分布式天线系统中的业务量负荷的优化的制作方法
【专利说明】分布式天线系统中的业务量负荷的优化
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2012年7月31日提交的标题为"OptimizationofTrafficLoad inaDistributedAntennaSystem"的美国临时专利申请第61/678, 016号的优先权，其公 开内容出于所有目的而全部通过引用合并到本文中。
【发明内容】
[0003] 本发明总体上涉及采用分布式天线系统（DAS)作为分布式无线网络的一部分的 无线通信系统。更具体地，本发明涉及利用业务量（traffic)监测和优化的DAS。无线网络 运营商面临建立对高数据流量（data-traffic)增长率进行有效管理的网络的持续挑战。 针对终端用户的移动性和增加层级的多媒体内容通常采用端对端网络适配，其支持新服务 以及增加的对于宽带和统一费率互联网访问的要求。网络运营商面临的最难挑战之一是由 用户从一个位置到另一个位置的物理移动引起的，尤其在无线用户大量地聚集在一个位置 时。显著的示例是在午餐时间期间的商业企业设施，在该期间大量的无线用户逗留在建筑 物中的午餐室或自助餐厅位置。在那时，大量的用户已从他们的办公室和平常的工作区域 离开。很有可能在午餐时间期间在设施内到处存在许多几乎没有用户的位置。如果在对于 用户负荷的设计过程期间如在用户在他们的正常工作区域的正常工作时间期间一样适当 地设计室内无线网络资源的大小，则很可能午餐时间场景将出现未预料到的一些关于可用 无线容量和数据吞吐量的挑战。
[0004] 根据本发明的实施例，提供了一种用于在分布式天线系统中动态地路由信号的系 统。该系统包括多个数字接入单元（DAU)。多个DAU被耦接并且能够操作用于在多个DAU 之间路由信号。该系统也包括多个数字远程单元（DRU)，多个DRU耦接至多个DAU并且能够 操作用于在DRU与DAU之间传输信号。该系统还包括一个或多个基站收发台（BTS)和一个 或多个业务量监测单元。
[0005] 根据本发明的另一实施例，提供了一种用于在分布式天线系统中动态地路由信号 的系统。该系统包括多个数字接入单元（DAU)。多个DAU被耦接并且能够操作用于在多个 DAU之间路由信号。该系统还包括多个数字远程单元（DRU)以及多个基站收发台（BTS)，多 个DRU耦接至多个DAU并且能够操作用于在DRU与DAU之间传输信号。该系统还包括多个 业务量监测模块以及网络优化目标和优化算法。
[0006] 在实施例中，提供了一种用于在分布式天线系统中动态地路由信号的系统，并且 该系统包括多个数字接入单元（DAU)。多个DAU被耦接并且能够操作用于在多个DAU之间 路由信号。该系统也包括多个数字远程单元0RU)以及一个或多个基站收发台（BTS)，多个 DRU耦接至多个DAU并且能够操作用于在DRU与DAU之间传输信号。该系统还包括业务量 监测单元。
[0007] 与传统技术相比，借助于本发明获得了许多益处。例如，本发明的实施例提供了在 DAS网络中的业务量监测，从而改进了网络性能和用户体验。结合下文和附图更详细地描述 了本发明的这些和其他实施例以及许多本发明的优点和特征。
【附图说明】
[0008] 图1是根据本发明的一个实施例示出了基本结构以及以具有单个3扇区BTS与3 个DAU和针对每个小区呈菊花链状连接在一起的7个DRU为基础的传输路由、业务量监测 和网络优化的示例的框图。
[0009] 图2是根据本发明的一个实施例示出了针对N= 1的频率复用模式的基本结构以 及以具有单个3扇区BTS与3个DAU和针对每个小区呈菊花链状连接在一起的7个DRU为 基础的传输路由、业务量监测和网络优化的示例。
[0010] 图3是根据本发明的一个实施例示出了基本结构以及以具有多个3扇区BTS与3 个DAU和针对每个小区呈菊花链状连接在一起的7个DRU为基础的传输路由、业务量监测 及网络优化的示例的框图。在该实施例中，多个三扇区基站连接至菊花链状DAS网络。
[0011] 图4是根据本发明的实施例的数字接入单元（DAU)的框图，该DAU包含物理节点、 本地路由器和端口业务量监测能力。
[0012] 图5是根据本发明的实施例的数据远程单元（DRU)的框图，该DRU包括物理节点、 远程路由器和端口业务量监测能力。
[0013] 图6描绘了根据本发明的实施例的多个本地路由器与多个远程路由器互相连接 的典型拓扑以及业务量监测和网络优化功能性。
[0014] 图7描绘了根据本发明的实施例的多个本地路由器与多个远程路由器互相连接 的典型拓扑以及在每个微微小区处的业务量监测和网络优化功能性。
[0015] 图8描绘了根据本发明的实施例的多个本地路由器与多个远程路由器互相连接 的典型拓扑以及在每个微微小区处的业务量监测和网络优化功能性。
[0016] 图9是示出了根据本发明的实施例的优化DAS网络的方法的简化流程图。
[0017] 图10是示出了根据本发明的实施例的计算DAS网络的KPI和QoS的方法的简化 流程图。
[0018]图11是示出了根据本发明的实施例的优化算法的简化流程图。
【具体实施方式】
[0019] 为了适应在一天的不同时间以及针对一周的不同天在无线网络天线位置处的无 线用户负荷的变化，有几种候选的现有方法。
[0020] 一种方法是在设施各处部署许多低功率高容量基站。基于每个基站的覆盖范围和 要覆盖的总空间来确定基站的数量。这些基站中的每个基站被提供有足够的无线电资源 (即，容量和宽带数据吞吐量）以适应在工作日和工作周的过程期间发生的最大用户负荷。 尽管该方法通常得到针对无线用户的高质量的服务，但是该方法的显著缺点是基站容量中 的许多容量在大部分的时间是被浪费的。由于典型的室内无线网络部署涉及针对每个基 站、基于每个用户来评估的资金和操作成本，所以针对给定企业设施的通常高的总生命周 期成本远没达到最优。
[0021] 第二候选方法涉及DAS以及该DAS专用的集中式基站组的部署。现有的DAS部署 属于两种类别之一。第一种类型的DAS是"固定的"，其中系统配置不基于一天的时间或者 关于使用的其他信息而变化。在设计过程中设置与DAS相关联的远程单元，使得基站无线 电资源的特定块被认为足以服务DAS远程单元的每个小组。该方法的显著缺点是大多数企 业似乎经历对企业内的各种员工组的频繁的重新整顿和重组。因此，初始的DAS设置将很 可能需要不时地变化，从而需要利用关于无线网络的适当水平的专门知识来部署增加的直 属员工和合同资源。
[0022] 第二种类型的DAS装配有如下类型的网络交换机，该网络交换机允许手动地改变 与任何特定的集中式基站相关联的DAS远程单元的位置和数量。尽管该方法好像会基于企 业的需求或者基于一天的时间来支持动态DAS重新配置，但是这经常暗示着将需要分配另 外的员工资源以提供网络的实时管理。另一问题是在一周的每一天在一天的相同时间使得 同一DAS远程单元配置反复地改变并不总是正确的或最好的。通常，企业IT管理人员监测 在每个基站上的用户负荷是困难的或者不切实际的。而且，几乎肯定的是企业IT管理人员 没有针对每个DAS远程单元来确定在一天的给定时间的负荷的可行方式；他们只能猜测百 分比负荷。
[0023] 传统DAS部署的另一主要限制与其安装、调试和优化过程有关。一些必须克服的 挑战性问题包括：选择远程单元天线位置以确保适当的覆盖范围，同时最小化来自室外宏 小区站点的下行链路干扰，最小化对室外宏小区站点的上行链路干扰，并且当在室内时以 及当从室外向室内移动时（以及从室内向室外移动时）确保适当的系统内切换。执行这样 的部署优化的过程经常以反复试验为特征。因此，结果可能与高质量的服务不一致。
[0024] 基于在本文中描述的传统方法，明显的是利用传统系统和能力不能实现高效的、 容易部署的且可动态配置的无线网络。本发明的实施例基本上克服了上述传统方法的限 制。本发明的实施例提供的先进系统架构提供了管理、控制、增强以及促进分布式无线网 络的无线电资源效率、使用和整体性能的高度灵活性。该先进系统架构使得能够进行特殊 化应用和增强，包括但不限于灵活的同时联播、自动业务量负荷均衡、网络和无线电资源优 化、网络校准、自发/辅助调试、载波共用（carrierpooling)、自动频率选择、射频载波布 置、业务量监测和/或业务量标记。本发明实施例也可以服务于多个运营商、每个运营商的 多模式无线电（调制-独立）和多个频带，以增加运营商的无线网络的效率和业务量容量。
[0025] 因此，该架构的实施例提供了用于灵活的同时联播的能力。利用灵活的同时联播， 可以经由软件控制来设置被分配给特定DRU或DRU组的无线电资源（诸如RF载波、LTE资 源块、CDMA码或TDMA时隙）的数量以满足期望的容量和吞吐量目标或者无线用户需求。本 发明的应用适于与分布式基站、分布式天线系统、分布式中继器（repeater)、移动设备和无 线终端、便携式无线装置以及其他无线通信系统（诸如微波和卫星通信）一起使用。
[0026] 根据本发明的实施例，提供了业务量监测单元作为系统的一个或多个元件的部 件，使得能够测量在网络中的网络业务量。也提供了一种网络优化目标和优化算法，使得基 于通常作为系统上的用户数量的函数的业务量测量结果，使用该目标和关联算法来优化网 络的性能。
[0027] 作为业务量监测的示