通用宽带网络的方法和系统技术方案

本公开内容涉及能够提供极高无线数据容量的大规模宽带无线网络。该宽带无线网络可以将成熟的前沿商用无线设计和架构方法与先进的RF技术相结合，以便显著提升频谱效率、频谱使用率以及数据性能，包括波束成形、优化服务器、波束成形操作、对用户设备进行定位和跟踪、数据发送和接收控制、小区间干扰的降低、实时服务的传送、节省回程、传感器平台的集成、用于实现双用网络的能力、数据速率优先级的使用、使用数据报告、移动基站替换、以及活动热备用冗余。

【技术实现步骤摘要】
通用宽带网络的方法和系统相关申请的交叉引用本申请是于2013年6月12日提交的序列号为no.13/916,338的美国专利申请、于2013年1月31日提交的序列号为no.13/755,808的美国专利申请、以及于2013年4月11日提交的序列号为no.13/860,711的美国专利申请的部分继续申请，上述各美国专利申请分别是于2012年11月2日提交的序列号为no.13/667,424的美国专利申请的部分继续申请，其要求于2012年6月13日提交的美国临时专利申请61/659,174的权益。以引用方式将所有这些申请在它们的整体上并入本文。
本公开内容涉及宽带网络，并且更具体地说，本公开内容涉及用于增加大区域宽带网络中的带宽的方法和系统。
技术介绍
无线网络无处不在地部署在全球范围内，每个新的标准化的空中接口向用户提供越来越高的数据速率。然而，数据应用，并且尤其是视频应用的普及变得如此之大，以至于由3G和4G网络所提供的高数据速率和增加的容量甚至也不能满足对带宽的当前和预期需求。几种因素的组合使得难以满足这些用户需求。一个因素是空中接口本身。例如3GPP（第三代合作伙伴计划）LTE（长期演进）的新标准提供了向用户提供高达10Mbps、20Mbps或者甚至更高的数据速率的可能性。然而，由于用户在发送小区的覆盖区域中的一般分布方式，可以预期大约13Mbps的平均小区吞吐量。这并不足以向超过少量的用户提供视频服务。因此，有必要改进LTE空中接口的使用。此外，由发送小区之间的RF信号的重叠造成的小区间干扰降低了可以向位于小区之间的边界的用户提供的数据速率和容量。降低或消除这种小区间干扰的任何方法将提升系统容量和吞吐量，并向这些用户提供提升的服务质量。另一个因素是将LTE基站（eNB）连接到增强型分组核心（EPC）网的回程设施的过度使用。可能不会部署以1Gbps操作的设施到达所有基站，因此，视频应用的中等数量的用可以容易地使用如此多的回程带宽，以至于无法向其余用户提供其它服务。另一个因素是部署用于向无线用户带来服务的服务器的方式。这些服务器在无线网络外部，并且可能位于距离无线网络中的用户接入点很远处。在服务器上运行的服务程序与无线网络中的用户接入点之间的长分组传输延时（延迟）会导致使用该服务的糟糕的用户体验。美国政府需要利用正在制造的大量新用户设备以便在如LTE的新无线网络上运行。使用专有系统用于其无线通信需求对于政府来说正在变得越来越没有吸引力。获取新的频谱所涉及的代价，以及美国政府用户与一般用户的需求的重合建议标准LTE网络由两种类型的用户同时使用。在该共享系统中，在紧急情况下，有必要使政府能够实现对网络或网络的一部分的授权政府使用的优先接入，当容量耗尽时，必要地排除用于非政府目的的使用。这种行为在今天的无线网络中可能没有达到政府所需的可用程度。另外，政府和商业应用正在越来越多地使用所有各种类型的传感器来收集信息。具有高效和快速获取、处理、存储和重新分配传感器数据能力的无线网络并不可用。此外，在军事行动期间，或在紧急情况期间，LTE无线网络的自组织部署也许是用来向紧急救援人员、向美国军队或向一般公众提供无线服务的最佳方式。自组织网络可以使用部署在灾区或操作区上方的机载基站。在机载自组织网络部署（或者涉及移动基站的其它部署）的情况下，当机载或移动基站由于低燃料或功率，或者由于机载或移动运载工具的失去而需要退出服务时，网络必须保持运行。
技术实现思路
波束成形技术已经在音频信号处理、声纳信号处理和射频信号处理领域使用了多年以便改进系统操作。在许多情况下，这些系统定位发射或接收点，然后聚焦系统天线以创建针对该点的波束。在本文中给出的教导中是公开了以不同方式操作的系统的那些教导，并且其利用以下事实：在蜂窝LTE系统中，调度用户设备接收传输或者生成传输。这种系统并不将天线波束聚焦于特定用户，而是：对于频分双工（FDD）系统来说，在m个1毫秒间隔中的每个1毫秒间隔中生成N个非重叠固定位置RF波束的不同方向图；对于时分双工（TDD）系统来说，在每个LTE帧的每个1毫秒非S子帧中生成N个固定位置RF波束的m个不同方向图中的一个方向图。每个RF波束覆盖总的小区覆盖区域的子区域。m乘以N个RF波束方向图的总的集合覆盖小区的区域。在FDD系统中，RF波束方向图在m毫秒之后重复；在TDD系统中，波束方向图在10毫秒之后重复。因此，RF波束方向图看起来是在小区覆盖区域上周期地旋转。仅当波束聚焦于包括该用户位置的波束子区域时，调度用户用于发送或接收。这种系统在本文中被称为诸如“敏捷波束成形系统”、“敏捷波束系统”和“周期波束成形系统”的术语，并包括操作在频分双工模式或时分双工模式中的蜂窝LTE基站收发机。在蜂窝LTE系统中，下行链路传输可由基站中被称为调度器的软件来调度。调度器还可以针对来自UE的上行链路传输授权许可。以这种方式，经由LTE空中接口可提供的带宽以调度器确定的方式在不同时刻分配给不同的用户。因此，当使用敏捷RF波束成形技术时，调度器以RF波束子区域的精度知道每个UE的当前位置是很重要的，由此，在特定的1毫秒间隔中，其可以仅给予在该1毫秒间隔中将由RF波束成形子系统聚焦的N个RF波束子区域中的一个RF波束子区域中的那些UE上行链路传输授权。同样地，调度器可能需要仅向已知位于将要由RF波束成形子系统操作照射的N个RF波束子区域中的一个RF波束子区域的那些UE调度下行链路传输。确定UE在RF波束子区域内的定位的两个方面是：当UE第一次接入小区时（即，在随机接入过程之后、或者在切换过程之后、或者在服务请求过程之后）确定RF波束的位置；然后当UE在小区覆盖区域中到处移动时，跟踪UE跨越RF波束子区域。两种方法可用于开发用于确定UE的位置在RF波束之内以及用于跟踪UE跨越RF波束的算法，即，信道质量指示符（CQI）测量和探测参考信号（SRS）测量。CQI测量结果可由UE在其测量了由蜂窝无线RF基站发送的信道质量信号之后返回。SRS信号可由UE发送,并由蜂窝无线RF基站检测。因此，CQI可以用于确定下行链路信道质量，而SRS可以用于确定上行链路信道质量。在LTETDD系统中，相同的频带用于上行链路和下行链路传输二者，因此，可以预期：在每个RF波束中使用RF信道状况的上行链路测量或使用下行链路测量导致对最佳覆盖当前UE位置的波束的相同确定。LTEFDD系统针对上行链路和下行链路传输使用不同的频带，因此，在多径反射普遍存在的RF环境中，可以预期：对下行链路信道的测量和对上行链路信道的测量可以导致对最佳覆盖当前UE位置的RF波束的不同确定。因此，基于CQI的算法和基于SRS的算法二者均可以用来确定用于向UE的下行链路传输的RF波束以及用于来自UE的上行链路传输的RF波束。本公开内容涉及用于支持蜂窝移动收发机设备通信的系统，该系统包括：多个蜂窝LTE基站收发机，每个蜂窝LTE基站收发机与RF覆盖区域中的多个移动收发机设备进行RF通信；所述蜂窝LTE基站收发机包括：适用于通过生成数量N个RF波束的固定位置方向图的数量m个不同集合来提供对所述小区覆盖区域的全覆盖的敏捷波束成形天线系统；每个RF波束被设计尺寸以便覆盖所述小区覆盖区域的子区域本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，其包括：连接到回程网络并且适用于与连接到所述回程网络的蜂窝无线RF基站相关联的基站优化服务器，其中，所述蜂窝RF基站具有相关联的RF覆盖区域并且与所述RF覆盖区域中的传感器设备进行RF通信，其中，所述基站优化服务器包括发布‑订阅代理网络的第一发布‑订阅代理通信设施，并且其中，所述传感器设备可连接到所述第一发布‑订阅代理通信设施，区域优化服务器，其与公共数据网络网关（PGW）的公共数据网络侧的公共数据网络网关（PGW）通信地连接并且适用于运行用于提供传感器服务的应用，其中，所述传感器服务包括收集、处理、存储以及分配传感器数据，所述区域优化服务器包括所述发布‑订阅代理网络的第二发布‑订阅代理通信设施，其中，所述发布‑订阅代理网络适用于代表发布传感器数据的传感器设备将所述传感器数据的分组路由到已经订阅了所述传感器数据并且被所述发布‑订阅代理网络支持的任何通信设施，并且其中，所述发布‑订阅代理网络适用于代表提供传感器服务的应用将应用数据的分组路由到已经订阅了所述应用数据并且被所述发布‑订阅代理网络支持的任何通信设施。

【技术特征摘要】
2012.06.13 US 61/659174;2012.11.02 US 13/667424;201.一种系统，其包括：连接到回程网络并且适用于与连接到所述回程网络的蜂窝无线RF基站相关联的基站优化服务器，其中，所述蜂窝RF基站具有相关联的RF覆盖区域并且与所述RF覆盖区域中的传感器设备进行RF通信，其中，所述基站优化服务器包括发布-订阅代理网络的第一发布-订阅代理通信设施，并且其中，所述传感器设备可连接到所述第一发布-订阅代理通信设施，区域优化服务器，其与公共数据网络网关（PGW）的公共数据网络侧的公共数据网络网关（PGW）通信地连接并且适用于运行用于提供传感器服务的应用，其中，所述传感器服务包括收集、处理、存储以及分配传感器数据，所述区域优化服务器包括所述发布-订阅代理网络的第二发布-订阅代理通信设施，其中，所述发布-订阅代理网络适用于代表发布传感器数据的传感器设备将所述传感器数据的分组路由到已经订阅了所述传感器数据并且被所述发布-订阅代理网络支持的任何通信设施，并且其中，所述发布-订阅代理网络适用于代表提供传感器服务的应用将应用数据的分组路由到已经订阅了所述应用数据并且被所述发布-订阅代理网络支持的任何通信设施。2.根据权利要求1所述的系统，其中，通过所述蜂窝无线RF基站的重新定向的承载将所述传感器设备连接到在所述基站优化服务器上运行的所述第一发布-订阅代理通信设施。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述回程网络的使用在经由所述发布-订阅代理网络收集和处理传感器数据方面被最小化。4.根据权利要求2所述的系统，其中，传感器数据和经处理的传感器数据中的至少一项向通过与所述传感器设备相同的蜂窝无线RF基...

【专利技术属性】
技术研发人员：H鲁宾，JK布雷温顿，AS索卡，DM波蒂尼，
申请(专利权)人：全能网络公司，
类型：发明
国别省市：美国,US