用于网络控制LTE‑WLAN互联网的WLAN关联精细控制的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请的权利要求范围要求如下申请的优先权：2015年5月15日递交的申请号为62/162,249，标题为“finercontrolofwlanassociationfornetwork-controlledlte-wlaninternetworking”的美国临时案。在此合并参考上述美国临时申请案的全部内容。

本发明有关于无线通信，更具体地，有关于用于网络控制lte-wlan互联网(network-controlledlte-wlaninternetworking，nciwk)的wlan关联精细控制。

背景技术：

移动数据的使用近年来呈指数速率的增长。长期演进(long-termevolution)系统提供高数据高的峰值数据速率、低延迟、改进的系统容量以及由于简化的网络架构而带来的低运营成本。在lte系统中，演进通用陆地无线接入网络(evolveduniversalterrestrialradioaccessnetwork，e-utran)包括多个基站，例如与多个移动站(称为用户装置(userequipment，ue))通信的演进型节点b(evolvednode-b，enb)。然而，数据流量的持续增长需求需要额外的解决方法。lte网络和未许可频谱(unlicensedspectrum)wlan之间的互联网(internetworking)向运营商提供额外的带宽。

然而，当前的lte-wlan方法遭受到各种限制。例如，诸如andsf提供实现运营商策略的充分支持、提供用户特定服务以及致能不同种类的wlan部署(例如，受信及非受信wlan)的核心网络方法。然而，核心网络方法遭受显著的的性能缺陷。这些方法不能对动态变化的无线电状况作出及时反应，且不允许lte及wlan存取的ip流的聚合。这些限制在关于ran辅助的3gpp/wlan互联网的版本12中得到解决。然而，r12-iwk仅考虑ue中心的方法，这并不具有足够的网络控制和存取网络利用率。例如，ran不能控制那个ue/哪些ue卸载至wlan的流量。由于ue中心直觉，流量重的ue可能不能从重负载网络移至轻负载网络，反之亦然。可能存在大量切换(toggling)和乒乓效应问题。因此，版本13将标准化网络中心解决方案(即nciwk)以使ran动态有效地控制ran和wlan之间的流量导向(trafficsteering)以用于连接模式和闲置模式的ue以改进用户体验和系统效率。此外，由于未许可频谱资源的竞争，wlan传输效率并不好且仅根据ue的phy层测量(例如，信标rssu测量)将ue导向wlan可能不能得到满意的数据速率。在此揭露书中，为了改进传输效率并增加数据速率，我们考虑enb可提供wlan关联的精细控制以对ue进行导向。

为了改进传输效率和增加数据，需要改进和增强wlan关联的精细控制。

技术实现要素：

本发明提供用于wlan关联的精细控制装置及方法。在一个方面，执行增强的ncwik性能协商、ue辅助信息交换及增强的导向命令。在一个方面，增强的nciwk性能协商包括报告至少一个性能信息。其中，该至少一个性能信息包括：支持的wi-fi版本、wi-fi调制解调器mac地址、wi-fi调制解调器ip地址、cca性能及灵敏度、天线性能、wi-fi调制解调器的mac缓存大小、同时ap关联的数目、是否支持lwa、是否支持laa，以及对lte调制解调器和wi-fi调制解调器的同时操作的电力预算。在另一个实施例中，用于nciwk的ue辅助信息包括至少一个ue信息，该至少一个ue信息包括用户装置电力偏好指示、进行中的无线保真流指示、存取点状态信息、装置内共存问题指示、存取点信道黑名单、流量导向方向偏好指示、用户装置速度信息以及载波监听多路访问/冲突避免统计。在另一个实施例中，增强的流量导向命令包括目标ap和一或多个目标信道。在一个实施例中，增强的流量导向命令更包括信道方向信息，其中每个目标信道以一个信道标识进行识别，其中，该信道标识包括信道识别码及目标wlan信道的频率。

在另一个方面，ue基于接收的增强的流量导向命令选择不同ul和dl信道。在一个实施例中，用于ue的ul和dl信道为来自相同ap的不同信道。在另一个实施例中，用于ue的ul和dl信道为来自不同rat的不同信道，例如一个来自wlanap且一个来自lteenb。

在下面详细描述中对其他实施例和优势进行描述。本发明内容并不意在限制本发明。本发明由权利要求定义。

附图说明

附图中相同的标号指示相同的元件，用于说明本发明。图1为根据本发明实施例的具有lwa的无线网络的系统示意图。

图2网络中心互联网消息流的程序示意图，该网络中心互联网消息流用于便利wlanap选择。

图3为根据本发明实施例的增强nciwk性能协商示意图。

图4为根据本发明实施例的ue辅助消息的示意图。

图5为根据本发明实施例的增强流量导向命令的示意图。

图6为根据本发明当前实施例基于增强的导向命令的ue选择示意图。

图7为根据本发明实施例的增强nciwk的流程图。

具体实施方式

参考本发明的一些实施例，附图中显示上述实施例的示例。

图1为根据本发明实施例的具有lwa的无线网络100的系统示意图。无线通信系统100包括一个主基站enb,也称为宏enb101,具有双连接102和103的ue以及小型小区enb104、105及106。无线网络100支持不同频率信道上的多个分量载波(componentcarrier)、双连接以及用于来自不同enb的服务小区的冲突避免。ue102由enb101以上行链路111和下行链路112服务。由于enb101是范围内的唯一基站，ue102由宏小区110服务。然而，ue103在enb101和enb104的范围内。当ue103配置为双连接时，ue103由enb101以上行链路115和下行链路116服务。同时，ue103也由enb104以上行链路113和下行链路114服务。无线系统100配置有宏小区110和wlan120，宏小区110其包括宏enb101，wlan120包括wlanap104、105及106。无线网络100可为互rat冲突避免网络，锚enb101采用一种技术，例如lte或其他移动标准；而基站104、105及106采用不同无线标准，例如wifi。尽管互bsca使用相同或不同标准，ue103配置为lwa致能且可执行ue103范围内的锚enb101和wlanap104之间的数据聚合。

在一种配置中，首先，ue103驻留(campon)在enb101服务的宏小区上。ue101建立与无线存取网络的无线电资源控制(radioresourcecontrol，rrc)。enb101提供和控制初始rrc连接且提供nas移动性信息和安全输入。enb101为用于ue103的锚enb。ue101接着在锚enb101的覆盖区域内移动同时移动至wlan120的覆盖区域。一旦进入wlan120的覆盖区域，ue101可在需要时选择wlanap以聚合或卸载数据流量。在此情形中，ue101可使用来自wlanap103的附加资源。

在一种配置中，回程连接(backhaulconnection)121以wlanap104透过xn接口(例如，xw或x2接口)连接宏小区enb101。xn接口(也可称为回程连接)提供enb和wlanap之间的通信和协调。类似地，wlan120内部的回程连接122透过xn接口连接wlanap104和105。

图1更显示了ue103和enb101的简化模块图。移动站103具有天线135，天线135传输和接收无线电信号。rf收发器模块133耦接于天线，从天线135接收rf信号，将其转换为基带信号并发送至处理器132。rf收发器133也将从处理器132接收的基带信号转换为rf信号，并发出至天线135。处理器132处理接收的基带信号并触发不同功能模块执行移动站103中的特征。存储器131存储程序指令和数据134以控制移动站103的操作。

移动站103也包括多个功能模块以根据本发明不同实施例执行不同任务。性能协商模块(capacitynegotiator)141用于执行增强的nciwk性能协商。ue辅助模块142用于当检测到一或多个触发事件时发送用于nciwk的ue辅助信息，其中，该辅助信息是由该网络配置的，且在网络发送测量报告至该enb之后发送该辅助信息；导向命令接收模块143，用于从该enb接收增强的流量导向命令，其中，该增强的流量导向命令包括详细的wlan关联信息；以及选择器144，用于基于该导向信息选择并关联无线局域网存取点。

图1中也显示了enb101的模块图。enb101具有天线155，天线155传输和接收无线电信号。rf收发器模块153耦接于天线，从天线155接收rf信号，将其转换为基带信号并发送至处理器152。rf收发器153也将从处理器152接收的基带信号转换为rf信号，并发出至天线155。处理器152处理接收的基带信号并触发不同功能模块执行enb101中的特征。存储器151存储程序指令和数据154以控制enb101的操作。

enb101也包括多个功能模块以根据本发明不同实施例执行不同任务。例如，nciwk处理器161处理功能程序并与ue和wlanap进行通信以用于nciwk相关功能。

图2网络中心互联网消息流的程序示意图，该网络中心互联网消息流用于便利wlanap选择。ue201在无线网络中连接enb203。一或多个wlanap的覆盖范围与enb203重叠，例如wlanap202。在步骤211中，enb203配置wlan发现和测量以使ue获得关于候选wlanap的充分无线环境，例如用于各个ap的rssi/rcpi/rsni。在阶段220，ue201监视并发送测量报告至enb203。在步骤221，ue201检测用于测量报告发送的触发事件。在步骤222，ue202发送具有对应apid(例如ssid、bssid以及hessid)测量报告至enb203。或者，如果存在接口，ap可直接发送报告至enb。又或者，ap可与enb直接交换关联ue的信道状况，例如由sta反馈的支持的mcs。在步骤231，enb203根据接收的ue信息作出nciwk导向决定。如果enb决定其中一个ue的pdn流可被卸载至选择的ap，enb将发送流量导向命令至ue。在步骤232中，enb203发送流量导向命令至ue201。在步骤240中，ue基于导向命令选择并与wlanap关联。在步骤241中，ue201尝试与ap202关联。在步骤242中，ue201基于关联单元发送ack/nack至enb203。通过以上流程，ue可基于网络决定选择并关联wlanap。

可将wlan传输效率看作过度竞争发生且导向ue可能产生较差的数据速率，即便wlanap具有良好的无线环境。同时，低效利用也将导致不良的ue功率消耗，使用ue需要消耗功率等待或监视没必要的管理帧。在nciwk情形下，作为中心控制器的enb负责保证ue的qos。为阻止不足的无线利用，可能的机制是将导向行为增强为对wlan关联的精细控制，其中，导向决定并不仅依靠测量结果而也要考虑ap和ue的额外信息。此外，enb可更请求ap服务具有特定处理的导向ue或者进行不同种类的wlan联合。图3到图6显示了每个阶段的nciwk程序的改进。

图3为根据本发明实施例的增强nciwk性能协商示意图。ue301在无线网络中建立与enb的连接。一或多个wlanap的覆盖范围与enb303重叠，例如wlanap302。可选流程310被引入用于性能协商阶段。在步骤311中，ap302发送ap性能报告至enb303。ap性能报告辅助enb303作出导向选择的更佳决定。ap可转送操作信息至enb以用于便与导向决定。操作信息可包括：支持的wi-fi版本、操作wlan信道、ap的(identification,id)标识(例如，ssid/bssid/hessid)和ip地址、操作参数设置(例如mpdu大小)、最大ppdu、txop、支持的rts/cts、天线配置、edca参数设置等等；ap负载，例如多少sta可被联合至ap以及媒介对每个wlan信道忙的时间百分比；以及存取点载波监听多路访问(carriersensemultipleaccess，csma)/冲突避免(collisionavoidance，ca)统计。csma/ca统计的可能实现包括在时间段内超过cca阈值的数目；平均后退(back-off)等待时间；以及rts/cts失败率。

在接收操作信息之后，enb可请求符合ieee802.11ac的ap从特定wlan信道(例如，信道183)而非传统sta服务符合ieee802.11ac的sta。另一示例是enb可请求ap停止以特定wi-fi版本(例如ieee802.11b)服务sta以改进传输效率且enb不会将对应ue导向wlanap。再以示例是enb可建议ap基于对应信道划分改变操作参数(例如，edca设置)。因此，一旦完成ap性能报告和nciwk信道配置，enb可知道ap状态且更调度wlan信道使用以便于以后的导向决定。部分ap操作信息是可变的，例如ap负载。如果需要，ap可向enb指示变化。图3更显示增强的uenckiwk性能协商流程320。在步骤321中，ue301发送增强的uenciwk性能协商消息至enb303。在此流程中，除指示nciwk的支持之外，ue将更报告其wi-fi调制解调器性能信息至enb。性能信息可包括：支持的wi-fi版本，例如ieee802.11/a/b/g/n/ac；wi-fi调制解调器mac地址或ip地址、明确信道评估(clearchannelassessment，cca)性能及灵敏度、天线性能,例如能否支持2.4ghz/5ghz的双频带操作；wi-fi调制解调器的mac缓存大小；同时ap关联的数目，例如一个ue可与两个wi-fi调制解调器关联且具有不同的ap关联；支持lwa或laa的能力；支持lte调制解调器和wi-fi调制解调器的同时操作的电力预算。基于上述信息，enb可决定是否相应地执行wlan发现和测量。例如，当ue指示wi-fi版本为ieee802.11b，由于lte系统总是为ue提供更高数据速率，enb可丢弃wlan导向机会。因此，无需执行对应wlan测量并就节省ue功耗。此外，当需要wlan发现和测量时，enb可适当地配置测量对象(即频带和关联频带)和测量间隔以防止不必要或盲测量。如果enb303确定ue需要执行wlan发现和测量，移至步骤322且发送wlan发现和测量配置消息至ue301。

图4为根据本发明实施例的ue辅助消息的示意图。ue401在无线网络中连接enb403。一或多个wlanap(例如wlanap402)的覆盖范围与enb403的重叠。在步骤411中，ue401监视并检测测量报告触发。在步骤421中，ue401发送wlan测量报告至enb403而无附加辅助信息。引入增强阶段430。在步骤431中，ue401发送ue辅助信息以用于nciwk。在一个实施例中，基于来自enb的请求发送ue辅助信息。除了测量报告之外，enb可请求ue发送辅助信息，因此enb可基于ue反馈做出流量导向决定。辅助信息可包括电力偏好指示，例如低电量消耗的ue偏好。基于低电力偏好，由于使用wi-fi传输的较低功耗，enb可将该ue导向wlan而具有正常电力偏好的非其他ue。辅助信息也可包括进行中的wi-fi流指示。ue可采用ue中心机制以在nciwk之前初始化wi-fi传输。通过指示该信息，可帮助enb决定是否改变/取消正常wi-fi流。此外，辅助信息也可包括ap状态信息。ue可传送候选ap的信标信息元素(例如bss负载)至enb。如果ap和enb之间存在cp接口，enb可配置ue不报告此信息。辅助信息可更包括装置内共存(in-devicecoexistence，idc)问题指示。根据ue的rf性能，一些wlan信道上的传输可导致至lte网络的干扰。ue可报告至enb的潜在风险，且enb可阻止导向ue与相关wlan信道关联。辅助信息可包括ap/wlan信道黑名单。由于一些原因，ue可能不倾向于特定ap/wlan信道关联且ue可与enb交换黑名单(通过列出ap/wlan信道id列表)。辅助信息可包括流量导向方向偏好指示，用于指示是否偏好dl、ul或两者以用于wlan传输。辅助信息可包括ue速度信息。有可能enb请求低速度ue执行wlan流量导向。尽管enb在rrc连接建立期间具有ue速度信息，仍有可能ue改变速度而并不穿过enb覆盖范围，且即时速度信息对导向决定是有用的。此外，辅助信息可包括csma/ca统计。ue可执行cca以理解在未许可频谱的阻塞水平且信息有助于使enb在将ul流量导向至wlan时预料ul通量性能。

在一些实施例中，并不需要所有辅助信息。enb可基于实现配置报告对象。此外，除了发送辅助信息外，enb可配置ue考虑总体情况且使用统一的wlan偏好指示(例如，值0～9)以显示wlan流量导向的偏好。例如，ue#1和ue#2指示其wlan流量导向偏好分别为九和三。enb可执行wlan流量导向以用于ue#1，尽管ue#2具有更好的wlanrsrp值。此外，ue可使用不同的wlan偏好指示以用于不同ap。如果一些信息/情况已改变，ue可发送另一ue辅助信息。然而，为避免过度报告，可使用禁止计时器(prohibitiontimer)以使ue不被允许发送辅助信息直至计时器过期(当发送ue辅助信息时计时器将开始)。或者，当ue不指示辅助信息时，ue也可由于来自上层(例如nas)的一些理由拒绝后期的流量导向命令。

图5为根据本发明实施例的增强流量导向命令的示意图。ue501在无线网络中连接enb503。一或多个wlanap(例如wlanap502)的覆盖范围与enb503的重叠。在步骤511中，enb503做出nciwk导向决定。如果存在ap与enb之间的cp接口，enb可命令ap在做出流量导向决定之后以不同优先级或资源服务ue。在步骤521中，enb503发送nciwkue请求至ap502。通过此请求，由于来自enb的协调辅助，wlanap效率可得到改进。例如，ap以循环策略(round-robinstrategy)(例如，每个sta具有相等的优先级)调度关联的ue。基于导向方向，enb可请求ap以更高优先级(例如，通过使用更长的txop)服务特定ue(例如，具有良好的wlanrsrp性能)。通过发送nciwkue请求消息(其中包括uemac地址)，可完成请求。在步骤522中，ap502发送nciwkue响应至enb503。ap可回复确认消息(acknowledgemessage)或拒绝消息(rejectionmessage)以通知enb。

在此阶段，更如图5中所示，在步骤531中，enb503发送增强的nciwk导向命令至ue501。enb不会命令ue将其流量导向至特定ap，但仍会给出目标wlan信道(例如，通过指示信道id或频率)。此外，enb可命令各个信道用于各个流量方向(例如，dl流量导向至wlan信道#n且ul流量导向至wlan信道#m)。在命令之后，ue将通过主信道(primarychannel)尝试与wlanap关联，接着在命令的信道传输/接收数据。因此，ue并不需要监视所有wlan信道并保存电力消耗。精细的关联可改进wlan传输效率以增加总体nciwk性能。在一个实施例中，对于不同pdn流，enb也可给出不同流量导向命令以使不同承载(bearer)可关联不同wlan信道以满足qos。

在一个实施例中，enb可通过配置wlan信道索引发送流量导向命令以选择ap。然后，enb可基于ue辅助信息和wlan测量报告使用macce以动态激活/关闭(deactivate)wlan信道的关联(当接收流量导向命令时激活wlan信道的默认关联)。可引入关闭计时器以用于wlan信道且ue可关闭关联直至计时器过期而不接收任何数据传输。

在另一实施例中，enb可使用广播的消息，例如，系统信息以指示nciwk信道使用的特征。在此示例中，enb将以特定特征顺序指示具有对应信道列表的apid(例如，用于11b/11g/11n/11acwi-fi版的ue信道1/2/4/3)。对于导向ue，将周期检测系统信息以遵循适当的关联。当该指示改变，则周期将修改，且ue可追踪sib标记已识别sip更新的需求。

在一个实施例中，enb可交换与enb关联的wlan的精细控制的有关信息。甚至当ue进入rrc_idle状态(lte调整解调器关闭但wi-fi调制解调器仍然开启)ue可继续运用命令(例如，当关联ap无线情况满足特定ran标准时，与特定wlan信道关联)。在另一实施例中，enb可使用sib以指示用于不同802.11信道的各种特征。然后，闲置ue可获取sib以理解哪个信道关联更适合使用且enb可更新关联的特征并修改周期。ue可采用andsf规则或ran规则以决定何时/哪个ap来执行wlan流量导向且接着应用sib信息以决定关于ap的适当信道关联。

图6为根据本发明当前实施例基于增强的导向命令的ue选择示意图。ue601在无线网络中连接enb603。一或多个wlanap(例如wlanap602)的覆盖范围与enb603的重叠。在步骤611中，ue601基于接收的导向命令尝试与ap602关联。在可选步骤620中，ue601可具有用于ul和dl的相同信道。在步骤621中，ue601使用信道#n作为ul信道。在步骤622中，ue601使用信道#n作为dl信道。在可选步骤630中，ue601可具有用于ul和dl的不同信道。在步骤631中，ue601使用信道#n作为ul信道。在步骤632中，ue601使用信道#m作为dl信道。在可选步骤640中，ue601可具有来自不同rat的用于ul和dl的不同信道。在步骤641中，ue601使用enb603的信道#n作为ul信道。在步骤642中，ue601使用ap602的信道#m作为dl信道。在另一个实施例中，enb可引导ue使用wlan用于一些或全部下行链路流量，且使用lte用于一些或全部上线链路流量。或者，enb可引导ue使用wlan用于一些或全部下行链路流量，且使用lte用于一些或全部上线链路流量。

图7为根据本发明实施例的增强nciwk的流程图。在步骤701中，ue在异构无线网络中建立与lte网络enb的连接，其中，一或多个wlanap的覆盖范围与该enb的重叠。在步骤702中，ue执行增强的nciwk性能协商。在步骤703中，当检测到一或多个触发事件时，ue发送用于nciwk的ue辅助信息，其中，该辅助信息是由该网络配置的，且在发送测量报告至enb之后发送该辅助信息。在步骤704中，从enb接收增强的流量导向命令，其中，该增强的流量导向命令包括详细的wlan关联信息。在步骤705中，ue基于该导向命令选择并关联wlanap。

尽管本发明为说明目的以特定实施例进行描述，但本发明并不限于此。相应地，在不脱离本发明权利要求的前提下可对本发明所述实施例进行修改、调整和合并。