CN102833789B - 一种用于lte网络的负载均衡方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于LTE网络的负载均衡方法，包括利用网络节点eNB的广播信道的MIB信息中的空余比特位携带小区的负载状态信息，处于系统消息更新且小区负载高、小区选择或重选的终端从网络节点接收到该负载状态信息后，选择负载低并且小区信号相对强的小区进行接入。本发明可以使LTE网络中的各小区处于相对均衡的状态，提高LTE网络的系统容量、避免了小区拥塞、提高网络资源利用率和降低传输时延，并提高了和用户体验。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种用于LTE（Long term evolution，长期演进）网络中负载均衡的方法。
背景技术
LTE技术作为下一代无线通信技术标准在网络速度上相对于以往的通信技术有了很大的提高，负载均衡技术在提高LTE网络容量、避免小区拥塞、提高网络资源利用率和降低传输时延等方面起着重要的作用。
目前，主要通过无线接入控制和切换控制两个方面来进行负载均衡。一般的无线接入控制方法是通过复杂的算法和系统参数来使终端进行合理的小区选择和重选来均衡网络的负载，算法和参数的质量不容易得到保证；通过切换控制来进行负载均衡需要知道切换的源端和目的端负载信息，否则容易造成切换失败或造成切换的目的端负载过高，因此就需要在不同小区间交换负载信息，但是却增加了网络的信令开销。
发明内容
本发明的目是针对上述技术问题，提供一种有效对LTE系统进行负载均衡的方法及LTE终端，可以在LTE终端接入到网络前就能获取LTE网络中网络节点eNB（Evolved Node Base，演进型Node B，即LTE基站）的小区负载信息，并且终端根据负载信息选择最优的小区进行接入，从而确保网络中各小区的负载处于相对均衡的状态，提高了系统容量和用户体验，并且减少了网络的信令开销。
本发明的技术方案为一种用于LTE网络的负载均衡方法，包含以下步骤：
步骤1，LTE基站判断小区的负载状态，将相应的负载状态信息加入小区的MIB，通过PBCH广播小区的MIB；所述小区的负载状态为高负载状态、中负载状态或低负载状态；所述MIB为主信息块，所述PBCH为物理广播信道；
步骤2，当LTE终端处于系统消息更新时，进入步骤3；当LTE终端处于小区选择或重选流程时，进入步骤4；
步骤3，LTE终端接收所在小区的MIB，根据MIB携带的负载状态信息判定小区的负载状态，当小区的负载状态为高负载状态时进入步骤4，当小区的负载状态为低负载状态或中负载状态时，LTE终端继续驻留在原小区，结束流程；
步骤4，LTE终端接收附近所有小区的主消息块，根据每个小区的MIB携带的负载状态信息判定小区的负载状态，如果某个小区的负载状态为高负载状态，则将该小区标记为不可用的小区，如果某个小区的负载状态为低负载状态或中负载状态，将该小区的小区信息和负载状态保存在小区列表中，所述小区信息包括小区标识号、频点号和小区信号强度；
步骤5，LTE终端将步骤4所得小区列表中所有小区按照小区信号强度从大到小进行排序，选择信号相对较强并且负载相对较低的最优小区执行接入。
而且，步骤1中，LTE基站判断小区的负载状态，根据物理资源利用率、硬件负荷和传输网络层负荷三个指标中的一个或以上指标判断。
而且，步骤1中，将相应的负载状态信息加入MIB实现方式如下，
利用小区的MIB的spare信元表示小区负载状态，当小区处于高负载状态时将spare的值设置为“0000000011”；当小区处于中负载状态时将spare的值为“0000000010” ；当小区处于低负载状态时将spare的值设置为“0000000001”。
而且，步骤3和步骤4中，根据MIB携带的负载状态信息判定小区的负载状态实现方式如下，
根据MIB的spare信元的值判定小区负载状态，如果spare值为“0000000011”时，判定小区处于高负载状态；如果spare值为“0000000010”时，判定小区处于中负载状态；如果spare的值为“0000000001”，判定小区处于低负载状态。
而且，步骤5中，选择信号相对较强并且负载相对较低的最优小区实现方式如下，
根据将步骤4所得小区列表中所有小区按照小区信号强度排序的结果，判断排在第一的小区的功率跟排在第二的小区的功率是否相等，
如果排在第一的小区功率跟排在第二个的小区功率不相等，则判定排在第一的小区为最优小区；
如果排在第一的小区功率跟排在第二个的小区功率相等，则进一步判断两个小区的负载状态，选择负载相对低的小区为最优小区。
本发明提供方法简单可行，仅对现有网络节点的已有未使用的信元进行定义即可实现，终端的判定方法也比较简单；更能有效的进行负载均衡；降低了LTE终端接入的传输时延；提高了网络的稳定性，避免终端频繁的切换。
附图说明
图1是本发明实施例的流程图。
图2是本发明实施例的LTE终端结构图。
具体实施方式
本发明所设计的用于对LTE网络进行负载均衡的技术方案为，在LTE网络中服务网络节点eNB的小区广播消息的MIB（Master Information Block，主信息块）中携带小区的负载信息，通过PBCH（Physical broadcast channel，物理广播信道）进行广播。这样LTE终端收到小区广播的负载信息后，可以根据小区的信号强度和负载状态进行综合判断是否要接入并驻留在该小区。
以下结合附图和实施例详细说明本发明技术方案。
实施例利用小区广播消息进行负载均衡的基本过程为：
LTE基站判断小区的负载状态，将相应的负载状态信息加入MIB，通过PBCH广播主消息块；
LTE终端接收附近所有小区的MIB，根据每个小区的MIB携带的负载状态信息判定小区的负载状态，如果某个小区的负载状态为高负载状态，则将该小区排除掉，如果某个小区的负载状态为低负载状态或中负载状态，将该小区的小区信息和负载状态保存在小区列表中，所述小区信息包括小区信号强度；
LTE终端将小区列表中所有小区按照小区信号强度从大到小进行排序，选择信号相对较强并且负载相对较低的最优小区；
LTE终端接入到最优小区。
考虑到系统消息更新时，可以自动根据小区的负载状态决定是否进行负载均衡。为提高效率起见，实施例进一步提出先判断LTE终端的状态，再进行相应处理。如图1所示，实施例的详细流程包括以下步骤，具体实施时可利用软件技术实现自动运行流程：
步骤1，LTE基站判断小区的负载状态，将相应的负载状态信息加入小区的MIB，通过PBCH广播小区的MIB；所述小区的负载状态为高负载状态、中负载状态或低负载状态。高负载状态即过载状态。
实施例的LTE基站判断小区的负载状态的方法可以根据物理资源利用率、硬件负荷或传输网络层负荷三个指标中的一个来判断，或者综合两个或三个指标来判断，计算方法和量化指标在此不作限定，本领域的技术人员可根据自身的情况预设判断规则，实施时LTE基站根据预设规则自动判断小区的负载状态为高负载状态、中负载状态或低负载状态。
一个LTE网络一般有多个LTE基站，一个LTE基站可能包含多个LTE小区，每个小区的负载状态可能不一样。因此LTE基站对每个小区分别进行处理，对单个小区判断负载状态并将相应的负载状态信息加入该小区的MIB。
网络节点eNB的小区广播消息中的MIB信息由24个比特组成，包括：下行带宽（3比特）、PHICH（Physical hybrid-ARQ indicator channel，物理HARQ指示信道）资源指示（3比特）、系统帧号（8比特）和spare剩余比特（10比特），因此实施例中通过spare的值表示小区的负载状态。
实施例中，LTE基站判断小区的负载状态后，将相应的负载状态信息加入小区的MIB实现方式如下，
利用小区的MIB的spare信元表示小区负载状态，当小区处于高负载状态时将spare的值设置为“0000000011”；当小区处于中负载状态时将spare的值为“0000000010” ；当小区处于低负载状态时将spare的值设置为“0000000001”。
相应地，后续步骤3和步骤4中，根据MIB携带的小区的负载状态信息判定小区的负载状态实现方式如下，
根据MIB的spare信元的值判定小区负载状态，如果spare值为“0000000011”时，判定小区处于高负载状态；如果spare值为“0000000010”时，判定小区处于中负载状态；如果spare的值为“0000000001”，判定小区处于低负载状态。
步骤2，本步骤判断LTE终端处于系统消息更新流程还是小区选择或重选流程。当LTE终端处于系统消息更新时，进入步骤3；当LTE终端处于小区选择或重选流程时，进入步骤4。
当LTE终端处于小区选择时，采用本发明提供的负载均衡方式使LTE终端在接入到LTE网络之前就可以获取网络节点eNB的小区负载信息，根据小区是否处于高负载状态以及小区的信号强度综合判定是否要接入到该小区。在LTE终端需要重选小区时，实现方式一致。
步骤3，LTE终端接收所在小区的MIB，根据MIB携带的负载状态信息判定小区的负载状态，当小区的负载状态为高负载状态时，说明需要重选小区，进入步骤4，当小区的负载状态为低负载状态或中负载状态时，LTE终端继续驻留在原小区，结束流程。
通过LTE基站的广播，LTE终端可以接收得到所在小区的MIB。
步骤4，LTE终端接收附近所有小区的主消息块，根据每个小区的MIB携带的负载状态信息判定小区的负载状态，如果某个小区的负载状态为高负载状态，则将该小区标记为不可用的小区，如果某个小区的负载状态为低负载状态或中负载状态，将该小区的小区信息和负载状态保存在小区列表中，所述小区信息包括小区标识号、频点号和小区信号强度。
通过LTE基站的广播，LTE终端可以接收得到附近所有小区的MIB。小区标识是小区的身份ID，用来区分单个小区。对附近所有小区进行这种处理后，得到剩余小区的小区列表。
步骤5，LTE终端将步骤4所得小区列表中所有小区按照小区信号强度从大到小进行排序，选择信号相对较强并且负载相对较低的最优小区执行接入。
实施例中，选择信号相对较强并且负载相对较低的最优小区实现方式如下，
根据将步骤4所得小区列表中所有小区按照小区信号强度排序的结果，判断排在第一的小区的功率跟排在第二的小区的功率是否相等，如果排在第一的小区功率跟排在第二个的小区功率不相等，则判定排在第一的小区为最优小区；如果排在第一的小区功率跟排在第二个的小区功率相等，则进一步判断两个小区的负载状态，选择负载相对低的小区为最优小区，如果第一小区的负载高于第二小区的负载（例如第一小区为中负载状态、第二小区为低负载状态），则判定第二小区为最优小区，否则判定第一小区为最优小区（例如第一小区为中负载状态、第二小区为中负载状态，或者第一小区为低负载状态、第二小区为中负载状态）。
具体实施时，还可以采用软件模块化技术在现有LTE终端基础上进行改进，实现用于LTE网络的负载均衡方法的LTE终端，如图2所示，包括以下模块，
小区搜索模块101，用于接收LTE终端附近所有小区的主消息块，根据每个小区的MIB携带的负载状态信息判定小区的负载状态，如果某个小区的负载状态为高负载状态，则将该小区标记为不可用的小区，如果某个小区的负载状态为低负载状态或中负载状态，将该小区的小区信息和负载状态保存在小区列表中，所述小区信息包括小区标识号、频点号和小区信号强度；
小区排序模块102，用于将小区搜索模块所得小区列表中所有小区按照小区信号强度从大到小进行排序；
小区选取模块103，用于根据小区排序模块所得排序结果选择信号相对较强并且负载相对较低的最优小区；
接入模块104，用于接入到小区选取模块所得最优小区。
以上所述为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，其他类似于本发明的思想和原则的方案，例如实现该方法的网络节点和终端，均应在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种用于LTE网络的负载均衡方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤1，LTE基站判断小区的负载状态，将相应的负载状态信息加入小区的MIB，利用小区的MIB的spare信元表示小区负载状态，通过PBCH广播小区的MIB；所述小区的负载状态为高负载状态、中负载状态或低负载状态；所述MIB为主信息块，所述PBCH为物理广播信道；
步骤2，当LTE终端处于系统消息更新时，进入步骤3；当LTE终端处于小区选择或重选流程时，进入步骤4；
步骤3，LTE终端接收所在小区的MIB，根据MIB携带的负载状态信息判定小区的负载状态，包括根据MIB的spare信元的值判定小区负载状态；当小区的负载状态为高负载状态时进入步骤4，当小区的负载状态为低负载状态或中负载状态时，LTE终端继续驻留在原小区，结束流程；
步骤4，LTE终端接收附近所有小区的主消息块，根据每个小区的MIB携带的负载状态信息判定小区的负载状态，包括根据MIB的spare信元的值判定小区负载状态；如果某个小区的负载状态为高负载状态，则将该小区标记为不可用的小区，如果某个小区的负载状态为低负载状态或中负载状态，将该小区的小区信息和负载状态保存在小区列表中，所述小区信息包括小区标识号、频点号和小区信号强度；
步骤5，LTE终端将步骤4所得小区列表中所有小区按照小区信号强度从大到小进行排序，选择信号相对较强并且负载相对较低的最优小区执行接入；
选择信号相对较强并且负载相对较低的最优小区实现方式如下，
根据将步骤4所得小区列表中所有小区按照小区信号强度排序的结果，判断排在第一的小区的功率跟排在第二的小区的功率是否相等，
如果排在第一的小区功率跟排在第二个的小区功率不相等，则判定排在第一的小区为最优小区；
如果排在第一的小区功率跟排在第二个的小区功率相等，则进一步判断两个小区的负载状态，选择负载相对低的小区为最优小区。
2.根据权利要求1所述用于LTE网络的负载均衡方法，其特征在于：步骤1中，LTE基站判断小区的负载状态，根据物理资源利用率、硬件负荷和传输网络层负荷三个指标中的一个或以上指标判断。
3.根据权利要求1所述用于LTE网络的负载均衡方法，其特征在于：步骤1中，将相应的负载状态信息加入MIB实现方式如下，
当小区处于高负载状态时将spare的值设置为“0000000011”；当小区处于中负载状态时将spare的值为“0000000010”；当小区处于低负载状态时将spare的值设置为“0000000001”。
4.根据权利要求3所述用于LTE网络的负载均衡方法，其特征在于：步骤3和步骤4中，根据MIB携带的负载状态信息判定小区的负载状态实现方式如下，
如果spare值为“0000000011”时，判定小区处于高负载状态；如果spare值为“0000000010”时，判定小区处于中负载状态；如果spare的值为“0000000001”，判定小区处于低负载状态。
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