CN101562834A - 支持宏基站到家用基站切换的方法和系统 - Google Patents

支持宏基站到家用基站切换的方法和系统 Download PDF

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Abstract

根据本发明，提出了一种支持宏基站到家用基站切换的方法，包括：用户设备的无线网络控制节点通知用户设备汇报所测量小区的唯一标识；用户设备对家用基站的信号进行测量后将测量报告汇报给所述用户设备的所述无线网络控制节点，所述测量报告包含家用基站的唯一标识；以及所述无线网络控制节点根据所述测量报告中所包含的唯一标识建立到所述家用基站的无线链路。

Description

支持宏基站到家用基站切换的方法和系统
技术领域
本发明涉及无线通信领域，更具体地，涉及一种支持宏基站到家用基站切换的方法和系统，使家用基站与现有无线移动网络更好的融合。
背景技术
在无线移动网络系统中，室内覆盖一直是运营商较难解决的覆盖区域，而室内良好覆盖的需求越来越迫切。如何有效地解决室内覆盖与容量的矛盾，同时满足语音和数据业务的需求，是无线网络覆盖必须解决的现实问题。同时，从技术上，无线移动网络也有和其他技术融合的趋势、需求。
现今兴起的家用基站，就是在这样的背景下诞生的。它是一种新形态的基站，体积小、重量轻，可以按照用户的需求放置在室内任何地方。家用基站的物理接口是RJ45，是通过网线，将移动网络协议承载在TCP/IP协议之上，与RNC进行通信。因此家用基站将移动网络与因特网相融合，把移动网络的基站延伸到家庭中，提高移动网络的覆盖及业务。室内用户可以独享该室内基站的全部无线资。家用基站是未来网络融合演进的重要一环。
由于家用基站是室内小基站，与传统的宏基站相比，具有数量多、覆盖面积小等特点。因此在从宏基站到家用基站的切换方面，需要进一步的完善技术和方法。本发明提出了一个支持从宏基站小区到家用基站小区切换的方法。
由于家用基站是新兴事物，从宏基站到家用基站的切换，正作为一个热点问题进行讨论。
传统的宏基站具有覆盖范围广、站址位置固定的特点，而且其配置是静态的，接入服务后就不做改变。覆盖范围广、站址位置固定的特点，决定了宏基站周围的邻小区数量有限，不会出现不同的邻小区使用相同扰码的情况。即邻区列表中的Pi是互不相同的。
  No.   主扰码   Cell_ID … …
  1   P1   15014 … …
  2   P2   10064 … …
  …   …   … … …
  N   Pn   07128 … …
另外，由于配置是静态的，所以工程人员在建网初期根据规划图，就可以手动配置各个小区的邻区列表，而且一经配好就不需要、也基本不会再改变。在网络投入运营之后，根据终端上报的测量控制消息。RNC根据测量控制消息中的主扰码Pi，查找邻区列表，就能够唯一的确定与之对应的小区Cell_ID。
但是引入家用基站之后，情况发生了改变。家用基站是为家庭用户提供服务的。以家庭为单位用户可以随时接入或者退出服务。这样宏基站周围的家用基站就是不断变化的。在网络建设初期手动把宏基站的邻区信息配置好的方法就不再可行；一个宏基站周围可能有数量众多的家用基站，也就有可能出现主扰码在家用基站之间重用的问题。家用基站没有配置在宏基站的邻区列表当中，终端就不会去测量相应家用基站的信号，所以用户就没有办法进行宏基站到家用基站的切换，甚至连小区重选都不能够正常进行。
但是，在现实当中，运营商希望能够实现从宏基站到室内小基站切换的功能，以保证企业用户的通话服务质量、业务需求。到目前为止，对于从宏基站到家用基站的切换，在标准化组织当中还没有确定下来最终的方案，也还没有找到一个完美的方案能够解决这个问题。如何实现从宏基站到室内小基站的切换，已经成为运营商、设备供应商越来越关注的热点问题。
如上面所述，传统网络的宏基站的邻区列表都是按照网络规划手动配置的，不会自动更新，所以对于随时有可能建立或者删除的家用基站小区，宏基站就没有办法在邻区列表当中实时加入或删除家用基站信息。在这种情况下，宏基站下的用户就不会检测家用基站的信号，也就不能够从宏基站切换到家用基站，同样小区重选也会发生问题。
到目前为止，标准化组织还没有确定从宏基站到家用基站切换的最终方案，各个厂商的实现方法也没有一个完美的设计。所以在家用基站的商用过程中，还不能够实现宏基站到家用基站的切换。这对于用户已经习惯了的通话模式是一个挑战；运营商也会犹豫是否应该接受该技术，影响这项技术的应用与推广。
即使宏基站能够实时更新邻区列表，根据家用基站的接入情况增加或删除邻区，也会有问题。某些厂商就提出了基于这个思路的一种方法：在家用基站启动时，系统自动更新宏基站的邻区列表，将刚刚接入服务的家用基站信息加入到宏基站的邻区列表当中。这种方案在家用基站数量少、不普及时可以有一定的效果。但是由于家用基站是以家庭为单位，覆盖面积小，使用数量多，真正要实现家用基站的商用化就会带来众多的问题。例如：
A)宏基站的覆盖范围里家用基站的用户密集，所以家用基站都加入到宏基站的邻区列表当中，宏基站的邻区列表就会变得非常大，超出现有规范的上限(如：同频最多有32个邻区，异频最多有32个邻区)。
B)要想突破32个邻区的限制，就需要更改SIM(订户身份模块)卡。这是对用户影响最大、最不能接受的，而且SIM的存储能力也是有限的。即使能够解决32个邻区的限制，如果在同一个宏基站的覆盖范围内有很多家用基站，就会发生同一个主扰码在多个家用基站之间重用的现象。对于传统的宏小区，邻区列表中的每一个主扰码在宏小区的周围都是唯一的。宏小区根据终端上报的主扰码，就能够唯一的确定是与之对应的基站。如果发生主扰码重用，一旦用户发起切换过程，宏基站就不能通过主扰码分辨出用户到底是要切换到哪个家用基站下，从而导致切换失败。
C)家用基站频繁的接入退出，宏基站随之频繁的更新邻区列表，会产生大量信令，浪费系统资源。如果突发的、大量的信令同时到达系统，严重的系统负荷对现有系统的负载能力将是极大的挑战，甚至影响系统基本业务的正常运转。
而以上几个问题在商用网的环境中是很容易触发的，所以实时更新宏基站邻区列表的方法不能够真正解决商用网环境中宏基站到家用基站的切换问题。
发明内容
本发明提出一种支持宏基站到家用基站切换的方法和系统，解决目前无线移动通信系统中从宏基站到家用基站不能切换的问题，使家用基站与现有无线移动网络更好的融合。
为了实现上述目的，根据本发明，提出了一种支持宏基站到家用基站切换的方法，包括：用户设备的源无线网络控制节点通知用户设备所要测量的小区的配置参数并指示用户设备汇报所测量小区的唯一标识；用户设备对家用基站的信号进行测量，并从家用基站的系统信息中读取家用基站的唯一标识后，将测量结果报告给所述用户设备的所述源无线网络控制节点，所述测量结果包括家用基站的唯一标识；以及所述源无线网络控制节点给由所述唯一标识确定的家用基站的目标无线网络控制节点发送消息，以使目标无线网络控制节点为用户设备建立在家用基站的无线承载。
优选地，所述源和目标无线网络控制节点是全球移动通信系统UMTS中的无线网络控制器，或者是长期演进系统中的演进基站eNB。
优选地，所述的源无线网络控制节点和目标无线网络控制节点是同一物理实体。
优选地，所述配置参数包括用于标识宏基站的主扰码集合和用于标识家用基站的主扰码集合。
优选地，所述测量结果还包括用于标识家用基站的主扰码。
优选地，所述用于标识家用基站的主扰码是预留给家用基站专用的主扰码集合中的主扰码。
优选地，所述家用基站的唯一标识是全球移动通信系统UMTS中的小区标识，或者是长期演进系统中的跟踪区域标识TAI或者小区标识。
另外，根据本发明，还提出了一种支持宏基站到家用基站切换的方法，包括：用户设备的源无线网络控制节点通知用户设备所要测量的小区的配置参数并指示用户设备汇报所测量小区的唯一标识；所述源无线网络控制节点接收从用户设备报告的测量结果，所述测量结果包括家用基站的唯一标识，所述家用基站的唯一标识是在用户设备对家用基站的信号进行测量时从家用基站的系统信息中读取的；以及所述源无线网络控制节点给由所述唯一标识确定的家用基站的目标无线网络控制节点发送消息，以使目标无线网络控制节点为用户设备建立在家用基站的无线承载。
此外，根据本发明，还提出了一种支持宏基站到家用基站切换的系统，包括：用户设备的源无线网络控制节点，用于通知用户设备所要测量的小区的配置参数并指示用户设备汇报所测量小区的唯一标识；用户设备，用于对家用基站的信号进行测量，并从家用基站的系统信息中读取家用基站的唯一标识后，将测量结果报告给所述用户设备的所述源无线网络控制节点，所述测量结果包括家用基站的唯一标识；以及由所述唯一标识确定的家用基站的目标无线网络控制节点，接收从所述源无线网络控制节点发送的消息，以使目标无线网络控制节点为用户设备建立在家用基站的无线承载。
附图说明
通过参考以下结合附图对所采用的优选实施例的详细描述，本发明的上述目的、优点和特征将变得显而易见，其中：
图1示出了根据本发明实施例的在WCDMA系统RNC间从宏基站小区切换到家用基站小区的信令流程图；
图2示出了根据本发明实施例的在LTE系统中宏基站小区切换到家用基站小区的信令流程图；以及
图3示出了根据本发明实施例的RNC或eNB的操作流程图。
具体实施方式
下面将首先描述本发明的主要思想：
1、在网络规划阶段就分配好一些只供家用基站使用的主扰码集合(H1，H2，...，Hm)。所有的家用基站都在指定的主扰码集合中选定、复用扰码。
2、由于在步骤1中限制了家用基站使用的主扰码的数量，也就限制了宏小区需要增加的邻区数量。这样在配置宏小区时将这些家用基站专用主扰码(H1，H2，...，Hm)作为邻区加入到所有宏小区的邻区列表当中，小区的唯一标识(如：Cell_ID)用特殊ID进行标记(如：FFFF)。
  No.   主扰码   Cell_ID … …
  1   P1   15014 … …
  2   P2   10064 … …
  …   …   … … …
  N   Pn   07128 … …
  N+1   H1   FFFF … …
  …   …   … … …
  N+M   Hm   FFFF … …
注：(N+M)＜＝32
3、由于家用基站专用主扰码(H1，H2，...，Hm)已经包含在宏基站的邻区列表当中，所以宏基站在向覆盖区域内的终端发送测量控制消息时，除了包含周围宏基站邻区的主扰码外，还会包含家用基站专用主扰码，通知终端对主扰码(P1，P2，...，Pn)和(H1，H2，...，Hm)同时进行测量。
4、终端按照测量控制消息的指示，对周围信号进行测量。在测量报告中上报测量到的小区信号强度时，同时上报测量小区的唯一标识。根据本发明的实现方法，宏小区的邻区列表当中属于(H1，H2，...，Hm)的一个主扰码，可能同时对应着多个家用基站。为了区分上报的主扰码到底对应的是哪个家用基站，需要终端上报目标小区的唯一标识。这样在切换的时候，RNC(无线网络控制器)就能够查询内部存储的数据，通过主扰码、小区的唯一标识，确定具体的家用基站。
RNC要求目的家用基站预留切换所需要的资源，然后通知终端可以进行切换。
本发明涉及的实体包括终端，UMTS(全球移动通信系统)中的UTRAN(UMTS陆地无线接入网)系统、或者是LTE(长期演进)系统中的E-UTRAN(演进的UTRAN)。
对于无线系统(UTRAN或E-UTRAN)，在网络规划阶段，将N个主扰码划分出来，专门用作家用基站的主扰码(H1，H2，...，Hm)。为宏基站配置参数时，将(H1，H2，...，Hm)加入到宏小区的邻区列表当中。因为每个扰码(H1，H2，...，Hm)对应的小区在参数配置阶段还不能确定，所以用特殊的ID进行标记(如：FFFF)。
在终端方面，因为宏小区将(H1，H2，...，Hm)配置在邻区列表当中，所以系统发送给终端的测量控制消息就会要求终端对(H1，H2，...，Hm)进行测量。本发明要求终端在上报测量报告时，除了必选项PSC(主扰码)之外，同时携带小区的唯一标识(如：UMTS无线移动网络当中的Cell_ID，或者LTE系统中的跟踪区域标识TAI等)。这样，当终端向家用基站切换时，RNC就可以根据带有事件1A的测量报告得到目标小区的主扰码和小区的唯一标识(如：Cell_ID或TAI)，从而结合数据库中的信息唯一地确定目标小区，进行后续的无线链路建立、切换过程。
根据本发明，不需要改变公共接口上传递的消息名称、格式等就可以支持从宏基站到家用基站的切换。
在WCDMA(宽带码分多址接入)系统当中，切换按照是否跨RNC的角度，可以分为两类。下面就以跨RNC的切换为例，描述一下WCDMA系统相关流程，具体如图1所示。
1)终端获得邻区列表
101终端建立了语音或数据业务，处于DCH状态。
102RNC通过专用信道，向终端发送测量控制消息，通知终端需要测量小区的主扰码。其中既包括周边作为邻区的宏小区的主扰码(P1，P2，...，Pn)，也包括预留给家用基站专用的主扰码(H1，H2，...，Hm)。
103宏基站将收到的测量控制信息转发给家用基站。
2)终端测量家用基站的信号
104接收到RNC发送的测量控制消息后，知道需要测量主扰码为(P1，P2，...，Pn)和(H1，H2，...，Hm)的基站的信号强度。在某一时刻，终端测量到家用基站Hi的信号足够强，触发了事件1A。
105终端则通过扰码Hi解调物理信道，获得家用基站小区的唯一标识(如：Cell_ID)。
3)终端上报测量信息
106终端的物理层将测得的小区唯一标识(Cell_ID等)，和扰码Hi报告给上层。
终端的上层应用封装好测量报告消息发送给RNC。
107宏基站将终端上传的测量报告转发给RNC。
4)RNC建立到家用基站的无线链路，即，建立用户设备无线承载。
108RNC收到作为终端的测量结果的测量报告后，读取其中的参数主扰码Hi和小区唯一标识：Cell_ID、或其它标识；
109RNC根据唯一标识(Cell_ID、或其它标识)查询本地数据库，找到对应目标小区的具体配置，确定需要建立无线链路的小区。如果测量报告中不包含唯一标识(如：Cell_I等)，RNC只能读取到主扰码PSC。如果主扰码PSC在(P1，P2，...，Pn)内，说明是传统基站，RNC可以查询数据库中原小区的数据，根据主扰码PSC在数据库中查询到目标小区的唯一标识(Cell_ID、或其它标识)，确定目标小区。
110如果目标小区属于另外一个RNC，并且当前服务RNC(S-RNC)与目标DNC(T-DNC)之间存在Iur接口，可以进行软切换，则S-RNC通过Iur接口，要求家用基站小区建立无线链路。
如图2所示，在LTE系统当中，根据本发明，切换相关流程如下：
201终端建立了语音或数据业务，处于DCH状态。
202宏基站通过专用信道，向终端发送测量控制消息，通知终端需要测量小区的主扰码。其中既包括周边作为邻区的宏小区的主扰码(P1，P2，...，Pn)，也包括预留给家用基站专用的主扰码(H1，H2，...，Hm)。
203接收到宏基站发送的测量控制消息后，知道需要测量主扰码为(P1，P2，...，Pn)和(H1，H2，...，Hm)的信号强度。在某一时刻，终端测量到家用基站Hi的信号足够强，触发了事件1A。
204终端则通过扰码Hi解调物理信道，获得家用基站小区的唯一标识(如：Cell_ID或TAI等)。
205终端的物理层将测得的小区唯一标识(Cell_ID或TAI等)，和扰码Hi报告给上层。终端的上层应用封装好测量报告消息发送给宏基站。
206RNC收到作为终端的测量结果的测量报告后，读取其中的参数主扰码Hi和小区唯一标识：Cell_ID、TAI或其它标识；
207RNC根据唯一标识(Cell_ID、TAI、或其它标识)查询本地数据库，找到对应目标小区的具体配置，确定需要建立无线链路的小区。
208宏基站向目标家用基站小区发送切换请求，要求发起切换。
209家用基站小区跟据切换请求预留必要的，配置无线链路。
210家用基站小区向宏基站发送切换请求响应消息。
211宏基站向终端发送切换命令，要求终端进行切换。
212终端根据切换命令完成相应动作，向目标家用基站小区发送切换确认消息。
对于RNC/eNB接收到测量控制消息后的内部具体动作，根据各个厂商内部实现的不同，可以略有差别。总体上，处理的步骤可以包括以下内容，具体如图3所示。各个判断的先后顺序、消息字段的读取次数等可视实现的方便程度进行调整：
301RNC/eNB接收到终端上报的测量报告。
302读取终端测量报告中的主扰码。
303如果主扰码不是划分给宏基站使用的主扰码(P1，P2，...，Pn)，则说明测量的目标小区是家用基站。
304读取终端测量报告中的小区唯一标识。
305如果测量报告中包含小区的唯一标识，说明可以唯一确定目标小区进行后续的切换过程。
306利用读取到的小区唯一标识，确定目标小区所属的网络控制节点的地址。RNC或者eNB中要保存小区唯一标识与该控制该小区的RNC或者eNB的地址对应关系。这些信息可以存储在RNC或者eNB内，也可以是RNC或eNB通过查找数据库或者查找域名解析器来获得。
307如果需要，进一步读取目标小区的具体配置。
308向目标小区的网络控制节点发送相关的消息(如无线链路建立[WCDMA]，切换请求[LTE]等)，要求目标小区建立切换所需的无线链路。
313如果在步骤303判断出测量报告中的主扰码属于宏基站使用的主扰码(P1，P2，...，Pn)，根据宏基站规划的特性，邻区列表中的主扰码与小区是唯一对应的，所以可以通过主扰码唯一的确定目标小区。
314根据宏基站的主扰码，查询数据库，唯一的确定目标小区。
326如果测量报告中的主扰码是家用基站使用的主扰码，同时终端有没有上报被测量小区的唯一标识，那么没有办法确定目标小区，则切换失败。
如果系统并不给家用基站预留主扰码，那么在任何时候，网络都需要通过小区唯一标识来确定控制目标小区的eNB的地址信息或者RNC的地址信息。
主扰码是WCDMA中用来在某一范围内区分小区的唯一标识，但该标识可以扩展到其他的物理层的标识，只要该标识可以在某一范围内唯一的区分一个小区。
本发明提供一种从宏基站到家用基站切换的方法，并且具有如下的优点：
a)本发明不需要改变现有空中接口消息的名称、结构，对现有规范、设备的互联互通、功能等不会产生影响。
b)本发明不需要网络系统做大的改动，只需要多提取一个消息字段，实现简单，工作量小。
c)本发明需要终端上报一个可选字段。这对于没有能力的终端不会产生影响，对现有终端的使用具有兼容性；对于现在使用中的有能力的终端只需要更新软件，即可实现切换；对于频繁更换终端的现代社会，运营商可以通过定制终端或等待用户逐步更新等方法推广支持切换的终端，普及非常容易，能够为用户提供更好的服务。
d)本发明实现了宏基站到家用基站的切换，提高了用户的满意度，对于那些要求高品质服务的用户很有吸引力。
运营商在推广新技术的时候都会很关注产品的缺陷、潜在危险。本发明从技术上解决了切换问题，提升运营商获得客户、提升客户价值的能力，打消了运营商的顾虑，能够更好的推广家用基站的应用。
尽管以上已经结合本发明的优选实施例示出了本发明，但是本领域的技术人员将会理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改、替换和改变。因此，本发明不应由上述实施例来限定，而应由所附权利要求及其等价物来限定。

Claims (21)

1.一种支持宏基站到家用基站切换的方法，包括：
用户设备的源无线网络控制节点通知用户设备所要测量的小区的配置参数并指示用户设备汇报所测量小区的唯一标识；
用户设备对家用基站的信号进行测量，并从家用基站的系统信息中读取家用基站的唯一标识后，将测量结果报告给所述用户设备的所述源无线网络控制节点，所述测量结果包括家用基站的唯一标识；以及
所述源无线网络控制节点给由所述唯一标识确定的家用基站的目标无线网络控制节点发送消息，以使目标无线网络控制节点为用户设备建立在家用基站的无线承载。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述源和目标无线网络控制节点是全球移动通信系统UMTS中的无线网络控制器，或者是长期演进系统中的演进基站eNB。
3、根据权利要求2所述的方法，其中所述的源无线网络控制节点和目标无线网络控制节点是同一物理实体。
4、根据权利要求2所述的方法，其中所述配置参数包括用于标识宏基站的主扰码集合和用于标识家用基站的主扰码集合。
5.根据权利要求2-4之一所述的方法，其中所述测量结果还包括用于标识家用基站的主扰码。
6、根据权利要求5所述的方法，其中所述用于标识家用基站的主扰码是预留给家用基站专用的主扰码集合中的主扰码。
7.根据权利要求2-4之一所述的方法，其中所述家用基站的唯一标识是全球移动通信系统UMTS中的小区标识，或者是长期演进系统中的跟踪区域标识TAI或者小区标识。
8.一种支持宏基站到家用基站切换的方法，包括：
用户设备的源无线网络控制节点通知用户设备所要测量的小区的配置参数并指示用户设备汇报所测量小区的唯一标识；
所述源无线网络控制节点接收从用户设备报告的测量结果，所述测量结果包括家用基站的唯一标识；以及
所述源无线网络控制节点给由所述唯一标识确定的家用基站的目标无线网络控制节点发送消息，以使目标无线网络控制节点为用户设备建立在家用基站的无线承载。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述源和目标无线网络控制节点是全球移动通信系统UMTS中的无线网络控制器，或者是长期演进系统中的演进基站eNB。
10、根据权利要求9所述的方法，其中所述的源无线网络控制节点和目标无线网络控制节点是同一物理实体。
11、根据权利要求9所述的方法，其中所述配置参数包括用于标识宏基站的主扰码集合和用于标识家用基站的主扰码集合。
12.根据权利要求9-11之一所述的方法，其中所述测量结果还包括用于标识家用基站的主扰码。
13、根据权利要求12所述的方法，其中所述用于标识家用基站的主扰码是预留给家用基站专用的主扰码集合中的主扰码。
14.根据权利要求9-11之一所述的方法，其中所述家用基站的唯一标识是全球移动通信系统UMTS中的小区标识，或者是长期演进系统中的跟踪区域标识TAI或者小区标识。
15.一种支持宏基站到家用基站切换的系统，包括：
用户设备的源无线网络控制节点，用于通知用户设备所要测量的小区的配置参数并指示用户设备汇报所测量小区的唯一标识；
用户设备，用于对家用基站的信号进行测量，并从家用基站的系统信息中读取家用基站的唯一标识后，将测量结果报告给所述用户设备的所述源无线网络控制节点，所述测量结果包括家用基站的唯一标识；以及
由所述唯一标识确定的家用基站的目标无线网络控制节点，接收从所述源无线网络控制节点发送的消息，以使目标无线网络控制节点为用户设备建立在家用基站的无线承载。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述源和目标无线网络控制节点是全球移动通信系统UMTS中的无线网络控制器，或者是长期演进系统中的演进基站eNB。
17、根据权利要求16所述的系统，其中所述的源无线网络控制节点和目标无线网络控制节点是同一物理实体。
18、根据权利要求16所述的系统，其中所述配置参数包括用于标识宏基站的主扰码集合和用于标识家用基站的主扰码集合。
19.根据权利要求16-18之一所述的系统，其中所述测量结果还包括用于标识家用基站的主扰码。
20、根据权利要求19所述的系统，其中所述用于标识家用基站的主扰码是预留给家用基站专用的主扰码集合中的主扰码。
21.根据权利要求16-18之一所述的系统，其中所述家用基站的唯一标识是全球移动通信系统UMTS中的小区标识，或者是长期演进系统中的跟踪区域标识TAI或者小区标识。
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