CN105144783A - 向蜂窝无线电网络报告wifi信道测量 - Google Patents
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Abstract
公开了用于提供WiFi网络信道的测量到蜂窝无线电网络的方法和装置。根据一个方面，本发明提供一种包含在蜂窝无线电网络的节点处准备对至少一个WiFi信道的测量的请求的方法。测量将由具有WiFi收发器和蜂窝无线电收发器的至少一个用户设备提供。方法包含从蜂窝无线电网络的节点传送请求到至少一个用户设备。蜂窝无线电网络的节点从至少一个用户设备接收至少一个WiFi信道的至少一个测量。
Description
技术领域
本发明涉及用于提供WiFi信道测量报告到蜂窝无线电网络的方法和装置。
背景技术
WiFi（也称为WLAN），已成为用于在非许可无线电频谱中的数据通信的普遍存在的无线技术。电气和电子工程师协会IEEE标准IEEE802.11定义了由WiFi接入点AP使用的协议栈和功能。在被许可的无线电频谱第三代合作伙伴项目长期演进3GPPLTE中，无线通信技术正被快速部署。LTE是第四代无线蜂窝通信。LTE的协议栈当前由3GPP定义。蜂窝数据使用中的快速增长已促使无线运营商转向使用WiFi作为从拥塞的被许可的无线电频谱卸载业务的方式。
WiFi和蜂窝无线电网络传统上相互单独实现和操作。例如，图1示出已知蜂窝无线电网络10和已知WiFi网络20。即使每个网络10和20提供的覆盖可在某些区域中重叠，每个网络10和20也是相互独立的。蜂窝无线电网络包含多个基站12，基站12包含通过称为小区的定义的地理区域进行通信的无线电。基站12例如可以是演进通用地面无线电接入网络eUTRAN或LTE网络的演进节点B、eNB、基站。基站12的空中接口可以是在下行链路上的正交频分多址OFDMA和在上行链路上的单载波频分多址SC-OFDMA。
每个基站12可以使用S1协议与服务网关S-GW14进行通信。S-GW14是在基站12与因特网和/或回程网络之间的通信接口。因此，SGW14路由和转发用户数据分组，同时也充当在eNB间切换期间用于用户平面的移动性锚点，并且充当用于在LTE与其它3GPP技术之间的移动性的锚点。
基站12也与移动管理实体MME16进行通信。MME16是用于LTE接入网络的控制节点。MME16负责闲置模式UE24、用户设备、包含重新传送的跟踪和寻呼过程。MME16涉及承载激活/停用过程，并且也负责在UE初始进入LTE网络时和在LTE内切换时选择用于UE24的S-GW14。
MME16负责验证用户，生成和分配临时身份到UE，授权UE24驻扎在服务提供商的公共陆地移动网络(PLMN)，并且实施UE漫游限制。MME是在网络中用于非接入层NAS信令的加密/完整性保护的终端点，并且处理安全性密钥管理。MME16也支持信令的合法监听。此外，MME16也提供用于在LTE与第二代/第三代2G/3G接入网络之间的移动性的控制平面功能。
WiFi网络20包括无线接入点22。每个WiFi接入点用作诸如计算机的用户设备24与因特网之间的通信接口。称为热点的一个或多个（互连）接入点的覆盖能够从小到几个房间的区域扩展到大到许多平方英里。更大区域中的覆盖可要求一组具有重叠覆盖的接入点。
诸如通信网络10的蜂窝无线电网络和WiFi网络20利用两个独立的无线电空中接口和网络，每个具有其自己的操作、监管和管理OAM基础设施。由于两个网络体系结构是分离的，因此，在两个网络之间执行订户数据会话的快速和可靠移动性（切换）的能力受到严重限制。例如，使用现今的单独网络，从LTE到WiFi并返回而不丢失数据分组的无缝漫游是相当复杂的任务。
现在制造的大部分的智能电话装置包含3GPP蜂窝（3G和4G）和WiFi能力。这些用户设备24具有用于每个技术的单独无线电和协议栈（称为双栈或双无线电）。两种无线技术同时并且独立地操作。没有方法使蜂窝无线电网络知道WiFi链路的无线电状态。因此，蜂窝无线电网络不能做出关于WiFi链路的使用的任何准许、移动性或负载平衡决定。
发明内容
本发明有利地提供了用于提供WiFi网络信道的测量到蜂窝无线电网络的方法和装置。根据一个方面，本发明提供一种包含在蜂窝无线电网络的节点处准备对至少一个WiFi信道的测量的请求的方法。测量将由具有WiFi收发器和蜂窝无线电收发器的至少一个用户设备提供。方法包含从蜂窝无线电网络的节点传送请求到至少一个用户设备。蜂窝无线电网络的节点从至少一个用户设备接收至少一个WiFi信道的至少一个测量。
根据此方面，在一些实施例中，测量是接收信号强度指示RSSI。在一些实施例中，测量是接收信道功率指示RCPI，并且方法还包括将RCPI转换成dBm和mW中的至少一个的单位。在一些实施例中，蜂窝无线电网络的节点是长期演进LTE基站。在一些实施例中，方法可还包含基于至少一个测量在蜂窝无线电网络的节点处执行功率节约功能，功率节约功能包含指令用户设备蜂窝无线电收发器进入睡眠模式。在一些实施例中，方法包含基于至少一个测量在蜂窝无线电网络的节点处执行WiFi网络映射功能。网络映射功能可包含创建由至少一个用户设备可接入的WiFi信道的列表。方法可还包含基于至少一个测量在蜂窝无线电网络的节点处执行用户设备切换功能。用户设备切换功能可包含停止分配蜂窝无线电网络信道到用户设备。在一些实施例中，方法包含在蜂窝无线电网络的节点处将至少一个测量与至少一个阈值比较以确定WiFi信道质量何时大于蜂窝无线电信道质量。
根据另一个方面，本发明提供一种配置成处理与蜂窝无线电网络协议兼容的信号的蜂窝无线电网络节点。蜂窝无线电网络节点包含存储器、蜂窝无线电收发器和处理器。存储器配置成存储至少一个用户设备的标识。存储器还配置成存储从至少一个用户设备中的至少一个接收的WiFi信道的至少一个测量。蜂窝无线电接收器配置成将对至少一个WiFi信道的测量的请求发送到至少一个识别的用户设备。蜂窝无线电接收器还配置成从至少一个识别的用户设备接收至少一个WiFi信道测量。处理器与存储器和蜂窝无线电收发器进行通信，并且配置成生成对测量的请求。处理器还配置成使蜂窝无线电收发器将对至少一个WiFi信道的测量的请求发送到至少一个识别的用户设备。处理器还配置成使存储器存储从至少一个用户设备中的至少一个接收的WiFi信道的至少一个测量。
根据此方面，在一些实施例中，处理器还配置成基于至少一个WiFi信道测量执行功率节约功能。功率节约功能可包含使蜂窝无线电收发器将进入睡眠模式的指令发送到用户设备蜂窝无线电收发器。处理器可还配置成执行WiFi网络映射功能。网络映射功能可包含创建由至少一个用户设备可接入的WiFi信道的列表。在一些实施例中，处理器还配置成执行用户设备切换功能。在一些实施例中，对测量的请求指定要测量的至少一个WiFi信道。从用户设备报告的WiFi信道的列表中选择指定的至少一个WiFi信道。在一些实施例中，处理器嵌入在长期演进LTE基站的无线电资源控制器中。
根据又一个方面，本发明提供一种用户设备，用户设备具有蜂窝无线电单元以从蜂窝无线电基站接收请求用户设备测量至少一个WiFi信道的请求，以及将具有至少一个WiFi信道的测量的报告传送到蜂窝无线电基站。用户设备也包含配置成接收来自WiFi接入点的信号并且处理接收的信号以确定至少一个WiFi信道的测量的WiFi收发器。用户设备也包含促进蜂窝无线电单元与WiFi收发器之间的通信的接口。
根据此方面，在一个实施例中，在WiFi收发器中生成具有测量的报告，并且在另一个实施例中，在蜂窝无线电单元中生成具有测量的报告。在一些实施例中，具有测量的报告包含由用户设备接收的至少一个WiFi信道的列表，至少一个WiFi信道中的每个WiFi信道与不同测量相关联。在一些实施例中，请求包含要测量的WiFi信道的列表。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，将更容易理解本发明的更完整理解以及其伴随的优点和特征，其中：
图1是已知蜂窝无线电网络和已知WiFi网络的框图；
图2是具有根据本发明的原理构建的蜂窝无线电网络节点、WiFi接入点和用户设备的通信系统的框图；
图3是根据本发明的原理构建的蜂窝无线电网络节点的框图；
图4是由蜂窝无线电网络节点获得WiFi信道测量的示范过程的流程图；以及
图5是响应于来自蜂窝无线电网络节点的请求，在用户设备处获得和传送信道测量的示范过程的流程图。
具体实施方式
在详细描述根据本发明的示范实施例前，要注意的是，实施例主要存在于与提供WiFi信道测量报告到蜂窝无线电网络有关的设备组件和处理步骤的组合。相应地，系统和方法组件已在适当的地方通过图中的常规符号表示，只示出与理解本发明的实施例有关的那些特定细节，以免用具有本文中的描述的益处的本领域普通技术人员将容易明白的细节来混淆本公开。值得注意的是，虽然本文中的描述提及蜂窝无线电和WiFi，但本发明不限于此。可预期的是，基于非许可或被许可的通信技术的通信能够用于本文中所述的蜂窝无线电和WiFi技术之一或两者。
如本文所使用的，诸如“第一”和“第二”、“顶部”和“底部”等的关系术语可只用于区分一个实体或元素与另一实体或元素，而不一定要求或暗示在此类实体或元素之间的任何物理或逻辑关系或顺序。
由于用WiFi补充蜂窝无线电网络容量的动机之一是自主卸载数据业务，因此，必须做出决定以将最终用户会话从一个网络移到另一网络的网络节点当前应具有确定另一网络节点接收卸载的业务的能力的部件。具体而言，为查明是否将LTE业务切换到WiFi网络，LTEeNB应具有关于在一个或多个WiFi接入点与用户设备之间的链路的信道质量的信息。
现在转到附图，图2中示出了具有根据本发明的原理构建的蜂窝无线电网络节点28、WiFi接入点30和用户设备32的通信系统26的框图。蜂窝无线电网络节点例如能够是3GPP节点，诸如长期演进LTE基站。蜂窝无线电网络节点28包含处理在用户设备32与蜂窝无线电网络之间的控制平面信令的无线电资源控制器34。无线电资源控制器34的功能可包含建立和释放在UE32与另一实体（诸如网络中另一用户设备或来自陆线的另一主叫方）之间的连接。无线电资源控制器34的功能也可包含广播系统信息、诸如准许和切换的移动性功能、寻呼通知、UE验证、OAM功能及功率控制。
具体而言，无线电资源控制器34可运行以准备对至少一个WiFi信道的测量的请求，将请求传送到至少一个用户设备32，并且从至少一个用户设备32接收至少一个WiFi信道的至少一个测量。此外，蜂窝无线电资源控制器34可执行映射WiFi网络的功能。这样的映射可包含确定在与蜂窝无线电网络节点相关联的小区内外的WiFi接入点的标识以及与每个识别的WiFi接入点相关联的信道。
用户设备UE32包含以无线方式与蜂窝无线电网络节点28进行通信的蜂窝无线电收发器36、用于与WiFi接入点30进行通信的WiFi收发器38和用于促进在蜂窝无线电收发器36与WiFi收发器38之间的通信的接口40。WiFi收发器38包含用于生成WiFi信道测量的WiFi信道测量单元42。
在操作中，蜂窝无线电网络节点28的蜂窝无线电资源控制器34准备对至少一个WiFi信道的测量的请求。请求的准备可周期性地执行，或者响应于确定业务将被卸载到WiFi网络而执行，或者在准许用户设备到蜂窝无线电网络的情况下执行，或者在促进用户设备32从蜂窝无线电网络到WiFi网络的切换的情况下执行。请求可包含将采取的信道测量所针对的WiFi信道（即，频率）的列表。例如，信道的列表可从由UE报告的WiFi信道的列表中选择。备选地或另外，请求可包含其WiFi链路要被测量的一个或多个UE32的列表。备选地或另外，请求可指定到一个或多个UE的其下行链路信道要被测量的一个或多个WiFi接入点的列表。请求可还包含到一个或多个UE32的对WiFi网络的信道中的一个或多个执行信道测量的指令。
由蜂窝无线电资源控制器34准备的请求由蜂窝无线电网络节点28发送到一个或多个UE32。蜂窝无线电收发器36接收请求，并且调制和解码请求。WiFi收发器38如果未已经被激活，则现在被激活。请求经接口40发送到WiFi收发器38。WiFi收发器38接收和处理请求。例如，WiFi收发器38可识别由请求指定的WiFi信道，并且检索用于指定的信道的以前确定的信道质量指示符。备选地，WiFi收发器38可在到一个或多个WiFi接入点30的信道的上行链路上发起传送，并且在指定的信道上接收来自一个或多个WiFi接入点30的一个或多个响应的下行链路信号。WiFi信道测量单元42然后可基于每个接收的下行链路信号执行信道质量的测量。可对于多个信道中的每个信道执行信道测量。信道测量可以是信道质量指示符CQI、接收信号强度指示RSSI、接收信号功率指示符RCPI或其它信道测量之一。RCPI可转换成dBm或mW。此转换可在蜂窝无线电网络节点中或者在用户设备中执行。
信道测量经接口40从WiFi收发器38发送到蜂窝无线电收发器36。在一些实施例中，信道测量可由WiFi接收器38和蜂窝无线电收发器36之一组装成报告。蜂窝无线电收发器36将信道测量报告发送到蜂窝无线电资源控制器34。蜂窝无线电资源控制器34可使用信道测量报告用于一个或多个目的。例如，信道测量报告可用于确定多个UE中的哪一个或多个UE要切换到一个或另一个WiFi接入点。如果蜂窝无线电资源控制器34确定UE32要被切换，则蜂窝无线电资源控制器34可终止要被切换的到UE32的蜂窝无线电连接。用于确定UE32是否要切换到WiFi网络的条件可以是与信道测量进行比较的阈值。例如，如果第一信道的第一信道测量超过阈值，则可决定将对应于第一信道的UE32切换到信道对应的WiFi接入点。
图3是图2的蜂窝无线电网络节点28的更详细框图。蜂窝无线电网络节点28包含蜂窝无线电资源控制器34和蜂窝无线电收发器44。无线电资源控制器34包含存储器46和处理器48。存储器46存储UE列表50和WiFi信道测量52。在一些实施例中，存储器46可存储另外的数据，诸如多个WiFi接入点和与每个WiFi接入点相关联的信道的身份。存储器也可存储WiFi接入点的位置和/或WiFi接入点是在与蜂窝无线电网络节点28相关联的小区内或外的指示。
处理器48执行与蜂窝无线电网络节点28的无线电资源的控制有关的功能。例如，处理器48包含生成对WiFi信道测量的请求的请求生成器54。请求可指定要测量的一个或多个WiFi信道。WiFi信道可与一个或多个UE和/或一个或多个WiFi接入点相关联。
处理器48也可启动功率节约功能56。例如，功率节约功能56可包含将蜂窝无线电收发器36和/或WiFi收发器38断电的指令。可响应于UE32使用的WiFi信道质量差的确定而生成将UE的WiFi收发器42断电的断电指令。如另一个示例，可响应于UE32使用的WiFi信道强的确定而生成将UE的蜂窝无线电收发器断电的断电指令。因此，功率节约功能56可指令蜂窝无线电收发器36和WiFi收发器38之一或两者进入睡眠模式。
处理器48也可启动WiFi网络映射功能58。此类映射可包含1)确定在与蜂窝无线电网络节点相关联的小区内外的WiFi接入点的标识，2)确定与每个识别的WiFi接入点相关联的信道，3)确定与每个WiFi接入点进行通信的UE，4)生成由一个或多个UE可接入的WiFi信道的列表，和/或4)为与每个UE和每个WiFi接入点相关联的每个WiFi信道确定信道质量。
处理器48也可启动切换功能60。此类切换功能可包含1)确定UE指派到的蜂窝无线电信道的质量已降到低于阈值，和/或2)确定UE指派到的WiFi信道的质量高于阈值，以及3)终止UE使用蜂窝无线电信道。在WiFi网络与蜂窝无线电网络之间为完成切换的另外协作超出本公开的范围。
蜂窝无线电网络节点28的蜂窝无线电收发器44将对至少一个WiFi信道的测量的请求发送到至少一个UE32，并且从至少一个UE32接收至少一个WiFi信道测量。
图4是用于由蜂窝无线电网络节点28获得WiFi信道测量的示范过程的流程图。过程包含在蜂窝无线电网络节点28处准备对WiFi信道的测量的请求（框S100）。从蜂窝无线电网络节点28传送对WiFi信道的测量的请求（框S102）。在蜂窝无线电网络节点28接收来自接收请求的UE32的WiFi信道的测量（框S104）。基于WiFi信道的测量，在蜂窝无线电网络节点28处启动如上所述的功率节约功能、WiFi网络映射功能和切换功能中的至少一项（框S106）。
参照图5，描述响应于来自蜂窝无线电网络节点的请求在用户设备获得和传送信道测量的示范过程。对WiFi信道的测量的请求由UE32的蜂窝无线电收发器36从蜂窝无线电网络节点28接收（框S108）。用户设备的WiFi收发器如果未已经被激活，则将其激活（框S110）。在UE32的WiFi收发器38处接收来自WiFi接入点30的信号（框S112）。处理信号以确定信道的测量（框S114）。经UE32的蜂窝无线电收发器36向蜂窝无线电网络节点28报告测量（框S116）。
本发明能够在硬件或硬件和软件的组合中实现。适用于执行本文中所述方法的任何种类的计算系统或其它设备适合于执行本文中所述的功能。硬件和软件的典型组合能够是专用计算机系统，所述计算机系统具有一个或多个处理元件和在存储媒体上存储的计算机程序，计算机程序在被加载和执行时，控制计算机系统使得它执行本文中描述的方法。本发明也能够实施在计算机程序产品中，计算机程序产品包括允许本文中所述方法的实现的所有特征，并且在计算系统中加载时，计算机程序产品能够执行这些方法。存储媒体指任何易失性或非易失性存储装置。
本上下文中的计算机程序或应用指以任何语言、代码或符号的指令集的任何表示，所述指令旨在使具有信息处理能力的系统直接或在以下操作任一个或两者后执行特定功能：a)到另一语言、代码或符号的转换；b)以不同材料形式再现。
本领域技术人员将理解，本发明不限于本文中上面特别示出和描述的内容。另外，除非上面相反地提及，否则，应注意的是，所有附图不按比例。在不脱离仅受随附权利要求限制的本发明的范围和精神的情况下，鉴于上面的教导，各种修改和变化是可能的。
Claims (21)
1.一种提供WiFi网络的一个或多个信道的测量到蜂窝无线电网络的方法，所述方法包括：
在所述蜂窝无线电网络的节点(28)处准备对至少一个WiFi信道的测量的请求(S100)，所述测量要由具有WiFi收发器(38)和蜂窝无线电收发器(36)的至少一个用户设备(32)提供；
从所述蜂窝无线电网络的所述节点(28)传送所述请求到所述至少一个用户设备（32，S102）；以及
在所述蜂窝无线电网络的所述节点(28)处接收来自所述至少一个用户设备(32)的所述至少一个WiFi信道的至少一个测量(S104)。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述测量是接收信号强度指示RSSI。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述测量是接收信道功率指示RCPI，所述方法还包括将所述RCPI转换成dBm和mW中的至少一个的单位。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述蜂窝无线电网络的所述节点(28)是长期演进LTE基站。
5.如权利要求1所述的方法，还包括基于所述至少一个测量在所述蜂窝无线电网络的所述节点(28)处执行功率节约功能，所述功率节约功能包含指令用户设备(32)蜂窝无线电收发器(36)进入睡眠模式。
6.如权利要求1所述的方法，还包括基于所述至少一个测量在所述蜂窝无线电网络的所述节点(28)处执行WiFi映射功能(S106)，所述网络映射功能包含创建由至少一个用户设备(32)可接入的WiFi信道的列表。
7.如权利要求1所述的方法，还包括基于所述至少一个测量在所述蜂窝无线电网络的所述节点(28)处执行用户设备(32)切换功能(S106)。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述用户设备(32)切换功能包含停止分配蜂窝无线电网络信道到用户设备(32)。
9.如权利要求1所述的方法，还包括在所述蜂窝无线电网络的所述节点(28)处将所述至少一个测量和至少一个阈值进行比较以确定WiFi信道质量何时大于蜂窝无线电信道质量。
10.一种配置成处理与蜂窝无线电网络协议兼容的信号的蜂窝无线电网络节点(28)，所述蜂窝无线电网络节点(28)包括：
存储器(46)，配置成存储：
至少一个用户设备(50)的标识；以及
从所述至少一个用户设备(32)中的至少一个接收的WiFi信道(52)的至少一个测量；
蜂窝无线电收发器(44)，配置成：
将对至少一个WiFi信道的测量的所述请求发送到所述至少一个识别的用户设备（32，S102）；以及
接收来自所述至少一个识别的用户设备(32)的至少一个WiFi信道测量(S104)；以及
与所述存储器和所述蜂窝无线电收发器通信的处理器(48)，所述处理器(48)配置成：
生成对测量的所述请求(S100)；
使所述蜂窝无线电收发器将对至少一个WiFi信道的测量的所述请求发送到所述至少一个识别的用户设备（32，S102）；以及
使所述存储器存储从所述至少一个用户设备中的至少一个接收的所述WiFi信道的所述至少一个测量（32，S104）。
11.如权利要求10所述的蜂窝无线电网络节点，其中所述处理器(48)还配置成基于所述至少一个WiFi信道测量执行功率节约功能(56)，所述功率节约功能(56)包含使所述蜂窝无线电收发器(44)将进入睡眠模式的指令发送到用户设备(32)蜂窝无线电收发器(36)。
12.如权利要求10所述的蜂窝无线电网络节点，其中所述处理器(48)还配置成执行WiFi网络映射功能(58)，所述网络映射功能(58)包含创建由至少一个用户设备(32)可接入的WiFi信道的列表。
13.如权利要求10所述的蜂窝无线电网络节点，其中所述处理器(48)还配置成执行用户设备切换功能(60)。
14.如权利要求10所述的蜂窝无线电网络节点，其中对测量的所述请求指定要测量的至少一个WiFi信道(S102)。
15.如权利要求14所述的蜂窝无线电网络节点，其中从由用户设备(32)报告的WiFi信道的列表中选择所述指定的至少一个WiFi信道。
16.如权利要求10所述的蜂窝无线电网络节点，其中所述处理器(48)嵌入在长期演进LTE基站的无线电资源控制器(34)中。
17.一种用户设备(32)，包括：
蜂窝无线电单元(36)，配置成：
从蜂窝无线电基站接收请求所述用户设备测量至少一个WiFi信道的请求(S108)；以及
将具有所述至少一个WiFi信道的所述测量的报告传送到所述蜂窝无线电基站(S116)；以及
WiFi收发器(38)，配置成：
接收来自WiFi接入点的信号（30，S112）；以及
处理所述接收的信号以确定至少一个WiFi信道的测量(S114)；以及
用于促进所述蜂窝无线电单元与所述WiFi收发器之间的通信的接口(40)。
18.如权利要求17所述的用户设备，其中具有所述测量的所述报告在所述WiFi收发器(38)中生成。
19.如权利要求17所述的用户设备，其中具有所述测量的所述报告在所述蜂窝无线电单元(36)中生成。
20.如权利要求17所述的用户设备，其中具有所述测量的所述报告包括由所述用户设备(32)接收的至少一个WiFi信道的列表，所述至少一个WiFi信道中的每个信道与不同测量相关联。
21.如权利要求17所述的用户设备，其中所述请求包含要测量的WiFi信道的列表。
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