRR(fx)分別是pWRR(f1)=0.8、pWRR(f2)=0.1、pWRR(f3)=0.1。

系統會根據pWRR值分配一個0～1 的分區 范圍：

運用隨機數發生器，在0～1 之間將隨機生成一個數值rand，如果生成的rand值在[0,0.8]，那么f1被選為IMMLB 的主要目標頻點，在專用小區重選優先級中f1的優先級是7；若rand在（0.8,0.9]，那么f2被選為IMMLB 的主要目標頻點，在專用小區重選優先級中f2的優先級是7 若rand在（0.9,1]，那么f3被選為IMMLB 的主要目標頻點，在專用小區重選優先級中f3的優先級是7。

在這個例子中，f1的IMMLB 權重最高，那么該頻點相比于其他頻點，被選為IMMLB 主要目標的概率最高。

在程序中，設置參數weight初始值（0～100），修改步長值ch（默認設置為10）以及閾值。依據15 min 粒度指標動態調整[7]，實現負荷均衡。

2 系統運行狀況展示

載波系統負荷均衡功能已在某省運用，目前已對參與調度的9 652 個小區實施評估，日均實施負荷均衡小區1 100 對。圖2 為小區擴容前后的效果在系統中的展示。載波調度后，相關小區業務均衡效果判斷在體統中的展示如圖3 所示。

圖2 小區有效性評估

圖3 負荷均衡統計

3 結語

在網絡資源調整高頻化與常態化的趨勢下，及時準確的小區狀態評估對于網絡安全性顯得尤為重要。小區健康評估與自優化功能模塊可以充分運用IT 平臺優勢，自動實時監控新增小區的運行狀態并可以做出及時優化調整，同時也實現了評估的標準化，避免了人工判斷的經驗性與隨機性。