基站组网业务量分配方法 本发明涉及移动通信领域，尤其涉及移动通信系统中的基站组网业务量分配方法。
在早期移动通信系统中，由于网络拓扑较为简单，基站(BTS，base transceiverstation)的类型相对单一，组网和业务量分配一般都由人工凭经验完成。随着电信技术的迅速发展，基站的种类越来越多，基站组网的拓扑也越来越复杂，而且不同类型的基站对业务分配有着各种不同的限制和要求，使用人工组网的方式已经无法保证业务分配量的正确性和合理性。美国专利US04491947中公开了一种多束时分复用卫星系统中基于业务需求动态调度点路和分组交换的业务分配技术，这项专利也同样适用于地面移动通信系统中动态分配电路和分组业务，但是遗憾的是，该项专利只能完成中心控制组网(星型拓扑结构)的业务分配，对其它类型组网的业务分配却没有提出一个有效地解决方案，而且，对不同类型的基站在业务分配方面的不同要求问题，该专利也没有解决，从而使得现有的各种类型的基站组网没有一个通用的、行之有效的业务分配解决方法，浪费网络资源、分配不合理等问题经常发生，给网络的运行带来了很多的问题。
本发明的目的是提出一种能够用于多种类型的基站组网结构，并可适应不同类型的基站对业务分配的不同要求的基站组网业务量分配方法，以解决现有技术中无法对各种类型的基站组网结构进行合理的业务量分配，也无法满足不同类型基站要求的问题。
为了实现上述目的，本发明提出了一种基站组网业务量分配方法，包括下列步骤：(1)将基站组网的拓扑结构转换成有向无环流量图的流量分配模型；(2)将基站对组网的限制条件转换成对流量分配模型的限制条件；(3)求解流量分配模型的最大流量解；(4)判断所得最大流量解和该基站组网拓扑结构的合理性；如不合理则转[7]；(5)根据所得最大流量解分配流量；[6]分配各基站的业务量；[7]结束分配。
所述分配方法步骤(1)中转换的方法包括下列步骤：(1)将基站控制器(BSC，base station controller)设为时隙流入的源点；(2)取无穷远处某一点为时隙流出的终点；(3)建立有向边；(4)确定每条有向边的时隙流量上限。
上述转换方法步骤(3)中建立有向边的规则为：原拓扑结构中相连的节点之间的连线均为有向边，每个中间节点均向终点引出一条有向边。
上述转换方法步骤(4)中有向边的时隙流量上限的确定规则为：从源点到第一个节点之间的时隙流量上限为基站控制器到该基站的物理连接的时隙总容量；每两个中间节点之间的有向边的时隙流量上限为两个节点之间物理连接的时隙总容量；每个中间节点到终点之间的有向边的时隙流量上限为该基站需要占用的时隙总量。
所述分配方法步骤(2)中所述的转换包括下面三种转换中的一个或者多个：(1)将基站时隙点限制转换成流量分配模型中有向边的时隙流量下限的限制；(2)将时隙不交换限制转换成流量分配模型中的限制路径选择；(3)将基站时隙组合限制用分裂有向边的方式转换成流量分配模型。
所述分配方法步骤(4)中所述的判断标准为：如果源点流入的时隙流量上限与终点流出的时隙总流量相等，则得到的最大流量解为有效解；如果源点流入的时隙流量上限与终点流出的时隙总流量不相等，则说明该基站组网的拓扑结构是不合理的。
所述分配方法步骤[6]中的分配方法是根据得到的每条有向边的最大时隙流量来确定每个基站的业务量。
本发明利用流量图分析技术的最大流量求解方法，提出了一种基站组网业务量分配方法，这种分配方法能够在复杂的组网拓扑和多种基站对业务的限制条件下找到正确合理、最佳的业务量分配方案。具有以下有益效果：
1.可以应用于各种级别尤其是大容量GSM系统中的组网业务分配；
2.把各种组网类型(星型、链型、树型和环型)下的业务分配问题统一归结成同一组网模型的业务分配，为不同组网类型的业务分配提供了统一的解决方案；
3.充分考虑到多种组网限制对于组网业务分配方案的影响，从而使本发明得到的业务分配方案可以满足各种组网限制；
4.本发明还可以应用到GSM网络规划中，由于本发明能够快速准确地判断出一个组网方案是否存在合理的业务量分配方案，因此在网络规划中可以利用本发明来剔除不合理的组网方案，保证组网方案的正确性。图1是本发明所述技术方案的流程图。图2是各种类型基站组网的拓扑图。图3是树型和环型组网的有向无环图。图4是基站组网限制中点限制的示意图。图5是基站组网限制中时隙不交换限制的示意图。图6是基站组网限制中时隙组合分配限制的示意图。图7是本发明所述的一个基站组网案例。图8是由图7所示组网模型得到的组网流量图。
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。在下述说明中，Li表示流量下限，Ui表示流量上限，Ei代表有向边。
图1显示了本发明技术方案的操作流程，给定一个组网方案，首先要把组网拓扑改造成一个有向无环图(指由有向边组成且不包含环路的图)，按照业务时隙从BSC逐级流向各个BTS的原则，把BSC和BTS、BTS和BTS之间的边加上标识时隙流向的方向，因此得到了一个有向图，同时由于各种组网类型：星型、链型、树型和环型都保证了时隙流向的单向性，不会出现环路，实际上现在得到的就是一个有向无环图。进一步，为了生成相应的有向无环流量图，必须设定一个源点和一个终点，令BSC为时隙流入的源点，取无穷远处某一点为时隙流出的终点，从各个BTS引一条有向边到终点，再根据各条有向边的承载业务时隙的能力或者BTS需要完成的业务量设置有向边上的流量上下限，这样就有了一个有向无环流量图。接下来处理各种组网限制条件，通过图4、图5和图6描述的方法，可以把多种组网限制转化成对流量图中流量上下限的修改或者是最大流量求解方法中可行路径集的限制，由此得到了一个满足各种组网限制的流量图。利用经典的最大流量方法求解上面的流量图，可以得到一个最大流量的分配方案，如果求解出的最大流量等于该组网方案要求完成的业务总量，那么这个最大流量分配方案就是当前组网的一个业务量分配方案，否则，该组网拓扑的设计不合理，无法完成设计的业务总量，结束分配，并重新设计组网方案。
在图2所示的基站组网拓扑中，包括以下几种类型：星型、链型、树型和环型。其中链型可以看作是简单的树型，而星型则可以作为多个链型的组合。这样，基站的组网问题就可以归结为树型和环型拓扑结构的组网问题，事实上，如果在基站的组网方案中考虑到基站之间的级连时隙流向，则树型和环型组网都是无环的有向图。图3中所示的就是树型和环型组网的无环有向图。
基站组网限制包括点限制、时隙不交换限制和时隙组合分配限制三种，图4、图5和图6就是将三种组网限制转换成对组网流量分配限制的示意图。对这些限制的处理思路是把所有组网限制转化为对一个等价的组网流量图中流量上下限的调整和流量图求解最大流量方法中可行路径集的限制，这样处理既能保证等价组网流量图的最大流量解满足所有的组网限制，同时又不影响最大流量求解方法对等价的流量图进行求解。
点限制一般是由于某个节点的基站对业务有特殊要求，限定某几个时隙必须级连给下一级使用或者给本级基站使用。在图4所示的点限制示意图中，L*1＝L1+1，U*1＝U1；L*2＝L2+1，U*2＝U2。在带点限制的组网结构中，BTSi的某一个时隙需要级连到BTSj。实际上只要在第一个有向边E1和第二个有向边E2上的流量下限Li都增加一个时隙，那么就保证了BTSj要求从BTSi级连的一个时隙，等价的组网模型见图4。这样，通过修改流量图中某些有向边的流量下限就可以完全消除了点限制，由此再应用最大流量方法求解新的组网模型而得到的业务量分配方案就完全满足了所有点限制的要求。
图5所示的是时隙不交换限制的示意图，如果某一级的基站(BTSi)需要实现断电旁路功能，那么所有通过这一级的基站的时隙接续都要求满足时隙不交换的限制，如E1上的时隙业务必须流向E3而不能流入E4，而E2上的业务流向E4但不能流向E3。为了满足这个限制，可以通过对流量图最大流量求解方法中所有可行路径的选择增加限制，即在总的可行路径集中排除所有包含第一有向边E1和第四有向边E4或第二有向边E2和第三有向边E3的可行路径，只保留包含第一有向边E1和第三有向边E3或第二有向边E2和第四有向边E4或者都不包含的可行路径。这样，就可以同时满足时隙不交换限制又不改变原来的组网流量模型，从而保证了最后求解得到的组网业务分配方案满足所有的时隙不交换限制。
图6所示的是时隙组合分配限制示意图，在某些类型的BTS中为了方便完成通话控制和正常通话功能，要求业务分配时固定几个时隙捆绑在一起分配，然后BTS可以根据需要决定这几个时隙作为控制信道或者业务信道。图6所示的组网中要求连接到E1上的三个时隙组合分配给下一级的基站(BTSk)。其中，L*1＝3，U*1＝3，L*2＝0，U*2＝3，且选择可行路径时排除所有包含E1E*2和E*1E2的有向边。为此，分裂有向边E1为E1和E*1，分裂有向边E2为E2和E*2，按照图示分别修改E1、E*1、E2和E*2上的流量上限和下限，同时对流量图最大流量求解方法中所有可行路径的选择增加限制，即在总的可行路径集中剔除所有包含E1E*2和E*1E2的可行路径，只保留包含E1E2和E*1E*2或者都不包含的可行路径。由此再通过求解等价的组网流量图可以得到满足这个时隙组合分配限制的业务分配方案。
图7是一个基站组网业务分配的案例，假设每条物理连线的业务量的上限为31个时隙，BTS1的业务量为10个时隙，BTS2的业务量为4个时隙，BTS3的业务量为12个时隙，BTS4的业务量为11个时隙，BTS5的业务量为3个时隙。那么按照以上步骤可以得到一个等价的组网流量图(如图8)，再利用求解最大流量图的经典方法可以得到流量图的最大业务流量分配方案，比较最大业务流量与业务总量，如果最大业务流量低于业务总量，则当前的基站组网拓扑设计不合理无法完成指定业务总量的分配；最大业务流量如果等于业务总量，那么，该流量图的流量分配方案就是基站组网的业务分配方案，由此逐级接续业务时隙就完成了复杂基站组网下的业务量分配。
本发明提出的基站组网业务分配方法应用于移动通讯系统中基站组网的业务分配，能够处理多种组网拓扑类型，同时也可以满足组网中各种组网限制，迅速准确地找到最佳的业务分配方案。另外，由于本发明具有一定的普遍性，可以广泛地应用于各种移动通讯系统GSM、GPRS和CDMA等。