CN101790894B - 专用基站和无线电网络实体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了专用基站，其包括：被配置成扫描覆盖公共无线电网络的宏小区的数据以便报告专用基站的位置的处理单元；被配置成通过使用专用基站的识别数据和专用基站的位置向公共无线电网络请求连接性服务的通信单元；以及被配置成一旦识别数据已经被公共无线电网络验证就接收使用请求的连接性服务的授权的通信单元。

Description

专用基站和无线电网络实体
技术领域
本发明涉及专用基站，无线电网络实体、无线电系统、方法以及计算机程序分布介质。
背景技术
以下背景技术的描述可包括见解、发现、理解或者公开或者相关的事物以及本发明之前的相关领域未知的但是由本发明提供的公开。本发明的一些这样的贡献可在下文明确指出，但是本发明的其它这样的贡献将在它们的上下文中变得显而易见。
现有无线电系统(GSM，全球移动通信系统；WCDMA/HSDPA，宽带码分多址/高速下行链路分组接入)不是最理想地适用于，例如从互联网上下载电影，这是因为这些系统是在协调网络部署(deployment)的假设下被开发和定义的。
为缓和该问题，用户可以拥有他/她自己支配的专用基站。专用基站典型地与非协调以及大规模的部署相关联。专用基站可以被称作多种名称，诸如家用基站、家用NodeB、femto eNodeB或者简单地家用接入，并且它已经在运营商和制造商界成为流行的话题。
可以假设终端用户购买经济的专用基站并且在他的家中安装这种物理实体。专用基站随后向由该专用基站的所有者注册的用户设备提供覆盖和服务。另外，专用基站可以使用与无线电系统相同的频谱。专用基站可以通过DSL(数字用户线)和通过运营商的核心网络向互联网连接。还可以存在绕过运营商的核心网络的一些局部中断情况(local breakout scenario)。在任何情况下，专用基站的所有者所消费的服务不会用尽无线电系统的宏小区(macro cell)的容量。
运营商的目的是控制3G和专用基站(例如，LTE HNB(LTE，长期演进、家用NodeB))在各个方面的使用，诸如：-LTE HNB可仅仅被拥有它的用户或者由所有者授权接入的用户利用，-LTE HNB可仅仅能够连接到网络，如果LTE HNB能够向网络识别自身并且证明运营商已将它卖出或者由运营商授权的零售商，这可以向运营商提供某一等级的机密性，即工作在他的许可频谱内的设备在正常地运作。人们甚至可以想到全球代理的运营商可以允许LTE HNB连接到由子运营商中的一个所拥有的网络(例如，在假日期间，在海边公寓)，-运营商可以允许接受“国外访客用户”接入所有者的LTEHNB，但是，如果与访客所订阅的国外运营商没有国家漫游协议可用的话，那么运营商不提供移动性支持到它自己的网络中。对3G和LTE家用NodeB(“HNB”为前两者的简称)的进一步要求是由大量HNB的部署所带来的管理工作被减少到绝对最小量并且因此提供了减少OPEX成本的可能性。另一要求是对正在的活动的朝向(并且可能来自)宏层的移动体(mobile)的移动性的支持，这为建立结邻(neighbour-ship)关系制造了进一步的管理负担。
目前，在3GPPTSG RAN WG3中讨论了一项建议，其中(宏)eNB自动地向核心网络连接，由RAN O & M(运行和维护)利用区域标识(跟踪区域)和基本IP地址被很好地预置。但是，对于HNB不存在RAN O & M，并且由于客户能够自由地选择HNB的地点，因此RAN O & M将起不到帮助。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了如权利要求1中所说明的专用基站。
根据本发明的另一方面，提供了如权利要求5中所说明的无线电网络实体。
根据本发明的另一方面，提供了如权利要求10中所说明的无线电系统。
根据本发明的另一方面，提供了如权利要求15中所说明的方法。
根据本发明的另一方面，提供了如权利要求20中所说明的方法。
根据本发明的另一方面，提供了如权利要求24中所说明的专用基站。
根据本发明的另一方面，提供了如权利要求25中所说明的无线电网络实体。
根据本发明的另一方面，提供了如权利要求26中所说明的计算机程序分布介质。
根据本发明的另一方面，提供了如权利要求28中所说明的计算机程序分布介质。
本发明的方法和配置提供了若干优点。提供了专用基站到公共核心网络的自动配置。
附图说明
以下参考附图，仅通过实例描述本发明的实施例，其中，
图1示出无线电系统的实例；
图2示出无线电系统的另一实例；
图3示出根据一实施例的方法；
图4示出说明一实施例的信号时序图；以及
图5示出用于鉴别专用基站的网络结构的实例。
具体实施方式
以下的实施例是示例性的。尽管说明书可能在几处提及“一(an)”、“一个(one)”或者“一些(some)”实施例，这并不必然地意味着每一次这样的提及是指同一实施例，或者特征仅仅应用于单个实施例。不同实施例的单个特征也可以被组合用来提供其它实施例。
参考图1，检查可以应用于本发明的实施例的无线电系统的实例。该无线电系统可以基于GERAN(GSM/EDGE RAN，其中EDGE表示增强型数据速率全球演进以及RAN表示无线电接入网络)，UTRAN(UMTS陆上RAN)或者LTE网络元件，但不限于它们。无线电系统还可以采用HSDPA，HSUPA(高速上行链路分组接入)，WiFi(称为无线保真)和WIMAX(全球微波互联接入)。
虽然GSM和UTRAM是同样地广为人知的技术，但是LTE是新技术并且是基于本身已知的OFDM(正交频分复用)调制格式、MIMO(多输入多输出)天线技术和SAE特征。
图1是简化的系统架构，其仅仅示出一些元件和功能实体，它们全是逻辑单元，其实现可以和示出的不同。图1中所示出的连接是逻辑连接；实际的物理连接可能不同。对本领域的技术人员来说显而易见的是系统还包括其它功能和结构。应当了解，在组通信中使用或者用于组通信的功能、结构、元件和协议与实际发明不相关。因此，它们不需要在这里被详细讨论。
图1的示例无线电系统可以包括用户设备150到154，至少一个基站160到162，和基站控制器110，基站控制器110也可以被称作无线电网络控制器。也可以被称作用户终端的用户设备150到154可以使用信号112到116与基站160到162通信。公共基站162通过数字传输链路118可以具有到基站控制器110的连接。尽管专用基站160可以具有到诸如基站控制器110的核心网络的连接，但它不必然地是无线电系统的一部分。专用基站160可以连接到，例如WLAN(无线局域网)并且使用互联网。在用户终端150到154和基站160到162之间的信号112到116携带数字化信息，例如业务量数据或者控制数据。
每个基站160到162，专用和公共两者，广播信号112到116，该信号可以是导频信号(pilot signal)，以使得用户终端150到154可以观测潜在基站来服务用户终端150到154。基于导频信号，用户终端选择基站，利用该基站来开始通信(当接通时)或者在正常运行期间执行到该基站的移交。所有公共基站162典型地意味着服务用户终端150到154并与用户终端150到154通信，但不是所有的专用基站160都意味着服务用户终端150到154并与用户终端150到154通信。导频信号的一些扰码(scrambling code)被保留用于可能的大量的专用基站。因此，某一扰码并不正确地识别专用基站。
每个公共基站162广播带有依赖于基站的位置的信息的信号112到116。因此，当用户终端150到154在无线电系统中从一个位置行进到另一位置时，始终接收广播信号的用户终端150将观测依赖于它的位置的信息中的改变。也就是说，依赖于公共基站162的位置的信息可以被用于确定用户终端150的位置，这是因为用户终端150必须与公共基站足够近以接收广播。
图2图示用户终端150、专用基站160和无线电网络的实例。用户终端150包括配置成与一个或多个基站160通信的通信单元222，和用于控制移动终端的功能的处理单元220。处理单元220典型地使用微处理器、信号处理器或者单独部件和相关联的软件实现。
专用基站160包括：配置成与至少一个移动终端150通信以及例如经由DSL连接与诸如互联网170的固定IP网络通信的通信单元224。专用基站160进一步包括：配置成扫描覆盖公共无线电网络的宏小区的数据以便报告专用基站的位置的处理单元；配置成通过使用专用基站的识别数据和专用基站的确定的位置向公共无线电网络请求连接性服务的通信单元；以及配置成一旦识别数据已被公共无线电网络验证就接收使用请求的连接性服务的授权的通信单元。处理单元226典型地使用微处理器、信号处理器或者单独部件和相关联的软件实现。基站160还可以包括存储器和其它元件。
用户终端150和公共核心网络190之间的业务量可以经由不属于移动网络运营商的外部网络(例如，经由固定网络运营商提供的诸如互联网的固定IP网络170)携带。例如，从用户终端150到核心网络190的网络连接可以经由移动网络运营商提供的网络实体180授权。
网络实体180包括：配置成提供覆盖公共无线电网络的宏小区的数据到专用基站以便使得专用基站能够报告专用基站的位置的处理单元；配置成从专用基站接收包括专用基站的识别数据和位置的连接性服务请求的通信单元；配置成通过与用于专用基站的识别寄存器(identification register)通信验证从专用基站接收的识别数据的处理单元；以及配置成一旦识别数据已被验证就向专用基站授权请求的连接性服务的处理单元。
在一实施例中，专用基站能够读取覆盖的宏小区(例如，UTRAN或者GERAN)的小区标识和区域编码(例如，用于LTE接入的跟踪区域，用于UTRAN接入的位置/路由区域)以便通过所有可用的手段向适当的节点报告此数据和报告到那些宏地点(macro site)的距离(report the distance to those macro sites)。
在一实施例中，专用基站能够利用相应的手段向公共网络识别自身，如同用户终端采用存储在SIM(用户识别模块)/USIM(UMTS用户识别模块)上的数据向网络识别自身。各自的数据可以被安全地存储在专用基站中和/或通过HNB-SIM提供(在这种情况下，这表示(HNB运行)订阅而不是与设备相关的数据)。
在一实施例中，专用基站可以能够联系默认IP地址以便更多地知道区域连接可能性。
在一实施例中，可以为专用基站提供位置寄存器。这样的寄存器可以对应于从用户终端得知的位置寄存器，即VLR(拜访位置寄存器)和HLR(归属位置寄存器)。
在一实施例中，可以通过PC(个人计算机)或者甚至通过在移动终端上的特殊应用远程地操作专用基站。
在一实施例中，运营商可以要求所有者的用户终端和任意访客的用户终端在专用基站覆盖区域内以便验证用户终端和专用基站订阅和设备数据。
在一实施例中，专用基站一旦在特定地点(site)(“地点”表示专用基站已经报告了某覆盖宏小区并且这个数据基本上没有改变)连接到公共网络就可以能够存储连接性和接入权。另一方面，如果要求地话，公共网络可以能够请求专用基站的重鉴定。
以下图3到5中所描绘的步骤/点、信令消息和相关的功能可以不以绝对的时间顺序，并且可以同时地执行或者以不同于给定的顺序执行一些步骤/点。也可以在步骤/点之间或者在步骤/点和在图示的消息之间发送的其它信令消息之中执行其它功能。一些步骤/点或者部分步骤/点还可以被省去或者被相应的步骤/点或者部分步骤/点替代。服务器运行示出了可以在一个或多个物理或逻辑实体中实现的过程。信令消息仅仅是示例性的并且甚至可以包括用于传输相同信息的若干单独的消息。另外，消息还可以包含其它信息。
图3示出根据本发明实施例的方法的实例。该方法在300开始。在302，专用基站扫描覆盖公共无线电网络的宏小区的数据由以便报告专用基站的位置。
在304，通过使用专用基站的识别数据和专用基站的位置向公共无线电网络请求连接性服务。在306，一旦识别数据已经被公共无线电网络验证就接收使用请求的连接性服务的授权。方法在308结束。
图4示出图示在专用基站160和无线电网络180之间的通信中的一般自动化的信号时序图。专用基站160知道默认IP地址/互联网站点以便在初始步骤联系网络180。在401和402，专用基站160在已知的提供基本的专用基站标识的IP地址或者网站(用户可以通过远程控制操作)的情况下，尝试联系网络，基本的专用基站标识甚至可以不被所有者知道并且以安全的方式存储在专用基站中并且可以通过安全线路(例如，通过IPsec(IP安全协议))被传输到网络。
在403，专用基站160所联系的第一网络节点可以提供专用基站要连接到的或者直接重定向的最终节点地址。在404，网络180请求专用基站160鉴别自身和/或提供额外数据，例如覆盖宏小区的额外数据。
在405，对应于2/3G，专用基站可以被请求以响应询问(challenge)(这也可以包括用户终端)。鉴别过程可以要求用户终端产生对由网络发送的询问的响应。网络也可以请求所有者的用户终端来识别自身。
在406，可以请求专用基站报告宏小区数据，即区域Id、小区Id、距离。如果网络请求专用基站提供宏小区层数据，那么专用基站可被要求读取BCH(广播信道)和执行PHY(物理层)测量。
在407，可以要求网络180与专用基站的中央数据存储器件460通信(类似2/3G中的HLR和VLR对话)若干次。与中央数据存储器件460的通信可被要求取决于运营商的网络设置。
在408，专用基站通过提供网络所请求的所有数据响应于鉴别/额外配置数据的请求。
在409，网络最终授权使用运营商频谱的服务和最终授权并且从网络接收最终连接建立确认。
图5示出用于鉴别专用基站的类HLR/VLR的网络结构的实例。LTE专用基站的识别要求用于用户终端的比VLR/HLR类似概念的部署。在定制时，LTE专用基站取得唯一标识、密钥、认证或者等同物以便能够向核心网络识别自身。一旦LTE专用基站被卖给用户，那么那些标识就被“激活”。
可以为某一地点的初始部署预想二段鉴别(two-phaseauthentication)(一次是LTE HNB的鉴别，一次是UE的鉴别)。稍后用户是否需要在家用覆盖之中，即，与网络通信，可以讨论LTE专用基站的注册。但是这种要求最好被省去，因为在出现断电问题的情况下所有者需要是可用的并且他/她的朋友直到他/她回家后才能使用访客接入权，看起来不太可能。
LTE专用基站可以按照以下方式被嵌入到总的系统中。在501，在购买过程中，HNB-ID将会被输入到用于LTE HNB的寄存器460中，并且该条目(entry)将会被激活。在502，在首次附着到移动性管理实体，被假设为要进行通信的相应的C平面(C-plane)节点)，LTE专用基站160请求操作授权。
在503，网络520验证由专用基站提供的标识并且取得所有者的ID。在504，网络520可以检查用户终端150和152是否在LTE专用基站覆盖区域内(但是，只有对于首次附着被验证这才是可能的)。
在505，如果所有验证成功的话，那么网络520授权对专用基站160的操作。
接下来，描述宏和家用层之间的结邻关系的产生的实例。具有相当高的可能性知道漫游出家用小区的用户终端可以被移交到哪个宏小区，可以使得专用基站寻址(address)目标，其中可以执行到该目标的移交(Being in the possession of knowing with quite high likelihoodto which macro cell a user terminal roaming out of the home cell isable to handover to，would enable the private base station to addressthe target to which a handover may be performed)。
另一方面，从专用基站提供到网络的数据可以被分布到宏节点以便合适地寻址家用节点。对于这点的必要的条件是用户终端能够选择当处于激活模式时也允许自动连接的家用小区和提供各自的信息到源(宏层)节点。
本发明的实施例可以在包含控制器的电子装置中实现。控制器可以被配置成执行结合图3的流程图和结合图4到5所描述的步骤的至少一些。实施例可以被实现为包含用于执行计算机过程的指令的计算机程序。计算机过程包括：提供覆盖公共无线电网络的宏小区的数据到专用基站以便使得专用基站能够报告专用基站的位置；从专用基站接收包括专用基站的识别数据和位置的连接性服务请求；通过与用于专用基站的识别寄存器通信验证从专用基站接收的识别数据；以及一旦识别数据已经被验证就向专用基站授权请求的连接性服务。
计算机程序可以被存储在可由计算机或处理器读取的计算机程序分布介质上。计算机程序介质可以是，例如但不限于电、磁、光、红外线或半导体系统、装置或者传输介质。计算机程序介质可以包括以下介质的至少一个：计算机可读介质、程序存储介质、记录介质、计算机可读存储器、随机访问存储器、可擦除可编程只读存储器、计算机可读软件分布包(distribution package)、计算机可读信号、计算机可读远程通信信号、计算机可读印刷品以及计算机可读压缩软件包。
本发明可应用于任意用户终端、服务器、相应的部件、和/或任意通信系统或具有专用基站的不同通信系统的任意组合。通信系统可随意是固定的通信系统或者无线通信系统或者采用固定网络和无线电网络两者的通信系统。特别在无线通信中，所使用的协议、通信系统的规范、服务器和用户终端发展迅速。这种发展可能需要对实施例的额外的改变。因此，所有词语和表达应当被宽泛地解释并且它们旨在于阐释、而不是限制实施例。
对本领域的技术人员来说显而易见的是，随着技术进步，有创造性的思想可以以各种方式被实现。本发明及其实施例不限于上述的实例，而是可以在权利要求书的范围内变化。

Claims (25)

1.一种专用基站，包括：
被配置成扫描公共无线电网络的覆盖宏小区的数据以便报告专用基站的位置的处理单元；
被配置成通过使用专用基站的识别数据和专用基站的位置向公共无线电网络请求连接性服务的通信单元；以及
被配置成一旦识别数据已经被公共无线电网络验证就接收使用请求的连接性服务的授权的通信单元。
2.如权利要求1所述的专用基站，其中处理单元被配置成扫描覆盖宏小区的小区标识和区域编码以便向合适的无线电网络节点报告所扫描的区域编码和小区标识以及报告到覆盖宏小区的距离。
3.如权利要求1-2之一所述的专用基站，进一步包括被配置成联系默认IP地址以便扫描关于区域连接性可能性的信息的处理单元。
4.如权利要求1-2之一所述的专用基站，进一步包括被配置成一旦使用连接性服务的授权已经被接收就存储在特定地点到公共无线电网络的连接性和接入权的处理单元。
5.一种无线电网络实体，包括：
被配置成提供公共无线电网络的覆盖宏小区的数据到专用基站以便使得专用基站能够报告专用基站的位置的处理单元；
被配置成从专用基站接收包括专用基站的识别数据和位置的连接性服务请求的通信单元；
被配置成通过与用于专用基站的识别寄存器通信验证从专用基站接收的识别数据的处理单元；以及
被配置成一旦识别数据已经被验证就向专用基站授权请求的连接性服务的处理单元。
6.如权利要求5所述的无线电网络实体，进一步包括被配置成提供最终节点地址的处理单元，其中专用基站要被连接到最终节点地址处。
7.如前述权利要求5到6中任一项所述的无线电网络实体，进一步包括被配置成请求以下项的至少一个的处理单元：来自专用基站的鉴别数据和附加配置数据。
8.如前述权利要求5到6中任一项所述的无线电网络实体，进一步包括被配置成与专用基站的中央数据存储器件通信以便验证专用基站的位置的处理单元。
9.如前述权利要求5到6中任一项所述的无线电网络实体，进一步包括被配置成检查通过专用基站请求网络连接的用户终端是否在专用基站的覆盖区域内的处理单元。
10.一种无线电系统，包括：
专用基站，该专用基站被配置成：扫描公共无线电网络的覆盖宏小区的数据以便报告专用基站的位置，通过使用专用基站的识别数据和专用基站的位置向公共无线电网络请求连接性服务；以及一旦识别数据已经被公共无线电网络验证就接收使用请求的连接性服务的授权；以及
无线电网络实体，该无线电网络实体被配置成：提供公共无线电网络的覆盖宏小区的数据到专用基站以便使得专用基站能够报告专用基站的位置，从专用基站接收包括专用基站的识别数据和位置的连接性服务请求；通过与用于专用基站的识别寄存器通信验证从专用基站接收的识别数据；以及一旦识别数据已经被验证就向专用基站授权请求的连接性服务。
11.如权利要求10所述的无线电系统，其中所述专用基站被配置成扫描覆盖宏小区的小区标识和区域编码以便向合适的无线电网络节点报告所扫描的区域编码和小区标识以及报告到覆盖宏小区的距离。
12.如前述权利要求10到11中任一项所述的无线电系统，其中所述专用基站进一步被配置成一旦使用连接性服务的授权被接收就存储在特定地点到公共无线电网络的连接性和接入权。
13.如前述权利要求10到11中任一项所述的无线电系统，其中所述无线电网络实体进一步被配置成请求以下项的至少一个：来自专用基站的鉴别数据和附加配置数据。
14.如前述权利要求10到11中任一项所述的无线电系统，其中所述无线电网络实体进一步被配置成检查通过专用基站请求网络连接的用户终端是否在专用基站覆盖区域内。
15.一种在公共无线电网络和专用基站之间通信的方法，包括：
提供公共无线电网络的覆盖宏小区的数据到专用基站以便使得专用基站能够报告专用基站的位置；
通过公共无线电网络从专用基站接收包括专用基站的识别数据和位置的连接性服务请求；
通过公共无线电网络通过与用于专用基站的识别寄存器通信验证从专用基站接收的识别数据；以及
一旦识别数据已经被验证就通过公共无线电网络向专用基站授权请求的连接性服务。
16.如权利要求15所述的方法，进一步包括：提供最终节点地址，其中专用基站要被连接到最终节点地址处。
17.如前述权利要求15到16中任一项所述的方法，进一步包括：请求以下项的至少一个：来自专用基站的鉴别数据和附加配置数据。
18.如前述权利要求15到16中任一项所述的方法，进一步包括：与专用基站的中央数据存储器件通信以便验证专用基站的位置。
19.如前述权利要求15到16中任一项所述的方法，进一步包括：检查通过专用基站请求网络连接的用户终端是否在专用基站覆盖区域内。
20.一种在公共无线电网络和专用基站之间通信的方法，包括：
通过专用基站扫描公共无线电网络的覆盖宏小区的数据以便报告专用基站的位置；
通过使用专用基站的识别数据和专用基站的位置通过专用基站向公共无线电网络请求连接性服务；以及
一旦识别数据已经被公共无线电网络验证就接收使用请求的连接性服务的授权。
21.如权利要求20所述的方法，进一步包括：扫描覆盖宏小区的小区标识和区域编码以便向合适的无线电网络节点报告所检测的区域编码和小区标识以及报告到覆盖宏小区的距离。
22.如前述权利要求20到21中任一项所述的方法，进一步包括：联系默认IP地址以便扫描关于区域连接性可能性的信息。
23.如前述权利要求20到21中任一项所述的方法，进一步包括：一旦使用连接性服务的授权被接收就存储在特定地点到公共无线电网络的连接性和接入权。
24.一种专用基站，包括：
用于扫描公共无线电网络的覆盖宏小区的数据以便报告专用基站的位置的处理装置；
用于通过使用专用基站的识别数据和专用基站的位置向公共无线电网络请求连接性服务的通信装置；以及
用于一旦识别数据已经被公共无线电网络验证就接收使用请求的连接性服务的授权的通信装置。
25.一种无线电网络实体，包括：
用于提供公共无线电网络的覆盖宏小区的数据到专用基站以便使得专用基站能够报告专用基站的位置的处理装置；
用于从专用基站接收包括专用基站的识别数据和位置的连接性服务请求的通信装置；
用于通过与用于专用基站的识别寄存器通信验证从专用基站接收的识别数据的处理装置；以及
用于一旦识别数据已经被验证就向专用基站授权请求的连接性服务的处理装置。
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