一种负载重整系统和方法

专利名称：一种负载重整系统和方法
技术领域：
本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种负载重整系统和方法。
背景技术：
现有的蜂窝移动通信系统中，通常将一个大的地理区域覆盖范围划分为若干小区，使用小功率发射机(基站)覆盖每个小区，与用户建立通讯，小区的覆盖半径较小，但是许多个小区就可以覆盖整个大地理区域。同时，在不同的小区使用相同的频率，可以极大地提高频谱资源的利用率；而在用户密集的区域增加使用不同频率的小区，则可以提高该区域的系统容量。对于每个小区而言，其物理资源(例如发射功率、带宽、信道码资源等)是有限的，随着其所服务用户的增加，小区负载渐趋饱和，势必造成新用户无法被接入、原有用户服务质量下降等一系列后果。
传统技术使用LCC(Load Congestion Control，负载拥塞控制)来应对这种问题，LCC在小区负载达到警戒线以后通过选择某些用户断开连接等方法，将负载水平恢复到一种可以接受的水平。但是由于LCC操作对于用户的满意度影响很大，所以不能频繁启动，因而只能在负载高达崩溃边缘才会启动，而且启动以后的负载调整目标也是基本固定的。
现有技术使用LCC模块对小区负载水平进行调整，随机选择一些用户断开连接，以使小区负载降低到可以接受的水平，在实际使用时存在下述缺点1、LCC模块所选择的操作过于简单粗暴，对用户满意度影响很大。
2、由于1的原因，LCC模块不能频繁启动，因此启动门限设置得很高，接近系统崩溃边缘，风险很大。
3、LCC模块对负载的调整目标基本固定在一个预设的门限，无法根据系统需求灵活变动。
4、当负载比较高但是还没有到达触发LCC门限时，准入模块已经开始拒绝新用户的接入，于是可能出现低优先级用户由于接入的早而能够保持连接、高优先级用户由于接入时机不好而始终不能享受服务的现象，与用户优先级的设置策略相悖。

发明内容
本发明要解决现有技术的调整方法过于简单，模块之间调用关系不清晰，无法满足用户要求的问题，特提供一种可以灵活调整负载水平以满足系统需求的负载重整系统和方法。
本发明引入了LDR(Load Reshuffling，负载重整)模块，该模块独立于传统的LCC(Load Congestion Control，负载拥塞控制)、AC(Admission Control，准入控制)等模块以外，集成了多种操作灵活调整负载水平，可以被这些模块调用。同时，又引入了LDM(Load Monitoring，负载监控)模块对于负载调整的结果进行相对准确的监控与评估，以达到灵活调整负载水平以满足系统需求的目的，本发明通过以下技术方案实现。
一种负载重整系统，其特征在于包括负载重整请求模块、负载重整模块、负载监测模块和负载调整模块；所述负载重整请求模块在负载指标不满足时，向负载重整模块发出负载重整请求；所述负载重整模块接收负载重整请求；选择负载调整动作以及调整的用户并记录选择结果；请求负载监测模块预测负载调整动作结果；执行负载调整动作或者向负载调整模块发出执行负载调整动作命令；所述负载监测模块预测所述负载调整动作结果并将结果返回负载重整模块；监测负载指标，当负载指标不满足时向负载重整模块发出负载重整请求。
一种负载重整方法，包括下列步骤S1.负载重整模块接收负载重整请求；
S2.负载重整模块选择负载调整动作和调整用户并记录选择结果；S3.负载重整模块请求负载监测模块对所选的负载调整动作结果进行预测；S4.负载监测模块预测负载调整动作结果并将预测结果返回负载重整模块；负载监测模块判断该结果是否满足所述负载重整请求，如果是，继续步骤S5；如果否，返回步骤S2；S5.负载重整模块执行负载调整动作或者发出执行命令。
与现有技术相比，应用本发明所述负载重整系统和方法可以获得以下有益的技术效果1、引入了多种操作(Action)来动态调整小区负载水平。
2、LDR模块，独立于原有的LCC、AC等模块之外，但是可以被这些模块调用。LDR模块主要完成对于小区负载的调整功能，而调整的时机和调整的目标则由其他模块确定，从而明确了模块间的调用关系。
3、LDM模块能够对小区负载进行相对准确的监控和预测，因此各个模块可以根据各自的需求动态确定小区负载调整目标，而由LDM模块来监控和预测调整结果。
4、由于LDR模块的独立，当负载过高，新用户被拒绝时可以根据其优先级确定是否需要进行负载重整，重整以后将高优先级用户接入，以体现其高优先级的特权。LDM和LCC模块在对负载的实时监控中也可以根据运营商预设的策略调用LDR进行小区负载的动态调整。


下面以具体实施例并结合附图详细说明本发明。
图1为本发明所述负载调整系统结构示意图。
具体实施例方式
如图1所示，本实施例所述负载重整系统包括负载重整请求模块、LDR模块、LDM模块和负载调整模块；LDR模块包括决策子模块和执行子模块；负载重整请求模块包括LCC模块、AC模块；负载调整模块包括HO模块(HandOver，切换)、DCCC模块(Dynamic Channel Configuration Control，动态信道配置控制)、CHS模块(Channel Switch，信道类型切换)。
下面分别描述各模块的功能LDR模块接收负载重整请求；选择负载调整动作以及调整的用户并记录选择结果；请求LDM模块预测负载调整动作结果；执行负载调整动作或者向外部负载调整模块发出执行命令；LDM模块预测其负载调整动作结果并将预测结果返回LDR模块；监测负载指标，当负载指标不满足时向LDR模块发出负载重整请求。
LDR模块可以分为决策部分和执行部分。决策部分为达到外部请求所要达到的负载目标，选择所需进行的一系列动作，而LDM则在这个选择过程中提供动作结果的预测(预测每一个动作将可能对系统总体负载造成的影响)。一旦动作序列选定，则交给执行部分，再由执行部分调用外部的DCCC、CHS、HO等模块真正完成所需的各种操作。
LCC模块、AC模块、LDM模块在负载指标不满足时向LDR模块发出负载重整请求。
DCCC、CHS、HO等模块为LDR模块执行实际的负载调整操作，通过动态调整信道带宽、切换信道类型、执行负载切换等手段真正达到调整负载水平和灵活分配资源的目的。具体的，DCCC的作用是动态的调整无线传输信道的速率；CHS的作用是为用户选择不同的传输信道类型(专用信道或者公共信道等)；HO的作用是将用户在不同的小区中进行切换，以保证该用户在移动中也能享用无间断服务。
综上，在外部条件(例如LCC、AC、LDM)的触发下，对于系统负载进行动态调整，降低或者恢复负载水平，动态调整资源分配倾向，以达到提高系统容量和保持系统稳定性的目的。注意，LDR所做的工作不仅仅是降低负载，还包括在负载较轻时充分利用资源，以避免出现用户质量只会不断下降不会回升的情况。本发明中LDR模块的定位仅仅是对于负载的重整，不涉及对于资源受限状态的判断。通俗的说，由其他模块来确定何时要做、做到何种程度，而LDR只负责怎样做，取消内部触发的好处就是使得功能模块的调用关系更加明确、清晰，况且对于何时要做和做到何种程度的判断，LDM、LCC及AC模块都更有发言权。
以上述系统为应用环境，负载重整方法包括下列步骤S1.LDR模块接收负载重整请求，所述外部重整请求消息中包括负载指标的当前值和目标值；S2.LDR模块选择负载调整动作和调整用户并记录选择结果；S3.LDR模块请求负载监测模块对所选的负载调整动作结果进行预测；S4.LDM模块预测负载调整动作结果并将预测结果返回LDR模块；LDM模块判断该结果是否满足所述负载指标的目标值，如果是，继续步骤S5；如果否，返回步骤S2；S5.LDR模块执行负载调整动作或者发出执行命令。
LDR模块分为决策部分和执行部分。决策部分为达到外部请求所要达到的负载目标，选择所需进行的一系列动作，而LDM则在这个选择过程中提供动作结果的预测(预测每一个动作将可能对系统总体负载造成的影响)。一旦动作序列选定，则交给执行部分，再由执行部分调用外部的DCCC、CHS、HO等模块真正完成所需的各种操作。执行部分的功能比较简单，就是根据决策部分所得到的动作列表依次执行就可以了。
触发LDR模块的外部负载重整请求分别来自LCC、AC、LDM模块，在向LDR发出负载重整请求时所需提供的必要信息为1、负载指标。目前用五个指标，上行负载因子，下行负载因子，下行码资源，NodeB(基站)的Credits，地面传输带宽(可以包括Iub接口，Uu接口，Iub接口等)，该负载指标包括当前值和目标值两个指标值。
(1)负载指标当前值外部模块需要给出当前值，则LDR就可以减少向LDM查询的一步操作。即LDR模块获得当前指标的方式有两个一为由LCC、AC、LDM模块触发时直接通知LDR模块；二为LDR模块被触发后向LDM查询。优选的方式为前者，LDR可以直接从重整请求中获得；后者需要向LDM模块查询，多了一个操作，如果查询量大的话，有可能造成消息风暴或者接口拥塞。
(2)负载指标目标值外部模块需要给出负载重整的目标值，该目标值根据各个模块的当前需要设定的。例如AC模块接到一个业务请求，该请求如果要接入的话会使得下行负载上升7％，而当前负载是65％，准入门限是70％，则负载重整的目标值就是将下行负载降低到63％，这样才能够允许这个用户接进来。
2、请求的来源外部模块需要签名表明重整请求的来源。在LDR的决策部分可以定义对于不同来源的重整请求赋予不同的动作权限。
3、RAB优先级门限(可选)这部分信息主要供AC使用，申请准入的新RAB本身具有RAB优先级属性，可以将此设为RAB优先级门限，AC通过它指示LDR只调整优先级比门限低的用户。
4、是否允许抢占(可选)由于RAB抢占的影响较大，因此需要外部模块在发出请求时确认是否允许抢占。只有当该外部模块在LDR有执行抢占的权限，同时设置本信元为“允许抢占”，LDR才会在必要时真正实施抢占动作。
为了将系统负载调整到所需的水平，LDR有许多动作(Action)可以选择，这些动作按照其对用户服务质量的综合影响从低到高说明如下1、负载切换切换用户到低负载的异频/异系统同覆盖相邻小区或者相邻的异频/异系统宏小区(覆盖区域包含当前小区覆盖区域)中。在本小区中选择一部分用户切换到负载相对较低的异频/异系统同覆盖相邻小区或者相邻的异频/异系统宏小区(覆盖区域包含当前小区覆盖区域)中去。这种动作能够有效并快速的降低负载水平，用户的服务质量不会下降。上下行均适用，主要用于降低负载水平。
2、实时业务速率调整调整实时业务速率。对于实时业务而言，在RAB参数中有请求速率和保证速率之分，因此如果实时业务所获得的数据传输速率大于其保证速率的话，可以将该业务的实际速率降至保证速率，从而获得负载的降低。当负载较低时，可以将实时业务的实际速率调高到请求速率。这种动作选择范围较小，所能降低的负载水平也有限，对于实时用户的服务质量影响不大。上下行均适用，可用于升高或者降低负载水平。
3、BE业务速率调整调整BE(Best Effort，非实时业务)业务速率。对于BE业务而言(例如FTP、Email和网页浏览)，实时速率的变化不会造成很大的影响。由于BE业务中的大数据量业务对于系统负载影响较大，因此这种动作也能够有效调整负载水平，其代价是BE用户的服务质量会随之变化。上下行均适用，可用于升高或者降低负载水平。
4、BE业务信道类型切换转移DCH(Dedicated Channel，专用信道)信道用户到CCH信道传输数据。对于DCH用户而言，即使该用户没有数据传输也将占用码资源和小区下行发射功率，CCH(Common Channel，公共信道)则是多用户共享，用户只有在需要传输数据时才占用码资源和小区下行发射功率；因此可以考虑将某些用户从DCH转移到CCH进行数据传输，以提高资源利用率。这种动作所能降低的负载水平有限，但是对于BE用户的服务质量影响不大。注意，此动作一般排在BE业务速率降低之后执行，是因为CCH数据速率较小，如果不降低BE业务速率的话可能无法切换到CCH上去，如果系统实现了DSCH的话，此动作的优先级可以设置得比BE业务速率调整要高。上下行均适用，只用于降低负载水平。
5、公共信道功率调整降低公共信道预留的功率。RNC会给公共信道预留一部分资源，如果系统实现了DSCH的话，DSCH的预留功率将会占据较大的比重。通过降低公共信道预留的功率，系统也可以降低下行负载，但是对于上行负载没有作用，而且这种动作对于所有公共信道的用户均会造成影响，在重负载的情况下这种动作的负面影响不可小视。只适用于下行，可以用于降低或者升高负载水平。
6、RAB抢占按照RAB(Radio Access Bearer，无线业务承载的优先级属性)优先级释放允许被抢占的用户。这是对于负载降低请求的最后选择，当以上动作都达不到预期的效果，就只有将那些允许被抢占的用户直接释放。这种动作对于用户的服务质量是影响最大的，但是其降低负载水平的效果却是立竿见影。适用于上下行，只用于降低负载水平。
LDR模块的决策部分可以定义对于不同来源的重整请求赋予不同的动作权限。该权限的配置并没有一定的限制，可以根据不同的配置进行不同的限定。例如表1所示，对于LCC的请求可以执行所有的6种动作，而对于LDM的请求则没有执行RAB抢占的权限。
表1LDR动作权限LDR模块根据动作权限确定负载调整动作后，需要调用模块LDM、DCCC、CHS、HO具体执行。其主要调用关系为(1)、负载切换调用HO模块执行。
(2)、实时业务速率调整调用DCCC模块执行。
(3)、BE业务速率调整调用DCCC模块执行。
(4)、BE业务信道类型切换调用CHS模块执行。
(5)、公共信道功率调整可以内部实现，或者调用DSCH调度模块完成。
(6)、RAB抢占内部实现。
LDM、DCCC、CHS、HO具体执行负载调整动作的顺序可依不同的配置设定。优选的，LDR模块针对不同的负载重整请求，按照下列执行顺序发出执行命令1、请求降低负载(1)下行负载切换→实时业务速率调整→BE业务速率调整→BE业务信道类型切换→公共信道功率调整→RAB抢占。
(2)上行负载切换→实时业务速率调整→BE业务速率调整→BE业务信道类型切换→RAB抢占。
2、请求升高负载(1)下行公共信道功率调整→BE业务速率调整→实时业务速率调整→BE业务信道类型切换。
(2)上行BE业务速率调整→实时业务速率调整→BE业务信道类型切换。
LDR模块选择调整用户时，如果负载重整请求要求降低负载，LDR模块按照RAB优先级从低到高搜索；反之，LDR模块按照RAB优先级从高到低搜索。在执行每种动作时根据各个业务用户的RAB优先级排序，降低负载时优先执行RAB优先级低用户的动作，升高负载时优先执行RAB优先级高用户的动作。
根据协议TS25.410第5.2.4节的描述，RAB的优先级是由CN(CoreNetwork，核心网)根据用户信息以及QoS(Quality of Service，业务质量要求)信息等确定的。CN在RAB建立或者修改请求中必须指明该RAB的优先级别、抢断能力以及排队特性，但是排队和资源抢断的具体执行则是由UTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network UMTS陆地无线通讯网)来完成。
如表2所示，根据协议TS25.413第9.2.1.3节对于CN发给RNC(RadioNetwork Controller，无线网络控制器)的RAB ASSIGNMENT REQUEST信令的说明，在该信令中将携带Allocation/Retention Priority信元。如果RNC没有收到这部分信元，说明该RAB无法抢占其他用户，却允许被其他用户抢占。

表2 RAB优先级信元从上表可以看出，一个RAB不仅会被赋予14级的优先级定义，而且还会被说明是否可以抢占其他用户，是否可以被其他用户抢占。在系统中，排队和能否抢占的判断可以放在AC实现，而抢占的实际执行则可以放在LDR完成。具体的说，就是AC在接到RAB请求后查看其中的RAB优先级信息，如果发现当前资源受限，同时该新RAB又可以抢占其他用户，则AC向LDR发出负载重整请求，同时在请求中说明允许进行抢占操作。则LDR如果发现其他途径无法降低负载，就会释放可以被其他用户抢占的RAB，实现抢占的执行。在LDR的其他动作中(例如BE业务速率调整、信道类型切换等)，则完全根据RAB的14级优先级定义来排序进行。
负载重整请求由AC模块发出时，该请求包括RAB优先级门限，LDR模块根据其选择低优先级用户进行调节，所述RAB优先级门限为申请准入的新RAB的优先级属性。
下面以一实施例具体说明LDR模块如何选择负载重整动作和用户，当决策部分收到来自其他模块的负载重整请求之后，将会根据具体请求的内容对LDR即将执行的动作进行决策并选择用户。如表3所示，在第4～9步中每次评估完成后都会与负载重整目标值进行比较，如果达到目标就提前结束评估，直接进入第10步。在第6步的评估中为了体现出RAB优先级之间的差异，可以针对不同的优先级进行分段，为每一段确定一个可以降低到的最低速率等级。在本例中RAB优先级为1～6时最低速率为32kbps，7～11时最低速率为16kbps，12～15时最低速率为8kbps。

表3决策部分的功能表3只给出了当负载重整请求为下行降低负载时的流程，如果负载重整请求不同，第4～9步是不同的。在每一步的评估中，如果是要求负载降低，则按照RAB优先级从低到高搜索。如果是要求负载升高，则按照RAB优先级从高到低搜索。如果是要求升高负载的请求，在执行BE业务速率调整评估时针对每个RAB，按其RAB优先级从高到低依次只调高一个等级，例如8kbps→16kbps，不能一下子调到32kbps，这样才能兼顾到大多数的用户。如果进行公共信道功率调整，则也是每次只调整一个等级。
以上仅仅是一个实施举例，在实际应用中根据不同的配置，该选择过程是不同的。
权利要求
1.一种负载重整系统，其特征在于包括负载重整请求模块、负载重整模块、负载监测模块和负载调整模块；所述负载重整请求模块在负载指标不满足时，向负载重整模块发出负载重整请求；所述负载重整模块接收负载重整请求；选择负载调整动作以及调整的用户并记录选择结果；请求负载监测模块预测负载调整动作结果；执行负载调整动作或者向负载调整模块发出执行负载调整动作命令；所述负载监测模块预测所述负载调整动作结果并将结果返回负载重整模块；监测负载指标，当负载指标不满足时向负载重整模块发出负载重整请求。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述负载重整模块包括决策子模块和执行子模块，所述决策子模块接收负载重整请求，根据负载重整请求的内容选择负载调整动作以及调整的用户，每选择一次都向负载监测模块请求预测动作结果，直至满足负载重整请求的目标值，同时记录所有选择结果；所述执行子模块执行负载调整动作或者向负载调整模块发出执行命令。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述的负载重整请求模块包括LCC模块和/或AC模块。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述负载调整模块包括HO模块和/或DCCC模块和/或CHS模块。
5.一种负载重整方法，应用于蜂窝移动通信系统中，所述蜂窝移动通信系统包括负载重整模块和负载监测模块；所述负载重整模块接收负载重整请求；选择负载调整动作以及调整的用户并记录选择结果；执行负载调整动作或者发出执行命令；所述负载监测模块监测负载指标，在负载指标不满足时发出负载重整请求，并预测负载调整动作结果；其特征在于，所述方法包括下列步骤S1.负载重整模块接收负载重整请求；S2.负载重整模块选择负载调整动作和调整用户并记录选择结果；S3.负载重整模块请求负载监测模块对所选的负载调整动作结果进行预测；S4.负载监测模块预测负载调整动作结果并将预测结果返回负载重整模块；负载监测模块判断该结果是否满足所述负载重整请求，如果是，继续步骤S5；如果否，返回步骤S2；S5.负载重整模块执行负载调整动作或者发出执行命令。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述步骤S2中还包括一负载重整模块建立负载调整动作列表，以记录选择结果的步骤。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于步骤S2中所述的负载调整动作至少包括其中之一负载切换、实时业务速率调整、非实时业务(BE)业务速率调整、BE业务信道类型切换、公共信道功率调整、RAB抢占。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于步骤S2中所述负载重整模块选择调整用户时，如果负载重整请求要求降低负载，负载重整模块按照RAB优先级从低到高搜索；反之，负载重整模块按照RAB优先级从高到低搜索。
9.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述步骤S5具体为当负载调整动作为负载切换时，命令HO模块执行；当负载调整动作为实时业务速率调整时，命令DCCC模块执行；当负载调整动作为BE业务速率调整时，命令DCCC模块执行；当负载调整动作为BE业务信道类型切换时，命令CHS模块执行；当负载调整动作为公共信道功率调整时，负载重整模块直接调整或者命令DSCH模块执行；当负载调整动作为RAB抢占时，负载重整模块直接调整。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于所述步骤S5按照下列顺序之一发出执行命令当负载重整请求为请求降低负载时下行负载切换→实时业务速率调整→BE业务速率调整→BE业务信道类型切换→公共信道功率调整→RAB抢占；上行负载切换→实时业务速率调整→BE业务速率调整→BE业务信道类型切换→RAB抢占；当负载重整请求为请求升高负载时下行公共信道功率调整→BE业务速率调整→实时业务速率调整→BE业务信道类型切换；上行BE业务速率调整→实时业务速率调整→BE业务信道类型切换。
11.如权利要求5所述的方法，其特征在于步骤S1中的负载重整请求由AC模块发出时，该请求包括RAB优先级门限，负载重整模块根据其选择低优先级用户进行调节，所述RAB优先级门限为申请准入的新RAB的优先级属性。
12.如权利要求5所述的方法，其特征在于步骤S1中的负载重整请求由AC模块和/或LCC模块和/或负载监测模块发出时，该请求包括其表明来源的签名。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于还包括一负载重整模块给不同来源的负载重整请求设定允许的负载调整动作的步骤，具体为当负载重整请求来自负载监测模块时，限制进行RAB抢占动作；当负载重整请求来自AC模块、LCC模块时，可以进行所有的负载调整动作。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于还包括一负载重整模块根据负载重整请求的来源确定允许的负载调整动作的步骤。
全文摘要
本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种负载重整系统和方法。所述系统包括负载重整请求模块、负载重整模块、负载监测模块和负载调整模块。所述方法包括S1.负载重整模块接收负载重整请求；S2.负载重整模块选择负载调整动作和调整用户并记录选择结果；S3.负载重整模块请求负载监测模块对所选的负载调整动作结果进行预测；S4.负载监测模块预测负载调整动作结果并将预测结果返回负载重整模块；负载监测模块判断该结果是否满足所述负载重整请求，如果是，继续步骤S5；如果否，返回步骤S2；S5.负载重整模块执行负载调整动作或者发出执行命令。应用本发明，可以灵活调整负载水平以满足系统需求。
文档编号H04W28/08GK1722886SQ20041007174
公开日2006年1月18日 申请日期2004年7月13日 优先权日2004年7月13日
发明者王宏伟 申请人:华为技术有限公司