Este pedido reivindica prioridade sob 35 USC 119(e) ao pedido provisório serial dos Estados Unidos No. 60/954.895, depositado em 9 de Agosto de 2007, que é incorporado aqui por referência.
CAMPO TÉCNICO
A presente invenção refere-se geralmente a sistemas de comunicação sem fio, e mais particularmente a uma arquitetura de rede e métodos para descobrimento automático (identificação ou aprendizado) de vizinho de estação de base, configuração e/ou sintonização dinâmica para otimizar desempenho de rede.
FUNDAMENTOS
Algumas das tarefas mais desafiadoras e caras empreendidas por operadores de rede quando da introdução de nova infra-estrutura de telecomunicações ou adição de capacidade na infra-estrutura existente (tal como adição de pontos de acesso ("APs" ou estações de transceptor de base ("BTSs", também referidas aqui como "estações de base”)) incluem esforços de planejamento de rede, desenvolvimento e operacionais. Os esforços para preparar e otimizar tais redes são significantes e tradicionalmente necessitam de períodos demorados até atingir um sistema ótimo e estável. Isto é usualmente feito com base em configuração manual inicial das BTSs no instante de desenvolvimento.
Informação de vizinho de estação de base é crítica para operação de rede sem fio, para tal informação é utilizada por estações de base, pontos de conexão controladores de rede e rede de serviço de acesso ("ASN") (dependendo da arquitetura de rede) para várias aplicações, incluindo Gerenciamento de Recurso de Rádio (RRM), comunicações entre BTS vizinhas, associadas com transferências de controle (transferências de passagens), e Radiolocalização de multi-etapa baseado na topologia de vizinho de BTS. Esta informação de vizinho é também crucial para a operação com êxito de sistemas sem fio 4G emergentes, com alta taxa de dados, tais como aqueles integrados (ou a serem integrados) em conformidade com especificações sem fio, tais como LTE (Evolução a longo prazo) promulgadas por 3GPP (Projeto de Parceria de Terceira Geração) e aquelas promulgadas pela Worldwide Interoperability for Microwave Access Forum (WiMAX) para auto descobrimento de interface. Esta especificação WiMAX é também conhecida como a norma do Institute of Electrical e Electronic Engineers (IEEE) 802.16e-2005, e é incorporada aqui para referência.
Pontos de acesso e estações de transceptor de base provêm usuários (e seus dispositivos de comunicação conhecidos como "estações de subscritor") com conectividade sem fio às redes de serviço de acesso sem fio (ASN). Esses pontos de acesso têm diferentes nomes dependendo da arquitetura de rede e da norma para a qual a rede é construída, mas eles geralmente compartilham características similares, tais como antena (s) e transceptor(es) de estação de base. Em desenvolvimentos de celulares, as antenas são montadas em estruturas físicas, tais como torres, edifícios e outras estruturas geralmente elevadas. Uma vez conectados à ASN, os usuários têm a capacidade de se mover em tomo da ASN, com suas sessões de chamada (data ou voz) sendo transferidas, quando necessário, de uma estação de base para outra. Dentro da rede, cada BTS é conectada (via sem fio ou com fio) a um nó de controlador. O nó de controlador pode ser na forma de um "ponto de conexão" (GW) geralmente responsável para controlar e se comunicar com um número de BTSs. Tais pontos de conexão podem ser conectados a uma rede global, que pode ser rede telefônica comutada pública ("PSTN"), Internet, ou outras redes de comunicação com fio e sem fio. E crítico para os operadores de rede sem fio assegurar que sessões de chamada mantenham continuidade quando essas sessões de chamada são transferidas por controle de uma BTS para uma outra. Como notado acima, os operadores de rede tipicamente divulgam listas de vizinhos de BTS no instante de aumento de rede, mas tal configuração manual falha em levar em conta a natureza inerententemente dinâmica das redes, quando indisponibilidades planejadas (e não planejadas) de serviço de BTS aparecem, ou as BTSs, de outra maneira, se tomam totalmente indisponíveis operacionalmente por períodos de tempo relativamente pequenos devido à operação em capacidades que inibem participação em transferências de controle de chamada, como podem ocorrer incidentes em atividades, tais como grandes recolhimentos (por exemplo, eventos principais de esporte e teatrais/musicais), ou eventos extraordinários (acidentes em rodovias, etc. ).
O desenvolvimento e funcionamento de tecnologias sem fio 4G emergentes tais como LTE e WiMAX face muitos dos desafios que existem em redes de celular/PCS. Todavia, alguns desses desafios são mais pronunciados nessas tecnologias 4G emergentes como uma consequência de seu desenvolvimento, em muitos casos, em bandas de frequência mais altas (1,5 Hz all Hz). Um dos problemas que impactam tais desenvolvimentos se refere ao "sombreamento", um fenômeno que envolve a diffação em tomo de obstáculos (tais como edifícios, torres de água, etc.). Tal diffação se toma mais problemática em frequências mais altas, quando o comprimento de onda do sinal correspondentemente diminui. Além disso, em frequências elevadas (e dependendo das condições de RF prevalecentes), a linha de visão (LOS) entre a BTS e o terminal de subscritor pode se tomar mais um problema. Embora as áreas urbanas sejam locais onde altas taxas de dado seriam benéficas, essas áreas urbanas também exacerbam o problema de LOS (por exemplo, edifícios, obstáculos, etc.). Alguns locais não terão nenhum LOS, enquanto outros locais terão LOS aceitável em na vizinhança do local de célula (local de BTS), com deficiente LOS em áreas mais afastadas do local de célula. As tecnologias sem fio 4G são projetadas para altas taxas de dado. Tipicamente, altas taxas de dado podem somente ser atingidas com altas relações de sinal-para-ruído (SNRs). Porque LOS não é possível (ou limitado) em muitos locais, muitas estações de subscritor são severamente impactadas em locais que resultam em nenhum LOS com baixa SNR. Frequentemente uma estação de subscritor atrás de um obstáculo pode adquirir a rede (isto é, o canal de controle pode ser detectado), mas taxas de vazão de dados são baixas. Um alto número de usuários estará em locais desvantajosos que não suportarão altas taxas de dado entre a estação de subscritor e BTS. Por conseguinte, o combate ao problema de sombra /LOS é um objetivo principal no desenvolvimento e operação de tecnologias sem fim 4G emergentes em frequências mais altas em áreas urbanas e áreas urbanas densas.
Por conseguinte, são necessários componentes de infra- estrutura e métodos que provêm soluções de auto-configuração e auto- otimização para descobrimento automático (identificação ou aprendizado) de vizinhos de BTS (e informação de vizinho de BTS) para evitar a provisão individual e manual de vizinhos em cada BTS e controlador. Isto é desejável em casos de desenvolvimento de rede inicial, melhorias de capacidade (tais como aparecem a partir da adição de outras BTSs), indisponibilidades de serviço e reinicializações, e outras de tais situações que impactam a rede. Ainda, quando as condições de operação mudam na rede devido a limitações de operação, como descrito acima, é importante se poder sintonizar dinamicamente (isto é, identificar) a lista de BTSs vizinhas disponíveis para comunicações de transferência de controle quando as condições de rede mudam (por exemplo, degradação de sinal devida a sombreamento (isto é, degradação de sinal devida a obstruções físicas no trajeto entre a BTS de serviço e o usuário, limitações na linha de visão disponível ao usuário, mudanças em faixa de BTS, etc.).
SUMÁRIO
De acordo com uma forma de concretização, um método é exposto, que inclui determinar uma configuração de nó local para um nó de rede local. A configuração de nó de rede local pode incluir uma faixa local e uma posição local. Em adição, esse método pode incluir receber através de uma ligação de comunicação uma configuração de nó de rede remota para um nó de rede remota. A configuração de nó de rede remota pode incluir uma faixa remota e uma posição remota. Também, esse método pode incluir ainda gerar uma lista de vizinho que inclui o nó de rede remota e o nó de rede local. A lista de vizinho pode ser determinada usando a configuração de nó de rede local e a configuração de nó de rede remota.
De acordo com uma outra forma de concretização, um método é exposto, que inclui obter uma primeira informação acerca de uma primeira estação de base. A primeira informação pode incluir informação de posição e faixa relativa à primeira estação de base. Esse método inclui enviar a primeira informação para um primeiro servidor. Também exposto nessa forma de concretização é obter uma segunda informação acerca de uma segunda estação de base. A segunda informação compreende informação de posição e faixa relativa à segunda estação de base. Em adição, esse método inclui enviar a segunda informação acerca da segunda estação de base ao servidor, gerar uma lista de vizinho a partir da primeira informação e da segunda informação, e transmitir a lista de vizinho à primeira estação de base e à segunda estação de base.
Em ainda uma outra forma de concretização, um sistema é exposto, que inclui uma primeira estação de base. A primeira estação de base é capaz de armazenar primeira informação de identificação relativa à faixa da primeira estação de base e a posição da primeira estação de base e comunicando com uma primeira rede. Esse sistema pode também incluir uma segunda estação de base que é capaz de armazenar segunda informação de identificação relativa à faixa da segunda estação de base e a posição da segunda estação de base. A segunda estação de base é também capaz de comunicação com uma segunda rede. Assim, o sistema pode incluir ainda um servidor que é capaz de comunicação com a primeira rede e a segunda rede. O servidor é capaz de receber a primeira e segunda informações de identificação, criando uma lista de vizinho com base na primeira e segunda informações de identificação, e transmitir a lista de vizinho à primeira estação de base e à segunda estação de base.
Outras características técnicas podem ser facilmente aparentes para uma pessoa especializada na arte a partir das seguintes figuras, descrições, e reivindicações.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Para uma compreensão mais completa da presente exposição, e de suas vantagens, referência é agora feita às seguintes descrições tomadas em conjunção com os desenhos acompanhantes, em que os mesmos números designam os mesmos objetos, e nos quais: a figura 1 representa um diagrama de alto nível de um diagrama de exemplo com uma pluralidade de BTSs e ASNs dentro de uma rede de comunicação sem fio (tal como WiMAX) ilustrativa, de acordo com uma forma de concretização da presente exposição; a figura 2 é um diagrama de blocos de um sistema usado dentro de uma ASN mostrada na figura 1, de acordo com uma forma de concretização da presente exposição; a figura 3 é um diagrama de referência de uma BTS, de acordo com uma das formas de concretização expostas, de acordo com uma forma de concretização da presente exposição; a figura 4 é um diagrama de referência das mensagens transmitidas entre estações de BTS e ASNs mostradas na figura 1, de acordo com uma forma de concretização da presente exposição; a figura 5 é uma ilustração de elementos de informação usados na determinação de uma lista de BTS vizinha, de acordo com uma forma de concretização da presente exposição; a figura 6 representa um método de implementação das formas de concretização expostas; a figura 7 representa faixas de várias BTSs usadas para criar uma listas de vizinho de BTS, de acordo com uma das formas de concretização expostas; a figura 8 é uma ilustração do ângulo de cobertura de uma BTS, de acordo com uma das formas de concretização expostas; a figura 9 é um exemplo da área de cobertura entre dois vizinhos, de acordo com uma das formas de concretização expostas; e a figura 10 representa mensagens de prioridade com base em uma lista de vizinho.
DESCRIÇÃO DETALHADA
A figura 1 ilustra um exemplo de uma arquitetura de rede de comunicação ou sistema 100 de acordo com a presente exposição. A rede ou sistema 100 mostrado na figura 1 é somente para finalidades de ilustração, e representa uma pluralidade de células ou setores. Outras formas de concretização do sistema 100, construídas em conformidade com qualquer da multiplicidade de normas, podem ser usadas sem fogir do escopo desta exposição. Referência a "normas", quando usadas aqui, é entendido abranger versões existentes e futuras das normas referenciadas, bem como normas que abrangem os princípios da matéria exposta e reivindicada aqui.
Neste exemplo, o sistema 100 é parte de uma maior rede de serviços de acesso (não mostrada), e o sistema 100 inclui uma estação de base (BTS) 112, uma BTS 114 e uma BTS 116, cada uma se comunicando com uma rede de serviço de acesso (ASN) 102. também mostrado no sistema 100 são uma BTS 106, uma BTS 108 e uma BTS 110, cada uma se comunicando com uma ASN 104. A ASN 102 se comunica com a ASN 104 (via comunicações sem fio ou com fio). Incluídos como uma parte de cada ASN 102, 104 está um ou mais controladores de BST, na forma de pontos de conexão ou servidores 120 (a figura 1 ilustra pontos de conexão XI até X3 dentro da ASN 102 e Y1 até Y3 dentro da ASN 104).
Um problema prevalecente em comunicação sem fio, independentemente do protocolo ou norma na qual é baseada, é que, quando um dispositivo de comunicação (tal como uma estação de subscritor, também referido como uma estação móvel) se move de uma área para uma outra área, a intensidade de sinal pode variar e finalmente pode declinar para um nível insuficiente a manter comunicações ou, em qualquer caso, altas taxas de dado. Mesmo quando uma estação móvel está dentro de uma faixa teórica de uma BTS, obstáculos físicos ou outras condições podem inibir a comunicação com a BTS. Em um tal caso, as comunicações podem ser interrompidas ou perdidas, em resposta ao movimento para fora da área de cobertura da BTS ou quando outros fatores inibem ou reduzem a confiabilidade das comunicações com a BTS, a BTS (ou rede) pode iniciar uma transferência de controle de comunicação a partir da BTS de serviço para uma outra BTS para melhorar a ligação de comunicação ao dispositivo de comunicação. Isto necessariamente requer o conhecimento dos vizinhos da BTS.
Como descrito acima, a identificação e aprovisionamento de cada dos vizinhos da BTS dentro do sistema são usualmente realizados manualmente dentro de cada BTS e/ou das ASNs no instante do preparação de rede inicial ou quando um recurso é adicionado à, ou removido da, rede existente. Esse aprovisionamento manual é demorado, caro e relativamente estático. Em adição, as condições de operação de rede (por exemplo, faixa de cobertura da estação de base, que é baseada em vários fatores) podem mudar substancialmente ao longo do tempo e, como um resultado, a área de cobertura de uma dada BTS pode ser diferente daquela com a qual se contou quando os vizinhos de BTS foram inicialmente provisionados para cada BTS. Por conseguinte, aquelas BTSs identificadas como vizinhas para uma dada BTS podem não verdadeiramente ser vizinhas e problemas com transferências podem ocorrer.
Um método (ou métodos) revelado (s) para solucionar esses problemas é o uso de relações de vizinho automaticamente descobertas e/ou dinamicamente atualizadas para configurar o sistema 100. Uma relação de vizinho 118 é mostrada como uma caixa que ilustra que a BTS 112 e a BTS 110 são vizinhas. Detalhes da maneira pela qual o descobrimento automático é implementado são providos na descrição abaixo. As relações automaticamente descobertas e dinamicamente atualizadas promovem configuração e otimização automáticas da rede 100. Por exemplo, tráfego entre uma pluralidade de estações móveis (MS) pode ser equilibrado entre uma pluralidade de BTSs. Além disso, perdas ou interrupções de sinal podem ser previstas com base em condições de sinal empíricas para promover uma transferência de controle de uma BTS para uma outra BTS antes da detecção de uma perda de sinal. As condições de operação de rede podem ser medidas periodicamente para prover a geração de uma lista de vizinho atualizada para uma dada BTS, permitindo assim um alto grau de sintonização e/ou otimização dinâmicas de vizinho de BTS. Esses, e outros aspectos inovadores e únicos da presente exposição, serão discutidos em mais detalhe abaixo.
A ASN 102 e a ASN 104 podem incluir uma ou mais redes de área local ("LAN"), redes de área metropolitana ("MAN"), redes de área extensa ("WAN"), toda ou porções de uma rede global, ou qualquer outro sistema ou sistemas de comunicação em um ou mais locais, ou combinação desses, incluindo a rede telefônica comutada pública (PSTN), Internet, redes por pacote e similares. A ASN tipicamente também inclui uma rede de transferência de dados de BTS (não mostrada) que é uma rede de dado utilizada para comunicações entre as BTSs e ASNs. Essas redes podem ser configuradas para incluir Internet, redes por pacote e similares. Em uma forma de concretização, as ASNs 102, 104 (ou porções das mesmas) são redes baseadas em Protocolo de Internet (IP), em um outra forma de concretização específica, o sistema ou rede 100 opera de acordo com a norma WiMAX (IEEE 802.16). E entendido que um ou mais servidores (não mostrados) podem se comunicar através da ASN 102 e da ASN 104.
Outros componentes, dispositivos ou redes podem ser incluídos no sistema 100, e a figura 1 somente ilustra, todavia, uma configuração exemplificativa para ajudar a descrever o sistema e a operação para aqueles especializados na arte. O sistema 100 representado na figura 1 pode ser descrito usando diferente nomenclatura ou terminologia de sistema, tal como o uso dos termos terminal de acesso (AT) ou terminais de subscritor móvel (MS ou MT) ou estações de subscritor (SS), estação de base (BS) ou estação de transceptor de base (BTS) (bem como Nó B, Nó melhorado B e outros), e o uso de qualquer dada nomenclatura para descrever um dispositivo dentro do sistema 100 não pretende limitar o escopo desta exposição.
Como será entendido por aqueles especializados na arte, tecnologias de interface de ar utilizadas pelas BTSs no sistema 100 podem abranger tecnologias ou normas, tais como, a título de exemplo não limitativo, 2G, 2.5G, 3G, GSM, IMT-2000, UMTS, iDEN, GPRS, IxEV-DO, BORDA, DECT, PDC, TDMA, FDMA, CDMA, W- CDMA, LTE, TD-CDMA, TD- SCDMA, GMSK, OFDM, WiMAX, a família das normas da IEEE 802.11, a família das normas da IEEE 802.16, IEEE 802.20, etc. Por exemplo, a norma WiMAX define duas arquiteturas de rede ou modos: modo de ponto-para- multiponto (PMP) e modo de malha. No modo de PMP, cada estação de subscritor se comunica diretamente com uma BTS e pode se comunicar indiretamente com uma outra estação de subscritor, mas somente através de uma BTS, primeiramente. Este modo de rede tem uma estrutura de estrela com a BTS no centro da estrela. No modo de malha, cada estação de subscritor é operável para se comunicar diretamente com cada outra estação de subscritor - a BTS não é requerida. A arquitetura ilustrada na figura 1 implementa o modo de PMP, as estações de subscritor recebem instruções da unidade de BTS com a qual elas estão se comunicando. Todavia, é expressamente entendido que os elementos inovadores da presente exposição poderiam ser implementados ou em um modo de PMP ou outros modos e, como notado previamente, os ensinamentos da presente invenção são independentes de norma e tecnologia de interface de ar.
As BTSs (por exemplo, 106, 108, 110, 112, 114, 116) têm acopladas às mesmas uma ou mais estações de subscritor (não mostradas). As estações de subscritor são operáveis para comunicação em forma sem fio com (ou para) as BTSs através de uma interface de ar. No sistema 100, qualquer número de estações de subscritor pode estar presente até a capacidade da rede. Cada estação de subscritor dentro do sistema 100 pode ser dispositivos de comunicação fixos ou móveis (incluindo nômades). Deve ser entendido para a finalidade desta descrição detalhada que a taxa de transmissão/recepção de dado da estação de subscritor não é limitada a qualquer taxa específica e que a mobilidade de estações de subscritor móveis não é limitada a qualquer taxa específica de movimento.
Uma BTS convencional geralmente inclui vários componentes, tais como unidades de processamento, controladores e interfaces de rede, que necessariamente incluem, mas não são limitados a, microprocessadores, microcontroladores, dispositivos de memória, e/ou circuitos lógicos, e estes podem ser adaptados para implementar vários algoritmos e/ou protocolos. Nenhuma descrição adicional dos componentes e processos de software (funcionalidade) convencionais de uma BTS, outros que não os notados aqui ou relevantes para uma compreensão da presente exposição, é provida, pois esses são conhecidos por aqueles de conhecimento comum na arte. Será entendido que as BTSs podem ser construídas ou configuradas a partir de qualquer apropriado hardware, software, firmware, ou combinação dos mesmos para prover a funcionalidade conhecida por aqueles de conhecimento comum na arte. As BTSs incluirão funcionalidade adicional, como descrito abaixo, de acordo com uma ou mais formas de concretização.
Voltando agora à figura 2, é mostrado um diagrama de blocos de um ponto de conexão ou servidor de ASN 120 dentro da ASN 102 ou da ASN 104 de acordo com a presente exposição. O ponto de conexão 120 inclui um processador (que pode incluir um processador de sinal digital) 200, uma memória 202, um transceptor 204, dispositivos de entrada/saída 206, e uma antena 208. Outros componentes podem ser incluídos, mas não são mostrado. Detalhes da operação e estrutura de desses componentes, exceto quando necessário para ilustrar as operações e métodos descritos aqui, foram omitidos. O ponto de conexão inclui um programador 210. Embora mostrado como um componente separado, o programador 210 é normalmente um processo de software (ou entidade lógica) que controla e gere programação de dados. Com referência agora à figura 3, uma BTS de exemplo 106 (e BTSs 108, 110, 112, 114 e 116) é um meio para rádio de duas vias, multi-canal, de alta potência, em um local fixo. Tais BTSs são tipicamente providas para comunicação com estações de subscritor na forma de rádios de duas vias, de potência relativamente baixa, de canal único, ou dispositivos sem fio, tais como telefones móveis, telefones portáteis, cartões de "networking"de computador sem fio (tais como PCM/CIA e outros dispositivos de conectividade sem fios) e roteadores sem fio. A BTS 106 pode compreender um controlador de sinal 300 que é acoplado a um transmissor 302 e um receptor 304. O transmissor 302 e o receptor 304 (ou combinados, transceptor) podem ainda ser acoplados a uma antena 306. em a BTS 106, sinais digitais são processados em circuitos de processamento de canal 308 e os sinais digitais podem ser sinais para um sistema de comunicação sem fio, tais como sinais que transportam voz ou dado destinado para um terminal móvel (não mostrado). O controlador de sinal 300 envia os sinais digitais para o transmissor 302 que inclui o circuito de processamento de canal 308 que codifica cada sinal digital e um gerador de radiofrequência (RF) 310 que modula os sinais codificados para um sinal de RF. O sinal de saída de RF resultante é transmitido através da antena 306 para uma estação de subscritor (não mostrada).
Em adição, a antena 306 também recebe sinais enviados à BTS 106 a partir de estações de subscritor. A antena 306 acopla os sinais recebidos ao receptor 304, que desmodula-os em sinais digitais e transmite-os para o controlador de sinal 300 e os recoloca em ponto de conexão associado 120. A BTS 106 pode também incluir equipamento auxiliar, tal como ventoinhas de ventilação ou trocadores de ar, para a remoção de calor a partir da BTS 106. Como será entendido por aqueles especializados na arte, a BTS 106 pode empregar quaisquer tecnologias ou normas apropriadas sem fio, tais como 2G, 2.5G, 3G, GSM, IMT-2000, UMTS, iDEN, GPRS, IxEV-DO, BORDA, DECT, PDC, TDMA, FDMA, CDMA, W-CDMA, LTE, TD-CDMA, TD- SCDMA, GMSK, OFDM, WiMAX, a família de normas da IEEE 802.11, a família de normas da IEEE 802.16, IEEE 802.20 e similares, e podem ser usadas em uma variedade de aplicações, incluindo redes de comunicação de celulares, WLAN, MAN e Femtocélula.
A figura 4 é um diagrama simplificado de trajetos de comunicação e mensagens entre a BTS 110, a BTS 112, a ASN 102, e a ASN 104 em uma rede complacente com WiMAX, com referência concorrente às figuras 1 e 4, a BTS 110 troca informação com o ponto de conexão 120 (Yl) dentro da ASN 102 e a BTS 112 troca informação com o ponto de conexão 120 (XI) dentro de ASN 104. cada desses trajetos de comunicação é referido como uma "interface R6" (como definida na norma WiMAX). A ASN 102 e a ASN 104 trocam informação através de uma "interface R4" (como definido na norma WiMAX). Embora esses trajetos sejam descritos como as interfaces R6 e R4 de acordo com WiMAX, outros protocolos ou normas de comunicação podem se utilizados. É explicitamente entendido que a ASN 102 e a ASN 104 podem cada incluir um ou mais pontos de conexão 120, roteadores, servidores, e outros dispositivos de comunicação que constituem um sistema autônomo. Comunicações através desses trajetos e interfaces podem incluir informação, como mostrado na figura 5.
A figura 5 é um diagrama 500 que descreve elementos de informação (IE), estado desses elementos (por exemplo, M para obrigatório e O para opcional), e notas que descrevem os conteúdos de cada elemento compreendido dentro do tráfego trocado pelas BTSs e ASNs. A informação inclui as IEs 510, 520, 530, 540, e 550. A IE 510 inclui local de BTS:: informação de latitude, enquanto o IE 520 inclui local de BTS:: informação de longitude. A IE 530 inclui informação de faixa de cobertura de BTS (faixa em metros). Em adição, o IE 540 inclui informação de direção de ângulo centra da antena de BTS (direção na qual a antena associada com a BS está apontando), enquanto o IE 550 inclui informação de ângulo de cobertura da antena da BTS (ângulo através do qual a antena associada com a BS pode receber e transmitir sinais de RF). A informação trocada entre BTSs e ASNs pode incluir ainda (não mostrado): endereço de IP de cada BTS (Endereço IP), um único identificador de BTS (BTS ID), índice de preâmbulo e frequência central.
Como será apreciado, uma dada BTS pode incluir um ou mais "setores". As BTSs convencionais geralmente incluem três ou seis setores (aproximadamente 120 ou 60 graus, cada) e, por conseguinte, pode ser descrita como incluindo três ou possivelmente seis setores. Por conseguinte, cada setor dentro de uma BTS tem um conjunto de IEs que podem ser utilizadas para descrevê-lo. Como será apreciado, alguma informação, tal como local, é tipicamente a mesma para cada setor dentro de uma dada BTS (por exemplo, cada setor teria a mesma informação de local), enquanto outra informação, tal como a faixa de cobertura, ângulo de cobertura de antena, e parâmetros de direção de centro de antena, poderia ser diferente.
Será entendido que cada IE 510, 520, 530, 540 e 550 pode ser transmitido em pacotes separados ou em mensagens, ou dois ou mais IEs podem ser transmitidos coletivamente dentro de um único pacote ou uma única mensagem. Embora não mostrado, cada pacote ou mensagem tipicamente incluirá um campo de identificação que identifica os dados incluídos, tais como latitude, longitude, faixa de cobertura, ou informação de ângulo de antena, em uma forma de concretização, o local de BTS:: informação de latitude e local de BTS:: informação de longitude, cada inclui quatro octetos (32 bits) de dado que representa graus, minutes, segundos as valores inteiros. A informação de faixa de cobertura de BTS pode ser provida usando quatro octetos (32 bits) em um único inteiro que denota a faixa em metros. A informação de direção de centro de antena da BTS e a informação de ângulo de cobertura de antena de BTS podem ser providas usando no total quatro octetos (32 bits) com dois valores inteiros (altemativamente, cada parâmetro poderia ser transmitido separadamente), para cada um dos acima, todos os 0’s podem ser usados para representar um estado desconhecido.
E entendido que esses pacotes ou mensagens serão usados dentro de comunicações entre BTSs e suas ASNs associadas (ou pontos de conexão) e também entre ASNs usando os trajetos de comunicação R6 e R4, respectivamente, como mais completamente descrito abaixo.
Movendo-se do hardware e elementos de informação descritos acima, usados para implementar os sistemas e métodos expostos, um método de executar identificação e aprendizado automáticos de estações de base vizinhas é ilustrado na figura 6.
Como previamente descrito, a determinação de vizinho de BTS em uma rede sem fio convencional é provisionada manualmente. Esta proposta requer que uma listas de vizinho de BTS seja provida para cada BTS e a mudança para a listas de vizinho de BTS quando a topologia da BTS se altera (BTS acrescentada ou removida). Ainda, não existe um método para atualizar a listas de vizinho com base em estado operacional de BTS (para cima/para baixo).
De acordo com a presente exposição, a determinação automática de listas de vizinho de BTS provê vantagens significantes sobre os métodos de aprovisionamento da arte anterior, à medida que a topologia de rede ou condições de operação mudam, a listas de vizinho de BTS pode ser gerada e/ou atualizada automaticamente e dinamicamente (por exemplo periodicamente ou impulsionada baseada em evento).
Em termos gerais, a presente exposição provê um método de geração de listas de vizinho quando existe uma mudança no número e/ou estado operacional de BTSs dentro do sistema 100. A lista de vizinho provê a dada BTS com conhecimento de suas BTSs que são vizinhas. As listas de vizinho permite que as BTSs evitem proativamente interrupções em serviço pela transferência das comunicações da estação de subscritor para uma BTS vizinha quando existem problemas de comunicação ou para a finalidade de equilibrar cargas de BTS durante instantes de altas demandas (por exemplo, onde uma primeira BTS e segunda BTS são vizinhas, se a primeira BTS tem um uso muito alto, e a segunda BTS tem um uso baixo, a primeira BTS pode transferir todas ou uma porção de suas sessões de chamada correntes para a segunda BTS). No caso de uma BTS recentemente acrescentada ao sistema, a BTS recentemente acrescentada transmite seus parâmetros de configuração (IEs) (por exemplo, um ou mais dentre local, faixa de cobertura, direção de antena e ângulo de cobertura, endereço de IP, BTS ID, índice de preâmbulo e frequência central) para seu ponto de conexão associado 120 dentro de uma respectiva ASN. Depois da coleta desta informação, o ponto de conexão 120 propaga alguma ou todas desta informação para ponto (s) de intercâmbio de grupo 120 dentro do sistema 100. O(s) ponto(s) de intercâmbio 120 utilizam os atributos de BTS recebidos, tais como IEs, (recebidos a partir de suas próprias BTSs e dos outros pontos de conexão 120) e geram listas de vizinhos de BTS para a BTS acrescentada e quaisquer BTSs associadas com ela (isto é, tendo cobertura(s) de superposição). O(s) ponto(s) de intercâmbio 120 então envia(m) a listas de vizinho de BTS to a BTS recentemente acrescentada e suas BTSs associadas.
E expressamente entendido que uma lista de vizinho pode ser criada por qualquer membro do sistema 100. Em algumas formas de concretização, cada ponto de conexão pode criar uma lista de vizinho para cada BTS em comunicação com o ponto de conexão, em outras formas de concretização, um único ponto de conexão criará uma lista de vizinho para cada BTS no sistema 100. em ainda outras formas de concretização, cada BTS pode ter suficiente informação enviada para a BTS através de um ponto de conexão para permitir a criação de sua própria lista de vizinho, essas listas de vizinho permitem a transferência de controle de comunicações de uma BTS para uma outra BTS, de acordo com uma lista de vizinho.
Em um outro método, listas de vizinho de BTS podem ser dinamicamente atualizadas periodicamente para levar em conta condições de operação de rede. Isto pode ser feito globalmente ou dentro de uma região especificada da rede, em ainda um outro método, listas de vizinho de BTS podem ser dinamicamente atualizadas em resposta a uma mudança nas condições de operação de rede. Similarmente, isto pode ser realizado em uma base global, regionalmente, ou em ou em tomo de uma dada BTS. em qualquer método, o(s) ponto(s) de intercâmbio 120 coleta(m) os parâmetros de configuração e informação de BTS, geram listas de vizinho, e propagam uma lista de vizinhos para suas BTSs associadas. Isto permite a sintonização dinâmica, melhoria e otimização de listas de vizinho de BTS. a figura 6 ilustra um método 1000 de criação de uma lista de vizinho para uma dada BTS. neste método, parâmetros de configuração (tais como Elementos de Informação (IEs") ou outra informação concernente a uma dada BTS (tal como a BTS 112) são determinados (etapa 1002) e transmitidos para seu ponto de conexão associado (tal como o ponto de conexão 12O(X1)) (etapa 1004). Tal determinação pode ser realizada por um ou ambos da BTS e ponto de conexão associado 120. O ponto de conexão 120 (XI) gera uma lista de vizinho com base (pelo menos em parte) na informação de parâmetro de configuração da BTS transmitido e recebido, e na informação de parâmetro de configuração de BTS de outras BTSs, tal como a BTS 110 (etapa 1006). A informação de parâmetro de configuração de BTS das outras BTSs é/foi obtida diretamente a partir das BTSs ou através de seus pontos de conexão associados, tais como o ponto de conexão 12O(Y1). em uma etapa opcional, a lista de vizinho gerada pode ser otimizada (etapa 1008) através de um processo único ou processo iterativo. A lista de vizinho de BTS gerada é enviada para a BTS 112.
O método acima descrito 100 ilustra a geração de uma lista de vizinho para uma única BTS 112. Será entendido que o método pode ser executado para BTSs adicionais, onde cada ponto de conexão 120 recupera informação de parâmetro de configuração de BTS a partir de cada BTS que ele gesta, cada ponto de conexão 120 envia esta informação para os outros pontos de conexão 120, cada ponto de conexão 120 cria listas de vizinho e envia uma lista respectiva para cada das BTSs geridas.
Em uma forma de concretização, a geração da lista de vizinho de BTS pode ocorrer sem direção de antena e informação de ângulo de cobertura, e utiliza local de BTS e informação de faixa de cobertura. Esta proposta considera a área de cobertura da BTS como um círculo definido por um local de BTS e faixa de cobertura. Duas BTSs são definas como vizinhas se suas áreas de cobertura são círculos que se interceptam, em uma outra forma de concretização, a geração da lista de vizinho de BTS ainda utiliza direção de antena e informação de ângulo de cobertura. Esta proposta considera a área de cobertura da BTS como um polígono convexo definido pelo local de BTS, faixa de cobertura e direção de antena e informação de ângulo de cobertura. Duas BTSs são definidas como vizinhas se suas áreas de cobertura são polígonos que se interceptam. E entendido que elementos de ambas as formas de concretização poderiam ser usados juntos, e essas formas de concretização são apresentadas somente para a finalidade de ajudar na compreensão da presente exposição.
Em uma primeira forma de concretização, o ponto de conexão 12O(Y1) recebe a seguinte informação diretamente a partir da BTS 110:
BTS 110: • Longitude (em radianos): LONGa • Latitude (em radianos): LATa • Faixa de cobertura (em km): Ra e também recebe o mesmo tipo de informação a partir da BTS 106 e BTS 108. O ponto de conexão 12O(Y1) propaga esta informação para o ponto de conexão 12O(X1). Similarmente, BTS o ponto de conexão 12O(X1) recebe a seguinte informação diretamente a partir da BTS 112:
BTS 112: • Longitude (em radianos): LONGb • Latitude (em radianos): LATb • Faixa de cobertura (em km): Rb e também recebe o mesmo tipo de informação a partir da BTS 114 e BTS 116. O ponto de conexão 120 (XI) similarmente propaga esta informação para o ponto de conexão 12O(Y1). Em um aspecto da invenção, cada ponto de conexão 120 usa a equação (1) abaixo para determinar se quaisquer pares de BTSs são vizinhos (se a inequação é verdadeira, as estações de base são vizinhas, se é falsa, elas não são):
DISTÂNCIA (BSa, BSb) < Ra + Rb (1) onde DISTÂNCIA (BSa, BSb) é definida pela Equação (2) abaixo:
DISTÂNCIA (BSa, BSb) = cos (cos (LONGa) *cos (LATa) *cos (LONGb) + cos (LATb) + cos(LONGa) * sen (LATa) *cos (LONGb) *sen (LATb) + sen(LONGa) * sen(LONGb)) * 6378 (2)
No exemplo ilustrado na figura 1 e descrito acima, a BTS 110 e a BTS 112 são vizinhas.
Esta proposta é útil que se observe uma pluralidade de estações de BTS. a figura 7 mostra uma pluralidade de BTSs 1102, 1104, 1106, 1108, 1110, e 1112. Usando Equação (1), a seguinte lista de vizinho pode ser criada:
BTS: Vizinhas 1102:1104 1104: 1102, 1106, 1110 1106:1104, 1108 1108:1110, 1106 1110: 1104, 1108, 1102 1112:1110
E explicitamente entendido que qualquer ou todas das BTSs podem ser conectadas a ASNs separadas.
A primeira forma de concretização é útil na configuração inicial do sistema 100 ou quando condições de operação de rede afetam uma ou mais das faixas de coberturas de BTS. Quando as faixas de cobertura de BTS mudam em virtude das condições de operação e a BTS (ou seu ponto de conexão de gerenciamento) tem funcionalidade para calcular sua própria faixa de cobertura de BTS, a primeira forma de concretização pode ser utilizada para sintonizar ou atualizar dinamicamente a(s) lista(s) de vizinho. A faixa de cobertura de BTS pode ser calculada com base em quaisquer fatores que podem afetar a faixa, incluindo nível de intensidade, sensibilidade de receptor, eficiência de modulação (nenhuma variação com frequência), margem de sobra, perda de trajeto, ambiente físico, e perda no cabo (variação com frequência). Como notado acima, essa técnica pode ser feita periodicamente (se ou não quaisquer faixas de cobertura de BTS foram detectadas como sendo alteradas) ou em resposta direta à detecção de faixa de cobertura. A rede 100 pode iniciar um processo periódico de atualização de lista de vizinho, que faz com que cada BTS (ou seu ponto de conexão associado) calcule sua área de cobertura e a transmita (juntamente com sua localização) para os pontos de conexão (que então geram listas de vizinho atualizadas ou sintonizadas dinamicamente).
Será entendido que informação adicional acerca de configurações de BTS pode ser útil na sintonização e otimização da rede, por exemplo, outra informação pode ser coletada e usada, que inclui, mas não é limitada a, ângulo de direção de antena, ângulo de cobertura de antena, nível de intensidade, sensibilidade de receptor, eficiência de modulação (nenhuma variação com frequência), margem de sobra, perda de trajeto, ambiente físico, perda no cabo (variação com frequência) com local e faixa informação. Esta informação pode ser usada para determinar faixa da BTS.
A figura 8 é um exemplo mostrando a BTS 1200 no centro com uma pluralidade de ângulos de centro de antena dentro de uma área de cobertura. Como mostrado pela figura 8, pode existir uma pluralidade de ângulos de centro de antena (criados por uma pluralidade de antenas posicionadas sobre a BTS) presente dentro da faixa de cobertura da BTS 1200. Esta figura também mostra uma pluralidade de setores mostrados dentro da faixa de cobertura.
Determinando inteligentemente e usando a informação de setor, um número de fatores pode ser determinado, por exemplo, o local dentro da área de cobertura pode ser bloqueado por uma barreira física para um sinal, que toma uma estação de subscritor incapaz de se comunicar com a BTS 1200 mesmo quando a estação de subscritor é posicionada dentro da faixa da BTS 1200. Através de rastreamento das chamadas interrompidas e perda de sinal para a BTS 1200, a BTS 1200 pode determinar que existe um impedimento em um setor particular e ajusta a faixa de cobertura que o transmite para o ponto de conexão 120 para este setor. Através desta determinação inteligente de informação de setor, a faixa e capacidades inteligentes da BTS 1200 podem ser determinadas. Quando uma estação de subscritor entra em um setor onde existe um tal impedimento, a BTS 1200 verifica uma lista de vizinho para determinar se existe uma BTS vizinha apropriada para a transferência de controle da comunicação. Por conseguinte, uma lista de vizinho promove manutenção das sessões de comunicações entre dispositivos móveis e BTSs.
A figura 9 ilustra uma superposição de um setor de uma BTS 1302 e um setor de uma BTS 1304. Como mostrado, a faixa e ângulo de cobertura podem ser usados para determinar a área na qual a BTS tem cobertura efetiva. A BTS 1302 e a BTS 1304 também são mostradas como tendo uma área limitada de superposição. Através da identificação desta superposição, a posição e temporização de transferências de controle entre a BTS 1302 e a BTS 1304 podem ser determinados e otimizados antes de uma estação de subscritor entrar na área de cobertura. Este tipo de sintonização nova, que existe antes de qualquer MS real entrar na área de cobertura da BTS 1302 ou na BTS 1304, permite a otimização da rede com base na pluralidade de fatores acima, sem a necessidade de sintonizar manualmente a rede (isto é, ajustar manualmente uma lista de vizinhos), em adição, pode ser identificado onde uma BTS não tem nenhuma cobertura efetiva simplesmente determinando áreas onde perdas de sinal consistentemente ocorrem.
A BTS 1302 e a BTS 1304 são vizinhas somente para alguns dos setores que estão presentes dentro da BTS 1302 e a BTS 1304. No modelo mais complexo, uma lista pode ser gerada, que inclui tanto a BTS quanto o setor da BTS que é um vizinho de uma outra BTS: BTS:
Vizinhos (SETOR) 1302: 1304(4) 1304: 1302(2)
A informação obtida através dos métodos descritos no modelo mais complexo pode ser usada para sintonizar e otimizar a rede. Como ilustrado pela figura 6, a sintonização e otimização da rede podem ser realizadas através de um processo iterativo que permite o constante retomo e atualização com base nas capacidades atuais de cada BTS dentro da rede, a figura 10 é um exemplo de uma lista de vizinho que pode ser gerada por um ponto de conexão 120.
No exemplo mostrado na figura 10, os blocos 1402 são uma lista das BTSs dentro da rede 100. Os blocos 1404 se referem a peso relativo de cada BTS para comunicação com uma primeira BTS. Os blocos 1406 se referem ao peso relativo de cada estação de base para comunicação com uma segunda BTS. por exemplo, usando o exemplo mostrado na figura 11, os blocos em 1402 poderiam aparecer como 1102, 1104, 1106, 1108, 1110, e 1112. Os pesos para bloco 1104 poderiam ser 1102 (50), 1106 (30), e 1110 (20). Por conseguinte, a BTS 1102 tem a prioridade de comunicação mais alta com a BTS 1104. Como é mostrado pela figura 6, cada BTS tem sua própria lista de vizinhos e lista de prioridade. Esta lista de prioridade poderia ainda ser expandida para considerar o setor no qual a transmissão está entrando, em um tal caso, os blocos 1404 incluiriam informação de setor de BTS bem como pesos, por exemplo, a seguinte lista poderia ser usada utilizando o exemplo da figura 9:
BTS (SETOR): Vizinhos (SETOR), Peso 1302 (1): 1104, 50 1302 (2): 1104, 0
Muito embora as BTS 1302 e BTS 1304 sejam vizinhas, não segue que cada setor de BTS 1302 está dentro da faixa de cada setor dentro da BTS 1304. Através do método mais complexo, uma precisa lista de vizinho de setor-por-setor pode ser criada.
A lista de vizinho e pesos de uma lista de vizinho podem ser criados através de uma pluralidade de mensagens a partir de ambos os pontos de conexão 120 e BTSs. Um método de criação de pesos é pelo incremento do peso da BTS com base em comunicação feita com sucesso ou sem sucesso, neste exemplo, se uma estação de subscritor tem uma sessão de comunicação com sucesso com a BTS, o peso da BTS pode ser aumentado, se a comunicação com a BTS foi feita sem sucesso, o peso da BTS pode ser diminuído.
A lista de vizinho, e pesos de uma lista de vizinho, podem também ser criados através de uma pluralidade de mensagens a partir da ASN 102 e da BTS 114. em um exemplo, uma estação móvel está dentro da faixa da BTS 110 e da BTS 114 e a estação móvel transmite uma lista de todas as BTSs dentro da faixa da estação móvel à BTS 110. Esta informação é então transferida para a ASN 102 através da BTS 110. Uma mensagem HO_Req pode então ser enviada a partir da BTS 110 compreendendo uma lista de BTSs candidatas-alvo, vistas pela estação móvel para outras BTSs, incluindo BTS 114. Esta lista candidata pode ser usada como realimentação para sintonizar dinamicamente a BTS 114 no tempo de funcionamento, pela provisão à BTS 114 de uma lista de BTSs que a estação móvel está ciente. Pode ser considerado se a estação móvel é ciente uma pluralidade de BTSs, cada da BTSs tem que compartilhar de pelo menos alguma área de cobertura (por exemplo, neste exemplo, a BTS 110 e a BTS 114 compartilhariam alguma área de cobertura). A ASN 102 pode também enviar uma mensagem HO Cnf que compreende uma lista de todas das BTSs para uma estação móvel que estão dentro da faixa da estação móvel para todas das BTSs dentro da faixa da estação móvel. E entendido que as HO Req e Ho Cnf são mensagens R6 que podem ser enviadas a partir da BTS para a ASN.
Em adição à BTS 110 que envia uma lista das BTSs alvo, vistas pela estação móvel, para a ASN 102, o dispositivo móvel pode enviar a MOS MSHO REQ mensagem com uma lista de BTSs-alvo identificadas pelos dispositivos móveis para outras BTSs dentro da faixa do dispositivo móvel (por exemplo, a BTS 114). O dispositivo móvel pode também enviar uma mensagem individual, MOSMSHOIND, para a BTS que foi selecionada para comunicação com o dispositivo móvel. Se a BTS-alvo reportar comunicação ou transferência de controle com êxito, os pesos da BTS podem ser correspondentemente ajustados. Por conseguinte, essas mensagens podem ser usadas para determinar o peso para cada BTS para se comunicar com uma outra BTS. E entendido que a MOS MSHOREQ e MOSMSHOIND são mensagens enviadas a partir do dispositivo móvel à BTS. Mensagens que são enviadas entre um dispositivo móvel e a BTS podem ser referidas como mensagens Rl.
A lista de vizinho, e pesos de uma lista de vizinho, podem também ser criados através de uma pluralidade de mensagens a partir da ASN 102 e da BTS 114. em um exemplo, uma estação móvel está dentro da faixa da BTS 110 e da BTS 114 e a estação móvel transmite uma lista de todas as BTSs dentro da faixa da estação móvel para a BTS 110. Esta informação é então transferida para a ASN 102 através da BTS 110. Uma mensagem HO Req pode então ser enviada a partir da ASN 102 compreendendo uma lista de BTSs-alvo candidatas, vistas pela estação móvel, para outras BTSs, incluindo a BTS 114. Esta lista de candidatas pode ser usada como realimentação para sintonizar dinamicamente a BTS 114 no tempo de funcionamento, pela provisão à BTS 114 de uma lista de BTSs das quais a estação móvel está ciente. Pode ser assumido se a estação móvel está ciente de uma pluralidade de BTSs, cada das BTSs tem que compartilhar pelo menos alguma área de cobertura (por exemplo, neste exemplo, a BTS 110 e a BTS 114 compartilhariam alguma área de cobertura). A ASN 102 pode também enviar uma mensagem HO Cnf que compreende uma lista de todas as BTSs para uma estação móvel que estão dentro da faixa da estação móvel para todas das BTSs dentro da faixa da estação móvel.
Em adição à BTS 110 que envia uma lista de BTSs-alvos vistas pela estação móvel para a ASN 102, a BTS 110 pode enviar uma mensagem MOSMSHOREQ com uma lista de BTSs-alvos identificadas pelos dispositivos móveis para outras BTSs dentro da faixa do dispositivo móvel (por exemplo BTS 114). BTS 110 pode também enviar uma mensagem individual, MOSMSHOIND, para a BTS que foi selecionada para comunicação com o dispositivo móvel, se a BTS-alvo reportar comunicação ou transferência de controle com êxito, os pesos da BTS podem ser correspondentemente ajustados. Por conseguinte, essas mensagens podem ser usadas para determinar o peso para cada BTS para se comunicar com uma outra BTS.
Em algumas formas de concretização, algumas ou todas das funções ou processos do um ou mais dos dispositivos são implementados ou suportados por um programa de computador que é formado de código de programa legível por computador e que é incorporado em um meio legível por computador. A frase "código de programa legível por computador" inclui qualquer tipo de código de computador, incluindo código de fonte, código de objeto, e código executável. A frase "meio legível por computador" inclui qualquer tipo de meio capaz de ser acessado por um computador, tal como memória somente de leitura (ROM), memória de acesso aleatório (RAM), uma unidade de disco rígido, um disco compacto (CD), um disco de vídeo digital (DVD), ou qualquer outro tipo de memória.
Pode de ser vantajoso expor definições de certas palavras e frases usadas através de todo este documento de patente. Os termos "incluem" e "compreendem", bem como derivados dos mesmos, significam inclusão sem limitação. O termo "ou" é inclusive, significando e/ou. A frases "associados com" e "associados com o mesmo", bem como seus derivados, significam incluir, estar incluído dentro de, interconectar com, conter, estar contido dentro de, conectado a ou com, acoplado a ou com, ser comunicável com, cooperar com, intermediar, justapor, estar próximo a, ser ligado a ou com, ter, têm uma propriedade de, ou similares. Embora esta exposição tenha descrito certas formas de concretização e métodos geralmente associados, métodos, alterações e permutações de dessas formas de concretização e métodos serão aparentes para aqueles especializados na arte. Por conseguinte, a descrição acima de formas de concretização de exemplo não define ou restringe esta exposição. Outras modificações, substituições, e alterações são também possíveis sem fugir do espírito e escopo desta exposição, como definido pelas seguintes reivindicações.