張曉輝， 古莉姍， 鄧也

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司安徽分公司， 合肥 230041）

WLAN網(wǎng)絡(luò)即時(shí)通知和實(shí)時(shí)調(diào)度算法研究

張曉輝， 古莉姍， 鄧也

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司安徽分公司， 合肥 230041）

隨著近年智能終端的大規(guī)模應(yīng)用，數(shù)據(jù)流量發(fā)展迅猛，如何提升WLAN利用率亟需探討。本文分析了現(xiàn)網(wǎng)WLAN利用率不足產(chǎn)生的原因及解決思路，提出一種新型的WLAN網(wǎng)絡(luò)即時(shí)通知和實(shí)時(shí)調(diào)度算法，并引出一種發(fā)射廣播信道可被異系統(tǒng)檢測的新型AP，提升四網(wǎng)協(xié)同效率的同時(shí)，對(duì)解決不同制式網(wǎng)絡(luò)協(xié)同問題，進(jìn)一步提升四網(wǎng)協(xié)同效率提出了新的思路。

實(shí)時(shí)調(diào)度；WLAN利用率；AP

1 現(xiàn)有WLAN即時(shí)調(diào)度方法

現(xiàn)有技術(shù)是AP僅發(fā)送2.4GHz頻段內(nèi)碼字，用戶終端進(jìn)入WLAN覆蓋區(qū)后，只有在開啟WLAN天線的情況下，終端才會(huì)自動(dòng)搜索WLAN信號(hào)，隨后由用戶決定是否連接入WLAN網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)側(cè)無法通過監(jiān)測用戶所處的精確位置，從而不能對(duì)WLAN業(yè)務(wù)進(jìn)行推送，增加了GSM網(wǎng)和TD-SCDMA網(wǎng)的負(fù)荷同時(shí)造成WLAN網(wǎng)絡(luò)利用率不足，無法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的實(shí)時(shí)調(diào)度。針對(duì)此種情況，運(yùn)營商提出幾種方案，從網(wǎng)絡(luò)側(cè)入手，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)監(jiān)測到用戶發(fā)起大量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)請(qǐng)求時(shí)，就詢問終端是否使用WLAN承載，因WLAN與GSM/TDSCDMA網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的不一致，網(wǎng)絡(luò)側(cè)無法判斷出該用戶是否已進(jìn)入WLAN覆蓋區(qū)域，使得后臺(tái)主動(dòng)向未開啟Wi-Fi天線的終端發(fā)送WLAN推送的短信提醒這種方案的可行性有一定風(fēng)險(xiǎn)，勢必會(huì)造成很多不在WLAN區(qū)域內(nèi)的盲目推送的情況，影響用戶感知。其次是從終端入手，在終端安裝類似EasyWLAN客戶端，用戶進(jìn)行PDP激活時(shí)，該客戶端會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)WLAN天線進(jìn)行搜索，如果未搜索到隨即關(guān)閉天線，搜索到則提醒用戶使用WLAN業(yè)務(wù)，采用客戶端的方式自啟動(dòng)WLAN開關(guān)，會(huì)影響用戶的使用習(xí)慣，且客戶端推廣難度較大。

以上兩種技術(shù)方案均不能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的WLAN即時(shí)通知和實(shí)時(shí)調(diào)度。

2 WLAN即時(shí)通知和實(shí)時(shí)調(diào)度算法、驗(yàn)證算法研究思路

如何讓用戶終端在未開啟Wi-Fi開關(guān)的情況下，能被網(wǎng)絡(luò)側(cè)檢測到進(jìn)入WLAN覆蓋區(qū)域。終端雖然未開啟Wi-Fi開關(guān)，但是GSM/TD-SCDMA天線開關(guān)隨時(shí)處于開啟狀態(tài)，并持續(xù)的與網(wǎng)絡(luò)側(cè)有所溝通。由此，擬提出一種發(fā)射廣播信道可被異系統(tǒng)檢測的無線局域網(wǎng)AP設(shè)備，整體思路是為WLAN做一個(gè)宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)能夠搜索檢測到的標(biāo)記，從而使終端能夠在未啟動(dòng)WLAN天線的情況下，網(wǎng)絡(luò)側(cè)能夠精確識(shí)別出該用戶已進(jìn)入WLAN覆蓋區(qū)。從而向用戶發(fā)送WLAN推送服務(wù)或進(jìn)行其他資源調(diào)配動(dòng)作，提高WLAN的利用率。

2.1 具體研究內(nèi)容的詳細(xì)闡述

為了解決上述提出的終端未開啟Wi-Fi天線，無法識(shí)別WLAN覆蓋區(qū)域，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種新穎的AP器件，該器件主要包括WLAN AP單元、GSM 1 800 MHz下行鏈路發(fā)射單元、合路器。器件對(duì)室內(nèi)分布系統(tǒng)內(nèi)的AP增加具有發(fā)射1 800 MHz頻率信息的器件F，兩路信號(hào)合路輸出。其中F所發(fā)信息包含BCH信道中相應(yīng)信息（FCCH、SCH、BCCH），該BCCH中含有特定的CI號(hào)，可被雙模手機(jī)檢測到。由于兩者合路，通過對(duì)F的功率調(diào)整，可保證兩者的覆蓋范圍基本一致(F可稍小于WLAN信號(hào)的覆蓋范圍)。由于F只是發(fā)射固定的代碼段，只需要被終端檢測到而不用切換進(jìn)來，因此，可以只是一個(gè)孤立的器件，集成于AP或者獨(dú)立安裝后再與AP合路。整體器件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

算法的實(shí)現(xiàn)總體分為3個(gè)步驟。

圖1 AP器件構(gòu)造圖

AP集成GSM模塊并實(shí)現(xiàn)GSM虛擬小區(qū)覆蓋，此虛擬小區(qū)不需要承載GSM業(yè)務(wù)并且與WLAN同覆蓋。

GSM全網(wǎng)（或已部署WLAN的小區(qū)）配置虛擬小區(qū)為鄰區(qū)，當(dāng)終端進(jìn)入虛擬小區(qū)范圍時(shí)，終端向GSM網(wǎng)絡(luò)上報(bào)此鄰區(qū)，實(shí)現(xiàn)對(duì)AP的精準(zhǔn)感知。

用戶發(fā)起PS業(yè)務(wù)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)側(cè)給手機(jī)push一個(gè)界面，提示用戶打開Wi-Fi模塊。

具體實(shí)現(xiàn)方式是將該AP布置于現(xiàn)網(wǎng)中，在室內(nèi)分布服務(wù)小區(qū)A的BA列表中，設(shè)AP（F）為A小區(qū)鄰區(qū)。

用戶在A小區(qū)中駐留時(shí)，我們可以對(duì)A小區(qū)的小區(qū)級(jí)參數(shù)網(wǎng)絡(luò)控制模式NC1進(jìn)行設(shè)置，這樣手機(jī)在進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)做小區(qū)重選的時(shí)候，會(huì)向網(wǎng)絡(luò)側(cè)上報(bào)測量報(bào)告，進(jìn)行鄰區(qū)上報(bào)，當(dāng)F的電平進(jìn)入A小區(qū)的鄰區(qū)系統(tǒng)中，并穩(wěn)定一定時(shí)間后，系統(tǒng)上報(bào)至BSC側(cè)，當(dāng)BSC側(cè)檢測到F所發(fā)射的特定的CI號(hào)，即可判斷該用戶已進(jìn)入了WLAN覆蓋區(qū)域，系統(tǒng)側(cè)下發(fā)指令Y，詢問用戶是否使用WLAN。若BSC側(cè)未檢測到F所發(fā)射的特定的CI號(hào)，則不做任何動(dòng)作。對(duì)于已接入WLAN網(wǎng)絡(luò)的用戶，網(wǎng)絡(luò)側(cè)會(huì)對(duì)該用戶增加標(biāo)簽，系統(tǒng)側(cè)即使檢測到F所發(fā)射的特定CI號(hào)，也不會(huì)對(duì)該用戶進(jìn)行推送業(yè)務(wù)。

系統(tǒng)框圖如圖2所示。

圖2 工作流程圖

具體算法實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖3所示。

2.2 關(guān)鍵點(diǎn)分析

2．2．1 新型AP

算法中提出的新型AP中GSM 1 800下行鏈路發(fā)射單元由晶振、基帶調(diào)制器、調(diào)制器、濾波器、高斯濾波器、放大器、電源等組成。具體實(shí)現(xiàn)框圖如圖4所示。

該單元能夠產(chǎn)生特定頻點(diǎn)的基帶信號(hào)，基帶部分傳輸過來的I、Q正交模擬基帶信號(hào)，在發(fā)射時(shí)隙期間雙端平衡輸入到中頻I／Q正交調(diào)制器，調(diào)制后的射頻信號(hào)經(jīng)過發(fā)射窄帶濾波器濾波，再通過功率放大以達(dá)到末級(jí)RF功放(PA)所需的激勵(lì)電平。所發(fā)射的信號(hào)，嚴(yán)格遵循GSM規(guī)范中對(duì)廣播信道的定義，僅包含BCCH信道中相應(yīng)信息（FCCH、SCH、BCH），可被雙模手機(jī)檢測到，在系統(tǒng)消息message 1中，設(shè)置小區(qū)禁止接入CBQ為禁止接入狀態(tài)，切換門限。該虛擬小區(qū)僅可被檢測，無法接入。

圖3 算法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

圖4 GSM1800上行鏈路發(fā)射單元實(shí)現(xiàn)框圖

該單元選用1 800 MHz頻點(diǎn)，主要考慮頻率相近，衰耗接近；可用頻率多，基本可做到全網(wǎng)一致（同頻同色）?？梢栽谌W(wǎng)有與WLAN覆蓋重疊的區(qū)域，全部設(shè)置一個(gè)鄰區(qū)X，便于參數(shù)管理；現(xiàn)網(wǎng)1 800 MHz頻點(diǎn)有空余量，選擇使用較少的頻點(diǎn)，避免對(duì)現(xiàn)網(wǎng)造成同鄰頻干擾。

通過該AP的使用，可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)于進(jìn)入WLAN覆蓋范圍的用戶進(jìn)行精確定位，從而能夠準(zhǔn)確的推送WLAN業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的協(xié)同調(diào)度。

需要注意的是F亦可發(fā)射CDMA、TD-SCDMA、 WCDMA等網(wǎng)絡(luò)制式的廣播信道，而且該AP可同時(shí)合路不同網(wǎng)絡(luò)制式的廣播信道，適用于多種宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)。

2．2．2 GSM鄰區(qū)上報(bào)

當(dāng)前GSM網(wǎng)絡(luò)側(cè)無法在非通話狀態(tài)獲取終端所處位置的鄰區(qū)，現(xiàn)網(wǎng)中GSM網(wǎng)絡(luò)鄰區(qū)上報(bào)模式為NC0狀態(tài)，即終端僅在CS業(yè)務(wù)態(tài)時(shí)上報(bào)鄰區(qū)信息，但終端需要使用WLAN網(wǎng)絡(luò)的場景時(shí)以PS業(yè)務(wù)態(tài)為主（有業(yè)務(wù)需求），但此時(shí)網(wǎng)絡(luò)側(cè)無法獲取手機(jī)的鄰區(qū)信息，針對(duì)此種情況開啟NC1模式后，終端在idle態(tài)（GMM Ready）、PS業(yè)務(wù)態(tài)、CS的業(yè)務(wù)態(tài)均會(huì)上報(bào)測量信息，在用戶有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)使用需求的場景下BSC可以獲取相應(yīng)的鄰區(qū)信息，感知虛擬鄰區(qū)信息。

經(jīng)測算開啟NC1以后分組測量報(bào)告的發(fā)送將會(huì)降低上行數(shù)據(jù)吞吐率，最高約4%。同時(shí)由于空閑模式下終端需要上報(bào)測量報(bào)告，導(dǎo)致單塊資源請(qǐng)求數(shù)量增加，考慮到現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用場景下CS的CCCH占用（包括尋呼和立即指配）遠(yuǎn)大于PS新增的單塊資源請(qǐng)求帶來的沖擊，因此對(duì)CCCH資源的影響不大。由于部分終端會(huì)上報(bào)錯(cuò)誤的單塊資源請(qǐng)求消息，導(dǎo)致上行指配成功率和上行立即指配成功率下降，預(yù)計(jì)10%～20%，這與問題終端的滲透率相關(guān)，但不會(huì)影響用戶。

2．2．3 小區(qū)重選對(duì)網(wǎng)絡(luò)側(cè)的影響

現(xiàn)網(wǎng)中，當(dāng)虛擬小區(qū)的電平達(dá)到重選門限后，終端會(huì)發(fā)起重選流程，為了降低系統(tǒng)復(fù)雜度，虛擬小區(qū)不提供業(yè)務(wù)，為避免虛擬小區(qū)對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成影響，該虛擬小區(qū)系統(tǒng)消息配置小區(qū)為bar狀態(tài)，終端不會(huì)嘗試選擇該虛擬小區(qū)為服務(wù)小區(qū)，更不會(huì)駐留在該虛擬小區(qū)，小區(qū)重選對(duì)網(wǎng)絡(luò)KPI及用戶體驗(yàn)不會(huì)產(chǎn)生影響。

2．2．4 BSC識(shí)別鄰區(qū)并向核心網(wǎng)傳遞信息方法

BSC收到上報(bào)的鄰區(qū)信息后，通過與預(yù)配置的虛擬小區(qū)信息進(jìn)行比對(duì)，識(shí)別出當(dāng)前終端上報(bào)的測量消息中是否包含虛擬小區(qū)，并將此標(biāo)識(shí)上報(bào)給SGSN，為盡可能的減小系統(tǒng)復(fù)雜度，擬通過以下兩種方式將虛擬鄰區(qū)信息上報(bào)至SGSN。

通過BSSGP+GTP_U上報(bào)：

（1）BSC將標(biāo)識(shí)填充在BSSGP頭中，發(fā)送給SGSN。

（2）SGSN將BSSGP頭中的標(biāo)識(shí)取出，封裝到GTP_U頭中，然后將報(bào)文傳給GGSN。

（3）GGSN解析出GTP_U頭中的標(biāo)識(shí)，觸發(fā)事件上報(bào)到PCRF。

通過DSCP方式上報(bào)：

（1）BSC將標(biāo)識(shí)填充在用戶上行數(shù)據(jù)報(bào)文的DSCP字段，發(fā)送給GGSN。

（2）SGSN透傳（不處理）。

（3）GGSN解析出用戶數(shù)據(jù)報(bào)文的DSCP字段，觸發(fā)事件上報(bào)到PCRF。

3 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

從現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用考慮，新型AP包括AP單元、GSM 1 800 MHz上行鏈路發(fā)射單元、腔體合路器、連接裝置和固定裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)WLAN信號(hào)添加GSM廣播信道，為WLAN信號(hào)添加宏蜂窩能夠識(shí)別的標(biāo)記。完成終端未開啟Wi-Fi天線情況下，實(shí)現(xiàn)終端是否在WLAN覆蓋范圍下的定位，從而主動(dòng)向UE推廣（乃至于自主資源調(diào)度）WLAN服務(wù)，形成室內(nèi)WLAN/GSM/TDSCDMA的協(xié)同組網(wǎng)。將GSM 1 800 MHz上行鏈路發(fā)射單元與AP單元合路，集成為一完整體，輸出頻點(diǎn)可根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)實(shí)際情況設(shè)置；器件接口、固定裝置均與現(xiàn)網(wǎng)AP保持一致，便于現(xiàn)網(wǎng)的替換安裝。

從資源調(diào)度的角度來考慮，該算法，能夠?qū)崿F(xiàn)不影響用戶終端使用特性的基礎(chǔ)上，對(duì)用戶是否已進(jìn)入WLAN覆蓋區(qū)進(jìn)行精確定位。對(duì)已定位的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)用戶直接推送WLAN應(yīng)用界面，提醒附近有WLAN，相對(duì)現(xiàn)網(wǎng)中的WLAN的被動(dòng)應(yīng)用，達(dá)到推廣移動(dòng)WLAN熱點(diǎn)，分流數(shù)據(jù)流量，培養(yǎng)用戶習(xí)慣的效果。

該算法，除有效提升WLAN網(wǎng)絡(luò)利用率外，不會(huì)影響現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。1 800 MHz虛擬小區(qū)在與WLAN信號(hào)合路后，采用低于AP功率發(fā)射，遵循寧小勿大原則，保證虛擬小區(qū)在服務(wù)小區(qū)鄰區(qū)報(bào)告中出現(xiàn)后，合路的WLAN信號(hào)質(zhì)量能夠得到保證。同時(shí)虛擬鄰區(qū)通過對(duì)小區(qū)接入禁止(CBO)和小區(qū)禁止限制(CBQ)兩個(gè)參數(shù)的設(shè)置，兩者共同組成小區(qū)的優(yōu)先級(jí)狀態(tài)。將該虛擬鄰區(qū)的兩個(gè)參數(shù)配合切換門限分別進(jìn)行設(shè)置，即可杜絕UE端通過小區(qū)選擇、重選和切換接入到該虛擬鄰區(qū)中，進(jìn)而影響現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。另外，因?yàn)樵撎摂M鄰區(qū)的發(fā)射功率低，頻點(diǎn)干凈，不會(huì)對(duì)周邊小區(qū)造成頻率干擾影響。

WLAN network immediate notification and real-time scheduling algorithm

ZHANG Xiao-hui, GU Li-shan, DENG Ye
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd. AnHui Branch Institute, Heifei 230041, China)

With the intelligent terminals widely used in recent years, the data traffic has increased rapidly. It is necessary to pay attention to raise the utilization rate of WLAN. Base on the analysis of the reasons for low utilization rate of WLAN, a new algorithm for instant notif i cation and real-time scheduling of WLAN is proposed in this paper. And a new AP is designed, whose broadcast channel can be detected by other communication systems. This new proposal can raise the utilization rate of WLAN, while it also provides a reference to solve the problem of collaborative work in different communication systems.

real-time scheduling; WLAN utilization rate; AP

TN929.5

A

1008-5599（2013）10-0007－04

2013-09-01