CN1750710B - 用于具有重叠区域的下一代移动通信***的切换方法 - Google Patents

用于具有重叠区域的下一代移动通信***的切换方法 Download PDF

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Abstract

一种用于基于IP的下一代移动通信***的切换方法，包括：1)确定预定的移动终端是否进入重叠区域；2)当移动终端进入重叠区域中时启动邻近的接入路由器之间的第3层(L3)切换操作；3)如果完成了邻近的接入路由器之间的第3层切换操作，建立移动终端通过在第3层切换之后的接入路由器的数据路径；4)如果在步骤2)和3)中移动终端离开了包括移动终端的小区，则由移动终端执行小区之间的第2层切换和接收通过在第2层切换之后的小区基站和在第3层切换之前的接入路由器的数据；以及5)如果在步骤3)后移动终端离开了包括移动终端的小区，则由移动终端执行小区之间的第2层切换和接收通过在第2层切换之后的小区基站和在第3层切换之后的接入路由器的数据。

Description

用于具有重叠区域的下一代移动通信***的切换方法
技术领域
本发明涉及一种用于基于IP的下一代移动通信***网络的切换方法。
背景技术
当前研发中的下一代移动通信***网络采用集成的无线电话和网际协议(Internet Protocol，IP)网络。预期的是下一代***将把无线电话网络与IP网络无缝地(seamlessly)集成起来。
据此，在下一代移动通信***网络中，如同第2层切换(在无线电话网络中基站之间的切换)一样，第3层切换(IP网络中用于路由的切换)对于适当操作也很重要，在常规无线电话网络中这两者都已经引起了注意。
图1是用于解释常规下一代移动通信***中用于切换的小区(cell)组的视图。
常规下一代移动通信***包括IP网络中用于路由的接入路由器1(AR 1)10和接入路由器2(AR 2)11。AR 10和11包括多个接入点(access point，AP)，每个接入点控制一个小区。每个AP为位于由AP控制的小区中的移动终端(mobile terminal，MT)提供服务。
在常规下一代移动通信***中，如图1中的线100所示，以与划分AP组同样的方式划分AR区域。据此，同时执行AP之间的L2切换和AR之间的L3切换。
如上所述，每个AR涉及通过将多个小区绑定成小区组而构建的个体网络。这里，当MT在每个小区组中移动时仅执行L2切换，而当MT在小区组之间移动时同时执行AP的L2切换和AR之间的L3切换。
图2是示出在常规下一代移动通信***中的切换过程的流程图。
如果MT 13移动(步骤201)，则确定移动终端13是否离开预定的AP区域(步骤202)。参考图1，确定AP 101的MT 13是否移动到另一AP。
此后，如果MT 13离开了预定的AP区域，则确定MT 13是否离开了AR区域(步骤203)。参考图1，确定AP 101的MT 13是否移动到了另一AR区域中的AP 111。
如果在步骤203中确定MT 13已经离开了AR区域(即，如果MT 13移动到图1中所示的AP 111)，则MT 13同时执行AR之间的L3切换和AP之间的L2切换(步骤205)。
但是，如果在步骤203中确定MT 13还没有离开AR区域(即，如果MT13移动到同一AR区域中的另一AP而不是图1中所示的AP 111)，则执行AP之间的L2切换(步骤204)。
当采用了上面的移动IP技术并且同时执行L2切换和L3切换时，由于L3切换具有比L2切换长的发信号延迟时间，所以在完成L3和L2切换之前不传送数据。
此外，在下一代移动通信网络中，由于根据频带频率的增加每个小区半径变得小于目前的小区半径，所以切换更频繁地发生。特别地，如果在其中区域之间移动频繁发生的重叠区域中重复实行L2切换和L3切换，则不可能有效地传送数据。
此外，由于通过在无线电链路上用信号发送的消息实现每个切换，所以这种对L2和L3切换同时的支持导致用信号发送的消息过多并且浪费了无线电资源。
发明内容
据此，提出了本发明以解决在现有技术中出现的上述问题，并且本发明的一个目的是提供一种用于具有重叠区域的下一代移动通信***的切换方法，该切换方法可以减少L3切换的开销并且在基于IP的移动通信网络中有效地传送数据。
本发明的另一目的是提供一种用于具有重叠区域的下一代移动通信***的切换方法，该方法可以减少当L3切换发生时由在两个路由器之间单独地传送分组而导致的分组丢失率(packet drop rate)以及分组延迟时间。
为实现上面的目的，提供了一种用于基于网际协议(IP)的下一代移动通信***的切换方法。该切换方法包括下述步骤：在管理小区组的接入路由器之间的边界处布置所有邻近的接入路由器都具有达到其的通路的重叠区域；以及如果预定的移动终端进入该重叠区域，则关于该移动终端执行邻近的接入路由器之间的第3层切换(L3切换)。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于基于网际协议(IP)的下一代移动通信***的切换方法，该切换方法在管理小区组的接入路由器之间的边界处布置了所有邻近的接入路由器都具有到达其的通路的重叠区域，所述切换方法包括下述步骤：确定预定的移动终端是否进入重叠区域；当移动终端进入重叠区域时启动邻近的接入路由器之间的第3层(L3)切换操作；如果完成了邻近的接入路由器之间的第3层切换操作，则建立用于移动终端经过在第3层切换之后的接入路由器的数据路径；如果移动终端离开了包括该移动终端的小区区域，则由移动终端执行小区之间的第2层切换并且由移动终端接收经过在第2层切换之后的小区基站和在第3层切换之前的接入路由器的数据；以及如果移动终端离开了包括移动终端的小区，则由移动终端执行小区之间的第2层切换并且由移动终端接收经过在第2层切换之后的小区基站和在第3层切换之后的接入路由器的数据。
附图说明
从下面的详细描述并且结合附图，本发明的上述及其它目的、特征和优点将更清楚，在附图中：
图1是用于解释在常规下一代移动通信***中用于切换的小区组的视图；
图2是示出在常规下一代移动通信***中的切换处理的流程图；
图3是示出了根据本发明实施例的下一代移动通信***中的重叠小区组的视图；
图4是用于解释根据本发明实施例的在具有重叠区域的下一代移动通信***中的切换的视图；以及
图5是示出了根据本发明实施例的在具有重叠区域的下一代移动通信***中的切换过程的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施方式。请注意，附图中相同或类似的组件即使在不同附图中示出也尽可能地用相同标号来表示。在本发明的下面描述中，本文中所包括的公知功能和配置的详细描述如果其可能使本发明的主题不清楚则将省略之。
图3是用于解释根据本发明实施例的下一代移动通信***中的重叠小区组的视图。
如图3所示，下一代移动通信***包括用于在IP网络中执行路由功能的接入路由器1(AR 1)10和接入路由器2(AR 2)11。AR 10和11的每个包括多个接入点(AP)，接入点的每个控制一个小区。每个AP为位于由AP控制的小区中的移动终端(MT)13提供服务。此外，如图3所示，在图3的线100的两侧布置了在AR1 10的小区和AR2 11的小区之间的重叠区域，该线100划分了AR1 10的区域和AR2 11的区域。
如上所述，根据本发明实施例，在属于每个AR的小区组的边界中的部分中，允许接入构成该边界的所有AR(例如，AR1和AR2)。在某些小区中，根据重叠小区组的数目而允许接入至少两个AR。此外，重叠区域中的AP具有用于至少两个AR的界面(interface)。因而，对于上行链路传送不必要考虑额外的IP路由，这是因为可以通过AR的任一个实现上行链路传送。
在图1所示的常规结构中，由于对于在小区组之间的移动既需要L2切换也需要L3切换，所以相当大地延迟了时间。
根据本发明实施例，将L2切换和L3切换分开，从而在重叠区域300中可以执行L3切换。换言之，估计移动终端13的移动以在重叠区域300中执行L3切换。以与常规技术同样的方式根据移动终端13在小区之间的移动而独立于L3切换执行L2切换。
图4是用于解释根据本发明的具有重叠区域的下一代移动通信***中的切换的视图。
如图4所示，下一代移动通信***包括：归属代理(home agent，HA)400，用于存储关于移动终端的位置和特定标识符(ID)的信息；IP主干网40，用于IP通信；AR1 10和AR2 11，其与导IP主干网40连接；AP1 401和AP2 402，其控制属于AR1 10的小区；AP3 403和AP4 404，其控制属于AR2 11的小区；以及移动终端13，其从AP1 401穿过AP2 402和AP3 403移动到AP4 404。
此外，在AP2 402和AP3 403之间存在其中关于AR1 10和AR2 11执行L3切换的重叠区域42。在该重叠区域42中，可以具有达到AR1 10和AR2 11两者的通路。
下文中，将描述其中如图4所示移动终端13从AP1 401穿过AP2 402和AP3 403移动到AP4 404的切换操作。
当移动终端13执行从AP1401到AP2402的切换41时，由于移动终端13在属于同一AR的AP之间执行切换，所以移动终端13执行L2切换。此外，如果在从AP2402向AP3403移动期间移动终端13进入重叠区域42，则移动终端13执行L3切换。
这时，在重叠区域42中的AP2402和AP3403之间的L2切换41是与L3切换分开执行的。
由于将重叠区域42连接到AR110和AR211两者的区域，所以检测到移动终端13进入AP2的相应部分的移动的AP2402命令L3切换。换言之，在从AP1401到AP2402的L2切换之后发生从AR110到AR211的L3切换，然后，当移动终端13进入AP3403时，再次发生L2切换。在这种情况下，由于一个AP连接到至少两个AR，所以可以解决由L3切换与L2切换同时发生所导致的开销(overhead)问题。
此外，在不存在小区组重叠的常规技术中，必须考虑将分组从先前AP转发到新AP的方案，这是因为移动终端必须从彼此不同的AR接收分组(在切换期间产生并且保留在队列中而不是被处理(serve))。
然而，根据本发明，可以通过AR110接收到达AP2402的分组，而不需将该分组转发到另一路由器(例如，AR2)。尽管在IP层中分组的转交地址(care-of-address，COA)改变，但是可以用先前的链路层ID来映射该分组。因而，通过仅添加一些功能AP就可以照现在的样子将先前的分组传送到移动终端。
在下文中，将按时间发生顺序描述上面讨论的切换过程。由于HA 400被绑定到一条路径，所以在L3切换之前待传送到移动终端13的分组被转发到AR110，而在L3切换之后被转发到AR211。这里，在L3切换期间足以将接收到的所有分组传递给AP(AP2或AP3)。此外，可以将由执行切换的移动终端13产生的分组路由到AR110和AR211之一，这是因为在重叠区域(参考标记42)中每个AP都具有到达AR110和AR211的通路。
图5是示出根据本发明实施方式的具有重叠区域的下一代移动通信***中的切换过程的流程图。
假定移动终端属于AR1和AP2并且正向AR2和AP3移动。在这种情形下，将数据从AR1通过AP2传递到移动终端。
如果移动终端移动到重叠区域(步骤501)，则检测到移动终端的该移动的AP关于相应的移动终端来命令AR之间的L3切换(AR1→AR2)，从而L3切换可以开始。尽管这示出了其中AP检测移动终端的该移动以允许L3切换的情况，但是可以以这样的方式设置使得移动终端通过导航信号(pilot signal)检测该移动，然后执行L3切换。
然后，确定移动终端是否离开了当前的AP(AP2)区域(步骤503)。如果移动终端已经离开了AP区域，则独立于L3切换来执行AP之间的L2切换(AP2→AP3)(步骤509)。这里，将数据从AR1(因为L3切换还没有完成)通过AP3传送到移动终端(步骤510)。
如果在步骤503中移动终端还没有离开AP区域(AP2)，则将数据从AR1(因为L3切换还没有完成)通过AP2传送到移动终端(步骤504)。
如果在步骤504中的数据传送路径上已经完成了L3切换，则将数据从AR2通过AP2传送到移动终端(步骤506)。这之后，确定移动终端是否已经离开了当前AP(AP2)区域(步骤507)。如果移动终端已经离开了AP区域，则独立于L3切换执行AP之间的L2切换(AP2→AP3)(步骤508)。在此时间点，将数据从AR2通过AP3传送到移动终端(步骤512)。如果在步骤507中移动终端还没有离开AP区域，则维持该数据传送路径(在该路径上将数据从AR2通过AP2传送到移动终端)(步骤506)直到移动终端离开AP区域(步骤507)。
如果在步骤510的数据传送路径上已完成了L3切换(步骤511)，则将数据从AR2通过AP3传送到移动终端(步骤512)。如果在步骤511中没有完成L3切换，则维持该数据传送路径(在该路径上将数据从AR1通过AP3传送到移动终端)(步骤510)直到完成L3切换(步骤511)。
如上所述，当根据本发明实施方式在具有重叠区域的下一代移动通信***中执行切换时，当移动终端在小区之间移动时执行L2切换，当移动终端在小区组之间移动时执行L3切换。相反，允许通过相同的用信号发送的消息同时执行L2切换和L3切换的常规技术增加了用信号发消息的开销，由此增加了延迟时间。此外，根据L3切换的执行，即使在完成L2切换之后，在完成L3切换之前并不实现适当的数据传送。此外，常规技术对于在L3切换期间产生的分组需要路由器之间的转发操作。然后，本发明并不需要该转发操作，这是因为，在其中执行L3切换的重叠区域中可以给出到与重叠区域相关的接入路由器的通路。
如上所述，根据本发明，由于L3切换在由重叠的小区组形成的重叠区域中发生，所以可以减少由于小区之间的L3切换导致的延迟时间。
此外，由于在L3切换发生时不必要单独地传送分组到两个路由器，所以可以减少分组丢失率和分组延迟时间。
如上所述，可以通过存储在计算机可读记录介质(CD-ROM，RAM，软盘，硬盘，磁光盘等等)上的计算机程序来实现根据本发明的方法。
虽然已参考本发明的某些优选实施方式示出和描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解，对本发明可以进行形式和细节上的各种修改而不会背离本发明的精神和范围。因而，本发明的范围不应局限于这些实施方式，而是应该由所附的权利要求书及其等价物来限定。

Claims (14)

1.一种用于基于网际协议(IP)的下一代移动通信***的切换方法，所述切换方法包括下述步骤：
在管理小区组的接入路由器之间的边界处布置重叠区域，所有邻近的接入路由器都具有到达该重叠区域的通路；以及
如果移动终端进入该重叠区域，则关于该移动终端执行邻近的接入路由器之间的第3层L3切换操作，
其中，在所述重叠区域中，所述移动终端独立于所述L3切换的执行根据在小区之间的移动执行第2层L2切换操作。
2.如权利要求1所述的切换方法，其中，无需用于在L3切换操作期间产生的分组的转发操作，邻近的接入路由器具有到达移动终端的通路并且将分组传递给移动终端。
3.如权利要求1所述的切换方法，其中，在所述执行L3切换操作的步骤中，移动终端检测导航信号并且根据该导航信号确定移动。
4.如权利要求1所述的切换方法，其中，在所述执行L3切换操作的步骤中，包括移动终端的小区的基站检测移动终端的移动。
5.一种用于基于网际协议IP的下一代移动通信***的切换方法，该切换方法在管理小区组的接入路由器之间的边界中布置了重叠区域，所有邻近的接入路由器都具有到达该重叠区域的通路，所述切换方法包括下述步骤：
1)确定移动终端是否进入重叠区域；
2)当移动终端进入重叠区域时启动邻近的接入路由器之间的第3层L3切换操作；
3)如果完成了邻近的接入路由器之间的L3切换操作，则建立用于移动终端经过在L3切换操作之后的接入路由器的数据路径；
4)如果在步骤2)和3)中移动终端离开了包括该移动终端的小区区域，则在移动终端中执行小区之间的L2切换操作，并且通过在L2切换操作之后的小区基站和在L3切换操作之前的接入路由器传送到移动终端的数据；以及
5)如果在步骤3)之后移动终端离开了包括该移动终端的小区区域，则在移动终端中执行小区之间的L2切换操作，并且通过在L2切换操作之后的小区基站和在L3切换操作之后的接入路由器传送到移动终端的数据。
6.如权利要求5所述的切换方法，其中，在步骤1)和2)中所述移动终端具有通过L2切换操作之前的小区基站以及到L3切换操作之前的接入路由器的路径作为数据路径。
7.如权利要求6所述的切换方法，其中，包括重叠区域的小区的基站具有到达重叠的接入路由器的通路。
8.如权利要求5所述的切换方法，其中，包括重叠区域的小区的基站具有到达重叠的接入路由器的通路。
9.如权利要求5所述的切换方法，其中，无需在邻近的接入路由器之间的用于在L3切换操作期间产生的分组的转发操作，邻近的接入路由器具有到达移动终端的通路并且将分组传递到移动终端。
10.如权利要求6所述的切换方法，其中，无需在邻近的接入路由器之间的用于在L3切换操作期间产生的分组的转发操作，邻近的接入路由器具有到达移动终端的通路并且将分组传递到移动终端。
11.如权利要求5所述的切换方法，其中，在步骤2)中，所述移动终端检测导航信号并且根据该导航信号确定移动。
12.如权利要求6所述的切换方法，其中，在步骤2)中，所述移动终端检测导航信号并且根据该导航信号确定移动。
13.如权利要求5所述的切换方法，其中，在步骤2)中，包括移动终端的小区的基站确定移动终端的移动。
14.如权利要求6所述的切换方法，其中，在步骤2)中，包括移动终端的小区的基站确定移动终端的移动。
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