LTE网络资源分配与协作优化分析

2016-08-08刘超

大科技 2016年3期

关键词：数传回程业务量

刘超

（广东南方通信建设有限公司）

LTE网络资源分配与协作优化分析

刘超

（广东南方通信建设有限公司）

虽然LTE技术已成为通信技术领域的主流技术，而且技术规范也愈加完善，但是现有LTE系统仍然存在诸多缺陷，导致系统性能不够理想，因此，对LTE现有网络资源分配及协作优化进行分析和验证有助于找到系统中存在的不足并加以完善，对于LTE技术的可持续发展具有积极意义。

LTE；网络资源；协作测试；优化

移动宽带服务需求量的增加及新一代移动标准的推行给LTE网络通信传输带来了更大的挑战，只有进行仿真测试验证才能对LTE系统性能加以完善，扩大其市场竞争优势。

1 LTE系统仿真分析及优化方案概述

随着宽带需求量的激增，LTE网络也将面临更多的通信传输压力，为了有效减轻其回程网通信压力，需要在仿真测试验证中找到其存在的问题，进而制定出科学合理的优化方案。本文以LTE网络本地业务数传机制为例具体阐述其优化方案设计。在该方案中，将本地转发思想应用到LTE网络系统中，UE间数据可以通过本地转发的方式进行传输，而且不需要再经过数据上传环节[1]。通过优化方案分析可以得知，该方案能够有效减轻相同条件下的LTE网络通信压力，而且宽带使用效率也获得显著的提升，仿真分析结果显示在本地业务不断增加的情况下，该方案仍然可以提高LTE系统的性能，降低阻塞率，表明经过优化之后的本地业务数传机制具有较强的可行性。

2 LTE网络本地业务数传机制优化设计

2.1 LTE回程网需求分析

在LTE网络本地业务数传机制优化设计之前，首先要分析回程网的实际需求，从而避免产生额外的宽带开销。LTE回程网即承载网，回程网需求分析问题也就是解决网络扁平化所带来的S1、X2业务需求难题，同时这也是未来LTE回程网的主要演化方向和发展目标。考虑到相关技术规范可以将LTE回程网的需求总结为以下几点：①业务流向。LTE回程网借助多个接口可以实现相邻基站之间的连接和沟通，而且X2接口的宽带仅为其他接口宽带的3%，这就涉及业务流向需求。②宽带扩展。随着基站宽带速率的提升，回程网的接入速率也需要进行相应地提升，当基站宽带速率超过百兆时，回程网的接入速率就需要提高到10Gbps。除了上述业务刘翔需求和宽带扩展需求两大基本需求外，LTE回程网需求还包括安全需求、成本需求、维护需求、发展需求等，以上需求与本文的联系不大此处不作赘述。需要注意的是，LTE回程网将来的发展重点是S1接口，X2主要用于逻辑的切换，由于X2接口的宽带需求远远低于S1接口，因此，X2用户的户面时延要求也将宽松许多[2]。

2.2 应用场景分析

在进一步进行本地业务数传机制分析之前，首先要注意分析其应用场景。LTE系统的本地业务只有达到一定的比例才能使该数传机制的优化设计具有现实意义，为了统计本地通信业务量就需要分析其应用场景，也就是分析那些场景会产生本地业务。LTE技术规范中提到了小区最小半径指标，也就是说，一个eNB至少需要覆盖小区半径范围内的区域，包括半径范围内的学校、企业、单位、景点等（本地业务应用场景演示见图1）。这些区域的通信业务在种类上基本相似，而且还比较集中，可归属于本地业务，如企业内部员工之间的办公交流就是本地业务，再如同一学校学生之间的数据传递也属于本地业务，景点中旅游爱好者之间的图片交互同样属于本地业务。随着本地业务量的增加，对本地业务数传机制进行设计优化可以最大限度地减轻回程网的宽带压力，从而提高其宽带使用效率。确定了本地业务的具体应用场景后就需要计算和统计实际的业务量，由于LTE网络已经发展到了4G阶段，因此，从技术角度分析，本地业务和现有的P2P业务具有较多相似点，可以从P2P业务来预估本地业务量的发展趋势。P2P业务的出现取代了HTTP成为互联网主要业务类型，而且其业务量已经超过互联网业务量的50%，而且在未来时间内P2P业务量还将持续增加，由此可以看出，本地业务量将不断增长，这也表明了对LTE网络本地业务数传机制进行优化设计具有较高的价值。

图1 本地业务应用场景演示

2.3 协议扩展支持

LTE网络本地业务数传机制的传输路径优化可以解决回程网通信量较大的问题，如果引入新的传输机制必然会使LTE网络具备一些新的信令交互特征。为了提高本地业务数传机制在LTE网络系统中的可行性，应当严格遵循其信令协议扩展的设计原则，包括：①兼容性。新的信令不能对原有的信令传输产生影响，因此，在本次优化方案中，关键性取值确定为ignore，错误信令可直接忽略，O为可选信令，新旧信令之间互不影响。②规范性。信令协议扩展应当满足3GPPLTE技术规范的相关规定，并按照标准内容对新的信令进行支持，包括数据结构设计、信令发送文字补充等。

2.4 执行设计

经过优化设计之后的本地业务数传机制需要采用新的网络执行方案，本次研究所设计的执行方案见图2所示。在新的执行方案中，主动请求仍然按照之前的信令模式发起接入信令，但被请求连接的用户却被附加了一个判断的过程，也就是判断是否采取本地业务数传机制。根据现有的入网流程，首先需要判断通信请求中是否包含可选的IE，如果结果为是则需要判断eNB是否支持该数传机制，如果不支持则仍然执行原有的机制，如果结果为否则需要判断两个UE能否被接入同一个eNB，如果不能则需要执行原有的机制，最后一步需要判断数据交换是否适用本地业务数传机制，如果不适应则需要执行原有的机制。

图2 LTE本地业务数传机制执行方案

3 本地业务数传机制LTE系统性能分析

经过上述一系列的设计优化，最后需要分析和评估优化之后的本地业务数传机制LTE系统性能。上文提到，本地业务量是不断增加的，随着数据量和宽带比例的增加，节省的宽带比例将随之提升，这样可以有效缓解回程网通信压力。由于X2接口宽带仅为S1接口的3%，因此，所节省的总的最小宽带比例为P/1.03。可见，随着本地业务量的增加，本地业务数传机制能够大大降低LTE回程网的宽带，减轻其通信压力，提高宽带使用效率。以本地业务量占全部业务量的40%为例，在优化之前这40%的本地业务需要通过回程网上传到核心网，但是使用优化之后的数传机制后本地业务可以直接由nNB转发，减少了上传环节，这样一来，LTE回程网仅有剩余60%的业务需要传输，从这个角度分析，LTE回程网的阻塞率也大大降低。