基于邻区负载信息的增强型负载均衡方法

摘要

本发明公开了一种基于邻区负载信息的增强型负载均衡方法，主要解决负载均衡中进行用户切换时，由于邻区干扰导致用户掉话，进而降低系统吞吐量的问题。主要技术特点为：源小区检测自身负载信息，并触发负载均衡；源小区生成目标小区列表；源小区计算目标小区的优先级权值；对目标小区列表进行优先级排序，并计算各个目标小区的负载均衡初级结束门限；源小区从目标小区列表中依次选取目标小区进行负载转移；负载均衡结束后，源小区等待下一个负载均衡执行周期。本发明有效地解决了负载均衡中用户切换时由于干扰强烈而出现的用户掉话问题，提升了系统内用户的服务质量和系统的容量。

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及到高级国际移动通信IMT-Advanced系统架 构中的蜂窝小区负载均衡，可用于源小区的负载均衡过程，具体的说是源小区进行负 载均衡时考虑邻小区的负载信息，选择最优的邻小区进行负载均衡。

背景技术

第三代移动通信合作伙伴计划3GPP长期演进系统以其较高的带宽可以为用户提 供更丰富的多媒体业务，但是运营商最关心的还是通过有效的控制运行和维护的成本 来取得较高的利润。因此，在长期演进系统中控制运行和维护的成本将会成为一个非 常具有挑战性的问题。而3GPP为长期演进系统提出了一个新的运维策略，即长期演 进系统运营商通过自组织机制有效降低运维成本，进一步提升长期演进系统的竞争优 势。

移动性负载均衡MLB是长期演进系统LTE中自组织网络SON的一个重要用例。 MLB的主要内容是根据当前小区和邻居小区的负载状况来自动优化通信系统内或系 统间的移动性参数，相对于静态的移动参数来说，能够提升系统容量，并且降低网络 管理与优化工作中的人工工作量。它应当考虑到接入技术的服务容量，网络的覆盖结 构，例如高容量小区与低容量小区的重叠。

移动性负载均衡的目标就是优化小区重选与切换参数，进而降低切换总数和不必 要的切换数，进一步达到负载均衡。其期望的结果包括四个方面：一是根据小区重选 与切换机制，使部分用户UE重选到或者切换到低负载小区；二是使小区之间的负载 更加均衡；三是进一步提升系统的容量；四是降低网络管理与优化方面的人工工作量。

现有MLB技术主要是在同构网络中，热点小区和其相邻目标小区间负载的均衡， 具体方法是：热点小区的基站通过X2接口与其邻小区的基站进行信息交互，获取其 邻小区的负载状态，从中选择负载最轻的邻小区作为目标小区进行负载转移，直至热 点小区的负载状态低于负载均衡门限时，负载均衡结束。

这种方法由于只考虑选择负载最轻的小区作为负载转移的目标小区，没有考虑目 标小区的邻区中是否还存在其他的热点小区，其他热点小区可能会对切换的用户造成 强烈的干扰，导致切换的用户掉话，系统的吞吐量下降；同时也没有考虑目标小区吸 收负载的能力，可能存在没有充分利用目标小区剩余负载量的情况，不能有效地提升 系统的吞吐量。

发明内容

本发明目的在于克服上述已有技术的不足，提出一种基于邻区负载信息的增强型 负载均衡方法，以降低系统的掉话率，进而提升系统的吞吐量。

实现本发明目的的技术方案包括如下步骤：

(1)源小区检测自身的负载信息，若源小区的负载值大于重负载门限值ρ′，则 触发负载均衡过程，源小区与其相邻小区交互负载信息；否则，源小区等待下一个负 载均衡执行周期，重负载门限值ρ′的取值范围为0.7至0.9；

(2)源小区生成目标小区列表，目标小区列表中的小区称为源小区的目标小区， 若源小区的邻小区负载值小于重负载门限值ρ′，则将该邻小区加入源小区的目标小 区列表，否则该邻小区不加入源小区的目标小区列表；若源小区的目标小区列表为空， 则源小区等待下一个负载均衡执行周期，否则，执行步骤(3)；

(3)源小区按照下述公式为目标小区列表中的第i个目标小区计算优先级权值ε_i：

${ϵ}_i=\frac{1}{\alpha ·{\rho }_i+\beta ·\frac{\underset{j}{\overset{M-1}{\Sigma }}{\rho }_{i,j}-\rho }{M-1}},$

其中，ρ为源小区的负载信息，ρ_i为第i个目标小区的负载信息，i＝1，2，…，N， N为目标小区列表中的目标小区个数，ρ_i，j为第i个目标小区的邻区列表中第j个小 区的负载信息，j＝1，2，…，M-1，M为目标小区的邻区列表中的小区个数，α和β均 为大于0小于1的数，并且α+β＝1；

（4）将目标小区按ε_i的值从大到小排序，并为每个目标小区计算负载均衡初级结 束门限ρ_end，除了源小区以外，若目标小区的邻区中，存在ρ_i,j＞ρ′，则否则${\rho }_{\mathrm{end}}=\frac{\rho +{\rho }^{\prime }}{2};$

（5）按照目标小区的优先级顺序，源小区从目标小区列表中依次选取目标小区进 行负载转移，本次负载均衡过程结束，源小区等待下一个负载均衡执行周期。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

（1）本发明由于在源小区选择目标小区时，不仅考虑目标小区的负载值，也考虑 目标小区的邻区负载值，选择出的目标小区在进行负载转移时，可以有效降低系统的 掉话率；

（2）设本发明由于置了两个负载均衡结束门限，在目标小区周围无热点小区的情 况下，让目标小区尽可能地多吸收源小区的负载值，进而降低源小区的阻塞率，提升 系统的吞吐量。

附图说明

图1为现有技术中的IMT-Advanced系统的架构示意图；

图2为本发明移动性负载均衡的总体流程图；

图3为本发明中负载转移的子流程图。

具体实施方式

参照图1，本发明使用的场景为IMT-Advanced系统，IMT-Advanced系统由演进 型分组核心网EPC和演进型接入网E-UTRAN组成，其中EPC由多个移动性管理实 体MME或服务网关S-GW组成，E-UTRAN由多个基站eNB组成，eNB与EPC中 的节点通过S1接口相互连接，各个eNB之间通过X2接口相互连接。

参照图2，本发明基于邻区负载信息的增强型负载均衡方法，具体步骤如下：

步骤1，源小区检测自身负载信息，并触发负载均衡过程。

1a）在负载均衡执行周期中，源小区检测自身的负载信息，若源小区的负载值大 于重负载门限值ρ′，则触发负载均衡过程；否则，源小区等待下一个负载均衡执行 周期，重负载门限值ρ′的取值范围为0.7至0.9；

1b)源小区的所属基站与其每一个邻小区的所属基站，通过基站间的X2接口进 行信息交互，交互的信息不仅包括小区的负载信息，还包括小区的邻区列表中的负载 信息，小区的邻区列表中的负载信息为小区的邻区负载值。

步骤2，源小区生成目标小区列表。

2a)对源小区的邻小区分别进行判决：若邻小区的负载值小于重负载门限值ρ′， 则将该邻小区加入源小区的目标小区列表；否则该邻小区不加入源小区的目标小区列 表；

2b)判断源小区的目标小区列表是否为空，若源小区的目标小区列表为空，则源 小区等待下一个负载均衡执行周期，否则，执行步骤(3)。

步骤3，源小区根据交互的目标小区负载信息和目标小区的邻区负载信息，按照 下述公式为目标小区列表中的每一个目标小区计算优先级权值ε_i：

${ϵ}_i=\frac{1}{\alpha ·{\rho }_i+\beta ·\frac{\underset{j}{\overset{M-1}{\Sigma }}{\rho }_{i,j}-\rho }{M-1}},$

其中，ρ为源小区的负载信息，ρ_i为第i个目标小区的负载信息，i＝1，2，…，N， N为目标小区列表中的目标小区个数，ρ_i，j为第i个目标小区的邻区列表中第j个小 区的负载信息，j＝1，2，…，M-1，M为目标小区的邻区列表中的小区个数，α和β均 为大于0小于1的数，并且α+β＝1。

步骤4，源小区对目标小区列表进行优先级排序，并计算目标小区列表中各个目 标小区的负载均衡初级结束门限ρ_end。

4a)源小区按照目标小区的优先级权值ε_i的大小，从大到小将目标小区排序，若 该目标小区的优先级权值ε_i越大，表示该目标小区的优先级越高，反之，则该目标小 区的优先级越低，源小区会先选择优先级高的目标小区进行负载均衡；

4b)源小区按照下述方法计算目标小区的负载均衡初级结束门限ρ_end：

目标小区的邻区中，除了源小区以外，若存在其他的邻区的负载值ρ_i，j＞ρ′， 则该目标小区的负载均衡初级结束门限为重负载门限值，即ρ_end＝ρ′，否则该目标 小区的负载均衡初级结束门限值为源小区负载值与重负载门限值的算术平均值，即 ${\rho }_{\mathrm{end}}=\frac{\rho +{\rho }^{\prime }}{2}.$

步骤5，源小区按照目标小区的优先级，从目标小区列表中依次选取目标小区进 行负载转移。

参照图3，本步骤的具体实现如下：

5a）源小区选取目标小区列表中优先级权值ε_i最大的目标小区作为当前目标小 区，进行转移负载；

5b）源小区完成负载转移后，判断源小区当前的负载值是否小于当前目标小区 对应的负载均衡初级结束门限ρ_end，若小于，则执行步骤6，否则执行步骤5c）；

5c）判断源小区当前的负载值是否小于重负载门限值ρ′，若小于，则执行步骤 6，否则执行步骤5d）；

5d）将当前目标小区从目标小区列表中删除，判断目标小区列表是否为空，若目 标小区列表为空，本次负载均衡过程结束，源小区等待下一个负载均衡执行周期；否 则返回步骤5a），源小区继续选择下一个目标小区进行负载均衡。

以上是本发明的具体实例，并不构成对本发明的任何限制，显然，在本发明的思 想下可进行不同的变更，但这些变更都属于本发明的保护范围之列。

术语解释：

IMT-Advanced：International Mobile Telecom-Advanced先进型国际移动通信

LTE：Long Term Evolution 长期演进

SON：Self-Organized Network 自组织网络

3GPP：3rd Generation Partnership Program 第三代移动通信合作伙伴计划

UE：User Equipment 用户设备

MLB：Mobility Load Balance移动负载均衡

EPC：Evolved Packet Core演进型分组核心网

E-UTRAN：Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network 演进型接入网

MME：Mobility Management Entity 移动性管理实体

S-GW：Serving Gateway服务网关。