长期演进无线电接入网络的制作方法
【专利说明】长期演进无线电接入网络
[0001]相关申请的交叉参考
[0002]本申请要求申请日为2013年2月12日、申请号为61/763，927、题为“Long TermEvolut1n (LTE) Rad1 Access Network (Ran) Architecture” 的美国临时专利申请的优先权，通过引用的方式将其全部内容并入本文。
技术领域
[0003]本文描述的主题总体涉及数据处理，特别地，涉及长期演进无线电接入网络。
【背景技术】
[0004]在当今世界中，蜂窝网络给个人和商业实体提供按需的通信能力。一般地，蜂窝网络是分布在陆地区域(称为小区)上的无线网络。每个这样的小区由至少一个位置固定的收发器(称之为站点或基站)服务。为了避免干扰并在每个小区内提供有保证的带宽，每个小区可以使用与其邻域小区不同的频率集合。当将小区结合在一起时，小区提供在广地理区域上的无线覆盖，这使得大量的移动电话和/或其他无线装置或便携式收发器能够彼此通信并与固定收发器和网络中任何位置处的电话通信。这样的通信通过基站进行并且甚至即使在发射过程中移动收发器正在通过不止一个小区时实现这样的通信。主要无线通信提供商已经在全世界部署了这样的小区站点，借此允许通信移动电话和移动计算装置连接到公共交换电话网络和公共因特网。
[0005]移动电话是便携式电话，其能够通过利用无线波来将信号传递到移动电话和从移动电话传递信号而通过小区站点或发射塔接/打电话和/或数据呼叫。鉴于大量的移动电话用户，当前的移动电话网络提供有限和共享的资源。在该方面，小区站点和手持机能够改变频率并使用低功率发射器以允许以较少的干扰由许多用户同时使用网络。小区站点的覆盖可取决于特定的地理位置和/或潜在使用网络的用户数量。例如，在城市中，小区站点可具有高达1/2英里的范围；在乡村地区，范围可以是5英里之多；并且在一些地区，用户可以从相离25英里的小区站点接收信号。
[0006]以下是通信提供商使用的一些数字蜂窝技术的例子:全球移动通信系统(GSM)、通用分组无线服务(GPRS)、cdmaOne, CDMA2000、演进数据优化(EV-DO)、GSM增强数据率演进(EDGE)、通用移动电信系统(UMTS)、数字增强型无绳电信(DECT)、数字AMPS (IS-136/TDMA)和集成数字增强网络(iDEN)。由第三代合作伙伴计划(3GPP)标准组织开发的长期演进或4G LTE是用于移动电话和数据终端的高速数据无线通信标准。LTE基于GSM/EDGE和UMTS/HSPA数字蜂窝技术并且通过使用不同的无线接口连同核心网络改进而使得容量和速度增加。
[0007]在现有数字蜂窝网络中用户之间的通信一般由各种因素和/或参数限定和/或影响。这些因素和/或参数可能包括延迟。延迟可以按照单程(从发送分组的源到接收分组的目标地的时间)或来回延迟时间(从源到目标的单程延迟加上从目标回到源的单程延迟)来测量。尽管现有LTE系统设计成通过减小困扰其前代的显著延迟来增加通信速度，然而当移动用户经由LTE系统建立通信时，这样的系统仍然遭受大量延迟的影响。另外，当前的LTE系统包括高成本和安装和维护昂贵的部件。因此，需要给现有LTE系统提供一种能够进一步减小延迟的尚效和成本有效的解决方案。
【发明内容】
[0008]在一些实现方式中，当前主题涉及用于协调用户装置和核心网络之间的数据分组的通信的系统(以及方法和/或计算机程序产品)。该系统可包括通信联接到核心网络的第一装置和通信联接第一装置并配置用于接收来自用户装置的信号的第二装置。第一装置和第二装置可以共享与长期演进无线电接入网络的层2相关联的至少一个功能。
[0009]在一些实现方式中，当前主题还可包括下列特征中的一个或多个。第一装置可包括演进节点(eNodeB)基站的至少一部分。第二装置可包括远程无线电头端(remote rad1head)。远程无线电头端可包括无线电发射器和无线电接收器。在一些实现方式中，由第一装置和第二装置共享的功能可以是分组数据汇聚协议(TOCP)。
[0010]在一些实施方式中，第一装置和第二装置可以经由前向回传以太网联接通信联接。第一装置可以使用后向回传连接与核心网络联接。多个消息中的至少一个消息能够横越前向回传以太网连接。消息可以与在用户装置和核心网络之间建立通信相关联。该多个消息可包括与层I和/或层2配置相关的消息和与建立无线电资源控制(RRC)连接相关的消息。在一些实施方式中，与层I和/或层2配置相关的消息可以和与建立RRC连接相关的消息组合，这可以减小与以太网前向回传连接相关联的延迟。消息还可包括与重新建立RRC连接相关的消息。另外，在一些实施方式中，与层I和/或层2配置相关的消息可以和与重新建立远程无线控制RRC连接相关的消息组合，这也可以减小与以太网前向回传连接相关联的延迟。
[0011]在一些实施方式中，系统可包括与核心网络通信联接的第三装置。第三装置可包括下述中的至少一个:演进节点(eNodeB)基站的至少一部分和远程无线电头端。第一装置和第三装置可以是下列中的至少一个:宏小区和微小区。第一装置和第三装置可交换与切换相关的多个消息。在第一装置和第三装置之间交换的消息还可包括与层I和/或层2配置相关的消息。在一些实施方式中，与切换相关的消息可以和与层I和/或层2配置相关的消息组合。在一些实施方式中，在检测到与用户装置的连接的重新配置后，第二装置和第三装置中的至少一个即可以开始在连接用户装置以及第二装置和第三装置中的至少一个的下行链路连接上的数据传输。
[0012]在一些实施方式中，当前主题内容可涉及用于协调用户装置和核心网络之间的数据分组的通信的系统(以及方法和/或计算机程序产品)。该系统可包括可经由后向回传连接通信联接到核心网络的通信装置。该通信装置可具有与长期演进无线电接入网络的层2相关联的至少一个功能。在一些实施方式中，该通信装置可包括演进节点(eNodeB)基站的至少一部分，其中该功能可涉及分组数据汇聚协议(rocp)。
[0013]在一些实施方式中，当前主题内容可涉及用于协调用户装置和核心网络之间的数据分组的通信的系统(以及方法和/或计算机程序产品)。该系统可包括可接收来自用户装置的至少一个数据分组的第一通信装置。第一通信装置可具有与长期演进无线电接入网络的层2相关联的至少一个功能。在一些实施方式中，第一通信装置可包括远程无线电头端。远程无线电头端可包括无线电发射器和无线电接收器。该功能可涉及分组数据汇聚协议(rocp)。另外，在一些实施方式中，第一通信装置可使用前向回传以太网连接通信联接到第二装置，该前向回传以太网连接用于交换与层I和/或层2配置相关的至少一个消息和/或使用rocp建立无线电资源控制(RRC)连接。
[0014]还描述了这样的物件，其包括实体实施的机器可读介质，该机器可读介质实施了这样的指令:当被执行时，致使一个或多个机器(例如，计算机等)产生本文描述的操作。类似地，也描述了这样的计算机系统:其可包括处理器和联接到处理器的存储器。该存储器可包括一个或多个程序，该程序致使处理器执行本文描述的操作中的一个或多个。另外，计算机系统还包括附加的专用处理单元，该专用处理单元能够将单个指令并行应用于多个数据点。
[0015]在附图和下面的描述中阐述了本文描述的主题的一个或多个变型的细节。根据该描述和附图并根据权利要求，本文描述的主题的其他特征和优点将显而易见。
【附图说明】
[0016]附图并入于该说明书并构成该说明书的一部分，其显示了本文公开的主题的某些方面，并且附图连同描述一起帮助说明了与公开的实施方式相关联的一些原理。在附图中，
[0017]图1a示意了示例性常规长期演进(LTE)系统；
[0018]图1b示意了图1a中示出的示例性LTE系统的进一步的细节；
[0019]图1c示意了图1a中示出的示例性LTE系统的演进分组核心的附加细节；
[0020]图1d示意了图1a中示出的示例性LTE系统的示例性演进节点B ；
[0021]图2示意了图la-d中示出的演进节点B的进一步细节；
[0022]图3示意了根据当前主题的一些实施方式的示例性智能长期演进无线电接入网络;
[0023]图4a示意了根据当前主题的一些实施方式的实施载波积累特征的示例性智能长期演进无线电接入网络；
[0024]图4b_c示意了长期演进无线电接入网络中示例性动态点选择和协调的调度/波束形成；
[0025]图5a_d示意了根据当前主题的一些实施方式的示例性eNodeB内切换程序；
[0026]图6a_c示意了根据当前主题的一些实施方式的示例性eNodeB外切换程序；
[0027]图7a_h示意了根据当前主题的一些实施方式的示例性RRC连接建立程序；
[0028]图8a_d示意了根据当前主题的一些实施方式的示例性RRC连接重新建立程序；以及
[0029]图9示意了根据当前主题的一些实施方式的示例性系统；
[0030]图10示意了根据当前主题的一些实施方式的示例性方法。
【具体实施方式】
[0031]为了解决当前可利用解决方案的缺陷，当前主题的一个或多个实施方式提供了具有智能能力的长期演进无线电接入网络。
[0032]1.长期演进通信系统
[0033]图la-c和2示意了示例性常规长期演进(LTE)通信系统100连同其各种部件。如在商业上知晓的，LTE系统或4G LTE由用于移动电话和数据终端的高速数据无线通信的标准管控。该标准基于GSM/EDGE (全球移动通信系统/GSM增强数据率演进)以及UMTS/HSPA(通用移动电信系统/高速数据分组接入)网络技术。该标准由3GPP(第三代合作伙伴计划)开发。
[0034]如图1a所示，系统100可包括演进通用陆地无线电接入网路(EUTRAN) 102、演进分组核心(EPC)以及分组数据网络(PDN)，其中EUTRAN 102和EPC 108提供用户设备104和I3DNlOl之间的通信。可包括多个演进节点B (eNodeB或ENODEB和enodeb或eNB)或基站106(a、b、c)(如图1b所示)，其提供到多个用户设备104(a、b、c)的通信能力。用户设备104可以是移动电话、智能手机、平板电脑、个人计算机、个人数字助理(PDA)、服务器、数据终端和/或任何其他类型的用户设备和/或其的任意组合。用户设备104可以经由任意eNodeB 106连接到EPC 108并最终连接到I3DN 101。一般地，用户设备104可以连接到最近(就距离而言)的eNodeB 106。在LTE系统100中，EUTRAN 102和EPC 108 一起工作以给用户设备104提供连接性、移动性和服务。
[0035]图1b示意了图1a中示出的网络100的进一步的细节。如表明的，EUTRAN 102包括多个eNodeB 106 (也称为小区站点)。eNodeB 106提供无线功能并执行关键控制功能，包括空中链路资源的调度或无线电资源管理、主动模式移动性或切换以及服务的接纳控制。eNodeB 106负责选择哪些移动性管理实体(如图1c中示出的MME)将服务用户设备104并负责比如报头压缩和加密之类的协议特征。组成EUTRAN 102的eNodeB 106彼此协作以进行无线电资源管理和切换。
[0036]用户设备104和eNodeB 106之间的通信经由空中接口 122 (也称为“LTE-Uu”接口)而发生。如图1b所示，空中接口 122提供用户设备104b和eNodeB 106a之间的通信。空中接口 122在下行链路和上行链路上分别使用正交频分多址(OFDMA)和单载波频分多址(SC-FDMA) (0FDMA变型)。OFDMA允许使用多种已知的天线技术，例如多输入多输出(MM))。
[0037]空中接口 122使用各种协议，其包括用于用户设备104和eNodeB 106之间信令的无线电资源控制(RRC)和用于用户设备104和MME(如图1c所示)之间信令的非接入层(NAS)。除了信令之外，用户流量在用户设备104和eNodeB 106之间传递。系统100中的信令和流量都由物理层(PHY)信道承载。
[0038]多个eNodeB 106可以使用X2接口 130(a、b、c)而彼此互连。如图1a所示，X2接口 130a 提供 eNodeB 106a 和 eNodeB 106b 之间的互连；X2 接口 130b 提供 eNodeB 106a 和eNodeB 106c之间的互连；而X2接口 130c提供eNodeB 106b和eNodeB 106c之间的互连。可以在两个eNodeB之间建立X2接口以便提供信号交流，其可包括负载或干扰相关的信息以及切换相关的信息。eNodeB 106经由SI接口 124(a、b、c)与演进分组核心108通信。SI接口 124可以分成两个接口:一个用于控制平面(在图1c中示出为控制平面接口(S1-MME接口)128)而另一个用于用户平面(在图1c中示出为用户平面接口(S1-U接口)125)。
[0039]EPC 108建立并实施对于用户服务的服务质量(QoS)并允许用户设备104在移动的同时保持一致的互联网协议(IP)地址。应当注意，网络100中的每个节点有其自己的IP地址。EPC设计成与旧版无线网络互相作用。EPC 108还设计成在核心网络架构中分离控制平面(即，信令)和用户平面(即，流量)，这允许在实施中更大的灵活性以及控制和用户数据功能的独立的可缩放性。
[0040]EPC 108架构专用于分组数据并且更详细地示于图1c中。EPC 108包括服务网关(S-GW) 110、PDN网关(P-GW) 112、移动性管理实体(MME) 114、家庭用户服务器(HSS) 116(用于EPC 108的用户数据库)和决策控制和计费规则功能(PCRF) 118。根据制造商的实施方式，这些中的某些(例如，S-Gff, P-Gff, MME和HSS)经常组合成节点。
[0041]S-Gff 110作为IP分组数据路由器并且是在EPC 108中用户设备的承载路径锚点。这样，在移动性操作过程中当用户设备从一个eNodeB 106移动到另一个eNodeB时，S-Gff110保持不变而朝向EUTRAN 102的承载路径切换成与服务用户设备104的新eNodeB对话。如果用户设备104移动到另一个S-GW 110的域，则MME 114将所有用户设备的承载路径转移到该新的S-GW。S-GW 110建立用户设备到一个或多个P-GW的承载路径。如果对于空闲用户设备接收了下游数据，S-GW 110缓冲下游分组并请求MME 114定位并重新建立至并且通过EUTRAN 102的承载路径。
[0042]P-Gff 112 是 EPC 108 (以及用户设备 104 和 EUTRAN 102)和 PDNlOl (图1a 所示)之间的网关。P-GW 112作为用户通信量的路由器并代表用户设备执行功能。这些包括对于用户设备的IP地址分配、对下游用户流量的分组过滤以确保其放置在合适的承载路径上、下游QoS的实施(包括数据率)。取决于用户正在使用的服务，在用户设备104和P-GW112之间可能有多个用户数据承载路径。用户可以使用由不同P-GW服务的PDN上的服务，在这种情况下用户设备具有建立到每个P-GW 112的至少一个承载路径。在用户设备从一个eNodeB到另一个eNodeB切换的过程中，如果S-GW 100也在改变，从P-GW的承载路径切换到新的S-GW。
[0043]MME 114管理在EPC 108内的用户设备104，包括管理用户用户认证、维护经认证用户设备104的上下文、在网络中建立用于用户流量的数据承载路径并跟踪没有从网络脱离的空闲移动通信的位置。对于需要被重新连接到接入网络以接收下游数据的空闲用户设备104来说，MME 114起始寻呼以定位用户设备并重新建立到并通过EUTRAN 102的承载路径。由eNodeB根据哪个用户设备起始系统接入选择对于特定用户设备104的MME 114。该MME—般是EPC 108中用于负载分担和冗余目标的选择的MME中的一部分。在用户的数据承载路径的建立中，MME 114负责选择P-GW 112和S-GW 110，这将组成通过EPC 108的数据路径的端点。
[0044]PCRF 118负责决策控制决定，以及负责控制决策控制实施功能(PCEF)中基于流的计费功能，其驻留于P-GW 110中。PCRF 118提供QoS授权(QoS类识别符(QCI)和位速率)，QoS授权决定了在PCEF中将如何处理某一数据流并确保这符合用户的签约属性。
[0045]如上面表明的，IP服务119由TON 101提供(如图1a所示)。
[0046]I1.eNodeB
[0047]图1d示意了 eNodeB 106的示例性结构。eNodeB 106可包括至少一个远程无线电头端(RRH) 132 (典型地，存在三个RRH 132)和基带单元(BBU) 134。可以使用符合共同公共无线接口(CPRI)标准规范的光