微型基站及其通訊方法
2023-05-01 16:18:21 1
專利名稱：微型基站及其通訊方法
技術領域：
本發明關於一種微型基站(femtocell)及其通訊方法；更詳細地說，本發明的微型基站及其通訊方法於一後端網絡故障時，能提供一備用網絡，使微型基站仍可與一網際網路聯機。
背景技術：
隨著科技的進步，無線網絡技術已成為目前業界著重的課題。許多無線網絡技術， 例如全球互通微波存取(worldwide interoperability for microwaveaccess ；WiMAX) 或第三代移動通訊技術(3rd-generati0n ;3G)的應用服務也朝向商用化階段邁進，使得市場上逐漸形成WiMAX與3G兩大技術應用相互並存態勢，也同時宣告臺灣無線寬頻時代的來臨。然而，不論是WiMAX或是3G，業者皆面臨室內覆蓋率不足的問題，此乃由於基站於室內的信號會因距離遙遠或被牆壁阻隔而衰竭。許多業者為補強通訊範圍的不足，進而引進微型基站的技術。一般說來，微型基站的涵蓋範圍較基站小，主要是來用彌補基站無法涵蓋的區域， 以降低通訊死角並提升數據傳輸速率。傳統微型基站的前端網絡是使用有執照的無線頻段，故使用者裝置不用進行任何的變更；而其後端網絡則可為一有線網絡，例如數字用戶迴路(digital subscriber line ;DSL)數據機或是纜線數據機(cable modem)。 傳統微型基站便是通過後端網絡聯機至一網際網路anternet)，使得使用裝置可通過微型基站聯機至網際網路。後端網絡會因某些因素(例如網絡故障或流量負載過大)而處於斷線狀態，此時微型基站便無法聯機至網際網路，進而造成使用者裝置無法繼續經由微型基站與網際網路聯機。然而，傳統技術針對此問題並未提供任何解決方案。有鑑於此，如何讓使用者裝置不因後端網絡的斷線狀態而無法聯機至網際網路為所屬領域的技術人員亟需研究的課題。
發明內容
本發明的一目的在於提供一種微型基站。一網絡系統包含該微型基站、一基站及一微型網關器(femto gateway)。該基站通過該微型網關器聯機至一網際網路，該微型基站初始地經由一後端網絡聯機至該網際網路。該微型基站包含一檢測單元、一切換單元以及一收發單元。當後端網絡處於一斷線狀態時，該檢測單元能檢測到該斷線狀態。該檢測單元檢測到該後端網絡處於該斷線狀態後，該切換單元將該微型基站切換至一使用者裝置模式。之後，該收發單元以該使用者裝置模式與該基站建立一聯機，以使該微型基站能經由該基站及該微型網關器聯機至該網際網路。本發明的另一目的在於提供一種用於一微型基站的通訊方法。一網絡系統包含該微型基站、一基站及一微型網關器。該基站通過該微型網關器聯機至一網際網路，該微型基站初始地經由一後端網絡聯機至該網際網路。該通訊方法包含下列步驟(a)使該微型基站檢測到該後端網絡處於一斷線狀態；(b)使該微型基站於檢測到該斷線狀態後，切換至一使用者裝置模式；以及(C)使該微型基站以該使用者裝置模式與該基站建立ー聯機，以使該 微型基站能經由該基站及該微型網關器聯機至該網際網路。另外，為達前段所述的目的，本發明更提供一種電腦程式產品，該電腦程式產 品內儲ー電腦程式。該電腦程式被加載至ー微型基站後，可執行多個程序指令，該微處 理器通過執行該等程序指令，能完成前段所述的通訊方法。本發明的微型基站於檢測到後端網絡斷線時，會切換至使用者裝置模式，並嘗試 以使用者裝置模式與基站建立聯機。倘若微型基站成功地與基站建立聯機，則此新的聯機 將取代原先後端網絡的角色。換言之，微型基站會改由通過基站以及微型網關器繼續與互 聯網聯機。通過本發明，即使後端網絡斷線，微型基站依舊能讓使用者裝置聯機至網際網路。在參閱附圖及隨後描述的實施方式後，此技術領域具有通常知識者便可了解本發 明的其它目的，以及本發明的技術手段及實施態樣。
圖IA是描繪根據本發明的ー網絡系統的示意圖；圖IB是描繪根據本發明的微形基站架構，及其與基站及微型網關器間的信號傳 遞的示意圖；圖IC是描繪網絡系統符合LTE標準時的信號傳遞示意圖；以及圖2是描繪本發明的通訊方法的流程圖。主要元件符號說明1:網絡系統11:使用者裝置llla、121a、131d 數據服務轉送12:微型基站121 檢測單元122:切換單元123 收發單元13:基站131a:同步信號131b 基本信息131c 設定程序14:微型網關器141a:安全認證程序141b 數據流建立程序 141c 斷線通知訊息15:網際網路16:後端網絡17 建築物
具體實施例方式以下的實施例是用以舉例說明本發明內容，並非用以限制本發明。需說明者，以下 實施例及附圖中，與本發明無關的元件已省略而未繪示，且圖式中各元件間的尺寸關係僅 為求容易了解，非用以限制實際比例。本發明的第一實施例為ー網絡系統1，其架構圖請參閱圖1A。網絡系統1包含一 使用者裝置11、ー微型基站12、一基站13以及ー微型網關器14。於本實施例中，使用者裝 置11可為筆記本計算機或手機等移動裝置，且微型基站12設置於一建築物17內(例如 住戶內)。基站13通過微型網關器14聯機至一網際網路15。微型基站12初始地經由一後 端網絡(baclchauDie聯機至網際網路15，此後端網絡可為一有線寬頻網絡，例如數字用戶迴路(digital subscriber line ;DSL)數據機或是纜線數據機(cable modem)。 當使用者裝置11位於建築物17內時，使用者裝置11系通過微型基站12聯機至網際網路15。基於某些因素(例如網絡故障或流量負載過大)，後端網絡16有可能會從一聯機狀態轉變為一斷線狀態。倘若後端網絡16處於一斷線狀態，將使得微型基站12無法繼續與網際網路15聯機，進而造成使用者裝置11無法通過微型基站12聯機至網際網路15。針對此一狀況，微型基站12具有一配套措施，讓使用者裝置11能繼續通過微型基站12聯機至網際網路15，詳細說明如後。請參閱圖1B，其描繪微型基站12的架構及其與基站13及微型網關器14間之信號傳遞的示意圖。微型基站12包含一檢測單元121、一切換單元122以及一收發單元123。 本實施例的檢測單元121及切換單元122可為目前或未來的各種微處理器、中央處理器或所屬技術領域中具有通常知識者所能輕易思及具有計算能力的裝置。本實施例的收發單元 123可為目前或未來的各種收發接口。當後端網絡16故障(亦即斷線)時，微型基站12的檢測單元121會檢測到後端網絡16處於斷線狀態。切換單元122於檢測單元121檢測到該斷線狀態後，便切換至使用者裝置(user equipment ；UE)模式。應說明的是，本發明所指的「使用者裝置模式」是指於該使用者裝置模式下，微型基站12具有與基站13聯機的能力(例如具有轉送/傳送數據能力以及具有與使用者裝置相同的通訊協議)。切換至使用者裝置後，微型基站12的收發單元123以使用者裝置模式與基站13建立一聯機，如此一來，微型基站12便能經由基站13 以及微型網關器14聯機至網際網路15。第一實施例的網絡系統1並不局限於任何特定的網絡系統。舉例而言，網絡系統 1 可符合全球互通微波存取(worldwide interoperability for microwaveaccess ；以下簡稱WiMM)標準、長期演進(long term evolution ；以下簡稱LTE)標準或第三代移動通訊 (third generation ；以下簡稱 3G)標準。以下將搭配LTE標準，進一步說明微型基站12收發單元123以使用者裝置模式與基站13建立聯機的細節。請同時參閱圖1C，其是描繪當網絡系統1符合LTE標準時的信號傳遞示意圖。為使微型基站12、基站13、微型網關器14及網際網路15間達成同步以及建立正確的聯機，微型基站12的收發單元123自基站13接收一同步信號131a以及一基本信息 131b。於 LTE 標準中，同步信號 131a 為一主同步信號(primarysynchronization signal ； PSS)及一次同步信號(secondary synchronizationsignal ；SSS)，且基本信息 131b 包含一主要訊息區塊(mater information block ；MIB)及至少一系統訊息區塊(system information block ；SIB)，其中主要訊息區塊及系統訊息區塊載有至少一系統信息 (system information ；Si)。接著，微型基站12的收發單元123與基站13間進行一設定程序131c。於LTE標準中，此設定程序131c為一無線資源控制(radio resource control ；RRC)聯機設定程序。 另外，為確保信息傳輸的安全性，收發單元123可通過基站13，與微型網關器14間進行一安全認證程序141a及一數據流建立程序141b。通過數據流建立程序建立一數據流。於LTE 標準中，安全認證程序141a為一非存取層安全認證(non access stratum security ；NAS security)，且數據流141b為一進階封包系統(evolved packet system ；EPS)乘載服務設定程序。再者，於微型基站12與基站13建立該聯機後，微型基站12的收發單元123更可傳送一斷線通知訊息141c至微型網關器14，以通知微型基站12之業者進行搶修。舉例而言，若微型基站12初始通過後端網絡16聯機至網際網路15時，已被分配一網際網路通訊協議 (Internet Protocol ；IP)地址，則此斷線通知訊息141c可包含此IP位址，以使後端網絡 16之業者能根據此IP位址找到對應於微型基站12的後端網絡16。微型基站12以使用者裝置模式進行上述運作後，便與基站13建立了聯機，因此微型基站12能經由基站13及微型網關器14聯機至網際網路15。此時，使用者裝置11、微型基站12、基站13及微型網關器14之間便以先前建立的數據流進行數據服務轉送llla、121a、 131d。於使用者裝置11以及微型基站12間的數據服務轉送(data servicetransfer) Illa是採用使用者裝置11與微型基站12 二者溝通後的加密方式；微型基站12與基站13間的數據服務轉送121a則是使用微型基站12與基站13 二者溝通後的加密方式；基站13與微型網關器14間的數據服務轉送131d則是使用IP層以上的封裝加密。如此一來，使用者裝置11與微型網關器14間的數據傳輸具備足夠的安全性，使用者裝置11不會連上未經安全認證的微型基站12。本發明的第二實施例為一用於一微型基站的通訊方法，其流程圖如圖2所示。一網絡系統包含微型基站、一基站以及一微型網關器，例如第一實施例的網絡系統1、微型基站12、基站13以及微型網關器14。其中，基站是通過微型網關器聯機至一網際網路。首先，於步驟201，微型基站初始地經由一後端網絡聯機至網際網路。接著，微型基站經由步驟202檢測到後端網絡處於一斷線狀態。微型基站於檢測到斷線狀態後，於步驟203 切換至一使用者裝置模式。接著，第二實施例的通訊方法便以使用者裝置模式與基站建立一聯機。具體而言，第二實施例可通過步驟204、205及206使微型基站以使用者裝置模式與基站間建立聯機。詳言之，於步驟204，使微型基站自基站接收一同步信息以及一基本信息。接著，步驟205使微型基站通過基站，與微型網關器間進行一安全認證程序。於步驟206，使微型基站通過基站，與微型網關器間建立一數據流。最後，於步驟207，微型基站於與基站建立聯機後，傳送一斷線通知訊息至微型網關器，以通知後端網絡之業者進行搶修。除了上述步驟，第二實施例亦能執行第一實施例所描述的操作及功能，所屬技術領域具有通常知識者可直接了解第二實施例如何基於上述第一實施例以執行此等操作及功能，故不贅述。第二實施例所描述的通訊方法可由一電腦程式加以實現。當微型基站加載該電腦程式後會執行多個程序指令，通過執行該等指令，即可完成第二實施例所述的通訊方法。前述的電腦程式可儲存於計算機可讀取記錄媒體中，例如只讀存儲器(read only memory ；ROM)、快閃記憶體、軟盤、硬碟、光碟、隨身碟、磁帶、可由網絡存取的資料庫或熟習此項技藝者所習知且具有相同功能的任何其它儲存媒體中。綜上所述，本發明的微型基站於檢測到後端網絡斷線時，會切換至使用者裝置模式，並嘗試以使用者裝置模式與基站建立聯機。倘若微型基站成功地與基站建立聯機，則此新的聯機將取代原先後端網絡的角色，讓使用者裝置能繼續通過微型網關器繼續與網際網路聯機。通過本發明，即便後端網絡斷線，微型基站依舊能讓使用者裝置聯機至網際網路。
上述的實施例僅用來例舉本發明的實施態樣，以及闡釋本發明的技術特徵，並非用來限制本發明的保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成的改變或均等性的安排均屬於本發明所主張的範圍，本發明的權利保護範圍應以權利要求為準。
權利要求
1.一種用於一微型基站的通訊方法，一網絡系統包含該微型基站、一基站以及一微型網關器，該基站通過該微型網關器聯機至一網際網路，該微型基站初始地經由一後端網絡聯機至該網際網路，該通訊方法包含下列步驟使該微型基站檢測到該後端網絡處於一斷線狀態；使該微型基站於檢測到該斷線狀態後，切換至一使用者裝置模式；以及使該微型基站以該使用者裝置模式與該基站建立一聯機，以使該微型基站能經由該基站及該微型網關器聯機至該網際網路。
2.如權利要求1所述的通訊方法，其特徵在於，更包含下列步驟於該微型基站與該基站建立該聯機後，使該微型基站傳送一斷線通知訊息至該微型網關器。
3.如權利要求1所述的通訊方法，其特徵在於，使該微型基站以該使用者裝置模式與該基站建立該聯機的步驟包含下列步驟使該微型基站自該基站接收一同步信號；以及使該微型基站自該基站接收一基本信息。
4.如權利要求3所述的通訊方法，其特徵在於，使該微型基站以該使用者裝置模式與該基站建立該聯機的步驟更包含下列步驟使該微型基站通過該基站，與該微型網關器間進行一安全認證程序。
5.如權利要求4所述的通訊方法，其特徵在於，使該微型基站以該使用者裝置模式與該基站建立該聯機的步驟更包含下列步驟使該微型基站通過該基站，與該微型網關器間建立一數據流。
6.一種微型基站，一網絡系統包含該微型基站、一基站以及一微型網關器，該基站通過該微型網關器聯機至一網際網路，該微型基站初始地經由一後端網絡聯機至該網際網路，該微型基站包含一檢測單元，檢測到該後端網絡處於一斷線狀態；一切換單元，於該檢測單元檢測到該斷線狀態後，將該微型基站切換至一使用者裝置模式；以及一收發單元，以該使用者裝置模式與該基站建立一聯機，以使該微型基站能經由該基站及該微型網關器聯機至該網際網路。
7.如權利要求6所述的微型基站，其特徵在於，於該微型基站與該基站建立該聯機後， 該收發單元更傳送一斷線通知訊息至該微型網關器。
8.如權利要求6所述的微型基站，其特徵在於，該收發單元更自該基站接收一同步信號以及一基本信息。
9.如權利要求8所述的微型基站，其特徵在於，該收發單元更通過該基站，與該微型網關器間進行一安全認證程序。
10.如權利要求9所述的微型基站，其特徵在於，該收發單元更通過該基站，與該微型網關器間建立一數據流。
全文摘要
一種微型基站及其通訊方法。一網絡系統包含該微型基站、一基站以及一微型網關器。該基站通過該微型網關器聯機至一網際網路，該微型基站初始地經由一後端網絡聯機至該網際網路。當該微型基站檢測到該後端網絡處於一斷線狀態後，便切換至一使用者裝置模式。之後，該微型基站以該使用者裝置模式與該基站建立一聯機，以使該微型基站能經由該基站及該微型網關器聯機至該網際網路。
文檔編號H04W92/20GK102271420SQ201010200479
公開日2011年12月7日 申請日期2010年6月4日 優先權日2010年6月4日
發明者林益宏, 許亨仰, 許獻聰, 邱簡謙 申請人:財團法人資訊工業策進會