入层、核屯、层。第五代移动通信系统为了做到网络架构的扁平化，对低层次的网 元进行更进一步的细分，从而又出现了微元层(Femtocell)和宏元层(Macrocell)。未来的 移动通信网络将是CDMA、LTE及5G相融合的异构网络系统，内部的层级结构也将愈加增多， 使得网络负载的均衡复杂化。传统的对整个系统做网优的方法很难做到收敛及高效，所W 需要对整个系统进行分布式的优化，在每个层级优化完毕后接入上一层进一步优化，实现 层级网络的负载优化。
[0029] 图2为多制式多层移动通信网层级级联负载均衡说明图，在图中，一个有四个层级 的多制式无线移动网络，Ul~ur的具有相同网络制式肥用户均接入到第S层的小型的子网 络内（如在5G系统内可定义为由femetocell组成的微元网），从而形成图2浅蓝色的第S层 子网，用户接入到G3后，G3网络根据自身的负载分布情况，对网络内的UE按照子算法1进行 负载均衡，在当前时刻选择影响G3负载最大的UE进行网络制式的切换，单个UE可在3G制式 (如WCDMAK4G制式(如TDD-LTE)^及5G制式之间进行切换。横向来看，Vl~VS用户与Ul~ur 用户的网络制式不同，接入到网络G4中，形成第S层浅绿色G4子网。在第S层面，该层的网 元巧G中的femtoceU和3/4G制式的肥)融合在一起构成，在该层面，网元直接接入到上一层 网元，或经过本层一段路由后接入到第二层网元，在第二层网元中对第=层的接入网络 (G3、G4、wl~Wt)进行垂直切换，将对吞吐量及负载性能最差的接入网均衡到其他负载比较 小的网络制式，从而完成第S层的负载均衡。比如在Gl中，发现G3与G4的负载不均衡，G4的 负载量较高，那么G4中的某个性能最差的肥（图2中的a)由G4切换到G3,图2中的虚线表示已 被垂直切换出的部分网元。对第二层的网络G1、G2的负载均衡按照算法1在网络GO中进行计 算完成使得接入到网络GO的负载及吞吐量达到最优，就此整个负载均衡过程通过层间级联 的方式在最高一层完成，使得网络系统所接入的肥平均吞吐量、速率及负载达到最佳。
[0030] 通过图2的范例，有W下定义：
Cl)
[0032] 上式中，4是指第1层的第i个网元所接入的负载量，该网元所连的地层网元总的 负载量通过子算法1进行负载均衡使得网络负载最大化。每层通过接入到上一层网元实现 层级级联的负载均衡。
[0033] 对于多制式移动通信网端到端的通信来讲，如图3所示，Zl网网元与Z2网网元运行 在不同制式下，Pl与P2为不同的频率层，M层为最高层，低层级Pl相同制式的网元接入到上 层P2网元中。比如节电S与f建立通路，Pl层的Zl网元数据由S一a(如果Pl层处于肥层面，贝U 不存在S一a，数据应该直接接入上层），然后接入到P2建立S一a一a '，P2层建立a ' 一b，然后b 接入到C，再返回P2层，在P2层的f'切换到制式Z2将数据发送给f，从而建立路径S 一 a一曰'一 b^c^d^e ' 。整条通路大都工作在Zl网制式下，那么Zl网的负载要远高于Z2网的 负载，尤其是P2层的Zl网与Z2网之间的负载差最大。如果运用我们提出的层间级联的负载 均衡算法在数据到达C后WZ2制式传送给P2层的h'，然后在h'根据负载均衡将Pl层的h网元 切换为Z2网制式，那么通路就变为s^a^a'^b^c^h'^h^f，Z1与Z2网根据层间的配合 负载可得到均衡。
[0034] 假设LTE的系统下，两制式TDD-LTE与FDD-LTE基站共址，该基站就分别有TOD-LTE 和抑D-LTE两个小区，并且采取的都是全向天线。如图4所示，带宽为20Mhz的LTE网络，那么 可用RB资源数目为100(如图4的C-〉），设在TDD-LTE系统最高速率为21Mb/s，那么单用户最 多可占用20个RB(如图4的a-〉）；设F孤-LTE系统最高速率为34Mb/s，那么单用户最多可占用 34个RB(如图4的b-〉）。
[0035] 对于F孤用户，当肥接入网络时，随机选择两种制式，但一般会设置某个制式(TDD-LTE和FDD-LTE)的优先级较高，则用户会优先驻留到优先级高的系统，发起业务也在优先级 高的系统上发起业务，然后通过负载均衡将用户从高优先级系统上切换到优先级低的系统 上，达到两系统间负载均衡。TDD-LTE与F孤-LTE重叠覆盖时，两个系统间的负载差异大于口 限1，且高负载系统的负载大于口限2,则启动系统间的负载均衡，也就是将高负载的系统下 的用户切换到低负载系统上(一个一个用户进行基于负载的切换），直到不满足启动系统间 负载均衡为止。
[0036] 选择切换用户的方法:随机选连接用户，或选当前的信号质量差的连接用户，再启 动低负载系统的测量，若异系统的信号质量大于绝对口限化3(LTE协议中称为A4事件），则 选择该用户进行异系统切换;若不满足A4事件，则选其他用户进行异系统测量，直到满足条 件则进行异系统切换。
[0037]最后说明的是，W上优选实施例仅用W说明本发明的技术方案而非限制，尽管通 过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可W在 形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
【主权项】
1. 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，其特征在于: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。2. 根据权利要求1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，其特征在于: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，具体包括以下步骤： 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UE所处的网络达到负载均衡； 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； 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)。3. 根据权利要求2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，其特征在于:所述当前层次网元垂直切换算法具体包括： 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门限Thl，且高负载系统的负载大于门限Th2,则启动系统间 的负载均衡； 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； 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门限条件大于Th3,则 选择该网元进行异系统切换；若不满足Th3,则回到步骤1)，选择除此之外的其他网元进行 监测； 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门限Thl，且高负载系统的负载大于门 限 Th2; 5) 是否继续：若Step 4重新监测之后依然满足负载均衡的两个门限条件，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。
【专利摘要】本发明涉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，属于移动通信技术领域。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。本方法能够保证整个网络负载能够均衡到最佳状态，并且不影响用户体验。
【IPC分类】H04W28/08
【公开号】CN105517056
【申请号】CN201510901174
【发明人】李永刚, 张治中
【申请人】重庆邮电大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月7日