福建移动LTE双载波负荷均衡测试验证报告R1.0

福建移动LTE双载波负荷均衡测试

验证报告

2014年4月

目录

一. 二.

背景 ............................................................................................................................................. 3 双载波负荷均衡 ......................................................................................................................... 3

2.1 功能描述 ....................................................................................................................................... 3 2.2 技术描述 ....................................................................................................................................... 4 2.2.1 基于测量的负荷均衡 ............................................................................................................ 4 2.2.2 盲负荷均衡 ............................................................................................................................ 7 三.

功能验证 ................................................................................................................................... 10

3.1 测试区域 ..................................................................................................................................... 10 3.2 测试配置 ..................................................................................................................................... 11 3.3 测试步骤 ..................................................................................................................................... 16 3.4 测试结果 ..................................................................................................................................... 17 3.5 测试结果分析 ............................................................................................................................. 18 四.

测试总结 ................................................................................................................................... 18

一. 背景

随着4G用户的逐渐增长，热点区域的单载波已经不能保障用户的需求，双载波的部署显得越发重要。目前同覆盖双载波的部署采用负荷均衡的方式，保证两个载波用户平均分布，达到负荷分担的目的。

二. 双载波负荷均衡

2.1功能描述

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。

负荷均衡可以由后台开关灵活控制。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）。

在一般情况下，ZTE负荷均衡功能可以被划分为三个阶段。三个阶段，如下图所示：测量阶段，判决阶段和执行阶段。

Measurement StageJudgment StageImplement Stage 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（该时间在后台可配置，默认值是5秒），或者通过内部消息获取同基站邻区负荷信息。

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，对于基于UE测量切换方式，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），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。对盲切换的方式，UE直接被切换到低负荷的邻小区。

无线资源负荷是这个阶段进行负荷均衡唯一要考虑的因素。

2.2 技术描述

按照邻区所归属的BBU不同，LTE系统内负荷均衡可分为同基站邻区、跨基站邻区。同基站邻区和服务小区的负荷由同一个CC板进行计算，因此邻区的负荷获取不是问题。对于跨基站邻区负荷，源基站则需要通过X2口resource status report过程与目标邻区所归属的基站进行交互来获取。

LTE系统内负荷均衡算法可分为基于测量的负荷均衡和盲负荷均衡两种方式：

2.2.1 基于测量的负荷均衡

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为：负荷均衡算法开关（open, based on measurement）。负荷均衡处理流程如下图所示：

StartLoad balancing period arrived?YNNNumber of UE in the cell is more than 1?YNThe cell meets LB_COND1?YNThe cell can be selected as serving cell for load balancing in the same eNB?YSelect some UEs execute A4 measurement.NA4 measurement report arrives?YSelect the coverage type of candidate target cell.Execute reducing load operation in load balancing function

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. 当负荷均衡定时器超时，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. 如果小区满足条件LB_COND1，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2.2.1.1节描述，如果可以在同基站中获取到用于负荷均衡的服务小区，执行第4步。否则，回到第1步等待下一个负荷均衡周期开始。

4. 按照2.2.1.2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）。

5. 当UE上报了A4测量报告后，按照2.2.1.3中方法获取切换目标邻区列表。 6. 根据2.2.1.4节中描述执行负荷均衡降负荷操作。

7. 当前负荷均衡周期结束。回到第1步等待下一个周期开始。 注：负荷均衡周期：周期时长30秒是一个经验值。

LB_COND1：小区上行或者下行PBR利用率大于等于上行或下行无线负荷均衡执行门限。

2.2.1.1 选择服务小区的方法

在同一负荷均衡周期中，在同一基站中可能有不止一个小区满足条件LB_COND1，但是只有负荷最大的小区可以被选择为服务小区来执行负荷均衡，其他小区继续等待。

2.2.1.2 获取A4测量UE列表的方法

当负荷均衡算法功能开关设置为“open, based on measurement”，负荷均衡模块按照如下条件排序所有UE：

1. UE具备A4测量和异频切换的能力； 2. UE PBR调度数和基本优先级；

3. PBR调度数较多和基本优先级较低的UE排在UE列表的前边。 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. 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. 按照UE PBR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PBR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. 使用PBR队列权重因子ucPBRQueueWeight（PBR队列权重因子，值为0.7）对NUM_A和NUM_B进行加权，生成序列值NUM，NUM = NUM_A × (1 – ucPBRQueueWeight) + NUM_B × ucPBRQueueWeight。

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. UE切换服务小区的时间没有超过2分钟； 2. UE有紧急呼叫业务。

2.2.1.3 获取切换目标小区的方法

如果负荷均衡算法开关设置为“open, based on measurement”，负荷均衡模块对UE测量上报的邻区按照负荷从低到高的顺序进行排序，得到切换候选目标小区队列，其中，负荷最低的小区排在队首，并且删除掉上行或者下行PBR利用率高于上行或下行Intra-LTE邻小区过负荷门限的邻区。

最终选择队列的前两个小区作为切换目标小区，如果实际目标小区数目不足两个，则所有小区都保留在切换目标小区列表中。

2.2.1.4 降负荷操作

在负荷均衡基于测量切换的场景下，最先上报A4测量报告且报告中有满足条件的切换目标小区的UE会被选择去做切换，基站尝试将UE切换到目标小区列表中的第一个小区。如果切换成功，则本次负荷均衡结束，否则尝试将UE切换到目标小区列表中下一个小区，直到目标小区表中所有小区都尝试完为止。

2.2.2 盲负荷均衡

负荷均衡可以采用不让UE进行A4测量，直接切换的方式进行，即盲切换方式。此种情况下的负荷均衡功能开关状态为：负荷均衡算法开关（open, based on blind HO），盲负荷均衡流程如下图所示。

LB_COND2StartLoad balancing period arrived?NYSelect a Serving cell according to LB_COND2YSelect Target Ue and target cellsNExecute reducing load operationThe Load Balancing period end

负荷均衡功能被启动时，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. 当负荷均衡定时器超时，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. 尝试按照如下方法选择一个服务小区用于做负荷均衡：如果基站内某一个小区满足条件LB_COND1，将此小区作为服务小区。

3. 如果选不出服务小区，执行第5步。能选出服务小区，就按照2.2.2.2节中方法选择切换UE列表，按照2.2.2.3节中方法选择切换候选邻区。 4. 按照2.2.2.4节中方法执行降负荷操作。

5. 负荷均衡周期到，执行第1步，等待下一个负荷周期的开始。 注意：负荷均衡周期：周期时长30秒是一个经验值。

2.2.2.1 选择服务小区的方法

在同一负荷均衡周期中，在同一基站中可能有不止一个小区满足条件LB_COND1，但是只有负荷最大的小区可以被选择为服务小区来执行负荷均衡，其他小区继续等待。

2.2.2.2 获取切换目标UE的方法

如果负荷均衡算法开关状态为“open, based on blind HO”，负荷均衡模块按照以下条件来选择和排序UE列表： 1. UE具有异频切换的能力； 2. UE占用的PBR数和基本优先级；

3. 占用PBR数较多和基本优先级较低的UE排在UE列表的前边。 具体的选择排序细节如下： 1. 选择具有异频切换能力的UE。

2. 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. 按照UE PBR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PBR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. 使用PBR队列权重因子ucPBRQueueWeight（PBR队列权重因子，值为0.7）对NUM_A和NUM_B进行加权，生成序列值NUM，NUM = NUM_A × (1 – ucPBRQueueWeight) + NUM_B × ucPBRQueueWeight。

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UE进行切换，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. UE切换服务小区的时间没有超过2分钟； 2. UE有紧急呼叫业务。

2.2.2.3 获取切换目标小区的方法

如果负荷均衡算法开关设置为“open, based on blind HO”，负荷均衡模块对所有与服务小区是同覆盖或包含关系的邻区按照负荷从低到高的顺序进行排序，得到切换候选目标小区队列，其中，负荷最低的小区排在队首，并且删除掉上行或者下行PBR利用率高于上行或下行Intra-LTE邻小区过负荷门限的邻区。

最终选择队列的前两个小区作为的切换目标小区，如果实际目标小区数目不足两个，则所有小区都保留在切换目标小区列表中

2.2.2.4 降负荷操作

在基于盲切换的负荷均衡场景下，基站尝试将1.2.2.2节选出的UE切换到目标小区列表中的第一个小区。如果切换成功，则本次负荷均衡结束，否则尝试将UE切换到目标小区列表中下一个小区，直到目标小区表中所有小区都尝试完为止。

三. 功能验证

3.1 测试区域

本次试验选择两种场景：同基站的小区双载波负荷均衡和跨基站的小区间负荷均衡，进行测试验证。分别选择E频段的室内小区（三明梅列-列东百货-ZLS-40）配置双载波，D频段宏站小区（三明梅列-列东百货-ZLH-1）和E频段室分小区（三明梅列-列东百货-ZLS-40）跨基站，进行测试验证。

三明梅列-列东百货-ZLS-40和三明梅列-列东百货-ZLS-41配置双载波的小区信息如下：

eNodeBID 432846 432846 CELLID 40 41 小区名 主频(MHz) 2330 2350 带宽 PCI 时隙配比 特殊时隙配比 通道数 20MHZ 33 20MHZ 34 3:1 3:1 10:2:2 10:2:2 双通道 双通道 三明梅列-列东百货-ZLS-40 三明梅列-列东百货-ZLS-41 三明梅列-列东百货-ZLS-40和三明梅列-列东百货-ZLH-1的小区信息如下：

eNodeBID 432846 CELLID 40 小区名 主频(MHz) 2330 带宽 PCI 时隙配比 特殊时隙配比 通道数 20MHZ 33 3:1 10:2:2 双通道 三明梅列-列东百货-ZLS-40

432676 1 三明梅列-列东百货-ZLH-1 2585 20MHZ 265 3:1 10:2:2 八通道 3.2 测试配置

打开小区的负荷均衡算法开关，修改路径“无线业务配置”->“负荷管理”->“负荷均衡开关”，该参数默认为“算法关闭”，如下：

a) 对于同基站小区配置双载波负荷均衡，目前建议选择“算法打开，采用盲切换的方

式”，如下：

b) 对于跨基站的小区间负荷均衡，目前建议选择“算法打开，采用基于事件测量的切

换方式”，如下：

由于基于测量的负荷均衡的触发条件为：本小区RSRP低于A2门限，邻小区RSRP高于A4门限，且本小区用户数大于1时触发负荷均衡。所以还需要配置本小区RSRP的A2门限和邻小区RSRP的A4门限。A2门限的配置路径如下，目前网管默认配置为-80dBm：

A4门限的配置路径如下，目前网管默认配置为-90dBm

调整小区下行负荷均衡执行门限，可以通过调整该门限，控制负荷均衡切换，修改路径“无线业务配置”->“负荷管理”->“下行ZTE无线负荷均衡执行门限”，如下。这里需要注意的是，“下行ZTE无线负荷均衡执行门限”必须大于“下行异系统邻小区过负荷门限”和“下行intra-LTE邻小区过负荷门限”。

修改小区PBR参数。修改路径：QOS配置->QCI与PBR映射->优先级比特速率，这里可以配置2M、4M、8M等，对于需要配置负荷均衡的小区，目前建议设置为“4096”kbps，即用户保障速率为4M，如下：

邻区关系配置，修改路径：邻接关系配置->E-UTRAN邻接关系。这里需要注意的是，邻区的所有配置均要双向配置。

a) 对于同基站配置双载波负荷均衡的小区互配为邻区，同时将它们的邻区关系设置为同覆

盖,小区个体偏移设置为“-10dB”（防止乒乓切换），并打开负荷均衡开关，如下：

b) 对于跨基站配置小区间负荷均衡的小区互配为邻区，同时将它们的邻区关系配置为相邻，

小区个体偏移设置为“-10dB”（防止乒乓切换），配置支持X2口切换，并打开负荷均衡开关，如下：

3.3 测试步骤

同基站配置双载波负荷均衡功能测试步骤：

1. 选择三明梅列-列东百货-ZLS同基站的E频段的室内LTE小区：三明梅列-列东百货-ZLS-40，

中心频点为2330MHZ；

2. 新建该小区的另一个中心频点为2350MHZ，即该小区配置双载波，此时记2330MHZ频

点的小区为1小区，2350MHZ频点的小区为2小区；

3. 首先关闭2小区，关闭负荷均衡功能，使用6个UE同时接入1小区进行下载业务，并

记录每个UE的RSRP、SINR及下载速率，统计此条件下小区的下行总吞吐量及UE平均下载速率；

4. 打开2小区，同时开启双载波负荷均衡功能，在步骤3的条件下（所有UE的下载任务

未中断），通过设置PBR参数、负荷均衡门限等，观察这些之前接入1小区做业务的UE是否会通过负荷均衡迁移至2小区；

5. 如果步骤4中有部分UE成功从1小区迁移至2小区，说明该功能生效，此时分别记录

各个UE所在的小区、RSRP、SINR及下载速率，并统计小区的下行总吞吐量及UE平均下载速率；

6. 对比步骤3和步骤5的小区下行总吞吐量及UE平均下载速率。 跨基站配置小区间负荷均衡功能测试步骤：

1. 选择D频段（中心频点2585MHZ）的宏站小区（三明梅列-列东百货-ZLH-1）和E频段

（中心频点2330MHZ）的室分小区（三明梅列-列东百货-ZLS-40）配置跨基站小区间负荷均衡功能；

2. 首先关闭室分小区，关闭负荷均衡功能，使用6个UE同时接入宏站小区进行下载业务，

并记录每个UE的RSRP、SINR及下载速率，统计此条件下宏站小区下行总吞吐量及UE平均下载速率；

3. 打开室分小区，同时开启宏站小区和室分小区的负荷均衡功能，在步骤2的条件下（所

有UE的下载任务未中断），通过设置PBR参数、负荷均衡门限等，观察这些之前接入宏站小区做业务的UE是否会通过负荷均衡迁移至室分小区；

4. 如果步骤3中有部分UE成功从宏站小区迁移至室分小区，说明该功能生效，此时分别

记录各个UE所在的小区、RSRP、SINR及下载速率，并分别统计两个小区的下行总吞吐量及UE平均下载速率；

5. 对比步骤2和步骤4的小区下行总吞吐量及UE平均下载速率。

3.4 测试结果

同基站配置双载波负荷均衡功能

单用户保障速率为4M情况下小区的负荷均衡测试结果如下，其中黄色区域表示UE接入的中心频点为2330MHZ的小区，红色区域表示UE接入的中心频点为2350MHZ的小区：

初始接入 负载均衡前 负载均衡后 RSRP>-75dB、SINR>20dB UE1 2330 15.6 23.1 UE2 2330 15.9 31.3 UE3 2330 19.5 36.7 UE4 2330 16.3 31.7 UE5 2330 15.5 36.7 UE6 2330 17.5 35.5 单用户保障速率为4M情况下，双载波负荷均衡前后小区吞吐量对比情况如下：

120100806040200100.398.596.52330小区吞吐量2350小区吞吐量0负荷均衡前负荷均衡后 跨基站配置小区间负荷均衡功能

单用户保障速率为4M情况下小区的负荷均衡测试结果如下，其中黄色区域表示UE接入的中心频点为2585MHZ的宏站小区，红色区域表示UE接入的中心频点为2330MHZ的室分小区：

初始接入 负载均衡前 负载均衡后 RSRP>-100dB、SINR>10dB UE1 2585 6.43 11.93 UE2 2585 5.97 13.78 UE3 2585 7.52 14.03 UE4 2585 7.26 15.87 UE5 2585 7.68 9.54 UE6 2585 7.37 14.12 单用户保障速率为4M情况下，双载波负荷均衡前后小区吞吐量对比情况如下：

45403530252015105042.2343.6835.59宏站小区吞吐量室分小区吞吐量0负荷均衡前负荷均衡后 3.5 测试结果分析

同基站配置双载波负荷均衡功能

根据2.4的测试结果，结合前台测试UE接入小区及后台小区UE个数跟踪可知，开启双载波负荷均衡算法功能后，当小区达到负荷均衡执行门限后，部分UE（本次6个UE成功迁移3个）会从负荷高的小区迁移至负荷低的小区，同基站双载波负荷均衡算法功能生效。

通过同基站负荷均衡前后下行吞吐量的比较可知，单载波小区的总吞吐量由100.3M变为98.5M，UE平均下载速率由16.72M提升至32.83M，双载波小区总的吞吐量由100.3M提升至195M，UE平均下载速率由16.72M提升至32.5M，提升效果显著。 跨基站配置小区间负荷均衡功能

根据2.4的测试结果，结合前台测试UE接入小区及后台小区UE个数跟踪可知，开启跨基站小区间负荷均衡算法功能后，当小区达到负荷均衡执行门限后，部分UE（本次6个UE成功迁移3个）会从负荷高的宏站小区迁移至负荷低的室分小区，跨基站小区间负荷均衡算法功能生效。

通过跨基站负荷均衡前后下行吞吐量的比较可知，宏站小区的总吞吐量由42.23M变为43.68M，UE平均下载速率由7.04M提升至14.56M，提升效果显著。

四. 测试总结

开启同基站E频段室分双流小区双载波负荷均衡算法功能后，当小区达到负荷均衡门限

时，部分UE会从负荷高的载波迁移至负荷低的载波，保证两个载波用户分布较为平均，达到负荷分担的目的，且在双载波负荷均衡的情况下，能够显著提升小区总的下行吞吐量及UE平均下载速率。

开启跨基站D频段宏站小区和E频段室分小区的负荷均衡功能算法后，当宏站小区达到负荷均衡门限时，部分UE会从负荷高的宏站小区迁移至负荷低的室分小区，保证两个小区用户分布较为平均，达到负荷分担的目的，且在负荷均衡的情况下，对小区总的下行吞吐量及UE平均下载速率提升较为明显。