CN1276953A - 基站网络中分配传输系统容量的方法 - Google Patents

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Abstract

在处理蜂窝无线网络中基站(BTS1－BTS12)和基站控制器(BSC)之间通信的系统中,传输容量由预定数量的容量单元(T0－T31)组成。至少一个容量单元(TCH)可以分配给包括至少两个基站的给定基站组。在所述基站组中的特定基站所处理的瞬时业务量需要临时分配附加容量时,将所述容量单元分配给所述基站,在所述基站所处理的瞬时业务量不再需要临时分配附加容量时,释放所述容量单元,使之可分配给该基站组。

Description

基站网络中分配传输系统容量的方法
本发明涉及权利要求1前序中定义的，基站网络中传输系统容量的一种分配方法，该方法能够增加使用给定传输系统的基站的数量和/或改进传输系统的利用率。本发明还涉及应用该方法的传输系统。
例如，GSM(全球移动通信系统)网络中基站控制器(BSC)和它控制的基站(BTS)之间的通信方式通常如下：利用双向基于时分的2 Mbps系统实现传输。系统包括32个64kbps时隙，每个时隙可以划分成4个16kbps部分时隙。一个(点对点)或多个基站可以以串行，多点，环形或星形配置连接到这种系统。基站具有一个或多个发射机/接收机(TRX)单元，这些单元包括8个16kbps双向业务信道(TCH)。传输系统以固定方式为每个TRX单元分配2个时隙用于业务信道，一个16kbps部分时隙用于TRX信令(TRXSIG)。此外，系统以固定方式为每个基站保留一个16kbps部分时隙用于运营和维护单元信令(OMUSIG)。因此，一个传输系统可以用于12个TRX单元。在这种最大情况下，只有少量的部分时隙未用；其确切数量取决于TRX单元被划分成多少基站。也有将10个TRX单元的业务量放置于2Mbps系统的设备。此外，有些设备中一些传输系统时隙包含GSM业务量，一些包含NMT(Nordisk MobilTelefon)业务量，或者其它蜂窝无线系统的业务量或寻呼量。
按照现有技术的方法和采用该方法的系统在例如NokiaTelecommunication文档“TRUA Base Transmission Unit，ProductDescription”，NTC C33315002SE_B0，Nokia Telecommunications Oy1995-1996中公开。图1a示出了采用2Mbps传输系统的可能的基站网络。其中的基站由源自基站控制器101的电缆串行连接。基站BTS1(102)具有6个TRX单元，例如如下扇区化这些单元，使得这三个扇区中每个扇区有2个TRU单元。基站BTS2、BTS3和BTS4每个都有两个全向TRX单元。基站BTS1中的接口单元103以双向方式将时隙T1-T12连接到TRX单元的无线信道。图2详细给出了业务信道TCH在时隙中的配置。该表中的行对应于时隙T0-T31，X表示该部分时隙未用。类似的，基站BTS2占用时隙T13-T16，BTS3占用时隙T17-T20，BTS4占用时隙T21-T24。
必须为信令(TRXSIG)及运营和维护(OMUSIG)分配不同时隙。在图2的例示性例子中，基站BTS1为此使用时隙T25、T26和T27，BTS2使用时隙T28，BTS3使用时隙T29，BTS4使用时隙T30。
图1a所示的基站网络具有串行拓扑。在图1b中，基站网络具有星形拓扑，因为从基站BTS3发出的连接分叉到另两个基站BTS5和BTS6。TRX单元在基站之间的分配与图1a稍有不同，以使得它们的总数保持不变。在图1c中，基站网络具有环形拓扑，因为基站BTS4和基站控制器BSC之间具有直接的通信连接。在现有技术基站网络中，环形拓扑主要用于确保通信安全，因为在这种配置下，基站网络中的任何基站与基站控制器之间有两种可选的通信连接(这两种可选连接是基站所形成的环路的相反方向)。图3概要说明了这种环形配置基站网络中的基站300。基站300和同一基站网络中其它设备之间的通信通过传输单元301(TRU)进行。传输单元301是一种交叉连接设备，其中特定分支表(未示出)决定了不同时隙如何通过传输单元301直接从左到右(或者从右到左)连接，以及这些时隙如何通过传输单元301的下层部件连接到基站控制功能(BCF)部件。后者在基站的TRX单元302和303之间分配时隙所表示的传输容量。按照惯例，图3以不同的信号线示出了各时隙，尽管实际上这些时隙通过同一物理连接传送。该例假定6个时隙直接通过传输单元301(线路304)连接，2个时隙连接到基站TRX单元302和303(线路305和306)。
在图3中，传输单元301包括两个所谓的Y类型保护开关307和308，系统利用它们使用基站网络的拓扑。该传输单元监控伴随来自不同传输连接的信号的所谓的导频信息，确定基站TRX单元302和303所用的时隙是应当通过基站和基站控制器之间的左侧路径寻路，还是应当通过右侧路径寻路。在图3中，传输单元检测到线路305和306所表示的时隙应当通过左侧路径发送，所以保护开关307和308被设置城将基站TRX单元302和303连接到线路305和306的左分支。如果得到不同的测量结果，则可以将保护开关307和308之一或两者都设置成虚线所示的另一位置，这种情况下，该时隙中的业务量应当通过基站300中的右侧路径寻路。保护开关307和308的设置使得传输单元301中的当前分支表发生改变。在这种上下文中，显然方向术语“左”“右”和“下”仅指图3所示方向，与实际情况没有关联。
这种方法的缺陷在于，传输系统按照最大业务量为基站TRX单元保留容量，而不考虑实际业务量情况。这样，网络运营商必须不时支付不必要的传输容量。这种方法的另一缺陷在于，如果给定区域中必须构造附加的移动通信容量，使得TRX单元的数量超过12，则运营上必须提供新的，甚至更未充分利用的传输系统。
本发明的目的是减少上述缺陷。按照本发明的方法的特征在独立的权利要求书中表述。
该方法的基本思想在于：传输系统中至少部分时隙由基站及其TRX单元共享。给定时隙或部分时隙可以按照业务量情况在不同时刻分配给不同的TRX单元。一些业务量时隙以固定方式分配给TRX单元，另一些则共享，或者所有的时隙都共享。在后一种情况下，最好还分配固定部分时隙给TRX信令(TRXSIG)和运营和维护信令(OMUSIG)。
因此，本发明的优点在于，可以更为有效地利用传输系统的容量，因为它总是用于具有最多业务量的TRX单元，基站和区域。与目前实际情况相比，可以有更多的TRX单元附着在传输系统中。这很重要，尤其在网络运营者必须释放传输连接的情况下更是如此。因此，本发明的另一优点在于，与现有实际情况相比，随着给定区域的业务量的增加，可以推迟新传输系统的引入。
下面详细描述本发明。在以下描述中，请参看附图，在附图中：
图1a-1c是已知的基站网络的例子；
图2说明了按照图1a的网络中传输系统时隙的当前使用；
图3示出了环形配置基站网络中的已知基站；
图4示出了图1a网络的扩展，使得部分传输系统容量由按照本发明的TRX单元共享；
图5说明了按照图4的网络中按照本发明的传输系统时隙的使用；
图6示出了网络的扩展，使得传输系统的总传输容量由按照本发明的TRX单元共享；
图7说明了图6网络中传输系统时隙的使用；
图8说明了分配时隙或部分时隙的原则；
图9a和9b示出了应用按照本发明的原理的基站；
图10示出了应用按照本发明的原理的基站网络；以及
图11示出了应用按照本发明的原理的第二基站网络。
图4和5说明了按照本发明的方法的例子。在网络中加入使用传输系统的配备有两个TRX单元的一个基站BTS5和配备有一个TRX单元的一个基站BTS6。与现有技术类似，一些传输系统时隙以固定方式分配给TRX单元，但是特定时隙总是由两个TRX单元共享。时隙T1-T8(401)以固定方式分配给基站BTS1中的4个TRX单元，时隙T9和T10分配给BTS2中的一个TRX单元。同样，时隙T11-T16分配给了基站BTS3、BTS4和BTS5中的一个TRX单元，时隙T17和T18分配给了BTS6中的唯一一个TRX，如图5所示。时隙T19和T20最初分配给了基站BTS1中的TRX 4(402)和BTS3中的TRX 10。类似地，时隙T21和T22最初分配给了BTS1中的TRX 6和BTS4中的另一TRX单元(403)。此外，按照图5，时隙T23和T24最初分配给了基站BTS2和BTS5中的另一TRX单元。
假定基站BTS1中的单元TRX1和TRX2代表扇区1，TRX3和TRX4代表扇区2，TRX5和TRX6代表扇区3。如果，例如在给定时刻，扇区2中8个业务信道已足够，则如果时隙T19空闲，基站BTS1就占用该时隙。这种情况下，基站BTS3最多可以使用12个业务信道(8+4)。如果12个信道对基站BTS1的扇区2而言不够，则基站还占用时隙T20，如果该时隙空闲。这是的基站BTS3只剩下8个信道。同样，BTS3可以在时隙T19和T20空闲时占用它们。这样，按照业务量情况使用时隙T19和T20，以及时隙T21-T24。因为各小区中业务量峰值和小区的扇区通常不相合，所以上述方法不会大幅度增加网络的拥塞。网络设计必须允许业务量峰值的临时分配，在包含办公楼的区域中，业务量峰值出现在办公时间，而在居住区，业务量峰值出现在办公时间之外。基站组应当包含业务量峰值不大会相合的基站，前述基站组中的基站最初共享分配的时隙。
图5还示出了在传输系统中定位信令及运营和维护信令，表示成TRXSIG和OMUSIG的时隙的可能方式。
图6和7说明了按照本发明的方法的第二例子。TRX单元的数量是36，或者说是图1所示情况的3倍。现在比前一例子更详细地考察传输系统容量的动态分配。让我们假定每个TRX单元对区域中的忙时业务量峰值Eh相同，Eh＝16。业务量在使用的业务信道中测量。因为不同区域中的瞬时业务量彼此独立，所以这些区域的峰值业务量值作平方相加。共有18个TRX对，所以整个基站网络的峰值业务量Ehk可以由以下公式计算： E hk = 16 18 = 67.9 ≈ 17.0 · 4
因为一个时隙可以有4个业务量信道，所以如果所有基站中的业务量信道都可以自由选择，则对整个基站网络的业务量而言，17时隙容量便已足够。图6和7的例子作了这种假定。按照图7，业务量时隙的数量是18。所有72个业务量信道由所有36个TRX单元机器288个无线信道共享，所以可以认为这些时隙最初被分配给了所有基站。
下面参看图8描述分配时隙或部分时隙的过程。在步骤80中，基站发现它与基站控制器之间通信需要更多的通信容量。这种发现可以基于以下事实：基站可用的所有时隙已全被占用慢，或者可用时隙的一部分(例如80％)已被占用，后一种情况下基站在某种程度上预见容量将要用完。图8步骤81表示了基站在基站可用时隙中，最好是类似于OMUSIG或TRXSIG信道的控制信息时隙中，以标准消息的形式发送给基站控制器的时隙或部分时隙的分配请求。在步骤82中，基站控制器根据它所维护的表检查基站网络的时隙分配情况。如果基站的分配请求可以接受(有合适的时隙或部分时隙空闲)，则基站控制器向基站指示分配给该基站的时隙或部分时隙的标识，步骤83。该指示最好在控制信息时隙中，类似于OMUSIG或TRXSIG信道中发送。响应于所述指示，基站激活控制，步骤84，它建立分配的时隙(或部分时隙)和基站交叉连接设备，或者传输单元中的下行无线信道之间的连接。后面将给出有关传输单元中各连接类型的详细讨论。基站还可以按照步骤85通知基站控制器已建立连接，基站控制器响应于该信息，更新分配表，使得时隙或部分时隙标记成分配给该基站，步骤86。如果没有使用按照步骤85和86的确认过程，则在步骤82中检查分配情况的同时，更新分配表。
将附加容量分配给基站还可以由基站控制器启动。在图8的步骤87中，基站控制器检测到位于给定基站区域的移动台将要接收寻呼消息，即建立新连接的请求。基站控制器还检测到分配给该基站的时隙已被其他业务量占用。因此，基站控制器启动按照步骤82的过程，已前述方式分配新时隙给基站。
如果在按照步骤82检查分配情况时，基站控制器发现没有合适的时隙或部分时隙空闲，那么它不会按照步骤83向基站指示新时隙或部分时隙的分配。图8没有示出在基站不再需要附加容量时，这些附加容量的释放过程。这种释放可以基于基站所发送的通知，表明不再需要较早分配的附加容量。此外，基站控制器可以测量每个时隙和/或部分时隙中的业务量，从而检测出没有活跃业务量的时隙或部分时隙。如果分配表表明这种时隙或部分时隙属于基站组最初分配的“共享”容量，现在暂时分配给了给定基站，则基站控制器可以发送给基站一个回收通知，并更新分配表，使得时隙或部分时隙可以再次分配给该基站组中的任何基站。
图9a到11详细描述了基站传输单元所用的技术实现，用以使基站网络按照本发明工作。图9a和9b示出的基站900具有传输单元(TRU)901和控制功能部件(BCF)902，后者将通信容量分配给TRX单元(未示出)。以固定方式分配一个时隙给基站900。此外，基站900属于基站最初分配有信号线904所表示的时隙的基站组。在图9a中，基站900没有占用所述时隙，所以它的传输单元901直接连接代表时隙的信号线904。在图9b中，基站900在基站控制器(未示出)的允许下占用了信号线904所代表的时隙。在图9b中，通过在分支表(未示出)中加入一个Y类型保护开关905来实现分配，该分支表控制传输单元901的操作，保护开关905将信号线904的左分支连接到基站控制功能部件902。也可以采用从信号线904的左分支到基站控制功能部件的类似直接连接来取代保护开关，如同信号线903。如果图9a和9b所示基站属于环形配置基站网络，则可以公开分支表，该表的开头(在图9a所示情况下)是信号线903的Y类型保护开关和信号线904通过传输单元901的直接连接。传输单元901的第二分支表(在图9b所示情况下)包括两个Y类型保护开关，这两个开关都用于到基站控制器的最佳连接，其方式与前面针对图3的现有技术描述所给出的相同。
Y类型保护开关并不是基站传输单元实现本发明所用的唯一连接类型。图10示出的基站网络包括基站1001、1002和1003，其中以固定方式将12个可能时隙中的3个(3根信号线1004)分配给每个基站。此外，信号线1005、1006和1007所表示的时隙最初分配给了由这些基站所组成的基站组。每个基站的传输单元包括3个分支开关1008、1009和1010，其位置决定了每个最初分配的时隙所连接的基站。在图10中，这些时隙没有分配给给出的任何基站，所以所有分支开关1008、1009和1010都位于上面的位置。如果例如信号线1007所表示的时隙分配给基站1003，基站1001和1002中的对应开关1010都保持在上面的位置，则基站1003中的开关1010将转到虚线所示的下面的位置。因此，这种情况下，不需要在任何基站中引入全新的分支表，因为特定的二位置开关已定义在所有基站的传输单元的分支表中。
图10所示分支开关将入信号线通过传输单元，或者从传输单元连接到控制功能部件，它可以应用于图9a和9b所示的情况。在该情况下，图9a和9b的基站传输单元的分支表包括分支开关，利用它信号线904可以经过传输单元901，或者利用传输单元901通到控制功能部件。
图10假定每个基站可以占用附加容量，不用考虑最初分配的时隙中哪一个寻址到它。因此，每个基站可以使用信号线1005、1006和1007所表示的任一时隙。但是，基站体系结构会导致给定基站只能使用特定时隙作为附加容量。图11示出了可以在这种情况下应用本发明的基站网络。基站BTS1到BTS9形成了链形配置的基站网络，其中以固定方式为每个基站分配一个时隙(信号线1101)。未简明起见，基站BTS4到BTS7没有在该图中示出，但是根据该图的其余部分可以容易地导出其位置和连接。最初为包括所有这些基站的基站组分配了3个时隙(信号线1002、1003和1004)。每个基站具有3个分支开关1105、1106和1107，它们共用一根到控制功能部件1108的线路。这种情况需要使用所谓的条件分支表，即如果在基站传输单元中修改了连接，则必须改变该传输单元中的分支表。基站控制功能部件不需要知道将哪个时隙分配成附加容量，因为从控制功能部件角度来看，新分支表所控制的传输单元将分配的时隙所代表的附加容量分配给基站的方式始终相同。
以上主要讨论了基站和基站控制器之间的2-Mbps连接，其中业务量被划分成32个时隙，这些时隙可以进一步划分成4个部分时隙。本发明无论如何都不局限于基于这些图的系统，其创新思想可以应用于基站和基站控制器之间的通信基于时隙或类似容量单元的分配的所有系统。例如，除了2 Mbps之外，其它被广泛应用的数据传输速率是1.5Mbps、1Mbps和0.5Mbps。如果基站和基站控制器之间的通信在多个并行的频段上进行，则按照本发明的动态分配方法可以用于所有这些频段，也可以用于一些频段。
以上假定基站在时隙分配方面是平等的，即将空闲的可分配时隙分配给首先占用它的基站。也可以给基站指定优先级，使得给定时隙主要被特定基站所占用，其它基站只能在主基站不需要该时隙时占用该时隙。

Claims (10)

1.处理蜂窝无线网络中基站(BTS1-BTS12)和基站控制器(BSC)之间通信的系统中传输容量的一种分配方法，其中传输容量由预定数量的容量单元(T0-T31)组成，这些容量单元可以被单独分配，其特征在于，至少一个容量单元(TCH)可分配给包括至少两个基站的给定基站组，使得在所述基站组中的第一基站所处理的瞬时业务量需要临时分配附加容量时，将所述容量单元分配给所述第一基站，在所述第一基站所处理的瞬时业务量不再需要临时分配附加容量时，释放所述容量单元，使之可分配给该基站组。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述基站组仅包括在给定基站控制器控制下工作的部分基站(TRX 4，10；TRX 6，12；TRX8，14)。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述基站组包括在给定基站控制器控制下工作的所有基站(TRX 1-36)。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，基站控制器维护分配表，该表指示了容量单元的分配情况。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于，基站控制器响应于以下之一的输入，选择新的容量单元进行分配(73)：基站在收到终端的新连接请求(70)时发出的分配请求(71)；交换中心发出的建立到特定终端的连接请求(72)。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于，容量单元的特定第一部分永久分配给给定基站，容量单元(TCH)的特定第二部分可分配给给定基站组。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于，所有容量单元(TCH)都可分配给给定基站组。
8.根据权利要求1的方法，其特征在于，容量单元是循环出现的时隙，可分配给给定基站组的时隙只能整体分配。
9.根据权利要求1的方法，其特征在于，容量单元是循环出现的时隙，可分配给给定基站组的至少一个时隙可以以部分时隙的形式分配。
10.处理蜂窝无线网络中基站(BTS1-BTS12)和基站控制器(BSC)之间通信的传输系统，其中所述传输系统的传输容量由预定数量的容量单元组成，这些容量单元可以被单独分配，其特征在于，它包括至少一个基站控制器装置，用于指示可分配给给定基站组的至少一个容量单元，从而基站控制器能够在特定基站所处理的瞬时业务量需要临时分配附加容量时，将所述容量单元分配给所述基站。
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