分离架构下蜂窝网络同步方法及同步装置制造方法及图纸

提供一种分离架构下蜂窝网络的同步方法及同步装置。控制基站接收收GNSS信号，获取高精度的时间信息，并调整控制基站的时钟；控制基站与业务基站之间通过有线连接进行信息的发送和接收，控制基站生成包括网络时间信息在内的移动用户所需的数据，并通过控制基站天线发送给移动用户终端；业务基站通过与控制基站之间的信令交互，计算业务基站的时间偏移，从而调整业务基站的时钟；移动用户终端接收控制基站发送的包括网络时间信息在内的数据以及业务基站发送的包括网络时间调整信息在内的数据，并基于所述网络时间信息以及所述网络时间调整信息，调整移动用户终端的时钟。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及作为无线通信设备的基站与终端的同步方法和装置。特别涉及能够在基站动态休眠和唤醒时基站之间的快速同步装置与方法，以及利用不同类型基站动态灵活地为终端提供网络同步的装置与方法。
技术介绍
移动互联网业务的爆炸性增长，以及以可穿戴设备引领的物联网大潮，给蜂窝网络带来了效率和灵活性上的挑战。一方面，为了支持快速增长的业务量需求和业务速率需求，蜂窝网络中提供无线接入的基站部署密度越来越高。由于基站部分占据整个蜂窝网络中的大部分能耗，所以基站密集化使得整个网络消耗的能量显著增加。由于基站能耗很大一部分来自基础功耗，即未进行射频数据传输时的功耗，所以基站休眠被视为有效的提高网络能量效率(能效)的方法之一。然而在传统蜂窝网络中，各个小区的基站分布式部署，各自独立决策，彼此之间缺乏协作，使得有基站休眠后留下网络覆盖的空洞，空洞中的用户接受不到网络服务。另一方面，新型智能设备如可穿戴设备的流行推动了设备之间通信的需求。与传统蜂窝网络业务(如视频流媒体业务)的高容量需求不同，设备之间通信需求呈现短包、小流量、高可靠性保证等特点。单纯密集化部署的小小区不能很好地针对不同的业务需求，灵活地提供不同服务。为了应对效率和灵活性的挑战，专利文献1(CN104080178A)提出了一种称为超蜂窝的分离架构。它在空中接口将网络覆盖分离为控制覆盖和业务覆盖两层，相应地将蜂窝网络基站分为控制基站和业务基站两类。控制基站保持开启，为蜂窝网络用户提供接入保证。业务基站则根据业务的时空动态特性灵活部署，并动态地开启和关闭(基站休眠和唤醒)，从而高能效的提供网络服务。然而，这一分离架构给蜂窝网络的同步带来了新的挑战。其一，分离架构下基站有控制基站(ControlBaseStation,CBS)和业务基站(TrafficBaseStation,TBS)两类，终端(UserEquipment,UE)也越来越多样化(如智能手机、平板电脑、可穿戴设备等)，更多类型的网络设备增加了同步的复杂度和成本。其二，在控制基站的集中控制之下，业务基站会被动态指派为用户提供高速率数据服务，没有服务需求的业务基站可以被切换到休眠状态。这些动态基站操作使得网络的运行变得更为灵活，同时也需要网络同步更为灵活可靠。其三，业务基站休眠时，当有新的高速率业务请求到达，控制基站可以唤醒休眠中的业务基站，为新业务请求提供服务，而刚被唤醒的业务基站可能已经与网络失去同步。这就需要为唤醒的业务基站提供一种快速高效的同步方案。此外，要实现用户业务在多个业务基站间无缝切换，以及利用多个业务基站协同为单个用户提供数据服务，网络需要的同步精度将会是资源块量级，在现代蜂窝系统中为亚微秒量级。但是，专利文献1关注于网络架构设计以及信令开销降低方法，并没有提供分离架构下蜂窝网络同步的方法。在专利文献2(US6373834B1)中，提出了一种蜂窝网络同步方法。在该方法中，主定时单元(mastertimingunit)与从定时单元(slavetimingunit)通过交换带有时间信息的同步信令实现同步。这里的主定时单元和从定时单元都可以作为开始同步操作的定时单元。但是，这一同步方法只适用于有线连接的回传(backhaul)网络，无法为移动终端提供同步，也没有提供休眠基站的同步方案。在标准文献3(IEEE1588-2008)中，给出了精确时钟协议(PrecisionTimeProtocol，PTP)第二版。这里描述了一个为包交换的有线网络提供精确时钟同步的协议。该协议可以在快速优先局域网内实现亚微秒量级的同步精度。但是，这里没有涉及无线网络连接下的时间同步，也没有涉及节点动态休眠唤醒场景下同步的解决方案。在标准文献4(3GPPTR36.872)中，论证了在现有蜂窝网络标准LTE下，使用射频无线接口实现小区间同步的可行性和潜在优势。这里提出了一种基于LTE网络中已有信号，通过使用网络监听方式实现小小区(SmallCell)与网络的同步，以及小小区之间的同步的方案。为了提高同步精度，文献考虑了发送抑制(transmissionmuting)的方式，但是它会使网络性能恶化。此外，文献中没有提供频率同步方法，也没有涉及引入基站休眠操作后的基站同步方法。在标准文献5(3GPPTS22.042)中，规定了一项称为网络标识和时区(NetworkIdentifyandTimeZone，NITZ)的功能。该功能使得基站向用户终端提供时间服务。但是，这项功能是一项可选功能，一些网络运营商并不支持该功能。另外，NITZ要求的时间精度仅为分钟量级。实时移动互联网应用所需的同步精度无法由该方案提供保证。
技术实现思路
本专利技术就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一套分离架构下各类基站和终端设备之间低复杂度低成本的同步，以充分利用分离架构系统结构特征实现网络同步需求的装置与方法。本专利技术的技术方案之一是一种控制基站中的同步装置，该同步装置包含：GNSS同步单元，通过GNSS天线接收GNSS信号，获取时间信息；时钟生成单元，基于GNSS同步单元提供的时间信息，调整控制基站的时钟；业务基站同步单元，与业务基站之间通过有线连接进行信息的发送和接收；以及用户数据采样生成单元，生成包括网络时间信息在内的移动用户所需的数据，并通过控制基站天线发送给移动用户终端。其中，所述业务基站同步单元包括：业务基站唤醒单元，通过所述有线连接向处于休眠状态的业务基站发送基站唤醒消息；业务基站同步确认单元，通过所述有线连接向进入活跃状态的所述业务基站发送基站同步消息；以及业务基站时间校正单元，通过所述有线连接向所述业务基站发送基站时间消息。本专利技术的技术方案之一是一种业务基站中的同步装置，包括：控制基站同步单元，与控制基站之间通过有线连接进行信息的发送和接收；时钟生成单元，基于控制基站同步单元提供的时间信息，校正所述业务基站的时钟；以及用户数据采样生成单元，生成包括网络时间调整信息在内的移动用户所需的数据，并通过业务基站天线发送给移动用户终端。其中所述控制基站同步单元包括：苏醒单元，在处于休眠状态的业务基站被唤醒进入醒来状态的情况下，通过所述有线连接向所述控制基站发送基站醒来消息；同步确认单元，通过所述有线连接向所述控制基站发送基站同步确认消息；以及时间校正单元，通过所述有线连接向所述控制基站发送基站时间校正消息。此外，本专利技术的另一技术方案是一种分离架构下蜂窝网络同步方法，包括下述步骤：控制基站通过GNSS天线即全球导航卫星系统天线接收GNSS信号，获取时间信息；基于所述时间信息，调整所述控制基站的时钟；所述控制基站与业务基站之间通过有线连接进行信息的发送和接收，其中包括：向处于休眠状态的所述业务基站发送基站唤醒消息，接收所述业务基站发送的基站醒来消息，向进入活跃状态的所述业务基站发送基站同步消息，接收所述业务基站发送的基站同步确认消息，向所述业务基站发送基站时间消息，以及接收所述业务基站发送的基站时间校正消息；以及生成包括网络时间信息在内的移动用户所需的数据，并通过控制基站天线，发送给移动用户终端。所述基站时间消息至少包括：表示发送源的控制基站ID、表示发送目的地的业务基站ID、消息类型、所述时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制基站中的同步装置，其特征在于，具备：GNSS同步单元即全球导航卫星系统单元，通过GNSS天线接收GNSS信号，获取时间信息；时钟生成单元，基于所述GNSS同步单元提供的所述时间信息，调整所述控制基站的时钟；业务基站同步单元，与业务基站之间通过有线连接进行信息的发送和接收；以及用户数据采样生成单元，生成包括网络时间信息在内的移动用户所需的数据，并通过控制基站天线发送给移动用户终端。

【技术特征摘要】
1.一种控制基站中的同步装置，其特征在于，具备：GNSS同步单元即全球导航卫星系统单元，通过GNSS天线接收GNSS信号，获取时间信息；时钟生成单元，基于所述GNSS同步单元提供的所述时间信息，调整所述控制基站的时钟；业务基站同步单元，与业务基站之间通过有线连接进行信息的发送和接收；以及用户数据采样生成单元，生成包括网络时间信息在内的移动用户所需的数据，并通过控制基站天线发送给移动用户终端。2.如权利要求1所述的控制基站中的同步装置，其特征在于，所述业务基站同步单元包括：业务基站唤醒单元，通过所述有线连接向处于休眠状态的业务基站发送基站唤醒消息；业务基站同步确认单元，通过所述有线连接向进入活跃状态的所述业务基站发送基站同步消息；以及业务基站时间校正单元，通过所述有线连接向所述业务基站发送基站时间消息。3.如权利要求2所述的控制基站中的同步装置，其特征在于，所述基站唤醒消息至少包括：表示发送源的控制基站ID、表示发送目的地的业务基站ID、消息类型、以及预先设置的时间戳tpre。4.如权利要求2所述的控制基站中的同步装置，其特征在于，在所述业务基站唤醒单元发出所述基站唤醒消息后，所述控制基站开启一个预设的第一定时器等待来自所述业务基站的所述基站醒来消息。5.如权利要求4所述的控制基站中的同步装置，其特征在于，在判断为在所述第一定时器超时前接收到来自所述业务基站的所述基站醒来消息的情况下，所述业务基站同步确认单元向所述业务基站发送所述基站同步消息；所述基站同步消息至少包括：表示发送源的控制基站ID、表示发送目的地的业务基站ID、消息类型、以及表示所述业务基站同步确认单元发送该基站同步消息时的时间戳t1。6.如权利要求5所述的控制基站中的同步装置，其特征在于，在所述业务基站同步确认单元发送所述基站同步消息后，所述控制基站开启一个预设的第二定时器等待来自所述业务基站的所述基站同步确认消息；在所述业务基站同步单元接收到来自所述业务基站的所述基站同步确认消息的情况下，所述控制基站记录接收到该基站同步确认消息时的第二接收时间t4。7.如权利要求6所述的控制基站中的同步装置，其特征在于，在判断为在所述第二定时器超时前接收到来自所述业务基站的所述基站同步确认消息的情况下，所述业务基站时间校正单元向所述业务基站发送所述基站时间消息；所述基站时间消息至少包括：表示发送源的控制基站ID、表示发送目的地的业务基站ID、消息类型、所述时间戳t1、表示所述业务基站接收到所述基站同步消息时的第一接收时间t2、表示所述业务基站发送所述基站同步确认消息时的第一发送时间t3、以及表示所述控制基站接收到所述基站同步确认消息时的第二接收时间t4。8.如权利要求7所述的控制基站中的同步装置，其特征在于，在所述业务基站时间校正单元发送所述基站时间消息后，所述控制基站开启一个预设的第三定时器等待来自所述业务基站的所述基站时间校正消息；在判断为在所述第三定时器超时前接收到来自所述业务基站的所述基站时间校正消息的情况下，所述控制基站记录所述业务基站已经同步，所述业务基站时间校正单元基于表示所述业务基站接收到所述基站同步消息时的第一接收时间t2、表示所述业务基站发送所述基站同步确认消息时的第一发送时间t3、以及表示所述控制基站接收到所述基站同步确认消息时的第二接收时间t4，计算所述控制基站与所述业务基站之间的所述有线连接的延时。9.一种业务基站中的同步装置，其特征在于，具备：控制基站同步单元，与控制基站之间通过有线连接进行信息的发送和接收；时钟生成单元，基于所述控制基站同步单元提供的时间信息，校正所述业务基站的时钟；以及用户数据采样生成单元，生成包括网络时间调整信息在内的移动用户所需的数据，并通过业务基站天线发送给移动用户终端。10.如权利要求9所述的业务基站中的同步装置，其特征在于，所述控制基站同步单元包括：苏醒单元，在处于休眠状态的业务基站被唤醒进入醒来状态的情况下，通过所述有线连接向所述控制基站发送基站醒来消息；同步确认单元，通过所述有线连接向所述控制基站发送基站同步确认消息；以及时间校正单元，通过所述有线连接向所述控制基站发送基站时间校正消息。11.如权利要求10所述的业务基站中的同步装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵涛，姜淼，耿璐，郑萌，周盛，牛志升，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，清华大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP