发明内容
在一个方面,存在一种方法。所述方法包括:与包括第一和第二无线网络控制器与第一和第二无线节点的移动无线网络相关联地,经由第一无线节点在第一无线网络控制器上对于第一移动访问终端建立第一会话。所述方法也包括:经由第二无线节点在第二无线网络控制器上对于第二移动访问终端建立第二会话,并且在所述第一移动访问终端和所述第一无线网络控制器之间建立第一业务信道。所述方法也包括:通过第一业务信道来发送和接收第一多个分组,其中,所述第一多个分组在第一无线节点和第一无线网络控制器之间传播,而不通过第二无线网络控制器。所述方法也包括:当第一访问终端从第一无线节点的覆盖区域向第二无线节点的覆盖区域移动时,维持第一业务信道,其中,第二多个分组在第二无线节点和第一无线网络控制器之间传播,而不通过另一个无线网络控制器。所述方法也包括:当第一访问终端在从第一无线节点的覆盖区域向第二无线节点的覆盖区域移动后处于休眠状态中时,在第二无线网络控制器上对于第一移动访问终端建立新的会话,或者执行从第一无线网络控制器向第二无线网络控制器的在RNC之间的休眠切换。
在另一个方面,存在一种方法。所述方法包括:与包括第一和第二无线网络控制器与第一和第二无线节点的移动无线网络——所述无线网络控制器每个被实现在具有多个服务器卡的基于机架的硬件平台上——相关联地,经由第一无线节点在第一无线网络控制器上对于第一移动访问终端建立第一会话。所述方法也包括:在所述第一移动访问终端和所述第一无线网络控制器之间建立第一业务信道;通过第一业务信道来发送和接收第一多个分组,其中,所述第一多个分组在第一无线节点和第一无线网络控制器之间传播,而不通过任何其他无线网络控制器。所述方法也包括:在第二移动访问终端和第二无线网络控制器之间建立第二业务信道;并且通过第二业务信道来发送和接收第二多个分组,其中,所述第二多个分组在第二无线节点和第二无线网络控制器之间传播,而不通过任何其他的无线网络控制器。所述方法也包括:当第一访问终端从第一无线节点的覆盖区域向第二无线节点的覆盖区域移动时,维持第一业务信道,第三多个分组在第二无线节点和第一无线网络控制器之间传播,而不通过另一个无线网络控制器,并且当第一移动访问终端移动到第二无线节点的覆盖区域时维持第一会话。
在另一个方面,存在一种计算机程序产品,它被有形地包含在信息载体中,并且适于工作在包括第一和第二无线网络控制器与第一和第二无线节点的移动无线网络中。所述计算机程序产品包括下述指令:所述指令被运行来使得接收处理装置经由第一无线节点在第一无线网络控制器上对于第一移动访问终端建立第一会话,并且经由第二无线节点在第二无线网络控制器上对于第二移动访问终端建立第二会话。所述计算机程序产品也包括下述指令:所述指令进一步被运行被使得数据处理装置在第一移动访问终端和第一无线网络控制器之间建立第一业务信道,并且通过第一业务信道来发送和接收第一多个分组,其中,所述第一多个分组在第一无线节点和第一无线网络控制器之间传播,而不通过第二无线网络控制器。所述计算机程序产品也包括下述指令:所述指令被进一步运行来使得数据处理装置当第一访问终端从第一无线节点的覆盖区域向第二无线节点的覆盖区域移动时,维持第一业务信道,其中,第二多个分组在第二无线节点和第一无线网络控制器之间传播,而不通过另一个无线网络控制器。
在另一个方面,存在一种移动无线网络。所述移动无线网络包括第一无线网络控制器、第二无线网络控制器、第一无线节点、第二无线节点、第一移动访问终端和第二移动访问终端。所述第一移动访问终端与经由第一无线节点在第一无线网络控制器上建立的第一会话和与第一无线网络控制器建立的第一业务信道相关联。所述第一移动访问终端通过第一业务信道来发送和接收第一多个分组,其中,所述第一多个分组在第一无线节点和第一无线网络控制器之间传播,而不通过第二无线网络控制器。第二移动访问终端与经由第二无线节点而在第二无线网络控制器上建立的第二会话相关联。当第一访问终端从第一无线节点的覆盖区域向第二无线节点的覆盖区域移动时,维持第一业务信道。第二多个分组在第二无线节点和第一无线网络控制器之间传播,而不通过另一个无线网络控制器。
所述方面的任何一个的其他示例可以提供下面的特征的一个或多个。可以在第二无线节点和第二无线网络控制器之间建立主关联。可以在第二无线节点和第一无线网络控制器之间建立次关联。建立主关联可以包括:从第二无线节点向第二无线网络控制器传送PN偏移和IP地址信息,建立次关联可以包括:从第二无线节点向第一无线网络控制器传送PN偏移和IP地址信息。第一无线节点可以广播第一子网标识符。第二无线节点可以广播与第一子网标识符不同的第二子网标识符。每个无线节点可以被独立地配置其各自的子网标识符。所述无线节点均可以从其各自的无线网络控制器——它与所述无线网络控制器已经建立了主关联——获得其子网标识符。
第一访问终端可以在休眠状态中监控子网标识符,并且在检测到在子网标识符中的改变时触发新会话建立或从第一无线网络控制器到第二无线网络控制器的休眠的RNC之间的切换。第一访问终端可以通过发送UATI请求消息来触发新会话建立或从第一无线网络控制器到第二无线网络控制器的休眠的RNC之间的切换。
可以在第三无线节点和第一无线网络控制器之间建立主关联。可以在第三无线节点和第二无线网络控制器之间建立次关联。第三无线节点可以广播第三子网标识符,所述第三子网标识符与关联于第一和第二无线节点的第一和第二子网标识符不同。所述第一无线网络控制器当它在从第一无线节点的覆盖区域向第三无线节点的覆盖区域移动后处于休眠状态中时可以向第一访问终端分配新的UATI。RNC资源控制代理可以用于存储被一个或多个无线网络控制器服务的会话的会话信息。RNC资源控制代理可以检测无线网络控制器的故障,并且在检测到无线网络控制器的故障后,向剩余的无线网络控制器重新分配用户会话,并且向这些剩余的无线网络控制器传送所述会话信息。可以传送部分会话信息,它向新的无线网络控制器提供关于第一访问终端的足够信息,以发送结束会话的消息。
可以使用具有多个服务器卡的基于机架的硬件平台来实现每个无线网络控制器。可以通过在第一无线网络控制器上驻留服务器卡之一而在第二无线节点和第一无线网络控制器之间建立关联。可以通过在第二无线网络控制器上驻留服务器卡之一而在第二无线节点和第二无线网络控制器之间建立关联。可以对于在每个无线节点和服务器卡——所述无线节点驻留在无线网络控制器中的这个服务器卡上——之间的信令建立传输层连接,诸如TCP或SCTP。建立关联可以包括从第二无线节点向其所驻留的服务器卡传送PN偏移信息。所述PN偏移信息可以从接收PN偏移信息的服务器卡被分发到在基于机架的硬件平台中的其他服务器卡。所述RNC之间的切换规程可以符合1xEV-DO IOS规范的A13接口。
可以根据与第一和第二访问终端相关联的会话标识符来在第一和第二无线节点中发送访问信道分组。与第一访问终端相关联的所述会话标识符可以基于根据1xEV-DO标准的访问终端标识符(ATI)。与所述第二访问终端相关联的会话标识符可以基于根据CDMA2000标准的暂时移动用户身份(TMSI)。所述无线网络控制器可以包括PDSN功能。当第一发送终端在从第一无线节点的覆盖区域向第二无线节点的覆盖区域移动后处于休眠状态中时,可以在无线网络控制器上对于第一移动访问终端建立新的会话,或者可以执行从第一无线网络控制器到第二无线网络控制器的RNC之间的休眠切换。第一无线网络控制器和第一无线节点可以位于同一位置。第二无线网络控制器和第二无线节点可以位于同一位置。
在一个方面,本发明的特征在于一种用于在无线网络中使用移动访问终端来交换数字信息的方法。所述方法包括:经由第一无线节点通过在第一移动访问终端和第一无线网络控制器之间建立的第一业务信道而发送分组,而不通过第二无线网络控制器;并且,经由第二无线节点通过在第二移动访问终端和第二无线网络控制器之间建立的第二业务信道来发送分组,而不通过第一无线网络控制器。所述方法也当经由第二无线节点从第一访问终端接收或向第一访问终端发送分组时维持在第一访问终端和第一无线网络控制器之间的第一业务信道。所述方法也包括:向外部网络(例如因特网)发送从第一访问终端接收的分组。
实现方式可以包括下面的特征的一个或多个。所述方法也可以包括:在检测到第一访问终端在第三无线节点附近时执行第一业务信道从第一无线网络控制器到第二无线网络控制器的有效切换(active handoff)。所述方法也可以包括:在检测到第一访问终端在第三无线节点附近时通过第一无线网络控制器来关闭第一业务信道。
所述方法也可以包括:经由第一无线节点在第一无线网络控制器上对于第三移动访问终端建立第一会话;根据由访问终端发送的位置更新消息来记住第三访问终端的大致位置;在第一无线网络控制器接收去往处于休眠状态的第三访问终端的分组;向第二无线网络控制器发送请求它寻呼第三访问终端的消息;并且经由第三无线节点从所述第二无线网络控制器寻呼所述访问终端。所述方法也包括:在第三无线节点通过访问信道从第三移动访问终端接收业务信道请求消息;从所述第三无线节点向所述第二无线网络控制器转发所述业务信道请求消息;执行从第一无线网络控制器向第二无线网络控制器的第一会话的切换;并且,在完成所述切换后,在第二无线网络控制器和第三访问终端之间建立业务信道。
无线网络控制器(例如第一无线网络控制器)可以包括多个服务器卡,并且所述方法也可以包括:在从多个服务器卡中选择的一个服务器卡上建立在所述无线网络控制器和第一移动访问终端之间的第一业务信道;从所述无线网络控制器向第一无线节点发送所选择的服务器卡的地址;从第一无线节点向所选择的服务器卡的地址发送反向链路业务信道分组;从第一无线网络控制器向第二无线节点发送所选择的服务器卡的地址;并且,从第二无线节点向所选择的服务器卡的地址发送反向链路业务信道分组。
所述第一无线节点可以被配置来工作在第一频率信道上,而第二无线节点可以与第一无线节点位于同一位置,并且被配置来工作在第二频率信道上。所述方法也可以包括:经由工作在第一频率信道上的第一无线节点来在第一无线网络控制器上对于第一移动访问终端建立第一会话;经由工作在第二频率信道上的第二无线节点而在第二无线网络控制器上对于第二移动访问终端建立第二会话;并且,经由运行在第二频率信道上的第二无线节点在第一无线网络控制器上对于第三移动访问终端建立第三会话。
所述方法也可以包括:在工作在第一频率信道上的第一无线节点和第一无线网络控制器之间建立主关联;在工作在第二频率信道上的第二无线节点和第一无线网络控制器之间建立次关联;经由工作在第一频率信道上的第一无线节点在第一无线网络控制器上对于第一移动访问终端建立第一会话;并且,每当访问终端在休眠状态中开始监控第二无线节点时,向第二无线网络控制器传送所述第一会话。
所述方法也可以包括:经由工作在第一频率信道上的第一无线节点在第一无线网络控制器上从第一移动访问终端接收连接请求;并且,在第一无线网络控制器上对于第一访问终端建立第三业务信道,其中,所述业务信道经由工作在第二频率信道上的第二无线节点而流动。
所述方法也可以包括:根据由第一无线网络控制器从第一和第二无线节点接收的实际负载信息来建立经由工作在第二频率信道上的第二无线节点而流动的第三业务信道。所述方法可以也包括:根据在第一和第二无线节点上的负载的估计来建立经由工作在第二频率信道上的第二无线节点而流动的第三业务信道。
第一和第二无线网络控制器均包括多个服务器卡,并且所述方法可以还包括:处理在第一无线网络控制器中的第一服务器卡上的多个业务信道;检测在第一服务器卡中的过载情况;选择在第一服务器卡上提供的业务信道以传送到另一个服务器卡;并且,向在所述无线网络控制器之一中的另一个服务器卡传送所选择的业务信道,而不丢弃所述业务信道。
用于传送的业务信道的选择可以至少部分地基于由所选择的业务信道使用的处理资源的数量和/或在多个业务信道上的业务的服务质量要求。确定要将所选择的业务信道传送到的目标服务器卡至少部分地基于在无线网络控制器中的其他卡的负载和可用性。目标服务器卡可以位于与第一服务器卡相同或不同的无线网络控制器中。
位于无线网络控制器内或所有的无线网络控制器之外的中央负载***可以提供关于在一个或多个无线网络控制器中的服务器卡的负载的信息。中央负载***可以被配置来触发从第一服务器卡到目标服务器卡的业务信道的传送。在一些实现方式中,可以由服务器卡从其他服务器卡直接获得负载信息。
所述方法可以也包括:使用因特网协议网络来在第一无线网络控制器与第一和第二无线节点之间交换数据分组。
在另一个方面,本发明的特征在于一种无线访问网络,用于与移动访问终端无线通信,所述无线访问网络包括:多个无线节点,它们使用网络(例如IP网络)而与多个无线网络控制器互连,其中,每个所述无线节点可以寻址每个所述无线网络控制器,并且每个所述无线网络控制器可以寻址每个所述无线节点;以及用于在无线访问网络和外部网络之间交换分组的接口。
实现方式可以包括下面的一个或多个特征。所述多个无线节点和无线网络控制器可以与公共子网相关联。每个无线网络控制器可以被配置来维持业务信道,而不论所述业务信道正在哪个无线节点上流动。无线网络控制器可以通过经由无线节点的任何一个来向访问终端发送分组和从访问终端发送分组而维持业务信道。每个无线节点可以与从多个无线网络控制器中选择的主无线网络控制器相关联,并且每个无线网络控制器可以被使能来经由任何无线节点向访问终端发送寻呼消息。
每个无线网络控制器可以包括多个服务器卡,每个连接到网络并且可以由每个无线节点寻址。所述无线网络控制器可以被配置来在所述多个服务器卡的每个上建立与访问终端的业务信道。所述无线网络控制器也可以被配置来向一个或多个无线节点提供其上建立了业务信道的服务器卡的地址。每个无线网络控制器也可以被配置来检测在其多个服务器卡之一上的过载情况,并且选择由过载的卡处理的一个或多个业务信道以传送到另一个卡。
所述多个无线节点可以包括两个位置相同的无线节点,第一无线节点被配置来工作在第一频率信道上,第二无线节点被配置来工作在第二频率信道上。
所述接口可以是分组数据交换节点,或者可以是无线网络控制器之一的一部分。
实现方式可以实现下面的优点的一个或多个。通过在所有的无线节点和所有的无线网络控制器之间建立主和次关联,无线网络控制器具有当访问终端从一个无线节点的覆盖区域向另一个无线节点的覆盖区域移动时用于找到和与在IP回程上的任何无线节点通信所需要的信息。这允许无线网络即使当访问终端移动到无线节点——其主RNC与当前服务于访问终端的那个RNC不同——的覆盖区域中时也可以执行正常的软切换。这避免了更传统的RNC之间的切换规程,所述更传统的RNC之间的切换规程被公知是易于出错的,并且引入额外的等待时间。本发明的一种实现方式提供了所有上述优点。
具体实施方式
包括如上对于IS-856所述的那些的现有3G无线网络架构采用在RN和RNC之间的固定关系。换句话说,自RN流动或向RN流动的所有业务通过同一RNC。这要求复杂的分层结构来处理在RNC之间的休眠切换,并且要求频繁和倾向于延迟的RNC之间的(软)切换。当将点到点的专用租用线路用于如图1和2中图解的在RN和RNC之间的回程连接时,在电路交换的语音应用中需要在RN和RNC之间的固定关联。
在随后的示例中,RNC表示直接附接到IP网络的无线网络控制器。直接附接表示RNC可以向在IP网络中的其他节点发送IP分组/从在IP网络中的其他节点接收IP分组,而没有高于IP层的任何中间处理。RNC可以被实现在基于机架的硬件平台上,所述平台可以由多个服务器卡构成。在这种情况下,整个机架可以被看作直接连接到IP网络的RNC,并且独立的服务器卡需要工作在IP层上的中间节点(或者输入/输出服务器卡),以向在IP网络中的其他节点发送IP分组/从在IP网络中的其他节点接收IP分组。在替代实现方式中,在基于机架的硬件平台中的独立服务器卡可以直接地附接到IP网络。在这种情况下,所述服务器卡可以具有独立的IP地址,并且它们可以每个因此被看作一个RNC。RNC也可以被实现在单独的服务器硬件上,诸如传统的计算机服务器或刀片服务器(blade server)。在这种情况下,所述服务器可以被看作RNC,并且具有对于在无线访问网络中的其他RN和RNC可见的IP地址。
具有RNC之间的信令的基于IP的无线访问网络架构
首先,如图3中所示,考虑一组RNC 60在数据中心中的同一位置并且经由诸如千吉比特以太网局域网之类的高速局域网(LAN)62而连接在一起的情况。在这种情况下,RNC经由LAN接口而连接到网络,并且路由器64提供到外部网络的连接。这样的配置可以被称为RNC簇(或池)。(下面的说明描述同一思想如何可以被扩展到通过更一般的IP网络——诸如城域网——而连接的RNC。)过去,当通过无线网络而承载的主业务类型是电路交换的语音时,使用以太网LAN的这样的成簇是不可行的。RN可以使用专用租用线路66而连接到在数据中心中的路由器。假定RN和RNC都是IP可寻址的。换句话说,由簇服务的任何RN可以在IP级与在簇中的任何其他RNC直接通信。
在诸如如上所述的那个的RNC簇中,重要的是避免在独立的RNC之间的任何切换边界,以便整个簇可以像所述簇是一个大RNC那样的作为。这将消除由于移动而导致的不必要的切换,由此大大地改善可伸缩性和可靠性。
为了实现此,假定在一个示例中,IS-856子网70被定义为RNC簇的整个覆盖区,而不是仅仅一个RNC的覆盖区。换句话说,由所述簇服务的所有RN现在属于同一子网。为了简化***操作,在子网中的每个RN与在簇中的一个RNC相关联(例如主关联)。当首次对于RN供电时建立这个关联。下面将说明这个关联的详细含义。
访问信道分组取路由
在RN中的每个扇区可以通过正向业务或控制信道72向AT发送。类似地,在RN中的每个扇区可以通过反向业务或访问信道74从AT接收。通过码分复用使用长代码掩码来分离所述访问信道和反向业务信道,而通过时分复用使用前置码来分离所述控制信道和正向业务信道。所述前置码将正向链路物理层分组识别为控制信道分组或与特定MAC索引相关联的业务信道分组。MAC索引、即在0和63之间的整数在一个扇区中是唯一的,并且被RN和RNC在业务信道建立时分配。类似地,长代码掩码将反向链路物理层分组识别为访问信道分组或特定业务信道分组。长代码掩码基于用于业务信道的AT的UATI,并且基于访问信道的服务扇区的SectorID。在MAC层首标的ATI字段中指示了访问信道分组的发送AT和控制信道分组的接收AT。
每当RN在其访问信道之一上接收到MAC层分组时,RN向在那个RN所关联于的簇中的主(或默认)RNC转发所述分组,而甚至不看其内容。同样,当从AT接收到承载UATI_Request消息的分组时,所述分组被接收RN转发到主RNC。RN将所述MAC层分组封装在IP分组(可能被与其他AT的MAC层分组复用)内,其中目的地IP地址等于服务RNC的IP地址。所述IP分组通过回程网络被传送到在数据中心的汇集路由器,并且所述路由器将所述分组通过以太网LAN转发到服务RNC。
所有的访问信道分组包括地址字段,用于识别发送AT。当发送AT已经被RNC分配UATI时,所述地址字段包含那个UATI。当发送AT还没有UATI时,所述地址字段包含随机访问终端标识符(RATI),它是由AT随机选择的。所述地址字段的前两个比特指示所述地址是UATI还是RATI。
当RNC的(以太网)输入/输出子***从AT接收到具有包含RATI或未识别的UATI的地址字段的UATI_Request消息时,RNC担当服务RNC的角色以处理会话。如果RNC被实现在基于机架的硬件平台上,则它向其服务器卡之一分配所述会话。所述AT然后在某个预定范围内被分配到UATI。用于向在簇中的所有其他RNC标识服务RNC的这个范围被在簇中的所有RNC知道,但是不被所述AT知道。如果RNC被实现在基于机架的硬件平台上,则属于特定RNC的UATI的范围可以进一步被细分以识别在处理会话的服务RNC内的服务器卡。所述服务RNC也建立与PDSN的A10连接,以便便利在AT和PDSN之间的数据传送。所述A10连接在处理所述会话的服务器卡终接。
当休眠时,AT发送需要的RouteUpdate(路由更新)消息以提供关于其当前位置的信息。这个移动信息被保存在服务RNC中的移动管理器中。因为子网覆盖RNC簇的整个覆盖区,因此当AT通过在同一簇中的两个RNC之间的边界时,AT不检测子网变化,因此不启动休眠切换。但是,当AT向与在簇中的不同RNC(代理RNC)相关联的RN发送访问信道消息时,通过RN向代理RNC发送承载那个消息的分组。在代理RNC中的输入/输出子***查看所有到达的访问信道分组的地址字段,并且读取UATI。从所述UATI,所述输入/输出子***通过表查看确定服务RNC的身份,并且通过高速局域网向那个RNC转发所述访问信道分组。当在访问信道分组上的UATI被接收RNC服务时,它本地处理所述分组。如果接收RNC被实现在基于机架的硬件平台上,则其输入/输出子***首先确定正在处理所述UATI(会话)的服务器模块(卡),并且使用服务RNC的内部总线向那个卡转发所述分组。
寻呼取路由
如果从休眠AT的PDSN接收到分组数据,则通过A10接口向在服务RNC上的特定服务器卡转发所述分组。那个服务器卡然后查看那个AT的位置信息。服务RNC然后经由根据从AT接收的最后的路由更新消息确定的一组RN来发送寻呼消息。所述寻呼消息经由属于RNC簇的一个或多个扇区的控制信道被发送。发送寻呼消息的RN可能不与服务RNC相关联(即它们可能具有不同的主RNC),但是它们需要与在簇中的RNC之一相关联。
连接(业务信道)建立
当服务RNC从AT直接地或经由代理RNC接收到ConnectionRequest(连接请求)消息时,它在伴随所述ConnectionRequest消息的RouteUpdate消息中查看由AT报告的导频强度。为了简化***操作,假定通过在每个RN关联于的RNC中的无线资源控制功能来管理所述RN的无线资源。而且,RN可以仅仅与其关联于的RNC交换信令。因此,当服务RNC要建立涉及与其他RNC相关联的RN的业务信道时,服务RNC首先与在那些RNC上的无线资源控制功能直接通信以查看资源可用性。这样的通信发生在高速LAN上。(服务RNC可以使用查找表来确定RN的主RNC)。当可以获得足够的无线资源时,服务RNC经由这些RN关联于的RNC来与RN建立必要的业务信道通信链路,并且向所述AT发送TrafficChannelAssignment(业务信道分配)消息以启动业务信道建立。一旦已经建立了业务信道,则分组直接在RN和服务RNC之间流动,而不用任何代理RNC接入。这样的直接取路由消除在涉及通过另一个RNC的三角取路由的软切换规程中通常发生的延迟。
当新的业务信道涉及在RNC簇(不同子网)的覆盖范围外部的RN时,实现类似的规程。在这种情况下,服务RNC通过IP网络(城域网)与所述簇外部的RNC通信以获得无线资源。如果可以获得无线资源,则服务RNC通过经由这些RN关联于的RNC交换信令来建立与那个RN的通信链路。
这种方法允许服务RNC维持业务信道,即使当AT向关联于与服务RNC不同的RNC的RN的覆盖区域移动时也是如此。
没有RNC之间的信令的改进的基于IP的无线网络架构
迄今所述的方案可以在几个方面得到改善。首先,可以通过向RN移动那个取路由功能而消除经由代理RNC的访问信道分组的三角取路由。这将减少在处理访问信道分组中、诸如在业务信道建立期间的延迟,其代价是在RN的处理功率上的一些增加。而且,可以消除在RNC之间的所有信令,而不是允许RNC直接地与在无线访问网络中的所有RN交换信令。这有助于建立更简单的网络架构,其更容易部署和维护。
所述无线资源控制功能也可以从RNC向RN移动,由此进一步减少在业务信道建立过程中的延迟。
在此所述的所述基于IP的无线访问网络及其增强版本都允许使用IP网络和城域网的灵活性,并且产生更分布的***,其中,AT可以保持附接到其服务RNC,而与其位置无关,除了当在AT和服务RNC之间的距离变得过大时之外。为了提供这些能力,每个RN可以与多个RNC相关联,有可能与在基于IP的无线访问网络中的所有RNC相关联,但是在此,不必使得RNC之一作为主RNC。
避免访问信道分组的三角取路由
当第一次被加电时,AT向IS-856网络注册如下:AT获得正在被近处的扇区之一广播的IS-856导频,并且与***同步。为了启动会话建立,AT发送UATI_Request。如前,AT使用在MAC层首标中的随机ATI(RATI)来发送这个请求。
所述RN查看所述访问信道分组的地址字段,并且识别所述消息的始发者没有被分配的UATI,并且将分组转发到所述RN关联于的其主RNC。为了查看地址字段,所述RN首先从所接收的MAC层分组提取MAC层封装分段,并且形成MAC层封装。所述RN然后读取在MAC层首标中的地址字段。
在接收UATI_Request后,主RNC担当服务RNC的角色,并且向AT分配UATI。主RNC然后进行到会话建立的其余部分,特别是安全密钥交换和协议配置。(下面更详细地说明用于提高可用性和提供更好的负载平衡的这个规程的改进版本)。RNC也实现了PPP/CHAP规程以根据其网络访问标识符(NAI)来鉴别AT。在NAI和终端的实际IMSI(国际移动用户身份)之间有一对一的映射。这个映射被保存在AAA(Radius)服务器(未示出)中。所述AAA服务器将AT的IMSI值传送到服务RNC。
在服务RNC中起作用的分组控制功能(PCF)使用这个IMSI值来选择如在IS-2001标准中所述的PDSN,并且建立到那个PDSN的A10连接。在A11注册消息中,PCF功能向PDSN提供AT的IMSI值及其本身的SID/NIS/PZID标识符。所述AT和PDSN然后建立PPP链路,执行简单IP或移动IP建立,并且执行用户级鉴别。
每个RN保存用于在UATI和服务RNC之间的映射的路由表。这个路由表可以被网络管理***提供到RN。像在前一个***中那样,每个RNC拥有落入特定范围内的UATI值。每当RN接收到访问信道分组时,RN从在MAC层首标中的UATI值确定服务RNC的身份,并且通过将服务RNC的IP地址置于IP首标的目的地地址字段中而将分组取路由到那个RNC。因此,访问信道分组被任何RN直接地提供到服务RNC。每个RNC拥有的UATI值的范围可以被RNC直接发送到RN,由此消除明确地从管理***向RN配置UATI范围的必要。
上述方法要求所述RN保存用于将UATI映射到RNC的IP地址的表格。或者,可以在所有的RNC之间划分UATI空间,并且每个RNC被分配唯一的子空间,并且可以在RNC的IP地址和UATI子空间之间建立算术关系。所述RN可以然后从AT的UATI以算术方式确定RNC的IP地址,而不使用任何表格。
也可能具有混合方案,其中,在RN中在中央元件中和以分布方式处理访问信道分组取路由。在此,中央UATI服务器——可能位于RNC之一中——可以负责向服务RNC分配UATI和相关联的新会话。当首次建立新会话时,RNC可以向中央UATI服务器请求新的UATI。服务RNC也可以向在UATI和服务RNC之间建立绑定的中央AC路由器注册。当RN第一次服务于AT时,它可以将分组转发到UATI路由器,所述UATI路由器可以随后将所述分组转发到UATI路由器。服务RNC可以然后与服务RNC执行绑定更新,以便在所有的随后交易中,访问信道分组可以被直接地发送到服务RNC,从而避免三角取路由。
避免在RNC之间的切换
如前,通过服务RNC来整体处理给定AT的移动性管理。AT被配置来在休眠模式中提供基于距离的位置更新。换句话说,每当服务扇区与它最后发送RouteUpdate消息的扇区相距超过特定距离时,AT通过访问信道向所述服务扇区发送新的RouteUpdate消息。所述RouteUpdate消息被RN转发到服务RNC,所述服务RNC因此记住AT的位置。
当服务RNC要寻呼AT时,服务RNC首先根据在从AT接收的最新RouteUpdate消息中所示的时间和位置来确定它要发送寻呼的一个或多个RN。在此假定,服务RNC知道在无线访问网络中的所有RN的IP地址。在初始供电期间,RNC可以从网络管理***获得这个信息,或者当RN与RNC相关联时可以直接地从RN获得这个信息。服务RNC直接地向适当的RN的组发送所述寻呼消息。这些RN然后通过它们各自的控制信道来寻呼AT。
在IS-856网络中的所有扇区在它们的开销信道上广播它们的SectorID(扇区ID)和子网掩码。对于较小的网络,可以将子网掩码设置为0,由此暗示整个网络是一个大的子网。在这种情况下,AT从不检测子网变化。因此,AT仍然附接到原始服务RNC,并且不触发休眠的在RNC之间的切换。到PDSN的A10连接也仍然固定,而与AT的位置无关。
如果无线访问网络覆盖地理上的大区域,则当AT移动到离服务RNC太远时,所述无线访问网络可能会谨慎地强制休眠的在RNC之间的切换。这可以例如在从AT接收到RouteUpdate消息时由服务RNC触发。或者,可以将子网掩码选择为大于0,以在太远的RNC之间引入子网边界。然后,当AT通过子网边界时,发生休眠切换,并且重新分配A10连接。而且,向新的UATI分配AT,并且从旧的服务RNC向新的服务RNC传送会话参数。
使用分布式无线资源控制的更快的业务信道建立
下面说明从RNC向RN移动无线资源控制并且在无线访问网络中的所有RNC和RN之间建立直接的信令链路如何缩短(在先前的方案中)涉及多个RNC的业务信道的建立时间。每当AT通过访问信道与RouteUpdate消息一起发送ConnectionRequest(连接请求)消息以启动新的业务信道时,所述消息被立即从接收RN转发到服务RNC。服务RNC查看所述RouteUpdate消息以确定可包括在有效集中的一组可能的扇区。服务RNC因此直接地对应于这些扇区驻留的RN,以请求业务信道和回程资源。RN或者拒绝或者接受并且分配所需要的无线资源。如果从足够的一组RN可以获得资源,则服务RNC接受业务信道请求,并且通过控制信道向AT发送TrafficChannel(业务信道)分配消息。AT然后开始在反向业务信道(RTC)上发送。一旦RN获得了RTC,则向AT发送RTCAck消息以指示RTC信号的获取。AT然后以TrafficChannelComplete(业务信道完成)消息响应,以指示业务信道建立的完成。
在这个规程中,每个RN针对在RN上可以获得的硬件资源以及在其扇区上的干扰的管理控制其本身的无线资源。结果,在RN和服务RNC之间划分允许控制功能。RN提供它们控制的扇区的本地允许控制,而服务RNC提供全局的允许控制。类似地,当在给定业务信道中的扇区在某个时段不活动时,所述扇区可以通过向服务RNC发送请求而启动用于关闭业务信道的规程以关闭业务信道。服务RNC然后进行全局确定是否从业务信道去除那个扇区,关闭整个业务信道,或者不做任何事情。
一旦已经在AT和服务RNC之间建立了业务信道,则它保持锚定到服务RNC,即使当AT移动到在基于IP的无线访问网络中的其他RN的覆盖区域中。
在RN和RNC之间的分区取路由——更详细
当在RN中的扇区在反向业务信道上接收到MAC层分组时,所述扇区在添加包括连接标识符的流标识符后将分组转发到输入/输出卡。所述输入/输出卡使用所述连接标识符值来查找服务RNC的IP地址。所述输入/输出卡然后在其目的地地址被设置为服务RNC的IP地址的IP分组中封装MAC层分组与其流标识符。如果服务RNC被实现在基于机架的硬件平台上,则在服务RNC中的输入/输出模块在接收到分组后读取UATI值以确定处理这个会话的服务器模块。所述输入/输出卡然后将所述分组与所述流标识符一起传送到那个服务器模块以进行进一步的处理。
当在RN中的扇区在访问信道上接收到MAC层分组时,所述扇区首先在MAC层首标的ATI字段中读取UATI,然后在添加包括发送AT的UATI的流标识符以及服务扇区的SectorID后将所述分组转发到输入/输出卡。在RN中的所述输入/输出卡再一次使用所述UATI值来查找服务RNC的IP地址。所述输入/输出卡将MAC层分组与其流标识符一起封装在其目的地地址被设置为服务RNC的IP地址的IP分组中。如果在基于机架的硬件平台上实现所述RNC,则在服务RNC中的输入/输出模块在接收到分组后读取UATI值以确定服务这个会话的服务器模块。所述输入/输出卡然后将所述MAC层分组与流标识符一起传送到那个服务器模块以进行进一步的处理。
当服务RNC具有准备好在正向业务信道上发送的MAC层分组时,它首先查找分组所要发送至的RN的IP地址。它然后将MAC层分组与其流标识符一起封装在其目的地地址被设置为所述RN的IP地址的IP分组中。所述RN在接收到分组后读取在流标识符中的SectorID值以确定将发送分组的扇区。所述RN然后将所述MAC层分组与流标识符一起传送到适当的调制解调器卡,所述调制解调器卡使用MAC索引来作为前置码而调度MAC层分组以在正向链路上传输。
类似地,在正向链路上,当服务RNC具有准备好在特定扇区的控制信道上发送的MAC层分组时,服务RNC确定分组所要发送至的RN的IP地址。它然后将MAC层分组与其流标识符一起封装在其目的地地址被设置为所述RN的IP地址的IP分组中。所述RN在接收到分组后读取在流标识符中的SectorID值,以确定将发送分组的扇区。RN然后向适当的调制解调器卡传送MAC层分组以及SectorID和MAC索引。所述调制解调器卡调度分组以在控制信道上传输。
故障恢复和负载平衡
如上所述的改进的基于IP的无线访问网络架构可以被进一步扩展以提高无线网络的整体可靠性。
没有会话保留的故障恢复
首先,考虑每个RN在被供电时首先与主RNC资源控制代理——它可以驻留在一个或多个RNC中或者可以驻留在独立的计算引擎或服务器上——通信的手段。所述主资源控制代理将每个RN分配给主RNC。所述RN然后将所有的新会话请求取路由到主RNC。
当RNC由于某种故障而变得完全不可达到时,正在被那个RNC服务的所有AT将最终识别出它们的IS-856会话已经被丢失。这些AT中的每一个AT将通过在访问信道上发送UATI_Request而启动新的会话。接收这些请求之一的每个RN将它们取路由到其主RNC。如果在任何时间RN不能达到其主RNC,则RN将立即从主RNC资源控制代理请求新的主RNC。如果主RNC资源控制代理也不可达到,则RN将向次RNC资源控制代理发送类似的请求。一旦UATI_Request被主RNC接收,则主RNC将与AT立即建立新的IS-856会话,并且将进一步启动建立与PDSN的新A10连接的规程。
新的主RNC的分配也可以由RNC资源控制代理来启动。这可以通过使得RNC资源控制代理连续地监控在子网中的所有RNC的健康来完成,在检测到RNC的故障时,RNC资源控制代理立即与所有被影响的RN通信,并且将它们分配到新的主RNC。在向主RNC分配RN中,所述RNC资源控制代理可以执行负载平衡以保证用户会话被均匀地分布到所有的可用RNC上。
负载平衡会话分配
上述方法可以通过使得RNC资源控制代理最后负责向RNC分配用户会话而得到进一步加强。在这种情况下,当主(或默认)RNC或可能RN本身接收到新的UATI_Request时,主RNC(或者RN)请RNC资源控制代理向RNC分配所述会话。所述RNC资源控制代理根据资源可用性、负载和在RNC和当前服务于AT的RN之间的距离来向RNC分配会话。这个手段提供了在RNC之间的更好的负载平衡,允许用户会话被更动态地分布在RNC上,同时也考虑AT的当前位置。在RNC故障的情况下,所有的新会话请求将到达RNC资源控制代理,所述RNC资源控制代理然后将再次根据负载和其他考虑向新的RNC分配这些会话。
RNC资源控制代理也可以用于触发休眠切换以用于负载平衡或其他目的。在阶段1IS-856网络中,总是在检测到子网变化时通过AT来触发休眠的在RNC之间的切换。如上所述,缺少立即的休眠切换可能导致丢失寻呼数据。
在图3和4中所示的改进的IS-856网络中,通过网络根据AT的位置来启动休眠切换,在接收到RouteUpdate时,当服务RNC确定期望用户会话向另一个RNC的传送(用于负载平衡或其他原因)时,服务RNC向RNC资源控制代理——它向新的RNC分配会话——发送休眠切换请求。所述新的服务RNC然后分配新的UATI,并且执行从前一个服务RNC的会话传送。
在RNC资源控制代理思想的更分布的实现方式中,RNC可以总是与RN和其他RNC通信,以向所有的RN提供路由信息(包括它们的负载),由此使得RN可以将进入的会话请求取路由到正确的RNC,而不通过RNC资源控制代理。例如,每个RN可以具有优选的RNC列表,并且每当它需要向RNC分配新的会话时,它按照某个算法(伪随机选择、循环等)来选择在这个列表中的RNC之一,如果在优选的列表中的RNC要变得不可用,则RN将检测到此(可以在RN和RNC之间使用KeepAlive消息以帮助RNC检测RNC故障),并且从其优选列表去除那个RNC。这个手段的缺点是作为交换这样的动态负载信息的结果而建立某些回程信令业务。
具有会话保留的故障恢复
在一些网络中,可能需要在RNC故障的情况下恢复用户会话信息。这将消除在RNC故障后短时间由成百上千的新会话请求产生的空中链路拥挤,为了在RNC故障的情况下保留会话,可以将这样的信息(用于在子网中的所有会话)的拷贝存储在RNC资源控制代理中。
当RNC故障并且AT启动新会话时,其新的会话请求将到达RNC资源控制代理。所述RNC资源控制代理然后不仅向每个会话分配新的服务RNC,而且提供会话信息,由此避免长时间的会话建立规程。一旦成功地向AT分配新的UATI,则可以恢复与网络的通信。RNC资源控制代理进一步提供与A10接口相关联的信息,以便使得RNC与同一PDSN建立A10会话,由此避免建立新的PPP和移动/简单IP会话。
在基于机架的RNC中,RNC资源控制代理可以运行在特定的冗余卡上,并且具有热待机。RNC资源控制代理然后负责存储会话信息。如果服务器模块故障,则所述会话被内部重新分配到另一个服务器模块。原理上,这个***的运行与在网络上运行的***相同。而且,在这种情况下,不必重新建立到PDSN的A10会话,因为可以保持由PDSN看到的PCF的外部IP地址。
集成的RNC和PDSN
如上所述的基于IP的无线访问网络架构的另一个益处是能够在单个网络元件中组合RNC和PDSN功能。在分层的3G分组数据网络中,PDSN表示在分层中的最高点,因此可以支持多个RNC。新一代的PDSN预期支持成百上千的用户和几个RNC。
在RN和RNC之间具有专用点到点的链路的现有无线访问网络中,将PDSN功能迁移到RNC将是不期望的,因为这将减少可以支持的会话的数量,导致在涉及新的PPP和简单/移动IP注册的PDSN之间的频繁的代价高的切换。
在在此所述的基于IP的无线访问网络架构中,更少地发生在RNC之间的切换,因此允许将PDSN功能集成到RNC中。因为可以总是由同一RNC服务一个有效呼叫,因此通常在有效呼叫期间不要求在PDSN之间的切换。这样的手段也简化了在RNC和PDSN之间的联网,并且进一步提高了可伸缩性和可靠性。
在具有集成的PDSN的RNC中,PDSN功能包括PPP终止、简单IP和/或移动IP外部代理和AAA客户功能。只要AT保持在子网内(诸如RNC簇),则不需要PDSN之间的切换。
如果集成的RNC/PDSN故障,则支持AT的所有会话(包括接口、PPP和简单/移动IP会话)被传送到另一个RNC/PDSN,由此避免在AT和无线网络之间的任何新会话建立。
也可能将RNC/PDSN与RN集成。在这种情况下,RNC/PDSN功能可以与RN在同一位置,或甚至在同一外壳中。
应当明白,在本公开中所述的方法可被等同地应用到其中RNC和PDSN或RN、RNC和PDSN被集成或在同一位置的网络。
具有主/次RNC关联的基于IP的无线访问网络架构
每个RN具有RN关联(例如建立主关联)于的主(例如默认)RNC,如上所述。使用回程网络80,每个RN也可以与在IP RAN中的一个或多个其他RNC相关联,并且这些RNC被称为那个RN的次RNC(例如建立次关联)。为了与RNC相关联,RN向次RNC提供关于其本身的足够的信息,以使得这些RNC可以经由那个RN与AT通信。而且,为了支持在RN和次RNC之间的信令交换,在它们之间建立信令连接。RNC也区别主RN和次RN。主RN是与那个RNC具有主关联的那些RN。例如当RN加电时,可以执行次关联的建立。
当RN从AT接收到访问信道分组时,RN盲目地将所述分组转发到其主RNC。在RN的覆盖区域中的休眠AT被那个RN的主RNC服务。在一种基本实现方式中,共享同一主RNC的所有RN属于同一1xEV-DO子网。当AT通过子网边界时,AT向其服务RN发送UATI请求,所述服务RN然后将所述请求转发到其主RNC。因为这个UATI不被那个RNC服务,因此那个RNC按照在1xEV-DO IOS中定义的A13接口来启动与旧的服务RNC的休眠的在RNC之间切换的通常规程。新的RNC也执行A10切换。总之,这种方法不保留在RNC之间的休眠切换边界。
也可能允许属于不同1xEV-DO子网的RN共享同一主RNC。在这种情况下,当AT在通过子网边界时发送UATI请求时,所述消息被转发到当前正在服务于AT的同一主RNC(因为同一RNC是在两个子网中的RN的主RNC)。识别它已经在服务这个UATI的所述主RNC可以然后进行到UATI分配,而不使用A13规程或A10切换。
当主RNC通过休眠AT的A10连接而接收到输入的数据时,主RNC像通常那样进行到寻呼规程。经由将这个RNC作为主RNC的所有RN或其子网来再一次发送所述寻呼消息。
当服务RNC从请求建立业务信道的AT接收到业务信道请求消息时,服务RNC首先查看路由更新消息,以确定所需要的导频并且找到这些导频所位于的RN。服务RNC然后像通常那样联系这些RN,以建立业务信道。主/次关联使得RNC可以向RN的IP地址映射所请求的导频的PN偏移,并且使用与这些RN预先建立的信令连接来建立所有的切换分支(handoff leg)。一旦建立了有效的业务信道,则服务RNC像那个业务信道的RNC那样保持锚定。当AT移动通过覆盖区域时,服务RNC使用RN的次关联来增加或去除RN。
例如,当AT首先与第一RN通信时,那个RN如上所述将请求转发到其主RNC(即第一RN与其具有主关联的RNC)。一旦建立了业务信道,则当AT从第一RN的覆盖区域向第二RN的覆盖区域移动时,主RNC保留那个整个业务信道的服务RNC,即使那个第二RN与服务RNC没有主关联。这允许继续不中断用户行为(例如电话呼叫、数据传送)。当AT正在从第一RN的覆盖区域向第二RN的覆盖区域移动时,AT通过发送RouteUpdate消息来向服务RNC传送第二RN的导频强度信息。像在具有相同的主RNC的RN之间的通常软切换中那样,当AT仍然使用第一RN时发生这个发送。在接收到RouteUpdate消息时,因为所建立的次关联,服务RNC可以与第二RN通信,所述次关联如上所述包括诸如导频信号的PN偏移和RN的IP地址之类的信息,以允许服务RNC联系第二RN,并且建立通信信道。上述的切换规程的一个吸引人的方面是它像通常的软切换那样工作。唯一的差别是在RN和RNC之间的次关联,它允许RNC与RN——RNC与所述RN没有主关联——建立业务信道。
因为RN总是向它们的主RNC转发它们的访问信道分组,因此不再需要RN根据UATI执行访问信道分组取路由。这大大地简化了基于IP的无线访问网络的实现方式。
基于机架的***
如上所述的思想也可以例如通过下述方式而用于基于机架的***中:将每个服务器卡看作可IP寻址的RNC,或者将每个调制解调器卡看作可IP寻址的PN。***的逻辑操作未改变。
但是,在具有多个服务器卡的大网络中,将每个服务器卡看作独立的RNC可能导致太多的RNC,这继而可以产生多个信令连接和RN到RNC的关联。用于隐藏这个复杂性的一种方式是将整个机架看作可IP寻址的RNC,并且使用内部协议来处理机架内通信。再一次,可以以相同的方式使用如上所述的思想,并且当从外部看时RNC和RN的逻辑操作是不变的。下面的说明更详细地描述了这些思想如何影响基于机架的RNC的内部操作。
在上述的一些示例中,当RN与其主或默认RNC相关联时,在RN和RNC之间建立信令连接。在基于机架的***中,服务器卡之一可以负责执行所述关联,并且终接信令连接。这表示:当新的RN要与RNC相关联时,RN被内部分配到(驻留在)服务器卡之一,随后,在经由那个服务器卡执行在RNC和RN之间的所有信令。在具有RNC之间的信令的基于IP的无线访问网络架构中,基于机架的RNC可以使用RNC之间布局管理器发现其他RNC,包括这些RN提供的PN偏移和它们控制的UATI空间,所述RNC之间布局管理器可以驻留在***控制器(SC)卡中。***控制器卡与所述服务器卡通信以了解关于RN的必要信息以传送到其他RNC。
在其中使用基于机架的RNC的一些实现方式中,当RN向基于机架的RNC转发所接收的AC分组时,所述分组首先被输入/输出卡截取,输入/输出卡查看在AC分组中的UATI地址,确定服务那个UATI的服务器卡,并且将所述分组转发到那个服务器卡。当本地服务UATI时,输入/输出卡确定服务UATI的特定服务器卡,并且将分组转发到那个服务器卡。为了执行这样的转发,输入/输出卡保存表格,所述表格将UATI地址映射到RNC,并且进一步将本地UATI地址映射到服务器卡。
当在基于机架的RNC中的服务器卡从AT接收到对于业务信道建立的请求时,服务器卡首先通过将所接收的PN偏移映射到RN的IP地址而从RouteUpdate消息确定其导频需要用于有效集的RN集。所述服务器卡然后与驻留在所述服务器卡上的那些RN直接地交换信令,以建立所需要的业务信道分支。对于驻留在同一RNC机架上的其他RN,如果存在的话,则所述服务器卡首先确定那些RN所驻留在的多个服务器卡。所述服务器联系共享同一外壳的这些服务器卡,它们继而联系RN以建立业务信道分支。对于驻留在其他RNC机架上的其他RN,所述服务器卡联系这些RNC。在这些RNC中的输入/输出卡然后将所述请求取路由到RN所驻留在的服务器卡。这些服务器卡然后联系RN以建立所需要的业务信道分支。
因为在IP RAN中的所有RN和RNC之间的直接IP通信是可能的,因此所有的业务信道分支直接地运行在RN和服务RNC之间。当基于机架的RNC的输入/输出卡接收到业务信道分组时,根据唯一的连接标识符,输入/输出卡将所述分组转发到其中正在处理业务信道的服务器卡。
在一些实现方式中,每个服务器卡可以被分配IP地址,并且它可以向正服务业务信道的RN提供这个地址。RN可以然后直接地向服务RNC发送业务信道分组。所述分组然后经由输入/输出卡取路由到所述服务器卡,而不要求基于连接标识符的高层查找。
基于机架的RNC可以保持与AT的通信,即使当所述AT处于RN的覆盖范围中,对于所述RN,它不是主RNC。所有的用户业务在RN和服务RNC之间直接地流动,当休眠AT通过整个IP RAN时,不需要RNC之间的切换(虽然是可能的),因为服务RNC可以经由在IP VAN中的任何RN来寻呼AT。
在具有RNC之间的信令的基于IP的无线访问网络架构中,如上所述,经由***控制卡在RNC之间有探测(discovery)和通信。这种架构当主RNC不是服务RNC时也可以产生访问信道分组的三角路由,并且所述分组经由另一个基于机架的RNC的输入/输出卡来取路由。而且,RNC服务器卡的故障导致驻留在其上的所有RN的故障。如果整个RNC机架故障,则所有的主RN丢失。
在没有RNC之间的信令的改进的基于IP的无线访问网络架构中,RN与在IP RAN中的多个RNC相关联,并且保存用于将UATI地址映射到服务RNC的表格。在这种手段中,RN可以被配置有子网信息,而在具有主RNC的其他方法中,这个信息可以由主RNC提供。RN也保持与在IP RAN中的多个RNC的信令连接。所有的信令现在在基于机架的RNC上的服务器卡之一中终止,所述服务器卡之一被分配来驻留那个RN。RN向它所驻留的服务器卡提供关于其本身的信息,包括其IP地址。这个服务器卡继而向在基于机架的RNC中的所有其他的服务器卡分发信息。
在这些示例中,当RN从AT接收到访问信道分组时,RN查看UATI地址字段,从其表格确定服务RNC的IP地址,然后向那个RNC转发所述分组。在基于机架的RNC中的输入/输出卡截取所述分组,将所述分组识别为访问信道分组,查看UATI地址,并且将所述分组取路由到处理这个AT的服务器卡。在业务信道建立中,所述服务器卡直接联系那些RN,它们驻留在所述服务器卡上以请求建立业务信道分支。对于其他RN,服务器卡首先确定RN所驻留在的其他服务器卡,并且联系那个其他服务器卡,所述那个其他服务器卡继而联系所述RN以建立业务信道分支。在这种手段中,RNC可以作为没有RNC之间的通信的自主实体,除了处理可能的RNC之间的切换以优化取路由之外。但是,存在卡之间的通信以处理驻留。
即使已经消除了在RNC机架之间的三角取路由,但是,如果所有的分组通过输入/输出卡——它执行高层取路由功能,则可以在机架内部存在间接的取路由。服务器卡的故障导致驻留在其上的RN的故障。这些RN可以不再服务驻留在RNC上的任何会话,即使是除了故障的服务器卡之外仍然在服务器卡上活动的那些会话。当在机架中的每个服务器卡作为可IP寻址的RNC时,不发生这样的问题。在这种情况下,分组直接地在RN和RNC服务器之间取路由,并且服务器卡的故障不影响RN或其他服务器卡。
在具有主/次关联的基于IP的无线访问网络架构中,一组基于外壳的RNC经由IP回程网络而连接到一组RN,并且在所有的RN和所有的RNC之间存在主和次关联。
每个RN具有主基于外壳的RNC,RN与其相关联,如上所述。每个RN也与在IP RAN中的其他基于外壳的RNC相关联,并且这些被称为那个RN的次RNC。所述RN向次RNC提供关于其本身的足够信息,以使得这些RNC可以经由那个RN与AT通信。而且,为了支持在RN和次RNC之间的信令交换,在RN和其次RNC之间建立信令连接。在每种情况下,经由在RNC机架中的服务器卡之一来处理在RN和基于机架的RNC之间的关联。
被RN盲目地转发到其主RNC的访问信道分组被输入/输出卡截取,所述输入/输出卡查看UATI字段,并且将所述分组转发到当前处理那个UATI的服务器卡。在RN的覆盖区域中的休眠AT由在那个RN的主RNC中的服务器卡服务。共享同一主RNC的所有RN属于同一1xEV-DO子网。当AT通过子网边界时,AT向其服务RN发送UATI请求,所述服务RN然后将所述请求转发到其主RNC,因为这个UATI不由那个RNC服务,因此所述输入/输出卡在查看UATI字段后将所述请求转发到其服务器卡中的任何一个。服务器卡可以然后按照在1xEV-DO IOS中的定义的A13接口来启动与旧的服务RNC的休眠的在RNC之间切换的通常规程,所述新的服务器卡也执行A10切换。
也可能允许属于不同的1xEV-DO子网的RN共享同一主RNC。在这种情况下,当AT在通过子网边界时发送UATI请求时,所述消息被转发到当前服务于AT的同一主RNC(因为同一RNC是在不同子网中的RN的主RNC)。通过查看UATI地址,在主RNC中的输入/输出卡可以向当前服务于那个UATI的服务器卡转发所述分组,并且那个服务器卡可以然后继续进行UATI分配,而不执行A13规程或A10切换。
当主RNC通过休眠AT的A10连接接收到到来的数据时,所述分组再一次被输入/输出卡截取,所述输入/输出卡在查看后将所述分组转发到处理那个A10链路的服务器卡。服务器卡然后像通常那样继续进行寻呼规程。寻呼消息再一次经由将这个RNC作为主RNC的所有RN或其子网来发送。
当服务器卡从请求建立业务信道的AT接收到业务信道请求消息时,服务器卡查看路由更新消息以确定所需要的导频,并且找到当前正在处理这些导频的其他服务器卡。所述服务器卡联系这些其他的服务器卡,它继而像通常那样联系RN以建立业务信道。主/次关联允许服务器卡将所请求的导频的PN偏移映射到RN所驻留在的服务器卡的标识符,并且使用通过这些驻留的RN的预先建立的信令连接来建立所有的切换分支。
上述说明可以被进一步扩展来在服务器卡故障的情况下提高可靠性。在一些示例中,当服务器卡故障时,由那个卡服务的所有用户会话也丢失。这表示用户可以在相当长的时间中保持不可到达。用户也可能不知道他/她是不可到达的。为了防止此,当第一次建立会话时,将会话状态信息的拷贝存储在独立卡中,诸如***控制器卡中。会话信息包括各种协议配置、移动性信息、UATI等。当会话参数改变时,在***控制器卡上的会话信息被更新。
***控制器卡使用心跳信令机制(heartbeat sigaling mechanism)来检测服务器卡的故障,并且向剩余的服务器卡中的任何一个分配会话。所述新服务器卡可以重新分配UATI,以保证所述新的服务器卡与AT的连接性。在这种方法中,在负载平衡N+1冗余配置中使用仅仅一个额外的服务器卡将保证存在足够的净空高度(headroom)来重新分配在故障服务器卡上的会话。
即使如上所述的技术的一些使用1xEV-DO空中接口标准,所述技术也等同地可应用于其他CDMA和非CDMA空中接口技术。在这种情况下,链路层地址(ATI)可以与在1xEV-DO(例如在CDMA2000中的TMSI)中使用的ATI稍微不同,并且可以使用诸如寻呼区域、PCF区域等的其他RN区域来取代1xEV-DO子网。
在基于机架的RNC中的连接级负载平衡和过载控制
在基于机架的RNC中,如果在服务器卡上的负载超过所述卡的处理和存储能力,则可能影响正由所述卡服务的所有用户的性能。为了防止这样的过载状态,可以使用连接级负载平衡。
例如,当处理和存储器使用变得太大时,服务器卡可以触发到其中资源可用的一个或多个其他卡的一个或多个连接的有效会话传送。在这样的负载平衡或过载控制方案中,期望在机架中具有一些中心实体,例如***控制器卡,以记住在机架上的每个服务器卡的独立负载。在一些实现方式中,当服务器卡变得过载时,服务器卡确定哪个连接要传送到另一个卡。在此,服务器卡可以使用几个标准之一,包括在连接中的独立流的QoS需要、连接近来一直使用多少处理和存储器资源、用户的QoS类等。一旦服务器卡确定它要传送到另一个服务器卡的哪个连接,则它联系与RNC相关联的集中负载***,并且请求可以传送这些连接的目标服务器卡。
当中央负载***提供可用服务器卡的列表时,类似于如下所述的有效RNC之间的切换规程,过载的卡直接联系一个或多个可用服务器卡,以启动有效会话传送(或者切换)。
在一些实现方式中,集中负载***主动地触发负载平衡。例如,当集中负载***检测到未均衡地安装RNC的服务器卡时,集中负载跟踪实体向过载服务器卡发送有效会话传送请求以及可以服务于所述连接的欠载服务器卡的身份。
在一些实现方式中,在基于IP的无线网络中通过在簇中的多个RNC来执行负载平衡。例如,对于在簇中的所有RNC作为中心的负载跟踪实体通过与在每个RNC中的本地负载***交互来记住独立RNC的整体负载。如果集中负载跟踪实体检测到在成簇的RNC中的负载不平衡,则它触发从过载的RNC到欠载的RNC的有效会话传送。簇的中心跟踪实体可以驻留在簇中的RNC之一中,或者可以在簇中的RNC的外部。
可以在RNC内和/或在簇内以分布方式来实现如上所述的负载平衡和过载控制机制。例如,取代与簇相关联的集中负载跟踪实体,在簇内的RNC中的本地负载跟踪实体可以直接地彼此共享负载信息。以这种方式,当一个RNC正在经历过载时,它可以通过例如联系其他本地负载跟踪实体以确定在簇中的其他RNC的可用性来确定在簇中的哪个RNC传送有效会话。它可以然后触发向可用RNC的有效切换。可以使用类似的策略来处理在RNC内的负载平衡。
当服务器卡故障时,由那个服务器卡正在处理的所有连接也被丢失,除非在RNC内的其他位置或在簇外部有用于存储关键连接状态信息的某种机制。在一些实现方式中,可以在RNC的***控制器卡上提供连接状态信息。因此,当服务器卡故障时,***控制器可以向在***中的其他服务器卡分配在故障服务器卡上的业务信道。负责服务器卡的服务器然后建立到服务所述连接的所有扇区的业务信道分支,恢复到PDSN的A10链路,并且初始化无线链路协议,恢复业务信道操作。
在部分连接的无线网络中的休眠切换
在基于IP的无线网络中,休眠AT可以经由多个RNC而连接到网络,而与当前服务它的RN无关。这些RNC与它们服务的RN一起形成簇。当每个RN与每个RNC具有充分的关联时,这样的簇被称为网格RNC簇。在网格RNC簇内,休眠AT可以总是保持到其服务RNC的连接性,因为服务RNC可以经由在簇中的RN中的任何一个RN来与AT通信。这表示服务RNC可以寻呼在簇内的任何位置的AT,并且休眠AT可以向在簇内的任何位置的服务RNC发送访问信道消息。
当RN没有与在簇中的每个RNC的关联时,所述簇被称为部分连接的簇。在部分连接的簇中,如果当前服务AT的RN没有与其服务RNC的关联,则所述AT可能丢失网络连接。这表示AT可能变得不可到达,或者它可能不能向其服务RNC发送访问信道消息以例如请求新的连接。为了防止此发生,从服务RNC向其中AT可以保持连接性的另一个RNC移动AT的会话。
在一些实现方式中,将在簇中的RNC和RN细分为多个网格簇,并且在属于不同簇的RN之间建立1xEV-DO子网边界。然后,每当休眠AT通过在簇之间的子网边界时,它发送UATI请求,触发所谓的A13RNC之间的休眠切换。接收到UATI请求的RN将其转发到其主要RNC(或者在其簇中的RNC之一),并且这个RNC然后从UATI确定当前服务AT的会话的RNC,并且将触发A13休眠切换。在簇之间建立子网因此保证休眠AT总是保持连接到网络。
当有效的AT通过在簇之间的子网边界时,只要服务RNC具有必要的关联以向在其他簇中的RN分配业务信道,则仍然保持连接。否则需要在达到连接的边界之前进行有效的RNC切换。
在一些实现方式中,部分连接的簇被配置来允许AT移动到与所述AT的服务RNC没有关联的RN的覆盖区域,并且所述服务RNC可以不知道所述AT不再可达到。例如,由其中所述AT最后发送RouteUpdate的扇区的RouteUpdateRadius确定的AT的当前寻呼区域可以包括与服务RNC没有关联的RN,因此,当RNC接收这个AT的寻呼数据时,它不能直接地经由这些RN来寻呼AT,为了处理这个问题,RNC保存用于它保持关联于的每个RN的寻呼区域列表。通过RN的RouteUpdateRadius来确定所述寻呼区域列表。这个列表不仅包括在RNC所关联于的在寻呼区域中的所有的RN的IP地址,而且包括它不关联于的RN的主RNC的IP地址。当服务RNC接收寻呼数据时,它直接向它所关联于的RN发送寻呼消息,并且向它们的主RNC转发其他RN的寻呼请求,它们的主RNC继而在寻呼区域中经由它们的RN来寻呼AT。服务RNC当它向其他RNC转发寻呼消息时包括附加信息,用于允许其他RNC确定它需要经由它的RN的哪一个来发送寻呼消息。
在一些实现方式中,服务RNC仅仅经由那些RN——对于它们它是主RNC——来直接地发送寻呼消息,对于其他的RN,它向它们的主RNC转发寻呼消息,所述它们的主RNC继而在寻呼区域中经由它们的RN来寻呼AT。
在部分连接的簇中,AT可以当它处于与服务RNC没有关联的RN的覆盖区域中时向网络发送访问信道消息。在这种情况下,服务RN在从在访问信道分组中的UATI字段识别出所述分组正在被与它不关联的RNC服务的时候将所述分组转发到其主RNC(或者它根据负载平衡算法而选择的其他RNC)。RN的主RNC在处理所接收的访问信道消息之前将触发A13休眠切换,其中,AT的会话将从服务RNC被传送到RN的主RNC,所述服务RNC在切换期间担当源RNC的角色,所述RN的主RNC在切换期间担当目标RNC的角色。所述目标RNC从在所接收的访问信道分组中的UATI得出源RNC的IP地址,然后向源RNC发送A13请求消息。在从源RNC接收到AT的会话信息后,目标RNC将向AT分配新的UATI,完成A13切换,然后处理所接收的访问信道消息。例如,如果访问信道消息是ConnectionRequest(连接请求)消息,则目标RNC将建立到所涉及的RN的业务信道分支,并且将发送业务信道分配消息。重要的是,目标RNC在AT中的定时器期满之前及时完成A13切换规程,以发送TCA消息。
在本部分中所述的方法也可以用于分布式基于IP的无线网络中,其中,RNC和RN功能位于或者集成在同一基站中。
在部分连接的无线网络中的有效切换
在基于IP的无线访问网络中,RNC可以不与在网络中的所有RN相关联。因此,服务RNC不能无限期地保持用于访问终端(AT)的业务信道。如果AT移动到与服务RNC不相关联的RN的覆盖区域中,则它将逐渐地丢失到其服务RNC的无线连接性。一旦丢失了连接,则AT将试图重新建立新的连接,启动如上所述的行为触发的休眠切换规程。用于减少由缺少关联而引起的中断的一种方式是对于服务RNC,在识别AT可以更好地由与其没有连接的扇区服务的时候关闭连接,以便在AT确定关闭连接之前防止可能的长时段。由服务RNC执行的这样的预先行为可以避免所谓的“RF拖动问题”。
为了防止如上一起所述的连接丢失,可以从服务RNC向与在AT当前位置附近的RN相关联的另一个RNC进行切换。
当AT从一个RN的覆盖区域向另一个RN的覆盖区域移动时,它向其服务RNC发送RouteUpdate消息,服务RNC使用所述消息来执行正常的软切换。通过这些RouteUpdate消息,服务RNC获得AT位置的相对准确的估计,并且可以使用这个信息来触发如下的有效RNC切换。
每个RNC可以被配置示出每个驻留的RN的主RNC的表格。当RNC确定触发有效切换时,它可以向服务RN的主RNC发送HandoffRequest(切换请求)消息,以启动切换。也可以在选择有效切换的目标RNC中设计其他的方法。
有效切换比休眠切换实现起来更复杂,因为在有效切换中,有效呼叫状态也需要被从源RNC传送到目标RNC。而且,当无线链路协议(RLP)在使用中时,变得重要的是,以最小的中断从源RNC向目标RNC移动RLP处理。存在实现有效切换的替代方式。例如,可以在丢失经由旧的RNC的现有RLP链路之前,经由新RNC来建立新的RLP链路。这允许AT在进行切换的同时经由源RNC来接收。一旦切换完成,则到源RNC的RLP链路可以终接,并且所有的分组可以经由目标RNC流动。3GPP2是当前用于识别这样的有效切换是标准化协议,以使能在不同生产商的RNC设备之间的互操作性。
在本部分中所述的方法也可以用于分布式基于IP的无线网络中,其中,RNC和RN功能位于或者集成在同一基站中。
在基于IP的网络中的多载体操作
基于IP的无线访问网络的另一个优点是高容量多载体(多个频率信道)配置,在具有严格的RNC边界的传统***中,增加新的载体可能需要划分在载体#1上由RNC服务的RN,以便可以由同一RNC服务在载波#2上的一组位置相同的RN。通过同一RNC来服务位置相同的载体是在传统***中的重要要求,以便保证可以应用适当的多载体负载平衡算法,多载体负载平衡用于在可用的载体上相等地分布业务信道负载,以便最大化整体用户经历(experience)。使用负载平衡,增加分组数据用户的经历,并且最小化了语音用户的阻塞概率。结果,当增加新的载体时,必须从它们的服务RNC去除在第一载体上的RN中的一些RN,以便为在第二载体上的RN腾出空间。这引起不必要的服务中断。
在基于IP的无线访问起来中,因为RNC可以保持与一个大组的RN的关联,因此不必从它们的RNC去除在第一载体上的现有RN中的任何一个。相反,可以增加第二RNC,并且使得所有的现有RN与其相关联,同时仍然保持它们与第一RNC的关联。这避免了任何服务中断。当在第二载体上增加更多的RN时,这些建立与第一和第二RNC两者的关联。
当AT请求新的会话时,服务RN可以根据某一RNC之间负载平衡机制将会话请求转发到所述两个RNC中的任何一个,或者,它可以将所述会话转发到默认RNC。这个RNC将随后变为那个会话的服务RNC,并且只要AT保持在整个RNC簇的覆盖范围内就服务所述AT,而与AT正在监控哪个载体无关。而且,在业务信道建立时,服务RNC可以向运行在可用载体的任何一个上的一组RN分配AT。如果RN向它们所关联的所有RNC提供它们的负载信息,则可以实现这样的业务信道分配以便平衡通过载体的负载。因为在所有载体上的所有RN可以运行在同一1xEV-DO子网上,因此当AT改变它正在监控的载体时,不需要RNC之间的休眠切换。
或者,在具有主/次关联的基于IP的无线访问网络中,运行在第一载体上的RN将使用RNC#1来作为它们的主RNC,而运行在第二载体上的RN将使用RNC#2来作为它们的主RNC。同时,所有的RN也与其他RNC具有次关联。在这种情况下,当新的会话请求到达第一载体时,服务RN将其转发到其主RNC,主RNC然后变为服务RNC。或者,当新的会话请求到达第二载体上时,服务RN将其转发到其次RNC,所述次RNC变为服务RNC。再一次,任何一个RNC可以向在任何一个载体上的业务信道分配AT,以便平衡通过载体的业务负载。再一次,这需要RN向所有的RNC——主和次两者——提供它们的负载信息。具有主/次关联的基于IP的无线访问网络的唯一缺点是:如果AT要改变它正在监控的载体,则需要执行RNC之间的休眠切换。AT可以例如在被其服务RNC重定向(redirect)后改变它正在监控的载体。这样的重定向可以发生,例如将AT转发到更好地配备以服务AT的载体。在混x版本的网络——其中一个载体支持所谓的1xEV-DO标准的版本0,而第二载体支持所谓的版本A——中,所述网络可以将版本A用户从版本0载体重定向到版本A载体。这样的重定向也可以发生在载体边界上,在此,载体的覆盖范围可以终止,或者这样的转发也可以发生在RN故障的情况下。如果AT丢失到在载体#1上的给定RN的RF链路,则它可以连接到在载体#2上的位置相同的RN。再一次,需要RNC之间的休眠切换来执行这样的载体之间的切换。
在本部分中所述的方法也可以用于分布式基于IP的无线网络中,其中,RNC和RN功能位于或集成在同一基站中。
边界小区寻呼
在基于IP的无线网络中,可以通过形成大簇来大大地减小切换边界。但是,大簇的形成可能不能完全消除切换。在休眠切换中看到的公知的问题是在休眠切换期间丢失寻呼数据,在休眠的RNC之间的切换中,AT将一次仅仅监控一个扇区。AT一开始监控服务RNC不能到达的扇区,则服务RNC就可以不再寻呼AT。AT在其会话已经被传送到新的RNC并且PDSN现在正在将AT分组转发到新的RNC后,再一次获得可寻呼性。为了防止丢失寻呼数据,服务RNC可以于在A13休眠切换期间它发送到新的RNC的会话信息中包括任何未决的(outstanding)寻呼数据。服务RNC在完成A13休眠切换时可以寻呼AT。这将保证在休眠的在RNC之间的寻呼规程中AT保持可寻呼性。
已经说明了本发明的多个实施例。但是,可以明白,可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行各种修改,因此,其他实施例在所附的权利要求的范围内。