CN101873637B - 优先负载平衡的移动通讯装置、方法及系统 - Google Patents

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Abstract

一种优先负载平衡的移动通讯装置，具有无线模块以及控制器。无线模块自第一服务网络接收数据通讯服务。而控制器产生随机数并决定随机数是否属于受限的优先等级，接着，控制器于随机数属于受限的优先等级时，暂停自第一服务网络重选至第二服务网络。

Description

优先负载平衡的移动通讯装置、方法及系统
技术领域
本发明主要关于无线通讯领域的负载平衡技术，特别是有关于一种根据使用者的优先等级所进行的优先负载平衡技术。
背景技术
由于近年来通讯技术的迅速演进，纷纷发展出许多移动通讯技术，例如：宽带码分多址接入技术(Wideband Code Division Multiple Access，W-CDMA)、1x码分多址接入2000技术(1x Code Division Multiple Access 2000，1x CDMA2000)、1x数据优化演进技术(1x Evolution-Data Optimized，1x EVDO)、以及长期演进技术(Long Term Evolution，LTE)等等，以提供更高的通讯速率。在服务网络中，每一个接入网络皆装载了一具天线，并运作成为移动通讯系统中的一小区(cell)，而接入终端(Access Terminal，AT)则从接入网络接收或传送无线电信号，以取得数据通讯服务。接入网络可连接至一移动交换系统，该移动交换系统则可进一步连接至一电话/数据网络。接入网络负责执行无线电信号与电话/数据信号之间的转换，使接入网络与位于电话/数据网络中的其它移动通讯终端能够顺利进行通讯。为了确保能够选定一个接入网络提供通讯服务给接入终端，可设定众多接入网络的覆盖区域之间有一定程度的重叠。由于同一时间可能有多个接入网络可提供服务，因此移动交换系统必须决定要由哪一个接入网络来提供服务给接入终端。在一个传统的移动通讯系统中，上述接入网络的选取是通过比较接入终端与各个接入网络之间的信号强度来决定。一般而言，会选定与该接入终端具有最佳信号强度的接入网络来提供通讯服务。
然而，可能会发生同时有多个接入终端群聚地涌入一接入网络的覆盖区域、多个接入终端从一服务网络涌入到另一服务网络、或位于一接入网络的覆盖区域内的所有接入终端同时要求高频宽的网络资源，此时，将使得接入网络或服务网络发生负载过重的问题，并且造成位于同一区域内的其它新进接入终端无法要求并取得通讯服务。因此，为了避免乒乓效应并增进服务网络的系统稳定度，最好可将该服务网络的负载平均地分散到其所有的接入网络，以及限制切换服务网络的接入终端数量，同时，也希望在服务接入终端之时能够兼顾接入终端以及服务网络双方的使用效能。
发明内容
本发明的一实施例提供了一种优先负载平衡的移动通讯装置，包括一无线模块与一控制器。上述无线模块自一第一服务网络接收多个数据通讯服务。上述控制器产生一随机数并决定上述随机数是否属于一受限的优先等级，以及于上述随机数属于上述受限的优先等级时，暂停(suspend)自上述第一服务网络重选至一第二服务网络。
本发明的另一实施例提供了一种优先负载平衡方法，其适用于连接至一第一服务网络的一移动通讯装置。上述优先负载平衡方法包括以下流程步骤：自上述第一服务网络接收多个数据通讯服务、产生一随机数并决定上述随机数是否属于一受限的优先等级、以及于上述随机数属于上述受限的优先等级时，暂停自上述第一服务网络重选至一第二服务网络。
本发明的另一实施例提供了一种优先负载平衡的移动通讯系统，包括一第一服务网络与一移动通讯装置。上述第一服务网络第一服务网络。上述移动通讯装置自上述第一服务网络接收上述数据通讯服务，产生一随机数并决定上述随机数是否属于一受限的优先等级，以及于上述随机数属于上述受限的优先等级时，暂停自上述第一服务网络重选至一第二服务网络。
关于本发明其它附加的特征与优点，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可根据本发明实施方法中所揭露的优先负载平衡方法、以及其所适用的移动通讯装置与系统，做些许的更动与润饰而得到。
附图说明
图1是根据本发明一实施例所述的移动通讯系统。
图2是根据本发明一实施例所述的优先负载平衡方法的流程图。
图3是根据本发明另一实施例所述的优先负载平衡方法的流程图。
图4是根据本发明另一实施例所述的优先负载平衡方法的流程图。
具体实施方式
本章节所叙述的是实施本发明的最佳方式，目的在于说明本发明的精神而非用以限定本发明的保护范围，本发明的保护范围当视所附的申请专利范围所界定者为准。
图1是根据本发明一实施例所述的移动通讯系统。在移动通讯系统100中，存在两个服务网络，即第一服务网络121与第二服务网络122，各自根据第一通讯协议与第二通讯协议提供数据通讯服务。在此实施例中，第一通讯协议是依照1x高速分组数据(1x High Rate Packet Data，RevB，1x HRPD)技术所制订的通讯协议，而第二通讯协议是依照长期演进(Long TermEvolution，LTE)技术所制订的通讯协议。同时支持第一通讯协议与第二通讯协议的移动通讯装置110在开机后，即无线地连接至第一服务网络121以自第一服务网络121接收数据通讯服务。移动通讯装置110包括无线模块111与控制器112，在连接到第一服务网络121后，移动通讯装置110通过无线模块111从第一服务网络121接收一广播信息，需要注意的是，第一服务网络121不同于传统的1x高速分组数据系统，可于系统负载过重时在广播信息中夹带负载平衡信息，该负载平衡信息可包括于广播信息中的「邻近无线接入技术(NeighborRAT)」记录里，如以下表格1所示：
  字段   长度(位)
  前置通道优先权指示(PreChannelPriorityIncluded)   1
  服务高速分组数据优先权(ServingHRPDPriority)   1或3
  服务高速分组数据阈值(ServingHRPDThreshold)   0或5
  最小共通接收等级(RxLevMinCommon)   0或7
  通用阈值(ThresholdCommon)   0或5
  最大重选计时指示(MaxReselectionTimerIncluded)   1
  最大重选定时器(MaxReselectionTimer)   0或4
  暂缓搜寻计时指示(SearchBackOffTimerIncluded)   1
  暂缓搜寻定时器(SearchBackOffTimer)   0或FFS
  各通道测量频宽指示(PerChannelMBIncluded)   1
  共通测量频宽(MeasurementBandwidthCommon)   0或3
  负载平衡指示(LoadBalanceIncluded)   1
  禁止等级(ClassBlocked)   0或10
  禁止时间(TimeBlocked)   0或4
  演进全球陆面无线接入频率数目(NumEUTRAFrequencies)  1
表格1.「邻近无线接入技术」记录的内容
「邻近无线接入技术」记录包括了重选至使用其它无线接入技术的邻近网络的相关信息，其中，「负载平衡指示」、「禁止等级」、以及「禁止时间」等字段即为上述的负载平衡信息。「负载平衡指示」字段用以指示是否启用本发明的优先负载平衡方法，「禁止等级」字段用以指示哪些优先等级的接入终端应该被禁止重选至使用其它无线接入技术的邻近网络，「禁止时间」字段用以指示禁止重选应该持续的时间长度，「演进全球陆面无线接入频率数目」字段用以指示使用其它无线接入技术的邻近网络数目。在此实施例中，由于只存在一个邻近无线接入技术(意即第二服务网络122)，所以「演进全球陆面无线接入频率数目」字段的长度为1。关于「邻近无线接入技术」记录中其它字段的详细说明，可参考第三代合作伙伴计划2(3rd GenerationPartnership Project 2，3GPP2)所制订的高速分组数据技术与长期演进技术规格书。
收到来自第一服务网络121的广播信息后，移动通讯装置110中的控制器112决定该广播信息是否包括第一服务网络121与第二服务网络122的负载平衡信息，举例来说，当「邻近无线接入技术」记录不包括负载平衡信息时，「负载平衡指示」字段可设为1，反之，则可设为0，如此一来，控制器112便可根据「负载平衡指示」字段决定该广播信息是否包括负载平衡信息。若该广播信息包括负载平衡信息，则控制器112进一步产生一随机数，并决定该随机数是否属于「禁止等级」字段中指示的受限优先等级之一。需注意的是，「禁止等级」字段中的每个位可分别对应至一受限的优先等级，例如：第一位代表优先等级0、第二位代表优先等级1、第三位代表优先等级2...以此类推。因此，可通过检查「禁止等级」字段中哪个位被设为1来决定出受限的优先等级，而该随机数则可随机挑选一个介于0到9的整数。接着，若该随机数属于受限优先等级之一，则控制器112暂停自第一服务网络121重选至第二服务网络122，暂停重选的时间长度则可根据「禁止时间」字段而定，例如：暂停重选的时间长度可设为2TimeBlocked秒。在该时间长度届期前，移动通讯装置110继续由第一服务网络121来提供服务，且不执行重选程序，包括不搜寻(scan)第二服务网络122的小区(cell)。
之后，当暂停重选的时间届满时，控制器112可恢复暂停的重选程序，并要求无线模块111根据广播信息中所夹带关于第二服务网络122的系统信息去搜寻第二服务网络122中的小区。关于第二服务网络122的系统信息，以下表格2所示为一范例：
  字段   长度(位)
  演进绝对无线频率信道编号(EARFCN)   16
  演进全球陆面无线接入双模指示(EUTRADuplexMode)   1
  演进绝对无线频率信道编号优先权(EARFCNPriority)   0或3
  演进全球陆面无线接入的最小接收等级(RxLevMinEUTRA)  0或7
  阈值(Threshold)   0或5
  测量频宽(MeasurementBandwidth)   0或3
  黑名单数目(NumBlacklistPCI)   3
表格2.「演进绝对无线频率信道编号列表(EARFCNList)」记录
「演进绝对无线频率信道编号列表(EARFCNList)」记录包括邻近无线接入技术的信息，而关于该记录中字段的详细说明，可参考第三代合作伙伴计划2所制订的高速分组数据技术与长期演进技术规格书。若无线模块111扫描到第二服务网络122的一小区具有较佳的信号质量，则控制器112可决定从第一服务网络121重选至第二服务网络122。
另外，在该广播信息不包括负载平衡信息、以及该随机数不属于受限的优先等级时，移动通讯装置110可于需要时执行重选程序，也就是说，当第一服务网络121的信号质量低于一阈值时，控制器112可要求无线模块111根据广播信息中所夹带关于第二服务网络122的系统信息去搜寻第二服务网络122中的小区。若无线模块111扫描到第二服务网络122的一小区具有较佳的信号质量，则移动通讯装置110可从第一服务网络121重选至第二服务网络122。
在另一实施例中，移动通讯装置110不再从广播信息取得负载平衡信息，而是改以根据移动通讯装置110的国际移动装备识别码(InternationalMobile Equipment Identity，IMEI)、或储存于用户识别模块(SubscriberIdentity Module，SIM)卡中的国际移动用户识别码(International MobileSubscriber Identity，IMSI)或用户优先等级(subscriber priority level)产生上述的受限优先等级。亦或可由移动通讯装置110于开机时使用一随机函数或其它预设函数产生另一随机数作为上述的受限优先等级。在此实施例中，控制器112可持续检测接收自第一服务网络121的数据通讯服务的信号质量，并决定该信号质量是否低于一阈值。在该信号质量低于阈值时，控制器112产生一随机数并判断上述随机数是否属于受限优先等级之一，若是，则控制器112暂停自第一服务网络121重选至第二服务网络122。暂停重选的时间可由控制器112设为一预定长度，例如：控制器112可将暂停重选的时间长设为2TimeBlocked秒。在此时间长度届期前，移动通讯装置110继续由第一服务网络121来提供服务，且不执行重选程序，包括不搜寻第二服务网络122的小区。
接下来，当暂停重选的时间届期时，控制器112可恢复暂停的重选程序，并要求无线模块111根据广播信息中所夹带关于第二服务网络122的系统信息去搜寻第二服务网络122中的小区。若无线模块111扫描到第二服务网络122的一小区具有较佳的信号质量，则控制器112可决定从第一服务网络121重选至第二服务网络122。另外，在该随机数不属于受限的优先等级时，移动通讯装置110可于需要时执行重选程序，也就是说，当第一服务网络121的信号质量低于上述阈值时，控制器112可要求无线模块111根据广播信息中所夹带关于第二服务网络122的系统信息去搜寻第二服务网络122中的小区。若无线模块111扫描到第二服务网络122的一小区具有较佳的信号质量，则移动通讯装置110可从第一服务网络121重选至第二服务网络122。
图2是根据本发明一实施例所述的优先负载平衡方法的流程图。该优先负载平衡方法适用于例如移动通讯装置110的一移动通讯装置，且移动通讯装置110原来连接至第一服务网络121。首先，移动通讯装置110自第一服务网络121接收多个数据传输服务(步骤S201)。接着，移动通讯装置110产生一随机数并决定该随机数是否属于一受限的优先等级(步骤S202)。最后，于该随机数属于受限的优先等级时，移动通讯装置110暂停自第一服务网络121重选至第二服务网络122。需注意的是，上述受限优先等级可由移动通讯装置110根据其国际移动装备识别码、或储存于用户识别模块卡中的国际移动用户识别码或用户优先等级所产生。或者，可由移动通讯装置110于开机时使用一随机函数或其它预设函数产生另一随机数作为上述受限优先等级。在其它实施例中，移动通讯装置110可产生一个以上的受限优先等级。
图3是根据本发明另一实施例所述的优先负载平衡方法的流程图。相似于图2，移动通讯装置110原来是连接至第一服务网络121以接收多个数据传输服务(步骤S201)。然而，在此实施例中，第一服务网络121会在系统负载过重时传送一广播信息至包括移动通讯装置110在内的所有移动通讯装置，而该广播信息包括了第一服务网络121与第二服务网络122的负载平衡信息(步骤S301)。关于负载平衡信息的内容，详细的介绍可参考表格1与相关的说明。移动通讯装置110在接收到该广播信息后，决定该广播信息是否包括负载平衡信息(步骤S302)，若是，则产生一随机数并根据负载平衡信息决定该随机数是否属于一受限的优先等级(步骤S303)。接着，若该随机数属于受限的优先等级，则移动通讯装置110暂停自第一服务网络121重选至第二服务网络122(步骤S203)。暂停重选的时间长度是根据广播信息中的「禁止时间」字段所决定，例如：可将暂停重选的时间长度设为2TimeBlocked秒，且在此时间长度届期前，移动通讯装置110继续由第一服务网络121来提供服务，且不执行重选程序，包括不搜寻第二服务网络122的小区。
之后，当暂停重选的时间届期时，移动通讯装置110可恢复暂停的重选程序，并根据广播信息中所夹带关于第二服务网络122的系统信息去搜寻第二服务网络122中的小区。若扫描到第二服务网络122的一小区具有较佳的信号质量，则移动通讯装置110可决定从第一服务网络121重选至第二服务网络122。另外，在广播信息不包括负载平衡信息、以及上述随机数不属于受限的优先等级时，移动通讯装置110可于需要时执行重选程序，也就是说，当第一服务网络121的信号质量低于一阈值时移动通讯装置110可根据广播信息中所夹带关于第二服务网络122的系统信息去搜寻第二服务网络122中的小区，若扫描到第二服务网络122的一小区具有较佳的信号质量，则移动通讯装置110可从第一服务网络121重选至第二服务网络122。
图4是根据本发明另一实施例所述的优先负载平衡方法的流程图。相似于图2，移动通讯装置110原来是连接至第一服务网络121以接收多个数据传输服务(步骤S201)。然而，在此实施例中，移动通讯装置110持续检测接收自第一服务网络121的数据传输服务的信号质量，明确来说，是指由移动通讯装置110去决定数据传输服务的信号质量是否低于一阈值(步骤S401)，若是，移动通讯装置110先产生一随机数(步骤S402)，然后决定该随机数是否属于一受限的优先等级(步骤S403)。接着，若该随机数属于受限的优先等级，则移动通讯装置110暂停自第一服务网络121重选至第二服务网络122(步骤S203)。暂停重选的时间长度可为移动通讯装置110所预设的一数值，例如：由控制器112产生另一随机数N，并将暂停重选的时间长度进一步设为2N秒，且在此时间长度届期前，移动通讯装置110继续由第一服务网络121来提供服务，且不执行重选程序，包括不搜寻第二服务网络122的小区。
之后，当暂停重选的时间届期时，移动通讯装置110可恢复暂停的重选程序，并根据广播信息中所夹带关于第二服务网络122的系统信息去搜寻第二服务网络122中的小区。若扫描到第二服务网络122的一小区具有较佳的信号质量，则移动通讯装置110可决定从第一服务网络121重选至第二服务网络122。另外，在上述随机数不属于受限的优先等级时，移动通讯装置110可于需要时执行重选程序，也就是说，当第一服务网络121的信号质量低于上述阈值时，移动通讯装置110可搜寻第二服务网络122中的小区，若扫描到第二服务网络122的一小区具有较佳的信号质量，则移动通讯装置110可从第一服务网络121重选至第二服务网络122。
需注意的是，通过使用上述优先负载平衡方法，可控制由第一服务网络121转移至第二服务网络122的接入终端数量，而得以完成服务网络间的负载平衡。特别是，可通过设定广播信息中的受限优先等级、或通过接入终端自行产生的受限优先等级，有效地控制由第一服务网络121转移至第二服务网络122的接入终端数量。
本发明虽以各种实施例揭露如上，然而其仅为范例参考而非用以限定本发明的范围，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰。例如：移动通讯装置110可支持两种以上的移动通讯技术，而移动通讯系统100可包含两个以上的服务网络，且其中的服务网络各自使用不同的移动通讯技术，诸如：1x码分多址接入2000技术(包括：1x高速分组数据，版本A/B/C/D，或其它1x码分多址接入2000的后续演进技术)、全球互通微波接入技术(Worldwide Interoperability for MicrowaveAccess，WiMAX)、或分时同步码分多址接入技术(Time Division-SynchronousCode Division Multiple Access，TD-SCDMA)等等)，此外，本发明的优先负载平衡方法可适用于除了1x高速分组数据技术与长期演进技术之外的任何1x码分多址接入2000的后续演进技术、以及全球互通微波存取技术与长期演进技术的后续演进技术。因此上述实施例并非用以限定本发明的范围，本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (12)

1.一种优先负载平衡的移动通讯装置，包括：
一无线模块，自一第一服务网络接收多个数据通讯服务；以及
一控制器，产生一随机数并判断上述随机数是否属于一受限的优先等级，以及于上述随机数属于上述受限的优先等级时，暂停自上述第一服务网络重选至一第二服务网络，
其中上述随机数是根据下列的至少一者所产生：
判断上述无线模块接收到一广播信息且上述广播信息包括上述第一服务网络与上述第二服务网络的负载平衡信息；以及
判断上述数据通讯服务的一信号质量低于一阈值。
2.根据权利要求1所述的优先负载平衡的移动通讯装置，其中上述服务网络的重选暂停是持续一预定时间，上述广播信息还包括上述第二服务网络的一系统信息，且上述控制器于上述预定时间期满时，恢复上述暂停的服务网络重选。
3.根据权利要求1所述的优先负载平衡的移动通讯装置，其中上述控制器还于下列的至少一情况发生时自上述第一服务网络重选至上述第二服务网络：
上述无线模块接收到一广播信息且上述广播信息不包括上述第一服务网络与上述第二服务网络的负载平衡信息时；以及
上述随机数不属于上述受限的优先等级时。
4.根据权利要求1所述的优先负载平衡的移动通讯装置，其中于上述受限的优先等级是根据下列的至少一者所产生：
国际移动装备识别码；
储存在耦接至上述移动通讯装置的一用户识别模块卡中的国际移动用户识别码；
储存于上述用户识别模块卡中的一用户优先等级；以及
上述移动通讯装置所产生的另一随机数。
5.一种优先负载平衡方法，适用于连接至一第一服务网络的一移动通讯装置，包括：
自上述第一服务网络接收多个数据通讯服务；
产生一随机数并判断上述随机数是否属于一受限的优先等级；以及
于上述随机数属于上述受限的优先等级时，暂停自上述第一服务网络重选至一第二服务网络，
其中上述随机数是根据下列的至少一者所产生：
判断上述无线模块接收到一广播信息且上述广播信息包括上述第一服务网络与上述第二服务网络的负载平衡信息；以及
判断上述数据通讯服务的一信号质量低于一阈值。
6.根据权利要求5所述的优先负载平衡方法，其中上述服务网络的重选暂停是持续一预定时间，上述广播信息还包括上述第二服务网络的一系统信息，且上述控制器于上述预定时间届期时，恢复上述暂停的服务网络重选。
7.根据权利要求5所述的优先负载平衡方法，还包括于下列的至少一情况发生时自上述第一服务网络重选至上述第二服务网络：
上述无线模块接收到一广播信息且上述广播信息不包括上述第一服务网络与上述第二服务网络的负载平衡信息时；以及
上述随机数不属于上述受限的优先等级时。
8.根据权利要求5所述的优先负载平衡方法，其中于上述受限的优先等级是根据下列的至少一者所产生：
国际移动装备识别码；
储存在耦接至上述移动通讯装置的一用户识别模块卡中的国际移动用户识别码；
储存于上述用户识别模块卡中的一用户优先等级；以及
上述移动通讯装置所产生的另一随机数。
9.一种优先负载平衡的移动通讯系统，包括：
一第一服务网络，根据一第一通讯协议提供多个数据通讯服务；
一移动通讯装置，自上述第一服务网络接收上述数据通讯服务，产生一随机数并判断上述随机数是否属于一受限的优先等级，以及于上述随机数属于上述受限的优先等级时，暂停自上述第一服务网络重选至一第二服务网络，
其中上述随机数是根据下列的至少一者所产生：
判断上述无线模块接收到一广播信息且上述广播信息包括上述第一服务网络与上述第二服务网络的负载平衡信息；以及
判断上述数据通讯服务的一信号质量低于一阈值。
10.根据权利要求9所述的优先负载平衡的移动通讯系统，其中上述服务网络的重选暂停是持续一预定时间，上述广播信息还包括上述第二服务网络的一系统信息，且上述控制器于上述预定时间届期时，恢复上述暂停的服务网络重选。
11.根据权利要求9所述的优先负载平衡的移动通讯系统，其中上述移动通讯装置于下列的至少一情况发生时自上述第一服务网络重选至上述第二服务网络：
上述无线模块接收到一广播信息且上述广播信息不包括上述第一服务网络与上述第二服务网络的负载平衡信息时；以及
上述随机数不属于上述受限的优先等级时。
12.根据权利要求9所述的优先负载平衡的移动通讯系统，其中于上述受限的优先等级是根据下列的至少一者所产生：
国际移动装备识别码；
储存在耦接至上述移动通讯装置的一用户识别模块卡中的国际移动用户识别码；
储存于上述用户识别模块卡中的一用户优先等级；以及
上述移动通讯装置所产生的另一随机数。
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