LTE高負(fù)荷場景優(yōu)化方法的研究

劉振洪（中國移動通信集團(tuán)江蘇有限公司南通分公司，南通 226007）

LTE高負(fù)荷場景優(yōu)化方法的研究

劉振洪
（中國移動通信集團(tuán)江蘇有限公司南通分公司，南通 226007）

摘 要隨著4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋的不斷完善，用戶規(guī)模的不斷擴(kuò)大，“高業(yè)務(wù)”和“高負(fù)荷”將成為4G網(wǎng)絡(luò)的問題點(diǎn)。本文對高負(fù)荷場景的優(yōu)化方法進(jìn)行了研究和論證，在充分利用現(xiàn)網(wǎng)硬件資源的同時，使小區(qū)實現(xiàn)負(fù)荷均衡，有效提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和用戶感知。通過論證覆蓋優(yōu)化、參數(shù)優(yōu)化及算法優(yōu)化手段在LTE網(wǎng)絡(luò)高負(fù)荷下的有效性，總結(jié)優(yōu)化經(jīng)驗，促進(jìn)網(wǎng)優(yōu)工作高效開展。

關(guān)鍵詞LTE； 高負(fù)荷小區(qū)；網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化；負(fù)荷均衡

1　引言

4G網(wǎng)絡(luò)完成了地域上的全面覆蓋，標(biāo)志著高速無線通信時代來臨。而廣泛的覆蓋和良好的用戶體驗，帶來了4G用戶數(shù)量的飛速增長，因此對于網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與優(yōu)化而言，其關(guān)注的重點(diǎn)也由廣泛覆蓋向深度覆蓋轉(zhuǎn)移。尤其是高校、車站、商場等熱點(diǎn)區(qū)域，由于其場景的特殊性，用戶基數(shù)巨大，業(yè)務(wù)量也在不斷的上升，導(dǎo)致該場景的覆蓋小區(qū)處于高負(fù)荷狀態(tài)，由此引發(fā)的掉話、切換、擁塞等問題會直接導(dǎo)致用戶感知的下降。因此對于高負(fù)荷場景的優(yōu)化已成為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維優(yōu)化的重點(diǎn)。如何精準(zhǔn)定位網(wǎng)絡(luò)問題、快速提出優(yōu)化方案，有效利用現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備，都是保證熱點(diǎn)場景網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定與用戶感知的關(guān)鍵。

2　高負(fù)荷場景問題定位

若網(wǎng)絡(luò)中一個小區(qū)在某一時段內(nèi)在線用戶數(shù)高于門限值或上下行PRB利用率高于門限值時，則稱該小區(qū)出現(xiàn)高負(fù)荷狀態(tài)。用戶數(shù)超高主要由于該區(qū)域下轄用戶數(shù)較多，需要進(jìn)行擴(kuò)容。PRB利用率過高首先由業(yè)務(wù)量過大占用PRB過多導(dǎo)致，其次負(fù)荷的上升會導(dǎo)致同頻同時隙干擾加劇。干擾誘發(fā)低噪抬升會導(dǎo)致RB建立超時，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量下降導(dǎo)致測量控制下發(fā)超時，用戶側(cè)表現(xiàn)為呼叫受限、掉話頻繁、通話質(zhì)差、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率降低等。

3　優(yōu)化手段

根據(jù)對網(wǎng)絡(luò)高負(fù)荷問題的定位和場景的不同，采用相應(yīng)的優(yōu)化手段，主要分為容量優(yōu)化和參數(shù)優(yōu)化。

3.1容量優(yōu)化

小區(qū)最大在線用戶數(shù)是衡量LTE小區(qū)容量的重要指標(biāo)，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷特別是用戶數(shù)的增長，將對LTE網(wǎng)絡(luò)性能產(chǎn)生較大影響。當(dāng)單小區(qū)RRC用戶數(shù)大于300時，用戶感知將會受到明顯影響，同時易出現(xiàn)接通率下降問

題。因此對容量的優(yōu)化效果主要以單小區(qū)承載的用戶數(shù)變化進(jìn)行評估。

3.1.1 小區(qū)分裂

對于一些室分站點(diǎn)，由于初期用戶較少，為了減少用戶在小區(qū)間重選和切換的次數(shù)，會采取單個小區(qū)進(jìn)行廣泛覆蓋的布網(wǎng)方式，保證網(wǎng)絡(luò)良好的連續(xù)性和較低的復(fù)雜度。此類小區(qū)由多個RRU共同支撐。隨著用戶數(shù)量的上升，室內(nèi)用戶密度的增漲和不均，單個小區(qū)已不能夠滿足中戶的容量需求，因此需要在用戶高密度的地區(qū)采取小區(qū)分裂的方法，對現(xiàn)有RRU設(shè)備進(jìn)行合理分配。小區(qū)分裂方式分為兩種：空間分裂和雙層覆蓋。空間分裂將小區(qū)覆蓋的面積劃小來覆蓋不同的空間區(qū)域，分流單個小區(qū)的業(yè)務(wù)負(fù)荷。雙層覆蓋通過兩不同頻點(diǎn)的小區(qū)對同一空間區(qū)域進(jìn)行覆蓋，拓展熱點(diǎn)區(qū)域覆蓋的深度。

圖1為某高校宿舍場景小區(qū)分裂前后示意圖。優(yōu)化前該室分小區(qū)有3個小區(qū)，其中1號小區(qū)和2號小區(qū)各通過兩個RRU共同實現(xiàn)覆蓋，3號小區(qū)通過1 個RRU進(jìn)行覆蓋，由于2～5層學(xué)生較多，導(dǎo)致1、2號小區(qū)出現(xiàn)高負(fù)荷狀態(tài)。通過對該區(qū)域進(jìn)行小區(qū)分裂，將1小區(qū)分裂成1、4小區(qū)，分別對4、5層進(jìn)行覆蓋，將2小區(qū)分裂成2、5小區(qū)，分別對2、3層進(jìn)行覆蓋，有效分擔(dān)了單個小區(qū)的業(yè)務(wù)量，使該站小區(qū)的用戶負(fù)荷降至合理水平。

圖1　小區(qū)分裂優(yōu)化示意圖

圖2　室外多層覆蓋優(yōu)化示意圖

3.1.2 多層覆蓋

對于室外覆蓋場景，建站初期普遍采用三扇區(qū)進(jìn)行區(qū)域覆蓋。當(dāng)該區(qū)域有擴(kuò)容需求時，可以采取多層小區(qū)覆蓋的方法，對同一空間內(nèi)的用戶進(jìn)行頻率上的隔離分流。現(xiàn)網(wǎng)通常采用的多層覆蓋組網(wǎng)方式包括：F+D雙頻段覆蓋、F頻段多頻點(diǎn)覆蓋和D頻段多頻點(diǎn)覆蓋。

案例圖2為某熱點(diǎn)場景宏站扇區(qū)圖，該站2號扇區(qū)所覆蓋區(qū)域包括教學(xué)樓及學(xué)生宿舍，用戶密集且活躍度高，建站初期所采用的單層D頻段小區(qū)遠(yuǎn)不能滿足該區(qū)域的用戶容量需求。因此在該扇區(qū)方向先后增開了F頻段小區(qū)和D2頻段小區(qū)，通過多層小區(qū)覆蓋的方法，實現(xiàn)用戶負(fù)荷的分擔(dān)。優(yōu)化前后小區(qū)性能對比見圖3，優(yōu)化后2號小區(qū)的負(fù)荷由2、5、8三個小區(qū)共同分擔(dān)，通過合理的參數(shù)調(diào)整，使小區(qū)負(fù)荷控制在合理范圍，同時，該區(qū)域承載的數(shù)據(jù)流量也顯著上升。

3.2參數(shù)優(yōu)化

3.2.1 功率參數(shù)

隨著網(wǎng)絡(luò)承載負(fù)荷的增加，進(jìn)行小區(qū)分裂后，RRU功率需要進(jìn)行均衡分配，確保小區(qū)分裂及擴(kuò)容后多層小區(qū)覆蓋范圍一致，因此需要在日常優(yōu)化過程中進(jìn)行一定的功率預(yù)留，防止功率再分配后，原小區(qū)覆蓋降低。隨

著負(fù)荷的上升，空口業(yè)務(wù)量隨之增長，同頻干擾加劇，影響用戶的接入成功率和切換成功率，表現(xiàn)為用戶未接受到網(wǎng)絡(luò)側(cè)的請求消息以及在新鏈路上同步失敗。因此需要增大基站下行初始發(fā)射功率和上行期望接受功率，提高用戶抗干擾能力，保證用戶側(cè)的C/I（載干比），進(jìn)而改善用戶的接入成功率和切換成功率。

圖3　優(yōu)化前后用戶數(shù)對比

圖4　MLB實現(xiàn)流程圖

3.2.2 切換門限

對于熱點(diǎn)地區(qū)的覆蓋通常采用多層覆蓋的組網(wǎng)策略，因此該區(qū)域下的用戶對于小區(qū)的切換直接影響小區(qū)負(fù)荷狀況。

對于同頻段覆蓋的區(qū)域， 可采用A2+A3切換策略，當(dāng)服務(wù)小區(qū)電平低于門限啟動切換測量，當(dāng)鄰區(qū)比服務(wù)小區(qū)高于某一相對值則觸發(fā)切換，通過調(diào)整A3事件中的Offset偏置值，可以對用戶的主占用小區(qū)進(jìn)行選擇。

對于異頻段覆蓋的區(qū)域，可采用A2+A4切換策略，通過設(shè)置主占用小區(qū)A4事件觸發(fā)門限，可實現(xiàn)某小區(qū)作為主占用小區(qū)的范圍控制。

3.3算法優(yōu)化

在基于覆蓋的參數(shù)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，基于負(fù)載的參數(shù)優(yōu)化對于高負(fù)荷區(qū)域多層小區(qū)的業(yè)務(wù)均衡有著更重要的意義。異頻負(fù)載均衡算法（MLB）通過轉(zhuǎn)移UE進(jìn)而轉(zhuǎn)移負(fù)載，達(dá)到異頻鄰區(qū)間的負(fù)載平衡。算法的具體流程如圖4所示。

通過空口測量和設(shè)備反饋判斷小區(qū)負(fù)荷狀況，通過均衡算法確定需要進(jìn)行負(fù)荷分擔(dān)的小區(qū)以及選擇切入的目標(biāo)小區(qū)，重新配置小區(qū)切換參數(shù)后觸發(fā)UE測量，根據(jù)測量及判定結(jié)果執(zhí)行小區(qū)切換。均衡算法的關(guān)鍵在于高負(fù)荷判定門限的控制，可基于連接用戶數(shù)和PRB利用率設(shè)置判定門限，同時需要完善的小區(qū)頻點(diǎn)信息及鄰區(qū)關(guān)系，并且建立eNode B之間的X2鏈路完成切換。

對于算法的優(yōu)化上，還需結(jié)合覆蓋參數(shù)的配置。以覆蓋均衡主導(dǎo)用戶分流，負(fù)荷均衡輔助切換調(diào)整的同時，還需優(yōu)化切換參數(shù)的重置遲滯，以防止乒乓切換的產(chǎn)生。

負(fù)載均衡算法流程：負(fù)載評估→用戶遷移→達(dá)到平衡，將同覆蓋的2個小區(qū)在線用戶數(shù)差值控制在一個合理的范圍。

負(fù)荷均衡算法參數(shù)配置建議如表1所示。

下面為負(fù)荷均衡算法實施案例：

某會議主會場采取E1/E2異頻同覆蓋的組網(wǎng)方案，為確保兩個小區(qū)業(yè)務(wù)量均衡，開啟基于用戶數(shù)的負(fù)載平衡策略，具體參數(shù)設(shè)置如表2所示。

開啟負(fù)載均衡后兩個小區(qū)的在線用戶數(shù)基本相當(dāng)，總的吞吐率由均衡前的49.28 Mbit/s提高至55.11 Mbit/s，提升12%。

表1　負(fù)荷均衡算法參數(shù)配置

表2　具體參數(shù)設(shè)置

4　結(jié)論

通過對高負(fù)荷場景所引發(fā)網(wǎng)絡(luò)問題的定位，本文從覆蓋、參數(shù)和算法3個方面提出了高負(fù)荷小區(qū)的優(yōu)化方案，并通過現(xiàn)網(wǎng)的優(yōu)化案例驗證了優(yōu)化手段的有效性，總結(jié)優(yōu)化經(jīng)驗，形成了一套全面有效的優(yōu)化思路，對LTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作的開展有著指導(dǎo)性的作用，對于進(jìn)一步提升4G網(wǎng)絡(luò)用戶感知有著重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 皮和平. LTE網(wǎng)絡(luò)自由化技術(shù)研究[J]. 中國新通信， 2014(24).

[2] 趙博等. 最小化路測的研究與探討[J]. 移動通信， 2012(20).

[3] 喬自知，苗守野. QoE領(lǐng)域新進(jìn)展及其在最小化路測(MDT)方面的新應(yīng)用[J]. 移動通信， 2010(19).

[4] 王波. LTE網(wǎng)絡(luò)自由化關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 北京：北京郵電大學(xué). 2011.

[5] 徐晶華. 移動網(wǎng)絡(luò)用戶調(diào)度與協(xié)作無線資源管理研究[D]. 武漢：華中科技大學(xué). 2012.

A study on optimization method in high load scene of LTE network

LIU Zhen-hong
(China Mobile Group Jiangsu Co., Ltd. Nantong Branch, Nantong 226007, China)

AbstractWith the 4G network coverage continues to improve and the user scale continues to expand, "high traffi c" and "high load" become the main problems of the 4G network. In this paper, optimization method for high load scene is studied and proved. While the existing network hardware resources are full used, the loads of cells are balanced and network quality and user perception are improved. Coverage optimization, parameter optimization and algorithm optimization method are concluded to be effective in LTE network under high load scene through this argument. The optimization experiences are summed up to promote the optimization and network optimization work effi ciently.

KeywordsLTE; high-load cell; network optimization； load balance

收稿日期：2015-06-21

中圖分類號TN929.5

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號1008-5599（2015）11-0064-04