CN101296163A - 异步切换方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异步切换方法和系统。其中，该异步切换方法包括以下步骤：S302，在源基站确定需要将终端切换到目标基站的情况下，向目标基站请求进行切换；S304，目标基站响应于源基站的请求，向源基站发送切换请求确认消息，其中，切换请求确认消息中包括一个切换命令，切换命令中包含有关切入无线资源信息；S306，源基站将切换命令发送给终端；S308，终端根据测量到的系统帧差信息和切入无线资源信息确定切换开始时间，并在切换开始时间到达时开始向目标基站切换。通过本发明，可以减少切换的延迟。

Description

异步切换方法和系统

技术领域

本发明涉及通信领域，更具体地涉及一种异步切换方法和系统。

背景技术

如图1所示，分布式蜂窝无线通讯系统主要由终端、基站、和核心网组成。基站之间根据需要可以有逻辑或者物理的连接，基站组成的网络称为无线接入网(Radio Access Network，简称RAN)，负责接入层事务(例如，无线资源管理等)；上下行的无线资源按照共享信道的方式由基站负责调度。每个基站可以和一个或者一个以上的核心网节点(Core Network，简称CN)连接。核心网负责非接入层事务(例如，移动性管理等)。终端是指可以和网络进行通讯的设备(例如，手机或笔记本电脑等)。每个终端在上行方向上只能连接到网络中的其中一个基站。

当终端因为各种原因需要从源基站切换到一个目标基站时，终端需要先和源基站断掉通讯，然后按照从源基站获得的切换信息(一般称为切换命令消息)接入到目标基站。也就是说，这是一个硬切换。其中，在切换过程中，为了让基站和终端的步调保持一直，源基站会在切换命令消息中附加一个“开始时间”，终端在这个开始时间离开源基站并且开始接入目标基站，这种事先确定切换开始时间的切换方式称为同步切换。为了描述方便，把终端在切换前的小区成为源小区，源小区在源基站上；把切换以后的小区称为目标小区，目标小区在目标基站上。

源基站在确定开始时间时，至少需要知道两个关键的参数：一个是目标基站上目标小区的系统帧时间；另外一个是目标基站提供给终端接入的无线资源(简称切入无线资源)在时域上的调度信息。

如果让目标基站直接给源基站传递一个目标小区的系统帧时间，则由于传递的过程本身需要耗费一定的时间，所以源基站实际上只能收到一个历史系统帧时间。但是只要基站的时钟能够达到工程上的精度要求，基站之间的时间差就可以基本保持不变，所以通常的方法是使源基站首先获得源小区和目标小区之间的系统帧时间差，然后根据本身的系统帧时间得到目标小区的系统帧时间。因为在切换过程中只有终端可以同时获得源小区和目标小区的系统帧时间差，所以通常由终端在上报测量报告的时候，上报这个系统帧时间差信息。

切入无线资源的调度信息是指切入无线资源在目标小区的时域上出现的某个时刻或者是在时域上出现的规律。在目前的长期演进系统(LTE)中，目标小区的随机接入信道被用作为切入无线资源。这样对于终端来说就需要知道所要接入的随机接入信道的调度信息。这个调度信息可以是随机接入时隙的间隔周期(例如，20毫秒)。由于系统帧的长度是10毫秒，也就是说每两个系统帧就会出现一个随机接入时隙。可以事先简单地规定所有随机接入时隙在系统帧上的位置。例如，当随机接入时隙的间隔周期为20毫秒时，规定只有奇数帧才有随机接入时隙。为了简化处理，还可以事先规定奇数帧的第一个子帧是随机接入时隙。子帧是一个系统帧内的更小一级的时间单位(例如，可以规定为1毫秒)。

源基站在估算开始时间时，还需要把切换命令本身的发送时间考虑在内。这是因为为了保证控制面信令发送的可靠性，在物理层会采用混合自动重发技术(简称HARQ)。假设HARQ的初始误块率(简称BLER)为30％，那么如果要保证97.3％的成功率，重发次数至少是2次。目前长期演进系统(简称LTE)物理层最短的传输间隔(简称TTI)是1毫秒，所以HARQ的环回时间(简称RTT)大概在3毫秒，这样2个RTT的时间大概在6毫秒左右。为了保证切换命令消息的接收成功率，源基站总是按照悲观的发送时间来估算，也就是3个RTT发送时间。这样大概有70％概率，开始时间被往后延迟了2个RTT的时间，而开始时间的延迟间接地延长了切换的时间和用户面中断的时间。

参考图2，说明现有技术中的同步切换方法。如图2所示，现有的同步切换方法包括以下步骤：

S202，终端发送测量报告给源基站。源基站根据测量报告和切换控制策略判断需要切换，并且选定切换的目标基站。测量报告中可能包含了源小区和目标小区的系统帧差时间信息。

S204，源基站发送切换请求给目标基站。目标基站在判断允许切换以后，准备切入无线资源。

S206，目标基站发送切换请求确认给源基站，消息中包括一个透明的容器，这个容器中包括目标基站发送给终端的切换命令消息，其中可能包括切入无线资源参数，比如随机接入信道的描述信息等。

S208，源基站发送切换命令给终端，切换命令消息中会增加一个源基站计算的切换开始时间。

S210，在收到切换命令以后，终端保持和源基站的通讯直到开始时间，然后开始接入目标基站。

S212，目标基站给终端发送切换接入确认消息。

S214，终端发送切换完成消息给目标基站。

综上所述，采用同步切换的方法，不但要求增加无线接口和网络内部接口的信令交互，而且会因为传递开始时间的切换命令本身发送时间的悲观估计而导致切换时延增加。

发明内容

鉴于以上所述的一个或多个问题，本发明提供了一种异步切换方法和系统。

根据本发明的异步切换方法包括以下步骤：S302，在源基站确定需要将终端切换到目标基站的情况下，向目标基站请求进行切换；S304，目标基站响应于源基站的请求，向源基站发送切换请求确认信息，其中，切换请求确认信息中包括一个切换命令，切换命令中包含有关切入无线资源信息；S306，源基站将切换命令发送给终端；S308，终端根据测量到的系统帧差信息和有关切入无线资源信息确定切换开始时间，并在切换开始时间到达时开始向目标基站切换。其中，终端在切换开始时间达到以前继续和源基站保持通讯。

其中，步骤S302包括以下步骤：S3022，源基站判断是否需要将终端切换到目标基站；S3024，在需要的情况下，源基站向目标基站发送切换请求信息。

其中，有关切入无线资源信息是随机接入信道的描述信息，包括随机接入信道的调度信息。随机接入信道的调度信息是随机接入时隙在时域的分布规律。终端与源基站保持通讯是指终端保持在下行接收和上行发送状态。系统帧差信息是终端预先测得的。切换开始时间是指接入时隙在目标小区系统时间上的位置。根据本发明的异步切换方法用于分布式蜂窝无线通讯系统。

根据本发明的异步切换系统包括：切换请求装置，位于源基站侧，用于在确定需要将终端切换到目标基站的情况下，向目标基站请求进行切换；命令发送装置，位于目标基站侧，用于响应于切换请求装置的请求，向源基站发送切换请求确认信息，其中，切换请求确认信息包含一个切换命令，切换命令包含有关切入无线资源信息；命令转送装置，位于源基站侧，用于将来自命令发送装置的切换命令发送给终端；以及切换完成装置，位于终端侧，用于根据系统帧差信息和有关切入无线资源信息确定切换开始时间，并在切换开始时间到达时开始将终端向目标基站切换。

根据本发明的异步切换系统还包括：通讯维持单元，用于在切换开始时间到达以前，继续保持终端和源基站之间的通讯。

其中，切换请求装置包括：切换判断单元，用于判断是否需要将终端切换到目标基站；切换请求单元，用于在需要切换的情况下，向目标基站发送切换请求信息。

其中，切换完成装置包括：时间计算单元，用于根据系统帧差信息和有关切入无线资源信息确定切换开始时间；切换完成单元，用于在切换开始时间到达时，开始将终端向目标基站切换。

其中，有关切入无线资源信息是随机接入信道的描述信息，包括随机接入信道的调度信息。系统帧差信息是终端预先测得的。根据本发明的异步切换系统用于分布式蜂窝无线通讯系统。

在本发明中，通过让终端自行决定切换的开始时间，减少了无线接口以及网络内部接口的信令交互，同时因为终端是在收到切换命令消息以后才开始估算切换开始时间，所以避免了因为发送切换命令消息本身的不确定性导致的误差，减少了切换的延迟和用户面的中断时间。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有技术中的分布式蜂窝无线通讯系统的结构图；

图2是现有技术中的同步切换方法的流程示意图；

图3是根据本发明实施例的异步切换方法的流程图；

图4是根据本发明另一实施例的异步切换方法的流程示意图；

图5是图3、图4所示的异步切换方法中的切换开始时间的确定过程示意图；以及

图6是根据本发明实施例的异步切换系统的框图。

具体实施方式

终端在测量邻近小区时，可以通过小区搜索过程而获得与邻近小区的下行帧同步。另外，为了进一步获得服务小区和邻近小区的系统帧差信息，终端需要读取邻近小区的系统帧号。为了减少终端读取这个系统帧号的时间，系统帧号会在邻近小区的主系统消息块上广播。这些测量工作是终端在上报测量报告以前就完成了。

在切换的时候，终端会收到来自源小区的切换命令消息。这个消息中包括了作为切入无线资源的随机接入信道的描述信息，其中包括接入时隙在目标小区的调度信息。

根据背景技术中介绍的切换原理，终端根据测量到的系统帧差信息和收到的随机接入信道的接入时隙调度信息，就可以计算出接入时隙在目标小区时域上的分布规律，比如和当前时刻距离最近的接入时隙以及接入时隙的间隔时间。据此终端就可以根据实际情况计算出接入目标小区的时间，即开始时间。

这样从切换的角度来说，源小区的发送切换命令的时候，没有和终端之间确定一个开始时间，也就是说这是个异步的切换。

因为随机接入信道接入时隙的时间间隔可以不会少于LTE系统同步信道(简称SCH)的间隔时间(即5毫秒)，而LTE系统中最小的TTI是1毫秒，所以终端收到切换命令的时间和终端最后确定的切换开始时间之间总是有一定的间隙。这个间隙会被用来处理切换命令消息，终端和目标小区同步等功能，同时终端还可以继续和源小区保持通讯。终端无法确认在切换的过程中基站是否会继续下行的发送，所以终端会保持下行连续的接收状态。在上行方向上，如果终端有数据需要发送的话，也会继续上行连续的发送状态。

下面参考附图，详细说明本发明的具体实施方式。

参考图3，说明根据本发明实施例的异步切换方法。如图3所示，该异步切换方法包括以下步骤：S302，在源基站确定需要将终端切换到目标基站的情况下，向目标基站请求进行切换；S304，目标基站响应于源基站的请求，向源基站发送切换请求确认信息，其中，切换请求确认信息中包括一个切换命令，切换命令中包含有关切入无线资源信息；S306，源基站将切换命令发送给终端；S308，终端根据测量到的系统帧差信息和有关切入无线资源信息确定切换开始时间，并在切换开始时间到达时开始向目标基站切换。其中，终端在切换开始时间达到以前继续和源基站保持通讯。

其中，步骤S302包括以下步骤：S3022，源基站判断是否需要将终端切换到目标基站；S3024，在需要的情况下，源基站向目标基站发送切换请求信息。

其中，有关切入无线资源信息是随机接入信道的描述信息，包括随机接入信道的调度信息。随机接入信道的调度信息是随机接入时隙在时域的分布规律。终端与源基站保持通讯是指终端保持在下行接收和上行发送状态。系统帧差信息是终端预先测得的。切换开始时间是指接入时隙在目标小区系统时间上的位置。根据本发明的异步切换方法用于分布式蜂窝无线通讯系统。

参考图4，说明根据本发明另一实施例的异步切换方法的流程。如图4所示，该流程包括以下步骤：

S402，终端在源小区发送测量报告给源基站。源基站根据测量报告和切换控制策略判断需要切换，并且选定切换的目标基站。

S404，源基站发送切换请求给目标基站。目标基站在判断允许切换以后，准备切入无线资源。

S406，目标基站发送切换请求确认给源基站，消息中包括一个透明的容器，这个容器中包括目标基站发送给终端的切换命令消息，其中可能包括切入无线资源参数，比如随机接入信道的描述信息等。

S408，源基站把其中的的切换命令消息发送给终端。

S410，在收到切换命令以后，根据事先测量到的目标小区系统帧信息以及切换命令中的随机接入信道的描述信息，终端确定一个切换的开始时间。在开始时间没有到以前，终端保持下行的接收和上行的发送状态。

S412，目标基站给终端发送切换接入确认消息。

S414，终端发送切换完成消息给目标基站。

参考图5，说明图3、图4所示的异步切换方法中的切换开始时间的确定过程。假设：系统帧的周期是2048帧；目标小区用来切换的随机接入信道的接入时隙间隔周期为20毫秒；随机接入时隙分布在奇数帧；源小区在103帧收到测量报告；源基站在106帧发送切换命令消息。

如图5所示，终端在源小区的106帧收到切换命令，和106帧对应的目标小区的时间是40帧，这样距离下一个随机接入时隙41帧还有大约1帧的时间，终端考虑到切换命令的处理时间以及终端同步到目标小区的时间，确定切换时间在目标小区的41帧。在终端收到切换命令以后，到41帧终端转到目标小区之前，终端继续保持下行接收和上行发送的状态，以减少用户面的中断时间。

参考图6，说明根据本发明实施例的异步切换系统。如图6所示，该异步切换系统包括：切换请求装置602，位于源基站侧，用于在确定需要将终端切换到目标基站的情况下，向目标基站请求进行切换；命令发送装置604，位于目标基站侧，用于响应于切换请求装置的请求，向源基站发送切换请求确认信息，其中，切换请求确认信息包含一个切换命令，切换命令包含有关切入无线资源信息；命令转送装置606，位于源基站侧，用于将来自命令发送装置的切换命令发送给终端；以及切换完成装置608，位于终端侧，用于根据系统帧差信息和有关切入无线资源信息确定切换开始时间，并在切换开始时间到达时开始将终端向目标基站切换。

根据本发明的异步切换系统还包括：通讯维持单元，用于在切换开始时间到达以前，继续保持终端和源基站之间的通讯。

其中，切换请求装置602包括：切换判断单元6022，用于判断是否需要将终端切换到目标基站；切换请求单元6024，用于在需要切换的情况下，向目标基站发送切换请求信息。

其中，切换完成装置608包括：时间计算单元6082，用于根据系统帧差信息和有关切入无线资源信息确定切换开始时间；切换完成单元6084，用于在切换开始时间到达时，开始将终端向目标基站切换。

其中，有关切入无线资源信息是随机接入信道的描述信息，包括随机接入信道的调度信息。系统帧差信息是终端预先测得的。根据本发明的异步切换系统用于分布式蜂窝无线通讯系统。

在本发明中，通过让终端自行决定切换的开始时间，减少了无线接口以及网络内部接口的信令交互，同时因为终端是在收到切换命令消息以后才开始估算切换开始时间，所以避免了因为发送切换命令消息本身的不确定性导致的误差，减少了切换的延迟和用户面的中断时间。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (16)

1.一种异步切换方法，其特征在于，包括以下步骤：

S302，在源基站确定需要将终端切换到目标基站的情况下，向所述目标基站请求进行切换；

S304，所述目标基站响应于所述源基站的请求，向所述源基站发送切换请求确认信息，其中，所述切换请求确认信息中包括一个切换命令，所述切换命令中包含有关切入无线资源信息；

S306，所述源基站将所述切换命令发送给所述终端；

S308，所述终端根据测量到的系统帧差信息和所述有关切入无线资源信息确定切换开始时间，并在所述切换开始时间到达时开始向所述目标基站切换。

2.根据权利要求1所述的异步切换方法，其特征在于，所述终端在所述切换开始时间达到以前继续和所述源基站保持通讯。

3.根据权利要求2所述的异步切换方法，其特征在于，所述步骤S302包括以下步骤：

S3022，所述源基站判断是否需要将所述终端切换到所述目标基站；

S3024，在需要的情况下，所述源基站向所述目标基站发送切换请求信息。

4.根据权利要求3所述的异步切换方法，其特征在于，所述有关切入无线资源信息是随机接入信道的描述信息，包括随机接入信道的调度信息。

5.根据权利要求4所述的异步切换方法，其特征在于，所述随机接入信道的调度信息是随机接入时隙在时域的分布规律。

6.根据权利要求5所述的异步切换方法，其特征在于，所述终端与所述源基站保持通讯是指所述终端保持在下行接收和上行发送状态。

7.根据权利要求6所述的异步切换方法，其特征在于，所述系统帧差信息是所述终端预先测得的。

8.根据权利要求7所述的异步切换方法，其特征在于，所述切换开始时间是指接入时隙在目标小区系统时间上的位置。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的异步切换方法，其特征在于，所述方法用于分布式蜂窝无线通讯系统。

10.一种异步切换系统，其特征在于，包括：

切换请求装置，位于源基站侧，用于在确定需要将终端切换到目标基站的情况下，向所述目标基站请求进行切换；

命令发送装置，位于所述目标基站侧，用于响应于所述切换请求装置的请求，向所述源基站发送切换请求确认信息，其中，所述切换请求确认信息包含一个切换命令，所述切换命令包含有关切入无线资源信息；

命令转送装置，位于所述源基站侧，用于将来自所述命令发送装置的所述切换命令发送给所述终端；以及

切换完成装置，位于所述终端侧，用于根据系统帧差信息和所述有关切入无线资源信息确定切换开始时间，并在所述切换开始时间到达时开始将所述终端向所述目标基站切换。

11.根据权利要求10所述的异步切换系统，其特征在于，还包括：

通讯维持单元，用于在所述切换开始时间到达以前，继续保持所述终端和所述源基站之间的通讯。

12.根据权利要求11所述的异步切换系统，其特征在于，所述切换请求装置包括：

切换判断单元，用于判断是否需要将所述终端切换到所述目标基站；

切换请求单元，用于在需要切换的情况下，向所述目标基站发送切换请求信息。

13.根据权利要求12所述的异步切换系统，其特征在于，所述切换完成装置包括：

时间计算单元，用于根据所述系统帧差信息和所述有关切入无线资源信息确定切换开始时间；

切换完成单元，用于在所述切换开始时间到达时，开始将所述终端向所述目标基站切换。

14.根据权利要求13所述的异步切换系统，其特征在于，所述有关切入无线资源信息是随机接入信道的描述信息，包括随机接入信道的调度信息。

15.根据权利要求14所述的异步切换系统，其特征在于，所述系统帧差信息是所述终端预先测得的。

16.根据权利要求10至15中任一项所述的异步切换系统，其特征在于，所述系统用于分布式蜂窝无线通讯系统。

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