CN103477674B - 通过遵循流量需求的变化来管理微基站的状态的方法及相关联的控制器装置 - Google Patents

Abstract

一种方法，其管理移动通信网络内的多个微基站的状态。该网络包括至少一个宏小区，该宏小区包括覆盖多个微小区的至少一个跟踪区，该多个宏小区中的每个宏小区与微基站相关联。管理微小区的状态的方法包括步骤：开启包括在宏小区的所述跟踪区的全部微基站、对寻呼信息进行计数，以确定在所述跟踪区内的空闲模式的便携装置的数目、以及当在所述跟踪区内的空闲模式的便携装置的数目低于第一确定值时，关闭在该跟踪区内的至少一个微基站。根据改进，当宏小区的当前负载超过第二确定值时，触发对包括在跟踪区的全部微基站的开启。

Description

通过遵循流量需求的变化来管理微基站的状态的方法及相关 联的控制器装置

技术领域

本发明一般地涉及电信系统，并且具体地，涉及用于在基站水平的节能方法及相关联的控制器装置。具体地，在蜂窝网络中，建议开启/关闭选择的小区，以遵循流量负载的变化。

背景技术

移动通信网络包括便携装置，例如在具有固定基站的无线电通信中的手机。这些基站特别包括具有差不多大的覆盖范围的特定天线。覆盖范围还依赖于发射功率以外的其它事物。宏小区覆盖宽的范围，并可与大量的便携装置通信，而微小区覆盖小的范围，并可管理少量的便携装置。因此，分级布置无线电网络：宏小区确保大面积的覆盖范围，而微小区确保与手机通信的高的容量。根据区域的特性，并且具体地根据人口密度，提高微小区的数目以在这个区域中提高更好的容量是有益的。

在长期演进（LTE）技术中通过称为“eNodeB”的装置管理每个微小区的无线电覆盖。这个装置消耗能量。在特定的情形中，开启eNodeB，但是当便携设备的活动非常有限时，其并不管理具有便携装置的任何通信，例如在居住区的夜晚。因此，eNodeB白白地消耗大部分的时间和功率。

为了在低负载期间节省能量，关闭小区看来是有关的—例如当保持宏小区原封不动时，关闭一个或多个微小区，以便避免任何覆盖盲区。在密集部署中，未使用的微小区的数量很大，这样的解决方案可导致显著节能。这将引入可用的网络容量的减小。重要的问题为决定关闭那个微小区，以使移动订户的覆盖区域不遭受容量覆盖区域的过度减小。相反地，当对于容量的需求增加时，我们还需要决定开启那个微小区以提供需要的容量。

一个方案在于当流量低时，宏小区管理全部便携装置。然而，当在空闲模式中的便携装置变得激活时，即当它们进入通信时，宏小区的容量可非常迅速地变得不足。

另一个方案在于以与实际的通信负载成正比地、均一地开启两个中的一个微小区，三个中的一个微小区，。但是这个经验方法可引起无线电通信网络中呼叫挂断和低质量的服务。当使用“激活用户”产生的实际流量负载选择要关闭小区时的问题是这样的，当UE变得激活时，减小的容量可能不足以服务已经附接到这个小区的空闲模式的便携装置。

当便携装置在空闲模式中时，因为它不发射信号，所以难于定位它。容易计数在活动模式的手机的数目，但是难于确定每个基站的空闲模式的便携装置的数目。实际上，以LTE标准实现的空闲模式程序不允许知道在给定的eNodeB的覆盖范围的空闲模式中的终端的数目。实际上，便携装置被注册到MME，并且eNodeB不具有上下文信息。因为当移动时便携装置执行跟踪区的更新并且当未移动时也定期地更新，所以我们在终端上具有的仅有的区域信息是以跟踪区为粒度的信息。无线电网络不能决定开启以为激活的便携装置和处于可唤醒的空闲模式中的便携装置提供充足的容量所需的开启微小区的最优数目。

该跟踪区的粒度并未给予对于eNodeB的覆盖范围内的空闲模式中的UE数目的充足的信息。

除了其他优点以外，本发明还允许估计在区域中便携装置的数目和确定开启的微小区的数目，以确保对流量的潜在请求。

发明内容

本发明的方面涉及提供管理在移动通信网络内的多个微基站的状态的方法。网络包括至少一个宏小区，至少一个宏小区包括覆盖多个微小区的至少一个跟踪区，每个微小区与微基站相关联。方法包括步骤：

开启包括在宏小区的所述跟踪区内的全部微基站，

对寻呼信息进行计数，以确定在所述跟踪区内的空闲模式的便携装置的数目，

当所述跟踪区内的空闲模式的便携装置的数目低于第一确定值时，关闭在跟踪区的至少一个微基站。

以这种方式，优化了活动模式中的微基站的数目，并且因而减小了宏小区内全部微基站的总的能量消耗，并限制了微基站的使用时间。方法允许基于针对流量信息的潜在需求而做出开启/关闭微小区的决定。通常，在给定地理区域中空闲模式的用户终端的数目允许评估针对流量的潜在需求。本发明使用位置区域更新和寻呼活动信息来预测逐小区的流量需求。因此，位置信息和空闲模式终端数目的信息对于简单预期对流量的需求变得是有用的。

根据本发明的另一个方面，当宏小区的当前负载超过第二确定值时，触发对包括在宏小区的所述跟踪区的全部的微基站的开启。当宏检测到流量增加时（例如大量的连接请求，典型地当如果关闭大部分宏时，大量终端被附接到宏），发生上述操作。

根据本发明的另一方面，在于当由这个微基站管理的在空闲模式中的便携装置（4）的估计的数目低于第三确定值时，执行对至少一个微基站的关闭。这样，出于能量的原因，只关闭具有较小便携流量的微小区。然后，即使减小容量，也不会影响装置的质量。相似地，关于寻呼活动的信息还可用于开启“潜在地”唤醒并且需要流量的预期在空闲模式中具有大量的终端的小区。

根据本发明的另一方面，由这个微基站管理的便携装置的数目考虑由与位于微小区的便携装置通信的应用服务器提供的定位信息。以这个方式，更好地定位便携装置，并且更好地估计在每个微小区中空闲模式的便携装置的数目。

根据本发明的另一方面，宏小区仅包括一个跟踪区。以这个方式，用于确定每个微基站的便携装置的数目的处理仅基于在微基站水平的估计。

根据本发明的变化，宏小区包括若干个跟踪区；针对每个跟踪区，连续地执行包括在跟踪区的全部微基站的开启步骤。以这个方式，用于确定便携装置的数目的处理具有更好的粒度。

根据本发明的变化，以固定的时间间隔隔开，周期地执行包括在跟踪区内的全部微基站的开启。以这种方式，可以周期地更新开启微基站的数目。

本发明还涉及控制宏小区内的流量的移动通信网络的控制器，包括与多个微基站通信的部件，该多个微基站与微小区相关联，宏小区包括至少一个覆盖多个微小区的跟踪区，特征在于控制器包括：

发射第一信号以开启在所述跟踪区内的全部微基站的部件，

寻呼信息计数器，用以确定在宏小区的所述跟踪区内的空闲模式的便携装置的数目，

当所述跟踪区内的空闲模式的便携装置的数目低于第一确定值时，用以发射第二信号，以关闭所述跟踪区的至少一个微基站的部件。

本发明还涉及计算机程序产品，其包括指令，以用于当在网络控制器上执行程序时，执行所要求保护的方法的步骤。

附图说明

从下面给出的详细的说明和附图更充分地理解本发明，其中，相似的元件由相似的参考标号表示，其仅以说明的方式给出，并且因此不限制本发明，其中：

图1示出了一组寻呼的三个区域，在LTE技术中称为“跟踪区”或TA。

图2示出了通信网络的结构，以控制在给定的宏小区内的每个微小区的活动。

图3是示出了通信网络中用以优化开启的eNodeB的数目的步骤的示例性操作的流程图。

图4示出了包括多个跟踪区的宏小区的第一结构。

图5示出了仅包括一个跟踪区的宏小区的第二结构。

具体实施方式

图1至图5和下面的说明描述了本发明的具体的示例性实施方式，以教导本领域普通技术人员如果做出和使用本发明。出于教导的目的，已经简化和省略了创造性原理、本发明的一些创造性方法。这些本领域中普通技术人员将理解，落入本发明的范围内的这些实施方式的变体。本领域中普通技术人员将理解，下面说明的特征可以各种方法结合，以形成本发明的多种变化。结果，本发明并不限于下面说明的具体的实施方式，而是仅由权利要求其等同物限定。

特别地，本发明可适用于若干个无线电接入技术，例如：GSM、WCDMA、LTE。根据每个技术，无线电基站（或无线电接入节点），例如全球移动通信系统（GSM）标准的基站收发信机（BTS）或用于通用移动电信系统（UMTS）标准的NodeB、或高级长期演进（LTE）标准的eNodeB与便携装置（例如移动电话、PDA或装备无线电模块的笔记本电脑）通信。便携装置与位于数千米范围内的宏基站通信；被这样的基站覆盖的区域被称为宏小区。在宏小区中，与微小区相关联的微基站确保与便携装置的高通信容量。在这一段后，我们利用LTE技术来详述这个发明。

图1说明了一组寻呼的三个区域，在LTE技术中被称为“跟踪区”或TA。跟踪区包括多个微小区1。三个微小区在图1中被表示为跟踪区，该数目根据每个跟踪区可变。称为移动管理实体2（或MME）的网络部件与每个微小区通信，并还在它的储存器中管理其它信息以外的存在于每个跟踪区中的便携装置的身份。

标准的LTE寻呼方法仅以跟踪区的粒度给出信息。为了具有微基站水平（即在LTE技术的eNodeB水平）的信息，我们使用终端发送的随机接入消息，当已经针对进入的呼叫进行了寻呼时，或当在空闲模式中处于移动期间而执行跟踪区更新时，该终端离开空闲模式。发送这些消息到给定的eNodeB，并且因而其可用作比传统的寻呼信息更准确的位置信息，即以eNodeB粒度而非跟踪区粒度进行。

当便携装置离开或进入给定的跟踪区（TA）时，出现与微小区的通信，并且便携装置可在此时被定位。LTE规范很好地定义了当它们由于进入的呼叫而变得激活时或它们改变跟踪区时，由空闲模式中的便携装置发送的“随机接入消息”。当从RRC_空闲的转变为RRC_CONNECTED时，使用LTE随机接入流程，以获得对于UE的UL时间同步。

MME集中通知便携装置改变跟踪区的全部通信信息。这样，MME可随时确定在每个跟踪区内称为“TA_计数器”的所估计的空闲模式内的便携装置的数目。为了更新值TA_计数器，MME考虑跟踪区的数目，以更新在这个跟踪区内在空闲模式内的便携装置的数目。

图2说明了使可能控制在指定宏小区3的每个微小区1的活动的各种元件的结构。这个活动具体地依赖于在每个微小区内的便携装置4的存在。控制器5能够进入与每个eNodeB的通信。这个控制器5可发送唤醒消息到关闭的eNodeB，并且可发送关闭信息。控制器5还连接至MME 2，并且因此接收在每个跟踪区中存在的空闲模式的便携装置的数目。控制器5例如可以是无线控制器电网络（RNC）、或服务GPRS支持节点（SGSN）、或对于WCDMA技术的家用节点B网关（HNB-GW）的一部分、或MME、或针对LTE技术的家用增强节点B网关（HeNB-GW）的一部分。

控制器5还连接至一个或多个应用数据库6。这些数据库在一个或多个服务器上被托管，使得可以向用户传输服务。这些服务主要是本地的，例如：在车站内递送运输票，指示在特定的位置的道路流量，提供商店内的产品，使用全球定位系统（GPS）的功能等。向便携装置的所有者提出的这些服务与确定的位置有关，以使当需要服务或服务便携装置传输时，精确地定位。这允许激活的装置和便携装置二者具有位置信息。

控制器5从MME信息接收关于在每个跟踪区内空闲模式中的便携装置的总数，当时MME不提供在微小区的空闲模式中的便携装置的总数。由eNodeB发送的对空闲模式中便携装置数目的估计和由应用数据库6提供的信息以每个微小区的水平提高了这个数目（eNodeB_计数器）的可靠性。

当便携装置4移动时，需要确保管理的连续性，使它可不断地接收进入的呼叫，并且它可能发送一些呼叫。因此，空闲模式中的便携装置必须遵守“小区限制”的标准以附接到新的跟踪区。当已经决定对微小区的小区的重新选择时，便携装置将“位置更新”的信息传输到微小区。在发送这个信息时，便携装置执行对接入（UL随机接入尝试）微小区的随机请求。每个微小区计数需要被向包括这个微小区的跟踪区重新定位的便携装置的数目，并发送这个数目给控制器5。为了提高由微小区估计的对空闲模式的便携装置的数目的估计，网络可使用根据给定区域的激活模式和空闲模式中的便携装置的数目计数的地理定位应用服务器。传输这个数目到控制器5，以针对每个微小区更新在空闲模式中的便携装置的计数器（eNodeB_计数器）。

因此，通过使用由MME提供的跟踪区中空闲模式中的便携装置的数目，对空闲模式的便携装置的数目的估计，以及应用数据库的信息，控制器5能够大致地确定在每个微小区的空闲模式的便携装置的数目。现将讨论根据优选的实施方式的上述系统的有关功能。图3的流程图示出了可以优化开启的eNodeB的数目的方法。

最初地（步骤3.1），估计在宏小区的水平的活动。通过比较宏小区的当前的流量的负载与确定的值THRESHOLD 1而执行这个估计。如果超过这个阈值，然后需要激活更多的微小区以执行流量。

在步骤3.2，开启在每个跟踪区中关闭的全部微小区。根据变化，方法一个接一个地在跟踪区中执行，并在每个循环中，开启所确定的跟踪区的全部微小区。有利地，广播至宏小区的全部的微小区的信息触发开启，开启的这些跟踪区不改变状态。在开启时，eNodeB发射称为“信标信号”的无线电信号。便携装置检测新的信标信号的发射，并确定这一个获得了最好的质量水平。在步骤3.3中，通过接收信标信号，如果满足重新选择小区的条件，则空闲模式中的便携装置通过随机接入微小区而向新的跟踪区执行“位置更新”。通过规范“LTE随机接入流程”很好地描述了重新选择小区的方法，并且不需要更多地解释。因为未满足重新选择小区的条件，其它的设备保留在相同的跟踪区上。

在步骤3.4，控制器确定对于每个微小区所估计的空闲模式的便携装置的数目：值eNodeB_计数器。在开启后，eNodeB对请求被它管理的便携装置进行计数。控制器5还考虑了由应用数据库6提供的信息，以用于确定在每个微小区的空闲模式的便携装置的数目。MME更新对已经选择每个TA的便携装置进行计数的TA计数器。值eNodeB_计数器和TA_计数器传输到控制器5。

这里是如何计算eNodeB_计数器的值：

根据对网络的统计分析，可确定a>1，例如微小区的空闲模式的便携装置的数目等于：a×（UL RACH尝试的数目），

以及根据对应用的使用；一个人可确定第二个数b<1，例如微小区的空闲模式的便携装置的数目=b×（由应用所确定的激活模式或空闲模式的便携装置的数目）。最终，值eNodeB_计数器等于数目的平均值（a×nb_UL_RACH_attempt、b×nb_users_application）。

然后，网络的控制器5比较在每个跟踪区（TA_计数器）中空闲模式的便携装置4的数目与阈值THRESHOLD 2（步骤3.5）。如果这个数目大于阈值，则必须保持相应的跟踪区的eNodeB是开启的，以使得全部的微小区保持在活动状态。在这个情况下，因为当前的流量需要让eNodeB是开启的，该方法并不优化唤醒的eNodeB的数目。在步骤3.6，在相应的跟踪区中的全部eNodeBs保持开启。

另一个方面，如果值THRESHOLD 2未被超过，则可以关闭一些eNodeB。在步骤3.7，对于跟踪区的每个微小区，对空闲模式（eNodeB计数器）中的便携装置的数目的估计被与阈值THRESHOLD 3相比较。如果值THRESHOLD 3未被超过，则因为对流量的潜在需求不充分，可能关闭eNodeB。如果便携装置在与微小区的通信模式中，则它们执行切换到宏小区，这确保对分级网络的覆盖。

在步骤3.8，关闭至少一个eNodeB。不发射更多的相应的信标信号，然后被它管理的很少几个便携装置将搜索另一个信标信号和另一个相应的微小区，或者它们由宏小区直接管理。在这些步骤的结束，激活状态和非激活状态中的微小区的数目适应于对流量的当前需求。

这个情况仅持续一次，并且定期地遵循对流量的需求的演变，在特定的持续时间的结束必须更新这个状态。方法包括在前面说明的全部步骤（3.1至3.8）的结束重新运行延时步骤（temporization step）（步骤3.9）。

根据图4说明的实施例的第一变体，宏小区包括多个跟踪区（TA）。MME管理在每个TA的空闲模式中便携装置4的数目的信息。根据图5示出的实施例的另一变体，宏小区的全部微小区属于相同的跟踪区。然后，MME在针对这个宏的空闲模式中仅包括一个数目的便携装置。

在上面提到的组件中，除非另外表明，引用组件（包括引用“部件”）应被解释为引用执行所描述的组件的功能的任何组件（即功能等同于组件的组件），其包括结构上并不等同于执行本发明的示例性实施例中所示出的功能的组件。

在上面提到的方法的步骤中，除非另外表明，引用步骤应被解释为引用获得与该步骤相同结果的任何步骤（即功能等同于所描述的步骤的步骤），其包括以不同于所示出的本发明的示例性实施例中所公开的方式获得所声明的结果的步骤。鉴于上述公开，对本领域普通技术人员显然的是，在实施这个发明的中的许多改变和修改是可能。

Claims (10)

1.一种管理在移动通信网络内的多个微基站的能量模式的方法，所述网络包括至少一个宏小区(3)，所述至少一个宏小区(3)包括覆盖多个微小区(1)的至少一个跟踪区(TA)，所述多个微小区(1)中的每个微小区与微基站相关联，所述方法的特征在于包括步骤：

确定所述宏小区(3)的当前负载，

如果所述宏小区(3)的所述当前负载超过第二确定值(THRESHOLD 1)，则开启包括在所述宏小区的所述跟踪区(TA)内的全部所述微基站，

对寻呼消息进行计数，以确定在所述跟踪区内的每个微小区的空闲模式中的便携装置(4)的数目，

当由这个微基站管理的空闲模式中的便携装置(4)的所述数目低于第一确定值(THRESHOLD 3)时，关闭所述跟踪区中的至少一个微基站。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由这个微基站管理的空闲和激活的便携装置(4)的所述数目考虑由与位于所述微小区中的所述便携装置(4)通信的应用服务器提供的定位信息。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述宏小区仅包括一个跟踪区。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述宏小区包括若干个跟踪区，针对每个跟踪区，连续地执行开启包括在所述跟踪区内的全部所述微基站的开启步骤。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，以固定的时间间隔隔开、周期性地执行开启包括在所述跟踪区内的全部所述微基站开启。

6.一种控制宏小区(3)内的流量的移动通信网络的控制器(5)，包括与多个微基站通信的部件，所述多个微基站与微小区(1)相关联，所述宏小区包括覆盖多个微小区的至少一个跟踪区(TA)，其特征在于所述控制器(5)包括：

用于确定所述宏小区(3)的当前负载的部件，

用于当所述宏小区(3)的所述当前负载超过第二确定值(THRESHOLD 1)时，发射第一信号以开启在所述跟踪区内的全部微基站的部件，

寻呼消息计数器，确定在所述宏小区的所述跟踪区内的每个微小区的空闲模式中的便携装置(4)的数目，

当由这个微基站管理的空闲模式中的便携装置的所述数目低于第一确定值(THRESHOLD 3)时发射第二信号以关闭所述跟踪区的至少一个微基站的部件。

7.根据权利要求6所述的网络的控制器(5)，其特征在于，所述控制器(5)包括与适于定位每个微小区中的便携装置(4)的应用服务器进行通信的部件，由给定的微基站管理的空闲和激活的便携装置的所述数目考虑由所述应用服务器提供的定位信息。

8.根据权利要求6至7中的任一项所述的网络的控制器(5)，其特征在于，由所述控制器管理的所述宏小区仅包括一个跟踪区(Tai)。

9.根据权利要求6至7中的任一项所述的网络的控制器(5)，其特征在于，由所述控制器管理的所述宏小区包括若干个跟踪区，发射第一信号以开启跟踪区的全部微基站的部件被针对每个跟踪区连续触发。

10.根据权利要求6至7中的任一项所述的网络的控制器(5)，其特征在于，发射第一信号的所述部件以固定的时间间隔隔开、周期地发送所述第一信号。