CN103476079B - 用于无线网络的切换控制方法以及切换控制装置 - Google Patents

用于无线网络的切换控制方法以及切换控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及通信技术领域，提供一种用于无线网络的切换控制方法，其包括步骤：S1.为各小区设置小区类型，并将小区类型与小区标识进行绑定；S2.对终端的状态进行检测；S3.无线网络根据所述小区类型、终端的状态选择目标小区；S4.根据所述目标小区的小区类型以及终端的状态设置测量偏移参数，以控制终端向目标小区的切换。本发明结合终端的状态、目标小区类型等进行切换判决，为不同移动状态的终端提供较优的通信质量保证，降低了切换掉话率，提高了用户感知度。

Description

用于无线网络的切换控制方法以及切换控制装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种用于无线网络的切换控制方法以及切换控制装置。
背景技术
无线蜂窝网络中，为了支持终端移动性，当终端接入无线网络时，无线网络为终端配置相应的测量报告，并定制相关的测量报告触发条件，终端周期性地对服务小区和周围邻小区进行测量和评估，当满足测量报告条件时，终端向网络发送测量报告。
测量报告中通常包含服务小区和周围邻小区的无线信号强弱的电平值和无线信号质量，无线网络接收到终端的测量报告后，进行切换判决，判断终端是否满足切换条件，当无线网络判定终端满足切换条件时，向邻小区发送切换准备消息，邻小区对待切换的终端进行接纳，当判定终端满足接纳条件时，通过所述服务小区终端发送切换控制命令，终端根据切换命令向邻小区执行切换。
为了提升无线蜂窝网络的容量，针对容量需求较高的热点区域，通常需要采用多频点重叠覆盖组网、分层组网、混合组网等方式提供蜂窝小区的容量，满足所覆盖区域中人们对于各种业务的需求。
对于多频点重叠覆盖组网、分层组网、混合组网等场景中，通常会采用多种小区类型提供覆盖和容量解决方案，比如，使用发射功率较大的宏小区提供连续覆盖，在宏小区提供的连续覆盖的基础上，在无线网络中增加微小区，微微小区等低功率易安装的蜂窝小区吸纳容量。
为了有效让微小区、微微小区吸纳容量，针对微小区与宏小区重叠覆盖的场景中，通常将用户优先接入到微小区，吸纳容量。
目前的无线网络根据测量报告中邻小区和本小区的测量信号电平执行目标小区的判断，分层组网场景中，通常微小区或者微微小区的覆盖面积较小，目前的网络策略中，当终端测量的微小区或者微微小区的信号电平满足切换条件时，就将终端切换到微小区或者微微小区。由于微小区的小区半径较小，将处于中速甚至高速移动的终端，切换到微小区将会导致终端频繁进行切换，无线蜂窝网的切换一般发生在小区边缘，切换频度增加，导致切换过程中掉话率风险增加，同时切换发生时，由于切换带的无线环境以及终端需要启动异频测量的原因，同时也会影响到终端的平均吞吐量。目前的切换控制机制中，尚没有结合终端的移动速率、目标小区类型等进行切换判决的机制。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：在无线蜂窝网络的分层组网场景中，多小区类型共存并且重叠覆盖，无法获知终端的移动状态和测量的小区类型，从而导致盲目切换判决、切换掉话率较高、用户感知比较差。
（二）技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于无线网络的切换控制方法，其包括步骤：
S1.为各小区设置小区类型，并将小区类型与小区标识进行绑定；
S2.对终端的状态进行检测；
S3.无线网络根据所述小区类型、终端的状态选择目标小区；
S4.根据所述目标小区的小区类型以及终端的状态设置测量偏移参数，以控制终端向目标小区的切换。
可选的，步骤S1包括：在小区标识中增加一个小区类型的字段，利用所述字段表示所述小区类型。
可选的，步骤S1包括：选择小区标识中的部分比特来表示所述小区类型。
可选的，所述小区类型包括是否存在小区覆盖。
可选的，所述小区类型包括宏小区、微小区、微微小区、室外小区和/或室内小区。
可选的，所述终端的状态包括终端的移动状态。
可选的，所述移动状态包括高速运动状态、中速运动状态和低速运动状态。
可选的，通过操作维护接口设置所述小区类型或者通过软件根据小区的参数自动设置所述小区类型。
可选的，所述步骤S2包括：无线网络对所述终端的移动状态进行检测。
可选的，所述步骤S2包括：终端对自身的移动状态进行检测，并通过测量报告将所述检测结果上报给无线网络。
可选的，所述步骤S2具体包括：
S21.利用公式 T _ mean = ( Σ i = 1 N Ti * alpha _ i ) / n 计算每个小区平均驻留时间;其中，Ti表示在i小区驻留的时间，alpha_i表示对i小区驻留时间的修正因子，该因子体现不同类型的小区由于小区半径不同导致相同的移动速率下驻留时间不同。
S22.将所述平均驻留时间与预设的门限值进行比较，从而得到终端的运动状态。
可选的，所述步骤S2具体包括：
S21’.利用公式v=c*delta_f/f计算终端的移动速度v，其中C为电磁波的传播速率，delta_f为基站检测到终端的多谱勒频移，f为该小区的载波中心频率;
S22’.将所述移动速度v与预设的门限值进行比较，从而得到终端的运动状态。
可选的，所述步骤S3进一步包括：S31.判断终端的运动状态；S32.当终端处于低速运动状态时，直接选择目标小区，当终端处于中速或者高速运动状态时，判断终端可接入的小区是否包括微小区或者微微小区；S33.如果包括微小区或者微微小区，则检测该微小区和微微小区是否存在同覆盖的宏小区，如果不包括微小区或者微微小区，则将宏小区作为目标小区；S34.如果存在同覆盖的宏小区，检测该微小区或者微微小区负荷是否高于宏小区负荷预定门限，如果不存在同覆盖的宏小区，则选择微小区或者微微小区为目标小区；S35.如果宏小区负荷没有达到预设宏小区负荷门限或者宏小区负荷减去微小区负荷没有达到预设的门限，则不将微小区或者微微小区作为目标小区，如果微小区或者微微小区的负荷高于宏小区负荷预定门限，则选择微小区或者微微小区为目标小区。
可选的，在所述步骤S3中选择微小区或者微微小区为目标小区后，步骤S4中为所述目标小区设置减小后的测量偏移参数。
可选的，在终端切换到为微小区的目标小区后，为目标小区周围的宏小区设置增大后的测量偏移参数。
本发明还提供一种用于无线网络的切换控制装置，该装置包括：
设置单元，用于为各小区设置小区类型，并将小区类型与小区标识进行绑定；
检测单元，用于对终端的状态进行检测；
选择单元，用于根据所述小区类型、终端的状态选择目标小区；
切换单元，用于根据所述目标小区的小区类型以及终端的状态设置测量偏移参数，以控制终端向目标小区的切换。
可选的，所述终端的状态包括终端的移动状态。
可选的，所述检测单元直接对终端的移动状态进行检测。
可选的，所述检测单元包括接收单元和解析单元，其中接收单元用于接收终端的测量报告，解析单元用于解析测量报告以检测终端的移动状态。
（三）有益效果
本发明结合终端的状态（尤其是移动状态）、目标小区类型等进行切换判决，为不同移动状态的终端提供较优的通信质量保证，降低了切换掉话率，提高了用户感知度。
附图说明
图1是本发明的用于无线网络的切换控制方法的流程图；
图2是本发明的用于无线网络的切换控制装置的框图；
图3是本发明的用于eUTRAN网络的切换控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明提供一种用于无线网络的切换控制的方法，该方法尤其适用于分层组网的无线网络，如图1所示，其包括步骤：
S1.为各小区设置小区类型，并将小区类型与小区标识进行绑定；
S2.对终端的状态进行检测；
S3.无线网络根据所述小区类型、终端的状态选择目标小区；
S4.根据所述目标小区的小区类型以及终端的状态设置测量偏移参数，以控制终端向目标小区的切换。
可选的，步骤S1包括：在小区标识中增加一个小区类型的字段，利用所述字段表示所述小区类型。
可选的，步骤S1包括：选择小区标识中的部分比特来表示所述小区类型。
可选的，所述小区类型包括是否存在小区覆盖。
可选的，所述小区类型包括宏小区、微小区、微微小区、室外小区和/或室内小区。
可选的，所述终端的状态包括终端的移动状态。
可选的，所述移动状态包括高速运动状态、中速运动状态和低速运动状态。
可选的，通过操作维护接口设置所述小区类型或者通过软件根据小区的参数自动设置所述小区类型。
可选的，所述步骤S2包括：无线网络对所述终端的移动状态进行检测。
可选的，所述步骤S2包括：终端对自身的移动状态进行检测，并通过测量报告将所述检测结果上报给无线网络。
可选的，所述步骤S2具体包括：
S21.利用公式 T _ mean = ( Σ i = 1 N Ti * alpha _ i ) / n 计算每个小区平均驻留时间;其中，Ti表示在i小区驻留的时间，alpha_i表示对i小区驻留时间的修正因子，该因子体现不同类型的小区由于小区半径不同导致相同的移动速率下驻留时间不同。
S22.将所述平均驻留时间与预设的门限值进行比较，从而得到终端的运动状态；
可选的，所述步骤S2具体包括：
S21’.利用公式v=c*delta_f/f计算终端的移动速度v，其中C为电磁波的传播速率，delta_f为基站检测到终端的多谱勒频移，f为该小区的载波中心频率;
S22’.将所述移动速度v与预设的门限值进行比较，从而得到终端的运动状态。
可选的，所述步骤S3进一步包括：S31.判断终端的运动状态；S32.当终端处于低速运动状态时，直接选择目标小区，当终端处于中速或者高速运动状态时，判断终端可接入的小区是否包括微小区或者微微小区；S33.如果包括微小区或者微微小区，则检测该微小区和微微小区是否存在同覆盖的宏小区，如果不包括微小区或者微微小区，则将宏小区作为目标小区；S34.如果存在同覆盖的宏小区，检测该微小区或者微微小区负荷是否高于宏小区负荷预定门限，如果不存在同覆盖的宏小区，则选择微小区或者微微小区为目标小区；S35.如果宏小区负荷没有达到预设宏小区负荷门限或者宏小区负荷减去微小区负荷没有达到预设的门限，则不将微小区或者微微小区作为目标小区，如果微小区或者微微小区的负荷高于宏小区负荷预定门限，则选择微小区或者微微小区为目标小区。
可选的，在所述步骤S3中选择微小区或者微微小区为目标小区后，步骤S4中为所述目标小区设置减小后的测量偏移参数。
可选的，在终端切换到为微小区的目标小区后，为目标小区周围的宏小区设置增大后的测量偏移参数。
本发明还提供一种用于无线网络的切换控制装置，如图2所示，该装置包括：
设置单元1，用于为各小区设置小区类型，并将小区类型与小区标识进行绑定；
检测单元2，用于对终端的状态进行检测；
选择单元3，用于根据所述小区类型、终端的状态选择目标小区；
切换单元4，用于根据所述目标小区的小区类型以及终端的状态设置测量偏移参数，以控制终端向目标小区的切换。
可选的，所述终端的状态包括终端的移动状态。
可选的，所述检测单元直接对终端的移动状态进行检测。
可选的，所述检测单元包括接收单元和解析单元，其中接收单元用于接收终端的测量报告，解析单元用于解析测量报告以检测终端的移动状态。
本发明适用于基于任何通信标准的所有无线接入网络，下面以3GPP的长期演进LTE项目定义的演进型的无线接入网络eUTRAN为例，阐述一个实施例，如图3所示，主要包括以下步骤：
步骤S1’、通过操作维护或者自动的方式为无线蜂窝小区设置小区类型，建立小区类型跟小区唯一标识和/或小区无线标识的绑定关系。为无线蜂窝设置小区类型还包括为无线蜂窝设置是否存在重叠覆盖关系。
在3GPP的长期演进LTE项目的eUTRAN项目中，使用cell（小区）的概念标识一个无线蜂窝小区，标准层面为每个cell定义了一个全球唯一标识ECGI（evolved cell globle identity）和小区物理标识PCI（physical cell identity）。
ECGI由MCC（移动国家号），MNC（移动网络号），ENB ID（增强的基站节点单元标识）以及cell ID（小区标识）组成，用于网络层面唯一标识一个小区。
PCI用于终端执行接入、切换、测量等时从无线层面标识一个无线蜂窝小区，需要特别说明的是，终端的测量报告中，使用无线蜂窝小区当前工作的频率和无线蜂窝小区的PCI来标识并区分一个无线小区。基站接收到终端的测量报告后，根据事先存储的PCI和ECGI的映射关系，向目标小区寻址。
标准层面所定义的ECGI无法对小区类型进行标识，也就是说，目前的标准和实现中无法通过eCGI来确定小区类型。
本发明所述的实施例中首先需要建立小区标识和小区类型的绑定关系，即为小区ECGI和PCI所标识的无线蜂窝小区设置小区类型，所述的小区类型包括：宏小区macro cell、微小区micro cell、微微小区pico cell、室外小区outer cell，室内小区indoor cell等等。
建立小区标识和小区类型的绑定关系的方法，包括在小区标识中增加一个小区类型的字段cell type，cell type定义为：宏小区macro cell、微小区micro cell、微微小区pico cell、室外小区outer cell，室内小区indoor cell等。
建立小区标识和小区类型的绑定关系的方法，还包括使用现有ECGI中的字段来进行标识，具体地，目前的ECGI中包括28比特的ECI，其中包括20比特的ENB ID和8比特的本地小区ID。使用现有的ECGI字段的方式，具体地包括使用现有ECGI的n比特来隐式地标识小区类型。
通过操作维护的方式设置小区类型包括，通过操作维护接口设置小区类型，自动小区类型设置方式包括软件根据小区发射功率，小区的覆盖范围等自动地设置小区类型。
为了保证实现层面对小区类型理解的一致性，可以通过操作维护的方式在邻小区列表中增加同厂商或者异厂商的标志。
为无线蜂窝设置小区类型，还包括为无线蜂窝设置覆盖关系标识，标示某个无线小区是否存在重叠覆盖邻区，比如针对微小区设置是否存在重叠覆盖的宏小区的邻区，为宏小区设置其覆盖的范围内所包含的微小区。
步骤S2’、终端状态的检测，包括无线网络对终端移动状态的检测和或终端自身对自己状态的检测
这里所述的终端状态主要包括终端的无线信道质量的状态，终端当前的移动状态等等，在该实施例中，主要对终端移动状态的检测进行详细描述。具体的检测方法包括无线网络对与其建立RRC（无线资源控制）连接的终端的移动状态进行检测，终端自身对自己的移动状态进行检测，并通过测量报告上报给无线网络。
无线网络对终端移动状态的检测包括，ENB根据与其相邻的基站之间记录并传递的UE历史信息来判断UE的移动速率。UE历史信息表如表1所示，包括终端在连接模式下驻留过的最大16个小区ECGI、小区类型和在该小区的驻留时间。
表1
根据终端历史信息检测终端移动状态包括，对终端最近驻留过的n个小区驻留时间进行累加，得到的结果除以n得到每个小区平均驻留时间，累加的过程中考虑小区类型；
T _ mean = ( Σ i = 1 N Ti * alpha _ i ) / n , 这里Ti表示第i小区的驻留时间，alpha_i表示对i小区驻留时间的修正因子，比如针对宏小区类型alpha_i=1，针对微小区alpha_i=0.8，对于微微小区alpha_i=0.7，具体地，alpha_i的取值可以根据小区类型进行配置。
将得到的平均驻留时间T_mean跟预定义的门限进行比较，当T_mean小于等于T_medium（比如22秒），并且大于T_high(比如13秒)时，认为终端处于中速移动状态，当T_mean小于T_high（比如（13秒），认为终端处于高速移动状态，当T_mean大于T_medium时，认为终端处于低速移动状态。
假定宏小区半径300米，终端移动速率小于50公里每小时时，认为中速移动，高于80公里每小时认为高速移动，处于50和80之间时，认为终端处于中速移动状态，根据小区半径得到驻留时间为22秒和13秒。
终端移动状态的检测机制还包括：根据多普勒频移的测量结果计算终端的移动状态，终端的移动速度v=c*delta_f/f,其中C为电磁波的传播速率，delta_f为基站检测到终端的多谱勒频移，f为该小区的载波中心频率。
基站根据检测到速率v跟预定义的速率门限进行比较，当检测到的速率v小于等于medium_speed门限时，判断终端处于低速移动状态。当检测到的速率v大于medium_speed，小于high_speed门限时，判定终端处于中速移动状态，当检测到的速率大于high_speed门限时，判定终端处于高速移动状态。
步骤S3’、无线网络根据小区类型、终端的移动状态并集合终端的测量报告、切换准备等对终端需要切换的目标小区进行判决，生成较优的切换目标小区。
终端对周围邻小区进行测量，满足测量报告的触发条件时，终端将测量报告上报网络，基站根据步骤2的检测结果，判断终端是否处于低速移动状态，
当终端处于低速移动状态时，按照正常的目标小区选择策略进行目标小区选择。即可以选择小区类型为微小区或者微微小区作为目标邻区，
否则，如果终端处于中速或者高速状态时，终端的测量报告中包含微小区或者微微小区时，检测该微小区和微微小区是否存在同覆盖的宏小区，进一步检测该微小区的负荷跟宏小区的负荷关系，
如果宏小区负荷没有达到预设宏小区负荷门限或者宏小区负荷减去微小区负荷没有达到预设的门限，并且微小区存在重叠覆盖的宏小区，并且终端处于中速或者高速移动状态，则，不将微小区或者微微小区作为目标小区（即，选择宏小区作为切换目标小区）。
否则，选择微小区或者微微小区作为目标邻区。
步骤S4’、根据终端移动速率和/或小区类型设置测量报告和/或切换门限。
根据步骤2或者步骤3的结果，如果终端处于中速或者高速移动状态，并且目标微小区不存在重叠覆盖的邻区，则，为终端设置测量报告触发条件时或者进行切换判决时，使用较小的测量值的偏移量，使得终端快速切换到目标微小区。
当终端处于低速移动状态时，使用正常的测量偏移量。
当终端切换到微小区后，为周围的宏小区设置较大的偏移量，使得终端难以切换向宏小区。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (14)

1.一种用于无线网络的切换控制方法，其特征在于，包括步骤：
S1.为各小区设置小区类型，并将小区类型与小区标识进行绑定；
所述小区类型包括宏小区、微小区、微微小区、室外小区和/或室内小区；
S2.对终端的状态进行检测；
S3.无线网络根据所述小区类型、终端的状态选择目标小区；
所述终端的状态包括终端的移动状态；
所述移动状态包括高速运动状态、中速运动状态和低速运动状态；
S4.根据所述目标小区的小区类型以及终端的状态设置测量偏移参数，以控制终端向目标小区的切换；
所述步骤S3进一步包括：S31.判断终端的运动状态；S32.当终端处于低速运动状态时，直接选择目标小区，当终端处于中速或者高速运动状态时，判断终端可接入的小区是否包括微小区或者微微小区；S33.如果包括微小区或者微微小区，则检测该微小区和微微小区是否存在同覆盖的宏小区，如果不包括微小区或者微微小区，则将宏小区作为目标小区；S34.如果存在同覆盖的宏小区，检测该微小区或者微微小区负荷是否高于宏小区负荷预定门限，如果不存在同覆盖的宏小区，则选择微小区或者微微小区为目标小区；S35.如果宏小区负荷没有达到预设宏小区负荷门限或者宏小区负荷减去微小区负荷没有达到预设的门限，则不将微小区或者微微小区作为目标小区，如果微小区或者微微小区的负荷高于宏小区负荷预定门限，则选择微小区或者微微小区为目标小区。
2.如权利要求1所述的切换控制方法，其特征在于，步骤S1包 括：在小区标识中增加一个小区类型的字段，利用所述字段表示所述小区类型。
3.如权利要求1所述的切换控制方法，其特征在于，步骤S1包括：选择小区标识中的部分比特来表示所述小区类型。
4.如权利要求1-3任一项所述的切换控制方法，其特征在于，所述小区类型包括是否存在小区覆盖。
5.如权利要求1-3任一项所述的切换控制方法，其特征在于通过操作维护接口设置所述小区类型或者通过软件根据小区的参数自动设置所述小区类型。
6.如权利要求1所述的切换控制方法，其特征在于：所述步骤S2包括：无线网络对所述终端的移动状态进行检测。
7.如权利要求1所述的切换控制方法，其特征在于：所述步骤S2包括：终端对自身的移动状态进行检测，并通过测量报告将所述检测结果上报给无线网络。
8.如权利要求6所述的切换控制方法，其特征在于：所述步骤S2具体包括：
S21.利用公式计算每个小区平均驻留时间，其中，Ti表示在i小区驻留的时间，alpha_i表示对i小区驻留时间的修正因子，T_mean表示每个小区平均驻留时间，N表示的是i的上限值，n表示的是小区的总数；
S22.将所述平均驻留时间与预设的门限值进行比较，从而得到终端的运动状态。
9.如权利要求6所述的切换控制方法，其特征在于：所述步骤S2具体包括：
S21’.利用公式v＝c*delta_f/f计算终端的移动速度v，其中c为电磁波的传播速率，delta_f为基站检测到终端的多谱勒频移，f为该小 区的载波中心频率；
S22’.将所述移动速度v与预设的门限值进行比较，从而得到终端的运动状态。
10.如权利要求1所述的切换控制方法，其特征还在于，在所述步骤S3中选择微小区或者微微小区为目标小区后，步骤S4中为所述目标小区设置减小后的测量偏移参数。
11.如权利要求1所述的切换控制方法，其特征还在于，在终端切换到为微小区的目标小区后，为目标小区周围的宏小区设置增大后的测量偏移参数。
12.一种用于无线网络的切换控制装置，其特征在于，该装置包括：
设置单元，用于为各小区设置小区类型，并将小区类型与小区标识进行绑定；所述小区类型包括宏小区、微小区、微微小区、室外小区和/或室内小区；
检测单元，用于对终端的状态进行检测；
选择单元，用于根据所述小区类型、终端的状态选择目标小区；
所述终端的状态包括终端的移动状态；
所述移动状态包括高速运动状态、中速运动状态和低速运动状态；
切换单元，用于根据所述目标小区的小区类型以及终端的状态设置测量偏移参数，以控制终端向目标小区的切换；
所述选择单元进一步用于：判断终端的运动状态；当终端处于低速运动状态时，直接选择目标小区，当终端处于中速或者高速运动状态时，判断终端可接入的小区是否包括微小区或者微微小区；如果包括微小区或者微微小区，则检测该微小区和微微小区是否存在同覆盖 的宏小区，如果不包括微小区或者微微小区，则将宏小区作为目标小区；如果存在同覆盖的宏小区，检测该微小区或者微微小区负荷是否高于宏小区负荷预定门限，如果不存在同覆盖的宏小区，则选择微小区或者微微小区为目标小区；如果宏小区负荷没有达到预设宏小区负荷门限或者宏小区负荷减去微小区负荷没有达到预设的门限，则不将微小区或者微微小区作为目标小区，如果微小区或者微微小区的负荷高于宏小区负荷预定门限，则选择微小区或者微微小区为目标小区。
13.如权利要求12所述的切换控制装置，其特征还在于，所述检测单元直接对终端的移动状态进行检测。
14.如权利要求12所述的切换控制装置，其特征还在于，所述检测单元包括接收单元和解析单元，其中接收单元用于接收终端的测量报告，解析单元用于解析测量报告以检测终端的移动状态。
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