高校LTE網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷均衡優(yōu)化

陳茂林 李毅

【摘? 要】隨著運(yùn)營(yíng)商不限流量套餐的推出，高校流量集中且潮汐效應(yīng)明顯。由于LTE 1.8G較LTE 2.1G信號(hào)波長(zhǎng)更長(zhǎng)，覆蓋范圍更廣，造成LTE 1.8G負(fù)荷大于LTE 2.1G，出現(xiàn)負(fù)荷不均衡的現(xiàn)象，造成網(wǎng)絡(luò)資源浪費(fèi)，導(dǎo)致用戶感知差。通過(guò)A2異頻測(cè)量參數(shù)調(diào)整，調(diào)高A2事件觸發(fā)RSRP門限值，提前啟動(dòng)異頻測(cè)量，使LTE 1.8G和LTE 2.1G的流量、PRB利用率和RRC連接用戶數(shù)達(dá)到均衡，從而提升網(wǎng)絡(luò)資源利用率及用戶感知。

【關(guān)鍵詞】異頻測(cè)量;A2事件;PRB利用率;RRC連接用戶數(shù)

[Abstract]?With the launch of unlimited traffic packages， the trend of burst and tide for university traffic is apparent. Since LTE 1.8G has longer wave length and wider coverage than LTE 2.1G， the load imbalance would appear resulting in resource waste and bad user perception. In this paper， the threshold of RSRP triggered by A2 event is adjusted by adjusting the measurement parameters of A2 inter-frequency， and the inter-frequency measurement is started ahead of time， so that the traffic， PRB utilization and RRC connection users of LTE 1.8G and LTE 2.1G can be balanced， and the network resource and user perception can be enhanced.

inter-frequency measurement; A2 event; PRB utilization; RRC connection number of users

1? ?引言

高校由于學(xué)生用戶學(xué)習(xí)、休息的原因，學(xué)習(xí)時(shí)間在教學(xué)區(qū)域大量聚集，下課后向宿舍區(qū)域遷移形成潮汐效應(yīng)。使得熱點(diǎn)區(qū)域在特定的時(shí)段內(nèi)出現(xiàn)流量峰值，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞、無(wú)法接入，用戶感知極差[1-2]。校園4G網(wǎng)絡(luò)中用戶數(shù)量較多時(shí)的感知速率較低，根據(jù)監(jiān)控相關(guān)指標(biāo)發(fā)現(xiàn)LTE 1.8G用戶較多，LTE 2.1G用戶較少，負(fù)載嚴(yán)重不均衡，造成網(wǎng)絡(luò)資源未得到合理的利用。為了解決潮汐效應(yīng)所帶來(lái)的負(fù)面影響，對(duì)負(fù)荷均衡優(yōu)化進(jìn)行研究[3]，達(dá)到控制潮汐效應(yīng)目的，最終最大限度地利用網(wǎng)絡(luò)資源，提升用戶感知[4]。

2? ?負(fù)荷均衡算法

根據(jù)負(fù)荷均衡的調(diào)度算法的出發(fā)點(diǎn)不同，負(fù)載均衡的算法主要有以下兩種。

2.1? PRB算法

PRB（Physical Resource Block，物理資源快）為L(zhǎng)TE的空中接口資源分配的基本單元。1個(gè)物理資源塊PRB在頻域上包括12個(gè)連續(xù)的子載波，在時(shí)域上包括7個(gè)連續(xù)的常規(guī)OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復(fù)用技術(shù)）符號(hào)周期。LTE的1個(gè)物理資源塊PRB對(duì)應(yīng)的是帶寬為180 kHz、時(shí)長(zhǎng)為0.5 ms的無(wú)線資源。PRB利用率=實(shí)際使用的PRB個(gè)數(shù)/系統(tǒng)總PRB個(gè)數(shù)[5]。

PRB算法：PRB負(fù)載作為負(fù)載平衡的觸發(fā)原因，當(dāng)PRB利用率達(dá)到某一門限值時(shí)觸發(fā)負(fù)載均衡功能[6]。

對(duì)比表1中數(shù)據(jù)可得到設(shè)置為70%時(shí)小區(qū)吞吐率相對(duì)較高（負(fù)載均衡乒乓數(shù)明顯低于60%門限，雖然仍稍高于80%，但對(duì)吞吐量影響較?。Ｒ虼嗽诖笤拕?wù)量場(chǎng)景下，建議負(fù)載均衡門限設(shè)置為70%。

2.2? 用戶數(shù)算法

統(tǒng)計(jì)某省高校學(xué)生用戶全月的業(yè)務(wù)類型請(qǐng)求次數(shù)及產(chǎn)生的4G流量。得到如圖1所示高校學(xué)生業(yè)務(wù)類型請(qǐng)求次數(shù)及流量占比。

用戶數(shù)算法：現(xiàn)網(wǎng)用戶數(shù)量作為負(fù)載均衡的觸發(fā)原因，當(dāng)小區(qū)用戶數(shù)量達(dá)到某一門限值時(shí)觸發(fā)負(fù)載均衡功能[6]圖。

當(dāng)前，高校用戶的業(yè)務(wù)模型和使用習(xí)慣基本一致。部分載頻高負(fù)荷，主要是由于兩載頻用戶數(shù)不均衡造成，采用用戶數(shù)模式觸發(fā)負(fù)載均衡能有效地解決負(fù)荷不均衡問(wèn)題。

如表2所示，根據(jù)小區(qū)的最大用戶數(shù)量進(jìn)行等級(jí)分類（一般、中等、重要），設(shè)置指標(biāo)和預(yù)警門限。通過(guò)重選和切換方案實(shí)現(xiàn)負(fù)荷向相鄰小區(qū)分流，高負(fù)荷小區(qū)只在鄰小區(qū)低于其負(fù)荷門限時(shí)才可分流[7]。

3? ?負(fù)荷均衡優(yōu)化處理

A2異頻測(cè)量參數(shù)：A2事件用于通知終端開(kāi)啟異頻和異系統(tǒng)測(cè)量，當(dāng)服務(wù)小區(qū)信號(hào)變差，而沒(méi)有同頻鄰區(qū)信號(hào)可用于切換時(shí)，系統(tǒng)通知終端搜索測(cè)量異頻或異系統(tǒng)，以便終端切入異頻或異系統(tǒng)的鄰區(qū)。A2事件門限的判決不等式如下：

3.1? 基于LTE小區(qū)流量的均衡

負(fù)荷均衡優(yōu)化前F_N_某學(xué)院11棟2.1G小區(qū)的PDCP層上行、下行用戶面流量之和基本與F_N_某學(xué)院11棟1.8G小區(qū)的PDCP層上行、下行用戶面流量之和保持一致，資源沒(méi)有得到有效利用。通過(guò)負(fù)荷均衡參數(shù)調(diào)整優(yōu)化，LTE 2.1G小區(qū)吸收的4G流量大于LTE 1.8G小區(qū)，如圖2所示，資源利用率得到有效提升：

3.2? 基于LTE小區(qū)PRB利用率的均衡

上行、下行PRB平均利用率在負(fù)荷均衡優(yōu)化前，F(xiàn)_N_某學(xué)院11棟1.8G小區(qū)的PRB平均利用率略高于F_N_某學(xué)院11棟2.1G小區(qū)，特別在晚忙時(shí)（22：00），LTE 1.8G的上行、下行PRB平均利用率明顯高于LTE 2.1G的小區(qū)，負(fù)荷不均衡。通過(guò)負(fù)荷均衡優(yōu)化，更高帶寬的LTE 2.1G小區(qū)的PRB平均利用率高于LTE 1.8G的4G小區(qū)，使高帶寬的資源利用率更高。 如圖3、圖4所示。

3.3? 基于LTE小區(qū)RRC連接用戶數(shù)的均衡

RRC連接用戶數(shù)表明附著在4G小區(qū)的用戶數(shù)，優(yōu)化前F_N_某學(xué)院11棟1.8G小區(qū)的最大連接用戶數(shù)大于或等于F_N_某學(xué)院11棟2.1G小區(qū)最大連接用戶數(shù)，通過(guò)負(fù)荷均衡優(yōu)化調(diào)整，LTE 2.1G的4G小區(qū)的RRC連接用戶數(shù)明顯多于LTE 1.8G的小區(qū)，提升了資源的有效利用。如圖5所示。

4? ?結(jié)束語(yǔ)

本文介紹LTE設(shè)備負(fù)荷均衡算法，通過(guò)對(duì)某學(xué)院F_N_某學(xué)院11棟1.8G小區(qū)進(jìn)行A2事件調(diào)整，使同一棟宿舍樓的LTE 2.1G小區(qū)與LTE 1.8G小區(qū)的上、下行平均利用率、最大RRC連接數(shù)用戶數(shù)、PDCP層上、下行用戶面流量等負(fù)荷基本平衡，提升網(wǎng)絡(luò)資源利用率及提高用戶感知。

參考文獻(xiàn)：

[1] 郭松林，鄭成林. 移動(dòng)性負(fù)載均衡（MLB）在校園優(yōu)化中的應(yīng)用分析[J]. 信息通信， 2016（8）： 208-210.

[2] 申紅磊，周小平，田家揚(yáng)，等. 異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)負(fù)載超前轉(zhuǎn)移的負(fù)載均衡技術(shù)研究[J]. 上海師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版， 2017，46（2）： 262-268.

[3] 管俊波. LTE系統(tǒng)中負(fù)載均衡技術(shù)的研究與應(yīng)用[D]. 武漢： 武漢理工大學(xué)， 2014.

[4] 李恒，孫慧芬，趙正平，等. 4G網(wǎng)絡(luò)中負(fù)載均衡問(wèn)題的優(yōu)化案例分析和解決方案——移動(dòng)通信課程改革校企合作案例[J]. 宜春學(xué)院學(xué)報(bào)， 2017，39（3）： 43-45.

[5] TS 36.213 Rev. 11.3.0 E-UTRA. Physical Channels and Modulation， 3rd Generation Partnership Project （3GPP）[S]. 2013.

[6] 李戰(zhàn)，劉建明. 基于校園LTE網(wǎng)絡(luò)容量和感知優(yōu)化的探究[J]. 移動(dòng)通信， 2016，40（7）： 59-65.

[7] 趙鵬，李國(guó)強(qiáng)，賀英. 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)無(wú)線資源管理及負(fù)載均衡技術(shù)研究[J]. 科技創(chuàng)業(yè)家， 2012（13）： 5.

[8] 裴雪兵. 新型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的資源管理與負(fù)載均衡策略研究[D]. 武漢： 華中科技大學(xué)， 2009.