CN111247831B - 用于在无线通信系统中改进前传接口的方法和装置 - Google Patents

用于在无线通信系统中改进前传接口的方法和装置 Download PDF

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Abstract

提供用于在无线通信中改进前传接口的方法和装置。在无线电接入网RAN中管理实体之间的前传连接中的切割的装置包括：至少一个处理器，被配置为估计前传连接上的负载；并且根据预定标准在多个前传切片上分割业务量。

Description

用于在无线通信系统中改进前传接口的方法和装置
技术领域
本公开涉及对在无线通信系统中的前传接口的提供和组织的改进。
背景技术
为了满足自部署第四代(4G)通信系统以来对无线数据业务日益增加的要求，已努力开发改进的第五代(5G)或预5G(pre-5G)通信系统。因此，5G或预5G通信系统也被称为“超4G网络”或“后长期演进(LTE)系统”。
5G通信系统被认为是在较高频率(mmWave)频带(例如60GHz频段)中实施的，以便实现较高的数据速率。为了减少无线电波的传播损失并增加传输距离，在5G通信系统中讨论过波束成形、大规模多输入多输出(MIMO)、全尺寸MIMO(FD-MIMO)、阵列天线、模拟波束成形、大规模天线技术。
另外，在5G通信系统中，基于先进小小区、云无线电接入网(RAN)、超密集网络、设备到设备(D2D)通信、无线回程、移动网络、协作通信、协作多点(CoMP)、接收端干扰消除等，针对系统网络改进的开发正在进行中。
在5G系统中，已开发了作为高级编码调制(ACM)的混合频移键控(FSK)和正交幅度调制(FQAM)和滑动窗口叠加编码(SWSC)以及作为高级接入技术的滤波器组多载波(FBMC)、非正交多址访问(NOMA)和稀疏代码多路访问(SCMA)。
发明内容
技术问题
本公开实施例提供在前传(所谓的前传编排器引擎(Fronthaul OrchestratorEngine))处的新颖网络实体。实施例还提供通过利用网络业务量估计、相关分析和智能学习算法来操作前传切片的相关信令和协议。
技术方案
根据本公开，提供一种如在所附权利要求中阐述的装置和方法。从从属权利要求和随后的描述中，本公开的其他特征将是清楚的。
根据本公开各种实施例，提供一种在无线电接入网RAN中管理实体之间的前传连接中的切片的装置。该装置包括：至少一个处理器，被配置为：估计前传连接上的负载；并且根据预定标准在多个前传切片上分割业务量。
根据本公开各种实施例，提供一种在无线电接入网RAN中管理实体之间的前传连接中的切片的方法。该方法包括：估计前传连接上的负载，并且根据预定标准在多个前传切片上分割业务量。
有益技术效果
本公开实施例提供在前传(所谓的前传编排器引擎)处的新颖网络实体。实施例还提供通过利用网络业务量估计、相关分析和智能学习算法来操作前传切片的相关信令和协议。
尽管已经示出和描述了本公开一些优选实施例，但是本领域技术人员将理解：可能进行各种改变和修改而不会脱离如在所附权利要求中限定的本公开的范围。
附图说明
为了更好地理解本公开，并示出可以如何实施本公开的实施例，现在仅以示例的方式参考附图，在附图中：
图1示出示出根据本公开实施例的各种网络实体的样本网络实现；
图2示出根据本公开实施例的消息的典型序列；和
图3示出根据本公开实施例的方法的流程图。
具体实施方式
实施例提供新颖的前传编排器引擎(FOE)，其负责经由优化包含(但不限于)RAN功能分割选项或RAU集群尺寸的许多参数而在任何两个远程(RAU)和集中式(RCC)实体之间对前传中的网络资源进行切片。
已经为新兴和未来的蜂窝网络考虑了无线电接入网(C-RAN)功能的集中化。在C-RAN中，集中式RAN功能位于被称为集中式基带单元(BBU)的实体中，而远程无线电单元(RRU)负责用户设备(UE)和网络(例如，在RF/PHY级别上)之间的无线电接入连接的其余部分。
与更传统的分布式RAN(D-RAN)相比，这种功能分割带来若干优势，包括RRU侧上的加速的网络部署，降低的运营成本(尽管短期内资本支出可能高)，支持更丰富的多节点网络合作和协作(例如在多点协作系统或载波聚合上)和改进的网络性能，特别是在小区边缘处。
为了支持BBU和RRU之间的这种功能分割，已经提出了通用公共无线电接口(CPRI)以支持前传连接，其是BBU和RRU之间的连接。然而，CPRI一般要求严格的高带宽、低延迟、紧密的同步和附加的传输装置，部分原因是其点对点连接范例。
为了解决以上问题，下一代前传接口(NGFI)重新定义远程和集中式单元之间的接口灵活性和网络功能分割。这种接口使得能够在前传带宽上进行统计复用，将接口业务量与某些RF级别属性(例如，天线数量)解耦，并且导致远程单元到集中式单元的连接更加灵活。
与NGFI的最新进展相一致，RRU被划分为多个集群(基于邻近性、集群间干扰足迹(footprint)或其他类似标准)，并且每个集群可能拥有一个被称为远程聚合单元(RAU)的逻辑实体，该逻辑实体可以被物理定位为每个集群的RRU之一的一部分或为分离的单独实体。RAU负责每个集群的无线电资源管理。
因为功能分割可在远程RAU和集中式实体之间动态切换，所以新的集中式实体被定义为无线电云中心(RCC)以传达超越常规BBU的许多功能。
上述灵活的NGFI开启新的网络设计范例，其中集中式单元和远程单元之间的节点连接从点对点或点对多点转换为包括有线和无线解决方案的混合的多对多连接。换句话说，多层共享网络构成前传，其中可以以按需方式动态地调整对在集中式单元和远程单元之间的网络资源的切片。
在RAU和RCC之间的前传处的对网络资源的切片(尤其以动态和灵活方式)可能是复杂的，这是因为它受到多个因素及其不断变化的环境的影响。这样的因素包括RAU侧上的集群(尺寸，如何将它们集群等)、RAU和RCC实体之间的功能分割以及要在前传上预留的网络资源(功率、处理能力、无线电资源、缓冲存储器、要跨多个前传节点选择的路由等)上的解决方案空间的维数(dimensionality)。
结果并且根据新的网络设计范例，适用于在无线电接口上进行简单无线电资源预留的现有解决方案或者完全抽象的端到端网络管理解决方案并不直接适用。因此，本公开的实施例试图解决前传接口场景中的资源管理问题。
图1示出典型实现的表示，包括2个RAU 10，每个RAU包括被布置到集群中的多个单独的基站11。根据本公开的实施例，在RAU和无线电云中心(RCC)20之间插入的是前传编排引擎(FOE)。其操作细节如下。
提出两个操作模式，每个操作模式包括以下某些网络实体。
在线模式：在该操作模式下，前传编排器引擎形成RAU和RCC实体之间的数据平面和控制平面连接两者的一部分，并且相应地遵循以下操作。数据平面连接意味着实际的语音和数据业务量穿过FOE，提供对数据的实时访问并允许FOE有权直接访问数据，使得其能够进行有关负载和业务量的实时计算。
前传负载估计
考虑了以下中的一个或多个：用户数量、业务量简档和用户的服务要求，FOE监视前传上每个RAU-RCC对在上行链路(UL)或下行链路(DL)上到来的数据业务负载。上行链路(UL)是指从RAU朝向RCC的业务，而下行链路(DL)是指从RCC朝向RAU的业务。
RAU-RCC分割优化
根据一个或多个标准，例如确保每个切片包括具有类似服务简档和需求的用户业务量，FOE可以跨多个前传切片(朝向不同的RCC实体)将每个RAU的UL(DL)上的业务量进行分割。
考虑了对应RAU和RCC实体之间的当前负载估计，FOE决定多个参数，诸如功能分割以及每个前传切片的RAU集群的尺寸。例如，针对具有较低负载估计(就带宽/延迟时间要求而言)的前传切片的功能分割可以被从较低层分割(具有较严格的要求)调节到较高层分割(具有较宽松的要求)，如图1中所示。
前传切片间优化
考虑了每个RAU-RCC的业务量和功能分割，FOE优化跨所有前传切片的带宽预留与延迟时间提供之间的关系。
可以以给定的顺序、或者与反馈环并行地(经由在FOE内累积所有信息)或者与反馈环迭代地(经由将网络资源从过多的前传切片逐渐移动到短缺的前传切片，直到满足前传网络中的目标关键性能指标(KPI))执行以上优化步骤。特别地，当用反馈环来执行时，这可以经由强化学习算法来执行。
离线模式：在此操作模式下，FOE不是RAU或RCC实体之间的数据平面连接的一部分，但受益于到这些实体的控制平面连接。换句话说，实际的语音和数据业务不穿过FOE，并且提供额外的信令，作为用于访问此原始信息的代理。
离线模式更适合于下述场景，其中前传和/或对应的FOE作为与RAN分离的独立服务而被操作，并且由于隐私或安全问题而不可能直接访问数据业务。
从操作的角度来看，此操作模式遵循与以上结合在线模式概述的步骤非常类似的步骤，除了在负载估计步骤中，RAU(RCC)实体经由到编排器的控制平面信令而提供对UL(DL)的负载估计度量。类似地，RAU(RCC)实体帮助跨多个切片的每个RAU业务量的分割。
图2示出涉及的各种网络实体——RAU 10、RCC 20和FOE 30——之间的消息传递的图示。RAU和RCC向FOE提供有关数据业务的量的信息(或者直接在联机模式下或者间接在离线模式下)，RAU和RCC然后执行分割优化和切片间优化的步骤，并且向RAU 10和RCC 20提供指令。
图3示出根据本公开的实施例的列出方法中的步骤的流程图。
在步骤S10处，确定用户的数量、业务量简档和服务级别协议。
在步骤S20处，如所描述的，或者在在线模式或者在离线模式下，FOE执行前传负载估计。
在步骤S30处，FOE通过考虑多个参数来优化分割，多个参数包括以下中的一个或多个：功能分割以及每个前传切片的RAU集群的尺寸。
在步骤S40处，考虑了诸如带宽预留与延迟时间提供之类的参数，FOE执行切片间优化。
在步骤S50处，确定是否已经满足与前传接口相关的目标KPI。如果否，则流程返回到步骤S30，并且重复步骤S30和步骤S40，直到获得期望的结果。如上所指出的，步骤S30和S40可以依次执行、如所示地执行或并行执行。优选地，它们作为迭代过程来执行，使得可以连续进行改进。
如果满足KPI，则流程返回到步骤S10，并且下一定义的编排间隔开始。
本公开的实施例还在FOE和网络实体之间的接口上提供信令消息，该网络实体对应于并支持以上提到的操作模式。
例如，FOE/RAU和FOR/RCC之间的控制平面接口用于负载估计信令(在离线模式下)以及向RAU(RCC)实体通知每个前传切片或RAU的功能分割、集群尺寸和预留资源(在离线和在线两个模式下)。
FOE/RAU和FOE/RCC之间的数据平面接口用于负载监视和/或估计(在在线模式下)，并且在需要时跨多个前传切片在UL(DL)上每个RAU业务量的分割(再次在在线模式下)。
本公开的实施例使得能够提供优化的前传接口。使用前传编排引擎和相关联的技术使得能够在在线和离线两个模式下提供解决方案，并且可操作以符合特定的网络规划和运营要求。
根据本公开的实施例的前传编排器引擎使得能够执行前传切片，这在现有技术中未被考虑。前传编排器引擎使得能够在RAN中的任何两个远程(RAU)和集中式(RCC)实体之间进行灵活和动态的前传切片。本公开的实施例允许定义和优化一组全新的信令、协议和功能，对前传架构、性能和标准提供有益的影响。
根据本公开的第一方面，提供有一种装置，该装置可操作以在无线电接入网RAN中管理实体之间的前传连接的切片，该装置可操作以：估计前传连接上的负载；并且根据预定标准在多个前传切片上分割业务量。
在一个实施例中，预定标准涉及多个前传切片中的每一个是否包括具有类似服务简档和要求的用户业务量。
在一个实施例中，该装置进一步可操作以：针对多个前传切片中的每一个，定义功能分割或RAU集群的尺寸。
在一个实施例中，该装置进一步可操作以：通过考虑所涉及的实体之间的业务量和功能分割，跨多个前传切片优化带宽预留与延迟时间。
在一个实施例中，该装置被布置成或者在在线模式下或者在离线模式下操作，其中在在线模式下，该装置形成数据平面和控制平面连接的一部分，并且在离线模式下，该装置仅形成控制平面连接的一部分。
在一个实施例中，在在线模式下，前传连接上的负载的估计利用数据平面连接来监视到来的数据业务量。
在一个实施例中，RAN中的实体包括至少一个无线电接入单元RAU和至少一个无线电云中心RCC。
根据本公开的第二方面，提供有一种在无线电接入网RAN中管理实体之间的前传连接中的切片的方法，包括以下步骤：估计前传连接上的负载；并且根据预定标准在多个前传切片上分割业务量。
在一个实施例中，预定标准涉及多个前传切片中的每一个是否包括具有类似服务简档和要求的用户业务量。
在一个实施例中，该方法进一步包括以下步骤：针对多个前传切片中的每一个，定义功能分割或RAU集群的尺寸。
在一个实施例中，该方法进一步包括以下步骤：通过考虑所涉及的实体之间的业务量和功能分割，跨多个前传切片优化带宽预留与延迟时间。
在一个实施例中，该方法进一步包括以下步骤：或者在在线模式下或者在离线模式下操作，其中在在线模式下，提供数据平面和控制平面连接，并且在离线模式下，仅提供控制平面连接。
在一个实施例中，估计前传连接上的负载的步骤利用数据平面连接来监视到来的数据业务量。
在一个实施例中，RAN中的实体包括至少一个无线电接入单元RAU和至少一个无线电云中心RCC。
可以使用专用的专用硬件来部分或全部地构造本文所述的示例实施例中的至少一些。本文使用的诸如“组件”、“模块”或“单元”之类的术语可以包括但不限于硬件设备，诸如以离散或集成组件形式的电路、现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)，其执行某些任务或提供相关联的功能性。在一些实施例中，所述的元素可以被配置成驻留在有形的、持久的、可寻址的存储介质上，并且可以被配置成在一个或多个处理器上执行。这些功能元件在一些实施例中可以包括例如组件，诸如软件组件、面向对象的软件组件、类组件和任务组件、进程、函数、属性、过程、子例程、程序代码段、驱动器、固件、微码、电路、数据、数据库、数据结构、表、阵列和变量。尽管已经参考本文讨论的组件、模块和单元描述了示例实施例，但是这种功能元件可以被组合成更少的元件或被分离成另外的元件。本文已经描述了可选特征的各种组合，并且应当理解：所述的特征可以以任何合适的组合来进行组合。特别地，任何一个示例实施例的特征可以适当地与任何其他实施例的特征进行组合，除了这种组合是互斥的之外。在整个说明书中，术语“包括”意味着包括指定的一个或多个组件，但是不排除存在其他组件。
注意与本说明书连同本申请同时或在其之前提交的、并且与本说明书一起向公众开放的所有论文和文档，并且所有这种论文和文档的内容都被通过引用并入本文。
在本说明书中公开的所有特征(包括任何所附权利要求、摘要和附图)和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤都可以以任何组合来进行组合，除了其中这种特征和/或步骤中的至少一些是互斥的组合。
除非另有明确说明，否则本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由起到相同、等同或类似目的的替代特征来代替。因而，除非另有明确说明，否则公开的每个特征仅是一系列等同或类似特征的一个示例。
本公开不限于前述一个或多个实施例的细节。本公开扩展到本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的特征的任何新颖的一个或任何新颖的组合，或者扩展到如此公开的任何方法或过程的步骤的任何新颖的一个或任何新颖的组合。

Claims (12)

1.一种在无线电接入网RAN中管理实体之间的前传连接中的切片的装置，所述装置包括：
至少一个处理器，被配置为：
估计在所述前传连接上的负载；
基于估计的负载，针对多个前传切片中的每一个确定功能分割和远程聚合单元RAU集群的尺寸；以及
基于所确定的RAU集群尺寸和所确定的功能分割，对所述多个前传切片执行业务量分割。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述多个前传切片中的每一个包括具有类似服务简档和要求的用户业务量。
3.如权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个处理器还被配置为：通过考虑所涉及的实体之间的所述业务量分割和功能分割，跨所述多个前传切片优化带宽预留与延迟时间。
4.如权利要求1所述的装置，其中，所述装置被布置为或者在在线模式下或者在离线模式下操作，其中，在所述在线模式下，所述装置形成数据平面和控制平面连接的一部分，而在所述离线模式下，所述装置仅形成所述控制平面连接的一部分。
5.如权利要求4所述的装置，其中，在所述在线模式下，所述前传连接上的负载的估计利用所述数据平面连接来监视到来的数据业务量。
6.如权利要求1所述的装置，其中，所述RAN中的实体包括至少一个RAU和至少一个无线电云中心RCC。
7.一种在无线电接入网RAN中管理实体之间的前传连接中的切片的方法，所述方法包括：
估计所述前传连接上的负载；
基于估计的负载，针对多个前传切片中的每一个确定功能分割和远程聚合单元RAU集群的尺寸；以及
基于所确定的RAU集群尺寸和所确定的功能分割，对所述多个前传切片执行业务量分割。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述多个前传切片中的每一个包括具有类似服务简档和要求的用户业务量。
9.如权利要求7所述的方法，还包括：
通过考虑所涉及的实体之间的业务量分割和功能分割，跨所述多个前传切片优化带宽预留与延迟时间。
10.如权利要求7所述的方法，其中，所述方法被配置为或者在在线模式下或者在离线模式下操作，以及
其中，在所述在线模式下，提供数据平面和控制平面连接，而在所述离线模式下，仅提供控制平面连接。
11.如权利要求10所述的方法，其中，在在线模式下，估计在前传连接上的负载的步骤利用所述数据平面连接来监视到来的数据业务量。
12.如权利要求7所述的方法，其中，所述RAN中的实体包括至少一个RAU和至少一个无线电云中心RCC。
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