CN102143510A - 异构网络间剩余资源的交互方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种异构网络间剩余资源的交互方法，主要用于解决异构网络间缺乏有效的剩余资源交互机制问题。其交互步骤是：1.源基站发送资源状态请求消息，向目标基站请求剩余资源状态信息；2.目标基站利用资源映射表和测量结果，计算剩余资源信息，把剩余资源信息写入资源状态响应消息，并发送给源基站；3.源基站根据目标基站的响应消息，获取目标基站的剩余资源信息；4.目标基站根据源基站要求的报告周期，发送资源状态更新消息；5.源基站向目标基站发送资源状态请求消息，终止资源状态报告进程。本发明在不增加系统复杂度的情况下，实现了异构网络间的资源交互，可用于异构网络间剩余资源交互和第四代移动通信系统的信令设计。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信领域，特别涉及到一种第三代移动通信长期演进先进型LTE-Advanced系统自组织网络中异构网络间的剩余资源信息交互，可用于异构网络间负载均衡和异构无线网络联合资源管理。
背景技术
第四代无线网络系统中存在多种无线接入技术。为了给用户提供更好的用户体验，更广泛的网络覆盖，需要开发异构网络的各种优势，充分利用各类网络资源，统一管理各接入网的可用资源，形成资源的按需流动。但是网络的异构性和差异性为联合资源管理带来了巨大的挑战，不同的接入系统对网络资源的描述各不相同，彼此之间无法识别，且不同的系统之间没有有效的资源交互机制。目前异构网络间的资源交互机制主要存在以下问题：
第一，异构网络之间不存在有效的资源交互信令机制。不同的无线接入系统与核心网的接口不同，相互之间没有直接的信息传输通路，无法有效的交流信息，只能通过核心网，进行消息的传递，且目前无线接入系统和核心网之间的交互还没有用于交互资源信息的信令。
第二，异构网络无法正确理解彼此交互的内容。由于不同接入网采用的接入技术互不相同，不同的接入技术对资源的定义也各不相同，因此彼此之间无法识别和相互借用，无法实现资源的相互调度。如在通用移动通信系统UMTS无线资源用可用码道数描述网络可用资源，但是在长期演进LTE系统中，使用剩余物理资源块PRB来衡量网络剩余资源。如果直接的交互资源信息，源端无法正确获得目标端的资源使用情况。
从上面的描述可以看出，在异构网络负载均衡过程中，目标小区接到源小区的负载请求后，如果直接把自己小区的负载情况或者自己剩余资源信息告诉源小区，源小区可能无法正确接收消息，即使能够接收到信息，也无法判断目标小区可以为自己分担多少负载，就无法有效地进行负载的均衡。目前异构网络负载均衡的算法中，有的根据目标小区的连接数和带宽来决定可转移负载数，有的考虑用户的喜好和运营商的利益。在这些算法中，均没有考虑到如何实现资源信息的交互，因为源小区不知道目标小区可承载的业务量，就存在切换到目标小区的业务大于或者远小于目标小区可承载的业务的问题，前者会增加切换失败次数，恶化网络性能；后者没有有效缓解重负载小区的业务负荷，没有真正实现负载的均衡。因此，设计有效的异构网络剩余资源交互方法是迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于解决异构网络负载均衡过程中源端无法正确获得目标网络剩余资源的问题，提出一种异构网络间剩余资源交互的方法，有效地实现异构网络的负载均衡。
实现本发明目的技术方案，包括如下步骤：
(1)源基站使用接入网络信息管理机制通过核心网和接入网间的接口向目标基站发送携带源基站请求剩余资源状态信息的请求消息，收到该消息的目标基站初始化测量进程，根据测量结果计算剩余资源，并将计算结果写入响应消息中；目标基站再通过核心网向源基站反馈资源状态请求响应消息或资源状态请求失败消息，源基站收到目标基站反馈的资源状态请求响应消息后，则表示资源状态报告初始化进程完成；
(2)收到资源状态请求消息的目标基站根据资源状态请求消息中定义的测量参数启动相应的测量进程，根据测量结果计算剩余资源，并把计算结果包含在资源状态更新消息中，以资源状态请求消息中的报告周期信息单元值为周期，通过核心网向源基站发送资源状态更新消息；
(3)当源基站需要终止目标基站报告剩余资源状态时，源基站通过核心网向目标基站发送资源状态请求消息，并将该请求消息中的注册请求信息单元置为“停止”，目标基站收到该资源状态请求消息后，通过核心网向源基站反馈资源状态请求响应消息并终止相应测量，结束资源状态报告进程。
所述的计算剩余资源，是根据资源映射表和剩余资源测量结果，分别计算目标基站能承载的第三代合作伙伴项目定义的会话业务、流媒体业务、交互业务和后台业务这四类业务的用户数。
所述的响应消息，包括信息类型、接入网络信息管理类型、接入网络信息管理信息和目标基站的剩余资源信息，该目标基站的剩余资源信息包括目标基站的剩余资源能承载的会话业务用户数、能承载的流媒体业务用户数、能承载的交互业务用户数和能承载的后台业务用户数。
所述的剩余资源状态更新消息，包括目标基站的剩余资源信息、路由信息、核心网负载信息和目标基站建议的信息报告周期。
所涉及的相应的测量进程，是根据资源状态请求消息中定义的测量参数网络负载指标、目标基站无线资源空闲率、路由状态及网络中用户分布密度，启动测量进程；测量内容包括目标基站的剩余资源信息、路由信息、核心网负载信息和统计业务分布信息。
本发明由于利用无线接入网信息管理RIM机制，在已有的信令中添加消息字段，因而可以在不增加任何信令开销的情况下，实现异构网络剩余资源信息有效的交互；同时由于在本发明的剩余资源信息交互过程中，目标基站把剩余无线资源能承载的业务用户数作为目标基站的剩余资源信息发送给源基站，因而源基站可以理解目标基站对剩余资源信息的描述，且该信息为量化值，保证了剩余资源信息的准确性，源基站在此基础上，可以做出合理的负载转移决策；此外由于源基站还能够利用获得的剩余资源信息，计算目标基站资源的使用状况和目标基站可支持的业务类型，使源基站做出的负载均衡策略更加理性。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是本发明的详细信令交互图。
具体实施方式
参照图1，本发明主要基于现有接入网与核心网接口的应用层协议中的资源状态报告初始化进程和资源状态报告进程进行异构网络剩余资源状态的交互，其交互过程包括5个步骤：源基站发送资源状态请求、目标基站响应源基站的资源状态请求、源基站处理目标基站的响应信息、目标基站发送资源状态更新消息和源基站终止资源状态报告进程。
参照图2，本发明的具体实施步骤如下：
步骤1：源基站发送资源状态请求
源基站根据自己当前负载情况，发起异构网络间负载均衡，通过源基站与核心网的接口，向核心网的网关移动性管理实体MME发送一条资源状态请求消息ENB DIRECT INFORMATION TRANSFER，该消息的信令格式如表1所示。
表1中的资源状态请求消息包括：消息类型、异构网络间消息传输类型、注册请求单元、RIM信息、路由信息和报告周期。消息类型用于标识消息的功能，资源状态请求消息用于源基站向目标基站请求资源状态信息；异构网络间消息传输类型用于定义信令的传输方式；注册请求单元是源基站用于指示目标基站是否需要发送资源状态信息，如果源基站要求目标基站停止报告剩余资源状态信息，则注册请求单元置为“stop”，如果源基站请求目标基站开始报告剩余资源状态信息，则注册请求单元置为“start”；RIM信息用于描述源基站的无线资源管理信息；路由信息是存储源基站到目标基站的路径信息，这样目标基站在发送反馈信息时，使用这个路由信息，就不需要重新寻找到达源基站的路径；报告周期是源基站要求目标基站以报告周期的值发送资源状态更新信息。
MME根据消息中的消息类型标识，将该消息转发到核心网；核心网根据消息中的目标地址，查找路由表，并将相应的路由信息记录在消息的路由信息条目中，然后将消息转发给相应的无线网络控制器RCN，RCN把源基站的资源状态请求消息通过其与目标基站的接口信令DIERCT TRANSFER发送给目标基站。
步骤2：目标基站响应源基站的资源状态请求
目标基站收到源基站的资源状态请求消息后，首先查看注册请求单元，若注册请求单元的值为“stop”，则目标基站停止测量，并反馈资源状态请求响应消息；若注册请求单元的值为“start”，则目标基站根据资源状态请求消息，判断目标基站是否能提供资源状态请求消息中要求的测量，若目标基站能提供相应测量，则目标基站生成资源状态响应消息DIERCT INFORMATION TRANSFER，并把该消息发送给RCN，资源状态响应消息的信令格式如表2所示；若目标基站不能提供相应测量，则反馈一条资源状态请求失败消息DIERCT INFORMATION TRANSFER，资源状态请求失败消息的信令格式如表3所示。
表2中的资源状态响应消息包括：消息类型、异构网络间消息传输类型、RIM信息、剩余资源信息、目标基站建议的报告周期和路由信息。除剩余资源信息和目标基站建议的报告周期外，其他字段的作用和资源状态请求消息中的字段作用相同，剩余资源信息是目标基站剩余无线资源能承载的会话业务用户数、能承载的流媒体业务用户数、能承载的交互业务用户数和能承载的后台业务用户数，该剩余资源信息是目标基站利用资源映射表和目标基站对剩余无线资源的测量结果计算获得，其中资源映射表是一张把业务的服务质量映射为在不同接入网的进行业务传输所需单位无线资源数的表。
表3中的资源状态请求失败消息，除失败原因信息外，其他信息作用与资源状态响应消息中信息作用相同，失败原因是目标基站用于说明不能实现源基站资源状态请求响应的原因。
RCN把目标基站的资源状态响应消息或资源状态请求失败消息通过核心网发送给源基站的MME；MME再通过与源基站的接口信令MME DIRECT INFORMATION TRANSFER，把该资源状态响应消息或资源状态请求失败消息发送给源基站。
步骤3：源基站处理目标基站的响应信息
如果源基站在定时器溢出后仍未收到目标基站的反馈消息，则源基站向目标基站重发资源状态请求消息，重发次数不超过5次；如果源基站收到资源状态请求失败消息，返回步骤1；如果源基站收到目标基站的资源状态响应消息，根据该响应消息，源基站获得目标基站剩余资源能承载的用户数和目标基站可支持的业务类型，进而确定可向目标基站转移的业务负载；源基站启动异构网络负载均衡进程。
步骤4：目标基站发送资源状态更新消息
前面三个步骤完成后，表明源基站和目标基站资源状态报告初始化进程完成，目标基站启动资源状态报告进程，目标基站根据源基站的资源状态请求消息中定义的测量参数网络负载指标、目标基站无线资源空闲率、路由状态及网络中用户分布密度，启动相应的测量进程，根据测量结果计算剩余资源，并把计算结果包含在资源状态更新消息中，以资源状态请求消息中的报告周期信息单元值为周期，通过核心网向源基站发送资源状态更新消息；同时，目标基站根据本基站业务测量结果和核心网负载情况，确定新的报告周期，如果目标基站的剩余资源信息速度很慢，且核心网的负载较重，在资源更新报告中提出增大的更新周期；如果源基站可以接受，发送一个确认信息，则目标基站使用新的更新周期发送剩余资源信息；剩余资源信息包含在资源状态更新消息DIRECT INFORMATION TRANSFER中，资源状态更新消息信令格式和资源状态响应消息信令格式相同，如表2所示。
步骤5：源基站终止资源状态报告进程
当源基站需要终止目标基站报告资源状态时，源基站通过MME向目标基站发送资源状态请求消息，并将该请求消息中的注册请求信息单元置为“stop”，目标基站收到该资源状态请求消息后，通过RCN向源基站反馈资源状态请求响应消息并终止相应测量和计算，结束资源状态报告进程。
表1资源状态请求消息信令格式
表2资源状态响应消息信令格式
表3资源状态请求失败消息信令格式
术语解释
3GPP：3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划；
UMTS：Universal Mobile Telecommunications System；通用移动通信系统；
LTE：Long Term Evolution，长期演进；
PRB：Physical Resource Block，物理资源块；
QoS：Quality of Service，服务质量；
RCN：Radio Network Controller；无线网络控制器；
MME：Mobility Management Entity；移动性管理实体；
RIM：RAN Information Management；无线接入网信息管理。
Claims (5)
1.一种异构网络间剩余资源的交互方法，包括以下步骤：
(1)源基站使用接入网络信息管理机制通过核心网和接入网间的接口向目标基站发送携带源基站请求剩余资源状态信息的请求消息，收到该消息的目标基站初始化测量进程，根据测量结果计算剩余资源，并将计算结果写入响应消息中；目标基站再通过核心网向源基站反馈资源状态请求响应消息或资源状态请求失败消息，源基站收到目标基站反馈的资源状态请求响应消息后，则表示资源状态报告初始化进程完成；
(2)收到资源状态请求消息的目标基站根据资源状态请求消息中定义的测量参数启动相应的测量进程，根据测量结果计算剩余资源，并把计算结果包含在资源状态更新消息中，以资源状态请求消息中的报告周期信息单元值为周期，通过核心网向源基站发送资源状态更新消息；
(3)当源基站需要终止目标基站报告剩余资源状态时，源基站通过核心网向目标基站发送资源状态请求消息，并将该请求消息中的注册请求信息单元置为“停止”，目标基站收到该资源状态请求消息后，通过核心网向源基站反馈资源状态请求响应消息并终止相应测量，结束资源状态报告进程。
2.根据权利要求1所述的异构网络间剩余资源交互方法，其中步骤(1)所述的计算剩余资源，是根据资源映射表和剩余资源测量结果，分别计算目标基站能承载的第三代合作伙伴项目定义的会话业务、流媒体业务、交互业务和后台业务这四类业务的用户数。
3.根据权利要求1所述的异构网络间剩余资源交互方法，其中步骤(1)所述的响应消息，包括信息类型、接入网络信息管理类型、接入网络信息管理信息和目标基站的剩余资源信息，该目标基站的剩余资源信息包括目标基站的剩余资源能承载的会话业务用户数、能承载的流媒体业务用户数、能承载的交互业务用户数和能承载的后台业务用户数。
4.根据权利要求1所述的异构网络间剩余资源交互方法，其中步骤(2)所述的剩余资源状态更新消息，包括目标基站的剩余资源信息、路由信息、核心网负载信息和目标基站建议的信息报告周期。
5.根据权利要求1所述的异构网络间剩余资源交互方法，其中步骤(2)所涉及的相应的测量进程，是根据资源状态请求消息中定义的测量参数网络负载指标、目标基站无线资源空闲率、路由状态及网络中用户分布密度，启动测量进程；测量内容包括目标基站的剩余资源信息、路由信息、核心网负载信息和统计业务分布信息。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140618 |