專利名稱：泛在網(wǎng)絡中非相鄰異構小區(qū)之間的負載均衡方法
技術領域：
本發(fā)明屬于通信技術領域，更進一步涉及一種泛在網(wǎng)絡中非相鄰異構小區(qū)之間的負載均衡方法。本發(fā)明可以實現(xiàn)異構小區(qū)之間，特別是在相鄰小區(qū)負載過重無法接收待轉移負載的情況下，實現(xiàn)非相鄰異構小區(qū)之間負載的轉移，避免由于小區(qū)間負載不均衡造成的通信質量差和資源浪費等現(xiàn)象。
背景技術：
隨著微電子和無線通信技術的快速發(fā)展，任何人在任何時候、任何地點都能進行通信的泛在網(wǎng)絡時代逐漸成為一種可能。泛在網(wǎng)絡更多涉及多種異構網(wǎng)絡同時存在且相互重疊、互為補充的網(wǎng)絡架構，在這種網(wǎng)絡架構下，用戶可使用多種網(wǎng)絡資源，但是同時也使得不同網(wǎng)絡資源的協(xié)調變得更加困難。例如，某一網(wǎng)絡資源的過度使用會造成該網(wǎng)絡的負荷過重，使得用戶通信質量變差；而在某些網(wǎng)絡負荷過重情況下，某些網(wǎng)絡資源卻可能未得到充分利用。因此，泛在網(wǎng)絡中異構網(wǎng)絡之間的負載均衡成為亟待解決的重要問題。與同構網(wǎng)絡不同，異構網(wǎng)絡之間進行負載均衡需要新的準則。由于不同網(wǎng)絡中用戶的信號強度、資源利用率以及用戶服務質量QoS的評價標準均不相同，不能像同構網(wǎng)絡中單純的使用信號強度RSS或信干噪比SINR作為切換標準，因此在進行負載均衡時是否可以將一個用戶切換至另一個網(wǎng)絡需要新的準則。除此之外，目前的負載均衡方法均是將負載轉移到待轉移負載小區(qū)的相鄰小區(qū)中，若此時待轉移負載小區(qū)的所有相鄰負載均不滿足接收負載的條件，負載均衡將無法執(zhí)行。此時如何實現(xiàn)負載的轉移是另一重要問題。為了解決這一問題，中興通訊股份有限公司的專利申請文件“一種異構網(wǎng)絡中小區(qū)的切換方法與裝置”(公開號:CN102625368A,申請?zhí)?CN201210065333.3，申請日期:20120801)提出了一種異構網(wǎng)絡中小區(qū)的切換方法。在這種方法中，基站通過異構網(wǎng)絡節(jié)點負載率對比器確定負載均衡的負載率選擇區(qū)間；基站根據(jù)信號干擾噪聲比SINR閾值確定正在為UE服務的網(wǎng)絡節(jié)點的首選分組；基站的切換激活與確認器根據(jù)UE反饋的小區(qū)信息，按照所述首選分組和負載率選擇區(qū)間對UE進行小區(qū)切換。經(jīng)過分析，可發(fā)現(xiàn)上述方案存在以下不足:首先，在為UE選擇服務網(wǎng)絡節(jié)點時單純以信號干擾噪聲比SINR作為標準，沒有考慮到異構網(wǎng)絡中不同網(wǎng)絡之間的差異，也沒有考慮到其他因素的影響；其次，負載均衡的實現(xiàn)是通過在不同網(wǎng)絡之間切換用戶實現(xiàn)，但是當某一用戶所在位置可接入的所有網(wǎng)絡負載均過重時，將無法通過切換用戶實現(xiàn)負載的轉移。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對上述已有技術的不足，提出一種在非相鄰異構小區(qū)之間進行負載轉移的方法，以實現(xiàn)異構小區(qū)之間的負載均衡，提高資源利用率和系統(tǒng)性能。本發(fā)明實現(xiàn)上述目的的技術思路是:當某一小區(qū)負載超過負載均衡啟動門限時，首先考慮向相鄰小區(qū)切換用戶將負載轉移到相鄰異構小區(qū)中；當相鄰小區(qū)由于負載過重均不滿足接收本小區(qū)待轉移負載的條件時，考慮以相鄰小區(qū)作為中介通過兩步切換將待轉移負載轉移到與本小區(qū)不相鄰但與本小區(qū)的相鄰小區(qū)相鄰的兩跳小區(qū)中。在切換至兩跳小區(qū)的過程中，首先從本小區(qū)的相鄰小區(qū)中選擇用戶切換至兩跳小區(qū)，再從本小區(qū)中選擇用戶切換至本小區(qū)的相鄰小區(qū)。當存在多個相鄰小區(qū)滿足接收本小區(qū)負載的條件時或存在多個兩跳小區(qū)滿足通過兩步切換接收本小區(qū)負載的條件時，通過同時考慮選擇不同小區(qū)時用戶的接收信號信噪t匕、切換時延和該接收負載小區(qū)的當前負載等因素給出了選擇最佳相鄰負載轉移小區(qū)的評價準則。本發(fā)明的技術方案包括如下步驟:(I)負載信息收集:每個小區(qū)的無線接入點AP周期性地收集負載信息，并更新負載信息列表，所述負載信息包括:本小區(qū)i的當前負載L1、容量C1、本小區(qū)i與相鄰小區(qū)j的重疊區(qū)域用戶負載OLi j、與本小區(qū)i相鄰的小區(qū)j的識別碼IDj、當前負載Lj、容量Cj、本小區(qū)i的兩跳小區(qū)k的識別碼IDk、當前負載Lk、容量Ck和兩跳小區(qū)k與相鄰小區(qū)j的重疊區(qū)域用戶負載OLjk，所述負載信息列表包括:本小區(qū)負載信息列表，相鄰小區(qū)負載信息列表和兩跳小區(qū)負載信息列表；
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(2)設置負載均衡啟動門限Th，比較本小區(qū)歸一化負載Ti與負載均衡啟動門限Th的大小，若歸一化負載大于負載均衡啟動門`限，即:Ti > Th，執(zhí)行步驟(3);否則，返回步驟(I )，等待負載信息更新，其中，本小區(qū)歸一化負載Ti是本小區(qū)的當前負載Li與容量Ci之比，即:Ti = Li/Ci ；(3)設置小區(qū)最大可接收負載門限Tl，判斷是否向相鄰小區(qū)轉移負載:搜索滿足min{(Cj*Tl-Lj)，OLij}彡(Ci^Th-Li)的相鄰小區(qū)j的集合L，若集合L不為空，則判斷可以向相鄰小區(qū)轉移負載，執(zhí)行步驟(5a);否則，執(zhí)行步驟(4)；(4)判斷是否向兩跳小區(qū)轉移負載:搜索滿足min{(Ck*H-Lk)，OLij，OLjk}彡(Ci*Th_Li)的兩跳小區(qū) k 的集合 T，若集合T不為空，則判斷可以向兩跳小區(qū)轉移負載，執(zhí)行步驟(5b);否則，返回步驟(1)，等待負載信息更新；(5)選擇切換對象:(5a)在本小區(qū)與相鄰小區(qū)的重疊區(qū)域內選擇用戶負載之和等于本小區(qū)待轉移負載的用戶作為切換對象，執(zhí)行步驟(6a)；(5b)在相鄰小區(qū)與兩跳小區(qū)的重疊區(qū)域內選擇負載之和等于本小區(qū)待轉移負載的用戶作為第一步切換的切換對象，在本小區(qū)與相鄰小區(qū)的重疊區(qū)域內選擇負載之和等于本小區(qū)待轉移負載的用戶作為第二步切換的切換對象，執(zhí)行步驟(6b);(6)計算切換代價，選擇最佳負載轉移小區(qū):(6a)無線接入點AP按下式計算切換至滿足條件的相鄰小區(qū)的切換代價Pj:
權利要求
1.一種泛在網(wǎng)絡中非相鄰異構小區(qū)之間的負載均衡方法，包括如下步驟: (1)負載信息收集: 每個小區(qū)的無線接入點AP周期性地收集負載信息，并更新負載信息列表， 所述負載信息包括:本小區(qū)i的當前負載L1、容量C1、本小區(qū)i與相鄰小區(qū)j的重疊區(qū)域用戶負載OLi j、與本小區(qū)i相鄰的小區(qū)j的識別碼IDj、當前負載Lj、容量Cj、本小區(qū)i的兩跳小區(qū)k的識別碼IDk、當前負載Lk、容量Ck和兩跳小區(qū)k與相鄰小區(qū)j的重疊區(qū)域用戶負載OLjk， 所述負載信息列表包括:本小區(qū)負載信息列表，相鄰小區(qū)負載信息列表和兩跳小區(qū)負載信息列表； (2)設置負載均衡啟動門限Th，比較本小區(qū)歸一化負載Ti與負載均衡啟動門限Th的大小，若歸一化負載大于負載均衡啟動門限，即:Ti >Th，執(zhí)行步驟(3);否則，返回步驟(1)，等待負載信息更新，其中，本小區(qū)歸一化負載Ti是本小區(qū)的當前負載Li與容量Ci之比，即:Ti = Li/Ci ； (3)設置小區(qū)最大可接收負載門限Tl，判斷是否向相鄰小區(qū)轉移負載:搜索滿足min{(Cj*Tl-Lj)，OLij≥(Ci^Th-Li)的相鄰小區(qū)j的集合L，若集合L不為空，則判斷可以向相鄰小區(qū)轉移負載，執(zhí)行步驟(5a);否則，執(zhí)行步驟(4)； (4)判斷是否向兩跳小區(qū)轉移負載: 搜索滿足min{(Ck*n-Lk)，0Lij，0Ljk}≥(Ci^Th-Li)的兩跳小區(qū)k的集合T，若集合T不為空，則判斷可以向兩跳小區(qū)轉移負載，執(zhí)行步驟(5b);否則，返回步驟(1)，等待負載信息更新； (5)選擇切換對象: (5a)在本小區(qū)與相鄰小區(qū)的重疊區(qū)域內選擇用戶負載之和等于本小區(qū)待轉移負載的用戶作為切換對象，執(zhí)行步驟(6a)； (5b)在相鄰小區(qū)與兩跳小區(qū)的重疊區(qū)域內選擇負載之和等于本小區(qū)待轉移負載的用戶作為第一步切換的切換對象，在本小區(qū)與相鄰小區(qū)的重疊區(qū)域內選擇負載之和等于本小區(qū)待轉移負載的用戶作為第二步切換的切換對象，執(zhí)行步驟(6b)； (6)計算切換代價，選擇最佳負載轉移小區(qū): (6a)無線接入點AP按下式計算切換至滿足條件的相鄰小區(qū)的切換代價Pj:
2.根據(jù)權利要求1所述的非相鄰異構小區(qū)之間的負載均衡方法，其特征在于，所述步驟(I)中的兩跳小區(qū)k，是指與本小區(qū)i的相鄰小區(qū)j相鄰，但與本小區(qū)i不相鄰的小區(qū)。
3.根據(jù)權利要求1所述的非相鄰異構小區(qū)之間的負載均衡方法，其特征在于，所述步驟(I)中的本小區(qū)i與相鄰小區(qū)j的重疊區(qū)域，是指具有本小區(qū)i通信模式與相鄰小區(qū)j通信模式的多模用戶，均能正確接收本小區(qū)信號和相鄰小區(qū)信號的空間區(qū)域。
4.根據(jù)權利要求1所述的非相鄰異構小區(qū)之間的負載均衡方法，其特征在于，所述步驟(I)中的相鄰小區(qū)j與兩跳小區(qū)k的重疊區(qū)域，是指具有相鄰小區(qū)j通信模式和兩跳小區(qū)k通信模式的多模用戶，均能正確接收相鄰小區(qū)信號和兩跳小區(qū)信號的空間區(qū)域。
5.根據(jù)權利要求1所述的非相鄰異構小區(qū)之間的負載均衡方法，其特征在于，所述步驟(I)中的負載信息列表，包括:本小區(qū)負載信息列表，相鄰小區(qū)負載信息列表和兩跳小區(qū)負載信息列表，其中: 本小區(qū)負載信息列表包括:本小區(qū)i的識別碼ID1、當前負載L1、容量C1、本小區(qū)i與相鄰小區(qū)j的重疊區(qū)域用戶負載OLij ； 相鄰小區(qū)負載信息列表包括:相鄰小區(qū)j的識別碼IDj、當前負載Lj、容量Cj和相鄰小區(qū)j與兩跳小區(qū)k的重疊區(qū)域用戶負載OLjk。
兩跳小區(qū)負載信息列表包括:兩跳小區(qū)k的識別碼IDk、當前負載Lk和容量Ck。
6.根據(jù)權利要求1所述的非相鄰異構小區(qū)之間的負載均衡方法，其特征在于，所述步驟(2)中的負載均衡啟動門限Th，是指小區(qū)需要進行負載均衡的小區(qū)負載最小值Lupi與小區(qū)容量Ci之比，S卩:Th = Lupi/Ci，該門限的設置與小區(qū)的通信模式、資源分配方法和用戶服務質量要求有關。
7.根據(jù)權利要求1所述的非相鄰異構小區(qū)之間的負載均衡方法，其特征在于，所述步驟(3)中的小區(qū)最大可接收負載門限Tl，是指允許小區(qū)接收負載均衡轉移負載的小區(qū)負載最大值Llowi與小區(qū)容量Ci之比，S卩:n =Llowi/Ci ;其中，允許小區(qū)接收負載均衡轉移負載的小區(qū)負載最大值Llowi是小區(qū)需要進行負載均衡的小區(qū)負載最小值Lupi與為防止“乒乓切換”預留的負載Lbuf之差，為防止“乒乓切換”預留的負載Lbuf，是指為了防止由于本小區(qū)內的突發(fā)業(yè)務或移動至本小區(qū)的切換業(yè)務導致本小區(qū)負載突然增加而引起的“乒乓切換”所預留的負載 ，該預留的負載Lbuf的設置與小區(qū)內用戶業(yè)務的突發(fā)特性和用戶移動性有關。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種泛在網(wǎng)絡中非相鄰異構小區(qū)之間的負載均衡方法，主要解決現(xiàn)有技術中當相鄰小區(qū)負載過重不能接收本小區(qū)待轉移負載時無法進行負載均衡的問題。其實現(xiàn)步驟是由無線接入點AP周期性收集本小區(qū)、相鄰小區(qū)和兩跳小區(qū)的負載信息，根據(jù)本小區(qū)歸一化負載是否超過負載均衡啟動門限判斷是否進行負載均衡；根據(jù)相鄰小區(qū)和兩跳小區(qū)的負載信息判斷向相鄰小區(qū)轉移負載還是向兩跳小區(qū)轉移負載；選擇切換對象，根據(jù)切換對象的切換代價最小選擇最佳負載轉移小區(qū)；指示切換對象切換到相應小區(qū)中完成負載均衡。本發(fā)明實現(xiàn)了非相鄰異構小區(qū)之間的負載均衡，擴大了負載均衡的范圍，提高了網(wǎng)絡性能和資源利用率，可用于異構通信環(huán)境中的資源優(yōu)化。
文檔編號H04W36/22GK103096382SQ201310030579
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月25日 優(yōu)先權日2013年1月25日
發(fā)明者李紅艷, 李建東, 韓濤, 王璽鈞, 黃鵬宇, 馬英紅, 劉偉, 李釗, 楊春剛, 趙林靖, 侯蓉暉 申請人:西安電子科技大學