LTE 負(fù)載均衡優(yōu)化的研究

孫曉寧

（中國電信股份有限公司許昌分公司網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營部，河南 許昌461000）

1 負(fù)載均衡優(yōu)化的背景

隨著LTE 用戶數(shù)的快速增長，部分小區(qū)的用戶數(shù)或PRB利用率已接近極限容量，越來越多的小區(qū)開始進(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)載均衡算法以用戶數(shù)及PRB 利用率為判決標(biāo)準(zhǔn)，對網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的評估更為直觀，在解決雙載波負(fù)載均衡的問題上，發(fā)揮著越來越重要的作用。

2 負(fù)載均衡算法的原理

移動性負(fù)載均衡（MLB）是通過判斷本小區(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)移至資源相對充裕的鄰小區(qū)的過程，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)資源利用的最大化，提升用戶感知。

3 負(fù)載均衡的基本流程

目前，負(fù)載轉(zhuǎn)移應(yīng)用僅支持異頻場景，其功能開關(guān)及切換判決門限均可通過相應(yīng)參數(shù)的設(shè)置進(jìn)行個性化設(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)主要包含以下四個部分：①負(fù)載均衡功能開關(guān)：打開/關(guān)閉；②負(fù)載均衡三種觸發(fā)模式：基于用戶數(shù)的負(fù)載均衡、基于PRB 的負(fù)載均衡、基于用戶數(shù)和PRB 的負(fù)載均衡；③負(fù)載均衡門限參數(shù)：判決門限（觸發(fā)、停止）、負(fù)載評估周期與負(fù)載觸發(fā)判決定時器；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：小區(qū)上行同步態(tài)用戶數(shù)≥異頻負(fù)載均衡用戶數(shù)門限＋負(fù)載均衡用戶數(shù)偏置；轉(zhuǎn)移釋放態(tài)用戶：小區(qū)上行同步態(tài)用戶數(shù)≥異頻空閑態(tài)MLB 用戶數(shù)門限＋負(fù)載均衡用戶數(shù)偏置。

3.1.2 負(fù)載評估周期與負(fù)載觸發(fā)判決定時器

評估周期建議值為10s，判決定時器建議值為5s。即在10s 的檢測周期內(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)判決定時器時間內(nèi)一直滿足如下條件，則停止轉(zhuǎn)移上行同步態(tài)UE 的用戶數(shù)負(fù)載平衡：①停止上行同步態(tài)用戶轉(zhuǎn)移：小區(qū)上行同步態(tài)用戶數(shù)<異頻負(fù)載均衡用戶數(shù)門限；②停止釋放態(tài)用戶轉(zhuǎn)移：小區(qū)上行同步態(tài)用戶數(shù)<異頻空閑態(tài)MLB 用戶數(shù)門限。

此處是以基于用戶數(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)門限由“用戶數(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)用戶數(shù)-鄰區(qū)同步態(tài)用戶數(shù)）÷服務(wù)小區(qū)同步態(tài)用戶數(shù)＞用戶數(shù)差值門限的小區(qū)進(jìn)行切換（用戶數(shù)差值門限建議值為15%）。基于PRB 的負(fù)載均衡，相關(guān)門限為“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數(shù)過多，可能會對鄰區(qū)產(chǎn)生較大影響，故在一個負(fù)載均衡周期內(nèi)，最大選擇用戶數(shù)一般設(shè)置為5。

必選條件是UE 不屬于緊急呼叫用戶，UE 不處于CA 狀態(tài)。

4 負(fù)載均衡驗證方法

目前，許昌業(yè)務(wù)區(qū)全網(wǎng)宏站共有三個頻段，800M、1.8G、2.1G。由于負(fù)載均衡參數(shù)對鄰區(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)載均衡效果的評估驗證

通過日常監(jiān)控發(fā)現(xiàn)，前劉_2 第二載波小區(qū)（2.1G）PRB 利用率較高，小時級下行峰值PRB 利用率達(dá)到95.81%，RRC 最大連接用戶數(shù)達(dá)到222 人，扇區(qū)同覆蓋方向1.8G 小區(qū)前劉_2用戶數(shù)及利用率遠(yuǎn)低于2.1G 小區(qū)，兩個扇區(qū)負(fù)載均衡情況有待改善（見表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 連接建立最大用戶數(shù)也基本保持平衡，到達(dá)預(yù)期的效果。

圖1 許昌前劉_2（1.8G/2.1G）小區(qū)負(fù)載均衡前后用戶數(shù)及利用率走勢圖

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，其中主輔載波不平衡小區(qū)36 對，修改負(fù)載均衡參數(shù)后，30對小區(qū)達(dá)到負(fù)載平衡狀態(tài)，對剩余6 對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

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)化過程中，并不是所有的小區(qū)都是直接通過運(yùn)用負(fù)載均衡算法來優(yōu)化的，針對小區(qū)覆蓋不一致場景、用戶數(shù)分布不合理場景、參數(shù)配置不合理場景，仍需優(yōu)先通過RF、參數(shù)核查、干擾核查、用戶數(shù)分布分析來優(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)。

表1