[发明专利]无线电接入网中的分布式负载均衡的装置、网络及方法

说明书

技术领域

本发明的实施方式一般涉及无线通信，更具体地涉及无线电接入网中的基带资源的分布式负载均衡。

背景技术

对移动服务的更高数据速率的需求正在稳步增长。与此同时，现代移动通信系统例如第三代(3G)系统和第四代(4G)系统提供实现更高频谱效率且允许更高数据速率和小区容量的增强技术。随着对具有增加差异的高速服务的需求比对小区容量的需求增长得更快，促使运营商在它们的网络中增加小区数目，即基站的密度增大。基站收发机是移动通信系统或网络的总功耗的主要贡献者，于是也是运营商所面对的运营支出(OPEX)的主要贡献者。一个功率节省策略是从基站收发机移走处理能力并且移向针对若干基站收发机提供处理能力的中央处理单元。基站收发机的处理设备消耗基站收发机的总功率的大部分，尽管基站收发机的处理能力仅在高负载条件下被完全采用，其中高负载条件不会永久地出现而仅在高峰时间出现。无线电接入系统中的不同小区关于它们随时间变化的业务负载彼此非常异构。这意味着在小区簇中，不同的小区不在相同的时间具有它们的高峰忙时。此行为定性地在图1a和图1b中示出，其中图1a示出了无线电小区A的示例性业务负载随时间变化的曲线100，而图1b示出了无线电小区B的示例性业务负载随时间变化的曲线 110。尽管例如小区A在约上午11点经历其最高负载，但是小区B 在约晚上11点经历其最高负载。

当前，移动网络的无线电接入(RAN)使用基站或基站收发机，例如处理所有无线电、基带和控制功能的用于最新技术LTE(长期演进)的e节点B。这些基站，就宏基站而言，由位于升高位置的、具有需要大量空间安装体积的电子系统的大量天线构成。另外，用于供电、空气调节等的补充系统被安装在附近。在人口稠密的区域，这种安装以具有～1km或更小的网孔宽度的网格进行重复。

整个RAN的资本支出(CAPEX)和OPEX的大部分因此归因于每个站的独立处理单元，例如租赁站、基础设施、处理硬件、维护等。最近的研究行为给出了切掉这些成本要素的至少大部分的若干方法。一些方案降低发射功率和处理复杂度由此减少了所需的体积，然而，这些方案都是以增加所需站的数目为代价。

发明内容

本发明的一个发现是可通过从无线电前端移除处理能力和通过使用云计算或负载均衡的处理单元作为处理能力来提高无线电接入网的成本效率。这种处理能力可由多个无线电前端共享，由此整体处理能力可被更有效地利用。实施方式因此可提供具有减少的整体处理能力由此减少移动通信系统的整体功耗(OPEX和CAPEX)的概念。

云计算可通过作为池的大型安装资源的共享使用来降低操作成本。另外，安装成本可通过缩放硬件的效果来减少并且可降低(每个用户)对于高成本外围设备和硬件的需求。通过考虑室内(企业或住宅)或户外应用的随时间变化的不同负载曲线情况下安装的处理资源的成熟负载共享，可实现站点和所需硬件的显著减少。这导致运营商的OPEX和CAPEX减少。除了处理资源的负载均衡之外，本发明的实施方式还可在负载管理的一般上下文中从低业务区域向高业务区域分配处理资源。

还发现多标准配置可通过软件(SW)更换、以半静态的方式被修改，即使独立的处理元件在给定时间仅可操作一个无线标准或无线电接入技术(RAT)。这向运营商提供了演变多标准系统的更大灵活性而不需要改变任何硬件(HW)。

因此，本发明的实施方式旨在通过提供整合云计算元件的分散式负载均衡方法而为下一代移动无线电接入网(RAN)更新当前的 RAN架构。分散式负载均衡由此可被认为比集中式负载均衡架构即通过中央网络实体执行负载均衡的架构重要。

在实施方式中，RAN架构可由远程射频头(RRH)构成，RRH 可被认为是无线电前端，其接收和发送实际的无线电信号并且建立至少一个无线电小区。下面将考虑两个传输方向。第一方向指下行链路或前向链路。它指代从RAN即RRH到覆盖区域中的移动终端或用户设备(UE)的传输。第二方向指代上行链路或反向链路。它指代从移动终端到RAN即RRH的传输。在上行链路中，RRH可将来自传输带的、接收的无线电信号转换成基带接收信号并且将基带接收信号提供给云计算网络的分布式负载均衡架构。在下行链路中， RRH可将已经在云网络中处理的基带传输信号转换成传输带并且使用一个或多个天线发送信号。

下面将参考传输带作为具有系统带宽和载波频率的系统频带。如在频分双工(FDD)系统中那样，传输带可包括用于下行链路传输的子带和用于无线电信号的上行链路接收的子带。在一些实施方式中，如在时分双工(TDD)系统中那样，相同的传输带可用于下行链路和上行链路。