专利名称：泛在网络中非相邻异构小区之间的负载均衡方法
技术领域：
本发明属于通信技术领域，更进一步涉及一种泛在网络中非相邻异构小区之间的负载均衡方法。本发明可以实现异构小区之间，特别是在相邻小区负载过重无法接收待转移负载的情况下，实现非相邻异构小区之间负载的转移，避免由于小区间负载不均衡造成的通信质量差和资源浪费等现象。
背景技术：
随着微电子和无线通信技术的快速发展，任何人在任何时候、任何地点都能进行通信的泛在网络时代逐渐成为一种可能。泛在网络更多涉及多种异构网络同时存在且相互重叠、互为补充的网络架构，在这种网络架构下，用户可使用多种网络资源，但是同时也使得不同网络资源的协调变得更加困难。例如，某一网络资源的过度使用会造成该网络的负荷过重，使得用户通信质量变差；而在某些网络负荷过重情况下，某些网络资源却可能未得到充分利用。因此，泛在网络中异构网络之间的负载均衡成为亟待解决的重要问题。与同构网络不同，异构网络之间进行负载均衡需要新的准则。由于不同网络中用户的信号强度、资源利用率以及用户服务质量QoS的评价标准均不相同，不能像同构网络中单纯的使用信号强度RSS或信干噪比SINR作为切换标准，因此在进行负载均衡时是否可以将一个用户切换至另一个网络需要新的准则。除此之外，目前的负载均衡方法均是将负载转移到待转移负载小区的相邻小区中，若此时待转移负载小区的所有相邻负载均不满足接收负载的条件，负载均衡将无法执行。此时如何实现负载的转移是另一重要问题。为了解决这一问题，中兴通讯股份有限公司的专利申请文件“一种异构网络中小区的切换方法与装置”(公开号:CN102625368A,申请号:CN201210065333.3，申请日期:20120801)提出了一种异构网络中小区的切换方法。在这种方法中，基站通过异构网络节点负载率对比器确定负载均衡的负载率选择区间；基站根据信号干扰噪声比SINR阈值确定正在为UE服务的网络节点的首选分组；基站的切换激活与确认器根据UE反馈的小区信息，按照所述首选分组和负载率选择区间对UE进行小区切换。经过分析，可发现上述方案存在以下不足:首先，在为UE选择服务网络节点时单纯以信号干扰噪声比SINR作为标准，没有考虑到异构网络中不同网络之间的差异，也没有考虑到其他因素的影响；其次，负载均衡的实现是通过在不同网络之间切换用户实现，但是当某一用户所在位置可接入的所有网络负载均过重时，将无法通过切换用户实现负载的转移。
发明内容
本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种在非相邻异构小区之间进行负载转移的方法，以实现异构小区之间的负载均衡，提高资源利用率和系统性能。本发明实现上述目的的技术思路是:当某一小区负载超过负载均衡启动门限时，首先考虑向相邻小区切换用户将负载转移到相邻异构小区中；当相邻小区由于负载过重均不满足接收本小区待转移负载的条件时，考虑以相邻小区作为中介通过两步切换将待转移负载转移到与本小区不相邻但与本小区的相邻小区相邻的两跳小区中。在切换至两跳小区的过程中，首先从本小区的相邻小区中选择用户切换至两跳小区，再从本小区中选择用户切换至本小区的相邻小区。当存在多个相邻小区满足接收本小区负载的条件时或存在多个两跳小区满足通过两步切换接收本小区负载的条件时，通过同时考虑选择不同小区时用户的接收信号信噪t匕、切换时延和该接收负载小区的当前负载等因素给出了选择最佳相邻负载转移小区的评价准则。本发明的技术方案包括如下步骤:(I)负载信息收集:每个小区的无线接入点AP周期性地收集负载信息，并更新负载信息列表，所述负载信息包括:本小区i的当前负载L1、容量C1、本小区i与相邻小区j的重叠区域用户负载OLi j、与本小区i相邻的小区j的识别码IDj、当前负载Lj、容量Cj、本小区i的两跳小区k的识别码IDk、当前负载Lk、容量Ck和两跳小区k与相邻小区j的重叠区域用户负载OLjk，所述负载信息列表包括:本小区负载信息列表，相邻小区负载信息列表和两跳小区负载信息列表；
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(2)设置负载均衡启动门限Th，比较本小区归一化负载Ti与负载均衡启动门限Th的大小，若归一化负载大于负载均衡启动门`限，即:Ti > Th，执行步骤(3);否则，返回步骤(I )，等待负载信息更新，其中，本小区归一化负载Ti是本小区的当前负载Li与容量Ci之比，即:Ti = Li/Ci ；(3)设置小区最大可接收负载门限Tl，判断是否向相邻小区转移负载:搜索满足min{(Cj*Tl-Lj)，OLij}彡(Ci^Th-Li)的相邻小区j的集合L，若集合L不为空，则判断可以向相邻小区转移负载，执行步骤(5a);否则，执行步骤(4)；(4)判断是否向两跳小区转移负载:搜索满足min{(Ck*H-Lk)，OLij，OLjk}彡(Ci*Th_Li)的两跳小区 k 的集合 T，若集合T不为空，则判断可以向两跳小区转移负载，执行步骤(5b);否则，返回步骤(1)，等待负载信息更新；(5)选择切换对象:(5a)在本小区与相邻小区的重叠区域内选择用户负载之和等于本小区待转移负载的用户作为切换对象，执行步骤(6a)；(5b)在相邻小区与两跳小区的重叠区域内选择负载之和等于本小区待转移负载的用户作为第一步切换的切换对象，在本小区与相邻小区的重叠区域内选择负载之和等于本小区待转移负载的用户作为第二步切换的切换对象，执行步骤(6b);(6)计算切换代价，选择最佳负载转移小区:(6a)无线接入点AP按下式计算切换至满足条件的相邻小区的切换代价Pj:
权利要求
1.一种泛在网络中非相邻异构小区之间的负载均衡方法，包括如下步骤: (1)负载信息收集: 每个小区的无线接入点AP周期性地收集负载信息，并更新负载信息列表， 所述负载信息包括:本小区i的当前负载L1、容量C1、本小区i与相邻小区j的重叠区域用户负载OLi j、与本小区i相邻的小区j的识别码IDj、当前负载Lj、容量Cj、本小区i的两跳小区k的识别码IDk、当前负载Lk、容量Ck和两跳小区k与相邻小区j的重叠区域用户负载OLjk， 所述负载信息列表包括:本小区负载信息列表，相邻小区负载信息列表和两跳小区负载信息列表； (2)设置负载均衡启动门限Th，比较本小区归一化负载Ti与负载均衡启动门限Th的大小，若归一化负载大于负载均衡启动门限，即:Ti >Th，执行步骤(3);否则，返回步骤(1)，等待负载信息更新，其中，本小区归一化负载Ti是本小区的当前负载Li与容量Ci之比，即:Ti = Li/Ci ； (3)设置小区最大可接收负载门限Tl，判断是否向相邻小区转移负载:搜索满足min{(Cj*Tl-Lj)，OLij≥(Ci^Th-Li)的相邻小区j的集合L，若集合L不为空，则判断可以向相邻小区转移负载，执行步骤(5a);否则，执行步骤(4)； (4)判断是否向两跳小区转移负载: 搜索满足min{(Ck*n-Lk)，0Lij，0Ljk}≥(Ci^Th-Li)的两跳小区k的集合T，若集合T不为空，则判断可以向两跳小区转移负载，执行步骤(5b);否则，返回步骤(1)，等待负载信息更新； (5)选择切换对象: (5a)在本小区与相邻小区的重叠区域内选择用户负载之和等于本小区待转移负载的用户作为切换对象，执行步骤(6a)； (5b)在相邻小区与两跳小区的重叠区域内选择负载之和等于本小区待转移负载的用户作为第一步切换的切换对象，在本小区与相邻小区的重叠区域内选择负载之和等于本小区待转移负载的用户作为第二步切换的切换对象，执行步骤(6b)； (6)计算切换代价，选择最佳负载转移小区: (6a)无线接入点AP按下式计算切换至满足条件的相邻小区的切换代价Pj:
2.根据权利要求1所述的非相邻异构小区之间的负载均衡方法，其特征在于，所述步骤(I)中的两跳小区k，是指与本小区i的相邻小区j相邻，但与本小区i不相邻的小区。
3.根据权利要求1所述的非相邻异构小区之间的负载均衡方法，其特征在于，所述步骤(I)中的本小区i与相邻小区j的重叠区域，是指具有本小区i通信模式与相邻小区j通信模式的多模用户，均能正确接收本小区信号和相邻小区信号的空间区域。
4.根据权利要求1所述的非相邻异构小区之间的负载均衡方法，其特征在于，所述步骤(I)中的相邻小区j与两跳小区k的重叠区域，是指具有相邻小区j通信模式和两跳小区k通信模式的多模用户，均能正确接收相邻小区信号和两跳小区信号的空间区域。
5.根据权利要求1所述的非相邻异构小区之间的负载均衡方法，其特征在于，所述步骤(I)中的负载信息列表，包括:本小区负载信息列表，相邻小区负载信息列表和两跳小区负载信息列表，其中: 本小区负载信息列表包括:本小区i的识别码ID1、当前负载L1、容量C1、本小区i与相邻小区j的重叠区域用户负载OLij ； 相邻小区负载信息列表包括:相邻小区j的识别码IDj、当前负载Lj、容量Cj和相邻小区j与两跳小区k的重叠区域用户负载OLjk。
两跳小区负载信息列表包括:两跳小区k的识别码IDk、当前负载Lk和容量Ck。
6.根据权利要求1所述的非相邻异构小区之间的负载均衡方法，其特征在于，所述步骤(2)中的负载均衡启动门限Th，是指小区需要进行负载均衡的小区负载最小值Lupi与小区容量Ci之比，S卩:Th = Lupi/Ci，该门限的设置与小区的通信模式、资源分配方法和用户服务质量要求有关。
7.根据权利要求1所述的非相邻异构小区之间的负载均衡方法，其特征在于，所述步骤(3)中的小区最大可接收负载门限Tl，是指允许小区接收负载均衡转移负载的小区负载最大值Llowi与小区容量Ci之比，S卩:n =Llowi/Ci ;其中，允许小区接收负载均衡转移负载的小区负载最大值Llowi是小区需要进行负载均衡的小区负载最小值Lupi与为防止“乒乓切换”预留的负载Lbuf之差，为防止“乒乓切换”预留的负载Lbuf，是指为了防止由于本小区内的突发业务或移动至本小区的切换业务导致本小区负载突然增加而引起的“乒乓切换”所预留的负载 ，该预留的负载Lbuf的设置与小区内用户业务的突发特性和用户移动性有关。
全文摘要
本发明公开了一种泛在网络中非相邻异构小区之间的负载均衡方法，主要解决现有技术中当相邻小区负载过重不能接收本小区待转移负载时无法进行负载均衡的问题。其实现步骤是由无线接入点AP周期性收集本小区、相邻小区和两跳小区的负载信息，根据本小区归一化负载是否超过负载均衡启动门限判断是否进行负载均衡；根据相邻小区和两跳小区的负载信息判断向相邻小区转移负载还是向两跳小区转移负载；选择切换对象，根据切换对象的切换代价最小选择最佳负载转移小区；指示切换对象切换到相应小区中完成负载均衡。本发明实现了非相邻异构小区之间的负载均衡，扩大了负载均衡的范围，提高了网络性能和资源利用率，可用于异构通信环境中的资源优化。
文档编号H04W36/22GK103096382SQ201310030579
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月25日 优先权日2013年1月25日
发明者李红艳, 李建东, 韩涛, 王玺钧, 黄鹏宇, 马英红, 刘伟, 李钊, 杨春刚, 赵林靖, 侯蓉晖 申请人:西安电子科技大学