一种集中式无线存取网络控制方法与流程

本公开关于一种集中式无线存取网络的控制方法，特别关于一种免切换集中式无线存取网络的控制方法。

背景技术：

集中式无线存取网络(centralizedradioaccessnetwork,c-ran)或称为云端无线存取网络(cloudran)，是一种由高密度基站连接大量分散式远程无线电头端(remoteradiohead,rrh)设备的网络。c-ran使用虚拟化技术和软件定义网络架构，以有线网络集中基频资源的技术。这项技术为基频卡架构和设计带来重大的改变。基频卡和无线电卡的连接和演算功能也随之改变，有效地共享资源以实现负载平衡和网络容错转移功能。c-ran可简化回程网络(backhaul)，但也会增加基站机架和多个远程无线电头端设备之间(又称为“去程网络(fronthaul)”)互连的复杂度。

请参照图1，其为一集中式无线存取网络架构示意图。如图1所示，一个集中式无线存取网络1000具有一个基频处理单元(basebandunit,bbu)bbu以及对应于此基频处理单元bbu的多个远程无线电头端rrh)rrh01～rrh20，并有一个用户终端装置ue在远程无线电头端rrh01～rrh20所在的区域中移动。多个远程无线电头端rrh01～rrh20的实体位置彼此不同。并且基频处理单元bbu与多个远程无线电头端rrh01～rrh20有通信连接。举例来说，基频处理单元bbu与远程无线电头端rrh01～rrh20之中任意一个之间有数据封包的往来。

现有的集中式无线存取网络中，当基频处理单元bbu需要传送一个封包给用户终端装置ue时，基频处理单元bbu对所有的远程无线电头端rrh01～rrh20传送封包，因此造成了基频处理单元bbu与远程无线电头端rrh01～rrh20之间的网络流量被大量封包所占用。

技术实现要素：

有鉴于上述问题，本公开旨在提供一种集中式无线存取网络的控制方法，以有效地降低基频处理单元与远程无线电头端之间的封包数量。

依据本公开一实施例的集中式无线存取网络控制方法，适于具有多个远程无线电头端与一个基频处理单元的集中式无线存取网络，所述方法包括：从所述多个远程无线电头端接收多个预备信号，每一个预备信号关联于一个用户终端装置。依据预备信号与远程无线电头端，决定至少一个第二类下行封包。若第二类下行封包为多个第二类下行封包，依据第二类下行封包的控制信号的数量判断物理下行控制信道的资源区块数量是否足够。且若资源区块数量不够，依据远程无线电头端配置表将至少部分的第二类下行封包整合为一。其中远程无线电头端配置表用于描述远程无线电头端的地理位置关系。

依据本公开一种集中式无线存取网络控制方法，适于具有多个远程无线电头端与一个基频处理单元的集中式无线存取网络，所述方法包括：收集关于第一用户终端装置的第一上行信号。依据收到第一上行信号的远程无线电头端的通信范围，决定第一预估区域。于第一预估区域中设定n个预估坐标，其中n为大于1的整数。对n个预估坐标给予n个移动方向。依据最大位移量与n个移动方向，修正n个预估坐标。依据n个修正预估坐标，选择至少一个远程无线电头端以传递第三类下行封包给所述第一用户终端装置。

综上所述，依据本公开一实施例的集中式无线存取网络(c-ran)控制方法，藉由收到信号的远程无线电头端的相关信息，预估用户终端装置在整个集中式无线存取网络中的实体位置，以达到更精确的封包传递，藉以降低基频处理单元与远程无线电头端之间的封包流量。

以上关于本公开内容的说明及以下实施方式的说明用以示范与解释本公开的精神与原理，并且提供本公开的权利要求更进一步的解释。

附图说明

图1是一集中式无线存取网络架构示意图。

图2是用于说明集中式无线存取网络的一运作流程。

图3a至图3d是用以说明依据本公开一实施例的控制方法的运作示意图。

图4是依据本公开一实施例中修正预估坐标与预估坐标的关系示意图。

图5是依据本公开一实施例中的模拟集中式无线存取网络布设示意图。

图6是依据本公开另一实施例的集中式无线存取网络架构示意图。

图7是依据本公开一实施例的集中式无线存取网络控制方法流程图。

图8是依据本公开另一实施例的集中式无线存取网络控制方法流程图。

符号说明

1000、1000’集中式无线存取网络

1100～1700路由器

mib主要信息区块

sib系统信息区块

bbu基频处理单元

pre预备信号

rar第二类下行封包

msg2第二信息

pdcch物理下行控制信道

msg3第三信息

ue、ue4用户终端装置

rrh00～rrh99远程无线电头端

c1～c6、c1’～c6’预估坐标

r1～r3预估区域

具体实施方式

以下在实施方式中详细叙述本公开的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟悉相关技术的人员了解本公开的技术内容并据以实施，且根据本说明书所公开的内容、权利要求及附图，任何熟悉相关技术的人员可轻易地理解本公开相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本公开的观点，但非以任何观点限制本公开的范围。

请参照图2，其用于说明集中式无线存取网络的一运作流程。于参考图2时，请一并参照图1。为了便于用户终端装置ue向基频处理单元bbu注册以加入基频处理单元bbu所主控的网络，所有的远程无线电头端rrh01～rrh20都会定期地发射主要信息区块(masterinformationblock,mib)与系统信息区块(systeminformationblock,sib)。而这种类型的封包传递于本公开中被定义为第一类下行封包。

接着，所有的远程无线电头端rrh01～rrh20都等待接收来自用户终端装置ue的预备信号(preamble)pre。收到预备信号的远程无线电头端并将预备信号上传到基频处理单元bbu。当基频处理单元bbu收到从远程无线电头端送来的用户终端装置ue的预备信号pre，基频处理单元bbu需要回复一个第二信息msg2给ue，第二信息msg2内包含了分配给用户终端装置ue的资源以便用户终端装置ue完成注册。具体来说，基频处理单元bbu依据哪些远程无线电头端收到了预备信号pre，来决定向那些远程无线电头端回传对应的第二信息msg2。而基频处理单元bbu通过远程无线电头端(例如为远程无线电头端rrh01)传送第二信息msg2给用户终端装置ue时，是以物理下行控制信道(physicaldownlinkcontrolchannel,pdcch)来传送给对应的远程无线电头端rrh，再由远程无线电头端rrh将所欲传送的信息封包送给先前发出预备信号的用户终端装置ue。而这种类型的封包传递于本公开中被定义为第二类下行封包。

物理下行控制信道共计有16个资源区块，若两个不同的第二信息msg2是要传送到相邻的远程无线电头端，则控制信号须放在不同的资源区块。其中，相邻定义为任意两远程无线电头端之通讯范围交迭。这样用户终端装置ue收到任何一个第二信息msg2都可以译码到属于他自己的预备信号的响应信号。以下举例来说明第二类下行封包的传送原则。首先请参照图1，假设远程无线电头端rrh01先前收到预备信号pre1、预备信号pre2与预备信号pre3，远程无线电头端rrh02先前收到预备信号pre2，远程无线电头端rrh03与远程无线电头端rrh04均收到预备信号pre1。所以可以知道远程无线电头端rrh01要送出一份包含预备信号pre1的响应信号、预备信号pre2的响应信号、预备信号pre3的第二类下行封包rar1、远程无线电头端rrh02要送出一份包含预备信号pre2的响应信号的第二类下行封包rar2、远程无线电头端rrh03与远程无线电头端rrh04都需要送出一份包含预备信号pre1的响应信号的第二类下行封包rar3。

于一实施例中，由图1的远程无线电头端布设可知，远程无线电头端rrh01、远程无线电头端rrh02、远程无线电头端rrh03彼此互相相邻、但三者与远程无线电头端rrh04不相邻。此实施例中，基频处理单元bbu选用每个第二类下行封包的控制信号占用物理下行控制信道中的4个资源区块。第二类下型封包rar1的控制信号占用物理下行控制信道中的第一资源区块到第四资源区块、第二类下行封包rar2的控制信号占用物理下行控制信道中的第五资源区块到第八资源区块、第二类下行封包rar3的控制信号占用物理下行控制信道中的第九资源区块到第十二资源区块。因此基频处理单元bbu选择单播(unicast)第二类下行封包rar1到远程无线电头端rrh01、单播第二类下行封包rar2到远程无线电头端rrh02。并且基频处理单元bbu依据带宽用量，来决定以单播、多播、或广播将第二类下行封包rar3传送到远程无线电头端rrh03与远程无线电头端rrh04。

于一实施例中，当所需要传送的第二类下行封包的控制信号过多而物理下行控制信道的资源区块不够分配时，如果依据远程无线电头端配置表有相邻的远程无线电头端，则他们的第二类下行封包就会被基频处理单元bbu重新组合。远程无线电头端配置表是用于描述远程无线电头端的地理位置关系。举例来说，远程无线电头端rrh01、远程无线电头端rrh02、远程无线电头端rrh03彼此互相相邻。因此从基频处理单元bbu送给远程无线电头端rrh01、远程无线电头端rrh02与远程无线电头端rrh03的rar*就必须包含第二类下行封包rar1～rar3的内容。因此在远程无线电头端rrh01、远程无线电头端rrh02、远程无线电头端rrh03就必须送rar*。如此一来可以避免物理下行控制信道的资源区块数量不够使用。注意此时，要选择以多播将rar*送到远程无线电头端rrh01、远程无线电头端rrh02、远程无线电头端rrh03，可使各基频处理单元bbu与各远程无线电头端之间封包传递所耗的带宽到最低。

当用户终端装置ue收到来自基频处理单元bbu的响应信号之后，就可以进行首次的传输，这个传输例如夹带连线请求(connectionrequest)或是重连线请求(connectionre-establishment)，这一类的传输于标准中称之为第三信息msg3。于一实施例中，基频处理单元bbu接着要求所有远程无线电头端rrh01～rrh20都等待接收或要求监听第三信息msg3。于另一实施例，基频处理单元bbu仅要求先前有收到预备信号pre的远程无线电头端(例如rrh01～rrh04)等待接收第三信息msg3。

于一实施例中，基频处理单元bbu需要呼叫(唤醒)特定的用户终端装置，本公开中定义为第四类下行封包。第四类下行封包主要是用于唤醒用户终端装置的广播封包。具体来说，第四类下行封包主要是把需要叫起来的一个或多个用户终端装置利用asn.1标准编译成用户终端所能辨识的封包。因此一个第四类下行封包包含一个或多个用户终端的内容。当传输第四类下行封包封包时，基频处理单元bbu的无线电资源控制层(rrclayer)告知其媒体存取控制层(maclayer)有哪些用户终端装置需要监听到此第四类下行封包。假设第一用户终端装置ue1需要通过远程无线电头端rrh01和/或远程无线电头端rrh02被唤醒，第二用户终端装置ue2需要通过远程无线电头端rrh02和/或远程无线电头端rrh03被唤醒，且第三用户终端装置ue3需要通过远程无线电头端rrh04被唤醒。远程无线电头端rrh01、远程无线电头端rrh02与远程无线电头端rrh03彼此相邻近，因此基频处理单元bbu把远程无线电头端rrh01、远程无线电头端rrh02与远程无线电头端rrh03底下的用户终端装置ue1、ue2需要监听到此唤醒封包的，包成一个第四类下行封包。例如，传送给远程无线电头端rrh01、远程无线电头端rrh02与远程无线电头端rrh03的第四类下行封包pg1，包含对于用户终端装置ue1与用户终端装置ue2的唤醒信号。而传送给远程无线电头端rrh04的第四类下行封包pg2包含对于用户终端装置ue3的唤醒信号。于另一实施例中，基频处理单元bbu利用第一类下行封包的传送方式传送第四类下行封包(唤醒封包)。

于一实施例中，除了第三信息msg3以外的其他上行封包都定义为第二类上行封包，并且所有非属第一类下行封包、第二类下行封包与第四类下行封包的下行封包，都定义为第三类下行封包。第二类上行封包与第三类下行封包是主要网络封包收发，也占用了最多的封包流量。

于一实施例中，从接收第三信息msg3开始，以理解关于基频处理单元bbu通过远程无线电头端收发第三类下行封包与第二类上行封包的运作方式。以下依照收到上行信号(从用户终端传送给远程无线电头端的信号/封包)的顺序，分别为第一上行信号(第一次收到的上行信号)与第二上行信号(第二次收到的上行信号)。请参照图3a至图3d，其用以说明依据本公开一实施例的控制方法的运作示意图。举例来说，基频处理单元bbu判定第四用户终端装置ue4的第三信息msg3(按前述规则为第一上行信号)是从哪些远程无线电头端所送来。远程无线电头端rrh09与远程无线电头端rrh10收到了第四用户终端装置ue4的第三信息msg3，并且与前两个远程无线电头端相邻的rrh13没有收到第四用户终端装置ue4的第三信息msg3。因此第四用户终端装置ue4必定在远程无线电头端rrh09跟远程无线电头端rrh10所涵盖的范围内(如图3b中虚线所绘示的范围)。这定义远程无线电头端rrh09的通信范围与远程无线电头端rrh10的通信范围的交集区为第一预估区域r1(如图3b的阴影区域)。因为远程无线电头端rrh13没收到第四用户终端装置ue4的第三信息msg3。因此认为ue4可能不在远程无线电头端rrh13的通信范围内，因此将第一预估区域r1扣除远程无线电头端rrh13的通信范围，定义此区为第二预估区域r2(如图3c的阴影区域)，而第一预估区域r1除了第二预估区域r2以外的区域例如定义为第三预估区域r3(如图3d的阴影区域)。

于一实施例中，将n个预估坐标c1～cn设定在第一预估区域r1中。举例来说，n等于6。其中例如在第二预估区域r2中随机设定4个预估坐标c1～c4，并在第三预估区域r3中随机设定2个预估坐标c5～c6。于一个状况中，收到第三信息msg3后，基频处理单元bbu首先要将一个注册成功的信息回复给第四用户终端装置ue4。此时经过了100毫秒，基频处理单元bbu首先假设一个单位时间最大移动距离。举例来说，假设在台湾，用户开车的最高速率约为每小时110公里，也就是约为每秒31公尺，则每秒31公尺就作为一个单位时间最大移动距离。接着，由于时间差为100毫秒，因此基频处理单元bbu根据时间差与单位时间最大移动距离计算得到一个最大位移量为3.1公尺。

基频处理单元bbu对于六个预估坐标c1～c6分别随机设定其移动方向，并且对于每个预估坐标，根据其移动方向与最大位移量，产生一个修正预估坐标，也就是预估坐标c1’～c6’，其与预估坐标c1～c6的关系呈现如图4。其中，随机设定其移动方向可以是完全随机、移动距离定义为小于等于最大位移量，或是采用无线网络领域中常用的位移模型，本公开不加以限定。

由于预估坐标c1’～c6’都在远程无线电头端rrh09的通信范围内。因此，于一实施例中基频处理单元bbu仅通过远程无线电头端rrh09将注册成功的信息(第三类下行封包的一种)回复给第四用户终端装置ue4。

若是预估坐标c1’～c6’在实体空间中所散布的区域需要由远程无线电头端rrh09与远程无线电头端rrh13才能完全涵盖，则基频处理单元bbu通过远程无线电头端rrh09与远程无线电头端rrh13将注册成功的信息(第三类下行封包的一种)回复给第四用户终端装置ue4。

于一实施例中，在收到第三信息msg3之后，基频处理单元bbu要等待来自第四用户终端装置ue4的第一次上传封包(依照前述规则为第二上行信号)，因此在收到第三信息msg3开始计算经过100毫秒后，基频处理单元bbu以上述的方式得到预估坐标c1’～c6’。此时，基频处理单元bbu判断要涵盖所有的预估坐标c1’～c6’，则选择最少的远程无线电头端的结果就是选择远程无线电头端rrh09，因此最小涵盖集合被定义为远程无线电头端rrh09。因此，基频处理单元bbu控制远程无线电头端rrh09负责接收来自第四用户终端装置ue4的上行封包。

于一实施例中，基频处理单元bbu判断要涵盖所有的预估坐标c1’～c6’，则选择最多的远程无线电头端的结果就是选择远程无线电头端rrh09、远程无线电头端rrh10与远程无线电头端rrh13，因此最小涵盖集合被定义为远程无线电头端rrh09、远程无线电头端rrh10与远程无线电头端rrh13。而远程无线电头端rrh09已经在接收第四用户终端装置ue4的封包(包含了监听上行封包的能力)，因此，基频处理单元bbu控制远程无线电头端rrh10与远程无线电头端rrh13负责监听来自第四用户终端装置ue4除了封包以外的上行信号。如此，即使实际上第四用户终端装置ue4跑到了远程无线电头端rrh09的通信范围以外，第四用户终端装置ue4的上行信号仍然可以被其中一个或多个远程无线电头端所获取。

换句话说，基频处理单元bbu依据n个(以前述实施例来说为6个)修正预估坐标决定一个涵盖集合，涵盖集合包括远程无线电头端rrh01～rrh20中的至少一个第二远程无线电头端。基频处理单元bbu并以第二远程无线电头端接收用户终端装置(以前述实施例来说就是第四用户终端装置ue4)的上行封包或监听用户终端装置的第二上行信号。

其中涵盖集合包括一个最小涵盖集合与一个最大涵盖集合，其中最小涵盖集合是所有的远程无线电头端中，通信范围足以涵盖所述n个修正预估坐标的最少的远程无线电头端的集合，以前述实施例来说，就是远程无线电头端rrh09。而最大涵盖集合是所有的远程无线电头端中，所述n个修正预估坐标所可以与之通信(对应)的所有远程无线电头端的集合，以前述实施例来说，就是远程无线电头端rrh09、rrh10与rrh13。

并且基频处理单元bbu可以重新根据所获得的上行信号的一个或多个远程无线电头端的通信范围，重新计算以更新前述的第一预估区域r1、第二预估区域r2乃至第三预估区域r3。并且，要维持第一预估区域r1中的预估坐标总数为6。于一实施例中，如果第二预估区域r2中的预估坐标总数不足4，则将之补足4。接着，删除所有不属于第一预估区域r1的预估坐标。

若是此时第三预估区域r3中的预估坐标总数超过2，则随机删除其中部分的预估坐标，直到第三预估区域r3中的预估坐标总数为2。反之若是此时第三预估区域r3中的预估坐标总数不足2，则随机产生新的预估坐标，以使第三预估区域r3中的预估坐标总数维持在2。

以下以一个模拟环境来说明本公开各实施例相较于现有技术的进步，其中请先参照图5，其是依据本公开一实施例中的模拟集中式无线存取网络布设示意图。如图5所示，在一个250公尺长宽的正方形场地中，平均地布设了100个远程无线电头端rrh00～rrh99。所有的远程无线电头端都与基频处理单元bbu有通信连接。每个远程无线电头端的通信范围为直径50公尺，而两个远程无线电头端之间的距离为25公尺。以下流量均为基频处理单元bbu与所有远程无线电头端之间的总位数。

首先关于第二类下行封包，已知技术中，每个远程无线电头端占用物理下行控制信道的四个资源区块，因此每四个远程无线电头端就要占用一个物理下行控制信道。一百个远程无线电头端总计最多要占用25个物理下行控制信道。依据本公开前述实施例，多个相邻的远程无线电头端共享同一个rar封包。因此占用物理下行通道的总数下降。根据模拟，已知技术中的第二类下行封包所占用的流量约为75兆位(mbits)，而依据本公开前述实施例所实现的技术，第二类下行封包所占用的流量约为15兆位。

接下来关于第三类下行封包，已知技术中，在无切换机制(handoverfree)的集中式无线存取网络中，由于无法确认用户终端装置的位置，因此基频处理单元bbu是将所要传送给用户终端装置的数据送给所有一百个远程无线电头端。依据本公开前述实施例的方式，即使假设最大位移量为12.4公尺(例如在高铁上)，由于有预估坐标的估计方法，要传送封包给用户终端装置顶多只需要将封包以多播的方式传送给相邻的五个远程无线电头端。换句话说，所需要的流量降低为已知技术的20分之一。

接下来关于第四类下行封包，已知技术中，在无切换机制(handoverfree)的集中式无线存取网络中，由于无法确认用户终端装置的位置，因此无论有几个用户终端装置在此场域中，基频处理单元bbu是将唤醒封包送给所有一百个远程无线电头端。相较之下，于本公开前述实施例中，如前述，要唤醒一个用户终端装置只会将唤醒封包传送给有收到该用户终端装置的上行信号的远程无线电头端，以前述模拟环境来说，最多五个相邻远程无线电头端需要收到此唤醒封包。因此，如果有n个用户终端装置需要被唤醒，则最多有5n个远程无线电头端需要收到唤醒封包。换句话说，在此模拟环境中，当需要被唤醒的用户终端装置的总数小于20，则依据本公开前述实施例实现的技术就优于已知技术。

于一实施例中，请参照图6，其是依据本公开另一实施例的集中式无线存取网络架构示意图。相较于图1的架构，此集中式无线存取网络1000’还具有多个路由器1100～1700。其中路由器1100直接与基频处理单元bbu通信连接。而路由器1200～1700均通过路由器1100而与基频处理单元bbu实现通信连接。路由器1200与远程无线电头端rrh01、远程无线电头端rrh02、远程无线电头端rrh03及远程无线电头端rrh05通信连接。路由器1300与远程无线电头端rrh04、远程无线电头端rrh06、远程无线电头端rrh07及远程无线电头端rrh08通信连接。路由器1400与远程无线电头端rrh11、远程无线电头端rrh12、远程无线电头端rrh14及远程无线电头端rrh15通信连接。路由器1500与远程无线电头端rrh09、远程无线电头端rrh10及远程无线电头端rrh13通信连接。路由器1600与远程无线电头端rrh17、远程无线电头端rrh18及远程无线电头端rrh19通信连接。路由器1700与远程无线电头端rrh16及远程无线电头端rrh20通信连接。于此实施例中，是将所有的远程无线电头端依照实际上的地理位置，以分群算法(例如k-means算法)来将远程无线电头端分群，且对每一个群，使用一个路由器来实现该群中的远程无线电头端与基频处理单元bbu之间的通信连接。

因此，请一并参照图1、图2与图7，其中图7是依据本公开一实施例的集中式无线存取网络控制方法流程图。如步骤s710所示，基频处理单元bbu从多个远程无线电头端rrh01～rrh20接收多个预备信号pre，每一个预备信号pre关联于一个用户终端装置ue。如步骤s720所示，依据前述多个预备信号pre与前述多个远程无线电头端rrh01～rrh20，决定至少一个第二类下行封包rar。其中，若第二类下行封包rar为多个第二类下行封包rar，则如步骤s730所示，依据前述多个第二类下行封包的控制信号的数量判断一个物理下行控制信道pdcch的资源区块数量是否足够。其中若资源区块数量不够，如步骤s740所示，依据远程无线电头端配置表将至少部分的第二类下行封包整合为一个，其中远程无线电头端配置表是用于描述前述多个远程无线电头端rrh01～rrh20的地理位置关系。

再请一并参照图1、图2与图8，其中图8是依据本公开另一实施例的集中式无线存取网络控制方法流程图。如步骤s810所示，收集关于第一用户终端装置的至少一个第一上行信号。如步骤s820所示，依据收到第一上行信号的部分远程无线电头端的通信范围，决定第一预估区域。如步骤s830所示，于第一预估区域中设定n个预估坐标，其中n为大于1的整数。如步骤s840所示，对n个预估坐标给予n个移动方向。如步骤s850所示，依据最大位移量与n个移动方向，修正n个预估坐标。如步骤s860所示，依据n个修正预估坐标，选择至少一个远程无线电头端以传递第三类下行封包给第一用户终端装置。

综上所述，依据本公开一实施例的集中式无线存取网络(c-ran)控制方法，藉由收到信号的远程无线电头端的相关信息，预估用户终端装置在整个集中式无线存取网络中的实体位置，以达到更精确的封包传递，藉以降低基频处理单元与远程无线电头端之间的封包流量。