CN105308999A - 一种灵敏无线接入网的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种灵敏无线接入网的方法及系统。管理灵敏无线接入网的方法实施例包括：通过网络控制器确定无线接入网中无线节点的能力以及邻居关系。网络控制器然后根据无线节点的能力以及邻居关系为无线接入网配置回程网络基础结构。

Description

一种灵敏无线接入网的方法及系统
本申请要求于2013年6月5日递交的发明名称为“一种灵敏无线接入网的方法及系统”的第61/831,296号美国临时申请案的在先申请优先权，以及于2013年11月1日递交的发明名称为“一种灵敏无线接入网的方法及系统”的第14/069,948号美国非临时申请案的在先申请优先权，该两个在先申请的内容以引入的方式并入本文。
技术领域
本发明涉及一种无线通信方法和系统，尤其在特定的实施例中，涉及一种灵敏无线接入网的方法和系统。
背景技术
现有无线网络一般部署的无线节点(例如，宏蜂窝基站(BS))分布松散，从而为在无线节点覆盖区域内的终端(例如，用户设备(UE))提供接入链路功能。相比之下，预计未来的无线网络是密集部署的异构网络，其具有多种类型的无线节点，该无线节点配备有回程和交换/路由功能以及可配置的接入链路功能。例如，现有的无线网络可以在每平方公里范围内部署一个或两个宏蜂窝。相比之下，未来的无线网络可以在每平方公里范围内部署几百个低功率无线节点(例如，微蜂窝或微微蜂窝)。预计私有部署的网络及节点的数量也会大幅增加，同时私有部署的网络及节点可以集成到这些未来的网络中。
不幸的是，现有无线接入网(RAN)的回程基础结构地形一般在部署时就固定了。现有无线节点只提供有限的无线回程接入功能，同时现有网络不能基于网络流量要求(例如，体验质量(QoE)要求、检测到的拥塞或预测到的网络负荷的变化)的变化为异构网络节点按需地分配带宽。进一步地，无线节点回程基础结构的动态配置和私有网络节点的集成都无法实现。
发明内容
本发明优选实施例提供了一种灵敏无线接入网的方法及系统，一般可以解决或规避这些问题以及其他问题，同时一般可以实现技术上的优势。
根据一实施例，一种管理灵敏无线接入网的方法包括：通过网络控制器确定无线接入网中无线节点的能力和邻居关系。之后网络控制器根据无线节点的能力以及邻居关系，为无线接入网配置回程网络基础结构。
根据另一实施例，网络控制器包括处理器和用于存储处理器执行的程序的计算机可读存储介质。程序包括用于实现以下操作的指令：确定网络控制器控制的无线接入网区域中的无线节点的能力以及邻居关系；根据无线节点的能力以及无线节点的邻居关系，为无线接入网区域配置回程网络基础结构。
根据再一实施例，网络控制器包括处理器和用于存储处理器执行的程序的计算机可读存储介质。程序包括用于实现以下操作的指令：从网络状态分析器接收网络控制器控制的无线接入网区域的网络流量状况。网络控制器从网络状态分析器接收网络控制器控制的无线接入网区域的网络流量状况。网络控制器根据节点数据库确定无线接入网区域中无线节点的能力以及邻居关系。网络控制器还根据私有节点数据库确定无线接入网中私有部署的无线节点的可用性，并根据资源池数据库确定无线接入网区域的网络资源利用信息。程序包括用于实现以下操作的指令：根据网络流量状况、无线节点的能力、无线节点的邻居关系、私有部署的无线节点的可用性以及网络资源利用信息，为无线接入网区域配置回程网络基础结构；将回程网络基础结构通过信号通知给一个或更多个可用最终用户终端、一个或更多个可用无线节点、一个或更多个可用私有部署的无线节点以及无线接入网区域的控制平面；以回程网络基础结构更新资源池数据库以及地形数据库。
附图说明
为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考下文结合附图进行的描述，其中：
图1A至图1C为根据各个实施例的灵敏无线接入网的框图；
图2A至图2C为根据各个实施例的灵敏网络基础结构管理的流程图；
图3A至图3C为根据各个实施例的私有网络节点集成的流程图；以及
图4为根据实施例的用于实现例如此处描述的方法以及设备的计算系统的框图。
具体实施方式
下文将详细论述实施例的制作和使用。然而，应了解，本发明提供可在各种具体上下文中实现的许多适用的发明性概念。所论述的具体实施例仅仅说明用以实施和使用本发明的具体方式，而不限制本发明的范围。
各个实施例针对特定的上下文、即无线接入网(RAN)的一种灵敏基础结构来描述。但各个实施例也可以应用于各个不同的网络以及网络节点。
各个实施例提供了一种灵敏网络基础结构的框架，所述灵敏网络基础结构根据网络流量状况，对运营商部署的网络节点进行按需的回程网络基础结构配置并对私有网络节点进行按需的集成。还提供无线回程基础结构的灵敏配置的针对性框架，以使得可用回程资源的利用满足变化的流量状况、检测到的拥塞、预测的网络负荷的变化以及预测的流量负荷迁移，进而满足体验质量(QoE)的要求等。
一实施例的灵敏RAN基础结构包括针对按需的回程和接入链路带宽管理、按需的回程链路管理(例如，在运营商开发的网络中，添加、引导以及移除节点)、按需的私有固定节点管理以及按需的移动节点管理的机制或功能。灵敏RAN基础结构可以基于网络状态、流量负荷迁移以及可用的网络资源(例如，硬频谱资源和软频谱资源)来动态配置。
图1A示出了各个实施例的网络100。网络100支持按需的回程网络基础结构配置以及管理(例如，在网络节点中，添加、移除以及引导回程链路)。网络100包括多个密集部署的运营商小区，例如地理覆盖区域102中的无线节点104(标为104A和104B)。例如，在网络100中，覆盖区域102中每平方公里范围内可能有一百个以上低功率无线节点104。无线节点104可以是接入网(AN)，例如长期演进(LTE)基站(BS)微蜂窝、LTEBS微微蜂窝、无线网络控制器(RNC)、WiFi接入点(AP)、未来的AN，或其组合等，其为区域102上的最终用户终端，例如用户设备(UE)154提供接入链路功能。进一步地，无线节点104可以支持根据各个通信制式比如码分多址(CDMA)、LTE、全球移动通信系统(GMS)、通用移动电信系统(UMTS)、未来的通信制式以及以上组合等的通信。每个无线节点104能够或不能根据超过一个以上的制式进行通信。
在网络100中，每个密集部署的无线节点104可以用于例如基于终端的地理以及接收的通道状况，为特定的最终用户终端(例如，UE154)提供接入链路。无线节点104可以为最终用户终端提供特定的空中无线接入链路接口。
无线节点104通过核心回程网络150为终端提供接入链路功能，其可以包括多个通过有线连接互相连接的网关152。某些无线节点(节点104A)可以通过到网关152的有线回程链路108直接与核心回程网络150连接。然而，由于无线节点104部署密集，直接有线回程链路可能并不适用于所有的无线节点104。因此，某些无线节点(节点104B)可能具有至核心回程网络150的多跳连接。也就是说，无线节点104B通过其他的无线节点104使用间接回程链路106与核心回程网络150连接，其中间接回程链路106可以是有线或无线回程链路。无线回程链路106可以是在比无线节点104与终端(例如，UE154)之间的接入链路较高的射频(RF)波段处配置的窄波束链路。这些无线回程链路106可以是在两个可用的端点无线节点104之间形成的很窄的波束，且可以类似于有线链路，从而对网络100中的其他无线通信的干扰最小。为了支持多跳连接，至少一些无线节点104有交换/路由功能来从核心回程网络150转发分组给目标无线节点104，反之亦然。然而，其他无线节点104可能没有交换/路由功能。
一般地，跳数指的是无线节点104B与至核心回程网络150的网关152之间的节点数。例如，直接与无线节点104A连接的无线节点104B是一跳远，而通过另一个无线节点104B与无线节点104A连接的无线节点104B是两跳远。尽管图1A中示出的最大跳数是3，根据网络配置在各个实施例中构思了无线节点与回程网络之间有四跳或更多跳连接的其他配置。
无线节点104可以有一个或更多个用于回程链路的回程端口。也就是说，无线节点104处的附加回程端口允许至核心回程网络150的附加回程链路(直接或间接)。进一步地，无线节点104可能够支持一个或更多个载波带宽上的通信。网络100中所支持的回程端口数和/或载波数可以在无线节点104之间不同。因此，详情如下文所述，网络100可以通过配置回程网络基础结构、例如根据无线节点104的能力和网络流量状况激活/去激活附加载波以及激活/去激活附加回程链路等，为无线节点104动态分配回程链路带宽。
因此，至少部分无线节点104是多功能的无线节点(MFRN)。也就是说，无线节点104可以支持根据一个或更多个通信制式的通信、一个或多个回程端口、一个或多个载波、路由/交换功能、可配置的接入链路功能、带外感知，或其组合等。
可用节点104的列表、节点104的邻居关系(例如，可以与之建立回程连接的附近节点104)以及网络100中每个节点104的能力可以存储在节点数据库114中。节点数据库114可以在网络100部署时被创建，并且可以在向网络添加或从网络移除无线节点时被更新。除了无线节点的能力之外，节点数据库114可以包括关于每个无线节点的其他相关信息，例如能源供应类型(例如，电力线或电池)以及位置等。
网络100的地形可以存储在地形数据库116中。地形数据库116可以包括关于每个节点104的位置、节点104之间的连接(例如，间接回程链路106)以及核心回程网络150的信息。连接信息可以识别位于回程链路端点的两个节点104以及链路的能力(例如，带宽)。该地形信息可以在网络部署时确定。
例如，部署时已知网络100中有线连接的端点以及能力。又如，基于波束的回程链路(例如，基于天线阵列的链路)可以利用传输及接收对准信息来确定链路的端点。基于波束的回程链路的能力可以通过接收的节点间信号统计数据(例如，接收的信噪比(SINR))来预测。再如，其他类型的无线回程链路可以在网络部署的邻居发现阶段使用特定的协议。例如，一个节点104可以广播一条“hello”消息，然后从邻居节点接收响应。基于响应的内容和SINR，节点104可以确定邻居节点的列表以及相关链路的能力。可以选择适当的邻居节点以形成无线链路。该信息可被通过信号通知给网络并存入地形数据库116以及节点数据库114中。
网络100还可以包括资源池数据库126。资源池数据库126可以追踪网络100区域(例如，区域102)中无线节点的硬/软频谱资源利用信息。硬频谱资源利用信息可以包括例如与每个无线节点104的端口总数相对的现使用的端口数以及可用端口数。软频谱资源利用信息可以包括例如网络100中在无线节点104之间带宽以及载波的分配。
地形数据库116和/或资源池数据库126可以随着网络中连接的变化(例如，重构回程网络基础结构时)而更新。尽管在图1A中节点数据库114、地形数据库116以及资源池数据库126被示为分离的数据库，但这些数据库可以共同位于同一个数据库中。进一步地，这些数据库可以存储在相同的或分离的位置。
网络100包括在某个时间/地理区域监控网络100的流量状况的网络状态分析器112。流量状况可以包括流量负荷、预期流量负荷、实时流量拥塞以及体验质量(QoE)要求等。网络状态分析器112可以在某个时间/某个地理区域监控网络负荷并基于历史统计数据预测网络100未来的流量负荷。网络状态分析器112也可以基于实时网络统计数据，如缓冲区大小和分组/数据丢弃率，监控并检测网络100的拥塞。
例如，对于给定的地理区域(例如，区域102)，流量负荷可以在一周内每天每小时记录一次。所记录的流量负荷信息可以用于预测网络100基于例如某天的某一刻或某一周的某天的未来流量负荷。在未来的某个给定时间，特定地理区域的流量负荷可被计算为相似时间段内(例如某天的同一时间)该区域内所有终端的流量速率的总和。又如，流量负荷预测可以基于网络100的地理区域内每个终端的移动性预测、网络100内在终端上运行的应用等，来预测流量迁移模式。
又如，基于与回程链路(例如，直接回程链路108或间接回程链路106)相关的缓存状态，可以识别网络100中的拥塞。如果缓存区尺寸(例如，队列中的字节)在某个时间段(例如，几分钟)持续大于预定义阈值，或缓存区尺寸在大于特定百分比(例如，90％)时间上大于预定义阈值，则可以检测出链路中的拥塞。又如，如果链路上缓存区的溢出状况到了一定水平(例如，在某段时间内由溢出导致的数据/报文丢弃率高于预定义的阈值)，可以检测出拥塞。再如，与链路相关的报文队列延迟可以用于检测拥塞。例如，某时间段内的平均报文延迟高于预定义的阈值，或一定百分比(例如，90％)的时间，报文延迟高于预定义的阈值。
QoE要求也可以作为评估流量状况的一个因素。例如，当体验到的视频质量不如预期的好(例如，中断的时间超过阈值)时，可以识别出缺乏网络回程能力。因此，可能需要提升用于用户的网络回程能力，以满足期望的或要求的QoE水平。交付的QoE可以由网络状态分析器112或单独的QoE分析器设备来检测。
当网络100的网络状况随着时间变化，通过控制器110按需配置回程网络基础结构，网络回程基础结构(例如，回程链路)适应这些变化。例如，网络状态分析器112将包括任何变化的网络流量状况通过信号通知给控制器110，其根据流量负荷、流量负荷预测、检测到的拥塞、QoE要求、网络节点能力和/或邻居关系来动态地在网络100中重构回程链路。网络节点能力、网络资源可用性以及邻居关系信息可以基于存储在节点数据库114、地形数据库116和/或资源池数据库126中的信息。例如，详情如下所述，控制器110可以添加回程链路，添加附加的载波带宽，或者根据节点能力和邻居关系引导回程连接至不同节点，以期更高的流量负荷或减轻拥塞。
控制器110可以根据流量状况、QoE要求和终端设备能力等，进一步为网络100中的最终用户终端(例如，UE)动态地配置接入链路。也就是说，控制器110可以动态地选择一个合适的无线节点(例如，无线节点104或106)，动态地为接入链路分配带宽等。接入链路的动态配置可以考虑接入链路的规格(例如，空中接口类型，如UMTS、LTE或未来的空中接口)、接入链路的特定配置(例如，波形、帧结构等)以及可用接入链路载波/带宽(例如，天线配置)。
控制器110、网络状态分析器112、资源池数据库126、节点数据库114以及地形数据库116可以分别位于单独的设备、共同位于单个无线节点104中、共同位于多个无线节点104中，或者以上的组合等。进一步地，简单起见，网络100被示为只具有一个控制器110和一个网络状态分析器112。然而，网络100可以有多个用以动态地重构回程链路的多个控制器110和/或多个用以分析网络流量状况的网络状态分析器112。控制器110的数量和/或网络状态分析器112的数量可以取决于网络100的大小以及网络配置的复杂程度。进一步地，控制器110/分析器112可以由区域性或其他更高层控制器/分析器协调。当然，取决于网络的大小、复杂程度和/或配置，也可以实现包括例如总控制器和/或总网络状态分析器的多层的控制器层级。
除了运营商部署的无线节点104之外，如图1B所述，网络100可以包括多个私有(或任何其他运营商)部署的网络节点120。私有部署的无线节点120可以是覆盖由企业、小型公司以及居所等所部署的有限区域的无线节点。私有节点120可以例如在高流量负荷期间或为减轻拥塞为网络100提供下行和/或上行转发辅助。私有节点的运营商可以同意提供这样的辅助，例如以在未来时间交换运营商网络信用。提供的辅助和运营商网络信用的交换率不必一对一。
为了提供上行和/或下行转发辅助，私有节点120可以与核心回程网络150的网关152有连接122。连接122可以是无线或有线连接。替代地或除了连接122之外，私有节点120可以与运营商部署的无线节点104有连接124。连接124可以通过WiFi连接和蜂窝连接等形成。运营商部署的无线节点和私有无线节点之间可以有互相认证。为安全起见，通过私有节点转发的流量可以在最终用户终端和运营商的网关之间加密。
私有节点的发现可以由网络100在私有节点部署时、私有节点注册时、在启动时，通过网络运营商或其他第三方轮询等来完成。控制器110可以根据网络流量状况集成私有节点。例如，可以集成私有节点，以预期更高的流量负载、流量迁移、检测的拥塞、由紧急情况导致的运营商网络过载、单个反向链路故障、网络崩溃等，以满足QoE要求等。一段时间后，如果网络状况改善(例如，紧急情况结束、反向链路故障恢复、重流量负载减轻和重流量负载迁移等)，可以释放私有节点。私有节点也可以由私有节点自行决定来释放。例如，在集成时可创建条件比如用于连接的有限时间段；控制器在该有限的时间段结束时释放私有节点。
私有节点数据库118可以包括关于可用私有节点120的信息，类似于存储在节点数据库114中的信息。例如，私有节点数据库118可以识别每个可用私有节点，且包括每个私有节点120的信息，其中该信息涉及私有节点的能力(例如，回程端口数量、接入链路和回程链路的射频能力、存储能力等)、能源供应类型(例如，电池或电力线)、节点物理层标识、位置和邻居关系(例如，可以与之建立连接的其他节点，具有高于阈值的链路能力)等。集成私有节点时，网络设备(例如，节点104或终端)可以监控关于私有节点的统计数据，如链路的能力。释放私有节点时，该信息可以用于更新私有节点数据库。
该私有节点数据库信息可以被提供给控制器110，以便于控制器110可以根据需要集成私有节点，以便根据流量状况动态地重构网络100中的回程网络基础结构。控制器110识别潜在的候选私有节点，就集成(例如，时长、信用以及分配的带宽等)与候选私有节点协商，同时就集成通知节点的控制面。当不再需要私有节点时，控制器110识别潜在的私有节点以进行释放，协商释放条款(例如，更新信用)，并且就释放通知节点的控制面。因此，通过私有节点的集成，网络100平衡消费者网站与附加的回程资源，降低了资本支出以及运营支出。
进一步地，网络100可以包括可以提供附加回程网络支持的移动私有节点。移动私有节点是运输中的节点，其能够根据网络流量状况按照需要向终端转发数据/分组。移动节点的示例包括：移动节点和终端同时移动(例如，两个设备位于同一移动车辆上)；移动节点和终端异步移动(例如，车载网络)；移动节点移动而终端固定(例如经过)。
除了网络100可能依赖于关于移动中的移动设备的知识之外，移动私有节点的集成/释放操作类似于固定私有节点的集成/释放操作。该知识可以例如通过在无线节点获取辅助下使用邻居发现机制来被获取。控制器然后可以向寻求辅助的已识别邻居移动节点传送请求。
图1C示出了控制器110以及和控制器110通信的各个网络实体的框图。如上所述，根据网络流量状况，控制器110动态地配置回程网络基础结构和/或接入链路。网络流量状况(例如，网络流量负荷预测、接收的QoE以及检测的拥塞等)可以从网络状态分析器112被通过信号通知给控制器110。回程基础结构/接入链路的动态配置也可以考虑接收到的信息，其中该信息涉及各个网络无线节点104(存储在节点数据库114中)的配置和邻居关系、可用私有无线节点106(存储在私有节点数据库118中)、网络资源利用(存储在资源池数据库126中)，和/或关于现有网络地形(存储在地形数据库116中)的信息。控制器110将回程网络基础结构/接入链路的配置通过信号通知给可用无线节点104和106，其也可被称为数据面。对于控制面与数据面功能性分开的各个网络(例如，在软件定义网络(SDN)中)来说，控制器110可以分别通过信号通知控制平面网络地形中的变化，使得传输可以被正确地转发。
控制器110还可以向最终用户终端(例如，UE154)通过信号通知网络地形的指示，因此最终用户终端可以相应地与可用的网络节点建立接入链路。每当更新特定的最终用户终端的网络地形时，控制器110可以通过信号通知地形变换的指示。进一步地，控制器110可以更新资源池数据库126和地形数据库116，以反映因重构而必然导致的任何网络地形变化和/或任何资源利用变化(例如，添加回程链路或重构载波带宽时)。
图2A示出了一种网络控制器(例如，控制器110)有次序地动态配置回程网络基础结构的示例算法。步骤200中，控制器识别网络(例如，网络100)中的网络流量状况。例如，控制器可以从网络状态分析器接收网络流量状况，该网络流量状况由于例如时间、天或链路周围的地形的变化导致的检测到的拥塞或预测到的增加的流量负荷，而需要回程链路(例如，链路106或108)中的附加带宽。
在步骤202到206中，控制器确定网络中网络节点的能力和邻居关系。步骤202中，控制器确定在回程链路任一端上的两个网络节点能否支持附加载波的带宽。控制器可以识别链路任一端上的节点，并通过参考存储在节点数据库和/或地形数据库中的信息确定该能力。如果确定为是，则在步骤204中，控制器在两个节点激活一个或更多个附加载波以增加回程带宽。例如，步骤204同样以框图的形式示出，且控制器可以为节点201A和201B添加附加载波以按照需要为回程链路203提供更多带宽。
如果所述节点不支持附加载波，那么在步骤206中，控制器确定对于回程链路端部处的任一节点来说，任何其他潜在的候选回程链路是否可用。控制器可以基于节点能力、网络资源利用信息以及存储在节点数据库、资源池数据库和/或地形数据库中的邻居关系信息，来确定所述可用性。例如，控制器可以确定任一节点是否有附加回程端口以及可用的邻居节点来建立附加链路。如果确定为是，那么在步骤208中，控制器激活新的回程链路。例如，步骤208同样以框图的形式示出，控制器可以在节点201A和分离的节点201C之间添加附加回程链路205，以基于网络状况(例如，预期的网络负荷或拥塞)，按照需要为节点201A提供更多带宽。需要注意的是，节点201C可以是运营商部署的节点或私有部署节点。
如果没有其他可用的潜在的候选回程链路，控制器确定是否有具有更好的连接的其他潜在的邻居节点可用。基于存储在节点数据库和/或地形数据库中的邻居关系信息，控制器可以确定可用性。如果确定为是，那么步骤212中，控制器将回程链路引导至替代的节点。例如，步骤212同样以框图的形式示出，控制器可以把节点201A与201B之间的链路引导至(例如，断开回程链路，以及连接不同的回程链路)节点201A和201C之间的回程链路205。这一点在例如如果由于更有利的网络状况节点201A和201C之间的回程链路优于节点201A和201B之间的链路的情况下可以实现。
如果没有其他潜在的邻居节点可用，则由于通过重构网络的回程基础结构附加改善网络状况也许不可行，算法结束。在每个步骤204、208或212后，网络状态分析器可以持续监控网络以确定是否需要附加重构来改善网络状况(例如，基于确认的拥塞或预期增加的网络负荷)。进一步地，图2A中示出了重构网络的一种特定的次序，但替代实施例中的步骤可以有不同的顺序。例如，控制器可以在试着激活附加载波(即步骤204)之前，试着激活一条新的回程链路(即步骤208)。
图2B示出了网络控制器(例如，控制器110)以优化的方式动态配置回程网络基础结构的算法示例。在步骤220中，控制器识别网络流量状况。例如，控制器可以从网络状态分析器接收网络流量状况，该网络流量状况由于时间、天或链路周围的地形变化导致的所检测到的拥塞或预测到的增加的流量负荷，需要回程链路(例如，链路106或108)中的附加带宽。
在步骤222中，控制器例如通过检查节点数据库、私有节点数据库、资源池数据库和/或地形数据库，确定现有网络中的邻居关系、网络节点能力、地形和/或网络资源可用性。在步骤224中，控制器定义目标网络基础结构的优化，例如，根据网络流量状况而需要的期望网络地形。在步骤226中，控制器根据所定义的目标优化，例如通过激活可用节点处的附加载波(步骤226A)、激活新的回程链路(步骤226B)和/或将回程链路引导至替代的节点(步骤226C)，来动态地重构回程网络基础结构。不像图2A中示出的过程，控制器可以通过与顺次相对地同时应用多种不同的方法(例如，添加新的载波、添加新的回程链路或引导至替代的节点)，来重构网络回程基础结构。
例如，根据图2B中示出的优化的回程网络基础结构重构，图2C示出了示例网络优化的流程图。在步骤250中，控制器识别流量状况变化。例如，网络状态分析器可以识别回程链路中的拥塞或预测时间、天或链路周围的地形变化而造成的增加的流量负荷。网络状态分析器可以将该网络流量状况通过信号通知给控制器。
在步骤252中，控制器确定在需要附加网络资源(例如，带宽)的回程链路的端点节点处是否有附加载波可用。如果有附加载波可用，在步骤253中，控制器为可用网络节点添加附加载波。在步骤254中，控制器接收网络流量状况的更新。在步骤256中，控制器确定网络流量状况是否被处理(例如，拥塞是否被缓解)。如果是，该过程结束。否则，控制器可以尝试添加附加载波，直到处理了网络流量状况。
如果不可以添加附加载波，在步骤258中，控制器确定能否实现替代的网络地形，以根据网络流量要求提供替代的回程基础结构。基于网络节点能力和节点间的邻居关系，控制器可以预先配置这些替代的地形。例如，这些替代的地形可以包括用于添加附加的回程链路和/或引导不同回程链路的各种不同的直接/间接回程链路配置。如果有替代的网络地形可用，在步骤260中，控制器根据网络流量状况选择并实现一个替代的地形。在步骤262中，控制器例如从网络流量分析器接收网络流量状况更新。在步骤264中，控制器确定网络流量状况是否被处理(例如，拥塞是否被缓解，或预期的流量负荷是否被满足)。如果是，该过程结束。否则，如果有其他替代地形可用，控制器可以试着实现其他的替代地形来处理网络流量状况。
如果没有附加的网络地形替代可用(或如果没有替代的地形能够改善流量状况)，那么在步骤266中，控制器确定是否有任何未集成的网络节点。这些未集成的网络节点可以是新部署的运营商节点或私有节点。如果确定为否，过程结束，控制器确定没有可用的附加重构来处理网络流量状况。如果有未集成的网络节点可用，控制器在步骤268中把这些网络节点集成到替代的地形方案中。因此，通过实现各个替代的网络地形，控制器可以动态地重构网络的地形，从而以优化的方式处理网络流量状况。
图3A到3C示出了根据各个实施例集成/释放私有节点的流程图。根据流量状况，可以集成私有节点、从而提供数据上行/下行转发辅助。
图3A示出了集成私有节点(固定的或移动的)的流程图。在步骤300中，控制器基于例如私有节点数据库，识别潜在的候选私有节点。在步骤302中，控制器就集成与私有节点协商。例如，协商可以包括关于时长、速率和信用等的细节。在步骤304中，控制器通过激活与私有节点的控制面的逻辑接口以接收控制信令(例如，转发表)，来集成私有节点。控制器还可以将基础结构变化和相关信息比如基础结构地形变化、新接入链路和/或回程链路的链路能力、接口规格、传输功率限制、最终用户终端(用于接入链路)的频谱效率(SE)估计等通知给其他网络控制设备(例如，软件定义的网络流量工程师(SDN-TE))。
图3B示出了释放私有节点(固定的或移动的)的流程图。可以例如基于集成状况(例如，协商的时段后)、最终用户终端位置的变化或网络流量状况是否改善(例如，区域内重流量负荷变轻，重流量负荷从一个区域迁移出去等)，来释放私有节点。在步骤306中，控制器例如基于私有节点可用性或流量状况的变化，识别并释放潜在的候选私有节点。在步骤308中，控制器就释放与私有节点协商。例如，协商可以包括关于接收的信用更新等的细节。在步骤310中，控制器通过将本地接口释放到网络控制面且更新任何信用，来释放私有节点。控制器还可以将私有节点的释放以及相关信息，如基础结构地形变化、获得的所服务最终用户终端的SE统计数据和私有节点数据库更新(例如，服务位置的SE)等，通知给其他的网络设备(例如，SDN-TE)。
图3C示出了管理与私有节点的最终用户终端连接。在步骤312中，以关于私有节点和网络地形变化的信息更新系统。例如，当私有节点集成或释放时，会出现系统信息更新。在步骤314中，控制器指示(例如，通过单播传输)可用的最终用户终端与私有节点建立物理连接或与私有节点断开连接。如果指示是建立物理连接，则控制器可以通过信号通知相关信息，如CellID等。如果指示是断开与私有节点的连接，则控制器也可以通过信号通知最终用户终端以停止监控/检测来自私有节点的信号。
图4是处理系统的框图，该处理系统可以用来实现本文公开的设备和方法。特定设备可利用所有所示的组件或组件的子集，且集成程度可在设备之间不同。此外，设备可以包括部件的多个实例，例如多个处理单元、处理器、存储器、发射器、接收器等。处理系统可以包括配备一个或更多个输入/输出设备，例如扬声器、麦克风、鼠标、触摸屏、按键、键盘、打印机、显示器等的处理单元。处理单元可以包括中央处理器(CPU)、存储器、大容量存储器设备、视频适配器以及连接至总线的I/O接口。
总线可以是任意类型的若干总线基础架构中的一个或多个，包括存储总线或存储控制器总线、外设总线、视频总线等。CPU可包括任意类型的电子数据处理器。存储器可包括任何类型的系统存储器，例如静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、只读存储器(ROM)，或其组合等。在实施例中，存储器可包括在开机时使用的ROM以及执行程序时使用的用于程序和数据存储的DRAM。
大容量存储器设备可包括任何类型的存储器设备，其用于存储数据、程序和其它信息，并使这些数据、程序和其它信息可通过总线访问。大容量存储器设备可包括例如以下中的一个或更多个：固态磁盘、硬盘驱动器、磁盘驱动器、光盘驱动器等。
视频适配器以及I/O接口提供接口以将外部输入输出设备耦合到处理单元。如图所示，输入输出设备的实例包含耦合到视频适配器的显示器以及耦合到I/O接口的鼠标/键盘/打印机。其它设备可以耦合到处理单元，并且可以利用额外的或较少的接口卡。举例来说，串行接口卡(未图示)可以用于为打印机提供串行接口。
处理单元还包含一个或更多个网络接口，网络接口可以包括例如以太网电缆等的有线链路，和/或用以接入节点或不同网络的无线链路。网络接口允许处理单元经由网络与远程单元通信。举例来说，网络接口可以经由一个或多个发射器/发射天线以及一个或多个接收器/接收天线提供无线通信。在实施例中，处理单元耦合到局域网或广域网上以用于数据处理以及与远程设备通信，远程设备例如其它处理单元、因特网、远程存储设施等。
虽然已参考示例性实施例描述了本发明，但该描述并不意欲以限制方式来理解。在参考该描述后，说明性实施例的各种修改和组合，以及本发明其他实施例对所属领域的技术人员将是明显的。因此，所附权利要求书意图涵盖任何此类修改或实施例。

Claims (23)

1.一种管理灵敏无线接入网的方法，包括：
通过网络控制器确定所述无线接入网中的无线节点的能力和邻居关系；以及
根据所述无线节点的能力以及邻居关系，为所述无线接入网配置回程网络基础结构。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，配置所述回程网络基础结构包括：顺次地配置所述回程网络基础结构。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，配置所述回程网络基础结构包括配置一个或更多个替代的回程网络基础结构地形，并选择所述一个或更多个替代的回程网络基础结构地形中的一个。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述无线节点的能力和邻居关系存储在节点数据库中。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述无线接入网的当前回程网络基础结构存储在地形数据库中。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括将网络资源利用信息存储在资源池数据库中，其中配置所述回程网络基础结构包括：根据所述网络资源利用信息来配置所述回程网络基础结构。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括通过所述网络控制器识别所述无线接入网的网络流量状况，其中配置所述回程网络基础结构还包括：根据所述网络流量状况来配置所述回程网络基础结构。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，识别所述网络流量状况包括：利用网络状态分析器来监控网络流量负荷，预测网络流量负荷，预测网络流量迁移，检测拥塞，检测交付的体验质量(QoE)水平，或以上的组合。
9.根据权利要求7所述的方法，还包括通过所述网络控制器、根据所述网络流量状况将一个或更多个私有部署的无线节点集成到所述回程网络基础结构中。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括将关于所述一个或更多个私有部署的无线节点的信息存储在私有节点数据库中。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，集成所述一个或更多个私有部署的无线节点包括识别用于集成的潜在的私有部署的无线节点，与所述一个或更多个私有部署的无线节点协商集成条款，激活所述无线接入网与所述一个或更多个私有部署的无线节点中每个的控制平面之间的逻辑接口。
12.根据权利要求9所述的方法，还包括根据所述网络流量状况或集成状况释放所述一个或更多个私有部署的无线节点。
13.根据权利要求7所述的方法，还包括通过所述网络控制器、根据所述网络流量状况在所述灵敏无线接入网中配置一个或更多个接入链路。
14.根据权利要求7所述的方法，其中，配置所述回程网络基础结构包括：根据所述网络流量状况添加回程链路，移除回程链路，引导回程链路，向回程链路的端点添加载波，或以上的组合。
15.一种网络控制器，包括：
处理器；以及
用于存储所述处理器执行的程序的计算机可读存储介质，其中所述程序包括用于实现以下操作的指令：
通过所述网络控制器确定由所述网络控制器控制的无线接入网区域中的无线节点的能力以及邻居关系；以及
根据所述无线节点的能力和邻居关系，为所述无线接入网区域配置回程网络基础结构。
16.根据权利要求15所述的网络控制器，其中，所述程序还包括识别所述无线接入网区域中的网络流量状况的指令，其中配置所述回程网络基础结构的指令还包括根据所述网络流量状况配置所述回程网络基础结构的指令。
17.根据权利要求15所述的网络控制器，其中，所述无线节点包括用于为所述无线接入网区域中的终端提供终端专用接入链路的多个运营商部署的无线节点，其中，所述程序还包括根据网络流量状况配置所述接入链路的指令。
18.根据权利要求17所述的网络控制器，其中，所述多个运营商部署的无线节点包括密集部署的低功率无线节点。
19.根据权利要求17所述的网络控制器，其中，所述无线接入网还包括识别多个运营商部署的无线节点的每个的节点数据库以及关于多个运营商部署的无线节点中每个的信息，其中所述信息包括有关无线节点能力、能源供应类型、邻居关系、位置、或以上组合的信息。
20.根据权利要求19所述的网络控制器，其中，所述有关无线节点能力的信息包括与无线节点处回程端口的数量，所述无线节点支持的通信制式、接入链路的射频能力、回程链路中的射频能力，存储能力，或以上的组合有关的信息。
21.根据权利要求15所述的网络控制器，其中，所述无线节点包括一个或更多个私有部署的无线节点，其中所述配置回程网络基础结构的指令还包括根据网络流量状况集成所述一个或更多个私有部署的无线节点的指令。
22.根据权利要求21所述的网络控制器，其中，所述一个或更多个私有部署的无线节点包括私有部署的移动无线节点。
23.一种网络控制器，包括：
处理器；以及
用于存储所述处理器执行的程序的计算机可读存储介质，其中所述程序包括用于实现以下操作的指令：
从网络状态分析器接收由所述网络控制器控制的无线接入网区域中的网络流量状况；
根据节点数据库确定所述无线接入网区域中无线节点的能力以及邻居关系；
根据私有节点数据库确定所述无线接入网中私有部署的无线节点的可用性；
根据资源池数据库确定所述无线接入网区域的网络资源利用信息；
根据所述网络流量状况、所述无线节点的能力、所述无线节点的邻居关系、所述私有部署的无线节点的可用性以及所述网络资源利用信息，为所述无线接入网区域配置回程网络基础结构；
将所述回程网络基础结构通过信号通知给一个或更多个可用的最终用户终端、一个或更多个可用的无线节点、一个或更多个私有部署的可用的无线节点以及所述无线接入网区域的控制平面；以及
以所述回程网络基础结构来更新所述资源池数据库以及地形数据库。
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