CN102131237A

CN102131237A - 一种负荷均衡方法及装置

Info

Publication number: CN102131237A
Application number: CN2010100340293A
Authority: CN
Inventors: 许森; 赵瑾波
Original assignee: China Academy of Telecommunications Technology CATT
Current assignee: China Academy of Telecommunications Technology CATT; Datang Mobile Communications Equipment Co Ltd
Priority date: 2010-01-12
Filing date: 2010-01-12
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2030-01-12
Also published as: CN102131237B

Abstract

本发明公开了一种负荷均衡方法，用于实现与家庭基站交互与负荷有关的信息，以便家庭基站进行负荷均衡。所述方法包括：家庭基站接收请求基站发送的负荷请求消息；家庭基站根据自身的接入模式和负荷情况，向请求基站返回负荷响应消息，指示请求基站根据负荷响应消息判断是否进行负荷均衡。本发明还公开了用于实现所述方法的装置。

Description

一种负荷均衡方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，特别是涉及负荷均衡方法及装置。

背景技术

在未来的移动通信系统例如长期演进(LTE)系统中，希望通过引入网络自优化的机制，减少网络规划和操作维护的人工参与，降低网络的建设和运营成本，即由网络根据统计量自动优化参数。家庭基站在LTE系统中称为HeNB，其具有与传统的宏基站所不同的新的技术特性，如访问控制、移动性等方面。在自组织网络(SON)中，移动负荷均衡主要用来解决小区间业务负荷进行合理的分配，以保证无线资源的高利用率、尽可能的保证高的QOS，保持小区中足够小的掉话率。

现有技术中，intra-LTE(LFE系统内)系统要求演进基站(eNB)之间通过X2接口交互负荷均衡过程中的信息。inter-RAT(不同的无线接入技术之间，如3G和LTE之间，成为不同的系统)系统要求小区所属的eNB之间利用eNB和移动性管理实体(MME)之间的S1接口交互负荷均衡过程中的信息。

然而，目前的家庭基站之间没有传输负荷信息的渠道。

发明内容

本发明实施例提供一种负荷均衡方法及装置，用于实现与家庭基站交互与负荷有关的信息，以便家庭基站进行负荷均衡。

一种负荷均衡方法，包括以下步骤：

家庭基站接收请求基站发送的负荷请求消息；

家庭基站根据自身的接入模式和负荷情况，向请求基站返回负荷响应消息，指示请求基站根据负荷响应消息判断是否进行负荷均衡。

一种家庭基站，包括：

接口模块，用于接收请求基站发送的负荷请求消息；

控制模块，用于根据自身的接入模式和负荷情况生成负荷响应消息，并指示接口模块向请求基站返回负荷响应消息，通知请求基站根据负荷响应消息判断是否进行负荷均衡。

本发明实施例为家庭基站与请求负荷均衡的基站建立交互负荷信息的渠道，克服了家庭基站作为私有设备不能与其它基站交互负荷信息的偏见，便于请求基站与家庭基站均衡负荷。

附图说明

图1为本发明实施例中网络系统的结构图；

图2为本发明实施例中家庭基站的主要结构图；

图3为本发明实施例中家庭基站的详细结构图；

图4为本发明实施例中负荷均衡的主要方法流程图；

图5为本发明实施例中负荷均衡的第一种详细方法流程图；

图6为本发明实施例中负荷均衡的第二种详细方法流程图；

图7为本发明实施例中负荷均衡的第三种详细方法流程图。

具体实施方式

本发明实施例为家庭基站与请求负荷均衡的基站建立交互负荷信息的渠道，便于请求基站与家庭基站均衡负荷。

参见图1，本实施例中HeNB可以通过S1接口和MME直接连接，也可以通过一个集中节点家庭基站网关(HeNB GW)接入到MME。HeNB之间可以有X2接口。HeNB与eNB也可以通过X2接口连接。

参见图2，本实施例中HeNB包括接口模块201和控制模块202。

接口模块201用于接收请求基站发送的负荷请求消息。接口模块201包括X2接口和S1接口。接口模块201可以通过与请求基站之间的X2接口接收请求基站发送的负荷请求消息，或者利用S1接口通过MME或HeNB GW接收请求基站发送的负荷请求消息。请求基站可以是HeNB或宏基站(除HeNB以外的基站，如eNB)等。由于请求基站也可以是HeNB，所以接口模块201还用于发送负荷请求消息，以及发送和接收负荷响应消息。

控制模块202用于根据自身的接入模式和负荷情况生成负荷响应消息，并指示接口模块201向请求基站返回负荷响应消息，通知请求基站根据负荷响应消息判断是否进行负荷均衡。负荷响应消息包括负荷更新消息和拒绝负荷响应消息。

出于安全考虑，HeNB还包括认证模块203，参见图3所示。如果请求基站是HeNB，则认证模块203用于根据负荷请求消息中的CSG ID和请求基站的接入模式对请求基站进行认证。控制模块202在对请求基站认证通过后，根据自身的接入模式和负荷情况生成负荷响应消息。认证模块203的具体实现方式有多种，如将负荷请求消息中的基站标示与本地的信任列表中的基站标示进行比对，如果一致，则确定该请求基站是可信任的，可通过认证，否则确定该请求基站的安全性有问题，认证不通过。认证模块203还可以将负荷请求消息中的CSG ID和请求基站的接入模式与本地的信任列表中的CSG ID和接入模式进行比对，如果一致，则通过认证，否则认证不通过。认证模块203还可以有其它认证方式，此处不一一列举。控制模块202在对请求基站认证不通过时，生成拒绝负荷响应消息，表示拒绝进行负荷均衡。该消息中可携带拒绝原因，如安全性问题等。

控制模块202所依据的负荷情况与多种负荷信息参数有关，包括CSG小区的无线资源利用率、硬件和传输网络层(TNL)负荷指示、CSG小区总的负荷状态、CSG小区总的剩余可用容量、成员用户的剩余可用容量、非成员用户的剩余可用容量、所有用户(包括成员用户和非成员用户)的物理资源块(PRB)利用率、所有该类用户中保证比特速率(GBR)/非保证比特速率(NGBR)用户的PRB占用率、NGBR用户的占用率、激活用户数和负荷状态(如包括轻负荷、中负荷、重负荷和过载)等。

接入模式包括开放接入模式、混合接入模式和封闭接入模式。如果HeNB是开放接入模式，则成员用户的剩余可用容量为0，或者无此参数。如果HeNB是封闭接入模式，则非成员用户的剩余可用容量为0，或者无此参数。

控制模块202根据上述负荷信息参数确定自身的负荷情况有多种具体实现方式，如控制模块202直接将上述负荷信息参数值作为负荷情况，并携带在负荷更新消息中，指示接口模块201将其返回给请求基站，表示同意进行均衡。此时由请求基站根据收到的负荷信息参数值判断HeNB是否有足够的剩余可用资源进行负荷均衡，判断过程可参照现有技术。或者，控制模块202判断自身是否为重负荷或过载，如果是，则生成拒绝负荷响应消息，表示不同意进行均衡，可在该消息中不携带任何负荷信息参数值，但可携带拒绝原因，如无资源等，否则生成包含负荷信息参数值的负荷更新消息。请求基站可直接根据负荷信息参数值进行负荷均衡的操作，或者根据负荷信息参数值判断是否进行负荷均衡。或者，控制模块202依据请求基站的接入模式判断成员用户的剩余可用容量或非成员用户的剩余可用容量是否达到预设的容量门限，如果是，则生成包含负荷信息参数值的负荷更新消息，否则生成拒绝负荷响应消息。或者，请求基站在负荷请求消息中携带自身的负荷信息参数值，或携带所需的资源量。控制模块202根据负荷请求消息中的信息判断自身的负荷情况是否能满足请求基站的需求，如果能满足，则生成负荷更新消息，否则生成拒绝负荷响应消息。请求基站可根据负荷更新消息直接进行负荷均衡的操作，或者根据负荷更新消息中的负荷信息参数值判断是否进行负荷均衡。控制模块202还可以有其它实现方式来确定生成负荷更新消息或拒绝负荷响应消息，此处不一一列举。

HeNB如果是开放接入模式，其收到负荷请求消息后的操作可以与现有技术的相同。HeNB如果是封闭接入模式，其可以不经任何判断直接生成拒绝负荷响应消息，或者对请求基站认证通过后，将请求基站的用户均作为成员用户，并采用上述方式确定生成负荷更新消息或拒绝负荷响应消息。HeNB如果是混合接入模式，当请求基站是封闭接入模式时，根据负荷请求消息中的CSG ID可以将请求基站的用户作为成员用户，并根据自身成员用户资源的剩余可用容量等负荷信息参数值确定生成负荷更新消息或拒绝负荷响应消息。当请求基站是宏基站或为开放接入模式时，将请求基站的用户作为非成员用户，并根据自身非成员用户资源的剩余可用容量等负荷信息参数值确定生成负荷更新消息或拒绝负荷响应消息。当请求基站是混合接入模式时，根据负荷请求消息中的CSG ID可以将请求基站的至少部分用户作为成员用户，并根据自身成员用户资源的剩余可用容量和非成员用户资源的剩余可用容量等负荷信息参数值确定生成负荷更新消息或拒绝负荷响应消息。

当HeNB向宏基站请求负荷均衡时，宏基站可以均返回拒绝负荷响应消息。或者，当HeNB是开放接入模式时，宏基站收到负荷请求消息后可按照现有技术进行后续操作。当HeNB是封闭接入模式时，宏基站可以返回拒绝负荷响应消息。当HeNB是混合接入模式时，宏基站可以发送负荷更新消息，以便对HeNB的非成员用户进行负荷均衡。

HeNB作为请求基站时还包括负荷均衡模块204，用于在收到负荷更新消息后进行负荷均衡的操作，以及在收到拒绝负荷响应消息后放弃与请求的HeNB进行负荷均衡。可进一步向其它HeNB发送负荷请求消息。

HeNB作为请求基站时，控制模块202还用于根据负荷更新消息中的负荷信息参数值判断是否进行负荷均衡操作，并触发负荷均衡模块204进行相应的操作。

以上描述了HeNB的内部结构和功能，下面对HeNB的负荷均衡过程进行介绍。

参见图4，本实施例中负荷均衡的主要方法流程如下：

步骤401：家庭基站接收请求基站发送的负荷请求消息。

步骤402：家庭基站根据自身的接入模式和负荷情况，向请求基站返回负荷响应消息，指示请求基站根据负荷响应消息判断是否进行负荷均衡。

由于HeNB有多种接入模式，请求基站也有多种情况，下面通过3个典型实施例来详细介绍描述过程。

参见图5，本实施例中负荷均衡的第一种详细方法流程如下：

例如，小区1是CSG小区，小区1所属的HeNB是封闭接入模式。小区2所属的HeNB是混合接入模式。小区1的成员用户对于小区2来说属于非成员用户。其中定义小区包括20个容量等级，最高容量等级为20，等级越高标示负荷越重。

步骤501：小区1所属的HeNB1通过X2接口向小区2所属的HeNB2发送负荷请求消息(Resource Status Request)。其中负荷请求消息携带有小区1的CSG ID1和封闭接入模式的标示。

步骤502：HeNB2收到负荷请求消息后对HeNB1进行认证，在认证通过时继续步骤503，否则继续步骤508。HeNB2通过负荷请求消息中的封闭接入模式的标示确定HeNB1是封闭接入模式，通过小区1的CSG ID1在本地的信任列表中确定HeNB1是安全的，通过小区1的CSG ID1与本地的CSG ID2不一致确定小区1的成员用户对于小区2来说属于非成员用户。

步骤503：HeNB2统计小区2的各负荷信息参数值。

HeNB2可以预先周期性的统计小区2的各负荷信息参数值，在认证通过后，直接生成包含负荷信息参数值的负荷更新消息，跳过步骤503。

步骤504：HeNB2生成包含负荷信息参数值的负荷更新消息，并通过X2接口发送给HeNB1。负荷更新消息还可以包括小区2的CSG ID2和混合接入模式的标示。

步骤505：HeNB1根据负荷更新消息中的负荷信息参数值判断是否向小区2转移负荷，若是，则继续步骤506，否则继续步骤507。HeNB1的判断过程如：小区2的CSG的ID与小区1的CSG ID不同且小区2属于混合模式，检查小区2的非成员剩余可用容量，发现小区2的上下行剩余可用容量值＝8*50％＝4，高于容量门限2，并且小区2为中负荷状态，其能够接纳更多的用户，则确定小区2可以为负荷均衡的目标小区。

步骤506：HeNB1执行负荷均衡操作。

步骤507：HeNB1放弃执行负荷均衡操作。

步骤508：HeNB2生成拒绝负荷响应消息，并通过X2接口发送给HeNB1。

其中，步骤503中的负荷信息参数值包括下列参数中的一项或多项：当前无线负荷的利用率，包括上行/下行GBR PRB利用率，上行/下行NGBR PRB利用率，上行/下行整个PRB的利用率

当前的硬件负荷指示：中

当前的TNL的负荷指示：中

小区总的负荷状态：中负荷

成员用户的剩余可用容量包括如下内容：

上行剩余可用容量(容量等级(Cell Capacity Class Value)为12，可用容量值(Available Capacity Value)为66)

下行剩余可用容量(容量等级(Cell Capacity Class Value)为12，可用容量值(Available Capacity Value)为50)

非成员用户的剩余可用容量包括如下内容：

上行剩余可用容量(容量等级(Cell Capacity Class Value)为8，可用容量值(Available Capacity Value)为50)

下行剩余可用容量(容量等级(Cell Capacity Class Value)为8，可用容量值(Available Capacity Value)为50)

其中，小区2的接纳策略是在正常负荷状态下为非成员用户的上行和下行分别固定预留40％的容量，成员用户预留60％的容量。

参见图6，本实施例中负荷均衡的第二种详细方法流程如下：

例如，小区1是宏小区，小区1所属eNB。小区2所属的HeNB是封闭接入模式。eNB与HeNB之间不存在X2接口。

步骤601：小区1所属的eNB1利用S1接口通过MME向小区2所属的HeNB2发送负荷请求消息。如果eNB与HeNB之间存在X2接口，则eNB1可通过X2接口向小区2所属的HeNB2发送负荷请求消息。

步骤602：HeNB2收到负荷请求消息后对eNB1进行认证，在认证通过时继续步骤603，否则继续步骤609。HeNB2在负荷请求消息中未解析出CSG ID和接入模式的标示，则确定eNB1为宏基站。本实施例中由于HeNB2是私有设备，并且根据运行和维护(OAM)实体对HeNB2的配置不允许HeNB2向宏基站提供负荷信息，则认证不通过。

步骤603：HeNB2统计小区2的各负荷信息参数值。

步骤604：HeNB2根据负荷信息参数值判断小区2是否能够接受负荷均衡，若能，则继续步骤605，否则继续步骤609。

步骤605：HeNB2生成包含负荷信息参数值的负荷更新消息，并通过MME发送给eNB1。负荷更新消息还可以包括小区2的CSG ID和接入模式的标示。

步骤606：eNB1根据负荷更新消息中的负荷信息参数值判断是否向小区2转移负荷，若是，则继续步骤607，否则继续步骤608。

步骤607：eNB1执行负荷均衡操作。

步骤608：eNB1放弃执行负荷均衡操作。

步骤609：HeNB2生成拒绝负荷响应消息，并通过MME发送给eNB1。

参见图7，本实施例中负荷均衡的第三种详细方法流程如下：

例如，小区1是CSG小区，小区1所属的HeNB1是封闭接入模式。小区2所属的HeNB2是混合接入模式。小区1的成员用户对于小区2来说属于成员用户。其中定义小区包括20个容量等级，最高容量等级为20，等级越高标示负荷越重。

步骤701：小区1所属的HeNB1利用S1接口通过HeNB GW向小区2所属的HeNB2发送负荷请求消息。其中负荷请求消息携带有小区1的负荷信息参数值。

步骤702：HeNB2收到负荷请求消息后对HeNB1进行认证，在认证通过时继续步骤703，否则继续步骤707。

步骤703：HeNB2统计小区2的各负荷信息参数值。

步骤704：HeNB2根据小区1和小区2的负荷信息参数值判断小区2是否能够接受小区1的负荷均衡，若能，则继续步骤705，否则继续步骤707。

步骤705：HeNB2生成包含负荷更新消息，并通过HeNB GW发送给HeNB1。

步骤706：HeNB1收到负荷更新消息后执行负荷均衡操作。

步骤707：HeNB2生成拒绝负荷响应消息，并通过HeNB GW发送给HeNB1。

步骤708：HeNB1收到拒绝负荷响应消息后放弃执行负荷均衡操作。

其中，步骤703中的负荷信息参数值如当前无线负荷的利用率，包括上行/下行GBR PRB利用率，上行/下行NGBR PRB利用率，上行/下行整个PRB的利用率

当前的硬件负荷指示：中

当前的TNL的负荷指示：中

小区总的负荷状态：中负荷

小区剩余可用容量

其中小区剩余可用容量分别包含了如下内容：

上行小区剩余可用容量(容量等级(Cell Capacity Class Value)为20，可用容量值(Available Capacity Value)为50，成员用户的可用百分比为40)

下行小区剩余可用容量(容量等级(Cell Capacity Class Value)为20，可用容量值(Available Capacity Value)为40，成员用户的可用百分比为50)

在步骤704中，HeNB2确定小区2的CSG ID与小区1的CSG ID相同，且小区2属于混合模式，检查小区2的成员剩余可用容量，发现小区2的上下行成员剩余可用容量值均＝20*40％*50％＝4，高于容量门限2，则确定小区2可以为负荷均衡的目标小区，接受小区1的负荷均衡。

步骤701中负荷信息参数可以包括下列参数中的一项或多项：当前无线负荷的利用率，包括上行/下行GBR PRB利用率，上行/下行NGBR PRB利用率，上行/下行整个PRB的利用率，当前的硬件负荷指示，当前的TNL的负荷指示，小区总的负荷状态，小区剩余可用容量等。

用于实现本发明实施例的软件可以存储于软盘、硬盘、光盘和闪存等存储介质。

本发明实施例为家庭基站与请求负荷均衡的基站建立交互负荷信息的渠道，便于请求基站与家庭基站均衡负荷。并且减少了人工的干预，为目标基站提供了更加准确的负荷消息。同时，由于本发明实施例中的方法不仅可以适用于SON范围的负荷均衡自动优化中，也可以适用于LTE及其后续演进网络(如LTE+)中的负荷均衡优化。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种负荷均衡方法，其特征在于，包括以下步骤：

家庭基站接收请求基站发送的负荷请求消息；

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，家庭基站接收请求基站发送的负荷请求消息的步骤包括：

家庭基站通过与请求基站之间的X2接口接收请求基站发送的负荷请求消息；或者

家庭基站通过MME或家庭基站网关接收请求基站发送的负荷请求消息。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，请求基站为家庭基站；负荷请求消息包括CSG ID和请求基站的接入模式；

所述方法还包括步骤：家庭基站在向请求基站返回负荷响应消息之前，根据负荷请求消息中的CSG ID和请求基站的接入模式对请求基站进行认证；

家庭基站根据自身的接入模式和负荷情况向请求基站返回负荷响应消息的步骤包括：家庭基站在对请求基站认证通过后，根据自身的接入模式和负荷情况向请求基站返回负荷响应消息。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，负荷请求消息包括负荷信息；

家庭基站根据自身的接入模式和负荷情况向请求基站返回负荷响应消息的步骤包括：家庭基站根据自身的接入模式和负荷情况以及负荷请求消息中的负荷信息向请求基站返回负荷响应消息。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，负荷信息包括负荷状态、当前无线负荷的利用率、当前的硬件负荷指示和当前的传输网络层的负荷指示中的一项或多项。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，负荷状态包括轻负荷、中负荷、重负荷或过载。

7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，负荷响应消息为拒绝负荷响应消息，指示请求基站根据拒绝负荷响应消息放弃与家庭基站进行负荷均衡。

8.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，负荷响应消息为包含家庭基站的负荷信息的负荷更新消息。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，家庭基站根据自身的接入模式和负荷情况向请求基站返回负荷响应消息的步骤包括：家庭基站根据自身的接入模式和负荷情况确定允许与请求基站均衡负荷，并向请求基站返回负荷更新消息，指示请求基站根据负荷更新消息判断是否进行负荷均衡。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，家庭基站的接入模式为混合接入模式；负荷更新消息还包括家庭基站中成员用户资源的剩余可用容量和/或非成员用户资源的剩余可用容量。

11.一种家庭基站，其特征在于，包括：

接口模块，用于接收请求基站发送的负荷请求消息；

12.如权利要求11所述的家庭基站，其特征在于，接口模块通过与请求基站之间的X2接口接收请求基站发送的负荷请求消息；或者

接口模块通过MME或家庭基站网关接收请求基站发送的负荷请求消息。

13.如权利要求11所述的家庭基站，其特征在于，家庭基站自身的接入模式为封闭接入模式；负荷响应消息为拒绝负荷响应消息，通知请求基站根据拒绝负荷响应消息放弃与家庭基站进行负荷均衡。

14.如权利要求11所述的家庭基站，其特征在于，请求基站为家庭基站；负荷请求消息包括CSG ID和请求基站的接入模式；

所述装置还包括：认证模块，用于根据负荷请求消息中的CSG ID和请求基站的接入模式对请求基站进行认证；

控制模块在对请求基站认证通过后，根据自身的接入模式和负荷情况生成负荷响应消息。

15.如权利要求11所述的家庭基站，其特征在于，负荷请求消息包括负荷信息；

控制模块根据自身的接入模式和负荷情况以及负荷请求消息中的负荷信息生成负荷响应消息。

16.如权利要求11至15中任一项所述的家庭基站，其特征在于，负荷响应消息为包含家庭基站的负荷信息的负荷更新消息。

17.如权利要求16所述的家庭基站，其特征在于，控制模块根据自身的接入模式和负荷情况确定允许与请求基站均衡负荷，生成负荷更新消息，并指示接口模块向请求基站返回负荷更新消息，通知请求基站根据负荷更新消息判断是否进行负荷均衡。

18.如权利要求16所述的家庭基站，其特征在于，家庭基站的接入模式为混合接入模式；负荷更新消息还包括家庭基站中成员用户资源的剩余可用容量和非成员用户资源的剩余可用容量。