[發明專利]無線電接入網中的分布式負載均衡的裝置、網絡及方法

有效

• 申請號: 201280055688.2
• 申請日: 2012-10-09
• 公開（公告）號: CN103931232B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: B·哈伯蘭德
• 申請（專利權）人: 阿爾卡特朗訊
• 主分類號: H04W28/08
• 分類號: H04W28/08
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 王茂華,程延霞

技術領域

本發明的實施方式一般涉及無線通信，更具體地涉及無線電接入網中的基帶資源的分布式負載均衡。

背景技術

對移動服務的更高數據速率的需求正在穩步增長。與此同時，現代移動通信系統例如第三代(3G)系統和第四代(4G)系統提供實現更高頻譜效率且允許更高數據速率和小區容量的增強技術。隨著對具有增加差異的高速服務的需求比對小區容量的需求增長得更快，促使運營商在它們的網絡中增加小區數目，即基站的密度增大。基站收發機是移動通信系統或網絡的總功耗的主要貢獻者，于是也是運營商所面對的運營支出(OPEX)的主要貢獻者。一個功率節省策略是從基站收發機移走處理能力并且移向針對若干基站收發機提供處理能力的中央處理單元。基站收發機的處理設備消耗基站收發機的總功率的大部分，盡管基站收發機的處理能力僅在高負載條件下被完全采用，其中高負載條件不會永久地出現而僅在高峰時間出現。無線電接入系統中的不同小區關于它們隨時間變化的業務負載彼此非常異構。這意味著在小區簇中，不同的小區不在相同的時間具有它們的高峰忙時。此行為定性地在圖1a和圖1b中示出，其中圖1a示出了無線電小區A的示例性業務負載隨時間變化的曲線100，而圖1b示出了無線電小區B的示例性業務負載隨時間變化的曲線 110。盡管例如小區A在約上午11點經歷其最高負載，但是小區B 在約晚上11點經歷其最高負載。

當前，移動網絡的無線電接入(RAN)使用基站或基站收發機，例如處理所有無線電、基帶和控制功能的用于最新技術LTE(長期演進)的e節點B。這些基站，就宏基站而言，由位于升高位置的、具有需要大量空間安裝體積的電子系統的大量天線構成。另外，用于供電、空氣調節等的補充系統被安裝在附近。在人口稠密的區域，這種安裝以具有～1km或更小的網孔寬度的網格進行重復。

整個RAN的資本支出(CAPEX)和OPEX的大部分因此歸因于每個站的獨立處理單元，例如租賃站、基礎設施、處理硬件、維護等。最近的研究行為給出了切掉這些成本要素的至少大部分的若干方法。一些方案降低發射功率和處理復雜度由此減少了所需的體積，然而，這些方案都是以增加所需站的數目為代價。

發明內容

本發明的一個發現是可通過從無線電前端移除處理能力和通過使用云計算或負載均衡的處理單元作為處理能力來提高無線電接入網的成本效率。這種處理能力可由多個無線電前端共享，由此整體處理能力可被更有效地利用。實施方式因此可提供具有減少的整體處理能力由此減少移動通信系統的整體功耗(OPEX和CAPEX)的概念。

云計算可通過作為池的大型安裝資源的共享使用來降低操作成本。另外，安裝成本可通過縮放硬件的效果來減少并且可降低(每個用戶)對于高成本外圍設備和硬件的需求。通過考慮室內(企業或住宅)或戶外應用的隨時間變化的不同負載曲線情況下安裝的處理資源的成熟負載共享，可實現站點和所需硬件的顯著減少。這導致運營商的OPEX和CAPEX減少。除了處理資源的負載均衡之外，本發明的實施方式還可在負載管理的一般上下文中從低業務區域向高業務區域分配處理資源。

還發現多標準配置可通過軟件(SW)更換、以半靜態的方式被修改，即使獨立的處理元件在給定時間僅可操作一個無線標準或無線電接入技術(RAT)。這向運營商提供了演變多標準系統的更大靈活性而不需要改變任何硬件(HW)。

因此，本發明的實施方式旨在通過提供整合云計算元件的分散式負載均衡方法而為下一代移動無線電接入網(RAN)更新當前的 RAN架構。分散式負載均衡由此可被認為比集中式負載均衡架構即通過中央網絡實體執行負載均衡的架構重要。

在實施方式中，RAN架構可由遠程射頻頭(RRH)構成，RRH 可被認為是無線電前端，其接收和發送實際的無線電信號并且建立至少一個無線電小區。下面將考慮兩個傳輸方向。第一方向指下行鏈路或前向鏈路。它指代從RAN即RRH到覆蓋區域中的移動終端或用戶設備(UE)的傳輸。第二方向指代上行鏈路或反向鏈路。它指代從移動終端到RAN即RRH的傳輸。在上行鏈路中，RRH可將來自傳輸帶的、接收的無線電信號轉換成基帶接收信號并且將基帶接收信號提供給云計算網絡的分布式負載均衡架構。在下行鏈路中， RRH可將已經在云網絡中處理的基帶傳輸信號轉換成傳輸帶并且使用一個或多個天線發送信號。

下面將參考傳輸帶作為具有系統帶寬和載波頻率的系統頻帶。如在頻分雙工(FDD)系統中那樣，傳輸帶可包括用于下行鏈路傳輸的子帶和用于無線電信號的上行鏈路接收的子帶。在一些實施方式中，如在時分雙工(TDD)系統中那樣，相同的傳輸帶可用于下行鏈路和上行鏈路。