CN103281751B

CN103281751B - 一种基于lte的家庭基站的接纳控制方法

Info

Publication number: CN103281751B
Application number: CN201310226773.7A
Authority: CN
Inventors: 侯蓉晖; 涂喻; 李建东; 盛敏
Original assignee: Xidian University
Current assignee: CERTUSNET CORP
Priority date: 2013-06-07
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2016-02-24
Anticipated expiration: 2033-06-07
Also published as: CN103281751A

Abstract

一种基于LTE的家庭基站的接纳控制方法，包括以下步骤：（1）计划接入宏基站的宏基站用户向宏基站发起文件下载业务请求，若宏基站有足够的带宽资源，则此宏基站接受此宏基站用户的接入请求，并对此宏基站用户提供文件下载服务；（2）若宏基站没有足够的带宽资源时，宏基站用户向周围的家庭基站发起文件下载的业务请求，若家庭基站有足够资源则接受此宏基站用户的请求，并对此宏基站用户提供文件下载服务；（3）若家庭基站没有足够的带宽资源为所述宏基站用户提供文件下载服务，则根据已经接入家庭基站的家庭基站用户和所述宏基站用户下载文件的大小、接入此宏基站用户后对家庭基站用户服务的时延的影响来决定是否允许此宏基站用户接入。

Description

一种基于LTE的家庭基站的接纳控制方法

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体的说是当LTE中的宏基站与基于LTE的家庭基站共存时，家庭基站对用户的接纳控制方法。

背景技术

LTE（LongTermEvolution，长期演进）是由3GPP（The3rdGenderationPartnershipProject）组织制定的技术标准，这种以OFDM（正交频分复用）和MIMO（多输入多输出）等为核心的技术，又被称作“准4G”技术。同时，LTE还支持TDD（时分双工）和FDD（频分双工）两种工作模式。对LTE的研究，旨在为用户提供：更高的数据传输速率，更高的小区容量，更低的延时，降低用户以及运营商的成本等方面。

LTE由核心网和接入网两部分组成。核心网主要分为MME（MobilityManagementEntity）、S-GW（ServingGateway）以及P-GW（PublicDataNetworkGateway）三部分。接入网则是由宏基站构成。

在LTE构架中，家庭基站通过公共电话网，特别是室内的DSL（DigitalSubscriberLine，数字用户线路）网线接入到核心网，其覆盖半径一般为5～20米，可以支持4～6个用户同时使用无线网络资源。家庭基站是一种新兴的热点技术，主要用于提高室内的移动通信质量。家庭基站具有发射功率低、即插即用、体积小等特点。这项技术的产生能够有效地解决宏基站室内覆盖能力不足的问题，能够提升整个网络的容量，同时增强用户黏性，即用户对无线网络的依赖性和使用程度。

用户设备统称为UE，可以在宏基站和家庭基站下工作。初始接入宏基站的用户设备称为宏基站用户，简称为MUE，初始接入家庭基站的称为家庭基站用户，简称为FUE。在功能上，FUE和MUE没有任何区别。

RRC称为无线资源控制协议，它用来处理用户设备与宏基站或用户设备与家庭基站之间控制平面的第三层L3信息。其中，第一层L1是物理层，第二层L2是MAC层，RRC是第三层L3，整个LTE控制面接口协议栈示意图如图1所示。RRC对无线资源进行分配并发送相关信令，用户设备与宏基站或用户设备与家庭基站之间控制信令的主要部分就是RRC消息，RRC消息承载了建立、修改和释放L2层和物理层协议实体所需的全部参数，同时也携带了NAS（非接入层）的一些信令，也可以说接入层的信令是为NAS信令交互铺路搭桥的。

LTE中RRC只有两种状态：RRC_CONNECTED和RRC_IDLE。如果RRC连接已经建立，用户设备处于RRC_CONNECTED状态；如果RRC连接未建立，用户设备处于RRC_IDLE状态。

用户设备在向宏基站或家庭基站发起服务请求时，必须要建立RRC连接。当RRC连接成功建立时，宏基站或家庭基站会向用户设备发送一个RRC连接建立完成消息。现有机制中，当用户设备向宏基站或家庭基站发起RRC连接建立请求时，如果宏基站或家庭基站没有足够的带宽资源为该用户设备提供服务，宏基站或家庭基站将会向用户设备返回拒绝消息，此后，用户设备必须退避等待一段时间后才能再发起RRC连接请求，整个网络的用户体验将会下降。RRC连接重配的作用是修改RRC连接，重新配置无线资源RRC连接重配是由宏基站或家庭基站向用户设备发起的。当宏基站或家庭基站接受用户设备的RRC连接请求时，会给用户设备返回一个RRC连击建立信令消息，该消息包含RRC连接ID号等内容。

现有技术方案中，若当前网络没有足够带宽资源给用户设备提供服务时，用户设备必须切换到周围其他可用网络或者退避等待一段时间，直到该网络足够的带宽资源时，才能接受宏基站或者家庭基站提供的服务，这样大大增加了用户设备的服务时间。

发明内容

本发明针对宏基站与家庭基站共存情况下，考虑文件下载业务，提出一种基于LTE的家庭基站的接纳控制方法，包括以下步骤：

（1）计划接入宏基站的宏基站用户向宏基站发起文件下载业务请求，若宏基站有足够的带宽资源，则此宏基站接受此宏基站用户的接入请求，并对此宏基站用户提供文件下载服务；

（2）若宏基站没有足够的带宽资源时，宏基站用户向周围的家庭基站发起文件下载的业务请求，若家庭基站有足够资源则接受此宏基站用户的请求，并对此宏基站用户提供文件下载服务；

（3）若家庭基站没有足够的带宽资源为所述宏基站用户提供文件下载服务，则根据已经接入家庭基站的家庭基站用户和所述宏基站用户下载文件的大小、接入此宏基站用户后对该家庭基站用户服务的时延的影响来决定是否允许此MUE接入。

在上述技术方案的基础上，所述步骤（1）通过RRC连接请求向宏基站发起文件下载业务请求，所述步骤（2）中宏基站用户通过RRC连接请求向周围的家庭基站发起文件下载的业务请求。

在上述技术方案的基础上，所述的RRC连接请求信令消息建立原因内容中增加文件下载业务类型并增添一个可选项，其内容表示将要下载的文件大小，当建立原因内容为文件下载业务类型时，用户设备将需要下载的文件大小写入到该可选项中。

在上述技术方案的基础上，若宏基站用户的下载文件大小小于家庭基站用户下载文件大小的阈值，则家庭基站允许该宏基站用户接入，否则拒绝该宏基站用户接入。

在上述技术方案的基础上，所述阈值为家庭基站用户下载文件大小的10%。本发明与现有技术相比，具有如下优点：

本发明考虑的场景宏基站与家庭基站共存的场景，考虑宏基站用户的文件下载的业务请求。由于家庭基站用户下载所需时间较长，适当降低家庭基站用户的下载速率、同意宏基站用户接入到网络并以较短的时间为宏基站用户提供文件下载服务，可以提升整个网络的用户下载时间以及降低用户等待服务时间。在现有技术中，当网络中的带宽资源几乎为0的时候，只能让新业务采取退避等待机制，直到网络中有可用的带宽资源时才会为新业务提供服务，大大增加了此类业务的延时，增加了用户服务时间；本发明则采用机智的判断策略，在不降低已有用户业务的用户体验的前提下，为新业务提供下载服务，从而提高了网络整体的下载时间，降低了整个网络用户等待时间。

附图说明

图1本发明的工作流程图；

图2本发明基本应用场景；

图3本发明接纳控制方法与传统接纳控制方法比较图；

图4不同门限值时本发明方法用户平均服务时间图。

具体实施方式

参照图1，本发明的接纳控制方法如下：

步骤1，向RRC连接建立请求信令消息中的建立原因内容中增加文件下载业务类型以及增添一个可选项，其内容表示将要下载的文件大小,当建立原因内容为文件下载业务类型时，用户设备将下载文件大小放入到该可选项中。

已有机制中的建立原因包含的选项有：紧急呼叫，高优先级接入等类型。

当RRC连接成功建立时，宏基站或家庭基站会分配该RRC连接一个ID号。

步骤2，宏基站用户向宏基站发起RRC连接请求。

宏基站用户通过发起RRC连接消息，向宏基站发起文件下载的服务请求，若宏基站网络负载过重，则拒绝此宏基站用户建立RRC连接的请求，继续执行步骤3；否则，若宏基站可以为此宏基站用户服务，则宏基站成功建立与宏基站用户的RRC连接。

步骤3，宏基站用户向家庭基站发起RRC连接请求。

宏基站用户向周围可用的家庭基站发起RRC连接建立请求，若家庭基站有足够的带宽资源为宏基站用户服务，则此家庭基站允许此宏基站用户接入到网络中。

若家庭基站没有足够的带宽资源，此家庭基站通过宏基站用户发起的RRC连接请求信令消息中的下载文件大小值，计算出接纳此宏基站用户是否会对家庭基站用户造成过低的用户体验，如果不会，则此家庭基站允许此宏基站用户接入到网络中；否则，家庭基站拒绝此宏基站用户的接入请求。

而影响家庭基站用户下载文件的用户体验主要的因素就是下载时延，家庭基站在设置门限值时，不能过分的降低了家庭基站用户的用户体验。在本方法中门限值取10%，即宏基站用户下载文件大小不超过家庭基站用户下载文件的10%时，家庭基站接纳宏基站用户的接入请求。

步骤4，家庭基站接纳宏基站用户后，通过RRC连接重配修改家庭基站用户已获得的无线资源。

RRC连接重配建立过程如图4所示，通过找到家庭基站用户与家庭基站建立起的RRC连接ID号，家庭基站通过RRC连接重配，修改家庭基站用户已获得的无线资源，目的在于释放出一部分无线资源，用来对宏基站用户的文件下载进行服务。

步骤5，家庭基站服务完宏基站用户后，将占用家庭基站用户的无线资源还给被占用的家庭基站用户。

通过找到家庭基站用户与家庭基站建立起的RRC连接ID号，家庭基站再一次通过RRC连接重配将占用家庭基站用户的无线资源归还给家庭基站用户。

本发明的效果可进一步的通过仿真实验说明，具体如下：

（1）图2为本发明的场景图，其中MUE2和MUE3通过宏基站的无线资源来获取服务；家庭基站用户通过家庭基站的无线资源来获取服务。宏基站用户此时先向宏基站发起服务请求，宏基站因网络负载过重，拒绝了宏基站用户建立RRC连接的请求，于是宏基站用户转而向家庭基站发起服务请求，最后家庭基站采取本发明所提出的接纳控制方法来决定是否接入宏基站用户。

（2）图3和图4为图2场景下的仿真结果图。

从图2可看出，当宏基站用户请求文件下载的时间较短时，本发明提出的接纳控制方法的用户平均服务时间远远小于传统的接纳控制方法的用户平均服务时间。用户平均服务时间，即：每个用户从请求时刻开始直到服务完成所需时间的平均值。当宏基站用户请求的文件下载时间逐渐增加时，本发明提出的接纳控制方法的用户平均服务时间趋向于传统的接纳控制方法中的用户平均服务时间，这是因为当宏基站用户需要的文件下载时间接近家庭基站用户时，家庭基站不论优先服务哪个用户，都会导致基本接近相等的平均服务时间。

图4为本发明提出的方法的用户平均服务时间相对于传统方法中的用户平均服务时间缩短的比率，计算公式为：其实t表示用户平均服务时间。

Claims

1.一种基于LTE的家庭基站的接纳控制方法，包括以下步骤：

(1)计划接入宏基站的宏基站用户向宏基站发起文件下载业务请求，若宏基站有足够的带宽资源，则此宏基站接受此宏基站用户的接入请求，并对此宏基站用户提供文件下载服务；

(2)若宏基站没有足够的带宽资源时，宏基站用户向周围的家庭基站发起文件下载的业务请求，若家庭基站有足够资源则接受此宏基站用户的请求，并对此宏基站用户提供文件下载服务；

(3)若家庭基站没有足够的带宽资源为所述宏基站用户提供文件下载服务，则根据已经接入家庭基站的家庭基站用户和所述宏基站用户下载文件的大小、接入此宏基站用户后对家庭基站用户服务的时延的影响来决定是否允许此宏基站用户接入，若宏基站用户的下载文件大小小于家庭基站用户下载文件大小的阈值，则家庭基站允许该宏基站用户接入，否则拒绝该宏基站用户接入，所述阈值为家庭基站用户下载文件大小的10％。

2.根据权利要求1所述的基于LTE的家庭基站的接纳控制方法，其特征在于：所述步骤(1)通过RRC连接请求向宏基站发起文件下载业务请求，所述步骤(2)中宏基站用户通过RRC连接请求向周围的家庭基站发起文件下载的业务请求。

3.根据权利要求2所述的基于LTE的家庭基站的接纳控制方法，其特征在于：所述的RRC连接请求信令消息建立原因内容中增加文件下载业务类型并增添一个可选项，其内容表示将要下载的文件大小，当建立原因内容为文件下载业务类型时，用户设备将即将下载的文件大小写入到该可选项中。