优化具有本地ip接入的家庭演进基站中的服务网关的位置的制作方法
【专利说明】优化具有本地IP接入的家庭演进基站中的服务网关的位置
[0001]本申请是申请日为2010年5月4日、申请号为201080019755.6，发明名称为“优化具有本地ip接入的家庭演进基站中的服务网关的位置”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及毫微微蜂窝网络，并且尤其涉及一种优化用于具有本地互联网协议接入的家庭演进基站("eNB")设备的服务网关的位置的系统和方法。
【背景技术】
[0003]无线运营商使用蜂窝式通信塔(cellular tower)来建立用于遍布如大城市或农村地区的宽广物理区域的无线通信的大型蜂窝。所述大型蜂窝或宏蜂窝(macro cell)可覆盖直径lkm至5km的区域。蜂窝式通信塔将无线信号播送(broadcast)至遍及宏蜂窝各处的用户设备或移动手持设备，并且接收来自所述用户设备或移动手持设备的无线信号。
[0004]位于宏蜂窝环境内的各种建筑物阻碍、反射或干扰无线信号。例如，用户通常试图在建筑物内，如在家和商业机构，及其他建筑物内使用移动设备。这些建筑物可能是由高耗损材料(high loss material)建成，所述高耗损材料例如是阻挡无线信号穿透建筑物的水泥或金属。由于无线信号强度较弱，在这些建筑物内的信号接收通常接收不良且不可靠。接收不良与移动用户低质量的服务相关。毫微微蜂窝或微蜂窝位于这些高耗损建筑物中以通过既有的宽频带回程基础设施(broadband backhaul infrastructure)将信号传输路由至宏网络。数据可以通过宏服务网关("SGW")和使用S1-U接口的本地分组数据网络网关("PGW")在毫微微蜂窝和宏蜂窝之间无线传输。在这种情况下，数据在毫微微蜂窝的外部传送至宏SGW，并且在毫微微蜂窝内传送回到本地PGW。这就是所知的信息往返流动(traffic tromboning)，并且由于其增加了数据通信过程中的延迟因而并不理想。
[0005]所期望的是优化与毫微微蜂窝相关联的服务网关的位置的系统和方法。也期望具有避免在S1-U接口中的信息往返流动并且避免在家庭住所的覆盖被中断期间，服务网关在家庭住所和宏环境(macro environment)间频繁重定位的系统和方法。
【发明内容】
[0006]本发明有利地提供了一种基于用户设备的状态和用户设备的位置，优化服务网关在本地网络或宏网络中的位置的系统和方法。本发明提供一种使移动设备在使用毫微微蜂窝接入网络的分组数据网络连接上建立IP接入的系统。毫微微蜂窝接入网络被提供并通信连接到本地服务网关和宏服务网关(macro server gateway)。移动性管理器通信连接到毫微微蜂窝接入网络并与本地服务网关和宏服务网关进行通信。移动性管理器获取在所述毫微微蜂窝接入网络中传输(信息)的移动设备的状态模式和所述移动设备的位置。基于所述移动设备的状态模式和所述移动设备的位置，移动性管理器选择本地服务网关和宏服务网关中的一个。
[0007]根据另一个实施例，本发明提供了一种使连接到宏蜂窝网络的移动设备能够在使用毫微微蜂窝接入网络的分组数据网络连接上建立IP接入的系统。宏蜂窝接入网络通信耦合到本地服务网关和宏服务网关。移动性管理器通信耦合到宏蜂窝接入网络并与所述本地服务网关和宏服务网关进行通信。移动性管理器获取在所述宏蜂窝接入网络中传输(信息)的移动设备的状态模式和所述移动设备的位置。基于所述移动设备的状态模式和所述移动设备的位置，移动性管理器选择本地服务网关和宏服务网关中的一个。
[0008]根据再一个实施例，本发明提供一种方法，该方法使用毫微微蜂窝从而为移动设备在使用本地服务网关和宏服务网关其中一个的分组数据网络连接上建立IP接入。移动性管理器判定移动设备的状态并判定所述移动设备的位置。移动性管理器与本地服务网关和宏服务网关进行通信，并基于所述移动设备的状态和所述移动设备的位置，选择本地服务网关和宏服务网关中的一个。
【附图说明】
[0009]结合附图来考虑，参考下文的详细描述，将更容易地全面理解本发明及本发明具有的优点和特性，其中:
[0010]图1示出根据本发明的原理，具有本地PDN连接和本地PGW的家用(in-home)本地IP接入网络构架的框图；
[0011]图2是根据本发明的原理，具有外部TON连接和本地PGW的离家(away-from-home)远程接入架构的框图；
[0012]图3是根据本发明的原理，当用户设备被设为空闲状态，同时所述用户设备位于本地网络的工作范围(operating range)内时，用于将服务网关重定位到宏环境的服务流程的流程图；
[0013]图4是根据本发明的原理，具有外部PDN连接和外部PGW的家用本地IP接入网络构架的框图；
[0014]图5是根据本发明的原理，具有外部PDN连接和外部PGW的离家远程接入构架的框图；
[0015]图6是根据本发明的原理，当用户设备在本地环境中启动或停用本地TON连接时，用于在宏环境和本地环境(或反之亦然)间重定位服务网关的服务流程的流程图；
[0016]图7是根据本发明的原理，具有本地TON连接和本地PGW的家用本地IP接入网络构架的框图；
[0017]图8是根据本发明的原理，具有本地PDN连接和本地PGW的离家远程接入构架的框图。
【具体实施方式】
[0018]如图1所示，本发明提供被安置在建筑物101内的毫微微基站或家庭演进基站("e-NB")装置102，以提高蜂窝的服务质量并实现与连接到家庭网络的装置的通信。例如，毫微微基站102可被安置在住宅或商业建筑物101，及其他建筑物内。毫微微基站102可在约+15dBm的毫微微功率范围(femto power range)内运行并且可以提供约50米的工作范围。本发明还提供被安置在宏蜂窝内的宏e-NB 202，所述宏e_NB位于所述住宅或商业建筑物之外。
[0019]在描述一些实施例时可能使用了“连接”和“互联”及其衍伸的表达。例如，描述一些实施例时可能使用了术语“互联”以表明两个或两个以上部件彼此间有直接物理接触或电接触。又如，描述一些实施例时可能使用了术语“连接”以表明两个或两个以上部件有直接物理接触或电接触。然而，术语“连接”或“通信连接(communicatively coupled)”也可能指两个或两个以上部件彼此间并无直接接触，但仍彼此协作或相互作用。这里所公开的实施例并不必然限制于本文内容。
[0020]毫微微基站102和宏e-NB 202与用户设备("UE" ) 106进行通信，所述用户设备如移动电话、个人数字助理或其他通过无线蜂窝技术(运行)的UE。毫微微基站102可通过公共交换电话网络(publicly-switched telephone network)使用既有的宽频带回程基础设施来接入网络，所述网络如因特网和/或宏网络。毫微微基站102可通信连接到数字用户线路("DSL")设备或电缆调制调解器以及通信连接到局域网("LAN" )108。
[0021]本发明可使用现有的蜂窝技术来运行，例如CDMA2000 lxRTT、演进数据优化("EV-D0")和长期演进(技术)("LTE")网络，及其他蜂窝网络。
[0022]UE 106可包括范围广泛的电子设备，包括但不限于移动电话、个人数字助理("PDA")及类似设备，所述电子设备使用各种通信技术，如高级移动电话系统("AMPS")、时分多址("TDMA")、码分多址("CDMA")、全球移动通信系统("GSM ")、通用分组无线服务("GPRS " )、lx演进数据优化(简称为"EV-D0"或"lxEV-DO")以及通用移动通信系统("UMTS" )。UE106还包括适合于支持与毫微微基站102和宏eNB 202进行无线通信所需的控制平面功能(control plane funct1n)的硬件和软件。这样的硬件可包括接收机、发射机、中央处理单元、易失性和非易失性存储器形式的存储设备和输入/输出设备，及其他硬件。
[0023]本发明涉及在宏蜂窝或宏环境内部署数个毫微微蜂窝102。各种毫微微基站102是整个通信网络的组成部分，同时每个毫微微蜂窝都是单独的且与现有的宏蜂窝和任何邻近的毫微微蜂窝区分开来。在移动(mobility)过程中，系统将UE通信会话从毫微微蜂窝102递送到宏蜂窝，或正相反。或者，系统可将UE通信会话从毫微微蜂窝递送到另一毫微微蜂窝。
[0024]根据一个实施例，宏蜂窝和毫微微蜂窝使用由各种原因引发的切换程序，所述各种原因包括当来自于活跃网络(acitve network)(如蜂窝网络或毫微微网络)的信号强度测量值(signal strength measurement)落到低于预选的临界参数(值)时。UE106可以探测来自“活跃”接入网络的弱信号强度，并可启动切换以将所述网络转换成具有更强信号强度的“空闲”接入网络，如毫微微基站网络或蜂窝网络。这可以通过向活跃接入网络报告所述弱信号来执行。
[0025]或者，切换程序可被启动以卸载(off-load)从蜂窝网络到毫微微基站网络的终端设备通信量负荷。毫微微基站102对每个相应的建筑物而言都是独立(personal)且专用的基站，所述建筑物如住宅或商业建筑101。毫微微基站102与支持宏蜂窝的蜂窝网络一起，独立地支持网络传输。
[0026]毫微微基站102可被直接或间接连接到集线器(hub) /交换机、DSL/电缆调制调解器和/或路由器(未示出)。这些设备可包含单独的硬件设备或硬件设备的组合。可提供集线器/交换机和路由器以与UE 106共享系统资源。共享的资源可包括终端设备，如个人电脑、笔记本电脑、打印机和媒体播放器，及其它终端设备。
[0027]本发明提供毫微微基站102，所述毫微微基站102具有本地分组数据网络("TON")网关("PGW" ) 112和本地服务网关("SGW" ) 114，所述本地分组数据网络网关112具有家庭接入点名称("APN")，所述本地服务网关管理(direct)通过本地局域网108接收到的家用数据请求。单个APN可被分配给数个用户并且可被解析为目标本地PGW 112。