CN102625996B - 用于优化移动无线网络中的切换性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种移动无线网络，在该移动无线网络中确定基站或者上一级网络组件中的切换参数(例如符合GSM、UTMS、LTE标准的网络)。优选地在单独的基站中应用根据本发明的方法并且该方法用于该基站的切换参数的自我优化。可替换地，根据本发明的方法应用在上一级网络组件中，该网络组件与多个基站相连接并确定其切换参数。只要上一级网络组件能够为每个受它控制的基站确定单独的切换参数，则该方法就能分别优化每个这种基站的切换参数。

Description

用于优化移动无线网络中的切换性能的方法

技术领域

本发明涉及一种用于优化移动无线网络中的切换性能的方法。本发明特别涉及避免错误切换或者不必要切换(即所谓的乒乓切换)的方法。

背景技术

移动无线网络的一个主要功能是移动支持，其实现了，即使当所述移动站离开一个基站(BS)的接收范围进入另一基站的接收范围时，也能保持移动站(MS)的移动无线通信。为实现该目的，进行所谓的切换(HO)，即移动站与基站A的通信在定义的时刻被转移至基站B。

在切换的范畴内，主要出现两种类型的错误。首先是不必要的切换(即所述的乒乓效应)，即一个移动站在两个或多个基站之间的多次不必要的切换。乒乓效应导致不必要的管理信息的交换并且因此应被避免。用于识别所述效应的方法例如在DE-A-102007038099中有说明。另一错误类型是错误切换(所谓的切换错误)，其可导致移动站通信的损失。例如如果过早或过晚进行切换，以致在切换的时刻无法确保通过基站A或者基站B的无线供给，就会出现所述错误。在任何情况下，切换错误都会导致移动站的通信的中止，在极端情况下，还会导致通信损失并且因此应被避免。切换错误的识别早已是现有技术。

关于是否要进行切换以及进行切换的时刻的决定取决于多个参数，即所述的切换参数。所述参数的配置值存储在移动无线网络中(在符合未来标准LTE的网络中，例如在每个基站中，在符合UMTS-标准的网络中，在上一级网络组件中，无线网络控制器(RNC，Radio Network Controller))。常见的配置参数为所谓的hysteresis margin或者所谓的time to trigger。所述hysteresis margin(滞后余量)说明，在进行切换之前，与源基站(对应于基站A)的接收的发射功率相比，目标基站(对应于上述基站B)的由移动站接收的发射功率或者说场强度必须强多少(参见例如DE-A-102007038099)。所述time to trigger说明在进行切换之前，目标基站在移动站上接收的发射功率必须比源基站的接收的发射功率大hysteresis margin的时间是多久(例如多少毫秒)。

除了所述示例参数之外，还可能存在多个其它参数，所述示例参数被执行，这是因为它们会出现在大部分的移动无线系统中。

该配置参数的调整对移动无线网络的所述切换的实施有决定性影响，因此也会影响乒乓效应和切换错误出现的次数。因此，在符合现有技术的网络中，定期手动评估关于出现的乒乓效应和切换错误的统计数据，并且在出现异常高的数值的情况下优化所述参数设定。这有严重的缺点。随之而来的是高比例的手动操作步骤，以及与此相关联的高成本。除此之外，如果网络中的状态改变(如信息高速公路堵塞，其导致移动站速度的短时间降低)，那么短时间改变所述切换参数的配置值，会很有意义。根据现有技术，这种情况是再好不过的。

为了消除所述缺点，所谓的自我优化方法就是当前研究的对象(参见例如欧盟促进项目Self-Optimisation & Self-Configuration in wirelessnetworks(《无线网络中的自我优化和自我配置》)(SOCRATES)：Self-optimisation in future mobile access networks(未来移动访问网络中的自我优化)，Presentation at Mobile Network Optimisation 2008(2008年移动网络优化上的简报)，法国，戛纳，2008年11月3日至6日)。关于切换参数，其表示对于网络来说，可以自主地优化所述参数的所述配置值是值得期待的。第一理念可以在例如DE-A-102007038099中(第[0012]段：“用于避免移动无线网络中的乒乓切换的方法，……，这样继续设计，即自动自主调整所述参数，特别是接收场强度的滞后余量，……以用于避免乒乓切换……”)以及在US-A-2004/066434中(在此，所述参数“滞后余量”的所述配置值在两个固定数值之间切换)找到。

发明内容

本发明的目的是提出一种方法，以便优化移动无线网络中的所述切换性能。该目的通过符合权利要求的方法来实现。

当前方法涉及移动无线网络，在其中确定基站或者上一级网络组件中的所述切换参数(例如符合GSM、UTMS、LTE标准的网络)。其优选地应用于单独基站中和用于该基站的切换参数的自我优化。可替换地，根据本发明的方法被应用在上一级的网络组件中，该网络组件与多个基站相连并确定其切换参数。只要上一级网络组件能够为每个由其控制的基站确定单独的切换参数，该方法就能为每个该基站单独地优化切换参数。如果只可能为一个基站组确定切换参数，则优化该组的切换参数。

在此，根据本发明的方法不仅仅局限于优化开头提及的两个参数。与此相反，其中一个主要优点为，根据本发明的方法可以优化任意参数。

本发明提出了一种用于优化移动无线网络中的切换性能的方法，包括下列步骤：

a)在预定的时间段内，在至少一个基站的切换参数的当前配置值的情况下，确定移动无线网络的至少一个基站的切换性能；

b)基于所确定的切换性能评估至少一个基站的配置；

c1)对于这种情况，即步骤b)表明不存在优化需求：重复步骤a)和b)；或者

c2)对于这种情况，即步骤b)表明存在优化需求：将优化参数A设定到最大值Amax；

d)修改至少一个切换参数的配置值；

e)在预定的时间段内，在至少一个基站的切换参数的修改过的配置值的情况下，确定移动无线网络的至少一个基站的切换性能；

f)基于所确定的切换性能评估至少一个基站的修改过的配置；

g)对比不带有以及带有配置值的修改的评估结果；

h1)如果步骤g)表明修改过的配置比之前的配置差，则取决于优化参数A的当前数值高低有可能接受修改过的配置，并继续步骤(i)；或者

h2)如果步骤g)表明修改过的配置比之前的配置好，则接受修改过的配置并检验修改过的配置的评估结果是否满足中止标准；

i)降低优化参数A；并且

j)重复步骤d)至i)。

优选地，在步骤a)和e)中确定出现的错误，如错误的切换或者不必要的切换，其中，特别是确定了切换错误率或者乒乓率。在步骤b)和f)中，借助评估函数实现相应配置的评估，在评估函数中列入了出现的错误、特别是比率。其中，在步骤b)中还优选地实现将评估结果与至少一个相关于切换性能的优化的必要性的阈值进行对比的步骤。如果不需要进行切换性能的优化，则保留当前的切换参数并以步骤a)继续该方法。

根据一个优选的实施方式，在步骤d)中通过下列方式实现配置值的修改：(i)选择第一切换参数；(ii)选择是否应提高或降低所选择的参数；(iii)将参数值相应地提高或降低尽可能小的步距；(iv)必要时为至少另一个切换参数重复步骤(i)至(iii)。

在步骤h2)中实现将修改过的配置的评估结果与至少一个相关于切换性能的优化的结束的阈值进行对比的步骤。如果能实现切换性能的优化的结束，则接收修改过的切换参数并以步骤a)继续实施该方法，并且如果还不能实现切换性能的优化的结束，则接收修改过的切换参数并以步骤i)继续实施该方法。

优选地，为优化的开始和优化的结束应用不同的阈值。

根据一个实施方式，切换参数的配置值存储在上一级网络组件中。可替换地，切换参数的配置值分别在本地存储在相应的基站中。每个基站因此具有一个软件组件，其中，相应的软件组件确定并且在本地存储切换参数的配置值。

作为切换参数，优选地观察滞后余量(hysteresis margin)和触发时间(time to trigger)。

此外，本发明提供一种移动无线网络中的网络组件，用于优化移动无线网络中的切换性能。该网络组件具有：

一种装置，用于在预定的时间段内，在至少一个基站的切换参数的当前配置值的情况下，确定移动无线网络的至少一个基站的切换性能；

一种评估装置，用于基于所确定的切换性能评估至少一个基站的配置；

一种调整装置，用于将优化参数A设定到最大值Amax；

一种装置，用于修改至少一个切换参数的配置值；其中确定装置在预定的时间段内，在至少一个基站的切换参数的修改过的配置值的情况下，确定移动无线网络的至少一个基站的切换性能，以及评估装置基于所确定的切换性能评估至少一个基站的修改过的配置；

一种对比装置，用于对比不带有以及带有配置值的修改的评估结果；

其中网络组件设定为：(1)如果修改过的配置比之前的配置差，则取决于优化参数A的当前数值高低有可能接受修改过的配置，或者(2)如果修改过的配置比之前的配置好，则检验修改过的配置的评估结果是否满足中止标准；以及

其中网络组件设定为：随后以降低的优化参数继续进行优化。

本发明实现了涉及多个目标的多个切换参数的自动自我优化。因此，可以例如同时优化切换参数hysteresis margin和time to trigger，其目标为最小化乒乓效应以及切换错误。与此相反，使用根据现有技术的方法，只可能优化带有一个目标的一个参数。

根据本发明的带有多个目标的多个参数的自我优化的优点为：

·自我优化的普遍优点(没有手动花费，对短时变化的反应，参见问题说明)。

·通过同时应用多个用于优化的参数，可以得到比仅仅优化一个参数时更好的结果。

·在实际的转换中，同时跟踪多个目标尤其重要，这是因为切换参数对目标的影响经常是相反的。例如如果在网络中仅仅以避免乒乓效应这一目标优化切换参数，则往往会导致大大提高的切换错误的数量。

·在使用在此说明的发明时，切换参数的变化对切换性能的影响不必已知。DE-A-102007038099例如说明：在乒乓效应过多的情况下，会提高参数“滞后余量”。其前提为：已知该参数的配置值的提高避免乒乓效应。在多个参数和目标的情况下，可能无法了解参数变化的影响。如在DE-A-102007038099中所说明的方法在这种情况下不再起作用。

·简而言之，根据现有技术的方法立足于在识别到问题的情况下，转换已知的解决方案理念(参见例如DE-A-102007038099：在乒乓效应过多的情况下，会提高参数“滞后余量”，因为根据已获得的经验，这种方法是有效的)。与此相反，构成本发明基础的方法是启发式的。因此可以自主地为出现的问题找到解决方案。

附图说明

现在借助随附的附图进一步阐述本发明。图中示出：

图1示出根据本发明的方法的优选实施方式的图示；以及

图2示例性地示出移动无线网络，用于说明根据本发明的方法。

具体实施方式

接下来，借助一个优选的实施方式，对图1中显示的根据本发明的方法分步骤地进行进一步阐述。其中，假设的情况为：切换参数特别用于基站。对于只能为一组基站确定切换参数的情况，要用“基站组”替换基站。

1.开始时已经存在切换参数的配置。该配置可以已经配置在网络中，在外部预设或者随机生成。

2.如果尚未实行，则切换参数在基站中进行配置。

3.在确定的时间(例如1分钟)内，测定当前的切换参数产生哪一切换性能(例如：出现多少乒乓效应以及切换错误)。按照定义的评估函数，根据所述测量值计算一个或多个数值，该数值描述带有当前切换参数的切换性能以何种程度对应于要达到的目标。评估函数也就反映了优化的预定目标。

4.现在检验当前配置是否可接受或者是否有必要进行优化。检验可以通过例如在其中对比评估的结果与阈值来实现。

5.如果没有必要进行优化，则保留当前的切换参数。但是此外，还会持续检验当前操作并进行评估(跳至第3点)，以便能够在网络中有变化的情况下作出反应。

6.如果有必要进行优化，则首先将优化参数A设定到确定的最大值。

7.接下来为切换参数生成新的配置值。该配置值与之前的相比，应只有细微的差别，以防止在网络中配置了完全不合适的设定。用于生成新配置的可能的优选的操作步骤为：

a.开始第一个需要优化的切换参数。随机选择是否应提高或降低参数。

b.将切换参数提高或降低尽可能小的步距。

c.从a开始下一参数。

8.现在按照在步骤2和3中的说明，配置并评估该新配置。

9.分析所述新的评估结果：

a.如果新配置的评估结果比之前的差，则取决于优化参数A的当前数值高低接受该新配置。A越高，接受新配置(即便它比之前的差)的可能性越高。进行该操作是为了，即便在进一步的优化过程中，它们绝对可能引起好的结果，也避免仓促地排除新的配置。

b.如果新配置的评估结果比之前的好，则检验新结果是否已经满足了结束优化的标准。如果是这种情况，则跳至第2点。如果不是，那么虽然应用了新配置，但仍继续该优化。

10.现在降低优化参数A。其导致接受较差配置的可能性降低。

11.跳至第7点。

如在图1中可识别地，其优选地针对一个持续的过程。即不断检验基站的切换参数是否会产生可接受的切换性能。如果不应是这种情况，则生成并配置新的优化的参数。但是，本发明同样包括该方法的非持续执行。

在图2中借助实施例进一步阐述根据本发明的方法。

图2示出两个基站11和12以及六个移动站20至25。其中，移动站20至22与基站10相连，移动站23至25与基站11相连。但是所有移动站均位于基站10和11之间的边缘区域中，即移动站的位置处的基站10和11的无线场强度相似。切换参数存储在基站中，即基站10和11分别具有各自的切换参数。切换参数适用于与基站相连的所有移动站。因此，基站10的切换参数适用于移动站20至22，基站11的切换参数适用于移动站23至25。根据本发明的用于切换参数的自动自我优化的方法分别独立地在基站10和11中工作。

在该实施例中，观察两个切换参数hysteresis margin(hm)和time totrigger (ttt)。根据移动无线网络运行中的经验已知，该参数的低配置值产生少量切换错误，然而还会导致过多乒乓效应。反之亦然：高的配置值通常产生少量乒乓效应，但是会导致过多切换错误。然而，根据本发明的方法没有明确以此为前提，即切换参数对切换性能的作用是已知的。因此，对所述作用在此只是出于解释目的而加以说明。

在该实施例中进一步假设：在基站10和11之间切换时出现的乒乓效应或者切换错误由两个基站识别。根据移动无线标准，单独基站只能确定部分所述效应(如情况可能为：基站10只能识别从基站10到基站11的切换的切换错误，却不能识别从基站11到基站10的切换的错误)。在这种情况下，可以在现有部分信息的基础上执行该方法。

作为初始配置，在该实施例中假设：hm和ttt均被设定到尽可能低的数值，即例如hm＝0dB，ttt＝0ms。现在进行下列步骤：

1.在预定的时间(例如1分钟)内，在两个基站中检查所设置的参数产生哪些切换。在所述实施例中假设的结果为：

a.移动站21切换至基站11，并随后返回切换至基站10。即两个切换均没有必要。

b.移动站24从基站11切换至基站10。

c.还假设所有切换均成功，即没有出现切换错误。

d.因此结果为：切换错误率为0％，乒乓率为66％(移动站21的两个切换均无必要，只有移动站24的切换为必要)。

2.现在检验当前配置是否可接受，或者是否有必要进行优化。在所述实施例中假设：可接受5％的切换错误率和10％的乒乓率。由于超过了最大允许的乒乓率，因此开始所述优化。

3.优化参数A被设定到其最大值，例如30。

4.现在在两个基站中生成切换参数的新的配置值。如之前所述，该配置值应与之前的数值相似。在所述实施例中假设：配置值分别提高一个步距。对于符合LTE标准的网络，结果为例如：hm＝1dB，ttt＝10ms(LTE标准规定了离散数值)。

5.两个基站接受新配置值并检验切换性能(与1类似)。假设的结果为：

a.乒乓率：50％

b.切换错误率：10％

6.现在必须评估新配置是否得到比之前更好的结果。其可以通过例如等式1确定。

结果为：旧配置：评估：1/66

新配置：1/150

7.新配置也就得到较差(较低)的评估结果。由于高的优化参数A(其决定接受较差配置的可能性)，尽管如此，在所述实施例中还是会接收新配置。

8.现在减小优化参数A(如达到25)。

9.重新在基站10和11中生成新的参数。例如在基站10中：hm＝2dB，ttt＝0ms，在基站11中：hm＝2dB，ttt＝20ms。

10.优化过程按照预定模式继续一段时间，直至达到不再超过可接受的切换错误率和乒乓率的数值。

11.一旦达到该数值，就结束优化。但是还会持续检验是否(例如由于在网络中修改边界条件)有必要再次优化。如果是这种情况，则相应地跳至第0点，并重新开始所述优化。

在此优选地可以定义不同的标准，适用于结束优化(第10点)和开始优化(第2点)。

Claims (24)

1.一种用于优化移动无线网络中的切换性能的方法，所述方法包括下列步骤：

a)在预定的时间段内，在至少一个基站的切换参数的当前配置值的情况下，确定所述移动无线网络的所述至少一个基站的所述切换性能；

b)基于所确定的所述切换性能评估所述至少一个基站的配置；

c1)对于这种情况，即步骤b)表明不存在优化需求：重复步骤a)和b)；或者

c2)对于这种情况，即步骤b)表明存在优化需求：将优化参数A设定到最大值Amax；

d)修改至少一个切换参数的所述配置值；

e)在预定的时间段内，在所述至少一个基站的所述切换参数的修改过的配置值的情况下，确定所述移动无线网络的所述至少一个基站的所述切换性能；

f)基于所确定的所述切换性能评估所述至少一个基站的修改过的配置；

g)对比不带有以及带有所述配置值的所述修改的评估结果；

h1)如果步骤g)表明所述修改过的配置比之前的配置差，则取决于所述优化参数A的当前数值高低有可能接受所述修改过的配置，并继续步骤(i)；或者

h2)如果步骤g)表明所述修改过的配置比之前的配置好，则接受所述修改过的配置并检验所述修改过的配置的所述评估结果是否满足中止标准；

i)降低所述优化参数A；并且

j)重复步骤d)至i)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤a)和e)中确定出现的错误、如错误的切换或者不必要的切换，其中，特别是确定了切换错误率或者乒乓率。

3.根据权利要求2所述的方法，其中在步骤b)和f)中，借助评估函数实现所述相应配置的评估，在所述评估函数中列入了所述出现的错误和乒乓效应、特别是比率。

4.根据权利要求3所述的方法，其中步骤b)还包括将所述评估结果与至少一个相关于所述切换性能的优化的必要性的阈值进行对比的步骤。

5.根据权利要求4所述的方法，其中如果不需要进行所述切换性能的优化，则保留当前的切换参数并以步骤a)继续实施所述方法。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤d)中通过下列方式实现所述配置值的所述修改：(i)选择第一切换参数；(ii)选择是否应提高或降低所选择的参数；(iii)将所述参数值相应地提高或降低尽可能小的步距；(iv)必要时为至少另一个切换参数重复步骤(i)至(iii)。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中步骤h2)包括将所述修改过的配置的所述评估结果与至少一个相关于所述切换性能的所述优化的结束的阈值进行对比的步骤。

8.根据权利要求6所述的方法，其中步骤h2)包括将所述修改过的配置的所述评估结果与至少一个相关于所述切换性能的所述优化的结束的阈值进行对比的步骤。

9.根据权利要求7所述的方法，其中如果能实现所述切换性能的所述优化的结束，则接收修改过的切换参数并以步骤a)继续实施所述方法，并且如果还不能实现所述切换性能的所述优化的结束，则接收所述修改过的切换参数并以步骤i)继续实施所述方法。

10.根据权利要求4或5所述的方法，其中为所述优化的开始和所述优化的结束应用不同的阈值。

11.根据权利要求6所述的方法，其中为所述优化的开始和所述优化的结束应用不同的阈值。

12.根据权利要求7所述的方法，其中为所述优化的开始和所述优化的结束应用不同的阈值。

13.根据权利要求9所述的方法，其中为所述优化的开始和所述优化的结束应用不同的阈值。

14.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述切换参数的所述配置值存储在上一级网络组件中。

15.根据权利要求13所述的方法，其中所述切换参数的所述配置值存储在上一级网络组件中。

16.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述切换参数的所述配置值分别在本地存储在相应的基站中。

17.根据权利要求15所述的方法，其中所述切换参数的所述配置值分别在本地存储在相应的基站中。

18.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中每个所述基站具有一个软件组件，其中所述相应的软件组件确定并且在本地存储所述切换参数的所述配置值。

19.根据权利要求17所述的方法，其中每个所述基站具有一个软件组件，其中所述相应的软件组件确定并且在本地存储所述切换参数的所述配置值。

20.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述移动无线网络是GSM-、UMTS-或者LTE-移动无线网络或者WiMAX网络。

21.根据权利要求19所述的方法，其中所述移动无线网络是GSM-、UMTS-或者LTE-移动无线网络或者WiMAX网络。

22.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中将滞后余量(hysteresismargin)和触发时间(time to trigger)应用为所述切换参数。

23.根据权利要求21所述的方法，其中将滞后余量(hysteresis margin)和触发时间(time to trigger)应用为所述切换参数。

24.一种移动无线网络中的网络组件，用于优化所述移动无线网络中的切换性能，所述网络组件具有：

一种装置，用于在预定的时间段内，在至少一个基站的切换参数的当前配置值的情况下，确定所述移动无线网络的所述至少一个基站的所述切换性能；

一种评估装置，用于基于所确定的所述切换性能评估所述至少一个基站的配置；

一种调整装置，用于将优化参数A设定到最大值Amax；

一种装置，用于修改至少一个切换参数的所述配置值；其中所述确定装置在预定的时间段内，在所述至少一个基站的所述切换参数的修改过的配置值的情况下，确定所述移动无线网络的所述至少一个基站的所述切换性能，以及所述评估装置基于所确定的所述切换性能评估所述至少一个基站的修改过的配置；

一种对比装置，用于对比不带有以及带有所述配置值的所述修改的评估结果；

其中所述网络组件设定为，(1)如果所述修改过的配置比之前的配置差，则取决于所述优化参数A的当前数值高低有可能接受所述修改过的配置，或者(2)如果所述修改过的配置比之前的配置好，则检验所述修改过的配置的所述评估结果是否满足中止标准；以及

其中所述网络组件设定为，随后以降低的优化参数继续进行优化。