CN104662959B - 用于接入和回传的异构自组织网络 - Google Patents

用于接入和回传的异构自组织网络 Download PDF

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CN104662959B CN201380049789.3A CN201380049789A CN104662959B CN 104662959 B CN104662959 B CN 104662959B CN 201380049789 A CN201380049789 A CN 201380049789A CN 104662959 B CN104662959 B CN 104662959B
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Abstract

本申请公开了用于创建实现于异构网状网络上的自组织网络。该自组织网络可以包括耦合于异构网状网络的计算云部件。在本文所公开的方法和计算机可读介质中，处理器接收针对网状网络的环境状况。处理器可以对环境状况进行测量，或者其可以从诸如内部存储的信息、邻近节点、位于计算云中的服务器、网络元件、用户设备(“UE”)等之类的其他地方接收环境状况。在接收到环境状况之后，处理器对其进行评估，并且确定是否应该对网状网络内的操作参数进行更改以更加优化网络性能。

Description

用于接入和回传的异构自组织网络
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年9月25日提交的、题为“多接入和回传无线系统和方法(Multi-Access and Backhaul Wireless Systems and Methods)”的美国临时专利申请No.61/705440的优先权，要求于2012年10月25日提交的、题为“用于具有回传的无线基站的软件定义联网方法(Software Defined Networking Approach for Wireless BaseStation with Backhaul)”的美国临时专利申请No.61/718503的优先权，要求于2012年11月13日提交的、题为“无线电网络中基于位置的PCI选择的新方法(Novel method oflocation based PCI selection in radio networks)”的美国临时专利申请No.61/725865的优先权，要求于2012年11月21日提交的、题为“使用SON、UE位置和功率信息的动态频率选择(Dynamic Frequency Selection Using SON，UE Location and PowerInformation)”的美国临时专利申请No.61/729158的优先权，要求于2012年11月23日提交的、题为“由单一Ran对单一云节点进行动态发现(Dynamic Discovery of Uni-Cloud Nodeby Uni-Ran)”的美国临时专利申请No.61/729489的优先权，要求于2013年3月14日提交的、题为“针对网络资源的自动接入和回传角色切换(Automatic Access and Backhaul RoleSwitch for Networking Resources)”的美国临时专利申请No.61/783193的优先权，要求于2013年3月14日提交的、题为“动态更改基站操作参数的方法(Method of DynamicallyAltering Operational Parameters of a Base Station)”的美国临时专利申请No.61/784002的优先权，要求于2013年3月15日提交的、题为“针对无线电节点的开始序列和配置(Start-Up Sequence and Configuration for Radio Node)”的美国临时专利申请No.61/793351的优先权，并且要求于2013年9月12日提交的、题为“用于接入和回传的异构自组织网络(Heterogeneous Self-Organizing Network for Access and Backhaul)”的美国专利申请No.14/024717的优先权，这些专利申请的全部内容通过引用被合并于此。
技术领域
本申请涉及在网状通信网络中执行自组织技术的系统和方法。本文所公开的自组织网络(“SON”)模型具有对无线、网状通信网络进行自优化、自修复或自配置的能力。
背景技术
跟上消费者对无线通信网络的需求的步伐所需的总的资本支出显著增长。由于无线网络变得越来越复杂且越来越无所不在，因此与建立、配设并且维护这些网络相关联的成本持续上升。这些成本持续上升的原因之一是建立、管理和维护这些网络需要高水平技术。从网络设计的初期阶段直到确保可操作性的更加平凡的工作，技术熟练的人员在无线网络的持续运作中扮演了重要角色。
最近，无线通信提供商已经开始使用自配置、自优化和自修复的SON技术将与网络配设和维护相关联的任务中的一些任务自动化。SON解决方案主要被实现在eNodeB的LTE接入部分或者中央管理节点内，但未被实现在eNodeB的回传(backhaul)部分。eNodeB是LTE站中的组合无线电接口和无线电网络控制器。
这些现有实现方式具有缺点，例如，因为当SON技术只出现在eNodeB层时，每个eNodeB对于整个网络只有有限的视野。在大多数网络中，eNodeB看不到网络操作参数及其外部的环境状况。因此，eNodeB在做出动态操作更改的能力方面通常有限。类似地，当中央管理节点实现SON技术时，传统的流程涉及网络管理节点向操作管理节点询问在其操作控制下的任何eNodeB是否正经历干扰。为了回答该问题，操作管理节点对在其控制下的eNodeB进行查询。一旦它从在其管理下的每个eNodeB接收到所有的响应，则它对这些数据进行编译并且做出关于它是否应该命令任意eNodeB更改操作参数的决定。
目前所采用的SON实现方式的类型主要关注自动配设和干扰抑制。在当前的部署中，网络资源(例如，Wi-Fi和3G/4G天线以及以太网链路)被配置为接入或回传。一般地，该角色在产品的寿命期间是保持不变的。如果SON模块可以被用来使得这些角色更加动态，则网络可以更加灵活并且可以动态地配设它们自己，以克服网络隔离并且最大化网络效率。
在另一示例中，如果频带的某一部分具有被置于其上的发送功率限制，则网络运营商通常不会使用该部分频带，因为为某些子信道或子载波频率创建不同的功率简档(profile)具有挑战性。通常在频带的一部分上设置限制以避免干扰。这些限制可以例如增加缓冲区、创建保护带等。电子部件的频带性质使得难以使用静态电子部件在该带内对某些子载波频率或子信道的功率进行控制。然而，如果SON技术可以被用于该场景，则可能从具有限制的频带获取更多容量。
尽管鉴于SON当网络中出现问题时降低解决问题的时间的能力和降低成本的能力，SON的概念明显是具有吸引力的，但需要将SON的原理应用到更宽泛的无线通信协议、频率范围、接入和回传等。类似地，期望通过以混合的方式在特定网络内利用不同技术、协议、网络路径的各自优势并且基于实时来设计能够将不同技术、协议、网络路径等进行集成的SON模块。此外，在节点比传统网络中更加自主的网状网络中，将SON能力添加到网状拓扑也将增强这些网络的性能。
发明内容
本申请公开了自组织网络实施例，这些自组织网络实施例可以被实现于异构网状网络中或空白频段(white-space)网状网络中。在本文所描述的实施例中，处理器接收针对网状网络的环境状况。处理器可能已经对环境状况进行了测量，或者它可能已经从其他地方(例如，内部存储的信息、邻近节点、位于计算云中的服务器、网络元件、用户设备(“UE”)，等等)接收到了环境状况。在接收到环境状况之后，处理器对其进行评估，并且确定网状网络内的操作参数是否应该被更改以优化网络性能。在对环境状况进行评估之后，处理器对操作参数进行调整以创建对环境状况的可观测的更改。
在实施例中，存在用于促进对异构网状网络内的操作参数进行自动调整的计算机实现方法，该方法包括如下步骤：(a)接收针对异构网状网络的环境状况；(b)将环境状况存储于存储器中；(c)对环境状况进行评估；以及(d)基于环境状况来确定操作参数是否应该被调整，其中，对操作参数的调整对网络产生外部可观测的更改。
在一些实施例中，从包括如下项的群组中选择环境状况：干扰测量、容量测量、频谱效率测量、路由路径、网络拥塞测量、吞吐量测量、延时测量、覆盖间隙、信噪比、服务质量测量、频谱的可用部分、负载均衡测量、无线电承载利用率值、运行的异构网状网络的状态、异构网状网络内的多RAT节点的状态、关于多RAT节点的识别信息、异构网状网络内的有线连接的状态、频率限制、对邻近多RAT节点的信号强度测量、加入异构网状网络的请求、或隐藏节点的存在性。
在其他实施例中，从包括如下项的群组中选择环境状况：多RAT节点识别号码、存储于多RAT节点中的软件的识别号码、安全参数、多RAT节点的位置、多RAT节点的配置证书(certificate)、操作频率、或切换请求。在替代的实施例中，从包括如下项的群组中选择环境状况：从用户设备到多RAT节点的距离(range)、用户设备的行进方向、用户设备的行进速度、用户设备的信号强度、用户设备的位置、存储于用户设备上的地图应用、或操作信道。
在附加的实施例中，从包括如下项的群组中选择操作参数：功率等级、信道、子信道、频带、子载波频率、频谱分配、接入配置、回传配置、客户端角色、服务器角色、自配置实例、路由路径、IP地址、完全合格的域名、动态主机配置协议地址、网络提供商配置、或异构网状网络内的参与状态。
在另一实施例中，存在用于促进对异构网状网络内的操作参数进行自动调整的计算机实现方法，该方法包括如下步骤：(a)接收针对异构网状网络的环境状况；(b)将环境状况存储于存储器中；(c)对环境状况进行评估；以及(d)基于环境状况来确定操作参数是否应该被调整，其中，对操作参数的调整对网络产生外部可观测的更改，其中，环境状况是用来建立异构网状网络的请求，并且操作参数是动态主机配置协议。
在另一实施例中，存在用于促进对异构网状网络内的操作参数进行自动调整的计算机实现方法，该方法包括如下步骤：(a)接收针对异构网状网络的环境状况；(b)将环境状况存储于存储器中；(c)对环境状况进行评估；以及(d)基于环境状况来确定操作参数是否应该被调整，其中，对操作参数的调整对网络产生外部可观测的更改，其中，环境状况是用来加入异构网状网络的请求，并且操作参数是自配置实例、IP地址、接入配置或回传配置。
在附加的实施例中，存在用于促进对异构网状网络内的操作参数进行自动调整的计算机实现方法，该方法包括如下步骤：(a)接收针对异构网状网络的环境状况；(b)将环境状况存储于存储器中；(c)对环境状况进行评估；以及(d)基于环境状况来确定操作参数是否应该被调整，其中，对操作参数的调整对网络产生外部可观测的更改，其中，环境状况是异构网状网络内的有线连接的状态，并且操作参数是回传配置。
在另一实施例中，存在用于促进对异构网状网络内的操作参数进行自动调整的计算机实现方法，该方法包括如下步骤：(a)接收针对异构网状网络的环境状况；(b)将环境状况存储于存储器中；(c)对环境状况进行评估；以及(d)基于环境状况来确定操作参数是否应该被调整，其中，对操作参数的调整对网络产生外部可观测的更改，其中，环境状况是容量测量，并且操作参数是接入配置、回传配置、网络提供商配置、或频带。
在替代的实施例中，存在用于促进对异构网状网络内的操作参数进行自动调整的计算机实现方法，该方法包括如下步骤：(a)接收针对异构网状网络的环境状况；(b)将环境状况存储于存储器中；(c)对环境状况进行评估；以及(d)基于环境状况来确定操作参数是否应该被调整，其中，对操作参数的调整对网络产生外部可观测的更改，其中，环境状况是容量测量、服务质量测量、或频谱效率测量，并且操作参数是频带。
在附加的实施例中，存在用于促进对异构网状网络内的操作参数进行自动调整的计算机实现方法，该方法包括如下步骤：(a)接收针对异构网状网络的环境状况；(b)将环境状况存储于存储器中；(c)对环境状况进行评估；以及(d)基于环境状况来确定操作参数是否应该被调整，其中，对操作参数的调整对网络产生外部可观测的更改，其中，环境状况是异构网状网络内的用户设备的位置测量或信号强度测量，并且操作参数是信道、子信道、或子频率载波。
在进一步实施例中，存在用于促进对异构网状网络内的操作参数进行自动调整的计算机实现方法，该方法包括如下步骤：(a)接收针对异构网状网络的环境状况；(b)将环境状况存储于存储器中；(c)对环境状况进行评估；以及(d)基于环境状况来确定操作参数是否应该被调整，其中，对操作参数的调整对网络产生外部可观测的更改，其中，环境状况是运行的异构网状网络的状态，并且操作参数是客户端角色或服务器角色。
在附加的实施例中，存在用于促进对异构网状网络内的操作参数进行自动调整的计算机实现方法，该方法包括如下步骤：(a)接收针对异构网状网络的环境状况；(b)将环境状况存储于存储器中；(c)对环境状况进行评估；以及(d)基于环境状况来确定操作参数是否应该被调整，其中，对操作参数的调整对网络产生外部可观测的更改，其中，环境状况是隐藏节点的存在性，并且操作参数是信道。
在替代的实施例中，存在用于促进对异构网状网络内的操作参数进行自动调整的计算机实现方法，该方法包括如下步骤：(a)接收针对异构网状网络的环境状况；(b)将环境状况存储于存储器中；(c)对环境状况进行评估；以及(d)基于环境状况来确定操作参数是否应该被调整，其中，对操作参数的调整对网络产生外部可观测的更改，其中，环境状况是第三方环境状况或第三方操作参数。
在进一步实施例中，存在用于促进对异构网状网络内的操作参数进行自动调整的计算机实现方法，该方法包括如下步骤：(a)接收针对异构网状网络的环境状况；(b)将环境状况存储于存储器中；(c)对环境状况进行评估；以及(d)基于环境状况来确定操作参数是否应该被调整，其中，对操作参数的调整对网络产生外部可观测的更改，还包括更改操作参数。
在附加的实施例中，存在用于促进对异构网状网络内的操作参数进行自动调整的计算机实现方法，该方法包括如下步骤：(a)接收针对异构网状网络的环境状况；(b)将环境状况存储于存储器中；(c)对环境状况进行评估；以及(d)基于环境状况来确定操作参数是否应该被调整，其中，对操作参数的调整对网络产生外部可观测的更改，其中，对环境状况进行评估还包括如下步骤：(a)形成完全合格的域名(“FQDN”)，该FQDN具有被嵌入其中的位置；(b)查询域名服务器(“DNS”)以确定是否存在范围内的计算云服务器；(c)创建范围内的至少一个计算云服务器的列表；(d)将FQDN与范围内的至少一个计算云服务器的主机名称进行匹配；(e)生成匹配值；以及(f)基于匹配值从范围内的至少一个计算云服务器中选择预期的计算云服务器。
在替代的实施例中，存在用于促进对异构网状网络内的操作参数进行自动调整的计算机实现方法，该方法包括如下步骤：(a)接收针对异构网状网络的环境状况；(b)将环境状况存储于存储器中；(c)对环境状况进行评估；以及(d)基于环境状况来确定操作参数是否应该被调整，其中，对操作参数的调整对网络产生外部可观测的更改，还包括对预期的计算云进行认证。在该实施例的变体中，可以存在附加的实施例，该附加的实施例还包括生成用来确定预期的计算云是否应该被选择的黑名单。
在附加的实施例中，存在一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质在其上存储包括指令的计算机程序，当这些指令被计算机系统运行时使得计算机系统执行如下操作，包括：(a)接收针对异构网状网络的环境状况；(b)将环境状况存储于存储器中；(c)对环境状况进行评估；以及(d)基于环境状况来确定操作参数是否应该被调整，其中，对操作参数的调整对网络产生外部可观测的更改。
在附加的实施例中，存在一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质在其上存储包括指令的计算机程序，当这些指令被计算机系统运行时使得计算机系统执行如下操作，包括：(a)接收针对异构网状网络的环境状况；(b)将环境状况存储于存储器中；(c)对环境状况进行评估；以及(d)基于环境状况来确定操作参数是否应该被调整，其中，对操作参数的调整对网络产生外部可观测的更改。
在附加的实施例中，存在用于确定UE是否应该将其服务从基站切换到多RAT节点的计算机实现方法，该方法包括如下步骤：(a)在多RAT节点处接收来自UE的信号，其中，该信号包含足以指示该UE在该多RAT节点的范围内的信息；(b)从UE获取启发式信息，其中，从包括如下项的列表中选择所述启发式信息：通过第一时间间隔所行进的距离、通过第二时间间隔的平均速度、存储于UE内的内部存储器中的目的地、附近道路的速度限制测量、UE可能行进的可能方向、服务基站的信号强度测量、以及针对多RAT节点的信号强度测量；(c)创建UE的位置简档；(d)将该位置简档存储于多RAT节点内的存储器中；(e)对位置简档进行评估；(f)预测UE的未来位置；以及(g)使用未来位置来确定UE是否应该将其服务切换到多RAT节点。
在替代的实施例中，存在一种具有分层SON架构的无线通信系统，该无线通信系统包括：(a)多RAT节点，该多RAT节点具有被存储于内部存储器中的SON模块，该多RAT节点通信上被耦合于具有被存储于内部存储器中的SON模块的第一计算云服务器；以及(b)接口，该接口通信上被耦合于第一计算云服务器以及第二计算云服务器或软件定义网络服务器，所述第二计算云服务器具有被存储于内部存储器中的SON模块。
附图说明
图1是用于在网状网络中进行部署的示例多RAT节点的图解。
图2是本发明的示例异构网状网络的图解。
图3是本文的各个实施例中所描述的网状网络内所使用的设备的选择层的架构的图解。
图4示出了本文所公开的SON模块的实施例的步骤。
图5是执行网络配设模块的方法的图解。
图6是用于对预先存在的异构网状网络内的新的多RAT节点进行配设的方法的图解。
图7是对多RAT节点进行自配置的方法的图解。
图8是对具有计算云部件并可选地具有SDN控制器的实施例的架构描绘。
图9示出了用于重新分配频谱的SON模块。
图10示出了在某些限制内利用频带的方法。
图11示出了UE是宏小区和小小区范围内的场景。
图12示出了决定UE应该保持到宏小区的连接还是应该连接到小小区的方法。
图13是可以执行客户端-服务器认证的网络配置的图解。
图14A示出了具有“隐藏节点”问题的异构网状网络。
图14B示出了SON模块如何能够克服“隐藏节点”的问题。
具体实施方式
本文所公开的系统和方法可以用于异构网状网络。尽管过去已经部署了网状网络，但这些网络未包含能够自主使用SON技术的节点，也未包含能够与计算云部件共同工作的节点。在讨论架构的细节之前，我们将提供一些关于我们的SON模块在其中进行操作的网状网络的背景信息。本发明的网状网络能够：(1)在空白频段频率上进行操作；(2)动态切换角色；(3)自主地使用SON技术；(4)在异构环境中进行操作；以及(5)结合计算云或软件定义网络服务器使用分层的SON模块。
本发明的网状网络在概念上与现有技术的网关范例不同，因为本发明的定制设计层栈对使得每个无线电技术唯一的协议进行提取(abstract)，从而创建了可以在整个无线网络中被无缝地路由的不可知(agnostic)数据集。在本发明的实施例中，由于前面提到的提取，在不同协议、不同频率、不同硬件表现(manifestation)或不同双工方案上进行操作的独立节点可以是动态网状网络的一部分。该动态网状网络针对被包含在网状网络之内的异构节点使用单一路由表。
网状网络
术语“网状网络”通常被定义为包括两个或更多个节点的网络，其中，这些节点作为路由器。说明性地，来自PC杂志(PC Magazine)的在线百科全书对网状网络做出如下定义：“(1)依赖于所有节点来传播信号的网络。尽管无线信号可能在被附连到有线网络的一些基站(接入点)处开始，但无线网状网络通过将信号从一个计算机中继到另一计算机来延伸传输距离。...(2)在城市或郊区环境中提供Wi-Fi连接的网络。它包括“网状路由器”，这些网状路由器是一个设备中的组合基站(接入点)和路由器。也被称为“网状节点”，这些网状节点通常被安装在路灯杆上，网状节点从这些路灯杆获取它们的能量。”PC Mag.comEncyclopedia，www.pcmag.com/encyclopedia/term/54776/wireless-mesh-network。
类似地，另一在线来源陈述：“网络依赖于无线地传送数据的一系列节点。每个节点作为单独的路由器，因此该网络可以不断地重新路由数据以利用最佳路径的优势。它允许信息从一个节点“跳”到另一节点，从而绕过网络中阻塞或中断的路径。不像其他无线网络，网状网络使用彼此间完全被连接的节点，因此这些节点不是移动的，但它们可以容易地被配置以形成ad hoc网络。”2010年3月Kristin Masters在电源在线中的“网状网络”(Power Source Online，Mesh Networks，Kristin Masters，March 2010)。www.powersourceonline.com/magazine/2010/03/mesh-networks。
如本申请中所使用的，我们将术语“动态网状节点”定义为能够在网络内发挥动态角色的网状节点。例如，动态角色可以意味着在网络中能够相对于一个节点而言是客户端并且相对于另一节点而言是服务器，或者立即从客户端角色切换到服务器角色。动态还可以意味着切换无线电接入技术。现有技术中的网状节点不具有在网络内发挥动态角色的作用。而是，它们作为基站接入点和路由器。这些角色是预定的。举例来说，网状网络内的节点不能动态地对于一个节点作为客户端而对于另一节点作为服务器，也不能动态地改变发送频率或协议或任何其他操作参数。
多无线电接入技术(“多RAT”)节点
还将对多无线电接入技术的概念进行定义。术语“无线电接入技术”指示用来接入核心网的无线电技术类型。多无线电接入技术或多RAT是能够在各种不同参数下进行操作的无线电技术。这些不同的无线电参数例如可以是不同的协议、不同的双工方案、不同的媒体接入方法、不同的频带，等等。多RAT节点是动态网状节点，SON实施例在这些多RAT节点上进行操作。
通过不同的频带，我们是指来自不同的标准分类的频率或对于给定技术来自通常被接受的频率范围的频率。例如，在美国，Wi-Fi协议标准当前被授权为在两个不同的频率进行使用，根据802.1a标准的5GHz和根据802.1b标准的2.4GHz。然而，不考虑所使用的频率如何，消息格式、媒体接入方法等是相同的。因此，在我们的词典中，既可以在5GHz又可以在2.4GHz处使用Wi-Fi进行通信的设备不是多RAT节点，因为这些频率在本技术中均被考虑为表示Wi-Fi协议的实例。能够在不同的频带进行操作的无线电示例可以是这样的无线电：它能够在2.4GHz或5GHz的Wi-Fi频带上进行操作，并且同一无线电还可以以700MHz或任何其他蜂窝频带进行操作，这需要不同的媒体接入方法和/或不同的消息格式。这种无线电是多RAT节点的示例。
类似地，我们使用术语“异构网状网络”来表示具有如下能力的至少两个动态网状节点：(1)使用不同的接入协议，(2)不同的双工方案，(3)在不同的频带上进行操作，或(4)使用不同的传输介质(例如，有线对无线)。不同的协议可以包括Wi-Fi、2G、3G、4G、WCDMA、LTE、LTE升级版(Advanced)、ZigBee或蓝牙。不同的双工方案可以包括时分方案、码分方案和频分方案。不同的频带可以包括所谓的“空白频段”、VHF和UHF信道、蜂窝电话频带、公共安全频带，等等。
本文所公开的SON模块被设计为在多RAT节点中和/或计算云上进行操作。这些实施例在网络的接入侧和回传侧二者上执行自优化、自组织以及自修复。本发明的多RAT节点具有硬件方面、固件方面和软件方面。首先关注硬件方面，图1示出了可以被用在本发明的实施例中的硬件。多RAT节点100包括至少一个处理器110、存储器设备115、接入硬件120、回传硬件130、RF前端140和定时源150。例如，存储器设备115可以包含以Linux写入的SON模块。此外，RF前端140可以被配置来为多种无线电接入技术提供RF能力。
在一个实施例中，定时源可以是GPS。可替代地，可以从以太网或IEEE 1588源(例如，SyncE、PTP/1588v2等)得到定时源。在替代的实施例中，其中，一个多RAT节点100可以接入GPS时间，但另一多RAT节点100可以在室内，这两个多RAT节点100可以使用本领域技术人员所熟知的微分时间同步(differential time synching)技术，以使得室内的多RAT节点100可以将其时间与室外的多RAT节点100的时间进行同步。在另一实施例中，多RAT节点100可以是动态多RAT节点。
在替代的实施例中，可以将处理器110分解为接入处理器112、回传处理器114、普通处理器116、或其任意组合。每个附加的处理器还可以被耦合于存储器设备115。在该实施例中，接入硬件120被耦合于处理器110。在替代的实施例中，具有独立的接入处理器112，接入硬件120可以被耦合于接入处理器112、处理器110、或普通处理器116、或者其任意组合。类似地，在另一替代实施例中，具有独立的回传处理器114，回传硬件130可以被耦合于回传处理器114、处理器110、或普通处理器116、或者其任意组合。
在替代的实施例中，SON模块可以被存储于处理器110或位于计算云内的服务器上。在这些实施例中，存储于计算云中的SON模块可以通信上被耦合于多RAT节点100，以实现分层的SON管理架构。类似地，计算云可以采用分层的SON架构，通过该分层的SON架构，服务器可以经由基于XML接口或类似的接口通信上被耦合。
本领域技术人员应当理解，接入硬件和回传硬件可以取决于正被使用的接入协议或频率或者回传协议或频率而不同。例如，如果特定的多RAT节点100被设计为对LTE和Wi-Fi执行接入，则它可以具有在这两个不同的协议上执行接入的无线电接入技术部件。对于LTE接入，接入硬件120可以包括：针对固件的CUP核和基带处理器。基带处理器可以生成数字RF信号，这些数字RF信号可以通过RF前端140进行调制。这些处理器可以经由常用的公共无线电接口被连接到RF前端140。可替代地，必需的无线电接入技术中的一些或全部可以包含商用现货(Commercial Off-The-Shelf，COTS)硬件/固件设备，例如，基于具有嵌入式固件和一个或多个外部天线的Wi-Fi芯片的常见Wi-Fi接入硬件。
本领域技术人员应当认识到，可以通过将子卡(daughter card)添加到动态多RAT节点100或更换子卡，根据接入协议、回传协议、双工方案、或操作频带来使用多种硬件配置。目前，存在可以被用于各种无线电参数的COTS无线电卡。因此，在给定了异构网状网络(多RAT节点100可能在该异构网状网络内进行操作)的无线电参数的情况下，本发明的多RAT节点100可以被设计为包含所需要数目的无线电卡。本领域技术人员将认识到，在COTS无线电卡不能在特定无线电参数下完成发送/接收时，也不难设计能够工作的无线电卡(例如在空白频段频率)。
类似地，在本发明中，我们描述如何制造和使用在熟知的工业协议内进行操作的本发明。当未来会采用其他协议时，本文的教导将同样适用。此外，如果本领域技术人员要修改已知的协议(例如，LTE)，并且例如使其成为专有LTE协议，则本专利申请的教导将同样适用；并且本文所描述的实施例可以被适用于容纳该专有协议。
软件定义网络(“SDN”)
在SDN架构中，控制面(plane)和数据面被去耦合，网络智能和状态在逻辑上被集中化，并且从应用提取下层网络基础架构。SDN允许网络管理员通过将较低等级功能提取到虚拟服务中来更加容易地管理网络服务。
SDN架构通过从三个提取(或三个层)建立网络来背离传统解决方案。一般参见“利用OpenFlow为SDN建立基础(Build the Foundation for SDN with OpenFlow)”，HP企业白皮书(HP business White Paper)，2013年2月。第一，基础架构层作为SDN架构的基础。该基础架构包括物理网络设备和虚拟网络设备二者，例如交换机和路由器。这些设备将OpenFlow协议实现为基于标准的、实现流量转发规则的方法。
第二，控制层包括针对整个网络的集中式控制面。控制面被从下层基础架构去耦合，以提供整个网络的单个集中式视野。控制层使用OpenFlow来与基础架构层进行通信。第三，应用层包括与控制层进行交互的商业应用、网络服务和编排(orchestration)工具。这些应用利用开放接口来与控制层和网络状态进行通信。
实现SDN的基础是被称为OpenFlow的新型开放标准，这最终允许网络更加响应于企业需求。OpenFlow从2007年开始发展，由斯坦福大学和加州大学伯克利分校牵头。它成为现在由开放网络基金会(ONF)在2011年定义的标准。OpenFlow隐藏了单个网络设备的复杂性。OpenFlow以虚拟化的方式对这些设备的控制进行了集中化，从而简化了网络管理。
OpenFlow协议使用标准化指令集，这意味着任何OpenFlow控制器可以将普通的指令集发送给OpenFlow使能的交换机，而不考虑供应商。OpenFlow是将网络虚拟化的开放标准方式。网络管理员可以针对不同的设备群组或用户群组来规定不同的策略规则，这创建了多个虚拟化网络而无需在考虑物理网络连接。这允许网络管理员定制并管理这些虚拟化网络，从而确保合适的策略(例如，转发路径、QoS和安全)。
在本发明的实施例中，在OpenFlow标准下进行操作的网关或SDN控制器可以被耦合于异构网状网络。在这些实施例中，SDN控制器还能够与其范围内的任何其他OpenFlow设备进行通信，而不考虑那些设备是否为异构网状网络的一部分。
自组织网络“SON”
本领域技术人员将认识到，尽管术语“SON”是频繁使用的概念，但却是一个缺乏名称所隐含的实现自组织原理的标准方式的概念。因此，SON实施自组织原理，该自组织原理一般通过使用同构网络上的专有架构来在接入侧执行，还有自优化、自修复以及自动配置。
在本发明中，由于本文所描述的大多数网状网络是异构的，因此，自然任意SON实现方式能够在异构网络中进行操作。在该背景下，我们贯穿本申请使用术语“SON”来表示被应用在异构网络上的SON的传统功能，即，自组织、自优化、自动配置、自修复等，因为该术语贯穿本专利申请被使用。本文所描述的SON原理还可以被用在以下将进行讨论的空白频段。
出于说明性目的，我们将在图2中所示出的示例性无线网状网络200中描述SON功能。在该实施例中，多RAT节点210提供对LTE的接入，多RAT节点220提供对Wi-Fi的接入，多RAT节点230提供对3G的接入。在该实施例中，多RAT节点210、220、230可以使用Wi-Fi回传。无线回传链路215、217和225被示出为虚线，而有线回传链路235被示出为实线。该实施例是异构网状网络的一个示例。
在本文的一些实施例中，更加完整地参照图3进行讨论，SON架构被分布于计算云240和多RAT节点210、220、230之间。在这些混合式SON实施例中，位于计算云240中的SON模块具有网络的高层次视野，该网络包括多RAT节点210、220、230。该高层次视野允许本发明的SON模块在任何给定时间通过利用网络内可用的各个无线电技术的优点和缺点来做出更大范围的智能决策。附加的实施例包括多层SON模块，其中，驻留在多RAT节点210、220、230内的SON模块的第一层可以由位于计算云240内的SON模块进行管理，计算云240进而可以被位于网络服务器上或替代的计算云等上的另一SON模块进行管理。在该分层拓扑中，可以在服务器之间存在诸如基于XML的接口之类的接口。
图3示出了可以被用在本发明的实施例中的定制设计架构300。具体地，这些实施例的定制设计架构300在现有技术的如下项上被建立：熟知的1层(物理层)、2层(数据链路)、3层(网络层)、4层(传输层)、5层(应用层)、控制面或控制层、以及管理面或管理层架构。该定制设计架构驻留在本发明的多RAT节点和计算云内。
在我们的定制设计架构300中，我们增加了提取(abstraction)层340、SON模块330，此外，将定制化添加到其他模块中以使得它们能够与提取层340和SON模块330进行互操作。具体地，我们的定制设计架构300包括管理层380、应用层310、控制层320以及提取层340。提取层340通信上被耦合于多RAT节点210、220、230中的至少一个无线电。例如，图3的实施例示出三种多接入技术无线电，图3的实施例可以在本发明的多RAT节点210、220、230上进行操作。这些无线电之一是LTE无线电370。一种是Wi-Fi无线电360。并且第三种是无线电技术X 350，这是指当前已知或未来使用的无线电技术。已知的无线电技术的示例可以是点到点微波无线电链路。一旦单个节点内存在至少两种无线电接入技术，则该节点成为本文所描述的多RAT节点。从图3可以看出，可以添加附加的无线电350来创建具有任何已知或未来使用的无线电接入或回传技术的多RAT节点。
提取层340将常用的API接口提供给其上面的层。提取层340从其下方的每个无线电接收数据，并且将那些数据转换为协议不可知数据。在一些实施例中，为了执行网络优化，SON模块330与被存储于计算云240中的服务器、处理器等上的免费SON模块进行接口。
关于控制层320内的模块的定制化，流量控制模块325具有无需考虑无线电接入技术而基于优先级来创建数据队列的灵活性。自动邻居关系管理模块326作为多种无线电接入技术之间的接口，以使得特定网状网络内的邻居知道由该网络内的每个节点所提供的各种资源。
在一些实施例中，为了优化网络操作状况，功率管理模块324和/或无线电资源管理模块322可以与SON模块330进行接口，以增加或减小功率、更改信道等。在实时或接近实时的基础上执行这些更改，这实质上增强了网络性能。
为了说明，假设定制设计架构300在具有两种无线电技术(LTE 370和Wi-Fi 360)的多RAT节点上操作。在该实施例中，可以通过LTE无线电370来接收数据。这些数据可以在LTE无线电370的1层中被接收。它们将通过2层和3层向上行进到提取层340。提取层340可以从数据分组中提取出LTE具体信息，并且将协议不可知数据流发送至控制层320。控制层320然后会决定路由，在该情形中路由可以通过LTE无线电370或Wi-Fi无线电360。在本发明的实施例中，多RAT节点使用并创建分布式路由协议，这些分布式路由协议通过提取层340来执行L2桥接。
从高层次角度来看，当SON模块的实施例在处理器上被运行时，它们执行如下步骤：对环境状况进行测量、将环境状况存储于存储器中、对环境状况进行评估、以及基于环境状况确定操作参数是否应该被更改。如果SON模块仅在多RAT层次被运行，则多RAT节点的硬件将执行这些方法步骤。例如，如果环境状况是邻近节点的信号强度测量，则多RAT节点内的接收机可以对其邻居的信号强度进行测量。
如果SON模块从计算云内被运行，则计算云中的SON模块可以从其管理的网络内的多RAT节点、从内部存储的存储器、或通过对与计算云在通信上耦合的附加网络元件进行查询来获取对环境状况的测量。例如，如果环境状况是服务质量测量，则计算云可以从EPC(演进的分组核心)获取该信息。
某些系统状况影响网络性能，这是本领域所熟知的。我们将这些状况称为“环境状况”。尽管我们已经列出了影响网络性能的许多环境状况，但该列表不旨在穷尽，只是对本领域技术人员所理解的关于环境状况对网络性能的影响的举例说明。
在各种时间点，网状网络可以包括多RAT节点、通信上被耦合于多RAT节点的用户设备，和/或计算云。因此，从网络的角度，对于网状网络中的所有这些参与者，环境状况和操作参数都存在。
在一些实施例中，多RAT节点具有混合式SON功能，该混合式SON功能提供通过对环境状况进行测量、确定或评估所收集到的智能。在替代的实施例中，计算云内的SON模块从较高的网络角度进行操作，从而为网络提供SON功能，其中，所述网络包括具有接入能力和回传能力的多RAT节点。在替代实施例中，这些SON模块可以以分层的方式一起工作。例如，部分操作数据缓存可以被维护于多RAT节点的硬件中，而SON功能的下一层次可以由位于计算云内的模块来提供。在SON模块的替代实施例中，位于计算云服务器上的SON模块可以通过对其下的多个小小区进行管理而作为伞状宏，而这些小小区同时由位于宏网络层次处的另一服务器上的SON模块进行管理。
图4示出了本文所描述的SON模块的实施例的一般步骤，即：接收(410)环境状况；存储(415)环境状况；评估(420)环境状况；确定(430)是否应该修改操作参数；以及改变(435)环境状况。这些一般步骤针对大量实施例被执行，而无论包含被运行的SON模块的处理器是位于多RAT节点210、220、230中还是位于计算云240中的服务器上。如果SON模块位于计算云240中的服务器上，则如先前所讨论的，其可以通过查询多RAT节点210、220、230、EPC等来测量环境状况。
与异构网状网络有关的环境状况中的一些环境状况包括：干扰测量、容量测量、频谱效率测量、路由路径、网络拥塞测量、吞吐量测量、延时测量、覆盖间隙、信噪比、服务质量测量、无线电承载利用率值、频谱的可用部分、负载均衡测量、运行的异构网状网络的状态、异构网状网络内的多RAT节点的状态、关于多RAT节点的识别信息、异构网状网络内的有线连接的状态、频率限制、对邻近多RAT节点的信号强度测量、加入异构网状网络的请求、或隐藏节点的存在性，等等。
在替代的实施例中，可以将本文所描述的SON模块与具有其自己的环境状况集和操作参数集的外部第三方网络进行协调。这些第三方环境状况或第三方操作参数可以是本文所描述的关于SON网络的任意环境状况或操作参数。在这些实施例中，基于XML的接口可以促进本文所描述的包含SON模块的计算云服务器或多RAT节点与第三方网络之间的通信。当SON模块接收到第三方环境状况或第三方操作参数(例如，操作频率)时，它可以(例如，通过将与多RAT节点接近第三方网络有关而可能经历干扰的该多RAT节点的操作频率进行更改)对其自己的内部网络中的操作参数进行调整。本文所描述的SON网络与第三方网络之间的协调可以(例如，通过抑制干扰、协调切换、共享未使用的频谱，等)为SON网络和第三方网络二者之间更多的利用资源进行服务。
特定于多RAT节点的环境状况包括：多RAT节点识别号码、存储于多RAT节点中的软件的识别号码、安全参数、多RAT节点的位置、多RAT节点的配置证书、认证请求、操作频率、或切换请求，等等。
与由多RAT节点服务的具体用户设备有关的环境状况也可以被测量，并且被中继到网状网络中的多RAT节点。也可以通过所公开的SON实施例进行处理的这些环境状况中的一些环境状况包括：从用户设备到多RAT节点的距离、用户设备的行进方向、用户设备的行进速度、用户设备的信号强度、用户设备的位置、存储于用户设备上的地图应用、或操作信道，等等。
前面提到的环境状况可以由多RAT节点210、220、230来测量。可以在在计算云240中或多RAT节点210、220、230上的处理器内计算这些环境状况。类似地，这些环境状况可以被存储于计算云240中或多RAT节点210、220、230中的缓存存储器中。
可以被调整的操作参数包括：功率等级、信道、子信道、频带、子载波频率、频谱分配、接入配置、回传配置、客户端、服务器、路由路径、IP地址、自配置实例、完全合格的域名(“FQDN”)、动态主机配置协议(“DHCP”)地址、回传配置、网络提供商(例如，AT&T、Verizon、T-Mobile，等等)、网状网络内的参与情况，等等。
在运行图4中所描绘的步骤之后，本文所公开的SON模块的实施例可以更改全套操作参数以自动增强网络性能。例如，并且不限制权利要求的范围，SON模块实施例可以执行如下功能：(1)节点配设；(2)通过更改操作参数进行网络优化；(3)从接入到回传切换角色；(4)在网络内重新分配未充分利用的频谱；(5)协调切换；(6)使用空白频段频率；(7)当限制被置于频带上时，使用该频带；(8)决定是否连接到小小区；(9)通过使用客户端-服务器认证来对新节点进行认证；以及(10)解决“隐藏节点”问题。
(1)节点配设
在一些实施例中，可以以如下方式对节点进行配设：可以使用SON模块来完成设置新网络，这与当前完成的使用人工配设技术相反。本发明的实施例可以被各个网络提供商用在大量地理位置，虽然配置文件可能基于网运营商的身份识别或网状网络的地理位置而稍微不同。提供节点配设的SON功能模块可以利用合适的配置文件对新设备进行自动配设，该配置文件考虑了网络运营商和网状网络的地理位置。此外，这些SON模块可以动态地发现计算云240并且连接到计算云240。
在具有该SON模块的实施例中，多RAT节点可以出自如下厂商：具有存储于内部存储器中的最小配置文件，以及作为本文所公开的异构网状网络中的网状节点进行操作所必需的初始软件。最小配置文件可以例如包括：节点ID、预配置FQDN、授权信息、安全参数(例如，证书)、以及回传配置信息。可以通过采用SON模块实施例，利用与地理位置和网络提供商信息有关的配置数据对这些新节点进行编程。在该实施例中，多RAT节点可以具有无线电发现模块和配置下载模块，其中，无线电发现模块允许该多RAT节点对范围内的其他无线电节点进行识别并且与它们进行通信，配置下载模块基于节点意图进行操作的位置来设置其余的配置参数。进一步的实施例可以提供足以使得多RAT节点只使用非授权频率与其对等方进行通信的配置信息，从而允许多RAT节点获取包括与位置有关的授权信息在内的进一步的配置信息。例如，该配置下载模块可以通过GPS、来自范围内的其他无线电的位置报告、预设信息等来确定节点的地理位置。
在该实施例中，新节点可以具有被存储于内部存储器中的预设工厂默认配置。实现这些实施例的SON模块遵从参照图4所概述的一般方法步骤。具体地，在节点被上电之后，它可以接收(410)并且存储(415)环境状况(例如，节点是否对现有网状网络进行检测、关于节点的识别信息、邻近节点的信号强度，等等)。可以由多RAT节点中的接收硬件来做出这些测量。在接收(410)并且存储(415)环境状况之后，SON模块实施例可以使用多RAT节点内的处理器来评估(420)环境状况，并且确定(430)是否应该调整操作参数。在该实施例中，可以被调整的操作参数的示例为IP地址、被存储于使用被配置或被发现的DNS服务器的计算云上的管理模块的FQDN，等等。为了配设新的小小区或网络，可能多于一次地执行该实施例的步骤。
关注更改FQDN，本SON发明的该实施例允许多RAT节点210、220、或230对与其进行连接的计算云240的选择进行优化。具体地，期望多RAT节点210、220、或230连接到其能找到的最近的计算云240，因为计算云240越近，网络中的延时越小。在该实施例中，多RAT节点210、220、或230可以接收(410)环境状况(例如它的位置)，这可以从内部GPS、来自范围内的其他无线电的位置报告、预设信息，等接收。在多RAT节点210、220、或230接收到(410)位置信息之后，它将该信息存储(415)于内部存储器中(如果该信息未被存储的话，例如预设位置信息的情形)。
一旦多RAT节点210、220、或230已确定其位置，则多RAT节点210、220、或230可以基于其位置对其应该连接到哪个计算云240进行评估(420)。评估(420)可以按照如下方式发生：(1)多RAT节点210、220、或230可以利用嵌入其中的它的位置来形成FQDN；(2)多RAT节点210、220、或230然后可以对DSN服务器进行查询以确定是否存在为其区域进行服务的计算云240；(3)多RAT节点210、220、或230可以经历DNS程序(例如，NAPTR)来创建其可以连接到的候选计算云240的列表；(4)多RAT节点210、220、或230然后可以将其初始的FQDN与关联于候选计算云240的主机名称进行匹配以选择出最长的匹配，即，主机FQDN中的匹配标签的数目；以及(5)多RAT节点210、220、或230可以利用最长的匹配对计算云240进行认证。一旦执行了这些步骤，多RAT节点210、220、或230可以确定(430)其是否应该更改操作参数(例如，FQDN)。如果多RAT节点210、220、或230确定(430)其应该更改其FQDN，则其可以更改(435)FQDN。
在替代的实施例中，如果存在多RAT节点210、220、或230可以连接的多于一个的最佳计算云240，则多RAT节点210、220、或230可以包含附加的SON功能，该SON功能允许多RAT节点210、220、或230考虑两个或更多个最佳计算云240之间的负载均衡。类似地，如果多RAT节点210、220、或230不能与其针对计算云240的第一选择进行连接，则其可以选择尝试与来自上述列表的次优候选计算云240进行连接。
在替代的实施例中，多RAT节点210、220、或230可以将与其未能连接到的计算云240有关的信息进行存储。该“黑名单”可以由网络内对多RAT节点210、220、或230的位置进行评估(410)以确定(430)其FQDN的任意多RAT节点210、220、或230使用。一旦计算云240已被置于黑名单，则其可以不作为可行的计算云候选而被移除一段时间(被称为失效间隔(dead interval))。可以以许多方式来确定失效间隔。失效间隔可以是预定的时间间隔。可以使用指数式的逐步后退(back-off)机制来得出失效间隔，使得：来自候选计算云240的故障越多，该节点被置于黑名单中的时间越长。在替代的实施例中，多RAT节点210、220、或230可以利用被置于黑名单中的计算240来执行周期性带外信号发送(out-of-bandsignaling)，以确定其是否可达到并且是否正常运作。在替代的实施例中，可以将带外通信与指数的逐步后退方法相结合以创建基于启发的方法。
为了使得无线电网络从部署角度更加灵活，可能期望引入节点发现机制，该节点发现机制允许多RAT节点在网络元件被插入时发现这些网络元件。该节点发现模块能力可以是本文针对节点配设所描述的SON模块实施例的一部分。可选地，节点发现能力可以被用来对具有有线回传链路的网络节点进行定位。图5示出了该实施例的节点发现SON模块的步骤。
参照图5，新的多RAT节点可以在1层广播(510)识别信息(例如，其节点ID)。此外，新的多RAT节点可以进行扫描以查看其是否可以定位其他节点。在该步骤中，新的多RAT节点的接收设备对活动的发送机进行监听(515)，以确定其范围内或附近是否存在其他节点。网络内的每个节点可以例如在控制时隙上广播其一跳(one-hop)邻居。接收这些广播的节点使用该信息建立干扰域表格、数据库、或类似的数据编译集。
如果新的多RAT节点找到了其他节点，则其可以介绍(520)自己，并且还可以发送关于其在扫描步骤所发现的邻近节点的信息。新节点可以确定(530)该其他节点是否具有有线回传链路。如果该其他节点没有有线回传链路，则新节点可以继续监听(515)以查看其是否能够发现具有有线回传链路的节点。如果该其他节点具有有线回传链路，则新节点可以从有线节点获得(635)动态主机配置协议(“DHCP”)服务器的地址。
在一个实施例中，该新形成的网状网络内的有线节点可以被连接到计算240，计算240可以具有存储于其中的SON管理模块。在该实施例中，新节点可以确定(540)有线节点是否被连接到计算云240。如果有线节点被连接到计算云240，则新节点可以连接(545)到DNS服务器，并且对云部件240的FQDN进行解析(550)。在该实施例中，新节点可以利用存储于云部件240上的SON管理模块来执行(555)认证步骤(例如，身份识别证书、软件版本信息，等等)。例如在对新节点的证书进行认证之后，管理模块可以授权新节点以在网状网络内进行参与。此外，为允许新节点在网状网络内进行参与，计算云上的管理模块可以确保驻留在新节点上的软件是正确的发行版本。如果不是，则管理模块可以向新节点提供正确的软件，并且可以命令新节点重启。如果新节点上的软件是当前的，则其可以加入网状网络。
在替代的实施例中，SON模块可以运行用于将新的多RAT节点集成到预先存在的异构网状网络中的方法。该实施例遵从图4中所描绘的一般方法步骤。具体地，在节点被上电之后，它可以接收(410)并且存储(415)环境状况(例如，节点是否对现有网状网络进行检测、关于节点的识别信息、邻近节点的信号强度，等等)。可以由多RAT节点中的接收硬件来做出这些测量。在接收(410)并且存储(415)环境状况之后，SON模块实施例可以使用多RAT节点210、220、或230内的处理器来评估(420)环境状况，确定(430)是否应该调整操作参数，并且如果需要则更改操作参数(435)。
在该实施例中，新的多RAT节点210、220、或230可能没有存储于器内部存储器中的预配置数据。在新的多RAT节点210、220、或230内的接收硬件已经在其范围内检测到网状网络之后的某一时刻，其内部逻辑可以自动地开始采取步骤，以使得多RAT节点210、220、或230可以加入该网状网络。参照图6，该实施例中的SON模块可以通过运行存储于多RAT节点210、220、或230中的内部处理器中的软件来执行(610)自测试。如果多RAT节点210、220、或230自测试失败，则其将报告发送(620)至网络元件管理器。如果多RAT节点210、220、或230通过自测试，则其联系(630)邻近节点，该邻近节点可能具有或可能不具有与计算云的连接。
为了使新节点加入网状网络，新节点必须从其邻近节点或可选地从计算云240或SDN控制器810获得某些数量的信息。在一个实施例中，新节点可以从其邻近节点、从计算云240、或从SDN控制器810接收(640)自配置实例(例如，配置证书)。
在多RAT节点210、220、或230接收到(640)自配置实例之后，其设置(650)自配置实例并且加入(660)网状网络。网络元件管理器和规划工具可以向邻近的多RAT节点210、220、或230通知已经加入网状网络的新的多RAT节点210、220、或230。该新的多RAT节点210、220、或230然后将被包括在邻近列表中。可选地，可以将测试呼叫从计算云240、从邻近节点、或从PSTN发送至新的多RAT节点210、220、或230，以确保正确配置。在另一实施例中，可以从来自自动优化的默认值得出附加的参数，并且将附加的参数发送至网络元件管理器和规划工具。
在图7中示出对多RAT节点210、220、或230进行自配置的替代方法。当多RAT节点210、220、或230进入网状网络时，其内部架构对SON模块进行检测(710)，在该实施例中，SON模块可以被存储于计算云240上。如果SON服务器位于计算云240上，则新的多RAT节点210、220、或230可以通过与已经是网状网络的一部分的多RAT节点210、220、或230进行回传连接来对该SON服务器进行检测。该多RAT节点210、220、或230因而可以被连接到计算云240。
在建立该连接之后，计算云240可以将IP地址发送(720)至新的多RAT节点210、220、或230。新的多RAT节点210、220、或230然后可以连接到计算云，以使得计算云240可以对多RAT节点210、220、或230进行认证(730)。在替代的实施例中，SDN控制器810可以对多RAT节点210、220、或230进行认证(730)。可选地，为了有效地参与网状网络，新的多RAT节点210、220、或230可以从计算云240或SDN控制器810下载配置数据或其可能需要的任何附加的软件。在替代的实施例中，新的多RAT节点210、220、或230可以从网状网络内的其他多RAT节点210、220、或230获取附加的软件。
该实施例中的下一步骤是新的多RAT节点210、220、或230执行(740)接入传输和多点到多点回传配置。新节点可以完成这个步骤的一种方式是创建到邻近多RAT节点210、220、或230的连接，邻近多RAT节点210、220、或230被连接到OAM。一旦该连接被建立，则邻近多RAT节点210、220、或230、OAM、计算云240、或SDN控制器810可以将配置数据发送至新节点。该配置数据可以是预配置的信息、用来代替网络内出现故障的节点的配置数据、适用于参与网络的新的配置数据，等等。
最后，新的多RAT节点210、220、或230与计算云建立(750)S1-MME、S1-U和X2链路。此时，新的多RAT节点210、220、或230完全被集成到网状网络中。由此，OAM、SDN控制器810和从属节点(例如，MME和其他多RAT节点210、220、或230)得到通知：新的多RAT节点210、220、或230已准备好执行下一所需的操作。
当新节点到来时，如果没有“有线”连接，则SON模块可以命令该节点先开启接入无线电(例如，LTE接入、Wi-Fi接入，等等)，直到网络建立了有线回传连接为止。本领域技术人员将认识到，有线连接可以指真实的有线连接(例如，铜线、光纤连接，等等)或微波链路。一旦建立了有线回传连接，则SON模块将该信息中继给网络内的节点，以使得它们能激活接入。以该方式，网状网络将确保其具有到核心网的连接。
(2)通过更改操作参数进行网络优化
参照图4，替代的实施例可以包括计算云240，计算云240命令至少一个多RAT节点210、220、或230接收(410)从前面提及的群组中选择出的至少一个环境状况。本领域技术人员将认识到，这些环境状况影响网络性能是已知的。由此，我们先前提供的在网络层次、多RAT节点层次、以及UE层次的网络状况的列表旨在广泛但非限制。在这部分的实施例中，本文所公开的方法遵从图4中所描绘的步骤。环境状况和操作参数可以变化，但方法步骤保持不变。
多RAT节点210、220、或230可以具有已被存储(415)于内部存储器中的环境状况，或者其可选地可以使用其接收硬件对环境状况进行测量(405)。一旦多RAT节点210、220、或230做出确定，则其可以将环境状况发送至在一个实施例中位于计算240中的SON模块。计算240中的SON模块可以存储(415)环境状况，然后(例如，根据其具有的关于网络当前状态的其他信息)对环境状况进行评估(420)。在对环境状况进行评估(420)之后，计算云240可以确定(430)网络内的多RAT节点210、220、或230是否应该更改操作参数(例如，功率等级、信道、子信道、频带、子载波频率、频谱分配、接入配置、回传配置、客户端、服务器、路由路径、IP地址、完全合格的域名(“FQDN”)、动态主机配置协议(“DHCP”)地址、网络提供商(例如，AT&T、Verizon、T-Mobile，等等)、异构网状网络内的参与情况，等等)。如果计算云240确定(430)操作参数应该被更改，则其可以命令(435)网状网络内的多RAT节点210、220、或230更改操作参数。
在替代的实施例中，网状网络内的多RAT节点210、220、或230可以包括用于执行前述步骤的SON模块。可以由单个多RAT节点或者由一齐行动的两个或更多个节点来执行上面所描述的步骤。在这些实施例中的一个实施例中，例如，多RAT节点210、220、或230内的SON模块可以包括程序，该程序命令多RAT节点210、220、或230对环境状况进行测量(405)。在节点将环境状况接收到(410)内部处理器中之后，其可以存储(415)并且评估(420)环境状况。在对环境状况进行评估(420)之后，SON模块可以确定(430)是否更改操作参数。
这些实施例中的每个还可以通信上被耦合于SDN控制器或控制器。图8是该实施例的架构的图解。在该实施例中，SDN控制器810通信上被耦合于SON服务器820，SON服务器820是计算云240的一部分。计算云SON服务器820接着在通信上被耦合于包括多RAT节点840和850的异构网状网络830。
在该实施例中，SDN控制器810可以具有关于如下项的信息：服务质量、认证、安全要求、运营商策略、网络策略、容量、路由优化、以及本领域技术人员已知的其他环境状况。基于这些环境状况，SDN控制器810可以命令SON服务器820或位于多RAT节点840和850内的SON模块来更改操作参数。SDN控制器可以基于异构网状网络830内存在的环境状况、或基于其从外部源(例如，OpenFlow使能设备)了解的信息来发布命令。
图8中所描绘的多RAT节点840和850具有与贯穿本申请关于多RAT节点210、220、或230进行的描述相同的功能、硬件等。因此，参考标号是可互换的。类似地，参照计算云240所描述的实施例也可以由SON服务器820来执行。
在这些SON实施例中的示例性的实现方式中，多RAT节点可以确定其在接近其能力限制。在该实施例中，多RAT节点840和850内的SON模块或SON服务器820上的SON模块可以一起工作来确定多RAT节点840和850是否应该通过降低其输出功率来增加其容量，从而利用频谱再利用的优势。在该实施例中，多RAT节点840和850将向SON服务器820中的SON模块通知其在接近容量限制。其还可以请求操作参数方面的更改，例如，降低的输出功率。
在接收到该请求时，SON服务器820上的SON模块可以例如对如下项进行评估：无线电承载利用率、服务质量、运营商策略、当确定是否准许特定节点通过利用频谱再利用的优势来增加容量的请求时对网状网络中其他节点的容量考虑。在该实施例中，SON服务器820上的SON模块可以将频谱再利用通知给网络内的其他节点。SON服务器820上的SON模块可以确定：一旦到达容量的节点降低其功率，则将存在覆盖间隙。在该情形中，SON服务器820上的SON模块可以通过为将落入覆盖间隙内的任何UE精心安排切换来解决该覆盖间隙。可替代地，在本领域所熟知的负载均衡技术中，SON服务器820上的SON模块可以命令网络内的一些节点增加其功率。
在本发明的另一实施例中，第一多RAT节点840或850内的SON模块可以检测到第二邻近多RAT节点已经完全停止运作。在该实施例中，第一多RAT节点840或850内的SON模块可以确定其应该增加其功率输出来填充覆盖间隙。该SON功能可以仅在多RAT节点840或850层次处被执行，或者作为多RAT节点840或850与SON服务器820上的SON模块和/或SDN控制器810之间的混合式SON实现方式共同被执行。如果结合SON服务器820上的计算云SON模块来执行该功能，则计算云240可以与运作的多RAT节点840或850进行协调，以使得它们中的至少一个增加功率，从而扩展覆盖。在覆盖区域被扩展之后，多RAT节点840或850可以利用所得的无线电承载容量降低信息对虚拟化管理器进行更新。此外，在该实施例中，为了有效地扩展覆盖，(一个或多个)多RAT节点840、850可能不得不将正在进行的UE会话适度地切换到其他邻近多RAT节点。
在替代的实施例中，多RAT节点840或850内的SON模块可以包含命令其更改操作参数(例如信道)的内部逻辑，例如，如果诸如干扰之类的环境状况落入某一范围值内。在另一实施例中，环境状况可以是信噪比，并且操作参数可以是功率等级。
在另一实施例中，多RAT节点840或850可以对来自邻近节点的干扰的环境状况进行检测。抑制该干扰的一个方法可以是确定两个邻接的节点之间的干扰区域。例如，可以使用存储于计算云240或820中的处理器上的SON模块或多RAT节点840或850中的SON模块来做出该确定。在确定干扰区域之后，SON模块可以针对具有干扰问题的两个节点计算新的输出功率，以使得干扰可能消失。在该SON模块中，执行干扰计算的计算云240或820或者多RAT节点840或850可以命令两个干扰的邻近节点降低其功率。此外，SON模块可以针对两个干扰的节点创建新的配置文件，以准确反映每个节点的新的输出功率等级。
替代的实施例可以包括具有至少两个多RAT节点210、220、或230的网状网络，其中，至少两个多RAT节点210、220、或230具有到计算云240的有线连接。在该实施例中，计算云240内的SON模块可以对网络拥塞的环境状况进行监控。如果SON模块确定网络拥塞超过了特定的性能度量，则SON模块可以使用包含在路由表内的信息来基于路由表确定其是否应该更改其正在使用的有线回传链路以将数据发送至网络，并确定网络拥塞发生在网状网络内的何处。在该实施例中，操作参数可以是对应该使用哪个有线回传链路的选择。
(3)从接入到回传切换角色
在另一实施例中，SON模块可以命令多RAT节点210、220、或230将其接入无线电切换到回传无线电(或反之)，例如如果SON模块确定(430)其正接近容量阈值。由于下面将针对图3进行讨论的定制架构，该SON模块是可能的。该SON模块的示例实现方式可以发生在具有被耦合于计算云240的多个多RAT节点210、220、或230的网状网络中。多RAT节点210、220、或230之一可以正在使用Wi-Fi无线电用于接入并且使用LTE无线电用于回传。通过测量环境状况(405)，多RAT节点210、220、或230或者计算云240可以确定(430)节点在接入侧正经历积压(backlog)(一种环境状况)，并且该节点可以通过利用被建立到LTE标准中的更大的下行链路容量的优势来增加其效率。在该情形中，多RAT节点210、220、或230和计算云240内的SON模块可以进行协调，以使得多RAT节点210、220、或230动态地切换操作参数(例如，将其接入切换到回传，即，多RAT节点210、220、或230中的LTE无线电将被用于回传，Wi-Fi无线电将被用于接入)。
在替代的实施例中，该SON模块可以仅驻留在网状网络的多RAT节点210、220或230内。在该实施例中，网络内的多RAT节点210、220、或230可以通过如下步骤确定(430)其邻居之一正在经历积压：测量(405)环境状况，将测量接收到(410)处理器中，存储(415)测量，以及对网状网络内的环境状况进行评估(420)。多RAT节点210、220、或230内的SON模块可以类似地基于所缓存的信息、内部测量、分布式智能、路由表信息等进行这种确定。无论采用哪种方式，一SON模块确定如果角色切换被执行则可以减轻拥塞，则对于SON模块被存储于计算云240中的实施例，SON模块可以通知拥塞的多RAT节点210、220、或230执行角色切换。在SON模块被存储于多RAT节点210、220、或230中的实施例中，多RAT节点210、220、或230可以将其试图切换角色通知给其邻居，然后切换角色。替代地，多RAT节点210、220、或230可以向正在经历积压的其邻居通知其邻居应该切换角色。
在另一替代实施例中，SDN控制器810可以确定异构网状网络830正在接近容量阈值。SDN控制器810内的软件可以与位于多RAT节点840、850中的SON模块或计算云240中的SON服务器820上的SON模块进行交互，以执行上述角色反转。更具体地，在SDN控制器810确定即将达到容量阈值之后，SDN控制器810可以将该信息传递给计算云240内的SON模块、多RAT节点840、850内的SON模块、或者二者。一旦这些SON模块具有该环境状况信息，则它们可以遵从上面讨论的步骤来确定多RAT节点840、850之一是否应该将其接入和回传配置进行动态地切换。
(4)在网络内重新分配未充分利用的频谱
在附加的实施例中，计算云240内的SON模块可以将附加的浮动频谱提供给一个或多个多RAT节点840、850，以改变环境状况(例如，容量、服务质量、有效的频谱再利用，等等)。在该实施例中，可能已经给予多RAT节点840、850某一数量的频谱来为其范围内的UE服务。该频谱中的一些频谱可能是未充分利用的。如果网状网络内的其他多RAT节点可以使用该未充分利用的频谱，则SON模块可以为多RAT节点840、850重新分布频率分配。该SON模块可以驻留在多RAT节点840、850中、计算云240内的服务器820上、或者两者。此外，SON模块可以在当确定其是否应该重新分配未充分利用的频谱时决定是否更改诸如频率分配之类的操作参数的情况下，考虑诸如网络容量之类的环境状况。
在替代的实施例中，可以分配专用频谱的一部分以供共同使用。在该实施例中，驻留在计算云240上和/或多RAT节点210、220、或230中的SON模块可以基于参数(例如，网络要求和当前的频率分配)来对共同频谱的共享进行监视。
在替代的实施例中，SDN控制器810可以基于其从外部设备(例如，OpenFlow使能设备)接收到的信息对网络内频谱的重新分配进行初始化。在该实施例中，可能该设备(例如，OpenFlow设备)可以对环境状况(例如，网络容量)进行测量，并且确定如果网络内的SON模块对一些频谱进行重新分配则异构网状网络可以更加高效地运行。OpenFlow设备可以将该信息传输给SDN控制器810，SDN控制器810转而可以命令位于计算云240中或多RAT节点840、850中的SON模块执行本部分所描述的频谱分配。
图9A-G示出了前面实施例的浮动频谱的概念。该浮动频谱可以被配设为用于接入或回传，并且可以被分布于异构网状网络内的多RAT节点210、220、或230之间。参照图9A，该示例性网络包括三个小区站点(A、B和C)，每个小区站点由多RAT节点210、220、或230服务。每个站点的接入频率分配为F1、F2、和F3，分别如图9B中所示。本领域技术人员将认识到，这些分配表示资源(例如，在OFDM场景中为频率，在TDMA场景中为时隙，等等)的频谱。
图9C描绘了邻接小区之间的回传链路BF1和BF2。在一个实施例中，回传链路可以是无线的，在该情形中，BF1和BF2表示回传资源(例如，频率或时隙)。尽管小区站点被示出为彼此独立，但这是为了示出回传链路，而非旨在暗示网络内存在覆盖间隙。在该实施例中，频率F1、F2、和F3表示接入技术频率，例如，LTE接入。
如果具有频率分配为F3的小区站点C预期拥塞或经历拥塞，则该站点可以从计算云或从一个或多个其邻居请求“浮动”资源。假设小区站点C从计算云240请求附加频率，图9D示出了计算云240利用可以被用于站点C的浮动频率分配F4来回应。从图9E可以看出，小区站点C现在具有附加频谱F3和F4来为其客户端服务。
在替代的实施例中，小区站点C的订户可能在未来切换或终止其连接。在该情形中，小区站点C不再请求先前分配的浮动频率。图9F描绘了该场景。在图9F中，订户已经转移到小区站点B，小区站点B现在需要附加资源来处理增加的流量。作为切换程序的一部分，小区站点C可以将关于浮动频率的释放以及订户向小区站点B的切换通知给计算云240或者一个或多个其邻居。
假设小区站点C将关于频谱的释放和切换通知给了计算云240，计算云240可以将关于浮动频率F4的可用性通知给小区站点B。此外，计算云240可以向小区站点B和C通知这两个站点可以使用以增加吞吐量的额外的回传频率BF3。图9G示出了频谱已被浮动到小区站点B之后的网络状态。如果需要，则小区站点A也能够以上述相同的方式接收浮动频谱F4的分配。
在一些实施例中，不使用集中式计算云240来执行上面的示例。在这些实施例中，多RAT节点210、220、或230对分散的可用资源池进行维护，并且在它们自己之间确定如何分配资源。
(5)协调切换
在另一实施例中，两个多RAT节点可以彼此紧靠地进行操作，但它们可能正在为不同的客户(例如，Verizon和AT&T)服务。参照图2，假设多RAT节点210正为Verizon客户服务，而多RAT节点220正为AT&T客户服务。如果多RAT节点210达到预定的容量阈值，则它可以与多RAT节点220进行协调来将其Verizon客户中正在不同的频带上进行操作的一些客户切换到多RAT节点220。该协调例如包括，对多RAT节点220是否具有充足的容量来为其他用户服务进行查询，确定哪些用户位于多RAT节点220的范围之内，等等。
多RAT节点210、220中的每个多RAT节点中的SON模块可以例如通过如下步骤来精心安排其切换：第一确定其从网络性能的观点看是可取的；第二运行执行切换所需的步骤，包括对多RAT节点220进行重新配设以在不同的频带上容纳用户。多RAT节点220可以在两个不同的频带上向Verizon和AT&T二者的客户提供服务。SON模块可以使用环境状况或者多个环境状况来做出该确定。
在该实施例中，一旦多RAT节点220已被配设为在两个不同的频率上提供服务，其SON模块可以通过共享信息(例如，流量细节、呼叫细节、RF质量测量，等等)与多RAT节点220内的SON模块进行协调。这些节点210和220(可以是两个也可以是更多个)可以添加或移除频带，并且可以相互协调来实施用户设备切换，以适应频率方案中的变化。
在替代的实施例中，计算云240可以对特定于提供商的资源进行重新分配来为另一提供商的客户服务。在该实施例中，计算云240可能已经接收到(410)指示多RAT节点210正接近容量阈值的环境状况。计算云然后可以存储(415)并且评估(420)环境状况。如果计算云240确定(430)操作参数(例如，频率)应该被调整，则其可以命令多RAT节点220更改上面所描述的操作参数。
(6)空白频段频率
本发明的替代实施例可以包括这样的网状网络：其中，至少一个多RAT节点210、220、或230在空白频段频率上进行操作。本领域技术人员将认识到，把空白频段频率用于通信要求对操作频率进行预选择或动态选择的灵活性，因为这些频带是未授权的。因此，空白频段频带在许多用户之间被共享。
在该实施例中，多RAT节点210、220、或230内的SON模块可以使用频谱感知技术来对环境状况(例如，未授权频谱的可用性)进行测量(405)。如果在接收到(410)并且存储(415)环境状况之后，SON模块确定(430)操作参数(例如，可用频率)应该被调整，则其可以在多RAT节点210、220、或230内执行必需的配设，以实现在空白频段频率上进行操作。在替代的实施例中，多RAT节点210、220、或230内的SON模块可以对包含基于位置、时间等的频率可用性的数据库进行查询，以确定(430)可用的频带。该数据库可以被存储于特定网状网络中的任意或全部多RAT节点210、220、或230内、计算云240中、SDN控制器810上、或远程位置中。在附加的实施例中，网状网络内的不同节点可以使用不同的TV空白频段频率来最小化干扰的可能性。在该实施例中，为多RAT节点210、220、或230精心安排频率分配的SON模块可以位于计算240中。
(7)使用具有限制的频带
在该实施例中，驻留在多RAT节点210、220、或230上或计算云240内、或者二者的SON模块可以实现使用FCC已经在子载波频率或子信道上设置功率限制的频带。这些保护频带使邻近的发送机/接收机免受干扰。传统的保护频带将禁止在小区边缘上进行高功率发射，在小区边缘处可能存在干扰。当UE靠近特定小区的覆盖区域的边缘时，这些保护频带可以防止UE在靠近针对该小区所分配的频带的边缘的信道上进行操作。位于靠近被设置了频率限制的覆盖区域的边缘的UE可以在所分配的频带的中部中的信道上进行发送，而不与邻近小区互相干扰。
图10中所描绘的SON模块可以包括配置简档，该配置简档提供关于给定频带上的频率限制的细节。一旦配置简档被实施，意味着多RAT节点210、220、或230和/或计算云240内的SON模块知道网络的覆盖区域的某些地方存在频率限制，多RAT节点210、220、或230可以对至少一个UE的位置和/或信号强度进行监控(1010)。
该网络内的多RAT节点210、220、或230可以扫描网络来对指示邻居简档和干扰模式的环境状况进行测量。该信息可以被报告给网络内的其他多RAT节点210、220、或230、计算云240、或SDN控制器810。在该实施例中，位于计算云240上的中央SON模块可以将关于其邻居的小区干扰模式通知给单独的多RAT节点210、220、或230，并且提供可接受的频率使用模式。在替代的实施例中，位于多RAT节点210、220、或230上的SON模块可以将关于其邻居的小区干扰模式通知给网络内的其他节点，并且提供可接受的频率使用模式。多RAT节点210、220、或230可以使用方向/速度知识来预测UE未来的位置并且预先计算未来的频率需求。
多RAT节点210、220、或230内的SON模块可以确定(1020)UE正在靠近在其子频率、子信道、信道等方面被约束的区域。SON模块可以通过对UE的信号强度、其地理位置读取等进行监控来做出该确定(1020)。一旦UE进入受约束的区域，则SON模块可以使用其知道的关于频率约束的信息来确定(1030)针对操作参数(例如，信道、子信道、子频率载波，等等)的适当的更改，其中，该信息可以可选地被存储于配置简档中。SON模块还可以通知(1040)UE其应该更改操作参数来适应约束的频率。一旦UE移到受约束的频率区域外，其可以被切换到另外的频率。
如果计算云240内的SON模块遵守本实施例的频带限制进行监视，则该SON模块可以从网状网络内为各个UE服务的多RAT节点210、220、或230接收关于环境状况的信息。该SON模块可以将该信息存储(415)于处理器中，并且使用该信息来确定(430)多RAT节点210、220、或230之一是否应该更改操作参数，以继续遵守被置于频带上的限制。
8)小小区连接
本发明的另一实施例可以在SON模块中使用来自UE的方向/速度知识，该SON模块被设计为对要连接到小小区还是保持连接到宏小区进行调解。根据最新消息，AT&T计划将3G、4G、LTE和Wi-Fi接入组合到其无线电接入小小区中，并且计划在2015年部署40000或更多个小型基站。尽管小小区的增加增大了语音容量并且增强了数据接入，但其还例如在“小小区与网络争夺尝试连接到网络的设备”时带来了挑战。例如，如果用户在其汽车中，该汽车被连接到宏网络，AT&T不期望用户在他们遇到红灯停下来时漫游到位于路边饭店中的小小区，然后在他们驶离时失去该连接。“3G，4G&Wi-Fi：AT&T Plans Small-CellThreesome.”Light Reading Mobile；May 9，2013；www.lightreading.com/at-t/3g-4g--wifi-att-plans-smallcell-threesome/240154556。AT&T还指出，对小小区和宏蜂窝之间的选择进行调解“在一起分层并且管理3G、4G和Wi-Fi连接时的难度是指数式的。”出处同上(原文的强调)。
在该实施例中，一起分层并且管理不同的网络连接(例如，3G、4G和Wi-Fi)的难度由本发明的与SON智能相耦合的提取层340来解决，提取层340创建网络不可知数据。图11是对描绘该SON模块的功能的说明图解。该实施例的SON模块可以在UE 1110既可以连接到宏网络1120又可以连接到小小区网络1130时被使用。宏网络1120可以由任何基站进行服务，或者其可以由多RAT节点进行服务。在该示例中，而非限制权利要求范围，我们假设宏网络1120由基站1125进行服务。
假设UE 1110正在一辆汽车中行进，刚好要到达交叉路口1140之前。UE 1110在其到达该交叉路口之前可能已从基站1125接收服务，基站1125是宏网络的一部分。然而，在UE1110在交叉路口处为空闲期间，该UE可以与小小区网状网络1130内的多RAT节点1132进行连接，其中，多RAT节点1132具有与多RAT节点210、220、230、840和850相同的功能和架构。举例来说，小小区网状网络1130可以被设置在购物广场内。
UE 1110可以测量的环境状况之一是来自基站1125的信号强度。尽管UE 1110处于交叉路口1140处，但如果来自小小区多RAT节点1134(多RAT节点1134具有与多RAT节点210、220、230、840、850和1132相同的功能和架构)的信号强度比来自宏小区基站1125的信号强度强，则UE 1110的内部逻辑将自动开始对其应该切换到小小区1130还是应该保持与宏小区1120连接进行确定。
具体地，在该实施例中(该实施例的步骤在图12中被描绘出)，当UE 1110进入多RAT节点1132的范围时，多RAT节点1132将从UE接收(1210)指示UE 1110在其范围内的信号。为了确定多RAT节点1132是否应该从基站1125精心安排切换，其可以从UE 1110获取(1220)启发式信息。该启发式信息可以是：在时间T1内所行进的距离、在时间T2内的平均速度、存储于UE 1110中的内部存储器中的目的地、针对附近道路的速度限制测量、UE 1110可以行进的可能的方向、针对服务基站1125的信号强度测量、以及针对多RAT节点1132、1134、或1136的信号强度测量，其中，多RAT节点1136具有与多RAT节点210、220、230、840、850、1132和1134相同的功能和架构。时间T1和T2可以变化并且不一定相等。
此时，多RAT节点1132可以使用这些启发式数据中的一个或多个来确定UE 1110应该保持连接到基站1125还是应该切换到多RAT节点1132或购物广场中的其他多RAT节点1134或1136中的一个。存储于处理器中的SON模块例如可以根据这些启发来创建(1230)位置简档。在创建(1230)位置简档之后，该实施例的方法可以在对位置简档进行评估(1250)以对UE 1110的未来位置或轨迹进行预测(1260)之前，将该位置简档存储(1240)于多RAT节点1132内的内部存储器中。一旦SON模块针对UE 1110的未来位置进行了预测(1260)，则其可以确定(1270)该UE是否应该切换到多RAT节点1132、1134、或1136。
使用位置简档，以及可选地使用目前的度量，SON模块可以确定其是否具有足够的信息以在UE 1110一旦开始再次移动时，对UE 1110在即将到来的时刻预测(1260)在统计学上可靠的未来位置。在进行评估(1250)的同时，SON模块可以例如使用关于被加载到地图导航软件中的最终目的地的信息来对UE 1110的未来位置进行预测(1260)。例如，如果UE1110的地图导航软件将购物广场作为其最终目的地，则SON模块可以相应地权衡其预测。另一方面，如果最终目的地在别处，则SON模块可以使用预测模型来考虑如下事实：UE 1110的主人可能在对是否在UE1110与小小区网状网络1130之间创建连接进行确定(1270)时在购物广场处自发地停止。如果SON模块预测到(1260)UE 1110正准备继续往图11中所示的道路北方驾驶，则其可以命令UE 1110维持其与宏网络1120的连接。然而，如果SON模块预测到(1260)UE 1110正准备去往购物广场，则其可以命令UE 1110和/或小小区网状网络1130内的多RAT节点1132、1134、或1136之一来创建连接，以使得UE 1110可以加入小小区网状网络。
可替代地，SON模块可以确定其具有的信息不足以在可接受的精确度范围内预测(1260)UE 1110的未来的位置。在该实例中，小小区网状网络1130可以继续监控UE 1110的速度、方向和/或位置达一小段时间，以增强其预测建模的准确性。SON模块可以使用在UE1110开始从交叉路口1140移出之后获取的对环境状况的测量，以建立增强其未来预测的启发。
假设UE 1110被连接到多RAT节点1132，并且多RAT节点1132内的SON模块遵从图12中所描绘的步骤，以对UE应该保持连接到宏网络1120还是应该连接到小小区网状网络1130进行确定。如果多RAT节点1132不能做出关于UE的合适的未来位置的、统计学上可靠的决定，则其可以开始将UE 1110切换到多RAT节点1134。该切换的优势在于，一旦UE 1110开始移动，则多RAT节点1134可以维持与其较强的连接达更远的距离。这可以使得多RAT节点1134从UE 1110获取附加的当前位置/速度/方向信息。类似地，多RAT节点1134可以促进向多RAT节点1136的切换，以使得可以获取该附加的位置、方向、或速度信息。
再次转向图12，此时，SON模块将对UE 1110应该保持连接到宏网络1120还是应该连接到小小区网状网络内的多RAT节点1132、1134、或1136进行确定(1270)。当SON模块不能从UE 1110获取足够的信息来确定(1270)哪个网络是最优的时，默认推荐可以是UE 1110保持连接到宏网络1120。
(9)客户端-服务器认证
该SON实施例采用已经存在于客户端-服务器场景中的资源，并且使用那些资源来允许设备创建与操作的多RAT节点210、220、或230的对等关系。在当今的技术中，假设用户期望实现基站的网状网络，当新的基站进入该网状网络时，其必须使用对等协议对其证书进行认证。这种认证还发生在用户设备加入网状网络时。
用在这两种场景下的协议方面的差别为，当用户设备进入网状网络时，其以主-从场景的方式加入还是以客户端-服务器场景的方式加入。该认证司空见惯，并且从网络资源角度来看较划算。然而，当基站期望加入网络时，其必须使用对等认证，从资源的角度来看，对等认证更昂贵。据此，期望基站的网状网络能够使用客户端-服务器认证程序将基站添加到网状网络。
该实施例使用SON模块来允许使用客户端-服务器认证将多RAT节点210、220、或230添加到网状网络。在当前的部署中，网络资源在多RAT节点210、220、或230上的角色出于所有实际目标而被静态定义。尽管有这些静态角色，但以太网或Wi-Fi接口在物理上是可以被配设成回传的。类似地，Wi-Fi接口可以被用于接入。
在该实施例中，网状网络可以由计算云240进行管理。当新的多RAT节点210、220、或230期望加入网状网络时，其可能必须建立与计算云240的连接，因为计算240管理网络。作为用于创建该连接的前提，新的多RAT节点210、220、或230必须被认证。图13示出了可以采用该SON实施例的网络配置。
在该实施例中，每个多RAT节点1310、1320和1330具有SON模块，其中，该SON模块被存储于实现本文所描述的步骤的处理器中。这些多RAT节点具有与本申请的上下文中针对具有其他参考标号的多RAT节点所描述的相同的功能和架构。此外，计算云1340还具有允许其在本文所描述的步骤中执行其角色的SON模块。假设多RAT节点1310和1320参与网状网络1350。计算云1340对网状网络1350的功能中的一些功能进行管理。当多RAT节点1330期望加入网状网络1350时，其可以通过发送下述信息来开始该处理：该信息足以使得其他多RAT节点1310和1320中的任一个将多RAT节点1330识别为多RAT节点。
在接收到(410)多RAT节点1330的发送时，多RAT节点1220可以存储(415)环境状况(即，认证请求)，评估(420)该请求，并且确定(430)其将与多RAT节点1330建立客户端-服务器关系。多RAT节点1320然后可以经由安全连接(例如，VPN连接)而连接到计算云1340。
一旦多RAT节点1330通过多RAT节点1320具有了到计算云1340的连接，则其可以通知计算1340其想要与计算1340建立独立连接。计算云1340然后可以对多RAT节点1330进行认证，从而腾出网状网络1350中多RAT节点的资源。在该实施例中，在计算云1340已对多RAT节点1330进行了认证之后，其可以向多RAT节点1310和1320指示关于它们将多RAT节点1330添加到网状网络1330中所应该采用的步骤。
(10)解决“隐藏节点”问题
在Wi-Fi通信网络中，存在所谓的“隐藏节点问题”的设计挑战。在Wi-Fi网络中，当接入点在进行发送时，其范围内所有的节点可以听到该发送。该建立具有其优点，因为当其他节点听到网络中有节点在进行发送时，它们不进行发送。当节点没有听到另一广播时，它们使用这个机会来对可以在它们要发送的队列中的任何信息进行发送。这个相同的隐藏节点问题也可以发生在其他无线通信网络中。
图14A示出了“隐藏节点”问题，而图14B示出了用于克服该问题的SON解决方案。在该实施例中，“隐藏节点”问题可以是环境状况。
图14A示出了包含三个Wi-Fi节点1410、1420和1430的小型通信网络。在该通信网络中，节点1420处于节点1410和节点1430二者的通信范围之内。然而，节点1410和节点1430处于彼此的范围之外。换言之，从节点1430的角度来看，节点1410是隐藏的，反之亦然。这是“隐藏节点”问题。这是个问题，因为如果节点1410开始广播，则节点1420将听到该广播，而节点1430将不能听到广播。从节点1430的角度，网络是空闲的，这意味着节点1430可以开始发送。如果来自节点1410和节点1430的发送在时间上重叠，则节点1420将在它们发送重叠期间，不能从二者中任何节点接收任何信息。这将导致丢失数据，这是不期望的。当网状网络变得更大时，这个问题变得更加隐匿。
在本发明的SON实施例中，可以通过共享关于特定网络内的节点的智能来克服隐藏节点问题。在一个实施例中(图14B中所示)，网络可以包括三个多RAT节点1440、1450、1460以及具有SON模块的计算云1470。在该实施例中，多RAT节点1440、1450、和1460中的每个节点将发送足以识别其范围内的邻居的环境状况。例如，多RAT节点1440可以报告其看到多RAT节点1450。多RAT节点1450可以报告其看见多RAT节点1440和1460。并且多RAT节点1460可以报告其看见多RAT节点1450。在接收到(410)这些环境状况之后，计算云1470内的SON模块可以存储(415)并且评估(420)这些环境状况。计算云1470内的SON模块然后可以确定(430)存在隐藏节点问题，并且操作参数应该被更改(435)。
为了克服隐藏节点问题，计算云1470内的SON模块可以通过命令多RAT节点1440或1460之一更改其信道来协调更改(435)操作参数(例如，发送信道)。可替代地，SON模块可以通过删除路由或将路由区分优先级来更改路由表。在替代的实施例中，可以由网状网络内的多RAT节点1440、1450、和1460通过使用分布式智能技术来综合网络中谁看见谁的联合列表来执行该SON模块。一旦发现“隐藏节点”问题，多RAT节点1440、1450、或1460内的SON模块可以具有可以被执行的一组默认的操作参数(例如，更改信道)。
前面的讨论仅仅公开和描述了本发明的示例性实施例。在附加的实施例中，本文所描述的方法可以被存储于计算机可读介质(例如，计算机存储器存储设备、压缩盘(CD)、闪存驱动器、光驱动器，等等)上。另外，计算机可读介质可以被分布在多个服务器的存储器存储设备、多RAT节点、控制器、计算云部件等之间。本领域技术人员将理解，可以在不背离本发明的精神和本质特点的情况下以其他具体形式来实施本发明。例如，无线网络拓扑也可以应用到有线网络、光网络等。可以利用具有相同或相似功能的部件来对本文所描述的设备中的各种部件进行添加、移除或替代。在与本发明的精神一致的情况下，可以从本文所描述的处理中对附图和说明书中所描述的各个步骤进行添加或移除，并且可以以替代的顺序来执行所描述的步骤。因此，本发明的公开旨在为说明性而非对本发明及其权利要求的范围进行限制。本公开(包括对本文的教导的任何容易想到的变体)部分定义了所附权利要求术语的范围。

Claims (12)

1.一种无线通信系统，包括：
第一多无线电接入技术RAT节点，被配置成通过第一无线电接入技术和第二无线电接入技术中的至少一者向一个或多个终端设备提供接入；
第二多RAT节点，被配置成通过至少所述第一无线电接入技术向所述一个或多个终端设备提供接入；以及
自组织网络SON模块，所述SON模块在计算云中被配置成从所述第一多RAT节点和所述第二多RAT节点中的一者接收环境状况，并基于所接收的环境状况而被配置成向所述第一多RAT节点或所述第二多RAT节点发送配置信息以在所述第一多RAT节点或所述第二多RAT节点处造成操作参数的调整，其中，所述环境状况包括隐藏节点的存在性；
其中，所述SON模块还被配置成从SDN控制器接收给所述SON模块的、对操作参数进行更改的命令，所述操作参数包括信道。
2.如权利要求1所述的无线通信系统，其中，所述环境状况还包括：干扰测量、容量测量、频谱效率测量、路由路径、网络拥塞测量、吞吐量测量、延时测量、覆盖间隙、信噪比、服务质量测量、频谱的可用部分、负载均衡测量、无线电承载利用率值、异构网状网络的状态、异构网状网络内的多RAT节点的状态、关于多RAT节点的识别信息、异构网状网络内的有线连接的状态、频率限制、对邻近节点的信号强度测量、或加入异构网状网络的请求。
3.如权利要求1所述的无线通信系统，其中，所述环境状况还包括：多RAT节点识别号码、存储于多RAT节点中的软件的识别号码、安全参数、多RAT节点的位置、多RAT节点的配置证书、操作频率、或切换请求。
4.如权利要求1所述的无线通信系统，其中，所述环境状况还包括：从用户设备到多RAT节点的距离、用户设备的行进方向、用户设备的行进速度、用户设备的信号强度、用户设备的位置、存储于用户设备上的地图应用、或操作信道。
5.如权利要求1所述的无线通信系统，其中，所调整的操作参数还包括以下各项中的一项或多项：功率等级、子信道、频带、子载波频率、频谱分配、接入配置、回传配置、客户端角色、服务器角色、自配置实例、路由路径、IP地址、完全合格的域名、动态主机配置协议地址、网络提供商配置、或异构网状网络内的参与状态。
6.如权利要求1所述的无线通信系统，其中，所述环境状况还包括用来建立异构网状网络的请求，并且所述操作参数还包括动态主机配置协议。
7.如权利要求1所述的无线通信系统，其中，所述环境状况还包括用来加入异构网状网络的请求，并且所述操作参数还包括自配置实例、IP地址、接入配置或回传配置。
8.如权利要求1所述的无线通信系统，其中，所述环境状况还包括异构网状网络内的有线连接的状态，并且所述操作参数还包括回传配置。
9.如权利要求1所述的无线通信系统，其中，所述环境状况还包括容量测量，并且所述操作参数还包括接入配置、回传配置、网络提供商配置、或频带。
10.如权利要求1所述的无线通信系统，其中，所述环境状况还包括容量测量、服务质量测量、或频谱效率测量，并且所述操作参数还包括频带。
11.如权利要求1所述的无线通信系统，其中，所述环境状况还包括异构网状网络内的用户设备的位置测量或信号强度测量，并且所述操作参数还包括子信道、或子频率载波。
12.如权利要求1所述的无线通信系统，其中，所述环境状况还包括第三方环境状况或第三方操作参数。
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