專利名稱：用于自組織網(wǎng)絡的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本公開涉及電信領域，更具體地涉及一種用于在通信網(wǎng)絡中提供自組織的系統(tǒng)和 方法。
背景技術：
無線網(wǎng)絡是使用無線電波來將信息從網(wǎng)絡中的一個節(jié)點攜帶到網(wǎng)絡中的一個或 多個接收節(jié)點的電信網(wǎng)絡。有線通信也可以用在無線網(wǎng)絡的部分中，諸如，在小區(qū)或接入點 之間。蜂窩電話的特征在于使用了對地理區(qū)域提供無線電覆蓋的無線電小區(qū)，多個小區(qū)可 以被布置以在更大區(qū)域上提供連續(xù)無線電覆蓋。第一代無線電話技術使用了模擬移動電話，其中模擬信息信號被發(fā)送。隨著技術 的進步，第二代(2G)無線服務被引入。在2G系統(tǒng)中，數(shù)字信息信號被用來調制載波。這些 2G技術使用時分多址(TDMA)或碼分多址(CDMA)技術來區(qū)分多個用戶。被升級為處理網(wǎng)絡 中的更高速的分組數(shù)據(jù)的這些網(wǎng)絡被稱為2. 5G以及3G網(wǎng)絡。第三代合作伙伴計劃(3GPP) 以及第三代合作伙伴計劃2(3GPP2)分別開發(fā)出了 GSM/UMTS/HSDPA和cdma0ne/CDMA2000 技術。下一步演進是4G技術，其被稱為長期演進一系統(tǒng)體系結構演進(LTE-SAE)并且使用 正交頻分多址(OFDMA)技術。包括WiFi、各種IEEE 802. 11協(xié)議的實現(xiàn)方式、WiMAX、IEEE802. 16的實現(xiàn)方式、以 及HiperMAN(其是以替代IEEE 802. 16的ETSI為基礎的)在內的其他無線協(xié)議也已經(jīng)被 開發(fā)出來。無線通信技術被與很多應用結合使用，這些應用包括例如衛(wèi)星通信系統(tǒng)、便攜式 數(shù)字助理(PDA)、膝上型電腦、以及移動裝置(例如，蜂窩電話、用戶設備)。這些應用的用 戶可以獲得的一個好處是，只要這些用戶處于這種無線通信技術的范圍之內，就具有連接 到網(wǎng)絡(例如，互聯(lián)網(wǎng))的能力。
發(fā)明內容
公開了在通信網(wǎng)絡中提供網(wǎng)絡裝置的自管理的系統(tǒng)和方法。這些管理能力使得網(wǎng) 絡裝置能夠執(zhí)行例如改善資源分布、考慮維護和更新以及有條理有組織地提供會話管理和 策略執(zhí)行之類的功能。在自組織網(wǎng)絡(SON)中，一些網(wǎng)絡裝置可以被配置為提供自配置和 自優(yōu)化性能，以提供使某些操作和管理功能以及系統(tǒng)管理功能自動進行的能力。SON結合了 自配置、自優(yōu)化、監(jiān)控、以及操作管理，以使網(wǎng)絡裝置能夠被插入網(wǎng)絡并在基本沒有人為干 預的情況下進行操作。
在一些實施例中，公開了一種方法，包括在網(wǎng)絡裝置被引入自組織網(wǎng)絡之后在網(wǎng) 絡裝置處發(fā)起通信，以獲取自組織網(wǎng)絡的管理服務器和網(wǎng)絡裝置的尋址信息，并從管理服 務器獲取配置信息以在自組織網(wǎng)絡上對網(wǎng)絡裝置進行初始化；在網(wǎng)絡裝置處進行自測試以 確定在自組織網(wǎng)絡上如何配置網(wǎng)絡裝置并且將自測試結果發(fā)送至管理服務器以獲得基于 自測試結果的附加配置信息；從網(wǎng)絡裝置發(fā)布信息以發(fā)起與其他網(wǎng)絡裝置的信息交換并建 立連接，從而為自組織網(wǎng)絡上的用戶設備會話提供服務；監(jiān)控網(wǎng)絡裝置上的性能、資源和用 戶設備會話信息，并且記錄該信息以供管理服務器使用；以及調整與多個用戶設備會話有 關的參數(shù)，并且基于從管理服務器接收的指令來確定是否接受現(xiàn)有的用戶設備會話以及如 何修改現(xiàn)有的用戶設備會話。在其他實施例中，公開了一種網(wǎng)絡裝置，該網(wǎng)絡裝置提供了以下部件被配置為與 服務器通信以獲取網(wǎng)絡裝置的IP地址并獲取管理服務器的IP地址的接口 ；被配置為與管 理服務器通信以獲取軟件和配置信息從而在自組織網(wǎng)絡上對網(wǎng)絡裝置進行初始化的接口； 被配置為與自組織網(wǎng)絡中的其他網(wǎng)絡裝置通信以交換信息并建立連接，從而為自組織網(wǎng)絡 上的用戶設備會話提供服務的接口 ；被配置為獲取關于網(wǎng)絡裝置的操作和性能信息的自測 試功能；使用從管理服務器接收的軟件和配置信息對網(wǎng)絡裝置進行配置以便網(wǎng)絡裝置在自 組織網(wǎng)絡中進行操作的自配置功能，其中網(wǎng)絡裝置基于從管理服務器接收的指令來修改其 操作和配置；以及被配置為監(jiān)控網(wǎng)絡裝置上的性能、資源和用戶設備會話信息并記錄該信 息以供管理服務器使用的自配置監(jiān)控功能。在另外的其他實施例中，公開了一種方法，包括從動態(tài)主機配置協(xié)議(DHCP)服 務器獲取IP地址和管理服務器地址；從網(wǎng)絡裝置與管理服務器通信，以下載軟件和配置信 息從而對網(wǎng)絡裝置進行設置；執(zhí)行網(wǎng)絡裝置的自測試以獲取關于網(wǎng)絡裝置的性能的結果和 測量信息，其結果和測量信息被用來確定如何對網(wǎng)絡裝置進行配置以便其在自組織網(wǎng)絡中 進行操作；與其他網(wǎng)絡裝置接觸以確定其他網(wǎng)絡裝置的性能并且向其他網(wǎng)絡裝置提供關于 該網(wǎng)絡裝置的信息；監(jiān)控關于該網(wǎng)絡裝置的資源和其他信息以供傳送給管理服務器；在網(wǎng) 絡裝置上接收來自管理服務器的指令，并且根據(jù)指令修改網(wǎng)絡裝置的配置。
圖1示出根據(jù)某些實施例的網(wǎng)絡示意圖。圖2示出根據(jù)某些實施例的MME池、SGW集以及eNB簇之間的通信。圖3示出根據(jù)一些實施例的演進的分組核心SON的網(wǎng)絡視圖。圖4示出根據(jù)一些實施例的自組織網(wǎng)絡中的自配置消息傳送過程。圖5示出根據(jù)某些實施例的自配置網(wǎng)絡功能。圖6示出根據(jù)一些實施例的用于MME的自動配置的消息流。圖7示出根據(jù)一些實施例的用于SGW的自動配置的消息流。圖8示出根據(jù)某些實施例的網(wǎng)絡裝置對信息的報告。圖9示出根據(jù)一些實施例的在MME處使用選擇邏輯進行的網(wǎng)絡裝置選擇。圖10示出根據(jù)一些實施例的自組織網(wǎng)絡的另一個實施例。圖11示出根據(jù)某些實施例的機箱(chassis)。
具體實施例方式公開了在通信網(wǎng)絡中提供網(wǎng)絡裝置的自管理的系統(tǒng)和方法。在自組織網(wǎng)絡(SON) 中，一些網(wǎng)絡裝置可以被配置為實現(xiàn)自配置和自優(yōu)化性能，以提供使某些操作和管理功能 以及系統(tǒng)管理功能自動進行的能力。自組織網(wǎng)絡可以通過在操作期間動態(tài)地優(yōu)化無線電 網(wǎng)絡特性而消除部署時對設備的人工配置，來最小化運行網(wǎng)絡的壽命周期成本。這可以使 網(wǎng)絡提供商的操作效率提高并且操作成本降低。網(wǎng)絡裝置可以是例如網(wǎng)關GPRS支持節(jié)點 (GGSN)、服務GPRS支持節(jié)點(SGSN)、移動性管理實體(MME)、服務網(wǎng)關(SGW)或者分組數(shù)據(jù) 網(wǎng)絡網(wǎng)關(PGW)。網(wǎng)絡裝置還可以在下面進一步描述的諸如思科系統(tǒng)公司(Cisco System) 的機箱平臺之類的網(wǎng)關平臺上實現(xiàn)。圖1示出根據(jù)某些實施例的長期演進(LTE)網(wǎng)絡中的實現(xiàn)方式。圖1示出了通 用移動電信系統(tǒng)(UMTS)版本8網(wǎng)絡和LTE網(wǎng)絡二者。圖1的網(wǎng)絡示意圖包括用戶設備 (冊)110、演進的節(jié)點8(6肌)112、節(jié)點附14、無線電網(wǎng)絡控制器(RNC) 116、移動性管理實 體(MME)/用戶平面實體(UPE) 118、系統(tǒng)架構演進網(wǎng)關(SAE GW) 120、策略與計費規(guī)則功能 (PCRF) 122、歸屬訂戶服務器(HSS) 124、核心IP網(wǎng)絡126、互聯(lián)網(wǎng)128以及服務通用分組無 線業(yè)務支持節(jié)點(SGSN) 130。MMEl 18、SAE Gff 120、以及SGSN 130可以如下所述地實現(xiàn)在 機箱中。SAEGW 120可以包括服務網(wǎng)關(SGW)以及分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡網(wǎng)關(P-GW)。在一些實施 例中，SGW和P-GW可以在單獨的網(wǎng)絡裝置上實現(xiàn)。SAE架構的主要部件是演進的分組核心 (EPC)(也稱為SAE核心)。EPC包括MME, SGff,以及P-Gff部件。MME 118是用于LTE接入網(wǎng)的控制節(jié)點。MME 118負責包括重傳在內的UE 110追 蹤和尋呼過程。MME 118控制承載激活/去激活處理，并且還負責在LTE內越區(qū)切換時在初 始附接過程中為UE 110選擇SGW。MME 118還通過與HSS 1M交互來對用戶進行認證。MME 118還生成臨時標識，將這些臨時標識分配給UE，并且終止非接入層(NAS)信號傳送。MME 118對UE 110在服務提供商的公眾陸地移動網(wǎng)(PLMN)上的預占線的授權進行檢查，并且實 行UE漫游限制。MME 118是網(wǎng)絡中用于NAS信號傳送的加密/完整性保護的終止點，并且 控制安全密鑰管理。MME 118還支持信號傳送的合法攔截。MME還提供對于LTE和2G/3G接 入網(wǎng)之間的移動性的控制平面功能，其中S3接口始于SGSN 130并且終止于MME 118。MME 118還終止去往用于漫游UE的歸屬HSS的S6a接口。SGW對用戶數(shù)據(jù)分組進行路由和轉發(fā)，同時還充當在eNB間越區(qū)切換期間用于用 戶平面的移動性錨點以及充當用于LTE和其他3GPP技術之間的移動性的錨點(終止S4接 口并且中繼2G/3G系統(tǒng)和PDN Gff之間的流量)。對于空閑狀態(tài)的UE，SGff終止下行鏈路數(shù) 據(jù)路徑，并且在下行鏈路數(shù)據(jù)到達時觸發(fā)對UEllO的尋呼。SGW管理并存儲UE環(huán)境，例如， IP承載服務的參數(shù)和網(wǎng)絡內部路由信息。SGW還在合法攔截的情況下執(zhí)行用戶流量的復 制。PGW通過充當用于UE 110的流量的出口和入口來為UE 110提供到外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)的 連接性。UE 110可以同時具有與一個以上PGW的連接性以便接入多個分組數(shù)據(jù)網(wǎng)。P-GW 執(zhí)行策略實施、針對每個用戶的分組過濾、收費支持、合法攔截以及分組篩選。PGW還提供 用于3GPP和諸如WiMAX和3GPP2 (CDMA IX和EvDO)之類的非3GPP技術之間的移動性的錨 點。根據(jù)本實施例的SGW或PGW可以用來在實現(xiàn)SGW或PGW的機箱上如上述那樣以每個訂 戶為基礎提供深度分組檢測以及向用戶提供廣告。演進的分組核心自組織網(wǎng)絡(SON)可以通過提供自配置、自優(yōu)化、鄰居和對等機發(fā)現(xiàn)以及監(jiān)控來實現(xiàn)。在提供這些性能的過程中，每個網(wǎng)絡裝置可能涉及很多功能。自配 置方面使得網(wǎng)絡裝置能夠獲取在裝置操作中使用的參數(shù)。例如，網(wǎng)絡裝置的自配置可以包 括獲取網(wǎng)絡裝置的地址、確定操作和管理服務器位置、獲取傳輸參數(shù)、獲取對于系統(tǒng)軟件和 硬件的更新、設置配置文件以及獲取安全性環(huán)境。自優(yōu)化方面使得網(wǎng)絡裝置能夠使用信 息來在網(wǎng)絡中變得更有效。這可以包括例如網(wǎng)絡裝置改變它的覆蓋范圍、修改它的能力 (capacity)、修改移動性參數(shù)以及進行負載均衡。鄰居和對等機發(fā)現(xiàn)方面可以包括網(wǎng)絡裝 置學習網(wǎng)絡上的其他網(wǎng)絡裝置。該發(fā)現(xiàn)方面可以包括例如eN0deB(eNB)-MME連接性自動配 置、MME-MME發(fā)現(xiàn)和自動配置以及MME-SGW發(fā)現(xiàn)和自動配置。監(jiān)控是自組織網(wǎng)絡的另一方 面，其涉及追蹤和記錄事件、進行統(tǒng)計以及操作信息。該監(jiān)控可以包括負載信息、位置信息、 協(xié)議信息、警報、統(tǒng)計信息、故障信息、硬件信息以及傳感器信息。SON通過結合自配置、自優(yōu)化、發(fā)現(xiàn)和監(jiān)控性能以及來自這些方面的信息而起作 用，從而使得網(wǎng)絡能夠對以前由人工實現(xiàn)的問題作出抉擇和反應。例如，通過使用配置信 息、鄰居和對等機信息、監(jiān)控信息以及配置和優(yōu)化性能，諸如地址配置、池配置、覆蓋范圍配 置以及負載均衡之類的活動可以由網(wǎng)絡管理，而不需要或者只需要最少的人為干預。這些 性能使得網(wǎng)絡能夠提供更好的用戶體驗并且使得網(wǎng)絡對于條件的改變更有彈性。自組織網(wǎng) 絡具有比使用一個或多個人來人工配置對事件的反應更快地對事件作出反應的能力。在靜 態(tài)配置以外，自組織網(wǎng)絡還提供動態(tài)配置、監(jiān)控以及響應性能。例如，如果遇到不僅會對設備造成損害而且會毀壞呼叫者的系統(tǒng)的自然災害，自 組織網(wǎng)絡可以以很多方式作出反應。首先，自組織網(wǎng)絡可以檢測負載方面的變化(并且監(jiān) 控情況)。其次，其可以檢測網(wǎng)絡中的網(wǎng)絡裝置是否損毀以及這些故障對網(wǎng)絡造成的影響。 然后，自組織網(wǎng)絡可以通過重新組織網(wǎng)絡和網(wǎng)絡資源，使用負載均衡、改變能力和各種網(wǎng)絡 節(jié)點的覆蓋范圍來增加特定區(qū)域中資源的可用性。圖2示出了根據(jù)某些實施例的MME池、SGW集以及eNB簇之間的通信。圖2包括 eNodeB (eNB)簇136、SGW集136、MME池138、以及執(zhí)行操作和管理的管理服務器140，其中 eNB 簇 136 包括一組 eNB 1:35a-l!35e，SGW 集 136 包括一組 SGW 137a_137c，MME 池 138 包括一 組MME 139a-139c。MME可以使用諸如鏈路141之類的一個或多個通信鏈路相互通信，eNB 可以使用鏈路142通信，并且SGW可以使用鏈路143通信。MME池、SGW集以及eNB簇之間 的通信在自組織網(wǎng)絡中被實現(xiàn)，以在各種網(wǎng)絡裝置之間提供信息和反饋。例如，MME池138 可以使用通信網(wǎng)絡146與SGW集136通信，并可以使用通信網(wǎng)絡144與eNB簇134通信。 MME池、SGW集以及eNB簇可以聯(lián)合相互之間的通信或者獨立于相互之間的通信而與操作和 管理服務器(“0&M”或者“0ΑΜ”)通信。這些通信148可以在網(wǎng)絡上發(fā)生，或者通過一個或 多個鏈路發(fā)生。如所示出的，MME池138可以實現(xiàn)自配置、鄰居間及鄰居內列表管理、能力和負載 均衡優(yōu)化以及監(jiān)控。SGW集136可以實現(xiàn)自配置、負載均衡優(yōu)化以及監(jiān)控。另外，eNB簇可 以實現(xiàn)自配置、鄰居列表管理、各種優(yōu)化(包括覆蓋范圍、能力、以及移動性)以及監(jiān)控。其 他功能也可以被實現(xiàn)在自組織網(wǎng)絡以及各個池中。在自組織網(wǎng)絡中以及自組織網(wǎng)絡中的網(wǎng)絡裝置上實現(xiàn)的自配置可以包括很多功 能。它可以包括例如與其他網(wǎng)絡裝置交換性能、分配配置參數(shù)、為進入MME池、SGW集或eNB 簇的新網(wǎng)絡裝置分配角色。在網(wǎng)絡裝置“落入”或者進入“云”(該云可以是任意一個裝置網(wǎng)絡)時，該網(wǎng)絡裝置與其他裝置交換其性能，學習其在該網(wǎng)絡中的角色，并且為其與該網(wǎng) 絡的接口分配配置參數(shù)。基于該網(wǎng)絡裝置的角色及其的被分配性能，該網(wǎng)絡裝置被提供簡 檔類型。例如，能夠S5-PMIP (代理移動IP)的SGW和能夠S5-GTP (GPRS隧道協(xié)議)的SGW 被分配單獨的簡檔類型，該網(wǎng)絡裝置可以與其鄰居共享簡檔類型。自組織配置還可以包括 基于該網(wǎng)絡裝置的配置以及該網(wǎng)絡裝置將如何與其他網(wǎng)絡裝置通信，來為該網(wǎng)絡裝置分配 IP地址。這可以基于簡檔類型以及關于該網(wǎng)絡裝置的其他因素。一旦IP地址被分配并且該網(wǎng)絡裝置知道了其在網(wǎng)絡中的角色，該網(wǎng)絡裝置就可 以與他網(wǎng)絡裝置進行鄰居和對等機發(fā)現(xiàn)以及自動配置。鄰居和對等機發(fā)現(xiàn)的過程可以是主 動過程，也可以是被動過程。在主動過程中，該網(wǎng)絡裝置主動向其他網(wǎng)絡裝置傳送消息，以 獲取信息和配置連接。在被動過程中，該網(wǎng)絡裝置通過偵聽通信來獲知其鄰居和對等機。在 每種情況下，網(wǎng)絡裝置都可以開始創(chuàng)建被用于配置連接、開始監(jiān)控以及準備動態(tài)優(yōu)化的信 息的數(shù)據(jù)庫。該網(wǎng)絡裝置可以學習有關其鄰居的各種信息，諸如，鄰居的簡檔、地址信息以 及性能。SON中的網(wǎng)絡裝置還可以執(zhí)行鄰居/對等機發(fā)現(xiàn)和自動配置來學習群組(例如， MME池)中的其他節(jié)點或網(wǎng)絡裝置。此學習包括學習作為同一種類型裝置的其他網(wǎng)絡裝置 或者作為不同類型裝置的其他網(wǎng)絡裝置。這使得各種網(wǎng)絡裝置能夠在自組織網(wǎng)絡中相互通 信。例如，MME學習其相鄰的MME，以管理哪些MME控制哪些會話和裝置，并且MME學習SGW 和eNB以獲知這些裝置的性能，從而MME可以管理這些裝置。eNB也學習MME，以連接到MME 從而例如建立傳輸會話和建立安全關聯(lián)。網(wǎng)絡裝置還相互學習。例如，MME在對其自身進 行配置并且管理TAI列表的過程中使用有關管理重疊TAI列表的MME的信息，從而此信息 被本地存儲在該MME中。自組織網(wǎng)絡中的自優(yōu)化可以包括很多功能。自優(yōu)化隨著網(wǎng)絡裝置和網(wǎng)絡裝置的功 能而改變，并且可以包括通信網(wǎng)絡中的覆蓋范圍、移動性、容量以及負載均衡的優(yōu)化。SON還 可以包括監(jiān)控，該監(jiān)控被執(zhí)行以在網(wǎng)絡裝置的群組中進行自檢查和檢查。出錯和故障也在 網(wǎng)絡裝置間傳播，以使網(wǎng)絡裝置能夠對這些事件作出反應。覆蓋和移動性優(yōu)化可以發(fā)生在 包括諸如eNB之類的裝置的無線電接入網(wǎng)(RAN)中。覆蓋可以包括如何布置eNB以提供地 理區(qū)域上的小區(qū)覆蓋。eNB可以被配置用來改變它們覆蓋的地理區(qū)域(例如，它們的占地)。 移動性配置影響如何在RAN中的裝置之間發(fā)生交接。這可以被配置用來測定在用于用戶設 備的eNB之間何時發(fā)生交接。容量和負載均衡可用于諸如MME和SGW之類的網(wǎng)絡裝置。容量功能包括有關網(wǎng)絡 裝置上有多少資源正被使用的一個或多個度量。容量可以是對特定時間特定網(wǎng)絡上有多少 處理、存儲量和/或聯(lián)網(wǎng)帶寬正被使用的指示。其還可以基于有多少會話或呼叫正在被裝 置處理。會話是用于從用戶設備進行通信的、網(wǎng)絡裝置中的服務的提供。用戶設備在網(wǎng)絡 中可以具有一個以上會話。例如，會話可以是網(wǎng)絡裝置上的資源貢獻，以處理對于用戶設備 的電影流傳輸、或者處理對于用戶設備的語音呼叫。例如，存在有關有多少處理功率正被使 用、有多少存儲器正被使用(可以包括在網(wǎng)絡裝置上運行的會話的數(shù)目)、有多少帶寬可用 于通信的單獨測量。在一些實施例中，各種監(jiān)控信息被記錄在網(wǎng)絡裝置上，并被存儲在存儲 裝置中以供隨后檢索。0&M服務器可以檢索此信息并對此信息進行處理，以基于策略作出抉 擇，然后發(fā)送控制消息以調整各種網(wǎng)絡裝置上的參數(shù)。
當優(yōu)化各種網(wǎng)絡裝置或者網(wǎng)絡裝置的群組時，自組織網(wǎng)絡在裝置之間傳播優(yōu)化信 息，以確保其他網(wǎng)絡裝置可以相應地調整它們的參數(shù)。即，自組織網(wǎng)絡中的改變可以影響很 多不同類型的裝置。例如，RAN中的eNB中的改變會對MME和SGW上的設置產(chǎn)生影響，諸如 當追蹤區(qū)域(TA)列表中存在改變時。自組織網(wǎng)絡以有組織的方式傳播改變，以提供協(xié)調的 改變。如果改變沒有被適當?shù)貐f(xié)調，則網(wǎng)絡的穩(wěn)定性可能會被危害。例如，如果改變沒有在 網(wǎng)絡裝置的群組間被適當?shù)貍鞑ィ瑒t可能會在被不適當?shù)馗禄蚺渲玫难b置處發(fā)生故障或 過載。自組織網(wǎng)絡中的挑戰(zhàn)在于對實體的管理以及確保適當?shù)母淖儽患皶r地設立以不對網(wǎng) 絡的穩(wěn)定性造成危害。自組織網(wǎng)絡可以包括集中式通信和分布式通信。集中式通信包括使用中心節(jié)點 來向正確的網(wǎng)絡裝置傳遞通信的通信，而分布式通信包括從任意一個網(wǎng)絡裝置到任意其他 網(wǎng)絡裝置的通信。在一些實施例中，裝置的群組之間(例如，MME池和eNB簇之間)的通信 是通過諸如0&M服務器之類的管理服務器進行的。此管理服務器可以協(xié)調并管理群組間通 信，從而確保通信被發(fā)送至適當?shù)木W(wǎng)絡裝置。交換群組專用信息的網(wǎng)絡裝置可以使用分布 式協(xié)議，而不會對諸如0&M服務器之類的管理服務器增加負擔。諸如SGW之類的某些群組 中的一些網(wǎng)絡裝置可能不需要進行通信，所以對于這些網(wǎng)絡裝置而言不需要分布式協(xié)議。圖3示出根據(jù)一些實施例的演進的分組核心SON的網(wǎng)絡視圖。圖3包括管理服務 器160、域名服務器(DNS) 162、移動性管理實體(MME) 164、eNodeB 166a和166b以及服務網(wǎng) 關(SGW) 168。管理服務器160可以是操作管理服務器(0&M)、元件管理服務器(EMS)和/ 或網(wǎng)絡管理系統(tǒng)(匪S)。網(wǎng)絡管理系統(tǒng)(匪S)/元件管理系統(tǒng)(EMS)可以提供操作管理、行 政管理、維護管理以及聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的供應管理。操作涉及保持網(wǎng)絡(和網(wǎng)絡提供的服務)活 動并運行順暢，并且包括進行監(jiān)控以檢測問題并最小化網(wǎng)絡上的中斷。行政涉及保持追蹤 網(wǎng)絡中的資源以及這些資源是如何分配的。維護涉及執(zhí)行修復和更新，例如，當設備必須被 更換時，當路由器需要對于操作系統(tǒng)圖像的補丁時，當新交換機被添加到網(wǎng)絡時。供應涉及在網(wǎng)絡中配置資源以支持給定的服務。例如，這可包括設置網(wǎng)絡從而使 新的顧客可以接收服務。作為網(wǎng)絡管理的一部分被執(zhí)行的功能包括網(wǎng)絡規(guī)劃、頻率分配、預 定的流量路由以支持負載均衡、加密密鑰分發(fā)授權、配置管理、出錯管理、安全管理、特性管 理、帶寬管理、以及計費管理。其還可以包括控制、規(guī)劃、分配、部署、協(xié)調以及監(jiān)控網(wǎng)絡的資 源。元件管理系統(tǒng)(EMS)包括管理電信管理網(wǎng)絡模型的網(wǎng)絡元件管理層(NEL)上的網(wǎng)絡元 件(NE)的系統(tǒng)和應用。如圖3中所示，管理服務器160與DNS 162、MME 164、eNB 166a和166b以及SGW 168通信。管理服務器160可以在這些不同的網(wǎng)絡元件間提供集中式通信。管理服務器160 可以在自組織過程中通過從網(wǎng)絡裝置獲取的一系列數(shù)據(jù)來從網(wǎng)絡裝置收集統(tǒng)計信息。網(wǎng)絡 裝置被設置為對它們自身以及其他信息進行監(jiān)控，以收集可以被管理服務器169提取的信 息。然后，管理服務器160使用此統(tǒng)計數(shù)據(jù)來計算度量并確定如何配置網(wǎng)絡。這些度量可 以包括容量、可用資源、活動會話的數(shù)目、覆蓋、移動性等。根據(jù)這些度量，策略或邏輯可以 被用來在很少或者沒有人為干預的情況下管理和優(yōu)化網(wǎng)絡。當在管理服務器160處識別出 優(yōu)化或其他改變時，控制信號中攜帶的指令被推送給各種網(wǎng)絡裝置。這些網(wǎng)絡裝置可以使 用各種接口相互通信。例如，MME 164可以使用Sl-MME接口與eNB 166a通信，SGW 168可 以使用Sl-U接口與eNB 166通信。Sl是eNB和演進的分組核心(EPC)之間的標準化接口。Sl-MME被用來在eNB和MME之間交換信令消息，并且Sl-U被用來在eNB和服務網(wǎng)關(S-GW) 之間傳輸用戶數(shù)據(jù)報文。圖4示出了根據(jù)一些實施例的自組織網(wǎng)絡中的自配置消息傳送過程。圖4包括網(wǎng) 絡元件或網(wǎng)絡裝置180、DHCP服務器182、管理服務器或OAM服務器184、可擴展認證協(xié)議 (EAP)服務器186、DNS服務器188以及對等網(wǎng)絡元件190。作為自組織網(wǎng)絡的一部分的網(wǎng) 絡裝置被配置為在被附接至自組織網(wǎng)絡時或者在自組織網(wǎng)絡中啟動時進行自配置。為了對 其自身進行配置，在192中，網(wǎng)絡裝置180與DHCP服務器182通信，以獲取IP地址、OAM地 址以及其他地址和位置信息。在194中，網(wǎng)絡裝置180使用可擴展認證協(xié)議(EAP)與OAM 服務器184通信。EAP是為通過EAP方法生成的密鑰資料(keying material)和參數(shù)的傳輸和使用 而提供的一種認證架構。EAP方法包括用于認證協(xié)商的一些常見功能和方法。EAP定義消 息格式，并且使用EAP的每個協(xié)議定義將EAP消息封裝在協(xié)議的消息中的方式。一些EAP方 法包括 EAP-MD5、EAP-0TP、EAP-GTC、EAP-TLS、EAP-IKEv2、EAP-SIM 以及 EAP-AKA。用于 GSM 訂戶身份模塊的可擴展認證協(xié)議方法(ΕΑΡ-SIM)是一種使用全球移動通信系統(tǒng)(GSM)訂戶 身份模塊(SIM)的用于認證和會話分發(fā)的EAP機制。GSM蜂窩網(wǎng)使用訂戶身份模塊(SIM) 卡來進行用戶認證。ΕΑΡ-SIM在客戶端與提供客戶端和網(wǎng)絡之間的相互認證的認證、授權以 及計費(AAA)服務器之間使用SIM認證算法。194中的消息傳送提供了用于檢查用戶設備或網(wǎng)絡裝置的憑證的機制。盡管示出 了 EAP-SIM，也可以使用其他認證機制來檢查憑證?；贓AP的認證可以與簡單網(wǎng)絡管理協(xié) 議(SNMP)相結合。SNMP是一種可以被用在網(wǎng)絡管理系統(tǒng)中以監(jiān)控網(wǎng)絡附接裝置為條件來 令行政注意的基于UDP的網(wǎng)絡協(xié)議。SNMP包括一組用于網(wǎng)絡管理的標準，包括應用層協(xié)議、 數(shù)據(jù)庫綱要以及一組數(shù)據(jù)對象。SNMP在自組織網(wǎng)絡中以變量的形式攜帶管理數(shù)據(jù)，其中這 些變量是可擴展的并且攜帶來自網(wǎng)絡裝置的監(jiān)控和統(tǒng)計信息。這些變量然后可以被管理服 務器184查詢并不時地被設置。在自組織網(wǎng)絡中，SNMP可以被管理服務器184用來監(jiān)控自 組織網(wǎng)絡中的網(wǎng)絡裝置并獲取監(jiān)控信息，以使得管理決策能夠被實施。管理服務器184包 括可以存儲經(jīng)由SNMP獲取的信息的數(shù)據(jù)庫。管理服務器184還可以幫助對自組織網(wǎng)絡上的網(wǎng)絡裝置進行認證。這可以使裝置 被信任，并使裝置能夠發(fā)送可以被信任的信息。認證處理可以包括管理服務器184在196中 與EAP服務器186通信。在一些實施例中，EAP服務器186可以被實現(xiàn)在AAA服務器上，或 者可以通過類似的功能實現(xiàn)。在消息傳送198中，管理服務器184可以發(fā)送軟件下載、配置 下載、或者其他相關信息，以使網(wǎng)絡裝置能夠對其自身進行配置。軟件下載可以包括更新、 升級、新版本、用在自組織網(wǎng)絡中的軟件、以及配置文件。配置文件可以包括例如有關如何 執(zhí)行優(yōu)化、監(jiān)控什么信息、如何接觸對等節(jié)點的策略或其他指令。消息傳送198可以使用例 如SNMP或者文件傳輸協(xié)議(FTP)來發(fā)送。用于特定任務和操作方面的參數(shù)和配置信息也可以在自配置處理中由管理服務 器184提供給網(wǎng)絡裝置180。在消息傳送200中，傳輸參數(shù)和配置信息、無線電參數(shù)和配置 信息、網(wǎng)絡參數(shù)和配置信息、安全參數(shù)和配置信息、以及裝置參數(shù)和配置信息可以被發(fā)送給 網(wǎng)絡裝置180或者被與網(wǎng)絡裝置180交換。網(wǎng)絡裝置180可以使用這些參數(shù)、配置信息以 及軟件進行設置以在網(wǎng)絡上運行。
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在202中，網(wǎng)絡裝置180執(zhí)行自測試，以確定所有事物是否都在適當?shù)剡\作。自測 試可以包括響應于指定的輸入來運行由管理服務器接收的測試軟件或者監(jiān)控網(wǎng)絡裝置上 的部件。自測試結果以及其他監(jiān)控測量結果可以在消息傳送204中被發(fā)送給管理服務器 184。消息傳送204可以使用SNMP TRAP來實現(xiàn)，SNMP TRAP是一種用于報告警報或者關于 所管理的系統(tǒng)的其他異步事件的分組數(shù)據(jù)單元。消息傳送204中的結果可以由OAM服務器 184進行分析，以確定網(wǎng)絡裝置如何在SON中起作用。該分析可以確定網(wǎng)絡裝置的簡檔和/ 或初始操作參數(shù)，諸如，網(wǎng)絡內的任務的加載和分配。在消息傳送206中，附加配置信息被 從管理服務器184發(fā)送至網(wǎng)絡裝置180。此附加配置信息可以基于對從網(wǎng)絡裝置獲取的統(tǒng) 計信息和其他測量結果和/或自測試結果的分析。消息傳送206可以使用FTP來遞送配置 文件。當網(wǎng)絡裝置被配置到自組織網(wǎng)絡中時，中心管理服務器184在208中與DNS 188 通信，以將網(wǎng)絡裝置180更新到DNS中。當網(wǎng)絡裝置180被包括在DNS中后，它將可用于網(wǎng) 絡中的查找和使用。一旦網(wǎng)絡裝置180完成了針對自組織網(wǎng)絡而對其自身的配置，該網(wǎng)絡 裝置可以開始對等機發(fā)現(xiàn)，并且與其他網(wǎng)絡裝置190進行連接。這可以包括將該網(wǎng)絡裝置 的簡檔廣告給SON中的其他網(wǎng)絡裝置。網(wǎng)絡裝置180可以在消息傳送210中與其他網(wǎng)絡裝 置190進行連接。圖5示出了根據(jù)某些實施例的自組織網(wǎng)絡功能。SON功能可以包括充當網(wǎng)絡管理 器(IRP管理器)的自配置監(jiān)控和管理功能(SC-MMF_NM)220、充當用于集中式管理器的代 理(IRP代理)的自配置監(jiān)控和管理功能(SC_MMF_EM)222、用于追蹤并在一些情況下分發(fā) 尋址信息的地址分配功能(AAF) 224、用于提供到管理服務器的連接的OAM連接性建立功 能(0AM C0_EF) 226、用于管理裝置上的軟件并可以提供有關駐留在裝置上的軟件的信息的 軟件管理功能(SW_MF) 228、用于中繼關于資源可用性以及裝置上的可用資源的信息的清單 更新功能anv_UF) 230、用于監(jiān)控網(wǎng)絡裝置、在裝置上進行測試、以及向管理功能220進行 報告的自測試功能(ST_F)232。SON還包括用于建立用于呼叫處理的數(shù)據(jù)路徑的呼叫處理 鏈路(CPL)建立功能(CPL_SUF) 234、實現(xiàn)用于RAN的配置信息的無線電網(wǎng)絡配置數(shù)據(jù)功能 (R_CD_F) 236、實現(xiàn)用于網(wǎng)絡的配置信息的傳輸網(wǎng)絡配置數(shù)據(jù)功能(T_CD_F)238、用于更新 IRP管理器220的NRM IRP更新功能(NRM_UP) 240,以及用于幫助通信的無線電網(wǎng)絡和傳輸 網(wǎng)絡配置數(shù)據(jù)準備功能(未示出)。圖6示出了根據(jù)一些實施例的用于MME的自動配置的消息流。圖6包括MME 250、 DHCP服務器182、操作管理服務器(OAM) 184、對等MME 254,DNS 188、以及eNodeB 262。在 消息傳送192中，MME在192中與DHCP服務器182通信，以獲取IP地址、管理服務器地址、 以及其他地址和位置信息。MME 250可以發(fā)起與管理服務器184的通信252，以使用例如 SNMP或FTP來下載軟件和/或配置信息。軟件和配置信息被MME 250用來對裝置進行設 置，以便裝置在自組織網(wǎng)絡的環(huán)境運作。自測試202確定MME的性能，并且在消息傳送204 中將此信息傳送給管理服務器184。自測試202還可以監(jiān)控MME 250的某些方面，以向管理 服務器184提供其他測量結果。管理服務器184對這些測量結果和測試數(shù)據(jù)進行分析，以 確定MME的性能，進而確定簡檔以及MME適合自組織網(wǎng)絡的程度。管理服務器184發(fā)送基于自測試結果的附加配置信息206，附加配置信息206被 MME用來進行設置以便在自組織網(wǎng)絡中進行操作。在256中，MME 250確定其在其對等機中間的角色。該角色可以包括例如MME池的主控者、活動角色、備用角色?；顒雍蛡溆媒巧?以被用于故障保護和負載均衡。MME 250在258中與其他對等MME 2M通信，以執(zhí)行鄰居 和近鄰發(fā)現(xiàn)，確定對等群組MME的角色，以及獲得有關對等MME的簡檔和角色的信息。MME 250的角色的確定可能受到對等MME 2M的角色的影響。在消息傳送沈0中，MME 250在有 關MME的簡檔和角色(諸如，MME的狀態(tài)、分組、以及其他參數(shù))方面對管理服務器184進 行更新。更新可以利用SNMP TRAP來發(fā)送。管理服務器184使用消息傳送208來更新DNS 中的MME 250。MME 250還與eNodeB 262通信，以執(zhí)行Sl接口設置洸4。圖7示出了根據(jù)一些實施例的用于SGW的自動配置的消息流。圖7包括SGW 270、 DHCP服務器182、操作管理服務器(OAM) 184、DNS188、以及MME 273。在消息傳送192中， SGff 270在192中與DHCP服務器182通信，以獲取IP地址、OAM地址、以及其他地址和位置 信息。SGW 270可以發(fā)起與管理服務器184的通信252，以下載軟件和/或配置信息。軟件 和配置信息被SGW 270用來進行設置以便在自組織網(wǎng)絡的環(huán)境中運作。自測試272可以被 用來確定SGW的性能。這些性能在消息傳送204中被傳送給管理服務器184。自測試272 還可以監(jiān)控SGW 270的某些方面，以向管理服務器184提供其他測量結果。管理服務器184 對這些測量結果和測試數(shù)據(jù)進行分析，以確定SGW的性能，從而確定簡檔以及SGW適合自組 織網(wǎng)絡的程度。管理服務器184發(fā)送基于自測試結果的附加配置信息206，以設置SGW 270。SGff 使用此配置信息來進行設置以便在自組織網(wǎng)絡中進行操作。在消息傳送208中，管理服務 器184將DNS 188更新為包括新的SGW。在被配置之后，SGW 270創(chuàng)建與自組織網(wǎng)絡中的 MME 273的會話274。SGW還可以發(fā)起對等機發(fā)現(xiàn)以及從其他網(wǎng)絡元件收集其他信息。在消 息傳送276中，SGW 270可以使用管理消息來更新管理服務器。管理消息可以包括諸如負 載狀況和其他操作信息之類的信息。管理消息可以是SNMP TRAP消息。管理服務器184還 可以發(fā)起從包括SGW 270的網(wǎng)絡裝置獲取監(jiān)控和統(tǒng)計信息。當在SGW 270中發(fā)生諸如優(yōu)先 級改變之類的改變時，管理服務器184還更新278DNS 188。圖8示出了根據(jù)一些實施例的網(wǎng)絡裝置對信息的報告。網(wǎng)絡裝置可以報告諸如負 載信息、網(wǎng)絡裝置健康狀況、錯誤日志、帳單信息、策略信息、或者任何其他可用信息之類的 信息。圖 8 包括 MME/SGSN 280 和 SGW 282。MME/SGSN 280 向 SGW 282 發(fā)送回顯(echo)請 求。響應于回顯請求，SGff 282發(fā)送回顯響應消息觀6，該回顯響應消息可以包括用于攜帶 諸如負載信息之類的信息的專用(private)擴展。SGW 282還可以通過例如發(fā)送回顯請求 消息288來從網(wǎng)絡請求信息?；仫@請求消息傳送可以包括請求特定信息的專用擴展。MME/ SGSN 280利用包括所請求的信息的回顯響應290進行響應。與網(wǎng)關交換的信息可以被用于網(wǎng)關選擇、實現(xiàn)冗余操作、以及維持服務質量 (QoS)。例如，在實現(xiàn)冗余操作的過程中，第一 SGW可以將關于第一 SGW正在處理的會話的 信息發(fā)送給第二 SGW，從而使得在故障或其他情況下第二 SGW可以繼續(xù)第一 SGW的操作。圖9示出了根據(jù)一些實施例的在MME處使用選擇邏輯進行的網(wǎng)絡裝置選擇。選擇 邏輯可以被作為可執(zhí)行的指令存儲在可由實現(xiàn)MME的機箱上的處理器訪問的計算機可讀 介質中。在302中，新的UE連接被通過非接入層(NAS)協(xié)議用信號通知給MME。在304，MME 從包括追蹤區(qū)域標識的eNodeB小區(qū)ID(eCID)形成追蹤區(qū)域標識全限定域名(TAIFQDN)。 使用DNS簡單名稱權威指針(S-NAPTR)進程，MME將FQDN分解為SGW地址和所支持的S5/S8協(xié)議的候選名單(shortlist)。它們基于NAPTR返回優(yōu)先級、已經(jīng)存在的會話以及過載 權重的組合而被分類。過載權重可以是數(shù)據(jù)結構中表示的SGW或PGW荷載狀況。在306中，MME在304中創(chuàng)建的候選名單中找尋SGW。如果在306中在候選名單中 沒有找到SGW，則在308中該UE不能使用NAS進行連接并且MME用信號通知UE會話不能被 建立。如果在306中可以找到SGW，則在310中PGW被基于S5/S8協(xié)議選擇出來。在312， MME檢查SGW是否支持與PGW相同的S5/S8協(xié)議。如果不是，則在314中SGW被從MME候選 名單中移除，并且在306中處理利用修改后的候選名單重新開始。如果在312中SGW支持 相同的協(xié)議，則在316中MME檢查SGW是否是候選名單中的最后一個。如果在316中SGW 是候選名單中的最后一個，則在318中該SGW被選擇，并且創(chuàng)建會話請求被發(fā)送至所選擇的 SGW。如果SGW不是候選名單316中的最后一個，則在320中MME檢查SGW是否被標記為 過載。如果在320中SGW被標記為過載，則此條目可以被檢查以確定SGW何時被標記以及 SGW被從候選名單中選擇出來的次數(shù)。如果時間達到閾值或者已經(jīng)超過嘗試的閾值數(shù)目，則 該SGW被選擇，并且新結果被寫入數(shù)據(jù)結構中。例如，如果嘗試成功，則SGW不被標記。如 果嘗試不成功，則條目因不成功而被重寫以重置嘗試的時間和數(shù)目。如果在320中沒有達 到閾值并且SGW被標記為過載，則在314中其被從候選名單中移除。PGW可以經(jīng)歷選擇邏輯 中的相同的過載檢查，以確定被選擇的PGW。圖10示出了根據(jù)一些實施例的自組織網(wǎng)絡的另一個實施例。圖10包括核心 網(wǎng)(CN)網(wǎng)絡管理系統(tǒng)(匪S)330、互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議無線接入網(wǎng)(IPRAN)/eNB網(wǎng)絡管理系統(tǒng) (NMS) 332,MME 334,SGff 336、分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡網(wǎng)關(PGW) 338、RAN 340、以及 eNB 342。CN NMS 330管理核心網(wǎng)中的MME 334,SGff 336,PGff 338、以及其他網(wǎng)絡裝置。管理服務器330獲得 網(wǎng)絡裝置的特性統(tǒng)計信息，并且使用閾值來生成對于服務提供商的操作支持系統(tǒng)(OSS)的 通知。這些通知可以被記錄，以隨后分析故障和向服務提供商提供其他信息。在一些實施 例中，這些相同的通知還可以使用IPRAN匪S 332來觸發(fā)對于RAN側上的網(wǎng)絡裝置的動作。 在此觸發(fā)中，過載狀況和其他信息可以使用諸如SNMP或3GPP XML接口之類的協(xié)議被發(fā)送 給RAN NMS。在一些實施例中，CNN MS 330管理服務器和IPRAN NMS 332管理服務器可以 被設置在相同的服務器上。在其他實施例中，核心網(wǎng)絡管理服務器330和RAN管理服務器 332被設置在不同的服務器上，并且相互之間進行通信以協(xié)調管理動作。網(wǎng)絡管理服務器可 以被實現(xiàn)在Cisco刀片服務器上。核心網(wǎng)絡管理服務器330還可以管理對于諸如現(xiàn)有的MME和SGW池之類的網(wǎng)絡裝 置群組的順序更新處理。另外，核心網(wǎng)絡管理服務器330可以通過使RAN網(wǎng)絡管理服務器 332知曉現(xiàn)有的池狀況來幫助軟件下載/停工修復和更新。這可以使RAN網(wǎng)絡管理服務器 332動態(tài)地修改與核心網(wǎng)的RAN通信，從而有助于核心網(wǎng)操作。動態(tài)修改可以包括在核心網(wǎng) 裝置間重新分配RAN容量。CN WS 330還可以充當對于諸如MME和SGW池之類的網(wǎng)絡裝置 的健康的控制器。依賴于SON，其可以是集中式的或分布式的，或者混合組合。在混合組合 中，一些通信可以是集中式的(例如，使用0&M服務器)，而其他通信可以是分布式的。在一些實施例中，用于提供自組織網(wǎng)絡(SON)的功能可以通過將機箱的軟件修改 為支持這些功能而在網(wǎng)絡裝置上實現(xiàn)。例如，機箱上運行的基于Linux的操作系統(tǒng)支持命 令行界面，并且機箱上運行的軟件可以被修改以允許拆除網(wǎng)關。另外，軟件可以被修改以改變資源以及在其他網(wǎng)絡裝置上發(fā)送改變資源的消息。自組織網(wǎng)絡可以使用大量不同的通信協(xié)議來幫助功能的實現(xiàn)。如上所述，這些協(xié) 議可以以各種組合以及相互代替的方式被使用。例如，動態(tài)主機配置協(xié)議(DHCP)可以被用 于自動地址配置，并且諸如FTP、SFTP、以及TFTP之類的傳輸協(xié)議可以被用于從網(wǎng)絡裝置獲 取統(tǒng)計信息以及軟件下載。安全外殼(SSH)、命令行界面(CLI)、以及公共對象請求代理體 系結構(CORBA)可以被用于進行配置。CORBA還可以被用來在網(wǎng)絡裝置上采取措施以及在 網(wǎng)絡裝置處進行自動擴展(例如，請求更多的地址池)。SNMP可以被用于配置、軟件下載、 以及報警。上面描述的網(wǎng)絡裝置或網(wǎng)關可以實現(xiàn)在具有多種不同集成功能的機箱上。在一 些實施例中，移動性管理實體(MME)、服務網(wǎng)關(SGW)、PDN網(wǎng)關(P-GW)、接入網(wǎng)關、分組數(shù) 據(jù)服務節(jié)點(PDSN)、外部代理(FA)、或者歸屬代(HA)可以實現(xiàn)在機箱上。在其他實施例 中，其他類型的功能也可以實現(xiàn)在機箱上，其中，這些功能有網(wǎng)關通用分組無線業(yè)務服務 節(jié)點(GGSN)、服務GPRS支持節(jié)點(SGSN)、分組數(shù)據(jù)互通功能(PDIF)、接入服務網(wǎng)絡網(wǎng)關 (ASNGW)、基站、接入網(wǎng)、用戶面實體(UPE)、IP網(wǎng)關、接入網(wǎng)關、會話發(fā)起協(xié)議(SIP)服務 器、代理-呼叫會話控制功能(P-CSCF)、以及查詢-呼叫會話控制功能(I-CSCF)、服務網(wǎng)關 (SGW)、以及分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡網(wǎng)關(PDNGW)。在某些實施例中，一個或多個上述其他類型的功能 被集成在一起，或者由同一個功能提供。例如，接入網(wǎng)可以與PDSN集成在一起。機箱可以 包括PDSN、FA、HA、GGSN、PDIF、ASNGW、UPE、IP網(wǎng)關、接入網(wǎng)關、或者任何其他的可用接入接 口裝置。在某些實施例中，機箱由馬薩諸塞州的Marent Networks of Tewksbury的ST16 或ST40多媒體平臺或者CiscoSystems ASR5000網(wǎng)關平臺提供。根據(jù)一些實施例，實現(xiàn)網(wǎng)關的機箱的特征在下面進一步描述。圖11示出了根據(jù)一 些實施例的機箱中的卡的定位。機箱包括用于裝載應用卡350和線路卡352的槽。中間 板3M可以被用在機箱中以提供機箱內通信、功率連接、以及所安裝的各種卡之間的傳輸 路徑。中間板3M可以包括諸如交換光纖、控制總線、系統(tǒng)管理總線、冗余總線、以及時分復 用(TDM)總線之類的總線。交換光纖是這樣一種基于IP的傳輸路徑，該傳輸路徑通過建 立應用卡和線路卡之間的卡間通信實現(xiàn)貫穿機箱的用于用戶數(shù)據(jù)的傳輸路徑?？刂瓶偩€ 將機箱中的控制和管理處理器相互連接。機箱管理總線提供諸如供電、監(jiān)控溫度、板狀態(tài) (board status)、數(shù)據(jù)路徑錯誤、卡重置、以及其他故障轉移(failover)特征之類的系統(tǒng)管 理功能。冗余總線在硬件故障的情況下提供用戶數(shù)據(jù)的傳輸和冗余鏈路。TDM總線為系統(tǒng) 上的語音服務提供支持。機箱支持至少四種類型的應用卡交換處理器卡、系統(tǒng)管理卡、分組服務卡、以及 分組加速器卡。交換處理器卡充當機箱的控制器，并且負責諸如對機箱進行初始化以及將 軟件配置加載到機箱中的其他卡上之類的事務。分組加速器卡提供分組處理和轉發(fā)性能。 每個分組加速器卡能夠支持多種環(huán)境。硬件引擎可以被布置這樣的卡，以支持用于壓縮、分 類流量調度、轉發(fā)、分組過濾、以及統(tǒng)計信息編輯的并行分布式處理。系統(tǒng)管理卡是用于管 理和控制網(wǎng)關裝置中的其他卡的系統(tǒng)控制和管理卡。分組服務卡是提供多線程點到點的分 組數(shù)據(jù)處理以及環(huán)境處理性能等的高速處理卡。分組加速器卡通過使用控制處理器和網(wǎng)絡處理單元執(zhí)行分組處理操作。網(wǎng)絡處理 單元確定分組處理要求；從各種物理接口接收用戶數(shù)據(jù)幀/向各種物理接口發(fā)送用戶數(shù)據(jù)幀；作出IP轉發(fā)決定；實施分組過濾、流插入、刪除、以及修改；執(zhí)行流量管理和流量工程； 修改/添加/剝除分組頭；以及管理線路卡端口和內部分組傳輸?？刂铺幚砥饕参挥诜纸M 加速器卡上，并且提供基于分組的用戶服務處理。線路卡在被加載到機箱中時提供輸入/ 輸出連接性，并且還可以提供冗余連接。操作系統(tǒng)軟件可以以Linux軟件內核為基礎，并且在機箱中運行特定應用，諸如， 監(jiān)控任務和提供協(xié)議棧。軟件使得機箱資源能夠被單獨地分配給控制路徑和數(shù)據(jù)路徑。例 如，某些分組加速器卡可以被專門用來執(zhí)行路由或安全控制功能，而其他分組加速器卡被 專門用來處理用戶會話流量。在一些實施例中，當網(wǎng)絡要求改變時，硬件資源可以被動態(tài) 地布置以滿足要求。該系統(tǒng)可以被虛擬化為支持諸如技術功能(例如，PDN GW、SWG、PDSN、 ASNGW、PDIF、HA、GGSN、或者IPSG)之類的多個邏輯服務實例。機箱的軟件可以被劃分為執(zhí)行特定功能的一系列任務。這些任務按照所需相互通 信，以貫穿機箱而共享控制和數(shù)據(jù)信息。任務是執(zhí)行與系統(tǒng)控制或會話處理有關的特定功 能的軟件處理。在一些實施例中，機箱中有三種類型的任務進行操作關鍵任務、控制器任 務、以及管理器任務。關鍵任務控制與機箱處理呼叫的能力有關的功能，諸如，機箱初始化、 錯誤檢測、以及恢復任務?？刂破魅蝿障蛴脩粽谘谲浖姆植际奖举|，并且執(zhí)行諸如監(jiān)控 (一個或多個)下級管理器的狀態(tài)、在同一子系統(tǒng)中提供管理器內通信、以及通過與屬于其 他子系統(tǒng)的控制器通信來使能子系統(tǒng)間通信之類的任務。管理器任務可以控制系統(tǒng)資源， 并保持系統(tǒng)資源之間的邏輯映射。在應用卡中的處理器上運行的各任務可以被劃分成多個子系統(tǒng)。子系統(tǒng)是執(zhí)行特 定任務或者作為多個其他任務的至高點(culmination)的軟件元件。單個子系統(tǒng)可以包括 關鍵任務、控制器任務、和管理器任務?？梢栽诘谋P上運行的一些子系統(tǒng)包括系統(tǒng)初始任務 子系統(tǒng)、高可用性任務子系統(tǒng)、恢復控制任務子系統(tǒng)、共享配置任務子系統(tǒng)、資源管理子系 統(tǒng)、虛擬專用網(wǎng)子系統(tǒng)、網(wǎng)絡處理單元子系統(tǒng)、卡/槽/端口子系統(tǒng)、以及會話子系統(tǒng)。系統(tǒng)初始任務子系統(tǒng)負責在系統(tǒng)啟動時開啟一組初始任務，并且根據(jù)需要提供各 個任務。高可用性任務子系統(tǒng)結合恢復控制任務子系統(tǒng)一起工作，以通過監(jiān)控機箱的各種 軟件和硬件部件來維持機箱的操作狀態(tài)?；謴涂刂迫蝿兆酉到y(tǒng)負責執(zhí)行對于機箱中發(fā)生的 故障的恢復動作以及接收來自高可用性任務子系統(tǒng)的恢復動作。共享配置任務子系統(tǒng)向機 箱提供設置、檢索、以及接收機箱配置參數(shù)改變的通知，并且負責存儲用于在機箱中運行的 應用的配置數(shù)據(jù)。資源管理子系統(tǒng)負責為任務分配資源(例如，處理器和存儲器性能)，以 及監(jiān)控任務對于資源的使用。虛擬專用網(wǎng)(VPN)子系統(tǒng)管理機箱中的與VPN有關的實體的行政和操作方面，包 括創(chuàng)建單獨的VPN環(huán)境、在VPN環(huán)境中開啟IP服務、管理IP池和訂戶IP地址、以及在VPN 環(huán)境中分發(fā)IP流信息。在一些實施例中，在機箱中，IP操作在特定的VPN環(huán)境中完成。網(wǎng) 絡處理單元子系統(tǒng)負責以上列出的用于網(wǎng)絡處理單元的很多功能?？?槽/端口子系統(tǒng)負 責協(xié)調所發(fā)生的涉及卡活動的事件(諸如，發(fā)現(xiàn)和配置新插入的卡上的端口、以及確定線 路卡如何映射到應用卡)。在一些實施例中，會話子系統(tǒng)負責處理并監(jiān)控移動訂戶的數(shù)據(jù) 流。用于移動數(shù)據(jù)通信的會話處理任務包括用于CDMA網(wǎng)絡的A10/A11終結、用于GPRS和 /或UMTS網(wǎng)絡的GSM隧道協(xié)議終結、異步PPP處理、分組過濾、分組調度、Difserv碼點標 記、統(tǒng)計信息收集、IP轉發(fā)、以及AAA服務。這些條目中的每個的職責可以被分布為遍及下級任務(稱為管理器)，以提供更有效的處理和更大的冗余。單獨的會話控制器任務充當集 成的控制節(jié)點，以調整并監(jiān)控管理器以及與另一個活動子系統(tǒng)通信。會話子系統(tǒng)還管理諸 如有效載荷變換、過濾、統(tǒng)計信息收集、制定策略、以及調度之類的專業(yè)化用戶數(shù)據(jù)處理。在一些實施例中，實現(xiàn)處理或數(shù)據(jù)庫所需的軟件包括諸如C、C++、C#、Java、或者 Perl之類的高級編程語言或者面向對象語言。如果需要，軟件還可以由匯編語言實現(xiàn)。在機 箱中實現(xiàn)的分組處理可以包括由環(huán)境決定的任何處理。例如，分組處理可以包括高級數(shù)據(jù) 鏈路控制(HDLC)成幀、報壓縮、和/或加密。在某些實施例中，軟件被存儲在可以由通用或 專用處理單元讀取以執(zhí)行本文中描述的處理的存儲介質或裝置上，這些存儲介質或裝置諸 如是只讀存儲器(ROM)、可編程只讀存儲器(PR0M)、電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)、 閃存、或者磁盤之類。盡管在前述示例性實施例中描述并示出了本發(fā)明，但是應該理解，本公開只是通 過示例做出的，并且在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的條件下可以對本發(fā)明的實現(xiàn)方式的細 節(jié)做出很多改變，本發(fā)明的精神和范圍只由后面的權利要求限制。
權利要求
1.一種方法，包括在網(wǎng)絡裝置被引入自組織網(wǎng)絡之后在所述網(wǎng)絡裝置處發(fā)起通信，以獲取用于所述自組 織網(wǎng)絡的管理服務器和所述網(wǎng)絡裝置的尋址信息，并從所述管理服務器獲取配置信息以在 所述自組織網(wǎng)絡上對所述網(wǎng)絡裝置進行初始化；在所述網(wǎng)絡裝置處執(zhí)行自測試以確定在所述自組織網(wǎng)絡上如何配置所述網(wǎng)絡裝置，并 且將自測試結果發(fā)送至所述管理服務器以獲取基于所述自測試結果的附加配置信息；從所述網(wǎng)絡裝置發(fā)布信息，以發(fā)起與其他網(wǎng)絡裝置的信息交換和建立連接，從而為所 述自組織網(wǎng)絡上的用戶設備會話提供服務；監(jiān)控所述網(wǎng)絡裝置上的資源和用戶設備會話信息，并且記錄該信息以供所述管理服務 器使用；以及調整與多個用戶設備會話有關的參數(shù)并且基于從所述管理服務器接收的指令來確定 是否接受現(xiàn)有的用戶設備會話以及如何修改現(xiàn)有的用戶設備會話。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述網(wǎng)絡裝置包括移動性管理實體(MME)。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，還包括與MME池中的對等MME通信，以確定追蹤區(qū)域列表重疊并交換MME池專有信息；以及 與服務網(wǎng)關(SGW)通信，以確定服務網(wǎng)關的性能。
4.根據(jù)權利要求2所述的方法，還包括與所述管理服務器交流MME負載信息；以及在所述MME處接收指令，以對與所述自組織網(wǎng)絡中的另一個MME的用戶設備會話進行 負載均衡。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述網(wǎng)絡裝置包括服務網(wǎng)關(SGW)。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，還包括基于SGW的性能從所述管理服務器接收簡檔類 型，所述簡檔類型描述所述SGW的性能，包括所述SGW在所述自組織網(wǎng)絡上進行通信的協(xié) 議。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，還包括將所述SGW的簡檔類型提供給所述自組織網(wǎng) 絡中的移動性管理實體(MME)。
8.根據(jù)權利要求6所述的方法，還包括向所述管理服務器發(fā)送所述SGW處的負載狀 況，以觸發(fā)所述管理服務器改變有關所述SGW的優(yōu)先級信息。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議(SNMP)被用來以結構化的形式 傳送數(shù)據(jù)，以使能從所述管理服務器對所述網(wǎng)絡裝置進行管理和配置。
10.一種網(wǎng)絡裝置，包括被配置為與服務器通信以獲取所述網(wǎng)絡裝置的IP地址并獲取管理服務器的IP地址的 接口 ；被配置為與所述管理服務器通信以獲取軟件和配置信息從而在自組織網(wǎng)絡上對所述 網(wǎng)絡裝置進行初始化的接口；被配置為與所述自組織網(wǎng)絡中的其他網(wǎng)絡裝置通信以交換信息并建立連接從而為所 述自組織網(wǎng)絡上的用戶設備會話提供服務的接口；被配置為獲取關于所述網(wǎng)絡裝置的操作和性能信息的自測試功能； 使用從所述管理服務器接收的所述軟件和配置信息對所述網(wǎng)絡裝置進行配置以便所述網(wǎng)絡裝置在所述自組織網(wǎng)絡中進行操作的自配置功能，其中所述網(wǎng)絡裝置基于從所述管 理服務器接收的指令修改其操作；以及被配置為監(jiān)控所述網(wǎng)絡裝置上的資源和用戶設備會話信息并記錄該信息以供所述管 理服務器使用的自配置監(jiān)控功能。
11.根據(jù)權利要求10所述的網(wǎng)絡裝置，其中所述網(wǎng)絡裝置提供移動性管理實體(MME) 功能。
12.根據(jù)權利要求11所述的網(wǎng)絡裝置，其中所述接口被用來與MME池中的對等MME通 信，以確定追蹤區(qū)域列表重疊并交換MME池專有信息，以及用來與服務網(wǎng)關(SGW)通信以確 定所述服務網(wǎng)關的性能。
13.根據(jù)權利要求11所述的網(wǎng)絡裝置，其中所述接口被用來與所述管理服務器交流 MME負載信息，以及接收所述MME用來對與所述自組織網(wǎng)絡中的另一個MME的用戶設備會話 進行負載均衡的指令。
14.根據(jù)權利要求10所述的網(wǎng)絡裝置，其中所述網(wǎng)絡裝置提供服務網(wǎng)關(SGW)功能。
15.根據(jù)權利要求15所述的網(wǎng)絡裝置，其中所述SGW基于SGW的性能接收來自所述管 理服務器的簡檔類型，所述簡檔類型描述所述SGW的性能，包括所述SGW在所述自組織網(wǎng)絡 上進行通信的協(xié)議。
16.根據(jù)權利要求15所述的網(wǎng)絡裝置，其中所述SGW向所述自組織網(wǎng)絡中的移動性管 理實體(MME)提供簡檔類型。
17.根據(jù)權利要求15所述的網(wǎng)絡裝置，其中所述接口被用來向所述管理服務器發(fā)送所 述SGW處的負載狀況，以觸發(fā)所述管理服務器改變關于所述SGW的優(yōu)先級信息。
18.根據(jù)權利要求15所述的網(wǎng)絡裝置，其中簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議(SNMP)被用來以結構化 的形式傳送來自所述接口的數(shù)據(jù)，以使能從所述管理服務器管理和配置所述網(wǎng)絡裝置。
19.一種方法，包括從動態(tài)主機配置協(xié)議(DHCP)服務器獲取IP地址和管理服務器地址；從網(wǎng)絡裝置與管理服務器通信以下載軟件和配置信息，從而對所述網(wǎng)絡裝置進行設置；執(zhí)行所述網(wǎng)絡裝置的自測試以獲取關于所述網(wǎng)絡裝置的性能的結果和測量信息，所述 結果和測量信息被用來確定如何對所述網(wǎng)絡裝置進行配置以便其在自組織網(wǎng)絡中進行操 作；與其他網(wǎng)絡裝置通信以確定所述其他網(wǎng)絡裝置的性能，并且向所述其他網(wǎng)絡裝置提供 關于所述網(wǎng)絡裝置的信息；監(jiān)控關于所述網(wǎng)絡裝置的資源和其他信息，以供傳送給所述管理服務器；在所述網(wǎng)絡裝置上接收來自所述管理服務器的指令，并且根據(jù)所述指令修改所述網(wǎng)絡 裝置的配置。
20.根據(jù)權利要求19所述的方法，其中，所述網(wǎng)絡裝置是移動性管理實體(MME)、服務 網(wǎng)關(SGW)、以及eNodeB中的至少一個。
全文摘要
公開了為通信網(wǎng)絡中的網(wǎng)絡裝置提供自管理的系統(tǒng)和方法。這些管理能力使得網(wǎng)絡裝置能夠執(zhí)行例如改善資源分布、考慮維護和更新以及有條理有組織地提供會話管理和策略實施的功能。在自組織網(wǎng)絡(SON)中，一些網(wǎng)絡裝置可以被配置為提供自配置和自優(yōu)化性能，以提供使某些操作和管理功能以及系統(tǒng)管理功能自動進行的能力。SON結合了自配置、自優(yōu)化、監(jiān)控以及操作管理，以使網(wǎng)絡裝置被插入網(wǎng)絡中并且在基本沒有人為干預的情況下進行操作。
文檔編號H04W24/02GK102077636SQ201080001946
公開日2011年5月25日 申請日期2010年5月17日 優(yōu)先權日2009年5月15日
發(fā)明者卡里達斯·波瑞卡, 拉杰什·瑞曼庫緹, 拉杰韋·庫德利, 昆塔爾·喬沃德哈里 申請人:思科技術公司