CN101018109B - 一种自动重传请求的移动性管理方法 - Google Patents

一种自动重传请求的移动性管理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自动重传请求(ARQ)的移动性管理方法，用于第三代移通信长期演进系统中源基站向目标基站切换的情况，该方法在源基站和目标基站的MAC层中分别设置ARQ一级缓存，以及在接入网关的PDCP层中设置ARQ二级缓存，该方法包括以下步骤：步骤1，源基站判断切换准备门限到达后，通知接入网关进行ARQ两级缓存同步，接入网关在其ARQ二级缓存中缓存PDCP PDU(协议数据单元)；步骤2，ARQ两级缓存同步建立后，源基站在判断切换决策门限到达后，通知接入网关和目标基站进行基站切换操作；以及步骤3，切换后，接入网关将其ARQ二级缓存中的PDCP PDU发送到目标基站，该目标基站将其缓存到ARQ一级缓存中并生成MAC PDU。通过本方法可降低基站切换过程中的时延以及系统开销。

Description

一种自动重传请求的移动性管理方法
技术领域
本发明涉及数字移动通信技术领域，特别是涉及第三代移通信长期演进系统中自动重传请求的移动性管理方法。
背景技术
第三代移通信长期演进系统的用户面使用上层自动重传请求(ARQ)实体与底层混合自动重传请求(HARQ)实体相结合的机制实现可靠传输。当ARQ实体位于基站时，在基站切换的情况下，目前已知的移动性管理解决方案有基站转发方式和多播方式两类。
其中，基站转发方式工作原理为：当源基站判断用户设备(UE)的测量报告到达切换决策门限时，把UE上下文和ARQ缓存中的所有协议数据单元(PDU)分别用相应的消息转发给目标基站；当目标基站完成接收和相应的处理后，请求接入网关执行基站切换操作。这种方式的缺点是转发ARQ缓冲区中所有PDU的过程可能产生较长时延，同时也增加了源基站的处理负荷。
而多播方式工作原理为：接入网关一直向UE快速切换集中的所有小区多播用户数据，或者基于用户设备UE的测量报告仅在切换期间向所有候选小区多播用户数据，于是切换前就不需要从源基站向目标基站转发ARQ缓冲区中所有的PDU。该方式的缺点是切换后需要复杂的机制来判断哪些数据已经发送给UE，而且多播过程会占用额外目标小区资源，很大程度上降低了系统容量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种自动重传请求的移动性管理方法，以缩短基站切换时间并降低系统开销。
为了实现上述目的，本发明提出了一种自动重传请求的移动性管理方法，用于源基站向目标基站切换，在所述源基站和所述目标基站用户面的MAC层中分别设置自动重传请求一级缓存，以及在接入网关用户面的分组数据汇聚协议层中设置自动重传请求二级缓存，该方法进一步包括以下步骤：步骤1，所述源基站判断切换准备门限到达后，通知所述接入网关进行自动重传请求两级缓存同步，所述接入网关在其自动重传请求二级缓存中缓存分组数据汇聚协议协议数据单元；步骤2，自动重传请求两级缓存同步建立后，所述源基站在判断切换决策门限到达后，通知所述接入网关和所述目标基站进行基站切换操作；以及步骤3，切换后，所述接入网关将其自动重传请求二级缓存中的分组数据汇聚协议协议数据单元发送到所述目标基站，该目标基站将其缓存到自动重传请求一级缓存中并生成MAC协议数据单元。
所述源基站通过其测量模块设置所述切换准备门限和所述切换决策门限，并通过用户设备发送的测量报告来判断所述切换准备门限和/或所述切换决策门限是否到达。
所述步骤1中，所述接入网关的自动重传请求二级缓存中所缓存的分组数据汇聚协议协议数据单元的内容和/或编号与其发送给所述源基站的协议数据单元的内容和/或编号一致。
所述步骤1中，所述自动重传请求两级缓存同步的状态进一步为，从所述源基站的自动重传请求一级缓存接收到第一个标记的服务数据单元开始，到所述源基站的自动重传请求实体发送完其一级缓存中所有原有MAC协议数据单元为止，生成其MAC协议数据单元的服务数据单元在所述自动重传请求二级缓存中都将有对应的分组数据汇聚协议协议数据单元。
所述步骤1中，所述源基站当其自动重传请求一级缓存中的MAC协议数据单元发送成功并从缓存中删除后，通知所述接入网关，令其删除自动重传请求二级缓存中相关的分组数据汇聚协议协议数据单元。
所述步骤2包括，所述接入网关根据所述源基站的通知，与所述目标基站建立用户面连接。
所述步骤2还包括：步骤a，所述源基站向所述目标基站发送用户设备上下文消息，其中包括但不限于：用户设备标识、用户设备地址、用户设备能力、小区信息、源基站信息、目标基站信息、服务质量信息和/或无线承载信息，以通知所述目标基站进行相关的资源分配与资源预留处理；步骤b，所述源基站在收到所述目标基站用户设备上下文确认消息后，向用户设备发送切换命令，通知用户设备与所述目标基站建立相应的连接；以及步骤c，所述目标基站收到用户设备切换确认消息后，通知所述接入网关进行路径切换操作，接入网关将其目标地址修改为目标基站。
所述步骤3还包括，所述接入网关在其最后发送的数据包中携带发送完成标志，以通知所述目标基站发送完成；或者所述接入网关在发送完成后，向所述目标基站发送通知消息，以通知其发送完成。
所述步骤3还包括所述接入网关在发送完成后，执行与所述源基站之间的用户面资源释放过程。
本发明通过ARQ两级缓存的策略不仅可以降低基站切换过程中的时延，而且引起的系统开销很小。切换前从源基站向目标基站仅需转发用户设备上下文，不需要转发ARQ缓冲区中所有的MAC PDU，从而缩短了切换时间，并且实现了无损切换。
下面结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明。
附图说明
图1为根据本发明的系统结构示意图；以及
图2为根据本发明的基站切换流程图。
具体实施方式
图1为根据本发明的系统结构示意图，包括源基站、目标基站、接入网关的用户面协议栈结构。其中，图中″AGW用户面″、″源E-Node B用户面″、″目标E-Node B用户面″字样为该图中各部分的标题，而不是组成部分。该图分别说明了这三个节点的用户面协议栈结构以及连接关系。不排除协议栈中还包括其它协议层，本图中仅画出了与本发明相关的协议层。
如图1所示，源基站、目标基站和接入网关(AGW)彼此互连。源基站E-Node B(节点B)用户面协议栈120包括MAC层121以及物理层128，其中，在MAC层121中设置有彼此可以交互ARQ实体122和HARQ实体124，以及与ARQ实体122互连的ARQ一级缓存123和与HARQ实体124互连的HARQ缓存125；而在物理层128中设置有物理层HARQ 129。类似的，目标基站E-Node B(节点B)用户面协议栈130包括MAC层131以及物理层138，其中，在MAC层131中设置有彼此可以交互ARQ实体132和HARQ实体134，以及与ARQ实体132互连的ARQ一级缓存133和与HARQ实体134互连的HARQ缓存135；而在物理层138中设置有物理层HARQ 139。而AGW用户面协议栈110包括分组数据汇聚协议(PDCP)层111，其中，在PDCP层111中设置有ARQ二级缓存113。另外，在ARQ一级缓存123、133中分别有一部分静态分配或动态分配的存储空间作为其各自的重传缓冲区126、136；类似的在HARQ缓存125、135中也分别有一部分静态分配或动态分配的存储空间作为其各自的重传缓冲区127、137。重传缓冲区126、127、136和137存放需重传的PDU或PDU指针，但需要注意，其内容可能为空。
这样，基站MAC层中的ARQ一级缓存、基站MAC层中的HARQ缓存以及接入网关PDCP层中的ARQ二级缓存，就构成了本发明的两级上层ARQ缓存加底层HARQ缓存的结构。
其中，ARQ二级缓存中的内容为经过头压缩后的IP包，即PDCP PDU。ARQ一级缓存中的内容为MAC PDU，其有两种数据组成方式：一种是对原始的PDCP服务数据单元(SDU)附加或不附加MAC头信息，这时MAC PDU与PDCP PDU为1对1关系；另一种是对PDCP SDU进行串接/分段后附加或不附加MAC头信息，这时MAC PDU与PDCP PDU为1对多或多对1或多对多关系。ARQ二级缓存的容量等于或略大于ARQ一级缓存，以保证其能够包含ARQ一级缓存中所有的用户数据信息。对于正常情况，即非切换时的重传处理，只需ARQ一级缓存参与即可；而对于切换时的重传处理，则还需ARQ二级缓存在基站切换前，缓存从接入网关发往源基站的PDCP PDU。
基于上述结构，接下来，将结合优选实施方式详细说明根据本发明基站切换时的ARQ移动性管理方法。
图2为根据本发明的基站切换流程图。如图2所示，根据本发明的方法进行基站切换的步骤包括：
步骤1，源基站220的测量模块设置切换准备门限和切换决策门限；UE 210向源基站220发送测量报告(S1)；
步骤2，源基站220通过该测量报告判断切换准备门限到达(S2)，之后，向接入网关240发送切换准备通知消息(S3)；
步骤3，接入网关240收到该消息后，开始在ARQ二级缓存中缓存PDCPPDU(S4)，所缓存的PDCP PDU的内容、编号与其发送给源基站220的PDCPPDU的内容、编号一致；需要注意，从源基站220的ARQ一级缓存接收到第一个标记的PDCP PDU开始，到源基站220的ARQ发送完其一级缓存中原有的所有MAC PDU为止，生成其MAC PDU的PDCP SDU在ARQ二级缓存中都将有对应的PDCP PDU，这种状态称为ARQ两级缓存同步；
步骤4，两级缓存同步后，源基站220向接入网关240发送ARQ同步成功通知消息(S5)；并且当源基站220的ARQ一级缓存中的MAC PDU发送成功并从缓存中删除后，其向接入网关240发送周期状态报告消息(S6)，令接入网关删除其ARQ二级缓存中相关的PDCP PDU；
步骤5：UE 210向源基站220发送测量报告(S7)，当源基站220根据该测量报告结果判断切换决策门限到达且ARQ两级缓存同步后开始执行切换决策(S8)，并向接入网关240发送切换决策通知消息(S9)，以及向目标基站230发送用户设备上下文(S10)；其中，用户设备上下文包括但不限于UE标识、UE地址、UE能力、小区信息、源基站信息、目标基站信息、QoS(服务质量)信息、无线承载信息等；
步骤6：接入网关240收到该消息后，与目标基站230建立用户面连接(S11)；而目标基站230在接收到用户设备上下文消息后，进行相关的资源分配与资源预留处理(S12)，并且在执行成功后向源基站220回复用户设备上下文确认消息(S13)；
步骤7，源基站230接收到该用户设备上下文确认消息后，向UE 210发送切换命令(S14)；UE 210在收到切换命令后，开始与目标基站建立连接，包括小区同步、无线承载重配置等(S15)，并在连接建立成功后向目标基站230发送切换确认消息(S16)；
步骤8，目标基站230收到该切换确认消息后，向接入网关240发送路径切换请求消息(S17)；而接入网关240在收到该消息后即执行路径切换操作(S18)，把目标地址修改为目标基站；
步骤9，切换后，接入网关240把ARQ二级缓存中的PDCP PDU发送给目标基站230(S19)，目标基站230将接收到的PDCP PDU保存到ARQ一级缓存中并进行相应处理，以生成MAC PDU；接入网关240在PDCP PDU发送完成后，通知目标基站230，并执行与源基站220之间的用户面资源释放过程(S20)，在这里，接入网关240对目标基站230的通知，可以通过在最后发送的数据包中携带发送完成标志，或是发送单独的通知消息来实现。
至此，就完成了从源基站到目标基站的切换过程。
本发明通过ARQ两级缓存的策略不仅可以降低基站切换过程中的时延，而且引起的系统开销很小。切换前从源基站向目标基站仅需转发用户设备上下文，不需要转发ARQ缓冲区中所有的MAC PDU，从而缩短了切换时间，并且实现了无损切换。
应当指出，虽然通过上述实施方式对本发明进行了描述，然而本发明还可有其它多种实施方式。在不脱离本发明精神和范围的前提下，熟悉本领域的技术人员显然可以对本发明做出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应当属于本发明所附权利要求及其等效物所保护的范围内。

Claims (9)

1.一种自动重传请求的移动性管理方法，用于源基站向目标基站切换，在所述源基站和所述目标基站的MAC层中分别设置自动重传请求一级缓存，以及在接入网关的分组数据汇聚协议层中设置自动重传请求二级缓存，该方法进一步包括以下步骤：
步骤1，所述源基站判断切换准备门限到达后，通知所述接入网关进行自动重传请求两级缓存同步，所述接入网关在其自动重传请求二级缓存中缓存分组数据汇聚协议协议数据单元；
步骤2，自动重传请求两级缓存同步建立后，所述源基站在判断切换决策门限到达后，通知所述接入网关和所述目标基站进行基站切换操作；以及
步骤3，切换后，所述接入网关将其自动重传请求二级缓存中的分组数据汇聚协议协议数据单元发送到所述目标基站，该目标基站将其缓存到自动重传请求一级缓存中并生成MAC协议数据单元。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述源基站通过其测量模块设置所述切换准备门限和所述切换决策门限，并通过用户设备发送的测量报告来判断所述切换准备门限和/或所述切换决策门限是否到达。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中，所述接入网关的自动重传请求二级缓存中所缓存的分组数据汇聚协议协议数据单元的内容和/或编号与其发送给所述源基站的分组数据汇聚协议协议数据单元的内容和/或编号一致。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中，所述自动重传请求两级缓存同步的状态进一步为，从所述源基站的自动重传请求一级缓存接收到第一个标记的分组数据汇聚协议协议数据单元开始，到所述源基站的自动重传请求一级缓存发送完其所有MAC协议数据单元为止，生成其MAC协议数据单元的分组数据汇聚协议服务数据单元在所述自动重传请求二级缓存中都将有对应的分组数据汇聚协议协议数据单元。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中，所述源基站当其自动重传请求一级缓存中的MAC协议数据单元发送成功并从缓存中删除后，通知所述接入网关，令自动重传请求二级缓存删除相关的分组数据汇聚协议协议数据单元。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2进一步包括，所述接入网关根据所述源基站的通知，与所述目标基站建立用户面连接。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2还包括：
步骤a，所述源基站向所述目标基站发送用户设备上下文消息，其中至少包括如下信息之一：用户设备标识、用户设备地址、用户设备能力、小区信息、源基站信息、目标基站信息、服务质量信息、无线承载信息，以通知所述目标基站进行相关的资源分配与资源预留处理；
步骤b，所述源基站在确认所述目标基站执行成功后，通知用户设备与所述目标基站建立相应的连接；以及
步骤c，所述源基站在确认该连接建立成功后，通知所述接入网关进行路径切换操作，以将其目标地址修改为目标基站。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3还包括，所述接入网关在其最后发送的数据包中携带发送完成标志，以通知所述目标基站发送完成；或者所述接入网关在发送完成后，向所述目标基站发送通知消息，以通知其发送完成。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3还包括所述接入网关在发送完成后，执行与所述源基站之间的用户面资源释放过程。
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