CN102342148B - 用于管理无线网络内的网络业务的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于管理无线网络(100)内的网络业务的方法包括：识别无线网络内的多个基站(111，121，131)；根据其类型将所述多个基站中的每个基站分类；根据其类型设置所述多个基站中的每个基站的负载均衡参数(α)；以及对于涉及从所述多个基站中的第一基站切换到所述多个基站中的第二基站的切换事件，根据考虑所述多个基站中的第一基站的负载均衡参数和所述多个基站中的第二基站的负载均衡参数的过程选择所述多个基站中的第二基站。

Description

用于管理无线网络内的网络业务的方法

技术领域

一般而言，本发明公开的实施例涉及无线网络，更具体来说，涉及管理这类无线网络内的网络业务。

背景技术

无线网络使得能够不使用导线而将语音、数据和其它信息从一个点传送到另一个点。一种常见类型的无线网络是蜂窝网络，其中多个收发器(本文称为“基站”(或“BS”))中的每个收发器在小区内（即在环绕基站的网络的一部分内）提供网络覆盖。网络由多个邻接或重叠的小区组成。(临时)位于网络小区中的无线通信装置(本文称为“移动台”(或“MS”))与小区的基站建立通信链路，并且由此获得对在网络上传送的语音和/或其它数据的访问权。移动台的示例包括诸如智能电话或其它蜂窝电话手持机的装置、诸如膝上型计算机和上网本的移动计算机等。

当移动台进入网络时，或者当它接近小区边缘时，必须做出关于要与移动台相关联的合适基站/网络小区的判定。移动台与基站/网络小区之间的关联在传统上是基于移动台的观点的：当MS第一次进入网络时，它扫描来自邻近基站的信号强度并确定每个邻近基站的信号与干扰和噪声比(SINR)。接着，根据香农容量理论，按照r=log₂(1+SINR)计算可达到的频谱效率。然后，移动台选择对于其可达到最高频谱效率的基站，并与该基站形成关联。

附图说明

通过结合附图中的所附图形阅读以下详细描述，将更好地理解公开的实施例，附图中：

图1是可在其中应用本发明的实施例的无线网络的示意表示；

图2是示出根据本发明一个实施例用于管理无线网络内的网络业务的方法的流程图；

图3是示出根据本发明一个实施例用于选择要与无线网络中的移动台相关联的基站的方法的流程图；

图4是示出根据本发明一个实施例用于在无线网络中选择要与移动台相关联的基站(称为所选基站)的方法的流程图；以及

图5是示出根据本发明一个实施例对于负载均衡参数的所选值确定无线网络中的移动台关联的规则的仿真结果的曲线图。

为了简单且清楚地说明，附图示出一般性构造方式，并且可省去对公知特征和技术的描述和细节以免对本发明的描述实施例的论述造成不必要的混淆。另外，附图中的元件不一定按比例绘制。例如，附图中的一些元件的尺寸可能相对于其它元件有所放大，以有助于改善对本发明的实施例的理解。不同图中相同的附图标记表示相同的要素，而类似的附图标记可以、但不一定表示类似要素。

本说明书和权利要求中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果有的话)用于区分类似要素，而不一定用于描述特定顺次排序或按时间排序。将了解，在合适的情况下，这样使用的术语可互换，以使得本文描述的本发明的实施例例如能够按照与本文示出或以其它方式描述的顺序不同的顺序进行操作。类似地，如果本文将方法描述为包括一系列步骤，那么本文介绍的这些步骤的顺序不一定是执行这些步骤可用的唯一排序，并且可能可以省去所叙述的某些步骤，和/或可能可以在方法中增加本文没有描述的某些其它步骤。此外，术语“包括”、“包含”、“具有”及其任意变型要涵盖非排他性包含，以使得包括一列要素的过程、方法、物品或设备不一定限于那些要素，而是可以包含没有明确列出或这样的过程、方法、物品或设备所固有的其它要素。

本说明书和权利要求中如果有术语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“上”、“下”等的话用于描述的目的，而不一定用于描述持久的相对位置。将了解，在合适的情况下，这样使用的术语可互换，以使得本文描述的本发明的实施例例如能够在与本文所示或以其它方式描述的方位不同的方位上进行操作。本文中所用的术语“耦合”定义为以电方式或非电方式直接或间接连接。本文中描述为彼此“相邻”的对象可彼此物理接触，彼此紧邻或在彼此相同的一般区域或区中，其合乎使用该短语的上下文的需要。本文中出现短语“在一个实施例中”不一定都指相同的实施例。

具体实施方式

在本发明的一个实施例中，一种用于管理无线网络内的网络业务的方法包括：识别无线网络内的多个基站；根据其类型将所述多个基站中的每个基站分类；根据其类型设置所述多个基站中的每个基站的负载均衡参数；以及对于涉及从所述多个基站中的第一基站切换到所述多个基站中的第二基站的切换事件，根据考虑所述多个基站中的第一基站的负载均衡参数和所述多个基站中的第二基站的负载均衡参数的过程选择所述多个基站中的第二基站。

本发明的实施例可在无线局域网(WLAN)，包括WiMAX(全球微波接入互操作)网络等的无线城域网(WMAN)，包括3GPP GSM/EDGE和CDMA2000的蜂窝电话网络，包括3GPP HSDPA、LTE和3GPP2UMB的蜂窝数据网络，或基于它们的演进标准的网络，等等中获得应用。

如之前所述，小区关联在传统上是基于移动台处的最大接收SINR进行的。当网络小区负载对称时，该关联方案最佳，但是对称这种情形(如果有的话)很少适用于真实网络业务状况。对于真实网络，需要负载均衡以便解决业务小区负载的不对称性。负载均衡很重要，以便增加小区吞吐量并减少文件传输中用户经历的延迟。

已经存在一些负载均衡操作，但它们只是特定的和探索性的。那些现有协议不能在负载均衡方面保证最佳网络操作，并且可能会造成不受控/不成功的切换(HO)，这是因为在没有定义明确的框架的情况下，移动台的HO判定可能不同于(并且经常不同于)基站的HO判定。实际上，不存在如本发明的实施例所提议的足以允许利用系统配置广播中的少数关键参数来定义、使用和管理负载均衡策略的系统性框架。相比之下，将本发明的实施例结合到标准中可确保网络利用少数关键的可配置参数以期望的优化状况(regime)操作，而不会在HO和网络进入期间有料想不到的小区选择行为。本发明的实施例可适用于MS控制的HO或BS控制的HO，它们具有相同的预期性能。负载均衡程度由参数α控制，如下文所论述。本发明的实施例还考虑移动性和参数化为β的HO成本，这也将在下文进行论述。现有的解决方案未考虑这些参数。

此外，特别说到WiMAX网络，本发明的实施例提出至少两个重要构成要素，它们不存在于当前的解决方案中，但是是显著增强WiMAX的小区关联算法所必需的。预期将在IEEE802.16m和竞争的3GPP标准中包含支持负载均衡。本发明的实施例允许网络在简单的系统配置参数的情况下以不同的操作模式(最佳连接性、最佳预期吞吐量、最佳负载均衡)操作。另外，本发明的实施例允许IEEE802.16m支持的重叠网络中的有效HO判定。

本发明的实施例通过在做出关于要与移动台相关联的合适基站的确定时考虑每个小区的业务负载来改善网络业务管理。除了小区负载和信道质量(包括SINR)之外，本发明的实施例还考虑移动台移动性，因为它与小区关联有关。在信道质量高和/或业务负载低、但是小区半径小的情况下，可能会出现频繁的HO，并且HO成本可抵消高信道质量和/或低负载的益处。当无线网络是异类网络时，即，当它们由宏小区、微小区、微微小区、毫微微小区和/或中继小区等中的多于一种小区组成时，由于不同小区类型具有不同的小区半径和HO间隔，所以这个问题变得更加严重。因此，为了将小区吞吐量增至最大以及为了使预期HO成本保持相当低，本发明的实施例利用基于信道质量、小区负载和MS移动性的小区关联算法，这将在下文更详细地论述。好处是显著的，并且导致的开销/复杂度是极微的。

现在参考附图，图1是本发明的实施例可在其中获得应用的无线网络100的示意性表示。作为一个示例，无线网络100可以是WLAN、包括WiMAX网络等的WMAN、蜂窝电话网络或本领域中已知的一些其它无线网络。

如图1所示，无线网络100具有包括小区110、120和130的蜂窝结构，这些小区示为是可以作为无线网络100中的更大数量的类似小区的代表性示例。小区110、120和130分别包含基站111、基站121和基站131。每个小区还包含一定数量的移动台125(其数值可以是0)。在所示实施例中，小区110包含5个移动台125，小区120包含2个移动台，而小区130包含0个移动台。在真实的操作状况下，每个小区内移动台125的数量不断改变，原因在于移动台从一个小区移动到另一个小区、进入和退出网络等。每个基站的业务负载取决于与它相关联的移动台的数量。本文使用基站利用因子ρ来表示每个基站的业务负载，或等效地(至少在像图1所示的那些情况的情况下是如此，其中每个小区只包含单个基站)表示每个小区的业务负载。基站利用因子ρ定义为基站的繁忙分数时间，它等效于1－BS闲置时间。

小区关联有两个角度：用户(或移动台)的观点；以及网络(或基站)的观点。传统上，如上所述，小区关联是基于用户观点的：当移动台第一次进入网络时，它扫描来自邻近基站的信号强度，并计算每个基站的SINR。然后，移动台选择对于其可达到(例如根据香农容量定理确定的)最高频谱效率的基站。同样如上所述，当整个网络具有非常轻的负载时，例如当系统中只有少数移动台时，或者当小区负载均匀时，这种用于确定正确小区关联的技术很有效。这种基于以上假设(均匀的小区负载，即，在进入的移动台的范围内所有小区上的业务负载均匀)的小区选择规则在本文中将称为“基线状况”(或简称为“基线”)。注意，基线没有考虑网络业务状况。

对于真实(非均匀)网络，必须考虑业务状况以便优化关联判定。仍然参考图1，移动台140刚好进入无线网络100，或者正准备离开当前与它相关联的小区(未示出)。在任一情况下，必须做出关于移动台140现在必须与可用网络小区中的哪个小区相关联的判定。如下文将更详细地论述，当移动台140进入无线网络100时，它扫描三个邻近基站，即，基站111、121和131(这些基站表示移动台140范围内或以其它方式对它而言可用的所有基站，而不管是三个或某个更小或更大的数字)，并分别计算来自基站111、121和131的可达速率r₁、r₂和r₃。假设r₁最高(这是合理假设，因为移动台140最靠近基站111)。根据基线，移动台140应当与基站111相关联。但是，如果基站111拥挤(如同所示实施例中那样)，并且因此利用率很高(即，接近于1)，那么基线可能不代表最佳选择。而是，如果ρ₂适当地小于ρ₁，那么移动台140可选择(或者已经为它选择了)基站121。相同规则可适用于基站131。因此，问题变成如下：在既考虑可达速率r又考虑基站利用因子ρ的情况下，什么是最佳的小区站点选择策略？在该上下文中，“最佳”可表示多个事项中的任一个，所述多个事项包括：达到最小文件传输延迟的策略，达到最佳信号质量/最佳连接性的策略，或达到最大文件传输可靠性的策略等。

图2是示出根据本发明一个实施例用于管理无线网络内的网络业务的方法200的流程图。作为一个示例，无线网络可与图1中示出的无线网络100类似。方法200通过设置它们自己的不同负载均衡参数而允许无线网络内的基站各自达到不同的负载均衡目标。注意，基站可根据它们的相关联小区类型或变化的状况(例如，业务负载等)动态地改变每个负载均衡参数，并且甚至可为不同的移动台定义不同的负载均衡参数。

例如，在一定意义上，本发明的实施例可视为是引入灵活性的框架。以下场景是一个示例。对于位于小区边缘并且因此其连接性变成潜在问题的移动台，基站可利用α=0的规则。对于其中负载均衡是主要问题的重叠网络，基站可利用α=2的规则。对于具有优质预定(premium subscription)的一些用户，基站可利用α=1的规则。在真实网络中，网络运营商可决定将这些规则构建到配置广播中或将它们硬编码到装置中。这也可以采用组合的方式进行。例如，基于小区的负载，网络只在α=0和α=1之间切换，并且在具有优质预定的装置中硬编码α=1。α=1优先于α=0，以在网络负载较低时赋予这些用户最佳服务，但是如果网络广播α=2以指示此刻负载均衡关键时，那么α=1变成无效。如果在空中链路上广播负载均衡参数，那么它可随时间改变，但可能不是很频繁(也许是每隔几个小时)。

方法200的步骤210是识别无线网络内的多个基站。所述多个基站由特定移动台的范围内的或以其它方式可用以与特定移动台形成关联的基站的群组组成。作为一个示例，所述多个基站可与图1中示出的基站111、121和131的群组类似。

方法200的步骤220是根据其类型将所述多个基站中的每个基站分类。典型的无线网络由具有不同类型、即不同大小和部署目的的小区组成。在一般意义上，小区大小可以指(从最大到最小)宏小区、微小区、微微小区和毫微微小区。小区部署目的包括中继小区、开放订户组小区、闭合订户组小区、半开放订户组小区等。

方法200的步骤230是根据其类型设置所述多个基站中的每个基站的负载均衡参数。本文中用符号α表示的负载均衡参数提供用于做出导致更佳的整体网络性能的关联判定的统一的网络范围的协议。该协议可根据以下负载均衡算法来实现。

令i为基站索引，r_i为从BS_i可达到的速率(通过r_i=log₂(1+ξ_i)计算得到)，ρ_i为BS_i的基站利用因子，ξ为信道质量参数，例如SINR或可用于指示基站与移动台之间的可达数据速率的任何其它物理层测量度量，而α为确定负载均衡程度的参数。然后，通过下式给出由i^*表示的所选BS索引i：

$i^{*}=\underset{i\∈\{\mathrm{1,2},...N\}}{\arg \max }{(1-{\mathrm{\ρ}}_i)}^a{\log }_2(1+{\mathrm{\ξ}}_i)$ (表达式1)

该算法称为“负载α意识(Load-α-ware)”规则，因为参数α给出了基站选择的统一方法：负载均衡(从网络角度)和最大速率或SINR(从用户角度)，这将在以下段落中进一步论述。

基线(仅最佳连接性或速率)：当α=0时，关联判定只基于用户的角度，即，只基于信道质量，而不关注网络业务状况。可表明，设置α=0使得基站闲置时间的算术平均值最大化。基站闲置时间定义为当BS闲置时的分数时间。注意，BS闲置时间为1－BS利用率。

比例公平方法(速率优先)：随着α增大，基站选择判定变成更多地基于网络角度，即，基站利用率。可表明，α=1对应于将基站闲置时间的几何平均值最大化。

延迟最佳方法(负载优先)：当α=2时，从平均文件传输的意义来说，判定变成最佳。可表明，α=2对应于使基站闲置时间的调和平均值最大化。

最低负载方法(仅负载)：随着α进一步增大，判定逐渐偏向于业务状况直到最后当α为无穷大时，判定只基于负载本身而不关注信道质量。

尽管根据表达式1选择的小区在数学上是最佳的，但它是在假设移动台在文件传输期间不移动的情况下导出的。然而，如果移动台快速地移动以使得需要频繁切换，那么HO成本也应当考虑在内。因此，本发明的实施例还考虑移动台移动性和诱导的HO成本。令β为以“每单位HO的位”度量的预期HO成本。它包括HO过程期间的空中链路消息开销、骨干消息传递成本和服务中断时间期间的机会成本。例如，如果每个HO的服务中断时间为100毫秒(ms)，并且可达速率为1兆位/秒(Mbps)，那么HO成本应计为100000位。

确定移动性的一个基本部分是估计在目标小区内的逗留时间。这取决于小区大小和移动速度。令T_i为移动台在第i个小区中的预期逗留时间。然后，通过下式给出修改后的小区关联算法：

$i^{*}\underset{i\∈\{\mathrm{1,2},...N\}}{\arg \max }{(1-{\mathrm{\ρ}}_i)}^a{\log }_2(1+{\mathrm{\ξ}}_i)-\mathrm{\β}/T_i$ (表达式2)

T_i的精确估计取决于对移动速度的了解，这是一个开放问题。例如，如果移动台具有全球定位系统(GPS)能力，那么可精确地测量移动速度。注意，许多蜂窝电话具有基于GPS的汽车导航系统，并且这可用于此目的。否则，可使用物理(PHY)层多普勒估计或HO频率的媒体访问控制(MAC)层历史。例如，移动台可通过将小区范围除以它的估计速度来估计它在目标小区内的逗留时间，其中估计的速度可以基于PHY层多普勒估计信号或可从MAC层获得的切换频率信号的历史。

方法200的步骤240是：对于涉及从第一基站(当前与移动台相关联的基站，并且是所述多个基站中的第一个基站)切换到第二基站(移动台将会切换到的基站，并且是所述多个基站中的第二个基站)的切换事件，根据考虑第一基站的负载均衡参数和第二基站的负载均衡参数的过程选择第二基站。根据步骤240，移动台对于不同的基站类型遵循不同的计算(即，具有不同α值的表达式)，并且因而在不同的切换场景(例如，宏-宏切换、宏-微微切换等)中有效地使用不同的负载均衡策略。在一个实施例中，在步骤240中提到的过程包括确定所述多个基站中的哪个基站得到涉及基站利用因子、信道质量参数和负载均衡参数的表达式的最大值。根据一个实施例，该表达式为：

(1-ρ_i)^alog₂(1+ξ_i)(表达式3)其中i是基站索引，且i∈{1,2,3,...,N}，ρ是基站利用因子，α是负载均衡参数，而ξ是信道质量参数。作为一个示例，信道质量参数可以是信号与干扰和噪声比。(注意，确定所述多个基站中的哪个基站得到表达式3的最大值等效于对表达式1求解。)

在另一个实施例中，在步骤240中提到的过程包括确定所述多个基站中的哪个基站得到涉及基站利用因子、信道质量参数、预期逗留时间、预期切换成本和负载均衡参数的表达式的最大值。根据一个实施例，该表达式为：

(1-ρ_i)^alog₂(1+ξ_i)-β/T_i(表达式4)其中i是基站索引，且i∈{1,2,2,...,N}，ρ是基站利用因子，α是负载均衡参数，ξ是信道质量参数，β是预期切换成本，而T_i是预期逗留时间。作为一个示例，信道质量参数可以是信号与干扰和噪声比。(注意，确定所述多个基站中的哪个基站得到表达式4的最大值等效于对表达式2求解。)

可观察到，现有的关联方案表示表达式4的子集，即，通过设置α=0和β=0达到的表达式。换句话说，如之前所论述，现有解决方案选择具有最高SNIR的基站，而不考虑小区负载或移动台移动性。由于这是最简单的情况，所以标准中没有定义框架以允许使用新的策略，例如基于负载均衡或HO成本的小区选择。

图3是示出根据本发明一个实施例用于选择无线网络中与移动台相关联的基站的方法300的流程图。作为一个示例，无线网络可与图1中示出的无线网络100类似。

方法300的步骤310是识别N个可用基站的集合。作为一个示例，所述N个可用基站的集合可类似于图1中示出的基站111、121和131(其中N等于3)。在一个实施例中，识别N个可用基站的集合包括：使用移动台来扫描无线网络以试图检测基站信号以及然后在N个可用基站的集合中包含从中检测到基站信号的每个基站。换句话说，N个可用基站的集合包括移动台可从中接收到信号的所有基站。在另一个实施例中，识别N个可用基站的集合包括经由骨干网络进行通信以获得邻居基站的系统信息。换句话说，系统信息可经由骨干获得。

方法300的步骤320是：对于N个可用基站的集合中的每个基站，确定基站利用因子、负载均衡参数和信道质量参数。作为一个示例，基站利用因子、负载均衡参数和信道质量参数可分别类似于本文之前论述的参数ρ、α和ξ。如下文将更详细地论述，本文在上下文中结合特定参数使用的词语“确定”包括其中“确定”表示直接计算特定参数的意义，也包括其中“确定”表示接收在其它地方计算的特定参数的意义。作为一个示例，信道质量参数可以是信号与干扰和噪声比。

在一个实施例中，步骤320或另一步骤还包括确定N个可用基站的集合中每个基站的小区类型。作为一个示例，确定小区类型可包括在移动台处从基站接收关于小区类型的信息。如上所述，小区类型可包括例如小区大小、小区部署目的等。确定小区类型可帮助确定例如负载均衡参数和预期逗留时间。

类似地，在一个实施例中，确定信道质量参数(例如，信号与干扰和噪声比)包括使用移动台来扫描网络并测量或以其它方式计算信道质量参数。在另一个实施例中，确定信道质量参数包括在移动台处接收由无线网络的某个其它部分确定的或在无线网络的某个其它部分处确定的信道质量参数。

类似地，在一个实施例中，确定基站利用因子包括使用移动台来扫描网络并自己测量或以其它方式计算N个可用基站的集合中每个基站的基站利用因子。在另一个实施例中，确定基站利用因子包括在移动台处接收基站利用因子。换句话说，由无线网络的某个其它部分计算、选择、识别或以其它方式确定基站利用因子或在无线网络的某个其它部分处计算、选择、识别或以其它方式确定基站利用因子，然后将它传送给移动台或以其它方式使其对于移动台而言是可用的。

一种应用本文描述的方法的简单方式是将所描述的参数嵌入在系统广播消息中。这涉及基站广播它自己的信息以及邻近基站的信息。作为一个示例，在移动台处接收基站利用因子可包括：在移动台处接收邻居广告消息(MOB_NBR-ADV)中的基站利用因子的类型-长度-值(TLV)定义；在移动台处收集来自主要广播信道(例如，IEEE802.16m的超帧报头(SFH)或IEEE802.16e的下行链路信道描述符(DCD)等)的基站利用因子。

在(MOB_NBR-ADV)中包含α和小区负载两者的TLV定义的某些实施例中，移动台可算出它究竟是否需要扫描特定基站。例如，如果移动台发现大α值(例如，2或更大)以及高小区负载，那么它可跳过基站。系统配置信息以及在(MOB_NBR-ADV)中携带的它们的副本可随时间改变，这取决于网络操作：例如，只要宏小区没有很重的负载，α就可“固定”为0，但是例如在小区的业务负载超过某个阈值时小区也可决定将α变换为2。并且，基站或移动台可基于在扫描期间的信道质量测量以及负载信息和α参数做出关于对于HO哪个是最佳小区的判定。类似地，对于主要广播信道中实现的负载信息和α参数，移动台可在自动实现负载均衡的情况下合适地挑选目标小区以进行网络进入。基于成本、小区类型信息和估计的移动性以及其它常规HO触发参数启动切换，这可有效地避免不符合需要的HO。

在一些实施例中，如上所述，除了负载信息和α参数之外，还必须定义和广播小区类型。例如，从最大到最小，可具有宏小区、微小区和微微小区的粗略粒度，其中每个小区具有预定义或动态配置的粗略覆盖区域(这要求额外广播)。

以上方法的一个显著益处是，以合适、统一的方式管理负载均衡和小区选择。当前，负载均衡是在基站处“盲目地”进行的，其中基站简单地挑选移动台并(利用HO事件)迫使它们移动到特定的邻居小区。这种盲目方法会造成混乱，因为移动台可能不知道基站做出判定所基于的标准，并且因此可能会拒绝HO命令或者可能对移动台赞成的目标小区(例如，具有最佳SINR的目标小区)执行不受控的HO。相反，本发明的实施例使得能够实现可在网络和移动台之间共享的简单的系统配置参数，它涵盖所有负载均衡场景并减少不受控/不成功的HO。

方法300的步骤330是确定N个可用基站的集合中每个基站的预期逗留时间和预期切换成本。在一些实施例中，例如在可忽略移动台移动性的实施例中，可省去步骤330，但是如果执行步骤330则可能导致关于移动台关联的更好判定。作为一个示例，预期逗留时间和预期切换成本可分别与本文之前论述的参数T_i和β类似。

方法300的步骤340是根据考虑了基站利用因子、信道质量参数和负载均衡参数中的每一项的计算选择要与移动台相关联的所选基站。作为一个示例，计算可包括找到得到表达式3的最大值的i值，其中i是实的正整数，它充当可用基站的索引。

在执行步骤330的方法300的实施例中，以上介绍的步骤340可以用备选步骤340替换，备选步骤340是根据第二计算而不是第一计算选择所选基站，第二计算考虑预期逗留时间和预期切换成本、以及基站利用因子、信道质量参数和负载均衡参数中的每一项。作为一个示例，第二计算包括找到得到表达式4的最大值的i值，其中i是实的正整数，它充当可用基站的索引。

方法300的步骤350是在移动台处启动导致将移动台与所选基站关联的操作。

图4是示出根据本发明一个实施例用于在无线网络中选择要与移动台相关联的基站(称为所选基站)的方法400的流程图。作为一个示例，无线网络可与图1中示出的无线网络100类似。

方法400的步骤410是在服务基站处识别N个可用基站的集合。作为一个示例，N个可用基站的集合可类似于图1中示出的基站111、121和131(其中N等于3)。在一个实施例中，步骤410包括：使用服务基站来扫描无线网络以试图检测基站信号；以及在N个可用基站的集合中包含服务基站以及从中检测到基站信号的每个其它基站。

方法400的步骤420是对于N个可用基站的集合中每个基站使用服务基站来：向移动台传送基站利用因子；确定负载均衡参数；以及从移动台接收信道质量参数。作为一个示例，基站利用因子、负载均衡参数和信道质量参数可分别类似于本文之前论述的参数ρ、α和ξ。在一个实施例中，使用服务基站来确定负载均衡参数包括：确定移动台与小区边缘之间的距离；以及确定基站利用因子是否超过阈值。这些值可用于在服务基站处计算负载均衡参数，然后可将负载均衡参数传送到移动台。

在一个实施例中，步骤420包括：通过使用服务基站扫描网络并测量N个可用基站的集合中每个基站的基站利用因子来确定基站利用因子；然后将基站利用因子传送到移动台。作为一个示例，传送基站利用因子可包括：广播包含基站利用因子的类型-长度-值(TLV)定义的邻居广告消息；通过主要广播信道广播基站利用因子(两者均在上文进行了更详细地论述)；等等。在一个实施例中，确定基站利用因子包括在服务基站处接收在移动台处测量或以其它方式计算的基站利用因子。

在一个实施例中，步骤420或另一步骤还包括：对于N个可用基站的集合中的每个基站(或其相关联的小区)，定义并广播小区类型。如上所述，小区类型可包括例如小区大小、小区部署目的等。定义小区类型可帮助确定例如负载均衡参数和预期逗留时间。

方法400的步骤430是确定N个可用基站的集合中每个基站的预期逗留时间和预期切换成本。在一些实施例中，例如在可忽略移动台移动性的实施例中，可省去步骤430，但是如果执行步骤430则可能导致关于移动台关联的更好判定。作为一个示例，预期逗留时间和预期切换成本可分别与本文之前论述的参数Ti和β类似。

在一个实施例中，确定预期切换成本包括确定空中链路消息开销、骨干消息传递成本和服务中断时间期间的机会成本。对于邻居列表中的不同类型的小区，服务基站在MOB_NBR-ADV中定义HO触发动作TLV。另外，如果需要，服务基站还可定义对β有贡献的额外成本项，例如当骨干信令昂贵时，这是可在例如两个小区没有很好地相连或具有不同ASN网关时适用的情形。

方法400的步骤440是根据考虑基站利用因子、信道质量参数和负载均衡参数中的每一项的计算选择所选基站。作为一个示例，计算可包括找到得到表达式3的最大值的i值，其中i是实的正整数，它充当可用基站的索引。

在执行步骤430的方法400的实施例中，以上介绍的步骤440可以用备选步骤440替换，备选步骤440是根据第二计算而不是第一计算选择所选基站，第二计算考虑预期逗留时间和预期切换成本、以及基站利用因子、信道质量参数和负载均衡参数中的每一项。作为一个示例，第二计算包括找到得到表达式4的最大值的i值，其中i是实的正整数，它充当可用基站的索引。

方法400的步骤450是在服务基站处启动导致将移动台与所选基站关联的操作。

图5是示出对于所选α值“负载α意识”规则的仿真结果的曲线图500。由图可见，随着负载不对称性增加，传统的方法(α=0)表现出较差的延迟性能，而α=2显示出最佳延迟性能。该结果与上文给出的理论论述十分吻合。

尽管参考特定实施例描述了本发明，但本领域技术人员将了解，在不偏离本发明的精神或范围的情况下，可做出各种改变。因此，本发明的实施例的公开是要说明本发明的范围，而不是要进行限制。本发明的范围旨在应当只受到随附权利要求书要求的范围限制。例如，对于本领域技术人员来说，将很容易地明白，本文论述的管理无线网络内的网络业务的方法以及相关算法和框架可以在各种实施例中实现，并且以上对这些实施例中的某些实施例的论述不一定表示对所有可能实施例的完整描述。

另外，关于特定实施例描述了益处、其它优点和问题的解决方案。但是，不应将这些益处、优点和问题的解决方案以及可造成任何益处、优点或解决方案出现或变得更加显著的任何一个或多个要素理解为是任何或所有权利要求的关键、必需或基本的特征或要素。

此外，如果本文公开的实施例和/或限制：(1)没有在权利要求中明确地要求权利；以及(2)按照等同原则是或者潜在地是权利要求中的明确要素和/或限制的等效物，那么这些实施例和限制不是按照贡献原则而贡献给公众。

Claims (22)

1. 一种用于管理无线网络内的网络业务的方法，所述方法包括：

将所述无线网络内的多个基站中的每个基站根据其类型分类；

根据所述多个基站中的每个基站的类型设置其负载均衡参数以便允许每个基站达到其自己的负载均衡目标；

对于涉及从作为所述多个基站中的第一个基站的第一基站切换到作为所述多个基站中的第二个基站的第二基站的切换事件，根据考虑所述第一基站的负载均衡参数和所述第二基站的负载均衡参数的过程选择所述第二基站。

2. 如权利要求1所述的方法，其中：

所述过程包括确定所述多个基站中的哪个基站得到涉及基站利用因子、信道质量参数和所述负载均衡参数的表达式的最大值。

3. 如权利要求2所述的方法，其中：

所述表达式是                                               ，其中i是基站索引且，ρ是所述基站利用因子，α是所述负载均衡参数，并且是所述信道质量参数。

4. 如权利要求3所述的方法，其中：

所述信道质量参数是信号与干扰和噪声比。

5. 如权利要求1所述的方法，其中：

所述过程包括确定所述多个基站中的哪个基站得到涉及基站利用因子、信道质量参数、预期逗留时间、预期切换成本和所述负载均衡参数的表达式的最大值。

6. 如权利要求5所述的方法，其中：

所述表达式是，其中i是基站索引且，ρ是所述基站利用因子，α是所述负载均衡参数，是所述信道质量参数，β是所述预期切换成本，并且T _i 是所述预期逗留时间。

7. 一种用于在无线网络中选择要与移动台相关联的基站的方法，所述方法包括：

识别N个可用基站的集合；

对于所述N个可用基站的集合中的每个基站：

    确定基站利用因子；

    确定负载均衡参数，其允许相应的基站达到其自己的负载均衡目标；以及

    确定信道质量参数；

根据考虑所述基站利用因子、所述信道质量参数和所述负载均衡参数的第一计算选择要与所述移动台相关联的所选基站；以及

在所述移动台处启动导致所述移动台与所述所选基站相关联的操作。

8. 如权利要求7所述的方法，其中：

所述信道质量参数是信号与干扰和噪声比。

9. 如权利要求7所述的方法，其中：

所述第一计算包括找到得到的最大值的i值，其中i是基站索引，且，ρ是所述基站利用因子，α是所述负载均衡参数，并且是所述信道质量参数。

10. 如权利要求9所述的方法，其中：

识别所述N个可用基站的集合包括：

    使用所述移动台来扫描所述无线网络以试图检测基站信号；以及

    在所述N个可用基站的集合中包括从中检测到基站信号的每个基站。

11. 如权利要求9所述的方法，其中：

确定所述基站利用因子包括：在所述移动台处接收所述基站利用因子。

12. 如权利要求11所述的方法，其中：

在所述移动台处接收所述基站利用因子包括以下步骤之一：

在所述移动台处接收邻居广告消息中的所述基站利用因子的类型-长度-值定义；以及

在所述移动台处从主要广播信道收集所述基站利用因子。

13. 如权利要求9所述的方法，还包括：

对于所述N个可用基站的集合中的每个基站，确定预期逗留时间和预期切换成本；以及

根据第二计算而不是所述第一计算选择所述所选基站，所述第二计算考虑所述预期逗留时间和所述预期切换成本、以及所述基站利用因子、所述信道质量参数和所述负载均衡参数中的每一项。

14. 如权利要求13所述的方法，其中：

所述第二计算包括找到得到的最大值的i值，其中i是基站索引且，ρ是所述基站利用因子，α是所述负载均衡参数，是所述信道质量参数，β是所述预期切换成本，并且T _i 是所述预期逗留时间。

15. 如权利要求14所述的方法，还包括：

对于所述N个可用基站的集合中的每个基站，确定小区类型。

16. 一种用于在无线网络中选择要与移动台相关联的、称为所选基站的基站的方法，所述方法包括：

在服务基站处识别N个可用基站的集合；

利用所述服务基站来：

    将所述N个可用基站的集合中每个基站的基站利用因子传送到所述移动台；

    确定所述N个可用基站的集合中每个基站的负载均衡参数以便允许相应基站达到其自己的负载均衡目标；以及

    从所述移动台接收所述N个可用基站的集合中每个基站的信道质量参数；

根据考虑所述基站利用因子、所述信道质量参数和所述负载均衡参数的第一计算选择所述所选基站；以及

在所述服务基站处启动导致所述移动台与所述所选基站相关联的操作。

17. 如权利要求16所述的方法，其中：

所述第一计算包括找到得到的最大值的i值，其中i是基站索引且，ρ是所述基站利用因子，α是所述负载均衡参数，并且是所述信道质量参数。

18. 如权利要求17所述的方法，还包括：

对于所述N个可用基站的集合中的每个基站，确定预期逗留时间和预期切换成本；以及

根据第二计算而不是所述第一计算选择所述所选基站，所述第二计算考虑所述预期逗留时间和所述预期切换成本、以及所述基站利用因子、所述信道质量参数和所述负载均衡参数中的每一项。

19. 如权利要求18所述的方法，其中：

所述第二计算包括找到得到的最大值的i值，其中β是所述预期切换成本，并且T _i 是所述预期逗留时间。

20. 如权利要求17所述的方法，其中：

识别所述N个可用基站的集合包括：

    使用所述服务基站来扫描所述无线网络以试图检测基站信号；以及

    在所述N个可用基站的集合中包括所述服务基站以及从中检测到基站信号的每个其它基站。

21. 如权利要求16所述的方法，还包括：

对于所述N个可用基站的集合中的每个基站，定义小区类型；以及

广播所述小区类型。

22. 如权利要求16所述的方法，其中：

使用所述服务基站来确定所述负载均衡参数包括：

确定所述移动台与小区边缘之间的距离；以及

确定所述基站利用因子是否超过阈值。