用于根据所测系统负荷产生拥塞标志的方法

专利名称：：用于根据所测系统负荷产生拥塞标志的方法
技术领域：
：本发明涉及蜂窝移动通信系统中的方法和布置，具体来说，涉及演进UMTS陆地无线接入(E-UTRA)网络中的有效无线资源管理。
背景技术：
：为了满足演进UMTS陆地无线接入(E-UTRA)网络的高指标比特率要求，需要有效的无线资源管理(RRM)技术。有效RRM方法的实现要求越过不同的网络节点来交换测量。测量报告指明某个网络节点的资源使用，例如平均传输功率等级。一般来说，在运行RRM功能之前，需要这些测量。由于存在不同类型的资源，因此，存在将在网络节点之间、尤其是节点B之间传递的若干种测量报告，以便有效地执行RRM操作。虽然测量报告至关重要，但是应当避免过度或不必要的测量报告，以便使信令开销最小。我们的关键观测在于，存在为了有效的无线资源管理而需要在无线网络节点之间传递的许多无线资源测量。在蜂窝系统中，RRM技术、即准入控制和切换控制在实现预期的服务级别和服务质量(GoS/QoS)目标中起关键作用(又参见第三代合作伙伴项目上发布的文献3GPPTR25.922"RadioResourceManagementStrategies"和3GPPTS25.331"RadioResourceProtocolSpecifications")。准入控制的主要目的是确保能够满足新会话的QoS。其次，还应当确保新用户的准入不应当不利地影响正进行会话的性能。在UTRA中，准入控制功能性位于无线网络控制器(RNC)中，其中还端接(terminate)无线资源控制(RRC)协议。UTRA中的准入控制过程应当考虑若干类型的资源，例如下行链路发射功率(downlinktransmittedpower)、下行链路信道化码使用以及上4亍链路接收总带宽功率(RWP)。在UTRA中，与准入控制相似，也由知道目标小区的资源状况的RNC来执行切换，如文献3GPPTR25.922"RadioResoucreManagementStrategies"中所述。在需要新的呼叫或切换时，如果所需资源在目标节点B的目标小区中不可用，则将会拒绝该呼叫或切换。图1示出因不充分小区资源引起的切换尝试失败。也就是说，图1示出服务节点B向目标节点B发送切换请求。切换请求被目标节点B拒绝，因为上行链路资源块被完全利用，或者它们的使用超过某个门限。但是，通过在切换尝试之前查询目标节点B的资源使用，能在某种程度上防止切换失败。因此，图2示出另一种情形，其中服务节点B首先请求目标节点B报告它对于所有类型的资源的测量，以便防止因小区资源瓶颈引起的切换失败。仅在接收到测量报告之后，服务节点B才确定可能的目标节点B是否应当是切换尝试的目标节点B。显而易见，在目标节点B因缺乏资源而无法服务于新呼叫的此类状况下，全套测量"R告浪费带宽，并且导致不必要的切换等待时间。在切换尝试失败的情况下，服务节点B通常向第二最佳目标节点B等重复上述过程。因此，在现有系统中，可能出现下列情况在成功地执行切换之前，可能需要若干切换尝试。其次，这会引起大量信令开销。已经通过UTRA的以往经验识别和认识到上述问题。当前WCDMA网络利用处理资源拥塞问题的尝试/失败/调整/再尝试方式。因此，已经观察到的一个问题是，由于低效使用无线资源而无法有效地使用准入控制和切换控制。因此，目标是减少E-UTRA中不必要的测量报告，并且需要指定节点B之间交换测量报告的简单机制。还需要设计机制，由此能通过简单方式在节点B之间传递网络中的拥塞状况。例如，已经提出以单级拥塞的形式来多播拥塞状态，例如可用空闲容量。在当前的建"^义中，拥塞状态没有考虑无线的所有不同类型、传输网络和硬件资源的聚集。此外，拥塞状态没有包括测量性能，例如正进行的服务性能级别。但是，可能发生以下状况系统没有完全拥塞，但仍然无法满足所请求的QoS要求。根据本发明的一个方面，网络节点产生指示所测量的资源使用和所测量的性能的拥塞标志，然后这能用作确定是否尝试访问那个节点的基础。在优选实施例中，因此，本发明能提供下列优点的一部分，即向相邻基站以及向UE指明拥塞状态的简单方式。使切换失败和切换尝试失败最少，由此改进服务级别。在切换处于节点B中的分布系统中极为有利。在不需要测量报告时减少测量报告。在过多报告可能淹没基站之间的信令链路的分布系统中极为有利。允许服务节点B更新相邻小区列表。这将允许UE对小区进行测量，这能接纳新的链路。这还将减少UE测量的数量。能减少新的呼叫阻塞。在准入控制设置在节点B中的分布系统中才及为有利。在不存在具有无线相关信息的集中控制器的分布体系结构中实现多小区RRM。图1示出因不充分小区资源引起的切换尝试失败。图2示出按照现有技术防止切换失败所需的测量。图3示出E-UTRA的无线接入网体系结构。图4示出目标节点B中的资源状况的一个示例。图5示出节点B处的标志产生的一个示例。图6示出通过^f吏用状态转换方法的单比特所实现的4级拥塞状态图。图7是示出用于产生拥塞状态标志的过程的流程图。图8是示出用于使用拥塞状态标志来发起切换的过程的流程图。图9是示出向用户设备发射更新的相邻小区列表的流程图。图10示出包括应用了本发明的无线基站和用户设备的电信网络的一部分。具体实施例方式本发明特别适用于例如图3中所示的蜂窝无线通信系统。在图3所示的示例网络中，网络10是演进UMTS陆地无线接入(E-UTRA)网络，但是本发明同样适用于其它类型的网络将是显而易见的。图1示出包含四个无线基站或节点B的网络的一部分，但是网络将包含多于这个数量的许多无线基站或节点B将是显而易见的。在E-UTRA中，RRC端接在节点B中。如图3所示，节点B各具有到接入网关(aGW)16的各自的连接12、14等，aGW16仅执行用户平面交换，但是不知道任何无线相关信息、如小区负荷等。为了执行准入控制和切换，服务网络节点应当知道目标节点处的负荷。因此，在E-UTM中，准入控制和切换均置于节点B中。节点B之间的直接接口18、20(X2接口)等的每个只是能够传输测量报告、切换相关命令等的控制平面。E-UTRA设计成实现比UTRA显著更高的数据速率。其次，在E-UTRA中，例如切换的某些功能的等待时间要求比WCDMA中明显地更为严格。这意味着，应当使准入控制和切换失败最少，因为否则的话，等待时间将增加。因此，在E-UTRA中，有效的准入控制和切换执行可能要求节点B监测各种类型的测量，例如发射功率、RTWP、资源块使用、传输网络信道使用等。通过在节点B使用更综合的资源信息，能使准入和切换判定为更可预测的。在E-UTM中，存在由服务节点B分配给会话的若干类型的无线和网络资源。将在E-UTRA中使用的一些重要资源是下行链路发射8功率、上行链路总接收干扰、下行链路资源块(DLRB)、上行链路资源块(ULRB)、上行链路传输网络资源(ULTrNetCh)、下行链路传输网络资源(DLTrNetCh)、以及硬件资源。应当注意，可能由于缺乏上述小区资源的任一个的可用性而拒绝新的呼叫或切换请求。这种情况如图4所示，它示出目标节点B的目标小区中不同类型的小区资源的某些平均使用水平。图4示出一种示例情况，其中只有一个小区资源(即上行链路资源块)被完全占用，而其它资源仍然可用。本发明的基本思路是，各节点B根据资源使用和测量性能来产生拥塞状态标志，以指明是否能服务于新的连接。该标志能发送给相邻节点B以便防止切换失败，或者能在它自己的小区中广播以^更于准入控制。拥塞状态标志还能由服务节点B用来动态设置相邻小区列表，它由UE用来进行下行链路测量。图5示出节点B中标志的产生。将两组测量馈送到标志产生算法中，如图5所示。第一组测量涉及节点B处的资源的使用，例如下行链路发射功率(XJ、下行链路资源块使用(X2)、上行链路传输网络信道使用(uplinktransportnetworkchannelusage)(X》等。第二組测量涉及测量性能，它可包括不满意用户的比值(fractionofunsatisfiedusers)(Yi)、新会话阻塞概率(newsessionblockingprobability)即Pb(YJ、正进行的会话丟弃扭无率(ongoingsessiondroppingprobability)即Pd(YM)、平均用户比特率等。能对特定时间周期进行测量。不同的资源和性能量度类型可具有不同的测量周期。如图5所示，将各测量与某个门限进行比较。具体来i兌，如图所示，Xi和^分别表示所测量的小区资源i和对应门限。类似地，Yi和j3i分别表示所测量的性能i和对应门限。在这个示例中，超过其相应门限的输入测量的任一个将产生标志=1，指明网络中的拥塞。产生节点B中的标志的算法是实现相关的(涉及门限等级的设置、定义标志产生逻辑等)。但是，主要思路是根据两组测量来产生拥塞标志资源使用和测量性能。在图5中，通过简单的"或"运算来示范标志产生逻辑。向不同的资源和滞后值分配权重的其它标志产生机制也是可能的(Otherflaggenerationmechanismsassigningweightstodifferentresourcesandhysteresisvaluesarealsopossible.)。在它的最简单形式中，标志可包括如下表所示的单比特信息，其中标志-1和标志=0分别表明小区中的拥塞和无拥塞状况。表l:防止标志(Preventiveflag)<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>不同的服务通常需要不同数量的资源。因此，具有多级信令，即拥塞与无拥塞状态之间的一些中间级是有利的。例如，能通过^f吏用更多比特(例如4级的2个比特)或者通过使用具有相同比特数的多个状态和状态转换(例如4级的1个比特)，来实现多级拥塞状态。作为一个示例，考虑4级情况，其中，拥塞状态，除了两种极端状况之外，还能指明目标小区是否能接受低或中等比特率服务。下表作为示例示出两个4级拥塞状态信令机制，分别使用2比特以及使用单比特来指明状态转换。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>拥塞在图6中还通过4状态转换图示出4级拥塞状态的基于状态转换的信令机制。状态转换方法、即表中的方法2控制拥塞状态之间的转换，而不是指明拥塞等级本身。由此，维护多个拥塞等级，但网络节点之间的以信号通知的信息(signalledinformation)每次为1比特。但是，明显缺点在于，使用1比特仅能报告相邻拥塞状态。另一方面，在第一方法中，由此每种状态由2比特显式表示，拥塞状态报告能够与前一个报告完全无关。能通过对于下列两组输入参数具有M-l个门限来实现节点B中的M级拥塞状态标志产生算法资源使用和测量性能。因此，4级拥塞状态对于各类型的测量需要3个门限。E-UTRA系统还将支持RAT间切换，它表示到例如UTRA和GERAN的其它接入技术的切换。如果属于不同无线接入技术的节点B或基站共站(co-sited)(例如UTRA/E-UTRA节点B在同一处),则还能将多RAT标志发送给这些其它RAT的相邻节点B。这将为E-UTRA节点B提供小区中属于其它技术的资源状况的整体状态。多RAT标志能表示2级或多级拥塞状态，如上所述。下表示出一个示例，其中2级拥塞状态指明不同技术中的拥塞。在这个示例中，E-UTRA节点B(eNodeB)和GSM基站均是拥塞的。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>因此，图7是示出根据本发明的方法的流程图，由此产生拥塞状态标志。在过程的步骤70，进行与相干无线基站的拥塞状态相关的测量。如上所述，这些能包括涉及下行链路或上行链路无线或固定网络资源的任何相关测量。在步骤72,进行涉及基站的性能的测量。如上所述，这些能包括涉及小区中正进行的会话的性能的任何相关测量。在步骤74,产生拥塞状态标志。如上所述，能通过将这些相关测量与相应门限进行比较，然后产生标志以指明基站的拥塞状态，来产生标志。在步骤76,无线基站向其它网络实体发射所产生的拥塞状态标志。更具体来说，关于步骤76，一种可能性是，拥塞状态标志能用来防止切换失败。因此，各节点B向其相邻节点B发送拥塞标志。标志将指明发射节点B中的整体资源状况。这意味着，当发射节点B是切换的可能目标节点B时，能防止服务节点B在那个目标节点B拥塞(即它的标志-l)时向其发送切换请求。另一方面，这将减少切换失败尝试，由此使切换等待时间最小并且防止不必要的信令交换。另一方面，这将允许服务节点B;f艮据资源可用性来选择下一个可能的节点B，由此使呼叫丢弃概率最小。通过使用多RAT拥塞状态，还能使因属于其它接入技术的基站的拥塞而引起的切换失败最小。发送标志的最简单方式是经由控制平面，也就是说经由E-UTRA中相应的节点B-节点B接口18、20等，如图3所示。重要的是要注意，拥塞标志能作为独立消息来发送，或者能连接到其它类型的信令消息。前一种方案的主要优点在于，能减少例如基站标识符的一些开销。在任何情况下，接收拥塞状态标志的目标基站应当能够唯一地识别和解释拥塞标志的含义。另一个选择是通过在用户平面上以用户数据捎带(piggyback)标志，并且经由接入网关(aGW)16将它路由到目标节点B，来发送标志。这种方法是可实现的，因为标志仅包含一个或极少比特。预计控制平面(节点B-节点B接口)具有远比用户平面更低的容量。因此，在节点B-节点B控制平面上存在拥塞的状况下，第二方法也是有用的。图8是示出关于使用如上所述的拥塞状态标志来发起切换的过程的流程图。因此，在步骤90，服务基站将另一个节点B识别为切换的可能目标基站。在步骤92，服务基站读取该可能的目标基站所发送的拥塞状态标志，并且在步骤94，确定那个拥塞状态标志是否指明可能的目标基站是拥塞的。如果该标志指明可能的目标基站是拥塞的，则该过程返回到步骤90，并且服务基站识别备选的可能目标基站。如果该标志指明可能的目标基站没有拥塞，则该过程转移到步骤96,并且服务基站继续进行到那个目标基站的切换。拥塞状态的指示没有防止任何节点B向其拥塞状态标志指明它们拥塞的相邻节点B请求测量报告。但是，节点B能够具有不向拥塞的相邻节点B请求测量报告的选择。这将减少节点B处的不必要的信令开销和处理。拥塞状态标志还能用于动态设置相邻小区列表。如图9所示，在那个过程的步骤100，服务节点B能接收一个或多个相邻节点B所报告的拥塞状态信息，如上所述。然后，在步骤102，服务节点B能通过从列表中排除其标志-1的任何相邻节点B，来更新它的现有相邻小区列表。然后，能由服务节点B将已更新列表发送给那个小区中的用户。这将防止那些用户(为了切换或小区变更)对于拥塞的小区进行测量。因此，图10示出包括无线基站(RBS)81的系统，其中包括用于产生拥塞状态标志的块811，按照以上所述进行操作。图.10还示出可采取移动电话或者任何类型的无线通信装置的形式的用户设备(UE)82,包括用于读取从RBS81所接收的消息的块821和处理器822。在图9的过程中，RBS81向UE82发射已更新相邻小区列表，UE82能够将那个列表用于将来的切换或小区变更。拥塞状态标志还能用于防止准入失败。因此，考虑图IO的系统，还能使用与以上所述相同的信令机制向它自己小区中的用户广播该标志。另外，由于服务节点B81还知道相邻节点B中的拥塞状态，所以服务节点B81还能广播相邻节点B的标志状态。这将防止UE82为了推断拥塞状态而监听相邻节点B。为了确定切换对于新呼叫的优选顺序或者反之，不同的测量门限能用于产生关于切换和关于准入控制的标志。然后，UE能通过在发起呼叫之前(例如在发送随机访问请求之前)读取广播标志，来考虑整体资源状况。例如，UE能避免访问拥塞小区(例如其标志-l)，即使它在覆盖范围或质量方面是最佳的。更确切的是，UE将访问没有拥塞的(例如标志-O)的、在覆盖范围或质量方面的下一个最佳小区。多RAT标志能用于根据可用资源来指导UE访问属于最佳可能的接入技术的最佳小区。在基于UE的切换(例如在完全分布系统中)的情况下，广播信息还能由用户设备用来执行切换。这样，描述了一种用于产生拥塞状态信息的系统，拥塞状态信息能由网络实体使用，以便有效地进行操作。权利要求1.一种指明电信网络的无线基站的状态的方法，其中，所述方法包括根据所测量的资源使用以及根据所述无线基站的所测量的性能来产生拥塞状态标志。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述所测量的资源使用涉及所述无线基站中的一组任何下行链路或上行链路无线或固定网络资源的使用。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述所测量的性能涉及小区中的正进行的会话的性能。4.如权利要求1所述的方法，其中，通过将所述所测量的资源使用和所述所测量的性能与相应门限进行比较，来产生所述拥塞状态标志o5.如权利要求1所述的方法，其中，所述标志具有两个可能值，其中一个值指明完全拥塞，而另一个值指明无拥塞。6.如权利要求1所述的方法，其中，所述标志具有两个以上的可能值，其中所述值的最高和最低值分别指明完全拥塞和无拥塞，而中间值指明拥塞的相应的不同的中间等级。7.如权利要求6所述的方法，其中，具有两个以上的值的拥塞状态通过使用状态转换由单比特发出信号通知。8.如权利要求7所述的方法，其中，发出信号通知属于多种接入技术的所述无线基站的所述拥塞状态。9.如以上权利要求中的任一项所述的方法，包括，向至少另一个无线基站发送所述拥塞状态标志。10.如权利要求9所述的方法，其中，作为独立且无关的消息来发出信号通知所述拥塞状态。11.如权利要求9所述的方法，其中，通过将所述拥塞状态与其它信令消息连接来发送所述拥塞状态。12.如权利要求9所述的方法，其中，通过以用户数据连接或捎带所述拥塞状态来发送所述拥塞状态。13.如以上权利要求中的任一项所述的方法，包括，向它自己的小区中的用户发送所述拥塞状态标志。14.如权利要求13所述的方法，还包括，向它自己的小区中的用户发送涉及至少另一个无线基站的所述拥塞状态标志。15.—种操作电信网络的无线基站的方法，其中，所述方法包括读取在至少另一个无线基站中所产生的拥塞状态标志，所述拥塞状态标志基于所测量的资源使用以及基于所述至少另一个无线基站的所测量的性能。16.如权利要求15所述的方法，其中，充当服务无线基站的所述无线基站为了进行切换而利用所述拥塞状态标志来确定目标无线基站。17.如权利要求15所述的方法，其中，充当服务无线基站的所述无线基站利用所述拥塞状态标志以动态地更新相邻小区列表，所述相邻小区列表由用户设备用于为切换和小区重新选择执行下行链路测量。18.—种操作包括一个或多个无线基站的电信网络中的用户设备的方法，所述方法包括读取无线基站中所产生的拥塞状态标志，所述拥塞状态标志基于所测量的资源使用以及基于所述无线基站的所测量的性能。19.如权利要求19所述的方法，包括，读取它自己的小区以及至少一个相邻小区的所述拥塞状态标志，并且利用这个信息来判定小区资源方面的建立新呼叫的最佳无线基站。20.如权利要求19所述的方法，包括，利用所述拥塞状态信息来判定小区资源方面的执行切换的最佳无线基站。21.—种电信网络(80)的无线基站(81)，其中，所述无线基站(81)包括用于根据所测量的资源使用和所测量的性能来产生拥塞状态标志的部件(811)。22.—种包括一个或多个无线基站的电信网络(80)的用户设备(82),其中，所述用户设备(82)包括用于读取基于它自己的小区和至少一个相邻小区的所测量的性能和所测量的资源使用的拥塞状态消息的部件(821)，以及用于根据这个信息来确定小区资源方面的建立新呼叫的最佳无线基站的部件(822)。全文摘要无线基站根据它的小区中的所测量的资源使用以及根据该小区中的会话的性能来产生拥塞状态标志。该标志可以是一比特或者少量比特，指明基站是否拥塞。能将该标志发送给相邻无线基站，用于确定是否执行到那个无线基站的切换。还能将无线基站中所产生的标志以及相邻无线基站中所产生的标志发送给小区中的用户设备。文档编号H04L12/54GK101433028SQ200680054429公开日2009年5月13日申请日期2006年12月5日优先权日2006年5月2日发明者G·福多尔,M·A·卡兹米申请人:艾利森电话股份有限公司