CN1738477A - 移动通信系统负载切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及移动通信技术，公开了一种移动通信系统负载切换方法，使得跨基站控制器的负载切换不需要修改或添加接口，直接在现有网络设备上实现。这种移动通信系统负载切换方法直接由MSC完成负载切换的目标小区信息处理、选择判断等步骤；在MSC侧通过对RNC消息的学习获得小区信息；通过小区的当前呼叫次数、位置更新次数、最大呼叫次数等信息来衡量小区可用资源概率，选择负载切换的目标小区。

Description

移动通信系统负载切换方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术，特别涉及移动通信系统中跨基站控制器的负载切换方法。

背景技术

随着以通信技术和计算机技术为标志的高科技的发展，人们的生活发生了日新月异的巨大变化，人与人之间的信息传递越来越密切、方式也越来越多样化。蜂窝移动通信的发展给用户带来极大的便利，目前其发展已经经历了三代，分别是八十年代初以频分多址(Frequency Division Multiple Access，简称“FDMA”)技术为基础第一代模拟移动通信系统，九十年代初以时分多址(Time Division Multiple Access，简称“TDMA”)技术为基础的第二代数字蜂窝移动通信系统，以及目前新一代的移动和个人通信系统，即以码分多址(Code Division Multiple Access，简称“CDMA”)技术为基础的第三代移动和个人通信系统。第三代移动和个人通信系统的研究和发展成为电信领域的一个热点，形成了三个主要的世界标准，宽带码分多址(Wideband CodeDivision Multiple Access，简称“WCDMA”)就是其中最具潜力的技术之一。

在WCDMA系统中，切换是支持用户全球漫游的一项关键技术，它是一个重要的移动性管理功能，是蜂窝系统所独有的，它直接影响整个系统的性能。熟悉本领域的技术人员都知道，所谓切换就是当移动台(Mobile Station，简称“MS”)在通话过程中从一个小区移到另一个小区；或因外界干扰造成通话质量下降；或因一个小区内的用户太多，无法保证所有用户正常使用时，MS必然将通信业务切换转接到新的信道上，继续保持通信。原基站与MS之间的链路将可能由新基站与MS之间的链路来取代。切换类型有多种分类方式，按照MS与网络之间连接建立释放的情况可以分为：更软切换、软切换和硬切换。按照切换原因区分，可以基本分为边缘切换和负载切换。熟悉本领域的技术人员都知道，边缘切换就是在传输质量尚可的情况下，如果MS与另一小区连接能大大改善总电平时，可以改变MS的服务小区，但是边缘切换可能会与本地优化的传输质量有矛盾，传输质量不好时不能进行边缘切换。而负载切换，就是当一个小区拥塞而邻近小区较空闲时，进行的业务量切换，这种基于网络负载的切换能平衡小区之间的业务，能防止小区过载，但是对这种切换务必小心处理，因为它与边缘切换准则相矛盾，因为这种切换必然会扰乱小区规划，增加周围地区的干扰电平。

上述无论是边缘切换还是负载切换都是由基站控制器发起。切换的效率往往和基站控制器所了解到的切换目标小区的信息的准确性关系密切。尤其在负载切换过程中，负载切换的情况多种多样。当需要进行负载切换时，无论是处于什么情况，基站控制器都必须充分了解目标小区目前的负载信息。这里总体上分两种情况考虑：如果目标小区和源小区在同一个基站控制器的控制之下，而基站控制器负责无线资源分配，那么它自然了解所管辖范围内每一个小区的负载情况，即既了解目标小区也了解源小区的负载信息，因此负载切换算法就非常简单。但如果目标小区和源小区被不同的基站控制器管理，典型的情况为跨系统的负载切换，目标小区和源小区对应的基站控制器可能位于同一个移动交换中心(Mobile Switching Center，简称“MSC”)或者跨MSC，这种切换可能是从WCDMA系统切换到全球移动通信系统(Global System for mobile Communication，简称“GSM”)系统或者相反，那么此时情况就要复杂多了，负载切换算法就非常复杂，导致这种情况下的负载切换效率低下。

现有技术中，面对处理比较复杂的情况下的负载切换时，如图1所示，宽带码分多址系统10中包含用户103，它通过基站102接入系统，基站控制器101负责控制基站102，并与移动交换中心100通过Iu接口104相连接。在WCDMA中，基站控制器又可称为无线网络控制器(Radio NetworkController，简称“RNC”)，基站又可称为Node B(节点B)。

另一个系统是全球移动通信系统11，其中包含用户113，它通过基站112接入系统，基站控制器111负责控制基站112，并与移动交换中心110通过A接口114相连接。

假设目标小区和源小区对应的基站控制器位于两个不同的MSC，并且是从WCDMA系统切换到GSM系统或者相反。即宽带码分多址系统10中的用户103需要切换到全球移动通信系统11中的信道下，或者全球移动通信系统11中的用户113需要切换到宽带码分多址系统10中的信道下，基站控制器要了解目标小区的负载信息，可以通过以下两种手段：

第一种方式：通过在基站控制器101和基站控制器111之间新增加的Iur-g接口12，直接在两个系统的基站控制器之间传递负载信息；各自的基站控制器知道了目标小区的负载信息，就可以作出是否进行负载切换的决策。

第二种方式：分别由各自基站控制器通过A接口或者Iu接口向所属MSC传递小区负载信息。即基站控制器111通过A接口114向移动交换中心110传递本小区负载信息，或者基站控制器101通过Iu接口104向移动交换中心100传递本小区负载信息。最后是移动交换中心110与移动交换中心100之间通过相应的网络交换彼此的小区负载信息，再下发到各自所辖的基站控制器，由其作出是否可以进行负载切换的决策。

在实际应用中，上述方案存在以下问题：需要添加或修改接口，造成接入网和核心网诸多网元的改动，还要对新的接口重新进行对接测试，成本高昂，维护困难。

造成这种情况的主要原因在于，现有技术方案中对负载切换的目标小区信息的采集、分析、处理均由基站控制器完成，对于跨基站控制器的负载切换，不同基站控制器之间必须通过新的接口进行通信。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种移动通信系统负载切换方法，使得跨基站控制器的负载切换不需要修改或添加接口，直接在现有网络设备上实现。

为实现上述目的，本发明提供了一种移动通信系统负载切换方法，包含以下步骤，

A基站控制器发送负载切换请求至移动交换中心；

B所述移动交换中心从源小区的邻区表中选择最佳目标小区，并判断所述最佳目标小区是否能够承受新的负载，如果是，进行从所述源小区到所述最佳目标小区的负载切换，否则，拒绝所述负载切换请求。

其中，所述步骤A中，所述负载切换请求是从所述源小区到随机目标小区，其中，该随机目标小区是从所述源小区的邻区中随机选取的。

所述步骤B包含以下子步骤，

B1所述移动交换中心对所述源小区的邻区表中的所有小区的信息获得其可用资源概率，选择所述源小区的邻区表中所述可用资源概率最大的小区为所述最佳目标小区；

B2判断所述最佳目标小区的所述可用资源概率是否超过设定的门限，如果是，进入步骤B3，否则进入步骤B4；

B3进行从所述源小区到所述最佳目标小区的负载切换；

B4向所述源小区基站控制器发送拒绝所述负载切换请求的消息。

所述步骤B1包含以下子步骤，

所述移动交换中心选择所述源小区的邻区表中所述可用资源概率最大的小区为所述最佳目标小区；

其中，所述源小区的邻区表、所述源小区的邻区表中的所有小区的所述可用资源概率是预先配置的。

所述步骤B1还进一步包含以下子步骤，

所述移动交换中心根据收到的所述负载切换请求查询所述源小区的邻区表，如果所述随机目标小区不包含在所述源小区的邻区表中，则添加所述随机目标小区至所述源小区的邻区表中；

在所述移动交换中心根据所述源小区的邻区表中的所有小区的统计信息及配置信息，计算所述可用资源概率；

选择所述源小区的邻区表中所述可用资源概率最大的小区为所述最佳目标小区。

所述步骤B3包含以下子步骤，

所述移动交换中心向所述最佳目标小区的基站控制器发送切换请求；

所述移动交换中心将负载切换命令发送给所述源小区基站控制器，由该源小区基站控制器向用户设备发出切换命令。

所述步骤B12中，所述统计信息包含小区在当前时间段内的位置更新次数、小区在当前时间段内的当前呼叫次数，所述配置信息包含小区在忙时间段内的最大呼叫次数，所述可用资源概率与所述位置更新次数成反比，所述可用资源概率与所述最大呼叫次数减去所述当前呼叫次数的差成正比。

所述负载切换方法可应用于宽带码分多址移动通信系统与全球移动通信系统之间的负载切换。

通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的区别在于，直接由MSC完成负载切换的目标小区信息处理、选择判断等步骤；在MSC侧通过对来自基站控制器的消息的学习获得小区信息；通过小区的当前呼叫次数、位置更新次数、最大呼叫次数等信息来衡量小区可用资源概率，选择负载切换的目标小区。

这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即由于负载切换处理基本上由MSC完成，避免了跨基站控制器的通信，去除了由增加或修改接口带来的成本；由于MSC侧对RNC消息的学习而自动获取小区信息，大大提高了负载切换的效率，简化了负载切换操作；由于综合多种统计信息和配置信息来更加精确地衡量小区的可用资源概率，大大提高了负载切换的可靠性。

附图说明

图1是现有技术中跨系统负载切换示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的共MSC负载切换流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

本发明直接采用MSC进行负载切换的目标小区信息的采集、分析、处理，由此MSC完成负载切换的目标小区负载判断、目标小区选择、负载切换时机确定，使得不同基站控制器或不同系统之间的负载切换能够高效完成且与各基站控制器无关。其中，MSC中的目标小区信息可以通过初始配置获得，也可以通过对无线网络控制器(Radio Network Control，简称“RNC”)的消息进行学习获得，降低负载切换的实现复杂度。这里的RNC也可以称之为基站控制器。另外，MSC侧通过小区的当前呼叫次数、位置更新次数等统计信息以及最大呼叫次数等配置信息来计算小区的可用资源概率，以此判断小区的负载切换是否可行并选择最佳负载切换的目标小区，提高负载切换的可靠性。

本发明试图用一种简单的技术解决跨基站控制器的负载切换，避免对现网进行较大升级改动。典型的适用于但不限于WCDMA系统到GSM系统的负载切换。

由发明原理可知，本发明首要解决的问题是采用某种方式让MSC了解目标进行负载切换的目标小区信息。熟悉本领域的技术人员都知道，位置更新过程是移动性管理的一个基本功能，它是由归属位置寄存器(HomeLocation Register，简称“HLR”)、MSC/拜访位置寄存器(Visitor LocationRegister，简称“VLR”)等实体之间逻辑配合完成。HLR记录移动终端当前位置信息和所有用户数据；VLR记录漫游到由该VLR控制位置区的移动终端的相关用户数据；MSC处理移动终端的位置登记进程，与移动终端对话并与HLR、VLR交互信息。位置更新包括位置登记、周期性位置登记、用户数据删除等。由此可见在MSC中一般都有基于小区的关于位置更新的统计信息。而且移动终端会进行周期性的位置更新，在MSC内就相应记录了在一时间段T内位置更新次数LocUpNum，此数值基本反映了这个小区潜在用户数；同时还记录了每小区的忙时段T内最大呼叫次数CallNumbusyH，此数值可表示小区的最大可用资源数量，特别指出的是，此数值是统计值，在网络网络规划时非常有用，因为网络资源就是根据这个值配置的；除了以上的数值，MSC内记录的当前小区的当前呼叫次数CallNumCurrent也是可以被利用的，该值定义为当前时刻之前的一段时间T内的呼叫次数。在拥有了以上三个数值后，就可以定义资源概率AresPro，该值定义如下：

AResPro＝(CallNumbusyH-CallNumCurrent)/LocUpNum

它的意义在于描述了一个小区在当前状态下再接受一个资源请求并且不会造成小区过载的可能性。比如当CallNumCurrent很大时(当然不可能大于CallNumbusyH)，表明当前时刻之前的一段时间T内本小区很繁忙，导致AresPro很小，若此时再接受负载切换，占用本来就比较紧张的无线信道等资源，就可能造成本小区过载。反之，当CallNumCurrent很小，表明当前时刻之前的一段时间T内本小区很空闲，AresPro计算后的结果很大，此时本小区就可以拿出空闲的无线信道等资源接受负载切换请求。MSC拥有AresPro，就相当于了解了自身所辖的小区中的信息。对于负载切换来说，相当于拥有了源小区信息。这其中可以定义一个度，AresPro超过此度就可以接受负载切换，没有就不能进行负载切换。

负载切换还需要知道目标小区信息，获得目标小区信息的方法有两种，第一种方法是每小区的资源数量直接配置给MSC或者将小区的相邻关系表直接配置给MSC，但此种方法需要在MSC侧作大量的数据配置工组，工作繁琐容易出错，而且如果接入网侧资源发生变化，需要说明的是，这些变化如某个载频板出现故障，或者某个基站掉电，或者GSM某小区发生了业务信道(Traffic Channel，简称“TCH”)和独立专用控制信道(Stand-aloneDedicated Control Channel，简称“SDCCH”)的动态转换等等，都需要修改相关协议接口，支持接入网资源信息动态上报给MSC，就如现有技术缺点中所描述的那样，代价过高。因此本发明不采用这种方法获得目标小区信息。

第二种是本发明采用的，即MSC可以通过学习获取小区相邻信息，这是因为虽然一般源小区MSC侧没有配置小区相邻信息，但MSC具有学习功能，即将每次接入网发起切换请求命令中的源小区和目标小区信息提取并记录下来，经过一段时间的学习，MSC就可以获取足够多的邻区信息了，这些信息具体包括邻区的频点，扰码，是否有发射分集等。

负载切换最终是由源基站控制器决定并发起，以下过程用图2描述如下，为描述简化，假设为共MSC情况，跨MSC情况类似：

此流程从总体上来说包括两大部分。

第一大部分是源基站控制器发送负载切换请求至直接与其相连的MSC，具体包含步骤2000和步骤2100两个子步骤。

首先，在步骤2000，当源基站控制器决定发起一个负载切换时，虽然并没有了解目标小区的负载情况，但是可以进行盲切换，即仅仅从其相邻小区表中任选一个小区作为目标小区。基站控制器发送负载切换请求至MSC，其中负载切换请求是从源小区到随机目标小区，随机目标小区是从源小区的邻区中随机选取的；

其次，在步骤2100，MSC根据收到的负载切换请求查询源小区的邻区表，如果随机目标小区不包含在源小区的邻区表中，则添加随机目标小区至源小区的邻区表中。这实际上是MSC的学习过程。

此流程接下来的第二大部分，MSC从源小区的邻区表中选择最佳目标小区，并判断最佳目标小区是否能够承受新的负载，如果是，进行从源小区到最佳目标小区的负载切换，否则，拒绝负载切换请求。步骤2200以后的各个步骤都属于这个部分。

在步骤2200，由目标小区的MSC计算当前小区的AresPro，MSC对源小区的邻区表中的所有小区的信息获得其可用资源概率，选择源小区的邻区表中可用资源概率最大的小区为最佳目标小区；这里有两种方案可以达到上述效果：

第一种方案，在MSC直接配置源小区的邻区表；或者在MSC直接配置源小区的邻区表中的所有小区的可用资源概率；选择源小区的邻区表中可用资源概率最大的小区为最佳目标小区。此方案的基础就是前述获得目标小区信息的第一种方法。

第二种方案，首先在MSC动态建立源小区的邻区表；其中，MSC通过学习基站控制器的消息动态建立源小区的邻区表。随后在MSC根据源小区的邻区表中的所有小区的统计信息及配置信息，计算可用资源概率。其中，统计信息包含小区在当前时间段内的位置更新次数、小区在当前时间段内的当前呼叫次数，配置信息包含小区在忙时间段内的最大呼叫次数，可用资源概率与位置更新次数成反比，可用资源概率与最大呼叫次数减去当前呼叫次数的差成正比。也即是按照前述AresPro的计算公式分析邻区表中所有小区的信息。最后选择源小区的邻区表中可用资源概率最大的小区为最佳目标小区。

在这之后的步骤2300，用于判断邻区表中的小区资源概率最大的值是否大于某个阈值Threshold，即判断最佳目标小区的可用资源概率是否超过设定的门限，如果是则则转到步骤2400，否则转到步骤2310。

在步骤2310，由于在步骤2300判断出邻区表中的小区资源概率最大的值小于Threshold，于是没有必要再向目标小区MSC所辖的接入网转发这一请求。向源小区基站控制器发送拒绝负载切换请求。流程结束。

随后在步骤2400中，由于在步骤2300判断出邻区表中的小区资源概率最大的值小于Threshold，故进行从源小区到最佳目标小区的负载切换；具体的分两个小阶段，最初向最佳目标小区的基站控制器发送切换请求；然后将负载切换命令发送给源小区基站控制器。

最后在步骤2500，由该源小区基站控制器向用户设备发出切换命令。流程结束。

虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种移动通信系统负载切换方法，其特征在于，包含以下步骤，

A基站控制器发送负载切换请求至移动交换中心；

B所述移动交换中心从源小区的邻区表中选择最佳目标小区，并判断所述最佳目标小区是否能够承受新的负载，如果是，进行从所述源小区到所述最佳目标小区的负载切换，否则，拒绝所述负载切换请求。

2.根据权利要求1所述的移动通信系统负载切换方法，其特征在于，所述步骤A中，所述负载切换请求是从所述源小区到随机目标小区，其中，该随机目标小区是从所述源小区的邻区中随机选取的。

3.根据权利要求2所述的移动通信系统负载切换方法，其特征在于，所述步骤B包含以下子步骤，

B 1所述移动交换中心对所述源小区的邻区表中的所有小区的信息获得其可用资源概率，选择所述源小区的邻区表中所述可用资源概率最大的小区为所述最佳目标小区；

B2判断所述最佳目标小区的所述可用资源概率是否超过设定的门限，如果是，进入步骤B3，否则进入步骤B4；

B3进行从所述源小区到所述最佳目标小区的负载切换；

B4向所述源小区基站控制器发送拒绝所述负载切换请求的消息。

4.根据权利要求3所述的移动通信系统负载切换方法，其特征在于，所述步骤B1包含以下子步骤，

所述移动交换中心选择所述源小区的邻区表中所述可用资源概率最大的小区为所述最佳目标小区；

其中，所述源小区的邻区表、所述源小区的邻区表中的所有小区的所述可用资源概率是预先配置的。

5.根据权利要求3所述的移动通信系统负载切换方法，其特征在于，所述步骤B1还进一步包含以下子步骤，

所述移动交换中心根据收到的所述负载切换请求查询所述源小区的邻区表，如果所述随机目标小区不包含在所述源小区的邻区表中，则添加所述随机目标小区至所述源小区的邻区表中；

在所述移动交换中心根据所述源小区的邻区表中的所有小区的统计信息及配置信息，计算所述可用资源概率；

选择所述源小区的邻区表中所述可用资源概率最大的小区为所述最佳目标小区。

6.根据权利要求3所述的移动通信系统负载切换方法，其特征在于，所述步骤B3包含以下子步骤，

所述移动交换中心向所述最佳目标小区的基站控制器发送切换请求；

所述移动交换中心将负载切换命令发送给所述源小区基站控制器，由该源小区基站控制器向用户设备发出切换命令。

7.根据权利要求5所述的移动通信系统负载切换方法，其特征在于，所述步骤B12中，所述统计信息包含小区在当前时间段内的位置更新次数、小区在当前时间段内的当前呼叫次数，所述配置信息包含小区在忙时间段内的最大呼叫次数，所述可用资源概率与所述位置更新次数成反比，所述可用资源概率与所述最大呼叫次数减去所述当前呼叫次数的差成正比。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的移动通信系统负载切换方法，其特征在于，所述负载切换方法可应用于宽带码分多址移动通信系统与全球移动通信系统之间的负载切换。