精品案例共建共享场景下跨运营商负载均衡方案.docx
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精品案例共建共享场景下跨运营商负载均衡方案
共建共享场景下跨运营商负载均衡策略研究
共建共享场景下跨运营商负载均衡策略研究
【摘要】当前网络应用和服务快速增长，资源需求也随之快速增长，这使得资源短缺成为普遍问题。
另一方面，由于用户移动与业务分布在区域上具有不均衡性，导致资源局部紧张，使得部分用户接入业务性能大幅度降低。
目前合肥电信LTE网络高负荷小区占比长期维持在8%左右，居高不下。
为此合肥电信积极探索高负荷压降的快速有效优化手段。
基于LTE系统内负载均衡优化方案，进一步深入发掘共建共享场景下异厂家负载均衡，有效均衡异厂家之间负荷，提升业务感知。
【关键字】共建共享、异厂家负载均衡
【业务类别】基础维护、网络优化
一、项目背景
当前网络应用和服务快速增长，资源需求也随之快速增长，这使得资源短缺成为普遍问题。
另一方面，由于用户移动与业务分布在区域上具有不均衡性，导致资源局部紧张，使得部分用户接入业务性能大幅度降低。
目前合肥电信LTE网络高负荷小区占比长期维持在8%左右，居高不下，为此合肥电信积极探索高负荷压降的快速有效优化手段。
基于LTE系统内负载均衡优化方案，进一步深入发掘共建共享场景下异厂家负载均衡，有效均衡异厂家之间负荷，提升业务感知。
二、网络负载均衡方案
1.
2.
2.1.原理描述
2.1.1.负载均衡原理
在LTE网络中，系统内移动性负载均衡MLB将重叠覆盖的异频（包含异模式）小区负载重新分配，即通过切换或重选将高负载小区中的部分业务转移到负载相对较低的小区，使得各小区的负载相对均衡，防止网络局部过载。
通过移动性负载均衡，整个网络能够获得如下增益：
1）缓解异频小区间负载不平衡的状态，提高系统资源利用率；
2）提升GBR业务满意水平，降低小区过载风险。
2.1.2.小区负载的相关评估
小区负载主要分为三种类型：
空口负载、硬件负载和传输负载。
空口负载：
eNodeB评估小区时频资源的使用情况，不同功能评估方式不同，具体介绍请参见各个功能介绍。
硬件负载：
eNodeB评估基带板CPU和DSP利用率，综合CPU和DSP的利用率情况，区分为不同等级的负载状态。
传输负载：
eNodeB评估传输带宽的使用情况，根据带宽使用情况，区分为不同等级的负载状态。
在评估小区负载评估需考虑如下因素：
Ø用户体验与负载的相关性；
Ø负载在时间上的相关性。
1、用户体验与负载的相关性
如下图所示：
曲线1表示硬件/传输负载对用户体验的影响，以及无线空口负载对GBR业务体验的影响，曲线2表示无线空口负载对Non-GBR业务体验的影响。
Ø曲线1表示硬件/传输负载对用户体验的影响，以及无线空口负载对GBR业务体验的影响；当硬件/传输负载未超过门限时，用户体验几乎无影响，一旦过负载门限，用户体验直线下降；
Ø曲线2表示无线空口负载对Non-GBR业务体验的影响，随着负载的抬升，用户体验也随之下降。
2、负载在时间上的相关性
无线空口负载在时间上的相关性受业务特征和用户移动速度的影响。
业务特征：
ØGBR业务有稳定的数据流，会持续较长时间，因此小区内GBR业务的PRB利用率或业务满意程度可以反映GBR业务的负载水平。
ØNon-GBR业务持续时间短且业务发起频繁，因此用户数更能反映Non-GBR业务的负载水平。
用户移动速度：
Ø比如高速列车快速通过一个小区时，该小区的负载会突然上升然后突然下降，此时负载评估结果会与实际负载产生差异，即负载在时间上的相关性较差。
2.2.负载均衡处理流程
负载均衡分为诸多子功能，其主要流程如下：
1、功能启动：
触发判决周期内（CellMLB.MlbTrigJudgePeriod），当小区负载持续达到负载平衡门限与负载偏置之和后，启动负载信息交互。
GBR业务比Non-GBR业务优先级高，GBR业务负载平衡会优先判决触发。
负载偏置是为了防止负载波动导致频繁触发或退出负载平衡算法。
在负载交互进行时，若本小区的空口负载持续低于负载平衡门限，则退出负载交互。
2、候选邻区范围确认：
负载平衡的目标小区需同时满足如下条件：
1）参数EutranInterFreqNCell.NoHoFlag设置为“PERMIT_HO_ENUM”的邻区。
2）非黑名单小区（即InterFreqBlkCell.ApplicationScope不为65535或65534的小区）。
3）PCI不冲突的邻区，即不包含工作频率相同且PCI相同的邻区。
4）未处于节能状态的小区：
载波智能关断、低功耗。
5）邻区所在的频点上EutranInterNFreq.MlbTargetInd为“ALLOWED”的小区。
6）若异频邻区中存在重叠覆盖邻区（即EutranInterFreqNCell.OverlapInd配置为“YES”的邻区），则邻区范围为重叠覆盖邻区，不会选择OverlapInd配置为“NO”的邻区。
否则根据参数CellMLB.LoadBalanceNCellScope配置来选择邻区。
3、负载交互：
当平衡负载功能启动且存在站间候选邻区时，eNodeB会触发负载交互。
小区负载（区分上行/下行）达到负载平衡触发条件后，小区向满足条件的邻区发起负载交互请求，与邻区进行负载信息交互。
当小区负载平衡开关开启，小区负载（区分上行/下行）达到负载平衡触发条件后，小区向满足条件的邻区发起负载交互请求，与邻区进行负载信息交互。
当基站内存在异频小区，优先做站内异频负载平衡，服务小区直接获取站内可用异频小区的负载信息，无需通过X2接口交互获取；
当基站内不存在异频小区时，服务小区向候选目标邻区发起负载状态请求，与邻区进行负载信息交互。
负载信息交互包括小区的空口负载、硬件负载和传输负载信息。
空口负载信息包括小区的上行/下行总的PRB利用率，上行/下行的GBR业务/Non-GBR业务的PRB利用率。
4、负载条件判断：
同频/异频负载平衡将根据服务小区和目标邻区之间的负载差和切换性能进行判断，选择出最优目标小区。
异系统负载分担将根据UE的能力、业务信息和SPID（灵活用户策略）决定是切换到哪个异系统，然后根据邻区信息确定负载平衡的目标小区。
对于异频邻区来说，目标邻区的选择主要基于小区间的负载差和切换性能，根据负载信息交互的结果选择负载平衡目标小区。
负载信息交互后，根据上行或下行的GBR业务/Non-GBR业务所占资源、小区间的大小带宽等特征，得到候选小区列表，然后筛选筛选最优小区。
5、负载重分布：
异频频点负载属性分为轻载频点和重载频点。
满足如下条件之一，则该异频频点作为轻载频点：
Ø该异频频点存在重叠覆盖标识EutranInterFreqNCell.OverlapInd配置为“YES”的异频邻区，且该异频频点上的所有候选邻区全部满足负载条件。
Ø该异频频点不存在配置了重叠覆盖标识EutranInterFreqNCell.OverlapInd配置为“YES”的异频邻区，且该异频频点上的任意一候选邻区满足负载条件。
确定上述轻载频点后，其它LTE系统内频点（包括服务小区频点）作为重载频点。
2.3.电联共享异厂家设备间负载均衡
基于电联共建共享场景下电信、联通网络负荷状况，当源小区达到高负荷状态后，根据相应策略，将部分用户通过X2链路按照固定的相关协议，进行负载信息的交互，从而转移部分连接态UE到异厂家异频邻区，实现不同厂家站点间负载的转移，达到异厂家交界区域网络负荷更加均衡的状态。
三、创新方案实施
3.
3.1.验证站点
选取包河区HF-市区-工大老区研究生公寓站点进行异厂家负载均衡研究试点，该站点与电联共享站点HF吴大郢GD站点有重叠覆盖区域，共同覆盖合工大老区研究生公寓区域，覆盖场景为异厂家多载频融合组网，覆盖区域网络负荷较高。
电信小区信息如下：
eNodeBID
eNodeBName
CellName
CellID
频点
PCI
TAC
下行带宽
厂商
174129
HF-市区-卫岗-174129
工大老区研究生公寓-HFMA-174129-183
183
1850
48
26900
20M
华为
174129
HF-市区-卫岗-174129
工大老区研究生公寓-HFMA-174129-184
184
1850
49
26900
20M
华为
174129
HF-市区-卫岗-174129
工大老区研究生公寓-HFMA-174129-185
185
1850
50
26900
20M
华为
联通共享小区信息如下：
（备注：
联通小区仅1/3扇区共享）
eNodeB
ID
eNodeBName
CellName
CellID
频点
PCI
TAC
下行带宽
厂商
389637
HF吴大郢GD
HF吴大郢GD-1
11
1650
264
21764
20M
中兴
389637
HF吴大郢GD
HF吴大郢GD-3
31
1650
266
21764
20M
中兴
3.2.参数配置
将电信侧工大老区研究生公寓站点开启盲负载均衡功能，相关参数配置如下所示。
MO
Parameter
建议值
参数说明
CELLALGOSWITCH
MlbAlgoSwitch
InterFreqMlbSwitch-1
算法开关
MlbAlgoSwitch
InterFreqBlindMlbSwitch-1
算法开关
CellMLB
MlbTriggerMode
PRB_OR_UE_NUMBER
负载均衡触发模式
InterFreqMlbUeNumThd
30
异频负载均衡用户数门限（根据现网用户数调整）
InterFrqUeNumOffloadOffset
10
异频降负载用户数偏置（根据现网用户数调整）
MlbUeSelectPrbThd
0
负载均衡用户选择PRB门限（根据现网用户数调整）
UeUlPrbHighThdOffset
0
用户上行PRB高门限偏置（根据现网用户数调整）
UeDlPrbLowThdOffset
60
用户下行PRB低门限偏置（根据现网用户数调整）
UeUlPrbLowThdOffset
60
用户上行PRB低门限偏置（根据现网用户数调整）
LoadBalanceNCellScope
ADAPTIVE（异站邻区）
当不存在重叠覆盖邻区，根据LoadBalanceNCellScope配置来选择邻区。
PrbLoadCalcMethod
PRB_USAGE
PRB负载计算方法
InterFreqMlbThd
60
异频负载平衡门限（根据现网负载调整）
InterFreqOffloadOffset
10
异频降负载偏置（根据现网负载调整）
LoadOffset
5
负载偏置（根据现网负载调整）
网管操作异厂家负载均衡功能开通命令及相关门限设置如下。
MODCELLALGOSWITCH:
LOCALCELLID=3,MLBALGOSWITCH=InterFreqMlbSwitch-1&InterFreqBlindMlbSwitch-1;
MODCELLMLB:
LocalCellId=3,InterFreqMlbThd=60,LoadOffset=5,MlbTriggerMode=PRB_OR_UE_NUMBER,InterFreqMlbUeNumThd=30,MlbUeSelectPrbThd=0,UeUlPrbHighThdOffset=0,UeDlPrbLowThdOffset=60,UeUlPrbLowThdOffset=60,LoadBalanceNCellScope=ADAPTIVE,PrbLoadCalcMethod=PRB_USAGE,InterFreqOffloadOffset=10,InterFrqUeNumOffloadOffset=10;
3.3.信令观测
对工大老区研究生公寓站点开启盲负载均衡策略后，当电信侧小区负荷达到MLB门限后，基于X2接口触发负荷原因（Reduceloadinservingcell）的异频切换尝试，并成功接入联通侧站点HF吴大郢GD-1小区。
3.4.指标评估
29日对工大老区研究生公寓1.8G站点开启盲负载均衡策略后，电信侧源小区用户数、上下行PRB利用率有所下降，负载触发的异频切换突增，切换成功率100%，表明负载均衡功能生效。
日期
最大RRC连接用户数
平均RRC连接用户数
上行PRB利用率（%）
下行PRB利用率（%）
用户数负载均衡触发的异频切换准备尝试次数
用户数负载均衡触发的异频切换执行成功次数
实施前
54
37.08
10.58
71.13
0
0
实施后
47
33.84
9.24
64.68
371
371
增益
7
3.24
1.34
6.45
具体指标对比如下：
提取两两切换关系，29日工大老区研究生公寓开启盲负载均衡后，工大老区研究生公寓-HFMA-174129-184小区至HF吴大郢GD-1小区之间异频切换尝试次数有所增加，忙时负载触发的异频切换尝试次数突增，表明电信联通异厂家之间负载均衡功能生效。
四、创新试点总结
在电联共享场景下试点验证，电信侧华为站点工大工大老区研究生公寓-HFMA-174129-184小区下行PRB利用率由71.13%下降至64.68%，忙时流量由4.58G下降至4.25G；联通侧HF吴大郢GD-1小区下行PRB利用率由24.43%提升至28.46%，忙时流量由2.82G增长至3.53G。
华为目前支持协议规范的负载交互，可以实现基于PRB负载均衡和友商进行负荷均衡。
跨厂家负载均衡通过X2链路按照固定的相关协议，进行负载信息的交互，从而转移部分连接态UE到异厂家异频邻区，实现不同厂家站点间负载的转移，达到异厂家交界区域网络负荷更加均衡的状态。
1）基于PRB负荷均衡开启后基于X2的跨厂家异模式负载均衡功能实现；
2）对端FDD小区的PRB利用率得到提升；
3）站点内不同小区之间PRB利用率较之前更加均衡；
4）对于异厂家交界区域，可以开启该功能均衡异厂家小区间负荷。
后续建议在电联共享区域高负荷场景下推广使用该功能。
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