TWI572221B

TWI572221B - 中控伺服器及其負載平衡方法

Info

Publication number: TWI572221B
Application number: TW103141580A
Authority: TW
Inventors: 何智祥; 陳立勝; 鍾偉和; 郭斯彥
Original assignee: 財團法人資訊工業策進會
Priority date: 2014-12-01
Filing date: 2014-12-01
Publication date: 2017-02-21
Also published as: US9794847B2; GB2533002A; TW201622449A; US20160157132A1; CN105848215A; GB201502176D0; GB2533002B

Description

中控伺服器及其負載平衡方法

本發明係關於一種中控伺服器及其負載平衡方法。更詳細地說，本發明之中控伺服器係根據各基地台之負載參數計算各基地台之負載指標，並根據負載指標、至少一鄰近基地台之一可提供卸載之資源、一第一權重係數及一第二權重係數，計算各超載基地台之一卸載優先指數，以決定超載基地台之一卸載順序。

隨著網路技術的發展，無線通訊技術已廣泛地被應用在日常生活中。由於人們透過無線通訊而進行資料傳輸的需求日益增大，電信營運商與網路服務供應商常藉由增加或擴充基地台之佈局，以提高使用者之通訊品質。

然而，當有大量使用者裝置集中地占用同一基地台之資源時，將導致該基地台之資源占用率過大，進而容易出現較高的通話阻塞率(call blocking rate)或較高的通話遺失率(call drop rate)。目前各電信營運商與網路服務供應商在管理及控制各基地台負載上，大多單獨考量個別基地台或該網路部分基地台之負載程度，而沒有考慮到該網路整體的負載情形是否均衡，且當一基地台負載過大時，該基地台也僅能拒絕其他使用者裝置之連線，避免進一步占用使用資源，而無法降低現有負載。此外，雖有電信營運商與網路服務供應商提出，由使用者裝置根據個別基地台之負載情形，選擇並連線至負載較小的基地台的方式以均衡該等基地台的負載，但在此方式因非以基地台層面來考量其整體負載，故當多個使用者裝置同時選擇並連線至同一基地台時，將瞬間導致單一基地台的負載巨增，進而造成較高的通話阻塞率或較高的通話遺失率。

有鑑於此，如何提供一種基地台之負載平衡機制，以考量網路中整體基地台的負載情況，決定超載基地台之卸載順序，並進一步地避免卸載程序造成原本負載不大的基地台成為超載基地台，而能平衡網路中整體基地台之負載，進而有效提升無線資源頻譜利用率及傳輸網路吞吐量，乃為業界亟待解決的問題。

本發明之目的在於提供一種負載平衡機制，其可同時考量基地台之負載情形以及該基地台之鄰近基地台所能承擔的卸載空間，而決定超載基地台卸載順序。如此一來，透過本發明之負載平衡機制，能有效率地調整所佈建網路之負載情形，進而優化所佈建之網路的負載分佈，以有效提升無線資源頻譜利用率及傳輸網路吞吐量。

為達上述目的，本發明揭露一種中控伺服器。該中控伺服器包含一網路界面、一儲存器以及一處理器。該網路界面連接至複數基地台。該處理器電性連接至該儲存器及該網路界面，並用以執行下列操作：(a)透過該網路界面接收各該基地台之一負載參數，並將該等負載參數儲存於該儲存器中；(b)根據各該基地台之該負載參數，計算各該基地台之一負載指標，並根據該等基地台之一總個數及該等負載指標，計算一網路負載均衡指數；(c)判斷該負載指標超過一負載容許範圍之該基地台為一超載基地台；(d)當該等基地台包含複數該超載基地台時，判斷該網路負載均衡指數是否超過一均衡容許範圍；(e)當該網路負載均衡指數超過該均衡容許範圍時，針對各該超載基地台，根據該負載指標、至少一鄰近基地台之一可提供卸載之資源、一第一權重係數及一第二權重係數，計算一卸載優先指數；以及(f)根據該等卸載優先指數，決定該等超載基地台之一卸載順序。

此外，本發明更揭露一種負載平衡方法，其適用於一中控伺服器。該中控伺服器包含一網路界面、一儲存器及一處理器。該網路界面連接複數基地台。該處理器電性連接至該儲存器及該網路界面。該負載平衡方法由該處理器執行並包含下列步驟：(a)透過該網路界面接收各該基地台之一負載參數，並將該等負載參數儲存於該儲存器中；(b)根據各該等基地台之該負載參數，計算各該等基地台之一負載指標，並根據該等基地台之一總個數及該等負載指標，計算一網路負載均衡指數；(c)判斷該負載指標超過一負載容許範圍之該基地台為一超載基地台；(d)當該等基地台包含複數該超載基地台時，判斷該網路負載均衡指數是否超過一均衡容許範圍；(e)當該網路負載均衡指數超過該均衡容許範圍時，針對各該超載基地台，根據該負載指標、至少一鄰近基地台之一可提供卸載之資源、一第一權重係數及一第二權重係數，計算一卸載優先指數；以及(f)根據該等卸載優先指數，決定該等超載基地台之一卸載順序。

在參閱圖式及隨後描述之實施方式後，此技術領域具有通常知識者便可瞭解本發明之其他目的，以及本發明之技術手段及實施態樣。

1‧‧‧中控伺服器

11‧‧‧網路界面

13‧‧‧儲存器

15‧‧‧處理器

B1~B5‧‧‧基地台

C1~C5‧‧‧訊號涵蓋範圍

Q1~Q5‧‧‧訊號品質參數

P1~P5‧‧‧負載參數

第1圖係描繪本發明之中控伺服器1、基地台B1、B2、B3、B4、B5與其訊號涵蓋範圍C1~C5內之使用者裝置之關係；第2圖係為本發明第一實施例至第三實施例之中控伺服器1之示意圖；第3A圖係為本發明第一實施例之負載平衡方法之流程圖；第3B圖係描繪負載容許範圍與負載指標間之關係；第3C圖係描繪均衡容許範圍與網路負載均衡指數間之關係；第4A、4B圖係為本發明第二實施例之負載平衡方法之流程圖；第4A、4C圖係為本發明第三實施例之負載平衡方法之流程圖；第5A-5E圖係為本發明第四實施例之負載平衡方法之流程圖；第6圖係為本發明第四實施例之中控伺服器1之示意圖。

以下將透過實施方式來解釋本發明之內容。本發明係關於一種中控伺服器及其負載平衡方法。須說明者，本發明的實施例並非用以限制本發明須在如實施例所述之任何特定的環境、應用或特殊方式方能實施。因此，有關實施例之說明僅為闡釋本發明之目的，而非用以限制本發明，且本案所請求之範圍，以申請專利範圍為準。除此之外，於以下實施例及圖式中，與本發明非直接相關之元件已省略而未繪示，且以下圖式中各元件間之尺寸關係僅為求容易瞭解，非用以限制實際比例。

本發明之第一實施例請參考第1、2、3A-3C圖。第1圖描繪本發明之一中控伺服器1、基地台B1、B2、B3、B4、B5與其訊號涵蓋範圍內之使用者裝置之關係。第2圖係為本發明之中控伺服器1之示意圖，而第3A圖係為適用於中控伺服器1之一負載平衡方法之流程圖。

如第1圖所示，中控伺服器1透過有線方式連線至基地台B1~B5，以監控基地台B1~B5。基地台B1~B5分別具有其訊號涵蓋範圍C1~C5，而訊號涵蓋範圍C1~C5分別存在一個或多個使用者裝置。於本發明裝，中控伺服器1係根據基地台B1~B5之負載情形，透過本發明之負載平衡機制適當地將超載的基地台進行卸載程序，以優化所佈建網路的負載分佈。

須說明者，本發明之中控伺服器1及其負載平衡方法可應用於任一無線網路系統，例如：蜂巢網路系統(第2、3、4代行動網路系統)、無線區域網路(Wi-fi)系統、混合網路(hybrid network)系統等。此外，於第1圖中，與中控伺服器1連線的基地台數目及訊號涵蓋範圍中之使用者裝置數目僅用以例示說明，而非用以限制本發明。

中控伺服器1包含一網路界面11、一儲存器13以及一處理器15，如第2圖所示。網路界面11係連接至一特定區域中的複數基地台(如本實施例中的基地台B1~B5)，並接收各基地台B1~B5之負載參數P1、P2、P3、P4、P5。詳細地說，各負載參數P1~P5可包含各基地台B1~B5之資源使用狀態、各基地台B1~B5可提供卸載之資源等，中控伺服器1可藉由持續接收各基地台B1~B5之負載參數P1~P5而監控各基地台之負載情形。

處理器15電性連接至網路界面11及儲存器13，並將負載參數P1、P2、P3、P4、P5儲存至儲存器13。根據負載參數P1、P2、P3、P4、P5，處理器15係執行一負載平衡程序，該負載平衡程序包含下述一系列操作(即第3A圖所描繪之負載平衡方法流程圖中的各步驟)，以決定負載過大的基地台(以下稱作超載基地台)之卸載順序。

首先，於步驟301中，處理器15透過網路界面11接收各基地台B1~B5之負載參數P1~P5，並將該等負載參數P1~P5儲存於儲存器13中。接著，於步驟303中，處理器15根據各基地台B1~B5之負載參數，計算各基地台B1~B5之一負載指標，並根據此區域中之所有基地台之一總個數(為簡化說明，在此假設區域中僅包含基地台B1~B5，故總個數為5)及各基地台B1~B5之負載指標，計算一網路負載均衡指數。

舉例而言，負載指標係表示各基地台的資源區塊使用率，其值介於0到1之間。負載指標的數值越接近1，則表示此基地台中尚可使用的資源區塊極少、負載極高，故可能出現較高的通話阻塞率或較高的通話遺失率；反之，負載指標的數值越接近0，則代表此基地台中可使用的資源區塊極多、負載極低。此外，網路負載均衡指數則係表示在該網路中的該等基地台的負載分佈之均衡狀態，故其數值越大，則表示該網路中該等基地台的負載越均衡；反之，其數值越小時，則表示該網路中該等基地台的負載分佈越不均衡。然而，所屬領域中具有通常知識者可知，負載指標及網路負載均衡指數亦可以其他方式表示，以使得負載指標數值越大者表示該基地台之尚可使用的資源區塊較多，而網路負載均衡指數數值越大者表示該網路中該等基地台之負載越不均衡，故負載指標及網路負載均衡指數之表示方式並非用以限制本發明。

於步驟305中，處理器15判斷各基地台B1~B5之負載指標P1~P5是否超過一負載容許範圍，並將超過負載容許範圍的基地台歸類為超載基地台。具體而言，負載容許範圍可由電信營運商與網路服務供應商根據實際網路與基地台之佈建經驗而預先設定，當基地台之負載指標超過負載容許範圍時，即表示基地台的負載過高，藉此中控伺服器1可將其歸類為超載基地台。

舉例而言，如第3B圖所示，其表示兩種不同負載指標之表示方式。在表示方式一中，負載指標數值越大，則表示該基地台之資源使用率越大(亦即，如第3B圖之表示方式一中，負載指標數值越接近1，該基地台尚可使用的資源越少)。在此假設電信營運商與網路服務供應商根據實務網路與基地台之佈建經驗，將負載指標數值介於0至0.85之間設定為負載容許範圍，在此情形下，當基地台之負載指標之數值實值上超過0至0.85的範圍(亦即，負載指標數值高於0.85)時，中控伺服器1則將此基地台歸類為超載基地台。

如前面所述，負載指標亦可以不同方式來表示。在表示方式二中，當負載指標數值越小，則表示該基地台之資源使用率越大(亦即，如第3B圖之表示方式二中，負載指標數值越接近0，該基地台尚可使用的資源越少)。在此假設電信營運商與網路服務供應商根據實務網路與基地台之佈建經驗，將負載指標數值介於0.15至1之間設定為負載容許範圍，在此情形下，當基地台之負載指標之數值超過0.15至1的範圍(亦即，負載指標數值低於0.15)時，中控伺服器1則將此基地台歸類為超載基地台。須說明者，第3B圖所示之負載容許範圍以及負載指標之數值區間(即0至1)僅為例示目的，而非用以限制本發明。

接著，於步驟307中，處理器15判斷在此網路中是否包含複數個超載基地台。若否，則處理器15結束負載平衡程序。若是，則處理器15進一步執行步驟309，判斷網路負載均衡指數是否超過一均衡容許範圍。類似地，均衡容許範圍係可由電信營運商與網路服務供應商根據實際網路與基地台之佈建經驗而預先設定，當網路負載均衡指數超過一均衡容許範圍時，則表示該網路中該等基地台的負載不均衡。

舉例而言，如第3C圖所示，其表示兩種不同網路負載均衡指數之表示方式。在表示方式一中，網路負載均衡指數數值越大，則表示該網路中該等基地台的負載越均衡。在此假設電信營運商與網路服務供應商根據實務網路與基地台之佈建經驗，將網路負載均衡指數數值介於0.7至1之間設定為均衡容許範圍，在此情形下，當該網路之網路負載均衡指數之數值超過0.7至1的範圍時(亦即，其數值低於0.7時)，則表示該網路中該等基地台的負載不均衡。此時，在該網路中包含多個超載基地台的情況下，網路負載均衡指數越小代表超載基地台可卸載至負載較低的基地台的機會越高。

另一方面，在表示方式二中，當網路負載均衡指數數值越小，則表示該網路中該等基地台的負載越均衡。在此假設電信營運商與網路服務供應商根據實務網路與基地台之佈建經驗，將網路負載均衡指數數值介於0至0.3之間設定為均衡容許範圍，在此情形下，當該網路之網路負載均衡指數之數值超過0至0.3的範圍時(亦即，其數值高於0.3)，則表示該網路中該等基地台的負載不均衡。須說明者，第3C圖所示之均衡容許範圍以及網路負載均衡指數之數值區間(即0至1)僅為例示目的，而非用以限制本發明。當判斷網路負載均衡指數超過一均衡容許範圍，處理器15則執行步驟311及313；反之，若網路負載均衡指數落於均衡容許範圍，則處理器15結束負載平衡程序。

須說明者，處理器15係週期性地執行負載平衡程序(例如：每5分鐘、10分鐘或30分鐘等)，藉由週期性地接收各基地台B1~B5之負載參數P1~P5，並且週期性地執行負載平衡程序，故中控伺服器1可持續地監控各基地台之負載情形。

在此假設基地台B1、B3、B5為超載基地台，故於步驟311中，處理器15分別針對各超載基地台B1、B3、B5，根據其負載指標、其至少一鄰近基地台之一可提供卸載之資源、一第一權重係數及一第二權重係數，計算一卸載優先指數。在此，第一權重係數係對應負載指標之一權重值，而第二權重係數係對應該至少一鄰近基地台之可提供卸載之資源之一權重值。須說明者，至少一鄰近基地台之可提供卸載之資源係可由各基地台之負載參數所取得。接著，於步驟313中，處理器15根據各超載基地台B1、B3、B5的卸載優先指數，決定超載基地台B1、B3、B5之一卸載順序。

須說明者，第一權重係數及第二權重係數可由電信營運商與網路服務供應商根據實際網路與基地台之佈建經驗而預先設定。詳言之，本發明的中控伺服器及其負載平衡機制係同時考量超載基地台的負載程度及其鄰近之基地台尚未被使用資源區塊的，而決定此區域網路中哪個基地台應優先地進行卸載程序。

本發明之第二實施例如第4A、4B圖所示，其係為第一實施例之一延伸。在本實施例中，於步驟307中，若處理器15判斷在此網路中未包含複數個超載基地台，則處理器15進一步執行步驟315，判斷該網路中是否只包含一個超載基地台。若否，則處理器15結束負載程序。若是，則處理器15執行步驟317，指示超載基地台進行卸載程序。舉例而言，若該網路只有基地台B1為超載基地台且該網路不只有一個基地台B1，則處理器15係產生一通知訊息，並傳送通知訊息至超載基地台B1，以指示超載基地台B1進行卸載程序。

另一方面，若該網路中基地台B1、B3、B5皆為超載基地台，則於依據卸載優先指數決定超載基地台B1、B3、B5之卸載順序後，處理器15係選擇卸載優先指數較高的超載基地台，優先地進行其卸載程序。具體而言，於步驟401中，處理器15根據卸載順序，自尚未被選擇之超載基地台中，選擇卸載優先指數較高之超載基地台。接著，於步驟403中，處理器15指示被選擇之超載基地台進行卸載程序。具體而言，處理器15係產生一通知訊息，並傳送通知訊息至被選擇之超載基地台，以指示被選擇之超載基地台進行卸載程序。

接著，處理器15執行步驟405，判斷是否尚有未被選擇之超載基地台。若尚有未被選擇之超載基地台，則處理器15返回執行步驟401。若所有超載基地台皆被選擇執行過卸載程序，則處理器15結束負載平衡程序。換言之，於本實施例中，處理器15根據卸載優先指數之卸載順序，依序指示該等超載基地台進行卸載程序，其中卸載優先指數較高之超載基地台優先地進行卸載程序。

舉例而言，當超載基地台B1之卸載優先指數大於超載基地台B3之卸載優先指數，且超載基地台B3之卸載優先指數大於超載基地台B5之卸載優先指數時，處理器15係先指示超載基地台B1進行卸載程序，然後指示超載基地台B3進行卸載程序，最後再指示超載基地台B5進行卸載程序。於一例子中，超載基地台B1進行卸載程序，以將使用者裝置U11及/或使用者裝置U13(其同時位於基地台B1、B2、B4之訊號涵蓋範圍C1、C2、 C4內)換手至基地台B2或B4。於另一例子中，超載基地台B3進行卸載程序，以將使用者裝置U31及/或使用者裝置U32(其同時位於基地台B3、B4之訊號涵蓋範圍C3、C4內)換手至基地台B4。

本發明之第三實施例如第4A、4C圖所示，其係為第二實施例之一延伸。本實施例係進一步地考量超載基地台可能具有相同卸載優先指數的情況。具體而言，於步驟401後，處理器15係執行步驟402，判斷被選擇之超載基地台是否為複數個且其卸載優先指數相同。若被選擇之超載基地台為複數個且其卸載優先指數相同，則處理器15則執行步驟411，自被選擇之該等超載基地台(其具有相同的卸載優先指數)中，挑選負載指標較大的超載基地台。

須說明者，在其他實施例中，依實際網路與基地台之佈建經驗，針對具有相同的卸載優先指數之該等超載基地台，處理器15可依據其鄰近基地台之可提供卸載之資源來優先地挑選出鄰近基地台之可提供卸載之資源較高之超載基地台。據此，步驟411可取而代之地，自被選擇之該等超載基地台中，挑選至少一鄰近基地台之可提供卸載之資源較高的超載基地台。

接著，處理器15則執行步驟413，指示被挑選之超載基地台進行卸載程序。然後，處理器15則執行步驟415，判斷卸載優先指數相同的超載基地台中是否尚有未被挑選以執行卸載的超載基地台。若是，則返回步驟411，自上述卸載優先指數相同，且尚未被挑選以執行卸載程序的超載基地台中，挑選負載指標較大或其至少一鄰近基地台可供卸載之資源較高的超載基地台進行卸載，直至卸載優先指數相同的超載基地台都已執行過卸載。在步驟415中，若判斷結果為否，則處理器15執行步驟405，判斷是否尚有未被選擇執行卸載程序之超載基地台。

另一方面，在步驟402中，若被選擇之超載基地台為單數個(亦即沒有卸載優先指數相同之超載基地台)，則處理器15執行步驟403，指示被選擇執行卸載程序之超載基地台進行卸載程序。接著，處理器15亦執行步驟405，判斷是否尚有未被選擇執行卸載程序之超載基地台。若尚有未被選擇之超載基地台，則處理器15返回執行步驟401。若所有超載基地台皆被選擇執行過卸載程序，則處理器15結束負載平衡程序。換言之，於本實施例中，處理器15根據該等卸載優先指數及該等負載指標，決定該等超載基地台之該卸載順序，其中，針對具有相同卸載優先指數之超載基地台，負載指標較大之超載基地台優先地進行卸載程序。舉例而言，當超載基地台B1之卸載優先指數相同於超載基地台B3之卸載優先指數，而超載基地台B1之負載指標大於超載基地台B3之負載指標時，處理器15係先指示超載基地台B1進行卸載程序，然後再指示超載基地台B3進行卸載程序。

如前面所述，在其他實施例中，針對具有相同卸載優先指數之超載基地台，亦可使其鄰近基地台可供卸載之資源較高之超載基地台優先地進行卸載程序。舉例而言，當超載基地台B1之卸載優先指數相同於超載基地台B3之卸載優先指數，而超載基地台B1之鄰近基地台可供卸載之資源較多於超載基地台B3之鄰近基地台可供卸載之資源時，處理器15係先指示超載基地台B1進行卸載程序，然後再指示超載基地台B3進行卸載程序。

第5A-5E圖係為本發明第四實施例之一負載平衡方法流程圖，其係為第三實施例之一延伸。本實施例係進一步地考量超載基地台是否適合進行卸載程序的情況。如第5B圖所示，若被選擇之超載基地台為複數個且其卸載優先指數相同，則處理器15則執行步驟411，自被選擇之超載基地台中，挑選負載指標較大之超載基地台。須說明者，在其他實施例中，於步驟411中，處理器15可自被選擇之超載基地台中，挑選其鄰近基地台可供卸載之資源較高之超載基地台。

接著，於步驟501中，處理器15進一步判斷被挑選之超載基地台的鄰近基地台之負載指標是否皆超過負載容許範圍。當鄰近基地台的負載指標皆超過負載容許範圍時，則處理器15略過指示被挑選之超載基地台進行卸載程序。換言之，當其鄰近基地台的負載指標皆超過負載容許範圍時，即表示其鄰近基地台皆為超載基地台，故已無法再提供額外的資源給其他使用者裝置使用。此時，被挑選之超載基地台將不會進行卸載，並返回執行步驟411，從剩餘的超載基地台中挑選負載指標較大的超載基地台繼續進行判斷與卸載程序。

相反地，當至少一鄰近基地台之負載指標落入負載容許範圍時，即表示在被挑選之超載基地台的鄰近基地台中，存在非超載基地台。此時，處理器15則執行步驟503。於步驟503中，處理器15會預先判斷被挑選之超載基地台執行卸載程序後，是否必定使所有鄰近基地台其中之一之負載指標超過負載容許範圍。若是，則處理器15將略過指示該超載基地台進行卸載程序，並返回步驟411。換句話說，當所有鄰近基地台皆不適合提供該超載基地台進行卸載程序時(亦即，若所有鄰近基地台皆因預測換手後，會成為超載基地台)，則處理器15將略過指示該超載基地台進行卸載程序，並返回步驟411。

在步驟503中，若判斷結果為否，則處理器15執行步驟413，指示被挑選之超載基地台進行卸載程序，進而將占用被挑選之超載基地台資源的使用者裝置換手到目標基地台，此目標基地台為非超載且換手後不會造成其成為超載的鄰近基地台，以進行卸載程序。

另一方面，若於步驟402中，被選擇之超載基地台只有一個，則處理器15更執行步驟505，判斷被選擇之超載基地台的鄰近基地台之負載指標是否皆超過負載容許範圍。當鄰近基地台的負載指標皆超過負載容許範圍時，則處理器15略過指示被選擇之超載基地台進行卸載程序。此時，處理器15將不會卸載被選擇之超載基地台，並返回執行步驟401，從剩餘的超載基地台中選擇卸載優先指數較大的超載基地台。

相反地，當至少一鄰近基地台之負載指標落入負載容許範圍時，即表示在被選擇之超載基地台的鄰近基地台中，存在非超載基地台。此時，處理器15則執行步驟507。於步驟507中，處理器15會預先判斷被選擇之超載基地台執行卸載程序是否必定使所有鄰近基地台其中之一之負載指標超過負載容許範圍，換句話說，所有鄰近基地台皆會被處理器15預測換手後，是否會使其成為超載基地台。若是，則處理器15將略過指示被選擇之超載基地台進行卸載程序，並返回步驟401。若否，則處理器15執行步驟403，指示被選擇之超載基地台進行卸載程序，進而將占用被選擇之超載基地台資源的使用者裝置換手到目標基地台，此目標基地台為非超載且換手後不會造成其成為超載的鄰近基地台，以進行卸載程序。

詳言之，請同時參考第6圖，中控伺服器1之網路界面11更接收各基地台B1~B5之訊號品質參數Q1~Q5，訊號品質參數Q1~Q5係表示使用者與各基地台B1~B5的訊號品質。舉例而言，訊號品質參數可至少包含參考訊號接收功率(reference signal received power；RSRP)、訊號干擾雜訊比(signal-to-interference-plus-noise ratio；SINR)、通道品質指標(channel quality indication；CQI)等。處理器15更將訊號品質參數Q1~Q5儲存至儲存器13。

於步驟403及413中，處理器15針對各超載基地台，更執行下列步驟：自鄰近基地台選擇非超載且換手後不會造成其成為超載的基地台做為目標基地台來進行使用者裝置的換手與卸載。

舉例而言，處理器15可進一步地根據使用者裝置U11與鄰近基地台B2、B4間之訊號品質參數，而選擇作為換手的目標基地台。在此情況下，處理器15可判斷使用者裝置U11換手基地台B2後，基地台B2不會成超載基地台，且使用者裝置U11與基地台B2間之訊號品質優於使用者裝置U11與基地台B4間之訊號品質。據此，處理器15指示超載基地台B1進行卸載程序，以將使用者裝置U11換手至基地台B2。

須說明者，本發明之中控伺服器1係持續地透過網路界面11接收各基地台B1~B5的負載參數及訊號品質參數Q1~Q5，並持續地監控整體區域網路中的負載情況，當中控伺服器1判斷區域網路中存在複數個超載基地台，且網路負載均衡指數超過均衡容許範圍時，則依前述步驟，根據各超載基地台的卸載優先指數，依序地執行各超載基地台之一卸載程序。

類似地，於步驟315中，若判斷此區域只包含一個超載基地台時，則處理器15更執行步驟509。於步驟509中，處理器15預先判斷超載基地台執行卸載程序是否必定使所有鄰近基地台其中之一之負載指標超過負載容許範圍。若是，則處理器15將略過指示超載基地台進行卸載程序，並結束負載平衡程序。若否，則處理器15執行步驟317，指示超載基地台進行卸載程序，進而將占用超載基地台資源的使用者裝置換手到目標基地台，此目標基地台為非超載基地台且換手後不會造成其成為超載的基地台。

本發明之第五實施例係為第一實施例至第四實施例之一延伸，同樣參考第1圖至第6圖。首先，於步驟301中，處理器15係公式1，計算各基地台之負載指標：

其中，i係表示在此區域中第i個基地台，l(i)係第i個基地台之負載指標，u ^GBR(i)係第i個基地台中保證傳輸速率(Guaranteed Bit Rate)之已使用資源，u ^non-GBR(i)皆係第i個基地台中無保證傳輸速率之已使用資源、v ^total(i)係第i個基地台之全部資源。因此，於本實施例中，第i個基地台之負載參數包含u ^GBR(i)、u ^non-GBR(i)及v ^total(i)。

在一些無線網路系統中，根據提供不同服務品質給使用者裝置，故有區分u ^GBR(i)及u ^non-GBR(i)，其總合表示第i個基地台中已使用的資源。如前面所述，負載指標係表示基地台的資源使用率，故對於一些無區分服務品質之無線網路系統，則公式1之分子係以整體已使用的資源所取代。換言之，本實施例僅說明負載指標可以公式1表示，並非用以限制負載指標之計算方式。

此外，於步驟301中，處理器15係根據公式2，計算區域中基地台的網路負載均衡指數：

其中，φ係網路負載均衡指數，N係該網路中基地台之總個數。本實施例僅說明均衡指數可以公式2表示，並非用以限制均衡指數之計算方式。

再者，於步驟307中，處理器15係根據公式3，計算各超載基地台之卸載優先指數：ω(i)=α．l(i)+β．μ(i) (公式3)

其中，ω(i)係第i個超載基地台之卸載優先指數，l(i)係第i個超載基地台之負載指標，μ(i)係對應第i個超載基地台之鄰近基地台之可提供卸載之資源，α係第一權重係數，β係第二權重係數，且α+β=1並可由電信營運商與網路服務供應商依據網路與基地台實際運作之情況與經驗彈性調整。

綜上所述，本發明之中控伺服器及負載平衡方法係考量網路中整體基地台之負載情況，以優化網路中基地台之負載分佈，同時透過考量超載基地台的負載情形以及其鄰近基地台所能承擔的卸載空間，而決定各超載基地台之卸載順序。此外，由於本發明之負載平衡機制係透過設定一收斂條件，使得超載基地台在執行卸載程序後，不會使得原本負載不重的鄰近基地台轉變為超載基地台。據此，本發明能有效地提升無線資源頻譜利用率及傳輸網路吞吐量。

上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。

Claims

一種中控伺服器，包含：一網路界面，連接至複數基地台；一儲存器；以及一處理器，電性連接至該儲存器及該網路界面，並用以執行下列操作：(a)透過該網路界面接收各該基地台之一負載參數，並將該等負載參數儲存於該儲存器中；(b)根據各該基地台之該負載參數，計算各該基地台之一負載指標，並根據該等基地台之一總個數及該等負載指標，計算一網路負載均衡指數；(c)判斷該負載指標超過一負載容許範圍之該基地台為一超載基地台；(d)當該等基地台包含複數該超載基地台時，判斷該網路負載均衡指數是否超過一均衡容許範圍；(e)當該網路負載均衡指數超過該均衡容許範圍時，針對各該超載基地台，根據該負載指標、至少一鄰近基地台之一可提供卸載之資源、一第一權重係數及一第二權重係數，計算一卸載優先指數；以及(f)根據該等卸載優先指數，決定該等超載基地台之一卸載順序。
如請求項1所述之中控伺服器，其中該處理器更執行下列操作：根據該卸載順序，依序指示該等超載基地台進行一卸載程序，其中該卸載優先指數較大之該超載基地台優先地進行該卸載程序。
如請求項2所述之中控伺服器，其中該處理器更執行下列操作：根據該等卸載優先指數及該等負載指標，決定該等超載基地台之該卸載順序，其中，針對具有相同之該卸載優先指數之該等超載基地台，該負載指標較大之該超載基地台優先地進行該卸載程序。
如請求項2所述之中控伺服器，其中該處理器更執行下列操作：根據該等卸載優先指數及各該超載基地台之該至少一鄰近基地台之該可提供卸載之資源，決定該等超載基地台之該卸載順序，其中，針對具有相同之該卸載優先指數之該等超載基地台，該至少一鄰近基地台之該可提供卸載之資源較多之該超載基地台優先地進行該卸載程序。
如請求項2所述之中控伺服器，其中該處理器更執行下列操作：針對各該超載基地台，當該至少一鄰近基地台之該負載指標皆超過該負載容許範圍時，略過指示該超載基地台進行該卸載程序。
如請求項2所述之中控伺服器，其中該處理器更執行下列操作：針對各該超載基地台，當該至少一鄰近基地台其中之一之該負載指標落入該負載容許範圍時，預先判斷該超載基地台執行該卸載程序是否使該至少一鄰近基地台其中之一之該負載指標超過該負載容許範圍；若是，略過指示該超載基地台進行該卸載程序；以及若否，指示該超載基地台進行該卸載程序，以將至少一使用者裝置換手到至少一目標基地台，該至少一目標基地台選自於該至少一鄰近基地台，其中，當該至少一使用者裝置換手到該至少一目標基地台後，不會使該至少一目標基地台成為該超載基地台。
如請求項1所述之中控伺服器，其中該處理器係根據下列公式，計算該卸載優先指數：ω(i)=α．l(i)+β．μ(i)，其中，ω(i)係第i個超載基地台之該卸載優先指數，l(i)係該第i個超載基地台之該負載指標，μ(i)係對應該第i個超載基地台之該等鄰近基地台之該可提供卸載之資源，α係該第一權重係數，β係該第二權重係數，且α+β=1。
如請求項1所述之中控伺服器，其中當該等基地台之該等負載指標皆落入該負載容許範圍，或當該網路負載均衡指數落入該均衡容許範圍時，該處理器返回執行操作步驟(a)。
如請求項1所述之中控伺服器，其中該處理器更執行下列步驟：當該等基地台只包含一個該超載基地台時，針對該超載基地台：預先判斷該超載基地台執行該卸載程序是否使該至少一鄰近基地台其中之一之該負載指標超過該負載容許範圍；若是，略過指示該超載基地台進行該卸載程序；若否，指示該超載基地台進行該卸載程序，以將至少一使用者裝置換手到至少一目標基地台，該至少一目標基地台選自於該至少一鄰近基地台，其中，當該至少一使用者裝置換手到該至少一目標基地台，不會使該至少一目標基地台成為該超載基地台。
一種用於一中控伺服器之負載平衡方法，該中控伺服器包含一網路界面、一儲存器及一處理器，該網路界面連接複數基地台，該處理器電性連接至該儲存器及該網路界面，該負載平衡方法由該處理器執行並包含下列步驟：(a)透過該網路界面接收各該基地台之一負載參數，並將該等負載參數儲存於該儲存器中；(b)根據各該基地台之該負載參數，計算各該基地台之一負載指標，並根據該等基地台之一總個數及該等負載指標，計算一網路負載均衡指數；(c)判斷該負載指標超過一負載容許範圍之該基地台為一超載基地台；(d)當該等基地台包含複數該超載基地台時，判斷該網路負載均衡指數是否超過一均衡容許範圍；(e)當該網路負載均衡指數超過該均衡容許範圍時，針對各該超載基地台，根據該負載指標、至少一鄰近基地台之一可提供卸載之資源、一第一權重係數及一第二權重係數，計算一卸載優先指數；以及(f)根據該等卸載優先指數，決定該等超載基地台之一卸載順序。
如請求項10所述之負載平衡方法，更包含下列步驟：根據該卸載順序，依序指示該等超載基地台進行一卸載程序，其中該卸載優先指數較大之該超載基地台優先地進行該卸載程序。
如請求項11所述之負載平衡方法，更包含下列步驟：根據該等卸載優先指數及該等負載指標，決定該等超載基地台之該卸載順序，其中，針對具有相同之該卸載優先指數之該等超載基地台，該負載指標較大之該超載基地台優先地進行該卸載程序。
如請求項11所述之負載平衡方法，更包含下列步驟：根據該等卸載優先指數及各該超載基地台之該至少一鄰近基地台之該可提供卸載之資源，決定該等超載基地台之該卸載順序，其中，針對具有相同之該卸載優先指數之該等超載基地台，該至少一鄰近基地台之該可提供卸載之資源較多之該超載基地台優先地進行該卸載程序。
如請求項11所述之負載平衡方法，更包含下列步驟：針對各該超載基地台，當該至少一鄰近基地台之各該負載指標皆超過該負載容許範圍時，略過指示該超載基地台進行該卸載程序。
如請求項11所述之負載平衡方法，其中該負載平衡方法更包含下列步驟：針對各該超載基地台：當該至少一鄰近基地台其中之一之該負載指標落入該負載容許範圍時，預先判斷該超載基地台執行該卸載程序是否使該至少一鄰近基地台其中之一之該負載指標超過該負載容許範圍；若是，略過指示該超載基地台進行該卸載程序；以及若否，指示該超載基地台進行該卸載程序，以將至少一使用者裝置換手到至少一目標基地台，該至少一目標基地台選自於該至少一鄰近基地台，其中，該至少一使用者裝置換手到該至少一目標基地台後，不會使該至少一目標基地台成為該超載基地台。
如請求項10所述之負載平衡方法，其中步驟(e)係根據下列公式，計算該卸載優先指數：ω(i)=α．l(i)+β．μ(i)，其中，ω(i)係第i個超載基地台之該卸載優先指數，l(i)係該第i個超載基地台之該負載指標，μ(i)係對應該第i個超載基地台之該等鄰近基地台之該可提供卸載之資源，α係該第一權重係數，β係該第二權重係數，且α+β=1。
如請求項10所述之負載平衡方法，其中當該等基地台之該等負載指標皆落入該負載容許範圍，或當該網路負載均衡指數落入該均衡容許範圍時，該處理器返回執行步驟(a)。
如請求項10所述之負載平衡方法，更包含下列步驟：當該網路只包含單一超載基地台時，針對該超載基地台：預先判斷該超載基地台執行該卸載程序是否使該至少一鄰近基地台其中之一之該負載指標超過該負載容許範圍；若是，略過指示該超載基地台進行該卸載程序；若否，指示該超載基地台進行該卸載程序，以將至少一使用者裝置換手到至少一目標基地台，該至少一目標基地台選自於該至少一鄰近基地台，其中，當該至少一使用者裝置換手到該至少一目標基地台後，不會使該至少一目標基地台成為該超載基地台。