CN108141792B - 通信网络中的数据业务的负载均衡 - Google Patents

Abstract

提供有用于对支持至少两个载波的通信网络中的至少两个载波之间的数据业务进行负载均衡的机制。一种方法由系统执行。该方法包括获得对于至少两个载波的无线装置的当前信道质量信息。该方法包括预测无线装置的数据流的将来量。该方法包括按照当前信道质量信息和预测的将来量来确定是否将无线装置卸载到至少两个载波的第二载波。

Description

通信网络中的数据业务的负载均衡

技术领域

本文所呈现的实施例涉及用于对支持至少两个载波的通信网络中的至少两个载波之间的数据业务进行负载均衡的方法、系统、计算机程序和计算机程序产品。

背景技术

在通信网络中，针对给定通信协议、其参数以及在其中部署通信网络的物理环境来获得良好性能和容量可存在难题。

例如，在对通信网络中的给定通信协议提供良好性能和容量方面的一个参数是执行负载均衡的能力。

一些通信网络支持至少两个载波的使用。各载波具有其本身的载波频率。US-9055501-B2公开通信网络的这种示例。另一个相关文献是3GPP TS 36.331 V12.7.0，其例示能够如何定义对于载波的信道质量信息。

一般来说，频率间负载均衡可定义为将无线装置与无线电接入网络节点（例如无线电基站）之间的操作连接从一个载波频率移动到另一载波频率。操作连接由此从第一载波移动到第二载波，以便使两种载波能够类似地被加载(假定在负载均衡时，被卸载的载波、即第一载波比移动操作连接至其的载波、即第二载波具有更高的负载)。

接下来将简要概括执行负载均衡的两个示范规程。

按照第一方式，如果第一载波过负载，则每个新无线装置(其建立到第一主载波的操作连接)自动移动到第二载波。这里的一个目标是要在两种载波上具有相同数量的无线装置。

按照第二方式，如果第一载波过负载，则由第一载波所服务的多个无线装置以及由第一载波所服务的那些无线装置中在第二载波上具有最佳信道质量的无线装置被移动到第二载波。一个目标是要各载波上具有相同数量的无线装置，但是与第一方式形成对照，这种第二方式也根据信道质量来考虑哪些无线装置要被移动到第二载波。

具有比较少份额的数据要发送和/或接收(与其它无线装置相比)的无线装置对载波的总负载仅贡献很少，同时具有较大份额的数据要发送和/或接收的无线装置对载波的总负载贡献多很多。通过仅基于各载波上的无线装置的数量和这些无线装置的信道质量将无线装置移交到另一个载波、例如第二载波，各载波上的所得到的总负载可能没有被很好地均衡。例如，假定具有比较少份额的数据要发送和/或接收的特定无线装置被移交到第二载波，该特定无线装置将在该比较少份额的数据已被发送和/或接收之际从其载波处分离，并且载波之间的负载不均衡仍然保持，因而触发新的负载均衡规程要被执行。

因此，仍然需要改进的负载均衡规程。

发明内容

本文的实施例的目的是提供高效的负载均衡规程，使得所得到的总负载在载波之间被更好地均衡。

按照第一方面，呈现有一种用于对支持至少两个载波的通信网络中的至少两个载波之间的数据业务进行负载均衡的系统。该系统包括处理电路。处理电路配置成促使系统获得对于至少两个载波的无线装置的当前信道质量信息。处理电路配置成促使系统预测无线装置的数据流的将来量。处理电路配置成促使系统按照当前信道质量信息和预测的将来量来确定是否将无线装置卸载到至少两个载波的第二载波。

有利地，用于负载均衡的所公开系统提供支持至少两个载波的通信网络中的高效负载均衡。

有利地，用于负载均衡的所公开系统使所得到的总负载能够在至少两个载波之间很好地均衡。

有利地，用于负载均衡的所公开系统使卸载确定能够考虑无线装置的数据流的将来量。

按照实施例，预测所述将来量涉及所述处理电路将配置成促使所述系统用于：

将所述无线装置的所述数据流分类到至少两个数据流类其中之一中。

按照实施例，各数据流类具有不同数据流量间隔。

按照实施例，各数据流量间隔是固定的。

按照实施例，所述处理电路配置成促使所述系统用于：

对针对多个无线装置的业务流性质及其值的集合以及所述无线装置的关联的观测数据流执行机器学习，以便确定所述至少两个数据流类。

按照实施例，是否将所述无线装置卸载到所述第二载波还按照在其中已分类所述数据流的所述数据流类来确定。

按照实施例，对于所述数据流的性质的值与所述至少两个数据流类其中之一关联，并且其中所述无线装置的所述数据流按照性质的所述值来分类到至少两个数据流类其中之一中。

按照实施例，所述性质包括所述数据流中的分组的数量、所述数据流中的所有分组的总大小、对于所述数据流中的分组的分组到达间隔时间、自对于所述数据流中的分组的上一个分组以来的时间以及所述数据流中的分组的分组承载信息中的任何。

按照实施例，所述处理电路配置成促使所述系统用于：

按照所述数据流被分类到哪个数据流类中来更新所述数据流类。

按照实施例，所述数据流最初按照概率量度来分类到所述至少两个数据流类中的至少两个中，并且其中所述至少两个数据流类的这至少两个中最可能的一个被选择作为所述数据流的最终分类。

按照实施例，所述处理电路配置成促使所述系统用于：

按照对于所述无线装置的所述当前信道质量信息在所述至少两个载波之间划分各数据流类中的所述无线装置。

按照实施例，各数据流类中的所述无线装置尽可能相等地在所述至少两个载波之间划分。

按照实施例，其中，在所述数据流类之一中的所述无线装置不是完全相等地在所述至少两个载波之间划分的情况下，所述数据流类的另一个中的所述无线装置在所述至少两个载波之间划分，以便使无线装置的数量在所述至少两个载波之间均等。

按照实施例，各数据流类中的哪些无线装置要被卸载到所述至少两个载波中的哪一个按照对于所述无线装置的所述当前信道质量信息来确定。

按照实施例，各数据流类中的哪些无线装置要被卸载到所述至少两个载波中的哪一个还按照对于所述至少两个载波其中之一上的所述无线装置的所述信道质量信息的值与对于所述至少两个载波的另一个上的所述无线装置的所述信道质量信息的值之间的差来确定。

按照实施例，对于所述至少两个载波的第一载波的所述当前信道质量信息通过对所述第一载波的参考信号接收功率测量来定义。

按照实施例，其中存在所述至少两个载波的至少两个第二载波，并且其中对于所述至少两个第二载波的所述当前信道质量信息通过频率间测量来定义。

按照实施例，所述频率间测量通过对所述至少两个载波的所述至少两个第二载波的参考信号接收功率测量来定义。

按照实施例，所述数据流包括调度到所述无线装置或从所述无线装置调度的分组序列。

按照实施例，所述分组序列中的所有分组具有如按照无线电资源控制不活动定时器的到达间隔时间。

按照实施例，所述处理电路配置成促使所述系统用于：

获得在所述至少两个载波中的至少一个上的业务过负载的指示；以及

其中所述指示充当用于获得所述当前信道质量信息、用于预测所述将来量和/或用于确定是否卸载所述无线装置的触发器。

按照实施例，所述处理电路配置成促使所述系统(200)用于：

提供与来自确定是否将所述无线装置卸载到所述至少两个载波的所述第二载波的结果对应的负载均衡命令。

按照第二方面，呈现有一种用于对支持至少两个载波的通信网络中的至少两个载波之间的数据业务进行负载均衡的系统。该系统包括处理电路。该系统包括计算机程序产品。计算机程序产品存储指令，该指令在由处理电路执行时促使系统执行按照第一方面的方法。

按照第三方面，呈现有一种用于对支持至少两个载波的通信网络中的至少两个载波之间的数据业务进行负载均衡的系统。该系统包括获取模块，其配置成获得对于至少两个载波的无线装置的当前信道质量信息。该系统包括预测模块，其配置成预测无线装置的数据流的将来量。该系统包括确定模块，其配置成按照当前信道质量信息和预测的将来量来确定是否将无线装置卸载到至少两个载波的第二载波。

按照第四方面，呈现有一种包括按照第一、第二或第三方面中的任何的系统的无线电接入网络节点。

按照第五方面，呈现有一种用于对支持至少两个载波的通信网络中的至少两个载波之间的数据业务进行负载均衡的方法。该方法由系统执行。该方法包括获得对于至少两个载波的无线装置的当前信道质量信息。该方法包括预测无线装置的数据流的将来量。该方法包括按照当前信道质量信息和预测的将来量来确定是否将无线装置卸载到至少两个载波的第二载波。

按照第六方面，呈现有一种用于对支持至少两个载波的通信网络中的至少两个载波之间的数据业务进行负载均衡的计算机程序。该计算机程序包括计算机代码。计算机代码当在系统的处理电路上运行时促使系统获得对于至少两个载波的无线装置的当前信道质量信息。计算机代码当在系统的处理电路上运行时促使系统预测无线装置的数据流的将来量。计算机代码当在系统的处理电路上运行时促使系统按照当前信道质量信息和预测的将来量来确定是否将无线装置卸载到至少两个载波的第二载波。

按照第七方面，呈现有一种用于对支持至少两个载波的通信网络中的至少两个载波之间的数据业务进行负载均衡的计算机程序产品。该计算机程序产品包括计算机程序以及在其上存储计算机程序的计算机可读存储介质。计算机程序包括计算机代码，该计算机代码当在系统的处理电路上运行时促使系统执行按照第五方面的方法。

要注意，第一、第二、第三、第四、第五、第六和第七方面的任何特征在适当的地方可适用于任何其它方面。同样，第一方面的任何优点同样可分别适用于第二、第三、第四、第五、第六和/或第七方面，并反之亦然。根据以下详细公开、根据所附从属权利要求以及根据附图，所附实施例的其它目的、特征和优点将会变得明显。

一般来说，权利要求书中使用的所有术语将要按照它们在技术领域中的普通含意来解释，除非本文中另加明确定义。对“一/一个/该元件、设备、组件、部件、步骤等”的所有引用将开放式地理解为表示元件、设备、组件、部件、步骤等中的至少一个实例，除非另加明确陈述。本文所公开的任何方法的步骤不一定要按照所公开的准确顺序来执行，除非另加明确陈述。

附图说明

现在参照附图通过示例方式来描述发明概念，附图中：

图1是示出按照实施例的通信网络的示意图；

图2a是示出按照实施例的系统的功能单元的示意图；

图2b是示出按照实施例的系统的功能模块的示意图；

图2c是示出按照实施例的系统块的示意图；

图3示出按照实施例，包括计算机可读存储介质的计算机程序产品的一个示例；

图4和图5是按照实施例的方法的流程图；以及

图6和图7示意性示出按照实施例的模拟结果。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述发明概念，附图中示出发明概念的某些实施例。然而，本发明概念可以以许多不同形式来实施，而不应被理解为局限于本文所提出的实施例；相反，这些实施例通过示例方式来提供，使得本公开将是透彻和全面的，并且将向本领域的技术人员全面地传达发明概念的范畴。通篇描述，相同标号表示相同元件。由虚线所示的任何步骤或特征应当被视作为可选的。

图1是示出其中能够应用本文所呈现的实施例的通信网络100的示意图。通信网络100包括无线电接入网络节点120，其提供对小区或覆盖区域150内的无线装置110a、110b的网络接入。无线电接入网络节点120能够是无线电基站、基站收发器、节点B、演进节点B或接入点或者本领域的技术人员在这个阶段、例如考虑进行中的3GPP第五代标准化工作可设想的任何未来对应的节点。各无线装置110a、110b可以是便携无线装置、移动台、移动电话、手机、无线本地环路电话、用户设备(UE)、移动设备、智能电话、膝上型计算机、平板计算机、无线调制解调器或传感器装置。它也可以是更固定的装置，例如嵌入或者可附连到载具(例如汽车、卡车、公共汽车、船只、列车、飞机和飞行无人机)的远程信息处理单元。无线装置110a、110b也可例如嵌入或者可附连到家用电器，例如大家电、门锁、监控和警报设备以及自主真空吸尘器和割草机。无线装置当然也可嵌入在用于工业用途或者用于家用支持功能的机器人和3D打印机中或者对于其是可附连的远程信息处理单元。其中可合并或添加无线装置的其它示例是在公共服务设备(例如路灯、监控摄像头、对于公共运输的入口准许设备)中。换言之，无线装置可以是能够利用到通信网络100的无线连通性的设备或者在其中实现。这类装置的其它示例是在卫生保健和支付终端、例如对于信用卡的支付终端中使用的设备。

无线电接入网络节点120在操作上连接到核心网络160，该核心网络是通信网络100的部分，以及核心网络又在操作上连接到服务网络170、例如因特网，并且该服务网络也是通信网络100的部分。具有到无线电接入网络节点120的可操作连接的无线装置110a、110b (不是通信网络100的部分)由此可交换数据(即，接收数据分组和发送数据分组)，并且访问服务网络170所提供的服务。为了这样做，各无线装置110a、110b由通信网络100分配资源。除其它以外，这些资源还包括至少一个载波。一般来说，小区150与载波集合关联，该载波集合包括至少两个载波。小区中的载波之间的负载均衡可通过移动载波集合中的载波之间的无线装置110a、110b来执行。

本文所公开的实施例涉及对支持至少两个载波的通信网络100中的至少两个载波之间的数据业务进行负载均衡。负载均衡由系统200执行。为了获得负载均衡，因而提供有系统200、由系统200所执行的方法、计算机程序产品（包括例如采取计算机程序形式的代码），其中代码在系统200上运行时促使系统200执行该方法。

图2a根据多个功能单元示意性示出按照实施例的系统200的组件。使用能够执行存储在计算机程序产品310 (如图3中)中(在这里采取存储介质230的形式)的软件指令的适当中央处理单元(CPU)、多处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)等中的一个或多个的任何组合来提供处理电路210。处理电路210还可作为至少一个专用集成电路(ASIC)或者至少一个现场可编程门阵列(FPGA)来提供。

具体来说，处理电路210配置成促使系统200执行操作或步骤S100-S112的集合。下面将公开这些操作或步骤S100-S112。例如，存储介质230可存储操作集合，以及处理电路210可配置成从存储介质230检索操作集合，以促使系统200执行操作集合。操作集合可作为可执行指令集合来提供。

因此，处理电路210由此布置成促使系统200执行如本文所公开的方法。存储介质230还可包括持久存储装置，其例如能够是磁存储器、光存储器、固态存储器或者甚至远程安装式存储器的任何单一个或组合。系统200还可包括通信接口220，以用于与至少一个无线电接入节点120、核心网络160的装置和实体和/或服务网络170的装置和实体进行通信。由此，通信接口220可包括一个或多个发射器和接收器，其包括模拟和数字组件。处理电路210例如通过向通信接口220和存储介质230发送数据和控制信号，通过从通信接口220接收数据和报告，并且通过从存储介质230检索数据和指令，来控制系统200的一般操作。省略系统200的其它组件以及相关功能性，以便不使本文所呈现的概念混淆。

图2b根据多个功能模块示意性示出按照实施例的系统200的组件。图2b的系统200包括多个功能模块：获取模块210a，配置成执行下列步骤S102、S104；预测模块210b，配置成执行下列步骤S106；以及确定模块210c，配置成执行下列步骤S108。图2b的系统200还可包括多个可选功能模块，例如下列模块的任一项：分类模块210d，配置成执行下列步骤S106a；更新模块210e，配置成执行下列步骤S112；划分模块210f，配置成执行下列步骤S110；机器学习模块210g，配置成执行下列步骤S106b；以及提供模块210h，配置成执行下列步骤S114。下面将在其中可使用功能模块210a-210h的上下文中进一步公开各功能模块210a-210h的功能性。一般来说，各功能模块210a-210h在一个实施例中可以仅在硬件中实现，或和在另一个实施例中借助于软件来实现，即，后者实施例具有存储在存储介质230上的计算机程序指令，其在处理电路上运行时使系统200执行以上结合图2b所提及的对应步骤。还应当提及的是，即使模块对应于计算机程序的部分，但是它们无需是其中的单独模块，但是其中它们在软件中实现的方式取决于所使用的编程语言。优选地，一个或多个或者全部功能模块210a-210h可由处理电路210、可能与功能单元220和/或230合作而实现。因此，处理电路210可配置成从存储介质230获取如由功能210a-210h所提供的指令，并且执行这些指令，由此执行如以下将公开的任何步骤。

图2c根据多个块210j-210m示意性示出按照实施例的系统200的组件。图2的系统200包括信道质量估计器210j、数据流预测器210k和负载均衡器210m。信道质量估计器210j配置成获得第一载波和第二载波的无线装置的当前信道质量。数据流预测器210k配置成分类数据流是否将具有大于所指定阈值的数据量。负载均衡器210m配置成确定是否将无线装置卸载到第二载波。

一般来说，每个块210j-210m在一个实施例中可以仅在硬件中实现，或和在另一个实施例中借助于软件来实现，即，后者实施例具有存储在存储介质230上的计算机程序指令，其在处理电路上运行时使系统200执行以上结合图2c所提及的对应步骤。还应当提及的是，即使块210j-210m对应于计算机程序的部分，但是它们无需是其中的单独模块，但是其中它们在软件中实现的方式取决于所使用的编程语言。优选地，一个或多个或者全部块210j-210m可由处理电路210、可能与功能单元220和/或230和/或功能模块210a-210h合作而实现。例如，块210j可由功能模块210a实现，块210k可由功能模块210b实现，以及块210m可由功能模块210c实现。

系统200可作为独立装置或者作为至少一个另外装置的部分来提供。例如，系统200可在无线电接入网络节点120中或者在核心网络160的节点中提供。备选地，系统200的功能性可分布在至少两个装置或节点之间。这至少两个节点或装置可以是相同网络部分(例如由小区150所定义的无线电接入网络或者核心网络160)的部分，或者可扩散在至少两个此类网络部分之间。一般来说，被要求要实时执行的指令可在操作上与未被要求要实时执行的指令相比更靠近无线电接入网络节点120的装置或节点中执行。在这方面，系统200的至少部分可驻留在无线电接入网络中、例如在无线电接入网络节点120中。

因此，由系统200所执行的指令的第一部分可在第一装置中执行，以及由系统200所执行的指令的第二部分可在第二装置中执行；本文所公开的实施例并不限于任何特定数量的装置(其上可执行由系统200所执行的指令)。因此，按照本文所公开实施例的方法可适合于由驻留在云计算环境中的系统200来执行。因此，虽然单个处理电路210在图2a中示出，但是处理电路210可分布在多个装置或节点当中。同样的情况适用于图2b的功能模块210a-210h、图2c的块210h-210k以及图3的计算机程序320 (参见下文)。

图3示出包括计算机可读存储介质330的计算机程序产品310的一个示例。在该计算机可读存储介质330上，能够存储计算机程序320，该计算机程序320能够促使处理电路210以及操作上与其耦合的实体和装置、例如通信接口220和存储介质230以执行按照本文所述实施例的方法。因此，计算机程序320和/或计算机程序产品310可提供用于执行如本文所公开的任何步骤的部件。

在图3的示例中，计算机程序产品310示为光盘，例如CD(紧致盘)或DVD(数字多功能盘)或蓝光盘。计算机程序产品310还可实施为存储器，例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)或者电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，以及更具体来说实施为外部存储器中的装置的非易失性存储介质，例如USB (通用串行总线)存储器或者闪速存储器(例如紧致闪速存储器)。因此，虽然计算机程序320在这里示意性示为所描绘的光盘上的轨道（track），但是计算机程序320能够按照适合于计算机程序产品310的任何方式来存储。

图4和图5是示出用于对支持至少两个载波的通信网络100中的至少两个载波之间的数据业务进行负载均衡的方法的实施例的流程图。方法由系统200执行。方法有利地作为计算机程序320来提供。

现在参照图4，示出按照实施例的如由系统200所执行的用于对支持至少两个载波的通信网络100中的至少两个载波之间的数据业务进行负载均衡的方法。

系统200配置成在步骤S104获得对于至少两个载波的无线装置110a、110b的当前信道质量信息。下面将公开信道质量信息以及它能够如何由无线装置110a、110b获得的示例。在这方面中，获取模块210a可包括指令，其在由系统200执行时促使处理电路210、可能结合通信接口220和存储介质230以获得当前信道质量信息，以便使系统200执行步骤S104。

系统200配置成在步骤S106预测无线装置110a、110b的数据流的将来量。下面将公开如何预测无线装置110a、110b的数据流的将来量的信息以及它能够如何由无线装置110a、110b获得的示例。在这方面中，预测模块210b可包括指令，其在由系统200执行时促使处理电路210、可能结合通信接口220和存储介质230以预测将来量，以便使系统200执行步骤S106。

系统200配置成在步骤S108按照当前信道质量信息和预测的将来量来确定是否将无线装置110a、110b卸载到至少两个载波的第二载波。下面将公开如何确定是否将无线装置110a、110b卸载到第二载波的示例。在这方面中，确定模块210c可包括指令，其在由系统200执行时促使处理电路210、可能结合通信接口220和存储介质230以确定是否卸载无线装置110a、110b，以便使系统200执行步骤S108。

现在将公开与对支持至少两个载波的通信网络100中的至少两个载波之间的数据业务进行负载均衡的另外细节相关的实施例。

数据流能够包括从无线装置110a、110b接收的分组序列或者将要传递给无线装置110a、110b的分组序列。也就是说，数据流能够包括调度到无线装置110a、110b或从无线装置110a、110b调度的分组序列。

按照实施例，分组序列中的所有分组具有如按照无线电资源控制(RRC)不活动定时器的到达间隔时间。这种到达间隔时间的一个示例为10秒。

现在参照图5，示出按照另外实施例的如系统200所执行的用于对支持至少两个载波的通信网络100中的至少两个载波之间的数据业务进行负载均衡的方法。

一旦系统200如在步骤S108已经确定是否将无线装置110a、110b卸载到至少两个载波的第二载波，系统200可配置成在步骤S114向负责将无线装置110a、110b与载波关联的实体或装置(例如无线电资源管理器)提供负载均衡命令。负载均衡命令指示该实体或装置执行由步骤S108的成果所定义的对应负载均衡。

能够存在触发系统200执行负载均衡的不同因素。例如，在通信网络100中检测到过负载时，能够触发负载均衡的规程。因此，按照实施例，系统200配置成在步骤S102获得关于至少两个载波中的至少一个上的业务过负载的指示。该指示然后充当使系统200获得当前信道质量信息(如在步骤S104)、预测将来量(如在步骤S106)和/或确定是否卸载无线装置110a、110b(如在步骤S108)的触发器。因此，在通信网络100中检测到过负载时，系统200能够继续执行信道质量估计和流量预测。所收集的信息作为输入被提供给发现要卸载任何无线装置110a、110b所处的负载均衡规程。

信道质量估计

能够存在信道质量信息的不同示例。例如，对于至少两个载波的第一载波的当前信道质量信息能够通过对第一载波的参考信号接收功率(RSRP)测量来定义。对于至少两个载波的第二载波的当前信道质量信息能够通过频率间测量来定义，如按照3GPP TS 36.331V 12.7.0“演进通用陆地无线电接入(E-UTRA);无线电资源控制 (RRC); 协议规定”所执行。频率间测量能够通过对第二载波的RSRP测量来定义。因此，对于无线装置110a、110b，能够获得相应RSRP值(针对第一载波表示为RSRP1以及针对第二载波表示为RSRP2)。此外，第一载波可以是主载波(例如主分量载波)，以及各至少一个第二载波可以是相应辅载波(例如辅分量载波)。

流量预测

如下面将进一步公开，系统200能够实现机器学习，以预测无线装置110a、110b的流量，以便实现无线装置110a、110b的移交，以便随时间推移具有载波的均衡负载。一般来说，流量预测包括两个阶段：训练阶段和测试阶段。流量预测能够实现分类数据流是否具有比所指定阈值更大的数据量。现在将依次公开训练阶段和测试阶段。

训练阶段

在训练阶段期间，系统200在表示为T_train的观测时间窗口期间获得与无线装置110a、110b有关的性质及其值以及与无线装置110a、110b的数据流量有关的真实值（groundtruth）。机器学习能够用于查找输入特征(即，与无线装置110a、110b有关的性质及其值)与真实值之间的映射。这种映射通常称作模型。一般来说，术语“真实值”在这里表示将要预测的事物的实际值。如本文所使用的“真实值”采取二进制值，其在假如流量超过阈值时等于1，否则等于0。精度则能够通过确定预测与真实值之间的差来计算。真实值可在观测大于RRC不活动定时器的到达间隔时间之后确定。与此有关，术语“获得真实值”可用来表示获得用于证明或反驳分类假设的正确客观(可证明)数据(即，与无线装置110a、110b有关的性质及其值)的过程。

所获得的性质可以是数据流中的分组的数量、数据流中的所有分组的总大小、对于数据流中的分组的分组到达间隔时间、自对于数据流中的分组的上一个分组以来的时间、数据流中的分组的分组承载信息或者其任何组合。分组的数量可以是由无线装置110a、110b所发送的分组的数量、已经发送给无线装置110a、110b的分组的数量或者向/从无线装置110a、110b发送的分组的总数。数据流中的所有分组的总大小可在实际大小(以字节为单位)方面或者针对于预定义分组大小的相对方面(例如25、50、75%百分率)针对由无线装置110a、110b所发送的所有分组、针对已经发送给无线装置110a、110b的所有分组或者针对向/从无线装置110a、110b所发送的所有分组。对于数据流中的分组的分组到达间隔时间可在平均分组到达间隔时间、分组到达间隔时间的标准偏差(或方差)、最小分组到达间隔时间、最大分组到达间隔时间方面或者在针对于预定义分组到达间隔时间的相对方面(例如25、50、75%百分率)方面给出。数据流中的分组的分组承载信息可表示各承载上的分组的百分比，包括缺省、通过长期演进的语音(VoLTE)等。

系统200还可配置成在步骤S106a将无线装置的数据流分类到至少两个数据流类其中之一中，以便预测无线装置110a、110b的数据流的将来量。每个这种数据流类与其本身的数据流量间隔关联。各数据流量间隔可以是固定的。例如，用于分离数据流类的表示为T_list的阈值列表可能是T_list=[100 kB, 1 MB, 10 MB]。此外，可使用阈值的其它值。因此，可测试一系列分类假设(阈值列表T_list中的各可能阈值一个)。因此，分类能够用于指示数据流是否具有大于所指定阈值的数据量，其中所指定阈值取T_list中的值。

按照实施例，系统200配置成在步骤S106b对针对多个无线装置110a、110b的业务流性质及其值的集合以及无线装置110a、110b的关联的观测数据流执行机器学习，以便确定至少两个数据流类。要在训练阶段期间使用的机器学习算法的示例包括但不限于随机森林(例如具有50个树)、逻辑回归、神经网络、支持向量机(SVM)和梯度提升。

训练阶段能够被重复，以确保所使用的数据流类仍然反映通信网络100中的数据流。具体来说，按照实施例，系统200配置成在步骤S112按照数据流被分类到哪个数据流类中来更新数据流类。以该方式，能够连续更新数据流类。

测试阶段

一旦已经执行了训练阶段，则卸载决策可考虑所确定的数据流类而被采取。也就是说，是否将无线装置110a、110b卸载到第二载波还能够按照其中已分类数据流的数据流类来确定。

作为示例，当检测到过负载时，系统200在时间周期T_observation期间观测无线装置110a、110b的数据流，并且获得对于无线装置110a、110b的当前信道质量信息（如在步骤S104）。系统200然后针对阈值列表T_list中的各可能阈值来预测无线装置110a、100b的数据流的将来量（如在步骤S106）。例如，对于数据流的性质的值可与至少两个数据流类其中之一关联，并且其中无线装置的数据流按照性质的值来分类到至少两个数据流类其中之一中（步骤S106a）。

按照说明性示例，这个阶段的输出具有按照表1的形式，其中WD-k表示总共N个无线装置中的无线装置k。

	WD-1	WD-2	...	WD-k	…	WD-N
							100 kB	1	1		0.45		0
1 MB	1	0		0.25		0
							10 MB	0	0		0.20		0

表1

对于说明性示例，能够从表1推断，对于所考虑的数据流类(小于100 kB、在100 kB与1 MB之间以及大于10 MB)，WD-1属于由第二阈值(1 MB)所定义的类，WD-2属于由第一阈值(100 kB)所定义的类，以及具有概率0.45的WD-k属于由第一阈值所定义的类，具有概率0.25的WD-k属于由第二阈值所定义的类，并且具有概率0.20的WD-k属于由第三阈值(10MB)所定义的类。WD-N当前没有数据流，并且因此被认为是不活动的，以及因而没有分类到任何类中。

不同数据流类的最可能数据流类被传递到对于各无线装置110a、110b的负载均衡阶段。因此，在数据流最初按照概率量度来分类到至少两个数据流类的至少两个中的情况下，至少两个数据流类的这至少两个中最可能的一个被选择作为数据流的最终分类。也就是说，对于WD-k，最可能的数据流类是由第一阈值所定义的类。

图6示出对于不同机器学习算法的预测精度(根据作为以秒为单位的观测时间的函数的采用百分比的曲线之下的接收器操作特性区域)，该不同机器学习算法用于使用数据流的实际集合作为输入来预测数据流是否将大于100 kB的不同机器学习算法。基于随机森林的机器学习以不到1秒的短观测时间取得高精度以及以5秒取得极高精度。

负载均衡

现在将依次公开用于负载均衡的两个实施例。

用于负载均衡的第一实施例涉及针对各数据流类，向至少两个载波中的每个分派相同数量的无线装置110a、110b。因此，按照实施例，系统200配置成在步骤S110按照对于无线装置的当前信道质量信息在至少两个载波之间划分各数据流类中的无线装置。例如，如果存在两个载波以及属于由T_list的某个值所定义的类的N1数量的无线装置，则这些无线装置的一半(即，N1/2个无线装置)被移交到第二载波。确切地要移交哪些无线装置基于信道质量测量。

如果数据流类中的无线装置的数量N1为奇数，则仅(N1-1)/2个无线装置需要移交到第二载波。各数据流类中的无线装置由此可在至少两个载波之间尽可能被均等地划分。

系统200然后可配置成记住已经移交不相等数量的无线装置，并且移交对于下一个数据流类的(N1+1)/2个无线装置，由此取得更细粒度的负载均衡。也就是说，在数据流类之一中的无线装置在至少两个载波之间不是被完全相等地划分的情况下，数据流类的另一个中的无线装置在至少两个载波之间划分，以便使无线装置的数量在至少两个载波之间均等。

如上所注意，确切地要移交哪些无线装置基于信道质量。因此，各数据流类中的哪些无线装置要被卸载到至少两个载波中的哪一个是按照对于无线装置的当前信道质量信息来被确定。来自各数据流类的无线装置110a、110b因此可按照RSRP1与RSRP2 (参见以上对RSRP1和RSRP2的定义)之间的差来分等级。在表2中提供其一个说明性示例。

WD	7	4	18	1	...	…	2
								RSRP1-RSRP2	40	32	17	-4	...	…	-17

表2

如果数据流类i中存在N2数量的无线装置，则按照这个等级的第一N2/2个无线装置仍然与第一载波保持在一起，而数据流类i中的无线装置的其余无线装置被移交到第二载波。这对各数据流类重复进行。能够针对任何数量的载波来对这个规程进行一般化。

当载波上的干扰为低至中等时这个实施例非常高效，但是当干扰比较高时，则所有数据流趋向于花费长时间来传送，并且数据流的相等均衡可对被浪费的一些无线装置产生比较良好的RSRP。

用于负载均衡的第二实施例基于采用自适应信噪比(SNR)间隙的相等流长度均衡。第二实施例能够用来减轻因比较高的干扰引起的不均衡。

作为说明性示例，假定对于一个数据流类的RSRP1-RSRP2的值如在表3中所给出。

表3

用于负载均衡的第一实施例将按照表4提供第一载波(分配：1)与第二载波(分配：2)之间的负载均衡。

表4

按照该说明性示例，无线装置第32号在第一载波上具有好得多的RSRP，但是仍然被分配给第二载波，以便在两个载波中的每个上具有来自各数据流类的相同数量的无线装置。因此，负载均衡达到大成本。

因此，第二实施例基于均衡载波之间的各数据流类(其还基于信道质量不均衡因素SNR间隙(Gsnr))。由此，如果对于无线装置的信道质量在一个特定载波上比在其余载波上要好许多，则能够允许朝向这个载波的稍许不均衡。这个不均衡通过参数Gsnr来控制。如何确定Gsnr的值取决于干扰等级。如果干扰等级被认为比较低，则Gsnr能够接近或者甚至等于0；如果干扰等级被认为比较高，则Gsnr能够为大约30 dBm。

使用参数Gsnr，无线装置能够仅与对于其的RSRP中的差大于Gsnr的载波相关联。也就是说，各数据流类中的哪些无线装置要被卸载到至少两个载波中的哪一个还能够按照对于至少两个载波的其中之一上的无线装置的信道质量信息的值与对于至少两个载波的另一个上的无线装置的信道质量信息的值之间的差来被确定。

对于先前示例，在Gsnr = 10 dBm的情况下，按照表5对载波的分配按照用于负载均衡的第二实施例来获得。

WD	7	4	18	1	32	9	2
								RSRP1-RSRP2	40	32	17	15	13	-4	-17
载波分配	1	1	1	1	1	2	2

表5

图7将用于执行负载均衡的不同方式的结果与使用蛮力所计算的理论上可取得的最佳性能进行比较。图7中的曲线表示随机负载均衡，将50%的无线装置放置在各载波上(随机50/50)，仅基于SNR(snr)进行负载均衡，针对负载均衡(流量+snr)基于本文所公开的第一实施例进行负载均衡，以及针对负载均衡(流量+snr+自适应snr间隙)基于本文所公开的第二实施例的进行负载均衡。在低干扰等级，与纯粹基于SNR的负载均衡相比，对于第一实施例活动时间要低得多。针对低干扰，第二实施例的结果等于第一实施例的结果，但是针对高干扰要好得多。

以上参考若干实施例已主要描述了发明概念。然而，如本领域的技术人员容易地领会，除了以上所公开的实施例之外的其它实施例在如所附专利权利要求书所定义的发明概念的范畴之内是同等可能的。

Claims (15)

1.一种用于对支持至少两个载波的通信网络(100)中的所述至少两个载波之间的数据业务进行负载均衡的系统(200)，所述系统(200)包括处理电路(210)，所述处理电路配置成促使所述系统(200)用于：

对针对多个无线装置的业务流性质及其值的集合以及所述无线装置的关联的观测数据流执行机器学习，以便确定至少两个数据流类；

获得对于所述至少两个载波的无线装置(110a，110b)的当前信道质量信息；

预测所述无线装置的数据流的将来量，其中所述预测涉及所述无线装置的所述数据流到所述至少两个数据流类其中之一中的分类；以及

按照下列项来确定是否将所述无线装置卸载到所述至少两个载波的第二载波：

-所述当前信道质量信息，以及

-按照在其中已经分类所述数据流的所述数据流类的所述预测的将来量。

2.如权利要求1所述的系统，其中，各数据流类具有不同数据流量间隔。

3.如权利要求1至2中的任一项所述的系统，其中，对于所述数据流的性质的值与所述至少两个数据流类其中之一关联，并且其中所述无线装置的所述数据流按照性质的所述值来分类到至少两个数据流类其中之一中。

4.如权利要求3所述的系统，其中，所述性质包括所述数据流中的分组的数量、所述数据流中的所有分组的总大小、对于所述数据流中的分组的分组到达间隔时间、自对于所述数据流中的分组的上一个分组以来的时间以及所述数据流中的分组的分组承载信息中的任何。

5.如权利要求3所述的系统，其中，所述处理电路配置成促使所述系统(200)用于：

按照所述数据流被分类到哪个数据流类中来更新所述数据流类。

6.如权利要求1至2中的任一项所述的系统，其中，所述数据流最初按照概率量度来分类到所述至少两个数据流类中的至少两个中，并且其中所述至少两个数据流类的这至少两个中最可能的一个被选择作为所述数据流的最终分类。

7.如权利要求1至2中的任一项所述的系统，其中，所述处理电路配置成促使所述系统(200)用于：

按照对于所述无线装置的所述当前信道质量信息在所述至少两个载波之间划分各数据流类中的所述无线装置。

8.如权利要求1所述的系统，其中，对于所述至少两个载波的第一载波的所述当前信道质量信息通过对所述第一载波的参考信号接收功率测量来定义。

9.如权利要求1所述的系统，其中存在所述至少两个载波的至少两个第二载波，并且其中对于所述至少两个第二载波的所述当前信道质量信息通过频率间测量来定义。

10.如权利要求1所述的系统，其中，所述数据流包括调度到所述无线装置或从所述无线装置调度的分组序列。

11.如权利要求1所述的系统，其中，所述处理电路配置成促使所述系统(200)用于：

获得在所述至少两个载波中的至少一个上的业务过负载的指示；以及

其中所述指示充当用于获得所述当前信道质量信息、用于预测所述将来量和/或用于确定是否卸载所述无线装置的触发器。

12.如权利要求1所述的系统，其中，所述处理电路配置成促使所述系统(200)用于：

提供与来自确定是否将所述无线装置卸载到所述至少两个载波的所述第二载波的结果对应的负载均衡命令。

13.一种无线电接入网络节点(120)，包括如以上权利要求中的任一项所述的系统(200)。

14.一种用于对支持至少两个载波的通信网络(100)中的所述至少两个载波之间的数据业务进行负载均衡的方法，所述方法由系统(200)执行，所述方法包括：

对针对多个无线装置的业务流性质及其值的集合以及所述无线装置的关联的观测数据流执行机器学习，以便确定至少两个数据流类；

获得(S104)对于所述至少两个载波的无线装置(110a，110b)的当前信道质量信息；

预测(S106)所述无线装置的数据流的将来量，其中所述预测涉及所述无线装置的所述数据流到所述至少两个数据流类其中之一中的分类；以及

按照下列项来确定(S108)是否将所述无线装置卸载到所述至少两个载波的第二载波：

-所述当前信道质量信息，以及

-按照在其中已经分类所述数据流的所述数据流类的所述预测的将来量。

15.一种计算机可读存储介质，已存储用于对支持至少两个载波的通信网络(100)中的所述至少两个载波之间的数据业务进行负载均衡的计算机程序(320)，所述计算机程序(320)包括计算机代码，所述计算机代码当在系统(200)的处理电路(210)上运行时促使所述系统(200)用于：

对针对多个无线装置的业务流性质及其值的集合以及所述无线装置的关联的观测数据流执行机器学习，以便确定至少两个数据流类；

获得(S104)对于所述至少两个载波的无线装置(110a，110b)的当前信道质量信息；

预测(S106)所述无线装置的数据流的将来量，其中所述预测涉及所述无线装置的所述数据流到所述至少两个数据流类其中之一中的分类；以及

按照下列项来确定(S108)是否将所述无线装置卸载到所述至少两个载波的第二载波：

-所述当前信道质量信息，以及

-按照在其中已经分类所述数据流的所述数据流类的所述预测的将来量。

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