MR功能开启对LTE网络性能的影响分析

张永棠 陈 俊

1 广东东软学院计算机科学与技术系 佛山 528225

2 南昌工程学院江西省协同感知与先进计算技术研究所 南昌 330003

引言

在Hadoop、Spark等大数据处理技术迅猛发展的当下，MR(Measurement Report，测量报告)[1]对数据的采集处理时间已由原来的数天缩短到几个小时。MR凭借成本低、海量数据且真实可靠的优点，已成为各地部署网络优化平台的主要输入数据源，依靠MR数据进行多元化和精细化的网络问题分析已成为网络优化的主要手段。为全面分析和优化无线网络质量，大量且长期开启网络MR上报功能，采集全量小区的全量MR数据用于分析网络结构、性能和干扰等已经成为通信运营商网络优化中的一项日常工作[2]。

作为网络运行的辅助手段，MR功能不应成为影响网络指标的因素，因此，我们有必要在现实网络中验证一下MR功能开启后，对于网络性能和基站负荷造成哪些影响，尤其是那些业务负荷本身就较大的基站。目前，现有MR相关论文大多集中在利用测量报告数据对网络进行分析和优化方案的介绍[3]，业内鲜有对MR功能开启本身对网络指标影响的评估；因此，常态化开启MR功能，全量收集小区用户上报的MR数据是否会影响到网络运行指标和用户的业务感知[4]，成为一些通信设备提供商和通信运营商的首要考虑。

为解决以上问题，本文通过对网络指标和基站性能监测的真实数据，在现网中评估MR任务开启前后网络性能变化的情况。

1 测量报告(MR)

1.1 测量报告数据采集

MR是指UE及ENodeB上报的测量结果经ENodeB设备输出，在OMC-R侧保存成测量结果的XML数据文件，通过北向接口供通信运营商上层应用提取使用[5]。

在连接状态下，LTE的终端周期性或事件性向网络侧上报其所测量到的服务小区和邻区的测量报告，结合这些信息，系统用于完成小区选择、重选及切换等事件的触发。为了更好的应用网络数据来监控网络的运行状态，国内三大通信运营商均已规范了测量报告的采集方案[1]，统一了各设备厂家上报的测量报告文件格式并规范了数据内容。LTE系统网管侧OMC-R采集到的测量报告数据除了来自UE和ENodeB的物理层(PHY)、无线链路控制层(RLC)[6]的基本测量以外，还包含了在无线资源管理过程中计算产生的测量报告。UE测量产生的测量数据通过RRC信令上传给ENodeB，连同ENodeB处产生的测量信息一起，被直接报送到OMC-R中，存储在以MRO命名的周期性测量报告样本数据文件中。为了便于对样本数据的应用，周期性上报的样本数据经过ENodeB或OMC-R的统计计算，以分段区间的样本个数的形式存储在以MRS命名的测量报告统计数据文件中。此外，事件触发的测量报告样本数据，被保存在以MRE命名的事件性测量报告样本数据文件中。上层网管可以通过北向接口来获取这些文件。测量报告数据采集及存储示意图如图1所示。

图1 测量报告数据采集示意图

1.2 测量报告开启的影响分析

从整个测量报告的采集流程上看，测量报告的上报涉及到用户终端UE、基站设备ENodeB、网管服务器OMC-R多处网元，并且伴随周期性信令交互和测量指标的存储计算过程，这势必对基站设备和网络性能指标产生一定的影响。

从基站角度来说，基站需要对终端上报的信令消息进行处理，合并需要自身计算并输出的测量指标，开启测量报告功能会使基站CPU及内存占用率略有抬升。如果CPU占用率过高，会引起基站规格下降，影响系统业务能力，对网络可能产生冲击，也会影响网络指标。

另外，开启异频、异系统周期测量时，UE需要启动测量GAP。由于UE在对GAP异频或异系统进行测量期间，UE不能收发数据，所以做异频、异系统周期测量用户的上行和下行吞吐量会出现一定程度下降，继而对用户业务体验有一定的影响。

2 现网评估

2.1 评估方案设计

在2017年11月21日零点起开启某省移动公司三个地市的部分网格基站，为避免影响网络中的用户业务体验，没有开启异频测量相关测量指标。记录下开启前后几天忙时(08:00～10:59，20:00～22:59)部分KPI及基站负荷指标。参与评估测试的基站规模如表1所示。

表1 现网试验的地市的基站规模

测试内容：测量报告任务开启后对设备和网络性能的影响，具体包括测量报告任务开启后对主设备性能的影响和网络性能关键指标的影响。

测试步骤：1)根据网络运行情况，选择能够开启和关闭MR任务的若干基站，应包括日常负荷较重的基站若干，为尽量确保测试用户环境的同一性，开启和关闭MR功能应选择在同一时间段；2)配置MR文件生成周期为15分钟，MRO文件采样上报周期配置为5120 ms，按照MR任务开启步骤，打开MR功能及相应的测量指标；3)记录MR功能开启前后时间周期内的基站CPU负荷及网络性能相关指标。

观察对象：观察开启和关闭MR任务时，在各自的时间周期内的基站CPU负荷及其他性能统计指标的情况。

预期结果：MR功能开启不应对网络性能产生巨大影响。

2.2 全网级评估

1)KPI指标。从整体开启MR的基站来看，比较开启前(2017年11月17日至11月20日)和开启后(2017年11月21日至11月23日)的3个地市忙时KPI平均指标，发现MR开启未对上/下行用户平均速率、RRC连接建立成功率、无线掉线率、上/下行丢包率这些关键指标造成影响，具体测试数据见表2所示。

2)基站负荷。为考察MR开启对基站CPU占用率的影响，我们选择基站数量最多的地市一的基站负荷进行统计，负荷采用8时～10时、20时～22时6个小时中最忙时段指标。经统计分析，我们发现MR开启后基带板CPU平均负荷上升0.1pp，最大负荷上升0.3pp，主控板平均负荷上升0.1pp，最大负荷上升0.5pp。负荷都只是略微上升，全网来看影响很小，具体如图2所示。

2.3 高负荷基站评估

为了进一步了解MR开启对于高负荷基站的影响，我们选取地市一中基站负荷最高的14个基站作为评估对象，这些站开启前基带板最高负荷均大于30%，且主控板负荷大于20%。表3记录了这些高负荷基站在MR开启前后基站CPU平均占用率和最大占用率，需要说明的是由于网络中终端和业务的随机性，存在个别基站MR开启前后变化不明显，甚至CPU占用率开启后低于开启前的情况。

图2 MR开启前后的全网忙时基站CPU负荷对比

表2 MR开启前后的KPI指标对比

表3 MR开启前后高负荷站点的基站CPU负荷对比

1)KPI指标。比较2017年11月21日零时前后这些站的KPI平均指标，发现MR开启前后这些站整体KPI指标无明显变化趋势，具体测试数据见图3所示。

图3 MR开启前后的高负荷基站KPI指标对比

2)基站负荷。通过对表3中14个高负荷基站忙时基带板和主控板CPU占用率的统计，得出结果如图4所示。MR开启后对主控板的影响稍大，但对于CPU最大负荷来讲上升也不超过3 pp。

图4 MR开启前后的高负荷基站忙时的CPU负荷对比

3 结论

测量报告信息可用于系统操作维护，观察系统的运行状态，通过对MR数据的分析，可以代替部分路测工作，对网络质量、覆盖和运行情况进行客观的评估[2-3]。为了评估MR开启对基站负荷及网络KPI指标的影响，本文以江西移动公司三个地市部分基站为对象，在未开启周期性异频测量项的情况下进行了实际评估。结果表明，在不开启周期性异频测量项的情况下，MR开启对KPI指标无影响，基站CPU负荷仅略有上升，全网忙时CPU最大负荷上升0.3～0.5pp，高负荷站CPU最大负荷上升不超过3pp。