[發(fā)明專利]面向LTE小基站超密集組網(wǎng)的軟件定義無(wú)線網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710056232.2
• 申請(qǐng)日: 2017-01-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106851738A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱曉榮;劉金付;鞏曉迪;蔣繼勝;李嘉琪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W28/08
• 分類號(hào): H04W28/08;H04W28/16
• 代理公司: 江蘇愛(ài)信律師事務(wù)所32241
• 代理人: 唐小紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種面向LTE小基站超密集組網(wǎng)的軟件定義無(wú)線網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)及方法，可部署于人群密集程度高的公共區(qū)域，彌補(bǔ)吞吐量上的不足，屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的快速發(fā)展以及多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求量的爆發(fā)式增長(zhǎng)，目前的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，例如：LTE網(wǎng)絡(luò)、WIFI網(wǎng)絡(luò)、3G網(wǎng)絡(luò)。很難滿足這種并發(fā)式的數(shù)據(jù)量需求。因此，在未來(lái)網(wǎng)絡(luò)中，超密集網(wǎng)絡(luò)(Ultra Dense Network,UDN)是解決上述問(wèn)題的一種關(guān)鍵解決方案。對(duì)于超密集組網(wǎng)的研究和實(shí)驗(yàn)快速成為國(guó)內(nèi)外關(guān)注熱點(diǎn)問(wèn)題。

利用LTE小基站進(jìn)行快速密集地部署區(qū)域網(wǎng)絡(luò)可增強(qiáng)無(wú)線信號(hào)的覆蓋、快速提高整個(gè)系統(tǒng)容量及用戶網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)，但由于網(wǎng)絡(luò)的密集程度過(guò)高，對(duì)無(wú)線資源的管理也帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)，尤其是各個(gè)小基站間的干擾。所以，直接進(jìn)行傳統(tǒng)的小基站密集組網(wǎng)會(huì)帶來(lái)一些列難題。近年來(lái)，軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software Defined Network,SDN)技術(shù)的興起給密集組網(wǎng)所引起的問(wèn)題提供了解決上述問(wèn)題的方案。狹義上的SDN技術(shù)通過(guò)OpenFlow的南向協(xié)議與北向協(xié)議將系統(tǒng)的控制平面和用戶平面分離開(kāi)，利用SDN控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的集中控制，從而將整個(gè)所控制的網(wǎng)絡(luò)達(dá)到負(fù)載均衡狀態(tài)。但當(dāng)SDN技術(shù)應(yīng)用于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，尤其是LTE網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，由于LTE的系統(tǒng)框架復(fù)雜性，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)性能要求較高，很難滿足密集區(qū)域用戶需求多樣化和靈活化需求。通過(guò)對(duì)LTE進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)和研究，建立一套面向LTE小基站超密集組網(wǎng)的軟件定義無(wú)線網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)重要性越來(lái)越凸顯出來(lái)。

超密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在提升網(wǎng)絡(luò)容量、增強(qiáng)室內(nèi)覆蓋以及補(bǔ)盲場(chǎng)景上優(yōu)勢(shì)顯著，通過(guò)在宏蜂窩小區(qū)基站和微微蜂窩小區(qū)基站、毫微微蜂窩小區(qū)基站等低功率小基站組成的多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步增加低功率小基站的部署密度，實(shí)現(xiàn)小基站的超密集部署，最大程度提升全網(wǎng)的容量。具體來(lái)說(shuō)，在超密集網(wǎng)絡(luò)中，宏小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)各類小基站部署密度達(dá)到現(xiàn)有站點(diǎn)部署密度10倍以上，每平方公里支持用戶數(shù)高達(dá)25 000個(gè)。

軟件定義網(wǎng)絡(luò)，是一種新型網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新架構(gòu)，其核心技術(shù)OpenFlow通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制面與數(shù)據(jù)面分離開(kāi)來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)流量的靈活控制，為核心網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用的創(chuàng)新提供了良好的平臺(tái)，為實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)虛擬化創(chuàng)造了條件，為超密集異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)提供了一種有效管理方式，通過(guò)對(duì)超密集無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中資源的抽象和統(tǒng)一表征、資源共享和高效復(fù)用，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的共存與融合。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)虛擬化可使復(fù)雜多樣的網(wǎng)絡(luò)管控功能從硬件中解耦出來(lái)，抽取到上層做統(tǒng)一協(xié)調(diào)和管理，從而降低網(wǎng)絡(luò)管理成本，提升網(wǎng)絡(luò)管控效率。集中化控制使得沒(méi)有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的服務(wù)提供商也可以為用戶提供差異化的服務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明設(shè)計(jì)出面向LTE小基站超密集組網(wǎng)的軟件定義無(wú)線網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)，并研發(fā)驗(yàn)證系統(tǒng)，此項(xiàng)研究有助于5G系統(tǒng)中超密集無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際應(yīng)用，并對(duì)智慧城市、物聯(lián)網(wǎng)等發(fā)展起到重要的促進(jìn)作用。

技術(shù)方案：

1.面向LTE小基站超密集組網(wǎng)的軟件定義無(wú)線網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)包括四種類型的硬件實(shí)體：移動(dòng)終端、LTE小基站、SDN交換機(jī)、云數(shù)據(jù)中心服務(wù)器。

所述移動(dòng)終端是可使用SIM卡接入LTE網(wǎng)絡(luò)的可移動(dòng)設(shè)備，與所述LTE小基站建立空口連接，可進(jìn)行接入、附著、切換等流程。

所述LTE小基站一方面需要與LTE核心網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行連接，保證空口連接的所述移動(dòng)終端上網(wǎng)；另一方面所述LTE小基站通過(guò)所述SDN交換機(jī)與云數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的SDN控制器連接。

所述SDN交換機(jī)內(nèi)部支持OpenFlow協(xié)議，通過(guò)與SDN控制器的連接，接收并執(zhí)行SDN控制器流表，實(shí)現(xiàn)路由路徑的自定義規(guī)劃。

所述云數(shù)據(jù)中心服務(wù)器是支持云計(jì)算處理功能的中心服務(wù)器，通過(guò)所述SDN交換機(jī)與所述LTE小基站連接將LTE小基站資源抽象成虛擬資源池。

進(jìn)一步地，所述的云數(shù)據(jù)中心服務(wù)器最重要部分為SDN控制器，所述SDN控制器又劃分為對(duì)LTE無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)和回程網(wǎng)絡(luò)的控制兩個(gè)組成功能。

2.SDN控制器對(duì)網(wǎng)絡(luò)的控制方法

為了實(shí)現(xiàn)上述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)，本發(fā)明還提供了SDN控制器對(duì)網(wǎng)絡(luò)的控制方法，主要包括SDN控制器對(duì)LTE小基站形成的無(wú)線接入網(wǎng)側(cè)的控制和SDN控制器對(duì)SDN交換機(jī)形成的回程網(wǎng)絡(luò)的控制，下面將具體描述

1)SDN控制器對(duì)LTE小基站形成的無(wú)線接入網(wǎng)側(cè)的控制

采用軟件定義的方法，以自適應(yīng)的方式進(jìn)行控制平面與數(shù)據(jù)平面的分離，LTE小基站的控制部分由SDN控制器來(lái)完成。