CN100373833C - 一种宽带码分多址系统中的负荷均衡方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种宽带码分多址系统中的负荷均衡方法，包括以下步骤：RNC从各同覆盖异频小区的基站获取反映各小区负荷状况的测量值；在接收到CN对UE的无线接入承载建立消息后，比较当前小区和其同覆盖异频小区的负荷，根据设定的负荷均衡切换条件为UE选定目标小区；在目标小区进行接纳动作后，向UE发送无线承载建立命令，携带目标小区的信息和资源信息；UE侧完成无线承载建立动作后，在目标小区中返回无线承载建立完成消息。本发明方法能够很好地保证WCDMA系统在UE业务建立时，较早地将部分UE切至负荷较低的同覆盖小区中接受服务，实现负荷均衡和系统容量的最大化，也能方便后续UE的顺利接入。
Description
技术领域
本发明涉及宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，以下简称WCDMA)系统中的一种负荷均衡方法，特别是对同覆盖异频小区的频间负荷均衡方法。
背景技术
随着移动通讯系统的广泛应用和快速发展，移动系统中的很多关键技术也日趋完善，在实现用户正常通信的同时也必须要考虑如何获得最好的性能，使得系统和用户设备都能获得令人满意的效果，从系统的角度而言，希望尽可能接入更多的用户。
WCDMA系统与其他系统(如GSM系统和CDMA系统)相比有许多特殊之处，软容量、支持变速率业务是其一大特征。在WCDMA系统中，用户设备(User Equipment，以下简称UE)在移动的过程中，所处的无线环境是时刻在变化着的，在UE远离基站或无线环境变坏的时候，如果仍然保持原来的速率传输，为了保证其服务质量QoS(Quality ofService)，在闭环功率控制的作用下，基站必然会以更大的功率发送信号，系统的容量也会随之发生变化。如果能够通过适当措施使UE在合适的小区接收服务，对于系统来说，一方面可以使系统容量得到充分地利用，保证后续UE的顺利接入，另一方面对于用户来说，也可以得到相对较好的服务质量。
对于采用同覆盖的异频小区的区域，多个同覆盖异载频小区的容量之和构成了该区域所能达到的总容量，如何进行频间负荷的均衡，实现多载频地区容量的最大化，是值得研究的一个课题。
现有技术规范中没有针对WCDMA系统负荷均衡的具体实现方法。在专利申请号为00127302.7的中国专利申请中，公开了“一种移动通信系统中负载平衡预处理的方法”，该方法在移动通信系统中，通过测量相邻各小区的负荷情况，修改系统信息参数，即控制用户选择小区的参数，达到引导用户在负荷相对较低的小区中接入。但是，该专利申请进行负荷均衡的技术方案只能用于同频小区的处理，针对的是尚未接入系统的潜在用户，没有说明对同覆盖异频小区的情况具体如何处理，也没有针对已经接入系统的用户的处理方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种宽带码分多址系统中的负荷均衡方法，在业务建立时，可以基于各同覆盖异频小区的负荷进行频间负荷的均衡。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种宽带码分多址系统中的负荷均衡方法，包括以下步骤：
(a)无线网络控制器从各同覆盖异频小区的基站获取反映各小区负荷状况的测量值；
(b)无线网络控制器接收到核心网对用户设备的无线接入承载建立消息后，比较当前小区和其同覆盖异频小区的负荷，结合设定的负荷均衡切换条件，为所述用户设备选定目标小区；
(c)在所述目标小区进行接纳动作，完成后向所述用户设备发送无线承载建立命令，携带目标小区的信息和分配资源的信息；
(d)所述用户设备侧的无线承载建立动作完成后，在目标小区中返回无线承载建立完成消息。
上述方法可具有以下特点：所述步骤(a)进一步可包括以下步骤：
所述无线网络控制器向各同覆盖异频小区的基站发送小区公共测量控制命令，包含设定的测量量和与上报方式相关的参数；
所述基站接收到所述公共测量控制命令后，根据要求进行测量，在满足上报条件时，向所述无线网络控制器上报测量结果；
所述无线网络控制器存储基站上报的测量结果，供需要时使用。
上述方法可具有以下特点：所述测量值为接收总宽带功率，或者为发射载波功率，或者为接收总宽带功率和发射载波功率。
上述方法可具有以下特点：所述基站向无线网络控制器上报测量值的方式为周期上报方式或者事件触发上报方式。
上述方法可具有以下特点：所述步骤(b)中，无线网络控制器根据小区负荷选择目标小区的过程进一步包括以下步骤：
(b1)无线网络控制器查询所述各个同覆盖异频小区的负荷情况，判断是否存在负荷低于当前小区负荷的同覆盖异频小区，如果存在，执行下一步，否则，执行步骤(b3)；
(b2)将负荷较低的同覆盖异频小区作为建立业务的目标小区，执行步骤(c)；
(b3)将当前小区作为建立业务的目标小区，执行步骤(c)。
为了避免可能出现的频繁均衡处理，有效降低由于发生频间硬切换而导致的掉话的可能，上述无线网络控制器根据小区负荷选择目标小区的过程中，所述步骤(b1)之前可进一步包括步骤：判断当前小区负荷是否低于预设的门限值，如果是，执行步骤(b3)，否则执行步骤(b1)。
为了避免可能出现的频繁均衡处理，最大限度地维护当前已接入用户设备的服务质量，上述方法中，所述步骤(b1)后可进一步包括步骤：判断当前小区负荷超出其同覆盖异频小区负荷的差值是否达到预设的迟滞门限，如果是，执行步骤(b2)，否则执行步骤(b3)。
上述方法可具有以下特点：在进行小区间负荷的比较时，只进行接收总宽带功率或者发射载波功率的比较，或者对接收总宽带功率和发射载波功率进行综合比较。
上述方法可具有以下特点：所述步骤(c)中，无线网络控制器在目标小区进行接纳时包含以下动作，给所述用户设备分配资源，完成与所述基站间无线链路的建立或重配置准备，确定将要进行建立或重配置的时间点；所述目标小区的信息包含目标小区的频率信息和扰码信息。
上述方法可具有以下特点：所述步骤(d)之后还包括步骤：无线网络控制器收到所述无线承载建立完成消息后，向核心网反馈一个无线接入承载建立响应消息，然后进入正常的通信过程。
由上可知，本发明方法简单、逻辑合理、效率高，能够很好地保证WCDMA系统在UE业务建立时，较早地将部分UE切至负荷较低的同覆盖小区中接受服务，使多个同覆盖异频小区的负荷较好地实现负荷的均衡，从而实现整个系统容量的最大化，也能方便后续UE的顺利接入。
另外，本发明方法还可以从两个方面避免可能出现的频繁均衡处理。一方面是在当前小区负荷低于一个设定门限时，不管其同覆盖异频小区的负荷状况如何，都不必作均衡处理，认为此时的当前小区还有较好的能力接纳新的用户；另一方面，在对两小区作负荷比较的时候，通过设定一个迟滞门限，只在当前小区与其同覆盖异频小区的负荷差值超出该迟滞门限时，才作负荷均衡处理，从而最大限度地维护当前已接入UE的服务质量。
附图说明
图1是本发明实施例负荷均衡控制方法的主流程图；
图2是本发明实施例RNC与Node B之间公共测量的流程图；
图3是本发明实施例公共测量时的消息流程图；
图4是本发明实施例RNC选择目标小区过程的流程图；
图5是本发明实施例业务建立时的消息流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的详细描述。
本发明应用于由核心网(CN)、陆地无线接入网(UTRAN)和用户设备(UE)组成的WCDMA系统，UTRAN包括许多通过Iu接口连接到CN的无线网络子系统集(RNS)，一个RNS包括一个无线网络控制器(RNC)和一个或多个基站(Node B)。Node B包括一个或多个小区，通过Iub接口连接到RNC上。各RNS中的RNC之间也可以通过Iur接口交互信息。
本实施例负荷均衡控制方法的主流程如图1所示，包括以下步骤：
步骤100，RNC从各同覆盖异频小区的Node B处定时获取反映小区负荷状况的接收总宽带功率(RTWP)和发射载波功率(TCP)值；
步骤110，RNC接收到来自核心网(CN)的对单个UE的无线接入承载建立消息后，比较当前小区和其同覆盖异频小区的负荷，结合预设的负荷均衡切换条件，为UE选定目标小区；
步骤120，在目标小区进行接纳等动作，然后向该UE发送无线承载建立命令，在该命令消息中带上与目标小区相关的信息和资源信息；
步骤130，UE侧完成无线承载建立动作后，在目标小区中返回无线承载建立完成消息。
步骤100中，RTWP是直接反映小区上行干扰情况的一个量，而TCP是直接反映小区下行发射功率的一个量，在小区规划确定的条件下，两个测量量分别能够代表着一个小区的上、下行的负荷情况。在3GPP TS 25.331规范中，WCDMA系统中Node B的公共测量报告上报可以选择周期上报或者事件触发上报方式，本实施例采用周期上报方式。
图2所示是RNC与Node B间的公共测量的具体流程，包括以下步骤：
步骤200，RNC向Node B发送小区公共测量控制命令，要求Node B周期测量并上报RTWP和TCP的测量值，除测量量外，在发送的测量控制命令中还包括周期上报的间隙、过滤系数等信息；
步骤210，Node B接收RNC发来的公共测量控制命令，根据要求进行测量，定时向RNC上报测量结果，即各同覆盖异频小区的RTWP和TCP测量值；
步骤220，RNC存储Node B上报的测量结果，以供需要时使用。
图3示出了对应于上述公共测量流程的RNC与Node B间的消息流程：
步骤300，RNC向Node B发送公共测量发起请求(Common MeasurementInitiation Request)；
步骤310，Node B在检查认为自己的能力能够胜任测量时，向RNC返回公共测量初始响应(Common Measurement Initiation Response)，并开始进行测量；
步骤320，Node B在达到上报条件时，向RNC发送公共测量报告(Common Measurement Report)；
步骤330，对于周期上报方式，Node B每隔一段时间向RNC上报一次测量结果。
Node B的公共测量报告也可以采用事件触发上报方式，对于事件上报而言，RNC向各Node B发送的公共测量命令中除测量量外，还需要设定上报的门限、触发时间等参数，Node B在设定的事件满足时，向RNC上报测量结果。
当有UE接入，业务建立时的具体流程如图4所示，包括以下步骤：
步骤400，RNC收到来自CN的无线接入承载建立消息(RAB AssignmentRequest)时，触发频间均衡的判决动作；
步骤410，RNC比较各同覆盖异频小区的负荷情况，判断当前小区负荷是否低于预设的门限值，如果是，执行步骤440，否则执行下一步；
步骤420，判断是否存在负荷低于当前小区的同覆盖异频小区，如果是，执行下一步，否则，执行步骤440；
步骤430，将负荷较低的同覆盖异频小区作为建立业务的目标小区，执行步骤450；
步骤440，将当前小区作为建立业务的目标小区；
步骤450，RNC在目标小区进行接纳等动作，完成后向该UE发送无线承载建立命令；
步骤460，UE侧完成无线承载建立动作后，在目标小区中返回无线承载建立完成消息。
上述流程在步骤410先判断当前小区的负荷是否低于一个预先设置的门限值，如果是，则认为该小区的负荷处于一个较低的水平，直接将当前小区作为业务建立的目标小区，不必进行频间负荷均衡的判断。这样可以有效降低由于发生频间硬切换而导致的掉话的可能。
上述步骤420中，进行负荷状况判决时，本实施例是对上、下行方向进行综合考虑，同时将上行方向的RTWP值和下行方向的TCP值作为各小区之间负荷比较的参考。负荷大小的判决规则可能有多种，一个简单的例子是在两个测量值都大时才认为该小区的负荷较大，两个测量值都小时才认为该小区的负荷较小。
在上行方向或者下行方向受限为主的系统中，也可以仅选择上行方向的RTWP值或者下行方向的TCP值作为各小区之间负荷比较的参考。相应的，在这两种情况下，RNC向Node B发送的公共测量控制命令中的测量量可以仅包括RTWP或者TCP。
进一步地，在对两小区作负荷比较时，还可以设定一个迟滞门限，在当前小区负荷超出其同覆盖异频小区负荷的差值达到该迟滞门限时，才执行步骤430的切换处理，否则仍执行步骤440，从而最大限度地维护当前已接入UE的服务质量。
步骤450中，RNC在目标小区进行接纳等动作时，需要给相应的UE分配合适的资源，完成与基站间无线链路的建立或重配置准备，确定将要进行建立或重配置的时间点等；在无线接入网(RAN)侧完成所有的准备工作后，由RNC向UE发送无线承载建立消息，在该命令消息中带上目标小区的相关信息(频率信息、扰码信息)和所分配的资源信息，如果目标小区为同覆盖异频小区，则该无线承载建立消息实质上是一个频间硬切换命令消息。
步骤460中，RNC接收到UE从目标小区中返回的无线承载建立完成消息，表示UE侧的无线承载建立动作已经顺利完成。RNC还可向CN反馈一个无线接入承载建立的响应消息，然后进入正常的通信过程。
图5示出了本实施例业务建立时UE、RNC、CN之间的消息流程：
步骤500，RNC收到来自核心网的无线接入承载建立请求消息(RABAssignment Request)；
步骤510，根据Node B测量上报的各同覆盖异频小区的负荷信息，进行是否作频间切换的均衡判决，确定目标小区，并完成接纳等动作；
步骤520，向UE发送无线承载建立消息(Radio Bearer Setup)；
步骤530，UE侧的无线承载建立动作完成后，向RNC返回无线承载建立完成消息(Radio Bearer Setup Complete)；
步骤540，RNC随即向CN反馈一个无线接入承载建立响应消息(RABAssignment Response)，然后进入正常的通信过程。
另外，如果在当前小区中由于码资源等原因不能接纳时，也可以尝试在其同覆盖异频小区中作接纳，并将可以接纳的小区作为目标小区。
综上所述，本发明充分利用WCDMA系统中Node B上报的测量结果，在RNC中，根据当前小区及其同覆盖异频小区的负荷测量值，即各小区接收总宽带功率和/或发射载波功率的情况，决定正在建立业务的UE是否需要均衡至其他同覆盖异频小区。本发明方法简单、逻辑合理、效率高，能够很好地保证WCDMA系统在UE业务建立时，较早地将部分UE切至负荷较低的同覆盖小区中接受服务，使多个同覆盖异频小区的负荷较好地实现负荷均衡，从而实现整个系统容量的最大化，也能方便后续UE的顺利接入。
Claims (9)
1.一种宽带码分多址系统中的负荷均衡方法，包括以下步骤：
(a)无线网络控制器从各同覆盖异频小区的基站获取反映各小区负荷状况的测量值，所述测量值为接收总宽带功率，或者为发射载波功率，或者为接收总宽带功率和发射载波功率；
(b)无线网络控制器接收到核心网对用户设备的无线接入承载建立消息后，比较当前小区和其同覆盖异频小区的负荷，结合设定的负荷均衡切换预设的门限值，为所述用户设备选定目标小区；
(c)在所述目标小区进行接纳动作，完成后向所述用户设备发送无线承载建立命令，携带目标小区的信息和分配资源的信息；
(d)所述用户设备侧的无线承载建立动作完成后，在目标小区中返回无线承载建立完成消息。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(a)进一步包括以下步骤：
所述无线网络控制器向各同覆盖异频小区的基站发送小区公共测量控制命令，包含设定的测量量和与上报方式相关的参数；
所述基站接收到所述公共测量控制命令后，根据要求进行测量，在满足上报条件时，向所述无线网络控制器上报测量结果；
所述无线网络控制器存储基站上报的测量结果，供需要时使用。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基站向无线网络控制器上报测量值的方式为周期上报方式或者事件触发上报方式。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(b)中，无线网络控制器根据小区负荷选择目标小区的过程进一步包括以下步骤：
(b1)无线网络控制器查询所述各个同覆盖异频小区的负荷情况，判断是否存在负荷低于当前小区负荷的同覆盖异频小区，如果存在，执行下一步，否则，执行步骤(b3)；
(b2)将负荷较低的同覆盖异频小区作为建立业务的目标小区，执行步骤(c)；
(b3)将当前小区作为建立业务的目标小区，执行步骤(c)。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述无线网络控制器根据小区负荷选择目标小区的过程中，在所述步骤(b1)之前还包括步骤：判断当前小区负荷是否低于预设的门限值，如果是，执行步骤(b3)，否则执行步骤(b1)。
6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述步骤(b1)后还包括步骤：判断当前小区负荷超出其同覆盖异频小区负荷的差值是否达到预设的迟滞门限，如果是，执行步骤(b2)，否则执行步骤(b3)。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在进行小区间负荷的比较时，只进行接收总宽带功率或者发射载波功率的比较，或者对接收总宽带功率和发射载波功率进行综合比较。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(c)中，无线网络控制器在目标小区进行接纳时包含以下动作：给所述用户设备分配资源，完成与所述基站间无线链路的建立或重配置准备，确定将要进行建立或重配置的时间点；所述目标小区的信息包含目标小区的频率信息和扰码信息。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(d)之后还包括步骤：无线网络控制器收到所述无线承载建立完成消息后，向核心网反馈一个无线接入承载建立响应消息，然后进入正常的通信过程。
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