ДИНАМИЧЕСКОЕ НАЗНАЧЕНИЕ ПОЛОСЫ ЧАСТОТ МЕЖДУ СЕТЯМИ РАДИОСВЯЗИ
DYNAMIC FREQUENCY BAND ALLOCATION BETWEEN RADIO COMMUNICATION NETWORKS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение, в общем, относится к сотовой радиосвязи, более конкретно к способу использования полосы спектра частот, совместно используемой двумя или более радиосетями. Изобретение также относится к управляющему узлу, предназначенному для выполнения способа, к узлу RRM, к контроллеру базовой станции и базовой станции радиосвязи, содержащей узел RRM.
Уровень техники
При традиционном планировании сотовых сетей диапазон смежных радиочастот, упоминаемый как несущая, назначают статическим способом одной радиосети. Это проиллюстрировано с помощью оси частот на фиг.1, где несущая 1, находящаяся в диапазоне от частоты f1 до f2, назначается сотовой сети 1, а несущая 2, находящаяся в диапазоне от частоты f3 до f4, назначается сотовой сети 2. Между двумя несущими обычно включают защитную полосу, для того чтобы уменьшить паразитное излучение, испускаемое между сотовыми сетями.
В результате этого традиционного развертывания трафик, принадлежащий сотовой сети 1, полностью держат в несущей 1, а трафик, принадлежащий сотовой сети 2, полностью держат в несущей 2.
Поскольку между двумя несущими нет перекрытия, решения о планировании данных в несущей 1 могут быть приняты с помощью сотовой сети 1 без какой-либо информации о планировании сотовой сети 2 и наоборот. Одним из примеров вышеупомянутого является пример, где сотовая сеть 1 является сетью GSM, принадлежащей оператору А, а сотовая сеть 2 является сетью GSM, принадлежащей оператору В. Другой пример будет, когда сотовая сеть 1 является сетью GSM, а сотовая сеть 2 является сетью LTE и две сети 1 и 2 принадлежат одному и тому же оператору. Это проиллюстрировано на оси время/частота фиг.2.
В ближайшие годы операторы будут нуждаться в увеличенной гибкости в своих сотовых развертываниях из-за нескольких причин:
имеется увеличенное число сотовых технологий,
необходимость перемещать спектр из их развернутой в настоящее время сотовой технологии (например, GSM) в более современную сотовую технологию (например, LTE),
дефицит спектра, безусловно, будет проблемой для некоторых операторов, часто дорого получать доступ к нему,
общая тенденция “агностицизма технологии” от контролеров, при этом назначение полос частот операторам не предписывает использования какой-либо конкретной технологии.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является гибкое использование спектра двумя сетями.
В первой радиосети блок RRM управляет администрированием радиоресурсов в одной или более ячейках, а во второй сети второй блок RRM управляет администрированием радиоресурсов в одной или более ячейках. Основной концепцией изобретения является занимать часть спектра для использования в одной или более ячейках, управляемых с помощью первого блока RRM, относительно нагрузки трафика в ячейке/ячейках, управляемых с помощью первого блока RRM. Второй блок RRM информируют о занятой части совместно используемого спектра и является свободным для использования совместно используемого спектра вне занятой части.
Изобретение также относится к первому блоку RRM с интерфейсом для соединения со вторым блоком RRM, имеющему средство, предназначенное для выполнения способа.
Изобретение дополнительно относится к контроллеру базовой станции и базовой станции радиосвязи, включающей в себя блок RRM.
Преимуществом заявленного способа является лучшее использование совместно используемого спектра.
В частности, он дает преимущество, тогда вводят новую сеть, основанную на новой технологии. Полоса частот, предназначенная для новой сети, может быть слишком узкой, чтобы позволить более высокие скорости передачи бит, предоставленные с помощью самой технологии. Тогда частоты совместно используемого спектра делают возможными самые высокие скорости передачи бит.
Дополнительным преимуществом, приведенным в качестве примера с помощью сетей GSM и LTE, является то, что средние скорости бит в системе LTE с точки зрения конечного пользователя существенно выше, чем они были бы, если бы LTE была ограничена частью спектра, который предназначен только для сети LTE.
Еще одним преимуществом изобретения является радиосеть, которую совместно используют два разных оператора сети. В этом варианте осуществления два оператора могут совместно использовать одну RBS. По меньшей мере, одну часть спектра, в которой RBS управляет своей радиосвязью, тогда разделяют между двумя операторами таким образом, чтобы RBS смог использовать совместно используемую часть спектра либо для радиосвязи с подвижными станциями, прикрепленными к оператору первой сети, либо для радиосвязи, прикрепленной к оператору второй сети.
Описание чертежей
Фиг.1 - ось частот, иллюстрирующая использование полос спектра известного уровня техники.
Фиг.2 - то же самое, что и на фиг.1, за исключением использования изобретательского использования спектра.
Фиг.3 - временная/частотная диаграмма, иллюстрирующая использование спектра из двух отдельных полос с помощью сети GSM и LTE.
Фиг.4 - то же самое, что и на фиг.2, в то же время иллюстрирующая альтернативное использование спектра.
Фиг.5 - вид некоторых узлов и ячеек двух сетей.
Фиг.6 - блок-схема узлов в системе GSM и LTE.
Фиг.7 - блок-схема последовательности этапов первого варианта осуществления способа.
Фиг.8 - блок-схема узлов в системе GSM и LTE и управляющего узла.
Описание предпочтительных вариантов осуществления
Изобретение основано на полосе частот, разделяемой на три части, как изображено с помощью оси частот на фиг.2. Полосу частот f1-f2 назначают первой сети, полосу частот f3-f4 назначают второй сети, тем не менее, часть f3-f2 назначенных полос совместно используют обеими сетями, и первая сеть имеет только часть f1-f3 несущей, предназначенную для нее самой, а вторая сеть только часть f2-f4 предназначенной несущей. В нижней части фиг.2 соответственные RRM (администратор радиоресурса) сетей отмечены с помощью прямоугольников. RRM управляют использованием спектра и соединены друг с другом для передачи использования совместно используемого спектра.
Сущностью изобретения является обмен информационными сообщениями между первой и второй сетью, что позволяет каждой системе знать, какая часть совместно используемого спектра является подходящей для планирования трафика. Эти информационные сообщения могут быть либо оригинальными, либо стандартизованными.
Преимущество назначения спектра может быть понято с помощью сравнения фиг.3, которая раскрывает назначение спектра в сеть GSM и LTE предшествующего уровня техники и его использование с помощью трафика GSM на временной/частотной диаграмме, с назначением и использованием спектра на фиг.4, иллюстрирующей изобретательское назначение в сети на том же самом виде диаграммы. Чтобы поддерживать приемлемый уровень обслуживания, т.е. низкую степень блокирования, оператор вынужден назначать полосу частот в GSM для пиков трафика, регулируемых в назначении спектра. С помощью статического назначения спектра, как в предшествующем уровне техники, это ограничивает назначение полосы частот в LTE. При совместном использовании части спектра система LTE может получать доступ к нему и получать большую его часть в течение периодов времени, когда трафик в GSM является низким или средним. При этом LTE может предлагать существенно большую пропускную способность и максимальную скорость.
Первый вариант осуществления
Первое применение изобретения предназначено для сценариев, в которых обе сети принадлежат одному и тому же оператору.
Фиг.5 является видом первой ячейки С1 в системе GSM и второй ячейки С2 в системе LTE. Первую ячейку С1 обслуживают с помощью базовой станции 15 радиосвязи в системе GSM, т.е. BTS 15 GSM, а вторую ячейку С2 обслуживают с помощью RBS 12 (базовой станции радиосвязи) GSM. BTS 15 GSM соединена с BSC (контроллером базовой станции) GSM. BSC 13 GSM и RBS 12 LTE имеют линии связи для передачи данных через базовую сеть. Для этого изобретения линии связи являются неважными. Вместо этого важной является линия связи, соединяющая BSC 13 GSM с RBS 12 LTE, которая будет описана дополнительно ниже.
Конечно, сети GSM LTE содержат многочисленные ячейки и базовые станции 15, 12. Фиг.5 предназначена для иллюстративных целей двух сетей, управляемых с помощью одного и того же оператора, совместно использующих часть спектра и имеющих, по меньшей мере, некоторые ячейки с перекрывающейся географической зоной обслуживания, как имеет место с первой и второй ячейкой С1, С2. Это усложняет ситуацию взаимного влияния.
Фиг.6 является блок-схемой, иллюстрирующей функциональные блоки BTS 5 GSM, BSC 13 GSM и RBS 12 LTE, которые являются существенными для изобретения.
Функциональными блоками в BSC 13 GSM являются администратор 2 радиоресурсов GSM, устройство 3 регулирования канала, групповой переключатель 4 и объект 6 сигнализации, который взаимодействует с системой LTE через объект 7 сигнализации LTE. BTS 5 GSM включает в себя важные модули: радиоблок 5 и антенны. RBS LTE содержит функциональные блоки: объект 7 сигнализации, администратор 8 радиоресурсов, планировщик 9, буфер 10 данных, радиоблок 11 и антенны. Функциональные блоки BSC 13 GSM и RBS 12 LTE, за исключением радиоблока 11, главным образом, осуществляют как программное обеспечение, выполняемое с помощью процессоров. Однако они могут быть до различной степени осуществлены с помощью аппаратного обеспечения. Степень является выбором осуществления. Функциональные блоки 2-4, 6-11 обычно осуществляют в отдельных физических программах и процессорах, однако некоторые из функциональных блоков могут совместно использовать физический объект.
В первом варианте осуществления система GSM имеет приоритет в совместно используемом спектре, но дает системе LTE знать посредством информационных элементов, посланных из RRM 2 GSM в RMM 8 RBS LTE, какие части совместно используемого спектра используют с помощью GSM и когда. Система LTE тогда поддерживала бы информацию данных о том, какую часть совместно используемого спектра в настоящее время занимают с помощью GSM, и планировала бы данные LTE в оставшейся части спектра. Эта функция будет описана более подробно со ссылкой на фиг.6 и на этапы способа, проиллюстрированного с помощью блок-схемы последовательности этапов фиг.7.
RRM 2 GSM управляет как спектром, который предназначен только для GSM, т.е. несущей между частотами f1 и f3 на фиг.2, так и спектром, который назначен как GSM, так и LTE, т.е. совместно используемым спектром между частотами f3 и f2 на фиг.2.
Сначала RRM 2 GSM берет в использование частоты из совместно используемого спектра на основании нагрузки трафика в сети GSM, см. S1 на фиг.7.
На следующем этапе S2 RRM 2 GSM сигнализирует в объект 6 сигнализации GSM, какие частоты в совместно используемой несущей в настоящий момент используют с помощью радиосети GSM. Объект 6 сигнализации GSM посылает информационный элемент, содержащий эту информацию, в объект сигнализации LTE, который передает это сообщение в RRM 2 LTE.
На S3 RRM 8 LTE обрабатывает информацию с другой имеющейся информацией о том, какие частоты использовать, и посылает результирующую информацию о радиоресурсах в планировщик 9 LTE. В частности, RRM 8 LTE дает команду планировщику 9 не использовать никакую из частот в совместно используемой несущей, которая в настоящий момент занята с помощью GSM. Планировщик 9 LTE использует эту информацию в комбинации с другими имеющимися данными, чтобы определить, какие данные пользователя в буфере 10 данных должны быть переданы в подвижные станции и какие ресурсы, такие как частоты, должны быть использованы. В частности, планировщик 9 использует только частоты, которые указаны как доступные с помощью RRM 2 LTE.
Осуществляют мониторинг нагрузки трафика GSM, S4, и сравнивают с верхним и нижним порогами, S5. Это выполняют с помощью RRM 8 GSM.
В случае уменьшения нагрузки трафика GSM опять входят в первый этап с помощью RRM 2 GSM, освобождая некоторые из частот, занятых с помощью GSM. Этапы, следующие после первого этапа S1, выполняют в цикле.
На этапе 4 и 5 выбора, S4, S5, устройство 3 регулирования канала принимает запрос нового речевого вызова, устанавливаемого в ячейке GSM. Устройство 3 регулирования канала сигнализирует этот запрос в RRM 2, который определяет увеличение нагрузки трафика.
Если этап 5, S5, дает в результате увеличение нагрузки трафика GSM, RRM 2 GSM на шестом этапе S6 идентифицирует радиоканал GSM, который может быть использован, и запоминает информацию о том, какие частоты требует канал GSM. Администратор радиоресурсов GSM посылает сообщение администратору ресурсов LTE. Сообщение содержит информацию о частотах, которые собираются использовать для вызова GSM, и отдает команду системе LTE не использовать эти частоты для планирования трафика.
RRM 8 LTE подтверждает прием информации, и подтверждение приема принимают с помощью RRM 2 GSM, седьмой этап S7.
Затем, см. S8, RRM 2 GSM разрешает устройству регулирования канала установить речевой вызов на идентифицированных частотах. Устройство 3 регулирования канала использует способы данного уровня техники, чтобы установить речевой вызов посредством группового переключателя через интерфейс через BTS 5 GSM и через радиоинтерфейс с подвижной станцией с использованием радиоканала, предоставленного вызову с помощью RRM GSM. Параллельно установке речевого вызова объект 7 сигнализации LTE информирует RRM LTE о частотах, которые с настоящего момента используют для речевого вызова GSM. RRM LTE передает эту информацию в планировщик LTE, который немедленно останавливает все планирование на соответствующих частотах.
Когда выполняют последний этап, осуществляют мониторинг трафика GSM, см. этап S4, и дополнительные этапы выполняют в цикле.
Второй вариант осуществления
Фиг.8 является блок-схемой тех же узлов, что и фиг.6, за исключением управляющего узла 13, внешних узлов сети GSM и LTE. Управляющий узел 14 имеет интерфейсы, соединяющие с объектами сигнализации 6, 7 BSC 13 GSM и RBS 12 LTE через линии связи 21. Все функциональные блоки 2-4, 6-11 BSC 13 GSM и RBS 12 LTE являются теми же самыми, что и на фиг.6, тем не менее, действие RRM является немного другим.
Во втором варианте осуществления GSM не является привилегированной относительно LTE в доступе к совместно используемой сети. RRM 8 LTE осуществляет мониторинг нагрузки трафика, и если нагрузка не может быть отрегулирована в частотном спектре, уже назначенном с помощью управляющего узла 14, RRM 8 LTE запрашивает управляющий узел 14 назначить больше совместно используемого спектра в систему LTE. RRM 2 GSM действует таким же способом. Запрос о назначении спектра из LTE и RRM GSM, 2, 8, включает в себя измерение соответственной нагрузки трафика.
Когда управляющий узел 14 принял запрос назначения больше совместно используемого спектра из RRM 8 LTE, управляющий узел 14 запрашивает RRM 2 GSM предоставить измерение нагрузки трафика GSM. Управляющий узел 14 сравнивает нагрузки трафика сетей GSM и LTE.
На основании информации о нагрузке в сетях GSM и LTE соответственно, данных назначений спектра и стратегий, как определено оператором сети, управляющий узел 14 принимает решение, должны ли быть изменены или нет данные назначения совместно используемого спектра в функции RRM GSM и функции RRM LTE. Если решением управляющего узла 14 RRM является переназначить (изменить), тогда информируют оба RRM 2, 8 сетей GSM и LTE. Если решением является не выполнять переназначения, тогда информируют только RRM 8 LTE, поскольку он сделал запрос.
Измерения нагрузки трафика и параметры стратегии
Управляющий узел 14 во втором варианте осуществления должен сравнивать измерения нагрузки трафика из систем LTE и GSM. Измерения должны быть обработаны с помощью соответственного RRM 2, 8 как сравнимые. Например, измерения могли бы быть основаны на любых из параметров: занятие имеющихся радиоканалов, потеря пакета через радиоканал, задержки, пропускная способность в направлении либо восходящей линии связи, либо в нисходящей линии связи, или любой комбинации параметров. Предпочтительно измерение количественно определяют относительно уже назначенных частот.
Измерения нагрузки могут быть либо в виде мгновенного уровня нагрузки, уровня нагрузки, отфильтрованного через тщательно определенный период времени, который мог бы находиться в диапазоне от миллисекунд до минут или даже часов. В качестве альтернативы измерения нагрузки могли бы быть предсказаниями ситуации нагрузки для будущего периода времени.
Измерения нагрузки могли бы быть периодически посланы из блоков 2 и 8 RRM в центральную функцию 14 управления RRM. В качестве альтернативы измерения нагрузки могли бы быть посланы на основании событий, например существенного изменения ситуации нагрузки в любой из систем GSM и LTE по сравнению с последним сообщенным измерением нагрузки.
Параметры стратегии служат цели, чтобы сравнивать и взвешивать важность измерения нагрузки при решении о том, как переназначать/назначать спектр в блоки 6 и 8 RRM. Параметры стратегии являются либо постоянной частью устройства 14 управления RRM, либо их предоставляют в устройство 14 управления RRM, например, посредством системы операции и администрирования. Параметры стратегии, например, могли бы сравнивать два концептуально разных измерения нагрузки, таких как количество происходящих в текущий момент речевых вызовов в GSM с занятостью канала LTE, или взвешивать два сравнимых измерения, таких как занятость канала в двух системах. В одном варианте осуществления изобретения параметры стратегии используют для того, чтобы предварительно отрицательно измерять одну сеть относительно другой, что в экстремальном пределе абсолютного приоритета для GSM дает функцию, аналогичную первому варианту осуществления изобретения, обсужденному в предыдущем разделе.
Параметр стратегии также может быть соединен со стратегиями QoS (качества обслуживания) отдельных конечных пользователей в двух системах таким образом, что спектр назначают на основании обслуживаний и приоритетов отдельных пользователей.
Дополнительные альтернативы для вариантов осуществления
Следует понимать, что RRM 2 системы GSM мог бы быть соединен с множеством RRM 8 в соответственных RBS LTE. Таким образом, RRM 2 GSM мог бы быть соединен с некоторым числом RBS LTE, 12, которые соответствуют по количеству и географической зоне обслуживания числу BTS GSM, 15, которыми управляют с помощью BSC GSM, 13.
Сети GSM и LTE являются примерами сетей, используемыми в первом и втором вариантах осуществления. Конечно, сети, основанные на других технологиях радиодоступа, могут быть использованы в комбинации с настоящим изобретением. Например, изобретение могло бы быть выгодным при перемещении из сети, основанной на технологии CDMA, в сеть, основанную на технологии OFDM, или любой другой будущей технологии доступа. RRM 2 или управляющий узел 14 могли бы дополнительно назначать отдельно спектр восходящей линии связи и нисходящей линии связи.
Другие системы могут разделять свои функциональные объекты по-другому, чем функциональные объекты GSM, BSC, и давать другие названия объектам.
Сети, совместно использующие спектр, также могли бы быть основаны на одной и той же технологии доступа. Это, в частности, имеет место для сценария, когда управляющий узел 14 назначает совместно используемый спектр сети, которая предлагает наивысшую цену за доступ к совместно используемому спектру. Кроме того, было бы возможно совместно использовать спектр с помощью более чем двух сетей.
Сокращения
LTE - долгосрочное развитие 3G, как стандартизовано с помощью 3GPP
OFDM - множественный доступ с частотным уплотнением
RBS - базовая станция радиосвязи
RRM - администратор радиоресурсов
BTS - базовая приемопередающая станция