多制式移動(dòng)通信網(wǎng)中基于網(wǎng)絡(luò)制式切換的層間級(jí)聯(lián)負(fù)載均衡方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種多制式移動(dòng)通信網(wǎng)中基于網(wǎng)絡(luò)制式切換 的層間級(jí)聯(lián)負(fù)載均衡方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 未來(lái)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將融合各種不同的制式，在現(xiàn)階段運(yùn)營(yíng)成熟的3G移動(dòng)通信網(wǎng) (包括WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA)下，網(wǎng)絡(luò)逐漸過(guò)渡到了4G的LTE-A制式，進(jìn)一步在LTE-Advanced系統(tǒng)中，將會(huì)使得FDD-LTE與TDD-LTE融合，未來(lái)更有5G運(yùn)樣基于虛擬化的移動(dòng)通 信網(wǎng)。所W運(yùn)些不同制式的系統(tǒng)間的切換成為了不同類型小區(qū)系統(tǒng)特性所決定的重要過(guò) 程，是處于連接模式下的UE實(shí)現(xiàn)移動(dòng)性的重要過(guò)程。在多制式并存系統(tǒng)中的切換管理在傳 統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的水平切換管理之外又增加了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的垂直切換管理，運(yùn)是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中 切換管理的一個(gè)新內(nèi)容。在多系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，用戶跨越接入技術(shù)不同的網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)營(yíng)商不同 的網(wǎng)絡(luò)、W及服務(wù)提供商不同的網(wǎng)絡(luò)而發(fā)生的切換被稱為是垂直切換(Vertica化andoff)。 用戶在垂直切換過(guò)程中不僅要選擇合適的接入小區(qū)或網(wǎng)元，還要根據(jù)各種主觀和客觀因素 選擇最佳的接入網(wǎng)絡(luò)。
[0003] 審視研究運(yùn)一問(wèn)題，提出適用于新網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的合理高效的垂直切換機(jī)制。垂直切 換的過(guò)程按照發(fā)生的先后順序可W分為W下=個(gè)階段:系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)、切換決策、切換執(zhí)行。運(yùn) =個(gè)階段的實(shí)現(xiàn)方法決定著垂直切換實(shí)施的效率、網(wǎng)絡(luò)的收益W及用戶的滿意度。現(xiàn)階段 國(guó)內(nèi)外對(duì)垂直切換的研究主要是從W下幾個(gè)方面開(kāi)展的:切換性能優(yōu)化、切換決策制定、切 換判斷及算法優(yōu)化等功能。目前關(guān)于上述幾個(gè)方面的研究已取得了一定的成果，但是還有 很多不足，尤其是在切換的決策和算法上，已有決策機(jī)制的效率和可行性還有待進(jìn)一步提 高，垂直切換決策需要考慮比水平切換多很多的主觀和客觀因素，是一個(gè)典型的多標(biāo)準(zhǔn)目 標(biāo)決策問(wèn)題，研究雙系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的垂直切換對(duì)今后異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的垂直切換研究有一定的 理論和現(xiàn)實(shí)意義。
[0004] 在3G及4G移動(dòng)通信系統(tǒng)中，負(fù)載均衡技術(shù)通過(guò)均衡系統(tǒng)中小區(qū)間的負(fù)載，可W使 無(wú)線通信系統(tǒng)的頻譜資源獲得高效的利用。負(fù)載均衡的實(shí)現(xiàn)算法也一直是各方關(guān)注的焦 點(diǎn)，尤其是在5G中，網(wǎng)絡(luò)層面逐漸虛擬化，層面更加細(xì)化，所W對(duì)5G的負(fù)載均衡更需要層面 的分布式處理。現(xiàn)有負(fù)載均衡算法主要是通過(guò)信道借用和負(fù)載轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)的：其中信道借用 的原理是當(dāng)重負(fù)載小區(qū)負(fù)載超過(guò)口限值后向輕負(fù)載小區(qū)借用信道，增強(qiáng)本小區(qū)容量;而負(fù) 載轉(zhuǎn)移的基本原理則是將重負(fù)載小區(qū)的業(yè)務(wù)切換到輕負(fù)載小區(qū)當(dāng)中。有文獻(xiàn)提出了自動(dòng)流 水均衡算法，通過(guò)對(duì)切換參數(shù)的調(diào)整，將本小區(qū)的負(fù)載均衡到相鄰小區(qū)；也有從經(jīng)濟(jì)學(xué)博弈 論的角度出發(fā)，對(duì)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載均衡策略進(jìn)行了研究。尤其是基SON技術(shù)，小區(qū)之間通 過(guò)對(duì)周圍無(wú)線環(huán)境中的測(cè)量，自適應(yīng)的調(diào)整切換口限等無(wú)線參數(shù)。運(yùn)種自組織的模式使得 負(fù)載均衡過(guò)程更能適應(yīng)小區(qū)業(yè)務(wù)量的隨機(jī)性變化，充分發(fā)揮負(fù)載均衡過(guò)程的作用，提高系 統(tǒng)峰值數(shù)據(jù)速率和頻譜利用效率。
[0005] 在多制式移動(dòng)通信網(wǎng)存的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，根據(jù)層級(jí)級(jí)聯(lián)的負(fù)載均衡來(lái)考慮系統(tǒng) 的垂直切換是一個(gè)新的研究點(diǎn)，移動(dòng)用戶接入其中一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí)要考察當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)負(fù)載情 況，根據(jù)負(fù)載的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息來(lái)在兩個(gè)系統(tǒng)之間進(jìn)行垂直切換?？紤]到實(shí)際情況中的多制 式網(wǎng)絡(luò)并存的狀況，每個(gè)制式的網(wǎng)絡(luò)的層級(jí)并不相同，要使得做到融合網(wǎng)絡(luò)下的負(fù)載均衡， 必須考慮各個(gè)網(wǎng)絡(luò)層面對(duì)負(fù)載均衡的配合協(xié)調(diào)，使得網(wǎng)絡(luò)處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，用戶的各 種QoS參數(shù)可W得到進(jìn)一步提高，此研究點(diǎn)有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種多制式移動(dòng)通信網(wǎng)中基于網(wǎng)絡(luò)制式切換的 層間級(jí)聯(lián)負(fù)載均衡方法，在該方法中，多制式移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)負(fù)載進(jìn)行分層處理，使得每一層 的負(fù)載達(dá)到均衡，所承載的業(yè)務(wù)及資源利用率達(dá)到最大，每一層的網(wǎng)元都是下一層負(fù)載均 衡后的子網(wǎng)絡(luò)。在對(duì)當(dāng)前層的網(wǎng)元進(jìn)行負(fù)載均衡時(shí)，在不同網(wǎng)絡(luò)制式之間進(jìn)行切換使得每 個(gè)網(wǎng)元選擇有利于網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)制式，保證了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載能夠均衡到最佳狀 態(tài)，并且不影響用戶體驗(yàn)。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0008] -種多制式移動(dòng)通信網(wǎng)中基于網(wǎng)絡(luò)制式切換的層間級(jí)聯(lián)負(fù)載均衡方法，在該方法 中，多制式移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)負(fù)載進(jìn)行分層處理，使得每一層的負(fù)載達(dá)到均衡，所承載的業(yè)務(wù)及 資源利用率達(dá)到最大，每一層的網(wǎng)元都是下一層負(fù)載均衡后的子網(wǎng)絡(luò);在對(duì)當(dāng)前層的網(wǎng)元 進(jìn)行負(fù)載均衡時(shí)，在不同網(wǎng)絡(luò)制式之間進(jìn)行切換使得每個(gè)網(wǎng)元選擇有利于網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡優(yōu) 化的網(wǎng)絡(luò)制式。
[0009] 進(jìn)一步，該方法根據(jù)網(wǎng)元所處的層次進(jìn)行不同網(wǎng)絡(luò)制式切換的負(fù)載均衡，負(fù)載均 衡完畢的子網(wǎng)作為更上一層次的網(wǎng)元進(jìn)行上一級(jí)的負(fù)載均衡，具體包括W下步驟：
[0010] 1)從最底層的網(wǎng)元開(kāi)始，對(duì)網(wǎng)絡(luò)接入的每個(gè)UE隨機(jī)選擇網(wǎng)絡(luò)制式，并運(yùn)用當(dāng)前層 次網(wǎng)元垂直切換算法使得肥所處的網(wǎng)絡(luò)達(dá)到負(fù)載均衡；
[0011] 2)將網(wǎng)絡(luò)層次提高一層，記第i層，對(duì)該層i的網(wǎng)元按優(yōu)先級(jí)選擇某個(gè)網(wǎng)絡(luò)制式；
[0012] 3)運(yùn)用當(dāng)前層次網(wǎng)元垂直切換算法調(diào)整第i層網(wǎng)絡(luò)負(fù)載;已經(jīng)負(fù)載均衡的第i層網(wǎng) 絡(luò)虛擬化為上一層網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)網(wǎng)元，并且i減去1，如未到最頂層，則返回步驟2)。
[0013] 進(jìn)一步，所述當(dāng)前層次網(wǎng)元垂直切換算法具體包括：
[0014] 1)新的網(wǎng)元接入，并進(jìn)行小區(qū)檢測(cè)：當(dāng)有多制式網(wǎng)絡(luò)重疊覆蓋時(shí)，每個(gè)小區(qū)網(wǎng)絡(luò)制 式不同，多個(gè)系統(tǒng)間的負(fù)載差異大于口限化1，且高負(fù)載系統(tǒng)的負(fù)載大于口限化2,則啟動(dòng)系 統(tǒng)間的負(fù)載均衡；
[0015] 2)選擇低信號(hào)質(zhì)量的網(wǎng)元:在高負(fù)載系統(tǒng)中，隨機(jī)選擇當(dāng)前信號(hào)質(zhì)量差的網(wǎng)元；
[0016] 3)啟動(dòng)低負(fù)載系統(tǒng)的測(cè)量:若選擇的切換目標(biāo)小區(qū)的絕對(duì)信噪比口限條件大于 化3,則選擇該網(wǎng)元進(jìn)行異系統(tǒng)切換;若不滿足化3,則回到步驟1)，選擇除此之外的其他網(wǎng) 元進(jìn)行監(jiān)測(cè)；
[0017] 4)重新監(jiān)測(cè):切換每一個(gè)網(wǎng)元之后，重新對(duì)各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行小區(qū)檢測(cè)，檢查是否依然 滿足負(fù)載均衡的兩個(gè)條件，即兩個(gè)系統(tǒng)間的負(fù)載差異大于口限化1，且高負(fù)載系統(tǒng)的負(fù)載大 于n限Th2;
[0018] 5)是否繼續(xù):若Step4重新監(jiān)測(cè)之后依然滿足負(fù)載均衡的兩個(gè)口限條件，監(jiān)測(cè)是否 還有新網(wǎng)元加入，如沒(méi)有，網(wǎng)絡(luò)達(dá)到負(fù)載均衡，結(jié)束算法。然后監(jiān)測(cè)是否達(dá)到小區(qū)所能容納 網(wǎng)元數(shù)的容限值，若沒(méi)達(dá)到，則回到Stepl,若滿足，則說(shuō)明系統(tǒng)已經(jīng)滿載，結(jié)束算法。
[0019] 本發(fā)明的有益效果在于:在本方法中，多制式移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)負(fù)載進(jìn)行分層處理，使 得每一層的負(fù)載達(dá)到均衡，所承載的業(yè)務(wù)及資源利用率達(dá)到最大，每一層的網(wǎng)元都是下一 層負(fù)載均衡后的子網(wǎng)絡(luò)。在對(duì)當(dāng)前層的網(wǎng)元進(jìn)行負(fù)載均衡時(shí)，在不同網(wǎng)絡(luò)制式之間進(jìn)行切 換使得每個(gè)網(wǎng)元選擇有利于網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)制式，保證了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載能夠均衡 到最佳狀態(tài)，并且不影響用戶體驗(yàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行 說(shuō)明：
[0021 ]圖1為本發(fā)明層間級(jí)聯(lián)負(fù)載均衡方法的流程圖；
[0022] 圖2為多制式多層移動(dòng)通信網(wǎng)層級(jí)級(jí)聯(lián)負(fù)載均衡說(shuō)明圖；
[0023] 圖3為多制式移動(dòng)通信網(wǎng)端到端的通信過(guò)程示意圖；
[0024] 圖4為異系統(tǒng)切換時(shí)各系統(tǒng)資源分布情況圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0026] 圖1為本發(fā)明層間級(jí)聯(lián)負(fù)載均衡方法的流程圖，如圖所示:本發(fā)明所述的多制式移 動(dòng)通信網(wǎng)中基于網(wǎng)絡(luò)制式切換的層間級(jí)聯(lián)負(fù)載均衡方法包括W下步驟：1)第i層的網(wǎng)元按 優(yōu)先級(jí)選擇某個(gè)網(wǎng)絡(luò)制式;2)用子算法?調(diào)整第i層網(wǎng)絡(luò)負(fù)載;3)接入新網(wǎng)元;4)兩制式小 區(qū)負(fù)載差異大于口限化1;5)高負(fù)載小區(qū)的負(fù)載大于口限化2;6)隨機(jī)選擇高負(fù)載小區(qū)中信 號(hào)質(zhì)量差的一個(gè)網(wǎng)元;7)目標(biāo)小區(qū)滿足信噪比口限化3;8)異系統(tǒng)垂直切換;9)判斷是否有 新網(wǎng)元加入，并判斷小區(qū)達(dá)到最大網(wǎng)元容限；10)已經(jīng)負(fù)載均衡的第i層網(wǎng)絡(luò)虛擬化為上一 層網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)網(wǎng)元;11)切換到高一層，并判斷是否到最上層。
[0027] 具體來(lái)說(shuō)：
[0028] 在多制式移動(dòng)通信網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)被分為各個(gè)層級(jí)，比如LTE網(wǎng)絡(luò)可大致分為用戶設(shè)備 層、無(wú)線接