具有用於分配橫跨多個回程的通信量的決策函數的通信基站的製作方法
2023-09-27 06:01:10
具有用於分配橫跨多個回程的通信量的決策函數的通信基站的製作方法
【專利摘要】一種通信站，諸如基站或接入點，具有多個回程選項並且在可用的回程選項之間分配回程數據。該通信站包括：收發器，該收發器用於利用用戶設備傳輸和接收數據；多個回程接口模塊；和回程分配模塊，該回程分配模塊被布置用於監測對回程帶寬的需求和基於對回程帶寬的需求通過回程分配數據。用於用戶數據和控制平面處理的附加模塊可以與在通過回程分配數據中使用的用戶/控制辨認一起被包括。回程選項可以包括優選回程和備選回程。通過回程分配數據可以基於例如與數據、財務成本、延遲、穩健性、計算資源相關聯的應用和/或與使用特定回程相關聯的附加安全性。
【專利說明】具有用於分配橫跨多個回程的通信量的決策函數的通信基立佔
【背景技術】
[0001]本發明涉及通信系統的領域並且涉及用於使用相關聯的決策標準橫跨多個回程分配通信量的系統和方法。
[0002]在諸如寬帶無線網絡的通信網絡中，每個基站或類似的節點經回程連接連接到核心網絡。回程連接可以使用各種技術來實施，諸如以得到許可和未許可的各種頻率的點到點(PtP)無線、以各種頻率的點到多點(PmP)無線、通過銅或纖維光纖纜的乙太網、電纜數據機等。這些回程技術可以具有各種容量，比如10兆位每秒(Mbps)、100Mbps、和I吉比特每秒對於乙太網技術而言是常見的容量。另外，回程選擇可能具有不同的性能或操作成本。比如，一個回程選擇可由基站的執行器擁有而另一個回程選擇可能是租用的。一個回程選擇對於安裝或維持而言可能比其它選擇或多或少昂貴。不同的回程選擇可能具有不同的穩健性，諸如未許可頻譜無線對比得到許可的頻譜無線。不同的回程選擇可能導致在基站中使用的附加的計算資源，諸如需要通過諸如不由基站的執行器擁有的不可信的回程實施IP-SEC或TR-0069隧道效應。
【發明內容】
[0003]提供了用於將橫跨多個回程連接的通信量分配至基站和從基站分配橫跨多個回程連接的通信量的系統和方法。在一個方面中，本發明提供了一種通信站，該通信站包括:收發器，所述收發器被布置用於利用訂戶站傳輸和接收數據；多個回程接口模塊，每個回程接口模塊被布置用於通過多個回程連接中的對應的一個回程連接來提供回程通信；數據處理模塊，所述數據處理模塊用於檢測關於與由所述收發器傳輸和接收的數據相關聯的應用的信息；以及回程分配模塊，所述回程分配模塊耦接到所述多個回程接口模塊並且被布置用於基於對回程帶寬的需求和檢測到的關於與所述數據相關聯的應用的信息來監測對回程帶寬的需求和通過所述多個回程連接分配數據。
[0004]在另一個方面中，本發明提供了 一種用於與可操作以經收發器與用戶設備通信並且通過多個回程連接與網絡通信的通信站一起使用的方法。所述方法包括:監測對回程帶寬的需求；將回程數據分配到所述多個回程連接中的優選的一個回程連接；檢測關於與所述回程數據相關聯的應用的信息；判定所述對回程帶寬的需求是否超過多個所述回程連接回程中的優選的一個回程連接的容量；以及當所述對回程帶寬的需求超過所述多個回程連接中的優選的一個回程連接的容量時，將所述回程數據中的至少一些分配至所述多個回程連接中的備選的一個回程連接，利用所述檢測到的關於與所述回程數據相關聯的應用的信息來選定被分配到所述多個回程連接中的備選的一個回程連接的回程數據。
[0005]本發明的其它特徵和優勢將從下列描述顯而易見，下列描述通過舉例闡明本發明的方面。
【專利附圖】
【附圖說明】[0006]本發明的關於其結構和操作兩者的細節可以部分地通過研究附圖來收集，在附圖中，相似的附圖標記表示相似的部分，並且其中:
[0007]圖1是在其中可以根據實施方案實施本文所公開的方法的無線通信網絡的框圖；
[0008]圖2是在其中可以根據實施方案實施本文所公開的方法的另一個無線通信網絡的框圖；
[0009]圖3是圖1的無線通信系統的一部分的框圖，其中，基站具有可用的多個回程選項；
[0010]圖4是根據實施方案的站的功能框圖；
[0011]圖5是具有多個回程的LTE微微小區的功能框圖；以及
[0012]圖6是用於判定何時使用備選回程的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0013]提供了一種具有多個回程選擇的基站，該基站使用具有諸如成本函數的決策函數的方法來橫跨多個回程分配回程通信量。本文所公開的基部可以與將基站連接到核心網絡用於傳送用戶平面數據或控制平面數據或兩者的目的的回程技術一起使用。實施方案具有它們可用的兩個或更多個回程選擇。一些實施方案具有主回程選擇或優選回程選擇和一個或多個備選回程選擇。一些實施方案使用決策函數來判定何時使用優先於另一個回程選擇的一個回程選擇或何時使用除優選回程選擇之外的備選回程選擇。一些實施方案使用決策函數來判定用以通過優選回程選擇和備選回程選擇傳送的數據量。一些實施方案將數量通信量分類成較佳地適合於通過優選或備選回程傳送的組。一些實施方案檢測關於與數據通信量相關聯的應用的信息並且在回程決策函數中使用該應用信息。基站可以例如檢查數據包來判定與所述數據包相關聯的應用類別和/或具體應用。
[0014]決策函數可以具有依賴於例如可用的回程選擇的許多實施方案。不同的回程選項可以具有不同的容量。不同的回程選項可以具有使得一個選項更可能沒有誤差地傳輸數據的不同的穩健性等級。不同的回程選項可能具有不同的計算成本。比如，一個回程選擇可能是不可信的並且需要諸如IP-SEC的附加安全性程序，以避免安全性漏洞。該附加安全性可能需要附加計算資源。基站可能不具有充分的計算資源以對峰數據率施加增強的安全性，並且因此，必須分析使用需要額外安全性的回程的資源成本。不同的回程選擇可以使用不同量的例如電力的其它資源。比如，如果兩個不同的回程選擇由不同的操作員擁有，則不同的回程選擇可以具有不同的速率通信量(rate tariff)。不同的回程選擇可以具有可以在成本函數中使用的不同的延遲特性或其它不同的性能特點。
[0015]對決策函數的上述輸入可以是靜態的、動態的或兩者的一些組合。由於回程傳輸信道的條件，回程選項的穩健性可以隨時間變化。諸如容量和延遲的回程選項的性能特點可能由於例如由其它系統對該回程選項的當前使用而隨時間變化。速率通信量也可以由於由回程服務提供商實施的具體速率表而隨時間變化。
[0016]本文所公開的系統和方法可以施加到各種通信系統中的基站或諸如電纜頭端的類似的節點，包括但不限於有線技術和無線技術。例如，本文所公開的系統和方法可以與蜂窩2G、3G、4G (包括長期演進(「LTE」)、LTE升級版、WiMax)、WiF1、超移動寬帶(「UMB」)、電纜數據機、和其它有線技術或無線技術。雖然本文中所使用的用來描述具體實施方案的短語和術語可以施加到特定技術或標準，本文中所描述的系統和方法並不限制於這些具體標準。
[0017]圖1是在其中可以根據實施方案實施本文所公開的方法的無線通信網絡的框圖。圖1圖示包括宏小區、微微小區、和企業毫微微小區的通信系統的典型的基本布置。在典型的布置中，宏小區可以在與由小形狀因數(SFF)基站(包括微微小區和企業或住宅毫微微小區)使用的一個或許多個頻率信道分離的一個或許多個頻率信道上傳輸和接收。在其它實施方案中，宏小區和SFF基站可以共享相同的頻率信道。地理和信道可用性的各種組合可以產生會影響通信系統的吞吐量的各種幹擾場景。
[0018]圖1圖示通信網絡100中的典型的微微小區和企業毫微微小區布置的示例。宏基站110通過回程連接170連接到核心網絡102。使用LTE術語的訂戶站150 (I)和150
(4)或用戶設備(UE)可以通過宏基站110連接到網絡。在圖1中圖示的網絡配置中，辦公樓120 (I)導致覆蓋陰影(coverage shadow)104。經回程連接170連接到核心網絡102的微微站130可以提供到在覆蓋陰影104中的訂戶站150 (2)和150 (5)的覆蓋陰影104。
[0019]在辦公樓120 (2)中，企業毫微微小區140提供到訂戶站150 (3)和150 (6)的樓內覆蓋。通過利用由企業網關103提供的寬帶連接160，企業毫微微小區140可以連接到核心網102經ISP網絡101。
[0020]圖2是在其中根據實施方案實施本文所公開的方法的另一個無線通信網絡的框圖。圖2圖示在包括宏小區和布置在住宅環境中的住宅毫微微小區的通信網絡200中的典型的基本布置。宏小區基站110通過回程連接170連接到核心網102。訂戶站150 (I)和150 (4)可以通過宏基站110連接到網絡。在住宅220內，住宅毫微微小區240可以提供到訂戶站150 (7)和150 (8)的室內覆蓋。通過利用由電纜數據機或DSL數據機203提供的寬帶連接260，住宅毫微微小區240可以經ISP網絡101連接到核心網絡102。
[0021]以有線形式和無線形式兩者的回程170、160、和260具有最大的並且常常可變的容量以便將通信量回程至特定基站110、130、140、或240以及使通信量從特定基站110、130、140、或240回程，並且因此對回程資源的需求可能超過容量。對於有線和無線網絡基站兩者，並且當使用有線或無線回程技術時，該擁擠效應可能出現。
[0022]圖3是圖1的無線通信系統的一部分100』的框圖，其中，基站具有可用的多個回程選項。在該實施方案中，基站是現在具有回程連接170和備選回程選項170』的微微站130。兩個回程選項將微微站連接到核心網絡102。雖然圖3描述了關於微微站130和回程連接170的多個回程的概念，但是，本領域的技術人員應理解，本文中的發明也將適用於宏站110。類似地，企業毫微微小區140可以具有多個回程選項諸如撥號線作為由企業網關103提供的寬帶連接160的備選，或可以具有由備選網關提供的備選寬帶連接。住宅毫微微小區240也可以具有多個回程選項諸如撥號線作為由電纜數據機或DSL數據機203提供的寬帶連接260的備選，或可以具有由備選數據機提供的備選寬帶連接，比如它可以可以在由電纜數據機和DSL數據機兩者提供的寬帶連接之間做出選擇。雖然被描繪為單個PtP連接，但是如本文中所使用的術語「回程」也可以表示涉及以串行方式端到端連接的多個躍點的通信路徑，所述多個躍點中的每一個使用不同的技術。例如，回程連接可以由許可帶無線鏈路加上通過光纖鏈路傳輸的乙太網(Ethernet over fiberlink)構成。另外，基站可以具有相同類型的多個回程連接。雖然圖3描述具有兩個回程連接的基站，但是，具有多個回程的其它站可以具有多於兩個回程連接。
[0023]圖4是站300的功能框圖。在一些實施方案中，站300是無線或有線網絡節點，諸如基站、LTE eNB、電纜頭端、或其它網絡節點(例如，圖1、圖2、和圖3中所示的宏基站110、微微站130、企業毫微微小區140、企業網關103、或住宅毫微微小區240)。站300包括用戶數據平面處理模塊320和控制平面處理模塊330，所述用戶數據平面處理模塊320和控制平面處理模塊330兩者均可通信地聯接到接入網絡收發兩用機模塊(或收發器)310並且可通信地聯接到回程分配模塊340。回程分配模塊340進一步可通信地聯接到回程A351和回程B352。在一個實施方案中，站300中模塊經控制邏輯耦接。
[0024]收發兩用機模塊310被配置成傳輸和接收與諸如訂戶站150的其它裝置的通信。在一個實施方案中，通信被無線地傳輸和接收。在另一個實施方案中，通信通過線被傳輸和接收。在一個實施方案中，收發兩用機模塊包括數據機、天線和無線電。
[0025]用戶數據平面處理模塊320被配置成處理由站300接收和傳輸的用戶數據通信。在一個實施方案中，用戶數據平面處理模塊320分析由站300接收和傳輸的數據通信的應用類別和/或具體應用。
[0026]用戶數據平面處理模塊320可以檢查每個數據包以檢測包括應用類別和具體應用的應用信息。一些示例應用類別是2-路視頻會議、單向流視頻、在線遊戲和語音。具體應用表示用來生成數據流的特定軟體。一些示例具體應用是Youtube、Netflix、SkypeJtIiChat。每個應用類別可以具有許多具體應用。在一個實施方案中，對於一些應用類型，還檢測附加應用信息，諸如所使用的視頻編碼解碼器、幀速率、和幀尺寸。此外，應用信息可以包括例如允許回程分配模塊340將使用TCP傳送的視頻數據與使用UDP傳送的視頻區分開來的傳送信息。
[0027]在一個實施方案中，應用類別和具體應用可以通過檢查IP源和目的地址來檢測。用戶數據平面處理模塊320可以執行反向域名系統(DNS)查閱或網際網路WHOIS查詢以確定域名和/或登記的IP位址的受讓人。域名和/或登記的受讓人信息可以用來基於域的先驗知識或受讓人的目的為數據流確立應用類別和具體應用兩者。例如，如果具有特定IP位址的通信量產生包括名稱『Youtube』的反向DNS查閱或WHOIS查詢，則該通信量流可以被視為使用Youtube服務(具體應用)的單向視頻流(應用類別)。
[0028]也可以通過檢查HTTP標頭來檢測應用類別和具體應用。例如，在HTTP標頭中的』主機』欄位通常包含如在上文的實施方案中所描述的被用來將流映射到特定應用類別或具體應用的域或受讓人信息。對於另一個示例，可以為關於有效負荷的類型的信息檢查在HTTP數據包中的『內容類型』欄位。
[0029]通過檢查其它數據包，可以為一些數據包檢測應用類別和具體應用。例如，用戶數據平面處理模塊320可以檢查在數據流前面發送的協議。可以基於用來設置或確立數據流的協議來檢測應用類別或具體應用，而不是使用被用來傳輸數據流協議來識別該信息。例如，實時流協議(RTSP)數據包可以用來確定多媒體流會話。當處理從伺服器發送至客戶端的流數據時，可以使用從客戶端信息到伺服器以設置多媒體流會議的信息。另外，關於RTSP流會議的信息，諸如當前回放時間和被請求的回放次數的範圍，可以用來判定對當前帶寬的需求和對預測的未來帶寬的需求。
[0030]雖然圖4中所圖示的實施方案具有有區別的用戶數據平面處理模塊320和控制平面處理模塊330，但是，另一個實施方案可以具有組合的數據處理模塊。另外，對應用信息的檢測可以在不同於數據平面處理模塊320的模塊例如數據包檢查模塊中執行。在2011年9月19日提交的美國專利申請序列號13/236，308中描述了用於檢測應用信息的示例裝置和方法，該美國專利申請據此通過引用併入。
[0031]控制平面處理模塊330被配置成處理由站300接收和傳輸的控制通信。這些可以是諸如來自用於控制站300的動作的LTE移動性管理實體(MME)或元件管理系統(EMS)的控制通信，或可以是來自諸如用於控制經諸如訂戶站150的接入網絡收發兩用機模塊310與基站通信的裝置的動作的MME或EMS的實體的控制通信。
[0032]回程分配模塊340判定，哪個數據平面通信和控制平面通信(若有的話)將經回程A351或經回程B352被傳送至核心網絡102。站300包括回程接口模塊以通過回程A和回程B提供通信。為了簡明的描述，經回程接口模塊和相關聯的回程連接中的一個傳送數據可以簡單地被視為使用回程A或回程B。
[0033]在一個實施方案中，站300可以是可以朝訂戶站以150Mbps的峰速率無線地傳輸以及從訂戶站以70Mbps的峰速率接收的LTE微微小區。由於上行鏈路不能超過70Mbps的持續速率，並且可變信道條件將很可能保持IOOMbps以下的平均持續下行鏈路數據速率，所以以IOOMbps全雙工乙太網鏈路使這樣的站回程是合理的。然而，除去往用戶設備150的用戶數據和控制數據之外，在朝LTE微微小區的方向上的回程可以包含去往微微小區本身並且不受150Mbps的通過空中傳輸(over the air)限制的支配的控制數據。雖然該數據一般是小的，但是它可以是大的，例如，當新型軟體由EMS實體下載到微微小區以便稍後使用時。另外，由於核心網絡中的數據速率可以超過通過LTE空中鏈路傳輸的那些數據速率，對用以將數據發送至微微小區的帶寬的峰需求可以大於150Mbps空中鏈路速率。因此，雖然IOOMbps對朝微微小區回程容量的平均需求可能是充分的，但是它對於應付回程帶寬的峰需求可能是不充分的。
[0034]在以上實施方案中，如果對回程容量的峰需求超過回程容量，則可能存在三種解決方案。第一，假設對回程帶寬的平均需求小於回程的容量，則可以使數據延遲直至需求減弱。然而，該延遲可能太長以至於尤其是對於諸如語音和視頻的服務而言無法維持用戶體驗的質量，並且如果平均回程需求通常接近鏈路容量，則可能花很長的時間來讓需求減小至小於鏈路容量。第二，初始的IOOMbps乙太網鏈路可以(在安裝時，由於設計，或事後由於必要)由吉比特乙太網鏈路取代。然而，對於安裝和操作而言吉比特乙太網鏈路可能更加昂貴並且提供多於六倍的必要的峰容量。第三選項是提供第二回程，即，回程B352，該第二回程的大於適於解決超額回程容量需要中的一些或全部。
[0035]在包含多個回程的實施方案中，回程分配模塊340判定何時使用回程A以及何時使用回程B並且判定哪個數據將通過回程A被傳送以及哪個數據將通過回程B被傳送。在組合中，這些決策還判定多少數據通過回程A被傳送以及多少數據通過回程B被傳送。這些決策可以響應於回程擁擠，即，超過回程容量的回程需求，可以響應於預期的回程擁擠，或可以基於總是將某些數據放置在回程A上而總是將某些其它數據放置在回程B上的不間斷策略。數據通過其在一個回程或另一個回程上被引導的方法可以取決於基站是否接收回程上的數據或在回程上傳輸數據而變化。
[0036]對於一些、全部、或某些數據，存在可以使得一個回程即回程A351與另一個回程即回程B352相比更具吸引力或吸引力減弱的許多因素。在一個實施方案中，回程A可以具有與回程B不同的與具體數據量的傳送相關聯的財務成本。比如，回程A可以由站300的擁有者擁有和操作，而回程B可以由基於使用(例如被傳送的字節數)收費的另一個實例擁有和操作。當一個回程具有與使用相關聯的更高的財務成本時，將期望最小化對較高的成本回程的使用。
[0037]在另一個實施方案中，回程A可以具有與回程B不同的延遲。如，如果回程B是衛星鏈路並且回程A不是衛星鏈路，則回程B可以具有大致更長的延遲並且將是不太期望的。類似地，在回程B是共享鏈路並且回程A是專用鏈路的實施方案中，回程B可能具有更長延遲和較少的決定性吞吐量兩者，使得與回程A相比回程B是不太期望的。檢測到的應用信息可以另外在決定在回程A上傳達何種數據以及在回程B上傳達何種數據中被使用。例如，用於視頻流應用的數據可以優先地使用具有較少延遲的回程。
[0038]在一個實施方案中，如果回程B使用使用了未許可頻譜的技術來實施，所述技術諸如未許可頻譜點到點鏈路或未許可頻譜點到多點或網技術諸如802.1la WiFi,並且回程A使用了有線或得到許可的頻譜技術，則回程B對於幹擾和誤差而言可能是不太穩健的並且因此與回程A相比是不太期望的。
[0039]在另一個實施方案中，回程A可能需要與回程B不同的計算資源。比如，回程A可以由站300的擁有者擁有和操作，而回程B可以由另一個實例擁有和操作。在這種場景下，回程B可能是不可信的並且可能需要附加安全性的應用，諸如IP-SEC。這樣的附加安全性可能需要大量的資源。站300可能僅具有充分的資源以將附加安全性應用於通過回程傳送的數據的一小部分。另外，對附加計算資源的需要可能促使站300消耗更多電功率、增加操作開支和減少裝置的平均故障時間。
[0040]圖5是作為圖4的站300的實施方案的LTE微微小區500的功能框圖。微微小區500被安裝在電纜線股501上。電纜線股501對LTE微微小區提供物理支持並且還可以提供功率。備選地，功率可以從諸如太陽功率或電池的另一個源被提供。電纜線股501還提供經電纜數據機技術可接入的通信路徑561。微微小區500包含兩個回程選項。電纜數據機回程551使用諸如熟知的通過電纜傳輸數據(Data-Over-Cable)服務接口規範(DOCSIS)標準的電纜數據機技術通過通信路徑561並且最終通過電纜線股501提供回程。802.1la回程552使用基於電氣與電子工程師學會(IEEE)無線區域網(LAN)規範的技術提供無線回程，並且可以使用點到點、點到多點、或IEEE802技術的網變型。802.1la回程552使用一個或多個天線562來傳輸和接收回程數據。
[0041]回程分配模塊340判定哪個服務或數據通過電纜數據機回程或802.1la回程被傳送。電纜數據機回程551可以是LTE微微小區500的優選回程。與使用未許可頻譜工作並且大體遵守考慮數據衝突的說前先聽協議的802.1la回程552相比，電纜數據機回程可以提供更加穩健且可靠的數據傳送。另外，如果微微小區由控制電纜線股501的電纜執行器操作，則使用電纜數據機回程的數據的傳送可以比802.1la回程更加可信並且因此需要實施較少的安全性。備選地，如果微微小區執行器不是電纜線股執行器，則802.1la回程可能是優選的。在這種情況下，與電纜數據機回程相比，可信度可以是相同的，並且可能存在與在802.1la回程上傳送數據相關聯的較低財務成本。
[0042]圖6是用於判定在回程A總是優於回程B的實施方案中何時使用備選回程的方法的流程圖。雖然圖6的流程圖示出這樣的實施方案，但是其中回程A對於某些數據可能是優選的而回程B對於其它數據是優選的的備選實施方案也存在。圖6的流程圖的邏輯可以例如在站300的回程分配模塊340中實施。流程在步驟410處開始，在步驟410處，站監測對回程上的帶寬的需求。監測可以由許多方法實施。在一個實施方案中，監測通過對是當前活動的服務的保證位速率或最大位速率或這些位速率的一些函數求和來實施。在備選實施方案中，通過測量回程上的通信量以及基於先前的帶寬需求預測未來的帶寬需求來執行監測。可以在每個數據包的基礎上進行實時監測。也可以在固定的或可變的時間間隔的基礎上執行監測。如果回程使用可以提供可變帶寬的技術，諸如實施自適應調製和編碼的無線鏈路，則監測步驟410可以增強以便還監測除對回程帶寬的需求之外的回程的容量。可以對因通過回程的服務相關聯的重發而產生的額外帶寬需求，諸如由自動重試請求(ARQ)機構導致的那些額外帶寬需求留出裕量，如可以在諸如熟知的傳輸控制協議(TCP)的傳輸協議中找到的。也可以對由於回程傳輸技術ARQ或混合ARQ (HARQ)而導致的回程帶寬可用性下降留出裕量。
[0043]在決策塊420處，做出對回程帶寬的需求是否超過回程A351的容量的判定。在一個實施方案中，如果需求超過容量持續任意但是短的時間量，則判定需求超過容量，以避免由於將通過回程被傳輸的數據等待而導致的任意延遲。在備選實施方案中，可以容忍一些延遲量，在這種情況下，如果需求超過容量達具體的帶寬量持續至少某一時間量，則對回程帶寬的需求被視為超過回程容量。如果在步驟420處，判定需求未超過容量，則流程返回至步驟410，在步驟410處，監測繼續進行。然而，如果在步驟420處判定需求超過回程A的容量，則流程進入步驟440，在步驟440處，將一些數據分配到回程B352上。
[0044]從步驟440開始，流程繼續到步驟450，在步驟450處，站監測對回程帶寬的需求，並且取決於回程技術，監測回程容量。步驟450類似於步驟410，除在一些實施方案中優選不僅對數據或服務必須被卸載到回程B的情況的監測而且對數據或服務可以返回到回程A的情況的監測。
[0045]在決策點460處，做出在回程A上是否存在備用容量的判定。如果在回程A上存在備用容量，則流程進入步驟480，在步驟480中，數據或服務返回至回程A。從步驟480開始，流程返回至步驟410以監測回程需求。備選地，如果一些但不是所有的數據或服務返回到回程A，則流程可以返回進入步驟450而不是步驟410。如果在步驟460處在回程A上不存在備用容量，則流程進入決策點470，在該決策點470處，做出回程A是否仍然超額認購使得由仍然通過回程A傳送的服務和數據對帶寬的需要仍然超過回程A的容量的判定。如果在步驟470處判定回程A仍然被超額認購，則流程返回至步驟440以分配更多數據或服務到回程B上。如果在步驟470處判定回程A未被超額認購，則流程返回至步驟450，在步驟450處，帶寬需求和回程容量被監測。
[0046]如在圖6的步驟440中，當將數據分配到備選回程上時，通過備選回程傳送何種數據的決策可能具有許多因素。一個因素可能是數據的類型。數據的類型可以基於關於與數據相關聯的檢測信息。比如，諸如語音或視頻的實時數據可以優先地通過較低延遲回程選項被傳送，允許對延遲不太敏感的電子郵件、文件傳遞、和其它服務在更高的延遲回程選項被轉入。類似地，容錯的數據，諸如利用諸如合併ARQ函數的TCP的傳送協議傳輸的數據，可以通過不太可靠的未許可頻譜無線回程被傳輸，但是，不能容錯的或不能容忍由重發引起的延遲的數據，可以在諸如有線乙太網或得到許可的頻譜無線回程的不太易於出錯的回程備選項上被傳送。
[0047]對將那個數據分配到備選回程上的選擇可能也受到由站300部署的技術的影響。比如，如果站300是實施LTE技術的微微站，則至用戶設備和來自用戶設備的具體部分的數據被隔離到數據網關和用戶設備之間的一個或多個邏輯載體上。微微站可能具有到在載體內的數據中的很小的可見度，但是可以了解諸如保證或最大位速率的信息。在該實施方案中，微微站可以促使載體被設置成通過載體基礎橫跨載體上的備選回程而分配，且所有的數據在相同的回程選項上傳送的單個載體中被傳送。在備選實施方案中，橫跨備選回程選項分配數據通信量的決策可以在用戶設備基礎上出現，且單個用戶設備實例的所有的數據在相同的回程選項上被傳送。
[0048]例如，每個終端用戶裝置可以被分配惟一的網際網路協議(IP )地址。可以使用在(例如，在回程分配模塊340中實施的)微微站和網關裝置內的IP路由功能來基於用戶IP位址基礎橫跨備選回程選項分配上行鏈路通信量流。路由決策可以基於連續地收集本文中所描述的諸如有效容量、價格表、傳送可靠性或其它測量值的環境參數的成本函數的最小化。這些環境參數可以由裝置本身局部地收集或通過接收由在回程的另一側上的裝置發送的信令消息而收集。例如，核心網絡網關102可以使用內部方法來收集關於橫跨鏈路170和170』的當前擁擠狀態的信息以及收集從微微站130用信號發出的擁擠信息。本領域的技術人員將認識到，除了基於IP位址的分配之外，分配還可以基於IP報路(sockets )、埠數量或乙太網媒體存取控制(MAC)地址。
[0049]其它實施方案可以使用將允許在備選回程上的數據的逐數據包分配的技術。這可以伴隨允許基於服務類型或應用類型橫跨回程選項分配數據的數據包檢查。
[0050]一旦已經做出分配選擇，不同的實施方案可以具有或多或少的重新分配數據的能力。比如，將LTE載體從一個回程移動到另一個回程可能是困難的，因此可以優選做出將載體到分配到在載體創建處的備選回程上以及在載體在微微站處壽命期間不移動載體的決定。然而，如果網關允許，則可以改變載體在網關和微微站之間採取的路徑以通過不同的回程路由載體及其數據。類似地，在一些實施方案中，對支持單個用戶設備實例的回程選項的選擇可以在當用戶設備進入網絡或與微微站連接時做出。
[0051]取決於基站的網絡結構，存在將所有或部分數據重新分配至不同的回程的許多方式。對於回程數據作為橫跨不同的回程IP網絡的IP信息包有效負荷被傳送的最常見的情況，只要回程數據IP數據包到達預期的回程目的地(例如，LTE網絡中的MME/SGW)，由基站將數據重新分配到不同的回程網絡對於回程目的地而言是透明的。
[0052]具有多個回程網絡的基站是附接到多個計算機網絡的多宿節點。標準和專用路由協議可以被用於多宿基站以告知在連接的回程網絡上的路由器去往LTE下行鏈路的多少數據包應被輸送至基站。在一個實施方案中，回程分配模塊340可以將核心網絡102中的一個或多個路由器以更新(updates)的方式給它們的靜態路由表發信號，由此基於端用戶IP位址調節下行鏈路數據包的流量。更新可以使用諸如簡單網絡管理協議(SNMP)、超文本轉送協議(HTTP)、遠程登錄或安全外殼(SSH)的標準協議來傳達。備選地，更新可以經專用協議傳達。在備選實施方案中，回程分配模塊340可以將邊界網關協議(BGP)路由更新消息發送至核心網絡102中的路由器。根據基站的偏好，路由更新消息可以包含對於不同的回程網絡的不同的LOCAL_PREF屬性。回程網絡上的相鄰路由器將數據包路由至具有最高LOCAL_PREF值的回程網絡。基站也可以發送具有對於不同的回程網絡的不同的AS_PATH屬性的路由更新消息，並且回程網絡上的相鄰的路由器將數據包路由至具有最短的AS_PATH的回程網絡。基站也可以包含對於不同的回程網絡的多出口鑑別器(MED)值的發送路由更新消息，利用回程網絡上的相鄰的路由器將數據包路由至具有較低MED值的回程網絡。
[0053]專有路由協議也可以在基站和在多個回程網絡上的路由器之間被使用。例如，專有協議可以是類似於BGP但是具有對每個UE隧道路由的支持的協議。基站可以將包含對於在不同的回程網絡上的不同的隧道的不同的權重的路由更新消息發送至相鄰的路由器。備選地，基站可以將路由包含對於不同的隧道的靜態路由信息的更新消息發送至相鄰路由器。實現專用協議的路由器可以將不同的UE隧道的數據包路由至不同的回程網絡。
[0054]存在構造基站的上行鏈路路由引擎以將所有或部分數據IP數據包分配至不同的回程網絡的多種方式。對於具有多個回程IP網絡的基站，簡單的方法是將基站路由引擎改變至期望的回程網絡，比如，具有最低成本的回程網絡，並且有效地使用僅選定的回程網絡作為默認路由。這種簡單的方法對於其中不同的訂戶站被分配不同的IP位址並且WiMAX基站充當訂戶的IP網絡和回程IP網絡之間的路由器的固定點到多點WiMAX網絡是相當有效的。略更加先進的方法會是對不同的回程網絡分配不同的權重，並且基站中的路由引擎可以根據一些回程網絡優於其它回程網絡權重和優先級來橫跨所有的回程網絡分配數據。
[0055]對於可以對不同的用戶和不同的類型的通信量提供不同的QoS的基站，支持在每個數據包基礎上的動態路由的更加先進的路由引擎可以被用來將來自不同的用戶或不同的類型的服務的通信量分配至不同的回程網絡。例如，在LTE微微站中，可以根據核心網絡上的不同的UE和MME/SGW之間的eGTP-U隧道的隧道ID來檢查和以不同的標籤來標記來自不同的載體的IP數據包。在WiMax基站中，可以根據服務流標識符來檢查和以不同的標籤來標記來自不同的訂戶和服務流的IP數據包。一旦數據包以不同的標籤被標記，則路由引擎可以根據與在每數據包基礎上的IP數據包相關聯的標籤來將IP數據包路由至不同的回程網絡。
[0056]那些技術人員將意識到，結合本文公開的實施方案描述的各種說明性邏輯塊、模塊、控制器、和算法步驟可以被實施為電子硬體、計算機軟體、或兩者的組合。為了清晰地說明硬體和軟體的這種可互換性，已經在上文大體依據它們的功能性描述了各種說明性部件、控制器、塊、模塊、和步驟。這樣的功能性是否被實施為硬體或軟體取決於特定系統和在整個系統上施加的設計約束。技術人員可以以對於每個具體應用的變化的方式來實施所描述的功能性，但是這樣的實施方式決策不應被解釋為導致偏離本發明的範圍。此外，對在模塊、塊或步驟內的功能的分組是為了描述的便利性。在不脫離本發明的情況下，可以將具體功能或步驟從一個單元、模塊或塊移動。
[0057]結合本文公開的實施方案描述的各種說明性邏輯塊、控制器、和模塊可以利用被設計用以執行本文中所描述的功能的通用處理器、數字式信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、可現場編程門陳列(FPGA)或其它可編程邏輯裝置、離散門或電晶體邏輯、離散硬體部件、或其任意組合來實施或執行。通用處理器可以是微處理器，但是在備選方案中，處理器可以是任意處理器、控制器、微控制器、或狀態機器。處理器也可以被實施為計算裝置的組合體，例如，DSP和微處理器、多個微處理器、結合DSP核心的一個或多個微處理器、或任何其它這樣的構造的組合體。
[0058]結合本文公開的實施方案所描述的方法或算法的步驟以及塊或模塊的過程可以在硬體中、在由處理器執行的軟體模塊中、或在兩者的組合體中直接被實現。軟體模塊可以駐留在RAM存儲器、快閃記憶體存儲器、ROM存儲器、EPROM存儲器、EEPROM存儲器、寄存器、硬碟、可移動磁碟、CD-ROM、或任意其它形式的機器或計算機可讀存儲介質中。示例性存儲介質可以被耦接到處理器，使得處理器可以從存儲介質讀取信息和將信息寫入到存儲介質。在備選方案中，存儲介質可以被一體化到處理器。處理器和存儲介質可以駐留在ASIC中。
[0059]所公開的實施方案的上述描述被提供以使得本領域的任何技術人員可以實現或使用本發明。對這些實施方案的各種修改對於本領域的技術人員而言將是顯而易見的，並且在不脫離本發明精神或範圍的情況下，本文中所描述的基本原則可以應用於其它實施方案。因此，需理解的是，本文呈現的描述和附圖表示本發明的目前優選實施方案並且因此代表通過本發明廣泛地設想到的主題。應進一步理解，本發明的範圍充分地包含可能對本領域的技術人員變得明顯的其它實施方案，並且本發明的範圍相應地僅由所附權利要求限制。
【權利要求】
1.一種通信站，包括: 收發器，所述收發器被布置用於利用訂戶站傳輸和接收數據； 多個回程接口模塊，每個回程接口模塊被布置用於通過多個回程連接中的對應的一個回程連接來提供回程通信； 數據處理模塊，所述數據處理模塊用於檢測關於與由所述收發器傳輸和接收的所述數據相關聯的應用的信息；以及 回程分配模塊，所述回程分配模塊耦接到所述多個回程接口模塊並且被布置用於基於所述對回程帶寬的需求和檢測到的關於與所述數據相關聯的所述應用的信息來監測所述對回程帶寬的需求和通過所述多個回程連接分配數據。
2.根據權利要求1所述的通信站，其中，所述數據處理模塊包括: 用戶數據平面處理模塊，所述用戶數據平面處理模塊耦接到所述回程分配模塊和所述收發器並且被布置用於處理由所述通信站接收和傳輸的用戶數據通信；以及 控制平面處理模塊，所述控制平面處理模塊耦接到所述回程分配模塊和所述收發器並且被布置用於處理由所述通信站接收和傳輸的控制通信，並且 其中，由所述回程分配模塊通過所述多個回程連接分配數據包括所述數據是否與所述用戶數據平面或所述控制平面相關聯。
3.根據權利要求1所述的通信站，其中，所述回程分配模塊進一步被布置用於監測所述多個回程連接的容量，並且其中，由所述回程分配模塊通過所述多個回程連接分配數據包括所述多個回程連接的所述容量。
4.根據權利要求1所述的通信站，其中，所述檢測到的關於與所述數據相關聯的所述應用的信息包括應用類別和具體應用。
5.根據權利要求1所述的通信站，其中，所述對回程帶寬的需求是基於所述檢測到的關於與所述數據相關聯的所述應用的信息。
6.根據權利要求1所述的通信站，其中，由所述回程分配模塊監測的所述對回程帶寬的需求是基於與利用所述訂戶站傳輸和接收數據相關聯的保證位速率。
7.根據權利要求1所述的通信站，其中，由所述回程分配模塊監測的所述對回程帶寬的需求是基於與傳輸數據至所述訂戶站和從所述訂戶站接收數據相關聯的最大位速率。
8.根據權利要求1所述的通信站，其中，所述回程分配模塊通過如下步驟通過所述多個回程連接分配數據: 最初將數據分配至所述多個回程接口模塊中的優選的一個回程接口模塊； 判定所述對回程帶寬的需求是否超過與所述回程接口模塊中的所述優選的一個回程接口模塊相關聯的回程連接的容量；以及 當所述對回程帶寬的需求超過與所述回程接口模塊中的所述優選的一個回程接口模塊相關聯的所述回程連接的所述容量時，將數據分配至所述多個回程接口模塊中的備選的一個回程接口模塊。
9.根據權利要求8所述的通信站，其中，所述回程分配模塊通過如下方式通過所述多個回程連接進一步分配數據: 在將所述數據分配到所述多個回程接口模塊中的所述備選的一個回程接口模塊之後，判定備用回程帶寬是否存在於與所述回程接口模塊中的所述優選的一個回程接口模塊相關聯的所述回程連接上；以及 當備用回程帶寬存在於與所述回程接口模塊中的所述優選的一個回程接口模塊相關聯的所述回程連接上時，將來自所述多個回程接口模塊中的所述備選的一個回程接口模塊的數據重新分配至所述回程接口模塊中的所述優選的一個回程接口模塊。
10.一種用於與可操作以經收發器與用戶設備通信並且通過多個回程連接與網絡通信的通信站一起使用的方法，所述方法包括: 監測對回程帶寬的需求； 將回程數據分配到所述多個回程連接中的優選的一個回程連接； 檢測關於與所述回程數據相關聯的應用的信息； 判定所述對回程帶寬的需求是否超過多個所述回程連接回程中的所述優選的一個回程連接的容量；以及 當所述對回程帶寬的需求超過所述多個回程連接中的所述優選的一個回程連接的所述容量時，將所述回程數據中的至少一些分配至所述多個回程連接中的備選的一個回程連接，利用所述檢測到的關於與所述回程數據相關聯的所述應用的信息來選定被分配到所述多個回程連接中的備選的一個回程連接的回程數據。
11.根據權利要求10所述的方法，進一步包括: 在將所述回程數據中的至少一些分配到所述多個回程連接中的所述備選的一個回程連接之後，判定備用回程帶寬是否存在於所述多個回程連接中的所述優選的一個回程連接上；以及 當備用回程帶寬存在於所述多個回程連接中的所述優選的一個回程連接上時，將來自所述多個回程連接中的所述備選的`一個回程連接的所述回程數據中的至少一些重新分配至所述多個回程連接中的所述優選的一個回程連接。
12.根據權利要求10所述的方法，其中，所述檢測到的關於與所述回程數據相關聯的所述應用的信息包括應用類別和具體應用。
13.根據權利要求10所述的方法，其中，被分配至所述多個回程連接中的所述備選的一個回程連接的所述回程數據中的至少一些經選擇以最小化與所述多個回程連接上的通信相關聯的成本函數。
14.根據權利要求13所述的方法，其中，所述成本函數至少部分地基於所述回程連接的從由財務成本、通信延遲、通信穩健性、和與通過所述回程連接通信數據相關聯的通信站的計算資源組成的群選擇的屬性。
15.根據權利要求10所述的方法，其中，判定所述對回程帶寬的需求是否超過與所述多個回程連接中的所述優選的一個回程連接相關聯的所述回程連接的所述容量包括:判定所述對回程帶寬的需求是否超過所述多個回程連接中的所述優選的一個回程連接的容量達閾限量並且持續閾限時間。
16.根據權利要求10所述的方法，其中，將所述回程數據中的至少一些分配至所述多個回程連接中的所述備選的一個回程連接包括分配與載體相關聯的回程數據。
17.根據權利要求10所述的方法，其中，將所述回程數據中的至少一些分配至所述多個回程連接中的所述備選的一個回程連接包括分配與所述用戶設備中的一個相關聯的回程數據。
18.根據權利要求10所述的方法，其中，監測對回程帶寬的需求包括利用與所述用戶設備通信相關聯的保證位速率。
19.根據權利要求10所述的方法，其中，監測對回程帶寬的需求包括利用與與所述用戶設備通信相關聯的最大位速率。
【文檔編號】H04W28/08GK103650633SQ201280030962
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年7月6日 優先權日:2011年7月7日
【發明者】W·羅迪, H·徐, D·吉奧, K·斯坦伍德 申請人:賽格納斯廣播公司