基站重启

本发明涉及蜂窝电信，并且尤其涉及蜂窝基站的操作。

在LTE和5G网络架构中，每个小区都有唯一小区ID，但也有物理小区ID(PCI)。PCI允许用户设备(UE)读取来自特定小区(在LTE标准中被称为eNB)的传输。这包括能够对物理层进行充分解码，以收集任何进一步信息(包括唯一小区ID)，尤其是读取小区的参考信号。UE读取小区的参考信号是LTE网络中可以发生无缝移动的关键方式之一(通过给出准确测量报告)，并且还充当小区优化其向UE的传输的机制(尤其是针对准确CQI报告)。本质上，如果无法准确读取各个小区的参考信号，则会降低链路性能和移动性两者。

LTE中有504个PCI可用。这些PCI可以分为168个标识组，每个组由三个标识(0-2)组成，这些标识可以通过读取小区的主同步序列(PSS)来识别。168个标识组中被使用的标识组可以通过读取小区的辅同步序列来识别。在读取了这些同步信号之后，UE然后将获知该小区的PCI，并因此可以测量该小区特定参考信号。

一般地，小区的部署是根据应使具有相同PCI的小区之间的间隔最大化的规则来布置的，从而避免PCI冲突。存在两种类型的PCI冲突：抵触(collision)，其中，两个或更多个相邻小区具有相同的PCI；以及混淆(confusion)，其中，第一小区(具有第一PCI)具有多于一个邻居，所述邻居全部使用相同的(第二)PCI。

当前，蜂窝网络具有基站的相对静态配置，并且每个基站可以将其覆盖范围划分为多个小区。通常，宏网络是由无线电规划人员设计的，并且每个宏小区将只具有几个邻居，因此可以有效地应用避免冲突和抵触的规则。然而，由于更大数量的基站，期望未来蜂窝电信网络变得更加动态，其中一些基站将利用诸如移动基站(例如，在汽车、火车、无人机中)和具有相对小覆盖区域和暂时部署(例如，为特殊事件提供额外容量)的即插即用基站(通常称为毫微微基站)之类的技术，以增加和动态更改容量。未来网络基站也可以采用节能过程，从而导致某些基站在需求低时被切换为不使用。还可以将它们布置成在不同的操作模式之间切换，以为各种用例提供支持。这全部意味着基站的配置变得越来越不静态。

在这样的“异构网络”环境中，PCI的分配变得更加困难。例如，一个宏小区以及几个宏小区邻居可能还具有许多微微小区(在高需求的区域中)，并且PCI规划变得更加复杂。

自组织网络(SON)能力允许网络选择和优化其运行参数，而无需人工规划。这可以允许LTE网络以减少的运营费用来发展和调整。针对小区配置的关键SON功能之一是PCI选择。这允许小区根据其对周围小区的了解来选择自身的PCI。

另一个SON功能是自动邻居关系(ANR)，由此小区可以了解其邻居并有效地维护邻居关系表(NRT)。ANR使用UE来报告有关相邻小区的信息。小区还可以通过进行无线电环境监测(REM)扫描来了解其环境。REM扫描本质上是与小区集成在一起的UE接收链。小区的NRT将包含各个已知邻居的PCI和小区ID。

PCI池化是将固定范围的PCI应用于一组特定小区的技术。通过将PCI应用于不同类别的小区(例如，宏、微微、毫微微)，小区变得更容易区分这些不同的类别，并且因此能更有效地维护该小区的NRT。PCI池化也可以用于分开不同的供应商，从而防止一些供应商的PCI选择SON机制选择与其它供应商相冲突的PCI。另选方法是允许多个供应商使用同一个池，但会增加产生冲突的风险。

但是，这些网络的动态行为增加了网络中的相邻小区的运行参数之间冲突的机会。例如，当例如通过移动进入由第一基站覆盖的区域中或在该区域中变为运行状态(启动)，已经在该区域中处于运行状态的小区的物理小区标识符(PCI)与在区域中新变为运行状态的另一个小区的PCI发生冲突时，可能会发生这种情况。

由于已经有限的PCI数量(504个)以及PCI池化机制，小区将通常仅具有少量有限的PCI可供选择。因此，PCI冲突可能会频繁发生。在毫微微小区的高密度集群中，PCI冲突由于以下多个原因而变为真正的问题。一个原因是只存在有限的PCI池可用。另一个原因是每个小区可能有很多邻居，并且邻居的数量可以随时更改。

在这种情况下，冲突的类型可以仅是抵触PCI(colliding PCI)，但也可以包括混淆、具有相同模数值的PCI之间的冲突以及潜在的其它规则。

对于小区来说，存在许多机制可以获得有关其邻居的信息。但是，很少有技术可以识别是否存在PCI抵触。不幸的是，这可能是可找到的最具破坏性的冲突。

在毫微微小区环境中，一种常见的技术是如果一个小区未能找到无冲突的PCI，则它将无法进行发送。但是，如果基站确定网络中存在冲突，则它可能能够更改其运行参数(具体的是PCI)来解决冲突。当网络管理功能或SON功能确定某个小区需要更改其PCI时，基站必须关闭某些系统并重新发起它们(“重启”)。结果，任何附接的UE将失去它们与基站的连接，从而失去它们与网络的连接。对于小区来说，可以将其连接的用户切换到另一个小区以维持服务。尽管切换过程被标准化，但是在小区重启的情况下切换UE的技术未被标准化，因此小区重启期间的UE性能可能导致不良的用户体验。这还需要足够的时间可用来在重启处理可以开始之前管理切换。如果没有这样的时间可用，则由于已经存在检测到的冲突，因此所附接的UE可能不能切换，而是将经历服务中断，直到完成重启时它可以重新选择到另一个小区或者重新连接到原始基站为止。在任何情况下，任何服务丢失(即使是暂时性的)都是不希望的且应被避免的。

例如，从国际专利说明书WO10/090451已知，通过在重启期间将UE切换到另一个基站(eNB)来管理受控的重启。来自协调基站的操作的MME(移动管理实体)的新消息类型则在其恢复服务之后(例如，在重启之后)发起切换回到源eNB。这需要在重启的基站、MME以及UE将要切换到的一个或更多个基站之间的重要控制信令，特别是确定哪个基站具有处理额外业务的能力，并识别哪个相邻基站处于各个UE的范围内。重启之后，UE将各自检测看起来适用于切换的新小区(实际上是具有新标识的原始小区)，因为它与UE最初连接到的小区处于同一位置，并且将各自发起切换处理，这仍需要更多的信令开销。

当移动网络具有许多需要重配置(该重配置需要重启)的小区时，这种开销可能会变得非常显著。尤其是，场景包括以高密度部署的计划外小小区(例如，即插即用的家用毫微微小区)和移动基站(例如，汽车中或无人机上的小小区)，导致信道分配的频繁计划外重配置。

根据本发明，提供了一种操作蜂窝电信网络的方法，该方法包括以下步骤：

确定第一基站的第一小区要重启；并且作为响应，

在第一小区重启之前，执行用户设备从第一小区到第一基站的第二小区的切换，其特征在于，如果确定第一基站的两个小区均要重启，每个小区附接有至少一个用户设备，则：

进行确定以识别哪个小区的重启操作要被优先处理，

进行将附接到优先处理的小区的用户设备到另一个小区的切换，

重启优先处理的小区，

将最初附接到优先处理的小区的用户设备和最初附接到非优先处理的另一个小区的用户设备从非优先处理的小区切换到已重启的优先处理的小区，

重启非优先处理的小区，

将最初附接到非优先处理的小区的用户设备从优先处理的小区切换到已重启的非优先处理的小区。

在本发明的实施方式中，仅当用户设备在第二小区的覆盖范围内(如果第二小区具有不与第一小区毗连的覆盖范围)和/或第二小区具有足够的容量来支持当前在第一基站上运行的服务时，才执行切换到第二小区。

当第一小区已重启时，可以进行将用户设备盲切换回到第一基站的第一小区。

如果确定不可能将用户设备切换到第一基站的第二小区，则可以强制切换到第二基站。在第二小区具有针对比第一小区上当前正在运行的用户设备更少的用户设备的可用容量的情况下，一些用户设备可以被切换到第二小区，其余的用户设备被切换到第二基站。被选择切换到第一基站的另一个小区的用户设备可以是根据用户设备与第二基站之间的连接质量来选择的(例如，在到第二基站的无线电信号状况是以下情况下：当第一基站在重启之后被检测到时，第二基站将发起切换回到所述第一基站)；或者，被选择切换到第一基站的另一个小区的用户设备可以是根据在与所述第一小区的连接上运行的服务来选择的。

当第一小区被重启时，可以执行用户设备从第二小区或第二基站切换回到第一小区。执行从第二基站进行的转移可以响应于第二基站检测到第一基站已完成重启，以及可能需要在第一基站重启后满足预定转移阈值、或预定定时器到期。

本发明还提供一种蜂窝基站，该蜂窝基站包括用于管理两个或更多个小区的无线电接口设备，并且被配置为能够在上述处理中作为第一基站运行。这样的基站还被配置为能够作为所述第二基站与作为根据本发明的第一基站运行的另一个基站协作地运行。

本发明允许多小区基站(即，向多个不同的覆盖区域进行发送的基站，其中每个覆盖区域被UE识别为具有其自身PCI的单独小区)在确定其小区中的一者必须重启时，在执行重启之前发起该小区上的UE到其小区中的另一个小区的切换。一旦重启完成，UE可以被转移回到原始小区。

本发明允许以使小区重配置的负面影响最小化的方式进行“自控重启”。由于源小区和目标小区两者都在同一基站上，因此不需要涉及网络的其它部分。当需要重启时，本发明确保用户在重启小区不可用时维持服务，并且一旦小区再次变得可用，UE就返回到已重启的小区。本发明允许当需要小区重启时在移动网络中维持和优化用户体验，并且还允许优化网络性能，从而使服务对于用户而言更加稳定。

本发明的实施方式提供在需要时同一基站的两个或更多个小区协调它们的重配置操作，并且提供在基站没有足够的容量或范围来将其服务的所有UE切换到其自身的其它小区时选择性地确定将哪些UE切换到其它基站。

如果两个载波具有相同的覆盖范围，则可以通过执行盲切换来提高效率，也就是说，无需首先确定UE是否可以使用新载波进行通信。

现在将参考附图描述本发明的实施方式，在附图中：

图1是被配置成根据本发明运行的基站的示意图。

图2描绘了根据该实施方式的针对受控重启来布置切换的基本过程。

图3示出了在双载波小区需要针对一个载波进行小区重启的处理中的多个阶段。

图4示出了在双载波小区需要针对两个载波进行小区重启的处理中的多个阶段。

图5示出了在双载波小区需要针对其载波中的一个载波进行小区重启但另一个载波不具有支持第一个载波的所有用户的资源的处理中的多个阶段。

图6示出了在双载波小区需要针对一个载波进行小区重启、另一个载波的覆盖范围小于第一个载波的覆盖范围或仅部分与第一个载波的覆盖范围交叠的处理中的多个阶段。

图1描绘了被配置为根据本发明的实施方式运行的基站1的功能元件。仅描绘了与本发明的解读有关的那些元件。在该简化图中，基站被设置成在两个小区1A和1B上运行，每个小区最初在相应的载波1A、1B上运行，并且由相应的无线电接口11、12服务并具有记录当前附接到这些小区的任何用户设备(UE)的细节的数据存储器13、14。切换管理系统17控制UE切换到各个小区并且从各个小区切换。重配置控制功能15通过重配置相关的RF接口以更改其PCI和其它信道特性，来响应来自基于网络的实体的指令或响应诸如由冲突小区的RF接口11、12中的一者进行的检测之类的本地状况。为了做到这一点，小区需要重启，并且重配置控制单元控制重启控制功能16来对此进行管理。

切换管理系统17被布置为在重启被发起时在同一基站的小区1A、1B之间切换UE。由于将不涉及其它基站，该切换可以根据标准切换过程来简化，因此无需与另一个基站及其切换管理系统进行协作，并且如果小区具有相同的覆盖范围，还可以避免进行任何测量或检查邻居列表的需要。

图2和图3描绘了根据该实施方式的针对受控重启来布置切换的基本过程。在此示例中，重启的原因是PCI更改。在图3及后续附图中，基站分别被标记为1、2，并且它们相应的载波及其相关联的PCI被标记为1A、1B、2Z。在第二PCI被应用于载波1A、1B的情况下，它们被分别标记为1AA、1BB。

在认识到需要进行PCI更改(步骤20)时(例如，由于与另一个基站冲突，该另一个基站使用与该基站的小区中的一者1A正在使用的PCI相同的PCI)，基站首先确定其是否具有小区1A所服务的用户终端可以被转移到的另一载波可用(步骤21)。如果没有具有足够容量或覆盖范围的这种载波可用，但是在另一个基站上有合适的载波可用(步骤22、23)，则将部分或全部业务切换到该基站(步骤27)。

针对各个用户设备重复步骤21-26/27，并且例如由于第二小区可能缺乏对附接到第一小区的某些UE进行服务所需的容量或能力，因此在决定点21处的结果对于全部UE可能并不相同。

如果仅有一些UE要被切换到另一个基站，则根据标准(该标准规定它们针对这种转移的适合性)来选择要切换的UE(步骤221，参见图5和图6)。这些标准可能与多个因素有关，诸如对它们所承载的业务的讹误(corruption)的易损性或它们与候选基站之间的信号质量。如果在任何基站上都没有载波可用，则做出以下决定(步骤24)：使用新的PCI重启小区(步骤25)(可能会丢失与使用该小区的任何UE的连接，直到它们能够建立到已重启小区或该区域中的另一个小区的重新连接为止)，或者尽管存在潜在冲突，仍使用现有PCI继续运行。

如果另一个载波1B在同一基站上可用，如图3中所描绘的，则将业务切换到该载波(小区)1B(步骤26)，并且使用新的PCI载波1AA重新启动第一小区1A(步骤28)。然后，可以将用户切换回到原来的新小区1a，该新小区1a具有新的PCI 1AA(步骤29)。

其余的图4、图5和图6例示了在更复杂情况下的处理的各个阶段的系统配置。

图4示出了在双载波小区需要针对其载波中的两者进行小区重启的处理中的多个阶段。在这种情况下，图2的处理被执行两次，针对需要重启的每个小区一次。在步骤21，确定每个载波可以同时支持两个小区的业务。然后，需要附加步骤(211)以确定哪个小区应该首先重启。重启的顺序可以基于：

·如果预计将来会发生冲突，哪个小区将最快陷入冲突

·哪个冲突最严重

·如果重启顺序改善了可以自我控制的切换量。例如，即使具有相对较少的用户(并且这些用户未处于不良RF状况中)，也应首先解决高干扰冲突，以便载波然后可以在随后的载波重启中支持许多用户，而无需使用来自另一个基站的载波。

然后，该处理像之前一样继续(步骤271、281、291)。当第一小区1已重启时，(步骤281)当前连接到第二小区的全部UE都从第二小区转移到第一小区，而不管它们最初是从第一小区1A转移来的而现在又被转移回去(步骤291)，或者它们最初是在第二小区1B中运行的(步骤272)。然后，这允许第二小区重启1B(步骤282)。一旦发生第二重启，就可以将最初在第二小区1B工作的UE恢复到该小区(步骤292)。

图5示出了在双载波小区需要针对一个载波1A进行小区重启，但是基站的另一载波1B不具有支持第一载波的所有用户的资源的处理中的多个阶段。在这种情况下，在决定步骤21，一些UE被切换到另一载波1B(步骤26)，并且其余的UE遵循在另一个基站上寻求另一载波2Z的路径22、23。选择要转移哪些UE以及将这些UE切换到哪个基站取决于多个因素，诸如：

-正常的切换考量，诸如信号质量，

-第二基站2是否也具有重启切换功能(facility)，这将允许UE准备好转移回到第一基站1，

-由UE处理的业务的性质-某些会话类型(诸如，语音呼叫和流视频)对中断的鲁棒性不如诸如纯文本数据会话之类的业务。

如果两个载波具有相同的覆盖范围，则可以通过执行盲切换来提高效率，即，无需首先确定UE是否可以使用新载波进行通信。然而，如果载波具有不同的覆盖范围，则只能从具有小覆盖范围的小区到具有较大覆盖范围(与小小区完全交叠)的小区来管理盲切换。相反方向的切换将需要测量报告。尤其应该注意的是，由于移动通信设备的性质，在盲切换中从小小区转移到大小区的UE在该小区再次变为可用时不能使用盲切换来返回，因为该小区可能未保留在小小区的范围内。相反，如果将UE从大小区暂时切换到完全位于大小区内的小小区(此处理不能作为盲切换进行)，则仍然可以使用盲切换将其移回，因为如果它在较小小区内的话，它必定是在较大小区的范围内。

如果另一个基站2也具有重启切换功能，则当另一个基站2检测到基站1已经重启时，它也可以将UE切换回到基站1(步骤291)。但是，如果它不具备该功能，则它将经过常规切换处理(包括检查RF状况)。

在这种情况下，如果出现以下状况中的一者或两者，则第一基站1可以将UE切换到第二基站2：

·基站1的RF状况要好于基站2的RF状况。因此，当第一基站已经重启时UE切换回到第一基站-特别是在载波1A和载波1AA是相同频率的情况下，

·第二基站2处的UE的RF状况足够弱，以至于UE将搜索另一个基站，因此该UE更有可能重新连接到第一基站。

第一基站通常将在其邻居列表中具有其它基站的测量配置设置的记录，并且因此可以针对到满足这些标准中的一者或两者的第二基站的切换进行布置。

图6示出了在双载波小区需要针对一个载波1A进行小区重启(步骤20)，但是另一个载波1B的覆盖范围被标识为小于第一载波的覆盖范围或与第一载波的覆盖范围仅部分交叠的处理中的多个阶段。在这种情况下，被标识为(步骤221)不能连接到第二载波1B的UE(由于第二载波的范围不足或容量不足)被转移到一个或更多个其它基站。在该图示中，存在具有载波2Z的单个另外基站，但是实际上，取决于容量和覆盖区域，两个或更多个这样的另外基站可以各自接收一些切换的UE。

在这种情况下，不能假设UE在其小区1A已经重启时仍将处于第一基站1的范围内。

在步骤21，识别出载波1B在同一基站上可用，并且一些UE被切换到该载波(步骤26)。然而，由于容量或覆盖范围的限制，其它UE必须被转移到另一个基站(步骤22、23、27)。当载波1A已经重启时(步骤28)，在第二小区1B上运行的用户被返回到第一小区1。如果UE仍在第一小区的范围内(步骤291)，则被转移到第二基站2(使用载波2Z)的用户也可以被返回到第一小区1A。