CN107079415A - 基于云的无线网络的自优化和/或改进的方法和装置 - Google Patents

基于云的无线网络的自优化和/或改进的方法和装置 Download PDF

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Abstract

在一些实施例中，装置包括：监测器模块，被配置为监测与无线网络提供者系统的第一网络拓扑相关联的性能指标集合。在第一网络拓扑中，虚拟基带单元的集合服务于远程无线电头的集合。设备包括被配置以在第一时间基于与性能指标集合相关联的至少一个值来检测无线网络提供者系统的运行情况的检测器模块。装置还包括被配置为基于运行情况为虚拟基带单元的集合定义第二网络拓扑的优化模块。优化模块还被配置为向虚拟基带单元池管理器发送信号以在第一时间之后的第二时间配置第二网络拓扑中的无线网络提供者系统。

Description

基于云的无线网络的自优化和/或改进的方法和装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年9月30日提交的、标题为“Methods and Apparatus for SelfOptimization and/or Improvement of a Cloud-Based Wireless Network”的美国临时专利申请序列号62/057,814(代理人案卷号REVB-019/00US 315256-2054)的优先权，其内容通过引用全部并入此文。
背景技术
本文描述的一些实施例通常涉及用于无线网络的系统优化机制，并且，具体地，涉及用于基于云的无线网络中的动态虚拟化和优化的方法和装置。
随着移动用户的数量迅速增加，在降低无线网络的运营商的运行费用的同时，存在对于移动宽带的增长的需求。一些已知的无线网络实现网络优化处理以为无线网络寻找改进的配置并改进性能。这种已知的无线网络一般依赖于远程无线电头(remote radiohead)(“RRH”)与基带单元(“BBU”)之间的静态关系。这种静态优化处理通常不能最有效和智能地使用和定位系统资源，以没有质量恶化地获得最佳覆盖和容量。
因此，存在对于用于实现通过BBU的控制可以动态地改变配置和拓扑以改进无线网络的基于云的系统的方法和装置的需要。
发明内容
在一些实施例中，一种装置包括在无线网络提供者(provider)系统的存储器或处理设备中的至少一个中实现的监测器模块。监测器模块被配置为监测与第一网络拓扑相关联的性能指标的集合。在第一网络拓扑中，虚拟基带单元的集合服务于无线网络提供者系统的远程无线电头的集合。该装置包括可操作地(operatively)耦合到监测器模块的检测器模块。检测器模块被配置为在第一时间基于与该性能指标的集合相关联的至少一个值来检测无线网络提供者系统的运行情况。该装置还包括可操作地耦合到检测器模块的优化模块。优化模块被配置为基于运行情况为虚拟基带单元的集合定义第二网络拓扑。优化模块还被配置为在第一时间之后的第二时间向虚拟基带单元池管理器发送信号以配置第二网络拓扑中的无线网络提供者系统。附图说明
图1A-1B是说明根据实施例的被配置为为无线网络改进或最大化整体网络性能的无线网络提供者系统的示意图。
图2是根据实施例的云网络优化模块的系统框图。
图3A-3B是说明根据实施例的两个前向回传(front haul)部署选项的框图。
图4是说明根据实施例的基于云的无线网络的示意图。
图5是说明根据实施例的优化方法的流程图。
具体实施方式
在一些实施例中，一种装置包括在无线网络提供者系统的存储器或处理设备中的至少一个中实现的监测器模块。监测器模块被配置为监测与第一网络拓扑相关联的性能指标的集合。在第一网络拓扑中，虚拟基带单元的集合服务于无线网络提供者系统的远程无线电头的集合。该装置包括可操作地耦合到监测器模块的检测器模块。检测器模块被配置为在第一时间基于与该性能指标的集合相关联的至少一个值来检测无线网络提供者系统的运行情况。该装置还包括可操作地耦合到检测器模块的优化模块。优化模块被配置为基于运行情况为虚拟基带单元的集合定义第二网络拓扑。优化模块还被配置为在第一时间之后的第二时间向虚拟基带单元池管理器发送信号以配置第二网络拓扑中的无线网络提供者系统。
在一些实施例中，一种装置包括存储器以及可操作地耦合到存储器并被配置为实现监测器模块、检测器模块和优化模块的硬件处理器。监测器模块被配置为监测与无线网络提供者系统相关联的性能指标的集合。无线网络提供者系统包括在第一时间服务于远程无线电头的集合以定义第一网络拓扑的虚拟基带单元的第一集合。检测器模块被配置为当与该性能指标的集合相关联的至少一个值不满足性能标准时，在第一时间定义无线网络提供者系统的运行情况。优化模块被配置为在第一时间之后的第二时间向虚拟基带单元池管理器发送信号，使得虚拟基带单元池管理器使虚拟基带单元的第二集合在第二时间之后服务于该远程无线电头的集合以定义不同于第一网络拓扑的第二网络拓扑。
在一些实施例中，一种方法包括监测与无线网络提供者系统的第一网络拓扑和/或配置相关联的性能指标的集合。第一网络拓扑和/或配置包括服务于无线网络提供者系统的远程无线电头的第一集合的虚拟基带单元的第一集合。该方法还包括在第一时间并且基于与该性能指标的集合相关联的至少一个值定义无线网络提供者系统的第二网络拓扑和/或配置。第二网络拓扑和/或配置包括服务于无线网络提供者系统的远程无线电头的第二集合的虚拟基带单元的第二集合。该方法还包括在第一时间之后的第二时间向虚拟基带单元池管理器发送信号以将无线网络提供者系统从第一网络拓扑和/或配置转变到第二网络拓扑和/或配置。
如本文所使用的，模块可以是例如可操作地耦合的电组件的任何组装(assembly)和/或集合，并且可以包括例如存储器、处理器、电迹线(electric trace)、光连接器、(在硬件中执行的)软件等。
如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代，除非上下文另有明确指示。因此，例如，术语“云网络优化模块”旨在表示单个物理设备或物理设备的组合。
图1A-1B是说明根据实施例的被配置为改善或最大化无线网络102的整体网络性能的无线网络提供者系统100的示意图。无线网络102可以是使得无线通信设备(例如，蜂窝电话、支持Wi-Fi的膝上型计算机、蓝牙设备、移动设备)能够彼此通信的任何网络。在一些实施例中，无线网络102可以使用比如射频(RF)波的无线传输系统来实现和管理。例如，无线网络102可以是使得蜂窝电话能够彼此通信的蜂窝网络。对于另一示例，无线网络102可以是使得支持Wi-Fi的膝上型计算机能够可操作地连接的Wi-Fi网络。在一些实施例中，无线网络102可以是例如无线局域网(WLAN)、无线网状网、无线城域网(MAN)、无线广域网(WAN)、移动设备网络(例如，全球移动通信系统(GSM)网络、个人通信服务(PCS)网络)、无线电接入网络(RAN)、长期演进(LTE)网络、通用移动通信系统(UMTS)网络等的至少一部分。在一些实施例中，无线网络102可以包括许多基站之间的连接(即，回程线路(backhaul))。
如图1A所示，无线网络提供者系统100包括云网络优化模块101、基带单元(“BBU”)池服务器105、位于虚拟BBU主机设备110内的虚拟BBU的集合(例如，虚拟BBU 111、112、以及113)、以及连接到天线160的阵列以用无线网络102发射和接收信号的远程无线电头(“RRH”)的集合(例如，RRHs 151、152、153、154、以及155)。类似地说，天线160可以提供信号和/或连接以定义无线网络102的至少一部分。如本文详细讨论的，无线网络提供者系统100的拓扑和/或配置可以被改变和/或重新配置以基于与无线网络提供者系统100和/或无线网络102相关联的性能指标来优化和/或改进无线网络102的性能。无线网络提供者系统100内的各种组件可以经由有线连接(例如，光纤、以太网等)和/或无线连接而彼此连接。云网络优化模块101和/或BBU池服务器105可以有线或无线地连接到核心或公共网络103(例如，局域网(LAN))。
RRH(例如，RRH 151、152、153、154、以及155)包括数字模拟转换器，并且可以处理由例如开放式基站架构联盟(“OBSAI”)、通用协议无线电接口(“CPRI”)、或其他适当(propriety)数字接口指定的信号。RRH可以将要由天线160的集合发射的信号从一个频率范围转换到另一个频率范围(例如，从基带到射频)。对于要从在RRH处的天线160的集合接收的信号，RRH还被配置为将信号从一个频率范围转换到另一个频率范围(例如，从射频到基带)。在一些实例中，RRH被配置为将要由天线160发送的信号放置和/或调制到载波频率上。类似地，在一些实例中，RRH被配置为从载波频率移除和/或解调从在RRH处的天线160接收的信号。
虚拟BBU(例如，111、112、和113)可以是被配置为实现基站功能的虚拟机。在一些实施例中，虚拟BBU由位于BBU池服务器105中的处理器执行和/或实例化。在一些实施例中，虚拟BBU由位于与BBU池服务器105分离的虚拟BBU主机设备110中的处理器实例化。每个虚拟BBU可以被配置为向一个或多个RRH发送控制信号(或指令)，并且处理从一个或多个RRH接收的数据。在一些实施例中，虚拟BBU可以由中央位置处的单个处理器实例化和/或执行。在其他实施例中，BBU可以跨(cross)许多处理器和/或位置而分布。在一些实施例中，例如，虚拟BBU 111-113可以跨数据中心内的许多服务器被实例化和/或执行。这样当附加处理功率没有被无线网络102的需求使用时，允许物理服务器断电(因此降低功率)。
BBU池服务器105是可以实例化、终止和/或重新配置或重新分配虚拟BBU(例如，111、112、以及113)的计算设备。例如，BBU池服务器105可以具有被配置为执行存储在存储器中的代码以实例化、终止和/或重新配置或重新分配虚拟BBU的存储器(未示出)和处理器(未示出)。BBU池服务器105可以执行从云网络优化模块101接收的指令以实例化和终止虚拟BBU。此外，BBU池服务器105可以执行从云网络优化模块101接收的指令以重新配置、重新分配、和/或重新平衡虚拟BBU 111、112、113与RRH 151-155之间的关系，如本文进一步详细描述的。因此，基于从云网络优化模块101接收的指令，BBU池服务器105可以修改虚拟BBU的网络拓扑。BBU池服务器105在本文中也被称为虚拟基带单元池管理器。
云网络优化模块101可以是被配置为通过实例化新的虚拟BBU、终止现有的虚拟BBU、建立和/或调整虚拟BBU和RRH的在一对一(例如，一个RRH被分配给一个虚拟BBU)和/或一对多(例如，多于一个RRH被分配给一个虚拟BBU)之间的映射来优化或改进无线网络102的性能的任何计算设备或软件模块。在一些实施例中，云网络优化模块101可以是例如计算机设备、服务器设备、应用服务器、移动设备、工作站和/或类似物。云网络优化模块101可以是例如在硬件中执行的硬件和/或软件。例如，云网络优化模块101可以是在BBU池服务器105上执行的软件。云网络优化模块101可以可操作地耦合(例如，直接或间接地)到无线网络102内的设备。云网络优化模块101可以例如经由诸如、例如控制器设备、网络等(图1A中未示出)的一个或许多中间模块和/或设备可操作地耦合到BBU池服务器105。云网络优化模块101可以例如经由诸如、例如光连接(例如，光缆和光连接器)、电连接(例如，电缆和电连接器)、无线连接(例如，无线收发器和天线)等的任何适合的连接机制耦合到无线网络提供者系统100的设备。虽然在图1中作为单个设备示出，在一些布置中，云网络优化模块101的功能可以被分布到跨无线网络提供者系统100的许多设备。
云网络优化模块101可以被配置为执行虚拟化和优化处理或方法以重新配置无线网络提供者系统100的拓扑，以优化或改进无线网络102的性能。这样的虚拟化和优化处理或方法可以被执行以从例如次优性能来改进无线网络102的性能。另外，虚拟化和优化处理可以用于确保虚拟BBU 111-113的可用处理能力被有效地使用并且不被浪费。具体地，云网络优化模块101可以被配置为监测无线网络102并从无线网络102收集或接收功率指示、链路连接信息、吞吐量指示、配置参数和/或关键性能指标(KPI)。基于收集或接收的数据，云网络优化模块101可以被配置为检测无线网络提供者系统100中的一些RRH的覆盖区域中的差的网络性能。此外，云网络优化模块101可以接收每个虚拟BBU 111-113上的负载和/或当前可用处理功率的指示。然后云网络优化模块101可以被配置为确定如何建立或调整虚拟BBU和RRH的映射。基于优化决策，然后云网络优化模块101可以被配置为发送和/或执行指令以实例化新的虚拟BBU、终止现有的虚拟BBU、建立和/或调整虚拟BBU和RRH的在一对一(例如，一个RRH被分配给一个虚拟BBU)和/或一对多(例如，多于一个RRH被分配给一个虚拟BBU)之间的映射。配置修改然后可以在相应的设备处应用。
云网络优化模块101可以基本上实时地定义虚拟BBU 111-113与RRH 151-155之间的静态或动态关系。在其他实例中，虚拟BBU 111-113可以被定义并且静态地与RRH 151-155相关联。在一些实例中，随着无线网络业务(traffic)负载和/或分布改变，云网络优化模块101可以动态和实时地响应于无线网络业务负载和/或分布的改变，重新配置无线网络提供者系统的拓扑。云网络优化模块101可以例如实例化新的虚拟BBU、终止现有的虚拟BBU、建立和/或调整虚拟BBU和RRH的在一对一(例如，一个RRH被分配给一个虚拟BBU)和/或一对多(例如，多于一个RRH被分配给一个虚拟BBU)之间的映射。例如，当网络致密化(densification)由于容量而增加时，可以定义一对一BBU-RRH关联，并且可以向每个虚拟BBU分派足够的资源(例如，BBU处理功率和/或能力)。当无线网络提供系统100扩大(例如，如由RRH 151-155定义的)无线网络102的覆盖区域时，和/或当需要较少的处理功率时，一对多BBU-RRH关联可以被定义以便先前未使用的其他RRH也可以与给定的虚拟BBU相关联以获得更宽的覆盖。此外，如果正在使用更少的BBU处理功率，则可以断电运转虚拟BBU的硬件(例如，服务器)或使其进入休眠状态以降低BBU所使用的功率量。类似地说，服务于RRH151-155的虚拟BBU 111-113的运行可以合并到少数虚拟BBU 111-113上和/或合并到执行虚拟BBU 111-113的更少的服务器上。这种优化允许系统更有效地运行而不浪费资源，同时确保在峰值使用期间提供足够的资源。
在一些实例中，当云网络优化模块101改变无线网络提供者系统100的拓扑(例如，BBU-RRH关联)时，BBU的参数和/或配置(例如，发射功率、小区标识符、许可数量等)也可以被更新。具体地，例如，当无线网络提供者系统100的云网络优化模块101更新BBU-RRH映射(例如，基于增加的网络致密化)时，与BBU和/或RRH相关联的参数和/或配置可以被识别。例如，可以更新发射功率、小区标识符、与BBU相关联的许可数量、和/或其他参数以为新定义的拓扑优化和/或改进网络性能。此外，在一些实例中，当云网络优化模块101改变BBU的参数和/或配置(例如，发射功率、小区标识符、许可数量等)时，无线网络提供者系统100可以被评估和/或改变以提供更好的性能。类似地说，在这种实例中，BBU-RRH映射可以基于和/或作为对BBU的其它配置改变的结果来定义。
针对特定示例，对于体育场附近的无线网络，在不同日子的无线网络业务负载和分布可以是不同的。在体育场中的比赛日，业务负载急剧增加，并且期望为体育场附近的无线网络提供更多的移动宽带。无线网络提供者系统100可以被配置为定义一对一BBU-RRH关联并向每个虚拟BBU分派足够的资源和处理功率。在体育场内的非比赛日，无线网络业务负载减少，并且使用更少的处理功率来处理无线网络业务。另外，可能期望向体育场的相同区域中的居民提供具有足够覆盖的无线网络。无线网络提供者系统100可以被配置为以低处理来终止一些虚拟BBU并且定义一对多BBU-RRH关联。在这种实例中，单个虚拟BBU可以负责和/或处理与许多RRH相关联的无线网络业务。在一些实例中，一对多BBU-RRH关联还可以提供更宽的网络覆盖和/或可以使用更少的硬件处理功率，使得硬件可以被断电或进入休眠状态。在这种实例中，无线网络提供者系统100可以被配置为将之前未使用的其他RRH与虚拟BBU相关联，以为了更宽的网络覆盖的目的而定义一对多BBU-RRH关联。
在一种实例中，云网络优化模块101可以改变由虚拟BBU使用的无线电接入技术(RAT)，并且因此基于网络使用改变由RRH发射或接收的无线电信号。例如，虚拟BBU采用的RAT在特定区域中支持具有第三代(3G)无线电话技术的用户设备。如果云网络优化模块101检测到具有第二代(2G)无线电话技术的用户设备在该特定区域中现在具有更高的普及率(penetration)，则云网络优化模块101可以将虚拟BBU使用的RAT改变为2G，使得RRH发射或接收的无线电信号更好地支持2G用户设备。类似地说，基于需求，由特定BBU使用的RAT可以是改变和/或更新的以更好地支持当前需求。使用更低代的RAT可以增加能够接入网络的设备的数量，因为更高代的RAT通常支持更低代的RAT(例如，3G设备通常也支持2G)。
在一种实例中，例如，四个RRH可以服务于一个区域。只要由四个RRH服务的订户(subscriber)和/或单元的总数小于阈值(例如，小于50)，则可以使用单个BBU来服务所有四个RRH。然而，如果云网络优化模块101接收到订户的总数大于或等于50的指示，则可以向RRH分配附加的BBU。例如，如果该指示指示第一RRH服务于40个订户、第二RRH服务于10个订户、第三RRH服务于3个订户以及第四RRH服务于15个订户，则云网络优化模块101可以启动第二BBU仅服务于第一RRH。换句话说，第一RRH现在仅由第二BBU服务。因为所服务的订户的数量不大于阈值(即，50)，所以第二RRH、第三RRH和第四RRH可以继续由单个BBU服务。如果正由第一RRH服务的业务减少(例如，减少到10个用户)，则可以终止第二BBU，并且第一BBU可以服务这四个RRH。在其他实施例中，可以使用任何其他适合的KPI(例如，带宽)和/或阈值。在其他实施例中，KPI和/或阈值的组合可以用于确定何时重新平衡、实例化和/或终止BBU。
在一些实例中，物理RRH 151-155和BBU池服务器105不是被永久委托(commissioned)用于支持峰值无线网络业务；相反，通过在按需的基础上分配来自BBU池服务器105的虚拟BBU，仅成本有效的RRH 151-155的永久集合部署并连接到虚拟基站。在一些实施例中，虚拟BBU可以经由传输网络(例如，图1B中的前向回传165)连接到RRH集合。
在一些实现方式中，例如，在LTE网络中，云网络优化模块101可以被配置为简化连接地理分布式虚拟eNodeB(Evolved NodeB，演进节点B)的高带宽低延迟X2接口的实现方式。X2接口可以被配置为在承载(host)许多虚拟化的BBU的相同计算框架、机架(chassis)、挂架(rack)、和/或设备内运作。
在一些实现中，云网络优化模块101可以被配置为允许运营商考虑无线网络102内的集中方式，以更好地组合无线网络业务负载管理和无线网络干扰管理。云网络优化模块101可以例如通过联合处理和调度虚拟BBU之间的信号来实现比如协作多点(CoMP)和增强的小区间干扰协调(eICIC)的高级LTE特性。云网络优化模块101可以例如在涉及许多网络技术(UMTS、Wi-Fi、LTE等)以及覆盖共享相同载波的宏小区和微小区的异构网络(HetNets)中实现。
如图1示出，云无线电接入网络(“C-RAN”)100B包括BBU池105B内的虚拟BBU(v-BBU)110B和通过前向回传165B连接的RRH 150B集合。前向回传165B可以是v-BBU 110B与RRH 150B的集合之间的网络、连接和/或连接集合。v-BBU 110B、BBU池105B、以及RRH 150B的集合分别在结构和/或功能上类似于参考图1A示出和描述的虚拟BBU(例如，111、112、以及113)、BBU池服务器105、以及RRH集合(例如，151-155)。在一些实现方式中，虚拟BBU 110B可以经由传输网络(例如，图1B中的前向回传165B)连接到RRH 150B集合。如图1A描述的云网络优化模块101(图1B中未示出)可以在物理上位于或可操作地部署在前向回传165B内，以执行虚拟化和优化处理。在这样的实现方式中，云网络优化模块还可以充当复用器和/或交换机，以确保从RRH 150B接收的信号被发送到适当的和/或相关联的v-BBU 110B。类似地，云网络优化模块可以确保从v-BBU 110B接收的信号被发送到适当的和/或相关联的RRH150B。在一些实现方式中，如图1A描述，云网络优化模块101可以被配置为与前向回传分离以执行虚拟化和优化处理。
注意，关于图1A描述的无线网络提供者系统100的组件和/或设备以及关于图1B描述的C-RAN 100B可以是集中式或分布式。例如，图1A的云网络优化模块101可以在远离BBU池服务器105和/或虚拟BBU容纳(housing)设备110的位置。在这种实例中，云网络优化模块101可以经由网络(图1A中未示出)可操作地耦合到BBU池服务器105和/或BBU容纳设备。类似地，虽然作为在单个虚拟BBU容纳设备110内示出，图1A中示出的虚拟BBU 111-113可以位于不同的位置和/或由不同的设备实例化。例如，第一虚拟BBU可以由第一地理位置中的设备(例如，第一服务器)实例化，并且第二虚拟BBU可以由第二地理位置中的设备(例如，第二服务器)实例化。
图2是根据实施例的云网络优化模块201的系统框图。云网络优化模块201在结构和功能上可以类似于关于图2示出和描述的云网络优化模块101。云网络优化模块201可以耦合到与关于图1示出和描述的无线网络102类似的无线网络(图2中未示出)。如图2示出，云网络优化模块201可以包括处理器280、存储器270、监测器模块210、检测器模块220、优化模块230、虚拟资源配置模块240、和通信接口290。在一些实现方式中，云网络优化模块201可以在单个物理设备内。在一些实现方式中，云网络优化模块101可以是在硬件中执行的硬件或软件。例如，云网络优化模块101可以是在BBU池服务器105上执行的软件。在一些实现方式中，云网络优化模块201可以被包括在许多物理设备(例如，通过网络可操作地耦合)内，其物理设备的每一个可以包括图2中示出的一个或许多模块和/或组件。
云网络优化模块201中的每个模块或组件可以可操作地耦合到每个剩余的模块或组件。云网络优化模块201中的每个模块或组件可以是能够执行与该模块相关联的一个或多个特定功能的硬件和/或(在硬件中存储和/或执行的)软件的任何组合。在一些实现方式中，云网络优化模块201中的模块或组件可以包括例如现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)等。
存储器270可以是例如随机存取存储器(RAM)(例如，动态RAM、静态RAM)、闪存、可移动存储器等等。在一些实施例中，存储器270可以包括例如被配置为(例如，经由通信接口290)执行虚拟化和优化处理和/或一个或多个用于优化或改进无线网络的性能的相关联的方法的数据库、处理、应用、虚拟机、和/或一些其他(在硬件中存储和/或执行的)软件模块或硬件模块。在这样的实现方式中，执行虚拟化和优化处理和/或相关联的方法(例如，比如用于监测器模块210、检测器模块220、优化模块230和/或虚拟资源配置模块240的指令)的指令可以存储在存储器270内并且在处理器280处执行。
通信接口290可以包括和/或被配置为管理云网络优化模块201的一个或许多端口。在一些实例中，例如，通信接口290可以包括一个或多个线卡(line card)，每个线卡可以包括(可操作地)耦合到在无线网络中的设备(例如，BBU池服务器105、基站等)的一个或多个端口。包括在通信接口290中的端口可以是可以与耦合的设备或通过网络来主动通信的任何实体。在一些实施例中，这样的端口不必一定是硬件端口，而是可以是虚拟端口或由软件定义的端口。在一些实施例中，通信接口290与无线网络提供者系统中的设备之间的连接可以实现使用例如光纤信令、电缆、无线连接、或其他适合的连接手段来实现物理层。在一些实施例中，通信接口290可以被配置为，除了其他功能外，接收从无线网络提供者系统收集或接收的数据和/或信息、并向无线网络提供者系统中的设备发送配置修改、命令、和/或指令。
处理器280可以被配置为控制例如通信接口290的运行、将数据写入存储器270以及从存储器270读数据、以及执行存储在存储器270内的指令。处理器280还可以是被配置为控制例如监测器模块210、检测器模块220、优化模块230、和虚拟资源配置模块240的运行，如本文进一步详细描述的。在一些实施例中，监测器模块210、检测器模块220、优化模块230、和虚拟资源配置模块240被存储在存储器270中并由处理器280执行。在一些实施例中，在处理器280的控制下并且基于存储在存储器270内的方法或处理，监测器模块210、检测器模块220、优化模块230、和虚拟资源配置模块240可以被配置为共同执行虚拟化和优化处理以优化或改进无线网络的性能，如本文进一步详细描述的。
监测器模块210可以监测无线网络的性能。具体地，监控模块210可以被配置为从无线网络提供者系统100的RRH 151-155和/或从无线网络102收集或接收数据和/或信息(如图1A示出)。在一些实例中，监测器模块210可以被配置为从与虚拟BBU通信的一个或许多无线通信设备(例如，蜂窝电话)收集或接收观测数据。在这种实例中，可以基于例如在无线通信设备处从虚拟BBU接收的信号或者从无线通信设备发送到虚拟BBU的信号来测量、接收和/或收集观测数据。在一些其他实例中，监测器模块210还可以被配置为从虚拟BBU收集或接收观测数据。另外，在一些实例中，可以在观察窗口中周期性地从无线网络中的BBU和/或无线通信设备收集或接收数据。这种观察窗可以是例如一个小时。
在一些实例中，在监测器模块210处收集或接收的数据可以包括可以用于确定无线网络的性能的指标的集合。该指标的集合可以包括例如准入指标、拥塞指标、性能指标、移动级测量、网络配置参数、网络警报的指示、与虚拟BBU相关联的可用处理功率、与运行中的每个虚拟BBU相关联的负载等等。在一些实施例中，指标可以包括站点相关配置参数、网络相关配置参数、扇区相关配置参数、RF载波相关配置参数、功率指标、吞吐量指标、和/或各种KPI。
站点相关配置参数(每个站点的配置参数)可以包括例如站点的名称、站点的经度、纬度、以及高度等。扇区相关配置参数(每个扇区的配置参数)可以包括例如站点名称、扇区名称、激活(active)/非激活状态、频带、用于扇区的载波数、用于每个载波的服务、站点地平面以上的高度、天线增益(例如，以dBi为单位)、机械下倾(downtilt)、电下倾、总扇区功率(例如，以dBm为单位)等。RF载波相关配置参数(每个RF载波的配置参数)可以包括例如站点名称、扇区名称、载波号、载波RF频率、PN(导频号)偏置、激活设置阈值(active setthreshold)(例如，以dB为单位)、用于载波的最大可用功率(例如以dBm为单位)、导频功率(例如以dBm为单位)、同步功率(例如以dBm为单位)、寻呼功率(例如以dBm为单位)等。
KPI可以包括例如载波、站点、扇区、小区、和/或移动级KPI。小区级KPI可以包括例如小区的发射无线电功率电平值、小区的成功呼叫率(“SCR”)值、与小区相关联的业务统计值、与小区相关联的切换统计值、与小区相关联的掉话率(“DCR”)值、准入指标、拥塞指标等。具体地，载波级KPI可以包括例如年/月/日/时间、站点名称、扇区名称、载波号、总平均发射功率(例如，以dBm为单位)、上行链路总噪声(例如，以dBm为单位)、下行链路/上行链路负载因子(例如，以百分比)、上行链路干扰噪声上升(例如，以dB为单位)、所使用的下行链路/上行链路无线电链路的数量、连接成功率(例如，以百分比)、平均尝试用户数、平均连接用户数、平均使用代码数、切换的比率(例如，以百分比)、连接成功、下行链路/上行链路吞吐量(例如，以kbps为单位)等。
检测器模块220可以检测用于无线网络中的BBU的集合的恶化的运行情况。具体地，检测器模块220可以接收在监测器模块210处收集或接收的观测数据(例如，指标)。基于收集或接收的观测数据，检测器模块220可以检测在某些性能标准中表现出恶化性能的BBU。在一些实例中，检测器模块220可以确定所接收的观察数据是否满足某些性能标准，是否跨越所定义的性能阈值等。
在一些实施例中，一个或多个性能度量可以用于表征无线网络中BBU-RRH对的当前映射性能。这样的性能度量可以包括例如SCR(例如，在临界区域或小区内的观察窗口上的平均值)、掉话率(DCR)、容量(例如，临界区域或小区的吞吐量)、容量增加比率(例如，相对于与该临界区域或小区相关联的初始业务的临界区域或小区的吞吐量的改变)、供应给基站的功率等。
在一些实施例中，检测器模块220可以根据负面或恶化性能事件的频率来监测无线网络的性能。例如，检测器模块220可以被配置为基于从监测器模块210接收的数据，检测具有重复的恶化性能(例如，低SCR)事件的BBU-RRH对。在一些实施例中，检测器模块220还可以接收虚拟BBU的可用处理功率的指标。在这种实施例中，检测器模块220还可以检测和/或识别未充分利用和/或过度利用的虚拟BBU和/或处理资源(例如，执行虚拟BBU的服务器)。
优化模块230可以确定如何重新配置无线网络提供者系统的拓扑和配置。具体地，优化模块230可以确定何时实例化新的虚拟BBU、终止现有的虚拟BBU、建立和/或调整虚拟BBU和RRH的映射(例如在一对一(例如，一个RRH被分配给虚拟BBU)和/或一对多之间(例如，多于一个RRH被分配给虚拟BBU))。具体地，优化模块230可以接收在检测器模块220处收集的恶化的RRH数据(例如，来自在某些性能标准中表现出恶化性能的RRH的数据)。基于接收到的恶化的RRH数据，优化模块230可以确定怎样映射网络以在虚拟BBU和RRH之间建立改进的关系。
虚拟资源配置模块240可以被配置为基于从优化模块230接收的优化数据执行指令以实例化新的虚拟BBU、终止现有的虚拟BBU、建立和/或调整虚拟BBU和RRH的映射(例如在一对一(例如，一个RRH被分配给虚拟BBU)和/或一对多之间(例如，多于一个RRH被分配给虚拟BBU))。
例如，监测器模块210可以从RRH(例如，图1A中的151-155)和/或BBU(例如，图1A中的111-113)收集数据(例如，KPI)以监测无线网络的性能。当区域中的无线网络的致密化增加时(例如，在体育场中的比赛日)，检测器模块220可以基于在监测器模块210接收的观察数据检测在某些性能标准中表现出低性能的特定的(一个或多个)BBU-RRH关联。优化模块230可以接收恶化的数据并且可以确定低性能BBU与四个RRH相关联。类似地说，低性能BBU在1-4BBU-RRH关联中。优化模块230可以指导虚拟资源配置模块240实例化新的虚拟BBU并建立1-1BBU-RRH关联，以改进更低性能的BBU-RRH关联的性能。虚拟资源配置模块240接收并执行来自优化模块230的指令以实例化新的虚拟BBU，以服务于来自较低性能的BBU一个或多个RRH。通信接口290将虚拟化指令发送到BBU池服务器(例如，图1A中的105)以实例化新的虚拟BBU并建立1-1BBU-RRH关联，以改进无线网络的性能。监测器模块210可以继续监测无线网络的性能并且根据需要或期望重复处理。
图3A-3B是示出根据两个实施例说明两个前向回传部署选项的框图。前向回传(例如，如图1B示出的165)可以包括在RRH和虚拟BBU之间承载信令和业务数据的传送网络。前向回传标准可以包括例如通用公共无线电接口(CPRI)和开放基站架构联盟(OBSAI)。前向回传的物理介质可以是光纤、微波、和/或任何其它高带宽技术。
图3A根据实施例示出完全集中前向回传。在一些实施例中，虚拟BBU 310可以支持层1、层2、以及层3业务和信令以及运行和维护(O&M)功能。RRH 350可以是允许运营商在需要时动态地切换无线电接入技术(例如，LTE、UMTS、GSM等)的无线电接入技术(RAT)不可知的(agnostic)。换句话说，如果层1是集中的，通信通知RRH使用哪种层1技术。这增加了灵活性，因为可以使用在RRH处的许多技术(假设能力)，但也增加了带宽使用。完全集中前向回传361可以具有多RAT支持、资源共享、以及用于协作多点(CoMP)传输和接收的足够的架构。因此，完全集中前向回传361可以使用高带宽用于在虚拟BBU和RRH之间传送数字化的L1信号。
图3B根据实施例示出部分集中前向回传。在一些实施例中，虚拟BBU 310B可以被配置为支持层2、层3以及O&M支持，其中层1驻留在RRH 350B级。部分集中前向回传365可能缺乏如完全集中前向回传361的灵活性，但是使用较少的带宽。换句话说，如果层1通信不集中或部分集中，则BBU可以向RRH提供更少的信息，从而减少带宽。在一个实例中，如图3示出的完全集中前向回传361使用的带宽的2％至5％可以由如图3A示出的部分集中前向回传365使用。由于完全集中前向回传361支持层1业务和信令，所以其允许RRH 350是技术无关的，并且不限于特定技术(例如，LTE、GSM等)。然而，部分集中前向回传365不支持层1业务和信令，因此RRH将从BBU接收的信息转换为对某种技术是特定的正确的层1信号。因此，集中前向回传365更专用于特定技术(例如，LTE，GSM等)。
图4是根据实施例说明无线网络的示意图。如图4示出，无线网络可以具有物理独立网络元件475(例如，传统部署的宏小区)和基于云的无线电接入网络岛480的组合。分布式自优化网络元件(“D-SON”)475可以被配置为独立运转；虚拟网络元件，无论是混合和/或集中自优化，可以被配置为在网络级运转。因此，每个基于云的无线电接入网络岛480可以具有连接到服务于宏小区的集中式SON模块471的其自己的自优化网络功能和/或能力。类似地说，集中式/混合式SON模块471可以和与基于云的无线电接入网络岛480相关联的SON功能(例如，可以实例化、重新平衡和/或终止BBU)以及在网络元件上运转的D-SON 475功能通信、控制和/或协作。在一些实施例中，集中式SON模块471还可以包括用于控制基于云的无线电接入网络岛480的虚拟BBU。在其他实施例中，虚拟BBU不包括在集中式SON模块471处，而是包括在可操作地耦合到集中式SON模块471的分离的设备。在一些实施例中，D-SON475可以独立于集中式SON模块471运行。在其他实施例中，分布式SON系统475可以与集中式SON模块471协作，以改进整个网络的运行。在这种实施例中，单个集中式SON模块471可以控制和/或提供信号给传统D-SON网络(例如，具有与RRH并置的BBU)以及网络的基于云的SON部分(例如，基于云的无线电接入网络岛480)。这允许网络在给定时间在网络的一部分中实现这种基于云的SON，而不替换整个网络。
图5是根据实施例示出的用于无线网络中的动态虚拟化和优化的方法500的流程图。优化方法500可以在例如关于图2示出和描述的云网络优化模块的云网络优化模块处执行。云网络优化模块可以包括例如监测器模块、检测器模块、优化模块、和虚拟资源配置模块，这些模块类似于关于图2示出和描述的云网络优化模块201的模块。此外，云网络优化模块可以可操作地耦合到类似于关于图1示出和描述的无线网络102的无线网络。
在502，云网络优化模块监测与服务于无线网络提供者系统的远程无线电头(RRH)集合的虚拟基带单元(BBU)集合的第一网络拓扑相关联的性能指标的集合。该性能指标的集合可以包括例如准入指标、拥塞指标、功率指标、移动级测量、网络配置参数、网络警报的指示、链路连接信息、吞吐量指示、关键性能指标(KPI)、与虚拟BBU相关联的可用处理功率、与运行中的每个虚拟BBU相关联的负载等。
在504，云网络优化模块在第一时间基于与该性能指标的集合相关联的至少一个值来检测无线网络提供者系统的运行情况(condition)。例如，运行情况可以是当与该性能指标的集合相关联的一个值不满足性能标准时的情况。
在506，云网络优化模块基于运行情况为虚拟基带单元的集合定义第二网络拓扑。在第二网络拓扑中，可以有比在服务于相同远程无线电头的集合的第一网络拓扑中的虚拟基带单元更多的虚拟基带单元。在另一实现方式中，可以有比在服务于相同远程无线电头的集合的第一网络拓扑中的虚拟基带单元更少的虚拟基带单元，因此降低虚拟基带单元使用的功率。每个虚拟基带单元和每个远程无线电头之间的关联在第二网络拓扑中可以与第一网络拓扑不同。例如，虚拟BBU和RRH的关联可以是一对一的(例如，一个RRH被分配给虚拟BBU)或一对多(例如，多于一个RRH被分配给虚拟BBU)。
在508，云网络优化模块在第一时间之后的第二时间向虚拟基带单元池管理器发送信号，以重新配置第二网络拓扑中的无线网络提供者系统。例如，虚拟基带单元池管理器可以实例化虚拟基带单元，使得虚拟基带单元被添加到虚拟基带单元的集合、从虚拟基带单元的集合终止虚拟基带单元、或者调整虚拟基带单元的集合到远程无线电头的集合的关联或映射。
这里描述的系统和方法旨在可以由(存储在存储器中和/或在硬件上执行的)软件、硬件、或其组合来进行。硬件模块可以包括例如通用处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、和/或专用集成电路(ASIC)。(在硬件上执行的)软件模块可以用各种软件语言(例如，计算机代码)表示，包括Unix实用程序、C、C++、JavaTM、Ruby、SQL(Structured Query Language，结构化查询语言)、R编程语言/软件环境、Visual BasicTM、以及其他面向对象、过程或、其他编程语言和开发。计算机代码的示例包括但不限于微代码或微指令、比如由编译器产生的机器指令、用于产生网络服务的代码、以及包含由计算机使用解释器执行的高级指令的文件。计算机代码的附加示例包括但不限于控制信号、加密代码、和压缩代码。这里描述的每个设备，例如设备S1、S2、以及S3、节点、服务器和/或交换机等可以包括如上所述的一个或多个处理器。
本文描述的一些实施例涉及具有其上具有用于进行各种计算机实现的运行的指令或计算机代码的非瞬时计算机可读介质(也可以称为非瞬时处理器可读介质或存储器)的设备。计算机可读介质(或处理器可读介质)在其不包括瞬时传播信号本身(例如，在比如空间或电缆的传输介质上承载信息的传播电磁波)的意义上是非瞬时的。介质和计算机代码(也可以称为代码)可以是为特定的一个或多个目的(purpose or purposes)而设计和构造的代码。非瞬时计算机可读介质的示例包括但不限于：比如硬盘、软盘、和磁带的磁存储介质；比如压缩盘/数字视频盘(CD/DVD)、压缩盘-只读存储器(CD-ROM)、和全息设备的光存储介质；比如光盘的磁光存储介质；载波信号处理模块；以及比如专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)、只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)设备的特定配置为存储和执行程序代码的硬件设备。本文描述的其他实施例涉及计算机程序产品，其可以包括例如本文讨论的指令和/或计算机代码。
虽然上文已经描述了各种实施例，但是应当理解，它们仅仅是作为示例而不是限制来呈现的。在上述方法和步骤指示某些事件以某种顺序发生的实例中，可以修改某些步骤的顺序。另外，某些步骤可以在可能时以并行处理同时进行，以及如上所述顺序进行。尽管已经将各种实施例描述为具有具体特性和/或组件的组合，但是其他实施例可能具有来自本文所述的任何实施例的任何特性和/或组件的任何组合或子组合。此外，尽管各种实施例被描述为具有与特定计算设备相关联的特定实体，但是在其他实施例中，不同实体可以与其他和/或不同计算设备相关联。

Claims (21)

1.一种装置，包含：
监测器模块，在无线网络提供者系统的存储器或处理设备中的至少一个中实现，所述监测器模块被配置为监测与虚拟基带单元的集合的第一网络拓扑相关联的多个性能指标，所述虚拟基带单元的集合服务于所述无线网络提供者系统的多个远程无线电头；
检测器模块，可操作地耦合到所述监测器模块，所述检测器模块被配置为在第一时间基于与所述多个性能指标相关联的至少一个值来检测所述无线网络提供者系统的运行情况；以及
优化模块，可操作地耦合到所述检测器模块，所述优化模块被配置为基于所述运行情况为所述虚拟基带单元的集合定义第二网络拓扑，
所述优化模块被配置为在所述第一时间之后的第二时间向虚拟基带单元池管理器发送信号以重新配置所述第二网络拓扑中的所述无线网络提供者系统。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述优化模块被配置为发送所述信号以执行所述第二网络拓扑，使得所述虚拟基带单元池管理器进行以下中的至少一个：
实例化虚拟基带单元，使得所述虚拟基带单元被添加到所述虚拟基带单元的集合，
终止来自所述虚拟基带单元的集合的虚拟基带单元，或
调整所述虚拟基带单元的集合到所述多个远程无线电头的映射。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，来自所述多个远程无线电头的每个远程无线电头与来自所述第二网络拓扑中的所述虚拟基带单元的集合的虚拟基带单元相关联。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，来自所述多个远程无线电头的许多远程无线电头被分配给来自所述第二网络拓扑中的所述虚拟基带单元的集合的单个虚拟基带单元。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个性能指标包括准入指标、拥塞指标、功率指标、移动级测量、网络配置参数、网络警报的指示、链路连接信息、吞吐量指示、或关键性能指标(KPI)中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个性能指标包括准入指标、拥塞指标、成功呼叫率(SCR)、掉话率(DCR)、小区的容量、或者所述小区的容量增加比率中的至少一个，
所述多个性能指标在观察窗上被平均。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，来自所述多个远程无线电头的每个远程无线电头对于无线电接入技术(RAT)是不可知的。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，来自所述多个远程无线电头的每个远程无线电头对于无线电接入技术(RAT)是特定的。
9.一种装置，包含：
存储器；以及
硬件处理器，可操作地耦合到所述存储器并且被配置为实现监测器模块、检测器模块、以及优化模块，
所述监测器模块被配置为监测与无线网络提供者系统相关联的多个性能指标，所述无线网络提供者系统包括虚拟基带单元的第一集合，所述虚拟基带单元的第一集合在第一时间服务于来自多个远程无线电头的远程无线电头的集合以定义第一网络拓扑，
所述检测器模块被配置为在所述第一时间，当与所述多个性能指标相关联的至少一个值不满足性能标准时，定义所述无线网络提供者系统的运行情况，
所述优化模块被配置为在所述第一时间之后的第二时间向虚拟基带单元池管理器发送信号，使得所述虚拟基带单元池管理器使虚拟基带单元的第二集合在所述第二时间之后服务于来自所述多个远程无线电头的所述远程无线电头的集合以定义不同于所述第一网络拓扑的第二网络拓扑。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述虚拟基带单元的第一集合包括比所述虚拟基带单元的第二集合更多数量的虚拟基带单元。
11.根据权利要求9所述的装置，其中，所述虚拟基带单元的第一集合包括比所述虚拟基带单元的第二集合更少数量的虚拟基带单元。
12.根据权利要求9所述的装置，其中：
所述优化模块被配置为在所述第一时间之后的第三时间向所述虚拟基带单元池管理器发送信号，使得所述虚拟基带单元的第一集合和所述虚拟基带单元的第二集合在所述第三时间之后共同服务于所述远程无线电头的集合，所述虚拟基带单元的第二集合与所述虚拟基带单元的第一集合相互排除。
13.根据权利要求9所述的装置，还包括：
所述优化模块被配置为在所述第一时间之后的第三时间向所述虚拟基带单元池管理器发送信号以终止所述虚拟基带单元的第一集合，使得所述虚拟基带单元的第一集合停止服务于所述远程无线电头的集合。
14.根据权利要求9所述的装置，其中，所述多个性能指标包括准入指标、拥塞指标、小区的发射无线电功率电平、小区的成功呼叫率值、小区的业务统计值、小区的掉话率值、平均发射机无线电功率电平、上行链路总噪声值、或下行链路/上行链路负载因子中的至少一个。
15.一种方法，包括：
监测与无线网络提供者系统的第一网络拓扑和配置相关联的多个性能指标，所述第一网络拓扑和配置包括服务于所述无线网络提供者系统的第一多个远程无线电头的虚拟基带单元的第一集合；
在第一时间并且基于与所述多个性能指标相关联的至少一个值定义所述无线网络提供者系统的第二网络拓扑和配置，所述第二网络拓扑和配置包括服务于所述无线网络提供者系统的第二多个远程无线电头的虚拟基带单元的第二集合；以及
在所述第一时间之后的第二时间向虚拟基带单元池管理器发送信号以将所述无线网络提供者系统从所述第一网络拓扑和配置转变到所述第二网络拓扑和配置。
16.根据权利要求15所述的方法，其中：
所述第一多个远程无线电头与所述第二多个远程无线电头相同，
所述虚拟基带单元的第二集合包括所述虚拟基带单元的第一集合和虚拟基带单元的第三集合，以及
所述发送包括发送所述信号以指导所述虚拟基带单元池管理器实例化所述虚拟基带单元的第三集合。
17.根据权利要求15所述的方法，其中：
所述第一多个远程无线电头与所述第二多个远程无线电头相同，
所述虚拟基带单元的第一集合包括所述虚拟基带单元的第二集合和虚拟基带单元的第三集合，以及
所述发送包括发送所述信号以指导所述虚拟基带单元池管理器终止所述虚拟基带单元的第三集合。
18.根据权利要求15所述的方法，其中：
来自所述虚拟基带单元的第一集合的虚拟基带单元服务于在所述第一网络拓扑和配置中的第一远程无线电头而不是第二远程无线电头，以及
来自所述虚拟基带单元的第一集合的所述虚拟基带单元服务于在所述第二网络拓扑和配置中的所述第一远程无线电头和所述第二远程无线电头。
19.根据权利要求15所述的方法，其中：
来自所述虚拟基带单元的第一集合的虚拟基带单元服务于在所述第一网络拓扑和配置中的第一远程无线电头和第二远程无线电头，以及
来自所述虚拟基带单元的第一集合的所述虚拟基带单元服务于在所述第二网络拓扑和配置中的所述第一远程无线电头而不是所述第二远程无线电头。
20.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一多个远程无线电头对于无线电接入技术(RAT)是不可知的。
21.根据权利要求15所述的方法，其中：
来自所述的虚拟基带单元的第一集合的虚拟基带单元服务于所述第一网络拓扑和配置中的多个远程无线电头，以及
来自所述虚拟基带单元的第一集合的所述虚拟基带单元服务于所述第二网络拓扑和配置中的仅一个远程无线电头。
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