CN101400088B - 一种演进网络中的切换方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种演进网络中的切换方法，包括以下步骤：源eNB向多个目标eNB发送切换请求消息，所述消息中携带优选小区的小区标识；所述源eNB接收优选小区所属目标eNB返回的消息，所述消息中携带所述优选小区分配给用户的资源；所述源eNB将所述资源发送给用户设备，供所述用户设备接入无线网络，完成切换。本发明还公开了一种目标eNB和源eNB。本发明的实施例中，在切换过程中如果出现RLF，可以保证UE的状态是active到active的切换，减少了延迟和资源浪费。

Description

一种演进网络中的切换方法及设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种演进网络中的切换方法及设备。

背景技术

LTE(Long Term Evolution，长期演进)网络的结构如图1所示，包括：MME(Mobility Management Entity移动管理实体)/SGW(System ArchitectureEvolution Gateway，系统架构演进网关)和eNB(Evolution NodeB，演进节点)，MME/SGW与eNB之间是S1接口，eNB之间是X2接口连接。其中，MME负责控制面的移动性管理，包括用户上下文和移动状态管理，分配用户临时身份标识等，是控制平面部分；Serving/SGW负责空闲状态下为下行数据发起寻呼，管理保存IP承载参数和网络内路由信息等，是用户面部分。MME与SGW之间是网状连接，即一个MME可以控制多个SGW。

演进网络架构中，eNodeB之间存在X2接口的切换，即UE从S-eNB(SourceeNB，源eNB)切换到T-eNB(目标eNB，目标eNB)控制的一个小区中的过程。其中UE(User Equipment，用户设备)当前所在的基站称为S-eNB(SourceeNodeB，源演进基站)，UE要切换的到的基站称为T-eNB(目标eNodeB，目标演进基站)。该切换过程如图2所示，EPC(Evolution Packet Core，演进分组核心)在连接建立时或在最后一次TA(Tracking Area，跟踪区)更新时，为S-eNB内的UE上下文提供漫游限制信息；UE向S-eNB发送测量报告消息；当切换条件满足时，源eNB与目标eNB交互切换信令，如果发现合适的目标eNB，则向用户设备发送切换命令。

如果发送切换命令之前发生了UE和源eNB之间的无线链路失败，则发送HO command命令不成功，结果将导致通讯中断。为了保证通讯的连续性，在3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)组中提出了多切换目标的方案：源eNB在做切换判决时，向多个目标eNB发送切换请求，以便让多个目标小区具有该UE的Context；如果步骤S207发送HO Command失败，则UE可以通过小区重选和随机接入的方法随机接入到某一个小区；如果这个随机接入的小区对应的eNB正好保存有该UE相应的Context，那么UE就可以在Active状态下保持业务的连续性。

但是以上思想在具体的实现过程中可能会有很多具体的问题，比如源eNB如何向多个目标eNB发送切换请求，各个目标eNB如何准备资源等。

现有技术中提出了一种多目标切换方法，如图3所示，包括以下步骤：首先，源eNB向多个目标eNB发送切换请求；每个目标eNB在收到切换请求后都会：保存该UE的Context；并为该UE准备资源，包括分配空口资源，建立转发隧道，分配C-RNTI等；所有的目标eNB都会给源eNB返回切换请求响应消息。

发明人发现目前现有的多目标小区切换可能存在如下问题：

一、多个目标eNB都需要准备资源，造成资源浪费；

二、处理复杂性较高，体现在如下两个方面：

(1)Source eNB在收到多个目标eNB响应的Handover Request ACK消息后，需要选择某一个响应发送给UE，选择过程将带来处理过程复杂。

(2)假设UE在RLF(Radio Link Control，无线链路控制)后接入到有UEcontext的eNB下的非分配资源小区，此时目标eNB就需要释放原来分配的资源，并重新在新的小区中分配资源，而且相应的Context都需要修改。

(3)假设某一个目标eNB下的多个小区是候选小区，那么目标小区如何选择某一个小区分配资源的过程比较复杂。

三、由于现有技术的图3中空口处理过程中，只有用户设备向目标eNB发送的上行消息，没有目标eNB向用户设备发送的下行消息，无法将目标eNB侧的有用数据发送给用户设备，导致用户设备不能正常接入无线网络。

发明内容

本发明实施例提供一种演进网络中的切换方法及设备，以实现节约资源，处理过程简单。

本发明实施例提供了一种演进网络中的切换方法，包括以下步骤：

源eNB(演进NodeB)向多个目标eNB发送切换请求消息，所述消息中携带优选小区的小区标识；

所述源eNB接收优选小区所属目标eNB返回的确认消息，所述消息中携带所述优选小区分配给用户的资源；

所述源eNB将所述资源发送给用户设备，供所述用户设备接入无线网络，完成切换。

本发明实施例还提供了一种演进网络中的切换方法，包括以下步骤：

目标eNB接收来自源eNB的切换请求消息，所述消息中携带优选小区的小区标识；

所述目标eNB在所述优选小区为用户设备准备资源。

本发明实施例还提供了一种演进网络中的切换方法，包括以下步骤：

当源eNB与用户设备无线链路失败时，重选eNB接收来自用户设备的更新消息；

所述重选eNB判断是否已为所述用户设备准备资源，如果没有，则为所述用户设备准备资源，并通知所述用户设备；

如果有，则将所述资源通知所述用户设备，供所述用户设备接入无线网络，完成切换。

本发明实施例还提供了一种源eNB，包括：

消息发送单元，用于向多个目标eNB发送切换请求消息，所述消息中携带优选小区的小区标识；

消息接收单元，用于接收优选小区所属目标eNB返回的消息，所述消息中携带所述优选小区分配给用户的资源；

切换指示单元，用于将所述资源发送给用户设备，供所述用户设备接入无线网络，完成切换。

本发明实施例还提供了一种目标eNB，包括：

切换消息接收单元，用于接收来自源eNB的切换请求消息，所述消息中携带优选小区标识；

资源提供单元，用于在所述优选小区为用户设备准备资源。

本发明的实施例中，在切换过程中如果出现RLF，可以保证UE的状态是active到active的切换，减少了延迟和资源浪费。

附图说明

图1是现有技术中LTE结构图；

图2是现有技术中基于X2口的切换流程图；

图3是现有技术中多目标eNB切换流程图；

图4是本发明实施例一具体流程图；

图5是本发明实施例二具体流程图；

图6是本发明实施例五具体流程图；

图7是本发明实施例六具体流程图；

图8是本发明实施例七中第一场景具体流程图；

图9是本发明实施例七中第二场景具体流程图；

图10是本发明实施例中一种源eNB结构图；

图11是本发明实施例中一种目标eNB结构图。

具体实施方式

本发明实施例一的应用场景为：所有的目标eNB都与源eNB处于同一个MME下，源eNB到所有的目标eNB的切换都是X2切换。这种场景是LTE系统中最常见的切换方式。实施例一是最基本的实施方案，其他实施例都是在实施例一的基础上进一步说明与修改。为了描述方便，在将控制优选小区的eNB称之为优选eNB。

实施例一的具体流程如图4所示，包括以下步骤：

步骤s401，UE向源eNB发送MEASUREMENT REPORT测量报告消息。

步骤s402，源eNB根据MEASUREMENT REPORT和RRM(RadioResource Management，无线资源管理)信息进行切换判决，决定向哪些目标eNB发送切换请求消息，并决定哪一个小区作为优选小区。

步骤s403a和步骤s403b，源eNB通过X2口向各目标eNB发送切换请求HOrequest消息，切换请求消息中仅携带优选目标小区的Cell ID。在本例中假设优选目标小区属目标eNB#2，步骤s403a中不携带优选目标小区的Cell Id，s403b中携带目标小区的Cell Id；或者在给eNB#1和eNB#2的切换请求消息都带上优选小区的Cell ID。

步骤s404a和步骤s404b，目标eNB为决定是否为UE分配资源，在本实施例中：步骤s404a目标eNB1判断出本eNB不是优选的eNB，所以仅仅保存接收到的UE Context，不为UE分配任何资源；判断的方式可以是eNB1接收到的切换请求消息中没有优选小区的Cell ID，或者优选小区的Cell ID不在自己的控制范围。步骤s404b目标eNB2在优选小区为UE分配资源(例如，为UE分配无线资源，为UE分配一个新的C-RNTI，为该UE建立转发隧道等)。

步骤s405a和步骤s405b，目标eNB向源eNB发送切换请求确认消息，在本例步骤s405a中目标eNB1发送的切换请求确认消息中不带无线参数容器，步骤s405b中目标eNB2向源eNB发送的切换请求确认消息中携带无线参数容器和转发隧道相关信息，容器中是在优选小区分配给UE的无线参数和新的C-RNTI。

源eNB只有在接收到优选目标eNB(即eNB2)的切换请求确认消息后才决定向UE发送切换命令，切换命令中带有无线参数容器把优选小区分配的资源发送给UE。

步骤s406，源eNB在接收到切换请求确认消息后，只向优选目标小区所在的目标eNB进行Data forwarding(数据转发)，即向目标eNB2进行Dataforwarding，同时源eNB在缓冲区保留一份向目标eNB转发数据的备份。

步骤s407，UE与源eNB的无线链路失败。

步骤s408，UE通过小区重选任选一个Cell接入网络；本实施例中假设UE通过小区重选和随机接入过程接入到目标eNB1下的某一个小区。此时由于没有在这个小区中准备资源，所以目标eNB1将会为该UE立即准备资源，并将该资源告知UE。UE与新小区所在目标eNB的具体的空口处理过程请参见实施例四和实施例五。

步骤s409，如果UE重新选择的小区不是前面步骤中的优选小区，则目标eNB向源eNB发送Data forwarding Indication消息，指示源eNB：(1)开始向新的目标eNB进行数据转发，(2)删除其他目标eNB上的Context。

步骤s410，源eNB停止向优选小区进行数据转发，开始向新的目标eNB转发数据。

步骤s411，当候选目标eNB为多个的时候，源eNB给其他所有的候选目标eNB发送切换取消消息HO Cancel，并在HO Cancel消息中携带上恰当的原因值(例如，原因值是无线链路失败)，候选目标eNB释放资源并删除该UE的Context。

步骤s412，目标eNB向MME发送切换完成消息。

步骤s413，MME向目标eNB发送切换完成响应消息。

步骤s414，目标eNB通知源eNB释放资源Release Resource消息。

本发明实施例二中，不是所有的目标eNB都与源eNB处于同一个MME下，源eNB到目标eNB的切换同时存在X2切换和S1切换。对于本实施例，除因存在S1切换本身的切换流程与实施例1不同而导致的切换信令不同外，其余的思想与实施例1相同，流程如图5所示。

本发明实施例三中，将给出在切换请求消息中给出最优小区标识的各种可能方案。方案一：如实施例一所示：仅仅给优选的eNB发送的切换请求消息才带上优选小区的Cell ID，给其他目标eNB发送的切换请求消息不带CellID；方案二：如实施例一所示：给所有的目标eNB发送的切换请求消息都带上且仅带上优选小区的Cell ID，各个目标eNB在收到该优选小区的Cell ID后将根据该Cell ID是否在自己的控制范围内来判断自己是否为优选的eNB，并判断是否给该UE分配资源；方案三：在给所有的目标eNB发送的切换请求消息都带上所有的候选小区，这意味着在切换请求消息中带上一个备选小区的列表，同时通过指示将优选小区标识出，各个目标eNB将根据收到的优选小区的指示来确定是否分配资源。

本发明实施例四中，主要说明当目标eNB接收到源eNB发送的切换请求消息后如何向源eNB回复切换请求确认消息的。

在实施例一中，所有的目标eNB都向源eNB回复切换请求确认消息，源eNB只是在收到优选小区的切换请求响应消息后才会向UE发送切换指令消息。

对于切换请求确认消息的回复，也可以采用如下方法：(1)只有优选eNB向源eNB回复切换请求确认消息，其他目标eNB不回复切换请求确认消息；(2)在发生了无线链路失败并且UE重选选择到一个没有进行资源分配的目标eNB后，在进行data forwarding之前，该目标eNB可以在向源eNB发送的某条消息中将源eNB需要的信息，比如SAE承载相关的参数、TEID等参数携带给源eNB。

以实施例一中的流程为例，取消步骤s405a的切换请求确认消息，并且在步骤s409的目标eNB向源eNB发送Data forwarding Indication消息中携带源eNB需要的所有的信息。同样在实施例二的流程中也不存在步骤s506，并且步骤s511的Data forwarding Indication消息中携带源eNB需要的所有信息。

本发明实施例五对应于实施例一和实施例二中的空口处理过程，主要说明在UE与源eNB发生无线链路失败后，UE进行小区重选后选择到新的小区后的流程。这个空口处理过程的主要目标是：(1)如果UE重选的Cell中没有为该UE准备资源时，它将立即为该UE准备资源；(2)如果(1)满足，目标eNB将该资源告知UE；如果重选的Cell没有为该UE重新准备资源时，则目标eNB将切换准备阶段为UE准备的资源告知UE；(3)UE将使用这些资源接入网络，完成切换。空口切换流程如图6所示，包括以下步骤：

步骤s601，UE向重选的小区发送RRC消息，该消息可能是小区更新请求消息，其中包含在无线链路失败时UE的C-RNTI和对该消息进行完整性保护的MAC-I。

步骤s602，目标eNB收到Cell Update消息后，将根据这条消息带上来的参数(C-RNTI)，寻找该UE的context，如果找到了该UE的context并且UE选择的小区恰好是实施例一中的优选小区，即该小区已经为该UE准备了资源，则不需重新为在该小区为UE准备资源。如果找到了该UE的context并且UE选择的小区不是实施例一中的优选小区，即该小区没有为该UE准备资源，则目标eNB在该小区重新为UE分配资源(例如：无线资源和新的C-RNTI)。

步骤s603，目标eNB向UE发送RRC响应消息，例如Cell Update Confirm消息，该消息中携带目标小区为该UE分配的资源信息(例如：无线资源和新的C-RNTI)。

步骤s604，UE在接收到目标eNB的RRC响应消息后，向目标eNB回复确认消息，该消息是一条可选择的消息，以确认UE已经接入到新的目标小区。

本发明实施例六同样对应于实施例一和实施例二中的空口处理过程，本实施例与实施例四的空口处理过程不同的是：在目标eNB收到Cell Update消息后，将根据该消息带上来的参数(C-RNTI)，寻找该UE的context，没有找到相应的UE Context的情况。此时，目标eNB将向UE回复一条Cell UpdateFailure消息，指示重选失败，UE进入Idle状态。在这种情况下，源eNB和其他目标eNB的资源释放要靠定时器来触发。空口处理流程如图7所示，包括以下步骤：

步骤s701，UE向重选的小区发送RRC消息，该消息可能是小区更新请求消息，其中包含在无线链路失败时UE的C-RNTI和对该消息进行完整性保护的MAC-I。

步骤s702，目标eNB收到Cell Update消息后，将根据上条消息带上来的参数(C-RNTI)，寻找该UE的context，并且在目标eNB中没有找到该UE的context。

步骤s703，目标eNB向UE发送RRC响应消息，例如Cell Update Failure消息，指示小区重选失败，收到这条消息后，UE进入Idle状态。

需要注意的是，在这种情况下，将不继续进行实施例一和实施例二中的步骤s408空口处理以后的流程，源eNB和其他目标eNB的资源释放通过定时器来触发而不是消息触发。

本发明实施例七主要针对inter-RAT的应用场景，为避免复杂性和实现后向兼容性，本实施例的基本思想是将多目标切换局限于LTE系统中，具体如下：当由其他RAT向LTE系统切换时，不考虑多目标小区切换；当源系统是LTE系统，则：如果优选小区属于eNB(E-UTRAN网络)，则只向目标小区所在的目标eNB发送切换请求消息，不向其他的目标RNC或者目标BSC发送切换请求消息；同时LTE系统中的非优选小区也可以作为切换的目标小区。优选小区属于BSC，则向目标BSC发送切换请求消息，并向目标eNB发送切换请求消息；优选小区属于RNC，则向目标RNC发送切换请求消息，并向目标eNB发送切换请求消息。除上述不同外其他的原则与思想与以上实施例相同。

在存在Inter RAT切换的情况下，这样发送切换请求消息的好处是：可以减少系统间的信令流程；对其他系统例如RNC或者BSC的修改没有任何修改，完全保持兼容。

图8和图9的场景给出的具体的应用场景对应的流程图，在流程图中只给出了切换准备阶段的流程。

如图8所示，优选候选小区属于eNB，则只向所有的候选目标eNB发送切换请求消息，不向其他的目标RNC和目标BSC发送切换请求消息；包括以下步骤：

步骤s801，UE向MEARUREMENT REPORT测量报告消息给源eNB；

步骤s802，eNB根据MEASUREMENT REPORT和RRM信息进行切换判决，决定向哪些目标eNB发送切换请求消息，并决定哪一个小区作为优选小区；在本实施例中，假设3个候选目标小区分别在目标eNB#1、目标eNB#2和目标RNC，其中优选小区在目标eNB#1。

步骤s803，eNB通过X2口向目标eNB#1、目标eNB#2发送切换请求HOrequest消息，不向目标RNC发送切换请求。

步骤s804，目标eNB为决定是否为UE分配资源。

步骤s805，目标eNB向源eNB发送切换请求确认消息。

如图9所示，假设有4个候选目标小区分别在目标eNB#1、目标eNB#2、目标RNC和目标BSC，优选候选小区属于RNC，则同时向优选RNC和其他的目标eNB#1、目标eNB#2发送切换请求消息，不向其他的目标BSC或者目标RNC发送切换请求消息；包括以下步骤：

步骤s901，UE发送MEASUREMENT REPORT测量报告消息给源eNB；

步骤s902，源eNB根据MEASUREMENT REPORT和RRM信息进行切换判决，决定向哪些目标eNB发送切换请求消息，并决定哪一个小区作为优选小区；在本实施例中，假设3个候选目标小区分别在目标eNB#1、目标eNB#2和目标RNC，其中优选小区在目标RNC。

步骤s903，源eNB通过X2口向目标eNB#1、目标eNB#2发送切换请求HOrequest消息，通过S1口向目标RNC发送切换请求消息。

步骤s904，MME通过SGSN向目标RNC转发切换请求消息。

步骤s905，目标eNB和目标RNC决定是否为UE分配资源。

步骤s906，切换请求消息通过SGSN向MME回复切换请求响应消息。

步骤s907，目标eNB和MME向源eNB发送切换请求确认消息。

本发明实施例还提供了一种源eNB，如图10所示，包括：消息发送单元10，用于向多个目标eNB发送切换请求消息，所述消息中携带优选小区的小区标识；消息接收单元20，用于接收目标eNB返回的消息，并从优选小区返回的消息中获取所述优选小区分配给用户的资源；切换指示单元30，用于将所述资源发送给用户设备，供所述用户设备接入无线网络，完成切换。目标确定单元40，用于根据用户设备发送的测量报告及无线资源管理信息确定所述优选小区及多个目标eNB。小区类型判断单元50，用于判断所述优选小区属于eNB、基站控制器BSC或无线网络控制器RNC，如果优选小区属于eNB，则只向所述eNB和其他目标eNB发送切换请求消息，不向BSC和RNC发送切换请求消息；如果优选小区属于BSC或RNC，则向BSC或RNC发送切换请求消息，并向eNB发送切换请求消息。

本发明实施例还提供了一种目标eNB，如图11所示，包括：切换消息接收单元100，用于接收来自源eNB的切换请求消息，所述消息中携带优选小区的小区标识；资源提供单元200，用于在所述优选小区为用户设备准备资源；消息发送单元700，用于向源eNB发送所述资源。判断单元300，用于判断本身是否为优选小区所属eNB；资源管理单元400，用于确定是优选小区所属eNB时，向所述用户设备分配资源，并保存用户内容；确定不是优选小区所属eNB时，则只保存所述用户设备内容。

其中，判断单元具体包括：第一判断子单元，用于判断接收到的切换请求消息中携带的优选小区的小区标识；第二判断子单元，用于确定消息中携带优选小区的小区标识时，判断所述优选小区属于本身控制范围。

当应用于小区重选时，目标eNB还包括：更新消息接收单元500，用于当源eNB与用户设备无线链路失败时，接收来自用户设备的更新消息；资源准备单元600，用于判断是否已为所述用户设备准备资源，如果没有，则为所述用户设备准备资源，并通知所述用户设备。

其中，所述资源准备单元具体包括：内容查找子单元，用于查找所述用户设备的内容：处理子单元，用于如果有所述用户设备的内容，且本eNB中包括所述优选小区，则不需要为所述用户设备准备资源；如果有所述用户设备的内容，但本eNB不包括所述优选小区，则为所述用户设备分配资源。

虽然本发明实施例中将源eNB和目标eNB分开描述，但实际应用中eNB的功能是应该集成在一起的，即同一eNB同时具有源和目标功能。

本发明的实施例中，在切换过程中如果出现RLF，可以保证UE的状态是激活到激活的切换，减少了延迟和资源浪费。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种演进网络中的切换方法，其特征在于，包括以下步骤：

目标eNB接收来自源eNB的切换请求消息，所述消息中携带优选小区的小区标识；

所述目标eNB判断本身是否为优选小区所属目标eNB，如果是，则向用户设备分配资源，并保存用户设备内容；如果不是，则保存所述用户设备内容。

2.如权利要求1所述演进网络中的切换方法，其特征在于，所述目标eNB判断本身是否为优选小区所属目标eNB具体包括：

接收到的切换请求消息中携带优选小区的小区标识，且所述优选小区属于所述目标eNB控制范围，则确定为优选小区所属目标eNB。

3.一种目标eNB，其特征在于，包括：

切换消息接收单元，用于接收来自源eNB的切换请求消息，所述消息中携带优选小区的小区标识；

资源提供单元，用于在所述优选小区为用户设备准备资源；

消息发送单元，用于向源eNB发送所述资源；

判断单元，用于判断本身是否为优选小区所属目标eNB；

资源管理单元，用于确定是优选小区所属目标eNB时，向所述用户设备分配资源，并保存用户内容；确定不是优选小区所属eNB时，则保存所述用户设备内容。

4.如权利要求3所述目标eNB，其特征在于，所述判断单元具体包括：

第一判断子单元，用于判断接收到的切换请求消息中携带优选小区的小区标识；

第二判断子单元，用于确定消息中携带优选小区的小区标识时，判断所述优选小区属于所述目标eNB控制范围。

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