CN1319316A

CN1319316A - 在移动台控制的小区选择环境下的小区负载共享

Info

Publication number: CN1319316A
Application number: CN 99811174
Authority: CN
Inventors: P·O·O·比约尔肯; L·E·维斯特贝里
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1998-09-22
Filing date: 1999-09-14
Publication date: 2001-10-24
Also published as: BR9913997A; EP1116402A1; WO2000018164A1; CA2344498A1; AU6490899A

Abstract

揭示了在移动台控制的小区选择环境下,诸如在无线分组数据系统(100)中,用于实施小区负载共享的方法和系统,其中动态系统信息(例如,SI消息)被使用来使得MS能够“感知”依赖于系统负载的小区边界(108)。实际上,系统信息消息中的小区选择参量是与在各个小区(BTS A,BTS B)中负载的分布有关的。这样,在过载的小区(BTS B)中的移动台(116,118)(它们负责它们自己的小区选择)可被促进选择另一个、较少负载的小区(BTS A)。

Description

在移动台控制的小区选择环境下的小区负载共享

发明背景

发明技术领域

本发明一般涉及无线电信领域，具体地，本发明涉及在移动台控制的小区选择环境下(诸如在无线分组数据系统中)使能实施小区负载共享的方法和系统。

相关技术描述

在新的一代无线数据通信业务中，诸如在全球移动通信系统(GSM)中的通用分组无线业务(GRPS)，将数据分组通过无线空中接口在基站收发信机(BTS)与移动台(MS)之间传送。该无线系统使用已知的蜂窝结构(例如，像在GSM中那样)，其中每个BTS被分配覆盖一定的地理服务区域(小区)。这样，每个BTS负责与在其小区中运行的所有的MS通信。典型地(但不总是)，一个BTS(例如，BTS A)的小区包括地理区域，在系统的所有BTS中，该BTS在该地理区域中提供最好的无线链路质量。其中将MS改变通信从BTS A到BTS B的边界称为小区A与小区B之间的小区边界。

在蜂窝数据通信系统中，由用户(MS)产生的业务负载随时变化。这个事实表示无线网络为了补偿业务峰值需要被做成过大的尺寸。在任何给定的时间，通常有些小区中现有的负载太高而不能为这些小区中的MS提供适当的服务质量，而同时，相邻的小区可以具有过剩的容量。在这种情形下，允许在拥塞的小区中的某些MS连接到正经受较小的负载的、相邻的小区是有利的。这种方法通常称为“小区负载共享”，可被使用于传统的蜂窝语音通信系统中(例如，GSM)。

实际上，在蜂窝无线系统中有两种方法来监管小区选择：MS控制的小区选择和网络控制的小区选择。对于MS控制的小区选择，确定最适合连接到哪个BTS是MS的责任。这样，MS考虑它已取得的任何一种信息(无线电条件，接收信号强度，业务容量，以及可能地，在系统信息消息中的附加信息等等)，作为加到预先确定的小区选择算法的输入。小区选择算法的输出表示MS应当连接到的小区。

对于网络控制的小区选择，网络命令MS连接到某个BTS(小区)。对于网络控制的小区选择的必要的条件是，每个MS不断地提供测量报告给网络。实际上，该测量报告通知网络，报告的MS如何根据它们的信号强度和无线链路质量感知候选的BTS或小区。

这两种小区选择方法具有各自的优点和缺点。例如，网络控制的小区选择(也称为“定位”)的主要优点在于，可以使用相对较智能的小区选择算法。这样，网络可以使用它具有的、可供使用的信息资源，不单是无线链路条件，也包括在每个小区中的负载、缓存的数据分组、与用户的业务联系的质量、最佳的本地区域等等。网络控制的小区选择，例如，被使用于电路交换的GSM中。

网络控制的小区选择的最大缺点是对于所涉及到的网络的增加的复杂性，以及每个MS必须定期地提供测量报告给网络。不幸地，该测量报告使用上行链路带宽，所以，实际上降低了系统的容量。增加的复杂性是由于网络必须监管对于每个工作的MS的定位程序。

另一方面，对于MS控制的小区选择，每个MS负责它自己的小区选择程序。在GPRS配置中，系统可使用MS控制的或网络控制的小区选择。然而，由于下面描述的理由，更多半地，MS控制的小区选择将是大多数将来的GPRS网络选择的方法。

有关的现有技术集中在使用网络控制的小区选择方法的系统中小区负载共享。在这样的系统中，工作的MS借以选择另一个小区的方法总是由网络发出的小区重新选择(即，“越区切换”)命令起动的。通过使用这样的小区负载共享方法，在拥塞期间，网络可识别在拥塞的小区中的候选的MS，并通过发出对于专用小区(即，不太拥塞的小区)的重新选择命令，来引导这些MS连接到不太拥塞的小区。这样，哪个MS移到另一个小区，或在哪里或何时移动它们的细节，实际上是实施的问题。

上述的现有技术的小区负载共享的方法的主要缺点在于，它们不能被使用于具有MS控制的小区选择的系统中。因此，在其中可以使用网络控制的或MS控制的小区选择的、诸如GPRS那样的系统中，该现有技术小区负载共享方法不能结合那些系统的MS控制的小区选择部分被使用。存在这个缺点是因为网络没有关于每个MS的各个无线电环境的信息(没有测量报告发送到网络)。而且，在具有严格的MS控制的小区选择的系统中，作出选择新的小区的决定是MS的责任，而不是网络的责任。另一方面，该MS不知道关于总的负载情形、当前拥塞水平、或系统中排队的长度。因此，MS本身不能监管小区负载共享。

另外，这个缺点在诸如GPRS这样的双模式小区选择系统中施加了严格的限制。然而，由于先前描述的网络控制的小区选择方法的这种缺点，MS控制的小区选择方案多半仍旧是大多数GPRS网络中选择的方法。

发明概要

按照本发明的最佳实施例，提供了在MS控制的小区选择环境下，诸如在无线分组数据系统中，用于实施小区负载共享的方法和系统，其中动态系统信息(例如，SI消息)被用来使得MS能够感知依赖于系统负载的小区边界。实际上，在该系统信息消息中的小区选择参量是与在各个小区中负载的分布有关。这样，在过载的小区中的MS(它们负责它们自己的小区选择)可被促进选择另一个、较少负载的小区。

本发明的一个重要的技术优点在于，提供了一种在其中也使用MS控制的小区选择的系统中使用小区负载共享的方法。

本发明的另一个重要的技术优点在于，它使得只具有MS控制的小区选择的系统也能够使用小区负载共享。

本发明的再一个重要的技术优点在于，在可以在网络控制的和MS控制的小区选择模式之间进行选择的系统(例如，GPRS)中，当系统正运行在MS控制的小区选择模式时，可以使用小区负载共享。

本发明的又一个重要的技术优点在于，它使得在无线分组数据系统(例如，GPRS)中能够使用负载共享，来增加容量和避免拥塞，而不因测量报告业务造成上行链路超载。

附图简述

当结合附图参照以下的详细说明时，可以更全面地了解本发明的方法和设备，其中：

图1是显示可被使用来实施本发明的示例性系统的图；

图2是进一步显示图1所示的示例性系统是如何被使用来实施本发明的图的；以及

图3是显示系统信息消息是如何被使用来实施本发明的最佳实施例的。

附图详细说明

通过参照图1-3可最好地了解本发明的最佳实施例和它的优点，相同的数字被使用于各个附图的相同的和相应的部分。

实际上，按照本发明的最佳实施例，提供了在无线分组数据系统中用于共享小区负载的方法和系统，其中动态系统信息(例如，以SI消息的形式)被使用来使得MS能够感知取决于系统负载的小区边界。对于MS控制的小区选择，网络通过把相关的小区选择参量包括在系统信息消息中，确定小区边界。系统信息消息可被广播到网络中所有的MS，或专门被发送到在过载的小区中选择的一个或多个MS的组。小区选择参量包含关于可被应用到测量的信号强度、门限值、小区优先权等等的偏移的信息。对于GPRS，这样的小区选择参量可以在GSM技术规范GSM 05.08，版本6.0.0中找到。这样，对于这个示例性实施例，在系统信息消息中的小区选择参量与各个小区中负载的分布有关。这样，在过载小区中的MS(它们负责它们自己的小区选择)可被推动来选择替换的、较少负载的小区。如上所述，系统信息消息可以在广播信道上被发送，或专门被发送到在过载的小区中选择的的子集。

具体地，图1是显示可被使用来实施本发明的示例性系统100的图。系统100优选地是采用MS控制的小区选择的系统，以及可以是无线分组数据系统或分组交换系统，诸如GPRS。示例的无线分组数据系统100可以结合电路交换系统运行，诸如GSM，数字-高级移动电话系统(D-AMPS)，或能够支持无线分组数据系统或业务的任何其他系统。系统100包括多个基站或BTS，诸如BTS A(102)和相邻的BTSB(104)。BTS A定义一个小区(A)，以及BTS B定义一个小区(B)。点线106代表在小区A与小区B之间的小区背景，其中觉察到(到移动终端或MS)小区A的信号强度等于小区B的信号强度(即，SS_A=SS_B)。对于GSM和类似的系统，可以假定基站控制器(BSC)被连接到所示的两个BTS A 102和B 104和控制这两个BTS的功能。

对于相对较低的业务负载情形，被包含在广播或发送到所示的移动终端110-118系统信息消息(例如，在GSM和GPRS中的SI消息)中的小区选择参量，规定2dB的偏移，它被加到MS测量的、来自BTSA102的信号强度(即，SS_A+2dB=SS_B)，以便形成(实线)小区边界108。正如这个示例性情形所显示的，三个移动终端(110,112,114)一开始连接到BTS A 102，而两个移动终端(116,118)连接到BTS B104。

图2的显示类似于图1，除了在图2中所示的情形中，连接到BTSB 104的移动终端比连接到BTS A 102的移动终端多。例如，三个移动终端(110,112,114)连接到BTS A 102，而七个移动终端(116-128)连接到BTS B 104。这样，对于这个情形可以假定，小区B中的负载是使得不再有足够的业务质量(例如，GPRS中的QoS)提供给小区B中的分组数据系统用户。然而，同时可以假定，在相邻的小区A中有绰绰有余的无线资源可提供用于适当的业务。

图3是显示系统信息消息是如何被使用来实施本发明的最佳实施例的。对于图3所示的情形，系统100的网络发送系统信息消息(通过BSC和一个或多个BTS A和B)，它们包含适当的小区参量，这样起作用的移动终端把4dB的偏移加到小区B的感知的信号强度(即，SS_A+4dB=SS_B)。实际上，由于偏移，对于受影响的移动终端，在小区A和B之间的小区边界看来似乎向小区B移动，由此，小区A实际上比起以前覆盖更大量的移动终端。例如，因为在系统信息消息中接收的4dB偏移，五个移动终端(110-118)现在看来似乎被小区A覆盖，以及另五个移动终端(120-128)现在似乎被小区B覆盖。

在MS控制的小区选择环境下可被使用来把上述的偏移传送给一个或多个移动终端的系统信息消息的一个例子是GPRS小区选择参量信息单元，正如在GSM技术规范GSM 04.60，版本6.0.0(1998年6月)的11.2.19节中规定的。信息单元可以在小区A中的分组广播控制信道(PBCCH)上，或在小区A中一个或多个分组相关的控制信道(PACCH)上，被传送到在小区A中的所有的移动终端或移动终端的一个子集。对于被规定为与小区A相邻的小区的每个小区，信息单元可以包含5比特信息单元GPRS_RESELECT_OFFSET，它规定在“C31/C32”准则中要被使用的偏移，或偏差，该准则是在对于MS控制的小区重新选择的GPRS中被使用的。这个偏移或偏差值对于不同的小区可以是不同的，因此，可被使用来移动在两个小区之间(例如，A与B之间)的MS感知的边界。例如，对于驻留在小区A中的移动终端，通过在上述的系统信息单元中设置五个相应的比特为“01100”(+4dB)，可以把4dB的偏移值加到小区B的排位准则，C32。当系统信息单元在小区A中在广播信道上被发送时(或当在小区A中在一个或多个修改控制信道上被发送时)，接收的移动终端感知在小区C与小区B之间的小区边界(本例中的108)，正如相对于等信号强度边界(106)移动4dB。为了避免其中从小区A选择小区B的移动终端立即返回到小区A的一种情形，在小区B中相应的系统信息单元(即，控制在小区A和小区B之间的小区边界的单元，正如从小区B看到的)可随之被设置。

可被使用来输送上述的偏移的系统信息消息的再一个例子可在不使用PBCCH的GSM/GPRS系统中找到。在这样的系统中，在空闲模式中GSM移动终端和工作在任何模式中GPRS移动终端的MS控制的小区选择，可以使用GSM SI消息小区选择参量信息单元，正如在GSM技术规范GSM 04.08，版本6.1.1(1998年8月)的10.5.2.34节中规定的。SI 3其余八位位组(Rest Octets)信息单元是包含“CELL_RESELECT_OFFSET”信息区的类型5信息单元。CELL_RESELECT_OFFSET是被包括在所谓的用于小区的“C2”准则内的偏移值(以dB计)。这个偏移或偏差值对于不同的小区可以是不同的，因此可被使用来移动两个小区之间(例如A和B之间)的、MS感知的边界。例如，4dB的CELL_RESELECT_OFFSET偏移值可通过发送在小区A中在BCCH信道上发送的系统信息3 Rest Octets(其余八位位组)中的CELL_RESELECT_OFFSET信息单元中的相应的比特图案，而作为偏移被加到对于小区A的C2准则中。然而，这个示例性情形假定，在小区B中在BCCH信道上发送的系统信息3 RestOctets(其余八位位组)中的CELL_RESELECT_OFFSET区相应于小区B中OdB的偏移或偏差。

因此，在以上的两个例子中，按照本发明的优选实施例，由发送的系统信息消息中的小区参量引起的偏移使得在小区B中的、接近小区A的边界的移动终端(例如，移动终端116和118)把小区A排位为比起小区B的连接更好的小区。所以，这两个移动终端(例如，通过传统的越区切换程序过程)实施从小区B到小区A的改变。结果是，负载(移动终端业务)从小区B移动到小区A，以使得在小区A和小区B中可提供足够的业务量给用户(如图3所示)。如果在小区A和/或小区B中的负载改变，则系统信息消息中的小区参量可被改变，偏移随之被改变，以便补偿负载的改变。通过这样动态地使用系统信息消息的内容，网络可移动相邻的小区边界，以便调节负载分布的改变。这样，本发明提高了蜂窝系统在网络中本地拥塞期间保持足够的业务量的能力。

因此，按照本发明的教导，有多种负载条件，能触发发送的系统信息的改变，造成MS感知的小区边界的移动。例如，相关的负载可以涉及到(1)小区中总的用户的数目，(2)小区中总的工作的用户的数目，(3)小区中总的工作的用户的数目与小区中信道数目的比值，(4)小区中排队的数据分组的总数与小区中信道数目的比值，(5)小区中可提供的QoS的测量值(例如，每个用户的带宽，可以完成的、对于用户的QoS约定的部分)等等。而且，可造成的小区边界移动并不限于在所谓的宏小区之间的边界，而可以包括各种不同类型的小区之间的边界，例如，微小区和宏小区，微微小区和微小区等等。

在本发明的不同的方面，在规定的网络中所有的小区中的系统信息是动态信息。通过在任何给定的时间使用动态信息，网络可以(对于任何给定的临时负载分布)使得提供给整个区域的分组数据业务用户的业务质量最佳化。为了得到这个能力，按照本发明，系统信息(从网络广播的，或发送的)可以根据每个小区中移动终端的数目、每个小区中安排的数据分组的数目、每个小区中的用户感知的质量、每个小区中的分组延时等等，而被作出。这样，网络算法(例如，由在基站控制器BSC，或移动业务交换中心MSC中的处理器执行)可被使用来得出适当的、带有所包括的偏移值的系统信息消息，以及把该消息引导到专门的MS或把消息广播到所有相关的MS。

虽然以上在GSM分组数据业务(例如，GPRS)的示例性方面描述了本发明，但本发明可被应用于任何的、可以使用系统信息作为加到MS控制的小区选择算法的输入的蜂窝无线系统。而且，本发明可被应用于任何的、可以运行在MS控制的小区选择模式的蜂窝无线系统。这样的系统可以包括，例如，GSM中的GPRS，D-AMPS中的GPRS,IS-95系统，蜂窝无线卫星系统，以及通用移动电话系统(UMTS)，和现在的与将来的扩频和宽带码分多址(WCDMA)系统。

虽然在附图上表示和在以上的详细说明中描述了本发明的方法和设备的最佳实施例，但将会看到，本发明并不限于所揭示的实施例，而是能够作出多种重新安排、修改和替换，而不背离由以下的权利要求阐述和规定的本发明的精神。

Claims

1．在MS控制的小区选择环境下，一种用于共享小区负载的方法，包括以下步骤：

确定第一小区中的第一负载和相邻的小区中的第二负载；

如果所述第一负载大于预定数值，则产生包括至少一个小区选择参量的系统信息消息；

把所述系统信息消息传送到在所述第一小区中的至少一个移动终端；以及

响应于所述至少一个小区的选择参量，将所述至少一个移动终端连接到所述相邻的小区。

2．如权利要求1的方法，其中所述至少一个小区选择参量包括小区选择偏移值。

3．如权利要求1的方法，其中所述至少一个小区选择参量包括小区选择信号强度门限值。

4．如权利要求1的方法，其中所述至少一个小区选择参量包括小区选择小区优先权值。

5．如权利要求1的方法，其中所述至少一个小区选择参量包括影响由所述至少一个移动终端作出的关于选择哪个小区的决定的参量。

6．如权利要求1的方法，其中所述移动台控制的小区选择环境包括无线分组数据网络。

7．如权利要求1的方法，其中所述移动台控制的小区选择环境包括GPRS网络。

8．如权利要求1的方法，其中所述系统信息消息包括CELL_RESELECT_OFFSET信息区。

9．如权利要求1的方法，其中所述系统信息消息包括GPRS SI消息。

10．如权利要求1的方法，其中所述传送步骤包括在广播控制信道上广播系统信息消息。

11．如权利要求1的方法，其中所述传送步骤包括在专用信道上发送所述系统信息消息到所述至少一个移动终端。

12．如权利要求1的方法，其中所述第一负载包括小区中总的用户数与所述小区中信道数的比值。

13．如权利要求1的方法，其中所述第一负载包括小区中总的用户数。

14．如权利要求1的方法，其中所述第一负载包括小区中工作的用户的总数。

15．如权利要求1的方法，其中所述第一负载包括小区中工作的用户总数与所述小区中信道数的比值。

16．如权利要求1的方法，其中所述第一负载包括小区中排队的数据分组的总数与所述小区中信道数的比值。

17．如权利要求1的方法，其中所述第一负载包括小区中可提供的QoS的测量值。

18．如权利要求17的方法，其中所述QoS包括每个用户的带宽。

19．如权利要求17的方法，其中所述QoS包括至少一个可以完成的、对于用户的QoS约定。

20．在移动台控制的小区选择环境下，一种用于共享小区负载的系统，包括：

第一基站，用于规定第一小区；

第二基站，用于规定第二小区，所述第二小区与第一小区相邻；

至少一个移动终端，被连接到所述第一基站；

用于确定第一小区中的第一负载和相邻的小区中的第二负载的装置；

用于确定所述第一负载是否大于预定数值，以及如果是的话，产生包括至少一个小区选择参量的系统信息消息的装置；

用于把所述系统信息消息传送到在所述第一小区中的至少一个移动终端的装置；以及

用于响应于所述至少一个小区选择参量，把所述至少一个移动终端连接到所述相邻的小区的装置。

21．如权利要求20的系统，其中所述至少一个小区选择参量包括小区选择偏移值。

22．如权利要求20的系统，其中所述至少一个小区选择参量包括小区选择信号强度门限值。

23．如权利要求20的系统，其中所述至少一个小区选择参量包括小区选择小区优先权值。

24．如权利要求20的系统，其中所述至少一个小区选择参量包括影响由所述至少一个移动终端作出的关于选择哪个小区的决定的参量。

25．如权利要求20的系统，其中所述移动台控制的小区选择环境包括无线分组数据网络。

26．如权利要求20的系统，其中所述移动台控制的小区选择环境包括GPRS网络。

27．如权利要求20的系统，其中所述系统信息消息包括CELL_RESELECT_OFFSET信息区。

28．如权利要求20的系统，其中所述系统信息消息包括GPRS SI消息。

29．如权利要求20的系统，其中所述传送装置包括在广播控制信道上广播系统信息消息的发射机。

30．如权利要求20的系统，其中所述传送装置包括在专用信道上发送所述系统信息消息到所述至少一个移动终端的发射机。

31．如权利要求20的系统，其中所述第一负载包括小区中总的用户数与所述小区中信道数的比值。

32．如权利要求20的系统，其中所述第一负载包括小区中总的用户数。

33．如权利要求20的系统，其中所述第一负载包括小区中工作的用户的总数。

34．如权利要求20的系统，其中所述第一负载包括小区中工作的用户总数与所述小区中信道数的比值。

35．如权利要求20的系统，其中所述第一负载包括小区中排队的数据分组的总数与所述小区中信道数的比值。

36．如权利要求20的系统，其中所述第一负载包括小区中可提供的QoS的测量值。

37．如权利要求20的系统，其中所述QoS包括每个用户的带宽。

38．如权利要求20的系统，其中所述QoS包括至少一个可以完成的、对于用户的QoS约定。