CN101578782B - 利用移动中继站的切换方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于移动中继站(MRS)或基站(BS)的切换方法，以便在其中通过MRS的中继传递数据的环境中有效执行MRS和移动站(MS)的切换。还提供了一种能够在切换期间确保MS的向后兼容性的切换方法。提供了一种其中考虑MRS的切换方法。可能通过允许MRS或BS启动MRS或MRS中继到的MS的切换，来改善切换效率。可能通过允许MRS生成和管理关于在切换期间改变的MS的通信标识符(CID)的信息和关于MS的先前CID的信息之间的映射关系，来确保MS的向后兼容性。

Description

利用移动中继站的切换方法
技术领域
本发明涉及切换方法，并更具体地，涉及无线***中利用移动中继站(MRS)的切换方法。
背景技术
图1图示了IEEE 802.16j中提出的移动中继站(MRS)的示例。
在例如公共汽车、火车或轮船(cruise)的移动装置上安装的MRS 110提供一个或多个多路径，以便向乘客提供高速无线因特网服务。为了在不中断宽带移动因特网***中的连接的情况下向移动站(MS)120提供服务，已考虑了MS 120和基站(BS)100之间的切换(HO)功能。为了支持该切换功能，在IEEE 802.16e中提出了硬HO(HOO)(图2a)、快速基站切换(FBSS)(图2b)、和宏分集切换(MDHO)(图2c)技术。
一般来说，BS 100和MRS 110之间的无线电链路比BS 100和MS 120之间的无线电链路具有更高的质量。MRS 110使用方向性和多天线技术或高质量无线电传输技术。因此，MRS 110可向MS 120提供高质量无线环境。另外，当BS 100由于无线电链路的质量恶化而需要改变时，MRS 110比MS120更容易地确定切换时间。
图2a到2c图示了根据IEEE 802.16e中提出的传统HO方法的MRS和MS之间的连接关系。
图2a图示了IEEE 802.16e中提出的HHO技术。图2b图示了FBSS HO技术。图2c图示了MDHO技术。在HHO技术的情况下，MS和BS可请求切换。特别是，存在两种情况，包括其中MS可不通过MRS而与BS直接通信的情况(参考图3)和其中MS可经由MRS与BS通信的情况(参考图4)。
如图2c中所示，在其中MRS从激活BS集合中的两个BS接收服务的MDHO操作期间，通过MRS接收服务的MS操作如同它们在没有MDHO的情况下从一个BS接收服务的一样。这时，MRS可使用在其中MRS不干扰相邻BS的范围内的现有BS的无线电资源。与MDHO类似，图2b中示出的FBSS切换限于BS和MRS之间的无线电链路。即使当改变MRS和MS之间的锚BS时，MS也操作如同MS在没有锚改变的情况下与BS通信一样。
图3图示了IEEE 802.16e中提出的的HO方法之中的MS可与BS直接通信的情况下的HO过程。
参考图3，MRS执行切换300，并然后，MS一旦感测到弱信号，就几乎同时尝试执行与BS的切换310。
特别是，MS通过直接向BS传送消息MOB_MSHO_REQ而开始切换。消息MOB_MSHO_REQ包括引起切换的因素(例如，载波干扰噪声比(CINR)、接收信号强度指示符(RSSI)、和BS的相对延迟)、有关一个或多个目标BS的信息等。由于在IEEE 802.16e中定义了消息MOB_MSHO_REQ，所以省略关于该消息的描述。以下消息在IEEE 802.16e中定义，除非以别的方式阐明。当修改现有消息时，将描述修改的部分。
BS向MS传送消息MOB_MSHO_RSP作为应答。消息MOB_MSHO_RSP可包括MS所属的相邻BS的标识信息BS_ID、相邻BS的服务预测电平、动作时间等。服务预测电平字段用于代表目标移动多跳中继BS(目标MMR-BS)确保服务BS中正在执行的MS的服务的程度。动作时间字段用于代表在接收专用无线电资源之前使用的帧的数目，通过该专用无线电资源，MS可向目标BS传送消息RNG-REQ。MS通过确定要执行实际切换(HO)的目标MS并向BS传送消息MOB_HO_IND，而终止与服务BS的连接。这时，消息MOB_HO_IND包括HO_IND_type和目标BSID。
图4图示了IEEE 802.16e中提出的HO方法之中的MS不能与BS直接通信的情况下的HO过程。
参考图4，在MRS执行切换之后，MS感测通信中断，搜索新小区，并执行重新进入网络的过程。由于多个MS同时尝试进入网络的可能性高，所以在随机接入信道中发生拥堵。因此，花费很长时间进入网络。这导致通信的长时间中断。所以，难以继续提供服务。
附图说明
图1图示了IEEE 802.16j中提出的移动中继站(MRS)的示例。
图2a到2c图示了根据IEEE 802.16e中提出的传统切换方法的MRS和MS之间的连接关系。
图3图示了IEEE 802.16e中提出的切换方法之中的MS可与基站(BS)直接通信的情况下的切换过程。
图4图示了IEEE 802.16e中提出的切换方法之中的MS不能与BS直接通信的情况下的切换(HO)过程。
图5和6图示了根据本发明实施例的MRS启动的HO过程。
图7和8图示了根据本发明实施例的BS启动的HO过程。
图9图示了根据本发明实施例的考虑到移动站(MS)的向后兼容性的HO过程。
图10图示了根据本发明实施例的不考虑MS的向后兼容性的HO过程。
图11图示了根据本发明实施例的组切换请求消息G_RSHO_REQ的格式。
图12图示了根据本发明实施例的组切换应答消息G_BSHO_RSP的格式。
图13图示了根据本发明实施例的组切换执行消息G_HO_IND的格式。
图14图示了根据本发明实施例的组切换请求消息G_BSHO_REQ的格式。
图15图示了根据本发明实施例的要在消息RNG_REQ中新包括的类型/长度/值(TLV)。
发明内容
技术问题
本发明提供了用于移动中继站(MRS)或基站(BS)的切换方法，以便在其中通过MRS的中继传递数据的环境中有效执行MRS和移动站(MS)之间的切换。
本发明还提供了能够在切换期间确保MS的向后兼容性的切换方法。
技术方案
根据本发明的一个方面，提供了一种用于移动中继站(MRS)的切换方法，该切换方法包括：向服务基站(BS)传送切换请求消息，其中该切换请求消息包括该移动中继站的标识符(ID)；和从该服务基站接收切换应答消息，其中该切换应答消息指示该服务基站识别到该移动中继站和附着到该移动中继站的移动站的切换请求。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于基站(BS)的切换方法，该切换方法包括：接收切换请求消息；基于该切换请求消息中包括的标识符(ID)来确定该切换请求消息是否来自移动中继站(MRS)；和向移动中继站传送切换应答消息，其中该切换应答消息指示识别到该移动中继站和附着到该移动中继站的移动站的切换请求。
根据本发明的另一方面，提供了一种基站(BS)中的切换方法，该切换方法包括：向移动中继站(MRS)传送切换请求消息；和从移动中继站接收切换执行消息，其中该切换执行消息包括关于目标基站的信息。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于移动中继站(MRS)的切换方法，该切换方法包括：向基站(BS)传送切换请求消息，其中该切换请求消息包括该移动中继站的标识符(ID)；从基站接收切换应答消息，其中该切换应答消息指示基站识别到该移动中继站的切换请求；向基站传送切换执行消息，其中该切换执行消息包括关于目标基站的信息；向目标基站传送测距请求消息；从目标基站接收测距应答消息，其中该测距应答消息包括向附着到移动中继站的移动站重新分配的第一标识符；和生成向移动站先前分配的第二ID和向移动站重新分配的第一ID之间的映射关系。
有利效果
根据本发明的实施例，由于移动中继站(MRS)或基站(BS)启动MRS和附着到MRS的移动站(MS)的切换，所以可能降低通信中断，以有效使用无线电资源。
最佳模式
根据本发明的一个方面，提供了一种用于移动中继站(MRS)的切换方法，该切换方法包括：向服务基站(BS)传送切换请求消息，其中该切换请求消息包括该移动中继站的标识符(ID)；和从该服务基站接收切换应答消息，其中该切换应答消息指示该服务基站识别到该移动中继站和附着到该移动中继站的移动站的切换请求。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于基站(BS)的切换方法，该切换方法包括：接收切换请求消息；基于该切换请求消息中包括的标识符(ID)来确定该切换请求消息是否来自移动中继站(MRS)；和向移动中继站传送切换应答消息，其中该切换应答消息指示识别到该移动中继站和附着到该移动中继站的移动站的切换请求。
根据本发明的另一方面，提供了一种基站(BS)中的切换方法，该切换方法包括：向移动中继站(MRS)传送切换请求消息；和从移动中继站接收切换执行消息，其中该切换执行消息包括关于目标基站的信息。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于移动中继站(MRS)的切换方法，该切换方法包括：向基站(BS)传送切换请求消息，其中该切换请求消息包括该移动中继站的标识符(ID)；从基站接收切换应答消息，其中该切换应答消息指示基站识别到该移动中继站的切换请求；向基站传送切换执行消息，其中该切换执行消息包括关于目标基站的信息；向目标基站传送测距请求消息；从目标基站接收测距应答消息，其中该测距应答消息包括向附着到移动中继站的移动站重新分配的第一标识符；和生成向移动站先前分配的第二ID和向移动站重新分配的第一ID之间的映射关系。
具体实施方式
其后，将参考附图来更全面地描述根据本发明实施例的利用移动中继站(MRS)的切换方法。
图5图示了根据本发明实施例的MRS启动的切换(HO)过程。
参考图5，当切换是必要的时，MRS 510向服务基站(服务BS)520传送切换请求消息(S550)。切换请求消息包括MRS 510的标识符(ID)。MRS的ID可包括媒体接入控制(MAC)报头的基本通信标识符(基本CID)。MRS510使用IEEE 802.16e中定义的现有消息MOB_MSHO_REQ或新定义的消息。
假设服务BS 520通过骨干网先前知道MRS 510的ID和附着到MRS 510的移动站(MS)500和502的ID(例如，MAC报头的CID)。
当从MRS 510接收到切换请求消息时(S550)，服务BS 520基于切换请求消息中包括的MRS的ID而识别到MRS 510请求切换。在MRS 510的切换请求的情况下，服务BS 520识别到该切换请求包括MRS 510的切换请求和MRS 510的隶属MS 500和502的切换请求。服务BS 520响应于该切换请求消息向MRS 510传送切换应答消息(S552)。服务BS 520准备MRS所请求的MS 500和502的HO过程。该切换应答消息可以是IEEE 802.16e中定义的现有消息MOB_BSHO_RSP或新定义的消息。
服务BS 520和目标BS 530可使用IEEE 802.16e中定义的消息MOB_BSHO_REQ/RSP来设置用于快速切换测距的动作时间字段。
当接收到切换应答消息时，MRS 510确定要执行切换的目标BS、向服务BS传送切换执行消息，并终止与服务BS的连接(S554)。该切换执行消息可以是IEEE 802.16e中定义的现有消息MOB_HO_IND或新定义的消息。
服务BS 520向MRS 510的隶属MS 500和502传送切换请求消息(例如消息MOB_BSHO_REQ)(S560和S562)。服务BS将消息MOB_BSHO_REQ的HO操作模式设置为1，并传送该消息。服务BS 520可设置动作时间字段，以便分配用于从MS传送的消息RNG_REQ的专用传送机会。
MS 500和502经由MRS 510向服务BS 520传送切换执行消息(例如，消息MOB_HO_IND)(S564和S566)。MRS 510以及MRS 510的隶属MS 500和502执行与目标BS 530的测距过程(用于传送测距请求消息(例如，消息RNG_REQ)(S570、S574和S578)并接收测距应答消息(例如，消息RNG_RSP)(S572、S576和S580)的过程)。这里，IEEE 802.16e中定义的消息用作用于执行MS的切换和测距过程的消息的示例。可定义具有不同格式的消息并用于相同对象。当由于IEEE 802.16e的改变而改变消息的格式时，可使用改变的消息。另外，当改变IEEE 802.16e中定义的过程时，可应用改变的过程。前述关系在下面是相同的。
图6图示了根据本发明另一实施例的MRS启动的HO过程。
参考图6，MRS 610向服务BS 620传送组切换请求消息(S650)。组切换请求消息包括有关MRS 610的隶属MS 600和602的信息中的HO过程所需的信息和IEEE 802.16e中定义的消息MOB_MSHO_REQ的信息。在该实施例中，将消息G_RSHO_REQ(组RS HO请求)定义为组切换请求消息。图11图示了根据本发明实施例的消息G_RSHO_REQ的格式。
当接收到组切换请求消息时，服务BS 620识别到该切换请求消息中包括的MRS 610与MS 600和602的切换请求，并向MRS 610传送组切换应答消息作为该组切换请求消息的应答(S652)。将消息G_BSHO_RSP(组BS HO应答)定义为组切换应答消息的示例。图12图示了根据本发明实施例的消息G_BSHO_RSP的格式。
为了在确保IEEE 802.16e中定义的MS的向后兼容性(即，不改变MS)的同时提供组HO，MS 600和602不得不将MRS 610识别为服务BS 620。
当从BS接收到组切换应答消息时，MRS 610放大并中继目标BS的信号(例如，诸如前同步码、基础信道(FCH)、移动锚点(MAP)等的广播信息)，以便导出MS的HO。作为选择，MRS 610停止服务BS的信号的中继或降低传送功率。然后，MRS执行与IEEE 802.16e中定义的相同的与MS的切换。
特别是，MRS 610向MS 600和602传送切换请求消息(S660和S662)。MS 600和602确定目标BS并向MRS 610传送切换执行消息(S664和S666)。从MRS 610向MS 600和602传送的切换请求消息可以是IEEE 802.16e中定义的现有消息MOB_BSHO_REQ或新定义的消息。另外，从MS 600和602到MRS 610的切换执行消息可以是IEEE 802.16e中定义的现有消息MOB_HO_IND或新定义的消息。
当从所有MS接收到切换执行消息时，MRS 610向服务BS 620传送组切换执行消息(S670)。组切换执行消息包括关于MS是否执行实际切换的信息和关于要切换的MS的信息。作为组切换执行消息的示例，如图13中所示，定义并使用消息G_HO_IND(组HO指示)。
MRS 610终止与服务BS 620的连接并执行进入目标BS 630的网络的过程。这时，MRS 610向目标BS 630传送包括MRS 610和MRS 610的隶属MS的测距请求的组测距请求消息(S680)。组测距请求消息可使用IEEE802.16e中定义的消息RNG_REQ。例如，向消息RNG_REQ添加组HO指示字段。当组HO指示字段的值等于或大于1时，该值代表组切换。组HO指示字段的值指示切换的MS的数目。图15图示了根据本发明实施例的为了用作组测距请求消息、而要在现有消息RNG_REQ中新包括的类型/长度/值(TLV)。
当在组切换应答消息的动作时间字段所提出的时间处分配专用无线电资源时，MRS 610可省略使用HO代码的随机接入过程，并直接传送RNG_REQ消息，而没有冲突。
当从MRS 610接收到组测距请求消息时，目标BS 630可通过识别该消息中的组HO指示字段，而知道尝试重新进入小区的MS的数目。所以，目标BS 630可改变随机接入信道所需要的无线电资源的数量。
目标BS 630向MRS 610传送测距应答消息(S682)。然后，MS 600和602向和从目标BS 630传送和接收测距请求/应答消息(S684到S690)。
图7图示了根据本发明实施例的BS启动的HO过程。
参考图7，当MRS的切换是必要的时，服务BS 720向MRS 710传送切换请求消息(S750)。该切换请求消息可以是IEEE 802.16e中定义的现有消息MOB_BSHO_REQ或新定义的消息。当接收到切换请求消息时，MRS 710向服务BS 720传送切换执行消息(S752)。该切换执行消息可以是IEEE 802.16e中定义的现有消息MOB_HO_IND或新定义的消息。
在图7中，如图5中那样，假设服务BS 720先前识别到关于MRS 710和MRS 710的所有隶属MS 700和702的信息。由于以下过程与参考图5描述的过程相同，所以将省略这些过程的详细描述。
图8图示了根据本发明另一实施例的BS启动的HO过程。
参考图8，当MRS 810的切换是必要的时，服务BS 820向MRS 810传送组切换请求消息(S800)。该组切换请求消息包括关于要组切换的MS的信息和关于相邻BS的信息。作为组切换请求消息的示例，如图14中所示，定义并使用消息G_BSHO_REQ(组HO指示)。
当从服务BS 820接收到切换请求消息时，MRS 810执行与图6中图示的过程相同的HO过程。由于如图6中图示的那样执行HO过程，所以将省略该HO过程的详细描述。
图9图示了根据本发明实施例的考虑到MS的向后兼容性的HO过程。
参考图9，当切换是必要的时，MRS 910向服务BS 920传送包括MRS 910的ID的切换请求消息(S950)。该ID可以是MAC报头的CID。该切换请求消息可以是IEEE 802.16e中定义的现有消息MOB_MSHO_REQ或新定义的消息。
服务BS 920向目标BS 930传送在MRS 910的中继区域中包括的MS 900和902的MAC地址、服务流标识符(SFID)、CID等。服务BS 920从目标BS 930接收HO_ID，并向MRS 910传送包括HO_ID的切换应答消息(S952)。切换应答消息可以是IEEE 802.16e中定义的现有消息MOB_BSHO_RSP或新定义的消息。
当接收到切换应答消息时，MRS确定目标BS并向服务BS传送切换执行消息(S954)。该切换执行消息可以是IEEE 802.16e中定义的现有消息MOB_HO_IND或新定义的消息。
MRS 910通过向目标BS传送包括HO_ID的测距请求消息，而执行重新进入网络的过程(S960)。当MRS 910与目标BS 930共享安全关联性时，MRS 910传送包括HMAC/CMAC的测距请求消息。当没有从服务BS 920接收到HO_ID时，MRS 910使得目标BS 930能够通过骨干网接入该服务BS920，并通过向目标BS 930传送服务BS 920的ID(BS ID)而接收关于MS 900和902的MAC地址和CID的信息。
可向MS分配新CID。在该情况下，目标BS 930向MRS 910传送包括向MS 900和902新分配的新CID和作为MS 900和902的先前CID的旧CID的测距应答消息(S962)。该测距应答消息可以是IEEE 802.16e中定义的现有消息RNG_RSP或新定义的消息。
MRS 910生成该测距应答消息中包括的新CID和旧CID之间的映射关系，并基于该映射关系将指向MS的下行链路帧和指向目标BS的上行链路帧的CID改变为新CID。
图10图示了根据本发明的实施例的不考虑MS的向后兼容性的HO过程。
参考图10，当仅在MRS 1010和服务BS之间执行组切换时，并且当在MRS 1010连接到目标BS 1030之后、MRS 1010立即放大并中继仅目标BS1030的信号时，MS 1000和1002识别到改变了BS。
由于不需要改变与MRS的测距参数，所以当MS确定改变了BS时(即，当改变了前同步码时以及当改变了从MAP传送的BS的ID时)，MRS通过中继从新BS传送的消息RNG_RSP而简单完成了HO过程，而无需重新进入网络的过程或HO过程。
图10图示的过程与图9图示的过程相同，只是向除了MRS之外的MS提供包括MS的改变的CID的测距应答消息(S1062到S1066)。
本发明也可实施为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质是可存储其后可由计算机***读取的数据的任何数据储存装置。计算机可读记录介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据储存装置、和载波(例如通过因特网的数据传送)。计算机可读记录介质也可通过与网络耦接的计算机***来分发，使得按照分布方式来存储和运行计算机可读代码。
尽管已参考其示范实施例而具体示出和描述了本发明，但是本领域技术人员将理解的是，可在这里进行形式和细节的各种改变，而不脱离所附权利要求限定的本发明的精神和范围。这些示范实施例应仅按照描述性意义来考虑，而不是为了限制的目的。所以，本发明的范围不由本发明的详细描述来限定，而由所附权利要求来限定，并且该范围内的所有差别将被解释为包括在本发明中。

Claims (15)

1.一种用于移动中继站(MRS)的切换方法，该切换方法包括：
向服务基站(BS)传送切换请求消息，其中该切换请求消息包括该移动中继站的标识符(ID)；和
从该服务基站接收切换应答消息，其中该切换应答消息指示该服务基站识别到该移动中继站和附着到该移动中继站的移动站的切换请求。
2.根据权利要求1的切换方法，其中该移动中继站的标识符是媒体接入控制(MAC)报头的基本通信标识符(CID)。
3.根据权利要求1的切换方法，还包括：
向服务基站传送包括关于目标基站的信息的切换执行消息；和
执行与目标基站的切换测距。
4.一种用于基站(BS)的切换方法，该切换方法包括：
接收切换请求消息；
基于该切换请求消息中包括的标识符(ID)来确定该切换请求消息是否来自移动中继站(MRS)；和
向移动中继站传送切换应答消息，其中该切换应答消息指示识别到该移动中继站和附着到该移动中继站的移动站的切换请求。
5.根据权利要求4的切换方法，其中该基站存储移动中继站的标识符和移动站的标识符。
6.根据权利要求4或5的切换方法，其中该标识符是媒体接入控制(MAC)报头的基本通信标识符(CID)。
7.根据权利要求4的切换方法，还包括：
从移动中继站接收切换执行消息，其中该切换执行消息包括关于目标基站的信息；
执行移动站的切换；和
执行目标基站和移动中继站和移动站之间的切换测距。
8.一种移动中继站(MRS)环境中的切换方法，该切换方法包括：
向基站传送切换请求消息，其中该切换请求消息包括移动中继站的标识符(ID)，并且该传送由移动中继站执行；
从基站向移动中继站传送切换应答消息，其中该切换应答消息指示基站识别到移动中继站和第一移动站的切换请求；
向基站传送切换执行消息，其中该切换执行消息包括关于目标基站的信息；和
执行附着到移动中继站的移动站的切换。
9.一种用于移动中继站(MRS)的切换方法，该切换方法包括：
向基站(BS)传送切换请求消息，其中该切换请求消息包括该移动中继站的标识符(ID)；
从基站接收切换应答消息，其中该切换应答消息指示基站识别到该移动中继站的切换请求；
向基站传送切换执行消息，其中该切换执行消息包括关于目标基站的信息；
向目标基站传送测距请求消息；
从目标基站接收测距应答消息，其中该测距应答消息包括向附着到移动中继站的移动站重新分配的第一ID；和
生成向移动站先前分配的第二ID和向移动站重新分配的第一ID之间的映射关系。
10.根据权利要求9的切换方法，其中从目标BS接收的帧的ID被改变为第一ID，而从每一MS接收的帧的ID被改变为第二ID。
11.根据权利要求9或10的切换方法，其中所述第一和第二ID是MAC(媒体接入控制)报头的基本CID(通信标识符)。
12.根据权利要求9的切换方法，其中基站通过骨干网向目标基站传送关于第一移动站的信息。
13.一种移动通信***的移动中继站(MRS)中的切换方法，该移动通信***包括服务基站、目标基站、该MRS和附着到该MRS的至少一个移动站，该切换方法包括：
向该服务基站传送切换请求消息；
从该服务基站接收切换应答消息；
改变该MRS的前同步码；
基于所改变的该MRS的前同步码，对于该移动站执行与该目标基站的测距过程。
14.根据权利要求13的切换方法，其中该测距过程包括：
向该目标基站传送测距请求消息；和
从该目标基站接收测距应答消息，其中该测距应答消息包括由该目标基站向该移动站重新分配的第一标识符。
15.根据权利要求14的切换方法，其中该MRS生成向该移动站先前分配的第二标识符与该第一标识符之间的映射关系。
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