CN1855857A - 一种基于分布式无线接入网的网络优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于分布式无线接入网的网络优化方法。一种基于分布式无线接入网的网络优化方法，所述的基站(BS)经第一R6接口接入至基站服务节点(BSSN)，所述的BSSN经第一R3接口接入至核心网(CN)，其特征在于包括以下步骤：A、BS检测其网络性能参数，并判断所述的网络性能参数是否超过设定的门限值，如果是，进入步骤B，如果否，重复步骤A；B、BS选取目标BSSN，并与目标BSSN建立第二R6接口，通过第二R6接口进行通信；C、目标BSSN与CN建立第二R3接口，并通过第二R3接口进行通信。

Description

一种基于分布式无线接入网的网络优化方法

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种基于分布式无线接入网的网络优化方法。

技术背景

在标准IEEE 802.16中，定义了固定宽带无线接入(BWA)的无线城域网标准。该标准针对不同频段定义了不同的物理层技术。该标准的应用范围主要面向住宅、小办公室/家庭办公室(SOHO)、远程工作者以及小企业用户(SME)市场。IEEE 802.16 MAC支持很不利的用户环境，能够应付在每个信道上可能有成百上千个用户的的应用环境，支持连续式和突发式等不同的业务量。它具有ATM汇聚子层和分组汇聚子层，通过将多个高层数据单元经过汇聚子层处理后封装成一个MAC PDU发送，可以实现对ATM、IP和以太网业务的协议透明性。

WiMAX为世界微波接入互操作性行业组织，旨在提升IEEE 802.16(IEEE802.16、IEEE 802.16d、IEEE 802.16e)系列空口协议在全球的推广和应用。本文中所指的Wimax均指满足IEEE 802.16空口协议的网络实体。

如图1所示，是与该协议相一致的网络示意图，从该图中可以看出，移动台(MSS)通过基站(BS)接入至基站服务节点(BSSN)，并由BSSN接入至核心网。

由于IEEE 802.16协议只是涉及了无线网络架构中的空口接口部分，对于网络优化等没有相关的方案，在已有的技术方案中，BS和BSSN等在网络中，只是被动的传送、转发数据。从图1中可见，不同的BSSN可能同时与多个BS建立连接，由于不同的接口承载的数据量不同，必然导致服务质量(QS)的不同，使网络的负载不均衡，降低了网络运行的效率。

发明内容

本发明的目的，是提供一种基于分布式无线接入网的网络优化方法，以有效地协调不同网络实体间的资源分配，均衡网络间的负载，优化路由，为用户提供更好的服务质量保障。为此本发明采用如下技术方案：

一种基于分布式无线接入网的网络优化方法，所述的基站(BS)经第一R6接口接入至基站服务节点(BSSN)，所述的BSSN经第一R3接口接入至核心网(CN)，其特征在于包括以下步骤：

A、BS检测网络性能参数，并判断所述的网络性能参数是否超过设定的门限值，如果是，进入步骤B，如果否，重复步骤A；

B、BS选取目标BSSN，并与目标BSSN建立第二R6接口，通过第二R6接口进行通信；

C、目标BSSN与CN建立第二R3接口，并通过第二R3接口进行通信。

所述的网络性能参数包括如下之一或者组合：

端口流量信息、网络时延信息或负载信息。

所述的步骤A，还包括步骤：

A1、BSSN向BS广播网络性能信息，所述的网络性能信息携带如下内容之一或者组合：

处理器剩余资源、存储器剩余资源、入端口剩余流量和出端口剩余流量。

所述的步骤B中，所述的步骤B中，所述的目标BSSN选取，采用如下步骤：

B11、BS向相邻BSSN发送请求消息，所述的请求消息中，携带有资源需求信息；

B12、所述的相邻BSSN向BS发送回应信息，所述的回应信息携带有相邻BSSN资源信息；

B13、BS选取资源信息符合要求的优选相邻BSSN作为目标BSSN；

B14、BS与目标BSSN建立第二R6接口。

所述的步骤B13中，所述的优选相邻BSSN，是指相邻BSSN中，负载和网络时延均符合要求的BSSN。

所述的步骤B14，进一步包括：

B141、BSSN向BS发送第一R6接口迁移命令消息；

B142、BS向目标BSSN发送第一R6接口迁移执行消息，所述的第一R6接口迁移执行消息中携带第一R6接口当前传递的数据报文的序列号；

B143、目标BSSN和BS初始化第二R6接口；

B144、BS向BSSN发送第一R6接口释放命令消息；

B145、BSSN删除保存的第一R6接口的信息和资源，并向BS发送第一R6接口释放完成消息。

所述的步骤C进一步包括：

C1、BSSN将向CN发送第一R3接口迁移请求消息，并告知第二R3接口迁移目的地址；

C2、CN向目标BSSN发送第二R3接口建立请求消息；

C3、目标BSSN回复第二R3接口建立请求确认消息，目标BSSN为BS的迁移链路预留资源；

C4、CN向服务BSSN发送第一R6接口迁移命令消息，BSSN停止与对应终端的数据交互；

C5、BSSN将向目标BSSN发送第一R3接口迁移执行消息，消息中携带当前传递的数据报文的序列号；

C6、目标BSSN和CN初始化第二R3接口；

C7、CN向BSSN发送第一R3接口释放命令消息；

C8、BSSN删除第一R3接口的信息和资源，并向CN发送第一R3接口释放完成消息。

一种基于分布式无线接入网的网络优化方法，所述的BS经第一R6接口接入至BSSN，所述的BSSN经第一R3接口接入至CN，其特征在于包括以下步骤：

A、BSSN检测其网络性能参数，并判断所述的网络性能参数是否超过设定的门限值，如果是，进入步骤B，如果否，重复步骤A；

B、BSSN向BS发送切换请求消息，触发BS切换第一R6接口；

C、BS选取目标BSSN，并与目标BSSN建立第二R6接口，通过第二R6接口进行通信；

D、目标BSSN与核心网建立第二R3接口，并通过第二R3接口进行通信。

一种基于分布式无线接入网的网络优化方法，所述的BS经服务BS通过第一R6接口转发数据至BSSN，所述的BSSN经第一R3接口接入至CN，其特征在于包括以下步骤：

A、BS检测其网络性能参数，并判断所述的网络性能参数是否超过设定的门限值，如果是，进入步骤B，如果否，重复步骤A；

B、BS与目标BSSN建立第二R6接口，通过第二R6接口与BSSN进行通信。

一种基于分布式无线接入网的网络优化方法，所述的BS经服务BS通过第一R6接口转发数据至BSSN，所述的BSSN经第一R3接口接入至CN，其特征在于包括以下步骤：

A、BSSN检测其网络性能参数，并判断所述的网络性能参数是否超过设定的门限值，如果是，进入步骤B，如果否，重复步骤A；

B、BSSN向BS发送切换请求消息，触发BS切换第一R6接口；

C、BS选取目标BSSN，并与目标BSSN建立第二R6接口，通过第二R6接口进行通信。

通过本发明方案，引入R6接口的切换过程，使得网络资源的利用可以更加有效，通过该门限值的使用，使得该R6接口切换过程能够灵活方便地实现。

附图说明

图1是现有技术中基于分布式无线接入网的网络示意图；

图2是本发明实施例1和实施例2的R6接口切换示意图；

图3是本发明实施例1的流程示意图；

图4是本发明实施例1中选取目标BSSN的流程示意图；

图5是本发明实施例1中，BS与BSSN建立新的R6’接口的流程示意图；

图6是本发明实施例1中，选取目标BSSN的流程示意图；

图7是本发明实施例1的总体流程示意图；

图8是本发明实施例2的流程示意图；

图9本发明实施例3和实施例4的R6接口切换示意图；

图10是本发明实施例3的流程示意图；

图11是本发明实施例4的流程示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图来说明本发明的具体实施方式。

实施例1：

如图2所示，是本发明实施例1和实施例2的网络示意图，在该图2中，BS经R6接口接入至BSSN，BSSN经R3接口接入至CN。如果BSSN的资源使用和负载情况达到设定门限，则根据本发明的方案要进行R6接口的切换，具体包括以下内容。

如图3所示，是本发明实施例1的流程示意图，从图3中可见，本发明主要包括以下步骤：

S11、BSSN周期性地向BS广播其网络性能信息。

这里可以通过骨干网消息BSSN Resource ADV来广播。该消息中携带网络的资源和负载信息，可以包括如下信息：处理器剩余资源(资源占用率)、存储器剩余资源(资源占用率)、入端口剩余流量以及出端口剩余流量。

S12、BS检测其网络性能参数。

该网络性能参数可以有多种，比如端口流量信息、网络时延信息、网络负载信息等反映网络性能的相关参数，在本实施例中，采用端口流量来反映网络性能，采用其他的网络时延信息、网络负载信息等方式来检测网络性能的方案与此相似处理。

BS周期性检测端口流量，通过自身接收和发送的数据包的统计，得出其端口流量信息，因为该端口流量反映出BS网络资源的使用情况。

S13、判断所检测到的端口流量是否超过BS设定的门限值，如果是，进入步骤S14，如果否，返回步骤S12。

在这里，该门限值可以是百分比的形式、相对值的方式或者具体数值的方式给出，采用何种方式，对本发明的方案并无影响。

S14、BS选取目标BSSN，并与目标BSSN建立新的R6’接口，通过该新的R6’接口进行通信。

在这里BS选取符合其要求的目标BSSN，并和目标BSSN建立起新的R6’接口，通过该新的R6’接口进行通信。

S15、目标BSSN与CN建立新的R3’接口，并通过该新的R3’接口进行通信。

由于原BSSN通过R3接口与核心网通信，当选取目标BSSN后，其到核心网的通信路径发生了变化，因此需要目标BSSN与CN建立新的R3’接口，并通过该新的R3’接口进行通信。

本实施例1中，步骤S11在具体的方案中可以不作要求，即在具体方案可以不采用BSSN周期性地向BS广播其资源和负载情况。这样BS需要主动去获取相关的信息，可以通过其他消息完成该功能，在此不必细述。

如图4所示，该实施例1的步骤S14中，选取目标BSSN可以采用如下方案。

S141、BS向相邻BSSN发送请求消息，所述的请求消息中，携带有资源需求信息。

当BS决定发起R6接口迁移的时候，BS会根据前面接收到的相邻BSSN的资源广播信息，选取特定的几个相邻BSSN，向其发送BS-requirement-Notify消息告知BSSN它的QOS以及资源需求信息。

S142、相邻BSSN向BS发送回应信息，所述的回应信息携带有相邻BSSN资源信息。

该相邻BSSN收到以后，根据BS的需求以及自身资源情况，作出回应，通过消息BS-requirement-Reply，该回应信息中，携带有相邻BSSN的资源信息。

S143、BS选取符合要求的优选相邻BSSN作为目标BSSN。

BS根据自身的资源需求，选取合适的BSSN作为目标BSSN，准备发起R6接口的切换。

S144、BS与目标BSSN建立新的R6’接口。

BS根据选定的相邻BSSN，建立新的R6接口，通过该新的R6接口与BSSN通信。

如图5所示，是BS与BSSN建立新的R6’接口的流程图，从图5中可见，建立新的R6’接口包括如下步骤：

S1441、BSSN向BS发送R6接口迁移命令消息。

S1442、BS向目标BSSN发送R6接口迁移执行消息，所述的R6接口迁移执行消息中携带R6接口当前传递的数据报文的序列号。

S1443、目标BSSN和BS初始化新的R6’接口连接。

S1444、BS向BSSN发送R6接口释放命令消息。

S1445、BSSN删除保存的R6接口的信息和资源，并向BS发送R6接口释放完成消息。

如图6所示，是实施例1步骤S15中，选取目标BSSN采用的方案。

S151、BSSN将向CN发送R3接口迁移请求消息，并告知新的R3’接口迁移目的地址。

BSSN收到BS发送的R6接口迁移请求消息以后，发现BS要求R6接口迁移到另外一个目标BSSN，此时涉及到R3接口的迁移，因此BSSN将向CN发送R3接口迁移请求消息，并告知R3接口迁移目的地址。

S152、CN向目标BSSN发送新的R3’接口建立请求消息。

S153、目标BSSN回复新的R3’接口建立请求确认消息，目标BSSN为BS的迁移链路预留资源。

BSSN收到CN发送的新的R3’接口建立请求消息以后，回复新的R3’接口建立请求确认消息给CN；同时BSSN将为该BS的迁移链路预留资源。

S154、CN向BSSN发送R6接口迁移命令消息，BSSN停止与对应终端的数据交互。

S155、BSSN将向目标BSSN发送R3接口迁移执行消息，消息中携带当前传递的数据报文的序列号。

S156、目标BSSN和CN初始化新的R3’接口。

目标BSSN收到以后，将进行角色转换，扮演对应终端数据交互的服务BSSN的角色，并和CN初始化新的R3’接口连接。

S157、CN向BSSN发送R3接口释放命令消息。

S158、BSSN删除R3接口的信息和资源，并向CN发送R3接口释放完成消息。

如图7所示，是本发明实施例1的一个整体流程图。该图中，BS对其端口流量进行检测，并根据检测结果选定目标BSSN进行R6接口切换。图中BSSN1、BSSN2、BSSN3分别与BS相邻，BS根据各BSSN广播信息选取目标BSSN并进行相应的切换。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于，该R6接口的切换是由BSSN发起的，如图8所示，是实施例2的流程示意图，从图8中可见，该方案可以包括以下内容。

S21、BSSN周期性地向BS广播其资源和负载情况。

这里可以通过骨干网消息BSSN Resource ADV来广播。该消息中携带如下信息：处理器剩余资源(资源占用率)、存储器剩余资源(资源占用率)、入端口剩余流量以及出端口剩余流量。

S22、BSSN检测其网络时延信息。

在本实施例中，BSSN检测其网络性能参数的内容，可以是BSSN的网络时延信息。

与实施例1有所不同，在这里，由BSSN周期性检测网络时延信息。

该网络时延的测量，可能的方式是BSSN发送一个数据报文，并携带发送该数据报文的时刻信息，接收方收到以后返回该报文，并将之前所携带的时刻信息返回，BSSN收到以后对比当前时刻和数据报文发送时刻，从而获得网络时延信息。

S23、BSSN判断所检测到的时延信息是否超过BSSN设定的门限值，如果是，进入步骤S24，如果否，返回步骤S22。

在这里，网络时延信息的门限值也作同样的设置，比如当前网络时延已经达到0.01秒，网络时延信息给出的方式可以是实际具体值。

S24、BSSN向BS发送R6接口切换请求消息，触发BS切换R6接口；

这里，当BSSN判断其网络时延信息超过设定的门限值时，便决定进行R6接口的切换，但该切换是要使与其连接的BS重新选择新的BSSN，所以需要由BSSN向BS发送切换请求消息，触发BS切换R6接口。

S25、BS选取目标BSSN，并与目标BSSN建立新的R6接口，通过该新的R6接口进行通信。

BS根据前面接收到的相邻BSSN的资源广播信息情况，以及上面得到的与相邻BSSN的网络时延信息，从中选取负载相对最轻而网络时延相对最小的那个BSSN作为迁移对象。

S26、目标BSSN与CN建立新的R3接口，并通过该新的R3接口进行通信。

该方案中BS选择目标BSSN以及进行R6及R3接口切换的方案，可以参照实施例1的相关内容。

实施例3：

在网络空口切换的过程中，会存在如图9所示的状态，该状态下，BS不是直接与服务BSSN通信，而是通过另外的服务BS进行数据转发，通过该服务BS将上下文数据传送给服务BSSN，这样，当前BS如果发生R6接口切换，就存在切换后的R6接口直接与服务BSSN相连的情况，而对于R3接口来说，就不必进行相关的切换了，因为R6接口切换后，依旧是通过原来的R3接口与核心网交互数据。如图7所示，是实施例3的流程示意图，该切换流程由BS发起，从图7中可见，本实施例主要包括以下步骤：

S31、BSSN周期性地向BS广播其资源和负载情况。

S32、BS检测其负载信息。

BS周期性检测其负载信息，通过自身接收和发送的数据包的统计，得出其负载信息。

S33、判断所检测到的负载信息是否超过BS设定的门限值，如果是，进入步骤S34，如果否，返回步骤S32。

S34、BS选取目标BSSN，并与目标BSSN建立新的R6接口，通过该新的R6接口进行通信。

S35、目标BSSN与CN通过已经存在的R3接口进行通信。

该方案中BS选择目标BSSN以及进行R6切换的方案，可以参照实施例1的相关内容。

实施例4：

如图8所示，是实施例4的流程示意图，该实施例4与实施例3的网络环境相同，该切换流程由BSSN发起，从图8中可见，本实施例主要包括以下步骤：

S41、BSSN周期性地向BS广播其资源和负载情况。

S42、BSSN检测其端口流量。

与实施例1有所不同，在这里，由BSSN周期性检测端口流量，通过自身接收和发送的数据包的统计，得出其端口流量。

S43、BSSN判断所检测到的端口流量是否超过BSSN设定的门限值，如果是，进入步骤S44，如果否，返回步骤S42。

S44、BSSN向BS发送切换请求消息，触发BS切换R6接口；

这里，当BSSN判断其端口流量超过设定的门限值时，便决定进行R6接口的切换，但该切换是要使与其连接的BS重新选择新的BSSN，所以需要由BSSN向BS发送切换请求消息，触发BS切换R6接口。

S45、BS选取目标BSSN，并与目标BSSN建立新的R6接口，通过该新的R6接口进行通信。

S46、目标BSSN通过原R3接口进行通信。

该方案中BS选择目标BSSN以及进行R6接口切换的方案，可以参照实施例1的相关内容。

本发明的方案包括BS选择目标BSSN的R6迁移过程，以及目标BSSN与CN的迁移过程。本发明中BSSN考虑用户面以及控制面分离，每个BS都有一个默认的BSSN，在控制面接受默认BSSN的控制。

在业务面，每个BS自由选择BSSN。选择的依据是：BSSN的网络资源，以及BS到BSSN的路由拥塞情况。

在后端网络自我优化过程中，当前BS所属的BSSN可以控制BS，以完成优化过程。

本方案强调用户面和控制面的分离，强调BSSN和CN的网关分开放置，这个做法对用户面的负荷分担，QOS有很大的优势，对信令面的备份保护最大限度的保证了系统的可靠。BS或者BSSN会根据当前网络质量和业务的QOS要求，寻找新的从BS到CN的路径，以满足业务的QOS要求，平衡网络负载，优化网络性能。当满足一定的条件，并触发新的路由选择后，目标BS会选择一个更优的目标BSSN，并且把R3接口切换到目标BSSN上，同时伴随R6接口切换到目标BSSN。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1、一种基于分布式无线接入网的网络优化方法，所述的基站(BS)经第一R6接口接入至基站服务节点(BSSN)，所述的BSSN经第一R3接口接入至核心网(CN)，其特征在于包括以下步骤：

A、BS检测网络性能参数，并判断所述的网络性能参数是否超过设定的门限值，如果是，进入步骤B，如果否，重复步骤A；

B、BS选取目标BSSN，并与目标BSSN建立第二R6接口，通过第二R6接口进行通信；

C、目标BSSN与CN建立第二R3接口，并通过第二R3接口进行通信。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的网络性能参数包括如下之一或者组合：

端口流量信息、网络时延信息或负载信息。

3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的步骤A，还包括步骤：

A1、BSSN向BS广播网络性能信息，所述的网络性能信息携带如下内容之一或者组合：

处理器剩余资源、存储器剩余资源、入端口剩余流量和出端口剩余流量。

4、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的步骤B中，所述的目标BSSN选取，采用如下步骤：

B11、BS向相邻BSSN发送请求消息，所述的请求消息中，携带有资源需求信息；

B12、所述的相邻BSSN向BS发送回应信息，所述的回应信息携带有相邻BSSN资源信息；

B13、BS选取资源信息符合要求的优选相邻BSSN作为目标BSSN；

B14、BS与目标BSSN建立第二R6接口。

5、如权利要求4所述的方法，其特征在于所述的步骤B13中，所述的优选相邻BSSN，是指相邻BSSN中，负载和网络时延均符合要求的BSSN。

6、如权利要求4所述的方法，其特征在于所述的步骤B14，进一步包括：

B141、BSSN向BS发送第一R6接口迁移命令消息；

B142、BS向目标BSSN2发送第一R6接口迁移执行消息，所述的第一R6接口迁移执行消息中携带第一R6接口当前传递的数据报文的序列号；

B143、目标BSSN和BS初始化第二R6接口；

B144、BS向BSSN发送第一R6接口释放命令消息；

B145、BSSN删除保存的第一R6接口的信息和资源，并向BS发送第一R6接口释放完成消息。

7、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的步骤C进一步包括：

C1、BSSN将向CN发送第一R3接口迁移请求消息，并告知第二R3接口迁移目的地址；

C2、CN向目标BSSN发送第二R3接口建立请求消息；

C3、目标BSSN回复第二R3接口建立请求确认消息，目标BSSN为BS的迁移链路预留资源；

C4、CN向服务BSSN发送第一R6接口迁移命令消息，BSSN停止与对应终端的数据交互；

C5、BSSN将向目标BSSN发送第一R3接口迁移执行消息，消息中携带当前传递的数据报文的序列号；

C6、目标BSSN和CN初始化第二R3接口；

C7、CN向BSSN发送第一R3接口释放命令消息；

C8、BSSN删除第一R3接口的信息和资源，并向CN发送第一R3接口释放完成消息。

8、一种基于分布式无线接入网的网络优化方法，所述的BS经第一R6接口接入至BSSN，所述的BSSN经第一R3接口接入至CN，其特征在于包括以下步骤：

A、BSSN检测其网络性能参数，并判断所述的网络性能参数是否超过设定的门限值，如果是，进入步骤B，如果否，重复步骤A；

B、BSSN向BS发送切换请求消息，触发BS切换第一R6接口；

C、BS选取目标BSSN，并与目标BSSN建立第二R6接口，通过第二R6接口进行通信；

D、目标BSSN与核心网建立第二R3接口，并通过第二R3接口进行通信。

9、一种基于分布式无线接入网的网络优化方法，所述的BS经服务BS通过第一R6接口转发数据至BSSN，所述的BSSN经第一R3接口接入至CN，其特征在于包括以下步骤：

A、BS检测其网络性能参数，并判断所述的网络性能参数是否超过设定的门限值，如果是，进入步骤B，如果否，重复步骤A；

B、BS与目标BSSN建立第二R6接口，通过第二R6接口与BSSN进行通信。

10、一种基于分布式无线接入网的网络优化方法，所述的BS经服务BS通过第一R6接口转发数据至BSSN，所述的BSSN经第一R3接口接入至CN，其特征在于包括以下步骤：

A、BSSN检测其网络性能参数，并判断所述的网络性能参数是否超过设定的门限值，如果是，进入步骤B，如果否，重复步骤A；

B、BSSN向BS发送切换请求消息，触发BS切换第一R6接口；

C、BS选取目标BSSN，并与目标BSSN建立第二R6接口，通过第二R6接口进行通信。

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