专利名称：无线网络拓扑结构的优化系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种网络优化系统，尤其涉及一种无线网络拓扑结构优化系统及方法。
背景技术：
随着移动通信的飞速发展，通信服务项目不断增多，手机、上网本等无线终端用户 量也日益扩大，为了扩大竞争优势并同时控制成本，合理利用现有的网络资源成为各大运 营商的首要任务。目前，无线通信网络具有多个覆盖小区，处于各覆盖小区范围内的用户 通过与对应的无线接收/发射设备进行数据交换来实现无线通信，所述无线接收/发射 设备可为GSM网络中的基站(BTS)、WCDMA网络中的Node B等，通常，将所述多个无线接 收/发射设备覆盖的范围划分为多个区域(如LAC)，各区域由一较低层控制单元来进行数 据交换控制，所述较低层控制单元可为GSM网络中的BSC(BaSeStati0n Controller，基站 控制器)、WCDMA网络中的RNC(Radio NetworkController，无线网络控制器)等，所述多 个区域的多个较低层控制器通过一较高层控制单元进行数据交换控制，如，GSM网络中的 MSC(MobileSwitching Center，移动交换中心)。当用户从一区域的一覆盖小区运动至该区域的其他覆盖小区时，需要通过该区域 的较低层控制单元进行数据交换，当用户从一区域运动到其它区域时，需要通过所述较高 层控制单元来进行数据交换，有时两个较高层控制单元之间也需要进行数据交换，用户在 不同覆盖小区或区域之间的转移会由于用户与各控制单元之间的通信而产生信令开销，且 用户与较高层控制单元之间的通信所产生的信令开销大于与较低层控制单元之间的通信 所产生的信令开销，当用户转移量较高时，则网络中产生较大的信令开销，相应地，网络的 承载能力下降，其各项KPI指标，如掉话率、切换成功率等会相应劣化，因此，在不减少用户 数量和增加现有网络容量的情况下减少网络的信令开销，可优化网络的KPI指标。目前，运营商主要根据覆盖小区的地理位置或行政区域或者依照经验将某一地域 或行政范围内相邻的覆盖小区划分到同一区域，该区域中的覆盖小区经由同一较低层控制 单元进行数据交换控制，对于无线网络拓扑结构的调节也仅仅依靠对于覆盖小区的测试来 进行局部调整，或者只有在个别用户产生投诉时才针对该用户进行局部调整，这对于改善 整个网络质量起不到根本作用，因此，现有的无线网络拓扑结构往往不能有效利用网络资 源而造成网络承载能力下降，用户感知的网络质量也下降，有时不得不通过增加网络容量 来改善，提高了成本。
发明内容
鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明的主要目的在于解决现有技术的缺陷， 提供一种可改善网络承载能力的无线网络拓扑结构的优化系统及方法。为实现上述目的，本发明提供一种无线网络拓扑结构的优化系统，所述无线网络 拓扑结构包括多个无线接收/发射设备、多个控制无线终端与无线接收/发射设备进行数据交换的较低层控制单元以及至少一控制无线终端与较低层控制单元进行数据交换的较 高层控制单元，各所述无线接收/发射设备、较低层控制单元和较高层控制单元具有一固 定的容量参数，其特征在于，所述无线网络拓扑结构的优化系统包括—检测单元，用于获取无线终端在各无线接收/发射设备之间的切换次数并将获 取的切换次数与一对应的信令开销系数相乘以得到对应无线接收/发射设备之间的迁移 量参数，所述信令开销系数代表无线终端在对应的无线接收/发射设备之间切换一次给网 络带来的信令开销；一模型建立单元，用于在一虚拟模型中按照各所述无线接收/发射设备的地理位 置建立多个无线接收/发射设备的对应点，所述多个对应点被赋予对应的网络容量参数， 相邻对应点之间被赋予对应的迁移量参数；一划分单元，用于通过多种划分方式将所述虚拟模型中的对应点划分成多个组， 所述多个对应点的组数与所述多个较低层控制单元的数量相等；以及一运算单元，用于计算每一划分方式中各区块中的对应点的网络容量参数之和及 每一划分方式中的不同组的各相邻对应点之间的迁移量之和，其中，当各组中的对应点的 网络容量参数之和最为平均，且不同组的各相邻对应点之间的迁移量之和最小时，为最优 的划分方式。为实现上述目的，本发明还提供一种无线网络拓扑结构的优化方法，所述无线网 络拓扑结构包括多个无线接收/发射设备、多个控制无线终端与无线接收/发射设备进行 数据交换的较低层控制单元以及至少一控制无线终端与较低层控制单元进行数据交换的 较高层控制单元，各所述无线接收/发射设备、较低层控制单元和较高层控制单元具有一 固定的容量参数，其特征在于，所述无线网络拓扑结构的优化方法包括以下步骤获取无线终端在各无线接收/发射设备之间的切换次数并将获取的切换次数与 一对应的信令开销系数相乘以得到对应无线接收/发射设备之间的迁移量参数，所述信令 开销系数代表无线终端在对应的无线接收/发射设备之间切换一次给网络带来的信令开 销；在一虚拟模型中按照各所述无线接收/发射设备的地理位置建立多个无线接收/ 发射设备的对应点，所述多个对应点被赋予对应的网络容量参数，相邻对应点之间被赋予 对应的迁移量参数；通过多种划分方式将所述虚拟模型中的对应点划分成多组，所述多个对应点的组 数与所述多个较低层控制单元的数量相等；以及计算每一划分方式中各组中的对应点的网络容量参数之和及每一划分方式中的 不同组的各相邻对应点之间的迁移量之和，其中，当各组中的对应点的网络容量参数之和 最为平均，且不同组的各相邻对应点之间的迁移量之和最小时，为最优的划分方式。本发明无线网络拓扑结构优化系统及方法通过获取无线终端在各小区间的切换 次数，并基于由这些切换所带来的网络信令开销，产生对应无线接收/发射设备之间的迁 移量参数，因此可根据迁移量参数预测某一时间段内的网络情况，并结合无线接收/发射 设备和各层控制单元的容量优化无线网络拓扑结构，避免了仅基于地理位置、行政区域等 条件进行拓扑结构规划带来的网络资源利用不充分、部分网络承载能力差等问题，而且从 宏观上对无线网络拓扑结构进行优化，相较传统的针对单个用户所作的优化更为合理，整体上改善了网络质量。所述无线网络拓扑结构优化系统及方法可针对移动手机、上网本、 Wifi等无线终端进行网络拓扑优化。
图1为本发明无线网络拓扑结构的优化系统较佳实施方式的模块图。图2为所述无线网络拓扑结构的示意图。图3A-3C分别为通过不同方式对图2中的多个无线接收/发射设备的虚拟模型中 的对应点进行划分的示意图。图4为优化后的无线网络拓扑结构的示意图。图5为本发明无线网络拓扑结构优化方法较佳实施方式的流程图。
具体实施例方式下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。请参考图1，本发明无线网络拓扑结构的优化系统包括一检测单元10、一模型建 立单元20、一划分单元30及一运算单元40，所述无线网络拓扑结构优化系统用于优化一无 线网络的拓扑结构100，所述无线网络不限于任何一种网络，例如，所述无线网络可为2G网 络，如GSM，也可为3G网络，如WCDMA。请继续参考图2，所述无线网络拓扑结构100包括多个无线接收/发射设备(如图 2中的无线接收/发射设备a_h)、多个较低层控制单元(如图2中的较低层控制单元A-C) 以及至少一较高层控制单元(如图2中的较高层控制单元D)，各所述无线接收/发射设备 所覆盖的范围为对应的覆盖小区。各所述无线接收/发射设备、较低层控制单元和较高层 控制单元具有固定的网络容量参数，各所述较低层控制单元控制无线终端与多个无线接收 /发射设备之间的数据交换，所述至少一较高层控制单元控制无线终端与较低层控制单元 之间的数据交换。所述检测单元10获取无线终端在各相邻无线接收/发射设备之间的切换次数，并 将无线终端在一预订时段(如上午8:00至9:00)内在各相邻无线接收/发射设备之间的切 换次数与一信令开销系数相乘以得到对应无线接收/发射设备之间的迁移量，无线终端在 各相邻无线接收/发射设备之间的切换次数即无线终端在各相邻覆盖小区之间的运动次 数，所述信令开销系数代表无线终端在对应的无线接收/发射设备之间切换一次给网络带 来的信令开销，即用户一次从一覆盖小区运动到相邻覆盖小区给网络带来的信令开销，如 话务量、调度数据等。对于处于通话状态的无线终端，当无线终端用户从一覆盖小区运动到 另一覆盖小区时，所述检测单元10则会通过该无线终端的反馈信号检测到这一状况，对于 处于空闲状态的无线终端，当无线终端在同一较低层控制单元(如较低层控制单元A)的不 同覆盖小区之间切换时，不产生信令开销，当无线终端在不同较低层控制单元控制范围内 的小区(如无线接收/发射设备c和d)之间切换时，会产生信令开销，所述检测单元10同 样会通过该无线终端的反馈信号检测到这一状况。本实施方式中，所述检测单元10获得的 无线终端在各相邻无线接收/发射设备之间的切换次数包括处于通话状态的无线终端在 各相邻无线接收/发射设备之间的切换次数以及空闲状态的无线终端在各相邻无线接收/ 发射设备之间的切换次数，处于通话状态的无线终端在各相邻无线接收/发射设备之间的切换次数是根据无线终端的反馈信号所实际测得的，空闲状态的无线终端在各相邻无线接 收/发射设备之间的切换次数是根据经验预测得到的。本发明无线网络拓扑结构的优化系统是通过获取预定时间段内现有网络拓扑结 构中总的无线终端用户在各无线接收/发射设备之间产生的迁移量，并结合无线接收/发 射设备和各层控制单元的容量来调整无线网络拓扑结构，目标是使得拓扑结构适应迁移量 特征而节约资源或者推迟扩建。请继续参考图3A-3C，所述模型建立单元20根据各所述无线接收/发射设备的地 理位置建立一虚拟模型，所述虚拟模型中包括按照各所述无线接收/发射设备的地理位置 设置的多个对应点(如图3A-3C中的al-hl)，每一对应点代表一无线接收/发射设备。由 于每一无线接收/发射设备具有一网络容量参数，且相邻无线接收/发射设备之间具有迁 移量参数，所述多个对应点也被赋予对应的网络容量参数，相邻对应点之间也被赋予对应 的迁移量参数。所述划分单元30通过多种划分方式将述所述虚拟模型中的对应点进行划分，每 种划分方式通过一闭合曲线将所述虚拟模型中的对应点划分为多组，划分的组数与所述多 个较低层控制单元数量相同，在不同的划分方式中，所述多个对应点具有不同的组合方式。所述运算单元40计算所有划分方式中每组对应点的网络容量参数之和，以及每 一划分方式中的闭合曲线所切割的各相邻对应点的迁移量之和，所述闭合曲线所切割的各 相邻对应点的迁移量之和即为处于不同组的各相邻对应点之间的迁移量之和，其中，以每 组对应点的网络容量参数之和不大于各所述较低层控制单元的网络容量为前提，当各组对 应点的网络容量参数之和最为平均，且闭合曲线所切割的各相邻对应点的迁移量之和最小 时，为最优的划分方式。本实施方式中，以图3A-3C的划分方式为例进行举例说明，当无线接收/发射设 备a-h的网络容量参数分别为20、30、40、30、30、25、40、25，相邻对应点al和bl、bl和cl、 bl 禾口 dl、al 禾口 dl、cl 禾口 dl、cl 禾口 gl、dl 禾口 el、el 禾口 fl、cl 禾口 fl、fl 禾口 hi、gl 禾口 hi 之间 的迁移量分别为50、40、40、50、30、60、20、30、30、50、20，较低层控制单元A-C的网络容量 参数均为85，且所述较高层控制单元的网络容量参数为300时，对于图3A的划分方式，对 应点al、bl、dl划分在同一组，对应点cl和gl划分在同一组，对应点el、fl、hi划分在同 一组，对应点al、bl、dl的网络容量参数之和为80 (20+30+30)，对应点cl和gl的网络容 量参数之和为80(40+40)，对应点el、fl、hl的网络容量参数之和也为80(20+30+30)，闭合 曲线切割的相邻对应点包括bl和cl、dl和el、cl和fl、gl和hl，其迁移量参数之和为 110(40+20+30+20)。对于图3B的划分方式，对应点al、dl、el划分在同一组，对应点bl和gl划分 在同一组，对应点cl、fl、hi划分在同一组，对应点al、dl、el的网络容量参数之和为 80(20+30+30)，对应点bl和gl的网络容量参数之和为70 (30+40)，对应点cl、fl、hi的网 络容量参数之和为90(40+25+25)，闭合曲线切割的相邻对应点包括al和bl、bl和cl、cl 和 gl、bl 和 dl、el 和 fl、gl 和 hi，其迁移量参数之和为 250 (50+40+60+50+30+20)。对于图3C的划分方式，对应点al、dl划分在同一组，对应点bl、cl、gl划分在同 一组，对应点el、fl、hl划分在同一组，对应点al、dl的网络容量参数之和为50(20+30)，对 应点bl、cl、gl的网络容量参数之和为110 (30+40+40)，对应点el、fl、hi的网络容量参数之和为80(30+25+25)，闭合曲线切割的相邻对应点包括:al和bl、bl和dl、cl和fl、dl和 el、gl和hi，其迁移量参数之和为160(50+40+30+20+20)。由此可见，图3A中的划分方式各组对应点的网络容量参数之和最为平均且低于 对应的较低层控制单元的网络容量参数，且此种划分方式闭合曲线切割的各相邻对应点之 间的迁移量之和最小，因此，图3A的划分方式为最优的划分方式。在实际网络拓扑优化过 程中，将所述多个无线接收/发射设备a_h按照其对应点al-hl的最优的划分方式来划分， 即可达到最佳的网络优化效果。请继续参考图4，例如，按照图3A中的划分方式，将无线接收/发射设备a、b、d划 分在同一组，由较低层控制单元A控制，将所述无线接收/发射设备c和g划分在同一组， 由较低层控制单元B控制，将无线接收/发射设备e、f、h划分在同一组，由较低层控制单 元C控制，则形成如图4所示的优化的无线网络拓扑结构。如果最优的划分方式在具体实 施起来存在较大的工程量、工程难度、则可采用次优的划分方式，如，各区块对应点的网络 容量参数和较为平均，但闭合曲线切割过的各相邻对应点之间的迁移量参数和比最优方式 中的迁移量之和稍大。请继续参考图5，本发明无线网络拓扑结构优化方法的较佳实施方式利用所述无 线网络拓扑结构优化系统进行无线网络拓扑结构的优化时，包括以下步骤步骤Sl 所述检测单元10获取无线终端在各相邻无线接收/发射设备之间的切 换次数，并将无线终端在在各相邻无线接收/发射设备之间的切换次数与所述信令开销系 数相乘以得到对应无线接收/发射设备之间的迁移量。本步骤包括两个步骤一，所述检测 单元10通过通话状态的无线终端的反馈信号检测无线终端在相邻无线接收/发射设备之 间的切换次数；二，所述检测单元10根据经验预测空闲状态的无线终端在相邻无线接收/ 发射设备之间的切换次数。步骤S2 所述模型建立单元20根据各所述无线接收/发射设备的地理位置建立 一虚拟模型，所述虚拟模型中包括按照各所述无线接收/发射设备的地理位置设置的多个 对应点，每一对应点代表一无线接收/发射设备。每一对应点被赋予对应的网络容量参数， 相邻对应点之间被赋予对应的迁移量参数。步骤S3 所述划分单元30通过多种划分方式对所述模型中的对应点进行划分，每 种划分方式通过一闭合曲线将所述虚拟模型中的对应点划分为与所述多个较低层数量相 同的组，每一区块中具有多组对应点。步骤S4 所述运算单元40计算所有划分方式中每组对应点的网络容量参数之和， 以及每一划分方式中的闭合曲线所切割的各相邻对应点的迁移量之和。其中，以每一区块 中的对应点的网络容量参数之和不大于各所述较高层控制单元的网络容量为前提，对所述 多个对应点的划分以各组对应点的网络容量参数之和最为平均，且闭合曲线所切割的各相 邻对应点的迁移量之和最小的划分方式为最优的划分方式。可结合实际情况并参照较优的 划分方式对所述多个无线接收/发射设备进行组合，以优化无线网络的拓扑结构。本发明无线网络拓扑结构优化系统及方法通过获取预定时间段内无线终端在各 小区间的切换次数，基于由这些切换所带来的网络信令开销，产生迁移量参数，通过测量和 预测预定时间段内现有网络拓扑结构中总的无线终端用户在各无线接收/发射设备之间 产生的迁移量，并结合无线接收/发射设备和各层控制单元的容量来调整无线网络拓扑结构，使得拓扑结构适应迁移量特征而节约资源或者推迟扩建，避免了仅基于地理位置、行政 区域等条件进行拓扑结构规划带来的网络资源利用不充分、部分网络承载能力差等问题， 而且从宏观上对无线网络拓扑结构进行优化，相较传统的针对单个用户所作的优化更为合 理，整体上改善了网络质量。所述无线网络拓扑结构优化系统及方法可针对移动手机、上网 本、Wifi等无线终端进行网络拓扑优化。
权利要求
1.一种无线网络拓扑结构的优化系统，所述无线网络拓扑结构包括多个无线接收/发 射设备、多个控制无线终端与无线接收/发射设备进行数据交换的较低层控制单元以及至 少一控制无线终端与较低层控制单元进行数据交换的较高层控制单元，各所述无线接收/ 发射设备、较低层控制单元和较高层控制单元具有一固定的容量参数，其特征在于，所述无 线网络拓扑结构的优化系统包括一检测单元，用于获取无线终端在各无线接收/发射设备之间的切换次数并将获取的 切换次数与一对应的信令开销系数相乘以得到对应无线接收/发射设备之间的迁移量参 数，所述信令开销系数代表无线终端在对应的无线接收/发射设备之间切换一次给网络带 来的信令开销；一模型建立单元，用于在一虚拟模型中按照各所述无线接收/发射设备的地理位置建 立多个无线接收/发射设备的对应点，所述多个对应点被赋予对应的网络容量参数，相邻 对应点之间被赋予对应的迁移量参数；一划分单元，用于通过多种划分方式将所述虚拟模型中的对应点划分成多个组，所述 多个对应点的组数与所述多个较低层控制单元的数量相等；以及一运算单元，用于计算每一划分方式中各区块中的对应点的网络容量参数之和及每一 划分方式中的不同组的各相邻对应点之间的迁移量之和，其中，当各组中的对应点的网络 容量参数之和最为平均，且不同组的各相邻对应点之间的迁移量之和最小时，为最优的划 分方式。
2.如权利要求1所述的无线网络拓扑结构的优化系统，其特征在于，所述划分单元在 每一划分方式中通过一闭合曲线将所述虚拟模型中的对应点划分到所述多个组中，所述运 算单元通过计算闭合曲线所切割的各相邻对应点的迁移量之和得到不同组的各相邻对应 点之间的迁移量之和。
3.如权利要求1所述的无线网络拓扑结构的优化系统，其特征在于所述检测单元获 取的切换次数包括处于通话状态的无线终端在各相邻无线接收/发射设备之间的切换次 数以及空闲状态的无线终端在各相邻无线接收/发射设备之间的切换次数，处于通话状态 的无线终端在各相邻无线接收/发射设备之间的切换次数是根据无线终端的反馈信号所 实际测得的，空闲状态的无线终端在各相邻无线接收/发射设备之间的切换次数是根据经 验预测得到的。
4.一种无线网络拓扑结构的优化方法，所述无线网络拓扑结构包括多个无线接收/发 射设备、多个控制无线终端与无线接收/发射设备进行数据交换的较低层控制单元以及至 少一控制无线终端与较低层控制单元进行数据交换的较高层控制单元，各所述无线接收/ 发射设备、较低层控制单元和较高层控制单元具有一固定的容量参数，其特征在于，所述无 线网络拓扑结构的优化方法包括以下步骤获取无线终端在各无线接收/发射设备之间的切换次数并将获取的切换次数与一对 应的信令开销系数相乘以得到对应无线接收/发射设备之间的迁移量参数，所述信令开销 系数代表无线终端在对应的无线接收/发射设备之间切换一次给网络带来的信令开销；在一虚拟模型中按照各所述无线接收/发射设备的地理位置建立多个无线接收/发射 设备的对应点，所述多个对应点被赋予对应的网络容量参数，相邻对应点之间被赋予对应 的迁移量参数；通过多种划分方式将所述虚拟模型中的对应点划分成多组，所述多个对应点的组数与 所述多个较低层控制单元的数量相等；以及计算每一划分方式中各组中的对应点的网络容量参数之和及每一划分方式中的不同 组的各相邻对应点之间的迁移量之和，其中，当各组中的对应点的网络容量参数之和最为 平均，且不同组的各相邻对应点之间的迁移量之和最小时，为最优的划分方式。
5.如权利要求4所述的无线网络拓扑结构的优化方法，其特征在于，所述获取无线终 端在各无线接收/发射设备之间的切换次数的步骤包括通过通话状态的无线终端的反馈信号检测无线终端在两不同覆盖小区间的切换次数；以及预测空闲状态的无线终端在相邻无线接收/发射设备之间的切换次数。
6.如权利要求4所述的无线网络拓扑结构的优化系统，其特征在于，所述划分单元在 每一划分方式中通过一闭合曲线将所述虚拟模型中的对应点划分到所述多个组中，所述运 算单元通过计算闭合曲线所切割的各相邻对应点的迁移量之和得到不同组的各相邻对应 点之间的迁移量之和。
全文摘要
一种无线网络拓扑结构的优化方法，包括获取无线终端在无线接收/发射设备间的切换次数并将切换次数与信令开销系数相乘得到无线接收/发射设备间的迁移量；建立无线接收/发射设备的对应点；通过多种划分方式将对应点划分成与较低层控制单元数量相等的组；计算各划分方式中各组对应点的网络容量参数之和及不同组的各相邻对应点之间的迁移量之和，当网络容量参数之和最平均且迁移量之和最小时，为最优的划分方式。本发明还提供一种无线网络拓扑结构的优化系统，该系统及方法通过获取无线终端在无线接收/发射设备之间的切换带来的信令开销，结合无线接收/发射设备和各层控制单元的容量优化无线网络拓扑结构，从宏观上改善了网络质量。
文档编号H04W24/02GK102131217SQ201010515008
公开日2011年7月20日 申请日期2010年10月22日 优先权日2010年10月22日
发明者侯少亭, 王兵 申请人:北京创和世纪通讯技术有限公司