長期演進無線電接入網絡的制作方法
【專利說明】長期演進無線電接入網絡
[0001]相關申請的交叉參考
[0002]本申請要求申請日為2013年2月12日、申請?zhí)枮?1/763，927、題為“Long TermEvolut1n (LTE) Rad1 Access Network (Ran) Architecture” 的美國臨時專利申請的優(yōu)先權，通過引用的方式將其全部內容并入本文。
技術領域
[0003]本文描述的主題總體涉及數據處理，特別地，涉及長期演進無線電接入網絡。
【背景技術】
[0004]在當今世界中，蜂窩網絡給個人和商業(yè)實體提供按需的通信能力。一般地，蜂窩網絡是分布在陸地區(qū)域(稱為小區(qū))上的無線網絡。每個這樣的小區(qū)由至少一個位置固定的收發(fā)器(稱之為站點或基站)服務。為了避免干擾并在每個小區(qū)內提供有保證的帶寬，每個小區(qū)可以使用與其鄰域小區(qū)不同的頻率集合。當將小區(qū)結合在一起時，小區(qū)提供在廣地理區(qū)域上的無線覆蓋，這使得大量的移動電話和/或其他無線裝置或便攜式收發(fā)器能夠彼此通信并與固定收發(fā)器和網絡中任何位置處的電話通信。這樣的通信通過基站進行并且甚至即使在發(fā)射過程中移動收發(fā)器正在通過不止一個小區(qū)時實現這樣的通信。主要無線通信提供商已經在全世界部署了這樣的小區(qū)站點，借此允許通信移動電話和移動計算裝置連接到公共交換電話網絡和公共因特網。
[0005]移動電話是便攜式電話，其能夠通過利用無線波來將信號傳遞到移動電話和從移動電話傳遞信號而通過小區(qū)站點或發(fā)射塔接/打電話和/或數據呼叫。鑒于大量的移動電話用戶，當前的移動電話網絡提供有限和共享的資源。在該方面，小區(qū)站點和手持機能夠改變頻率并使用低功率發(fā)射器以允許以較少的干擾由許多用戶同時使用網絡。小區(qū)站點的覆蓋可取決于特定的地理位置和/或潛在使用網絡的用戶數量。例如，在城市中，小區(qū)站點可具有高達1/2英里的范圍；在鄉(xiāng)村地區(qū)，范圍可以是5英里之多；并且在一些地區(qū)，用戶可以從相離25英里的小區(qū)站點接收信號。
[0006]以下是通信提供商使用的一些數字蜂窩技術的例子:全球移動通信系統(tǒng)(GSM)、通用分組無線服務(GPRS)、cdmaOne, CDMA2000、演進數據優(yōu)化(EV-DO)、GSM增強數據率演進(EDGE)、通用移動電信系統(tǒng)(UMTS)、數字增強型無繩電信(DECT)、數字AMPS (IS-136/TDMA)和集成數字增強網絡(iDEN)。由第三代合作伙伴計劃(3GPP)標準組織開發(fā)的長期演進或4G LTE是用于移動電話和數據終端的高速數據無線通信標準。LTE基于GSM/EDGE和UMTS/HSPA數字蜂窩技術并且通過使用不同的無線接口連同核心網絡改進而使得容量和速度增加。
[0007]在現有數字蜂窩網絡中用戶之間的通信一般由各種因素和/或參數限定和/或影響。這些因素和/或參數可能包括延遲。延遲可以按照單程(從發(fā)送分組的源到接收分組的目標地的時間)或來回延遲時間(從源到目標的單程延遲加上從目標回到源的單程延遲)來測量。盡管現有LTE系統(tǒng)設計成通過減小困擾其前代的顯著延遲來增加通信速度，然而當移動用戶經由LTE系統(tǒng)建立通信時，這樣的系統(tǒng)仍然遭受大量延遲的影響。另外，當前的LTE系統(tǒng)包括高成本和安裝和維護昂貴的部件。因此，需要給現有LTE系統(tǒng)提供一種能夠進一步減小延遲的尚效和成本有效的解決方案。

【發(fā)明內容】

[0008]在一些實現方式中，當前主題涉及用于協(xié)調用戶裝置和核心網絡之間的數據分組的通信的系統(tǒng)(以及方法和/或計算機程序產品)。該系統(tǒng)可包括通信聯接到核心網絡的第一裝置和通信聯接第一裝置并配置用于接收來自用戶裝置的信號的第二裝置。第一裝置和第二裝置可以共享與長期演進無線電接入網絡的層2相關聯的至少一個功能。
[0009]在一些實現方式中，當前主題還可包括下列特征中的一個或多個。第一裝置可包括演進節(jié)點(eNodeB)基站的至少一部分。第二裝置可包括遠程無線電頭端(remote rad1head)。遠程無線電頭端可包括無線電發(fā)射器和無線電接收器。在一些實現方式中，由第一裝置和第二裝置共享的功能可以是分組數據匯聚協(xié)議(TOCP)。
[0010]在一些實施方式中，第一裝置和第二裝置可以經由前向回傳以太網聯接通信聯接。第一裝置可以使用后向回傳連接與核心網絡聯接。多個消息中的至少一個消息能夠橫越前向回傳以太網連接。消息可以與在用戶裝置和核心網絡之間建立通信相關聯。該多個消息可包括與層I和/或層2配置相關的消息和與建立無線電資源控制(RRC)連接相關的消息。在一些實施方式中，與層I和/或層2配置相關的消息可以和與建立RRC連接相關的消息組合，這可以減小與以太網前向回傳連接相關聯的延遲。消息還可包括與重新建立RRC連接相關的消息。另外，在一些實施方式中，與層I和/或層2配置相關的消息可以和與重新建立遠程無線控制RRC連接相關的消息組合，這也可以減小與以太網前向回傳連接相關聯的延遲。
[0011]在一些實施方式中，系統(tǒng)可包括與核心網絡通信聯接的第三裝置。第三裝置可包括下述中的至少一個:演進節(jié)點(eNodeB)基站的至少一部分和遠程無線電頭端。第一裝置和第三裝置可以是下列中的至少一個:宏小區(qū)和微小區(qū)。第一裝置和第三裝置可交換與切換相關的多個消息。在第一裝置和第三裝置之間交換的消息還可包括與層I和/或層2配置相關的消息。在一些實施方式中，與切換相關的消息可以和與層I和/或層2配置相關的消息組合。在一些實施方式中，在檢測到與用戶裝置的連接的重新配置后，第二裝置和第三裝置中的至少一個即可以開始在連接用戶裝置以及第二裝置和第三裝置中的至少一個的下行鏈路連接上的數據傳輸。
[0012]在一些實施方式中，當前主題內容可涉及用于協(xié)調用戶裝置和核心網絡之間的數據分組的通信的系統(tǒng)(以及方法和/或計算機程序產品)。該系統(tǒng)可包括可經由后向回傳連接通信聯接到核心網絡的通信裝置。該通信裝置可具有與長期演進無線電接入網絡的層2相關聯的至少一個功能。在一些實施方式中，該通信裝置可包括演進節(jié)點(eNodeB)基站的至少一部分，其中該功能可涉及分組數據匯聚協(xié)議(rocp)。
[0013]在一些實施方式中，當前主題內容可涉及用于協(xié)調用戶裝置和核心網絡之間的數據分組的通信的系統(tǒng)(以及方法和/或計算機程序產品)。該系統(tǒng)可包括可接收來自用戶裝置的至少一個數據分組的第一通信裝置。第一通信裝置可具有與長期演進無線電接入網絡的層2相關聯的至少一個功能。在一些實施方式中，第一通信裝置可包括遠程無線電頭端。遠程無線電頭端可包括無線電發(fā)射器和無線電接收器。該功能可涉及分組數據匯聚協(xié)議(rocp)。另外，在一些實施方式中，第一通信裝置可使用前向回傳以太網連接通信聯接到第二裝置，該前向回傳以太網連接用于交換與層I和/或層2配置相關的至少一個消息和/或使用rocp建立無線電資源控制(RRC)連接。
[0014]還描述了這樣的物件，其包括實體實施的機器可讀介質，該機器可讀介質實施了這樣的指令:當被執(zhí)行時，致使一個或多個機器(例如，計算機等)產生本文描述的操作。類似地，也描述了這樣的計算機系統(tǒng):其可包括處理器和聯接到處理器的存儲器。該存儲器可包括一個或多個程序，該程序致使處理器執(zhí)行本文描述的操作中的一個或多個。另外，計算機系統(tǒng)還包括附加的專用處理單元，該專用處理單元能夠將單個指令并行應用于多個數據點。
[0015]在附圖和下面的描述中闡述了本文描述的主題的一個或多個變型的細節(jié)。根據該描述和附圖并根據權利要求，本文描述的主題的其他特征和優(yōu)點將顯而易見。
【附圖說明】
[0016]附圖并入于該說明書并構成該說明書的一部分，其顯示了本文公開的主題的某些方面，并且附圖連同描述一起幫助說明了與公開的實施方式相關聯的一些原理。在附圖中，
[0017]圖1a示意了示例性常規(guī)長期演進(LTE)系統(tǒng)；
[0018]圖1b示意了圖1a中示出的示例性LTE系統(tǒng)的進一步的細節(jié)；
[0019]圖1c示意了圖1a中示出的示例性LTE系統(tǒng)的演進分組核心的附加細節(jié)；
[0020]圖1d示意了圖1a中示出的示例性LTE系統(tǒng)的示例性演進節(jié)點B ；
[0021]圖2示意了圖la-d中示出的演進節(jié)點B的進一步細節(jié)；
[0022]圖3示意了根據當前主題的一些實施方式的示例性智能長期演進無線電接入網絡;
[0023]圖4a示意了根據當前主題的一些實施方式的實施載波積累特征的示例性智能長期演進無線電接入網絡；
[0024]圖4b_c示意了長期演進無線電接入網絡中示例性動態(tài)點選擇和協(xié)調的調度/波束形成；
[0025]圖5a_d示意了根據當前主題的一些實施方式的示例性eNodeB內切換程序；
[0026]圖6a_c示意了根據當前主題的一些實施方式的示例性eNodeB外切換程序；
[0027]圖7a_h示意了根據當前主題的一些實施方式的示例性RRC連接建立程序；
[0028]圖8a_d示意了根據當前主題的一些實施方式的示例性RRC連接重新建立程序；以及
[0029]圖9示意了根據當前主題的一些實施方式的示例性系統(tǒng)；
[0030]圖10示意了根據當前主題的一些實施方式的示例性方法。
【具體實施方式】
[0031]為了解決當前可利用解決方案的缺陷，當前主題的一個或多個實施方式提供了具有智能能力的長期演進無線電接入網絡。
[0032]1.長期演進通信系統(tǒng)
[0033]圖la-c和2示意了示例性常規(guī)長期演進(LTE)通信系統(tǒng)100連同其各種部件。如在商業(yè)上知曉的，LTE系統(tǒng)或4G LTE由用于移動電話和數據終端的高速數據無線通信的標準管控。該標準基于GSM/EDGE (全球移動通信系統(tǒng)/GSM增強數據率演進)以及UMTS/HSPA(通用移動電信系統(tǒng)/高速數據分組接入)網絡技術。該標準由3GPP(第三代合作伙伴計劃)開發(fā)。
[0034]如圖1a所示，系統(tǒng)100可包括演進通用陸地無線電接入網路(EUTRAN) 102、演進分組核心(EPC)以及分組數據網絡(PDN)，其中EUTRAN 102和EPC 108提供用戶設備104和I3DNlOl之間的通信?？砂ǘ鄠€演進節(jié)點B (eNodeB或ENODEB和enodeb或eNB)或基站106(a、b、c)(如圖1b所示)，其提供到多個用戶設備104(a、b、c)的通信能力。用戶設備104可以是移動電話、智能手機、平板電腦、個人計算機、個人數字助理(PDA)、服務器、數據終端和/或任何其他類型的用戶設備和/或其的任意組合。用戶設備104可以經由任意eNodeB 106連接到EPC 108并最終連接到I3DN 101。一般地，用戶設備104可以連接到最近(就距離而言)的eNodeB 106。在LTE系統(tǒng)100中，EUTRAN 102和EPC 108 一起工作以給用戶設備104提供連接性、移動性和服務。
[0035]圖1b示意了圖1a中示出的網絡100的進一步的細節(jié)。如表明的，EUTRAN 102包括多個eNodeB 106 (也稱為小區(qū)站點)。eNodeB 106提供無線功能并執(zhí)行關鍵控制功能，包括空中鏈路資源的調度或無線電資源管理、主動模式移動性或切換以及服務的接納控制。eNodeB 106負責選擇哪些移動性管理實體(如圖1c中示出的MME)將服務用戶設備104并負責比如報頭壓縮和加密之類的協(xié)議特征。組成EUTRAN 102的eNodeB 106彼此協(xié)作以進行無線電資源管理和切換。
[0036]用戶設備104和eNodeB 106之間的通信經由空中接口 122 (也稱為“LTE-Uu”接口)而發(fā)生。如圖1b所示，空中接口 122提供用戶設備104b和eNodeB 106a之間的通信?？罩薪涌?122在下行鏈路和上行鏈路上分別使用正交頻分多址(OFDMA)和單載波頻分多址(SC-FDMA) (0FDMA變型)。OFDMA允許使用多種已知的天線技術，例如多輸入多輸出(MM))。
[0037]空中接口 122使用各種協(xié)議，其包括用于用戶設備104和eNodeB 106之間信令的無線電資源控制(RRC)和用于用戶設備104和MME(如圖1c所示)之間信令的非接入層(NAS)。除了信令之外，用戶流量在用戶設備104和eNodeB 106之間傳遞。系統(tǒng)100中的信令和流量都由物理層(PHY)信道承載。
[0038]多個eNodeB 106可以使用X2接口 130(a、b、c)而彼此互連。如圖1a所示，X2接口 130a 提供 eNodeB 106a 和 eNodeB 106b 之間的互連；X2 接口 130b 提供 eNodeB 106a 和eNodeB 106c之間的互連；而X2接口 130c提供eNodeB 106b和eNodeB 106c之間的互連?？梢栽趦蓚€eNodeB之間建立X2接口以便提供信號交流，其可包括負載或干擾相關的信息以及切換相關的信息。eNodeB 106經由SI接口 124(a、b、c)與演進分組核心108通信。SI接口 124可以分成兩個接口:一個用于控制平面(在圖1c中示出為控制平面接口(S1-MME接口)128)而另一個用于用戶平面(在圖1c中示出為用戶平面接口(S1-U接口)125)。
[0039]EPC 108建立并實施對于用戶服務的服務質量(QoS)并允許用戶設備104在移動的同時保持一致的互聯網協(xié)議(IP)地址。應當注意，網絡100中的每個節(jié)點有其自己的IP地址。EPC設計成與舊版無線網絡互相作用。EPC 108還設計成在核心網絡架構中分離控制平面(即，信令)和用戶平面(即，流量)，這允許在實施中更大的靈活性以及控制和用戶數據功能的獨立的可縮放性。
[0040]EPC 108架構專用于分組數據并且更詳細地示于圖1c中。EPC 108包括服務網關(S-GW) 110、PDN網關(P-GW) 112、移動性管理實體(MME) 114、家庭用戶服務器(HSS) 116(用于EPC 108的用戶數據庫)和決策控制和計費規(guī)則功能(PCRF) 118。根據制造商的實施方式，這些中的某些(例如，S-Gff, P-Gff, MME和HSS)經常組合成節(jié)點。
[0041]S-Gff 110作為IP分組數據路由器并且是在EPC 108中用戶設備的承載路徑錨點。這樣，在移動性操作過程中當用戶設備從一個eNodeB 106移動到另一個eNodeB時，S-Gff110保持不變而朝向EUTRAN 102的承載路徑切換成與服務用戶設備104的新eNodeB對話。如果用戶設備104移動到另一個S-GW 110的域，則MME 114將所有用戶設備的承載路徑轉移到該新的S-GW。S-GW 110建立用戶設備到一個或多個P-GW的承載路徑。如果對于空閑用戶設備接收了下游數據，S-GW 110緩沖下游分組并請求MME 114定位并重新建立至并且通過EUTRAN 102的承載路徑。
[0042]P-Gff 112 是 EPC 108 (以及用戶設備 104 和 EUTRAN 102)和 PDNlOl (圖1a 所示)之間的網關。P-GW 112作為用戶通信量的路由器并代表用戶設備執(zhí)行功能。這些包括對于用戶設備的IP地址分配、對下游用戶流量的分組過濾以確保其放置在合適的承載路徑上、下游QoS的實施(包括數據率)。取決于用戶正在使用的服務，在用戶設備104和P-GW112之間可能有多個用戶數據承載路徑。用戶可以使用由不同P-GW服務的PDN上的服務，在這種情況下用戶設備具有建立到每個P-GW 112的至少一個承載路徑。在用戶設備從一個eNodeB到另一個eNodeB切換的過程中，如果S-GW 100也在改變，從P-GW的承載路徑切換到新的S-GW。
[0043]MME 114管理在EPC 108內的用戶設備104，包括管理用戶用戶認證、維護經認證用戶設備104的上下文、在網絡中建立用于用戶流量的數據承載路徑并跟蹤沒有從網絡脫離的空閑移動通信的位置。對于需要被重新連接到接入網絡以接收下游數據的空閑用戶設備104來說，MME 114起始尋呼以定位用戶設備并重新建立到并通過EUTRAN 102的承載路徑。由eNodeB根據哪個用戶設備起始系統(tǒng)接入選擇對于特定用戶設備104的MME 114。該MME—般是EPC 108中用于負載分擔和冗余目標的選擇的MME中的一部分。在用戶的數據承載路徑的建立中，MME 114負責選擇P-GW 112和S-GW 110，這將組成通過EPC 108的數據路徑的端點。
[0044]PCRF 118負責決策控制決定，以及負責控制決策控制實施功能(PCEF)中基于流的計費功能，其駐留于P-GW 110中。PCRF 118提供QoS授權(QoS類識別符(QCI)和位速率)，QoS授權決定了在PCEF中將如何處理某一數據流并確保這符合用戶的簽約屬性。
[0045]如上面表明的，IP服務119由TON 101提供(如圖1a所示)。
[0046]I1.eNodeB
[0047]圖1d示意了 eNodeB 106的示例性結構。eNodeB 106可包括至少一個遠程無線電頭端(RRH) 132 (典型地，存在三個RRH 132)和基帶單元(BBU) 134?？梢允褂梅瞎餐矡o線接口(CPRI)標準規(guī)范的光