在来电呼叫到达时唤醒服务小小区的基站的方法

摘要

本发明涉及一种唤醒蜂窝网络的基站的方法，所述方法包括以下步骤：使所述基站部分地处于待机模式；以及本地无线网络的接入点检测到在其覆盖区中存在终端，并且识别所述终端；所述方法进一步包括以下步骤：所述接入点发送表明存在所述终端的消息，所述消息包含所述终端的标识符；所述基站接收所述消息；所述基站向所述蜂窝网络发送指示所述终端位于所述蜂窝网络的覆盖区中的信息；并且所述基站在其从所述蜂窝网络接收到用于所述终端的通信时唤醒。异类移动网络的申请。

说明书

本发明涉及电信领域，尤其涉及基站(在本发明中称为“小”基站)， 所述基站充当对应的“小”型小区并且以这样一种方式处理部分通信量以 便在通信量较高的情况下能给充当“大”型小区的无线电基站(称为“宏” 小区)减载，以便减少宏小区的通信量的拥堵。更具体地，本发明涉及 减小这种“小”基站的能耗。

为了增加小区式移动网络的容量并且给宏基站减载，除常规大小的 “宏”小区之外，运营商利用尺寸相对较小或非常小的小区。术语“微小区” 一般用于指覆盖半径小于500米(m)的区域的小区，术语“微微小区” 用于指覆盖大约200×200平方米(m²)的区域的小区，并且术语“毫微微 小区”用于指覆盖大约10×10m²的区域的小区。通过控制每个基站的功率 可以限制其覆盖区域。

运营商因此考虑调配所谓的“异类”网络，这些网络同时包括由同一 个运营商管理的宏小区和小小区。在进入网络中时，移动终端一般使它 们自己与基站连接，移动终端从这些基站接收最强的导频信号；因此， 如果从本地基站接收的导频功率比从宏基站接收的导频功率更大，移动 终端就使它们自己与本地小小区而非宏网络连接。这种异类网络允许小 基站通过吸收宏基站的部分通信量而给相邻的宏基站减载。

还能够设想通过仅仅使用小小区(不使用宏小区)来组建网络，但 是这种网络在确保完全覆盖所研究的领域方面有困难。

在小区大小方面的灵活性是第二代(2G)移动技术和后续技术的特 征，并且它代表在允许增加网络容量方面的重要因素。控制移动网络中 使用的功率使得更容易减小使用相同频率的相邻小区之间的干扰。通过 细分小区并且建立更多的小区(称为网络“精细化”)以便服务高密度区 域，蜂窝网络运营商可以优化频谱利用并且能够增加容量。

因此能够使用较小功率的基站来覆盖有限的区域。这使得在利用常 规的“宏蜂窝”方法接入较为困难或昂贵的区域中，能够增加网络容量。

更精确地讲，“微小区”可以覆盖例如商业中心、宾馆或交通中心的 区域。在体育赛事期间或在提前知道在具体位置需要额外容量的情况下， 通常临时调配微小区。

“微微小区”一般覆盖例如在建筑物(写字楼、商业中心)内或最近 在机场内的小型区域。微微小区一般用来延伸覆盖到室内区域，即，室 外信号没有良好穿透的区域，或者为了增加电话利用率较高的区域(例 如，火车站)的网络容量。微微小区基站一般是低成本且小尺寸的较简 单的单元。已发现微微小区使用大多数小区技术，用通用分组无线业务 (GSM/GPRS)、通用移动通信系统(UMTS)和长期演进(LTE)进行 移动通信的全球系统。

特别是在GMS/GPRS网络中，各微微小区基站与基站控制器(BSC) 连接。许多微微小区与各BSC连接。BSC管理无线资源以及所谓的“切 换”功能(即，允许移动终端从小区迁移到相邻的小区)，并且综合用于 传输目的的数据给移动转接中心(MSC)和/或网关GPRS支持节点 (GGSN)。微微小区单元与BSC之间的连通性一般由建筑物内的布线提 供，较新的系统使用以太网布线，飞机使用卫星链路。

UMTS网络可以包括由称为“毫微微NodeB”的小型小区构成的私人 网络(例如，家用网络)，其中称为“家用NodeB”(HNB)的基站将NodeB 的功能与无线网络控制器(RNC)的功能结合。各HNB与位于运营商的 无线接入网络中的专用网络外的HNB网关连接，HNB网关管理HNB和 订户通信量，并且充当与核心网络的中介。应当观察到GSM网络也具有 执行类似功能的HNB网关。

本发明适用于以上简述的架构，特别是适用于在第三代合作伙伴项 目(3GPP)公开的文件TR 25.820 V8.2.0(2008-09)中定义的“毫微微3G” 架构，并且还适用于未来的“毫微微LTE”架构。这些架构使用“毫微微小 区”，其中它能够通过使用订户房屋中已经存在的宽带设施低成本地调配 家用移动网络。运营商对这部分内容非常感兴趣，可以预期的是，未来 电话套餐的大部分订户将具有他们自己的毫微微小区。

然而，小基站增加了接入网络的能耗，因为它们是连续主动的以便 执行它们的服务。因此建议在小基站在一定时间长度内不用于通信目的 时使其待机，以便减小其能耗。

这种规定造成的问题在于，在小基站处于待机状态并且向其发送通 信请求时唤醒小基站。举例来说，当小区核心网络尝试发送呼叫到适于 与一些特定的小基站连接的终端，但在小基站所处的区域又没有大型覆 盖(即，在同类网络中，或者由于当地情况，甚至在异类网络中)时就 会出现这种情况：具体地讲，在这种情况下，核心网络无法根据下面的 无线电技术定位终端并且因此无法知道它需要将呼叫指向哪个基站(小 基站或宏基站)；为了消除此问题，能够设想在终端上装一些类型的定位 工具(例如，使用全球定位系统(GPS)技术)，然而，已知的定位方法 一般在建筑物内缺乏可靠性。

H.Claussen、I.Ashraf和L.T.W.Ho发表的题为“用于毫微微小区的动 态空闲模式程序(Dynamic idle mode procedures for femtocells)”的文章 (IEEE WCNC，悉尼，2010年4月)中公开了一种通过使用由低频无线 电信号构成的附加链路唤醒毫微微小区的方法：例如，通过使用这种无 线电信号，在用户准备接收来自核心网络的通信时，用户可以唤醒处于 待机状态的毫微微基站。这种程序在操作上具有以下缺陷：毫微微基站 被激活一段时间直到设备使其返回待机状态，甚至在没有通信到达的情 况下。此外，这要求实施此方法的毫微微基站加装专用的无线电接收器， 并且还要求实施此方法的所有终端加装专用的无线电接收器。

本发明因此提供了一种唤醒蜂窝网络的基站的方法，所述方法包括 以下步骤：

使所述基站部分地待机；并且

本地无线网络的接入点检测到在其覆盖区中存在终端，并且识别所 述终端；

所述方法的显著之处在于所述方法进一步包括以下步骤：

所述接入点发送表明存在所述终端的消息，所述消息包含所述终端 的标识符；

所述基站接收所述消息；

所述基站向所述蜂窝网络发送所述终端位于所述蜂窝网络的覆盖区 中的信息；并且

所述基站在其从所述蜂窝网络接收到用于所述终端的通信时唤醒。

应当观察到，在本发明的上下文中，术语“终端”指代适用于参与无 线通信的任何便携式制品。举例来说，所述终端可以是移动电话，或者 笔记本电脑或者甚至数字平板电脑。

本发明因此在终端的来电呼叫到达时允许唤醒蜂窝网络的基站，所 述终端具有用于与所述蜂窝网络连接的第一接口以及用于与所述本地无 线网络连接的第二接口。

通过这些规定能够降低基站的能耗，因为仅当实际上接收到来电呼 叫时才唤醒基站。

应当观察到，本发明有利地利用常规的终端进行操作，与如上简述 的H.Claussen等人的文章中提及的方法不同。

本发明不损害可用于“去电”呼叫的装置。举例来说，当终端用户尝 试通过基站进行呼叫时，可以为用户提供手动唤醒基站。当所述蜂窝网 络是异类网络时，终端还可以使用宏网络用于它们的去电呼叫。

因此，本发明涉及一种蜂窝网络的基站，所述基站具有第一装置， 所述第一装置用于在所述基站在一定长度的时间内不活动时使所述基站 部分地待机。所述基站的显著之处在于所述基站还具有第二装置，所述 第二装置使所述基站的剩余部分不处于待机状态，所述第二装置包括：

定位代理，所述定位代理适用于接收表明存在终端的消息，所述消 息包含所述终端的标识符，所述定位代理适用于发送所述终端位于所述 蜂窝网络的覆盖区中的信息到所述蜂窝网络；以及

唤醒代理，所述唤醒代理适用于在所述唤醒代理从所述蜂窝网络接 收到用于所述终端的通信时唤醒所述基站。

本发明还涉及一种电信系统，所述电信系统包括：

至少一个如上简述的基站；以及

本地无线网络的至少一个接入点，所述接入点包括用于进行以下操 作的装置：

检测在所述接入点的覆盖区中存在用户终端并且识别所述终端；并 且

发送表明存在所述终端的消息，所述消息包含所述终端的标识符。

基站和电信系统提供的优点与所述方法提供的优点本质上相同。

应当观察到，所述基站和所述接入点可以在单个设备中组合在一起， 或者它们可以构成设备的不同部分，或者它们可以在网络(具有多个基 站的网络和/或具有多个接入点的网络)中组合在一起。

本发明还涉及可从通信网络下载并且/或者存储在计算机可读介质上 并且/或者可由微处理器执行的计算机程序。所述计算机程序的显著之处 在于所述程序包括指令，所述指令用于在计算机上执行时执行根据以上 所述的基站唤醒方法的步骤。

计算机程序提供的优点本质上与所述方法提供的优点相同。

在阅读作为非限制性实例给出的特定实施方式的以下详细描述时将 明白本发明的其他方面和优点。

首先应当观察到，本发明与所有已知的无线电多址技术(使用时分 多址(TDMA)、码分多址(CDMA)、宽带码分多址(W-CDMA)、正交 频分多址(OFDMA))兼容。本发明特别适用于在97版和后续版本的GSM 标准中定义的GSM/GPRS技术的蜂窝网络，或者特别是在3GPP的 23.002、23.003和29.060标准或者甚至LTE标准中定义的UMTS技术的 蜂窝网络。

应当回想到，鉴于GMS使用电路交换数据传输介质，GPRS另外增 加了分组交换的附加的数据传输介质，因此允许移动基站具有连续可用 的互联网协议(IP)连通性，但是仅当需要传输数据时才分配无线电资 源。移动运营商的订户因此可以通过使用IP协议来访问服务，例如，电 子消息、文件下载、浏览网站或WAP(无线应用协议)。

UMTS使用电路交换和分组交换。UMTS使用由3GPP标准化的 W-CDMA技术，并且构成欧洲实施第三代(3G)小区无线电系统的国际 电信联盟(ITU)的IMT-2000规范。UMTS允许与属于UMTS网络外的 网络(例如，互联网网络)的服务器交换IP数据包中包含的数据。

LTE构成UMTS标准的一部分，但是包括众多修改和改进，特别是 使用用于下行链路的正交频分多址(OFDMA)以及用于上行链路的单载 波频分多址(SC-FDMA)(代替用于UMTS的W-CDMA)。LTE要求区 别于UMTS覆盖的专用无线电覆盖。

本发明的通信系统放置在一个区域中，该区域首先由被称为蜂窝网 络的家用基站(HBS)的一个或多个基站覆盖(例如，各基站管理3G毫 微微小区类型的小区)，并且其次由本地无线网络(例如，WiFi或ZigBee 类型的无线电网络或者甚至是红外线网络)的一个或多个接入点(AP) 覆盖。多个终端(移动电话、平板电脑、计算机等)使用本地网络，并 且一些终端也可以使用3G毫微微网络。

随后描述使用同时具有WiFi接口和3G接口的用户终端唤醒基站的 方法的本发明的实施方式。

在步骤E0期间，当HBS不需要在预定的持续时间内管理任何3G通 信时，以常规方式使HBS部分地处于待机状态。

在步骤E1期间，当WiFi激活的终端进入接入点的覆盖区中时，接 入点以常规方式自动检测并识别该终端。

在步骤E2期间，接入点中包含的发送器代理Z向HBS发送表明存 在终端并且包括用于终端的标识符的消息。可以根据本领域的技术人员 的喜好以任何方式发送该消息。因此，该消息可以通过无线链路(红外 线、蓝牙等)在接入点与HBS之间传送，然而，优选的是通过有线链路 传送，这在能耗方面更为廉价。此外，该消息可以符合接入点与HBS之 间的接口专用的格式，或者符合例如可扩展标示语言(XML)的常规格 式。

在步骤E3期间，与HBS连接并且在HBS处于待机状态时并未处于 待机状态的接收器代理K接收该消息并将其发送到HBS的定位代理L， 该定位代理在HBS处于待机状态时同样并不处于待机状态。

在步骤E4期间，所述定位代理L通过从HBS到移动核心网络或者 到固定网络(称为“回程”链路)工作以通知蜂窝网络在HBS的覆盖区中 存在终端。然后运营商的网络定位该终端为与特定的HBS相关，并且以 这样一种方式配置网络以便将用于该终端的呼叫引导到该HBS。

在步骤E5中，当来电呼叫通过其回程链路到达HBS时，在步骤E0 期间同样不处于待机状态的HBS的唤醒代理M唤醒HBS。

然后HBS可以使用常规的程序来启动用于与终端连接的程序，于是 可以传递呼叫。

任选地，也可以对仅在AP已经验证了检测到存在的终端实际上适用 于与HBS连接之后执行的本发明的步骤做出规定。有可能发生能接入接 入点的某些终端未被授权接入位于附近的HBS：例如，在异类蜂窝网络 中，可以授权访客使用本地无线网络但不是蜂窝网络，接入小小区与接 入宏网络满足同样的规则。

应当观察到，可以在物理上不同的模块内实施接收器代理K、定位 代理L和唤醒代理M；在一种变型中，可以在共同的模块内实施其中的 两个或全部三个代理。

还应当观察到，可以使用软件组件和/或硬件组件以在本地无线网络 的接入点内或在蜂窝网络的基站内实施本发明。

软件组件可以集成到用于管理网络节点的常规计算机程序中。如上 所述，这就是本发明还涉及计算机系统的原因。计算机系统以常规方式 包括使用信号来控制存储的中央处理器以及输入单元和输出单元。

此外，计算机系统可以用于执行计算机程序，该计算机程序包括用 于执行唤醒基站的本发明的方法的指令。

具体地讲，本发明还提供了一种计算机程序，该计算机程序可从通 信网络下载并且包括在由计算机执行时用于执行唤醒基站的本发明中的 方法的步骤的指令。该计算机程序可以存储在计算机可读介质中，并且 可以适用于由微处理器执行。

该程序可以使用任何编程语言，并且可以是源代码、目标代码或者 源代码与目标代码之间的中间代码的形式，特别是部分编译的形式，或 者任何其他所需的形式。

本发明还提供了一种计算机可读的数据介质，该计算机可读的数据 介质不是可移动的，或者是部分或全部可移动的，并且包括如上所述的 计算机程序的指令。

该数据介质可以是任何实体或能存储程序的装置。例如，该介质可 以包括存储装置，例如，只读存储器(ROM)，例如，紧凑型光盘(CD) ROM或微电子电路ROM，或者甚至磁性记录装置，例如，硬盘，或者 甚至通用串口总线(USB)闪存盘。

此外，该数据介质可以是适用于通过电缆或光缆、无线电或其他方 式传送的可发送介质，例如电子信号或光信号。特别地，可以从互联网 类型的网络下载本发明的计算机程序。

在一种变型中，该数据介质可以是并入计算机程序的集成电路，该 电路适用于执行或者用于执行唤醒基站的本发明的方法。