CN101977403B - 中继系统中均衡优先的微小区节能方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中继系统中均衡优先的微小区节能方法，主要解决现有技术中存在的Energy Saving机制的“乒乓效应”问题。其步骤为：1)微小区在正常运行状态下监测本微小区的负载变化情况；2)微小区发现负载小于本小区节能关闭的标准值时，触发主动预均衡过程；3)根据均衡结果，如果需要微小区节能关闭，则关闭微小区，关闭期间，宏小区按Energy Saving机制重新开启微小区；如果需要微小区继续保持运行，则继续保持微小区运行状态。本发明不但能解决现有技术中的Energy Saving机制存在的“乒乓效应”发生问题，而且对提高通信资源利用率和提升系统整体性能有很大帮助，可用于第三代移动通信技术中中继的无线资源管理RRM过程。

Description

中继系统中均衡优先的微小区节能方法
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，特别是涉及一种中继系统中小区均衡与微小区节能的方法，可用于第三代移动通信技术中中继的无线资源管理RRM过程。
背景技术
中继不仅可以扩大小区的覆盖范围和提高通信系统的容量，而且节省网络建设成本，因此中继技术已成为LTE-Advanced系统的关键技术之一。
由中继建立的微小区是一种起辅助作用的小区，与基站建立的宏小区形成层次小区结构。在绿色通信理念的指导下，人们考虑当微小区的负载很低时关掉中继，从而起到节能的作用。在需要时，可以重新将其激活，继续发挥作用。
RAN3#66bis和RAN3#67会议讨论了LTE，即Long Term Evolution，中的EnergySaving机制，通过对层次小区结构中微小区的关闭或开启实现节能目的。各公司对微小区的关闭以及启动方式进行了讨论，一致认同采用peer-to-peer模式，并且在X2接口上加入新的信令以用于Energy Saving机制。
这种节能机制的核心思想是在层次小区结构中，宏小区用来提供基础覆盖，微小区用来提高系统容量。当微小区的负载低于某个阈值，并且持续一段时间后，微小区启动关闭过程并通过X2接口将此信息通知给宏小区；微小区在关闭之前，将自己管辖范围内用户设备UE切换至宏小区。当宏小区的负载高于某个阈值时，则通过X2接口向微小区发送一条信令，重新激活微小区。
现有Energy Saving机制存在的问题是，微小区只根据自己的负载情况来判决是否进行关闭，未考虑当关闭之后对宏小区的负载所造成的影响，而宏小区只是被动的接受，这样会使得微小区不断地开启关闭，即Energy Saving的“乒乓效应”。假设当微小区的负载低于阈值L时进行关闭，而宏小区的负载高于阈值H时重新激活微小区，“乒乓效应”就会发生。例如，微小区Cell_i和宏小区Cell_macro中负载分别为L_i和L_macro，微小区Cell_i中的负载满足了关闭条件：
L_i＜L微小区Cell_i将负载切换到Cell_macro并进行关闭，然而此时Cell_macro中的负载又满足了激活微小区Cell_i的条件：
L_i+L_macro＞HCell_macro重新激活微小区Cell_i，造成“乒乓效应”的发生。这种现象导致了EnergySaving的失败，并且浪费了与Energy Saving相关的信令以及与切换相关的信令。
在系统运行过程中，小区会出现两种不平衡状态：小区过载和小区欠载，即小区的负载高于某个阈值和小区的负载低于某个阈值。常规的应对方法是：用某种负载均衡技术调节小区过载情况，而用某种节能技术处理小区欠载情况。
当小区过载时，采用负载均衡技术进行调节，这其实是一种事后的补救措施，不能预先防止小区过载情况的出现，进而导致了“乒乓效应”的发生。对于另一种不平衡状态——小区欠载情况，采用节能技术固然是一种思路，但却没有充分利用小区欠载这一系统资源。为此，可以充分利用小区欠载这一系统资源，对系统进行预均衡，不但可以解决现有技术的“乒乓效应”问题，而且能提高通信资源利用率和提升系统整体性能。
发明内容
本发明的目的在于针对上述技术存在的问题，提出一种中继系统中均衡优先的微小区节能方法，以在尽可能减小对现有协议的改动基础上，解决已有技术存在的“乒乓效应”问题，并同时实现小区间的预均衡，以提高通信资源利用率和提升系统整体性能。
实现本发明目的的技术方案是：当微小区检测到负载很小，满足关闭条件时，不直接启动节能流程，而是先进行主动预均衡；然后再根据均衡结果，或进行节能关闭，或继续保持运行状态；如果微小区节能关闭，由宏小区按现有Energy Saving机制将微小区重新开启，具体步骤包括如下：
(1)微小区Cell_i在正常运行状态下监测本微小区的负载L_i变化情况；
(2)微小区Cell_i发现负载L_i小于本小区节能关闭的标准值L时，进行如下主动预均衡：
(2.1)微小区Cell_i分别向相邻小区Cell_j发送主动预均衡切换询问，1≤j≤n，n为相邻小区个数；
(2.2)相邻小区Cell_j接收到询问后，按L_js×A％标准进行均衡判断，并将均衡判断结果m_j反馈给微小区Cell_i，其中L_js是该小区的过载标准，A％是根据网络运行情况设置的冗余量，m_j是用户数量；
(2.3)微小区Cell_i接收到所有相邻小区的响应后进行汇总，结合自身负载能力，按照相邻小区欲切换用户数量m_j由大到小的原则进行仲裁和选择，如果M_c≤L-L_i，标记本微小区为节能关闭，如果M_c＞L-L_i，标记本微小区为继续保持运行，并将最终的均衡结果反馈给相邻小区，其中M_c是进行仲裁和选择时所用的仲裁量；
(3)如果标记微小区Cell_i为节能关闭，则微小区Cell_i进行节能关闭，关闭期间，宏小区按Energy Saving机制重新开启微小区Cell_i；如果标记微小区Cell_i为继续保持运行，则微小区Cell_i继续保持运行状态，等待相关小区的切换请求，并接收相关小区欲切换的用户。
本发明具有如下有益效果：
1)本发明中的微小区Cell_i在进行主动预均衡时，充分考虑到宏小区Cell_macro负载能力的大小，保证了微小区Cell_i不会在随后进行节能关闭时使宏小区Cell_macro过载，所以有效避免了现有Energy Saving机制“乒乓效应”问题的发生。
2)本发明中的主动预均衡是在相邻小区还未出现过载时进行的均衡，所以，与常规均衡相比，能够有效避免系统中因多个小区同时发生过载而产生的拥堵现象；另外对用户而言，因为本发明预先对小区负载进行均衡，降低了小区过载出现的可能性，从而减少了小区过载发生的次数，所以能有效提高用户的服务质量。因此，本方法对提高通信资源利用率和提升系统整体性能有很大帮助。
附图说明
图1是本发明的主动预均衡方法流程图；
图2是图1中微小区对相邻小区的预均衡响应进行仲裁和选择的子流程图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明作进一步描述。
参照图1，本发明的具体步骤如下：
步骤1：微小区Cell_i在正常运行状态下监测本微小区的负载L_i变化情况，并将L_i与本微小区节能关闭的标准值L进行比较；如果负载L_i＞L，则继续监测L_i的变化情况；如果负载L_i≤L，则触发主动预均衡，转入步骤2。
步骤2：当微小区Cell_i的负载L_i小于本小区节能关闭的标准值L时，根据Ts36.423协议进行主动预均衡。
2.1)微小区Cell_i分别向相邻小区Cell_j发送主动预均衡切换询问，1≤j≤n，n为相邻小区个数；
2.2)相邻小区Cell_j接收到询问后，按L_js×A％标准进行均衡判断，并将均衡判断结果m_j反馈给微小区Cell_i，其中L_js是该小区的过载标准，A％是冗余量，m_j是用户数量。
所述的按L_js×A％标准进行均衡判断，按如下步骤进行：
第一步，比较小区Cell_j的负载L_j与L_js×A％的大小，冗余量A％的作用是防止“乒乓效应”的发生；
第二步，如果L_j＞L_js×A％，则确定适合切换至微小区Cell_i的用户数量m_j，m_j为非负整数；
第三步，如果L_j≤L_js×A％，则设置用户数量m_j＝0；
第四步，将m_j反馈给微小区Cell_i；
2.3)微小区Cell_i接收到所有相邻小区的响应后进行汇总，结合自身负载能力，按照相邻小区欲切换用户数量m_j由大到小的原则进行仲裁和选择，以提高通信资源利用率和提升系统整体性能，并将最终的均衡结果反馈给相邻小区。
参照图2，本步骤所述的按照相邻小区欲切换用户数量m_j由大到小的原则进行仲裁和选择，具体实现步骤如下：
第1步，设定仲裁量m_c的初值为m_c＝m_m，其中m_c是进行仲裁和选择时所用的仲裁量，m_m为微小区Cell_i的宏小区Cell_macro欲切换的用户数量，这里，首先均衡宏小区的原因是因为中继的主要作用就是为了分担宏小区的负载；
第2步，将除宏小区Cell_macro之外的其他相邻小区Cell_j按欲切换用户数量m_j由大到小的顺序进行排序，排序结果为Cell_jk和m_jk，其中脚标k是排序的序号，如表1所示：
表1除宏小区之外的其他相邻小区欲切换用户数量排序表
  序号   1   2   …   k   …   n-1
  小区号   Cell_j1   Cell_j2   …   Cell_jk   …   Cell_jn-1
  欲切换量   m_j1   m_j2   …   m_jk   …   m_jn-1
第3步，按照表1中序号k的递增顺序，将Cell_jk小区欲切换的用户数量m_jk逐步累加到m_c，并在每一步都进行如下仲裁判决：
①令k从1到n-1以步长为1递增；
②将序号为k的相邻小区Cell_jk的欲切换用户数量m_jk加进仲裁量m_c，即m_c＝m_c+m_jk；
③比较m_c与L_h-L_i的大小，即微小区Cell_i的最大小区容量和现有小区负载之差，以获取仲裁判断依据：
如果m_c＞L_h-L_i，则取最大允许切换小区数K_max＝k-1，并跳转至⑤；
如果m_c≤L_h-L_i，则k＝k+1，返回②，直到循环自然结束；
④比较m_c与L-L_i的大小，即节能关闭标准值和小区现有负载之差，以决定是节能关闭还是继续运行：
如果m_c≤L-L_i，则拒绝所有相邻小区的切换请求，标记系统应进入节能关闭状态；
如果m_c＞L-L_i，则标记系统应继续运行，并取k_max＝n-1；
⑤微小区Cell_i向宏小区和前k_max个相邻小区发同意切换信号，向其余相邻小区发拒绝切换信号。
步骤3：微小区Cell_i根据均衡结果进行节能关闭，或继续保持运行状态，即：
如果步骤2的结果是微小区Cell_i关闭，则由微小区Cell_i先将本小区用户切换至宏小区Cell_macro；然后启动节能关闭过程进入节能关闭状态，关闭期间，宏小区按Energy Saving机制重新开启微小区Cell_i；
如果步骤2的结果是微小区Cell_i继续运行，则微小区Cell_i继续保持运行状态，等待相关小区的切换请求，并接收相关小区欲切换的用户。

Claims (4)

1.一种中继系统中均衡优先的微小区节能方法，包括如下步骤：
(1)微小区Cell_i在正常运行状态下监测本微小区的负载L_i变化情况；
(2)微小区Cell_i发现负载L_i小于本小区节能关闭的标准值L时，进行如下主动预均衡：
(2.1)微小区Cell_i分别向相邻小区Cell_j发送主动预均衡切换询问，1≤j≤n，n为相邻小区个数；
(2.2)相邻小区Cell_j接收到询问后，对m_j按L_js×A％标准进行均衡判断，并将均衡判断结果反馈给微小区Cell_i，其中L_js是该小区的过载标准，A％是根据网络运行情况设置的冗余量，m_j是相邻小区Cell_j欲切换至微小区Cell_i的用户数量；
(2.3)微小区Cell_i接收到所有相邻小区的响应后进行汇总，结合自身负载能力，按照相邻小区欲切换用户数量m_j由大到小的原则进行仲裁和选择，如果m_c≤L-L_i，标记本微小区为节能关闭，如果m_c>L-L_i，标记本微小区为继续保持运行，并将最终的均衡结果反馈给相邻小区，其中m_c是进行仲裁和选择时所用的仲裁量；
所述的按照相邻小区欲切换用户数量m_j由大到小的原则进行仲裁和选择，按如下步骤进行：
(2.3a)设定仲裁量m_c的初值为微小区Cell_i的宏小区Cell_macro欲切换的用户数量m_m；
(2.3b)将除宏小区Cell_macro之外的其他相邻小区Cell_j按欲切换用户数量m_j由大到小的顺序进行排序，排序结果为Cell_jk和m_jk，其中脚标k是排序的序号；
(2.3c)按照(2.3b)中序号k的递增顺序，将Cell_jk小区欲切换的用户数量m_jk逐步累加到仲裁量m_c，并在每一步都进行仲裁判决；
(3)如果标记微小区Cell_i为节能关闭，则微小区Cell_i进行节能关闭，关闭期间，宏小区按Energy Saving机制重新开启微小区Cell_i；如果标记微小区Cell_i为继续保持运行，则微小区Cell_i继续保持运行状态，等待相关小区的切换请求，并接收相关小区欲切换的用户。
2.根据权利要求1所述的微小区节能方法，其中步骤(2.2)所述的按L_js×A％标准进行均衡判断，是将小区Cell_j的负载L_j与L_js×A％的大小进行比较，如果L_j>L_js×A％，则检测确定适合切换至微小区Cell_i的用户数量m_j，m_j为非负整数；如果L_j≤L_js×A％，则设置m_j=0。
3.根据权利要求1所述的微小区节能方法，其中步骤(2.3c)所述的在每一步都进行仲裁判决，按如下步骤进行：
(4a)令k从1到n-1以步长为1递增；
(4b)将序号为k的相邻小区Cell_jk的欲切换用户数量m_jk加进仲裁量m_c，即m_c=m_c+m_jk；
(4c)比较m_c与L_h-L_i的大小，即微小区Cell_i的最大小区容量和现有小区负载之差，以获取仲裁判断依据：
如果M_c>L_h-L_i，取最大允许切换小区数K_max=K-1，并跳转至(4e)；
如果M_c≤L_h-L_i，则k=k+1，返回(4b)，直到循环自然结束；
(4d)比较m_c与L-L_i的大小，即节能关闭标准值和小区现有负载之差，以决定是节能关闭还是继续运行：
如果M_c≤L-L_i，则拒绝所有相邻小区的切换请求，标记系统应进入节能关闭状态；
如果M_c>L-L_i，则标记系统应继续运行，并取k_max=n-1；
(4e)微小区Cell_i向宏小区和前k_max个相邻小区发同意切换信号，向其余相邻小区发拒绝切换信号。
4.根据权利要求1所述的微小区节能方法，其中步骤(3)所述的微小区Cell_i进行节能关闭，是由微小区Cell_i先将本小区用户切换至宏小区Cell_macro；然后启动节能关闭过程进入节能关闭状态。
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