CN103052100A - 用于无线通信网络的自动配置的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于无线通信网络的自动配置的方法和设备，所述方法和设备实现从至少一个节点接收指示所述网络的改变的信息并根据所接收的信息自动地重配置所述网络。在另一实施例中，一种用于自动地重配置包含至少一个节点的无线通信网络的方法，所述至少一个节点包含无线基础设施资源，所述方法包含确定在所述网络中运作的节点处的资源可用性，及根据所述资源的可用性自动地重配置所述网络以使所述网络适当地及/或高效地运作。

Description

用于无线通信网络的自动配置的方法和设备

本申请是国际申请日为2006年3月9日，国际申请号为PCT/US2006/008795，发明名称为“用于无线通信网络的自动配置的方法和设备”的PCT申请进入中国国家阶段申请号为200680014896.2的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明所揭示实施例涉及无线通信网络的自动配置。更具体而言，涉及用于网络参数和覆盖范围的自动配置以及无线通信网络中动态资源发现的方法和设备。

背景技术

在无线通信网络中，需要确定无线通信基础设施的最优配置、组织和操作参数，例如，适当的地点位置、操作频率、辐射功率、代码指配、交递阈值等。当前，无线通信网络规划需要首先进行有效的先验分析，随后进行持续经验验证、测试和网络调节等，这些是耗时、昂贵且需要网络规划专家和复杂的工具。

在某些环境和应用(例如，军事和紧急应用中)中，在不具有充分时间及/或资源来完成此类动态网络的冗长且费力的人工网络规划的情况下，可能需要部署额外的替代或独立的自主无线基础设施。

因此，需要对无线网络进行快速自动配置和组织以及动态网络规划及/或资源发现。

发明内容

本发明所揭示实施例实现用于自动地配置和重配置无线通信网络的新颖和改进的方法和设备。一个方面，所述方法实现接收指示所述网络中的改变的信息并根据所述接收的信息自动地重配置所述网络。

一个方面，一种用于自动地重配置包含至少一个节点(其包含无线基础设施资源)的无线通信网络的方法提供用于确定运作于所述网络中的节点处的资源的可用性且根据所述资源的可用性自动地重配置所述网络以使所述网络适当地及/或高效地运作。

另一方面，一种用于自动地重配置无线通信网络的设备包含：存储器单元；接收机；发射机；及以通信方式与所述存储器单元、所述接收机及所述发射机耦合的处理器。所述处理器能够执行指令以实施上述方法。

附图说明

依据结合下述图式对实施例的详细说明，本发明所揭示实施例的特点和优点将变得更明了：

图1A图解说明第一无线通信网络拓扑；

图1B图解说明第二无线通信网络拓扑；

图2图解说明第三无线通信网络拓扑；及

图3图解说明一个用于构建无线通信基础设施的实施例。

具体实施方式

在详细解释数个实施例之前，应理解，本发明的范围不应限于以下说明中所列或图式中所示的构造细节及组件布置。同样，应理解，本文中所用短语及术语是用于阐述目的而不应视为具有限制意义。

图1A图解说明用于构建一个实施例的第一无线通信网络拓扑100。通信网络100图解说明基础设施拓扑，其中一个BSC支持若干个BTS而一个MSC也支持若干个BSC。

此种网络拓扑的网络规划可包含以下步骤：

分析覆盖范围的地形图，

将地形和容量要求视为位置的函数，选择候选地点位置和其它网络参数，

运行模拟软件来分析系统效能和容量，

调节参数和位置，并再运行模拟，

在网络构造后，实施驱动测试以确认网络覆盖范围、容量和效能，及

分析驱动测试数据。重复上述过程。

图1A中所示的拓扑可在其基础设施组件可用性、位置、能力等方面保持不变。然而，诸如基础设施组件再定位、添加、删除、失功能及/或外部因素的改变可动态地改变所述网络的拓扑。在此类情况下，例如，当将新的BTS添加到网络或从网络除去BTS时，可人工地再规划和重配置所述网络。这部分地是由以下事实所造成：BTS不能以与其能够检测或感测移动装置相同的方式来检测或感测(“听或看”)其它BTS。也就是说，BTS检测来自附近移动装置的反向链路无线通信(从移动装置到无线基础设施的信号发送、语音和数据通信)，但BTS不能检测来自其它BTS的上行链路无线通信(从无线基础设施到移动装置的信号发送、语音和数据通信)。例如，在CDMA系统中，必须给新添加的节点(例如，BTS)指配唯一PN偏移，但在将唯一PN偏移指配给添加的节点之前，网络规划者必须首先弄清楚哪些PN偏移已经指配给现有的其它节点。在此类情况下，完成上述网络规划例行程序不切合实际。

图1B图解说明根据一个实施例的网络拓扑，其中节点102、104、106具有某种传感器接收机或传感器/发射机能力110、112、114以使这些节点能够彼此通信。以这种方式，节点102、104、106从所述网络中的一些或所有节点102、104、106、108接收上行链路通信，确定或计算一些网络参数并(例如)经由回程116或其它方式将所述参数传送到其它节点。接收参数的节点可根据所接收的参数或来自其它节点的反馈来调节、重配置或设定其操作条件。此种信息交换包含宣布拓扑的改变(例如，节点的重定位、添加、删除及/或失功能)，由传感器接收机所测量的资源可用性、能力、存在、缺乏及/或数据的改变。此种信息的交换可允许网络基础设施自动地确定网络状态，且如果需要，则在改变出现时重配置自己及/或其它网络组件。

在一个实施例，提供于节点上的传感器可包含具有回程连接(例如，IP回程连接)的移动电话，所述移动电话可从现有的其它节点接收信息并将信息发送到现有的其它节点。例如，节点106可仅包含一个传感器接收机(例如，移动装置)，所述移动装置可由用户携带在身边、安装在车辆上或保持在固定位置处。以这种方式，节点可彼此通信且交换在整个或局部网络上测量的参数(例如，交递参数、每一节点的邻居列表、操作频率和代码、功率传输电平、从其它节点接收的功率电平、其它节点所广播信号的PN偏移测量值、天线配置)及无线基础设施操作所需的其它信息，包含对其它无线基础设施的检测。

在一个实施例，智能型传感器启用节点与其它节点进行通信并交换有关其操作条件(例如，其功率电平)的信息，且(例如)经由回程将这个信息多播/广播到其它可监控及/或调节其操作条件(例如，功率电平、覆盖范围及天线模式和定向)的节点。可采用基于传感器数据的自适应算法来调节操作条件，例如，变化的传输功率和天线模式特征。这些算法自适应地最大化覆盖范围且可使网络中的某些节点禁用自己或其某些能力以有利于其它节点；因此，可防止资源的过度分配或使网络效能降格(例如，防止“导频污染”问题)。

可对在节点当中传送的消息适当加密和鉴定以保护网络免受敌意的拒绝服务(DOS)攻击。在没有此类安全措施的情况下，不被信任方可通过发送无效或恶意的传感器测量数据或资源可用性数据来损害移动网络的正确操作。

图2图解说明用于构建一个实施例的无线通信网络拓扑200。通信网络200图解说明动态基础设施拓扑，其中每一节点可完全自包含，亦即，每一节点可具有完整的BTS、BSC及/或MSC功能性。

在一个实施例，节点可彼此隔离地运作。例如，车载BTS可完全由其自己(自主地)为团队提供无线通信覆盖范围。在这种情况下，每一隔离的节点为完全自包含，从而具有完全自主的无线网络功能性，其中包含(例如)BTS、BSC、MSC及/或支持自主操作的其它功能性。这种情形可能会发生在居民稀少或乡村区域(其中可能仅安装有单个节点)或当车辆行驶在附近没有网络的类似沙漠的区域中时。

在一个实施例，可为固定的或移动的节点202、204、206、208动态地协同运作以在广阔的区域上提供连续无线通信覆盖，这类似于城市区域中的商业蜂窝式系统，但具有动态变化的拓扑。在这种情况下，由于每一节点可具有完整的功能，因此可能存在比所需更多的某些类型的资源。因此，为适当地及/或高效地使用可用基础设施资源，网络需要自动地配置/重配置自己。通常，每一BTS群组需要一个BSC。然而，当所有节点具有个别BSC能力时，可自动地选择一个节点来提供或共享用于一BTS群组的BSC功能性。在一个实施例中，如图2中所示，节点202、204和206可彼此极接近，因此，可自动地选择一个节点来提供MSC极/或BSC能力，以及无线网络运作所需的其它功能，其中其它节点充当简单的BTS。

在一个实施例中，如图2中所示，移动节点208(例如，其安装在移动物件上，且以自包含模式与其它节点运作隔离)进入节点202、204和206的覆盖区域。然而，在节点202、204、206、208于彼此间散布其资源可用性及/或能力(例如，通过广播及/或多播)且移动节点208确定其已进入由其它节点覆盖的区域后，移动节点208可自动地关闭其MSC及/或BSC能力并充当BTS；因此，开始被其它节点202、204和206中一个或一个以上节点所提供的BSC及/或MSC能力所覆盖。然而，当移动节点208离开节点202、204和206的覆盖区域且其移动导致其与其它节点隔离时，节点208可使用其全部资源能力。当移动节点208再次到达其它节点附近时，移动节点208可与附近节点协商并自动地重配置自己以与其协同一致。

在另一实施例中，移动节点208可进入节点202、204和206的覆盖区域并通过测量所接收的节点202、204和206的信号强度确定其位置已充分地被这些节点所覆盖，且甚至可决定此时不再充当BTS。

在另一实施例中，某些节点可提供到达外部网络及/或资源的连接性。在这种情况下，此类节点可将其特殊能力通告其它节点以使所述节点自动地重配置自己以利用新通告的资源能力。所通告的资源可包含到达以下装置的连接性：所切换的特定电路或数据网络；通信处理器，例如，异步通信交互工作功能(IWF、调制解调器库)；分组数据服务节点；媒体网关、电子邮件或语音邮件服务器等。

许多技术可用来在传送资源可用性和传感器数据信息后自动地配置网络。这种信息可传送到中心处理器，所述中心处理器评估所述信息、计算新的网络配置且随后将这个新配置传送到受影响的节点。在一个实施例中，可使用分布式自动配置方案。可使用诸如IP多播的技术将传感器和资源可用性信息广播或多播到其它节点。能够提供服务的节点可广播其如此做的意愿，且可根据随机变数产生和表决通过重复过程来解决能够提供相同服务的多个节点之间的冲突。此类服务不仅可包含执行无线网络操作必须的那些服务(例如，BSC、MSC、PDSN等)，还可包含用于评估各种节点所搜集的网络信息的中心处理器功能性。例如，在诸如IPv6的协议中，使用类似程序来自动地将IP地址指配给IP装置。可通过多个标准(其包含基于定时器、超出预定或动态操作或检测阈值)或根据请求来触发这个信息的传送。在配置网络之后，可在用于节点的DNS或类似数据库中更新新配置以发现重配置事件之间的配置。例如，通过使用服务(SRV)记录或诸如DHCP的协议，可使用DNS来供给任意网络服务和配置信息。节点可根据其它节点所广播的指示此类其它节点所接收的其信号电平的传感器数据来独立地调节其某些操作参数，例如，其传输功率电平。将这些操作参数调节散布到其它节点可是自动的或基于预定标准，例如，所指配的阈值、定时器或系统配置。

在一个实施例中，动态资源恢复也适应性地补偿动态负载改变及/或节点故障。在一个实施例中，当现有资源过载时，其可广播对额外帮助的请求。帮助请求可包含以下请求：附加的无线呼叫处理资源(例如，BSC资源)、达到外部网络的介面、用以支援附加无线用户的附加RF无线覆盖范围等。现有节点根据位置改变、负载改变等在其中间自动地重指配资源。使用位于其它节点(其可能已离开覆盖区域或无法适当地运作)的节点检测到此类资源的失效及/或缺乏并起始资源恢复及/或网络参数重配置；因此在网络拓扑动态地改变时具有添加附加资源以在需要的基础上重指配现有资源的能力。资源分配可包含释放在支援其它节点时已分配的BSC呼叫处理资源、对不再处于附近的节点的回程服务、已由其它节点取代的RF指配等。

图3是能够构建各种所揭示实施例的基础设施节点304和通信装置306的实施例的简化方块图。对于特定的媒体通信，可在基础设施节点304与通信装置306之间通过空中介面308交换语音、数据、分组数据及/或警示消息。可传输各种类型的消息，例如，用于在所述节点与通信装置之间建立通信对话的消息、登记和传呼消息及用于控制数据传输的消息(例如，功率控制、数据传输率信息、确认等)。下文进一步详细阐述这些消息类型中的某些消息。

对于反向链路，在通信装置306处，向传输(TX)数据处理器312提供语音及/或分组数据(例如，来自数据源310)及消息(例如，来自控制器330)，供其使用一种或一种以上编码方案对所述数据及消息进行格式化和编码以产生编码数据。每一编码方案可包含循环冗余校验(CRC)编码、卷积编码、涡轮编码、块编码及其它编码的任一组合或完全不编码。可使用不同方案对语音、分组数据及消息进行编码，且可以不同方式对不同类型的消息进行编码。

然后，将编码数据提供到调制器(MOD)314并做进一步处理(例如，覆盖、使用短PN序列扩展及使用指配给所述通信装置的长PN序列扰乱)。然后将经调制的数据提供到发射机单元(TMTR)316并进行调节(例如，转换成一个或一个以上模拟信号、放大、滤波及正交调制)以产生反向链路信号。所述反向链路信号通过双工器(D)318路由并经由天线320传输到基础设施节点304。

在基础设施节点304处，所述反向链路信号由天线350接收，通过双工器352路由并提供到接收机单元(RCVR)354。或者，所述天线可以是无线运营商网络的一部分，且天线与BS/BSC之间的连接可通过因特网路由。基础设施节点304可接收来自通信装置306的媒体信息及警示消息。接收机单元354调节(例如滤波、放大、下变频及数字化)所接收的信号并提供样本。解调器(DEMOD)356接收并处理(例如解扩展、解覆盖及导频解调)样本以提供恢复的符号。解调器356可构建有耙式接收机，以处理所接收信号的多个示例并产生组合符号。接收(RX)数据处理器358然后解码所述符号以恢复在反向链路上传输的数据及消息。所恢复的语音/分组数据被提供到数据接收器360而所恢复的消息被提供至控制器370。控制器370可包含用于以下操作的指令：接收并发送信息；接收并发送对消息的响应；识别基础设施资源的可用性、能力、定位及/或存在；定位基础设施节点；确定基础设施资源的类型；重配置网络参数；根据从其它节点所接收的前向链路通信来确定网络参数；根据从其它节点所接收的网络参数来调节操作条件；及恢复基础设施资源。解调器356及RX数据处理器358所实施的处理与远程存取装置306处所实施的处理互为补充。可进一步运作解调器356及RX数据处理器358来处理通过多个信道(例如，反向基本信道(R-FCH)及反向辅助信道(R-SCH))接收的多个传输。同样，传输可同时来自多个通信装置，每一传输均可在反向基本信道、反向辅助信道上传输或同时在二者上传输。

在正向链路上，在基础设施节点304处，语音及/或分组数据(例如，来自数据源362)及消息(例如，来自控制器370)由传输(TX)数据处理器364进行处理(例如，格式化及编码)，进一步由调制器(MOD)366进行处理(例如，覆盖及扩展)并由发射机单元(TMTR)368进行调节(例如，转换成模拟信号、放大、滤波及正交调制)以产生正向链路信号。所述正向链路信号通过双工器352路由并经由天线350传输到远程存取装置306。正向链路信号包含传呼信号。

在通信装置306处，所述正向链路信号由天线320接收，通过双工器318路由并提供到接收机单元322。接收机单元322调节(例如下变频、滤波、放大、正交调制及数字化)所接收的信号并提供样本。所述样本由解调器324处理(例如解扩展、解覆盖及导频解调)以提供符号，而所述符号由接收数据处理器326进一步处理(例如，解码及校验)以恢复在正向链路上传输的数据及消息。所恢复的数据被提供到数据接收器328，且所恢复的消息可被提供到控制器330。控制器330可包含用于以下操作的指令：接收和发送信息；接收和发送对消息的响应；识别基础设施资源的可用性、能力、位置及/或存在；定位基础设施节点；确定基础设施资源的类型；重配置网络参数；根据从其它节点所接收的正向链路通信来确定网络参数；根据从其它节点所接收的网络参数来调节操作条件；及恢复基础设施资源。所属领域的技术人员将了解，信息及信号可使用多种不同技术和协议的任何一种来表示。例如，整个上述说明中可能提及的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号和码片可由电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子、或其任一组合来表示。

所属领域的技术人员应进一步了解，结合本文所揭示实施例而阐述的各种例示性逻辑块、模块、电路、及算法步骤可构建为电子硬件、计算机软件、或二者的组合。为清晰地说明硬件与软件的互换性，上文是基于功能性来概述各种例示性组件、区块、模块、电路及步骤。此种功能性是作为硬件还是软件而实施取决于特定应用及施加于整个系统的设计制约条件。所属领域的技术人员还可针对每一特定应用以不同方式实施所述功能性，但不应将此类实施方案解释为导致背离本发明的范围。

结合本文所揭示实施例阐述的各种例示性逻辑块、模块及电路均可由以下装置构建或实施：通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件、或其设计用于实施上文所述诸功能的任何组合。通用处理器可为微处理器，但另一选择为，处理器还可为任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可构建为计算装置的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器的组合、一个或一个以上微处理器与DSP核心的联合，或任一其它此类配置。

结合本文所揭示实施例阐述的方法或算法的步骤可直接包含于硬件中、包含于由处理器执行的软件模块中、或包含于二者的组合中。软件模块可驻存于RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可更换式磁盘、CD-ROM或现有技术中已知的任一其它形式的存储媒体中。实例性存储媒体耦合到处理器，以使所述处理器可从存储媒体读取信息并将信息写入到存储媒体。另一选择为，存储媒体可为处理机的组成部分。处理机及存储媒体可驻存于ASIC中。而ASIC可驻存于用户终端机中。另一选择为，处理器及存储媒体可作为离散组件驻存于用户终端机中。

上文对所揭示实施例的说明旨在使任何所属领域的技术人员均可制作或使用本发明。所属领域的技术人员可容易地构想出这些实施例的各种修改形式，且本文所界定的一般原理可应用于其它实施例，例如在即时消息服务或任何一般无线数据通信应用中，而这并未背离本发明的精神及范围。因此，本文并非意欲将本发明限定于本文所示的实施例，而是要赋予其与本文所揭示原理及新颖特点相一致的最宽广范畴。

Claims (9)

1.一种用于自动地重配置包含多个节点的无线通信网络的方法，其中所述多个节点中的至少一个节点包括至少一个无线基础设施资源，使得所述多个节点中的所述至少一个节点可以将其资源可用性散布到所述多个节点中的其它节点，其中所述资源包括到达电路交换网络、能够执行异步通信交互工作功能的通信处理器、分组数据服务节点、媒体网关和电子邮件或语音邮件服务器中的至少一者的连接性：

所述方法包括：

由所述多个节点中的一个节点确定在所述网络中操作的所述多个节点中的所述至少一个节点上的资源的可用性；及

在所述一个节点处基于所述资源的可用性自动地重配置所述网络。

2.如权利要求1所述的方法，其进一步包括：

在所述一个节点处接收通告在所述网络中操作的所述多个节点中的所述至少一个节点的所述资源的通信，其中所述确定资源的可用性是基于在所述网络中操作的所述多个节点中的所述至少一个节点的所通告的资源。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述自动地重配置包括：

在所述一个节点处自动地重配置所述网络以利用在所述网络中操作的所述多个节点中的所述至少一个节点的所通告的资源。

4.如权利要求2所述的方法，其中所述通信是通过来自在所述网络中操作的所述多个节点中的所述至少一个节点的广播或多播。

5.一种用于自动地重配置包含多个节点的无线通信网络的第一节点，所述多个节点包含所述第一节点，其中所述多个节点中的至少第二节点包括至少一个无线基础设施资源，使得所述第二节点可以将其资源可用性散布到所述多个节点中的其它节点，其中所述资源包括到达电路交换网络、能够执行异步通信交互工作功能的通信处理器、分组数据服务节点、媒体网关和电子邮件或语音邮件服务器中的至少一者的连接性：

所述第一节点包括：

用于确定在所述网络中操作的所述第二节点上的资源的可用性的装置；及

用于基于所述资源的可用性自动地配置所述网络的装置。

6.一种用于自动地重配置包含多个节点的无线通信网络的第一节点，所述多个节点包含所述第一节点，其中所述多个节点中的至少第二节点包括至少一个无线基础设施资源，使得所述第二节点可以将其资源可用性散布到所述多个节点中的其它节点，其中所述资源包括到达电路交换网络、能够执行异步通信交互工作功能的通信处理器、分组数据服务节点、媒体网关和电子邮件或语音邮件服务器中的至少一者的连接性：

所述第一节点包括：

接收器，其能够接收信息；及

处理器，其能够执行用于自动地重配置所述无线通信网络的方法，所述方法包括：

确定在所述网络中操作的所述第二节点上的资源的可用性；及

基于所述资源的可用性自动地配置所述网络。

7.如权利要求6所述的第一节点，其中所述接收器能够接收通告所述第二节点的所述资源的通信，其中所述确定资源的可用性是基于所述第二节点的所通告的资源。

8.如权利要求7所述的第一节点，其中所述自动地重配置包括：

自动地重配置所述网络以利用所述第二节点的所通告的资源。

9.如权利要求7所述的第一节点，其中所述通信是通过来自所述第二节点的广播或多播。

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