CN101170819A - 具有用户群支持的灵活网络架构 - Google Patents

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Abstract

具有用户群支持的灵活网络架构。一种由移动通信网络的基站(NodeB)执行的方法，所述基站与核心网相连，并且可以以正常模式和直接模式运行，该方法包含：探测由第一用户设备(UE1)发起的与第二用户设备(UE2)通信的请求，所述第一用户设备(UE1)在所述基站(NodeB)的直接可达范围内，建立所述第一用户设备(UE1)和所述第二用户设备(UE2)之间的通信链路，检查所述第二用户设备(UE2)是否也在所述基站NodeB的直接可达范围内，如果是，则以直接模式运行所述通信链路；否则，以正常模式运行所述通信链路。

Description

具有用户群支持的灵活网络架构
技术领域
本发明涉及移动通信网络，特别涉及一种用于移动通信网络的具有用户群支持的灵活网络架构。
背景技术
正在进行的对未来移动通信系统的概念工作揭示了对移动网络架构的显著改变。为了使网络变得更加高效，提供更高的数据速率和吞吐量，并降低网络中的等待时间，要研究新的无线电接入技术和网络架构，如在UMTSLTE(通用移动通信系统长期演进)的背景中。
如图1所示，目前，UMTS网络由三个相互作用的域组成：核心网CN，UMTS地面无线电接入网UTRAN和用户设备(UE)。
核心网的主要功能在于为用户流量提供交换、路由和转接。核心网还包括数据库和网络管理功能。目前，UMTS的核心网是以具有GPRS的GSM网络为基础的。
UTRAN为用户设备提供空中接口接入方法。它被细分为多个单独的无线电网络系统RNS，每个RNS都由无线电网络控制器RNC控制。RNC与一组基站(Node-B)相连，每个基站可以服务于一个或多个小区。RNC的功能为：无线电资源控制、准入控制、信道分配、功率控制设置、切换控制、宏分集、译为密码、分段/重组、广播信令和开环功率控制。
基站Node-B的功能为：空中接口发送/接收、调制/解调、CDMA物理信道编码、宏分集、差错处理和闭环功率控制。
关于UMTS LTE(长期演进)中的演进后的架构，图2为UMTS LTE中重新划分任务的示意图。eNode B处理无线电资源管理：无线电承载控制、无线电准入控制、连接移动性控制、动态资源分配(调度)。移动性管理实体(MME)处理将寻呼消息分发到eNB，而用户面实体(UPE)处理对用户数据流进行加密和IP头压缩、针对寻呼理由终止U-面分组和为了支持UE移动性而交换U-面。
在3GPP的标准化文献中可以找到对UMTS标准及其演进的更加具体的描述，特别是在技术报告3GPP TS 23.002 V7.1.0(2006-03)、3GPP TSTS25.401 V3.0.0(1999-10)和3GPP TR 25.912 V7.0.0(2006-06)，它们通过引用以其全部合并于此。
UMTS网络的长期演进中的一个方向是越来越多地将附加协议功能性的指派到基站Node-B上，所述附加协议功能性如无线电资源调度、用户设备(UE)分配、测量结果评估、无线电承载控制、准入控制和连接移动性控制。
另一方面，网络的运行成本仍然很大程度上由网络内部的，例如基站和其它网络节点之间的，传输成本来确定。因此，由于基站存在瓶颈，对于给定空中接口设计而言的可能数据速率实际上不能达到。
在这方面，GSM的现有网络、UMTS和对UMTS的计划中的扩展目前只预见到一种运行模式，该模式通过核心网的连接来传送数据。
由于网络中的回程/传输成本高，因此对于运营商来说，当前移动网络中的高数据速率传送的成本可能很高。如果运营商希望利用空中接口上的可用容量(在LTE中计划为100Mbps，在4G系统中甚至更高)，他需要在他的网络中提供相符的容量。
作为另一个缺点，通过多个网元对信息进行路由可能会引入延迟，该延迟会增加用户感受到的等待时间。但是，低等待时间是未来数据服务(如游戏，VOIP)的最重要的标准之一。当前几乎没有手段能够使运营商以一种更加灵活的方式来使用他的现有网络。
发明目的
因此，本发明的目的在于提供一种运行移动通信系统的方法和一种对应的能够降低由高网络负荷引起的等待时间的网元。
发明内容
根据独立权利要求1所述的方法和根据独立权利要求10所述的基站解决了以上目标。有益的实施例在从属权利要求中予以限定。
建议引入“直接通信”模式，该模式允许由同一个基站控制的用户设备之间进行直接通信。不需要将他们的流量路由到核心网。
根据本发明第一实施例所述的一种由移动通信网络中的基站(NodeB)执行的方法，所述基站与核心网相连，并且可以以正常模式和直接模式运行，该方法可以包括：探测(510)由第一用户设备(UE1)发起的与第二用户设备(UE2)通信的请求，所述第一用户设备(UE1)在所述基站(NodeB)的直接可达范围内，建立(520)所述第一用户设备(UE1)和所述第二用户设备(UE2)之间的通信链路，检查(530)所述第二用户设备(UE2)是否也在所述基站NodeB直接的可达范围内，如果是，则以直接模式运行所述通信链路(550)，否则，以正常模式运行所述通信链路(540)。可以在不接入核心网的情况下执行所述以直接模式运行通信链路的步骤。
在另一个实施例中，该方法之前可以包括使得所述第一用户设备(UE1)和所述第二用户设备(UE2)之间的通信链路能够以直接模式运行的使能步骤。所述使能步骤可以由网络运营商执行。进一步可以应用户请求而执行所述使能步骤。还可以基于核心网中的负载条件执行所述使能步骤。
在有一个实施例中，所述网络的负载条件可以通过测量下列参数中的一个或多个来确定：空中接口负载；传输接口负载；不同用户的移动性；和无线电链路质量。
该方法之前还可以包括提供所述用户设备(UE1、UE2)可接收的信号并指示所述基站(NodeB)可以以直接模式运行。该方法之前还可以包括用信号告知用户设备(UE1、UE2)在所述基站(NodeB)的可达范围内存在其他用户设备。
根据本发明实施例的一种用于移动通信网络的基站(NodeB)，可以包括：用于探测由第一用户设备(UE1)发起的与第二用户设备(UE2)进行通信的请求的装置(610)，所述第一用户设备(UE1)在所述基站(NodeB)的直接可达范围内，用于建立所述第一用户设备(UE1)和所述第二用户设备(UE2)之间的通信链路的装置(620)，用于检查所述第二用户设备(UE2)是否也在所述基站(NodeB)的直接可达范围内的装置(630)；用于如果所述第二用户设备(UE2)在所述基站(NodeB)的直接可达范围内则以直接模式运行所述通信链路的装置(650)；和用于如果所述第二用户设备(UE2)不在所述基站(NodeB)的直接可达范围内则以正常模式运行所述通信链路的装置(640)。
根据本发明实施例的用户设备(UE)，可以包括：信号接收装置，用于接收指示基站可以以直接模式运行的信号；和显示装置，用于向用户显示该信息。
当引入如独立权利要求1所限定的直接通信模式时，可以获得很短的等待时间。用户可以直接充分利用全部的空中接口容量而不需要运营商为他们提供回程容量。同时，可以重复利用基站的现有功能，如用于调度和无线电接入控制，因此要支持这种模式，基站或用户设备几乎不需要新的功能。另外，总是可以再次使用正常模式下的运行并且再次利用整个网络，包括漫游、全移动性等等。
附图说明
当结合附图考虑以下具体说明时，本发明的这些以及其它优点、特征和方面将变得更加明显。在附图中，
图1是普通的UMTS网络架构的示意图；
图2是UMTS LTE中重新划分任务的示意示例；
图3是示出正常模式中的呼叫/连接处理的示意图；
图4是示出直接模式中的呼叫/连接处理的示意图；
图5是根据本发明实施例的方法的流程图；
图6是根据本发明的基站的方框图。
具体实施方式
本方法和网元运行在两种不同的模式下：正常模式和直接模式。
图3示出根据技术状态在正常模式下的呼叫/连接处理的示意图。由第一用户设备(UE1)发起的呼叫经过基站(Node B)和无线电网络控制(RNC)路由到核心网(CORE)，然后从核心网经过相同的无线电网络控制(RNC)和基站(NODE B)返回，到达第二用户设备(UE2)。
基站(NODE B)知道或者可以自动发现，该呼叫将要路由到的第二用户设备(UE2)在基站可以达到的距离内，两个用户设备可能在相同的小区内或者两个逻辑上分离的小区内。但是，不管这个事实，在正常模式下，基站将呼叫发送到核心网。
图4是从原理上示出根据本发明实施例的网络运行的示意图，现在为直接模式。与图3不同，由第一用户设备(UE1)发起的呼叫现在直接从基站路由到第二用户设备(UE2)。
该模式的前提是两个用户设备(UE1、UE2)都在相同基站(NODE B)可以达到的距离内。
为了允许使用这种模式，建议在用户设备之间的通信中和在用户设备与基站之间的通信中使用特定的信令单元，这些信令单元可以从基站中已知的现有标识符中得到，大多数标识符可直接从GSM规范中获得：
-国际移动用户标识(IMSI)
-临时移动用户标识(TMSI)
-分组临时移动用户标识(P-TMSI)
-临时逻辑链路标识(TLLI)
-移动台ISDN(MSISDN)
-国际移动台设备标识(IMEI)
-国际移动台设备标识及软件号(IMEISV)
作为替换地，可使用IP地址。而且，在基站中用于向用户传达调度决策的标识符可以重新利用。
另外，可以有用信号告知用户设备(UE)是否使用该模式、或该模式是否可用的手段。这允许用户设备(UE)向基站指示用户设备是否想要使用这种模式。另外，用户设备(UE)可以向基站指示用户设备想要以这种方式与之通信的用户列表。作为替换地，网络可以向用户设备(UE)提供用户列表来指示目前该模式对于哪些用户可用。
图5是示出一种用于在直接模式下运行移动通信网络的基站的方法的实施例的流程图。假设基站如上所述地与核心网相连。
在步骤510，基站探测到由第一用户设备(UE1)发起的与第二用户设备(UE2)通信的请求，其中第一用户设备在基站(NODE B)的可达范围内。
在步骤520，基站在第一和第二用户设备(UE1，UE2)之间建立通信链路。这里，核心网需要建立上下文，而且直接模式的启动应当在基站与核心网之间的协商中完成。换句话说，核心网参与常规连接程序和呼叫建立，但是不参与随后的数据传送。
在步骤530，基站检查第二用户设备(UE2)是否也在基站的可达范围内。根据本发明的另一个实施例，可以在与核心网的协商中完成所述检查。根据又一个实施例，在为一个用户建立承载时，核心网可以向基站指示针对该用户的数据传送是否在该基站的职责范围之内。根据再一个实施例，基站可以具有向核心网建议使用直接模式的能力。
如果是，则在步骤550中，基站以直接模式运行通信链路。否则，在步骤540，基站以正常模式运行通信链路。
在本发明的进一步实施例中，运营商可以基于网络的负载状况，来决定对于一些由同一个基站控制的用户是否应当使用直接模式。这个决定可以在网络的不同部分作出，并且可以是静态的或动态的。为了实施这个决定，可以使用对传输和空中接口的负载测量结果，或对不同用户的移动性和无线电链路质量评估。在通信量繁忙的条件下，例如在大型体育场中，这个方案有利于转移核心网的负载。
对于用户来说，是否使用这种模式可能是显而易见的。在一些情况下，用户可能想要知道该模式是否可用，所述用户例如一群游戏参与者，它们希望依赖于各个用户之间的具有公平条件的低等待时间状况。类似地，用户可以直接向网络请求使用这种模式。另外，可能一些用户知道他们不会要求使用这种模式(只是“外部”通信)，那么他们可以将此指示给网络。
可以向某个用户群，例如办公室，提供支持直接模式通信的基站，用户之间可以以直接模式通信，而与外部用户以正常模式通信。
这个特征可以与特定的群体资费结合起来，以便一个群体中的所有用户都以一个群体收费。这样就解决了在核心网中不能跟踪直接模式下的基站流量这一问题。
这个特征可以与位置/存在服务结合起来，以便用户可以知道还有谁在附近，并且正在使用/可能使用这个特征。这样，用户可以例如决定向另一个用户发送游戏或聊天邀请。
图6是根据本发明一个实施例的基站(NODE B)的方框图。
本发明的前提是，用于处理从第一用户设备UE1到第二用户设备UE2的数据传送所必需的所有功能，也就是基站在直接模式下的运行，都位于基站(NODE B)内。
因此，基站安装了装置610，用于探测由第一用户设备UE1发起的与第二用户设备UE2进行通信的请求，第一用户设备UE1在基站NodeB的直接可达范围内。
基站进一步包含装置620，用于建立第一用户设备UE1和第二用户设备UE2之间的通信链路。
基站进一步包含：装置630，用于检查第二用户设备(UE2)是否也在基站NodeB的直接可达范围内；装置650，用于在第二用户设备(UE2)也在基站NodeB的直接可达范围内时以直接模式运行通信链路；和装置640，用于在第二用户设备(UE2)不在基站NodeB的直接可达范围内时以正常模式运行通信链路。
根据本发明的另一个实施例，基站可以进一步包含用于与核心网协商建立直接模式的装置、用于维护处于直接模式的用户及其上下文的列表的装置、用于基于特定的标识符在这些用户之间传送用户数据的装置、用于基于与核心网的协商将用户在直接模式和正常模式之间进行交换的装置。此外，基站可以包含信令协议元件，例如用于指示在一个小区内直接模式是可用的。

Claims (11)

1.一种由移动通信网络的基站(NodeB)执行的方法，所述基站与核心网相连，并且可以以正常模式和直接模式运行，该方法包括：
探测(510)由第一用户设备(UE1)发起的与第二用户设备(UE2)通信的请求，所述第一用户设备(UE1)在所述基站(NodeB)的直接可达范围内，
建立(520)所述第一用户设备(UE1)和所述第二用户设备(UE2)之间的通信链路，
检查(530)所述第二用户设备(UE2)是否也在所述基站(NodeB)的直接可达范围内，
如果是，则以直接模式运行所述通信链路(550)；
否则，以正常模式运行所述通信链路(540)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在不接入核心网的情况下，执行所述以直接模式运行通信链路的步骤。
3.根据前述权利要求之一所述的方法，之前包括使得所述第一用户设备(UE1)和所述第二用户设备(UE2)之间的通信链路能够以直接模式运行的使能步骤。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述使能步骤由网络运营商执行。
5.根据权利要求4所述的方法，其中应用户的请求执行所述使能步骤。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中基于核心网中的负载条件执行所述使能步骤。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述网络的负载条件通过测量下列参数中的一个或多个来确定：
空中接口负载；
传输接口负载；
不同用户的移动性；和
无线电链路质量。
8.根据权利要求1所述的方法，之前包括提供用户设备(UE1、UE2)可接收的信号并指示所述基站(NodeB)可以以直接模式运行。
9.根据权利要求1所述的方法，之前包括用信号告知用户设备(UE1、UE2)在所述基站(NodeB)的可达范围内存在其他用户设备。
10.一种用于移动通信网络的基站(NodeB)，包括：
用于探测由第一用户设备(UE1)发起的与第二用户设备(UE2)进行通信的请求的装置(610)，所述第一用户设备(UE1)在所述基站(NodeB)的直接可达范围内，
用于在所述第一用户设备(UE1)和所述第二用户设备(UE2)之间建立通信链路的装置(620)，
用于检查所述第二用户设备(UE2)是否也在所述基站(NodeB)的直接可达范围内的装置(630)，
用于如果所述第二用户设备(UE2)在所述基站(NodeB)的直接可达范围内则以直接模式运行所述通信链路的装置(650)；
用于如果所述第二用户设备(UE2)不在所述基站(NodeB)的直接可达范围内则以正常模式运行所述通信链路的装置(640)。
11.用户设备(UE)，包括：
信号接收装置，用于接收指示基站可以以直接模式运行的信号，和
显示装置，用于向用户显示该信息。
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