用于优化毫微微小区网络管理的方法和设备的制造方法_4

文档序号:9582303阅读:来源:国知局
化,所考虑的小区的期望操作时间,毫微微小区的一个或多个能力的变化,运营商账户信息的变化,当前位置的变化,毫微微小区ID等等。
[0112]例示的LTE 家用 eNodeB (HeNB)方法-
[0113]图7示出的是用于在LTE无线电接入网络(RAN)内部工作的HeNB 402的一个例示操作模式选择处理700。在这个实施例中,EPC104可以为HeNB操作选择下列配置模式:(1)网络协调模式,(2)自我协调模式,以及(3)自组织模式。然而应该了解,在与本发明相符的情况下,更多或更少的模式也是可以使用的,上文仅仅是对更广泛的原理进行说明。此夕卜,每一种模式其内都可以具有一个或多个“子模式”或选项,其中所述子模式或选项可以是基于一个或多个选择判据或考虑因素而被选择的。例如,在一个变体中,恰当的子模式是根据以接收或检测到的不同参数为基础的分层选择逻辑而被选择的。
[0114]在图7的实施例中,HeNB(家用eNodeB)402向驻留在网络运营商处的EPC(演进型分组核心)104提供包含在注册请求消息中的第一组无线电量度。所述量度包括下列各项中的一项或多项:检测到的邻居小区ID、地理位置(例如GPS坐标)、附近的其他运营商的无线电网络等等。此外,HeNB还可以提供自己的IP地址、能力信息、使用统计信息等等。
[0115]基于接收到的标记,EPC 104接受或拒绝HeNB的注册请求。如果EPC接受HeNB的请求,那么EPC还会提供一个关于操作模式的指示(例如“网络协调”、“自我协调”、“自组织”)以及一个或多个操作参数。所述操作参数可以包括:关于供毫微微小区使用的一个或多个载波频率的指示和/或限制,关于一个或多个带宽大小的指示和/或限制,时间限制,以及无线电功率限制等等。
[0116]虽然关于索引、参数和配置模式的上述集合是特定于LTE实现的,但是很容易了解,前述任意一项在其他实现中都可以被增强或消除,或者可以与其他技术一起使用。
[0117]在第一步骤702,HeNB 402首先被通电,并且毫微微小区内的内部设置被初始化。内部设置的初始化通常包括引导软件以及任何复位毫微微小区自身内部的硬件设置。应该了解的是,在其他实施例中,初始化步骤702有可能是完全不需要的。例如,在一些情形中,毫微微小区有可能已被初始化(例如在周期性扫描过程中,用户发起的刷新扫描过程中等等)Ο
[0118]在步骤704,HeNB 402收集用于操作模式选择的相关信息。在一个例示实施例中,HeNB执行关于当前无线电资源使用情况的扫描。HeNB可以只扫描所有资源的一个子集(例如仅仅被优选网络运营商使用的资源,网络的一个部分,诸如频谱部分之类的资源“空间”的一部分,处于某个时刻且具有某个扩展码的某个频率范围等等),或者可以对可用于HeNB操作的所有资源进行全面扫描。
[0119]在一个实现中,HeNB 402识别其邻居小区。该HeNB为小区ID执行扫描。在一个LTE系统中,广播控制信道(BCCH)是恒定地从HeNB和eNB 106广播的。BCCH是一个将识别和发起通信信道所必需的信息运送到小区的单向信道。BCCH发射功率是恒定的,但是环境因素有可能会影响信号接收(RF干扰、地形、天气引入的衰减或瑞利衰减等等)。因此,接收到的BCCH的信号强度(例如RSSI)可被用作关于邻近度的粗略估计。在BCCH上传送的参数可以包括频率清单、小区ID、功率控制以及不连续传输(DTX)信息。此外,小区所属的公共陆地移动网络标识(PLMN ID)也被封装在BCCH上传送的系统信息中。PLMN ID是移动国家代码(MCC)与移动网络代码(MNC)以及位置区域标识(LAI)的级联,但是应该认识至IJ,这些协议本质上仅仅是例示性的,并且在与本发明相符的情况下,其他协议是可以结合或替换前述协议使用的。
[0120]此外,在一些实施例中,HeNB可以收集与它的当前位置相关的特定信息。例如,HeNB可以解调全球定位系统(GPS)信号(或类似的基于位置的系统)。
[0121]在步骤706,HeNB 402向网络运营商的EPC 104传送注册请求。该HeNB建立与核心网络实体的网络连接,以便实施初始验证、授权和记账。该处理可以包括在所选择的接入介质上协商和建立连接;例如经铜线的DSL、光纤(例如F1S)、电缆调制解调器等等。网络连接一旦建立,毫微微小区就向EPC通告其存在,并且可选地通告其操作状态。为了执行这个步骤,HeNB的一个实施例从计算机可读介质(例如HDD、R0M或闪存)中检索用于连接到核心网络实体的地址和协议。在一个变体中,该处理包括使用前述访问介质上的TCP/IP传输,虽然使用其他传输和协议同样也会取得成功(例如经WiMAX乃至毫米波链路)。
[0122]在一个例示实施例中,为HeNB 402自动执行了一安全过程,以便安全地连接到核心网络。一些最低限度的需求被强加,这其中包括网际协议(IP)安全性、验证和授权。必须为在因特网之类的不可信或公共网络上运送的承载业务量建立IP安全性。通过与核心网络进行验证和注册,确保毫微微小区是有效设备,而不是在身份方面“欺骗”或以其他方式哄骗核心。毫微微小区必须由服务供应商进行授权以提供服务。应该了解的是,本领域普通技术人员已知的其他安全措施也是可以使用的,其示例包括对所传送所有数据或一部分数据进行加密以保护数据置信度,以及用于提供完整性保护的密码加密余项(散列)生成处理。
[0123]在一个例示实施例中,收集到的相关信息还会与注册请求消息包含在一起。在一个替换实施例中,作为一个不同于注册的处理(例如,经由别的现存或专用消息传递协议),所述相关信息可被传送到EPC104。在又一个实施例中,该信息可被存储,以便在以后进行检索(例如,EPC从HeNB 402请求用于周期性网络优化的相关信息)。
[0124]在替换实施例中,在发布注册请求之前可以评估收集到的相关信息。例如,HeNB402可以包括通过评估当前网络状况来抢先判定其应该注册成自组织、自我协调还是网络协调的毫微微小区的逻辑(例如计算机程序或算法)。如有需要,该判定(或建议)可被传递到EPC。在自组织模式的一些实现中(例如W1-Fi热点等等),HeNB根本没有注册到核心网络。
[0125]例示的注册请求消息还可以包括在步骤704中识别的邻居小区(例如eNB 106和/或HeNB 402)的小区ID列表。在另一个实施例中,为了保持与其他系统的兼容性,注册请求消息可被分成多个单独的消息;例如,其中一个消息是用于资源请求的,另一个消息则详述了检测到的小区ID的列表。在符合本发明的同时,其他协议也是可以使用的。
[0126]在步骤708,EPC 104为HeNB 402确定恰当的模式,并且可选地提供一个或多个操作限制。在一个实施例中,EPC会指定一种从前述三种(3)可用模式中选择的模式;即网络协调模式(始于步骤710),独立或自组织模式(始于步骤720)以及自我协调模式(始于步骤730)。现在将更详细地描述这其中的每一种模式。
[0127]网络协调操作-
[0128]在一个例示实现中,如果EPC 104指定的是网络协调操作(步骤710),那么在步骤712,EPC会需要关于HeNB邻居小区的确定性标识。在一个实施例中,如果HeNB 402尚未对邻居eNB 106执行扫描,则命令HeNB 402为邻居小区106执行扫描。一旦HeNB识别其邻居小区并且向EPC提供信息,则EPC可以通过与每一个邻居小区进行协调优化总网络操作来确定资源分配信息。例如,EPC可以识别用于HeNB的RF频谱的未使用和可用部分,并且相应地将其分配。作为替换,EPC有可能需要任何数量的HeNB、邻居HeNB和/或eNB或是其组合,以便调整用于释放资源的操作或是实现其他的操作目标或限制。
[0129]在步骤716,EPC 104为HeNB 402 (并且还有可能是所识别的邻居小区中的一个或多个)指定资源。在步骤718,小区共同体会借助EPC分配而恢复操作。在一些实施例中,EPC可以继续监视(步骤750)或接收关于小区邻居操作的通知。在其他实施例中,EPC可以将其自身与其他小区邻居操作相分离。
[0130]独立或自组织操作
[0131]如果EPC 104指定独立操作(步骤720),那么在步骤722,EPC会将其自身与HeNB402相分离,并且HeNB将会假定其可以在自独立模式中操作,即,它必须在与其他网络管理实体相隔离的情况下自主操作。
[0132]在步骤724,HeNB 402确定它究竟是否可以执行操作。例如由于监管机构施加的限制,HeNB有可能出于多种原因而被禁止执行操作,这其中包括:缺少可用资源(频谱等等)、地理限制、以及附近网络运营商施加的限制等等。如果没有阻止HeNB执行操作,那么HeNB将会检索关于操作的默认设置(步骤726)。这种默认设置可以是在HeNB内部预先设置的,或者可以是从EPC 104或别的实体用消息传递给HeNB的。在某些实施例中,HeNB可以接收来自别的附近实体的默认设置,例如被访网络的eNB 106。在这种“漫游”操作中,HeNB可以从被访网络获取恰当的默认设置。在又一些的实施例中,HeNB可以向托管方查询适当的操作参数,或是经由服务器来获取这些参数(例如,经由宽带连接的网站)。
[0133]在步骤728,HeNB 702开始独立操作。在独立操作期间,HeNB在其默认设置(例如载波频率、频率带宽、发射功率等等)以内提供服务。虽然HeNB通常不会试图改变其操作参数,但由于环境状况的变化,它有可能会被迫动态修改这些操作参数。在该方法700的一个实施例中,HeNB尝试至少提供最低限度的服务等级,以使服务等级可以保持相对稳定。一般来说,较小的频谱区段是很容易发现的,并且是可以在没有过多麻烦或干扰风险的情况下切换的。在替换实施例中,HeNB可以找到更大的频谱区段,以便提供更好的服务,但是应该了解,这样做会降低感知到的服务鲁棒性,这是因为较大的连续频谱区段更易于受到来自其他HeNB或是诸如固定发射机之类的其他源的干扰。
[0134]作为选择,在步骤750,HeNB 402还会监视其性能,以便动态改变其设置,或是经由与EPC 104的新连接来重新请求操作模式或参数。
[0135]自我协调操作-
[0136]在自我协调模式中(步骤730),如果EPC 104指定自我协调操作,那么在步骤732,EPC向HeNB 402提供操作参数,并且HeNB被允许自主地缓和其行为。与通常是完全自主的独立操作不同,自我协调操作保持了与EPC的连接,以便在需要的时候接收更新的网络管理指令或是其他有用数据,以及可选地允许HeNB向EPC回送信息。自我协调操作减小了 EPC的总网络管理负担,同时仍旧对网络操作提供了相当大的控制。
[0137]如先前在这里描述的那样,EPC 104可以提供作为灵活或单值设置的操作参数。相应地,在所示出的实施例的步骤734,HeNB 402在内部确定其对于操作的恰当需求。这种确定可以包括对一个或多个订户目标(例如数据速率、等待事件、吞吐量等等)的分析、对于附近环境的考虑、内部能力等等。举个例子,如果EPC指定具有相应带宽(1.4ΜΗζ、5ΜΗζ、10MHz)的一系列可用载波范围(fl,f3,f4),那么HeNB可以独立扫描每一个范围,并且基于当前网络状况(例如拥挤)以及预期用途来识别其优选载波。
[0138]在步骤736,HeNB 402使用在步骤734中确定的优选操作参数而开始自我协调操作。在一个例示实施例中,操作参数是所给出的届满日期/时间。操作参数的届满触发HeNB重新请求来自EPC 104的更新。其他判据也可以用于触发届满,其示例包括计数器(例如在不考虑时帧的情况下发生的一定数量的事件,单个事件的发生等等)。
[0139]作为选择,在步骤750,HeNB 402还会监视其性能,以便动态改变其设置,或是经由其与EPC 104的现有连接来重新请求操作模式或参数。
[0140]例示的LTE演进型分组核心(EPC)方法-
[0141]现在参考图8,该图示出的是根据本发明配置的LTE网络800的一个实施例,该网络具有用于像在这里先前描述的那样管理网络频谱资源的EPC 104。图8的网络包括直接受网络运营商(或是其代理)控制的第一中心决策EPC 104。所示出的系统还包括LTE RAN的众多 HeNB 402 和 eNB 106。
[0142]在一个实施例中,中心EPC 104控制大量HeNB 402的访问权;例如,用于城市、地区或国家内部的网络运营商的大多数HeNB。在一个这样的实施例中,居中的EPC具有高于一切的权威来解决任何矛盾的资源分配。
[0143]在例示网络中显示的HeNB 402的至少一部分是在自主程度变化的情况下工作的。独立的HeNB是完全自主的,并且其运作是不需要来自网络运营商的任何输入的。自我协调的HeNB是半自主的,并且其在整个操作中需要来自网络运营商的有限输入。网络协调的HeNB则完全耦合到EPC 104,并且需要相当多的监管。因此,本发明设想的网络的范围是从完全同构(即,前述类别中的仅仅一种类型)的网络到异构的网络(前述类别中的两种或多种的混合)。
[0144]现在参考图9,在这里将会更详细地论述先前对照图8描述的EPC架构的操作900的一般方法的一个实施例。
[0145]在步骤902,EPC 104接收来自新到来的HeNB 402的请求。在一个实施例中,该请求包括注册请求,这其中包括HeNB检测到的附近小区ID的列表。经解码的小区ID的列表被分成两组:(i)eNB的小区ID,以及(ii)HeNB的小区ID。假设宏小区的小区ID是发出请求的HeNB环境的永久性固定物,并且是不会改变的。而邻居HeNB的小区ID则被假设成是HeNB环境的临时固定物,并且有可能会以流动、不规律、周期性的方式改变或是完全不改变。
[0146]在步骤904,EPC 104基于所指示的小区ID来识别先前分配的资源。在一个例示实施例中,EPC保持了关于每一个eNB 106或是HeNB 402的至少一部分的频谱“足迹”的当前列表。这里使用的小区“足迹”是小区消耗的频谱资源的映射。邻居小区足迹的聚合指示的是总资源中已经被紧挨着HeNB的无线电周围环境消耗的部分。举个例子,EPC可以识别出至少一个资源是明确可用的(例如有一个或多个频谱资源是未被使用的),一个或多个资源有可能是可用的(例如所有资源都被占用,但是一个或多个资源是开放协商的等等),或是没有信息可用(例如HeNB正在漫游等等)。
[0147]在步骤906,EPC 104就配置或重
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