专利名称：用于确定无线通信网络的拓扑结构的方法
技术领域：
本发明涉及无线通信网络上的移动通信。
背景技术：
随着信息和通信技术(ICT)市场迅速发展，ICT领域的能量消耗正成为世界能量消耗预算中的主要部分。因此，ICT中的能源意识不仅涉及到经济利益的问题，而且成为应对气候变换和能源短缺的迫切需要。
无线通信网络布局意图用于支持高峰小时通信，尤其在密集且小的小区环境中。在大多数时间，通信需求大大低于网络容量，并且网络是超尺寸的。但是，传统通信网络的拓扑结构是在网络计划阶段期间确定的。因此，网络收发器实体的位置和密度通常是固定的。实际上，如果某些网络收发器实体当前没在为用户提供服务，则可关闭或进入待用状态；如果当时正在为用户提供服务，则可保持活动状态。3GPP规范TS 25.331和TS 36.331所述的UMTS和LTE协议提出了关于小区选择的建议，所述小区选择主要通过针对相应信道测量的SNR来确定。但是，这种小区选择可能导致活动基站不恰当地聚集，从而增加不必要的能量消耗。发明内容
本发明基于以下发现:可通过减少通信网络布局中活动网络收发器实体的数目，以使只有维持用户终端的当前通信所需的最小网络收发器实体集合被设置为活动状态，而减少无线通信网络布局中的能量消耗。
根据第一方面，提供了一种用于确定无线通信网络布局的拓扑结构的方法，所述通信网络布局包括多个网络收发器实体，其中的至少一部分当前处于活动状态，用以为当前注册到无线通信网络的用户终端提供通信服务，所述方法包括:基于至少一种网络约束，确定需要设置为活动状态以为当前注册的用户终端提供通信服务的最小网络收发器实体集合；以及根据需要设置为活动状态的所述最小网络收发器实体集合，确定活动网络收发器实体的拓扑结构，形成所述拓扑结构的方法是，开始将需要设置为活动状态的网络收发器实体设置为启用，且将其他网络收发器实体设置为停用。根据本发明，待设置为活动状态的所述最小网络收发器实体集合是基于这样的网络约束确定的，即，使所有当前注册的用户终端分别连接到至少一个活动网络收发器实体，同时也考虑到了以下每个条件:最小化活动网络收发器实体的数目；最小化网络收发器实体的频繁启用/停用；最小化网络收发器实体之间的频繁移交。
此方法能够减少通信网络布局中的能量消耗，因为减少了活动网络收发器实体的平均数目。关于本发明，最小化通常并不意味着找到绝对最小值，而是减少到可接受的最小值。可明显看出，如果对参数进行设置以使活动的网络收发器实体的数目绝对最小化，那么可能分别增加网络收发器实体的移交频率以及启用/停用频率，当然，频率的增加总是取决于当前注册的用户实体和当前活动的网络收发器实体的实际本地分配。
根据第一方面的第一种实施形式，在确定待设置为活动状态的最小网络收发器实体集合时，进一步考虑到了以下条件:最小化所应用算法的计算复杂度。在使用这种实施形式时，对于活动网络收发器实体的数目、网络收发器实体的启用/停用频率和移交频率而言，尽管这三者中的一者或多者并未实现最佳最小化，但可使用不太复杂并因此而更快速的算法。根据第一方面的第二种实施形式，或根据前述实施形式，所述方法包括从根据UMTS (通用移动通信标准)技术的无线网络控制器中的注册信息，或者从根据LTE (长期演进)技术的eNodeB之间的信息交换，获得关于当前注册的用户终端的信息。根据第一方面的第三种实施形式，或根据前述实施形式中的任一实施形式，所述方法包括根据LTE(长期演进)技术的eNodeB之间的信息交换，确定当前的活动网络收发器实体集合。根据第一方面的第四种实施形式，或根据前述实施形式中的任一实施形式，所述方法包括基于根据UMTS (通用移动通信标准)技术或LTE (长期演进)技术的用户实体测量报告，分别确定对所有当前注册的用户终端的启动，其中所述所有当前注册的用户终端将连接到特定的活动网络收发器实体。根据第一方面的第五种实施形式，或根据前述实施形式中的任一实施形式，本发明涉及所述方法，其中确定最小数目的方法是解决线性最小化问题，具体而言，基于割平面方法或分支界限法，确定最小网络收发器实体集合。当然，也可使用解决线性最小化问题的其他任何算法。根据第一方面的第六种实施形式，或根据前述实施形式中的任一实施形式，所述方法包括基于这样的网络约束，即通信网络布局中可允许的网络收发器实体的最大停用/启用次数，确定待设置为活动状态的最小网络收发器实体集合。根据第一方面的第七种实施形式，或根据前述实施形式中的任一实施形式，根据本发明确定待设置为活动状态的最小网络收发器实体集合的前提条件是，能够实现预定的最小能量节约。根据第一方面的第八种实施形式，或根据第一种实施形式至第六种实施形式中的任一实施形式，根据本发明确定待设置为活动状态的最小网络收发器实体集合的前提条件是，当前活动的网络收发器实体的数目比待设置为活动状态的最小网络收发器实体集合中的网络收发器实体的数目多出预定阈值。根据第一方面的第九种实施形式，或根据第一种实施形式至第六种实施形式中的任一实施形式，对于根据需要设置为活动状态的最小网络收发器实体集合而确定的活动网络收发器实体的拓扑结构，形成所述拓扑结构的前提条件是，能够实现预定的最小能量节约。根据第一方面的第十种实施形式，或根据第一种实施形式至第六种实施形式中的任一实施形式，对于根据需要设置为活动状态的最小网络收发器实体集合而确定的活动网络收发器实体的拓扑结构，形成所述拓扑结构的前提条件是，当前活动的网络收发器实体的数目比待设置为活动状态的最小网络收发器实体集合中的网络收发器实体的数目多出预定阈值。对于上述第七种实施形式至第十种实施形式中的每一种实施形式，为检查先决条件，即是否可实现预定的最小能量节约，或当前活动的网络收发器实体的数目是否比待设置为活动状态的最小网络收发器实体集合中的网络收发器实体的数目多出预定阈值，例如，可使用比较基本的算法来执行所述方法中确定待设置为活动状态的最小网络收发器实体集合的步骤。在此，足以基于这样的网络约束，即实现所有当前注册的用户终端能够分别连接到至少一个活动网络收发器实体，确定待设置为活动状态的最小网络收发器实体集合。更为复杂的基本算法考虑到了根据本发明的一个或多个额外参数，但最佳解决方案的相应阈值可能较低。但是，对于上述第九种实施形式和第十种实施形式中的每一种实施形式，为检查先决条件，即是否可实现预定的最小能量节约，或当前活动的网络收发器实体的数目是否比待设置为活动状态的最小网络收发器实体集合中的网络收发器实体的数目多出预定阈值，例如，也可根据上述第一方面来执行所述方法中确定待设置为活动状态的最小网络收发器实体数目的步骤，而仅根据是否满足额外条件来执行或不执行最终步骤。根据第一方面的第十一种实施形式，或根据前述实施形式中的任一实施形式，无线网络通信布局中某些网络收发器实体的集合默认包含于所确定的活动网络收发器实体的拓扑结构中。例如，实现这种情况的方法是，预期网络通信布局中的某些网络收发器实体被排除在停用选择之外。使用根据此第十一种实施形式的方法，可获得多种不同的积极效果。在一个简单的解决方案中，整个网络的局部覆盖率可以是不变的，此外，待启用和/或停用的网络收发器实体只是用于处理额外通信量。在另一个解决方案中，对于网络收发器实体的密度较低的局部区域，通常可通过不停用网络收发器实体来解决问题，而对于可被不同网络收发器实体覆盖或被网络收发器实体的不同模式覆盖的区域，可根据当前注册的用户的局部需求而启用/停用。根据第一方面的第十二种实施形式，或根据前述实施形式中的任一实施形式，确定活动网络收发器实体的拓扑结构是按照预定的时间周期而定期进行的。实际上，时间周期取决于不同网络实体的需求和性能，不仅可以在几毫秒的范围内，而且可以在几分钟的范围内。替代或附加的，可根据通信负载变化或注册的用户实体的数目或分配的变化，触发对确定活动网络收发器实体的拓扑结构的执行。根据第一方面的第十三种实施形式，或根据前述实施形式中的任一实施形式，当用户实体的数目增加时，启用已停用的网络收发器实体。在此第十三种实施形式的更加优选的变体中，当相应的已停用网络收发器实体的局部区域中的用户实体的数目增加时，启用所述网络收发器实体。根据第一方面的第十四种实施形式，或根据前述实施形式中的任一实施形式，只有当网络收发器实体能够在停用后接收用于重新启用的控制消息时，才停用所述网络收发器实体。根据第一方面的第十五种实施形式，或根据前述实施形式中的任一实施形式，已停用的网络收发器实体会传播导频信号。根据第一方面的第十六种实施形式，或根据前述实施形式中的任一实施形式，本发明涉及一种方法，其中网络收发器实体是以下项中的一项:根据UMTS的基站、根据LTE (长期演进)的基站、根据GSM (全球通信标准)的基站、根据UMTS的接入点、根据LTE的接入点。
当在根据UMTS标准的网络中或在根据GSM(全球通信)标准的网络中实施时，根据本发明的方法可优先在此类网络的无线网络控制器中实施。但是，在此类网络中，所述方法也可在特定基站或特定接入点中，甚至在基站控制器中实施。当在根据LTE(长期演进)标准的网络中实施时，根据本发明的方法可优先在诸如基站或特定接入点等网络收发器实体中实施。根据第二方面，本发明涉及以可编程方式布置的装置，其包括处理器，所述处理器用于执行计算机程序，所述计算机程序用以实施用于确定无线通信网络布局的拓扑结构的方法。此外，处理器的特征和及其布局可直接从第一方面或从第一方面的任一实施形式推导而来。
将说明涉及以下特征的进一步的实施形式，其中:图1所示为根据一种实施形式用于确定无线通信网络布局的拓扑结构的方法的图解；图2所示为根据一种实施形式用于确定无线通信网络布局的拓扑结构的方法的方框图；以及图3所示为根据一种实施形式以可编程方式布置的装置的方框图。
具体实施例方式图1所示为用于确定无线通信网络布局的拓扑结构的方法的图解。无线通信网络布局可包括当前为多个用户终端提供通信服务的多个活动网络收发器实体。所述方法包括确定步骤101，用以确定为多个用户终端提供通信服务至少所需的最小网络收发器实体集合，以及确定步骤103，用以根据需要设置为活动状态的最小网络收发器实体集合来确定活动网络收发器实体的拓扑结构。所述方法进一步包括启动步骤105，用以根据所确定的拓扑结构，启动对网络收发器实体的启用和/或停用，从而减少能量消耗。网络收发器实体可由根据UMTS或根据LTE技术的基站或接入点形成。根据某些实施形式，所述方法可在UMTS网络中的无线网络控制器(RNC)中，或在LTE网络中的eNodeB中实施。为确定网络收发器实体的最小数目，例如最小活动基站集合，可采用在2001年斯普林格(Springer-Verlag)中公开的由维杰.V.瓦齐拉尼(Vijay V.Vacirani)提出的标题为“近似优化算法”(Approximation Optimization algorithms)的揭示案中的方法,其中所述揭示案以引用方式并入本文中:
权利要求
1.一种用于确定无线通信网络布局的拓扑结构的方法，所述无线通信网络布局包括多个网络收发器实体，其中的至少一部分当前处于活动状态，用以为当前注册到所述无线通信网络的用户终端提供通信服务，所述方法包括: 基于至少一条网络约束，确定(101)待设置为活动状态的最小网络收发器实体集合，以为当前注册的用户终端提供通信服务；以及 根据待设置为活动状态的所述最小网络收发器实体集合，确定(102)活动网络收发器实体的拓扑结构，所述拓扑结构的方法通过开始将待设置为活动状态的网络收发器实体设置为启用，且将其他网络收发器实体设置为停用实现； 其特征在于，待设置为活动状态的所述最小网络收发器实体集合是基于这样的网络约束而确定的，即，所述网络约束使所有当前注册的用户终端能够分别连接到至少一个活动网络收发器实体，并且还考虑到了以下每个条件: 最小化活动网络收发器实体的数目； 最小化网络收发器实体的频繁启用/停用； 最小化网络收发器实体之间的频繁移交。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在确定待设置为活动状态的所述最小网络收发器实体集合时，进一步考虑到了以下条件: 最小化所应用的算法的计算复杂度。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中有关所述当前注册的用户终端的信息来源于根据UMTS (通用移动通信标准)技术的无线网络控制器中的注册信息，或者根据LTE (长期演进)技术的eNodeB之间的信息交换。
4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中待分别连接到至少一个活动网络收发器实体的所有当前注册的用户终端的启动，是通过根据UMTS(通用移动通信标准)技术或LTE(长期演进)技术的用户实体测量报告确定的。
5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中待设置为活动状态的所述最小网络收发器实体集合是通过解决最小化问题确定的，具体为，基于割平面或分支界限法，确定所述最小网络收发器实体集合。
6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中待设置为活动状态的所述最小网络收发器实体集合是基于这样的网络约束确定的，所述网络约束包括所述通信网络布局中允许的网络收发器实体的最大停用/启用次数。
7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中对于根据需设置为活动状态的所述最小网络收发器实体集合而确定的活动网络收发器实体的拓扑结构，形成所述拓扑结构的前提条件是，或者确定待设置为活动状态的所述最小网络收发器实体集合的前提条件是，能够实现预定的最小能量节约。
8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中对于根据需设置为活动状态的所述最小网络收发器实体集合而确定的活动网络收发器实体的拓扑结构，形成所述拓扑结构的前提条件是，或者确定待设置为活动状态的所述最小网络收发器实体集合的前提条件是，当前活动的网络收发器实体的数目比待设置为活动状态的所述最小网络收发器实体集合中网络收发器实体的数目多出预定阈值。
9.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述无线网络通信布局中某些网络收发器实体集合默认包含于所确定的活动网络收发器实体的拓扑结构中。
10.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中确定活动网络收发器实体的所述拓扑结构是按照预定的时间周期定期进行的。
11.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中在当前注册的用户实体的数目增加时，启用至少一个已停用的网络收发器实体。
12.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中只有当网络收发器实体能够在停用后接收用于重新启用的控制消息时，才停用所述网络收发器实体。
13.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所停用的网络收发器实体传播导频信号。
14.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述网络收发器实体是根据UMTS或LTE (长期演进)或GSM (全球通信标准)技术的基站或接入点，且其中所述方法由所述通信网络布局中的至少一个网络收发器实体实施。
15.一种以可编程方式布置的装置，包括处理器(301)，所述处理器用于执行一种计算机程序，所述计算机程序用于执行根`据前述步骤中任一步骤的所述方法。
全文摘要
本发明涉及一种用于确定无线通信网络布局的拓扑结构的方法，所述无线通信网络布局包括多个网络收发器实体，其中的至少一部分当前处于活动状态，用以为当前注册到所述无线通信网络的用户终端提供通信服务，所述方法包括基于至少一条网络约束，确定待设置为活动状态的最小网络收发器实体集合，以为当前注册的用户终端提供通信服务；以及根据待设置为活动状态的所述最小网络收发器实体集合，确定活动网络收发器实体的拓扑结构，所述拓扑结构的方法通过开始将待设置为活动状态的网络收发器实体设置为启用，且将其他网络收发器实体设置为停用实现；其特征在于，待设置为活动状态的所述最小网络收发器实体集合是基于这样的网络约束而确定的，即，所述网络约束使所有当前注册的用户终端能够分别连接到至少一个活动网络收发器实体，并且还考虑到了以下每个条件最小化活动网络收发器实体的数目；最小化网络收发器实体的频繁启用/停用；最小化网络收发器实体之间的频繁移交。
文档编号H04W24/02GK103202047SQ201180003891
公开日2013年7月10日 申请日期2011年8月17日 优先权日2011年8月17日
发明者周冁, 艾耿·史克鲁斯, 麦塔·舒尔曼, 马库斯·迪林杰 申请人:华为技术有限公司