CN102158902A - 一种移动负载均衡中基于事件触发的负载信息汇报方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不同接入技术间移动负载均衡中基于事件触发的负载信息汇报方法，特征是低触发门限事件B触发条件中的触发门限由本小区的操作、管理与维护实体配置为过载门限，高触发门限事件A触发条件中的触发门限由过载门限与滑动因子之和决定。本发明方法由于通过在触发门限中引入滑动因子，使得事件触发门限可以根据请求小区过载状况以及汇报小区的负载状况信息进行动态调整，从而提升了移动负载均衡的性能，并且减低了网络中负载汇报信息交互带来的信令开销。

Description

一种移动负载均衡中基于事件触发的负载信息汇报方法

技术领域

本发明属于第四代移动通信系统先进的长期演进(Long Term Evolution-Advanced，以下简称LTE-Advanced)中不同接入技术间移动负载均衡(Inter-RAT Mobility LoadBalancing，以下简称Inter-RAT MLB)技术领域，特别涉及基于事件触发的负载信息汇报方法。

背景技术

《国际电子与电气工程师协会车载技术会议》(“On Mobility Load Balancing for LTESystems”in Vehicular Technology Conference.VTC 2010-Fall.IEEE)中提出，在第四代移动通信系统中，移动负载均衡(MLB)主要通过不同负载状况的小区之间交换小区负载信息，采用切换的方式将高负载小区的部分负载转移至低负载小区，达到平衡小区间负载的目的，进而提高无线资源利用率以及优化网络性能。

第三代合作伙伴计划无线接入网第三工作组第六十九次会议附加会议(3GPPTSG-RAN WG3#69bis，October，2010)中首次提出了一种在不同接入技术小区之间基于事件触发的负载信息汇报机制：首先，过载小区向周边小区发起负载汇报请求，然后，满足事件触发条件的小区将向该请求小区汇报自身的负载状况信息，所述事件触发条件可表示如下：

高触发门限事件A触发条件：汇报小区上行/下行可用负载比例＞Th_A，该Th_A为高触发门限事件A触发门限，且满足触发条件的持续时间大于时间迟滞因子；低触发门限事件B触发条件：汇报小区上行/下行可用负载比例＜Th_B，该Th_B为低触发门限事件B触发门限，且满足触发条件的持续时间大于时间迟滞因子；

其中触发门限由本小区的操作、管理与维护实体(OAM)进行配置。高触发门限事件A触发时该小区汇报自身的负载状况，并表示本小区负载等级为高；低触发门限事件B触发时该小区汇报自身的负载状况，指示本小区负载等级为低。由于操作、管理与维护实体很难合理的配置触发门限，若两个触发门限相距较大，该机制将导致有些小区有部分可用负载，但由于没有达到触发门限而无法汇报负载状况信息，从而影响移动负载均衡操作的效果；若触发门限相距较小，将导致较多的小区负载信息在网络中交互，造成较为严重的信令开销。

第三代合作伙伴计划无线接入网第三工作组第七十次会议(3GPP TSG-RANWG3#70，November，2010)中提出了一种基于事件触发汇报机制的增强机制，该机制中触发门限可根据请求小区的可用负载状况进行动态调整，并在负载信息汇报中以负载状况0作为中断负载转移的标志。但由于其触发门限的设置没有考虑其余汇报小区中的负载状况，导致该机制缺乏灵活性，并且仍然存在部分小区有可用负载但没有达到设置的触发门限，而无法进行负载汇报的问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种不同接入技术间移动负载均衡中基于事件触发的负载信息汇报方法，以增强汇报机制的灵活性，提升移动负载均衡的性能并减低网络中负载信息汇报的交互带来的信令开销。

本发明移动负载均衡中基于事件触发的负载信息汇报方法，包括：在不同接入技术的移动通信系统中每个小区设置一个基站，并在所有基站的负载均衡算法模块中配置高触发门限事件A与低触发门限事件B的触发条件：当小区处于过载状况时，将该小区作为请求小区，根据邻居小区列表通过S1接口向所有列表中的小区发起负载汇报请求；将收到负载汇报请求的小区作为汇报小区，通过S1接口向请求小区反馈负载信息汇报；

其特征在于：

低触发门限事件B的触发门限Th_B＝Th_overload，其中Th_overload为过载门限；高触发门限事件A的触发门限Th_A＝Th_overload+α，其中α为滑动因子；

请求小区先设置滑动因子：

若负载均衡操作次数n＝1，如果请求小区可用负载C₀满足

$\frac{1}{2}\&times;{\mathrm{Th}}_{\mathrm{overload}}<C_0\&le;{\mathrm{Th}}_{\mathrm{overload}}$

则初始滑动因子

其中α为基站之前保存的滑动因子的值，则当前的滑动因子α＝α₀；如果请求小区可用负载C₀满足则初始滑动因子

其中α为基站之前保存的滑动因子的值，则当前的滑动因子α＝α₀；

若负载均衡操作次数n≠1，如果请求小区接收到汇报小区负载消息汇报中可用负载C_k，k∈{1，2，…，K}中最大可用负载满足

其中K为汇报小区数目，delta为固定偏移量，则滑动因子更新为α＝max(α-Δ，0)，其中Δ为滑动因子α的调整步长；如果请求小区接收到汇报小区负载反馈消息中可用负载C_k，k∈{1，2，…，K}中最大可用负载满足

则滑动因子更新为α＝max(α+Δ，delta)；

若滑动因子α≥α_max，其中α_max为滑动因子最大值，负载均衡操作次数n置为1，则汇报流程结束；

若滑动因子α＜α_max，基站保存滑动因子α的值，请求小区根据邻居小区列表通过S1接口向所有列表中的小区发起负载汇报请求，并在请求消息中携带滑动因子α的值；

然后，汇报小区反馈小区负载信息汇报：

若汇报小区满足高触发门限事件A触发条件时，该小区通过S1接口向请求小区反馈包含本小区的负载等级指示以及上行/下行可用负载在小区容量中的比例的小区负载状况信息；

若汇报小区满足低触发门限事件B触发条件且高触发门限事件A在之前已经触发时，该小区通过接口S1向请求小区反馈小区负载汇报信息，该信息中以负载状况0作为中断负载转移的标志；

若汇报小区满足低触发门限事件B触发条件但之前并没有触发高触发门限事件A，则不反馈消息；

接着，请求小区进行移动负载均衡操作；

最后，请求小区进行检测步骤：

若负载均衡操作完成，将负载均衡操作次数n置为1，汇报流程结束；

若负载均衡操作中断或失败，则将负载均衡操作次数n置为n＝n+1，请求小区重新设置滑动因子，进行新一轮操作。

与现有技术相比，本发明提出的移动负载均衡中基于事件触发的负载信息汇报方法，由于通过在触发门限中引入滑动因子，使得请求小区可以根据本小区过载状况以及所有汇报小区的负载状况信息动态调整事件触发门限，从而提升了移动负载均衡的性能，并且减低了网络中负载汇报信息交互带来的信令开销。

附图说明

图1为本发明的移动负载均衡中基于事件触发的负载信息汇报方法的流程框图。

图2为实施例2中第一次负载均衡操作，本发明负载信息汇报方法中汇报小区的负载信息反馈次数与其他机制的负载信息反馈次数的对比直方图。

图3为实施例2中第二次负载均衡操作，本发明负载信息汇报方法中汇报小区的负载信息反馈次数与其他机制的负载信息反馈次数的对比直方图。

图4为实施例2中两次负载均衡操作，本发明负载信息汇报方法中汇报小区的负载信息反馈总次数与其他机制的负载信息反馈总次数的对比直方图。

具体实施方式

以下结合附图说明本方法的实施例。

实施例1：

本实施例为将本发明移动负载均衡中基于事件触发的负载信息汇报方法应用于邻小区重负载时的情况，采用4小区、两种接入技术，其中小区a采用接入技术RAT-A，小区b、c和d采用接入技术RAT-B，小区a作为请求小区，小区b、c、d作为汇报小区，并作为邻居小区保存在小区a的邻小区列表当中，且所有小区在三种机制中均已经触发过事件A。

图1给出了本发明移动负载均衡中基于事件触发的负载信息汇报方法的流程框图：

开始模块I表示本发明的负载汇报方法开始，首先请求小区判决模块II判断本次操作是否是第一次负载均衡操作：若是第一次操作，初始滑动因子设置模块III根据请求小区负载状况设置滑动因子的初始值；若不是第一次操作，更新滑动因子设置模块IV根据之前收到的小区负载状况信息，自适应的更新滑动因子的值。请求小区判决模块V判断此时滑动因子的值是否超过最大值：若超过最大值，则本发明的负载汇报方法结束；若没有超过最大值，则请求小区负载信息汇报请求模块VI发起汇报请求，并携带滑动因子的值。汇报小区更新模块VII依据收到的滑动因子的值更新触发条件，并准备发起小区负载信息汇报反馈消息。请求小区中负载均衡模块VIII依据负载均衡算法进行负载均衡操作。请求小区判决模块IX判断本次负载均衡是否完成：若负载均衡完成，则本发明的负载汇报机制结束；若负载均衡中断或失败，则跳至判决模块II，重新进行滑动因子的调整，直至汇报流程结束。结束模块X表示本发明的负载汇报方法结束。

为了说明不同机制对负载均衡效果的影响，表1给出了实施例1中采用本发明方法与其他汇报机制进行移动负载均衡操作后出现的结果。

表1.实施例1基于事件触发的不同负载汇报方法出现的操作结果

机制1为第三代合作伙伴计划无线接入网第三工作组第六十九次会议附加会议提出的操作、管理与维护实体配置触发门限机制，其中高触发门限事件A触发门限Th_A＝70％，低触发门限事件B触发门限Th_B＝30％，若汇报小区满足高触发门限事件A或低触发门限事件B触发条件，则反馈小区负载信息汇报。如表1所示：小区b反馈小区负载信息汇报，机制1中请求小区将选择小区b作为目标小区转移负载。

机制2为第三代合作伙伴计划无线接入网第三工作组第七十次会议提出的增强机制，其中高触发门限事件A触发门限Th_A＝max(C₁+delta1，Th_overload)，低触发门限事件B触发门限Th_B＝max(C₁+delta2，Th_overload)，其中C₁为请求小区的可用负载(表1中C₁＝10％)，delta1、delta2分别为10％与30％，Th_overload＝30％，则高触发门限事件A触发门限Th_A＝30％，低触发门限事件B触发门限Th_B＝40％，且若汇报小区满足事件B触发条件但之前并没有触发事件A，则不反馈消息。如表1所示：由于所有小区之前已经触发过事件A，小区b与小区d反馈小区负载信息汇报，机制2中请求小区将选择小区d作为目标小区转移负载。

本发明移动负载均衡中基于事件触发的负载信息汇报方法中保存的滑动因子α＝10％，最大值α_max＝55％，调整步长Δ＝10，固定偏移量delta＝45％，本发明移动负载均衡中基于事件触发的负载信息汇报第一次负载均衡操作为：

请求小区先设置滑动因子：

此时负载均衡操作次数n＝1，配置初始滑动因子

这时α＝α₀＝5％＜α_max＝55％，则请求小区a根据邻小区列表，通过基站与移动管理实体之间的S1接口，向小区b、c、d发起小区负载信息汇报请求，其中携带滑动因子的值。

然后，汇报小区反馈小区负载信息汇报，此时事件B触发门限Th_B＝30％，事件A触发门限Th_A＝Th_overload+α＝30％+5％＝35％，如表1所示：小区b、c、d满足事件A或事件B触发条件，由于所有小区之前已经触发过事件A，因此小区b、c、d分别反馈小区负载信息汇报。

接着，请求小区进行移动负载均衡操作，如表1所示：请求小区将选择小区c与小区d作为目标小区转移负载。

最后，请求小区检测移动负载均衡操作完成：负载均衡操作次数n置为1，汇报流程结束。

从表1中可以看出：在邻小区重负载情况下，机制1由于不能根据自身负载状况设置触发门限，导致小区c与小区d有部分可用负载，但由于没有达到触发门限而无法汇报，小区a只能选择负载状况更高的小区b作为目标小区，并且由于小区a不知道何时终止负载转移，将会影响负载均衡效果。机制2由于不能根据自身过载状况灵活设置触发门限，导致只有小区d汇报负载状况，由于此时请求小区a过载严重，小区d可用接纳转移负载仅为45％-Th_overload＝15％，仅选中小区d作为目标小区仍会影响负载均衡效果。本发明方法由于根据请求小区过载状况，当过载严重时，尽可能获取更多邻小区的负载信息，进而保证负载均衡效果，本发明中小区c与小区d均汇报负载信息，小区a将选择小区c或小区d作为目标小区，从而更好的保证负载均衡的效果。

实施例2：

本实施例应用于邻小区轻负载情况下，采用8小区、两种接入技术，其中小区e接入技术RAT-A，小区f、g、h、i、j、k、l接入技术RAT-B，小区e作为请求小区，小区f、g、h、i、j、k、l作为汇报小区，并作为邻居小区保存在小区e的邻小区列表当中。本实施例共需进行两次负载均衡操作，其中两次负载均衡操作中假设所有小区负载保持不变，且所有小区在三种机制中均没有触发过高触发门限事件A。

为了说明不同机制对负载均衡效果的影响，表2给出了实施例2中采用本发明方法与其他汇报机制进行移动负载均衡操作后出现的结果。

机制1为第三代合作伙伴计划无线接入网第三工作组第六十九次会议附加会议提出的操作、管理与维护实体配置触发门限机制，本实施例与实施例1参数配置保持一致：高触发门限事件A触发门限Th_A＝70％，低触发门限事件B触发门限Th_B＝30％，若汇报小区满足高触发门限事件A或低触发门限事件B触发条件，则反馈小区负载信息汇报。第一次负载均衡操作中，小区f、h、i、j、l反馈小区负载状况信息，由于小区h可用负载比例最高，机制1中请求小区将选择小区h作为目标小区转移负载，但此时小区e与小区h覆盖边缘并不存在可用于转移的用户，因此第一次负载均衡失败；第二次负载均衡操作中，小区f、h、i、j、l反馈小区小区负载信息汇报，机制1中请求小区将选择可用负载比例第二高的小区l作为目标小区转移负载。

表2.实施例2基于事件触发的不同负载汇报方法出现的操作结果

机制2为第三代合作伙伴计划无线接入网第三工作组第七十次会议提出的增强机制，本实施例与实施例1参数设置保持一致：机制2高触发门限事件A触发门限Th_A＝30％，低触发门限事件B触发门限Th_B＝40％，且若汇报小区满足低触发门限事件B触发条件但之前并没有触发高触发门限事件A，则不反馈小区负载信息汇报。如表2中所示：第一次负载均衡操作中，由于所有小区没有触发过高触发门限事件A，因此小区h、i、j、k、l反馈小区负载信息汇报，由于小区h可用负载比例最高，机制2中请求小区将选择小区h作为目标小区转移负载，但此时小区e与小区h覆盖边缘并不存在可用于转移的用户，因此第一次负载均衡失败；第二次负载均衡操作中，小区h、i、j、k、l反馈小区负载信息汇报，机制2中请求小区将选择可用负载比例第二高的小区l作为目标小区转移负载。

本发明移动负载均衡中基于事件触发的负载信息汇报方法在本实施例中的参数设置与实施例1保持一致：保存的滑动因子α＝10％，最大值α_max＝55％，调整步长Δ＝10，固定偏移量delta＝45％，本发明中移动负载均衡的具体步骤为：

第一次负载均衡开始：

请求小区先设置滑动因子：

此时负载均衡操作次数n＝1，配置滑动因子α的初始值

这时α＝α₀＝5％＜α_max＝55％，则请求小区e根据邻小区列表，通过基站与移动管理实体之间的S1接口，向小区f、g、h、i、j、k、l发起小区负载信息汇报请求，其中携带滑动因子的值。

然后，汇报小区反馈小区负载信息汇报，此时事件B触发门限Th_B＝30％，事件A触发门限Th_A＝Th_overload+α＝30％+5％＝35％，如表2所示：第一次负载均衡操作中，小区f、g、h、i、j、k、l满足事件A或事件B触发条件，但由于所有小区之前均没有触发过事件A，因此g、h、i、j、k、l反馈小区负载信息汇报。

接着，请求小区进行移动负载均衡操作，如表2所示：请求小区将选择可用负载比例最高的小区h作为目标小区转移负载。

最后，由于小区e与小区h覆盖边缘并不存在可用于转移的用户，请求小区检测第一次负载均衡失败：负载均衡操作次数n置为n＝n+1，请求小区重新设置滑动因子，开始第二次负载均衡：

请求小区先设置滑动因子：

此时负载均衡操作次数n＝2，且满足

则更新滑动因子α＝max(5％+Δ，delta)＝max(15％，45％)＝45％，这时α＝α₀＝45％＜α_max＝55％，请求小区e根据邻小区列表，通过基站与移动管理实体之间的S1接口，向小区f、g、h、i、j、k、l发起小区负载信息汇报请求，其中携带滑动因子的值。

然后：汇报小区反馈小区负载信息汇报，此时低触发门限事件B触发门限Th_B＝30％，高触发门限事件A触发门限Th_A＝Th_overload+α＝30％+45％＝75％，如表2所示：第二次负载均衡操作中，由于所有小区之前均没有触发过高触发门限事件A，因此小区l与小区h反馈小区负载信息汇报。

接着，请求小区进行移动负载均衡操作，如表2所示：请求小区将选择可用负载比例第二高的小区l作为目标小区转移负载。

最后，请求小区检测第二次负载转移完成：负载均衡操作次数n置为1，汇报流程结束。

从表2中可以看出：在邻小区轻负载情况下，由于存在较多可用负载的小区，三种机制可达到相同的负载均衡的目的，但由于本发明方法可以根据汇报小区的负载状况信息动态调整滑动因子：当小区负载反馈消息中可用负载较高时，提高滑动因子的值，降低第二次有可能的反馈消息交互，通过抬高事件A触发条件的触发门限，使得符合事件A触发条件的汇报小区数目变少，因此第二次汇报时负载信息汇报的反馈次数减少。

图2给出了第一次负载均衡操作，本发明负载信息汇报方法中汇报小区的负载信息反馈次数与其他机制的负载信息反馈次数的对比直方图。横坐标为汇报小区序号以及总次数，纵坐标为小区负载汇报消息的反馈次数。

图3给出了第二次负载均衡操作，本发明负载信息汇报方法中汇报小区的负载信息反馈次数与其他机制的负载信息反馈次数的对比直方图。横坐标为汇报小区序号以及总次数，纵坐标为小区负载汇报消息的反馈次数。

附图2中给出了两次负载均衡操作，本发明负载信息汇报方法中汇报小区的负载信息反馈总次数与其他机制的负载信息反馈总次数的对比直方图。横坐标为汇报小区序号以及总次数，纵坐标为小区负载汇报消息的反馈次数。

附图2、3和4中的柱状图显示了以下特征：

一、与机制1的第一次反馈次数柱状图A和机制2的第一次反馈次数柱状图B相比，本发明方法第一次反馈的反馈次数柱状图C显示：三种机制第一次反馈总次数基本持平。

二、与机制1的第二次反馈次数柱状图D和机制2的第二次反馈次数柱状图E相比，本发明方法第二次反馈的反馈次数柱状图F显示：由于提高了滑动因子的值，第二次反馈次数明显比机制1、2减少。

三、与机制1的两次反馈次数柱状图G和机制2的两次反馈次数柱状图H相比，本发明方法两次反馈的反馈次数柱状图I显示：本发明的方法的两次反馈总次数相比于机制1、2减少了20％，节省了反馈消息在网络中的信令开销，并且从表2可以看出不影响负载均衡的操作。

与现有技术相比，本发明基于事件触发的负载信息汇报方法，由于通过在触发门限中引入滑动因子，使得事件触发门限可以根据请求小区过载状况以及汇报小区的负载状况信息进行动态调整，从而提升移动负载均衡的性能，并且减低网络中负载汇报信息交互带来的信令开销。

Claims (1)

1.一种移动负载均衡中基于事件触发的负载信息汇报方法，包括：在不同接入技术的移动通信系统中每个小区设置一个基站，并在所有基站的负载均衡算法模块中配置高触发门限事件A与低触发门限事件B的触发条件：当小区处于过载状况时，将该小区作为请求小区，根据邻居小区列表通过S1接口向所有列表中的小区发起负载汇报请求；将收到负载汇报请求的小区作为汇报小区，通过S1接口向请求小区反馈负载信息汇报；

其特征在于：

低触发门限事件B的触发门限Th_B＝Th_overload，其中Th_overload为过载门限；高触发门限事件A的触发门限Th_A＝Th_overload+α，其中α为滑动因子；

请求小区先设置滑动因子：

若负载均衡操作次数n＝1，如果请求小区可用负载C₀满足

$\frac{1}{2}\&times;{\mathrm{Th}}_{\mathrm{overload}}<C_0\&le;{\mathrm{Th}}_{\mathrm{overload}}$

则初始滑动因子

其中α为基站之前保存的滑动因子的值，则当前的滑动因子α＝α₀；如果请求小区可用负载C₀满足

$0\&le;C_0\&le;\frac{1}{2}\&times;{\mathrm{Th}}_{\mathrm{overload}}$

则初始滑动因子

其中α为基站之前保存的滑动因子的值，则当前的滑动因子α＝α₀；

若负载均衡操作次数n≠1，如果请求小区接收到汇报小区负载消息汇报中可用负载C_k，k∈{1，2，…，K}中最大可用负载满足

$\underset{k}{\max }\left\{C_k\right\}>{\mathrm{Th}}_{\mathrm{overload}}+\mathrm{delta}$

其中K为汇报小区数目，delta为固定偏移量，则滑动因子更新为α＝max(α-Δ，0)，其中Δ为滑动因子α的调整步长；如果请求小区接收到汇报小区负载反馈消息中可用负载C_k，k∈{1，2，…，K}中最大可用负载满足

$\underset{k}{\max }\left\{C_k\right\}>{\mathrm{Th}}_{\mathrm{overload}}+\mathrm{delta}$

则滑动因子更新为α＝max(α+Δ，delta)；

若滑动因子α≥α_max，其中α_max为滑动因子最大值，负载均衡操作次数n置为1，则汇报流程结束；

若滑动因子α＜α_max，基站保存滑动因子α的值，请求小区根据邻居小区列表通过S1接口向所有列表中的小区发起负载汇报请求，并在请求消息中携带滑动因子α的值；

然后，汇报小区反馈小区负载信息汇报：

若汇报小区满足高触发门限事件A触发条件时，该小区通过S1接口向请求小区反馈包含本小区的负载等级指示以及上行/下行可用负载在小区容量中的比例的小区负载状况信息；

若汇报小区满足低触发门限事件B触发条件且高触发门限事件A在之前已经触发时，该小区通过接口S1向请求小区反馈小区负载汇报信息，该信息中以负载状况0作为中断负载转移的标志；

若汇报小区满足低触发门限事件B触发条件但之前并没有触发高触发门限事件A，则不反馈消息；

接着，请求小区进行移动负载均衡操作；

最后，请求小区进行检测步骤：

若负载均衡操作完成，将负载均衡操作次数n置为1，汇报流程结束；

若负载均衡操作中断或失败，则将负载均衡操作次数n置为n＝n+1，请求小区重新设置滑动因子，进行新一轮操作。

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