異構網絡間剩餘資源的交互方法
2023-04-28 05:34:46 3
專利名稱：異構網絡間剩餘資源的交互方法
技術領域：
本發明涉及無線通信領域，特別涉及到一種第三代移動通信長期演進先進型 LTE-Advanced系統自組織網絡中異構網絡間的剩餘資源信息交互，可用於異構網絡間負載 均衡和異構無線網絡聯合資源管理。
背景技術：
第四代無線網絡系統中存在多種無線接入技術。為了給用戶提供更好的用戶體 驗，更廣泛的網絡覆蓋，需要開發異構網絡的各種優勢，充分利用各類網絡資源，統一管理 各接入網的可用資源，形成資源的按需流動。但是網絡的異構性和差異性為聯合資源管理 帶來了巨大的挑戰，不同的接入系統對網絡資源的描述各不相同，彼此之間無法識別，且不 同的系統之間沒有有效的資源交互機制。目前異構網絡間的資源交互機制主要存在以下問 題第一，異構網絡之間不存在有效的資源交互信令機制。不同的無線接入系統與核 心網的接口不同，相互之間沒有直接的信息傳輸通路，無法有效的交流信息，只能通過核心 網，進行消息的傳遞，且目前無線接入系統和核心網之間的交互還沒有用於交互資源信息 的信令。第二，異構網絡無法正確理解彼此交互的內容。由於不同接入網採用的接入技術 互不相同，不同的接入技術對資源的定義也各不相同，因此彼此之間無法識別和相互借用， 無法實現資源的相互調度。如在通用移動通信系統UMTS無線資源用可用碼道數描述網絡 可用資源，但是在長期演進LTE系統中，使用剩餘物理資源塊PRB來衡量網絡剩餘資源。如 果直接的交互資源信息，源端無法正確獲得目標端的資源使用情況。從上面的描述可以看出，在異構網絡負載均衡過程中，目標小區接到源小區的負 載請求後，如果直接把自己小區的負載情況或者自己剩餘資源信息告訴源小區，源小區可 能無法正確接收消息，即使能夠接收到信息，也無法判斷目標小區可以為自己分擔多少負 載，就無法有效地進行負載的均衡。目前異構網絡負載均衡的算法中，有的根據目標小區的 連接數和帶寬來決定可轉移負載數，有的考慮用戶的喜好和運營商的利益。在這些算法中， 均沒有考慮到如何實現資源信息的交互，因為源小區不知道目標小區可承載的業務量，就 存在切換到目標小區的業務大於或者遠小於目標小區可承載的業務的問題，前者會增加切 換失敗次數，惡化網絡性能；後者沒有有效緩解重負載小區的業務負荷，沒有真正實現負載 的均衡。因此，設計有效的異構網絡剩餘資源交互方法是迫切需要解決的問題。
發明內容
本發明的目的在於解決異構網絡負載均衡過程中源端無法正確獲得目標網絡剩 餘資源的問題，提出一種異構網絡間剩餘資源交互的方法，有效地實現異構網絡的負載均 實現本發明目的技術方案，包括如下步驟
(1)源基站使用接入網絡信息管理機制通過核心網和接入網間的接口向目標基站 發送攜帶源基站請求剩餘資源狀態信息的請求消息，收到該消息的目標基站初始化測量進 程，根據測量結果計算剩餘資源，並將計算結果寫入響應消息中；目標基站再通過核心網向 源基站反饋資源狀態請求響應消息或資源狀態請求失敗消息，源基站收到目標基站反饋的 資源狀態請求響應消息後，則表示資源狀態報告初始化進程完成；(2)收到資源狀態請求消息的目標基站根據資源狀態請求消息中定義的測量參數 啟動相應的測量進程，根據測量結果計算剩餘資源，並把計算結果包含在資源狀態更新消 息中，以資源狀態請求消息中的報告周期信息單元值為周期，通過核心網向源基站發送資 源狀態更新消息；(3)當源基站需要終止目標基站報告剩餘資源狀態時，源基站通過核心網向目標 基站發送資源狀態請求消息，並將該請求消息中的註冊請求信息單元置為「停止」，目標基 站收到該資源狀態請求消息後，通過核心網向源基站反饋資源狀態請求響應消息並終止相 應測量，結束資源狀態報告進程。所述的計算剩餘資源，是根據資源映射表和剩餘資源測量結果，分別計算目標基 站能承載的第三代合作夥伴項目定義的會話業務、流媒體業務、交互業務和後臺業務這四 類業務的用戶數。所述的響應消息，包括信息類型、接入網絡信息管理類型、接入網絡信息管理信息 和目標基站的剩餘資源信息，該目標基站的剩餘資源信息包括目標基站的剩餘資源能承載 的會話業務用戶數、能承載的流媒體業務用戶數、能承載的交互業務用戶數和能承載的後 臺業務用戶數。所述的剩餘資源狀態更新消息，包括目標基站的剩餘資源信息、路由信息、核心網 負載信息和目標基站建議的信息報告周期。所涉及的相應的測量進程，是根據資源狀態請求消息中定義的測量參數網絡負載 指標、目標基站無線資源空閒率、路由狀態及網絡中用戶分布密度，啟動測量進程；測量內 容包括目標基站的剩餘資源信息、路由信息、核心網負載信息和統計業務分布信息。本發明由於利用無線接入網信息管理RIM機制，在已有的信令中添加消息欄位， 因而可以在不增加任何信令開銷的情況下，實現異構網絡剩餘資源信息有效的交互；同時 由於在本發明的剩餘資源信息交互過程中，目標基站把剩餘無線資源能承載的業務用戶數 作為目標基站的剩餘資源信息發送給源基站，因而源基站可以理解目標基站對剩餘資源信 息的描述，且該信息為量化值，保證了剩餘資源信息的準確性，源基站在此基礎上，可以做 出合理的負載轉移決策；此外由於源基站還能夠利用獲得的剩餘資源信息，計算目標基站 資源的使用狀況和目標基站可支持的業務類型，使源基站做出的負載均衡策略更加理性。
圖1是本發明的流程圖；圖2是本發明的詳細信令交互圖。
具體實施例方式參照圖1，本發明主要基於現有接入網與核心網接口的應用層協議中的資源狀態
4報告初始化進程和資源狀態報告進程進行異構網絡剩餘資源狀態的交互，其交互過程包括 5個步驟源基站發送資源狀態請求、目標基站響應源基站的資源狀態請求、源基站處理目 標基站的響應信息、目標基站發送資源狀態更新消息和源基站終止資源狀態報告進程。參照圖2，本發明的具體實施步驟如下步驟1 源基站發送資源狀態請求源基站根據自己當前負載情況，發起異構網絡間負載均衡，通過源基站與核心 網的接口，向核心網的網關移動性管理實體MME發送一條資源狀態請求消息ENB DIRECT INFORMATION TRANSFER，該消息的信令格式如表1所示。表1中的資源狀態請求消息包括消息類型、異構網絡間消息傳輸類型、註冊請求 單元、RIM信息、路由信息和報告周期。消息類型用於標識消息的功能，資源狀態請求消息 用於源基站向目標基站請求資源狀態信息；異構網絡間消息傳輸類型用於定義信令的傳輸 方式；註冊請求單元是源基站用於指示目標基站是否需要發送資源狀態信息，如果源基站 要求目標基站停止報告剩餘資源狀態信息，則註冊請求單元置為「stop」，如果源基站請求 目標基站開始報告剩餘資源狀態信息，則註冊請求單元置為「start」 ；RIM信息用於描述源 基站的無線資源管理信息；路由信息是存儲源基站到目標基站的路徑信息，這樣目標基站 在發送反饋信息時，使用這個路由信息，就不需要重新尋找到達源基站的路徑；報告周期是 源基站要求目標基站以報告周期的值發送資源狀態更新信息。MME根據消息中的消息類型標識，將該消息轉發到核心網；核心網根據消息中的 目標地址，查找路由表，並將相應的路由信息記錄在消息的路由信息條目中，然後將消息轉 發給相應的無線網絡控制器RCN，RCN把源基站的資源狀態請求消息通過其與目標基站的 接口信令DIERCT TRANSFER發送給目標基站。步驟2 目標基站響應源基站的資源狀態請求目標基站收到源基站的資源狀態請求消息後，首先查看註冊請求單元，若註冊請 求單元的值為「Stop」，則目標基站停止測量，並反饋資源狀態請求響應消息；若註冊請求 單元的值為「Start」，則目標基站根據資源狀態請求消息，判斷目標基站是否能提供資源 狀態請求消息中要求的測量，若目標基站能提供相應測量，則目標基站生成資源狀態響應 消息DIERCT INFORMATION TRANSFER,並把該消息發送給RCN，資源狀態響應消息的信令格 式如表2所示；若目標基站不能提供相應測量，則反饋一條資源狀態請求失敗消息DIERCT INFORMATION TRANSFER,資源狀態請求失敗消息的信令格式如表3所示。表2中的資源狀態響應消息包括消息類型、異構網絡間消息傳輸類型、RIM信息、 剩餘資源信息、目標基站建議的報告周期和路由信息。除剩餘資源信息和目標基站建議的 報告周期外，其他欄位的作用和資源狀態請求消息中的欄位作用相同，剩餘資源信息是目 標基站剩餘無線資源能承載的會話業務用戶數、能承載的流媒體業務用戶數、能承載的交 互業務用戶數和能承載的後臺業務用戶數，該剩餘資源信息是目標基站利用資源映射表和 目標基站對剩餘無線資源的測量結果計算獲得，其中資源映射表是一張把業務的服務質量 映射為在不同接入網的進行業務傳輸所需單位無線資源數的表。表3中的資源狀態請求失敗消息，除失敗原因信息外，其他信息作用與資源狀態 響應消息中信息作用相同，失敗原因是目標基站用於說明不能實現源基站資源狀態請求響 應的原因。
RCN把目標基站的資源狀態響應消息或資源狀態請求失敗消息通過核心網發送給 源基站的MME ;MME再通過與源基站的接口信令MME DIRECT INFORMATION TRANSFER，把該 資源狀態響應消息或資源狀態請求失敗消息發送給源基站。步驟3 源基站處理目標基站的響應信息如果源基站在定時器溢出後仍未收到目標基站的反饋消息，則源基站向目標基站 重發資源狀態請求消息，重發次數不超過5次；如果源基站收到資源狀態請求失敗消息，返 回步驟1 ；如果源基站收到目標基站的資源狀態響應消息，根據該響應消息，源基站獲得目 標基站剩餘資源能承載的用戶數和目標基站可支持的業務類型，進而確定可向目標基站轉 移的業務負載；源基站啟動異構網絡負載均衡進程。步驟4 目標基站發送資源狀態更新消息前面三個步驟完成後，表明源基站和目標基站資源狀態報告初始化進程完成，目 標基站啟動資源狀態報告進程，目標基站根據源基站的資源狀態請求消息中定義的測量參 數網絡負載指標、目標基站無線資源空閒率、路由狀態及網絡中用戶分布密度，啟動相應的 測量進程，根據測量結果計算剩餘資源，並把計算結果包含在資源狀態更新消息中，以資源 狀態請求消息中的報告周期信息單元值為周期，通過核心網向源基站發送資源狀態更新消 息；同時，目標基站根據本基站業務測量結果和核心網負載情況，確定新的報告周期，如果 目標基站的剩餘資源信息速度很慢，且核心網的負載較重，在資源更新報告中提出增大的 更新周期；如果源基站可以接受，發送一個確認信息，則目標基站使用新的更新周期發送剩 餘資源信息；剩餘資源信息包含在資源狀態更新消息DIRECT INFORMATION TRANSFER中，資 源狀態更新消息信令格式和資源狀態響應消息信令格式相同，如表2所示。步驟5 源基站終止資源狀態報告進程當源基站需要終止目標基站報告資源狀態時，源基站通過MME向目標基站發送資 源狀態請求消息，並將該請求消息中的註冊請求信息單元置為「Stop」，目標基站收到該資 源狀態請求消息後，通過RCN向源基站反饋資源狀態請求響應消息並終止相應測量和計 算，結束資源狀態報告進程。表1資源狀態請求消息信令格式
權利要求
1.一種異構網絡間剩餘資源的交互方法，包括以下步驟(1)源基站使用接入網絡信息管理機制通過核心網和接入網間的接口向目標基站發送 攜帶源基站請求剩餘資源狀態信息的請求消息，收到該消息的目標基站初始化測量進程， 根據測量結果計算剩餘資源，並將計算結果寫入響應消息中；目標基站再通過核心網向源 基站反饋資源狀態請求響應消息或資源狀態請求失敗消息，源基站收到目標基站反饋的資 源狀態請求響應消息後，則表示資源狀態報告初始化進程完成；(2)收到資源狀態請求消息的目標基站根據資源狀態請求消息中定義的測量參數啟動 相應的測量進程，根據測量結果計算剩餘資源，並把計算結果包含在資源狀態更新消息中， 以資源狀態請求消息中的報告周期信息單元值為周期，通過核心網向源基站發送資源狀態 更新消息；(3)當源基站需要終止目標基站報告剩餘資源狀態時，源基站通過核心網向目標基站 發送資源狀態請求消息，並將該請求消息中的註冊請求信息單元置為「停止」，目標基站收 到該資源狀態請求消息後，通過核心網向源基站反饋資源狀態請求響應消息並終止相應測 量，結束資源狀態報告進程。
2.根據權利要求1所述的異構網絡間剩餘資源交互方法，其中步驟(1)所述的計算剩 餘資源，是根據資源映射表和剩餘資源測量結果，分別計算目標基站能承載的第三代合作 夥伴項目定義的會話業務、流媒體業務、交互業務和後臺業務這四類業務的用戶數。
3.根據權利要求1所述的異構網絡間剩餘資源交互方法，其中步驟(1)所述的響應消 息，包括信息類型、接入網絡信息管理類型、接入網絡信息管理信息和目標基站的剩餘資源 信息，該目標基站的剩餘資源信息包括目標基站的剩餘資源能承載的會話業務用戶數、能 承載的流媒體業務用戶數、能承載的交互業務用戶數和能承載的後臺業務用戶數。
4.根據權利要求1所述的異構網絡間剩餘資源交互方法，其中步驟( 所述的剩餘資 源狀態更新消息，包括目標基站的剩餘資源信息、路由信息、核心網負載信息和目標基站建 議的信息報告周期。
5.根據權利要求1所述的異構網絡間剩餘資源交互方法，其中步驟( 所涉及的相應 的測量進程，是根據資源狀態請求消息中定義的測量參數網絡負載指標、目標基站無線資 源空閒率、路由狀態及網絡中用戶分布密度，啟動測量進程；測量內容包括目標基站的剩餘 資源信息、路由信息、核心網負載信息和統計業務分布信息。
全文摘要
本發明公開了一種異構網絡間剩餘資源的交互方法，主要用於解決異構網絡間缺乏有效的剩餘資源交互機制問題。其交互步驟是1.源基站發送資源狀態請求消息，向目標基站請求剩餘資源狀態信息；2.目標基站利用資源映射表和測量結果，計算剩餘資源信息，把剩餘資源信息寫入資源狀態響應消息，並發送給源基站；3.源基站根據目標基站的響應消息，獲取目標基站的剩餘資源信息；4.目標基站根據源基站要求的報告周期，發送資源狀態更新消息；5.源基站向目標基站發送資源狀態請求消息，終止資源狀態報告進程。本發明在不增加系統複雜度的情況下，實現了異構網絡間的資源交互，可用於異構網絡間剩餘資源交互和第四代移動通信系統的信令設計。
文檔編號H04W28/08GK102143510SQ20111007420
公開日2011年8月3日 申請日期2011年3月25日 優先權日2011年3月25日
發明者史琰, 李建東, 李紅豔, 焦萬果, 盛敏, 馬驍, 黃超 申請人:西安電子科技大學