具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
参见图1,为本发明实施例适用的网络架构示意图。控制节点连接多个基站,该控制节点可以是在现有网络中新增加的网络设备,也可以通过对现有网络架构中的设备进行改进来实现,比如,可以通过对现有网络中的O&M(operation and maintenance,操作维护)设备或管理站进行改进来实现。在本发明实施例中,该控制节点主要用来对移动负载均衡过程进行控制和管理。一个控制节点所管辖的小区的数量取决于运营商的部署策略,比如可以有几百个小区。
为了使控制节点能够对移动负载转移过程进行控制和管理,该控制节点所连接基站或者说该控制节点所管辖的小区,进行负载信息的统计并上报,作为控制节点进行移动负载均衡决策和管理的依据。
为了提高***灵活性,控制节点连接的基站或管辖的小区,可根据情况开启或关闭移动负载均衡功能,只有开启移动负载均衡功能的基站或小区才能触发或参与移动负载均衡过程。
优选地,为了减少网络资源开销或者提高灵活性,只有开启移动负载均衡功能的基站或小区才进行负载信息的统计和上报。
基于上述***架构,本发明实施例提供的移动负载均衡方案由控制节点和基站配合完成。
实施例一
参见图2,为本发明实施例一提供的在控制节点侧实现的移动负载均衡流程示意图。当控制节点管辖范围内的一小区判决满足移动负载均衡触发条件时,触发以下移动负载转移过程。为了描述方便和清楚,下面以控制节点管辖范围内的第一小区判决满足移动负载均衡触发条件为例来描述。如图2所示,该流程可包括以下步骤21~23:
步骤21:控制节点接收其管辖范围内的第一小区发送的移动负载转移请求。该移动负载转移请求是第一小区判决满足移动负载均衡触发条件时发送的,所述移动负载转移请求中携带所述第一小区的待转移负载量信息。
优选地,第一小区的“待转移负载量”是该小区中候选转移终端集合内的所有或部分终端的负载量之和。
在步骤21中,小区判决是否满足移动负载均衡触发条件的实现方式可采用与现有技术相同的方式,比如,当某个小区的负载量达到或超过重负载门限时,该小区判定满足移动负载均衡触发条件。本发明实施例对如何定义移动负载均衡触发条件不做限制。
步骤22:控制节点根据接收到的移动负载转移请求,利用管辖范围内的所有小区上报的负载信息,为所述第一小区确定最优转移路径。
在步骤22中,优选地,小区上报的负载信息可包括小区的负载量、可接纳的最大负载转移量、小区频谱效率。上述各种负载参数的定义以及上报方式,将在基站侧实现的移动负载均衡流程中进行详细描述。
在步骤22中,控制节点利用其管辖范围内的所有小区上报的负载信息,为所述第一小区确定最优转移路径的过程可包括:
首先,根据所述控制节点管辖范围内的所有小区的负载量,为每个满足移动负载均衡触发条件的小区(比如负载量超过重负载门限的小区)确定候选转移路径集合。一个候选转移路径集合内包括至少一条候选转移路径。每条候选转移路径上包括源小区和候选目标小区,所述源小区为满足移动负载均衡触发条件的小区(比如负载量超过重负载门限的小区),所述候选目标小区包括与源小区相邻一跳的小区或与源小区相邻一跳到N(N为大于1的整数)跳的小区,以实现多跳移动负载均衡。比如,以图3所示的小区分布和负载情况为例,小区17的一条候选转移路径为:小区17->小区13->小区14->小区9,小区17的另一条候选转移路径为:小区17->小区0->小区14。
然后,根据每条候选转移路径上的源小区的待转移负载量、候选目标小区可接纳的最大负载转移量、相邻两个小区的频谱效率之比,为所述第一小区从所述第一小区的候选转移路径集合中选取最优转移路径。
步骤23:控制节点向所述最优转移路径上的小区发送移动负载转移命令,所述移动负载转移命令中携带所述最优转移路径的信息,以使所述最优转移路径上的小区按照所述最优转移路径进行负载转移。
上述流程中,在步骤22中,候选转移路径上每两个相邻的小区存在重叠覆盖区域,且这两个相邻的小区中与该转移路径对应的源小区相邻跳数较少的小区内有终端分布在该重叠区域,另外,该候选转移路径上的每个候选目标小区的负载量都低于重负载门限。
下面以候选转移路径i为例,说明在本发明的一种优选实现方式中,候选转移路径上的候选目标小区需满足的条件。小区_j与小区_j+1是候选转移路径i上任意两个相邻的小区,j≥0。j表示到源小区的跳数,j=0时表示对应的小区为候选转移路径i上的源小区。小区_j与小区_j+1满足如下条件:
条件A:
小区_j与小区_j+1存在重叠覆盖区域,且所述重叠覆盖区域中分布有小区_j的终端;
条件B:
当j=0时,负载量_j>重负载门限,即候选转移路径i上的源小区的负载量超过重负载门限,其他候选目标小区的负载量均在重负载门限以下;
当j≥1时,重负载门限-负载量_j>隔离度j,重负载门限-负载量_j+1>隔离度_j+1,且,隔离度_j<隔离度_j+1。其中,负载量_j为小区_j当前的负载量,隔离度_j是候选转移路径i上的源小区到小区_j的预设门限值;负载量_j+1为小区_j+1当前的负载量,隔离度_j+1是候选转移路径i上的源小区到小区_j+1预设的门限值。即,隔离度随着跳数的增加而增大,从而使得一条候选转移路径上的小区,随着跳数的增加,其负载量下降。
比如,以图3所示的小区分布和负载情况为例,小区17的一条候选转移路径为:小区17->小区13->小区14->小区9,其中,小区13和小区14存在重叠覆盖区域,该重叠覆盖区域中分布有小区13的终端,小区13和小区14的负载量均低于重负载门限,且小区14的负载量小于小区13的负载量。
考虑到移动负载均衡包括上行移动负载均衡、下行移动负载均衡和上下行移动负载均衡,因此在根据源小区触发的移动负载均衡的类型不同,在使用上述条件确定候选转移路径时也有所不同。比如,如果源小区触发的是上行移动负载均衡,则上述条件B中的负载量相关参数(包括重负载门限、小区当前的负载量、隔离度)是上行负载量相关参数;如果源小区触发的是下行移动负载均衡,则上述条件B中的负载量相关参数(包括重负载门限、小区当前的负载量、隔离度)是下行负载量相关参数;如果源小区触发的是上下行移动负载均衡,则在上行方向上要满足上述条件B(此种情况下使用的负载量相关参数为上行负载量相关参数),在下行方向上也要满足上述条件B(此种情况下使用的负载量相关参数为下行负载量相关参数)。
举例来说,如果源小区触发的是上行移动负载均衡,则控制节点判决与该源小区相邻k(k≥1)跳的小区的负载是否满足以下条件:
THHigh_UL-RN_UL_C>ΔL……………………公式1
其中,THHigh_UL为上行重负载门限,RN_UL_C为当前待判定小区当前的上行负载量,取值范围为(0,1);ΔL为源小区到当前待判定小区的隔离度,取值范围为(0,1),随着跳数的增加,隔离度取值逐渐增大。
若满足,则将当前待判定小区作为该源小区的上行移动负载均衡的k跳候选目标小区。
如果源小区触发的是下行移动负载均衡,则控制节点判决该源小区的邻小区的负载是否满足以下条件:
THHigh_DL-RN_DL_C>ΔL……………………公式2
其中,THHigh_DL为下行重负载门限,RN_DL_C为当前待判定小区当前的下行负载量,取值范围为(0,1);ΔL为源小区到当前待判定小区的隔离度,取值范围为(0,1),随着跳数的增加,隔离度取值逐渐增大。
若满足,则将当前待判定小区作为该源小区的下行移动负载均衡的k跳候选目标小区。
如果源小区触发的是上下行移动负载均衡(即上下行均进行移动负载均衡),则控制节点将既满足公式1所示的条件也满足公式2所示的条件的k跳小区,作为该源小区的上下行移动负载均衡的k跳候选目标小区。
进一步地,对于与源小区相邻k跳但未被选取为候选目标小区的小区,则可以向这些小区发送资源状态请求消息,以请求这些小区停止上报负载量相关参数。比如PRB(physical resource block,物理资源块)资源利用率或者用于计算PRB资源利用率的相关参数,这样可以降低这些小区周期发送状态报告的硬件开销。
小区内终端的位置分布情况,以及小区间是否存在重叠覆盖区域,可通过终端上报的测量报告来获得。
比如,在开启ICIC(Inter-Cell Interference Coordination,小区间干扰协调)的情况下,基站可配置这些终端进行基于位置的A3测量和上报,根据终端上报的测量结果区分出中心用户和边缘用户。
再比如,基站为源小区中所有的连接态终端配置专用的测量配置,该专用的测量使用特定的测量ID以便与普通的用于切换的测量进行区别,该专用的测量用来实现用户位置定位。该专用的测量配置用来指示终端测量邻小区的RSRP(Reference Singal Received Power,参考信号的接收功率)和上报一个或者多个邻小区的信号强度的测量结果。该测量配置中设置的报告触发门限比普通的用于切换的测量配置的触发门限要低,例如普通切换为3dB,那么该测量配置为-2dB。基站根据测量ID来区分是普通的用于切换的测量报告还是用于判断终端方位的测量报告。测量报告中会包含一个或者多个邻小区的信号强度的测量结果,如果终端上报了多个邻小区,则将此终端分别都写入这几个邻小区的重叠覆盖区域的终端列表中,这样可获得每个小区与哪些邻小区有重叠覆盖,并且与这些邻小区的重叠覆盖区域内分别有哪些终端。
当然,基站也可以通过其他方式获得终端的位置分布情况,以及小区间的重叠覆盖区域分布情况。
上述流程中,在步骤22中,优选地,控制节点可根据每个源小区的待转移负载量、每个候选目标小区可接纳的最大负载转移量、转移因子,使用最优解算法为每个源小区从相应候选转移路径集合内选取最优转移路径。
最优解算法通常用来从所有可能方案中选取最优方案,一般每种方案对应一个评价值(或称代价值)。该评价值用来表示相应方案距离最优方案的远近,最优解算法通过计算每种方案的评价值最终找到最优方案。
本发明实施例中所使用的最优解算法的目标是,让所有小区的负载的期望值和方差等指标最低,即,所有小区的负载基本平衡,避免负载向同一个目标小区转移的情况。所采用的最优解算法可以是贪婪算法或遗传算法等,在此不再一一列举。
为了使选取出的最优转移路径更加合理,使移动负载均衡后的***性能得以提高,本发明实施例中在利用最优解算法选取最优转移路径的过程中,引入了转移因子。该转移因子考虑到了候选转移路径上的相邻两个小区的频谱效率之比,比如,若定义该比值的算法为:k跳小区的频谱效率除以k-1跳小区的频率效率,则对于同一个源小区的不同候选转移路径上的相同跳数的小区,比如2跳小区,其中2跳小区与1跳小区的频谱效率比值高的候选转移路径,被选取为最优转移路径的概率较高。进一步地还可考虑终端在源小区是否信号最强等。即,将源小区与候选目标小区的频谱效率等因素作为选取最优转移路径的依据之一,从而考虑到各候选目标小区的差异,使选取出的最优转移路径或目标小区更加合理,使移动负载均衡后的***性能得以提高。
下面描述基站侧执行的移动负载均衡流程。
控制节点管辖范围内的基站或小区向所述控制节点上报负载信息,所述负载信息可包括小区的负载量、可接纳的最大负载转移量、小区频谱效率。优选地,基站或小区可按照设定周期进行负载信息统计以及上报,也可在预定义事件触发时进行负载信息上报,比如负载量的变化较大时进行负载信息上报。
小区或基站统计和上报的小区的负载量可有多种表征方式,比如使用TNL(传输网络层)使用率或硬件负载参数(比如CPU占用率)等,也可通过对多种类型的负载参数的加权和来表征。本发明实施例中优选地使用“PRB资源利用率”来表征小区的负载量,PRB资源利用率可包括上行PRB资源利用率和/或下行PRB资源利用率。根据上行PRB资源利用率可以进行上行移动负载均衡;根据下行PRB资源利用率可以进行下行移动负载均衡;根据上行PRB资源利用率和下行PRB资源利用率可以进行上下行移动负载均衡。上行PRB资源利用率和下行PRB资源利用率可由小区统计得到的负载参数计算得到。
相应地,***中的每个基站或小区可将自身统计得到的小区负载参数上报给控制节点;也可以根据自身统计得到的小区负载参数计算得到PRB资源利用率,将计算出的PRB资源利用率上报给控制节点。由各基站或小区计算自身的PRB资源利用率,一方面可以节省网络资源开销,另一方面可以节省控制节点的运算开销。优选地,基站或小区可按照设定周期进行小区负载参数统计和上报。
根据小区负载参数计算PRB资源利用率的具体实现方式可以有多种,下面给出一种优选实现方式。
以小区i为例,在一个时间单位(例如帧)内,小区i的上行PRB资源利用率可根据以下公式(3)计算得到:
…………公式3
其中,公式(3)中的各种小区负载参数说明如下:
NumPRB_u为小区i上行所有已有承载在一个负载统计周期内平均每个时间单位(例如帧)内占用的PRB数量;NumPRB_u可从小区i的基站的调度模块获取得到;
RSBR_u为小区i上行所有已有承载在一个负载统计周期内总的实际服务速率;RSBR_u可从小区i的基站的调度模块获取得到;
Mu为在负载统计周期到达时,小区i上行还存在的且有速率要求的承载的数量;
为小区i中第mu个上行承载的上行请求承载速率和上行实际承载速率取较小值,上行请求承载速率要求为GBR(Prioritized Bit Rate,最大比特率)速率或PBR(Guaranteed Bit Rate,保证比特率)速率,上行实际承载速率为MAC(Media Access Control,媒体访问控制)层上行实际调度的速率,的单位与RSBR_u的单位保持一致;是基站配置的参数;
NPRB_u为每个时间单位(例如帧)内小区i的上行传输带宽下总的PRB数量;
UEsinr_ul为小区i内每个UE的PUSCH(Physical Uplink Shared Channel,物理上行共享信道)的SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio,信号与干扰加噪声比,即信干噪比),SINRmax_ul为全网UE的PUSCH SINR的最大值;UEsinr_ul可从UE向基站上报的CQI(Channel Quality Indicator,信道质量指示符)和SRS(Sounding Reference Signal,探测参考信号)反馈信息中获取得到。
以小区i为例,在一个时间单位(例如帧)内,小区i的下行PRB资源利用率可根据以下公式(4)计算得到:
…………公式4
其中,公式(4)中的各种小区负载参数说明如下:
NumPRB_d为小区i下行所有已有承载在一个负载统计周期内平均每个时间单位(例如帧)内占用的PRB数量;NumPRB_d可从小区i的基站的调度模块获取得到;
RSBR_d为小区i下行所有已有承载在一个负载统计周期内总的实际服务速率;RSBR_d可从小区i的基站的调度模块获取得到;
Md为在负载统计周期到达时,小区i的下行还存在的且有速率要求的承载的数量;
为小区i的第md个下行承载的下行请求承载速率和下行实际承载速率取较小值,下行请求承载速率要求为GBR速率或者MinBR(最小比特率)速率,下行实际承载速率为MAC(Media Access Control,媒体访问控制)层下行实际调度的速率,的单位与RSBR_d的单位保持一致;是基站配置的参数;
NPRB_d为每个时间单位(例如帧)内小区i的下行传输带宽下总的PRB数量;
UEsinr_dl为小区i内每个UE的PDSCH(Physical Downlink Shared Channel,物理下行共享信道)的SINR,SINRmax_dl为全网UE的PDSCH SINR的最大值;UEsinr_dl可从UE向基站上报的CQI和SRS反馈信息中获取得到。
优选地,以小区i为例,小区i可接纳的最大负载转移量可以按照以下公式计算得到:
max_MobilityLoad_i=Thrd–Load_i……………………公式5
其中,max_MobilityLoad_i为小区i可接纳的最大负载转移量;Thrd为小区i的重负载门限值,若小区的负载超过该门限值则会触发移动负载均衡过程;Load_i为小区i的实际负载量。
优选地,考虑到小区负载量是实时变化的,为了避免目标小区接收源小区转移来的负载量后,由于该目标小区内的原有终端的负载量变化导致目标小区的负载超过重负载门限,因此可根据以下公式计算得到小区可接纳的最大负载转移量:
max_MobilityLoad_i=(Thrd–Load_i)*λ………………公式6
其中,0<λ<1,优选地,λ可取95%左右。
参见图4,为本发明实施例一提供的基站侧的移动负载均衡流程示意图。如图所示,当所述控制节点管辖范围内的小区判决满足移动负载均衡触发条件时,执行以下步骤41~42:
步骤41:判决满足移动负载均衡触发条件的小区向控制节点发送移动负载转移请求,所述移动负载转移请求中携带有本小区的待转移负载量信息;
步骤42:该小区接收到所述控制节点发送的移动负载转移命令后,根据所述移动负载转移命令中携带的最优转移路径的信息进行负载转移,所述移动负载转移命令是所述控制节点根据接收到的移动负载转移请求发送的。其中,控制节点根据接收到的移动负载转移命令进行相关处理的过程(包括最优转移路径的选取以及移动负载转移命令的发送),同前所述,在此不再赘述。
在步骤42中,控制节点发送的移动负载转移命令被发送给其所确定出的最优转移路径上的小区,这些小区包括上述发送移动负载转移请求的小区(即源小区),还包括该源小区的一跳或多跳目标小区。这些目标小区接收到移动负载转移命令后,也会根据该命令进行移动负载转移,从而将源小区的负载量沿最优转移路径转移到最优目标小区。
在步骤42中,为了将发送移动负载转移请求的小区(即源小区)的负载量沿最优转移路径转移到最优目标小区,可采用如下方式实现:调整切换参数,以使终端尽快切换到目标小区;或者将终端切换到目标小区。本发明实施例中对实现负载量转移的方式不做限制。比如,如果第一小区发送了移动负载转移请求,则在第一小区对应的最优转移路径上,第一小区与一跳目标小区之间的重叠覆盖区域内的终端被切换到该一跳目标小区(该终端在切换前属于第一小区),一跳目标小区与二跳目标小区之间的重叠覆盖区域内的终端被切换到二跳目标小区(该终端在切换前属于一跳目标小区),以此类推。
在步骤41中,一个小区的待转移负载量是该小区的候选转移终端集合内的所有或部分终端的负载量之和。
候选转移终端集合中包括至少一个候选转移终端。对于一个小区来说,该小区有可能处于不同的转移路径上,则在每条转移路径上的候选转移终端集合不完全相同。以转移路径i为例,对于转移路径i上的小区_j,小区_j的候选转移终端集合满足以下条件:位于小区_j的边缘,且处于小区_j与小区_j+1的重叠覆盖区域内。其中,小区_j与小区_j+1为转移路径i上两个相邻的小区;j表示到源小区的跳数,0≤j≤N-1,N为候选转移路径i的小区总跳数,j=0时表示对应的小区为候选转移路径i上的源小区。
根据源小区触发的移动负载均衡的方向,候选转移终端的负载量包括上行负载量和下行负载量。其中,如果源小区触发上行移动负载均衡,则需要计算候选转移终端的上行负载量;如果源小区触发下行移动负载均衡,则需要计算候选转移终端的下行负载量;如果源小区触发上下行移动负载均衡,则需要计算候选转移终端的上行负载量和下行负载量。
优选地,以候选转移终端i为例,其上行负载量可根据以下公式计算得到:
………………公式7
其中,RS_C_ul_i为候选转移终端i的上行负载转移量;NumPRB_ul_i为候选转移终端i的上行已有承载在一个负载统计周期内平均每个时间单位内占用总的PRB数量;RSBR_ul_i候选转移终端i的为上行已有承载在一个负载统计周期内总的实际服务速率;为候选转移终端i上行承载的上行请求承载速率和上行实际承载速率取较小值;NPRB_ul为每个时间单位内上行传输带宽下总的PRB数量;UEsinr_ul_i为候选转移终端i的PUSCH的SINR,SINRmax_ul为全网用户的PUSCH SINR在其上行的最大值。
优选地,以候选转移终端i为例,其下行负载量可根据以下公式计算得到:
…………………公式8
其中,RS_C_dl_i为候选转移终端i的下行负载转移量;NumPRB_d为候选转移终端i下行已有承载在一个负载统计周期内平均每个时间单位内占用总的PRB数量;RSBR_dl_i为候选转移终端i下行已有承载在一个负载统计周期内总的实际服务速率;为候选转移终端i下行承载的下行请求承载速率和下行实际承载速率取较小值;NPRB_dl为每个时间单位内下行传输带宽下总的PRB数量;UEsinr_dl_i为候选转移终端i的PDSCH的SINR,SINRmax_dl为全网用户的SINR在其下行的最大值。
通常源小区或基站在移动负载均衡过程中,还要监测源小区的负载量,当源小区的负载量下降到设定阈值(如重负载恢复门限)以下时,结束从该源小区到目标小区的移动负载均衡过程。
通过以上对实施例一的描述可以看出,一方面,由于获取多跳邻小区的负载量作为选取目标小区的依据,扩大了目标小区选取的范围,可实现多跳MLB,目标小区范围的扩大,会使得选取的目标小区更趋向合理;另一方面,在采用最优解算法选取最优转移路径时,考虑到各候选目标小区可接纳的最大转移负载量,从而尽可能避免目标小区的负载因接收源小区转移来的负载而过大,导致***恶化;再一方面,在采用最优解算法选取最优转移路径时,将小区的频谱效率等因素作为选择依据之一,从而考虑到了小区间的差异,使得选取的最优目标小区更趋向于合理。
实施例二
在实施例一的基础上,在小区或基站侧,在进行移动负载转移时,可基于候选转移终端的转移优先级进行移动负载转移。候选转移终端的转移优先级可由基站或小区来计算,也可由基站或小区将候选转移终端的***性能信息上报给控制节点,由控制节点根据候选转移终端的***性能信息计算候选转移终端的转移优先级,并可携带于移动负载转移命令发送给基站或小区。
优选地,作为一种实现方式,在控制节点侧,控制节点管辖范围内的小区上报的负载信息中可包括候选转移终端集合以及候选转移终端的***性能信息。控制节点确定出候选转移路径集合后,针对每条候选路径,根据候选转移路径上除最后一跳小区以外的其他小区上报的负载信息中携带的候选转移终端集合以及候选转移终端的***性能信息,确定候选转移终端的转移优先级,并在发送的移动负载转移命令中携带有所述最优转移路径上的小区的候选转移终端集合以及候选转移终端的优先级,以使所述最优转移路径上的小区按照候选转移终端的转移优先级从高到低的顺序选取候选转移终端进行负载转移。
其中,候选转移终端集合中包括至少一个候选转移终端。以候选转移路径i为例,对于小区_j,小区_j的候选转移终端集合满足以下条件:位于小区_j的边缘,且处于小区_j与小区_j+1的重叠覆盖区域内。其中,小区_j与小区_j+1为两个相邻的小区;j表示到源小区的跳数,0≤j≤N-1,N为候选转移路径i的小区总跳数,j=0时表示对应的小区为候选转移路径i上的源小区。
在实施例二中,按照转移优先级从低到高的顺序,对应候选转移终端的***性能逐渐降低,即,转移优先级越高,对应的***性能越低。
候选转移终端的转移优先级用于表示该候选转移终端进行负载转移时的优先程度。一般地,一个候选转移终端的转移优先级越高,该候选转移终端的负载量越被优先转移到目标小区。
基于以上转移优先级的定义,本发明实施例给出了一种确定候选转移终端的转移优先级的优选计算公式。
首先,按照以下公式进行计算优先级因子:
……公式9
其中,γi表示候选转移终端i的优先级因子;α、β、、θ的取值范围均为[0,1];RSRPi表示候选转移终端i的RSRP;SINRul_i、SINRdl_i分别表示候选转移终端i的PUSCH SINR和PDSCH SINR;Serviceul_i、Servicedl_i分别表示候选转移终端i的上行、下行用户速率;P_sheduleul_i、P_sheduledl_i分别表示候选转移终端i的上行、下行调度概率;RSRPmax,i表示***内所有终端的RSRP中的最大值;SINRul_max,i、SINRdl_maxi,分别表示***内所有终端的PUSCH SINR中的最大值和PDSCH SINR中的最大值;Serviceul_max,i、Servicedl_max,i分别表示***内所有终端的上行用户速率中的最大值和下行用户速率中的最大值;P_sheduleul_max,i、P_sheduledl_max,i分别表示***内所有终端的上行调度概率中的最大值和下行调度概率中的最大值;floor()表示向下取整。
然后,将优先级因子映射为对应的转移优先级。优先级因子γi值越小,则对应的转移优先级越高,即,按照优先级因子从小到大的顺序,对应转移优先级逐渐提高。比如,可对优先级因子γi取倒数后取整,将取整后的结果作为转移优先级的取值,也可以采用其他映射方法,将优先级因子γi映射为对应的转移优先级的取值。
相应地,在小区或基站侧,按照候选转移终端的转移优先级从高到低的顺序选取候选转移终端进行负载转移。具体来说,源小区按照候选转移终端的转移优先级从高到低的顺序,将最优转移路径上的候选转移终端的负载向一跳目标小区转移,一跳目标小区按照候选转移终端的转移优先级从高到低的顺序,将最优转移路径上的候选转移终端的负载向二跳目标小区转移,以此类推,直到该源小区的负载降低到重负载门限以下,或者直到满足其他的移动负载均衡结束条件。
优选地,在小区或基站侧,为了尽量防止移动负载均衡对***性能带来恶化的影响,在根据小区的候选转移终端的负载量确定该小区的待转移负载量的过程中,可按照转移优先级从高到低的顺序对候选转移终端集合内的终端进行排序,并从排序后的集合内从前到后选取前K(K≥1)个候选转移终端,并计算该K个候选转移终端的负载量之和,从而得到小区的待转换负载量。
优选地,K为候选目标小区数量的M倍,M的取值范围优选地可设置为(0,5]。M取值越大,进行负载转移的终端的数量越多,对***性能的影响越大,由于干扰加重可能会带来***恶化;反之,M取值越小,进行负载转移的终端的数量越少,对***影响越小,***性能提升不明显。
通过对实施例二的描述可以看出,由于转移优先级高的终端,其在源小区的***性能较差,更需要转移到邻小区以提高***性能,因此优先将***性能较差的候选转移终端的负载向目标小区转移,一方面可以提高这些终端的***性能,另一方面也有助于整个***的吞吐量的提高。
实施例三
在实施例一或实施例二的基础上,实施例三提供了一种移动负载均衡的源小区对于终端的接纳控制方案。
考虑到触发移动负载均衡的小区中,会有终端请求接入该小区,或者会有终端的状态发生改变,比如终端从飞行模式转换为正常模式,或者会有邻小区的终端请求切换到该小区等情况发生,在实施例三中,可根据终端所在的位置判决是否将终端接入。
实施例三提供的接纳控制策略可包括:
策略一:如果触发移动负载均衡的小区接收到终端的接入请求,则该小区判断该终端是否位于该小区的中心区域,若是则接受该终端的接入请求,从而将该终端接入该小区,否则拒绝该终端的接入请求。其中,当终端接入网络或者从飞行模式转换为正常模式时,均会发起接入请求。
策略二:如果触发移动负载均衡的小区接收到其邻小区发送的切换请求,则该小区判断将要切换来的终端是否位于该小区的中心位置,若是则接受该切换请求,从而将该终端接入该小区,否则拒绝该终端的切换到该小区。
通过实施例三提供的接入控制策略,对于处于重负载小区中心区域的终端发送的网络接入请求,可以将其接入该重负载小区,以提高用户的满意度;或者,对于已经移动到重负小区中心区域的终端,接受该终端的切换请求,以保证该终端的通信业务能够正常进行,对于处于重负载小区边缘区域的终端拒绝发送的网络接入,从而接入到重负载小区的邻近的较轻负荷小区,也就相当于执行了一次负荷转移,这样也提升了***的吞吐量。
实施例四
为了尽量避免因移动负载均衡给***性能带来的恶化影响,优选地,在实施例一、实施例二或实施例三的基础上,实施例四还提供了以下优化方案:
小区或基站在移动负载均衡过程中统计***性能,并当根据统计得到的***性能指标判决***性能下降到设定阈值以下时,结束当前进行的移动负载均衡过程,并根据最优转移路径进行参数回退,该最优转移路径即为发生负载转移的路径。所述参数回退是指,对因所述移动负载均衡过程而改变的参数进行恢复,即,对因移动负载均衡需要而改变数值的参数,将其恢复到改变之前。
作为一种优选实现方式,在小区或基站侧,小区或基站在移动负载均衡过程中统计***性能,当根据统计得到的***性能指标判决***性能下降到设定门限以下时,向控制节点发送移动负载转移终止请求;在控制节点侧,控制节点接收到移动负载转移终止请求后,根据该移动负载转移终止请求确定对应的转移路径,向该移动负载转移终止请求所对应的转移路径上的小区发送移动负载转移终止命令;在小区或基站侧,小区后基站接收到移动负载转移终止命令后,终止当前进行的移动负载转移过程并进行参数回退。
优选地,小区或基站所统计的***性能指标可包括以下KPI(KeyPerformance Indicator,关键性能指标)指标中的一种或多种:掉话率、无线链路失败率、切换失败率、接纳成功率等,由于负载导致的性能指标,如:RRC(Radio Resource Control,无线资源控制)连接建立失败率、E-RAB(evoled-Radio Access Bearer,增强型无线接入承载)连接建立失败率、RRC连接释放率、E-RAB异常释放率等,还可以包括转移路径上的源小区(即触发移动负载均衡过程的小区)的负荷。在源小区的负荷上升的情况下,表明源小区性能恶化,需要终止移动负载均衡。
相应的,根据上述统计的结果,小区或基站可进行如下操作:
(1)如果KPI指标没有明显恶化则继续进行当前执行的移动负载均衡;
(2)如果KPI指标恶化严重(如切换失败率过高)或者负载量已经降低到设定门限(如重负载恢复门限),则向控制节点发送移动负载转移终止请求。
优选地,小区或基站所统计的***性能指标中包括过晚切换概率、过早切换概率、错误切换概率等。在统计过晚切换概率、过早切换概率、错误切换概率的情况下,在进行参数回退时,以小区_j与小区_j+1为最优转移路径上任意两个相邻的小区为例,可包括以下情况:
情况一:如果小区_j根据统计结果确定发生了过晚切换,表明从小区_j到小区_j+1切换的条件偏高,因此将小区_j到小区_j+1的CIO(CellIndividual Offset,小区个性化偏移)上调,并更新该CIO的取值范围,使该取值范围的下限大于发生过晚切换时的CIO的取值,使后续对该CIO调整时调整后的CIO值不会低于该下限值,从而避免后续对该CIO调整后再次发生过晚切换的情况。
比如,小区_j到小区_j+1的CIO的取值范围为[-2,5],该CIO=0的情况下,根据统计结果确定发生了过晚切换,则将该CIO的取值上调为CIO=0+step(step为调整补偿,是正值),并将该CIO的取值范围调整为(0,5],该取值范围内不包含0。
情况二:如果小区_j根据统计结果确定发生了过早切换,表明从小区_j到小区_j+1切换的条件偏小,因此将小区_j到小区_j+1的CIO下调,并更新该CIO的取值范围,使该取值范围中的上限值小于发生过早切换时的CIO的取值,使后续对该CIO调整时调整后的CIO值不会高于该上限值,从而避免后续对该CIO调整后再次发生过早切换的情况。
比如,小区_j到小区_j+1的CIO的取值范围为[-2,5],该CIO=0的情况下,根据统计结果确定发生了过早切换,则将该CIO的取值下调为CIO=0-step(step为调整补偿,是正值),并将该CIO的取值范围调整为[-2,0),该取值范围内不包含0。
情况三:如果小区_j根据统计结果确定发生了切换错误,则将小区_j到小区_j+1的CIO下调,并通知小区_j+1将小区_j+1到小区_j的CIO下调,并更新该CIO的取值范围,使该取值范围中的上限值小于发生错误切换时所述CIO的取值,从而避免后续对该CIO调整后再次发生错误切换的情况。
比如,小区_j到小区_j+1的CIO1以及小区_j+1到小区_j的CIO2的取值范围均为[-2,5],该CIO1=0、CIO2=1的情况下,根据统计结果确定发生了错误切换,则将CIO1的取值下调为CIO=0-step(step为调整补偿,是正值),将CIO2的取值下调为CIO2=1-step,并将CIO1的取值范围调整为[-2,0),该取值范围内不包含0,将CIO2的取值范围调整为[-2,1),该取值范围内不包含1。
通过上述根据不同情况调整CIO的操作,可以保证尽量避免小区间的MLB继续产生“乒乓效应”的恶化。
进一步地,还可获取参数回退之前的历史切换失败率等指标,如果参数回退之前的历史切换失败率等性能指标出现了不能接受的程度,比如,历史切换失败率高于阈值,则关闭本小区的移动负载均衡功能,以防止***性能进一步恶化。优选地,可获取参数回退之前的近一段时间内的历史切换失败率并据此判断是否需要关闭移动负载均衡功能。
比如,如果小区A在参数回退前的从小区A到小区B的历史切换失败率高于设定阈值,则小区A关闭本小区的移动负载均衡功能。通常在这种情况下,小区B也会统计出在参数回退前的从小区A到小区B的历史切换失败率高于设定阈值,因此小区B也会关闭本小区的移动负载均衡功能。所述阈值可根据经验值确定或根据***要求确定,优选地,可设置该阈值的取值为0~3%(不包含0)。
通过上述对实施例四的描述可以看出,通过周期进行***KPI指标统计,并在根据统计结果发现***性能恶化时,可及时采取相应措施以避免***性能的进一步恶化。
为了更清楚地理解本发明实施例,下面结合图3所示的小区分布图为例进行说明。图中的每个六边形代表一个小区,一个基站下有3个小区,六边形中的数字代表该小区的小区ID。每个六边形的填充颜色代表相应小区的负载量大小,按照负载量从小到大依次是:白色填充的小区(轻负载小区)、浅灰色填充的小区(中等负载小区)、深灰色填充的小区(重负载小区)。箭头方向为负载转移的方向。
小区20(即小区ID=20)的周围都是重负载小区,如果小区20周围的重负载小区都向小区20转移负载,则小区20的负载会升高至中等负载小区甚至是重负载小区,造成乒乓切换。如果采用本发明实施例的方案,采取对候选目标小区预估可接纳的最大转移量,并根据终端的转移优先级进行负载转移,就会减少此问题产生。
小区17的周围一跳的小区中没有轻负载小区,采用本发明实施例的方案可进行两跳以上MLB将负载转移到小区13,由小区13转移到小区14,再由小区14转移到小区9。
如果小区37和小区1的负载都向小区14转移,则就会导致小区14负载堆积。如果采用本发明实施例提供的方案,则可以将小区37的负载转移至小区36,小区17将负载转移到小区14,再由小区14转移到小区9,小区1的负载转移至小区6。如果通过两跳MLB进行负载转移仍不能满足要求,则可以采取更多跳的MLB负载转移。
如果小区39和小区44都向小区40转移负载,则同样会造成小区40的负载堆积。采用本发明实施例提供的方案,通过求最优解的方式选取最优转移路径,可将小区44的负载转移到小区40,并将小区39的负载转移至小区41。
综上所述,本发明的上述实施例中,控制节点管辖范围内的小区向该控制节点上报负载信息。当一小区(比如第一小区)触发移动负载均衡时,向控制节点发送移动负载转移请求,控制节点基于该请求,利用管辖范围内的所有小区上报的负载信息为该第一小区确定最优转移路径,并向所述最优转移路径上的小区发送移动负载转移命令,以使所述最优转移路径上的小区按照所述最优转移路径进行负载转移。由于控制节点利用管辖范围内的所有小区的当前负载情况作为选择最优转移路径的依据,从而可以兼顾其他小区的移动负载转移情况进行综合考虑,尽量避免目标小区因接收转移来的负载导致负载过大的情况。
进一步地,在在选择最优转移路径时还依据各小区的频谱效率,从而考虑到不同小区的频谱效率差异,使得选择出的目标小区更加合理。
再一方面,由于在为触发移动负载均衡的小区确定候选目标小区时,将与该小区相邻与一跳至N跳的小区均考虑在内,从而实现了多跳移动负载均衡,扩大了目标小区的选择范围。
由此可见,通过以上几个方面或其结合,使得为源小区选择出的目标小区更为合理。
基于相同的技术构思,本发明实施例还提供了一种控制节点设备和基站。
参见图5,为本发明实施例提供的控制节点设备的结构示意图。如图所示,该控制节点设备可包括:接收模块51、移动负载转移决策模块52、发送模块53,其中:
接收模块51用于接收本控制节点设备管辖范围内的第一小区发送的移动负载转移请求,所述移动负载转移请求是所述第一小区判决满足移动负载均衡触发条件时发送的,所述移动负载转移请求中携带所述第一小区的待转移负载量信息;移动负载转移决策模块52用于根据所述移动负载转移请求,利用管辖范围内的所有小区上报的负载信息,为所述第一小区确定最优转移路径;发送模块53用于向所述最优转移路径上的小区发送移动负载转移命令,所述移动负载转移命令中携带所述最优转移路径的信息,以使所述最优转移路径上的小区按照所述最优转移路径进行负载转移。
其中,小区上报的负载信息包括小区的负载量、可接纳的最大负载转移量、小区频谱效率,移动负载转移决策模块52具体用于:
根据所述控制节点管辖范围内的所有小区的负载量,为每个负载量超过重负载门限的小区确定候选转移路径集合,每条候选转移路径上包括源小区和候选目标小区,所述源小区为负载量超过重负载门限的小区,所述候选目标小区包括与源小区相邻一跳的小区或与源小区相邻一跳到N跳的小区,N为大于1的整数;以及,根据每条候选转移路径上的源小区的待转移负载量、候选目标小区可接纳的最大负载转移量、相邻两个小区的频谱效率之比,为所述第一小区从所述第一小区的候选转移路径集合中选取最优转移路径。
优选地,小区上报的负载信息中还包括候选转移终端集合以及候选转移终端的***性能信息。移动负载转移决策模块52还可在确定出候选转移路径集合后,针对每条候选路径,根据候选转移路径上除最后一跳小区以外的其他小区上报的负载信息中携带的候选转移终端集合以及候选转移终端的***性能信息,确定候选转移终端的转移优先级,按照转移优先级从低到高的顺序,候选转移终端的***性能逐渐降低。相应地,所述移动负载转移命令中还携带有所述最优转移路径上的小区的候选转移终端集合以及候选转移终端的优先级,以使所述最优转移路径上的小区按照候选转移终端的转移优先级从高到低的顺序选取候选转移终端进行负载转移。
优选地,移动负载转移决策模块52可按照公式9确定候选转移终端的转移优先级因子,然后将转移优先级因子映射为对应的转移优先级,按照转移优先级因子从小到大的顺序,对应的转移优先级逐渐提高。
优选地,接收模块51还可接收管辖范围内的小区发送的移动负载转移终止请求,所述移动负载转移终止请求是所述控制节点管辖范围内的小区根据接收到的移动负载转移命令进行移动负载转移的过程中根据统计到的***性能指标判决***性能下降到设定门限以下时发送的。相应地,移动负载转移决策模块52还可根据所述移动负载转移终止请求确定对应的转移路径,并通过所述发送模块向所述移动负载转移终止请求所对应的转移路径上的小区发送移动负载转移终止命令,所述移动负载转移终止命令用于指示终止移动负载转移过程并进行参数回退。
优选地,候选转移路径i为任意一条候选转移路径,所述候选转移路径i上的候选目标小区满足的条件同前所述,在此不再赘述。
参见图6,为本发明实施例提供的基站的结构示意图。如图所示,该基站可包括:统计及上报模块61、移动负载转移请求模块62、移动负载转移执行模块63,并可进一步包括:统计模块64、移动负载转移终止请求模块65和移动负载转移终止执行模块66,图中的虚线表示相关两个模块之间可能存在连接关系,也可以不存在连接关系。其中:
统计及上报模块61用于向管辖本基站的小区的控制节点上报负载信息,所述负载信息包括小区的负载量、可接纳的最大负载转移量、小区频谱效率;
移动负载转移请求模块62用于当判决本基站的小区满足移动负载均衡触发条件时,向所述控制节点发送移动负载转移请求,所述移动负载转移请求中携带有本小区的待转移负载量信息;
移动负载转移执行模块63用于当接收到所述控制节点发送的移动负载转移命令后,根据所述移动负载转移命令中携带的最优转移路径的信息进行负载转移,所述移动负载转移命令是所述控制节点根据接收到的移动负载转移请求发送的;其中,所述最优转移路径是所述控制节点通过以下步骤确定出来的:
根据所述控制节点管辖范围内的所有小区的负载量,为每个负载量超过重负载门限的小区确定候选转移路径集合,每条候选转移路径上包括源小区和候选目标小区,所述源小区为负载量超过重负载门限的小区,所述候选目标小区包括与源小区相邻一跳的小区或与源小区相邻一跳到N跳的小区,N为大于1的整数;根据每条候选转移路径上的源小区的待转移负载量、候选目标小区可接纳的最大负载转移量、相邻两个小区的频谱效率之比,为发送移动负载转移请求的小区从所述该小区的候选转移路径集合中选取最优转移路径。
优选地,统计及上报模块61还可确定候选转移终端集合以及候选转移终端的转移优先级;或者,确定候选转移终端集合以及候选转移终端的***性能信息,并将候选转移终端集合以及候选转移终端的***性能信息上报给所述控制节点。所述移动负载转移命令中还携带有候选转移终端集合以及候选转移终端的优先级。移动负载转移执行模块63可按照候选转移终端的转移优先级从高到低的顺序从候选转移终端集合中选取候选转移终端,其中,候选转移终端的转移优先级是本小区确定出来的,或者是从接收到的移动负载转移命令中获取到的;根据所述移动负载转移命令中携带的最优转移路径,将选取的候选转移终端的负载转移到所述最优转移路径上的下一跳小区。
优选地,统计及上报模块61可在确定候选转移终端集合时,对于候选转移路径i上的小区_j,小区_j的候选转移终端集合满足以下条件:位于小区_j的边缘,且处于小区_j与小区_j+1的重叠覆盖区域内;其中,候选转移路径i为任意一条候选转移路径;小区_j与小区_j+1为候选转移路径i上两个相邻的小区;j表示到源小区的跳数,0≤j≤N-1,N为候选转移路径i的小区总跳数,j=0时表示对应的小区为候选转移路径i上的源小区。
优选地,统计及上报模块61可在确定候选转移终端的转移优先级时,按照公式9确定候选转移终端的转移优先级因子,然后将转移优先级因子映射为对应的转移优先级,按照转移优先级因子从小到大的顺序,对应的转移优先级逐渐提高。
优选地,统计模块64用于在所述移动负载转移执行模块根据所述移动负载转移命令中携带的最优转移路径的信息进行负载转移的过程中,统计***性能;移动负载转移终止请求模块65用于:若根据统计得到的***性能指标判决***性能下降到设定门限以下,则向所述控制节点发送移动负载转移终止请求;移动负载转移终止执行模块66用于:当接收到所述控制节点发送的移动负载转移终止命令后,终止当前进行的移动负载转移过程并进行参数回退,所述移动负载转移终止命令是所述控制节点根据接收到的移动负载转移终止请求后向对应的转移路径上的小区发送的。
优选地,统计的***性能指标中包括过晚切换概率、过早切换概率、错误切换概率;移动负载转移终止执行模块66具体用于:
若根据所述过晚切换概率、过早切换概率、错误切换概率的统计结果确定发生了过晚切换,则将本小区到下一跳小区的小区个性化偏移CIO上调,并更新所述CIO的取值范围,使所述取值范围的下限大于发生过晚切换时所述CIO的取值;
若根据所述过晚切换概率、过早切换概率、错误切换概率的统计结果确定发生了过早切换,则将本小区到下一跳小区的CIO下调,并更新所述CIO的取值范围,使所述取值范围中的上限值小于发生过早切换时所述CIO的取值;
若根据所述过晚切换概率、过早切换概率、错误切换概率的统计结果确定发生了切换错误,则将本小区到下一跳小区的CIO下调,并通知所述下一跳小区将所述下一跳小区到本小区的CIO下调,并更新所述CIO的取值范围,使所述取值范围中的上限值小于发生错误切换时所述CIO的取值。
其中,所述下一跳小区是当前被终止的移动负载转移过程所对应的转移路径上,所述本小区的下一跳小区。
优选地,移动负载转移终止执行模块66还可用于:在进行参数回退之后,获取参数回退之前的历史切换失败率,如果参数回退之前的历史切换失败率高于设定阈值,则关闭本小区的移动负载均衡功能。
优选地,统计及上报模块61还可确定候选转移终端集合以及候选转移终端的转移优先级;或者,确定候选转移终端集合以及候选转移终端的***性能信息,并将候选转移终端集合以及候选转移终端的***性能信息上报给所述控制节点,所述移动负载转移命令中还携带有候选转移终端集合以及候选转移终端的优先级。相应地,统计及上报模块61在确定待转移负载量时,按照转移优先级从高到低的顺序从候选转移终端集合内选取至少1个候选转移终端,将选取的所有候选转移终端的负载量之和,确定为待转移负载量。
综上所述,本发明实施例提供的移动负载均衡方案充分利用现网已有统计数据,最优解算法等,改变业务负载分布,使无线资源保持较高的利用效率,同时保证已建立的业务的QoS,使得各个小区之间的负载更加平衡,***的容量得到提升,减少拥塞造成的性能恶化。提高了MLB的适合度和准确度、提高切换性能和用户满意度、降低用户掉话率、降低了KPI指标的恶化,对无线网络***邻区规划有重要意义。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器,使得通过该计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令可实现流程图中的一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图的一个流程或多个流程和/或方框图的一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。