移动性负载均衡(MLB)在校园优化中的应用分析

郭松林1郑成林2(1.
湖北电信无线网络优化中心,湖北武汉市430034;2.
湖北电信无线网络优化中心,湖北武汉市430034)【摘要】随着LTE用户数的飞速发展和用户潮汐效应,部分场景下忙时小区用户数或PRB利用率已接近饱和,而周边小区资源利用率却很低,如何均衡特殊场景下同覆盖或存在重叠覆盖区域的小区间的负载是一个极有意义的课题.
本文以武汉校园场景为例,探讨LTE小区移动负载均衡【1】参数优化.

【关键词】LTE潮汐效应移动负载均衡参数优化ApplicationofCampusOptimizationininMobilityLoadBalancingGuoSong-lin1ZhengChen-lin1(1.
HubeiTelecomwirelessnetworkoptimizationcenter,Wuhan,Hubei,430034,China;2.
HubeiTelecomwirelessnetworkoptimizationcenter,Wuhan,Hubei,430034,China)【Abstract】WiththerapiddevelopmentandusertidaleffectofthenumberofLTEusers,busyresidentialpartofthesceneatthenumberofusersorPRButilizationisclosetosaturation,andthesurroundingcommunityresourceutilizationisverylow,howtobalanceSpecialScenehereinaftercoveringoroverlappingcoveragebetweentheloadcellareaisaverysignificantissue.
TakingWuhancampusscene,forexample,toexploretheLTEcellmobileloadbalancingparameteroptimization.
【Keywords】LTETidaleffectMobileloadbalancingParameteroptimization1引言由于学习、休息原因,学习时间在教学区域大量聚集,下班后又向宿舍区大量迁徙的现象叫潮汐效应.
潮汐效应引发移动通信系统中流量的流动,使得热点区域在特定时刻出现突发大流量,导致网络拥塞、无法接入.
对于建网初期的容量规划也带来一定的困难.
而在应对该类型区域内大话务流动的同时,实现降低建网成本,提升运营核心竞争力,成为摆在运营商面前的一道棘手难题【2】.
为了解决潮汐效应所带来的负面影响,我们对负荷均衡参数进行专题分析,达到控制潮汐效应的目标.

2移动性负荷均衡移动性负荷均衡(MobilityLoadBalancing,简写MLB,简称为负荷均衡)是指eNodeB判断小区的负载状态,当小区处于高负载状态时,将负载高小区中部分UE转移到负载低的小区,平衡异频或异系统之间的负载【3】.
移动性负荷均衡可以由网管配置开关灵活控制.

2.
1移动性负载均衡过程一般情况下,负荷均衡功能可以被划分为三个阶段:测量阶段,判决阶段和执行阶段,如下图所示:负荷均衡图-1负荷均衡三阶段在测量阶段,负荷均衡模块持续监控和更新服务小区的负荷状态和相邻小区的负荷状态.
如果存在X2接口,每5秒通过X2接口获取异站邻区负荷信息(该时间在后台可配置,默认值是5秒),或者通过内部消息获取同基站邻区负荷信息.

在判决阶段,负荷均衡模块根据测量阶段收集的测量信息判断服务小区是否是处于高负荷状态.
如果服务小区处于高负荷状态,负荷均衡执行阶段将被触发.
否则,会重复进行负荷测量阶段和判决阶段.
在执行阶段,有两种方式可供选择,即基于测量的切换方式和盲切方式【4】.
对于基于UE测量切换方式,服务小区中的某些用户设备被选中去执行A4(LTE内的负荷均衡),根据UE的测量结果,将选出用于切换的UE切换到低负荷邻区.
对盲切换的方式,UE直接被切换到低负荷的邻小区.

2.
2基于测量的负荷均衡和盲切换的负荷均衡对比两种负荷均衡方式对于服务小区的选择和判决、候选目标邻区构建、UE的选择等方面类似,差异在于是否需测量目标邻区的信号强度【5】.
通常情况下,如果两个载扇的覆盖范围相同,可以采用盲切换的方式进行负荷均衡,但目前而言,中国电信在Band1(2.
1GHz)和Band3(1.
8GHz)只有一个频点,不存在同覆盖的场景【6】.
为保证在负载均衡实施后用户使用业务的感知良好,现阶段建议采用基于测量的负载均衡方式.

3基于测量的负荷均衡算法基于测量的负荷均衡,主要有以下几大部分:选择服务小区、获取UE列表、获取目标切换小区、降负荷操作等,下面以中兴设备描述移动性负荷均衡算法的主要部分.
3.
1选择服务小区的方法在同一负荷均衡周期中,在同一基站中可能有不止一个小区满足条件LB_COND1,但是只有负荷最大的小区可以被选择为服务小区来执行负荷均衡,其他小区继续等待.
考虑到负荷均衡可能发生在一个eNB下的多个小区之间,如果允许一个eNB下的多个小区同时发生负荷均衡,那么可能就会导致最终的负荷均衡结果偏离预期.

3.
2获取A4测量UE列表的方法当负荷均衡算法功能开关设置为"open,basedonmeasurement",负荷均衡模块按照如下条件排序所有UE:1.
UE具备A4测量和异频切换的能力;2.
UEPRB调度数和基本优先级;3.
PRB调度数较多和基本优先级较低的UE排在UE列表的前边.
具体的选择排序细节如下:1.
选择具备A4测量和异频切换能力的UE.
如果是向TDLTE的负荷均衡,还得UE支持TDLTE能力.
2.
按照UE基本优先级,排出队列A.
队列A按照低优先级的UE在前,高优先级的UE在后的顺序排列.
根据在队列A中的位置为每个UE生成一个序列值NumA,例如,某个UE在队列A中位于队列的第5个,则该UE的NUM_A值即为5.

3.
按照UEPRB调度数目(测量阶段的计算值),排出队列B.
队列B按照当前负荷均衡执行周期到达时刻,各个UE的PRB调度数目,从大到小进行排列.
根据在队列B中的位置为每个UE生成一个序列值NumB,例如,某个UE在队列B中位于队首的第10个,则该UE的NUM_B值即为10.

4.
使用PRB队列权重因子ucPRBQueueWeight(PRB队列权重因子,值为0.
7)对NUM_A和NUM_B进行加权,生成序列值NUM,NUM=NUM_A*(1–ucPRBQueueWeight)+NUM_B*ucPRBQueueWeight.
5.
根据序列值NUM从低到高的次序对UE进行排序,选择Num值最小的前10个UE(不足10个按照实际数目进行)用于进行A4测量,特别地,如果两个UE的Num值相同,则选择NumB值大的UE.

UE满足如下条件时,不应该被选进UE列表:1.
UE切换到服务小区的时间没有超过2分钟;2.
UE有紧急呼叫业务.
3.
3获取切换目标小区的方法如果负荷均衡算法开关设置为"open,basedonmeasurement",负荷均衡模块对UE测量上报的邻区按照负荷从低到高的顺序进行排序,得到切换候选目标小区队列,其中,负荷最低的小区排在队首,并且删除掉上行或者下行PRB利用率高于上行或下行Intra-LTE邻小区过负荷门限的邻区.

最终选择队列的前两个小区作为的切换目标小区,如果实际目标小区数目不足两个,则所有小区都保留在切换目标小区列表中.
3.
4降负荷操作在负荷均衡基于测量切换的场景下,如果某个UE最先上报A4测量报告且报告中的邻区是在上一小节的目标小区列表中,那么该UE会被选择去做切换,基站尝试将UE切换到目标小区列表中的第一个小区.

如果切换成功,则本次负荷均衡结束,否则尝试将UE切换到目标小区列表中下一个小区,直到目标小区表中所有小区都尝试完为止.
4负荷均衡参数配置方法湖北电信无线网络优化中心基于现网实际,开展了移动性负载均衡参数配置方法研究,探索在校园场景华为、中兴、贝尔无线设备的最佳参数配置,其关键参数有负荷均衡用户数门限、PRB利用率门限、频点优先级、评估周期、功能和计数器开关等【11】.
如负荷算法开关须打开,且采用基于事件测量切换方式;将异频负荷评估默认周期从为15秒设置为30秒的经验值等.
以中兴为例,其关键参数设置如下:负荷均衡表-1负荷均衡关键参数字段名中文名默认值配置配置说明ucLBIntraFreqPriorityIntra-LTE负荷均衡同频频点优先级2550系统内同频采用较低的优先级ucUlIntraNeighborLoadThrd上行Intra-LTE邻小区过负荷门限6090%防止门限设置过低导致目标小区无法承载业务ucDlIntraNeighborLoadThrd下行Intra-LTE邻小区过负荷门限6090%防止门限设置过低导致目标小区无法承载业务ucUlIntraNeighborLoadRelaThrd上行Intra-LTE邻小区相对负荷门限5%2%负荷均衡测量门限,更快启动负荷均衡ucDlIntraNeighborLoadRelaThrd下行Intra-LTE邻小区相对负荷门限5%2%负荷均衡测量门限,更快启动负荷均衡wLBPeriod负荷均衡执行周期30s20s负荷均衡执行周期ucUlPRBLBExeThrdZ上行同厂商无线负荷均衡执行门限655%CA载波间负载调整开关ucDlPRBLBExeThrdZ下行同厂商无线负荷均衡执行门限655%CA载波间负载调整开关ucAllowedHLNeighborNum允许负荷重于本小区的邻小区数目05允许负荷重于本小区的邻小区数目ucIntraLBFreqPrioritySwchIntra-LTE负荷均衡频点优先级策略开关01(通用策略)系统内负荷均衡打开开关ucNumHOUE降负荷用户数13最小负荷用户数ucCLBPRBExeThrd驻留态无线负荷均衡执行门限未找到5%无线驻留负荷均衡执行门限ucOverlapCoverage邻区关系关联系数5095仅设置CA邻区ucLBOverlapCoverageThrd负荷均衡邻区关系关联度门限4080服务小区与E-UTRAN系统内邻区关系相邻同覆盖仅设置CA邻区5负荷均衡优化案例武汉属于高校密集分布地区,由于学生众多,单位面积内终端持有量大,作息时间规律,最容易因潮汐效应导致网络拥塞.
本次专项测试选择在天翼用户集中的华科大武昌分校进行.
未打开负荷均衡开关之前,模拟用户加载65%(达到负荷均衡判决门限),选网络信号稳定即主服务小区不变的点,PCI为127.
测试结果如图:负荷均衡图-2负荷均衡开关关闭打开负荷均衡开关后,进行复测,结果如下:负荷均衡图-3负荷均衡开关打开通过对比结果可以发现:打开负荷均衡后,主服务小区PCI由原来的127切换至428,即主服务小区发生变化,强制将UE切换到其他小区.
通过切换主服务小区有效缓解了小区间的负荷不均衡性、流量的潮汐效应等.

6结束语校园场景与其他区域场景在网络环境和用户模型上存在较大差别,其用户密集程度和基站密集程度都更突出,校园参数优化主要思路是解决用户高度密集场景下用户快速接入、资源调度、负荷均衡问题,本文仅对校园MLB参数进行了研究和尝试,在具体优化过程中,还有许多需要去深入研究和探讨.

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作者简介郑成林(出生年-1980年),男(汉族),湖北黄冈人.
职称:湖北电信省传输局大数据中心主任,硕士,2003年参加工作以来,一直从事无线网络优化与研究工作,主要研究方向为大数据分析应用分析.