CN108200608B - 网络共享中的负载均衡 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种无线通信系统，包括能够在共享基站的多个网络运营商之间划分资源的一个或多个基站。共享基站被配置为监视与共享基站资源的网络运营商相关联的、对基站上的负载的贡献，以及被配置为向一个或多个其他基站提供所确定的对负载的贡献，以在基站之间的负载平衡中使用。

Description

网络共享中的负载均衡
本申请是申请号为201280024488.0(“网络共享中的负载均衡”)的中国专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及蜂窝或无线电信网络中的无线电接入网，以及具体但不排他地涉及在多个运营商之间共享无线电接入网。本发明与根据LTE标准实现的无线电信网络具有特别但不排他的相关性。
背景技术
无线电接入网(RAN)共享部署场景是已知的，并且用于便于实现这些场景的方法和能力从版本5开始已被引入到3G标准中。
RAN共享为网络运营商(服务提供商)提供了用于在建立无线通信网络时降低其资本支出要求和/或拓宽蜂窝通信服务覆盖的区域的方式。不同于各个运营商必须为网络的各个小区提供其自己的基站和相关联的设备，共享另一运营商的RAN的运营商能够将其服务提供到由该另一运营商提供服务的区域内，而无需必须在该位置处投资其自己的基站。
此外，通过减少必须提供和运营的基站的数目，可以为共享运营商降低当前的运营成本。事实上，各个基站在运营期间可汲取大量的电力，并因此降低运营的基站的数目可以显著地降低电力需求，并且可因此被认为是环境友好的。
通常，运营商对RAN的共享已是对称的布置，其中，各个运营商对其他运营商的RAN具有一定的访问权。极端而言，与在不可能共享的情况下将需要的基站相比，这种布置允许两个运营商以一半的基站(并因此以显著降低的成本)来向相同的区域提供服务。
在运营商具有未充分利用的小区容量的区域中，RAN共享特别有利，因为该空闲的容量可因此被共享，而不对原始运营商当前的服务提供造成影响。此外，RAN共享可以用于确保运营商提供的服务能够覆盖特定百分比的人口(在一些国家中，可以由牌照条件来规定)，而无需要求各个运营商在偏远地区安装昂贵的容量，在该偏远地区中，容量很有可能不被充分利用。
与RAN共享有关的标准当前被限制在两个场景。在第一场景中，不同的运营商仅共享RAN基站自身。在第二场景中，可以将核心网的各部分(例如，LTE中的演进分组核心(EPC))以及RAN基站一起共享，进一步降低网络建立中的资本支出成本。在各个情况下，可以布置RAN共享以使用划分的频率，其中，共享RAN的各个运营商具有所分配的(不同的)频率范围，或者可以使用公共的频率，其中，全频率范围可供任一运营商使用。
在运营商公司合并的情况下，共享RAN的机制也可以是有用的，其允许两个运营商合并其网络服务，而在服务提供中没有任何显著的中断。
迄今为止始终是下面的情况：使RAN可用于共享的网络提供商已经是共享网络的服务提供商(或运营商)之一。然而，发明人认识到将来并不总是这种情况。具体地，在一些情况下，有可能由专家网络提供商安装网络容量，之后可由不相关的服务提供商来使用。
近期的经济情况已经为网络运营商降低成本提供了进一步的推动力，并因此增加了与其他运营商共享网络的趋势。具体地，网络运营商越来越多地考虑网络的拥有者本身不是服务提供商的场景。在该情况下，各个服务提供商(或运营商)将购买网络容量的份额。这可以基于他们对相关频谱中的频率牌照的相应持有。
现在已经提出了多个网络运营商将依靠第三方网络提供商来提供共享网络的第一布置。然而，为了使得该RAN共享场景能够实现，在标准中还有一些问题要解决。
例如，为了使得该新的RAN共享场景成为可能，重要的是该标准提供用于保证各个网络运营商根据其在RAN中的份额来公平使用网络资源的途径。各个网络运营商必须能够监视网络性能，以确保满足服务水平协定并识别任何潜在的问题。此外，各个网络运营商必须能够通过提供对在标准中限定的所有现有特征的完全访问权的方式，来运营他们的网络份额。
当运营商之一也是共享RAN的所有者时和/或当网络运营商被指派不同比例的网络资源(即，不均等的份额)时，在强制执行共享协定时，共享通信网络中的容量的网络运营商的监视共享RAN中的网络性能的能力也是有用的。
发明内容
本发明的实施例旨在至少部分解决上述现有技术的一些问题。
根据本发明的一个方面，提供了用于在至少两个网络运营商之间共享资源的基站，所述基站包括：用于确定与所述网络运营商中的一个网络运营商相关联的、对所述基站上的负载的贡献的装置；以及用于向另一基站提供所确定的与所述一个网络运营商相关联的、对所述基站上的负载的贡献以在基站之间的负载均衡中使用的装置。
网络运营商可以运营独立的公共陆地移动网(PLMN)，并与用于识别相应PLMN的唯一的PLMN id值相关联。
基站还可以包括：用于从所述另一基站接收与各个网络运营商相关联的、对所述另一基站上的负载的贡献的装置。
基站还可以包括用于确定所述一个网络运营商对负载的贡献是否高于针对该网络运营商的阈值的装置；以及用于响应于确定所述对负载的贡献高于针对该网络运营商的阈值水平，使与一个服务提供商相关联的至少一个连接切换到所述另一基站的装置。所述用于使至少一个连接切换的装置可以仅在这种切换不使所述另一基站过载的情况下才这样做。所述基站还可以包括用于向所述另一基站传送所述基站上的与各个网络运营商相关联的可用容量的装置。
根据本发明的另一方面，提供了用于在至少两个网络运营商之间共享资源的基站，所述基站包括：用于从另一基站接收消息的装置，所述消息包括关于与所述网络运营商中的一个网络运营商相关联的、对所述另一基站上的负载的贡献的信息；以及用于基于接收到的信息在所述基站和所述另一基站之间执行负载均衡的装置。
所述用于执行负载均衡的装置可被配置为调整与所述一个网络运营商相关联的切换触发水平，所述切换触发水平被用于控制与所述一个网络运营商相关联的连接在所述基站和所述另一基站之间的切换。所述用于接收的装置可以包括X2网络接口，用于基站之间使用X2接口进行通信。
根据本发明的另一方面，提供了用于在至少两个网络运营商之间共享资源的基站，所述基站包括：用于基于与所述至少两个网络运营商中的一个网络运营商相关联的切换触发水平，在所述基站和另一基站之间切换与所述一个网络运营商相关联的连接的装置；以及用于针对各个网络运营商独立地调整切换触发水平的装置。
所述用于调整切换触发水平的装置还可被配置为：依靠各个网络运营商对所述基站上的负载的贡献，调整所述切换触发水平。所述基站还可以包括：用于从相邻基站接收与各个网络运营商对所述相邻基站上的负载的贡献有关的信息的装置，其中，所述用于调整切换触发水平的装置还被配置为：依靠各个网络运营商对所述相邻基站上的负载的贡献，调整所述切换触发水平。
根据本发明的另一方面，提供了用于在至少两个网络运营商之间共享资源的基站，所述基站包括：用于确定与所述至少两个网络运营商中的一个网络运营商相关联的、对所述基站上的负载的贡献的装置；以及用于基于所确定的对负载的贡献，向另一基站发送对与所述一个网络运营商相关联的连接从所述另一基站到所述基站的切换进行提前或延迟的请求的装置。
所述请求可以包括移动性改变请求消息。所述用于发送的装置还可被配置为：在确定与所述一个网络提供商相关联的负载高于阈值负载水平时，发送用于延迟与所述一个网络运营商相关联的连接的切换的请求。所述用于发送的装置还可被配置为：在确定与所述一个网络提供商相关联的负载降到低于阈值负载水平时，发送用于提前与所述一个网络运营商相关联的连接的切换的请求。
根据本发明的另一方面，提供了用于在至少两个网络运营商之间共享资源的基站，所述基站包括：用于接收提前或延迟与所述网络运营商中的一个网络运营商相关联的连接从所述基站到另一基站的切换的请求的装置；以及用于基于接收到的请求来调整与所述一个网络运营商相关联的一个或多个切换参数的装置。
根据本发明的另一方面，提供了无线通信网络中使用的移动性管理实体，所述移动性管理实体被配置为在至少两个网络运营商之间共享核心网容量，所述移动性管理实体包括：用于针对所述网络运营商中的至少一个网络运营商，向至少一个基站传送所述移动性管理实体处针对该网络运营商的可用容量的装置。
所述用于传送的装置还可被配置为：在针对每个PLMN id值的相对MME容量信元中向至少一个基站传送针对各个网络运营商的可用容量。
根据本发明的另一方面，提供了无线通信网络中使用的基站，所述无线通信网络被配置为在至少两个网络运营商之间共享核心网容量，所述基站包括：用于接收关于与所述网络运营商中的一个网络运营商相关联的可用核心网容量的信息的装置；以及用于基于接收到的信息产生与所述一个网络运营商相关联的新连接请求的装置。当然，还基于从移动通信设备接收到的连接请求来产生新连接请求。
所述关于可用核心网容量的信息可以包括：与由所述至少两个网络运营商共享的移动性管理实体处的可用容量有关的信息。
用于产生针对特定网络运营商的新连接请求的装置还可被配置为：从多个移动性管理实体中选择用于注册新连接的移动性管理实体，该选择是基于与各移动性管理实体相关联的针对所述特定网络运营商的可用核心网容量进行的。
根据本发明的另一方面，提供了无线通信网络中使用的移动性管理实体，所述移动性管理实体被配置为在至少两个网络运营商之间共享核心网容量，其中，向各个网络运营商指派所述移动性管理实体的容量的一部分，所述移动性管理实体包括：用于基于所述移动性管理实体上的负载来确定在所述移动性管理实体处是否已经达到过载条件的装置；以及装置，用于响应于确定已经达到过载条件，确定所述网络运营商中的一个网络运营商是否超过向所述一个网络运营商指派的所述移动性管理实体的容量的所述部分，以及如果超过，向基站发送指示应该拒绝或通过另一移动性管理实体来路由与所述一个网络运营商相关联的新连接请求的消息。
向所述基站发送的所述消息可以包括与所述一个网络提供商相关联的MME过载开始消息。
所述移动性管理实体还可以包括：装置，用于确定所述一个网络运营商是否不再超过向该网络运营商指派的容量的所述部分，以及如果不再超过，向所述基站发送指示可接受与该网络运营商相关联的新连接请求的另一消息。
所述另一消息可以包括与所述一个网络提供商相关联的MME过载停止消息。
根据本发明的另一方面，提供了无线通信网络中使用的基站，所述无线通信网络被配置为在至少两个网络运营商之间共享核心网容量，所述基站包括：装置，用于从移动性管理实体接收指示应该拒绝或通过另一移动性管理实体来路由与所述网络运营商中的一个网络运营商相关联的新连接请求的消息；以及用于响应于接收所述消息，拒绝与所述一个网络运营商相关联的新连接请求或者通过另一移动性管理实体来路由与所述一个网络运营商相关联的新连接请求的装置。
根据本发明的另一方面，提供了提供在基站和相邻基站之间均衡网络负载中使用的信息的方法，其中，在至少两个网络运营商之间共享所述基站的容量，所述方法包括：确定与所述网络运营商中的一个网络运营商相关联的、对所述基站上的负载的贡献；以及向所述相邻基站提供所确定的与所述一个网络运营商相关联的、对所述基站上的负载的贡献，以在基站之间的负载均衡中使用。
根据本发明的另一方面，提供了在基站和相邻基站之间均衡负载的方法，其中，在至少两个网络运营商之间共享所述基站的容量，所述方法包括：从所述相邻基站接收消息，所述消息包括关于与所述网络运营商中的一个网络运营商相关联的、对所述相邻基站上的负载的贡献的信息；以及基于接收到的信息在所述基站和所述相邻基站之间执行负载均衡。
执行负载均衡还可以包括：独立于针对与所述网络运营商中的任何其他网络运营商相关联的连接的任何负载均衡，基于接收到的信息来执行针对与所述一个网络运营商相关联的连接的负载均衡。
根据本发明的另一方面，提供了对在至少两个网络运营商之间共享的基站处的切换进行控制的方法，所述方法包括：针对共享所述基站的各个网络运营商独立地调整用于控制切换的切换参数；以及基于与所述网络运营商中的一个网络运营商相关联的切换参数，在所述基站和相邻基站之间切换与所述一个网络运营商相关联的连接。
根据本发明的另一方面，提供了基站和相邻基站之间的负载均衡方法，其中，在至少两个网络运营商之间共享所述基站，所述方法包括：确定与所述至少两个网络运营商中的一个网络运营商相关联的、对所述基站上的负载的贡献；以及基于所确定的对负载的贡献，向所述相邻基站发送用于对与所述一个网络运营商相关联的连接从所述相邻基站到所述基站的切换进行提前或延迟的请求。
根据本发明的另一方面，提供了基站和相邻基站之间的负载均衡方法，其中，在至少两个网络运营商之间共享所述基站，所述方法包括：接收用于提前或延迟与所述网络运营商中的一个网络运营商相关联的连接从所述基站到所述相邻基站的切换的请求；以及基于接收到的请求，调整与所述一个网络运营商相关联的切换参数。
根据本发明的另一方面，提供了一种方法，包括：针对至少一个网络运营商，向至少一个基站传送移动性管理实体处针对该网络运营商的可用容量，其中，在至少两个网络运营商之间共享所述移动性管理实体的容量。
根据本发明的另一方面，提供了在无线通信网络中的基站处产生新连接请求的方法，所述无线通信网络被配置为在至少两个网络运营商之间共享核心网容量，所述方法包括：接收关于与所述网络运营商中的一个网络运营商相关联的可用核心网容量的信息；以及基于接收到的信息产生针对与所述一个网络运营商相关联的连接的新连接请求。
根据本发明的另一方面，提供了在无线通信网络中控制新连接请求的准入的方法，所述无线通信网络被配置为在至少两个网络运营商之间共享核心网容量，所述方法包括：基于所述核心网中的移动性管理实体上的负载来确定在所述移动性管理实体处是否已经达到过载条件；以及响应于确定已经达到过载条件，确定所述网络运营商中的一个网络运营商是否超过所述移动性管理实体的容量的向所述一个网络运营商指派的部分，以及如果超过，向基站发送指示不应该通过所述移动性管理实体来路由与所述一个网络运营商相关联的新连接请求的消息。
根据本发明的另一方面，提供了在无线通信网络中控制新连接请求的准入的方法，所述无线通信网络被配置为在至少两个网络运营商之间共享核心网容量，所述方法包括：在基站处接收指示应该拒绝与所述网络运营商中的一个网络运营商相关联的新连接请求的消息；以及在所述基站处拒绝与所述一个网络运营商相关联的新连接请求。
根据本发明的另一方面，提供了用于在至少两个网络运营商之间共享资源的基站，所述基站包括：用于确定与所述网络运营商中的一个网络运营商相关联的所述基站的资源使用的装置；以及用于依靠所确定的资源使用，对与所述一个网络运营商相关联的到来的连接请求的速率进行管理的装置。
在一个实施例中，将所确定的资源使用与阈值相比较，以及所述用于管理到来的连接请求的速率的装置被布置为在所确定的资源使用高于所述阈值的情况下降低到来的连接请求的速率。例如，这可以是通过阻挡与所述一个网络运营商相关联的一个或多个新连接请求来实现的。
在优选实施例中，基站还可被配置为：响应于所确定的资源使用大于阈值，广播对与所述一个网络运营商相关联的新连接被阻挡的指示，和/或设置针对所述一个网络运营商的ac-Barring信元。
根据本发明的另一方面，提供了对在至少两个网络运营商之间共享的基站上的资源的共享进行控制的方法，所述方法包括：确定与所述网络运营商中的一个网络运营商相关联的、对所述基站上的负载的贡献；以及响应于所确定的对负载的贡献，阻挡与所述一个网络运营商相关联的新连接。
针对所有公开的方法，本发明提供了用于在对应设备上执行的对应计算机程序或计算机程序产品、设备本身(用户设备、节点或其组件)以及更新设备的方法。
附图说明
本发明的示例实施方式将以示例的方式参照附图进行描述，在附图中：
图1示意性地示出了具有适用于本发明的类型的移动电信系统；
图2是适于在图1的电信网络中使用的共享基站的框图；
图3示意性地示出了包括共享核心网组件在内的移动电信系统；以及
图4是适于在图3的电信网络中使用的共享移动性管理实体的框图。
具体实施方式
综述
图1示意性地示出了移动(蜂窝)电信系统1，在移动电信系统1中，两个网络运营商(运营商A和运营商B)能够提供移动无线通信服务。运营商A具有核心网2-A，以及运营商B具有核心网2-B。各个运营商还可以提供一个或多个基站或eNB4-A、4-B来作为无线接入网(RAN)的一部分，以允许一个或多个移动电话或用户设备8-A、8-B连接到其网络并接收服务。本领域技术人员将理解，各个基站4操作一个或多个基站小区，在该一个或多个基站小区中，可在基站4和移动电话8之间进行通信。对于与运营商相关联的eNB 4(例如，与运营商A相关联的eNB 4-A)，通常仅与相关运营商相关联的移动电话8-A才能够经由eNB 4-A与无线通信系统连接并交互。从而，仅被配置为经由服务提供商A访问服务的移动电话8-A才能够经由运营商A的eNB 4-A连接到网络，而无需“漫游”离开其归属网络。
电信系统1还包括共享eNB 6。运营商A和运营商B同意对共享eNB 6的容量进行共享，以使得与运营商A相关联的移动电话8-A和与运营商B相关联的移动电话8-B都能够经由共享eNB 6连接到网络，就如同通过其自己各自网络运营商提供的设备进行连接一样。因此，移动电话8-A可以连接或切换到共享eNB 6，就如同共享eNB 6是与运营商A相关联的eNB一样，而移动电话8-B能够连接到共享eNB 6，就如同共享eNB 6是与运营商B相关联的eNB一样。
在低人口密度的区域，或者更一般地，在具有低带宽要求的区域，为了允许两个网络运营商都向该区域提供其服务，而无需要求两个网络运营商在该区域安装其自己的RAN，这种布置可以是有用的。相反，在具有更高容量要求的区域中，网络运营商可以选择安装其自己的RAN，而不是共享容量。
可以由与共享基站6的网络运营商A或B中任一个相关联的移动电话8连接到共享基站(eNB)6，就如同基站6是属于相应网络运营商的基站一样。要注意到，这与以下情况是相当不同的：和第一网络运营商相关联的移动电话使用“漫游”机制经由不同服务提供商的网络来形成连接。
在漫游情况下，由受访网络来监视和控制与移动电话的连接，然后受访网络随后向移动电话的归属网络开出账单(一般是显著增加的费用)。相反，当前实施例中的无线接入网共享对于网络的用户是透明的，并且使用标准机制来执行对连接的监视和控制，就如同经由网络运营商自己的RAN来连接移动电话一样。
各个运营商的网络通常与唯一的PLMN(公共陆地移动网)id值相关联，该PLMN id值在无线通信网络中被用于识别与具体的网络运营商相关联的连接。通常，网络运营商将订约，以被提供在共享基站处可用的特定部分资源。出于安全原因，可以基于与各个连接相关联的PLMN id值将与特定网络运营商有关的连接和与其他网络运营商有关的连接相隔离。
为了监视各个网络运营商对网络资源的使用，针对使用各个PLMN id来标记的在基站处使用的网络业务，单独收集监视统计数据。本发明的实施例能够使用基于每个PLMNid(即，基于每个网络运营商)来收集的监视统计数据，以允许针对共享基站处的各个网络运营商，与共享基站处的其他网络运营商相独立地执行网络功能。例如，以及如下面将要更详细描述的，可以使用收集到的统计数据来提供在各个网络运营商的相邻基站之间的负载均衡。
共享基站(eNB)
图2是示出图1中所示的共享基站6的主要组件的框图。如图所示，共享基站6包括收发机电路31，收发机电路31用于经由一个或多个天线33向移动电话8发送信号和从移动电话8接收信号，以及用于经由S1网络接口35向核心网2发送信号和从核心网2接收信号，以及还用于使用X2接口36与其他基站通信。控制器37根据存储器39中存储的软件来控制收发机电路31的操作。软件包括操作系统41、性能监视模块43、PLMN资源共享限制器模块45和负载均衡模块47等等。性能监视模块43被配置为基于每个PLMN id来监视性能计数器，以使得可以针对共享基站6的容量的各个网络运营商分别监视性能计数器。类似地，PLMN资源共享限制器模块45和负载均衡模块47被配置为基于每个PLMN id进行操作，以确保分别针对各个网络运营商来强制执行服务水平限制和控制负载均衡。
使用控制
为了允许监视网络的性能，性能监视模块43提供了一系列性能测量计数器。在进行共享的运营商可订约以被提供特定的服务水平的共享RAN的情况中，监视网络的性能以证明正在满足服务水平协定变得更加重要。具体地，能够监视各个运营商对共享网络的使用以确保公平地共享网络资源是有必要的。如上所述，各个运营商的网络通常将与PLMN id值相关联，该PLMN id值可用于识别与连接相关联的运营商。因此，根据本发明的实施例，针对每个PLMN id来定义性能测量计数器。例如，性能监视模块43中针对共享网络的各个PLMNid来监视的计数器包括：
-对于基于每个PLMN id的规划和网络重新确定大小(re-dimension)有用的计数器
包括对RRC连接(请求、重新建立)和E-RAB相关过程(建立、释放和修改)的数目进行计数的计数器。
-与基于每个PLMN id的资源利用率有关的计数器
包括对物理资源块(PRB)的使用、随机接入信道的使用、吞吐量相关测量(在IP层以及PDCP上)、活跃UE测量等进行测量。
-对于基于每个PLMN id的优化活动有用的计数器
包括对发生的切换过程(包括频内、频间、RAT间切换等)的数目进行计数。
在本实施例中，基站6针对该服务提供商的服务水平协定来监视共享基站6的各个网络运营商所使用的资源。如上所述，由性能监视模块43来执行该监视。性能监视模块43向PLMN资源共享限制器模块45提供监视到的信息，PLMN资源共享限制器模块45存储了各个PLMN的协定使用限制，该协定使用限制定义了在基站6处向每个PLMN指派的容量部分，并将各个PLMN id使用的资源与所存储的使用限制相比较。因此，不管PLMN何时被确定已经到达所约定的资源使用的最大程度，PLMN资源限制器模块45都将阻挡与该PLMN id相关联的进一步的连接请求，例如，通过在存储器中设置指示应该拒绝与特定PLMN id相关联的连接请求的禁止旗标来进行。替代阻挡所有的连接请求，PLMN资源限制器模块45可以仅阻挡与PLMN id相关联的一些新的连接请求(例如，50％)。通过这种方式，针对各个PLMN独立地控制到来的连接请求的速率。
根据一些实施例，通过在系统信息块2(SIB2)中设置与PLMN id相关联的ac-barring信息旗标(例如，ac-Barringlnfo IE或ac-BarringFactor IE或ac-BarringTimeIE)来实现该禁止。然后，在与基站相关联的整个小区区域中广播SIB2，包括与针对各个PLMN的新连接的禁止有关的信息，以向任何到来的移动电话8指示其是否可以基于其相关联的PLMN连接到基站。任何到来的移动电话都将接收广播的SIB2，并能够基于其相关联的PLMN id和SIB2中包括的针对每个PLMN的禁止信息来连接到基站6。
负载均衡
在本实施例中，共享基站6能够使用X2接口36与其他相邻基站(共享的或非共享的)通信。这允许在基站6之间执行特定的网络操作，降低核心网实体(例如，移动性管理实体)上的负载。这些网络操作之一包括由负载均衡模块47提供的相邻基站6之间的负载均衡。
在本实施例中，相应基站中的负载均衡模块47考虑共享基站6的容量的每个PLMN的小区负载贡献。为了这样做，负载均衡模块47与相邻基站4、6共享小区负载信息(针对各个PLMN id)，以使得它们可以执行负载均衡操作，对来自共享了共享基站6的可用资源的不同PLMN的负载进行均衡。可以响应于来自另一基站的对该信息的特定请求(例如，使用资源状态请求/报告消息)执行该共享，或者可以不时地或规律地将其向相邻基站进行报告。从而，即使共享基站没有满容量，负载均衡模块47仍然可以尝试将与一个PLMN相关联的一些移动电话连接转移到另一基站4或6，或者其可以从另一基站6接收与PLMN相关联的移动电话连接。现在将描述示出了该“每PLMN”负载均衡操作的两个示例场景。
场景1
在该场景中，第一基站小区具有50％的网络负载，并且该负载全部由与第一网络运营商(PLMN 1)相关联的移动电话连接来贡献，而与第二网络运营商(PLMN 2)相关联的移动电话连接没有将负载放到第一小区上。第二基站小区具有80％的网络负载，其中，PLMN 1对该负载贡献了30％，以及PLMN 2贡献了剩下的50％。
在该场景中，存在着两个PLMN的网络资源使用的清楚的不均衡。为了对此进行校正，在负载均衡模块47中使用增强的负载均衡方法，该增强方法考虑到来自各个PLMN的对各个基站小区上的总负载的贡献。根据该增强方法，两个基站小区中的负载均衡模块47交换有关和共享对应基站小区的各个PLMN id相关联的负载贡献的信息。从而，第一基站小区中的负载均衡模块47通知第二基站小区中的负载均衡模块47：其网络负载是50％，并且该负载都与PLMN 1相关联。类似地，第二基站小区中的负载均衡模块47通知第一基站小区中的负载均衡模块47其网络负载是80％，其中PLMN 1贡献了30％以及PLMN 2贡献了50％。
因为第二基站小区具有最高的总负载，根据正常的负载均衡规则，第二基站小区根据共享负载信息来确定其应该将一些连接卸载到第一基站小区。然而，第二基站小区根据共享负载信息可以看出PLMN 1在第一基站小区上正使用的容量已经很高，并因此第二基站小区的负载均衡模块47将与PLMN 2相关联的连接(而不是与PLMN 1相关联的那些连接)转移到第一基站小区(无论什么情况下有可能)。第二基站小区中的负载均衡模块47可以例如通过降低与PLMN 2相关联的移动电话的切换触发水平(同时维持或者增加与PLMN 1相关联的移动电话的切换触发水平)来对此进行实现。本领域技术人员将意识到，切换触发水平取决于多个不同的参数(例如，滞后值、频率偏移、小区偏移、触发时间等)，以及可以改变这些参数中的任何一个或多个参数，以实现对与PLMN相关联的移动电话的切换触发水平和/或定时的所期望的改变。
具体地，在正常操作期间，移动电话8向其当前服务基站小区报告其附近的其他基站小区的细节。移动电话8使用上述切换参数来确定发送测量报告(MR)的触发条件，以及基站在其接收到MR时发起切换。这些报告包括从这些其他基站小区接收到的信号的信号强度等。当移动电话8进一步移动离开当前服务小区并靠近另一小区时，服务小区可以通过比较从移动电话接收到的信号测量报告来将此检测到。如果与另一小区相关联的测量到的信号强度大于切换触发水平，则该移动电话可以切换到该另一小区(然而其他原因可能实际上防止这发生)。因此，通过(在各个基站小区中)向不同PLMN指派不同的切换触发水平以及通过在第二基站小区中降低针对与PLMN 2相关联的移动电话使用的触发水平，第二基站小区中的切换模块47可以增加与PLMN 2相关联的将被转移到第一基站小区的移动电话的数目。同时，第二基站小区中的负载均衡模块47可以向第一基站小区中的负载均衡模块47提议(或者第一基站小区中的负载均衡模块47可以根据共享负载信息自己确定)延迟与PLMN 2相关联的连接到第二小区的切换(例如，可以通过增加其用于PLMN 2的切换触发水平来实现)。
因此，相应基站小区中的负载均衡模块47进行动作，以尝试均衡两个基站上的负载，以及还尝试均衡各个PLMN对各个基站上的负载做出的贡献。
场景2
在第二场景中，第一小区上的负载保持全部由第一网络PLMN 1贡献的50％。然而，在该情况下，第二基站上的负载也是50％，在PLMN 1和PLMN 2之间平均地划分对该负载的贡献，且每个PLMN贡献小区负载的25％。
因为两个小区具有相同的总负载50％，现有的负载均衡算法将不适用于小区之间的任何负载均衡动作。然而，考虑到共享容量的各个PLMN对小区负载的贡献，很清楚，在小区资源的使用上存在不均衡。因此，在已经基于每个PLMN id交换了关于小区负载的信息时，小区中相应的负载均衡模块47可以采取一个或多个以下负载均衡动作：
-可以从第一基站小区向第二基站小区卸载与PLMN 1相关联的连接(即，降低在第一基站小区中使用的针对PLMN1的切换触发水平)
-第一基站小区中的负载均衡模块47可以向第二基站小区中的负载均衡模块47发信号通知移动性改变请求，以提议第二小区延迟与PLMN 1相关联的连接向第一小区的切换
-可以延迟PLMN 2连接从第一小区到第二小区的切换(例如，通过增加第一小区中的负载均衡模块47使用的、与PLMN 2相关联的切换触发水平)
-第一基站小区中的负载均衡模块47可以向第二基站小区中的负载均衡模块47发信号通知移动性改变请求，以提议第二小区将PLMN 2连接向第一小区的切换提前。
因此，根据本实施例，针对共享基站6，基于每个PLMN id提供负载均衡。
此外，相邻基站6优选地还彼此通知与各个PLMN相关联的任何服务水平负载限制(即，基于每个PLMN id的可用容量)，以使得所执行的任何负载均衡不违反这些限制。例如，在以上的第二场景中，如果PLMN 1在第二基站小区上具有定义的负载限制25％，则不能将与PLMN 1相关联的连接从第一基站小区向第二基站小区卸载，因为这将违反服务水平协定限制。通常，将在X2建立过程期间或基站配置更新期间在基站小区之间共享这些服务水平限制。
因此，可以相对于现有技术布置来呈现负载均衡模块47中的以下改变。
-将X2建立/eNB配置更新消息修改为在请求和响应消息中都包括针对每个PLMNid的物理资源块使用/可用容量信元(IE)
将用于在基站之间传送与基站资源状态有关的信息的资源状态请求/报告消息修改为提供以每PLMN id为粒度的信息。
-可以修改移动性改变请求过程，以使得可以在以下请求中包括PLMN id：向负载较小的基站小区通知延迟特定PLMN(即，正在使用过载基站的多数资源的PLMN)的移动电话的切换的请求。
共享MME
图3示意性地示出了根据本发明的另一实施例的通信系统3，在通信系统3中，在特定区域中还将核心网2的单元与无线接入网组件一起共享。在该情况下，将多个共享基站6耦合到共享移动性管理实体(MME)10。图3中示出的共享基站6类似于以上关于图1和图2描述的共享基站6。然后，为了以能够将经由共享基础设施进行的连接路由到正确的网络，共享MME 10耦合到运营商A的核心网2-A和运营商B的核心网2-B。
在图3的实施例中，由不同PLMN id表示的不同网络运营商不仅共享共享基站的容量，而且还共享移动性管理实体10。为了便于MME 10的该共享，提供了用于交换与在共享移动性管理实体10和一个或多个共享基站6之间为各个PLMN id指派的容量有关的信息的机制。如下面更详细地描述的，可以当在网络中形成新的连接时将针对每个PLMN id的容量信息用在选择MME中，以及可以将针对每个PLMN id的容量信息用于避免网络运营商子集对共享MME的过载。
图4是示出了图3所示的共享MME 10的主要组件的框图。如图所示，各个共享MME10包括收发机电路51，收发机电路51用于经由eNB接口53向共享基站6发送信号和从共享基站6接收信号，以及用于经由核心网接口55向核心网2发送信号和从核心网2接收信号。控制器57根据存储器59中存储的软件来控制收发机电路51的操作。软件包括操作系统61、相对MME容量管理器63和MME过载功能模块65等。相对MME容量管理器63存储与MME提供的已经向各个PLMN指派的网络容量的部分有关的信息，并用于向连接到MME 10的共享基站6分发该信息，下面更详细地对此进行讨论。MME过载功能模块65在MME 10上的负载高(例如高于阈值负载)并且有影响到网络操作的危险时被激活，并用于命令连接到MME 10的共享基站6拒绝新的连接，以避免依靠向各个PLMN指派的容量将进一步的负载置于MME上。
当移动电话附着到网络时，基站6基于核心网中的容量将连接路由到核心网实体。具体地，NAS节点选择功能允许从核心网中的多个可用移动性管理实体(MME)之一选择MME，以由移动电话注册到该MME。当前，相对MME容量管理器63使用S1建立响应消息中的相对MME容量信元向基站6提供各个MME的可用容量。然而，在现有技术系统中，该信息与MME的全部容量有关，并且没有考虑到向共享MME的一个或多个PLMN指派的容量。
然而，在本实施例中，在与不同PLMN id值相关联的不同网络运营商(PLMN)之间共享MME 10和核心网的其他部分的容量。因此，为了正确地路由新的连接，基站6需要知道针对共享MME 10的容量的各个PLMN id的MME容量。
共享MME10的相对MME容量管理器63被配置为向共享了该MME的容量的各个PLMNid提供相对MME容量信元，相对MME容量信元向基站6通知MME 10处针对各个PLMN的可用容量。基站6将从所有MME接收类似信息，以及这允许基站6执行NAS节点选择功能，以基于新连接的PLMN id并基于不同MME 10中的各个MME 10处针对于每个PLMN id的容量，来选择在形成新连接时要使用的MME 10。因此，向基站6提供了用于选择对于特定的PLMN具有可用容量的共享MME以路由与该PLMN相关联的新连接的信息。
此外，如果特定的PLMN在MME 10处逼近或超过其被指派的容量，则重要的是该特定的PLMN不能够在损害剩余PLMN的情况下使用多于已向其指派的容量。然而，如果其他PLMN在MME 10处正在使用的容量相对较低，则可以接受该PLMN对所指派的容量的过度使用。
MME过载功能65用于检测MME上的负载何时逼近过载条件，并用于命令连接到的基站6避免将任何进一步的负载置于该MME 10上。在不同PLMN具有特定的指派容量的当前实施例中，MME过载功能65考虑到与MME处的网络业务相关联的PLMN id。具体地，MME过载功能65指示基站6当超过可用于特定PLMN的容量时，应该拒绝与该PLMN相关联的到来的业务(或至少不通过该MME来路由)。
例如，在两个网络已经订约均等地对共享核心网的容量进行共享(即，各订约50％的服务水平)并且MME 10到达触发MME过载功能65的高处理负载的情况下，MME应该确定各个网络如何对MME 10上的负载进行贡献。如果其确定PLMN 1正在使用MME 10中的大多数资源，则MME过载功能模块65将指示基站6应该拒绝与PLMN 1相关联的新请求，而可以允许与PLMN 2相关联的新请求。
如果情况随后改变，使得两个网络对MME 10上的负载做出均等贡献，MME过载功能65将指示应该要么拒绝与PLMN 1相关联的新请求，要么拒绝与PLMN 2相关联的新请求。为了便于根据PLMN id的该选择性控制，在MME 10向相连的基站6发送的MME过载开始和MME过载停止消息中包括信元(该信元包括进行请求的PLMN的列表)，以向基站提供拒绝新呼叫的指示。
在以上描述中为了易于理解，将共享基站6和共享MME 10描述为具有多个离散模块(例如，性能监视模块43、PLMN资源共享限制器模块45、负载均衡模块47、MME过载功能模块65等)。虽然可以针对特定的应用以这种方式提供这些模块，例如，已经修改了现有系统来实现本发明的情况下，在其他应用中，例如，在从最开始便考虑到该创造性的特征来设计的系统中，可以将这些模块嵌入到整体操作系统或代码中，并因此这些模块可以是不能辨别为离散实体的。
修改和备选
以上已经描述了多个详细实施例。本领域技术人员将意识到，可以对以上实施例做出多个修改和备选，同时仍然从在其中实施的发明中获益。现在将仅以说明的方式来描述这些备选和修改中的多个。
虽然上述实施例已被限制为两个网络运营商共享基站处或核心网中的容量，将意识到的是，3个、4个或更多个网络运营商可以共享网络的各部分，以及所描述的实施例同等适用于由两个以上的运营商共享的网络。
在以上实施例中，描述了基于移动电话的电信系统。本领域技术人员将意识到，可以在任何通信系统中应用在本申请中描述的技术。在一般的情况下，基站和移动电话可被视为通信节点或彼此通信的设备。其他的通信节点或设备可以包括接入点和用户设备，例如，如个人数字助理、膝上型计算机、web浏览器等。
在以上实施例中描述了多个软件模块。本领域技术人员将意识到，可以通过编译或非编译的形式提供软件模块，或者可以将软件模块作为信号通过计算机网络向基站或MME提供，或者在记录介质上提供。此外，可以使用一个或多个专用硬件电路来执行该软件的一部分或全部。然而，使用软件模块是优选的，因为其便于为了更新基站和MME的功能而对基站和MME进行的更新。类似地，虽然以上实施例使用了收发机电路，可以通过软件来执行收发机电路的至少一些功能。
以上实施例已经描述了基于每个PLMN来执行控制动作的多个技术。本领域技术人员将意识到，可以将这些不同的技术分开执行或在一起执行。例如，可以在使用或不使用上述用于避免MME处的过载的技术的情况下执行上述基站之间的负载均衡。
在以上实施例中，确定对共享网络设备上的负载的与特定PLMN相关联的贡献，以及如果负载高，使用各种不同的技术来降低负载。本领域技术人员将意识到，可以使用不同的技术来确定负载是否高。一种技术是将所确定的负载与表示高负载的阈值相比较。备选地，可以使用所确定的负载来寻址查找表，该查找表基于所确定的负载来定义要采取的恰当动作(其类似于将负载与多个不同的阈值相比较)。在该情况下，查找表的负载的各个限定的范围将例如规定不同的因子，该不同的因子用于控制对与PLMN相关联的新连接的接受或控制与PLMN相关联的现有连接向另一基站的切换等。
各种其他修改对本领域技术人员将是显而易见的，并在此将不进行更详细的描述。
引言
RAN共享部署场景长时间以来已经流行开了，并且从版本5开始已经引入了允许这些场景的标准手段。然而，关于RAN共享标准化的讨论已经延伸到适应新的技术(LTE)和新的RAN共享场景(例如，CBC的共享)。
在过去，始终存在着网络提供商也将是服务提供商的假设。
在本陈述中，NEC强调了由在所有权和服务提供商之间存在清晰划分的商业情况所触发的RAN共享场景的新使用情况。NEC还提出了对于适应该新场景的标准规范而言将是必需的改变列表。
讨论
当前，在规定RAN共享特征时已经考虑到下面的场景：
-仅共享RAN节点
-具有公共频率或划分频率
-共享EPC以及RAN节点
-具有公共频率或划分频率
在以上情况下，假设服务提供商/运营商将仅共享该资源。
当前标准机制还将适应/覆盖服务提供商/运营商将集成其商业过程的情况(如T-Mobile和Orange已经在UK中所作的那样)。
然而，当前低迷的经济情况、暗示了潜在机遇的趋势和驱动、以及一些运营商的投资困难已经导致了网络的所有者不是服务提供商的新RAN场景。在该情况下，各个服务提供商将基于其对频谱资产的持有来购买(牌照协定中正式规定的)网络份额。
该场景的使用情况是在俄国发生的情况，在俄国，国家的主要网络运营商MTS、VimpelCom(Beeline)、Megafon和Rostelekom将看到Yota变为其LTE网络提供商并保证其LTE网络的铺开(roll out)。
在这种场景中，重要的是标准具有用于以下目的的所有手段：
-保证根据他们所获得/许可的份额来公平使用网络资源
-监视网络是根据对他们的售出来执行的
-确定现有的3GPP特征也适应该场景
为了保证网络的公平使用并允许针对每个PLMN id来监视网络，重要的是针对每个PLMN id来限定所规定的PM计数器。这里有一些示例：
-对规划和网络重新确定大小而言有用的计数器
它们是与RRC连接(请求、重新建立)和E-RAB相关过程(建立、释放和修改)有关的计数器
-与资源利用率有关的计数器
它们是与PRB使用、RACH使用、吞吐量相关测量(IP层以及PDCP上)、或者活跃UE测量有关的计数器
-对于优化活动有用的计数器
它们是与切换过程(频内、频间、RAT间等)有关的计数器
此外，NEC相信要增强一些现有的3GPP特征，以还适应该情况(下面给出原因)。
NNSF(NAS节点选择功能)
NNSF预见eNB基于EPC容量来路由附着到网络的UE(即，GUMMEI不可用)。MME经由S1建立响应中的相对MME容量IE向eNB通知该EPC容量。如果在不同服务提供商之间共享EPC容量，eNB应该知道针对每个PLMN的MME容量。因此，应该存在针对每个PLMN的相对MME容量IE。
MME过载
在GWCN的情况下，需要增强MME过载过程，以使得MME可以向eNB指示应该拒绝特定PLMN的业务。
例如，这将是PLMN 1和PLMN 2具有50-50的EPC划分以及MME达到高处理负载并因此触发MME过载过程的情况。在PLMN 1正使用MME中的多数资源的情况下，MME应该向eNB指示：属于PLMN 1的用户请求是应该拒绝的请求。
如果情况之后改变为使得两个PLMN都均等地使用EPC资源，则MME可以在新的MME过载消息中指示两个PLMN。
为了这样做，应该在MME过载开始和MME过载停止中添加进行请求的PLMN id列表IE。
X2负载均衡
为了理解为何以及如何增强负载均衡相关过程，下面已强调了两种使用情况：
场景1
-小区1：50％负载
PLMN 1贡献50％负载
PLMN 2贡献0％负载
-小区2：80％负载
PLMN 1贡献30％负载
PLMN 2贡献50％负载
在这种场景中，很清楚两个PLMN的资源使用不均衡。增强负载均衡应该如下工作：
-小区1和小区2将交换关于它们的每PLMN id的负载的信息
-小区2将开始负载均衡，即：
将在小区2中的PLMN 2的UE卸载到小区1(即，降低HO触发)。在该情况下，通过卸载来降低小区2中的负载
提议小区1延迟PLMN 2的HO(即，增加HO触发)。在该情况下，小区2确定延迟PLMN 2到来UE的HO。
场景2
-小区1：50％负载
-PLMN 1：贡献小区负载50％
-PLMN 2：贡献小区负载0％
-小区2：
50％负载
-PLMN 1贡献小区负载25％
-PLMN 2贡献小区负载25％
该两个小区具有相同负载，并且根据现有算法，将不存在负载均衡动作。然而，如果HO触发是针对每个PLMN的，则LB动作可以是：
-从小区1向小区2卸载PLMN 1UE(即，降低PLMN 1从小区1到小区2的HO触发)
-经由移动性改变请求来对这进行发信号通知，并提议小区2延迟PLMN 1UE向小区1的HO(即，增加PLMN 1UE从小区2到小区1的HO触发)
-延迟PLMN 2UE从小区1到小区2的HO
-经由移动性改变请求来对这进行发信号通知，并提议小区2提前PLMN 2UE向小区1的HO(即，降低PLMN 2UE从小区2到小区1的HO触发)
总而言之，为了使负载均衡针对每个PLMN工作，将需要让eNB知道针对于每个PLMN的各个相邻eNB的容量(当前在X2建立中仅交换全小区BW)。eNB应该交换关于其资源状态的以PLMN为粒度的信息，并最终也应该以PLMN为粒度来执行动作(即，改变HO触发)。因此，将需要以下改变：
-X2建立/eNB配置更新中的改变
在请求和响应消息中都添加针对每个PLMN id的PRB使用/可用容量IE
-资源状态请求/报告中的改变
在资源状态请求中添加请求PLMN IE
在资源状态报告中添加报告PLMN IE
-移动性改变请求过程中的改变
添加PLMN id，以通知负载较少的节点/小区延迟特定PLMN(即，使用过载eNB的多数资源的PLMN)的UE的切换
RRC影响
eNB应该能够针对各个PLMN被授权的资源来监视各个PLMN使用的资源。针对各个PLMN独立地控制到来的连接请求的速率应该是可能的。例如，当一个PLMN已经达到最大许可资源时，eNB可以阻挡属于该PLMN的UE的进一步的连接请求。为了这样做，应该针对每个PLMN设置SIB 2(系统信息块2)中的ac-Barringlnfo IE。使用PLMN特有的接入种类禁止参数(例如，ac-BarringFactor或ac-BarringTime)，eNB可以针对各个PLMN独立地管理到来的连接请求的速率。
结论
在本论文中已经分析了网络所有权和服务提供商之间存在分离的新RAN共享场景，并且已经提出了标准中的以下改变以适应该场景：
-应该在32.425中添加在幻灯片中列出的新PM计数器
-S1建立响应
应该针对每个PLMN限定相对MME容量IE
-MME过载开始
添加请求PLMN id
-MME过载停止
添加请求PLMN id
-X2建立请求
针对每个PLMN添加PRB使用/可用容量IE
-X2建立响应
针对每个PLMN添加PRB使用/可用容量IE
-eNB配置请求
针对每个PLMN添加PRB使用/可用容量IE
-eNB配置响应
针对每个PLMN添加PRB使用/可用容量IE
-资源状态请求/报告
添加请求PLMN IE
-资源状态请求/报告
添加报告PLMN IE
-移动性改变请求
针对每个PLMN id添加HO触发
-RRC SystemInformationBlockType2：
应该针对每个PLMN限定ac-BarringInfo/ac-BarringForMO-Data
提议讨论该贡献并对在R3-111992中提出的改变达成协议。
本申请基于2011年5月20提交的英国专利申请No.1108525.5并要求其优先权的权益，将该专利申请的公开以引用的方式整体并入本文。

Claims (14)

1.一种用于由多个运营商共享的演进通用陆地无线电接入网(E-UTRAN)的基站，所述基站包括：
收发机，在共享小区中广播包含每个运营商的PLMN-id在内的系统信息；
其中，所述系统信息是系统信息块2(SIB2)，所述系统信息块2包括每PLMN的ac禁止信息，所述每PLMN的ac禁止信息包括多个每PLMN的ac禁止条目，每一个每PLMN的ac禁止条目包括ac-BarringInfo信元“IE”和ac-BarringForMO-Data IE。
2.根据权利要求1所述的基站，还包括：处理器，执行每PLMN-id的资源使用测量。
3.根据权利要求2所述的基站，其中，所述收发机被配置为向另一基站报告所述每PLMN-id的资源使用测量。
4.根据权利要求1所述的基站，其中，所述收发机被配置为接收包括至少一个PLMN ID以及相对MME容量在内的S1建立响应消息。
5.根据权利要求1所述的基站，其中，所述收发机被配置为接收包括包含PLMN ID的信息在内的过载开始消息。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的基站，其中，所述收发机被配置为接收包括包含PLMN ID的信息在内的过载停止消息。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的基站，其中，所述收发机被配置为发送包括包含PLMN ID的信息在内的X2建立请求消息。
8.根据权利要求7所述的基站，其中，所述收发机被配置为接收包括包含PLMN ID的信息在内的X2建立响应消息。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的基站，其中，所述收发机被配置为发送包括PLMNID在内的eNB配置更新消息。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的基站，其中，所述收发机被配置为发送包括PLMNID在内的资源状态请求消息。
11.根据权利要求1至5中任一项所述的基站，其中，所述收发机被配置为接收包括以下各项在内的资源状态消息：
包括物理资源块(PRB)使用在内的资源状态信息；以及
包括相应PLMN ID在内的信息。
12.根据权利要求1至5中任一项所述的基站，其中，所述收发机被配置为发送包括以下各项在内的移动性改变请求消息：
切换触发信息；以及
包括PLMN ID在内的信息，所述PLMN ID与切换延迟的控制对象相对应。
13.一种用于由多个运营商共享的演进通用陆地无线电接入网(E-UTRAN)的基站的方法，所述方法包括：
在共享小区中广播包含每个运营商的PLMN-id在内的系统信息；
其中，所述系统信息是系统信息块2(SIB2)，所述系统信息块2包括每PLMN的ac禁止信息，所述每PLMN的ac禁止信息包括多个每PLMN的ac禁止条目，每一个每PLMN的ac禁止条目包括ac-BarringInfo信元“IE”和ac-BarringForMO-Data IE。
14.一种包括由多个运营商共享的演进通用陆地无线电接入网(E-UTRAN)的基站和用户终端在内的通信系统，
其中，所述基站包括发射机，所述发射机在共享小区中广播包含每个运营商的PLMN-id在内的系统信息；
其中，所述系统信息是系统信息块2(SIB2)，所述系统信息块2包括每PLMN的ac禁止信息，所述每PLMN的ac禁止信息包括多个每PLMN的ac禁止条目，每一个每PLMN的ac禁止条目包括ac-BarringInfo信元“IE”和ac-BarringForMO-Data IE；以及
其中，所述用户终端包括接收机，所述接收机接收所述系统信息块2。
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