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LTE关键技术-负载均衡技术
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发表于 2021-08-12 09:57:12  只看楼主 

LTE关键技术-负载均衡技术

1、基本原理

负载均衡的目的在于解决多层网场景某小区负荷过高且与邻区负荷差异过大的情况。

共覆盖多层网小区间负荷均衡分为三个阶段:

 

1. 预均衡阶段:通过优化移动性参数配置,使用户在多层网小区间分布达到初步均衡,消除小区间负荷相差较大的情况。

 

2. 负载均衡功能生效阶段:在合理配置移动性参数基础上,负载均衡功能通过额外增加基于均衡的切换流程(包括测量事件的下发、上报,小区对内切换命令的下发及切换行为的完成),选中多层网共覆盖用户从高负荷小区向低负荷小区转移,动态降低小区间负荷差异,进一步减少多层网小区间负荷差异。

若无法进行移动性参数配置优化,或优化后负荷差异未明显降低,负载均衡功能仍可生效,但效果可能不明显。

 

3. 负载均衡增强功能生效阶段:在负载均衡功能难以生效的场景,负载均衡增强技术通过选取并调整部分原本不共覆盖用户(基于当前移动性参数无法切换的用户)的切换参数偏置(CIO),促使其更容易从高负荷小区向低负荷小区转移,从而达到降低小区间负荷差异的目的。其主要生效场景为不共覆盖的多层网小区。

 

1.1  负载均衡功能

负载均衡需要网络设备支持,对终端能力没有要求。生效流程如下:

 

1. 高负荷小区持续一定时间达到均衡生效门限后,基于邻区负荷情况挑选可接纳用户的目标邻区。

 

2.  选定邻区后,基于特定的筛选条件,选取一定数量的用户进行负载均衡。具体流程为:向所选用户下发测量事件(对应的切换判决门限独立于移动性切换门限),针对其中满足门限的用户下发切换命令,要求其切换到目标邻区。以上流程需要在特定时间内(均衡周期)完成。

 

3. 每一轮均衡进行期间,高负荷小区会持续衡量其是否需要继续进行均衡:当小区对仍满足均衡门限时,均衡行为将持续进行;当高负荷小区不再需要均衡或低负荷邻区无法接纳用户时,均衡行为停止。

 

1.2  负载均衡增强功能

负载均衡增强需要网络设备支持,对终端能力没有要求。生效流程大致如下:

 

1. 多层网小区在负载均衡开启且持续一定时间后负荷仍然不均衡的情况下,将会启动负载均衡增强功能。

 

2. 均衡增强生效时,高负荷小区基于特定的筛选条件,选取一定数量的用户,以某一固定步长调整其移动性参数——小区个性偏置(CIO)并下发给所选用户,从而影响切换判决门限(A3、A4或A5)的最终生效值,使得所选用户更易切换到低负荷邻区。

 

3.若单次调整CIO后所选用户仍不满足切换门限,高负荷小区将周期性调整CIO,同时检测所选用户是否进行切换。当用户进行切换,或调整一定次数后用户仍不进行切换,将停止对该用户的参数调整并回退至初始值。

 

 

2. 应用效果

2.1 移动性及负载均衡参数优化

1.测试环境:在市中心区域选取530个D/F双层网小区对,其中D+F站间距低于30米,方向角差低于30度(视为同覆盖)且D频段站间距约300米(视为D连片覆盖),通过提取并分析不同移动性参数、负载均衡参数配置下的网管数据,考察不同配置对现网负荷的优化效果。

 

2.测试结果:移动性参数优化(预均衡)可有效解决双层网小区负荷差异较大的问题,将高负荷小区对(配对小区中至少一个小区下行PRB利用率高于20%)的负荷差由13.8%降至3.5%;在此基础上,负载均衡参数优化将高负荷小区对的负荷差由3.5%降至2%。相关数据见以下表格:

LTE关键技术-负载均衡技术

 

3. 测试结论:移动性参数优化可有效改善上述场景负荷不均衡的现象,在移动性参数配置合理的基础上,负载均衡功能可以进一步减少负荷差异。

 

2.2 负载均衡增强功能

1.测试环境:选取现网热点多层网区域高负荷差配对小区,其中同频小区对至少20对,异频小区对至少60对小区对。高负荷小区要求RRC连接用户数≥100,或者上行PRB利用30%以上。另一小区平均RRC连接用户数小于高负荷小区20以上,上行PRB利用率小于高负荷小区10%以上。分别开启和关闭负载均衡增强技术进行对比分析。

 

2.测试结果及结论:技术开启后各小区平均用户数及PRB利用率均未见明显变化。经过分析,主要原因是测试环境中满足负载均衡切换条件的用户过少,技术难以生效。

 

3、应用建议

3.1  应用场景

由于负载均衡及负载均衡增强均属于LTE基本功能,无需额外采购,且有利于合理利用网络资源。建议现网多层网区域均开启负载均衡、负载均衡增强技术。

当负载均衡效果不理想时,优先检查并调整不合理的移动性参数配置,再调整负载均衡及增强参数。

 

3.2 相关参数列表

基于前期D+F负载均衡试点经验,总结出如下配置建议,在D+F多层网区域优化参数时可以参考。

LTE关键技术-负载均衡技术

说明:表格中的参数配置建议是测试过程中发现可以解决F频段负荷高于D的配置情况,在部分场景下应用效果较好,可供参考。但具体优化过程

 

3.3 优化思路

负载均衡的优化目标为:不均衡多层网小区忙时与邻区的PRB利用率差值明显下降。如果经过优化仍无法满足消除负荷不均衡的现象,至少要保证D+F共覆盖多层网场景下D频段负荷比F高。优化分为三大步骤:

1.根据一定的判定条件确定多层网小区的确存在不均衡的现象。

2. 检查工参及移动性参数配置情况,针对配置不合理的参数进行修改,并进行调整。

3. 调整负载均衡及均衡增强参数。

 

其中具体优化方式如下:

1. 建议根据如下条件判定多层网小区是否负荷不均衡:小区组中负荷最高的小区一天中至少有累计1小时满足平均PRB利用率超过>30%,且此时与低负荷小区的PRB利用率差值超过15%,则认为负荷不均衡。

 

2.工参及移动性参数优化步骤:

A.检查工参及移动性参数配置是否满足以下要求:

1.工参:多层网小区是否满足共站,且同方向角下倾角等条件以达到同覆盖。

2.移动性参数:是否满足如下标准:

 

a) .D1+D2双层网,建议移动性参数没有明显的偏向某一个频点:

i.空闲态重选优先级配置为相等。

ii.切换启测门限(如A2):配置在[-110,-85]dBm之间,双层网小区间相差在5 dB以内。

iii.切换执行门限:若配置为A4,配置值在[-105,-85]dBm之间,小区间相差在5 dB以内;若配置为A3,配置值在[0,5]dB之间,小区间相差在2dB以内。

iv.至少有一个小区的切换执行门限高于配对小区的切换启测门限(即,如果D1的A4门限低于D2的A2门限,则D2的A4或A2+A3结果要求高于D1的A2门限。防止乒乓切换)。

 

b)。D+F双层网,一般建议配置D不易切换到F,F容易切换到D频段:

i.空闲态重选优先级配置为D高于F。

ii.切换启测门限或服务小区判决门限(如A2、A5第一门限):F频段不得低于-98dBm,且高于D频段启测/判决门限5dB以上;D频段不得高于-95dBm。

iii.切换执行门限:

F切换到D,若配置了A4、A5第二门限,门限不得高于-101dBm,且(该门限-D频启测门限)的范围在[-20,+3]dB范围内;若配置了A3门限,配置值不得高于-6dB。    

D切换到F,若F到D的A4门限高于D频点A2/A5第一门限,D切换到F切换执行门限建议配置为A4或A5第二门限介于[-112,-104]dBm,或配置为A3介于[1,3]dB;若F到D的切换执行门限等于或低于D频A2/A5第一门限,D切换到F的A4/A5第二门限应不低于F频启测门限,且不建议配置A3门限。

 

B.  针对不满足要求的参数进行调整,建议每发现一处不满足要求的参数就开始调整,调整后若仍无法达到负载均衡再检查、优化其他参数。

1.工参:在不影响现网用户体验的前提下,尽量减小方向角、下倾角差异。

2.移动性参数:

a) 对于D1+D2双层网小区,调整为相同重选优先级;对于D+F小区,调整为D重选优先级高于F。

b) 若任一门限实际配置值不满足步骤1中的建议配置范围,建议先将其调整为最接近的建议配置,例如,F到D的启测门限A2配置为-101dBm,则将其调整为-98。以2dB为步长提高高负荷小区的启测门限A2及A5第一门限,同时以2dB为步长降低该小区的切换执行门限A4或A5第二门限。

c) 若负载仍不均衡,可再次重复上述b)步骤,以此类推。

d) 若重复b)步骤达到5次或已经达到各门限建议配置值的上限/下限,且双层网小区负荷差异一直无明显减少,停止调整并上报问题。

 

3.负载均衡参数调整步骤:

a.  当小区间负荷差有明显改善时(移动性参数优化起效后),调整增负载均衡参数如下:

1.负载均衡触发门限调整为30%,均衡用户选取门限(若存在)调整为5%。

2.负载均衡A4门限调整为-100dBm或更低,且均衡A4门限应略低于移动性A4/A5第二门限,同时(该门限-配对邻区A2/A5第一门限)应不低于-2dB。

 

4、设备支持情况

目前各厂家均已支持负载均衡,部分厂家不支持负载均衡增强。功能支持的版本信息如下:

LTE关键技术-负载均衡技术

 

 

5、注意事项

1.  调整移动性参数时需要注意启测门限、切换门限、负载均衡切换门限的关系,避免参数调整不当导致乒乓切换次数增加。

2.  过度调整移动性参数可能导致高、低负荷小区状态互换,最终仍无法达到均衡,建议调整时密切关注多层网小区负荷变化情况。

3.  移动性参数调整需要结合用户分布情况及多层网小区覆盖功率差异进行,保证多层网小区间切换切实可行。

4.  当修改移动性参数、负载均衡及增强等参数仍无法达到均衡时,建议根据剩余的扩容空间调整负荷情况。例如,对于D+F场景将负荷调整为D高于F,后续可通过扩容进一步降低D频段负荷。

5.  本章内容讨论的负载均衡仅针对现网八天线站点,不包括3D-MIMO相关的负载均衡


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