CN101166369A - 切换控制***和方法、移动通信***和无线电基站 - Google Patents
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Abstract
一种切换控制***和方法、移动通信***和无线电基站。移动通信***中的切换控制***包括:第一切换处理单元,用于在移动通信终端的移动所导致的切换处理中控制用户数据从源无线电基站转发到目标无线电基站;第二切换处理单元,用于在切换处理中控制用户数据从上层节点传输到源无线电基站和目标无线电基站;和控制单元,用于根据针对用户数据的预先要求的通信质量,有选择地激活第一切换处理方法或第二切换处理方法。
Description
技术领域
本发明涉及切换(handover)控制***及其方法,以及使用其的移动通信***和无线电基站,更具体的,涉及移动通信***的切换控制方案。
背景技术
研究和确定移动通信***的具体标准的3GPP(第三代合作伙伴项目)已经在研究下一代移动通信***中使用的无线电接入网络技术,其关键特征是大容量、短延时和优化的分组通信。该技术被称为UTRAN LTE(Universal Terrestrial Radio Access Network Long Term Evolution,通用陆地无线电接入网长期演进)。同时正在研究被称为SAE(SystemArchitecture Evolution,***架构演进)的核心网一侧的框架。
UTRAN LTE的研究假设在某个节点处实现传统无线电基站(节点B)和传统RNC(无线电网络控制器)的功能,该节点被称为eNB(evolved Node B,进化节点B)。
3GPP的技术文档TR3.018 V0.2.0讨论了用于在eNB之间进行切换的方案,其中执行了硬切换,并且为了防止数据丢失,执行了从移动终端(UE(用户设备))移动之前所属的eNB(源eNB)到移动后UE所属的另一个eNB(目标eNB)的用户数据的数据转发。该用户数据转发的硬切换方案是基于不会发生数据丢失或时延的假设,这是因为与从源eNB向移动终端输出切换命令到目标eNB与移动终端同步之间的时间相比,数据转发所需的时间足够短。
然而,在某些情况下,数据转发可能需要一些时间。对于VoIP(IP语音)等实时服务,可能会由于数据转发延时所造成的数据丢失和传输时延,导致服务质量的降低。
在以仅由分组通信构建网络的前提下的UTRAN LTE中,使能良好的QoS(服务质量)控制极大地促进了稳定QoS的实现。因此在切换过程中,最好基于所需QoS,选择不太可能造成数据丢失和的传输延时的切换方案。
现在参考日本专利特许公开No.2002-159036(专利文献1),公开了判断QoS信息并根据QoS选择切换控制方案的技术。也就是说,源基站判断移动终端呼叫的QoS信息,并且如果是实时呼叫,则选择所谓的锚(anchor)式切换控制方案,如果是非实时呼叫,则选择所谓的非锚式切换控制方案。
如上所述,3GPP的UTRANLTE中eNB之间的切换过程是在硬切换方案的假设下进行研究的,在这种方案中,当接收环境随着UE的移动而改变时,持续执行到最佳接收环境中的小区的即时切换。同样如上所述的,在此研究的从源eNB到目标eNB的用户数据转发是为了防止小区转换时的数据丢失。这是基于与从源eNB向移动终端输出切换命令到目标eNB和移动终端同步之间的时间相比,数据转发所需的时间足够短的假设。
虽然切换方案在其信令流程中非常简单并从而可以减小设备上的负载,但是在保障用户数据传输方面有缺陷。例如,如果从源eNB转发到目标eNB的用户数据量很大,或者eNB之间的有线部分中提供的中继设备受到其他流量的影响并暂时拥塞,则有可能目标eNB和移动终端之间已经建立了同步时用户数据转发还没结束。
即使完成了切换过程,用户数据继续从上层节点传输到源eNB,直到目标eNB请求上层节点把用户数据传输的目的地从源eNB转换到它自身的节点,即目标eNB。从而源eNB需要继续把用户数据传输到目标eNB。
而且,因为用户数据从源eNB和上层节点aGW(接入网关)两者传输到目标eNB,目标eNB需要控制用户数据的顺序并需要时间来处理。从而可能造成应到达移动终端的用户数据的丢失或延时,造成服务质量的降低。质量降低是一个重要问题,尤其是在VoIP等实时服务的使用中。
上述专利文献1的技术中,基于各个呼叫的QoS选择锚式或非锚式切换控制方案。在移动通信***的核心网中,锚式切换控制方案包括在转换(切换)之前,在路径上设置一点(特定节点)作为锚点,然后转换线路离开路径上的锚点。另一方面,在核心网中,非锚式切换控制方案包括断开所有设置到源基站的线路,然后在再次设置到目标基站的最佳路径之后转换线路。
锚式和非锚式切换控制方案之间的选择在UTRAN LTE***之前的几代移动通信***中是有效的。在UTRAN LTE***中,如上所述,切换时源eNB把用户数据转发到目标eNB,然后上层节点aGW传输用户数据。基本上,不能显著改变该切换控制方案。因此,专利文献1中所述的锚式和非锚式切换控制方案之间的选择不能用于UTRAN LTE***。
发明内容
本发明的示例性目的是提供一种切换控制***及其方法,以及使用该***的移动通信***和无线电基站,从而可以基本上保持在3GPP的UTRAN LTE标准化中进行研究的切换过程,而对于要求更高QoS的服务和用户,保持具有较少的数据丢失和较小数据时延的通信质量。
本发明示例性方面的***是移动通信***中的切换控制***,包括:
第一切换处理单元,用于在移动通信终端的移动所导致的切换处理中控制用户数据从源无线电基站到目标无线电基站的转发;
第二切换处理单元,用于在切换处理中控制用户数据从上层节点传输到源无线电基站和目标无线电基站;和
控制单元,用于根据针对用户数据的预先所请求的通信质量,选择性地激活第一切换处理方法或第二切换处理方法。
本发明示例性方面的方法是移动通信***中的切换控制方法,包括:
根据预先请求的用户数据的通信质量,有选择地激活第一切换过程或第二切换过程,
其中第一切换过程是由移动台的移动所导致的切换过程中用户数据从源无线电基站转发到目标无线电基站的步骤,第二切换过程是切换过程中用户数据从上层节点传输到源无线电基站和目标无线电基站的步骤。
本发明示例性方面的基站是执行移动通信***中的移动通信终端移动所涉及的切换控制的源无线电基站,包括:
第一切换处理单元,用于在移动通信终端的切换处理中控制用户数据到目标无线电基站的转发。
第二切换处理单元,用于在切换处理中指示上层节点把用户数据传输到源无线电基站和目标无线电基站;和
选择控制单元,用于根据用户数据的预先请求的通信质量有选择地激活第一切换处理单元和第二切换处理单元。
附图说明
图1是应用了本发明示例性实施例的示意性***图;
图2是本发明示例性实施例中的eNB的功能框图;
图3是本发明示例性实施例中的UE(移动通信终端)的功能框图;
图4是本发明示例性实施例中的aGW(接入网关)的功能框图;
图5是描述本发明示例性实施例中一般QoS模式下的操作的***图;
图6是本发明示例性实施例中一般QoS模式下的操作序列图;
图7是描述本发明示例性实施例中一般QoS模式下的UE把事件报告给源eNB的时间(点)的图;
图8是描述本发明示例性实施例中优质QoS模式下的操作的***图;
图9是描述本发明示例性实施例中的优质QoS模式下的UE把事件报告给源eNB的时间(点)的图;和
图10是本发明示例性实施例中的优质QoS模式下的操作序列图。
具体实施方式
以下使用附图来说明本发明的示例性实施例。图1是应用了本发明示例性实施例的示意性***图。参考图1,UTRAN LTE***中的eNB 2和3分别具有作为它们的覆盖区域的小区4和5。eNB 2和3中的每一个实现一个节点中的传统移动通信***中的无线电基站(节点B)和无线电网络控制器(RNC)的功能,eNB 2和3在本文中被称为无线电基站。
eNB 2和3通过S1接口连接到核心网节点aGW 1。将eNB彼此连接的接口被称为X2接口,经由该接口在切换时转发UE信息和用户数据。本发明是当eNB 2的小区4中的UE(移动终端)6在箭头a的方向移动并进入到相邻的eNB 3小区5时的切换过程的改进。因此,在以下说明中,eNB 2是源eNB,eNB 3是目标eNB。
图2是eNB 2的示意性功能框图。该图仅表示了eNB 2,因为eNB 2与eNB 3是相同的。参考图2,无线电单元21与UE 6通信。aGW的通信单元22与上层节点aGW 1通信,并连接到图1中的S1接口。eNB的通信单元23与另一个eNB 3通信,并连接到图1中的X2接口。QoS确定单元24通过在呼叫连接时从上层节点aGW 1获得QoS等级,确定连接到通信服务时UE 6所请求的QoS等级或用户自身预订的QoS等级。
如果QoS确定单元24确定QoS为一般QoS,则第一切换处理单元25被激活,并根据3GPP的LTE***中所研究的一般QoS模式切换过程执行切换处理。相反的,如果QoS确定单元24确定QoS为要求高质量的优质QoS,则第二切换处理单元26被激活,并根据本发明的优质QoS模式切换过程执行切换处理。当UE 6连接到通信服务时,呼叫处理单元27控制呼叫连接。
CPU 28作为控制单元控制上述单元21至27的工作,并具有根据存储器29中存储的程序步骤执行控制操作的功能。存储器29具有存储程序的ROM功能,以及作为CPU 28的工作存储器的RAM功能。
图3是UE 6的示意性功能框图。参考图3,无线电单元61与eNB 2和3通信。切换时在eNB的指示下,CPICH功率测量单元62测量小区4和5中每个小区的CPICH(公共导频信道)的接收功率。如果切换时CPICH功率测量单元62的接收功率测量结果满足源eNB 2指定的条件,则事件报告单元63把事件报告给源eNB 2。切换处理单元64根据与源eNB 2和目标eNB 3协作的切换过程,执行处理。呼叫处理单元65控制呼叫连接。
CPU 67作为控制单元控制上述单元61至65的工作,并根据存储在存储器68的程序步骤执行控制。存储器68存储程序,并具有暂时数据存储的功能。
图4是aGW 1的示意性功能框图。参考图4,上层的通信单元11连接到核心网的更上层。eNB的通信单元12与eNB 2和3通信,并连接到图1中的S1接口。在优质QoS模式下的切换处理中,多播处理单元13经由S1接口把UE 6的用户数据多播到eNB 2和3两者。响应于UE 6切换的完成,路径转换控制单元14把UE 6的通信路径从eNB 2转换到eNB3。呼叫处理单元15控制UE的呼叫连接。
CPU 16作为控制单元控制上述单元11至15,并根据存储在存储器17的程序步骤执行控制。存储器17存储程序并具有暂时数据存储功能。
下面将说明本发明的示例性实施例的操作。首先假设UE 6目前通话的通信质量是一般QoS等级。当呼叫连接时通过aGW 1,源eNB 2可以知道连接到通信服务时UE 6所请求的QoS等级或用户预订的QoS等级。这是通过QoS确定单元24完成的(参见图2)。作为一般QoS的切换过程,将会执行一般QoS模式切换过程。
图5表示了这种情况下的操作概图,其中与图1中等同的元素用类似的符号表示。在这种模式下,如图5所示,当UE 6沿着箭头a移动并进入切换状态时,经由源eNB 2和目标eNB 3之间的X2接口执行数据转发(b)。这是UTRAN LTE中所研究的切换过程。这种一般QoS模式切换过程将参考图6进行说明。
源eNB 2向UE 6产生“测量控制”消息,其是CPICH功率测量指令(步骤S1),以指示UE 6测量无线电波环境。当小区4和5中的CPICH测得功率的差值达到阈值β时,该消息包括用于报告事件β的指令。UE 6中的CPICH功率测量单元62测量源小区4和目标小区5中的CPICH的功率。
图7示意性地表示了这种情况下的功率测量值和时间t之间的关系。当源小区4和目标小区5中CPICH的功率测量值之间的差别达到预定的阈值β时,UE 6中的切换处理单元64判断出UE 6达到HO决定点(步骤S2)并报告作为事件β的“测量报告”给源eNB 2(步骤S3)。
当接收到该报告,源eNB 2确定进行切换过程(步骤S4),并把包括UE 6信息等的“切换请求”消息经由X2接口传送给目标eNB 3(步骤S5),以促使目标eNB 3开始为切换做准备,例如确保资源。目标eNB 3中的QoS确定单元24根据来自源eNB 2的“切换请求”消息中包括的关于UE 6信息,确定这种情况下UE 6的QoS等级是一般QoS等级。因此,有选择地激活执行一般QoS模式切换过程的第一切换处理单元25。
从而,完成了目标eNB 3的切换准备(步骤S6),并且“切换响应”消息从目标eNB 3传送到源eNB 2(步骤S7)。作为响应,源eNB 2把用户数据(数据是还没有从UE 6接收到ACK(确认)的数据)转发给目标eNB 3(表示为图5中的数据转发b) (步骤S8),并把“切换命令”消息传送到UE 6(步骤S9)。
在UE 6和目标eNB 3之间的“同步”(步骤S10)过程被执行并且UE 6完成到目标小区5的转换之后,目标eNB 3从UE 6接收到“切换完成”报告(步骤S11)。然后,目标eNB 3把“路径转换请求”消息传送给aGW 1,以请求aGW 1把UE 6的路径从源eNB 2转换到目标eNB 3(步骤S12)。
然后,aGW 1把用户数据的目的地转换到目标eNB 3,在目标eNB 3处完成一系列切换过程的处理。如上所述,该切换过程正是在LTE***中所研究的切换过程,本文中被称为一般QoS模式切换过程。
现在说明为UE 6提供更高QoS等级服务的情形。也就是说,UE 6目前呼叫的通信质量是优质QoS等级。如上所述,在呼叫连接时通过aGW1,源eNB 2可以知道连接到服务时UE 6所请求的QoS等级或用户预订的QoS等级。作为这种优质QoS的切换过程,将执行优质QoS模式切换过程。
图8表示这种情况下的操作概图,其中与图1中等同的元素用相似的符号表示。在这种模式下,除了一般QoS模式中的事件β,事件α定义为另一种事件类型,即UE 6在如图8所示沿着箭头a移动时在“测量报告”消息中报告给源eNB 2的事件。如图9所示,报告事件α的时间是它可以从功率测量确定出UE 6正从小区4向小区5移动的时间。该时间(点)被称为“预切换决定点”。事件α意味着通知“切换决定点”即将到达。
图10是这种情况下的操作序列图。在这种优质QoS模式下,首先,源eNB 2把“测量控制”消息传送给UE 6(步骤S11)。该消息是CPICH功率测量指令,并且还包括作为“预切换(HO)决定点”的事件报告点的指定。也就是说,当测量的功率之间的差别达到阈值α时,它指示报告事件α。
因此,当小区4和小区5中的测量的功率之间的差别达到相应于“预切换(HO)决定点”的阈值α时(步骤S12),UE 6把事件α作为“测量报告”报告给源eNB 2(步骤S13)。
当接收到这个事件α的报告,源eNB 2把“切换请求”消息传送给目标eNB 3以促使目标eNB 3开始为切换做准备,例如确保资源(步骤S14)。此时,也传送关于UE 6的消息。当目标eNB 3的切换准备(步骤S15)完成时,其报告被发送给源eNB 2(步骤S16)。作为响应,源eNB2请求节点aGW 1把用户数据多播到源eNB 2和目标eNB 3两者(步骤S17)。
aGW 1把用户数据多播到eNB 2和3两者(步骤S18)。源eNB 2再次把“测量控制”消息传送给UE 6(步骤S19)。该消息包括报告事件β的请求。
当小区4和小区5中的测量的功率之间的差别达到“HO决定点”(步骤20)时,UE 6把事件β报告到源eNB 2(步骤S21)。当接收到事件β的报告,源eNB 2确定进行切换过程(步骤S22),并把“切换命令”消息传送给UE 6(步骤S23)。
当完成切换(步骤S24和S25)时,源eNB 2把“路径转换请求”消息传送给aGW 1(步骤S26)。一旦接收到该消息,aGW 1转换路径,从而从用户数据被传送到源eNB 2和目标eNB 3两者(多播状态)的状态转移到用户数据仅传送到目标eNB 3的状态。
以这种方式,在基本上保持了3GPP LTE标准化中所研究的一般切换过程的同时,对需要更高QoS的服务或用户提供了优质模式切换过程,其实现了比一般切换过程更高的质量。这减小了用户数据的丢失和延时的可能,从而可以获得提供给用户的服务质量的提高。
更具体的,由于优质模式切换过程的使用消除了在eNB之间转发用户数据的处理的需要,因此不会存在eNB之间(X2接口)的传输路径中的传输延时的风险。因为目标eNB总是仅从aGW接收用户数据,所以目标eNB上控制用户数据顺序所需的处理负担显著减小了。从而在很大程度上减小了传送到UE的数据丢失和延时的风险。
在上述优质QoS模式下,“测量控制”消息用于指定小区4和小区5之间的用于设定“预切换点”和“切换点”的功率差别的阈值α和β。然而,当UE高速移动时,可能要求UE能够及时检测这两个点。因此,在这种情况下,在优质QoS模式中,除了指定阈值α和β用于小区4和小区5之间的功率差别,在“测量控制”消息中把UE中的功率测量时间间隔设置得更短也是有效的。
在优质QoS模式下,“测量控制”消息被用于分别首先指定“预切换点”,然后指定“切换点”。但是当然可能在第一“测量控制”消息中指定两个“点”。在这种情况下,需要在“测量控制”消息中包括指示模式是优质QoS模式的标志等。
很明显,上述示例性实施例中的操作序列可以以如下方式配置:操作流程作为程序被存储在移动通信终端、eNB和aGW中每一个中的诸如ROM之类的记录介质中,从而可以让计算机(CPU)读取和执行程序。
根据本发明的示例性优点是,通过为需要更高QoS的服务或用户提供优质的QoS模式切换过程,而同时基本保持根据UTRAN LTE标准化的切换过程,减少了数据丢失和数据延时的可能,从而使得有可能为用户提供更高的服务质量。
虽然本发明通过本文中的示例性实施例进行描述和说明的,本发明并不限于这些实施例。本领域的一般技术人员应该认识到可以进行形式和细节上的各种改变而不会偏离本发明的精神和范围。本发明的精神和范围由权力要求所定义。
本申请基于并要求2006年10月18日提交的日本专利申请No.2006-283214的优先权,该申请的公开以引用的方式并入本文中。
Claims (24)
1.一种移动通信***中的切换控制***,包括:
第一切换处理单元,用于在由移动通信终端的移动所引起的切换处理中,控制用户数据从源无线电基站到目标无线电基站的转发;
第二切换处理单元,用于在所述切换处理中,控制所述用户数据从上层节点到所述源无线电基站和所述目标无线电基站两者的传送;和
控制单元,用于根据针对所述用户数据的预先要求的通信质量,选择激活所述第一切换处理单元或所述第二切换处理单元。
2.根据权利要求1所述的切换控制***,其中,如果所述通信质量是第一等级,则所述控制单元有选择地激活所述第一切换处理单元,并且如果所述通信质量高于第一等级,则所述控制单元有选择地激活所述第二切换处理单元。
3.根据权利要求1所述的切换控制***,其中,所述第二切换处理单元包括:
用于在从所述移动通信终端报告的第一时间点处,控制所述用户数据从主机到所述源无线电基站和所述目标无线电基站两者的传送的单元;和
用于在来自所述移动通信终端的所述第一时间点之后报告的第二时间点处,将所述移动通信终端的路径转换所述到目标无线电基站的单元。
4.根据权利要求3所述的切换控制***,其中,所述第一和第二时间点是根据从所述源无线电基站和所述目标无线电基站传送的信息的接收功率测量值之间的差别而确定的。
5.根据权利要求4所述的切换控制***,其中,所述第一和第二时间点分别是所述差别达到第一和第二阈值的时间。
6.根据权利要求5所述的切换控制***,其中,所述第一和第二阈值由所述源无线电基站设定给所述移动通信终端的。
7.根据权利要求4所述的切换控制***,其中,在所述移动通信终端中测量所述接收功率的时间间隔是由所述源无线电基站设定给所述移动通信终端的。
8.一种包括根据权利要求1所述的切换控制***的移动通信***。
9.一种移动通信***中的切换控制方法,包括:
根据针对用户数据的预先要求的通信质量,有选择地激活第一切换过程或第二切换过程,
其中,所述第一切换过程是在由移动台的移动所引起的切换处理中,将用户数据从源无线电基站向目标无线电基站转发的步骤,并且所述第二切换过程是在所述切换处理中,将用户数据从上层节点向所述源无线电基站和所述目标无线电基站两者传送的步骤。
10.根据权利要求9所述的切换控制方法,其中,如果所述通信质量是第一等级,则所述第一切换过程被有选择地激活,并且如果所述通信质量高于第一等级,则所述第二切换过程被有选择地激活。
11.根据权利要求9所述的切换控制方法,其中,所述第二切换过程包括:
在从所述移动通信终端报告的第一时间点处,控制用户数据从所述上层节点到所述源无线电基站和所述目标无线电基站两者的传送;和
在来自所述移动通信终端的所述第一时间点之后报告的第二时间点处,将所述移动通信终端的路径转换到所述目标无线电基站。
12.根据权利要求11所述的切换控制方法,其中,所述第一和第二时间点是根据从所述源无线电基站和所述目标无线电基站传送的信息的接收功率测量值之间的差别而确定的。
13.根据权利要求12所述的切换控制方法,其中,所述第一和第二时间点分别是所述差别达到第一和第二阈值的时间。
14.根据权利要求13所述的切换控制方法,其中,所述第一和第二阈值是由所述源无线电基站设定给所述移动通信终端的。
15.根据权利要求12所述的切换控制方法,其中,在所述移动通信终端中测量所述接收功率的时间间隔是由所述源无线电基站设定给所述移动通信终端的。
16.一种源无线电基站,所述源无线电基站执行在移动通信***中移动通信终端的移动所涉及的切换控制,所述源无线电基站包括:
第一切换处理单元,用于在所述移动通信终端的切换处理中,控制用户数据到目标无线电基站的转发;
第二切换处理单元,用于在所述切换处理中,指示上层节点将所述用户数据传送到所述源无线电基站和所述目标无线电基站两者;和
选择控制单元,用于针对所述用户数据的预先要求的通信质量,有选择地激活所述第一切换处理单元或所述第二切换处理单元。
17.根据权利要求16所述的无线电基站,其中,如果所述通信质量是第一等级,则所述选择控制单元有选择地激活所述第一切换处理单元,并且如果所述通信质量高于第一等级,则所述选择控制单元有选择地激活所述第二切换处理单元。
18.根据权利要求16所述的无线电基站,其中,所述第二切换处理单元包括:
用于在从所述移动通信终端报告的第一时间点处,指示上层节点将所述用户数据传送到所述源无线电基站和所述目标无线电基站两者的单元;和
用于在来自所述移动通信终端的所述第一时间点之后报告的第二时间点处,将所述移动通信终端的路径转换到所述目标无线电基站的单元。
19.根据权利要求18所述的无线电基站,其中,所述第一和第二时间点是根据从所述源无线电基站和所述目标无线电基站传送的信息的接收功率测量值之间的差别而确定的。
20.根据权利要求19所述的无线电基站,其中,所述第一和第二时间点分别是所述差别达到第一和第二阈值的时间。
21.根据权利要求20所述的无线电基站,其中,所述无线电基站为所述移动通信终端设定所述第一和第二阈值。
22.根据权利要求18所述的无线电基站,其中,所述无线电基站为所述移动通信终端设定在所述移动通信终端中测量所述接收功率的时间间隔。
23.一种移动通信***中的切换控制***,包括:
第一切换处理装置,用于在由移动通信终端的移动所引起的切换处理中,控制用户数据从源无线电基站到目标无线电基站的转发;
第二切换处理装置,用于在所述切换处理中,控制所述用户数据从上层节点到所述源无线电基站和所述目标无线电基站两者的传送;和
控制装置,用于根据针对用户数据的预先要求的通信质量,选择激活所述第一切换处理装置或所述第二切换处理装置。
24.一种源无线电基站,所述源无线电基站执行在移动通信***中移动通信终端的移动所涉及的切换控制,所述源无线电基站包括:
第一切换处理装置,用于在移动通信终端的切换处理中,控制用户数据到目标无线电基站的转发;
第二切换处理装置,用于在所述切换处理中,指示上层节点将所述用户数据传送到所述源无线电基站和所述目标无线电基站;和
选择控制装置,用于根据针对用户数据的预先要求的通信质量,有选择地激活所述第一切换处理装置或所述第二切换处理装置。
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