CN101212813A - 一种动态无线信道的管理系统和管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动态无线信道的管理系统和管理方法，该管理系统包括：配置单元、管理单元、分配单元和释放单元；管理单元用于管理动态信道资源、执行目标信道和源信道的管理策略，对信道进行动态转换；配置单元将信道配置为动态或静态信道，为动态信道配置基础类型；分配单元根据预设置的分配策略，在源信道中进行信道分配，选出最优信道作为目标信道并提供给用户；释放单元在正常业务结束时释放信道，并且在高优先级业务信道分配失败后，对低优先级业务信道进行资源强拆。从而实现了动态无线信道的管理，化解了信道类型固定配置与业务多样性的矛盾，为动态无线系统的资源分配与管理提供统一的框架，实现了信道资源的动态管理和最优分配。

Description

一种动态无线信道的管理系统和管理方法

技术领域

本发明涉及移动通讯领域无线信道的动态配置，尤其涉及的是，一种动态无线信道的管理系统和管理方法。

背景技术

在通信协议中定义的无线信道类型日渐增多，不同的信令或业务类型要求使用不同类型的无线信道，而信道类型存在由OMCR(Operation&Maintenance Center Platform-Radio Part，基站子系统操作维护中心)固定配置所导致的局限性，逐渐成为技术高速发展的桎梏。

但是，现有通信系统的无线信道类型大多由OMCR固定配置，例如在GSM系统中，某无线信道配置为TCH/F(全速率业务信道)类型，则在配置生效之后，及至配置更改之前，它将一直保持为TCH/F类型，话音业务可以使用，而无论其空闲与否，GPRS数据业务都无法使用。因此，如果一种类型的业务需要更多的无线资源时，被固定配置成其他类型空闲的无线信道资源可能无法被利用。

因此，中国公开号为CN1281325的发明专利《蜂窝移动通信系统中的信道动态分配方法》，提供了一种基于干扰自适的信道分配方式，通过信道在各个小区的干扰状况和分配的成功、失败记录来动态调整该信道在各个小区的分配优先级；中国公开号为CN1964550的发明专利《一种无线信道的动态分配方法》，提供了在GSM系统中，由PCU(分组控制单元)找到转换目标，将PDTCH在PCU中转为TCH；中国公开号为CN1286584的发明专利《蜂窝移动通信系统中的动态信道分配方法》，提出了基于分类紧致算法的信道分配方法，根据信道的复用模式将整个服务区分成不同类别的小区及对应模块；确定信道在不同小区中的权值；将信道按权值的大小顺序排队。选择该模块中对该小区权值顺序最前的空闲信道进行响应；呼叫结束时，将该小区正在使用的权值顺序最后的信道的用户切换到该权值顺序最前的信道上。

这样，部分的系统就可以在有限范围内实现了动态信道的应用，比如在某些GSM系统中，TCH/F和PDTCH(Packet Data Traffic Channel，分组数据业务信道)之间可互相转换使用。

但是，作为一种具体的应用方式，上述各方法仅限于一定范围、一定时间段内的具体实现；没有建立统一的动态无线系统，也无法为动态无线系统提供统一的框架与标准，无法为信道资源的合理配置、管理与分配提供有力的策略性指导。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题包括：无线信道配置不灵活，信道类型固定配置与业务多样性存在矛盾，不能根据实际需要进行调配等；没有统一的动态无线系统，无法为动态无线系统提供统一的框架与标准，从而无法为信道资源的合理配置、管理与分配提供有力的策略性指导等。

本发明的技术方案如下：

一种动态无线信道的管理系统，其包括：配置单元、管理单元、分配单元和释放单元；所述管理单元分别与所述配置单元、所述分配单元和所述释放单元相连接，用于管理动态信道资源、以具体分配策略为服务对象、执行目标信道和源信道的管理策略，对信道进行动态转换；所述配置单元用于将信道配置为动态或静态信道，以及为动态信道配置基础类型；所述分配单元用于根据预设置的分配策略，在源信道中进行信道分配，选出最优信道作为目标信道并提供给用户，其中，所述分配策略包括业务的优先级；所述释放单元用于在正常业务结束时释放信道，并且在高优先级业务信道分配失败后，对低优先级业务信道进行资源强拆。

所述的管理系统，其中，所述管理单元包括资源集模块、策略执行模块、动态转换模块；所述资源集模块用于存储和管理源信道资源，由可用资源集提供资源池，服务于潜在的用户业务；所述策略执行模块用于根据目标信道和/或源信道的管理策略，管理对应类型的信道；所述动态转换模块用于对信道进行动态转换。

所述的管理系统，其中，所述管理单元还包括与所述动态转换模块相连接的强拆模块，用于根据业务的优先级和系统的性能指标，选择待拆对象，释放信道；所述性能指标包括：可用资源分布指标、分类汇聚指标和服务质量指标，以及至少包括接入容量指标、切换特性指标、强拆频次指标其中之一。

所述的管理系统，其中，所述分配单元包括以下功能模块：分类汇聚模块、有限拓展模块、承载于多种信道类型业务处理模块、多种基础业务组成的业务处理模块、类型优先级的处理模块、动态或固定配置优先级处理模块等；其中，分类汇聚模块用于实现业务信道在逻辑信道集合间的宏观汇聚和在逻辑集合内的微观汇聚。

一种动态无线信道的管理方法，其包括以下步骤：A1、分别配置动态、静态信道、动态信道基础类型和静态信道业务类型，并根据信道类型设置目标信道的管理策略和源信道的管理策略；A2、收到信道申请，根据预设置的分配策略，在源信道中进行信道分配，判断分配是否成功，是则执行A3，否则执行A4；其中，所述分配策略包括：分类汇聚策略、有限拓展策略、承载于多种信道类型业务处理策略、多种基础业务组成的业务处理策略、类型优先级的处理策略、动态或固定配置优先级处理，还至少包括以下各策略之一：特殊信道的处理策略、业务信道迁移策略、业务信道分裂策略或业务信道合并策略；A3、在源信道中选出最优信道作为目标信道，执行转换步骤，将得到的目标信道信息提供给申请者，同时形成目标信道并对其执行目标信道的管理策略；A4、判断存在比当前业务优先级低的信道，则生成待拆对象，执行资源强拆步骤；A5、业务结束时，执行释放信道步骤。

所述的管理方法，其中，所述转换步骤为：判断是否为动态信道，并且是否需要进行信道转换，均是，则进行动态转换。

所述的管理方法，其中，所述释放信道步骤为：某一信道在退出未承载态，未被重新占用时，对该信道执行转换步骤，作为源信道进行管理，执行所述源信道的管理策略，同时不再执行所述目标信道的管理策略；其中，业务的未承载态及其保持的时延由系统进行配置。

所述的管理方法，其中，步骤A1还包括以下步骤：将不同类型的业务设置为是否拥有未承载态；判断一条信道上所有类型业务的所有用户均释放时，则设置该信道为未承载态；其中，在以下任一条件成立时，该信道退出所述未承载态：新的同类业务占用该信道、系统设置的空闲保持计时器时尽、或该信道被比自己更高优先级的业务强拆。

所述的管理方法，其中，步骤A2中，所述分类汇聚策略包括逻辑信道集合间的宏观汇聚和信道间的微观汇聚；所述宏观汇聚为：为不同类型的业务分配信道时，使同类业务集中在最少的物理设备，并且这些物理设备也具有最少的其他类型业务；同时将这些物理设备构成一个逻辑信道集合；不同类型的业务分别优先汇聚入已有的其类型所属的逻辑信道集合；并且在创立某一类型的逻辑信道集合时，优先采用不在其他业务类型所属逻辑信道集合之内的物理设备；所述微观汇聚为：在一个逻辑信道集合内，判断存在或即将发生多种业务并存，则信道采用按业务类型进行汇聚的方式，建立信道号的目标函数，对分配结果进行优化，使可用于某一类业务的物理信道相邻。

所述的管理方法，其中，在步骤A2中，判断高优先级业务信道分配失败时，则在步骤A4中具体执行以下步骤：判断是否存在未承载态的低优先级业务的动态信道，是则从其中选择待拆对象，执行释放信道步骤；否则，根据系统预配置的资源强拆策略，判断是否从承载态的低优先级业务的动态信道中选择待拆对象，是则执行释放信道步骤；其中，所述选择待拆对象时，满足所述分类汇聚策略。

所述的管理方法，其中，步骤A2中，所述有限拓展策略为，最小化对各类业务的逻辑信道集合的拓展，并在用户对带宽、速率、质量需求条件成立时，限制集合的扩张；所述优先级包括：动态信道和静态信道之间的优先级、业务类型之间的优先级、无线物理设备的逻辑优先级；所述分配策略还包含各优先级类内部的优先次序以及优先级类之间的优先次序，判断各策略和/或各优先级之间发生冲突，则根据预设置处理方式，进行选择、排序或取舍。

所述的管理方法，其中，步骤A4具体包括以下步骤：根据业务类型优先原则，向使用者发出协作通知；判断存在比当前业务优先级低的信道，则选择待拆对象，执行释放信道步骤同时，发出协作消息通知用户。

采用上述方案，本发明通过提供动态无线信道的管理系统和管理方法，化解了信道类型固定配置与业务多样性的矛盾，为动态无线系统提供统一的框架与标准，为信道资源的合理配置、管理与分配提供了有力的策略性指导，实现了信道资源的动态管理和最优分配。降低了运营商在无线信道规划上的工作强度和出现矛盾的概率；提高了信道使用上的灵活性、合理性和效率；提高了终端用户的可接入性和业务质量；建立了全局性的优化目标；建立了多种动态信道设计中所应考虑的约束；保证了当前业务的技术需求；统筹地考虑任何一种业务的资源占用/释放行为对所有类型的未来潜在业务的影响，增强了业务的扩展性。

附图说明

图1为本发明的系统示意图；

图2为本发明的信道状态管理示意图；

图3为本发明的动态信道系统的资源选择流程图；

图4为本发明的方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

移动通讯领域的无线信道资源的管理与分配策略的基础是无线信道的动态配置，即无线信道可固定配置为某种类型，也可不配置固定的信道类型，而是作为动态信道使用。动态信道随着当前系统资源状况和具体业务的技术特点，在应用中可以被转变为各种所需的信道类型。

因此，本发明提出动态无线的思想，管理与分配策略的侧重点在于如何根据业务的技术特点进行资源分配与类型转换，转换的起点和终点是什么，如何管理各类资源等等。即系统根据实际业务的需求，结合当前的资源状况，即时挑选使既定目标函数达到最优的单个信道或信道组合，进行必要的信道类型转换，建立正确的逻辑信道和物理信道，为实际业务或信令提供承载。

动态无线信道构思的实现可以包括两种方式，一种是随业务的需要，将信道转变为相应的目标类型，业务结束时，驻留为当前类型，新类型的业务进行资源申请时，若需使用这些信道，再将信道由当前驻留类型转换为新的目标类型，也就是说，信道在任意两种类型之间都可以进行动态转换，可称为ATA(All To All)方式；另一种是预先定义一种基础信道类型，作为初始信道类型，资源申请时，将其转换为所需要的类型，使用完后，再将其恢复为基础类型，称为BAB(Base to All to Base)。本发明在此阐述的是基于BAB方式的信道管理与分配原理。

如图1所示，本发明提供了一种动态无线信道的管理系统，基于动态无线的思想，建立实现动态无线系统的各种约束条件和优化目标，构建出完整的BAB方式动态无线信道管理和分配的系统模型。下面的无线信道均可简称为信道，动态无线系统可简称为系统或动态系统。管理系统包括：配置单元、管理单元、分配单元和释放单元。

释放单元，即资源释放构件，用于释放信道资源；具体地说，是在正常业务结束时释放信道，并且在高优先级业务信道分配失败后，对低优先级业务信道进行资源强拆。其可以作为一个释放子单元或功能性的释放模块设置在管理单元上。释放信道资源主要包括以下操作：释放信道，并对释放的信道执行转换步骤，作为源信道进行管理，执行所述源信道的管理策略。转换步骤是指判断是否需要进行信道类型的转换，是则动态转换信道的类型，否则设置占用信息直接使用该信道。

所述管理单元，即资源管理构件，分别与所述配置单元、所述分配单元和所述释放单元相连接，用于管理动态信道资源、以具体分配策略为服务对象、执行目标信道和源信道的管理策略，对信道进行动态转换。

由于涉及信道类型的动态转换，此处引入源信道类型和目标信道类型的概念，即信道转换过程的起点和终点处信道对象所驻留的类型分别称为源信道类型和目标信道类型。比如GSM无线通许系统中，动态信道被用作PS业务，则源信道类型为选定的基础类型，目标信道为PDTCH/F或PDTCH/H。对固定配置了类型的信道来说，源信道类型与目标信道类型相同。信道的一个完整的生命周期为信道在两个类型与相应状态之间的转换过程，即“源信道-->目标信道-->源信道”，如图2所示。

例如，所述管理单元可以包括资源集模块、策略执行模块、动态转换模块；所述资源集模块用于存储和管理源信道资源，由可用资源集提供资源池，服务于潜在的用户业务；所述策略执行模块用于根据目标信道和/或源信道的管理策略，管理对应类型的信道；所述动态转换模块用于对信道进行动态转换。

所述管理单元还包括与所述动态转换模块相连接的强拆模块，用于根据业务的优先级和系统的性能指标，选择待拆对象，释放信道；所述性能指标必须至少包括下列各项指标：可用资源分布、分类汇聚、Qos(服务质量)指标；也可根据需要加入接入容量、切换特性、强拆频次等指标；还可以创建其他各种性能指标。

所述配置单元，即资源配置构件，用于配置动态信道基础类型和目标信道类型，以及将信道配置为动态或静态信道，具体的配置在下面作出详细说明。

所述分配单元，即资源分配构件，用于根据预设置的分配策略，在源信道中进行信道分配，选出最优信道作为目标信道并提供给用户，其中，所述分配策略包括业务的优先级。例如，所述分配单元至少包括下列所有功能模块：分类汇聚模块、有限拓展模块、承载于多种信道类型业务处理模块、多种基础业务组成的业务处理模块、类型优先级的处理模块、动态或固定配置优先级处理模块等；并可有选择地采用下列模块：特殊信道的处理、业务信道迁移、业务信道分裂和业务信道合并模块等。

并且，如图4所示，本发明还提供了一种动态无线信道的管理方法，应用于上述的管理系统中，其包括以下步骤。

A1、分别初始化动态信道基础类型、目标信道类型和信道配置，并根据信道类型设置目标信道的管理策略和源信道的管理策略。例如，初始化动态信道基础类型为TCH/F，但不限于TCH/F。一般地，可以将全部信道均配置为动态信道。目标信道的管理策略与源信道的管理策略可以相同，但更多时候是不同的；通常的作法是，只要信道类型相同，就采用相同的管理策略；具体的管理策略可以根据实际需要而确定。

例如，步骤A1中，信道的管理策略可以为：对于同一个信道资源，作为目标信道时，执行所述目标信道的管理策略。即，同一个信道资源，作为目标信道时，必须执行所述的目标信道管理策略，同时允许执行源信道管理策略。

又如，步骤A1还可以包括以下步骤：将不同类型的业务设置为是否拥有未承载态；即不同类型的业务可灵活设置为拥有或不拥有未承载态；然后判断一条信道上所有类型业务的所有用户均释放时，则可以设置该信道为未承载态；其中，在以下任一条件成立时，该信道退出所述未承载态：新的同类业务占用该信道、系统设置的空闲保持计时器时尽、或该信道被比自己更高优先级的业务强拆。即所述未承载态的退出有上述三种途径。

A2、收到信道申请，根据预设置的分配策略，在源信道中进行信道分配，判断分配是否成功，是则执行A3，否则执行A4；其中，所述分配策略至少包括下列所有策略：分类汇聚策略、有限拓展策略、承载于多种信道类型业务处理策略、多种基础业务组成的业务处理策略、类型优先级的处理策略、动态或固定配置优先级处理；并可有选择地采用下列策略：特殊信道的处理策略、业务信道迁移策略、业务信道分裂策略和业务信道合并策略等。各种策略在下面进行详细说明。

其中，所述优先级可以包括：动态信道和静态信道之间的优先级、业务类型之间的优先级、无线物理设备的逻辑优先级；所述分配策略还包含各优先级类内部的优先次序以及优先级类之间的优先次序。分配策略中必须包含这些优先级的定义，并实现优先级类内部的优先次序以及优先级类之间的优先次序。当判断各策略和/或各优先级之间发生冲突时，则根据预设置处理方式，进行选择、排序或取舍。如果所述的各种策略或优先级类之间发生冲突，那么，应根据具体通讯系统的特点以及运营商的需求，预先设置、合理安排它们的层次关系，然后再有重点地进行选择、排序以及取舍。

例如，在步骤A2中，所述分类汇聚策略包括逻辑信道集合间的宏观汇聚和信道间的微观汇聚；具体说明如下。

所述宏观汇聚为：为不同类型的业务分配信道时，使同类业务集中在最少的物理设备，并且这些物理设备也具有最少的其他类型业务；即必须尽量使同类业务集中在某个或某几个物理设备上，并且这些物理设备上的其他类型业务尽量地少。同时将这些物理设备构成一个逻辑信道集合；不同类型的业务分别优先汇聚入已有的其类型所属的逻辑信道集合；并且在创立某一类型的逻辑信道集合时，优先采用不在其他业务类型所属逻辑信道集合之内的物理设备。即，不同类型的业务优先汇聚入已有的本类型所属的逻辑信道集合；某类型的逻辑信道集合的创立，必须尽量避开其他业务类型所属逻辑信道集合所包含的物理设备。

所述微观汇聚为：在一个逻辑信道集合内，判断存在或即将发生多种业务并存，则信道采用按业务类型进行汇聚的方式，建立信道号的目标函数，对分配结果进行优化，使可用于某一类业务的物理信道相邻。即，如果存在或即将发生多种业务并存的现象，则必须要求信道采用按业务类型分类汇聚的方式，建立信道号的目标函数，对分配结果进行优化，以尽量使可用于某一类业务的物理信道相邻。

其中，所述尽量促成业务信道相邻是指，如果按汇聚要求所采用的无线信道与其他更高级别的约束，例如优先使用信道干扰带特性良好的信道，互相冲突时，在优先满足高级别约束的前提下，促成业务信道的最大程度汇聚。

又如，所述有限拓展策略可以为，最小化对各类业务的逻辑信道集合的拓展，并在用户对带宽、速率、质量需求条件成立时，限制集合的扩张。即，对各类业务的逻辑信道集合的拓展应予以约束，在满足用户对带宽、速率、质量等需求的前提下，限制集合的扩张。

A3、在源信道中选出最优信道作为目标信道，执行转换步骤，将得到的目标信道信息提供给申请者，同时形成目标信道并对其执行目标信道的管理策略；例如，所述转换步骤可以为：判断是否为动态信道，并且是否需要进行信道转换，均是，则进行动态转换。

需要说明的是，信道在从源信道类型转换为目标信道类型，贯彻目标信道类型的管理策略的同时，可以不与源信道管理策略脱钩；而在由目标信道类型转回源信道类型之时，信道必须目标信道类型的管理策略脱钩，而对应地贯彻源信道类型的管理策略。

动态信道在由源类型(源信道类型)转为目标类型(目标信道类型)之后，转回源类型之前，存在两种状态，按照信道是否拥有实际用户业务，分为承载状态和未承载状态。未承载态是指信道驻留于某种逻辑信道类型，但没有承载用户业务的状态，退出未承载状态有三种途径，一是新的同类业务占用该信道；二是系统设置的空闲保持计时器时尽；三是该信道被比自己更高优先级的业务用户强拆。各种业务类型的信道是否具有未承载态可有系统配置，具有未承载态的信道类型，时延由系统进行配置，时延构件208负责提供这一功能。时延配为0表示信道若不承载便立即转为源类型；设为非零的工程意义在于减缓动态信道转换频度。信道状态维护原理如图2所示，存在四种状态，包括：源信道类型、目标信道类型、承载状态和未承载状态，可以在各种状态之间进行动态转换。

目标信道由承载态直接转回源信道类型的原因有下面几种，如图2所示，一是在系统支持OMCR离线配置的前提下，信道由OMCR重新进行配置；二是从OMCR强制人工闭塞信道；三是该信道被比自己更高优先级的业务用户强拆；四是信道物理状态异常或其他原因引起，如断电、其他协作构件的协作请求等。

A4、判断存在比当前业务优先级低的信道，则生成待拆对象，执行释放信道步骤。其中，所述释放信道步骤可以为：某一信道在退出未承载态，未被重新占用时，对该信道执行转换步骤，作为源信道进行管理，执行所述源信道的管理策略，同时不再执行所述目标信道的管理策略；其中，业务的未承载态及其保持的时延由系统进行配置。

例如，步骤A4具体包括以下步骤：根据业务类型优先原则，向使用者发出协作通知；判断存在比当前业务优先级低的信道，则选择待拆对象，执行释放信道步骤同时，发出协作消息通知用户。

A5、业务结束时，执行释放信道的步骤。

一个GSM无线通讯系统的实施例是，在步骤A2的实现过程中，兼顾代码效率，逻辑信道集合以物理载频为逻辑边界，所述分类汇聚策略包括载频间的宏观汇聚和信道间的微观汇聚；所述宏观汇聚为优先将同类的业务分配到同一载频上；所述微观汇聚为在同一载频中的信道采用电路域/分组域分类汇聚的方式，建立信道号的目标函数，对分配结果进行优化，有分配算法将各分组域业务的信道安排在相邻的位置；并且，分别设置分组域信道为承载态或未承载态，电路域信道为承载态；判断一条信道上所有用户的分组域业务均释放时，则设置该信道为未承载态；其中，所述未承载态由定时方式维护，时限到达则退出未承载态，恢复为源信道类型。其中，资源管理模块可依照下列策略组织可用资源：电路域信道根据小区、子小区创建空闲、占用、闭塞队列，分组域根据载频创建可用的、已用的时隙位图。

概括地说，在多业务环境中，无论上述管理策略如何执行，都应使可用资源分布达到使业务按类型汇聚的目的，形成各自的资源集合，以利于同一业务的既有业务和潜在业务更加合理的使用资源。

有限拓展策略是缓解微观汇聚模块和资源强拆模块运算压力的核心策略，同时也是提高用户使用感受的重要工具，因为避免过多的业务间的强拆会令用户业务尽量延续更长的时间。有限拓展策略与逻辑信道集合及其拓展相关。

逻辑信道集合可简称为资源集，仍以GSM无线通讯系统为例，在通讯系统启动的最初阶段，不存在任何这种汇聚态的资源集，当某种业务作为小区第一个业务接入时，它会承载于一个载频上，即创建了一个集合；后续新创建的业务如果和它同类，则上述原则的效果应使新业务尽量尝试占用这个载频的资源，此过程称为集合的汇聚，此集合称为纯色集；在一定的条件下应放弃这个集合而占用完全空闲的载频，此过程称为集合的拓展，此载频称为空白集；如没有完全空闲的载频可用，则可以尝试被其它业务占用的载频，此过程称为交融性拓展，成功占用后，这些载频称为杂色集；上述“一定的条件”即所述拓展原则，比如繁忙度超过系统设定的阈值，而繁忙度可以采取任何合理的度量方式。由此，某种类型业务的可用资源由五类集合构成，分别是空白集、满足拓展原则的纯色集(纯色集K)、不满足拓展原则的纯色集(纯色集N)、满足拓展原则的杂色集(杂色集K)、不满足拓展原则的杂色集(杂色集N)等，它们组成了图1中的构件201，而完整的资源集占用过程可用附图3所示的染色流程来说明。

如图3所示，充分体现了上述信道按业务类型汇聚的核心思想，即系统尽量维护更多的纯色集，见图中第二列的各个功能及流程，图中第三、四列的功能框是在信道分配成功后必须完成的资源集更新工作，即色集后处理功能。前处理功能还应包括资源可用性甄别，在此不作赘述。需要说明的是，上述内容以载频作为色集边界，仅为本发明的一个GSM应用实例，并不用以限制本发明的技术思想及具体实现方面的拓展。

动态信道系统按业务汇聚原则的应用尺度不能仅限于集合一级，在集合内部达到业务汇聚才能真正实现动态信道系统的效率和功能，因此，确定了满足分配要求的集合后，必需建立全局性的原则，在该集合内得到最终合理的信道分配结果，这一步尤为重要。该原则表述为，最优信道被占用后，所形成的可用信道的组成以及分布应在最大程度上有利于实现潜在的本类业务以及其他类业务的技术需求，如何“在最大程度上有利于”便构成动态信道系统信道分配的目标函数。简单地说，为一种业务分配信道的同时，要兼顾未来的业务，为那些潜在的业务预留合理的资源。例如GSM系统中，CS(电路域)业务的信道分配结果应使载频上具有尽量多的连续时隙组，以利于未来PS(分组域)业务的高效运行；使载频上具有尽量多的连续时隙组就是该无线通讯系统的信道分配的优化目标。

此时，在步骤A2中，判断电路域业务信道分配失败时，则在步骤A4中具体执行以下步骤：判断是否存在未承载态的动态分组域信道，是则生成待拆对象，执行释放信道步骤；否则，判断存在承载态的动态分组域信道，则生成待拆对象，执行释放信道步骤。例如，在步骤A2中，判断高优先级业务信道分配失败时，则在步骤A4中具体执行以下步骤：判断是否存在未承载态的低优先级业务的动态信道，是则从其中选择待拆对象，执行释放信道步骤；否则，根据系统预配置的资源强拆策略，判断是否从承载态的低优先级业务的动态信道中选择待拆对象，是则执行释放信道步骤；其中，所述选择待拆对象时，满足所述分类汇聚策略。

以下对本发明的发明点进行详细论述，本发明为信道管理和分配建立的若干约束条件和优化原则，这些条件和原则构成了解决动态无线信道应用问题的基本策略和本发明的主要技术特征。

如图1所示，本动态管理与分配系统包括资源配置构件(101)、资源管理构件(102)、资源分配构件(103)、资源释放构件(104)等，各构件完备的子构件及相互关系也清楚地列于其中。从功能上来说，构件104也可以作为构件102的子构件与102协同工作，但本实施例为了阐述清晰起见，将其作为独立的构件进行对待，以免在发明名称和标题的用词上发生不必要的限制和误会。

BAB式动态系统要求根据通信系统的特点，在所有允许的信道类型中合理选取一种作为基础信道类型，考虑到动态转换的效率，一般可选取在系统中定义过的所有业务中最具优势或最重要的业务信道类型。

如前所述，信道的一个完整的生命周期为信道在两个类型与相应状态之间的转换过程，即“源信道-->目标信道-->源信道”。信道经过构件101的配置之后开始生命周期的循环。一次完整的信道生命周期为：配置为基础类型的信道由构件102纳入管理体系进行合理的组织，在信道申请到来的时候，由构件103根据分配原则将资源集里的最优信道202选出，经过构件300的动态转换，提供给使用者，同时形成目标信道203，并贯彻目标信道管理策略204，允许其中的部分或全部信道同时贯彻源信道管理策略201；待释放信道206业务结束之后，进入时延释放流程208、209，构件104将信道释放后，由构件102将信道重新纳入源信道管理系统；如果分配失败，则由构件210进行预处理，该预处理适用业务类型优先原则，并向使用者发出协作通知，同时，由强拆算法构件205寻找比自己业务优先级低的信道，形成待拆对象207，立即进入释放构件104，由资源强拆构件209进行释放，经过构件301进行转换，纳入源信道管理，同时，由209发出协作消息通知用户。在信道使用与归还的时候，一部分可能经过构件300和构件301进行动态转换，另一部分可能并不需要转换即可直接使用，而只需设置相关占用信息，见过程302、过程303。下面进行详细说明。

其中，资源配置构件(101)可配置任何一条信道为动态信道，其初始类型与系统基础信道类型一致。为提供兼容性和尊重用户的使用习惯，动态信道系统也具备配置某条信道为任何固定类型的功能，对于这些固定信道，不存在基础类型的概念。

信道管理构件(102)，即资源管理构件，必须遵循基于信道类型和生命周期状态的动态管理策略。即，对于不同的源信道类型，根据信道的特点，允许灵活采用独立的管理策略，而不一定要求这些策略是相同的。对于不同的目标信道类型，也允许采用彼此独立的策略进行管理。而对于同样一种信道类型，其作为源信道和目标信道时，也允许分别采用不同的管理策略，而不强制采取同样的策略。

例如GSM系统中，对于TCH，根据适当的原则建立有序的信道队列进行组织管理；对于PDTCH，考虑到其业务的多时隙特性，建立有序载频队列，而对于载频下的信道采取位图的方式进行处理，对于可用的、不可用的载频信道建立位图，以便在分配资源时更加利于算法的组织和实现，达到最大的灵活性。

构件201是适用源信道管理策略的可用信道资源集合，202为符合某次信道申请优化目标函数的最优方案，与自己的独立策略相绑定；当它被选中之后(203)成为目标信道，便应用了目标信道管理策略，形成构件204；其中的部分或全部信道可能同时应用源信道管理策略，从而这些信道与构件202形成交集；在多用户共享信道的业务中，204的一部分在被一些用户使用后，仍具有可用性，因此与可用集201形成交集。

业务类型的不同决定了其优先级的不同，动态信道系统中必须有高优先级业务强拆低优先级业务的功能。因此，本发明建立强拆原则205作为选择待拆对象207(信道)的依据，该原则应满足在多种业务共存时，尽可能好地的满足全系统的性能指标，例如资源分布、分类汇聚、切换特性、强拆频次等，以及不同业务各自的质量要求，例如接入容量、Qos指标等。另外，待拆资源具有不同的状态，一般来说应优先选择未承载状态的资源进行强拆，减少对现有用户的影响。强拆原则205在图2中体现为：按401、402的顺序设计算法，即优选未承载状态强拆，之后再选择承载状态进行强拆。

动态信道系统的构件103应至少包含下列子构件：业务按类型汇聚、承载于多种信道类型业务的处理、多种基础业务组成的复杂业务处理、业务类型优先级处理、动态信道与固定信道优先级处理、特殊信道的处理以及资源/业务的迁移、合并等智能功能。下面对上文未具体说明的其余子构件的功能，分别予以描述。

动态信道系统中的信道分为动态信道和固定配置信道，应根据应用情境和具体需求确定这两类信道的优先级，在满足业务技术特性的条件下，其中优先级高的应被优先分配使用。大部分的应用中，可以为固定信道设置较高的分配优先级，这样，动态信道可以最大程度地被节省下来，以应付多种业务对信道资源的需求。

对于允许承载于多种类型信道之上的某类业务，信道类型之间也具有优先级，但根据不同的应用情境，该优先级不是一成不变的。这时，动态信道分配应建立适当的原则，以处理这种优先级的存在及其所有的变化，如果无法挑选出最优类型的信道，则必须尝试次优类型的信道，以此类推，直至遍历所有的候选资源。比如GSM系统中的TCH/F和TCH/H之间就存在这种关系。

对于那些由多种基础业务组成的业务，例如GSM系统中的DTM(DualTransfer Mode)业务，在分配信道时，应进行业务类型的分解，解析出合理的顺序，逐一进行分配，同时也要考虑如果按当前结果进行占用，则资源分布是否对未来的各种潜在业务的Qos是否构成威胁，如果构成威胁，则要尽量寻找更合适的信道组合，以解除这种潜在的威胁。设计时要与信道分配的目标函数的优化方向保持一致。

动态信道系统应具有迁移、分裂和合并等智能，在保持现有业务正常进行的基础上，将现有业务合理地迁移到其它位置的信道或其它类型的信道上，让出原先占用的资源，或通过现有资源或业务的分裂与合并，减少现有业务占用的信道资源，以满足另一类业务的接入需求，或满足具有更多资源需求的业务，最大限度地提高通讯系统性能。设计时要与信道分配的目标函数的优化方向保持一致。

通讯系统中可能会存在特殊的信道，或者说，必定会存在特殊的信道，这些信道在现有的业务框架内实现着特定的用途，例如GSM系统中的预留用于CS业务的信道、具有用户等级限制的信道(eMLPP)、扩展动态上行数据业务等等，对于这些信道的分配，首先必须保证他们的优先级位于较高的层次，然后再适用上述的动态信道系统的所有设计策略，以保证分配结果达到较优的全局性的评价指标。

以上提出的动态信道系统的各种策略是互相影响的，互相之间也存在优先级，在发生冲突的时候，应按照具体的需求，分层次、有重点的进行选择、排序和取舍，以利于系统高效合理地运行。

下面再举出一个完整的例子，对本发明的系统和方法进行说明。具体以GSM动态无线通信系统为例，详细描述动态信道管理和分配的实施方案。

现有GSM业务类型主要包括电路域业务(CS语音和CS数据业务)、分组域业务(PS数据业务)以及同时进行语音和数据业务的混合业务(DTM业务)等三类。

1)动态信道基础类型的选择：考虑到一般运营商都要求语音业务优先于数据业务，因此，选择全速率语音信道为动态信道的基础类型，动态信道初始配置为TCH/F，当然，也可以出示配置为其他信道，例如TCH/H等等。

2)信道规划：无需考虑那些信道要固定配置为PDTCH，来提供PS接入服务，但不禁止配置任何固定信道；可将所有信道配置为动态信道。TCH/F可作为OMCR默认的信道配置，创建载频时即自动创建所有时隙为动态信道。

3)动态信道的目标信道类型：目标信道类型可包括全速率语音信道(TCH/F)、半速率语音信道(TCH/H)、全速率分组信道(PDTCH/F)、半速率分组信道(PDTCH/H)、半速率语音数据混合信道(TCH/H+PDTCH/H)。当然，本发明的应用并不限于这些信道，当存在其他新信道的时候，也可以采用本发明的系统和方法进行动态地管理和分配。

4)目标信道和源信道的管理策略：只要信道类型相同，就采用相同的管理策略。CS信道按小区、子小区创建空闲、占用、闭塞队列，PS信道按载频创建可用的、已用的时隙位图。TCH/F转为其他类型的CS信道后，在位图中相应位点消失，转回时置位；转为PS信道后，从CS队列删除，进入相应位图，转回时更新位图，重入CS信道队列。管理策略是本发明的特点之一，可以根据实际应用进行扩展，包括增加和删除、生效和失效等等。

5)分类汇聚的实现：载频间的宏观汇聚表现在将不同类型的业务尽量分配到具有各自“颜色”的载频上；同时，信道间的微观汇聚表现在载频中的信道也必须实行CS/PS分类汇聚的原则，建立关于信道号的目标函数，即信道的位置的目标函数，对分配结果进行优化，使可用于PS业务的信道尽量相邻。

6)有限拓展策略：载频不忙到一定程度，则无需拓展新的载频承载同类业务，例如，可定义繁忙度为用户的平均单时隙接入带宽，或应用Qos约束。

7)固定配置信道和动态信道的优先级：建立关于信道数量的目标函数，对分配结果进行优化，使系统尽量先耗尽固定配置的信道，尽量多地留出可用的动态信道应对未来多类型业务的需要。

8)目标信道状态的维护：为PS信道设计两种状态：承载态和未承载态；CS信道只有承载态。一条信道上所有用户的PS业务均释放时，本信道进入未承载态，未承载态由定时方式维护，时间耗尽时则退出未承载态，恢复为源信道类型TCH/F。

9)CS业务强拆PS信道：CS业务在无法申请到资源的情况下，可尝试挑出未承载态的动态PS信道来强拆，尝试失败后，可尝试挑出承载态的动态PS信道来强拆。强拆的算法与信道微观汇聚的算法相同。这时相关PS用户业务会暂时中断或性能降低，但很快会因重复申请而有所恢复，承载态的DTM信道(TCH/H+PDTCH/H)如果CS业务还在承载状态，则不允许强拆，以维护CS类型业务的优先性。

10)CS语音信道类型的选择：CS语音可承载于多种信道上，即TCH/F和TCH/H，到底选择哪一种，应按GSM协议，由UE(终端)、BSC(基站控制器)和MSC(移动交换中心)的其它参数及配置共同决定，在两种均被允许选择的情况下，信道分配算法可灵活选择。

11)特殊信道的考虑：可固定配置某些信道为类型业务的保留信道，但以小区信道为基数，将特殊信道的数量要求以百分比的形式提出，应该更加符合动态信道系统的特点和优势。对于eMLPP这类以终端用户的等级高低来保证可接入性大小以及业务质量好坏的特殊业务，也可应用上述策略。

12)动态信道的迁移及合并：系统忙时，充分利用每个时隙可容纳两条TCH/H的技术特征，通过切换将TCH/H合并起来，或将某个TCH/F业务降为TCH/H业务(需要记录每个用户的半速率能力)，然后再合并，以空出原先的时隙，以供新的PS或CS业务使用，称为信道碎片整理。也可实现对PS业务信道进行碎片整理。

采用上述技术方案，显著化解或缓和现有技术中信道类型固定配置与业务多样性的矛盾，在所定义的多业务动态信道系统框架中，为信道资源的动态管理和最优分配指出了现实的解决途径。具体来说，包括以下优点。

1)降低了运营商在无线信道规划上的工作强度和出现矛盾的概率；

2)提高了信道使用上的灵活性、合理性和效率；

3)提高了终端用户的可接入性和业务质量；

4)建立了全局性的优化目标；

5)建立了多种动态信道设计中所应考虑的约束；

6)保证了当前业务的技术需求；

7)统筹地考虑任何一种业务的资源占用/释放行为对所有类型的未来潜在业务的影响。

本发明重在整体地描述动态无线信道系统信道管理与分配等功能实现中所不可或缺的主要技术要求和技术特征。以上所述中的所有举例仅为本发明的普通实施示例，并不仅限于GSM移动通讯系统，同时并不用以限制本发明。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种动态无线信道的管理系统，其特征在于，包括：配置单元、管理单元、分配单元和释放单元；

所述管理单元分别与所述配置单元、所述分配单元和所述释放单元相连接，用于管理动态信道资源、以具体分配策略为服务对象、执行目标信道和源信道的管理策略，对信道进行动态转换；

所述配置单元用于将信道配置为动态或静态信道，以及为动态信道配置基础类型；

所述分配单元用于根据预设置的分配策略，在源信道中进行信道分配，选出最优信道作为目标信道并提供给用户，其中，所述分配策略包括业务的优先级；

所述释放单元用于在正常业务结束时释放信道，并且在高优先级业务信道分配失败后，对低优先级业务信道进行资源强拆。

2.根据权利要求1所述的管理系统，其特征在于，所述管理单元包括资源集模块、策略执行模块、动态转换模块；

所述资源集模块用于存储和管理源信道资源，由可用资源集提供资源池，服务于潜在的用户业务；

所述策略执行模块用于根据目标信道和/或源信道的管理策略，管理对应类型的信道；

所述动态转换模块用于对信道进行动态转换。

3.根据权利要求2所述的管理系统，其特征在于，所述管理单元还包括与所述动态转换模块相连接的强拆模块，用于根据业务的优先级和系统的性能指标，选择待拆对象，释放信道；所述性能指标包括：可用资源分布指标、分类汇聚指标和服务质量指标，以及至少包括接入容量指标、切换特性指标、强拆频次指标其中之一。

4.根据权利要求1所述的管理系统，其特征在于，所述分配单元包括以下功能模块：分类汇聚模块、有限拓展模块、承载于多种信道类型业务处理模块、多种基础业务组成的业务处理模块、类型优先级的处理模块、动态或固定配置优先级处理模块等；其中，分类汇聚模块用于实现业务信道在逻辑信道集合间的宏观汇聚和在逻辑集合内的微观汇聚。

5.一种动态无线信道的管理方法，其包括以下步骤：

A1、分别配置动态、静态信道、动态信道基础类型和静态信道业务类型，并根据信道类型设置目标信道的管理策略和源信道的管理策略；

A2、收到信道申请，根据预设置的分配策略，在源信道中进行信道分配，判断分配是否成功，是则执行A3，否则执行A4；其中，所述分配策略包括：分类汇聚策略、有限拓展策略、承载于多种信道类型业务处理策略、多种基础业务组成的业务处理策略、类型优先级的处理策略、动态或固定配置优先级处理，还至少包括以下各策略之一：特殊信道的处理策略、业务信道迁移策略、业务信道分裂策略或业务信道合并策略；

A3、在源信道中选出最优信道作为目标信道，执行转换步骤，将得到的目标信道信息提供给申请者，同时形成目标信道并对其执行目标信道的管理策略；

A4、判断存在比当前业务优先级低的信道，则生成待拆对象，执行资源强拆步骤；

A5、业务结束时，执行释放信道步骤。

6.根据权利要求5所述的管理方法，其特征在于，所述转换步骤为：判断是否为动态信道，并且是否需要进行信道转换，均是，则进行动态转换。

7.根据权利要求5所述的管理方法，其特征在于，所述释放信道步骤为：某一信道在退出未承载态，未被重新占用时，对该信道执行转换步骤，作为源信道进行管理，执行所述源信道的管理策略，同时不再执行所述目标信道的管理策略；其中，业务的未承载态及其保持的时延由系统进行配置。

8.根据权利要求5所述的管理方法，其特征在于，步骤A1还包括以下步骤：将不同类型的业务设置为是否拥有未承载态；判断一条信道上所有类型业务的所有用户均释放时，则设置该信道为未承载态；

其中，在以下任一条件成立时，该信道退出所述未承载态：新的同类业务占用该信道、系统设置的空闲保持计时器时尽、或该信道被比自己更高优先级的业务强拆。

9.根据权利要求5所述的管理方法，其特征在于，步骤A2中，所述分类汇聚策略包括逻辑信道集合间的宏观汇聚和信道间的微观汇聚；

所述宏观汇聚为：为不同类型的业务分配信道时，使同类业务集中在最少的物理设备，并且这些物理设备也具有最少的其他类型业务；同时将这些物理设备构成一个逻辑信道集合；不同类型的业务分别优先汇聚入已有的其类型所属的逻辑信道集合；并且在创立某一类型的逻辑信道集合时，优先采用不在其他业务类型所属逻辑信道集合之内的物理设备；

所述微观汇聚为：在一个逻辑信道集合内，判断存在或即将发生多种业务并存，则信道采用按业务类型进行汇聚的方式，建立信道号的目标函数，对分配结果进行优化，使可用于某一类业务的物理信道相邻。

10.根据权利要求5所述的管理方法，其特征在于，在步骤A2中，判断高优先级业务信道分配失败时，则在步骤A4中具体执行以下步骤：

判断是否存在未承载态的低优先级业务的动态信道，是则从其中选择待拆对象，执行释放信道步骤；否则，根据系统预配置的资源强拆策略，判断是否从承载态的低优先级业务的动态信道中选择待拆对象，是则执行释放信道步骤；

其中，所述选择待拆对象时，满足所述分类汇聚策略。

11.根据权利要求5所述的管理方法，其特征在于，步骤A2中，所述有限拓展策略为，最小化对各类业务的逻辑信道集合的拓展，并在用户对带宽、速率、质量需求条件成立时，限制集合的扩张；所述优先级包括：动态信道和静态信道之间的优先级、业务类型之间的优先级、无线物理设备的逻辑优先级；所述分配策略还包含各优先级类内部的优先次序以及优先级类之间的优先次序，判断各策略和/或各优先级之间发生冲突，则根据预设置处理方式，进行选择、排序或取舍。

12.根据权利要求5所述的管理方法，其特征在于，步骤A4具体包括以下步骤：根据业务类型优先原则，向使用者发出协作通知；判断存在比当前业务优先级低的信道，则选择待拆对象，执行释放信道步骤同时，发出协作消息通知用户。

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