专利名称：扩展的自优化网络中的策略和计费规则功能实体的制作方法
技术领域：
本专利申请要求2010年4月8日提交的序号为61/322，141的临时申请的优先权。本发明一般涉及通信系统，并且特别涉及自组织网络。
背景技术：
无线数据的迅速增长向服务提供商的网络呈现许多新的挑战，包括导致低用户QoE的网络拥塞、更高OPEX (运行费用)和更高用户流失。可以应付这些挑战并以最高QoE和最低每bit成本向其客户递送最多数据的服务提供商将具有优势。因此，存在对改进网络拥塞并产生较高QoE和较低运行费用的网络的需求。
发明内容
在许多无线数据网络中，用户的小型子集使用不成比例的量的网络资源。本发明的一个示例性实施例，xSON (扩展的自优化网络)，为服务提供商提供一系列选项，当网络拥塞出现时从生成额外收入到对用户的智能节流。在后一种情况下，xSON可以应付3G/LTE(长期演进)核心和RAN (无线电接入网络)中的大数据流，其通过监视用户流的源和目的地及其小区扇区，并且对由最严重用户造成的流量进行节流或卸载。对少数几个大流量的该外科节流优选仅当影响其他用户的QoE的用户或控制平面网络拥塞存在时被触发。限制用于最严重用户的流量可以导致用于宏小区RAN和核心的负载大大降低。这可以以两种方式使运营商受益，通过RAN和核心CAPEX的延期，或通过经由对剩余用户改进QoS带来的降低的流失。这两个选项都允许服务提供商聚焦于提供有利可图的数据。该方法不需要任何“知道xSON”的 用户应用，并且对第三方应用开发者没有任何影响。此外，这将在多供应商实现中可工作，因为用于节流的决策是在PCRF处做出并且在PGW (分组数据网络网管)处执行，与3GPP PCC (策略和计费控制)体系结构的原理一致。类似地，通过例如无线网络守护者的应用的检测功能，xSON可以识别网络中各种类型的流氓流并迅速对其采取行动。例如，网络可以对所述流进行节流或拦截。所述流可以包括携带病毒或病毒生成的流量和/或拒绝服务(DoS)攻击。移除这些流通过改进的网络性能使服务提供商受益，并且通过更高安全性和QoE使用户受益。xSON允许通过在3G、4G和可能的WiFi之间进行动态负载均衡而对LTE和3G网络性能进行优化。通过配合E2E运行条件对网络策略进行的动态调整，例如基于详细网络负载、UE能力、用户应用、RF状况或带宽要求进行的那些，运营商可以将选择的用户从本地过载的3G节点B集群卸载到另一 3G承载或LTE RAN,也称为无线电接入技术间负载均衡。显著容量收益可以由于更好的网络利用率而继之发生。此种形式的智能IRAT负载均衡还将最小化“乒乓”效应，其中，“乒乓”效应可以导致无线电链路故障或降低的QoE。xSON还允许在给定宏小区、微微小区和毫微微小区的可用性的情况下对网络资源进行优化，其通过对于低移动性用户将流量从宏小区卸载到微微小区和毫微微小区，由此将宏小区容量释放给高移动性用户。xSON允许网络在其小区的每个上支持范围广泛的QCI，以便允许LTE RAN上内部调度算法的更好运行。xSON可替换地可以提供从核心扩展到RAN中的分析和决策。具体地，在eNB中对用户策略的引入允许基站对于TCP和/或等待时间敏感的应用在吞吐量和延迟之间做出优化的权衡，由此实现提高的空中接口资源利用率。总的来说，xSON体系结构使包括端到端网络拓扑、端到端性能的网络视图能够配合订户视图，以便通过底层网络的优化递送增强的用户体验。
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的无线网络。图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的、当应用于LTE网络时的xSON功能体系结构。
具体实施例方式通过参考图1和2可以更好地理解本发明的一个示例性实施例。图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的无线网络100。根据一个示例性实施例，无线网络100是LTEE2E 无线网络。网络 100 优选包括 eNB 102,eNB 103,MME 104,SGff 105,HSS 106,PCRF 107和PGW 108。网络100优选与移动单元101和互联网109进行通信。本发明的一个示例性实施例经由从一个或更多网络监视单元到PCRF 107中的新接口将E2E网络100从开环系统转换为闭环系统。这允许选择的/过滤的接近实时网络状态数据被馈入PCRF 107用于根据用户和网络策略的策略决策，从而E2E网络100可以然后根据现有3GPP PCC和QoS体系结构进行自优化。应当指出，尽管以上讨论聚焦于LTE，但xSON概念扩展到包括用于优化地负载均衡或卸载流量的2G/3G以及WiFi部件。当用在本文中时，术语“xSON”是指SON (自优化网络)概念跨网络、超越NB/eNB、包括端到端网络环境的扩展。xSON优选包括应用域、UE客户端和关联的网络单元，所述关联的网络单元允许复杂优化基于策略被应用于特定用户和/或应用。xSON允许网络基于实现了策略的基础设施做出实时优化决策，并且包括四个关键方面，所述四个关键方面优选相互协调地运转为允许进行网络优化。这四个方面是网络数据测量、数据分析和减少、实现策略的决策和策略执行。本发明的一个示例性实施例提供具有监视、反馈和控制的闭环系统的实现，将允许运营商将网络引导到可以基于一天中的时间、用户应用和QoS环境、无线电信道状况、网络负载和网络拓扑来确定的目标操作点。3GPPPCC体系结构允许将例如计费策略、用户策略和QoS策略的策略引入网络中，以帮助运营商管理网络资源来最好的为特定用户提供服务。察知网络状态并利用该信息允许运营商接近实时地动态调整特定策略，从而网络可以优化由运营商确定的特定目标。图2示出了当应用于LTE网络时的xSON功能体系结构200的一个示例性实施例。应当理解，xSON的原理还适用于2G/3G网络。优选将由各种监视工具从单一或多个节点收集的实时数据与持久网络数据合并并进行压缩，所述持久网络数据例如是网络拓扑信息、订户策略和包括网络负载、网络等待时间和订户策略信息的动态网络数据。该合并的数据优选被发送到PCRF 107，然后在xSON决策单元201中对其进行过滤以导出关键相关变量的节约(parsimonious)子集,所述关键相关变量然后被用于做出决策,所述决策然后在PCRF107处以及可选地在网络中的其它下游点处被执行。xSON体系结构的一个示例性实施例包括以自动化方式实现的、形成闭环反馈的监视、决策和控制。xSON框架可以优选地被应用于任何具有多供应商单元的运营商网络，因为xSON决策功能馈入PCRF 107，该PCRF 107是策略决策的唯一 3GPP判优器。在不要求对RAN eNB/节点B单元或核心SGW (服务网管)105、PGff 108、MME (移动管理实体)单元104进行自身增强的情况下，xSON灵活地实现范围广泛的用例。这些用例一般将经由xSON在比现有快速内环优化长的时间尺度上对端到端网络进行优化来实现，其中，所述快速内环优化例如是eNB中的速率控制。该固有的时间尺度分离允许外环在较长时间尺度上设置网络操作点，然后由eNB处的快速内环使用UE测量作为输入对该网络操作点进行跟踪。一个示例性实施例的关键特征是帮助查看跨多个网络单元的聚合数据以便进行接近实时的前摄监视和数据签名分析的端到端测量工具的可用性，所述端到端测量工具例如是诸如WNG9900的无线网络守护者、Celnet Xplorer, PCMD (每呼叫测量数据)等。这些工具的每个提供不同网络层次上、不同时间尺度上的不同种类信息。通过高级监视工具，xSON将反馈的概念扩展为包括整个端到端网络，以便提供用于对负载、应用、策略和网络状况的动态变动的做出自动优化响应的机制。与将实时网络策略应用于对特定参数进行调优的能力耦合的数据收集将导致做出更好决策并由此跨网络应用优化的能力。 本发明的一个示例性实施例由此提供对于整个网络的改进的性能。这允许运营商通过选择的NetMMO (网络多输入多输出)给予金牌订户较高空中带宽。xSON体系结构符合3GPP原理，并适当地利用现有3GPP机制来支持多供应商环境中的范围广泛的用例。然而，应当指出，尽管以上讨论聚焦于LTE，但xSON概念扩展为包括用于优化地进行负载均衡或卸载流量的2G/3G以及WiFi部件。本发明的一个示例性实施例由此允许网络变为能够察知端到端网络状况并基于用户和网络策略以及基于实况网络数据优化网络和/或用户性能的动态实体。这允许运营商以最好地服务于其需求为方向基于实时收集的数据调整网络参数。这将带来对于运营商的终端用户的更好体验质量以及允许运营商有效地为更多用户提供服务的更高效网络使用。本发明的一个示例性实施例提供基于网络中的实时反馈的策略动态设置。xSON框架可以被应用于任何具有多供应商单元的运营商网络，因为xSON决策功能馈入PCRF，PCRF是策略决策的唯一 3GPP判优器。在不要求对RAN eNB/节点B或核心SGW、PGW、MME单元进行自身增强的情况下，xSON灵活地实现范围广泛的用例和网络优化。这些用例将优选地经由xSON在比现有快速内环优化(例如eNB中的速率控制)长的时间尺度上对端到端网络进行优化来实现。该固有的时间尺度分离允许外环在较长时间尺度上设置网络操作点，然后由eNB处的快速内环使用UE测量作为输入对该网络操作点进行跟踪。尽管已在其特定示例方面描述了本发明，但不旨在将其限于以上描述，而仅限于在下面的权利要求中阐述的范围。
权利要求
1.一种策略和计费规则功能实体(PCRF)，包括输入端口，用于接收接近实时的网络状态数据；处理器，用于根据所述接近实时的网络状态数据做出优化决策，并至少部分上基于所述优化决策产生策略执行消息；以及输出端口，用于发送所述策略执行消息。
2.如权利要求1所述的策略和计费规则功能实体(PCRF)，其中，接近实时的网络状态数据包括一天中的时间信息。
3.如权利要求1所述的策略和计费规则功能实体(PCRF)，其中，接近实时的网络状态数据包括QoS环境。
4.如权利要求1所述的策略和计费规则功能实体(PCRF)，其中，接近实时的网络状态数据包括无线电信道状态。
5.如权利要求1所述的策略和计费规则功能实体(PCRF)，其中，接近实时的网络状态数据包括计费策略。
6.一种用于监视无线通信系统的方法，包括接收从各种监视工具收集的实时数据；将所述实时数据与持久网络数据合并以产生合并的网络数据；过滤所述合并的网络数据以产生关键相关变量的节约子集；以及基于所述关键相关变量做出决策。
7.如权利要求6所述的用于监视无线通信系统的方法，所述方法进一步包括对所述合并的网络数据进行压缩的步骤。
8.如权利要求6所述的用于监视无线通信系统的方法，其中，所述持久网络数据包括动态网络数据。
9.如权利要求8所述的用于监视无线通信系统的方法，其中，所述动态网络数据包括网络拓扑 目息。
10.如权利要求8所述的用于监视无线通信系统的方法，其中，所述动态网络数据包括网络等待时间。
全文摘要
一种策略和计费规则功能实体(PCRF)包括输入端口、处理器和输出端口。输入端口接收接近实时的网络状态数据。处理器基于所述接近实时的网络状态数据做出优化决策。所述处理器还基于所述优化决策产生策略执行消息。所述PCRF经由所述输出端口发送所述策略执行消息。
文档编号H04L29/08GK103039041SQ201180016620
公开日2013年4月10日 申请日期2011年4月1日 优先权日2010年4月8日
发明者K·西达, J·西摩 申请人:阿尔卡特朗讯公司