DE102010047723B4

DE102010047723B4 - Zellenwiederauswahlmechanismus für eine Basisstation mit geschlossener Teilnehmergruppe

Info

Publication number: DE102010047723B4
Application number: DE102010047723.0A
Authority: DE
Inventors: Muthaiah Venkatachalam; Xiangying Yang
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2009-11-06
Filing date: 2010-10-07
Publication date: 2014-05-15
Anticipated expiration: 2030-10-08
Also published as: BRPI1004167A2; CN102143540A; GB2490411A; GB2475165B; DE102010047723A1; US20110111757A1; GB201207215D0; JP2011103646A; US8811986B2; CN102143540B; GB201018598D0; JP5070325B2; GB2490411B; GB2475165A

Abstract

Verfahren, um einen Netzwerkeintritt von einer mobilen Station (MS) zu initiieren, umfassend: Übertragen einer ersten Unicast-Nachricht von der MS an eine Femto-Basisstation (BS), wobei die Unicast-Nachricht wenigstens eine CSGID (closed subsriber group identifier) der MS beinhaltet; Vergleichen der wenigstens einen CSGID mit einer Anzahl von CSGIDs der Femto-BS; und Empfangen einer zweiten Unicast-Nachricht von der Femto-BS, falls die wenigstens eine CSGID nicht mit einer der CSGIDs der Femto-BS übereinstimmt, wobei die zweite Unicast-Nachricht eine Ablehnung des Zugriffs auf die Femto-BS durch die MS anzeigt und Umleitungsinformation für die MS beinhaltet, wobei die Umleitungsinformation auf eine BS hinweist, die eine mit der wenigstens einen CSGID der MS übereinstimmende CSGID aufweist.

Description

Diese Anmeldung bezieht sich auf Drahtlossysteme und spezieller auf die Verbesserung der Auswahl von einer oder mehr Basisstationen in einem Drahtlosnetzwerk.
In Drahtloskommunikationssystemen führt ein Drahtlosgerät, wie z. B. eine mobile Station (mobile station, MS), gewöhnlicherweise Netzwerkeintritt mit einem Zugangspunkt (access point, AP) oder Basisstation (base station, BS) durch, um auf ein Drahtlosnetzwerk zuzugreifen. Die Verfahrensweise zum Netzwerkeintritt wird über einen Kanal oder einen primären Träger mit dem AP eingerichtet.
Femto-Zugangspunkte (femto access points, FAP), wie z. B. WiMAX FAP (WFAP), sind WFAPs eines Mobilnetzwerks niedriger Leistung, Kosten und Komplexität, die mit einem Hauptnetzwerk eines Netzwerkdienstanbieters über häusliche, SOHO-(small office-home office) und geschäftliche Umgebungen verbunden sind. Die WFAPs stellen Netzwerkzugriff über eine Zelle an eine offene Benutzergruppe, wie z. B. eine offene Teilnehmergruppe (open subscriber group, OSG), oder geschlossene Benutzergruppe, wie z. B. eine geschlossene Teilnehmergruppe (closed subscriber group, CSG), bereit. Die Zelle, wie z. B. eine WiMAX-Femtozelle, ist ein System, umfassend einen WFAP und andere zusätzliche Netzwerkeinheiten, um Netzwerkdienst an die MS über den WFAP bereitzustellen.
Da die WFAPs dicht formiert werden können, kann die Verwendung von typischen Verfahren zur Zellenauswahl, die für den anfänglichen Netzwerkeintritt/Wiedereintritt oder Übergabe für AP oder BS verwendet werden, beschwerlich sein, trägt zu Überhitzung bei Systemoperationen bei und erhöht den Energieverbrauch und die Komplexität der MS.
In DE 10 2007 062 840 A1 ist eine Mobilstation beschrieben, die einer CSG angehört und sich bei einer entsprechenden Basisstation anmelden kann. Die Basisstation sammelt Informationen über die Nachbarzellen und sendet diese als Broadcastnachricht, so dass die Mobilstation die Suche nach einer geeigneten CSGID beschleunigen und vereinfachen kann.
US 2009/0 093 232 A1 offenbart eine Basisstation, die eine CSGID aussendet, so dass eine Mobilstation diese erkennen kann. Ferner weist die Basisstation eine Liste zugelassener Mobilstationen auf, die diese anhand deren Identifikatoren erkennen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, den Aufwand zum Verbindungsaufbau beteiligter Stationen zu reduzieren. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der nebengeordneten unabhängigen Ansprüche gelöst.
Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Die vorliegende Erfindung wird exemplarisch in den Figuren der begleitenden Zeichnungen dargestellt, in denen:
1 ein Blockdiagramm ist, das ein Drahtlosnetzwerk gemäß einiger Ausführungsformen veranschaulicht;
2 eine schematische Darstellung ist, die eine Vorrichtung zur Verwendung in einem Drahtlosnetzwerk gemäß einiger Ausführungsformen veranschaulicht;
3 ein Diagramm ist, das Unicast-Datenaustausch gemäß einiger Ausführungsformen veranschaulicht;
4 ein Diagramm ist, das einen Zellenauswahlmechanismus gemäß einiger Ausführungsformen veranschaulicht; und
5 ein Diagramm ist, das einen Zellenwiederauswahlmechanismus gemäß einiger Ausführungsformen veranschaulicht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Soweit nicht ausdrücklich anderweitig festgelegt, kann es, wie aus den folgenden Erläuterungen ersichtlich, selbstverständlich sein, dass sich in der gesamten Beschreibung Erörterungen, die Begriffe wie beispielsweise „verarbeiten”, „berechnen”, „ermitteln”, „untersuchen”, „lokalisieren”, „decodieren” oder dergleichen verwenden, auf die Aktion und/oder Prozesse eines Computers oder Computersystems, umfassend einen Prozessor oder Verarbeitungsschaltkreis, oder eines ähnlichen elektronischen EDV-Geräts beziehen, die Daten, als physikalische, wie beispielsweise elektronische Größen innerhalb der Register und/oder Speicher des EDV-Geräts in andere Daten, die ebenso als physikalische Größen innerhalb der Speicher, Register oder anderer solcher Informationsspeicher-, Übertragungs- oder Anzeigegeräte des EDV-Geräts angezeigt werden, manipulieren und/oder transformieren. Zusätzlich kann der Begriff „Vielzahl” in der gesamten Beschreibung verwendet werden, um zwei oder mehr Komponenten, Geräte, Elemente, Parameter und dergleichen zu beschreiben.
Die folgende ausführliche Beschreibung beschreibt verschiedene Ausführungsformen eines Zellenauswahlmechanismus zur Verwendung in einem Drahtlosnetzwerk durch ein drahtloses Gerät, eine Plattform, ein Teilnehmerendgerät (user equipment, UE), eine Teilnehmerstation (subscriber station, SS), Station, mobile Station (mobile station, MS) oder fortgeschrittene mobile Station (advanced mobile station, AMS). Die verschiedenen Ausgestaltungen von vorstehend beschriebenen Geräten, wie z. B. die Plattform, UE, SS, MS oder AMS, werden in der gesamten Beschreibung allgemein als eine MS bezeichnet. Die MS wählt eine Zelle in einem Netzwerk aus, das eine Anzahl an Geräten oder Systemen aufweist, wie z. B. eine Basisstation (base station, BS), fortgeschrittene Basisstation (advanced base station, ABS), Zugangspunkt (access point, AP), Knoten, Knoten B oder fortgeschrittenen Knoten B (enhanced node B, eNB), die in der Beschreibung allgemein als eine BS bezeichnet werden. Weiter können die Begriffe BS, eNB und AP begrifflich ausgetauscht werden, abhängig davon, welches Drahtlosprotokoll in einem bestimmten Drahtlosnetzwerk verwendet wird, wodurch beispielsweise ein Bezug auf BS hierin ebenfalls als ein Bezug auf entweder eNB, ABS oder AP betrachtet werden kann. Ebenso kann ein Bezug auf AMS oder SS hierin ebenfalls als ein Bezug auf entweder UE oder STA als weiteres Beispiel angesehen werden. Drahtlosnetzwerke beinhalten insbesondere drahtlose lokale Netzwerke (wireless local area networks, WLANs), drahtlose persönliche Netzwerke (wireless personal area networks, WPANs) und/oder WWANs (wireless wide area networks), sind aber nicht darauf beschränkt.
Die folgenden erfinderischen Ausführungsformen können bei vielerlei Anwendungen verwendet werden, einschließlich Transmittern und Empfängern einer Funkanlage, obwohl die vorliegende Erfindung in dieser Hinsicht nicht eingeschränkt ist. Funkanlagen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung spezifisch enthalten sind, beinhalten Netzwerkkarten (network interface cards, NICs), Netzwerkadapter, MS, BS, Gateways, Bridges und Hubs, sind aber nicht darauf beschränkt. Weiter können die Funkanlagen im Rahmen der Erfindung Mobilfunktelefonanlagen, Satellitensysteme, persönliche Kommunikationssysteme (personal communication systems, PCS), Smartphones, Netbooks, Zwei-Wege-Funkanlagen, Zwei-Wege-Pager, PCs (personal computers) und verwandte Peripheriegeräte, PDAs (personal digital assistants), persönliches EVD-Zubehör und alle bereits bestehenden und in der Zukunft aufkommenden Systeme beinhalten, die von der Natur verwandt sein können und auf die die Prinzipien der erfinderischen Ausführungsformen angemessen angewendet werden könnten.
In dem Bereich der Kommunikationen, einschließlich Drahtloskommunikationen, wäre es hilfreich, einen Zellenauswahlmechanismus für Funkanlagen, einschließlich BS(s) und MS(s), bereitzustellen, die zu einem oder mehr Typen von offenen Teilnehmergruppen (open subscriber groups, OSGs) und/oder geschlossenen Teilnehmergruppen (closed subscriber groups, CSGs) gehören. Die MS(s) kommuniziert über einen oder mehr Träger in einem Drahtlosnetzwerk, wobei das Drahtlosnetzwerk eine oder mehr Makrozellen, Mikrozellen, Pikozellen und/oder Femtozellen umfassen kann, die hierin als eine Zelle bezeichnet werden.
Kommunikationen können über einen Träger, wie z. B. einen primären Träger, initiiert werden. Ein primärer Träger kann ein Träger sein, auf dem eine BS und eine MS Datenverkehr und Steuerungsinformationen zur physikalischen Schicht(physical layer, PHY)/Media Access Control-(MAC)-Schicht austauschen. Weiter kann der primäre Träger verwendet werden, um Steuerungsfunktionen zum Betrieb von MS zu kommunizieren, wie beispielsweise einen Netzwerkeintritt, wobei jede MS einen Träger aufweist, den die MS als ihren primären Träger in einer Zelle betrachtet. Für bereits über einen primären Träger eingerichtete Kommunikationen kann eine BS eine MS veranlassen, von dem primären Träger zu einem sekundären Träger zu wechseln, wobei der primäre Träger zu einem anderen Träger umgeschaltet wird.
Bei einer Ausführungsform werden eine oder mehr Zellen formiert, wobei jede Zelle mit einer oder mehr OSG(s) und/oder CSG(s) von MS(s) verbunden ist, wobei jede CSG oder OSG eine oder mehr MS(s) umfasst. Eine BS, die konfiguriert ist, eine Zelle zu einer OSG zu formieren, ermöglicht einen Dienst an einen Benutzer oder eine MS und stellt diesen bereit, ohne den Bedarf einer Mitgliedschaft. Eine BS, die konfiguriert ist, eine Zelle zu einer CSG zu formieren, ermöglicht einen Dienst an einen Benutzer oder eine MS und stellt diesen bereit, wenn der Benutzer eine Mitgliedschaft bei der Basisstation aufweist. Eine MS, die kein Mitglied bei einer BS ist, die eine CSG-Zelle aufweist, kann versuchen, sich mit der BS mit der CSG-Zelle zu verbinden, und die BS kann unter Umständen nicht wissen, ob die MS ein Mitglied der CSG ist. Beispielsweise in IEEE P802.16m^TM, „IEEE Standard for Local and metropolitan area networks – Part 16: Air Interface for Broadband Wireless Access Systems-Advanced Air Interface,” (IEEE 802.16e) kann die MS unter Umständen keinen zugeteilten MAC-Identifikator (identifier, ID) während der anfänglichen Verbindung aus Gründen der Sicherheit bereitstellen. Bei diesem Beispiel stellt die MS eine unechte MAC-ID, die willkürlich generiert wird, an die BS während der anfänglichen Anordnung bereit. Die BS wird nicht in der Lage sein, zu bestätigen, ob die MS ein Mitglied der BS ist, bis zu einem späteren Zeitpunkt in einem Netzwerkeintrittsprozess, nachdem ein Authentifizierungsprozess für die MS in dem Netzwerk ausgeführt worden ist.
Es wäre hilfreich, Systeme und Verfahren für einen schnellen und effizienten Mechanismus bereitzustellen, um sehr früh in einem anfänglichen Netzwerkeintrittsprozess zu ermitteln, ob eine MS ein Mitglied einer BS ist. Es wäre ebenfalls hilfreich, einen Prozess zur Umleitung der MS an andere Zellen in dem Netzwerk bereitzustellen, wenn die MS kein Mitglied der BS ist.
Es wird Bezug genommen auf 1, die schematisch ein Drahtlosnetzwerk 100 gemäß erfindungsgemäßer Ausführungsform veranschaulicht. Drahtlosnetzwerk 100 kann eine oder mehr BS 120 und eine oder mehr MS 110, 112, 114 und/oder 116 beinhalten, die zum Beispiel mobile oder feststehende Stationen sein können. Bezugnahme hierin auf die MS 110 kann Stationen 110, 112, 114, und/oder 116 darstellen. Die MS 110, 112, 114 und/oder 116 können zur Kommunikation über einen einzelnen Träger oder über eine Vielzahl von Trägern konfiguriert sein, einschließlich einem primären Träger und einem oder mehr sekundären Trägern. Die Basisstation 120 kann ebenfalls zur Kommunikation über einen oder eine Vielzahl von Trägern konfiguriert sein, wie z. B. in einer MIMO-(multiple-input multipleoutput)-Konfiguration.
Drahtlosnetzwerk 100 kann den drahtlosen Zugriff zwischen jeder der MS 110, 112, 114 und/oder 116 und Basisstation 120 erleichtern. Drahtlosnetzwerk 100 kann beispielsweise konfiguriert sein, um ein oder mehr Protokolle zu verwenden, die durch die Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11^TM Standards spezifiziert sind („IEEE Standard for Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specification. 1999 Edition”, erneut bestätigt am 12. Juni 2003), wie beispielsweise IEEE 802.11a^TM-1999; IEEE 802.11b^TM-1999/Corl2001; IEEE 802.11g^TM-2003; und/oder IEEE 802.11n^TM, in den IEEE 802.16^TM Standards („IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks – Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access System”, 1. Oktober 2004), wie beispielsweise IEEE 802.162004/Corl-2005 oder IEEE Std 802.16-2009, die hierin als die „IEEE Std 802.16-2009” oder „WiMAX” Standards bezeichnet werden sollen, und/oder in den IEEE 802.15.1^TM Standards („IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks-Specific Requirements. Part 15.1: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Wireless Personal Area Networks (WPANs^TM), 14. Juni 2005), obwohl die Erfindung in dieser Hinsicht nicht eingeschränkt ist und andere Standards verwendet werden können. Bei einigen Ausführungsformen können Attribute, Kompatibilität und/oder Funktionalität von Drahtlosnetzwerk 100 und dessen Komponenten gemäß beispielsweise den IEEE 802.16 Standards definiert werden (die z. B. als WiMAX (worldwide interoperability for microwave access) bezeichnet werden können). Alternativ oder zusätzlich kann Drahtlosnetzwerk 100 Geräte und/oder Protokolle verwenden, die kompatibel sein können mit einem 3rd Generation Partnership Project (3GPP), Fourth Generation (4G), Long Term Evolution (LTE) Mobilfunknetzen oder jeglichen Protokollen für WLANs oder WWANs.
Erfindungsgemäße Ausführungsformen können es der nächsten Generation mobiler WiMAX-Systeme ermöglichen (z. B. basierend auf IEEE 802.16m, IEEE 802.16e oder IEEE 802.16ac Standards), im Wesentlichen Anwendungen hoher Mobilität und geringer Latenz, wie beispielsweise Voice over IP (Voice-over-Internet Protocol, VoIP), interaktive Spiele über die Luftschnittstelle, Einsatz in größeren Zellen oder niedrigeren Frequenzbändern und/oder „Multihop”-Relaisoperationen, effizient zu unterstützen.
Bei einigen Ausführungsformen kann die BS 120 drahtlose Kommunikationen zwischen MS 110, 112, 114 und/oder 116 und zwischen MS 110, 112, 114 und/oder 116 und der BS 120 handhaben und/oder steuern. Mobile Stationen 110, 112, 114 und/oder 116 können wiederum zahlreiche Dienstverbindungen anderer Geräte (nicht gezeigt) mit Drahtlosnetzwerk 100 über ein privates oder öffentliches lokales Netzwerk (local area network, LAN) erleichtern, obwohl die Ausführungsformen in dieser Hinsicht nicht eingeschränkt sind.
Es wird Bezug genommen auf 2, die eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 230 zur Verwendung in dem Drahtlosnetzwerk 100 gemäß erfindungsgemäßer Ausführungsformen veranschaulicht. Beispielsweise kann Vorrichtung 230 die MS 110 oder BS 120, veranschaulicht und beschrieben unter Bezugnahme auf 1, zur Kommunikation mit anderer MS 110 oder BS 120 in einem Drahtlosnetzwerk (z. B. Drahtlosnetzwerk 100 von 1) sein. Vorrichtung 230 kann einen Controller oder Verarbeitungsschaltung 250 einschließlich Logik (z. B. einschließlich Hard-Schaltungen, Prozessor und Software oder eine Kombination davon) beinhalten. Bei einigen Ausführungsformen kann Vorrichtung 230 eine Funkfrequenz-(radio frequency, RF)-Schnittstelle 240 und/oder eine Medium Access Controller(MAC)/Basisband-Verarbeitungsschaltung 250 beinhalten.
Bei einer Ausführungsform kann RF-Schnittstelle 240 eine Komponente oder Kombination von Komponenten beinhalten, die angepasst sind, einzelträger- oder mehrträgermodulierte Signale zu übertragen und/oder zu empfangen (z. B. einschließlich komplementäre Codeverschlüsselungs-(code keying, CCK) und/oder orthogonale Frequenzdivisionsmultiplexing(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM-Symbole). Die RF-Schnittstelle 240 kann beispielsweise einen Empfänger 242, einen Transmitter 244 und/oder einen Frequenzsynthesizer 246 beinhalten. Die RF-Schnittstelle 240 kann Vorspannungssteuerungen, einen Kristalloszillator und/oder eine oder mehr Antennen 248 und/oder 249 beinhalten. Bei einer weiteren Ausführungsform kann RF-Schnittstelle 240 externe spannungsgesteuerte Oszillatoren (voltage-controlled oscillators, VCOs), akustische Oberflächenwellenfilter, Zwischenfrequenz-(intermediate frequency, IF)-Filter und/oder RF-Filter beinhalten, wie gewünscht. Aufgrund der Vielfalt von potentiellen RF-Schnittstellen-Aufbauten wird auf eine ausführliche Beschreibung davon verzichtet.
Die Verarbeitungsschaltung 250 kann mit der RF-Schnittstelle 240 kommunizieren, um Signale zu verarbeiten, zu empfangen und/oder zu übertragen, und kann beispielsweise einen Analog-Digital-Wandler 252 zum Abwärtskonvertieren von empfangenen Signalen, einen Digital-Analog-Wandler 254 zum Aufwärtskonvertieren von Signalen zur Übertragung beinhalten. Des Weiteren kann Verarbeitungsschaltung 250 eine Basisband- oder physikalische Schicht-(physical layer, PHY)-Verarbeitungsschaltung 256 zur PHY-Verbindungsschichtverarbeitung von entsprechenden Empfangs-/Übertragungssignalen beinhalten. Verarbeitungsschaltung 250 kann beispielsweise ebenfalls eine Verarbeitungsschaltung 259 zur Medium Access Control (MAC)/Datenverbindungsschichtverarbeitung beinhalten. Verarbeitungsschaltung 250 kann einen Speicher-Controller 258 zur Kommunikation mit Verarbeitungsschaltung 259 und/oder einer Basisstations-Managementeinheit 260 beispielsweise über Schnittstellen 255 beinhalten.
Bei einigen erfindungsgemäßen Ausführungsformen kann PHY-Verarbeitungsschaltung 256 ein Framekonstruktions- und/oder -detektionsmodul beinhalten, in Kombination mit einem zusätzlichen Schaltkreis, wie z. B. ein Pufferspeicher, um Super-Frames zu konstruieren und/oder zu dekonstruieren. Alternativ oder zusätzlich kann MAC-Verarbeitungsschaltung 259 die Verarbeitung für bestimmte dieser Funktionen teilen, oder kann diese Prozesse unabhängig von PHY-Verarbeitungsschaltung 256 durchführen. Bei einigen Ausführungsformen kann MAC- und PHY-Verarbeitung in eine einzelne Schaltung integriert werden, wenn gewünscht.
Vorrichtung 230 kann beispielsweise die MS 110 oder BS 120, ein Hybridkoordinator, ein Drahtlosrouter, eine NIC und/oder ein Netzwerkadapter für Computergeräte oder andere Geräte sein, die geeignet sind, die erfinderischen Verfahren, Protokolle und/oder Architekturen, hierin beschrieben, zu implementieren. Dementsprechend können Funktionen und/oder spezifische Konfigurationen von Vorrichtung 230, hierin beschrieben, bei verschiedenen Ausführungsformen von Vorrichtung 230, wie angemessen gewünscht, beinhaltet oder weggelassen werden. Bei einigen Ausführungsformen kann die Vorrichtung 230 so konfiguriert sein, dass sie kompatibel ist mit Protokollen und Frequenzen, verbunden mit einem oder mehreren der IEEE 802.11, 802.15 und/oder 802.16 Standards für WLANs, WPANs und/oder Breitbanddrahtlosnetzwerken, wie hierin genannt.
Ausführungsformen von Vorrichtung 230 können unter Verwendung von Single Input Single Output(SISO)-Architekturen implementiert werden. Jedoch, wie gezeigt in 2, können bestimmte Implementierungen mehrere Antennen (z. B. Antennen 248 und 249) zum Übertragen und/oder Empfangen unter Verwendung von adaptiven Antennentechniken zur Strahlenformung oder Spatial Division Multiple Access (SDMA), und/oder unter Verwendung von Multiple Input Multiple Output(MIMO)-Kommunikationstechniken beinhalten.
Die Komponenten und Merkmale von Vorrichtung 230, einschließlich einem Kontextrückbehaltungstimer, können unter Verwendung jeglicher Kombination aus getrenntem Schaltkreis, applikationsspezifischen integrierten Schaltkreisen (application specific integrated circuits, ASICs), Logik-Gates und/oder Einchip-Architekturen implementiert werden. Des Weiteren können die Merkmale von Vorrichtung 230 unter Verwendung von Mikrocontrollern, programmierbaren Logik-Arrays und/oder Mikroprozessoren oder jeglicher Kombination der Vorherstehenden, wo angemessen, implementiert werden. Es ist anzumerken, dass Hardware-, Firmware- und/oder Software-Elemente hierin zusammen oder einzeln als „Logik” oder „Schaltung” bezeichnet werden können.
Die BS 120 stellt Zugriff auf eine oder mehr geschlossene Teilnehmergruppen (closed subscriber groups, CSG) und/oder offene Teilnehmergruppen (open subscriber groups, OSG) von MS 110 bereit, wobei jede CSG oder OSG eine oder mehr MS 110 umfasst. In einer CSG sind Zugriff und Dienste auf autorisierte MS 110 beschränkt, die Mitglieder der CSG sind. Bei einer Ausführungsform ist eine CSG ein Satz an Benutzern, die von einer BS 120 autorisiert sind, insofern, dass sie vorbehaltenen oder privilegierten Zugriff auf einen Dienst haben, der durch die BS 120 bereitgestellt wird. Die Berechtigungsnachweise oder elektronischen Zertifikate können an die MS 110 über den Mobilfunksystemoperator zur Zeit des Beitritts oder zu einem späteren Zeitpunkt bereitgestellt werden. Die dienende BS 120 kann über die CSGs Bescheid wissen (durch MS-110-Kontext, generiert nach einer Sitzungseinrichtung), wobei die MS 110 Zugriff haben kann. Die OSGs sind andererseits öffentlich zugänglich und es ist kein spezifischer Beitritt erforderlich. Die MS 110 muss unter Umständen immer noch von dem Netzwerk des Operators authentifiziert werden, um in eine OSG eintreten zu können.
Während des normalen Betriebs und als Teil einer Übergabe kann die MS 110 eine empfangene RF-Signalstärke von einer dienenden und benachbarten BS 120 messen, und die brauchbarsten potentiellen Basisstationen als Ziele für die Übergabe auswählen. Die Messungen können auf Synchronisierungssequenzen ausgeführt werden, die zu jeder BS 120 einzigartig sind und die weiter den Zellenidentifikations-(Cell_ID)- oder physische Schicht-(PHY)-Ebenenidentifikator tragen. Die MS 110 kann in der Lage sein, einen Typ von BS 120 zu ermitteln, basierend auf der erkannten Cell_ID und anderer Information. Der Zellentyp kann ebenfalls über die Synchronisationssequenzen kommuniziert werden, wenn ein hierarchisches Synchronisationsschema eingesetzt wird. Da einige Bits, die über die Synchronisationssequenzen getragen werden können, beschränkt sind, wird Zusatzinformation über den Zellentyp und andere Konfigurationseinschränkungen als Teil der Systemkonfigurationsinformation gesendet.
Beispielsweise gibt es bei einigen IEEE 802.16m Ausführungsformen zwei Stufen von Downlink-(DL)-Synchronisation. Die DL-Synchronisation wird durch erfolgreiche Einholung der primären fortgeschrittenen Präambel erreicht. Die primäre fortgeschrittene Präambel trägt Information über den Typ von Basisstation (z. B. Makro-BS oder Femto-BS), Systembandbreite (z. B. 5, 10, 20 MHz) und Mehrträger-Konfiguration (d. h. vollständig konfigurierter oder teilweise konfigurierter RF-Träger). Sobald die primäre fortgeschrittene Präambel erkannt ist, fährt die MS 110 mit der Einholung der sekundären fortgeschrittenen Präambeln fort. Bei einer Ausführungsform trägt die sekundäre fortgeschrittene Präambel einen Satz an 768 unterscheidbaren Cell_IDs, die in eine Anzahl an Teilsätzen partitioniert wurden, wobei jeder Teilsatz einem bestimmten Typ von Basisstation entspricht (z. B. Femto-Basisstationen oder Makro-Basisstationen mit geschlossener/offener Teilnehmergruppe). Es können jedoch weniger oder zusätzliche Cell_IDs bei zusätzlichen Ausführungsformen verwendet werden. Bei einigen Ausführungsformen kann die MS 110 die Synchronisationssequenzen einholen, um die Cell_ID zu erkennen, gefolgt von der Erkennung des Sendekanals, um die Zellenauswahl auszuführen. Wenn die MS 110 feststellt, dass die Zelle eine unzugängliche BS 120 ist, startet die MS 110 die Zellensuche erneut und wählt eine andere Zelle aus.
Bei erfolgreicher Einholung von Systemtakt und Zellenidentifikation, kann die MS 110 versuchen, die Systemkonfigurationsinformation zu erkennen und zu dekodieren. Diese Information wird über die Superframe-Header (SFH) bei einigen IEEE 802.16m Ausführungsformen getragen. Die Superframe-Header, umfassend primäre und sekundäre Superframe-Header (P-SFH und S-SFH), sind Steuerungselemente, die periodisch unter Verwendung eines robusten und zuverlässigen Übertragungsformats gesendet werden (während ein Großteil dieser Information über eine lange Zeitdauer unverändert bleibt, andere Teile können sich öfters ändern), um sicherzustellen, dass die Information korrekt von allen MSs 110 in dem Abdeckungsbereich einer BS 120 erkannt werden kann. Die korrekte und rechtzeitige Erkennung der Systeminformation ist für einen erfolgreichen Netzwerkeintritt/Wiedereintritt und Übergabe essentiell. Der S-SFH-Inhalt wird in drei Teilpakete (SP1, SP2 und SP3) unterteilt, wobei Teilpakete essentielle Informationen für verschiedene Systemprozesse tragen, wie z. B. anfänglichen Netzwerkeintritt, Netzwerkwiedereintritt, Ruhezustand, etc., gemäß ihrer entsprechenden Taktsensitivität.
Sobald die Systemparameter erfolgreich eingeholt worden sind, kann die Zellenauswahl erfolgen, wobei bestimmte Berücksichtigungen eingehalten werden. Beispielsweise kann die MS 110 eine Präferenz bei der Auswahl eines spezifischen Typs von BS 120 (z. B. eine Femtozelle bei häuslicher Umgebung) aufweisen, sogar wenn andere Typen von BS 120 verfügbar sein können oder die MS 110 nicht autorisiert sein kann, auf eine Gruppe von BSs 120 zuzugreifen, trotz der Tatsache, dass ihre empfangene RF-Signalstärke gut sein kann.
Zugriffszustand ist ein Zustand, in dem die MS 110 Netzwerkeintritt in eine ausgewählte oder abgezielte BS 120 durchführt. Bei einigen IEEE 802.16m Ausführungsformen kann der Zugriffszustand die folgenden Vorgehensweisen umfassen: 1) Anfängliche Anordnung und Uplink-Synchronisation, 2) Verhandlung zu Grundleistungsfähigkeit, 3) Authentifizierung, Autorisierung und Schlüsselaustausch, und 4) Registrierung bei der BS. Die MS 110 empfängt spezifische Benutzeridentifizierung als Teil von Zugriffszustandsverfahrensweisen. Anordnung ist ein Prozess zur Einholung von korrektem Takt-Offset, Frequenz-Offset und korrekten Leistungsanpassungen, sodass AMS-Übertragungen mit einer ABS abgeglichen sind, und sie werden innerhalb von angemessenen Empfangsgrenzwerten empfangen.
Bei einer drahtlosen WiMAX-Ausführungsform, wie z. B. bei einigen IEEE 802.16m Ausführungsformen, ist ein BSID einer BS 120 48 Bits lang und der BSID ist ein einmaliger MAC-Identifikator, um die BS 120 zu identifizieren. Ein CSG-Identifikator (CSGID) ist eine Identität, die von einer CSG-Zelle verwendet wird, die von der BS 120 bereitgestellt sein kann und/oder in der MS 110 vorgesehen sein kann, um für MS 110 Mitglieder Zugriff auf Dienste zu erleichtern. Weiter kann die BS 120 senden, dass die BS 120 eine offene Teilnehmergruppe (open subscriber group, OSG) BS 120 oder eine geschlossene Teilnehmergruppe (closed subscriber group, CSG) BS 120 ist. Die MS 110 kann jedoch unter Umständen nicht wissen, ob die MS 110 ein Mitglied der CSG ist, die von der BS 120 bereitgestellt wird.
Ausführungsformen von Unicast-Datenaustausch zur effizienten Zellenauswahl sind unter Bezugnahme auf 3 bereitgestellt. Bei einer Ausführungsform, die 802.16m als ein Netzwerkprotokoll verwendet, wenn eine MS 110 versucht, anfänglichen Netzwerkeintritt oder Wiedereintritt mit einer BS 120 zu versuchen, führt die MS 110 anfängliche Anordnung durch Senden einer AAI_RNG-REQ-Nachricht mit einer Anzahl an Identifikatoren, wie z. B. einen oder mehr CSGID(s), durch. Die Anzahl an Identifikatoren kann in der MS 110 vorgesehen sein oder anderweitig von der MS 110 vor der anfänglichen Anordnung empfangen werden. Die Anzahl an Identifikatoren, was einen oder mehr Identifikatoren bedeutet, wird mit, in oder zusammen mit der AAI_RNG-REQ-Nachricht an die BS 120 gesendet.
Wie veranschaulicht in 3, überträgt die MS 110 während der anfänglichen Anordnung ein Range Request-(RNG-REQ)-305-Signal an die BS 120. Bei alternativen Ausführungsformen überträgt die MS 110 eine Unicast-Nachricht, wie z. B. eine Privacy Key Management-(PKM)- oder eine Registration Request-(REG-REQ)-Nachricht, an die BS 120. Die BS 120 kann ebenfalls eine Anzahl an Identifikatoren aufweisen, vorgesehen in der BS 120, wie z. B. einen oder mehr CSGID(s) oder andere(n) Identifikator(en). Beispielsweise, wenn die BS 120 eine CSG BS 120 ist, dann kann die BS 120 ebenfalls einen oder mehr CSGID(s) aufweisen, die ebenfalls in der BS 120 vorgesehen sind. Wenn die BS 120 eine OSG BS 120 ist, dann gibt es keinen Identifikator oder CSGID, der für die BS 120 vorgesehen ist.
Die BS 120 empfängt die Unicast-Nachricht und führt eine BS-Zugriffsüberprüfung 310 durch, um zu ermitteln, ob auf die BS 120 von der MS 110 zugegriffen werden kann. Wenn die BS 120 eine OSG BS 120 ist, dann ignoriert die BS 120 den/die Identifikator(en) oder CSGID(s) (wenn gesendet von der MS 110) in der RNG-REQ-Nachricht und fährt mit den nächsten Schritten fort. Beispielsweise können die MS 110 und die BS 120 mit dem anfänglichen Anordnen als die nächsten Schritte bei dieser Ausführungsform fortfahren.
Wenn die BS 120 eine CSG BS 120 ist, empfängt die BS 120 die AAI_RNG-REQ-Nachricht und sieht sich den/die empfangenen CSGID(s) an, und überprüft, ob diese(r) mit zumindest einem der CSGID(s) zusammenpasst, wobei der/die CSGID(s) in der BS 120 vorgesehen oder anderweitig von der BS 120 empfangen werden können. Wenn die/der Identifikator(en) oder CSGID(s) zusammenpassen, dann weiß die BS 120, dass die MS 110 ein Mitglied der BS 120 ist und fährt mit den nächsten Schritten fort. Während eines Authentifizierungsprozesses kann die MS 110 Authentifizierung nicht bestehen, wenn ein MAC-ID der MS 110 nicht der echte MAC-ID der MS 110 ist, und der Eintritt in die BS 120 kann abgelehnt werden.
Wenn der/die empfangenen CSGID(s) oder Identifikator(en) von der MS 110 nicht mit einem der CSGID(s) der BS 120 selbst zusammenpassen, dann ermittelt die BS 120, dass die MS 110 kein Mitglied der BS 120 ist und aus diesem Grund kann dieser kein Zugriff gewährt werden. In diesem Fall sendet die BS 120 eine Range Response-(RNG-RSP)-315-Nachricht oder eine Registration Response-(REG-RSP)-Nachricht, um eine Ablehnung des Zugriffs für die MS 110 anzuzeigen. Um der MS 110 zu helfen, sich an die in der Nähe befindliche oder benachbarte BS 120 anzuhängen, stellt die BS 120 eine „Umleitungsinformation” an die MS 110 in der AAI_RNG-RSP-Nachricht bereit. Die Umleitungsinformation besteht aus dem Basisstationsidentifikator (base station identifier, BSID), Präambel-Index und Mittenfrequenz von anderen in der Nähe befindlichen Zellen.
Wenn die BS 120 CSGID-Information von in der Nähe befindlicher BS 120 hat, dann kann die BS 120 die Umleitungsinformation filtern, basierend auf dem/den CSGID(s), bereitgestellt von der MS 110 in der AAI_RNG-REQ-Nachricht, und kann nur die OSG BS 120 sowie zusammenpassende CSGID BS 120 an die MS 110 in der Umleitungsinformation bereitstellen. Die MS 110 kann sodann die Umleitungsinformation verwenden und kann versuchen, sich a die andere potentielle BS 120 anzuhängen. Unter Bezugnahme auf 3, kann bei einer Ausführungsform die MS 110 eine AMS sein und die BS 120 kann eine ABS sein.
4 ist ein Diagramm, das einen Zellenwiederauswahlmechanismus gemäß einiger Ausführungsformen veranschaulicht. Das Verfahren kann durch die MS 110 durchgeführt werden, wie z. B. die Vorrichtung 230, umfassend eine oder mehr Antennen 248, 249, die RF-Schnittstelle 240 und die Verarbeitungsschaltung 250, wobei die Verarbeitungsschaltung 250 so konfiguriert ist, dass sie Elemente der hierin beschriebenen Verfahren ausführt.
In Element 402 lokalisiert die MS 110 einen Identifikator. Der Identifikator kann in der MS 110 vorgesehen sein und an einem Speicherort innerhalb der MS 110 gespeichert sein oder anderweitig von MS 110 empfangen werden. Bei einer Ausführungsform ist der Identifikator ein CSGID und die MS 110 ist eine AMS. Die MS 110 erkennt eine BS 120 in Element 404, die bei einer bestimmten Ausführungsform eine OSG oder eine CSG Femto-ABS sein kann. Weiter kann die MS 110 mit der BS 120 synchronisieren.
Die MS 110 initiiert anfängliche Anordnung mit der BS 120, wobei die MS 110 in Element 406 eine Range Request(AAI_RNG-REQ)-Nachricht generiert. Der Identifikator wird ebenfalls in Element 408 an die BS 120 mit der AAI_RNG-REQ-Nachricht übertragen. Die MS 110 empfängt in Element 410 einen Stationsidentifikator (station identifier, STID) von der BS 120, wobei der STID ebenfalls ein temporärer STID (temporary STID, TSTID) sein kann. Die MS 110 kann Netzwerkeintritt mit der BS 120 durchführen, wenn die MS 110 ein Teilnehmer einer CSG ist, bereitgestellt von der BS 120. Bei einer anderen Ausführungsform ist die MS 110 kein Mitglied einer CSG, bereitgestellt von der BS 120, und die BS 120 ignoriert den CSGID von der MS 110.
5 ist ein Diagramm, das einen Zellenwiederauswahlmechanismus gemäß einiger Ausführungsformen veranschaulicht. In Element 502 empfängt eine MS 110 einen Identifikator, wie z. B. einen CSGID, wobei der CSGID einer von einer Anzahl an CSGIDs sein kann, vorgesehen in der MS 110, oder der CSGID kann von der MS 110 empfangen werden, wie z. B. über einen drahtgebundenen Transfer oder einen OTA-(over-the-air)-Transfer. Eine Femto-ABS wird in Element 504 von der MS 110 erkannt, und eine Unicast-Nachricht wird in Element 506 von der MS 110 an die Femto-ABS übertragen, wobei die Unicast-Nachricht den Identifikator von der MS 110 beinhaltet. Ein STID oder TSTID wird von der Femto-ABS in Element 508 empfangen, um anzuzeigen, dass die MS 110 ein Mitglied einer geschlossenen Teilnehmergruppe (closed subscriber group, CSG) ist, die von der Femto-ABS bereitgestellt wird. Die MS 110 kann sodann bestimmen, ob in Element 510 der Netzwerkeintritt mit der Femto-ABS durchgeführt wird.
Die hierin erörterten Operationen können im Allgemeinen über Ausführung geeigneter Firmware oder Software, die, falls vorhanden, als Codebefehle auf konkreten Medien ausgeführt ist, erleichtert werden. Somit können erfindungsgemäße Ausführungsformen Befehlssätze beinhalten, die auf irgendeiner Art verarbeitendem Kern ausgeführt werden oder auf sonst eine Art auf oder innerhalb eines maschinenlesbaren Mediums implementiert oder umgesetzt sind. Ein maschinenlesbares Medium beinhaltet jeden Mechanismus zum Speichern oder Übertragen von Informationen in einer Form, die von einer Maschine (z. B. einem Computer) gelesen werden kann. Ein maschinenlesbares Medium kann beispielsweise ein Produkt, wie beispielsweise einen Festspeicher (read only memory, ROM); einen Direktzugriffsspeicher (random access memory, RAM); ein magnetisches Diskettenspeichermedium; ein optisches Speichermedium und ein Flash-Memory-Gerät, etc. beinhalten. Zusätzlich kann ein maschinenlesbares Medium ausgebreitete Signale, wie beispielsweise elektrische, optische, akustische oder eine andere Art ausgebreiteter Signale (z. B. Trägersignale, Infrarotsignale, digitale Signale, etc.) beinhalten.

Claims

Verfahren, um einen Netzwerkeintritt von einer mobilen Station (MS) zu initiieren, umfassend: Übertragen einer ersten Unicast-Nachricht von der MS an eine Femto-Basisstation (BS), wobei die Unicast-Nachricht wenigstens eine CSGID (closed subsriber group identifier) der MS beinhaltet; Vergleichen der wenigstens einen CSGID mit einer Anzahl von CSGIDs der Femto-BS; und Empfangen einer zweiten Unicast-Nachricht von der Femto-BS, falls die wenigstens eine CSGID nicht mit einer der CSGIDs der Femto-BS übereinstimmt, wobei die zweite Unicast-Nachricht eine Ablehnung des Zugriffs auf die Femto-BS durch die MS anzeigt und Umleitungsinformation für die MS beinhaltet, wobei die Umleitungsinformation auf eine BS hinweist, die eine mit der wenigstens einen CSGID der MS übereinstimmende CSGID aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Unicast-Nachricht eine Range Request(AAI_RNG-REQ)-Nachricht ist, und die zweite Unicast-Nachricht eine Range Response(AAI_RNG-RSP)-Nachricht ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Umleitungsinformation einen BS-Identifikator, einen Präambel-Index und eine Mittenfrequenz einer anderen Zelle umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Umleitungsinformation ferner Information über eine OSG Femto-BS bereitstellt.
Mobile Station (MS) zum Auswählen einer Zelle in einem Drahtlosnetzwerk, umfassend: eine Antenne; einen Verarbeitungsschaltkreis, der konfiguriert ist, um einen Identifikator in der MS zu lokalisieren; und eine Funkfrequenz-(radio frequency, RF)-Schnittstelle, die konfiguriert ist, um: eine Sendenachricht von einer Femto-Basisstation (BS) zu empfangen; eine Range Request(AAI_RNG-REQ)-Nachricht von der MS an die Femto-BS zu übertragen, wobei die AAI_RNG-REQ-Nachricht wenigstens eine CSGID (closed subscriber group identifier) der MS beinhaltet; die wenigstens eine CSGID mit einer Anzahl von CSGIDs der Femto-BS zu vergleichen; und eine Range Response(AAI_RNG-RSP)-Nachricht von der Femto-BS zu empfangen, falls die wenigstens eine CSGID nicht mit einer der CSGIDs der Femto-BS übereinstimmt, wobei die AAI_RNG-RSP-Nachricht die Ablehnung des Zugriffs auf die Femto-BS durch die MS anzeigt und Umleitungsinformation für die MS beinhaltet, wobei die Umleitungsinformation auf eine BS hinweist, die eine mit der wenigstens einen CSGID der MS übereinstimmende CSGID aufweist.