具有LTE-WLAN聚合的网络选择及数据聚合

摘要

本发明提供一种用于LWA的网络选择和数据聚合装置及方法。在一个方面，UE连接于第一RAN接收LWA辅助配置且基于该LWA辅助配置选择第二无线存取网络。UE聚合来自该第一RAN和该第二RAN的数据流量。本发明提供的方法可显著改进和增强LWA的选择和数据聚合。

说明书

本发明为申请日2016年2月5日，申请号为“201680008592.9”，发明名称为“具有LTE-WLAN聚合的网络选择及数据聚合”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明有关于无线通信，更具体地，有关于具有LTE-WLAN聚合(LTE-WLANaggregation)的网络选择及数据聚合。

背景技术

移动数据的使用近年来在指数级速率地增长。长期演进系统(LTE)由于其简化的网络架构可提供高峰值数据速率、低延迟、改进的系统容量以及低操作成本。在LTE系统中，演进通用陆地无线电存取网络(evolved universal terrestrial radio accessnetwork，E-UTRAN)包括多个基站，例如与多个移动站(称为用户装置(UE))通信的演进节点B(Node-B，eNB)。然而，对于数据流的持续上升需求急需额外的解决方案。LTE网络和未许可频谱WLAN之间的互联可向运营商提供额外带宽。长期演进-无线局域网聚合(LTE-WLANaggregation,LWA)提供无线存取网络的数据聚合，其中eNB调度在LTE和WiFi无线链路上进行服务的分组。此解决方案的优势在于其可提供更好的控制且对两种链路上的资源作更好利用。这通过更好管理用户间的无线电资源增加了所有用户的聚合吞吐量(throughput)并改进总系统容量。然而，依然存在如何有效实施LWA的问题。其中第一个问题是WLAN选择问题。在区域中可能设置了许多存取点(Access Point,AP)。这些AP中的一些对于eNB是未知的。一些AP可能并不支持LWA特征。第二个问题是专用无线电承载(Dedicated RadioBearer,DRB)选择。例如，一些应用可能对于LWA并非是需要的。如何选择适当的DRB是需要解决的另一问题。

需要对用于LWA的选择和数据聚合作出改进和增强。

发明内容

本发明提供一种用于LWA的网络选择和数据聚合装置及方法。在一个方面，UE连接于第一RAN接收LWA辅助配置且基于该LWA辅助配置选择第二无线存取网络。UE聚合该第一RAN和该第二RAN之间的数据流量。在一个实施例中，该第二RAN为WLAN，且中该LWA辅助配置包括至少一信息元素，该至少一信息元素包括一列LWA致能的WLAN AP、具有支持LWA存取类型的一列LWA致能的WLAN AP、一列优先的LWA致能的WLAN AP以及用于选择WLAN AP的一或多个阈值。在另一个实施例中，UE从连接的第一RAN接收测量报告配置且基于测量报告配置发送测量报告。该测量报告配置包括包含待扫描的一列WLAN AP、待扫描的一列WLAN频率以及测量报告触发机制的至少一元素。在另一实施例中，第二RAN选择更使用第二RAN信息请求与响应程序，其允许第一RAN询问UE关于其第二RAN关联状态，且UE报告其第二RAN连接状态至第一RAN。在一个实施例中，第二RAN选择更使用选择请求响应程序，其允许第一RAN实行对UE选择的第二RAN的基站的一些控制，且使UE发送关于其第二RAN连接性的相关信息至第一RAN。

在另一新颖的方面，UE基于LWA DRB配置选择DRB。在一个实施例中，网络实体，例如MME对实行对选择用于LWA的DRB的控制并控制如何对待一组相关DRB。在一个实施例中，由NAS层信令管理用于LWA存取的选择DRB。在一个实施例中，LWA DRB配置指示所有EPS承载的可用性，且其中，UE透过NAS EMM程序接收LWA DRB配置，其中该NAS EMM程序使用包括附接接受消息及TAU接受消息。在另一实施例中，LWA DRB配置指示一或多个特定EPS承载的LWA可用性，且其中，UE通过ESM程序接收LWA DRB配置。在另一个实施例中，基于IP流配置获取LWA DRB配置。其中，由包括透过开放移动互联(OMA)装置管理(DM)程序的运营商配置以及UE预配置的至少一设置来配置IP流配置。

在一个方面，LWA运用于不同无线存取技术之间的数据聚合。UE可使用不同无线存取网络从多个无线存取链路中聚合数据流量。在此说明书中，LTE技术用作第一RAN。类似地，WLAN技术用作第二RAN。本领域技术人员应理解，其他RAN可代替LTE作为第一RAN且代替WLAN作为第二RAN。

本发明提供的方法可显著改进和增强LWA的选择和数据聚合。

下面的具体描述中描述了其他实施例和优点。此发明内容并不意在限制本发明。本发明由权利要求定义。

附图说明

附图中相同标号代表相同元件，用于说明本发明实施例。

图1为根据本发明实施例的具有LWA的无线网络的系统示意图。

图2为根据本发明实施例LWA致能的网络实体的示意图。

图3为根据本发明实施例的具有LWA致能的UE模块示意图。

图4为根据本发明实施例的基于LWA辅助配置的WLAN AP选择程序的示意图。

图5为根据本发明实施例基于UE的LWA DRB配置的DRB选择程序的示意图。

图6为根据本发明实施例的基于LWA辅助配置UE选择WLAN AP的流程图

图7为根据本发明实施例的基于LWA辅助配置UE选择DRB的流程图。

具体实施方式

现在将参照本发明的一些实施例，附图中所示为这些实施例的示例。

LWA为无线电层级的紧密集成，其允许实时信道并在WLAN和LTE之间加载感知无线电资源管理以提供显著容量和QoE改进。当致能LWA时，在eNB处终止S1-U，其中所有IP分组皆路由至eNB且执行分组数据汇聚协议(Packet Data Convergence Protocol，PDCP)方面(即，健壮性头部压缩(Robust Header Compression，ROHC)、加密(ciphering))作为LTEPDU。然后，eNB可调度LTE PDU将进入LWA-LTE链路或LWA-Wi-Fi链路。在本发明中，将揭露LTE PDU如何透过eNB-AP和AP-Wi-Fi模块进行路由。因此，在eNB和Wi-Fi模块引入具有(解)封装((de-)encapsulation)机制的适配层(adaption layer)以提供上述新功能而不明显改变WLAN AP的行为。LWA借用现存的双连接以使WLAN网络对传输至CN从而减少CN负载并支持“分组层级”卸载(offload)。本领域技术人员应理解本方法的原则可适用其他数据聚合机制。尽管在此描述中使用的是LTE和WLAN，所揭露的方法也可以应用于其他RAN技术。

图1为根据本发明实施例的具有LWA的无线网络100的系统示意图。无线网络100包括宏基站eNB(也称为微型eNB101)、(具有双连接性的)UE 102、103、以及小型小区eNB104,105及106。无线网络100支持不同频道上的多个分量载波、双连接性以及用于服务来自不同eNB的小区的载波聚合。由eNB101以上行链路111及下行链路112服务UE102。由宏小区110服务UE102仅因为eNB101为范围内的唯一基站。然而，UE103处于eNB101和eNB104的范围中。当UE103配置具有双连接性时，由eNB101以上行链路115及下行链路116服务UE103。同时，也由eNB104以上行链路114及下行链路113服务UE103。无线系统100配置有宏小区110及WLAN120，其中宏小区110包括宏eNB101,且WLAN120包括WLAN AP104、105及106。无线网络100可为互RAT CA网络，其中锚定(anchor)eNB采用一种技术，例如LTE或其他蜂窝标准，而基站104、105及106使用不同无线标准，例如Wifi。无论互BS CA使用相同标准或不同标准，将UE103配置为LWA致能且可执行UE103范围内的锚定eNB101与WLAN AP104之间的数据聚合。

在一个示例配置中，首先，UE103待接于eNB101服务的宏小区。UE101与无线存取网络建立无线资源控制(Radio Resource Control，RRC)连接。eNB101提供并控制初始RRC连接,且提供非存取层(non-access stratum,NAS)移动性信息和安全输入。eNB101为UE103的锚定eNB。接着UE101在移动至WLAN120的覆盖区域的同时也在锚定eNB101的覆盖区域之内移动。一旦进入WLAN120的覆盖区域，UE101可在需要时选择WLAN AP以聚合数据流量。在此情形中，LTE-WLAN聚合可配置用于UE101。UE101可使用来自WLAN AP103的额外资源。

在一个示例配置中，回程连接121通过Xn接口(例如，Xw或X2接口)将宏小区eNB101与WLAN AP104连接。锚定eNB 101与WLAN AP 104之间的协调可通过Xn接口(例如，Xw或X2接口)执行。Xn接口，也称为回程连接提供eNB和WLAN AP之间的连接和协调。类似地，WLAN120内部的回程连接122通过Xn接口连接WLAN AP104和105。

图1还显示了分别用于UE103和eNB 101的简化方块示意图130和150。UE103具有天线135,其传输和接收无线电信号。RF收发器模块133耦接于天线，从天线135接收RF信号，将RF信号转换为基频信号，且发送基频信号至处理器132。RF收发器133也转换从处理器132接收的基频信号，将其转换为RF信号，并将RF信号发出至天线135。处理器132处理接收的基频信号并触发不同功能模块执行UE103中的特征。存储器131存储程序指令和数据134以控制UE103的操作。

根据本发明多个实施例，UE103也包括多个功能模块来执行不同任务。LWA辅助配置器141配置LWA辅助配置。LWA DRB配置器142获取LWA DRB配置。选择器143基于LWA辅助配置选择WLAN AP。聚合器144聚合至少宏小区eNB和选择的WLAN AP之间的数据流量。

图1也显示了eNB101的模块示意图。eNB101具有天线155,其传输和接收无线电信号。RF收发器模块153耦接于天线，从天线155接收RF信号，将RF信号转换为基频信号，且发送基频信号至处理器152。RF收发器153也转换从处理器152接收的基频信号，将其转换为RF信号，并将RF信号发出至天线155。处理器152处理接收的基频信号并触发不同功能模块执行eNB 101中的特征。存储器151存储程序指令和数据154以控制eNB 101的操作。

根据本发明多个实施例，eNB 101也包括多个功能模块来执行不同任务。LWA辅助配置器161处理LWA配置功能并与UE进行通信。LWA DRB配置器162处理LWA DRB配置功能并与UE进行通信。

图2为根据本发明实施例LWA致能的网络实体的示意图。UE203 LWA致能配置有LWA信息，该LWA信息连接eNB201和WLAN AP202。eNB201配置有LTE小区群组210。WLAN AP 202配置有WLAN小区群组220。eNB201具有PHY219和MAC实体211。RLC213与MAC211通信且更与PDCP层215进行通信。PDCP层215、RLC213及MAC211形成LTE承载协议栈，该LTE承载协议栈携带仅用于LTE承载的数据通信。类似地，WLAN 202具有PHY229和MAC实体221。MAC 221形成WLAN承载协议栈，该WLAN承载协议栈携带仅用于SCG承载的数据通信。分离承载(split bearer)240由来自eNB 201和WLAN 202的协议栈形成。在无线电资源控制(radio resourcecontrol，RRC)层，仅配置eNB 201中的一个RRC216。RRC216通过与UE203中的对应RRC层实体通信来控制eNB 201和WLAN 202中的协议栈。

具有LWA致能的UE203具有两个MAC实体，MAC实体231和MAC实体232；也具有两个PHY实体，PHY实体239和PHY实体238。RLC233与MAC231通信且更与PDCP层234通信。PDCP层234、RLC233及MAC231形成UE承载协议栈，该UE承载协议栈携带用于LTE和WLAN承载的数据通信。分离承载250由来自eNB 201和WLAN 202的分离承载形成。在RRC层，仅配置RRC 237。RRC237通过与eNB 201中的RRC 216通信来控制对应MAC实体231和232中的协议栈。

图3为根据本发明实施例的具有LWA致能的UE模块示意图，该UE在无线链路层与具有数据聚合的eNB和WLAN AP通信。UE301也选择WLAN AP303以用于数据聚合。eNB302具有PHY层315、MAC层314、RLC层313、调度器(scheduler)312及PDCP层311。为致能LWA，eNB302也具有PDCP-WLAN适配器(adapter)319以聚合通过PHY315的LTE数据流量和通过WLAN AP303的WLAN数据流量。WLAN AP303具有WLAN PHY322和WLAN MAC层321。当具有LWA致能的UE同时与LTE eNB和WLAN AP连接时，WLAN AP303连接WLAN网络且可卸载(offload)来自LTE网络的数据流量。

UE301为LWA致能。UE301具有PHY层335、MAC层334、RLC层333，其中RLC层333连接LTE eNB302。UE301也具有与WLAN AP303连接的WLAN PHY层338和WLAN MAC层337。WLAN-PDCP适配器336处理来自LTE和WLAN的分离载波(split carrier)。UE301也具有调度器332和PDCP331。在一个新颖的方面，基于LWA辅助配置选择WLAN AP。UE301与eNB302和WLANAP303聚合数据流量。WLAN APP303的WLAN PHY322通过WLAN接口与UE301的WLAN PHY338连接。LTE eNB302的PHY315通过uu接口与UE301的PHY335连接。LTE数据流量和WLAN数据流量聚合在UE301的PDCP层。

图4为根据本发明实施例的UE基于LWA辅助配置的WLAN AP选择程序的示意图。在一个方面，UE基于LWA辅助配置选择用于LWA的WLAN AP。LWA致能的UE401与eNB402连接。在第一实施例中，在步骤410中，UE从LTE获取LWA辅助配置。在第二实施例中，在步骤420中，LTE eNB配置UE测量报告以致能UE选择正确WLAN用于LWA。在第三实施例中，在步骤430中，WLAN信息请求与响应程序允许eNB询问UE的WLAN关联状态，且使UE报告其WLAN连接状态值eNB。在第四实施例中，在步骤440中，选择请求响应程序运行eNB对UE选择的AP进行一些控制，且使UE发送关于其WLAN连接性的相关信息至eNB。

在一个实施例中，UE在步骤411获取LWA辅助配置。eNB可发送辅助信息至UE。辅助信息可专用于特定WLAN或适用于提供LWA存取的所有WLAN。辅助信息可广播为系统信息及/或透过专用RRC信令传送。LWA辅助配置可包括下列信息元素的一或多个：1)由提供LWA存取的SSID、BESSID或HESSID识别的一列WLAN AP，2)支持的LWA存取的类型。例如，支持仅下行链路或仅上行链路LWA存取。在另一实施例中，LTE和WLAN存取的数据的分离可能被允许或禁止用于下行链路及/或上行链路流量，3)每个WLAN的优先级值。为WLAN指定优先级值的考量可包括：回程容量(例如下行链路和上行链路)、网络状态、无线局域网存取点负载、支持802.11的版本、支持的各个电气和电子工程师协会(IEEE)与无线保真联盟(WFA)的特征(例如RTS/CTS支持和HS2.0),4)3GPP TS 36.304,5.6.2部分标识的用于WLAN信道使用、回程速率、信标RSSI、LTE RSRP及LTE RSRQ的阈值。在一个实施例中，可以一定规则预配置UE，该规则为使用eNB发送的阈值以确定是否特定WLAN可选择用于LWA。例如，如果WLAN信标RSSI高于某阈值且WLAN信道利用低于某阈值，可选择WLAN AP用于LWA目的。可以RRC规范、ANDSF策略的方式来规定这些规则及/或通过专有配置(proprietary configuration)。

在另一个实施例中，在步骤421中，UE从eNB获取LWA测量配置。在步骤422中，UE401基于测量配置回复WLAN测量报告。指示UE执行测量以用于服务AP(如果有)及UE检测的其他AP。WLAN测量对象可包括信标RSSI、RSNI及RCPI。eNB可指定一列WLAN AP及/或WLAN频率信道以用于UE进行扫描，或要求UE扫描所有可用WLAN AP及/或WLAN频率信道。eNB也可控制UE如何报告测量结果至eNB。在一个实施例中，可由特定事件触发报告。例如，当测量的质量超出某阈值时触发报告。测量报告也可配置为周期性的，或配置为对来自eNB的单点需求报告的响应。在一个实施例中，类禁止定时器(prohibit-timer)的机制可用于限制从UE发送测量报告至eNB时产生的上行链路负载。事件触发机制也可依据UE的速度。例如，当估计UE速度高于某个阈值时，UE并不触发WLAN测量报告，即使信标RSSI足够好。或者，eNB可基于UE速度选择性初始化WLAN发现程序。

在另一个实施例中，使用WLAN信息请求-响应程序。在步骤431中，eNB 402发送WLAN信息请求消息至UE401以请求UE的连接状态。在步骤432中，UE401响应WLAN信息响应消息。UE信息响应可包括下列元素的一或多个：1)连接时的WLAN相关联状态，2)相关联WLANAP的标识(SSID、BSSID及/或HESSID),3)UE的IEEE MAC地址，4)UE的IP地址(如果已连接且UE接收IP地址以用于WLAN网络接口)。IP地址可为IPv4地址、IPv6地址或包括IPv4地址和IPv6地址，以及5)概要WLAN统计。这些统计可包括上行链路和下行链路方向的测量数据速率、相关时间、WLAN信道利用、WLAN回程速率。这些概要统计可单独报告或分为主要和次要信道(例如802.11ac的情形)或以结合的方式进行报告。

在一个实施例中，UE将不会泄露其连接状态给eNB。例如，UE可连接至私人WLAN，或者UE可连接至AP,其中该AP并不为UE的注册PLM提供LWA存取。对于此种情形，UE可在信息响应中提供一或多个情况代码(cause code)以发送至eNB,指示UE并未准备支持LWA存取。

在一个实施例中，使用网络选择请求响应程序。在步骤441中，eNB442发送WLAN选择请求消息至UE401。在步骤442，UE401以WLAN选择响应消息进行响应。eNB可请求UE与特定WLAN AP或用于LWA存取的一组WLAN AP的其中一个相关联。也可优选提供计时器值以指示允许用于UE与所需WLANAP相关联的时间。在一个实施例中，eNB可通知UE其并不打算致能LWA存取。eNB可优选指示其不致能LWA存取的时间期间。UE可使用此信息与其他策略配合以指示其网络选择。在其他实施例中，eNB可尝试选择网络选择决定中eNB指示的WLAN AP。UE可接着发送选择尝试结果至eNB,包括下列元素中的一或多个：1)WLAN相关联尝试的状态(即成功或失败)，以及2)当与指示的WLAN AP关联失败时，UE可提供一些诊断信息。此信息可包括WLAN无线电情况以及AP提供的理由代码，此时AP交换关于认证和关联程序的消息。在另一实施例中，UE可决定由于某原因其不符合来自eNB的请求。例如，选择由eNB指示的AP可能侵犯用户偏好或由UE连接管理者实施的一些其他策略。在这些情形中，UE可指示其无法遵从网络选择请求消息中的eNB请求。

在选择用于LWA的WLAN AP之后，需要选择DRB。在一个新颖方面，基于LWA DRB配置选择DRB。需要网络实行对选择用于LWA的DRB的控制并控制如何对待一组相关DRB(即选择该组的所有成员或不选择用于LWA)。在一个实施例中，由于只有CN具有所需信息(例如申请和用户配置文件的性质))，选择用于LWA存取的DRB由NAS层信令管理。

图5为根据本发明实施例基于UE的LWA DRB配置的用于LWA的DRB选择程序的示意图。UE501连接于eNB502和网络实体，例如MME 503。在步骤511，MME503透过NAS层发送LWA允许消息的指示至UE 501。在步骤512，UE501选择WLAN AP用于数据聚合。在步骤513，eNB 502发送承载-聚合状态请求消息至UE501。在步骤514，UE501发送承载聚合信息响应消息至eNB502。在步骤515，UE执行RRC重配置程序以从选择的DRB上的选择WLAN开始数据聚合。

在一个实施例中，用于LWA的NAS辅助DRB选择增强EPS移动性管理(EPS mobilitymanagement，EMM)程序以指示是否建立的EPS承载的全部或全部都不适用于LWA。例如，网络实体，例如MME503可使用附接接受(ATTACH ACCEPT)或TAU接受消息以通知LWA状态至UE。然后，UE通知eNB是否LWA存取允许使用RRC消息。

在另一实施例中，用于LWA的NAS辅助DRB选择增强NAS会话管理(NAS sessionmanagement，ESM)程序以指示特定EPS承载适用于LWA。此外，网络，例如MME503也可指示该组EPS承载将以相同方式对待(即，该组的全部或都没有被配置用于LWA存取)。UE可接着通知eNB哪组DRB适用于LWA存取。UE也可指示哪组DRB需要类似对待。

在另一实施例中，DRB选择为UE上预配置的。在一个实施例中，运营商可使用OMA-DM程序以提供LWA上可配置的关于IP流的信息。一旦在UE建立DRB，UE可确定携带特定IP流的DRB适用于LWA。如果特定DRB承载IP流的组合，且其中的一些适用于LWA而其他并不适用，则可取决于运营商策略或UE的本地设置来确定是否DRB可用于LWA或不能。在任何情形中，UE可将适用于DRB的该组LWA通信至eNB以用于后续动作。

图6为根据本发明实施例的基于LWA辅助配置UE选择WLAN AP的流程图。在步骤601中，UE接收无线网络中的LWA辅助配置，其中，UE连接于第一无线存取网络(RAN)。在步骤602中，UE基于LWA辅助配置选择第二RAN。在步骤603，UE聚合至少该第一RAN与该第二RAN之间的数据流量。

图7为根据本发明实施例的基于LWA DRB配置UE选择DRB的流程图。在步骤701中，UE获取无线网络中的LTE-WLAN聚合专用无线电承载(dedicated radio bearer,DRB)配置，其中，UE连接于第一无线存取网络(RAN)。在步骤702中，UE选择第二RAN，其中，UE聚合至少该第一RAN与该第二RAN之间的数据流量。在步骤703中，UE基于该LWA DRB配置通知第一RAN用于LWA存取的承载适用性(bearer-eligibility)。

本发明虽为说明的目的以若干特定实施例进行描述，但本发明并不限于此。相应地，在不脱离本发明的权利要求所设定的范围内，当可对上述实施例的些许特征作些许修改、润饰和组合。因此，本发明范围由后续权利要求和其等同定义保护。