TW201412175A - 在無線網路及蜂巢式網路之間的互通基地台 - Google Patents

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Abstract

本發明係有關一種無線網路與蜂巢式網路間之互通基地台(BS)。該基地台(BS)適應於支援載波聚合，且適應於採用下列各項：．提供一用戶終端(UE)與該基地台間之通訊的使用蜂巢式存取技術之一主要載波(PC)，該主要載波(PC)被用來保證一穩健式通訊鏈路；．提供該用戶終端(UE)與該基地台(BS)間之通訊的使用一無線存取技術之至少一副載波(SC)，該至少一副載波(SC)被用來保證一高速率無線連接；．一控制機構(MAC Mux)，用以指示經由使用一蜂巢式存取技術之該主要載波(PC)以及使用無線存取技術或該蜂巢式及無線存取技術的組合之該副載波(SC)之高速資料服務傳送。

Description

在無線網路及蜂巢式網路之間的互通基地台
本發明係有關一種無線網路與蜂巢式網路間之互通基地台。本發明也係有關一種適應於對無線網路與蜂巢式網路間之互通基地台通訊之用戶終端。
一般蜂巢式資料用戶現今已在辦公室及家中使用無線區域網路(也被稱為WLAN或Wi-Fi)技術而接取高速網際網路服務，且在移動時或該用戶在WLAN覆蓋區之外時，使用無線蜂巢式資料網路提供相同的服務。
無線LAN已被證明是一種優秀的無線存取技術，且可被用來在小區域中提供高速無線資料。同樣地，蜂巢式存取已被證明是一種在較寬廣的區域中提供高速無線區域之優秀技術，且大部分現代的行動裝置現在都支援蜂巢式及無線LAN存取技術。目前有改善WLAN及蜂巢式網路的整合而以在無線與蜂巢式存取之間動態地移動的行動裝置將"無縫"的高速服務提供給用戶之需求。然而， 以一種無縫的方式實施該需求不是簡單的事。
目前，蜂巢式及無線LAN互通之大部分已知解決方案係基於諸如長程演進計畫(Long Term Evolution；簡稱LTE)網路等的獨立無線電存取網路(radio access network)及WLAN網路之使用，然後一種基於核心網路之互通解決方案使用封包資料網路閘道器(Packet Data Network Gateway；簡稱PDN GW)作為行動錨點(mobility anchor)。
請注意，目前最佳技術支援整個終端、個別網際網路通訊協定(IP)連接、存取點名稱(APN)、多重接取封包資料網路連接(MAPCON)、或個別IP資料流(IP flow)(IP流行動性(IFOM))之行動性。
這些解決方案的主要缺點在於：該等解決方案依賴該終端啟動該行動事件及封包核心中之功能，以便合併蜂巢式及無線存取技術的連接；以及縱然在相同的雙模式無線電節點(亦即，支援蜂巢式及WLAN存取技術的無線電節點或基地台)上可使用蜂巢式及WLAN連接，也必須使用到該封包核心的這些平行連接。
因此，本發明係有關一種可在不以過度的信令造成核心網路的負擔之情形下支援兩種存取模式(亦即，無線存取模式與蜂巢式存取模式)間之極迅速行動性的無線LAN存取與蜂巢式網路存取間之互通基地台。
為了實現這些優點，且根據本發明之實施目的，本發明係有關一種無線網路與蜂巢式網路間之互通基地台，該基地台適應於支援載波聚合(carrier aggregation)，且適應於採用下列各項：．提供一用戶終端與該基地台間之通訊的使用蜂巢式存取技術之一主要載波，該主要載波被用來保證一穩健式通訊鏈路；．提供該用戶終端與該基地台間之通訊的使用無線存取技術之至少一副載波，該至少一副載波被用來保證一高速率無線連接；．指示經由下列載波而傳送高速資料服務之一控制機構：．使用蜂巢式存取技術之該主要載波，．使用無線存取技術或該蜂巢式及無線存取技術的組合之該副載波。
換言之，本發明容許在一相同的基地台內合併蜂巢式及無線存取資料流，然後在將所有相關的控制信令限制在無線電存取網路之情形下提供一行動核心網路之一共用網路介面。因此，由於本發明，可在高速率無線存取技術存在時使用該高速率無線存取技術，而不需要以使用該等兩種存取模式的平行連接支援用戶終端與封包核心間之行動性機制。
除了前節中述及的主要特徵之外，根據本發明的該互通基地台亦可具有下文所述的一或多種個別的或 任何技術上可行之組合的額外特徵。
在一非限制性實施例中，使用遠離該基地台的一存取點實施該無線存取技術。
在一非限制性實施例中，使用位於該基地台內的一存取點實施該無線存取技術。
在一非限制性實施例中，在該基地台中之該蜂巢式存取技術的上媒體存取控制層內利用蜂巢式與存取技術共用的所有較高通訊層執行經由使用蜂巢式存取技術的該主要載波以及使用無線存取技術通訊的該至少一副載波而傳輸之高速資料服務的多工。
在一非限制性實施例中，該蜂巢式存取技術無線電資源控制層適應於管理至少一使用無線存取技術的副載波之建立，且適應於載送與該至少一副載波的效能有關之量測報告。
在一非限制性實施例中，該蜂巢式存取技術媒體存取控制層適應於管理經由使用一蜂巢式存取技術的該主要載波以及經由使用一無線存取技術的該至少一副載波的高速資料服務之多工。
在一非限制性實施例中，該無線存取技術存取點使用一乙太網路協定在該無線技術存取點與該基地台的基頻單元之間傳輸控制信令及用戶流量。
在一非限制性實施例中，該互通基地台包含一已適應鏈路層控制層，該鏈路層控制層適應於管理經由使用一無線存取技術的該等副載波的高速資料服務之傳 輸，因而一計時器功能可被用來在經由該無線存取技術傳送特定資料封包之嘗試由於不良無線電狀況、干擾、或擁塞而耗用非常長的時間時終止該嘗試。
在一非限制性實施例中，該蜂巢式網路適應於使用諸如下列各項之不同的技術：- 長程演進計畫(LTE)；- 分碼多重進接(Code Division Multiple Access；簡稱CDMA)；或- 寬頻分碼多重進接(Wideband Code Division Multiple Access；簡稱WCDMA)。
在一非限制性實施例中，該無線存取網路適應於使用諸如下列各項之不同的技術：- 根據IEEE 802.11標準之也被稱為Wi-Fi之無線區域網路(WLAN)；- 藍牙(BT)；或- Zigbee。
本發明也係有關一種根據本發明而適應於與介於無線網路與蜂巢式網路間之互通基地台通訊之用戶終端，該用戶終端包含一控制機構，用以指示經由下列載波之高速資料服務傳送：．使用蜂巢式存取技術之主要載波；．使用無線存取技術或該蜂巢式及無線存取技術的組合之副載波。
各附圖被包含，以便提供對本發明的進一步了解，且該等附圖被併入且構成本說明書的一部分，用以示出本發明之實施例，且配合本說明而解說本發明之原理：第1圖示出根據本發明而在一非限制性實施例中之介於一無線網路與一蜂巢式網路間之一互通基地台；第2圖示出根據本發明而在一非限制性實施例中之其中包括平行蜂巢式及無線存取無線電介面的用戶終端及互通基地台中之用戶層協定堆疊。
全圖使用相同參考數字表示相同或類似要素。
請參閱第1及2圖，圖中示出介於一無線網路與一蜂巢式網路之一互通基地台BS。在該非限制性實施例中，該蜂巢式網路使用長程演進計畫(LTE)技術。因而，LTE縮寫詞將被用來表示屬於LTE技術之元件，且WLAN縮寫詞將被用來表示屬於無線區域網路(WLAN)技術之元件。
該互通基地台BS採用：．使用蜂巢式存取技術且提供一用戶終端UE與該基地台BS間之通訊之一主要載波PC，該主要載波PC被用來保證一穩健式通訊鏈路；．使用一無線存取技術且提供該用戶終端UE與該基 地台BS間之通訊之至少一副載波SC，該至少一副載波SC被用來保證一高速率無線連接；．一控制機構MAC Mux(由位於一基頻單元BBU之一媒體存取控制層多工而構成)，用以指示經由下列載波之高速資料服務傳送：．使用蜂巢式存取技術之該主要載波PC；．使用無線存取技術或該蜂巢式及無線技術的組合之該至少一副載波SC。
請注意，係使用位於該基地台BS內的一存取點WLAN AP實施該無線存取技術。然而，在並未示出的另一實施例中，係使用遠離該基地台BS的一存取點WLAN AP實施該無線存取技術。
在一非限制性實施例中，該無線存取技術存取點WLAN AP使用一乙太網路協定將控制信令及用戶流量傳輸到該基地台BS。此外，該無線存取技術存取點WLAN AP包含一實體層WLAN PHY及一媒體存取控制層WLAN MAC。
在一非限制性實施例中，該基地台BS之該蜂巢式存取技術存取點係由一無線寬頻頭端設備(Remote Radio Head；簡稱RRH)所構成，且使用通用公共射頻介面(Common Public Radio Interface；簡稱CPRI)協定將控制信令及用戶流量傳輸到該基地台BS。
此外，請注意，在該基地台BS之該上媒體存取控制層MAC內利用這兩種存取技術共用的所有較高通 訊層(亦即，無線電鏈路控制(RLC)、封包資料匯聚協定(PDCP)、中繼(Relay)、通用封包無線電服務隧道協定(GTP)、網際網路通訊協定(IP)等的較高通訊層)執行經由使用蜂巢式存取技術的該主要載波PC以及使用無線存取技術的該至少一副載波SC而傳輸之高速資料服務的多工。
此外，第2圖中並未示出且係為LTE控制層(control plane)的一部分之該蜂巢式存取技術無線電資源控制層(Radio Resource Control layer；簡稱RRC)被用來管理一或多個使用無線存取技術的副載波SC之建立。
此外，該已適應蜂巢式存取技術媒體存取控制層MAC Mux*被用來管理經由使用一蜂巢式存取技術的該主要載波PC以及使用一無線存取技術的一或多個副載波SC之高速資料服務之多工。
此外，一已適應鏈路層控制層LLC*被用來管理經由使用一無線存取技術的該等副載波SC的高速資料服務之傳輸，因而一計時器功能可被用來在經由該無線存取技術傳送特定資料封包之嘗試由於不良無線電狀況、干擾、或擁塞而耗用不尋常的長時間時終止該嘗試(例如，10微秒)。為了調整該無線存取及蜂巢式存取連接的失敗前最大傳輸延遲時間而需要該適應，其中該蜂巢式存取技術使用混合自動重傳請求(Hybrid Automatic Repeat Request；簡稱HARQ)管理重新傳輸嘗試，而該無線存取 技術使用使其本身在WLAN MAC層內之ARQ方式。
該無線電鏈路控制(Radio Link Control；簡稱RLC)被用來重複經由使用蜂巢式存取技術的該主要載波或使用無線存取技術的副載波傳送封包失敗之傳輸，其中該已適應蜂巢式存取技術媒體存取控制層MAC Mux*被用來作出一新的多工決定。
在LTE技術之情形中，該基地台BS係由一eNodeB所構成，且支援使用延伸載波聚合觀念之LTE及WLAN存取，且可包含下列要素：- 朝向演進式封包核心(Evolved Packet Core；簡稱EPC)及附近eNodeB的現有S1及X2介面之再用；- 用戶層(user plane)的現有較上層協定(PDCP、RLC、上MAC)之再用；- 802.11界定的標準化WLAN存取點功能及協定之再用，且有配置改變，以便加入用於提議的載波聚合模式之一新的專用服務設定識別碼(Service Set Identifier；簡稱SSID)；- 修改現有的較低MAC層，以便加入係為一新的"經由WLAN之上行鏈路/上行鏈路共享通道"("UL/DL-SCH over WLAN")之WLAN存取；- 修改現有的RRC控制層協定，以便加入WLAN作為一"混合載波聚合"連接的一可能成分。此種方式將需要新的RRC訊息，用以建立平行的WLAN無線電鏈路(發現、鑑別、及加密)，且需要延伸與載波聚合有關的現有 RRC訊息，以便在WLAN的情形中加入新的資訊元素(information element)；- 將MAC位址用於用於無線存取點WLAN AP及用戶終端UE，以便處理只有WLAN、MAPCOM、及提議的LTE-WLAN載波聚合模式之不同的使用情形。尤其一旦該用戶終端建立了一平行WLAN連接之後，然後該用戶終端使用該經過修改的RRC控制層協定向eNodeB宣告其WLAN MAC位址、以及服務WLAN存取點之MAC位址。然後較低的MAC層將代替載波編號及本地無線電鏈路識別碼的這些MAC位址用來將特定資料流定址到某一用戶終端UE。
在第1圖所示之實施例中，一用戶終端UE將先使用習知的3GPP程序建立一LTE連接，且連接到該演進式封包核心EPC。
一旦連接一特定的eNodeB之後，該用戶終端UE將得知該eNodeB的詳細能力，且若該eNodeB宣告其支援"LTE-WLAN載波聚合"，則該用戶終端UE將使用無線電資源控制(也被稱為RRC)信令取得允許(該程序可能涉及將S1-AP信令介接到該演進式封包核心EPC中之一行動管理實體(Mobility Management Entity；簡稱MME)，以便提取專用的用戶資訊)，且取得與將要被使用之適當的WLAN服務設定識別碼SSID以及該eNodeB之適當的MAC位址有關的資訊。
該用戶終端UE然後使用802.11程序搜尋該 服務設定識別碼SSID，且使該SSID與該WLAN AP"相關聯"，該步驟包括在被認為適當時使用802.11i安全機制建立一加密的第2層鏈路。
一旦連接之後，該用戶終端然後將一探測訊息(probe message)經由該WLAN連接而傳送到該eNodeB MAC位址(亦即，MAC層級的探測(ping))，且經由該LTE RRC回報可使用一連接，而且提供其本身的MAC位址以及該服務WLAN AP之MAC位址(一特定的eNB可經由分別共享相同的SSID之多個存取點而提供LTE-WLAN載波聚合服務)。該資訊然後將被用來建立被視為一副載波之平行WLAN連接，然後習知的LTE-LTE載波聚合方法之一延伸版本被用來聚合可使用的LTE及一或多個WLAN連接之流量，其中該LTE上MAC層中之eNB排程器使用該用戶終端經由RRC信令通道提供的資訊、以及LTE實體層LTE PHY及WLAN存取點WLAN AP於本地提供的與該主要載波PC及該等副載波SC連接之現行可用性及效能有關之資訊，而根據傳輸時間間隔(TTI)作資料流決定。使用該LTE混合自動重傳請求LTE HARQ層保護在經由使用LTE存取的該主要載波的傳輸中被傳送之封包，而使用該WLAN媒體存取控制層(WLAN MAC層)及該已適應鏈路層控制層LLC(例如，使用IEEE802.2的一改編版本)保護在經由使用WLAN的該副載波的傳輸中被傳送之封包。如果失掉了該WLAN連接，則該現有的LTE上MAC及RLC層機制將 被用來經由該剩餘的LTE連接重新傳輸任何遺失的封包。如果該LTE連接需要交遞到與相同的或不同的eNB有關 之一新的LTE細胞、或一傳統的2G或3G細胞，則將使用(包括可供選擇的自由)現有的行動性機制被用來報告作為一副載波的一WLAN連接之可用性。
請注意，本發明也係有關一種根據本發明而適應於與介於無線網路與蜂巢式網路間之互通基地台BS通訊之用戶終端UE。該用戶終端UE包含一控制機構MAC Mux，用以指示經由下列載波之高速資料服務傳送：．使用蜂巢式存取技術之主要載波PC；．使用無線存取技術或該蜂巢式及無線存取技術的組合之副載波SC。
在一非限制性實施例中，該用戶終端包含一已適應鏈路層控制層LLC，該已適應鏈路層控制層LLC被用來管理經由使用一無線存取技術的該等副載波SC的高速資料服務之傳輸，因而一計時器功能可被用來在經由該無線存取技術傳送特定資料封包之嘗試由於不良無線電狀況、干擾、或擁塞而耗用不尋常的長時間時終止該嘗試(例如，10微秒)。
已將本發明說明為LTE應用，但是我們應可了解本發明不限於此種應用。因而，該蜂巢式網路可在不脫離本發明之範圍下，使用分碼多重進接CDMA技術或寬頻分碼多重進接WCDMA技術。此外，已將本發明說明 為WLAN應用，但是我們應可了解本發明不限於此種應用。因而，該無線存取網路可在不脫離本發明之範圍下，使用藍牙(BlueTooth)技術或Zigbee技術。

Claims (11)

  1. 一種無線網路與蜂巢式網路間之互通基地台(BS)，該基地台(BS)適應於支援載波聚合，且適應於運用下列各項：．提供一用戶終端(UE)與該基地台間之通訊的使用蜂巢式存取技術之一主要載波(PC)，該主要載波(PC)被用來確保一穩健式通訊鏈路；．提供該用戶終端(UE)與該基地台(BS)間之通訊的使用一無線存取技術之至少一副載波(SC)，該至少一副載波(SC)被用來確保一高速率無線連接；．一控制機構(MAC Mux)，用以指示經由下列載波之高速資料服務傳送：．使用一蜂巢式存取技術之該主要載波(PC)；．使用無線存取技術或該蜂巢式及無線存取技術的組合之該副載波(SC)。
  2. 如申請專利範圍第1項之互通基地台(BS)，其中使用位置遠離該基地台(BS)的一存取點(WLAN-AP)實施該無線存取技術。
  3. 如申請專利範圍第1項之互通基地台(BS)，其中使用位於該基地台(BS)內的一存取點(WLAN-AP)實施該無線存取技術。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中之任一項之互通基地台(BS)，其中在該基地台(BS)中之該蜂巢式存取技術的上媒體存取控制層(MAC upper)內，以蜂巢式與無 線存取技術共用的所有較高通訊層執行經由使用蜂巢式存取技術的該主要載波(PC)以及使用一存取技術通訊的該至少一副載波(SC)而傳輸之高速資料服務的多工。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中之任一項之互通基地台(BS)，其中該蜂巢式存取技術無線電資源控制(RRC)層適應於管理至少一使用一無線存取技術的副載波(SC)之建立，且適應於載送與該等副載波(SC)的效能有關之量測報告。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中之任一項之互通基地台(BS)，其中該蜂巢式存取技術媒體存取控制層(MAC)適應於管理經由使用一蜂巢式存取技術的該主要載波(PC)以及使用一無線存取技術的該至少一副載波(SC)的高速資料服務之多工。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中之任一項之互通基地台(BS)，其中該無線存取技術存取點(WLAN AP)使用一乙太網路協定在該無線技術存取點(WLAN AP)與該基地台(BS)的基頻單元(BBU)之間傳輸控制信令及用戶流量。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中之任一項之互通基地台(BS)，其中包含一已適應鏈路層控制層(LLC)，該已適應鏈路層控制層(LLC)適應於管理經由使用一無線存取技術的該等副載波(SC)的高速資料服務之傳輸，使得一計時器功能被用來在每當經由該無線存取技術傳送特定資料封包之嘗試耗用不尋常的長時間時，終止該嘗試。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中之任一項之互通基地台(BS)，其中該蜂巢式網路適應於使用諸如下列之不同的技術：- 長程演進計畫(LTE)；- 分碼多重進接(CDMA)；或- 寬頻分碼多重進接(WCDMA)。
  10. 如申請專利範圍第1至9項中之任一項之互通基地台(BS)，其中該無線存取網路適應於使用諸如下列之不同的技術：-無線區域網路；- 藍牙；或- Zigbee。
  11. 一種根據申請專利範圍第1至10項中之任一項而適應於與介於無線網路與蜂巢式網路間之互通基地台(BS)通訊之用戶終端(UE)，該用戶終端包含一控制機構(MAC Mux)，該控制機構(MAC Mux)適應於指示經由下列載波之高速資料服務傳送：．使用一蜂巢式存取技術之主要載波(PC)；．使用無線存取技術或該蜂巢式及無線存取技術的組合之副載波(SC)。
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