LTE中負(fù)荷管理功能分析

摘要：負(fù)荷管理功能是LTE的E-UTRAN系統(tǒng)中RRM的一個(gè)重要組成部分。通過分析LTE系統(tǒng)中eNB負(fù)荷過載的場景，引出負(fù)荷管理功能的必要性，并進(jìn)一步分析了負(fù)荷參量表示及負(fù)荷管理功能的主要處理內(nèi)容，對于移動通信系統(tǒng)負(fù)荷管理功能及其他RRM功能的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞：LTE；RRM；負(fù)荷管理；過載識別；過載解決

0 引言
任何移動通信系統(tǒng)都有一個(gè)可用相關(guān)參量的值來表示的系統(tǒng)負(fù)荷門限值，LTE也不例外。如果系統(tǒng)實(shí)際的負(fù)荷值超過了這個(gè)負(fù)荷門限值，則判定系統(tǒng)處于負(fù)荷過載狀態(tài)。
正常情況下，如果系統(tǒng)進(jìn)行了恰當(dāng)?shù)囊?guī)劃，并且RRM中的接納控制等算法都正常且高效工作，則可以大大降低系統(tǒng)負(fù)荷過載的發(fā)生的概率。再進(jìn)一步，如果接納控制完全理想，系統(tǒng)就永遠(yuǎn)不會出現(xiàn)負(fù)荷過載。

1 系統(tǒng)負(fù)荷過載發(fā)生的場景
系統(tǒng)負(fù)荷過載發(fā)生的場景包括以下幾個(gè)方面：
接納控制預(yù)估不準(zhǔn)確 在接納控制過程，用戶會分配無線、傳輸?shù)确矫娴馁Y源。接納控制功能應(yīng)該正確評估申請資源的用戶的QoS特性及資源需求，設(shè)置最佳的控制門限判決用戶是否能夠接入。但實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中用戶傳輸業(yè)務(wù)時(shí)的信道特性很難準(zhǔn)確預(yù)估，當(dāng)出現(xiàn)系統(tǒng)真正調(diào)度用戶所需要的資源大于接納預(yù)估的資源時(shí)，將很容易導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)荷過載。
鄰區(qū)干擾的隨機(jī)性 在用戶或業(yè)務(wù)接入時(shí)，在做基于干擾的接納控制時(shí)，統(tǒng)計(jì)得到的鄰區(qū)干擾對于服務(wù)小區(qū)來說是一個(gè)統(tǒng)計(jì)平均值。但實(shí)際系統(tǒng)中鄰小區(qū)的干擾不可能總是恒定，在鄰小區(qū)干擾變化非常大的某個(gè)時(shí)刻，可能導(dǎo)致系統(tǒng)或小區(qū)負(fù)荷瞬時(shí)過載。
邊緣用戶功率提升 在下行鏈路，分配給每個(gè)UE的發(fā)射功率都是基于UE所處位置及對應(yīng)的信道狀況的，但有的時(shí)候大部分UE可能都處于小區(qū)邊緣的惡劣信道狀態(tài)下，而小區(qū)中總的下行發(fā)射功率是一定的，因此，對處于小區(qū)邊緣惡劣信道條件下的相關(guān)UE或業(yè)務(wù)進(jìn)行的功率提升，在一定條件下會導(dǎo)致小區(qū)負(fù)荷過載。
業(yè)務(wù)速率變化 由于系統(tǒng)支持可變速率傳輸，處于基站附近信息狀況良好的用戶如果突然提高傳輸速率，則會瞬時(shí)增加對系統(tǒng)資源的使用需求。從空口來看，則需要占用更多的空口資源去調(diào)度以滿足業(yè)務(wù)的OoS要求。如果此時(shí)系統(tǒng)空口剩余RB資源不足，將會導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)荷過載。
切換失敗 在基于覆蓋的切換過程中，由于具有一定OoS要求的UE目標(biāo)小區(qū)資源不夠被拒絕而發(fā)生切換失敗，致使UE依然以連接態(tài)處于原服務(wù)小區(qū)，則UE相關(guān)業(yè)務(wù)的QoS要求同樣會導(dǎo)致原小區(qū)負(fù)荷過載。
突發(fā)的隨機(jī)接入 在小區(qū)中，隨機(jī)接人信道PRACH的數(shù)量是有限的，而UE發(fā)起的隨機(jī)接入具有突發(fā)性和隨機(jī)性，并且這些隨機(jī)信號對于系統(tǒng)也是有干擾的。所以，當(dāng)UE突發(fā)發(fā)起的隨機(jī)接入過程的數(shù)量瞬時(shí)超過了小區(qū)內(nèi)PRACH信道容量，也會因?yàn)楦蓴_的增加導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)荷過載。

2 負(fù)荷管理功能引入
當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷過載時(shí)，如果不采取有效措施降低系統(tǒng)的負(fù)荷，會導(dǎo)致系統(tǒng)的性能急劇變差甚至引起系統(tǒng)崩潰。這就自然對RRM功能提出負(fù)荷管理的需求，即RRM所定義的負(fù)荷管理功能應(yīng)能使系統(tǒng)迅速且可控的回歸到網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃所定義的目標(biāo)負(fù)荷值。
對于負(fù)荷管理功能來說，主要實(shí)現(xiàn)兩方面的內(nèi)容：即負(fù)荷過載識別和負(fù)荷過載解決。其功能組成如圖1所示。