一种低成本的无线主设备负荷控制方案

吴珍妮

中国联合网络通信有限公司合肥市分公司，安徽 合肥 230061

引言

随着移动互联网的快速发展，智能手机、各类型App的广泛应用，移动用户数量迅速增长，数据业务、信令流随之剧增，直接对无线通信网络产生巨大的负载压力。RNC（Radio Network Controller，无线网络控制器）属于UTRAN（UMTS 地面无线接入网络）的一部分。UTRAN 无线接入网络包括一个或多个无线网络子系统（RNS）， 一个RNS 由一个RNC和一个或多个Node B 构成。RNC主要负责无线资源的管理。它一方面通过Iu 接口同电路域和分组域核心网相连；一方面负责管理和控制Node B，并负责空中接口与UE 之间的L1 以上的协议处理[1]。在无线接入网络中，RNC处于承上启下的关键地位。作为无线侧主设备，提供移动性管理、呼叫处理、链接管理和切换机制，是流量汇集、转换、软硬呼叫转移及智能小区和分组处理的重点网元。面对业务增长带来的拥塞威胁，最直接的做法是增加RNC设备，提高网络处理能力；但在投资有限无法新增RNC设备的情况下，如何控制现网RNC的硬件负荷，提高资源利用率，减少硬件处理能力带来的瓶颈，是本方案讨论的主要内容。

1 负荷影响因素

影响RNC硬件负荷的原因有：

（1）基站/小区数：覆盖受限场景下，基站不断扩容，平均每个基站的用户数和业务量都很低，此时基站/小区维度会成为瓶颈。（2）在线用户数：在线用户数很多，平均每用户的业务量不大，此时在线用户数会成为瓶颈。（3）控制面处理能力：如果用户移动频繁，或采用智能手机，有大量信令，则控制面处理能力（BHCA）会成为瓶颈。（4）用户面处理能力：如果控制面信令正常，而用户面话务量或数据量较大，则用户面处理能力（话务量/数据流量）会成为瓶颈。

2 负荷控制方案描述

针对信令面负荷带来的网络影响，以某市运营商的RNC设备运行数据显示，主要体现在IUR口负荷偏高。Iur 接口是两个RNC 之间的逻辑接口，用来传送RNC 之间的控制信令和用户数据。如果RNC之间相邻边界处切换量大，则承载Iur接口业务的CMP模块以及Iur物理接口负荷会偏高。若RNC边界规划靠近交通干道或大型活动场所，则易受用户行为影响产生突发性的负荷冲高。针对此问题，可对Iur接口进行IP化改造。传统网络中，RNC间互联Iur口采用155 M传输方式互联，采用MTP3协议。IP化改造后，Iur口均采用GE口互联，M3UA协议，既可以节约局间155 M电路，又可使负载IUR口业务的RNC硬件模块负荷降低。

在运营中，以某主流通信设备厂商的 RNC设备为例，信令面负荷具体表现为RCB板的CPU负荷。RCB（RNC和针对性扩容。在机框槽位资源受限、无法扩容单板Control plane processing Board）为呼叫控制处理板，连接在交换单元上，完成无线网络层的控制面信令协议（RRC、NBAP、RANAP、RNSAP）处理和无限资源管理功能[2]。RCB处理板又分为CMP模块和DMP模块。DMP负责处理UE相关的无线过程，DMP采用资源池工作方式，轮选的均衡机制。CMP模块为基站/小区服务，并处理Iu/Iur接口的无连接消息，每个必须归属在某一个CMP上，CMP采用主备工作模式，和基站及Iu口间是固定关联的。当CMP存在负荷不均时，可根据Iu口和基站负荷情况，手动调整CMP的基站归属。

用户面负荷造成的负载压力，具体表现为 RUB板的CPU负荷。RUB（RNC User plane processing Board）为用户面处理板，处理用户面协议，提供以太网端口和交换单元的二级交换子系统相连，完成对于CS 业务FP/MAC/RLC/UP 协议栈的处理和 PS 业务FP/MAC/RLC/PDCP 的处理，也要完成对于 PS 业务的GTP-U 的协议处理功能。硬件上采用DSP 加以实现，采用资源池工作方式和轮选的均衡机制。在具体 RNC设备中，RUB单板可能分布在几个机框中。若要减少框间交换，实现负荷均衡，可针对每个 IUB局向，以指定某一框的RUB为优先选择，并根据不同RNC所负载业务的增长量，基于现有RNC配置对其进行拆闲补忙的情况下，对于全天负荷峰值高于或接近 70%的 RUB单板，采用更换 RUB单板的方法降低负荷，将其更换成新版本 RUB板卡，在负担同样的业务情况下，增强型RUB单板表现出的较低负荷值。

表1 用户面忙时负荷均值

表2 信令面忙时负荷均值

3 效果呈现

以某市某电信运营商某年4月对比12月的开站情况为例，单载波基站总数量增加30%、双载波基站增加50%、微蜂窝增加54%。对比当年4月与12月最后一周全日3G话务量、流量情况，话务量增长22.6%，上行流量增长72.86%，下行流量增长31.69%。12月最后一周属全年的业务高峰，观察各 RNC用户面及信令面硬件负荷情况，忙时均值均未超过50%。

[1]李红志，刘桂英.RNC实际承载能力分析[J].通讯世界，2015（16）：217-219.

[2]谭韵莹. A市RNC至B市MME局向不可达故障案例分析[J/OL].（2016-08-08）.http://cnki.net/kcms/detail/44.1522.TH.20160808.1700.102.htm.