CN101262269B

CN101262269B - 一种群节点切换方法及通信系统

Info

Publication number: CN101262269B
Application number: CN200710135612A
Authority: CN
Inventors: 邹国辉; 彭炎; 尚政; 夏斌
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2007-03-05
Filing date: 2007-03-05
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2027-03-05
Also published as: US20090285182A1; US8208444B2; CN101262269A; WO2008106891A1

Abstract

本发明公开了一种群节点切换方法及通信系统，包括：建立移动中继站与网络侧实体的第一隧道连接；从移动中继站获取需要进行切换的群节点的群组信息，并发送至目标实体，所述群组信息包括第一隧道信息；根据所述群组信息，在目标实体为所述群节点配置群节点切换所需第二隧道信息；根据所述第二隧道信息将群节点从服务实体切换至目标实体。使用本发明减少了切换过程中需要传输的群组信息，避免了因切换次数而导致的切换信令风暴。

Description

一种群节点切换方法及通信系统

技术领域

本发明涉及移动通讯领域，特别涉及移动通讯中群节点切换技术。

背景技术

群节点可以定义为移动规律相同的多个节点，而群节点的移动可以称为群移动，例如旅游团的移动、交通工具上乘客的移动以及其他各种小团体的移动。在群移动过程中跨BS(Base Station，基站)的移动称为群组切换。

在IEEE 802.16j中，RS(Relay Station，中继站)的一种应用场景就是移动中继站的情况，其中RS随着大量MS(Mobile Station，移动台)一起移动，并协助他们进行切换。该切换问题称为群组切换问题。

一种方案是群节点移动的层2的解决方案。该方案也提出了一种便于群节点切换的RU(Radio Unit，无线单元)，该无线单元并不控制也不涉及群节点和BS之间的通讯，它仅用于提前告知网络其他设备(如BS)切换即将发生，从而让网络提前为群移动做好准备。收到通知后网络再进行相应的准备即可完成切换。

在该方案中，由于RU不与MN(Mobile Node，移动节点)通讯，因此它与切换相关的信息必须来自网络或者GPS(全球卫星定位系统，Global Position System)，后者需要GPS的帮助。因此虽然该方案对现有协议影响小，但不足在于其额外的要求较难满足。

另一技术方案是通过在MRS(Mobile Relay Station，移动中继站)上绑定新旧CID(Connection Identifier，连接标识符)来保持旧CID不变，从而使得MS感觉不到该切换的发生。图1为在MRS上绑定新旧CID实施切换的流程示意图，如图所示，切换包括如下步骤：

步骤101、MRS用自己的CID发送MOB_MSHO-REQ消息给BS-s(serving Base Station，服务基站)来发起切换；

步骤102、服务BS发送MOB_BSHO-RSP消息给MRS，在这之前服务BS可能通过骨干网发送MRS下的所有MS的CID和MAC(Media Access Control，媒体接入控制)地址给目标BS，服务BS收到目标BS返回的HO_ID，并携带在MOB_BSHO-RSP消息中；

步骤103、MRS发送MOB_HO-IND消息给服务BS。

步骤104、MRS开始向新链路切换，同步之后，MRS发送保护HO_ID的RNG-REQ消息给目标BS；

步骤105、目标BS为MRS下的MS1和MS2分配CID，并在RNG-RSP消息中发给MRS，MRS创建新旧CID之间的匹配关系，并在上下行时交换新旧CID。

但该方案的不足在于：由于在目标BS下发的RNG-RSP中需要携带MRS下的所有MS的新旧CID，这将导致该消息极其庞大。

还有一种技术方案是：首先MRS下的MS都临时切换到目标BS，然后MRS也切换到目标BS，MS最后再切换回到MRS。

该方案的不足在于：加大了切换发生的次数，并导致了网络产生更多的切换风暴。

发明内容

本发明实施例提供一种群节点切换方法、通信系统及移动中继站，用以解决现有技术在L2层发生群节点切换时，减少切换过程中因需要传输的大量群组信息，以及因切换次数而导致的切换风暴。

本发明实施例提供了一种群节点切换方法，包括如下步骤：

建立移动中继站与服务基站的第一隧道连接；

从移动中继站获取需要进行切换的群节点的群组信息，并发送至目标基站，所述群组信息包括第一隧道信息，所述第一隧道信息是移动中继站与服务基站之间中继链路的隧道信息；

根据所述群组信息，在目标基站为所述群节点配置群节点切换所需移动中继站与目标基站之间的第二隧道信息；

根据所述第二隧道信息将群节点从服务基站切换至目标基站。

本发明实施例还提供了一种通信系统，包括：

隧道建立模块、用于建立移动中继站与服务基站的第一隧道连接；

群组信息模块，用于从移动中继站获取需要进行切换的群节点的群组信息，并发送至目标基站，所述群组信息包括第一隧道信息，所述第一隧道信息是移动中继站与服务基站之间中继链路的隧道信息；

配置模块，用于根据所述群组信息，在目标基站为所述群节点配置群节点切换所需移动中继站与目标基站之间的第二隧道信息；

切换模块，用于根据所述第二隧道信息将群节点从服务基站切换至目标基站。

本发明实施例又提供了一种移动中继站，包括：

隧道建立模块、用于建立与服务基站的第一隧道连接；

群组信息模块，用于获取需要进行切换的群节点的群组信息，并发送至目标基站，所述群组信息包括第一隧道信息，所述第一隧道信息是移动中继站与服务基站之间中继链路的隧道信息；

本发明实施例有益效果如下：

减少了切换过程中需要传输的群组信息，避免了因切换次数而导致的切换信令风暴。

附图说明

图1为背景技术中所述在MRS上绑定新旧CID实施切换的流程示意图；

图2为本发明实施例中所述群节点切换方法实施流程示意图；

图3为本发明实施例中所述通信网络系统结构示意图；

图4为本发明实施例中所述通过中继链路的隧道连接进行群组切换的实施流程示意图；

图5为本发明实施例中所述通过RS与GW之间的隧道连接进行群组切换的实施流程示意图；

图6为本发明实施例中所述通过中继链路的隧道连接进行群组切换在Reactive切换模式下的实施流程示意图；

图7为本发明实施例中所述通信系统结构示意图；

图8为本发明实施例中所述移动中继站结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

本发明实施例中，让移动节点分为一个群组，为这个群组按照一定的规则建立与网络侧实体间的隧道。切换过程中，只需要重新建立新的隧道即可完成群组切换。这样原先需要每个终端重新建立连接的过程简化为一次或几次隧道建立过程，这避免了切换过程中由于群内节点切换次数过多而导致的切换信令风暴。实施中，可以由为移动节点服务的MRS(Mobile Relay Station，移动中继站)来建立隧道。

本发明实施例提供了一种群节点切换方法，图2为群节点切换方法实施流程示意图，如图所示，包括如下步骤：

步骤201、建立移动中继站与网络侧实体的第一隧道连接；

步骤202、从移动中继站获取需要进行切换的群节点的群组信息，并发送至目标实体，所述群组信息包括第一隧道信息；

步骤203、根据所述包括第一隧道信息的群组信息，在目标实体为所述群节点配置群节点切换所需第二隧道信息；

步骤204、根据所述第二隧道信息将群节点从服务实体切换至目标实体。

网络侧实体是服务基站，第一隧道信息是移动中继站与服务基站之间中继链路的隧道信息，群组信息还包括群节点中各节点接入链路的连接会话标识，目标实体是目标基站，根据群组信息在目标基站为群节点配置群节点切换所需移动中继站与目标基站之间的第二隧道信息；

网络侧实体是接入服务网网关，第一隧道信息是移动中继站与接入服务网网关的隧道在移动中继站和服务基站之间信息，目标实体是目标基站，根据群组信息在目标基站为群节点配置群节点切换所需移动中继站与接入服务网网关之间的第二隧道在移动中继站和目标基站之间的信息；

网络侧实体是家乡代理，第一隧道信息是群节点在移动中继站与家乡代理的隧道在移动中继站和服务基站之间信息，目标实体是目标基站，根据所述群组信息在目标基站为所述群节点配置群节点切换所需移动中继站与家乡代理之间的第二隧道在移动中继站和目标基站之间的信息。

在移动中继站与接入服务网网关的隧道连接是：在移动中继站建立好IP(Internet Protocol，因特网协议)层连接后与接入网网关协商得到；或，在移动中继站入网时与基站协商得到。

与家乡代理进行隧道连接的移动中继站支持NEMO协议。

实施中还可以进一步包括如下步骤：

移动中继站对目标实体发射的信号进行检测，并获取目标实体标识，移动中继站决定将群节点切换到目标实体时，从网络侧实体获取需要进行切换的群节点的群组信息，并发送至目标实体；

或者，移动中继站没有做切换准备进入目标实体，在目标实体向请求下发移动中继站的上下文信息时，从网络侧实体获取需要进行切换的群节点的群组信息，并发送至目标实体；

实施中的隧道可以由移动中继站建立。

本发明的具体实施中都以IEEE802.16j中应用的情况为例来对不同的群组切换举例来进行说明，但由实施例可知本发明实施例中的群组切换并不仅限于在IEEE802.16j中应用。

本发明实施例是让网络设备(如：BS或者MRS)通过一定的信息把移动规律相同的节点分为一个群。当网络检测到某个群要整体发生切换时，网络设备可以通过网络本身的机制预先配置好目标设备上切换所需的各种L2、L3相关参数，一旦确定切换开始执行，则目标网络将可以预先将网络侧的数据通路、控制面的上下文信息、资源分配等完成，这样移动节点在与目标设备的空中接口建立后，即可迅速地建立端到端的通信，缩短了由于切换带来的延迟，并且由于只通过一个流程来完成群组切换，避免了极大地缩短切换过程中由于群内节点过多而导致的切换信令风暴。

根据移动规律相同这一特点，网络侧的设备(例如BS或MRS)可以通过路由信息(如属于同一个移动RS下的MS)的相关性来判断这些节点是否属于一个群节点。此后网络设备应当继续根据后续获得的信息，对于该群组进行维护，例如判断是否应该向该群组添加成员，是否应该删除成员，或者是否应该将该群组分裂成多个群组。图3为通信网络系统结构示意图，如图所示，在群移动中涉及的功能实体可以包括：SE(Serving Entity，服务实体)、TE(Target Entity，目标实体)、骨干网、GMC(Group Mobility Controller，群移动控制器)。其中：

SE为服务实体Serving Entity，它是当前正在为群节点服务的网络设备，可以是BS或者固定的RS等。TE为目标实体Target Entity，它是群节点的切换目标，TE也可以是BS或者固定的RS。实施例中将GMC定义为群移动控制器，它与群节点一起移动。GMC可以位于群节点中的某个节点，也可能位于一个可以移动的网络设备，如RS。实施中GMC的功能主要有：群组信息维护，切换触发和切换执行。群节点从SE切换到TE的过程中，如果SE和TE位于同一子网范围，可以视为无线链路发生了变化，仅导致了层2的切换；如果SE和TE位于不同子网范围，可以视为群节点的无线链路发生了变化，并导致了层3的切换。

实施中不论GMC位于群中的一个移动节点还是位于一个移动的网络设备，解决方式都类似。可以把GMC下的节点自动划为一个群组。有节点加入或离开GMC则直接把该节点加入或删除该群组。

切换往往可以由GMC来触发。当GMC检测到TE信息时，报告给SE，SE可以通过网络本身的方法把群组信息通知TE，让TE预先将网络侧的数据通路、控制面的上下文信息、资源分配等完成。如果TE先检测到GMC的移动，它可以通过上层实体或者其他方式，例如向周围网络设备询问GMC信息等，获取为该GMC服务的SE信息，并向SE请求群组信息。

在切换执行时，往往只需要GMC完成切换，MS即可在新的TE下正常通信。

以下实施中，可以视为GMC对应于RS，SE对应SBS(Serving Base Station，服务基站)，TE对应TBS(Target Base Station，目标基站)，隧道标识对应于T-CID(Tunnel Connection Identifier，隧道连接标识)，会话连接标识对应于CID，接入链路是指RS和MS之间的链路，中继链路是指RS和BS之间的链路，实施中由于数据传输的方式不同，在切换流程所携带的消息也不同，实施例中将进行说明。

实施例一：

本实施例中RS和SBS之间通过隧道连接。SBS通过隧道标识和MS的会话连接标识来区分用户。此时接入链路上通过正常的IEEE802.16j的MAC格式收发数据，中继链路上的数据包可以是一个T-CID头后面携带多个正常的IEEE802.16j的MAC消息的格式。中继链路上初始隧道可以在RS入网的时候建立。因此切换只需要在TBS下重建隧道即可。

图4为通过中继链路的隧道连接进行群组切换的实施流程示意图，如图所示，实施中包括如下步骤：

步骤401、RS检测到TBS的信号，并侦听TBS的广播消息，获取TBS ID等信息后，RS打算切换到TBS下，于是告知SBS。

步骤402、SBS通过上层实体AR或者直接通讯的方式把将要切换的群组信息告知TBS，群组信息可以包括：RS ID、RS的能力和中继链路上的隧道信息等。

步骤403、TBS为RS及RS下的MS建立好数据通道(如：给RS分配合适的物理层参数，重新生成对应的隧道CID，进行SF更新)，预留无线资源，建立控制面上下文(如：获取或者生成新的密钥)，并告知SBS可以接入RS。

步骤404、SBS下发允许RS接入的TBS的信息。

步骤405、RS在消息中告知SBS自己决定的切换目标TBS。

步骤406、SBS发送切换确定消息给TBS，告知TBS切换即将进行。TBS开始等待RS接入。

步骤407、RS断开与SBS的连接后，在TBS下同步完成后开始Ranging，并在RNG_REQ消息中通过RS ID表明自己的身份。

步骤408、TBS把预先给RS配置好的参数以及新的隧道信息(原隧道的SF ID和对应的新隧道CID)下发给RS。

该实施例方案优点在于：MS的各种CID可以保持不变，变化的只是隧道CID，而隧道建立在RS与BS上，且数目不多，因此可以方便快速地重新建立隧道。另外该方案对现有系统改动小，不降低现有系统的安全性。

实施例二：

本实施例中，RS与GW(GateWay，网关)之间进行隧道连接：RS同时扮演MS和SBS的角色。对MS来说它是SBS，对SBS来说它是MS，而且MS对此完全透明，SBS在一定情况下也可以对此透明。要达到这个目的，RS和GW之间应有直接的数据通道。RS和ASN-GW之间的数据通道的建立的方法有：在RS建立好IP层连接后与ASN-GW协商得到；在RS入网时与BS协商得到。

在RS建立好IP层连接后与ASN-GW协商得到时，由于通道建立过程与BS无关，RS可以按BS到GW之间的数据格式打包MS数据后在通过中继链路传输给BS，BS不需识别数据包的内容，按原有机制转交给ASN-GW，ASN-GW只需要解开两层隧道就能读取到数据包的内容；

在RS入网时与BS协商得到时，由于建立过程与ASN-GW无关，BS只需要中转RS和ASN-GW之间的数据包，这种中转只需把接入链路的MAC头格式转换成BS到ASN-GW之间的传输协议格式，消息载荷不变。

该实施例方案最大优点在于群组切换所需传递的信息极少。

图5为通过RS与GW之间的隧道连接进行群组切换的实施流程示意图，如图所示，实施中包括如下步骤：

步骤501、RS检测到TBS的信号，并侦听TBS的广播消息，获取TBS ID等信息后，RS打算切换到TBS下，于是告知SBS。

步骤502、SBS通过上层实体AR或者直接通讯的方式把将要切换的群组信息告知TBS，群组信息包括：RS ID、RS的能力等。

步骤503、TBS为RS及RS下的MS建立好数据通道(如：给RS分配合适的物理层参数，并重新生成RS的CID，进行SF更新)，预留无线资源，建立控制面上下文(如：获取或者生成新的密钥)，并告知SBS自己可以接入RS。

步骤504、SBS下发允许RS接入的TBS的信息。

步骤505、RS在消息中告知SBS自己决定的切换目标TBS。

步骤506、SBS发送切换确定消息给TBS，告知TBS切换即将进行。TBS开始等待RS接入。

步骤507、RS断开与SBS的连接后，在TBS下同步完成后开始Ranging，并在RNG_REQ消息中通过RS ID表明自己的身份。

步骤508、TBS把预先给RS配置好的参数以及新的RS CID下发给RS。

实施例三：

本实施例中，RS与HA(Home Agent，家乡代理)之间进行隧道连接，RS可以具备移动路由器功能即支持NEMO(Network Mobility，网络移动性)协议即可实施，MS可以把RS看作接入路由器。此时的切换实施流程可以按实施例二的切换步骤进行实施，这里就不再详细说明。

实施例二和三主要优点在于：接入链路和中继链路互不相关，这样可以支持中继链路和接入链路使用不同的无线接入技术。同时，实施例三在群组跨GW切换时仍然具备以上优点。

实施例四：

本实施例是实施例一、二、三在Reactive(被动)切换模式下的实施例，本实施例是处理RS未进行切换触发就直接到达了TBS下时的切换流程。此实施例方案可以保证当出现这种意外时，切换过程仍然能够迅速高效进行。下面以RS和SBS之间通过隧道连接中的实施为例进行说明，由该实施例可知，实施例二、三也可按该方式进行实施。

图6为通过中继链路的隧道连接进行群组切换在Reactive切换模式下的实施流程示意图，如图所示，实施中包括如下步骤：

步骤601、RS在没有做切换准备的情况下直接进入TBS后，只能发起Ranging过程，即向TBS发送RNG_REQ消息请求接入。

步骤602、TBS通过上层实体AR或者直接通讯的方式把切换过来的RS的RS ID发送给SBS，请求下发RS的上下文信息，并告知TBS。

步骤603、SBS收到该请求之后，立刻返回，并携带群组信息(如RS ID，RS的能力和RS下所有MS的接入链路上的CID和对应的SF ID以及中继链路上的隧道信息)。

步骤604、TBS获取RS上下文后为RS及RS下的MS建立好数据通道(给RS分配合适的物理层参数，重新生成对应的隧道CID，进行SF更新)，预留无线资源，建立控制面上下文(获取或者生成新的密钥)；然后TBS把预先给 RS配置好的参数以及新的隧道信息(原隧道的SF ID和对应的新隧道CID)下发给RS。

本发明实施例还提供了一种通信系统，下面结合附图对本系统的具体实施方式进行说明。

图7为通信系统结构示意图，如图所示，系统中包括：

隧道建立模块、用于建立移动中继站与网络侧实体的第一隧道连接；

群组信息模块，用于从移动中继站获取需要进行切换的群节点的群组信息，并发送至目标实体，所述群组信息包括第一隧道信息；

配置模块，用于根据所述包括第一隧道信息的群组信息，在目标实体为所述群节点配置群节点切换所需第二隧道信息；

切换模块，用于根据所述第二隧道信息将群节点从服务实体切换至目标实体。

配置模块中可以包括第一配置单元、第二配置单元、第三配置单元三者之一，其中：

第一配置单元，用于所述网络侧实体是服务基站，所述第一隧道信息是群节点在移动中继站与服务基站之间中继链路的隧道信息，所述群组信息还包括群节点中各节点接入链路的连接会话标识，所述目标实体是目标基站，根据所述群组信息在目标基站为所述群节点配置群节点切换所需移动中继站与目标基站之间的第二隧道信息；

第二配置单元，用于所述网络侧实体是接入服务网网关，所述第一隧道信息是群节点在移动中继站与接入服务网网关的隧道在移动中继站和服务基站之间信息，所述目标实体是目标基站，根据所述群组信息在目标基站为所述群节点配置群节点切换所需移动中继站与接入服务网网关之间的第二隧道在移动中继站和目标基站之间的信息；

第三配置单元，用于所述网络侧实体是家乡代理，所述第一隧道信息是群节点在移动中继站与家乡代理的隧道在移动中继站和服务基站之间信息，所述目标实体是目标基站，根据所述群组信息在目标基站为所述群节点配置群节点切换所需移动中继站与家乡代理之间的第二隧道在移动中继站和目标基站之间的信息。

隧道建立模块在移动中继站建立好IP层连接后与接入网网关协商所述群节点在移动中继站与接入服务网网关的隧道连接；或，在移动中继站入网时与基站协商所述群节点在移动中继站与接入服务网网关的隧道连接。

隧道建立模块可以是媒体资源服务器MRS。

本发明实施例还提供了一种移动中继站，下面结合附图对移动中继站的具体实施方式进行说明。

图8为移动中继站结构示意图，如图所示，移动中继站中包括：

隧道建立模块、用于建立与网络侧实体的第一隧道连接；

群组信息模块，用于获取需要进行切换的群节点的群组信息，并发送至目标实体，所述群组信息包括第一隧道信息；

配置模块中包括：第一配置单元、第二配置单元、第三配置单元三者之一，其中：

隧道建立模块在建立好IP层连接后与接入网网关协商所述群节点与接入服务网网关的隧道连接；或，在入网时与基站协商所述群节点与接入服务网网关的隧道连接。

通过以上实施例的描述可知，本发明实施例在实施中通过MRS与网络侧设备建立隧道来建立群节点的数据通道，并通过重新建立隧道来进行群组切换管理的方法。

切换中通过中继链路的隧道来进行群组切换、通过MRS与GW之间的隧道来进行群组切换、通过MRS与它本身的HA之间的隧道(支持NEMO协议)进行群组切换的方法；实施中还提供了Predictive(预先准备)和Reactive的群组切换。由上述实施例可知，目标BS可以预先获得群切换的信息，从而预留资源，极大的减少切换失败的概率，加快了切换速度。可以让整个MS的切换在一个流程中完成，避免了大量MS切换时的切换信令风暴。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种群节点切换方法，其特征在于，包括如下步骤：

建立移动中继站与服务基站的第一隧道连接；

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述群组信息还包括群节点中各节点接入链路的连接会话标识。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括如下步骤：

移动中继站对目标基站发射的信号进行检测，并获取目标基站标识，移动中继站决定将群节点切换到目标基站时，从服务基站获取需要进行切换的群节点的群组信息，并发送至目标基站。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括如下步骤：

移动中继站没有做切换准备进入目标基站，在目标基站向服务基站请求下发移动中继站的上下文信息时，从服务基站获取需要进行切换的群节点的群组信息，并发送至目标基站。

5.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述第一、第二隧道由移动中继站建立。

6.一种通信系统，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述隧道建立模块是移动中继站。