CN101715231A - 电信网络和网络管理技术 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电信网络和网络管理技术。一种在包括微基站的移动电信网络中控制所述微基站的方法，所述方法包括：确定所述微基站的一个或多个注册用户；确定所述一个或多个注册用户的位置；以及根据所述一个或多个注册用户中至少一个的位置，使所述微基站在第一操作模式与第二操作模式之间转换。

Description

电信网络和网络管理技术

技术领域

本发明涉及一种控制微基站(micro base station)的方法，更具体地，涉及一种在包括宏基站和微基站的移动电信网络中控制微基站以便降低微基站的功耗和/或干扰的方法。本发明还涉及一种用于此类移动电信网络中的微基站以及用于控制微基站的网络单元。

背景技术

最近已经提出了允许访问蜂窝网络(如GSM和UMTS网络)所提供的特征和服务的提议，这些提议不按传统方式接入那些网络。就此而言，传统方式借助于移动终端与具有到移动交换中心(MSC)的专用连接的传统基站(宏基站)之间的信令。MSC是这样的网络组件，其控制无线电资源管理以便确保用户连接至就信号强度或质量而言的最佳基站。

已经提出，通过例如在订户的住宅或办公室处提供附加的特殊基站(在此称为微基站或接入点(AP))来增加网络能力。微基站已被赋予多种不同的名称，如接入点(AP)、住宅接入点(HAP)、微微基站、微微小区以及毫微微小区，但所有这些名称都指代相同的设备。AP提供短程、局部的蜂窝电信覆盖，并且通常由订户购买或租赁以安装在他们的住宅或办公场所中。

这些微基站可以是专用的网络接入点，或者可以是增强型无线互联网集线器(即提供无线互联网接入以及无线电信网络接入)。微基站的范围远远小于宏基站，通常提供小于100米的覆盖范围。

这样的AP可以由终端客户安装和供应，并且可以具有能够连接至该接入点的用户的“封闭”列表。在这样的AP被安装在居民住所处的情况下，这些用户可以包括住宅的居民、密友和家庭以及业主认识的常客。

通过具有“封闭”AP，只有那些客户认识的用户才会被允许连接至该AP，因此可靠地为那些用户保留了资源。这与“开放”AP不同，在“开放”AP中，在该AP的无线电覆盖内的任何用户都能够进行连接。

在现有电信网络中引入AP的优点在于，在实现了足够数量的AP的情况下，由于对宏基站需求的下降，可以减小宏覆盖的功率电平。例如，由于需要较少的频谱和较少的硬件，功率的降低势必带来能源和成本的节约。

使用经由IP网络连接至核心网的接入点的另一优点在于，能够使用现有的宽带数字订户线(DSL)连接来将移动终端与网络核心相联系，而无需利用移动电信网络的无线电接入网或传输网的能力。换言之，AP被集成到DSL调制解调器/路由器中，并且使用DSL将业务回程(backhaul)至通信网络。这提供了较高的带宽，并有利地使AP能够递送需要高数据速率的服务。

又一优点在于，AP使移动网络接入能够在不存在宏无线接入网络覆盖的区域被提供。例如，AP可以在完全不存在宏3G覆盖(也许只存在宏GSM覆盖)的区域中提供3G覆盖。因此，将AP用作接入网络的附加或可替换装置有利地增加了网络能力。

然而，在整合良好的(well-integrated)电信网络中实现这些接入点存在额外的难题。例如，由于AP是由客户安装的，它们可能位于其中接入点所提供的无线电覆盖干扰现有蜂窝网络的无线电覆盖的区域中。这种情况的出现原因是由于AP和蜂窝网络共享相同的频率资源。在这种情况下，该干扰会导致出现在现有蜂窝网络中的局部覆盖盲区。这是由于未向AP注册的用户可能会经历来自该AP的强信号，但由于该AP是“封闭的”，所以用户无法连接至该AP。这会导致蜂窝网络中的掉话，或被迫移交至另一无线电系统。总之，由于可以令人满意地承载更少数量的用户，所产生的结果是：对于蜂窝网络中的许多用户而言服务质量下降，并且网络效率降低。

另一问题是，AP按照基站的正常操作连续地汲取功率，以传送无线电广播信道。就此而言，需要广播信道，以使用户能够在最初“侦听(hear)”其是否位于AP的范围内并支持所需的呼叫建立信令。然而，对于封闭AP，由于只有有限的用户集合能够对其进行接入，所以对其的使用很可能是间歇的，或者仅在一天中很短的时段内使用。因此，连续操作以及相应地连续消耗功率向AP所有者引入成本，并且由于功率浪费的缘故对环境具有不良影响。

针对该问题的一种解决方案是：令终端用户通过在不使用AP时物理地切断电源开关使其掉电(power down)来确定AP的“工作时间”。接着，当需要再次使用该AP时，用户必须将开关接通。然而，实际上，由于关闭AP可能不方便，用户可能将忘记关闭AP，因此AP的所有者将为所消耗的电能支付一大笔开销。此外，AP对广播信道的不必要传输将导致周围网络中的干扰增加。

此外，如果用户忘记将AP再次打开，他可能发现自己出乎意料地连接至另一基站，并且可能体验较差的服务质量和/或另一收费标准(tariff)(例如当AP被用作基站时网络供应商提供降低的收费标准)。

通过切断电源开关来使AP掉电不仅是一种笨拙的方法，还可能导致驻留在AP中的数据(例如诸如相邻小区以及移交设置之类的网络配置信息)丢失。于是将需要在加电(power up)时恢复该数据，这通常将向加电过程引入延迟。

发明内容

根据本发明的第一方面，在包括微基站的移动电信网络中提供了一种控制微基站的方法，所述方法包括：确定微基站的至少一个注册用户；确定所述至少一个注册用户的位置；以及根据所述至少一个注册用户的位置，向微基站发送指示以在加电模式与掉电模式之间转换。

优选地，当所述至少一个注册用户之一位于微基站附近时，向微基站发送指令，以进行加电。

类似地，当所述至少一个注册用户全都不在微基站附近时，可以向微基站发送指令，以进行掉电。

此外，优选地，所述至少一个注册用户的位置是通过监视位置区更新来获得的。

本发明的这些方面允许根据所获得的与注册用户相对于微基站的位置有关的知识对微基站进行加电/掉电。

这样一来，通过利用与微基站的注册用户的位置相关的信息(诸如位置区更新信息和/或那些用户的业务简档(profile)之类的信息)，可以控制在微基站被激活/停用(deactivate)时的定时，从而在最大化其对于那些注册用户的效用与最小化由微基站引起的对其他用户/基站的干扰之间取得平衡。此外，其还允许AP使功率使用最小化。

附图说明

下面将结合图1来描述本发明，图1示出了可以在其中实施本发明实施例的示例性移动电信网络，除传统基站外，所述移动电信网络还包括接入点。

具体实施方式

下面，将参考图1简要描述移动电信网络的关键单元及其操作。

此外，还提出了在正在开发的长期演进(LTE)电信网络中使用AP，但尚未实施。LTE可能是3G后的下一网络实现。总之，本发明适用于任意类型的蜂窝电信系统，包括GSM、3G和LTE。

每个基站(例如基站3和AP 20)对应于蜂窝或移动电信网络的相应小区，并通过电路交换或分组交换域之一或两者中的无线无线电通信，从该小区中的移动终端接收呼叫和向其传送呼叫。这样的订户的移动终端(UE)示于1处。移动终端可以是任何便携式电信设备，包括手持移动电话、个人数字助理(PDA)或配备了数据卡的膝上型计算机。

在GSM移动电信网络中，每个基站3包括基站收发台(BTS)22和基站控制器(BSC)26。BSC可以控制多于一个BTS。BTS和BSC构成无线电接入网。

在UMTS移动电信网络中，每个基站3包括节点B 22和无线电网络控制器(RNC)26。RNC可以控制多于一个节点B。节点B和RNC构成无线电接入网。

在所提出的LTE移动电信网络中，每个基站3包括eNode B，eNode有效地结合了UMTS网络的节点B和RNC的功能。

传统上，在GSM/UMTS网络中，基站被安排成组，并且每组基站由移动交换中心(MSC)2和SGSN(服务GPRS支持节点)16来控制。MSC 2支持电路交换域中的通信(通常为语音呼叫)，并且对应SGSN 16支持分组交换域中的通信(如GPRS数据传输)。SGSN 16的工作方式类似于MSC 2。基站3具有到其MSC 2的专用(非共享)连接，通常为电缆连接。这避免了传输速度因其他业务引起的拥塞而降低。

在LTE网络中，提出将基站安排成组，并且每组基站由移动性管理实体(MME)和用户平面实体(UPE)来控制。

从AP 20到移动终端1的无线电链路21使用与传统基站3相同的蜂窝电信传输协议，但具有更小的范围(如25m)。AP 20对于移动终端1表现为传统基站，并且无需修改移动终端1就能与AP 20协同操作。AP 20执行与宏基站3的任务相对应的任务。

优选地，接入点20与核心网12之间的通信为基于IP的通信，并且可以例如通过宽带IP网络来进行传送(并经由因特网进行路由)。所述通信经由MSC 32或SGSN 34进行路由。接入点20将移动终端1与AP 20之间所使用的蜂窝电信传输协议转换为基于IP的信令。

接入点20与核心网12之间的连接23可以使用PSTN电话网络。典型地，DSL电缆将接入点20连接至PSTN网络。通过IP传输/DSL传输来在接入点20与核心网12之间传送数据。接入点与电话局(telephone exchange)之间的电缆连接的带宽由多个其他用户共享(典型地，在20与50个其他用户之间)。

接入点20可以通过除DSL电缆以及PSTN网络以外的其他方式连接至核心网12。例如，接入点20可以通过独立于PSTN的专用电缆连接或者通过接入点20与网络核心12之间的卫星连接而连接至核心网12。

AP 20典型地将被配置为服务除GSM/UMTS/LTE网络以外的、位于住宅或办公室内的无线局域网(WLAN)。WLAN可能属于移动终端1的订户，或者独立工作的WLAN。AP 20的所有者能够规定AP是开放的还是封闭的，从而开放AP能够承载来自GSM/UMTS/LTE网络中的任何移动设备的通信，而封闭AP仅能够承载来自特定的预先指定的移动设备的通信。

考虑到该背景，下面将描述本发明的实施例的实现，本发明的实施例试图控制微基站(如AP 20)的操作，以便尤其减少由于AP的不必要地活动所引起的干扰等。

本发明的该实施例的关键特征在于，网络知道AP 20的位置。这能够通过任何适当的方式来实现，包括来源于通过在购买时从AP所有者采集的注册信息而获得的信息。可替换地，可以通过AP记录并向核心网返回的无线电测量来确定所述位置。例如，AP能够记录其位置处的服务和相邻小区标识码(例如来自BS 3)，并经由其固定链路23将所述标识码报告给核心网12。接着，核心网能够根据该信息来确定或确认AP的位置，并且在该特定实施例中，确定AP所属的位置区。在又一可替换方案中，AP可以装备有卫星接收机，并从GPS或可替换的卫星系统获得位置方位(fix)。

就此而言，在UMTS/GSM网络中，移动电信网络的覆盖区域被划分为多个位置区(LA)(针对电路交换通信)和多个路由区(RA)(针对分组交换通信)。所提出的LTE网络中的等效区域被称为跟踪区(TA)。对于每个移动终端，核心网12将具有终端的最后记录位置以及与该最后位置相关联的一个或多个跟踪区/位置区/路由区的记录。典型地，尽管不一定，位置区/跟踪区/路由区大于单个小区的区域，并位于由单个MSC覆盖的区域内。

下面将针对LA描述该实施例，但明显地可以可替换地或另外地使用其他等效区域。

除了核心网知晓AP的位置区外，其还确定了注册使用该AP的用户。该信息通常被存储在HLR 10中。

核心网可以通过任何适当的方式来标识注册用户，包括终端标识符(如IMEI-国际移动设备标识符)、用户/SIM标识符(如IMSI-国际移动订户标识符)和/或MSISDN(移动台国际订户号簿号码)或其组合。

一旦核心网已经确定了AP的位置及其注册用户，接着核心网就将监视注册用户的位置，以确定那些用户中的至少一个何时靠近AP。在该实施例中，这能够简单地通过网络监视针对每个注册用户所记录的位置区来实现。就此而言，由于每个移动终端将通过基站进行通信或预占(camp on)在基站上，并且所有基站都具有位置区ID，根据标准移动性管理过程，核心网将知晓所有开启的移动终端(活动的或空闲的)的位置区。当注册用户移动到与该AP相同的位置区(或者甚至相邻位置区)时，此时这将起到触发的作用，以使核心网将该AP从其睡眠模式激活。换言之，使用注册用户相对于AP的位置来控制AP的加电和掉电。

应当理解的是，在该实施例中，当对AP加电并作为基站向移动网络注册时，只要被注册为AP的授权用户的至少一个用户位于AP附近，AP就将保持活动。当处于睡眠模式时，AP 21将仍然经由固定连接23连接至网络，并且能够在收到网络指示时重新开始传输。在睡眠模式期间，AP的配置细节将保持可用，以便能够实现到广播模式的快速转换。此外，在睡眠模式下，AP将仅仅从干线供电汲取低电平的功率。

当AP的注册用户之一进入为AP所共有的位置区时，核心网将通过发往AP的信令来激活休眠的AP。这将使AP从睡眠模式转换为活动模式，在活动模式下，AP开始广播其AP ID，以使得最近的注册UE知道该AP的存在并能够连接至该IP。

一旦所有注册用户都已经远离该AP，该AP就将优选地在预定时段之后回复非活动模式(或“睡眠”模式)。换言之，一旦核心网已经确定所有注册用户都不在AP的附近时，在预定时间之后，它将发信号通知AP停止传输广播信道并进入睡眠模式。

优选地，在AP不会因例如注册用户在位于AP的覆盖区中时简单地关闭其UE、进入无覆盖的局部区域、或因电量不足(flat battery)而进入睡眠模式。因此，为了避免AP在这些情况下被停用，优选地使用缺省位置，其中，如果网络无法获得用户位置的知识，则假定该用户位于AP附近(例如，在建筑物/住宅内)并假定AP应当进行传送。

根据本发明的可替换实施例，不是由网络单元负责控制AP的功率模式，而是AP负责控制其自身。换言之，在该实施例中，可以使用内部触发而不是外部触发来激活或停用AP。

就此而言，AP负责感测其注册AP的接近性。这可以通过使用低功率短程无线电接入技术(如蓝牙、UWB(超宽带)、Wi-Fi、DECT(数字增强型无绳电信)或近场通信(NFC)无线系统)来确定。

在本发明的该实施例中，注册用户/终端通常在向AP注册时与AP“配对”。一旦AP知晓了注册用户/终端ID，接着该AP就“监听”使用其适用无线技术的用户的存在。例如，如果没有注册用户位于AP的附近，则它就使其自身掉电进入睡眠模式。理想情况下，该睡眠模式是保持网络配置的低功率模式，以使得AP能够以最小延迟在移动网络中使其自身恢复正常。对这样的注册用户的存在的识别起着触发作用，以将AP从其睡眠模式转换至活动广播模式。当AP回复至其广播模式时，AP将重新开始传输其广播信道。

作为特定示例，所述低功率短程技术可以是蓝牙，并且该AP可以充当局部微微网(piconet)中的主设备(Master)，而向其注册的终端充当从设备(Slave)。如果主设备没有接收到针对其广播消息的响应，则该AP能够选择禁止任何GSM/UMTS/LTE广播信号的传输，并切换至睡眠模式。

AP可以继续监视已经进入其通信区的注册用户的接近性。然后，当所有注册用户不再被检测为接近时，该AP可以再次使其自身掉电，进入睡眠模式。优选地，这是自注册用户不再被检测到时起预定时段后执行的。该时段可以由网络运营商来优化、动态配置或由AP的所有者选择。通过在掉电之前留出给定时段，就考虑到UE短时(例如短暂地)离开覆盖范围的情形。

在本发明的该实施例中，由于AP与其注册UE之间的相对接近性才是重要的，所以网络不是必须知道AP的位置。

由于可以进行更改和添加，上述实施例应被看作对本发明的说明。例如，虽然已经针对具有特定注册用户的封闭微基站/AP对本发明进行了描述，其中针对所述特定注册用户来控制AP的功率模式，但本发明的原理也可应用于开放AP。对于开放AP，可能存在有规律地使用该AP的某些用户(例如所有者)，并且该AP被配置为根据那些用户相对于AP的位置来进行加电或掉电。因此，当那些注册用户之一接近时，将对AP加电，此后该AP对所有用户可用，直到没有注册用户接近的时间点为止。在这种情形下，由于对于所有者而言可能存在经济上的激励，所以该AP可以是开放的而不是封闭的。

在另一替换方案中，AP是封闭AP，具有注册用户列表，所述注册用户列表视情况而定可以是针对其使AP加电或掉电的那些注册用户的子集。例如，AP的所有者可能只希望针对某些家庭成员对AP加电。这对于所有者确保其他家庭成员/注册用户对AP网络的使用受到监督而言可能是有用的。

此外，核心网可以通过除确定其位置区以外的其他方式确定一个或多个注册用户和/或AP的位置。例如，核心网可以使用三角测量法、全球定位系统、为UE服务的小区的小区ID、来自基站的距离近似和/或承载信息来获得位置信息。

在又一替换方案中，可以根据业务简档来确定每个注册用户的位置。该业务简档可以基于用户的预定和/或已知的运动模式。例如，典型地，用户A可能只有在周一至周五从晚上7点到早晨7点在家，因此AP的转换可以基于这种已知模式。该技术应伴有覆盖业务简档的能力，以防用户在家的时间不符合其正常模式。

又一替换方案利用了以下事实：AP通常将诸如WLAN(无线局域网)之类的无线系统的功能与3GPP移动电信技术相结合。因此，在该替换方案中，本发明的原理可应用于WLAN发射机，以使得接近性信息还被用于使WLAN发射机掉电，或者事实上降低AP上的任何功率负荷，其中WLAN是一个关键示例。这样一来，还能够通过在不需要时将WLAN转换至睡眠模式来最小化从WLAN组件汲取的功率。

本发明的原理还可以被用于将AP从处于开放模式转换至封闭模式。例如，如果在AP的附近存在注册用户，那么AP可以将其自身配置为封闭的，并且仅能被其注册用户接入。然而，一旦那些注册用户已经离开AP附近，AP就可以将其自身重新配置为转换至开放模式，并且可以被其附近的任意UE所使用。

本发明的该实施例在办公室环境下将是有用的，其中AP在办公期间对除办公室员工外的所有人而言是封闭的，然而一旦所有员工都已经下班离开，就使该AP可供任何接近的UE使用以接入移动网络。这对于位于远程位置(其中只有很少或没有宏基站覆盖)的AP将是尤其有用的，这是由于AP将在上班时间外对所有人提供网络覆盖，并且在办公时间期间通过变为封闭来保留其对于所有者的有用性，从而消除了外部人员在核心工作时间“抢用(hogging)”其覆盖的可能性。

Claims (20)

1.一种在包括微基站的移动电信网络中控制所述微基站的方法，所述方法包括：

确定所述微基站的一个或多个注册用户；

确定所述一个或多个注册用户的位置；以及

根据所述一个或多个注册用户中至少一个的位置，使所述微基站在第一操作模式与第二操作模式之间转换。

2.根据权利要求1所述的方法，其中根据所述一个或多个注册用户中至少一个相对于所述微基站的位置，使所述微基站在第一操作模式与第二操作模式之间转换。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中使所述微基站在模式之间转换包括：当所述一个或多个注册用户中至少一个位于所述微基站附近时，向所述微基站发送指令，以进行加电。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中使所述微基站在模式之间转换包括：当所述一个或多个注册用户全都不在所述微基站附近时，向所述微基站发送指令，以进行掉电。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其中将所述一个或多个注册用户中的每一个确定为位于所述微基站附近，作为缺省位置。

6.根据权利要求5所述的方法，其中当与注册用户的位置有关的信息不可用时，采用所述缺省位置。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述一个或多个注册用户的位置通过以下至少一种方式来确定：

a)监视与所述一个或多个注册用户相关的位置区更新通信；

b)相对于与所述一个或多个注册用户邻近的基站，使用三角测量法；

c)使用来自全球定位系统(GPS)的信息；

d)确定为所述一个或多个注册用户服务的小区ID；以及

e)相对于所述微基站使用诸如蓝牙之类的短程无线电接入技术。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括使用以下至少一种信息来确定所述微基站的位置：

a)在注册所述微基站时提供的信息；

b)由所安装的微基站向核心网提供的无线电测量信息；

c)使用来自全球定位系统(GPS)的信息；

d)由所安装的微基站向核心网提供的相邻小区信息。

9.一种被配置用于移动电信网络中的网络单元，所述网络单元包括控制器，所述控制器被配置为：

确定微基站的一个或多个注册用户；

确定所述一个或多个注册用户的位置；以及

根据所述一个或多个注册用户中至少一个的位置，使所述微基站在第一操作模式与第二操作模式之间转换。

10.根据权利要求9所述的网络单元，其中所述控制器还被配置为：根据所述一个或多个注册用户中至少一个相对于所述微基站的位置，使所述微基站在第一操作模式与第二操作模式之间转换。

11.根据权利要求9或10所述的网络单元，其中所述控制器还被配置为：当所述一个或多个注册用户中至少一个位于所述微基站附近时，向所述微基站发送指令，以进行加电。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的网络单元，其中所述控制器还被配置为：当所述一个或多个注册用户全都不在所述微基站附近时，向所述微基站发送指令，以进行掉电。

13.根据权利要求11或12所述的网络单元，其中所述控制器被配置为：当与注册用户的位置有关的信息不可用时，采用注册用户位于所述微基站附近的缺省位置。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的网络单元，其中所述控制器被配置为通过以下至少一种方式来确定所述一个或多个注册用户的位置：

a)监视与所述一个或多个注册用户相关的位置区更新通信；

b)相对于与所述一个或多个注册用户邻近的基站，使用三角测量法；

c)使用来自全球定位系统(GPS)的信息；

d)确定为所述一个或多个注册用户服务的小区ID；以及

e)相对于所述微基站使用诸如蓝牙之类的短程无线电接入技术。

15.根据权利要求9至14中任一项所述的网络单元，其中所述控制器被配置为使用以下至少一种信息来确定所述微基站的位置：

a)在注册所述微基站时提供的信息；

b)由所安装的微基站向核心网提供的无线电测量信息；

c)由所安装的微基站向核心网提供的相邻小区信息。

16.一种被配置用于移动电信网络中的微基站，所述微基站包括：

输入，被配置为接收转换指令；以及

控制器，被配置为使用所述转换指令来使所述微基站在第一操作模式与第二操作模式之间转换。

17.根据权利要求16所述的微基站，还包括：传感器，被配置为根据向所述微基站注册的一个或多个用户的接近性，向输入装置发送转换指令。

18.根据权利要求17所述的微基站，其中所述控制器被配置为：

在所述传感器确定一个或多个注册用户接近时，从睡眠模式转换至活动模式；和/或

在所述传感器确定没有注册用户接近时，从活动模式转换至睡眠模式。

19.根据权利要求16所述的微基站，其中所述输入装置被配置为：从根据权利要求9至15中任一项所述的网络单元接收激活指令。

20.一种被配置为执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法的网络单元。