CN107911849B - 一种lte***接纳控制判决中的接入抢占方法 - Google Patents

一种lte***接纳控制判决中的接入抢占方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种LTE***接纳控制判决中的接入抢占方法，包括：统计基站当前资源的使用情况判断是否满足触发接入抢占条件；在满足触发接入抢占条件时，遍历所有连接态UE，寻找可被执行释放的UE；在满足触发接入抢占条件且存在可被执行释放的UE时，根据请求接入的对象选择通过UE的业务类型、或者其承载的ARP和QCI信息来判决是否可以发起抢占，并在可以发起抢占时，释放寻找到的可被执行释放的UE并允许请求对象接入基站。通过该方法能够在资源受限时及时处理像VOLTE这样高优先级用户的紧急业务，提高LTE***的接入性能和资源利用率。

Description

一种LTE***接纳控制判决中的接入抢占方法
技术领域
本发明涉及LTE***无线接入技术领域，尤其涉及一种接纳控制功能中的接入抢占策略。
背景技术
由于空口无线资源和设备硬件资源的限制，要保证承载的服务质量(QualityofService，QoS)，基站只能支持一定数目的用户和承载。为了在保证已接入承载的QoS前提下，尽可能多地接入用户和承载，基站需要对请求接入的用户和建立的承载进行接纳控制，从而提高***的容量和资源利用率。
接纳控制功能的应用场景如图1所示，包括三种情况，分别是：第一，用户在空闲态下的初始业务连接或接收到寻呼消息需要建立连接时，用户向基站发送RRC连接建立请求消息，然后基站根据接纳控制算法判断是否可以建立RRC连接；第二，核心网向基站发送承载建立请求或者承载修改请求时，基站根据接收的消息判断是否可以接纳消息中携带的承载；第三，当连接态用户由其他小区切换到当前小区时，目标小区需要对该用户进行接纳判决。
长期演进技术(Long Term Evolution，LTE)为共享资源***，所有用户通过调度共享资源。当***中有几个大数据量的用户时，有可能占满所有资源，根据传统接纳控制策略，此时其他用户将无法接入，包括需要处理紧急业务的高优先级用户都被拒绝接入。而根据一些运营商需求，像VOLTE这样高优先级用户进行语音等业务时，具有更高优先级，应该优先分配资源。
因此，需要根据图1所示的三种场景分别制定相应的接入抢占策略，当资源达到门限值时，可根据业务类型、QCI、ARP等信息进行接入抢占，从而在小区负荷范围内提高整个LTE***的接入性能和资源利用率。
发明内容
本发明的目的是为了支持接纳控制判决中某项资源受限时的接入抢占功能，从而能够在资源受限时及时处理像VOLTE这样高优先级用户的紧急业务，提高LTE***的接入性能和资源利用率。
为解决上述问题，本发明公开一种LTE***接纳控制判决中的接入抢占方法，具体包括：
统计基站当前资源的使用情况，包括激活承载数、连接态UE数和上下行PRB利用率；并实时更新上下行PRB利用率；
将统计到的当前资源使用情况与运营商设置的各资源接纳控制的门限值进行比较，并判断是否满足触发接入抢占条件；
在满足触发接入抢占条件时，遍历所有连接态UE，寻找可被执行释放的UE；
在满足触发接入抢占条件且存在可被执行释放的UE时，根据请求接入的对象选择通过UE的业务类型、或者其承载的ARP和QCI信息来判决是否可以发起抢占，并在可以发起抢占时，释放寻找到的可被执行释放的UE并允许请求对象接入基站；
其中，请求接入的对象包括：用户在空闲态下的初始业务连接或接收到寻呼消息需要建立连接的用户、发送承载建立或承载修改请求的核心网、由其他小区切换到当前小区的连接态用户，并分别对应触发RRC抢占、承载抢占、切换抢占。
作为一种优选方案，根据触发接入抢占标识判断是否满足触发接入抢占条件，触发接入抢占标识是：
Figure GDA0002702936340000021
当S＝TRUE，满足触发接入抢占条件；
式中，NERAB、NUE、NPRB_UL、NPRB_DL分别表示当前激活承载数、连接态UE数、上行PRB利用率和下行PRB利用率；THERAB、THUE、THPRB_UL和THPRB_DL分别表示运营商设置的最大激活承载数、最大连接态UE数、上行PRB利用率门限值、上行PRB利用率门限值。
作为一种优选方案，可被执行释放的UE是指：允许被抢占且优先级最低的UE。
作为一种优选方案，在触发RRC抢占，根据ARP判断UE的优先级；在触发承载抢占和切换抢占时，根据ARP和QCI判断UE的优先级，且在判断UE优先级时，首先比较ARP，若ARP相同再比较QCI；APR取值越低，QCI优先级取值越低，则优先级越高。
作为一种优选方案，允许被抢占的用户是指除不允许被抢占的用户以外的连接态用户，不允许被抢占的用户包括UE属性Pre-emption Vulnerability为不能被抢占，UE的RRC建立原因为emergency或high Priority Access或mo-VoiceCall-v1280，或者UE被标记为VOLTE用户中的任意一种。
作为一种优选方案，触发RRC抢占的条件是连接态UE数NUE达到接纳控制门限THUE；当满足触发RRC抢占条件且存在可被执行释放的UE时，根据RRC建立原因来判决是否可以发起抢占，并根据ARP选择低优先级的用户执行RRC释放；RRC建立原因包括emergency、highPriority Access和mo-VoiceCall-v1280。
作为一种优选方案，在RRC连接建立请求阶段将所有UE都接入，并对每个UE都设定一个定时器；定时器正在运行时，允许该UE所有承载的添加，并根据是否有QCI1的承载建立来判断该UE是否为VOLTE用户；待定时器超时后再判断是否满足触发接入抢占条件。
作为一种优选方案，定时器的定时范围为3～5S。
作为一种优选方案，触发承载抢占的条件是激活承载数或者PRB利用率达到接入门限值；当满足触发承载抢占条件且存在可被执行释放的UE时，根据新建承载与可被执行释放的UE的ARP和QCI信息的优先级比较结果来判决是否可以发起抢占。
作为一种优选方案，在触发承载抢占时，若有用户接入首先需要允许用户接入，当激活承载数或者PRB利用率达到接入门限值时，如果RRC抢占阶段的定时器还在运行，允许所有承载的接入，根据是否有QCI1的承载来判断是否为VOLTE用户；待定时器超时后，再根据是否为VOLTE用户判断能否发起RRC抢占；若此时该UE有新承载建立，再根据承载的ARP和QCI信息判断是否进行承载抢占。
作为一种优选方案，触发切换抢占的条件是激活承载数或者PRB利用率达到接入门限值；当满足切换抢占条件且存在可被执行释放的UE时，根据切换请求信息中承载与可被执行释放的UE的ARP和QCI信息的优先级比较结果来判决是否可以发起抢占。
有益效果：
本发明针对LTE***的接入抢占方法，支持接纳控制判决中某项资源受限时的接入抢占功能，当资源达到门限值时，可根据业务类型、QCI、ARP等信息进行接入抢占，使得像VOLTE这样高优先级用户进行语音等业务时能够优先分配资源，有效提高LTE***的接入性能和资源利用率。
附图说明
图1为接纳控制功能应用场景示意图；
图2寻找最低优先级用户流程图；
图3RRC抢占流程图；
图4承载抢占流程图；
图5切换抢占流程图。
具体实施方式
在描述具体实施例前先对本发明涉及到专有名词解释如下：
RRC,Radio Resource Control，无线资源控制；
ARP,Allocation and retention priority，分配和保留优先级；
QCI,QoS Class Identifier，QoS等级标识；
PRB,Physical Resource Block，物理资源块；
Pre-emption Vulnerability,被抢占能力；
Not pre-emptable,不能被抢占；
本发明提供一种LTE***接纳控制判决中的接入抢占方法，具体包括如下步骤：
步骤一、统计并实时更新基站当前资源的使用情况，包括激活承载数、连接态UE数和上下行PRB利用率；
步骤二、比较步骤一中统计的资源利用率与运营商设置的各个因素的门限值，判断是否有可用资源；
步骤三、当资源利用率达到门限值时，根据QCI，ARP等信息寻找优先级最低的用户；
步骤四、用户向***发送接入请求，当资源受限时，根据不同接入场景分别进行RRC抢占、承载抢占和切换抢占。
本发明针对LTE***的接入抢占策略，使得像VOLTE这样高优先级用户，在资源受限环境下进行语音等业务。主要根据业务类型、ARP和QCI等信息进行接入抢占，优先分配资源，从而有效提高LTE***的接入性能和资源利用率。
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
步骤一：统计并实时更新基站当前资源的使用情况，得到此时激活承载数为NERAB，连接态UE数NUE，上行PRB利用率NPRB_UL，下行PRB利用率NPRB_DL；并在在资源管理***中实时更新NPRB_UL，NPRB_DL数据。
步骤二：比较步骤一中统计的资源利用率和运营商设置的各个因素的门限值，判断是否有可用资源。
设THERAB，THUE，THPRB_UL和THPRB_DL分别表示运营商设置的最大激活承载数，最大连接态UE数，上下行PRB利用率门限值，则是否触发接入抢占标识具体如下：
Figure GDA0002702936340000051
式中，NERAB、NUE、NPRB_UL、NPRB_DL分别表示当前激活承载数、连接态UE数、上行PRB利用率和下行PRB利用率；THERAB、THUE、THPRB_UL和THPRB_DL分别表示运营商设置的最大激活承载数、最大连接态UE数、上行PRB利用率门限值、上行PRB利用率门限值。
当NERAB、NUE、NPRB_UL、NPRB_DL这四个因素中的任意一个达到其对应的门限值时，则标识S＝TRUE，满足触发接入抢占条件。
步骤三：当资源达到门限值，即触发接入抢占标识S＝TRUE时，根据ARP、QCI等信息寻找优先级最低的用户。
比较优先级时首先比较ARP，若ARP相同再比较QCI。APR值越低，QCI值越低，优先级越高。但，如果用户属性Pre-emption Vulnerability为不能被抢占Not pre-emptable，或者UE的RRC建立优先级比较高、业务比较紧急(包括emergency、highPriorityAccess、mo-VoiceCall-v1280)，或者UE被标记为VOLTE用户，则该用户不允许被抢占，返回结果为空。
结合图2所示，首先，根据对所有连接态UE进行升序排序并形成UE列表。其中，ARP表示分配和保留优先级，有不同的取值，通常取值0～15，不同的ARP值对应不同的优先级；QCI是承载的QoS等级标识，有不同的取值，通常取值1～9，分别对应不同的承载业务，也对应不同的QCI优先级取值。ARP取值越低，QCI优先级取值越低，优先级越高，UE排序越靠后。
然后，从第一个UE开始遍历排序后的UE列表，如果用户属性Pre-emptionVulnerability为Not pre-emptable，或者UE的RRC建立原因为emergency或high PriorityAccess或mo-VoiceCall-v1280，或者UE被标记为VOLTE用户，则该用户不允许被抢占，从下一个用户继续寻找比较，直到最后找到优先级较低且允许被抢占的用户，如果找不到则返回空。
步骤四：用户向***发送接入请求，当资源受限时，根据图1的三种接纳控制应用场景分别进行RRC抢占、承载抢占和切换抢占。
1)RRC抢占：
RRC抢占是在小区用户数达到接纳控制门限时触发，即NUE≥THUE时，根据RRC建立原因(emergency、high Priority Access、mo-VoiceCall-v1280)来判决是否可以发起抢占，被抢占用户是根据ARP选择低优先级用户执行RRC释放。
需要说明的是，不同的业务类型对应不同的RRC建立原因。当业务类型为紧急通话业务、高优先级接入业务、VOLTE业务时，其对应的RRC建立原因分别为emergency、highPriority Access、mo-VoiceCall-v1280，此时UE的等级较高，可以发起抢占。
但是，目前RRC建立原因无法识别被叫VOLTE，而主叫VOLTE通过RRC建立原因mo-VoiceCall-v1280来识别也是3GPP在R12协议版本上新增的，对R12以前的老终端无效。因此，为了完全识别VOLTE用户，在RRC连接建立请求阶段将所有UE都接入，然后对每个UE都设定一个定时器，等定时器超时后再进行门限判断。
具体可根据是否有QCI1的承载建立来判断是否是VOLTE用户。QCI是承载的QoS等级标识，有不同的取值，通常取值1～9，分别对应不同的承载业务，***设备规范明确要求，无论VOLTE语音还是视频都必然有QCI1承载建立，因此，通过QCI1承载判断是否为VOLTE用户比较精确。当连接态UE数或者激活承载数或者PRB利用率达到门限值时，则根据步骤三的寻找结果释放优先级较低的用户，如果步骤三返回结果为空，表明其他用户不能被抢占，此时只能释放自己。
其中，定时器的作用是：在定时器时间内，允许该UE的所有承载的建立，识别是否是VOLTE用户；等定时器超时后再进行门限判断，当资源达到门限值时，如果是VOLTE用户，可以发起抢占，如果不是VOLTE，再把这个用户释放掉。定时器设置的时间只需确保在这个时间内，UE在RRC连接成功后其业务承载(对于VOLTE用户就包括QCI1承载)能够建立完成即可。但也不能太长，否则影响抢占功能的及时性，在正常情况下，RRC连接、承载建立都是瞬时完成的。定时器合理的取值范围为3～5s，通常设定3s就能确保UE承载能建立完成，也不会因等待时间太长影响及时性。
结合图3所示的RRC抢占流程，为了完全识别VOLTE用户，在RRC连接建立请求阶段将所有UE都接入，然后对每个UE都设定一个3s定时器。
如果定时器正在运行，此时允许该UE所有承载的添加，当UE建立QCI1的承载时则标记该UE为VOLTE用户；如果定时器超时，则停止该定时器并进行门限判断是否触发抢占流程。
当连接态UE数或者激活承载数或者PRB利用率达到门限值时，则根据步骤三的寻找结果作如下判断：如果步骤三返回结果不为空并且请求接入UE的等级高于找到的低优先级用户，则UE接入成功，并释放步骤三返回的低优先级用户；如果步骤三返回结果为空或者请求接入UE的优先级较低，表明其他用户不能被抢占，此时只能释放自己，UE接入失败。
2)承载抢占：
当激活承载数或者PRB利用率达到接入门限值时，即NERAB≥THERAB或NPRB_UL≥THPRB_UL或NPRB_DL≥THPRB_DL时，根据新建承载的QCI和ARP等信息以及步骤三的寻找结果来判决是否可以发起抢占，并选择优先级较低的UE执行释放，如果步骤三返回结果为空，表明其他用户不能被抢占，此时只能拒绝承载建立。
结合图4所示的承载抢占流程，当激活承载数或者PRB利用率达到接入门限值时，如果RRC阶段的接入抢占等待的定时器还在运行，则承载接入成功，此时接入该UE(即设定该定时器的UE)的所有承载，待定时器超时后再判断是否释放；如果定时器超时，则根据步骤三的寻找结果作如下判断：如果步骤三返回结果不为空并且请求接入承载的ARP、QCI等级高于找到的低优先级用户，则承载接入成功，并释放步骤三返回的低优先级用户；如果步骤三返回结果为空或者请求接入承载的优先级较低，表明其他用户不能被抢占，此时只能拒绝承载接入。
值得注意的是，前面也提到过，为了完全识别VOLTE用户，首先需要允许用户接入，定时器时间内允许所有承载的接入，根据是否有QCI1的承载来判断是否是VOLTE用户；等定时器超时后再进行门限判断，根据是否是VOLTE用户判断能否发起RRC抢占，如果此时该UE还有新承载建立，再根据承载优先级信息(即ARP和QCI信息)判断是否进行承载抢占。因此，该阶段的抢占需要考虑RRC抢占时UE设定的定时器。
3)切换抢占：
当PRB利用率达到因切换接入的PRB门限值时，即NPRB_UL≥THPRB_UL或NPRB_DL≥THPRB_DL时，根据切换请求信息中承载的QCI和ARP等信息以及步骤三的寻找结果来判决是否可以发起抢占，并选择优先级较低的UE执行释放，如果步骤三返回结果为空，表明其他用户不能被抢占，此时只能拒绝切换接入。
需要说明的是，从实现流程来看切换抢占和承载抢占都是基于承载的抢占，但从上述描述可以看出实际两者是不同的流程，接入门限值也不同，此处不再赘述。
结合图5所示的切换抢占流程，当激活承载数或者PRB利用率达到切换接入门限值时，则根据步骤三的寻找结果作如下判断：如果步骤三返回结果不为空并且切换请求信息中承载的ARP、QCI等级高于找到的低优先级用户，则切换接入成功，并释放步骤三返回的低优先级用户；如果步骤三返回结果为空或者切换请求信息中承载的优先级较低，表明其他用户不能被抢占，此时只能拒绝切换接入。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种LTE***接纳控制判决中的接入抢占方法，其特征在于，包括：
统计基站当前资源的使用情况，包括激活承载数、连接态UE数和上下行物理资源块PRB利用率；并实时更新上下行物理资源块PRB利用率；
将统计到的当前资源使用情况与运营商设置的各资源接纳控制的门限值进行比较，并判断是否满足触发接入抢占条件；
在满足触发接入抢占条件时，遍历所有连接态UE，寻找可被执行释放的UE；
在满足触发接入抢占条件且存在可被执行释放的UE时，根据请求接入的对象选择通过UE的业务类型、或者其承载的分配和保留优先级ARP和服务质量等级标识QCI信息来判决是否可以发起抢占，并在可以发起抢占时，释放寻找到的可被执行释放的UE并允许请求对象接入基站；
其中，请求接入的对象包括：用户在空闲态下的初始业务连接或接收到寻呼消息需要建立连接的用户、发送承载建立或承载修改请求的核心网、由其他小区切换到当前小区的连接态用户，并分别对应触发无线资源控制RRC抢占、承载抢占、切换抢占；
其中，触发无线资源控制RRC抢占的条件是：连接态UE数NUE达到接纳控制门限THUE；当满足触发无线资源控制RRC抢占条件且存在可被执行释放的UE时，根据无线资源控制RRC建立原因来判决是否可以发起抢占，并根据分配和保留优先级ARP选择低优先级的用户执行无线资源控制RRC释放；
触发承载抢占和切换抢占的条件是：激活承载数或者物理资源块PRB利用率达到接入门限值；当满足触发承载抢占条件且存在可被执行释放的UE时，根据新建承载与可被执行释放的UE的分配和保留优先级ARP和服务质量等级标识QCI信息的优先级比较结果来判决是否可以发起抢占；当满足切换抢占条件且存在可被执行释放的UE时，根据切换请求信息中承载与可被执行释放的UE的分配和保留优先级ARP和服务质量等级标识QCI信息的优先级比较结果来判决是否可以发起抢占。
2.如权利要求1所述的接入抢占方法，其特征在于，根据触发接入抢占标识判断是否满足触发接入抢占条件，触发接入抢占标识是：
Figure FDA0002775937060000021
当S＝TRUE，满足触发接入抢占条件；
式中，NERAB、NUE、NPRB_UL、NPRB_DL分别表示当前激活承载数、连接态UE数、上行物理资源块PRB利用率和下行物理资源块PRB利用率；THERAB、THUE、THPRB_UL和THPRB_DL分别表示运营商设置的最大激活承载数、最大连接态UE数、上行物理资源块PRB利用率门限值、上行物理资源块PRB利用率门限值。
3.如权利要求1所述的接入抢占方法，其特征在于，可被执行释放的UE是指：允许被抢占且优先级最低的UE。
4.如权利要求3所述的接入抢占方法，其特征在于，在触发无线资源控制RRC抢占，根据分配和保留优先级ARP判断UE的优先级；在触发承载抢占和切换抢占时，根据分配和保留优先级ARP和服务质量等级标识QCI判断UE的优先级，且在判断UE优先级时，首先比较分配和保留优先级ARP，若分配和保留优先级ARP相同再比较服务质量等级标识QCI；分配和保留优先级APR取值越低，服务质量等级标识QCI优先级取值越低，则优先级越高。
5.如权利要求3所述的接入抢占方法，其特征在于，允许被抢占的用户是指除不允许被抢占的用户以外的连接态用户，不允许被抢占的用户包括UE属性被抢占能力Pre-emptionVulnerability为不能被抢占，UE的无线资源控制RRC建立原因为emergency或highPriority Access或mo-VoiceCall-v1280，或者UE被标记为VOLTE用户中的任意一种。
6.如权利要求1所述的接入抢占方法，其特征在于，无线资源控制RRC建立原因包括emergency、high Priority Access和mo-VoiceCall-v1280。
7.如权利要求1所述的接入抢占方法，其特征在于，在无线资源控制RRC连接建立请求阶段将所有UE都接入，并对每个UE都设定一个定时器；定时器正在运行时，允许该UE所有承载的添加，并根据是否有QCI1的承载建立来判断该UE是否为VOLTE用户；待定时器超时后再判断是否满足触发接入无线资源控制RRC抢占条件。
8.如权利要求7所述的接入抢占方法，其特征在于，定时器的定时范围为3～5S。
9.如权利要求1所述的接入抢占方法，其特征在于，在触发承载抢占时，若有用户接入首先需要允许用户接入，当激活承载数或者物理资源块PRB利用率达到接入门限值时，如果无线资源控制RRC抢占阶段的定时器还在运行，允许所有承载的接入，根据是否有QCI1的承载来判断是否为VOLTE用户；待定时器超时后，再根据是否为VOLTE用户判断能否发起无线资源控制RRC抢占；若此时该UE有新承载建立，再根据承载的分配和保留优先级ARP和服务质量等级标识QCI信息判断是否进行承载抢占。
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