專利名稱：用于故障移動單元隔離的系統和方法
技術領域：
本發明涉及用于隔離已干擾無線網絡中的正常網絡通信的故障移動單元的系統和方法。
常規的無線通信網絡包含許多網孔站和在中心放置的蜂窩交換機，稱為移動交換中心(MSC)。每個網孔站典型地包括一個或幾個天線和用于與移動單元通信的相關設備，諸如蜂窩電話機。
每個網孔站只使用單個控制信道(CCH)，包括“前向”CCH和“反向”CCH。每個網孔站在前向CCH上連續地廣播信號給該移動站。相反，移動單元在反向CCH上周期地廣播信號給該網孔站。
當移動單元先接通時，它掃描所有前向CCH中具有最強信號的一個前向CCH并且偵聽從該網孔站周期地廣播消息的那個前向CCH。這些消息典型地包含有關該無線通信網絡的接入參數的信息和有關那個網孔站的反向CCH的目前可用性的信息。當反向CCH變得空閑時，移動單元占用該反向CCH并且嘗試登記它自己。
當移動單元接通但不是處于有效使用時，它周期地掃描指定給該系統的前向CCH并且標記使用的最強載波。移動單元的接收機仍然調諧到這個最強的載波并且連續解碼在前向CCH上來自該網孔站的數字調制數據流以便查找來話呼叫。
到移動單元的任何呼叫像正常電話呼叫那樣開始。用戶撥打7或10位號碼和無線電話網發送該呼叫給中央計算機。中央計算機在前向CCH上廣播該號碼給網絡中的每個網孔站。當被叫移動單元檢測到輸入數據流中它的號碼，它將其識別發送回給中央計算機。中央計算機使用前向CCH上的數字消息指定該移動站使用的信道。移動單元調諧到指定的CCH并提醒用戶有來話呼叫。
當移動單元用戶始發呼叫時，該用戶首先撥打希望的電話號碼入該移動單元中的寄存器。移動單元在反向CCH上發送這個號碼給具有最強載波的網孔站。然后中央計算機指定用于該呼叫的信道而且移動單元自動地調諧到那個信道。
所有無線通信提供商都試圖提供堅固的通信業務，但是由每個網孔站提供的單個CCH可能為實現這個目的設置一個障礙。有時故障的移動單元保持在該CCH上并且在該反向CCH的載頻上連續地發送功率。這阻塞該CCH和這個CCH覆蓋區內的其它移動單元遇到大的業務破裂，因為它們不能接入該反向CCH。
因此，需要在無線通信網絡中隔離該網絡服務區內的故障移動單元以便減輕業務破裂。
本發明通過隔離故障移動單元以減業務破裂來解決這個需要。
本發明的另外目的和優點部分在下面的敘述中提出并且部分從此說明中將清楚了或者可通過本發明的實踐了解。通過在所附權利要求書中特別指出的裝置和組合可實現和得到本發明的目的和優點。
為取得這些目的，并根據作為實施的和在這里廣泛敘述的本發明的目的，本發明包括用于隔離在無線網絡的網孔中工作的多個移動單元的一個故障移動單元的系統。該系統監視在該網孔中的移動單元之間的網孔業務量圖以便檢測異常性并且確定該異常性是否由于該故障移動單元或該無線網絡的問題引起的。如果該異常是由于該故障移動單元引起的，該系統與工作在該網孔內的移動單元通信以便隔離該故障單元。
組合入并且構成本說明的一部分的附圖示出本發明的一個實施例，并與說明一起說明本發明的目的、優點和原理。在附圖中
圖1表示執行本發明的故障移動單元隔離方法的無線網絡；圖2是說明本發明的故障移動單元隔離方法的優選實施例的流程圖；圖3A和3B是分別表示正常的和異常的網孔業務的例子的曲線圖；和圖4表示在系統參數調節之前和之后存在的網孔站覆蓋。
圖1表示執行本發明的移動單元隔離方法的無線網絡。不同的設備可放置在網孔站，如在未審的美國專利申請序號No．08／(代理人文件號3384．0045-00)中所述的，因此引用在這里供參考。
網孔站1100包括天線1110，射頻(RF)與中頻(IF)前端設備1120和DSP無線電服務器1130。窄帶回程傳送1140連接網孔站設備到移動交換中心(MSC)1200。回程傳送是該網孔站與中繼線資源或通信系統的交換結構之間的通信鏈路。回程傳送1140是用于傳遞時分多路復用(TDM)、幀中繼業務或者窄帶ATM并包括控制與話音通信的T1／E1。
網孔站1300包含比網孔站1100少的設備，只是天線1310和RF／IF前端設備1320。寬帶回程傳送1330耦合在網孔站1300的設備到集中的DSP無線服務器1400，后者又與MSC1200通信。寬帶回程傳送1330在ATM網絡上傳遞來自該網孔站設備的高速寬帶數字化無線電信號。
網孔站1500包含最小數量的設備，僅僅天線1510和功率管理部件1520。從網孔站1500設備來的RF信號經RF光纖傳送回程1530發送給DSP無線服務器1400。RF光纖傳送回程1530通過模擬光纖分配RF信號并經過ATM網絡發送該信號給DSP無線服務器1400。
在未審的美國專利申請序號08／_(代理人文件號3384．0045-00)中敘述由各個網孔站設備執行的特別功能，請查閱上面所述的。
圖2是說明根據這個發明的故障移動單元隔離方法的優選實施例的步驟的流程圖。在這個實施例中，MSC1200包含執行故障移動單元隔離方法的設備。
MSC1200在其控制下連續地監視該網孔站中的網孔業務(步驟2020)。這樣監視的目的是檢測異常業務。圖3A和3B分別繪出作為時間和愛爾蘭函數的正常網孔業務3100和異常網孔業務3200的曲線圖。在短時間期間內網孔業務圖迅速遞減或下降指示異常條件3200，而平滑的網孔業務圖指示正常條件3100。
如果MSC1200發現網孔站中的網孔業務圖不包含業務下降(如圖3A中的網孔業務3100)(步驟2040)，則MSC1200繼續其監視(步驟2020)，因為條件是正常的。但是，如果MSC1200發現網孔業務下降大于預定量(步驟2040)，如在圖3B中網孔業務3200那樣，則MSC1200開始確定是否有CCH信號檢測故障(步驟2060)。例如在故障移動單元干擾該CCH或由于網孔差錯諸如該CCH本身差錯時，可出現CCH信號檢測故障。
如果MSC1200確定沒有CCH信號檢測故障(步驟2060)，最好利用標準測試，則MSC1200報告一個差錯(步驟2080)，因為網孔業務下降一定是網孔差錯的結果，而不是故障移動單元。當故障移動單元導致網孔業務下降時，由于故障移動單元干擾該CCH而產生CCH信號檢測故障。因此，沒有CCH信號檢測故障意味著網孔業務下降一定是網絡差錯的結果。
如果MSC1200確定有CCH信號檢測故障(步驟2060)，則MSC1200分析正常或異常活動的CCH的接收信號頻譜(步驟2100)。突發活動(即多個移動單元接入CCH并產生重復突發和消失圖)構成正常活動。連續活動(即一個移動單元接入和占用該CCH)構成異常活動。
如CCH接收的信號頻譜的分析指示正常突發活動(步驟2100)，則MSC1200報告一個差錯(步驟2080)。這是因為網孔業務下降和CCH信號檢測故障一定是網絡差錯的結果，而不是保持該CCH并因此創立在該CCH上的連續活動的故障移動單元。
如果CCH接收信號頻譜分析指示異常(即連續)活動(步驟2100)，則MSC1200使用預定的診斷準則執行閉環CCH診斷分析(步驟2120)。閉環CCH診斷分析要求執行網孔站設備的各種閉環測試，以確定該問題是網絡或是移動單元差錯的結果。
如果閉環CCH診斷分析失敗(步驟2120)，則MSC1200報告差錯(步驟2080)，因為該問題是網絡差錯的結果，而不是故障移動單元的結果。如果閉環CCH診斷分析通過了(步驟2120)，則MSC1200在滿足預定登記準則的所有移動單元的CCH上發出消息以便登記它們自己(步驟2140)。預定的登記準則最好包括最小信號強度要求。
具有信號強度相符或超過最小信號強度要求的MSC1200的服務區中的每個移動單元，包括該故障移動單元，試圖在該CCH上響應登記消息。但是，不是所有移動單元能夠登記，因為該故障移動單元連續地占用其網孔站中的CCH。移動單元通過發送以識別號和制造號識別它們自己的信號給該網孔站進行登記。
MSC1200產生登記移動單元的表(步驟2160)。如果登記表包含大于預定數的潛在故障移動單元(步驟2180)，MSC1200通過增加要求的最小信號強度調整該登記準則(步驟2200、2220)并且根據該調整準則重排列移動單元登記(步驟2140)。
步驟2140至2220重復多次迭代，直到足夠小數量的潛在故障移動單元保留在該登記表中。
當MSC1200將登記表變窄到足夠小的潛在故障移動單元的表(步驟2180)，MSC1200詢問在該表中每個移動單元的相應歸屬位置寄存器(HLR)(步驟2240)。移動單元的HLR提供有關相應移動單元的詳細報告，包括如識別號、電話號碼、網孔站位置和移動單元的歸屬系統這樣的信息。
根據來自HLR的詳細報告，MSC1200產生并報告潛在的故障移動單元表給系統操作者并且建議要采取的措施以補償故障移動單元的出現(步驟2260)。建議的措施可包括通過調整與包含故障移動單元的網孔站相鄰的網孔站的系統參數重新修整網孔站邊界。調整系統參數可包括增加相鄰網孔站的天線發送與接收功率，使這些相鄰網孔站能覆蓋有問題網孔站的部分。
圖4表示在系統參數調整前的網孔站覆蓋4100和在系統參數調整后重新修整的網孔站覆蓋4200的例子。增加相鄰網孔站4110的天線發送與接收強度重新修整它們的覆蓋區，以便由網孔站4120的移動單元4120接入，網孔站4120的CCH被故障的移動單元干擾。則網孔站4120的一些移動單元可在重新修整的相鄰網孔站4210之一的CCH上通信。
此外，當故障移動單元移動到相鄰網孔站的重新修整覆蓋區4210時，它可釋放在網孔站4220中它干擾的CCH，嘗試在相鄰網孔站的CCH上通信。由于它相對于相鄰網孔站的基站的位置，故障移動單元可能在重新修整相鄰網孔站4210中信號強度較弱。如果出現這種情況，故障移動單元就不能如在網孔站4220中那樣連續地干擾相鄰網孔站的CCH。
根據由MSC1200產生的潛在故障移動單元表，系統技術人員可隔離該故障移動單元。配備潛在故障移動單元和它們相應的網孔站位置的可管理表，系統技術人員可訪問相應的網孔站，并且使用定向天線可定位并從工作中去掉該故障移動單元。
一旦MSC1200報告潛在故障移動單元表和建議措施，MSC1200就執行故障移動單元隔離算法優化(步驟2280)。故障移動單元隔離算法優化要求記錄有關故障移動單元檢測信息和在數據庫矩陣中檢測使用的系統準則。系統準則包括業務下降準則2300、檢測準則2320、頻譜準則2340、診斷準則2360和登記準則2220。
最好是，MSC1200初始地設置系統準則為低電平和記錄數據庫矩陣中的檢測結果。然后MSC1200調整系統準則和更新檢測結果。在幾次迭代之后，MSC1200知道最佳準則，以便取得最好的檢測結果。
如圍繞圖2的討論所表明的，根據本發明的無線網絡減輕和補償由干擾CCH的故障移動單元引起的業務斷裂。
為了說明和敘述目的，前面已提供本發明優選實施例的敘述。其意圖不是窮舉或限制本發明為所公開的準確形式。根據上述教導進行修改和變化是可能的或者可從本發明的實踐中獲得。例如，本發明的MSC執行故障移動單元隔離方法，但是該方法可由其它網絡單元執行，如DSP無線服務器或基站控制器。本發明的范圍由權利要求和它們等效物限定。
權利要求
1．從工作在無線網絡的網孔中的多個移動單元中隔離故障移動單元的方法，包括步驟監視該網孔中移動單元中的業務以便檢測網孔業務圖中的異常；確定該異常是否是由該故障移動單元引起的；和如果該異常是由該故障移動單元引起的，與網孔中多個移動單元通信以便隔離該故障移動單元。
2．根據權利要求1的方法，其中該確定步驟包括步驟在網孔業務圖出現異常時，確定存在控制信道信號檢測故障。
3．根據權利要求2的方法，其中，該確定步驟還包括以下步驟當存在控制信道信號檢測故障時，檢驗異常條件在控制信道上的信號接收。
4．根據權利要求3的方法，其中該確定步驟還包括以下步驟在控制信道信號接收指示異常條件時，執行閉環控制信道診斷分析，確定該控制信道信號檢測故障源和網孔業務圖異常。
5．根據權利要求4的方法，其中該通信步驟包括以下步驟當閉環控制信道診斷分析指示該故障移動單元是控制信道信號檢測故障和網孔業務圖異常的根源時，要求該網孔中的移動單元登記。
6．根據權利要求5的方法，其中該通信步驟還包括以下步驟從對應于該登記請求的移動單元產生潛在故障移動單元表；和從該潛在故障移動單元表中隔離該故障移動單元。
7．根據權利要求6的方法，其中該表產生步驟包括以下步驟詢問在潛在故障移動單元表上移動單元的相應歸屬位置寄存器。
8．根據權利要求7的方法，其中該隔離步驟包括以下步驟檢查詢問的歸屬位置寄存器的內容。
9．根據權利要求5的方法，其中該請求步驟包括以下步驟只請求滿足預定準則的網孔中的移動單元登記。
10．根據權利要求1的方法，其中該通信步驟包括以下步驟當網孔業務圖中的異常是由于該故障移動單元引起時，請求該網孔中的移動單元登記。
11．根據權利要求10的方法，其中該通信步驟還包括以下步驟從對應于該登記請求的移動單元中產生潛在故障移動單元表；和從潛在故障移動單元表中隔離該故障移動單元。
12．根據權利要求11的方法，其中該表產生步驟包括以下步驟詢問在潛在故障移動單元表中移動單元的相應歸屬位置寄存器。
13．根據權利要求12的方法，其中該隔離步驟包括以下步驟檢查所詢問的歸屬位置寄存器的內容。
14．根據權利要求10的方法，其中請求步驟包括以下步驟只請求滿足預定準則的網孔中的移動單元登記。
15．根據權利要求1的方法，還包括步驟建議采取措施補償該故障移動單元。
16．從工作在無線網絡的網孔中的多個移動單元中隔離故障移動單元的方法，包括步驟監視該網孔中的移動單元的業務；當監視的業務圖呈現網孔業務減少超過預定準則時，確定控制信道信號檢測故障的存在；當存在控制信道信號檢測故障時，檢驗異常時控制信道上信號接收；當控制信道信號接收指示異常條件時，執行閉環控制信道診斷分析以便確定網孔業務圖減少的根源；和如果網孔業務圖減少是由于該故障移動單元引起的，則與該網孔中的多個移動單元通信，以便隔離該故障移動單元。
17．根據權利要求16的方法，其中該通信步驟包括以下步驟當網孔業務圖減少是由于該故障移動單元引起時，請求該網孔中的移動單元登記。
18．根據權利要求17的方法，其中該通信步驟還包括以下步驟從對應于該登記請求的移動單元中產生潛在故障移動單元表；和從潛在故障移動單元表中隔離該故障移動單元。
19．根據權利要求18的方法，其中該表產生步驟包括以下步驟詢問在潛在故障移動單元表中的移動單元的相應歸屬位置寄存器。
20．根據權利要求19的方法，其中該隔離步驟包括以下步驟檢查所詢問的歸屬位置寄存器的內容。
21．根據權利要求17的方法，其中該請求步驟包括以下步驟只請求滿足預定準則的網孔中的移動單元登記。
22．根據權利要求16的方法，還包括步驟建議采取措施補償該故障移動單元。
23．從工作在無線網絡的網孔中的多個移動單元中隔離故障移動單元的方法，包括步驟監視該網孔的移動單元中的業務以便檢測網孔業務圖中的異常；確定該異常是否是由該故障移動單元引起的；如果該異常是由該故障移動單元引起的，則請求該網孔的移動單元的登記；從對應于該登記請求的移動單元中產生潛在故障移動單元表；和從潛在故障移動單元表中隔離該故障移動單元。
24．隔離工作在無線網孔的網孔中的多個移動單元的一個故障移動單元的系統，包括用于監視該網孔中移動單元中的業務以便檢測網孔業務圖中的異常的裝置；用于確定該異常是否由該故障移動單元引起的裝置；和如果該異常是由該故障移動單元引起的，用于與該網孔中的多個移動單元通信以便隔離該故障移動單元的裝置。
25．根據權利要求24的系統，其中該確定裝置包括當網孔業務圖出現異常時，用于確定控制信道信號檢測故障存在的裝置。
26．根據權利要求25的系統，其中該確定裝置還包括當存在控制信道信號檢測故障時，檢驗異常條件的控制信道上信號接收的裝置。
27．根據權利要求26的系統，其中該確定裝置還包括當控制信道信號接收指示異常條件時，執行閉環控制信道診斷分析以便確定控制信道信號檢測故障和網孔業務圖異常的根源的裝置。
28．根據權利要求27的系統，其中該通信裝置包括當閉環控制信道診斷分析指示該故障移動單元是該控制信道信號檢測故障和該網孔業務圖異常的根源時，請求該網孔中的移動單元登記的裝置。
29．根據權利要求28的系統，其中該通信裝置還包括從對應于登記請求的移動單元中產生潛在故障移動單元表的裝置；和從潛在故障移動單元表中隔離該故障移動單元的裝置。
30．根據權利要求29的系統，其中該表產生裝置包括用于詢問潛在故障移動單元表中移動單元的相應歸屬位置寄存器的裝置。
31．根據權利要求30的系統，其中該隔離裝置包括用于檢查所詢問的歸屬位置寄存器內容的裝置。
32．根據權利要求28的系統，其中該請求裝置包括只請求滿足預定準則的網孔的移動單元登記的裝置。
33．根據權利要求24的系統，其中該通信裝置包括當網孔業務圖異常是由于該故障移動單元引起時，請求網孔的移動單元登記的裝置。
34．根據權利要求33的系統，其中該通信裝置還包括從對應于該登記請求的移動單元中產生潛在故障移動單元表的裝置；和從潛在故障移動單元表中隔離該故障移動單元的裝置。
35．根據權利要求34的系統，其中該表產生裝置包括用于詢問潛在故障移動單元表中移動單元的相應歸屬位置寄存器的裝置。
36．根據權利要求35的系統，其中該隔離裝置包括用于檢查所詢問的歸屬位置寄存器內容的裝置。
37．根據權利要求33的系統，其中該請求裝置包括只請求滿足預定準則的網孔的移動單元登記的裝置。
38．根據權利要求24的系統，還包括用于建議采取措施補償該故障移動單元的裝置。
39．根據權利要求24的系統，其中該無線網絡還包括在多個網孔中提供通信的移動交換中心。
40．根據權利要求39的系統，其中該系統位于該移動交換中心內。
41．用于隔離工作在無線網絡的網孔中的多個移動單元的一個故障移動單元的系統，該多個移動單元在控制信道上與該網孔通信，該系統包括用于監視該網孔中的移動單元的業務的裝置；當所監視的業務圖顯示網孔業務減少超過預定的準則時，確定控制信道信號檢測故障存在的裝置；當存在控制信道信號檢測故障時，用于檢驗異常條件在控制信道上的信號接收的裝置；當控制信道信號接收指示異常條件時執行閉環控制信道診斷分析以便確定該網孔業務圖減少的根源的裝置；和如果該網孔業務圖減少是由于該故障移動單元引起的，用于與該網孔中多個移動單元通信以便隔離該故障移動單元的裝置。
42．根據權利要求41的系統，其中該通信裝置包括當網孔業務圖減少是由于該故障移動單元引起時，請求網孔的移動單元登記的裝置。
43．根據權利要求42的系統，其中該通信裝置還包括從對應于登記請求的移動單元產生潛在故障移動單元表的裝置；和從潛在故障移動單元表中隔離該故障移動單元的裝置。
44．根據權利要求43的系統，其中該表產生裝置包括詢問在潛在故障移動單元表中移動單元的相應歸屬位置寄存器的裝置。
45．根據權利要求44的系統，其中該隔離裝置包括用于檢查所詢問的歸屬位置寄存器內容的裝置。
46．根據權利要求42的系統，其中該請求裝置包括只請求滿足預定準則的網孔中的移動單元登記的裝置。
47．根據權利要求41的系統，還包括建議采取措施補償該故障移動單元的裝置。
48．用于隔離工作在無線網絡的網孔中的多個移動單元的故障移動單元的系統，包括用于監視網孔的移動單元中的業務以便檢測網孔業務圖異常的裝置；用于確定該異常是否由該故障移動單元引起的裝置；如果該異常是由于該故障移動單元引起的，請求該網孔的移動單元登記的裝置；從響應該登記請求的移動單元中產生潛在故障移動單元表的裝置；和用于從潛在故障移動單元表中隔離該故障移動單元的裝置。
49．具有工作在其中的多個移動單元的一個故障移動單元的無線網絡的網孔，包括收集有關在移動單元中業務的信息的裝置；和當該信息指示業務減少超過預定準則時，用于發送登記請求給該移動單元以便隔離該故障移動單元的裝置。
全文摘要
一個無線網絡具有工作在該無線網絡的網孔中的多個移動單元,該無線網絡隔離干擾控制信道的故障移動單元,因而避免該網孔中其它移動單元的通信。用于隔離該故障移動單元的系統和方法監視該網孔中移動單元的網孔業務圖以便檢測異常,確定異常是由于該故障移動單元引起的還是無線網絡的問題引起的,如果異常是由于該故障移動單元引起,則與工作在該網孔內的移動單元通信以便隔離該故障移動單元。
文檔編號H04W24/00GK1206540SQ97191487
公開日1999年1月27日 申請日期1997年1月9日 優先權日1996年9月6日
發明者S·曾, K·巴蘇 申請人:北方電訊有限公司