CN102177504B - 无线网络中用于广播/多播服务的业务处理器选择的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

蜂窝网络中选择用于处理和传送广播/多播服务流的业务处理器的方法和系统包括：评估多个业务处理器的处理器占用率和选择具有最高可使用处理器占用率的业务处理器。蜂窝网络具有一个或多个与无线网络控制器进行连接的基站，无线网络控制器具有多个业务处理器以处理传送至基站的无线电信号和数据业务。估计用于将广播/多播服务流传送至基站所需要的处理器占用率并且选择业务处理器，从而它们结合的可使用处理器占用率大于所需要的用于广播/多播服务流的处理器占用率。该方法和系统优化多个业务处理器之间的资源利用和分配。

Description

无线网络中用于广播/多播服务的业务处理器选择的方法和系统
技术领域
本发明涉及电信领域，更具体的，本发明涉及用于无线通信系统的业务处理器选择。
背景技术
图1说明了典型的蜂窝电信网络10(例如，移动电话网络)的剖析图(topography)。网络10在地理上分为多个蜂窝或部分12，其中蜂窝或部分12典型地是相邻的并且一起限定网络10的覆盖范围。每个蜂窝12由基站14提供服务，其中基站14包括用于通过反向链路24和前向链路26与给网络用户提供服务的一组分布的移动设备18(例如，移动电话、无线PDA、具有高速数据传送能力的无线设备、装备有“WiFi”的计算机终端等)进行无线通信的一个或多个固定/不动的收发信机和天线16。基站14又与无线网络控制器(“RNC”)20进行连接(无线的或者通过陆地线路)，其中无线网络控制器根据网络容量和配置为特定数量的基站提供服务。RNC 20作为在网络10的无线/广播终端和公共交换电话网络、分组交换核心网络或者其它网络22之间的接口，其中公共交换电话网络、分组交换核心网络或者其它网络22包括执行建立去往和来自移动设备18的呼叫和其它数据传输所需要的信令功能。
RNC 20是无线接入网络中的管理元件，并且负责控制与RNC 20相连接的基站14。RNC 20包括执行无线资源管理和控制无线网络中无线资源的使用和集成的业务处理器。从而，RNC能够处理信令业务、终止接入、执行连接建立、处理数据业务、以及许多其它功能。
在基站14和移动设备18之间存在用于进行无线通信的各种方法。一个这样的方法是在美国广泛使用的在“IS-95”、“IS-2000”或其它标准下的CDMA(码分多址)扩频复用技术。尽管较早的系统主要配置用于语音通信，然而技术的进步已经能够开发“3-G”(第三代)网络，例如基于CDMA的1x-EVDO无线网络(1x-EVDO是配置用于语音和非语言数据的高速无线传输的“3-G”移动通信协议/规范的一个实现)和相似的同时用于语音和高速分组数据通信的无线网络。
由“3-G”网络提供的一个技术进步是广播/多播服务，其中广播/多播服务允许将分组数据高速传送给诸如移动设备18的多个接入终端。从而，通过允许对电视、电影、信息和其它媒体进行广播，广播/多播服务提供同时到达不限数量用户的能力。为了提供同时到达不限数量用户的能力，广播/多播服务要求高优先级的服务质量(QoS)和高可靠性。
为了给移动设备18提供包括广播/多播服务的服务，服务RNC选择用于每个流的业务处理器以处理内容并将该内容传送给基站14。例如，在广播/多播服务中，广播/多播流可以由业务处理器同时广播到数百个基站。广播/多播流承载有一群大量的分组，其中群的大小根据各种系统参数而变化很大。因此，业务处理器处理和传送广播/多播服务流所要求的处理器占用率也根据各种系统参数而变化很大，从而难以保证通过给业务处理器(或多个业务处理器)提供充足的资源以支持广播/多播服务所要求的性能。
发明内容
本发明的一个实施方式涉及一种在蜂窝网络中选择用于传送广播/多播服务流的业务处理器的方法。蜂窝网络具有一个或多个与RNC相连接的基站，其中RNC又与一个或多个网络相连接。RNC包括多个业务处理器以处理要传送到基站的无线电信号和数据业务。根据本发明的方法优化了多个业务处理器之间的资源利用和分配。该方法包括评估多个业务处理器的处理器占用率，并选择具有最大可使用处理器占用率的业务处理器。
本发明的另一实施方式涉及预测传送广播/多播服务流所要求的处理器占用率。在该实施方式中，按照可使用处理器占用率递减的顺序选择业务处理器，直到所选择的业务处理器具有足够的处理器占用率来传送广播/多播服务流。
本发明的另一实施方式涉及多个业务处理器的选择，其中当第一业务处理器上可使用的处理器占用率不足以支持广播/多播流时，通过选择具有最高可使用的处理器占用率的业务处理器来选择附加的业务处理器。
本发明的另一实施方式涉及一种在蜂窝网络中选择用于传送广播/多播服务流的业务处理器的系统。该系统包括广播/多播服务优化器，其根据用于广播/多播服务流所要求的处理器占用率以及多个业务处理器之间的资源利用和分配来选择业务处理器。
附图说明
通过阅读下面的非限制实施方式的说明，并参照附图，可以更好地理解本发明，其中：
图1是根据现有技术的蜂窝电信网络的示意图；
图2是根据本发明的一个实施方式的蜂窝网络的示意图；
图3是安装在图2的蜂窝网络中的业务处理器的图形表示；
图4是安装在图2的蜂窝网络中的业务处理器的替代性实施方式的图形表示；
图5是描述用于图2的蜂窝网络中的广播/多播服务的业务处理器选择的方法的流程图。
具体实施方式
参见图2，本发明的实施方式涉及无线网络中用于广播/多播服务的业务处理器选择的方法和系统，以在业务处理器之间优化资源利用和分配。蜂窝网络110包括一个或多个基站114，一个或多个基站114根据CDMA(码分多址)或其它通信协议通过反向链路124(也就是，从移动设备到基站的链路)和前向链路126(也就是，从基站到移动设备的链路)与多个移动设备118进行无线通信。
例如，移动设备118可以包括移动电话、无线PDA、诸如服从“3-G”或“4-G”标准的那些具有高速数据传输能力的无线设备，装备有“WiFi”的计算机终端等。
如图2所示，基站114典型地可以与无线网络控制器(“RNC”)120相连接，其中无线网络控制器又可以与一个或多个网络122相连接。在其它可能的组件中，RNC 120包括控制基站114和移动设备118之间连接的基站控制器128，例如通过执行连接建立和接入终止来进行控制。RNC 120还包括多个业务处理器130以处理无线信号和数据业务。
业务处理器130根据网络上存在的通信协议(也就是，基于CDMA的1x-EVDO)处理所需要的数据。在广播/多播服务中，业务处理器130从与网络122相连接的广播/多播业务服务器134接收典型是分组数据132形式的数据流。业务处理器130产生和复制广播/多播服务无线链路协议(“RLP”)，执行里德-所罗门(Reed-Solomon)编码，并将分组数据132发送给各基站114以通过前向链路126传送给移动设备118。
由于广播/多播服务能够同时将信息广播给不受限制数量的用户，其要求高优先级的服务质量(“QoS”)和高可靠性。为了保持高优先级的QoS和高可靠性，支持广播/多播服务流的业务处理器130一定不能过载，否则数据分组132可能被丢弃或被损坏。在广播/多播服务中，由诸如无线电数据流量、里德-所罗门编码类型和交织复用(“IM”)对的各种系统参数来控制流的吞吐量、里德-所罗门编码方案和用于传送流的前向链路时隙，从而，这些系统参数定义传送广播/多播流所需要的业务处理器的载荷。因此，如图3所示，处理和传送广播/多播服务流所要求的处理器占用率36会根据这些参数变化。
参照图3，处理器占用率36是业务处理器130上的处理器载荷的度量。例如，100％的处理器占用率36对应于被认为是满载荷的业务处理器130，反之，0％的处理器占用率36对应于无载荷的业务处理器130。如果业务处理器130的处理器占用率36超过了预设的最大可允许的处理器占用率阈值38，业务处理器130将进入过载阶段，其中分组数据132将可能被丢弃或损坏。因此，处理器占用率36是用于保持蜂窝电信网络110完整性的重要参数。定义为最大可允许的处理器占用率阈值38和当前处理器占用率36之间的差别的业务处理器可使用的处理器占用率40，能够通过RNC 120或者外部设备进行测量和监测。虽然图3中示出的最大可允许的处理器占用率阈值为100％，但是可以理解的是，最大可允许的处理器占用率阈值38可以预设为任何期望的数值。例如，如图4所示，将最大可允许的处理器占用率阈值38设为大约80％的处理器占用率。
返回到图2，处理和传送广播/多播服务流所要求的处理器占用率36除了取决于各种流参数之外，还很大程度上取决于由流所支持的多个基站114。当将广播/多播服务流从广播/多播业务服务器134传送给多个基站114时，广播/多播流必须在为多个基站114提供服务的RNC 120(或多个RNC)处进行处理。从而，本发明的一个实施方式包括广播/多播服务优化器142，以选择具有必需的可使用的处理器占用率40的一个或多个业务处理器130来处理和处送广播/多播服务流，从而保证传送的完整性。广播/多播服务优化器142可以实现为以独立方式与RNC 120进行通信的硬件模块、硬件/软件模块、或者软件模块(例如，脚本或其它软件程序，或者软件程序组件)，或者可替换地，为了执行这里描述的方法，将该方法直接与RNC 120集成。
参照图5，描述了一种根据本发明实施方式的用于选择一个或多个业务处理器130以处理和产生广播/多播服务流的方法。该方法包括根据在流请求阶段对广播/多播服务流所要求的处理器占用率36的预测来选择业务处理器130。
在步骤44，估计支持用于单个基站114的新广播/多播服务流所要求的处理器占用率36，POper-BTS，per-BCMCS-flow。通过诸如无线数据速率、里德-所罗门编码和所分配的IM对的流无线参数来估计所要求的处理器占用率36。例如，可以通过实验室测试来获得业务处理器占用率表，具有在线性处理器占用率范围内测量的处理器占用率36，例如其中，POthreshold是最大可允许的处理器占用率阈值38，超过该阈值后业务处理器130变为过载。尽管可以在线性的处理器占用率范围内测量处理器占用率36以得到业务处理器占用率表，但是能力(power)占用率36和能力占用率载荷之间的关系不完全是线性的。因此，为了更好地估计所要求的处理占用率，可以建立系数以解释能力占用率36根据能力占用率载荷的非线性变化，这将在下面进行描述。从而，通过将广播/多播服务流参数输入到处理器占用率表中，可以建立支持用于单个基站114的新广播/多播服务流所要求的处理器占用率的预测。
如上所述，当支持广播/多播服务流的基站114全部数量Ntotal_BTS增加时，传送和处理广播/多播服务流所要求的全部处理器占用率36将会增加。因此，提供用于处理广播/多播服务流所必需的可使用处理器占用率36所要求的业务处理器130的数量也会根据Ntotal_BTS而发生变化。
在步骤46，在服务RNC 120处的所有可使用的业务处理器130之间选择具有最低所测量的处理器占用率36(也就是，最高可使用的处理器占用率)的业务处理器130来处理广播/多播服务流。处理器占用率36可以由RNC 120或者，可替换地由外部测量设备进行测量和监测。在步骤48，在将新广播/多播服务流加到所选择的业务处理器后，使用下列公式计算预测的业务处理器占用率36：
POtotal＝POused+α(POused)×POper-BTS，per-BCMCS-flow×β(NBTS)×NBTS
其中：
POtotal是在加入新广播/多播流后预测的业务处理器占用率；
POused是在加入新广播/多播流前测量的业务处理器占用率；
NBTS是业务处理器130支持广播/多播服务流所需要的基站114的数量；
POper-BTS，per-BCMCS-flow是支持用于单个基站114的新广播/多播服务流所要求的处理器占用率36的估计；
作为POused的函数，α(POused)是非线性系数，用于在处理器占有率载荷重时补偿处理器占用率的非线性；以及
β(NBTS)是补偿关于进行广播的基站114数量的处理器占用率的非线性的非线性系数，因此也是NBTS的函数。
为了执行步骤48中的计算，在步骤50中输入所选择的业务处理器处POused。此外，在步骤52中输入作为NBTS的支持广播/多播服务流所需要的业务处理器130的基站114的全部数量，并在步骤54和步骤56中分别输入非线性系数α(POused)和β(NBTS)。利用这些输入，在步骤48中执行计算以确定所选择的业务处理器130是否具有充分可使用的处理器占用率40，以支持用于新广播/多播服务流所需要的基站114的全部数量。
本领域技术人员可以理解的是，可以通过实验室测试经由改变POused来获得系数α(POused)，根据能力占用率载荷来确定能力占用率36中的非线性变化。相似的，还可以通过实验室测试经由改变NBTS来获得系数β(NBTS)，根据所支持的基站114的数量来确定能力占用率36中的非线性变化。
通过设置POtotal＜POthreshold的约束条件，将上述公式用于评估业务处理器130能够支持广播/多播服务流的基站114的最大数量。该约束条件确保业务处理器130不会因广播/多播服务流而过载，所述过载会导致数据分组132被删除或损坏。从而，在步骤58中，在所选择的业务处理器130处确定是否POtotal＜POthreshold。
步骤58允许将业务处理器130能够支持的不超过POthreshold的基站114的数量与支持广播/多播服务流所需要的基站114的全部数量进行比较。如果业务处理器130能够支持的不超过POthreshold的基站的数量NBTS大于广播/多播服务所需的基站114的全部数量Ntotal_BTS，在步骤60中处理和传送广播/多播服务流。然而，如果POtotal大于POthreshold，也就是，业务处理器130能够支持的不超过POthreshold的基站的数量小于广播/多播服务流所需的基站114的全部数量，重复步骤46至步骤58以选择附加的业务处理器130来支持广播/多播服务流。因此，根据本发明的方法能够保证网络资源，并保证广播/多播服务流质量要求，其中质量要求是与广播/多播服务流相关联的重要性能问题。
如图2所示，当在无线网络中实施时，该方法通过确保不会因处理器处理能力不足而导致性能下降来保证广播/多播服务流性能。通过首先预测支持广播/多播服务流所需要的能力占用率资源，可以将资源预留以用于特定的广播/多播服务流。
此外，该方法确保广播/多播服务流使用最少载荷的业务处理器130，从而允许最小可能数量的全部业务处理器130来支持广播/多播服务流。通过将广播/多播服务流集中在较少的线路上，而不是分布在相当大数量的链路上，从而提高了可靠性。
此外，根据本发明的方法提供用于业务处理器选择的高效处理。在图5中每次经过循环时，通过在步骤46中选择具有最低处理器占用率36的业务处理器130，该方法通过确保每个广播/多播服务流所需的通过处理的循环次数最小来使其效率最大化。此外，用于非线性系数α(POused)和β(NBTS)，以及预估计的POper-BTS，per-BCMCS-flow的使用表查找提供了要求最小处理能力和执行时间的简化处理。
由于在无线网络中用于广播/多播服务的业务处理器选择以优化业务处理器之间的资源利用和分配的上述方法和系统中可进行某些的变换，在不偏离这里所涉及的本发明的精神和范围的情况下，可以将上述说明的主题或者附图中表述的全部仅仅解释为描述这里的发明概念的实施例，并不会解释为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种在蜂窝网络中选择用于传送广播/多播服务流的业务处理器的方法，所述方法包括以下步骤：
评估多个业务处理器的处理器占用率；
选择具有最高可使用处理器占用率的业务处理器；
预测传送广播/多播服务流所需要的处理器占用率；
将所选择的业务处理器的可使用的处理器占用率与预测的传送广播/多播服务流所需要的处理器占用率进行比较；以及
在所选择的业务处理器的可使用处理器占用率不足以支持广播/多播服务流时，按照可使用的处理器占用率递减的顺序来选择附加的业务处理器直到所选择的业务处理器具有充足的处理器占用率以传送广播/多播服务流。
2.根据权利要求1所述的方法，其中按照可使用的处理器占用率递减的顺序来选择附加的业务处理器直到所选择的业务处理器具有充足的处理器占用率以传送广播/多播服务流的步骤包括：计算所选择的业务处理器能够支持广播/多播服务流的基站的最大数量。
3.根据权利要求2所述的方法，其中利用下列公式来计算基站的最大数量：
POtotal＝POused+α(POused)×POper-BTS,per-BCMCS-flow×β(NBTS)×NBTS；
其中
POtotal是在加入广播/多播流后预测的业务处理器占用率；
POused是在加入广播/多播流前测量的业务处理器占用率；
NBTS是业务处理器能够支持广播/多播服务流的基站的数量；
POper-BTS,per-BCMCS-flow是对支持用于单个基站的广播/多播服务流所需要的处理器占用率的估计；
α(POused)作为POused的函数，其是非线性系数，在处理器占有率载荷重时补偿处理器占用率的非线性；以及
β(NBTS)作为NBTS的函数，其是非线性系数，补偿与进行广播的基站数量相关的处理器占用率的非线性。
4.一种广播/多播服务流处理设备，包括：
处理器占用率估计器，用于估计广播/多播服务流所需要的处理器占用率；以及
处理器占用率评估器，用于评估多个业务处理器的处理器占用率；
其中，广播/多播服务流处理设备按照可使用的处理器占用率递减的顺序来选择业务处理器，直到所选择的业务处理器具有与所估计的广播/多播服务流所需要的处理器占用率相比更大的所评估的处理器占用率。
5.根据权利要求4所述的广播/多播服务流处理设备，其中设备与无线网络控制器构成整体。
6.一种蜂窝网络，包括：
处理器占用率估计装置，用于估计广播/多播服务流所需要的处理器占用率；以及
处理器占用率评估装置，用于评估多个业务处理器的处理器占用率；
其中，蜂窝网络按照可使用的处理器占用率递减的顺序来选择业务处理器，直到所选择的业务处理器具有的所评估的处理器占用率大于所估计的广播/多播服务流所需要的处理器占用率。
7.根据权利要求6所述的蜂窝网络，其中处理器占用率评估装置包括利用下列公式来计算所选择的业务处理器能够支持广播/多播服务流的基站的最大数量：
POtotal＝POused+α(POused)×POper-BTS,per-BCMCS-flow×β(NBTS)×NBTS；
其中
POtotal是在加入广播/多播流后预测的业务处理器占用率；
POused是在加入广播/多播流前测量的业务处理器占用率；
NBTS是业务处理器能够支持广播/多播服务流的基站的数量；
POper-BTS,per-BCMCS-flow是对支持用于单个基站的广播/多播服务流所需要的处理器占用率的估计；
α(POused)是非线性系数，作为POused的函数，在处理器占有率载荷重时补偿处理器占用率的非线性；以及
β(NBTS)是非线性系数，作为NBTS的函数，对与广播的基站数量相关的处理器占用率的非线性进行补偿。
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