由于网路套用和服务的快速增长，资源需求也随之快速增长，这使得资源短缺成为普遍问题；另一方面，静态的、预先设定好的网路并不能很好地适应不断变化的负荷。移动性负载均衡技术可根据当前小区负载状况及邻小区负载状况实时调整移动性参数，从而将高负载小区中的部分业务转移到负载相对较低的小区，以使各小区的负载比较均衡，防止网路局部过载。相比于设定静态的移动性参数或不进行参数最佳化，移动性负载均衡能够提高资源利用率，增加系统的总体容量，提升用户体验。并且，这种最佳化能够最小化网路管理中的人工干预，从而降低网路运营成本。

综上所述，移动性负载均衡最佳化的期望结果如下。

根据切换机制，小区边缘的部分UE切换至负载较低的小区。

防止网路局部过载，各小区的负载比较均衡。

提高资源利用率、增加系统容量。

最小化网路管理和最佳化工作中的人工干预。

为达到以上目标，移动性负载均衡需要一套算法来完成空闲态和激活态的负载均衡。移动性负载均衡可分为两类。一类是终端处于激活状态的移动性负载均衡，它可以通过调整切换参数来使部分用户切换到负载较低的小区；另一类是终端处于空闲态的移动性负载均衡，它可以通过调整小区重选参数使部分用户重选到负载较低的小区，从而避免由空闲态终端发起呼叫而引起的潜在负载不均衡情况的发生。实现方案主要是在相邻小区之间共享负载信息，基于邻小区负载信息调整小区切换参数和小区重选参数，从而达到负载均衡的目的。

值得注意的是，负载均衡不能以牺牲用户的服务质量为代价，要保证用户切换到邻小区之后能够得到所需要的QoS。

1．功能架构

3GPP对移动性负载均衡功能的总体功能需求定义如下。

eNB监控小区负载情况，并通过X2或S1接口与邻小区交换相关信息。

需要一种算法，通过比较各小区负载情况、当前服务类型、小区配置等，在相邻小区之间或共覆盖小区之间重新分配负载。

对于intra-LTE的情况，需要一种算法来评估是否需要调整切换参数的设定。如果需要调整切换参数，相关的eNB之间需要进行协商，由源小区的eNB向目标小区eNB提出修改目标小区切换参数的建议。

对于inter-RAT的情况，需要一种算法来评估是否需要调整切换参数的设定。

基于以上总体功能需求的定义，移动性负载均衡的功能架构应由负载报告、基于切换的负载均衡过程和调整切换参数和/或重选参数三部分功能模组组成。移动性负载均衡的功能架构如图1所示。

（1）负载报告

负载报告功能用于在相邻小区之间互动小区的负载信息，intra-LTE场景通过X2接口，inter-RAT场景通过S1接口。负载信息如下。

①intra-LTE场景。

无线资源利用率（RadioResourceUsage）：上行/下行GBRPRB利用率、上行/下行non-GBRPRB利用率、上行/下行总PRB利用率。

硬体负载指示（HWloadindicator）：上行/下行硬体负载状态，分为低、中、高、过载。

传输网路层负载指示（TNLloadindicator）：上行/下行传输网路层负载状态，分为低、中、高、过载。

（可选）小区容量等级（CellCapacityClassvalue）：上行/下行相对容量值，把E-UTRAN、UTRANandGERAN的小区容量映射为相同的等级分类。

可用容量（Capacityvalue）：上行/下行可用容量，小区当前可用容量与小区总容量的比值）。

②inter-RAT场景。

小区容量等级（CellCapacityClassvalue）：上行/下行相对容量值，把E-UTRAN、UTRAN和GERAN的小区容量映射为相同的等级分类。

可用容量（Capacityvalue）：上行/下行当前可用容量，小区当前可用容量与小区总容量的比值）。

事件触发的inter-RAT负载报告：当小区负载超过门限值时，相应网元传送事件触发的inter-RAT负载报告。

值得注意的是，负载报告过程应独立于现有的激活态移动性过程。

（2）基于切换的负载均衡过程

源小区可发起基于负载均衡的切换，目标小区对其执行準入控制。基于负载均衡的切换準备应与其他切换相区别，这样目标小区可针对其执行相应的準入控制。

（3）调整切换参数和/或重选参数

该功能用于向目标小区请求修改切换参数和/或小区重选参数。源小区发起负载平衡估计过程，以确定是否需要修改源小区和/或目标小区的移动参数配置。如果有必要进行修改，源小区会向目标小区发起移动性参数协商过程。

源小区将新的移动性参数配置情况及修改原因通知目标小区，修改原因可以是负载均衡请求等。切换触发门限由当前值与修改值的相对值表示。可根据切换参数的修改情况来调整小区重选参数。目标小区需向源小区做出回复，如回复失败指示，应包括允许的切换触发门限修改範围，这个範围也是一个相对值。

切换和重选参数的修改都必须在OAM要求的範围之内。

2．负载不均衡状态的判定

负载均衡算法需要与调度机制、準入控制机制结合使用。由于未对non-GBR用户速率设定最低保障，当小区用户数量没有达到最大準入用户数量时，non-GBR用户可以接收数据。另外，运营商也可为non-GBR用户强制配置最小吞吐量，此时，non-GBR用户应受到调度机制的制约。对于GBR用户，调度机制是非常重要的，它用来保证所有RB得到其签约资源，从而能够满足用户的特定服务。因此，当用户没有被拒绝分配资源，并且分配到的资源能够满足其QoS需求时，这样的系统就可被称为“负载均衡”的系统。

对于non-GBR的情况，可以将门限设定为低、中、高3种负载情况，并分别对应一个给定的激活态用户数量。这些可以作为修改小区间重选参数和/或切换参数的触发门限。然而，小区为了满足一小部分GBR用户的需求就有可能造成小区满负荷，所以对于GBR用户还需要更智慧型的负载门限计算方法。

3．激活态的移动性负载均衡

对于激活态的移动性负载均衡，系统有现成的测量机制。因此，结合调度机制和X2、S1接口，系统可以进行较为精确的基于负载的切换判决。基于负载的切换应通过切换讯息将切换原因传送给目标小区，以避免目标小区使用常规切换门限（未考虑负载均衡的切换门限）将用户突然“切回”源小区。

（1）Intra-LTE移动性负载均衡的实现方案

①负载信息的互动

负载均衡的实现要以负载信息的互动为基础。除了自身的负载情况，eNB还需要获得邻小区负载信息，才能据此选择合适的负载均衡目标小区。对于Intra-LTE情况，通过X2接口进行邻小区负载信息的互动。

小区準备好接收可用容量指示的相应大小的流量，但这不是强制性的。由eNB计算可用容量指示，运营商可根据自身情况定製算法。

负载信息互动由ResourceStatusReportingprocedure实现，如图2所示。

eNB1向eNB2传送RESOURCESTATUSREQUEST讯息，从而发起资源状态报告过程。如果RegistrationRequestIE设定为“start”，eNB2按照eNB1的请求对相应参数进行测量；如果RegistrationRequestIE设定为“stop”，eNB2会停止所有的小区测量和上报过程。

如图3所示，如果eNB2无法执行eNB1请求的测量，eNB2会回复RESOURCESTATUSFAILURE讯息，并携带失败原因，如“测量暂不可用”或“无此项测量”等。

图2 资源状态报告初始流程：成功操作

图3 资源状态报告初始流程：失败操作

如图4所示，通过传送RESOURCESTATUSUPDATE讯息，eNB2将测量结果通知eNB1。

②切换参数的协商确定

eNB1向eNB2传送更改切换参数的请求：eNB1将其切换参数调整情况通知给eNB2，并向eNB2提出调整切换参数的请求。如果参数调整在eNB2的允许範围之内，那幺eNB2会同意eNB1的请求；否则，eNB2会拒绝eNB1的请求并告知其允许的调整範围。eNB1可根据eNB2的允许範围重新发起更改切换参数的请求。

切换触发门限的协商确定由MobilitySettingsChangeprocedure实现，具体过程如图5和图6所示：

图4 资源状态报告流程：成功操作

图5 移动性设定变更流程：成功操作

③对协定和接口的修改

X2接口协定中定义了ResourceStatusReportingprocedures及相应的IE，用于eNB之间的负载信息互动。

X2接口协定中定义了MobilitySettingsChangeprocedure及MobilityParametersInformationIE，用于eNB之间协商确定切换参数。

（2）Inter-RAT移动性负载均衡的实现方案

Inter-RAT的移动性负载均衡实现方案主要用到负载信息的互动过程，由此给原有协定带来了新的要求。

①负载信息的互动

Inter-RAT移动性负载均衡支持E-UTRAN、UTRAN、GERAN。与LTE系统内负载均衡相同，eNB需要获得自身负载信息及邻小区负载信息，才能据此选择合适的负载均衡目标小区。不同的是，eNB需要通过核心网向异系统的小区索取负载信息。

Inter-RAT移动性负载均衡通过RIM功能互动负载信息。RAN信息管理（RANInformationManagement，RIM）功能用于无线接入网之间通过核心网互动信息，包括eNBDirectInformationTransfer和MMEDirectInformationTransfer，如图7和图8所示。

eNB向MME传送ENBDIRECTINFORMATIONTRANSFER讯息，其中的RIM-Transfer信元中携带RIM路由地址信元。如果RIM讯息的目标节点为UTRAN中的RNC，那幺RIM路由地址信元中应包含TargetRNC-ID；如果RIM讯息的目标节点为GERAN中的BSC，那幺RIM路由地址信元中应包含GERAN-Cell-ID。

MME向eNB传送DIRECTINFORMATIONTRANSFER讯息，其中的Inter-systemInformationTransferType信元中的信息类型设定为RIM类型。若该eNB为最终的目标节点，那幺讯息中不包含RIM路由地址信元。

基于Iu接口的RIM功能包括RNC发起的DirectInformationTransfer讯息和CN发起的DirectInformationTransfer讯息。

如图9所示，RNC向CN传送DIRECTINFORMATIONTRANSFER讯息，其中Inter-systemInformationTransferType信元中的信息类型设定为RIM类型，RIM-Transfer信元中携带RIM路由地址信元。如果RIM讯息的目标节点为E-UTRAN中的eNB，那幺RIM路由地址信元中应包含TargeteNB-ID；如果RIM讯息的目标节点为UTRAN中的RNC，那幺RIM路由地址信元中应包含TargetRNC-ID。

如图10所示，CN向RNC传送DIRECTINFORMATIONTRANSFER讯息，其中Inter-systemInformationTransferType信元中的信息类型设定为RIM类型，若该RNC为最终的目标节点，那幺讯息中不包含RIM路由地址信元。

②对协定和接口的修改

定义了专门用于异系统小区间进行小区负载请求、小区负载报告的过程，通过RIM（RANInformationManagement）功能实现。

对BSSGP规範进行了修改，支持基于RIM机制的负载信息互动。

为了在UTRAN和E-UTRAN之间路由RIM讯息，需要对RANAP、S1AP、使用GTPv2-C的核心网接口进行修改。

4．空闲态移动性负载均衡

在2G/3G已有空闲态负载均衡的套用，但SON的空闲态移动性负载均衡是实时地修改小区间重选参数来达到小区间空闲态负载的平衡。

在LTE系统中，当UE处于空闲状态时，只有在UE传送TAU讯息或UE进行跟蹤区更新时，网路才知道UE驻留在哪一个小区。因此，对于空闲态负载均衡，没有现成的机制来辅助系统做出空闲态用户过多的判断。

为解决这一问题，系统可基于当前激活态用户情况来调整小区重选参数。随着一个小区中实时流量的增长和/或QoS要求的提高，小区应该能够调整小区重选参数，迫使小区边缘用户重选到信号最强的邻小区或切换到当前资源较多的同覆盖小区。

通过OAM系统，运营商可以开启和关闭移动性负载均衡功能，并可设定切换参数的调整範围和重选参数的调整範围。

（1）IRP管理器能够关闭和开启移动性负载均衡功能，IRP代理器应将其是否成功开启或关闭的信息通知给IPR管理器。

（2）IRP管理器应能获得eNodeB的负载信息。

（3）IRP管理器可以向eNodeB请求开启从源小区到目标小区的负载均衡。

（4）IRP管理器可以向eNodeB请求禁止从源小区到目标小区的负载均衡。

（5）IPR管理器可使用下表中的一个或多个指标来评估负载均衡的性能，并且可以配置性能评估指标的目标值，也可为每个指标设定不同的权重。

表8-5 负载均衡的性能评估指标