1、资源状态请求类型不匹配导致异厂家设备负载均衡失败摘要： 随着LTE网络建设的加速以及4G用户规模的不断增长，用户分布不均匀的现象十分普遍，经常会出现某个小区负载较重而其邻区负载较轻的现象，不仅会降低网络容量而且还会影响到用户的服务质量。LTE负载均衡技术，可以很好的均衡小区负载问题，在保证用户的服务质量的同时，使网络总容量达到最大化。目前中国电信的组网策略是FDD作为网络广覆盖，TDD作为热点补充，做好FDD和TDD两个网络之间的负载均衡具有十分重要的意义，本文以NOKIA FDD和大唐TDD异厂家设备之间的负载均衡作为研究对象，对FDD与TDD负载均衡相关原理和特性进行了研究和论证，解决了大
2、唐TDD到NOKIA FDD的由于资源状态请求不一致导致的负载均衡不成功的故障。关键字：FDD TDD 互操作，负载均衡，异厂家,FGI,资源状态请求【故障现象】： 合肥磨店的宏升科技电缆基站是 TDD 和 FDD 双模基站， TDD 基站 IP 为7.191.24.246，FDD 基站 IP 为 7.191.24.178。单验测试过程中发现，NOKIA FDD 到大唐TDD 的负载均衡功能测试正常，但是反向大唐 TDD 到 NOKIA FDD 的负载均衡不成功。从外场测试现象看，在 TDD 小区达到设置的负载门限后，测试终端未能发起基于负载均衡的切换请求。如下图，FDD 基站可以成功将测试终
3、端均衡切换到 TDD 基站，测试终端发起 A4 事件后，从频点号为 1825,PCI 为 171 的 FDD 小区成功的被均衡到频点号为 41140，PCI 为 193 的TDD 基站上。图 1 外场测试终端从 FDD 均衡到 TDD如下图，反向测试时，终端占用频点号为 41140，PCI 为 193 的 TDD 小区，在小区进入负载均衡状态后，始终未上报 A4 事件，未能负载均衡到 FDD 基站。图 2 外场测试终端未能从 TDD 均衡到 FDD【原因分析】：异频负载均衡的原理：LTE 异频负载均衡，主要是根据本小区和邻小区的负载情况，计算本小区和邻小区的综合可用容量CAC（Composit
4、e Available Capacity），使用 X2 接口进行负载信息交互，并选择合适的 UE 作为均衡对象，最终使得异频小区之间的负载趋于平衡。负载均衡过程的逻辑示意图如下：本小区负载评估邻小区负载信息收集和被均衡 UE 的选择选择均衡目标小区发起基于负载均衡的切换达到高负载状态高负载状态缓解YNNY图 3 负载均衡流程逻辑图主要包含下面六个步骤：1) 打开负载均衡功能的小区会周期性的测量本小区的负载情况，主要根据 PRB 利用率来进行判断。2) 根据系统定义的负载门限，来决定小区是否进入高负载状态，如果步骤 1）中周期性测量到的小区负载情况高于个定义的门限，则小区进入高负载状态，反之则不
5、进入高负载状态。外场功能测试验证时，可以适当调低系统的负载均衡状态触发门限，以便外场测试。3) 通过 X2 接口收集邻小区负载信息，对于进入高负载状态的小区，通过 X2 接口去请求和获取异频基站小区的负载情况，同时进行被均衡 UE 的选择。3GPP 主要定义了 4 种资源状态请求类型，可在 RESOURCE STATUS REQUEST 消息中查看Report Characteristics IE 。第一种为 PRB Periodic，周期性 PRB 使用情况，对应第 1比特位；第二种为 TNL load Ind Periodic，周期性传输网络层负载指示，对应第 2 比特位；第三种为 HW
6、Load Ind Periodic，周期性硬件负载指示对应第 3 比特位；第四种为Composite Available Capacity Periodic，周期性综合可用容量，对应第 4 比特位。详细可参见 3GPP 36.423 8.3.6。前 3 种资源状态请求类型，单一的考虑某一项资源负载情况，算法实现相对简单；第4 种资源状态请求类型，综合的考虑了系统的可用容量，算法实现复杂，相对来说也更为合理。资源状态请求流程被均衡 UE 也需要满足一定条件：a) UE 没有 QCI1 承载；b) UE 需要支持两个负载均衡小区的频点；c) UE 支持 A4 测量事件；d) UE 当前没有在进行异
7、频或异系统测量；e) UE 没有配置辅载波。4) 对邻小区进行优先级排序，选择合适的邻区作为均衡目标小区。主要是根据邻小区的综合可用容量 CAC 来进行排序，形成目标小区列表 TCL， UE 会选择 TCL 中最高位置的小区作为切换的目标小区，如果没有获取到小区的 CAC，则根据测量报告来进行排序。如下图所示。图 4 均衡目标小区列表5) 发起基于负载均衡的切换，向目标小区发起切换请求，原因值 =“Reduce load in serving cell”。图 5 负载均衡切换流程如果目标小区的综合可用容量不足，则拒绝切换请求，原因值 “No Radio Resources Available
8、in Target Cell”6) 若小区负载状态得以缓解，则返回第 1 步，否则继续选择合适的邻小区。根据负载均衡的主要步骤，结合外场实际测试情况，首先对终端能力进行分析。测试终端若要支持 FDD 和 TDD 进行负载均衡，其 FGI(Feature Group Indicator)需要同时满足 Bit13、Bit14、Bit25 、Bit30 ，各 Bit 定义如下。图 6 Feature Group Indicator 含义协议规定 bit1 为左边第 1 位，详细参见 3gpp 36.331 B.1。支持 FDD 和 TDD 负载均衡终端 FGI 分析：解析“UE Capability
9、 Information”消息，并找到 FGI，值为“Ox7E0DD884” ，如下图。将该十六进制数转换为二进制为“01111110000011011101100010000100” 。从该二进制可以看出，该 UE Bit13、Bit14、Bit25、Bit30，均为“1” ，具备 FDD 和 TDD 负载均衡能力。图 7 测试终端 FGI 分析不支持 FDD 和 TDD 负载均衡终端 FGI 分析：如下图，解析另一款终端的 FGI“0x5C0DD880”,将该十六进制转换为二进制得到“01011100000011011101100010000000”，从该二进制可以看出，该终端 Bit30
10、 位值为“0”,说明该终端不支持 FDD 和 TDD 之间的切换。图 8 测试终端 FGI 分析通过对外场测试终端的 FGI 进行分析，发现有部分终端支持 FDD 和 TDD 之间的负载均衡，也有部分终端不支持。测试时，只要有终端支持即可满足测试需求。排除终端问题后，根据负载均衡主要流程进一步分析，抓取 X2 接口 log，分析小区之间负载信息交互是否顺利。从后台抓取的 X2 消息看，异厂家 eNB 之间在通过 X2 接口交互小区负荷信息时出现异常。大唐 TDD 小区通过 X2 接口发起资源状态请求消息“X2 Resource Status Request”，向 NOKIA FDD 基站请求资
11、源负荷，但是收到 FDD 基站回复“X2 resource status Failure” 。图 9 TDD 发起资源状态请求消息图 10 FDD 回复资源状态失败消息进一步分析大唐 TDD 基站发起的资源状态请求消息，如下图“ReportCharacteristics”值为“80000000” ，转换成二进制为“10000000000000000000000000000000”，第 1Bit 为“1” ，即请求的资源状态类型为 PRB Periodic。图 11 TDD 向 FDD 发起的资源状态请求类型实际上 3GPP 协议对“ReportCharacteristics”定义了 32 位
12、bit。第 1 到 4bit 位对应前文，负载均衡主要步骤 3）提到的 4 种资源状态请求类型；第 5 到 32bit 位，协议未做详细描述，可以被 eNB 忽略，如下表 1Semantics description，详细可以参见表 1 3GPP 36.423 9.1.2.11。表 1 资源状态请求类型IE/Group Name Presence Range IE type and referenceSemantics description CriticalityAssigned CriticalityReport CharacteristicsO BITSTRING(SIZE(32)Eac
13、h position in the bitmap indicates measurement object the eNB2 is requested to report.First Bit = PRB Periodic,Second Bit= TNL load Ind Periodic,Third Bit = HW Load Ind Periodic,Fourth Bit = Composite Available Capacity Periodic.Bits 5 to 32 shall be ignored by the eNB2YES reject进一步分析 NOKIA FDD 基站发起
14、的资源状态请求消息。如下图，“ReportCharacteristics”值为“10000000” ，转换成二进制为“00010000000000000000000000000000”，第 4Bit 为“1” 。即请求的资源状态为类型Composite Available Capacity Periodic。大唐基站可以响应该类型的资源状态请求消息，所以 FDD 可以均衡到 TDD。图 12 FDD 向 TDD 发起的资源状态请求类型从资源状态请求消息的类型可以看出，大唐 TDD 请求的资源状态类型为 PRB Periodic，NOKIA FDD 请求的资源状态类型为 Composite Av
15、ailable Capacity Periodic。两个厂家资源状态请求的类型不一值，异厂家关于负载均衡的资源状态请求算法存在差异，导致无法顺利进行资源状态信息交互。【解决方法】大唐 TDD 进行基站升级，以比较合理的综合可用容量 Composite Available Capacity，进行资源状态请求。大唐 TDD 基站升级后，外场测试，测试终端成功的从 TDD 小区均衡到 FDD 小区，如下图，终端上报 A4 事件后，终端从频点号为 41140，PCI 为 193 的 TDD 小区成功均衡到频点号为 1825，PCI 为 172 的 FDD 小区上。图 13 外场测试终端从 TDD 均衡
16、到 FDD从后台抓取 X2log，如下图也可以看出，TDD 基站在请求 FDD 基站资源状态时，使用的是第 4 比特位，即 Composite Available Capacity。图 14 TDD 向 FDD 发起的资源状态请求类型在 FDD 小区收到 TDD 资源状态请求后，通过 ResourceStatusReporting 消息反馈本小区的综合可用容量 Composite Available Capacity，如下图。图 15 FDD 向 TDD 反馈综合可用容量 CAC在 TDD 小区成功请求到 FDD 小区负载以后，接着测试终端触发 A4 事件，TDD 基站向FDD 基站发起 Ha
17、ndover Request 请求，原因值为 reduce load in serving cell，如下图。图 16 TDD 向 FDD 发起基于负载原因的切换请求在大唐升级以后，再次测试验证 FDD 是否能够均衡到 TDD，从外场测试 log 和后台 X2接口 log 看，测试终端能够从 FDD 小区均衡到 TDD 小区。如下图，终端从频点号为 1825，PCI 为 172 的 TDD 小区,成功均衡到频点号为41140，PCI 为 193 的 TDD 小区上。图 17 外场测试终端从 FDD 均衡到 TDDFDD 基站向 TDD 基站发起 Handover Request 请求，原因值也为 reduce load in serving cell，如下图。图 18 FDD 向 TDD 发起基于负载原因的切换请求最终 NOKIA FDD 和大唐 TDD 异厂家之间负载均衡试验顺利完成。
