DE69528765T2

DE69528765T2 - Verarbeitungslastausgleich zwischen senderempfängersteuereinheiten

Info

Publication number: DE69528765T2
Application number: DE69528765T
Authority: DE
Inventors: Erik Andersson
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1994-06-15
Filing date: 1995-06-07
Publication date: 2003-08-21
Anticipated expiration: 2015-06-08
Also published as: FI965012A0; CN1074639C; WO1995035639A2; AU2757395A; CA2192934C; FI965012A; EP0765584A2; FI114890B; US5697054A; JPH10501940A; WO1995035639A3; DE69528765D1; CN1152989A; EP0765584B1; CA2192934A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum Erhöhen der Effizienz von Transceiver, die in einem Zellularfunk-Telekommunikationssystem verwendet werden, durch Einführen eines Lastausgleiches zwischen regionalen Prozessoreinrichtungen.

2. Beschreibung zum Stand der Technik.

Typische Fernsprechvermittlungen (beispielsweise AXE) sind gewöhnlicherweise um einen leistungsstarken zentralen Prozessor (CP) gebaut, unterstützt durch eine Anzahl einfacher regionaler Prozessoren (RP's). Herkömmlicherweise führen die zentralen Prozessoren die komplexen Aufgaben aus, während die regionalen Prozessoren zu simplen Routineaufgaben (beispielsweise Scanning) bestimmt sind.
Neueste Anwendungen haben zu einem bestimmten Grad die Aufgaben auf die regionalen Prozessoren getauscht. Beispielsweise haben die bestimmten Bedürfnisse in der Mobilkommunikation die regionalen Prozessoren gezwungen komplexe Aufgaben auszuführen (beispielsweise verbesserte Lokalisationsberechnungen). Dies hat eine Nachfrage leistungsstärkerer regionaler Prozessoren erzeugt. Die neueste Generation regionaler Prozessoren sind recht leistungsstark und sind aufgebaut mit Mikroprozessortechnologie auf dem neuesten Stand der Technik. Nichtsdestotrotz leiden unterschiedliche Anwendungen sowohl an "zu hoher" als auch an "zu niedrigerer" regionaler Prozessorlast.
Ein System zum Reduzierer der Last in einer Mobilfunk- Fernsprechvermittlungeinheit ist in der EP 0 534 716 offenbart.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Verfahren zur wesentlich effektiveren Verwendung von regionalen Prozessoreinrichtungen die mit einem zentralen Prozessor in einem Zellularfunk-Kommunikationssystem verbunden sind, durch Einführen eines Lastausgleiches zwischen regionalen Prozessoreinrichtungen, dadurch Wiedergutmachen des Problems einer zu hohen regionalen Prozessoreinrichtung-Last und einer zu niedrigen regionalen Prozessoreinrichtung-Last.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Lastausgleich zwischen mindestens zwei regionalen Prozessoreinrichtungen in einem Funk-Kommunikationssystem erreicht, durch die folgenden Schritte. Jede regionale Prozessoreinrichtung meldet eine Lastinformation, beispielsweise Spitzen- und/oder Durchschnittslasten zu bestimmten Zeitabständen. Ein Lastüberwacher (load monitor) empfängt diese Lastinformationsmeldungen von den regionalen Prozessoreinrichtungen und bestimmt, ob irgendwelche regionalen Prozessoreinrichtungen eine hohe Last bei einem oberen Limit, oder höher, haben oder eine niedrige Last bei einem unteren Limit, oder darunter, haben. Wenn der Lastüberwacher bestimmt, dass mindestens eine regionale Prozessoreinrichtung eine hohe Last hat und mindestens eine regionale Prozessoreinrichtung eine niedrige Last hat, dann wechselt der Lastüberwacher mindestens eine Verbindung von der regionalen Prozessoreinrichtung mit einer hohen Last zu der regionalen Prozessoreinrichtung mit einer niedrigen Last über.
Die vorliegende Erfindung erreicht verschiedene Vorteile gegenüber dem Stand der Technik, beispielsweise ein mehr oder weniger Beseitigen des Risikos für eine regionale Prozessoreinrichtung-Überlast für die überwiegende Mehrheit von Basisstation-Steuererknoten.
Ebenfalls ist eine wesentliche Einsparung in bezug auf Einrichtungsaufwendungen und Raumbedarf erreichbar unter der vorliegenden Erfindung, die am meisten sichtbar werden sollte in ländlichen Anwendungen.
Die vorliegende Erfindung erlaubt ebenfalls eine vereinfachte Einführung von gegenwärtigen und zukünftigen (und leistungsstärkeren) regionalen Prozessoreinrichtungen an Standorten mit älteren regionalen Prozessoreinrichtungen (die begrenzt sein könnten in Funktion auf das Scannen).
Die vorliegende Erfindung erlaubt ebenfalls die dynamische Verwendung von regionalen Prozessoreinrichtungen in der Zeit, was ein Bearbeiten von absonderlichen Situationen die in dem Netzwerk auftreten ermöglicht.
In Systemen aus dem Stand der Technik ist die Anzahl von Transceiver zu regionalen Prozessoreinrichtungen drahtgebunden, um den Durchschnittsbedingungen für eine "Beinahe-Worst-Case" regionale Prozessoreinrichtung Situation zu entsprechen. Regionale Prozessoreinrichtungen ziehen solche Situationen nur gelegentlich auf sich, was bedeutet, dass Equipment und Raum nicht zu ihrem testen Potential verwendet werden.
Mit dem hierin beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren variiert die Anzahl von Transceiver pro regionaler Prozessoreinrichtung zeitlich dynamisch. Die aktuelle Anzahl basiert auf den gegenwärtigen Verkehr und der Operation und den Wartungssituationen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung wird nun detailliert beschrieben mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, in denen:
Fig. 1 ein Funktionsblockdiagramm eines Zellularfunk- Kommunikationssystems ist, in dem die vorliegende Erfindung verwendet wird;
Fig. 2 ein Funktionsblockdiagramm eines Zellularfunk- Kommunikationssystems ist, in dem die Kommunikationslasten der verschiedenen regionalen Transceiver gezeigt ist; und
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm der Prozessstufen gemäß der vorliegenden Erfindung ist.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die folgenden beispielhaften Ausführungsformen werden mittels Darstellung und keinerlei Einschränkung darauf beschrieben. Mit Bezug auf Fig. 1 ist eine Anzahl regionaler Prozessoreinrichtungen 14 (RPD1, RPD2 ... RPDn) mit dem zentralen Prozessor 15 über einen Gruppenschalter 16 verbunden. Die regionalen Prozessoreinrichtungen 14 sind mit einer Anzahl von Transceiver (TRX's) 17 verbunden, die sich auf den Seiten der Basisstation befinden. Die Verbindungen zwischen den regionalen Prozessoreinrichtungen 14 und den Transceiver 17 können PCM-Leitungen sein, gemäß standardisierter GSM-Hardware.
Zur Vervollständigung ist etwas GSM-Architektur, die die Komponenten umgibt die in der vorliegenden Erfindung eingebunden sind, in Fig. 1 dargestellt. Um einen Kontext für das erfindungsgemäße Verfahren bereitzustellen, wird es beschrieben mit Bezug zu dem GSM-System-Modell CME 20 (ein PAN-europäisches digitales Mobiltelefon-System). CME 20, welches auf AXE-Technologie basiert, ist Ericsson's Implementierung von GSM.
Ein Zellularfunk-Telekommunikationssystem, beispielsweise GSM, konnte grundlegend in zwei Sektionen eingeteilt werden; ein Vermittlungssystem (SS) 10 und, von Interesse der vorliegenden Erfindung, ein Basisstation-System (BSS) 12. Das Basisstation-System 12 stellt eine Luftschnittstelle bereit mit einer Vielzahl von Mobilstationen (MS's) 19. Die Mobilstationen 18 sind die Endeinrichtungen, die durch die Teilnehmer verwendet werden.
Das Vermittlungssystem 10 und das Basisstation-System 12 werden unterteilt in funktionale Einheiten. Das Vermittlungssystem 10 enthält ein Mobildienst- Vermittlungscenter (Mobile Services Switching Center MSC) 11, welches die Schnittstelle zwischen GSM und dem öffentlichen Vermittlungstelefonnetzwerk (PSTN) (nicht gezeigt) ist.
Das Basisstation-System 12 enthält die regionalen Prozessoreinrichtungen 14, die die Verarbeitungsunterstützung für den Basisstation-Steuerer 13 bereitstellen und eine Basis-Transceiver-Station (BTS) 18, die die Funkeinrichtung ist die benötigt wird um eine Zelle zu bedienen. Der Basisstation-Transceiver 18 enthält das Antennensystem, die Funkfrequenz-Leistungsverstärker und alle digitalen Signalverarbeitungseinrichtungen die gebraucht werden, inklusive den Transceiver 17.
Das Basisstation-System 12 enthält ebenfalls einen Basisstation-Steuerer (BSC) AS der die funktionale Einheit ist, die die Basisstation-Transceiver 17 und die Funkverbindungen in dem System steuert und überwacht. In dem CME 20 System ist der Basisstation-Steuerer 13 implementiert in einem AXE 10 Vermittler. Das Mobil-Vermittlungscenter 11 ist verantwortlich zum Aufbauen und Leiten von Rufen zu und von mobilen Teilnehmern. Eine Menge anderer Funktionen sind in dem Mobil-Vermittlungscenter 11 implementiert, beispielsweise Authentifizierung und Verschlüsselung.
Jede regionale Verarbeitungseinrichtung 14 bearbeitet eine Signalisierung und Rufüberwachung (beispielsweise Lokalisierung) über einen 64 KBit/sek PCM-Zeitschlitz für bis zu vier (4), oder in einigen Fällen drei (3), Transceiver 17 unter standardisierter GSM-Systemstruktur. Die Anzahl von Transceiver pro regionaler Prozessoreinrichtung kann variieren zwischen einem und acht in gegenwärtigen und voraussichtlichen Implementierungen von GSM (während gegenwärtig nur drei oder vier verwendet werden). Das Maximum von vier ist kein festes Limit.
In Basisstation-Steuereranwendungen werden die regionalen Prozessoreinrichtungen 14 oft bezeichnet als Transceiver- Verarbeiterer (Transceiver Handlers TRH's), daher der Titel der vorliegenden Erfindung.
Die obige Aufbauregel (d. h. drei bis vier Transceiver pro regionaler Prozessoreinrichtung) wird herkömmlicherweise angewendet auf alle installierten regionalen Prozessoreinrichtungen, ohne Bezug zu Verkehr (beispielsweise Aufbau, Freischalten und zu einem gewissen Grad die Anzahl von gleichzeitigen Rufen (Erlang)) Betrachtungen. Durch Anwenden solcher Betrachtungen werden einige interessante Faktoren deutlich.
Für einige regionale Prozessoreinrichtungen ist das Risiko einer Überlast offenkundig (was zu einem Risiko fehlerhafter Rufüberwachungen, verlorener Rufe, usw. führt). Dies gilt für regionale Prozessoreinrichtungen, insbesondere in städtischen Gebieten wo alle Transceiver zu Hochleistungskanälen gehören, die wahrscheinlich Verkehrsspitzen in zeitlicher Übereinstimmung haben. In einem solchen Fall könnten gelegentlich ein oder zwei Transceiver 17 pro Transceiver- Bearbeiter 14 genügen.
Andererseits ist für eine hohe Anzahl regionaler Verarbeitungseinrichtungen (höchstwahrscheinlich die Mehrheit) das Risiko einer zu geringen Last offenkundig (was zu einer Verschwendung von Einrichtungsausgaben und Raum führt). Dies ist besonders so in ländlichen Gegenden, wo Transceiveranteile hoch sind aufgrund der großen bedeckten Gebiete, als aus Verkehrsbearbeitungsgründen. In solchen Fällen könnte beispielsweise eine maximale Anzahl von 20 Transceiver pro regionalen Prozessor geeignet sein.
Für typische Basisstation-Steuerer Anwendungen wird eine Mischung aus den obigen Fällen angenommen. Das heisst, dass, während dieselben regionalen Prozessoreinrichtungen 14 zu einer bestimmten Zeit überlastet sind, die Mehrzahl der regionalen Prozessoreinrichtungen 14 dürftig verwendet werden. Eine bessere Einteilung von Transceiver pro regionaler Prozessoreinrichtung scheint empfehlenswert. Jedoch können, da der Verkehr zeitlich variiert, die Verbindungen zwischen Transceiver und regionalen Prozessoreinrichtungen zur Optimierung nicht drahtgebunden sein können.
Um diese Probleme zu lösen, werden ein Verfahren und eine Einrichtung zum Lastausgleich zwischen regionalen Prozessoreinrichtungen im folgenden beschrieben.
Eingangs werden eine Anzahl von Transceiver mit jeder regionalen Verarbeitungseinrichtung verbunden. Mit Bezug auf die in Fig. 2 gezeigte Lastsituation, wird die Last einer ersten regionalen Verarbeitungseinrichtung RPD1 als ansteigend angenommen, wodurch potentielle Lastprobleme angezeigt werden. Um die Lastprobleme zu adressieren, ist ein Lastüberwacher 25 in dem zentralen Prozessor 15 enthalten. Der Lastüberwacher 25 ist am besten geeignet zur Software- Implementierung. Dies ergibt die besten Möglichkeiten unter Betrachtung von Wirkungsweise und Statistik, bei geringem Prozessorbedarf.
Der Lastausgleich-Mechanismus wird nun beschrieben mit Bezug auf die Verarbeitungsschritte von Fig. 3 (wobei die spezifischen Werte nur beispielhaft angegeben sind):
(a) Jede regionale Prozessoreinrichtung meldet die durchschnittliche (und/oder Spitzen-)Last für eine verstrichene Zeit (beispielsweise bei 5 Minuten Intervallen (Schritt 31). Beispielsweise könnte ein Signal REP_INT an den Lastüberwacher in dem zentralen Prozessor gesendet werden.
(b) Der Lastüberwacher aktualisiert eine Lastliste (Schritt 32), bestimmt welcher Transceiver die höchste Last hat (Schritt 33) und überprüft ob irgendeine regionale Prozessoreinrichtung eine Last gemeldet hat von beispielsweise oberhalb 80% (Upper-LIM) (Schritt 34). Wenn kein regionaler Prozessor eine Last bei oder oberhalb des oberen Limits hat, kehrt das Verfahren zurück um auf mehrere Lastmeldungen zu warten (Schritt 31).
(c) Wenn eine regionale Prozessoreinrichtung herausgefunden wird, die eine Last bei oder oberhalb eines oberen Limits hat, findet der Lastüberwacher die regionale Prozessoreinrichtung mit der geringsten Last (Schritt 35) und überprüft, ob es irgendwelche regionalen Prozessoreinrichtungen mit einer Last von beispielsweise unterhalb 30% (Lower_LIM) gibt (Schritt 36). Wenn keine regionale Prozessoreinrichtung gefunden wurde die eine Last bei oder unterhalb des unteren Limits hat, kehrt das Verfahren dann zurück um den nächsten Satz an Lastmeldungen abzuwarten (Schritt 31).
(d) Wenn eine regionale Prozessoreinrichtung mit einer niedrigen Last gefunden wird (Schritt 36), wird ein Überwechsel von einer Transceiververbindung von der regionalen Prozessoreinrichtung mit der höchsten Last zu der regionalen Prozessoreinrichtung mit der niedrigsten Last vorbereitet (beispielsweise T1 von RPD1 zu RPD2) (Schritt 37).
Um einen solchen Transfer so sanft (smooth) wie möglich zu machen, werden die folgenden Maßnahmen ergriffen: (1) Übertragen letzter Erzeugungen von gemeldeten Messdaten zur Transceiververbindung TRX T1) von einer ersten regionalen Prozessoreinrichtung RPD1 zu einer zweiten regionalen Prozessoreinrichtung RPD2, und (2) Laden relevanter Zellendaten (für TRX T1) von dem zentralen Prozessor zu der zweiten regionalen Prozessoreinrichtung RPD2. Die Messdaten werden beispielsweise alle 0,48 sek gemeldet und könnten Daten von einer Signalstärke eines empfangenen Signals, eine Signalqualität (beispielsweise Bit-Fehlerrate) eines empfangenen Signals, eine verwendete Übertragungsleistung, eine Signalstärke von bis zu sechs Nachbarzellen, eine Information unter Betrachtung ob eine Unterbrechung bei Übertragung/Empfang vorliegt, usw., enthalten.
(e) Wenn die zweite regionale Prozessoreinrichtung RPD2 vorbereitet ist, um die Verbindung T1 von der ersten regionalen Prozessoreinrichtung RPD1 zu übernehmen, wird ein Überwechsel ausgeführt (durch den Gruppenschalter) (Schritt 38).
(f) Die obigen Schritte (a) bis (d) (Schritte 33 bis 38 in Fig. 3) werden wiederholt um einen Transceiver zu übertragen von einer regionalen Prozessoreinrichtung mit der zweithöchsten Last zu einer regionalen Prozessoreinrichtung mit der zweitniedrigsten Last, usw.
Der Wechsel von Transceiver-Verbindungen von einer regionalen Prozessoreinrichtung 14 zu einer anderen kann damit verglichen werden, wenn eine redundante regionale Prozessoreinrichtung verbunden wird bei einem Ausfall einer regionalen Prozessoreinrichtung (was eine Fähigkeit derzeitiger Basisstation-Steuerer ist). In diesem Fall wird die Verkehrsstörung als gering seiend abgeschätzt. Jedoch wird für den hierin beschriebenen Fall die Verkehrsstörung gleichförmig gering (möglicherweise virtuell Null). Der Grund dafür ist, dass die regionale Ziel-Prozessoreinrichtung vorbereitet wird durch Datentransfers vor dem Überwechsel.
Die vorliegende Erfindung wurde beispielhaft mit Bezug auf ein GSM-System beschrieben. Es sollte erwähnt werden, dass das erfindungsgemäße Konzept auf andere Systeme implementiert und/oder adaptiert werden konnte. Ebenfalls sind Variationen von der hierin offenbarten Hardware und Software anzunehmen, ohne vom Geist und Inhalt der Erfindung abzuweichen, gemessen zu den Ansprüchen die hierzu anliegen.

Claims

1. Verfahren zum Lastausgleich zwischen mindestens zwei regionalen Prozessoreinrichtungen für ein Funkkommunikation Basisstation-System mit regionalen Prozessoreinrichtungen, jede für eine Anzahl von Funkeinheit-Verbindungen, mindestens einem regionalen Prozessor, der ein erstes Gebiet bedient, das hohe Verkehrsaufkommen hat, und mindestens einem anderen regionalen Prozessor, der ein zweites Gebiet bedient, das niedrige Verkehrsaufkommen hat, wobei das Verfahren die Schritte enthält:

Melden einer Lastinformation von jeder regionalen Prozessoreinrichtung zu bestimmten Zeitintervallen;

Bestimmen in einem Lastüberwacher, der die Lastinformationsmeldungen von jeder der regionalen Prozessoreinrichtungen empfängt, ob irgendeine regionale Prozessoreinrichtung eine hohe Last aufweist, nicht weniger als ein oberes Limit, oder eine niedrige Last, nicht höher als ein unteres Limit; und

wenn durch den Lastüberwacher bestimmt wurde, dass mindestens eine regionale Prozessoreinrichtung, die das zweite Gebiet bedient, eine niedrige Last hat, Überwechseln mindestens einer Verbindung von der regionalen Prozessoreinrichtung, die das erste Gebiet bedient, zu der regionalen Prozessoreinrichtung, die das zweite Gebiet bedient.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Lastinformation eine durchschnittliche Lastinformation, Spitzenlast- Information oder beides, durchschnittliche Lastinformation und Spitzenlast-Information, enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei jede regionale Prozessoreinrichtung eine Vielzahl von Transceiver- Einheiten enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Lastinformation eine jede der Transceiver-Einheiten kennzeichnende Lastinformation enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Überwechsel Schritt enthält:

Übertragen letzter gemeldeter Meßdaten für eine Transceiver-Verbindung von der regionalen Prozessoreinrichtung mit einer hohen Last zu der regionalen Prozessoreinrichtung mit einer niedrigen Last; und

Laden relevanter Zellendaten einer Transceiver-Verbindung zu der regionalen Prozessoreinrichtung mit einer niedrigen Last, um einen solchen Transfer sanft zu machen.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren in einer GSM-Zellularfunk Kommunikationsvermittlungseinheit ausgeführt wird.

7. Funkkommunikation Basisstation-System mit regionalen Prozessoreinrichtungen, jede für eine Anzahl von Funkeinheit-Verbindungen vorgesehen, mindestens einer regionalen Prozessoreinrichtung, die ein zweites Gebiet bedient, das niedrige Verkehrsaufkommen hat, einschließlich Mitteln zum Melden einer Lastinformation von jeder regionalen Prozessoreinrichtung zu bestimmten Zeitintervallen,

Lastüberwachungsmittel, das die Lastinformation empfängt, die gemeldet wird von jeder der regionalen Prozessoreinrichtungen, zum Bestimmen ob irgendeine regionale Prozessoreinrichtung eine hohe Last hat, nicht weniger als ein oberes Limit oder eine niedrige Last, nicht großer als ein unteres Limit; und

Vermittlungsmittel zum Überwechseln mindestens einer Verbindung von der regionalen Prozessoreinrichtung, die das erste Gebiet bedient, zu einer Verbindung von der regionalen Prozessoreinrichtung, die das zweite Gebiet bedient, wenn durch den Lastüberwacher bestimmt wurde, dass mindestens eine regionale Prozessoreinrichtung, die das zweite Gebiet bedient, eine niedrige Last hat.

8. Funkkommunikation Basisstation-System nach Anspruch 7, wobei die Lastinformation eine durchschnittliche Lastinformation, Spitzenlast-Information oder beides, durchschnittliche Lastinformation und Spitzenlast- Information, enthält.

9. Funkkommunikation Basisstation-System nach Anspruch 7, wobei jede regionale Prozessoreinrichtung eine Vielzahl von Transceiver-Einheiten enthält.

10. Funkkommunikation Basisstation-System nach Anspruch 9, wobei die Lastinformation eine jede der Transceiver- Einheiten kennzeichnende Lastinformation enthält.

11. Funkkommunikation Basisstation-System nach Anspruch 7, wobei das Vermittlungsmittel enthält:

Mittel zum Übertragen letzter gemeldeter Meßdaten für eine Transceiver-Verbindung von der regionalen Prozessoreinrichtung mit einer hohen Last zu der regionalen Prozessoreinrichtung mit einer niedrigen Last; und

Mittel zum Laden relevanter Zellendaten einer Transceiver-Verbindung zu der regionalen Prozessoreinrichtung mit einer niedrigen Last, um einen solchen Transfer sanft zu machen.