CN104685927A - 用于异构网络内的切换管理的方法 - Google Patents

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Abstract

一种基站(1)，该基站控制第一小区并且向用户设备(2)提供用户平面(3)和控制平面(4)，所述第一小区覆盖在第二基站的控制之下的第二小区(5)，该第二基站借助3GPP X2接口连接到所述基站，所述第二小区(5)是用户设备(2)的潜在的切换目标，所述用户平面(3)包括分组数据汇聚协议层、无线电链路控制层、媒体访问控制层和物理层，其中所述基站(1)被配置为通过3GPP X2接口将用户平面(3)的媒体访问控制层和物理层切换到所述第二基站，使得用户平面流量通过所述第二基站的媒体访问控制层和物理层而被递送至用户设备(2)。

Description

用于异构网络内的切换管理的方法
技术领域
本发明涉及长期演进(LTE)***内的协议栈架构。
背景技术
已知的是，将小小区部署在蜂窝网络内具有增强网络容量的效果。因而，为了提升宽带服务并且满足流量增长，已经给出了不同的无线网络部署，包括范围从数千米至数米的不同小区尺寸。
具体而言，蜂窝网络包括分别由大的伞小区(被称为宏小区)覆盖的多个小小区集合。小小区，包括微小区、微微小区和毫微微小区，常规上被部署在密集流量的环境中，诸如都市/郊区区域和市中心。
它遵循如下，为了在给定区域中支持密集的流量，可以在不同频率上部署大量的小小区，得到频率间异构网络。例如，与宏小区覆盖网络层相比，小小区层的更高频率的使用实现了小小区流量的高数据速率。
然而，小小区联网的最具有挑战的问题之一是宏小区与小小区之间的切换管理、或者更一般性地说是移动性管理。事实上，小小区部署越密集，移动站更频繁地跨小区移动，导致更多的切换需求。因此，为了受益于由小小区所服务的高数据速率，移动站受束缚于经历宏小区与小小区之间的非常频繁严重的切换机制，导致较低的服务质量(即，通信质量降级、临时中断、数据损失、服务掉线的潜在风险)和更快的移动站功率损耗。特别地，该服务质量降低随着小小区部署的密集而更严重。
本发明的一个目标是增强在小小区由宏小区网络覆盖的密集小小区网络中的网络服务质量。
本发明的另一个目标是增强频率间异构网络内的、特别地是在覆盖多个小小区的大小区(宏小区)内的切换机制。
本发明的另一个目标是缓解针对给定的宏小区的小小区的切换信令负载。
本发明的另一个目标是提供经由小小区递送用户平面流量的方法，以受益于较高的数据速率而同时保持由宏小区的控制平面服务的用户设备。
发明内容
各种实施例旨在于解决以上阐述的问题中的一个或多个问题的影响。以下给出了实施例的简单总结，以便提供对各种实施例的一些方面的基本理解。该总结不是这些各种实施例的详尽概述。它不旨在于标识出重要元素的关键或者描绘这些各种实施例的范围。它唯一目的是以简化方式给出一些概念作为稍后讨论的更详细描述的前序。
各种实施例涉及一种基站，该基站控制第一小区并且向用户设备提供用户平面和控制平面，所述第一小区覆盖在第二基站的控制之下的第二小区，该第二基站借助3GPP X2接口连接到所述基站，所述第二小区是用户设备的潜在的切换目标，所述用户平面包括分组数据汇聚协议层、无线电链路控制层、媒体访问控制层和物理层，所述基站被配置为通过3GPP X2接口将用户平面的媒体访问控制层和物理层切换到所述第二基站，使得用户平面流量通过所述第二基站的媒体访问控制层和物理层而被递送至用户设备。
根据一个较宽的方面，上述基站进一步被配置为保持控制平面以及用户平面的分组数据汇聚协议层和无线电链路控制层。
根据另一个较宽的方面，上述基站进一步被配置为通过3GPP X2接口向所述第二基站发送消息，以便更新所述第二基站的用户平面配置来实现切换。
根据另一个较宽的方面，上述基站进一步被配置为通过3GPP X2接口向所述第二基站发送消息以便递送至用户设备，该消息包含用户设备的用户数据流量的无线电链路控制分组数据单元。
根据另一个较宽的方面，上述基站进一步被配置为通过3GPP X2接口向所述第二基站发送消息，以便更新所述第二基站的用户平面配置来实现切换，该消息包含去往第二基站以便递送至用户设备的、用户设备的用户数据流量的无线电链路控制分组数据单元。
各种实施例进一步涉及一种通信网络，该通信网络包括上述基站。
各种实施例进一步涉及在基站的控制之下的网络小区中的切换的方法，所述网络小区覆盖在第二基站的控制之下的第二小区，该第二基站借助3GPP X2接口连接到所述基站，所述第二小区是用户设备的潜在的切换目标，所述用户平面包括分组数据汇聚协议层、无线电链路控制层、媒体访问控制层和物理层，所述方法包括通过3GPP X2接口将用户平面的媒体访问控制层和物理层切换到所述第二基站的步骤，使得用户平面流量通过所述第二基站的媒体访问控制层和物理层而被递送至用户设备。
尽管各种实施例容许各种修改和替换形式，它们的具体实施例已经在附图中以示例的方式被示出。然而，应当理解的是，本文中的具体实施例的描述不旨在于将各种实施例限制到所公开的具体形式。
当然可以理解的是，在任何这样的实施例的开发时，实施方式专用的决策应当被做出以达到开发者的具体目标，诸如遵从***有关的约束和商业有关的约束。将理解的是，这样的开发工作可能是耗费时间的，但是对于本领域普通技术人的理解而言是获得本公开内容的益处的途径。
附图说明
根据以下公开内容和权利要求，本发明的目标、优点和其他特征将变得更清楚。仅参照附图而出于示例的目的给出以下优选实施例的非限制性描述，其中：
图1是根据现有技术的示出用于用户平面和控制平面的无线电协议架构的示意图；
图2是根据一个实施例的示出用于用户平面和控制平面的无线电协议架构的示意图；
图3是根据以上实施例的示出在网络实体之间的交互的示意图。
具体实施方式
术语用户设备(UE)旨在于指的是支持LTE或LTE-A或者两者的任何用户装置(也被称为移动站、订户站、移动终端、用户终端或无线设备)。
控制宏小区的eNodeB(对于演进型节点B而言是eNB，也被称为基收发器***、基站、或接入点)在下文中被指示为宏eNodeB(或者宏基站)。类似地，控制小小区(诸如微小区、微微小区毫微微小区)的eNodeB被指示为小eNodeB或者小基站(分别是微eNodeB、微微eNodeB、毫微微eNodeB)。
参照图1，示出了通过3GPP定义的S1接口连接到核心网的宏eNodeB 1，3GPP定义的S1接口被划分为S1-控制平面(S1-C)和S1-用户平面(S1-U)。此外，宏eNodeB 1经由LTE无线电接口Uu向UE 2提供用户平面3和控制平面4。
在LTE网络内，eNodeB借助3GPP定义的X2接口而互连。
UE 2与宏eNodeB 1之间的无线电接口协议的层基于开放***互连(OSI)模型。
事实上，负责携带UE 2的数据流量(即负责用户数据传输)的用户平面3依赖于位于宏eNodeB 1中的协议栈。这个协议栈包括分组数据汇聚协议(PDCP)层、无线电链路控制(RLC)层、媒体访问控制(MAC)层和物理(PHY)层。
通过携带控制信息(也被称为信令)而负责控制机制的控制平面4基于位于宏eNodeB 1中的协议栈。这个协议栈包括分组数据汇聚协议(PDCP)层、无线电链路控制(RLC)层、媒体访问控制(MAC)层和物理(PHY)层。
特别地，根据在图1中所描绘的现有技术，用于用户平面3的协议栈和用于控制平面4的协议栈均位于宏eNodeB 1中。
现在参照图2，协议栈架构被设计为使得当由宏eNodeB 1服务的UE 2在由宏小区覆盖的小小区(即潜在的切换目标小小区)的覆盖范围(或者覆盖范围边缘)之下(或者朝向其移动)时，这个UE2的(多个)EUTRAN无线电接入承载(多个(E-RAB))的数据流量(即，用户平面3)被切换到控制小小区的小eNodeB，同时保持与位于宏eNodeB 1中的这些E-RAB对应的控制平面4、UE环境和PDCP/RLC实体。特别地，用户平面3的协议架构以及控制平面4的协议架构被设计为使得当UE 2从宏小区移动到小小区时，涉及宏eNodeB 1的切换信令和动作以及整体切换中断时间被减少至它的最小水平。
通过将宏eNodeB 1中的用户平面3的MAC层和PHY层切换到小eNodeB 5，旨在于意味着将这些层的功能委派/影响至它们在小eNodeB 5中的对应层的事实。
因而，在一个实施例中，用于控制平面4的协议栈和用于用户平面3的协议栈如以下那样在两个eNodeB(即两个小区)之间、即在服务宏eNodeB 1和服务小eNodeB 5之间被分割：
-用于控制平面4的协议栈被维持在服务宏eNodeB 1中；并且
-用于用户平面3的协议栈在宏eNodeB 1与小eNodeB 5之间
分割：PDCP层和RLC层位于宏eNodeB 1，而用户平面3的MAC层和PHY层被切换至小eNodeB 5。
因此，用户平面流量(即，(多个)数据流)尽可能多地被引导至小eNodeB 5，同时在宏eNodeB 1上保持控制平面流量。在对应于上述实施例的协议栈的图3中，宏eNodeB 1与小eNodeB 5之间的3GPP定义的X2接口被适配为实现UE 2的多个E-RAB的RLCPDU(无线电链路控制分组数据单元)(用户数据流量)从宏eNodeB1到小eNodeB 5的传送(即，通过X2接口请求小eNodeB 5支持用户设备2的用户平面流量)。
事实上，X2“数据传送”消息(参见图3)被配置为除了实际要递送的RLC PDU之外还包括UE 2的标识(诸如，用于连接无线电网络临时标识符的CRNTI)和与RLC PDU相关联的QoS，以便实现在小eNodeB 5处通过空口的适当调度。
此外，从宏eNodeB 1发送至小eNodeB 5的一个或若干3GPP定义的X2“配置更新”消息被编程为更新小eNodeB 5的用户平面配置(参见图3)，诸如触发以上提及的UE 2的MAC和PHY层的切换。这个切换可以发生在上述第一个X2“数据传送”消息的预期时(即，在第一个RLC PDU传送预期时)或者发生在X2消息可以被组合的情况的同时(例如，X2“配置更新”消息中包含的配置参数被背负至X2数据传送消息中，使得第一个X2数据传送消息也服务为用户平面切换的触发)。
而且，其他X2配置消息也可以进一步从宏eNodeB 1被发送至小eNodeB 5，以便在必须从RRC(无线电资源控制)更新至(在小eNodeB 5中的)MAC(控制平面维持在宏eNodeB 1中)的情况下更新调度的控制。
宏eNodeB进一步被配置为向UE 2发送控制平面消息，以便向该UE 2通知与小eNodeB 5的分割，并且使得该UE 2能够仅发送用户平面上行链路数据至小小区，并且仅发送控制平面上行链路数据至宏eNodeB，同时遵从优先化。
当UE 2从宏小区移动至小小区或者从小小区移动至宏小区时，如果有必要的话，通过位于宏eNodeB 1中的中央RLC实体来执行RLC重传，同时因为中心PDCP实体的缘故而不需要PDCP序列传送。取决于适当的切换，UE 2从宏eNodeB 1或者从小eNodeB 5接收用户数据流量。
因而，协议栈的在图2中描绘的具体架构允许将用户平面3在宏eNodeB 1与小eNodeB 5之间来回切换，而不需要切换或重定位控制平面4，并且无需重定位UE环境且还无需重定位小eNodeB 5与宏eNodeB 1之间的这些PDCP/RLC实体，因此确保完全无缝的切换过程。控制平面在宏eNodeB 1中被实例化并且用户平面流量从这个宏eNodeB 1被切换到无线电链路控制层以下，以通过小eNodeB 5的媒体访问控制层和物理层而被递送。MAC实体在小eNodeB 5中被使用，以便将源自于宏eNodeB 1的RLC PDU数据流量从多个UE2的多个E-RAB进行递送。
当UE 2进一步从第一小小区的覆盖范围移动至另一个潜在的切换目标第二小小区时，被同一个宏小区覆盖的第一小小区和潜在的切换目标第二小小区两者，仅控制平面被实例化并且用户平面的MAC层和物理层可以被切换(委派)至潜在的切换目标第二小eNodeB(用于用户平面的协议栈的PDCP/RLC层在宏eNodeB 1中被保持集中化)。
有利的是，将用于控制平面的协议栈以及用于用户平面的协议栈的PDCP和RLC层(具体地，是集中化的RLC层)保持在宏eNodeB1上的事实允许在宏小区和(多个)小小区之间来回切换用户平面而无需重定位UE 2的控制平面、UE环境和小eNodeB 5与宏eNodeB 1之间的RLC/PDCP实体，因此确保完全无缝的切换过程，特别是如果切换足够早地被完成以还避免针对小小区的同步中断时间的话。考虑到UE跨具有小小区的密集部署而没有小小区层的连续覆盖范围的异构网络进行移动的广泛分布场景，关于性能增强目标而言这一点具有特别的重要性。因此，利用所公开的协议架构，UE能够受益于小小区中的用户数据的高数据速率，同时不降级控制平面移动性性能。
有利的是，根据以上描述的方法，
-用户平面承载中的所有或一些用户平面承载(图2中的用户平面Uu)可以通过小eNodeB 5携带，并且哪个用户平面承载通过小eNodeB 5被发送的选择受到宏eNodeB 1的控制(图2的控制平面Uu)。进一步地，上行链路和下行链路流量的分割可以是不同的。
注意的是，以上描述的实施例可以类似地被应用至覆盖多于一个较小尺寸的小区(例如，微微小区或毫微微小区)的任何其他小区(例如，微小区)。
根据以上描述的方法，UE从宏eNodeB 1接收受控制的信令并且从小eNodeB 5接收提供更高服务质量的服务。因此，在宏小区覆盖范围内的任何地方，用户享受稳定(没有中断)和高质量(宽带)的服务。
注意的是，以上描述的协议架构适用于当前的3GPP版本。
以上描述的方法的另一个优点是它受益于在频率间异构网络中的小小区的致密化，同时确保其中无缝和平滑的切换执行，这产生更好的网络服务质量。

Claims (12)

1.一种基站(1)，所述基站控制第一小区并且向用户设备(2)提供用户平面(3)和控制平面(4)，所述第一小区覆盖在第二基站的控制之下的第二小区(5)，所述第二基站借助3GPP X2接口连接到所述基站，所述第二小区(5)是所述用户设备(2)的潜在的切换目标，所述用户平面(3)包括分组数据汇聚协议层、无线电链路控制层、媒体访问控制层和物理层，其中所述基站(1)被配置为通过3GPP X2接口将所述用户平面(3)的媒体访问控制层和物理层切换到所述第二基站，使得用户平面流量通过所述第二基站的媒体访问控制层和物理层而被递送至所述用户设备(2)。
2.根据权利要求1所述的基站，其中所述基站进一步被配置为保持所述控制平面(4)以及所述用户平面(3)的分组数据汇聚协议层和无线电链路控制层。
3.根据权利要求1或2所述的基站，其中所述基站进一步被配置为通过所述3GPP X2接口向所述第二基站发送消息，以更新所述第二基站(5)的用户平面(3)配置。
4.根据前述权利要求中任一项所述的基站，其中所述基站进一步被配置为通过所述3GPP X2接口向所述第二基站(5)发送消息以便递送至所述用户设备(2)，所述消息至少包含所述用户设备(2)的用户数据流量的无线电链路控制分组数据单元。
5.根据权利要求4所述的基站，其中所述消息包括要由所述第二基站(5)通过空口递送的用户设备(2)的标识，以及与要由所述第二基站(5)用于调度优先级的所述无线电链路控制分组数据单元相关联的服务质量。
6.根据权利要求3至5所述的基站，其中所述基站进一步被配置为通过所述3GPP X2接口发送消息，所述消息包括根据权利要求3所述的消息以及根据权利要求4和5所述的消息。
7.根据前述权利要求中任一项所述的基站，其中所述基站进一步被配置为向所述用户设备(2)发送控制平面消息，以便向用户设备(2)通知与所述第二基站(5)的分割以及使得UE仅向所述第二基站(5)发送用户平面上行链路数据并且仅向第一基站(1)发送控制平面上行链路数据。
8.一种通信网络，包括根据前述权利要求中任一项所述的基站(1)。
9.一种在基站(1)的控制之下的网络小区中的切换的方法，所述网络小区覆盖在第二基站的控制之下的第二小区(5)，所述第二基站借助3GPP X2接口连接到所述基站，所述第二小区(5)是用户设备(2)的潜在的切换目标，所述用户平面(3)包括分组数据汇聚协议层、无线电链路控制层、媒体访问控制层和物理层，其中所述方法包括通过所述3GPP X2接口将所述用户平面(3)的媒体访问控制层和物理层切换到所述第二基站的步骤，使得用户平面流量通过所述第二基站的媒体访问控制层和物理层而被递送至所述用户设备(2)。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述方法进一步包括在所述基站(1)中保持控制平面(4)以及所述用户平面(3)的分组数据汇聚协议层和无线电链路控制层。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中所述方法进一步包括通过所述3GPP X2接口向所述第二基站(5)发送消息以更新所述第二基站(5)的用户平面(3)配置的步骤。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其中所述方法进一步包括在所述基站(1)中实例化控制平面(4)的步骤。
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