CN1442970A

CN1442970A - 一种优化无线网络控制器间软切换的方法

Info

Publication number: CN1442970A
Application number: CN02103985A
Authority: CN
Inventors: 高全中; 赵建国
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2002-03-05
Filing date: 2002-03-05
Publication date: 2003-09-17
Anticipated expiration: 2022-03-05
Also published as: WO2003075591A1; US20050119004A1; AU2003221276A1; EP1482750A4; DE60328086D1; EP1482750A1; EP1482750B1; ATE434911T1; CN1175603C

Abstract

本发明公开了一种优化无线网络控制器间软切换的方法，包括：a)用户设备(UE)对同频的邻近小区进行测量，测量结果经过处理，上报SRNC；b)SRNC对上报的测量结果进行判决，决定是否进行软切换，并判断是否有权调度目标基站的公共资源；c)如果需要增加新的无线链路进行切换且SRNC有调度目标公共资源的权限，则SRNC向控制该目标Node B公共资源的特定功能实体申请所需资源；d)特定功能实体根据目标Node B公共资源的使用情况，决定是否响应SRNC的公共资源申请，如果所申请的NodeB公共资源可用，则建立SRNC与目标Node B之间的链路，发起软切换。采用该方法能减少RNC间的频繁切换，且使切换的复杂性大大减少，从而提高切换的可靠性、稳定性和成功率。

Description

一种优化无线网络控制器间软切换的方法

技术领域

本发明涉及无线通信***中的软切换技术，特别是指一种在无线网络控制器(RNC)间进行软切换时缩短切换路径的优化RNC间软切换的方法。

发明背景

通用移动通信***(UMTS)是采用宽带码分多址(WCDMA)空中接口的第三代移动通信***，通常也把UMTS***称为WCDMA通信***。UMTS***包括一些逻辑网络单元，不同的网络单元可以从功能上或从其所属的不同子网(sub-network)上进行分组。

从功能上看，网络单元可以分为无线接入网络(RAN)和核心网(CN)，其中，RAN又包括无线网络控制器(RNC)和基站(Node B)两个功能实体，用于处理所有与无线有关的功能；而CN主要处理UMTS***内所有的话音呼叫和数据连接与外部网络的交换和路由。上述RAN、CN两部分与用户设备(UE)一起构成了整个UMTS***，其***结构如图1所示。UE通过UMTS***的无线接入网UTRAN和CN与其它无线用户通信，或是通过UTRAN和CN与外部网络相连，实现与外部网络用户的语音或数据通信。

WCDMA协议包括R99、R4和R5三个阶段，目前主要采用的是R99和R4，在R99和R4中，RAN的地面接口Iu和Iur/Iub是基于ATM传输，其中，Iu为RNC与CN之间的接口；Iur为RNC与RNC之间的接口，可支持两个RNC间发生软切换时的信令信息交换和一个或多个Iur数据流，该Iur用户数据流主要是在UE发生RNC间软切换时进行宏分集的用户数据流；Iub为RNC与Node B之间的接口。并且，RNC和NodeB之间为紧耦合型连接，即RNC是无线接入网的管理控制核心，集中管理无线资源和***其他资源，并控制无线接入网和核心网的接口，一个RNC可以管理多个Node B，而一个Node B只受一个RNC控制，如图2所示。

切换过程是移动通讯区别于固定通讯的显著特征之一，WCDMA支持的切换包括软切换、硬切换、前向切换和***间切换。其中，软切换和硬切换主要是由网络侧发起，前向切换主要是UE发起，而***间切换既有网络侧发起的情况，又有UE发起的情况。发生切换的原因包括UE的移动，资源的优化配置，人为干预等等。

在WCDMA中，由于相邻小区存在同频的情况，UE可以通过多条无线链路与网络进行通讯，在多条无线链路进行合并时，根据一定的标准，如误码率，对来自不同无线链路的数据进行比较，选取质量较好的一条发给上层，以使用户能够完成从一个小区到另一个小区的平滑切换，从而达到优化通讯质量的目的。WCDMA通常采用宏分集(MACRO DIVERSITY)技术对无线链路进行合并，当前与UE相关的小区可分别属于活动集、观察集或已检测集，简单地说，活动集是指UE当前正在使用的小区集合；观察集是指UE根据UTRAN给的邻近小区信息，正在观察且当测量结果符合一定条件时，可加入活动集的小区集合，也称候选集；已检测集是指UE已检测到，但既不属于活动集也不属于观察集的小区集合。根据小区之间位置的不同，软切换可分为以下几种情况：

1)在Node B内不同的小区之间，这种情况下，无线链路可以在NodeB内进行合并，或到服务RNC(SRNC)进行合并，如果在Node B内部就完成合并，则称之为更软切换。

2)在RNC内不同Node B之间。

3)在不同RNC之间。

针对在不同RNC间的软切换，参见图3所示，Node B1为当前使用基站，属于活动集，由SRNC控制；Node B2和Node B3为两个邻近的基站，属于观察集，可根据当前实际情况随时加入活动集，皆由DRNC控制。其软切换时的数据流向如图3中的点划线段所示，UE的上行数据流经过对应的Node B送到漂移RNC(DRNC)后，再通过Iur接口送至SRNC进行处理；SRNC到UE的下行数据流也同样经过DRNC通过Iub接口送到Node B。由于在目前网络中RNC和Node B之间是紧耦合连接，即一个Node B只能受一个RNC的控制，因此，在RNC间的软切换过程中，SRNC到Node B2或Node B3之间的信令连接必须通过DRNC来建立，而不能直接发送，信令连接建立流程十分复杂。

配合图3所示，以UE在Node B1与Node B2之间切换为例，进一步说明现有网络中RNC间软切换的详细流程主要包括以下几个步骤：

1)UE当前使用Node B1，UE根据SRNC给的测量控制信息，对同频的邻近小区进行测量，测量结果经过处理后，上报给SRNC；

2)SRNC对上报的测量结果，比如信号强度、误码率、信干比等等，进行切换判决，决定是否需要进行软切换；

3)切换判决后如果有新的无线链路需要增加，先通过DRNC通知NodeB2准备好资源；

4)SRNC在DRNC和Node B2之间建立信令连接后，同时建立DRNC到Node B2的数据承载和DRNC到SRNC的数据承载，然后通过活动集更新消息，通知UE增加和/或删除无线链路；

5)在UE成功进行了活动集更新后，在Node B2下增加无线链路；如果需要删除小区，则通知Node B1释放相应的资源。

在目前的无线接入网中，由于RNC可同时控制和管理多个Node B，而一个Node B只能接受一个RNC的控制，整个网络为星形网络结构。当手机移动较为频繁时，经常会超出一个RNC覆盖的范围，造成RNC间比较频繁的软切换，切换中又往往会伴随重定位等流程，从而加重了网络和手机的负担。同时，由于Node B的无线资源由从属的RNC管理和控制，移动台在两个RNC边缘移动时，需要执行频繁的RNC间的软切换/硬切换过程，切换过程需要两个RNC参与，信令控制流程复杂，切换失败的可能性较高，设备的实现复杂，而且，切换时必须由DRNC参与，路径不是最优化。总之，在目前的RNC间软切换过程中，切换目标基站Node B到SRNC的路径为Node B---DRNC---SRNC，共为两段路径，不仅增加了DRNC的处理，而且增加了信令处理和数据的时延等。

发明内容

在另一专利申请中曾提出一种Node B***资源管理方法，是将Node B***资源的管理控制权交给Node B自己，该方法使网络结构变为网状结构同时在Node B与RNC之间形成多对多的互连关系，如此，Node B可将自身的***资源任意分配给多个RNC使用、控制，而RNC则通过Node B与RNC之间的接入网络控制更多的Node B，扩展RNC控制的覆盖范围，使大量需要两个或多个RNC参与的切换过程转变为同一RNC内小区间的切换过程，使切换的复杂性大大降低，进而提高切换的成功率。

基于上述专利申请的思想，本发明的主要目的在于提供一种优化无线网络控制器间软切换的方法，使其能减少RNC间的频繁切换，且使切换的复杂性大大减少，从而提高切换的可靠性、稳定性和成功率。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种优化无线网络控制器间软切换的方法，至少包括以下步骤：

a.用户设备(UE)根据当前所属基站(Node B)对应的服务无线网络控制器(SRNC)给的测量控制信息，对同频的邻近小区进行测量，测量结果经过处理后，上报SRNC；

b. SRNC对上报的测量结果进行切换判决，决定是否进行软切换，并判断该SRNC是否有权调度当前UE要切换到的目标Node B的公共资源；

c.如果SRNC具有调度目标Node B公共资源的权限且需要增加新的无线链路进行切换，则SRNC向控制该目标Node B公共资源的特定功能实体中请所需资源；如果SRNC不具有调度目标Node B公共资源的权限，则发起RNC间的软切换；

d.特定功能实体根据目标Node B公共资源的当前使用情况，决定是否响应SRNC的公共资源申请，如果所申请的Node B公共资源可用，则建立SRNC与目标Node B之间的连接，将目标Node B视为SRNC下属的NodeB，发起RNC内的软切换；否则，发起RNC间的软切换。

步骤b中SRNC可根据上报的信号强度、误码率、信干比或其它决策因素的测量结果进行切换判决，决定是否需要进行软切换。

步骤c进一步包括：SRNC向目标Node B上控制本Node B公共资源的逻辑功能实体申请所需的公共资源；或向网络服务器上控制该目标NodeB公共资源的逻辑功能实体申请所需的公共资源。

当SRNC不具有目标Node B公共资源的调度权限，或SRNC所申请的Node B公共资源不可用时，RNC间的软切换进一步包括：将目标Node B当前所对应的RNC设置为DRNC，建立SRNC与DRNC之间的链路，完成SRNC与DRNC间的软切换，即按现有技术的RNC间软切换流程进行。

该方法还进一步包括：当软切换完成后，SRNC与目标Node B之间的链路需要拆除时，目标Node B收回对应的公共资源。

由上述方案可以看出，本发明的关键在于：在进行RNC间切换时，由于Node B的资源可分配给多个RNC使用，使得不属于当前SRNC的NodeB可重新分配相应的资源给SRNC，令该SRNC直接与其相互通信，完成切换过程。

本发明所提供的优化无线网络控制器间软切换的方法，是在优化NodeB资源管理的基础上实现的，由于该优化管理方法是由Node B自己管理自身的***资源，每个Node B的***资源可同时由多个RNC共享或分享。Node B将资源分为专用资源和公共资源两部分，其中专用资源通过静态配置分配给控制RNC(CRNC)使用，公共资源做动态配置，预留出来供软切换时相邻的其他RNC使用。当UE漫游出当前RNC所覆盖的区域时，由于Node B可将自身的公共资源任意分配给多个RNC使用，因此该RNC可以根据测量报告直接向对应的新Node B申请信道资源，并和新Node B建立直接信令和数据通道，使大量RNC间的切换过程转变为同一RNC内小区间的切换过程，从而扩展了RNC控制的覆盖范围。因此，本发明的方法具有以下的优点和特点：

1)由于将大量RNC间切换变为了RNC内切换，使SRNC可同时与新、旧两个Node B互相通信，从而大大降低了切换的复杂性，提高了切换的可靠性、稳定性和成功率。

2)UE在进行RNC间软切换时，能够让数据以最短的路径到达SRNC，不经过DRNC的处理，省掉了DRNC的信令处理流程，从而改善了宏分集数据的时延指标等参数，简化了UTRAN的内部处理，优化了网络性能，提高了处理的效率。

3)如果WCDMA采用R5或R5以后的UTRAN网络，即在RAN中引入IP传输，那么，RNC和Node B之间将是一个动态的IP网络，路由表项的改变使寻址方式简单，实现更为便利。

附图说明

图1为UMTS的***结构示意图；

图2为现有无线接入网网络结构；

图3为现有技术中RNC间软切换实现的路径示意图；

图4为本发明中RNC间软切换实现的路径示意图；

图5为RNC间切换变为RNC内切换的流程示意图；

图6为Node B不通过广播发布公共资源的资源管理的流程示意图；

图7为Node B资源控制由网络中其他服务器实现管理的流程示意图；

图8为IP UTRAN的网络结构示意图。

具体实施方式

本发明是在Node B自己管理自身***资源的基础上实现的，该***资源包括小区资源、物理信道资源和传输资源等等，由Node B进行管理并分为专用资源和公共资源两部分。其中，Node B将专用资源供控制RNC使用，公共资源预留给其他非控制RNC使用，并在初始化或Node B***资源发生变化时，向所有非控制RNC广播发布公共资源信息，这些非控制RNC在使用相关公共资源前需得到Node B许可。

在本发明中，SRNC和Node B间仍通过Node B应用协议(NBAP)信令建立数据和信令链路、发送信令或空中接口无线帧、接收信令或空中接口的无线帧。当UE漫游到需要RNC间切换的区域后，UE要切换到的目标RNC即作为SRNC，该SRNC通过NBAP向Node B发出请求，请求Node B分配相关小区资源；Node B确认当前可分配资源后发响应消息，然后SRNC和Node B通过相关信令建立无线链路。本发明省去了DRNC这个环节，缩短了切换路径，而且实现难度小，切换效率高。

如图4所示，点划线线段表示现有技术的切换路径，是从目标Node B经过DRNC到SRNC；深黑色线段代表本发明中的切换路径，即SRNC和目标Node B之间直接建立传输链路。其中，SRNC和DRNC可以属于同一个核心网(CN)，也可属于不同的CN。

本发明的软切换过程主要包括以下几个步骤：

1)UE根据当前所属Node B1对应的SRNC给的测量控制信息，对同频的邻近小区进行测量，测量结果经过处理后，上报给SRNC。

2)SRNC对上报的测量结果，如根据信号强度、误码率、信干比等决策性因素的测量结果进行切换判决，决定是否需要进行软切换；并判断是否有权调度该UE当前所对应的目标基站Node B2的公共资源。

3)切换判决后如果有新的无线链路需要增加，并且SRNC有调度NodeB2公共资源的权限，则先向网络中特定的功能实体申请该Node B2的公共资源，该特定功能实体是一个逻辑实体，可以存在于Node B2上，也可以存在于网络中具备该项功能的服务器上。如果SRNC对Node B2的公共资源没有调度权限，则设定Node B2当前对应的RNC为DRNC，建立SRNC与DRNC之间的链路，使用现有技术流程，发起RNC间的软切换。

4)特定功能实体根据Node B2公共资源的使用情况，比如是否有空闲资源等，来决定是否响应SRNC的公共资源申请，即：如果有空闲资源，则回应资源可用；如果没有，则回应资源不可用。

5)SRNC在收到特定功能实体的回应后判断，如果Node B2资源可用，则建立SRNC与Node B2之间的链路，发起RNC内的软切换；如果不可用，则设定Node B2当前对应的RNC为DRNC，建立SRNC与DRNC之间的链路，使用现有技术流程，发起RNC间的软切换。

SRNC和Node B2之间公共资源信息交互完成后，开始建立SRNC到Node B2的直接数据承载，通过活动集更新消息，通知UE增加和/或删除无线链路。

6)在UE成功进行了活动集更新后，在Node B2下增加无线链路。如果需要删除小区，则通知Node B1释放相应的资源。

7)当UE漫游回到原小区或者漫游到其他小区时，则通过SRNC与NodeB2间的信令连接删除该链路。

由于本发明是基于Node B管理自身***资源，因此，虽然UE当前所用基站Node B1与要切换到的基站Node B2分别属于不同的RNC，但NodeB2可将自身的相关***资源分配给SRNC使用、控制。如图5所示，在一般运行状态下，控制RNC收到Node B的消息后，进行相应的无线资源管理调度，管理和控制Node B的主要资源。当某个非控制RNC判断到UE上报的测量信息后决定进行软切换时，该非控制RNC即作为SRNC，该SRNC查看对应Node B广播发布的公共资源信息是否有公共资源可用，如果有，则SRNC向对应的Node B申请相关的公共资源并进行软切换。

如此，在某一城市内，可设定所有的Node B均能受该城市的RNC控制，则可以大大减少本城市内RNC间的切换次数。如果Node B的公共资源比例划分合理，正常情况下，UE在一个城市内移动时基本不需要进行RNC间切换。

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

实施例1：发公共资源指示时软切换的实现。

如图6所示，本实施例中Node B对自己的资源进行管理和监控，在初始化或Node B***资源发生变化时，Node B不向非控制RNC广播发布公共资源信息，而只向非控制RNC指示自己有公共资源可供使用，该信息包括供RNC使用的Node B最新资源信息、对RNC的授权信息等等。当某个非控制RNC向Node B申请软切换资源时，该非控制RNC即作为SRNC，其软切换过程包括以下步骤：

a1. SRNC向对应的Node B查询是否有公共资源可用；

b1. Node B根据当前情况判断资源可用状况并返回可用资源信息，包括许可使用的响应和可用资源的具体信息。如果SRNC所需资源可用，则进入步骤c1；如果SRNC所需资源不可以分配或不允许SRNC使用，则按现有技术的切换流程经由SRNC和DRNC完成，此时，该UE原来所属的RNC为SRNC，要切换到的Node B所属的RNC为DRNC；

c1. SRNC得到所需资源的使用许可后，进行相应的无线资源管理调度，然后管理和控制相应的Node B公共资源，按照RNC内软切换流程进行软切换处理，即相当于在一个RNC内的两个Node B之间进行切换。

d1.软切换完成后，当该链路需要拆除时，Node B收回相应的公共资源。

实施例2：由网络中其他服务器管理控制Node B资源时软切换的实现。

如图7所示，在本实施例中，Node B的***资源仍然由自己管理，但资源的控制由网络中的服务器(SERVER)管理和调度，该SERVER是一个逻辑实体，可集成到某个RNC中，或集成到O&M SERVER中，或为一个单独的服务器。***工作后，首先Node B和所有RNC都向SERVER发布自己的相关信息，其中，Node B发布的资源可用信息包括供RNC使用的Node B最新资源信息、对RNC的授权信息等，RNC发布相关资源信息包括RNC需要使用的Node B固定资源信息、RNC的标识等等；SERVER根据受到自己控制的所有Node B和RNC的资源情况按照一定的原则进行分配，该原则一般指有无资源可以分配；然后SERVER向每个RNC发布其可用的资源信息，同时通知对应的Node B。

当需要进行软切换时，与软切换有关的RNC即为SRNC，该过程进一步包括以下步骤：

a2. SRNC向SERVER发资源请求信息，查询UE漫游到的Node B下是否有可用的公共资源，该资源请求信息包括RNC需要使用的CELL的标识和资源信息、RNC的标识、RNC的操作(申请或释放)等。

b2. SERVER查询资源信息后，如果确认有公共资源可以使用且许可SRNC使用，则返回相关的可用资源信息以及许可使用信息；如果没有可用公共资源或不允许SRNC使用，则返回不可用信息，并按照现有技术的切换流程经由SRNC和DRNC完成切换，此时，该UE原来所属的RNC为SRNC，要切换到的Node B所属的RNC为DRNC。

c2. SRNC收到资源信息后开始管理对应Node B的资源，开始软切换流程，该切换流程与RNC内切换一样，即相当于在一个RNC内的两个NodeB之间进行切换。

d2.切换完成后，当该链路需要拆除时，SRNC释放相关的Node B资源并向SERVER报告更新的资源信息。

当WCDMA处于R5或更新的阶段时，RAN中将引入IP传输，引入IP传输后原来的网络结构将发生较大的变化，如图8所示，RNC和Node B之间将是一个IP网络，RNC和Node B分别通过边缘路由器(ER)连入IP网中，一个RNC可以支持多个Node B，一个Node B也可以连接多个RNC，Iur接口的物理连接方式将会比原来更加灵活与方便，因此，该网络结构在RNC间软切换过程中同样可以支持SRNC同时与源基站和目标基站连接并通信，省去了DRNC的参与，从而缩短切换路径，提高切换效率。

Claims

1、一种优化无线网络控制器间软切换的方法，其特征在于该方法至少包括以下步骤：

c.如果SRNC具有调度目标Node B公共资源的权限且需要增加新的无线链路进行切换，则SRNC向控制该目标Node B公共资源的特定功能实体申请所需资源；如果SRNC不具有调度目标Node B公共资源的权限，则发起无线网络控制器间的软切换；

d.特定功能实体根据目标Node B公共资源的当前使用情况，决定是否响应SRNC的公共资源申请，如果所申请的Node B公共资源可用，则建立SRNC与目标Node B之间的连接，发起无线网络控制器内的软切换；否则，发起无线网络控制器间的软切换。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤b进一步包括：SRNC根据上报的信号强度测量结果进行切换判决，决定是否需要进行软切换。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤b进一步包括：SRNC根据上报的误码率测量结果进行切换判决，决定是否需要进行软切换。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤b进一步包括：SRNC根据上报的信干比测量结果进行切换判决，决定是否需要进行软切换。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤c进一步包括：SRNC向目标Node B上控制本Node B公共资源的逻辑功能实体申请所需的公共资源。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤c进一步包括：SRNC向网络服务器上控制该目标Node B公共资源的逻辑功能实体申请所需的公共资源。

7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：发起无线网络控制器间的软切换进一步包括：将目标Node B当前所对应的RNC设置为DRNC，建立SRNC与DRNC之间的链路，进行SRNC与DRNC间的软切换。

8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于该方法进一步包括：当软切换完成后，SRNC与目标Node B之间的链路需要拆除时，目标Node B收回对应的公共资源。