一种移动负载均衡方法、装置及基站与流程

技术特征：

1.一种移动负载均衡方法，其特征在于，包括：

监测第一小区与相邻小区的负载状态；

判断第一小区是否满足进行负载均衡的触发条件，如果是，则触发负载均衡操作，生成负载均衡方案和切换门限参数；其中，所述触发条件包括：第一小区与相邻小区的负载差大于预设的差值阈值、第一小区不能保证用户的服务质量Qos；

将所述负载均衡方案和所述切换门限参数发送到目标小区，所述目标小区进行用户切换并调整切换门限参数。

2.如权利要求1所述的负载均衡方法，其特征在于：

如果判断第一小区满足负载均衡触发条件，将第一小区作为簇头小区，收集并计算作用域内全部小区的负载均衡相关信息；

其中，所述负载均衡相关信息包括：无线资源需求矩阵、RSRP矩阵以及邻区关系。

3.如权利要求2所述的负载均衡方法，其特征在于，所述生成负载均衡方案和切换门限参数、并将所述负载均衡方案和所述切换门限参数发送到目标小区包括：

根据所述负载均衡相关信息构建负载均衡模型和约束条件；

基于所述约束条件求解所述负载均衡模型，得出进行切换的用户集合X_o和优化后的切换门限值

簇头小区将所述X_o和通过X2口发送给需要进行切换操作和参数调整的目标小区。

4.如权利要求3所述的负载均衡方法，其特征在于：

以切换用户数最少为目的构建所述负载均衡模型；

所述负载均衡模型的目标为：

$\begin{array}{cc}\underset{X}{\min }& \frac{1}{2}\left|\right|X-X^0|{|}_F\end{array};$

其中，X为进行负载均衡操作后蜂窝网络的用户分配矩阵，X⁰为负载均衡前蜂窝网络的用户分配矩阵；

X是一个N×I维矩阵，其第n行第i列元素为x_n,i，n＝1,2,...,N，i＝1,2,...,I；x_n,i是布尔变量，且

5.如权利要求4所述的负载均衡方法，其特征在于：

所述约束条件包括：负载均衡后作用域内所有小区之间的负载差小于预设门限、负载均衡后每个小区的无线资源使用率小于等于1、负载均衡后每个用户的服务小区与邻区信号功率差小于切换门限。

6.如权利要求5所述的负载均衡方法，其特征在于：

构建作用域内所有小区的无线资源需求矩阵L、RSRP矩阵P以及邻区关系；

基于凸优化的算法对所述负载均衡模型进行求解，得到所述X_o和

7.如权利要求6所述的负载均衡方法，其特征在于：

构建所述无线资源需求矩阵L，L是一个N×I维矩阵：

$L=\left[\begin{array}{c}{L}_1\\ ...\\ L_n\\ ...\\ L_N\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccccc}{L}_{1,1}& ...& L_{1,i}& ...& L_{1,I}\\ ...& ...& ...& ...& ...\\ L_{n,1}& ...& L_{n,i}& ...& L_{n,I}\\ ...& ...& ...& ...& ...\\ L_{N,1}& ...& L_{N,i}& ...& L_{N,I}\end{array}\right];$

其中，L_n,i表示若用户i的服务小区为小区n，满足用户i的Qos所 需要使用的无线资源数，n＝1,2,...,N，i＝1,2,...,I，N为作用域内小区的数量，I为用户的总数。

8.如权利要求7所述的负载均衡方法，其特征在于：

构建N×I维矩阵A_n：

$A_n=\left[\begin{array}{c}{0}_{(n-1)\×I}\\ L_n\\ 0_{(N-n)\×I}\end{array}\right];$

其中，矩阵A_n的第n行等于L的第n行，其余所有元素均为0，则给定用户分配矩阵X时，小区n₁中为了满足所有用户Qos所需要的无线资源之和可以表示为：

$L_{n_1}=Tr\left({\left(A_{n_1}\right)}^{T}X\right).$

9.如权利要求8所述的负载均衡方法，其特征在于：

构建N×I维的RSRP矩阵P：

$P=\left[\begin{array}{ccccc}{P}_1& ...& P_i& ...& P_I\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccccc}{P}_{1,1}& ...& P_{1,i}& ...& P_{1,I}\\ ...& ...& ...& ...& ...\\ P_{n,1}& ...& P_{n,i}& ...& P_{n,I}\\ ...& ...& ...& ...& ...\\ P_{N,1}& ...& P_{N,i}& ...& P_{N,I}\end{array}\right];$

其中，P_n,i是用户i接收到的来自小区n的RSRP值，n＝1,2,...,N，i＝1,2,...,I，则用户i接收到的来自服务小区n_i的RSRP值可表示为：

$P_{n_i,i}={\left(P_i\right)}^T{\mathrm{XI}}_i;$

其中，I_i是一个N维列向量，其第i个元素为1，其余元素为0。

10.如权利要求9所述的负载均衡方法，其特征在于：所述的约束条件包括：

Tr((A_n)^ΤX)≤1n＝1,2,...,N、$\begin{array}{cc}{P}_{n,i}-{\left(P_i\right)}^T{\mathrm{XI}}_i\≤H_{{\stackrel{\‾}{n}}_i,n}& n=1,2,...,N,i=1,2,...,I\end{array},$Tr((B_i)^ΤX)＝1、和x_n,i＝0or1n＝1,2,...,N,i＝1,2,...,I

其中，ΔL为负载差预设阀值，H^max为切换门限的最大值，负载均衡后用户i的服务小区n_i与小区n之间的切换门限，B_i为N×I维矩阵B_i＝[0_N×(i-1) 1_N 0_N×(I-i)]，1_N为N维全1列向量。

11.如权利要求1所述的负载均衡方法，其特征在于：所述监测第一小区与相邻小区的负载状态包括：

相邻小区间定期通过X2口交换各自的负载信息。

12.如权利要求11所述的负载均衡方法，其特征在于：

所述负载信息包括：无线资源使用率、硬件资源负载指示、传输资源负载指示、可供使用的无线资源数目。

13.如权利要求1所述的负载均衡方法，其特征在于：

所述负载均衡方案包括：需要切换的用户、用户的切换源小区和目标小区。

14.一种移动负载均衡装置，其特征在于，包括：

负载状态监测单元，用于监测第一小区与相邻小区的负载状态；

均衡决策处理单元，用于判断第一小区是否满足进行负载均衡的触发条件，如果是，则触发负载均衡操作，生成负载均衡方案和切换门限参数；所述触发条件包括：第一小区与相邻小区的负载差大于预设的差 值阈值、第一小区不能保证用户的服务质量Qos；

均衡信息发送单元，用于并将所述负载均衡方案和所述切换门限参数发送到目标小区；

其中，所述目标小区基于所述负载均衡方案和所述切换门限参数进行用户切换并调整切换门限参数。

15.如权利要求14所述的负载均衡装置，其特征在于：

所述均衡决策处理单元，还用于如果判断第一小区满足负载均衡触发条件，将触发负载均衡操作的第一小区作为簇头小区，收集并计算作用域内全部小区的负载均衡相关信息；

其中，所述负载均衡相关信息包括：无线资源需求矩阵、RSRP矩阵以及邻区关系。

16.如权利要求14所述的负载均衡装置，其特征在于：

所述均衡决策处理单元包括：

模型构建模块，用于根据所述负载均衡相关信息构建负载均衡模型和约束条件；

模型求解模块，用于基于所述约束条件求解所述负载均衡模型，得出进行切换的用户集合X_o和优化后的切换门限值

所述均衡信息发送单元，还用于控制簇头小区将所述X_o和通过X2口发送给需要进行切换操作和参数调整的目标小区。

17.如权利要求16所述的负载均衡装置，其特征在于：

所述模型构建模块，还用于以切换用户数最少为目的构建所述负载均衡模型；所述负载均衡模型的目标为：

$\begin{array}{cc}\underset{X}{\min }& \frac{1}{2}\left|\right|X-X^0|{|}_F\end{array};$

其中，X为进行负载均衡操作后蜂窝网络的用户分配矩阵，X₀为负载均衡前蜂窝网络的用户分配矩阵；

X是一个N×I维矩阵，其第n行第i列元素为x_n,i，n＝1,2,...,N，i＝1,2,...,I；x_n,i是布尔变量，且

18.如权利要求17所述的负载均衡装置，其特征在于：

所述模型构建模块，还用于生成所述约束条件，包括：负载均衡后作用域内所有小区的负载差小于预设门限、负载均衡后每个小区的无线资源使用率小于等于1、负载均衡后每个用户的服务小区与邻区信号功率差小于切换门限。

19.如权利要求18所述的负载均衡装置，其特征在于：

所述模型构建模块，还用于构建作用域内所有小区的无线资源需求矩阵L、RSRP矩阵P以及邻区关系；

所述模型求解模块，还用于基于凸优化的算法对所述负载均衡模型进行求解，得到所述X_o和

20.如权利要求19所述的负载均衡装置，其特征在于：

所述模型构建模块，还用于构建所述无线资源需求矩阵L，L是一个N×I维矩阵：

$L=\left[\begin{array}{c}{L}_1\\ ...\\ L_n\\ ...\\ L_N\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccccc}{L}_{1,1}& ...& L_{1,i}& ...& L_{1,I}\\ ...& ...& ...& ...& ...\\ L_{n,1}& ...& L_{n,i}& ...& L_{n,I}\\ ...& ...& ...& ...& ...\\ L_{N,1}& ...& L_{N,i}& ...& L_{N,I}\end{array}\right];$

其中，L_n,i表示若用户i的服务小区为小区n，满足用户i的Qos所需要使用的无线资源数，n＝1,2,...,N，i＝1,2,...,I，N为作用域内小区的数量，I为用户的总数。

21.如权利要求20所述的负载均衡装置，其特征在于：

所述模型构建模块，还用于构建N×I维矩阵A_n：

$A_n=\left[\begin{array}{c}{0}_{(n-1)\×I}\\ L_n\\ 0_{(N-n)\×I}\end{array}\right];$

其中，矩阵A_n的第n行等于L的第n行，其余所有元素均为0，则给定用户分配矩阵X时，小区n₁中为了满足所有用户Qos所需要的无线资源之和可以表示为

$L_{n_1}=Tr\left({\left(A_{n_1}\right)}^{T}X\right).$

22.如权利要求21所述的负载均衡装置，其特征在于：

所述模型构建模块，还用于构建N×I维的RSRP矩阵P：

$P=\left[\begin{array}{ccccc}{P}_1& ...& P_i& ...& P_I\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccccc}{P}_{1,1}& ...& P_{1,i}& ...& P_{1,I}\\ ...& ...& ...& ...& ...\\ P_{n,1}& ...& P_{n,i}& ...& P_{n,I}\\ ...& ...& ...& ...& ...\\ P_{N,1}& ...& P_{N,i}& ...& P_{N,I}\end{array}\right];$

其中，P_n,i是用户i接收到的来自小区n的RSRP值，n＝1,2,...,N，i＝1,2,...,I，则用户i接收到的来自服务小区n_i的RSRP值可表示为：

$P_{n_i,i}={\left(P_i\right)}^T{\mathrm{XI}}_i;$

其中，I_i是一个N维列向量，其第i个元素为1，其余元素为0。

23.如权利要求22所述的负载均衡装置，其特征在于：

Tr((A_n)^ΤX)≤1n＝1,2,...,N、$\begin{array}{cc}{P}_{n,i}-{\left(P_i\right)}^T{\mathrm{XI}}_i\≤H_{{\stackrel{\‾}{n}}_i,n}& n=1,2,...,N,i=1,2,...,I\end{array},$Tr((B_i)^ΤX)＝1、和x_n,i＝0or1 n＝1,2,...,N,i＝1,2,...,I

其中，ΔL为负载差预设阀值，H^max为切换门限的最大值，负载均衡后用户i的服务小区n_i与小区n之间的切换门限，B_i为N×I维矩阵B_i＝[0_N×(i-1) 1_N 0_N×(I-i)]，1_N为N维全1列向量。

24.如权利要求14所述的负载均衡装置，其特征在于：

所述负载状态监测单元，还用于控制相邻小区间定期通过X2口交换各自的负载信息；

其中，所述负载信息包括：无线资源使用率、硬件资源负载指示、传输资源负载指示、可供使用的无线资源数目。

25.一种基站，其特征在于：

包括如权利要求14－24任意一项所述的移动负载均衡装置。