LTE双频网架构业务负荷均衡策略研究

摘 要：LTE网络目前采用的都是单频组网，业务容量增大时，扩容只能新增基站，这时如何进行业务均衡就成了一个较为突出的问题，文章提供了几种业务均衡方法的介绍，并通过实际应用验证了使用效果。

关键词：LTE；业务均衡；流量

1 方案背景

2014年为中移动LTE网络启动元年，某省为非实验网省份，网络正式开始建设。为了充分发挥网络优势，某省制定策略，在农村以F频段快速建设LTE网络，以CPE设备为接入手段，抢占农村宽带市场。业务发展初期，势头良好，但是随着客户增多，某分公司发现单一频段已经无法满足市场发展需求，于是市场提出了扩容需求。由于F频段中移动只有20M的带宽，已经无法扩充，于是试点引入共站D频段来扩容的方案。从技术上讲，D频段的引入方式也有两种：一种是采用载波聚合技术，实现F与D的聚合，优点是不用增加小区，业务均衡较为容易，缺点是实现较为复杂，同时D和F覆盖范围还要做出均衡，且该技术还需要终端支持；另外一种方案是在原站址直接建设一个新基站，优点是实现方便，缺点是业务均衡较难控制，优化工作量大。综合各方面因素考虑，最终某分公司决定采用新增一个D频段的方案来实现网络扩容。

2 可行性分析

2.1 网络支持程度

采用共站方式建设，网络可以支持。

2.2 终端支持程度

目前中移动TDD-LTE网络，所分配的频段为F频段（1880MHz-1900MHz）、E频段（2320MHz-2370MHz）、D频段（2575MHz-2635MHz），主流终端基本都支持这些频段，协议频段如表1。

表1

由于是同频组网，D频段目前都是使用的D1（2575MHz-2595MHz）频点，协议频段是38；但是如果采用D3频点（2615MHz-2635MHz）时，协议频段会变成41，这个时候就会有很多终端不支持，其中就包括目前推广的CPE终端。经过综合考虑，共站的D频段基站仍然采用D1频点。

3 业务分担方案论证研究

采用该扩容方案后，最难控制的就是原有F频段基站和新建D频段基站之间业务负荷问题。经过多方论证，我们认为有以下三种方案。

3.1 使用覆盖距离来分隔业务

当用户分布较为集中时，就无法通过覆盖F频段基站使用的频率是1.9GHz，D频段使用的频率是2.6GHz，无线电波的传播特性是频率越高，衰落越快，所以当F频段基站和D频段基站天线使用同一套物理参数时，F频段的覆盖距离明显大于D频段。同时，为了塔身安全和满足天线隔离度要求，D频段天线与F频段天线也不建议放在同一平台上，天线挂高不同也会影响覆盖距离，这样我们就可以使用天线挂高来控制覆盖距离。另外，调整天线的下倾角可进一步更精确的控制基站覆盖距离。这样，天线频段、天线挂高、天线下倾角三个参数就构成了一个参数组，通过调节参数组的参数来控制的覆盖距离，形成类似同心圆的覆盖模型，外环由覆盖性能较好的F频段来覆盖，内环由D频段覆盖，物理上实现了业务分隔（图1）。

对于外环业务，只有F频段可以覆盖，因此直接承载在F频段基站上；内环业务同时由D频段和F频段基站覆盖，这时需要将两个频段的基站设置不同的优先级，D频段基站优先级高，F频段优先级低，同时在F频段基站异频切换时采用A4事件策略，只要D频段基站大于一定门限值立刻切换到D频段，保证内环业务占用一直占用D频段基站，达到分流的目的。

这种方案适用场景是一个基站覆盖两个或两个以上不在同一基站半径的业务区域，实现起来比较简单，同时也能较为合理的利用资源。但是该方案对业务分布要求过高，尤其是在业务分布无明显规律或业务集中在同一个区域时，就不适用了。

3.2 开启负荷切换功能来均衡业务

当业务分布比较集中时，无法使用覆盖距离来区分，这时就需要将D频段基站和F频段基站重叠覆盖，靠使用负荷均衡功能来分担业务量。

负荷均衡，是用来平衡小区间，频率间和无线接入技术之间的负荷。此功能可以平衡整个系统的性能，提高系统的稳定性。此功能是根据服务小区和其邻区负荷状态合理部署小区运行流量，并有效地使用系统资源，以提高系统的容量和提高系统的稳定性。图2显示了负荷均衡的概念。

图2

负荷均衡可以由OMC开关灵活控制。根据开关的配置，此功能有三种状态：负荷均衡功能关闭，负荷均衡功能打开（基于UE盲切换方式），负荷均衡功能打开（基于UE测量切换方式）。在一般情况下，负荷均衡功能可以被划分为三个阶段，如3图所示：测量阶段，判决阶段和执行阶段。

图3

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OMC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。如果UTRAN系统支持RIM过程，通过S1口的RIM过程获取UTRAN系统邻区负荷信息。

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，服务小区处于高负荷状态。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）或B1（系统间的负荷均衡）测量，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。在盲切换的条件下，UE直接被切换到低负荷邻小区。无线资源负荷是这个阶段进行负荷均衡唯一要考虑的因素。

这种方案适用于业务分布较为集中，无法靠距离来区分的场景，或者无法预知业务分布的场景，优点是使用范围较广，缺点是负荷参数需要设置较为精确，否则容易出现业务不均衡的现象，另外D频段和F频段基站重叠完全重叠覆盖也较难控制。

3.3 采用距离与负荷均衡双重平衡的方案

这种方案的原理就是结合以上两种技术的优点，不需要精准控制两个频段的覆盖范围，规划简单，施工也容易，利于快速建设。

现实中，由于是先有F频段基站，后增加D频段基站，这就需要保证原有F频段的覆盖距离不能变小，否则将引起原有覆盖区域内的用户投诉。若是F频段在塔身的最上层平台，考虑到塔身安全，D频段就只能放在低层平台上了，这样就无法保证两个基站的覆盖距离重合，所以必须采用空间距离区分业务的方式；而在无法完全掌握用户分布的情况下，覆盖距离的又不能保证精确区分业务量，所以负载均衡的方案也有必要同时采用，这样就可以保证业务尽量均衡了。

4 结束语

从以上数据可以看出，开启话务分担功能和使用距离分隔业务双重平衡策略是最好的业务均衡方式，在后续的建设中会陆续推广该方式。

作者简介：吴胜东（1971-），汉族，吉林市人，工程师，工学硕士学位，主要从事移动网络优化工作。endprint

摘 要：LTE网络目前采用的都是单频组网，业务容量增大时，扩容只能新增基站，这时如何进行业务均衡就成了一个较为突出的问题，文章提供了几种业务均衡方法的介绍，并通过实际应用验证了使用效果。

关键词：LTE；业务均衡；流量

1 方案背景

2014年为中移动LTE网络启动元年，某省为非实验网省份，网络正式开始建设。为了充分发挥网络优势，某省制定策略，在农村以F频段快速建设LTE网络，以CPE设备为接入手段，抢占农村宽带市场。业务发展初期，势头良好，但是随着客户增多，某分公司发现单一频段已经无法满足市场发展需求，于是市场提出了扩容需求。由于F频段中移动只有20M的带宽，已经无法扩充，于是试点引入共站D频段来扩容的方案。从技术上讲，D频段的引入方式也有两种：一种是采用载波聚合技术，实现F与D的聚合，优点是不用增加小区，业务均衡较为容易，缺点是实现较为复杂，同时D和F覆盖范围还要做出均衡，且该技术还需要终端支持；另外一种方案是在原站址直接建设一个新基站，优点是实现方便，缺点是业务均衡较难控制，优化工作量大。综合各方面因素考虑，最终某分公司决定采用新增一个D频段的方案来实现网络扩容。

2 可行性分析

2.1 网络支持程度

采用共站方式建设，网络可以支持。

2.2 终端支持程度

目前中移动TDD-LTE网络，所分配的频段为F频段（1880MHz-1900MHz）、E频段（2320MHz-2370MHz）、D频段（2575MHz-2635MHz），主流终端基本都支持这些频段，协议频段如表1。

表1

由于是同频组网，D频段目前都是使用的D1（2575MHz-2595MHz）频点，协议频段是38；但是如果采用D3频点（2615MHz-2635MHz）时，协议频段会变成41，这个时候就会有很多终端不支持，其中就包括目前推广的CPE终端。经过综合考虑，共站的D频段基站仍然采用D1频点。

3 业务分担方案论证研究

采用该扩容方案后，最难控制的就是原有F频段基站和新建D频段基站之间业务负荷问题。经过多方论证，我们认为有以下三种方案。

3.1 使用覆盖距离来分隔业务

当用户分布较为集中时，就无法通过覆盖F频段基站使用的频率是1.9GHz，D频段使用的频率是2.6GHz，无线电波的传播特性是频率越高，衰落越快，所以当F频段基站和D频段基站天线使用同一套物理参数时，F频段的覆盖距离明显大于D频段。同时，为了塔身安全和满足天线隔离度要求，D频段天线与F频段天线也不建议放在同一平台上，天线挂高不同也会影响覆盖距离，这样我们就可以使用天线挂高来控制覆盖距离。另外，调整天线的下倾角可进一步更精确的控制基站覆盖距离。这样，天线频段、天线挂高、天线下倾角三个参数就构成了一个参数组，通过调节参数组的参数来控制的覆盖距离，形成类似同心圆的覆盖模型，外环由覆盖性能较好的F频段来覆盖，内环由D频段覆盖，物理上实现了业务分隔（图1）。

对于外环业务，只有F频段可以覆盖，因此直接承载在F频段基站上；内环业务同时由D频段和F频段基站覆盖，这时需要将两个频段的基站设置不同的优先级，D频段基站优先级高，F频段优先级低，同时在F频段基站异频切换时采用A4事件策略，只要D频段基站大于一定门限值立刻切换到D频段，保证内环业务占用一直占用D频段基站，达到分流的目的。

这种方案适用场景是一个基站覆盖两个或两个以上不在同一基站半径的业务区域，实现起来比较简单，同时也能较为合理的利用资源。但是该方案对业务分布要求过高，尤其是在业务分布无明显规律或业务集中在同一个区域时，就不适用了。

3.2 开启负荷切换功能来均衡业务

当业务分布比较集中时，无法使用覆盖距离来区分，这时就需要将D频段基站和F频段基站重叠覆盖，靠使用负荷均衡功能来分担业务量。

负荷均衡，是用来平衡小区间，频率间和无线接入技术之间的负荷。此功能可以平衡整个系统的性能，提高系统的稳定性。此功能是根据服务小区和其邻区负荷状态合理部署小区运行流量，并有效地使用系统资源，以提高系统的容量和提高系统的稳定性。图2显示了负荷均衡的概念。

图2

负荷均衡可以由OMC开关灵活控制。根据开关的配置，此功能有三种状态：负荷均衡功能关闭，负荷均衡功能打开（基于UE盲切换方式），负荷均衡功能打开（基于UE测量切换方式）。在一般情况下，负荷均衡功能可以被划分为三个阶段，如3图所示：测量阶段，判决阶段和执行阶段。

图3

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OMC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。如果UTRAN系统支持RIM过程，通过S1口的RIM过程获取UTRAN系统邻区负荷信息。

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，服务小区处于高负荷状态。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）或B1（系统间的负荷均衡）测量，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。在盲切换的条件下，UE直接被切换到低负荷邻小区。无线资源负荷是这个阶段进行负荷均衡唯一要考虑的因素。

这种方案适用于业务分布较为集中，无法靠距离来区分的场景，或者无法预知业务分布的场景，优点是使用范围较广，缺点是负荷参数需要设置较为精确，否则容易出现业务不均衡的现象，另外D频段和F频段基站重叠完全重叠覆盖也较难控制。

3.3 采用距离与负荷均衡双重平衡的方案

这种方案的原理就是结合以上两种技术的优点，不需要精准控制两个频段的覆盖范围，规划简单，施工也容易，利于快速建设。

现实中，由于是先有F频段基站，后增加D频段基站，这就需要保证原有F频段的覆盖距离不能变小，否则将引起原有覆盖区域内的用户投诉。若是F频段在塔身的最上层平台，考虑到塔身安全，D频段就只能放在低层平台上了，这样就无法保证两个基站的覆盖距离重合，所以必须采用空间距离区分业务的方式；而在无法完全掌握用户分布的情况下，覆盖距离的又不能保证精确区分业务量，所以负载均衡的方案也有必要同时采用，这样就可以保证业务尽量均衡了。

4 结束语

从以上数据可以看出，开启话务分担功能和使用距离分隔业务双重平衡策略是最好的业务均衡方式，在后续的建设中会陆续推广该方式。

作者简介：吴胜东（1971-），汉族，吉林市人，工程师，工学硕士学位，主要从事移动网络优化工作。endprint

摘 要：LTE网络目前采用的都是单频组网，业务容量增大时，扩容只能新增基站，这时如何进行业务均衡就成了一个较为突出的问题，文章提供了几种业务均衡方法的介绍，并通过实际应用验证了使用效果。

关键词：LTE；业务均衡；流量

1 方案背景

2014年为中移动LTE网络启动元年，某省为非实验网省份，网络正式开始建设。为了充分发挥网络优势，某省制定策略，在农村以F频段快速建设LTE网络，以CPE设备为接入手段，抢占农村宽带市场。业务发展初期，势头良好，但是随着客户增多，某分公司发现单一频段已经无法满足市场发展需求，于是市场提出了扩容需求。由于F频段中移动只有20M的带宽，已经无法扩充，于是试点引入共站D频段来扩容的方案。从技术上讲，D频段的引入方式也有两种：一种是采用载波聚合技术，实现F与D的聚合，优点是不用增加小区，业务均衡较为容易，缺点是实现较为复杂，同时D和F覆盖范围还要做出均衡，且该技术还需要终端支持；另外一种方案是在原站址直接建设一个新基站，优点是实现方便，缺点是业务均衡较难控制，优化工作量大。综合各方面因素考虑，最终某分公司决定采用新增一个D频段的方案来实现网络扩容。

2 可行性分析

2.1 网络支持程度

采用共站方式建设，网络可以支持。

2.2 终端支持程度

目前中移动TDD-LTE网络，所分配的频段为F频段（1880MHz-1900MHz）、E频段（2320MHz-2370MHz）、D频段（2575MHz-2635MHz），主流终端基本都支持这些频段，协议频段如表1。

表1

由于是同频组网，D频段目前都是使用的D1（2575MHz-2595MHz）频点，协议频段是38；但是如果采用D3频点（2615MHz-2635MHz）时，协议频段会变成41，这个时候就会有很多终端不支持，其中就包括目前推广的CPE终端。经过综合考虑，共站的D频段基站仍然采用D1频点。

3 业务分担方案论证研究

采用该扩容方案后，最难控制的就是原有F频段基站和新建D频段基站之间业务负荷问题。经过多方论证，我们认为有以下三种方案。

3.1 使用覆盖距离来分隔业务

当用户分布较为集中时，就无法通过覆盖F频段基站使用的频率是1.9GHz，D频段使用的频率是2.6GHz，无线电波的传播特性是频率越高，衰落越快，所以当F频段基站和D频段基站天线使用同一套物理参数时，F频段的覆盖距离明显大于D频段。同时，为了塔身安全和满足天线隔离度要求，D频段天线与F频段天线也不建议放在同一平台上，天线挂高不同也会影响覆盖距离，这样我们就可以使用天线挂高来控制覆盖距离。另外，调整天线的下倾角可进一步更精确的控制基站覆盖距离。这样，天线频段、天线挂高、天线下倾角三个参数就构成了一个参数组，通过调节参数组的参数来控制的覆盖距离，形成类似同心圆的覆盖模型，外环由覆盖性能较好的F频段来覆盖，内环由D频段覆盖，物理上实现了业务分隔（图1）。

对于外环业务，只有F频段可以覆盖，因此直接承载在F频段基站上；内环业务同时由D频段和F频段基站覆盖，这时需要将两个频段的基站设置不同的优先级，D频段基站优先级高，F频段优先级低，同时在F频段基站异频切换时采用A4事件策略，只要D频段基站大于一定门限值立刻切换到D频段，保证内环业务占用一直占用D频段基站，达到分流的目的。

这种方案适用场景是一个基站覆盖两个或两个以上不在同一基站半径的业务区域，实现起来比较简单，同时也能较为合理的利用资源。但是该方案对业务分布要求过高，尤其是在业务分布无明显规律或业务集中在同一个区域时，就不适用了。

3.2 开启负荷切换功能来均衡业务

当业务分布比较集中时，无法使用覆盖距离来区分，这时就需要将D频段基站和F频段基站重叠覆盖，靠使用负荷均衡功能来分担业务量。

负荷均衡，是用来平衡小区间，频率间和无线接入技术之间的负荷。此功能可以平衡整个系统的性能，提高系统的稳定性。此功能是根据服务小区和其邻区负荷状态合理部署小区运行流量，并有效地使用系统资源，以提高系统的容量和提高系统的稳定性。图2显示了负荷均衡的概念。

图2

负荷均衡可以由OMC开关灵活控制。根据开关的配置，此功能有三种状态：负荷均衡功能关闭，负荷均衡功能打开（基于UE盲切换方式），负荷均衡功能打开（基于UE测量切换方式）。在一般情况下，负荷均衡功能可以被划分为三个阶段，如3图所示：测量阶段，判决阶段和执行阶段。

图3

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OMC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。如果UTRAN系统支持RIM过程，通过S1口的RIM过程获取UTRAN系统邻区负荷信息。

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，服务小区处于高负荷状态。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）或B1（系统间的负荷均衡）测量，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。在盲切换的条件下，UE直接被切换到低负荷邻小区。无线资源负荷是这个阶段进行负荷均衡唯一要考虑的因素。

这种方案适用于业务分布较为集中，无法靠距离来区分的场景，或者无法预知业务分布的场景，优点是使用范围较广，缺点是负荷参数需要设置较为精确，否则容易出现业务不均衡的现象，另外D频段和F频段基站重叠完全重叠覆盖也较难控制。

3.3 采用距离与负荷均衡双重平衡的方案

这种方案的原理就是结合以上两种技术的优点，不需要精准控制两个频段的覆盖范围，规划简单，施工也容易，利于快速建设。

现实中，由于是先有F频段基站，后增加D频段基站，这就需要保证原有F频段的覆盖距离不能变小，否则将引起原有覆盖区域内的用户投诉。若是F频段在塔身的最上层平台，考虑到塔身安全，D频段就只能放在低层平台上了，这样就无法保证两个基站的覆盖距离重合，所以必须采用空间距离区分业务的方式；而在无法完全掌握用户分布的情况下，覆盖距离的又不能保证精确区分业务量，所以负载均衡的方案也有必要同时采用，这样就可以保证业务尽量均衡了。

4 结束语

从以上数据可以看出，开启话务分担功能和使用距离分隔业务双重平衡策略是最好的业务均衡方式，在后续的建设中会陆续推广该方式。

作者简介：吴胜东（1971-），汉族，吉林市人，工程师，工学硕士学位，主要从事移动网络优化工作。endprint