CN103037455B - 一种lte网络中mlb和mro的联合优化方法 - Google Patents

一种lte网络中mlb和mro的联合优化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种LTE网络中MLB和MRO的联合优化方法，包括：LTE网络中的小区s周期性检测负载水平，以判断小区是否过载，若该小区过载，则小区s获取各邻区的负载信息，将各个邻区的负载与接纳门限比较，并判断负载低于接纳门限的邻区数量n是否为0，其中n为整数，若n不等于0，则将n个邻区按照其负载由轻到重进行排列，并分别获取这n个邻区相对于小区s的小区独立偏置和这n个邻区的磁滞参数，建立一个长度为n的数组，用于存放修改后的小区s的磁滞参数值，对排列的第m个邻区对小区s的小区独立偏置CIOm,s进行调整，对小区s相对于第m个小区的小区独立偏置CIOs,m进行调整。本发明能够提高切换成功率，均衡网络负载，提高网络吞吐量，提升网络性能。

Description

一种LTE网络中MLB和MRO的联合优化方法
技术领域
本发明属于无线通信领域，更具体地，涉及一种LTE网络中MLB和MRO的联合优化方法。
背景技术
随着通信技术和业务的高速发展，无线网络规模越来越大。长期演进（Long Time Evolution，简称LTE）网络为更好满足人们的需求，引入了家庭式基站（Home eNB），各种技术体制共存，这使得网络变得非常复杂。如果仍然使用传统的网络规划和优化方式，运营商将耗费大量的运营成本，且人工操作海量网络参数的效率会降低，网络维护效果不能被保证。所以运营商在关注设备性能的同时，会更加关注网络维护操作效率，如何降低OPEX是运营商必须要考虑的问题。由此，自组织网络（Self-OrganizationNetwork，简称SON）技术应运而生。
SON技术包括三个方面：自配置，自优化和自修复，其中切换优化是LTE网络自优化的一方面。
移动负载均衡（Mobility Load Balancing,MLB）和移动鲁棒性优化（Mobility Robustness Optimization,MRO）是SON中的2个重要功能。MLB通过调整切换参数改变切换条件，提前使过载小区的部分用户切换到低负载邻小区或者延缓邻小区用户切换到过载小区，从而均衡小区间的负载；MRO通过调整切换相关的参数，通过改变切换条件对网络进行优化，避免或减少与切换相关的无线链路失败（Radio Link Failure,RLF）和不必要切换。可见，虽然MLB和MRO分别针对不同的性能指标对网络进行优化，但都是通过调整切换参数实现的，可能会发生冲突。例如，MLB出于负载均衡的考虑，对切换参数进行调整，调整之后出现了大量的RLF或不必要切换，然后触发MRO对切换参数进行反向调整，这样对切换参数的乒乓调整效应会浪费网络资源而使系统性能变差。如何对MLB和MRO进行协调以避免发生冲突是SON研究中有待解决的问题。
目前业界主要有两种MLB和MRO的联合优化方法来解决两者之间的冲突。一种方案认为MLB的执行不当首先会带来切换问题而后会出现冲突，所以该方案首先假定MLB的优先级比MRO高。当源小区出现过载时，源小区首先向目标小区请求切换参数，源基站根据现有的切换参数和切换记录，在保证MRO功能即不出现RLF的前提下计算出两小区CIO的优化值，再进行参数同步。另一种方案采用移动鲁棒性监测、切换边界标记和参数回调等方法来避免两者的冲突。该协调机制首先找出可以进行负载均衡的邻区作为目标小区，再统计两小区的移动鲁棒性指标（过早切换比例、过晚切换比例、乒乓切换比例），若某个或几个指标超出门限，则根据切换边界标记对相应的CIO进行调节，并修改切换边界标记。这两种方案都能一定程度的解决MLB和MRO的冲突，但都没有更多地去考虑到用户感知，比如在方案运行之后，过载小区负载不会马上降低，其中的语音用户通话质量仍会比较低，用户感知较差。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种LTE网络中MLB和MRO的联合优化方法，其能够分别保证这两个函数功能实现，且能减小两者冲突的可能性，提高切换成功率，均衡网络负载，提高网络吞吐量，提升网络性能。
为实现上述目的，本发明提供了一种LTE网络中MLB和MRO的联合优化方法，包括以下步骤：
步骤一，LTE网络中的小区s周期性检测负载水平，以判断小区是否过载，若该小区过载，进入步骤二，否则等待下一次负载的检测与比较；
步骤二，小区s获取各邻区的负载信息，将各个邻区的负载与接纳门限比较，并判断负载低于接纳门限的邻区数量n是否为0，其中n为整数，若n等于0，则表示该过载小区没有找到能进行负载均衡的邻区，并返回步骤一，否则进入步骤三；
步骤三，将n个邻区按照其负载由轻到重进行排列，并分别获取这n个邻区相对于小区s的小区独立偏置（CIO1,s，CIO2,s...，CIOn,s）和这n个邻区的磁滞参数（H1，H2...，Hn），并设置计数器m=1；
步骤四，建立一个长度为n的数组，用于存放修改后的小区s的磁滞参数值（Hs,1，Hs,2，.。。。Hs,n），其中Hs,m表示承载数据业务的UE从小区s向第m个目标小区切换判决时所用的H值；
步骤五，对排列的第m个邻区对小区s的小区独立偏置CIOm,s进行调整；具体而言，对该参数调整是采用如下公式：
CIOm,smin=MTH+Hm-Msmax，
Δ1=（1-Loadm/Loads）（CIOm,s-CIOm,smin），
CIOm,s’=CIOm,s-Δ1
其中MTH为UE发生切换时所需门限值，Msmax为UE接收到来自于第m个小区的信号强度Mm达到MTH时，UE接收到来自于小区s的信号强度Ms的值，Loadm为第m个小区的负载，Loads为小区s的负载；
步骤六，对小区s相对于第m个小区的小区独立偏置CIOs,m进行调整，具体而言，对该参数调整是采用如下公式：
Ms=f（d1+dTH），
Mm=f（d0-d1-dTH），
CIOs,m’=Ms+Hs-Mm
其中d1为点A1与小区s的距离，A1表示第m个小区中的用户向小区s切换的位置，f（d1）=f（d0-d1）+Hm-CIOm，s’，f表示UE接收到的信号强度与UE与基站之间的距离的函数关系，f（d）=TX_power-g（d），TX_power为小区发射功率，g为路径损耗公式，d0为第m个小区与小区s之间的距离，dTH为使UE难以发生乒乓切换的距离门限值，Hs为小区s的磁滞参数；
步骤七，对小区s的磁滞参数H进行调整得到Hs,m，并将Hs，m存入步骤四中建立的数组（Hs,1，Hs,2，.。。。Hs,n）中的对应位置；
步骤八，计数器m加1，并判断是否有m≤n，若有则返回步骤四；否则进入步骤九；
步骤九，小区s将修改后的n个邻区相对于小区s的小区独立偏置参数（CIO1，s’，CIO2,s’，...，CIOn，s’）分别对应回发给步骤二中所选出的n个邻区，然后小区s和这n个邻区分别根据（CIOs,1’，CIOs，2’，...，CIOs，n’）和（Hs,1，Hs,2，.。。。Hs,n）、以及（CIO1,s’，CIO2,s’，...，CIOn,s’）进行同步。
步骤一是通过判断小区负载值是否大于门限值来判断小区是否过载，其中门限值为小区中所有物理资源块都被占用时的总负载的70%至80%。
步骤二中小区s是通过LTE协议中规定的X2接口获取负载信息，接纳门限为小区中所有PRB都被占用时的总负载的40%至60%。
步骤七中对该参数调整是采用如下公式：
Hsmax＝Mmmax-MTH+CIOs,m’，
Δ2=（Hsmax-Hs）/2，
Hs，m＝Hs+Δ2
其中Mmmax为UE接收到来自于小区s的信号强度Ms值达到MTH时UE接收到来自于第m个小区的信号强度Mm的值。
步骤九具体为，小区s的上述n个邻区将其对于小区s的小区独立偏置（CIO1，s，CIO2,s，...，CIOn,s）替换为（CIO1,s’，CIO2,s’，...，CIOn,s’），小区s将其对于上述n个邻区的小区独立偏置（CIOs,1，CIOs,2，...，CIOs，n）替换为（CIOs,1’，CIOs,2’，...，CIOs,n’），并且小区s将小区磁滞参数Hs以及数组（Hs,1，Hs,2，.。。。Hs,n）发送给小区s中的用户。
通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：
1、参数简单且获取方便；由于采用了步骤一和步骤二，本方法只涉及到两个切换参数，即小区独立偏置CIO以及小区磁滞参数H，且小区间的切换参数通过LTE网络中的X2接口互相传递，因而小区获取其邻区的切换参数较为方便。
2、提升了MRO指标，MLB效率较高；由于采用了步骤五、步骤六和步骤七，为提升MRO指标，减少过早切换、过晚切换和乒乓切换的发生，切换参数的调整是在一定合理的范围内进行调整；步骤五中采用的算法包含了过载小区和其邻区的负载信息，这将使得负载越轻的邻区可以承担过载小区更多的负载；步骤七中对过载小区磁滞参数的调整将使得过载小区中资源占用较多且QoS要求较高的语音用户更容易切换至邻区，这样会使过载小区的负载水平较快速降低，且能减少语音用户由于小区出现拥塞出现掉话而严重影响感知的情况，提升了MLB效率和用户感知。
附图说明
图1为LTE网络中A3事件示意图。
图2为乒乓切换示意图。
图3为过早切换示意图。
图4为过晚切换示意图。
图5为本发明中关于第m个小区相对于小区s的小区独立偏置CIOm,s的调整示意图。
图6为本发明中关于小区s相对于第m个小区的小区独立偏置CIOs,m的调整示意图。
图7为本发明中关于小区s的小区磁滞参数H的调整示意图。
图8为本发明LTE网络中MLB和MRO的联合优化方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在LTE网络中，UE从源小区Cell1切换至目标小区Cell2，是通过UE测量的信号强度满足某一不等式来触发的。该不等式为A3事件不等式，具体形式如下，在时间TTT内有：
M2>M1+（H1-CIO1，2）
上述不等式中，M2为UE测量的目标小区Cell2的信号强度，M2为UE测量的源小区Cell1的信号强度，H1为源小区Cell1中A3事件的磁滞参数，CIO1,2为源小区Cell1中相对于目标小区Cell2的小区独立偏置，UE检测到两小区的信号强度在TTT时间内持续满足上述不等式才会触发从源小区Cell1向目标小区Cell2的切换。该不等式可用图1描述，A点为A3不等式刚好满足的位置，B点为UE从源小区Cell1向目标小区Cell2切换触发的位置，A点到B点的时长就是TTT，C点为切换结束时的位置。
MLB是通过调整切换参数改变切换条件，提前使过载小区的部分用户切换到低负载邻小区或者延缓邻小区用户切换到过载小区，从而实现小区间的负载均衡。MLB要实现负载均衡，应修改切换参数使UE从源小区切换至目标小区比较容易，而从目标小区切换至源小区比较困难，直观的应表现在UE切换位置（图1中的B点）的变化，即UE从源小区向目标小区切换的位置和UE从目标小区向源小区切换的位置都应向源小区靠近。为使语音用户更容易从源小区切换至目标小区，语音用户的切换位置要比数据用户更靠近源小区。
MRO是通过调整切换相关的参数，用改变切换条件等方式对网络进行优化，避免或减少与切换相关的无线链路失败（Radio Link Failure,RLF）和不必要切换。
不必要切换指的是乒乓切换，乒乓切换比较浪费网络资源，使网络性能降低。乒乓切换可以用图2进行描述，当UE在A点和B点之间时，两小区的A3不等式都满足，那么UE在AB之间时会在源小区Cell1和目标小区Cell2之间往复切换，这就是乒乓切换。
造成无线链路失败的原因可以是过早切换（tooearly handover）、过晚切换（too late handover）和因目标小区选择不正确造成的切换失败。过早切换可以用图3描述，UE在行到B点（切换触发）时，来自于目标小区Cell2的信号强度M2低于切换所需的门限值Mth，UE和目标小区Cell2之间会发生RLF，这就是过早切换。过晚切换可以用图4描述：UE在从B点行至C点之前，来自于源小区Cell1的信号强度M1已经低于切换所需的门限值Mth，UE和源小区Cell1之间会发生RLF，这就是过晚切换。
如图8所示，本发明LTE网络中MLB和MRO的联合优化方法包括以下步骤：
步骤一，LTE网络中的小区s周期性检测负载水平，以判断小区是否过载；具体而言，各小区将负载值与过载门限值Loadth比较，若某小区负载值大于该门限值，则判断该小区过载，进入步骤二，否则等待下一次负载的检测与比较；在本发明中，Loadth为小区中所有物理资源块（PhysicalResource Block，简称PRB）都被占用时的总负载的70%至80%，检测的周期为5s至15s；
步骤二，小区s获取各邻区的负载信息，将各个邻区的负载与接纳门限比较，并判断负载低于接纳门限的邻区数量n是否为0，其中n为整数，若n等于0，则表示该过载小区没有找到能进行负载均衡的邻区，并返回步骤一，否则进入步骤三；具体而言，小区是通过LTE协议中规定的X2接口获取负载信息，接纳门限为小区中所有PRB都被占用时的总负载的40%至60%；
步骤三，将n个邻区按照其负载由轻到重进行排列，并分别获取这n个邻区相对于小区s的小区独立偏置（CIO1，s，CIO2,s...，CIOn,s）和这n个邻区的磁滞参数（H1，H2...，Hn），并设置计数器m=1；在本实施方式中，是通过X2接口获取小区独立偏置（CIO1，s，CIO2,s...，CIOn,s）和磁滞参数（H1，H2...，Hn）；
步骤四，建立一个长度为n的数组，用于存放修改后的小区s的磁滞参数值（Hs,1，Hs,2，.。。。Hs,n），其中Hs,m表示承载数据业务的UE从小区s向第m个目标小区切换判决时所用的H值，m是1到n之间的整数；
步骤五，对排列的第m个邻区对小区s的小区独立偏置CIOm,s进行调整；具体而言，对该参数调整是采用如下公式：
CIOm，smin=MTH+Hm-Msmax，
Δ1=（1-Loadm/Loads）（CIOm,s-CIOm,smin），
CIOm,s’=CIOm,s-Δ1
其中MTH为UE发生切换时所需门限值，即UE的信号强度测量门限，为UE刚好能正确解调的信号强度值，该参数为小区中的参数，可直接获取，也可由UE测量报告统计获得；Msmax为UE接收到来自于第m个小区的信号强度Mm达到MTH时，UE接收到来自于小区s的信号强度Ms的值，该值可通过获取UE测量报告中的信号值进行统计得到，Loadm为第m个小区的负载，Loads为小区s的负载；修改完第m个邻区对小区s的小区独立偏置CIOm,s值以后，UE从第m个小区切换到小区s的边界位置从A点变化至A1点，如图5所示；
步骤六，对小区s相对于第m个小区的小区独立偏置CIOs,m进行调整，具体而言，对该参数调整是采用如下公式：
Ms=f（d1+dTH），
Mm=f（d0-d1-dTH），
CIOs,m’=Ms+Hs-Mm
其中d1为点A1与小区s的距离，A1表示第m个小区中的用户向小区s切换的位置，根据A3事件不等式，d1由以下等式得出：f（d1）=f（d0-d1）+Hm-CIOm,s’，其中f表示UE接收到的信号强度与UE与基站之间的距离的函数关系，f（d）=TX_power-g（d），TX_power为小区发射功率，g为路径损耗公式，在TS25814模型中，g（d）=128.1+37.6lg（d）；d0为第m个小区与小区s之间的距离；dTH为使UE难以发生乒乓切换的距离门限值，其取值为d0的1/20；Hs为小区s的磁滞参数。修改完小区s相对于第m个小区的小区独立偏置CIOs,m后，UE从小区s切换到第m个小区的边界位置从B点变化至B1点，如图6所示，图中A1与B1之间的距离即为dTH；
步骤七，对小区s的磁滞参数H进行调整得到Hs，m，并将Hs，m存入步骤四中建立的数组（Hs,1，Hs,2，.。。。Hs,n）中的对应位置；具体而言，对该参数调整是采用如下公式：
Hsmax=Mmmax-MTH+CIOs,m’，
Δ2=（Hsmax-Hs）/2，
Hs，m＝Hs+Δ2
其中Mmmax为UE接收到来自于小区s的信号强度Ms值达到MTH时UE接收到来自于第m个小区的信号强度Mm的值，该值可通过获取UE测量报告中的信号强度值进行统计得到；如图7所示，调整完毕以后，小区s中的语音用户向第m个小区切换的边界位置仍在B1点，而小区s中的数据用户向第m个小区切换的边界位置变化至B2点，这样就使得小区s中的语音用户更容易切换至第m个小区。
步骤八，计数器m加1，并判断是否有m≤n，若有则返回步骤四；否则进入步骤九；
步骤九，小区s将修改后的n个邻区相对于小区s的小区独立偏置参数（CIO1，s’，CIO2,s’，...，CIOn，s’）分别对应回发给步骤二中所选出的n个邻区，然后小区s和这n个邻区分别根据（CIOs,1’，CIOs，2’，...，CIOs，n’）和（Hs,1，Hs,2，.。。。Hs,n）、以及（CIO1,s’，CIO2,s’，...，CIOn,s’）进行同步；具体而言，小区s的上述n个邻区将其对于小区s的小区独立偏置（CIO1,s，CIO2,s，...，CIOn,s）替换为（CIO1,s’，CIO2,s’，...，CIOn,s’），小区s将其对于上述n个邻区的小区独立偏置（CIOs,1，CIOs,2，...，CIOs,n）替换为（CIOs,1’，CIOs,2’，...，CIOs,n’），并且小区s将小区磁滞参数Hs以及数组（Hs,1，Hs,2，.。。。Hs,n）发送给小区s中的用户。
这样小区s中的语音用户在向上述n个邻区切换时将使用修改后的小区独立偏置（CIOs,1’，CIOs,2’，...，CIOs,n’）和小区s中原来的磁滞参数Hs，而小区s中的数据用户在向上述n个邻区切换时将使用修改后的对应的小区独立偏置（CIOs,1’，CIOs,2’，...，CIOs,n’）和小区s修改后的存入在数组（Hs,1，Hs,2，.。。。Hs,n）中对应的小区磁滞参数。这样就使得小区s的上述n个邻区中的用户比较难以切换至小区s，而小区s中的用户比较容易切换至其上述n个邻区，且小区s中的语音用户更容易切换至其上述n个邻区。这样就在考虑到MRO的前提下实现了MLB的功能。而由于小区s中的语音用户更容易切换至邻区，小区s的负载水平会较快下降，提高了MLB的效率和用户感知。
本方法的理论依据在于：根据图1的切换曲线，通过修改切换参数来减少乒乓切换、过早切换和过晚切换的发生是完全有可能的，而本方法所用的参数很简单，就是小区中与切换相关的小区磁滞参数H和小区独立偏置参数CIO，这两个参数可以通过eNB之间的X2接口互相传送得到，且算法简单，不会过于加重eNB的处理负担。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种LTE网络中MLB和MRO的联合优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，LTE网络中的小区s周期性检测负载水平，以判断小区是否过载，若该小区过载，进入步骤二，否则等待下一次负载的检测与比较；
步骤二，小区s获取各邻区的负载信息，将各个邻区的负载与接纳门限比较，并判断负载低于接纳门限的邻区数量n是否为0，其中n为整数，若n等于0，则表示该过载小区没有找到能进行负载均衡的邻区，并返回步骤一，否则进入步骤三；
步骤三，将n个邻区按照其负载由轻到重进行排列，并分别获取这n个邻区相对于小区s的小区独立偏置(CIO1,s，CIO2,s...，CIOn,s)和这n个邻区的磁滞参数(H1，H2...，Hn)，并设置计数器m＝1；
步骤四，建立一个长度为n的数组，用于存放修改后的小区s的磁滞参数值(Hs,1，Hs,2，.。。。Hs,n)，其中Hs,m表示承载数据业务的UE从小区s向第m个目标小区切换判决时所用的H值；
步骤五，对排列的第m个邻区对小区s的小区独立偏置CIOm,s进行调整；具体而言，对该参数调整是采用如下公式：
CIOm,smin＝MTH+Hm-Msmax，
Δ1＝(1-Loadm/Loads)(CIOm,s-CIOm,smin)，
CIOm,s’＝CIOm,s-Δ1
其中MTH为UE发生切换时所需门限值，Msmax为UE接收到来自于第m个小区的信号强度Mm达到MTH时，UE接收到来自于小区s的信号强度Ms的值，Loadm为第m个小区的负载，Loads为小区s的负载；
步骤六，对小区s相对于第m个小区的小区独立偏置CIOs,m进行调整，具体而言，对该参数调整是采用如下公式：
Ms＝f(d1+dTH)，
Mm＝f(d0-d1-dTH)，
CIOs,m’＝Ms+Hs-Mm
其中d1为点A1与小区s的距离，A1表示第m个小区中的用户向小区s切换的位置，f(d1)＝f(d0-d1)+Hm-CIOm,s’，f表示UE接收到的信号强度与UE与基站之间的距离的函数关系，f(d)＝TX_power-g(d)，TX_power为小区发射功率，g为路径损耗公式，d0为第m个小区与小区s之间的距离，dTH为使UE难以发生乒乓切换的距离门限值，Hs为小区s的磁滞参数；
步骤七，对小区s的磁滞参数H进行调整得到Hs,m，并将Hs,m存入步骤四中建立的数组(Hs,1，Hs,2，.。。。Hs,n)中的对应位置，其中对该参数调整是采用如下公式：
Hsmax＝Mmmax-MTH+CIOs,m’，
Δ2＝(Hsmax-Hs)/2，
Hs,m＝Hs+Δ2
其中Mmmax为UE接收到来自于小区s的信号强度Ms值达到MTH时UE接收到来自于第m个小区的信号强度Mm的值；
步骤八，计数器m加1，并判断是否有m≤n，若有则返回步骤四；否则进入步骤九；
步骤九，小区s将修改后的n个邻区相对于小区s的小区独立偏置参数(CIO1,s’，CIO2,s’，...，CIOn,s’)分别对应回发给步骤二中所选出的n个邻区，然后小区s和这n个邻区分别根据(CIOs,1’，CIOs,2’，...，CIOs,n’)和(Hs,1，Hs,2，.。。。Hs,n)、以及(CIO1,s’，CIO2,s’，...，CIOn,s’)进行同步。
2.根据权利要求1所述的联合优化方法，其特征在于，步骤一是通过判断小区负载值是否大于门限值来判断小区是否过载，其中门限值为小区中所有物理资源块都被占用时的总负载的70％至80％。
3.根据权利要求1所述的联合优化方法，其特征在于，步骤二中小区s是通过LTE协议中规定的X2接口获取负载信息，接纳门限为小区中所有PRB都被占用时的总负载的40％至60％。
4.根据权利要求1所述的联合优化方法，其特征在于，步骤九具体为，小区s的上述n个邻区将其对于小区s的小区独立偏置(CIO1,s，CIO2,s，...，CIOn,s)替换为(CIO1,s’，CIO2,s’，...，CIOn,s’)，小区s将其对于上述n个邻区的小区独立偏置(CIOs,1，CIOs,2，...，CIOs,n)替换为(CIOs,1’，CIOs,2’，...，CIOs,n’)，并且小区s将小区磁滞参数Hs以及数组(Hs,1，Hs,2，.。。。Hs,n)发送给小区s中的用户。
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