一種低成本的無線主設(shè)備負荷控制方案

吳珍妮

中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司合肥市分公司，安徽 合肥 230061

引言

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，智能手機、各類型App的廣泛應(yīng)用，移動用戶數(shù)量迅速增長，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、信令流隨之劇增，直接對無線通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生巨大的負載壓力。RNC（Radio Network Controller，無線網(wǎng)絡(luò)控制器）屬于UTRAN（UMTS 地面無線接入網(wǎng)絡(luò)）的一部分。UTRAN 無線接入網(wǎng)絡(luò)包括一個或多個無線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（RNS）， 一個RNS 由一個RNC和一個或多個Node B 構(gòu)成。RNC主要負責無線資源的管理。它一方面通過Iu 接口同電路域和分組域核心網(wǎng)相連；一方面負責管理和控制Node B，并負責空中接口與UE 之間的L1 以上的協(xié)議處理[1]。在無線接入網(wǎng)絡(luò)中，RNC處于承上啟下的關(guān)鍵地位。作為無線側(cè)主設(shè)備，提供移動性管理、呼叫處理、鏈接管理和切換機制，是流量匯集、轉(zhuǎn)換、軟硬呼叫轉(zhuǎn)移及智能小區(qū)和分組處理的重點網(wǎng)元。面對業(yè)務(wù)增長帶來的擁塞威脅，最直接的做法是增加RNC設(shè)備，提高網(wǎng)絡(luò)處理能力；但在投資有限無法新增RNC設(shè)備的情況下，如何控制現(xiàn)網(wǎng)RNC的硬件負荷，提高資源利用率，減少硬件處理能力帶來的瓶頸，是本方案討論的主要內(nèi)容。

1 負荷影響因素

影響RNC硬件負荷的原因有：

（1）基站/小區(qū)數(shù)：覆蓋受限場景下，基站不斷擴容，平均每個基站的用戶數(shù)和業(yè)務(wù)量都很低，此時基站/小區(qū)維度會成為瓶頸。（2）在線用戶數(shù)：在線用戶數(shù)很多，平均每用戶的業(yè)務(wù)量不大，此時在線用戶數(shù)會成為瓶頸。（3）控制面處理能力：如果用戶移動頻繁，或采用智能手機，有大量信令，則控制面處理能力（BHCA）會成為瓶頸。（4）用戶面處理能力：如果控制面信令正常，而用戶面話務(wù)量或數(shù)據(jù)量較大，則用戶面處理能力（話務(wù)量/數(shù)據(jù)流量）會成為瓶頸。

2 負荷控制方案描述

針對信令面負荷帶來的網(wǎng)絡(luò)影響，以某市運營商的RNC設(shè)備運行數(shù)據(jù)顯示，主要體現(xiàn)在IUR口負荷偏高。Iur 接口是兩個RNC 之間的邏輯接口，用來傳送RNC 之間的控制信令和用戶數(shù)據(jù)。如果RNC之間相鄰邊界處切換量大，則承載Iur接口業(yè)務(wù)的CMP模塊以及Iur物理接口負荷會偏高。若RNC邊界規(guī)劃靠近交通干道或大型活動場所，則易受用戶行為影響產(chǎn)生突發(fā)性的負荷沖高。針對此問題，可對Iur接口進行IP化改造。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，RNC間互聯(lián)Iur口采用155 M傳輸方式互聯(lián)，采用MTP3協(xié)議。IP化改造后，Iur口均采用GE口互聯(lián)，M3UA協(xié)議，既可以節(jié)約局間155 M電路，又可使負載IUR口業(yè)務(wù)的RNC硬件模塊負荷降低。

在運營中，以某主流通信設(shè)備廠商的 RNC設(shè)備為例，信令面負荷具體表現(xiàn)為RCB板的CPU負荷。RCB（RNC和針對性擴容。在機框槽位資源受限、無法擴容單板Control plane processing Board）為呼叫控制處理板，連接在交換單元上，完成無線網(wǎng)絡(luò)層的控制面信令協(xié)議（RRC、NBAP、RANAP、RNSAP）處理和無限資源管理功能[2]。RCB處理板又分為CMP模塊和DMP模塊。DMP負責處理UE相關(guān)的無線過程，DMP采用資源池工作方式，輪選的均衡機制。CMP模塊為基站/小區(qū)服務(wù)，并處理Iu/Iur接口的無連接消息，每個必須歸屬在某一個CMP上，CMP采用主備工作模式，和基站及Iu口間是固定關(guān)聯(lián)的。當CMP存在負荷不均時，可根據(jù)Iu口和基站負荷情況，手動調(diào)整CMP的基站歸屬。

用戶面負荷造成的負載壓力，具體表現(xiàn)為 RUB板的CPU負荷。RUB（RNC User plane processing Board）為用戶面處理板，處理用戶面協(xié)議，提供以太網(wǎng)端口和交換單元的二級交換子系統(tǒng)相連，完成對于CS 業(yè)務(wù)FP/MAC/RLC/UP 協(xié)議棧的處理和 PS 業(yè)務(wù)FP/MAC/RLC/PDCP 的處理，也要完成對于 PS 業(yè)務(wù)的GTP-U 的協(xié)議處理功能。硬件上采用DSP 加以實現(xiàn)，采用資源池工作方式和輪選的均衡機制。在具體 RNC設(shè)備中，RUB單板可能分布在幾個機框中。若要減少框間交換，實現(xiàn)負荷均衡，可針對每個 IUB局向，以指定某一框的RUB為優(yōu)先選擇，并根據(jù)不同RNC所負載業(yè)務(wù)的增長量，基于現(xiàn)有RNC配置對其進行拆閑補忙的情況下，對于全天負荷峰值高于或接近 70%的 RUB單板，采用更換 RUB單板的方法降低負荷，將其更換成新版本 RUB板卡，在負擔同樣的業(yè)務(wù)情況下，增強型RUB單板表現(xiàn)出的較低負荷值。

表1 用戶面忙時負荷均值

表2 信令面忙時負荷均值

3 效果呈現(xiàn)

以某市某電信運營商某年4月對比12月的開站情況為例，單載波基站總數(shù)量增加30%、雙載波基站增加50%、微蜂窩增加54%。對比當年4月與12月最后一周全日3G話務(wù)量、流量情況，話務(wù)量增長22.6%，上行流量增長72.86%，下行流量增長31.69%。12月最后一周屬全年的業(yè)務(wù)高峰，觀察各 RNC用戶面及信令面硬件負荷情況，忙時均值均未超過50%。

[1]李紅志，劉桂英.RNC實際承載能力分析[J].通訊世界，2015（16）：217-219.

[2]譚韻瑩. A市RNC至B市MME局向不可達故障案例分析[J/OL].（2016-08-08）.http://cnki.net/kcms/detail/44.1522.TH.20160808.1700.102.htm.