负载均衡ALEX翻译文档

Feature Description 83/221 04-LZA 701 6014/1 Uen B11 异频负载均衡1 介绍 这片文档描述了LTE异频负载均衡功能以及主要优点和影响。 频率负载平衡的目的是为了管理不同载波频率之间的不均匀分布。它可以有效地利用多个载频的网络资源，并在使用中获得更好的用户体验。负载平衡是通过将连接态的UE向低负载迁移来实现的。 这个功能引入了一种评估话务负荷的方法，该方法基于E-RAB和QCI 负载均衡功能是基于网络功能实现的，通过邻区配合进行调整，不需要中心节点控制。 LTE异频负载均衡功能（FDD&TDD）基于LTE系统内异频切换功能。图1显示了该功能如何在覆盖同一区域的小区间分配负载，如下： 该功能支持小区间任意重叠覆盖。 该功能在相同的频率上支持任意数量的目标小区。 该功能支持任意数量的频率和带宽。 该功能支持共址和不共址小区。 该功能支持站内和站间的小区。 这个功能需要两端都是爱立信基站图 1负载均衡1.1 功能原理在移动蜂窝网络中，由于移动业务的突发性和用户移动的随机性，存在负载不均衡问题。即在某一时间段内，系统中某些小区的资源利用率、用户数或需求的服务量远大于同覆盖的邻区，导致这些小区内的用户数体验较差或是小区的服务拒绝率较高，而周边邻区网络资源没有被完全利用的情况。当某个小区负载较重而其邻区负载较低的时候，高负荷小区可以将处于小区边缘的用户切换至邻小区，从而达到小区之间的负载均衡，使得系统容量达到最大化。负载均衡算法的基本思路是：当小区负载超过警戒值时，通过负载均衡操作（一般是用户切换），将重负载小区中部分用户转移到轻负载的邻小区，实现小区间负载均衡，从而提高热点小区或拥塞小区中的用户体验，优化网络性能。算法的关键在于如何通过一定的负载评价准则准确地判断小区的负载状况。1.2 异频负载均衡概要本节描述该功能的优点。该功能提供了以下优点： 该功能将异频的重叠覆盖小区进行区分o 例如，较低的载波频率可能有更好的覆盖和传播特性，并且比更高的频率吸引更多的话务。这可能导致高频载波的使用不足。频率负载平衡功能将无线资源均匀地分布在所有的载体上，从而使无线资源利用率最大化。 该功能有助于增强GBR用户的用户体验 该功能降低了阻塞的风险，并允许在使用多个载波频率的区域中使用更多的UE。 该功能允许在添加新的载波频率或通过其他方式增加RF频谱时，平均用户吞吐量线性增加。 该功能大幅提高了吞吐量和资源利用率。2 功能特性本节将更详细地描述异频负载平衡功能，包括网络配置需求和操作流程。2.1 网络要求该功能需要License激活才能正常运行。有关更多细节，请参阅功能激活和取消激活。激活该功能必须满足以下条件： 激活Inter-Frequency Handover license。 激活Inter-Frequency Load Balancing license。 必须配置负载平衡的邻区关系，以允许负载平衡切换loadBalancing参数需要设置为true状态。 在不同的基站之间需要X2关系处于连接状态。2.2 异频负载均衡操作异频负载平衡功能是一个连续的过程，它能够平衡载波之间的话务量。负载平衡关系是在异频重叠覆盖的场景下配置的，这些小区间传达关于话务负载的信息，并使用它来调节负载平衡算法。该功能在每个单元中自主操作，不需要中心节点，有利于该功能的可伸缩性。2.3 话务负载评估小区所容纳UE的数量是由控制资源决定的，这些控制资源用于评估服务的使用情况和服务质量等级（QoS）以及将小区的性能和属性提供给对应的用户。增加一个负载小区是一种折衷的办法，它在能够容纳更多的UE同时牺牲了整体网络的QoS。对话务负载的评估是异频负载平衡功能的核心，也是该功能的正确行为的关键。评估结果是每个小区的“subscription ratio（均衡算法）”。subscription ratio是一种度量，它反映了小区中Erab的数量和可用于评估QoS所需要的资源数量以及用户体验。2.3.1 用户体验对于不同类型的服务，话务负载对用户体验的影响是不同的。想要获得最佳的用户体验需要区分GBR业务和非GBR业务。图2显示了在系统中越来越多的用户对各自的GBR和非GBR服务的用户体验的影响。Figure 2 用户数量对用户体验的影响 GBR业务的用户体验基本上不受话务负载的影响，直到LTE运行无法向网络提供额外的用户。在这一点上，基站可能会拒绝访问，用户体验也会迅速下降，因为用户很难获得访问权限。 非GBR业务的用户体验会随着话务的增加而逐渐降低。非GBR业务用户在基站中使用共享传输资源;因此，随着负载的增加，单个用户的速率降低，延迟增加。 LTE无线接入网提供了GBR和非GBR业务。在网络的总传输资源中，有一定数量的资源用于满足GBR业务。它减少了非GBR业务的可用资源；因此，GBR和非GBR用户的数量都会影响非GBR用户的用户体验。另一方面，GBR用户体验在很大程度上不受非GBR用户数量的影响。 异频负载平衡功能通过GBR业务和非GBR业务来评估话务负载。这里介绍了一下GBR和非GBR业务的特点2.3.2 GBR业务类型的话务负载GBR话务特征是持续性的E-RAB业务，它可以生成稳定的数据流。例如，一个语音呼叫的E-RAB通常会持续一到几分钟。在语音通话中，一串语音数据包以几乎恒定的速度传输。因此，在小区中，GBR话务的Erab数量是评估GBR话务负荷的良好基础。2.3.3 非GBR业务类型的话务负载非GBR的话务通常以简短但频繁的数据交换为特征。单个数据业务可能从几个数据包到大型文件的传输。许多数据业务在短时间内完成，通常少于几秒钟。模式如下：UE进入连接模式-E-RABs建立-单个数据业务或多个数据业务处理-最后，在一段时间的不活动之后，UE被释放。这种模式是重复的2.3.4 Subscription Ratio均衡算法异频负载平衡功能作为一个评估模型来评估一个小区的话务负载，其中每个Erab的预期负载是基于它所属的QoS等级来量化的，它的归属如下： qciSubscriptionQuanta的值与每个E-RAB相关联，它的值用于评估不同Qos等级的E-RAB。 小区的话务负载通过subscription ratio的值来进行评估，subscription ratio的值等于所有QCI业务上qciSubscriptionQuanta值的总和除以 cellSubscriptionCapacity ( EUtranCellFDD.cellSubscriptionCapacity or EUtranCellTDD.cellSubscriptionCapacity )的值。图3显示了 subscription ratio的计算方法.图3 Subscription Ratio 将不同类型的UE在不同话务容量的小区间进行负载平衡需要配置qciSubscriptionQuanta和cellSubscriptionCapacity。 评估算法的配置提供了对LTE基站负载平衡目标的控制，以及对这些目标进行微调的机会。 通过subscription ratio算法可以监视小区中的负载量。2.4 流程步骤2.4.1 负载评估以15秒为周期，通过subscription ratio对小区的话务负载进行反复的评估；subscription ratio作为一个信息在负载均衡的小区间进行交互。2.4.2 负载信息交换图4显示了RBS之间的负载信息交互过程.图4 RBS之间的负载信息交互交互负载信息是在X2建立的基础上上执行的。每个小区可以接收来自本端RBS或其他RBS中的一个或多个其他小区的负载测量报告。并利用负载均衡参数控制目标小区的选择 两个RBSs之间负载信息的交换不是同时进行的。 只有在相关单元之间配置负载平衡时才会发生负载信息的交换。 只有在两个爱立信的RBS之间才可以交换负载信息。2.4.3 进行负载均衡根据从其他小区接收的负载信息，源小区判断后切换至目标小区完成负载平衡。进行均衡的流程： 小区间存在均衡差异 最小均衡差异最小均衡门限(lbthreshold)触发均衡切换 用户从源小区切换出后，如果均衡测量中有多个目标小区，则这些目标小区均分这些用户 最大负载差异最大负载差异门限(lbceiling)一个周期内进行均衡的最大负载差异负载均衡目的是将源小区和目标小区具有相同的subscription ratio。负载均衡是通过将UE切换至目标小区来实现的，在UE的选择过程中，UE对目标频点进行测量，并上报A5事件的测量报告. 不同类型的DU板和不同数量的小区在15秒为一周期内进行测量的数量不同，参考下表：Table 1 Maximum allowed measurements startedDU typeNumber of cells0-3 cells4-6 cells7-12 cellsDUL206030N/ADUS4112060302.5 配置原则2.5.1 邻区级负载均衡需配置邻区级负载均衡开关2.5.2均衡算法参数配置负载均衡操作需要配置qciSubscriptionQuanta和 cellSubscriptionCapacity 2.5.3 QCI Subscription QuantaqciSubscriptionQuanta参数是指某一QCI（QoS）每个E-RAB期望的最小下行吞吐率值，单位kbps，根据所期望的下行速率来设定该值。该参数各QCI独立设定。例如QCI=9的qciSubscriptionQuanta=1000，表示QCI=9的每个E-RAB期望最小下行吞吐率是1000kbps。 GBR类型的E-RAB的qciSubscriptionQuanta参数设定的意义是特定的QCI类型下能够保证下行速率（kbps）： 非GBR类型的E-RAB的qciSubscriptionQuanta参数设定意义为可接受的下行速率（kbps）： 特别是对于默认的非gbr类型的E-RAB，需要考虑在单元中配置的“不活动计时器”。不活动计时器的减少可能会减少在连接模式上花费的时间，而UE数据的消耗则不受影响，但增加qciSubscriptionQuanta的值，UE速率会程线性增长，反之降低。 对于不同类别的用户，他可以在不同的QCI上区分出E-RAB;例如，具有不同类型的UE设备的用户。它提供了一种方法来区分不同类别的用户之间的qciSubscriptionQuanta参数值。如果有不同的QoS需求的用户类别，这将非常有用。 在特定的QCI中分离用户类别需要来自核心网络的支持。这不是LTE的功能。2.5.4 Cell Subscription Capacity小区吞吐率能力总量，单位kbps，设置区间一般为0100000。不同小区因为各方面的差异，例如频段、天线、干扰水平等，会有所不同。假设cellSubscriptionCapacity=60000，表示小区总体下行吞吐率能力是60Mbps。参数cellSubscriptionCapacity在LTE基站的高负载小区中，网络容量的配置比例与可实现的话务容量成比例。一般建议根据实际小区可实现的下行速率（kbps），选择cellSubscriptionCapacity的值。小区能够容纳的Erab数量决定QoS的级别。增加Erab的数量会使吞吐量降低，单个（非gbr）E-RAB的数据包延迟增大。在一定qciSubscriptionQuanta 和cellSubscriptionCapacity参数配置的情况下，会增加subscription ratio。此时该小区仍能够正常运行，但用户体验有所下降。因此，subscription ratio能够反映出该小区下所有用户的用户体验。异频负载平衡功能也可以控制负载平衡，也可以在大于1.0（通常被认为是“高负载”的标记）上进行负载平衡。subscription ratio的上限是16。如果达到上限，负载平衡可能会停滞，因为在限制之上的小区之间的流量差异是不可察觉的。控制cellSubscriptionCapacity参数的值，以保持对这个边界的限制。2.5.5 Subscription 参数的调整前几节中的建议可以为负载平衡的配置提供一个良好的基础。此外，qciSubscriptionQuanta和 cellSubscriptionCapacity可以提高负载平衡反应。例如，如果某个QCI的高E-RAB密度趋向于导致QoS级别下降，那么相应的qciSubscriptionQuanta数的增加可能有助于减少此类电子rab频繁出现的单元格的数量。负载平衡过程不考虑qci订阅量的绝对水平和cell订阅容量参数。重要的是这些参数之间的关系，如下所列： 不同QCI的qciSubscriptionQuanta之间的关系：o 这些关系决定了UE如何在不同的Erab配置中改变负载平衡过程。o 增加某一个QCI的qciSubscriptionQuanta，往往会将这种类型的E-RAB的高负载小区的UE迁移到低负载的小区。反之亦然 cellSubscriptionCapacity的设置值对不同小区之间的影响：o 这些关系决定了在允许负载平衡的小区之间如何划分。o 增加cellSubscriptionCapacity的值会吸引UE到该小区，反之亦然。 cellSubscriptionCapacity和qciSubscriptionQuanta之间的总体关系有以下影响：o 这种关系决定了subscription ratio的绝对水平。o 若想要增加cellSubscriptionCapacity和qciSubscriptionQuanta之间的比值，需要小区内有更多的UE数量来达到相同的subscription ratio。2.5.6 负载均衡配置和UE选择负荷均衡的结果，力求异频小区间subscription ratio差异最小，但并非要求一次性达到，速度和lbCeiling设置值有关。一个负荷均衡的评估和实施周期（Inter-frequency Load balancing cycle）是15秒，当lbCeiling设置较小的值时，即意味着在周期内负荷均衡期望小区间的subscription ratio差异小一些，一个周期内需要迁移的用户数更多，这样达到最终均衡目标需要使用的周期更少，负荷均衡的速度就较快，适用于突发高用户接入的情况。lbThreshold的参数值可以大于lbCeiling，但是会导致小区之间的负载的差异过大。为每个源小区配置了a5Threshold1Rsrp 、a5Threshold2Rsrp和hysteresisA5。它们用于在负载平衡作用的UE选择中设置频率间事件A5测量报告的阈值和迟滞。lbRateOffsetCoefficient和lbRateOffsetLoadThreshold用于配置速率偏移机制：l lbRateOffsetCoefficient控制速率偏置机制的影响。值越高，负载均衡就会越偏向高容量低负载小区。参数lbRateOffsetCoefficien设置为0，关闭速率补偿机制。l lbRateOffsetLoadThreshold的控制决定subscription ratio对速率偏移的影响。随着小区间平均subscription ratio的增加，lbRateOffsetLoadThreshold的影响逐渐减少。负载均衡的最终目的是小区间具有相同的subscription ratio。举例：确定异频小区间是否需要实施异频负荷均衡，对比的目标值不是它们之间的用户数差异，而是subscription ratio，即qciSubscriptionQuanta和cellSubscriptionCapacity的比值，这种情况下，网络考虑的是小区用户的吞吐率要求和小区对这个需求的满足度，而不是简单的用户数量。当两个异频小区的subscription ratio差异大于参数lbThreshold设置值时，触发Inter-frequency Load Balancing，下面是一个简单的例子，lbThreshold=30（3%），小区的用户均是QCI=9：负荷均衡的结果，力求异频小区间subscription ratio差异最小，但并非要求一次性达到，速度和lbCeiling设置值有关。一个负荷均衡的评估和实施周期（Inter-frequency Load balancing cycle）是15秒，当lbCeiling设置较大的值时，即意味着在周期内负荷均衡期望小区间的subscription ratio差异小一些，一个周期内需要迁移的用户数更多，这样达到最终均衡目标需要使用的周期更少，负荷均衡的速度就较快，适用于突发高用户接入的情况。3 参数3.1 参数介绍Table 2 Introduced ParametersParameterDescriptionloadBalancing 异频负荷分担功能邻区级开关cellSubscriptionCapacity 小区吞吐率能力总量（小区设计容量）（kbps），小区级参数qciSubscriptionQuanta 负载均衡中每个用户所占容量（kbps），基站级参数lbThreshold 最小负荷分担触发门限，基于subscription ratio，单位0.001，当前设置值5lbCeiling 每周期分担的最大容量，单位0.001，当前设置值300a5Threshold1Rsrp RSRP threshold 1 value for event A5.a5Threshold2Rsrp RSRP threshold 2 value for event A5.a5Threshold2Rsrq RSRQ threshold 2 value for event A5.hysteresisA5 A5迟滞lbRateOffsetLoadThreshold 根据源小区和目标小区之间的平均subscription ratio指定的门限值，subscription ratio越大时，该参数的影响越来越小.单位0.001，设置值50.lbRateOffsetCoefficient负载平衡速率偏移系数，值越大，该参数越能将高负载低容量小区向低负载高容量小区方向偏移单位0.001，默认值320，当前设置值0。重点参数一览loadBalancing cellSubscriptionCapacityqciSubscriptionQuanta lbThreshold lbCeiling 参数建议值类型涉及参数建议值参数说明负荷均衡InterFrequencyLoadBalancing1总开关，0代表闭，1代表开启loadBalancing1异频负荷分担功能邻区级开关a5Threshold1Rsrp-44服务小区A5事件判决的RSRP绝对门限a5Threshold2Rsrp-100邻小区A5事件判决的RSRP绝对门限qciSubscriptionQuanta1每个用户所占容量cellSubscriptionCapacity1000小区设计容量lbThreshold5最小负荷分担触发门限lbCeiling300每周期负荷分担的最大容量测量参数a1a2SearchThresholdRsrp-109/-99异频测量开启门限4 性能本节描述与频率负载平衡特性相关的性能指标、计数器和事件4.1 KPIs表7列出了与频率负载平衡特性相关的主要关键性能指标（KPI）。Table 7 KPIsKPIDescriptionMobility success rate包括目标小区的资源准备和从源小区切换至目标小区More information can be found in Key Performance Indicators.4.2 Counters下面列出了与频率负载平衡特性相关的计数器. EUtranCellFDD.pmLbSubRatioSum记录每个周期UE上报均衡算法结果的数量 EUtranCellFDD.pmLbSubRatioSamp 在每一个进行了负载平衡的周期中上报一次用来计算Subscription Ratio pmLbMeasuredUe记录UE测量的基于LB算法上报的测量报告的数量 pmLbMeasRepUe 记录UE测量的基于LB算法上报的最强小区的测量报告的数量 pmLbQualifiedUe 记录UE测量的满足LB切换的的测量报告的数量 pmHoPrepAttLteInterFLb 基于LB的异频切换准备请求次数 pmHoPrepSuccLteInterFLb基于LB的异频切换准备成功次数 pmHoExeAttLteInterFLb基于LB的异频切换执行准备次数 pmHoExeSuccLteInterFLb基于LB的异频切换执行成功次数 pmHoPrepAttNonMob非移动性主动同频切换准备请求次数 pmHoPrepSuccNonMob非移动性主动同频切换准备成功次数 pmHoExeAttNonMob非移动性主动同频切换执行请求次数 pmHoExeSuccNonMob 非移动性主动同频切换执行成功次数More information about counters can be found in Managed Object Model (MOM).案例：将B3的cellSubscriptionCapacity由1000修改为1500算法过程如下：subscription ratio （B1）=64/1000=6.4%，subscription ratio （B3）=40/1500=2.67%，差=6.4%-2.67%=3.73%Lbthreshold=0.5%，6.4%+2.67%=9.07%/2=4.535%，6.4%-4.535%=1.865%*1000=18，lbceiling=30%=64*30%1918，因此一周期内可完成均衡但实际过程中均衡了15人。优化思路1、 主要思想就是使主辅载波具有相同的subscription ratio；2、 如过通过均衡算法优化未能达到均衡的目的，则考虑调整覆盖情况。