LTE高負荷場景優(yōu)化方法的研究

劉振洪（中國移動通信集團江蘇有限公司南通分公司，南通 226007）

LTE高負荷場景優(yōu)化方法的研究

劉振洪
（中國移動通信集團江蘇有限公司南通分公司，南通 226007）

摘 要隨著4G網絡覆蓋的不斷完善，用戶規(guī)模的不斷擴大，“高業(yè)務”和“高負荷”將成為4G網絡的問題點。本文對高負荷場景的優(yōu)化方法進行了研究和論證，在充分利用現網硬件資源的同時，使小區(qū)實現負荷均衡，有效提升網絡質量和用戶感知。通過論證覆蓋優(yōu)化、參數優(yōu)化及算法優(yōu)化手段在LTE網絡高負荷下的有效性，總結優(yōu)化經驗，促進網優(yōu)工作高效開展。

關鍵詞LTE； 高負荷小區(qū)；網絡優(yōu)化；負荷均衡

1　引言

4G網絡完成了地域上的全面覆蓋，標志著高速無線通信時代來臨。而廣泛的覆蓋和良好的用戶體驗，帶來了4G用戶數量的飛速增長，因此對于網絡的建設與優(yōu)化而言，其關注的重點也由廣泛覆蓋向深度覆蓋轉移。尤其是高校、車站、商場等熱點區(qū)域，由于其場景的特殊性，用戶基數巨大，業(yè)務量也在不斷的上升，導致該場景的覆蓋小區(qū)處于高負荷狀態(tài)，由此引發(fā)的掉話、切換、擁塞等問題會直接導致用戶感知的下降。因此對于高負荷場景的優(yōu)化已成為網絡運維優(yōu)化的重點。如何精準定位網絡問題、快速提出優(yōu)化方案，有效利用現網設備，都是保證熱點場景網絡穩(wěn)定與用戶感知的關鍵。

2　高負荷場景問題定位

若網絡中一個小區(qū)在某一時段內在線用戶數高于門限值或上下行PRB利用率高于門限值時，則稱該小區(qū)出現高負荷狀態(tài)。用戶數超高主要由于該區(qū)域下轄用戶數較多，需要進行擴容。PRB利用率過高首先由業(yè)務量過大占用PRB過多導致，其次負荷的上升會導致同頻同時隙干擾加劇。干擾誘發(fā)低噪抬升會導致RB建立超時，網絡質量下降導致測量控制下發(fā)超時，用戶側表現為呼叫受限、掉話頻繁、通話質差、數據業(yè)務速率降低等。

3　優(yōu)化手段

根據對網絡高負荷問題的定位和場景的不同，采用相應的優(yōu)化手段，主要分為容量優(yōu)化和參數優(yōu)化。

3.1容量優(yōu)化

小區(qū)最大在線用戶數是衡量LTE小區(qū)容量的重要指標，網絡負荷特別是用戶數的增長，將對LTE網絡性能產生較大影響。當單小區(qū)RRC用戶數大于300時，用戶感知將會受到明顯影響，同時易出現接通率下降問

題。因此對容量的優(yōu)化效果主要以單小區(qū)承載的用戶數變化進行評估。

3.1.1 小區(qū)分裂

對于一些室分站點，由于初期用戶較少，為了減少用戶在小區(qū)間重選和切換的次數，會采取單個小區(qū)進行廣泛覆蓋的布網方式，保證網絡良好的連續(xù)性和較低的復雜度。此類小區(qū)由多個RRU共同支撐。隨著用戶數量的上升，室內用戶密度的增漲和不均，單個小區(qū)已不能夠滿足中戶的容量需求，因此需要在用戶高密度的地區(qū)采取小區(qū)分裂的方法，對現有RRU設備進行合理分配。小區(qū)分裂方式分為兩種：空間分裂和雙層覆蓋。空間分裂將小區(qū)覆蓋的面積劃小來覆蓋不同的空間區(qū)域，分流單個小區(qū)的業(yè)務負荷。雙層覆蓋通過兩不同頻點的小區(qū)對同一空間區(qū)域進行覆蓋，拓展熱點區(qū)域覆蓋的深度。

圖1為某高校宿舍場景小區(qū)分裂前后示意圖。優(yōu)化前該室分小區(qū)有3個小區(qū)，其中1號小區(qū)和2號小區(qū)各通過兩個RRU共同實現覆蓋，3號小區(qū)通過1 個RRU進行覆蓋，由于2～5層學生較多，導致1、2號小區(qū)出現高負荷狀態(tài)。通過對該區(qū)域進行小區(qū)分裂，將1小區(qū)分裂成1、4小區(qū)，分別對4、5層進行覆蓋，將2小區(qū)分裂成2、5小區(qū)，分別對2、3層進行覆蓋，有效分擔了單個小區(qū)的業(yè)務量，使該站小區(qū)的用戶負荷降至合理水平。

圖1　小區(qū)分裂優(yōu)化示意圖

圖2　室外多層覆蓋優(yōu)化示意圖

3.1.2 多層覆蓋

對于室外覆蓋場景，建站初期普遍采用三扇區(qū)進行區(qū)域覆蓋。當該區(qū)域有擴容需求時，可以采取多層小區(qū)覆蓋的方法，對同一空間內的用戶進行頻率上的隔離分流。現網通常采用的多層覆蓋組網方式包括：F+D雙頻段覆蓋、F頻段多頻點覆蓋和D頻段多頻點覆蓋。

案例圖2為某熱點場景宏站扇區(qū)圖，該站2號扇區(qū)所覆蓋區(qū)域包括教學樓及學生宿舍，用戶密集且活躍度高，建站初期所采用的單層D頻段小區(qū)遠不能滿足該區(qū)域的用戶容量需求。因此在該扇區(qū)方向先后增開了F頻段小區(qū)和D2頻段小區(qū)，通過多層小區(qū)覆蓋的方法，實現用戶負荷的分擔。優(yōu)化前后小區(qū)性能對比見圖3，優(yōu)化后2號小區(qū)的負荷由2、5、8三個小區(qū)共同分擔，通過合理的參數調整，使小區(qū)負荷控制在合理范圍，同時，該區(qū)域承載的數據流量也顯著上升。

3.2參數優(yōu)化

3.2.1 功率參數

隨著網絡承載負荷的增加，進行小區(qū)分裂后，RRU功率需要進行均衡分配，確保小區(qū)分裂及擴容后多層小區(qū)覆蓋范圍一致，因此需要在日常優(yōu)化過程中進行一定的功率預留，防止功率再分配后，原小區(qū)覆蓋降低。隨

著負荷的上升，空口業(yè)務量隨之增長，同頻干擾加劇，影響用戶的接入成功率和切換成功率，表現為用戶未接受到網絡側的請求消息以及在新鏈路上同步失敗。因此需要增大基站下行初始發(fā)射功率和上行期望接受功率，提高用戶抗干擾能力，保證用戶側的C/I（載干比），進而改善用戶的接入成功率和切換成功率。

圖3　優(yōu)化前后用戶數對比

圖4　MLB實現流程圖

3.2.2 切換門限

對于熱點地區(qū)的覆蓋通常采用多層覆蓋的組網策略，因此該區(qū)域下的用戶對于小區(qū)的切換直接影響小區(qū)負荷狀況。

對于同頻段覆蓋的區(qū)域， 可采用A2+A3切換策略，當服務小區(qū)電平低于門限啟動切換測量，當鄰區(qū)比服務小區(qū)高于某一相對值則觸發(fā)切換，通過調整A3事件中的Offset偏置值，可以對用戶的主占用小區(qū)進行選擇。

對于異頻段覆蓋的區(qū)域，可采用A2+A4切換策略，通過設置主占用小區(qū)A4事件觸發(fā)門限，可實現某小區(qū)作為主占用小區(qū)的范圍控制。

3.3算法優(yōu)化

在基于覆蓋的參數優(yōu)化的基礎上，基于負載的參數優(yōu)化對于高負荷區(qū)域多層小區(qū)的業(yè)務均衡有著更重要的意義。異頻負載均衡算法（MLB）通過轉移UE進而轉移負載，達到異頻鄰區(qū)間的負載平衡。算法的具體流程如圖4所示。

通過空口測量和設備反饋判斷小區(qū)負荷狀況，通過均衡算法確定需要進行負荷分擔的小區(qū)以及選擇切入的目標小區(qū)，重新配置小區(qū)切換參數后觸發(fā)UE測量，根據測量及判定結果執(zhí)行小區(qū)切換。均衡算法的關鍵在于高負荷判定門限的控制，可基于連接用戶數和PRB利用率設置判定門限，同時需要完善的小區(qū)頻點信息及鄰區(qū)關系，并且建立eNode B之間的X2鏈路完成切換。

對于算法的優(yōu)化上，還需結合覆蓋參數的配置。以覆蓋均衡主導用戶分流，負荷均衡輔助切換調整的同時，還需優(yōu)化切換參數的重置遲滯，以防止乒乓切換的產生。

負載均衡算法流程：負載評估→用戶遷移→達到平衡，將同覆蓋的2個小區(qū)在線用戶數差值控制在一個合理的范圍。

負荷均衡算法參數配置建議如表1所示。

下面為負荷均衡算法實施案例：

某會議主會場采取E1/E2異頻同覆蓋的組網方案，為確保兩個小區(qū)業(yè)務量均衡，開啟基于用戶數的負載平衡策略，具體參數設置如表2所示。

開啟負載均衡后兩個小區(qū)的在線用戶數基本相當，總的吞吐率由均衡前的49.28 Mbit/s提高至55.11 Mbit/s，提升12%。

表1　負荷均衡算法參數配置

表2　具體參數設置

4　結論

通過對高負荷場景所引發(fā)網絡問題的定位，本文從覆蓋、參數和算法3個方面提出了高負荷小區(qū)的優(yōu)化方案，并通過現網的優(yōu)化案例驗證了優(yōu)化手段的有效性，總結優(yōu)化經驗，形成了一套全面有效的優(yōu)化思路，對LTE網絡優(yōu)化工作的開展有著指導性的作用，對于進一步提升4G網絡用戶感知有著重要意義。

參考文獻

[1] 皮和平. LTE網絡自由化技術研究[J]. 中國新通信， 2014(24).

[2] 趙博等. 最小化路測的研究與探討[J]. 移動通信， 2012(20).

[3] 喬自知，苗守野. QoE領域新進展及其在最小化路測(MDT)方面的新應用[J]. 移動通信， 2010(19).

[4] 王波. LTE網絡自由化關鍵技術研究[D]. 北京：北京郵電大學. 2011.

[5] 徐晶華. 移動網絡用戶調度與協(xié)作無線資源管理研究[D]. 武漢：華中科技大學. 2012.

A study on optimization method in high load scene of LTE network

LIU Zhen-hong
(China Mobile Group Jiangsu Co., Ltd. Nantong Branch, Nantong 226007, China)

AbstractWith the 4G network coverage continues to improve and the user scale continues to expand, "high traffi c" and "high load" become the main problems of the 4G network. In this paper, optimization method for high load scene is studied and proved. While the existing network hardware resources are full used, the loads of cells are balanced and network quality and user perception are improved. Coverage optimization, parameter optimization and algorithm optimization method are concluded to be effective in LTE network under high load scene through this argument. The optimization experiences are summed up to promote the optimization and network optimization work effi ciently.

KeywordsLTE; high-load cell; network optimization； load balance

收稿日期：2015-06-21

中圖分類號TN929.5

文獻標識碼A

文章編號1008-5599（2015）11-0064-04