控制层面与用户层面解耦的蜂窝网络的制作方法
【专利摘要】提供了一种蜂窝网络(100)。蜂窝网络(100)包括多个控制层面收发器站(105)，每一个控制层面收发器站(105)被配置为对对应的第一覆盖区域(105A)提供无线电覆盖，用于允许所述第一覆盖区域(105A)内的用户装备(110)与控制层面收发器站(105)交换信令流量。对于每个控制层面收发器站(105)，蜂窝网络(100)还包括位于对应的第一覆盖区域(105A)内的一个或多个混合收发器站(215(i))。每个混合收发器站(215(i))被配置在以下a)和b)之间切换：a)用户操作模态，其中所述混合收发器站(215(i))被配置为对对应的用户覆盖区域(215(i)UA)提供无线电覆盖，用于允许所述用户覆盖区域(115(i)A)内的用户装备(110)与混合收发器站(215(i))交换用户流量，和b)控制操作模态，其中所述混合收发器站(215(i))被配置为对对应的控制覆盖区域(215(i)CA)提供无线电覆盖，用于允许所述控制覆盖区域(215(i))内的用户装备(110)与混合收发器站(215(i))交换至少信令流量。
【专利说明】
控制层面与用户层面解耦的蜂窝网络
技术领域
[0001]本发明一般而言涉及无线通信网络，诸如蜂窝网络。
【背景技术】
[0002]就传播和性能而言，蜂窝网络的演进已经经历了显著的增长，并在最近在3GPP(“第三代合作伙伴项目”)内发展到LTE( “长期演进”)/高级LTE的定义。
[0003]3GPP LTE/高级LTE标准被设想用于允许数据在对相应的覆盖区域(小区)辐射无线电波的固定位置收发器基站或节点(例如，eNodeB)与该覆盖区域内的用户装备(例如，用户终端，诸如蜂窝电话)之间被高速传送。
[0004]目前，蜂窝网络看到了关于新用户数量和数据吞吐量需求方面的增加。新的先进用户装备，诸如智能电话和平板电脑，的日益增长的可用性已经使大量客户端应用可让最终用户获得，其中许多客户端应用造成数据的频繁发送和接收。
[0005]这意味着蜂窝网络应当管理不断增加的信令信息的量。如本领域技术人员众所周知的，对于信令信息(或简称为“信令”)，预期在用户装备和蜂窝网络的节点之间交换该信息，以确保用户装备被正确地连接到蜂窝网络。信令信息涉及用户装备和网络之间的连接的建立、控制和管理，与用户信息形成对比，其中用户信息涉及基于用户装备所请求的特定类型服务而在用户装备和网络之间交换的实际内容数据。信令信息流量增加是由几个因素造成的，诸如像智能电话、平板电脑和一般现代移动设备所需的“永远在线” IP连接，需要非常频繁的周期性更新的、用于移动设备的应用(“App”)的广泛可用性，以及机器到机器(M2M)设备的增长。
[0006]如在Sect1n 7.2,page 134of“Introduct1n to 3G mobile communicat1ns”by Juha Korhonen,Artech House,2nd edit1n,2003中所公开的，蜂窝网络可被看作由两部分形成，称为控制层面(简单地说是“C层面”)和用户层面(简单地说是“U层面”)Χ层面是蜂窝网络中主要针对信令信息流量管理的部分，而U层面是蜂窝网络中主要针对用户信息流量管理的部分。
[0007]在当前的蜂窝网络中，信令信息流量(或简单地说是“信令流量”)和用户信息流量(或简单地说是“用户流量”)通常被作为单个实体来管理。在这种情况下，C层面与U层面之间的分离主要仅发生在逻辑层。这些蜂窝网络的每个节点，不论其对应的覆盖区域的尺寸如何，都被配置为-在其覆盖区域内并对于所述覆盖区域内的每个用户装备-管理信令和用户流量。因此，信令信息和用户信息可以由同一网络节点例如通过采用不同的时间和/或频率资源来发送/接收。
[0008]为了提高蜂窝网络的效率和可靠性，最近已经进行了研究，以提供C层面和U层面在逻辑和物理层都解耦的网络体系架构，以允许信令流量与用户流量分开行进。为了简洁起见，这种类型的蜂窝网络现在将被称为“解耦网络”。解耦网络的节点可以属于关联到C层面的第一类，或者关联到U层面的第二类。第一类的节点，也被称为“C层面节点通常由网络的宏节点实现-负责C层面的覆盖，并且被专门用于管理信令流量。第二类的节点，也被称为“U层面节点通常由网络的小节点实现-代替地负责U层面的覆盖，并且被专门用于主要管理用户流量。每个C层面节点的覆盖区域的尺寸一般大于每个U层面节点的覆盖区域的尺寸。解耦网络的所有C层面节点的覆盖区域(可能有重叠地)覆盖解耦网络所在地域的部分。U层面节点位于解耦网络的每个C层面节点的覆盖区域内，其中所述U层节点的覆盖区域(可能有重叠地)覆盖了所述地域的至少部分，这些部分又被对应的C层节点的覆盖区域所覆盖。从现在开始，当用户装备被说成在C层面节点的覆盖区域内时，这意味着所述用户装备在所述C-层面节点的控制之下并且能够与其交换信令流量。类似地，当用户装备被说成在U层面节点的覆盖区域内时，这意味着所述用户装备可以建立到所述U层面节点的链接并且能够与其交换用户流量。
[0009]C-层面与U层面覆盖之间的解耦一直被视为3GPP发布版本12规范活动的“小小区增强”研究项目中的潜在解决方案。在3GPP的背景下，3GPP成员已经通过对该问题提出稍有不同的看法而产生若干贡献。
[0010]例如，为了以灵活和积极有效的方式提供高吞吐量，在文档RWS-120019，“LTERelease 12and Beyond”(3GPP RAN WS on Rel_12and onwards,Ljubljana,Slovenia,11-12June 2012)中，提议引入工作于高频载波(在所提出的例子中，在3.5GHz)并专门服务U层面的所谓“幻影小区”(Phantom Cells)，将C层面的管理留给覆盖区域更宽的宏小区。利用所述体系架构可获得的C层面与U层面之间实际的分离程度目前正在讨论中(见例如R2-131329, uNecessity of C-plane architecture enhancements for dualconnectivity”，3GPP TSG_RAN2#81bis,Chicago,USA,15_19April 2013)。
[0011]类似的解决方案已经在文档RWS-120003,“LTE Release 12and Beyond”(3GPPRAN WS on Rel_12and onwards,Ljubl jana, Slovenia, 11-12June 2012)中提出。所述解决方案为专用于U层面的小小区-由术语“虚拟小区”或“软小区”识别-提供，这种小小区部署在由专用于C层面的更宽的宏小区覆盖的区域内。为了以最小的信令开销保证高容量用户流量数据的卸载，根据这些解决方案，小小区对U层面采用与由用于C层面的宏小区采用的载波(称为“销定载波”)不同的载波(称为“提升载波”)。
[0012]根据文档RWS-120047,“LTE Release 12and Beyond”(3GPP RAN WS on Rel-12and onwards ,Ljubl jana, Slovenia, 11-12 June 2012)中所提出的，宏小区应当被设计为主要负责C层面，而具有较小覆盖区域的小小区应当被设计为提高系统容量，主要负责U层面，并且设计为仅对传统终端保留信令功能。
[0013]同样的概念已经在文档RWS-120006，“Viewson Rel_12and onwards for LTEand UMTS”，(3GPP RAN WS on Rel_12and onwards ,Ljubljana, Slovenia,ll-12June2012)中提出，介绍了“低功率节点”的概念。根据这种解决方案，参考宏小区被设计为通过协调机制向多个低功率节点给予“协助”。类似的概念也在文档RWS-120004，“LTE Release12and Beyond”，(3GPP RAN WS on Rel_12and onwards,Ljubljana,Slovenia, 11-12June2012)中提出。在文档RWS-120034, “LTE Release 12and Beyond”，(3GPP RAN WS on Rel-12and o nwards,Ljubl jana,Slovenia,ll-12June 2012)中介绍的“无定形小区”(Amorphous Ce 11 s)是由宏小区协调的低功率节点。
[0014]EP 2533595公开了用于异构网络中的干扰协调的概念，具有用于移动收发器的装置、用于宏基站收发器的装置，以及用于小基站收发器的装置。移动收发器适于与宏基站收发器通信，并受到小基站收发器的干扰。移动收发器与宏基站收发器相关联。小基站收发器被配置为拒绝与移动收发器的关联请求。用于移动收发器的设备包括用于测量由小基站收发器发送的无线电信号以获得小小区测量结果的单元，以及用于向宏基站收发器提供关于小小区测量结果的信息。用于宏基站收发器的设备包括用于从移动收发器接收关于小小区测量结果的信息的单元、用于基于关于小小区测量结果的信息确定要局限于小基站收发器的多个无线电资源的子集的单元，以及用于将关于无线电资源的子集的信息传送到小基站收发器的单元。用于小基站收发器的设备包括用于从宏基站收发器获得关于要局限于小基站收发器的多个无线电资源的子集的信息的单元，以及用于基于关于多个无线电资源的子集的信息向移动收发器分配用于数据传输的无线电资源的单元。
[0015]US 6973054公开了通信系统中从第一控制层面实体向第二控制层面实体转移用户层面实体的控制的方法。用户层面实体向第一控制层面实体发送识别参数的集合，第一控制层面实体随后向第二控制层面实体发送该识别参数的集合。第二控制层面实体确定它是否能够控制用户层面实体。如果第二控制层面实体能够控制用户层面实体，则第二控制层面实体向用户层面实体发送对以下的指示:控制层面实体中的变化已经发生，以及原本由第一控制层面实体控制的用户层面实体的至少一些资源将由第二控制层面实体控制。资源可被分配给移动终端并且控制实体中的变化可以是移动终端的位置变化的结果。
[0016]W02012004663公开了用于异构网络中功率节省的方法和eNB。当服务于覆叠能力提升小区的eNB没有检测到任何访问该覆叠能力提升小区的用户装备时，它将关闭其下行链路传输;当服务于覆叠能力提升小区的eNB检测到用户装备在接近其覆盖区域时，它打开其下行链路传输。服务于覆叠能力提升小区的eNB有两种工作状态，正常发送和接收状态，以及接收状态，并且服务于覆叠能力提升小区的eNB根据自身的检测结果自主地打开和关闭下行链路传输，而不是依赖于来自服务于底层基本覆盖小区的eNB的介入(intervening)或指示，从而达到功率节省的目的。
[0017]W02012166975公开了混合用户装备和小节点设备数据卸载体系架构。在这种混合体系架构中，小节点设备包括到电信网络和/或互联网的回程链路。用户装备可以利用回程链路通过小节点设备发送和接收数据。
【发明内容】
[0018]本
【申请人】已经认识到，上面提到的现有技术解耦网络中没有一个能够有效地面对C层面节点故障的发生，诸如C层面节点拥塞或崩溃。
[0019]当所述节点的覆盖区域中用户装备的数量变得出人意料的大时，或者当由所述用户装备生成的信令流量超过C层面容量时，C层面节点拥塞会发生。处于拥塞状态的C层面节点可能不能保证进一步的信令流量增加、管理新进入的用户装备、服务需要扎营的用户装备或服务需要服务的已扎营用户装备，从而导致所述C层面节点的覆盖区域中或者其部分中(例如，覆盖区域的扇区中)服务的拒绝。由于在解耦网络中C层面节点的覆盖区域相对较大，因此在C层面节点中服务拒绝的发生会不利地涉及到大量的用户装备。
[0020]C层面节点崩溃可能由于所述C层面节点中的硬件或软件故障造成。在C层面节点崩溃之后，所述节点的覆盖区域-或者其一部分，诸如对应于覆盖区域的扇区的一部分-会变得停止服务，使得处于所述覆盖区域(其部分)中的用户装备缺乏信令覆盖。在这种情况下，处于空闲状态的用户装备不能建立连接，而处于连接状态的用户装备可能失去它们的连接。在这种情况下，同样，由于在解耦网络中C层面节点的覆盖区域相对较大，因此大量的用户装备会被不利地涉及。
[0021]鉴于上述情况，本
【申请人】已经解决了高效且动态地管理解耦网络中C层面节点故障的问题，诸如C层面节点拥塞或崩溃。
[0022]
【申请人】已经感知到，在解耦网络中，如果C层面节点故障，则大量的U层面节点可以方便地被用作用于C层面的辅助资源。为了这个目的，根据本发明的实施例，在C层面节点的C层面覆盖范围内，提供了一个或多个混合节点，其中，当解耦网络运行正常时，这些节点作为典型的U层面节点操作，主要管理用户流量；当代替地C层面节点故障发生时，在C层面覆盖中产生“洞”，所述混合节点中至少一个可被用来替代或支持其中故障已发生的C层面节点(在下文中，简称为“故障C层面节点”)的功能-就信令管理方面而言-用于覆盖C层面覆盖中的洞并因此确保服务连续性。
[0023]在独立权利要求中阐述根据本发明的具体实施例的解决方案的一个或多个方面，在从属权利要求中指明相同解决方案的有利特征，其措辞通过逐字引用包含在本文中(其任何有利特征都参照根据本发明实施例的解决方案的具体方面提供，所述实施例通过适当的修正适用于任何其它方面)。
[0024]更具体而言，根据本发明的一个或多个实施例的解决方案中的一方面涉及一种蜂窝网络。蜂窝网络包括多个控制层面收发器站，每一个控制层面收发器站被配置为对对应的第一覆盖区域提供无线电覆盖，用于允许所述第一覆盖区域内的用户装备与所述控制层面收发器站交换信令流量。对于每个控制层面收发器站，蜂窝网络还包括位于对应的第一覆盖区域内的一个或多个混合收发器站。每个混合收发器站被配置在以下a)和b)之间切换:
[0025]a)用户操作模态，其中所述混合收发器站被配置为对对应的第一覆盖区域提供无线电覆盖，用于允许所述用户覆盖区域内的用户装备与所述混合收发器站交换用户流量，和
[0026]b)控制操作模态，其中所述混合收发器站被配置为对对应的控制覆盖区域提供无线电覆盖，用于允许所述控制覆盖区域内的用户装备与所述混合收发器站交换至少信令流量。
[0027]根据本发明的实施例，所述控制操作模态包括完全控制模态。处于完全控制模态的混合收发器站被配置为停止对对应的第一覆盖区域提供无线电覆盖，以这样一种方式停止允许所述用户覆盖区域内的用户装备与所述混合收发器站交换用户流量。
[0028]根据本发明的实施例，所述控制操作模态包括共享控制模态。处于共享控制模态的混合收发器站被配置为对对应的控制覆盖区域提供无线电覆盖，用于允许所述控制覆盖区域内的用户装备与所述混合收发器站交换至少信令流量，并且同时对对应的用户覆盖区域提供无线电覆盖，用于允许所述用户覆盖区域内的用户装备与所述混合收发器站交换用户流量。
[0029]根据本发明的实施例，位于控制层面收发器站的第一覆盖区域内的混合收发器站被配置为当所述控制层面收发器站处于故障状况时切换到控制操作模态。
[0030]根据本发明的实施例，所述故障状况包括就要管理的信令流量而言的拥塞状况。处于拥塞状况的控制层面收发器站不再能够在其对应的第一覆盖区域的至少一部分中:[0031 ]-保证进一步的信令流量增加；
[0032]-管理进入的新的用户装备；
[0033]-服务于需要扎营的用户装备，或
[0034]-服务于需要服务的扎营的用户装备，
[0035]根据本发明的实施例，所述故障状况包括就要管理的信令流量而言的拥塞状况。处于拥塞状况的控制层面收发器站不再能够在其对应的第一覆盖区域的至少一部分中:
[0036]-保证进一步的信令流量增加；
[0037]-管理进入的新的用户装备；
[0038]-服务于需要扎营的用户装备，或
[0039]-服务于需要服务的扎营的用户装备。
[0040]根据本发明的实施例，所述故障状况包括崩溃状况。处于崩溃状况的控制层面收发器站受硬件和/或软件故障的影响，使得其对应的第一覆盖区域的至少一部分停止服务。
[0041]根据本发明的实施例，每个控制层面收发器站被配置为更新对应的数据集合并将所述数据集合的所述对应部分提供给位于第一覆盖区域内的选定的混合收发器站，其中所述对应的数据集合对于该控制层面收发器站对应的第一覆盖区域内的每个用户装备，包括与所述用户装备的操作状况相关的信息。当控制层面收发器站处于故障状况时，在切换到控制操作模态之前，位于处于故障状况的所述控制层面收发器站的第一覆盖区域内的选定的混合收发器站被配置为基于从处于故障状况的所述控制层面收发器站接收的所述数据集合的所述对应部分选择位于处于故障状况的所述控制层面收发器站的第一覆盖区域内的用户装备的子集。在被切换到控制操作模态之后，所述选定的混合收发器站被配置为与所述子集的用户装备交换至少信令流量。
[0042]根据本发明的实施例，蜂窝网络还包括，对于每个控制层面收发器站，位于对应的第一覆盖区域内的一个或多个用户层面收发器站。每个用户层面收发器站被配置为对对应的第二覆盖区域提供无线电覆盖，用于允许所述第二覆盖区域内的用户装备与所述用户层面收发器站交换用户流量。
[0043]根据本发明的实施例，在切换到完全控制模态之前，混合收发器站被配置为开始与邻近的控制层面收发器站以及与已经处于控制操作模态的邻近的混合收发器站的协调，以便朝着邻近的用户层面收发器站引导所述混合收发器站的用户覆盖区域内的用户装备，以便使所述邻近的用户层面收发器站能够与所述用户装备交换用户流量。
[0044]根据本发明的实施例，所述一个或多个混合收发器站是配备有选择性地可操作以便与用户装备交换至少信令流量的软件和/或硬件资源的用户层面收发器站。
【附图说明】
[0045]本发明的这些和其它的特征及优点将通过以下对其一些示例性和非限制性实施例的描述而变得显而易见;为了更好理解，下面的描述应当参考附图来阅读，其中:
[0046]图1示意性地示出了根据本领域中已知的解决方案的解耦网络；
[0047]图2示意性地示出了根据本发明的实施例的解耦网络;及
[0048]图3是根据本发明的实施例、用于将图2的网络的混合节点从用户模态切换到控制模态的过程的主要阶段的流程图。
【具体实施方式】
[0049]参照附图，根据本领域中已知的解决方案的解耦网络100在图1中示意性地示出。解耦网络100包括多个(在图中仅绘出一个)宽覆盖收发器站，被称为C层面节点105。每个C层面节点105被配置为对相对宽的地理区域，被称为覆盖区域105A，提供无线电覆盖，用于允许在覆盖区域105A内的用户装备110(例如，移动电话)与C层面节点105交换信令流量。虽然在图中未示出，但是每个C层面节点105可以包括一组(例如，三个)天线，每个天线被配置为对覆盖区域105A的一部分-被称为扇区-提供无线电覆盖。
[0050]如该图中所绘出的，解耦网络100还包括位于每个C层面节点105的覆盖区域105A内的N个较小的覆盖收发器站，被称为U层面节点115(i)(i = l，2，...，N)。每个U层面节点115(i)通常被配置为对相对小的地理区域，称为覆盖区域115(i)A，提供无线电覆盖，用于允许覆盖区域115(i)A内的用户装备110与U层面节点115(i)交换用户流量。所述U层面节点115(i)的覆盖区域115(i)A可以(可能有重叠地)覆盖地理区域的至少部分，这些部分又被对应的C层面节点105的覆盖区域105A覆盖。
[0051 ]每个C层面节点105被配置为在其对应的覆盖区域105A内执行几个信令功能，诸如信标、共用信令管理、移动性管理和用户流量朝位于其覆盖区域105A内的U层面节点115(i)的路由。每个C层面节点105还被配置为将用户流量路由到其覆盖区域105A中的那些U层面节点中最合适的U层面节点115(i)，以优化用户体验。此外，每个C层面节点105被配置为管理与其覆盖区域105A内的用户装备110相关的信令流量，这独立于由U层面节点115(i)用来交换用户流量数据的技术。通过与传统越区切换(handover)的过程类似的过程与相邻的C层面节点105交换与其位置跨C-层面节点105的覆盖区域105A的边界的移动用户装备110相关的信令流量，在这种情况下限于信令流量。然后，新的C层面节点105将会将用户流量路由到其覆盖区域105A内的U层面节点中最合适的U层面节点115(i)，以优化用户体验。
[0052]每个U层面节点115(i)被配置为在上行链路和在下行链路中处理由其覆盖区域115(i)内的用户装备110生成的用户流量。此外，每个U层面节点115(i)可以能够执行非常有限的信令功能，诸如像与电源管理、维持与用户装备110的流量链路，和/或应答与重传关联的消息相关的信令功能。
[0053]上面提到的解耦网络100是两层网络，其中第一层包括针对执行C层面管理功能的节点(即，C层面节点105)，并且第二层包括针对执行U层面管理功能的节点(S卩，U层面节点115(i))。但是，如果解耦网络100包括多于两个层次，则类似的考虑也适用，例如第一层包括针对执行C层面管理功能的宽覆盖区域节点，第二层包括针对执行U层面管理功能的中等覆盖区域节点，而第三层包括针对执行U层面管理功能的小覆盖区域节点。
[0054]图2示意性地示出了根据本发明实施例的解耦蜂窝网络100’。根据本发明实施例的解耦网络100’与先前描述的解耦网络100的不同之处在于，每个C层面节点105的覆盖区域105A内的一个或多个U层面节点115(i)_被称为混合节点并在图2中用标号215(i)识别-配备有软件和硬件资源，使它们能够(也)执行C层面管理功能。具体而言，根据本发明的实施例，混合节点215(i)配备有类似于C层面节点105的那些硬件资源的硬件资源，和/或具有选择性地可操作以执行信令流量管理的可重配置软件资源。根据本发明的实施例，所述软件资源可以由混合节点215(i)从储存库下载。
[0055]混合节点215(i)可以在用户模态与控制模态之间切换，在用户模态下，混合节点215(i)充当用于管理相应用户覆盖区域215(i)UA中的用户流量的U层面节点，类似U层面节点115(i)，而在控制模态下，混合节点215(i)至少充当用于管理相应控制覆盖区域215(i)CA中的信令流量的C层面节点，从而暂时代替或支持故障的C层面节点105。以这种方式，如下面将要详细描述的，如果C层面节点故障发生，则在任何情况下都通过将一个或多个混合节点215(i)切换到控制模态来保证服务连续性。
[0056]关于这方面，必须认识到的是，当处于用户模态时混合节点215(i)的用户覆盖区域215(i)UA的范围一般可以不同于当处于控制模态时同一混合节点215(i)的控制覆盖区域215(i)CA的范围。例如，虽然在图2中用户覆盖区域215(i)UA被绘制为比控制覆盖区域215(i)CA更宽，但类似的考虑适用于前者比后者小或者前者等于后者的情况。
[0057]根据本发明的另一实施例，不是U层面节点配备附加的软件和硬件资源，以便使它们能够(也)执行C层面管理功能，而是混合节点215(i)可以是专门设计为在上面提到的用户模态与控制模态之间进行切换的专用网络节点。
[0058]根据本发明的实施例，混合节点215(i)可被配置成从用户模态切换到两个不同的控制模态，被称为完全控制模态和共享控制模态。
[0059]当混合节点215(i)被切换到完全控制模态时，它停止作为U层面节点操作-从而停止管理用户流量-而是代替地作为C层面节点操作，用于只管理信令流量。由于已被切换到完全控制模态的混合节点215(i)停止管理用户流量，因此在切换之前为了交换用户流量而连接到所述混合节点215(i)的用户装备110需要通过已知的越区切换过程而被移交到周围的U层面节点115(i)。
[0060]当混合节点215(i)切换到共享控制模态时，它作为C层面节点操作，用于管理信令流量，但同时它仍然维持用户流量管理能力。因此，越区切换过程并不必然在连接到混合节点215(i)的用户装备110上执行。
[0061]图3是按功能方框示出根据本发明的实施例、用于从用户模态到控制模态(既有完全控制模态又有共享控制模态)以及反过来切换混合节点215(i)的过程的主要阶段的流程图 300。
[0062]根据本发明的实施例，由流程图300示出的过程使用“活动图”(activitymap)的概念。根据本发明的实施例，当正常操作时，每个C层面节点105被配置为更新和使用本地和/或远程存储的有关的活动图。C层面节点105的活动图是数据集合，其例如按数据结构的形式布置，包括用于其覆盖区域105A内的每一个用户装备110的记录。活动图的每个记录包括与相应用户装备110的管理相关的信息以及与其操作条件相关的信息(S卩，指示所述用户装备110是否正在生成流量或者是空闲，其能力及其服务配置文件)的整个集合。
[0063]根据本发明的实施例，所有C层面节点105的活动图都被存储在解耦网络100’的网络元件(例如，解耦网络100 ’的例如像当前LTE体系架构中的移动性管理实体(MME)那样执行任务的网络元件)中。根据本发明的实施例，活动图也能够存储在在控制模态下作为C层面节点操作的混合节点215 (i)中。
[0064]根据本发明实施例的过程的第一阶段(方框310)提供了监视解耦网络100’，用于检测C层面节点故障的任何发生，从而识别是否存在任何C层面节点105处于拥塞或崩溃。
[0065]根据本发明的实施例，C层面节点故障可以由解耦网络的控制系统，诸如0&M(操作和维护)，和/或通过已经失去与C层面节点105的链接的用户装备110，来检测。在第二种情况下，作为例子，缺乏C层面链路可以被用户装备110检测到并通过U层面通知给0&M。
[0066]如果检测出的C层面节点故障是C层面节点拥塞，则意味着已经发生信令拥塞，并且故障的C层面节点105不再能够在其整个覆盖区域105A中或者在其一部分(例如，扇区)中保证进一步的信令流量增加、管理进入的新用户装备、服务于需要扎营的用户装备或服务于需要服务的扎营的用户装备。
[0067]如果检测出的C层面节点故障是C层面节点崩溃，则意味着已经发生硬件或软件故障，并且故障的C层面节点105的整个覆盖区域105A或者其一部分(例如，扇区)可能会停止服务。
[0068]根据本发明实施例的过程的第二阶段(方框315)提供响应于检测到的C层面节点故障选择要被切换到控制模态的一组混合节点215(i)，用于暂时替代和/或支持故障的C层面节点105。
[0069]如果检测出的C层面节点故障是C层面节点拥塞，则故障的C层面节点105，或0&M能够从位于其覆盖区域105A中的混合节点215(i)中选择该组混合节点215(i)。选择其用户覆盖区域215(i)UA与覆盖区域105A中已经发生信令拥塞的(一个或多个)部分相对应的混合节点215(i)。例如，如果信令拥塞只发生在覆盖区域105A的扇区内，则仅位于所述扇区内的混合节点215(i)被选择;如果代替地信令拥塞发生在整个覆盖区域105A内，则位于覆盖区域105A内的所有混合节点215 (i)都可被选择。
[0070]如果检测出的C层面节点故障是C层面节点崩溃，则一旦检测到C-层面节点故障，0&M系统就选择位于故障的C层面节点105的覆盖区域105A中的那些混合节点中的一组混合节点215(i)。在这种情况下，0&M系统也选择其用户覆盖区域215(i)UA与覆盖区域105A中停止服务的(一个或多个)部分对应的混合节点215(i)。例如，如果仅覆盖区域105A的扇区停止服务，则0&M系统可以仅选择位于所述扇区内的混合节点215(i);如果代替地整个覆盖区域105A停止服务，则0&M系统可以选择位于覆盖区域105A内的所有混合节点215 (i)。
[0071]根据本发明实施例的过程的下一阶段(方框320)包括为选定的混合节点215(i)提供在切换到控制模态后要采用的配置数据CDATA。如果检测出的C层面节点故障是C层面节点拥塞，则配置数据CDATA可以或者由故障的C层面节点105或者由0&M系统提供给选定的混合节点215(i)。如果代替地检测出的C层面节点故障是C层面节点崩溃，则使得配置数据CDATA可由0&M系统让选定的混合节点215 (i)获得。
[0072]根据本发明的实施例，提供给每个选定的混合节点215(i)配置数据CDATA可以包括:
[0073]-选定的混合节点215(i)在切换到控制模态后要采用的各种C层面频带的列表。
[0074]-与选定混合节点215(i)相邻的混合节点215(i)的列表。如果选定的混合节点215
(i)位于故障的节点105的覆盖区域105A的边界，则该列表还可以包括邻居C层面节点105。而且，如果检测出的C层面节点故障是C层面拥塞，则列表还可以进一步包括故障的C层面节点 105 0
[0075]-故障的C层面节点105的活动图中与正在覆盖区域105A的将被分派给所述选定混合节点215(i)以用于信令流量管理的部分中实际地生成流量的用户装备110相对应的部分(即，在C层面节点故障发生之前最新的版本)。
[0076]必须认识到，虽然正在生成流量的用户装备110(在覆盖区域105A内)的位置是已知的，但是，至少从U层面的角度来看，位于空闲状况的用户装备110的位置需要被确定，以估计针对混合节点215(i)的C层面资源的量，这例如通过专用于这个目的的寻呼操作进行。为了这个目的，该过程的下一阶段(方框330)提供每个选定的混合节点215(i)对故障的C层面节点105的活动图中按照空闲状况列出的用户装备110执行寻呼操作。
[0077]在该过程的下一阶段(方框340)，基于活动图的可用部分，在寻呼操作之后，并且考虑到混合节点215(i)的信令流量容量、位置和每个频带的覆盖性能是提前已知的(由解耦网络100的体系架构确定)，每个选定的混合节点215(i)计算它在切换到控制模态之后将必须管理位于故障的C层面节点105的覆盖区域105A内的用户装备110的哪个子集UESET。
[0078]根据本发明的另一实施例，混合节点215(i)能够在其操作期间以动态适配解耦网络100的实际情况这样一种方式执行C层面资源估计。
[0079]当混合节点被提供配置数据⑶ATA时，并在已经确定控制模态下要被管理的用户装备110的子集UESET之后，其进入“准备就绪切换模态”状态，从而至少最初向0&M提供对应的通知(方框350)。
[0080]处于准备就绪切换模态状态的每个混合节点215(i)被配置为预先激活实际执行从用户模态到控制模态的切换所需的所有硬件和软件资源。如果软件资源的至少一部分不直接可用，则混合节点215(i)可以从储存库下载。
[0081]根据本发明实施例的过程的下一阶段(方框360)规定，一旦切换命令由0&M发送，处于准备就绪切换模态状态的混合节点215(i)实际上就从用户模态向控制模态切换。
[0082]如上面已经提到的，根据本发明的实施例，每个混合节点215(i)被配置为从用户模态切换到两个不同的控制模态，即，完全控制模态和共享控制模态，在完全控制模态下，混合节点215(i)停止作为U层面节点操作-从而停止管理用户流量-代替地作为C层面节点操作，用于仅管理信令流量，而在共享控制模态下，混合节点215(i)作为C层面节点操作，用于管理信令流量，但同时它仍然维持用户流量管理能力。现在将分析这两种模态。
[0083]完全控制模态
[0084]假设在混合节点215(i)切换到完全控制模态之后，所述混合节点215 (i)在切换之前覆盖的用户覆盖215(i)UA可以由邻近的U层面节点115(i)服务。根据本发明的实施例，由于处于完全控制模态的混合节点215(i)不再能够管理用户流量，因此在实际切换到完全控制模态之前，它开始与邻近的C层面节点105和已经处于控制模态的混合节点215(i)协调，以便朝着邻近的U层面节点115(i)引导在所述混合节点215(i)的用户覆盖区域215(i)UA内的用户装备110，以便允许所述邻近的U层面节点115(i)管理用户流量。作为例子，这个操作可以通过由负载平衡过程触发的越区切换来执行。然后，混合节点215(i)实际切换到完全控制模态，从而通过采用先前预先激活的硬件和软件资源开始管理用于与对应控制覆盖区域215(i)CA内这种混合节点215(i)相关的用户装备110的集合UESET的用户装备110的信令流量。
[0085]缺乏C层面覆盖的用户装备110开始通过搜索过程进行对新C层面覆盖的搜索以及像通常在蜂窝网络中那样的后续附连。
[0086]共享控制模态
[0087]由切换到共享控制模态的混合节点215(i)执行的操作对应于与完全控制模态相关的操作，不同之处在于，处于要切换到共享控制模态的混合节点215(i)的用户覆盖区域215(i)UA内的用户装备110不为了用户流量管理而被越区切换到邻近的U层面节点115(i)，因为切换到共享控制模态的混合节点215(i)仍然能够执行用户流量管理。但是，由于处于共享控制模态的混合节点215(i)可能具有降低的用户流量管理能力，因此，如果用户流量负载超过阈值，则根据本发明的实施例，用户流量负载平衡过程可以被附加地执行，从而仍然提供朝其它用户层面节点115(i)越区切换一些用户装备110以进行用户流量管理。
[0088]必须认识到的是，在切换到控制模态(既有完全又有共享)的混合节点215(i)的操作过程中，混合节点215(i)作为正常的C层面节点105持续地更新对应的活动图。
[0089]该过程的下一阶段(方框370)规定，一旦C层面节点故障(例如，拥塞或崩溃)结束并且故障的C层面节点105重新启动以正确操作，就将混合节点215(i)切换回用户模态。
[0090]根据本发明的实施例，一旦C层面节点故障(例如，拥塞或崩溃)终止，C层面节点105就通过0&M系统向处于控制模态的混合节点215 (i)发送通知。然后，0&M系统指示所述混合节点215(i)向C层面节点105通知其当前活动图并执行信令越区切换，用于将用于用户装备110的信令流量的管理重新分派到C层面节点105。然后，0&M系统命令处于控制模态的混合节点215(i)释放硬件和/或软件资源。最后，0&M系统命令切换，并且处于控制模态的混合节点215(i)实际切换回用户模态。
[0091]根据本发明的实施例，一些混合节点215(i)从控制模态切换回用户模态可以一旦C层面节点105允许就执行;在这点上，通过协调其自己与剩余的混合节点215(i)，C层面节点105可以执行信令流量负载平衡过程。
[0092]自然而然地，为了满足本地和具体需求，本领域技术人员可以对上述解决方案应用许多逻辑和/或物理修改和变更。更具体而言，虽然本发明已经参考其优选实施例以一定程度的特定性进行了描述，但是应当理解，对形式和细节的各种省略、替换和变化以及其它实施例是可能的。特别地，本发明的不同实施例甚至可以在没有用于提供其更透彻理解的前面描述中所阐述的具体细节的情况下实践;相反，众所周知的特征可以被省略或简化，以便不用不必要的细节妨碍描述。而且，作为一般设计选择的问题，明确地意指:联系本发明的任何公开实施例描述的特定元件和/或方法步骤可以结合在任何其它实施例中。
【主权项】
1.一种蜂窝网络(100)，包括多个控制层面收发器站(105)，每一个控制层面收发器站(105)被配置为对对应的第一覆盖区域(105A)提供无线电覆盖，用于允许所述第一覆盖区域(105A)内的用户装备(110)与所述控制层面收发器站(105)交换信令流量； 特征在于 对于每个控制层面收发器站(105)，蜂窝网络(100)还包括位于对应的第一覆盖区域(105A)内的一个或多个混合收发器站(215(i))，每个混合收发器站(215(i))被配置在以下a)和b)之间切换: a)用户操作模态，其中所述混合收发器站(215(i))被配置为对对应的用户覆盖区域(215(i)UA)提供无线电覆盖，用于允许所述用户覆盖区域(115(i)A)内的用户装备(110)与所述混合收发器站(215 (i))交换用户流量，和 b)控制操作模态，其中所述混合收发器站(215(i))被配置为对对应的控制覆盖区域(215(i)CA)提供无线电覆盖，用于允许所述控制覆盖区域(215(i))内的用户装备(110)与所述混合收发器站(215(i))交换至少信令流量。2.如权利要求1所述的蜂窝网络(100)，其中所述控制操作模态包括完全控制模态，处于完全控制模态的混合收发器站(215(i))被配置为停止对对应的用户覆盖区域(215(i)UA)提供无线电覆盖，以这样一种方式停止允许所述用户覆盖区域(115(i)A)内的用户装备(110)与所述混合收发器站(215(i))交换用户流量。3.如权利要求1或2所述的蜂窝网络(100)，其中所述控制操作模态包括共享控制模态，处于共享控制模态的混合收发器站(215(i))被配置为对对应的控制覆盖区域(215(i)CA)提供无线电覆盖，用于允许所述控制覆盖区域(215(i)CA)内的用户装备(110)与所述混合收发器站(215(i))交换至少信令流量，并且同时对对应的用户覆盖区域(215(i)UA)提供无线电覆盖，用于允许所述用户覆盖区域(115(i)A)内的用户装备(110)与所述混合收发器站(215(i))交换用户流量。4.如前面任何一项权利要求所述的蜂窝网络(100)，其中位于控制层面收发器站(105)的第一覆盖区域(105A)内的混合收发器站(215(i))被配置为当所述控制层面收发器站(105)处于故障状况时切换到控制操作模态。5.如权利要求4所述的蜂窝网络(100)，其中所述故障状况包括就要管理的信令流量而言的拥塞状况，处于拥塞状况的控制层面收发器站(105)不再能够在其对应的第一覆盖区域(105A)的至少一部分中: -保证进一步的信令流量增加； -管理进入的新用户装备(110); -服务需要扎营的用户装备(110)，或 -服务需要服务的扎营的用户装备(110)。6.如权利要求4所述的蜂窝网络(100)，其中所述故障状况包括就要管理的信令流量而言的拥塞状况，处于拥塞状况的控制层面收发器站(105)不再能够在其对应的第一覆盖区域(105A)的至少一部分中: -保证进一步的信令流量增加； -管理进入的新的用户装备(110); -服务于需要扎营的用户装备(110)，或 -服务于需要服务的扎营的用户装备(110)。7.如权利要求4-6中任何一项所述的蜂窝网络(100)，其中，所述故障状况包括崩溃状况，处于崩溃状况的控制层面收发器站(105)受硬件和/或软件故障的影响，使得其对应的第一覆盖区域(105A)的至少一部分停止服务。8.如权利要求4-7中任何一项所述的蜂窝网络(100)，其中: -每个控制层面收发器站(105)被配置为更新对应的数据集合并且将所述数据集合的对应部分提供给位于第一覆盖区域(105A)内的选定的混合收发器站(215(i))，其中对于所述控制层面收发器站(105)的对应的第一覆盖区域(105A)内的每个用户装备(110)，所述对应的数据集合包括与所述用户装备(110)的操作状况相关的信息； -当控制层面收发器站(105)处于故障状况时，在切换到控制操作模态之前，位于处于故障状况的所述控制层面收发器站(105)的第一覆盖区域(105A)内的选定的混合收发器站(215(i))被配置为基于从处于故障状况的所述控制层面收发器站(105)接收的所述数据集合的所述对应部分选择位于处于故障状况的所述控制层面收发器站(105)的第一覆盖区域(105A)内的用户装备(110)的子集，及 -在被切换到控制操作模态之后，所述选定的混合收发器站(215(i))被配置为与所述子集的用户装备(110)交换至少信令流量。9.如前面任何一项权利要求所述的蜂窝网络(100)，还包括，对于每个控制层面收发器站(105)，位于对应的第一覆盖区域(105A)内的一个或多个用户层面收发器站(115(i))，每个用户层面收发器站(115(i))被配置为对对应的第二覆盖区域(115(i)A)提供无线电覆盖，用于允许所述第二覆盖区域(115(i)A)内的用户装备(110)与所述用户层面收发器站(115(i))交换用户流量。10.当权利要求9从属于权利要求2时如权利要求9所述的蜂窝网络(I10)，在切换到完全控制模态之前，混合收发器站(215(i))被配置为开始与邻近的控制层面收发器站(105)以及与已经处于控制操作模态的邻近的混合收发器站(215(i))的协调，以便向邻近的用户层面收发器站(115(i))引导所述混合收发器站(215(i))的用户覆盖区域(215(i)UA)内的用户装备(110)，以便使所述邻近的用户层面收发器站(115(i))能够与所述用户装备(110)交换用户流量。11.如权利要求9或10所述的蜂窝网络(110)，其中所述一个或多个混合收发器站(215(i))是配备有可选择性地操作以便与用户装备(110)交换至少信令流量的软件和/或硬件资源的用户层面收发器站(115(i))。
【文档编号】H04W16/26GK105940761SQ201380082019
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2013年12月20日
【发明人】S·巴尔贝利斯, G·卡洛奇拉, F·穆拉托, A·斯基亚沃尼
【申请人】意大利电信股份公司