间接考虑毛细管网络中的自管理设备的负载均衡

摘要

本公开涉及在不同的毛细管蜂窝网关(24)之间均衡负载，以间接考虑由不被管理节点(28)直接管理的自管理设备(27)引起的负载。实施例包括由直接管理毛细管网络(16)中的被管理设备(26)的管理节点(28)实现的方法。该方法包括，针对被管理设备(26)中的每一个，确定描述由被管理设备(26)和经由被管理设备(26)连接到蜂窝网络(15)的任何自管理设备(27)引起的总负载的权重度量。该方法还包括，基于权重度量，通过请求至少一个被管理设备(26)将其全部总负载移至不同的毛细管蜂窝网关(24)或卸除负载以降低其权重度量，在毛细管蜂窝网关(24)之间均衡负载。

说明书

技术领域

本公开涉及毛细管网络，具体涉及间接负载毛细管网络中的自管理设备的负载均衡。

背景技术

毛细管网络包括使用短距离无线接入技术(如Wi-Fi和BLE)连接到蜂窝网络的一组设备。毛细管网络具有两种类型的节点：毛细管蜂窝网关和设备。毛细管蜂窝网关(也称为毛细管网关CGW)具有经由长距离网络和短距离网络的上行链路，而设备只具有短距离无线接入技术。毛细管网络使用蜂窝网络的作用全球地连接物联网(loT)设备并将安全和网络管理集成到loT范例中。

通常，毛细管蜂窝网关将在其网络中包括被其短距离无线技术覆盖的区域中的所有loT设备。管理节点将通过毛细管蜂窝网关来管理设备的连接。然而在一些情形中，一些loT设备将不属于任何毛细管网络。这些设备可能没有对任何网络的任何授权接入，或者该设备(或设备所有者)更情愿不加入毛细管网络。此外，一些设备可能不在毛细管蜂窝网关的无线电范围内。替代地，它们将在自身间形成多跳自管理网络，只有一个或少数设备是可管理的且在毛细管蜂窝网关的范围内。

在这些情形中，这些loT设备仍将需要到网络的连接。一种选择是loT设备连接到它们自身的无线网络或蜂窝网络。另一种选择是loT设备连接到属于毛细管网络的另一节点。

该后一种情形中，毛细管网络的管理节点没有任何办法来知道毛细管网络外的节点是否已连接到它管理的网络。除了表示这些未知连接类型的安全性处理，这些节点可能还消耗毛细管网络的资源，并且可能使不同毛细管蜂窝网关中的负载不稳定。因此，将其他节点间接连接到被管理节点将干扰被管理节点之间的负载均衡。

明显地，毛细管网络可能限制未知设备到其网络的连接。然而在一些情形中，这些设备连接到网络可能会比较方便。这些设备中的很多设备可能具有毛细管网络外的特定安全性限制，或者可能包含设备不希望共享的私有信息。尽管如此，设备仍需要到某网络的某连接，并且可能会通过与毛细管网络相连的设备而发现该连接。

发明内容

本文的一个或多个实施例提出了一种将特定毛细管蜂窝网关指派给设备(如被管理设备)的方法，该设备相应地连接未作为毛细管网络的一部分而被直接管理的一组设备(如自管理设备)。毛细管蜂窝网关可以间接处理不属于被管理的毛细管网络的节点，以允许扩大(scale out)毛细管网络基础设施。因此，至少一些实施例可以优化毛细管蜂窝网关之间的负载均衡。

根据本公开的各个方面，公开了一种实现在最优毛细管蜂窝网关间分布设备的方法。各个被管理设备可以承载不属于被管理毛细管网络的一组节点(如自管理设备)。管理节点促进自管理设备的负载在毛细管网络中的其他被管理设备或毛细管蜂窝网关间的间接分布。

例如，根据本公开的一个方面，公开了一种由管理节点实现的方法。管理节点直接管理一个或多个毛细管网络中的一个或多个被管理设备。该方法用于在不同的毛细管蜂窝网关之间均衡负载，以间接考虑由不被管理节点直接管理的自管理设备引起的负载。该方法包括，针对一个或多个被管理设备中的每一个，确定描述由被管理设备和经由被管理设备连接到蜂窝网络的任何自管理设备引起的总负载的权重度量。该方法还包括，基于权重度量，通过请求至少一个被管理设备将其全部总负载移至不同的毛细管蜂窝网关或卸除负载以降低其权重度量，在毛细管蜂窝网关之间均衡负载。

在一个或多个实施例中，管理节点不知道被管理设备中继业务所针对的自管理设备的标识，并且仅通过权重度量而知道它们的存在。

在一个或多个实施例中，均衡负载包括映射哪些毛细管蜂窝网关可以连接到毛细管网络的哪些设备。

在一个或多个实施例中，管理节点基于从至少一个被管理设备接收到作为权重度量或与权重度量一起接收的以下一项或多项来均衡负载：管理权重，电池电平，对单位时间生成的业务的估计，至少一个被管理设备的使用水平，以及通过至少一个被管理设备来中继业务的一个或多个自管理设备的使用水平。

在一个或多个实施例中，请求至少一个被管理设备卸除负载以降低其权重度量包括：请求与第一毛细管蜂窝网关相连的至少一个被管理设备保持与第一毛细管蜂窝网关相连且和被管理设备的自管理设备中的一个或多个断开，以卸除被管理设备的总负载的一部分。该方法还包括：请求被管理设备的自管理设备中将被断开的任何自管理设备连接毛细管蜂窝网关中的第二毛细管蜂窝网关的被管理设备。

在一个或多个实施例中，通过执行与自管理设备断开或基于自管理设备接收到连接毛细管蜂窝网关中的第二毛细管蜂窝网关的被管理设备的请求而使自管理设备自身断开中的一个或二者，被管理设备与它的自管理设备中的一个或多个断开。

在一个或多个实施例中，每个自管理设备具有落入范围内的相应数值标识符。在一些这些实施例中，请求至少一个被管理设备卸除负载以降低其权重度量包括：向至少一个被管理设备发送标识数值范围的第一部分的请求，所述第一部分小于整个数值范围，以使数值标识符在数值范围的第一部分内的任何自管理设备与该至少一个被管理设备断开。

在一个或多个实施例中，基于检测到的负载不均衡情况来执行均衡负载。在一些这些实施例中，在发送至少一个被管理设备将其全部总负载移至不同的毛细管蜂窝网关或卸除负载以降低其权重度量的请求后，由管理节点实现的方法包括从一个或多个毛细管网络中管理节点连接的每个被管理设备接收更新后的权重度量。该方法还包括，如果更新后的权重度量指示还未解决负载不均衡情况，向至少一个被管理设备发送标识与第一部分不同的数值范围的第二部分的附加请求，以使数值标识符在数值范围的第二集合内的任何自管理设备与该至少一个被管理设备断开。

根据本公开的另一方面，公开了一种由毛细管网络中的被管理设备实现的方法，用于在不同的毛细管蜂窝网关之间均衡负载，以间接考虑由不被管理节点直接管理的自管理设备引起的负载。毛细管蜂窝网关中的至少一个将毛细管网络连接到蜂窝网络。该方法包括确定描述由被管理设备和经由被管理设备连接到蜂窝网络的任何自管理设备引起的总负载的权重度量。该方面还包括向管理节点发送权重度量；以及基于响应于发送的权重度量而从管理节点接收的指令，通过将全部总负载移动到不同的毛细管蜂窝网关，或通过卸除负载来降低权重度量，在毛细管蜂窝网关之间均衡负载。

在一个或多个实施例中，被管理设备连接到第一毛细管蜂窝网关，并且通过卸除负载来降低权重度量包括：保持连接到第一毛细管蜂窝网关；与该被管理设备的自管理设备中的一个或多个断开，以及请求该被管理设备的自管理设备中将被断开的任何自管理设备连接到毛细管蜂窝网关中的第二毛细管蜂窝网关的被管理设备。

在一个或多个实施例中，与该被管理设备的自管理设备中的一个或多个断开包括，被管理设备与自管理设备断开；或

基于自管理设备接收到连接毛细管蜂窝网关中的第二毛细管蜂窝网关的被管理设备的请求，使自管理设备自身断开。

在一个或多个实施例中，每个自管理设备具有落入一范围内的相应数值标识符；以及卸除负载包括向通过被管理设备连接到蜂窝网络的自管理设备发送请求。该请求标识数值范围的第一部分，所述第一部分小于整个数值范围，由此请求数值标识符在数值范围的第一部分内的自管理设备连接毛细管蜂窝网关中的第二毛细管蜂窝网关的被管理设备。

在一个或多个实施例中，由被管理设备实现的方法包括，从管理节点接收数值范围的第二部分的指示，所述第二部分和第一部分不同，且也小于整个数值范围。该方法包括向通过被管理设备连接到蜂窝网络的自管理设备发送标识数值范围的第二部分的请求，由此请求数值标识符在数值范围的第二部分内的自管理设备连接毛细管蜂窝网关中的第二毛细管蜂窝网关的被管理设备。

在一个或多个实施例中，由被管理设备实现的方法包括：通过确定是否已有任何自管理设备与被管理设备断开来更新确定的权重度量，以及向管理节点报告更新后的权重度量。

在一个或多个实施例中，被管理设备发送以下一项或多项作为确定的权重度量或作为权重度量的补充：管理权重，电池电平，对单位时间生成的业务的估计，被管理设备的使用水平，以及被管理设备中继业务所针对的任何自管理设备的使用水平。

在一个或多个实施例中，被管理设备知道被管理设备中继业务所针对的自管理设备的标识。管理节点不知道该标识，且仅通过发送的权重度量而知道自管理设备的存在。

在一个或多个实施例中，自管理设备具有数值标识符，该数值标识符是随机生成的，或是硬编码值，或是设备的权重度量。

在一个或多个实施例中，不同的毛细管蜂窝网关包括第一毛细管网络中的第一毛细管蜂窝网关和第二毛细管网络中的第二毛细管蜂窝网关。

在一个或多个实施例中，其中，权重度量指示设备数量，所述设备数量反映被管理设备和被管理设备中继业务所针对的任何自管理设备的总和。

在一个或多个实施例中，被管理设备和自管理设备使用短距离无线接入技术，蜂窝网络使用长距离无线接入技术，并且毛细管蜂窝网关使用长距离无线接入技术和短距离无线接入技术。

本文的实施例还包括管理节点。管理节点直接管理一个或多个毛细管网络中的一个或多个被管理设备。管理节点用于在不同的毛细管蜂窝网关之间均衡负载，以间接考虑由不被管理节点直接管理的自管理设备引起的负载。管理节点被配置为，针对一个或多个被管理设备中的每一个，确定描述由被管理设备和经由被管理设备连接到蜂窝网络的任何自管理设备引起的总负载的权重度量。管理节点被配置为，基于权重度量，通过请求至少一个被管理设备将其全部总负载移至不同的毛细管蜂窝网关或卸除负载以降低其权重度量，在毛细管蜂窝网关之间均衡负载。

一个或多个实施例包括被配置为实现本文描述的方法的管理节点。

本文的实施例还包括一种毛细管网络中的被管理设备，所述被管理设备在不同的毛细管蜂窝网关之间均衡负载，以间接考虑由不被管理节点直接管理的自管理设备引起的负载。毛细管蜂窝网关中的至少一个将毛细管网络连接到蜂窝网络。被管理设备设备被配置为，确定描述由被管理设备(26)和经由被管理设备(26)连接到蜂窝网络的任何自管理设备(27)引起的总负载的权重度量。被管理设备被配置为向管理节点(28)发送权重度量。被管理设备被配置为，基于响应于发送的权重度量而从管理节点(28)接收的指令，通过将全部总负载移至不同的毛细管蜂窝网关(24)，或通过卸除负载来降低权重度量，在毛细管蜂窝网关(24)之间均衡负载。

一个或多个实施例包括被配置为实现本文描述的方法的被管理设备。

一个或多个实施例包括计算机程序，所述计算机程序包括指令，所述指令当被设备的至少一个处理器执行时使所述设备执行本文描述的方法。一个或多个实施例包括载体，所述载体包含本文描述所述的计算机程序，其中，所述载体是电信号、光信号、无线电信号或计算机可读存储介质中的一种。

当然，本公开并不限于上述特征和优点。事实上，本领域的技术人员可通过阅读下面的详细描述并查看附图认识到其它特点和优点。

附图说明

图1示出了包括根据本文一个或多个实施例的被管理设备和管理节点的框图。

图2示出了根据本文一个或多个实施例的由管理节点实现的逻辑流程图。

图3示出了包括根据本文一个或多个实施例的被管理设备和自管理设备的框图。

图4示出了根据本文一个或多个实施例的由被管理设备实现的逻辑流程图。

图5示出了根据本文一个或多个实施例的逻辑流程图。

图6示出了根据本文一个或多个实施例的可达性地图。

图7示出了包括根据本文一个或多个实施例的管理节点、被管理设备和自管理设备的框图。

图8示出了根据本文一个或多个实施例的逻辑流程图。

图9示出了根据本文一个或多个实施例的管理节点的框图。

图10示出了根据本文一个或多个实施例的被管理设备的框图。

具体实施方式

图1示出了示例性无线通信网络10，包括核心网12、无线接入网络(RAN)14以及一个或多个毛细管网络16。核心网12和RAN 14是使用长距离无线接入技术(如LTE、WCDMA、GSM)的蜂窝网络15的一部分。核心网12提供到分组数据网络18(例如，广域网，比如互联网)的连接。RAN 14包括使用长距离无线接入技术与毛细管蜂窝网关24(例如，毛细管蜂窝网关24A和24B)进行通信的基站20。

毛细管网络16包括毛细管蜂窝网关24，还包括通过毛细管蜂窝网关24连接到蜂窝网络15的一个或多个被管理设备26(如设备26A、26Z)。被管理设备26使用短距离无线接入技术(如WiFi、BLE)与毛细管蜂窝网关进行通信。毛细管蜂窝网关24使用短距离无线接入技术和长距离无线接入技术二者将毛细管网络连接到蜂窝网络15。

管理节点28直接管理毛细管网络中的一个或多个被管理设备26。例如，管理节点28选择被管理设备26A使用哪些毛细管蜂窝网关24以连接到蜂窝网络15(例如，被管理设备26A经由通信路径28连接到毛细管蜂窝网关24A)。

当被管理设备26使用特定网关24时，被管理设备26对网关24上的负载(例如，在业务和/或处理的增加方面)做出贡献。然而，该负载不仅是由被管理设备26本身引起的，而且还由不被管理节点28直接管理且经由被管理设备26连接到蜂窝网络15的任何自管理设备27引起。这危及了管理节点28在不同网关24之间均衡负载的能力，因为管理节点28并不直接管理自管理设备27。

在一些实施例中，管理节点28有利地在不同的毛细管蜂窝网关24之间均衡负载，以间接考虑由不被管理节点28直接管理的自管理设备27引起的负载。图2示出了根据一个或多个实施例的由管理节点28实现的方法100。

如图2所示，管理节点28的方法100包括：针对一个或多个被管理设备26中的每一个，确定描述由被管理设备和经由被管理设备26连接到蜂窝网络15的自管理设备27引起的总负载的权重度量。(框102)例如，在一些实施例中，权重度量是反映被管理设备26和被管理设备26中继业务所针对的任何自管理设备27的总和的数量。

方法100还包括管理节点28在毛细管蜂窝网关24之间均衡负载(例如，通过映射哪些网关可以连接到哪些设备26)(框104)。尤其地，通过请求至少一个被管理设备26将其全部总负载移至不同的毛细管蜂窝网关24或卸除负载以降低其权重度量，管理节点28基于权重度量在网关24之间均衡负载。(框104)例如，在一些实施例中，管理节点28请求被管理设备26A将其全部总负载从毛细管蜂窝网关24A移动到毛细管蜂窝网关24B。

本文的实施例提供了一种间接管理与被管理设备26相连的自管理设备27的解决方案。因此，本文的实施例有利地提供了一种管理节点28，该管理节点28可以至少在一定程度上控制第三方节点(如自管理设备27)，所述第三方节点连接到它们的被管理毛细管网络16。因此，可以间接管理自管理设备及它们的不属于毛细管网络16的网络(例如，以实现跨越技术和管理边界的负载均衡)。

图3示出了示例性网络架构30，其中多个自管理设备27R和27S连接到给定的被管理设备26A。如图3所示，其他自管理设备27T、27U和27V也连接到给定的自管理设备27S。被管理设备26A针对相连的自管理设备27将业务中继至蜂窝网络15。

在一些实施例中，由于自管理设备27不能直接连接到网关，管理节点28无法直接管理自管理设备27。其原因可能是，自管理设备27在无线范围之外，或者它们使用了和毛细管蜂窝网关24不同的无线电或通信协议组。事实上，在一些实施例中，管理节点28甚至并不直接知道自管理设备27的标识和/或存在。因此，在一些实施例中，自管理设备27是管理节点28无法认证或控制的第三方节点。在一些实施例中，这些自管理设备使用ad-hoc协议或传感器网络路由协议(例如RPL)来配置自身。

尽管管理节点28无法直接管理自管理设备27，管理节点28经由被管理设备26A来间接管理这些自管理设备27。管理节点28这么做的目的是在不同毛细管蜂窝网关24A和24B之间均衡负载。例如，管理节点28请求被管理设备26A通过卸除负载来降低其权重度量。

例如，在一些实施例中，管理节点28请求被管理设备26A保持与第一毛细管蜂窝网关24A相连并且和它的一个或多个自管理设备27(例如，自管理设备27R)断开，以卸除它的总负载中的一部分。在相同或不同的实施例中，替代地，管理节点28请求将要和被管理设备26A断开的自管理设备27中的任一个经由不同的毛细管蜂窝网关(例如，负载比毛细管蜂窝网关24A更小的毛细管蜂窝网关)来进行连接。例如，自管理设备27R从其经由通信路径32A到被管理设备26A的连接移动到经由通信路径32B到被管理设备26Z的连接。此时，自管理设备27R经由毛细管蜂窝网关24B到达蜂窝网络15。在一个实施例中，被管理设备26A通过使其自身与自管理设备27R断开或者通过令自管理设备27R自己断开来完成(例如，基于自管理设备接收到连接不同网关24B的被管理设备26Z的请求)。

在其他实施例中，管理节点28请求被管理设备将其全部总负载(例如，自身和相连的自管理设备27R-27V)移至不同的毛细管蜂窝网关24B。

在一些实施例中，基于从特定被管理设备26接收权重度量，管理节点28确定该被管理设备26的权重度量。因此，相应地，本文的实施例包括被配置为向管理节点28发送权重度量的被管理设备26。图4示出了这一方面由毛细管网络16中的被管理设备26(例如图1和图2中的被管理设备26A)实现的、用于在不同毛细管蜂窝网关24之间均衡负载以间接考虑由不被管理节点28直接管理的自管理设备27引起的负载的示例性方法200。

方法200包括确定权重度量，如上所述(框202)，以及向管理节点28发送权重度量。(框204)方法200还包括：基于响应于发送的权重度量而从管理节点28接收的指令(例如，基于来自管理节点28的请求，如上所述)，通过将全部总负载移至不同的毛细管蜂窝网关，或通过卸除负载来降低权重度量，在毛细管蜂窝网关24之间均衡负载。(框206)

如上所述，在一些实施例中，发送的权重度量是被管理设备26后方的节点的数量(包括被管理设备26自身)。图5示出了图3的网络架构中的给定被管理设备26A确定权重度量(例如，以便向管理节点28发送)的示例性信令图，其中所述权重度量是该节点后方的节点的数量。

在图5的示例中，被管理设备26A(例如，通过向被管理设备26A的通信范围内的设备广播一个或多个权重请求消息40A和40B)询问自管理设备27R和27S它们各自的权重。自管理设备26R不为任何子节点进行中继。因此，其为自身赋予权重1，并在消息42A中向被管理设备26A响应该权重。接收权重请求并为其他自管理设备27中继的每个自管理设备27将该权重请求广播到其所有节点(例如，自管理设备26S发送权重请求消息40C、40D和40E)。当消息到达自管理网络的边界时(该情形中，自管理设备27T、27U、27V)，外部节点认识到它们是最后的节点。在一些实施例中，它们为自身赋予权重为1的权重度量，因为它们仅表示单个节点而没有子节点。一旦它们被赋予了权重，它们就向其祖先节点(如自管理设备26S)发送该信息(如，权重响应消息42B、42C和42D)。组节点自管理设备26S将来自其子节点的所有权重和其自身权重相加，并将该权重传输给其父节点(例如，向自管理设备26A传输指示权重4的累加响应消息)。进行该操作，直到给定毛细管网络16的最后一个节点具有权重。被管理设备26A获得其子代的权重，将其子代相加并加1，确定总权重6(46)。在一些实施例中，被管理设备26A向管理节点28发送该确定的权重度量。

权重可以是被管理设备26后方的节点的数量(含设备26自身)，如图5所示。然而在其他实施例中，权重包括自管理设备和通过它直接或间接连接的所有节点的属性。例如，属性可以描述经过被管理设备26的业务。例如，权重可以指代节点在每个单位时间生成的消息的数量。可以通过测量与被管理设备26相连的支路中的所有节点生成的消息的总数量，确定通过被管理设备26连接的一个或多个自管理设备的累加权重。在其他实施例中，权重是对单位时间中生成的业务的估计。例如，可以估计权重，而不需要实际测量业务(例如，在设备以已知的恒定间隔发布数据的环境中)。

在其他实施例中，权重度量指示电池电平。例如，设备的低电池电平可以指示：相比于具有较高电池电平的设备，该设备是网关上的更大负载。实际上，具有低电池电平的设备可能比具有较高电池电平设备发送和/或接收更多的数据。

类似地，权重度量可以指示设备的使用水平，例如，至少一个被管理设备和/或至少一个被管理设备中继业务所针对的一个或多个自管理设备的使用水平。

在其他实施例中，权重是定义毛细管网络16的特定重要需求的数。例如，权重可是QoS的保留参数。因此，权重可以是管理权重。

在一些实施例中，管理节点28基于接收权重度量和与该权重度量一起的用于被管理设备26的其他信息来均衡负载。例如，权重度量和其他信息可以是用于确定管理节点28处的权重度量的信息的组合。例如，管理节点28接收被管理设备26后方的节点的数量作为权重度量，还接收自管理设备26和与自管理设备26相连的每个节点的电池电平信息。在一些实施例中，根据该权重度量和其他信息，管理节点28基于接收权重度量和其他信息来均衡负载。

在一个或多个实施例中，管理节点28从多个被管理设备26接收权重度量。为在毛细管蜂窝网关24之间均衡负载，管理节点28对哪些毛细管蜂窝网关24可以连接到给定毛细管网络16的哪些设备进行映射。例如，管理节点28创建如图6所示的可达性地图60，其中包括哪些网关可以连接到哪些设备的信息。

图6示出了给定网络架构(例如，无线通信网络10内的网络架构)的可达性地图60，其中管理节点28管理与两个毛细管蜂窝网关24C和24D相连的设备。毛细管蜂窝网关控制下的设备的组是域。在一些实施例中，给定域可以包括不同的短距离网络管理节点28将所有被管理设备27分布在其域的可用网络中。管理节点考虑不同域的负载和不同被管理设备27的权重。

在一些实施例中，管理节点28在可达性地图60中包括接收的或确定的与每个被管理设备26有关的信息。例如，如图6所示，每个被管理设备26G-26N针对其到给定毛细管蜂窝网关24的连接具有对应权重。

在一些实施例中，通过调节权重来实现负载均衡。例如，毛细管网络16的所有设备(如被管理设备26G-26N)和所有毛细管蜂窝网关24(如毛细管蜂窝网关24C和24D)将具有管理节点28将要调节的权重。

在一个或多个实施例中，管理节点28从每个被管理设备26接收累加的权重值。尽管管理节点无法看到各个自管理节点27，但其具有经由累加的权重值对设备进行移动的效果的数值观察。存在这种可能性：一旦被管理设备27移至不同的毛细管蜂窝网关，该毛细管蜂窝网关的负载变得过高。例如，这可能是由被管理设备27所承载的第三方节点(如自管理设备27)引起的，因为第三方节点通过被管理设备27来连接。管理节点28应当具有某种方法，以便将所有该负载分布在网络的不同毛细管蜂窝网关24中。有利地，本文的实施例允许负载分布(例如，用多个属性来定义负载)。

管理节点28可以使用权重来优化负载均衡决定。例如，针对给定被管理设备28在毛细管蜂窝网关24中进行选择时，管理节点28选择以保持在毛细管蜂窝网关24之间均衡负载，即使存在通过它们而间接连接的节点。即使管理节点28无法识别节点和间接相连的节点的拓扑结构，其仍可以间接地均衡负载。

如图6所示，在一些实施例中，一个或多个被管理设备26通过一个以上毛细管蜂窝网关而可达到(例如，被管理设备26J、26K和26L可以连接到毛细管蜂窝网关24C和/或24D)。例如，被管理设备26J连接和注册到毛细管蜂窝网关24C。被管理设备26J和管理节点28共享其权重。例如，管理节点28注意到将被管理设备26J从毛细管蜂窝网关24C移至毛细管蜂窝网关24D是合适的。被管理设备26J将自身移至毛细管蜂窝网关24D，并且将与被管理设备26J相连的自管理设备一起，而不是将其之下的节点留在后方。

图7示出了根据本文实施例的示例性网络架构70。该架构具有两层：由管理节点28直接控制的被管理设备27组成的被管理毛细管网络层，以及由直接或间接连接到一些被管理设备26的自管理设备27的组组成的自管理毛细管网络层。

如图7所示，管理节点28管理多个被管理设备26B-26F，每个被管理设备连接到毛细管蜂窝网关24C或24D。毛细管蜂窝网关24C在第一毛细管网络16A中，毛细管蜂窝网关24D在第二毛细管网络16B中。被管理设备26和毛细管蜂窝网关24共同属于被管理毛细管网络层。被管理设备26中的两个被管理设备26C和26E用作自管理毛细管网络层中被管理毛细管网络层外的一组设备的接入点。被管理设备26C用作五个自管理设备(自管理设备27A-27E)的接入点，设备26E仅用作一个额外的自管理设备27F。

蜂窝网络15的管理节点28不直接知道与这些自管理设备27有关的任何事物。例如，它们可以使用网格拓扑和在它们之间路由消息的例如RPL的路由协议。

如果未知节点(如自管理设备27)随机连接到毛细管网络16的节点(例如，在管理节点28不知情或没有管理节点28授权的情况下连接)，毛细管网络16有可能崩溃。根据本文的实施例，允许随机未知节点连接到毛细管网络16，并且管理节点28能够均衡毛细管蜂窝网关之间的负载(例如，防止给定毛细管蜂窝网关16因自管理设备27的附加负载而崩溃)。

在一个或多个实施例中，被管理设备26知道被管理设备26中继业务所针对的自管理设备27的标识。例如，在一些实施例中，自管理设备27F具有数值标识符。管理节点28不知道该标识，仅通过发送的权重度量而知道自管理设备27F的存在。

在一些实施例中，自管理设备具有数值标识符，该数值标识符是随机生成的，或是硬编码值，或自身就是权重度量。

在一个或多个实施例中，每个自管理设备具有落入一范围内的相应数值标识符(如随机生成的数值标识符)。在一些实施例中，管理节点28请求至少一个被管理设备26通过卸除负载来降低其权重度量。在一些实施例中，该请求包括向至少一个被管理设备26发送标识小于整个数值范围的数值范围的第一部分的请求。做出该请求，以使数值标识符在数值范围的第一部分内的任何自管理设备27与该至少一个被管理设备26断开。被管理设备27基于该请求卸除负载(例如，卸除标识符落入数值范围的第一部分内的自管理设备27)。例如，被管理设备26向通过被管理设备26连接到蜂窝网络15的自管理设备27发送请求。

在一些实施例中，被管理设备26请求该自管理设备27与被管理设备26断开并连接到另一个毛细管蜂窝网关。例如，被管理设备识别第一部分，以指示被管理设备请求断开哪个或哪些被管理设备27(通过主动断开自管理设备27或者允许自管理设备27断开)。

图8示出了根据实施例的示例性信令图，其中被管理设备26C请求特定自管理设备与被管理设备26C断开。图8基于图7的网络架构并示出了该网络架构中的一些设备之间的信令。例如，图8示出了一种从毛细管网络16A中承载一组第三方节点(自管理设备27A-27E)的被管理设备26C释放一部分负载的方法。

如图8所示，自管理设备已连接到被管理设备26C，并且已生成随机标识符(如，在0a、0b和0c)。被管理设备(1)连接到毛细管蜂窝网关24C，并(2)向该网关24C和管理节点28注册。管理节点28管理被管理设备26C。例如，在一些实施例中，被管理设备26C从管理节点28接收指令。例如，管理节点28(3)指示被管理设备26C扫描并向管理节点28报告回信息，以将信息添加到可达性地图(如可达性地图60)。在一些实施例中，管理节点28(5)指示被管理设备26C从毛细管蜂窝网关24C移至毛细管蜂窝网关24D。管理节点28使用如本文说明的网关选择过程(例如，以在毛细管蜂窝网关之间均衡负载)。被管理设备26C(6)连接到毛细管蜂窝网关24D，并(7)向该网关24D和管理节点28注册。

一旦被管理设备26C注册到毛细管蜂窝网关24D，管理节点28确定被管理设备26C的权重过高。其具有权重6，如图7更详细所示。然后，管理节点将尝试将被管理设备26C下的一部分节点移至另一个网络。

该示例中，管理节点28使用概率方式或方法。概率方式是管理毛细管网络中的第三方节点的间接方式。在概率方式中，自管理网络中的每个节点生成随机概率(Pb)数(例如，如图8所示，自管理设备已生成从0到100的数)。利用这些概率数，管理节点28将告知(8)被管理设备26C将该范围的一部分中的所有自管理设备(概率数0到50)移至新的网络，移至具有SSID标识符2(SSID 2)的不同设备(例如，另一被管理设备26D)。

被管理设备26C将向与其相连的一个或多个自管理设备27(例如，自管理设备27A、27B和27E)发送(9a-9c)消息，以便将随机生成数在这部分内的自管理设备移至给定网络(例如，具有SSID 2的网络)，并向被管理设备26C发送更新后的权重。

在该场景中，自管理设备27E属于从0到50的概率范围，并且其可以看到具有SSID 2的网络。因此，自管理设备27E将移动(10c)到具有SSID 2的新网络。在其他实施例中，如果自管理设备27E具有通过其连接到蜂窝网络15的其他自管理设备27，则也可以将这些其他自管理设备27移至新网络。对于自管理设备27B，其概率数高于管理节点提供的数，将不离开它的原始网络(10b)。自管理设备27A在管理节点28提供的范围内。但是，自管理设备27A不能看到具有SSID 2的任何网络(10a)，也将留在它的原始网络中。一旦所有自管理节点都接收到管理节点28的指令，自管理节点将更新它们的权重并通知它们所连接的被管理设备。例如，自管理设备27A和27B分别向被管理设备26C通知它们在9a和9b的更新权重(11a-11b)。相应地，被管理设备26C将更新其权重，并将此通知给管理节点(12)。

在一个或多个实施例中，被管理设备26(如被管理设备26C)通过确定是否已有任何自管理设备27(如自管理设备27E)与被管理设备27断开，更新确定的权重度量。例如，被管理设备26C向管理节点28报告更新后的权重度量。管理节点28改变(13)可达性地图中与被管理设备26C有关的权重。

因此，在一些实施例中，网络能够了解自管理设备27。具有自管理设备27的毛细管网络16是自适应系统，这意味着网络的结构将随时间改变。自管理设备27将加入并离开，毛细管网络16必须能够以某种方式来适应这些改变。

在一个或多个实施例中，管理节点28基于检测到的负载不均衡情况来均衡负载。例如，在一些实施例中，管理节点28发送至少一个被管理设备26将其全部总负载移至不同毛细管蜂窝网关24或通过卸除负载来降低其权重度量的请求(例如，图8的8)。该请求后，管理节点28从毛细管网络16中管理节点28所连接的每个被管理设备26接收更新后的权重度量(例如，图8的11)。如果更新后的权重度量指示还未解决负载不均衡情况，则管理节点28向至少一个被管理设备(如被管理设备26C)发送标识与第一部分不同的数值范围的第二部分的附加请求，以使数值标识符在数值范围的第二集合内的任何自管理设备与该至少一个被管理设备断开。

在相同或不同的实施例中，被管理设备26(如被管理设备26C)从管理节点28接收数值范围的第二部分的指示，所述第二部分和第一部分不同，也小于整个数值范围。被管理设备26C向通过被管理设备26C连接到蜂窝网络15的自管理设备27发送标识数值范围的第二部分的请求，由此请求数值标识符在数值范围的第二部分内的自管理设备27连接毛细管蜂窝网关24中的第二毛细管蜂窝网关(如毛细管蜂窝网关24C)的被管理设备26。

例如，如图8所示，只有一个节点移动，并且管理节点的权重下降1。在更新其可达性地图后，如合适，管理节点可以在被管理设备26C的自管理节点中应用新的测量。例如，管理节点可以利用受影响概率数的增大的范围来重复该处理，通过这种方式进行迭代，直到其获得合适的负载均衡。例如，可以从0-20的范围开始，然后扩展为0-40的范围、0-60的范围，直到实现所期望的效果。

如果第三方设备必须连接到特定毛细管网络设备(如自管理设备27A)，则有可能无法移动来自特定自管理设备的特定负载的分布。然而，对于第三方节点没有这种限制的情形，将节点分布在网络中是避免一些毛细管蜂窝网关24的容量的过载的解决方案。

在一个或多个实施例中，通过与自管理设备27断开，被管理设备26与它的自管理设备27中的一个或多个断开。在相同或不同的实施例中，基于自管理设备接收到连接第二毛细管蜂窝网关24的被管理设备的请求，通过使自管理设备27自身断开，被管理设备26与它的自管理设备27中的一个或多个断开。例如，在一些实施例中，管理节点28要间接移动的给定第三方节点最终决定移至新的网络。第三方节点可能具有很多不同的限制以避免移至另一网络，但在一些情形中，节点移至另一网络效果可能更好。移至新的网络可能增加它的网络带宽，或者也可以降低它的网络延时。

在一个或多个实施例中，当给定设备移至新的毛细管蜂窝网关24时，属于它的所有节点也将移至该毛细管蜂窝网关下。实施例描述了用于毛细管网络节点的新的负载均衡方法，所述节点承载不属于任何毛细管网络16的其他节点。两种类型的节点(毛细管网络节点和在其之下的非毛细管网络节点)一起移至不同的毛细管蜂窝网关24，以更好地分布负载。因此，实施例的一些优点包括，将属于被管理毛细管网络16的设备及其之下的所有未被管理的毛细管网络设备一起移至不同的毛细管蜂窝网关24。

图9示出了可以用作管理节点28和/或用于实现方法100的示例性管理节点900。管理节点900在蜂窝网络15中使用，并在不同毛细管蜂窝网关24之间均衡负载，以间接地考虑由未连接到管理节点900的自管理设备27引起的负载。管理节点900包括一个或多个处理电路(示为“处理器”902)、通信接口904和存储电路906。处理器902可以包括例如一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器等。存储电路906可以存储指令，以存储由处理器902使用的程序和数据。通信接口904促进管理节点900和毛细管网络中的节点16(例如，设备26和毛细管蜂窝网关24)之间的通信。在一些实施例中，通信接口904可以例如包括无线收发器(例如，根据一个或多个3GPP或802.11标准来配置)和/或可以包括以太网接口。

处理器902的一个或多个处理电路操作连接到存储电路906，且被配置为确定在毛细管网络16中管理节点900连接到的每个被管理设备26的权重度量，所述权重度量描述由被管理设备26和经由被管理设备26连接到蜂窝网络15的任何自管理设备27引起的总负载的权重度量。一个或多个处理电路902还被配置为，通过请求至少一个被管理设备26将其全部总负载移至不同的毛细管蜂窝网关24或卸除负载以降低其权重度量，基于权重度量在网关24之间均衡负载。

在管理节点900的一个或多个实施例中，被管理设备26和自管理设备27使用短距离无线接入技术，蜂窝网络15使用长距离无线接入技术，并且毛细管蜂窝网关24使用长距离无线接入技术和短距离无线接入技术。

管理节点900可以是连接到分组数据网络18的设备(例如，图1的管理节点28)。然而这只是示例，且应当理解，管理节点28可以驻留在蜂窝网络中(例如，图7的管理节点28)。本公开涉及应用层，节点的管理具体可以用例如OMA-DM协议来完成。

图10示出了可以用作被管理设备26和/或用于实现方法200的被管理设备1000。被管理设备1000在毛细管网络16中，所述毛细管网络在将毛细管网络连接到蜂窝网络15的不同毛细管蜂窝网关24之间均衡负载，以间接地考虑由未连接到管理节点28的自管理设备26引起的负载。被管理设备1000包括一个或多个处理电路(示为“处理器”1002)、通信接口1004、存储电路1006。处理器1002可以包括例如一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器等。存储电路1006操作连接到处理器1002，并且可以存储指令，以存储由处理器1002使用的程序和数据。通信接口促进设备1000和毛细管网络中的节点(例如，自管理设备27和毛细管蜂窝网关24)之间的通信。

处理器1002的一个或多个处理电路操作连接到存储器，并且被配置为确定描述由被管理设备1000以及经由被管理设备1000连接到蜂窝网络的任何自管理设备27引起的总负载的权重度量，并向管理节点28发送该权重度量。处理器1002的一个或多个处理电路还被配置为，基于响应于发送的权重度量而从管理节点28接收的指令，通过将全部总负载移至不同的毛细管蜂窝网关24，或通过卸除负载来降低权重度量，在毛细管蜂窝网关24之间均衡负载。

在被管理设备1000的一个或多个实施例中，被管理设备1000和自管理设备27使用短距离无线接入技术，蜂窝网络15使用长距离无线接入技术，并且毛细管蜂窝网关24使用长距离无线接入技术和短距离无线接入技术。

在一些实施例中，长距离无线接入技术(如，在蜂窝网络15中使用)包括一个或多个第三代合作伙伴计划标准，例如，长期演进(LTE)、宽带码分多址(WCDMA)或全球移动通信系统(GSM)。

在一些实施例中，短距离无线接入技术(如，由设备和毛细管网络16的网关使用)包括例如WiFi的任何变型(如，802.11a/b/g/n、802.11ah等)、所有基于802.15.4的技术(包括ZigBee、传统蓝牙、低能耗蓝牙、ANT、Dash7、无线HART、Z-Wave、ISA 100.11a、CoAP和/或MQTT)。本公开中描述的方法足够通用，以便在多个短距离技术(如BLE、WiFi或ZigBee)和任何loT协议(如CoAP或MQTT)上工作。

本文的实施例适用于多跳毛细管网络16的轻量级负载均衡方案，而且不需要收集毛细管网络16中的所有节点的详细状态。本文的实施例提供对不直接接入毛细管蜂窝网关的设备(例如自管理设备27)来说透明的管理。这些设备还可以使用与被管理毛细管网络中的技术不同的技术。例如，本文的实施例可以有利地应用于loT设备。在不久的将来，在提供不同属性通信服务的loT设备的范围中可能存在多个毛细管蜂窝网关24。毛细管网络16应当能够将loT设备引导至最佳毛细管蜂窝网关24。将loT设备引导至最佳毛细管蜂窝网关的方法被称为网关选择。除了将loT设备引导至最佳候选，网关选择方法还在不同CGW之间分布工作负载。通过网关选择方法，毛细管网络可以自配置而不需要任何人类交互。设备将自动连接到最佳毛细管蜂窝网关。决定做出过程(即，设备选择用于连接的网关)是全自动的，并且考虑若干网络和网关属性。该决定由蜂窝网络15中的中央节点(如管理节点28)做出。网络参数(例如蜂窝链路的质量)和网关参数(例如网关负载)是选择最佳毛细管蜂窝网关的一些需求。本文的实施例允许管理节点28以简单的方式且遵照网关选择机制地控制毛细管网络16的节点和不属于该网络的节点。

缩写解释

BLE低功耗蓝牙

CGW毛细管蜂窝网关

CoAP 受限应用协议

GSM全球移动通信系统

loT物联网

LTE长期演进

MQTT 消息队列遥测传输

OMA-DM 开放移动联盟设备管理

RAN无线接入网络

RPL低功耗有损网络IPv6路由协议

QoS服务质量

SSID 服务集标识符

W-CDMA 宽带码分多址