CN104335673A - 无线网络和蜂窝网络间的互通基站 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在无线网络和蜂窝网络间的互通基站(BS)。该基站(BS)被适配为支持载波聚合，并且被适配为采用：使用蜂窝接入技术、提供用户终端(UE)和所述基站间的通信的主载波(PC)，所述主载波(PC)用于确保鲁棒的通信链路；使用无线接入技术、提供所述用户终端(UE)和所述基站(BS)间的通信的至少一个辅载波(SC)，所述至少一个辅载波(SC)用于确保高速率无线连接；控制机制(MAC Mux)，用以指导在使用蜂窝接入技术的主载波(PC)、使用无线接入技术或者蜂窝和无线接入技术的组合的辅载波(SC)上的高速数据服务的传送。

Description

无线网络和蜂窝网络间的互通基站
技术领域
本发明涉及无线网络和蜂窝网络间的互通基站。本发明还涉及被适配为与无线网络和蜂窝网络间的互通基站通信的用户终端。
背景技术
当今典型的蜂窝数据用户在办公室或者家庭中使用无线局域网(也被称作WLAN或Wi-Fi)技术接入高速因特网服务，并且在移动时或者每当用户在WLAN覆盖之外时，使用无线蜂窝数据网络提供相同的服务。
无线LAN已经证实是一种很好的无线接入技术，并且用来在小区域中提供高速无线数据。同样地，蜂窝接入已经证实是一种很好的在更广的区域中提供高速无线区域的技术，并且大部分的现代移动设备现在支持蜂窝和无线LAN接入技术两者。目前存在改善WLAN和蜂窝网络的融合以在移动设备在无线和蜂窝接入间动态移动的情况下向用户提供“无缝”高速服务的需求。然而以无缝方式来实施并不简单。
目前，大部分已知的用于蜂窝和无线LAN互通的解决方案都基于使用独立的无线电接入网络，例如长期演进(也被称作LTE网络)和WLAN网络，以及继而基于使用分组数据网关(也被称作PDN GW)作为移动性锚的互通解决方案的核心网络。
应当注意到，本领域的当前阶段支持完整终端的移动性、独立IP连接或者APN(MAPCON)或独立IP流(IFOM)。
这些解决方案的主要缺点是它们依赖于终端在分组核心中启动移动性事件和功能性以合并蜂窝和无线技术连接，并且即使在蜂窝和WLAN连接二者在同一双模无线节点即支持蜂窝和WLAN接入技术两者的无线节点或基站都可用时，也必须使用这些直到分组核心的并行连接。
发明内容
因此，本发明针对一种在无线LAN接入和蜂窝网络接入间的互通基站，容许支持在两个接入模式之间即在无线接入模式和蜂窝接入模式间非常快速的移动性，而不因为信令过多而加重核心网络的负担。
为了实现这些优点，依据如所实施的本发明的目的，本发明涉及一种在无线网络和蜂窝网络间的互通基站，所述基站被适配为支持载波聚合，并且被适配为采用：
·使用蜂窝接入技术、支持移动终端和所述基站间的通信的主载波，所述主载波用于确保鲁邦的通信链路；
·使用无线接入技术、支持所述用户终端和所述基站间的通信的至少一个辅载波，所述至少一个辅载波用于确保高速率无线连接；
·控制机制，用以指导在以下载波上的高速数据服务的传送：
·使用蜂窝接入技术的主载波，
·使用无线接入技术或者蜂窝和无线接入技术的组合的辅载波。
另外，本发明允许在同一基站内合并蜂窝和无线接入流，并且随后提出了一种至移动核心网络的通用网络接口，该接口具有限于无线电接入网络中的全部相关控制信令。因此，归因于本发明，高速率无线接入技术每当可用时就可使用，无需支持在用户终端和具有两个接入模式的并行连接的分组核心之间的移动性机制。
除了前文中所述的主要特征，根据本发明的互通基站还可以具有以下一个或多个附加特征，单独地或者以任何技术上可行的组合而采用。
在一个非限制性实施例中，无线接入技术使用位于基站远处的无线接入点来实施。
在一个非限制性实施例中，无线接入技术使用位于所述基站内的接入点来实施。
在一个非限制性实施例中，在使用蜂窝接入技术的所述主载波和使用无线接入技术的所述至少一个辅载波上传输的高速数据服务的复用在所述基站中的蜂窝接入技术的上层媒体接入控制层内被执行，而所有更高通信层在蜂窝和接入技术间通用。
在一个非限制性实施例中，蜂窝接入技术无线资源控制层被适配为管理使用无线接入技术的至少一个辅载波的建立，并且被适配为携带与所述至少一个辅载波相关的测量报告。
在一个非限制性实施例中，蜂窝接入技术媒体控制层被适配为管理使用蜂窝接入技术的主载波和使用无线接入技术的所述至少一个辅载波上的高速数据服务的复用。
在一个非限制性实施例中，所述无线技术接入点在无线技术接入点和基站的基带单元间使用以太网协议传输控制信令和用户业务。
在一个非限制性实施例中，互通基站包括已适配的链路层控制层，被适配为管理使用无线接入技术的辅载波上的高速数据服务的传输，使得每当用以通过无线接入技术传送特定数据分组的尝试由于无线条件差、干扰或拥塞而花费异常长的时间时，可以使用定时器功能终止该尝试。
在一个非限制性实施例中，所述蜂窝网络被适配为使用不同的技术，例如：
-长期演进LTE，
-码分多址CDMA，或者
-宽带码分多址WCDMA。
在一个非限制性实施例中，所述无线接入网络被适配为使用不同的技术，例如：
-无线LAN(WLAN)，还被称为Wi-Fi，如基于IEEE802.11标准，
-蓝牙(BT)，或
-Zigbee。
本发明还涉及用户终端，被适配为与根据本发明的在无线网络和蜂窝网络间的互通基站通信，所述用户终端包括控制机制用以指导在以下载波上的高速数据服务的传送：
·使用蜂窝接入技术的主载波，
·使用无线接入技术或者蜂窝和无线接入技术的组合的辅载波。
附图说明
附图被包括以提供对本发明的进一步理解，并且被并入本说明书并构成本说明书的一部分，以描述本发明的实施例，并且与描述一起，解释本发明的原则。
-图1表示一个非限制性实施例中的根据本发明的在无线网络和蜂窝网络之间的互通基站；
-图2图示一个非限制性实施例中的根据本发明的包括并行的蜂窝和无线接入接口的在用户终端和互通基站中的用户平面协议栈。
相同的附图标记在附图中用于指示相同或者类似的部分。
具体实施方式
参考附图1和2，表示了在无线网络和蜂窝基站间的互通基站BS。在此非限制性实施例中，蜂窝网络使用长期演进LTE技术。因此，缩写LTE用于指属于LTE技术的元件，缩写WLAN用于指属于无线局域网WLAN技术的元件。
互通基站BS采用：
·使用蜂窝接入技术、提供用户终端UE和所述基站BS间的通信的主载波PC，所述主载波PC用于确保鲁棒的通信链路；
·使用无线接入技术、提供用户终端UE和基站BS间的通信的至少一个辅载波SC，所述至少一个辅载波SC用于确保高速率无线连接；
·控制机制MAC Mux(通过位于基带单元BBU中的媒体接入控制层复用而形成)，用以指导在以下载波上的高速数据服务的传送：
·使用蜂窝接入技术的主载波PC，
·使用无线接入技术或者蜂窝和无线接入技术的组合的至少一个辅载波PC。
应当注意的是，无线接入技术使用位于所述基站BS内的接入点WLAN AP来实施。不过，在未示出的另一个实施例中，无线接入技术使用位于基站远处的接入点WLAN AP来实施。
在一个非限制性实施例中，无线接入技术接入点WLAN AP使用以太网协议传输控制信令和用户业务至基站BS。另外，无线接入技术接入点WLAN AP包括物理层WLAN PHY和媒体接入控制层WLAN MAC。
在一个非限制性实施例中，基站BS的蜂窝接入技术接入点由远程无线电头RRH形成，并且使用通用公共无线接口协议CPRI传输控制信令和用户业务至基站BS。
而且，应当注意到，使用蜂窝接入技术的所述主载波PC和使用无线接入技术的一个或者多个所述辅载波SC上传输的高速数据服务的复用在所述基站BS的上层媒体接入控制层MAC上层中执行，基站BS具有两种接入技术间通用的更高通信层，如RLC、PDCP、Relay、GTP、IP等。
除此之外，未在图2中示出的蜂窝接入技术无线电资源控制层RRC、即LTE控制平面的一部分，用于管理使用无线接入技术的一个或多个辅载波SC的建立。
而且，适配的蜂窝接入技术媒体控制层MAC Mux＊用于管理使用蜂窝接入技术的主载波PC和使用无线接入技术的一个或多个辅载波SC上的高速数据服务的复用。
除此之外，适配的链路层控制层LLC＊用于管理使用无线接入技术的辅载波上的高速数据服务的传输，使得每当由于无线条件差、干扰或拥塞而花费很长的时间时，可以使用定时器功能终止用以通过无线接入技术传送特定数据包的尝试(例如10微秒)。在蜂窝接入技术使用混合自动重传请求(也被称作HARQ)来管理重传尝试，而无线接入技术在WLAN MAC层内使用自己的ARQ方案时，要求该适配，以在无线接入和蜂窝接入连接失败前调整最大传输延迟。
无线电链路控制RLC用于利用用于进行新的复用判决的适合的蜂窝接入技术媒体控制层MAC Mux＊来重传在使用蜂窝接入技术的主载波或使用无线的辅载波上发送失败的分组。
在LTE技术的情形中，基站BS由eNodeB形成，并支持使用扩展载波聚合概念的LTE和WLAN接入，并且由以下元素构成：
-重复使用去往演进分组核心EPC和邻近eNodeB的现有的S1和X2接口；
-重复使用用于用户平面(PDCP、RLC、上层MAC)的现有的上层协议；
-重复使用标准化的WLAN接入点功能和协议，该标准化的WLAN接入点功能和协议如802.11利用用以添加用于提议的载波聚合模式的新的指定的服务集合标识符(也被称为SSID)的配置改变所定义；
-修改现有的下层MAC层以添加WLAN接入作为新的“基于WLAN的UL/DL-SCH”；
-修改现有的LTE RRC控制平面协议以添加WLAN作为“混合载波聚合”连接的可能组成。这会要求新的RRC消息以建立并行WLAN无线电链接(发现鉴权和加密)加上与载波聚合有关的现有RRC消息的扩展以添加用于WLAN情形的新信息元素；
-使用无线接入点WLAN-AP和用户终端UE中的MAC地址以处理仅有WLAN、MAPCOM和提议的LTE-WLAN载波聚合的不同使用情形。特别地，一旦用户终端建立了并行WLAN连接，则它使用修改的RRC控制平面协议通知eNodeB它的WLAN MAC地址以及服务WLAN接入点的MAC地址。这些MAC地址随后可被低层MAC层取代载波数目和本地无线链接标识而使用以将特定流寻地至给定用户终端UE。
在图1所示的实施例中，当用户终端UE首先建立LTE连接，并且使用公知3GPP流程附着到演进分组核心EPC时。
一旦连接至特定的eNodeB，用户终端UE会知晓此eNodeB的详细的能力，如果eNodeB通知其支持“LTE-WLAN载波聚合”，则用户终端UE会使用无线电资源控制(亦被称作RRC)信令获得许可(这可能涉及至演进分组核心EPC中的移动性管理实体MME的S1-AP接口信令以恢复专用的订户信息)，并获得与将要使用的适当的WLAN服务集合标识SSID和适当的用于eNodeB的MAC地址有关的信息。
用户终端UE然后会使用802.11流程以搜索此服务集合标识SSID并且“关联”于WLAN AP，包括，在适当时，使用802.11i安全机制建立加密的层2链路。
一旦被连接，它会在WLAN连接上发送探测(probe)信息给eNodeB MAC地址(例如MAC层级ping)，并且在LTE RRC上往回报告连接是可用的，并且提供它自己的MAC地址和服务的WLANAP的MAC地址(给定的eNB可以通过多接入点提供LTE-WLAN载波聚合服务，每一个共用同一个SSID)。此信息然后可被用于建立并行WLAN连接，该连接被认为是辅载波，然后是公知的LTE-LTE载波聚合方法的扩展版本，该聚合方法用于利用LTE上层MAC层中中的eNB调度器来聚合LTE和WLAN连接上的业务，该eNB调度器使用用户终端所提供的、在RRC信令信道传送的以及通过LTE物理层LTE PHY和WLAN接入点WLAN AP在本地所提供的如下信息来在每一TTI基础上进行流判决，该信息与主载波PC和辅载波SC连接的当前可用性和性能有关。用于在使用LTE接入的主载波上的传输的所发送的分组使用LTE混合自动重复请求LTE HARQ层来保护，而用于在使用WLAN的辅载波上的传输的所发送的分组使用WLAN媒体控制层WLAN MAC层和适配的链接层控制层LLC(例如使用IEEE802.2的适配版本)来保护。如果失去WLAN连接，则会使用已有的LTE上层MAC和RLC层机制在剩余的LTE连接上重传任何丢失的分组。如果LTE连接需要被切换到同一或不同eNB上的新的LTE小区或传统的2G或3G小区，则会使用包括用以报告WLAN连接作为辅载波连接的可用性的选项的已有的移动性机制。
应当注意到，本发明还涉及被适配为与根据本发明的、在无线网络和蜂窝网络间的互通基站BS通信的用户终端UE。该用户终端UE包括控制机制MAC Mux，用以指导在以下载波上的高速数据服务的传送：
·使用蜂窝接入技术的主载波PC，
·使用无线接入技术或蜂窝和无线接入技术的组合的辅载波SC。
在一个非限制性实施例中，用户终端包括适配的链路层控制层LLC，该适配的链路层控制层LLC用于管理使用无线接入技术的辅载波SC上的高速数据服务的传输，使得每当用以通过无线接入技术传送特定数据分组的尝试由于无线条件差、干扰或拥塞而花费异常长的时间时，可以使用定时器功能终止该尝试(例如10微秒)。
本发明已针对LTE的应用进行了描述，但可以理解的是，本发明并不限于这种应用。因此，蜂窝网络可以使用码分多址CDMA技术或者宽带码分多址WCDMA技术，而不超出本发明的范围。此外，本发明已经针对WLAN的应用进行了描述，但可以理解的是，本发明并不局限于这种应用。因此，无线接入网络可使用蓝牙技术或Zigbee技术，而不超出本发明的范围。

Claims (11)

1.一种在无线网络和蜂窝网络间的互通基站(BS)，所述基站(BS)被适配为支持载波聚合并且被适配为采用：
■使用蜂窝接入技术、提供用户终端(UE)和所述基站间的通信的主载波(PC)，所述主载波(PC)用于确保鲁棒的通信链路；
■使用无线接入技术、提供所述用户终端(UE)和所述基站间的通信的至少一个辅载波(SC)，所述至少一个辅载波(SC)用于确保高速率无线连接；
■控制机制(MAC Mux)，用以指导在以下载波上的高速数据服务的传送：
●使用蜂窝接入技术的所述主载波(PC)，
●使用无线接入技术或者所述蜂窝接入技术和所述无线接入技术的组合的所述辅载波(SC)。
2.根据前述权利要求所述的互通基站(BS)，其中所述无线接入技术使用位于所述基站(BS)远处的无线接入点(WLAN-AP)来实施。
3.根据权利要求1所述的互通基站(BS)，其中所述无线接入技术使用位于所述基站(BS)内的接入点(WLAN-AP)来实施。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的互通基站(BS)，其中在使用蜂窝接入技术的所述主载波(PC)和使用无线接入技术通信的所述至少一个辅载波(SC)上传输的高速数据服务的复用在所述基站(BS)中的所述蜂窝接入技术的上层媒体接入控制层(MAC upper)内被执行，而所有更高通信层在蜂窝和接入技术间通用。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的互通基站(BS)，其中所述蜂窝接入技术无线电资源控制(RRC)层被适配为管理使用无线接入技术的至少一个辅载波(SC)的建立，并且携带与所述辅载波(SC)的性能相关的测量报告。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的互通基站(BS)，其中所述蜂窝接入技术媒体接入控制层(MAC)被适配为管理在使用蜂窝接入技术的所述主载波(SC)和使用无线接入技术的所述至少一个辅载波(PC)上的高速数据服务的所述复用。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的互通基站(BS)，其中所述无线接入技术接入点(WLAN AP)使用以太网协议来在所述无线技术接入点(WLAN AP)和所述基站(BS)的基带单元(BBU)间传输控制信令和用户业务。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的互通基站(BS)，其中包括已适配的链路层控制层(LLC)，所述链路层控制层(LLC)被适配为管理在使用无线接入技术的所述辅载波(SC)上的高速数据服务的所述传输，使得每当用以通过所述无线接入技术传送特定数据分组的尝试花费异常长的时间时，使用定时器功能来终止所述尝试。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的互通基站(BS)，其中所述蜂窝网络被适配为使用不同的技术，诸如：
-长期演进(LTE)，
-码分多址(CDMA)，或者
-宽带码分多址(WCDMA)。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的互通基站(BS)，其中所述无线接入网络被适配为使用不同的技术，诸如：
-无线LAN，
-蓝牙，或者
-Zigbee。
11.一种用户终端(UE)，被适配为与根据前述权利要求1至10中的任一项的、无线网络和蜂窝网络间的互通基站(BS)通信，所述用户终端包括控制机制(MAC Mux)，所述控制机制(MAC Mux)被适配为指导在以下载波上的高速数据服务的传送：
●使用蜂窝接入技术的所述主载波(PC)，
●使用无线接入技术或者所述蜂窝接入技术和所述无线接入技术的组合的所述辅载波(SC)。
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