用於在蜂窩無線電通信系統中的切換執行的判決機制的製作方法
2023-05-25 18:38:46 1
專利名稱:用於在蜂窩無線電通信系統中的切換執行的判決機制的製作方法
技術領域:
本發明一般地涉及在蜂窩無線電通信系統中的切換機制,以及更具體地涉及一種用於判決是否執行切換的方法。
背景技術:
在蜂窩無線電通信系統中,通信網絡的覆蓋區域被劃分成多個小區,而在所述通信網絡與位於其特定小區中的行動裝置之間的通信由每個小區中的至少一個接入點支持。切換機制通常在所述蜂窩通信系統中用來在行動裝置從一個小區移動到另一小區時向它提供無縫服務覆蓋,但是切換算法可以不限於行動裝置的移動性的管理。也可以出於網絡業務負荷平衡目的來執行切換。
需要接入點之間的負荷平衡是因為每個接入點具有有限容量。通信網網絡可以檢測某個小區已經達到最大或者某一水平的資源容量使用並且判決將行動裝置與所述小區之間正在進行的連接轉移到負荷較少的另一小區。
切換機制的性能極為重要是因為切換對於網絡性能和用戶滿意度具有直接影響。頻繁的切換降低了服務質量並且增加了通信網絡的信令負荷,因為每次切換需要相當數量的網絡資源以便將已建立的連接重路由到新的小區。這一點例如在如下狀況中發生行動裝置移動到在兩個小區之間的交迭區域,並且由接入點接收的信號強度的波動造成連接在所述接入點之間來回反覆地切換,引起已知的「桌球效應」。在一些系統中,滯後算法被應用於信號強度測量的比較,這就防止了該桌球效應,但是另一方面,滯後算法對於未受桌球效應影響的切換造成了不必要的延遲,這同樣降低了網絡性能。
在預定用於網絡業務負荷平衡目的的切換情況下,如果行動裝置從第一小區切換到第二小區,則也可以出現大量桌球切換,該切換在第二小區中比在第一小區中造成更高的負荷狀況狀況,以及然後負荷平衡機制將行動裝置切換回到第一小區。在美國專利4,670,899中公開了一種移動通信網絡,該網絡作為本發明的出發點並且受困於上述問題。在所述專利中,實現了一種用於通過根據業務水平有選擇地將正在進行的呼叫轉移到鄰近小區而來在小區之間平衡負荷的方法。
一種切換過程可以包括檢測步驟,用於評價對於由移動性或者業務負荷平衡所引起的切換的需求;判決或者保護步驟,用於確定在哪些條件下應當執行或者避免所述切換;以及重路由步驟,用於使用網絡和隱含的無線電資源來將已建立的連接轉移到新的小區。有時候判決或者保護步驟機制並不存在,而是在檢測到對於切換的需求時簡單地做出執行切換的判決。
發明內容
本發明的目的在於為由移動性或者業務負荷控制所引起的切換提供一種改進的切換判決機制,該機制減少了對於通信系統不利的切換。
該目的通過一種做出切換判決的方法、一種網元和一種通信網絡來實現。
根據本發明的一方面提供一種在蜂窩通信系統中做出切換判決的方法。該蜂窩通信系統包括劃分成多個小區的通信網絡,在所述通信網絡與位於其特定小區中的多個行動裝置之間的通信由每個小區中的至少一個接入點支持。該通信網絡檢測對於為至少一個行動裝置啟動從源小區到選定目標小區的切換的需求。該方法包括以下步驟計算在該行動裝置從所述源小區到所述目標小區的虛擬切換執行之後該源小區的虛擬業務負荷指示符;計算在該行動裝置從所述源小區到所述目標小區的虛擬切換執行之後該目標小區的虛擬業務負荷指示符;比較所計算的虛擬業務負荷指示符;以及根據所述比較來做出是否執行所述切換的判決。
根據本發明的另一方面提供一種蜂窩通信系統的網元,比如無線電網絡控制器或者接入點,包括通信裝置,與多個接入點中的至少一個接入點通信;存儲裝置,用於存儲與該至少一個接入點的業務負荷狀況有關的信息;檢測裝置,用於檢測對於出於移動性或者負荷平衡的原因而啟動至少一個行動裝置從源小區接入點到目標小區接入點的切換的需求;以及用於執行所述切換的裝置。該網元於還包括用於執行以下過程的裝置計算在該行動裝置從所述源小區到所述目標小區的虛擬切換執行之後該源小區的虛擬業務負荷指示符;計算在該行動裝置從所述源小區到所述目標小區的虛擬切換執行之後該目標小區的虛擬業務負荷指示符;比較所計算的虛擬業務負荷指示符;以及根據所述比較來做出是否執行所述切換的判決。
根據本發明的另一方面提供一種通信網絡,包括上述網元。
本發明的基本思想在於提供一種基於網絡的切換判決機制,在該機制中,當在例如出於移動性或者業務負荷平衡的原因而在小區即源小區中檢測到切換需求時,通信網絡比較在行動裝置從源小區到目標小區的虛擬切換執行之後目標小區的虛擬負荷業務值與源小區的虛擬業務負荷值,並且基於所述比較結果做出判決。網絡然後可以基於所述判決執行所述切換(行動裝置連接的重路由)或者可以不執行所述切換。可選地,也可以代替比較小區的業務負荷值,而是比較小區的剩餘業務負荷容量。
這意味著通信網絡沒有比較源小區和目標小區的實際業務負荷狀況來做出切換判決。根據本發明的通信系統通過考慮由於所述切換執行引起的源小區中的相應業務負荷減少和目標小區中的相應業務負荷增加來做出是否執行切換的判決。
根據本發明的基於網絡的切換判決機制的一個重要優點在於它通過減少由於負荷平衡原因引起的不必要桌球切換來提高整體網絡性能。通過避免在小區之間正在進行的連接的不必要重路由,沒有浪費寶貴的網絡資源。另外,它保護了通信網絡免於執行可以在切換目標小區中造成業務超負荷狀況的切換。
根據本發明的方法的另一重要優點在於不需要由於網絡業務負荷平衡或者行動裝置移動性的原因而對切換執行有不同的處理。出於業務負荷平衡目的切換執行過程可以包括與出於行動裝置移動性管理目的相同的信令過程。
根據本發明的方法的又一重要優點在於它在具有主動(proactive)切換預備的系統中工作,也就是說,在切換執行之前,系統可以主動地檢測對於切換的需求並且甚至從多個目標小區候選中選擇目標小區。這允許更快的切換執行判決。主動切換預備甚至可以被設計用來在所有潛在行動裝置之間以公平的方式分布由負荷引起的切換和/或例如通過引入預定閾值或者滯後業務值水平以及與這些值相關聯的計時器來消除小區業務負荷值的快速波動。
本發明的又一有利配置從從屬權利要求、以下描述和附圖中體現。
在本發明的一個優選實施例中,切換判決機制在通信網絡的一個接入點中發生。為了實現這一點,通信網絡系統的接入點向它們的鄰居接入點提供它們小區業務負荷狀況的指示。利用此信息,源小區的接入點可以計算在虛擬切換執行之後源小區和目標小區的虛擬業務負荷狀況負荷狀況。通信網絡的接入點可以向它們的鄰居小區定期地提供它們小區業務負荷狀況的指示,或者由於某一事件(例如如果小區中的負荷狀況有變或者選擇目標小區)或者按照例如源小區的接入點的請求來提供這樣的指示。
這一優選實施例的一個重要優點在於切換判決機制不需要存在針對通信網絡的接入點來控制切換機制的較高管理中央單元。根據本發明,接入點出於切換判決目的而在它們之間提供小區業務負荷狀況的指示,並且根據所述判決來執行切換。本發明的方法然後允許在蜂窩通信網絡中實現分散式切換機制。
在本發明的另一優選實施例中,目標小區接入點向源小區接入點提供在虛擬切換被執行之後的虛擬業務負荷狀況的指示。所述指示例如可以是在虛擬切換執行之後的業務負荷值、業務負荷剩餘容量、業務負荷增加矢量或者業務負荷減少容量矢量。這一方式的優點在於源小區不需要使用複雜算法來計算目標小區的實際和虛擬業務負荷狀況。這一點在通信網絡的接入點屬於不同製造商並且將專用的複雜度量和算法用於確定小區業務負荷狀況時是有利的。在這一情況下,目標接入點可以計算在虛擬切換被執行之後小區的虛擬業務負荷狀況,並且向源小區發送例如剩餘比特速率這樣的簡單指示。為了例如在源小區處於超負荷狀況的情況下為目標小區提供甚至更高的業務超負荷保護,目標小區可以向在虛擬切換之後它的虛擬業務負荷狀況的指示添加某一數量的業務負荷裕度。可選地,源小區可以向目標小區的實際業務負荷狀況添加從目標小區接收的在虛擬切換執行之後的業務負荷增加矢量,並且進而添加所述保護業務負荷裕度以便計算在虛擬切換執行之後目標小區的虛擬業務負荷狀況。
根據本發明的另一優選實施例,源小區接入點效力於考慮多個候選目標小區的業務負荷狀況而從候選目標小區中選擇最適當的目標小區。這一點在行動裝置可能處於如下拓撲狀況的情形下是有利的,在該拓撲狀況中根據接收的信號強度,多個候選目標小區是可用的,並且根據本發明的網絡不僅針對無線電信號強度條件而且考慮候選目標小區的業務負荷狀況來選擇所述目標小區之一。這避免了選擇如下目標小區,例如如果候選目標小區接近於超負荷狀況或者比源小區具有更高的業務負荷,則從業務負荷狀況的觀點來看,所選目標小區不是最佳選擇。
根據本發明的又一優選實施例,是否執行切換的判決還可以考慮諸如覆蓋狀況、網絡或者目標小區業務負荷狀況、切換的類型等行動裝置所在的切換狀況。例如,在目標小區的業務負荷值被認為並不關鍵、例如沒有超過某一業務負荷值閾值的情況下,即使目標小區的虛擬業務負荷值高於源小區的虛擬業務負荷值,仍然可以做出執行切換的判決。這一點在由負荷平衡引起的切換不起作用或者負荷平衡機制僅在達到某一網絡業務負荷值時才有效的系統中會是有利的。另外,在具有由移動性引起的切換的系統中,可能發生僅有一個候選目標小區,並且因此即使目標小區的虛擬業務負荷值高於源小區的虛擬業務負荷值仍然應當允許切換,而本發明的方法然後將考慮切換的類型和可用候選目標小區的數目。上述狀況的組合也是可以的,其中由移動性引起的切換應當在接近於或者處於業務超負荷狀況(因此超過某一業務負荷閾值)的目標小區中完成,並且然後該方法會避免這樣的切換並且使行動裝置維持與源小區的連接,只要這一點在實踐中是可能的,即信號強度鏈路充足而目標小區中的狀況尚未改變。
為了清楚地理解並且容易地實現本發明,現在將藉助圖1和圖2僅作為例子來描述本發明的一個實施例。
圖1示出了根據本發明的切換過程的框圖。
圖2示出了說明本發明方法的益處的應用例子。
具體實施例方式
圖1示出了包括提供信息I1的檢測步驟S1、提供判決D2的判決步驟S2和執行步驟S3。
檢測步驟通常用於例如在行動裝置在小區之間移動時或者在小區的業務負荷達到某一閾值時評價對於由移動性或者業務負荷平衡所引起的切換的需求。檢測步驟S1可以由行動裝置或者從網絡側觸發。檢測步驟S1可以檢測候選目標小區的數目並且甚至例如根據由行動裝置接收的無線電信號強度來選擇這些候選目標小區之一。在一些系統中,這一步驟也包括用於在所有潛在行動裝置之間以公平的方式分布由負荷引起的切換的能力和/或用以例如通過引入預定閾值或者滯後水平以及與這些水平相關聯的計時器來消除無線電信號強度接收或者小區業務負荷測量值的快速波動。根據本發明,檢測步驟S1向判決步驟S2提供與切換的需求有關的信息I1和已經計算的任何其它附加信息,例如候選目標小區或者選定小區。
根據本發明實現的判決步驟S2根據源小區和目標小區虛擬業務負荷狀況比較來提供觸發在步驟S3中的切換執行或者阻止所述執行的判決信息D2。根據本發明的方法,通信網絡計算在行動裝置從源小區到目標小區的虛擬切換執行之後源小區的虛擬業務負荷指示符,計算在行動裝置從源小區到目標小區的虛擬切換執行之後目標小區的虛擬業務負荷指示符,比較所計算的虛擬業務負荷指示符;並且根據所述比較來提供是否執行所述切換的判決D2。取決於例如相對於小區的業務負荷值或者剩餘業務負荷容量來表示所述業務負荷指示符的術語,該比較適應於所述術語,即如果目標小區的虛擬業務負荷值低於源小區的虛擬業務負荷值,或者如果目標小區的虛擬剩餘業務負荷容量高於源小區的虛擬剩餘業務負荷容量,則做出執行所述切換的判決。可以使用表示業務負荷指示符的另一相對術語,但是比較原理相同,在如下目標小區中避免切換執行在預定行動裝置連接的虛擬切換被執行到所述目標小區之後,該目標小區具有比源小區的業務負荷更高的業務負荷。
根據本發明的方法的更多有利實現已經在上文中藉助於從屬權利要求進行了說明。例如,本發明的方法可以考慮其它參數用於根據行動裝置所在的切換狀況來做出執行或者阻止切換的判決。這樣的參數例如可以是切換的類型(由移動性或者負荷所引起)、目標小區中的業務負荷狀況(在閾值以上或者以下)或者候選目標小區的數目。
可選地,也可以提供用於根據本發明的方法的激活或者去激活機制,激活意味著該方法進行虛擬業務負荷比較並且基於所述比較來提供判決,而去激活意味著該方法總是提供「執行」或者「不執行」的預定判決,該預定判決例如可以由網絡運營商進行設置。也可以如上文所述例如通過分析行動裝置所在的切換狀況來自動地實現所述激活或者去激活。
最後,根據本發明在第三步驟S3中,通信網絡可以根據由判決步驟S2提供的判決信息D2來執行已經在第一檢測步驟S1中檢測到對其有需求的切換。如上文所述,在執行切換時使用大量網絡資源以便將行動裝置連接從源小區傳送或者重路由到目標小區。避免不必要或者不利的切換執行節省了寶貴的網絡資源並且增加了網絡性能。
圖2圖示了概括本發明的益處的一個簡單例子。
該例子基於以下假設,在切換執行之前,如圖2A中所示源小區的業務負荷是90%,目標小區的業務負荷是85%,而由應當被切換到選定目標小區的行動裝置所引起的業務負荷是4%。在這一狀況下,在切換執行之前僅比較源小區的當前業務負荷90%與目標小區的業務負荷85%的常規通信系統的判決機制會做出執行切換的判決,因為目標接入點的負荷低於源接入點的負荷。但是在切換執行之後,源小區和目標小區的新業務負荷狀況會由於業務負荷引起的原因而造成桌球效應,因為目標小區的負荷89%高於源小區的負荷86%。只要源小區和目標小區的業務狀態維持在浪費網絡資源的所述業務負荷水平就會重複出於負荷平衡目的的桌球效應。
圖2B示出了在具有判決機制的系統中的第二種可能,在該判決機制中將源小區的當前業務負荷90%與在切換執行之後的目標小區的業務負荷89%進行比較。基於這一比較,源接入點也會做出執行切換的判決,因為目標小區的負荷低於源小區的負荷。但是在切換執行之後,源小區和目標小區的業務負荷狀況會由於業務負荷引起的原因而造成桌球效應,因為目標小區的負荷89%高於源小區的負荷86%。只要源小區和目標小區的業務狀態維持在浪費網絡資源的所述業務負荷水平就會重複出於負荷平衡目的的桌球效應。
根據本發明的方法,在這一情況下不會執行切換,因為根據圖1的判決步驟S2將提供阻止所述切換的判決D2。根據本發明的解決方案在圖2C中示出,其中計算和比較在虛擬切換執行之後的源小區和目標小區的虛擬業務負荷狀況。在圖2C的例子中,計算的源小區的虛擬業務負荷值是86%,而計算的目標小區的虛擬業務負荷值是89%,這意味著在執行所述切換的情況下目標小區的業務負荷值會高於源小區的業務負荷值,而這會在目標小區(已經逼近它的限制容量)中造成更多業務負荷並且增加由於網絡業務負荷平衡的原因而桌球切換回到源小區的風險。根據本發明的方法因而會做出不執行所述不利切換的判決。
對於本領域技術人員而言將理解到,行動裝置可以是行動電話、PDA、膝上型電腦或者任一包括用以與通信網絡的接入點通信的裝置的類似電子設備。在相同的理解下,接入點可以是蜂窩通信系統的常規基站。
為了實現根據本發明的切換判決方法的步驟,可以使用通信網元,比如無線電網絡控制器(RNC),該RNC具有多個基站的業務負荷狀況的集中知識。可選地,對於沒有RNC的通信網絡而言,基站或者接入點可以包括用於實現本發明方法的裝置。
最後,應當注意,根據本發明的做出切換判決的方法並不限於做出這種判斷的上述唯一動作,在使用相同表示但是涉及不同步驟的現有技術文獻中也可以表示這種判決,而是限於實現在通信網絡中執行或者阻止切換這種判決的方式。
權利要求
1.一種在蜂窩通信系統中做出切換判決的方法,該蜂窩通信系統包括劃分成多個小區的通信網絡,在所述通信網絡與位於其特定小區中的多個行動裝置之間的通信由每個小區中的至少一個接入點支持,該通信網絡檢測對於為至少一個行動裝置啟動從源小區到選定目標小區的切換的需求,該方法的特徵在於-計算在該行動裝置從所述源小區到所述目標小區的虛擬切換執行之後該源小區的虛擬業務負荷指示符,-計算在該行動裝置從所述源小區到所述目標小區的虛擬切換執行之後該目標小區的虛擬業務負荷指示符,-比較所計算的虛擬業務負荷指示符,以及-根據所述比較來做出是否執行所述切換的判決。
2.根據權利要求1所述的方法,其中該虛擬業務負荷指示符與小區的業務負荷值有關,以及如果該目標小區的虛擬業務負荷值低於該源小區的虛擬業務負荷值,則做出執行所述切換的判決。
3.根據權利要求1所述的方法,其中該虛擬業務負荷指示符與小區的剩餘業務負荷容量有關,以及如果該目標小區的虛擬剩餘業務負荷容量高於該源小區的虛擬剩餘業務負荷容量,則做出執行所述切換的判決。
4.根據權利要求1所述的方法,其中所述源小區的接入點接收目標小區業務負荷狀況的指示,做出所述切換判決,並且根據所述判決來執行切換。
5.根據權利要求4所述的方法,其中該目標小區的接入點提供在虛擬切換執行之後該目標小區的虛擬業務負荷指示符。
6.根據權利要求5所述的方法,其中由該目標小區提供的虛擬業務負荷指示符是虛擬負荷增加矢量。
7.根據權利要求5所述的方法,其中由該目標小區提供的虛擬業務負荷指示符包括添加到在虛擬切換之後所計算的業務負荷狀況的特定超負荷業務負荷保護裕度。
8.根據權利要求1所述的方法,還包括考慮多個候選目標小區的業務負荷狀況來從所述候選目標小區中選擇最合適的目標小區。
9.根據權利要求1所述的方法,還考慮其它參數用來做出是否執行切換的判決。
10.一種蜂窩通信系統的網元,比如無線電網絡控制器或者接入點,包括通信裝置,與多個接入點中的至少一個接入點通信;存儲裝置,用於存儲與該至少一個接入點的業務負荷狀況有關的信息;檢測裝置,用於檢測對於出於移動性或者負荷平衡的原因而啟動至少一個行動裝置從源小區接入點到目標小區接入點的切換的需求;以及用於執行所述切換的裝置,其特徵在於還包括用於執行以下過程的裝置-計算在該行動裝置從所述源小區到所述目標小區的虛擬切換執行之後該源小區的虛擬業務負荷指示符,-計算在該行動裝置從所述源小區到所述目標小區的虛擬切換執行之後該目標小區的虛擬業務負荷指示符,-比較所計算的虛擬業務負荷指示符,以及-根據所述比較來做出是否執行所述切換的判決。
11.一種通信網絡,包括根據權利要求10所述的網元。
全文摘要
本發明涉及一種在蜂窩通信系統中做出切換判決的方法,該蜂窩通信系統包括劃分成多個小區的通信網絡,在通信網絡與位於其特定小區中的多個行動裝置之間的通信由每個小區中的至少一個接入點支持,該通信網絡檢測對於為至少一個行動裝置啟動從源小區到選定目標小區的切換的需求,並且還計算在行動裝置從所述源小區到所述目標小區的虛擬切換執行之後源小區的虛擬業務負荷指示符,計算在行動裝置從所述源小區到所述目標小區的虛擬切換執行之後目標小區的虛擬業務負荷指示符,比較所計算的虛擬業務負荷指示符,以及根據所述比較來做出是否執行所述切換的判決。本發明還涉及一種包括用於實現上述方法的裝置的網元和通信網絡。
文檔編號H04W36/38GK101048005SQ20071009154
公開日2007年10月3日 申請日期2007年3月27日 優先權日2006年3月28日
發明者E·W·屈恩, A·安布羅西 申請人:阿爾卡特朗訊