專利名稱：基站組網(wǎng)業(yè)務(wù)量分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信領(lǐng)域，尤其涉及移動(dòng)通信系統(tǒng)中的基站組網(wǎng)業(yè)務(wù)量分配方法。
在早期移動(dòng)通信系統(tǒng)中，由于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)漭^為簡(jiǎn)單，基站(BTS，base transceiverstation)的類型相對(duì)單一，組網(wǎng)和業(yè)務(wù)量分配一般都由人工憑經(jīng)驗(yàn)完成。隨著電信技術(shù)的迅速發(fā)展，基站的種類越來(lái)越多，基站組網(wǎng)的拓?fù)湟苍絹?lái)越復(fù)雜，而且不同類型的基站對(duì)業(yè)務(wù)分配有著各種不同的限制和要求，使用人工組網(wǎng)的方式已經(jīng)無(wú)法保證業(yè)務(wù)分配量的正確性和合理性。美國(guó)專利US04491947中公開了一種多束時(shí)分復(fù)用衛(wèi)星系統(tǒng)中基于業(yè)務(wù)需求動(dòng)態(tài)調(diào)度點(diǎn)路和分組交換的業(yè)務(wù)分配技術(shù)，這項(xiàng)專利也同樣適用于地面移動(dòng)通信系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)分配電路和分組業(yè)務(wù)，但是遺憾的是，該項(xiàng)專利只能完成中心控制組網(wǎng)(星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))的業(yè)務(wù)分配，對(duì)其它類型組網(wǎng)的業(yè)務(wù)分配卻沒(méi)有提出一個(gè)有效的解決方案，而且，對(duì)不同類型的基站在業(yè)務(wù)分配方面的不同要求問(wèn)題，該專利也沒(méi)有解決，從而使得現(xiàn)有的各種類型的基站組網(wǎng)沒(méi)有一個(gè)通用的、行之有效的業(yè)務(wù)分配解決方法，浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源、分配不合理等問(wèn)題經(jīng)常發(fā)生，給網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行帶來(lái)了很多的問(wèn)題。
本發(fā)明的目的是提出一種能夠用于多種類型的基站組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，并可適應(yīng)不同類型的基站對(duì)業(yè)務(wù)分配的不同要求的基站組網(wǎng)業(yè)務(wù)量分配方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法對(duì)各種類型的基站組網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的業(yè)務(wù)量分配，也無(wú)法滿足不同類型基站要求的問(wèn)題。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種基站組網(wǎng)業(yè)務(wù)量分配方法，包括下列步驟(1)將基站組網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成有向無(wú)環(huán)流量圖的流量分配模型；(2)將基站對(duì)組網(wǎng)的限制條件轉(zhuǎn)換成對(duì)流量分配模型的限制條件；(3)求解流量分配模型的最大流量解；(4)判斷所得最大流量解和該基站組網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的合理性；如不合理則轉(zhuǎn)[7]；(5)根據(jù)所得最大流量解分配流量；[6]分配各基站的業(yè)務(wù)量；[7]結(jié)束分配。
所述分配方法步驟(1)中轉(zhuǎn)換的方法包括下列步驟(1)將基站控制器(BSC，base station controller)設(shè)為時(shí)隙流入的源點(diǎn)；(2)取無(wú)窮遠(yuǎn)處某一點(diǎn)為時(shí)隙流出的終點(diǎn)；(3)建立有向邊；(4)確定每條有向邊的時(shí)隙流量上限。
上述轉(zhuǎn)換方法步驟(3)中建立有向邊的規(guī)則為原拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中相連的節(jié)點(diǎn)之間的連線均為有向邊，每個(gè)中間節(jié)點(diǎn)均向終點(diǎn)引出一條有向邊。
上述轉(zhuǎn)換方法步驟(4)中有向邊的時(shí)隙流量上限的確定規(guī)則為從源點(diǎn)到第一個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)隙流量上限為基站控制器到該基站的物理連接的時(shí)隙總?cè)萘?；每?jī)蓚€(gè)中間節(jié)點(diǎn)之間的有向邊的時(shí)隙流量上限為兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間物理連接的時(shí)隙總?cè)萘浚幻總€(gè)中間節(jié)點(diǎn)到終點(diǎn)之間的有向邊的時(shí)隙流量上限為該基站需要占用的時(shí)隙總量。
所述分配方法步驟(2)中所述的轉(zhuǎn)換包括下面三種轉(zhuǎn)換中的一個(gè)或者多個(gè)(1)將基站時(shí)隙點(diǎn)限制轉(zhuǎn)換成流量分配模型中有向邊的時(shí)隙流量下限的限制；(2)將時(shí)隙不交換限制轉(zhuǎn)換成流量分配模型中的限制路徑選擇；(3)將基站時(shí)隙組合限制用分裂有向邊的方式轉(zhuǎn)換成流量分配模型。
所述分配方法步驟(4)中所述的判斷標(biāo)準(zhǔn)為如果源點(diǎn)流入的時(shí)隙流量上限與終點(diǎn)流出的時(shí)隙總流量相等，則得到的最大流量解為有效解；如果源點(diǎn)流入的時(shí)隙流量上限與終點(diǎn)流出的時(shí)隙總流量不相等，則說(shuō)明該基站組網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是不合理的。
所述分配方法步驟[6]中的分配方法是根據(jù)得到的每條有向邊的最大時(shí)隙流量來(lái)確定每個(gè)基站的業(yè)務(wù)量。
本發(fā)明利用流量圖分析技術(shù)的最大流量求解方法，提出了一種基站組網(wǎng)業(yè)務(wù)量分配方法，這種分配方法能夠在復(fù)雜的組網(wǎng)拓?fù)浜投喾N基站對(duì)業(yè)務(wù)的限制條件下找到正確合理、最佳的業(yè)務(wù)量分配方案。具有以下有益效果1.可以應(yīng)用于各種級(jí)別尤其是大容量GSM系統(tǒng)中的組網(wǎng)業(yè)務(wù)分配；2.把各種組網(wǎng)類型(星型、鏈型、樹型和環(huán)型)下的業(yè)務(wù)分配問(wèn)題統(tǒng)一歸結(jié)成同一組網(wǎng)模型的業(yè)務(wù)分配，為不同組網(wǎng)類型的業(yè)務(wù)分配提供了統(tǒng)一的解決方案；3.充分考慮到多種組網(wǎng)限制對(duì)于組網(wǎng)業(yè)務(wù)分配方案的影響，從而使本發(fā)明得到的業(yè)務(wù)分配方案可以滿足各種組網(wǎng)限制；4.本發(fā)明還可以應(yīng)用到GSM網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，由于本發(fā)明能夠快速準(zhǔn)確地判斷出一個(gè)組網(wǎng)方案是否存在合理的業(yè)務(wù)量分配方案，因此在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中可以利用本發(fā)明來(lái)剔除不合理的組網(wǎng)方案，保證組網(wǎng)方案的正確性。


圖1是本發(fā)明所述技術(shù)方案的流程圖。圖2是各種類型基站組網(wǎng)的拓?fù)鋱D。圖3是樹型和環(huán)型組網(wǎng)的有向無(wú)環(huán)圖。圖4是基站組網(wǎng)限制中點(diǎn)限制的示意圖。圖5是基站組網(wǎng)限制中時(shí)隙不交換限制的示意圖。圖6是基站組網(wǎng)限制中時(shí)隙組合分配限制的示意圖。圖7是本發(fā)明所述的一個(gè)基站組網(wǎng)案例。圖8是由圖7所示組網(wǎng)模型得到的組網(wǎng)流量圖。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。在下述說(shuō)明中，Li表示流量下限，Ui表示流量上限，Ei代表有向邊。
圖1顯示了本發(fā)明技術(shù)方案的操作流程，給定一個(gè)組網(wǎng)方案，首先要把組網(wǎng)拓?fù)涓脑斐梢粋€(gè)有向無(wú)環(huán)圖(指由有向邊組成且不包含環(huán)路的圖)，按照業(yè)務(wù)時(shí)隙從BSC逐級(jí)流向各個(gè)BTS的原則，把BSC和BTS、BTS和BTS之間的邊加上標(biāo)識(shí)時(shí)隙流向的方向，因此得到了一個(gè)有向圖，同時(shí)由于各種組網(wǎng)類型星型、鏈型、樹型和環(huán)型都保證了時(shí)隙流向的單向性，不會(huì)出現(xiàn)環(huán)路，實(shí)際上現(xiàn)在得到的就是一個(gè)有向無(wú)環(huán)圖。進(jìn)一步，為了生成相應(yīng)的有向無(wú)環(huán)流量圖，必須設(shè)定一個(gè)源點(diǎn)和一個(gè)終點(diǎn)，令BSC為時(shí)隙流入的源點(diǎn)，取無(wú)窮遠(yuǎn)處某一點(diǎn)為時(shí)隙流出的終點(diǎn)，從各個(gè)BTS引一條有向邊到終點(diǎn)，再根據(jù)各條有向邊的承載業(yè)務(wù)時(shí)隙的能力或者BTS需要完成的業(yè)務(wù)量設(shè)置有向邊上的流量上下限，這樣就有了一個(gè)有向無(wú)環(huán)流量圖。接下來(lái)處理各種組網(wǎng)限制條件，通過(guò)圖4、圖5和圖6描述的方法，可以把多種組網(wǎng)限制轉(zhuǎn)化成對(duì)流量圖中流量上下限的修改或者是最大流量求解方法中可行路徑集的限制，由此得到了一個(gè)滿足各種組網(wǎng)限制的流量圖。利用經(jīng)典的最大流量方法求解上面的流量圖，可以得到一個(gè)最大流量的分配方案，如果求解出的最大流量等于該組網(wǎng)方案要求完成的業(yè)務(wù)總量，那么這個(gè)最大流量分配方案就是當(dāng)前組網(wǎng)的一個(gè)業(yè)務(wù)量分配方案，否則，該組網(wǎng)拓?fù)涞脑O(shè)計(jì)不合理，無(wú)法完成設(shè)計(jì)的業(yè)務(wù)總量，結(jié)束分配，并重新設(shè)計(jì)組網(wǎng)方案。
在圖2所示的基站組網(wǎng)拓?fù)渲校ㄒ韵聨追N類型星型、鏈型、樹型和環(huán)型。其中鏈型可以看作是簡(jiǎn)單的樹型，而星型則可以作為多個(gè)鏈型的組合。這樣，基站的組網(wǎng)問(wèn)題就可以歸結(jié)為樹型和環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的組網(wǎng)問(wèn)題，事實(shí)上，如果在基站的組網(wǎng)方案中考慮到基站之間的級(jí)連時(shí)隙流向，則樹型和環(huán)型組網(wǎng)都是無(wú)環(huán)的有向圖。圖3中所示的就是樹型和環(huán)型組網(wǎng)的無(wú)環(huán)有向圖。
基站組網(wǎng)限制包括點(diǎn)限制、時(shí)隙不交換限制和時(shí)隙組合分配限制三種，圖4、圖5和圖6就是將三種組網(wǎng)限制轉(zhuǎn)換成對(duì)組網(wǎng)流量分配限制的示意圖。對(duì)這些限制的處理思路是把所有組網(wǎng)限制轉(zhuǎn)化為對(duì)一個(gè)等價(jià)的組網(wǎng)流量圖中流量上下限的調(diào)整和流量圖求解最大流量方法中可行路徑集的限制，這樣處理既能保證等價(jià)組網(wǎng)流量圖的最大流量解滿足所有的組網(wǎng)限制，同時(shí)又不影響最大流量求解方法對(duì)等價(jià)的流量圖進(jìn)行求解。
點(diǎn)限制一般是由于某個(gè)節(jié)點(diǎn)的基站對(duì)業(yè)務(wù)有特殊要求，限定某幾個(gè)時(shí)隙必須級(jí)連給下一級(jí)使用或者給本級(jí)基站使用。在圖4所示的點(diǎn)限制示意圖中，L*1＝L1+1，U*1＝U1；L*2＝L2+1，U*2＝U2。在帶點(diǎn)限制的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，BTSi的某一個(gè)時(shí)隙需要級(jí)連到BTSj。實(shí)際上只要在第一個(gè)有向邊E1和第二個(gè)有向邊E2上的流量下限Li都增加一個(gè)時(shí)隙，那么就保證了BTSj要求從BTSi級(jí)連的一個(gè)時(shí)隙，等價(jià)的組網(wǎng)模型見(jiàn)圖4。這樣，通過(guò)修改流量圖中某些有向邊的流量下限就可以完全消除了點(diǎn)限制，由此再應(yīng)用最大流量方法求解新的組網(wǎng)模型而得到的業(yè)務(wù)量分配方案就完全滿足了所有點(diǎn)限制的要求。
圖5所示的是時(shí)隙不交換限制的示意圖，如果某一級(jí)的基站(BTSi)需要實(shí)現(xiàn)斷電旁路功能，那么所有通過(guò)這一級(jí)的基站的時(shí)隙接續(xù)都要求滿足時(shí)隙不交換的限制，如E1上的時(shí)隙業(yè)務(wù)必須流向E3而不能流入E4，而E2上的業(yè)務(wù)流向E4但不能流向E3。為了滿足這個(gè)限制，可以通過(guò)對(duì)流量圖最大流量求解方法中所有可行路徑的選擇增加限制，即在總的可行路徑集中排除所有包含第一有向邊E1和第四有向邊E4或第二有向邊E2和第三有向邊E3的可行路徑，只保留包含第一有向邊E1和第三有向邊E3或第二有向邊E2和第四有向邊E4或者都不包含的可行路徑。這樣，就可以同時(shí)滿足時(shí)隙不交換限制又不改變?cè)瓉?lái)的組網(wǎng)流量模型，從而保證了最后求解得到的組網(wǎng)業(yè)務(wù)分配方案滿足所有的時(shí)隙不交換限制。
圖6所示的是時(shí)隙組合分配限制示意圖，在某些類型的BTS中為了方便完成通話控制和正常通話功能，要求業(yè)務(wù)分配時(shí)固定幾個(gè)時(shí)隙捆綁在一起分配，然后BTS可以根據(jù)需要決定這幾個(gè)時(shí)隙作為控制信道或者業(yè)務(wù)信道。圖6所示的組網(wǎng)中要求連接到E1上的三個(gè)時(shí)隙組合分配給下一級(jí)的基站(BTSk)。其中，L*1＝3，U*1＝3，L*2＝0，U*2＝3，且選擇可行路徑時(shí)排除所有包含E1E*2和E*1E2的有向邊。為此，分裂有向邊E1為E1和E*1，分裂有向邊E2為E2和E*2，按照?qǐng)D示分別修改E1、E*1、E2和E*2上的流量上限和下限，同時(shí)對(duì)流量圖最大流量求解方法中所有可行路徑的選擇增加限制，即在總的可行路徑集中剔除所有包含E1E*2和E*1E2的可行路徑，只保留包含E1E2和E*1E*2或者都不包含的可行路徑。由此再通過(guò)求解等價(jià)的組網(wǎng)流量圖可以得到滿足這個(gè)時(shí)隙組合分配限制的業(yè)務(wù)分配方案。
圖7是一個(gè)基站組網(wǎng)業(yè)務(wù)分配的案例，假設(shè)每條物理連線的業(yè)務(wù)量的上限為31個(gè)時(shí)隙，BTS1的業(yè)務(wù)量為10個(gè)時(shí)隙，BTS2的業(yè)務(wù)量為4個(gè)時(shí)隙，BTS3的業(yè)務(wù)量為12個(gè)時(shí)隙，BTS4的業(yè)務(wù)量為11個(gè)時(shí)隙，BTS5的業(yè)務(wù)量為3個(gè)時(shí)隙。那么按照以上步驟可以得到一個(gè)等價(jià)的組網(wǎng)流量圖(如圖8)，再利用求解最大流量圖的經(jīng)典方法可以得到流量圖的最大業(yè)務(wù)流量分配方案，比較最大業(yè)務(wù)流量與業(yè)務(wù)總量，如果最大業(yè)務(wù)流量低于業(yè)務(wù)總量，則當(dāng)前的基站組網(wǎng)拓?fù)湓O(shè)計(jì)不合理無(wú)法完成指定業(yè)務(wù)總量的分配；最大業(yè)務(wù)流量如果等于業(yè)務(wù)總量，那么，該流量圖的流量分配方案就是基站組網(wǎng)的業(yè)務(wù)分配方案，由此逐級(jí)接續(xù)業(yè)務(wù)時(shí)隙就完成了復(fù)雜基站組網(wǎng)下的業(yè)務(wù)量分配。
本發(fā)明提出的基站組網(wǎng)業(yè)務(wù)分配方法應(yīng)用于移動(dòng)通訊系統(tǒng)中基站組網(wǎng)的業(yè)務(wù)分配，能夠處理多種組網(wǎng)拓?fù)漕愋?，同時(shí)也可以滿足組網(wǎng)中各種組網(wǎng)限制，迅速準(zhǔn)確地找到最佳的業(yè)務(wù)分配方案。另外，由于本發(fā)明具有一定的普遍性，可以廣泛地應(yīng)用于各種移動(dòng)通訊系統(tǒng)GSM、GPRS和CDMA等。
權(quán)利要求
1.一種基站組網(wǎng)業(yè)務(wù)量分配方法，包括下列步驟(1)將基站組網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成有向無(wú)環(huán)流量圖的流量分配模型；(2)將基站對(duì)組網(wǎng)的限制條件轉(zhuǎn)換成對(duì)流量分配模型的限制條件；(3)求解流量分配模型的最大流量解；(4)判斷所得最大流量解和該基站組網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的合理性；如不合理則轉(zhuǎn)[7]；(5)根據(jù)所得最大流量解分配流量；[6]分配各基站的業(yè)務(wù)量；[7]結(jié)束分配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基站組網(wǎng)業(yè)務(wù)量分配方法，其特征在于，步驟(1)中進(jìn)行轉(zhuǎn)換的方法包括下列步驟(1)將基站控制器轉(zhuǎn)換成時(shí)隙流入的源點(diǎn)；(2)取無(wú)窮遠(yuǎn)處某一點(diǎn)為時(shí)隙流出的終點(diǎn)；(3)建立有向邊；(4)確定每條有向邊的時(shí)隙流量上限。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基站組網(wǎng)業(yè)務(wù)量分配方法，其特征在于，所述步驟(3)中建立有向邊的規(guī)則為原拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中相連的節(jié)點(diǎn)之間的連線均為有向邊，每個(gè)中間節(jié)點(diǎn)均向終點(diǎn)引出一條有向邊。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基站組網(wǎng)業(yè)務(wù)量分配方法，其特征在于，所述步驟(4)中有向邊的時(shí)隙流量上限的確定規(guī)則為從源點(diǎn)到第一個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)隙流量上限為基站控制器到該基站的物理連接的時(shí)隙總?cè)萘?；每?jī)蓚€(gè)中間節(jié)點(diǎn)之間的有向邊的時(shí)隙流量上限為兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間物理連接的時(shí)隙總?cè)萘?；每個(gè)中間節(jié)點(diǎn)到終點(diǎn)之間的有向邊的時(shí)隙流量上限為該基站需要占用的時(shí)隙總量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基站組網(wǎng)業(yè)務(wù)量分配方法，其特征在于，所述步驟(2)中的轉(zhuǎn)換是指將基站時(shí)隙點(diǎn)限制轉(zhuǎn)換成流量分配模型中有向邊的時(shí)隙流量下限的限制。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基站組網(wǎng)業(yè)務(wù)量分配方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)化方法是在第一個(gè)有向邊(E1)和第二個(gè)有向邊(E2)上的流量下限都增加一個(gè)時(shí)隙。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基站組網(wǎng)業(yè)務(wù)量分配方法，其特征在于，所述步驟(2)中的轉(zhuǎn)換是指將時(shí)隙不交換限制轉(zhuǎn)換成流量分配模型中的限制路徑選擇。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基站組網(wǎng)業(yè)務(wù)量分配方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換方法是在總的可行路徑集中，排除所有包含第一有向邊(E1)和第四有向邊(E4)或第二有向邊(E2)和第三有向邊(E3)的可行路徑，只保留包含第一有向邊(E1)和第三有向邊(E3)或第二有向邊(E2)和第四有向邊(E4)或者都不包含的可行路徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基站組網(wǎng)業(yè)務(wù)量分配方法，其特征在于，所述步驟(2)中的轉(zhuǎn)換是指將基站時(shí)隙組合限制用分裂有向邊的方式轉(zhuǎn)換成流量分配模型。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基站組網(wǎng)業(yè)務(wù)量分配方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換方法為分裂有向邊，并修改有向邊的流量上限和下限，同時(shí)對(duì)流量圖最大流量求解方法中所有可行路徑的選擇增加限制。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基站組網(wǎng)業(yè)務(wù)量分配方法，其特征在于，所述步驟(4)中的判斷標(biāo)準(zhǔn)為如果源點(diǎn)流入的時(shí)隙流量上限于終點(diǎn)流出的時(shí)隙總流量相等，則得到的最大流量解為有效解；如果源點(diǎn)流入的時(shí)隙流量上限于終點(diǎn)流出的時(shí)隙總流量不相等，則說(shuō)明該基站組網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是不合理的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基站組網(wǎng)業(yè)務(wù)量分配方法，其特征在于，所述步驟[6]中的分配方法是根據(jù)得到的每條有向邊的最大時(shí)隙流量來(lái)確定每個(gè)基站的業(yè)務(wù)量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基站組網(wǎng)業(yè)務(wù)量分配方法，包括(1)將基站組網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)抽象成有向無(wú)環(huán)流量圖的流量分配模型；(2)將基站對(duì)組網(wǎng)的限制條件轉(zhuǎn)換成對(duì)流量分配模型的限制條件；(3)求解流量分配模型的最大流量解；(4)判斷所得最大流量解和該基站組網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的合理性；(5)在流量分配完成的基礎(chǔ)上，完成各基站的業(yè)務(wù)量分配。本發(fā)明能夠?qū)Ω鞣N類型的基站組網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的業(yè)務(wù)量分配，并可適應(yīng)不同類型的基站對(duì)業(yè)務(wù)分配的不同要求。
文檔編號(hào)H04W16/22GK1450820SQ0112645
公開日2003年10月22日 申請(qǐng)日期2001年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月14日
發(fā)明者龔明 申請(qǐng)人:深圳市中興通訊股份有限公司