CN102595437B - 无线网络管理系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线网络管理系统和方法，用于管理多个无线网络的无线访问技术及其可用资源，其中无线网络管理系统包括：信息交互模块，用于收集无线网络相关信息；网络信息数据库，用于存储无线网络相关信息；服务发现模块，用于发现所述无线网络的服务需求，以产生服务需求网络集合；以及分析决策模块，用于通过网络合并和/或网络组分割来确定新的无线网络配置，其中，信息交互模块还用于将新的无线网络配置发布给无线网络，以便让无线网络进行系统重配置。根据本发明的技术方案，可以调整无线网络间的合作与竞争关系，使网络更加灵活、快速地适应用户分布及其资源需求的动态变化，从而实现对资源的有效利用。

Description

无线网络管理系统和方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，更具体地涉及一种无线网络管理系统和方法，其用于管理多个无线网络的无线访问技术(RadioAccessTechnology，RAT)及其可用资源。

背景技术

随着计算机和通信技术的迅猛发展，全球信息网络正在快速向以IP为基础的下一代网络(NextGenerationNetwork，NGN)演进。用户对无线多媒体业务需求日益增长的同时，有限的无线资源变得更加稀缺。为此，无线接入技术不断变革，力求最大程度利用无线资源。结果，接入网的网络结构日益复杂，并且出现多种无线技术共存在相同的地理区域产生立体覆盖的格局。同时，用户分布及其资源需求在网络运营过程中时刻动态变化。以上种种条件下，充分利用无线资源使用户得到获取更多资源的机会，同时减少无线资源使用时产生的相互干扰以保证用户的服务质量，成为无线网络技术研究亟待解决的难题。

传统的解决方法通常是在不改变网络结构的前提下利用带宽借用或者复用等资源调度方法，以应对用户分布及其资源需求的动态变化。这主要受制于以往无线技术固化于硬件的实现方式。如今，以软件无线电为支撑的感知无线电技术飞速发展，其能够感知周围无线环境并根据感知结果进行自适应调整的特性，极大地增加了网络规划的灵活性。这样，如何利用这种新特性来改进对资源的利用是本技术领域的一个挑战。

发明内容

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。但是，应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图用来确定本发明的关键性部分或重要部分，也不是意图用来限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出关于本发明的某些概念，以此作为稍后给出的更详细描述的前序。

鉴于现有技术的上述情形，本发明的目的是提供一种无线网络管理系统和方法，其中通过对无线网络的无线访问技术及其可用资源的管理和配置，调整无线网络间的合作与竞争关系，使网络更加灵活、快速地适应用户分布及其资源需求的动态变化，从而实现对资源的有效利用。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种无线网络管理系统，用于管理多个无线网络的无线访问技术及其可用资源，所述多个无线网络中的每个具有对其无线访问技术及无线资源进行重配置的能力，所述无线网络管理系统包括：信息交互模块，用于收集对所述无线网络进行管理所需的无线网络相关信息；网络信息数据库，用于存储由所述信息交互模块收集的无线网络相关信息；服务发现模块，用于发现所述无线网络的服务需求，以产生服务需求网络集合；以及分析决策模块，用于针对由所述服务发现模块发现的服务需求网络集合，基于所述网络信息数据库中的无线网络相关信息，通过网络合并和/或网络组分割来确定新的无线网络配置，其中，所述信息交互模块还用于将由所述分析决策模块确定的无线网络配置发布给所述无线网络，以便让所述无线网络进行系统重配置。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种无线网络管理方法，用于管理多个无线网络的无线访问技术及其无线资源，所述多个无线网络中的每个具有对其无线访问技术及无线资源进行重配置的能力，所述无线网络管理方法包括以下步骤：收集对所述无线网络进行管理所需的无线网络相关信息，并将其存储在网络信息数据库中；发现所述无线网络的服务需求，以产生服务需求网络集合；针对所述服务需求网络集合，基于所述网络信息数据库中的无线网络相关信息，通过网络合并和/或网络组分割来确定新的无线网络配置；以及将所确定的无线网络配置发布给所述无线网络，以便让所述无线网络进行系统重配置。

根据本发明的另一个方面，还提供了用于实现上述无线网络管理方法的计算机程序产品。

根据本发明的另一个方面，还提供了计算机可读介质，其上记录有用于实现上述无线网络管理方法的计算机程序代码。

附图说明

本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的详细描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并产生说明书的一部分，用来进一步举例说明本发明的优选实施例和解释本发明的原理和优点。在附图中：

图1示出了根据本发明的无线网络管理系统的管理对象的示例性网络架构；

图2示出了根据本发明的无线网络管理系统的服务模型的示意图；

图3示出了根据本发明实施例的无线网络管理系统的结构框图；

图4示出了根据本发明实施例的无线网络管理系统的管理服务的工作流程图；

图5示出了根据本发明具体实施例的分析决策处理的流程图；以及

图6示出了其中实现本发明的计算机的示例性结构框图。

本领域技术人员应当理解，附图中的元件仅仅是为了简单和清楚起见而示出的，而且不一定是按比例绘制的。例如，附图中某些元件的尺寸可能相对于其它元件放大了，以便有助于提高对本发明实施例的理解。

具体实施方式

在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其它细节。

在描述本发明的技术方案之前，先介绍一下根据本发明的无线网络管理系统的管理对象的网络架构。

无线网络管理系统的管理对象可划分为以下两类(参见图1)：

●单一网络：无线网络管理系统可用于管理具有复杂多跳(Multi-hop)结构的单一网络(参见图1(a))，比如有中央控制的多跳无线中继网络(WirelessRelayNetwork)，无线网状网(WirelessMeshNetwork)或AdHoc网络等。这些网络中的基础设施称为站(Station)，根据其功能等因素可以分为一级或者多级，站间通过有线或无线链路进行连接，为网络覆盖范围内的用户(User)提供无线服务。站和用户具有可重新配置无线访问技术及无线资源的能力。无线网络管理系统位于某个或某些站内，对整个网络进行管理。

●异构网络：无线网络管理系统可用于管理异构网络(参见图1(b))，异构网络由多个单一网络构成，各单一网络在无线接入技术、可用无线资源、覆盖范围、网络架构、网络性能等等方面有所差异。例如，单一网络可以是简单的点到多点(PointtoMulti-points)的单跳(Single-hop)结构(如图中无线网络1和3)，也可以是复杂的多跳结构(如图中无线网络2)。站和用户具有可重新配置无线访问技术及无线资源的能力。每个单一网络由一个或多个站通过有线或无线链路连接到无线网络管理系统，从而实现无线网络管理系统对异构网络的管理。

无线网络管理系统管理复杂单一网络时，将网络划分成若干子网络，然后把每个子网络当成异构网络中的一个单一无线网络进行管理。划分方法可以是将网络覆盖范围均分成多个区域，每个区域中的站及其直接服务的用户产生一个子网络；也可以是根据站与站之间的关系，一个或多个通过有线或无线链路互联的站及其直接服务的用户构成一个子网络。本文中，如非特殊说明将以异构网络作为示例进行说明，但是本领域的技术人员应当清楚，本发明同样适用于划分成若干子网络的复杂单一网络。

为了让本领域的技术人员清楚理解本发明的技术方案，首先示例性地描述一下根据本发明的无线网络管理系统的服务模型，并且引入本发明中涉及的新概念及其定义。

图2示意性地示出了根据本发明的无线网络管理系统的服务模型。其中，两个邻近的无线网络n₁和n₂被无线网络管理系统所管理；网络n₁可用RAT为R1，网络n₂可用RAT为R1和R2；R1可以使用资源F1和F2，R2只能使用资源F2。

服务模型一：图2(a)为目标问题，图2(b)为解决方案。图2(a)示意网络当前配置为：网络n₁使用R1及资源F1；网络n₂使用R2及资源是F2。如果网络n₁中突然新增大量业务，从而总带宽需求超过F1所能提供的容量，与此同时，网络n₂中仍旧有剩余带宽，那么，可以对网络n₁和n₂进行重配置为如图2(b)所示状态：网络n₁和n₂同时使用R1，通过R1协议进行网络间协作共享资源F1和F2。这样满足网络n₂的带宽需求的同时可以为网络n₁中更多的新业务提供服务，使得有限的无线资源得到充分利用。

服务模型二：图2(b)为目标问题，图2(a)为解决方案。假设网络当前运行在如图2(b)所示状态。如果网络n₁的负载恢复到资源F1的容量范围内，并且网络n₂的负载保持在F2的容量范围内，那么可以对网络n₁和n₂进行重新配置为如图2(a)所示状态。这样取消了网络间协作，从而节约了协作所需的带宽资源，同时减少了协作带来的延迟。

本发明中涉及的新概念及其定义如下：

●网络合并(NetworkMerge)：将多个工作在不同RAT下的网络配置为使用相同RAT，各网络通过网络间协作共享资源，该操作称为网络合并；如服务模型一所示。

●网络组(NetworkGroup)：多个网络合并后构成网络组；如图2(b)中，网络n₁和n₂构成一个网络组。

●网络组分割(NetworkGroupSplit)：将网络组中的一个或多个网络取消与原网络组成员间的协作，重新配置RAT及资源，该操作称为网络组分割；如服务模型二所示。

●服务需求网络(ServiceRequestNetwork)：需要由无线网络管理系统提供网络管理服务的网络称为服务需求网络，例如资源无法满足用户带宽需求，需要通过网络管理服务获得更多资源的网络，如服务模型一中的网络n₁。

●服务需求网络集合(ServiceRequestNetworkSet)：所有服务需求网络组成的集合，记作N_req；如服务模型一中的服务需求网络集合为{n₁}，仅包括网络n₁一个元素。

下面将结合附图详细描述根据本发明实施例的无线网络管理系统。

图3示出了根据本发明实施例的无线网络管理系统300的结构框图。如图3所示，无线网络管理系统300通过有线或无线方式与多个无线网络连接，为其提供服务。该无线网络管理系统300可以包括4个主要功能模块：信息交互模块310，服务发现模块320，分析决策模块330，以及网络信息数据库340。各模块的功能描述如下：

●信息交互模块310：主要作用是收集对无线网络进行管理所需的无线网络相关信息，存入网络信息数据库340以供无线网络管理系统300的其它模块使用；向无线网络发布分析决策结果；以及，优选地，接收来自无线网络的重配置结果，并更新网络信息数据库340。

●服务发现模块320：主要作用是发现无线网络的服务需求，产生服务需求网络集合。

●分析决策模块330：主要作用是针对由服务发现模块320发现的服务需求网络集合，基于网络信息数据库340中的无线网络相关信息，通过网络合并和/或网络组分割来确定新的无线网络配置。

●网络信息数据库340：主要作用是存储无线网络相关信息。

无线网络管理系统300的管理服务是由服务请求事件驱动(ServiceRequestEvent-Driven)的。服务请求事件根据发起者以及发起条件和目的不同可分为多种情形，下面举出五种情形为例：

●事件1.无线网络因带宽无法满足用户需求，主动发起服务：无线网络中有大量新增带宽请求，使得总的用户带宽需求超过了所使用的资源的容量范围，从而新/切换业务阻塞率(New/HandoffServiceBlockingRate)上升，于是发起服务；

●事件2.无线网络预计到带宽将无法满足用户需求主动发起服务：无线网络根据所使用的资源以及业务到达状况预计到新/切换业务阻塞率将上升，于是发起服务；

●事件3.无线网络管理系统300发现存在带宽无法满足用户需求的网络发起服务：无线网络管理系统300的服务发现模块320通过分析网络信息数据库340，发现某些网络新/切换业务阻塞率较高，于是发起服务；

●事件4.无线网络管理系统300预计到某些网络的带宽将无法满足用户需求发起服务：无线网络管理系统300的服务发现模块320通过分析网络信息数据库340，根据网络的带宽使用状况和吞吐量变化趋势预计到某些网络的新/切换业务阻塞率将上升，于是发起服务；

●事件5.无线网络管理系统300为了优化无线网络资源利用率发起服务：无线网络管理系统300为了优化无线资源利用率，在服务发现模块320中设置定时装置，周期性地发起以优化网络为目的的服务。

服务请求事件有多种分类方法，从发起者角度可以分为两类：一类由无线网络发起，比如请求事件1、2；以及，另一类由无线网络管理系统发起，比如请求事件3、4、5。服务请求事件从目的角度可以分为两类：一类以解决服务需求网络带宽问题为目的，比如请求事件1、2、3、4；以及，另一类以优化无线网络中无线资源使用效率为目的，比如请求事件5。

无线网络管理系统300的管理服务的工作流程如图4所示，简要描述如下：

步骤1.信息收集：为了能够对无线网络进行管理，无线网络管理系统300必须获得必要的信息，并且若这些信息会随着网络运行过程动态变化则需周期性地更新这些信息。无线网络管理系统300主要通过信息交互模块310从无线网络收集信息，并将获得的信息存储在网络信息数据库340中。

步骤2.服务发现：服务发现模块320确定网络管理服务的对象，生成服务需求网络集合。

步骤3.分析决策：无线网络管理系统300的分析决策模块330通过分析服务需求以及网络信息数据库340中的信息，确定新的无线网络配置。

步骤4.信息发布与系统重配置：无线网络管理系统300的信息交互模块310将分析决策结果发布给无线网络，以便让无线网络进行系统重配置。此外，优选地，无线网络将配置结果再通过信息交互模块310反馈给无线网络管理系统300；无线网络管理系统300根据反馈信息更新网络信息数据库以维护其内容与网络状态的一致性。

下面将详细描述上述各个步骤的具体实现。但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实现只是示例性的，本发明不应当局限于此。

步骤1.信息收集

无线网络管理系统300用于服务发现及分析决策所需信息主要包括两类：

●无线网络内的信息：包括各无线网络可用的RAT集合及相应的可用无线资源集合，天线的基本配置(包括位置、高度、波束赋形、天线增益、功率控制策略及信号覆盖范围等)，以及用户带宽需求等。

●无线网络间的信息：各无线网络间使用相同资源时的相互干扰程度，以及相互通信的能力。干扰程度可以用无线网络的站间的信噪比(SNR)来衡量：信噪比的值越高，相互间的干扰越小，反之亦然。通信能力分为两种情形：若为无线通信能力，也可用信噪比来衡量，信噪比的值越高，相互通信能力也就越差，反之亦然；若为有线通信能力，则可以是通过有线骨干网互联，或者是通过无线网络管理系统交互信息。这些信息的获取主要通过三种途径：

●直接信息交互：若该信息是无线网络已知的(比如，RAT集合及可用无线资源集合、天线的基本配置(包括位置、高度、波束赋形、天线增益、功率控制策略)、以及用户带宽需求)，则可通过直接的信息交互由无线网络报告给无线网络管理系统300。

●计算：若该信息虽然不是已知的，但可根据现有信息计算得出，则可由无线网络计算然后报告给无线网络管理系统300；或者由无线网络管理系统300直接计算得到。比如，信号范围可通过天线的位置、高度、天线增益和最大功率计算得出。又比如，若网络分布区域地势比较平坦，各无线网络间相互干扰状况可根据天线位置、高度、天线增益和最大功率计算信噪比来确定。

●测量：若该信息并非已知也无法根据现有信息计算得出，则需要通过测量得到。比如，若网络分布区域地形地貌复杂，各无线网络间相互干扰状况仅仅通过计算不够准确，则需要测量。测量方法可能是对每个需要考察的天线分配专门时隙，在该时隙中由该天线发送信号，其它天线进行监听并计算信噪比以确定与目标天线的干扰状况，然后将所有信息汇总给无线网络管理系统300分析得出所有天线两两间的干扰状况。

步骤2.服务发现

根据服务请求事件的目的不同，从而产生不同的服务需求网络集合N_req：

●类型1.以解决服务需求网络带宽问题为目的。若管理服务由无线网络发起，则无线网络管理系统300的服务发现模块320将一段时间内收到的发起服务请求的网络集中起来，作为服务需求网络集合N_req；若管理服务由无线网络管理系统300的服务发现模块320通过分析网络信息数据库340发现需要服务的无线网络而发起，则将这些网络集中起来，作为服务需求网络集合N_req；

●类型2.以优化无线网络中无线资源使用效率为目的。其对应的服务需求网络集合N_req包含整个无线网络管理系统300管辖的所有无线网络。

步骤3.分析决策

分析决策是管理服务的核心，在此将结合图5详细描述该步骤的具体实现，如图5所示，对该步骤细化如下：

步骤3.1判断服务请求类型

对不同的服务请求类型将采用不同的分析决策过程：服务请求若为类型1，其目标是增加服务需求网络的可用带宽，则转向步骤3.2；若为类型2，其目标是减少网络组的规模和数量，则转向步骤3.11。

步骤3.2从集合N_req中选取一个网络n

该选取方法可以是随机选取；也可以是按照带宽需求不满足的程度从重到轻依次选取，该程度量化为新/切换业务阻塞率的高低，阻塞率越高，带宽需求不满足的程度越严重。

步骤3.3判断n当前是否属于某网络组？

若n不属于任何网络组，则转向步骤3.4，否则转向步骤3.8。

步骤3.4判断是否存在关于n的网络合并方案，满足网络组内其它网络带宽需求的同时增加n的可用带宽？

该判断过程实际是为n寻找可行的网络合并方案，若找到，则转向步骤3.5，否则转向步骤3.6。

设无线网络管理系统300管辖的所有网络构成集合N；为n选定的网络组为NG，其中任一成员网络记为m，合并前m的带宽需求记作B_m，合并前n的网络容量记作C_n；合并后NG的网络容量记作合并后NG中用于网络间协作消耗的带宽记作合并后NG使用无线访问技术RAT_NG以及资源F_NG。

那么，需要寻找的网络组NG具有以下特征：

●条件3.4.1.NG中任两个网络间可以直接或者通过NG中其它网络或无线网络管理系统300间接通信，保证协作信息的传递；

●条件3.4.2.NG中任一网络都可以配置为使用无线访问技术RAT_NG以及资源F_NG；

●条件3.4.3.NG以外的(属于N)使用F_NG的网络与NG中任一网络的相互干扰在容忍范围内；

●条件3.4.4.若NG中某些网络合并前属于别的网络组，则保证那些网络组去除该网络后仍然有合适的配置满足成员网络的带宽需求并保证与N中其它网络的干扰在容许范围内；

●条件3.4.5.NG保证其成员网络中除n以外其它网络带宽需求的同时，使得n的可用带宽较合并前增加，并且增加的值为所有可选网络组中最大值，即保证并且 $\mathrm{NG}=\underset{\mathrm{NG}}{\arg }\left\{\max \right\{{\tilde{C}}_{\mathrm{NG}}-{\mathrm{\Σ}}_{m\∈\mathrm{NG},m\≠n}{B}_m-{\tilde{B}}_{\mathrm{NG}}^{\mathrm{comm}}\left\}\right\};$

网络组的规模(包含的无线网络的个数)以及各网络间的连通性(直接通信能力，即两两之间能够直接通信的网络对个数)对于整个网络组的资源利用有重要影响。规模越大(网络个数越多)，连通性越差(两两之间能够直接通信的网络对个数少)，则在网络协作中消耗的资源越多，带来的延迟越多，网络的稳定性越差。所以，可以对网络组的最大规模做个限制，即设定网络组网络成员个数上限|NG|_max。为量化网络间的干扰程度，设定干扰容忍门限SNR_I：若无线网络的站间SNR＞SNR_I，则认为相互间干扰可容忍；若无线网络的站间SNR≤SNR_I，则认为相互间干扰不可容忍。为量化网络间的无线通信能力，设定通信允许门限SNR_C：若无线网络的站间SNR＜SNR_C，则认为可以直接进行无线通信；若无线网络的站间SNR≥SNR_I，则认为无法直接进行无线通信。

以下仅以当|NG|_max＝2时，给出寻找过程。对于|NG|_max＞2的情形可以容易扩展。

步骤3.4.1选取集合N中与n可以进行有线通信的网络或者能够直接进行无线通信的网络(即与n的SNR＜SNR_C的网络)组成集合N₁(保证条件3.4.1)；

步骤3.4.2选取集合N₁中与n具有公共的RAT及资源的网络组成集合N₂(保证条件3.4.2)；

步骤3.4.3选取集合N₂中与n所用公共资源与其它使用该资源的网络间的干扰在容忍范围内的网络组成集合N₃(保证条件3.4.3)；

步骤3.4.4若N₃中存在网络来自别的网络组，则保证那些网络组中剩下的网络有合适的配置(RAT和资源)满足其带宽需求的同时保证其它网络受到的干扰在容许的范围内，符合条件的网络产生集合N₄(保证条件3.4.4)；

步骤3.4.5选取集合N₄中使得n的可用带宽较合并前增加，并且增加的值为所有可选网络组中最大值的网络(保证条件3.4.5)，结束。

步骤3.5将n所在的新网络组中的网络从N_req去除，即N_req＝N_req-NG

步骤3.6将n从N_req去除，即N_req＝N_req-{n}

步骤3.7判断N_req是否为空？

若不为空，则转向步骤3.2，继续对其它网络进行操作；若为空，则说明已经不存在需要服务的无线网络，结束。

步骤3.8判断是否存在关于n所在的网络组的分割和/或合并方案，满足网络组内其它网络带宽需求的同时增加n的可用带宽？

该判断过程实际是为n所在的网络组寻找可行的分割和/或合并方案，若找到，则转向步骤3.9，否则转向步骤3.10。

设n所在的网络组为NG，经过分割和/或合并操作NG中的网络分散在k个部分(每个部分为一个网络或一个网络组)中，分别记作NG₁，NG₂，...，NG_k；NG_i，i∈[1..k]中必然包括原属于NG的网络，可能包括原来不属于NG的网络；NG_i，i∈[1..k]分割和/或合并操作前其中各网络带宽需求之和记作分割和/或合并操作后其容量记作分割后用于协作消耗带宽记作分割和/或合并操作NG_i使用的无线技术记作资源为

需要寻找的网络组NG可行的分割和/或合并方案具有以下特征：

●条件3.8.1.在NG_i是网络组的情况下，NG_i中任两个网络间可以直接或者通过NG_i中其它网络或无线网络管理系统300间接通信，保证协作信息的传递；

●条件3.8.2.在NG_i是网络组的情况下，NG_i中任一网络都可以配置为使用无线访问技术以及资源

●条件3.8.3.NG_i以外的(属于N)使用的网络与NG_i中任一网络的相互干扰在容忍范围内；

●条件3.8.4.若NG_i中某些网络分割和/或合并操作前属于别的网络组，则保证那些网络组去除该网络后仍然有合适的配置满足成员网络的带宽需求并保证与N中其它网络的干扰在容许范围内；

●条件3.8.5.不包含n的NG_i容量满足其中各网络的带宽需求；包含n的NG_i满足其中网络带宽需求的同时，使得n的可用带宽较分割和/或合并操作前增加，并且增加的值为所有可选方案中最大值，即 ${\tilde{C}}_{{\mathrm{NG}}_i}-{\tilde{B}}_{{\mathrm{NG}}_i}^{\mathrm{comm}}-{\mathrm{\Σ}}_{m\∈{\mathrm{NG}}_i}{B}_m\left\{\begin{array}{c}\≥0,\mathrm{ifn}\∉{\mathrm{NG}}_i\\ >0,\mathrm{ifn}\∈{\mathrm{NG}}_i\end{array}\right.,i\∈[1..k],$ 且 $N{G}_i=\underset{N{G}_i,n\∈{\mathrm{NG}}_i}{\arg }\left\{\max \right\{{\tilde{C}}_{N{G}_i}-{\mathrm{\Σ}}_{m\∈N{G}_i,m\≠n}{B}_m-{\tilde{B}}_{N{G}_i}^{\mathrm{comm}}\left\}\right\}$

一种寻找分割和/或合并方案的示例性过程为：

步骤3.8.1将n从NG中分离，NG中剩下的网络产生若干个连通的网络组(其中任意两个网络间可以直接或者通过网络组中其它网络间接通信)；

步骤3.8.2为每个连通的网络组分配RAT和资源，使得满足条件3.8.2-条件3.8.5的要求。如果找到则转向步骤3.8.3，否则结束；

步骤3.8.3为n分配RAT和资源，使得满足条件3.8.5的要求。若果找到则结束，否则按照步骤3.4的方法为n寻找合并方案，结束。

步骤3.9将n所在的新网络组中的网络从N_req去除

步骤3.10将n所在的网络组NG中的网络从N_req去除，即N_req＝N_req-NG

步骤3.11从集合N_req中选取一个网络组NG

该选取方法可以是随机选取；也可以是按照网络组规模从大到小选取。

步骤3.12判断是否存在关于网络组NG的分割方案，能够同时满足网络组内各网络的带宽需求？

该判断过程实际是为NG寻找可行的网络组分割方案，若找到，则转向步骤3.14，否则转向步骤3.13。

设NG被分割为k个部分，分别记作NG₁，NG₂，...，NG_k；NG_i，i∈[1..k]分割前其中各网络带宽需求之和记作分割后其容量记作分割后用于协作消耗带宽记作NG_i的规模即成员网络个数记作|NG_i|；分割后NG_i使用的无线技术记作资源为需要寻找的NG分割方案具有以下特征：

●条件3.12.1.在NG_i是网络组的情况下，NG_i，i∈[1..k]中任两个网络间可以直接或者通过NG_i中其它网络或无线网络管理系统300间接通信，保证协作信息的传递；

●条件3.12.2.在NG_i是网络组的情况下，NG_i，i∈[1..k]中任一网络都可以配置为使用无线访问技术以及资源

●条件3.12.3.NG_i，i∈[1..k]以外的(属于N)使用的网络与NG_i中任一网络的相互干扰在容忍范围内；

●条件3.12.4.NG被分割成的各部分容量满足带宽需求，即i∈[1..k]；

●条件3.12.5.NG被分割成的各部分规模小于NG的规模，即|NG|＞|NG_i|，i∈[1..k]

一种寻找分割方案的示例性过程为：

步骤3.12.1为变量i赋值为1；

步骤3.12.2把NG分成两部分，其中一部分含有i个网络，另一部分含有|NG|-i个网络，保证每部分满足条件3.12.1-条件3.12.5的要求；若找到则停止，否则，转向步骤3.12.3。

步骤3.12.2为变量i赋值为i+1；并判断i的值，若则转向

步骤3.12.2，否则停止。其中为下取整计算。

步骤3.13将NG从N_req去除，即N_req＝N_req-NG。

步骤3.14判断N_req中是否还存在网络组，如果存在则转向步骤3.11，否则结束。

需要指出的是，虽然在上面过程中描述了处理类型1和类型2的情况，但是本领域的技术人员应当理解，本发明不局限于此，而是也可以仅仅处理类型1或类型2的情况，此时，步骤3.1可以省略。此外，在一种简化的实现中，在类型1的情况下，服务需求网络集合中也可以仅仅包括尚未包含在任何网络组中的网络，并且仅仅针对这样的网络进行处理，而不处理已包括在某个网络组中的服务需求网络。

步骤4.信息发布与系统重配置

无线网络管理系统300通过信息交互模块310向无线网络发布分析决策结果，这些信息主要包括：

无线网络内的信息：各无线网络所需配置的无线访问技术RAT及其可用无线资源集合；

无线网络间的信息：各无线网络所在网络组的组成成员。

无线网络接收到分析决策结果信息后，根据该信息进行重配置，然后把重配置的结果通过信息交互模块310反馈给无线网络管理系统300。信息交互模块310更新网络信息数据库340，以维护其内容与网络状态的一致性。

以上结合具体实施例描述了本发明的基本原理，但是，需要指出的是，对本领域的普通技术人员而言，能够理解本发明的方法和装置的全部或者任何步骤或者部件，可以在任何计算装置(包括处理器、存储介质等)或者计算装置的网络中，以硬件、固件、软件或者它们的组合加以实现，这是本领域普通技术人员在阅读了本发明的说明的情况下运用他们的基本编程技能就能实现的。

因此，本发明的目的还可以通过在任何计算装置上运行一个程序或者一组程序来实现。所述计算装置可以是公知的通用装置。因此，本发明的目的也可以仅仅通过提供包含实现所述方法或者装置的程序代码的程序产品来实现。也就是说，这样的程序产品也构成本发明，并且存储有这样的程序产品的存储介质也构成本发明。显然，所述存储介质可以是任何公知的存储介质或者将来所开发出来的任何存储介质。

在通过软件和/或固件实现本发明的实施例的情况下，从存储介质或网络向具有专用硬件结构的计算机，例如图6所示的通用计算机600安装构成该软件的程序，该计算机在安装有各种程序时，能够执行各种功能等等。

在图6中，中央处理模块(CPU)601根据只读存储器(ROM)602中存储的程序或从存储部分608加载到随机存取存储器(RAM)603的程序执行各种处理。在RAM603中，也根据需要存储当CPU601执行各种处理等等时所需的数据。CPU601、ROM602和RAM603经由总线604彼此连接。输入/输出接口605也连接到总线604。

下述部件连接到输入/输出接口605：输入部分606，包括键盘、鼠标等等；输出部分607，包括显示器，比如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等等，和扬声器等等；存储部分608，包括硬盘等等；和通信部分609，包括网络接口卡比如LAN卡、调制解调器等等。通信部分609经由网络比如因特网执行通信处理。

根据需要，驱动器610也连接到输入/输出接口605。可拆卸介质611比如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等根据需要被安装在驱动器610上，使得从中读出的计算机程序根据需要被安装到存储部分608中。

在通过软件实现上述系列处理的情况下，从网络比如因特网或存储介质比如可拆卸介质611安装构成软件的程序。

本领域的技术人员应当理解，这种存储介质不局限于图6所示的其中存储有程序、与装置相分离地分发以向用户提供程序的可拆卸介质611。可拆卸介质611的例子包含磁盘(包含软盘(注册商标))、光盘(包含光盘只读存储器(CD-ROM)和数字通用盘(DVD))、磁光盘(包含迷你盘(MD)(注册商标))和半导体存储器。或者，存储介质可以是ROM602、存储部分608中包含的硬盘等等，其中存有程序，并且与包含它们的装置一起被分发给用户。

还需要指出的是，在本发明的装置和方法中，显然，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。并且，执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行，但是并不需要一定按照时间顺序执行。某些步骤可以并行或彼此独立地执行。

虽然已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不脱离由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本申请的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

Claims (18)

1.一种无线网络管理系统，用于管理多个无线网络的无线访问技术及其可用资源，所述多个无线网络中的每个具有对其无线访问技术及无线资源进行重配置的能力，所述无线网络管理系统包括：

信息交互模块，用于收集对所述无线网络进行管理所需的无线网络相关信息；

网络信息数据库，用于存储由所述信息交互模块收集的无线网络相关信息；

服务发现模块，用于发现所述无线网络的服务需求，以产生服务需求网络集合；以及

分析决策模块，用于针对由所述服务发现模块发现的服务需求网络集合，基于所述网络信息数据库中的无线网络相关信息，通过网络合并和/或网络组分割来确定新的无线网络配置，其中，所述网络合并将多个工作在不同无线访问技术下的网络配置为使用相同无线访问技术，各网络通过网络间协作共享资源，所述网络组分割将网络组中的一个或多个网络取消与原网络组成员间的协作，重新配置无线访问技术及资源，

其中，所述信息交互模块还用于将由所述分析决策模块确定的无线网络配置发布给所述无线网络，以便让所述无线网络进行系统重配置。

2.如权利要求1所述的无线网络管理系统，其中所述多个无线网络中的每个是单一网络的子网络，或者是构成异构网络的单一网络。

3.如权利要求1所述的无线网络管理系统，其中所述信息交互模块还用于接收所述无线网络的重配置结果，以更新所述网络信息数据库。

4.如权利要求1所述的无线网络管理系统，其中在服务需求的类型是以解决服务需求网络带宽问题为目的的第一类型的情况下，所述分析决策模块针对所述服务需求网络集合中不属于任何网络组的服务需求网络n，寻找关于所述服务需求网络n的网络合并方案以产生包含所述服务需求网络n的网络组NG，使得满足所述网络组NG内其他网络带宽需求的同时增加所述服务需求网络n的带宽。

5.如权利要求4所述的无线网络管理系统，其中所述网络组NG满足以下条件：

所述网络组NG中任两个网络间能够直接或间接通信；

所述网络组NG中任一网络都能够配置为使用相同的无线访问技术RAT_NG以及资源F_NG；

所述网络组NG以外的使用所述资源F_NG的网络与所述网络组NG中任一网络的相互干扰在容忍范围内；

对于所述网络组NG中合并操作前属于别的网络组的网络，则保证那些网络组去除该网络后仍然有合适的配置满足成员网络的带宽需求并保证与由全部所述无线网络构成的网络集合N中其它网络的干扰在容许范围内；以及

所述网络组NG保证其成员网络中除所述服务需求网络n以外其它网络带宽需求的同时，使得所述服务需求网络n的可用带宽较合并前增加，并且增加的值为所有可选网络组中最大值。

6.如权利要求1所述的无线网络管理系统，其中在服务需求的类型是以解决服务需求网络带宽问题为目的的第一类型的情况下，所述分析决策模块针对所述服务需求网络集合中已属于网络组NG的服务需求网络n，寻找关于所述服务需求网络n的网络组分割和/或网络合并方案，使得满足所述网络组NG内其他网络带宽需求的同时增加所述服务需求网络n的带宽。

7.如权利要求6所述的无线网络管理系统，其中所述网络组NG中的网络经过分割和/或合并操作后分散在一个或多个部分中，每个部分NG_i是一个网络或一个网络组，并且满足以下条件：

在所述部分NG_i是网络组的情况下，所述部分NG_i中任两个网络间能够直接或间接通信；

在所述部分NG_i是网络组的情况下，所述部分NG_i中任一网络都能够配置为使用相同的无线访问技术以及资源

所述部分NG_i以外的使用所述资源的网络与所述部分NG_i中任一网络的相互干扰在容忍范围内；

在所述部分NG_i是网络组的情况下，对于所述部分NG_i中合并和/或分割操作前属于别的网络组的网络，则保证那些网络组去除该网络后仍然有合适的配置满足成员网络的带宽需求并保证与由全部所述无线网络构成的网络集合N中其它网络的干扰在容许范围内；以及

不包含所述服务需求网络n的所述部分NG_i容量满足其中各网络的带宽需求；包含所述服务需求网络n的所述部分NG_i满足其中网络带宽需求的同时，使得所述服务需求网络n的可用带宽较分割和/或合并操作前增加，并且增加的值为所有可选方案中最大值。

8.如权利要求1所述的无线网络管理系统，其中在服务需求的类型是以优化无线网络中无线资源使用效率为目的的第二类型的情况下，所述分析决策模块针对服务需求网络集合中的每个网络组NG，寻找关于所述网络组NG的分割方案，使得满足所述网络组NG内各网络的带宽需求。

9.如权利要求8所述的无线网络管理系统，其中所述网络组NG被分割为多个部分，每个部分NG_i是一个网络或一个网络组，并且满足以下条件：

在所述部分NG_i是网络组的情况下，所述部分NG_i中任两个网络间能够直接或间接通信；

在所述部分NG_i是网络组的情况下，所述部分NG_i中任一网络都能够配置为使用相同的无线访问技术以及资源

所述部分NG_i以外的使用所述资源的网络与所述部分NG_i中任一网络的相互干扰在容忍范围内；

所述部分NG_i容量满足其中的带宽需求；以及

所述部分NG_i规模小于所述网络组NG的规模。

10.一种无线网络管理方法，用于管理多个无线网络的无线访问技术及其无线资源，所述多个无线网络中的每个具有对其无线访问技术及无线资源进行重配置的能力，所述无线网络管理方法包括以下步骤：

收集对所述无线网络进行管理所需的无线网络相关信息，并将其存储在网络信息数据库中；

发现所述无线网络的服务需求，以产生服务需求网络集合；

针对所述服务需求网络集合，基于所述网络信息数据库中的无线网络相关信息，通过网络合并和/或网络组分割来确定新的无线网络配置，其中，所述网络合并将多个工作在不同无线访问技术下的网络配置为使用相同无线访问技术，各网络通过网络间协作共享资源，所述网络组分割将网络组中的一个或多个网络取消与原网络组成员间的协作，重新配置无线访问技术及资源；以及

将所确定的无线网络配置发布给所述无线网络，以便让所述无线网络进行系统重配置。

11.如权利要求10所述的无线网络管理方法，其中所述多个无线网络中的每个是单一网络的子网络，或者是构成异构网络的单一网络。

12.如权利要求10所述的无线网络管理方法，还包括：接收所述无线网络的重配置结果，以更新所述网络信息数据库。

13.如权利要求10所述的无线网络管理方法，其中在服务需求的类型是以解决服务需求网络带宽问题为目的的第一类型的情况下，在所述确定新的无线网络配置的处理中，针对所述服务需求网络集合中不属于任何网络组的服务需求网络n，寻找关于所述服务需求网络n的网络合并方案以产生包含所述服务需求网络n的网络组NG，使得满足所述网络组NG内其他网络带宽需求的同时增加所述服务需求网络n的带宽。

14.如权利要求13所述的无线网络管理方法，其中所述网络组NG满足以下条件：

所述网络组NG中任两个网络间能够直接或间接通信；

所述网络组NG中任一网络都能够配置为使用相同的无线访问技术RAT_NG以及资源F_NG；

所述网络组NG以外的使用所述资源F_NG的网络与所述网络组NG中任一网络的相互干扰在容忍范围内；

对于所述网络组NG中合并操作前属于别的网络组的网络，则保证那些网络组去除该网络后仍然有合适的配置满足成员网络的带宽需求并保证与由全部所述无线网络构成的网络集合N中其它网络的干扰在容许范围内；以及

所述网络组NG保证其成员网络中除所述服务需求网络n以外其它网络带宽需求的同时，使得所述服务需求网络n的可用带宽较合并前增加，并且增加的值为所有可选网络组中最大值。

15.如权利要求10所述的无线网络管理方法，其中在服务需求的类型是以解决服务需求网络带宽问题为目的的第一类型的情况下，在所述确定新的无线网络配置的处理中，针对所述服务需求网络集合中已属于网络组NG的服务需求网络n，寻找关于所述服务需求网络n的网络组分割和/或网络合并方案，使得满足所述网络组NG内其他网络带宽需求的同时增加所述服务需求网络n的带宽。

16.如权利要求15所述的无线网络管理方法，其中所述网络组NG中的网络经过分割和/或合并操作后分散在一个或多个部分中，每个部分NG_i是一个网络或一个网络组，并且满足以下条件：

在所述部分NG_i是网络组的情况下，所述部分NG_i中任两个网络间能够直接或间接通信；

在所述部分NG_i是网络组的情况下，所述部分NG_i中任一网络都能够配置为使用相同的无线访问技术以及资源

所述部分NG_i以外的使用所述资源的网络与所述部分NG_i中任一网络的相互干扰在容忍范围内；

在所述部分NG_i是网络组的情况下，对于所述部分NG_i中合并和/或分割操作前属于别的网络组的网络，则保证那些网络组去除该网络后仍然有合适的配置满足成员网络的带宽需求并保证与由全部所述无线网络构成的网络集合N中其它网络的干扰在容许范围内；以及

不包含所述服务需求网络n的所述部分NG_i容量满足其中各网络的带宽需求；包含所述服务需求网络n的所述部分NG_i满足其中网络带宽需求的同时，使得所述服务需求网络n的可用带宽较分割和/或合并操作前增加，并且增加的值为所有可选方案中最大值。

17.如权利要求10所述的无线网络管理方法，其中在服务需求的类型是以优化无线网络中无线资源使用效率为目的的第二类型的情况下，在所述确定新的无线网络配置的处理中，针对服务需求网络集合中的每个网络组NG，寻找关于所述网络组NG的分割方案，使得满足所述网络组NG内各网络的带宽需求。

18.如权利要求17所述的无线网络管理方法，其中所述网络组NG被分割为多个部分，每个部分NG_i是一个网络或一个网络组，并且满足以下条件：

在所述部分NG_i是网络组的情况下，所述部分NG_i中任两个网络间能够直接或间接通信；

在所述部分NG_i是网络组的情况下，所述部分NG_i中任一网络都能够配置为使用相同的无线访问技术以及资源

所述部分NG_i以外的使用所述资源的网络与所述部分NG_i中任一网络的相互干扰在容忍范围内；

所述部分NG_i容量满足其中的带宽需求；以及

所述部分NG_i规模小于所述网络组NG的规模。