一种智能控制器及分布式室分5G系统多小区负载均衡的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种智能控制器及分布式室分5G系统多小区负载均衡的方法，所述智能控制器包括决策模块，分别与所述决策模块进行通讯连接的业务监控模块、小区频谱利用率监控模块和小区配置模块；所述方法包括如下步骤：步骤1、根据初始条件为小区均匀配置远端单元；步骤2、监控并确定每个远端单元的业务量负载情况；步骤3、监控并确定所有小区的频谱利用率；步骤4、判断是否需要对小区进行重配置，得出重配置信息；步骤5、对当前远端单元和小区的隶属关系进行调整，重新配置小区。本发明专利技术解决了多小区负载不均的问题，极大的提高了系统的频谱和处理能力的利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种智能控制器及分布式室分5G系统多小区负载均衡的方法
本专利技术属于5G通信领域，具体是指一种智能控制器及分布式室分5G系统多小区负载均衡的方法。
技术介绍
分布式小基站是5G时代解决室内覆盖的主要设备形态。5G由于频点高，穿透损耗大，因此很难通过室外宏基站来覆盖室内，只有通过室内小基站来提供优良的室内覆盖和吞吐量。5G分布式小基站由于成本低，覆盖性好，可扩展性强，成为主流的室内覆盖解决方案。如图1所示，一个分布式小基站系统，由以下单元构成，中央单元(CentralUnit)，扩展单元(ExtendedUnit)和远端单元(RemoteUnit)，其中，中央单元负责数据的集中处理，扩展单元负责数据在中央单元和远端单元之间的转发和汇聚，远端单元被部署到室内不同的地点，负责数据和无线信号之间的互相转化，在空口进行发送和接收。一个中央单元连接到多个扩展单元，一个扩展单元连接到多个远端单元。这些单元可以配属于不同的小区。在下行发送数据时，对同属一个小区的远端单元，相同的信号被复制到不同的单元，通过广播实现覆盖。而在上行则是不同的远端单元将接收到的信号发送至扩展单元，在扩展单元处合并，然后不同的扩展单元再将信号汇聚到中央单元，在中央单元处完成合并。为了实现整个系统容量的增加，如图2所示，整个系统往往配置为若干个不同的小区，不同小区之间复用所有的系统带宽和资源。每个小区下面有若干个不同的远端单元。将远端单元配置为不同小区的方法目前一般采用静态配置。比如按照扩展单元的个数和中央单元的处理能力，将一个或者多个扩展单元下面所属的远端单元配置为同一个小区。此种做法在实现和配置上比较简单，但是有性能受限，以及负载分配僵化的缺点，具体如下：这种方案为每个小区均匀地分配了远端单元，因此只有在所有远端单元所需要服务的用户和业务保持大体接近时，才能最有效地利用频谱资源和数据处理能力，但在实际部署中，受到各种原因的限制，无法保证每个远端单元的覆盖范围，或者每个扩展单元连接下所有远端单元的总覆盖范围，以及其中需要服务的用户数和业务量是相同或者是接近的。因为：首先由于部署条件的限制，远端单元不可能是在地理上完全均匀地安装；其次不同的环境传播的距离也不同，信号在不同的环境传播距离不同；最后用户和业务在地理上的分布也不均匀，随着用户的移动，时间的变化，每个位置或者每个远端单元所需要服务的用户和业务量也在改变。在很多时刻，可能出现负载极不均衡的情况，比如某小区内塞满了等待服务的用户，业务流量拥塞，频谱资源不敷使用，但是其他小区内却基本没有用户，频谱资源和数据处理能力闲置。这会造成以下后果：(1)拥塞小区的用户无法获得足够的数据传输带宽，用户体验下降。(2)其余小区空闲，频谱和数据处理能力闲置。从整个系统看，频谱资源利用效率下降。
技术实现思路
本专利技术为解决上述技术问题，提供了一种智能控制器及分布式室分5G系统多小区负载均衡的方法，其解决了传统方案中，因为各小区覆盖范围内所需要服务的用户数和业务量不一致，且随时间变化，带来的负载不均衡，流量拥塞，频谱效率降低的问题。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：技术方案一：一种智能控制器，设置于中央单元上，包括决策模块，分别与所述决策模块进行通讯连接的业务监控模块、小区频谱利用率监控模块和小区配置模块；其中，所述业务监控模块，用于监控每个远端单元的业务量，并汇报给所述决策模块；所述小区频谱利用率监控模块，用于监控每个小区的频谱利用率，并汇报给所述决策模块；所述决策模块，用于根据当前各个远端单元的业务量以及每个小区的频谱利用率，判断是否需要对小区进行重配置；并将重配置信息发送给小区配置模块；所述小区配置模块、用于根据接收的重配置信息，发起用户切换，远端单元重配和用户再切换，进行小区的重新配置。进一步的，所述业务监控模块监控每个远端单元的业务量，并汇报给所述决策模块的具体步骤为：步骤21、确定每个用户所属的远端单元；步骤22、预先设定的窗口时间间隔，计算每个远端单元的业务量；设远端单元的数量为r，远端单元r’服务于u个用户，则远端单元r’上的业务量Tr(r’)则为属于所述远端单元r’的u个用户的业务量之和；其中，r’＝1、2、3、······、r；步骤23、按对所述远端单元的业务量Tr(r’)的值进行滤波，得业务量测量值FilteredTr(r’,t)；步骤24、获得各远端单元的业务量测量值后，业务监控模块将所有远端单元的业务量测量值送给决策模块。进一步的，所述小区频谱利用率监控模块监控每个小区的频谱利用率，并汇报给所述决策模块的具体方法为：步骤31、设小区的数量为c，小区c’的频谱利用率U(c)的确定方法为：在设定的所述窗口时间内，统计所述小区c’被使用的物理资源块个数，并除以所述窗口时间内所有可用的物理资源块总数，即为小区c’的频谱利用率U(c’)，其中c’＝1、2、3、······、c；步骤32、按预先设定的窗口时间间隔获得所有远端单元的频谱利用率U(c’)后，对获得的频谱利用率U(c’)进行滤波，以获得更稳定精确的长期估计，得滤波利用率测量值FilteredU(c’,t)。步骤33、获得各小区的滤波利用率测量值后，小区频谱利用率监控模块将所有小区的滤波利用率测量值传送给决策模块；进一步的，所述决策模块根据当前各个远端单元的业务量以及每个小区的频谱利用率，判断是否需要对小区进行重配置、并将重配置信息发送给小区配置模块的具体方法为：步骤41、首先根据获得的各小区的频谱利用率，找到所述窗口时间内频谱利用率FilteredU(c’,t)最高的小区c’1，将FilteredU(c’1,t)和拥塞门限S1做比较，若FilteredU(c’1,t)大于S1，则进入下一步，否则退出决策过程；步骤42、根据步骤3获得的各小区的频谱利用率，找到所述窗口时间内频谱利用率FilteredU(c’,t)最低的小区c’2，将FilteredU(c’2,t)和空闲门限S2做比较，若FilteredU(c’2,t)小于S2，则进入下一步，否则退出决策过程；步骤43、计算小区c2空闲资源最大可容纳的业务量Δ＝S1-FilteredU(c’2,t)；步骤44、在小区c1所属的远端单元中，寻找一个业务量FilteredTr(r’,t)小于Δ，且Δ-FilteredTr(r’,t)最小的远端单元r’1，将其作为重配置的远端单元r’1；步骤45、获得重配置信息(c’1,c’2,r’1)，并发送给小区配置模块；进一步的，所述小区配置模块根据接收的重配置信息，发起用户切换，远端单元重配和用户再切换，进行小区的重新配置的具体方法为：步骤51、将小区c’1中远端单元r’1下的所有用户切换到远端单元r’1所属的小区c’1中的其他远端单元或者其他相邻小区的远端单元；步骤52、将远端单元r’1配属为小区c’2所有；步骤53、将切换前远端单元r’1下的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能控制器，设置于中央单元上，其特征在于，包括决策模块，分别与所述决策模块进行通讯连接的业务监控模块、小区频谱利用率监控模块和小区配置模块；/n其中，所述业务监控模块，用于监控每个远端单元的业务量，并汇报给所述决策模块；/n所述小区频谱利用率监控模块，用于监控每个小区的频谱利用率，并汇报给所述决策模块；/n所述决策模块，用于根据当前各个远端单元的业务量以及每个小区的频谱利用率，判断是否需要对小区进行重配置；并将重配置信息发送给小区配置模块；/n所述小区配置模块，用于根据接收的重配置信息，发起用户切换，远端单元重配和用户再切换，进行小区的重新配置。/n

【技术特征摘要】
1.一种智能控制器，设置于中央单元上，其特征在于，包括决策模块，分别与所述决策模块进行通讯连接的业务监控模块、小区频谱利用率监控模块和小区配置模块；
其中，所述业务监控模块，用于监控每个远端单元的业务量，并汇报给所述决策模块；
所述小区频谱利用率监控模块，用于监控每个小区的频谱利用率，并汇报给所述决策模块；
所述决策模块，用于根据当前各个远端单元的业务量以及每个小区的频谱利用率，判断是否需要对小区进行重配置；并将重配置信息发送给小区配置模块；
所述小区配置模块，用于根据接收的重配置信息，发起用户切换，远端单元重配和用户再切换，进行小区的重新配置。


2.一种分布式室分5G系统多小区负载均衡的方法，其特征在于，具体包括如下步骤，
步骤1、根据初始条件为小区均匀配置远端单元；
步骤2、监控每个远端单元上所有用户的业务量，确定每个远端单元的业务量负载情况；
步骤3、监控并确定所有小区的频谱利用率，滤波后，获得各小区的频谱利用率平滑值；
步骤4、根据当前各个远端单元的业务量以及每个小区的频谱利用率平滑值，判断是否需要对小区进行重配置，得出重配置信息；
步骤5、根据重配置信息，对当前远端单元和小区的隶属关系进行调整，重新配置小区。


3.根据权利要求2所述的一种分布式室分5G系统多小区负载均衡的方法，其特征在于，
步骤2中，监控每个远端单元上所有用户的业务量，确定每个远端单元的业务量负载情况的具体方法包括如下步骤：
步骤21、确定每个用户所属的远端单元；
步骤22、预先设定的窗口时间间隔，计算每个远端单元的业务量；
设远端单元的数量为r，远端单元r’服务于u个用户，则远端单元r’上的业务量Tr(r’)则为属于所述远端单元r’的u个用户的业务量之和；其中，r’＝1、2、3、······、r；
步骤23、按对所述远端单元的业务量Tr(r’)的值进行滤波，得业务量测量值FilteredTr(r’,t)。


4.根据权利要求3所述的一种分布式室分5G系统多小区负载均衡的方法，其特征在于，步骤21中，确定每个用户所属的远端单元的具体方法为：
当所述分布式室分5G系统使用远端单元不透明的调度策略时，远端单元是中央单元分配给用户的；
当所述分布式室分5G系统使用远端单元透明的调度策略时，远端单元则是对用户服务信号质量最好的远端单元。


5.根据权利要求3所述的一种分布式室分5G系统多小区负载均衡的方法，其特征在于，
在步骤22中，用户u’的业务量Tu(u’)为固定速率业务的业务量和非固定速率业务的业务量之和，其中u’＝1、2、3、······、u；
所述固定速率业务的业务量的确定方法为：将固定速率折算到每一个发送时刻需要发送或者接收对应的bit数，并按照所述用户u’的平均编码调制方式，转化为空口所需要占用的物理资源块个数，即为所述固定速率业务的业务量；
所述非固定速率业务的业务量的确定方法为：在设定的窗口时间内，统计所述用户u’需要发送或者接收对应的总bit数，并除以所述窗口时间内的发送时刻个数，以获得每个发送时刻平均需要发送或者接收对应的bit数，然后，按照所述用户u的平均编码调制方式，转化为空口所需要占用的物理资源块个数，即为非固定速率业务的业务量。


6.根据权利要求3所述的一种分布式室分5G系统多小区负载均衡的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕星哉，刘兴立，林凌峰，
申请(专利权)人：太仓市同维电子有限公司，深圳市共进电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32