CN102461142B - 用于获得蜂窝通信网络的无线接入网(ran)信息的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于获取与蜂窝网络中的空闲移动站相关的信息的系统。该系统包括与蜂窝网络的无线网络控制器通信的计算平台。该计算平台被配置为(i)产生输入信号并通过无线网络控制器将输入信号发送至无线接入网络，和(ii)在由无线网络控制器输出的数据中识别出由输入信号产生的输出信号，所述输出信号包括与至少一个空闲移动站相关的信号。

Description

用于获得蜂窝通信网络的无线接入网(RAN)信息的方法和系统
技术领域
本发明涉及用于获得蜂窝通信网络的无线接入网(RAN)信息的方法和系统。
背景技术
蜂窝通信网络包括用于转换目的的核心网和包括为移动站提供服务的众多蜂窝的所谓的无线接入网(RAN)。RAN被划分为注册区，其通常包括几个至有时几百个连续的蜂窝。蜂窝通信网络设计有重叠连续的蜂窝，以在移动站改变其地理位置的时候使相邻蜂窝之间的移动站能够平稳移交。蜂窝包括用于存储蜂窝配置信息(例如，蜂窝标识符、其注册区、广播强度等)的蜂窝配置寄存器(CCR)。
移动站具有如下两种运行状态：
第一，所谓的默认被动或空闲状态，在该状态移动站只处于接收模式。被动移动站位于所谓的驻扎蜂窝中。被动移动站不向无线接入网发送测量报告，以节省电池消耗和网络资源。
第二，所谓的主动状态，在该状态移动站与其宿主网络进行双向通信会话。主动移动站位于至少一个所谓的服务蜂窝。在双向通信会话期间，服务蜂窝可以发生改变，但主动移动站的初始服务蜂窝是其变为主动之前处于被动状态的时候的最后驻扎蜂窝。主动移动站向无线接入网发送测量报告，其特别包括当前至少一个服务蜂窝、信号接收质量等。
移动站预先安装有本地驻扎蜂窝确定(CCD)机制，以定期从两个以上在其被动状态下接收服务的可用驻扎蜂窝中确定优选的驻扎蜂窝。被动移动站自动切换到其主动状态，以在由于在其地理位置、优选驻扎蜂窝等中的可能改变使其注册区改变的情况下，上传注册区报告事件至其核心网。这些注册区报告事件对于辅助核心网将服务路由至移动站来说是重要的。
蜂窝网络运营商须保持很高级别的服务质量，并不断地受到对更多的覆盖区、增加了传输能力、更多新的服务和更好的服务质量的不断增长的需求的挑战。这种需求要求蜂窝网络运营商连续监控整个网络的状态和条件，并解决影响网络的不同部分以及用户体验的各种问题。截至目前，蜂窝网络运营商有三个主要的信息来源，他们可依靠这三个来源进行检测和诊断网络运行问题，如负载平衡、服务质量低、掉话、覆盖盲区等。信息来源如下：
(a)在其通信会话期间由主动移动站发送的信号测量报告。但是，主动移动站通常构成不超过约10％的蜂窝网络运营商的整个用户群，因此，该信息需要长期的获取，且本质上是可统计的。
(b)涉及配备了GPS和移动站且沿预定路线移动的车辆的所谓的路测。获取该信息耗费时间和资源，且不会为蜂窝网络运营商提供关于其整个网络的状态和用户可能会遇到差的服务的区域的指示性实时信息。
(c)监测网络实体之间的接口的运行支持系统(OSS)和探头。为了获取该信息，需要将探头配置在多个接口上，并分析它们的数据。这种方法依赖于检测数据流量中的异常，以便检测和分析上述问题。
发明内容
一般而言，本发明旨在提供用于从被动移动站获得无线接入网络(RAN)信息以监测、分析以及可选地为蜂窝电信网络的运行提供调整和/或检测MS的位置的方法和系统。本发明在核心网(CN)的层面上执行依次产生可推断出RAN信息的诱发性通信量的动作。
本发明的网络运行系统(NOS)包括驻扎蜂窝配置操作(CCCM)模块，用于改变通过驻扎在驻扎蜂窝上的被动移动站的CCD机制处理的驻扎蜂窝的一个以上的参数值，以确定它们是否保留在其驻扎蜂窝上、为了接收的目的是否应当驻扎在相邻蜂窝上，或在没有蜂窝可以提供足够服务的时候进入无服务模式。被动移动站被切换到报告模式，在该模式它们可在某些情况下上传报告事件。NOS还包括用于捕获上传的报告事件的报告事件采集(REA)模块。NOS还包括网络运行分析(NOA)模块，其用于处理上传的报告事件以确定网络运行指标，并提供关于一个或多个移动站的信息。
本发明可按照所选的CCT参数产生不同类型的RAN信息。并不旨在以任何方式进行限制；
本发明的NOS可在以下两个优选的实施方式中的一个中实现：
第一，移动站(MS)操作实施方式，其中，CCCM模块改变通过被动移动站的本地CCD机制处理的所选蜂窝的CCR的实际值。在该实施方式中，被动移动站上传指明它们自己与其宿主网络之间关系的实际变化的报告事件。示例性报告事件特别包括GSM和UMTSLAC更新、GSM和UMTSRAC更新等。
第二，客户辅助的实施方式，其中，至少一些移动装置配置有合适的硬件或软件实现的客户应用程序，包括CCD模拟器，其可以与其本地CCD机制类似的方式运行。在这种情况下，CCCM模块发送具有通过CCD模拟器处理的模拟CCR值的点对多点(PTMP)消息至驻扎在所选蜂窝上的被动移动站。CCD模拟器上传报告事件，如果报告事件已经被本地CCD机制上传，则所述报告事件将指示被动移动站和其宿主网络之间的关系的变化。可通过各种信令消息、SMS、数据会话等上传该报告事件。优选地且可选地，消息应包含补充数据，例如GPS坐标(在装置具有GPS模块的情况下)和其它存储在装置中的本地数据。
附图说明
为了更好地理解本发明，现在将通过非限制的实例的方式，参照附图，在附图中类似部件由同样的数字进行编号，其中：
图1示出了蜂窝电信网络；
图2A示出了列出典型蜂窝配置信息的蜂窝配置寄存器；
图2B示出了列出UMTS蜂窝配置信息的UMTS蜂窝配置寄存器；
图3示出了说明用于确定被动移动站的驻扎蜂窝的驻扎蜂窝确定(CCD)机制运行的流程图；
图4示出了说明简化的MS启动的注册区更新程序的事件图；
图5示出了在其主动状态和其被动状态之间转换的移动站的运行的时间线图示；
图6示出了理论上从蜂窝天线扩散的接收信号强度的图示；
图7示出了驻扎在分配在不同注册区的两个重叠蜂窝上的四个移动站的初始状态；
图8A示出了图7的四个移动站的后来状态，其中由于移动站中的一个从前一个驻扎蜂窝的覆盖区中移出，从而该移动站已经移动以驻扎在新蜂窝；
图8B示出了图7的四个移动站的后来状态，其中由于使前一个驻扎蜂窝的信号质量降低的无线电干扰，移动站中的一个为了驻扎的目的已经移动至新蜂窝；
图9示出了NOS运行的高层示意图；
图10示出了说明本发明的NOS的运行的顶层流程图；
图11示出了根据本发明的用于获取被动移动站(PMS)分割信息的NOS运行的顶层流程图；
图12示出了根据本发明第一个优选实施方式的说明操作网络运行系统(NOS)的移动站(MS)的高层示意图；
图13示出了根据本发明第一个优选实施方式的包括操作网络运行系统(NOS)的移动站(MS)的蜂窝电信网络；
图14示出了用于采集PMS分割信息的图12的操纵NOS的MS的运行的详细流程图；以及
图15示出了根据本发明第二个优选实施方式的说明客户辅助的网络运行系统(NOS)的运行的高层示意图；
图16示出了根据本发明第二个优选实施方式的包括客户辅助的网络运行系统(NOS)的蜂窝电信网络；
图17示出了根据本发明第二个优选实施方式的客户端CCD模拟器运行的顶层流程图；
图18示出了用于获取PMS分割信息的图15的客户辅助的NOS的运行的详细流程图。
图19为驻扎在两个重叠的蜂窝上的五个被动移动装置的图形表示；
图20A至图20D为示出根据本发明第一个优选实施方式的包括操作网络运行系统(NOS)的移动站(MS)的PMS分割的方法的表格；
图21A至图21D为根据本发明第二个优选实施方式的示出包括客户辅助的网络运行系统(NOS)的PMS分割的方法的表格；以及
图22A至图22B示出了PMS分割的最终结果。
具体实施方式
本发明将参照UMTS(通用移动通信系统)进行详细描述。本发明可同样适用于为能够在蜂窝之间移动的移动站提供通信服务的任何蜂窝通信系统。例如，这种蜂窝通信系统可使用多种多址接入技术，如频分多路复用(FDM)、时分多路复用(TDM)、码分多路复用(CDM)、第三代合作伙伴项目(3GPP)、长期演进(LTE)系统等。
用于最大化蜂窝网络的容量和服务质量的方法在本领域中是众所周知的。这种方法通常涉及监测和调整由主动移动站产生的通信流量。
在将本发明还原到实践中的时候，本发明人推测：通过监测与例如空闲移动站和网络之间的无线电通信相关的参数并为了例如将移动站导向至合适的预先选定的邻近蜂窝而相应地调整网络参数，可以大大提高蜂窝网络的服务质量。
虽然为了导向空闲移动站的目的监测网络资源已经在现有技术(US7187934)中提出，但是这种移动站的导向通过调节天线参数引起，因此这种导向是具有不可预知结果的反复试验的过程。本发明人设计了一种系统，其能够通过主动向无线接入网查询关于表征空闲移动站的一个参数或多参数的信息来监测蜂窝的空闲移动站。本系统利用无线接入控制器和核心网之间存在的通信管道将信号发送到无线接入网，并从无线接入控制器至核心网的转换数据中捕获相应的返回信号。通过使用信号分析算法，本系统可以分析返回信号，并导出与装置的特定参数相关的信息以及改变网络的参数，以便最大化网络负载能力、提高服务等。
现在将从蜂窝网络的描述及其如图1-8B所示的操作开始进行更详细地描述本发明。
术语：
主动MS移动站与其宿主(host)网络进行双向通信会话的
状态
ARSS绝对接受信号强度-取决于被动移动站在其驻扎蜂
窝中的位置、其在建筑物的位置、RF干扰等的绝
对测量值。UMTS系统通过函数Ec/N0(以dB计)
或RSCP(以dBm计)计算ARSS
BCC最佳驻扎蜂窝-CCD机制采用的用于找到用于驻
扎的最佳蜂窝的程序
驻扎蜂窝将用于启动与移动站通信或从移动站通信的蜂窝
CCCM模块驻扎蜂窝配置操纵模块-为所选蜂窝配置新的蜂窝
配置信息的NOS模块
CCD模拟器安装在移动站的客户端，其可以与其本地CCD机
制类似的方式运行，且可接收来自CCCM模块的
指令
CCICCR中的蜂窝配置信息
CCT蜂窝驻扎阈值-从蜂窝向驻扎在蜂窝的所有被动移
动站广播的阈值，用于定义驻扎在蜂窝的阈值。
该阈值应为例如从驻扎蜂窝接收的信号质量/强度
CCR蜂窝配置寄存器-每个蜂窝都具有用于存储蜂窝配
置信息的CCR
MS移动站-移动通信装置
本地CCD移动站被预先安装有本地驻扎蜂窝确定(CCD)
机制，用于定期从两个以上可用驻扎蜂窝中确定
优选的驻扎蜂窝，以在其被动模式下接受服务。
NOA模块网络运行分析模块-NOS模块，用于处理上传的报
告事件，以确定网络运行指标并提供关于一个以
上移动站的信息
NOS网络运行系统，用于从被动移动站获得无线接入
网络(RAN)信息以监测、分析蜂窝通信网络的
运行，并可选地为蜂窝通信网络的运行提供维修
被动MS移动站的默认状态，其中移动站仅处于接收模式
PMS分割被动移动站分割-一类通过在所选蜂窝驻扎的被动
移动站确定接收信号强度的RAN信息
RA注册区-在无需进行位置注册的情况下，移动站可
漫游的区。该区对于辅助核心网将呼入服务路由
至移动站很重要。
REA模块报告事件采集模块-NOS模块用于捕获上传的报
告事件
RM报告模式-在某些情况下需要移动站上传报告事件
的状态
RRSS相对接收信号强度-所选蜂窝和一个以上其相邻蜂
窝之间的相对测量值
服务蜂窝用于双向通信的蜂窝
SCC合适的驻扎蜂窝-CCD机制所采用的以过滤掉不
能提供预订的服务质量(QOS)并因此被认为是
不合适的蜂窝的程序。
图1示出了蜂窝电信网络100的基本示意图，所述蜂窝电信网络被大致分为核心网(CN)101和无线接入网(RAN)102，无线接入网(RAN)102通过接口(例如UMTSIU接口)连接至核心网(CN)101。核心网101包括以下核心网实体：移动交换中心(MSC)103、访问位置寄存器(VLR)104和标识位置寄存器(HLR)105。RAN102包括无线网络控制器(RNC)106，其通过接口(例如UMTSIub接口)连接至蜂窝天线107。
每个蜂窝天线107包括蜂窝配置寄存器(CCR)108，其用于确定其用于为驻扎在其蜂窝109内的移动站提供服务的配置。CCR108可使网络运营商根据蜂窝的服务区内的需要为每个蜂窝109创建不同的蜂窝配置。一些蜂窝配置信息(CCI)影响驻扎MS、SCC和BCC的程序，其它CCI可以控制蜂窝发送至所有驻扎MS的蜂窝广播消息，以用于各种用途，如商业和安全用途。
网络100包括运行支持系统(OSS)110，其连接至网络实体以辅助管理网络运行。OSS110支持多种功能，如故障检测、性能、安全、配置等。
图2A示出蜂窝配置寄存器(CCR)108，其列出了蜂窝通信网络中使用的一些典型的蜂窝配置信息(CCI)。CCR108主要由RNC106和OSS110控制。CCI通常特别包括蜂窝标识符，用于通过移动站进行蜂窝识别；注册(registration)区，用于指明蜂窝到一组蜂窝或服务区的分配，以更有效地将通信路由至移动站；驻扎蜂窝阈值，用于确定移动站是否可以驻扎在其上；以及无线配置，用于配置蜂窝的无线组件的各个方面。
图2B示出了具有示例性UTMS特定参数的UMTSCCR108。例如，作为蜂窝标识符参数的蜂窝ID，作为注册区参数的位置区代码(LAC)。驻扎蜂窝阈值还特别包括Qrxlevmin、Qqualmin和Qoffset，其中，Qqualmin分别指定驻扎在蜂窝中所需的最小接收水平和质量水平，Qoffset指定用于蜂窝重选的两个蜂窝之间的偏移。
移动站的分类
将通电的移动站分类为处于以下两种运行状态中的一种：
“被动”或“空闲”状态意思是指移动站没有主动参与通信会话，并因此不需要网络资源。处于被动状态的移动站以下简称被动/空闲移动站或被动/空闲MS。
“主动”状态意思是指移动站主动参与通信会话，并因此需要网络资源。处于主动状态的移动站以下简称主动移动站或主动MS。本技术领域的其它常见术语指连接或专用模式。
被动移动站的运行
被动移动站监测网络无线电信道并定期执行特定常规事务，以辅助定位可用的资源来建立积极的通信会话。常规事务包括：
1、运行CCD机制，以为了驻扎的目的(即为了接收服务)而定期从两个以上可用的蜂窝中确定优选的蜂窝。示例性CCD机制特别包括GSM蜂窝选择和重选、UMTS蜂窝选择和重选等。
2、收听寻呼消息。
3、必要时，进行注册更新。示例性注册更新特别包括UMTS位置区代码更新等。
网络100对被动移动站驻扎在其上是不察觉的，不会干扰或影响特定移动站的驻扎蜂窝。
主动移动站的运行
RAN102控制主动移动站。RAN102命令每个主动移动站应该从哪个或哪些蜂窝接收服务。此外，RAN102指示每个主动移动站对由RAN102所选的蜂窝进行测量。测量结果被作为测量报告发送至RAN102，以通过各种网络元件(如UMTS网络中的RNC)进行处理。由主动移动站发送的测量报告对于成功执行通信会话至关重要。测量报告为RAN120提供了各种参数(例如但不限于服务蜂窝及其相邻蜂窝的接收信号强度)。
主动移动站还可发送关于在主动通信会话期间发生的特定事件的事件报告。一类事件是：当移动站发现某个蜂窝可提供比现在从其接收服务的蜂窝更好的服务的时候。另一类事件是：当移动站检测到从其一个以上服务蜂窝中接收的信号的强度低于特定阈值的时候。这类信息辅助RAN确定在分配更多资源、调整移动站传输功率方面帮助移动站执行蜂窝等之间移交或转交的最好的方式。
驻扎蜂窝确定(CCD)机制
图3示出了说明用于维持驻扎在最佳可用蜂窝上的移动站的CCD机制的运行的流程图。如果移动站移动或网络条件发生改变，改变移动站所驻扎的蜂窝对于移动站是必要的。在正常情况下，当移动站处于被动模式，移动站会监测数个蜂窝和在广播信道上发送的信息(包括重要信息，例如但不限于寻呼信息、系统信息和蜂窝测量的性能)。以较短的时间间隔定期执行该过程。
UMTS技术标准3GPPTS-25.304(标题为“空闲模式下的用户设备(UE)程序和连接模式下的蜂窝重选程序”)实现CCD机制。
CCD机制的步骤如下：
步骤301：MS扫描网络蜂窝的无线电信号。
步骤302：如果MS没有找到一个以上蜂窝，则其进入无服务模式303，且终端用户不能接收蜂窝服务。如果MS找到了一个以上蜂窝，则MS继续寻找用于驻扎的最佳蜂窝并继续进行步骤304。
步骤304：MS采用适当的驻扎蜂窝(SCC)程序，以评估每个被检测的蜂窝，将不能提供预订的服务质量(QOS)并因此被认为是不适合的蜂窝过滤掉。SCC程序在UMTS中被称为蜂窝选择。
步骤305：如果没有蜂窝通过SCC程序，则MS会进入无服务模式303，否则MS会继续进行步骤306。
步骤306：MS采用最佳驻扎蜂窝(BCC)程序，以重新评估所有被发现适合驻扎的蜂窝以找到最佳的驻扎蜂窝。评估过程包括使用信号测量结果以及为了该目的从每个蜂窝广播的信息。BCC程序在UMTC中被称为蜂窝重选。
步骤307：MS驻扎在被发现是最佳的驻扎蜂窝上。
注册区更新程序
蜂窝通信标准已定义了所谓的注册区更新(RAU)事件，以便接收所有被动和主动移动站的当前注册区(RA)，以辅助网络将通信路由至其上。可以以下三种模式触发RAU事件：
标准RAU：当移动站决定驻扎在与其前一个驻扎蜂窝不同的RA中的蜂窝时被自动触发的RAU事件。
定期RAU：被嵌入移动站的定时机制自动触发的RAU事件。由网络设置定时机制，且当预订时间届满时候，RAU更新被触发。每次移动站变为主动移动站时，定时机制被自动复位到最大持续期。
连接/断开RAU：当开启和关闭移动站时自动触发的RAU事件。开启触发连接RAU事件。关闭触发断开RAU事件。
在UMTS和GSM系统中，RAU也被称为位置区代码(LAC)更新和路由区代码(RAC)更新。
图4示出由标准、定期、连接/断开RAU事件中的任何一个触发的MS启动的RAU程序的事件图。事件图的流程如下：
步骤400：MS发送RAU请求至RNC106。在标准RAU的情况下，RAU请求包括新的RA标识符和先前的RA标识符。RAU请求还指定触发更新请求的事件类型和MS标识符。
步骤401：RNC106将具有MS标识符的RAU请求转发至MSC103。
步骤402：MSC103将RAU接受/拒绝消息402发送至定址到RAU请求消息中指定的标识符的RNC106。
步骤403：RNC106将RAU接受/拒绝消息发送至请求的MS。
图5示出在由+1表示的其主动模式和由-1表示的其被动模式之间切换的移动站的运行的时间线图形表示。除了参与通信会话(例如，语音呼叫)、数据会话以及执行注册区更新(RAU)事件的时间，移动站都将保持在其默认的被动模式下。RAU事件通常为很短的通信会话，仅持续几秒钟。
图6示出了在整个扁平蜂窝109中广播无线电信号的蜂窝天线107，并示出了信号强度、MS响应时间与蜂窝天线107的距离之间的理论线性关系。在蜂窝109具有最小驻扎蜂窝阈值(CCT)-110dBm的情况下，所有三个被动移动站MS-1、MS-2和MS-3将驻扎在该蜂窝，并且可以在其主动状态下接收服务。将蜂窝的CCT设置为-70dBm导致移动站MS-3停止驻扎在该蜂窝上。类似地，将蜂窝的CCT设置为-50dBm导致移动站MS-2停止驻扎在该蜂窝上。如今，所有主要标准都将SCC和BCC程序设计为仅在无线电信号强度/质量上中继。未来的标准可以将MS、SCC和/或BCC程序设计为在信号时间响应、MS和蜂窝之间的距离以及其它参数上中继。未来的标准可能也会规定各种不同的CCT参数，例如时间响应阈值和距离阈值等。上述给出的实例在CCT参数不是无线电强度/质量而是以信号时间响应、距离和任何其它参数为基础的情况下也是真实的。
图7和图8A/B示出了驻扎在两个重叠的蜂窝109A和109B上的四个移动站MS-1、MS-2、MS-3和MS-4。蜂窝109A被分配到RA1111。蜂窝109B被分配到RA2222。图7示出了驻扎在蜂窝109A上的移动站MS-1和MS-2和驻扎在蜂窝109B上的移动站MS-3和MS-4，包括从每个蜂窝的测量的信号强度。图8A示出了物理地移动出蜂窝109A的覆盖区并移动至蜂窝109B的覆盖区的移动站MS-1，据此，该移动站移动驻扎到蜂窝109B上，并发布标准RAU事件。
图8B示出了移动站MS-1移动驻扎到蜂窝109B上。由于蜂窝109A的覆盖区中出现无线电干扰802，造成蜂窝109A的接收信号强度变差，因此MS-1移动驻扎到具有更好的信号强度的蜂窝109B上。在蜂窝重选之后MS-1发布标准RAU事件。无线电干扰可能是对来自蜂窝的无线电发射造成干扰的某种物理电磁广播。
图9-22B示出了本发明及其示例性应用。
图9示出了在本文中被称为网络运行系统(NOS)901的本发明系统的运行的基本概念。
NOS901可实施为操纵NOS的移动站(MS)或客户辅助的NOS。
操纵NOS的移动站(MS)通过图13中所示的配置进行了示例性说明，下文将对其进行更详细的描述。
客户端辅助NOS通过图16中所示的配置进行了示例性说明，下文将对其进行更详细的描述。
无论使用了何种配置，网络运行系统(NOS)901都会发送至少一个包含触发事件902的信号至RAN903。触发事件902被定向至RAN903的特定蜂窝，且包含某个CCT及其值。
触发事件902被设计为从RAN903中引起所确定的响应，并因此包括信号信息，该信号信息将使驻扎在被触发的蜂窝上的MS重新评估继续驻扎在该蜂窝上还是移动至其它蜂窝，并向核心网提供这种移动的信令指示。
触发事件902激活驻扎在被触发的蜂窝上的不符合CCT的任何MS(未在图9中示出)。MS与MS所驻扎的蜂窝的CCT的一致性取决于可受到天线的功率、倾斜、方位或任何其它物理性能的影响的无线电天线信号的潜在接收。
然后被激活的MS将RAN导向的数据(RANOD)传输至RAN903。该数据包括例如RAN903从MS中接收的并用于提供允许MS彼此之间通信以及与其它设备进行通信的足够的无线电服务的消息。
移动站还会传输与无线电服务(905)无关的信息，这些信息包括，例如CN从RAN903接收的用于路由服务(例如UMTSLAC更新和RAC更新和呼叫和会话切换)的消息。RAN903接收由MS传输的所有数据，但是其仅将无关的无线电信息905转发至CN900。然后NOS901以比RAN903更高的层面从网络中收集无关的无线电信息905，例如经由SMS或网站通过核心网络、公共网络。
无关的无线电信息905包括由触发事件902产生的数据，该数据包括LAC/RAC更新。因此，通过将触发事件902通信至RAN903并从网络、收集无关的无线电信息905，NOS901可获取RAN903信息。
从触发事件902获得的信息可用于确定从驻扎在被触发的蜂窝上的被动MS获得的各种RAN信息。这些RAN信息可为，例如信号强度/质量、MS响应时间、MS与蜂窝的距离。
从触发事件902获取的RAN信息可用于执行以下动作：
(i)分析蜂窝的服务质量(QOS)：当NOS在任何给定的网络蜂窝上运行时，利用无线电强度/质量的CCT参数，它会产生一个覆盖图，该覆盖图指明由驻扎在特定蜂窝和可选的相邻蜂窝的MS接收的信号的整体强度/质量。这样的结果可表明蜂窝是否为驻扎用户提供了良好的服务。
(ii)分析MS接收QOS：因为MS驻扎在某个蜂窝，所以NOS也可在其上运行。由于NOS在驻扎在蜂窝上的所有被动MS上运行，而不是在单一的MS上运行，所以可将被检查的MS的被感知RAN信息(例如，驻扎蜂窝和可选的相邻蜂窝的信号强度/质量)与驻扎在相同蜂窝上的所有其它MS进行比较。这样的结果可指明是否该MS接收了差的QOS，而在同样驻扎蜂窝上的其它MS则没有，从而，提醒MS存在故障的高可能性。
(iii)计算MS估计位置：当NOS利用无线电强度/质量的CCT参数在任何给定的蜂窝(其利用)上运行时，最终结果将是一列驻扎在蜂窝的用户，和接收的蜂窝和可选的相邻蜂窝的信号强度/质量。这些信息可用于估计每个MS的地理位置。
(iv)建立蜂窝关系矩阵(CRM)-NOS可以确定任意两个蜂窝之间的无线电重叠。通过利用向量的CCT参数，可要求不符合CCT参数的MS来改变其驻扎蜂窝为特定的相邻蜂窝。在MS从原始测试蜂窝移动至指定的相邻蜂窝的情况下，这表明在两个蜂窝之间存在无线电信号重叠。此外，应通过NOS推断出相邻的蜂窝的信号强度/质量，如前面所解释。此外，由于驻扎在蜂窝上的MS的总数量以及可以从相邻蜂窝中接收服务的MS的数量对于NOS是已知的，所以能够计算出重叠的强度或重量。
几个应用程序可使用CRM产生比其它系统更快、更准确和更可靠的结果：
1、负载平衡：当蜂窝资源超负载时，流量会被导向相邻的蜂窝。CRM使系统知道哪些相邻的蜂窝能够从超负载的蜂窝中卸载流量，以及在确保保持一定标准的QOS的同时，多少流量可会被导向各个相邻的蜂窝。因此，可以以正确的比例将空闲用户从超负载的蜂窝中导向合适的相邻蜂窝，从而防止了未来的超负载。此外，如果将CRM数据和相邻蜂窝的当前负载考虑进去，系统可将主动MS导向可能最佳的相邻蜂窝。
2、节能：在需要低通信容量的时间内(例如，在晚上的时候)，可将一些蜂窝关闭，因此可为网络运营商节约能量并降低成本。不是每个蜂窝都会被关闭，因为一些蜂窝对于提供服务覆盖很重要，关闭这些蜂窝会产生覆盖盲区。因此，使用CRM，系统可将每个蜂窝分类为是否对于覆盖很重要的蜂窝。因此，当发生低流量需求时，系统将关闭对于覆盖不重要的蜂窝，且会在流量要求升高的时候将其打开。
3、相邻列表优化：由于CRM提供了关于在两个蜂窝之间信号重叠的定量信息，所以系统可以在相邻列表中检测到预先配置的相邻蜂窝，该相邻蜂窝是冗余的且应该将其从相邻列表中删除。此外，系统能够发现其它不在相邻列表中但是与所检测过的蜂窝重叠的蜂窝，因此应将这些细胞添加进去。优化的相邻列表将降低掉话量，且会提高整体QOS和网络资源利用率。
图10-22B更详细地示出了本发明的运行。
图10为示出NOS901的运行的一般化流程图：
步骤1000：选择蜂窝，以从驻扎在所选的蜂窝的被动移动站获得RAN信息
步骤1001：发送无线电触发消息至所选的蜂窝；
步骤1002：激活的MS将广播切换导向数据(SOD)
步骤1003：从所选的蜂窝中收集SOD；
步骤1004：将切换导向数据(SOD)转换为无线电导向数据(ROD)
步骤1005：结束；
图11为示出在从所选的蜂窝中获取被动移动站分割信息时NOS901的运行的流程图：
步骤1110：为了PMS分割目的而选择蜂窝。
步骤1101：从绝对接收信号强度(ARSS)分割、相对接收信号强度(RRSS)分割和合并的ARSS/RRSS分割的列表中选择分割参数。分割参数可为任意CCT参数，其包括但不限于，诸如UMTSQrxlevmin、Qqualmin的绝对接收信号强度(ARSS)或诸如UMTSQoffset的相对接收信号强度(RRSS)或诸如最大响应时间、MS与蜂窝的最大距离、MS接入类别、感知的相邻蜂窝的数量等的任何其它阈值。
步骤1102：CCCM模块1601激活所选的蜂窝中的报告模式。
步骤1103：CCCM模块1601为至少一个驻扎蜂窝参数设置新的驻扎蜂窝阈值(CCT)。不同的PMS分割采用不同CCT参数。例如，ARSS分割采用合适的驻扎蜂窝(SCC)参数；RRSS分割采用最佳驻扎蜂窝(BCC)参数；合并的ARSS/RRSS分割采用SCC和BCC。
步骤1104：REA模块1602收集报告事件和主要(prevailing)CCT。
步骤1105：CCCM模块1601将驻扎蜂窝阈值递增或递减为新的驻扎蜂窝阈值。
对预定范围内的驻扎蜂窝阈值重复步骤1103至步骤1105。
步骤1106：CCCM模块1601撤消蜂窝中的报告模式。
步骤1107：CCCM模块1601将蜂窝的CCI恢复至其初始的配置。
步骤1108：NOA模块1603提供驻扎在所选蜂窝的被动移动站的所选分割。
图12示出根据本发明第一个优选实施方式的操纵网络运行系统(NOS)的移动站(MS)的运行。网络运行系统(NOS)1201通过CN1200发送触发事件1202至RAN1203。触发事件1202被定向到在RAN1203的特定蜂窝，且包含某个CCT及其值。触发事件激活驻扎在所触发的蜂窝上不符合CCT的MS。在传输期间，MS将包括例如RAN1203从MS接收的消息的无线电导向的数据(ROD)1204传输至RAN1203，以便提供允许MS彼此之间通信以及与其它设备进行通信的无线电服务。MS还传输切换导向的数据(SOD)1205，其包括但不限于CN1200从MS接收路由服务需要的消息，如UMTSLAC更新和RAC更新。RAN1203接收由MS传输的所有数据，但是仅将SOD1205转发至CN1200。然后NOS1201从CN1200收集SOD1205，包括其主要触发消息1202，并因此可以从SOD1205、ROD1204中推断。
图13示出了操纵NOS1300的移动站(MS)，包括如下三个模块：驻扎蜂窝配置操纵(CCCM)模块1301、报告事件采集(REA)模块1302和网络运行分析(NOA)模块1303。CCCM模块1301与网络实体(如RNC106和OSS110)交互。CCCM模块1301被采用为所选的蜂窝在CCR108上重新配置新的蜂窝配置信息(CCI)。CCCM模块改变影响MS驻扎蜂窝确定(CCD)机制驻扎的蜂窝驻扎阈值(CCT)参数。在特定情况下(例如在改变所选的驻扎蜂窝之后)，CCCM所用的其它CCI参数用于将驻扎在所选的蜂窝上的移动站切换为上传报告事件的报告模式(RM)。REA模块1302捕获报告事件，优选地，与CCCM模块1301同步，因此其能够将主要CCI添加至每个报告事件并将该信息传至NOA模块1303。REA模块1302监控几个接口，例如在UMTS网络中MSC103与RNC106之间的Iu接口。
NOA模块1303处理上传的报告事件和主要CCI，以确定网络运行指标并提供关于一个以上移动站或蜂窝109的信息。
图14示出了用于获取被动移动站分割信息的操纵NOS1300的MS的运行：
步骤1400：为了PMS分割目的而选择蜂窝。
步骤1401：选择分割。
步骤1402：优选可选步骤以避免在所选蜂窝上突然出现突发流量。根据所选的分割类型选择CCT参数，并将其设置到最大值，以疏散所有驻扎在所选蜂窝上的被动移动站。
步骤1403：CCCM模块1301通过将其注册区参数值变为不被分配至其任何一个其相邻蜂窝的值而在所选的蜂窝中激活报告模式。
步骤1404：CCCM模块1301为至少一个驻扎蜂窝参数设置新的驻扎蜂窝阈值。不同的PMS分割类型采用不同的参数。例如，ARSS分割采用合适的驻扎蜂窝(SCC)参数；RRSS分割采用最佳驻扎蜂窝(BCC)参数；合并的ARSS/RRSS分割采用SCC和BCC。
步骤1405：REA模块1302收集报告事件和主要CCT。
步骤1406：CCCM模块1301将驻扎蜂窝阈值递增或递减为新的驻扎蜂窝阈值。
对预定范围内的驻扎蜂窝阈值重复步骤1404至步骤1406。
步骤1407：出于同样的原因，优选地，重复步骤1402。
步骤1408：CCCM模块1301通过将其注册区参数值恢复至其原始值而撤消蜂窝中的报告模式。
步骤1409：CCCM模块1301将蜂窝的CCI恢复至其初始的配置。
步骤1410：NOA模块1303提供驻扎在所选蜂窝的被动移动站的所选分割。
图15示出了说明根据本发明第一个优选实施方式的客户辅助的网络运行系统(NOS)的运行的高层示意图，其中网络运行系统(NOS)1501从CN1500发送触发事件1502至RAN1503。触发事件1502被定向到RAN1503上的特定蜂窝，且包含某个CCT及其值。触发事件1502导致驻扎在所触发的蜂窝且不符合CCT的MS被激励，从而进入主动传输状态。在传输期间MS将包括但不限于RAN1503从MS接收的所有消息的无线电定向数据(ROD)1504传输至RAN1503，以便为MS提供允许MS彼此之间通信以及与其它设备进行通信的足够的无线电服务。MS还传输MS响应1505至触发。MS响应1505应该包括(并非旨在限于)SMS和MMS消息、语音和视频呼叫、数据会话等。然后NOS从CN1500或某些类型的公共网络1506收集MS响应1505，包括其主要触发消息1503。可选并优选地，MS响应1505将包括补充数据，例如MSGPS坐标和其它定位数据。NOS可从MS响应150和主要触发事件推断出RAN信息。
图16示出与NOS1300类似的客户辅助网络运行系统1600，不同处在于客户辅助网络运行系统1600在至少一些移动站上包括客户模块1604。客户模块1604由硬件或软件来实现，且被配置为监控与网络管理信道不同的预订广播信道。合适的广播信道包括，例如用于商业目的的GSM蜂窝广播信道等。在软件实现的情况下，客户模块可为MS运行系统的一部分，或作为第三方软件而被安装。客户模块1604包括可与其它MS模块(例如，本地CCD机制)互动的CCD模拟器1605，且可访问关于驻扎蜂窝和相邻蜂窝的信息，例如蜂窝标识符、接收信号强度、注册区等。此外，如果设备具有GPS模块，则客户模块可以访问GPS坐标。在这个实施方式中，CCCM模块不改变CCT参数，而是改变蜂窝广播消息，该消息是每个蜂窝广播至所有驻扎MS的消息。蜂窝广播通常用于商业或安全用途。本方法具有不改变CCT参数的优点，从而不会影响网络的正常运行，但是需要随同网络端系统安装客户端模块。
图17示出客户端CCD模拟器操作的顶层流程图：
步骤1701：客户程序监测驻扎蜂窝广播信道；
步骤1702：如果客户程序检测到广播了报告模式激活消息，则继续进行步骤1703，否则返回步骤1701；
步骤1703：客户程序进入报告模式，其中，客户程序开始实时监测MS的本地CCD；
步骤1704：如果客户程序检测到广播了CCT更新消息，则继续进行步骤1705，否则返回步骤1704；
步骤1705A：客户程序将CCT参数和值应用到CCD模拟器上，如果MS不符合CCT，则继续进行步骤1706，否则返回步骤1704；
步骤1705B：客户撤消报告模式并返回步骤1701；
步骤1706：客户程序不符合CCT，因此，将发送可包括补充数据(如MSGPS坐标)的报告事件；
图18示出了用于获取被动移动站分割信息的客户辅助的NOS的运行，包括以下步骤：
步骤1800：为PMS分割的目的选择PMS。
步骤1801：选择分割参数。
步骤1802：CCCM模块1601发送第一PTMP消息以触发驻扎在所选的蜂窝上的所有被动移动站的报告模式。
步骤1803：CCCM模块1601发送第二PTMP消息至驻扎在所选的蜂窝上的所有被动移动站，指示它们在提供所选分割类型的CCT的CCCM模块1601上运行其CCD模拟器1605。CCD模拟器1605确定它们的宿主移动站在新的CCT下会还是不会改变其驻扎蜂窝。确定它们的宿主移动站将改变其驻扎蜂窝107的CCD模拟器1605发送报告事件至网络100。相反，确定它们的宿主移动站将不改变其驻扎蜂窝107的CCD模拟器1605不发送报告事件至网络100。
步骤1804：REA模块1602收集报告事件和主要CCT。
步骤1805：CCCM模块1601将驻扎蜂窝阈值递增或递减为新的驻扎蜂窝阈值。
对预定范围内的驻扎蜂窝阈值重复步骤1803至步骤1805。
步骤1806：CCCM模块1601撤消蜂窝中的报告模式。
步骤1807：NOA模块1603提供驻扎在所选蜂窝的被动移动站的所选分割。
图19至图22显示了在五个移动站MS-1、MS-2、MS-3、MS-4和MS-5驻扎在两个重叠蜂窝109A和109B上的情况下基于信号强度CCT参数的被动移动站分割。
图19示出移动站MS-1、MS-2和MS-3位于蜂窝109A和109B之间的重叠区中，移动站MS-4位于蜂窝109A中，且移动站MS-5位于蜂窝109B中。
图20A至图20D列出五个移动站MS-1、MS-2、MS-3、MS-4和MS-5中的每个的以下信息：其目前的驻扎蜂窝、是否处于报告模式的指示、每个检测蜂窝的接收信号强度、每个检测蜂窝的CCT和关于驻扎蜂窝选择的CCD决定。这些图显示了MS操纵的NOS。
图21A至图21D示出与图20A至图20D相同的状态，但是图21A至图21D示出了模拟CCT而不是CCT，并示出模拟CCD决定而不是本地CCD决定。这些图显示了MS辅助的NOS。图20A示出在时间T＝0的时候两个驻扎蜂窝109A和109B之间的五个移动站的初始分配。三个移动站MS-1、MS-2和MS-3检测蜂窝109A和109B，且已经选择蜂窝109A作为它们的驻扎蜂窝。移动站MS-4必然已经驻扎在蜂窝109A上，且没有检测蜂窝109B。相反，移动站MS-5必然已经驻扎在蜂窝109B且没有检测蜂窝109A。蜂窝109A和109B具有相同的初始CCT值-105dBm。图19A示出了四个驻扎在蜂窝109A上的移动站MS-1、MS-2、MS-3和MS-4处于报告模式，且驻扎在蜂窝109B上的移动站MS-5没有处于报告模式。
图20B示出蜂窝109A的CCT从其初始值改变为-70dBm。驻扎在蜂窝109A的四个移动站MS-1、MS-2、MS-3和MS-4运行CCD程序以确定它们应该仍保持在蜂窝109A上还是可能驻扎在蜂窝109B。三个移动站移动站MS-1、MS-2和MS-4确定它们应当保持在蜂窝109A上。MS-3确定它应当将其驻扎蜂窝改变为蜂窝109B。因此，移动站MS-3上传关于其新的优选驻扎蜂窝的报告事件。
图20C示出蜂窝109A的CCT从其最近的值-70dBm改变为-49dBm。三个驻扎在蜂窝109A上的移动站MS-1、MS-2和MS-4运行CCD程序以确定它们应该保持在蜂窝109A上还是可能驻扎在蜂窝109B。两个移动站MS-1和MS-2确定它们应该将其驻扎蜂窝改变为蜂窝109B。因此，移动站MS-1和MS-2上传关于其新的优选驻扎蜂窝的报告事件。移动站MS-4确定蜂窝109A不再是合适的驻扎蜂窝，并因此进入无服务模式。
图20D示出蜂窝109A的CCT从其最近的值-49dBm改变为其原始值-105dBm。现在驻扎在蜂窝109B的三个移动站MS-1、MS-2和MS-3会当然地运行CCD程序，并确定它们应该返回以驻扎在比蜂窝109B更优选的蜂窝109A上。因此，移动站MS-1、MS-2和MS-3上传关于它们返回到其原始驻扎蜂窝109A的报告事件。移动站MS-4确定蜂窝109A恢复为适合的驻扎蜂窝，并因此脱离无服务模式，并返回以驻扎在蜂窝109A上。因此移动站MS-4上传它们返回到其原始驻扎蜂窝109A的报告事件。
图21B至图21D中所示的步骤与上述图20B-D描述的那些步骤类似。
图22A示出了PMS分割的最终结果，其中NOS接收了驻扎在蜂窝109A上的所有被动移动站的标识符，此外，NOS接收了它们接收这些被动MS接收蜂窝109A和其它相邻蜂窝的信号强度。
该信息对于许多应用很重要，这些应用包括(并非旨在以任何方式限制)蜂窝网络规划、维护和优化。因为由MS接收的信号强度可以计算出其位置，所以其它应用与能够用于商业或安全目的的定位服务相关。
图22B示出了多少个MS接收每个信号强度范围的柱状图。该柱状图可帮助了解驻扎在蜂窝109A上的用户所体验到的服务质量(QOS)。
本文中所用的术语“约”指±10％。
在研究了以下实施例(其目的不在于限制)后，本发明的其它目标、优点和新特征将会对于本领域的普通技术人员变得显而易见。此外，如上文所描述的和如以下的权利要求部分所要求的各个实施方式中的每个和本发明的各方面会在以下实施例中发现实验性支持。
实施例
现在参考以下的实施例，其与上述描述一起以非限制方式说明本发明。
利用使用UMTS技术运行的公共蜂窝网络测试本发明的网络运行系统(NOS)作为初步研究的一部分。当处于运行状态时，NOS用于运行公共网络的各个蜂窝上的几个分割。使用标题为“空闲模式下的用户设备(UE)程序和连接模式下的蜂窝重选的程序”(www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/25304.htm)的3GPPTS-25.304中定义的无线电相关的CCT参数影响分割。
本系统利用以下CCT参数：
1、Qqaulmin/Qrxlevmin-获得移动站(MS)从所分析的驻扎蜂窝接收的信号质量(dB)/强度(dBm)。
2、带有Sintersearch/Sintrasearch的Qoffset-为驻扎在驻扎蜂窝上的MS获得相邻蜂窝和驻扎蜂窝的信号强度/质量之间的差值。可通过相邻蜂窝和驻扎蜂窝之间的差值以及驻扎蜂窝的信号强度/质量计算出接收的信号强度/质量。
分割过程和最终结果示于图19-22B中。
通过NOA模块处理来自分割过程的数据，该模块产生以下用户工具：
1、分析蜂窝服务质量(QOS)：本系统为网络运营商提供快速(实时)和准确的关于驻扎在所分析的驻扎蜂窝和其相邻蜂窝的MS所接收的信号强度/质量的状态报告。系统在城市地区的蜂窝上运行，MS位于私人办公室和房屋。通常，为了分析蜂窝QOS网络，蜂窝提供商/运营商采用在公共区物理监测信号强度/质量的路测载体。
然后数据与其它监控网络活动(如呼叫)的系统整合到一起，并为这些系统提供蜂窝QOS的分析。
2、负载平衡：在检测到无线电干扰电平或资源超负载时，使用本系统使空闲用户能够在蜂窝之间导向。导向依赖用于建立蜂窝关系矩阵(CRM)现有的分割以为导向选择正确的相邻蜂窝。此外，本发明系统使用实时分割以根据在蜂窝服务区的MS分配确定最佳导向路径。
本系统对不断变化的流量以及无线电环境产生动态准确的响应，这使得蜂窝之间的负载平衡优化(表1)。因此，本系统在其上运行的服务区的容量增加了，很少发生掉话现象，且接收了更多的呼叫。
表1——在使用本系统所实现的负载再分配之前和之后的蜂窝负载
之后的负载 之前的负载 蜂窝
30％ 85％ 111
20％ 10％ 222
16％ 0％ 333
27％ 20％ 444
42％ 42％ 555
20％ 10％ 666
12％ 0％ 777
3、相邻列表优化：利用几个分割，NOA为NOA在其中运行的蜂窝构建了蜂窝关系矩阵(CRM)。然后本发明系统在相邻蜂窝列表中识别出不与所分析的蜂窝发生任何无线电重叠的一些蜂窝。因此，本发明系统从相邻蜂窝列表中删除了这些蜂窝。此外，本发明系统还发现其它不在相邻列表中但是与所分析的蜂窝发生无线电重叠的几个蜂窝，并因此将这些蜂窝添加至相邻的蜂窝列表中。
最终结果是在其上运行本发明系统的每个蜂窝的相邻蜂窝列表仅包括具有能够支持上述阈值QOS的无线电重叠的蜂窝，此外，由于使用本发明系统，降低了掉话率。
应理解，为了清晰的目的而在分别的实施方式中描述的本发明某些特征也可以在单个实施方式中以组合的方式提供。相反，为了清晰之目的而在单个实施方案中描述的本发明的各个特征也可以任何合适的变形方式提供。
虽然已经结合其特定实施方式描述了本发明，但是很明显，很多替代、修改和变化对于本领域技术人员而言是显而易见的。因此，其旨在涵盖所有落入所附权利要求的精神和宽范围内的替代方案、修改和变化。本说明书中提到的所有公开、专利和专利申请的全部内容都通过引用的方式结合到本文，同样，特别或个别提到的每个单独的公开、专利或专利申请也通过引用的方式结合到本文。此外本申请中的任何参考的引用或证实不应当被解释为允许该参考如现有技术一样可用于本发明。

Claims (10)

1.一种用于获得与蜂窝网络中的空闲移动站相关的信息的系统，所述系统包括与所述蜂窝网络的无线网络控制器通信的计算平台，所述计算平台被配置为：
(i)产生至少一个包括蜂窝驻扎阈值的输入信号并通过所述无线网络控制器发送至所述无线接入网；其中，
所述输入信号激活驻扎在特定蜂窝上的不符合所述蜂窝驻扎阈值的任何空闲移动站；以及
(ii)在由所述无线网络控制器输出的数据中识别出响应于所述输入信号而传输的输出信号，所述输出信号包括从由所述输入信号激活的至少一个空闲移动站接收的信息。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个输入信号包括修改蜂窝的注册区代码的指令。
3.根据权利要求2所述的系统，被配置为发送包括修改所述特定蜂窝的所述蜂窝驻扎阈值的指令的至少一个另外的输入信号。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述输出信号包括关于注册区的变化、CCT的变化以及所述注册区的恢复的信息。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，在所述CCT的变化之后是所述注册区在几秒至几小时内的所述恢复。
6.一种蜂窝网络自动优化方法，包括：
(a)获得与所述蜂窝网络的多个蜂窝中的空闲移动站(MS)相关的信息，从而确定所述多个蜂窝中的每一个的负载状态；以及
(b)基于所述多个蜂窝中的每一个的所述负载状态在所述多个蜂窝中的蜂窝之间引导一个或多个空闲移动站，
还包括关闭具有比预定阈值低的负载状态的特定蜂窝，
其中，(a)通过以下方式实施：
(i)产生包括蜂窝驻扎阈值的输入信号并通过无线网络控制器发送至无线接入网的特定蜂窝；其中
所述输入信号激活驻扎在所述特定蜂窝上的不符合所述蜂窝驻扎阈值的任何空闲移动站；以及
(ii)在由所述无线网络控制器输出的数据中识别出响应于所述输入信号而传输的输出信号，所述输出信号包括从由所述输入信号激活的所述空闲移动站(MS)接收的所述信息。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述输入信号包括修改蜂窝的注册区代码的指令。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，被配置为发送包括修改所述特定蜂窝的所述蜂窝驻扎阈值的指令的至少一个另外的输入信号。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述输出信号包括关于注册区的所述注册区的改变、蜂窝驻扎阈值的改变以及恢复的信息。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述蜂窝驻扎阈值的改变之后是所述注册区在几秒至几小时内的所述恢复。
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