專利名稱：一種用于lte網(wǎng)絡的負載均衡方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及移動通信技術(shù)領域,具體涉及ー種用于LTE(Long term evolution,長期演進)網(wǎng)絡中負載均衡的方法。
背景技術(shù)：
LTE技術(shù)作為下一代無線通信技術(shù)標準在網(wǎng)絡速度上相對于以往的通信技術(shù)有了很大的提高，負載均衡技術(shù)在提高LTE網(wǎng)絡容量、避免小區(qū)擁塞、提高網(wǎng)絡資源利用率和降低傳輸時延等方面起著重要的作用。目前，主要通過無線接入控制和切換控制兩個方面來進行負載均衡。一般的無線接入控制方法是通過復雜的算法和系統(tǒng)參數(shù)來使終端進行合理的小區(qū)選擇和重選來均衡網(wǎng)絡的負載，算法和參數(shù)的質(zhì)量不容易得到保證；通過切換控制來進行負載均衡需要知道 切換的源端和目的端負載信息，否則容易造成切換失敗或造成切換的目的端負載過高，因此就需要在不同小區(qū)間交換負載信息，但是卻増加了網(wǎng)絡的信令開銷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目是針對上述技術(shù)問題，提供ー種有效對LTE系統(tǒng)進行負載均衡的方法及LTE終端，可以在LTE終端接入到網(wǎng)絡前就能獲取LTE網(wǎng)絡中網(wǎng)絡節(jié)點eNB (EvolvedNode Base,演進型Node B,即LTE基站)的小區(qū)負載信息,并且終端根據(jù)負載信息選擇最優(yōu)的小區(qū)進行接入，從而確保網(wǎng)絡中各小區(qū)的負載處于相對均衡的狀態(tài)，提高了系統(tǒng)容量和用戶體驗，并且減少了網(wǎng)絡的信令開銷。本發(fā)明的技術(shù)方案為ー種用于LTE網(wǎng)絡的負載均衡方法，包含以下步驟
步驟1，LTE基站判斷小區(qū)的負載狀態(tài)，將相應的負載狀態(tài)信息加入小區(qū)的MIB，通過PBCH廣播小區(qū)的MIB ;所述小區(qū)的負載狀態(tài)為高負載狀態(tài)、中負載狀態(tài)或低負載狀態(tài)；所述MIB為主信息塊，所述PBCH為物理廣播信道；
步驟2，當LTE終端處于系統(tǒng)消息更新時，進入步驟3 ;當LTE終端處于小區(qū)選擇或重選流程時，進入步驟4;
步驟3，LTE終端接收所在小區(qū)的MIB，根據(jù)MIB攜帯的負載狀態(tài)信息判定小區(qū)的負載狀態(tài)，當小區(qū)的負載狀態(tài)為高負載狀態(tài)時進入步驟4，當小區(qū)的負載狀態(tài)為低負載狀態(tài)或中負載狀態(tài)時，LTE終端繼續(xù)駐留在原小區(qū)，結(jié)束流程；
步驟4，LTE終端接收附近所有小區(qū)的主消息塊，根據(jù)每個小區(qū)的MIB攜帯的負載狀態(tài)信息判定小區(qū)的負載狀態(tài)，如果某個小區(qū)的負載狀態(tài)為高負載狀態(tài)，則將該小區(qū)標記為不可用的小區(qū)，如果某個小區(qū)的負載狀態(tài)為低負載狀態(tài)或中負載狀態(tài)，將該小區(qū)的小區(qū)信息和負載狀態(tài)保存在小區(qū)列表中，所述小區(qū)信息包括小區(qū)標識號、頻點號和小區(qū)信號強度；步驟5，LTE終端將步驟4所得小區(qū)列表中所有小區(qū)按照小區(qū)信號強度從大到小進行排序，選擇信號相對較強并且負載相對較低的最優(yōu)小區(qū)執(zhí)行接入。而且，步驟I中，LTE基站判斷小區(qū)的負載狀態(tài)，根據(jù)物理資源利用率、硬件負荷和傳輸網(wǎng)絡層負荷三個指標中的ー個或以上指標判斷。而且，步驟I中，將相應的負載狀態(tài)信息加入MIB實現(xiàn)方式如下，
利用小區(qū)的MIB的spare信元表示小區(qū)負載狀態(tài)，當小區(qū)處于高負載狀態(tài)時將spare的值設置為“0000000011”;當小區(qū)處于中負載狀態(tài)時將spare的值為“0000000010” ；當小區(qū)處于低負載狀態(tài)時將spare的值設置為“0000000001”。而且，步驟3和步驟4中，根據(jù)MIB攜帯的負載狀態(tài)信息判定小區(qū)的負載狀態(tài)實現(xiàn)方式如下，
根據(jù)MIB的spare信元的值判定小區(qū)負載狀態(tài)，如果spare值為“0000000011”時，判定小區(qū)處于高負載狀態(tài)；如果spare值為“0000000010”時,判定小區(qū)處于中負載狀態(tài)；如果spare的值為“0000000001 ”，判定小區(qū)處于低負載狀態(tài)。
而且，步驟5中，選擇信號相對較強并且負載相對較低的最優(yōu)小區(qū)實現(xiàn)方式如下，根據(jù)將步驟4所得小區(qū)列表中所有小區(qū)按照小區(qū)信號強度排序的結(jié)果，判斷排在
第一的小區(qū)的功率跟排在第ニ的小區(qū)的功率是否相等，
如果排在第一的小區(qū)功率跟排在第二個的小區(qū)功率不相等，則判定排在第一的小區(qū)為最優(yōu)小區(qū)；
如果排在第一的小區(qū)功率跟排在第二個的小區(qū)功率相等，則進一歩判斷兩個小區(qū)的負載狀態(tài)，選擇負載相對低的小區(qū)為最優(yōu)小區(qū)。本發(fā)明提供方法簡單可行，僅對現(xiàn)有網(wǎng)絡節(jié)點的已有未使用的信元進行定義即可實現(xiàn)，終端的判定方法也比較簡單；更能有效的進行負載均衡；降低了 LTE終端接入的傳輸時延；提高了網(wǎng)絡的穩(wěn)定性，避免終端頻繁的切換。


圖I是本發(fā)明實施例的流程圖。圖2是本發(fā)明實施例的LTE終端結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
本發(fā)明所設計的用于對LTE網(wǎng)絡進行負載均衡的技術(shù)方案為，在LTE網(wǎng)絡中服務網(wǎng)絡節(jié)點eNB的小區(qū)廣播消息的MIB (Master Information Block,主信息塊)中攜帶小區(qū)的負載信息，通過PBCH (Physical broadcast channel,物理廣播信道)進行廣播。這樣LTE終端收到小區(qū)廣播的負載信息后，可以根據(jù)小區(qū)的信號強度和負載狀態(tài)進行綜合判斷是否要接入并駐留在該小區(qū)。以下結(jié)合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明技術(shù)方案。實施例利用小區(qū)廣播消息進行負載均衡的基本過程為
LTE基站判斷小區(qū)的負載狀態(tài)，將相應的負載狀態(tài)信息加入MIB，通過PBCH廣播主消息
塊；
LTE終端接收附近所有小區(qū)的MIB，根據(jù)每個小區(qū)的MIB攜帯的負載狀態(tài)信息判定小區(qū)的負載狀態(tài)，如果某個小區(qū)的負載狀態(tài)為高負載狀態(tài)，則將該小區(qū)排除掉，如果某個小區(qū)的負載狀態(tài)為低負載狀態(tài)或中負載狀態(tài)，將該小區(qū)的小區(qū)信息和負載狀態(tài)保存在小區(qū)列表中，所述小區(qū)信息包括小區(qū)信號強度；
LTE終端將小區(qū)列表中所有小區(qū)按照小區(qū)信號強度從大到小進行排序，選擇信號相對較強并且負載相對較低的最優(yōu)小區(qū)；
LTE終端接入到最優(yōu)小區(qū)?？紤]到系統(tǒng)消息更新時，可以自動根據(jù)小區(qū)的負載狀態(tài)決定是否進行負載均衡。為提高效率起見，實施例進ー步提出先判斷LTE終端的狀態(tài)，再進行相應處理。如圖I所示，實施例的詳細流程包括以下步驟，具體實施時可利用軟件技術(shù)實現(xiàn)自動運行流程 步驟1，LTE基站判斷小區(qū)的負載狀態(tài)，將相應的負載狀態(tài)信息加入小區(qū)的MIB，通過PBCH廣播小區(qū)的MIB ;所述小區(qū)的負載狀態(tài)為高負載狀態(tài)、中負載狀態(tài)或低負載狀態(tài)。高負載狀態(tài)即過載狀態(tài)。實施例的LTE基站判斷小區(qū)的負載狀態(tài)的方法可以根據(jù)物理資源利用率、硬件負荷或傳輸網(wǎng)絡層負荷三個指標中的ー個來判斷，或者綜合兩個或三個指標來判斷，計算方法和量化指標在此不作限定，本領域的技術(shù)人員可根據(jù)自身的情況預設判斷規(guī)則，實施時LTE基站根據(jù)預設規(guī)則自動判斷小區(qū)的負載狀態(tài)為高負載狀態(tài)、中負載狀態(tài)或低負載狀態(tài)。ー個LTE網(wǎng)絡一般有多個LTE基站，ー個LTE基站可能包含多個LTE小區(qū)，每個小區(qū)的負載狀態(tài)可能不一樣。因此LTE基站對每個小區(qū)分別進行處理，對單個小區(qū)判斷負載狀態(tài)并將相應的負載狀態(tài)信息加入該小區(qū)的MIB。網(wǎng)絡節(jié)點eNB的小區(qū)廣播消息中的MIB信息由24個比特組成，包括下行帶寬(3比特)、PHICH (Physical hybrid-ARQ indicator channel,物理 HARQ 指不信道)資源指不(3比特)、系統(tǒng)巾貞號(8比特)和spare剩余比特(10比特)，因此實施例中通過spare的值表示小區(qū)的負載狀態(tài)。實施例中，LTE基站判斷小區(qū)的負載狀態(tài)后，將相應的負載狀態(tài)信息加入小區(qū)的MIB實現(xiàn)方式如下，
利用小區(qū)的MIB的spare信元表示小區(qū)負載狀態(tài)，當小區(qū)處于高負載狀態(tài)時將spare的值設置為“0000000011”;當小區(qū)處于中負載狀態(tài)時將spare的值為“0000000010” ；當小區(qū)處于低負載狀態(tài)時將spare的值設置為“0000000001”。相應地，后續(xù)步驟3和步驟4中，根據(jù)MIB攜帯的小區(qū)的負載狀態(tài)信息判定小區(qū)的負載狀態(tài)實現(xiàn)方式如下，
根據(jù)MIB的spare信元的值判定小區(qū)負載狀態(tài)，如果spare值為“0000000011”時，判定小區(qū)處于高負載狀態(tài)；如果spare值為“0000000010”時,判定小區(qū)處于中負載狀態(tài)；如果spare的值為“0000000001 ”，判定小區(qū)處于低負載狀態(tài)。步驟2，本步驟判斷LTE終端處于系統(tǒng)消息更新流程還是小區(qū)選擇或重選流程。當LTE終端處于系統(tǒng)消息更新時，進入步驟3 ;當LTE終端處于小區(qū)選擇或重選流程吋，進入步驟4。當LTE終端處于小區(qū)選擇時，采用本發(fā)明提供的負載均衡方式使LTE終端在接入到LTE網(wǎng)絡之前就可以獲取網(wǎng)絡節(jié)點eNB的小區(qū)負載信息，根據(jù)小區(qū)是否處于高負載狀態(tài)以及小區(qū)的信號強度綜合判定是否要接入到該小區(qū)。在LTE終端需要重選小區(qū)吋，實現(xiàn)方
式一致。步驟3，LTE終端接收所在小區(qū)的MIB，根據(jù)MIB攜帯的負載狀態(tài)信息判定小區(qū)的負載狀態(tài)，當小區(qū)的負載狀態(tài)為高負載狀態(tài)時，說明需要重選小區(qū)，進入步驟4，當小區(qū)的負載狀態(tài)為低負載狀態(tài)或中負載狀態(tài)時，LTE終端繼續(xù)駐留在原小區(qū)，結(jié)束流程。
通過LTE基站的廣播，LTE終端可以接收得到所在小區(qū)的MIB。步驟4，LTE終端接收附近所有小區(qū)的主消息塊，根據(jù)每個小區(qū)的MIB攜帯的負載狀態(tài)信息判定小區(qū)的負載狀態(tài)，如果某個小區(qū)的負載狀態(tài)為高負載狀態(tài)，則將該小區(qū)標記為不可用的小區(qū)，如果某個小區(qū)的負載狀態(tài)為低負載狀態(tài)或中負載狀態(tài)，將該小區(qū)的小區(qū)信息和負載狀態(tài)保存在小區(qū)列表中，所述小區(qū)信息包括小區(qū)標識號、頻點號和小區(qū)信號強度。通過LTE基站的廣播，LTE終端可以接收得到附近所有小區(qū)的MIB。小區(qū)標識是小區(qū)的身份ID，用來區(qū)分單個小區(qū)。對附近所有小區(qū)進行這種處理后，得到剰余小區(qū)的小區(qū)列表。步驟5，LTE終端將步驟4所得小區(qū)列表中所有小區(qū)按照小區(qū)信號強度從大到小進行排序，選擇信號相對較強并且負載相對較低的最優(yōu)小區(qū)執(zhí)行接入。
實施例中，選擇信號相對較強并且負載相對較低的最優(yōu)小區(qū)實現(xiàn)方式如下，
根據(jù)將步驟4所得小區(qū)列表中所有小區(qū)按照小區(qū)信號強度排序的結(jié)果，判斷排在第一的小區(qū)的功率跟排在第二的小區(qū)的功率是否相等，如果排在第一的小區(qū)功率跟排在第ニ個的小區(qū)功率不相等，則判定排在第一的小區(qū)為最優(yōu)小區(qū)；如果排在第一的小區(qū)功率跟排在第二個的小區(qū)功率相等，則進一歩判斷兩個小區(qū)的負載狀態(tài)，選擇負載相對低的小區(qū)為最優(yōu)小區(qū)，如果第一小區(qū)的負載高于第二小區(qū)的負載(例如第一小區(qū)為中負載狀態(tài)、第二小區(qū)為低負載狀態(tài))，則判定第二小區(qū)為最優(yōu)小區(qū)，否則判定第一小區(qū)為最優(yōu)小區(qū)(例如第一小區(qū)為中負載狀態(tài)、第二小區(qū)為中負載狀態(tài)，或者第一小區(qū)為低負載狀態(tài)、第二小區(qū)為中負載狀態(tài))。具體實施吋，還可以采用軟件模塊化技術(shù)在現(xiàn)有LTE終端基礎上進行改進，實現(xiàn)用于LTE網(wǎng)絡的負載均衡方法的LTE終端，如圖2所示，包括以下模塊，
小區(qū)捜索模塊101，用于接收LTE終端附近所有小區(qū)的主消息塊，根據(jù)每個小區(qū)的MIB攜帯的負載狀態(tài)信息判定小區(qū)的負載狀態(tài)，如果某個小區(qū)的負載狀態(tài)為高負載狀態(tài)，則將 該小區(qū)標記為不可用的小區(qū)，如果某個小區(qū)的負載狀態(tài)為低負載狀態(tài)或中負載狀態(tài)，將該小區(qū)的小區(qū)信息和負載狀態(tài)保存在小區(qū)列表中，所述小區(qū)信息包括小區(qū)標識號、頻點號和小區(qū)信號強度；
小區(qū)排序模塊102，用于將小區(qū)捜索模塊所得小區(qū)列表中所有小區(qū)按照小區(qū)信號強度從大到小進行排序；
小區(qū)選取模塊103，用于根據(jù)小區(qū)排序模塊所得排序結(jié)果選擇信號相對較強并且負載相對較低的最優(yōu)小區(qū)；
接入模塊104，用于接入到小區(qū)選取模塊所得最優(yōu)小區(qū)。以上所述為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，其他類似于本發(fā)明的思想和原則的方案，例如實現(xiàn)該方法的網(wǎng)絡節(jié)點和終端，均應在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于LTE網(wǎng)絡的負載均衡方法，其特征在于，包含以下步驟步驟1，LTE基站判斷小區(qū)的負載狀態(tài)，將相應的負載狀態(tài)信息加入小區(qū)的MIB，通過PBCH廣播小區(qū)的MIB ;所述小區(qū)的負載狀態(tài)為高負載狀態(tài)、中負載狀態(tài)或低負載狀態(tài)；所述MIB為主信息塊，所述PBCH為物理廣播信道；步驟2，當LTE終端處于系統(tǒng)消息更新時，進入步驟3 ;當LTE終端處于小區(qū)選擇或重選流程時，進入步驟4;步驟3，LTE終端接收所在小區(qū)的MIB，根據(jù)MIB攜帯的負載狀態(tài)信息判定小區(qū)的負載狀態(tài)，當小區(qū)的負載狀態(tài)為高負載狀態(tài)時進入步驟4，當小區(qū)的負載狀態(tài)為低負載狀態(tài)或中負載狀態(tài)時，LTE終端繼續(xù)駐留在原小區(qū)，結(jié)束流程；步驟4，LTE終端接收附近所有小區(qū)的主消息塊，根據(jù)每個小區(qū)的MIB攜帯的負載狀態(tài)信息判定小區(qū)的負載狀態(tài)，如果某個小區(qū)的負載狀態(tài)為高負載狀態(tài)，則將該小區(qū)標記為不可用的小區(qū)，如果某個小區(qū)的負載狀態(tài)為低負載狀態(tài)或中負載狀態(tài)，將該小區(qū)的小區(qū)信息和負載狀態(tài)保存在小區(qū)列表中，所述小區(qū)信息包括小區(qū)標識號、頻點號和小區(qū)信號強度；步驟5，LTE終端將步驟4所得小區(qū)列表中所有小區(qū)按照小區(qū)信號強度從大到小進行排序，選擇信號相對較強并且負載相對較低的最優(yōu)小區(qū)執(zhí)行接入。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述用于LTE網(wǎng)絡的負載均衡方法，其特征在于步驟I中，LTE基站判斷小區(qū)的負載狀態(tài)，根據(jù)物理資源利用率、硬件負荷和傳輸網(wǎng)絡層負荷三個指標中的一個或以上指標判斷。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述用于LTE網(wǎng)絡的負載均衡方法，其特征在于步驟I中，將相應的負載狀態(tài)信息加入MIB實現(xiàn)方式如下，利用小區(qū)的MIB的spare信元表示小區(qū)負載狀態(tài)，當小區(qū)處于高負載狀態(tài)時將spare的值設置為“0000000011”;當小區(qū)處于中負載狀態(tài)時將spare的值為“0000000010” ；當小區(qū)處于低負載狀態(tài)時將spare的值設置為“0000000001”。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述用于LTE網(wǎng)絡的負載均衡方法，其特征在于步驟3和步驟4中，根據(jù)MIB攜帯的負載狀態(tài)信息判定小區(qū)的負載狀態(tài)實現(xiàn)方式如下，根據(jù)MIB的spare信元的值判定小區(qū)負載狀態(tài)，如果spare值為“0000000011”時，判定小區(qū)處于高負載狀態(tài)；如果spare值為“0000000010”時,判定小區(qū)處于中負載狀態(tài)；如果spare的值為“0000000001”，判定小區(qū)處于低負載狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3或4用于LTE網(wǎng)絡的負載均衡方法，其特征在于步驟5中，選擇信號相對較強并且負載相對較低的最優(yōu)小區(qū)實現(xiàn)方式如下，根據(jù)將步驟4所得小區(qū)列表中所有小區(qū)按照小區(qū)信號強度排序的結(jié)果，判斷排在第一的小區(qū)的功率跟排在第ニ的小區(qū)的功率是否相等，如果排在第一的小區(qū)功率跟排在第二個的小區(qū)功率不相等，則判定排在第一的小區(qū)為最優(yōu)小區(qū)；如果排在第一的小區(qū)功率跟排在第二個的小區(qū)功率相等，則進一歩判斷兩個小區(qū)的負載狀態(tài)，選擇負載相對低的小區(qū)為最優(yōu)小區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于LTE網(wǎng)絡的負載均衡方法，包括利用網(wǎng)絡節(jié)點eNB的廣播信道的MIB信息中的空余比特位攜帶小區(qū)的負載狀態(tài)信息，處于系統(tǒng)消息更新且小區(qū)負載高、小區(qū)選擇或重選的終端從網(wǎng)絡節(jié)點接收到該負載狀態(tài)信息后，選擇負載低并且小區(qū)信號相對強的小區(qū)進行接入。本發(fā)明可以使LTE網(wǎng)絡中的各小區(qū)處于相對均衡的狀態(tài)，提高LTE網(wǎng)絡的系統(tǒng)容量、避免了小區(qū)擁塞、提高網(wǎng)絡資源利用率和降低傳輸時延，并提高了和用戶體驗。
文檔編號H04W36/22GK102833789SQ20121034585
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月18日
發(fā)明者羅先禮, 邵鵠, 余剛, 余慶祥, 陳建忠, 顏志凌 申請人:武漢郵電科學研究院