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    一種在毫微微蜂窩式網路中利用毫微微蜂窩式閘道器減少換手次數之方法，其步驟包含：由一原始毫微微蜂窩式基地台接收一通訊裝置之測量報告；若原始毫微微蜂窩式基地台之訊號強度小於一門檻值，則由原始毫微微蜂窩式基地台傳送一需要換手訊息至一毫微微蜂窩式閘道器；在毫微微蜂窩式閘道器接收需要換手訊息後，暫緩換手程序並啟動一計時器；由毫微微蜂窩式閘道器在計時器時效內，檢查所接收到的通話重建請求訊息內所包含之基地台辨識碼是否屬於毫微微蜂窩式基地台；若是，則將通話重建至該基地台辨識碼所對應之毫微微蜂窩式基地台。
    公开号:TW201311028A
    申请号:TW100129636
    申请日:2011-08-18
    公开日:2013-03-01
    发明作者:Phone Lin；Chia-Peng Lee；Chin-Liang Wang；Whai-En Chen
    申请人:Nat Univ Tsing Hua；
    IPC主号:H04W36-00
    专利说明:
    在毫微微蜂窩式網路中利用毫微微蜂窩式閘道器減少換手次數之方法
    本發明係關於一種通信方法，特別係關於一種在毫微微蜂巢式基地台網路間減少換手次數之方法。
    在通訊科技的蓬勃發展之下，手機(或行動電話)已逐漸成為人們生活中不可或缺的必需品，其中，造就手機普及化的最大功臣即為發達且密集的通訊基地台網路，藉由這些基地台，使得手機能連結至通訊網路並與其他用戶端進行通訊。
    一般而言，基地台可包含毫微微蜂巢式基地台(femtocell)及宏蜂巢式基地台(macrocell)。其中，毫微微蜂巢式基地台又可稱為家用基地台，其涵蓋範圍小，主要是用來彌補其它基地台無法涵蓋的區域及提升數據傳輸速率，通常用於住宅或小型商業環境。宏蜂巢式基地台服務範圍大，其可提供使用者無間斷的服務，但傳輸速度較慢。相較之卡，毫微微蜂巢式基地台服務範圍較小且不連續，但其具有傳輸速度較快的優點。因此，在毫微微蜂巢式基地台之服務範圍內，使用者較易於使用其進行傳輸，以利提升傳輸速度、及通話品質。當使用者從一毫微微蜂巢式基地台移動至另一個時，通訊裝置將會有一段時間在宏蜂巢式基地台的服務範圍內。在現有的移動管理機制中，為了保持通話不中斷，通訊裝置將與宏蜂巢式基地台建立無線電鏈結。一般而言，這樣的機制可稱為交遞或換手(handoff or handover)。
    如上所述，通訊裝置在進行語音或數據服務時，由目前的毫微微蜂巢式基地台移動到另一個的過程中，將有一段時間只會在宏蜂巢式基地台的服務範圍內，但若宏蜂巢式基地台目前已經沒有多餘的無線電資源時，將導致通訊裝置正在進行的服務將被迫中斷，而造成使用者滿意度大幅降低。另一方面，若通訊裝置能順利切換到宏蜂巢式基地台繼續通話，也有可能在此基地台停留一小段時間後便又立即交遞到毫微微蜂巢式基地台來增進傳輸品質。然而，這樣的情形將使得通訊裝置進行交遞的頻率過高，進而增加切換基地台所造成的延遲時間，從而使得通話品質嚴重下降。
    綜上所述，這些傳統換手作業之缺點包括處理成本的負擔、通訊延遲、以及通訊中斷等諸多缺點。當基地台之數量增加時，各基地台執行換手作業之次數亦隨之增加，嚴重時，甚至會導致通訊網路之停擺。因此，如何設計一個有效率的交遞管理機制以降低通話中斷的可能性、減少切換基地台所需頻率的延遲時間並增加整體網路服務量將是通訊網路發展非常重要的關鍵。
    有鑑於此，本發明特別提供一種可有效在通訊網路間減少換手次數之方法。
    本發明之一目的係用以在毫微微蜂窩式網路中，透過減少換手次數的機制，使得宏蜂窩式基地台有多餘的頻寬以服務更多使用者。
    本發明之另一目的在於減少蜂窩式網路中的換手或交遞次數，藉以減少切換基地台所消耗的延遲時間，進而提升通話品質。
    本發明之又一目的在於提升毫微微蜂窩式基地台的使用頻率，藉以提升通訊裝置的資料傳輸速度，進而增加通話品質。
    為了達到上述目的，本發明提供一種在毫微微蜂窩式網路中減少換手次數之方法，其步驟如下所述：首先，藉由一原始毫微微蜂窩式基地台接收來自於一通訊裝置之測量報告；然後，利用上述原始毫微微蜂窩式基地台根據測量報告檢查原始毫微微蜂窩式基地台之訊號強度是否小於一門檻值；若是，則由上述原始毫微微蜂窩式基地台傳送一需要換手訊息(relocation required message)至一毫微微蜂窩式閘道器(femto gateway,femto GW)；接著，由上述毫微微蜂窩式閘道器接收上述需要換手訊息後暫緩換手程序並啟動一計時器；然後，由上述毫微微蜂窩式閘道器確認是否接收到一通話重建請求訊息；若是，則藉由上述毫微微蜂窩式閘道器檢查上述通話重建請求訊息內所包含之基地台辨識碼(cell ID)是否屬於毫微微蜂窩式基地台；若是，則利用上述毫微微蜂窩式閘道器將通話重建至基地台辨識碼所對應之毫微微蜂窩式基地台。
    如以上技術特徵所示，本發明可增加一計時器於毫微微蜂巢式閘道器，並利用上述演算法，使得毫微微蜂窩式閘道器可於計時器之時效內暫停換手程序的進行，並不斷地確認是否存在毫微微蜂窩式基地台以服務通訊裝置，倘若超過計時器之時效，則進行換手，由宏蜂窩式基地台進行服務。因此，本發明可有效降低通訊裝置換手至宏蜂窩式基地台之頻率，從而降低宏蜂窩式基地台之負擔、減少換手次數所造成的延遲時間、並進一步提升傳輸速度及通話品質。
    以上所述係用以闡明本發明之目的、達成此目的之技術手段、以及其產生的優點等等。而本發明可從以下較佳實施例之敘述並伴隨後附圖式及申請專利範圍使讀者得以清楚了解。
    本發明將以下述較佳實施例及觀點加以敘述，此類敘述係解釋本發明之方法，僅用以說明而非用以限制本發明之申請專利範圍。因此，除說明書中之較佳實施例以外，本發明亦可廣泛實行於其他實施例中。
    以下所述之通訊裝置可包含，但不侷限於，行動電話、個人數位助理(PDA)、智慧型手機(smartphone)等各種移動式通訊裝置，其可相容於各種通訊協定，例如：W-CDMA、CDMA2000、CDMA2001、TD-CDMA、TD-SCDMA、UWC0136、DECT、3G、4G系統等等。
    請先參閱圖一所示，本圖係顯示本發明所揭露之毫微微蜂窩式網路架構之一實施例。其中，核心網路端可包含本籍註冊資料庫(HLR)103、客籍註冊資料庫(VLR)104，以及行動交換中心(MSC)105。一般而言，由於行動交換中心105與客籍註冊資料庫104之功能密不可分，例如行動交換中心105可用以詢問客籍註冊資料庫104有關行動裝置之臨時識別碼的資訊，故客籍註冊資料庫104通常係與行動交換中心105建置在一起，並可經由網路與本籍註冊資料庫103互相連接，以利資料的交換。此外，行動交換中心105更可將通話訊號連接至公用交換電話網路。無線電網路控制器(RNC)106可連接至客籍註冊資料庫104及行動交換中心105，其係用以管理無線電資源，以分配資源給所屬的宏蜂窩式基地台102，舉例而言，當通訊裝置110需要換手時，會由無線電網路控制器106要求宏蜂窩式基地台102保留資源，以供通訊裝置110進行通話。毫微微蜂窩式閘道器107係連結至客籍註冊資料庫104及行動交換中心105，其功能與無線電網路控制器106相似，差異在於其係用以管理及分配資源給複數個毫微微蜂窩式基地台101，而非宏蜂窩式基地台102。於部分實施例中，毫微微蜂窩式閘道器107可經由寬頻網路109以連結至毫微微蜂窩式基地台101。
    本發明之特色在於增加一計時器108於毫微微蜂窩式閘道器107中，並修改毫微微蜂窩式閘道器107之演算法，以暫緩換手機制的發生，並在計時器108的時效內尋找可用的(available)毫微微蜂窩式基地台101來服務通訊裝置110，上述”可用的”代表其訊號強度高於一定的門檻值，以提供通話服務。倘若超過時效後仍無搜尋到可用的毫微微蜂窩式基地台101，則進行換手，改由宏蜂窩式基地台102來進行通信服務。
    請接著參閱圖二所示，本圖將詳細介紹本發明所揭露在毫微微蜂窩式網路中減少換手次數之方法之較佳實施例，其步驟如下所述。首先，於步驟201中，藉由一原始毫微微蜂窩式基地台週期性地接收來自一通訊裝置之測量報告，其中，上述之”原始”毫微微蜂窩式基地台係指通訊裝置當下所使用之基地台，以利與其他毫微微蜂窩式基地台做區隔，上述之測量報告可包含通訊裝置對周遭基地台所偵測到的訊號強度值；然後，於步驟202中，利用原始毫微微蜂窩式基地台根據測量報告檢查原始毫微微蜂窩式基地台之訊號強度是否小於一門檻值。若是，則進入步驟203，由上述原始毫微微蜂窩式基地台傳送一需要換手訊息(relocation required message)至一毫微微蜂窩式閘道器；若否，則回到步驟201，由原始毫微微蜂窩式基地台繼續週期性地接收測量報告。緊接著步驟203後，於步驟204中，當上述毫微微蜂窩式閘道器接收到需要換手訊息後，會基於內部修改後之程式而暫緩換手程序，並改以啟動一計時器，此時，由於毫微微蜂窩式閘道器暫緩此需要換手訊息，故移動裝置將發生通話中斷(radio link failure)，而發送通話重建請求訊息，以重建通話。接著，於步驟205中，由上述毫微微蜂窩式閘道器確認是否接收到一通話重建請求訊息。若無接收到通話重建請求訊息，則進入步驟211，由通訊裝置及原始毫微微蜂巢式基地台釋放無線電資源控制鏈結以及保留的資源，中斷通話；若接受到通話重建請求訊息，則進入步驟206，藉由毫微微蜂窩式閘道器檢查通話重建請求訊息內所包含之基地台辨識碼(cell ID)，緊接著在步驟207中，判斷基地台辨識碼是否屬於毫微微蜂窩式基地台。
    若基地台辨識碼不屬於毫微微蜂窩式基地台，則進入步驟209，由毫微微蜂窩式閘道器檢查計時器是否仍在時效內，若已超過時效，則進入步驟210，由毫微微蜂窩式閘道器將通話重建至一宏蜂窩式基地台，並傳送一通話重建成功訊息至通訊裝置，以利通訊裝置與宏蜂窩式基地台進行通話。換言之，倘若計時器已超過時效，則進行換手機制，將通話重建至宏蜂窩式基地台。
    倘若計時器仍未失效，亦即仍在時效內，則回到步驟205，由毫微微蜂窩式閘道器接收其他通話重建請求訊息以檢查其所包含之基地台辨識碼是否屬於毫微微蜂窩式基地台。若基地台辨識碼係屬於毫微微蜂窩式基地台，則接續步驟208，利用上述毫微微蜂窩式閘道器將通話重建至基地台辨識碼所對應之毫微微蜂窩式基地台，並傳送一通話重建成功訊息至通訊裝置，以利通訊裝置與此毫微微蜂窩式基地台進行通話。需注意者為，此基地台辨識碼所對應之毫微微蜂窩式基地台可為原始或其他毫微微蜂窩式基地台，其係基於通訊裝置所處的位置上基地台之訊號強度，倘若原始毫微微蜂窩式基地台強度比其他基地台更強，則通訊裝置仍由其進行服務，相對地，倘若其他毫微微蜂窩式基地台之訊號強度較強，則轉由此基地台進行服務。換言之，於本發明中，倘若通訊裝置暫時離開原始毫微微蜂窩式基地台之服務範圍，且在計時器之時效內又回到其服務範圍內，則可繼續由此原始毫微微蜂窩式基地台進行服務，無需經過任何換手機制，故可有效消弭換手所消耗的延遲時間，更可降地宏蜂窩式基地台之頻寬負擔。
    請參閱圖三所示，本圖係描繪本發明所述之通話重建方法，其步驟如下所述。首先，於步驟301中，藉由通訊裝置進行基地台重選程序，以尋找一訊號最佳之基地台；接著，於步驟302中，當通訊裝置找到訊號最佳之基地台後，則利用通訊裝置傳送一基地台更新(cell update)訊息至此訊號最佳之基地台，為了便於說明的簡潔，以下將此訊號最佳之基地台簡稱為新基地台，並將原始毫微微蜂窩式基地台簡稱為舊基地台；然後，於步驟303中，由新基地台傳送基地台更新訊息至舊基地台。舉例而言，通訊裝置所搜尋到的新基地台可轉送包含基地台更新訊息之無線電鏈結轉移(Uplink Signaling Transfer Indication)訊息至原用的舊基地台；接著，於步驟304中，當舊基地台接收到基地台更新訊息後，則要求新基地台保留資源，以服務通訊裝置；然後，於步驟305中，當新基地台收到要求後，則開始評估是否具有足夠的資源可供通訊裝置使用；若是，則進入步驟306，由新基地台保留資源後，傳送保留資源成功訊息至舊基地台；然後，於步驟307中，當舊基地台接收保留資源成功訊息後即釋放其無線電資源，並傳送無線電鏈結轉移成功訊息至新基地台；最後，於步驟308中，由新基地台傳送一基地台更新成功訊息至通訊裝置，以完成通話重建程序。
    上述敘述係為本發明之較佳實施例。此領域之技藝者應得以領會其係用以說明本發明而非用以限定本發明所主張之專利權利範圍。其專利保護範圍當視後附之申請專利範圍及其等同領域而定。凡熟悉此領域之技藝者，在不脫離本專利精神或範圍內，所作之更動或潤飾，均屬於本發明所揭示精神下所完成之等效改變或設計，且應包含在下述之申請專利範圍內。
    101．．．毫微微蜂窩式基地台
    102．．．宏蜂窩式基地台
    103．．．本籍註冊資料庫
    104．．．客籍註冊資料庫
    105．．．行動交換中心
    106．．．無線電網路控制器
    107．．．毫微微蜂窩式閘道器
    108．．．計時器
    109．．．寬頻網路
    110．．．通訊裝置
    201-211．．．步驟
    301-308．．．步驟
    圖一係顯示本發明所揭露之毫微微蜂窩式網路架構之一實施例；
    圖二係顯示本發明所揭露之用以在毫微微蜂窩式網路中減少換手次數之方法；
    圖三係顯示本發明所揭露之通話重建方法。
    201-211．．．步驟
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] 一種在毫微微蜂窩式網路中減少換手次數之方法，其步驟包含：藉由一原始毫微微蜂窩式基地台接收來自於一通訊裝置之測量報告；利用該原始毫微微蜂窩式基地台根據該測量報告檢查該原始毫微微蜂窩式基地台之訊號強度是否小於一門檻值；若是，則由該原始毫微微蜂窩式基地台傳送一需要換手訊息至一毫微微蜂窩式閘道器；該毫微微蜂窩式閘道器接收該需要換手訊息後暫緩換手程序並啟動一計時器；由該毫微微蜂窩式閘道器確認是否接收到一通話重建請求訊息；若是，則藉由該毫微微蜂窩式閘道器檢查該通話重建請求訊息內所包含之基地台辨識碼是否屬於毫微微蜂窩式基地台；若是，則利用該毫微微蜂窩式閘道器將通話重建至該基地台辨識碼所對應之該毫微微蜂窩式基地台。
    [2] 如請求項1所述之在毫微微蜂窩式網路中減少換手次數之方法，更包含在該毫微微蜂窩式閘道器將通話重建至該毫微微蜂窩式基地台後，利用該毫微微蜂巢式閘道器傳送一通話重建成功訊息至一通訊裝置。
    [3] 如請求項1所述之在毫微微蜂窩式網路中減少換手次數之方法，其中若該通話重建請求訊息內所包含之基地台辨識碼不屬於毫微微蜂窩式基地台，且該計時器仍在時效內，則該毫微微蜂窩式閘道器會接收其他通話重建請求訊息直到該其他通話重建請求訊息所包含之基地台辨識碼係屬於毫微微蜂窩式基地台為止。
    [4] 如請求項1所述之在毫微微蜂窩式網路中減少換手次數之方法，其中若該通話重建請求訊息內所包含之基地台辨識碼不屬於毫微微蜂窩式基地台，且該計時器仍在時效內時，則該毫微微蜂窩式閘道器會接收其他通話重建請求訊息直到超過該計時器之時效為止。
    [5] 如請求項4所述之在毫微微蜂窩式網路中減少換手次數之方法，其中若已超過計時器之時效，則該毫微微蜂窩式閘道器將通話重建至一宏蜂窩式基地台。
    [6] 如請求項5所述之在毫微微蜂窩式網路中減少換手次數之方法，更包含在該毫微微蜂窩式閘道器將通話重建至該宏蜂窩式基地台後，由該毫微微蜂巢式閘道器傳送一通話重建成功訊息至該通訊裝置。
    [7] 如請求項1所述之在毫微微蜂窩式網路中減少換手次數之方法，其中該通話重建之步驟包含：藉由該通訊裝置進行基地台重選程序，以尋找一訊號最佳之基地台；利用該通訊裝置傳送一基地台更新訊息至該訊號最佳之基地台；由該訊號最佳之基地台傳送該基地台更新訊息至該原始毫微微蜂窩式基地台；利用該原始毫微微蜂窩式基地台要求該訊號最佳之基地台保留資源；藉由該訊號最佳之基地台評估是否具有足夠的資源，以供該通訊裝置使用；若是，則由該訊號最佳之基地台保留該資源，並傳送保留資源成功之訊息至該原始毫微微蜂窩式基地台；該原始毫微微蜂窩式基地台接收該保留資源成功之訊息後即釋放無線電資源，並傳送一無線電鏈結轉移成功訊息至該訊號最佳之基地台；以及由該訊號最佳之基地台傳送一基地台更新成功訊息至該通訊裝置。
    [8] 如請求項7所述之在毫微微蜂窩式網路中減少換手次數之方法，其中，該訊號最佳之基地台係將基地台更新訊息包含於一無線電鏈結轉移訊息，並傳送至該原始毫微微蜂窩式基地台。
    [9] 如請求項1所述之在毫微微蜂窩式網路中減少換手次數之方法，其中該原始毫微微蜂窩式基地台係週期性地接收該測量報告。
    [10] 如請求項1所述之在毫微微蜂窩式網路中減少換手次數之方法，其中若該毫微微蜂窩式閘道器並未收到該通話重建請求訊息，則由該通訊裝置及該原始毫微微蜂巢式基地台釋放無線電資源控制鏈結。
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