CN106550400A - 干扰管理方法及使用该方法的流量卸载方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于蜂窝网与无线局域网的干扰管理方法、流量卸载方法和相应的装置。其中，该干扰管理方法包括以下步骤：蜂窝网接收来自各无线局域网的无线接入点的无线接入点工作信息、站点的相关信息、站点的测量值及无线接入点的测量值；或者，蜂窝网接收来自各无线局域网的接入控制节点维护的无线局域网的干扰关系；蜂窝网计算全部无线局域网的干扰关系。本发明可以优化蜂窝网与无线局域网共存时的性能，有效减少用户之间的干扰、碰撞和阻塞，同时增加传输机会，增加频谱利用率，有利于网络性能优化。

Description

干扰管理方法及使用该方法的流量卸载方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于蜂窝网与无线局域网(简写为WLAN)的干扰管理方法，同时也涉及使用该方法的流量卸载方法，以及使用该干扰管理方法或流量卸载方法的装置，属于无线通信技术领域。

背景技术

未来的移动通信网络由多种接入技术组成，可以为用户提供多种类型的通信内容，如语音、数据等。当前，多接入系统包括码分多址(简写为CDMA)系统、时分多址(简写为TDMA)系统、频分多址(简写为FDMA)系统、3GPP LTE系统以及LTE-A系统。除了上述蜂窝网以外，IEEE制订的无线局域网标准也得到了广泛应用。例如802.11的无线局域网接入点(简称为无线接入点)被广泛部署，为用户提供快速的因特网服务。

从运营商的角度来说，将QoS要求不严格的来自因特网的数据分流到无线局域网中，可以减轻蜂窝网的负担，同时通过对电信级WLAN的控制，整合和利用ISM频段的频谱资源，可以提升网络整体效率，降低运营成本。从用户的角度来说，灵活的网络资源调度能力可以提升用户的数据速率和业务体验。因此，当前的移动智能终端基本都支持蜂窝网和无线局域网，故称为多模终端。

运营商和设备商也在考虑多模基站的部署。从3GPP和IEEE行业标准制定者方面来说，也在考虑蜂窝网与无线局域网的互联互通，以支持更加灵活自如的资源管理方式，其中最为直接的就是WLAN流量卸载(Offloading)，即将业务由蜂窝网分流到无线局域网，或反之。

随着经济技术的迅猛发展，人们对移动数据流量的需求也在不断扩大，无线局域网因其独特的使用优势受到很多通信运营商的青睐，利用无线局域网来缓解移动数据流量的压力成为当前时代发展的趋势，所以以LTE为代表的蜂窝网同无线局域网的融合成为一种必然趋势。

为了更好地进行两个系统的融合，3GPP提出了WLAN与LTE的无线侧聚合架构，包括LTE-WLAN interworking与LTE-WLANAggregation，并提出了类似于X2接口的XW(控制平面)接口，用于两个系统之间的信息交互。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种用于蜂窝网与无线局域网的干扰管理方法。

本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种使用上述干扰管理方法的流量卸载方法。

本发明所要解决的又一个技术问题在于提供一种使用上述干扰管理方法或流量卸载方法的装置。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述技术方案：

一种用于蜂窝网与无线局域网的干扰管理方法，其中所述蜂窝网接收来自各所述无线局域网的无线接入点的无线接入点工作信息、站点的相关信息、所述站点的测量值及所述无线接入点的测量值；或者，所述蜂窝网接收来自各所述无线局域网的接入控制节点维护的无线局域网的干扰关系；

所述蜂窝网计算全部所述无线局域网的干扰关系。

其中较优地，所述无线局域网的干扰关系包括所述接入控制节点维护的无线接入点与站点之间的干扰关系。

其中较优地，所述无线接入点工作信息包括所述无线接入点的ID、占用信道及发射功率。

其中较优地，所述无线接入点工作信息还包括所述无线接入点的位置信息。

其中较优地，所述站点的相关信息包括标示符、发射功率及业务类型。

其中较优地，所述站点的相关信息还包括所述站点的位置信息。

其中较优地，所述站点的测量值包括无线电测量值、链路测量值、邻居节点测量报告、频谱测量值及功率测量值。

其中较优地，所述无线接入点的测量值包括STA传输信号强度及基于STA传输情况的统计结果。

一种使用上述干扰管理方法的流量卸载方法，包括以下步骤：

步骤1.蜂窝网获知无线局域网的无线局域网同信道干扰关系；

步骤2.基于所述无线局域网同信道干扰关系，所述蜂窝网识别出所述无线局域网中的干扰节点，计算出各个无线接入点的网络状态指示；

步骤3.所述蜂窝网向预定终端发送可选的无线接入点列表，其中包括各个无线接入点的网络状态指示，用于所述预定终端选择无线接入点。

其中较优地，所述无线接入点列表中既有无线接入点优先级又有所述网络状态指示，所述蜂窝网中的终端结合所述无线接入点优先级和所述网络状态指示来选择接入网络。

一种使用上述干扰管理方法或流量卸载方法的装置。

与现有技术相比较，本发明可以优化蜂窝网与无线局域网共存时的性能，有效减少用户之间的干扰、碰撞和阻塞，同时增加传输机会，增加频谱利用率，有利于网络性能优化。

附图说明

图1为无线接入点密集部署的HetNet场景图；

图2为密集部署的无线局域网中干扰情况示意图；

图3(a)为将UE卸载到WLAN上可能导致的同频干扰情况示意图；

图3(b)为将UE卸载到WLAN上可能导致的隐藏节点情况示意图；

图3(c)为将UE卸载到WLAN上可能导致的暴露节点情况示意图；

图4为本发明中，蜂窝网与无线局域网的通信方法整体流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容进行详细具体的说明。

蜂窝网与无线局域网进行信息交互，才能实现一个系统对另外一个系统无线工作环境和网络运行情况的了解，从而更好的进行用户调度，如WLAN流量卸载，或干扰管理，功率控制等过程。本发明的信息交互方案可以使蜂窝网与无线局域网基于交互信息进行干扰管理，进而选择最优无线接入点进行诸如WLAN流量卸载或功率控制等业务操作。

<第一实施例>

本实施例中，结合图1～图3说明本发明所提供的干扰管理方法。

在图1所示的无线接入点密集部署的HetNet场景中，可能出现图2所示的无线局域网干扰情况。

图3(a)举例说明了图2中的同频干扰情况，图3(b)举例说明了图2中的隐藏节点情况；图3(c)举例说明了图2中的暴露节点情况。

蜂窝网与无线局域网之间进行通信的初始阶段，需要交互信息以预估情况，进行干扰管理，从而有利于后期选择最优无线接入点进行数据传输。

无线局域网通过接口向蜂窝网传递其收集的信息。可以包括：

1)无线接入点(AP)工作信息，包括但不限于：无线接入点的ID(可以为BSSID、SSID等)，占用信道(信道号，或主频与带宽)，发射功率等。优选的，还可以包括无线接入点位置信息。

无线接入点工作信息已经包含在无线接入点的beacon(信标帧)和probe response(探测响应)帧中，因此是无线接入点的已知信息，可以由无线接入点进行相应格式的封装后转发给蜂窝网。其中，无线接入点位置信息为可选，若无线接入点具有定位功能，可以获得自己的位置，与无线接入点的其它工作信息一起封装报告给蜂窝网。

利用无线接入点工作信息，可以得到如图1所示无线接入点的相对位置及覆盖范围。位置信息也可以通过基于STA站点测量值中的STA的信号强度估计得出，或者查阅运营商的地理位置数据库等手段获得。

2)AP服务下STA站点相关信息，包括但不限于：标示符(可能为MAC地址或IP地址)，发射功率，业务类型(如Access Category)等。优选的，还可以包括STA站点位置信息。

STA站点为无线终端设备。当STA站点关联到某个无线接入点时，需要向无线接入点报告站点标示符、站点地址和站点发射功率等。在业务建立的过程中，STA站点需要与无线接入点交互业务类型(如Access Category)。其中，STA站点位置信息为可选，STA站点向无线接入点报告STA站点位置信息。收集到这些信息后，无线接入点可以把这些信息发送给蜂窝网。

利用STA站点相关信息，可以得到图1中STA站点的位置及通信/干扰范围。STA的站点位置也可以基于无线接入点测量值中STA传输信号强度估计得出。

3)STA站点测量值，包括但不限于：无线电测量值(radiomeasurement)、链路测量值(link measurement)、邻居节点测量报告(neighbor report)、频谱测量值(spectrum measurement)、功率测量值等。

无线局域网中，AP/STA可以要求其他的STA站点进行测量与汇报，测量包括无线电测量值、链路测量值、邻居节点测量报告、频谱测量值、功率测量值等，具体参见802.11a/n/ac标准。站点获得这些测量值后，报告给无线接入点，由无线接入点发送给蜂窝网。

4)无线接入点测量值，包括但不限于：STA传输信号强度，基于STA传输情况的统计结果等。

在802.11协议中规定，无线接入点可以统计STA站点的传输情况，包括各种业务类型的占用信道时间等。在无线接入点进行功率控制的过程中，也需要对STA站点的信号强度进行测量。因此，无线局域网的无线接入点收集到无线接入点测量值这些信息后，可以发送给蜂窝网。

利用STA站点测量值和无线接入点测量值信息，蜂窝网可以校正无线接入点与STA站点之间，STA站点与STA站点之间是否相互干扰的判定，以及干扰强度的判定。

如果无线局域网没有接入控制节点(Access Controller，也称接入控制器)，那么需要前述四个信息(无线接入点工作信息、STA站点相关信息、STA站点测量值及无线接入点测量值)来计算出无线局域网的干扰关系。如果无线局域网有接入控制节点，那么不需要前述四个信息，接入控制节点能够通过XW接口，直接向蜂窝网发送无线局域网的干扰关系。无线局域网的干扰关系是由无线局域网内部的接入控制节点维护的，包括STA站点与STA站点之间，STA站点与无线接入点之间，以及无线接入点之间的干扰关系。

换言之，在无线局域网没有接入控制节点的情况下，无线局域网向蜂窝网发送无线接入点工作信息、站点的相关信息、站点的测量值及无线接入点的测量值，由蜂窝网计算出各个无线局域网的干扰关系；在无线局域网有接入控制节点的情况下，接入控制节点计算并维护无线局域网的干扰关系，并将干扰关系发送给蜂窝网，由蜂窝网计算出各个无线局域网的干扰关系。

在企业级或电信级的无线局域网中，可以设置一个集中式的控制器，如接入控制节点，来集中管理下属的无线接入点。接入控制节点基于CAPWAP通道配置，收集来自无线局域网内各个无线接入点的信息汇报，并基于这些信息汇报建立一个无线局域网的整体视图，其中包括无线局域网下属节点的位置、发射功率、业务类型等相关信息，以及节点之间一对一的干扰关系。可以理解，作为替代方案，无线局域网内部维护的干扰关系也可以由蜂窝网进行维护。只是由蜂窝网计算和维护的方案中，开销比直接由接入控制节点建立维护，仅将结果传给蜂窝网的方案的开销要大。

若无线局域网接入控制节点与蜂窝网之间有通信接口，则可以通过这些通信接口将上述信息发送给蜂窝网。

如图1所示，利用通过蜂窝网与无线局域网之间的接口(蜂窝网基站与无线接入点和/或接入控制节点相连接)收集到的干扰关系信息，蜂窝网可以得到准确和全面的无线局域网部署和工作情况，以及无线接入点与STA站点之间，STA站点与STA站点之间的干扰关系，形成各个无线局域网的干扰关系图。通过定期或触发与接入控制节点交互信息，蜂窝网可以更新各个无线局域网的干扰关系。

基于无线局域网的干扰关系(图1)，借助各个无线接入点工作信息中的占用信道信息，蜂窝网可以得到无线局域网的同信道干扰关系，如图2所示。

从该同信道干扰关系可知，终端UE1与UE2是同频干扰节点，即UE1与UE2互在对方的感知范围内，同时传输会造成干扰，只能通过竞争的方式使用相同信道的传输机会，如图3(a)所示。

图2中终端UE1与UE3均关联了中间的无线接入点或基站(BS)，但是它们不在对方的传输与侦听范围之内，因此互为对方的隐藏节点。图3(b)为隐藏节点的示例图。

图2中的BS1与UE4不在对方的传输范围，但是当BS1与UE3进行上行传输(即UE3发起的传输)，BS2会听到UE3的RTS，BS2就不会进行与UE4的下行传输。但此时，BS2与UE4的下行传输并不会影响两方接收端的接收，因此BS1与UE4互为暴露节点的关系。图3(c)为暴露终端的示意图。

下面以干扰节点表示对无线局域网数据传输造成干扰的各种节点，包括但不限于同频干扰节点、隐藏节点、暴露节点等。

针对不同的无线局域网与蜂窝网的互通方式，上述信息的交互可以基于不同的接口。例如，若无线接入点与蜂窝网基站分别布设，则其信息交互可以基于新的有线/无线接口，如XW接口。若无线接入点与蜂窝网基站共站址部署，则上述信息可以通过WLAN模块与蜂窝功能模块之间的逻辑接口/有线/无线接口进行交互；若无线接入点与蜂窝网基站集成在一起，即无线接入点对核心网不可见，则上述信息的交互可以通过WLAN模块与蜂窝功能模块之间的逻辑接口/有线/无线接口，邻居节点之间的上述信息交互可以通过增强的X2接口。

上述信息交互可以是周期的或事件触发的。若是周期上报，则上报的周期可以由蜂窝网或无线局域网配置或更改。若是事件触发上报，触发的事件可以为：蜂窝网要求、无线局域网主动提出(可同时说明原因，如无线局域网内干扰严重，请求蜂窝网辅助)等。

上述信息可以用于蜂窝网建立无线局域网的干扰关系图，进行用户的WLAN流量卸载决策过程以及无线接入点和STA站点的功率控制等过程。

<第二实施例>

下面结合图4，以蜂窝网进行用户的WLAN流量卸载为例对本发明的技术内容展开详细具体的说明。

由于某一蜂窝网用户UE需要业务分流到无线局域网而关联某一无线接入点，可能会对无线局域网的当前用户产生干扰，从而影响了无线局域网的性能。同时，对于该蜂窝网用户来说，在接入到无线局域网后，由于存在这些干扰，无线局域网的性能也并不如预期良好，蜂窝网用户的服务质量也不能得到保证。

因此，本发明通过使无线局域网与蜂窝网之间交互相关工作信息，从而建立蜂窝网用户与无线局域网的潜在干扰关系，识别出蜂窝网用户接入无线局域网后可能遇到的干扰情况(参见第一实施例部分)，辅助蜂窝网用户进行更好的无线接入点选择。

具体而言，当蜂窝网以任何形式(通过广播信令、用户专属信令或应用层信令)下发无线接入点列表供用户进行无线接入点选择时，在该无线接入点列表中携带一个具有干扰或危险等级的因子，警示用户尽可能不要选择该无线接入点。反之，该因子也可以表征推荐指数，引导用户优先选择该无线接入点。

下表1为一个简单示例。用case1表示推荐接入，用case2表示有干扰节点，用case3表示隐藏节点，用case4表示暴露节点。本领域技术人员可以理解，本实施例仅仅只以case1至case4这四种情况为例进行说明，实际网络中除了同频干扰、隐藏节点、暴露节点之外，还有其他影响用户接入选择的场景。各种场景均可以通过网络状态指示的不同赋值来表示，使UE可以根据这些赋值来判断和选择适当的无线接入点。

优先级	SSID	网络状态指示
			AP1	…	Case2&Case3(有同频干扰和隐藏节点)
AP2	…	Case1(推荐接入)
			…	…	…
APn	…	Case4(有暴露节点)

表1加入网络状态指示的无线接入点列表

无线局域网中的接入控制节点，基于第一实施例中说明的干扰关系图，将无线局域网中各个无线接入点AP1、AP2等进行干扰状态分析，周期性更新加入网络状态指示的无线接入点列表(如表1所示)。

蜂窝网基于信息收集判断对于进行WLAN流量卸载过程的用户来说，AP1中存在同频干扰和隐藏节点，因此AP1的状态指示包含case2和case3，表示不建议接入，而AP2携带的状态指示是case1，表示推荐接入。在传统的流量卸载流程中，无线接入点列表中不携带状态指示，此时，AP1的优先级比较高，UE会选择接入AP1，从而导致同频干扰和隐藏节点，UE本身的服务质量和无线局域网接入网络性能都会下降。当增加了该指示，UE可以选择优先级次高的AP2，从而避免了上述情况。

本发明中的WLAN流量卸载流程如图4所示。假设蜂窝网拟向无线局域网进行预定终端(例如UE1)的流量卸载，并且蜂窝网周期性发起无线局域网交互信息的交互，从而得到无线局域网的干扰关系，再根据交互信息更新蜂窝网维护的无线局域网同信道干扰关系。本领域技术人员可以理解无线局域网同信道干扰关系也可以由蜂窝网在需要进行流量卸载时才生成，而不是定期维护。

步骤1.蜂窝网获知无线局域网同信道干扰关系

蜂窝网在判断需要向无线局域网进行流量卸载时，查询无线局域网同信道干扰关系。因为蜂窝网周期性获得了交互信息，并根据该无线局域网的无线接入点或接入控制节点发送过来的交互信息，更新了无线局域网同信道干扰关系，所以在进行流量卸载时，蜂窝网仅需查询已经更新了的无线局域网同信道干扰关系，获知与无线局域网相关的同信道干扰关系。

若为无线接入点，则交互信息为无线接入点工作信息、STA站点相关信息、STA站点测量值及无线接入点测量值

若为接入控制节点，则所述交互信息为无线局域网的干扰关系。如第一实施例所述，该无线局域网的干扰关系图是由该无线局域网的接入控制节点，根据无线接入点工作信息、STA站点相关信息、STA站点测量值及无线接入点测量值计算得到的。

步骤2.基于无线局域网同信道干扰关系，蜂窝网识别出无线局域网中的干扰节点，计算出各个无线接入点的网络状态指示。

蜂窝网根据该无线局域网的同信道干扰关系，识别出潜在的同频干扰节点(例如UE2)，隐藏节点(例如UE3)或暴露节点(例如UE4)。

然后，蜂窝网通过接入控制算法，计算出各个无线接入点的网络状态指示(参见表1)的值，使终端可以按照没有干扰节点(即，网络状态指示的值为case1)的无线接入点优先的原则，选择无线接入点。

在本实施例中，AP2的网络状态指示的值为case1，因此推荐优先接入AP2。

步骤3.向预定终端发送可选无线接入点列表，其中包括各个无线接入点的网络状态指示。

蜂窝网更新各个无线接入点的网络状态指示后，生成可选无线接入点列表(参见表1)，发送给需要进行流量卸载的终端。

如表1所示，优选地，可选无线接入点列表中包括各个无线接入点的优先级。换言之，可选无线接入点列表中既有优先级又有网络状态指示。无线接入点优先级是运营商预先设置的，因此通常需要结合优先级和网络状态指示来选择接入网络。

在此情况下，终端可以参考网络状态指示，在没有干扰节点的无线接入点中选择优先级最高的一个无线接入点。作为替代方案，也可以是在有暴露节点但是没有其他干扰节点的情况下，选择优先级最高的无线接入点。可以是如表所示，按照优先级对无线接入点排序，然后根据网络状态指示的值，按顺序找出第一个没有干扰节点的无线接入点。作为替代方案，也可以是根据网络状态指示的值，对无线接入点优先级进行调整，再根据调整后的优先级选择无线接入点。

步骤4.蜂窝网中的终端按照可选无线接入点列表，选择无线接入点。

终端按照优先级和网络状态指示检验无线接入点，如AP1优先级最高，但是状态指示表征有危险，因此不会接入，随后检验AP2，状态指示推荐接入，因此选择AP2进行接入和后续的流量卸载。

本发明所交互的信息不仅仅可用于流量卸载，也可用于蜂窝辅助的WLAN功率控制等，如蜂窝网得知两个无线接入点之间相互干扰，则可以通知接入控制节点对无线接入点进行功率调整，从而达到减少干扰的目的。具体算法不限。

本发明所提供的干扰管理方法及流量卸载方法可以优化蜂窝网与无线局域网共存时的性能，有效减少用户之间的干扰、碰撞和阻塞，同时增加传输机会，增加频谱利用率，有利于网络性能优化。

另外，本发明还提出一种使用本干扰管理方法或流量卸载方法的装置，该装置包括接入控制节点、蜂窝网基站以及蜂窝网中的终端等。

上面对本发明所提供的干扰管理方法及使用该方法的流量卸载方法和装置进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (13)

1.一种用于蜂窝网与无线局域网的干扰管理方法，其特征在于包括以下步骤：

所述蜂窝网接收来自各所述无线局域网的无线接入点的无线接入点工作信息、站点的相关信息、所述站点的测量值及所述无线接入点的测量值；或者，所述蜂窝网接收来自各所述无线局域网的接入控制节点维护的无线局域网的干扰关系；

所述蜂窝网计算全部所述无线局域网的干扰关系。

2.如权利要求1所述的用于蜂窝网与无线局域网的干扰管理方法，其特征在于还包括以下步骤：

所述无线局域网的干扰关系包括所述接入控制节点维护的无线接入点与站点之间的干扰关系。

3.如权利要求2所述的用于蜂窝网与无线局域网的干扰管理方法，其特征在于：

所述无线接入点工作信息包括所述无线接入点的ID、占用信道及发射功率。

4.如权利要求3所述的用于蜂窝网与无线局域网的干扰管理方法，其特征在于：

所述无线接入点工作信息还包括所述无线接入点的位置信息。

5.如权利要求3所述的用于蜂窝网与无线局域网的干扰管理方法，其特征在于：

所述站点的相关信息包括标示符、发射功率。

6.如权利要求5所述的用于蜂窝网与无线局域网的干扰管理方法，其特征在于：

所述站点的相关信息还包括所述站点的业务类型。

7.如权利要求5所述的用于蜂窝网与无线局域网的干扰管理方法，其特征在于：

所述站点的相关信息还包括所述站点的位置信息。

8.如权利要求5所述的用于蜂窝网与无线局域网的干扰管理方法，其特征在于：

所述站点的测量值包括无线电测量值、链路测量值、邻居节点测量报告、频谱测量值及功率测量值。

9.如权利要求5所述的用于蜂窝网与无线局域网的干扰管理方法，其特征在于：

所述无线接入点的测量值包括STA传输信号强度及基于STA传输情况的统计结果。

10.一种使用权利要求1或2所述干扰管理方法的流量卸载方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1.蜂窝网获知无线局域网中的无线局域网同信道干扰关系；

步骤2.基于所述无线局域网同信道干扰关系，所述蜂窝网识别出所述无线局域网中的干扰节点，计算各个无线接入点的网络状态指示；

步骤3.所述蜂窝网向预定终端发送可选的无线接入点列表，其中包括各个无线接入点的网络状态指示，用于所述蜂窝网中的终端选择无线接入点。

11.如权利要求10所述的流量卸载方法，其特征在于：

所述无线接入点列表中既有无线接入点优先级又有所述网络状态指示，所述蜂窝网中的终端结合所述无线接入点优先级和所述网络状态指示选择接入网络。

12.一种使用权利要求1～9中任意一项所述干扰管理方法的装置。

13.一种使用权利要求10～11中任意一项所述流量卸载方法的装置。