CN101835202A - 一种异构无线网络中基于多跳中继的协作负载均衡方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异构无线网络中基于多跳中继的协作负载均衡方法，包括如下步骤：(1)当用户终端发送的新呼叫到达时，根据当前负载判断本地基站是否为重负载基站；(2)当本地基站是重负载基站时，重负载基站和与重负载基站之间的距离小于一定值的相邻基站进行协商，选择重负载基站中需要转移的业务以及相邻基站中接纳转移业务的目标基站；(3)重负载基站与目标基站进行协商，建立一条具有跳数限制的从用户终端到目标基站的多跳中继路由；(4)重负载基站经多跳中继路由将需要转移的业务切换或转移到目标基站。本方法能将业务均匀地分布到整个异构无线网络，呼叫阻塞概率小，系统吞吐量性能好，负载均衡效率高，并且业务转移跳数可大于单跳。

Description

一种异构无线网络中基于多跳中继的协作负载均衡方法

技术领域

本发明涉及无线通信系统中异构无线网络的融合技术领域，涉及GSM、WCDMA、WLAN、WiMax等异构无线网络之间的无缝融合，具体涉及一种异构无线网络中基于多跳中继的协作负载均衡方法。

背景技术

异构无线网络的融合需要各网络协议协同工作，用户终端则可以根据信道状况及基站容量动态地选择各种网络接口，以满足不断增长的无线业务的QoS要求。目前，市区等地总存在一些通信热点地区(重负载小区)，大量的用户终端产生不同QoS要求的各种业务，导致许多呼叫用户因重负载小区有限的系统容量而被阻塞，然而相邻轻负载小区却有带宽盈余。因此，异构网络间的业务分布极为不均，网络的资源使用效率较低，所以必须解决异构网络间的负载均衡问题。

现今，已有文献提出的负载均衡策略包括业务转移负载均衡策略、信道借用负载均衡策略、混合负载均衡策略、分布式负载均衡策略、两阶段控制负载均衡策略以及协作网络负载均衡策略。下面分别进行说明。

典型的业务转移负载均衡策略大致阐述如下。Karlsson提出了比“directedretry”性能更好的负载共享算法，能实现将相邻基站重叠覆盖区域的业务在多个相邻基站间共享，但是该算法要求相邻基站与用户之间的距离必须在一跳范围以内，因此超过单跳距离的轻负载小区不能接纳这些转移业务。Velayos提出了在分布式和集中式情况下WLAN重叠小区中的流量转移均衡算法，能实现位于WLAN重叠覆盖区域的业务被多个相邻基站接纳，但是在该算法中，同样超过单跳距离的轻负载小区不能接纳转移业务。

典型的信道借用负载均衡策略大致阐述如下。Kim提出了将相邻蜂窝网小区定义为一个簇，并在簇内小区之间引入动态的带宽管理方式，能实现相邻小区之间互相借用带宽。具体地，通过为每个小区定义带宽范围[MIN_b，MAX_b]来确定小区的三种负载状态，当带宽小于MIN_b时小区处于低负载状态(safe-status)；大于MAX_b时处于高负载状态(peak-status)；而在区间[MIN_b，MAX_b]内时小区处于均衡状态(potential peak-status)，只有高负载状态小区能借用低负载状态小区的信道带宽。然而，这种信道借用的负载均衡算法只适合同种类型的小区，而不适合异构网络小区之间的负载均衡。

典型的混合负载均衡策略大致阐述如下。Wu提出了适用于纯蜂窝网的混合负载均衡策略-多跳MACA算法，其使用专门的ad hoc信道来转移业务到轻负载小区，但是代理节点仍然使用轻负载小区的频谱来传输数据，该算法具有信道借用与业务转移的双重特点。然而，Yanmaz只能应用于蜂窝网。

典型的分布式负载均衡策略大致阐述如下。Huang提出在异构网络环境下的分布式负载均衡算法，其将用户分为两类：高层节点支持GRPS、WLAN等多个接口，通过中心基站/AP等接入核心网；低层节点必须以ad hoc模式通信，通过高层网关节点才能接入核心网。因此低层节点被分给不同的高层网关节点来达到负载均衡的目的。然而，该策略存在如下缺陷：首先，网关节点可能成为网络的性能瓶颈；其次，低层节点接入核心网至少需要两跳，当节点靠近中心接入设施时，这将导致不必要的性能降低。

典型的两阶段控制负载均衡策略大致阐述如下。Song提出了把异构网络的资源看作一个共享资源池，利用两阶段控制策略实现负载均衡，使得Cellular/WLAN混合网络的资源使用效率最大化，并利用呼叫接纳控制及垂直切换保证系统性能，但是，该策略中业务的转移仍局限于单跳距离以内。

典型的协作网络负载均衡策略大致阐述如下。Yamada提出了基于基础设施的多跳异构网络架构下的协作网络负载均衡机制，通过定义移动终端之间的协助规则，来实现它们的多跳接入，扩展网络的覆盖范围、改善系统吞吐量、实现网络间的负载均衡。然而这些规则没有考虑基站之间的协作，使得移动终端获得的信息非常有限，负载均衡的效率不高。

因此，有必要提供一种异构无线网络中基于多跳中继的协作负载均衡方法来克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种异构无线网络中基于多跳中继的协作负载均衡方法，能有效解决网络间的业务分布不均问题，业务的转移跳数可以大于单跳，不存在ad hoc信道所产生的干扰，保证系统的性能，业务转移不受网关节点的影响并且低层节点在靠近基站时接入核心网无需两跳，增加系统的吞吐量性能，移动终端获取信息较多，负载均衡效率高。

为了实现上述目的，本发明提供了一种异构无线网络中基于多跳中继的协作负载均衡方法，包括如下步骤：(1)当用户终端发送的新呼叫到达时，根据当前负载判断本地基站是否为重负载基站；(2)当本地基站是重负载基站时，所述重负载基站和与所述重负载基站之间的距离小于一定值的相邻基站进行协商，选择所述重负载基站中需要转移的业务以及所述相邻基站中接纳转移业务的目标基站；(3)所述重负载基站与所述目标基站进行协商，建立一条具有跳数限制的从所述用户终端到所述目标基站的多跳中继路由；(4)所述重负载基站经所述多跳中继路由将所述需要转移的业务切换或转移到所述目标基站。

在本发明的一个实施例中，所述方法还包括：当本地基站不是重负载基站时，所述本地基站接纳所述新呼叫。

在本发明的另一个实施例中，所述步骤(2)中选择所述重负载基站中需要转移的业务以及所述相邻基站中作为业务转移的目标基站具体为：对应本地基站的每一个圆环量化小区，基于目标基站的负载指数、转移业务量占目标基站容量的比例、业务转移离相邻基站的距离、转移业务离本地基站的距离、用户终端位置、本地基站的负载指数、多跳路由建立的开销、路由的可重用性因素，计算将所述圆环量化小区的业务转移到各个相邻基站的开销；将对应于最小开销的本地基站的圆环量化小区的业务选择为需要转移的业务；将对应于所述最小开销的相邻基站作为业务转移的目标基站。

在本发明的再一实施例中，所述步骤(2)中选择所述重负载基站中需要转移的业务以及所述相邻基站中作为业务转移的目标基站具体为：将负载指数最小的相邻基站作为业务转移的目标基站；将用户终端与目标基站之间的距离最近的业务选择为需要转移的业务。

在本发明的又一实施例中，所述步骤(3)具体为：(31)重负载基站发送切换转移消息至所述用户终端；(32)所述用户终端收到切换转移消息后，广播路由请求消息，所述路由请求消息包含中继节点字段；(33)所述中继节点字段对应的每个中继节点收到所述路由请求消息后，将当前中继节点的ID号添加到所述路由请求消息的中继节点字段以更新所述路由请求消息，而后广播所述更新的路由请求消息；(34)目标基站收到来自所述中继节点的路由请求消息后，沿着路由请求消息的反向路径发送路由回复消息至所述用户终端，每个收到路由回复消息的中继节点构成所述用户终端到所述目标基站的多跳中继路由。

在本发明的再一实施例中，所述方法还包括：(35)若中继链路断开，断开链路的上游节点发送路由错误消息至所述用户终端，所述用户终端收到所述路由错误消息后重新发送路由请求消息以建立新的多跳中继路由。

在本发明的又一实施例中，所述方法还包括：(5)当所述重负载基站的当前负载指数与警戒门限的差值低于5％，并且重负载基站的状态维持时间超过特定时间门限时，停止转移业务。

与现有技术相比，本发明异构无线网络中基于多跳中继的协作负载均衡方法通过将重负载基站的业务转移到目标基站，有效解决网络间的业务分布不均问题，由于该目标基站为与所述重负载基站之间的距离小于一定值的相邻基站，因此业务的转移跳数距离可以大于单跳，克服了现有技术中Karlsson Velayos、Song、Huang等提出的负载均衡策略的缺陷。另外，本方法通过相邻基站的信道接入网络，克服了现有技术中Kim、Wu提出的负载均衡策略的缺陷。总之，本方法不存在ad hoc信道所产生的干扰，保证系统的性能，业务转移不受网关节点的影响并且低层节点靠近基站时接入核心网无需两跳，增加系统的吞吐量性能，移动终端获取信息较多，负载均衡效率高。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

图1展示了本发明异构无线网络中基于多跳中继的协作负载均衡方法的流程图。

图1a展示了图1所示异构无线网络中基于多跳中继的协作负载均衡方法中涉及的异构网络的系统架构。

图1b展示了图1所示异构无线网络中基于多跳中继的协作负载均衡方法中基站或无线接入点覆盖区域的分割原理。

图1c展示了图1所示异构无线网络中基于多跳中继的协作负载均衡方法中基站或无线接入点间进行负载均衡协商过程。

图2为图1所示异构无线网络中基于多跳中继的协作负载均衡方法中建立多跳中继路由的流程图。

图2a为图2所示建立多跳中继路由的信号收发示意图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。本发明异构无线网络中基于多跳中继的协作负载均衡方法为Cellular(蜂窝网)、WLAN(无线局域网)、WiMax三种异构网络重叠覆盖环境下的负载均衡策略，基本设施有移动用户(MSs)、基站(BSs)、无线接入点(APs)、IP核心网(CN)，移动用户通过基站或无线接入点(BS/AP)接入IP核心网，网络架构如图1a所示，其中，标号110表示网关，标号120表示蜂窝网，标号130表示移动终端，标号140表示WLAN，标号150表示AP，标号160表示WiMax，标号170表示BS，标号180表示全IP核心网。例如Wimax160中的移动终端130通过多跳中继接入到蜂窝网120的基站170，再通过网关110接入全IP核心网180。在通信热点区域，多个基站或无线接入点的覆盖区域可能重叠，这使得各中心架构可以通过专用控制信道协同工作，以提高资源效率。

本方法首先需要通过极坐标对一个BS/AP覆盖区域进行小区分割，即将整个覆盖区域分割为很多圆环网格，这些网格称为圆环量化小区(QC)，如图1b中斜线区域表示的量化小区333所示。每个量化小区存在注册用户及呼叫用户。

下面说明本实施例异构无线网络中基于多跳中继的协作负载均衡方法，其中涉及的本地基站可以为无线接入点。详细地，如图1所示，本实施例异构无线网络中基于多跳中继的协作负载均衡方法包括如下步骤：

步骤S11，当用户终端发送的新呼叫到达时，根据当前负载判断本地基站的负载指数是否超过警戒门限，如果否，继续下一步，如果是，转步骤S13.

步骤S12，本地基站为轻负载基站，接纳该新呼叫，结束。

步骤S13，本地基站为重负载基站，缓存该新呼叫。

具体地，本地基站通过下式来估算当前负载状况：

$L=\frac{C_{\mathrm{current}}}{C_{\mathrm{total}}}---\left(1\right)$

其中C_total表示本地基站的总系统容量，C_current是本地基站目前的负载，L为负载指数。如果负载指数L低于业务转移的警戒门限T(注意：警戒门限T是BS/AP的容量百分比，指示了小区负载的警戒级别，比如容量的90％)，则本地基站为轻负载，基站将接纳该新呼叫，结束；否则，本地基站为重负载，则基站缓存该新呼叫。

步骤S14，重负载基站发送请求帮助(Request for Help，RH)消息至与基站之间的距离小于一特定值d的相邻基站。所述RH消息包含需要转移业务的重负载小区的ID号。

其中，所述相邻基站与重负载基站之间的距离d必须满足：

d≤N_hop×D_node    (2)

其中N_hop是最大跳数，D_node表示单跳的平均距离。上式表明，业务可以转移到任何距离不超过N_hop×D_node的相邻基站，因此，本发明建立的多跳中继路由具有跳数限制，以保证转移业务的时延性能。需要注意的是，如果跳数太小，将不能有效的转移部分业务到轻负载小区。因此，跳数N_hop的设置尤为重要，这样可以克服Karlsson及Velayos所提出的单跳负载均衡策略、以及Song提出的两阶段实现负载均衡策略的缺陷。

步骤S15，所述相邻基站接收所述RH消息，发送回复请求(Reply forRequest，RR)消息至所述重负载基站，所述RR消息携带负载指数、业务中继节点、基站自身ID等字段。

步骤S16，重负载基站在一段时间间隔内接收到相邻基站的RR消息后，根据最小价格策略MP或最小负载策略MLNT选择需要转移的业务以及相邻基站中的最优基站作为接纳转移业务的目标小区，并发送请求确认(Request forCommitment，RC)消息给目标基站以确认进行业务转移。

步骤S17，目标基站接收RC消息后，发送一个进行业务转移的确认转移(Acknowledgment for Commitment，AC)消息至重负载基站。

步骤S18，重负载基站接收所述RC消息后，建立一条具有跳数限制的从用户终端到目标基站的多跳中继路由。

步骤S19，在业务切换及转移阶段(HT，handoff and transferring)，重负载基站将选择需要转移的业务通过多跳中继切换到目标基站，或者直接将缓存的新呼叫多跳转移到目标基站，实现将重负载小区的业务转移到相邻目标基站。

步骤S20，当所述重负载基站的当前负载指数与警戒门限T的差值低于5％，并且重负载基站的状态维持时间超过特定时间门限T_thresh时，停止转移业务，结束。

由上述技术方案可知，异构无线网络中基于多跳中继的协作负载均衡方法通过将重负载基站的业务转移到目标基站，能有效解决网络间的业务分布不均问题，降低呼叫阻塞概率，改善整个异构网络的系统吞吐量，从而改善网络的资源使用效率，而且对已有协议的改动很小，不增加任何的基础设施。另外，通过相邻基站的信道接入网络，可以克服Kim提出的在同种网络之间实现信道借用以及Wu提出的蜂窝网下实现负载均衡策略的缺陷；通过基站之间的协作，可以克服Yamada提出的只有用户终端间协作策略的缺陷。

需要注意的是，本发明中，移动用户可以按照某个速度任意移动，特定时刻可以跳出或进入某个BS/AP的覆盖范围。当移动用户不在BS/AP的覆盖范围内时，可通过多跳路由建立用户与基站之间的连接，或者转移进相邻轻负载小区以实现负载均衡。因而每个用户终端必须支持两个接口：一是各种无线媒体接入技术的默认网络接口，如WCDMA、802.11、802.16等，另一个是ad hoc网络接口(假设每个移动用户能够通过默认接口(例如cellular、WLAN、WiMax等)与中心架构直接通信，或者通过多跳中继以MANET模式通信)。

其中，步骤S14至步骤S17的示意过程见图1c。

下面具体说明所述步骤S16中最小价格策略MP或最小负载策略MLNT。

最小价格策略是指重负载小区基站将对业务转移有较大影响的因素进行量化，然后对转移业务及目标基站的选择进行价格分析，并选择具有最小转移代价的业务和相应转移目标基站进行业务转移。所述对业务转移有较大影响的因素包括目标基站的负载指数、转移业务量占目标基站容量的比例、业务转移离相邻基站的距离、转移业务离本地基站的距离、用户终端位置、本地基站的负载指数(即业务转移的警戒门限T)、多跳路由建立的开销、路由的可重用性等因素。

具体地，在步骤S16中，重负载基站在一段时间间隔内接收到相邻的不同基站的RR消息后，计算重负载基站每个圆环量化小区的业务转移到各个相邻的不同基站的价格，表达式如下：

$P\left(i\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\min }}F(i,k)=\underset{k=1}{\overset{K}{\min }}[I\left(i\right)+D(i,k)]---\left(3\right)$

其中P(i)表示第i个量化小区业务转移的最小开销，F(i，k)表示将第i个量化小区的业务转移到第k个相邻基站的开销，I(i)表示第i个量化小区对本地BS/AP的重要性D(i，k)表示第k个相邻基站接纳第i个小区的转移业务的困难程度。I(i)值越小则重要性越低。因此位于第i个量化小区的业务越值得转移到相邻的轻负载小区，D(i，k)值越小则该相邻基站越容易接纳转移业务。

需要注意的是，在最小价格策略中，只有位于选择的圆环量化小区的业务才能被转移，其它覆盖区的业务被本地基站接纳。

I(i)的计算公式如下所示：

$I\left(i\right)=w_1\·(1-\frac{\mathrm{dis}\tan \mathrm{ce}\left(i\right)}{\mathrm{cell}\_\mathrm{radius}})+w_2\·\frac{N\left(i\right)}{R\left(i\right)}---\left(4\right)$

其中dis tan ce(i)和cell radius分别表示第i个量化小区到本地基站的距离(对应用户终端位置)及小区半径。因此，

表示第i个量化小区(QC)与本地基站覆盖区域的相对位置。N(i)、R(i)分别表示位于第i个量化小区的呼叫用户数及注册用户总数。

值越小意味着在未来一段时间可能发出呼叫请求的用户越多，因此越发值得建立多跳路由以便进行业务转移，从而降低路由发现时延。显然，它在一定程度上对业务数量具有预测性，使得建立的多跳路由可重复利用。

D(i，k)的计算公式如下所示：

$D(i,k)=w_3\·\frac{\mathrm{traffic}\left(i\right)}{C_{\mathrm{total}}^k\·T-{\mathrm{Load}}_k}+w_4\·\frac{\mathrm{dis}\tan \mathrm{ce}(i,k)}{N_{\mathrm{hop}}\·D_{\mathrm{node}}}---\left(5\right)$

其中C_total ^k表示第k个相邻基站的系统容量，Load_k是第k个相邻基站的当前负载，T是业务转移的警戒门限，因此C_total ^k·T-Load_k表示第k个基站可以接纳的总转移业务量，该式可以有效避免乒乓效应的产生，并反映目标基站的负载情况；traffic(i)是位于第i个量化小区的总业务量；因此，

能刻划转移业务量占第k个目标基站可用容量的比例。而dis tan ce(i，k)表示第i个量化小区与第k个相邻基站之间的距离，它也能反映建立多跳路由所需要的开销。因此对业务转移的跳数进行了规一化。跳数越大，业务转移的开销越大，因而D(i，k)值越大。

公式(4)、(5)中的权重系数w_i(i＝1，2，...，4)刻划了每个影响因素的重要性，但是它们的累积和应该满足下式：

w₁+w₂+w₃+w₄＝1    (6)

因此，对于第i个量化小区，所有K个相邻基站中业务转移的最小开销P(i)可以通过式(3)、(4)、(5)计算得到(注意，没有呼叫用户的量化小区将不考虑)。而P(i)值越小，将第i个量化小区中业务转移的概率就越大。

那么，被切换或转移的呼叫用户可以通过下式确定：

$i_{\mathrm{opt}}=\arg \underset{i}{\min }P\left(i\right)=\arg \underset{i}{\min }\left(\underset{k=1}{\overset{K}{\min }}F(i,k)\right)---\left(7\right)$

其中i_opt表示选择的最优量化小区，位于该小区的业务将会被转移。

选择转移的业务所对应的目标基站为：

$k_{\mathrm{opt}}\left(i_{\mathrm{opt}}\right)=\arg \underset{k=1}{\overset{K}{\min }}F(i_{\mathrm{opt}},k)=\arg \underset{k=1}{\overset{K}{\min }}D(i_{\mathrm{opt}},k)---\left(8\right)$

其中k_opt(i_opt)表示选择的转移业务将会被转移到的目标基站。

总之，重负载小区基站将选择具有最小价格P(i)的量化小区中的业务切换或转移到对应的目标基站中，直到负载指数低于T-5％。

最小负载策略为步骤S16中重负载基站接收到来自相邻基站的RR消息后，将负载指数最小的相邻基站作为业务转移的目标基站，根据移动用户与目标基站之间的距离来决定转移哪部分业务，与目标基站之间距离最近的业务被选择切换或转移。表达式如下：

k_opt＝arg min{L_i|i＝1，2，...，K}    (9)

其中k_opt表示选择的转移业务将会被转移到的目标基站。

由上可知，相对于最小价格策略而言，最小负载策略是更简单而直观的想法，但是它仅仅考虑了业务转移策略的部分影响因素，即目标基站在当前容量与负载条件下接纳转移业务的困难程度，而没有考虑转移距离导致的跳数过大、转移业务对本地基站的重要性、路由的建立开销以及可重用性等因素。因此最小价格策略对复杂的业务转移有更好的适应能力。

在所述步骤S18中，所述建立多跳中继路由的过程如图2和图2a所示，包括如下步骤：

步骤S181，重负载基站210发送切换转移(HT，handoff and transferring)消息给所述用户终端，如图5中的源节点5。其中HT消息中填充的字段包括目标基站的ID，中继节点号等。其中标号230表示中间基站。

步骤S182，所述用户终端(源节点5)收到HT消息后，广播路由请求(RouteRequest，RREQ)消息，以建立一个到达目标基站220的多跳中继路由。其中，RREQ消息包括如下字段：

Src

Src_cell

Dest

Dest_cell

Count_hops

Relay_nodes

其中，所述用户终端(源节点5)广播的RREQ消息的Src字段填充有节点ID，Src_cell字段填充有本地基站的ID，Dest字段是从HT消息中随机选择的中继节点(若没有中继节点，则相当于路由请求广播)，Dest_cell字段是目标BS/AP，Count_hops字段填充有跳数限制N_hop。当Count_hops值为0时，用户终端(源节点5)直接丢掉该RREQ消息而不进行广播。Relay_nodes字段是RREQ消息所经历的所有中继节点，比如图2a中源节点5、中继节点9、中继节点3。

步骤S183，每个中继节点(中继节点9、中继节点3)在收到RREQ消息之后，将当前中继节点的ID号添加到所述路由请求消息的Relay_nodes(中继节点)字段以更新所述路由请求消息，而后广播所述更新的路由请求消息。具体地，每个中继节点将自己的节点ID号填充在RREQ消息的Relay_nodes字段后，并将Count_hops值减1后再填充进去。如图2a中，中继节点9填充Relay_nodes字段后，Relay_nodes字段就存在5和9两个节点号；节点3填充Relay_nodes字段后，Relay_nodes字段就存在5、9、3三个节点号。最后再广播更新的填充有节点号的RREQ消息，直到目标基站220收到来自中继节点的RREQ消息。当中间节点收到的RREQ消息具有Count_hops值为0时，则丢弃该包。

步骤S184，目标基站220收到来自中继节点的RREQ消息后，沿着RREQ消息的反向路径(如图2a中的目标基站220→中继节点3→中继节点9→源节点5)发送路由回复(Route Reply，RREP)消息至所述用户终端(源节点5)，每个收到RREP消息的中继节点构成所述用户终端(源节点5)到所述目标基站220的多跳中继路由，即正向路由：源节点5→中继节点9→中继节点3→目标基站220。以便进行业务的转移。其中，RREP消息包括如下字段：

Src_node

Src_cell

Dest_node

Dest_cell

Route_node

其中，Src_node字段记录了中继节点自身的ID，Src_cell字段记录了本地基站的ID，Dest_node字段是RREP消息的目的节点，Dest_cell字段是RREP消息的目的小区，Route_node字段包含了该RREQ消息所遍历的所有中继节点，比如图2a中源节点5、中继节点9、中继节点3。在整个反向路径中，Route_node字段都不发生变化，它们是用于源节点Src_node字段在转发RREP消息时寻找目的节点Dest_node和目的小区Dest_cell作为下一跳的依据。

步骤S185，若中继链路断开，断开链路的上游节点发送RERR(Route Error，路由错误)消息至所述用户终端(源节点5)，所述用户终端(源节点5)收到所述RERR消息后重新发送RREQ消息以建立新的多跳中继路由。具体地，当由于节点移动或能量耗尽致使中继链路断开时，需要进行路由修复。断开链路的上游节点将根据本节点建立的路由表，发送RERR消息沿反向路径传递给用户终端，用户终端收到该RERR消息后重新发送RREQ消息，即重新进行路由搜索过程以建立新的多跳路由。例如假设图2a中链路中继节点9→中继节点3断开，则中继节点3的上游节点即中继节点9发送RERR消息给源节点5，源节点5重新广播RREQ消息以建立路由，所述建立过程与步骤S182至步骤S184类似，再次不再累述。

以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims (7)

1.一种异构无线网络中基于多跳中继的协作负载均衡方法，包括如下步骤：

(1)当用户终端发送的新呼叫到达时，根据当前负载判断本地基站是否为重负载基站；

(2)当本地基站是重负载基站时，所述重负载基站和与所述重负载基站之间的距离小于一定值的相邻基站进行协商，选择所述重负载基站中需要转移的业务以及所述相邻基站中接纳转移业务的目标基站；

(3)所述重负载基站与所述目标基站进行协商，建立一条具有跳数限制的从所述用户终端到所述目标基站的多跳中继路由；以及

(4)所述重负载基站经所述多跳中继路由将所述需要转移的业务切换或转移到所述目标基站。

2.如权利要求1所述的异构无线网络中基于多跳中继的协作负载均衡方法，其特征在于，还包括：

当本地基站不是重负载基站时，所述本地基站接纳所述新呼叫。

3.如权利要求1所述的异构无线网络中基于多跳中继的协作负载均衡方法，其特征在于，所述步骤(2)中选择所述重负载基站中需要转移的业务以及所述相邻基站中作为业务转移的目标基站具体为：

对应本地基站的每一个圆环量化小区，基于目标基站的负载指数、转移业务量占目标基站容量的比例、业务转移离相邻基站的距离、转移业务离本地基站的距离、用户终端位置、本地基站的负载指数、多跳路由建立的开销、路由的可重用性因素，计算将所述圆环量化小区的业务转移到各个相邻基站的开销；

将对应于最小开销的本地基站的圆环量化小区的业务选择为需要转移的业务；

将对应于所述最小开销的相邻基站作为业务转移的目标基站。

4.如权利要求1所述的异构无线网络中基于多跳中继的协作负载均衡方法，其特征在于，所述步骤(2)中选择所述重负载基站中需要转移的业务以及所述相邻基站中作为业务转移的目标基站具体为：

将负载指数最小的相邻基站作为业务转移的目标基站；

将用户终端与目标基站之间的距离最近的业务选择为需要转移的业务。

5.如权利要求1所述的异构无线网络中基于多跳中继的协作负载均衡方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为：

(31)重负载基站发送切换转移消息至所述用户终端；

(32)所述用户终端收到切换转移消息后，广播路由请求消息，所述路由请求消息包含中继节点字段；

(33)所述中继节点字段对应的每个中继节点收到所述路由请求消息后，将当前中继节点的ID号添加到所述路由请求消息的中继节点字段以更新所述路由请求消息，而后广播所述更新的路由请求消息；以及

(34)目标基站收到来自所述中继节点的路由请求消息后，沿着路由请求消息的反向路径发送路由回复消息至所述用户终端，每个收到路由回复消息的中继节点构成所述用户终端到所述目标基站的多跳中继路由。

6.如权利要求5所述的异构无线网络中基于多跳中继的协作负载均衡方法，其特征在于，还包括：

(35)若中继链路断开，断开链路的上游节点发送路由错误消息至所述用户终端，所述用户终端收到所述路由错误消息后重新发送路由请求消息以建立新的多跳中继路由。

7.如权利要求1所述的异构无线网络中基于多跳中继的协作负载均衡方法，其特征在于，还包括：

(5)当所述重负载基站的当前负载指数与警戒门限的差值低于5％，并且重负载基站的状态维持时间超过特定时间门限时，停止转移业务。

Images