CN1382360A - 将移动数据业务从一个小区的信道切换到另一个小区的第二信道的无缝隙信道重新选择方法 - Google Patents

Abstract

重新选择方法减小对于把分组数据对话从蜂窝通信网的一个小区中的第一分组数据信道切换到另一个小区中的第二分组数据信道所需要的时间。在移动台在第一分组数据信道上参与分组数据对话时,它继续监视相邻小区中的控制信道的信道质量。当满足某个预定的准则时,一个或多个相邻控制信道被识别为潜在的重新选择候选者。在分组数据对话期间,移动台在被识别为潜在重新选择候选者的控制信道上读出至少广播信息的一部分。在作出重新选择决定之前,在相邻控制信道上读出广播信息。当满足预定的重新选择准则时,移动台切换到选择的小区中的新的分组数据信道。由于业务移动台先前已读出选择的小区中的广播信息,所以它可立即获取新的分组数据信道的业务。

Description

将移动数据业务从一个小区的信道切换到 另一个小区的第二信道的无缝隙信道重新选择方法

发明领域

本发明总的涉及在移动通信网络中实施的移动数据业务，更具体地，涉及在进行数据分组传送时用于切换信道的重新选择方法。

发明背景

GSM和其它蜂窝网常常提供数据业务，它们允许发送和接收计算机与传真数据。例如，通用分组无线业务(GPRS)是一种新的GSM数据业务，它为GSM移动无线装置提供分组交换的数据传输。通用分组无线业务允许移动台建立与一个可提供分组数据业务的互联网服务器的数据对话。移动台通过空中接口的分组数据信道接入到固定网(例如GPRS网)。通过互联网的连接可以利用TCP/IP协议进行端到端传递。

在漫游时，移动台可能必须切换信道，以便保持通信链路或确保通信链路的最小质量标准。在分组数据对话正在进行时，移动台监视当前的控制信道的信号强度以及相邻小区中控制信道的信号强度，以便确定哪个信道能提供最强的信号。当相邻控制信道中的信号强度比当前控制信道中的信号强度更强时，移动台将切换到相邻小区。从当前的小区中一个信道切换到相邻小区的控制信道的过程被称为重新选择。

在移动台参与分组数据信道上的分组数据对话的情形下，重新选择通常由移动台发起。当移动台改变到新的信道时，GPRS网把TCP/IP连接移到基站，由网络控制新的信道，分组数据对话将继续进行而没有中断。从移动用户看来，分组数据对话没有出现中断。这被称为无缝隙重新选择。

为了便于重新选择，基站把一个邻居表提供给移动台，该邻居表包含相邻小区中建议的、用于在其上进行功率测量的控制信道。这个邻居表是由基站在当前小区的控制信道上广播的相邻小区表消息中发送的。当监视相邻小区表中的控制信道时，移动台必须读取基站识别码(BSIC)，它是在每个相邻控制信道上发送的。这允许移动台识别和确认由移动台监视的控制信道是所需要的控制信道。当相邻小区之一的控制信道变得比当前控制信道更强时，移动台作出判决，以便重新选择更强的信道。然后，移动台必须同步到新的信道，并在能够在新的信道上发送或接收数据之前在其上读出广播信息。一旦移动台同步到新的信道，网络就把连接切换到服务于新信道的基站，以及网络可以开始与移动台相互转发分组数据。

当前，在移动通信网中实施分组数据业务方面存在某些困难。例如，TCP协议流控制机制不太适合于无线信道通信。在重新选择过程期间，当移动台试图同步到新的信道和在其上读取信息时，TCP对等体不能像最佳性能所需要的那样发送和接收有用负载和控制信息。TCP协议定时器可能在TCP流程算法中超时，这会减慢通过量，以及造成TCP协议进入恢复模式。当移动台最终完成重新选择过程时，在重新建立数据流时可能有某些延时，所以，通过量将减小。在某些情形下，TCP连接可能丢失从而使得通信进程关闭。这些问题将导致最终用户可觉察到的恶化的业务。

为了增强提供给最终用户业务等级或业务质量，重要的是使得在分组数据对话期间移动台花费在执行重新选择上的总时间量最小化。

发明概要

本发明是在移动通信网中使用的、在移动台参与分组数据对话时用来协商重新选择的方法。蜂窝通信网包括多个小区，每个小区由一个基站提供服务。每个基站具有相关的控制信道用于广播移动台所需要的信息，以便达到接入到该小区内的业务信道。在不同的小区中用于基站的帧定时可被同步，以使得TDMA帧、多帧、和超帧的发送都是同步的。

在分组数据对话期间，移动台被分配以一个分组数据信道(PDCH)，在其上可以发送和接收数据。当分组数据对话在进行时，移动台继续监视来自服务的小区和来自相邻小区的信号的质量和功率电平。这些测量值被移动台使用来确定何时切换到另一个小区中的信道。这个过程被称为重新选择。一般地说，当相邻小区的控制信道的信号强度比当前小区的控制信道的信号强度更大时，移动台将发起重新选择。

目前，在新的信道上业务的获取被延时，因为移动台需要在新的小区的控制信道上读出广播信息，以便获取在新的信道上的业务。在重新选择期间，移动台同步到新的小区的控制信道，以及读出广播信息。在新的小区的控制信道上读出广播信息后，移动台然后切换到新的分组数据信道，以及继续进行数据传输。

本发明通过在预期进行重新选择时允许移动台在相邻信道上读取广播信息，从而避免在同步到新的控制信道后读取广播信息时的固有的延时。在进行分组数据对话时，移动台在相邻控制信道上读取广播信息，这些相邻控制信道很可能是用于重新选择的候选者。相邻控制信道当它呈现在N个最强的邻居的表上时、或当它满足某些其它表示它不久将被选择为重新选择候选者的准则时，可被看作为潜在的重新选择候选者。因为移动台在重新选择过程开始之前读取在背景中的广播信息，所以能够使得在新的小区的分组数据信道上继续进行数据传输的延时最小化。因为控制信道的帧定时在整个网络中是同步的，所以在相邻信道上广播信息的干扰背景读取是可能的。

一旦移动台在新的分组数据信道上获取业务，它就发送一个信号，表示它存在在新的信道上。当网络在新的信道上检测到移动台的存在时，网络立即把它的传输切换到服务于新的小区的基站，然后，在该基站和移动台之间就进行数据分组转发。

与在同步到新的控制信道后读取广播信息的现有技术方法相比较，本发明的重新选择方法更为快速，以及可以导致对于最终用户的业务质量明显的提高。

附图简述

图1是蜂窝通信网的示意图。

图2是显示现有技术重新选择程序过程的流程图。

图3是显示本发明的重新选择程序过程的流程图。

发明详细描述

图1是移动通信网的方框图，总的以数字10表示。移动通信网10包括多个相邻的小区12，它们提供整个网络的无线覆盖。每个小区12由一个基站16提供服务，基站16为该特定的小区内的移动电话14提供业务。基站16被连接到提供服务的GPRS支持节点(SGSN)18，SGSN18通过网关GPRS服务节点(GGSN)22被连接到互联网24。SGSN 18在蜂窝通信网内提供服务的基站与互联网之间传送数据。因此，蜂窝通信网10的用户能够与互联网服务器26通信。

移动通信***(诸如GSM和DAMPS)原先主要被设计用来提供话音业务给移动顾客。现在，期望有更多的业务。顾客想要能够发送和接收许多种类的数据，包括传真数据、电子邮件和其它形式的用户数据。为了适应消费者的要求，GSM和DAMPS标准被改进为能提供不同类型的数据业务。由GSM实施的一种业务是通用分组无线业务(GPRS)。GPRS是一种新的GSM数据业务，它为GSM移动无线装置提供分组交换的数据传输。GPRS的典型的应用包括互联网浏览、无线电子邮件、列车控制***、和***处理。GPRS***使用增强的GSM业务信道来协调分组交换。GPRS提供的峰值数据速率可以达到超过100kbps，或当使用数据压缩时甚至更高。GPRS通过通信网使用分组交换输送数据。分组交换把数据安排成通过网络传输的分组。每个分组包含通过网络路由数据所需要的所有的信息，而不用建立到目的地的连接。GPRS和分组交换的细节对于了解本发明并不是必须的，所以，这里被省略。然而，对于这样的细节感兴趣的读者可以参考“GSMTechnical Specifications(GSM技术规范)”，Release 1998，其内容在此引用，以供参考。

为了实施GPRS，每个小区内某些信道被指定为数据信道。这些信道被称为分组数据信道(PDCH)。PDCH被移动台14使用来通过空中接口发送和接收数据。服务于移动终端的基站在移动台14与提供服务的GSM支持节点(SGSN)18之间路由数据分组。在移动台进行数据对话的同时，它可以从一个小区行进到另一个小区。当移动台从一个小区移动到新的小区时，数据对话必须从当前的基站转移到服务于新的小区的基站。数据对话从一个基站转移到另一个基站的过程称为重新选择。

图2是显示GSM中当前正在使用的、用于在分组数据对话期间对重新选择进行协商的重新选择程序过程的流程图。方块100显示移动台14，它已参与由SGSN提供服务的、无线分组数据信道上的分组数据对话。移动台14已在当前的PDCH上执行了一个成功的GPRS附着程序过程。移动台14监视相邻的控制信道的信号强度和信号质量，以及在当前的控制信道上接收的信号。信号强度和质量测量值被移动台使用来确定何时切换信道；即，何时发起重新选择程序过程。这个决定是建立在已被编程到移动台14中的重新选择准则的基础之上的。一般地说，当相邻的控制信道的接收信号强度比当前的控制信道的接收信号强度更强时，将触发重新选择。重新选择准则还要以质量测量值(诸如误码率(BER))为依据。所使用的具体的重新选择准则对于本发明并不关键，任何已知的重新选择准则都可以使用。

在方块104，移动台14确定是否满足重新选择准则。如果不满足，则移动台14在空闲时间间隔期间继续监视相邻的信道。当重新选择准则满足时，移动台14停止数据传输(方块105)，切换到新选择的小区的控制信道，以及把它的帧定时同步到服务于该小区的基站的帧定时(方块106)。在同步到新的小区的控制信道后，移动台在控制信道上读取广播信息(方块108)。广播信息包括移动台14为接入该小区的PDCH所需要的信息。广播信息例如可包括：***识别信息；信道特定的接入和其它协议参量；对于该小区的邻居表；提供服务的小区的相符合的DCCH指针表；以及路由区域识别号(RAC加LAI)。

在读出广播信息后，移动台14获取在新的分组数据信道上的业务(方决110)，以及继续进行数据传送(方块112)。当传输继续时，移动台发送一个包含移动台识别号的、任何类型的上行链路LLC(逻辑链路控制)帧。基站通过使用BSSGP协议把LLC帧转发到SGSN。基站把小区的识别号附加到被发送往SGSN的BSSGP协议PDU(协议数据单元)上。当BSSGP标题包含服务于移动台14的新的基站的小区识别符时，SGSN通知小区更新。从SGSN看来，小区更新包含在BSSGP PDU中载送的任何正确地接收的和有效的LLC PDU。SGSN记录移动台的新的位置，以及把业务引导到服务于移动台14的新的基站(小区)。当使用应答模式时，SGSN也负责缓存和重新发送LLC帧。

在新的PDCH上获取业务所花费的时间总量将取决于在新的控制信道上的广播信息总量。典型地，广播信息将包括8个多帧。每个多帧是240毫秒。所以，当广播信息周期是8个多帧时，读出一个完整周期的广播信息大约花费2秒。这种延时会导致提供给最终用户的业务的恶化，在最坏的情形下，会导致数据对话丢失。

图3是显示新的重新选择程序过程的流程图，它减小在新的PDCH上获取业务所需要的时间量。新的重新选择程序过程的基本特征在于：在预期进行重新选择时，移动台14能够在相邻控制信道上读取广播信息。换句话说，移动台在作出重新选择决定之前，在很可能被认为是重新选择的候选者的相邻控制信道上读取广播信息。所以，当发起重新选择过程时，移动台14能够立即在新的小区的PDCH上获取业务，而不必在其上读取广播信息。

现在参照图3，方块100显示移动台14，它已进行数据对话。移动台14已在当前小区的PDCH上执行一个用于获取服务的成功的GPRS附着程序过程。在空闲时间间隔期间，移动台14监视相邻的控制信道以及当前小区的控制信道的信号强度和/或质量(方块202)。由移动台14得到的测量值被使用来确定何时发起如上所述的重新选择。然而，在触发重新选择之前，移动台识别很可能是重新选择的候选者的相邻控制信道(方块204)。当相邻控制信道被识别为潜在的重新选择候选者时，移动台14读取对于每个候选信道的广播信息(方块206)。当一个邻居被列在N个最强的邻居的表中，或当它满足一个表示它不久将被选择为重新选择候选者的更窄的信号强度准则时，该邻居可被看作为潜在的重新选择候选者。本领域技术人员将会看到，也可以使用其它准则来识别潜在的重新选择候选者，以及所使用的具体的准则并不是本发明的实质方面。

当满足重新选择准则时(方块208)，移动台停止数据传送(方块209)，然后切换到和同步到新的小区的无线分组数据信道(方块210)。在新的PDCH上获取业务后，移动台立即继续进行数据传输(方块212)。当数据传输继续进行时，移动台14发送一个包含移动台识别号的上行链路LLC帧。基站把基站识别号附加到所有更高层的协议帧，这些帧通过使用BSSGP(基站***GPRS协议)协议层被发送到SGSN。当SGSN检测到小区更新时，它把业务重新引导到服务于移动台14的新的基站。本发明的一个优点在于，它不需要对SGSN为了响应小区更新所使用的程序过程而作任何修改。

为了实施图3所示的重新选择程序过程，必须提供这样一种机制，它允许移动台14同步到相邻小区的控制信道。使得能够与相邻控制信道同步的一个方法是去同步网络内所有基站的帧定时、或去同步网络中包括相邻小区在内的规定的区域内的所有基站的帧定时。如果相邻小区中的帧定时与当前的小区中的帧定时相同步，则移动台能够确定相邻控制信道何时在发送广播信息。近年来的一些进展也有助于移动台读取相邻信道小区中的广播信息。例如，当前开发的新的GSM标准采用一个被称为时间组的概念。在采用时间组的网络中，与任何给定的信道频率有关的控制信道被分成时间组，以便支持需要的频率复用规划。按照时间组的概念，一个给定的控制信道在它被分配的时间组上发送广播信息，但在被分配给使用同一个频率的相邻控制信道的时间组期间不应发送任何信息。因为在使用同一个频率的相邻控制信道上的广播信息是在时间上间隔开的，所以移动台14将能够识别和读取广播信息而不会受到干扰。另外，在所述新建议的紧凑的***中，多帧的最后的突发包含分组同步块(PSCH)。在PSCH期间，移动台14可以同步到任何相邻控制信道。这意味着，移动台14可以在它处于当前信道的空闲模式或工作模式时、以及在重新选择到相邻控制信道之前，读取相邻控制信道的广播信息。

本发明的主要优点在于，它允许移动台在作出重新选择决定之前读取在相邻控制信道上所有的广播信息、或至少广播信息中的重要的部分。当作出重新选择决定时，移动台14可立即切换到新的小区的PDCH上，获得同步，以及继续进行数据传输。与现有技术方法相比较，本重新选择方法是更为快速的，以及可以导致对于最终用户的业务质量明显的提高。

在某些蜂窝通信网中，在相邻小区的控制信道上广播的信息也被包括在邻居表中，该邻居表在移动台的当前的控制信道上发送到移动台。在这种类型的网络中，移动台已经具有在新的控制信道上获取业务所必须的信息，而不必从该控制信道上读取广播信息。然而，广播邻居表中的信息从带宽来看是高成本的。如果本发明被使用来允许移动台读取来自邻居的广播信息，则这样的信息不需要在邻居表中被发送到所有的邻居。在这种情形下，本发明不一定需要去加速重新选择过程。然而，本发明能够释放出可被使用于数据业务的带宽，因为不用广播重复的信息。因此，即使最终用户不直接体会到业务的改进，蜂窝运行者也终将获得好处。

Claims (12)

1.用于把分组数据对话从蜂窝通信网的一个小区中的第一分组数据信道切换到另一个小区中的第二分组数据信道的重新选择方法，包括：

(a)在所述网络的第一小区中的分组数据信道上开始分组数据对话；

(b)在所述分组数据对话期间，监视相邻小区中的相邻控制信道的信道质量；

(c)把一个或多个相邻控制信道识别为潜在的重新选择候选者；

(d)在进行所述分组数据对话时、和在发起重新选择程序过程之前，在被识别为重新选择的候选者的控制信道上至少读取广播信息的一部分；

(e)当满足预定的重新选择准则时，切换到与所选择的一个所述重新选择的候选者相对应的小区中的新的分组数据信道；

(f)在所述新的分组数据信道上继续进行分组数据对话。

2.权利要求1的重新选择方法，其中重新选择准则建立在信号质量测量值的基础上。

3.权利要求2的重新选择方法，其中信号质量测量值是控制信道上接收的信号强度的测量值。

4.权利要求3的重新选择方法，其中相邻控制信道根据控制信道的接收信号强度而被规定为重新选择的候选者。

5.权利要求4的重新选择方法，其中当相邻控制信道是被监视的n个最强的控制信道之一时，相邻控制信道被识别为重新选择的候选者。

6.权利要求4的重新选择方法，其中当接收的信号强度达到预定的门限值时，相邻控制信道被识别为重新选择的候选者。

7.一种重新选择方法，包括：

(a)在第一小区中的业务信道上开始通信对话；

(b)在所述通信对话期间，在被识别为潜在的重新选择的候选者的一个或多个相邻小区中的相邻控制信道上至少读出广播信息的一部分；

(c)当满足预定的重新选择准则时，切换到与所选择的一个所述重新选择的候选者对应的小区中的新的业务信道；以及

(d)在所述新的分组数据信道上继续进行分组数据对话。

8.权利要求7的重新选择方法，其中重新选择准则建立在信号质量测量值的基础上。

9.权利要求8的重新选择方法，其中信号质量测量值是控制信道上接收的信号强度的测量值。

10.权利要求9的重新选择方法，其中相邻控制信道是根据控制信道的接收信号强度而被识别为重新选择候选者的。

11.权利要求10的重新选择方法，其中当相邻控制信道是被监视的n个最强的控制信道之一时，相邻控制信道被识别为重新选择的候选者。

12.权利要求10的重新选择方法，其中当接收的信号强度达到预定的门限值时，相邻控制信道被识别为重新选择候选者。