FDD LTE网络LTE负荷均衡技术测试分析案例河北.docx
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FDDLTE网络LTE负荷均衡技术测试分析案例河北
河北电信FDDLTE网络LTE负荷均衡技术测试分析案例
中国电信股份有限公司石家庄分公司
2015年8月
目录
1问题1
2负荷均衡原理2
2.1算法简介2
2.2流程介绍4
3测试情况6
3.1测试区域6
3.2测试设备6
3.3测试方法7
4测试数据分析8
4.1后台数据配置8
4.2负荷均衡信令流程9
4.2小区流量整体分析12
4.3小区BLER分析13
5总结15
1问题
随着网络建设，如何更有效的利用网络资源，提升用户感知越来越重要，负荷均衡功能用来平衡小区间、频率间和无线接入技术之间的负荷，从而提高系统的稳定性。
负荷均衡功能根据服务小区和其邻区负荷状态合理分配小区运行流量、平衡整个系统的性能并有效地使用系统资源，以提高系统的容量和稳定性。
图11为负荷均衡的原理图：
当Cell1负荷大于Cell2时，通过切换、重定向等方式将用户均衡到Cell2中，从而达到平衡小区间负荷的目的。
图11LoadBalancing原理
负荷均衡可以由OMC开关灵活控制。
根据开关的配置，此功能有三种状态：
负荷均衡功能关闭，负荷均衡功能打开（基于UE盲切换方式），负荷均衡功能打开（基于UE测量切换方式）。
负荷均衡功能可以被划分为三个阶段：
测量阶段、判决阶段和执行阶段。
如图12所示：
图12TrafficLoadBalancingStages
在测量阶段：
负荷均衡模块持续监控和更新服务小区的负荷状态和相邻小区的负荷状态。
如果存在X2接口，每5秒通过X2接口获取异站邻区负荷信息，或者通过内部消息获取同基站邻区负荷信息。
如果UTRAN系统支持RIM过程，通过S1口的RIM过程获取UTRAN系统邻区负荷信息。
在判决阶段：
负荷均衡模块根据测量阶段收集的测量信息判断服务小区是否是处于高负荷状态。
如果服务小区处于高负荷状态，负荷均衡执行阶段将被触发。
否则，会重复进行负荷测量阶段和判决阶段。
在执行阶段：
服务小区处于高负荷状态。
服务小区中的某些用户设备被选中去执行A4（LTE内的负荷均衡）或B1（系统间的负荷均衡）测量，根据UE的测量结果，将选出用于切换的UE切换到低负荷邻区。
在盲切换的条件下，UE直接被切换到低负荷邻小区。
无线资源的负荷（即小区的PRB利用率）是这个阶段进行负荷均衡唯一要考虑的负荷因素。
2负荷均衡原理
2.1算法简介
需满足条件LB_COND1：
小区上行无线负荷大于等于上行ZTE无线负荷均衡执行门限（#@ucUlPRBLBExeThrdZ@#），或者小区下行无线负荷大于等于下行ZTE无线负荷均衡执行门限（#@ucDlPRBLBExeThrdZ@#）。
Ø目标UE判定：
负荷均衡算法功能开关#@ucLBSwch@#设置为“open,basedonmeasurement”，负荷均衡模块按照如下条件选择和排序所有UE：
1.UE具备A4测量和异频切换的能力；
2.负荷均衡用户选择策略。
具体的选择排序细节如下：
1.选择具备A4测量和异频切换能力的UE。
2.如果负荷均衡用户等级信息开关（#@ucLBUEClassInfSwch@#）打开，按照UE基本优先级，排出队列A。
队列A按照低优先级的UE在前，高优先级的UE在后的顺序排列。
根据在队列A中的位置为每个UE生成一个序列值NumA，例如，某个UE在队列A中位于队列的第5个，则该UE的NUM_A值即为5。
3.如果负荷均衡用户PRB评估值门限开关（#@ucLBUEPRBThrdSwch@#）打开，按照UEPRB调度数目（测量阶段的计算值），排出队列B。
队列B按照当前负荷均衡执行周期到达时刻，各个UE的PRB调度数目，从大到小进行排列。
根据在队列B中的位置为每个UE生成一个序列值NumB，例如，某个UE在队列B中位于队首的第10个，则该UE的NUM_B值即为10。
4.如果#@ucLBUEClassInfSwch@#和#@ucLBUEPRBThrdSwch@#都打开，使用PRB队列权重因子#@ucPRBQueueWeight@#（默认值为70%）对NUM_A和NUM_B进行加权，生成序列值NUM，NUM=NUM_A×（1–#@ucPRBQueueWeight@#）+NUM_B×#@ucPRBQueueWeight@#；如果#@ucLBUEClassInfSwch@#打开，但#@ucLBUEPRBThrdSwch@#关闭，NUM=NUM_A；如果#@ucLBUEClassInfSwch@#关闭，但#@ucLBUEPRBThrdSwch@#打开，NUM=NUM_B；如果#@ucLBUEClassInfSwch@#和#@ucLBUEPRBThrdSwch@#都关闭，NUM=随机值，即对UE进行随机排序。
5.根据序列值NUM从低到高的次序对UE进行排序，选择Num值最小的前10个UE（不足10个按照实际数目进行）用于进行A4测量，特别地，如果两个UE的Num值相同，则选择NumB值大的UE。
UE满足如下条件时，不应该被选进UE列表：
1.如果切换保护时间开关（#@ucPrtUESwch@#）打开，UE切换服务小区的时间没有超过切换保护时间（#@ucTimePrtUE@#，默认值为2分钟）；
2.UE有紧急呼叫业务；
3.如果负荷均衡用户业务选择开关（#@ucLBTraffTypeSwch@#）打开，含有负荷均衡用户业务选择指示（#@aucLBTraffTypeInd[25]@#）所指示的业务的UE；
如果负荷均衡用户PRB评估值门限开关（#@ucLBUEPRBThrdSwch@#）打开，UEPRB使用率小于UEPRB使用率上报门限（#@ucUePrbUseRptThrd@#）。
Ø目标小区判定：
如果负荷均衡算法开关#@ucLBSwch@#设置为“open,basedonmeasurement”，负荷均衡模块按照如下方法选择切换目标小区：
1.对UE上报的所有邻区按照绝对小区可用容量从大到小依次排序，绝对小区可用容量最大的小区排在队首；
2.从步骤1中确定的队列中选择出满足下列条件并且队列位置相对最靠前的#@ucLBMaxHOCell@#个小区组成该UE对应的负荷均衡目标小区列表。
删除掉上行（100-CapacityValue）/100高于上行Intra-LTE邻小区过负荷门限的邻区下行（#@ucUlIntraNeighborLoadThrd@#），或者下行（100-CapacityValue）/100高于下行Intra-LTE邻小区过负荷门限（#@ucDlIntraNeighborLoadThrd@#）的邻区。
其中，CapacityValue为邻区可用容量，其它eNB邻区的CapacityValue通过X2口获取，同eNB的其它邻区的CapacityValue通过内部消息获取；
在该UE有业务（以RB进行判断）的方向上，候选目标小区还需满足（
-（100-CapacityValue）/100）大于等于相应Intra-LTE邻小区相对负荷门限。
候选目标小区最新的硬件负荷指示及上下行传输负荷指示均为低或中。
（根据硬件负荷使能开关/传输负荷使能开关来确定是否需要看硬件负荷指示/传输负荷指示，仅针对ZTE设备内部的负荷均衡）
2.2流程介绍
服务小区及其邻区的负荷情况是不断变化的，因此，负荷均衡模块周期性的监控和测量小区的负荷状态。
此种情况下的负荷均衡功能开关状态如下：
负荷均衡功能被启用时，负荷均衡模块将获取的服务小区及其邻区的负荷信息，并且进行以下步骤：
1.当负荷均衡周期到达，服务小区激活UE数大于1，执行第2步。
否则，等待下一个负荷均衡周期开始。
2.按照上节描述判断服务小区是否需要执行负荷均衡，如果需要则执行第3步。
否则，回到第1步等待下一个负荷均衡周期开始。
3.按照上节描述获取UE列表。
然后用选中的10个目标UE执行对所有相邻小区A4测量（如果目标UE列表中的UE数目小于10，那么使所有在目标UE列表中的UE去执行A4测量），如果负荷均衡用户位置信息开关（#@ucLBUEPosInfSwch@#）打开，则下发用于系统内负荷均衡邻中心用户的A4事件测量配置（测量门限为-90），以选择邻区中心的用户；如果负荷均衡用户位置信息开关（#@ucLBUEPosInfSwch@#）关闭，则下发用于系统内负荷均衡邻区中心及边缘用户的A4事件测量配置（测量门限为-105），以选择邻区中心及边缘的用户。
4.当UE上报了A4测量报告后，按照上节中方法获取切换目标邻区列表。
5.根据上节中描述执行负荷均衡降负荷操作。
6.当前负荷均衡周期结束。
回到第1步等待下一个周期开始。
3测试情况
3.1测试区域
测试选择SJZ高新区卓达五洲国宴CA-2-F-DX站点，2个负荷均衡测试小区共站，PCI均为154；1.8G小区的CELLID是49,小区带宽为15M；2.1G小区的CELLID是1，小区带宽为20M。
具体区域位置如下图所示：
3.2测试设备
由于测试资源有限，在《面向现网部署的LTE载波聚合工程技术和运营方案现场试验测试规范（外场）》负载均衡测试测试规范允许的情况下，使用4UE进行测试；具体是使用2个近点UE，1个中点UE，1个远点UE进行测试，其中近点、中点、远点各1个UE连接CXT路测软件，3台测试电脑进行。
3.3测试方法
3.3.1基于下行负载触发的负荷均衡测试
测试步骤
1.测试终端接入到B3网络；
2.所有参与测试的UE，建立NonGBR承载，发起BE类的FTP业务下载并保持，连续下载数据保持三分钟。
实时记录下行SINR、下行RSRP、下行速率等，并用Dumeter统计应用层速率；
3.完成数据测试并保存记录；
4.基站侧关闭负荷均衡功能，
5.重复步骤2和3；
3.3.2基于上行负载触发的负荷均衡测试
测试步骤
1.四部测试终端接入到B3网络；
2.所有参与测试的UE，建立NonGBR承载，发起BE类的FTP业务上传并保持，连续上传数据保持三分钟。
实时记录下行SINR、下行RSRP、上行MCS,上行PRB占用个数，上行PDCP速率等，并用Dumeter统计应用层速率；
3.完成数据测试并保存记录；
4.基站侧关闭负荷均衡功能；
5.重复步骤2和3；
4测试数据分析
4.1后台数据配置
序号
参数名称
参数界面名
参数涵义
取值范围
单位
默认值
1
#@LoadManagement.lbSwch@#
负荷均衡算法开关
小区负荷均衡算法开关，它决定了本eNB是否使用负荷均衡功能，以及选择采用盲切换的方式还是采用基于事件测量的切换方式。
0：
算法关闭
1：
算法打开，采用盲切换的方式
2：
算法打开，采用基于事件测量的切换方式
N/A
2：
算法打开，采用基于事件测量的切换方式
2
#@LoadManagement.prbLBExeThrdZUl@#
上行同厂商无线负荷均衡执行门限
用于执行小区上行方向同厂商无线负荷均衡功能。
当LTE服务小区在统计窗长时间内上行PRB的平均使用率大于这个门限值时，本小区执行上行同厂商负荷均衡。
[0,100]unit%
%
50%
3
#@LoadManagement.prbLBExeThrdZDl@#
下行同厂商无线负荷均衡执行门限
用于执行小区下行方向同厂商无线负荷均衡功能。
当LTE服务小区在统计窗长时间内下行PRB的平均使用率大于这个门限值时，本小区执行下行同厂商负荷均衡。
[0,100]unit%
%
50%
4
#@LoadManagement.intraNeighborLoadThrdUl@#
上行Intra-LTE邻小区过负荷门限
用于判断Intra-LTE相邻小区的上行负荷水平。
当Intra-LTE相邻小区上行PRB使用率的值高于这个门限值时，则不将该小区作为Intra-LTE负荷均衡的候选目标小区。
[0,100]unit%
%
80
5
#@LoadManagement.intraNeighborLoadThrdDl@#
下行Intra-LTE邻小区过负荷门限
用于判断Intra-LTE相邻小区的下行负荷水平。
当Intra-LTE相邻小区下行PRB使用率的值高于这个门限值时，则不将该小区作为Intra-LTE负荷均衡的候选目标小区。
[0,100]unit%
%
80
6
#@LoadManagement.prtUESwch@#
切换保护时间开关
该参数是切换保护时间开关。
此开关用于确定是否打开切换保护时间策略。
close代表策略不生效，open代表策略生效。
0：
关闭
1：
打开
N/A
1：
打开
7
#@LoadManagement.timePrtUE@#
切换保护时间
用户切换进入小区后，在这段保护时间内不能再被选择进行负荷均衡，切换到任何一个小区。
[1,10]unitmin
N/A
2
4.2负荷均衡信令流程
当小区触发负荷均衡功能时，基站首先通过RRC重配消息向UE下发A4事件测量目标小区的无线参数等值，如下图所示：
图4-1
重配中A4事件的MeasId为5，MeasObjectId为2，ReportId为4，如下图所示：
图4-2
UE上报A4事件测量报告
图4-3
A4事件详细信息：
图4-1
基站通过RRC重配给UE下发负荷均衡切换命令：
图4-5
图4-6
图4-7
图4-8
4.2小区流量整体分析
如下图4-7所示：
竖直红线的时间点是用户从1.8G小区被负荷均衡到2.1G小区的切换点；从图中可以看出，切换前由于用户均在1.8G小区做业务，总体吞吐率就是1.8G小区的吞吐率，吞吐率仅为65Mbps左右；切换后2.1G小区的吞吐率上升，总体吞吐率也随之上升，最终可以到达200Mbps左右。
所以，我们得出结论：
负荷均衡功能有助于提升下行总体吞吐率。
图4-9
如下图4-8所示：
竖直红线的时间点事用户从1.8G小区被负荷均衡到2.1G小区的切换点；从图中可以看出，切换前由于用户均在1.8G小区做业务，总体吞吐率就是1.8G小区的吞吐率，吞吐率仅为30Mbps左右；切换后2.1G小区的吞吐率上升，总体吞吐率也随之上升，最终可以到达70Mbps左右。
所以，同理我们也得出结论：
负荷均衡功能有助于提升上行总体吞吐率。
图4-10
4.3小区BLER分析
下图4-9是下行负荷均衡功能测试时测试小区的BLER曲线变化图，竖直红线的时间点事用户从1.8G小区被负荷均衡到2.1G小区的切换点；从图中可以看出UE进行负荷均衡切换前后，1.8G小区的BLER变化不大，基本上在大于10%小于12%这个区间；UE被切换到2.1G小区前，由于2.1G小区没有用户，BLER为0，UE被切换到2.1G小区后，BLER基本上在大于10%小于12%这个区间。
所以，我们得出结论：
负荷均衡功能对小区下行BLER影响不大。
图4-11
下图4-10是上行负荷均衡功能测试时测试小区的BLER曲线变化图，竖直红线的时间点事用户从1.8G小区被负荷均衡到2.1G小区的切换点；从图中可以看出UE进行负荷均衡切换前后，1.8G小区的BLER变化不大，基本上在9%附近波动；UE被切换到2.1G小区前，由于2.1G小区没有用户，BLER为0，UE被切换到2.1G小区后，BLER基本上在3%左右波动。
所以，我们得出结论：
负荷均衡功能对小区上行BLER影响不大。
图4-11
5总结
本次测试验证了负荷均衡功能；负荷均衡功能有助于总体吞吐率的提高；通过负荷均衡算法将高负荷小区的用户均衡到其他负荷较低的小区，同时提升了用户的体验舒适度。
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