WO2012092802A1 - 无线网络管理系统和方法 - Google Patents

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WO2012092802A1
WO2012092802A1 PCT/CN2011/083371 CN2011083371W WO2012092802A1 WO 2012092802 A1 WO2012092802 A1 WO 2012092802A1 CN 2011083371 W CN2011083371 W CN 2011083371W WO 2012092802 A1 WO2012092802 A1 WO 2012092802A1
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network
wireless
group
ngi
service demand
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PCT/CN2011/083371
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English (en)
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郭欣
Original Assignee
索尼公司
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Publication date
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H04W24/02—Arrangements for optimising operational condition
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/06—Selective distribution of broadcast services, e.g. multimedia broadcast multicast service [MBMS]; Services to user groups; One-way selective calling services
    • H04W4/08—User group management
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/50—Service provisioning or reconfiguring
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W48/00—Access restriction; Network selection; Access point selection
    • H04W48/08—Access restriction or access information delivery, e.g. discovery data delivery
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access

Definitions

  • the present invention relates to the field of communications technologies, and more particularly to a wireless network management system and method for managing Radio Access Technology (RAT) of a plurality of wireless networks and available resources thereof.
  • RAT Radio Access Technology
  • NTN Next Generation Network
  • IP Next Generation Network
  • wireless access technology is constantly changing, and strive to maximize the use of wireless resources.
  • the network structure of the access network is increasingly complex, and a variety of wireless technologies coexist in the same geographical area to generate a stereoscopic coverage pattern.
  • user distribution and resource requirements change dynamically during network operations.
  • the traditional solution is to use resource scheduling methods such as bandwidth borrowing or multiplexing to change the dynamics of user distribution and resource requirements without changing the network structure.
  • resource scheduling methods such as bandwidth borrowing or multiplexing to change the dynamics of user distribution and resource requirements without changing the network structure.
  • This is mainly due to the implementation of wireless technology that has been solidified in the past.
  • the perceived radio technology supported by software radio is fast, and it can sense the surrounding wireless environment and adaptively adjust according to the perceived result, which greatly increases the flexibility of network planning.
  • how to take advantage of this new feature to improve the use of resources is a challenge in the art.
  • an object of the present invention is to provide a wireless network management system and method in which cooperation and competition between wireless networks are adjusted through management and configuration of wireless access technologies and available resources of wireless networks. Relationships enable the network to be more flexible and quickly adapt to the dynamic changes in user distribution and resource requirements, thereby enabling efficient use of resources.
  • a wireless network management system for managing a wireless access technology of a plurality of wireless networks and available resources thereof, each of the plurality of wireless networks having The wireless network management system includes: an information interaction module, configured to collect wireless network related information required for managing the wireless network; and a network information database, used for reconfiguring the wireless access technology and the wireless resource Storing wireless network related information collected by the information interaction module; a service discovery module, configured to discover a service requirement of the wireless network to generate a service demand network set; and an analysis decision module, configured to be used by the service discovery module a set of service demand networks, based on wireless network related information in the network information database, determining a new wireless network configuration by network merging and/or network group segmentation, wherein the information interaction module is further configured to be used by Analysis of the wireless network defined by the decision module Issued to the wireless network, so that the wireless network system reconfiguration.
  • a wireless network management method for managing a wireless access technology of a plurality of wireless networks and wireless resources thereof, each of the plurality of wireless networks having a wireless access technology thereto
  • the wireless network management method includes the following steps: collecting wireless network related information required for management of the wireless network, and storing the same in a network information database; discovering the wireless network Service requirements to generate a set of service demand networks; for the set of service demand networks, to determine a new wireless network configuration by network consolidation and/or network group segmentation based on wireless network related information in the network information database; The determined wireless network configuration is issued to the wireless network for system reconfiguration of the wireless network.
  • a computer program product for implementing the above wireless network management method is also provided.
  • FIG. 1 shows an exemplary network architecture of a management object of a wireless network management system according to the present invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a service model of a wireless network management system according to the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the structure of a wireless network management system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the operation of a management service of a wireless network management system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 illustrates a flow chart of an analysis decision process in accordance with an embodiment of the present invention
  • Fig. 6 shows an exemplary structural block diagram of a computer in which the present invention is implemented.
  • the management objects of the wireless network management system can be divided into the following two categories (see Figure 1):
  • Wireless network management system can be used to manage complex multi-hop
  • a single network of (Multi-hop) architecture such as a centrally controlled multi-hop Wireless Relay Network, Wireless Mesh Network, or Ad Hoc network.
  • the infrastructure in these networks is called a station. It can be divided into one or more levels according to its functions and other factors.
  • the stations are connected by wired or wireless links to provide wireless for users within the network coverage. service. Stations and users have the ability to reconfigure wireless access technologies and wireless resources.
  • the wireless network management system is located in one or some stations and manages the entire network.
  • Wireless network management systems can be used to manage heterogeneous networks (see figure)
  • a heterogeneous network consists of multiple single networks, each with a different wireless access technology, available radio resources, coverage, network architecture, network performance, and so on.
  • a single network can be a simple point-to-multipoint (Single-hop) structure (such as wireless networks 1 and 3), or a complex multi-hop structure (as shown in the figure).
  • Stations and users have the ability to reconfigure wireless access technologies and wireless resources.
  • Each single network is connected to the wireless network management system by one or more stations through a wired or wireless link, thereby enabling management of the heterogeneous network by the wireless network management system.
  • a wireless network management system manages a complex single network
  • the network is divided into several sub-networks, and each sub-network is managed as a single wireless network in a heterogeneous network.
  • the dividing method may be to divide the network coverage into a plurality of areas, and the stations in each area and their directly serving users generate one sub-network; or may be based on the relationship between stations and stations, one or more by wired or Wireless link interconnected stations and their direct service users Form a subnet.
  • a heterogeneous network will be described as an example unless otherwise specified, but it will be apparent to those skilled in the art that the present invention is equally applicable to a complex single network divided into several sub-networks.
  • Fig. 2 schematically shows a service model of a wireless network management system in accordance with the present invention.
  • the network/3 ⁇ 4 available RAT is R1
  • the network available RATs are R1 and R2
  • R1 can use resources F1 and F2
  • R2 can only use resource F2.
  • Figure 2(a) is the target problem and Figure 2(b) is the solution.
  • Figure 2(a) shows the current configuration of the network as: Network/3 ⁇ 4 using R1 and resources F1; Network/3 ⁇ 4 using R2 and Resource F2. If the network suddenly adds a large amount of services, so that the total bandwidth demand exceeds the capacity that F1 can provide, and at the same time, there is still the remaining bandwidth in the network, then the network/3 ⁇ 4 and /3 ⁇ 4 can be reconfigured as shown in the figure.
  • Figure 2(b) is the target problem and Figure 2(a) is the solution.
  • Figure 2(b) is the target problem and Figure 2(a) is the solution.
  • the network is currently running as shown in Figure 2(b). If the load of the network is restored to the capacity of the resource F1 and the load of the network remains within the capacity of F2, then the network; 3 ⁇ 4 and 3 ⁇ 4 can be reconfigured as shown in Figure 2(a). This eliminates inter-network collaboration, which saves bandwidth resources for collaboration while reducing the delays associated with collaboration.
  • Network Merge Configure multiple networks working in different RATs to use the same RAT. Each network shares resources through network collaboration. This operation is called network consolidation; as shown in service model 1.
  • Network Group Multiple networks ⁇ then form a network group; as shown in Figure 2(b), the network / 3 ⁇ 4 and /1 2 form a network group.
  • Network Group Split One or more networks in a network group The network cancels the cooperation with the original network group members and reconfigures the RAT and resources. This operation is called network group segmentation; as shown in service model 2.
  • Service Request Network A network that needs to provide network management services by a wireless network management system is called a service demand network. For example, a network cannot meet the user's bandwidth requirements, and a network that needs more resources through network management services, such as services. The network in model one.
  • Service Request Network Set A collection of all the monthly demand requirements, denoted as U.
  • the service requirement network set in service model 1 is ⁇ , including only one network/3 ⁇ 4 element.
  • FIG. 3 shows a block diagram of a structure of a wireless network management system 300 in accordance with an embodiment of the present invention.
  • the wireless network management system 300 is connected to and provided with a plurality of wireless networks by wire or wirelessly.
  • the wireless network management system 300 can include four main functional modules: an information interaction module 310, a service discovery module 320, an analysis decision module 330, and a network information database 340.
  • the function description of each module is as follows:
  • Information interaction module 310 The primary function is to collect wireless network related information required for management of the wireless network, store it in the network information database 340 for use by other modules of the wireless network management system 300, and issue analytical decision results to the wireless network; Preferably, the reconfiguration result from the wireless network is received and the network information database 340 is updated.
  • Service Discovery Module 320 Main role The service requirements of the current wireless network, resulting in a set of service demand networks.
  • the primary role is to determine a new wireless network configuration by network consolidation and/or network group segmentation based on the wireless network related information in the network information database 340 for the set of service demand networks discovered by the service discovery module 320. .
  • Network Information Database 340 The primary role is to store wireless network related information.
  • the management service of the wireless network management system 300 is driven by a Service Request Event (Driven).
  • Service request events are based on; ⁇ can be divided into a variety of situations depending on the conditions and purposes of SJL.
  • SJL Service Request Event
  • Event 1 The wireless network is unable to meet the user's needs due to the bandwidth. There are a large number of new bandwidth requests in the network, so that the total user bandwidth requirement exceeds the capacity range of the used resources, so that the New/Handoff Service Blocking Rate rises, and the A/L service is performed;
  • Event 2 The wireless network expects that the bandwidth will not meet the user's needs and actively send the message: the resistivity will rise, so ⁇ good service;
  • the wireless network management system 300 finds that there is a network whose bandwidth cannot meet the user's needs.
  • the service discovery module 320 of the wireless network management system 300 finds some network new/switching service blocking rate by analyzing the network information database 340. Higher, in A ⁇ Ji ⁇ ;
  • the wireless network management system 300 anticipates that the bandwidth of some networks will not meet the user's needs.
  • the service discovery module 320 of the wireless network management system 300 analyzes the network information database 340 according to the bandwidth usage and throughput of the network. The trend of quantity is expected to increase the blocking rate of new/switched services in some networks, so ⁇
  • the wireless network management system 300 initiates a service to optimize wireless network resource utilization: In order to optimize wireless resource utilization, the wireless network management system 300 sets a timing device in the service discovery module 320 to periodically initiate an optimization of the network. Service.
  • the ⁇ perspective can be divided into two categories: one is initiated by the wireless network, such as requesting events 1, 2; and the other is initiated by the wireless network management system, such as requesting events 3. 4, 5.
  • Service request events can be divided into two categories from the perspective of purpose: one is to solve the network bandwidth problem of service demand, such as requesting events 1, 2, 3, 4; and the other is to optimize the use efficiency of wireless resources in wireless networks. Purpose, such as requesting event 5.
  • Step 1 Information collection: In order to be able to manage the wireless network, the wireless network management system 300 must obtain necessary information, and if This information is periodically updated as the network dynamically changes. The wireless network management system 300 collects information from the wireless network primarily through the information interaction module 310 and stores the obtained information in the network information database 340.
  • Step 2. Service Discovery: The service discovery module 320 determines the objects of the network management service and generates a set of service demand networks.
  • Step 3 Analysis Decision: The Analysis Decision Module 330 of the Wireless Network Management System 300 determines the new wireless network configuration by analyzing the service requirements and the information in the Network Information Database 340.
  • Step 4 Information Release and System Reconfiguration:
  • the information interaction module 310 of the wireless network management system 300 publishes the analysis decision results to the wireless network for system reconfiguration of the wireless network.
  • the wireless network feeds the configuration result back to the wireless network management system 300 through the information interaction module 310; the wireless network management system 300 updates the network information database according to the feedback information to maintain consistency of its content and network status.
  • the information required by the Wireless Network Management System 300 for service discovery and analysis decisions consists of two main categories:
  • Information within the wireless network Includes the set of RATs available for each wireless network and the corresponding set of available radio resources, the basic configuration of the antenna (including position, altitude, beamforming, antenna gain, power control strategy, and signal coverage, etc.) And user bandwidth requirements, etc.
  • Information between wireless networks The degree of mutual interference when using the same resources between wireless networks, and the ability to communicate with each other.
  • the degree of interference can be measured by the signal-to-noise ratio (SNR) of the stations of the wireless network: The higher the value of the signal-to-noise ratio, the smaller the interference between each other, and vice versa.
  • SNR signal-to-noise ratio
  • Communication capability is divided into two situations: If it is wireless communication capability, it can also be measured by signal-to-noise ratio. The higher the signal-to-noise ratio, the worse the mutual communication capability, and vice versa.
  • If it is wired communication capability it can be It is interconnected through a wired backbone network or through a wireless network management system.
  • Direct information interaction if the information is known to the wireless network (eg, RAT set and set of available radio resources, basic configuration of the antenna (including position, altitude, beamforming, antenna gain, power control strategy), and user bandwidth The demand can be reported to the wireless network management system 300 by the wireless network through direct information interaction.
  • Calculation If the information is not known, but can be calculated from existing information, it can be calculated by the wireless network and then reported to the wireless network management system 300; or directly calculated by the wireless network management system 300.
  • the signal range can be calculated from the position, height, antenna gain, and maximum power of the antenna.
  • the mutual interference condition between the wireless networks can be determined by calculating the signal-to-noise ratio according to the antenna position, height, antenna gain, and maximum power.
  • the measurement method may be to allocate a special time slot to each antenna to be inspected, in which the signal is transmitted by the antenna, other antennas monitor and calculate the signal to noise ratio to determine the interference condition with the target antenna, and then summarize all the information.
  • the wireless network management system 300 analyzes the interference conditions of all the antennas.
  • the service discovery module 320 of the wireless network management system 300 aggregates the network of service requests received within a period of time as a service demand network set U. If the management service is discovered by the service of the wireless network management system 300 The module 320 initiates by analyzing the network 340 to discover the wireless network that needs to be serviced, and then pools these networks as a service demand network set U.
  • Step 3.1 Determine the type of service request
  • Step 3.2 Select a network from the set N req
  • the selection method may be randomly selected; or may be selected from heavy to light according to the degree of unsatisfied bandwidth demand, and the degree is quantized to the level of the new/switched service blocking rate, and the higher the blocking rate, the more serious the bandwidth requirement is not satisfied. .
  • Step 3.3 Determine "Is it currently a network group?
  • step 3.4 If "Do not belong to any network group, go to step 3.4, otherwise go to step 3.8.
  • Step 3.4 Is there any available bandwidth for the "networking scheme that meets the bandwidth requirements of other network groups in the network group?"
  • step 3.5 If found, go to step 3.5, otherwise go to step 3.6.
  • the network group NG that needs to be found has the following characteristics:
  • Any two networks in NG can communicate indirectly or through other networks in NG or wireless network management system 300 to ensure the delivery of collaborative information;
  • Any network in NG can be configured to use the Radio Access Technology RA and Resource c ;
  • the NG network group (the number of wireless networks included) and the connectivity between the networks (direct communication capability, ie the number of pairs of networks that can communicate directly between the two) have an important impact on the resource utilization of the entire network group.
  • To quantify the degree of interference between networks set the interference tolerance threshold.
  • the inter-station SNR>SNR I of the wireless network is considered to be tolerable, if the inter-station of the wireless network is ⁇ WR ⁇ WR, then mutual interference is considered impossible. tolerate.
  • set the communication allowable threshold ⁇ WRc if the station of the wireless network is ⁇ WR NRc, it is considered that wireless communication can be directly performed; if the station of the wireless network is ⁇ WR NR, it is considered that it cannot be directly Make wireless communication.
  • Step 3.4.1 Select the set N in the set N with the network that can perform wired communication or the network that can directly communicate wirelessly (that is, the network with WR ⁇ SNR C ), (guarantee corrective 3.4.1);
  • Step 3.4.2 Select the network composition set N 2 (guarantee corrective 3.4.2) in the set ⁇ and w with the common RAr and resources;
  • Step 3.4.3 Select the aggregate and the "used public resources and other networks using the resource"
  • the interference between the networks within the tolerance range is N 3 (guarantee 3.4.3);
  • Step 3.4.4 If there are networks from other network groups, ensure that the remaining networks in those network groups have the appropriate configuration ( at the same time and resources RAT) meet bandwidth requirements to ensure the interference to other networks within an allowable range, generating a set of qualified network N 4 (guaranteed ⁇ 3.4.4);
  • Step 3.4.5 Select the set so that the available bandwidth is increased before the merge, and the added value is the maximum value of all the optional network groups (guaranteed condition 3.4.5), and ends.
  • Step 3.7 Determine if N re3 ⁇ 4 is empty?
  • step 3.2 If it is not empty, go to step 3.2 and continue to operate on other networks; if it is empty, it means that there is no wireless network that needs service, and it ends.
  • Step 3.8 Is there any available bandwidth for the "division and/or merging scheme of the network group in which the network group is located, while increasing the bandwidth requirements of other networks in the network group?"
  • the decision process actually looks for a feasible split and/or merge scheme for the network group in which it is located. If found, go to step 3.9, otherwise go to step 3.10.
  • the network group be NG, after segmentation and/or merge operation.
  • the network in NG is dispersed in k parts (each part is a network or a network group), which are respectively recorded as
  • NG may include networks that did not belong to NG; NG ; J e [1. W partition and / Or the sum of the network bandwidth requirements before the merge operation is recorded as the partitioning and/or merge operation, and its capacity is recorded as ⁇ , and the partitioned consumption bandwidth is recorded as 5—the wireless technology record used in the split and/or merge operation For RAT ⁇ , the resource is ⁇ .
  • the possible segmentation and/or merging scheme of the network group NG that needs to be found has the following characteristics:
  • the two networks can communicate directly or through other networks or wireless network management system 300 to ensure the delivery of collaborative information;
  • any network can be configured to use the wireless access technology RAT ⁇ and resource F;
  • NG arg ⁇ max ⁇ C wr — y B m - B N c ° c mm ⁇ ⁇
  • Step 3.8.1 "Separate from NG, the remaining networks in NG generate several connected network groups (any two of them can communicate directly or through other networks in the network group);
  • Step 3.8.2 Assign RATs and resources to each connected network group so that the requirements of Condition 3.8.2 - Condition 3.8.5 are met. If found, go to step 3.8.3, otherwise end; step 3.8.3 is "allocate RAT and resources so that the requirements of condition 3.8.5 are met. If found, then end, otherwise follow the method of step 3.4 for "find the merge scheme, End.
  • Step 3.9 removes the network in the new network group from N re3 ⁇ 4
  • Step 3.10 Remove the network in the network group NG from the AL :
  • N req N req - NG
  • the selection method may be taken at random; or may be selected according to the network group from large to small.
  • Step 3.12 Is there a division scheme for the network group NG, which can simultaneously satisfy the bandwidth requirements of each network in the network group?
  • the judging process actually looks for a feasible network group partitioning scheme for NG. If found, then go to step 3.14, otherwise go to step 3.13.
  • NG be divided into k parts, respectively, as ⁇ , ⁇ ,,.,., ⁇ ,; ⁇ ,, ⁇ e [1.1]
  • the sum of the network bandwidth requirements before the division is recorded, and the capacity of the partition after the division
  • ⁇ after splitting, the bandwidth for cooperation consumption is recorded as ⁇
  • NG the size of the member network is recorded as INJ
  • the wireless technology used after segmentation is recorded as RA7 e
  • the resource is.
  • the segmentation scheme that needs to be found has the following characteristics:
  • any two networks in NG e [l. ] can communicate directly or through other networks in N or wireless network management system 300 to ensure the transmission of collaborative information;
  • any network in ⁇ , ⁇ [1.] can be configured to use the wireless access technology RAT ⁇ and the resource F NG ;
  • An exemplary process for finding a segmentation scheme is:
  • Step 3.12.1 Assign a value to the variable 1;
  • Step 3.12.2 divides NG into two parts, some of which contain ''networks, and the other part contains networks, ensuring that each part meets the requirements of 3.12.1-correction 3.12.5; if found, stop, otherwise, go to step 3.12 .3.
  • Step 3.12.2 For the variable 'Assign 1; and judge the value, if LlNGI/2' then go to step 3.12.2, otherwise stop. Where L*" is the bottom rounding calculation.
  • Step 3.14 determines if there is still a network group in N re3 ⁇ 4 , if it exists, then go to step 3.11, otherwise it ends.
  • the service demand network set may also include only networks that are not included in any network group, and only process for such networks, without processing already included.
  • a service demand network in a network group may also include only networks that are not included in any network group, and only process for such networks, without processing already included.
  • Step 4 Information Release and System Reconfiguration
  • the wireless network management system 300 issues an analysis decision result to the wireless network through the information interaction module 310, and the information mainly includes:
  • the wireless access technology RAT and its set of available radio resources required for each wireless network
  • the wireless network After receiving the analysis decision result information, the wireless network performs reconfiguration according to the information, and then feeds back the result of the reconfiguration to the wireless network management system 300 through the information interaction module 310.
  • the information interaction module 310 updates the network information database 340 to maintain consistency between its content and network status.
  • the objects of the invention can also be implemented by running a program or a set of programs on any computing device.
  • the computing device can be a well-known general purpose device.
  • the objects of the present invention can also be achieved by merely providing a program product including a program code for implementing the method or apparatus. That is to say, such a program product also constitutes the present invention, and a storage medium storing such a program product also constitutes the present invention. Obviously, the storage medium.
  • the 600 installs a program constituting the software, which is capable of executing various functions and the like when various programs are installed.
  • a central processing module (CPU) 601 performs various processes in accordance with a program stored in a read only memory (ROM) 602 or a program loaded from a storage portion 608 to a random access memory (RAM) 603.
  • ROM read only memory
  • RAM random access memory
  • the RAM 603 it is also stored as needed when the CPU 601 is executed.
  • the CPU 601, the ROM 602, and the RAM 603 are connected to each other via a bus 604.
  • Input/output interface 605 is also coupled to bus 604.
  • the following components are connected to the input/output interface 605: an input portion 606 including a keyboard, a mouse, etc.; an output portion 607 including a display such as a cathode ray tube (CRT), a liquid crystal display (LCD), and the like, and a speaker and the like;
  • the storage portion 608 includes a hard disk or the like; and the communication portion 609 includes a network interface card such as a LAN card, a modem, and the like.
  • the communication section 609 performs communication processing via a network such as the Internet.
  • the driver 610 is also connected to the input/output interface 605 as needed.
  • a removable medium 611 such as a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a semiconductor memory or the like is mounted on the drive 610 as needed, so that the computer program read therefrom is installed into the storage portion 608 as needed.
  • a program constituting the software is installed from a network such as the Internet or a storage medium such as the removable medium 611.
  • a storage medium is not limited to the removable medium 611 shown in Fig. 6 in which a program is stored and distributed separately from the device to provide a program to the user.
  • the removable medium 611 include a magnetic disk (including a floppy disk (registered trademark):), an optical disk (including a compact disk read only memory (CD-ROM) and a digital versatile disk (DVD)), and a magneto-optical disk (including a mini disk (MD) (registered) Trademark)) and semiconductor memory.
  • the storage medium may be the ROM 602, a hard disk included in the storage portion 608, or the like, in which programs are stored, and distributed to the user together with the device containing them.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Description

无线网络管理系统和方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域， 更具体地涉及一种无线网络管理系 统和方法， 其用于管理多个无线网络的无线访问技术 (Radio Access Technology, RAT)及其可用资源。
背景技术
随着计算机和通信技术的迅^ ^， 全球信息网络正在快速向 以 IP为 J^lll的下一代网络 (Next Generation Network, NGN)演进。 用户对无线多媒体业务需求日益增长的同时，有限的无线资源变得更 加稀缺。为此，无线接入技术不断变革，力求最大程度利用无线资源。 结果， 接入网的网络结构日益复杂， 并且出现多种无线技术共存在相 同的地理区域产生立体覆盖的格局。 同时， 用户分布及其资源需求在 网络运营过程中时刻动态变化。 以上种种条件下， 充分利用无线资源 使用户得到获取更多资源的机会， 同时减少无线资源使用时产生的相 互干扰以保证用户的服务质量，成为无线网络技术研究亟待解决的难 题。
传统的解决方法通常是在不改变网络结构的前提下利用带宽 借用或者复用等资源调度方法，以应对用户分布及其资源需求的动态 变化。 这主要受制于以往无线技术固化于硬件的实现方式。 如今， 以 软件无线电为支撑的感知无线电技术飞速 ，其能够感知周围无线 环境并根据感知结果进行自适应调整的特性，极大地增加了网络规划 的灵活性。 这样， 如何利用这种新特性来改进对资源的利用是本技术 领域的一个挑战。
发明内容
在下文中给出了关于本发明的简要概述， 以便提供关于本发明 的某些方面的基本理解。 但是， 应当理解， 这个概述并不是关于本发 明的穷举性概述。它并不是意图用来确定本发明的关键性部分或重要 部分， 也不是意图用来限定本发明的范围。 其目的仅仅是以简化的形 式给出关于本发明的某些概念，以此作为稍后给出的更详细描述的前 序。
鉴于现有技术的上述情形 , 本发明的目的是提供一种无线网络 管理系统和方法，其中通过对无线网络的无线访问技术及其可用资源 的管理和配置，调整无线网络间的合作与竟争关系，使网络更加灵活、 快速地适应用户分布及其资源需求的动态变化，从而实现对资源的有 效利用。
为了实现上述目的， 才艮据本发明的一个方面， 提供了一种无线 网络管理系统， 用于管理多个无线网络的无线访问技术及其可用资 源，所述多个无线网络中的每个具有对其无线访问技术及无线资源进 行重配置的能力， 所述无线网络管理系统包括： 信息交互模块， 用于 收集对所述无线网络进行管理所需的无线网络相关信息； 网络信息数 据库， 用于存储由所述信息交互模块收集的无线网络相关信息； 服务 发现模块， 用于发现所述无线网络的服务需求， 以产生服务需求网络 集合； 以及分析决策模块， 用于针对由所述服务发现模块发现的服务 需求网络集合， 基于所述网络信息数据库中的无线网络相关信息， 通 过网络合并和 /或网络组分割来确定新的无线网络配置， 其中， 所述 信息交互模块还用于将由所述分析决策模块确定的无线网络配置发 布给所述无线网络， 以便让所述无线网络进行系统重配置。
根据本发明的另一个方面， 还提供了一种无线网络管理方法， 用于管理多个无线网络的无线访问技术及其无线资源，所述多个无线 网络中的每个具有对其无线访问技术及无线资源进行重配置的能力， 所述无线网络管理方法包括以下步驟：收集对所述无线网络进行管理 所需的无线网络相关信息， 并将其存储在网络信息数据库中； 发现所 述无线网络的服务需求， 以产生服务需求网络集合； 针对所述服务 需求网络集合， 基于所述网络信息数据库中的无线网络相关信息， 通 过网络合并和 /或网络组分割来确定新的无线网络配置； 以及将所确 定的无线网络配置发布给所述无线网络，以便让所述无线网络进行系 统重配置。
根据本发明的另一个方面， 还提供了用于实现上述无线网络管 理方法的计算机程序产品。
根据本发明的另一个方面， 还提供了计算机可读介质， 其上记 录有用于实现上述无线网络管理方法的计算 程序代码。
附图说明
本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的详细描述而得 到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表 示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本 说明书中并产生说明书的一部分，用来进一步举例说明本发明的优选 实施例和解幹本发明的原理和优点。 在附图中：
图 1示出了才艮据本发明的无线网络管理系统的管理对象的示例 性网络架构；
图 2示出了根据本发明的无线网络管理系统的服务模型的示意 图；
图 3 示出了根据本发明实施例的无线网络管理系统的结构框 图；
图 4示出了根据本发明实施例的无线网络管理系统的管理服务 的工作流程图；
图 5示出了根据本发明具体实施例的分析决策处理的流程图； 以及
图 6示出了其中实现本发明的计算机的示例性结构框图。
本领域技术人员应当理解， 附图中的元件仅仅是为了简单和清 ¾^见而示出的， 而且不一定是按比例绘制的。 例如， 附图中某些元 件的尺寸可能相对于其它元件放大了，以便有助于提高对本发明实施 例的理解。
具体实施方式 在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。 为了 清楚和筒明起见， 在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。 然 而， 应该了解， 在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特 定于实施方式的决定， 以便实现开发人员的具体目标， 例如， 符合与 系统及业务相关的那些 P艮制条件，并且这些限制条件可能会随着实施 方式的不同而有所改变。 此外， 还应该了解， 虽然开发工作有可能是 非常复杂和费时的， 得益于 开内容的本领域技术人员来说， 这种开发工作仅仅是例行的任务。
在此， 还需要说明的一点是， 为了避免因不必要的细节而模糊 了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置 结构和 /或处理步骤， 而省略了与本发明关系不大的其它细节。
在描述本发明的技术方案之前， 先介绍一下根据本发明的无线 网络管理系统的管理对象的网络架构。
无线网络管理系统的管理对象可划分为以下两类 (参见图 1):
• 单一网络： 无线网络管理系统可用于管理具有复杂多跳
(Multi-hop)结构的单一网络 (参见图 1(a)), 比如有中央控制的 多跳无线中继网络 (Wireless Relay Network) , 无线网状网 (Wireless Mesh Network)或 Ad Hoc网络等。 这些网络中的基 础设施称为站 (Station)， 根据其功能等因素可以分为一级或者 多级， 站间通过有线或无线链路进行连接， 为网络覆盖范围内 的用户（User)提供无线服务。 站和用户具有可重新配置无线访 问技术及无线资源的能力。 无线网络管理系统位于某个或某些 站内， 对整个网络进行管理。
• 异构网络： 无线网络管理系统可用于管理异构网络 (参见图
1(b)), 异构网络由多个单一网络构成， 各单一网络在无线接入 技术、 可用无线资源、 覆盖范围、 网络架构、 网络性能等等方 面有所差异。 例如， 单一网络可以是简单的点到多点 (Point to Multi-points)的单跳 (Single-hop)结构 (如图中无线网络 1和 3)， 也可以是复杂的多跳结构 (如图中无线网络 2)。站和用户具有可 重新配置无线访问技术及无线资源的能力。 每个单一网络由一 个或多个站通过有线或无线链路连接到无线网络管理系统， 从 而实现无线网络管理系统对异构网络的管理。
无线网络管理系统管理复杂单一网络时， 将网络划分成若干子 网络，然后把每个子网络当成异构网络中的一个单一无线网络进行管 理。 划分方法可以是将网络覆盖范围均分成多个区域， 每个区域中的 站及其直接服务的用户产生一个子网络；也可以是根据站与站之间的 关系，一个或多个通过有线或无线链路互联的站及其直接服务的用户 构成一个子网络。 本文中， 如非特殊说明将以异构网络作为示例进行 说明， 但是本领域的技术人员应当清楚， 本发明同样适用于划分成若 干子网络的复杂单一网络。
为了让本领域的技术人员清楚理解本发明的技术方案， 首先示 例性地描述一下根据本发明的无线网络管理系统的服务模型，并且引 入本发明中涉及的新概念及其定义。
图 2示意性地示出了根据本发明的无线网络管理系统的服务模 型。 其中， 两个邻近的无线网络/ ¾和 被无线网络管理系统所管理； 网络 /¾可用 RAT为 R1 , 网络 可用 RAT为 Rl和 R2; R1可以使用 资源 F1和 F2， R2只能使用资源 F2。
服务模型一： 图 2(a)为目标问题， 图 2(b)为解决方案。 图 2(a) 示意网络当前配置为： 网络/ ¾使用 R1及资源 F1; 网络/ ¾使用 R2及 资源 F2。 如果网络； ¾中突然新增大量业务， 从而总带宽需求超过 F1 所能提供的容量， 与此同时， 网络 中仍旧有剩余带宽， 那么， 可以 对网络/ ¾和/ ¾进行重配置为如图 2(b)所示状态： 网络/ ¾和/ ¾同时使用 Rl， 通过 Rl协议进行网络间协作共享资源 Fl和 F2。 这样满足网络 的带宽需求的同时可以为网络 中更多的新业务提供服务， 使得有 限的无线资源得到充分利用。
服务模型二： 图 2(b)为目标问题， 图 2(a)为解决方案。 假设网 络当前运行在如图 2(b)所示状态。 如果网络; ¾的负载恢复到资源 F1 的容量范围内， 并且网络 的负载保持在 F2的容量范围内， 那么可 以对网络; ¾和; ¾进行重新配置为如图 2(a)所示状态。 这样取消了网络 间协作， 从而节约了协作所需的带宽资源， 同时减少了协作带来的延 迟。
本发明中涉及的新概念及其定义如下：
• 网络合并 (Network Merge) ： 将多个工作在不同 RAT下的网络配 置为使用相同 RAT, 各网络通过网络间协作共享资源， 该操作称 为网络合并； 如服务模型一所示。
• 网络组 (Network Group) ：多个网^^并后构成网络组；如图 2(b) 中， 网络/ ¾和/12构成一个网络组。
• 网络组分割 (Network Group Split) ： 将网络组中的一个或多个网 络取消与原网络组成员间的协作， 重新配置 RAT及资源， 该操作 称为网络组分割； 如服务模型二所示。
• 服务需求网络 (Service Request Network) ： 需要由无线网络管理 系统提供网络管理服务的网络称为服务需求网络， 例如资源无法 满足用户带宽需求， 需要通过网络管理服务获得更多资源的网络， 如服务模型一中的网络 。
• 服务需求网络集合 (Service Request Network Set): 所有月良务需求 网络组成的集合， 记作 U 如服务模型一中的服务需求网络集合 为 } , 仅包括网络/ ¾一个元素。
下面将结合附图详细描述根据本发明实施例的无线网络管理 系统。
图 3示出了根据本发明实施例的无线网络管理系统 300的结构 框图。 如图 3所示， 无线网络管理系统 300通过有线或无线方式与多 个无线网络连接， 为其提供服务。 该无线网络管理系统 300可以包括 4个主要功能模块： 信息交互模块 310,服务发现模块 320， 分析决策 模块 330， 以及网络信息数据库 340。 各模块的功能描述如下：
• 信息交互模块 310:主要作用是收集对无线网络进行管理所需的无 线网络相关信息， 存入网络信息数据库 340以供无线网络管理系 统 300的其它模块使用； 向无线网络发布分析决策结果； 以及， 优选地， 接收来自无线网络的重配置结果， 并更新网络信息数据 库 340。
• 服务发现模块 320: 主要作用 现无线网络的服务需求，产生服 务需求网络集合。
• 分析决策模块 330:主要作用是针对由服务发现模块 320发现的服 务需求网络集合， 基于网络信息数据库 340 中的无线网络相关信 息， 通过网络合并和 /或网络组分割来确定新的无线网络配置。
• 网络信息数据库 340: 主要作用是存储无线网络相关信息。
无线网络管理系统 300 的管理服务是由服务请求事件驱动 (Service Request Event-Driven)的。 服务请求事件根据; ^者以 SJL 起条件和目的不同可分为多种情形， 下面举出五种情形为例：
• 事件 1. 无线网络因带宽无法满足用户需求， 主动发^良务： 无线 网络中有大量新增带宽请求， 使得总的用户带宽需求超过了所使 用的资源的容量范围， 从而新 /切换业务阻塞率 (New/Handoff Service Blocking Rate)上升， 于 A^L^艮务；
事件 2. 无线网络预计到带宽将无法满足用户需求主动发^艮务： 阻 率将上升， 于是^ 良务；
事件 3. 无线网络管理系统 300发现存在带宽无法满足用户需求的 网络^艮务： 无线网络管理系统 300的服务发现模块 320通过 分析网 ^ff息数据库 340,发现某些网络新 /切换业务阻塞率较高， 于 A^Ji艮务；
事件 4. 无线网络管理系统 300预计到某些网络的带宽将无法满足 用户需求发^艮务： 无线网络管理系统 300的服务发现模块 320 通过分析网络信息数据库 340,根据网络的带宽使用状况和吞吐量 变化趋势预计到某些网络的新 /切换业务阻塞率将上升， 于是^
• 事件 5. 无线网络管理系统 300为了优化无线网络资源利用率发起 服务： 无线网络管理系统 300为了优化无线资源利用率， 在服务 发现模块 320 中设置定时装置， 周期性地发起以优化网络为目的 的服务。
服务请求事件有多种分类方法， ^^者角度可以分为两类： 一类由无线网络发起， 比如请求事件 1、 2; 以及， 另一类由无线网络 管理系统发起， 比如请求事件 3、 4、 5。 服务请求事件从目的角度可 以分为两类： 一类以解决服务需求网络带宽问题为目的， 比如请求事 件 1、 2、 3、 4; 以及， 另一类以优化无线网络中无线资源使用效率为 目的， 比如请求事件 5。
无线网络管理系统 300的管理 J ^务的工作流程如图 4所示， 简 要描述如下： 步骤 1. 信息收集： 为了能够对无线网络进行管理， 无线网络 管理系统 300必须获得必要的信息，并且若这些信息会随着网络运行 过程动态变化则需周期性地更新这些信息。无线网络管理系统 300主 要通过信息交互模块 310从无线网络收集信息，并将获得的信息存储 在网络信息数据库 340中。 步骤 2.服务发现： 服务发现模块 320确定网络管理服务的对 象， 生成服务需求网络集合。
步骤 3. 分析决策：无线网络管理系统 300的分析决策模块 330 通过分析服务需求以及网络信息数据库 340中的信息，确定新的无线 网络配置。
步骤 4.信息发布与系统重配置： 无线网络管理系统 300的信 息交互模块 310将分析决策结果发布给无线网络， 以便让无线网络进 行系统重配置。 此外， 优选地， 无线网络将配置结果再通过信息交互 模块 310反馈给无线网络管理系统 300; 无线网络管理系统 300根据 反馈信息更新网络信息数据库以维护其内容与网络状态的一致性。
下面将详细描述上述各个步骤的具体实现。 但是本领域的技术 人员应当理解，这些具体实现只是示例性的，本发明不应当局限于此。
步骤 1. 信息收集
无线网络管理系统 300用于服务发现及分析决策所需信息主要 包括两类：
• 无线网络内的信息： 包括各无线网络可用的 RAT集合及相应的可 用无线资源集合， 天线的基本配置 (包括位置、 高度、 波束赋形、 天线增益、 功率控制策略及信号覆盖范围等)， 以及用户带宽需求 等。
• 无线网络间的信息： 各无线网络间使用相同资源时的相互干扰程 度， 以及相互通信的能力。 干扰程度可以用无线网络的站间的信 噪比 (SNR)来衡量： 信噪比的值越高， 相互间的干扰越小， 反之亦 然。 通信能力分为两种情形： 若为无线通信能力， 也可用信噪比 来衡量， 信噪比的值越高， 相互通信能力也就越差， 反之亦然； 若为有线通信能力， 则可以是通过有线骨干网互联， 或者是通过 无线网络管理系统交互信息。
这些信息的获取主要通过三种途径：
• 直接信息交互： 若该信息是无线网络已知的 (比如， RAT集合及可 用无线资源集合、 天线的基本配置 (包括位置、 高度、 波束赋形、 天线增益、 功率控制策略)、 以及用户带宽需求)， 则可通过直接的 信息交互由无线网^艮告给无线网络管理系统 300。 • 计算： 若该信息虽然不是已知的， 但可根据现有信息计算得出， 则可由无线网络计算然后报告给无线网络管理系统 300;或者由无 线网络管理系统 300直接计算得到。 比如， 信号范围可通过天线 的位置、 高度、 天线增益和最大功率计算得出。 又比如， 若网络 分布区域地势比较平坦， 各无线网络间相互干扰状况可根据天线 位置、 高度、 天线增益和最大功率计算信噪比来确定。
• 测量： 若该信息并非已知也无法根据现有信息计算得出， 则需要 通过测量得到。 比如， 若网络分布区域地形地貌复杂， 各无线网 络间相互干扰状况仅仅通过计算不够准确， 则需要测量。 测量方 法可能是对每个需要考察的天线分配专门时隙， 在该时隙中由该 天线发送信号， 其它天线进行监听并计算信噪比以确定与目标天 线的干扰状况， 然后将所有信息汇总给无线网络管理系统 300分 析得出所有天线两两间的干扰状况。
步骤 2. 服务发现
根据服务请求事件的目的不同， 从而产生不同的服务需求网络 集合 ：
• 类型 1. 以解决服务需求网络带宽问题为目的。 若管理服务由无线 网络 ， 则无线网络管理系统 300的服务发现模块 320将一段 时间内收到的 服务请求的网络集中起来， 作为服务需求网络 集合 U 若管理服务由无线网络管理系统 300 的服务发现模块 320通过分析网^ ft息数据库 340发现需要服务的无线网络而发 起， 则将这些网络集中起来， 作为服务需求网络集合 U
• 类型 2. 以优化无线网络中无线资源使用效率为目的。 其对应的服 务需求网络集合 Nreq包含整个无线网络管理系统 300管辖的所有无 线网络。
步骤 3. 分析决策
分析决策是管理服务的核心， 在此将结合图 5详细描述该步骤 的具体实现， 如图 5所示， 对该步骤细化如下：
步骤 3.1判断艮务请求类型
对不同的服务请求类型将采用不同的分析决策过程： 服务请求 若为类型 1 ,其目标是增加服务需求网络的可用带宽，则转向步骤 3.2; 若为类型 2, 其目标是减少网络组的 和数量， 则转向步驟 3.11。
步骤 3.2从集合 Nreq中选取一个网络 n
该选取方法可以是随机选取； 也可以是按照带宽需求不满足的 程度从重到轻依次选取， 该程度量化为新 /切换业务阻塞率的高低， 阻塞率越高， 带宽需求不满足的程度越严重。
步骤 3.3判断 "当前是否属于某网络组？
若"不属于任何网络组， 则转向步驟 3.4, 否则转向步骤 3.8。
步骤 3.4判断是否存在关于 "的网 并方案，满足网络组内其 它网络带宽需求的同时增加"的可用带宽？
该判断过程实际是为"寻找可行的网络合并方案， 若找到， 则 转向步骤 3.5, 否则转向步骤 3.6。
设无线网络管理系统 300管辖的所有网络构成集合 N ; 为"选 定的网络组为 NG ,其中任一成员网络记为 m ,合并前 m的带宽需求记 作¾， 合并前 "的网络容量记作 C„; 合并后 NG的网络容量记作 合并后 NG中用于网络间协作消耗的带宽记作^ Γ ; 合并后 NG使用无 线访问技术 RAT^以及资源 FNG。
那么， 需要寻找的网络组 NG具有以下特征：
• 条件 3.4.1. NG中任两个网络间可以直接或者通过 NG中其它网络 或无线网络管理系统 300间接通信， 保证协作信息的传递；
• 条件 3.4.2. NG中任一网络都可以配置为使用无线访问技术 RA 以及资源 c；
• 条件 3.4.3. NG以外的 (属于 N )使用 的网络与 NG中任一网络的 相互干扰在容忍范围内；
• 3.4.4. 若 NG中某些网 并前属于别的网络组， 则保证那些 网络组去除该网络后仍然有合适的配置满足成员网络的带宽需求 并保证与 N中其它网络的干扰在容许范围内；
• 3.4.5. NG保证其成员网络中除 以外其它网络带宽需求的同 时，使得"的可用带宽较合并前增加， 并且增加的值为所有可选网 络组 中 最 大值 ， 即 保证 > C„
Figure imgf000012_0001
并且 NG = arg{max{ ,G -V Bm- ¾匪 } }；
NG 网络组的 (包含的无线网络的个数)以及各网络间的连通性 (直接通信能力， 即两两之间能够直接通信的网络对个数)对于整个网 络组的资源利用有重要影响。 规模越大 (网络个数越多）， 连通性越差 (两两之间能够直接通信的网络对个数少 )， 则在网络协作中消耗的资 源越多， 带来的延迟越多， 网络的稳定性越差。 所以， 可以对网络组 的最大贿做个限制， 即设定网络组网络成员个数上限 INGImax。 为量 化网络间的干扰程度， 设定干扰容忍门限 若无线网络的站间 SNR>SNRI, 则认为相互间干扰可容忍； 若无线网络的站间 ^WR ^WR,, 则认为相互间干扰不可容忍。 为量化网络间的无线通信能力， 设定通 信允许门限 ^WRc:若无线网络的站间 ^WR NRc,则认为可以直接进行 无线通信； 若无线网络的站间 ^WR NR,, 则认为无法直接进行无线通 信。
以下仅以当 INGImax=2时， 给出寻找过程。 对于 INGImax>2的情形 可以容易扩展。
步骤 3.4.1 选取集合 N中与"可以进行有线通信的网络或者能 够直接进行无线通信的网络 (即与 "的 WR < SNRC的网络)组成集合 N, (保证糾 3.4.1);
步骤 3.4.2选取集合^中与 w具有公共的 RAr及资源的网络组 成集合 N2(保证糾 3.4.2); 步骤 3.4.3 选取集合^中与"所用公共资源与其它使用该资源 的网络间的干扰在容忍范围内的网络组成集合 N3 (保证 3.4.3); 步骤 3.4.4若 ^中存在网络来自别的网络组， 则保证那些网络 组中剩下的网络有合适的配置 (RAT 和资源)满足其带宽需求的同时 保证其它网络受到的干扰在容许的范围内，符合条件的网络产生集合 N4 (保证 ^3.4.4);
步骤 3.4.5 选取集合 中使得"的可用带宽较合并前增加， 并 且增加的值为所有可选网络组中最大值的网络 (保证条件 3.4.5)， 结 束。
步骤 3.5 将"所在的新网络组中的网络从 AL:去除， 即 步骤 3.6将"从 I去除， 即 Λ^ = Λ^ -Μ
步骤 3.7 判断 Nre¾是否为空？
若不为空， 则转向步骤 3.2, 继续对其它网络进行操作； 若为 空， 则说明已经不存在需要服务的无线网络， 结束。
步骤 3.8 判断是否存在关于"所在的网络组的分割和 /或合并方 案， 满足网络组内其它网络带宽需求的同时增加"的可用带宽？
该判断过程实际是为 "所在的网络组寻找可行的分割和 /或合并 方案， 若找到， 则转向步驟 3.9, 否则转向步骤 3.10。
设"所在的网络组为 NG , 经过分割和 /或合并操作 NG中的网络 分散在 k个部分 (每个部分为一个网络或一个网络组）中， 分别记作
ΝΟ,,ΝΟ,,.,.,ΝΟ, ; NG;J e [l..W中必然包括原属于 的网络， 可能包括原 来不属于 NG的网络； NG; J e [1. W分割和 /或合并操作前其中各网络带宽 需求之和记作 分割和 /或合并操作后其容量记作^ ^， 分割 后用于协作消耗带宽记作 5—； 分割和 /或合并操作 使用的无线技 术记作 RAT^ , 资源为 ^。 需要寻找的网络组 NG可行的分割和 /或合并方案具有以下特 征：
• 条件 3.8丄 在 是网络组的情况下， ^†任两个网络间可以直 接或者通过 中其它网络或无线网络管理系统 300间接通信，保 证协作信息的传递；
• 条件 3.8.2. 在 是网络组的情况下， ^†任一网络都可以配置 为使用无线访问技术 RAT^以及资源 F ；
• 3.8.3. ^7,以外的 (属于 N )使用 ^,的网络与 中任一网络的 相互干扰在容忍范围内；
• 条件 3.8.4. 若 NG,中某些网络分割和 /或合并操作前属于别的网络 组， 则保证那些网络组去除该网络后仍然有合适的配置满足成员 网络的带宽需求并保证与 N中其它网络的干扰在容许范围内；
• ^ 3.8.5. 不包含 "的 容量满足其中各网络的带宽需求；包含" 的 Λ ^满足其中网络带宽需求的同时， 使得"的可用带宽较分割和 / 或合并操作前增加， 并且增加的值为所有可选方案中最大值， 即 且
Figure imgf000015_0001
NG, = arg {max{Cwr — y Bm - BN c°c mm } }
NGt ,neNGt ' 一种寻找分割和 /或合并方案的示例性过程为：
步骤 3.8.1 将"从 NG中分离， NG中剩下的网络产生若干个连通 的网络组 (其中任意两个网络间可以直接或者通过网络组中其它网络 间接通信)；
步骤 3.8.2为每个连通的网络组分配 RAT和资源，使得满足条 件 3.8.2-条件 3.8.5的要求。 如果找到则转向步骤 3.8.3， 否则结束； 步骤 3.8.3 为"分配 RAT和资源， 使得满足条件 3.8.5的要求。 若果找到则结束， 否则按照步骤 3.4的方法为"寻找合并方案， 结束。
步骤 3.9将"所在的新网络组中的网络从 Nre¾去除
步骤 3.10 将"所在的网络组 NG中的网络从 AL:去除， 即
Nreq = Nreq - NG
舞 3.11 从集合 Nreq中选取一个网络组 NG
该选取方法可以是随才 取； 也可以是按照网络组 从大到 小选取。
步骤 3.12判断是否存在关于网络组 NG的分割方案, 能够同时 满足网络组内各网络的带宽需求？
该判断过程实际是为 NG寻找可行的网络组分割方案 , 若找到 , 则转向步骤 3.14， 否则转向步骤 3.13。
设 NG被分割为 k个部分，分别记作 ΝΟ,,ΝΟ,,.,.,ΝΟ,； ΝΟ,,ί e [1.1]分 割前其中各网络带宽需求之和记作 , 分割后其容量记作^ ^ , 分割后用于协作消耗带宽记作^; NG,的规模即成员网络个数记作 I N J ; 分割后^吏用的无线技术记作 RA7 e， 资源为 。 需要寻找的 分割方案具有以下特征：
• ^ 3.12丄 在 NG1是网络组的情况下， NG e[l. ]中任两个网络 间可以直接或者通过 N 中其它网络或无线网络管理系统 300间接 通信， 保证协作信息的传递；
· 3.12.2. 在 是网络组的情况下， Λ^, ε[1. ]中任一网络都 可以配置为使用无线访问技术 RAT^以及资源 FNG,；
• 件 3.12.3. NG;, e[l. ]以夕卜的 (属于 N )使用 FNGi的网络与 NGt中任 一网络的相互干扰在容忍范围内；
• 条件 3.12.4. NG被分割成的各部分容量满足带宽需求， 即 Gi -5— >∑^G5m, e[l. ];
• 条件 3.12.5. NG被分割成的各部分规模小于 NG的规模， 即
I NG \>\ NGt l, e[l. ]
一种寻找分割方案的示例性过程为：
步骤 3.12.1 为变量赋值为 1;
步骤 3.12.2把 NG分成两部分， 其中一部分含有''个网络， 另一 部分含有 个网络， 保证每部分满足糾 3.12.1-糾 3.12.5的要 求； 若找到则停止， 否则， 转向步驟 3.12.3。
步骤 3.12.2 为变量 '赋值为 1; 并判断 的值， 若 LlNGI/2」则 转向步骤 3.12.2, 否则停止。 其中 L*」为下取整计算。
歩骤 3.13 将 NG从 AL:去除， Nreq =Nreq_NG。
步骤 3.14判断 Nre¾中是否还存在网络组， 如果存在则转向步骤 3.11, 否则结束。
需要指出的是， 虽然在上面过程中描述了处理类型 1和类型 2 的情况， 但是本领域的技术人员应当理解， 本发明不局限于此， 而是 也可以仅仅处理类型 1或类型 2的情况， 此时， 步骤 3.1可以省略。 此外， 在一种简化的实现中， 在类型 1的情况下， 服务需求网络集合 中也可以仅仅包括尚未包含在任何网络组中的网络，并且仅仅针对这 样的网络进行处理， 而不处理已包括在某个网络组中的服务需求网 络。
步骤 4. 信息发布与系统重配置 无线网络管理系统 300通过信息交互模块 310向无线网络发布 分析决策结果， 这些信息主要包括：
无线网络内的信息：各无线网络所需配置的无线访问技术 RAT 及其可用无线资源集合；
无线网络间的信息： 各无线网络所在网络组的组成成员。
无线网络接收到分析决策结果信息后， 根据该信息进行重配 置，然后把重配置的结果通过信息交互模块 310反馈给无线网络管理 系统 300。 信息交互模块 310更新网络信息数据库 340， 以维护其内 容与网络状态的一致性。 以上结合具体实施例描述了本发明的基本原理， 但是， 需要指 出的是， 对本领域的普通技术人员而言， 能够理解本发明的方法和装 置的全部或者任何步骤或者部件，可以在任何计算装置（包括处理器、 存储介质等）或者计算装置的网络中， 以硬件、 固件、 软件或者它们 的组合加以实现，这是本领域普通技术人员在阅读了本发明的说明的 情况下运用他们的基本编程技能就能实现的。 因此， 本发明的目的还可以通过在任何计算装置上运行一个程 序或者一组程序来实现。所述计算装置可以是公知的通用装置。因此， 本发明的目的也可以仅仅通过提供包含实现所述方法或者装置的程 序代码的程序产品来实现。也就是说，这样的程序产品也构成本发明， 并且存储有这样的程序产品的存储介质也构成本发明。 显然， 所述存 介质。
在通过软件和 /或固件实现本发明的实施例的情况下，从存储介 质或网络向具有专用硬件结构的计算机，例如图 6所示的通用计算机
600安装构成该软件的程序， 该计算机在安装有各种程序时， 能够执 行各种功能等等。 在图 6中， 中央处理模块 (CPU)601根据只读存储器 (ROM)602 中存储的程序或从存储部分 608加载到随机存取存储器 (RAM)603的 程序执行各种处理。 在 RAM 603中， 也根据需要存储当 CPU 601执 行各种处理等等时所需的数据。 CPU 601、 ROM 602和 RAM 603经 由总线 604彼此连接。 输入 /输出接口 605也连接到总线 604。
下述部件连接到输入 /输出接口 605: 输入部分 606, 包括键盘、 鼠标等等； 输出部分 607， 包括显示器， 比如阴极射线管 (CRT)、 液 晶显示器 (LCD)等等， 和扬声器等等； 存储部分 608， 包括硬盘等等； 和通信部分 609, 包括网络接口卡比如 LAN卡、 调制解调器等等。 通信部分 609经由网络比如因特网执行通信处理。
根据需要， 驱动器 610也连接到输入 /输出接口 605。 可拆卸介 质 611比如磁盘、 光盘、 磁光盘、 半导体存储器等等根据需要被安装 在驱动器 610上，使得从中读出的计算机程序根据需要被安装到存储 部分 608中。
在通过软件实现上述系列处理的情况下， 从网络比如因特网或 存储介质比如可拆卸介质 611安装构成软件的程序。
本领域的技术人员应当理解， 这种存储介质不局限于图 6所示 的其中存储有程序、与装置相分离地分发以向用户提供程序的可拆卸 介质 611。 可拆卸介质 611的例子包含磁盘 (包含软盘 (注册商标)：)、 光 盘 (包含光盘只读存储器 (CD-ROM)和数字通用盘 (DVD))、磁光盘（包 含迷你盘 (MD)(注册商标))和半导体存储器。 或者， 存储介质可以是 ROM 602、存储部分 608中包含的硬盘等等， 其中存有程序， 并且与 包含它们的装置一起被分发给用户。
还需要指出的是， 在本发明的装置和方法中， 显然， 各部件或 各步骤是可以分解和 /或重新组合的。 这些分解和 /或重新组合应视为 本发明的等效方案。 并且， 执行上述系列处理的步骤可以自然地按照 说明的顺序按时间顺序执行， 但是并不需要一定按照时间顺序执行。 某些步骤可以并行或彼此独立地执行。
虽然已经详细说明了本发明及其优点， 但是应当理解在不脱离 由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行 各种改变、 替代和变换。 而且， 本申请的术语 "包括"、 "包含"或者其 任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的 过程、 方法、 物品或者装置不仅包括那些要素， 而且还包括没有明确 列出的其他要素， 或者是还包括为这种过程、 方法、 物品或者装置所 固有的要素。 在没有更多限制的情况下， 由语句 "包括一个 ...... "限定 的要素， 并不排除在包括所述要素的过程、 方法、 物品或者装置中还 存在另外的相同要素。

Claims

权利 要求 书
1. 一种无线网络管理系统，用于管理多个无线网络的无线访问技 术及其可用资源，所述多个无线网络中的每个具有对其无线访问技术 及无线资源进行重配置的能力， 所述无线网络管理系统包括： 信息交互模块，用于收集对所述无线网络进行管理所需的无线网 络相关信息； 网络信息数据库，用于存储由所述信息交互模块收集的无线网络 相关信息； 服务发现模块， 用于发现所述无线网络的服务需求， 以产生服务 需求网络集合； 以及
分析决策模块，用于针对由所述服务发现模块发现的服务需求网 络集合， 基于所述网络信息数据库中的无线网络相关信息， 通过网络 合并和 /或网络组分割来确定新的无线网络配置，
其中，所述信息交互模块还用于将由所述分析决策模块确定的无 线网络配置发布给所述无线网络， 以便让所述无线网络进行系统重配 置。
2. 如权利要求 1所述的无线网络管理系统，其中所述多个无线网 络中的每个是单一网络的子网络， 或者是构成异构网络的单一网络。
3. 如权利要求 1所述的无线网络管理系统，其中所述信息交互模 块还用于接收所述无线网络的重配置结果， 以更新所述网络信息数据 库。
4. 如权利要求 1所述的无线网络管理系统，其中在服务需求的类 型是以解决服务需求网络带宽问题为目的的第一类型的情况下，所述 分析决策模块针对所述服务需求网络集合中不属于任何网络组的服 务需求网络 n, 寻找关于所述 J ^务需求网络 n的网络合并方案以产生 包含所述服务需求网络 n的网络组 NG , 使得满足所述网络组 NG内 其他网络带宽需求的同时增加所述服务需求网络 n的带宽。
5. 如权利要求 4所述的无线网络管理系统，其中所述网络组 NG 满足以下 frfr: 所述网络组 NG中任两个网络间能够直接或间接通信； 所述网络组 NG中任一网络都能够配置为使用相同的无线访问技 术 ΛΛΓ^以及资源^ 所述网络组 NG 以外的使用所述资源 的网络与所述网络组 NG中任一网络的相互干扰在容忍范围内； 对于所述网络组 NG中合并操作前属于别的网络组的网络，则保 证那些网络组去除该网络后仍然有合适的配置满足成员网络的带宽 需求并保证与由全部所述无线网络构成的网络集合 N 中其它网络的 干扰在容许范围内； 以及
所述网络组 NG保证其成员网络中除所述服务需求网络 n以外其 它网络带宽需求的同时，使得所述服务需求网络 n的可用带宽较合并 前增加， 并且增加的值为所有可选网络组中最大值。
6. 如权利要求 1所述的无线网络管理系统，其中在服务需求的类 型是以解决服务需求网络带宽问题为目的的第一类型的情况下，所述 分析决策模块针对所述服务需求网络集合中已属于网络组 NG的服务 需求网络 n，寻找关于所述月良务需求网络 n的网络组分割和 /或网络合 并方案，使得满足所述网络组 NG内其他网络带宽需求的同时增加所 述服务需求网络 n的带宽。
7. 如权利要求 6所述的无线网络管理系统，其中所述网络组 NG 中的网络经过分割和 /或合并操作后分散在一个或多个部分中， 每个 部分 NGi是一个网络或一个网络组， 并且满足以下 在所述部分 NGi是网络组的情况下，所述部分 NGi中任两个网络 间能够直接或间接通信； 在所述部分 NGi是网络组的情况下，所述部分 NGi中任一网络都 能够配置为使用相同的无线访问技术 RA7 以及资源 FNGi； 所述部分 NGi以外的使用所述资源 FNGi的网络与所述部分 NGi中 任一网络的相互干扰在容忍范围内； 在所述部分 NGi是网络组的情况下，对于所述部分 NGi中合并和 /或分割操作前属于别的网络组的网络， 则保证那些网络组去除该网 络后仍然有合适的配置满足成员网络的带宽需求并保证与由全部所 述无线网络构成的网络集合 N中其它网络的干扰在容许范围内；以及 不包含所述服务需求网络 n的所述部分 NGi容量满足其中各网络 的带宽需求；包含所述服务需求网络 n的所述部分 NG 足其中网络 带宽需求的同时， 使得所述服务需求网络 n 的可用带宽较分割和 /或 合并操作前增加， 并且增加的值为所有可选方案中最大值。
8. 如权利要求 1所述的无线网络管理系统，其中在服务需求的类 型是以优化无线网络中无线资源使用效率为目的的第二类型的情况 下， 所述分析决策模块针对服务需求网络集合中的每个网络组 NG， 寻找关于所述网络组 NG的分割方案，使得满足所述网络组 NG内各 网络的带宽需求。
9. 如权利要求 8所述的无线网络管理系统，其中所述网络组 NG 被分割为多个部分，每个部分 NGi是一个网络或一个网络组， 并且满 足以下条件： 在所述部分 NGi是网络组的情况下，所述部分 NGi中任两个网络 间能够直接或间接通信； 在所述部分 NGi是网络组的情况下，所述部分 NGi中任一网络都 能够配置为使用相同的无线访问技术 RAT^以及资源 FNC； 所述部分 NGi以外的使用所述资源 FNGI的网络与所述部分 NGi中 任一网络的相互干扰在容忍范围内； 所述部分 NGi容量满足其中的带宽需求； 以及 所述部分 NGi规模小于所述网络组 NG的规模。
10. 一种无线网络管理方法， 用于管理多个无线网络的无线访问 技术及其无线资源，所述多个无线网络中的每个具有对其无线访问技 术及无线资源进行重配置的能力，所述无线网络管理方法包括以下步
收集对所述无线网络进行管理所需的无线网络相关信息，并将其 存储在网络信息数据库中； 发现所述无线网络的服务需求， 以产生服务需求网络集合； 针对所述服务需求网络集合，基于所述网络信息数据库中的无线 网络相关信息， 通过网络合并和 /或网络组分割来确定新的无线网络 配置； 以及 将所确定的无线网络配置发布给所述无线网络， 以便让所述无线 网络进行系统重配置。
11. 如权利要求 10所述的无线网络管理方法，其中所述多个无线 网络中的每个是单一网络的子网络， 或者是构成异构网络的单一网 络。
12. 如权利要求 10所述的无线网络管理方法，还包括：接收所述 无线网络的重配置结果， 以更新所述网络信息数据库。
13. 如权利要求 10所述的无线网络管理方法，其中在服务需求的 类型是以解决服务需求网络带宽问题为目的的第一类型的情况下，在 所述确定新的无线网络配置的处理中，针对所述服务需求网络集合中 不属于任何网络组的服务需求网络 n， 寻找关于所述服务需求网络 n 的网 ^^并方案以产生包含所述服务需求网络 n的网络组 NG， 使得 满足所述网络组 NG内其他网络带宽需求的同时增加所述服务需求网 络 n的带宽。
14. 如权利要求 13 所述的无线网络管理方法， 其中所述网络组 NG满足以下务降： 所述网络组 NG中任两个网络间能够直接或间接通信； 所述网络组 NG中任一网络都能够配置为使用相同的无线访问技 术 ^ 以及资源 ; 所述网络组 NG 以外的使用所述资源 的网络与所述网络组 NG中任一网络的相互干扰在容忍范围内； 对于所述网络组 NG中合并操作前属于别的网络组的网络，则保 证那些网络组去除该网络后仍然有合适的配置满足成员网络的带宽 需求并保证与由全部所述无线网络构成的网络集合 N 中其它网络的 干扰在容许范围内； 以及
所述网络组 NG保证其成员网络中除所述服务需求网络 n以外其 它网络带宽需求的同时，使得所述服务需求网络 n的可用带宽较合并 前增加， 并且增加的值为所有可选网络组中最大值。
15. 如权利要求 10所述的无线网络管理方法，其中在服务需求的 类型是以解决服务需求网络带宽问题为目的的第一类型的情况下，在 所述确定新的无线网络配置的处理中，针对所述服务需求网络集合中 已属于网络组 NG的服务需求网络 n， 寻找关于所述服务需求网络 n 的网络组分割和 /或网 ^^并方案， 使得满足所述网络组 NG 内其他 网络带宽需求的同时增加所述服务需求网络 n的带宽。
16. 如权利要求 15 所述的无线网络管理方法， 其中所述网络组 NG中的网络经过分割和 /或合并操作后 ^f ^一个或多个部分中，每 个部分 NGi是一个网络或一个网络组， 并且满足以下条件： 在所述部分 NGi是网络组的情况下，所述部分 NGi中任两个网络 间能够直接或间接通信；
在所述部分 NGi是网络组的情况下，所述部分 NGi中任一网络都 能够配置为使用相同的无线访问技术 RAT^以及资源 FNC； 所述部分 NGi以外的使用所述资源 FNGI的网络与所述部分 NGi中 任一网络的相互干扰在容忍范围内； 在所述部分 NGi是网络组的情况下，对于所述部分 NGi中合并和 /或分割操作前属于别的网络组的网络， 则保证那些网络组去除该网 络后仍然有合适的配置满足成员网络的带宽需求并保证与由全部所 述无线网络构成的网络集合 N中其它网络的干扰在容许范围内；以及 不包含所述服务需求网络 n的所述部分 NGi容量满足其中各网络 的带宽需求；包含所述服务需求网络 n的所述部分 NG 足其中网络 带宽需求的同时， 使得所述服务需求网络 n 的可用带宽较分割和 /或 合并操作前增加， 并且增加的值为所有可选方案中最大值。
17. 如权利要求 10所述的无线网络管理方法，其中在服务需求的 类型是以优化无线网络中无线资源使用效率为目的的第二类型的情 况下， 在所述确定新的无线网络配置的处理中， 针对服务需求网络集 合中的每个网络组 NG， 寻找关于所述网络组 NG的分割方案， 使得 满足所述网络组 NG内各网络的带宽需求。
18. 如权利要求 17 所述的无线网络管理方法， 其中所述网络组 NG被分割为多个部分， 每个部分 NGi是一个网络或一个网络组， 并 且满足以下糸 ： 在所述部分 NGi是网络组的情况下，所述部分 NGi中任两个网络 间能够直接或间接通信； 在所述部分 NGi是网络组的情况下，所述部分 NGi中任一网络都 能够配置为使用相同的无线访问技术 RA7 以及资源 FNGi； 所述部分 NGi以外的使用所述资源 FNGi的网络与所述部分 NGi中 任一网络的相互干扰在容忍范围内； 所述部分 NGi容量满足其中的带宽需求； 以及 所述部分 NGi规模小于所述网络组 NG的规模。
19. 一种程序产品， 其上存储有机器可读指令代码， 当所述机器 可读指令代码被机器读取且执行时执行一种无线网络管理方法，所述 无线网络管理方法用于管理多个无线网络的无线访问技术及其无线 资源，所述多个无线网络中的每个具有对其无线访问技术及无线资源 进行重配置的能力， 所述无线网络管理方法包括以下步骤： 收集对所述无线网络进行管理所需的无线网络相关信息，并将其 存储在网络信息数据库中；
发现所述无线网络的服务需求， 以产生服务需求网络集合； 针对所述服务需求网络集合，基于所述网络信息数据库中的无线 网络相关信息， 通过网络合并和 /或网络组分割来确定新的无线网络 配置； 以及 将所确定的无线网络配置发布给所述无线网络， 以便让所述无线 网络进行系统重配置。
20. 一种存储介质， 其上承载有根据权利要求 19 所述的程序产 品。
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