LTE负载均衡优化的研究

孙晓宁

【摘 要】随着LTE网络的发展和4G用户的快速增长，热点区域站点高负载问题日益突出，载波扩容作为降低网络负荷的有效手段，被越来越多地投入实际的应用当中。基于传统覆盖同时又兼顾PRB利用率、用户数的移动性负载均衡的算法应运而生。

【Abstract】With the development of the LTE networks and the rapid growth of the number of 4G users， the problem of the high load of sites in hot spots has become increasingly prominent. As an effective means to reduce network load， carrier capacity expansion has been increasingly put into practical applications. An algorithm based on traditional coverage that combines PRB utilization and number of users for mobile load balancing has emerged. This paper briefly describes the principle of load balancing algorithm and parameter threshold setting rules， and provides reference for the optimization of high-load sites based on the optimization case of xuchang high-load sites.

【關键词】负载均衡;PRB;用户数

【Keywords】load balancing; PRB; the number of users

【中图分类号】TN914                                           【文献标志码】A                                【文章编号】1673-1069（2019）07-0125-02

1 负载均衡优化的背景

随着LTE用户数的快速增长，部分小区的用户数或PRB利用率已接近极限容量，越来越多的小区开始进行双载波配置。然而依靠传统均匀覆盖的策略，不能够达到理想的用户分担效果，且易造成小区间乒乓切换。负载均衡算法以用户数及PRB利用率为判决标准，对网络负荷的评估更为直观，在解决双载波负载均衡的问题上，发挥着越来越重要的作用。

2 负载均衡算法的原理

移动性负载均衡（MLB）是通过判断本小区的负载高低，并结合邻区间的负载情况，将负载由繁忙的本小区转移至资源相对充裕的邻小区的过程，实现了网络资源利用的最大化，提升用户感知。

3 负载均衡的基本流程

目前，负载转移应用仅支持异频场景，其功能开关及切换判决门限均可通过相应参数的设置进行个性化设定。

3.1 负载均衡参数的基本配置

负载均衡参数主要包含以下四个部分：①负载均衡功能开关：打开/关闭;②负载均衡三种触发模式：基于用户数的负载均衡、基于PRB的负载均衡、基于用户数和PRB的负载均衡;③负载均衡门限参数：判决门限（触发、停止）、负载评估周期与负载触发判决定时器;④小区及UE选择。

3.1.1 负载均衡触发

转移上行同步态用户：小区上行同步态用户数≥异频负载均衡用户数门限+负载均衡用户数偏置;转移释放态用户：小区上行同步态用户数≥异频空闲态MLB用户数门限+负载均衡用户数偏置。

3.1.2 负载评估周期与负载触发判决定时器

评估周期建议值为10s，判决定时器建议值为5s。即在10s的检测周期内，主小区连续5s处于高负载状态，将触发负载均衡。

3.1.3 负载均衡停止

若负载平衡触发判决定时器时间内一直满足如下条件，则停止转移上行同步态UE的用户数负载平衡：①停止上行同步态用户转移：小区上行同步态用户数<异频负载均衡用户数门限;②停止释放态用户转移：小区上行同步态用户数<异频空闲态MLB用户数门限。

此处是以基于用户数的负载均衡为例，基于PRB的负载均衡与此相同，只是触发门限由“用户数”改为“PRB利用率”。

3.2 目标小区的选择

目标小区初选触发负载平衡后，切换的目标邻区必须为正常状态，即处于激活态、未被列入黑名单、邻区关系中配置为“允许切换”。除此之外，eNodeB会根据主小区与邻区小区的同覆盖度进一步确定候选小区名单，即同覆盖度更高的邻小区更容易作为切换的目标小区。

负载信息交互触发负载均衡的小区，将与初选后的邻小区进行负载信息交互，以进一步确定切换的目标小区。负载信息交互包括小区的空口负载、硬件负载、传输负载信息。

目标小区确定通过信息交互，最终本小区将选择目标负载情况达到要求，切换成功率高于98%，并且（服务小区同步态用户数-邻区同步态用户数）÷服务小区同步态用户数>用户数差值门限的小区进行切换（用户数差值门限建议值为15%）。基于PRB的负载均衡，相关门限为“PRB利用率”，原理相同。

3.3 UE选择的条件

由于一次性切换出的用户数过多，可能会对邻区产生较大影响，故在一个负载均衡周期内，最大选择用户数一般设置为5。

必选条件是UE不属于紧急呼叫用户，UE不处于CA状态。

4 负载均衡验证方法

目前，许昌业务区全网宏站共有三个频段，800M、1.8G、2.1G。由于负载均衡参数对邻区间“同覆盖度”有较高的要求，且800M站点在覆盖、带宽方面与1.8G、2.1G站点差异巨大，负载均衡参数难以达到理想的均衡效果，故目前负载均衡参数主要用于热点区域1.8G+2.1G同覆盖组网站点。

5 负载均衡效果的评估验证

通过日常监控发现，前刘_2第二载波小区（2.1G）PRB利用率较高，小时级下行峰值PRB利用率达到95.81%，RRC最大连接用户数达到222人，扇区同覆盖方向1.8G小区前刘_2用户数及利用率远低于2.1G小区，两个扇区负载均衡情况有待改善（见表1）。

按照负载均衡配置表中参数建议值进行调整后，前刘_2小区1.8G、2.1G两个扇区负载均衡情况有明显好转。如图1所示，优化后两扇区下行PRB利用率差值小于10%，RRC连接建立最大用户数也基本保持平衡，到达预期的效果。

目前许昌业务区共有普通宏站1.8+2.1G主辅载波共69对，其中主辅载波不平衡小区36对，修改负载均衡参数后，30对小区达到负载平衡状态，对剩余6对覆盖差异较大的小区进行天馈调整后，负载基本平衡。

6 结语

负载均衡功能可以根据服务小区和其邻区负载状态或者用户数情况，合理部署小区运行流量，有效地使用系统资源，以提高系统的容量和系统的稳定性。但在小区业务量均衡优化过程中，并不是所有的小区都是直接通过运用负载均衡算法来优化的，针对小区覆盖不一致场景、用户数分布不合理场景、参数配置不合理场景，仍需优先通过RF、参数核查、干扰核查、用户数分布分析来优化。以上优化措施完成，在业务量差距仍然很大的情况下，再考虑使用负载均衡参数。