第五代新无线电回程和接入

摘要

本文档描述在第五代新无线(5G NR)无线网络中监视和管理与移动接入集成的无线回程。所描述的技术采用集成回程接入和移动性功能(IB‑AMF)来启用基站通过另一个基站接入5G网络的授权。所描述的技术还监视信道状况和业务负载以管理回程链路并促进其他基站之间的基站回程连接的切换。

说明书

背景技术

无线通信向第五代(5G)标准和技术的演进提供更高的数据速率和更大的容量，同时改善可靠性并降低时延，这增强移动宽带服务。5G技术还为车载联网、固定无线宽带和物联网(IoT)启用新服务类别。

利用多个频带中的授权无线电频谱、非授权无线电频谱和共享授权无线电频谱的统一空中接口是启用5G系统的能力的一个方面。5G空中接口使用在1GHz以下(千兆赫兹以下(sub-gigahertz))、6GHz以下(6GHz以下(sub-6GHz))以及6GHz以上的频带的无线电频谱。6GHz以上的无线电频谱包括毫米波(mmWave)频带，该频带提供宽信道带宽以支持无线宽带的更高数据速率。

用于5G系统的增加的无线电频谱为用户设备的接入提供更宽的带宽，并且还提供充分的带宽来支持5G基站之间的回程。但是，提供灵活的接入和回程会产生新链路管理问题，以随着信道状况和业务状况改变来配置和重新配置无线回程。

发明内容

提供该发明内容以介绍第五代新无线电回程和接入的简化概念。简化的概念在下面的详细描述中进一步描述。本发明内容既不旨在标识所要求保护的主题的必要特征，也不旨在用于确定所要求保护的主题的范围。

在一些方面，描述了一种通过集成回程接入和移动性功能(IB-AMF)服务器管理无线通信网络中的无线回程通信的方法，其中IB-AMF服务器从基站接收接入请求站点，对基站进行认证以用于接入到无线通信网络，并为基站和中继基站之间的无线回程链路分配资源。IB-AMF服务器向中继基站发送接入许可，其包括为无线回程链路分配的资源的指示。发送接入许可使中继基站将接入许可转发给基站并建立无线回程链路。通过对基站进行认证以接入到无线通信网络，分配资源并向中继基站发送接入许可，IB-AMF服务器将授予基站通过中继基站无线地连接到无线通信网络的授权和接入，同时提供灵活的接入并提供可扩展的回程能力以解决变化的网络业务负载。

在其他方面，描述了一种集成回程接入和移动性服务器设备，其包括一个或多个处理器和存储器，该存储器包括用于集成回程接入和移动性功能(IB-AMF)应用的指令。该指令可由一个或多个处理器执行以配置一个或多个处理器以从基站接收接入请求以用于接入到无线通信网络，认证基站以用于接入到无线通信网络，为基站与中继基站之间的无线回程链路分配资源，并向中继基站发送接入许可。接入许可包括为无线回程链路分配的资源的指示，并且发送接入许可使中继基站将接入许可转发给基站并建立无线回程链路。

在又一方面，一种系统包括多个中继基站；基站，该基站被配置成经由多个中继基站中的一个或多个中继基站对无线通信网络的用户平面和控制平面通信进行回程；以及集成回程接入和移动性功能(IB-AMF)服务器，其被连接到多个中继基站。IB-AMF服务器从基站、第一中继基站或两者接收用于基站和第一中继基站之间的无线回程链路的监视数据，并且至少部分地基于接收到的监视数据，确定将无线回程链路从第一中继基站切换到第二中继基站。IB-AMF服务器为基站和第二中继基站之间的无线回程链路分配资源，并向基站、第一中继基站和第二中继基站传送切换触发消息，该传输有效地使无线回程链路从第一中继基站切换到第二中继基站。因此，通过监视来自基站和/或第一中继基站的数据并管理切换，随着信道状况和业务状况改变，IB-AMF服务器提供一种配置和重新配置无线回程链路的灵活方式，以便于保持跨中继回程基站的可靠的回程连接和负载平衡网络业务。

在另一方面，一种系统包括：多个中继基站；基站，该基站被配置成经由多个中继基站中的一个或多个中继基站对无线通信网络的用户平面和控制平面通信进行回程；以及集成回程接入和移动性功能(IB-AMF)服务器，其连接到多个中继基站。IB-AMF服务器包括用于从基站、第一中继基站或两者接收用于基站和第一中继基站之间的无线回程链路的监视数据的装置和，用于至少部分地基于接收到的监视数据确定将无线回程链路从第一中继基站切换到第二中继基站的装置。IB-AMF服务器包括用于为基站和第二中继基站之间的无线回程链路分配资源的装置、和用于向基站、第一中继基站和第二中继基站传送切换触发消息的装置，该传输有效地使无线回程链路从第一中继基站切换到第二中继基站。

对于以上方面，IB-AMF服务器或IB-AMF服务器设备是被配置成管理网络中的无线回程通信的服务器或服务器设备。例如，IB-AMF服务器或IB-AMF服务器设备可以是配置成管理用于回程接入的控制平面功能(例如，基站与核心网络和/或中继基站之间的用户平面和控制平面通信)的服务器或服务器设备。控制平面功能可以包括下述功能中的一个或多个：认证、授权、接入许可、监视和管理回程链路、触发和监视回程链路的切换等。IB-AMF服务器或服务器设备可以在核心网络中被实现。

附图说明

参考以下附图描述第五代新无线电回程和接入的各方面。整个附图中使用相同的数字来引用相似的特征和组件：

图1图示示例无线网络环境，其中可以实现第五代新无线电回程和接入的各方面。

图2图示其中可以实现第五代新的无线电回程和接入的各方面的示例环境。

图3图示可以实现第五代新无线电回程和接入的各方面的设备的示例设备图。

图4图示根据第五代新无线电回程和接入的方面的设备之间的示例数据和控制事务的细节。

图5图示根据第五代新无线电回程和接入的方面的参与切换的设备之间的示例数据和控制事务的细节。

图6图示根据本文所描述的技术的方面的如通常与建立无线回程链路有关的第五代新无线电回程和接入的示例方法。

图7图示根据本文描述的技术的方面的如通常与无线回程链路的切换管理有关的第五代新无线电回程和接入的示例方法。

具体实施方式

概述

本文档描述在第五代新无线电(5G NR)无线网络中监视和管理与移动接入集成的无线回程。提供灵活的接入和回程会产生新链路管理问题，以随着信道状况和业务状况改变来配置和重新配置无线回程。所描述的技术采用集成回程接入和移动性功能(IB-AMF)来能够授权基站通过另一个基站接入5G网络。所描述的技术还监视信道状况和业务负载以管理回程链路并促进其他基站之间的基站回程连接的切换。所描述的技术提供灵活的接入和回程通信链路，其提供可扩展的回程能力以设法解决变化的网络业务负载，包括随着信道状况和流量状况改变而配置和重新配置无线回程的灵活方式，以维持可靠的回程连接和/或回程容量。所描述的技术还实现跨中继回程基站的接入和回程网络业务的负载平衡，并且为基站的回程业务和用户设备的接入业务提供冗余。

在各方面中，集成回程接入和移动性功能(IB-AMF)授予基站通过另一个基站(中继基站)连接到5G NR网络的授权和接入。例如，中继基站接收到来自基站的接入请求，该中继基站将接入请求转发到IB-AMF。如果IB-AMF确定基站已被授权加入5G NR网络，则IB-AMF将对基站进行认证以进行接入，并将接入许可发送给基站和中继基站。接入许可包括用于基站和中继基站之间的无线回程链路的资源的指示。

可替选地或可选地，基站可以具有到5G NR网络的现有连接，诸如有线连接。基站可能需要建立无线回程链路以用于附加容量或与5G NR网络的冗余连接。基站可以使用此现有连接以将接入请求发送到IB-AMF，并从IB-AMF接收接入许可。

在另一方面，IB-AMF通过监视回程链路和可用作中继基站的其他基站的链路质量、吞吐量性能和拥塞水平来维持活动的回程链路。IB-AMF可以基于所监视的参数确定用于无线回程链路的可替代的中继基站。IB-AMF可以基于诸如差的链路质量、链路拥塞等的所监视的参数来触发从一个中继基站到另一中继基站的回程链路的切换。可替选地或附加地，当回程链路的利用率降低时，IB-AMF可以降低回程链路的发射功率或减少分配用于回程链路的资源。

在又一方面，可以将多个中继基站配置成提供多跳或网状网络回程链路。IB-AMF可以基于多跳或网状网络回程链路中的每个链路的监视性能度量，做出配置和控制回程链路的多跳的路由决策。

尽管可以在任何数量的不同环境、系统、设备和/或各种配置中实现用于第五代新无线电回程和接入的所述系统和方法的特征和概念，但是将在以下示例设备、系统和配置的上下文中描述第五代新无线电回程和接入的各方面。

示例环境

图1图示示例环境100，其包括通过无线通信链路106(无线链路106)与基站104通信的用户设备102(用户设备102)。在该示例中，用户设备102被实现为智能电话。尽管被图示为智能电话，但是用户设备102可以被实现为任何合适的计算或电子设备，诸如移动通信设备、调制解调器、蜂窝电话、游戏设备、导航设备、媒体设备、膝上型计算机、台式计算机、平板电脑计算机、智能设备、基于车辆的通信系统等。基站104(例如，演进型通用陆地无线接入网络节点B、E-UTRAN节点B、演进型节点B、eNodeB、eNB、下一代节点B、gNode B、gNB等)可以被实现为宏小区、微小区、小型小区、微微小区等，或其任何组合。

基站104经由无线链路106与用户设备102通信，该无线链路可以被实现为任何合适类型的无线链路。无线链路106可以包括数据和控制信息从基站104传达到用户设备102的下行链路、其他数据和控制信息从用户设备102传达到基站104的上行链路、或两者。无线链路106可以包括使用任何合适的通信协议或标准，或者诸如第三代合作伙伴计划长期演进(3GPP LTE)、5G NR等通信协议或标准的组合实现的一个或多个无线链路或承载。无线链路106可以被配置成支持时分双工(TDD)通信、频分双工(FDD)通信或两者。

在各方面中，用户设备102经由无线链路110与另一基站104(邻居基站108)进行通信。无线链路110可以使用与无线链路106相同的通信协议或标准或不同的通信协议来实现。例如，无线链路106是5G NR链路，并且无线链路110是LTE链路。基站104、邻居基站108和任何其他基站(为了清楚起见未图示)共同是无线电接入网络112(RAN112、演进型通用陆地无线电接入网络112、E-UTRAN 112、5G RAN112)，它们经由演进型分组核心114(EPC 114)网络连接以形成无线运营商网络。在116处，基站104和邻居基站108可以使用Xn应用协议(XnAP)进行通信，以交换用户平面和控制平面数据。用户设备102可以经由EPC 114连接到公共网络，诸如因特网118，以与远程服务120交互。

图2图示其中可以实现第五代新无线电回程和接入的各方面的示例环境200。将两个基站104图示为中继基站202(202a和202b)。中继基站202包括支持用户设备102到RAN112的接入通信并且为其他基站104提供回程通信的能力。用户平面数据经由演进型分组核心114中的服务网关204往返中继基站202流动，如分别在206和208处所示。服务网关204连接到互联网118。为了图示清楚，从图2中省略EPC 114以及服务网关204到互联网118的连接。

接入和移动性功能(AMF)210提供控制平面功能，诸如用户设备102的注册和认证、授权、移动性管理等。AMF 210与中继基站202通信，分别如在212和214中所示。AMF 210还经由中继基站202、基站104或两者与用户设备102(102a和102b)通信。AMF 210是EPC 114的一部分。

用于回程接入的控制平面功能，诸如认证、授权、接入许可、监视和管理回程链路以及触发和监视回程链路的切换等，由集成回程接入和移动性功能(IB-AMF)216来管理。在218和220处示出中继基站202和IB-AMF 216之间的控制平面通信。可选地或附加地，当用户设备102从一个基站104转换到另一个基站时，如222处所示，AMF 210可以向IB-AMF 216用信号发送，以提供关于可能影响无线回程链路的利用的业务负载变化的附加信息。

用户设备102a和102b经由到基站104的无线通信链路106连接到RAN 112。例如，用户设备102a被图示为在222a处经由中继基站202a、在222b处经由中继基站202b、或者诸如当使用载波聚合时经由两个中继基站202连接到RAN 112。用户设备102b被图示为经由基站104连接到222c处的RAN 112，其经由无线回程链路将用户设备102b的业务回程到在224a处的中继基站202a、在224b处的中继基站202b、或者两个中继基站202。无线回程链路可以包括一个或多个无线链路或承载，这些无线链路或承载使用任何适当的通信协议或标准，或通信协议或标准的组合(诸如第三代合作伙伴计划长期演进(3GPP LTE)、5G NR等来实现。可以将无线回程链路配置成支持时分双工(TDD)通信、频分双工(FDD)通信或两者。

示例设备

图3图示基站104和IB-AMF 216的示例设备图300。应当注意，这里仅图示与本文描述的技术有关的基站104和IB-AMF 216的特征。为了清楚起见，基站104和IB-AMF 216可以包括图3中省略的附加特征。

图3中所示的基站104(和中继基站202)的设备图包括单个网络节点(例如，E-UTRAN节点B或gNode B)。基站104的功能性可以分布在多个网络节点和/或设备上，并且可以以适合于执行本文描述的功能的任何方式分布。基站104包括天线302、射频前端304(RF前端304)、一个或多个包括LTE收发器的收发器306和/或用于与用户设备102进行通信的5GNR收发器。基站104的RF前端304可以将收发器306耦合或连接到天线302，以促进各种类型的无线通信。基站104的天线302可以包括多个彼此相似或不同地配置的天线的阵列。天线302和RF前端304可以被调谐到和/或可调谐到由3GPP LTE和5G NR通信标准定义并且由收发器306实现的一个或多个频带。另外，天线302、RF前端304和/或收发器306可以被配置成支持波束成形，诸如大规模MIMO，用于与用户设备102的通信的传输和接收。

基站104还包括处理器308和计算机可读存储介质310(CRM310)。处理器308可以是由诸如硅、多晶硅、高K电介质、铜等的多种材料组成的单核处理器或多核处理器。CRM 310可以包括任何合适的存储器或存储设备，诸如随机存取存储器(RAM)、静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、非易失性RAM(NVRAM)、只读存储器(ROM)或闪存存储器，其可用于存储基站104的设备数据312。设备数据312包括网络调度数据、无线电资源管理数据、基站104的应用和/或操作系统，其可由处理器308执行以实现与用户设备102的通信。

CRM 310还包括基站管理器314，在一种实施方式中，其被体现在CRM 310上(如所示的)。可替选地或附加地，基站管理器314可以全部或部分地实现为与基站104的其他组件集成或与其分离的硬件逻辑或电路。在至少一些方面，基站管理器314将收发器306配置成用于与用户设备102的通信以及经由EPC接口316与EPC 114进行通信。基站104包括Xn接口318，基站管理器314配置成通过该Xn接口318在基站104和其他基站104之间交换用户平面和控制平面数据，以管理基站104和/或其他基站104与用户设备102的通信。可以在基站104和中继基站202之间的无线回程链路上承载经由Xn接口318传达的用户平面和控制平面数据的交换。

IB-AMF 216可以作为服务在核心网络(诸如EPC 114)中提供，分布在多个服务器(或服务器设备)上或体现在专用服务器(或服务器设备)上。例如，IB-AMF 216被图示为体现在包括服务器320和计算机可读存储介质322(CRM 322)的单个服务器上。处理器320可以是由诸如硅、多晶硅、高K电介质、铜等的多种材料组成的单核处理器或多核处理器。CRM322可以包括任何合适的内存或存储设备，诸如随机存取存储器(RAM)、静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、非易失性RAM(NVRAM)、只读存储器(ROM)、硬盘驱动器或闪存，其可用于存储IB-AMF 216的设备数据324。设备数据324包括基站104和/或IB-AMF的操作系统的配置和/或授权数据和/或认证数据，其可由处理器320执行以能够与基站104(中继基站202)和AMF210进行通信。IB-AMF 216还包括用于与AMF 210通信的EPC接口316。

CRM 322还包括回程管理器326。可替选地或另外，回程管理器326可以全部或部分地实现为与IB-AMF 216的其他组件集成或分离的硬件逻辑或电路。在至少一些方面中，回程管理器326将IB-AMF 216实现为可执行应用，其配置基站104与中继基站202之间的无线回程通信。

回程配置和授权

图4图示根据第五代新无线电回程和接入的方面的设备之间的示例数据和控制事务的细节。在各方面中，可以在IB-AMF服务器(或服务器设备)上实现/执行的IB-AMF 216授予基站104通过另一个基站(例如，中继基站202a)连接到5G NR网络的授权和接入。例如，基站104在402处经由另一基站(例如，中继基站202a)发送对无线回程链路的接入请求，该另一基站继而将该接入请求转发至IB-AMF216，如在404处所示。IB-AMF 216对基站104进行认证，并且如果允许基站104接入5G NR网络，则IB-AMF 216为回程链路分配资源，并在接入许可中包括所分配的资源的指示。IB-AMF 216将接入许可发送到中继基站202a，其将为基站104提供回程链路，如在406处所示。在408处，中继基站202a将接入许可转发到基站104。基站104和中继基站202a使用接入许可中指示的资源建立活动的无线回程链路，以承载控制平面和用户平面数据。

在另一方面，IB-AMF 216通过监视回程链路和可用作中继基站202的其他基站104的链路质量、吞吐量性能和/或拥塞水平来主动维护回程链路。例如，基站104和中继基站202a分别在410和412将监视数据发送到IB-AMF 216。监视数据可以包括回程链路质量的无线电测量、基站104或中继基站202a周围的环境的无线电测量、在回程链路上的业务负载、回程链路上的数据吞吐量、数据重传速率、通过基站104或中继基站202a连接的用户设备102的数量等等中的一个或者多个。可选地或附加地，IB-AMF 216还可以在414处从一个或多个其他中继基站202(例如，中继基站202b)接收监视数据。基于接收到的监视数据，IB-AMF 216可以重新配置基站104和中继基站202a之间的回程链路。IB-AMF 216分别向基站104和中继基站212a发送重新配置消息，如在416和418处所示。基于增加或减少的回程链路的利用，重新配置消息可以增加或减少为回程链路分配的资源，增加或减少用于回程链路的发射功率，中断无线回程链路等等。

回程移动性管理

图5图示根据第五代新无线电回程和接入的方面的参与切换的设备之间的示例数据和控制事务的细节。在各方面中，IB-AMF 216可以基于来自基站104、中继基站202a和潜在的可替代的中继基站202b的监视数据来确定用于回程链路的可替代的中继基站202。IB-AMF 216可以基于诸如链路质量差、链路拥塞等的监视数据来触发和监视从一个中继基站(例如，中继基站202a)到另一中继基站(例如，中继基站202b)的回程链路的切换。尽管为了清楚起见图示单个候选中继基站202b，但是IB-AMF 216可以监视任何数量的候选中继基站202并将其视为回程链路的切换的候选。IB-AMF 216还可以基于来自AMF210的信息来协调切换，以考虑对连接到基站104或中继基站202的用户设备102的任何影响。

例如，基站104以及中继基站202a和202b分别在502、504和506处向IB-AMF 216发送监视数据。IB-AMF 216基于接收到的监视数据来确定将基站104的回程链路从中继基站202a切换到中继基站202b。IB-AMF 216确定用于切换的参数，诸如经由中继基站202b用于回程链路的资源分配、切换的定时等，并且在分别在508、510以及512处被发送到基站104、中继基站202a以及中继基站202b的切换触发消息中包括切换参数。如分别在514、516和518处所示，基站104、中继基站202a和中继基站202b将切换状态发送到IB-AMF 216，以使得IB-AMF 216能够监视回程链路的切换的进度和完成。

示例方法

根据第五代新无线电回程和接入的一个或多个方面参考图6和图7描述示例方法600和700。通常，本文所描绘的任何组件、模块、方法和操作都可以使用软件、固件、硬件(例如，固定逻辑电路)、手动处理或其任意组合来实现。可以在存储在计算机处理系统本地和/或远程的计算机可读存储存储器上的可执行指令的一般上下文中描述示例方法的一些操作，并且实施方式可以包括软件应用、程序、功能等。可替选地或另外，本文描述的任何功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑组件执行，诸如但不限于现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上系统(SoC)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)等。

图6图示通常与建立无线回程链路有关的第五代新无线电回程和接入的示例方法600。描述方法框的顺序不旨在被理解为限制，并且可以以任何顺序跳过或组合任意数量的所描述的方法框，以实现方法或可替代的方法。

在框602处，集成回程接入和移动性功能服务器从基站接收授权请求以授权接入无线通信网络。例如，IB-AMF 216服务器从基站104接收接入请求以请求对RAN 112的接入。

在框604处，集成回程接入和移动性功能服务器认证基站。例如，IB-AMF 216服务器对基站104进行认证以确定基站104被授权接入RAN 112。

在框606处，集成回程接入和移动性功能服务器为基站和中继基站之间的无线回程链路分配资源。例如，IB-AMF 216服务器为基站104和中继基站202a之间的无线回程链路分配空中接口资源。

在框608处，集成回程接入和移动性功能服务器向中继基站发送接入许可。例如，IB-AMF 216服务器向中继基站202a发送接入许可消息，这有效地使中继基站向基站104传送接入许可，并在基站104和中继基站202a之间建立无线回程链路。

图7图示如通常与无线回程链路的切换管理有关的第五代新无线电回程和接入的示例方法700。描述方法框的顺序不旨在被理解为限制，并且可以以任何顺序跳过或组合任何数量的所描述的方法框以实现方法或可替代的方法。

在框702处，集成回程接入和移动性功能(IB-AMF)服务器从基站和/或第一中继基站接收用于基站与第一中继基站之间的无线回程链路的监视数据。例如，IB-AMF 216从基站104、中继基站202a或两者接收用于基站104和中继基站202a之间的无线回程链路的监视数据。

在框704处，至少部分基于接收到的监视数据，IB-AMF服务器确定将无线回程链路从第一中继基站切换到第二中继基站。例如，使用接收到的监视数据，IB-AMF 216确定将无线回程链路从中继基站202a切换到中继基站202b。

在框706处，IB-AMF服务器为基站与第二中继基站之间的无线回程链路分配资源。例如，IB-AMF 216服务器为基站104和中继基站202b之间的无线回程链路分配资源。

在框708处，IB-AMF服务器向基站、第一中继基站和第二中继基站传送切换触发消息，该传输有效地将无线回程链路从第一基站切换到第二中继基站。例如，IB-AMF 216服务器向基站104、中继基站202a和中继基站202b传送切换触发消息，该传输有效地将无线回程链路从中继基站202a切换到中继基站202b。

尽管已经用特定于特征和/或方法的语言描述了第五代新无线电回程和接入的各方面，但是所附权利要求的主题不一定限于所描述的具体特征或方法。相反，具体特征和方法作为第五代新无线电回程和接入的示例实施方式被公开，并且其它等效的特征和方法旨在为在所附权利要求的范围内。另外，描述了各种不同的方面，并且应当领会的是，能够独立地或连同一个或多个其它描述的方面一起实现每个描述的方面。