专利名称：在具有分层网络结构的无线通信系统中控制数据传输的方法
技术领域：
本发明涉及在具有分层网络结构和终端设备的无线通信系统中控制数据传输的方法。整个系统包括二个基本部分。一方面设置终端设备，其在无线通信系统中是数据通信的起点或终点。终端设备可以被构成为静止的、位置固定的设备或者也可以被构成为移动的终端设备。另一方面设置一个由分层构建的网络设备组成的网络结构，这些网络设备经过无线接口与终端设备进行数据交换。分层网络结构的设备同样可以被构成为静止的、位置固定的设备或者也可以被构成为移动设备。甚至也可以设置无线通信系统，在该系统中、例如在分散的特定网络中设备不仅可以作为终端设备，而且也可以作为分层网络结构的设备。
如此的分层网络结构表明，该网络结构具有不同分层等级的设备，其中通过低层设备给高层设备分配某些控制和支配任务。在如此的无线通信系统中可以设置各种形式的数据传输，也就是说信令数据或者像语言数据、多媒体数据或类似数据的有用数据，例如包数据传输。
从现有技术中公知一种具有分层网络结构的无线通信系统。例如US2002/0021692描述了一个移动电信系统，其设计用于包数据传输。对此特别描述了高数据传输率(High Date Rate HDR)的包数据传输方法，比如在3rd Generation Partnership project 2 Organisation(3GPP2)的范围内标准化该方法。在该范围内特别描述了在接入网络(AN)和接入终端(AT)之间包数据传输的控制，这取决于在接入终端(AT)和接入网络(AN)之间在反向链路上的信令实现，也就是取决于无线接口上的信令。在该文献范围内特别优化了在反向链路上、也就是说在分层网络结构和终端设备之间的负载。
因此本发明的任务是，在一个具有分层网络结构和终端设备的无线通信系统中提供优化数据传输控制的可能性。通过独立权利要求的特征解决这个任务，由从属权利要求中得出本发明的改进。
本发明包括一个具有分层网络结构和终端设备的无线通信系统中控制数据传输的方法。根据本发明设置分层网络结构的低层设备把基于负载的信令传输给分层网络结构的高层设备，并且高层设备在基于负载的信令的基础上实施低层设备的传输容量的控制。通过这种方式高层设备获得基于此的信息，即在低层的相应设备上存在那种数据负载。然后高层设备在该信息的基础上匹配低层设备的支配和/或控制、特别是低层设备传输容量的控制。该方法特别有益地适用于这样的无线通信系统，在该系统中如此设计在不同分层等级之间的标准信令，即仅仅限制高层设备或不必了解在低层设备上的运行情况、特别是不必了解与低层相应设备上的数据负载有某种关系的运行情况。
本发明的一个改进设置，关于由低层设备管理的无线通信系统范围的负载状态的特殊信息作为基于负载的信令传输。在这种特殊情况下也传输这样的信息，即该信息包含关于在低层设备上负载状态的直接说明。因此在高层设备上直接了解在低层设备上的负载状态。
可以特别设置，对于在低层设备和终端设备之间的无线连接，无线通信系统的定义的运行参数和/或信令形式的时间平均的负载值作为关于负载状态的信息传输。如此定义的运行参数和/或信令信息例如可以是物理传输容量的平均使用、某种调制形式的平均应用、所选择信令的平均发射数目、数据缓存器的平均占用等等。通过时间平均恰好对于这种情况保存时间显著变化的负载值，即不是仅仅一个唯一的并且短时的确定负载值影响无线通信系统中的另外过程。
基于负载的信令可以用于优化在分层的无线通信系统内部的多种多样过程。例如也可以设置，同层的各个设备通过相应基于负载的信令彼此交换信息，如此高层设备间接获得没有直接分配给该高层设备的、低层设备的基于负载的信令信息。
基于负载的信令使高层设备特别了解在分配的低层设备上的满载情况和负载分配。然后例如通过高层设备开始在各个分配的低层设备上满载情况的优化或者均衡。如此可以特别设置，在基于负载的信令的基础上检查终端设备对确定的低层设备的分配。由于根据本发明高层设备具有关于在分配的低层设备上满载情况的概况，所以高层设备至少可以建议终端设备对确定的低层设备的改变分配，或者高层设备可以直接预置终端设备对确定的低层设备的改变分配。
如果一个蜂窝无线通信系统被设置为无线通信系统，则可以实现刚刚描述的方法的一个特别改进。于是在基于负载的信令的基础上可以检验至少一个终端设备从无线网络的第一小区到无线通信系统的第二小区的连接转接的可能性(切换)。从现技术背景下充分了解了终端设备在一个蜂窝无线通信系统中接下来实施如此切换的方法，在此不必再阐明。
取决于低层设备的不同事件基于负载的信令可以传输给高层设备。如此例如也可以设置，取决于确定时间事件传输基于负载的信令。或者离散的定义时刻可以确定为如此的时间事件，或者定义的时间间隔过程定义为时间事件，作为特殊情况可以设置周期地、也就是分别在连续的、相同时间间隔过程之后传输基于负载的信令。
可是也可以有选择地设置，取决于无线通信系统的确定的运行事件传输基于负载的信令。例如可以取决于由低层设备管理的无线通信系统范围的定义的运行状态实现基于负载的信令。可是原则上也可以定义任意另外的、触发基于负载信令的运行事件。如此基于负载的信令例如也可以结合在无线通信系统内部的确定信令。
作为上述方法的一个特殊情况可以设置，取决于负载状态的定义阈值实现基于负载的信令。也就是在超过或不超过定义负载状态的预定义阈值的情况下可以实现基于负载的信令。例如已经提到的无线通信系统的运行参数和/或信令形式可以考虑作为定义的负载状态、比如物理传输容量的使用、某种调制方式的应用等等。
根据本发明的方法基本上可以应用在所有适合形式的、具有分层构建的网络结构的无线通信系统中。本方法可以特别有益地用于在包数据传输系统中包数据传输的控制。
本发明的另一个主题是具有分层网络结构的无线通信系统，具有用于控制数据传输的设备并具有终端设备。对此分层网络结构具有低层设备和至少一个高层设备。根据本发明设置，形成至少一个低层设备，该设备把基于负载的信令传输给高层设备，并形成高层设备，其用于在基于负载的信令的基础上控制低层设备的传输容量。
以类似的、比如对于上述根据本发明方法已经阐述的方式得出根据本发明的无线通信系统的优点。也可以按以下方式改进并匹配根据本发明的无线通信系统的各个设备，即其适合于执行上述根据本发明方法的单个或所有步骤。
原则上每个适当形式的无线通信系统可以设置作为无线通信系统。无线通信系统可以优选被构成为包数据传输系统。
下面根据
图1以包数据传输的无线通信系统的实例阐述本发明的特殊实施例。
图示图1示意示出包数据传输的无线通信系统图1以方块图形式示意指出了包数据传输的无线通信系统的主要组成部分。在开始已经提到的3GPP中详细列出了基本的、能够把包数据高效传输给终端设备的方法。这些方法的基本要素例如是适配调制和在基站(在包数据传输的范围内也称为节点B，参见图1)中、也就是包数据传输的无线通信系统的最底层设备中物理资源的时间匹配分配。这些方法也称为“高速下行链路包接入(HSDPA)”，其中下行链路表示在从基站到终端设备UE(User Equipment)的下行方向上包数据传输。
在3GPP的范围内设置，与通常的无线通信系统相比扩充了基站节点B的责任和任务范围。对此基站节点B的唯一责任是控制在公共使用的信道上为了把包数据传输给终端设备UE而分配给基站的传输容量，也就是物理资源。对此对于错误传输包数据的情况也可以在终端设备UE和基站节点B之间实现信令，根据该信令基站节点B重新传输错误传输的数据包。为此基站节点B向网络结构的高层设备请求数据包并在第一数据缓存器、所谓的调度队列中存储数据包直到经过无线接口成功把数据包传输给终端设备UE。已发送的数据包一直存储在第二数据存储器、所谓的重发缓冲器中直到相应的终端设备肯定回复确认无错误接收到数据包或直到超过定义的发送持续时间。
在图1中同样示出了无线通信系统的网络结构的高层设备，即一个作为交换和控制设备形成的网络节点，一个所谓的控制无线网络控制器CRNC。这个网络节点CRNC基本上特别支配层次上其下层的基站节点B1、节点B2的传输容量-也就是物理资源-。在一个无线通信系统中通常设置多个如此的网络节点CRNC、其也许还隶属于另外的、更高层的设备。因此网络节点CRNC和与其数据技术连接的基站节点B1、节点B2形成无线通信系统的一种分层网络结构。
在图1的情况下无线通信系统被构成为蜂窝式无线通信系统。基站节点B1管理小区A和小区B，基站节点B2管理小区c和小区D。在根据图1的实例中恰好终端设备UE1处在小区B中，两个终端设备UE2、UE3处在小区C中。
在3GPP建议的措施中，基站节点B1、节点B2有这样的功能，即规划并适当分配用于把数据包传输给终端设备UE1、UE2、UE3的物理资源。基站根据在小区中确定的当前应用的传输质量或者业务质量(Qualityof Service QoS)值、根据无线接口的数据传输率和/或根据在各自无线小区中目前的干扰和负载情况实施资源的规划和分配。因此给基站委托通常在集中的网络结构(UTRAN)中通过上级的网络节点CRNC执行的某种支配功能。这导致这样的问题，分层的上级网络节点CRNC仅仅有条件地或完全不拥有关于在其下级的基站NoteB1、NoteB2上当前负载情况的信息。因此网络节点CRNC可能实际上不实施在分层的网络结构中合理的某种支配和控制功能、比如入口控制(Admission Control)和负载控制(Load Control)。
比如刚刚描述的上述问题可能出现在用于包数据传输的、按照HSDPA原理工作的无线通信系统中。可是原则上可对比的结论也适用于另外的、比如开始描述的分层无线通信系统。在用于包数据传输的无线通信系统中使用HSPDA原理的情况下一方面设置，在建立导终端设备UE的无线连接的情况下CRNC释放在由其管理的基站节点B上的物理资源(HSDPA的资源分配，在图1中缩写为RA HSDPA)。可是如果没有根据本发明的措施，CRNC不了解基站节点B对这些物理资源的实际使用，除非在基站节点B中实现必须传输的数据包的时间匹配分配。也就是如果没有本发明的措施，CRNC在无线通信系统的其下级小区中不能释放资源的实际使用。
在此根据本发明可以设法补救。比如在图1中示出的，在基站节点B1、节点B2的各自小区A、B、C、D中的当前负载状态传递给CRNC(小区A、B或者小区C、D的小区负载报告CLR)。也就是在各自基站节点B中或者在各自小区中的负载状态直接作为基于负载的信息传输。由此确保，在应用HSDPA的情况下-或者基本上在分层无线通信系统的可对比的难题的情况下-CRNC作为高层设备此外可以执行对于其下级的低层设备节点B的足够支配和控制功能。如此的支配和控制功能例如可以是入口控制(Admission Control)和负载控制(Load Control)。
例如周期传递小区A、B、C、D的负载状态的CLR，或者例如如果超过或不超过确定的阈值，则事件控制地传递。小区A、B、C、D的当前负载状态可以作为值传输，其表示信令或为HSDPA分配的物理资源的平均使用的时间平均值。如此例如可以考虑编码信道(Code Channel)的平均值用数目，确定调制方式的平均应用、缓存器(Scheduling Queues)的平均占用或形成当前负载状态值的应答信令(比如HARQ ACQ和NACK)的平均数目。
可是此外CRNC可以把传递的负载信息用于，为了在无线通信系统中优化负载分配的目的把切换指示HOI(Handover Indication)告知另外的网络节点SNRC(Serving RNC)。
下面是这方面的背景对于确定的终端设备UE，如果每个网络节点CRNC是第一个、执行对确定终端设备UE的某种控制功能的网络节点，则其可以成为一个服务RNC(SRNC)，因为这个终端设备UE当前处于这个确定的RNC的范围内。如果终端设备UE移动，在这种情况下离开这个SRNC的范围并进入另一个的RNC范围，则这个SRNC此外保持对这个终端设备UE的控制，新的CRNC仅用于控制作用的继续传递。因此新的CRNC称作这个控制作用的偏移RNC(DRNC)。如果在这样的情况下应当给一个终端设备UE例如分配数据连接的资源，则这个SRNC不再本身控制这个终端设备，因为该终端设备UE处于DRNC的范围内。这个SRNC然后为了释放相应资源必须询问DRNC。
在图1中示出了两个SRNC。SRNC1主管终端设备UE1的控制，SRNC2主管终端设备UE2、UE3的支配。可是终端设备UE1、UE2、UE3当时处于同样在图1中示出的CRNC的范围内，该CRNC对于终端设备UE1、UE2、UE3和对于SRNC1和SRNC2作为DRNC并且管理分配给它的节点B的物理资源。可是作为DRNC的CRNC根据其对无线小区A、B、C、D中的或节点B1和节点B2上的负载情况的了解分别给SRNC1和SRNC2传递指示、比如切换指示HOI(Handover Indication)。
在HSDPA中设置，相应的SRNC作出最后的切换判定。原则上在到终端设备UE的无线连接的传输质量的基础上做出切换判定。基于负载的切换判定在此提供另外的优化无线通信系统运行的可能性，并且当然也可以用在另外形式的分层无线通信系统中。因此产生一种附加的可能性，无线连接(Serving Highspeed Downlink Shared Channel HS-DSCHRadio Link)从第一小区转移到第二小区。
如此在图1的实例中，如果在小区C中某种资源的平均使用超过定义的阈值，则CRNC在基站节点B2的传递的负载信息CLR的基础上给SRNC2发送一个切换指示，根据该切换指示可以实现到终端设备UE3的无线连接从小区C到小区D的切换。作为实施如此切换的另外前提条件合理地设置，如果在新的小区中、在此是在小区D中、对于终端设备UE3也存在足够的接收条件，则实现切换。此外如果有助于在无线通信系统中负载情况的优化，则CRNC也可以在其已知的无线通信系统的另外设备的负载信息的基础上拒绝或接受所希望的切换。
通过本发明可以特别支持CRNC的如下功能-动态匹配为具有HSDPA的数据包的传输而分配的资源，例如降低或者提高用于传输的代码(Channelisation Codes)数目-接受或拒绝到达的包数据传输连接-接受或拒绝切换(handover)-为了优化在CRNC管理的小区中的负载情况或者物理资源的使用把切换指示传递给SRNC。
权利要求
1.在具有分层网络结构的无线通信系统中控制数据传输的方法，其特征在于，分层网络结构的低层设备(节点B1、节点B2)把基于负载的信令(CLR)传输给分层网络结构的高层设备(CRNC)，高层设备(CRNC)在基于负载信令(CLP)的基础上实施低层设备(节点B1、节点B2)的传输容量的控制(RA)。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，关于由低层设备(节点B1、节点B2)管理的无线通信系统范围的负载情况的信息作为基于负载的信令(CLR)传输。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于，对于在低层设备(节点B1、节点B2)和终端设备(UE1、UE2、UE3)之间的无线连接，无线通信系统的定义的运行参数和/或信令形式的时间平均的负载值作为关于负载状态的信息(CLR)传输。
4.根据权利要求1至3之一的方法，其特征在于，在基于负载信令(CLR)的基础上检查终端设备(UE1、UE2、UE3)对确定的低层设备(节点B1、节点B2)的分配。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于，一个蜂窝无线通信系统设置作为无线通信系统，并且在基于负载信令(CLR)的基础上检验至少一个终端设备(UE1、UE2、UE3)从无线网络的第一小区(A、B、C、D)切换到无线通信系统的第二小区(A、B、C、D)的可能性。
6.根据权利要求1至5之一的方法，其特征在于，取决于确定的时间事件传输基于负载的信令(CLR)。
7.根据权利要求6的方法，其特征在于，周期传输基于负载的信令(CLR)。
8.根据权利要求1至5之一的方法，其特征在于，取决于无线通信系统的确定运行事件传输基于负载的信令(CLR)。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于，取决于由低层设备(节点B1、节点B2)管理的无线通信系统范围的定义负载状态实现基于负载的信令(CLR)。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于，取决于负载状态的定义阈值实现基于负载的信令(CLR)。
11.根据权利要求1至10之一的方法，其特征在于，在一个包数据传输系统中实现数据包的传输控制。
12.具有分层网络结构的无线通信系统，具有一个控制数据传输的设备(CRNC、SRNC1、SRNC2)，其中分层结构具有低层设备(节点B1、节点B2)和至少一个高层设备(CRNC)，其特征在于，形成至少一个用于把基于负载的信令(CLR)传输给高层设备的低层设备(节点B1、节点B2)，形成用于在基于负载信令(CLR)的基础上控制低层设备(节点B1、节点B2)传输容量的高层设备(CRNC)。
13.根据权利要求12的无线通信系统，被构成为包数据传输系统。
全文摘要
描述了一种在具有分层网络结构的无线通信系统中控制数据传输的可能性。低层设备(N0deB1、节点B2)把基于负载的信令(VLR)传输给高层设备(CRNC)，高层设备(CRNC)在基于负载信令(CLR)的基础上实施低层设备(节点B1、节点B2)的传输容量控制。
文档编号H04L29/10GK1666560SQ03815891
公开日2005年9月7日 申请日期2003年7月1日 优先权日2002年7月3日
发明者J·施尼登哈恩, N·克洛特 申请人:西门子公司