lte—advanced系统中移动负载均衡算法探究

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1、LTE—Advanced系统中移动负载均衡算法探究　　【摘要】为了解决LTE-Advanced系统中热点区域基站负载过高导致的拥塞问题，在网络中引入移动负载均衡技术，通过平衡相邻小区之间的负载，提升网络的性能。提出了一种基于用户RSRP的移动负载均衡算法，该算法根据本小区和邻小区的负载水平，平衡网络负载。系统级仿真结果表明，该算法能够提升小区的平均吞吐量和小区边缘用户吞吐量。【关键词】LTE-Advanced移动负载均衡系统级仿真中图分类号：TN929.5文献标识码：A文章编号：1006-1010（2013）-14-1引言LTE-

2、Advanced（LongTermEvolution，长期演进）作为LTE的后续演进，对系统容量、频谱效率、小区边缘用户吞吐量等指标提出了更高的要求。随着数据业务以及业务类型数量的增多，网络中的拥塞现象变得更加严重[1，2]。MLB（MobilityLoadBalancing，移动负载均衡）是改善网络运行质量的一个重要手段，通过均衡基站间的非均衡业务量，缓解或解决网络中热点区域基站负载过高的问题，从而提升无线资源利用率、系统容量以及小区边缘用户吞吐量[3]。10传统的负载均衡方法主要依靠长期观测来发现长期处于过载状态的基站，调整基

3、站的参数或者相关资源，以此达到负载均衡的目的[4]。但这种方法存在很大的缺陷：首先，观测时间较长，造成过载基站服务区域内的用户服务质量下降；其次，对于负载量波动较大的区域（例如某些旅游景点），人为增加或减少该区域的资源都不能满足该区域的用户通信需求。鉴于上述原因，3GPP工作组将SON（Self-OrganizingNetwork，网络自组织）技术纳入LTE标准化范畴，其中就包含了负载均衡技术[5，6]。基于基站自主的MLB，在不需要人工干预的前提下，系统能够及时发现负载不均衡的问题，并启动MLB机制，对各个基站下的负载进行调节，

4、以解决过载小区负载过重的问题，提高网络的运行质量以及用户的服务质量[7，8]。按照基站所属的网络类型，MLB技术可以分为同构无线网络下的MLB和异构无线网络下的MLB。相对于同构网络，异构网络的热点区域中部署了一个或者多个低功率节点，以此增强对该区域的覆盖。因此，在异构网络中进行MLB过程时，需要考虑到更多的相邻基站或者节点。本文提出的算法基于用户的RSRP（ReferenceSignalReceived10Power，参考信号接收功率），并结合本小区和其邻小区的负载情况，生成MLB方案。系统级仿真结果表明，本算法能够提升小区的平

5、均吞吐量和小区边缘用户吞吐量。2系统模型对于同构场景，如图1所示，某个宏基站下用户过多，处于过载状态，称之为源基站。对于源基站找出其边缘用户，对其进行切换，该用户称为目标用户。通过MLB算法，找到对于目标用户的最佳宏基站进行切换，该最佳宏基站称为目标基站。图1同构无线网络中的MLB异构场景相比同构场景，宏基站覆盖区域内增加了pico基站，如图2所示。因此，在目标用户寻找目标基站的时候，要考虑到本宏基站覆盖区域中的pico基站和相邻宏基站覆盖区域中的pico基站。为了体现出异构场景的优势，在对目标用户进行切换的时候，需要优先考虑源基

6、站覆盖区域内的pico基站。图2异构无线网络中的MLB基于用户RSRP的MLB算法通过在基站中增加以下模块来实现：本地基站信息同步模块、邻基站信息同步模块、负载监测模块、负载分析模块、负载均衡规划模块、负载均衡执行模块。MLB的具体步骤如下：（1）基站的负载监测模块周期性获取本基站的负载信息。由于基站的PRB数量是一个定值，因此利用PRB的利用率作为基站的负载信息。10（2）负载分析模块根据监测模块获取的负载状态，判断本基站是否需要发起负载均衡请求或者接收其它基站的负载均衡请求。基站的负载状态包括以下三种：轻载、过载、负载均衡，若

7、基站处于过载状态，则发起负载均衡请求，转到负载规划阶段；否则转回负载监测阶段。（3）负载均衡规划模块收到负载均衡请求后，搜索其邻基站负载信息，查找是否存在可以进行负载均衡的邻基站，生成MLB方案。（4）负载均衡执行模块根据上一步生成的方案，将相应用户进行切换，完成本次MLB操作，转回负载监测阶段。关于负载的定义，在标准化初期只考虑了无线负载，通常认为无线负载是整个网络的瓶颈。然而之后在Release8标准化快结束的时候，为了提供更全面的负载信息，将基站硬件负载和回传网络负载也加入到了负载均衡的范畴。本文研究内容所提到的负载，只考虑

8、无线负载，不包括基站硬件负载和回传网络负载，其定义可用式1表示：（1）10其中，Nused表示本基站中已经使用的PRB数量，Nall表示本基站中所有的PRB数量。若Lcell的值大于门限η，则认为该基站处于过载状态，否则该基站处于轻载状态。门限η为