CN111787578B - 移动通信网络的组网系统、方法及终端接入方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种移动通信网络的组网系统、方法及终端接入方法，包括：中心控制单元对各站点进行配置，生成预设个第一级小区；利用升空站点对预设个第一级小区进行覆盖扩展和补偿；根据本站点的信号处理能力和信道容量，利用蜂窝化技术构建预设个第二级小区，每个二级小区只与同站点的第一级小区互相配置邻区，形成移动通信网络的组网系统。本发明解决了临时部署专用网络，无法预设小区关系与相关参数的问题。采用两级子网架构，第一级合为一个相同的小区，与各自站点的二级小区预先配置邻区。

Description

移动通信网络的组网系统、方法及终端接入方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体地，涉及一种移动通信网络的组网系统、方法及终端接入方法。具体是指在专用移动通信系统，采用专用基站或电台，在非预设条件情况下，快速组成非永久性的网络的方法，该网络具备机动性。本方法适用于移动通信技术组织和运行专用网络系统。

背景技术

传统的公用移动通信系统，采用蜂窝式小区组网架构，通过若干个覆盖有限的小区交叠延展，实现对一定区域的连续覆盖，保证终端在该区域能够完成指定的各种业务，而不受自身位置变化和移动的影响。为了实现组网，需要预先定义各个基站的位置以及小区的方向，并根据小区间的地理邻接关系，在系统中配置邻区和切换关系参数。其工作的前提是基站和小区之间是相对静止的，邻区关系无需动态调整。

专用移动通信网络，与公共移动通信系统部署环境差异很大，没有固定的站址、机房等基础设施，基站、传输等设备实体处于机动状态。网络及覆盖需求往往是变动和临时性，且根据作业的需要，还会发生整体性的移动，即通常所说的“动中通”场景。在使用中，基站之间的相对位置不固定，带来小区之间邻区关系的随时变动，且变化是不可预知，组网需要不断动态调整。

传统的公用蜂窝网络技术，没有考虑到终端、基站具备定位和移动轨迹测量的功能，“动中通”场景中，终端、站点都在移动，单纯依靠传统的信号测量、上报、再接收切换指令的方式完全不能解决上诉特殊的移动性问题。

专用移动通信网络，为了实现大范围的通信覆盖，还会辅助以空中组网的形式，采用升空气球基站、无人机基站、近地轨道站等实现广域覆盖。如果能够结合传统地面网络与非传统地面网络组网方式，也就是将空中大覆盖与地面多小区覆盖进行融合，是专用网络组网的优势。这种情况下，分析小区和终端位置关系变化的基础上，综合大覆盖与小区制接入相结合，确保有效覆盖和系统容量，是一种有效的解决思路。

专利文献CN103609190B(申请号：201280025572.4)公开了一种移动通信系统，包括一个或多个移动通信装置和移动通信网络，移动通信网络包括无线网络部分和核心网部分，并且被配置为向和/或从移动通信装置传递数据包。无线网络部分包括用于经由无线接入接口向移动通信装置传递数据包或从移动通信装置接收数据包的一个或多个基站，并且核心网部分包括用于向无线网络部分的基站传递数据包或从该基站接收数据包的一个或多个基础设施设备。核心网部分和无线网络部分被配置为提供被适配为根据相对高的带宽向或从移动通信装置传递数据包的宽带分组网络，并且同时提供被适配为根据相对低的带宽向移动通信装置传递数据包或从移动通信装置接收数据包的专用消息网络；以及移动通信装置、基站或基础设施设备中的一个或多个被配置为根据预定标准确定经由宽带分组网络还是专用消息网络传递每个数据包。因此使用宽带分组网络或专用消息网络将数据包传递至移动通信装置或从移动通信装置接收数据包。专用消息网络被布置为相比较大数据通信更有效地传递短数据报。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种移动通信网络的组网系统、方法及终端接入方法。

根据本发明提供的一种移动通信网络的组网系统，包括：

中心控制单元对各站点进行配置，生成预设个第一级小区；

利用升空站点对预设个第一级小区进行覆盖扩展和补偿；

根据本站点的信号处理能力和信道容量，利用蜂窝化技术构建预设个第二级小区，每个二级小区只与同站点的第一级小区互相配置邻区，形成移动通信网络的组网系统。

优选地，所述第一级小区采用相同的信道配置和相同的编号，构架同一性子网；并给第一级小区配置邻区序列，第二级小区与邻区序列相对应，即每个站点小区采用相同的标号序列。

优选地，所述第二级小区采用不同于第一级小区的频点。

优选地，所述第二级小区与所述第一级小区组成容量接收子网络，每个二级小区只与同站的第一级小区相互配置邻区，跨站点小区间不配置邻区。

优选地，所述第一级小区包括1个或多个第二级小区；所述第二级小区只有一个第一级小区。

根据本发明提供的一种移动通信网络的组网方法，包括：

步骤M1：中心控制单元对各站点进行配置，生成预设个第一级小区；

步骤M2：利用升空站点对预设个第一级小区进行覆盖扩展和补偿；

步骤M3：根据本站点的信号处理能力和信道容量，利用蜂窝化技术构建预设个第二级小区，每个二级小区只与同站点的第一级小区互相配置邻区，形成移动通信网络的组网系统。

优选地，所述第一级小区采用相同的信道配置和相同的编号，构架同一性子网；并给第一级小区配置邻区序列，第二级小区与邻区序列相对应，即每个站点小区采用相同的标号序列。

优选地，所述第二级小区采用不同于第一级小区的频点；

所述第二级小区与所述第一级小区组成容量接收子网络，每个二级小区只与同站的第一级小区相互配置邻区，跨站点小区间不配置邻区；

所述第一级小区包括1个或多个第二级小区；所述第二级小区只有一个第一级小区。

根据本发明提供的一种基于移动通信网络系统的终端接入方法，运用上述的移动通信网络的组网系统执行如下步骤：

步骤N1：终端按照测量信号的强度，就近接入站点的第一级小区，完成初始化，驻留第一级小区；

步骤N2：当终端发起业务，在第一级小区完成接入流程后，小区系统下发终端测量命令，并按照预设周期上报终端当前的位置、速度以及邻区测量至第一级小区；

步骤N3：根据上报终端当前的位置、速度以及邻区测量，第一级小区判断当前终端速度小于预设门限，并在有效第二级小区覆盖范围，则指令终端切换至当前站点的第二级小区；

步骤N4：终端切入第二级小区，驻留继续维持业务，并持续上报邻区测量、终端位置以及终端速度信息至小区系统；

步骤N5：小区系统根据上报的邻区测量、终端位置以及终端速度信息判断是否存在除当前二级邻区之外的二级邻区符合预设要求，当存在符合预设要求的二级邻区，则切换二级邻区，否则维持在当前的第二级小区；

步骤N6：小区系统根据上报的邻区测量、终端位置以及终端速度信息判断终端处于本站点的第二级小区边缘，并且没有符合预设条件的第二级小区，或者终端移动速度超过预设门限，则启动跨层切换；当终端切换至同站点的第一级小区，并在预设时长内，不再切换；当终端还在维持业务时，则重复执行步骤N3至步骤N6；

所述邻区测量包括当前邻区信号强度、信号质量、当前邻区小区编号和在邻区广播的小区相关参数。

优选地，所述步骤N1包括：第一级小区由中心控制单元进行信号的分配、解调和合并。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明解决了临时部署专用网络，无法预设小区关系与相关参数的问题。采用两级子网架构，第一级合为一个相同的小区，与各自站点的二级小区预先配置邻区；

2、网络在运动场景中，同站点的一级小区与二级小区关系不会变化，终端只需要测量本站的小区，在站内进行切换。跨站则处于同一一级小区，无需通过切换来实现移动性；

3、限制了终端由于移动带来的切换，降低了跨站切换的比例。减少了系统内的信令交互频率，降低了网络信令负荷。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为专用移动通信网络无线组网方式；

图2为专用移动通信网络无线组网工作流程。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明针对传统公用通信网络存在的缺陷，针对性的解决如下问题：

(1)专用移动通信网络，属于临时性部署，无法预先设定基站位置与小区之间关系。小区切换关系必须在网络展开后才能确定，给网络运行和优化带来很大的困难；

(2)专用网络的“动中通”场景中，整体网络拓扑和小区邻接关系都会不断变化，终端在连接过程中，收到的邻区列表，不能反映当前的小区关系，也就不能准确地测量邻小区信号以作为候选小区。

(3)在专用网络中，网络设备和终端都处于运动状态，一方面网络结构变化，另一方面相对移动速度快，传统蜂窝小区由于覆盖范围有限，小区间切换较多，系统内存在大量的测量和切换信令，会带来信令风暴，如果超过系统响应速度，还由于无线链路会造成掉话。

因此，需要利用多种覆盖技术手段，适应动态变化的网络结构，并尽可能简化网络与终端运行过程。

实施例1

根据本发明提供的一种移动通信网络的组网系统，包括：

中心控制单元对各站点进行配置，生成预设个第一级小区；

利用升空站点对预设个第一级小区进行覆盖扩展和补偿；

根据本站点的信号处理能力和信道容量，利用蜂窝化技术构建预设个第二级小区，每个二级小区只与同站点的第一级小区互相配置邻区，形成移动通信网络的组网系统。

具体地，所述第一级小区采用相同的信道配置和相同的编号，构架同一性子网；并给第一级小区配置邻区序列，第二级小区与邻区序列相对应，即每个站点小区采用相同的标号序列。

具体地，所述第二级小区采用不同于第一级小区的频点。

具体地，所述第二级小区与所述第一级小区组成容量接收子网络，每个二级小区只与同站的第一级小区相互配置邻区，跨站点小区间不配置邻区。

具体地，所述第一级小区包括1个或多个第二级小区；所述第二级小区只有一个第一级小区。

根据本发明提供的一种移动通信网络的组网方法，包括：

步骤M1：中心控制单元对各站点进行配置，生成预设个第一级小区；

步骤M2：利用升空站点对预设个第一级小区进行覆盖扩展和补偿；

步骤M3：根据本站点的信号处理能力和信道容量，利用蜂窝化技术构建预设个第二级小区，每个二级小区只与同站点的第一级小区互相配置邻区，形成移动通信网络的组网系统。

具体地，所述第一级小区采用相同的信道配置和相同的编号，构架同一性子网；并给第一级小区配置邻区序列，第二级小区与邻区序列相对应，即每个站点小区采用相同的标号序列。

具体地，所述第二级小区采用不同于第一级小区的频点；

所述第二级小区与所述第一级小区组成容量接收子网络，每个二级小区只与同站的第一级小区相互配置邻区，跨站点小区间不配置邻区；

所述第一级小区包括1个或多个第二级小区；所述第二级小区只有一个第一级小区。

根据本发明提供的一种基于移动通信网络系统的终端接入方法，运用上述的移动通信网络的组网系统执行如下步骤：

步骤N1：终端按照测量信号的强度，就近接入站点的第一级小区，完成初始化，驻留第一级小区；

步骤N2：当终端发起业务，在第一级小区完成接入流程后，小区系统下发终端测量命令，并按照预设周期上报终端当前的位置、速度以及邻区测量至第一级小区；

步骤N3：根据上报终端当前的位置、速度以及邻区测量，第一级小区判断当前终端速度小于预设门限，并在有效第二级小区覆盖范围，则指令终端切换至当前站点的第二级小区；

步骤N4：终端切入第二级小区，驻留继续维持业务，并持续上报邻区测量、终端位置以及终端速度信息至小区系统；

步骤N5：小区系统根据上报的邻区测量、终端位置以及终端速度信息判断是否存在除当前二级邻区之外的二级邻区符合预设要求，当存在符合预设要求的二级邻区，则切换二级邻区，否则维持在当前的第二级小区；

步骤N6：小区系统根据上报的邻区测量、终端位置以及终端速度信息判断终端处于本站点的第二级小区边缘，并且没有符合预设条件的第二级小区，或者终端移动速度超过预设门限，则启动跨层切换；当终端切换至同站点的第一级小区，并在预设时长内，不再切换；当终端还在维持业务时，则重复执行步骤N3至步骤N6；

所述邻区测量包括当前邻区信号强度、信号质量、当前邻区小区编号和在邻区广播的小区相关参数。

具体地，所述步骤N1包括：第一级小区由中心控制单元进行信号的分配、解调和合并。

实施例2

实施例2是实施例1的变化例

针对公用移动通信网络的组网和运行中的问题，本发明提供了一种专用移动通信网络的组网方法。

在传统的公用移动通信网络中，采用核心网、基站两个层次的网元，终端接入基站再回传至核心网。基站和核心网分离，多个基站分布于设定的覆盖区域，基站下属的小区通过交叠覆盖保障信号的连续性。这种方式需要实现预先设定基站的位置，开通核心网及与基站连接的传输子系统，特别是为了保证网络的正常运行，必须精确逐个设定基站和下属的小区位置和射频天馈的朝向、小区之间的邻接和切换关系，并反复优化和调整。更为重要的是，需要小区间的地理位置关系保持长期稳定，这意味着不能允许网络的动态拓扑变化，在技术上无法支撑机动性网络。

专业领域使用的移动通信系统，为支持作业的需要，不仅要求终端能够大范围、高速机动，更为重要的是，接入网设备会跟随作业装置、人员一起移动。过程中，接入网网元间的拓扑关系会发生变化。传统的蜂窝化网络技术很难应用于这一场合。

针对专业移动通信网络，充分利用最新移动通信领域的成果，本发明提供了一种混合式的组网方法。如图1所示：

本方法将网络中的所有小区，逻辑上分为了两个层级：

第一级采用广覆盖，将所有站点中的至少有一个小区作为第一级小区。第一级小区采用相同的配置和编号，构架同一性的子网。由于专用网络的特点，地面站点信号不能做到全覆盖，还可以用升空站点作为第一级子网的补盲手段。

第二级用蜂窝化技术，将与第一级小区同站点的小区，组成容量接收子网络。每个二级小区只与同站的第一级小区互相配置邻区。跨站点小区间不配置邻区。第一级小区包含若干个二级小区。第二级小区只有唯一的一个一级小区。

第一级小区共同组成的接入子网，接收终端进行初始接入过程。第一级小区，只配置同站的二级小区作为邻区，每个站点小区采用相同的标号序列。这样无论专用移动系统初始化还是移动，对于各个站点都有固定不变预设邻区和无线配置。终端在站点间的移动性，通过同一化的第一层小区连续覆盖来保证，无需切换。而终端在接入第一层后，相对低速或者固定情况下，被有效引导至同站的第二级小区。有效地分担了第一级小区承载的业务容量。

终端在接入第一级小区后，如果确认位置在某一第二级小区的有效覆盖范围内，并且移动速度不大于预定的门限Vmax，则切换至第二级的指定小区。终端在第二级小区通信过程中，如移动至小区边缘，如果检测到同站二级邻区，则切换至该邻区，否则，切换至在第一级网络的邻区。

第一级小区由统一上级控制单元，进行信号的分配、解调和合并等工作。终端在站点第一级小区接入后，如果移动速度大于预定的门限Vmax，或者没有合适第二级小区，则在第一级小区里移动，并保持业务连续。第一级小区复制相同系统的下行信道与邻区列表，并将多个一级小区收到的同一终端的上行信号进行合并。各站的第一级小区共同组成一个超级小区，并进一步采用分布式MIMO技术，实现精准位置的发射和接收，也就是根据终端所在空间位置对应的某个第一级小区，进行发射和接收。

工作流程如下，如图2所示：

系统初始化，由中心控制单元对各个站点进行配置，生成第一级小区，包括同一的小区编号、信道配置等，配置邻区序列，该邻区序列对应同站的第二级小区。第一级小区检测自身的覆盖连续性，并通过升空站点等方式进行补盲。所述中心控制单元包括空中中心控制单元和地面中心控制单元。

根据本站点的处理能力和信道容量，生成第二级小区若干，二级小区可采用不同于一级小区的频点和带宽。二级小区配置本站点的小区和第一级小区作为邻区。系统投入运行，接受终端接入。

终端按照测量信号的强度，就近接入某个站点的第一级小区，完成初始化，驻留第一级小区

终端如果发起业务，在第一级小区完成接入流程后，系统下发终端测量命令，要求终端按照一定周期上报自己的位置与速度以及邻区测量。

终端上报信息，系统判断终端速度小于门限，并在有效第二级小区覆盖范围，则指令终端切换至本站某个第二级小区。

终端切入第二级，驻留继续维持业务，并持续上报邻区测量和位置、速度信息。

系统根据测量报告判断是否有更合适二级邻区，如果有切换至该邻区，否则维持在该小区

系统根据测量报告判断终端处于本站点二级小区边缘，并且没有更合适的二级小区，或者终端移动速度超过门限，则启动跨层切换。

终端切换至同站的第一级小区，并在一个预定时长T内，不再切换。

终端如果还在维持业务，则转至6。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种移动通信网络的组网系统，其特征在于，包括：

中心控制单元对各站点进行配置，生成预设个第一级小区；

利用升空站点对预设个第一级小区进行覆盖扩展和补偿；

根据本站点的信号处理能力和信道容量，利用蜂窝化技术构建预设个第二级小区，每个第二级小区只与同站点的第一级小区互相配置邻区，形成移动通信网络的组网系统。

2.根据权利要求1所述的移动通信网络的组网系统，其特征在于，所述第一级小区采用相同的信道配置和相同的编号，构架同一性子网；并给第一级小区配置邻区序列，第二级小区与邻区序列相对应，每个站点小区采用相同的标号序列。

3.根据权利要求1所述的移动通信网络的组网系统，其特征在于，所述第二级小区采用不同于第一级小区的频点。

4.根据权利要求1所述的移动通信网络的组网系统，其特征在于，所述第二级小区与所述第一级小区组成容量接收子网络，每个第二级小区只与同站的第一级小区相互配置邻区。

5.根据权利要求4所述的移动通信网络的组网系统，其特征在于，所述第一级小区包括1个或多个第二级小区；所述第二级小区只有一个第一级小区。

6.一种移动通信网络的组网方法，其特征在于，包括：

步骤M1：中心控制单元对各站点进行配置，生成预设个第一级小区；

步骤M2：利用升空站点对预设个第一级小区进行覆盖扩展和补偿；

步骤M3：根据本站点的信号处理能力和信道容量，利用蜂窝化技术构建预设个第二级小区，每个第二级小区只与同站点的第一级小区互相配置邻区，形成移动通信网络的组网系统。

7.根据权利要求6所述的移动通信网络的组网方法，其特征在于，所述第一级小区采用相同的信道配置和相同的编号，构架同一性子网；并给第一级小区配置邻区序列，第二级小区与邻区序列相对应，每个站点小区采用相同的标号序列。

8.根据权利要求6所述的移动通信网络的组网方法，其特征在于，所述第二级小区采用不同于第一级小区的频点；

所述第二级小区与所述第一级小区组成容量接收子网络，每个第二级小区只与同站的第一级小区相互配置邻区；

所述第一级小区包括1个或多个第二级小区；所述第二级小区只有一个第一级小区。

9.一种基于移动通信网络系统的终端接入方法，其特征在于，运用权利要求1-5所述的移动通信网络的组网系统执行如下步骤：

步骤N1：终端按照测量信号的强度，就近接入站点的第一级小区，完成初始化，驻留第一级小区；

步骤N2：当终端发起业务，在第一级小区完成接入流程后，小区系统下发终端测量命令，并按照预设周期上报终端当前的位置、速度以及邻区测量至第一级小区；

步骤N3：根据上报终端当前的位置、速度以及邻区测量，第一级小区判断当前终端速度小于预设门限，并在有效第二级小区覆盖范围，则指令终端切换至当前站点的第二级小区；

步骤N4：终端切入第二级小区，驻留继续维持业务，并持续上报邻区测量、终端位置以及终端速度信息至小区系统；

步骤N5：小区系统根据上报的邻区测量、终端位置以及终端速度信息判断是否存在除当前二级邻区之外的二级邻区符合预设要求，当存在符合预设要求的二级邻区，则切换二级邻区，否则维持在当前的第二级小区；

步骤N6：小区系统根据上报的邻区测量、终端位置以及终端速度信息判断终端处于本站点的第二级小区边缘，并且没有符合预设条件的第二级小区，或者终端移动速度超过预设门限，则启动跨层切换；当终端切换至同站点的第一级小区，并在预设时长内，不再切换；当终端还在维持业务时，则重复执行步骤N3至步骤N6；

所述邻区测量包括当前邻区信号强度、信号质量、当前邻区小区编号和在邻区广播的小区相关参数。

10.根据权利要求9所述的基于移动通信网络系统的终端接入方法，其特征在于，所述步骤N1包括：第一级小区由中心控制单元进行信号的分配、解调和合并。

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