CN101472315A - 无线电信网络中的切换方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种无线电信网络可以包括以不同分组传送延迟进行操作的部分，从而经历从一个节点到另一节点的切换的移动终端在切换之前和之后经受不同的延迟。在切换过程期间向经由节点以较小延迟发送到移动终端的分组施加附加延迟以便减小两个延迟之间的差异。所述附加延迟可以在连接不同无线电接入技术类型的无线网络部分的锚节点处施加，或者在网络的其他部分施加。例如，可以存储与分组传送延迟有关的信息并且对其进行访问以确定切换中所涉及的节点的延迟和/或通过在呼叫期间进行的测量来获得。

Description

无线电信网络中的切换方法和设备

技术领域

本发明涉及用于在无线电信网络中将移动终端从第一节点切换(handover)到第二节点的方法和设备。特别但并非排他地，其可应用于异构(heterogeneous)无线网络以及这样的网络中的垂直切换。

背景技术

当前，已经开发出结合有多种不同无线电接入技术(RAT)类型的无线电信网络以形成异构移动网络。由于异构网络就用户如何连接到网络而言允许有可替换的可能性，所以其为用户和运营商提供了好处。用户能够通过将其无线电连接指引到最适合的接入系统而根据对可用选项的选择获得最佳连接。运营商能够执行负载共享以便对网络性能和网络利用进行优化。

当在异构移动网络中包括不同RAT类型的组合时，经由各个不同RAT的分组传送时间会存在巨大差异，从而经由一个RAT发送到移动终端的分组可能会比经由网络中所包括的另一RAT发送时花费更长时间到达。分组流的平均分组传送延迟依赖于RAT的体系结构、其技术类型、网络节点处的处理时间、拥塞量等等。这会使得连接到异构网络的移动终端经由到一个RAT的连接以一个延迟接收分组，而经由网络中所包括的另一个RAT以另一个延迟接收分组，从而存在着“快速(fast)”RAT，与“慢速(slow)”RAT的延迟相比，移动终端经由所述“快速”RAT以相对较小的延迟接收分组。

在将移动终端从快速RAT切换到慢速RAT期间，如果平均分组传送延迟中的差别过大，则移动终端接收器会在其所接收的分组流中观察到断点(break)，这是因为与切换之前相比，IP分组在切换之后需要更多时间到达接收器。这对于诸如语音之类的实时应用而言会特别明显，从而切换过程对于用户而言不再表现为是无缝的。相反，在从慢速RAT到快速RAT的切换期间，接收器会观察到IP分组的超越(overtaking)。

对于实时应用而言，移动终端接收器可以包括播放缓冲器(play outbuffer)，其大到足以避免IP分组流中的断点或者具有用于IP分组重排序的容量。例如，播放缓冲器存储语音数据直至已经聚集了足够的数据，这时接着对其进行解码以便呈现给用户。对于视频流通信而言，能够使用任意大小的播放缓冲器。然而，对于对话服务而言，播放缓冲器的大小必须受限以便避免由播放缓冲器所引起的对话中断。

对于非实时应用而言，如果在从快速RAT到慢速RAT的切换之后太晚接收到IP分组，则会启动TCP错误处理机制。这包括对已经被发送到移动终端的分组进行重传，即使所述分组在原传输中实际上并未丢失。

发明内容

根据本发明的第一方面，一种用于在无线电信网络中将移动终端从第一节点切换到第二节点的方法，包括步骤：

确定就所建立的连接而言经由第一节点发送到移动终端的分组的第一平均分组传送延迟以及就所建立的连接而言经由第二节点发送到移动终端的分组的第二平均分组传送延迟；和

当第一和第二延迟之一小于另一个时，在切换过程期间向以较小延迟经由节点发送到移动终端的分组施加(apply)附加延迟。

通过使用本发明，可以减少在所建立的连接期间第一和第二延迟之间的差异的影响。所建立的连接是其中没有出现当前切换执行的连接。在切换期间所施加的附加延迟增加了较小延迟，从而从移动终端以较小延迟接收分组的节点向其以较大延迟接收分组的节点所传送的呼叫中发生中断的可能性很小。因此，其还降低了发起重传过程的概率，从而减少了附加重传和资源使用。在移动终端在其连接到具有较大延迟的源节点时被切换到以与目前相比较小的延迟从其接收分组的节点的情况下，施加附加延迟降低了来自第二节点的分组超越来自第一节点的分组的风险，由此减少了提供对接收分组的重排序的需要。本发明在被应用于诸如语音之类的实时应用时尤其有利，所述实时应用特别不希望在移动终端处出现接收断点或在接收器处出现分组超越。此外，使用本发明使得能够在移动终端中使用比其他情况下更小的播放缓冲器。

可以在第一和第二延迟之间存在任意差异时施加附加延迟。可替换地，其可以仅在两个延迟之间的差异超出阈值的情况下被施加，以使得在差异不足以导致明显性能问题的情况下，不对经由快速路径以较小分组传送延迟所传送的分组施加附加延迟。

在根据本发明的一种方法中，施加到较快分组的附加延迟随时间保持固定量。该额外施加的延迟减小了第一和第二延迟之间的步长变化，并且这足以避免当第一和第二延迟之间存在较大差异时所出现的问题。在根据本发明的另一方法中，在切换过程期间额外施加的延迟量是变化的以便提供平均分组传送延迟的平滑变化。可以使用这两种方法的组合，例如，在第一和第二延迟之间的差异落入一个数值范围的情况下施加固定延迟，而在所述差异较大的情况下施加可变延迟。

在根据本发明的一种方法中，所述网络是异构网络，并且第一和第二节点被分别包括在不同的无线电接入技术RAT部分中。本发明还可以在同类(homogeneous)网络中实施，例如，这样的同类网络的不同部分提供不同分组传送延迟是潜在有利的。

便利地，所有延迟都被施加在用于分组的传输路径中的一点处，但是作为替代，其可以被施加在沿所述路径的不同点处。在网络是异构网络的情况下，至少部分延迟可以被施加在连接不同RAT部分的锚节点。在根据本发明的另一种方法中，至少部分延迟被施加在就所建立的连接而言经由其以较小延迟传送分组的第一和第二节点之一处。附加延迟可以被施加在诸如路由器、基站之类的节点或其他类型的网络节点处。

在根据本发明的方法中，关于平均分组传送延迟的信息被存储在诸如存储器或数据库之类的存储装置中，并且访问所述存储装置来确定第一和第二延迟。关于延迟的信息可以通过测量来提供，和/或通过对网络性能、体系结构或影响去往连接到节点的移动终端的分组传输的其他相关方面进行分析而计算得出。例如，通过在切换准备阶段使用测试传输或对数据分组的接收进行监视，来自移动终端的测量可以被用来确定第一和第二延迟中的至少一个。

根据本发明的第二方面，一种无线通信网络包括：第一和第二节点，存在就所建立的连接而言经由第一节点发送到移动终端的分组的第一平均分组传送延迟以及就所建立的连接而言经由第二节点发送到移动终端的分组的第二平均分组传送延迟；比较器，其用于在移动终端要被从第一节点切换到第二节点时将第一和第二延迟进行比较；和延迟机制，在第一和第二延迟之一比另一个更快时，所述延迟机制在切换过程期间向经由节点以较小延迟发送到移动终端的分组施加附加延迟。

根据本发明的第三方面，一种无线网络节点包括延迟机制，在经由处于与其所建立连接中的一个节点到移动终端的分组传送延迟小于经由处于与其所建立连接中的另一个节点到移动终端的分组传送延迟时，当在节点之间对移动终端进行切换的切换过程期间，所述延迟机制向经由节点以较小延迟发送到移动终端的分组施加附加延迟。

附图说明

现在参考附图仅以示例的方式对根据本发明的一些实施例和方法进行描述，其中：

图1示意性地图示了异构无线网络；

图2是与图1所示的网络的操作相关的示意性示图；

图3示意性地图示了根据本发明的包括延迟机制的无线网络节点；和

图4是与图1所示的网络的操作相关的示意性示图。

具体实施方式

参见图1，异构无线网络300包括分别经由接入路由器110和210连接到共用锚(anchor)节点310第一RAT100和第二RAT 200，并且还可以包括其他节点，但这些并未被示出。所述网络还包括连接到锚节点310的第三RAT(未示出)。移动终端1能够经由第一节点(即，基站120)连接到第一RAT 100，并且经由第二节点(即，接入点220)连接到第二RAT 200。在连接过程期间所选择的特定RAT将考虑诸如信道质量、网络负载和移动终端位置之类的各种参数来提供最优性能。所述网络包括数据库320，其存储与当经由每个RAT向连接到RAT的移动终端发送IP分组时的平均分组传送延迟有关的信息。接入路由器110、210和锚节点310具有到数据库320的连接以使得它们能够访问其所存储的信息。

在网络300中，如果移动终端处于与第一RAT 100所建立的连接中，则它经由基站120以较其处于经由接入点220与第二RAT 200所建立的连接中更小的平均分组传送延迟来接收IP分组。由于分组传送延迟依赖于RAT的体系结构、其技术类型、网络节点处的处理时间、拥塞量等，所以延迟之间会出现差异。如图2所示，第三RAT的平均分组传送延迟是处于第一和第二RAT 100和200的平均分组传送延迟之间的数值。针对不同RAT之间的三个垂直切换过程示出了相对于时间的平均分组传送时间。分组传送时间函数示出了类似步骤的行为，其对于第一切换引起了接收器处的分组延迟，并且对于第二和第三切换可能引起分组超越。最初，移动终端1处于与第一RAT 100所建立的连接中。在时间t1，通过移动终端所进行的测量，确定释放与第一RAT 100的连接并且将移动终端切换到第二RAT 200。在稍后的时间t2，执行到第三RAT的垂直切换，并且在时间t3执行到第一RAT 100的垂直切换。

对于在t1从RAT 100到RAT 200的切换而言，当决定进行切换时，锚节点310访问数据库320以确定经由RAT 100和其他RAT 200的平均分组传送延迟。其将这两个延迟进行比较，并且如果差异超出了阈值，则由此指示存在足够大的差异(其中减小该差异会很有好处)，则锚节点310向快速RAT 100中所包括的接入路由器110发送消息。如图3所示，接入路由器110和210均包括延迟机制。在112，快速RAT 100中所包括的接入路由器110从锚节点310接收消息。所述消息向接入路由器110通知：其应当在即将到来的切换过程期间向分组应用附加延迟。所述消息还可以包括平均分组传送时间之间的差异值，或者接入路由器可以自己直接访问数据库320来获得该信息。在114，通过使用延迟之间的差异以及要施加延迟的时间来确定延迟量，以使得在切换过程期间所施加的延迟逐渐变化。如虚线(dotted line)所示，延迟随时间的变化可以是线性的，或者可替换地，如图4中的链式折线(broken line)所示。受控的延迟经由控制器116施加到寄存器118，其中经由所述寄存器118从接入路由器110输出IP分组。在做出切换决定之后且在切换执行之前施加延迟。

随后，决定从第二RAT 200切换到第三RAT，因为第三RAT比第二RAT更快，所以在与第三RAT相关联的接入路由器处施加附加延迟。在这种情况下，由于是从慢速RAT到快速RAT的切换，所以在切换执行之后施加附加延迟，如图4所示。

延迟机制可被置于中央锚310和接入路由器110及210之间的路径上的任何路由器中，或者被置于诸如异构移动网络300内的无线电接入网络100和200的节点120和220之类的另一节点中。

对于延迟机制的最优操作而言，所有RAT的中央锚和接收器之间的每个RAT的平均分组传送时间必须是粗略知道的。该知识能够基于实际测量或中央数据库中所存储的已知平均值。来自移动终端1的测量可以被用来确定平均分组传送延迟。

本发明的使用允许无损和无缝的垂直切换过程在异构移动网络中得到支持。如果切换过程伴随着路由路径的大的变化，则其还可以被应用于水平切换过程。

可以在不偏离本发明的精神和实质特征的情况下以其他特定形式来实现本发明并且通过其他方法来实施本发明。所描述的实施例在所有方面仅被认为是说明性的而并非限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求而不是之前的描述来确定。在权利要求的等同物的范围和含义之内所进行的所有变化均包含在其范围之内。

Claims (11)

1.一种用于在无线电信网络中将移动终端从第一节点切换到第二节点的方法，包括以下步骤：

确定就所建立的连接而言经由第一节点发送到移动终端的分组的第一平均分组传送延迟，以及就所建立的连接而言经由第二节点发送到移动终端的分组的第二平均分组传送延迟；以及

当第一和第二延迟之一小于另一个时，在切换过程期间向经由节点以较小延迟发送到移动终端的分组施加附加延迟。

2.如权利要求1所述的方法，包括改变在切换过程期间所施加的延迟量以便提供平均分组传送延迟的平滑变化。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述网络是异构网络并且第一和第二节点被分别包括在不同的无线电接入技术RAT部分中。

4.如权利要求3所述的方法，包括在连接不同RAT部分的锚节点处施加至少部分延迟。

5.如权利要求1或2所述的方法，包括在就所建立的连接而言经由其以较小延迟传送分组的第一和第二节点之一处施加至少部分附加延迟。

6.如权利要求1或2所述的方法，包括在存储装置中存储关于平均分组传送延迟的信息并且访问所述存储装置来确定第一和第二延迟。

7.如权利要求1或2所述的方法，包括使用来自移动终端的测量来确定第一和第二延迟中的至少一个。

8.如权利要求1或2所述的方法，其中向属于对话服务的分组施加延迟。

9.一种无线通信网络，包括：第一和第二节点，存在着就所建立的连接而言经由第一节点发送到移动终端的分组的第一平均分组传送延迟，以及就所建立的连接而言经由第二节点发送到移动终端的分组的第二平均分组传送延迟；比较器，用于当移动终端要被从第一节点切换到第二节点时，将第一和第二延迟进行比较；以及延迟机制，在第一和第二延迟之一比另一个小时，在切换过程期间向经由节点以较小延迟发送到移动终端的分组施加附加延迟。

10.一种包括延迟机制的无线网络节点，在经由处于与其所建立的连接中的一个节点到移动终端的分组传送延迟小于经由另一个节点到移动终端的分组传送延迟时，当在节点之间切换移动终端时的切换过程期间，所述延迟机制向经由节点以较小延迟发送到移动终端的分组施加附加延迟。

11.一种数据存储装置，其可连接以供无线电信网络在切换期间进行参考并且包括关于通过网络的不同路径的平均分组传送延迟的信息。

Images