CN102348244A - 蜂窝通信系统、终端在小区间切换的方法及宏基站 - Google Patents

蜂窝通信系统、终端在小区间切换的方法及宏基站 Download PDF

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Abstract

本发明公开了蜂窝通信系统、终端在小区间切换的方法及宏基站,其中,所述蜂窝通信系统包括宏基站及其覆盖范围内的至少一个微基站,其中,所述宏基站,用于为所述微基站的终端建立控制通道;对所述覆盖范围内的微基站的所述进行接入管理操作;及接收所述终端的切换请求,将所述终端切换到所述覆盖范围内的其他微基站;所述微基站,用于为接入的终端建立数据通道,进行与所述终端的数据传输。通过本发明,能够将微蜂窝下的用户控制面与数据面相分离,使得微基站的资源可以更好地用于数据通信。从而在宏蜂窝与微蜂窝共存的组网方式下,减少给系统带来的负面影响。

Description

蜂窝通信系统、终端在小区间切换的方法及宏基站

技术领域

[0001] 本发明涉及通信技术领域,特别是涉及蜂窝通信系统、终端在小区间切换的方法

及宏基站。

背景技术

[0002] 在第二代通信系统中,用户的需要主要是语音通话和短消息,频谱效率的要求不高,系统主要受制于覆盖区域的大小,因此普遍采用宏蜂窝的组网方式,基站间距普遍较大,这种组网方式的成本较低。

[0003] 但随着第三、四代通信系统的发展,数据传输成为新的需求,尤其是实时视频的传输,对频谱效率和网络吞吐量的要求大幅度增加,但由于宏蜂窝的覆盖范围大,容纳的用户多,使得宏蜂窝的吞吐量会受到限制,尤其在小区边缘,由于SNR(Signal-t0-N0ise Ratio, 信号噪声比)较低,只能满足基本的业务需求,而不能满足数据速率需求。可见,现有的宏基站组网方式不能满足数据传输的需求。

[0004] 针对宏蜂窝的是上述缺点,可以降低小区半径,采用微蜂窝的组网方式,这样,可以提高系统的吞吐量,有效改善小区边缘用户的SNR。但是,由于微蜂窝基站的覆盖面积小, 因此,如果终端处于运动状态,则可能会需要频繁地在不同的基站之间进行切换,导致业务不连续。

[0005] 基于上述特点,目前的蜂窝通信系统中,通常仅将微蜂窝作为宏蜂窝的补充,例如,可以利用微蜂窝来延伸宏蜂窝的覆盖,或者解决某些盲点覆盖的问题,以此来改善小区边缘用户的SNR。

[0006] 然而,现有技术中,由于宏蜂窝与微蜂窝是独立的网络,宏基站与微基站各自独立地通过网络侧功能实体与网络侧进行交互,这就可能会给系统带来一些负的影响。例如,由于微蜂窝覆盖面积小,在终端移动的情况下,同样可能需要与宏蜂窝或其他微蜂窝进行频繁切换,造成业务不连续;而如果要保证业务的连续性,则需要增强性方案,当又将导致网络部署复杂,等等。

发明内容

[0007] 本发明提供了蜂窝通信系统、终端在小区间切换的方法及宏基站,能够在宏蜂窝与微蜂窝共存的组网方式下,减少给系统带来的负面影响。

[0008] 本发明提供了如下方案:

[0009] 一种蜂窝通信系统,包括宏基站及其覆盖范围内的至少一个微基站,其中,

[0010] 所述宏基站,用于为所述微基站的终端建立控制通道;对所述覆盖范围内的微基站的所述终端进行接入管理操作;及接收所述终端的切换请求,将所述终端切换到所述覆盖范围内的其他微基站;

[0011] 所述微基站,用于为接入的所述终端建立数据通道,进行与所述终端的数据传输。

[0012] 一种终端接入管理方法,包括:[0013] 宏基站周期性发送该宏基站自身及其覆盖范围内的各微基站的系统广播消息,以使得终端获得相关系统参数接入网络,所述微基站在当终端需要接入所述宏基站覆盖范围内的微基站时为所述终端建立数据通道;

[0014] 所述宏基站对所述终端进行入网网络服务质量Qos授权;

[0015] 所述宏基站根据QoS为所述终端建立控制通道,建立并维护用户信息。

[0016] 一种终端在小区间切换方法,包括:

[0017] 终端接收宏基站广播的当前小区的邻区信息,所述当前小区为该宏基站覆盖范围内的微小区,所述当前小区的邻区包括其他宏小区或该宏基站覆盖范围内的其他微小区;

[0018] 根据所述邻区信息选择切换目标小区,将确定出的目标小区信息通知给宏基站, 以便所述宏基站向目标小区的基站发起切换请求;

[0019] 终端接收宏基站发送的切换指令进行小区切换。

[0020] 一种宏基站,包括:

[0021] 控制通道建立单元,用于为其覆盖范围内的微基站的终端建立控制通道;

[0022] 接入管理单元,用于对所述覆盖范围内的微基站的终端进行接入管理操作;

[0023] 切换单元,用于接收终端的切换请求,将所述终端切换到所述覆盖范围内的其他

微基站。

[0024] 根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:

[0025] 本发明实施例能够将微基站下的用户控制通道与数据通道相分离,通过宏基站建立终端的控制通道,完成控制面的相关工作,因此,微基站仅用于建立终端的数据面链路, 完成数据传输。因此,微基站的资源可以更好地用于数据通信。从而可以使得在宏蜂窝与微蜂窝共存的组网方式下,减少给系统带来的负面影响。

附图说明

[0026] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0027] 图1是现有技术中微基站下的用户控制面与数据面链路示意图;

[0028] 图2是本发明实施例中微基站下的用户控制面与数据面链路示意图;

[0029] 图3是本发明实施例提供的终端接入管理方法流程图;

[0030] 图4是本发明实施例提供的终端在小区间切换方法流程图;

[0031] 图5是本发明实施例提供的蜂窝通信系统的示意图;

[0032] 图6是本发明实施例提供的宏基站的示意图。

具体实施方式

[0033] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。[0034] 首先需要说明的是,在现有技术中,之所以会给系统带来负面影响,是因为宏蜂窝与微蜂窝是独立的网络,微基站与宏基站需要完成的功能基本是相同的,因此,微基站与宏基站就功能而言,地位相当于是平等的。但是,在这种平等的关系下,却可能会给系统带来负面影响。例如,当有终端接入某微基站时,则该微基站负责该终端的数据面及控制面,也就是说,该微基站的时频资源不仅需要用于数据通信,还需要用于对终端的控制面进行控制,包括用户的接入及移动性管理等等。

[0035] 参见图1,其为现有技术中,微基站下的用户的数据面与控制面示意图,在该图中示出了现有技术中三种不同类型的微基站:Relay、WLAN(Wireless Local Area Networks, 无线局域网络)、Femto cell (HomeNodeB)。其中,微基站到 MME (Mobility Management Entity,移动性管理实体)之间的连线是控制面的链路,微基站到服务网

GW(Gateway,网关)再到PDN(Public Data Network,公用数据网)GW的连线是数据面的链路,从图中可以看出,微基站既需要建立控制面,又需要建立数据面。

[0036] 然而,正是因为这种独立性,给现有的蜂窝通信系统造成影响,例如,为了完成切换控制的过程,每个微基站可能都需要周期性地广播各自的邻区信息,这样,使得终端在需要进行切换时,需要扫描多个广播消息,并最终确定切换的目标小区,因此,这就可能会造成正常业务的中断,同时对微基站的资源是种浪费,。

[0037] 基于上述分析,在本发明实施例中,提出了一种新的网络架构和处理方式,主要是通过将终端的数据面和控制面分离,控制面由宏蜂窝网络控制,微蜂窝只需负责数据面的数据通信。这样,形成了三层网络结构:核心网络侧-宏蜂窝-微蜂窝,即使是接入微蜂窝的终端,也统一由宏蜂窝进行管理控制,包括用户管理、移动性管理等等;微蜂窝只需要将接收到的网络侧的数据传输给终端,或者将终端的数据回传到网络侧。

[0038] 需要说明的是,在本发明实施例中,一个宏基站可以对应其覆盖范围内的至少一个微基站,其中,微基站的存在形式可以有以下情况:

[0039] (1)微基站可以是指现有技术中采用WLAN、femto cell (HomeNodeB)等方式工作的微基站,这种微基站并不是为了延伸宏基站的覆盖而设置的,也就是说,在宏基站的信号覆盖范围内也可能部署有这类微基站,作为3GPP接入网的补充,或者解决家庭接入的问题。换言之,在本发明实施例中,宏基站覆盖范围内的微基站,可以包括该宏基站信号覆盖范围内的采用WLAN、femto cell (HomeNodeB)等方式工作的微基站。

[0040] 换言之,在这种情况下,可以使用现有技术的蜂窝通信系统中的宏蜂窝和微蜂窝, 不需要重新划分小区,只改变宏基站与微基站的工作模式,及两者之间的关系。其中,宏基站需要完成以下任务:对于接入该宏基站的终端,该宏基站需要负责实现这些终端的数据通信,并还要负责管理这些终端;同时,该宏基站还需要对接入微基站的终端进行统一管理及移动性控制。微基站的任务是:当有终端接入该微基站时,维护该终端的数据面。

[0041] 可见,在该第一种情况下,对于接入微基站的终端可以实现控制面与数据面的分离。[0042] (2)在本发明实施例中,还可以重新划分小区,例如,可以将原有的宏基站信号覆盖的区域(即宏小区)划分为多个微小区,在每个微小区部署一个微基站,同时,原来的宏基站仍然保留。需要说明的是,这种微基站与传统意义上的WLAN、femto cell可以是不同的,例如,在LTE网络中,这种微基站也可以是LTE基站,即其工作方式与原来的宏基站可以是相同的,不同之处在于,该微基站的信号覆盖范围小于宏基站。

[0043] 当然,另外一种部署方式还可以是在先部署微蜂窝、保证覆盖的基础上,增加宏基站来提高移动性。或者也可以说,在这种情况下,相当于采用了微蜂窝的组网方式,基站数据增加,小区半径减小;然而与单纯地微蜂窝组网方式不同的是,多个微蜂窝可以组成一个或多个逻辑上的微蜂窝簇,并且需要为该逻辑上的微蜂窝簇部署一个宏基站。

[0044] 可见,在本发明实施例中的宏基站和新增加的微基站与传统意义上的宏基站和微基站在功能上有所不同,在本发明实施例中,由宏基站对其信号覆盖范围内的终端进行接入或移动性管理等控制,由微基站负责完成相应的数据通信。因此,实现了终端的控制面与数据面的分离。

[0045] 需要说明的是,在上述第二种情况下,针对一些特定的业务类型,也可能由宏基站负责完成相应的数据通信。

[0046] 由上述两种情况可以看出,无论微基站的存在形式如何,微基站都主要负责用户数据面的工作,由宏基站来完成用户控制面的工作,当然,在一些特殊情况下,宏基站也可以完成部分用户数据面的工作。

[0047] 总之,本发明实施例提供了一种蜂窝通信系统,该系统中包括宏蜂窝及其覆盖范围内的至少一个微蜂窝,其中,用户的控制过程均由宏基站完成,微基站只需要接收宏基站发送的控制信令并执行相应的操作,即可完成对用户控制面的控制;当然,微基站的主要作用是,当有终端接入微蜂窝时,为用户建立数据通道,完成数据传输。

[0048] 其中,宏基站与微基站之间的拓扑关系(即一个宏基站对应哪几个微基站),可以是由宏基站自己建立并维护的,即宏基站可以自己检测其覆盖范围内具有哪些微基站, 与这些微基站之间拓扑关系,并维护该拓扑关系;也就是说,宏基站除了需要建立用户控制面,还需要建立并维护基站之间的拓扑关系。当然,在实际应用中,这种拓扑关系也可以由一个网络侧的控制实体来建立并维护,此时,宏基站就可以专注于建立用户控制面通道,能够更有效地利用宏基站的资源。

[0049] 参见图2,其为本发明实施例提供的系统结构下,控制通道与数据通道的建立情况示意图,其中,BS为宏基站,微蜂窝Micro Cellular及三个LTE微基站。图2中示出了 Micro Cellular下的终端的控制通道及数据通道,其中,虚线为控制通道,实线为数据通道。

[0050] 综上可见,在本发明实施例提供的蜂窝通信网络结构中,相当于是将整个蜂窝系统划分为多个子系统,子系统的数目与宏蜂窝的数目相同,每个子系统由一个宏蜂窝及其覆盖范围内的至少一个微蜂窝组成。这样,对于宏蜂窝覆盖范围内的微蜂窝,宏基站都负责完成其控制面的工作。例如,图2中作为宏蜂窝的BS与作为微蜂窝的三个LTE及Micro Cellular组成一个子系统,其中,对于接入到微蜂窝Micro Cellular的终端而言,通过宏基站BS建立控制通道,通过其接入的微基站Micro Cellular建立数据通道。这样,微基站 Micro Cellular只需要负责在通信过程中的数据传输,涉及到终端的接入管理及移动性管理等工作均由宏基站BS来完成。可见,通过宏基站对其覆盖范围内的微基站下的终端控制面进行控制,可以使得微基站的资源更好地用于数据通信;而用户的数据面可以基于业务特点、用户的付费策略等采用不同的实现方式,解决大量微蜂窝网络带来的对运营商回传的压力。

[0051] 需要说明的是,本发明实施例所述的宏基站覆盖范围内的微基站都是在宏蜂窝的信号覆盖范围内的,即无论微基站是系统中原有的,还是对宏小区重新划分后新部署的,其所在位置都在宏基站的信号覆盖范围内。当然,在实际应用中,可能存在盲区,即各个宏基站的信号都无法覆盖到的位置,对于这些位置,可能通过采用部署微基站的方式来解决盲点覆盖问题;但本发明实施例所指的微基站不包括这种微基站,当系统中存在这种微基站时,可以按照现有技术的方法,将其看作是与宏蜂窝独立的网络进行处理,即由这种微蜂窝独立完成用户的控制面及数据面的工作。

[0052] 其中宏基站与微基站之间可以通过一定的方式进行连接,分为无线连接和有线连接这两种方式,无线连接又包括使用带内传输方式(即宏基站与微基站之间的通信与基站与终端中间通信所使用的频带相同)和带外微波传输方式

[0053](与上述方式相反)。对于Relay,使用带内或是带外传输的方式可以解决 backhaul |、n]|S0

[0054] 前文所述对本发明实施例提供的蜂窝通信系统结构进行了详细地介绍,下面对如何利用该蜂窝通信系统实现具体的控制面及数据面的相关工作。

[0055] 具体对用户控制面进行控制时,可以包括终端接入管理及移动性管理,另外,还可以通过宏蜂窝实现其覆盖范围内的微蜂窝网络之间的协作管理,以此来解决微蜂窝网络本身存在的频繁切换、干扰协调、协作传输等问题。下面分别进行详细地介绍。

[0056] 终端的接入管理。宏基站可以对所述覆盖范围内的微基站下的终端进行统一管理,完成用户的鉴权及QoS授权操作,其中,终端的鉴权包括安全信息的建立及密钥的分发。

[0057] 其中,通常是在终端接入网络时需要进行终端接入管理,参见图3,本发明实施例提供了一种终端接入管理方法,包括以下步骤:

[0058] S301 :宏基站周期性发送该宏基站自身及其覆盖范围内的各微基站的系统广播消息,以使得终端获得相关系统参数接入网络;所述微基站在当终端需要接入所述宏基站覆盖范围内的微基站时为所述终端建立数据通道;

[0059] 其中,各微基站的系统广播消息中可以包括各微基站支持的物理层调制解调方式、信道编码方式、中心频率点等等,终端可以从这些消息中获得相关系统参数,以便接入网络。其中,宏基站覆盖范围内的所有微基站的系统广播消息都是由该宏基站发送的。

[0060] S302 :当终端需要接入所述宏基站覆盖范围内的微基站时,所述宏基站对所述终端进行入网网络服务质量Q0S授权;

[0061] 具体的,终端可以通过宏基站,经MME完成入网鉴权过程,MME和宏基站建立并维护终端相关安全上下文和移动性上下文;此处的相关安全上下文包括密钥等。同时,终端还通过宏基站,经义!^丨叫GW和PDN GW完成入网QoS授权过程,Serving Gff,PDN GW建立并维护终端QoS ftOfile,根据相关的授权过程中收到的来自PCRF的策略,建立深度包检测策略。S303 :所述宏基站根据QoS为所述终端建立控制通道,建立并维护用户信息。

[0062] 如果终端需要传输时延敏感数据,还可以为该终端建立数据通道(该数据通道仅用于传输时延敏感数据),同时,建立并维护用户信息。此外,宏基站还可以建立并维护深度包检测策略;

[0063] 其中,建立控制通道就是需要在空口上给终端分配最基本的连接,用于传输控制指令;建立数据通道就是要在空口上建立用于传输数据的连接。例如,对于LTE而言,建立控制通道就是需要为终端分配随机接入的信道信息、寻呼信道等;建立数据通道就是指需要为终端分配PDCH、PUDH等信道。

[0064] 显然的,在本发明实施例中,无论终端最终通过宏基站还是微基站来建立数据通道,控制通道都是由宏基站建立的,即,无论终端的数据最终是经由宏基站还是微基站传输到网络侧,其相关的控制过程都是由宏基站完成的。而对于数据通道而言,则可以是由微基站建立的,也可以是由宏基站建立的;当由微基站建立数据通道时,则终端的数据经由该微基站传输到网络侧,相应的,当由宏基站建立数据通道时,则终端的数据经由宏基站传输到网络侧。

[0065] 需要说明的是,数据通道是为了传输数据而建立的,并且建立数据通道时,可能需要根据具体的数据来建立,例如,对于WEB业务和FTP下载业务,可能需要分配不同的信道来完成;因此,在实际应用中,可以是在有数据需要传输时,根据具体的业务类型来实时建立。当然,由于终端需要的业务类型等信息可能会在网络侧有注册,因此,也可以在终端接入网络之后,就直接根据用户的注册信息,为该终端建立数据通道。例如,某用户定制了彩信业务,则在该用户接入网络之后,就可以直接为该终端建立用与传输彩信的数据通道;或者,也可以针对终端的特点,提前为一些常用的业务建立数据通道。

[0066] 其中,数据通道的建立策略可以是根据具体的业务类型或者用户的付费策略等来制定的,并且,对于同一个终端而言,如果需要进行多种不同类型的业务(非同一时刻),则也可能既由微基站建立数据通道,又由宏基站建立数据通道;具体在进行某项业务时,再根据具体的业务类型,使用预先建立好的相应的数据面即可。例如,对于对时延比较敏感的数据,则可以通过宏基站完成数据的传输;对于某些数据量比较大,同时对时延又不是非常敏感的数据,则可以通过微基站完成数据的传输。关于数据面后文中会有更加具体的描述。

[0067] 最后,终端可以接入到一个或多个微基站,该过程中,网络侧生成相应的微基站安全上下文,发送到微基站;具体的,可以通过宏基站将微基站安全上下文发送到微基站,或也可以由移动性管理实体(如MME等)直接发送到微基站。

[0068] 关于终端具体附着到哪个或哪些微基站,可以是由终端自行决定,也可以是由宏基站为终端选择的。在终端自行决定的情况下,宏基站可以向终端广播各个微基站的相关系统参数,终端通过宏基站的广播消息,便可以获得各个微蜂窝的相关系统参数,然后可以根据时频同步信息等,来选择附着到某微基站上,将终端的接收频率修改为该微基站的发射频率。

[0069] 而在由宏基站统一控制的情况下,可以由宏基站根据终端当前的位置等信息或是终端与微基站之间的信道状况,为该终端选择可以附着的微基站,并将相应的微基站相关系统参数发送给该终端,终端直接接入该微基站即可。在这种情况下,终端无须感知微基站的存在,直接按照宏基站发送的相关系统参数(如频率资源块等)接入到相应的基站即可完成相应的业务。

[0070] 虽然在步骤3中可能已经由宏基站为该终端建立了数据通道,但是该数据通道一般是为时延敏感的数据建立的,因此,对于其他类型的数据,还需要通过微基站来建立数据通道。

[0071] 至此,相当于已经通过宏基站完成了对终端的鉴权及授权,并且由宏基站建立了控制通道以及用于传输时延敏感数据的数据通道,由微基站建立了用于传输其他类型数据的数据通道,这样,相当于已经为该终端的数据传输或者移动性管理等做好了准备。

[0072] 然后,对于控制面信令,终端就会发送到宏基站;对于时延敏感数据,会通过宏基站,经krving GW和PDN-GW发送到hternet ;对于其他的数据(如,高数据率的数据等), 会通过微基站,经krving Gff和PDN-GW发送到hternet ;对于低增值业务数据,通过微基站直接进行local breakout (本地直接连到互联网),路由到hternet ;对于数据的分类, 通过深度包检测,获得相关的包信息,分类到相应的承载数据面。

[0073] 需要说明的是,之所以通过宏基站来传输时延敏感数据,是因为直接通过宏基站建立数据通道时,不需要进行数据通道的转移。

[0074] 综上可见,通过利用宏基站对用户进行统一管理,可以加快处理速度,节省了微基站的开销,使得微基站的资源可以更好地用于数据通信,提高微基站的吞吐量;并且宏基站对用户的统一管理,可以便于更好地实现负载均衡,提高整个覆盖范围内频谱资源的利用率。

[0075] 终端的移动性管理。移动性管理可以包括定位、切换、寻呼及位置更新等多个方面。下面分别进行详细的介绍。

[0076] 定位是指确定用户的位置,在无线通信中,可以通过测量基站所发信号到用户终端的时间,或是不同基站的信号到达用户终端的时间差,得到用户终端与基站的距离或是距离差,再根据基站的所在位置可以算出用户终端的所在位置。

[0077] 通过宏基站和微基站的配合,更加快速精确对终端进行定位;通过宏蜂窝和微蜂窝,可以实现不同等级的分阶段定位,即宏蜂窝级别的定位和微蜂窝级别的定位,由于宏蜂窝覆盖范围大,因此相对精度比较差,但是相对速度快;微蜂窝覆盖范围小,因此能够实现经度更高的定位;满足用户定位的不同精度、速度需求;例如可以通过宏蜂窝进行第一阶段的快速粗略的定位,通过微蜂窝进行第二阶段的精确定位。其中,宏基站和微基站一起进行定位主要可以由网络侧的定位功能实体来指示,例如发送相应的消息到宏基站和微基站,指示其在特定的时刻发送定位信号和定位消息(通知终端)来进行定位,等等。

[0078] 切换是蜂窝系统中一个非常重要的部分,如果终端正在进行通话等业务的过程中,位置发生变化,由一个小区跨越到另一个小区,则需要进行切换。在现有技术中,无论是宏基站还是微基站,都需要广播各自的邻区信息,切换过程需要由源微基站来完成,因此, 在切换的过程中,可能会造成业务的中断。而在本发明实施例中,相关的微基站邻区信息可以由宏基站统一在固定间隙广播,这样,终端只要接收到宏基站广播的消息,就能够获知自己附着的微基站的邻区信息,然后就可以向宏基站发起切换请求,完成切换。

[0079] 假设切换前终端的数据面通过源micro cell经serving Gff到Internet,则在终端的移动过程中,参见图4,终端在小区间切换的过程可以包括以下步骤:

[0080] S401 :终端接收宏基站广播的当前小区的邻区信息,所述当前小区为该宏基站覆盖范围内的微小区,所述当前小区的邻区包括其他宏小区或该宏基站覆盖范围内的其他微小区;

[0081] 宏基站将其覆盖范围内的各个微基站的邻区信息都向终端广播,终端在需要进行切换时,就可以扫描宏基站的广播消息,从中获取当前所在源微基站的邻区信息。其中,一个微基站的邻区可能是同一宏基站覆盖范围内的其他微小区,也可能是其他的宏小区。

[0082] S402:根据所述邻区信息选择切换目标小区,将确定出的目标小区信息通知给宏基站,以便所述宏基站向目的小区的基站发起切换请求;

[0083] 终端可以根据自身通信状态(信噪比等)进行切换决策,决定切换时,发送切换触发到其附着的宏基站;或者宏基站也可以根据当前终端所处微基站的情况(位置、信噪比、 运动预测和负荷)等,进行切换决策,为该终端选择目的基站;

[0084] 进一步,如果选择出的目的基站是微基站,则宏基站发送切换请求到其选择的目的微基站,目的微基站回复相应的切换请求应答,然后,宏基站传递该终端的相关上下文到目的微基站;然后,宏基站发送切换指示到源微基站,源微基站回复相应的切换指示应答。

[0085] 其中,相关上下文是在终端入网时,对终端进行鉴权及授权过程中产生的,在切换之后,终端的相关上下文不用重新生成,因此,直接将其传递给目的微基站即可。其中,相关上下文包括对终端鉴权时获得的安全密钥,以及对终端进行授权时获得的QOS策略、深度包策略等信息;

[0086] 由于切换决策要么由终端完成,并通知给宏基站,要么由宏基站完成,但源微基站并不知道有终端需要切出,因此,需要由宏基站将该信息通知给源微基站;

[0087] S403 :终端接收宏基站发送的切换指令进行小区切换。

[0088] 终端接收宏基站发送切换指令开始切换过程;具体的,终端在目标微基站发起网络重附着操作,完成切换操作;目标小区的微基站直接或经宏蜂窝基站发送切换完成信令到MME,指示切换完成;11^通知%1·^!^ GW,发起数据通道的更新,更新后,用户通过目的微蜂窝基站连接到krving GW。

[0089] 在上述切换过程中,由于邻区消息由宏基站统一广播,因此,便于用户终端的接收,减少了终端的扫描需求。同时,由于宏基站与终端始终是有连接的,因此,在两个微基站之间切换完成之前,如果有数据到达,则可以临时由宏基站进行发送,所以避免了对终端正常通信的打断;此外,目的微基站的资源和终端接入时隙可以由宏基站预先调度并通知终端,减少了微基站的处理需求;用户终端在微蜂窝之间的移动和切换由宏蜂窝统一控制,从而加速了切换流程,保证了数据传输的完整性。

[0090] 当某终端为业务接收端时,如果该终端正处于空闲模式,则需要首先寻呼该终端, 将该终端唤醒。由于当终端处于空闲模式时,网络侧无法获知该终端当前的位置,因此,在现有技术中,如果需要对某终端发起寻呼,则需要向网络中所有的宏基站和微基站发送寻呼请求,显然寻呼效率会比较低。而本发明实施例中,宏基站具有其覆盖范围内的所有微基站的相关信息,因此,具体的寻呼过程可以如下进行:

[0091] 步骤1 :MME发起寻呼过程,在Macro Cell的层次上发起寻呼消息,分别发送到多个宏基站;

[0092] 其中,由于每个终端都具有ID用于唯一标识该终端,因此,当终端进入空闲状态时,网络侧可以根据ID生成一个Hash值,代表该终端,因此,在寻呼消息中就可以携带该 Hash值;当终端接收到Hash值之后,与自己的Hash值进行比对,就可以判别出是否在寻呼自己,如果是,则退出空闲模式,准备进行一些相应的操作。

[0093] 步骤2 :宏基站收到MME的寻呼消息后,在各自的空口上向各个终端发送相应的寻呼消息;

[0094] 步骤3 :终端收到该寻呼消息后,如果判断出是在寻呼自己,则可以发送RAHC preamble消息到宏基站;[0095] 步骤4 :宏基站收到该消息后向MME返回RACH响应;MME收到该响应消息后可以终止其他宏基站上寻呼消息的发送;

[0096] 由于MME可能是在周期性地发送寻呼请求,在收到宏基站的响应之前,会一直周期性地发送下去。而当某宏基站收到终端的RAHC preamble之后,就证明已经找到了需要的终端,此时,该宏基站就可以通知MME,相应的,MME在接收到该响应之后,就可以停止发送该寻呼消息;

[0097] 步骤5 :终端发送连接请求到宏基站,退出空闲模式;

[0098] 步骤6 :宏基站收到该消息后,发送初始终端消息到MME,同时返回连接建立到终端;

[0099] 步骤7 =MME发送初始上下文建立请求到宏基站;

[0100] 由于终端在进入空闲模式之后,会将之前宏基站的信息删掉,同时保存到MME;但是,当终端被唤醒后,可能已经移动到其他宏基站的覆盖范围,所以需要回复上下文,将初始上下文保存到MME ;

[0101] 步骤8 :宏基站根据终端的位置、终端QoS需求等,确定为终端提供数据传输业务的微基站,发送无线承载建立到该微基站;

[0102] 步骤9 :微基站发送无线承载建立到终端,发起空口无线承载建立过程,终端返回无线承载建立完成到微基站;

[0103] 步骤10 :微基站回复无线承载建立完成到宏基站,宏基站回复初始上下文建立完成到MME。

[0104] 此外,在通常情况下,如果终端没有发生业务,则应该尽量保持在空闲模式,以节约终端的电能。但是,如果终端处于移动状态,则为了保证终端能够随时进行数据通信,可能需要对终端的位置信息进行更新。在现有技术中,如果用户从一个微蜂窝小区到另一个微蜂窝小区,就需要对终端的位置信息进行更新,由于微蜂窝的覆盖范围很小,因此,可能会需要进行频繁的更新,使得终端无法真正处于空闲模式。

[0105] 而在本发明实施例中,由于由宏蜂窝对微蜂窝的控制面进行统一控制,因此,当用户在跨越同一宏基站覆盖范围内的不同微基站时,就不需更新终端的位置信息,因此,降低了位置更新的频度,可以实现终端在不进行数据通信时,只要没有离开宏小区的覆盖范围, 就可以真正地处于空闲状态,节约电能。

[0106] 前文所述对用户接入管理、移动性管理相关的控制面进行了详细地描述。下面介绍除以上所述之外,通过本发明实施例提供的蜂窝通信系统,可以带来的其他的好处。

[0107] 首先是微基站之间的协作。由于多个微基站之间的协作,可以为终端提供更好地数据传输服务,因此,通常一个终端可以附着在多个微基站上,由这些微基站共同为该终端提供相应的通信支持。但是,这些微基站如何参与协作,以及采用何种协作模式则是需要解决的问题,而采用本发明实施例提供的蜂窝通信系统,则可以很好地实现微基站之间的协作。

[0108] 这是因为,协作使用的频谱和时隙资源统一由相关的宏基站根据终端和网络的当前状态进行选择和控制,这样可以更好地实现参与协作的微基站之间的同步,减少微基站之间的通信信令和流程,减轻对微基站回程网络的传输压力,加快协作建立的速度;并且, 由宏基站统一进行控制,可以更好地针对终端的状态和网络的负载选择更加合适的微蜂窝进行协作通信。

[0109] 此外,微基站的连接管理信令也可以从宏基站管理并下发,在OFDMA系统下,可以通过宏基站分配部分子载波来实现。其中,连接管理信令的作用是指示为终端分配的OFDMA 资源,用于向终端发送数据,或者提供给终端发送数据,在现有技术中,该信令是由终端所附着的微基站发送的。

[0110] 而在本发明实施例中,微基站的连接管理信令由宏蜂窝针对终端的移动性等参数,统一下发,通过在分配特定的OFDMA子载波,建立特定的子载波与微蜂窝、终端之间的映射关系(例如划分专属区域等),可进一步减少相应的开销。

[0111] 关于用户的数据面主要通过微基站实现,具体通过微基站实现用户的数据面时, 可以通过微基站的AP (可以是WLAN的AP,也可以是Femto的AP,还可以是Realy场景下的 Realy站AP)接入宏基站的用户面(数据由终端到微基站,再由微基站到宏基站,经serving Gff,PDN GW,最后到hternet),进一步经过宏基站的核心网数据面,如图2中的dl接口 ;当然,也可以通过微蜂窝的AP (可以是WLAN的AP,也可以是!^emto的AP,也可以是Realy场景下的Realy站AP)直接接入internet,如图2中的d2接口。

[0112] 如前文所述,用户的数据面在必要时也可以由宏基站来实现,在本发明实施例中, 由于用户的上行数据首先都会由微基站接收,因此,具体的数据面策略可以由微基站进行选择。具体实现时,当微基站接收到用户发送的上行数据包之后,可以对该数据包进行深度包检测,从而判断出数据包所属的服务种类、QoS需求或者是否具有时延敏感性,等等,然后,就可以根据这些判断结果选择相应的数据传输策略。例如,根据业务策略进行选择时, 可以根据业务对运营商是否增值以及业务本身性质来控制业务走向,经过微蜂窝AP (可以是WLAN的AP,也可以是Femto的AP,也可以是Realy场景下的Realy站AP)的业务基于业务策略进行分类,部分业务经过宏基站的用户面并经过宏基站的核心网数据面,部分业务直接通过微基站接入internet ;即部分业务走图2中的dl接口,部分业务走图2中的d2接

[0113] 当然,对于下行数据包,则可以由数据网关(如krving Gateway等)来对数据包进行深度包检测,同样可以判断出数据包所属的服务种类、QoS需求或者是否具有时延敏感性,等等,然后,就可以根据这些判断结果选择通过宏基站或微基站将数据传输给用户。

[0114] 总之,在本发明实施例中,对于用户的数据面,可以通过宏基站和微基站两个层次更好地提供QoS保证,例如,对时延敏感和高数据率业务采用不同的策略进行来传输。

[0115] 综上所述,参见图5,本发明实施例提供的蜂窝通信系统中,包括宏基站501及其覆盖范围内的至少一个微基站502 (图中以两个微基站为例),其中,

[0116] 宏基站501用于为所述微基站的终端建立控制通道;对所述覆盖范围内的微基站的所述终端进行接入管理操作;及接收所述终端的切换请求,将所述终端切换到所述覆盖范围内的其他微基站;

[0117] 微基站502用于为接入的所述终端建立数据通道,进行与所述终端的数据传输。

[0118] 图5中的虚线表示用户的控制通道通过宏基站建立。通过本发明实施例提供的蜂窝通信系统,微基站502的主要任务是建立并维护用户的数据面,不需要为控制面浪费太多的资源。

[0119] 其中,在切换过程中,如果需要进行数据传输,则可以由宏基站临时完成这些数据

13的传输,此时,宏基站501还可以包括:

[0120] 数据转发单元,用于所述终端在所述宏基站覆盖范围内的微基站之间切换之前, 接收需要转发的用户数据,并将所述用户数据发送到接收端。

[0121] 当需要向微蜂窝下的终端发起寻呼时,也可以不用将寻呼消息发送到微基站,而是发送到该微基站所在的宏基站,此时,宏基站501还可以包括:

[0122] 寻呼单元,用于接收移动性管理实体(如MME等)的寻呼消息,向所述覆盖范围内的基站的所述终端发起寻呼,以唤醒所述终端。当然,终端接收到寻呼消息之后,可以向宏基站返回响应消息,宏基站还可以继续向MME返回响应消息,以便通知MME停止寻呼消息的发送。

[0123] 当然,宏基站也可以不仅仅用于负责用户控制面的工作,例如,如果需要传输时延敏感的数据,则为了满足时延的要求,可以通过宏基站完成数据的传输,此时,宏基站501 还可以包括:

[0124] 数据通道建立单元,用于为所述终端建立数据通道,完成所述时延敏感数据的传输。

[0125] 此外,宏基站501还可以包括,协作管理单元,用于根据终端及网络的当前状态, 对协作使用的频谱及时隙资源统一进行选择和控制,为所述终端分配可以附着的所述覆盖范围内的微基站,以实现微基站之间的协作。这样可以更好地实现参与协作的微基站之间的同步,减少微基站之间的通信信令和流程,减轻对微基站回程网络的传输压力,加快协作建立的速度;并且,由宏基站统一进行控制,可以更好地针对终端的状态和网络的负载选择更加合适的微蜂窝进行协作通信。

[0126] 或者,宏基站501还可以包括:连接管理单元,用于管理并发送其覆盖范围内的各个微基站的连接管理信令。这样,可以减少为微基站管理及下发连接管理信令时带来的系统开销。

[0127] 其中,在本发明实施例中,宏基站与其覆盖范围内的微基站之间会具有一定的拓扑关系,该拓扑关系可以由宏基站建立并维护,也可以由一个网络侧的实体来建立并维护。

[0128] S卩,在第一种情况下,宏基站501还可以包括:拓扑关系管理单元,用于建立并维护所述宏基站与其覆盖范围内的微基站之间的拓扑关系。在第二种情况下,所述系统还包括:网络管理控制实体,用于建立并维护所述宏基站与其覆盖范围内的微基站之间的拓扑关系。

[0129] 对于用户的数据面,可以通过宏基站和微基站两个层次更好地提供QoS保证。具体的,对于上行数据包,微基站502还可以用于,对接收到的上行数据包进行深度包检测, 根据所述深度包检测结果,选择相应的数据传输方式。对于下行数据包,该系统还可以包括:数据网关深度包检测单元,用于对下行数据包进行深度包检测;选择单元,用于根据所述深度包检测结果,选择相应的数据传输方式。其中,该深度包检测单元及选择单元可以位于微基站,或者也可以在网关中。

[0130] 在本发明实施例中,微基站可以具有多种存在形式,如可以是Relay、H_eNB、Wifi AP或pico等等。

[0131] 相应的,本发明实施例还提供了一种宏基站,参见图6,该宏基站包括以下单元:

[0132] 控制通道建立单元601,用于为其覆盖范围内的微基站下的终端建立控制通道;[0133] 接入管理单元602,用于对所述覆盖范围内的各微基站下的终端进行接入管理操作;

[0134] 切换单元603,用于接收终端的切换请求,将所述终端切换到所述覆盖范围内的其

他微基站。

[0135] 可选的,该宏基站还可以包括:

[0136] 数据转发单元,用于所述终端在所述宏基站覆盖范围内的微基站之间切换之前, 接收需要转发的用户数据,并将所述用户数据发送到接收端。

[0137] 可选的,该宏基站还可以包括:

[0138] 寻呼单元,用于接收移动性管理实体的寻呼消息,向所述覆盖范围内的各微基站下的终端发起寻呼,以唤醒所述终端。

[0139] 当所述覆盖范围内的微基站下的终端需要传输时延敏感数据时,所述宏基站还可以包括:

[0140] 数据通道建立单元,用于为所述终端建立数据通道,完成所述时延敏感数据的传输。

[0141] 可选的,该宏基站还可以包括:

[0142] 协作管理单元,用于根据终端及网络的当前状态,对协作使用的频谱及时隙资源统一进行选择和控制,为所述终端分配可以附着的微基站,以实现微基站之间的协作。

[0143] 可选的,该宏基站还可以包括:

[0144] 连接管理单元,用于管理并下发其覆盖范围内的各个微基站的连接管理信令。

[0145] 可选的,该宏基站还可以包括:

[0146] 拓扑关系管理单元,用于建立并维护所述宏基站与其覆盖范围内的微基站之间的拓扑关系。

[0147] 本发明实施例能够将微蜂窝下的用户控制通道与数据通道相分离,通过宏基站建立用户的控制通道,完成控制面的相关工作,因此,微基站仅用于建立用户的数据面链路, 完成数据传输。因此,微基站的资源可以更好地用于数据通信。从而可以使得在宏蜂窝与微蜂窝共存的组网方式下,减少给系统带来的负面影响。

Claims (19)

1. 一种蜂窝通信系统,其特征在于,包括宏基站及其覆盖范围内的至少一个微基站,其中,所述宏基站,用于为所述微基站的终端建立控制通道;对所述覆盖范围内的微基站的所述终端进行接入管理操作;及接收所述终端的切换请求,将所述终端切换到所述覆盖范围内的其他微基站;所述微基站,用于为接入的所述终端建立数据通道,进行与所述终端的数据传输。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述宏基站还包括:数据转发单元,用于所述终端在所述宏基站覆盖范围内的微基站之间切换之前,接收需要转发的用户数据,并将所述用户数据发送到接收端。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述宏基站包括:寻呼单元,用于接收移动性管理实体的寻呼消息,向所述覆盖范围内的基站的所述终端发起寻呼,以唤醒所述终端。
4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,当所述覆盖范围内的微基站的所述终端需要传输时延敏感数据时,所述宏基站还包括:数据通道建立单元,用于为所述终端建立数据通道,完成所述时延敏感数据的传输。
5.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述宏基站还包括:协作管理单元,用于根据所述终端及网络的当前状态,对协作使用的频谱及时隙资源统一进行选择和控制,为所述终端分配可以附着的所述覆盖范围内的微基站,以实现微基站之间的协作。
6.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述宏基站还包括:连接管理单元,用于管理并发送所述覆盖范围内的微基站的连接管理信令。
7.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:网络管理控制实体,用于建立并维护所述宏基站与其覆盖范围内的微基站之间的拓扑关系。
8. —种终端接入管理方法,其特征在于,包括:宏基站周期性发送该宏基站自身及其覆盖范围内的各微基站的系统广播消息,以使得终端获得相关系统参数接入网络,所述微基站在当终端需要接入所述宏基站覆盖范围内的微基站时为所述终端建立数据通道;所述宏基站对所述终端进行入网网络服务质量Qos授权;所述宏基站根据QoS为所述终端建立控制通道,建立并维护用户信息。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,还包括:所述宏基站为所述终端建立数据通道,以便所述终端通过所述宏基站建立的数据通道传输时延敏感数据。
10. 一种终端在小区间切换方法,其特征在于,包括:终端接收宏基站广播的当前小区的邻区信息,所述当前小区为该宏基站覆盖范围内的微小区,所述当前小区的邻区包括其他宏小区或该宏基站覆盖范围内的其他微小区;根据所述邻区信息选择切换目标小区,将确定出的目标小区信息通知给宏基站,以便所述宏基站向目标小区的基站发起切换请求;终端接收宏基站发送的切换指令进行小区切换。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,当所述目标小区为所述宏基站覆盖范围内的微小区时,所述宏基站向目标小区的基站发起切换请求包括:所述宏基站发送切换请求到所述目标小区的微基站,在所述目标小区的微基站回复相应的切换请求应答后,所述宏基站传递该终端的相关上下文到所述目标小区的微基站。
12.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,还包括:所述目标小区的微基站直接或经所述宏基站发送切换完成信令到移动管理实体,指示切换完成。
13. 一种宏基站,其特征在于,包括:控制通道建立单元,用于为其覆盖范围内的微基站的终端建立控制通道; 接入管理单元,用于对所述覆盖范围内的微基站的终端进行接入管理操作; 切换单元,用于接收终端的切换请求,将所述终端切换到所述覆盖范围内的其他微基站。
14.根据权利要求13所述的宏基站,其特征在于,还包括:数据转发单元,用于所述终端在所述宏基站覆盖范围内的微基站之间切换之前,接收需要转发的用户数据,并将所述用户数据发送到接收端。
15.根据权利要求13所述的宏基站,其特征在于,还包括:寻呼单元,用于接收移动性管理实体的寻呼消息,向所述覆盖范围内的基站的所述终端发起寻呼,以唤醒所述终端。
16.根据权利要求13所述的宏基站,其特征在于,当所述覆盖范围内的微基站的所述终端需要传输时延敏感数据时,所述宏基站还包括:数据通道建立单元,用于为所述终端建立数据通道,完成所述时延敏感数据的传输。
17.根据权利要求13所述的宏基站,其特征在于,还包括:协作管理单元,用于根据所述终端及网络的当前状态,对协作使用的频谱及时隙资源统一进行选择和控制,为所述终端分配可以附着的所述覆盖范围内的微基站,以实现微基站之间的协作。
18.根据权利要求13所述的宏基站,其特征在于,还包括:连接管理单元,用于管理并发送所述覆盖范围内的微基站的连接管理信令。
19.根据权利要求13所述的宏基站,其特征在于,还包括:拓扑关系管理单元,用于建立并维护所述宏基站与其覆盖范围内的微基站之间的拓扑关系。
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