CN107018533B - 一种S1-Flex架构下负载重新分配的方法和基站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种S1‑Flex架构下负载重新分配的方法和基站。其中该方法包括：判断终端的接入状态；如果是初始接入状态，则根据移动管理实体池MME pool中移动管理实体MME的负荷权重值选择合适的移动管理实体MME；如果不是初始接入状态，则判断终端初始接入的移动管理实体MME的空闲状态，并根据终端初始接入的移动管理实体MME的空闲状况，将终端接入终端初始接入的移动管理实体MME或其他移动管理实体MME。本发明可以根据MME的实际负荷情况，合理选择MME，实现负荷均衡的优化，使负载管理的功能更加有保障，提高了LTE系统网络利用率，且提高了用户感知。

Description

一种S1-Flex架构下负载重新分配的方法和基站

技术领域

本发明涉及一种S1-Flex架构下负载重新分配的方法和基站，属于通信技术领域。

背景技术

随着通信技术的发展，4G时代的到来，大容量网元的可靠性越来越重要。由于现有的网元级可靠性解决方案都不是标准协议，而且实现复杂，无法进行异厂商互操作，无法满足网络发展的需求。因此，针对MME(Mobility Management Entity，移动管理实体)的可靠性保护，3GPP在R8版本提出了MME POOL(移动管理实体池，多个服务MME组成MME POOL)的概念，对于eNB部分即S1-Flex特性，以实现MME的负载均衡。

LTE系统中eNB部分的S1-Flex特性表示一个eNB可以连接多个服务MME，也就意味着eNB必须能决定哪个MME该接收UE的信令。如果MME处于过载状态，此时MME会通过OVERLOAD START(过载启动)消息通知eNB，当非过载时会通过Overload Stop(过载停止)消息通知eNB。当MME POOL中的MME均处于非过载情况下，eNB是根据MME POOL内部每个MME的Relative MME Capacity(负荷权重)值来均衡分配UE的。MME向eNB发送MMEConfigurationUpdate(移动管理实体配置更新)消息，消息中包含负荷权重值，来通知eNB新终端接入时，eNB会大概率的选择负荷权重值大的MME,来实现负载的均衡。如将MME1的负荷权重值配置为1，MME2的负荷权重值配置254的情况下,当有新终端注册时，MME1只有很小的概率：1/255被选中，而MME2则有254/255的概率被选中。

目前，如图1所示，现有的负载分配处理方法中，对接入终端的负载分配时，先要判断当前接入的终端是初始接入终端还是再次接入终端。对于初始接入的终端，eNB可以根据MME POOL内部每个MME的负荷权重值的大小，来实现负载均衡和资源的优化。但是当终端再次接入时，eNB会根据终端携带的GUTI(Globally Unique Temporary UE Identity，全球唯一临时UE标识)直接分配给初始接入的MME，而不考虑接入时该MME的负荷量，也就是说如果终端初始接入到MME1，那么再次接入也是MME1，这就导致即使MME1的负荷权重值配置为1，MME2配置254的情况下，可能出现MME1连接终端很多，而MME POOL内的其他MME终端很少的情况，不能真正实现负载的均衡和资源的优化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：如何均衡分配MME的负载。

为实现上述的发明目的，本发明提供了一种S1-Flex架构下负载重新分配方法和基站。

一方面，本发明提供一种S1-Flex架构下负载重新分配方法，包括：

判断终端的接入状态；

如果是初始接入状态，则根据移动管理实体池MME pool中移动管理实体MME的负荷权重值选择合适的移动管理实体MME；

如果不是初始接入状态，则判断终端初始接入的移动管理实体MME的空闲状态，并根据终端初始接入的移动管理实体MME的空闲状况，将终端接入终端初始接入的移动管理实体MME或其他移动管理实体MME。

可选地，则判断终端初始接入的移动管理实体MME的空闲状态之前还包括解析终端初始接入的移动管理实体MME的步骤。

可选地，将终端接入终端初始接入的移动管理实体MME或其他移动管理实体MME包括：

如果判断终端初始接入的移动管理实体MME空闲则接入终端初始接入的移动管理实体MME，否则接入其它移动管理实体MME。

可选地，所述判断终端初始接入的移动管理实体MME的空闲状态包括：

获取所有移动管理实体MME的负荷权重值和接入的终端数量；

如果终端初始接入的移动管理实体MME满足以下条件则认为终端初始接入的移动管理实体MME空闲：

a/(a+b)≤X/(X+Y)，或

a/(a+b)＞X/(X+Y)且a/(a+b)-X/(X+Y)≤t

其中，

a表示当前接入基站分配给终端初始接入的移动管理实体MME接入的终端数量；

b表示当前接入基站分配给非终端初始接入的移动管理实体MME接入的终端数量；

X表示终端初始接入的移动管理实体MME的负荷权重值；

Y表示非终端初始接入的移动管理实体MME负荷权重值；

t表示预设常数。

可选地，所述移动管理实体MME的负荷权重值是移动管理实体MME通过MME配置更新消息通知给基站的；

所述移动管理实体MME接入的终端数量是基站在终端发起接入请求时通过计数器进行记录存储的。

可选地，所述终端初始接入的移动管理实体MME是通过解析全球唯一临时UE标识GUTI得到的。

另一方面，本发明提供一种S1-Flex架构下负载重新分配的基站，包括：

终端接入状态判断单元，用于判断终端接入基站时终端是否是初始接入状态；

移动管理实体分配单元，用于在终端初始接入状态下向终端分配合适的移动管理实体MME；

移动管理实体分配单元，还用于在终端非初始接入状态下根据终端初始接入的移动管理实体MME的空闲状况，向终端分配终端初始接入的移动管理实体MME或非终端初始接入的移动管理实体MME。

可选地，所述移动管理实体分配单元，还包括：

终端初始接入的移动管理实体MME空闲状况判断单元，用于根据获取移动管理实体池MME pool中所有移动管理实体MME的负荷权重值和接入的终端数量，判断终端初始接入的移动管理实体MME空闲状况。

可选地，所述终端初始接入的移动管理实体MME空闲状况判断单元根据以下条件确定终端初始接入的移动管理实体MME空闲：

a/(a+b)≤X/(X+Y)，或

a/(a+b)＞X/(X+Y)且a/(a+b)-X/(X+Y)≤t

其中，

a表示当前接入基站分配给终端初始接入的移动管理实体MME的接入的终端数量；

b表示当前接入基站分配给非终端初始接入的移动管理实体MME接入的终端数量；

X表示终端初始接入的移动管理实体MME的负荷权重值；

Y表示非终端初始接入的移动管理实体MME负荷权重值；

t表示预设常数。

可选地，所述终端初始接入的移动管理实体MME是所述移动管理实体分配单元通过解析全球唯一临时UE标识GUTI得到的。

本发明提供的种S1-Flex架构下负载重新分配方法和基站，可以根据MME的实际负荷情况，合理选择MME，实现负荷均衡的优化，使负载管理的功能更加有保障，提高了LTE系统网络利用率，且提高了用户感知。

附图说明

图1是现有技术中负载分配方法流程示意图；

图2是本发明负载重新分配方法流程示意图；

图3是本发明负载重新分配方法详细流程示意图；

图4是本发明负载重新分配的基站结构示意图。

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。

如图2所示，本发明提供一种S1-Flex架构下负载重新分配方法，包括：判断终端的接入状态；如果是初始接入状态，则根据移动管理实体池MME pool中移动管理实体MME的负荷权重值选择合适的移动管理实体MME；如果不是初始接入状态，则判断终端初始接入的移动管理实体MME的空闲状态，并根据终端初始接入的移动管理实体MME的空闲状况，将终端接入终端初始接入的移动管理实体MME或其他移动管理实体MME。下面对本发明提供的S1-Flex架构下负载重新分配方法展开详细的说明。

基站eNB检测有终端需要接入时，先要判断当前接入的终端是初始接入终端还是再次接入终端。如果当前需要接入的终端是初始接入终端，则基站eNB可以根据MME POOL内部每个MME的负荷权重值的大小，选择合适的移动管理实体MME，实现负载均衡和资源的优化。如果当基站判断到当前要接入的终端携带有GUTI，则根据终端携带的GUTI解析出该终端初始接入的MMEI。根据终端初始接入的移动管理实体MME的空闲状况，将终端接入终端初始接入的移动管理实体MME或其他移动管理实体MME。具体地，如果判断终端初始接入的移动管理实体MME空闲则接入终端初始接入的移动管理实体MME，否则接入其它移动管理实体MME。

下面以MME POOL中包括MME1和MME2，终端初始接入的移动管理实体MME为移动管理实体MMEI为例对本发明提供的S1-Flex架构下负载重新分配方法具体详细说明。

基站根据终端接入请求中携带的GUTI解析出该终端初始接入的MME1，然后基站ENB根据MME POOL下的移动管理实体MME1和移动管理实体MME2的负荷权重值relative MMEcapacity，以及连接的终端数量判断MME1是否空闲。如果判断终端初始接入的移动管理实体MME空闲则接入终端初始接入的移动管理实体MME，否则接入其它移动管理实体MME。

如图2、图3所示判断终端初始接入的移动管理实体MME1的空闲状态包括：获取移动管理实体池MME pool中所有移动管理实体MME、MME2的负荷权重值和接入的终端数量；如果终端初始接入的移动管理实体MME1满足式(1)或式(2)，则认为终端初始接入的移动管理实体MME1空闲：

a/(a+b)≤X/(X+Y) (1)

a/(a+b)＞X/(X+Y)且a/(a+b)-X/(X+Y)≤t (2)

其中，a表示当前接入基站分配给终端初始接入的移动管理实体MME1接入的终端数量；b表示当前接入基站分配给非终端初始接入的移动管理实体MME2接入的终端数量；X表示终端初始接入的移动管理实体MME1的负荷权重值；Y表示非终端初始接入的移动管理实体MME2负荷权重值；t表示预设常数。

在本发明中，移动管理实体MME的负荷权重值优选是MME通过MMEConfigurationUpdate(MME配置更新)消息通知给基站eNB的；移动管理实体MME接入的终端数量可以是基站在终端发起接入请求时通过计数器进行记录存储的。X+Y表示是基站eNB所在的MME POOL的MME的负荷权重值总和，则X/(X+Y)认为是MM1所在MME POOL下的能力的百分比；这里a+b表示通过该基站eNB接入到MME POOL下移动管理实体MME1和移动管理实体MME2接如的终端总数，a/(a+b)可以表示接入到MM1下的终端百分比。

在本发明中，当接入到移动管理实体MM1下的终端百分比小于等于移动管理实体MME1所在MME POOL下的能力的百分比时，认为移动管理实体MME1属于空闲，具体如式(1)所示。当接入到移动管理实体MM1下的终端百分比大于移动管理实体MME1所在MME POOL下的能力的百分比时，且大于值不超过t，可以认为移动管理实体MME1属于空闲，如式(2)所示。其中t是一个变量，可以通过实际情况来进行设置；此种情况的意义在于只要MME1的负荷不超过一定情况时，基站eNB还是会尽量为终端UE选择原移动管理实体MME进行接入。通过分析判断，如果移动管理实体MME1满足式(1)或者满足式(2)的话，基站认为移动管理实体MME1属于空闲，则基站为终端选择移动管理实体MME1，反之则选择移动管理实体MME2。

下面以当前接入基站分配给终端初始接入的移动管理实体MME1的接入的终端数量a、当前接入基站分配给非终端初始接入的移动管理实体MME2接入的终端数量b、终端初始接入的移动管理实体MME1的负荷权重值X、非终端初始接入的移动管理实体MME2负荷权重值Y、预设常数t为具体数值时对终端初始接入的移动管理实体MME1空闲状况详细说明。

当X＝30，Y＝70，a＝20，b＝70时，a/(a+b)＝0.222222，X/(X+Y)＝0.3，所以a/(a+b)<X/(X+Y)，则表示MME1空闲。

当X＝30，Y＝70，a＝31，b＝70，t＝0.05时，a/(a+b)＝0.3069，X/(X+Y)＝0.3，所以a/(a+b)>X/(X+Y)，且a/(a+b)-X/(X+Y)<0.05，则表示MME1空闲。

当X＝30，Y＝70，a＝40，b＝70，t＝0.05时，a/(a+b)＝0.3636，X/(X+Y)＝0.3，所以a/(a+b)>X/(X+Y)，且a/(a+b)-X/(X+Y)>0.05，则表示MME1繁忙，此种情况eNB会UE选择MM2进行接入。

为进一步体现本发明提供的S1-Flex架构下负载重新分配方法的优越性，本发明还提供应用上述方法的S1-Flex架构下负载重新分配的基站，如图4所示，该基站包括：终端接入状态判断单元，用于判断终端接入基站时终端是否是初始接入状态；移动管理实体分配单元，用于在终端初始接入状态下向终端分配合适的移动管理实体MME；移动管理实体分配单元，还用于在终端非初始接入状态下根据终端初始接入的移动管理实体MME的空闲状况，向终端分配终端初始接入的移动管理实体MME或非终端初始接入的移动管理实体MME。

在本发明中，移动管理实体分配单元，还包括：终端初始接入的移动管理实体MME空闲状况判断单元，用于根据获取移动管理实体池MME pool中所有移动管理实体MME的负荷权重值和接入的终端数量，判断终端初始接入的移动管理实体MME空闲状况。终端初始接入的移动管理实体MME空闲状况判断单元根据以下条件确定终端初始接入的移动管理实体MME空闲。如果终端初始接入的移动管理实体MME1满足式(3)或式(4)，则认为终端初始接入的移动管理实体MME1空闲：

a/(a+b)≤X/(X+Y) (3)

a/(a+b)＞X/(X+Y)且a/(a+b)-X/(X+Y)≤t (4)

其中，a表示当前接入基站分配给终端初始接入的移动管理实体MME1接入的终端数量；b表示当前接入基站分配给非终端初始接入的移动管理实体MME2接入的终端数量；X表示终端初始接入的移动管理实体MME1的负荷权重值；Y表示非终端初始接入的移动管理实体MME2负荷权重值；t表示预设常数。

在本发明中，移动管理实体MME的负荷权重值优选是MME通过MMEConfigurationUpdate(MME配置更新)消息通知给基站eNB的；移动管理实体MME接入的终端数量可以是基站在终端发起接入请求时通过计数器进行记录存储的。X+Y表示是基站eNB所在的MME POOL的MME的负荷权重值总和，则X/(X+Y)认为是MM1所在MME POOL下的能力的百分比；这里a+b表示通过该基站eNB接入到MME POOL下移动管理实体MME1和移动管理实体MME2接如的终端总数，a/(a+b)可以表示接入到MM1下的终端百分比。

在本发明中，当接入到移动管理实体MM1下的终端百分比小于等于移动管理实体MME1所在MME POOL下的能力的百分比时，认为移动管理实体MME1属于空闲，具体如式(3)所示。当接入到移动管理实体MM1下的终端百分比大于移动管理实体MME1所在MME POOL下的能力的百分比时，且大于值不超过t，可以认为移动管理实体MME1属于空闲，如式(4)所示。其中t是一个变量，可以通过实际情况来进行设置；此种情况的意义在于只要MME1的负荷不超过一定情况时，基站eNB还是会尽量为终端UE选择原移动管理实体MME进行接入。通过分析判断，如果移动管理实体MME1满足式(3)或者满足式(4)的话，基站认为移动管理实体MME1属于空闲，则基站为终端选择移动管理实体MME1，反之则选择移动管理实体MME2。

在本发明中，S1-Flex架构下负载重新分配的基站的工作过程与上述的S1-Flex架构下负载重新分配方法的执行过程基本相似，在此就不再一一赘述了。

综上所述，本发明提供的S1-Flex架构下负载重新分配方法和基站，可以根据MME的实际负荷情况，合理选择MME，实现负荷均衡的优化，使负载管理的功能更加有保障，提高了LTE系统网络利用率，且提高了终端感知。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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 (6)

1.一种S1-Flex架构下负载重新分配的方法，其特征在于，包括：

判断终端的接入状态；

如果是初始接入状态，则根据移动管理实体池MME pool中移动管理实体MME的负荷权重值选择合适的移动管理实体MME；

如果不是初始接入状态，则判断终端初始接入的移动管理实体MME的空闲状态，并根据终端初始接入的移动管理实体MME的空闲状况，将终端接入终端初始接入的移动管理实体MME或其他移动管理实体MME；

将终端选择接入终端初始接入的移动管理实体MME或其他移动管理实体MME包括：

如果判断终端初始接入的移动管理实体MME空闲，则接入终端初始接入的移动管理实体MME，否则接入其它移动管理实体MME；

所述判断终端初始接入的移动管理实体MME的空闲状态包括：

获取移动管理实体池MME pool中所有移动管理实体MME的负荷权重值和接入的终端数量；

如果终端初始接入的移动管理实体MME满足以下条件则认为终端初始接入的移动管理实体MME空闲：

a/(a+b)≤X/(X+Y)，或

a/(a+b)＞X/(X+Y)且a/(a+b)-X/(X+Y)≤t

其中，

a表示当前接入基站分配给终端初始接入的移动管理实体MME接入的终端数量；

b表示当前接入基站分配给非终端初始接入的移动管理实体MME接入的终端数量；

X表示终端初始接入的移动管理实体MME的负荷权重值；

Y表示非终端初始接入的移动管理实体MME负荷权重值；

t表示预设常数。

2.根据权利要求1所述的负载重新分配的方法，其特征在于，判断终端初始接入的移动管理实体MME的空闲状态之前还包括解析终端初始接入的移动管理实体MME的步骤。

3.根据权利要求1所述的负载重新分配的方法，其特征在于，所述移动管理实体MME的负荷权重值是移动管理实体MME通过MME配置更新消息通知给基站的；

所述移动管理实体MME接入的终端数量是基站在终端发起接入请求时通过计数器进行记录存储的。

4.根据权利要求1-3任一项所述的负载重新分配的方法，其特征在于，所述终端初始接入的移动管理实体MME是通过解析全球唯一临时UE标识GUTI得到的。

5.一种S1-Flex架构下负载重新分配的基站，其特征在于，包括：

终端接入状态判断单元，用于判断终端接入基站时终端是否是初始接入状态；

移动管理实体分配单元，用于在终端初始接入状态下向终端分配合适的移动管理实体MME；

移动管理实体分配单元，还用于在终端非初始接入状态下根据终端初始接入的移动管理实体MME的空闲状况，向终端分配终端初始接入的移动管理实体MME或非终端初始接入的移动管理实体MME；

所述移动管理实体分配单元，还包括：

终端初始接入的移动管理实体MME空闲状况判断单元，用于根据获取移动管理实体池MME pool中所有移动管理实体MME的负荷权重值和接入的终端数量，判断终端初始接入的移动管理实体MME空闲状况；

所述终端初始接入的移动管理实体MME空闲状况判断单元根据以下条件确定终端初始接入的移动管理实体MME空闲：

a/(a+b)≤X/(X+Y)，或

a/(a+b)＞X/(X+Y)且a/(a+b)-X/(X+Y)≤t

其中，

a表示当前接入基站分配给终端初始接入的移动管理实体MME接入的终端数量；

b表示当前接入基站分配给非终端初始接入的移动管理实体MME接入的终端数量；

X表示终端初始接入的移动管理实体MME的负荷权重值；

Y表示非终端初始接入的移动管理实体MME负荷权重值；

t表示预设常数。

6.根据权利要求5所述的基站，其特征在于，其特征在于，所述终端初始接入的移动管理实体MME是所述移动管理实体分配单元通过解析全球唯一临时UE标识GUTI得到的。