[發明專利]一種基于軟件定義的超密集無線網絡體系結構及實現方法

在審

• 申請號: 201611262340.7
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106792858A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 朱曉榮;蔣凌鵬;劉金付;朱洪波
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W24/04
• 分類號: H04W24/04;H04W28/02;H04W28/24
• 代理公司: 江蘇愛信律師事務所32241
• 代理人: 唐小紅

技術領域

本發明設計了一種基于軟件定義的超密集無線網絡體系結構，應用于公共服務、大眾服務和行業/企業業務，屬于無線通信技術領域。

背景技術

隨著互聯網應用的快速發展以及數據業務需求的爆發式增加，無線網絡面臨著巨大的挑戰。超密集網絡(Ultra Dense Network,UDN)是應對此挑戰的一個重要解決方案，也是第五代(5G)通信系統的核心技術之一。近年來，超密集無線網絡已成為國內外廣泛關注的熱點問題之一。

超密集無線網絡通過密集地部署基站和天線構成多個微小區的無線網絡，能夠增加無線信號覆蓋范圍、提高系統容量和能量效率，但呈現出調配無線資源減少系統干擾的技術。而軟件定義網絡(Software Defined Network,SDN)通過將系統控制平面和業務平面分開，使用控制平面集中式網絡控制器進行傳輸網絡的各種資源的適配。SDN技術將在一定程度上改進和提高無線網絡的性能，但對無線通信系統的控制平面、業務平面和管理平面的設計提出了更高的智能化和靈活性的要求，傳統的針對無線網絡資源、回傳網絡資源和無線資源進行各自獨立的網絡控制和資源調配方法已經無法滿足超密集無線網絡的系統資源調配要求，組建一套控制平面與用戶平面自適應分離的組網策略已成為5G系統必然面對的技術調整。

超密集網絡技術在提升網絡容量、增強室內覆蓋以及補盲覆蓋不足場景上優勢顯著，通過在宏蜂窩小區基站和微微蜂窩小區基站、毫微微蜂窩小區基站等低功率小基站組成的多層異構網絡基礎上，進一步增加低功率小基站的部署密度，實現小基站的超密集部署，最大程度提升全網的容量。具體來說，在超密集網絡中，宏小區覆蓋范圍內各類小基站部署密度達到現有站點部署密度10倍以上，每平方公里支持用戶數高達25 000個。

軟件定義網絡，是一種新型網絡創新架構，其核心技術OpenFlow通過將網絡設備控制面與數據面分離開來，從而實現了網絡流量的靈活控制，為核心網絡及應用的創新提供了良好的平臺，為實現無線網絡虛擬化創造了條件，為超密集異構無線網絡提供了一種有效管理方式，通過對超密集無線網絡中資源的抽象和統一表征、資源共享和高效復用，實現網絡的共存與融合。無線網絡虛擬化可使復雜多樣的網絡管控功能從硬件中解耦出來，抽取到上層做統一協調和管理，從而降低網絡管理成本，提升網絡管控效率。集中化控制使得沒有無線網絡基礎設施的服務提供商也可以為用戶提供差異化的服務。

傳統的網絡以傳輸節點為中心，用戶的接入、駐留、切換都和物理的傳輸節點相關聯，缺乏對用戶和業務的感知能力、網元功能可編程能力及網絡可編排能力，無法按需進行網絡架構的靈活構建、功能配置和對外開放，實現快速敏捷的業務部署和升級，難以滿足超密集網絡的應用場景和業務形式的不同特性和對網絡要求的巨大差別。超密集無線網絡的特點是基站數量多、分布密度大，通信環境復雜，需要通過各個傳輸節點的協作來為用戶提供一致、連續的服務，而用戶甚至感覺不到小區的存在。而以NFV和SDN為代表的網絡虛擬化技術，使得網絡基礎設施部署和組網方案轉向更開放、靈活、高效、高度可編程和高度彈性。

由于基于軟件定義的超密集無線網絡的重要性以及不可或缺，本發明設計出一種基于軟件定義的超密集無線網絡體系結構，從理論角度清晰地介紹了基于軟件定義的超密集無線網絡的概念及其技術架構。

發明內容

技術問題：本發明提供一種基于軟件定義的超密集無線網絡體系結構及實現方法，依據下一代網絡密集分布化、用戶網絡需求多樣化的發展趨勢，此項研究有助于5G系統中超密集無線網絡的實際應用，并對智慧城市、物聯網等發展起到重要的促進作用。

技術方案如下：

1.基于軟件定義的超密集無線網絡體系結構

本發明的無線網絡體系結構分為兩層，包括：網絡接入層和網絡控制層。

1-1、本發明所述的網絡接入層，包括：

傳輸節點，只負責用戶接入及用戶面數據轉發，由移動通信中的小基站和WLAN中的AP節點構成，分布在網絡的各個空間位置中。

控制節點，只負責對所述傳輸節點控制面的控制，所述的控制節點是位于虛擬小區之中，僅對傳輸節點進行集中管控，完成統一的配置協調和作為虛擬連接錨點作用。所述的控制節點需要與虛擬小區中每個所述傳輸節點之間建立連接，用于配置信息的下發和狀態信息的上報。

1-2、所述的網絡控制層即為云數據中心，包含：