CN103430488A - 编排无线网络运营 - Google Patents

Abstract

公开了一种无线通信系统。数据存储存储了用于多个节点中的每个的节点图像，每个节点包括无线通信系统元件，所述节点图像包括与节点有关或以其他方式与节点相关联的元数据。在各种实施例中，数据存储具有创建和支持有机变化纲要的能力，且仅在必要时提供机制来传播对纲要或数据的变化。处理器接收目标的指示，并使用存储在数据存储中的节点图像数据来以编程方式从多个节点当中识别节点来帮助实现目标以及确定节点的配置。

Description

编排无线网络运营

对其他申请的交叉引用

本申请要求2010年11月5日提交的，标题为“协同通信和计算”的序号为61/456,385（代理人案卷号CUMMP001+）的美国临时专利申请的优先权，其用于所有的目的通过引用被结合到本文中。

背景技术

无线装置的网络的运营商（通常为支持双向交互服务的WAN,LAN,PAN和BAN的组合，并在一些国家中被称为蜂窝网络运营商）当今面临一个难题。该难题是复杂性和规模的汇集的结果。当前的用于网络编排的技术,能够以低级别的复杂性或高级别的复杂性和小的规模来优化非常大规模的网络。无线装置的当前网络同时面临在技术、设备生态系统和管理组织中产生非常大规模和非常高级别的复杂性的非常大数量的最终用户。

典型的网络当今在大小上从几千万到几亿个节点（包括移动最终用户和基础设施装置的活动部件）的范围变动。预计它们将继续在大小上增长以支持“物联网”。大小上的增长被预计是显著的。

复杂性是网络演进历史、所涉及的各种既得利益以及技术和产品演进的结果。图1A图示了网络所面临的一些复杂性。其示出了多个管理单元，每个具有组成网络基础设施的其自身的网络运营中心（NOC）104。每个NOC具有信息的数据库组106，其由该网络部分中使用的设备的每个供应商所划分。对于设备的每个供应商和类型，存在由单独训练的各个职员所操纵的单独的控制台108。通常，在用于一种类型和供应商的设备的一个控制台上被训练的操作者不能在另一类型和供应商的设备的控制台上工作。复杂性的更深级别是资源和NOC的所有权。对于所有资源和所有的NOC来说，由单个公司实体所拥有是可能的。然而，在那种情况下，不同部门拥有并运营不同的资源和NOC。不同部门竭力捍卫它们拥有的领域。更为典型的是，不同公司和政府实体拥有不同的资源和NOC。此所有权可以比图示中所示出的更为复杂。例如，地方政府可以拥有地下的光纤电缆。其可以将实际光纤的管理分包给X公司。Y公司可租赁对光纤的接入，来提供图示中其出售给有线线路公司的基本网络服务。在此示例中，X和Y公司还具有NOC。另一个示例是，Z公司可在MVNO或企业联网合约下，从网络购买“批发”服务，且随后提供服务给最终用户并因此维持其自身的NOC。存在许多其他通常发生的细分，以及得到的NOC。

因为其将使得图示如此复杂以致于不可读，在图1A中未被示出的一件事情是最终用户装置类型和供应商的丰富性。网络试图限制最终用户装置的多样性，但是即使如此，多样性仍极为巨大的。对于网络来说，试图将其自身限于最终用户装置的五个供应商是不寻常的。然而，列表随着时间推移进行变化，来自经批准的供应商名单和兼并者中的市场力扩张的压力也开始发挥作用。然后，单个供应商可拥有多达50个的产品线，其中每个产品线中有多个产品。个别产品进行改变以降低成本，满足变化的市场，以及通过在现场软件下载中来解决问题或添加功能。结果是，网络具有成千上万的不同产品、配置等等。再者，网络试图利用供应商特定数据库和控制台来跟踪和控制此多样性。

复杂性的第三个方面是技术的丰富性。蜂窝、无线LAN，和其他相关无线技术的迅速采用，产生对更好质量和更好频谱效率（获得进入相同频率范围中的更多信道）的需求。这些驱动力已经产生了空中接口标准（AIS）的扩散。AIS指定用于信道分配的调制、编码、误差校正、协议和确定无线电接入网络、回程（backhaul）以及基础设施的其余部分都是如何运行的其他关键技术参数。网络通常支持多个AIS。网络运营商试图限制AIS的数量，但其控制之外的力量阻止了这点。从一个AIS到另一个的过渡可通过伴随着新最终用户装置的分配的基础设施中的软件升级。这点的示例是从GSM到GSM GPRS的过渡。其他过渡需要两个独立网络的建立和运营，每个独立网络具有其自己的NOC组。旧AIS网络必须运行，直到所有或​​几乎所有最终用户装置已经被新AIS装置取代。这可能需要花费很多年，并通常在旧AIS被完全代替之前，存在更新的AIS，其替代旧的“新”AIS。作为一个示例，当今存在运营用于2G、3G和4G的三个独立系统的很多网络。每次开发一个新AIS，它有望成为将取代所有其他的最后一个AIS，但其最终被“更新”的一个所代替。

现代移动电信装置被配置为以各种方式通过提供商网络进行通信。例如，装置可通过传统基站收发站、飞蜂窝（femtocell），或通过WiFi或其他无线接入点或通过蓝牙或其他个人区域网络（PAN或WPAN）或通过体域网（BAN或WBAN ）进行通信。然而，这些无线接入技术的每一个具有其自己的空中接口标准族（协议、调制技术、编码系统等）和基础设施，其已经至少部分独立地随着时间演进，且其迄今为止没有得到很好的集成。在很多情况下，多个网络和其他服务提供商可能被涉及，例如，运营传统收发器基站的无线载体，运营WiFi接入点的本地商业或市政（municipality），以及使用电缆调制解调器或DSL来在IP网络（诸如互联网）上回程呼叫数据的飞蜂窝用户。接入技术和所有者的多样性对移动用户无缝获取和最佳保持跨技术和提供商的接入，以及对于提供商编排跨技术和所有者的资源以提供接入、监测运营条件、满足服务质量和其他承诺等等的能力提出了挑战。这些困难中的一些已被NGMN（下一代移动网络，具有约150个无线网络运营商的国际性行业协会）记录在案。

附图说明

在下面的详细描述和附图中公开了发明的各种实施例。

图1A图示了网络所面临的一些复杂性。

图1B图示了在各种实施例中由节点所用来与网络中其他节点进行交互的协议。

图1C图示了图1A中所图示的问题如何被这些实施例所转变。

图1D是图示了基站收发器系统的实施例的框图。

图2是图示了用于移动和相关电信系统的传统运营中心的一部分问题的框图。

图3A是图示了无线通信系统的实施例的框图。

图3B是图示了无线通信系统的实施例的框图。

图4是图示了无线通信系统的实施例的框图。

图5A是图示了用于节点图像的数据结构的实施例的框图。

图5B是图示了节点和配置为存储节点图像的引导器的实施例的框图。

图6是图示了编排移动网络元件的过程的实施例的流程图。

图7是图示了引导器系统的实施例的框图。在所示出的示例中，引导器408包括提供与多个节点（例如移动网络元件）的通信的通信接口702。

图8是图示了移动通信系统的实施例的框图。

图9是图示了无线通信系统的实施例的框图。

图10是图示了编排代理的实施例的框图。

图11是图示了通过与其他节点交互来完成节点目标的过程的实施例的流程图。

图12是图示了通过使用本文在各种实施例中公开的技术所实现的益处的框图。

具体实施方式

可以以多种方式来实施本发明，包括作为一个过程、设备、系统、物质的组成、体现在计算机可读存储介质上的计算机程序产品、和/或处理器，诸如被配置为执行存储在耦合到处理器的存储器上的和/或由耦合到处理器的存储器所提供的指令的处理器。在本说明书中，这些实施方式或本发明可能采取的任何其他形式，可被称作为技术。一般而言，可在本发明的范围内改变所公开的过程的步骤的次序。除非另有说明，否则被描述为被配置为执行任务的部件（诸如处理器或存储器），可被实现为被临时配置为在给定的时间执行任务的一般部件或被制造为执行该任务的特定部件。如本文所使用的，术语“处理器”指的是被配置为处理数据（诸如计算机程序指令）的一个或多个装置、电路和/或处理核。

下面连同图示了本发明原理的附图一起，提供了本发明的一个或多个实施例的详细描述。结合这样的实施例描述了本发明，但本发明不限于任何实施例。本发明的范围仅由权利要求所限定，且本发明涵盖许多替代、修改和等同方式。为了提供对本发明的透彻理解，在随后的描述中阐述了很多具体的细节。为了示例的目的提供这些细节，且在没有这些具体细节中的一些或所有的情况下，根据权利要求可以实践本发明。为了清楚的目的，尚未详细描述与本发明相关的技术领域中已知的技术材料，使得本发明不会不必要地产生费解。

过程将网络中的所有装置抽象为节点：每个节点具有一组目标。这些目标可被认为是类似于由目标的目标组进行的职位描述和管理。每个节点还具有一组规则。这些规则为极限函数或if-then语句。每个节点具有一组算法。该算法是可用于节点以试图在其规则约束之内考虑到一组条件的情况下实现其目标的一组工具。每个节点监测其内部配置和外部环境。

图1B图示了由各种实施例中的节点用来与网络中其他节点进行交互的协议。在一些实施例中，协议被实施为和/或可被理解为包括状态机。此协议与ISO OSI（国际标准组织开放系统互连）模型的不同之处在于每个层中的所有信息可用于所有其他层。在所示的示例中，在各种实施例中被用来协调无线网络元件的过程120的8层（或状态）模型包括以下阶段：发现121、连接122、描述123、协商124、配置125、启动126、维持127和中止128。

在过程120中，在各种实施例中，节点以如下方式使用协议。寻求通过发现另外的一个或多个节点来满足其目标，另外的一个或多个节点可帮助其这样做。通过将感测相关通信参数与发出识别其自身和其目标的消息进行组合，其执行发现过程121。当其发现可能看起来能够有帮助的另一节点时，建立连接122。连接122是用于描述123、协商124、配置125、启动126、维持127和中止128的目的。一旦建立连接122，两个节点交换描述123。在各种实施例中，描述123包括以共同的元语言所表达的以下中的一个或多个：节点的一个或多个目标；节点的一个或多个能力；节点需要遵循的一个或多个规则；以及节点具有的可供使用的一个或多个协议和/或算法。基于从其他节点接收的描述123，每个节点确定其他节点是否可以帮助它实现其目标。如果是，则该两个节点继续进行到协商124。第一个节点对将帮助它实现其目标的一组参数进行出价（bid）。如果第二个节点确定参数的修改版本将更好地帮助它实现其目标，则其发送还价（counter bid）。这继续进行到两个节点均接受同一出价的点。此接受构成绑定或合约。一旦绑定已经发生，则每个节点依据该绑定配置125其自身。一旦配置125被完成，则启动126可开始。由于启动126可能涉及非常时期重要事件，要被使用的启动126程序可以是绑定的一部分，且在配置125阶段中做准备。一旦启动126已经发生，则在维持127中两个节点均继续监测环境。如果存在使当前启动次最佳的变化，在继续在启动中适当地操作的同时，这两个节点开始新的协商，这可能导致操作的新配置和新启动或中止128。

在各种实施例中，由从IF-Map或其他有能力创建和支持有机增长/演进/变化纲要的数据存储中接收其目标、规则、算法、环境信息等，且提供机制来向纲要或数据传播变化（但仅在必要时）的软件代理来实施该过程。

上文可被体现为三种方式。其可以是：

·完全分布的

·完全集中化的

·混合用于局部优化的分布的和用于全局优化的集中化的。

在完全分布的实施例中，称为编排器（orchestrator）的代理处于每个节点中，且具有局部IF-MAP实例化。其使用任何可用的通信资源与邻近（物理或逻辑的邻居）相连接（等），并完成该过程。图10中示出了编排器的内部结构。

在完全集中化的实施例中，用于全部节点的全部代理位于被称为引导器（conductor）的中央服务器中。引导器内部，使用服务器中的内部通信机制，代理与其相关联的IF-MAP图像进行交互。引导器将交互结果转换成其发送到远程节点的指令。全部远程节点将状态信息发送到引导器，其被输入到对应节点图像中。引导器还包含模拟器。模拟器允许询问和回答 假设分析（what if）问题以评估不同可能的动作过程。图7中示出了引导器的内部结构。

在混合解决方案中，按照完全分布的实施例来执行局部优化。 编排器中包含的局部IF-MAP图像中所包含的信息的一部分被发送给引导器。发送给引导器的信息的选择是由过滤器确定的。过滤的原因是为了减少由发送更新给引导器的开销所消耗的容量的量。引导器监测对于编排器不能轻易变得可得的全局环境信息，并将该全局信息与节点IF-MAP图像相结合，来开发被发送给编排器的指令。这些指令可采取新规则、新目标、新算法或新环境数据的形式。它们还可涉及在所选择的节点中创建新类型的参数。

在初始实施时，大部分网络装置将还未考虑被设计具有引导器。因此，引导器包含传统桥式内部部件。此部件将包含一组转化设施，以使用其现有协议和接口来与现有网络部件进行对接。由于这些现有协议和接口未预见到这些实施例的发展，可用的信息可能不包括将产生最佳编排的全部参数。因此可能存在迁移路径,其中网络从引导器开始,并随着时间推移获取包含编排器的新网络部件。

图1C图示了图1A中所图示的问题如何被这些实施例所转变。网络140中，图1A中单独的NOC 104a、104b、104c被归入到单个NOC 144中，该NOC 144包括被配置为跨供应商和跨监测、控制和数据库域来协调如本文中所公开的元件的引导器150。也就是说，所有单独的NOC继续，而NOC 144提供全面的覆盖。在一些实施例中，如图1C中所示出的示例中，网络元件（诸如基站控制器152）、基站（或等效物）154和移动用户装置（诸如装置156）,均配备有编排器（162、164、166 ），其在引导器150的控制和指引下，在可适用的情况下,代表元件起作用来协调元件间的操作。所有基本的复杂性仍然存在。网络部件组织、供应商等的所有基本多样性仍然存在。然而，网络运营商能够将网络140优化为单个有机整体。在所示出的示例中，参与者而非网络运营商，诸如设备和软件供应商、监管机构（regulator）、内部测试团队、外部认证和/或合规组织等，在可适用的情况下，按照共同元语言和/或以其他方式按照规定的和/或互操作的方式定义可适用于网络140的配置和操作的规则、目标、算法和环境数据。在可适用的情况下，引导器150和编排器162、164、166，以按照与各种网络元件和可适用监管或其他要求的限制和能力相一致的最佳方式来满足网络和网络元件目标的方式，使用这些来协调操作。虽然主要集中在网络140上，但可将这些实施例扩展到其他行业角色，包括但不限于设备/半导体/软件供应商、测试设施及监管机构。

在各种实施方式中，由存储的图像表示无线网络节点，该存储的图像捕获信息，诸如节点的一个或多个目标、能力、规则、算法和配置。当资源或其他要求出现时，通过完成对操作进行的发现、描述、协商、配置和执行的过程被用来实现要求。在一些实施例中，安装在移动系统节点处/上的编排代理进行交互来执行图1B中所图示且稍后在本文件中描述的过程的一个或多个步骤，以通过交互实现要求以实现最佳网络编排。在一些实施例中，编排元件（一些实施例中被称为编排器）仅存在于节点中。在其他实施例中，仅在集中化控制服务器中（一些实施例中由被称为引导器的实体）执行编排。最后，在一些实施例中，编排元件在节点和集中化控制服务器中均存在；即既存在一个或多个引导器又存在编排器。结合编排器和引导器二者的系统，有能力处理最大的复杂性和最大的规模。

图1D是图示了基站收发器系统的一个实施例的框图。在所示出的示例中，支持移动装置的基站180包括小区塔（cell tower）182（对于宏基站而言为塔、建筑物顶端等；对于微微、纳米、毫微微等基站而言，为用于安装天线阵列的类似但规模较小的装置），其上安装了物理或逻辑天线阵列184。在天线视角控制信号191的控制下，每个点在一个方向上，且以向上或向下的角度取向，以提供塔182附近的覆盖区域中的小区覆盖。塔和天线与基站收发器站（BTS或其他基站）结构186相关联，其中容纳了将通过天线184接收的信号转换成要通过回程连接188发送给移动网络基础设施的信息信号（反之亦然）的设备，以及相关联的辅助设备。通过线路190供应公用电力。将HVAC状态和环境（例如温度）参数、来自机架上特定的传感器、部件或个别半引导器安全警报中的读数，以及与其他条件相关联的数据，通过反馈信号192进行监测，该反馈信号192将监测数据提供给中央运营中心以用于监测。通常这些反馈信号中的每个在它们自己单独的信道上被运载到其自己单独的监测控制台。

图2是图示了用于移动和相关电信系统的传统运营中心的一部分问题的框图。在所示的示例中，电信服务提供商运营中心202从多个域接收控制、监测和其他信息。在所示的示例中，信息包括表示用于来自不同供应商的多个基站的基站条件的数据,基站在图2中由基站204和206所表示。另外，在用于多个HVAC供应商、安全警报供应商中的每个的运营中心202处提供监测和控制，且对多个供应商提供天线视角控制和监测。每个监测和/或控制域具有对应的单独管理控制台208,其通常实施单独、独立和/或专有的应用、显示和/或协议来提供对相关联元件的监测和控制。在所示出的示例中提供了多个管理控制台208，以使管理员能够监测和控制网络节点，且通常需要多个控制台以被用来监测和控制单个节点的不同方面。这样的监测和控制的示例包括但不限于通过重新配置其他BTS来响应警报条件；在一个或多个无线电接入网络（RAN）方面中重新配置BTS；改变BTS天线的方向和/或倾斜角、或操作频率；通过重新配置网络，来响应于飞蜂窝/宏基站呼叫质量由于在DSL或其他回程路径中超出等待时间而被劣化；等等。

在典型的现有技术移动网络中，所描述的各种控制和监测域中的每个均采用其自己的传感器、通信路径、软件以及在某些情况下的硬件，以在网络运营中心处提供控制和监测能力。此外，存在用于每个设备类型的每个供应商的不同系统。最后，如图1A中所示出的，通常存在多个网络运营中心，每个用于其自己的管理单元；每个具有单独和重叠的控制范围；且每个具有其自己单独的数据库。多个操作人员扫描独立监测接口和报告来识别问题，并与独立控制系统交互来解决问题或试图优化全部或部分网络，例如通过在外部资源中调用和/或重新部署系统资源。每个域内可提供一定程度的自动监测和校正动作，但是在跨越多个域以不同方式表明自身的问题的检测，和需要多个控制域中的动作的响应的协调，通常需要人为参与来关联信息以及确定和发起响应动作。由于等待时间问题和/或复杂性问题，这样的人为参与和响应在一些环境中可能是困难的或是不可能的。因此，在某些情况下，简化管理/配置问题以及减少导致网络中断或其他负面结果的问题的概率的能力被禁用。此外，每个监测系统是唯一的，且需要其具体操作中所培训的人员。一般发生的是，存在这样的个体，为个体中的每个进行培训，并且这些个体仅知道如何使用他们已经被培训过的单独的一个。这施加了进一步的限制。

图3A图示了无线通信系统的一个实施例的框图。在所示出的示例中，示出了移动设备302，例如智能电话，其从BTS 304的覆盖区域移动到由BTS 306所服务的区域。BTS 304、306中的每个通过基站控制器（BSC）308被连接到核心移动网络。在传统系统中，BSC 308被配置为与核心移动网络和BTS 304、306以及移动设备302的节点进行交互，以从BTS 304到BTS 306切换（handover）通信信道。图3A中还示出了无线接入点310，其被配置为提供通过WiFi协议对互联网312的连通性。一些移动服务提供商已经对电话和它们的核心移动网络进行配置，来优先使用WiFi用于某些服务,例如需要大量非语音数据的传输的服务。然而，移动服务提供商尚未将WiFi或其他非蜂窝接入完全与他们传统的移动基础设施（诸如BTS304、306）相集成，以提供跨越不同类型的接入网络无缝建立呼叫和维持呼叫连续性、质量、隐私和安全的能力。

此外，蜂窝网络节点，例如BTS 304、306，可以被配置（通常为手动地）为支持不同的接入协议和/或技术。至今这样的配置已需要人为干预，这限制了移动电信系统响应条件来动态地重新部署资源的能力。然而，如果提供了跨域监测条件的有效和自动方式，例如可通过接入点310提供对设备314的接入，或其中移动设备302为参与者的通话可被切断来通过重新部署以支持5G、6G、7G等通信的接入点310和BTS 306进行服务。当前技术在某些情况下提供某些机制，其可考虑到无线电接入网络中一些方面的条件，但是不存在这样的机制以便可以动态响应于图2B中示出的所有单独监测和/或控制系统中的变化。如所述的，在现有移动网络人为干预中，将需要使用跨越多个域的监测和控制数据和接口，来检测这样的情形、确定资源的跨域改组（realignment）来解决该情况，以及实施对其进行实施所需要的变化。

公开了将移动电信元件建模为节点，每个节点具有一个或多个属性，例如目标、能力、规则、算法、配置、环境等等，且每个节点能够具有和/或实现资源要求。在各种实施例中，通过其属性的基于元语言的描述来表示每个节点。实施发现、协商、协定和执行的过程来实现要求。

图3B图示了无线通信系统的一个实施例的框图。在所示出的示例中，图3A的每个移动网络元件被示作节点，该节点能够具有和/或实现一个或多个其他节点的一个或多个目标/为一个或多个其他节点实现一个或多个目标。在图3B中所示出的系统中，移动设备302被表示为节点，该节点具有目标（建立和保持呼叫）、能力（无线电元件、存储器、处理器、AIS和AIS支持的配置、电池充电的现状、可用的软件模块等等）、配置（例如一个或多个特定空中接口标准操作的当前具体配置、使能的软件模块、输出提示中的数据类型等等）、规则（例如网络运营商和/或监管机构颁布的仅在服务提供商国家或其他区域中有效的限制，设备、半导体或软件供应商在时钟速度、部件温度或其他技术参数上的限制，来自用户服务合约的限制，由最终用户关注成本、隐私、安全和其他最终用户关注所建立的限制，等等）、算法、和环境信息。通过其环境中的任意其他节点能够同样满足节点302的一个或多个目标，在此示例中为节点304（一种类型的基站）、节点306（另一类型的基站）或节点310（无线接入点）。如下面更完整描述的，在各种实施例中，采用发现、描述、协商、配置、启动、维持和中止的过程，来确定哪个节点，在此示例中为节点306或310或节点314，最佳地（考虑到通往节点308和/或312的回程网络的状态和对其的影响、HVAC、部件温度、电源质量和可用性、无线电接入网络条件等等）来实现节点302的需求，以满足其目标（建立并保持无缝地用于通信会话的连通性）。各种实施例中的过程，同时考虑到所有节点的目标，并确定用于网络的局部和全局二者的最佳方案。

图4是图示了无线通信系统的一个实施例的框图。在所示出的示例中，移动网络元件被建模为由图4中的节点402、404和406所表示的多个节点。在所示出的示例中，至少部分地通过引导器系统408来协调节点。引导器408访问关于环境的节点图像数据和全局信息，其可包括存储在数据存储410中的节点不可得的技术细节、环境信息（诸如太阳黑子预测，即将到来的飓风等等）和将影响服务需求的即将到来的人类活动（诸如游行、体育赛事、政治示威等等），来为资源或其他要求确定节点以实现该要求。在各种实施例中，节点1到n的每个在数据存储410中通过节点图像数据来表示，该节点图像数据指示以下中的一个或多个：节点目标（例如，根据需要建立和维持呼叫连通性）、应用到节点的规则、与节点相关联的算法（例配置节点来实施的算法和/或引导器408应用来满足节点需求和/或确定节点是否应被用来满足特定需求的算法）、节点能力、节点如何被配置和/或如何能够被配置，以及节点正在其中（例如当前）操作的环境。在各种实施例中，数据存储410被实施为IF-MAP或类似数据存储，其中每个节点由以元语言表达节点属性的元数据记录所表示。IF-MAP数据存储使得要从所接收的元数据记录中得到的数据纲要能够被存储。IF-MAP提供了IF-MAP客户端（诸如节点1到n）存储和更新元数据记录的能力，以及对于节点和/或引导器408而言订阅以在节点图像数据中变化的事件中被更新的能力，例如，当节点被重新配置时，具有降级和/或升级的能力、检测其环境中的变化，诸如附近BTS或飞蜂窝的信标或其他信号等等。虽然在一些实施例中使用了IF-MAP，但在其他实施例中，可使用不需要前期、达成一致定义的数据模型，而是可有机增长的任何数据存储。

在各种实施例中，引导器408被配置为通过在数据存储410中搜索节点图像数据来实现要求，以识别能够实现要求的一个或多个节点。通过应用节点图像数据中所识别为正与一个或多个节点相关联和/或由一个或多个节点所支持的一个或多个算法来最佳地实现竞争要求，该一个或多个节点基于节点图像数据被识别为具有可被用来实现该要求的能力。各种实施例中引导器408被配置为解决与不相似节点相关联的算法之间的差异，和/或通过找到局部优化的解决方案的最佳组合来实施被配置为实现全局最佳解决方案4g的全局优化算法。

5A是图示了用于节点图像的数据结构的一个实施例的框图。在所示出的示例中，节点图像500包括以元语言表达的元数据，其存储节点的各种属性，在该示出的示例中包括节点的一个或多个目标504、可适用于节点的一个或多个规则506、与节点相关联的一个或多个算法508、节点的一个或多个能力510、节点的一个或多个当前和/或可能的配置512、以及节点正在其中操作的环境514。在各种实施例中，如上面所描述的，例如通过在IF-MAP或其他数据存储中记录的节点图像中存储元数据，相应节点和/或引导器创建节点图像500。

图5B是图示了节点和配置为存储节点图像的引导器的一个实施例的框图。在所示出的示例中，节点i 520包括在本地数据存储524中存储诸如图5A中所示出的节点图像数据的编排器522。引导器540存储用于多个节点的节点图像542，在某些实施例中每个图像对应于图5A的节点图像500。

图6是图示了编排移动网络元件的过程的一个实施例的流程图。在所示出的示例中，当未被满足或未被全部实现的目标存在（602）时，执行处理来发现一个或多个节点以帮助实现目标（604）。例如，在一些实施例中，中央协调器，诸如图4的引导器408，在诸如数据存储410的数据存储中搜索节点图像，以找到其元数据指示其实现要求的适用性和/或可用性的节点。例如，在已服务正在进行通话的小区的回程连接的突然劣化的情况下，例如基于移动设备节点的节点图像数据确定的，被确定位于移动设备的当前环境中的一个或多个节点，可被识别作为潜在地能够且可用于开始促进呼叫。在所示出的示例中，例如，建立到一个或多个发现的节点的连接（606），来获得将节点评估为候选以实现目标所需要的信息。在一些实施例中，如果中央引导器正实施图6的过程，则在606处可不对发现的节点进行连接。发现的节点的要求、能力等被描述（608），例如通过节点自身，或在一个实施例中，其中通过从节点存储（诸如节点存储410）中存储的节点图像读取相关节点元数据,中央引导器实施图6的过程。例如通过具有要求的节点与被确定为有能力帮助实现该目标的所发现的节点之间的通信，或者在包括中央引导器的实施例中，通过在引导器处应用导致节点的选择和分配以帮助实现目标的算法，协商帮助实现该目标的合约（610）。具有目标的节点和被选择来帮助实现目标的节点被配置为一起进行操作来实现该目标（612），且合约被执行（614）。节点合作来维持操作（616），例如直到合约已经被执行为在节点间达成一致，和/或执行为由引导器所确定的，在此之后按照合约中止操作（618）。

图7是图示了引导器系统的一个实施例的框图。在所示出的示例中，引导器408包括提供与多个节点（例如移动网络元件）相通信的通信接口702。一个或多个桥704的组被配置为在节点特定的通信和由引导器408所使用的元语言之间转化，以理解并存储相应节点的属性、接收和处理来自节点的请求以实现要求，并配置和/或以其他方式控制和引导节点来实现要求。桥704将以节点特定的格式从节点接收的通信转化为以元语言的表示，且在可适用的情况下，将以元语言表达的命令、查询等转化为节点特定的语言。配置引擎706，例如在处理器上执行的一个或多个软件进场，接收并响应于资源要求，其包括通过识别和分配一个或多个节点来实现要求。IF-MAP服务器708使得节点能够存储和更新它们的图像数据和/或使得节点和/或引导器408能够订阅来接收对节点图像数据的更新。

模拟引擎710被用来模拟一个或多个潜在解决方案以实现一个或多个要求，例如以验证为实现要求所提出的节点分配将起作用，且将不会导致生成其他要求，等等。在各种实施例中，模拟引擎被用来执行模拟来回答假设分析（what if）问题，例如，如果此特定新型的无线最终用户装置被给定百分比的用户所采用，或者一种新型软件被引入网络中，或特定大规模事件将影响整个网络环境，等等，那么网络将会发生什么。引导器中的模拟功能将其包含的图像数据与为新装置、事件条件等规划的新能力、配置、规则、算法和环境数据进行组合，并从功能和/或其他视点模拟网络将如何表现。

在各种实施例中，使用模拟功能的引导器可执行验证。为了验证装置或软件将如网络中所期望的那样起作用， 引导器将由装置或软件的供应商所提供的元数据与网络上的图像数据相组合，并模拟结果。如果成果落入所期望的参数内，则可声明该装置被部分或完全地验证。验证的程度由供应商所提供的元数据的完整性和准确性所限制。由网络运营商内部设施来执行验证功能，以在被引入到网络中之前测试新装置或软件，且由代表监管机构和网络运营商的认证实验室来执行该验证功能来证明装置或软件满足标准。

管理用户接口710和管理控制台712提供监测和/或控制引导器408的操作的能力，例如执行系统建议的资源分配和/或配置，无视（override）自动资源分配和/或配置，和/或以其他方式手动供应资源来实现要求，并输送模拟和验证试验的结果。在一些实施例中，在初始实施阶段，输送建议到管理控制台，并且管理用户可​​以接受或拒绝该建议。随后，分阶段引入更大程度的自动响应动作。

图8是图示了移动通信系统的一个实施例的框图。在所示出的示例中，图8中由引导器802、804、806表示的多个引导器中的每一个，被配置为编排对应的节点组，例如图8中未示出的移动网络元件。例如通过应用一个或多个涵盖范围广泛（over-arching）的优化算法，“超级”引导器808跨越图8的引导器1到c进行协调并优化。在所示出的示例中，超级引导器808是包括超级引导器808和超级引导器810的多个超级引导器之一。超级引导器由元引导器812所编排，该元引导器812使用配置和被存储在数据存储814中的其他引导器和/或节点图像数据来跨越超级引导器进行控制和优化。虽然图8中示出了三个层次的分级结构，但在其他实施例中，更多或更少层次的引导器可被提供以最佳地满足特定无线通信系统的需要。在多层系统中，可以完成分层来管理工作负载或者实施全局性的分级结构，或两者的组合。

图9是图示了无线通信系统的一个实施例的框图。在所示出的示例中，图4的每个移动网络元件由节点402、404、406所表示,具有安装的相关联编排代理，其在图9中由编排器902、904和906所表示。在一些实施例中，编排代理包括在包括与编排代理相关联的移动设备节点的处理器上运行的软件。编排器902、904和906通过通信路径908进行通信来表达和/或实现要求。在一些实施例中，每个编排代理被配置为执行图6的过程的一个或多个步骤，例如通过发现邻近的或以其他方式可用的节点、建立连接或以其他方式建立与它们的通信、描述和/或发现能力、协商合约来实现要求、配置与其相关联的节点来履行合约、以及实际执行操作来实现如合约中所达成一致的要求。引导器408监测编排器的行为，并在必要时进行干预以创建全局优化。

图10是图示了编排代理的一个实施例的框图。在所示出的示例中，编排代理（“编排器”）902包括装置接口1002，其被用来与编排代理被配置来编排的装置（节点）相对接。局部配置引擎1004与其他节点和/或中央引导器处的编排代理进行交互，来从一个或多个其他节点获得帮助，以实现编排代理被配置来编排的节点的目标。微型IF-MAP 1006被用来局部地存储用于在其上存储编排代理的节点的节点图像数据，且在一些实施例中，存储编排代理安装于其上的节点的物理或虚拟附近(物理地和/或逻辑地）的一个或多个节点的一些或全部图像。

在一些实施例中，过滤层1008确定哪个状态信息进行外部通信以及有多频繁，管理由配置控制的开销所消耗多少容量，等等。外部通信接口1010通过带外路径908提供到其他节点的连通性。

在一些实施例中，控制点令牌被用来指示哪个节点有控制的权利，不管是通过直接与其他节点通信，例如通过其各自的编排代理，资源或其他要求将被实现或试图被初步实现，还是相反地将资源或其他要求发送到中央引导器来获得实现。以这种方式，中央引导器（如果有的话），仅必须进行干预来获得对节点已经无法通过与其他节点的局部、直接的交互来实现的要求的实现。在一些实施例中，每个编排器中的过滤器决定与其他节点和/或与引导器共享什么以及多少元信息。类似地，引导器中的过滤器决定与元引导器共享多少信息等等以用于超级引导器。控制点决定应该做什么，以及有时决定谁去做。控制点为“令牌”。它可以全部或部分地被传递。因此，例如，在没有编排器且只有一个引导器的网络中，引导器具有完整的令牌。当某些节点被给予编排器时，那些节点将被给予部分的令牌。例如，通过传送功率和与当且仅当那些小区也具有编排器的情况下的邻近小区而不是与不具有编排器的邻近小区的视角来确定小区大小的权力。在所有节点都具有编排器的网络中，节点将被给予令牌的总体局部控制部分，但是引导器将保留令牌的全局部分。在仅有编排器的网络中，节点将具有完整的控制点令牌。

图11是图示了通过与其他节点交互来完成节点目标的过程的一个实施例的流程图。在一些实施例中，图11的过程由编排代理（诸如图9的代理902、904、906）所实施。在所示出的示例中，对于一个或多个节点中的每个，存储基于元数据的图像数据（1102），该图像数据描述和表示了节点及其当前状态和环境。例如，一个或多个节点图像可被本地存储在微型IF-MAP或具有类似属性的其他存储装置中。当未满足的目标存在时（1104），基于元语言的节点图像数据被用于实现该目标（1106）。在一些实施例中，例如由节点上运行的编排代理所本地存储的节点图像数据，被用来发现邻近节点、获得每个的描述、在适当的情况下连接、协商合约以帮助完成该目标，例如如结合图6所描述的。

NGMN（下一代移动网络--约150个网络运营商的行业协会）已发布NGCOR统一要求，由本文公开的技术在各种实施例中所解决问题的132页声明。参见NGCOR统一要求，NGMN联盟日期为：2011年7月18日，版本0.92（由GREMIUM (OC/BOARD)批准>。

各种实施例中的解决方案包括有机且动态可变数据存储的使用。通常的数据库技术需要固定的（或缓慢变化的）数据模型以便起作用，该解决方案似乎取决于将为此数据模型提供基础的标准元语言的创建。发明人开始着手创建这样的标准。发明人具有与创建有线协议和无线AIS的标准组织一起工作的长期和卓越的记录。

在标准舞台中多年的努力之后，发明人得到解决方案，其使用行业标准协议中被描述和交换，且由现行数据库技术所支持的元数据。然而，他得出的结论是，行业参与者的既得利益是如此的，使得这样的标准足够详细且通用以针对数据库解决方案所要求的数据模型提供基础是不可能的。竞争对手们希望区分他们的产品，维持新竞争对手进入的现有壁垒，并保护利润。其结果是，如果开发所需元语言标准根本是可能的，则当其最终被创建时，它将是过时的，且不足够有用来解决问题。因此，由传统数据库所支持的标准元语言将不会解决该问题。

导致本文中所描述的各种实施例中所公开的方法的得到的突破是 与本文公开的过程相组合的IF-MAP（和潜在的其他具有相同属性的）将解决该问题的发现。IF-MAP允许不具有先验数据结构的数据存储的有机增长。由于新参数被发现是有用的，它们可以被“链入”，而不需要数据库的重组或所有合作数据库的全局变化。该过程使实时有机响应（非常小的等待时间）能够实现，且显著地降低了对人工干预的负担，这导致网络更加鲁棒、安全且执行得更好。在各种实施例中，由IF-MAP类似技术的使用所支持的“过程”使无线网络元件能够跨越信息和控制域实现有效监测、控制和协调。

图12是图示了通过使用本文各种实施例中公开的技术所实现的益处的框图。该图示出了从收益有限且运营费用较高的状态到以收益增长和减少的运营费用为特征的状态的转变。类似地，该图示出了从脆弱状态到更鲁棒状态的转变，在该脆弱状态中需要需要高程度的人工干预的，存在较差服务整合、高上市时间、不安全性、低效性，而在该更鲁棒的状态中，通过本文中所公开的自动过程实现目标，导致了更低的上市时间、更加整合的服务以及更高的可预测性、安全性和有效性。

尽管为了清楚理解的目的，已经以一些细节描述了前述实施例，但本发明并不限于所提供的细节。存在实施本发明的许多替代方式。所公开的实施例是示例性而非限制性的。

Claims (35)

1. 一种无线通信系统，包括：

数据存储，其被配置为存储用于多个节点中的每个的节点图像数据，每个节点包括无线通信系统元件，所述节点图像数据包括与节点有关的或者以其他方式与节点相关联的元数据，其中所述数据存储具有创建和支持有机变化纲要的能力，且仅在必要时提供机制来传播对纲要或数据的变化；

处理器，其被配置为接收目标的指示，并使用存储在数据存储中的节点图像数据来以编程方式从多个节点当中识别节点来帮助实现目标并确定节点的配置。

2. 如权利要求1所述的无线通信系统，其中所述处理器被配置为通过包括以下各项中的一个或多个的过程来识别和配置所述节点：发现、连接、描述、协商、配置、启动、维持和中止。

3. 如权利要求1所述的无线通信系统，其中所述处理器被配置为至少部分地通过搜索用于节点图像的数据存储，来识别节点以帮助实现所述目标，所述节点图像包括将与所述图像相关联的节点识别为具有实现要求所需的能力的节点的元数据。

4. 如权利要求1所述的无线通信系统，其中所述目标与第一节点相关联，且所述节点被识别来帮助实现包括第二节点的目标。

5. 如权利要求4所述的无线通信系统，其中所述处理器被配置为至少部分地通过基于与第一节点相关联的第一节点图像数据和与第二节点相关联的第二节点图像数据之一或二者中所包括的节点环境数据，确定第一节点和第二节点均处于与另一个相关的物理或逻辑位置中，来识别第二节点以帮助实现所述目标，使得第二节点可被配置为帮助实现所述目标。

6. 如权利要求4所述的无线通信系统，其中所述处理器被配置为至少部分地通过与代表第一节点的第二节点进行协商，来识别第二节点以实现要求。

7. 如权利要求4所述的无线通信系统，其中所述处理器被配置为至少部分地通过由节点图像数据应用与第一节点和第二节点中的一个或二者相关联的算法，来识别第二节点以实现要求。

8. 如权利要求1所述的无线通信系统，其中所述目标与移动用户装置相关联，并且被识别来帮助实现目标的节点包括基站收发机站或其他接入节点。

9. 如权利要求1所述的无线通信系统，其中所述处理器被进一步配置为配置识别的节点来帮助实现目标。

10. 如权利要求1所述的无线通信系统，进一步包括一个或多个桥，其被配置为在用来表示和存储所述节点图像数据的元语言和由节点用来在所述无线通信系统内通信的节点特定语言之间转化。

11. 如权利要求1所述的无线通信系统，其中所述数据存储包括IF-MAP服务器。

12. 如权利要求11所述的无线通信系统，其中所述节点图像数据包括对于每个节点的由该节点向所述IF-MAP服务器公布的元数据。

13. 如权利要求11所述的无线通信系统，其中节点和中央引导器中的一个或二者可通过IF-MAP服务器订阅，来接收对节点图像的变化的通知。

14. 如权利要求1所述的无线通信系统，其中所述处理器被进一步配置为识别新节点，从最初所识别的节点将帮助实现目标的工作切换到所述新节点。

15. 如权利要求1所述的无线通信系统，进一步包括模拟引擎，其被配置为模拟使用所述节点来帮助实现目标的结果。

16. 如权利要求1所述的无线通信系统，其中所述处理器被包括在中央引导器系统中，其被配置为由节点以及在节点当中协调目标的完成。

17. 如权利要求1所述的无线通信系统，其中所述处理器至少部分地包括与目标相关联的节点上运行的编排代理。

18. 如权利要求17所述的无线通信系统，其中所述编排代理包括过滤器，其被配置为限制哪些信息被通信以及多久被通信。

19. 如权利要求17所述的无线通信系统，其中与目标相关联的节点包括第一节点，所述节点被识别来帮助完成包括第二节点的目标，所述编排代理包括与所述第一节点相关联的第一编排代理，且所述第二节点包括与所述第一编排代理相通信来通过所述第二节点协商帮助以实现所述第一节点的目标的第二编排代理。

20. 如权利要求19所述的无线通信系统，其中所述第二编排代理被配置为配置所述第二节点来帮助实现所述第一节点的目标。

21. 如权利要求19所述的无线通信系统，其中所述第一编排代理和第二编排代理协商来共同改变其相应的配置，以便共同优化它们一起起作用使每个实现其自身单独和独立的目标的组合能力。

22. 如权利要求21所述的无线通信系统，除所述第一和第二节点之外，进一步包括一个或多个其他节点，每个节点包括编排代理，且相应的编排代理被配置为在他们当中协商来确定最优的一组节点，且对每个以及对所有他们一起，确定最优的一组配置，来实现相应节点的对应的一组目标。

23. 如权利要求22所述的无线通信系统，进一步包括引导器代理，其被配置为监测相应编排代理，并在需要时进行干预来创建全局优化。

24. 如权利要求1所述的无线通信系统，其中用于每个节点的节点图像数据包括识别节点目标的数据。

25. 如权利要求1所述的无线通信系统，其中用于每个节点的节点图像数据包括应用于所述节点的一个或多个规则，如果有的话。

26. 一种编排无线网络元件的方法，包括：

接收目标的指示；以及

使用存储在数据存储中的节点图像数据来从多个节点当中识别节点以帮助实现所述目标，

其中所述节点图像数据包括用于多个节点中的每个的节点图像，每个节点对应于无线通信系统元件，所述节点图像包括与节点有关的或者以其他方式与节点相关联的元数据；且其中所述数据存储具有创建和支持有机变化纲要的能力，且仅在必要时提供机制来传播对纲要或数据的变化。

27. 如权利要求26的方法，其中通过包括以下各项中的一个或多个的过程来识别和配置所述节点：发现、连接、描述、协商、配置、启动、维持和中止。

28. 如权利要求26的方法，其中至少部分地通过搜索用于节点图像的数据存储，来识别节点以帮助实现目标，所述节点图像包括将与所述图像相关联的节点识别为具有实现要求所需的能力的节点的元数据。

29. 如权利要求26所述的方法，其中所述数据存储包括IF-MAP服务器。

30. 如权利要求29所述的方法，其中对于每个节点，所述节点图像数据包括由该节点向IF-MAP服务器公布的元数据。

31. 如权利要求29所述的方法，其中节点和中央引导器中的一个或二者可通过IF-MAP服务器订阅，来接收对节点图像的变化的通知。

32. 如权利要求26所述的方法，其中所述目标与第一节点相关联，所述节点被识别来帮助完成包括第二节点的目标，所述第一节点包括与所述第一节点相关联的第一编排代理，且所述第二节点包括与第一编排代理相通信来通过第二节点协商帮助以实现所述第一节点的目标的第二编排代理。

33. 如权利要求32所述的方法，其中所述第一编排代理和第二编排代理协商来共同改变其相应的配置，以便共同优化它们一起起作用使每个实现其自身单独和独立目标的组合能力。

34. 如权利要求33所述的方法，其中进一步包括监测相应编排代理，并在需要时进行干预来创建全局优化。

35. 一种编排移动网络元件的计算机程序产品，所述计算机程序产品体现于有形的、非瞬时性计算机可读存储介质中，并且包括计算机指令，用于：

接收目标的指示；以及

使用存储在数据存储中的节点图像数据来从多个节点当中识别节点以帮助实现所述目标；

其中所述节点图像数据包括用于多个节点中的每个的节点图像，每个节点对应于无线通信系统元件，所述节点图像包括与节点有关的或者以其他方式与节点相关联的元数据；且其中所述数据存储具有创建和支持有机变化纲要的能力，且仅在必要时提供机制来传播对纲要或数据的变化。

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