[发明专利]用于蜂窝无线通信系统的接入网络、网关和管理服务器

说明书

技术领域

本发明涉及用于蜂窝无线网络的家庭网关的部署。

下面将描述其对于UMTS(通用移动电信服务)型第三代(3G)蜂窝 网络的特定应用。然而应当认识到，其适用于各种类型的数字蜂窝系统。

背景技术

已经提出(参见例如美国专利6 615 035)向蜂窝运营商的用户提供所 谓的家庭基站(HBS)。这种单元连接到用户的陆上电话线并且其无线接 口类似于蜂窝基础设施的无线接口。当用户使用其家中的手持设备时，即 在HBS范围内，呼叫是经由陆地线路和公共交换电话网(PSTN)来建立 的，而不是蜂窝网络。HBS覆盖范围和蜂窝基础设施的小区之间的移动性 功能没有被提供。

家庭基站的部署造成若干问题，特别是对于无线电工程和接入控制而 言。HBS还未被设计成扩展蜂窝基础设施的覆盖范围，而是被设计为使得 用户在家中方便地使用其手持设备同时以PSTN价格支付通信费用。

尽管HBS概念迄今为止还不是特别地成功，然而它有提供室内覆盖范 围的潜力，而这对于蜂窝运营商来说是个难题。这个优势也适用于“家庭 网关”的概念。家庭网关(HGW)也提供类似于蜂窝基础设施的无线接口， 但是其与宽带数据网相连而不是与PSTN相连。HGW的覆盖范围可以被 看作是它与其完全结合的网络的小区。

在多数现代蜂窝网络中，小区站点是由称作基站控制器或无线网络控 制器(RNC)的设备来控制的。RNC为其监视的小区和移动台提供许多无 线资源控制(RRC)功能。为此，迄今为止所提出的HGW除基站功能性 之外通常还包括RNC功能性。这个结构具有若干缺点。对于将客户端设 备连至蜂窝运营商的核心网络而言存在许多问题，特别是由于核心网络的 交换节点并不是特别适合于连接大量的RNC。此外，对于颇具前景的HGW 概念，网关的成本必须尽可能低，而RNC功能的存在并不利于上述目标。

发明内容

本发明的目的是提出另一种结构，该结构能够最小化HGW复杂度并 且提供其与接入网的RNC的关联。

本发明因而提出一种蜂窝无线通信系统的接入网络，包括位于客户端 的网关和私有运营商网络。每个家庭网关具有用于通过宽带公共网络通信 的接口和用于提供到至少一个移动台的无线链路并且连接基站控制单元的 基站收发信机。私有运营商网络包括基站控制单元、至少一个安全网关和 至少一个家庭网关管理服务器。安全网关具有用于通过宽带公共网络建立 与家庭网关的安全通信隧道的安全接口。每个家庭网关被安排用于经由安 全网关与私有运营商网络的家庭网关管理服务器通信以获取分配给该家庭 网关的基站控制单元之一的地址。所述家庭网关的基站收发信机经由私有 运营商网络以及与安全网关的安全隧道而连至分配给该家庭网关的基站控 制单元。

HGW构成要安装在用户住宅中的蜂窝接入点，这因而提供了室内覆 盖解决方案。任何与蜂窝无线通信系统兼容的终端都可以用于通过该 HGW通信。RNC功能被实现在远程基站控制单元中，以便HGW的复杂 度和成本尽可能低从而兼顾用户市场。

接入网的结构能够安全地通过例如互联网的宽带公共网络承载BTS (HGW)/RNC接口。其另一个优点是不会对蜂窝运营商的核心网造成影 响。

在HGW需要的预备操作也被最小化。提供给用户的HGW只需要呼 叫安全网关以及家庭网关管理服务器以恢复其配置参数以及其分配的基站 控制单元(RNC)的标识。在有利的实施例中，在家庭网关中提供存储器 模块，该存储器模块包含家庭网关管理服务器的地址用于恢复配置参数和 所分配的基站控制单元的地址。

所述家庭网关管理服务器优选地具有用于动态分配各个基站控制单元 给至少一些家庭网关的分配模块。可以基于私有运营商网络的基站控制单 元之间的负载均衡准则来选择分配给至少一个家庭网关的基站控制单元， 以降低拥塞的风险。

可选地，所述分配模块可以为具有限定位置的家庭网关选择与蜂窝网 络的另一基站控制单元具有连通性的基站控制单元，所述另一基站控制单 元监视覆盖所述位置的至少一个小区。假设工作中的HGW的位置是已知 的，这实现了用户终端在通信期间从HGW的覆盖范围至蜂窝网络的常规 BTS的覆盖范围的移动性。