多制式移动通信网中基于网络制式切换的层间级联负载均衡方法技术

本发明专利技术涉及一种多制式移动通信网中基于网络制式切换的层间级联负载均衡方法，属于移动通信技术领域。在该方法中，多制式移动通信网络负载进行分层处理，使得每一层的负载达到均衡，所承载的业务及资源利用率达到最大，每一层的网元都是下一层负载均衡后的子网络；在对当前层的网元进行负载均衡时，在不同网络制式之间进行切换使得每个网元选择有利于网络负载均衡优化的网络制式。本方法能够保证整个网络负载能够均衡到最佳状态，并且不影响用户体验。

Inter layer cascade load balancing method based on network mode switching in multi standard mobile communication network

The invention relates to a method for inter layer cascade load balancing in a multi standard mobile communication network based on network mode switching. In this method, hierarchical processing load multi system of mobile communication network, so that each layer load balance, service and resource capacity utilization rate reached the maximum, the element of each layer is the network load balancing after the next layer; load balancing in the network layer, for switch allows each element to choose the network load balancing optimization network standard between different network systems. This method can ensure the whole network load can be balanced to the best state, and does not affect the user experience.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于移动通信
，涉及一种多制式移动通信网中基于网络制式切换的层间级联负载均衡方法。
技术介绍
未来移动通信网络将融合各种不同的制式，在现阶段运营成熟的3G移动通信网(包括WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA)下，网络逐渐过渡到了4G的LTE-A制式，进一步在LTE-Advanced系统中，将会使得FDD-LTE与TDD-LTE融合，未来更有5G这样基于虚拟化的移动通信网。所以这些不同制式的系统间的切换成为了不同类型小区系统特性所决定的重要过程，是处于连接模式下的UE实现移动性的重要过程。在多制式并存系统中的切换管理在传统网络中的水平切换管理之外又增加了异构网络间的垂直切换管理，这是未来网络环境中切换管理的一个新内容。在多系统网络环境中，用户跨越接入技术不同的网络、运营商不同的网络、以及服务提供商不同的网络而发生的切换被称为是垂直切换(VerticalHandoff)。用户在垂直切换过程中不仅要选择合适的接入小区或网元，还要根据各种主观和客观因素选择最佳的接入网络。审视研究这一问题，提出适用于新网络环境的合理高效的垂直切换机制。垂直切换的过程按照发生的先后顺序可以分为以下三个阶段：系统发现、切换决策、切换执行。这三个阶段的实现方法决定着垂直切换实施的效率、网络的收益以及用户的满意度。现阶段国内外对垂直切换的研究主要是从以下几个方面开展的：切换性能优化、切换决策制定、切换判断及算法优化等功能。目前关于上述几个方面的研究已取得了一定的成果，但是还有很多不足，尤其是在切换的决策和算法上，已有决策机制的效率和可行性还有待进一步提高，垂直切换决策需要考虑比水平切换多很多的主观和客观因素，是一个典型的多标准目标决策问题，研究双系统网络环境中的垂直切换对今后异构网络的垂直切换研究有一定的理论和现实意义。在3G及4G移动通信系统中，负载均衡技术通过均衡系统中小区间的负载，可以使无线通信系统的频谱资源获得高效的利用。负载均衡的实现算法也一直是各方关注的焦点，尤其是在5G中，网络层面逐渐虚拟化，层面更加细化，所以对5G的负载均衡更需要层面的分布式处理。现有负载均衡算法主要是通过信道借用和负载转移实现的：其中信道借用的原理是当重负载小区负载超过门限值后向轻负载小区借用信道，增强本小区容量；而负载转移的基本原理则是将重负载小区的业务切换到轻负载小区当中。有文献提出了自动流水均衡算法，通过对切换参数的调整，将本小区的负载均衡到相邻小区；也有从经济学博弈论的角度出发，对异构网络中的负载均衡策略进行了研究。尤其是基SON技术，小区之间通过对周围无线环境中的测量，自适应的调整切换门限等无线参数。这种自组织的模式使得负载均衡过程更能适应小区业务量的随机性变化，充分发挥负载均衡过程的作用，提高系统峰值数据速率和频谱利用效率。在多制式移动通信网存的无线网络系统中，根据层级级联的负载均衡来考虑系统的垂直切换是一个新的研究点，移动用户接入其中一个网络系统时要考察当前网络负载情况，根据负载的实时状态信息来在两个系统之间进行垂直切换。考虑到实际情况中的多制式网络并存的状况，每个制式的网络的层级并不相同，要使得做到融合网络下的负载均衡，必须考虑各个网络层面对负载均衡的配合协调，使得网络处于良好的运行状态，用户的各种QoS参数可以得到进一步提高，此研究点有一定的现实意义。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种多制式移动通信网中基于网络制式切换的层间级联负载均衡方法，在该方法中，多制式移动通信网络负载进行分层处理，使得每一层的负载达到均衡，所承载的业务及资源利用率达到最大，每一层的网元都是下一层负载均衡后的子网络。在对当前层的网元进行负载均衡时，在不同网络制式之间进行切换使得每个网元选择有利于网络负载均衡优化的网络制式，保证了整个网络负载能够均衡到最佳状态，并且不影响用户体验。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种多制式移动通信网中基于网络制式切换的层间级联负载均衡方法，在该方法中，多制式移动通信网络负载进行分层处理，使得每一层的负载达到均衡，所承载的业务及资源利用率达到最大，每一层的网元都是下一层负载均衡后的子网络；在对当前层的网元进行负载均衡时，在不同网络制式之间进行切换使得每个网元选择有利于网络负载均衡优化的网络制式。进一步，该方法根据网元所处的层次进行不同网络制式切换的负载均衡，负载均衡完毕的子网作为更上一层次的网元进行上一级的负载均衡，具体包括以下步骤：1)从最底层的网元开始，对网络接入的每个UE随机选择网络制式，并运用当前层次网元垂直切换算法使得UE所处的网络达到负载均衡；2)将网络层次提高一层，记第i层，对该层i的网元按优先级选择某个网络制式；3)运用当前层次网元垂直切换算法调整第i层网络负载；已经负载均衡的第i层网络虚拟化为上一层网络的一个网元，并且i减去1，如未到最顶层，则返回步骤2)。进一步，所述当前层次网元垂直切换算法具体包括：1)新的网元接入，并进行小区检测：当有多制式网络重叠覆盖时，每个小区网络制式不同，多个系统间的负载差异大于门限Th1，且高负载系统的负载大于门限Th2，则启动系统间的负载均衡；2)选择低信号质量的网元：在高负载系统中，随机选择当前信号质量差的网元；3)启动低负载系统的测量：若选择的切换目标小区的绝对信噪比门限条件大于Th3，则选择该网元进行异系统切换；若不满足Th3，则回到步骤1)，选择除此之外的其他网元进行监测；4)重新监测：切换每一个网元之后，重新对各个系统进行小区检测，检查是否依然满足负载均衡的两个条件，即两个系统间的负载差异大于门限Th1，且高负载系统的负载大于门限Th2；5)是否继续：若Step4重新监测之后依然满足负载均衡的两个门限条件，监测是否还有新网元加入，如没有，网络达到负载均衡，结束算法。然后监测是否达到小区所能容纳网元数的容限值，若没达到，则回到Step1，若满足，则说明系统已经满载，结束算法。本专利技术的有益效果在于：在本方法中，多制式移动通信网络负载进行分层处理，使得每一层的负载达到均衡，所承载的业务及资源利用率达到最大，每一层的网元都是下一层负载均衡后的子网络。在对当前层的网元进行负载均衡时，在不同网络制式之间进行切换使得每个网元选择有利于网络负载均衡优化的网络制式，保证了整个网络负载能够均衡到最佳状态，并且不影响用户体验。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进本文档来自技高网...

【技术保护点】
多制式移动通信网中基于网络制式切换的层间级联负载均衡方法，其特征在于：在该方法中，多制式移动通信网络负载进行分层处理，使得每一层的负载达到均衡，所承载的业务及资源利用率达到最大，每一层的网元都是下一层负载均衡后的子网络；在对当前层的网元进行负载均衡时，在不同网络制式之间进行切换使得每个网元选择有利于网络负载均衡优化的网络制式。

【技术特征摘要】
1.多制式移动通信网中基于网络制式切换的层间级联负载均衡方法，其特征在于：在
该方法中，多制式移动通信网络负载进行分层处理，使得每一层的负载达到均衡，所承载的
业务及资源利用率达到最大，每一层的网元都是下一层负载均衡后的子网络；在对当前层的
网元进行负载均衡时，在不同网络制式之间进行切换使得每个网元选择有利于网络负载均衡
优化的网络制式。
2.根据权利要求1所述的多制式移动通信网中基于网络制式切换的层间级联负载均衡
方法，其特征在于：该方法根据网元所处的层次进行不同网络制式切换的负载均衡，负载均
衡完毕的子网作为更上一层次的网元进行上一级的负载均衡，具体包括以下步骤：
1)从最底层的网元开始，对网络接入的每个UE随机选择网络制式，并运用当前层次
网元垂直切换算法使得UE所处的网络达到负载均衡；
2)将网络层次提高一层，记第i层，对该层i的网元按优先级选择某个网络制式；
3)运用当前层次网元垂直切换算法调整第i层网络负载；已经负载均衡的第i层网络虚
拟化为上一层网络的一个网元，并且i减去1，如未到最顶层，则返回步骤2)。
3.根据权利要求2所述的多制式移动...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永刚，张治中，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50