CN102833816A - 一种认知无线电用户接入的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种认知无线电用户接入的方法及系统，所述方法包括：当移动管理实体MME识别出接收到的业务请求为非授权用户发出时，将所述业务请求转发至网络重配管理NRM单元；NRM单元接收到业务请求后，制定接入策略；所述MME根据所述接入策略对所述非授权用户进行临时注册，并分配临时码给所述非授权用户；所述非授权用户再次发送业务请求，进入授权用户接入流程。本发明利用认知无线电技术，当接收到非授权用户的业务请求时，在网络允许的情况下，通过分配临时码，允许非授权用户临时接入网络进行通信，提高了无线频谱资源的利用率，缓解了频谱资源紧张的趋势，且所做的改进对系统原有用户影响较小，易于推广。

Description

一种认知无线电用户接入的方法及系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种认知无线电用户接入的方法及系统。

背景技术

由于无线频谱资源的稀有，再加上对其利用的不合理性，导致无线频谱资源日趋紧张，特别是当前移动通信技术发展迅速，3G技术以及长期演进(LongTerm Evolution，LTE)技术已经成熟，如果不能改善这种情况，那么其将会成为新技术发展和应用的瓶颈。与此同时，现有的频谱分配策略为固定分配，即一旦某个频段分配给某个用户，即使这个用户不用此频段，其它用户也无权使用。这样的频谱分配策略下，我们长时间监测无线频谱时会发现：一些频谱长时间被占用，一些频谱只是部分时间被占用，还有一些频谱从未被使用。如何能够更有效地使用稀有的频谱资源，提高频谱利用率，在各地区和各个时间段里有效地利用不同的空闲频道，成为人们非常关注的技术问题。

由上面简单叙述可以知道引起无线频谱资源不足的一个主要的原因是用户对无线频谱资源的使用不合理，对其造成了巨大的浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种认知无线电用户接入的方法及系统，能够有效利用无线频谱资源。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种认知无线电用户接入的方法，所述方法包括：

当移动管理实体(Mobility Management Entity，MME)识别出接收到的业务请求为非授权用户发出时，将所述业务请求转发至网络重配管理(NRM)单元；

NRM单元接收到业务请求后，制定接入策略；

所述MME根据所述接入策略对所述非授权用户进行临时注册，并分配临时码给所述非授权用户；

所述非授权用户再次发送业务请求，进入授权用户接入流程。

其中，NRM单元制定接入策略为：

NRM单元根据运营商频谱管理(OSM)单元政策显示为允许非授权用户的接入，且当前LTE网络中有富余的频谱资源供非授权用户使用时，NRM单元发送允许接入的应答给MME。

其中，所述MME根据所述接入策略对所述非授权用户进行临时注册，并分配临时码给所述非授权用户为：

所述MME为所述非授权用户进行临时注册，分配临时码，并发送登记消息至NRM单元；在收到所述NRM单元回复的登记确认消息后，将所述临时码通过基站eNB发送至所述非授权用户的用户终端(UE)。

进一步地，所述方法还包括：

当所述非授权用户由于自身业务结束或紧急情况发生时，非授权用户退出授权频谱。

其中，所述紧急情况发生时，所述非授权用户退出授权频谱为：

NRM单元监视到由于授权用户接入量增加，使得可用信道数低于预设的门限值时，发送预警信号给所述MME；

所述MME通过eNB将所述预警信号发送至所述非授权用户；

若所述非授权用户收到所述预警信号后，未结束当前业务，NRM单元通知MME中断本次连接，所述非授权用户退出授权频谱。

进一步地，在所述非授权用户退出授权频谱之后，所述方法还包括：

MME通知删除失效的临时码，清除所述非授权用户的临时注册记录；

当所述非授权用户再次发起业务请求时，重新进行临时注册。

一种认知无线电用户接入的系统，包括UE、eNB，所述系统还包括：MME、NRM单元；其中，

所述MME，用于识别出接收到的业务请求为非授权用户发出时，将所述业务请求转发至NRM单元；根据接收到NRM单元返回的接入策略对所述非授权用户进行临时注册，并分配临时码给所述非授权用户；

所述NRM单元，用于接收到所述MME转发的业务请求后，制定接入策略；

所述UE，用于当所述UE为所述非授权用户时，接收到所述临时码后，再次发送业务请求，进入授权用户接入流程。

进一步地，所述系统还包括：OSM单元；

所述NRM单元，具体用于根据OSM单元政策显示为允许非授权用户的接入，且当前存在富余的频谱资源供非授权用户使用时，发送允许接入的应答给MME。

其中，所述MME，具体用于接收到所述NRM单元发送的允许接入的应答后，为所述非授权用户进行临时注册，分配临时码，并发送登记消息至NRM单元；在收到所述NRM单元回复的登记确认消息后，将所述临时码通过eNB发送至所述非授权用户的UE。

其中，所述NRM单元，还用于监视到由于授权用户接入量增加，使得可用信道数低于预设的门限值时，发送预警信号给所述MME；还用于所述非授权用户的UE在收到所述预警信号后，未结束当前业务，通知MME中断本次连接，并清除所述非授权用户的临时注册记录；

所述MME，还用于通过所述eNB将所述预警信号发送至所述非授权用户的UE；在所述非授权用户的UE退出授权频谱后，通知删除失效的临时码。

本发明利用认知无线电技术，当接收到非授权用户的业务请求时，在网络允许的情况下，通过分配临时码，允许非授权用户临时接入网络进行通信，提高了无线频谱资源的利用率，缓解了频谱资源紧张的趋势，且所做的改进对系统原有用户影响较小，易于推广。

附图说明

图1为IEEE1900.4协议中认知无线电系统结构的示意图；

图2为本发明认知无线电用户接入的方法的实现流程示意图；

图3为本发明认知无线电用户接入的方法的实施例一的实现流程示意图；

图4为本发明认知无线电用户接入的方法的实施例二的实现流程示意图；

图5为本发明认知无线电用户接入的系统的结构示意图；

图6为本发明认知无线电用户接入的系统的详细架构图。

具体实施方式

本发明的基本思想为：当MME识别出接收到的业务请求为非授权用户发出时，将所述业务请求转发至网络重配管理NRM单元；NRM单元接收到业务请求后，制定接入策略；所述MME根据所述接入策略对所述非授权用户进行临时注册，并分配临时码给所述非授权用户；所述非授权用户再次发送业务请求，进入授权用户接入流程。

认知无线电(Cognitive Radio)是国际90年代末提出的新概念，从广义上来说认知无线电是指无线终端具有足够的智能或者认知能力，通过对周围无线环境的历史和当前状况进行检测、分析、学习、推理和规划，利用相应结果调整自己的传输参数，使用最合适的无线资源(包括频率、调制方式、发射功率等)完成无线传输。认知无线电能够帮助用户自动选择最好的、最廉价的服务进行无线通信，甚至能够根据现有的或即将获得的无线资源延迟或主动发起传输，该技术的一个研究重点是对无线频谱使用环境的感知和利用，实现动态重用已经分配给用户的频段以及闲置未用的频段，从而提高频谱利用率。

随着认知无线电的发展，IEEE于2005年成立了IEEE1900标准工作组(即SCC41)，该工作组着力研究认知无线电技术的发展以及与其它无线通信系统的协调与共存这一问题，其中，IEEE1900.4工作组的主要任务为动态频谱接入的无线系统提供实际应用、可靠性验证和评估可调整性能，图1给出了IEEE1900.4协议下的认知无线电系统结构，包括位于基于核心网的分组(Packet based corenetwork)中的网络重配管理(Network Reconfiguration Manager，NRM)和运营商频谱管理(Operator Spectrum Manager，OSM)；设置于无线接入网(RadioAccess Network，RAN)的无线接入网测量控制(RAN Measurement Collector，RMC)、无线接入网重配控制(RAN Reconfiguration Controller，RRC)；设置于终端(Terminal)的终端重配控制(Terminal Reconfiguration Controller，TRC)、终端重配管理(Terminal Reconfiguration Manager，TRM)、终端测量控制(Terminal Measurement Collector，TMC)。

认知无线电技术正是利用非本网注册用户对空闲授权频段的复用和未使用频段的占用来提高频谱利用率的，而在非本网注册用户对接入网络一无所知的情况下接入网络实现频谱复用就需要为非本网注册用户设定专门的频谱管理系统和方法，同时要求所设计的频谱管理系统能与现有的频谱管理机构互通信息，这就要求在原有网络的基础上，加入具体认知功能的实体，来实现所需要的功能。这样就通过对频谱资源的管理更加合理化，使频谱资源达到优化的配置，从而提高频谱的使用率。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图2示出了本发明认知无线电用户接入的方法的实现流程，如图2所示，所述方法包括下述步骤：

步骤201，非授权用户接入到LTE系统，发出业务请求；

这里，授权用户是指本网注册用户；非授权用户是指非本网注册用户，且用户设备(UE)具有认知无线电能力，非授权用户采用LTE制式技术能够获取网络的系统广播信息，可进行小区搜索和随机接入过程，但是没有注册。

步骤202，LTE系统核心网中的MME识别出该业务请求为非授权用户发出的，此时，将所述业务请求转发至NRM单元；

这里，所述MME与NRM单元可以通过R接口相连接。

步骤203，NRM单元接收到所述业务请求后，制定接入策略；

具体地，NRM单元制定接入策略可以根据OSM单元预先制定的规则、结合当前信道检测和使用状况，确定是否允许所述非授权用户的接入；具体地，当当前OSM单元的政策显示为允许非授权用户的接入，且当前LTE系统中有富余的频谱资源供非授权用户使用时，则允许非授权用户接入，发送允许接入的应答给MME；若当前OSM单元的政策显示为不允许非授权用户的介入，或当前LTE系统中没有富余的频谱资源供非授权用户使用，则发送拒绝接入的应答给MME。

步骤204，MME根据接收到的接入策略，对所述非授权用户进行临时注册，并分配临时码给所述非授权用户；

具体地，MME对该非授权用户进行临时注册，并分配临时码，并发送登记消息至NRM单元；NRM单元收到所述登记消息后，会将分配给所述非授权用户的资源标记为所述非授权用户占用，并回复登记确认消息；MME在收到所述NRM单元回复的登记确认消息后，将所述临时码通过基站eNB发送至所述非授权用户的UE。

这里，所述临时码用于为非授权用户做临时的授权，被分配了临时码的非授权用户可以作为临时授权用户接入网络。

步骤205，被分配了临时码的非授权用户再次提出业务请求，进入授权用户接入流程。

优选地，在步骤205之后，所述方法还包括：非授权用户退出授权频谱，本次临时注册流程结束，临时码失效并被删除，系统清除此次临时注册记录；

具体地，当非授权用户由于自身业务结束，或由于紧急情况发生时，所述非授权用户会退出授权频谱；这里，所述紧急情况是指由于授权用户的出现，需要抢占所述非授权用户正在使用资源的情况；

在非授权用户业务进行过程中，NRM单元会一直监视信道的使用状况，如果发现由于授权用户接入量增加而使得可用信道数低于预设的门限值时，NRM单元会发送预警信号给所述MME；所述MME通过eNB将所述预警信号发送至所述非授权用户，指示紧急情况发生，提示非授权用户结束当前业务；若非授权用户收到预警后，仍未结束业务，则NRM单元通知MME中断本次连接，所述非授权用户退出授权频谱；

所述非授权用户退出授权频谱后，此次临时注册流程结束，MME通知删除失效的临时码，清除所述非授权用户的临时注册记录。

当该非授权用户再次发起业务请求时，将重新进行上述临时注册的步骤。

图3示出了本发明认知无线电用户接入的方法的实施例一的实现流程，在本实施例中，UE发起呼叫时，网络并不知道所述UE为授权用户还是非授权用户，在UE完成获取网络的系统广播信息、小区搜索和随机接入过程以后，在UE发起业务请求时，网络侧才开始判断所述UE是授权用户还是非授权用户；如图3所示，所述实施例一中UE为非授权用户，包括下述步骤：

步骤31～步骤32，所述UE在完成随机接入过程之后，通过eNB将业务请求发送至MME；

步骤33，当MME识别出该业务请求为非授权用户发出的，此时，将所述业务请求转发给NRM单元；

步骤34～步骤35，NRM单元结合OSM单元预先制定的规则，结合当前信道检测和使用状况，制定接入策略，确定是否允许所述非授权用户的接入；具体地，当当前OSM单元的政策显示为允许非授权用户的接入，且当前LTE系统中有富余的频谱资源供非授权用户使用时，则允许非授权用户接入，发送允许接入的应答给MME；

这里，具体地，NRM单元与OSM单元之间进行的频谱使用状况等信息的交互，可以在NRM单元收到MME转发的业务请求后触发进行，NRM单元根据与OSM单元的信息交互，制定接入策略；也可以为NRM单元一直维护保持着与OSM单元的信息交互，当NRM单元接收到MME转发的业务请求后，可直接制定出接入策略，即图3中虚线所示的步骤34与步骤33不一定有严格的先后顺序。

步骤36，MME对该非授权用户进行临时注册，分配临时码，并发送登记消息至NRM单元；

步骤37，NRM单元收到所述登记消息后，会将分配给所述非授权用户的资源标记为所述非授权用户占用，并回复登记确认消息；

步骤38，MME在收到所述NRM单元回复的登记确认消息后，将所述临时码通过基站eNB发送至所述非授权用户的UE。

这里，所述临时码用于为非授权用户做临时的授权，被分配了临时码的非授权用户可以作为临时授权用户接入网络。

步骤39，被分配了临时码的非授权用户再次提出业务请求，进入授权用户接入流程。

图4示出了本发明认知无线电用户接入的方法的实施例二的实现流程，本实施例为非授权用户UE由于授权用户数量增加，网络无法满足非授权用户业务时，退出网络的拆线流程，所述实施例二包括下述步骤：

步骤41，非授权用户通过实施例一获取临时码后，在其业务进行过程中，NRM单元会一直监视网络中信道的使用状况，当发现紧急情况发生时，会发送预警信号给MME；

这里，当NRM单元监视发现授权用户接入量增加，而使得可用信道数低于预设的门限值时，此时，授权用户需要抢占非授权用户所使用的资源，因此，NRM单元会发送预警信号给MME。

步骤42，所述MME通过eNB将所述预警信号发送至所述非授权用户，指示紧急情况发生，提示非授权用户结束当前业务；

步骤43，非授权用户接收到所述预警信号后，结束当前的业务；

本步骤中，若非授权用户收到预警后，仍未结束业务，则NRM单元通知MME中断本次连接，所述非授权用户退出授权频谱；非授权用户退出授权频谱，本次临时注册流程结束。

步骤44，执行授权用户的拆线流程，删除所述非授权用户的相应承载；

步骤45～步骤46，MME通知LTE系统的HSS(Home Subscriber Server，归属用户服务器)删除该非授权用户已失效的临时码；HSS删除完成后，返回删除完成信息给MME；

步骤47～步骤48，MME通知NRM单元清除该非授权用户的临时注册记录；NRM清除完成后，返回清除完成信息给MME；

步骤49～步骤52，MME通知eNB清除临时注册记录，并命令eNB控制非授权用户清除记录，释放相应资源；eNB清除完成后，返回清除完成信息给MME；所述非授权用户的UE完成清除记录及释放资源后，返回清除释放完成信息给eNB，完成非授权用户在紧急情况下的拆线流程。

应当理解，非授权用户的拆线过程还包括正常情况下的拆线，即非授权用户在正常情况下结束业务后退出频谱的过程，此时，拆线过程与上述紧急情况下的拆线过程类似，只是不需要步骤41和步骤42的预警信号的传递。

图5示出了本发明认知无线电用户接入的系统的结构示意，如图5所示，所述系统包括：UE、eNB、MME、NRM单元；其中，

所述MME，用于识别出接收到的业务请求为非授权用户发出时，将所述业务请求转发至NRM单元；根据接收到NRM单元返回的接入策略对所述非授权用户进行临时注册，并分配临时码给所述非授权用户；

所述NRM单元，用于接收到所述MME转发的业务请求后，制定接入策略；

所述UE，用于当所述UE为所述非授权用户时，接收到所述临时码后，再次发送业务请求，进入授权用户接入流程。

进一步地，所述系统还包括：OSM单元；

所述NRM单元，具体用于根据OSM单元政策显示为允许非授权用户的接入，且当前存在富余的频谱资源供非授权用户使用时，发送允许接入的应答给MME。

其中，所述MME，具体用于接收到所述NRM单元发送的允许接入的应答后，为所述非授权用户进行临时注册，分配临时码，并发送登记消息至NRM单元；在收到所述NRM单元回复的登记确认消息后，将所述临时码通过基站eNB发送至所述非授权用户的UE。

进一步地，所述NRM单元，还用于监视到由于授权用户接入量增加，使得可用信道数低于预设的门限值时，发送预警信号给所述MME；还用于所述非授权用户的UE在收到所述预警信号后，未结束当前业务，通知MME中断本次连接，并清除所述非授权用户的临时注册记录；

所述MME，还用于通过所述eNB将所述预警信号发送至所述非授权用户的UE；在所述非授权用户的UE退出授权频谱后，通知删除失效的临时码。

图6示出了认知无线电用户接入的系统的一个详细架构图，如图6所示，图中虚线所示为与本发明相关的模块单元，其他为现有LTE系统的模块单元等；其中，上述的NRM单元和OSM单元位于核心网，可以设置于同一个实体(如计算设备)中，其中，NRM单元通过R接口与MME相连接；上述UE具体可以基于原功能模块的基础上，通过添加认知无线电系统中的TRM、TMC、TRC进行实现；上述eNB可以基于基站的原功能模块，通过添加认知无线电系统中的RRC、RMC进行实现；图6所示的认知无线电用户接入的系统的工作过程与上述相同，这里不再赘述。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种认知无线电用户接入的方法，其特征在于，所述方法包括：

当移动管理实体MME识别出接收到的业务请求为非授权用户发出时，将所述业务请求转发至网络重配管理NRM单元；

NRM单元接收到业务请求后，制定接入策略；

所述MME根据所述接入策略对所述非授权用户进行临时注册，并分配临时码给所述非授权用户；

所述非授权用户再次发送业务请求，进入授权用户接入流程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，NRM单元制定接入策略为：

NRM单元根据运营商频谱管理OSM单元政策显示为允许非授权用户的接入，且当前LTE网络中有富余的频谱资源供非授权用户使用时，NRM单元发送允许接入的应答给MME。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述MME根据所述接入策略对所述非授权用户进行临时注册，并分配临时码给所述非授权用户为：

所述MME为所述非授权用户进行临时注册，分配临时码，并发送登记消息至NRM单元；在收到所述NRM单元回复的登记确认消息后，将所述临时码通过基站eNB发送至所述非授权用户的用户终端UE。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述非授权用户由于自身业务结束或紧急情况发生时，非授权用户退出授权频谱。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述紧急情况发生时，所述非授权用户退出授权频谱为：

NRM单元监视到由于授权用户接入量增加，使得可用信道数低于预设的门限值时，发送预警信号给所述MME；

所述MME通过eNB将所述预警信号发送至所述非授权用户；

若所述非授权用户收到所述预警信号后，未结束当前业务，NRM单元通知MME中断本次连接，所述非授权用户退出授权频谱。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述非授权用户退出授权频谱之后，所述方法还包括：

MME通知删除失效的临时码，清除所述非授权用户的临时注册记录；

当所述非授权用户再次发起业务请求时，重新进行临时注册。

7.一种认知无线电用户接入的系统，包括UE、eNB，其特征在于，所述系统还包括：MME、NRM单元；其中，

所述MME，用于识别出接收到的业务请求为非授权用户发出时，将所述业务请求转发至NRM单元；根据接收到NRM单元返回的接入策略对所述非授权用户进行临时注册，并分配临时码给所述非授权用户；

所述NRM单元，用于接收到所述MME转发的业务请求后，制定接入策略；

所述UE，用于当所述UE为所述非授权用户时，接收到所述临时码后，再次发送业务请求，进入授权用户接入流程。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：OSM单元；

所述NRM单元，具体用于根据OSM单元政策显示为允许非授权用户的接入，且当前存在富余的频谱资源供非授权用户使用时，发送允许接入的应答给MME。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述MME，具体用于接收到所述NRM单元发送的允许接入的应答后，为所述非授权用户进行临时注册，分配临时码，并发送登记消息至NRM单元；在收到所述NRM单元回复的登记确认消息后，将所述临时码通过eNB发送至所述非授权用户的UE。

10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述NRM单元，还用于监视到由于授权用户接入量增加，使得可用信道数低于预设的门限值时，发送预警信号给所述MME；还用于所述非授权用户的UE在收到所述预警信号后，未结束当前业务，通知MME中断本次连接，并清除所述非授权用户的临时注册记录；

所述MME，还用于通过所述eNB将所述预警信号发送至所述非授权用户的UE；在所述非授权用户的UE退出授权频谱后，通知删除失效的临时码。

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