专利名称：业务支持节点与基站控制器间接口的自适应流控方法
技术领域：
本发明涉及通用分组无线业务服务支持节点(SGSN)与基站控制器(BSC)接口间的流控方法，尤指一种BSC采用自适应方式对SGSN的流控参数进行动态调整的接口间流控方法。
从功能上看，网络单元可以分为无线接入网络(RAN，Radio AccessNetwork)和核心网(CN，Core Network)，其中，RAN又包括无线网络控制器(RNC)或基站控制器(BSC)、基站(Node B)两个功能实体，用于处理所有与无线有关的功能；而CN主要处理UMTS系统内所有的通信业务与外部网络的交换和路由，包括电路域(CS)、分组域(PS)以及业务应用域。上述RAN、CN两部分与用户终端一起构成了整个UMTS系统，其系统结构如图1所示。用户终端通过UMTS系统的无线接入网UTRAN和CN与其它无线用户通信，或是通过UTRAN和CN与外部网络相连，实现与外部网络用户的语音或数据通信。
WCDMA协议包括R99、R4和R5三个阶段，现有技术主要采用R99/R4协议，在R99/R4中，一个无线接入网只能接入到一个核心网，如图2所示。图2中，归属位置寄存器(HLR)用于管理用户信息，移动交换中心(MSC)主要负责电路域的移动性管理和呼叫控制，SGSN主要负责分组域的移动性管理和会话控制，BSC为GSM的无线接入子系统，RNC为WCDMA的无线接入子系统，分别负责GSM和WCDMA的无线资源管理和无线链路管理。MSC与BSC之间的接口称为A接口，MSC与RNC之间的接口称为Iu-cs接口，SGSN与BSC之间的接口称为Gb接口，SGSN与RNC之间的接口称为Iu-ps接口，这些接口在R99/R4中采用一对多的方式，即在电路域，一个MSC可连接多个BSC/RNC，而一个BSC/RNC只能连接到一个MSC；在分组域，一个SGSN可连接多个BSC/RNC，而一个BSC/RNC只能与一个SGSN相连。
基于上述系统结构，一个BSC通过Gb接口只能与一个SGSN相连，为了优化下行方向的网络性能，3GPP和ETSI的协议提供了一种在SGSN中本地完成的流控算法，对Gb接口进行流控。该流控算法是由BSC提供SGSN的流控参数桶最大容量Bmax和桶漏速R，由SGSN在本地完成的，SGSN对通过Gb接口传输的每一个逻辑链路层分组数据包(LLC-PDU)，先完成移动台(MS)的流量控制，然后再完成小区(CELL)流控。SGSN对MS和对小区的流控处理过程是完全相同的，其具体实现如图3所示，包括以下步骤1)首先BSC为每个小区和每个MS设置一个桶最大容量Bmax，该Bmax的大小至少能容纳一个LLD-PDU数据包，简称LLC-PDUp；同时，BSC给出每个小区和每个MS的漏速R，即BSC向MS发送数据的速度；2)将参数Bmax和R通过流控信息发给SGSN；3)SGSN接收从网关通用分组无线业务支持节点(GGSN)来的LLC-PDUp后，通过公式(1)检查桶计数器的预测值B*B*＝B+L(p)-(Tc-Tp)×R (1)其中，B为当前桶计数器的实际值，L(p)为一个LLC-PDUp的长度，Tp为上一个LLC-PDUp发送出去的时间，Tc方LLC-PDUp的到达时间，那么，(Tc-Tp)×R所计算的即为发出上一数据包和接收当前数据包之间一段时间内桶漏掉的数据长度。
4)SGSN判断B*是否小于LLC_PDUp的长度，如果是，则立即发送下一个LLC_PDUp；否则，判断B*是否超过Bmax，如果B*超过Bmax，说明桶将会溢出，则推后下一个LLC_PDUp的发送，以避免溢出；否则立即发送一个LLC_PDUp。
上述流控算法对于BSC如何控制SGSN本地流控的参数，即如何根据实际情况具体设置流控参数，协议并未作出规定。并且，该算法只适用于一个SGSN向BSC发送下行LLC-PDU，BSC只针对一个SGSN控制Bmax和R的情况。
随着通信业务量的增加，为提高服务的实用性，减少CN间的信令，在某个CN域内达到负载平衡，使CN扩容和升级更容易，3GPP的R5协议引入了Iu Flex技术。所谓Iu Flex技术就是在Iu接口提供一种灵活的组网方式，将原来一个BSC/RNC只能连到一个MSC/SGSN的组网方式变为允许一个BSC/RNC节点连到多个MSC/SGSN节点的方式，其网络结构如图4所示，该Iu Flex技术同样支持R99、R4协议。图4中，池区Pool Area是Iu Flex新引入的概念，在电路域它由一组MSC和其管辖的BSC/RNC组成，在分组域由一组SGSN和其管辖的BSC/RNC组成，在一个池区内的BSC/RNC与MSC/SGSN之间由原来多到一的关系变为多到多的关系。也就是说，引入Iu Flex技术后，在电路域，池区内任意一个BSC/RNC能连接到MSC_Pool池中任意一个MSC；在分组域，池区内任意一个BSC/RNC能与SGSN_Pool池中任意一个SGSN相连。
由于组网结构的变化，使得一个BSC可同时接收同一池区中多个SGSN下发的数据包LLC_PDU。那么，对于Gb接口，现有一个BSC对一个SGSN的流控算法已不再适用。
发明内容
因此，本发明的主要目的在于提供一种业务支持节点与基站控制器间接口的自适应流控方法，使其能支持Gb接口在多个SGSN同时向BSC下发LLC_PDU数据包情况下的流控，并使BSC能够采用自适应方式动态调整Gb接口的流控参数。
引入Iu Flex技术后，Gb接口的流控仍分为两层针对MS的流控和针对小区的流控。对于MS，仍然是由一个SGSN来提供服务，所以MS的流控无需改变；而对于小区，由于一个小区可由多个SGSN提供服务，虽然SGSN本地流控的算法依然适用，但针对SGSN中Bmax、R参数的控制必须进行相应的改变。
有鉴于此，本发明的技术方案具体是这样实现的一种业务支持节点与基站控制器间接口的自适应流控方法，至少包括以下的步骤a.当基站控制器(BSC)侧小区初始化后，BSC向每个通用分组无线业务服务支持节点(SGSN)发送一条流控消息，触发SGSN启动流控，且SGSN按BSC给定的初始化参数值进行流控；b.针对BSC下属的每个小区，BSC对当前小区内来自所有SGSN的流量进行动态检测，先根据系统的运行状况确定小区允许的最大漏速、小区的桶最大容量值以及移动台(MS)的缺省漏速，然后统计该小区在本流控参数更新周期内，每个SGSN通过该小区下发数据的MS数及通过该小区下发数据的MS总数；c.BSC计算允许每个SGSN通过该小区下发数据的权值、每个SGSN通过该小区的漏速以及该小区的实际漏速；d.BSC在每个流控参数更新周期末判断该小区当前的实际漏速是否大于小区允许的最大漏速？如果大于，则BSC调整流控参数并通过流控消息把调整后的参数发给每个SGSN，令SGSN更新流控参数并按新参数进行流控；否则，SGSN仍采用当前的流控参数进行流控。
该方法进一步包括每个SGSN在未得到来自BSC的流控参数时，将本地流控参数值设置为零。
在上述过程中，步骤a进一步包括BSC为每个小区和每个MS设置桶最大容量和漏速的初始化值。
步骤b进一步包括BSC依据当前小区的配置状况、所用编码方式、无线信道状况来确定小区允许的最大漏速值；设定小区当前的桶最大容量值为小区桶最大容量的初始化值；BSC根据话务统计估算MS缺省漏速。
步骤c进一步包括c1.设定每个SGSN的权值为当前该SGSN中通过本小区下发数据的MS数与通过本小区下发数据的MS总数的比值，且设定同一小区内所有SGSN的权值之和为1；c2.设定每个SGSN在该小区的漏速值为该SGSN通过本小区下发数据的MS数与单个MS缺省漏速值之积；c3.设定每个小区的实际漏速值为通过该小区接收数据的总MS数与单个MS缺省漏速值之积。
步骤d中BSC调整流控参数进一步包括d1.BSC先按比例减小每个SGSN的漏速，设定每个SGSN的新漏速值为该SGSN的旧漏速值减去小区实际漏速和小区允许最大漏速的差值与该SGSN权值之积；d2.再按比例调整小区提供给每个SGSN的桶最大容量值，设定每个SGSN新的桶最大容量值为小区允许的桶最大容量值和小区中未发数据包所占桶容量的差值与该SGSN权值之积；d3.BSC通过流控消息将调整后的参数发送给每个SGSN。
对于步骤d，当小区当前的实际漏速小于小区允许的最大漏速时，BSC可按比例相应增加每个SGSN的漏速和每个SGSN的桶最大容量值，并将调整后的参数通过流控消息发给每个SGSN，令每个SGSN按新的参数进行流控。
此外，BSC还要预先设置流控参数的更新周期。
由上述方案可以看出，本发明的关键在于BSC在每个流控参数更新周期中，实时统计每个SGSN中通过该小区接收数据的MS数及通过本小区接收数据的MS总数，重新计算每个SGSN的权值、漏速以及小区当前的实际漏速，然后判断小区实际漏速与小区允许最大漏速间的关系，并作相应的参数调整。
本发明所提供的业务支持节点与基站控制器间接口的自适应流控方法，其具有以下的优点和特点1)本发明提供的流控方法综合考虑通过该小区下发数据的每一个SGSN流控参数的设置，并按一定的比例对参数值进行相应的实时调整，如此，解决了原有Gb接口流控算法中BSC只能接收一个SGSN发送数据包的情况，同时也解决了无法对引入Iu Flex技术后多个SGSN同时向BSC下发LLC_PDU数据包进行流控的问题。
2)本发明实时对小区实际漏速进行判断，当其超过小区所允许的最大漏速时，就相应的减小每个SGSN的漏速和桶最大容量，减小的比例按每个SGSN相应的权值大小而定，采用该种自适应的控制机制，可动态地调整SGSN的本地流控参数Bmax和R，从而提高了流控的实时性和有效性。
3)本发明将每个SGSN的漏速计算简化为小区中属于当前SGSN的MS个数与MS缺省漏速相乘的结果，既可避免实现的复杂性，又可减小对系统开销的影响。
4)本发明在小区实际漏速小于等于小区允许的最大漏速时，即小区还有多余漏速可以增大漏速的情况下，SGSN不更新流控参数，也不向SGSN发送流控消息，而仍延用原有的参数值，如此，可减小Gb接口流控消息的传输数量，同时避免流控的振荡，提高系统的稳定性和可靠性。
图1为UMTS的系统结构。
图2为现有技术未引入Iu Flex技术前简化的系统网络结构。
图3为现有技术在SGSN建议采用的流控算法流程示意图。
图4为引入了Iu Flex技术后的系统网络结构图。
图5为本发明的原理框图。
图6为引入了Iu Flex技术后的本发明的流控方法流程示意图。
本发明为BSC采用自适应方式对SGSN的漏速和桶大小进行动态调整的Gb接口流量控制方法，其关键在于BSC在每个更新流控参数的周期内，根据对每个SGSN中通过该小区接收数据的MS数及通过本小区接收数据的MS总数的统计结果计算权值Wi，各个SGSN按照权值大小共同分享小区的漏速和桶容量，参见图5所示。当实际要求小区支持漏速超过小区允许的最大漏速时，根据权值按比例减小各个SGSN的漏速和调整小区提供给各SGSN的桶最大容量值。上述由BSC对各个SGSN的桶大小和漏速进行自适应动态调整的过程，是通过实时计算权值Wi来体现的，且Wi存在以下关系W1+W2+....+Wi+....+Wn＝1参见图6所示，本发明流控方法的具体实施步骤是这样的1)初始化SGSN的相关参数各个SGSN在未得到来自BSC的流控参数时，将本地Bmax和R设置为零，即不采用流控。当BSC侧小区初始化后，BSC向每个SGSN发送一条流控消息Flow-Control-BVC，其中包含BSC初始为每个小区和每个MS设置的流控参数Bmax和R，该流控消息将触发SGSN启动流控，SGSN此时以BSC给定的初始参数进行流控。
2)以BSC下属的一个小区为例，其它小区的流控过程完全相同。BSC对当前小区内的所有SGSN流量进行动态检测a1.BSC先检查系统运行状况，给出三个重要参数小区允许的最大漏速R_MAX_CELL、小区设定的桶最大容量值B_MAX_CELL和MS的缺省漏速R_Default_MS。其中，R_MAX_CELL参数可以由BSC依据当前小区的配置状况(包括采用多少个载频、编码方式等)、采用的编码方式、无线信道状况等来确定，该值是相对固定的；B_MAX_CELL可以采用小区初始化时赋予的值，也是相对固定的；R_Default_MS是由话务统计估算的，此参数是业务模型中的重要参数，话务统计中都会支持。
a2.之后，BSC在一个流控参数更新周期Ts内，统计该小区内每个SGSN中通过本小区接收数据的MS数N_MS(i)以及通过本小区接收数据的MS总数N_MS，该Ts是在BSC和SGSN侧预先设置的。
3)BSC计算该小区内每个SGSN的权值Wi、小区内每个SGSN的漏速以及该小区的实际漏速。
由于各个SGSN的漏速和桶大小采用自适应的方式由BSC动态调整，而这一控制是通过实时计算权值Wi来体现的，因此，先根据公式(2)计算得出对应每个SGSN的权值WiWi＝N_MS(i)/N_MS i＝1，2，...n (2)且所有权值存在以下关系W1+W2+....+Wi+....+Wn＝1。
然后，根据公式(3)和公式(4)计算出本小区内每个SGSN的桶漏速R_SGSN(i)和本小区实际漏速R_CELLR_SGSN(i)＝N_MS(i)×R_Default_MSi＝1，2，...n (3)R_CELL＝N_MS×R_Default_MS (4)本发明将SGSN的漏速计算简化为小区中属于SGSN的MS个数与MS缺省漏速相乘的结果。
4)判断小区实际漏速R_CELL是否大于小区允许最大漏速R_MAX_CELL？如果不大于，则进入步骤5)；如果大于，则b1.先按比例减小每个SGSN的漏速，根据公式(5)计算新漏速R_SGSN(i)’R_SGSN(i)’＝R_SGSN(i)-(R_CELL-R_MAX_CELL)×Wi(5)其目的是在满足小区的实际漏速不超过小区允许的最大漏速的前提下，保证各个SGSN以相对最大的漏速向下发LLC_PDU。
b2.然后，根据公式(6)调整小区提供给每个SGSN的桶最大容量值B_MAX_SGSN(i)＝(B_MAX_CELL-B_CELL)×Wi (6)其中，B_MAX_SGSN(i)为小区提供给第i个SGSN的桶最大容量值。因为在R_CELL＞R_MAX_CELL的情况下，小区桶中存在较多尚未下发的LLC_PDU，这些LLC_PDU总共占有的桶容量设为B_CELL，需在调整B_MAX_SGSN(i)参数时给予考虑。
b3.BSC通过流控消息把调整后的参数发送给每个SGSN，令Bmax＝B_MAX_SGSN(i)R＝R_SGSN(i)参数调整后，SGSN采用新的参数进行流控。
5)如果小区实际漏速小于等于小区允许最大漏速，则意味着小区还有多余的漏速，可以增大SGSN的漏速，但为了减小Gb接口流控消息的数量以及避免流控的振荡，本发明在此情况下不更新流控参数，也不向SGSN发送流控消息，由于初始化时或在之前的某个流控参数更新周期中，BSC已向SGSN发送过初始的或更新的流控参数Bmax和R，所以SGSN可继续按原有参数进行流控。
在上述过程中，BSC在每个流控参数更新周期中，都要实时统计每个SGSN中通过本小区接收数据的MS数及通过本小区接收数据的MS总数，如果有变化，就要重新计算每个SGSN的权值、漏速以及本小区当前的实际漏速，然后判断小区实际漏速与小区允许最大漏速之间的关系，并按比例作相应的参数调整，以达到自适应动态调整的目的。
本发明提供的这种BSC采用自适应方式对SGSN的漏速和桶大小进行动态调整的Gb接口的流量控制方法，能够解决引入Iu Flex后一个BSC与多个CN节点相连，在Gb接口多个SGSN同时向BSC下发LLC-PDU时的流控问题，是一种实现简单，可减小对系统开销的影响，并能提高系统稳定性和可靠性的流控方法。
权利要求
1.一种业务支持节点与基站控制器间接口的自适应流控方法，其特征在于该方法至少包括以下的步骤a.当基站控制器(BSC)侧小区初始化后，BSC向每个通用分组无线业务服务支持节点(SGSN)发送一条流控消息，触发SGSN启动流控，且SGSN按BSC给定的初始化参数值进行流控；b.针对BSC下属的每个小区，BSC对当前小区内所有SGSN的流量进行动态检测，先根据系统的运行状况确定小区允许的最大漏速、小区的桶最大容量值以及移动台(MS)缺省漏速，然后统计该小区在本流控参数更新周期内，每个SGSN中通过该小区接收数据的MS数及通过该小区接收数据的MS，总数；c.BSC计算该小区内每个SGSN的权值、该小区内每个SGSN的漏速以及该小区的实际漏速；d.BSC在每个流控参数更新周期末判断该小区当前的实际漏速是否大于小区允许的最大漏速？如果大于，则BSC调整流控参数并通过流控消息把调整后的参数发给每个SGSN，令SGSN更新流控参数并按新参数进行流控；否则，SGSN仍采用当前的流控参数进行流控。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于该方法进一步包括每个SGSN在未得到来自BSC的流控参数时，将本地流控参数值设置为零。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤a进一步包括BSC为每个小区和每个MS设置桶最大容量和漏速的初始化值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤b进一步包括BSC依据当前小区的配置状况、所用编码方式、无线信道状况来确定小区允许的最大漏速值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤b进一步包括BSC设定小区当前的桶最大容量值为小区桶最大容量的初始化值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤b进一步包括BSC根据话务统计估算MS缺省漏速。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤c进一步包括c1.设定每个SGSN的权值为当前该SGSN中通过本小区下发数据的MS数与通过本小区下发数据的MS总数的比值；c2.设定每个SGSN在该小区的漏速值为该SGSN通过本小区下发数据的MS数与MS缺省漏速值之积；c3.设定每个小区的实际漏速值为通过该小区接收数据的总MS数与MS缺省漏速值之积。
8.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于步骤c进一步包括设定同一小区内每个SGSN的权值之和为1。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤d中BSC调整流控参数进一步包括d1.BSC先按比例减小每个SGSN的漏速，设定每个SGSN的新漏速值为该SGSN的旧漏速值减去小区实际漏速和小区允许最大漏速的差值与该SGSN权值之积；d2.再按比例调整小区提供给每个SGSN的桶最大容量值，设定每个SGSN的新桶最大容量值为小区允许的桶最大容量值和小区中未发数据包所占桶容量的差值与该SGSN权值之积；d3.BSC通过流控消息将调整后的参数发送给每个SGSN。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤d进一步包括当小区当前的实际漏速小于小区允许的最大漏速时，BSC可按比例相应增加每个SGSN的漏速和每个SGSN的桶最大容量值，并将调整后的参数通过流控消息发给每个SGSN，令SGSN按新参数进行流控。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于该方法进一步包括由BSC预先设置流控参数的更新周期。
全文摘要
本发明公开了一种业务支持节点与基站控制器间接口的自适应流控方法，包括a)基站控制器(BSC)向每个通用分组无线业务服务支持节点(SGSN)发流控消息给定初始化流控参数，并触发SGSN启动流控；b)BSC根据系统运行状况确定小区允许的最大漏速、小区的桶最大容量值以及移动台(MS)缺省漏速，并统计该小区中每个SGSN的MS数及该小区的总MS数；c)计算该小区内每个SGSN的权值和漏速以及该小区的实际漏速；d)判断该小区实际漏速是否大于小区允许的最大漏速，并做相应的处理，如果流控参数有变化，则BSC发消息令SGSN以新的参数进行流控。采用该方法能支持SGSN与BSC多对多通信时以自适应方式动态调整Gb接口流控参数并实施流控。
文档编号H04W92/12GK1446011SQ02103738
公开日2003年10月1日 申请日期2002年3月15日 优先权日2002年3月15日
发明者赵红霞 申请人:华为技术有限公司