负载均衡方法和装置及存储介质与流程

1.本公开涉及移动通信领域，特别涉及一种负载均衡方法和负载均衡装置及存储介质。


背景技术：

2.5g(5th generation mobile network，第5代移动通信网络)引入了大规模天线技术，通过空分复用可以成倍的提升网络的容量性能，5g中的一个主要特点就是高频谱效率。例如，5g 64trx(收发器)的tdd(time-division duplex，时分双工)设备最多可以支持16流，而4g(4th generation mobile network，第4代移动通信网络)的tdd设备的发射和接收天线数比较少，mu-mimo(multi-user multiple-input multiple-output，多用户多输入多输出)效果一般，对网络容量的提升有限，所以在4g时代主要的载波间的负载均衡策略包括基于控制信道、基于prb资源利用率等策略，这些策略的实现没有考虑到大规模天线引入后的情形，在5g中的应用效果不佳，不能充分的发挥5g网络高频谱效率的特点。


技术实现要素：

3.本公开实施例根据小区的负载情况，当需要进行负载均衡时，结合空分复用时配对的终端用户对小区频谱效率的贡献因子或未配对的终端用户对小区频谱效率的期望贡献因子，优先选择小区中贡献因子或期望贡献因子低的终端用户进行负载均衡切换，在负载均衡的过程中充分发挥5g大规模天线技术带来的增益，使网络频谱效率最大化。
4.本公开一些实施例提出一种负载均衡方法，包括：
5.获取小区的物理资源块prb负载率；
6.根据小区中终端用户的配对状态，将终端用户分为未配对的终端用户和配对的终端用户，其中，被配对的多个终端用户能够通过空分复用共享信道资源；
7.计算配对的终端用户对小区频谱效率的贡献因子；
8.计算未配对的终端用户对小区频谱效率的期望贡献因子；
9.根据小区的prb负载率，结合贡献因子、期望贡献因子中的一项或多项，优先选择小区中贡献因子或期望贡献因子低的终端用户进行负载均衡切换。
10.在一些实施例中，根据共享部分或者全部信道资源，配对的终端用户分为部分配对的终端用户和全配对的终端用户。
11.在一些实施例中，计算配对的终端用户对小区频谱效率的贡献因子包括：根据配对的终端用户的速率影响因素以及配对率，计算配对的终端用户对小区频谱效率的贡献因子，其中，全配对的终端用户的配对率大于部分配对的终端用户的配对率。
12.在一些实施例中，计算配对的终端用户对小区频谱效率的贡献因子包括：将配对的终端用户的速率影响因素乘以配对率得到的结果，作为配对的终端用户对小区频谱效率的贡献因子。
13.在一些实施例中，所述速率影响因素包括业务流数、调制阶数、编码率中的一项或
多项。
14.在一些实施例中，计算配对的终端用户对小区频谱效率的贡献因子包括：将配对的终端用户的业务流数、调制阶数、编码率、配对率依次相乘得到的结果，作为配对的终端用户对小区频谱效率的贡献因子。
15.在一些实施例中，部分配对的终端用户的配对率根据部分配对的多个终端用户之间的共享带宽与标准带宽的比例确定，比例越高，相应的配对率越大。
16.在一些实施例中，计算未配对的终端用户对小区频谱效率的期望贡献因子包括：根据未配对的终端用户所在栅格的期望配对概率和该栅格的历史平均贡献因子，计算未配对的终端用户所在栅格对小区频谱效率的期望贡献因子，作为未配对的终端用户对小区频谱效率的期望贡献因子，其中，将小区的网络覆盖范围进行栅格化得到该小区的多个栅格。
17.在一些实施例中，计算未配对的终端用户对小区频谱效率的期望贡献因子包括：将未配对的终端用户所在栅格的期望配对概率乘以该栅格的历史平均贡献因子得到的结果，作为未配对的终端用户对小区频谱效率的期望贡献因子。
18.在一些实施例中，未配对的终端用户所在栅格的期望配对概率根据该栅格历史配对的终端用户数量与该栅格历史接入的终端用户数量的商确定。
19.在一些实施例中，未配对的终端用户所在栅格的历史平均贡献因子根据该栅格所有历史配对的终端用户的平均贡献因子的和与该栅格历史配对的终端用户数量的商确定。
20.在一些实施例中，根据小区的prb负载率，结合贡献因子、期望贡献因子中的一项或多项，优先选择小区中贡献因子或期望贡献因子低的终端用户进行负载均衡切换包括：当小区的prb负载率高于第一门限、不高于第二门限时，将配对的终端用户的贡献因子和未配对的终端用户的期望贡献因子共同进行排序比较，从因子排序最低的终端用户起进行负载均衡切换，直至小区的prb负载率不高于第一门限。
21.在一些实施例中，根据小区的prb负载率，结合贡献因子、期望贡献因子中的一项或多项，优先选择小区中贡献因子或期望贡献因子低的终端用户进行负载均衡切换包括：当小区的prb负载率高于第二门限时，优先将未配对的终端用户的期望贡献因子进行排序比较，从期望贡献因子排序最低的终端用户起进行负载均衡切换，直至小区的prb负载率不高于第二门限为止。
22.在一些实施例中，若未配对的终端用户都已进行负载均衡切换后，小区的prb负载率依旧高于第二门限，将配对的终端用户的贡献因进行排序比较，从贡献因排序最低的终端用户起进行负载均衡切换，直至小区的prb负载率不高于第二门限为止。
23.在一些实施例中，所述负载均衡切换包括将选择的终端用户从当前的小区切换到其他小区。
24.在一些实施例中，所述小区是部署大规模天线的小区。
25.本公开一些实施例提出一种负载均衡装置，包括：
26.获取模块，被配置为获取小区的物理资源块prb负载率；
27.划分模块，被配置为根据小区中终端用户的配对状态，将终端用户分为未配对的终端用户和配对的终端用户，其中，被配对的多个终端用户能够通过空分复用共享信道资源；
28.贡献因子计算模块，被配置为计算配对的终端用户对小区频谱效率的贡献因子；
29.期望贡献因子计算模块，被配置为计算未配对的终端用户对小区频谱效率的期望贡献因子；
30.负载均衡模块，被配置为根据小区的prb负载率，结合贡献因子、期望贡献因子中的一项或多项，优先选择小区中贡献因子或期望贡献因子低的终端用户进行负载均衡切换。
31.本公开一些实施例提出一种负载均衡装置，包括：存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行负载均衡方法。
32.在一些实施例中，所述装置包括基站。
33.本公开一些实施例提出一种非瞬时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现负载均衡方法的步骤。
附图说明
34.下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。根据下面参照附图的详细描述，可以更加清楚地理解本公开。
35.显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1示出本公开一些实施例的负载均衡方法的流程示意图。
37.图2示出本公开一些实施例的小区网络覆盖范围的栅格化示意图。
38.图3示出本公开一些实施例的栅格的期望配对概率示意图。
39.图4示出本公开一些实施例的负载均衡装置的结构示意图。
40.图5示出本公开一些实施例的负载均衡装置的结构示意图。
具体实施方式
41.下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
42.除非特别说明，否则，本公开中的“第一”“第二”等描述用来区分不同的对象，并不用来表示大小或时序等含义。
43.图1示出本公开一些实施例的负载均衡方法的流程示意图。
44.如图1所示，该实施例的负载均衡方法包括：
45.在步骤110，基站获取小区的负载情况，如prb(physical resource block，物理资源块)负载率，当需要进行负载均衡时，例如如果prb负载率高于第一门限t1，触发负载均衡机制。
46.其中，小区是部署大规模天线的小区，将多个终端用户配对，并且通过空分复用共享时频资源，提升网络的容量性能。
47.在步骤120，基站获取小区中终端用户的配对状态，根据终端用户的配对状态，可以将终端用户分为未配对的终端用户、配对的终端用户，其中，根据共享部分或者全部信道资源，配对的终端用户分为部分配对的终端用户和全配对的终端用户。
48.其中，被配对的多个终端用户可以通过空分复用共享信道资源，未配对的多个终端用户不能通过空分复用共享信道资源。如果被配对的多个终端用户共享全部信道资源，
这些终端用户称为全配对的终端用户。如果被配对的多个终端用户共享部分信道资源，这些终端用户称为部分配对的终端用户。
49.在步骤130，对于配对的终端用户(包括部分配对的终端用户和全配对的终端用户)，基站计算其对小区频谱效率的贡献因子x。贡献因子x越小，配对的终端用户对小区频谱效率的贡献越小。
50.基站根据终端用户的业务流数rank，调制阶数modulation order，编码率code rate等速率影响因素以及配对率，计算配对的终端用户对小区频谱效率的贡献因子x。计算方法为：将配对的终端用户的速率影响因素乘以配对率得到的结果，作为配对的终端用户对小区频谱效率的贡献因子。例如，将配对的终端用户的业务流数、调制阶数、编码率、配对率依次相乘得到的结果，作为配对的终端用户对小区频谱效率的贡献因子。其中，全配对的终端用户的配对率大于部分配对的终端用户的配对率。
51.计算公式例如为x＝rank
×
modulation order
×
code rate
×
配对率。对于全配对的终端用户，配对率例如设为1，对于部分配对的终端用户，配对率例如设在区间(0，1)之间，并可以根据部分配对的终端用户的共享带宽与标准带宽的比例信息确定，如果部分配对的终端用户的共享带宽与标准带宽的比例越高，相应的配对率越大，例如，终端用户的标准带宽假如是10m，被配对的终端用户1与终端用户2的共享带宽是5m，则终端用户1和终端用户2的配对率是0.5；rank为终端用户的业务流数，modulation order为调制阶数，code rate为编码率，这些信息都包含在dci(downlink control information，下行链路控制信息)或rrc(radio resource control，无线资源控制)消息中，可以从这些消息中获取。
52.在步骤140，对于未配对的终端用户，基站计算其对小区频谱效率的期望贡献因子y。期望贡献因子y越小，未配对的终端用户对小区频谱效率的预期贡献越小。
53.基站根据未配对的终端用户所在栅格的期望配对概率p和该栅格的历史平均贡献因子xn，计算未配对的终端用户所在栅格对小区频谱效率的期望贡献因子y，作为未配对的终端用户对小区频谱效率的期望贡献因子y。计算公式例如为y＝期望配对概率p
×
历史平均贡献因子xn。
54.为了获得期望贡献因子y，需要基站增加数据库系统。首先将小区的网络覆盖范围进行栅格化，参考示意图2，栅格的数量(a
×
b)可根据小区的覆盖半径决定或自行决定，a和b分别表示小区横向和纵向的栅格数量。为了获得较好的评估效果，栅格的数量需要尽可能多。基站需要分片区收集每个栅格中历史终端用户的信息，例如包括接入的终端用户数量n1、配对的终端用户数量n2和配对的终端用户k的平均贡献因子xk。基于基站和终端的定位功能，例如采用gps(global position system，全球定位系统)或3gpp标准定义的定位技术，可以获得这些历史终端用户的信息。
55.基站收集到这些信息后，进行各个栅格的期望配对概率p的计算。参考示意图3，p(i,j)＝该栅格(i,j)历史配对的终端用户数量n2/该栅格(i,j)历史接入的终端用户数量n1，概率p的更新方法可设置每间隔时间t进行更新。同时进行该栅格(i,j)的历史平均贡献因子xn的计算，xn＝sum(x1，
…
，xk，
…
，xn2)/该栅格(i,j)历史配对的终端用户数量n2。其中，sum表示对该栅格(i,j)中所有历史配对的终端用户k的平均贡献因子xk进行求和，k∈[1,n2]。
[0056]
在步骤150，根据小区的prb负载率，当需要进行负载均衡时，结合贡献因子、期望
贡献因子中的一项或多项，优先选择小区中贡献因子或期望贡献因子低的终端用户进行负载均衡切换。
[0057]
当基站查看到小区的prb负载率高于第一门限t1、不高于第二门限t2时，将配对的终端用户的贡献因子x和未配对的终端用户所在栅格的期望贡献因子y共同进行排序比较，从因子排序最低的终端用户起进行负载均衡切换，直至小区的prb负载率不高于第一门限t1。其中，对终端用户进行负载均衡切换，例如，将终端用户从当前小区切换到其他小区。
[0058]
当基站查看到小区的prb负载率高于第二门限t2时，优先将未配对的终端用户进行负载均衡切换，即将这些未配对的终端用户的期望贡献因子y进行排序比较，从期望贡献因子y排序最低的终端用户起进行负载均衡切换，直至小区的prb负载率不高于第二门限为止。若未配对的终端用户都已进行负载均衡切换后，小区的prb负载率依旧高于第二门限t2，将配对的终端用户的贡献因子x进行排序比较，从贡献因子x排序最低的终端用户起进行负载均衡切换，直至小区的prb负载率不高于第二门限为止。其中，对终端用户进行负载均衡切换，例如，将终端用户从当前小区切换到其他小区。
[0059]
根据小区的负载情况，当需要进行负载均衡时，结合空分复用时配对的终端用户对小区频谱效率的贡献因子或未配对的终端用户对小区频谱效率的期望贡献因子，优先选择小区中贡献因子或期望贡献因子低的终端用户进行负载均衡切换，在负载均衡的过程中充分发挥5g大规模天线技术带来的增益，使网络频谱效率最大化。此外，不需要改动硬件，基站增加软件的算法功能和数据库系统即可，并且算法所需的信息易于获取。
[0060]
图4示出本公开一些实施例的负载均衡装置的结构示意图。所述装置包括基站。
[0061]
如图4所示，该实施例的负载均衡装置400包括：
[0062]
获取模块410，被配置为获取小区的物理资源块prb负载率。
[0063]
划分模块420，被配置为根据小区中终端用户的配对状态，将终端用户分为未配对的终端用户和配对的终端用户，其中，被配对的多个终端用户能够通过空分复用共享信道资源；根据共享部分或者全部信道资源，配对的终端用户分为部分配对的终端用户和全配对的终端用户。
[0064]
贡献因子计算模块430，被配置为计算配对的终端用户对小区频谱效率的贡献因子。根据配对的终端用户的速率影响因素以及配对率，计算配对的终端用户对小区频谱效率的贡献因子，其中，全配对的终端用户的配对率大于部分配对的终端用户的配对率。将配对的终端用户的速率影响因素乘以配对率得到的结果，作为配对的终端用户对小区频谱效率的贡献因子。所述速率影响因素包括业务流数、调制阶数、编码率中的一项或多项。将配对的终端用户的业务流数、调制阶数、编码率、配对率依次相乘得到的结果，作为配对的终端用户对小区频谱效率的贡献因子。部分配对的终端用户的配对率根据部分配对的多个终端用户之间的共享带宽与标准带宽的比例确定，比例越高，相应的配对率越大。
[0065]
期望贡献因子计算模块440，被配置为计算未配对的终端用户对小区频谱效率的期望贡献因子。根据未配对的终端用户所在栅格的期望配对概率和该栅格的历史平均贡献因子，计算未配对的终端用户所在栅格对小区频谱效率的期望贡献因子，作为未配对的终端用户对小区频谱效率的期望贡献因子，其中，将小区的网络覆盖范围进行栅格化得到该小区的多个栅格。将未配对的终端用户所在栅格的期望配对概率乘以该栅格的历史平均贡献因子得到的结果，作为未配对的终端用户对小区频谱效率的期望贡献因子。未配对的终
端用户所在栅格的期望配对概率根据该栅格历史配对的终端用户数量与该栅格历史接入的终端用户数量的商确定。未配对的终端用户所在栅格的历史平均贡献因子根据该栅格所有历史配对的终端用户的平均贡献因子的和与该栅格历史配对的终端用户数量的商确定。
[0066]
负载均衡模块450，被配置为根据小区的prb负载率，结合贡献因子、期望贡献因子中的一项或多项，优先选择小区中贡献因子或期望贡献因子低的终端用户进行负载均衡切换。当小区的prb负载率高于第一门限、不高于第二门限时，将配对的终端用户的贡献因子和未配对的终端用户的期望贡献因子共同进行排序比较，从因子排序最低的终端用户起进行负载均衡切换，直至小区的prb负载率不高于第一门限。当小区的prb负载率高于第二门限时，优先将未配对的终端用户的期望贡献因子进行排序比较，从期望贡献因子排序最低的终端用户起进行负载均衡切换，直至小区的prb负载率不高于第二门限为止。若未配对的终端用户都已进行负载均衡切换后，小区的prb负载率依旧高于第二门限，将配对的终端用户的贡献因进行排序比较，从贡献因排序最低的终端用户起进行负载均衡切换，直至小区的prb负载率不高于第二门限为止。所述负载均衡切换包括将选择的终端用户从当前的小区切换到其他小区。
[0067]
图5示出本公开一些实施例的负载均衡装置的结构示意图。所述装置包括基站。
[0068]
如图5所示，该实施例的负载均衡装置500包括：存储器510以及耦接至该存储器510的处理器520，处理器520被配置为基于存储在存储器510中的指令，执行前述任意一些实施例中的负载均衡方法。
[0069]
其中，存储器510例如可以包括系统存储器、固定非易失性存储介质等。系统存储器例如存储有操作系统、应用程序、引导装载程序(boot loader)以及其他程序等。
[0070]
其中，处理器520可以用通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、应用专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，fpga)或其它可编程逻辑设备、分立门或晶体管等分立硬件组件方式来实现。
[0071]
装置500还可以包括输入输出接口530、网络接口540、存储接口550等。这些接口530，540，550以及存储器510和处理器520之间例如可以通过总线560连接。其中，输入输出接口530为显示器、鼠标、键盘、触摸屏等输入输出设备提供连接接口。网络接口540为各种联网设备提供连接接口。存储接口550为sd卡、u盘等外置存储设备提供连接接口。总线560可以使用多种总线结构中的任意总线结构。例如，总线结构包括但不限于工业标准体系结构(industry standard architecture，isa)总线、微通道体系结构(micro channel architecture，mca)总线、外围组件互连(peripheral component interconnect，pci)总线。
[0072]
本公开一些实施例提出一种非瞬时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现各实施例的负载均衡方法的步骤。
[0073]
本领域内的技术人员应当明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开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，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机程序代码的非瞬时性计算机可读存储介质(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。
[0074]
本公开是参照根据本公开实施例的方法、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。应理解为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。
[0075]
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。
[0076]
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。
[0077]
以上所述仅为本公开的较佳实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。