CN101981977B - 用于避免在蜂窝移动无线系统的边界上的覆盖间隙的方法 - Google Patents

用于避免在蜂窝移动无线系统的边界上的覆盖间隙的方法 Download PDF

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Abstract

一种用于运行第一蜂窝移动无线网络、尤其是用于运行在第一蜂窝移动无线网络的边缘区域中的小区的方法，其中第一移动无线网络可通过标识被识别，并且向至少在第一移动无线网络的边缘区域中的具有无线连接的移动无线终端设备传送被标识为等效的相邻的第二移动无线网络的标识，其中这两个移动无线网络的无线覆盖区域在空间上至少部分重叠，其中通过移动无线终端设备在该移动无线终端设备的瞬时停留地点测量由该移动无线终端设备瞬时接收的移动无线网络的无线信号强度，其中，由该移动无线终端设备测量的无线信号强度以及所属的相应移动无线网络的标识都传送给第一移动无线网络以用于分析，其中当相邻的第二移动无线网络的无线信号强度超过或大于第一移动无线网络的无线信号强度一个可设定的阈值时，将无线连接移交给相邻的第二移动无线网络，并且通过第二移动无线网络检查对该移动无线终端设备来说在第二移动无线网络中是否存在使用授权，在存在使用授权的情况下由第二移动无线网络接管并且维持该无线连接，如果不存在网络授权则由第二移动无线网络拒绝接管该无线连接。

Description

用于避免在蜂窝移动无线系统的边界上的覆盖间隙的方法
技术领域
本发明涉及一种用于运行第一蜂窝移动无线网络的方法，尤其是用于运行在第一蜂窝移动无线网络的边缘区域中的小区的方法，其中第一移动无线网络可通过标识来识别并且向至少在第一移动无线网络的边缘区域中的具有无线连接的移动无线终端设备传送被标识为相同的相邻的第二移动无线网络的标识，其中这两个移动无线网络的无线覆盖区域在空间上至少部分重叠，其中通过移动无线终端设备在该移动无线终端设备的瞬时停留地点测量由该移动无线终端设备瞬时接收的移动无线网络的无线信号强度。
本发明尤其涉及一种用于避免蜂窝移动无线系统的边缘区域(特别是国家边界)上的覆盖间隙的方法，该蜂窝移动无线系统例如根据GSM、UMTS、cdma2000、EUTRAN或WiMAX、WiBro、UMB标准，这种覆盖间隙按照现有技术例如在公共移动无线系统(PLMN)的边界上在使用相同频率的情况下可能在国家边界的另一侧会出现，由此尤其是在根据UMTS和E-UTRA标准的系统的情况下(重用-1系统)可以避免由于干扰而导致的相互负面的影响。
背景技术
从例如针对电力、燃气、电信、邮政和铁路(BNetzA)的德国联邦网络局这方面来说，为了在德国以及在各邻国运行UMTS网络要求沿着德国的外国界限制接收电平，该限制在国界的两边都会导致约1至6公里的广大地区不能被提供UMTS。相应的要求在欧洲范围内也在ERC(European Radiocomms Committee ERC TG1，欧洲电信委员会ERC TG1)的文件中存在。
ERC的建议是在国家边界的两边由移动无线网络运营商自由决定保持最大的接收电平或以其它途径可靠地防止相邻移动无线网络之间的干扰。
在UMTS标准化的范围内，在3GPP中引入“等效PLMN”的概念。利用它可以向移动无线终端设备(UE)告知除了其目前注册的移动无线网络(PLMN)之外的其它PLMN标识作为“等效的PLMN”【参见3GPP TS24.008】。为了进行小区选择(网络或小区选择)、小区重选(新的小区选择)和切换(移交给另一(相邻)小区)，该(附加的)PLMN被该移动无线终端设备(UE)像属于所注册的PLMN那样来对待。
除此之外，该概念还用于支持移动无线终端设备从一个PLMN无缝地切换到另一个PLMN。为此向边界区域中的终端设备告知除了自己的PLMN的相邻小区之外的“友好”PLMN的相邻小区，例如是合作网络运营商或同一个网络运营商的PLMN(对该PLMN应该保证可提供无中断的服务)，并且通过相应的信令由该UE视作与所注册的PLMN的小区等效的小区。对该等效PLMN的确定基于位置/路由区域(LA/RA)来进行，并且在通过该网络的合适支持的情况下另外还基于用户来进行。
作为第一国内网络、例如德国网络的例子，在小区中，即在通往国外例如奥地利的边界地区中的局部区域(LA)中，除了第一国内网络的小区之外，还告知合作运营商(或同一运营商)的第二外国网络的相邻小区作为小区切换的潜在候选者。在配置了“与国内网络等效的外国网络”之后，对于移动无线终端设备(用户设备＝UE)来说，切换(小区重选)到相邻网络，也就是奥地利的外国网络将被视为网络内部小区(或不同LA)的正常切换，也就是在PLMN内部小区的正常切换，而且在选择了外国网络-即第二移动无线网络-的小区之后将执行正常的位置区域更新(LAU)，并且相应地注册到该外国网络。
切换到该外国网络是针对具有已配置的ePLMN列表的移动无线终端设备(UE)(对该移动无线终端设备来说第二移动无线网络、也就是奥地利的外国网络被视为与第一移动无线网络、也就是德国国内网络等效)，在外国网络(奥地利)的移动无线小区与当前使用的国内网络(德国)的小区相比具有根据3GPP预定的用于小区切换的标准来说更好的无线质量的时刻进行的。因此，切换依据在该移动无线终端设备的相应停留地点的无线信号强度(网络强度)来进行。
该原理是一种用于融合或组合多个提供商的移动无线网络或用于跨境的基本原理。除了在国家边界上使用“等效PLMN”之外，该方法目前有利地还在多个移动无线网络运营商的国内合作的范围内使用(国内漫游)。
类似的方法还在切换的情况下使用，切换也就是已存在的移动无线连接(即在移动无线用户例如进行对话期间(UMTS中的CELL_DCH，HSPA)在两个网络之间的移交。作为属于等效PLMN而被通知的相邻小区将在由网络设置的消息中(例如借助“MEASUREMENT CONTROL”(测量控制)消息)被视为正常的小区，并且在给RNC(Radio Network Controller，无线网络控制器，该移动无线网络的多个小区的控制单元)的测量报告中被告知以用于分析(如果相应的条件被满足的话-＞“测量事件”)。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种方法，该方法使得可以避免在两个PLMN之间的国家边界上的覆盖间隙，并由此为直到国家边界的移动无线客户保证服务质量，其中这种方法必须排除由于相应的移动无线网络(PLMN)导致的负面影响，也要排除其它移动无线网络(PLMN)的负面影响。
该技术问题根据本发明通过一种用于运行第一蜂窝移动无线网络的方法来解决，其中第一移动无线网络可通过标识被识别，并且通过第一移动无线网络的基站与移动无线终端设备建立无线连接，可通过标识被识别的第二移动无线网络与第一移动无线网络相邻，使得这两个移动无线网络的无线覆盖区域在空间上至少部分重叠，其中通过移动无线终端设备在该移动无线终端设备的瞬时停留地点测量由该移动无线终端设备瞬时接收的移动无线网络的各基站的无线信号强度，由该移动无线终端设备测量的无线信号强度以及所属的相应移动无线网络的标识都传送给第一移动无线网络以用于分析，其中如果相邻的第二移动无线网络的基站的无线信号强度超过一个可设定的阈值或大于第一移动无线网络的基站的无线信号强度，则通过第一移动无线网络中断与所述移动无线终端设备的有效无线连接。
特别有利的是，对于用于运行第一蜂窝移动无线网络、尤其是用于运行在第一蜂窝移动无线网络的边缘区域中的小区的方法，其中第一移动无线网络可通过标识识别，并且向至少在第一移动无线网络的边缘区域中的具有无线连接的移动无线终端设备传送被标识为等效的相邻的第二移动无线网络的标识，其中这两个移动无线网络的无线覆盖区域在空间上至少部分重叠，其中通过移动无线终端设备在该移动无线终端设备的瞬时停留地点测量由该移动无线终端设备瞬时接收的移动无线网络的无线信号强度，由该移动无线终端设备测量的无线信号强度以及所属的相应移动无线网络的标识都传送给第一移动无线网络以用于分析，其中当相邻的第二移动无线网络的无线信号强度超过或大于第一移动无线网络的无线信号强度一个可设定的阈值时，将无线连接移交给相邻的第二移动无线网络，并且通过第二移动无线网络检查对该移动无线终端设备来说在第二移动无线网络中是否存在使用授权，在存在使用授权的情况下由第二移动无线网络接管并且维持该无线连接，如果不存在网络授权则由第二移动无线网络拒绝接管该无线连接。
由此可以为了避免在国家边界的一方或双方的覆盖间隙，在尤其是用于基于3GPP标准的蜂窝移动无线系统的情况下，将最佳接收特性的知识用于借助网络控制器有目的地防止或促使为移动无线终端设备(UE)进行的相应移动无线网络(PLMN)之间的切换，由此可以将移动无线网络设计为使得直到国家边界都要提供所需要的发送功率，同时还要避免相邻移动无线网络之间的干扰。
根据本发明的方法现在使得可以取消该边界两边的没有被覆盖的地区，并且在该边界两边为移动无线网络运营商的客户保证扩展到边界区域的明显改善的服务。特别重要或有利的是，在由于居民密度(人口密集区)而必须具有足够的网络覆盖，也就是被提供UMTS等等的地区中使用该方法(对于德国来说这些地方例如是城市亚琛、帕骚、林道、法兰克福/O.)，以及在从高速公路或机场到边界附近(哥本哈根，日内瓦)的边界过渡区域上使用该方法，该边界附近应当更有可能同样被例如提供UMTS等等并且当然具有快速容量瓶颈。该方法沿着全部被提供了移动无线的国家边界的基本使用是可能并且有意义的。此外本发明的方法不限于用于根据UMTS标准的系统。该方法尤其是在建立根据E-UTRAN标准的新型蜂窝移动无线网络的情况下的使用是有意义而且有利的。
优选的是，在通过第二移动无线网络拒绝接管的情况下产生相应的消息，并且传送给该移动无线终端设备，也就是说，针对移动无线终端设备从第一网络(PLMN)切换到另一个网络的情况下将该另一个PLMN配置为等效的PLMN(ePLMN＝equivalent PLMN)，并且在切换到该另一个PLMN的情况下拒绝待执行的目标PLMN的定位/路由/跟踪区域更新(或通过用LAU/RAU/TAU拒绝消息来响应)。
此外优选的还有，在拒绝接管和/或获得相应的消息时触发移动无线终端设备的网络搜寻。
由此在应当被拒绝切换到相邻网络(相邻PLMN)的小区的移动无线终端设备(UE)中进行PLMN选择，也就是进行UE的网络搜寻，其中该拒绝是通过发送LAU/RAU/TAU拒绝消息来进行的。
优选的是，如果在第二移动无线网络没有被配置为等效的情况下相邻的第二移动无线网络的无线信号强度超过或大于第一移动无线网络的无线信号强度一个可设定的阈值，则通过第一移动无线网络中断至所述移动无线终端设备的无线连接。
由此可以在有效的连接中(例如在UMTS中的CELL_DCH或E-UTRAN中的LTE_ACTIVE)向移动无线终端设备(UE)通知相邻PLMN的相邻小区，并且在达到所设定的阈值的情况下(例如相邻PLMN的小区与当前PLMN的最佳强度一样强)不触发切换，也就是不切换到该小区，而是该测量报告触发对话/数据连接的中断，并由此防止干扰到相邻PLMN的小区。
优选的是，第一移动无线网络由多个小区构成，其中每特定数量的小区由一个上级控制单元控制，并且通过该控制单元分析由移动无线终端设备传送的无线信号强度以及所属的网络标识。一种替代实施方式使得可以用于移动无线网络的小区，其中实际的控制是在基站单元中进行的。
优选的是，第一移动无线网络由多个小区构成，并且通过分布式的控制单元来分析由移动无线终端设备传送的无线信号强度以及所属的网络标识。
优选的是，只要由移动无线终端设备告知存在具有更好的质量或具有超过限定阈值的质量的第二移动无线网络的小区，第一移动无线网络就中断与移动无线终端设备的有效连接。
此外，本发明还涉及一种计算机程序产品，包括可在计算机单元上运行的计算机程序，该计算机程序在计算机单元上、尤其是在移动无线网络的控制单元等的计算机单元运行时执行根据权利要求1至5中任一项所述的本发明的方法，该移动无线网络的控制单元尤其是无线电网络控制单元(例如RNC或eNB)或核心网络节点(例如SGSN或MME)。
附图说明
下面借助附图描述本发明。
图1示出两个相邻的移动无线网络的干扰的示意图；
图2示出在两个相邻的移动无线网络之间的边界区域中的无线信号强度(网络强度)的变化曲线以及没有等效网络(PLMN)的对话中断的区域；
图3示出在两个相邻的移动无线网络之间的边界区域中的无线信号强度(网络强度)的变化曲线以及在保持与该边界的最小距离的情况下没有覆盖的区域；
图4示出在两个相邻的移动无线网络之间的边界区域中的无线信号强度(网络强度)的变化曲线以及在使用等效网络(PLMN)的情况下对话中断的区域。
具体实施方式
图1中示出两个相邻的移动无线网络(PLMN)之间的边界区域中的基本问题，其中在两个网络都使用相同频率“1”的情况下对每个移动无线终端设备，即第一网络中的UE1和第二网络中的UE2可能出现干扰。
如果将这些网络设计为直到边界-例如国家边界处都提供网络覆盖，也就是提供足够的无线信号强度，则在不使用等效网络(ePLMN)的原理的情况下是不会出现干扰的，如图2所示，而且对话中断在无线信号强度(网络强度)变得太弱并且已经产生了针对相邻网络的干扰时才在边界之后发生。
作为替代，为了避免两个相邻的移动无线网络之间的边界区域中的干扰，如图3所示来选择边界区域中的小区的发送功率或配置，也就是在两边都保持与边界之间的相应距离，其结果是沿着边界的非常宽的条形地带没有无线网络覆盖。
为了避免边界协作/无覆盖的负面效应，例如BNetzA/ERC(沿着国家边界的长达约12公里的条形地带都没有UMTS覆盖)产生的，同样可以采用等效PLMN(ePLMN-等效公共陆地移动网络)的概念，并且根据本发明的方法来扩展。但是，为此需要在边界的两边对网络运营商进行协调，即使双方的切换(连接切换)必要时由于商业、法律或策略的原因是不期望或是不允许的。然而，等效PLMN概念的智能使用实现了对直到国家边界地区的UMTS等覆盖，并且实现了规定的连接中断，由此避免由于UE的(上行链路)干扰而对相邻运营商造成的干扰，如图4所示。
在(国家)边界的区域中，在对面运营的网络运营商的小区被相互发射到广播信道(BCCH)的系统信息块(SIB)上，并且两个网络运营商在沿着该边界的位置区域(LA)中的PLMN标识被作为等效的PLMN(ePLMN)发送给该终端设备。
在两个移动无线网络运营商在边界两边协作的情况下，需要配置所需要的ePLMN的信息，并且输入相应的相邻关系(相邻小区)，以便在超过边界时将现有的移动无线连接移交给相邻的移动无线网络(切换)，就像在上面德国的第一网络和奥地利的第二网络之间所示出的例子那样。
但是由于网络运营商在边界两边的有目的的合作不总是期望的，因此本发明的方法建议，即使在不期望的切换到边界另一边的移动无线网络运营商的网络情况下，也要将该网络通知移动无线终端设备，并且拒绝随后的位置区域更新(LAU)，只要该移动无线终端设备(UE)位于该边界的任何一边的根据3GPP预定的标准在无线技术上更好的小区中。通过使用该方法，不再需要未覆盖区域，因为UE在达到边界之前(基于规划参数和网络参数)都位于最初PLMN的小区内，并且随着越过边界而切换到相邻国家的在无线技术方面最好的小区中(图4)，然后通过拒绝(通过“LAU拒绝”)被拒绝接入该新的网络。此外，“LAU拒绝”的相应“原因值”最后强迫选择(相邻国家的)另一个PLMN，以便在切换到另一个国家之后向用户提供服务。
应用本发明的方法的一个应用示例是移动无线运营商A-德国(HPLMN)的用户，该用户在荷兰就使用运营商B-荷兰(VPLMN)的网络，并且在地理上朝着德国边界的方向移动：通过指示<B-荷兰被等效为B-德国>而将该用户在边界上切换到无线技术上最好的小区(是运营商B-德国的小区)，因为该用户典型地是不能接入到运营商B-德国的网络的，通过“LAU拒绝”被拒绝，由此不能产生针对运营商B-德国的网络的附加干扰。所引起的干扰不会高于正常情况-即自己网络的小区是相邻小区时的干扰。通过选择性地使用由3GPP规定的PLMN选择(根据相应的“LAU拒绝”[3GPP TS24.008])，移动无线终端设备(UE)被切换到其归属网络，如运营商A的网络A-德国中。
该示例表明，通过使用本发明的方法可以在不同国家的PLMN之间进行“温和的”切换，可以避免无覆盖的区域以避免干扰，另外可以对接入/未接入相应的PLMN进行有目的的控制。
总的来说，本发明方法的实施方式可以特别有利地用于在两个PLMN/国家之间的切换过程中的有效对话的情况：
通过配置边界两边的相应相邻小区以及必要时附加指示两个PLMN是等效的，在对话(UMTS中的CELL_DCH)期间同样通过移动无线终端设备(UE)分析另一个运营商的小区，并且分别将测量结果告知所提供的网络的服务RNC(SRNC)。
为了避免在PLMN之间切换时的干扰，在RNC(无线网络控制器)或eNB(在E-UTRAN的情况下)中实施根据本发明方法的算法，该算法识别另一个运营商的小区(小区标识)，针对通过移动无线终端设备(UE)的测量进行配置，并且分析UE给出的测量结果，不属于自己PLMN的小区何时具有比最强的自己小区更好的(无线)质量。只要相邻网络(PLMN)的小区具有比自身网络的最强小区更高的电平/无线质量，也就是总是在通常进行切换(移交)时，SRNC或服务eNB才决定中断对话(例如通过在UMTS系统中发送RRCCONNECTION RELEASE消息(RRC连接释放))。由此还在可能导致对相邻国家的小区产生更高的干扰之前就主动中断对话，但是保证了直到国家边界的覆盖。
作为替代，还可以像在“友好的”PLMN的情况中常见的那样，切换到相邻国家的网络中(必要时还切换到其它频率)。
该方法的使用不限于用于具有专用信道(R，99DHC)的UMTS，还可以相应地在对终端移动性进行网络控制的情况下由HSPA或E-UTRAN执行。本发明方法的使用不限于上述示例，而是原则上可用所有蜂窝移动无线系统按照相同标准执行。
该方法在图4中示出了：移动无线终端设备UE，它从第一移动无线网络PLMN1朝着第二移动无线网络PLMN2(也就是从左向右)移动，在PLMN2的小区比PLMN1的(服务)小区更强的地方对话中断。通常，对话中断在国家边界任何一边达到最小接收电平(细黑线)时才发生(在图4中示出)。
但是，所出现的通过还与PLMN1的节点B(基站)连接的UE对PLMN2的干扰大到导致对该小区的更大干扰(参见图1)。该问题(“远近问题”)尤其是在CDMA网络(例如UMTS)或通常在诸如E-UTRAN的“重用-1无线系统”很重要，因为通过该干扰可能降低在PLMN2的受干扰小区中全部连接的质量。
本发明的方法不一定在边界的两边都实施(也就是在两个PLMN中)。但结果是不实施该方法的PLMN其自己的覆盖不像上面描述的那样扩展，而是必须在一边如在[ERC REC01-01]所描述的那样降低电平下降，以避免其它移动无线系统的干扰。

Claims (5)

1.一种用于运行第一蜂窝移动无线网络(PLMN A)的方法，其中第一移动无线网络可通过标识被识别，并且通过第一移动无线网络的基站(NodeB1)与移动无线终端设备(UE1)建立无线连接，可通过标识被识别的第二移动无线网络(PLMN B)与第一移动无线网络(PLMN A)相邻，使得这两个移动无线网络(PLMN A、PLMNB)的无线覆盖区域在空间上至少部分重叠，其中通过移动无线终端设备(UE1)在该移动无线终端设备(UE1)的瞬时停留地点测量由该移动无线终端设备(UE1)瞬时接收的第一移动无线网络和第二移动无线网络的各基站(NodeB1、NodeB2)的无线信号强度，由该移动无线终端设备(UE1)测量的无线信号强度以及所属的相应移动无线网络(PLMN A、PLMN B)的标识都传送给第一移动无线网络(PLMN A)以用于分析，其中如果相邻的第二移动无线网络(PLMNB)的基站(NodeB2)的无线信号强度超过一个可设定的阈值或大于第一移动无线网络(PLMN A)的基站(NodeB1)的无线信号强度，则通过第一移动无线网络(PLMN A)中断与所述移动无线终端设备(UE1)的有效无线连接。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第二移动无线网络(PLMN B)被标识为等效的。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一移动无线网络(PLMN A)由多个小区构成，其中每特定数量的小区由一个上级的控制单元控制，并且通过该控制单元分析由移动无线终端设备(UE1)传送的无线信号强度以及所属的网络标识。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述控制单元是无线网络控制器或扩充的NodeB。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述控制单元发送连接中断消息。
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