CN102630373A - 网格网络中的容量管理 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于特别地包括不同链路技术/具有不同本地性质的网格链路(2a，2b)的网格网络(1)中的网格范围容量管理的方法，该方法包括：从与网格网络(1)的网格链路(2a，2b)或网格链路的组(3)相关联的至少一个链路资源管理器用信号发送关于将被应用于计算至少一个流性能特性(特别是资源消耗)、以便在网格链路(2a，2b)或网格链路的组(3)上建立至少一个基于分组的业务流的计算模型的信息。本发明还涉及链路资源管理器、网络容量管理器(5)、信令系统以及网格网络(1)。

Description

网格网络中的容量管理

技术领域

本发明涉及电信领域，并且更具体地涉及网格网络中的容量管理。

背景技术

本节介绍可能对促进本发明的更好理解有帮助的方面。因此，应就此而论来阅读本节的陈述且不应将其理解为关于什么在现有技术中或什么不在现有技术中的承认。

网格(mesh)网络被用于沿着在网络的节点之间建立的固定路径传输网格流，即具有唯一源和目的地节点的分组流。通过将相邻网格节点之间的多个后续单跳传输组合来实现针对此类网格流建立的路径，单跳传输是使用无线或有线链路(下面也称为网格链路)实现的。基于本地分组转发信息(例如基于在网格流的建立(setup)过程之后的标签交换)来实现网格中继节点(即网格点)处的分组转发。

此类载体类网格网络的主要应用领域是(1)例如通过增加具有带内回传的小的小区来针对覆盖度或容量临时地扩展无线接入网络和(2)针对具有被破坏基础设施的环境中的救援操作运行临时通信系统，例如在地震、飓风或海啸灾难之后。支持被集成到同一网格网络中的异构的一组链路技术是其中必须用网格链路穿过不同空间环境的场景中的要求。不同的无线或有线链路技术通常适合于诸如室内/室外的不同环境和(在无线链路技术的情况下)简单或困难的无线干扰状况。将异构链路技术集成到单个网格网络中允许提供更好/更便宜的网格网络。此外，即使在网格网络中仅使用单个链路技术，也可以使用不同的链路配置/同一技术标准的不同版本来实现该技术，使得对于使用单个链路技术的网格网络而言，也可以出现与使用异构链路技术的网络类似的状况。

由于无线(和有线)资源是稀缺资源-尤其是由于在网格网络中其也被用于回传其它链路/小区的业务—必须应用资源管理机制以便避免网络拥塞且以便基于协定的服务水平来提供通信服务。因此，为了在网格网络中提供可预测的通信服务，必须建立用于无线和/或有线资源的适当容量管理系统。

此类网格容量管理系统必须适合于执行新网格流的许可控制并适合于在网格网络内重新布置已建立的网格流的网格最优化。许可控制判定(是否接受新的网格流)基于剩余链路容量的计算和预期流业务性能度量的计算。网格路由/许可控制可以针对不同的潜在路径进行此操作并选择最好的路径，如果能够在不违反容量限制和服务质量约束(例如延迟)的情况下且在不与其它流相干扰、破坏其服务水平协定的情况下建立此类路径的话。如果违反的这些约束，则用于在网络上建立新网格流的请求将被拒绝。当接受新的网格流时，配置该路径且可能进行该链路水平的资源预留。

网格网络许可控制和网格网络最优化基于流性能特性的计算，诸如资源消耗及其它流性能度量，例如预期每跳延迟，其可以用来导出/对应于用于网格内部的新的潜在流分布的适应度值。该适应度值是将剩余链路容量和预测网格流业务性能参数考虑在内的函数。

由容量管理系统执行的两种类型的计算，即剩余链路容量计算以及网格流业务性能度量的预测基于：

(1)诸如最大容量或可用物理资源的网格链路和链路组的固定性质，

(2)网格中的网格流的当前或假想建立，即最小比特率、突发度和最大延迟，以及

(3)如何导出链路处的剩余容量和网格流业务性能度量的计算模型。

当前容量管理系统基于在容量管理系统中实现的用于根据链路性质(1)和网格状态信息(2)来计算资源消耗的预定义计算模型(3)。并且，可以出于此目的将网格流的业务特性和业务类型考虑在内。在网格容量管理系统中使用的预定义计算模型知道关于链路性质的知识和如何计算剩余链路容量以及如何计算结果得到的单跳性质和端到端网格流性质。出于此目的，可以应用从诸如通信业务理论的科学和工程已知的方法，以便从网格状态信息导出链路容量限制和端到端网格流传输性质。

然而，必须预先，即当设计网格系统时，已知在网格容量管理系统中必须应用的计算模型，或者甚至必须对其进行标准化以便允许不同供应商的网格链路/网格容量管理的互联互通。然而，尤其是对于异构无线网格网络而言，难以找到剩余链路容量和业务性能度量的预测的万能计算模型。此外，难以找到纯粹基于链路参数和状态信息的通用计算模型。

发明内容

本发明旨在解决上文阐述的问题中的一个或多个的影响。下面提出了本发明的简化概要以便提供本发明的某些方面的基本理解。本概要不是本发明的排他性概观。并不意图识别本发明的关键要素或描绘本发明的范围。其唯一目的是以简化形式提出某些概念作为稍后讨论的更详细描述的前序。

本发明的一方面涉及一种用于网格网络中的网格范围容量管理的方法，特别是包括不同链路技术/不同链路性质的网格链路，该方法包括：从与网格网络的网格链路或一组网格链路相关联的至少一个链路资源管理器向至少一个网络容量管理器用信号发送关于将被应用于计算至少一个流性能特性(特别是资源消耗)、以便在网格链路或网格链路组上建立至少一个基于分组的业务流的计算模型的信息。

本文提出的解决方案利用用于执行许可控制和网格最优化计算的计算模型的抽象表示，其描述如何将链路参数和当前或假想状态信息组合以计算用于网格链路的剩余链路容量和网格流业务性能度量。该计算模型适合于与(本地)链路组管理器相关联的特定链路/链路组。为了传输关于将被集中式网络容量管理器/系统应用的计算模型的信息以便计算与本地链路资源管理器相关联的链路上的资源消耗或用于链路组或网格流的适应度值，使用信令子系统。该资源消耗可以基于比特率，特别是当在有线技术中实现链路时，或者可以根据比特率导出物理资源消耗(率)，其将表示用于在各网格链路/网格链路组上建立优选为给定业务类型的基于分组的业务流的物理资源消耗率的成本因数考虑在内。

网格网络可以包括多个链路组，链路组被定义为共享相同物理资源(即频谱、时间、代码等)的节点之间的多个链路。

本地链路管理器是具有关于关联链路/链路组的技术性质以及关于本地环境参数的知识的管理机构。此知识可以包括链路的媒体接入控制机制的实现细节以及诸如显著干扰的数目的环境性质的测量结果。

为了管理具有多跳范围的网格流，在网络中提供了一个或多个网络容量管理器。其负责进行用于新网格流的许可控制、新网格流在网格网络中的放置和通过网格流的重新排序进行的网格网络最优化。

一个或多个网络容量管理器与本地链路/链路组管理器通信，使用数学(例如图表)描述将其组合成网格。本地链路管理器提供关于计算模型的信息且可以本地地存储关于关联链路/链路组的一跳QoS分配的信息，特别是如果使用两个或更多网络容量管理器的话。当在网路中仅提供了单个(集中式)网络容量管理器时，可以将关于一跳QoS分配的信息存储在中央位置处，例如与集中式网络容量管理器相关联的数据库。

在一个变体中，该方法还包括：从一个或多个链路资源管理器向网络容量管理器用信号发送关于网格链路或网格链路组的至少一个物理链路性质和/或链路状态信息。如上所述，可以向网络容量管理器提供网格链路的固定性质(诸如最大容量或可用物理资源)以及关于网格链路中的网格流的当前(即已安装的)或假想建立的链路状态信息(即，最小比特率、突发度和最大延迟)作为到链路或链路组特定计算模型的输入。

可以以各种形式来表示将在链路/链路组资源管理器与一个或多个网格容量管理器之间用信号发送的关于链路或链路组特定计算模型的计算模型/信息：

在一个变体中，用信号发送关于计算模型的信息的步骤包括用信号发送选择信息以便从多个预定义计算模型中选择特定计算模型。在这种情况下，可以仅用信号发送用于将一组众所周知/预定义计算模型之中的一个加索引的索引，其仅为一个或多个网络容量管理器且可能也为链路资源管理器所知。

在另一变体中，用信号发送关于计算模型的信息的步骤包括用信号发送线性(或非线性)计算模型的参数描述。计算模型的参数描述可以基于例如具有已知参数值的映射，该映射使n维输入参数空间与感兴趣值相关。

在另一变体中，用信号发送关于计算模型的信息的步骤包括用信号发送计算模型的数学描述，特别是以可以由网络容量管理器来评估的数学等式的形式，该数学等式例如被以MathML公式化。

在另一变体中，用信号发送关于计算模型的信息的步骤包括用信号发送将由网络容量管理器来执行的程序代码。虽然可以以任何编程语言来写程序代码，但诸如Java或JavaScript的平台无关脚本语言可能是有利的。传输的程序代码可以是计算脚本，其接收链路状态信息以及可能的还有物理链路性质作为输入参数，并生成用于在链路/链路组上建立业务流的资源消耗作为输出。

将理解的是也存在用信号发送关于计算模型的相关信息的其它方式，即仅在上文列出的用信号发送的形式形成非排他性列表。在任一情况下，如本文所述的用于链路容量和流性能计算模型的信令系统将允许：a)具有具有不同链路技术/规范的网格网络，其在不知道链路技术的技术细节的情况下使用一个或多个集成(集中式)网格容量管理系统，b)使得网格容量管理系统了解在计算超过参数值的简单传输的在线网格建立时将被考虑在内的特殊环境性质，和c)使得网格容量管理系统针对链路技术的未来添加而言是稳健的。

通常，一个或多个网络容量管理器执行用于建立新网格流和/或用于使网格网络中的网格流的分布最优化的计算，该计算基于关于计算模型的信息，优选地除关于网格链路上的一跳资源分配的链路状态信息之外。如上所述，网络容量管理器可以判定在网络中是否能够建立新的网格流，并且还可以尝试使网络中的网格流的分布最优化。

本发明的另一方面涉及用于网格链路或用于网格网络的一组网格链路的链路资源管理器，其适合于向至少一个网络容量管理器用信号发送关于将被应用于计算至少一个性能特性/度量(特别是资源消耗)、以便在网格链路上或网格链路组上建立至少一个基于分组的业务流的计算模型的信息。通过在集中式网络容量管理器中执行用于确定资源消耗的计算，能够避免使本地链路/链路组管理器超负荷。由于不必在链路/链路组管理器中本地地执行该计算，所以可以计算用于不同建立的大量计算，例如使用诸如模拟退火或遗传最优化的最优化算法。本地链路/链路组管理器的“软QoS管理”在放置网格流时将在链路处和链路组中的总体资源可用性考虑在内。如果由于在所有可能路径处将超过所计算的资源约束中的至少一个而不能检测到通过网格的有效路径，则新的网格流将被拒绝(许可控制)。

在一个实施例中，从由以下各项组成的组中选择关于计算模型的信息：用于从多个预定义计算模型中选择一个计算模型的选择信息、计算模型的参数描述、计算模型的数学描述以及将由网络容量管理器执行的程序代码。本领域的技术人员将认识到的是当建立链路资源管理器时，通常将对要用信号发送到网络容量管理器的信息的特定类型进行预定义。通常，将根据所使用的链路技术来选择要用信号发送的信息的类型，即根据线性/非线性性质、特性容量曲线的支持点的数目等。

本发明的另一方面涉及一种网络容量管理器，包括：接收单元，其适合于从至少一个链路资源管理器接收关于将被应用于计算至少一个流性能参数(特别是资源消耗)、以便在至少一个网格链路或网格链路的至少一个组上建立至少一个基于分组的业务流的计算模型的信息；以及计算单元，其适合于基于关于计算模型的信息(优选地除关于网格链路上的一跳资源分配的链路状态信息之外)来执行用于建立新网格流和/或用于使网格网络中的网格流的分布最优化的计算。

在一个实施例中，从由以下各项组成的组中选择关于计算模型的信息：用于从多个预定义计算模型中选择特定计算模型的选择信息、特别是线性计算模型的参数描述、计算模型的数学描述以及将由网络容量管理器执行的程序代码。虽然被从一个或多个本地链路资源管理器传输至网络容量管理器的信息的类型可以取决于链路技术(参见上文)，但优选的是定义关于将要用信号从所有本地链路资源管理器发送到网络容量管理器的计算模型的单个类型的信息。例如，所有链路资源管理器可以例如仅将计算模型的数学描述传输至集中式容量管理系统。

为了计算链路上和链路组处的资源消耗，网络容量管理器可以使用统计复用来执行分组业务流的添加-因为这是从长途业务理论已知的。为此，中央网格容量管理器可以提供具有关于链路参数和网格状态信息的信息的上下文空间，并且使得计算模型的执行访问此上下文空间。

为了对网格业务放置进行最优化，中央网络容量管理器可以从所提供的用于剩余链路容量和用于网格流业务性能的计算模型导出总体适应度函数。用于假想业务放置的此适应度函数能够被用作找到改善的网格流分布的最优化步骤的一部分。用于此目的的示例性最优化算法是遗传算法、分支界限法以及模拟退火。在找到更好的建立之后，可以根据新的建立对网格流进行重配置。

在另一实施例中，计算单元适合于确定用于在至少一个网格链路或网格链路的至少一个组上建立至少一个基于分组的业务流的资源消耗，并将所确定的资源消耗与将在其上建立至少一个业务流的至少一个网格链路或网格链路的至少一个组的最大资源容量相比较。资源消耗的确定取决于所使用的计算模型，下面分别描述用于有线和无线链路技术的两个简单模型。

基于有线的系统(例如IntServ)中的资源管理系统了解关于链路处(例如用于以太网链路)的资源共享的信息。在非常简单的情况下，可以根据以下等式，基于使安装在链路上的不同流(具有索引i)的比特率r_i与该链路上的最大资源容量C_max相关的线性等式来计算用于新情况的资源消耗：

$C_{\max }\≤\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{r}_i---\left(1\right)$

对于作为多跳资源管理系统的网络容量管理器而言，这仅要求在链路/链路组业务处理机与集中式网络容量管理之间用信号发送恒定最大资源容量C_max(系统性质的信令)。除此(状态信息的信令)之外，能够用信号发送已安装流的资源消耗，或者可以在中央网络容量管理器处获得该资源消耗。与此相反，在具有同时访问链路的多个网格管理器的分散式系统中，必须用信号发送在使用中的比特率r_i或计算的当前容量。

在无线接入系统中，可以应用类似于等式(1)的等式：

$C_{\mathrm{phys},\max }\≤c_{\mathrm{phys}}\left(t\right)=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{a}_i\·r_i---\left(2\right)$

等式(2)适合于无线系统，因为其另外将用于在网格链路上建立流i的生产成本a_i考虑在内。生产成本a_i是位传输/比特率与依据频谱×时间的已消耗物理资源之间的关系。作为第一种假设，生产成本a_i直接与被无线链路用于特定网格流的调制和编码方案(MCS)有关。

当然，上述简单线性计算模型仅仅是假设几乎从未发生的完美资源共享的第一近似，使得通常将必须使用更完善的模型，其链路、相应的链路组特定性质将要用信号发送到网络容量管理器。

本发明的另一方面涉及用于网格网络的信令系统，包括：如上所述的多个链路资源管理器，每个与网格网络的相应网格链路或网格链路组相关联，以及如上所述的至少一个网络容量管理器。此类信令系统可以成为用于尤其是使用异构链路技术的网格系统的抽象接口的一部分。

本发明的又一方面涉及包括多个网格链路的网格网络，该网格网络还包括上述类型的信令系统。实现具有本文所述类型的信令系统的网格网络允许技术无关的网格容量管理，其允许不同供应商的节点之间的互联互通。可以例如将网格网络设计为多跳中继系统，因为其出现在WiMAX 16j或(高级)LTE技术中。

在示例性实施例的以下描述中参考示出显著细节的附图来叙述其它特征和优势，并由权利要求来定义。可以单独地独立地实现单独的特征，或者可以以任何期望的组合来实现其中的多个。

附图说明

在简图中示出了示例性实施例并在以下描述中进行解释。下面示出了：

图1示出具有集中式网络容量管理器的异构无线网格网络的示意图，

图2示出图1的无线网格网络的链路组的示意图，

图3示出图1的无线网格网络中的典型网格流的示意图，

图4示出根据本发明的信令系统的实施例的示意图，适合于在图1的无线网格网络中执行网格范围容量管理，以及

图5示出用于执行网格最优化的网络容量管理器的实施方式的示例。

具体实施方式

可以通过使用专用硬件以及能够与适当软件相关联地执行软件的硬件来提供图中所示的各种元件的功能，包括被标记为“处理器”的任何功能块。当由处理器来提供时，可以用单个专用处理器、用单个共享处理器或用其中的某些可以被共享的多个单独处理器来提供该功能。此外，不应将术语“处理器”或“控制器”的明确使用理解为排他性地指代能够执行软件的硬件，并且可以隐含地包括而不限制于数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和非易失性存储器。还可以包括常规和/或自定义的其它硬件。同样地，图中所示的任何开关仅仅是概念上的。可以通过程序逻辑、通过专用逻辑、通过程序控制和专用逻辑的交互或者甚至手动地执行此功能，实现者可选择特定技术，如从上下文更具体地理解的。

图1示出具有多个网格节点的网格网络1的示例，每个节点属于三种不同类型中的一种：第一类型的节点(在下文中命名为网关节点GW)被设计为用于提供无线网格网络1到基于分组的核心网络(例如因特网)的连接、网关节点GW到核心网络的连接是例如经由有线(基于电缆或光纤)连接或经由无线连接(未示出)实现的。第二类型的节点被设计为用于提供到多个用户终端UT的连接并与之交换信息的接入点AP，该多个用户终端UT可以被连接到无线网格网络1。网关节点GW经由零个、一个或多个中继节点(在下文中称为网格点MP)被链接到接入点AP。

网格网络1被设计为异构网络，即节点AP、GW、MP、UT和节点之间的链路是使用不同的链路技术实现的，例如分别按照IEEE 802.11(WiFi)和IEEE 802.16(WiMAX)标准。因此，某些网格点MP适合于仅使用单个链路技术来执行通信，而其它网格点MP适合于使用两种链路技术来执行传输，后者网格点MP在图1中用两个天线来表示。应理解的是网格点MP还可以使用同一链路技术的两个或更多实施方式/版本，例如适合于在不同信道处的操作的两个WLAN接口。

无线网格网络1的节点AP、MP、GW经由物理(无线)链路(一跳链路)(在图1中用虚线表示)连接，该链路是点到点链路2a、2b，其是在不相交无线资源中或在包括共享相同资源(频谱、时间、代码等)的多个链路的点到多点和/或多点到多点链路组3上(相互地)实现的。

在图2中更详细地示出图1的网络1的链路组3的示例。在本示例中，链路组3包括第一、第二和第三节点A、D、E之间的逻辑(即定向)链路LL1至LL6。在图2中，还表示了与链路组3无关的无线网格网络1的两个其它节点C、B，以及经由与无线网格网络1无关的物理链路被连接到第一节点A的另一节点F。

在下表(表1)中，表示了链路组3的逻辑链路LL1至LL6以及在其上面安装各逻辑网格链路的每个节点A、D、E的无线接口的数目(0或2)。

表1

在无线网格网络1的初始自动配置阶段中对链路组3和其它链路组进行检测和配置，其中，设置例如WLAN信道和OFDMA子信道区域的无线电参数并配置将使用的网格链路2a、2b和链路组3。如上所述，链路组包括共享相同物理资源(频谱×时间)的链路，其通过无线技术的MAC机制(资源共享的最低时间标度)被本地地分离。对于每个链路组而言，本地链路组管理器4(在本示例中，在第一节点A中实现)被选作用于软QoS预留(一跳QoS分配)并用于影响网格节点处的本地分组处理实体和MAC实体的最后管理机构，充当到MAC系统的接口。整个网格网络1(即多跳视图)是由图1所示的集中式网络容量管理器5管理的，其适合于与网络1的节点通信，该节点被选作与特定链路2a、2b有关的链路组资源管理器/节点。

网络容量管理器5被网格自动配置功能或被链路组资源管理器4本身告知关于所有现有链路组3的信息。在注册过程期间，链路组资源管理器4还告知网络容量管理器5关于链路组中的链路的物理链路性质的信息，诸如总体物理资源容量、可能以及链路状态信息，例如关于对于典型的一组业务类型的每个逻辑链路(在本示例中的LL1至LL6)的生产成本因数的估计的信息。生产成本因数表示用于在逻辑链路LL1至LL6中的相应的一个上建立基于分组的业务流的估计物理资源消耗率，并取决于链路和业务类型(而不是流)，这是因为当执行估计时，不存在建立于各链路上的流。因此，除各网格链路的物理链路性质(诸如调制和编码方案、信号与干扰和噪声比、重复机制开销、信道编码效率等)之外，生产成本因数还取决于将在各链路LL1至LL6上建立的网格流的业务类型、相应的QoS类别(语音、视频、尽力交付型服务等)，如能够容易地从以下链路组资源分配表看到的，还包括关于各链路LL1至LL6上的最大延迟时间的信息：

表2

表2所示的值是在链路组资源管理器4中可用的状态信息的快照，状态信息被定期地更新，例如在例示新的流时。在网络容量管理器5中，状态信息的可能非最新拷贝是可用的。

链路组3内部(相应地网格内部)的每个链路LL1至LL6能够容纳多个网格流。网格流是具有唯一源和目的地节点和通过网格网络1的固定路径的分组的流。因此，通过将网格网络1的网格链路上的多个后续单跳传输组合来实现网格流。在图2中指示了从节点C至节点E的一个此类网格流6a。然而，通常，在无线网格网络1的入口(接入点AP或GW)与出口(网关节点GW或AP)之间建立网格流，该网格流被用于通过无线网格网络1来传送用户流的聚合体。在图3中给出了网格流6b的另一示例，网格流6b经由三个连续网格点MP从接入点AP通向网关节点GW。对于节点中的两个之间的每个链路而言，必须建立一跳QoS分配7a至7e。QoS分配被定义为多组QoS参数，其至少包括用于网格流的(最小)比特率r_i，其对于网格流6b的所有QoS分配7a至7e而言通常是相同的。基于本地分组转发信息来实现网格中继节点、即网格点MP处的分组转发，例如基于执行网格流的建立过程之后的标签交换。

为了保持用于网格流6a、6b的协定服务水平，必须将网格链路2a、2b、LL1至LL6处的业务条件保持在某些限制内(当在链路处使用类似于DiffServ的业务处理模型时)，或者当使用类似于IntServ的业务处理模型时，必须在链路2a、2b处或在链路组3内安装资源分配。具有平均比特率、分组延迟、掉包率等的其性质的所有单跳业务转发的组合构成网格流的总体服务水平。另一方面，单个网格流接收到的总体服务质量(比特率、延迟、抖动)源自于不同跳处的服务水平。

网格流具有分配的服务质量，例如协定比特率和/或协定端至端延迟。意图是在不违反任何链路2a、2b处或任何链路组3内的容量约束的情况下且在不违反延迟约束的情况下将网格流放置在网格网络中。对于新放置的网格流而言以及对于受到新放置的网格流影响的现有网格流而言，必须满足现有约束和服务水平协定。此外，意图在于允许协商并提供关于用于网格网络与网格网络的用户之间的网格流的服务水平的协定。

因此，为了管理网格资源，用于链路2a、2b或链路组3的本地资源管理器4(“单跳资源管理器”)必须与用于将单跳传输组合成多跳网格流的一个或多个网络容量管理器5(“多跳容量管理器”)协作。

本地资源管理器4正在每跳地管理无线资源-如果应用基于链路的资源预留系统的话-并且在MAC单元中安装资源分配，例如在WiMAX链路系统中安装连接。链路管理器4在网格点MP处本地化，在那里，其必须与流转发单元、用于将网格流指引到队列的本地排队系统以及MAC单元相交互。通常，这些链路资源管理器MP还被用于已安装一跳资源分配的分散式数据存储(可能除中央信息存储/上下文空间之外)。

至少当安装新的一跳资源分配时，本地网格管理器4报告流特定参数(诸如用于新流的预测生产成本和其它流的更新信息)。生产成本是依据用于传送比特的物理资源的成本。在上表2中已经给出将被保持在链路资源管理器中的示例性的一组管理信息。此信息被保持在用于链路的列表和用于已安装一跳资源预留的列表中。

在图4中示出用于在链路/链路组资源管理器4a至4c与网络容量管理器5之间交换链路参数以及链路状态信息的信令系统8。从本地资源管理器4a至4c提供给中央网络容量管理器5的信息可以包括(但不限于)静态系统性质，诸如最大链路或链路组资源容量C_max和系统状态信息，例如已安装一跳资源分配r_i、相应平均生产成本a_i或基于测量结果的可能的当前总体资源消耗c(t)。此信息可以被用于使用基于例如用于特定链路i的以下线性等式的预定义线性计算模型来确定是否可以在特定链路j上建立用于新网格流的新的一跳分配：

$C_{\mathrm{phys},\max }\≤c_{\mathrm{phys}}\left(t\right)=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{a}_i\·r_i---\left(2\right)$

然而，基于在必须安装新流时使用线性等式(2)来估计链路上的(物理)资源消耗和分组转发性能的此类预定义计算模型的系统受到限制，因为将不会考虑非线性技术相关和环境相关参数以及其它尚未已知的链路技术和性质。

当此类参数开始起作用时，不能用简单的相加将在单个链路处具有相等比特率r＝r₁＝r₂的两个用户网格流9a、9b的简单相加映射到物理资源消耗，即使当成本因数a_i被考虑在内时，因为这些非线性影响导致无功负荷10(参考图4)，其被添加到单独网格流9a、9b的和的物理资源消耗，无功负荷10随着比特率增加而增加，参见图4的图示。

流速率、物理资源消耗与分组传输性能之间的更复杂关系的典型原因是无线域中的流间干扰和MAC协议的基于负荷的协议开销，这在IEEE 802.11(WLAN)系统中能够看到。

因此，使用例如由等式(2)给出的类型的预定义计算模型具有不考虑技术相关参数的缺点，该技术相关参数对于-甚至同一技术的-链路系统的版本而言是特定的，并且还可能是环境特定的，即取决于在哪里和如何配置链路或链路组。因此，用于基于静态计算模型的异构链路技术(异构载体类别网格网络)的容量管理系统不允许在已经设计管理系统之后添加新的接入技术且不允许将复杂的链路或链路组特定环境约束考虑在内。

因此，在网格初始化阶段结束时或在已经在递增网格建立过程中添加新的网格节点或已发生对网络的其它显著修改之后，链路资源管理器4a至4c向中央网络容量管理器5的接收单元11用信号发送其链路或链路组特定计算模型，相应地关于用于将已安装流6a、6b映射到其资源消耗/流业务性能的其计算模型的信息。该计算模型可以特别地将链路或链路组特定特性考虑在内。例如，此类计算模型可以包括用于从流9a、9b的比特率导出无功负荷10的算法，使得当计算用于建立附加网格流的资源消耗时，可以说明无功负荷。

为了将链路或链路组特定容量计算模型用信号发送到中央网络容量管理器5，可以使用以下信令方法和模型表示之中的一个：

1)用信号发送从对于链路管理器以及中央容量管理器两者而言通常已知的一组预定义计算模型之中选择用于链路/链路组的一个计算模型的索引；2)基于具有已知参数值的映射用信号发送计算模型的参数描述，该映射使例如n维的输入参数与感兴趣值相关；3)基于例如以MathML公式化的数学等式的描述来用信号发送计算模型，在网格容量管理器处在执行环境中评估该数学等式；以及4)用信号发送编程语言形式的程序代码，例如，诸如JavaScript的脚本语言，在网络容量管理器5的运行时间环境中执行程序代码，该程序代码至少使用状态信息作为输入以便在受影响网格链路/链路组处提供(物理)资源消耗作为输出。

网络容量管理器5包括计算单元12，用以基于关于计算模型的用信号发送的信息、状态信息以及可能的还基于关于物理链路性质的信息来执行与网格范围网格容量管理有关的不同任务：通过重新布置网格中的网格流、例如以便在某些流结束且能够使用更短的路径之后消耗更少的资源实现的用于新网格流的许可控制和网格最优化。中央网络管理器5被用于执行这些任务以便不使与资源管理器4a至4c相关联的链路和链路组超负荷。

对于许可控制任务而言，一个或多个多跳容量管理器5判定哪些链路2a、2b、LL1至LL6将组合成网格流6a、6b和哪些资源分配将在每个链路2a、2b、LL1至LL6处进行配置。为了接受新的流，网格容量管理器5必须在新的流已被接受之后计算新的资源条件，可能是用于用于将新的网格流放置在网格网络1中的不同的可能选择。基于用于剩余资源和结果得到的网格流性能值的计算，网络容量管理器5必须判定将选择哪个路径以便建立新的网格流或是否必须拒绝新的网格流。如果不能检测到通过网格的有效路径，则新的网格流将被拒绝，因为对于所有可能的路径而言，超过了所计算的资源约束中的至少一个。

对于最优化任务而言，必须重新布置网格网络中的网格流。为了执行最优化，对于用于放置网格流的各种替换而言(新的建立或递增变化)，必须应用用于评估该建立是否服从资源约束的适应度函数以及用于估计新的流性质的其它(更复杂)适应度函数。用于重新分布网格流的最优化标准可以旨在在也将短路径长度考虑在内的同时实现链路使用的平均分布。

为了执行许可控制或为了执行网格重配置，必须预先计算新情况的负荷分布，这可以以上文所述的方式来完成，因为能够通过知道链路处或链路组内的一跳资源分配的当前状态和要应用的计算模型来计算链路处或链路组处的资源消耗。通过用信号发送关于要应用的计算模型的信息，可以对异构(技术无关)网格容量管理器5隐藏链路技术的特定细节。

在图5中表示用于使用网络容量管理器5对三个链路组LG1至LG3执行此类网格最优化过程的示例。在本示例中，示出了与第一和第二链路组LG1、LG2交叉的两个业务流(管道)6a、6b。

第一链路组LG1使用根据等式(2)(参见上文)的线性计算模型。第二和第三链路组LG2、LG3将非线性函数用于使比特率r_2，j、r_3，j与各链路上的资源消耗相关，关于各计算模型的信息被提供给网络容量管理器5。

网络容量管理器5考虑对第一业务流6a使用不同的路径6a′以进行网格最优化。为了确定是否应建立新的路径6a′，当使用路径6a′而不是路径6a时的用于各链路组LGi(i＝1，2，3)中的每个链路j的每个一跳分配的(假想)网络状态S_i，j被提供给形成上文参考的计算单元12的一部分的各计算实例LG calc#1至LG calc#3。网络状态S_i，j通常表示与当前网络状态的(轻微)偏离，作为存储在网络容量管理器5的数据库14中的状态信息可用。

对于对应于物理链路参数(估计生产成本等，如上所述)和可能的链路状态信息的给定网络状态S_i，j和预定义链路参数P_i，j而言，针对各链路组LG1至LG3的所有链路j确定与流性能特性有关的适应度值f_1，k、f_2，k...，诸如资源消耗和/或延迟。每个计算实例LG calc#1至LG calc#3可以提供不止一个适应度值f_1，k、f_2，k...，其可以对应于不同的流性能特性。例如，适应度值可以对应于各链路组LG1至LG3上的自由资源的最大值(作为所有链路j上的和)或在具有最大资源消耗的链路组LG1至LG3的该链路j上可用的自由资源的最小值(每个用于给定网络状态S_i，j)。

在本示例中，还提供了所谓的排除/约束(即(二进制)值X_1，k、X_2，k、...)作为计算实例LG calc#1至LG calc#3的输出，指示给定链路组LG1至LG3上的资源不足以用于基于链路参数P_i，j的给定网络状态S_i，j。

基于计算实例LG calc#1至LG calc#3的结果，针对给定网络状态S_i，j和给定链路参数P_i，j，对积分器单元13中的所有链路组LG1至LG3计算总适应度值f₁至f_k，相应地排除值(约束)X₁至X_L。然后将适应度函数f_k以及约束X_L提供给最优化单元15。根据适应度函数的(线性或非线性)性质(与资源消耗模型的线性或非线性性质有关)，执行数值最优化策略。应理解的是替换地，最优化可以基于对线性等式求解等。旨在例如生成网络中的业务的平均分布的结果得到的最优化然后可以例如通过使用新路径6a′而不是原始路径6a而导致网络的重配置。随后，最优化单元15可以尝试存储在数据库14中的当前网络状态的进一步修改，例如通过修改第二路径6b，以便使总体网络性能最优化。

总而言之，如上所述，特别是在使用不同链路技术/不同本地链路性质的环境中，静态计算模型主要实现并非最佳的权衡，而使用上述信令方法，可以以灵活的方式应用不同的计算模型。本领域的技术人员将认识到的是本文所述的概念不限于无线网格网络，而是还可以应用于基于有线技术的网格网络或使用无线和有线链路技术两者的异构网格网络。

本领域的技术人员应认识到的是本文中的任何方框图表示体现本发明的原理的说明性电路的概念图。同样地，将认识到的是任何作业图、流程图、状态转移图、伪代码等表示可以基本上在计算机可读介质中表示并因此被计算机或处理器执行的各种过程，无论是否明确地示出了此类计算机或处理器。

并且，描述和附图仅仅举例说明本发明的原理。因此将认识到的是本领域的技术人员将能够设计各种布置，虽然在本文中其未被明确地描述或示出，但其体现本发明的原理并被包括在其范围内。此外，本文所述的所有示例主要明确地意图仅仅用于教育目的以帮助读者理解本发明人贡献的本发明的原理和概念以便增进该技术，并且应将其理解为不限于此类具体叙述的示例和条件。此外，本文中叙述本发明的原理、方面和实施例以及其特定示例的所有说明意图涵盖其等价物。

Claims (13)

1.一种用于包括不同链路技术或具有不同链路配置的网格链路(2a，2b；LL1至LL6)的网格网络(1)中的网格范围容量管理的方法，该方法包括：

从与网格网络(1)的网格链路(2a，2b)或网格链路(LL1至LL6)的组(3)相关联的至少一个链路资源管理器(4，4a至4c)向至少一个网络容量管理器(5)用信号发送指示计算模型的信息，该计算模型对于与链路资源管理器(4，4a至4c)相关联的网格链路(2a，2b)或网格链路(LL1至LL6)的组(3)的链路技术或链路配置而言是特定的，该信息允许至少一个网络容量管理器(5)应用链路或链路组特定计算模型来计算用于在网格链路(2a，2b)或网格链路(LL1至LL6)的组(3)上建立至少一个基于分组的业务流(6a，6b)的至少一个流性能度量。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

从链路资源管理器(4，4a至4c)向网络容量管理器(5)用信号发送关于网格链路(2a，2b)或网格链路(LL1至LL6)的组(3)的至少一个物理链路性质(C_max)和/或链路状态信息(a_i、r_i、c(t))。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，用信号发送指示计算模型的信息的步骤包括用信号发送对网络容量管理器(5)所知的一组预定义计算模型之中的一个加索引的索引。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，用信号发送指示计算模型的信息的步骤包括用信号发送将被网络容量管理器(5)评估的数学等式。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，用信号发送指示计算模型的信息的步骤包括用信号发送将被网络容量管理器(5)执行的程序代码。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述网络容量管理器(5)执行用于建立新网格流(6a，6b)和/或用于使网格网络(1)中的网格流(6a，6b)的分布最优化的计算，该计算基于指示计算模型的信息，优选地除关于网格链路(2a，2b；LL1至LL6)上的一跳资源分配的链路状态信息之外。

7.一种用于网格网络(1)的网格链路(2a，2b)或网格链路(LL1至LL6)的组(3)的链路资源管理器(4；4a至4c)，适合于向至少一个网络容量管理器(5)用信号发送指示计算模型的信息，该计算模型对于与链路资源管理器(4，4a至4c)相关联的网格链路(2a，2b)或网格链路(LL1至LL6)的组(3)的链路技术或链路配置而言是特定的，该信息允许至少一个网络容量管理器(5)应用链路或链路组特定计算模型来计算用于在网格链路(2a，2b)或网格链路(LL1至LL6)的组(3)上建立至少一个基于分组的业务流(6a，6b)的至少一个流性能度量。

8.根据权利要求7所述的链路资源管理器，其中，指示计算模型的信息选自由以下各项组成的组：用于对网络容量管理器(5)所知的一组预定义计算模型之中的一个加索引的索引、将被网络容量管理器(5)评估的数学等式以及将被网络容量管理器(5)执行的程序代码。

9.一种网络容量管理器(5)，包括：

接收单元(11)，其适合于从至少一个链路资源管理器(4，4a至4c)接收指示计算模型的信息，该计算模型对于与链路资源管理器(4，4a至4c)相关联的网格链路(2a，2b)或网格链路(LL1至LL6)的组(3)的链路技术或链路配置而言是特定的，该信息允许至少一个网络容量管理器(5)应用链路或链路组特定计算模型来计算用于在至少一个网格链路(2a，2b)或网格链路(LL1至LL6)的至少一个组(3)上建立至少一个基于分组的业务流(6a，6b)的至少一个流性能度量；以及

计算单元(12)，其适合于基于指示计算模型的信息来执行用于建立新网格流(6a，6b)和/或用于使网格网络(1)中的网格流(6a，6b)的分布最优化的计算，优选地除关于网格链路(2a，2b，LL1至LL6)上的一跳资源分配的链路状态信息(a_i、r_i、c(t))之外。

10.根据权利要求9所述的网络容量管理器，其中，指示计算模型的信息选自由以下各项组成的组：用于对网络容量管理器(5)所知的一组预定义计算模型之中的一个加索引的索引、将被网络容量管理器(5)评估的数学等式以及将被网络容量管理器(5)执行的程序代码。

11.根据权利要求9或10所述的网络容量管理器，其中，计算单元(12)适合于将资源消耗确定为用于在至少一个网格链路(2a，2b)或网格链路(LL1至LL6)的至少一个组(3)上建立至少一个基于分组的业务流(6a，6b)的流性能度量，并适合于将所确定的资源消耗与将在其上面建立至少一个业务流(6a，6b)的至少一个网格链路(2a，2b)或网格链路(LL1至LL6)的至少一个组(3)的最大资源容量(C_max)相比较。

12.一种用于网格网络(1)的信令系统(8)，包括：

根据权利要求7或8中的任一项所述的多个链路资源管理器(4；4a至4c)，每个与网格网络(1)的相应网格链路(2a，2b)或网格链路(LL1至LL6)的组(3)相关联，以及根据权利要求9至11中的任一项所述的至少一个网络容量管理器(5)。

13.包括多个网格链路(2a，2b，LL1至LL6)的网格网络(1)，该网格网络(1)还包括根据权利要求12所述的信令系统。

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