具有可靠性保障的5G网络部署方法与流程

本发明是关于无线通信技术领域，特别是关于一种具有可靠性保障的5g网络部署方法。

背景技术：

随着移动通信网络的快速发展，用户对移动通信网络的需求已从最开始的话音业务，逐渐转变为以多媒体业务为代表的数据业务。这就需要移动通信系统能够支持并满足这种极高的业务需求。下一代移动通信系统(5g)的链路速率有望达到gb/s的数量级，同时具备容纳数百亿级的移动设备接入能力，能够很好的满足未来网络的通信需求。

研究人员表明，未来5g网络能支持的传输速率会是当前移动网络的100倍，设备的数据容量也会大幅度的增长。但是网络接入能力的增加，势必会对回传网络的处理能力以及带宽提出更大的挑战。在5g蜂窝网中，广泛部署微蜂窝(smallcells，sc)是提高蜂窝网接入能力的有效方法。一个sc基站相比与典型的宏蜂窝(macro-cell，mc)基站来说，其覆盖范围相对有限，但部署成本却大大降低，在一个mc下建立多个sc节点，可以在保证网络接入能力的同时降低网络的花费。目前的回传网络主要包括以铜丝、光纤以及无线微波连接为主，但是由于光纤所具有高带宽、可靠性高、传输距离长的优势，已成为主流的回传网络承载。基站为移动用户提供网络接入点，并利用后端的光网络将用户数据传输到骨干网中。在不同的光接入网络中，时波分复用无源光网络(timeandwavelengthdivisionmultiplexedpassiveopticalnetworks,twdm-pons)的每条波长可用带宽可以达到10g/s，能够最大可能地满足5g网络中的用户需求，同时利用时分复用的方式使多个sc共用一个波长资源，能够有效地提高网络的资源利用效率。因此，twdm-pons可以为未来5g网络提供更好的网络承载能力，是未来5g回传网络构建的发展方向。

部署这些项目需要大量的经济投资，会大大增加网络运营商的运营成本。现有的部署方案主要是利用网络的覆盖范围以及设备成本，建立一个大规模优化模型，选择最佳的网络节点位置，从而在满足网络覆盖条件的情况下减少设备个数。发明人发现，该种部署方法并未考虑到光纤铺设过程中所需要的劳动力成本及带来的社会影响，也为考虑网络的后期维护成本。该网络部署策略存在一定的局限性。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种具有可靠性保障的5g网络部署方法，其能够节约光纤铺设成本。

为实现上述目的，本发明提供了一种具有可靠性保障的5g网络部署方法，其包括：将网络中的所有微蜂窝节点划分为多个簇，每个簇中包括簇头和簇成员节点；在各个所述簇头和本簇内的簇成员节点之间部署光纤。

在本发明的一实施方式中，所述将网络中的所有微蜂窝节点划分为多个簇包括：第一步骤～第五步骤。在第一步骤中从所述所有微蜂窝节点中随机产生i个临时簇头，每个临时簇头根据自身的通信覆盖半径选取各自的临时簇成员节点；在第二步骤中每次从所述i个临时簇头中选定其中一个临时簇头，并分别确定其他每个临时簇头与该选定的临时簇头之间的传输距离，从中选出最大的传输距离，该过程共执行i次，每次选定的临时簇头均不同从而得到i个所述最大的传输距离；在第三步骤中对所述i个所述最大传输距离求取平均值其中在第四步骤中将所述i进行加1操作，比较所述i的当前值与阈值的大小，若所述i的当前值小于等于所述阈值，则重复所述步骤一～所述步骤四，否则进行下一步；在第五步骤中根据第一式子计算所述簇的最佳个数t，其中，所述第一式子为

在本发明的一实施方式中，所述阈值的算法为m代表所述阈值，nsc代表所述网络中的微蜂窝节点的总数。

在本发明的一实施方式中，所述将网络中的所有微蜂窝节点划分为多个簇还包括：第六步骤和第七步骤。在第六步骤中将网络中的所有微蜂窝节点临时划分到t个簇中，每个簇中的簇成员节点计算自身成为簇头的概率，将所述概率最大的簇成员节点选作最终确定的簇头。在第七步骤中各个所述簇成员节点广播簇头搜索信息并根据返回的值计算本节点与簇头的节点的距离并根据该距离选择最终加入的簇。

在本发明的一实施方式中，该5g网络部署方法还包括：将网络中的所有自适应远程节点化分到多个层级；将每个层级的自适应远程节点与其上级的自适应远程节点之间部署光纤；将与所述网络中的光线路终端之间的距离最近的层级中的所有自适应远程节点与所述光线路终端之间部署光纤；根据各个簇头和各个自适应远程节点的位置关系，将各个所述簇头与其自身距离最近的自适应远程节点之间部署光纤。

在本发明的一实施方式中，所述将网络中的所有自适应远程节点化分到多个层级包括：以网络光纤部署成本最低为约束条件，将网络中的所有自适应远程节点划分到多个层级中。

在本发明的一实施方式中，所述以网络光纤部署成本最低为约束条件，将网络中的所有自适应远程节点划分到多个层级中包括：获取步骤、设置步骤以及比较步骤。在获取步骤中获取所述网络中的所有自适应远程节点的数量以及各自的位置信息，并且计算在单级部署所述自适应远程节点情况下的光纤部署总成本c1；在设置步骤中将所述自适应远程节点的层级的个数设置为z，利用weiszfeld算法找到z个层级下的所述自适应远程节点的最优分配位置，并计算该部署情况下的光纤部署总成本cz，其中，所述z的初始值设置为2；在比较步骤中将层级的个数为z的光纤部署总成本cz与层级的个数为z-1的光纤部署总成本cz-1进行比较，如果cz＜cz-1，则将z进行加1操作，之后返回所述设置步骤以及所述比较步骤；如果cz≥cz-1，则判定层级z-1的光纤部署总成本为最低，将网络中的所有自适应远程节点划分到层级数量为z-1的层级中。

与现有技术相比，根据本发明的具有可靠性保障的5g网络部署方法，考虑光纤铺设对网络成本的影响，根据网络的规模以及相应网络节点的位置信息为指标，采用网络分簇的思想，动态地将微蜂窝节点分配到相应的簇中，选择距离最短的节点作为簇头节点，利用分布式的传输方法减少每个簇的传输距离。另外，还采用了多级自适应远程节点部署策略，使距离较远的自适应远程节点可以利用相邻的自适应远程节点作为中继，通过多级连接的方式共享传输数据，从而减少网络的光纤铺设的总长度，进而减少了网络部署成本以及后期的维护成本。

附图说明

图1是根据本发明一实施方式的5g网络部署方法的步骤组成；

图2是根据本发明一实施方式的5g网络部署方法的步骤组成；

图3是根据本发明一实施方式的多级自适应远程节点部署示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

图1是根据本发明一实施方式的具有可靠性保障的5g网络部署方法，其包括步骤s100～步骤s101。

在步骤s100中将网络中的所有微蜂窝节点划分为多个簇，每个簇中包括簇头和簇成员节点。

在步骤s101中在各个簇头和本簇内的簇成员节点之间部署光纤。

具体而言，将网络中的所有微蜂窝节点划分为多个簇包括以下步骤。

在第一步骤中从所有微蜂窝节点中随机产生i个临时簇头，每个临时簇头根据自身的通信覆盖半径选取各自的临时簇成员节点。

在第二步骤中每次从i个临时簇头中选定其中一个临时簇头，并分别确定其他每个临时簇头与该选定的临时簇头之间的传输距离，从中选出最大的传输距离，该过程共执行i次，每次选定的临时簇头均不同从而得到i个最大的传输距离。

在第三步骤中对i个最大传输距离求取平均值其中

在第四步骤中将i进行加1操作，比较i的当前值与阈值的大小，若i的当前值小于等于阈值，则重复第一步骤～第四步骤，否则进行下一步。其中，阈值的算法为m代表阈值，nsc代表网络中的微蜂窝节点的总数。

在第五步骤中根据第一式子计算簇的最佳个数t，其中，第一式子为该算法表明将网络分成t个簇后，网络节点的平均最大传输距离能保持一个相对稳定的变化状态。

在第六步骤中将网络中的所有微蜂窝节点临时划分到t个簇中，每个簇中的簇成员节点计算自身成为簇头的概率，将概率最大的簇成员节点选作最终确定的簇头。

在第七步骤中各个簇成员节点广播簇头搜索信息并根据返回的值计算本节点与各个簇头的节点的距离并根据该距离选择最终加入的簇。

在上述的微蜂窝节点分簇中，利用微蜂窝节点的位置约束关系，把它们分成若干个簇，每个簇按一定的规则选择簇头，利用簇头来实现对该簇节点的管理及数据转发。簇内节点只需要与簇头之间建立光纤连接，就可以实现短距离通信，可以减少节点通信距离的同时，节约建设成本。

另外，发明人发现在目前的光纤网络设计中仅考虑单级自适应远程节点铺设，每个自适应远程节点与光线路终端之间都通过独立的馈线光纤相连，这样不仅增加光纤的铺设成本，也会大大增加网络运行过程中的维护成本。因此，在另一实施方式中，通过多级自适应远程节点的铺设，使距离较远的自适应远程节点可以利用相邻自适应远程节点作为中继节点进行传输，从而使多个自适应远程节点共享一条馈线光纤，大大减少了光纤铺设的长度。

具体而言，如图2所示，该实施方式中的5g网络部署方法还包括步骤s102～步骤s105。

在步骤s102中将网络中的所有自适应远程节点化分到多个层级。具体而言，划分层级时以网络光纤部署成本最低为约束条件。

在步骤s103中将每个层级的自适应远程节点与其上级的自适应远程节点之间部署光纤。

在步骤s104中将与网络中的光线路终端之间的距离最近的层级中的所有自适应远程节点与光线路终端之间部署光纤。

在步骤s105中根据各个簇头和各个自适应远程节点的位置关系，将各个簇头与其自身距离最近的自适应远程节点之间部署光纤。

具体而言，在步骤s102中，将网络中的所有自适应远程节点化分到多个层级包括获取步骤、设置步骤以及比较步骤。

在获取步骤中获取网络中的所有自适应远程节点的数量以及各自的位置信息，并且计算在单级部署自适应远程节点情况下的光纤部署总成本c1。其中，光纤部署成本与光纤的铺设距离成正比例增长关系。

在设置步骤中将自适应远程节点的层级的个数设置为z，利用weiszfeld算法找到z个层级下的自适应远程节点的最优分配位置，并计算该部署情况下的光纤部署总成本cz，其中，z的初始值设置为2。

在比较步骤中将层级的个数为z的光纤部署总成本cz与层级的个数为z-1的光纤部署总成本cz-1进行比较，如果cz＜cz-1，则将z进行加1操作，之后返回设置步骤以及比较步骤；如果cz≥cz-1，则判定层级z-1的网络部署总成本为最优部署成本，将网络中的所有自适应远程节点划分到层级数量为z-1的层级中。

为了便于理解，图3示出了多级自适应远程节点部署策略的优势。图3中，微蜂窝节点总共分为3个簇，对应了3个自适应远程节点。如果采用现有的部署方式，则该3个自适应远程节点分别利用一条独立的馈线光纤与光线路终端直接相连(如图中虚线所示)，如果考虑多级自适应远程节点部署，则自适应远程节点2与自适应远程节点3可以共享自适应远程节点1的光纤与光线路终端进行传输(实线所示)，这样可以在提高设备资源利用效率的同时，大大减少光纤的部署长度，从而减少网络的部署成本。

综上所述，本实施方式提出的5g网络部署方法，针对twdm-pons结构的5g回传网络提出了一种具有可靠性保障的低成本部署策略，在一实施方式中，考虑光纤铺设对网络成本的影响，根据网络的规模以及相应网络节点的位置信息为指标，采用网络分簇的思想，动态地将微蜂窝节点分配到相应的簇中，选择距离最短的节点作为簇头节点，利用分布式的传输方法减少每个簇的传输距离。在另一实施方式中，还采用了多级自适应远程节点部署策略，使距离较远的自适应远程节点可以利用相邻的自适应远程节点作为中继，通过多级连接的方式共享传输数据，从而减少网络的光纤铺设的总长度，进而减少了网络部署成本以及后期的维护成本。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。