多制式移动通信网中基于网络制式切换的层间级联负载均衡方法

文档序号:9755499阅读:624来源:国知局
多制式移动通信网中基于网络制式切换的层间级联负载均衡方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于移动通信技术领域,设及一种多制式移动通信网中基于网络制式切换 的层间级联负载均衡方法。
【背景技术】
[0002] 未来移动通信网络将融合各种不同的制式,在现阶段运营成熟的3G移动通信网 (包括WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA)下,网络逐渐过渡到了4G的LTE-A制式,进一步在LTE-Advanced系统中,将会使得FDD-LTE与TDD-LTE融合,未来更有5G运样基于虚拟化的移动通 信网。所W运些不同制式的系统间的切换成为了不同类型小区系统特性所决定的重要过 程,是处于连接模式下的UE实现移动性的重要过程。在多制式并存系统中的切换管理在传 统网络中的水平切换管理之外又增加了异构网络间的垂直切换管理,运是未来网络环境中 切换管理的一个新内容。在多系统网络环境中,用户跨越接入技术不同的网络、运营商不同 的网络、W及服务提供商不同的网络而发生的切换被称为是垂直切换(Vertica化andoff)。 用户在垂直切换过程中不仅要选择合适的接入小区或网元,还要根据各种主观和客观因素 选择最佳的接入网络。
[0003] 审视研究运一问题,提出适用于新网络环境的合理高效的垂直切换机制。垂直切 换的过程按照发生的先后顺序可W分为W下=个阶段:系统发现、切换决策、切换执行。运 =个阶段的实现方法决定着垂直切换实施的效率、网络的收益W及用户的满意度。现阶段 国内外对垂直切换的研究主要是从W下几个方面开展的:切换性能优化、切换决策制定、切 换判断及算法优化等功能。目前关于上述几个方面的研究已取得了一定的成果,但是还有 很多不足,尤其是在切换的决策和算法上,已有决策机制的效率和可行性还有待进一步提 高,垂直切换决策需要考虑比水平切换多很多的主观和客观因素,是一个典型的多标准目 标决策问题,研究双系统网络环境中的垂直切换对今后异构网络的垂直切换研究有一定的 理论和现实意义。
[0004] 在3G及4G移动通信系统中,负载均衡技术通过均衡系统中小区间的负载,可W使 无线通信系统的频谱资源获得高效的利用。负载均衡的实现算法也一直是各方关注的焦 点,尤其是在5G中,网络层面逐渐虚拟化,层面更加细化,所W对5G的负载均衡更需要层面 的分布式处理。现有负载均衡算法主要是通过信道借用和负载转移实现的:其中信道借用 的原理是当重负载小区负载超过口限值后向轻负载小区借用信道,增强本小区容量;而负 载转移的基本原理则是将重负载小区的业务切换到轻负载小区当中。有文献提出了自动流 水均衡算法,通过对切换参数的调整,将本小区的负载均衡到相邻小区;也有从经济学博弈 论的角度出发,对异构网络中的负载均衡策略进行了研究。尤其是基SON技术,小区之间通 过对周围无线环境中的测量,自适应的调整切换口限等无线参数。运种自组织的模式使得 负载均衡过程更能适应小区业务量的随机性变化,充分发挥负载均衡过程的作用,提高系 统峰值数据速率和频谱利用效率。
[0005] 在多制式移动通信网存的无线网络系统中,根据层级级联的负载均衡来考虑系统 的垂直切换是一个新的研究点,移动用户接入其中一个网络系统时要考察当前网络负载情 况,根据负载的实时状态信息来在两个系统之间进行垂直切换。考虑到实际情况中的多制 式网络并存的状况,每个制式的网络的层级并不相同,要使得做到融合网络下的负载均衡, 必须考虑各个网络层面对负载均衡的配合协调,使得网络处于良好的运行状态,用户的各 种QoS参数可W得到进一步提高,此研究点有一定的现实意义。

【发明内容】

[0006] 有鉴于此,本发明的目的在于提供一种多制式移动通信网中基于网络制式切换的 层间级联负载均衡方法,在该方法中,多制式移动通信网络负载进行分层处理,使得每一层 的负载达到均衡,所承载的业务及资源利用率达到最大,每一层的网元都是下一层负载均 衡后的子网络。在对当前层的网元进行负载均衡时,在不同网络制式之间进行切换使得每 个网元选择有利于网络负载均衡优化的网络制式,保证了整个网络负载能够均衡到最佳状 态,并且不影响用户体验。
[0007] 为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
[0008] -种多制式移动通信网中基于网络制式切换的层间级联负载均衡方法,在该方法 中,多制式移动通信网络负载进行分层处理,使得每一层的负载达到均衡,所承载的业务及 资源利用率达到最大,每一层的网元都是下一层负载均衡后的子网络;在对当前层的网元 进行负载均衡时,在不同网络制式之间进行切换使得每个网元选择有利于网络负载均衡优 化的网络制式。
[0009] 进一步,该方法根据网元所处的层次进行不同网络制式切换的负载均衡,负载均 衡完毕的子网作为更上一层次的网元进行上一级的负载均衡,具体包括W下步骤:
[0010] 1)从最底层的网元开始,对网络接入的每个UE随机选择网络制式,并运用当前层 次网元垂直切换算法使得肥所处的网络达到负载均衡;
[0011] 2)将网络层次提高一层,记第i层,对该层i的网元按优先级选择某个网络制式;
[0012] 3)运用当前层次网元垂直切换算法调整第i层网络负载;已经负载均衡的第i层网 络虚拟化为上一层网络的一个网元,并且i减去1,如未到最顶层,则返回步骤2)。
[0013] 进一步,所述当前层次网元垂直切换算法具体包括:
[0014] 1)新的网元接入,并进行小区检测:当有多制式网络重叠覆盖时,每个小区网络制 式不同,多个系统间的负载差异大于口限化1,且高负载系统的负载大于口限化2,则启动系 统间的负载均衡;
[0015] 2)选择低信号质量的网元:在高负载系统中,随机选择当前信号质量差的网元;
[0016] 3)启动低负载系统的测量:若选择的切换目标小区的绝对信噪比口限条件大于 化3,则选择该网元进行异系统切换;若不满足化3,则回到步骤1),选择除此之外的其他网 元进行监测;
[0017] 4)重新监测:切换每一个网元之后,重新对各个系统进行小区检测,检查是否依然 满足负载均衡的两个条件,即两个系统间的负载差异大于口限化1,且高负载系统的负载大 于n限Th2;
[0018] 5)是否继续:若Step4重新监测之后依然满足负载均衡的两个口限条件,监测是否 还有新网元加入,如没有,网络达到负载均衡,结束算法。然后监测是否达到小区所能容纳 网元数的容限值,若没达到,则回到Stepl,若满足,则说明系统已经满载,结束算法。
[0019] 本发明的有益效果在于:在本方法中,多制式移动通信网络负载进行分层处理,使 得每一层的负载达到均衡,所承载的业务及资源利用率达到最大,每一层的网元都是下一 层负载均衡后的子网络。在对当前层的网元进行负载均衡时,在不同网络制式之间进行切 换使得每个网元选择有利于网络负载均衡优化的网络制式,保证了整个网络负载能够均衡 到最佳状态,并且不影响用户体验。
【附图说明】
[0020] 为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚,本发明提供如下附图进行 说明:
[0021 ]图1为本发明层间级联负载均衡方法的流程图;
[0022] 图2为多制式多层移动通信网层级级联负载均衡说明图;
[0023] 图3为多制式移动通信网端到端的通信过程示意图;
[0024] 图4为异系统切换时各系统资源分布情况图。
【具体实施方式】
[0025] 下面将结合附图,对本发明的优选实施例进行详细的描述。
[0026] 图1为本发明层间级联负载均衡方法的流程图,如图所示:本发明所述的多制式移 动通信网中基于网络制式切换的层间级联负载均衡方法包括W下步骤:1)第i层的网元按 优先级选择某个网络制式;2)用子算法?调整第i层网络负载;3)接入新网元;4)两制式小 区负载差异大于口限化1;5)高负载小区的负载大于口限化2;6)随机选择高负载小区中信 号质量差的一个网元;7)目标小区满足信噪比口限化3;8)异系统垂直切换;9)判断是否有 新网元加入,并判断小区达到最大网元容限;10)已经负载均衡的第i层网络虚拟化为上一 层网络的一个网元;11)切换到高一层,并判断是否到最上层。
[0027] 具体来说:
[0028] 在多制式移动通信网中,网络被分为各个层级,比如LTE网络可大致分为用户设备 层、无线接
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