LTE中移動(dòng)性負(fù)載均衡專利技術(shù)綜述

楊鈺娟

摘 要：文章以LTE中移動(dòng)性負(fù)載均衡MLB相關(guān)的專利申請(qǐng)作為分析對(duì)象，重點(diǎn)分析全球及中國(guó)范圍內(nèi)關(guān)于LTE中的重要自優(yōu)化技術(shù)之一——MLB的申請(qǐng)信息、重要申請(qǐng)人、專利布局、分支情況、技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r等信息。

關(guān)鍵詞：LTE；MLB；技術(shù)分支；重要申請(qǐng)人；核心專利

中圖分類號(hào)：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）19-0010-03

Abstract： This paper takes the patent application related to MLB （mobile load balancing） in LTE as the analysis object， mainly analyzing the application information， the important applicant， the patent layout， the branch situation， the technical development and so on， which is one of the important self-optimization technologies in LTE both in the world and in China.

Keywords： LTE； MLB； technical branch； important applicant； core patent

1 概述

隨著LTE技術(shù)的發(fā)展，為了滿足用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求，并盡量地減少人工維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的成本，提高網(wǎng)絡(luò)維護(hù)效率，自組織網(wǎng)絡(luò)SON開(kāi)始在LTE技術(shù)中的被重視。其中，MLB作為SON中的重要技術(shù)，其主要解決的就是網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡的問(wèn)題，其在LTE網(wǎng)絡(luò)中的作用非常重要，因?yàn)椋菏紫?，不同網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)間需要負(fù)載均衡。LTE是在3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的，這意味著現(xiàn)網(wǎng)中還有很多已有的2G/3G技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)存在，不同技術(shù)有不同的優(yōu)勢(shì)，這時(shí)候需要網(wǎng)絡(luò)能夠幫助用戶靈活的選擇合適的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行業(yè)務(wù)，在某個(gè)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較高時(shí)，能夠由基站或服務(wù)器識(shí)別出負(fù)載不均衡的場(chǎng)景，并自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)載。同時(shí)，LTE系統(tǒng)內(nèi)不同頻率間基站也需要負(fù)載均衡，由于LTE可支持的頻段和帶寬范圍可變，很多運(yùn)營(yíng)商組網(wǎng)時(shí)都是使用多頻混合組網(wǎng)，在同一地區(qū)，特別是熱點(diǎn)區(qū)域，往往都是多頻同覆蓋，這時(shí)候如何避免出現(xiàn)用戶都集中在一個(gè)頻點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中造成網(wǎng)絡(luò)擁塞成為了現(xiàn)網(wǎng)中需要解決的重要問(wèn)題。而MLB正是為解決上述問(wèn)題而存在的。

本文以LTE MLB的專利申請(qǐng)作為分析對(duì)象，重點(diǎn)分析全球范圍內(nèi)關(guān)于LTE MLB的申請(qǐng)信息、專利布局、分支情況、技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r等信息。

2 LTE MLB技術(shù)原理及分支情況

2.1 LTE MLB技術(shù)原理

LTE移動(dòng)性負(fù)載均衡是指eNodeB判斷源小區(qū)的負(fù)載狀態(tài)，當(dāng)源小區(qū)處于高負(fù)載狀態(tài)時(shí)，尋找輕負(fù)載的鄰區(qū)，將UE從高負(fù)載的源小區(qū)轉(zhuǎn)移到低負(fù)載的目標(biāo)小區(qū)，這樣協(xié)調(diào)了系統(tǒng)內(nèi)或異系統(tǒng)小區(qū)之間的負(fù)載分布。

2.2 LTE MLB的技術(shù)分支

本文對(duì)LTE MLB的相關(guān)專利申請(qǐng)進(jìn)行分析，選擇的是CNABS中文檢索數(shù)據(jù)庫(kù)以及VEN檢索數(shù)據(jù)庫(kù)，并通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，比如3GPP協(xié)議TS36.300第22.4.1節(jié)的描述，參考其中對(duì)LTE-MLB的功能劃分方法，對(duì)LTE MLB技術(shù)所涉及的技術(shù)分支進(jìn)行分解（詳見(jiàn)表1）。

標(biāo)準(zhǔn)化組織將LTE-MLB技術(shù)的研究分為三個(gè)步驟進(jìn)行討論，分別為負(fù)載報(bào)告、切換、切換參數(shù)自調(diào)整。其中，負(fù)載報(bào)告階段的主要功能是基站之間進(jìn)行負(fù)載信息交互，從協(xié)議描述可以看到，針對(duì)系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間的傳輸信息的接口和內(nèi)容都是有所區(qū)別的。因此，將負(fù)載報(bào)告階段總結(jié)為負(fù)載交互作為第一級(jí)分支之一，并將系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間作為二級(jí)分支。進(jìn)一步地，由于宏微異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的興起，針對(duì)宏微小區(qū)之間的負(fù)載均衡技術(shù)也越來(lái)越多，因此，將其也加入二級(jí)分支中。

標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議中的第二步命名為切換，其實(shí)質(zhì)是負(fù)載均衡的執(zhí)行，而執(zhí)行的方法依據(jù)其是否修改小區(qū)配置參數(shù)以及修改的具體參數(shù)的類型，分為切換參數(shù)配置、小區(qū)選擇/重選參數(shù)配置、鄰區(qū)配置以及網(wǎng)元直接決策四類，分別作為二級(jí)分支。在實(shí)際的LTE系統(tǒng)之中，具體執(zhí)行負(fù)載均衡的動(dòng)作都是切換或小區(qū)重選，但是如何具體執(zhí)行就有多種不同的方法，其中網(wǎng)元直接決策類，就是指不修改任何小區(qū)內(nèi)已有參數(shù)配置，主要由基站直接決策切換目標(biāo)小區(qū)和需要切換的終端，并發(fā)起切換流程，強(qiáng)制將選中的終端切換到負(fù)載輕的小區(qū)。而其余三種類型都需要修改小區(qū)已有參數(shù)配置，這些參數(shù)主要涉及切換類、小區(qū)選擇/重選類，以及鄰居配置類。其中，切換類參數(shù)主要指與直接的切換測(cè)量相關(guān)的參數(shù)，包括LTE A3-A5等事件的測(cè)量啟動(dòng)門限，遲滯，偏置以及小區(qū)間CIO，這些參數(shù)的變化會(huì)直接影響小區(qū)邊緣用戶盡早地測(cè)量并切換到鄰區(qū)。小區(qū)選擇/重選類參數(shù)主要包括小區(qū)重選優(yōu)先級(jí)，以及小區(qū)廣播中用于idle態(tài)用戶進(jìn)行小區(qū)選擇/重選所需的各種門限、遲滯、偏置以及小區(qū)間CIO等。鄰區(qū)配置類參數(shù)主要包括小區(qū)的鄰區(qū)列表中的鄰區(qū)管理，根據(jù)鄰區(qū)負(fù)載信息調(diào)整鄰區(qū)列表，或者對(duì)每個(gè)鄰區(qū)新增屬性參數(shù)用于記錄鄰區(qū)的負(fù)載信息，其目的都是讓用戶優(yōu)先切換/重選到負(fù)載輕的鄰區(qū)。

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議中的第三步，協(xié)議中將其描述為切換/重選參數(shù)的修改情況需要發(fā)送給目標(biāo)鄰區(qū)，并由目標(biāo)鄰區(qū)判斷其修改是否合適并反饋給原小區(qū)，即一個(gè)負(fù)載均衡參數(shù)自調(diào)整的協(xié)商過(guò)程。因此，將該步驟歸納為負(fù)載均衡參數(shù)調(diào)整協(xié)商分支。其目的就是避免由于參數(shù)調(diào)整不合適帶來(lái)的移動(dòng)終端在兩個(gè)小區(qū)間乒乓切換或掉話等問(wèn)題。

圖1是該領(lǐng)域中三個(gè)一級(jí)分支的數(shù)量對(duì)比圖，從圖中可以看出，占比最大的專利申請(qǐng)涉及負(fù)載均衡執(zhí)行，比重其次的是負(fù)載信息交互。其原因主要在于，負(fù)載均衡執(zhí)行過(guò)程中選擇目標(biāo)小區(qū)和需要切換的用戶終端過(guò)程需要考慮諸多因素，會(huì)根據(jù)用戶的需要出現(xiàn)不同的挑選規(guī)則和策略，比如PRB利用率、小區(qū)用戶數(shù)、傳輸QoS負(fù)載，以及運(yùn)營(yíng)商策略等等因素。而負(fù)載信息交互由于涉及接口的設(shè)計(jì)，并且需要多系統(tǒng)保持一致的格式以方便識(shí)別其具體內(nèi)容，并要減少對(duì)接口負(fù)載的影響，因此，其申請(qǐng)量也比較多。

3 LTE MLB的專利現(xiàn)狀分析

截至本次檢索時(shí)間截止2017年12月，經(jīng)過(guò)檢索式檢索與簡(jiǎn)單人工篩選，最終確定的涉及LTE中的MLB技術(shù)的全球?qū)＠暾?qǐng)共計(jì)308項(xiàng)，其來(lái)自13個(gè)國(guó)家或地區(qū)的總計(jì)42位申請(qǐng)人。

圖2顯示了LTE MLB申請(qǐng)量的年度分布圖。從圖中反映出，在全球范圍內(nèi)，LTE中的MLB技術(shù)在最近10年中經(jīng)歷了兩次申請(qǐng)的高峰后，目前的申請(qǐng)量已經(jīng)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。從2006年開(kāi)始，3GPP組織開(kāi)始了LTE相關(guān)協(xié)議的撰寫，自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)SON開(kāi)始在3GPP協(xié)議TS36.300中出現(xiàn)，并作為一個(gè)單獨(dú)的章節(jié)呈現(xiàn)，當(dāng)年的LTE-MLB相關(guān)申請(qǐng)開(kāi)始進(jìn)入起步階段。第一次的申請(qǐng)量高峰出現(xiàn)在2009-2010年，2009年首先由諾基亞西門子網(wǎng)絡(luò)在3GPP會(huì)議TSG-RANWG2#67中提出CR，將MLB加入SON中作為一個(gè)重要的SON特性存在，至此，MLB在2009年出現(xiàn)較高的申請(qǐng)量，緊接著，2010年愛(ài)立信和NEC在同一個(gè)3GPP會(huì)議TSG-RANWG2#69中分別提出CR，將MLB中的負(fù)載報(bào)告步驟內(nèi)容進(jìn)行修改，區(qū)分系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間負(fù)載報(bào)告的不同，并且將MLB負(fù)載報(bào)告的頻度和優(yōu)先級(jí)確定，以減輕其對(duì)X2/S1接口的負(fù)擔(dān)影響。但在2011年MLB申請(qǐng)量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但在2012年又重新進(jìn)入一個(gè)高峰，其中2013年，由CMCC、愛(ài)立信、中興、三星和華為共同提案，在3GPP會(huì)議TSG-RANWG3#81bis中提出修改TS36.413和TS36.4

23中與MLB相關(guān)的內(nèi)容，主要涉及MLB相關(guān)的切換流程細(xì)節(jié)。

4 LTE MLB技術(shù)發(fā)展歷程

根據(jù)申請(qǐng)年代對(duì)本領(lǐng)域中的重要的專利描繪了整體技術(shù)路線圖，如圖3所示。橫軸表示各專利的申請(qǐng)年代，縱軸表示本領(lǐng)域的三個(gè)不同分支。

從圖中可知，LTE終端直通技術(shù)專利申請(qǐng)的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個(gè)主要發(fā)展階段：第一階段（2006年-2008年）為起步期。從技術(shù)路線圖可知，LTE MLB技術(shù)的專利申請(qǐng)可以追溯到2006年，早期的LTE MLB技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)比較緩慢，這個(gè)階段對(duì)該技術(shù)的研究還不夠成熟，例如在負(fù)載均衡執(zhí)行方面，沒(méi)有過(guò)多的考慮實(shí)際現(xiàn)網(wǎng)中負(fù)載均衡的需求，主要考慮的是在LTE基站之間交互信息的方式。第二階段（2009年-2012年）為全面發(fā)展階段。在該階段，LTE MLB技術(shù)中各個(gè)階段的研究都得到了不斷的發(fā)展，負(fù)載交互階段技術(shù)不再僅僅局限于負(fù)載信息交互方式，而是提供更多的負(fù)載信息的交互內(nèi)容并進(jìn)一步擴(kuò)大可用的交互方式。同時(shí)，負(fù)載均衡執(zhí)行技術(shù)也不再局限于只是簡(jiǎn)單的執(zhí)行切換/重選，而是提供了更多的具體選擇切換目標(biāo)小區(qū)以及需要切換的終端的方法和判決標(biāo)準(zhǔn)。第三階段（2013-至今）為技術(shù)成熟穩(wěn)定階段，這個(gè)階段申請(qǐng)量明顯減少，主要的申請(qǐng)都是針對(duì)部分技術(shù)細(xì)節(jié)的修正。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文詳細(xì)梳理了LTE MLB的分類和各技術(shù)分支的發(fā)展情況，有助于審查員全面了解LTE MLB的基本發(fā)展態(tài)勢(shì)，對(duì)涉及LTE MLB的審查工作有較大幫助。

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