CN100388857C - 在无线蜂窝网络叠加覆盖区实现负荷分担的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在无线蜂窝网络叠加覆盖区实现负荷分担的方法，所述无线蜂窝网络叠加覆盖区至少有两个业务网络及多模移动终端，所述方法包括：多模移动终端开机后捕获业务系统并进入空闲状态；业务系统获取网络负荷信息；将获取的网络负荷信息下发给多模移动终端；多模移动终端根据收到的网络负荷信息选择驻留和/或发起业务连接时需要接入的业务网络。利用本发明，可以使叠加网络内不同网络负荷均衡，减少网络拥塞并最大限度地利用运营商的网络资源。

Description

在无线蜂窝网络叠加覆盖区实现负荷分担的方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种在无线蜂窝网络叠加覆盖区实现负荷分担的方法。
背景技术
CDMA2000-1x(第一阶段)技术通过一个标准的(1x)CDMA频道能够支持语音和数据服务，并具有许多比其他技术更为优越的性能。它的容量接近于以前CDMA(码分多址)系统容量的两倍，从而能够适应不断成长的语音服务和无线互联网新型服务的需要，同时它的最高速度可以达到153kbps，将来可以达到307kbps甚至3.1Mbps，并且无须为数据性能而牺牲语音性能。
随着移动通信的日益普及，仅仅是移动话音通信已经不能满足人们获取信息的需要，移动数据通信业务因其可以提供办公、娱乐、与他人进行跨越地域界限的交流而显现出巨大的生命力和发展前景。对于希望获得更加快速或者更大容量的数据处理服务的用户来讲，CDMA2000的数据优化版本1xEV-DO(Evolution Data Optimized)是一种为实现高速无线分组数据业务而进行优化了的技术，经3GPP2(第三代移动通信标准化的伙伴项目2)标准化组织定名为HRPD(高速分组数据)，最高速度能够超过2Mbps，吞吐量超过700kbps，它能够与有线DSL(数字用户线)服务相媲美，还可以支持对速度要求更加严格的应用，如影像传输、大型文件下载等。CDMA20001x EV-DO还以每兆字节最低的成本传输数据，这是促进无线互联网络普及的一个非常重要的因素。1x EV-DO与CDMA20001x后向兼容，具有与CDMA20001x相同的射频特性和网络规划，保证运营商的平滑升级。
无线蜂窝系统中，随着CDMA用户的日益增加和用户需求的增加，CDMA2000 1x系统在开展高速数据业务中受到带宽和速率的限制，将会引入HRPD系统支持高速数据业务，其网络结构如图1所示：
其中，HRPD BTS(基站收发信机)和HRPD BSC(基站控制器)为类似于cdma2000BSC和BTS的AN(接入网络)部分；AN AAA为接入网AAA(验证、授权、计费)服务器，这个服务器用于对接入HRPD无线网络的用户进行鉴权。
一般情况下，为了同时支持语音和数据业务，HRPD系统会和CDMA2000系统叠加覆盖。在HRPD系统和CDMA2000系统叠加覆盖区，CDMA2000/HRPD双模手机可以在两个网络中任选一个作为自己的服务网络，也可以根据需要变更自己的服务网络。CDMA2000/HRPD双模手机开机后可以选择驻留在1x系统中，也可以选择驻留在HRPD系统中，运营商可以根据需要进行设定，但目前没有一个在两个网络间均衡的策略，很有可能出现某一时间段内有较多的手机驻留在CDMA2000网络中，导致过多的用户在进行数据业务呼叫时选择在叠加覆盖区的CDMA2000网络进行，从而引起叠加区的CDMA2000网络负载过重而同一区域的HRPD网络负载过轻的情况，也有可能出现HRPD网络负载过重而CDMA2000网络负载过轻的情况。
同样，对于WCDMA(宽带码分多址)系统、TD-SCDMA(时分-同步码分多址)系统、GSM(全球移动通信系统)系统，在不同网络的叠加覆盖区，对于支持这些系统的多模手机，都存在选择驻留网络及发起业务连接时选择接入网络的问题。
对于不同的无线蜂窝系统网络，系统会定时从控制信道下发相关的系统消息和寻呼，终端根据接收到的系统消息和寻呼作出相应的处理。
通常，系统消息会包括系统参数(如系统时间等)、邻区列表(如便于手机接受相邻小区信息的周围小区列表)、接入参数(接入信道的相关参数，系统负荷等)等。大多无线蜂窝系统网络虽然系统消息中都包括了接入参数等消息内容，但系统消息中没有指示小区负荷的参数。终端在进行业务连接之前无法判断该系统是否空闲，以便采取合理的策略在相应的网络中接入；同样，也无法在空闲态切换到另外一个相对负荷较轻的网络中驻留，以减轻负载较重的网络的负担。
HRPD系统的RA(反向激活)信道虽然可以提供系统负荷指示，但该指示只能告诉终端应该升高或者降低速率，不能提供一个相对精确和细分的系统负荷值；而且只能用于有业务连接的终端调整自己的速率，无法让空闲态的终端得到有用的系统负荷信息。
发明内容
本发明的目的是提供一种在无线蜂窝网络叠加覆盖区实现负荷分担的方法，以解决现有无线蜂窝网络系统不能为移动终端提供精确的系统负荷信息的缺点，使叠加网络内不同小区间负荷保持平衡，减小网络拥塞。
为此，本发明提供如下的技术方案：
一种在无线蜂窝网络叠加覆盖区实现负荷分担的方法，所述无线蜂窝网络叠加覆盖区至少有两个业务网络及多模移动终端，所述方法包括步骤：
A、所述多模移动终端开机后捕获业务系统并进入空闲状态；
B、所述业务系统获取网络负荷信息；
C、将所述获取的网络负荷信息下发给所述多模移动终端；
D、所述多模移动终端根据收到的所述网络负荷信息选择驻留和/或发起业务连接时需要接入的业务网络。
所述步骤C可具体为：通过控制信道向所述多模移动终端下发网络负荷信息，包括步骤：
C11、将所述获取的网络负荷信息通过所述控制信道下发的系统消息承载；
C12、定时将所述承载网络负荷信息的系统消息通过所述控制信道下发给所述多模移动终端。
所述步骤C11包括：
扩展所述控制信道下发的系统消息，增加网络负荷指示信息字段；
将所述获取的网络负荷信息添加到所述网络负荷指示信息字段。
所述控制信道可以是公共控制信道，还可以是广播信道。
所述步骤C还可具体为：
C21、建立负荷指示信道；所述负荷指示信道可以是在物理信道上建立的负荷指示信道和在逻辑信道上建立的负荷指示信道。
C22、定时通过所述负荷指示信道向所述多模移动终端下发网络负荷信息，对于在不同信道上建立的负荷指示信道，具体过程分别为：
当在物理信道上建立负荷指示信道时，直接将所述网络负荷信息调制在物理载波上；
当在逻辑信道上建立负荷指示信道时，将所述网络负荷信息添加到经过物理层处理后的数据包中。
所述步骤D包括：
D1、分别设定不同业务网络的负载门限值。可以通过所述多模移动终端的用户识别模块SIM卡设定；还可以通过短消息方式；还可以通过协议约定方式设定所述不同业务网络的负载门限值。
D2、当所述多模移动终端收到的所述网络负荷信息大于其对应业务网络的负载门限值时，所述多模移动终端转换到所述叠加覆盖区内的其他业务网络。
由以上本发明提供的技术方案可以看出，本发明通过扩展无线蜂窝系统的系统消息或者增加负荷指示信道来指示当前系统的负荷，运营商可根据需要，设定终端根据负荷指示来调整自己的驻留策略和发起业务连接网络的选择策略，根据负荷指示判断该系统是否空闲，以合理选择发起业务连接时应该接入的网络，提前离开负荷较重的小区，减轻该小区网络的负担，从而达到叠加网络内不同网络负荷之间的分担和均衡，减少了网络拥塞并最大限度地利用了运营商的网络资源。
附图说明
图1是CDMA2000 1x叠加HRPD网络结构；
图2是CDMA2000 1x系统中反向业务信道速率调整示意图；
图3是本发明方法的流程图。
具体实施方式
本发明的核心在于通过扩展无线蜂窝系统的系统消息或者增加负荷指示信道来指示当前系统的负荷，由多模移动终端根据该负荷指示来选择驻留或发起业务连接时应该接入的网络，从而均衡无线蜂窝网络叠加覆盖区内不同网络的负荷。
本技术领域人员知道，无线蜂窝网络中，手机开机后首先捕获系统、获得系统时间、同步信息以及系统信道参数等，完成上述操作后手机开始从控制信道(公共控制信道或广播信道)得到系统相关参数，包括系统参数、系统时间、邻区列表、接入参数等，进行注册和登记，然后手机停留在空闲态，定时监听控制信道下发的系统消息和寻呼。如果收到寻呼或者手机自己需要发起呼叫，则进入连接状态。呼叫结束后继续退回空闲态监听系统消息和寻呼。
在CDMA2000 1x和HRPD网络中，系统会定时从控制信道下发相关的系统消息和寻呼，终端根据接收到的系统消息和寻呼作出相应的处理。
在CDMA2000 1x系统中，公共控制信道定时下发的系统消息一般包括：
1.ANSI-41System Parameters Message(ANSI-41系统参数消息)
2.User Zone Identification Message(用户区标识消息)
3.Private Neighbor List Message(私有邻区列表)
4.Extended Global Service Redirection Message(扩展全球业务重定向消息)
5.Extended CDMA Channel List Message(扩展CDMA信道列表消息)
6.MC-RR Parameters Message(小区重定向消息)
7.Universal Neighbor List Message(通用邻区列表消息)
8.Enhanced Access Parameters Message(增强接入信道参数消息)
在CDMA2000 1x系统中，广播信道定时下发的系统消息一般包括：
1.System Parameters Message(系统参数消息)
2.Neighbor List Message(Band Class 0 only)(邻区列表)
3.Access Parameter Message(接入参数)
4.CDMA Channel List Message(CDMA信道列表消息)
5.Extended System Parameters Message4(扩展系统参数消息)
6.Extended Neighbor List Message(Band Class 1 only)(扩展邻区列表消息)
7.General Neighbor List Message(一般邻区列表消息)
8.Global Service Redirection Message(全球业务重定向消息)
9.User Zone Identification Message(用户区标识消息)
10.Private Neighbor List Message(私有邻区列表消息)
11.Extended Global Service Redirection Message(扩展全球重定向消息)
12.Extended CDMA Channel List Message(扩展CDMA信道列表消息)
在HRPD网络中，系统消息和寻呼统一在同步控制信道定时下发，下发的系统消息一般包括：QuickConfig(快速配置)消息和SectorParameters(小区参数)消息，其中，QuickConfig消息用于指示终端如何接入当前网络，但该条消息并没有包括负荷信息。SectorParameters消息包括目前小区的信息和临区信息等相对固定的系统消息。包括：
MessageID：消息标识，用于标识该条消息的类型；
CountryCode：国家代码，标识该小区所属的国家；
SectorID：小区ID，标识该小区的代码；
SubnetMask：子网掩码，表示该小区所属子网信息；
SectorSignature：小区信号，表示小区参数是否改变；
Latitude：纬度，小区地理位置信息；
Longitude：经度，小区地理位置信息等。
除此之外，HRPD系统还有一个专门的RA(反向激活)信道，用于指示系统当前负荷是否过重。RA信道用于指示处于业务连接状态的终端增加或降低反向速率到合适的值，以使得系统能保持反向最大吞吐量，同时又不致引起负荷过重。
RA信道的工作原理如下：
终端基于激活集中扇区前向广播的RAB(Reverse Activity Bit，反向激活比特)自动进行速率调整，如图2所示：
RAB＝1，以概率q降低速率；RAB＝0，以概率p提高速率；如果低于9.6k，就不再降低。如果高于最大限制速率(每个终端单独设定，其中反向最高速率为153.6k)，不再提高。
一般来说，同等信道条件下如果速率越高，则对功率的要求也越高，如果功率不足(终端根据自身发射功率和系统对终端的功率控制值对比，如果最大发射功率小于功率控制值则功率不足)，则不再通过提高功率来提高速率。
本发明就是通过扩展系统消息，在系统消息中增加网络负荷信息，将该信息定时发送给移动终端，由移动终端根据该网络负荷选择合适的驻留网络或建立业务连接时接入的网络。当然还可建立专用的负荷指示信道，由该信道将网络的网络负荷信息定时下发给移动终端。移动终端根据系统侧的负荷指示来调整自己的驻留策略和发起业务连接网络的选择策略。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参照图3，图3是本发明方法的流程图，包括以下步骤：
首先，在步骤301：多模移动终端开机后捕获业务系统并进入空闲状态。
无线蜂窝网络中，手机开机后首先捕获系统、获得系统时间、同步信息以及系统信道参数等，完成上述操作后手机开始从控制信道(公共控制信道或广播信道)得到系统相关参数，比如系统参数、系统时间、邻区列表、接入参数等，然后进行注册和登记，注册登记完成后手机停留在空闲态，定时监听控制信道下发的系统消息和寻呼。如果收到寻呼或者手机自己需要发起呼叫，则进入连接状态。呼叫结束后继续退回空闲态监听系统消息和寻呼。
步骤302：业务系统获取网络负荷信息。
例如，CDMA系统通过查询自己的实际系统负荷(指示系统负荷是每个业务系统的资源管理模块具备的一个主要功能)和容量门限进行对比得到目前网络的负荷信息。
步骤303：将获取的网络负荷信息下发给多模移动终端。
可以通过以下几种方式实现：
1.通过控制信道向多模移动终端下发网络负荷信息
本领域技术人员知道，无论是CDMA系统、HRPD系统，还是GSM系统、TD-SCDMA系统等，各系统都会定时通过控制信道向网络内的移动终端下发系统消息，系统消息会包括：系统参数、临区列表、接入参数等信息。这些系统消息有的是通过公共控制信道下发的，有的是通过广播信道下发的。因此，也可以通过公共控制信道或广播信道将获取的网络负荷信息下发给多模移动终端。
具体过程分别描述如下：
a.通过广播信道向多模移动终端下发网络负荷信息
(1)扩展广播信道下发的系统消息，增加网络负荷指示信息字段；
(2)将获取的网络负荷信息添加到网络负荷指示信息字段；
(3)定时将承载网络负荷信息的系统消息通过所述广播信道下发给多模移动终端。
当然，可根据系统需要设为必须发送和选择发送。比如，可以在系统参数消息中说明后面的消息是否包括网络负荷信息。
另外，网络负荷信息长度可以根据需要进行配置，比如，将系统负荷分成若干等级准确指示，如选用4位则最大能标识16个等级，8位可最大标识256个等级。
b.通过公共控制信道向多模移动终端下发网络负荷信息
(1)扩展公共控制信道下发的系统消息，增加网络负荷指示信息字段；
(2)将获取的网络负荷信息添加到网络负荷指示信息字段；
(3)定时将承载网络负荷信息的系统消息通过公共控制信道下发给多模移动终端。
除了使用现有控制信道将获取的网络负荷信息下发给多模移动终端外，还可采用以下的方式：
2.通过增加负荷指示信道向多模移动终端下发网络负荷信息
(1)建立负荷指示信道，所述负荷指示信道可以在物理信道上建立，也可以在逻辑信道上建立。
如果在物理信道实现，类似前面介绍的RA信道的方式，直接在信道上将网络负荷信息调制在物理载波上。如果在逻辑信道上实现，则将网络负荷信息包含在经过物理层处理后的MAC(媒体接入控制)包中。
(2)定时通过负荷指示信道向多模移动终端下发网络负荷信息。
步骤304：分别设定不同业务网络的负载门限值。
比如，可以通过多模移动终端的SIM(用户识别模块)卡预先设定好不同业务网络的负载门限值；
还可以通过短消息方式设定不同业务网络的负载门限值，多模移动终端注册登记后，系统定时向该移动终端发送包含该网络负荷信息的短消息，这样，移动终端就可以及时地获知所在网络的负荷；
当然，还可以通过协议约定的方式，由不同的运营商提供各自的协议，多模移动终端根据该协议获取该网络的负载门限值。
步骤305：当多模移动终端收到的网络负荷信息大于其对应业务网络的负载门限值时，多模移动终端立即转换到叠加覆盖区内的其他业务网络，或在发起呼叫时再转向其他业务网络。
网络的负载门限值由运营商决定，也可以由协议规定，比如可设定为系统最高负荷的80％或者70％等。终端根据收到的系统消息中的负荷指示判断是否超出负载门限值，选择是否需要改变驻留网络，也可以对比叠加覆盖网络的负荷指示后再选择驻留在那个网络中，以使覆盖区内不同网络的负荷保持相对均衡。
虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。

Claims (12)

1.一种在无线蜂窝网络叠加覆盖区实现负荷分担的方法，所述无线蜂窝网络叠加覆盖区至少有两个业务网络及多模移动终端，其特征在于，所述方法包括步骤：
A、所述多模移动终端开机后捕获业务系统并进入空闲状态；
B、所述业务系统获取网络负荷信息；
C、将所述获取的网络负荷信息下发给所述多模移动终端；
D、所述多模移动终端根据收到的所述网络负荷信息选择驻留和/或发起业务连接时需要接入的业务网络。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C具体为：通过控制信道向所述多模移动终端下发网络负荷信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过控制信道向多模移动终端下发网络负荷信息的步骤包括：
C11、将所述获取的网络负荷信息通过所述控制信道下发的系统消息承载；
C12、定时将所述承载网络负荷信息的系统消息通过所述控制信道下发给所述多模移动终端。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤C11包括：
扩展所述控制信道下发的系统消息，增加网络负荷指示信息字段；
将所述获取的网络负荷信息添加到所述网络负荷指示信息字段。
5.根据权利要求2或3或4所述的方法，其特征在于，所述控制信道包括：公共控制信道、广播信道。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C具体为：
C21、建立负荷指示信道；
C22、定时通过所述负荷指示信道向所述多模移动终端下发网络负荷信息。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述负荷指示信道包括：
在物理信道上建立的负荷指示信道和在逻辑信道上建立的负荷指示信道。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤C22包括：
当在物理信道上建立负荷指示信道时，直接将所述网络负荷信息调制在物理载波上；
当在逻辑信道上建立负荷指示信道时，将所述网络负荷信息添加到经过物理层处理后的数据包中。
9.根据权利要求1或2或6所述的方法，其特征在于，所述步骤D包括：
D1、分别设定不同业务网络的负载门限值；
D2、当所述多模移动终端收到的所述网络负荷信息大于其对应业务网络的负载门限值时，所述多模移动终端转换到所述叠加覆盖区内的其他业务网络。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤D1具体为：
通过所述多模移动终端的用户识别模块SIM卡设定所述不同业务网络的负载门限值。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤D1具体为：
通过短消息方式设定所述不同业务网络的负载门限值。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤D1具体为：
通过协议约定方式设定所述不同业务网络的负载门限值。
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