将集中式自组织网络整合到网络中的系统、方法和装置

技术领域

本公开涉及一种优化蜂窝网络运行的方法和系统，更具体的涉及能够 协调属于LTE型蜂窝网络的不同设备执行的操作的方法和装置。

背景技术

在长期演进(LTE)网络中，演进UMTS陆地无线电接入(e- UTRA)是移动网络的3GPP的长期演进(LTE)升级路径的空中接口。无 线电接入网络标准能够实现高数据速率、低延迟传输以及对数据包进行优 化。在过去几年，无线数据的使用有显著增长，并且由于对发展中的服务 和内容的供应和需求的增加以及最终用户的成本的持续下降，预计无线数 据的使用还将进一步增长。这种增长期待的不仅仅是更快的网络和无线电 接口，还有更高的成本效益。因此，3GPP联盟已经对满足上述需求的无 线电接口(演进UMTS陆地无线电接入网络-EUTRAN)和核心网演进提 出了要求。

发明内容

一方面，本公开提出一种自组织网络(SON)元件，包括：处理器； 以及存储器，被配置为与该处理器配合作用，从而使得该SON元件被配 置为：与至少一个长期演进(LTE)无线网络和至少一个传输通信网络通 信；从属于该至少一个LTE无线网络的多个演进型基站获取与更新的邻居 列表相关的信息；并且将获取的与更新的邻居列表相关的信息传输给该传 输通信网络。

另一方面，本公开提出一种在属于传输通信网络的路由元件中实现路 由信息更新的方法，包括：提供SON元件，该SON元件能操作来与至少 一个LTE无线网络及与运输通信网络通信；在该SON元件接收与更新的 邻居列表相关的信息，与更新的邻居列表相关的信息来自至少一个演进型 基站以及与该至少一个演进型基站关联的至少一个路由元件；以及传输该 至少一个演进型基站的与更新的邻居列表相关的信息。

另一方面，本公开提出一种非暂态有形介质，该非暂态有形介质包括 可供执行的指令，当该指令由处理器执行时，能够执行操作，该操作包 括：在属于传输通信网络的路由元件中实现路由信息的更新，包括：提供 SON元件，该SON元件能操作以与至少一个LTE无线网络及与传输通信 网络通信；在该SON元件处接收与更新的邻居列表相关的信息，与更新 的邻居列表相关的信息来自至少一个演进型基站和来自与该至少一个演进 型基站关联的至少一个路由元件；以及传输该至少一个演进型基站的与更 新的邻居列表相关的信息。

附图说明

为了能够使读者完全理解本公开的内容，下文将会结合附图进行详细 说明，其中：

图1示出LTE网络的示例架构；

图2示出LTE网络中的传输网络的示例架构；

图3示出基于本公开的实施例的示例；

图4示出实现本公开的实施例的方法的示例。

具体实施方式

概述

本公开可以通过参考所附的权利要求书进行概括。本公开的一个目的 是提供一种在长期演进(LTE)网络中整合集中式自组织网络(cSON)装 置的方法，从而为这种LTE网络提供一种灵活并且自组织的传输网络。本 发明的另一个目的是提供一种优化含有多个运营商的设备的传输网络和 LTE蜂窝网络的联合操作的装置和方法。本公开的其它目的会在对本公开 的描述的过程中逐渐清晰。

根据第一个实施例，提供了一种自组织网络(SON)元件(例如，计 算平台)，该自组织网络(SON)元件能操作以与至少一个长期演进 (LTE)无线网络和至少一个传输通信网络通信，且其中该SON元件能 操作以从属于至少一个LTE无线网络的多个演进型基站(eNB)获取与动 态更新的邻居列表相关的信息，以及将获取的与动态更新的邻居列表相关 的信息传输至属于传输通信网络的至少一个管理实体。

根据另一个实施例，与动态更新的邻居列表相关的信息从属于eNB运 营支撑系统(OSS)的至少一个实体获取。

根据另一个实施例，与动态更新邻居列表相关的信息被传输至属于传 输通信网络的至少一个路由元件。

根据另一个实施例，至少一个路由元件是小区站点网关 (“CSG”)。根据又一个实施例，自组织网络(SON)元件适用于与 LTE接入网组件相连的多协议标签交换(MPLS)虚拟私人网络(VPN) 传输系统配合运作。

根据另一个方面，提供了一种能够在传输通信系统的路由元件更新路 由信息的方法，更新由至少一个LTE无线网络的至少一个演进型基站 (eNB)和它的邻居的的邻居关系发生的动态改变引起，这种方法包括：

提供SON元件，该SON元件能操作以与至少一个LTE无线网络及与 传输通信网络通信；在SON元件处接收关于：a)来自至少一个eNB的动 态更新的邻居列表和b)与至少一个eNB关联的至少一个路由元件的信息； 以及通过SON元件将至少一个eNB的动态更新的邻居列表的相关信息传 输给至少一个路由元件。

根据这个方面的另一个实施例，该方法进一步包括如下步骤：至少一 个eNB接收与该至少一个eNB关联的至少一个用户设备(“UE”)(例 如由该eNB提供服务)执行的测量的结果；以及在至少一个eNB处根据 此接收的信心来更新起邻居列表(“NL”)；以及通过属于LTE无线网 络的管理实体向该SON元件提供有关在至少一个eNB内发生的变化的信 息。

根据另一个实施例，该方法还包括创建MPLS虚拟私人网络(VPN) 的步骤，MPLS虚拟私人网络(VPN)包括多个eNB并且基于这些eNB之 间的当前邻居关系。根据另一个实施例，提供的方法还包括向包含于 MPLSVPM的多个eNB的群组添加至少一个eNB或从中移除至少一个 eNB，其中，这种添加/或移除基于SON元件接收到的NL相关信息。

根据另一个实施例，该方法还包括建立集群的步骤，每个集群包括包 含在MPLSVPN内的多个eNB中将被成组在集群内的多个eNB，当VPN 已经建立时该集群不含信息。

根据另一个实施例，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品 编码有存储在非暂态计算机可读存储介质中计算机程序，以供计算机系统 执行一系列指令来实施本公开的方法。

本公开的装置和方法的实现包括手动、自动或混合地执行或完成所选 任务或步骤。此外，根据实现本公开的方法和系统的优选实施例的实际仪 器和设备，若干所选步骤可通过任意固件的任意操作系统的软件或硬件或 其结合来执行。例如，使用硬件时，本公开的所选步骤可以通过嵌入作为 硬件一部分的芯片或ASIC的软件执行。

使用软件时，本公开的所选步骤可以作为多个软件指令执行，这种软 件指令可以通过采用任意合适的操作系统的计算机执行。无论如何，本公 开的方法和系统的所选步骤可以被描述为通过数据处理器执行，例如执行 多个指令的计算平台。

示例实施例

为了能够说明本公开的技术，理解通过图1所示系统的通信非常重 要。下文的基本信息可被看作是合理解释本公开的基础。这些信息被提供 仅用于解释的目的，因此不应以任何方式把它们诠释成是对本公开广阔范 围和潜在应用的限制。

在本公开公开中，词语“包括”意欲具有开放式意义，因此当陈述第 一元件包括第二元件时，第一元件也可包含一个或多个本文不必确定或描 述、或权利要求中没有列举的元件。为了解释的目的，为了能够让读者完 全理解本公开，在下文的说明中陈述了特定的实施例及许多具体细节，然 而，显然下文说明的或附图图示的架构细节和元件布局并不用来限制本公 开的应用，并且本公开可以在没有这些特定细节的应用中应用。

本公开涉及长期演进(LTE)网络中的实施例，其中的无线电接入网 络是演进UMTS陆地无线电接入网络(EUTRAN)，在网络端只包括演进 型基站(“eNB”)。在UTRAN任务中eNB的功能与第三代蜂窝通信网络的 nodeB和无线电网络控制器(RNC)联合实现的功能相似。这种简化的目 的是为了减少所有无线电接口操作的延迟。如图1所示，eNB102通过X2 接口与其它eNB相连，并他们通过各自的S1接口连接至分组交换核心网 (LTE演进分组核心(EPC)网络)。图1图示的是E-UTRAN架构的示 例，从图中可以看到，传输架构包括S1和X2接口。因为每个eNB都有 至少一个到LTE演进分组核心(“EPC”)的节点104的S1连接，节点 104如移动网络实体(MME)或服务网关(SGW)，显然S1接口的数量 与eNB的数量有关。另一方面，X2接口的数量随着每个eNB建立的邻居 关系的数量的增长而增长，因为每个eNB都应该与其所有(或至少若干) 邻居eNB相连接。

图2是蜂窝通信网络200的示意框图。网络200包括含有如路由器、 交换机、计算机、网络设备等节点的子网络。在这个图示示例中，网络 200包括被组织入接入网205、汇聚网210和核心网215的子网络或域的基 础架构，且在接入网205和汇聚网210之间、汇聚网210和核心网215之 间有使用边界网关协议的(BGP)的边界路由器。接入网205包含多个接 入节点225，汇聚网210包含多个汇聚节点230，核心网215包括多个核 心节点235。

图1所示如移动管理实体(MME)或服务网关(SGW)的节点是图2 所示的核心节点235。

图2还表示了LTE网络的自组织网络(SON)元件240及运营支撑系 统(OSS)250。

在这个示例中，接入节点225包括小区站点网关(CSG)。每个小区 站点网关与一个或多个演进型基站相连。例如，图2显示与一个小区站点 网关225连接的两个演进型基站226、227。每个汇聚节点230可以连接多 个小区站点网关。汇聚节点与核心网节点235相连接，核心网节点235如 演进分组核心的移动管理实体或服务网关。这种解决方案的一个问题是具 有多运营商网络通信环境，也就是具有不同运营商提供的节点。

在这个示例中，多协议标签交换(MPLS)用于定义在演进型基站和 核心网节点间进行数据传输的虚拟私人网络(VPN)。因此，该网络与连 接着LTEUTRAN组件的MPLSVPN传输系统联合运作。该MPLS网络可 以具有任意适当的拓扑结构，诸如星型、环型、辐射型或混合拓扑结构。 链路例如可以是无线链路(例如使用微波频率)或通过光纤。

在此处说明的一个实施例中，图2所示的网络是统一MPLS网络。

针对在虚拟私人网络中对等的内部边界网关协议(iBGP)，路由反射 器被提供。

在这个图示实施例中，虚拟私人网络的路由是由可编程路由反射器管 理，特别是接入网205的一个或多个可编程路由反射器228、汇聚网210 的一个或多个可编程路由反射器232以及核心网215的一个或多个可编程 路由反射器236。在这个图示实施例中，可编程路由反射器228、232、 236是虚拟路由反射器，意味着他们逻辑上位于图2所示的位置，但是实 际上可以放在任何方便的位置。

下面是需要解决的问题的两个主要障碍：

1.不仅可以在任何eNB之间定义X2接口，邻居eNB之间的关系可以 在管理邻居关系的过程中的任意未知时刻发生动态更新，例如通过自动邻 居关系(ANR)管理实体，比如分布式SON(dSON)元件；以及

2.传输网络应该支持X2拓扑结构的任意组合，即使管理传输网络的 实体不知道在数据/控制面的eNB间的关系。

为了克服这些障碍，应解决如下问题：

a.传输网络应该能够在实时(或接近实时)条件下根据可变eNB邻居 拓扑结构在小区站点网关(CSG)调整VPN路由表；

b.传输网络应该能够最佳支持LTES1和X2接口，而不会在任何网络 层中强加传输和无线电规划间的任何相互依赖性或无效性；

c.能够设置覆盖大量eNB站点(例如100000个站点的量级)的 VPN，同时能够在当VPN时不知道哪些节点会成组到一起的情形下，允 许小群节点(例如大约20个节点)通信。

因此需要提供一种解决方案解决上述障碍。

自组织网络(SON)是一种被设计为使移动无线电接入网络的规划、 配置、管理、优化和恢复更简单更快捷的一种自动化技术。在如3GPP (第三代合作伙伴计划)和NGMN(下一代移动网络)的组织确定的一般 可接受的移动产业规范(recommendation))较老的无线电接入技术等多种 技术都利用了SON的特性，较老的无线电接入技术如通用移动通信系统 (UMTS)。新加入的基站应该根据‘即插即用’自行配置，所有可运行 的基站将会定期自我优化参数和算法特性，从而对观察到的网络性能和无 线电条件进行响应。

本公开公开了一种具有新功能的SON元件，即能够使SON元件作为 LTE无线网络和传输网络的中间元件运行，传输网络如MPLS网络。

RAN蜂窝站点是移动无线电网络和移动传输网络之间的转换位置。经 济有效的RAN回传需要具有同时集合来自旧的和新一代无线电的流量的 传输的能力，从而在蜂窝站点处提供特定的多样的可用传输选择。为克服 这个问题，开发出了一些设备用于优化这种无线电-至-传输的转换，并提 供用于现有的无线电及传输网络还有新一代4G无线电、微波、和IPRAN 传输网络的可扩展接口。然而，当需要在多运营商LTE网络环境中运行 时，这个问题就变得越来越复杂。当在这种环境下运行时会出现一些问 题。第一，邻居eNB之间的关系可能会在管理邻居关系的过程中的任意未 知时刻发生动态更新，例如，通过自动邻居关系(ANR)管理实体，如分 布式SON(dSON)。因此，在每一对邻居eNB之间定义的X2接口应该 遵循这种动态更新，并且传输网络反过来也应该支持X2拓扑结构的任意 组合，即使管理传输网络的实体不知道这种在数据/控制面的eNB间的动 态更新关系。

图3概括图示说明了SON元件240的形式。应该注意的是其它网络节 点可以用相同的通用结构进行说明。

特别地，以设备300中的SON元件240中为例，包括数据处理和控制 模块310以及通信模块320。数据处理和控制模块310包括至少一个处理 器312和至少一个存储器314。存储器314的一个功能是以计算机程序的 形式存储指令，从而使处理器312执行本文所述的功能。

通信模块320管理设备300和其它设备之间的通信，包括例如将设备 300与其它设备连接的网络接口322。例如，就SON元件420而言，网络 接口322管理互联网协议(IP)与其它网络节点的连通性。

图4是流程图，举例说明了执行基于本公开的实施例的一种方法，与 能够实现图2所示的演进型基站226的邻居列表的操作相关联。

在本方法开始时，演进型基站226已经进行了初始安装。于是，演进 型基站226与蜂窝通信网络的演进分组核心网络建立了连接，并且演进型 基站226能够与用户设备(UE)建立连接。此时，虚拟私人网络开始提供 初始服务。于是S1路由目标已被提供，从而使演进型基站226能够通过 相关的小区站点网关225与LTE网络的运营支撑系统(OSS)250和/或 SON元件240通信。

在步骤400中，根据本示例，与演进型基站连接的用户设备分别进行 信号强度测量，并通过空中接口发送至eNB。

然后在步骤410中，eNB根据接收到的信息创建(或更新)它自己的 邻居列表(NL)。eNB具有实现这个目的的自动邻居关系(ANR)功 能。概括来说，如所知的，eNB可以在其邻居列表里包括向它报告的UE 检测到的其它eNB。

例如，为了管理越区切换的目的，eNB可将其邻居列表通知给LTE网 络的移动管理实体(MME)。总之，运营支撑系统(OSS)250知道了 eNB226的邻居列表。

在步骤420中，OSS将eNB226的邻居列表通知给SON元件240。通 常，OSS250会把任意新建的邻居列表以及发生在任意eNB的任意更新通 过相关3GPP接口通知给SON元件240。因此，OSS250可将出现在各自 邻居列表的每个演进型基站的IP地址通知给SON元件240。OSS也会把 与eNB关联的路由实体(例如各自的小区站点网关)通知给SON240元 件。上述信息会定期或者OSS一旦接收到就从OSS250传输至SON元件 240。

应该注意的是，在一些实施例中SON元件240能够创建或修改演进 型基站的邻居列表。例如，SON元件240可能知道额外的信息，这些额外 信息表示出现在测试报告中的eNB不是合适的切换目标，因此不应该出现 在邻居列表里，和/或知道另一个eNB没有出现在一个eNB当前接收到的 测量报告中，但它是合适的切换目标，因此应出现在邻居列表中。

图4所示的方法的步骤430中，SON元件240把eNB的NL(或其更 新)发送至MPLS传输系统。根据这个信息，在步骤440中，MPLS系统 就可以更新X2VPN的拓扑结构来反映发生在LTE网络的eNB上的任何 变化，因而各个路由实体(例如CSG)就会具有关于与其相关的eNB及 它们的邻居关系的适当的更新的信息。

有许多方式可以把信息从CSON传输至CSG，所有这些方法都应看作 被本公开所覆盖。例如，每个CSG只接收有关NL发生更新的相关eNB 的信息。关于这个eNB的信息可以包括它完整的更新的NL或者只有NL 内发生的变化，该变化是相对于CSG针对该eNB当前已知的信息。该信 息可以从CSON传输至属于传输网络的管理实体，然后被分布到相关的 CSG，或者直接从CSON传输到相关CSG。该信息可以由CSON响应于接 收到对邻居列表里的变化的更新进行传输，或者每隔预定时段进行传输。

在某些实施例中，与eNB关联的默认网关具有从SCON向SCG传递 信息的作用。例如，与eNB关联的默认网关可用于直接识别小区站点网关 (或接入供应商边界路由器)，SON元件必须将邻居列表中继给小区站点 网关。这种情况下，存在的多种可用于分配所需信息的接口选择和机制， 例如在小区站点网关的具有可编程逻辑的远程登录或安全框架(SSH)； 软件定义网络协议，例如使用Yang语言或SOAP或REST或思科所有的 一个平台套件(onePK)^TM工具包的网络配置协议，其中SON元件240或管 理实体(例如以软件定义网络路由反射器层次的形式)总结所需的VPN 路由表(RT)改变。

在另一个示例中使用了可编程路由反射器。这种情况下，eNB向SON 元件传输有关它的相关默认网关的信息，并且SON元件将这个信息连同 eNB的ID和NL通知给路由反射器。相关的路由反射器创建路由表并标记 邻居列表所需的VPN路径。然后CSG接收来自其相关默认网关的路由 表。

因此，在上述两个示例中，与eNB关联的默认网关用于关联更新的邻 居列表和该邻居列表必须被传输给的供应商边界路由器或CSG。

因此，在图2所示的实施例中，SON元件240(在本示例中是集中式 SON元件)可以为每个演进型基站接收出现在该演进型基站的邻居列表上 的其它演进型基站的IP地址和有关该演进型基站的默认网关的信息(默认 网关即小区站点网关，该演进型基站通过它与网络相连)。如果邻居列表 有任何改变，SON元件240都会在核心网络215中更新可编程虚拟路由反 射器236。这些步骤周期性重复或在任意邻居列表上有任意改变时执行。

在核心网215中的可编程虚拟路由反射器236从SON元件240接收有 关邻居列表变化的信息。为了在VPN中建立所需的X2路由拓扑结构，邻 居列表的这些变化被转化成适当的路由目标，从而使每个演进型基站都能 与出现在其邻居列表上的其它演进型基站建立预期的X2连接。

也就是说，基于与CSG关联的演进型基站的邻居列表的任何改变，在 核心网215内的可编程虚拟路由反射器236计算并更新需要反映给该小区 站点网关的路径。因为核心网215中的可编程虚拟路由反射器236从SON 元件240接收了该信息，所以它能对新加入邻居列表的任意演进型基站用 正确的CSG对路由进行标记。核心网215中的可编程虚拟路由反射器236 既是VPN的路由反射器也是3107BGP的路由反射器，所以它也能够为朝 向相关的CSG的3170下一跳更新外出路由过滤器。

因此这种更新被传到汇聚网210的可编程虚拟路由反射器232。在这 个说明实施例中，汇聚网210中的可编程虚拟路由反射器232知道哪里是 所需路由的起点，并且还从VPN路由知道不同接入网络之间需要什么通 信，因此它可以定义所需的外出路由过滤器。这就允许实现更加精细的 BGPRFC-3170路由规划。

接入网205中的可编程虚拟路由反射器228可以将VPN覆盖至每个 CSG相关的3107ORF。通过使用路由目标约束条件，虚拟RR228根据 VPN内朝向相关CSG的下一跳来更新3107外出路由过滤器。

因此，CSG228导入每个与之相连的演进型基站的VPN路由表。(当 有多于一个演进型基站与CSG相连时，演进型基站会有不同的邻居列表， 因此会需要不同的路由表。)路由表从CSG到演进型基站的的IP接口通 过算法来定义。路由表定义了与邻居列表匹配的VPN路由。在CSG中路 由表使用的算法与路由反射器228、232、236使用的算法相同。

因此，一旦集中式SON系统决定了所需的邻居列表，为了相关CSG 中的虚拟路由及转发，邻居列表会被转化成一系列相关的VPN路由目 标。eNBX2IP地址被算法映射入VPN路由目标。然后边界网关协议路由 表约束的过程启动，以相应地填充VPN路由表。如果这些VPN路由包括 当前不可用的统一MPLS下一跳，那么需要更新RFC-3107边界网关协 议。

因此公开了能够在小区站点网关(CSG)中在实时(或接近实时)条 件下根据可变eNB邻居拓扑结构调整动态更新的路由表的传输网络。

此外，通过采用本公开提出的解决方案，传输网络能够最优方式支持 LTES1和X2接口，而不会对任何网络层强加传输和无线电规划间的相互 依赖性或无效性。

此外，本公开提供的解决方案能够使运营商设置覆盖大量eNB站点 (例如100000量级的站点)的VPN，而当VPN被提供时不知道哪些节点 会成组在一起的条件下，允许小群节点(例如大约20个节点)通信。

应该明确，为了清楚的进行说明，本公开公开的在单独实施例中说明 的某些特征，也可在单个实施例中结合使用。相反地，为了简洁，单个实 施例中说明的不同公开特征也可以单独或在适当的变形中使用。尽管本公 开公开的内容连同具体实施例进行说明，但是对本领域技术人员而言，显 然有许多替换、调整和变形形式。相应地，落在权利要求书的精神和广阔 范围内的所有这种替换、调整和变形形式都被本公开所覆盖。