無線通信網絡中的負載均衡技術

　　隨著移動通信的飛速發展以及廣泛應用，通信在業務的多元化發展和用戶對服務質量越來越高的要求，本文主要研究無線通信網絡中的負載均衡技術。

　　《當代通信》是由信息產業部主管，中國通信企業協會主辦，中國電信博物館承辦的通信類綜合刊物。自1994年創刊以來，因其豐富的內容、權威的報道，形成了自己的特色和影響。

　　在無線通信網絡中，由于業務的突發性和用戶移動的隨機性，導致網絡中存在漲落現象，出現負載不均衡問題，即某一部分小區中用戶過多，而另一部分小區中用戶稀少。而好的負載均衡方法可以有效地提高網絡的資源利用率，降低系統擁塞的可能性，提高系統抵抗負擔變化的能力和容忍度。因此，在當前不同接入技術的網絡共存的環境中，不同的無線接入網絡在網絡覆蓋、業務能力、使用成本上有比較大的差異，服務種類、速率及服務質量要求不盡相同，這就要求在進行負載均衡時，必須綜合考慮不同的因素，結合不同的方法，實現在均衡網絡負載的同時，保證用戶的服務質量。

　　這對資源有限的無線網絡提出了新的挑戰。而好的負載均衡方法可以有效地提高網絡的資源利用率，降低系統擁塞的可能性，提高系統抵抗負擔變化的能力和容忍度。這有可能導致一部分小區過載、擁塞，網絡性能下降，空閑小區的資源得不到充分利用，從而造成資源浪費。因此，對負載均衡技術的總結以便找到適合網絡新特點的負載均衡技術成為一個有意義的課題。

　　1 負載均衡系統示意圖

　　負載均衡就是用來描述這樣一種把高負載小區的話務量分散到周圍低負載小區，從而使得整個網絡可以充分有效地利用無線資源的策略。如圖1，小區1處于高負載狀態而小區2和小區3處于低負載狀態，這使得小區1的接入失敗率以及別的小區切換進入小區1的切換失敗率提高，而小區2、小區3的資源利用率又保持在較低的水平。通過負載均衡，可使得小區1中的幾個用戶切換到小區2和小區3中，從而實現負載在三個小區中的平衡。

　　2 負載均衡技術方法

　　2.1 基于無線資源管理的負載均衡

　　現有的無線資源管理負載均衡算法已有相關研究，過載小區向相鄰的空閑小區或信道資源池借用空閑的信道，實現無線資源的最優化利用。建立基于博弈論的資源分配最優化模型，實現網絡資源的最優化利用。

　　2.2 基于切換的負載均衡

　　在正常情況下，用戶的切換是否應該發生取決于判定準則。只有滿足相應的條件，才允許用戶進行切換。而基于強制切換的負載均衡技術中，為了實現負載從繁忙小區中的轉移，不管用戶是否滿足條件，都將其切換到鄰小區中。這類機制以實現負載轉移為目標，未考慮相鄰小區的負載狀況、自身待切換用戶的情況以及移動性，可能會帶來較高的無線鏈路失敗率、切換失敗率、乒乓切換概率等問題，但優點是能較快的實現負載均衡。

　　移動負載均衡(MLB)和移動魯棒性(MRO)都通過調整相關參數優化各自的性能指標，這會引發沖突，造成無線鏈路失敗和不必要的切換，以及“乒乓效應”的發生，降低系統性能。基于切換參數調整的移動負載均衡技術中，與移動魯棒性的優化協調，成為一個亟待解決的重要問題，已有大量文獻進行了研究。根據單個性能指標切換失敗率、乒乓效應概率、呼叫阻塞率不同權重的加和組成網絡性能指標調整切換參數;同時設置不同性能指標的權重，使網絡的性能在切換失敗、“乒乓效應”、呼叫阻塞三者之間進行折中以實現負載均衡。通過分析MLB對MRO造成的影響，根據移動魯棒性的需求，引入協調機制來嚴格限制切換參數的調整范圍，解決移動負載均衡和移動魯棒性之間關于切換參數調整的問題，既實現網絡的負載均衡，也保證了移動魯棒性在可接受的范圍內。

　　2.3 基于小區選擇或重選的負載均衡

　　與基于切換的移動負載均衡算法相類似，基于小區重選的移動負載均衡技術是基于小區重選測量來調整小區重選定時，這類算法會使得負載量過重的小區邊緣用戶切換到相鄰的負載量較輕的小區中。基于切換的移動負載均衡技術中切換用戶處于無線資源控制連接狀態，而基于小區重選的移動負載均衡技術中切換用戶處于 RRC空閑狀態。基于小區重選的負載均衡算法可以達到有效的負載均衡效果，并且不會帶來任何性能的損失。