一種移動通信接入網(wǎng)架構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種移動通信接入網(wǎng)架構(gòu)，該架構(gòu)包括：天線單元AE、集中處理單元CPE、控制器、資源池及網(wǎng)關(guān)；所述AE與所述CPE相連，用于無線信號的發(fā)送和接收，同時為用戶設(shè)備UE提供覆蓋；所述CPE與所述控制器、所述資源池及所述網(wǎng)關(guān)相連，用于處理接收到的無線信號；所述控制器用于實現(xiàn)OpenFlow協(xié)議以及對所述CPE的控制；所述資源池用于對無線資源的管理、分配及調(diào)度；所述網(wǎng)關(guān)用于連接除移動通信網(wǎng)絡(luò)的其它類型的網(wǎng)絡(luò)以及連接到因特網(wǎng)。
【專利說明】一種移動通信接入網(wǎng)架構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種移動通信接入網(wǎng)架構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著智能手機和平板電腦的逐漸普及，用戶對無線容量的需求飛速增長，而單純依靠無線傳輸技術(shù)的創(chuàng)新上所帶來的容量增益代價非常高昂，因此，當(dāng)前針對容量增長的研究焦點集中在通過更加密集地部署基站而滿足用戶不斷增長的容量需求。為了應(yīng)對室內(nèi)熱點等復(fù)雜場景，新的基站類型逐漸出現(xiàn)，在已有的宏基站(Macro Ce 11)基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了包括微基站(Micro Cell)、微微基站(Pico Cell )、毫微微基站/家庭基站(Femto Ce 11/HomeeNB)以及遠(yuǎn)端射頻頭(RRH)等多種基站形式,而且中繼站點(Relay Station)也被下一代移動通信標(biāo)準(zhǔn)化組織認(rèn)為是提高容量及改善覆蓋的重要手段，中繼站將大量部署于網(wǎng)絡(luò)之中。無線局域網(wǎng)(WLAN)接入點(AP)、60GHz發(fā)射點以及可見光通信節(jié)點天線單元(LiFi AE)也被大量部署在熱點區(qū)域及建筑物內(nèi)部。這些多種類型的基站將共同部署在一起，進(jìn)而形成多層次、異構(gòu)混合的網(wǎng)絡(luò)部署新場景。
[0003]傳統(tǒng)的接入網(wǎng)架構(gòu)是基于小區(qū)制劃分覆蓋區(qū)域的接入網(wǎng)架構(gòu)，該架構(gòu)通過劃分每一個基站的覆蓋區(qū)域進(jìn)而形成對某一個區(qū)域的全面覆蓋，小區(qū)與小區(qū)之間通過設(shè)定交疊區(qū)域以保障用戶在越區(qū)切換過程中的服務(wù)質(zhì)量。
[0004]隨著不同類型基站部署密集度的提高，不同類型的基站將在同一個區(qū)域中形成多層的重疊覆蓋，例如在宏基站覆蓋區(qū)域中將會部署多個微基站蜂窩覆蓋及微微基站蜂窩覆蓋等。傳統(tǒng)的接入網(wǎng)架構(gòu)存在的問題是:傳統(tǒng)的接入網(wǎng)架構(gòu)對小區(qū)劃分的方式使各基站間干擾嚴(yán)重，用戶調(diào)度困難，基于傳統(tǒng)小區(qū)劃分方式的無線資源管理、移動性管理、負(fù)載管理及干擾抑制無法在如此密集的多層次、異構(gòu)混合網(wǎng)絡(luò)內(nèi)進(jìn)行有效的實施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是傳統(tǒng)的接入網(wǎng)架構(gòu)對小區(qū)劃分的方式使移動通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)目前日益增多的各基站間干擾日益嚴(yán)重，用戶調(diào)度困難，基于傳統(tǒng)小區(qū)劃分方式的無線資源管理、移動性管理、負(fù)載管理及干擾抑制無法在如此密集的多層次、異構(gòu)混合網(wǎng)絡(luò)內(nèi)進(jìn)行有效的實施。
[0006]為此目的，本發(fā)明提出一種移動通信接入網(wǎng)架構(gòu)，該架構(gòu)包括:天線單元AE、集中處理單元CPE、控制器、資源池及網(wǎng)關(guān)；
[0007]所述AE與所述CPE相連，用于無線信號的發(fā)送和接收，同時為用戶設(shè)備UE提供覆蓋;
[0008]所述CPE與所述控制器、所述資源池及所述網(wǎng)關(guān)相連，用于處理接收到的無線信號;
[0009]所述控制器用于實現(xiàn)OpenFlow協(xié)議以及對所述CPE的控制；
[0010]所述資源池用于對無線資源的管理、分配及調(diào)度；[0011]所述網(wǎng)關(guān)用于連接除移動通信網(wǎng)絡(luò)的其它類型的網(wǎng)絡(luò)以及連接到因特網(wǎng)。
[0012]其中，所述天線單元AE輔助所述集中處理單元CPE構(gòu)建并維護該架構(gòu)的用戶平面，所述集中處理單元CPE構(gòu)建并維護該架構(gòu)的控制平面，實現(xiàn)該架構(gòu)控制平面與用戶平面的分離。
[0013]其中，所述天線單元AE的資源包括發(fā)射功率、帶寬、時隙、碼字以及空間角度，所述AE的狀態(tài)包括開啟ON狀態(tài)和關(guān)閉OFF狀態(tài)，所述AE的覆蓋范圍根據(jù)所述發(fā)射功率的大小確定，所述AE的類型根據(jù)所述發(fā)射功率的大小確定。
[0014]其中，所述集中處理單元CPE、控制器或資源池通過動態(tài)調(diào)整發(fā)射功率來改變所述天線單元AE的類型。
[0015]其中，一個或多個天線單元AE連接同一個集中處理單元CPE，所述CPE還用于調(diào)度協(xié)調(diào)多個天線單元AE進(jìn)行協(xié)同通信。
[0016]其中，所述集中處理單元CPE的狀態(tài)包括休眠狀態(tài)，所述CPE進(jìn)入休眠狀態(tài)的條件是與所述CPE相連的所有天線單元AE處于OFF狀態(tài)。
[0017]其中，所述控制器進(jìn)一步包括流表，所述流表基于OpenFlow協(xié)議，用于輔助進(jìn)行資源分配、調(diào)度以及路由尋址，所述流表包括匹配域、指令、計數(shù)器及相鄰CPE ID，其中，所述匹配域用于與網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包進(jìn)行匹配比較，所述匹配域包括AE IDXPE ID及可用資源，AE ID代表天線單元的身份標(biāo)識，CPE ID是所述天線單元所屬的集中處理單元的身份標(biāo)識，可用資源是所述天線單元的可用資源；所述指令是匹配域匹配的數(shù)據(jù)包即將進(jìn)行的動作；所述計數(shù)器用于統(tǒng)計數(shù)據(jù)流量；相鄰CPE ID是與所述匹配域的集中處理單元直接相連的集中處理單元的ID。
[0018]其中，所述流表的更新模式包括主動和被動兩種模式，所述主動更新模式是由所述控制器發(fā)起的周期性流表更新模式；所述被動更新模式是由天線單元AE或集中處理單元CPE主動上傳狀態(tài)信息以觸發(fā)控制器進(jìn)行流表更新的模式；所述被動更新模式包括兩種發(fā)起模式，其一是由新加入該架構(gòu)的天線單元AE或者集中處理單元CPE發(fā)起的模式,其二是由天線單元AE進(jìn)入OFF狀態(tài)或者集中處理單元CPE進(jìn)入休眠狀態(tài)發(fā)起的模式。
[0019]較佳的，所述集中處理單元CPE進(jìn)一步包括存儲轉(zhuǎn)發(fā)子單元，所述存儲轉(zhuǎn)發(fā)子單元用于存儲所述控制器下發(fā)的流表、用戶設(shè)備UE或核心網(wǎng)下發(fā)的數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。
[0020]其中，所述資源池還用于流表的存儲備份。
[0021]其中，所述集中處理單元CPE進(jìn)一步包括CPE接口子單元，不同的集中處理單元CPE通過所述CPE接口子單元相連，所述CPE接口子單元用于信令及數(shù)據(jù)傳輸；所述網(wǎng)關(guān)包括數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)和服務(wù)網(wǎng)關(guān)，所述數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)用于轉(zhuǎn)換不同類型網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)包格式及數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)傳輸，所述服務(wù)網(wǎng)關(guān)用于不同類型網(wǎng)絡(luò)間的信令傳輸。
[0022]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的架構(gòu)的有益效果是:所述架構(gòu)將傳統(tǒng)基站拆分為天線單元AE與集中處理單元CPE,通過集中處理單元CPE及天線單元AE使用戶平面與控制平面分離并具有自適應(yīng)調(diào)整策略，通過資源池進(jìn)行無線資源管理，以實現(xiàn)更靈活的接入資源的調(diào)度，進(jìn)而實施以用戶為中心的移動性管理策略和業(yè)務(wù)分片策略、自適應(yīng)業(yè)務(wù)卸載策略、接入控制策略、集中式干擾管理策略等無線資源管理策略，通過控制器實現(xiàn)OpenFlow協(xié)議，解決了多層次、高密度異構(gòu)混合網(wǎng)絡(luò)下干擾嚴(yán)重、調(diào)度困難等問題，而且能夠使得網(wǎng)絡(luò)配置更加靈活以應(yīng)對不斷變化的移動通信無線接入網(wǎng)絡(luò)環(huán)境?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0023]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1示出了實施例1的一種移動通信接入網(wǎng)架構(gòu)；
[0025]圖2示出了實施例1中流表的具體各個域；
[0026]圖3示出了實施例2的一種移動通信接入網(wǎng)架構(gòu)。
【具體實施方式】
[0027]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0028]一種移動通信接入網(wǎng)架構(gòu)，該架構(gòu)包括:天線單元AE (Antenna Element)、集中處理單元CPE (Central Processing Element)、控制器、資源池及網(wǎng)關(guān)；
[0029]所述AE與所述CPE相連，用于無線信號的發(fā)送和接收，同時為用戶設(shè)備UE提供覆蓋;
[0030]所述CPE與所述控制器、所述資源池及所述網(wǎng)關(guān)相連，用于處理接收到的無線信號;
[0031]所述控制器用于實現(xiàn)OpenFlow協(xié)議以及對所述CPE的控制；
[0032]所述資源池用于對無線資源的管理、分配及調(diào)度；
[0033]所述網(wǎng)關(guān)用于連接除移動通信網(wǎng)絡(luò)的其它類型的網(wǎng)絡(luò)以及連接到因特網(wǎng)。
[0034]其中，所述天線單元AE輔助所述集中處理單元CPE構(gòu)建并維護該架構(gòu)的用戶平面，所述集中處理單元CPE構(gòu)建并維護該架構(gòu)的控制平面，實現(xiàn)該架構(gòu)控制平面與用戶平面的分離。
[0035]其中，所述天線單元AE的資源包括發(fā)射功率、帶寬、時隙、碼字以及空間角度，所述AE的狀態(tài)包括開啟ON狀態(tài)和關(guān)閉OFF狀態(tài)，所述AE的覆蓋范圍根據(jù)所述發(fā)射功率的大小確定，所述AE的類型根據(jù)所述發(fā)射功率的大小確定，所述AE可以是全向天線、定向天線、極化天線，所述AE能夠?qū)嵤┎ㄊx形。
[0036]其中，所述集中處理單元CPE、控制器或資源池通過動態(tài)調(diào)整發(fā)射功率來改變所述天線單元AE的類型。
[0037]其中，一個或多個天線單元AE連接同一個集中處理單元CPE，所述CPE還用于調(diào)度協(xié)調(diào)多個天線單元AE進(jìn)行協(xié)同通信。
[0038]其中，所述集中處理單元CPE的狀態(tài)包括休眠狀態(tài)，所述CPE進(jìn)入休眠狀態(tài)的條件是與所述CPE相連的所有天線單元AE處于OFF狀態(tài)。
[0039]其中，所述控制器進(jìn)一步包括流表，所述流表基于OpenFlow協(xié)議，用于輔助進(jìn)行資源分配、調(diào)度以及路由尋址，所述流表包括匹配域、指令、計數(shù)器及相鄰CPE ID，其中，所述匹配域用于與網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包進(jìn)行匹配比較，所述匹配域包括AE IDXPE ID及可用資源，AE ID代表天線單元的身份標(biāo)識，CPE ID是所述天線單元所屬的集中處理單元的身份標(biāo)識，可用資源是所述天線單元的可用資源；所述指令是匹配域匹配的數(shù)據(jù)包即將進(jìn)行的動作；所述計數(shù)器用于統(tǒng)計數(shù)據(jù)流量；相鄰CPE ID是與所述匹配域的集中處理單元直接相連的集中處理單元的ID。
[0040]其中，所述流表的更新模式包括主動和被動兩種模式，所述主動更新模式是由所述控制器發(fā)起的周期性流表更新模式；所述被動更新模式是由天線單元AE或集中處理單元CPE主動上傳狀態(tài)信息以觸發(fā)控制器進(jìn)行流表更新的模式；所述被動更新模式包括兩種發(fā)起模式，其一是由新加入該架構(gòu)的天線單元AE或者集中處理單元CPE發(fā)起的模式,其二是由天線單元AE進(jìn)入OFF狀態(tài)或者集中處理單元CPE進(jìn)入休眠狀態(tài)發(fā)起的模式。
[0041]較佳的，所述集中處理單元CPE進(jìn)一步包括存儲轉(zhuǎn)發(fā)子單元，所述存儲轉(zhuǎn)發(fā)子單元用于存儲所述控制器下發(fā)的流表、用戶設(shè)備UE或核心網(wǎng)下發(fā)的數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。
[0042]其中，所述資源池還用于流表的存儲備份。
[0043]其中，所述集中處理單元CPE進(jìn)一步包括CPE接口子單元，不同的集中處理單元CPE通過所述CPE接口子單元相連，所述CPE接口子單元用于信令及數(shù)據(jù)傳輸；所述網(wǎng)關(guān)包括數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)和服務(wù)網(wǎng)關(guān)，所述數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)用于轉(zhuǎn)換不同類型網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)包格式及數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)傳輸，所述服務(wù)網(wǎng)關(guān)用于不同類型網(wǎng)絡(luò)間的信令傳輸。
[0044]實施例1:
[0045]本實施例公開一種移動通信接入網(wǎng)架構(gòu)，如圖1所示，該架構(gòu)包括:
[0046]天線單元(AE):所述天線單元負(fù)責(zé)無線信號的發(fā)送和接收同時為用戶設(shè)備(UE)提供覆蓋，其發(fā)射功率的大小決定其用戶平面的覆蓋范圍。所述天線單元的主要特性包括發(fā)射功率、帶寬、時隙、碼字、空間角度等資源。此外，所述天線單元具有各自專有的身份識別ID，并在接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)時將其身份識別ID上傳至控制器以及資源池以動態(tài)更新資源池中維護的流表，在斷開時，所述天線單元也需要發(fā)送信令通知控制器和資源池將其專有的身份識別ID從流表中刪除從而避免將所述天線單元分配給UE提供服務(wù)。所述天線單元具有開啟(ON) /關(guān)閉(OFF)兩種狀態(tài)，當(dāng)所述天線單元處于ON的狀態(tài)時，所述天線單元可以同時為多個UE提供服務(wù)；當(dāng)其處于OFF狀態(tài)時，用戶無法通過所述天線單元傳輸數(shù)據(jù)。對于本專利中所述移動通信接入網(wǎng)架構(gòu)，天線單元的類型可以包括宏天線單元(Macro AE)、微天線單元(Micro AE)、微微天線單元(Pico AE)、毫微微天線單元(Femto AE)、中繼天線單元(Relay AE)、WLAN天線單元(WLAN AE)、60GHz發(fā)射點天線單元(60GHz AE)以及可見光通信節(jié)點天線單元(LiFi AE)，主要區(qū)別為發(fā)射功率不同、所用頻段不同、發(fā)射信號方式不同等。所述天線單元的類型也可以通過集中處理單元、控制器或資源池進(jìn)行改變，例如通過對發(fā)射功率的限制，從而使所述某一個天線單元由宏天線單元改變?yōu)槲⑻炀€單元等。所述天線單元可以為單根天線，以支持傳統(tǒng)的單天線通信技術(shù)；也可以包含多根天線，支持多天線處理技術(shù)。所述天線單元構(gòu)建并維護針對特定用戶的接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的用戶平面。
[0047]集中處理單元(CPE):所述集中處理單元負(fù)責(zé)信號處理的功能。在實際組網(wǎng)中，所述集中處理單元可以以軟件的形式搭載在大型服務(wù)器上，也可以以專門設(shè)計的硬件的形式來實現(xiàn)。與上述天線單元類似，每個集中處理單元均有專有身份識別ID，并在接入所述移動通信接入網(wǎng)架構(gòu)時將其ID上傳至控制器和資源池以動態(tài)更新資源池中維護的流表。所述集中處理單元下通過光纖拉遠(yuǎn)的方式連接一個或多個天線單元。當(dāng)所述集中處理單元下連接多個天線單元時，多個天線單元可以通過所述集中處理單元的調(diào)度協(xié)調(diào)實現(xiàn)協(xié)同通信，為UE提供更快的數(shù)據(jù)傳輸速度。此外，當(dāng)所述集中處理單元下連接的天線單元均處于OFF狀態(tài)時，所述集中處理單元可以進(jìn)入低功率的休眠狀態(tài)并同時將這一狀態(tài)變化上傳至控制器與資源池以維持流表的動態(tài)更新同時實現(xiàn)了更高的能效。所述集中處理單元具有一定的存儲能力，除了能夠存儲控制器下發(fā)的流表以提供數(shù)據(jù)快速轉(zhuǎn)發(fā)的能力，還可以存儲UE或核心網(wǎng)下發(fā)的數(shù)據(jù)以避免在網(wǎng)絡(luò)擁塞時數(shù)據(jù)丟包率的增加。所述集中處理單元維護接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的控制平面，實現(xiàn)控制平面與用戶平面的分離。
[0048]CPE間接口:所述CPE間接口主要負(fù)責(zé)不同集中處理單元間的信令以及數(shù)據(jù)傳輸。對于屬于不同集中處理單元下的天線單元間進(jìn)行協(xié)同通信的場景，需要CPE間通過所述CPE間接口進(jìn)行信令交互以實現(xiàn)同步等目的。此外，本專利中所述架構(gòu)中的控制器和資源池在進(jìn)行全網(wǎng)拓?fù)湟晥D的構(gòu)建以及拓?fù)湟晥D的更新時需要不同的集中處理單元間通過CPE間接口進(jìn)行信令交互以確認(rèn)不同集中處理單元間的連接關(guān)系。
[0049]AE與CPE間接口:AE可以通過光纖、同軸電纜、微波中繼、無線通信、云等方式與CPE之間連接。
[0050]CPE與控制器間接口:CPE可以通過光纖、同軸電纜、微波中繼、無線通信、云等方式與控制器之間連接。
[0051]控制器:所述控制器主要承載OpenFlow協(xié)議的實現(xiàn)、流表的下發(fā)、更新以及對集中處理單元的控制。所述控制器是邏輯控制功能模塊，可以是獨立的實體設(shè)備，也可以集成到所述某個集中處理單元之中，也可以與資源池模塊共存。對于具體實現(xiàn)形式，所述控制器可以以軟件的形式搭載在具有一定的運算能力、一定的存儲能力的服務(wù)器中，也可以是專門設(shè)計的硬件設(shè)備。所述控制器通過接口與集中處理單元相連接以實現(xiàn)信令的交互與流表的下發(fā)與管理。此外，所述控制器主要通過流表對集中處理單元以及天線單元進(jìn)行控制和調(diào)度。所述用戶平面與控制平面的分離和自適應(yīng)策略、以用戶為中心的移動性管理策略、自適應(yīng)業(yè)務(wù)卸載策略、業(yè)務(wù)分片策略以及集中式干擾管理策略由控制器進(jìn)行控制，并由CPE和AE進(jìn)行具體實施。
[0052]流表:所述流表在OpenFlow協(xié)議的管理下主要負(fù)責(zé)資源分配、調(diào)度以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時的路由尋址。所述流表的生成、更新以及下發(fā)主要由控制器完成。在下發(fā)的同時所述流表會額外備份在資源池中。流表的具體各個域如圖2所示:
[0053]其中指令是針對與匹配域匹配的數(shù)據(jù)包即將進(jìn)行的指令或動作；C計數(shù)器可用于統(tǒng)計數(shù)據(jù)流量等相關(guān)信息，同時也可以避免某數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中停留過長時間造成網(wǎng)絡(luò)擁堵等情況；匹配域用于與網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包進(jìn)行匹配比較，其中AE ID代表天線單元的身份標(biāo)識，可用資源是所述天線單元在時、頻、空、碼字、射頻功率等維度的可用資源；CPE ID是所述天線單元所屬的集中處理單元的身份標(biāo)識；相鄰CPE ID是與流表中匹配域的集中處理單元通過CPE間接口直連的集中處理單元的ID。此外，網(wǎng)絡(luò)中存儲的流表的更新可以采用主動和被動兩種模式進(jìn)行更新:主動更新是由所述控制器發(fā)起的，主要是為了預(yù)防網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障而進(jìn)行的周期性流表更新；被動更新是由AE或者CPE發(fā)起的，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中新加入AE或CPE時和AE進(jìn)入OFF狀態(tài)以及CPE進(jìn)入休眠狀態(tài)時，AE或CPE會主動上傳狀態(tài)信息以觸發(fā)控制器進(jìn)行流表更新。所述流表以天線單元為單元，即網(wǎng)絡(luò)中存在一個天線單元即有對應(yīng)的一條流表。
[0054]資源池:所述資源池主要負(fù)責(zé)流表的存儲備份和無線資源的管理、分配、調(diào)度等算法的實施。在具體實現(xiàn)中，所述資源池可以與控制器連接作為獨立的邏輯功能組件，也可以與控制器共存。此外，在進(jìn)行流表更新時，需要在所述資源池中進(jìn)行備份。將資源池作為一個獨立的邏輯功能組件分離出來的另一個好處是可以更快地將資源管理、分配、調(diào)度等算法應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)中。所述虛擬化的無線資源管理策略由資源池進(jìn)行控制并將無線資源分配的結(jié)果下發(fā)給相關(guān)CPE和AE進(jìn)行實施。
[0055]數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān):所述數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)主要負(fù)責(zé)與除移動通信網(wǎng)絡(luò)的其它類型的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接以及連接到因特網(wǎng)從而為網(wǎng)絡(luò)中的用戶提供更多種類的業(yè)務(wù)、應(yīng)用和內(nèi)容時的數(shù)據(jù)傳輸。此外，所述數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)具有在不同類型網(wǎng)絡(luò)間轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)包格式的能力以實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)傳輸。
[0056]服務(wù)網(wǎng)關(guān):所述服務(wù)網(wǎng)關(guān)主要負(fù)責(zé)與除移動通信網(wǎng)絡(luò)的其它類型的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接以及連接到因特網(wǎng)從而為網(wǎng)絡(luò)中的用戶提供更多種類的業(yè)務(wù)、應(yīng)用和內(nèi)容時的信令傳輸。此外，所述服務(wù)網(wǎng)關(guān)具有在不同類型網(wǎng)絡(luò)間轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)包格式的能力以實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)傳輸。
[0057]當(dāng)采用本專利中所述架構(gòu)進(jìn)行移動通信接入網(wǎng)部署或?qū)嶋H組網(wǎng)時，需要遵從下述步驟:
[0058]1.網(wǎng)絡(luò)初始化以及全網(wǎng)拓?fù)鋱D的構(gòu)建
[0059]1.1.全網(wǎng)的集中處理單元通過接口向相鄰節(jié)點發(fā)送Initial信令，Initial信令中要帶有所述集中處理單元的ID。
[0060]1.2.集中處理單元在收到所述Initial信令后，回復(fù)給發(fā)送所述信令的集中處理單元一條ACK信令，所述ACK信令中帶有所述集中處理單元的ID。
[0061]1.3.集中處理單元收集整理收到的所有的ACK信令，并從中提取相應(yīng)的集中處理單元的ID，與自己的ID封裝成同一個數(shù)據(jù)包發(fā)送給控制器。
[0062]1.4.控制器收集整理所有收到的數(shù)據(jù)包，并從中提取所有集中處理單元的連接關(guān)系，可以通過圖論等算法生成整個網(wǎng)絡(luò)中集中處理單元的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
[0063]2.全網(wǎng)流表的生成
[0064]2.1.控制器在生成集中處理單元的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖之后，下發(fā)一條ACK信令給所有集中處理單元。此時，集中處理單元通過其CPE與AE間接口發(fā)送FTEstablish信令用以搜尋與其連接的天線單元，所述FTEstablish信令中帶有所述天線單元的ID。
[0065]2.2.收到所述FTEstablish信令的所有天線單元回傳ACK信令到所述集中處理單元，所述ACK信令中帶有所述天線單元的ID。
[0066]2.3.集中處理單元收集整理所有收到的ACK信令并從中提取所述天線單元的ID，并與所述集中處理單元的ID封裝成數(shù)據(jù)包上傳至控制器。
[0067]2.4.控制器在收到所述數(shù)據(jù)包后，從中提取天線單元與集中處理單元的連接關(guān)系，并根據(jù)OpenFlow協(xié)議生成整個網(wǎng)絡(luò)的所有流表。
[0068]3.網(wǎng)絡(luò)初始化完成
[0069]3.1.控制器將生成的流表存儲到資源池中，并下發(fā)給集中處理單元。
[0070]3.2.集中處理單元在收到所述OpenFlow控制器下發(fā)的流表后，保留與自己相關(guān)的流表項并將其余的流表項丟棄以降低存儲壓力，并方便后續(xù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖俎D(zhuǎn)發(fā)。
[0071]流表下發(fā)完成后續(xù)可以進(jìn)行虛擬化無線資源管理、以用戶為中心的移動性管理、用戶平面與控制平面的分離及自適應(yīng)調(diào)整以及自適應(yīng)的業(yè)務(wù)卸載等策略。
[0072]實施例2:
[0073]本實施例針對由宏基站(Macro cell)、微基站(Micro cell)、微微基站(Picocell)、毫微微基站(Femto cell)、中繼站點(Relay Station)以及WLAN混合組網(wǎng)的條件下的一種移動通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如圖3所示:
[0074]不同類型的AE承擔(dān)所述天線單元的功能，CPE承擔(dān)所述集中處理單元的功能，X2接口承擔(dān)所述CPE間接口的功能，Xl接口承擔(dān)所述CPE與AE間接口的功能，控制接口承擔(dān)所述控制接口的功能，S-GW承擔(dān)所述服務(wù)網(wǎng)關(guān)的功能，P-GW承擔(dān)所述數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)的功能，OpenFlow Controller承擔(dān)控制器的功能，Resource Pool承擔(dān)資源池的功能。
[0075]其中各種類型天線單兀(MacroAE, Micro AE, Pico AE, Femto AE, Relay AE，WLANAE)與各個集中處理單元進(jìn)行連接(通過光纖拉遠(yuǎn)的方式或無線連接的方式)，各個集中處理單元間通過X2接口進(jìn)行連接(為提高集中處理單元間的數(shù)據(jù)傳輸速度，采用光纖的方式的進(jìn)行連接)，集中處理單元通過光纖與架構(gòu)中的網(wǎng)關(guān)以及OpenFlow控制器連接(本實施例中的OpenFlow控制器以獨立的功能實體存在，在實際應(yīng)用中也可以集成在各個集中處理單元中，由集中處理單元分擔(dān)相應(yīng)的功能)，資源池與OpenFlow控制器通過光纖連接。
[0076]在一切組件都按照圖3所示連接后，網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及流表初始化設(shè)置:
[0077]1.網(wǎng)絡(luò)初始化以及全網(wǎng)拓?fù)鋱D的構(gòu)建
[0078]1.1全網(wǎng)的CPE通過X2接口向相鄰節(jié)點發(fā)送Initial信令，Initial信令中要帶有所述CPE的ID。
[0079]1.2CPE在收到所述Initial信令后，回復(fù)給發(fā)送所述信令的CPE—條ACK信令，所述ACK信令中帶有所述CPE的ID。
[0080]1.3CPE收集整理收到的所有的ACK信令，并從中提取相應(yīng)的CPE的ID，與自己的ID封裝成同一個數(shù)據(jù)包發(fā)送給OpenFlow Controller。
[0081]1.40penFlow Controller收集整理所有收到的數(shù)據(jù)包，并從中提取所有CPE的連接關(guān)系，通過一定的圖論算法生成整個網(wǎng)絡(luò)中CPE的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
[0082]2.全網(wǎng)流表的生成
[0083]2.1OpenFlow Controller在生成CPE的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖之后下發(fā)一條ACK信令給所有CPE。此時，CPE通過與各AE的接口發(fā)送Initialv2信令用以搜尋與其連接的AE，所述Initialv2信令中帶有所述AE的ID。
[0084]2.2收到所述Initialv2信令的所有AE回傳ACK信令到所述CPE，所述ACK信令中帶有所述AE的ID。
[0085]2.3CPE收集整理所有收到的ACK信令并從中提取所述AE的ID，并與所述CPE的ID封裝成數(shù)據(jù)包上傳至OpenFlow Controller。
[0086]2.40penFlow Controller在收到所述數(shù)據(jù)包后,從中提取AE與CPE的連接關(guān)系，并根據(jù)OpenFlow協(xié)議生成整個網(wǎng)絡(luò)的所有流表。
[0087]3.網(wǎng)絡(luò)初始化完成
[0088]3.1OpenFlow Controller將生成的流表存儲到資源池中，并下發(fā)給CPE。[0089]3.2CPE在收到所述OpenFlow Controller下發(fā)的流表后,保留與自己相關(guān)的流表項并將其余的流表項丟棄以降低存儲壓力，并方便后續(xù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖俎D(zhuǎn)發(fā)。
[0090]以所述移動通信接入網(wǎng)架構(gòu)中的任意UE為例，當(dāng)UE發(fā)起服務(wù)請求時，ResourcePool會根據(jù)所述UE所處的無線環(huán)境，其周圍的可用AE和CPE及無線資源實施虛擬化無線資源管理算法為所述UE分配AE，AE上可用的時隙、帶寬、碼字等資源。同時，當(dāng)UE發(fā)起的服務(wù)請求中帶有其QoS需求是,在OpenFlow Controller的控制下,會根據(jù)所述UE的QoS需求實施業(yè)務(wù)分片策略，提升不同種類業(yè)務(wù)的用戶滿意度。
[0091]由于OpenFlow Controller針對整個網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋱D進(jìn)行實時更新，因而能夠通過對CPE和AE的控制對整個網(wǎng)絡(luò)的干擾情況進(jìn)行集中式的管理，從而使得整個網(wǎng)絡(luò)的干擾最小化。
[0092]當(dāng)所述UE進(jìn)行移動時，OpenFlow Controller實時的監(jiān)控UE的移動狀態(tài)以及周圍的可用無線資源，通過對流表的快速更新和下發(fā)實施以用戶為中心的移動性管理策略，用以消除傳統(tǒng)的移動通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的小區(qū)邊界效應(yīng)。
[0093]當(dāng)所述UE移動到多個不同類型的天線單元覆蓋下時,OpenFlow Controller根據(jù)各個天線單元的特性以及UE所請求的業(yè)務(wù)特性實施自適應(yīng)業(yè)務(wù)卸載策略，將不同類型的業(yè)務(wù)分配給最合適的天線單元。
[0094]此外,通過OpenFlow Controller的控制,接入網(wǎng)中的用戶平面可以根據(jù)UE以及業(yè)務(wù)的實時分布狀況進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，在滿足用戶覆蓋的前提下最小化不同天線單元間的干擾；與此同時，需要保證控制平面的覆蓋能夠兼顧到各個不同用戶平面間的控制以及協(xié)調(diào)，以保證整個接入網(wǎng)的正常運轉(zhuǎn)。
[0095]本發(fā)明的有益效果是所述的接入網(wǎng)架構(gòu)還包含支持各節(jié)點完全協(xié)作的虛擬化接入網(wǎng)，實現(xiàn)了傳統(tǒng)基站接入資源的虛擬化，將其劃分為負(fù)責(zé)信號收發(fā)功能的天線單元和負(fù)責(zé)計算處理功能的集中處理單元。通過網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，天線單元與集中處理單元是可重配置并能靈活擴展的。
[0096]所述架構(gòu)中的組件一一負(fù)責(zé)全網(wǎng)資源調(diào)度與OpenFlow協(xié)議支撐的控制器與資源池。其中控制器生成和更新的流表中包含所述天線單元與集中處理單元的身份識別信息(ID)，時隙、載波、碼字、空間角度等資源。
[0097]所述架構(gòu)下提出了面向移動通信架構(gòu)的OpenFlow協(xié)議,包括全新的流表內(nèi)容的定義以及流表信息的交互。
[0098]所述架構(gòu)包括各種制式、各種類型的天線單元間的相互協(xié)作。針對不同類型的天線單元覆蓋同一區(qū)域的情況，采用協(xié)作通信的方式共同為用戶提供資源。然而，與同構(gòu)網(wǎng)不同，不同類型的天線單元具有不同的最大發(fā)射功率，而且發(fā)射天線數(shù)也不同，因此需要通過回程鏈路交換控制信令進(jìn)行協(xié)作已達(dá)到共享無線資源、抑制干擾、增加系統(tǒng)容量等目的。
[0099]所述架構(gòu)將OpenFlow等南向接口協(xié)議應(yīng)用到移動通信接入網(wǎng)架構(gòu)中，支持完全協(xié)作的虛擬化接入網(wǎng)，實現(xiàn)接入資源虛擬化，將其分解為集中處理單元和天線單元，可以進(jìn)行更靈活的重配置與擴展，實現(xiàn)了移動通信接入網(wǎng)絡(luò)中控制與轉(zhuǎn)發(fā)的分離。
[0100]雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權(quán)利要求所限定的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種移動通信接入網(wǎng)架構(gòu)，其特征在于，該架構(gòu)包括:天線單元AE、集中處理單元CPE、控制器、資源池及網(wǎng)關(guān)； 所述AE與所述CPE相連，用于無線信號的發(fā)送和接收，同時為用戶設(shè)備UE提供覆蓋； 所述CPE與所述控制器、所述資源池及所述網(wǎng)關(guān)相連，用于處理接收到的無線信號； 所述控制器用于實現(xiàn)OpenFlow協(xié)議以及對所述CPE的控制； 所述資源池用于對無線資源的管理、分配及調(diào)度； 所述網(wǎng)關(guān)用于連接除移動通信網(wǎng)絡(luò)的其它類型的網(wǎng)絡(luò)以及連接到因特網(wǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的架構(gòu)，其特征在于，所述天線單元AE輔助所述集中處理單元CPE構(gòu)建并維護該架構(gòu)的用戶平面，所述集中處理單元CPE構(gòu)建并維護該架構(gòu)的控制平面，實現(xiàn)該架構(gòu)控制平面與用戶平面的分離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的架構(gòu)，其特征在于，所述天線單元AE的資源包括發(fā)射功率、帶寬、時隙、碼字以及空間角度，所述AE的狀態(tài)包括開啟ON狀態(tài)和關(guān)閉OFF狀態(tài)，所述AE的覆蓋范圍根據(jù)所述發(fā)射功率的大小確定，所述AE的類型根據(jù)所述發(fā)射功率的大小確定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的架構(gòu)，其特征在于，所述集中處理單元CPE、控制器或資源池通過動態(tài)調(diào)整發(fā)射功率來改變所述天線單元AE的類型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的架構(gòu)，其特征在于，一個或多個天線單元AE連接同一個集中處理單元CPE，所述CPE還用于調(diào)度協(xié)調(diào)多個天線單元AE進(jìn)行協(xié)同通信。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的架構(gòu)，其特征在于，所述集中處理單元CPE的狀態(tài)包括休眠狀態(tài)，所述CPE進(jìn)入休眠狀態(tài)的條件是與所述CPE相連的所有天線單元AE處于OFF狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的架構(gòu)，其特征還在于，所述控制器進(jìn)一步包括流表，所述流表基于OpenFlow協(xié)議，用于輔助進(jìn)行資源分配、調(diào)度以及路由尋址，所述流表包括匹配域、指令、計數(shù)器及相鄰CPEID，其中，所述匹配域用于與網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包進(jìn)行匹配比較，所述匹配域包括AE ID、CPE ID及可用資源，AE ID代表天線單元的身份標(biāo)識，CPE ID是所述天線單元所屬的集中處理單元的身份標(biāo)識，可用資源是所述天線單元的可用資源；所述指令是匹配域匹配的數(shù)據(jù)包即將進(jìn)行的動作；所述計數(shù)器用于統(tǒng)計數(shù)據(jù)流量；相鄰CPEID是與所述匹配域的集中處理單元直接相連的集中處理單元的ID。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的架構(gòu)，其特征在于，所述流表的更新模式包括主動和被動兩種模式，所述主動更新模式是由所述控制器發(fā)起的周期性流表更新模式；所述被動更新模式是由天線單元AE或集中處理單元CPE主動上傳狀態(tài)信息以觸發(fā)控制器進(jìn)行流表更新的模式；所述被動更新模式包括兩種發(fā)起模式，其一是由新加入該架構(gòu)的天線單元AE或者集中處理單元CPE發(fā)起的模式,其二是由天線單元AE進(jìn)入OFF狀態(tài)或者集中處理單元CPE進(jìn)入休眠狀態(tài)發(fā)起的模式。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的架構(gòu)，其特征在于，所述集中處理單元CPE進(jìn)一步包括存儲轉(zhuǎn)發(fā)子單元，所述存儲轉(zhuǎn)發(fā)子單元用于存儲所述控制器下發(fā)的流表、用戶設(shè)備UE或核心網(wǎng)下發(fā)的數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的架構(gòu)，其特征在于，所述資源池還用于流表的存儲備份。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的架構(gòu)，其特征在于，所述集中處理單元CPE進(jìn)一步包括CPE接口子單元，不同的集中處理單元CPE通過所述CPE接口子單元相連，所述CPE接口子單元用于信令及數(shù)據(jù)傳輸；所述網(wǎng)關(guān)包括數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)和服務(wù)網(wǎng)關(guān)，所述數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)用于轉(zhuǎn)換不同類型網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)包格式及數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)傳輸，所述服務(wù)網(wǎng)關(guān)用于不同類型網(wǎng)絡(luò)間的信令傳輸。`
【文檔編號】H04W16/18GK103874078SQ201410052534
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年2月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月14日
【發(fā)明者】許曉東, 張慧鑫, 戴巡, 陶小峰, 張平 申請人:北京郵電大學(xué)