CN1802861A - 通用移动电话系统网络的覆盖微小区结构 - Google Patents

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Abstract

一种无线通信系统，包括：至少一个宏小区(14)，用于通过第一无线链路与移动通信设备(16)进行语音和数据通信；以及至少一个微小区(301－302)，用于通过第二无线通信链路(33)与移动通信设备进行数据通信。每一个微小区通过宏小区经由无线链路(50)将信令信息发送到管理微小区的控制单元(22)。在UMTS系统中使用无线链路(50)来在每一个微小区和控制单元之间通信信令消除了对有线空载传输链路的需求，从而减少了接入成本。

Description

通用移动电话系统网络的覆盖微小区结构
技术领域
本发明涉及一种以相对较低成本提供改善接入的无线电话网络。
背景技术
无线电话技术随着时间逐渐发展。近年来，欧洲电信标准组织(ETSI)发布一种新的移动电话业务标准，公知为“通用移动电信业务”或UMTS，以2Mbs速率提供宽带、基于分组的话音、文本、视频和多媒体信息。提出的UMTS标准说明了一种无线网络包括一个或多个无线接入节点，典型地每一个被称为“节点B”。一个或多个无线网络控制器(RNC)存在于UMTS网络中以便管理无线接入节点。每一个RNC具有与UMTS核心网络的宽带连接，典型地按照异步传送模式(ATM)链接方式，提供授权、认证和计费(AAA)功能。
无线LAN技术领域的发展导致在休息站、小餐馆、图书馆和类似公共设施处(例如“热点”)的公开可接入的无线LAN的出现。当前，无线LAN向移动终端用户提供对例如公司内部网的专用数据网络或例如因特网的公众数据网络的接入。实现和操作无线LAN的相对较低成本以及可用较高的带宽(通常超过10Mega比特/秒)使无线LAN成为理想的接入机制，通过它移动终端用户可以与外部实体进行分组交换。
由于无线LAN提供的优点，各种标准团体已经开始考虑松散地相连UMTS与无线LAN网络以便提供互补服务。松散连接表示在两个网络中在网络层和/或之下没有系统关系。通常，在UMTS网络和无线LAN之间没有紧密地连接(这是成本想当高的建议)，UMTS网络经营者不能有效地控制订户对无线LAN的接入。因此，从无线LAN接入中产生的收益仍然归于无线LAN经营者。
为了与无线LAN技术进行竞争，UMTS网络经营者提供微小区解决方案，即，增加无线接入接入节点的数目，来提供更多的接入。然而，增加接入节点的数目显著地增加了装备和配置成本。
因此，需要一种以相对较低成本增加UMTS网络容量的技术。
发明内容
简而言之，提供一种在无线网络中通信信息的方法，该无线网络具有至少一个能够通过第一无线链路与移动通信设备交换语音和数据的宏小区以及至少一个能够通过第二无线链路以相对高带宽与移动通信设备通信数据的微小区。典型地，微小区比宏小区具有更小的覆盖区域和更高的每用户容量。响应在微小区经由第二无线链路接收到来自移动终端的接入请求，微小区通过第三无线信道将信令信息传送到宏小区，以便发送到无线网络中的控制单元。响应信令信息，无线网络控制微小区。从微小区通过无线信道到宏小区的信令信息通信有利地避免了需要有线空载传输电路来传送这种信令信息，因此允许以低成本配置微小区。
附图说明
图1示出了根据本原理优选实施例的无线通信网络的方框示意图。
具体实施方式
图1示出了根据本原理优选实施例的无线通信系统10的方框示意图。系统10包括无线网络12，优选地无线网络12具有与在公知的通用移动电话系统(UMTS)标准中说明的架构相对应的架构。因此，网络12具有名称“UMTS网络”。在UMTS网络12中，存在至少一个宏小区，并且优选地存在多个宏小区，每一个宏小区包括有时称为“节点B”的无线接入节点14。每一个无线接入节点14包括能够经由无线链路17与移动通信设备16交换语音和数据流量的无线收发机(未示出)。移动通信设备16包括无线电话手持机、无线个人数据助理(PDA)或具有无线调制解调器的个人计算机。
在UMTS网络12中，每一个无线接入节点14在例如RNC18的无线网络控制器(RNC)的控制之下进行操作。每一个RNC18管理至少一个无线接入节点14，优选地管理多个无线接入节点14，来保证每一个节点提供与其进行通信的每一个移动通信设备所需要的适当无线资源。移动交换中心(MSC)20将每一个RNC18连接到公众切换电话网络(PSTN)21，以使移动通信设备16能够与PSTN所服务的一个或多个电话订户交换语音流量。
每一个RNC18与服务通用分组无线业务节点(SGSN)22形式的相关控制单元连接。尽管图1示出了单个SGSN22，无线电话网络12可以包括多个SGSN，每一个与一个或多个RNC18相关。每一个SGSN12经由相关RNC20所管理的相应接入无线节点14来识别并认证每一个请求接入的移动通信设备16。除了执行授权和认证之外，每一个SGSN22还对移动通信设备16在与网络12进行通信的同时所呈现的服务进行记帐。
在UMTS网络12中，网关GPRS支持节点(GGSN)24在SGSN22和称为包括专用数据网络或者例如因特网的公众数据网络或其组合的广域网(WAN)的IP网络26之间提供接口。作为SGSN22和WAN26之间的接口，GGSN24给例如设备16的每一个请求接入WAN26的移动通信设备分配IP地址。按照这种方式，移动通信设备16可以获得对存储在WAN26中一个或多个服务器中(例如服务器28)的信息的访问。
实际上，无线链路17提供有限的带宽。因此，在移动通信设备16和无线接入节点14之间交换较大的文件，尤其是包含文本、音频、视频或其组合的文件，是不切实际的。因此，UMTS服务的订户经常经由无线LAN(未示出)而不是通过UMTS网络来请求宽带接入。这种订户迁移使UMTS网络经营者损失了受益。
通过增加至少一个(优选地多个)例如微小区301和302的微小区，可以克服UMTS网络12中的带宽限制。每一个微小区包括无线接入节点32(即“节点B”)，其结构类似于无线LAN中存在类型的接入点(未示出)。利用这种结构，包括每一个微小区的无线接入节点32可以提供较高带宽(即宽带)无线信道33，用于与移动通信设备16进行数据分组的交换。
包括部分局域网36的以太网交换34提供IP路由器38与微小区301和302的每一个之间的连接。IP路由器38在以太网34和WAN26之间路由IP分组。WAN26中的第一IP隧道在UMTS网络12的GGSN24和IP路由器38之间载有分组。按照这种方式，当例如设备16的移动通信设备获得接入例如微小区301的微小区时，可以因此建立从LAN36到WAN26的高速数据连接，以使WAN中的服务器28经由链路42下载信息。
包括每一个微小区的无线接入节点32包括持有有助于与移动通信设备16进行无线分组通信所需的各种协议的协议栈44。在示出的实施例中，协议栈44包括具有相关以太网接口(etherItf)47的上行链路接口46(UU-UEside)。除了上行链路接口46之外，协议栈44还包括下行链路接口(UU-NBside)48。
为了有利于在无线接入节点14和无线接入节点32之间进行无缝的数据通信传输，通常当移动通信设备16接入微小区时在无线接入节点32和SGSN22之间必须存在信令信息的交换。信令信息的交换使SGSN22控制无线接入节点32，具体地，控制请求接入无线接入节点的移动通信设备16的授权和认证。与控制微小区(无线接入节点)32和宏小区(无线接入节点)14有关，SGSN22分配编码和功率设置以使移动通信设备16能够同时与宏小区和微小区进行通信。过去，有线ATM空载传输链路(未示出)在每一个无线接入节点32和SGSN22之间提供信令路径。这种空载传输链路尽管有效，但是配置和维持很昂贵，最终与无线LAN的接入点(未示出)相比，使微小区301和302具有操作成本较高的缺点。
根据本原理，在无线接入节点32和24之间延伸的UMTS无线隧道(信道)50上发生无线接入节点32和SGSN22之间的信令信号交换。UMTS无线信道50提供使无线接入节点32能够与SGSN22交换信令信息的虚连接，从而消除了对有线链路的需求以及与其相关的伴随成本缺点。不对于每一个单独微小区使用独立无线信道来载有信令信息，单个UMTS无线信道可以封装在微小区和无线接入节点14之间穿过的所有UMTS信令消息。实际上，每一个无线接入节点32以相对较低的成本发送信令信息，在无线接入节点14处产生很少的干扰。
为了减少或实际上消除在每一个移动设备16处以及在每一个无线接入节点14处的干扰，例如移动通信设备16或无线接入节点14和32之一的单个源对于语音/数据/信令使用不同的信道以及不同的信道编码然而相同的扰码。不同的源使用不同的扰码。典型地，例如设备16的每一个移动通信设备对于向上传输的语音和数据使用不同的无线信道(即对于CDMA使用不同的正交信道编码)，因此实际上消除了在无线接入节点14和32处的干扰的可能。例如设备16的每一个移动通信设备在下行链路模式期间使用不同的扰码来接收来自无线接入节点14和32的信号，从而如果设备16处的信号功率互相接近则两个信号之间的交叉干扰很小。
具有微小区301和302的通信设备10通过使用无线隧道50来在微小区和RNC18之间通信信令信息、并且通过分别在宏小区(无线接入节点)14和微小区之间分离语音流量和数据流量，提供了低成本接入。
因此，上面说明了一种以低成本提供改善接入的通信系统。

Claims (12)

1、一种在网络中实现无线通信的方法，网络具有通过第一无线链路与移动通信设备进行语音和数据通信的至少一个宏小区和比宏小区具有更小覆盖区域和每用户更高容量、通过第二无线通信链路与移动通信设备进行数据通信的至少一个微小区，该方法包括步骤：
响应于移动通信设备接入微小区，在一个微小区和一个宏小区之间经由第三无线信道进行信令信息通信；以及
响应信令信息，控制微小区的操作。
2、根据权利要求1所述的方法，其中，控制微小区的步骤包括管理移动通信设备接入微小区的步骤。
3、根据权利要求1所述的方法，其中，经由第三无线信道进行信令信息通信的步骤包括独立地通信来自每一个移动通信设备的信令信息的步骤。
4、根据权利要求1所述的方法，其中，经由第三无线信道进行信令信息通信的步骤包括将来自多个移动通信设备的信令信息封装到公共分组的步骤。
5、根据权利要求1所述的方法，还包括给移动通信设备分配代码和功率设置以便使移动通信设备能够同时与宏小区和微小区进行通信的步骤。
6、一种无线通信系统，包括：
至少一个宏小区，用于通过第一无线链路与移动通信设备进行语音和数据通信；
至少一个微小区，比宏小区具有更小覆盖区域和每用户更高容量，用于通过第二无线通信链路与移动通信设备进行数据通信；
控制单元，用于至少控制宏小区的操作；
第三无线信道，用于响应移动通信设备接入微小区，在一个微小区和一个宏小区之间进行信令信息通信，以使控制器还能够控制宏小区的操作。
7、根据权利要求6所述的系统，其中，控制单元包括服务通用分组无线业务节点(SGSN)。
8、根据权利要求6所述的系统，其中，控制单元管理移动通信设备接入微小区。
9、根据权利要求6所述的系统，其中，每一个微小区通过第三无线信道独立地通信来自每一个移动通信设备的信令信息。
10、根据权利要求6所述的系统，其中，多个微小区中的每一个的信令信息被封装入公共分组中，用于通过第三无线通信信道进行通信。
11、根据权利要求6所述的系统，其中，控制单元给移动通信设备分配编码和功率设置，以使移动通信设备能够同时与宏小区和微小区进行通信。
12、根据权利要求7所述的系统，其中，控制单元还包括：
网关通用分组无线业务服务节点(GGSN)；以及
因特网协议隧道，用于将GGSN链接到因特网协议网关。
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