LTE高负荷场景优化方法的研究

刘振洪（中国移动通信集团江苏有限公司南通分公司，南通 226007）

LTE高负荷场景优化方法的研究

刘振洪
（中国移动通信集团江苏有限公司南通分公司，南通 226007）

摘 要随着4G网络覆盖的不断完善，用户规模的不断扩大，“高业务”和“高负荷”将成为4G网络的问题点。本文对高负荷场景的优化方法进行了研究和论证，在充分利用现网硬件资源的同时，使小区实现负荷均衡，有效提升网络质量和用户感知。通过论证覆盖优化、参数优化及算法优化手段在LTE网络高负荷下的有效性，总结优化经验，促进网优工作高效开展。

关键词LTE； 高负荷小区；网络优化；负荷均衡

1　引言

4G网络完成了地域上的全面覆盖，标志着高速无线通信时代来临。而广泛的覆盖和良好的用户体验，带来了4G用户数量的飞速增长，因此对于网络的建设与优化而言，其关注的重点也由广泛覆盖向深度覆盖转移。尤其是高校、车站、商场等热点区域，由于其场景的特殊性，用户基数巨大，业务量也在不断的上升，导致该场景的覆盖小区处于高负荷状态，由此引发的掉话、切换、拥塞等问题会直接导致用户感知的下降。因此对于高负荷场景的优化已成为网络运维优化的重点。如何精准定位网络问题、快速提出优化方案，有效利用现网设备，都是保证热点场景网络稳定与用户感知的关键。

2　高负荷场景问题定位

若网络中一个小区在某一时段内在线用户数高于门限值或上下行PRB利用率高于门限值时，则称该小区出现高负荷状态。用户数超高主要由于该区域下辖用户数较多，需要进行扩容。PRB利用率过高首先由业务量过大占用PRB过多导致，其次负荷的上升会导致同频同时隙干扰加剧。干扰诱发低噪抬升会导致RB建立超时，网络质量下降导致测量控制下发超时，用户侧表现为呼叫受限、掉话频繁、通话质差、数据业务速率降低等。

3　优化手段

根据对网络高负荷问题的定位和场景的不同，采用相应的优化手段，主要分为容量优化和参数优化。

3.1容量优化

小区最大在线用户数是衡量LTE小区容量的重要指标，网络负荷特别是用户数的增长，将对LTE网络性能产生较大影响。当单小区RRC用户数大于300时，用户感知将会受到明显影响，同时易出现接通率下降问

题。因此对容量的优化效果主要以单小区承载的用户数变化进行评估。

3.1.1 小区分裂

对于一些室分站点，由于初期用户较少，为了减少用户在小区间重选和切换的次数，会采取单个小区进行广泛覆盖的布网方式，保证网络良好的连续性和较低的复杂度。此类小区由多个RRU共同支撑。随着用户数量的上升，室内用户密度的增涨和不均，单个小区已不能够满足中户的容量需求，因此需要在用户高密度的地区采取小区分裂的方法，对现有RRU设备进行合理分配。小区分裂方式分为两种：空间分裂和双层覆盖。空间分裂将小区覆盖的面积划小来覆盖不同的空间区域，分流单个小区的业务负荷。双层覆盖通过两不同频点的小区对同一空间区域进行覆盖，拓展热点区域覆盖的深度。

图1为某高校宿舍场景小区分裂前后示意图。优化前该室分小区有3个小区，其中1号小区和2号小区各通过两个RRU共同实现覆盖，3号小区通过1 个RRU进行覆盖，由于2～5层学生较多，导致1、2号小区出现高负荷状态。通过对该区域进行小区分裂，将1小区分裂成1、4小区，分别对4、5层进行覆盖，将2小区分裂成2、5小区，分别对2、3层进行覆盖，有效分担了单个小区的业务量，使该站小区的用户负荷降至合理水平。

图1　小区分裂优化示意图

图2　室外多层覆盖优化示意图

3.1.2 多层覆盖

对于室外覆盖场景，建站初期普遍采用三扇区进行区域覆盖。当该区域有扩容需求时，可以采取多层小区覆盖的方法，对同一空间内的用户进行频率上的隔离分流。现网通常采用的多层覆盖组网方式包括：F+D双频段覆盖、F频段多频点覆盖和D频段多频点覆盖。

案例图2为某热点场景宏站扇区图，该站2号扇区所覆盖区域包括教学楼及学生宿舍，用户密集且活跃度高，建站初期所采用的单层D频段小区远不能满足该区域的用户容量需求。因此在该扇区方向先后增开了F频段小区和D2频段小区，通过多层小区覆盖的方法，实现用户负荷的分担。优化前后小区性能对比见图3，优化后2号小区的负荷由2、5、8三个小区共同分担，通过合理的参数调整，使小区负荷控制在合理范围，同时，该区域承载的数据流量也显著上升。

3.2参数优化

3.2.1 功率参数

随着网络承载负荷的增加，进行小区分裂后，RRU功率需要进行均衡分配，确保小区分裂及扩容后多层小区覆盖范围一致，因此需要在日常优化过程中进行一定的功率预留，防止功率再分配后，原小区覆盖降低。随

着负荷的上升，空口业务量随之增长，同频干扰加剧，影响用户的接入成功率和切换成功率，表现为用户未接受到网络侧的请求消息以及在新链路上同步失败。因此需要增大基站下行初始发射功率和上行期望接受功率，提高用户抗干扰能力，保证用户侧的C/I（载干比），进而改善用户的接入成功率和切换成功率。

图3　优化前后用户数对比

图4　MLB实现流程图

3.2.2 切换门限

对于热点地区的覆盖通常采用多层覆盖的组网策略，因此该区域下的用户对于小区的切换直接影响小区负荷状况。

对于同频段覆盖的区域， 可采用A2+A3切换策略，当服务小区电平低于门限启动切换测量，当邻区比服务小区高于某一相对值则触发切换，通过调整A3事件中的Offset偏置值，可以对用户的主占用小区进行选择。

对于异频段覆盖的区域，可采用A2+A4切换策略，通过设置主占用小区A4事件触发门限，可实现某小区作为主占用小区的范围控制。

3.3算法优化

在基于覆盖的参数优化的基础上，基于负载的参数优化对于高负荷区域多层小区的业务均衡有着更重要的意义。异频负载均衡算法（MLB）通过转移UE进而转移负载，达到异频邻区间的负载平衡。算法的具体流程如图4所示。

通过空口测量和设备反馈判断小区负荷状况，通过均衡算法确定需要进行负荷分担的小区以及选择切入的目标小区，重新配置小区切换参数后触发UE测量，根据测量及判定结果执行小区切换。均衡算法的关键在于高负荷判定门限的控制，可基于连接用户数和PRB利用率设置判定门限，同时需要完善的小区频点信息及邻区关系，并且建立eNode B之间的X2链路完成切换。

对于算法的优化上，还需结合覆盖参数的配置。以覆盖均衡主导用户分流，负荷均衡辅助切换调整的同时，还需优化切换参数的重置迟滞，以防止乒乓切换的产生。

负载均衡算法流程：负载评估→用户迁移→达到平衡，将同覆盖的2个小区在线用户数差值控制在一个合理的范围。

负荷均衡算法参数配置建议如表1所示。

下面为负荷均衡算法实施案例：

某会议主会场采取E1/E2异频同覆盖的组网方案，为确保两个小区业务量均衡，开启基于用户数的负载平衡策略，具体参数设置如表2所示。

开启负载均衡后两个小区的在线用户数基本相当，总的吞吐率由均衡前的49.28 Mbit/s提高至55.11 Mbit/s，提升12%。

表1　负荷均衡算法参数配置

表2　具体参数设置

4　结论

通过对高负荷场景所引发网络问题的定位，本文从覆盖、参数和算法3个方面提出了高负荷小区的优化方案，并通过现网的优化案例验证了优化手段的有效性，总结优化经验，形成了一套全面有效的优化思路，对LTE网络优化工作的开展有着指导性的作用，对于进一步提升4G网络用户感知有着重要意义。

参考文献

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A study on optimization method in high load scene of LTE network

LIU Zhen-hong
(China Mobile Group Jiangsu Co., Ltd. Nantong Branch, Nantong 226007, China)

AbstractWith the 4G network coverage continues to improve and the user scale continues to expand, "high traffi c" and "high load" become the main problems of the 4G network. In this paper, optimization method for high load scene is studied and proved. While the existing network hardware resources are full used, the loads of cells are balanced and network quality and user perception are improved. Coverage optimization, parameter optimization and algorithm optimization method are concluded to be effective in LTE network under high load scene through this argument. The optimization experiences are summed up to promote the optimization and network optimization work effi ciently.

KeywordsLTE; high-load cell; network optimization； load balance

收稿日期：2015-06-21

中图分类号TN929.5

文献标识码A

文章编号1008-5599（2015）11-0064-04