JP2016527760A - アジャイルクラウド無線アクセスネットワークのためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

ある実施形態においては、クラウド無線アクセスネットワーク(C-RAN)は、第1の複数のアンテナと、複数のアンテナに接続された第1の複数の無線リモートユニット(RRU)とを含む。C-RANはまた、第1の複数のブロードバンド基本ユニット(BBU)と、第1の複数のRRUと第1の複数のBBUとの間で光学的に接続された第1の光スイッチとを含む。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、そのすべてを複製するように参照することにより本明細書に組み込まれている、2013年6月20日に出願した、「System and Method for an Agile Cloud Radio Access Network」と題する、米国特許出願第13/922,683号の優先権を主張する。

本発明は、通信のためのシステムおよび方法に関し、具体的には、アジャイルトラフィック管理を有するクラウド無線アクセスネットワークのためのシステムおよび方法に関する。

新たな広帯域モバイルサービスが出現するとともに急速に採用されるにつれて、セルラサービスに対する需要が急速に増大している。このことは、セル内の帯域幅容量の増大およびセルの密度の拡大を選好することにつながる。基地局の密度は、セルサイズを低減するとともにセル当たりの伝送帯域幅を増大することの両方によって増大し、キャリア当たりのより高い帯域幅のスループットによっておよび各セルサイトにおいて複数のキャリアを使用することによってそれを実現している。

基地局密度におけるこの増大は、アンテナサイトにおける小型で、シンプルで、低電力な無線基地局を選好することにつながる。基地局機能を集中管理してアンテナサイト機能を簡素化してもよい。ある例においては、低遅延、低ジッターのデジタル光学経路を介してアンテナサイトにデジタル送信されるデジタルRFモデム出力の同相(I)および直交(Q)コンポーネントを用いて、無線周波数(RF)送信機および受信機を以外の基地局全体を集中管理する。アンテナサイトにおいて、デジタル/アナログ(D/A)コンバータは、デジタルストリームをIおよびQコンポーネントの信号に変換し、その信号はサイトで生成される発信RFキャリアに変調される。その後、これらのコンポーネントは、伝送を目的として、電力増幅器(PA)を介してアンテナに供給される。逆方向においては、アンテナサイトのRF受信機からの出力を、オーバーサンプリングして、アナログ/デジタルコンバータ(A/D)を使用してデジタル化して、デジタルIおよびQを抽出するために集中管理ロケーションに戻すためにデジタル送信し得る。過度な遅延、ジッター、または伝送経路からのエラーをモデム処理に効率的に押し込んでいるため、光学伝送リンクは、高帯域幅および低い恒常的遅延を有しており、無線タイミングおよびモデム性能に影響を与えること回避している。モデム特性およびRF特性におけるその他の深刻な機能障害が見受けられる場合もある。

他のアクセスネットワークのように無線ネットワークは、時折発生する機器故障だけでなく、トラフィックパターンおよびトラフィック負荷の変化にさらされている。スイッチングを追加することは、アンテナサイトへの接続および容量を再構成する能力を収容することになり得る。しかしながら、スイッチングの追加は、集中管理ロケーションからアンテナサイトへの接続に対して望ましくないレイテンシ(遅延)およびジッターをもたらすことになり得る。遅延は、ユーザ機器からのラウンドトリップ応答のタイミングを変更してしまう影響を有し得る、その結果、最大セルサイズを低減させることになり、その上、モデムの途中で挿入されるジッターがそのモデムにおける主な機能障害を生じさせ得る。

実施形態クラウド無線アクセスネットワーク(C-RAN)は、第1の複数のアンテナと複数のアンテナに接続された第1の複数の無線リモートユニット(RRU)とを含む。C-RANはまた、第1の複数のブロードバンド基本ユニット(BBU)と、第1の複数のRRUと第1の複数のBBUとの間で光学的に接続された第1の光スイッチとを含む。

クラウド無線アクセスネットワーク(C-RAN)内のリンクを調整するための実施形態の方法は、光スイッチによって、複数のRRUのうちの第1の無線リモートユニット(RRU)を複数のBBUのうちの第1のベースバンドユニット(BBU)からリンク切断するステップであって、光スイッチは、第1のRRUと第1のBBUとの間で光学的に接続される、ステップと、光スイッチによって、複数のRRUのうちの第2のRRUを第1のBBUにリンクするステップであって、光スイッチは、第1のBBUと第2のRRUとの間で光学的に接続される、ステップを含む。

クラウド無線アクセスネットワーク(C-RAN)内のリンクを調整するための別の実施形態の方法は、新規マッピングとするために複数のBBUと複数のRRUとの間の旧マッピングを調整することを決定するステップであって、光スイッチは、複数のRRUと複数のBBUとの間で光学的に接続される、ステップと複数のBBUと複数のRRUとの間の新規マッピングを決定するステップとを含む。方法はまた、新規マッピングに従って複数のBBUと複数のRRUとの間の複数のリンクを調整するステップを含む。

前述したことは、以下に記載の発明の詳細な説明をより理解するために本発明の実施形態の特徴をかなり大雑把に概要として述べている。発明の特許請求の範囲の特定事項を形成する発明の実施形態のさらなる特徴および利点を以降に記載していく。記載した概念および特定の実施形態が、修正または本発明の同一の目的を遂行するための他の構造または処理を設計するための基礎として直ちに利用され得ることを当業者は理解すべきである。そのような均等な構成が添付の特許請求の範囲に記載したような発明の精神および範囲を逸脱していないことも当業者は理解されたい。

本発明の理解およびその利点をより完全にするために、ここで、添付の図面とともに参照される説明を以下にする。

クラウド無線アクセスネットワーク(C-RAN)のための実施形態システムを示す図である。 無線伝送前の正確に生成された64QAMについてのジッターおよび位相ノイズを示す図である。 無線伝送および受信後の同一の正確に生成された64QAMについてのジッターおよび位相ノイズを示す図である。 無線伝送前のジッター有り64QAMについてのジッターおよび位相ノイズを示す図である。 無線伝送後の同一のジッター有り64QAMについてのジッターおよび位相ノイズを示す図である。 C-RANのための実施形態システムを示す図である。 C-RANのための実施形態システムを示す図である。 C-RANのための別の実施形態システムを示す図である。 時間帯毎のモバイルネットワーク負荷のグラフを示す図である。 光スイッチング構造を示す図である。 光スイッチングチップを示す図である。 微小電気機械システム(MEMS)光スイッチを示す図である。 別の光スイッチング構造を示す図である。 さらなる光スイッチング構造を示す図である。 C-RANのためのさらなる実施形態システムを示す図である。 C-RANのための別の実施形態システムを示す図である。 C-RANのための別の実施形態システムを示す図である。 C-RANのためのさらなる実施形態システムを示す図である。 C-RANのための別の実施形態システムを示す図である。 C-RANのためのさらなる実施形態システムを示す図である。 無線ネットワークにおける光スイッチングの実施形態の方法を示す図である。 C-RAN内のリンクを調整するための別の実施形態の方法を示す図である。 C-RAN内のリンクを調整するためのさらなる実施形態の方法を示す図である。 C-RAN内のリンクを調整するための別の実施形態の方法を示す図である。 C-RAN内のリンクを調整するためのさらなる実施形態の方法を示す図である。

異なる図の対応する数字および記号は、特に断りのない限り、対応部分を一般的に参照している。図を実施形態の関連状況を明確に示すように記載しているが、必ずしも縮尺どおりに記載していない。

事例的な実施形態の1つまたは複数の実施形態を以下に提供しているが、開示したシステムおよび/または方法を現在既知であるまたは存在している任意の数の技法を使用して実装してもよいことをはじめに理解されたい。開示は、本明細書に図示および記載した例示的な設計および実施形態を含む、事例的な実施形態、図面、および以下に示した技法に少しも限定されるべきではなく、それらの均等物の全範囲とともに添付の特許請求の範囲の範囲内で変更してもよい。

クラウドコンピューティング無線アクセスネットワーク(C-RAN)は、ある種のセルラネットワークである。C-RANは、他のクラウドデータセンタと情報をやりとりする仮想または実際のブロードバンド基本ユニット(BBU)の大型のアレイを含み、広帯域および通信サービスを、サービスのために各セルサイトへルーティングされるマルチサービスデータストリームを無線周波数(RF)変調のデジタル表現に変換することによって、セルラサブスクライバに提供する。図1は、C-RAN100を示している。C-RANのアプローチにおいて、BBUの機能は、アナログへの変換とその後の伝送を目的として、送信機サイトに供給される高帯域幅ビットストリームとして同相(I)および直交(Q)のRFモデム信号のデジタル生成を含んでいる。

無線アクセスネットワーク(RAN)、セルラ無線システムにおいては、機能性をアンテナサイトに共同設置している。しかしながら、C-RANにおいては、ユーザ毎におよびサービス機能毎に、無線制御機能および符号化機能を集中管理している。フィールド設置機能は、アナログRF機能ならびにデジタル/アナログ(D/A)およびアナログ/デジタル(A/D)機能に限定して、デジタルフォーマットされたモデムIおよびQデータをアナログRF機能にリンクしてもよい。また、フィールド機器に対する同期誤差、制御、およびスレーブ運用・管理・運営(OAM)機能はアンテナにある。フィールド搭載型機器を簡素化して、より小型で、より軽量で、より低コストのフィールドユニットを支援している。しかしながら、BBUから無線リモートユニット(RRU)へのアンビリカル伝送リンクは、デジタル化したモデムI、Qコンポーネントを処理しており、ベースバンドデータと比較して桁違いの帯域幅を有している。あるコンポーネントペアは、10〜100Gb/sを占有し、そのため、波長分割多重方式(WDM)システムにおける波長スロット全体を占有し得る。IおよびQコンポーネントについて異なる遅延をもたらす遅延差が生じることを避けるために、例えば、同一の光学キャリアにおいてコンポーネントペアをバイトインターリービングすることによって、コンポーネントペアが一緒になるように維持することが望ましい。

C-RAN100においては、BBU102は、例えば光ファイバといった光学経路130によってRRU132に光学的に接続されている。RAN無線システムにおいては、図1に示した機能は、アンテナサイトに共同設置されている。例えば、BBU102に含まれている機能は、RRUに収容されていてもよい。アンテナサイトに機能性を設置することは、アンテナサイトに対する所要のリンク容量を最小化することになるが、セルラ無線システムの機能性の大部分をアンテナサイトに収納することになる。これらの機能は、アンテナサイトにかなりのサイズ、電力、コスト、および複雑度を増大することになる。それらはまた、複雑な機能ために長い通信経路の原因となる。この問題は、アンテナサイトがより高密度にパッケージ化され、ロケーションの選択がより制約されるにつれて、より大きな問題となる。

BBUはアンテナサイトからリモートにあるため、それらは、都合のよいロケーションにおいてリソースプールを集中管理するように互いに共同設置され得る。共同設置されている場合には、BBU機能を、共通のハードウェアに一緒に実装してもよいし、高性能プロセッサにおいてソフトウェア機能に仮想化してもよい。

C-RAN100において、エンドユーザのシステムに配信されることになるデータは、ユーザのIPアドレスに宛てたトランスミッション・コントロール・プロトコルインターネットプロトコル(TCP/IP)パケットストリームの形式でデータセンタまたはデータネットワークからBBU102に入力される。データストリームは、マッピングブロック104にバッファされ、無線システム全域のフロー制御に容量がある場合にはユーザ宛に転送される。パケットが転送されると、それらはデマルチプレクサ114およびキュー118を通過する。ストリームを、マルチプレクサ120によって無線リンク制御処理ブロック106からのストリームと多重化する。その後、ストリームを、マルチプレクサ124によって多重化する。送信されることになるデータストリームである合成データストリームは、デジタル符号化ブロック110に転送される。

多くの無線システムは、振幅および位相の双方の変調を利用して効率的な符号化スキームを生み出している、64QAM(64レベル(8x8)直交振幅多重方式)などの複雑な変調スキームを使用している。IおよびQコンポーネントを、例えばRFモデム126において、デジタル形式で生成する。デジタルデータ出力は、デジタルIおよびQモデム信号コンポーネントの形式であり、マルチプレクサ128によって無線リンク制御処理ブロック106および無線同期ブロック108からのデータと多重化される。その後、デジタル情報を、電光/光電コンバータ112によって、電気ドメインから光学ドメインに変換する。光データストリームは、光学リンク130を介してRRU132に光学的に送信される。

その後、データは、RRU132によって受信され、ここで、光データストリームは、光電/電光コンバータ134によって光学ドメインから電気ドメインに変換される。電気データストリームは、デジタル復号ブロック136に入力される。データをデマルチプレクサ138によって逆多重化してRRU制御および同期を取り除き、RRU制御および同期情報をRRUスレーブ制御ブロック142およびRRU同期ブロック144に送信する。残りのデジタルIおよびQ情報は、残りのRFモデム機能140に送信され、RFモデム機能140は、I-Q平面に対する実際のRF信号変調を生成するのに必要な残りのデジタル/アナログ機能のみを含んでいる。情報は、RF電力増幅器および受信機フロントエンド146に渡され、そこで互いに90度位相をシフトした2つの同一周波数の中間周波数無線キャリアに変調する平衡変調器に供給される。その後、これらを結合して最終的な無線周波数にアップコンバートし、RF電力増幅器ステージを経由してアンテナ148に供給する。

逆方向では、RRU132は、例えばQAMフォーマットのアップストリーム符号化コンスタレーションに符号化されている、ユーザデバイスからの着信セルラトラフィックを受信する。RRU132は、受信機の中間周波数信号からIおよびQコンポーネントを受信してもよい。IおよびQコンポーネントは、高速A/Dコンバータに供給され、そのデジタルデータが、RRU制御チャネルと多重化され光信号に変換される。あるいは、受信機の中間周波数信号を、オーバーサンプリングして、IおよびQを抽出するためにBBUにデジタル送信する。どちらの例においても、BBUは、変調コンスタレーションについての復号機能を実行する。

光信号を、光学リンク130でBBU102に送信する。受信データを、例えば標準的なーサネットフォーマットの、TCP/IPトラフィックの出力に変換して、データセンタまたはデータネットワークに送信する。これは、モデムコンスタレーションを復号する処理によって行われ、データを抽出し、抽出データをパケット交換ネットワークに渡してもよい。

BBUとRRUとの間の光学リンクは、時間センシティブおよび位相センシティブなデータを搬送する高ビットレートデータストリームを伝送する。データは、ジッターに対して特にセンシティブである。ジッターは、位相ノイズが生じる、信号の遅延についての乱数、疑似乱数、または短期間変調のような乱数である。遅延センシティブな特徴は、無線フロー制御後のモデム符号化機能全体の中段に存在する光学トランスポートに起因する。無線フロー制御はBBUであるため、光学リンク上の遅延はエアインターフェースのラウンドトリップ上の対応可能な遅延を低減してしまい、最大セルサイズおよび/またはセルトラフィックの記録効率に影響を与える。位相感度、特にジッター感度は、IおよびQコンポーネント信号間の差が位相に存在することにより、IおよびQ合成信号における補償されていない位相エラーはクロストークとして解釈されシステムマージンの崩壊を引き起こしてしまうという事実に起因している。

図2は、無線伝送前の正確に生成された64QAMコンスタレーションである、コンスタレーション150を示している。図3は、正確に生成された64QAMコンスタレーションの無線伝送後の受信状態であるコンスタレーション160を示している。リンクロスおよび受信機の処理が、復元後のコンスタレーションにノイズを付加してしまっており、決定閾値マージンを低減させている。図4は、無線伝送前に現れ得る、BBUとRRUとの間のアンビリカル光学伝送システムによりさらにジッターの影響を受けている64QAMコンスタレーションである、コンスタレーション170を示しおり、図5は、無線リンクロスおよび干渉ならびに受信機ノイズの影響を含む、無線伝送および受信後の同一のジッター有り64QAMコンスタレーションである、コンスタレーション180を示している。これらの64QAMコンスタレーションは、対応する決定マージン156および158をそれぞれ備えた決定閾値152および154を有している。位相ノイズは、データを復元する受信機の能力を低下させる。その影響は、コンスタレーションレベルの間隔がより近接しているため64QAMと比較して256QAMではさらに大きなものとなるが、16QAMではより少なくなる。

固定位相シフトによって生じる固定遅延は、コンスタレーションの基準点がデジタル化したIおよびQコンポーネントと同一の量だけ遅延しているので、データを復元することに関連して補償され得る。しかしながら、ジッターがある場合には、位相ノイズは時間変化するため、そのどちらとも同一ではなくなる。したがって、BBUとRRUとの間の光学リンクにおけるジッターを最小化することが望ましい。また、許容し得るラウンドトリップ無線時間遅延を減らし、無線セルの最大半径を潜在的に低減してしまうので、BBUは連結した無線時間および光学遅延を見込んでいるので、BBU-RRUリンクを経由することによる伝送遅延を最小化することが望ましい。

BBUとRRUとの間のリンクは、オーバーヘッドチャネルがプラスされたデジタル化したIおよびQコンポーネントを搬送する。これらのIおよびQコンポーネントは、ベースバンドTCP/IPデータより高いデジタル帯域幅となる。

図6は、C-RAN190を示している。BBU194は、アンテナサイトのアンテナ196に接続されている、RRU198に直接接続されている。BBUとRRUとの一対一のマッピングを示している。しかしながら、図示した別個のBBUは、機能上のBBUを示しており、物理的に別個のBBUであるわけではない。1個のBBUは、一般的には、1個のRRUをサポートする機能性を有している。しかしながら、BBUが別個のデバイスであってもよいが、それらを、例として、複数の仮想デバイスとして、1つの物理デバイスに結合してもよい。ある例においては、BBUが1つの単一のユニット内に存在する。別の例においては、各BBUは別個のユニットである。あるいは、いくつかのBBUは物理ユニットを構成する。BBU194は、ネットワークデータスイッチ192に接続されている。

低遅延低ジッター光学リンク199は、BBU194をRRU198に接続する。BBUとRRUとの間の固定的な関連付けが存在している。RRUは、アンテナサイト周辺にクラスタ化される。アンテナサイトは、アンテナサイトのピークトラフィック需要を満たすために1つまたは複数のアンテナ196および十分なRRU198を有している。C-RAN190におけるRRUとBBUとの間の固定的な関連付けにより、すべてのアンテナサイトのピークトラフィックを同時に処理するのに十分なBBUが存在することになる。しかしながら、すべてのアンテナサイトが同時にピークトラフィックとなるような可能性は低い。

基地局は、協調様式で他の基地局と共に稼動する。C-RAN100においては、光学リンク199は、専用の光学経路を用いた専用ファイバまたはファイバ上の専用の光学波長であり、遅延を最小化している。このような厳格な有線ポイント・ツー・ポイントリンクは、1個のRRUを1個のBBUと関連付ける。このことは、余計なプロビジョニングおよびネットワークフレキシビリティの欠如の原因となる。

余剰プロビジョニングは、RRUがボルトネックとなることを避けようとすることに端を発する。アンテナサイトのRRUは、そのアンテナサイトのロケーションのピークトラフィックを処理する。RRUはアンテナに静的に搭載されているので、RRUは、すべてのセルサイトのロケーションのピークトラフィックを同時に提供する容量を有している。BBUとRRUとの一対一のリンクにより、BBUはまた、余分にプロビジョニングされることになる。所与のサイトにおけるオフピークトラフィックの期間中に、そのサイトのすべてのRRUがアクティブである必要はない。しかしながら、RRUとの固定的な関連付けを有している、BBUは、配置転換することができない。

しかしながら、ピークトラフィックは、一般的に、いずれの場所においても同時に発生しない。例えば、商業エリアと住宅エリアとは、異なるピークトラフィック時間帯を有している。商業エリアにおいては、ピークトラフィックは、平日の朝方および昼に発生し、通常はランチタイム中は減り、夕方および週末にはさらにより少ないトラフィックとなる。住宅エリアにおいては、トラフィックパターンは、夕方近くおよび夕方にピークになり、週末に高トラフィックレベルとなりやすい。広範囲なエンターテインメントがある、または夜に活動が活発になる、エリアは、活動状況において深夜にスパイクを有することになり得る。加えて、スポーツイベント、エンターテインメントイベント、事故、災害、およびデモなどといった様々なイベントが、異常なトラフィック負荷またはホットスポットのトリガとなることを生じさせ得る。

C-RANネットワーク内のフレキシビリティが望まれる。フレキシブルなネットワークにおいては、いくつかのRRUは、その隣接エリアにいるユーザに対するサービスカバレッジのロスを生じることなく、低トラフィック区間中は切断され得る。同一のアンテナサイトの他のRRUは、継続してカバレッジを提供し得る。また、アンテナおよび関連したBBUを含むアンテナサイト全体をシャットダウンし、その一方で隣接アンテナサイトのRRUがそれらのサービスエリアを拡張してシャットダウンされたアンテナサイトによってこれまでカバーされていたサービスエリアをカバーしてもよい。表1は、C-RANネットワークのフレキシビリティが有益である、いくつかの状況を示している。

図7は、C-RAN220を示している。C-RAN190のように、ネットワークエッジデータスイッチ222はBBU224に接続されている。RRU232は、アンテナサイトにあるアンテナ228に関連付けられている。アンテナサイトは、サービスエリア230を有している。しかしながら、BBU224とRRU232との間に光スイッチ226が接続されている。光スイッチ226は、他の光学ストリームを妨害することなく任意のBBUを任意のRRUに非ブロッキング様式で接続することができるように、全体に接続されている。光スイッチ226は、その光スイッチを経由して光学経路を介して伝搬する光の速度が有限であることから生じる低遅延を有している。光学リンク236が、BBU224と光スイッチ226とを光学的に接続している一方で、光学リンク234が、光スイッチ226とRRU232とを光学的に接続している。

BBU224とRRU232とのマッピングが、光スイッチ226により、フレキシブルとなっている。アンテナサイトのトラフィックは時間とともに変化するので、特定のアンテナサイトのトラフィックが軽い場合は、いくつかのRRU、およびその関連したBBUは、サービスから外されてもよい。スイッチオフしたRRUを他のロケーションに配置転換することは、それらがアンテナサイトに位置しているので、できない。しかしながら、スイッチオフしたBBUは、光スイッチ226を調整することによって他のアンテナサイトのRRUに接続することができる。したがって、サービスピークトラフィック時に同時にすべてのアンテナサイトにサービスを提供するほど十分なBBUを必要としない。適切なBBUレベルが、任意の特定の時間の総ピークトラフィックに対する十分なカバレッジを提供する。

例えば、特定の商業サイトは、業務時間の間は10個のRRUを必要とし、夕方および週末の間は5個のRRUを必要とする。一方、特定の住宅サイトは、夕方および週末の間は12個のRRUを必要とし、業務時間の間は3個のRRUを必要とする。このトラフィック容量をサポートするC-RANネットワークでは、12+10=22個のRRUが必要となる。従来のC-RANネットワークにおいては、22個のBBUも必要となる。しかしながら、光スイッチを有するC-RANネットワークは、業務時間の間は10+3=13個のBBUが必要であり、夕方および週末の間は5+12=17個のBBUが必要となる。この状況においては、17個のBBUが使用され得るので、5つほどBBUの数を低減している。

C-RAN220は、BBUの数の低減を示している。この例においては、いくつかのアンテナサイトが夕方および週末にピークトラフィックとなる住宅エリアにあり、いくつかのアンテナサイトが日中に重度のトラフィックおよび夕方および週末に低トラフィックとなる商業エリアにある、と仮定している。商業エリアにあるRRUを供給しているBBUは、夕方および週末には住宅エリアにあるRRUに再接続され、平日の朝方には商業サイトに戻されてもよい。そのため、BBUは、RRUにより経済的にプロビジョニングされ、両方のサービスエリアにおいてそのトラフィックピークを満たすことを可能としている。

図8は、C-RAN260を示している。C-RAN260は、BBU264に接続されたネットワークエッジスイッチ262を含んでいる。光スイッチ266は、アンテナサイトを形成するアンテナ270、278、286、および294に関連付けられたRRU272とBBU264との間で光学的に接続されている。はじめに、アンテナ270がサービスエリア268を有し、アンテナ278がサービスエリア276を有し、アンテナ286がサービスエリア282を有し、アンテナ294がサービスエリア292を有している。

軽いトラフィック時間帯には、隣接アンテナサイトによって提供されるカバレッジを用いて、あるアンテナサイト全体をシャットダウンしてもよい。例えば、アンテナ278およびその関連したRRUをシャットダウンする。補償をするために、アンテナ286は、カバレッジ内で隙間がなくなるようにそのサービスエリアを増大する。ある例においては、適応アンテナを用いてビームフォーミングすることによってさらなるカバレッジを提供する。あるいは、モデム特性を効率性は低いが堅牢な符号化に変更する。例えば、256QAMから16QAMに移行してもよい。このようにスループットを低減しても、真夜中などの低トラフィック時には問題にはなり得ない。アンテナサイトの電源を切ることは、エネルギーコストを節約することにつながる。

図9は、1日を通して時間ごとにオフィスエリアおよび住宅エリアにおける付加の例を示したグラフ300を示している。バー302は、オフィスエリアのトラフィックを示しており、バー304は、住宅エリアのトラフィックを示している。この例においては、ネットワーク容量の24%を配置転換することができており、固定C-RANと比較してBBU容量において21%の節約となっている。BBU計上におけるこの節約は、以下のように導出される。オフィスエリアは39のピーク需要がある一方で、住宅エリアは24ユニットのピーク需要がある。固定C-RANを使用していれば、必要となる総容量は39+24=63ユニットである。しかしながら、オフィスおよび住宅の需要に対するピーク容量は、13ユニットの節約となる、およそ50ユニットである。これは、13/63=21%の節約となる。15ユニット、またはネットワーク容量のおよそ24%を、配置転換する必要がある。必要としない場合には未使用のBBUの電源を切ってもよく、省電力につながる。

容量の移行は、比較的スローまたは少々スローである。突発的な災害状況などの計画外のイベントがもたらしたトラフィック変化でさえ、ピークまでに高めるのに数ミリ秒またはマイクロ秒ではなく数十秒または分の時間を要する。また、再構成は、他のネットワーク変化を必要とする。したがって、C-RAN内の光スイッチは、数ナノ秒というよりむしろ数ミリ秒または数十ミリ秒でスイッチングし得る「スロー」光スイッチであってもよい。光スイッチは、一度接続されれば、可能な限り小さいジッターまたは光学遅延を有する優れた光学接続を有するはずである。MEMSスイッチなどの、低偏波モード分散(PMD)を用いた透過的光スイッチに関しては、ジッターが生じる処理が存在していない。微小電気機械(MEMS)スイッチなどの低ロス光スイッチを使用してもよい。MEMSスイッチは、数十ミリ秒のスイッチング時間で、その接続された光学経路に関して優れた光学特性およびスイッチ型光学経路間の優れた分離を有している。あるいは、シリコン光集積回路などの他の光スイッチを使用してもよい。

C-RAN内の光スイッチは、例えば、BBU-RRUリンクがWDMグリッド上にない場合には、ファイバ間レベルで動作し得る。あるいは、WDMを使用している場合には、光スイッチは個々の波長レベルで動作し得る。ある例においては、光スイッチは光集積回路である。光集積回路は、シリコン導波管、リン化インジウム導波管、シリカ導波管、または別の光スイッチング技術を含んでいてもよい。別の例においては、MEMS光スイッチを使用している。小型の光学スイッチを、ファイバ間スイッチを構成するために使用してもよい。あるいは、1つのファブリック内で複数の波長プレーンを操作する大型の光学スイッチを、高密度WDM(DWDM)の活用のための波長プレーンスイッチのために使用してもよい。

CLOSスイッチなどのマルチステージスイッチは、直列したステージ内の複数のスイッチング要素を並列に使用して、ステージ間で相互接続している複雑な連結パターンを有する、より大型のブロッキング、条件付き非ブロッキング、または完全非ブロッキングのファブリックを構成する。非ブロッキングマルチステージファブリックは、中間ステージにおいて、ある程度の、例えばnから2n-1への拡張を使用しており、ここで、nは、各入力ステージスイッチモジュールの入力のポートの数である。

図10は、16x16の光スイッチで組み立てられている3ステージのCLOSスイッチである、CLOSスイッチ440を示している。CLOSスイッチ440は、XxYスイッチである入力ステージファブリック442に供給される入力441を含む。接続186の連結パターンは、入力ステージファブリック442と、ZxZスイッチである中間ステージファブリック444とを接続している。X、Y、およびZは正の整数である。また、接続187の連結パターンは、中間ステージファブリック444と、YxXスイッチである出力ステージファブリック446とを接続して、各ステージのすべてのファブリックを同様にスイッチの次ステージのすべてのファブリックに接続している。出力ステージファブリック446は、出力447をもたらす。4個の入力ステージファブリック442、中間ステージファブリック444、および出力ステージファブリック446を図示しているが、より少ないまたはより多くのステージまたはステージ当たりのファブリックを使用してもよい。ある例においては、異なる数の中間ステージファブリック444を有する、同一の数の入力ステージファブリック442および出力ステージファブリック446が存在しており、この場合、Zは入力ステージの数をY倍したものを中間ステージの数で割ったものに等しい。CLOSスイッチ440の有効ポート数は、Xを乗算した入力ステージファブリックの数xXを乗算した出力ステージファブリックの数に等しい。ある例においては、Yは2X-1に等しく、CLOSスイッチ440は非ブロッキングである。別の例においては、XはYに等しく、CLOSスイッチ440は条件付き非ブロッキングである。既存の回路を、いくつかの新規経路を除去するために配置する必要があり得る。非ブロッキングスイッチは、他の入力または出力についてのトラフィック構成に関係なく任意の組合せでN個の入力をN個の出力に接続するスイッチである。直列した2個の入力ステージと直列した2個の出力ステージを用いて、同様の構造をより大型のファブリックの5個のステージで構成し得る。

図11は、ソリッドステート光スイッチ422を示している。ソリッドステート光スイッチ422を、入力ステージファブリック442、中間ステージファブリック444、および出力ステージファブリック446のファブリックのために使用してもよい。ある例においては、ソリッドステート光スイッチ422は、非ブロッキングのリン化インジウムまたはシリコンソリッドステートのモノリシックまたはハイブリッドのスイッチクロスポイントアレイである。ソリッドステート光スイッチ422は、入力434および出力436を含む。8個の入力434および8個の出力436を図示しているが、より多くのまたはより少ない入力および出力を使用してもよい。また、ソリッドステート光スイッチ422は、アクティブ垂直カプラ(AVC)426およびパッシブ導波管424を含む。AVC426は、入力ラインおよび出力ライン互いに交わっているクロスポイントで垂直カプリングを用いて半導体光学増幅器(SOA)を接続することによって構成されている。電流をSOAに流すと、透明になり、ゲインを示して、垂直カプラによってSOAに接続された入力ラインの信号を増幅し、第2の垂直カプラを経由して接続されている場合には出力ラインに発光する。SOAに電流を流さなければ、光学ゲインを有さない不透明なままであり、光は入力導波管に残存し、次のクロスポイントに伝搬する。

光学増幅器432は、出力436にある。光学増幅器432は、ソリッドステート光スイッチ422の光学機能障害の光学的ロス成分を低減する。

ソリッドステート光スイッチ422は、ネットワーク管理制御下で動作する、スイッチノードコントローラ428によって制御される。また、スイッチノードコントローラ428は、制御メッセージおよびネットワーク管理部からのクロス接続要求を受信する、ネットワーク制御通信インターフェース430によって制御される。

ある例においては、MEMSスイッチを、C-RAN内の光スイッチングのために使用してもよい。図12は、MEMS光スイッチ470を示している。MEMS光スイッチ470は、より大型で、より高価であり、ソリッドステート光スイッチ422よりスローにスイッチングする。MEMS光スイッチ470のスイッチング速度は、かなり下の10msからほぼ100msとなり得る。このスロースイッチング速度は多くの応用では遅すぎるが、C-RAN内の光スイッチは高速なスイッチング速度を有することを必要としていない。また、MEMS光スイッチ470は、低ロス、実質的にクロストークまたは非線形性が存在しないこと、およびマルチキャリア光信号を処理する能力を含む、優れた光学性能を有している。ある例においては、MEMS光スイッチ470を単独で使用する。別の例においては、MEMS光スイッチ470を、CLOSスイッチ440または別の3個のステージファブリック内で使用する。これは、50,000x50,000またはそれ以上のファイバの非ブロッキングスイッチを可能にし得る。光学増幅器を、ファイバを通ってきた際の光学的ロスを部分的に補償するとともにMEMSスイッチの光学的ロスを補償するためにMEMS光スイッチ470で使用してもよい。

MEMS光スイッチ470は、可動型ミラープレーン474および476を含む。光は、例えば光ファイバから、ビームコリメータ472を介して入力され、可動型ミラープレーン474に入射する。可動型ミラープレーン474は、光が可動型ミラープレーン476の適切なミラーに入射させるような2つのプレーンにおける角度に調整される。可動型ミラープレーン476のミラーは、特定の出力ポートに関連付けられている。これらのミラーはまた、適切な出力ポートに接続させるような2つのプレーンにおける角度に調整される。その後、光は、例えば光ファイバに接続されている、ビームデコリメータ478から出て行く。

ある例においては、MEMSスイッチをCLOSスイッチ440などのマルチステージスイッチとして配置している。3つのステージ非ブロッキングMEMSベースのCLOSスイッチは、320x320のMEMSスイッチングモジュールを使用して、拡張型非ブロッキング構造ではおよそ50,000の波長、また非拡張型条件付きブロッキング構造では100,000の波長の容量を提供し得る。以下の表2は、非ブロッキングスイッチに関する1:2の拡張の場合のMEMS光スイッチを用いた構成モデルの様々なサイズに関する最大スイッチファブリックサイズのスケーリングを示している。非常に高いポート容量およびスループットが利用可能である。

別の例においては、3D MEMSスイッチをマルチプレーンスイッチとして配置している。マルチプレーンスイッチは、スイッチングされたトランスポートレイヤがDWDMフォーマットであり、所与の波長の光学キャリアが同一の波長を受け取る他のポートに、または追加、削除もしくは波長コンバージョンポートに、接続されるだけであり得る、という事実に基づいている。これは、スイッチを、存在する波長と同数のより小型のファブリックから構成することが可能になる。DWDMを使用すれば、40または80の波長が存在し得るので、40または80個のより小型のスイッチが1つの大型のファブリックの仕事をこなすことを可能にする。

図13は、マルチプレーンスイッチングのための光スイッチング構造490を示している。光スイッチング構造490は、入力502に接続されたWDMデマルチプレクサ500と出力508に接続されたWDMマルチプレクサ504とを有している。また、出力508には、光学的ロスを低減するために光学増幅器432が存在している。領域492、494、496、および498は、異なる波長をスイッチングする。光スイッチング構造は、非常に大型のファブリックを必要とする単一のファブリックWDM光スイッチである。例えば、32本のファイバでファイバ当たり80の波長のスイッチは、2560x2560ポートのファブリックが必要となる。そのようなファブリックは、すべてのクロスポイント接続を使用し得るわけではないので、非効率である。

図14はまた、マルチプレーンスイッチングのための光スイッチング構造520を示している。同様の波長の入力および出力を一つにグループ化し、光スイッチングファブリックにゾーン528、ゾーン526、およびゾーン524などのゾーンを作成する。これらのゾーンは自己完結型であり、ゾーンへの正当な接続がファブリック内の他のいずれからも生じていないため、未使用のクロスポイントは除去され、各ゾーンは、独立型のより小型のスイッチングファブリックとなる。このことは、単一の大型のスイッチングファブリックをN個のより小型のファブリックに変換することを容易にし、ここで、Nはファイバ当たりの波長の数である。これらのより小型のファブリックは、より大型のファブリックの1/Nサイズとなる。例えば、32本のファイバおよびファイバ当たり80の波長、且つ2560x2560ポートのファブリックでは、80個の32x32ポートのファブリックが存在することになる。また、光学増幅器432を使用して、スイッチ、WDMデマルチプレクサ、およびWDMマルチプレクサのロスを補償している。

以下の表3は、WDM波長数とMEMSスイッチサイズとに応じた、DWDMの活用においてプレーン間の接続性が存在しない場合のマルチプレーンスイッチの容量を示している。320x320ポートおよび80の波長を有するMEMSスイッチングモジュールでは、最大25,600x25,600のプレーンベースのスイッチが作成され得る。追加/削除および波長コンバージョンでは、これは、およそ17,000x17,000ポートに低減される。

マルチステージスイッチは、DWDM構造を前提としていないので、マルチプレーンスイッチより一般的である。しかしながら、マルチプレーンスイッチは、3個のスイッチングステージの代わりに1個のスイッチングステージを有することになるので、マルチステージスイッチより少ない光学的ロスとなる。また、マルチプレーンスイッチは、直接アドレス可能であり、1/3から1/4のクロスポイントリソースを使用する。

図15は、C-RAN260に類似している、C-RAN310を示している。はじめに、アンテナ278がサービスエリア336を有し、アンテナ286がサービスエリア282を有し、アンテナ270がサービスエリア268を有している。アンテナ286のカバレッジをサービスエリア282からサービスエリア284へと拡張し、アンテナ270に関するサービスエリアをサービスエリア268からサービスエリア330へと拡張することで、アンテナ286および270がアンテナ278によってカバーされていたエリアをカバーしている。そのため、アンテナ278の電源を切ることを補償している。

加えて、C-RAN310は、BBU-RRUマッピングのリアルタイム適応制御のための例示的なアクティブ制御機構を示している。この制御機構は、時間帯でプログラム化されたマッピングへの対応、不測のまたは予測されたトラフィックホットスポットへの対応、トラフィックパターンを変更する適応対応を容易にする。また、制御機構は、不必要なBBU、RRU、および/もしくはアンテナサイトのシャットダウン、またはBBU、RRU、もしくは他の機器の故障、または施設の故障に応じてBBUSおよび/もしくはRRUを再構成することを容易にし得る。

BBU264は、サービスレベル管理、トラフィックフロー管理、エンドユーザデバイスと特定のセルサイト(RRU)との関連付けなどのすべてを既に提供している。同様に、それらは、その平均およびピークリアルタイムトラフィック負荷およびそのRRUにアタッチされている無線ユーザデバイスの数を測定する能力を既に有し得る。この情報は、ユーザフロー当たりのアクティブ状態およびBBUへの入力全体に対するアクティブトラフィックパケットの容量に由来する。

図15に示したシステム310においては、BBU264は、それらの現在測定したトラフィック負荷レベルをトラフィックマッピングブロック314に供給する。その後、トラフィックマッピングブロック314は、現在または最近のトラフィック負荷、すなわち、それらに関連したRRUまたはアンテナサイトの負荷に関して、BBUからデータを収集する。これは、システム広域スナップショットとして、またはサービスBBUでスキャンすることによって、行われ、設定された時間間隔で最後の収集からその平均またはピークトラフィックデータを順々に収集してもよい。セットアップ時間間隔は数秒から数分であってもよい。BBU264をそのトラフィック負荷に基づいて順番にランク付けする。例えば、BBU264は、その容量限界に迫る、例えば第1の閾値を上回る、稼動をしているBBUと、非常に低負荷で、例えば第2の閾値を下回る、稼動しているBBUと、中間負荷、例えば第1の閾値と第2の閾値との間、で稼動しているBBUとに分類されてもよい。別の例においては、BBUを、各間隔またはいくつかの間隔にわたる各BBUの時間履歴おけるトラフィック負荷によってランク付けしてもよい。これは、負荷条件の変更および繰り返しパターンを決定するのに有効であり得る。例として、複数の24時間の期間にわたる観測を行い、平日または週末の間の任意の特定の瞬間の近似トラフィックレベルの予測が可能となり、時間帯トラフィック予想およびその予想への計画対応ができるようになる。あるいは、いくつかのサンプルを測定したトラフィックレベルのうちの最大変化を示すBBUのリストを生成してもよい。最高負荷のBBUおよび関連したRRUは、補強が必要な候補である一方で、低トラフィック負荷のBBUおよび関連したRRUは、そのトラフィックが近隣のRRUにオフロードされるとサービスから外される候補である。これらの変更を容易にするために、トラフィックマッピングブロック314は、アンテナサイト当たりのアクティブRRUの理想レベルを有するRRU動作状況目標マップを生成して、ネットワーク全体にわたる予測または測定したトラフィック負荷を処理する。あるいは、割り振りが強制される時間帯については、トラフィックマッピングブロック314は、実際の測定トラフィックレベルの代わりに、アンテナサイト当たりのRRUに関して示される時間帯トラフィックレベルを供給する。

RRU動作状況目標マップは、演算ブロック316に供給される。演算ブロック316は、理想化されたBBU-RRUマッピングに対するオプションを演算して、BBU-RRU関連付けブロック320からの現在のBBU-RRUマッピングに対するオプションと比較する。このステップの目的は、中断または最小接続数を変更しつつ、プロビジョニングした容量レベルにおける変化、すなわち、新規RRUレベルの動作状況マップを特定することにある。好ましくは、軽い負荷の接続のみを、サービスの継続性を保つためにトラフィックを別の近隣のRRUに引き継いで、変更する。ある例においては、BBU-RRU関連付けブロック320は、メモリ内のターゲットマップに対するオプションを生成するプロセッサである。また、BBU-RRU関連付けブロック320は、どのRRUがサービス中ではないが使用にあたって利用可能であるかを監視し、その結果、それらをターゲット容量マップの実現に利用し得る。

その後、演算ブロック316は、サイト当たりのRRUの数および修正したトラフィックレベルを実現するためのマッピングの両方における変更を演算する。BBU-RRU接続性を変更してトラフィック特性を実現する方法についての決定は、アルゴリズムおよびルールを提供して、トラフィック負荷を処理するとともに光学経路長を最小化しつつ変更および中断を管理および最小化する、マッピングルールブロック318に従って実行される。これらのアルゴリズムおよびルールは、ある閾値を下回る差異は無視すべきである、BBUをアクティブから非アクティブへと移行することがBBUをアクティビティ間で移行することより望ましいまたは悪い、または移行するBBUの数を最小化するなどの、多くのルールまたは特徴を有し得る。アクティブBBUのプールと非アクティブBBUのプールとの間で循環することを避けることが望ましい。このことを容易にするために、ある種のヒステリシスをアルゴリズムに内蔵してもよい。

演算ブロック316は、マッピングルールブロック318のルールおよびアルゴリズムをトラフィックマッピングブロック314からの所要の変更したトラフィック容量ターゲットマップに適用することによって、そのアクションプランを得る。マッピングルールブロック318は、BBUとRRUとの間の接続をセットアップ、変更、および解除するためのルールおよびアルゴリズムのセットを含む。マッピングルールブロック318は、トラフィックレベル、トラフィックレベルの変化のレート、ならびにRRU間の物理レイアウトおよび間隔に関するリアルタイムおよび/または過去のデータの使用を含んでいてもよい。また、ネットワークエッジスイッチ262、光スイッチ接続マップ、およびBBUに対する変更を考慮してもよい。

演算ブロック316はまた、ネットワークの物理レイアウトを受信する。ネットワークの物理レイアウトをマッピングルールブロック318、BBU-RRU関連付けブロック320、または別個のブロック(図示せず)に記憶してもよい。RRUの物理的配置およびサービスエリアならびにどのRRUが他のRRUをサポート、引き継ぎ、または補強することができるかを特定するために必要な情報を、例として、BBU-RRU関連付けマップで記憶している。RRUは、同一のアンテナサイトを共有しているシャットダウンしたRRUをカバーし得る。また、アンテナ270および286に関して図15に示したようにそのカバレッジ拡張し得るならば、隣接アンテナサイトのRRUをカバーするようにRRUを再利用してもよい。RRUは固定されているので、同一のアンテナサイトのRRUとの置換または効率が下がるが隣接アンテナサイトとの置換がベストとなり得る。

ある例においては、BBU-RRUペアをサービスから外す。管理測定結果によって決定されたように、低トラフィックレベルを有しているアンテナサイトに対するBBU-RRUリンクをシャットダウンする場合には、演算ブロック316によって適用されるマッピングルールブロック318からのBBU-RRUマッピングアルゴリズムは、RRUに関連付けられたBBUに通知する。BBUを、そのトラフィックをその関連したRRUの近隣のRRUに関連付けられた他のBBUに引き継いだ後に、サービスから除去してもよい。ある例においては、これは、関連付けの変更が強制される。別の例においては、このことを、デバイスがセルサイトの範囲外へ移動した際の関連付けの変更と同様の関連付けの変更、または別の引継ぎ機構をトリガする、RRUの電力を減少させていくことによって実現する。サービスをBBUから切断すると、それらの間の光スイッチ接続は除去され、BBU、RRU、および適切なスイッチポートは、BBU-RRU関連付けブロック320のBBU-RRUマッピングフィールドに予備のサービス休止リソースとして記録される。光スイッチ266はまた、テストシステム(図示せず)からの接続を定期的に適用してサービス休止RRUがまだ機能するかチェックするように指示をされ、気付かぬうちの故障を回避してもよい。このとき、BBUは、例えば「非関連付け状態 - 使用にあたって利用可能」として、BBU-RRUマッピングブロックにマークされる一方で、RRUは、例えば「非関連付け状態 - 切断された良好インベントリ」として、マークされる。同一のアンテナサイトの他のRRU、およびその対応するBBUは、サービスから外したBBU-RRUペアによってこれまでサポートされていたトラフィックを処理する。

別の例においては、アンテナサイトに対するトラフィックは、そのサイトの任意のRRUを生かしておく価値がないような低レベルにまで低下する。あるいは、サイト全体を保守または他の理由のためにサービスから外す必要があり得る。この場合には、アンテナサイトのすべてのRRUを別のサイトへの強制的な引継ぎによって切断する。これは、引継ぎをトリガするように電力を減少させていくことによって行ってもよい。低トラフィックでもある隣接セルは、その1つまたは複数のRRUの範囲を拡張することによって引き継いだトラフィック負荷を引き受けることができる。これは、アンテナサイトの方向に対するアンテナゲインを変化させて、例えばビームフォーミングを行い、サービスから外すことによって行ってもよい。あるいは、これは、その1つまたは複数のRRUについてのモデムコンスタレーションをより堅牢なモデムコンスタレーションに変更することによって行われる。例えば、256QAMのモデム信号を64QAMまたは16QAMに低減してもよいし、または64QAM信号を16QAM信号、4QAM、または4位相偏移変調(QPSK)信号に低減してもよく、その範囲を拡張したことによる容量を搬送するトラフィックを低減している。そのような変更は、例えば、すべてのトラフィックが低くなる真夜中のうちに行ってもよい。

別の例においては、BBU-RRUペアは、アンテナサイトサービスエリア内でトラフィック負荷をサービスしているが、トラフィックレベルは上昇したり、閾値を越えたりする。この場合、過負荷が発生する前に交代要員を提供する必要がある。演算ブロック316は、BBU-RRUリンクからのデータを分析し、トラフィック負荷から、およびマッピングルールブロック318からの対応アルゴリズから、なんらかのアクションが必要であると認定する。演算ブロック316は、BBU-RRU関連付けブロック320と情報を交換して、予備RRUのリストおよびRRUロケーションマップから予備RRUのロケーションを取得する。予備RRUのうちの1つが過負荷に達しようとしているRRUと同一のアンテナサイトにあると演算ブロック316が決定した場合には、それは、マッピングルールブロック318と情報を交換して予備BBUを特定する。次に、それは、サービス中のBBUがそのBBUを予備RRUに接続するように光スイッチ接続制御ブロック322を介して光スイッチ266に指示することをマークして、BBUが現在アクティブでありストリームを受け入れることができることをネットワークエッジデータスイッチ262に通知する。新規RRUがアクティブとなると、他のRRUのトラフィックの一部はそれに送信されることになる。あるいは、一部のトラフィックを、例えば、負荷分散または引継ぎ処理によって、送信するように強制してもよい。

変更を実施するために、演算ブロック316は、変更をBBU-RRU関連付けブロック320に書き込む。また、演算ブロック316は、光スイッチ接続制御ブロック322に、光スイッチ266内の接続を適切に設定して新規マッピングを実施させる。光スイッチ接続制御ブロック322は、演算ブロック316からのBBU-RRU接続要求を物理的な光スイッチポート接続にマッピングする。また、光スイッチ接続制御ブロック322は、光スイッチにおけるこれらのスイッチポート接続を実施および確認する。例えば、WDMを用いていないCLOSスイッチ機構に基づいた光スイッチを使用し、RRUおよびBBUのポートが光スイッチ266に接続されている場合には、適切なスイッチ状態設定を特定するためにCLOSスイッチステージ中の空き経路検索が適用される。

大型のネットワークにおいては、ファイバまたは波長をBBUに関連付けられえたプライマリ光スイッチに直接接続することは、ファイバまたは波長性能および接続帯域幅を無駄遣いとなる。複数の光学キャリアを、例えば、コース波長分割多重方式(CWDM)またはDWDMを使用して、単一のファイバ上で異なる波長で搬送してもよい。その後、複数の直接BBU-RRUリンクが、単一のファイバ上で搬送され得る。しかしながら、BBU-RRU接続性マップはネットワークトラフィック負荷が変化することに応じて変化すると、光学キャリアリンクは、ファイバおよび波長ネットワークのより望ましい使用へと移行する必要があり得る。図16は、BBU-RRUリンクの再ルーティングさらに可能にするために使用され得る、複数の光スイッチを有するC-RAN360を示している。図16は4つの光スイッチを示しているが、これは任意のサイズの都市エリアの全域にわたるメッシュネットワークにまで拡張し得ることを理解されたい。

C-RAN360は、BBU264付近に光スイッチ266、およびリモートサイトに光スイッチ388、392、および396を含む、複数の光スイッチを収容している。C-RAN360は、数十万人以上の都市エリアで、そして大都市エリアに至るまで、有用であり得る。例えば、数千万人の人々は、百または千のRRUサイトを1つまたは複数のBBUサイトに存在する1つまたは複数のBBUの集中管理型大規模アレイに接続する光スイッチの大型のメッシュによってサービスを受けている。さらなる光スイッチが、著しいさらなる遅延またはジッターをもたらすことなくさらなる特徴を有効にする。

図示しているように、C-RAN360は、基本的なスイッチ型メッシュネットワークである。しかしながら、ツリー・アンド・ブランチならびに重複ツリー・アンド・ブランチトポロジーなどの他のネットワークトポロジーを使用してもよい。ヘッドエンドBBUサイトの数およびロケーション次第では、ツリー・アンド・ブランチ構造は、単一のBBUサイトのケースが適切なものとなり得る。メッシュネットワークおよびツリー・アンド・ブランチネットワークの双方は、より短くより直接的なルーティングを提供しており、リング状ネットワークより少ない光ファイバによる伝送遅延をもたらしている。ある例においては、光スイッチは、専用の継続中のファイバによって波長をRRUサイトに直接供給している。別の例においては、光スイッチは、WDM逆多重化を用いて光学的キャリアの波長グループを特定の場所のRRUグループに提供する。あるいは、RRUは、フィールド搭載型光学波長分配器/結合器を有するWDMパッシブ光学ネットワークによってスイッチから供給される。

図示したように、ネットワーク管理システム372は、光スイッチ388、392、および396のスイッチングを調整および制御する。あるいは、他の制御構造を使用してもよい。ネットワーク管理システム372は、光学トランスポートネットワークを管理し、連結されるべき所要のリンクコンポーネントを特定してネットワーク経路を生成する。また、ネットワーク管理システム372は、予備の未使用のリンクを特定し、経路に沿って自動化されたクロスコネクトまたはスイッチにおける接続設定を確立する。ネットワーク管理システム372は、最低の遅延接続性を確立し、遅延に基づいてBBU-RRU接続の順番を確立およびランク付けする。遅延は、リンクの光学経路長の関数であり、光スイッチによる遅延より十分大きい。そのため、新規経路を提供する際には、ネットワーク管理システム372は、最短で連結されるファイバリンクのセットを有する経路を提供しており、その結果、最低遅延となる。どれくらいファイバ遅延が光ノード遅延を圧倒しているかの実例として、光スイッチング機器のすべてのベイを経由した光学経路(最大ノードを除く任意の活用で必要となるより大きい、大型の2,560x2,560の波長スイッチをサポートするほど十分な物理空間)をメートル単位で測定する。例えば、およそ3〜4メートルとなる。しかしながら、スイッチノード間の距離は、都市で利用する際には3〜20kmとなり得る。光の速度は、光スイッチの光学回路およびファイバのコアでほぼ同一であるため、ファイバによって生じる遅延は、光スイッチ内の遅延より3桁を上回るほど大きい。光スイッチによる遅延は15ナノ秒のオーダーとなるであろうということに対して、5kmによる遅延はおよそ25マイクロ秒となる。

トラフィックマッピングブロック314は、稼働中のRRUに関連付けられているBBUからのリアルタイムトラフィック測定結果を、データを処理した後に演算ブロック316に供給する。その後、演算ブロック316は、アルゴリズムおよびルールをマッピングルールブロック318からのデータに適用する。また、演算ブロック316は、接続を変更するかどうかを決定し、そうするのであれば、変更が何なのかを決定する。変更が実行されると、演算ブロック316は、BBU-RRU関連付けブロック320と情報を交換し、追加されることになるRRUを探し出す。RRUは、同一のアンテナサイトまたは隣接アンテナサイトに存在してもよい。演算ブロック316は、追加するRRUおよびそのRRUに関連付けられるBBUを決定する。

1つの光スイッチを設定する代わりに、複数の光スイッチを設定して新規BBU-RRU接続を作成する。演算ブロック316は、接続されることになるRRUの識別情報を含む新規接続、およびBBUのバンクからソースポートに対するオプションをネットワーク管理システム372に通知する。接続されることになるRRUは、ネットワーク管理システム372にとって既知のデバイスである。また、ネットワーク管理システム372は、光スイッチ266に関する使用済みおよび未使用のネットワークサイドのポートのマップを保持する。

ネットワーク管理システム372は、未使用のBBUと要求されたRRUとの間の利用可能な経路を計算する。RRUはDWDM波長デマルチプレクサの単一の逆多重化光学ポートから供給されるので、それは固定波長で動作する。ネットワーク管理システム372は、同一の波長に接続されている光スイッチポートに関連付けられている未使用のBBUを探索するだけである。候補経路が見つかると、それらを構成リンクの遅延を集計することによって遅延に関して分析する。その後、ネットワーク管理システム372は、リンクを連結するように光スイッチをセットアップして、利用可能な最短遅延エンド・ツー・エンド経路を生成し、BBUからRRUへの選択された経路を生成する。演算ブロック316は、光スイッチ266内で適切な接続にするように光スイッチ接続制御322に通知する。また、演算ブロック316は、BBU伝送波長をプロビジョニングして、対応するRRU波長ポートに適合する割り振られたDWDMチャネルをマッチングする。電気光学変調器を供給する波長可変レーザー、またはBBUのいたる所に分配される多数の光学キャリアを生成する集中型光学キャリアジェネレータなどの波長可変ソースが、そのプロビジョニングに基づいてBBUによる使用のために選択されてもよい。

C-RAN360においては、WDM多重化を含むポート382が光スイッチ388のポート391に接続されている一方で、ポート384が局外設備ファイバケーブルスパンを介して光スイッチ388のポート390に接続されている。また、ポート386が、局外設備ファイバケーブルスパンを介して光スイッチ392のポート394に接続されている。また、光スイッチ388のポート393が局外設備ファイバケーブルスパンを介して光スイッチ396のポート403に接続されている一方で、光スイッチ388のポート395が局外設備ファイバケーブルスパンを介して光スイッチ392のポート397に接続されている。加えて、光スイッチ392のポート399が局外設備ファイバケーブルスパンを介して光スイッチ396のポート398に接続されており、光スイッチ392のポート401が局外設備ファイバケーブルスパンを介してポート418に接続されている。光スイッチ396のポート405が局外設備ファイバケーブルスパンを介してポート412に接続されている。これらのスイッチは、サービスを提供されている大都市エリア全域にある光スイッチのロケーションに基づいて、例えば3から20キロメートルといった異なる物理長の局外設備ファイバスパンを介して、相互接続されている。ネットワーク管理システムは、これらのスパン、その長さ、およびその結果として生じる各スパンの「飛行時間」遅延を把握している。ネットワーク管理システムは、利用可能なスパンから、どの組合せが最短経路、すなわち、BBUとRRUとの間の最低遅延を構成するかを決定しようとすることになり、その接続を優先的に割り振ることになる。実際には、このネットワークは、主要な都市エリア全域に拡張されてもよいし、例えば10から50ノードといったさらに多いノードを有していてもよい。複数のルートオプションが任意のRRUサイトに存在してもよい。

DWDMに基づいた従来の大都市用光スイッチ型ネットワークでは、波長ブロッキングが発生する場合には、波長コンバータを使用され得る。継続中の経路容量が存在しない場合には、特定の波長では波長ブロッキングとなる。この場合には、光学キャリアは、異なる波長で情報を伝搬し続けてもよい。しかしながら、波長コンバージョンは、光学-電気-光学機能であり、ひどい遅延および著しいジッターを発生しかねない。

ある例においては、この光学-電気-光学機能を回避するために、最低遅延ルートが、ある波長において、この波長を使用する他のトラフィックのせいでブロックされているが、他の若干長いルートがブロックされていない場合には、そのルートのうちの1つを選択してもよい。このことを、電気光学部分が存在していない、波長容量、光スイッチ、およびケーブル敷設に関するオーバープロビジョニングの度合いにより容易になる。これは、拡張型スイッチノードと類似の様式ではあるがネットワークレベルで予備容量を生成している。そのため、最大許容遅延内のすべてのルートを探索してもよいし、別の容認可能なルートが選択される。

別の例においては、波長ブロッキングの確率などのBBU-RRUリンクのマッピングにおける波長割り振りアルゴリズムの利用は、波長ブロッキングを低減する。アンテナサイトに複数のRRUが存在する場合、最小使用済み波長値を有するそれらを優先的に選択して、波長を負荷分散しその波長で複数の経路上で輻輳が発生する確率を低減する。ネットワークに接続され得る予備リソースRRUの場合には、これはRRUの分離を防ぐことである。

さらなる例においては、過剰容量のプロビジョニングを使用して波長ブロッキングを低減する。この場合、さらなるファイバおよびスイッチポートを含んでいてもよい。このことは、多くの波長が存在する場合に有用となり得る。

別の例においては、RRUへの補償経路を異なる波長値で提供する。このことはまた、RRUがトランスポート故障後にサービスを維持することができるようにするために行われる。プライマリ波長が発見されセットアップ中にブロックされている場合には、補償波長を使用する。両方の波長がブロッキングされる確率は小さい。ネットワークは動的であるため、そのことは、プライマリ波長接続を復旧してRRUに割り振る前のほんの短期間となるであろう。

さらなる例においては、波長可変光学フィルタをRRUのDWDMデマルチプレクサの代わりに使用してもよい。その後、RRUをプロビジョニングして任意の波長を使用し得る。この解決手法は、波長可変光学ソースを使用する。

C-RANネットワーク内の光スイッチの使用は、複数の光学経路がBBU374とRRU272との間に存在することを可能にする。通常の運用下では、RRUとBBUとの間の光学的に最短のルートを使用する。しかしながら、ケーブルが切断されたり別の機能停止が存在したりする場合には、光スイッチを、機能停止部分をバイパスし、最短の動作可能な光学経路を介してRRUとBBUとを再接続するように構成してもよい。

図17は、障害検出システム554を含むC-RAN550を示している。障害検出システム554は、スイッチングノードから状態レポートおよび警告を受信する。図示したように、これらのアラートはネットワーク管理システム552からもたらされる。別の例においては、アラートは自動報告経路を介してもたらされる。ネットワーク管理システム552からのこの情報および現在の接続経路に基づいて、障害検出システム554は、障害を検出および公表する。また、障害検出システム554は、故障したネットワークコンポーネントまたはリンク、例えば、ファイバスパン、スイッチノード、またはDWDMポート機能などの一部のスイッチノードなどの保守エンティティに至るまで特定する。その後、故障の位置は、故障の影響を受けているかを計算するために使用される。ルートを、予備ネットワーク容量を使用して、影響を受けた光学キャリアに関して他のリンクを通るように再計画する。この決定がなされると、ネットワーク管理システム552は、光スイッチ388、392、および396、ならびにBBU管理システムと通信する。具体的には、演算ブロック316は、必要に応じて、新規経路をセットアップする。

障害が発生すると、ネットワーク管理システム552は警告を受信し、障害検出システム554に転送する。障害検出システム554は、警告およびネットワークからの他の入力を分析して故障してしまったリンクまたはノードを特定する。ノードまたは一部のノードが故障してしまった場合には、ノードは、その故障を通常レポートすることになる。その後、障害検出システム554は、ネットワーク管理システム552にノードまたはリンクが故障してしまったことを通知する。その後、ネットワーク管理システム552は、例えば接続経路テーブルの形式で記憶されている、接続経路を再検討して、どの経路が故障したリンクまたはノードを経由するルートとなっているのかを決定する。ネットワーク管理システム552は、エンドユーザに光スイッチ型ネットワークの機能停止を通知する。次に、演算ブロック316は、C-RANの構成を制御する。ネットワーク管理システム552は、障害点を経由するルートと特定される各々を把握し、このルートに対する新規経路を計算し、演算ブロック316に設定の変更を通知する。その一方で、BBU374は、接続性のロスを警告状態として演算ブロック316に報告する。演算ブロック316は、良好な通信がネットワーク全域の所定の位置に存在しているかどうかについてネットワーク管理システム552に問い合わせる。ノードまたはリンク故障などの問題が存在している場合には、演算ブロック316は、故障したリンクを再接続する。ネットワーク管理システムが良好な光学接続を報告する際に、RRUがそのBBUホストから消失してしまっている場合には、RRUは障害があると推定される。この場合には、演算ブロック316は、適切な代替RRUを決定しそれに接続する。

図18は、光レイヤが故障している例示的なC-RAN560を示している。はじめに、経路561は、光スイッチ266から光スイッチ396を経由して延びている。しかしながら、経路561においては、故障565が存在している。復旧経路を経路563で示している。故障565が発生すると、光スイッチ396は、あるプロビジョニングされたポートについての入力信号のロスを報告する。また、光スイッチ392は、光スイッチ396からのあるアップストリーム経路のポートについての信号のロスを報告する。障害検出システム554は、例えばケーブル切断により、光スイッチ388と光スイッチ396との間のすべての接続性が失われていると決定する。障害検出システム554およびネットワーク管理システム552は、利用可能な予備容量を使用して、影響を受けた波長の各々に関して可能な最短の新規ルートを計画する。そのため、経路561は、経路563へと再ルーティングされることになる。

C-RAN560は、光スイッチ266から光スイッチ392を介して光スイッチ388へ、そして光スイッチ396へと進むように経路を復旧し得る。しかしながら、このことは、経路中にさらなるスイッチおよびさらなる局外設備ケーブル距離を追加することになり、そのため、さらなる伝搬遅延を増大してしまう。その代わりに、光スイッチ266から光スイッチ388へ、そして光スイッチ396へと経路を接続することによって、遅延を低減する。遅延を考慮するのであれば、ネットワーク管理システム552は、光学的なスパン長、すなわち、ネットワーク中の伝搬遅延を把握しなければならない。ガラス中の光の速度による遅延は、スイッチノードを経由することによる遅延より著しく大きい。ガラスファイバ中の光の速度は、およそ2/3cであり、ここで、cは真空中の光の速度である。したがって、1kmのスパンでは、およそ5つのマイクロ秒の遅延を有し、5kmのスパンでは、およそ25マイクロ秒の遅延を有し、20kmのスパンでは、およそ100マイクロ秒の遅延を有することになる。一方、いくつかのベイの非常に大型の光学スイッチは、およそ15〜20メートルの光学経路長を有しており、およそ75〜100ナノ秒の遅延を有する。最大およそ2000x2000ポートを有する単一のベイスイッチは、およそ25ナノ秒の遅延を有する。そのため、スパン遅延は、光スイッチ遅延より2〜3桁分大きい。

図19は、C-RAN580におけるリンク復旧の例示を示している。2つのリンク、リンク581およびリンク585は、あるケーブル切断故障、故障589によってブロックされている。リンク585は、赤色波長であり、リンク581は、緑色波長である。ポート384はその緑色波長をすでに使用しており、ポート382はその赤色波長をすでに使用している。各波長または波長のグループの最短経路を計算して適用する。リンク585を、光スイッチ266のポート384から光スイッチ388のポート390へ、そして光スイッチ388のポート393から光スイッチ396のポート403へのリンク587として再ルーティングする。また、リンク581を、光スイッチ266のポート382から光スイッチ388のポート391へ、そして光スイッチ388のポート395から光スイッチ392のポート397へと進むリンク583として再ルーティングする。

別の例においては、BBUは、複数のサイトに設置される。BBUロケーションの多様性が、すべてのBBUリソースを取り出すことから、ビルの広域電力機能停止、洪水、火事、または他の災害などの単一障害点のリスクを回避するために検討されてもよい。あるいは、このことは、BBUサイトが容量を拡張して、さらなるBBUが第2のサイトに収容される場合、またはキャリアを計算するリソースを、例えば、合併または取得後に、マージまたは共有する場合といった、ネットワークおよびそのリソースの自然増加に起因し得る。

複数のBBUサイト間で性能を共有するフレキシビリティが、複数のBBUサイトが存在する場合には望ましい。これは、RRU動作状況マップおよび主要な現在のサービスの融合に基づくものであってもよく、時間帯で変化する。例えば、あるBBU複合体はストリーミングビデオ集約データセンタと共同設置されてもよいが、別のBBU複合体は商業サービスデータセンタと共同設置される。夕方には、ストリーミングデータセンタのBBUが、汎用バックボーンスイッチ型データセンタを使用して2つセンタ間でデータを移動してRRUへ伝搬させるよりむしろ、全て負担する方が賢明といえよう。

図20は、BBUセンタを含む、C-RAN590を示している。C-RAN590においては、特に、サイトがネットワーク全体のRRUに対する単一のリソースプールとして使用される際に、BBU管理システム間の協調が存在している。局外設備トポロジーに対して複数のツリー構造を使用してもよい。他のトポロジーを使用してもよい。BBUサイトの数が増大すると、ネットワークは、スイッチ型メッシュネットワークのような形状となり得る。このスイッチ型メッシュネットワークを、スイッチ型光ネットワークインフラに基づき、十分なネットワーク容量が提供され、汎用大都市ネットワークのために存在し、十分にピュアな波長をBBU-RRU接続のために保持して光学的空間においてピュアなままにしつつ広帯域スイッチ型デジタルパケットネットワークを他のユーザに提供している、汎用大都市コアコレクタアクセスネットワークとマージしてもよい。BBU-RRUリンクにおける波長コンバージョンを回避し得る、なぜならば、そのようなコンバージョンは電気-光学-電気スイッチング機能であるためである。

C-RAN590においては、BBU592がネットワークエッジスイッチ600および光スイッチ596に接続されている一方で、BBU622がネットワークエッジスイッチ610および光スイッチ626に接続されている。また、光スイッチ接続制御598は、光スイッチ596に接続されており、光スイッチ接続制御614は、光スイッチ626に接続されている。ノード管理システム602は、BBU592、光スイッチ接続制御598、ネットワークエッジスイッチ600、ネットワーク管理システム618、およびノード管理システム612と通信する。加えて、ノード管理システム612は、ネットワークエッジスイッチ610、BBU622、光スイッチ接続制御614、およびネットワーク管理システム618と通信する。ネットワーク管理システム618はまた、障害検出システム616、光スイッチ632、光スイッチ636、および光スイッチ640と通信する。アンテナ666、670、674、680、682、688、および692は、それらの周辺にクラスタ化されたRRU668を有する。光スイッチ596は、ポート604、606、および608を有する一方で、光スイッチ626は、ポート628および630を有する。ポート664は、RRUクラスタとともに、光スイッチ632、636、および640で使用され得る。

RRUがBBUから切断されると、それは集中管理型ネットワークリソースには探知されなくなる。RRUが続けて故障すると、集中管理ネットワークリソースは、RRUとBBUリソースとを再接続する試みが行われるまで認識できなくなり得るので、その時点でサービスを提供することに障害が発生し得る。光スイッチがRRUをBBUから切断するとRRU機能性を定期的にテストする、キープアライブアクティベーションおよびテストシステムに光スイッチRRUを光スイッチが接続すれば、これは解消され得る。アクティベーションおよびテストシステムは、サービス休止または予備インベントリRRUの故障を警告して、使用不能となっているRRUへBBUトラフィックをスイッチングすることを回避してもよい。

図21は、RRUとBBUとを連結および連結解除する方法のためのフローチャート700を示している。はじめに、ステップ702において、RRUとBBUとはリンク切断されている。これは、例えば、BBUまたはRRUを低トラフィックが要因でサービスから外した場合、またはBBUとRRUとの間のリンクに故障がある場合に、行ってもよい。RRUをBBUからリンク切断することは、1つまたは複数の光スイッチを再構成することによって行われる。

RRUをBBUからリンク切断させた後、ステップ704において、リンク切断すべきRRUおよびBBUがさらに存在するかを決定する。リンク切断すべきRRUおよびBBUがさらに存在する場合には、別のRRUをステップ702においてBBUからリンク切断する。しかしながら、リンク切断すべきRRUおよびBBUがさらに存在しない場合には、ステップ705を開始する。BBUおよびRRUをリンク切断するだけでも、リンクするだけでも、また、異なる構成でリンク解除およびリンクの両方をしてもよい。

その後、ステップ705において、BBUをRRUとリンクする。これは、1つまたは複数の光スイッチを再構成することによって行われる。変更は、トラフィックの変化パターン、日中のスケジュール、機能停止、またはBBU-RRUマッピングを変更するのに望ましい別の理由によってトリガされてもよい。また、これは、リソースを追加するまたはC-RANを強化する際に行ってもよい。

次に、ステップ706において、リンクすべきRRUおよびBBUがさらに存在するかを決定する。リンクすべきRRUおよびBBUがさらに存在する場合には、システムは、ステップ705に戻って別のRRUをBBUにリンクする。しかしながら、リンクすべきRRUおよびBBUがさらに存在しない場合には、システムは、ステップ708に移行して、完了する。

図22は、C-RAN内のリンクを調整するための方法についてのフローチャート710を示している。はじめに、ステップ712において、トラフィックの変化を検出する。これは、通常のスポーツイベントまたはコンサートなどの所与のロケーションにおける以前の類似イベントからのトラフィック動作状況に基づいていてもよい。別の例においては、ネットワーク内の実際のトラフィック動作状況の測定結果を収集する。1時間、10分、1分の間隔、または別の時間間隔を使用してもよい、ここで、ネットワークの応答性と不要なチャーンとはトレードオフとなる。突発的な局在性大型トラフィックスパイクが認識される場合もある。容量を、例えば災害時の官庁または緊急サービスからの要求といった外部エージェントの要求でリダイレクトしてもよい。これらの因子を、一緒に収集して、ネットワーク最適化アルゴリズムに、または最善のBBU-RRUマッピングおよび現在のBBU-RRUマップを再構成して最小BBU-RRUチャーンで最善のターゲットマップを実現する最善の方法を決定する処理に入力してもよい。

その後、ステップ714において、RRUをRRUからリンク切断する。RRUおよび/またはBBUの電源を切ることになる場合には、またはRRUとBBUとの間のリンクに障害がある場合には、これを行ってもよい。リンク切断を、BBUとRRUとの間の1つまたは複数の光スイッチ内の接続を変更することによって実行してもよい。

RRUの電源を切る必要のあることを示すトラフィックの変化があれば、例えばトラフィックが特定のアンテナサイトにおいて低い場合、ステップ716において、RRUの電源を切る。例えば、夕方であれば、商業地区のRRUの電源を切る。別の例においては、午前中であれば住宅地区のRRUの電源を切る。あるいは、低トラフィック負荷をリアルタイムに検出した場合である。

現在電源が切られているRRUにBBUを接続する際には、ステップ717においてそのRRUの電源を入れる。

最後に、ステップ718において、BBUは新規RRUに接続される。これは、1つまたは複数の光スイッチ内の接続を変更することによって行ってもよい。その後、新規BBU-RRUリンクはトラフィックを伝送する。あるいは、例えばトラフィック負荷が低い場合には、BBUは休止し、別のRRUに接続されない。

図23は、アンテナの電源を切った際にC-RAN内のBBU-RRU接続を再ルーティングする方法のフローチャート720を示している。はじめに、ステップ722において、電源が切られることになるアンテナのアンテナサイトのRRUの電源を切る。

その後、ステップ723において、システムは、同一のアンテナサイトにおいて電源を切るべきRRUがさらに存在するかを決定する。電源を切るべきRRUがさらに存在する場合には、ステップ723において次のRRUの電源を切る。電源を切るべきRRUがさらに存在しない場合には、システムは、ステップ724に進み、アンテナの電源を切る。

アンテナの電源を切った後、ステップ726において、システムは、電源を切ったRRUのうちの1つと以前リンクしていたBBUの電源を切ることになるかを決定する。アンテナサイトのシャットダウンを真夜中などの非常に低トラフィック時に実行してもよい。そのような場合には、電力負荷が低減されるので、多くのBBUの電源を切ってもよいことが多い。しかしながら、1つまたは複数のBBUを別のRRUに再ルーティングしてもよい。BBUの電源を切るべき場合には、ステップ730においてBBUの電源を切る。一方、BBUの電源を切るべきではない場合には、BBUは、例えば、ステップ728において、光スイッチ内の接続を再構成することによって、別のRRUにリンクされる。

ステップ730またはステップ728の後に、ステップ729において、システムは、電源を切ったRRUと以前リンクしていたBBUがさらに存在するかを決定する検証すべきBBUがさらに存在する場合には、ステップ726において、次のBBUの電源を切るべきかを決定する。検証すべきBBUがさらに存在しない場合には、システムは、ステップ732に進む。

ステップ732において、隣接アンテナについてのカバレッジを調整して、電源を切ったアンテナによってこれまでカバーされていたサービスエリアを補償する。補償をするために、カバレッジ内で隙間がなくなるように1つまたは複数の隣接アンテナがそのサービスエリアを増大させてもよい。ある例においては、適応アンテナをビームフォーミングすることによってさらなるカバレッジを提供する。別の例においては、送信電力を増大する。あるいは、モデム特性を効率性は低いが堅牢な符号化に変更する。例えば、256QAMから16QAMに移行してもよい。このようにスループットを低減しても、真夜中などの低トラフィック時には問題にはなり得ない。

図24は、C-RAN内のマッピングの変更を決定するための方法に関するフローチャート750を示している。この方法を、例えば、演算ブロック316によって実行して、マッピングの変更を決定してもよく、1つまたは複数の光スイッチを使用してBBU-RRU接続を変更することによって実施されることになる。はじめに、ステップ752において、マッピングオプションを計算する。

その後、ステップ754において、マッピングオプションを、互いに、および現在のマッピングと比較する。現在のマッピングは、メモリに記憶されていてもよい。BBU-RRU接続性を変更してトラフィック特性を実現する方法についての決定は、例えば、変更および中断を最小化する、BBU-RRUマッピングルールおよびアルゴリズムのセットに従って実行される。これらのアルゴリズムおよびルールは、ある閾値を下回る差異は無視すべきである、BBUをアクティブから非アクティブへと移行することがBBUをアクティビティ間で移行することより望ましいまたは悪い、または移行するBBUの数を最小化するなどの、多くのルールまたは特徴を有し得る。アクティブBBUのプールと非アクティブBBUのプールとの間で循環することを避けることが望ましい。また、トラフィックをサポートしつつ光学経路長を最小化することが望ましい。

最後に、ステップ756において、マッピングを調整する。新規マッピングを、例えばメモリに、記憶する。その後、新規マッピングを1つまたは複数の光スイッチを調整することによって実施してもよい。BBU、RRU、およびアンテナを、アクティブおよび/または非アクティブにしてもよい。また、BBU-RRUリンクを調整してもよい。

図25は、C-RANを再構成してRRUをテストする方法に関するフローチャート760を示している。はじめに、ステップ762において、例えば1つまたは複数の光スイッチを使用して、テストすべきRRUをそれがリンクされているBBUから切断する。

RRUを切断した後に、ステップ764において、切断したBBUを別のRRUに再接続してカバレッジを提供する。例えば、テストが低トラフィック時に実行される場合には、ステップ764は必須でなくてもよい。

その後、ステップ766において、切断したRRUをテストする。テストは、RRUが適切に動作しているかどうかを決定し得る。

最後に、ステップ768において、例えば1つまたは複数の光スイッチを使用して、RRUを再接続してもよい。テスト時に問題が見つかった場合には、RRUは再接続されない。また、低トラフィック負荷により現在必要とされていない場合には、RRUを再接続しなくてもよい。この場合には、RRUを利用可能なRRUのバンクに追加する。

いくつかの実施形態を本開示に提供してきたが、本開示の精神または範囲を逸脱しない限り、開示したシステムおよび方法は多くの他の特定の形式において具現化され得ることを理解されたい。本例示は、説明のためのものとしてみなされるべきであって限定するためのものとしてみなされるべきではなく、その意図は、本明細書で与えた詳細に限定されない。例えば、様々な要素またはコンポーネントを、組み合わせてもよいしもしくは別のシステムに統合してもよい、またはある特徴を省略してもよいしもしくは実装しなくてもよい。

加えて、別々または別個のものとして様々な実施形態において記載および図示した、技法、システム、サブシステム、および方法を、組み合わせてもよいし、または本開示の範囲を逸脱しない限り、他のシステム、モジュール、技法、または方法と統合してもよい。接続しているまたは直接接続しているまたは互いに通信しているものとして図示または記載した他のアイテムを、間接的に接続してもよいし、またはいくつかのインターフェース、デバイス、または電気的、機械的、もしくはその他の媒介コンポーネントを介して通信してもよい。他の例示としての変更、置換、および修正は、当業者によって確認可能であり、本明細書に記載の精神および範囲を逸脱しない範囲でなされ得る。

104 マッピングブロック
106 無線リンク制御処理ブロック
108 無線同期ブロック
110 デジタル符号化ブロック
112 光電コンバータ
114 それらはデマルチプレクサ
118 キュー
120 マルチプレクサ
124 マルチプレクサ
126 モデム
128 マルチプレクサ
130 光学リンク
130 光学経路
134 電光コンバータ
136 デジタル復号ブロック
138 デマルチプレクサ
140 モデム
142 スレーブ制御ブロック
144 同期ブロック
146 電力増幅器および受信機フロントエンド
148 アンテナ
150 コンスタレーション
152 決定閾値
154 決定閾値
156 決定マージン
158 決定マージン
160 コンスタレーション
170 コンスタレーション
180 コンスタレーション
186 接続
187 接続
192 ネットワークデータスイッチ
196 アンテナ
199 光学リンク

本発明の実施形態において、C-RAN内のリンクを調整するための方法を提供している。方法は、新規マッピングとするために複数のBBUと複数のRRUとの間の旧マッピングを調整することを決定するステップであって、光スイッチは、複数のRRUと複数のBBUとの間で光学的に接続される、ステップと、複数のBBUと複数のRRUとの間の新規マッピングを決定するステップと、新規マッピングに従って複数のBBUと複数のRRUとの間の複数のリンクを調整するステップとを含む。随意に、複数のBBUと複数のRRUとの間のマッピングを調整することを決定するステップは、C-RANにおけるトラフィックの変化を検出するステップを含み、C-RANにおける変化は、ホットスポットの発生を含んでいてもよい。随意に、複数のBBUと複数のRRUとの間のマッピングを調整することを決定するステップは、スケジュールに従って実行される。随意に、新規マッピングを決定するステップは、複数のBBUと複数のRRUとの間の光学経路長を最小化するステップを含む。
いくつかの実施形態を本開示に提供してきたが、本開示の精神または範囲を逸脱しない限り、開示したシステムおよび方法は多くの他の特定の形式において具現化され得ることを理解されたい。本例示は、説明のためのものとしてみなされるべきであって限定するためのものとしてみなされるべきではなく、その意図は、本明細書で与えた詳細に限定されない。例えば、様々な要素またはコンポーネントを、組み合わせてもよいしもしくは別のシステムに統合してもよい、またはある特徴を省略してもよいしもしくは実装しなくてもよい。

Claims (30)

1. 第1の複数のアンテナと、
   前記複数のアンテナに接続された第1の複数の無線リモートユニット(RRU)と、
   第1の複数のブロードバンド基本ユニット(BBU)と、
   前記第1の複数のRRUと前記第1の複数のBBUとの間で光学的に接続された第1の光スイッチであって、前記第1の複数のRRUのうちのRRUを前記第1の複数のBBUのうちのBBUにリンクするように構成される、第1の光スイッチとを含む、クラウド無線アクセスネットワーク(C-RAN)。
2. 前記第1の光スイッチは、第1の複数の光ファイバによって前記第1の複数のRRUに光学的に接続されており、前記第1の光スイッチは、第2の複数の光ファイバによって前記第1の複数のBBUに光学的に接続されている、請求項1に記載のC-RAN。
3. 前記複数のアンテナは、第1のアンテナおよび第2のアンテナを含み、前記第1の複数のRRUは、RRUの第1のグループおよびRRUの第2のグループを含み、前記RRUの第1のグループは、前記第1のアンテナに接続され、前記RRUの第2のグループは、前記第2のアンテナに接続され、前記RRUの第1のグループおよび前記第1のアンテナは、第1のサイトに設置され、前記RRUの第2のグループおよび前記第2のアンテナは、第2のサイトに設置される、請求項1に記載のC-RAN。
4. 前記第1の光スイッチは、時間帯トラフィック容量レベルに従って前記第1の複数のRRUと前記第1の複数のBBUとの間の複数のリンクを調整するように構成される、請求項1に記載のC-RAN。
5. 前記時間帯トラフィック容量レベルが過去の統計の収集結果に従う、請求項4に記載のC-RAN。
6. 前記第1の光スイッチは、トラフィックの局所的高レベルの検出に従って前記第1の複数のRRUと前記第1の複数のBBUとの間の複数のリンクを調整するように構成される、請求項1に記載のC-RAN。
7. 前記トラフィックの局所的高レベルが過去の統計の収集結果に従わない、請求項6に記載のC-RAN。
8. 前記第1の光スイッチは、前記第1の複数のリンクにおける測定トラフィックフローに従って前記第1の複数のRRUと前記第1の複数のBBUとの間の複数のリンクを調整するように構成される、請求項1に記載のC-RAN。
9. 前記第1の光スイッチは、機器故障の検出に従って前記第1の複数のRRUと前記第1の複数のBBUとの間の複数のリンクを調整するように構成される、請求項1に記載のC-RAN。
10. 前記第1の光スイッチと前記第1の複数のRRUとの間で光学的に接続された第2の光スイッチと、
    前記第1の光スイッチおよび前記第2の光スイッチに光学的に接続された第3の光スイッチと、
    前記第3の光スイッチに光学的に接続された第2の複数のRRUとをさらに含む、請求項1に記載のC-RAN。
11. 前記第2の光スイッチおよび前記第3の光スイッチに光学的に接続された第4の光スイッチと、
    前記第4の光スイッチに光学的に接続された第3の複数のRRUとをさらに含む、請求項10に記載のC-RAN。
12. 第2の複数のBBUと、
    前記第2の複数のBBUと前記第4の光スイッチとの間で光学的に接続された第5の光スイッチであって、前記第1の複数のBBUは、第1のサイトに設置され、前記第2の複数のBBUは、第2のサイトに設置される、第5の光スイッチとをさらに含む、請求項11に記載のC-RAN。
13. 前記第1の光スイッチと前記第1の複数のRRUとの間で光学的に接続された波長分割多重方式(WDM)マルチプレクサと、
    前記WDMマルチプレクサと前記第1の複数のRRUのうちの第1のRRUとの間で光学的に接続されたWDMデマルチプレクサとをさらに含む、請求項1に記載のC-RAN。
14. 前記第1の光スイッチは、前記第1の複数のRRUと前記第1の複数のBBUとの間のジッターのない低レイテンシのリンクを提供するように構成される透過的光スイッチである、請求項1に記載のC-RAN。
15. クラウド無線アクセスネットワーク(C-RAN)内のリンクを調整するための方法であって、
    光スイッチによって、複数のRRUのうちの第1の無線リモートユニット(RRU)を複数のBBUのうちの第1のブロードバンド基本ユニット(BBU)からリンク切断するステップであって、前記光スイッチは、前記第1のRRUと前記第1のBBUとの間で光学的に接続される、ステップと、
    前記光スイッチによって、前記複数のRRUのうちの第2のRRUを前記第1のBBUにリンクするステップであって、前記光スイッチは、前記第1のBBUと前記第2のRRUとの間で光学的に接続される、ステップとを含む、方法。
16. 前記第1のRRU、前記第2のRRU、および第1のアンテナが、共同設置される、請求項15に記載の方法。
17. 前記第1のRRUおよび第1のアンテナは、第1のサイトに設置され、前記第2のRRUおよび第2のアンテナは、第2のサイトに設置され、前記方法は、
    前記第1のRRUの電源を切るステップと、
    前記第2のアンテナのサービスエリアを拡張するステップとをさらに含む、請求項15に記載の方法。
18. 前記複数のBBUのうちの第2のBBUの電源を切るステップであって、前記第2のBBUは、前記光スイッチに光学的に接続されている、ステップをさらに含む、請求項15に記載の方法。
19. 前記第1のRRUをテストするステップをさらに含む、請求項15に記載の方法。
20. 前記第1のRRUを前記第1のBBUからリンク切断するステップは、時間帯に従って実行される、請求項15に記載の方法。
21. トラフィックの局所的高レベルを決定するステップをさらに含む、請求項15に記載の方法。
22. トラフィックの変化を検出するステップをさらに含む、請求項15に記載の方法。
23. 機器機能停止を検出するステップをさらに含む、請求項15に記載の方法。
24. 前記第2のRRUに接続された第1のアンテナからのトラフィックの増大を検出するステップをさらに含む、請求項15に記載の方法。
25. 前記光スイッチと前記第1のRRUとの間の光学リンクにおける故障が存在する、請求項15に記載の方法。
26. クラウド無線アクセスネットワーク(C-RAN)内のリンクを調整するための方法であって、
    新規マッピングとするために複数のBBUと複数のRRUとの間の旧マッピングを調整することを決定するステップであって、光スイッチは、前記複数のRRUと前記複数のBBUとの間で光学的に接続される、ステップと、
    前記複数のBBUと前記複数のRRUとの間の新規マッピングを決定するステップと、
    前記新規マッピングに従って前記複数のBBUと前記複数のRRUとの間の複数のリンクを調整するステップとを含む、方法。
27. 前記複数のBBUと前記複数のRRUとの間の前記マッピングを調整することを決定するステップは、前記C-RANにおけるトラフィックの変化を検出するステップを含む、請求項26に記載の方法。
28. 前記C-RANにおけるトラフィックの前記変化は、ホットスポットの発生を含む、請求項27に記載の方法。
29. 請求項26に記載の方法。前記複数のBBUと前記複数のRRUとの間の前記マッピングを調整することを決定するステップは、スケジュールに従って実行される。
30. 前記新規マッピングを決定するステップは、前記複数のBBUと前記複数のRRUとの間の光学経路長を最小化するステップを含む、請求項26に記載の方法。

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