摘 要：LTE多載波網采用面向網絡的負載均衡配置策略，極易導致“表面看起來網絡多載波之間負載是均衡的，而用戶在不同載波上感知嚴重不平衡”的結果。從“用戶實際感知”出發，以用戶實際感知來評價并優化調整網絡。通過對多載波區域的移動性負載均衡策略研究，探索出既能讓載波間達到良好的分擔效果，又能實現用戶感知平衡的參數設置策略，最終實現“不論用戶占用哪個網絡載波，用戶實際感知不變，所有載波上用戶的使用感知相同”的目標，能有效提升用戶實際感知。

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概述

中國聯通落實聚焦創新合作戰略，著力推進互聯網化管理，降低資費水平，隨著冰激凌和2I2C不限量業務的快速發展，數據流量爆發式增長，熱點區域因負荷高導致用戶感知惡化問題凸顯，多載波擴容作為一種快速提升網絡容量的重要手段被廣泛采用。

多載波主要分為基礎覆蓋載波和容量載波2類，通常情況下用戶在移動的過程中首先會從周邊小區重選或切換至基礎覆蓋載波，載波間主要通過基于“PRB或用戶數”的觸發模式策略實現負載均衡（MLB ——Mobility Load Balancing）。

國家“提速降費”政策，特別是中國聯通2I2C用戶的快速增長，極大地促進了數據流量增長，當前網絡主要面臨兩大挑戰。

a）數據流量激增，網絡負荷快速增長，熱點區域容量不足。數據流量爆發式增長，2018年3月日均流量為2531TB，同比增長384%，無線資源利用率為 58.20%，與去年同期相比增長156%，環比上月增幅36.47%，熱點區域負荷高，容量不足。

b）基礎覆蓋載波和擴容載波間用戶感知的極度不均衡。前期網絡主要通過基于“PRB或用戶數”的負載均衡（MLB）觸發模式實現載波間策略，但一般情況下由于擴容載波同頻干擾小，空口質量優于基礎載波，導致擴容載波的單用戶速率遠高于基礎覆蓋載波，下行RTT時延和端到端業務優秀率等指標也優于基礎覆蓋載波，占用不同載波用戶的使用差異很大，不同載波用戶感知不平衡。

因此有必要從“用戶實際感知”出發對移動性負載均衡參數進行研究，優化調整網絡配置策略，最終實現“不論用戶占用哪個載波，載波間用戶實際感知相當”的目標。

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多載波感知擬合及均衡研究思路

2.1 用戶感知速率基線分析

2.1.1 視頻高質量業務體驗要求的終端側初緩速率

用戶對視頻業務的時延非常敏感，正常用戶可接受的內容加載時延為3 s，考慮初緩準備時延和TCP慢啟動過程，終端側初緩速率=（初始緩沖包 Mbit/3s）×［（3s+0.75s）/3s］=（12/3）×［（3+0.75）/3］=5 Mbit/s 才能滿足720P視頻高質量業務體驗。

其中 0.75 s 為初始速率爬坡階段的時長，包含初始窗口和初始交互時延，一般為700~750 ms。

2.1.2 視頻高質量業務體驗要求的無線話統平均速率

對滿足 5 Mbit/s速率的用戶占比與無線話統平均用戶速率進行關聯擬合分析，為保障80%用戶的終端初緩速率達到5 Mbit/s，無線話統平均用戶速率需達到10 Mbit/s（見圖1）。

▲圖1 視頻高質量業務體驗要求的無線話統平均用戶速率

2.2 用戶感知拐點擬合分析

對用戶平均吞吐率、小區自忙時平均 CQI 和 PRB利用率進行關聯分析，CQI越高，編碼效率越高，用戶平均吞吐率越高；PRB利用率越高，空中接口物理資源利用率越高，用戶平均吞吐率越低（見圖2）。

▲圖2 感知拐點擬合

單用戶速率10 Mbit/s感知拐點：PRB利用為60%，平均CQI為9.5。

單用戶速率 5 Mbit/s 感知拐點：PRB 利用為80%，平均CQI為9。

2.3 定義用戶感知均衡評價標準

從下行單用戶速率和下行平均RTT時延2個維度對多載波間用戶感知是否均衡進行評價。根據對用戶感知差異性的分析結果，感知平衡評價標準主要分為3個層次：均衡、相對均衡和嚴重不均衡（見表1）。

▲表1 感知均衡評估標準

2.4 對某地（市）初步評價情況

通過對某地全網多載波扇區感知均衡現狀進行評估，均衡扇區占比28.31%，相對均衡扇區占比39.76%，嚴重不均衡扇區31.93%，雙載波用戶感知平衡策略研究勢在必行。

2.5 主要感知場景選擇

分別選取擴容 20 MHz、15 MHz、10 MHz 和 5 MHz帶寬進行參數配置試驗，探索不同擴容帶寬場景下的配置策略（見圖3）。

▲圖3 MLB原理

2.6 作用參數選取策略

同覆蓋扇區載波擴容場景，同扇區小區的方位角、下傾角、參考信號功率配置一致，采用盲MLB負載均衡策略，公共基礎參數配置如表2所示。

▲表2 公共參數設置

本次對空閑態和業務態2個方面4條參數進行修改驗證，期望達到平衡小區單用戶速率的目的（見表3）。

▲表3 感知平衡研究參數

a）本小區的“小區重選優先級”和鄰小區配置的本小區“異頻頻點小區重選優先級”保持一致。

b）“異頻負載均衡用戶數門限”參數表示觸發異頻負載平衡算法時上行同步態的用戶數門限。負載平衡算法觸發模式為“用戶數模式”或“PRB模式或用戶數模式”時，當上行同步態用戶數大于等于異頻負載平衡用戶數門限與負載平衡用戶數偏置之和時，觸發負載平衡。當上行同步態用戶數小于異頻負載平衡用戶數門限時，退出負載平衡。

c）“小區能力縮放因子”參數表示小區負載均衡能力的縮放因子，用于調整用戶數觸發的負載均衡特性的收斂目標。小區能力乘以小區能力縮放因子用來表征小區負載均衡能力，負載均衡特性的收斂目標為單位小區能力中的負載相當。

d）“優先駐留主小區優先級”參數含義：該參數設置得越高，表示該小區的優先駐留主小區優先級越高，該參數設置得越低，表示該小區的優先駐留主小區優先級越低。

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多載波用戶感知均衡研究過程

目前現網中主要存在“多載波插花”和“多載波連片”2種多載波覆蓋場景，接下來分別對這2種場景進行用戶感知平衡研究。

3.1“多載波插花”場景參數設置研究

3.1.1 擴容20 MHz 小區場景

以 XZ_QS_泉山區雨潤新城 38#樓機房_FLD_A_1為例，目前 L1800 與 L2100 小區用戶數均衡，由于L2100同頻干擾小，空口質量好，單用戶速率及流量較高（見表4）。

▲表4 XZ_QS_泉山區雨潤新城38#樓指標

調整負荷均衡用戶數門限、縮放因子和重選優先級，提高擴容載波L2100承載的用戶數，降低L1800負荷和提升用戶速率（見表5）。

▲表5 感知平衡參數設置性能指標

試驗結果：當 L2100 小區承載用戶數占比達到85% 時，2個載波之間速率差值 2.33 Mbit/s，下行 RTT時延差值6.71 ms，感知均衡效果良好（見表6）。

▲表6 不同配置下的網絡指標對比

3.1.2 擴容15 MHz 小區場景

以XZ_YL_云龍區金山福地機房_FL_A_1為例，該扇區擴容了帶寬為15 MHz的L2100載波，L2100（帶寬為15 MHz）小區同頻干擾小，單用戶速率優于 L1800（帶寬為20 MHz）基礎覆蓋小區（見表7）。

▲表7 XZ_YL_云龍區金山福地機房指標

調整負荷均衡用戶數門限、縮放因子和重選優先級，提高擴容載波 L2100承載的用戶數，降低 L1800負荷和提升用戶速率（見表8）。

▲表8 感知平衡參數設置

試驗結果：當擴容載波承載用戶占比達到75%時，2個載波之間速率相差2.05 Mbit/s，下行 RTT 時延相差7.4 ms，感知均衡效果良好（見表9）。

▲表9 不同配置下的網絡指標對比

3.1.3 擴容10 MHz 小區場景

以XZ_QS_礦大南湖校區竹苑機房_FL_C_1為例，該扇區擴容帶寬為10 MHz的L1800帶內小區，擴容載波的同頻干擾小，空口質量好且用戶較少，單用戶速率高（見表10）。

▲表10 XZ_QS_礦大南湖校區竹苑機房指標

調整負荷均衡用戶數門限、縮放因子、重選優先級，提高擴容載波 L1800 10 MHz 承載的用戶數，降低L1800 20 MHz 小區負荷以提升小區用戶速率（見表11）。

▲表11 感知平衡參數設置

試驗結果：當擴容的L1800 10 MHz小區載波用戶數占比達到 70% 左右時，2 個載波之間感知均衡效果良好，單用戶速率相差 1.58 Mbit/s，時延相差 4.24 ms，感知均衡效果良好（見表12）。

▲表12 不同配置下的網絡指標對比

3.1.4 擴容5 MHz 小區場景

以 XZ_YL_云龍區東甸子移動網機房_FL_B_1 為例，該扇區擴容了帶寬為5 MHz的L1800帶內小區，擴容小區帶寬較小，用戶數、流量和單用戶速率均低于20 MHz小區（見表13）。

▲表13 XZ_YL_云龍區東甸子移動網機房指標

調整負荷均衡用戶數門限、縮放因子和重選優先級，提高擴容載波承載的用戶數，降低 L1800 20 MHz 基礎覆蓋小區的負荷和提升用戶速率（見表14）。

▲表14 感知平衡參數設置

試驗結果：5 MHz擴容小區初始用戶數較少，隨著負荷均衡用戶數門限及小區能力縮放因子的提高，承載用戶數略有增多，業務增長，單用戶速率有所提升，但隨著小區優先級的繼續提高，5 MHz 小區用戶過多后單用戶速率開始下降，因此擴容 5 MHz小區不宜承擔過多用戶，建議作為CA輔載波使用（見表15）。

▲表15 不同配置下的網絡指標對比

3.2“多載波連片”場景參數設置研究

3.2.1 連片擴容20 MHz小區場景

以 NJ_QX_HW_仙林南師 2_FL_A_1為例，周邊區域均擴容了帶寬為 20 MHz 的 L2100 載波，L1800 與L2100小區的用戶數和業務流量基本均衡，L2100的單用戶速率與L1800比仍高，感知不平衡（見表16）。

▲表16 NJ_QX_HW_仙林南師2指標

調整小區負荷均衡用戶數門限、能力縮放因子和重選優先級，提高 L2100 小區承載的用戶數，提升L1800小區用戶速率（見表17）。

▲表17 感知平衡參數設置

試驗結果：當L2100小區用戶數占比達到85%時，2個載波間速率較為均衡，2個載波的單用戶速率均高于 20 Mbit/s，下行 RTT 時延差值 7.98 ms，感知平衡良好（見表18）。

▲表18 不同配置下的網絡指標對比

3.2.2 連片擴容15 MHz小區場景

以 NJ_JN_HW_東南梅園_FLW_C_1 為例，該扇區用戶較多，L1800與 L2100小區的用戶數相比較高，業務流量基本均衡，L1800的單用戶速率比 L2100低（見表19）。

▲表19 NJ_JN_HW_東南梅園_FLW指標

調整負荷均衡用戶數門限、縮放因子、重選優先級和優先駐留主小區優先級，提高 L2100 小區承載的用戶數，提升L1800小區用戶速率（見表20）。

▲表20 感知平衡參數設置

試驗結果：修改 L2100（15 MHz）小區的小區能力縮放因子后，用戶數及數據流量無明顯變化，感知速率差異依舊較大；進一步修改 L2100（15 MHz）小區的異頻負載均衡用戶數門限和優先駐留主小區優先級后，L2100（15 MHz）小區承載用戶比例增高。當L2100（15 MHz）小區用戶數占比達到 80% 時，2 個載波之間的單用戶速率差值 1.78 Mbit/ s，下行 RTT 時延差值17.22 ms，感知速率良好（見表21）。

▲表21 不同配置下的網絡指標對比

3.2.3 連片擴容10 MHz小區場景

選取 NJ_YH_HW_雨花商廈_FL_A_1 小區進行試點，該扇區為L1800帶內20+10 MHz帶寬配置，L1800_1650（帶寬20 MHz）比L1800_1506（帶寬10 MHz）小區的用戶數和業務流量高，單用戶速率較 L1800_1506（帶寬10 MHz）低，感知速率不平衡（見表22）。

▲表22 NJ_YH_HW_雨花商廈_FL指標

調整負荷均衡用戶數門限、縮放因子和異頻重選優先級，提高L1800_1506（帶寬10 MHz）小區承載的用戶數，提升 L1800_1650（帶寬 20 MHz）小區用戶速率（見表23）。

▲表23 感知平衡參數設置

試驗結果：當L1800_1500頻點小區用戶數占比達到 55% 時，2 個載波間的單用戶速率差值 2.20 Mbit/s，下行RTT時延差值10.07 ms，感知較為平衡（見表24）。

▲表24 不同配置下的網絡指標對比

3.2.4 連片擴容5 MHz小區場景

以 XZ_QS_丁樓技校學生宿舍 1 號樓_FL_A_1 小區為例，該扇區擴容 L1800 帶內 5 MHz 載波，2 個載波下行單用戶速率均較低（見表25）。

▲表25 XZ_QS_丁樓技校學生宿舍1號樓指標

調整負荷均衡用戶數門限、縮放因子和重選優先級，提升用戶速率（見表26）。

▲表26 感知平衡參數設置

試驗結果：隨著擴容小區異頻負載均衡用戶數門限、縮放因子及重選優先級的提高，5 MHz小區承載的業務量上升，但單用戶速率和下行 RTT 時延下降明顯，如果5 MHz小區承載過多的用戶，用戶的感知反而下降（見表27）。

▲表27 不同配置下的網絡指標對比

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配置策略匯總

多載波組網場景，可依據空口質量和感知速率等指標詳細情況，調整小區重選優先級、負載均衡用戶數門限、小區能力縮放因子和優先駐留主小區優先級，將用戶和數據流量在載波間遷移，最終實現多載波用戶感知平衡的結果。

匯總典型參數配置建議如表28所示。

▲表28 感知平衡典型參數配置建議

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結束語

本次通過對多載波區域的移動性負載均衡策略研究，探索實現用戶感知平衡的參數設置策略，該優化成果既可以有效評價全網多載波網絡的均衡性，又能分層次對網絡進行策略調整指導，在推動全網用戶感知平衡的基礎上，有效提高頻譜效率、網絡資源利用率，降低網絡投資。