Information transfer for femto systems

Abstract

Systems, methods, and apparatus for wireless communication are described. The methods facilitate information transfers between network devices in femto systems. An example wireless communication method includes transmitting, by a network device, a message that includes an assistance information of a local service, where the message is associated with a user device. Another example wireless communication method includes transmitting, by a network device, an Xn application protocol (XnAP) message including a routing information. The method further includes receiving, by the network device, a reply XnAP message corresponding to the XnAP message.

Description

INFORMATION TRANSFER FOR FEMTO SYSTEMSTECHNICAL FIELD

[0001] This patent document is directed generally to wireless communications.BACKGROUND

[0002] Mobile telecommunication technologies are moving the world toward an increasingly connected and networked society. In comparison with the existing wireless networks, next-generation systems and wireless communication techniques will need to support a much wider range of use-case characteristics and provide a more complex and sophisticated range of access requirements and flexibilities.

[0003] Long-Term Evolution (LTE) is a standard for wireless communication for mobile devices and data terminals developed by 3rd Generation Partnership Project (3GPP) . LTE Advanced (LTE-A) is a wireless communication standard that enhances the LTE standard. The 5th generation of wireless system, known as 5G, advances the LTE and LTE-Awireless standards and is committed to supporting higher data rates, large number of connections, ultra-low latency, high reliability, and other emerging business needs.SUMMARY

[0004] Techniques are disclosed for performing information transfers between network devices in femto systems. In some embodiments, the network devices include at least one of a femto node or an access and mobility management function (AMF) . The disclosed techniques also specify the contents of the information transferred and the types of the messages used.

[0005] A first example wireless communication method includes transmitting, by a network device, a message that includes an assistance information of a local service, where the message is associated with a user device.

[0006] A second example wireless communication method includes transmitting, by a network device, a first assistance information of a local service in a first message, where the first message is associated with a user device. The method further includes transmitting, by the network device, a second assistance information of the local service in a second message, where the second message is not associated with the user device.

[0007] A third example wireless communication method includes transmitting, by a network device, an Xn application protocol (XnAP) message including a routing information. The method further includes receiving, by the network device, a reply XnAP message corresponding to the XnAP message.

[0008] A fourth example wireless communication method includes transmitting, by a network device, a next-generation application protocol (NGAP) message associated with a gateway (GW) . The method further includes receiving, by the network device, a reply NGAP message including an internet protocol (IP) address of the GW.

[0009] Note that where the patent document discloses a method of transmitting an information by a first network device to a second network device, it will be understood that a method of receiving the information by the second network device from the first network device is also disclosed.

[0010] In yet another example embodiment, a device that is configured or operable to perform the above-described methods is disclosed. The device includes at least one processor configured to implement the above-described methods.

[0011] In yet another example embodiment, the above-described methods are embodied in the form of processor-executable code and stored in a non-transitory computer-readable storage medium. The code included in the computer readable storage medium when executed by a processor, causes the processor to implement the methods described in this patent document.

[0012] The above and other aspects and their implementations are described in greater detail in the drawings, the descriptions, and the claims.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0013] FIG. 1 illustrates an example femto architecture.

[0014] FIG. 2 illustrates an example wireless access and backhaul (WAB) architecture.

[0015] FIGS. 3 to 6 are example flowcharts for performing information transfers in femto systems.

[0016] FIG. 7 illustrates an example block diagram of a hardware platform that may be a part of a network device or a wireless device.

[0017] FIG. 8 illustrates example wireless communication including a Base Station (BS) and User Equipments (UEs) based on some implementations of the disclosed technology.DETAILED DESCRIPTION

[0018] The example headings for the various sections below are used to facilitate the understanding of the disclosed subject matter and do not limit the scope of the claimed subject matter in any way. Accordingly, one or more features of one example section can be combined with one or more features of another example section. Furthermore, 5G terminology is used for the sake of clarity of explanation, but the techniques disclosed in the present document are not limited to 5G technology only and may be used in wireless systems that implemented other protocols.

[0019] I. Introduction

[0020] The present patent document describes how information is transferred between network devices in femto systems. The problem that the patent document solves, among others, is how to access a local service from a 5G femto and how to support Xn connectivity for a femto node in a scalable manner.

[0021] Based on RP-234041 report, published by the third generation partnership project (3GPP)  organization, a fifth generation (5G) femto is analogous to the long-term evolution (LTE) concept of home evolved node B (HeNB) , deployed, e.g., at a home or on enterprise premises. HeNB has been widely deployed in many LTE markets across multiple regions with great success. It is beneficial to enable 5G femto use cases to provide new radio (NR) access at home or on enterprise premises. The issues for the study of 5G femto are listed below:

[0022] The 5G femto architecture offers a cost-effective way to improve 5G indoor coverage, offload macro next generation node B (gNB) network traffic, enable better voice quality, and provide better support for enterprise mobility;

[0023] The 5G femto architecture extends coverage using higher frequency bands, leading to efficient and effective usage of higher frequency spectrum;

[0024] A high number of mobile sessions are indoors, and inside coverage with 5G mid-and high-bands is limited. There is a need for a solution that enables simple end user plug and play and allows for customized access control;

[0025] High bandwidth and throughput with 5G are desirable at home and at campus locations to enable new immersive applications such as augmented reality (AR)  / virtual reality (VR)  / mixed reality (MR) gaming, e-sports, ultra-high definition (UHD) 8K video, telepresence, etc.

[0026] FIG. 1 shows an architecture of 5G femto. As illustrated in FIG. 1, the femto node has next generation radio access network (NG-RAN) node functionality. And the femto node can provide local services via the user plane function (UPF) co-located in the femto node. That means user equipments (UEs) served by the femto node can access the intranet without the traffic going through the core network.

[0027] This patent document also applies to the wireless access and backhaul (WAB) architecture, which is described below. And the WAB node is analogous with the femto node. As an example, a donor node or parent node is analogous with a gateway (GW) in the femto system.

[0028] Wireless access and backhaul architecture (e.g., integrated access and backhaul (IAB) or WAB) supports wireless access and backhauling via NR enabling flexible and very dense deployment of NR cells while reducing the need for wireline transport infrastructure.

[0029] A relay node (e.g., could be a IAB or WAB node) supports access and backhauling via NR. The terminating node of NR backhauling on the network side is referred to as the donor node, which represents a gNB with additional functionality to support wireless access and backhaul. Backhauling can occur via a single hop or multiple hops. One example of the wireless access and backhaul architecture is shown in FIG. 2. In FIG. 2, relay node 2 is the parent node of relay node 1, i.e., relay node 1 is the child node of relay node 2. And relay node 3 is the parent node of relay node 2, i.e., relay node 2 is the child node of relay node 3.

[0030] The relay node supports gNB functionality to terminate the NR access interface to UEs, and to terminate the Xn / NG protocol to the donor node / access and mobility management function (AMF) . In addition to the gNB functionality, the relay node also supports a subset of the UE functionality referred to as mobile  termination (MT) , which includes, e.g., physical layer, layer-2, radio resource control (RRC) and non-access stratum (NAS) functionality to connect to another relay node or the donor node, and to the core network.

[0031] Note that in the following embodiments, step numbering does not mean that the steps must be performed in that order temporally.

[0032] Various embodiments are described to explain various features. Although described under a specific embodiment, it will be understood that the techniques are applicable to other embodiments also.

[0033] II. Embodiment 1

[0034] Embodiment 1 provides a solution to the problem that the core network needs to select an appropriate UPF for the UEs served by the femto node so that local services can be supported.

[0035] Step 1: Assistance information of a local service is sent from the femto node to AMF via a UE associated next-generation application protocol (NGAP) message, e.g., initial UE message, UPLINK NAS TRANSPORT message. The assistance information of the local service includes at least one of: identity of the femto node, internet protocol (IP) address of a local UPF in the femto node.

[0036] Step 2: AMF sends the assistance information of the local service to the session management function (SMF) .

[0037] Step 3: SMF selects the local UPF located in the femto node for the UEs served by the femto node according to the assistance information.

[0038] III. Embodiment 2

[0039] Embodiment 2 provides a solution to the problem that the core network needs to select an appropriate UPF for the UEs served by the femto node so that local services can be supported.

[0040] Step 1: A first assistance information of a local service is sent from the femto node to AMF via UE associated NGAP message, e.g., initial UE message, UPLINK NAS TRANSPORT message. The first assistance information of the local service includes identity of femto node.

[0041] Step 2: A second assistance information of a local service is sent from the femto node to AMF via non-UE associated NGAP message, e.g., next generation (NG) setup request message. The second assistance information of the local service includes IP address of local UPF in the femto node.

[0042] Step 3: AMF sends the assistance information of the local service to the SMF. The assistance information includes one of: the first assistance information, the second assistance information.

[0043] Step 4: SMF selects the local UPF located in the femto node for the UEs served by the femto node according to the assistance information.

[0044] IV. Embodiment 3

[0045] Since the femto node is deployed mainly at home or on enterprise premises, the coverage of the  femto node is supposed to be small. In this situation, support for large numbers of 5G femto nodes should be possible in a scalable manner. The problem is how to support Xn connectivity for a femto node in a scalable manner. Embodiment 3 provides a solution to this problem.

[0046] The femto node connects to a gateway via Xn connection.

[0047] Step 1: the femto node sends a first Xn application protocol (XnAP) message to a GW. In some embodiments, the first XnAP message includes a second XnAP message. The first XnAP message includes the routing information. The routing information includes one of: identity of target next-generation radio access network (NG RAN) node (e.g. the target NG RAN node may be a femto node) , identity of source NG RAN node (e.g. the source NG RAN node may be a femto node) .

[0048] If there is no second XnAP message nor identity of target NG RAN node in the first XnAP message, the GW stores the mapping information between the received identity of source NG RAN node and the IP address of the sending node of the XnAP message.

[0049] Step 2: In some embodiments, the GW routes the message to a corresponding target NG-RAN node based on identity of the target NG RAN node. In some embodiments, the identity of the source NG RAN node is used by the target NG RAN node to reply, i.e., the target NG RAN node includes the received identity of source NG RAN node in the reply XnAP message as the identity of target NG RAN node of the reply message.

[0050] V. Embodiment 4

[0051] If the NG-RAN node is aware of the radio access network (RAN) node identification (ID) of the candidate NG-RAN node (e.g., via the automatic neighbor relation (ANR) function) but no transport network layer (TNL) address is suitable for stream control transmission protocol (SCTP) connectivity, then the NG-RAN node can utilize the 5G core network (5GC) (an AMF it is connected to) to determine the TNL address. The problem is how to obtain the TNL address of a NG-RAN node in case a femto node is connected to other NG RAN nodes through the GW. Embodiment 4 provides a solution to this problem.

[0052] Step 1: The femto node sends a first NGAP message (e.g., the UPLINK RAN CONFIGURATION TRANSFER message) to the GW connected with the femto node. The first NGAP message may include one of: the IP address of the GW connected with the femto node, the source NG RAN node identity, the target NG RAN node identity. The IP address of the GW in the first NGAP message may be used to indicates that it supports a GW.

[0053] Step 2: the GW sends a second NGAP message (e.g., the UPLINK RAN CONFIGURATION TRANSFER message) to the AMF.

[0054] Step 3: The AMF sends a third NGAP message to the target NG RAN node, e.g., the DOWNLINK RAN CONFIGURATION TRANSFER message) .

[0055] Step 4: the target NG RAN node includes the received IP address of the GW (e.g., used to indicate the support of indirect Xn via the indicated GW) in a fourth NGAP message, e.g., the UPLINK RAN CONFIGURATION TRANSFER.

[0056] As an example, if the target NG RAN node is a femto node, the femto node may include the IP address of the GW connected with the femto node, e.g., to indicate the support of indirect X2 via the indicated GW.

[0057] FIG. 3 is a first example flowchart for performing an information transfer in a femto system. Operation 302 includes transmitting, by a network device, a message that includes an assistance information of a local service, where the message is associated with a user device. In some embodiments, the method can be implemented according to Embodiment 1. In some embodiments, performing further steps of the method can be based on a better system performance than a legacy protocol.

[0058] In some embodiments, the network device is a femto node, and the assistance information of the local service is transmitted from the femto node to an access and mobility management function (AMF) and further from the AMF to a session management function (SMF) .

[0059] In some embodiments, the assistance information of the local service includes at least one of an identity of a femto node or an internet protocol (IP) address of a local user plane function (UPF) in the femto node.

[0060] FIG. 4 is a second example flowchart for performing an information transfer in a femto system. Operation 402 includes transmitting, by a network device, a first assistance information of a local service in a first message, where the first message is associated with a user device. Operation 404 includes transmitting, by the network device, a second assistance information of the local service in a second message, where the second message is not associated with the user device. In some embodiments, the method can be implemented according to Embodiment 2. In some embodiments, performing further steps of the method can be based on a better system performance than a legacy protocol.

[0061] In some embodiments, the network device is a femto node, the first and second assistance information of the local service are transmitted from the femto node to an access and mobility management function (AMF) , and at least one of the first or second assistance information of the local service is transmitted from the AMF to a session management function (SMF) .

[0062] In some embodiments, the first assistance information of the local service includes an identity of a femto node, and the second assistance information of the local service includes an internet protocol (IP) address of a local user plane function (UPF) in the femto node.

[0063] FIG. 5 is a third example flowchart for performing an information transfer in a femto system. Operation 502 includes transmitting, by a network device, an Xn application protocol (XnAP) message including a routing information. Operation 504 includes receiving, by the network device, a reply XnAP message corresponding to the XnAP message. In some embodiments, the method can be implemented according to Embodiment 3. In some embodiments, performing further steps of the method can be based on a better system performance than a legacy protocol.

[0064] In some embodiments, the network device is a femto node, and the routing information includes at least one of an identity of a target next-generation radio access network (NG RAN) node or an identity of a  source NG RAN node.

[0065] In some embodiments, the XnAP message includes another XnAP message.

[0066] In some embodiments, receiving the reply XnAP message includes receiving the reply XnAP message from a target next-generation radio access network (NG RAN) node, where the reply XnAP message includes an identity of a source NG RAN node received from the network device.

[0067] FIG. 6 is a fourth example flowchart for performing an information transfer in a femto system. Operation 602 includes transmitting, by a network device, a next-generation application protocol (NGAP) message associated with a gateway (GW) . Operation 604 includes receiving, by the network device, a reply NGAP message including an internet protocol (IP) address of the GW. In some embodiments, the method can be implemented according to Embodiment 4. In some embodiments, performing further steps of the method can be based on a better system performance than a legacy protocol.

[0068] In some embodiments, the network device is an access and mobility management function (AMF) , the NGAP message is received via the GW or another GW, the NGAP message is received from a femto node connected with the GW, and the NGAP message includes at least one of the IP address of the GW, a source next-generation radio access network (NG RAN) node identity, or a target NG RAN node identity.

[0069] In some embodiments, transmitting the NGAP message includes transmitting the NGAP message to a target next-generation radio access network (NG RAN) node, and receiving the reply NGAP message includes receiving the NGAP message from the target NG RAN node. In some embodiments, the target NG RAN node is a femto node.

[0070] In some embodiments, the network device is a femto node, transmitting the NGAP message includes transmitting the NGAP message from the femto node to the GW, another GW, or an access and mobility management function (AMF) , and receiving the reply NGAP message includes receiving the reply NGAP message from the GW, the other GW, or the AMF.

[0071] FIG. 7 shows an example block diagram of a hardware platform 700 that may be a part of a network device (e.g., a donor node, a femto node, a WAB node, an AMF, or a SMF) or a wireless device (e.g., a user equipment (UE) ) . The hardware platform 700 includes at least one processor 710 and a memory 705 having instructions stored thereupon. The instructions upon execution by the processor 710 configure the hardware platform 700 to perform the operations described in FIGS. 1 to 6 and in the various embodiments described in this patent document. The transmitter 715 transmits or sends information or data to another device. For example, a network device transmitter can send a message to a user equipment. The receiver 720 receives information or data transmitted or sent by another device. For example, a user equipment can receive a message from a network device. For example, a UE, a wireless device, or a network device, as described in the present document, may be implemented using the hardware platform 700.

[0072] The implementations as discussed above will apply to a wireless communication. FIG. 8 shows an example of a wireless communication system (e.g., a 5G or NR cellular network) that includes a base station 820 and one or more user equipment (UE) 811, 812, and 813. In some embodiments, the UEs access the BS (e.g.,  the network) using a communication link to the network (sometimes called uplink direction, as depicted by dashed arrows 831, 832, 833) , which then enables subsequent communication (e.g., shown in the direction from the network to the UEs, sometimes called downlink direction, shown by arrows 841, 842, 843) from the BS to the UEs. In some embodiments, the BS sends information to the UEs (sometimes called downlink direction, as depicted by arrows 841, 842, 843) , which then enables subsequent communication (e.g., shown in the direction from the UEs to the BS, sometimes called uplink direction, shown by dashed arrows 831, 832, 833) from the UEs to the BS. The UE may be, for example, a smartphone, a tablet, a mobile computer, a machine to machine (M2M) device, an Internet of Things (IoT) device, and so on. The UEs described in the present document may be communicatively coupled to the base station 820 depicted in FIG. 8.

[0073] It will be appreciated by one of skill in the art that the present patent document discloses methods of performing, by a network device such as a femto node or an AMF, an information transfer that facilitates a femto system. The present patent document specifies the contents of the information transferred and the types of the messages used. The patent document provides effective and efficient information transfers in femto systems.

[0074] Some of the embodiments described herein are described in the general context of methods or processes, which may be implemented in one embodiment by a computer program product, embodied in a computer-readable medium, including computer-executable instructions, such as program code, executed by computers in networked environments. A computer-readable medium may include removable and non-removable storage devices including, but not limited to, Read Only Memory (ROM) , Random Access Memory (RAM) , compact discs (CDs) , digital versatile discs (DVD) , etc. Therefore, the computer-readable media can include a non-transitory storage media. Generally, program modules may include routines, programs, objects, components, data structures, etc. that perform particular tasks or implement particular abstract data types. Computer-or processor-executable instructions, associated data structures, and program modules represent examples of program code for executing steps of the methods disclosed herein. The particular sequence of such executable instructions or associated data structures represents examples of corresponding acts for implementing the functions described in such steps or processes.

[0075] Some of the disclosed embodiments can be implemented as devices or modules using hardware circuits, software, or combinations thereof. For example, a hardware circuit implementation can include discrete analog and / or digital components that are, for example, integrated as part of a printed circuit board. Alternatively, or additionally, the disclosed components or modules can be implemented as an Application Specific Integrated Circuit (ASIC) and / or as a Field Programmable Gate Array (FPGA) device. Some implementations may additionally or alternatively include a digital signal processor (DSP) that is a specialized microprocessor with an architecture optimized for the operational needs of digital signal processing associated with the disclosed functionalities of this application. Similarly, the various components or sub-components within each module may be implemented in software, hardware, or firmware. The connectivity between the modules and / or components within the modules may be provided using any one of the connectivity methods and media that is known in the art, including, but not limited to, communications over the Internet, wired, or wireless networks using the appropriate protocols.

[0076] While this document contains many specifics, these should not be construed as limitations on the scope of an invention that is claimed or of what may be claimed, but rather as descriptions of features specific to particular embodiments. Certain features that are described in this document in the context of separate embodiments can also be implemented in combination in a single embodiment. Conversely, various features that are described in the context of a single embodiment can also be implemented in multiple embodiments separately or in any suitable sub-combination. Moreover, although features may be described above as acting in certain combinations and even initially claimed as such, one or more features from a claimed combination can in some cases be excised from the combination, and the claimed combination may be directed to a sub-combination or a variation of a sub-combination. Similarly, while operations are depicted in the drawings in a particular order, this should not be understood as requiring that such operations be performed in the particular order shown or in sequential order, or that all illustrated operations be performed, to achieve desirable results.

[0077] Only a few implementations and examples are described, and other implementations, enhancements and variations can be made based on what is described and illustrated in this patent document.

Claims

1.A method of wireless communication, comprising:transmitting, by a network device, a message that comprises an assistance information of a local service, wherein the message is associated with a user device.2.The method of claim 1, wherein the network device is a femto node, and wherein the assistance information of the local service is transmitted from the femto node to an access and mobility management function (AMF) and further from the AMF to a session management function (SMF) .3.The method of claim 1 or 2, wherein the assistance information of the local service comprises at least one of an identity of a femto node or an internet protocol (IP) address of a local user plane function (UPF) in the femto node.4.A method of wireless communication, comprising:transmitting, by a network device, a first assistance information of a local service in a first message, wherein the first message is associated with a user device; andtransmitting, by the network device, a second assistance information of the local service in a second message, wherein the second message is not associated with the user device.5.The method of claim 4, wherein the network device is a femto node, wherein the first and second assistance information of the local service are transmitted from the femto node to an access and mobility management function (AMF) , and wherein at least one of the first or second assistance information of the local service is transmitted from the AMF to a session management function (SMF) .6.The method of claim 4 or 5, wherein the first assistance information of the local service comprises an identity of a femto node, and wherein the second assistance information of the local service comprises an internet protocol (IP) address of a local user plane function (UPF) in the femto node.7.A method of wireless communication, comprising:transmitting, by a network device, an Xn application protocol (XnAP) message comprising a routing information; andreceiving, by the network device, a reply XnAP message corresponding to the XnAP message.8.The method of claim 7, wherein the network device is a femto node, and wherein the routing information comprises at least one of an identity of a target next-generation radio access network (NG RAN) node or an identity of a source NG RAN node.9.The method of claim 7 or 8, wherein the XnAP message comprises another XnAP message.10.The method of any of claims 7-9, wherein receiving the reply XnAP message comprises receiving the reply XnAP message from a target next-generation radio access network (NG RAN) node, and wherein the reply  XnAP message comprises an identity of a source NG RAN node received from the network device.11.A method of wireless communication, comprising:transmitting, by a network device, a next-generation application protocol (NGAP) message associated with a gateway (GW) ; andreceiving, by the network device, a reply NGAP message comprising an internet protocol (IP) address of the GW.12.The method of claim 11, wherein the network device is an access and mobility management function (AMF) , wherein the NGAP message is received via the GW or another GW, wherein the NGAP message is received from a femto node connected with the GW, and wherein the NGAP message comprises at least one of the IP address of the GW, a source next-generation radio access network (NG RAN) node identity, or a target NG RAN node identity.13.The method of claim 11 or 12, wherein transmitting the NGAP message comprises transmitting the NGAP message to a target next-generation radio access network (NG RAN) node, and wherein receiving the reply NGAP message comprises receiving the NGAP message from the target NG RAN node.14.The method of claim 13, wherein the target NG RAN node is a femto node.15.The method of claim 11, wherein the network device is a femto node, wherein transmitting the NGAP message comprises transmitting the NGAP message from the femto node to the GW, another GW, or an access and mobility management function (AMF) , and wherein receiving the reply NGAP message comprises receiving the reply NGAP message from the GW, the other GW, or the AMF.16.An apparatus for wireless communication, comprising a processor, wherein the processor is configured to implement a method recited in any one or more of claims 1 to 15.17.A computer readable program storage medium having code stored thereon, the code, when executed by a processor, causing the processor to implement a method recited in any one or more of claims 1 to 15.

Images