CN103348751B

CN103348751B - 检测通信网络中的使用水平

Info

Publication number: CN103348751B
Application number: CN201280008960.1A
Authority: CN
Inventors: G.德卡罗; 贺敬; M.维默尔
Original assignee: Nokia Siemens Networks Oy
Current assignee: Nokia Technologies Oy
Priority date: 2011-02-15
Filing date: 2012-02-15
Publication date: 2017-10-31
Anticipated expiration: 2032-02-15
Also published as: CN103348751A

Abstract

检测第一无线资源的使用水平，并且如果第一无线资源的使用水平高于预定阈值则在***信息中设置标志。***信息被更新至网络。

Description

检测通信网络中的使用水平

技术领域

本发明一般地涉及检测通信网络中的使用水平。更具体地，本发明涉及平衡网络中的负载。

背景技术

自3GPP版本7开始，在3GPP中已经引进了许多高速分组接入（HSPA）演进特征，其增加了发送信令数据速率并且减少了信令延迟。针对下行链路在版本7中引进增强的CELL_FACH，以允许移动站或用户设备（UE）在CELL_FACH状态下支持高速下行链路分组接入（HSDPA），并且其使得UE能够在非CELL_DCH状态下在HS-DSCH上接收公共和专用信道数据。针对上行链路在3GPP版本8中引进CELL_FACH和CELL_PCH中的增强的上行链路，以便允许UE在CELL_FACH（和CELL_PCH）状态下支持E-DCH；即，UE可以通过E-DCH而非RACH来发送数据。

现今，更多的移动站支持CELL_FACH特征和CELL_PCH特征中的增强的CELL_FACH和增强的上行链路。如果CELL_FACH特征和CELL_PCH特征中的增强的CELL_FACH/增强的上行链路在网络中被使能（enable）并且被接入网络的移动站支持，则当发起服务时，IDLE模式下或非CELL_DCH状态下的这些移动站使用CELL_FACH和CELL_PCH中的增强的上行链路，来接入网络，以替代传统3GPP版本99接入（RACH）。

然而，如果太多的移动站使用CELL_FACH和CELL_PCH中的增强的上行链路来接入网络，则可能出现超载。

发明内容

因此，本发明提供了一种方法，其包括：检测通信网络中的第一无线资源的使用水平；如果第一无线资源的使用水平高于预定阈值，则在***信息中设置标志；以及将***信息更新至网络。当***信息被更新时，网络获知标志的设置；即，是否已经在***信息中设置了标志。

“标志”意指***信息中引进的一个或多个位或位流。如果设置了标志；即，***信息包括这些特定的一个或多个位，则告知网络第一无线资源高于预定水平。在这种情况下，网络可以请求用户站不使用第一无线资源或者限制第一无线资源使用。这提供了高效平衡网络中的无线资源的优点，并且允许较高的无线资源效率。标志还可以被存储或者读取并存储在一个变量中。

如果设置了标志，则这还可以指示第二无线资源的使用水平低于预定阈值，使得可以高效地使用第二无线资源来替代第一无线资源。在一个实施例中，设置被标志的条件可以是，第一无线资源的使用水平等于或高于预定阈值并且第二无线资源的使用水平等于或低于另一个预定阈值（而阈值由网络运营商设置）。

优选地，如果在经过更新的***信息中没有设置标志，则选择第一无线资源，并且如果在经过更新的***信息中设置了标志，则选择第二无线资源。这提供了防止第一无线资源的超载的优点，因为如果标志指示第一无线资源的使用水平已经达到或超过设置或配置的预定水平则可以替代地使用第二无线资源。

如果在经过更新的***信息中设置了标志，则还可以限制用户站接入第一无线资源。以此方式，可以防止如果使用水平已经达到预定水平，网络中的用户站进一步超载第一无线资源。

可以通过使用数种不同手段来限制用户站对第一无线资源的接入。

例如，如果设置了标志，则可以将接入限制于预定类别的用户站。在这种情况下，可以提供关于对第一无线资源的接入限制于的用户站的类别的指示。

可替换地或者另外地，可以通过在用户站提取随机数字来限制接入。如果随机数字低于预定阈值，则用户站可以不使用第一无线资源而是可以替代地使用第二无线资源。

可替换地，通过在第二无线资源上发射指定的无线资源控制消息（例如，连接请求）或者一组指定的无线资源控制消息并且在第一无线资源上发射其它用户数据，对第一无线资源的接入可以被限制。

还可以通过如果数据符合信道的单个消息帧则允许用户站仅仅在第一无线资源上发射数据，对第一无线资源的接入可以被限制。如果数据大于单个消息帧，则用户站可以替代地在第二无线资源上发射数据。

例如，如果设置了标志，则标志可以向UE指示（例如，针对RRC连接请求或者针对小区更新的）每个RRC消息（如果它完全配合PRACH/FACH消息部分）必须通过传统版本99公共信道接入来发射，同时必须通过使用公共E-DCH接入来发射任何其它用户数据。

本发明进一步提供了一种网络节点，所述网络节点被配置为通过在通信网络中使用第一无线资源和第二无线资源来通信。所述网络节点包括：检测器，所述检测器用于检测第一无线资源的使用水平。处理器被提供用于如果所述使用水平超过预定阈值，则在***信息中设置标志，而发射器被配置为将***信息更新至网络。这提供了优点：如果第一无线资源超载，则可以被容易地检测到，并且然后可以相应地调整第一无线资源和第二无线资源之间的负载平衡。以此方式，可以实现较高的无线资源效率。例如，第一无线资源可以是针对CELL_FACH和CELL_PCH中的增强的上行链路所使用的信道，而第二无线资源可以是3GPP 版本99随机接入信道。如果分配给CELL_FACH和CELL_PCH中的特征增强的上行链路的资源正变得超载，则可以替代地高效使用版本99随机接入资源。

在一个实施例中，只有如果第一无线资源的使用水平高于预定阈值并且第二无线资源的使用水平低于预定阈值，处理器才设置标志。

网络节点可以是控制节点，例如无线网络控制器（RNC）或者接入节点（例如基站或节点B）。在网络节点是RNC的情况下，例如，RNC可以检测一个小区中或公共Iub资源上的CELL_FACH和CELL_PCH中的特征增强的上行链路所使用的公共信道的超载，并且然后相应地在***信息中设置一个或多个标志。可替换地，如果网络节点是节点B，则节点B可以独立地在其控制下在广播资源上设置一个或多个标志（例如，SIB7）。

在一个实施例中，标志当被设置时被配置为向用户站指示它只可以使用第二无线资源。以此方式，如果设置了标志并且标志向用户站指示第一无线资源的使用水平已经达到预定水平，则用户站可以切换至第二无线资源。这提供了优点：避免了第一无线资源的超载，以及网络中的无线资源之间更高效的负载平衡。

在另一个实施例中，标志当被设置时被配置为指示所限制类别的用户站只可以使用第二无线资源。为此目的，当标志被设置时，可以从网络节点结合标志来发送该类别的用户站的指示，并且发射器可以进一步被配置为发送所限制类别的用户站的指示。用户站或用户设备（UE）类别可以是例如UE接入类别、UE接入服务类别、只支持M2M通信的UE用户类别。

标志可以被配置为指示阈值。如果用户站提取随机数字，则当随机数字高于阈值时，允许用户站使用第一无线资源，而如果随机数字等于或低于阈值，则用户站必须使用第二无线资源。

在另外的实施例中，标志当被设置时可以被配置为指示用户站应该在第二无线资源上发射指定的无线资源控制消息（例如，连接请求或者一组指定的无线资源控制消息），并且可以在第一无线资源上发射用户数据。此外，可以在***信息中设置多个标志。例如，可能存在针对每个RRC控制消息的一个标志，其如果被设置则指示应该使用第二无线资源；例如，版本99公共信道接入。在这种情况下，存在针对RRC连接请求消息的一个标志和针对小区更新消息的一个标志。

可替换地和/或另外地，标志当被设置时可以被配置为指示如果数据符合信道的单个消息帧，则用户站可以在第一无线资源上发射数据。否则，可以在第二无线资源上而非第一无线资源上发射数据。

本发明提供了一种用户站，所述用户站被配置为通过使用第一无线资源和第二无线资源来通信。用户站包括：接收器，所述接收器被配置为接收包括标志的***信息，所述标志如果被设置则指示第一无线资源的使用水平超过预定阈值。处理器被配置为更新***信息，以致获知标志的设置。例如，可以要求在非CELL_DCH状态下的用户站更新***信息，以致获知一个或多个标志的设置。以此方式，用户站可以获知第一无线资源的使用水平是否已经达到预定水平，并且相应地在无线资源之间实行高效的负载平衡。

优选地，提供开关，所述开关被配置为如果没有设置标志则选择第一无线资源，并且被配置为如果设置了标志则选择第二无线资源。开关可以被配置为根据活动或服务（包括信令，例如简单小区更新）的发起来选择第一或第二无线资源。以此方式，如果第一无线资源的使用水平已经达到预定水平，则用户站可以使用第二无线资源，从而提供优点：避免无线资源超载以及网络资源的高效负载平衡。

用户站还可以包括被配置为存储标志的存储器。此外，用户站可以被配置为读取并存储标志在一个变量中。

在本发明的另外的方面，提供了一种计算机程序产品。计算机程序产品包括了包括软件代码部分的程序，所述软件代码部分被布置为当在处理器上运行时执行以下步骤：检测通信网络中的第一无线资源的使用水平；如果第一无线资源的使用水平高于预定阈值，则在***信息中设置标志；以及将***信息更新至网络。

计算机程序产品可以包括计算机可读介质，软件代码部分被存储在所述计算机可读介质上，和/或其中程序是直接可加载到处理器的存储器中的。处理器可以被提供在网络节点中，例如RNC或节点B。

附图说明

现在，将参照具体实施例和附图仅仅借助于例子来描述本发明，在其中：

图1是根据本发明的实施例的通信网络的简化的示意图；

图2是根据本发明的实施例的网络节点的简化的示意图；

图3是根据本发明的实施例的用户站的简化的示意图；

图4是图示了根据本发明的实施例的方法的消息流程图；并且

图5是图示了根据本发明的实施例的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了通信网络的无线接入网络（RAN）部分。在下面的例子中，描述并图示了UTRAN网络。然而，本发明的实施例可以适用于任何无线通信网络，例如LTE网络。

网络包括由无线网络控制器（RNC）R1通过Iub接口控制的节点B NB1。RNC R1在图2中示出，并且包括了包括发射器T的发射/接收单元。RNC R1进一步包括检测器D和处理器P，其中检测器D用于检测公共E-DCH和RACH无线资源的使用水平，而处理器P用于如果检测到的公共E-DCH和RACH的使用水平超过网络设置的特定水平则在***信息中设置标志。

用户站或用户设备（UE）1可以经由节点B NB1接入网络。UE 1能够使用上行链路中的CELL_FACH和CELL_PCH中的特征增强的上行链路中定义的高速随机接入信道以及传统（3GPP版本99）RACH 发射。当UE 1使用CELL_FACH和CELL_PCH中的特征增强的上行链路用于上行链路数据发射时，那么这提供了益处：UE 1可以容易地在CELL_FACH状态下发射数百字节的数据。经由CELL_DCH状态发送这个数据将花费显著更长的时间，因为必须出现从CELL_FACH状态开始的状态发射，其可以花费大致100ms至200ms。同样，当可以在CELL_FACH状态下发送数据时，避免了状态转变的信令开销。用传统RACH发射数百字节的数据片段也是非常无效的，因为PRACH/RACH上的容量十分有限。因此，必须将数据分段，并且以更小的片段发射。因此，使用传统信道时，发射用户数据的多个随机接入将花费相当一些时间。

支持CELL_FACH和CELL_PCH中的增强的上行链路的UE 1还使用CELL_FACH和CELL_PCH中的增强的上行链路，用于诸如小区更新（包括小区改变或周期性更新）、RRC连接请求等之类的控制信令。这些控制消息一般足够小，使得它们可以在单个PRACH/RACH发射的消息部分中传送。在这种情况下，通过使用版本99随机接入或CELL_FACH和CELL_PCH中的增强的上行链路，可以几乎同样快地进行用户数据的发射。

UE 1在图3中更详细地示出，并且具有包括接收器R的收发器单元。UE 1还包括处理器P和开关S，其中开关S允许UE 1在不同的无线资源之间切换，即，在CELL_FACH和CELL_PCH中增强的上行链路与传统随机接入（RACH）无线资源之间切换。存储器M被配置为通过网络来存储被更新至UE 1的***信息。

RNC R1将一个或多个标志引进***信息（BCCH），以告知能用CELL_FACH和CELL_PCH中的增强的上行链路的用户，出于负载平衡的原因，网络将请求UE 1使用CELL_FACH和CELL_PCH过程中的增强的上行链路程序和/或3GPP版本99公共信道接入（RACH），用于用户和/或控制数据发射。

在图4中的消息流程图和图5中的流程图中，示出网络操作期间无线资源的负载平衡。

在步骤S1中，如果存在分配给CELL_FACH和CELL_PCH中的特征增强的上行链路的资源超载，则当公共E-DCH信道的使用水平超过网络设置的预定阈值时，RNC R1检测一个小区中或公共Iub资源上的公共E-DCH信道的超载。在步骤S2中，如果RNC R1检测到这种超载，则RNC R1在***信息中设置一个或多个标志。所述标志是可以取多个值的位流，并且RNCR1通过在***信息（BCCH）中包括具有特定值的位或位序列，来在***信息（BCCH）中设置一个或多个标志。在步骤S3中，从RNC R1将***信息发送到网络，并且UE 1读取标志并将标志存储在一个变量中，并且更新***信息。非CELL_DCH中的UE需要更新***信息，并且因而获知（多个）标志的设置。根据是否设置了标志（步骤S4），UE 1相应地选择版本99公共信道或者使用CELL_FACH和CELL_PCH中的特征增强的上行链路来接入。例如，如果在步骤S4中设置了标志，则当服务被发起以发送RRC连接请求和小区更新消息时，UE 1选择版本99RACH（步骤S5）。如果标志没有被设置，则当服务被发起时，UE 1选择CELL_FACH和CELL_PCH中的特征增强的上行链路（步骤S6）。

在一个实施例中，如果设置了标志，则其限制UE 1只使用R99公共信道接入网络，并且如果标志没有被设置，则其限制UE 1只使用被提供CELL_FACH和CELL_PCH中的特征增强的上行链路的公共信道接入网络。

在一个实施例中，RNC R1发送UE类别指示。如果结合UE类别指示设置了标志，则其限制某类别的UE只使用R99公共信道接入。UE类别的例子是UE接入类别、UE服务接入类别、只支持M2M通信的UE、用户类别。

在一个实施例中，如果设置了标志，则标志指示了阈值。UE1提取随机数字，并且如果随机提取的数字低于阈值，则UE 1必须使用R99公共信道来接入网络。如果随机提取的数字等于或高于阈值，则UE 1使用CELL_FACH和CELL_PCH中的特征增强的上行链路的公共信道来接入网络。

在一个实施例中，如果设置了标志，则标志向UE1指示了：如果标志完全符合PRACH/RACH消息部分，则必须由传统R99公共信道接入来发射每个RRC消息或所选择的RRC消息组（例如，针对RRC连接请求、针对小区更新），而必须用CELL_FACH和CELL_PCH中的特征增强的上行链路的公共信道来发射任何其它数据。

作为替换方案，对于针对其应该使用R99公共信道接入的每个RRC控制消息，也可能存在标志。换句话说，存在针对RRC连接请求消息的一个标志和针对小区更新消息的另一个标志。这允许针对负载分配的更高的粒度（granularity）。

在一个实施例中，如果设置标志，诸如以***信息中的一个1位或更多，则这指示了：只要任何数据小得足以符合一个RACH消息帧，UE就可以发送任何数据。

对于设置标志的含义的上面的替换方案可以单独采用，或者结合彼此采用。

出于如在这里以上描述的本发明的目的，应该注意的是：

- 有可能被实现为软件代码部分并且通过使用网络控制元件或终端（作为装置、设备和/或其模块的例子，或者因此作为包括设备和/或模块的实体的例子）处的处理器来运行的方法步骤独立于软件代码，并且可以通过使用任何已知的或者未来开发的编程语言来指定，只要保留了由该方法步骤所定义的功能性即可；

- 一般地，任何方法步骤适合于被实现为软件或通过硬件被实现，而没有依据所实现的功能性来改变实施例及其修改的想法；

- 有可能被实现为以上定义的设备或其任何（多个）模块处的硬件组件（例如，执行如上所述根据实施例的装置的功能的设备）的方法步骤和/或装置、单元或工具独立于硬件，并且可以被实现，通过使用任何已知的或未来开发的硬件技术或这些的任何混合，诸如MOS（金属氧化物半导体）、CMOS（互补型MOS）、BiMOS（双极型MOS）、BiCMOS（双极型CMOS）、ECL（发射极耦合逻辑）、TTL（晶体管-晶体管逻辑）等，通过使用例如ASIC（专用IC（集成电路））组件、FPGA（现场可编程门阵列）组件、CPLD（复杂可编程逻辑器件）组件或DSP（数字信号处理器）组件；

- 装置、单元或工具（例如，以上定义的设备和网络装置、或它们各自的单元/工具中的任一个）可以被实现为单独的装置、单元或工具，但是这并不排除它们遍及整个***以分布的方式实现，只要保留了装置、单元或工具的功能性即可；

- 设备可以用半导体芯片、芯片组或包括这种芯片或芯片组的（硬件）模块来表示；然而，这并不排除设备或模块的功能性被实现为（软件）模块中的软件而不是被硬件实现的可能性，诸如包括用于在处理器上执行/被运行的可执行软件代码部分的计算机程序或计算机程序产品；

- 装置可以被视为设备或者超过一个设备的装配，例如，无论是功能上彼此协作，还是功能上彼此独立但在相同的装置壳体中。

一般地，应该注意的是，通过任何公知的手段，可以将根据上述方面的各个功能块或元件分别实现为硬件和/或软件，如果它只适于执行所描述的各个部分的功能。所提及的方法步骤可以在单独的功能块中实现或者用单独的装置实现，或者方法步骤中的一个或多个可以在单独的功能块中实现或者用单个装置实现。

一般地，在不改变本发明的想法的情况下，任何方法步骤都适合于被实现为软件或通过硬件被实现。装置和工具可以被实现为单独的装置，但这并不排除它们遍及整个***以分布的方式来实现，只要保留了装置的功能性即可。这样的和类似的原理将被视为对于本领域的技术人员是公知的。

在这里描述的术语“用户设备（UE）”、“用户站”和“移动站”可以指的是包括用于使得装置能够接入移动网络等的移动电话、便携式计算机、移动宽带适配器、USB7摇杆的任何移动或静止装置。

尽管在上文已经参照具体实施例描述了本发明，但这不限于这些实施例，并且毫无疑问，本领域的技术人员将想到位于如所要求的本发明的范围内的另外的替换方案。

Claims

1.一种用于检测通信网络中的使用水平的方法，其包括：

检测通信网络中的第一无线资源的使用水平；

如果能够使用第二无线资源来代替第一无线资源，则在***信息中设置标志；

将所述***信息更新至网络；以及

如果设置了经过更新的***信息中的标志，则请求限制用户设备接入第一无线资源。

2.根据权利要求1所述的用于检测通信网络中的使用水平的方法，其中，

设置标志的步骤要求第二无线资源的使用低于预定阈值。

3.根据权利要求1或2所述的用于检测通信网络中的使用水平的方法，进一步包括：存储标志。

4.根据权利要求1或2所述的用于检测通信网络中的使用水平的方法，进一步包括：如果没有设置经过更新的***信息中的标志则选择第一无线资源，而如果设置了经过更新的***信息中的标志则选择第二无线资源。

5.根据权利要求1或2所述的用于检测通信网络中的使用水平的方法，其中，

如果设置了标志，则将接入限制为预定类别的用户设备。

6.根据权利要求5所述的用于检测通信网络中的使用水平的方法，其中，

限制接入的步骤包括提供用户设备的类别的指示。

7.根据权利要求1或2所述的用于检测通信网络中的使用水平的方法，其中，

限制接入的步骤包括在用户设备提取随机数字，使得如果随机数字低于预定阈值，则用户设备必须使用第二无线资源。

8.根据权利要求1或2所述的用于检测通信网络中的使用水平的方法，其中，

限制接入的步骤包括在第二无线资源上发射无线资源控制消息并且在第一无线资源上发射其它数据。

9.根据权利要求1或2所述的用于检测通信网络中的使用水平的方法，其中，

限制接入的步骤包括如果数据符合信道的单个消息帧，则允许用户设备在第一无线资源上发射数据。

10.一种网络节点，其被配置为通过在通信网络中使用第一无线资源和第二无线资源来通信，所述网络节点包括：

检测器，其被配置为检测第一无线资源的使用水平；

处理器，其被配置为如果能够使用第二无线资源来代替第一无线资源，则在***信息中设置标志；以及

发射器，其被配置为将***信息更新至网络，并且如果设置了经过更新的***信息中的标志，则发送限制网络中的用户设备接入第一无线资源的请求。

11.根据权利要求10所述的网络节点，其中，

处理器被进一步配置为如果第二无线资源的使用水平低于预定阈值则设置标志。

12.根据权利要求10或11所述的网络节点，其中，

网络节点是控制节点。

13.根据权利要求10或11所述的网络节点，其中，

网络节点是接入节点。

14.根据权利要求10或11所述的网络节点，其中，

标志当被设置时被配置为向用户设备指示它只可以使用第二无线资源。

15.根据权利要求10或11所述的网络节点，其中，

标志当被设置时被配置为指示所限制类别的用户设备只可以使用第二无线资源。

16.根据权利要求15所述的网络节点，其中，

发射器被进一步配置为发送用户设备的所述类别的指示。

17.根据权利要求15所述的网络节点，其中，

标志当被设置时被配置为指示阈值，使得当用户设备提取随机数字时，如果随机数字高于阈值，则允许用户设备使用第一无线资源，并且如果随机数字等于或低于阈值，则用户设备必须使用第二无线资源。

18.根据权利要求15所述的网络节点，其中，

标志当被设置时被配置为指示用户设备应该在第二无线资源上发射无线资源控制消息并且可以在第一无线资源上发射其它数据。

19.根据权利要求15所述的网络节点，其中

标志当被设置时被配置为指示如果数据符合信道的单个消息帧，则用户设备可以在第一无线资源上发射数据。

20.一种用户设备，其被配置为通过使用第一无线资源和第二无线资源来通信，所述用户设备包括：

接收器，其被配置为接收包括标志的***信息，所述标志如果被设置则指示能够使用第二无线资源来代替第一无线资源；以及

处理器，其被配置为更新***信息，以致获知标志的设置，

其中接收器被进一步配置为，如果设置了经过更新的***信息中的标志，则接收限制用户设备接入第一无线资源的请求。

21.根据权利要求20所述的用户设备，其中，

如果标志进一步指示第二无线资源的使用水平低于预定阈值，如果设置标志。

22.根据权利要求20或21所述的用户设备，进一步包括开关，所述开关被配置为如果没有设置标志则选择第一无线资源，并且被配置为如果设置了标志则选择第二无线资源。

23.根据权利要求20或21所述的用户设备，进一步包括被配置为存储标志的存储器。

24.根据权利要求20或21所述的用户设备，其中，

开关被配置为当发起服务时选择第一无线资源或第二无线资源。