CN100512492C - 宽带码分多址通信系统中过负荷控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种宽带码分多址通信系统中过负荷控制方法，首先根据当前系统负荷确定过载级别，在无线资源控制器收到用户设备的无线资源控制连接请求消息时，查询系统当前负荷过载级别，然后根据所述连接请求消息，提取该消息中带有的请求连接建立的原因，根据所述请求连接建立的原因以及当前过载级别，查询预先设定的各过载级别下不同连接原因的限制率表，获取当前的业务限制率值，最后根据当前业务限制率值决定当前无线资源控制连接请求的接入，本发明在一定的过载级别下按照各类业务的限制率进行UE的接入拒绝，以达到负荷控制的目的，与UE的AC类别无关，即使某个区域的用户集中分布在有限的几个AC类别上，也不会出现负荷大幅度摆动。
Description
技术领域
本发明涉及一种通信系统中的负荷控制方法，尤其涉及一种用于宽带码分多址通信系统中的过负荷控制方法。
背景技术
在宽带码分多址(Wide Code Division Multiple Access，WCDMA)系统中，一个无线网络控制器(Radio Network Controller，RNC)下管辖多个基站(Node B)，每个Node B可同时为多个用户设备(User Equipment，UE)提供服务。在节假日等话务量高峰期，大量UE接入会导致系统负荷在短时间内急剧升高，超出RNC的最大处理能力。系统超负荷运行会导致服务质量降低、系统性能的下降，严重时可能造成系统瘫痪。因此对RNC必须进行过负荷控制，保证系统在负荷高峰时能够安全稳定的运行。
这种系统负荷控制一般有两个部分组成：
1)负荷监控模块，用于监测负荷状况，根据当前的负荷状况确定系统过载级别；
2)负荷控制执行模块，用于根据确定的系统过载级别执行相应的过负荷控制。
目前，RNC设备一般都采用协议推荐的基于系统消息的过负荷控制方法。在WCDMA系统中，每个UE都属于一个接入类别(Access Class，AC)，烧制于UE的客户识别模块(Subscriber Identity Model，SIM卡)中，其中0-9级为普通用户，11-15为特殊用户。当发现系统负荷状况超过门限时，根据负荷状况确定系统过载级别；依据系统的过载级别确定禁止哪些级别的手机接入，然后修改SIB(System Information Block，系统信息块)3/4中的UE接入级别禁止指示参数，通过系统广播消息禁止这些级别的用户接入，从而禁止UE发起服务请求。
这种过负荷控制方法可以概括为以下步骤：
1、定时检测系统负荷，根据当前系统负荷确定过载级别；
2、根据当前过载级别，查询预先设定的各过载级别下的限制接入类别表；
3、修改SIB3中的Access Class Barred list，修改此列表中的Access ClassBarred[16](Access Class Barred可以为Enumerated(not barred，barred)中的对应的AC级别为禁止级别)；
4、更新系统广播消息中的SIB3信息。
UE接收系统广播消息，更新SIB3信息。UE在发送RRC(Radio ResourceControl，无线资源控制)连接请求消息前获取保存的SIB3中的Access ClassBarred list，如果该UE对应的Access Class Barred为barred，则UE认为网络不允许接入。这样，系统通过禁止一定类别用户接入网络的方法，间接控制话务量，实现对系统负荷的控制。
在WCDMA通信系统中，UE有两个基本的操作模式：空闲模式和连接模式。RRC(Radio Resource Control，无线资源控制)连接建立过程用于建立UE和UTRAN(Universal Terrestrial Radio Access Network，通用地面无线接入网)之间的信令连接。UE通过RRC连接建立过程接入UTRAN，UE和UTRAN之间的信令连接建立成功后，UE的操作模式由空闲模式转为连接模式。UE向RNC发送无线资源控制连接请求(RRC Connection Request)消息，UTRAN侧接收UE的连接请求，给UE发送无线资源控制连接建立(RRC Connection Setup)消息，UE收到后给RNC发送无线资源控制连接建立完成(RRC Connection Setup Complete)消息，UE的操作模式由空闲模式转为连接模式。如果RNC收到UE的RRC Connection Request消息，决定拒绝UE接入，则给UE发送无线资源控制连接拒绝(RRC Connection Reject)消息，RRC Connection Reject消息中有信元Wait Time(UE重建RRC连接前的等待时间)，取值为(0.15)Seconds，该信元的作用是UE在收到RRCConnection Reject消息后，Wait Time时间内不能发起RRC连接请求，WaitTime后才能够再次发送RRC Connection Request消息给RNC；如果WaitTime取值为0，则UE不能再自动发送RRC Connection Request消息给RNC，RRC连接建立过程失败，UE的操作模式仍为空闲模块。图1描述了成功的RRC连接建立流程。图2描述了失败的RRC连接的建立流程。
上述基于系统消息的负荷控制方法在实际应用中依赖于移动网络中UE的SIM卡中所烧的AC类别(假定网络中普通用户的AC类别是均匀分布的)，要求一个地区的用户必须均匀分布在0～9级上，否则负荷控制达不到效果。然而，在实际网络运营中各地SIM卡的AC类别有可能不是均匀分布的，因而，不能保证该方法的有效性。实际上，如果某些区域的用户集中在有限的几个AC类别上，仍然采用这种方法，将导致系统负荷出现大幅度摆动。
因此，如何针对区域内用户的AC类别非均匀分布的情况，提供一种可以有效的保证系统过负荷控制的方法，避免系统负荷大幅摆动，已经成为业内亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种宽带码分多址通信系统中过负荷控制方法，在区域内用户的AC类别呈非均匀分布的情况下，仍可以有效的保证通信系统的过负荷控制，避免系统负荷大幅摆动。
本发明提供一种宽带码分多址通信系统中过负荷控制方法，首先，定时检测系统负荷，根据当前系统负荷确定过载级别；在无线资源控制器收到用户设备的无线资源控制连接请求消息时，查询系统当前负荷过载级别；然后根据所述连接请求消息，提取该消息中带有的请求连接建立的原因；根据所述请求连接建立的原因以及当前过载级别，查询预先设定的各过载级别下不同连接原因的限制率表，获取当前的业务限制率值；最后根据当前业务限制率值决定当前无线资源控制连接请求的接入。
本发明与现有技术相比，在RNC中按照设定的一定过载级别下的各类业务的限制率进行UE的接入拒绝以达到负荷控制的目的，与UE的AC类别无关，无需要求网络中的UE的SIM卡中所烧的AC类别是均匀分布的。即使某个区域的用户集中分布在有限的几个AC类别上，也不会出现负荷大幅度摆动的问题。
附图说明
图1为RRC建立成功的流程示意图；
图2为RRC建立失败的流程示意图；
图3为本发明的过负荷控制方法流程图；
图4为本发明所提之确定系统负荷过载级别的实施例流程图；
图5为本发明所提之过负荷控制处理实施例流程图。
具体实施方式
如图3所示，为本发明之宽带码分多址通信系统中过负荷控制方法流程示意图，首先，定时检测系统负荷，根据当前系统负荷确定过载级别(步骤301)；在无线资源控制器收到用户设备的无线资源控制连接请求消息时，查询系统当前负荷过载级别(步骤302)；然后根据所述连接请求消息，提取该消息中带有的请求连接建立的原因(步骤303)；根据所述请求连接建立的原因以及当前过载级别，查询预先设定的各过载级别下不同连接原因的限制率表，获取当前的业务限制率值(步骤304)；根据当前业务限制率值决定当前无线资源控制连接请求的接入(步骤305)。
本发明所使用的系统当前负荷过载级别，可通过多种方式获得，例如以下步骤：
(1)系统初始化设置监控定时器，定时器到时，检测这一段时间内的系统负荷状况，并重设监控定时器，使定时器重新计时，以实现周期检测系统负荷；
(2)根据系统负荷状况SysLoad和预先设定的负荷控制启动门限ThresStart、负荷控制极限门限ThresLimit，负荷过载级别数目LevelNum确定当前负荷过载级别SysOverloadLevel。当前的负荷过载级别有如下公式确定：
其中，Thresi＝ThresStart+(i-1)×(ThresLimit-ThresStart)/(LevelNum-2)，i＝1，…，LevelNum-1。
为了进一步提高控制效率，还可以将请求连接建立的原因进一步归并为若干对应的业务类型，根据当前的业务类型以及当前的过载级别，查询预先设定的各过载级别下不同业务类型的限制率表，获取当前的业务限制率值。
例如，在WCDMA系统中，UE要求系统提供服务时，首先会发送RRCConnection Request消息给RNC，消息中带有请求连接建立的原因。表1是根据协议中给出的RRC连接建立的原因对对应的业务类型所做的归并表。业务类型按照优先级从高到低排序。不同业务的优先级排序考虑如下：
会话类业务的主叫优先级高于被叫；
会话类业务优先级高于流类、交互类、背景类；
流类、交互类、背景类、签约类业务的优先级基本相同，且高于低优先级信令(如短消息业务)、高优先级信令(如定位和补充业务)；
低优先级信令被叫业务的优先级最低(如短消息被叫，因为短消息中心可以过一段时间重发短消息，对用户影响不大)，其次是高优先级信令业务(重要性、实时性比较低的定位业务、补充业务)，再次是低优先级信令主叫业务(短消息主叫)；
Registration、Detach请求优先级较紧急呼叫低，但比会话类业务的被叫高；紧急呼叫，系统间的小区重选、切换请求等不考虑拒绝。
呼叫重建在呼叫开始限制时予以拒绝；
原因未知的呼叫请求以高比例拒绝；
表1
| RRC连接建立的原因 | 对应的业务类型 |
| Emergency Call，Inter-RAT cellre-selection，Inter-RAT cell change order | 紧急呼叫，系统间小区重选、系统间切换请求 |
| Registration，Detach | 登记业务(如位置更新、路由区更新、GPRS Attach业务)、Detach |
| Originating Conversational Call | 会话类主叫 |
| Terminating Conversational Call， | 会话类被叫 |
| Originating Streaming Call，Originating Interactive Call，OriginatingBackground Call，Originating Subscribedtraffic Call， | 流类、背景类、交互类主叫 |
| Terminating Streaming Call，Terminating Interactive Call，Terminating Background Call， | 流类、背景类、交互类被叫 |
| Originating Low Priority Signalling | 低优先级信令主叫 |
| Originating High PrioritySignalling，Terminating High PrioritySignalling | 高优先级信令 |
| Terminating Low Priority Signalling | 低优先级信令被叫 |
| Terminating-cause unknown | 原因未知 |
| Call re-establishment | 呼叫重建 |
表2是负荷控制启动门限，负荷控制极限门限，负荷过载级别数目，用来计算各级过载级别的门限值。表2可以通过后台配置修改，此处给出一个例子。
表2
| 负荷启动门限 | 负荷控制极限门限 | 负荷过载级别个数 |
| 60％ | 90％ | 7 |
表3中给出不同负荷过载级别下各类业务的限制率。表3中的数字与话务模型相关，表3只是给了一个例子，当话务模型改变时，需要对表中的数值进行调整。因此将业务限制率表设计为可以通过后台配置修改。表3中的第一行表示系统过载级别，表2中给出负荷过载级别个数为7，对于的系统过载级别分别为0～6，其中0为最低过载级别表示系统不过载。表中各类业务的限制率取值可为0～100，如限制率取值为20，其含义表示每100个UE请求接入，RNC将拒绝20个UE的连接请求。
表3
| 过载级别 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 紧急呼叫，系统间小区重选、系统间切换请求 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 登记业务、Detach | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 40 | 60 |
| 会话类业务主叫 | 0 | 0 | 10 | 30 | 50 | 70 | 90 |
| 会话类业务被叫 | 0 | 0 | 20 | 50 | 70 | 90 | 100 |
| 流类、背景类、交互类主叫 | 0 | 20 | 40 | 70 | 90 | 95 | 100 |
| 流类、背景类、交互类被叫 | 0 | 20 | 40 | 70 | 90 | 95 | 100 |
| 低优先级信令主叫 | 0 | 35 | 50 | 80 | 90 | 100 | 100 |
| 高优先级信令 | 0 | 40 | 50 | 90 | 95 | 100 | 100 |
| 低优先级信令被叫 | 0 | 50 | 70 | 95 | 100 | 100 | 100 |
| 原因未知 | 0 | 50 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 呼叫重建 | 0 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
这样，当RNC收到UE的无线资源控制连接请求(RRC ConnectionRequest)消息时，通过获取系统当前负荷过载级别，可以判断当前过载级别是否为最低控制级别，如过载级别为最低控制级别，则不进行过负荷控制，对UE的RRC连接请求直接接入，发送无线资源控制连接建立(RRCConnection Setup)消息给UE；如过载级别不为最低控制级别，则根据RRC连接的原因值获取UE所请求的业务类型；根据业务类型和系统过载级别到预先设定的各过载级别下不同业务的限制率表中获取当前的业务限制率值，根据业务限制率进行一定比例业务的RRC连接拒绝。
RRC连接拒绝策略可以有多种，例如：获取一随机数，如随机数小于业务限制率，则对当前的UE的RRC Connection Request消息进行拒绝，RNC给UE发送无线资源连接拒绝(RRC Connection Reject)消息，且将拒绝消息中的信元WaitTime设为0，禁止UE自动重复发起RRC ConnectionRequest；否则进行UE接入，RNC向UE发送RRC Connection Setup消息。
下面以一综合考虑业务优先级和话务模型确定不同过载级别下各类业务的限制率的具体实施例流程来分段说明本发明的控制过程。
如图4所示，首先由系统负荷监控模块来检测负荷状况，确定系统过载级别。处理步骤如下：
步骤401，系统上电初始化时，设置系统监控定时器；根据表2中的负荷启动门限，负荷控制极限门限，负荷过载级别数来确定负荷的各过载级别门限值，控制级别i的门限值＝负荷控制启动门限+(i-1)×(负荷控制极限门限-负荷启动门限)/(负荷过载级别个数-2)，i＝1...负荷过载级别个数-1；
步骤402，系统监控定时器超时，获取计算这一段时间内负荷状况，重设系统监控定时器。
步骤403，根据负荷状况确定当前负荷的过载级别。如果负荷状况小于负荷控制启动门限，则负荷过载级别为0；如果负荷状况大于负荷控制极限门限，则负荷过载级别为最大过载级别，等于负荷过载级别个数-1；如果负荷状况大于控制级别i的门限值，且小于控制级别i+1的门限值(i＝1...负荷过载级别个数-2)，则当前的过载级别为i(i＝1...负荷过载级别个数-2)。
如图5所示，由负荷控制执行模块来按照确定的系统过载级别进行相应的负荷控制。处理步骤如下：
步骤501，RNC收到UE的RRC连接请求消息；
步骤502，获取当前的负荷过载级别，判断当前的系统是否过载；
步骤503，如果当前的负荷过载级别为0，不进行负荷控制，直接进行UE接入，RNC发送RRC Connection Setup消息给UE；
步骤504，如果当前的负荷过载级别不为0，根据RRC连接请求消息中的原因值获取请求的业务类型；
步骤505，根据业务类型和系统过载级别到预先设定的各过载级别下不同业务的限制率表中获取当前的业务限制率值；
步骤506，取值0～100之间的一个随机数；
步骤507，判断该随机数值是否小于当前的业务限制率值；
步骤508，如果该随机数值小于当前的业务限制率值，拒绝本次UE的接入，RNC发送RRC Connection Reject消息给UE，消息中的WaitTime参数填写为0，禁止UE自动重复发起RRC Connection Request消息。
步骤509，如果该随机数值大于当前的业务限制率值，进行UE接入，RNC发送RRC连接RRC Connection Setup消息给UE。
综上所述，本发明提供的在RNC中按照设定的一定过载级别下的各类业务的限制率进行UE的接入拒绝进行负荷控制的方法，与UE的AC类别无关，无需要求网络中的UE的AC类型均匀分布，且该方法实现简单、效果显著，很好的解决了大量UE接入会导致系统负荷急剧升高超出RNC的最大处理能力的问题。保证系统在负荷高峰时仍然能够安全稳定的运行。
Claims (9)
1、一种宽带码分多址通信系统中过负荷控制方法，其特征在于包括如下步骤：
(11)定时检测系统负荷，根据当前系统负荷确定过载级别；
(12)在无线资源控制器收到用户设备的无线资源控制连接请求消息时，查询系统当前负荷过载级别；
(13)根据所述连接请求消息，提取该消息中带有的请求连接建立的原因；
(14)根据所述请求连接建立的原因以及当前负荷过载级别，查询预先设定的各过载级别下不同连接原因的限制率表，获取当前的业务限制率值；
(15)根据当前业务限制率值决定当前无线资源控制连接请求的接入。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定系统当前负荷过载级别，通过如下步骤确定：
(21)系统初始化设置监控定时器，定时器到时，检测这一段时间内的系统负荷状况，并重设监控定时器，使定时器重新计时，以实现周期检测系统负荷；
(22)根据系统负荷状况SysLoad和预先设定的负荷控制启动门限ThresStart、负荷控制极限门限ThresLimit、负荷过载级别数目LevelNum确定当前负荷过载级别SysOverloadLevel，
当前的负荷过载级别由如下公式确定：
其中，Thresi＝ThresStart+(i-1)×(ThresLimit-ThresStart)/(LevelNum-2)，i＝1，…，LevelNum-1；
所述LowestLevel指最低控制级别，所述HighestLevel是指最高控制级别。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(12)，如果查询系统当前负荷过载级别为最低控制级别，则不进行过负荷控制，对用户设备的无线资源控制连接请求直接接入。
4、如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(14)，所述的各过载级别下不同连接原因的限制率表，是根据连接原因的优先级进行排序。
5、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(14)，将请求连接建立的原因进一步归并为若干对应的业务类型，根据当前的业务类型以及当前的负荷过载级别，查询预先设定的各过载级别下不同业务类型的限制率表，获取当前的业务限制率值。
6、如权利要求5所述的方法，其特征在于所述的各过载级别下不同业务类型的限制率表，是根据业务类型的优先级进行排序。
7、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的步骤(15)，具体包括如下步骤：
(71)获取一随机数，该随机数取值在0至100之间；
(72)将该随机数与所述当前业务限制率值进行比较；
(73)如果该随机数小于该业务限制率值，则拒绝当前无线资源控制连接请求的接入，否则，则允许接入。
8、如权利要求7所述的方法，其特征在于所述步骤(73)，拒绝当前无线资源控制连接请求的接入时，由无线资源控制器向用户设备发送无线资源连接拒绝消息，且将拒绝消息中的等待时间信元设为0，禁止用户设备自动重复发起无线资源控制连接请求消息。
9、如权利要求7所述的方法，其特征在于所述步骤(73)的允许接入步骤，由无线资源控制器向用户设备发送无线资源控制连接建立消息。
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