LTE载波间负荷均衡功能验证测试分析报告北京.docx
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LTE载波间负荷均衡功能验证测试分析报告北京
LTE载波间负荷均衡功能验证测试报告-北京
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北京电信中兴LTE载波间负荷均衡功能验证测试报告
作者
无线网络优化维护中心
完成日期
2015年11月2日
1背景
负荷均衡，是用来平衡小区间、频率间和无线接入技术之间的负荷。
此功能可以平衡整个系统的性能，提高系统的稳定性。
此功能是根据服务小区和其邻区负荷状态合理部署小区运行流量，并有效地使用系统资源，以提高系统的容量和提高系统的稳定性。
负荷均衡功能包括了连接态负荷均衡（LB）及驻留态负荷均衡（CLB）两部分，连接态负荷均衡主要针对连接态用户，通过切换的方式执行；驻留态负荷均衡主要针对连接态转空闲态用户，通过重选（改变重选优先级）的方式执行。
2功能原理
2.1负荷评估方式
采用PRB利用率和用户数占比的最大值来评估负荷，即小区无线负荷=MAX（α×PRB利用率，β×用户数占比）。
其中α、β为可配置B类参数ucPRBUsageFactor、ucRRCNumRatoinFactor。
通过α、β的不同配置可达到不同目的。
中兴默认α配置为0，β配置为1，相当于负荷评估仅考虑用户数占比，暂时无法更改。
用户数占比=当前小区用户数/小区用户数接纳门限wUeNumThrd（接纳控制参数）。
2.2连接态基于盲切的负荷均衡
基于盲切的负荷均衡功能启用（ucLBSwch取值为1）时，将用户从高负荷小区切换到低负荷小区时，不需要下发A4测试而直接发起切换。
盲均衡主要适用于同覆盖场景，即目标小区的信号一定满足要求。
第一步.触发判决（是否切换）
基于盲切的负荷均衡功能启用（ucLBSwch取值为1）时，负荷均衡模块将获取的服务小区及其邻区的负荷信息（对于站间邻区，必须配置X2口），并且进行以下步骤的操作。
当负荷均衡周期（wLBPeriod）到达，服务小区激活UE数大于1，执行以下判断。
否则，等待下一个负荷均衡周期开始。
a）比服务小区负荷高的同覆盖或包含关系（邻小区包含本小区）的邻区个数是否小于ucAllowHLNbrNum，其中邻区属性通过邻区表中的ueShareCover参数进行配置。
这一步判断的目的是为了避免同一区域多个小区由于均为高负荷小区、同时触发负荷均衡往低负荷小区迁移用户，导致低负荷小区也容易过负荷
b）服务小区的上行或下行无线负荷大于等于负荷均衡执行门限ucUIPRBLBExeThedZ或ucDIPRBLBExeTHrdZ。
如果上述两个条件均满足，则执行下一步。
否则等待下一个负荷均衡周期开始。
第二步.目标邻区选择（向哪儿切换）
目标邻区集合生成，将满足如下条件的邻区作为负荷均衡的目标邻区：
a）从满足邻区中筛选出与服务小区同覆盖或包含关系（邻小区包含本小区）的异频邻区。
其中邻区属性通过邻区表中的ucShareCover参数进行配置。
b）从a）生成的邻区集合中选择无线负荷低于邻区过负荷门限（ucU1IntraNeighborLoadTHd和ucD1IntraNeighborLoadThrd）的邻区。
c）从b）生成的邻区集合中选择比服务小区无线负荷低（ucU1IntraNeighborLoadRelaThd和ucD1IntraNeighborLoadRelaThrd）的小区，即需要满足一个相对的负荷差；
目标邻区列表排序，如果目标邻区集合中不止1个邻区，则按照下述原则进行排序：
a）当频点优先级开关ucIntraLBFreqPrioritySwch打开（取值为1，即通用策略）时，按照aucLBInterFreqPriorty[]配置的频点优先级由高到低的顺序排序（优先级为0的频点不参与排序），相同频点优先级则按照负荷从小到大的顺序排，生成切换目标邻区列表。
b）当频点优先级开关ucIntraLBFreqPrioritySwch关闭，（取值为0）是，按照负荷从小到大的次序进行排序，生成切换目标林区列表。
第三步.目标用户选择（哪些往出切换）
ATU用户、relay用户、紧急呼叫用户、CSFBUE不参与负荷均衡过程；选取具备异频切换能力的UE，并按下述条件对用户进行筛选：
当用户切换保护开关ucPrt打开时，刚切换进小区的UE在切换保护定时器ucTimePrtUE内不能被选作负荷均衡切换用户，开关关闭时无此限制；
当业务选择开关ucLBTraffTypeSwch打开时，包含有参数aucLBTraffTypeInd[25]配置的禁止QCI用户不能被选作负荷均衡切换用户，开关关闭时无此限制；
当用户PRB评估开关ucLBUEPRBThrdSwch打开时，只有当UE的PRB评估超过门限ucUePrbUseRptThrd，才允许选择该UE执行负荷均衡切换；
对上一步筛选的用户综合考虑用户优先级以及PRB利用率进行排序：
当用户等级开关ucLBUEClassInfSwch打开时，对上述筛选后的所有用户按照用户优先级（可参考Qos功能中的基本优先级）从低到高的顺序进行排序，排序结果形成队列A，用户在该队列中的需要记为NUM_A；
当用户PRB评估开关ucLBUEPRBThrdSwch打开时，按照PRB评估值从大到小的顺序进行排序，排序结果形成队列B，某用户在该队列中的需求记为NUM_B；
如果用户等级开关ucLBUEClassInfSwch与用户PRB评估开关ucLBUEPRBThrdSwch同时打开时，可根据权重因子ucPRBQueueWeight来调整两者在排序中的比例：
NUM=NUM_A×（1-ucPRBQueueWeight）+NUM_B×ucPRBQueueWeight
最终目标用户队列中的排序以NUM值为准。
第四步.负荷均衡的执行
取目标用户列表中排名靠前的ucNumHOUE个用户，依次执行盲切换。
如果候选目标邻区不止一个，则每次切换只对目标小区列表中的前ucLBMaxHOCell个小区进行尝试。
注：
在切换准备阶段失败可以尝试下一个邻区，而一旦发送空口重配消息，则即使失败也不会尝试下一个邻区了。
2.3驻留态负荷均衡
驻留态负荷均衡考虑了UE能力和小区的负荷状况，通过在RRC连接释放时配置UE专用的针对E-UTRAN各个异频频点或其他RAT频点的小区重选优先级参数，让UE驻留到负荷较低的小区中，从而降低了高负荷小区潜在的业务负荷。
这种负荷均衡方式的目标小区仅限于服务小区的异频或异系统邻区，而不适合于同频邻区。
第一步.触发判决
驻留态负荷均衡功能启用（ucInterCLBSwith）时，负荷均衡模块将获取的服务小区及其邻区的负荷信息；每当有RRC连接释放时，如果服务小区的负荷大于门限wCLBExeThrd，则根据异频/异系统邻区负荷信息以及UE的能力信息来配置UE专用的小区重选参数，UE专用重选参数的有效时长可通过定时器T320（ucT320）配置。
第二步.系统和频点优先级生成
系统优先级生成
根据参数aucLbRATPriority选择优先级最高的系统，如果选择的是异系统，还需要判断licence开关ucUtranLBSwch或ucGeranLBSwch是否打开。
驻留态均衡只能对优先级最高的系统下发UE专用重选参数，除非优先级最高的系统找不到满足条件的频点才会继续选择次高优先级的系统。
EUTRAN系统内频点优先级生成
1）频点集合生成
a）UE能力支持该频点；
b）该频点下所有小区的无线负荷都低于邻区过负荷门限（ucU1IntraNeighborLoadThrd和ucD1IntraNeighborLoadThrd）
c）该频点下所有小区的无线负荷与服务小区无线负荷的差值都低于负荷差门限（ucU1IntraNeighborLoadRelaThrd和ucD1IntraNeighborLoadRelaThrd）；
2）频点排序和UE专用小区重选优先级设置
a）对满足要求的频点按照该频点下的低负荷小区个数从大到小排序；
b）取前ucCLBFreqNum个频点进行UE专用小区重选优先级的设置；
c）服务小区频点优先级设置为最低。
3功能验证方案
负荷均衡功能验证的总体过程大致包括3个阶段：
站点筛选与场景确认、开启功能并进行KPI观测、效果对比分析。
3.1功能验证目的和主要内容
目的：
验证负荷均衡功能（包括连接态负荷均衡和空闲态负荷均衡）开启后，频点间用户数是否变得相对更加均衡一些。
内容：
通过开启负荷均衡功能进行观测，评估其效果。
测试时间:
2015年10月26日至2015年10月30日
测试场景:
北京现网的宏站大多数场景都是单载波同频组网，不便于观察进行负载均衡功能验证。
为了验证负荷均衡特性，选择近期开通的CA载波聚合站点大兴火车站，该基站下共3个双载波扇区，每个扇区由1个小区1.8G频段小区和1个2.1G频段小区组成双载波，天线采用双频天线，使得每个扇区下的2个载波方位角和下倾角都基本相同，基本可认为是同覆盖。
站点的基本信息如下表：
ECGI
PCI
频段指示
上行中心频点
下行中心频点
系统带宽
460-11-110631-49
153
Band3
1772.5
1867.5
15Mhz
460-11-110631-50
154
Band3
1772.5
1867.5
15Mhz
460-11-110631-51
155
Band3
1772.5
1867.5
15Mhz
460-11-110631-1
153
Band1
1927.5
2117.5
15Mhz
460-11-110631-2
154
Band1
1927.5
2117.5
15Mhz
460-11-110631-3
155
Band1
1927.5
2117.5
15Mhz
版本信息:
ENodeB
V3.20.50.30
网管版本
NetNumenU31V12.14.31
3.2测试计划
A.测试方法：
筛选出RRC用户数较多的站点，识别场景类型，确认重选参数和切换参数配置的有效性，分别开启连接态负荷均衡（LB）开关及驻留态负荷均衡（CLB）开关，对比KPI指标变化，观察不同场景下的功能效果。
B.测试计划：
配置方案
测试时间
功能开启
备注
方案1
2015-10-26
不开启负荷均衡功能
验证LB和CLB功能
方案2
2015-10-27
仅连接态负荷均衡LB
方案3
2015-10-28
仅空闲态负荷均衡CLB
方案4
2015-10-29
LB&CLB同时开启
3.3参数配置
本次验证方案中，由于每个扇区下的2个异频小区基本上同覆盖，故采用基于盲切换的负荷均衡进行验证，邻区关系配置为同覆盖。
涉及到的关键参数配置如下，未列出的参数采用默认配置。
共用参数配置：
字段名
中文名
配置
ucLBIntraFreqPriority
Intra-LTE负荷均衡同频频点优先级
0
aucLBInterFreqPriority[]
Intra-LTE负荷均衡异频频点优先级
全255
ucU1InterNeighborLoadThrd
上行Intra-LTE邻小区过负荷门限
90%
ucD1InterNeighborLoadThrd
下行Intra-LTE邻小区过负荷门限
90%
ucU1InterNeighborLoadRelaThrd
上行Intra-LTE邻小区相对负荷门限
2%
ucD1InterNeighborLoadRelaThrd
下行Intra-LTE邻小区相对负荷门限
2%
wLBPeriod
负荷均衡执行周期
20S
ucU1PRBLBExeThrdZ
上行同厂商无线负荷均衡执行门限
5%
ucD1PRBLBExeThrdZ
下行同厂商无线负荷均衡执行门限
5%
ucAllowedHLNeighborNum
允许负荷重于本小区的邻小区数目
5
ucInterManuLBSwch
跨厂商设备负荷均衡功能开关
Close
ucIntraLBFreqPrioritySwch
Intra-LTE负荷均衡频点优先级策略开关
1（通用策略）
aucLBInterFreqOfn[]
Intra-LTE负荷均衡异频频点A4事件Ofn
全0
ucNumHOUE
降负荷用户数
3
ucNumMeasureUE
下发事件测量配置的用户数
10
ucLBUEPosInfSwch
负荷均衡用户位置信息开关
Open
ucRsrpThreshold
事件判决的RSRP门限（A4）（配置号250）
-90dbm
ucCLBPRBExeThrd
驻留态无线负荷均衡执行门限
5%
ucCLBFreqNum
配置UE专用小区重选高优先级的频点个数
1
wUeNumThrd
小区RRC连接用户数门限
200
ucCellCapaLeveInd
小区容量等级指示
400
ucOverlapCoverage
邻区关系关联系数
95
ucLBOverlapCoverageThrd
负荷均衡邻区关系关联度门限
80
不同方案的个性参数配置：
配置方案
ucPRBUsageFactor
ucRRCNumRationFactor
ucLBSwch
ucInterCLBS
日期
方案1
0
100
0
0
10.26
方案2
0
100
1
0
10.27
方案3
0
100
1
1
10.28
4功能测试数据
4.1测功能触发验证
C.连接态负荷均衡功能
通过观察小区发生上/下行负荷均衡次数可见，10月26日开启负荷均衡之前，各小区负荷均衡次数均为0次；而10月27日开启负荷均衡功能之后，每天的小区发生上/下行负荷均衡次数均大于0次，说明成功触发了负荷均衡功能。
图1小区发生下行负载均衡次数
图2小区发生上行负载均衡次数
D.驻留态负荷均衡功能
10月28日开启驻留态负荷均衡功能，通过曲线图可见，开启之后触发了基于负荷均衡的专用小区重选，表明驻留态负荷均衡功能触发成功。
如图3所示。
图3基于负荷均衡的专用小区重选次数
4.2负载均衡效果
A.同覆盖小区用户数分析
为了便于观察，选取用户量最大的小区（2小区和50小区）进行数据统计分析。
如图4所示。
图4RRC连接建立平均用户数
通过对比可以看出：
1、开通负荷均衡功能之前，在2个同覆盖小区下，50小区的用户数量是2小区的3至4倍；开通负荷均衡之后，2个同覆盖小区用户数量的差距明显减小。
2、开通驻留态负荷均衡之后比仅开通连接态负荷均衡效果更好，用户分布更均匀。
B.PRB利用率分析
2个小区上下行PRB利用率趋势与RRC连接平均用户趋势一致，在开通负荷均衡功能之后，2个小区上下星PRB利用率差距减小，逐渐均衡。
C.流量分析
从流量统计结果分析，开通负荷均衡后，上下行流量分布比开通前更均衡。
同时开通连接态和驻留态负荷均衡效果比仅开通连接态负荷均衡效果略好。
4.3常规指标分析
A.RRC连接建立成功率
开通负荷均衡后，RRC连接建立成功率无明显变化，个别小区在个别时段失败次数有增加，但因业务量不是很大，后恢复正常，整体指标未现恶化。
B.E-RAB建立成功率
开通负荷均衡后，E-RAB建立成功率在正常范围内，未出现明显变化。
C.E-RAB掉线率
开通负荷均衡前后掉线率无明显变化。
D.系统内切换成功率
开通负荷均衡后，LTE系统内切换成功率无明显变化。
E.切换次数增加
开通负荷均衡前，该值为0；开通负荷均衡后，该值出现并呈周期性变化，与用户使用时间与习惯基本保持一致。
5总结
本次试验验证了北京电信中兴LTE网络现网负荷均衡功能的可用性，试验数据证明负荷均衡效果良好，用户数量在载频间分布均匀，达到预期效果。
为后期4G用户密集热点区域的LTE网络部署和优化提供了有力的支撑。
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