[发明专利]一种基于全局负载均衡的服务网关选择方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于全局负载均衡的服务网关选择方法及系统。本方法为：1)在EPC系统中设置一网络设备负载处理逻辑实体；所述网络设备负载处理逻辑实体初始化EPC系统的网络拓扑和连接信息、各设备的处理能力信息以及链路速率、用户数据包在各设备中时延估计方式、各设备负载信息收集方式和上报周期；2)所述网络设备负载处理逻辑实体根据用户数据包在各设备中的时延信息，计算并发送目标节点SGW的分流权重至每一移动性管理实体MME；3)移动性管理实体MME根据收到的分流权重为eNB新接入用户选择目标节点SGW。本发明保证了对用户流处理的公平性，减少网络中用户数据包时延过大的概率。

技术领域

本发明属于负载均衡领域，涉及EPC系统和5G核心网的节点动态负载均衡，尤其涉及一种基于全局负载均衡的服务网关选择方法及系统。

背景技术

在EPC(Evolved Packet Core，演进型分组核心网)系统中(如图1所示)，是基于DNS(Domain Name System，域名系统)的节点选择来实现负载平衡和时延优化的。SGW(Serving Gateway，服务网关)是按照地理位置、拓扑和S-NAPTR(Straightforward-NamingAuthority Pointer，直接命名权威指针)输出优先顺序从备选目标节点选出，以此达到静态的负载平衡和基于地域/拓扑粗粒度的时延优化。3GPP在R12[TS29.303]中定义了SGW/PGW(PDN Gateway，分组数据网关)选择的节点级和APN(Access PointName，接入点名称)级负载控制方法。该方法是对原来方法的扩展，当上述优选顺序一样时，根据这些具有同样优先顺序SGW的负载和DNS权重因子来确定最终选取的SGW，并以此实现动态的负载均衡。从上述总结中不难看出，EPC系统在实现负载平衡和时延优化时，并没有考虑基站、回程中各设备和链路上的负载和时延抖动，而只是实现局部负载平衡和平均时延优化，这会导致以下问题：

1)即使传播时延相等，不同负载区域的用户流在移动网络中时延分布函数的α分位点相差很大，时延抖动相差很大，并且重载区的时延抖动比较高；

2)忽视了不同负载区域的用户流处理的公平性；

3)在5G网络中，由于对时延的要求更高，需要大幅度地降低网络的平均时延和时延抖动。特别是对于某些业务来说，时延抖动的影响将不能忽视。

为此，需要从移动网络的全局出发，考虑基站、回程和核心网络负载分布情况，来实现全局性负载均衡，并基于延迟分布的α分位点来优化时延。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于全局负载均衡的服务网关选择方法及系统，能够克服现有的服务网关选择方法的缺点，并支持MME池、SGW池和PGW池模式。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于全局负载均衡的服务网关选择方法，应用在EPC系统的节点级负载控制中，实现动态负载平衡，该方法步骤包括：

1)MME中负载管理单元配置与初始化。在每个MME中设置一负载管理单元，MME启动时，先配置相关参数，主要包括：与网络设备负载管理逻辑实体的通信参数、用户数据包在各设备中时延估计方式、各设备负载信息收集方式、SGW选择算法相关参数等；然后初始化该负载管理单元，该负载管理单元配置为软件。

2)eNB、回程设备、SGW中负载管理单元配置与初始化。每个eNB、回程设备、SGW中设置一负载管理单元，在启动时，先配置相关参数，主要包括：与网络设备负载管理逻辑实体的通信参数、用户数据包在各设备中时延估计方式、各设备负载信息收集方式、测量和上报周期等；然后初始化该负载管理单元，该负载管理单元配置为软件。