家庭基站专利技术综述

家庭基站专利技术综述1家庭基站技术的基本概念当今世界已经进入了移动互联网的时代，随着大数据等最新技术的应用，在日常生活中，人们对数据业务的需求越来越强烈。Docomo调查显示，室内发生的无线业务占到业务总量的70%。家庭基站，或者称为Femto是一种低功耗、低造价的无线接入网络形式。近年来得到了广泛的应用。根据Femto论坛公开的数据，目前全球有60多张家庭基站网络，欧美、日本的主要运营商均建立了自己的Femto网络。在国内，中国移动、中国联通、中国电信也建立了自己的Femto实验网络。家庭基站作为对宏基站的良好补充，在无线通信领域有着较为重要的地位。本文就家庭基站的相关专利文献进行统计分析，以研究家庭基站的专利发展情况，技术难点，以对企业的技术开发及知识产权战略提供帮助。2家庭基站技术专利的申请量分析本文以家庭基站领域的关键词和相关的IPC、CPC分类号为基础，在中国专利文摘数据库（CNABS）来进行专利分析。共得到专利文献2797篇。申请量的年份变化情况如图1所示。310139224720042347946135528229101002003004005006002002年2003年2004年2005年2006年2007年2008年2009年2010年2011年2012年2013年2014年专利申请量(件)图1家庭基站领域专利申请量年份变化从图1中可以看到，2008年以前，家庭基站的总申请量较少，总共只有104件，主要涉及到家庭基站的连接建立、配置等方面的内容。到了2009年，3GPP组织完善了家庭基站的R8公布版本，该版本包括家庭基站的网络构架、连接关系、以及与宏蜂窝的切换等功能。该版本的推出，为家庭基站技术的发展奠定了良好的基础；从图1中可以看到，从2008年开始，家庭基站领域的专利申请有了飞速的增长，从2007年的47件上升到2008年的200件。接着，在3GPP的R9版本中，完成了对家庭基站的需求分析，主要体现在：支持漫游功能，支持混合接入等功能。在R10版本中，在封闭群组用户中引入了X2切换、ABS子帧以及本地IP接入等功能。而在R11版本中，对X2切换功能进行了进一步的完善，并对家庭基站流量卸载技术进行了较为深入的研究。可以看到，随着这几个版本的公布，家庭基站的申请量在2007-2010年一直保持高速的增长。2011年的申请量与2010年基本持平，由于家庭基站的网络构架已得到基本的确定，2012-2014年的申请量有所回落，不过也保持在将近300件的水平，仍然维持了较高的申请量，说明各中外企业还是比较看好家庭基站的发展前景。相信随着以后4G、5G技术的发展，随着物联网、智能家居走进人们的生活，家庭基站的专利申请量还将保持在较高的水平，成为各大通信设备商互相角力的战场。3家庭基站技术领域重要申请人及其专利技术分析3.1中国家庭基站领域主要申请人专利申请量分析关于家庭基站的研究主要集中在北美、中国，日本、欧洲、韩国。图2显示了在家庭基站领域，中国主要申请人的专利申请量。4053471978177745665615332050100150200250300350400450中兴中兴通讯股份有限公司高通股份有限公司华为技术有限公司日本电气株式会社电信科学技术研究院三星电子株式会社大唐移动通信设备有限公司京信通信系统（中国）有限公司北京邮电大学株式会社NTT都科摩中国移动通信集团公司专利申请量(件)图1家庭基站领域主要申请人专利申请量在我国，家庭基站领域专利申请量最大的申请人是中兴通讯股份有限公司和高通股份有限公司。申请量分别达到了405篇和347篇，可以称之为第一梯队。华为技术有限公司申请量为197件，可以称之为第3梯队。剩下申请人的专利申请量都在100篇以内，属于第3梯队。包括日本、韩国的知名通信公司以及国内的研究院，高校和通信运营商。从上述申请量可以看出，在家庭基站领域，我国的技术发展已与国际接轨，甚至有所领先。然而，在市场化方面，我国与欧美、日本等发达国家还有一定差距；在美国，几大运营商的家庭基站用户已达百万以上；英国、日本、韩国的大运营商也建立了自己的Femto网络。我国的家庭基站网络还没有开始大规模的商用，有着广阔的市场前景。家庭基站技术面临的技术挑战主要在于：频率资源分配、接入控制、干扰控制、运行管理维护（OAM）、网络结构、安全性、QoS几个方面。国内的专利申请也主要聚焦在这些方面。3.2家庭基站主要专利申请人专利特点下面选取我国的两大通信设备商，中兴和华为，分析这两家公司在家庭基站领域专利申请情况和特点。3.2.1中兴关于家庭基站技术的专利申请情况2007年09月30日提出了（申请号2007101642369）通过核心网控制终端接入家庭基站覆盖区域的方法。在演进分组网络的附着流程中，核心网侧的移动性管理单元将从归属用户数据服务器获得的终端被授权访问的所有家庭基站覆盖区域的标志，通过移动性管理单元发送给终端的附着接受消息发送给终端，终端存储所有允许访问的家庭基站覆盖区域的标志并在到达所述标志标识的家庭基站覆盖区域后不发起位置更新。解决接入方法中位置更新多、信令增加、核心网网元复杂等问题。2008年11月07日提出了（申请号2008101760514）家庭基站小区重选方法和装置。该方法包括：当终端处于自动搜索家庭基站小区状态，并且终端的当前驻留小区是宏小区时，终端测量所有异频的相邻家庭基站小区，得到每个相邻家庭基站小区的测量电平值；终端将测量电平值满足重选门限条件的相邻家庭基站小区根据无线质量进行排序；终端按照排序结果重选无线质量最好的相邻可以驻留的家庭基站小区。本申请减少了用户的资费开销和降低了宏小区的负载。2009年10月13日提出了（申请号2009101802969）家庭基站导频功率自适应调整方法和装置。该方法采用新的功率控制机制，初始化毫微微蜂窝基站的导频功率之后，毫微微蜂窝基站根据家庭用户终端实时上报的信噪比确定导频功率的调整值，据此控制各个家庭用户终端接入的导频功率，使导频功率恰能满足其覆盖区域内的家庭用户终端信号目标要求的最低功率发射信号。本申请能够实现精确的功率控制，降低系统的干扰水平从而提高系统容量。2010年05月15日提出了（2010101839612）一种家庭基站频点的配置方法和系统。家庭基站频点的配置方法包括：家庭基站检测当前位置信息；将当前位置信息与预存位置信息进行匹配；匹配失败时，发送需要配置频点信息的注册请求至家庭基站管理器，注册请求包括当前位置信息。家庭基站管理器根据当前位置信息为家庭基站选择频点，并将频点信息发送至家庭基站。本申请家庭基站频点的配置方法和系统，不但使得家庭基站管理器可以根据不同的环境灵活地为家庭基站配置频点信息，实现家庭基站真正的即插即用；而且还加快了为家庭基站配置频点信息的速度。2011年08月05日提出了（2011102237732）用户设备上下文的处理方法，该方法包括：目标家庭基站接收来自与目标家庭基站连接的对端网元发送的携带有第一信元的消息，其中，第一信元携带有目标家庭基站对应的源家庭基站是否触发与源家庭基站连接的对端网元释放用户设备上下文或源家庭基站和目标家庭基站是否连接至同一个对端网元的信息；目标家庭基站根据信息，将携带有第二信元的消息发送给源家庭基站指示源家庭基站是否触发与源家庭基站连接的对端网元释放用户设备上下文。通过本申请，提高了用户设备上下文释放的准确性。2012年09月28日提出了（2012103704055）一种LTE制式家庭基站系统中提高网关稳定性的方法，利用在HeNBGW与单个MME之间建立多条SCTP链接，突破了HeNBGW与MME之间一条SCTP链接所带来的限制，能够在所使用的协议的基础上提高HeNBGW的容量和稳定性。本申请基于现网规划、系统实时或周期性统计数据确定所需要的SCTP链接的数目，既能满足现网使用需求，又不至于浪费系统资源建立空闲链接。2013年09月25日提出了（2013104427529）一种X2消息通知的方法，该方法包括：家庭基站接收X2网关的X2消息，所述X2消息携带用于表明无法路由至目标基站的原因值；所述家庭基站根据所述原因值进行相应处理。通过本申请可以获知无法路由X2建立请求消息到目标eNB的原因，可以使HeNB在发送给X2GW的X2消息中携带eNB的RNLID和TNL地址，使得X2GW保存eNB的RNLID和TNL地址的匹配关系，从而保证后续X2建立请求消息正确路由到目标eNB。2014年07月14日提出了（2014103348774）一种混合组网的实现方法；其中，所述方法包括：家庭基站将所属的IP类型发送至家庭基站网关；所述家庭基站网关获取家庭基站所属的IP类型，获取MME发送的IPV4地址和/或IPV6地址；所述家庭基站网关将与所述家庭基站所属的IP类型匹配的IP地址发送至家庭基站；所述家庭基站获取所述家庭基站网关发送的IP地址，根据所述IP地址建立业务承载。3.2．2华为关于家庭基站技术的专利申请情况2007年11月16日提出了（申请号2007101872394）一种家庭基站接入的方法，包括以下步骤：家庭基站与安全网关进行交互认证；所述家庭基站与所述安全网关建立安全隧道，以保护所述家庭基站与公众陆地移动网PLMN网络的通信安全。通过本申请，家庭基站与PLMN网络的安全网关进行交互认证，并建立安全隧道，从而提供了一种为家庭基站和PLMN的OAM域和Service域之间的通信提供安全保护的机制，确保了家庭基站和PLMN网络的通信安全。2008年07月17日提出了（申请号2008100408068）基于家庭基站网络的对终端进行鉴权的方法，包括：生成随机数；通过家庭基站接入点将所述随机数发送至终端；接收所述终端发送的携带鉴权响应参数和所述随机数的请求；检查所述请求携带的随机数与上述发送至所述终端的所述随机数是否相同，如果是，发送鉴权请求消息至所述位置寄存器或认证中心，启动所述终端鉴权流程及相应的设备和系统。本申请中终端鉴权所需要的随机数由安全上有保证的网络侧实体生成，避免了攻击者利用家庭基站接入点实施对鉴权的攻击，从而避免了攻击者获得相应的通信内容。2009年12月30日提出了（申请号2009102589363）一种频点扰码配置方法，所述频点扰码配置方法包括：接收第一毫微微基站上报的测量报告，所述测量报告包括所述第一毫微微基站的测量信息、位置信息和优先级信息；所述测量信息包括所述第一毫微微基站根据配置的频点列表进行测量后获得的频点的接收信号质量信息，以及所述第一毫微微基站根据配置的扰码列表进行测量后获得的扰码的接收信号质量信息；根据所述测量信息、所述位置信息和所述优先级信息确定所述第一毫微微基站的频点和扰码。本申请实现了相邻的毫微微基站选择不同的频点和扰码建立小区，避免了小区间相互干扰带来的网络质量恶化，保证了网络的QoS。2010年07月15日提出了（2010102297866）一种家庭基站功率控制方法。该功率控制方法包括：确定有用户设备UE进入家庭基站HNB信号所覆盖的微小区；确定所述UE不具有接入所述HNB的权限；获得所述UE的测量报告，所述测量报告中，包括所述UE所处位置的宏小区信号质量信息；根据所述宏小区信号质量信息确定所述微小区的信号对于所述宏小区的信号存在同频干扰，降低所述HNB的发射功率。本申请记载的技术方案，当无权UE进入HNB微小区覆盖区域后，根据该UE的所在的宏小区的信号质量，调整HNB的发射功率，从而降低HNB对宏小区的干扰，减少无权UE在HNB微小区覆盖区域的掉话现象。2011年01月28日提出了（201110031313X）一种用于HNB连续组网的寻呼方法，该方法包括：获取核心网发送的寻呼消息中的待寻呼终端信息；根据待寻呼终端信息与待寻呼HNB的寻呼组标识的对应关系，获取待寻呼终端信息对应的待寻呼HNB的寻呼组标识，并向寻呼组标识对应的所有HNB下发寻呼消息，以寻呼到待寻呼HNB；一个寻呼组标识对应同一空口LAC下的至少一个HNB。本发明实施例将同一个空