LTE中移動性負載均衡專利技術(shù)綜述

楊鈺娟

摘 要：文章以LTE中移動性負載均衡MLB相關(guān)的專利申請作為分析對象，重點分析全球及中國范圍內(nèi)關(guān)于LTE中的重要自優(yōu)化技術(shù)之一——MLB的申請信息、重要申請人、專利布局、分支情況、技術(shù)發(fā)展狀況等信息。

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

中圖分類號：TN929.5 文獻標志碼：A 文章編號：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，為了滿足用戶對網(wǎng)絡的需求，并盡量地減少人工維護網(wǎng)絡的成本，提高網(wǎng)絡維護效率，自組織網(wǎng)絡SON開始在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)絡負載均衡的問題，其在LTE網(wǎng)絡中的作用非常重要，因為：首先，不同網(wǎng)絡系統(tǒng)間需要負載均衡。LTE是在3G網(wǎng)絡發(fā)展的基礎(chǔ)上進一步發(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)絡存在，不同技術(shù)有不同的優(yōu)勢，這時候需要網(wǎng)絡能夠幫助用戶靈活的選擇合適的網(wǎng)絡進行業(yè)務，在某個網(wǎng)絡負載較高時，能夠由基站或服務器識別出負載不均衡的場景，并自動調(diào)節(jié)負載。同時，LTE系統(tǒng)內(nèi)不同頻率間基站也需要負載均衡，由于LTE可支持的頻段和帶寬范圍可變，很多運營商組網(wǎng)時都是使用多頻混合組網(wǎng)，在同一地區(qū)，特別是熱點區(qū)域，往往都是多頻同覆蓋，這時候如何避免出現(xiàn)用戶都集中在一個頻點網(wǎng)絡中造成網(wǎng)絡擁塞成為了現(xiàn)網(wǎng)中需要解決的重要問題。而MLB正是為解決上述問題而存在的。

本文以LTE MLB的專利申請作為分析對象，重點分析全球范圍內(nèi)關(guān)于LTE MLB的申請信息、專利布局、分支情況、技術(shù)發(fā)展狀況等信息。

2 LTE MLB技術(shù)原理及分支情況

2.1 LTE MLB技術(shù)原理

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

2.2 LTE MLB的技術(shù)分支

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

標準化組織將LTE-MLB技術(shù)的研究分為三個步驟進行討論，分別為負載報告、切換、切換參數(shù)自調(diào)整。其中，負載報告階段的主要功能是基站之間進行負載信息交互，從協(xié)議描述可以看到，針對系統(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，將負載報告階段總結(jié)為負載交互作為第一級分支之一，并將系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間作為二級分支。進一步地，由于宏微異構(gòu)網(wǎng)絡的興起，針對宏微小區(qū)之間的負載均衡技術(shù)也越來越多，因此，將其也加入二級分支中。

標準協(xié)議中的第二步命名為切換，其實質(zhì)是負載均衡的執(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，分別作為二級分支。在實際的LTE系統(tǒng)之中，具體執(zhí)行負載均衡的動作都是切換或小區(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小區(qū)和需要切換的終端，并發(fā)起切換流程，強制將選中的終端切換到負載輕的小區(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量相關(guān)的參數(shù)，包括LTE A3-A5等事件的測量啟動門限，遲滯，偏置以及小區(qū)間CIO，這些參數(shù)的變化會直接影響小區(qū)邊緣用戶盡早地測量并切換到鄰區(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，以及小區(qū)廣播中用于idle態(tài)用戶進行小區(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)負載信息調(diào)整鄰區(qū)列表，或者對每個鄰區(qū)新增屬性參數(shù)用于記錄鄰區(qū)的負載信息，其目的都是讓用戶優(yōu)先切換/重選到負載輕的鄰區(qū)。

對于標準協(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)送給目標鄰區(qū)，并由目標鄰區(qū)判斷其修改是否合適并反饋給原小區(qū)，即一個負載均衡參數(shù)自調(diào)整的協(xié)商過程。因此，將該步驟歸納為負載均衡參數(shù)調(diào)整協(xié)商分支。其目的就是避免由于參數(shù)調(diào)整不合適帶來的移動終端在兩個小區(qū)間乒乓切換或掉話等問題。

圖1是該領(lǐng)域中三個一級分支的數(shù)量對比圖，從圖中可以看出，占比最大的專利申請涉及負載均衡執(zhí)行，比重其次的是負載信息交互。其原因主要在于，負載均衡執(zhí)行過程中選擇目標小區(qū)和需要切換的用戶終端過程需要考慮諸多因素，會根據(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負載，以及運營商策略等等因素。而負載信息交互由于涉及接口的設(shè)計，并且需要多系統(tǒng)保持一致的格式以方便識別其具體內(nèi)容，并要減少對接口負載的影響，因此，其申請量也比較多。

3 LTE MLB的專利現(xiàn)狀分析

截至本次檢索時間截止2017年12月，經(jīng)過檢索式檢索與簡單人工篩選，最終確定的涉及LTE中的MLB技術(shù)的全球?qū)＠暾埞灿?08項，其來自13個國家或地區(qū)的總計42位申請人。

圖2顯示了LTE MLB申請量的年度分布圖。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)歷了兩次申請的高峰后，目前的申請量已經(jīng)呈現(xiàn)下降趨勢。從2006年開始，3GPP組織開始了LTE相關(guān)協(xié)議的撰寫，自組織網(wǎng)絡技術(shù)SON開始在3GPP協(xié)議TS36.300中出現(xiàn)，并作為一個單獨的章節(jié)呈現(xiàn)，當年的LTE-MLB相關(guān)申請開始進入起步階段。第一次的申請量高峰出現(xiàn)在2009-2010年，2009年首先由諾基亞西門子網(wǎng)絡在3GPP會議TSG-RANWG2#67中提出CR，將MLB加入SON中作為一個重要的SON特性存在，至此，MLB在2009年出現(xiàn)較高的申請量，緊接著，2010年愛立信和NEC在同一個3GPP會議TSG-RANWG2#69中分別提出CR，將MLB中的負載報告步驟內(nèi)容進行修改，區(qū)分系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間負載報告的不同，并且將MLB負載報告的頻度和優(yōu)先級確定，以減輕其對X2/S1接口的負擔影響。但在2011年MLB申請量呈現(xiàn)下降趨勢，但在2012年又重新進入一個高峰，其中2013年，由CMCC、愛立信、中興、三星和華為共同提案，在3GPP會議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)的切換流程細節(jié)。

4 LTE MLB技術(shù)發(fā)展歷程

根據(jù)申請年代對本領(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年代，縱軸表示本領(lǐng)域的三個不同分支。

從圖中可知，LTE終端直通技術(shù)專利申請的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個主要發(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)的專利申請可以追溯到2006年，早期的LTE MLB技術(shù)發(fā)展趨勢比較緩慢，這個階段對該技術(shù)的研究還不夠成熟，例如在負載均衡執(zhí)行方面，沒有過多的考慮實際現(xiàn)網(wǎng)中負載均衡的需求，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)中各個階段的研究都得到了不斷的發(fā)展，負載交互階段技術(shù)不再僅僅局限于負載信息交互方式，而是提供更多的負載信息的交互內(nèi)容并進一步擴大可用的交互方式。同時，負載均衡執(zhí)行技術(shù)也不再局限于只是簡單的執(zhí)行切換/重選，而是提供了更多的具體選擇切換目標小區(qū)以及需要切換的終端的方法和判決標準。第三階段（2013-至今）為技術(shù)成熟穩(wěn)定階段，這個階段申請量明顯減少，主要的申請都是針對部分技術(shù)細節(jié)的修正。

5 結(jié)束語

本文詳細梳理了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，對涉及LTE MLB的審查工作有較大幫助。

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