CN101790210B - 移动通信系统中优化切换的系统与方法 - Google Patents

移动通信系统中优化切换的系统与方法 Download PDF

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Abstract

公开了在宽带移动无线接入系统中优化切换过程的系统与方法。该方法在移动通信系统中执行切换。该方法包括：向服务基站发送切换请求消息；以及从服务基站接收响应于该切换请求消息的切换响应消息，其中，该切换响应消息包括推荐的相邻基站的标识符和指示字段，该指示字段指示在与移动用户站和推荐的相邻基站的网络重入过程期间需要还是省略至少一个管理消息，并且其中，所述至少一个管理消息包括用户站基本能力请求(SBC-REQ)消息、用户站基本能力响应(SBC-RSP)消息、注册请求(REG-REQ)消息和注册响应(REG-RSP)消息中的至少一个。

Description

移动通信系统中优化切换的系统与方法
本申请是申请号为200580018653.1、申请日为2005年6月7日、发明名称为“移动通信系统中优化切换的系统与方法”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及移动通信系统中优化切换的系统与方法，更具体地，本发明涉及宽带移动通信系统中优化切换过程的系统与方法，其可以减少切换时间延迟。
背景技术
在为下一代通信系统的第四代(此后，称为4G)通信系统中，人们正在积极研究向用户提供具有各种服务质量(此后，称为QoS)、并且支持大约100Mbps的传送速度的服务。尤其是，在当前的4G通信系统中，人们正在积极研究开发新类型的通信系统，以确保支持相对较高的传送速度的无线局域网(LAN)系统与无线城域网(MAN)系统中的移动性与QoS，并且支持4G通信系统所提供的高速服务。作为此类新型通信系统的代表，人们已经开发了电气电子工程师协会(IEEE)802.16a通信系统与IEEE 802.16e通信系统。
IEEE 802.16a通信系统与IEEE 802.16e通信系统采用正交频分复用(OFDM)方案与正交频分多址(OFDMA)方案，以支持用于无线MAN系统的物理信道的宽带传送网络。
IEEE 802.16a通信系统为只对于单个结构的系统，而根本没有反映订户站(SS)的移动性，其中SS处于静止状态。相反，IEEE 802.16e通信系统为反映SS的移动性的系统，并且将具有移动性的SS称为移动订户站(MSS)。
此后，将参照图1描述常规IEEE 802.16e通信系统的结构，图1为示意性显示常规通信系统(例如IEEE 802.16e通信系统)的结构的方框图。
IEEE 802.16e通信系统具有多小区结构，包括小区100与小区150。另外，IEEE 802.16e通信系统包括：基站(BS)110，其控制小区100；BS 140，其控制小区150；以及多个MSS 111、113、130、151、和153。利用OFDM/OFDMA方法，进行BS 100与140、以及MSS 111、113、130、151、和153之间信号的发送/接收。此处，MSS 130位于小区100与小区150之间的重叠区域(即，切换区域)。相应地，当MSS 130在与BS 110发送/接收信号的同时、进一步移动到BS 140控制的小区150中时，对于MSS 130的服务BS从BS 110改变为BS 140。
此后，将参照图2讨论切换的典型过程，图2为显示典型切换过程的流程图。
首先，当到服务BS(BS#1)220的链路的状态下降到预定门限之下时，链接到服务BS 220的MSS 210试图连接到新BS。为了确定可以作为新服务基站的适当的基站，MSS 210扫描可链接的邻居BS，例如，BS #2 230、BS #3240、以及BS #4 250(步骤201)。此后，根据该确定，MSS 210选择MSS 210将要请求切换到其的BS(例如BS #2 230、以及BS #3 240)。然后，MSS 210向服务BS 220发送MSS切换请求(MOB_MSSHO_REQ)消息，该消息包括推荐邻居BS 230和240，以及扫描结果(步骤203)。当收到MOB_MSSHO_REQ消息时，服务BS 220向在MOB_MSSHO_REQ消息中包含的推荐邻居(例如BS #2 230、以及BS #3 240)发送报告MSS 210的切换请求的切换预通知(HO_pre_notification)消息(分别为步骤205与207)。HO_pre_notification消息包括MSS 210的所需带宽与所需服务质量信息。
当收到HO_pre_notification消息时，邻居BS 230和240向服务BS 220发送响应(HO_pre_notification_response)消息，该消息包括根据其自身的资源状态的、对MSS 210的切换请求的批准或拒绝(分别为步骤209与211)。此后，服务BS 220确定MSS 210可以向其切换的BS，并且向MSS 210发送切换响应(MOB_BSHO_RSP)消息，该消息包括所确定的BS(步骤215)。此处，MOB_BSHO_RSP消息包括一或多个BS。此后，服务BS 220向为在MOB_BSHO_RSP消息中包含的推荐目标BS之一的目标BS(例如BS #3 240)发送切换确认(HO_confirm)消息，从而该BS可以准备MSS 210的切换(步骤213)。
当收到MOB_BSHO_RSP消息时，MSS 210从在MOB_BSHO_RSP消息中包含的推荐目标BS中确定将要向其切换的目标BS，并且向服务BS 220发送切换指示(MOB_HO IND)消息，该消息包含所确定的BS(步骤217)。当从MSS 210收到MOB_HO_IND消息时，服务BS 220释放与MSS 210的无线连接信道(步骤219)。
然后，MSS 210与在MOB_HO_IND消息中包含的邻居BS(例如BS#3240)执行网络重入过程(步骤221-225)。此后，将把MSS 210移动到并且新近连接的邻居BS称为目标BS。在执行网络重入过程之后，MSS 210设置与目标BS 240的新的无线连接信道。与目标BS 240的网络重入过程和与服务BS 220的网络进入过程类似，并且包括以下步骤：(1)下行链路/上行链路参数获取；(2)测距(ranging)；(3)基本功能重新协商；(4)重新授权；(5)重新注册；以及(6)重新建立IP连接性。最后，已经与目标BS 240建立了新无线连接信道的MSS 210可以继续数据传送(步骤227)。
根据上述结构，在释放与现有的服务BS的无线连接信道、以及建立与目标BS的新无线连接信道的过程中，现有的服务BS在以下时间点上删除MSS的服务上下文。即，在当从MSS收到MOB_HO_IND消息时的时间点上、或者在当在MSS与目标之间新无线连接信道的确立被完成之后从目标BS收到切换完成消息时的时间点上，服务BS删除该服务上下文。此处，还没有详细定义所述切换完成消息。
上述的现有切换方法具有以下缺点，在该现有切换方法中，在切换时，MSS释放与服务BS的现有无线连接信道，并且建立与目标BS的新无线连接信道。
具体地，根据现有切换方法，当MSS频繁地在不同BS控制的不同小区之间移动时，需要频繁切换，并且每当执行切换时，就需要产生延迟的网络重入过程。因此，根据现有切换方法，由于切换对数据发送/接收的中断可能会增加，并且变得不可接受。
另外，如果当来自服务BS的信号具有小于邻居BS的载波对干扰与噪声比(CINR)时开始切换过程，则必须发送MOB_MSSHO_REQ消息、MOB_BSHO_RSP消息、以及MOB_IN_IND消息，即使在MSS与服务BS之间的连接不良的状态下也如此。在这种情况下，可能会发生由于重新发送的传送错误或者延迟，其可能会造成进一步的延迟与服务中断。另外，当MSS发送MOB_MSSHO_REQ消息以及MOB_IN_IND消息时，可能会发生随机接入延迟。因此，依赖于该时间延迟的长度，甚至在完成切换过程之前，与服务BS的连接可能会被中断。
发明内容
因此，做出本发明以解决现有技术中出现的上述问题，并且本发明的目的在于提供移动宽带无线接入系统中优化切换过程的系统与方法。
本发明的另一目的在于提供移动宽带无线接入系统中优化切换过程的骨干通信方法与轮询方法，其可以减少每次切换时的网络重入过程。
本发明的另一目的在于提供移动宽带无线接入系统中优化切换过程的系统与方法，其可以缩减每次切换时的网络重入过程。
本发明的另一目的在于提供移动宽带无线接入系统中优化切换过程的系统与方法，其可以通过利用轮询机制，减少切换时间延迟。
为了达到上述目的，提供了一种用于在移动通信系统中由移动用户站执行切换的方法。该方法包括：向服务基站发送切换请求消息；以及从服务基站接收响应于该切换请求消息的切换响应消息，其中，该切换响应消息包括推荐的相邻基站的标识符和指示字段，该指示字段指示在与移动用户站和推荐的相邻基站的网络重入过程期间需要还是省略至少一个管理消息，并且其中，所述至少一个管理消息包括用户站基本能力请求(SBC-REQ)消息、用户站基本能力响应(SBC-RSP)消息、注册请求(REG-REQ)消息和注册响应(REG-RSP)消息中的至少一个。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于在移动通信系统中由服务基站支持切换的方法。该方法包括：从移动用户站接收切换请求消息；以及向移动用户站发送响应于该切换请求消息的切换响应消息，其中该切换响应消息包括推荐的相邻基站的标识符和指示字段，该指示字段指示在与移动用户站和推荐的相邻基站的网络重入过程期间需要还是省略至少一个管理消息，并且其中，所述至少一个管理消息包括用户站基本能力请求(SBC-REQ)消息、用户站基本能力响应(SBC-RSP)消息、注册请求(REG-REQ)消息和注册响应(REG-RSP)消息中的至少一个。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于在移动通信系统中由移动用户站执行切换的方法。该方法包括：从服务基站接收切换请求消息，其中，该切换请求消息包括推荐的相邻基站的标识符和指示字段，该指示字段指示在与移动用户站和推荐的相邻基站的网络重入过程期间需要还是省略至少一个管理消息，并且其中，所述至少一个管理消息包括用户站基本能力请求(SBC-REQ)消息、用户站基本能力响应(SBC-RSP)消息、注册请求(REG-REQ)消息和注册响应(REG-RSP)消息中的至少一个。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于在移动通信系统中由服务基站支持切换的方法。该方法包括：向移动用户站发送切换请求消息，其中，该切换请求消息包括推荐的相邻基站的标识符和指示字段，该指示字段指示在与移动用户站和推荐的相邻基站的网络重入过程期间需要还是省略至少一个管理消息，并且其中，所述至少一个管理消息包括用户站基本能力请求(SBC-REQ)消息、用户站基本能力响应(SBC-RSP)消息、注册请求(REG-REQ)消息和注册响应(REG-RSP)消息中的至少一个。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于在移动通信系统中执行切换的系统。该系统包括：服务基站；以及移动用户站，用于向服务基站发送切换请求消息，以及从服务基站接收响应于该切换请求消息的切换响应消息，其中，该切换响应消息包括推荐的相邻基站的标识符和指示字段，该指示字段指示在与移动用户站和推荐的相邻基站的网络重入过程期间需要还是省略至少一个管理消息，并且其中，所述至少一个管理消息包括用户站基本能力请求(SBC-REQ)消息、用户站基本能力响应(SBC-RSP)消息、注册请求(REG-REQ)消息和注册响应(REG-RSP)消息中的至少一个。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于在移动通信系统中支持切换的系统。该系统包括：移动用户站；以及服务基站，用于从移动用户站接收切换请求消息，以及向移动用户站发送响应于该切换请求消息的切换响应消息，其中该切换响应消息包括推荐的相邻基站的标识符和指示字段，该指示字段指示在与移动用户站和推荐的相邻基站的网络重入过程期间需要还是省略至少一个管理消息，并且其中，所述至少一个管理消息包括用户站基本能力请求(SBC-REQ)消息、用户站基本能力响应(SBC-RSP)消息、注册请求(REG-REQ)消息和注册响应(REG-RSP)消息中的至少一个。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于在移动通信系统中执行切换的系统。该系统包括：服务基站；以及移动用户站，用于从服务基站接收切换请求消息，其中，该切换请求消息包括推荐的相邻基站的标识符和指示字段，该指示字段指示在与移动用户站和推荐的相邻基站的网络重入过程期间需要还是省略至少一个管理消息，并且其中，所述至少一个管理消息包括用户站基本能力请求(SBC-REQ)消息、用户站基本能力响应(SBC-RSP)消息、注册请求(REG-REQ)消息和注册响应(REG-RSP)消息中的至少一个。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于在移动通信系统中支持切换的系统。该系统包括：移动用户站；以及服务基站，用于向移动用户站发送切换请求消息，其中该切换请求消息包括推荐的相邻基站的标识符和指示字段，该指示字段指示在与移动用户站和推荐的相邻基站的网络重入过程期间需要还是省略至少一个管理消息，并且其中，所述至少一个管理消息包括用户站基本能力请求(SBC-REQ)消息、用户站基本能力响应(SBC-RSP)消息、注册请求(REG-REQ)消息和注册响应(REG-RSP)消息中的至少一个。
附图说明
从以下结合附图的描述中，将更清楚本发明的以上以及其他目的、特征、以及优点，其中
图1为示意性显示常规通信系统的结构的方框图；
图2为显示典型切换过程的流程图；
图3为根据本发明实施例的、移动宽带无线接入系统中用于切换优化的骨干通信过程的流程图；
图4A与4B为显示根据本发明优选实施例的、在移动宽带无线接入系统中用于切换优化的第二级骨干通信的流程图；
图5A与5B显示根据本发明优选实施例的、在移动宽带无线接入系统中用于切换优化的第三级骨干通信。
具体实施方式
此后，将参照附图描述根据本发明的优选实施例。在以下对本发明的描述中，在可能会混淆本发明主题的情况下，将省略对此处融入的公知功能与配置的详细描述。
本发明提出了一种解决方案，用来改进移动宽带无线接入(MBWA)系统中的切换过程。即，本发明提出了一种解决方案，用来优化切换过程以改进MBWA系统中的切换性能。对于此类优化，本发明提出了一种阶梯式骨干通信以及轮询(polling)机制，并且定义了实现它们的信令过程与消息。
根据本发明的骨干通信包括三级，即第一级(级1)骨干通信、第二级(级2)骨干通信、以及第三级(级3)骨干通信(其中每级也被称为一阶)。此后，将讨论根据本发明实施例的、通过上述三阶骨干来优化网络重入过程的方法。在以下描述中，应该注意：目标BS 1与目标BS 2为MSS可以移动到的邻居BS，即在目标BS列表中包含的目标BS。
在以下关于根据本发明的切换方法的描述中，将不重复描述与图2所式的常规切换方法中相同的操作，并且将仅仅主要详细讨论根据本发明的阶梯式骨干通信。
图3为显示根据本发明优选实施例的、移动宽带无线接入系统中用于切换优化的第一级骨干通信的流程图。
该第一级骨干通信为以下过程：其中，服务BS 320向目标BS 330与340发送MSS 310的功能简档(profile)，从而可以从网络重入过程中省略基本功能重新协商的步骤，即发送用户站基本能力请求(SBC_REQ)消息与用户站基本能力响应(SBC_RSP)消息的步骤(如步骤350所示)。
图3所示的流程图显示根据本发明提出的、用来最小化切换中的延迟的三阶骨干通信中的第一阶(级)。如图3所示，在第一级中，在服务BS 320与可用目标BS 330、340之间的通过网络骨干消息(包括HO_pre_notification消息(步骤309与311)以及HO_pre_notification_response消息(步骤313与315))的协商的过程中，可用目标BS在所发送的HO_pre_notification_response消息中插入应答(ACK)或不应答(NACK)。图3所示的流程图基于以下假设：目标BS2 340为可服务目标BS。此处，可服务BS2 340在HO_pre_notification_response消息中与ACK一起插入对应的骨干通信级(BCL，例如BCL＝1)之后，发送HO_pre_notification_response消息(步骤315)。
然后，服务BS 320在MOB_BSHO_RSP消息中插入从BS2 340收到的BCL的信息(BCL＝1)，然后将该消息发送给MSS 310(步骤319)。此处，MOB_BSHO_RSP消息可以包括以下数字，用来指示骨干通信级(BCL)：0＝半流动(semi nomadic)；1＝骨干通信级1(在重入处理期间省略SBC_REQ/RSP消息)；2＝骨干通信级2(在重入处理期间省略SBC_REQ/RSP消息、私钥管理请求/响应(PKM_REQ/RSP)消息、以及注册请求/响应(REG_REQ/RSP)消息)；以及3＝骨干通信级3(在重入处理/ARP传送期间省略SBC_REQ/RSP消息、PKM_REQ/RSP消息、以及REG_REQ/RSP消息)。
另外，服务BS 320向目标BS 340发送对应于BCL的消息。在第一BCL(BCL 1)中，服务BS 320向目标BS 340发送原始SBC(用户站基本能力)简档(步骤317)。
结果，可以从网络重入过程中省略SBC_REQ/RSP。
应该注意：与关于第一级骨干通信的上述描述相同的描述也可以用于以后描述的第二与第三级骨干通信。
图4A与4B为显示根据本发明优选实施例的、在移动宽带无线接入系统中用于切换优化的第二级骨干通信的流程图。
根据本发明的第二级骨干通信可以分类为：如图4A所示的、采用安全密钥复用方案的通信，以及如图4B所示的、采用预验证方案的通信。根据安全密钥复用方案，对于新目标BS，没有变化地使用先前服务BS中用于安全的所有或者某些密钥。根据预验证方案，服务BS预先从目标BS接收目标BS要使用的密钥，并且在开始切换之前、即在发送HO-IND之前，将其发送给MSS，从而当MSS进行网络重入时，MSS可以全部或者部分省略PKM_REQ消息与PKM_RSP消息的交换(图4A与4B中步骤450所示)。
参照图4A与4B，为了清楚起见，图3所示的步骤分别对应于图4所示的步骤，因此不在给出进一步的描述。在通过服务BS 420与可用目标BS 430、440之间的网络骨干消息的协商过程中，可用目标BS在HO_pre_notification_response消息中插入对应BCL(例如BCL＝2)之后，发送HO_pre_notification_response消息(步骤407与411)。图4A与4B基于以下假设：目标BS2440为可用目标BS，并且可服务目标BS2440在HO_pre_notification_response消息中插入对应BCL(例如BCL＝2)之后发送HO_pre_notification_response消息。然后，服务BS 420在MOB_BSHO_RSP消息中插入从BS2 440收到的BCL(BCL＝2)的信息，然后将该消息发送给MSS 410(步骤413)。此处，服务BS 420向BS2 440发送对应于BCL的信息(步骤415)。结果，在第二级骨干通信中，可以省略除测距步骤之外的网络重入过程的所有步骤。即，可以省略MSS与目标BS之间的SBC_REQ/RSP消息、PKM_REQ/RSP消息、或者REG_REQ/RSP消息交换。
此后，将讨论第二级骨干通信中从服务BS 420发送到目标BS2 440的所述对应信息。
如上所述，第二级骨干通信可以分类为安全密钥复用型与预验证型。在第二级骨干通信中，服务BS 420向目标BS2 440不仅发送MSS 410的服务简档，而且发送所有连接标识符(CID)、服务流CID(SFID)、以及安全密钥(在采用密钥复用方案的情况下)。结果，在第二级骨干通信中，可以从网络重入过程中省略基本功能重新协商步骤(即发送/接收SBC_REQ消息与SBC_RSP消息的步骤)、重新授权步骤(即发送/接收PKM_REQ消息与PKM_RSP消息的步骤)、以及重新注册步骤(即发送/接收REG_REQ消息与REG_RSP消息的步骤)。在介质访问控制(MAC)层中，每个不同的QoS类都由CID标识。此处，该标识通过使用SFID进行。另外，当加密所标识的信息时，将密钥附接于所加密的信息。必须发送所有CID的原因在于：空中链路中的每个连接都由每个BS分别控制的CID标识。因此，目标BS必须就其当前使用的CID通知MSS，其可以由REG_RSP消息的TLV定义。即，通过在上述步骤中向目标BS发送上述信息，可以省略不必要的发送/接收步骤。换言之，根据本发明的第二级骨干通信过程，可以省略图4A与4B中的步骤450。
如上所述，本发明提出了图4A与4B所示的第二级骨干通信，以最小化切换所需的时间延迟。另外，不仅第二级骨干通信而且第三级骨干通信(以后描述)都提出了根据验证类型的两种方案，其包括安全密钥复用方案与预验证方案。图4A显示利用安全密钥复用方案的信令过程，图4B显示利用预验证方案的信令过程。
如上所述的第二级骨干通信过程可以包括第一级骨干通信过程的所有步骤。另外，在第二级骨干通信过程中，服务BS向目标BS传递所有CID，包括基本CID、首要CID、辅助CID、传输CID、以及SFID。另外，在第二级骨干通信过程中，哈希消息验证代码(HMAC)、元组(Tuple)与REG_RSPTLV编码信息由所发送的RNG_RSP消息承载(步骤423)，从而可以省略除测距过程之外的、网络重入过程的所有步骤(即图4A与4B中的步骤450)。为了清楚起见，在步骤450中，步骤425、427、429、431、433、和435分别对应步骤329、331、333、335、337、和339，因此不再进一步描述。
图5A与5B显示根据本发明优选实施例的、在移动宽带无线接入系统中用于切换优化的第三级骨干通信。
与第二级骨干通信类似，第三级骨干通信可以分类为两种类型。即，第三级骨干通信可以分类为：如图5A所示的、采用安全密钥复用方案的通信，以及如图5B所示的、采用预验证方案的通信。
参照图5A与5B，在通过服务BS 520与可用目标BS 530、540之间的网络骨干消息的协商过程中，可用目标BS在HO_pre_notification_response消息中插入对应BCL(例如BCL＝3)之后，发送HO_pre_notification_response消息(步骤507与511)。图5A与5B基于以下假设：目标BS2 540为可用目标BS，并且可服务目标BS2 540在HO_pre_notification_response消息中插入对应BCL(例如BCL＝3)之后发送HO_pre_notification_response消息(步骤511)。然后，服务BS 520在MOB_BSHO_RSP消息中插入从BS2 540收到的BCL(BCL＝3)的信息，然后将该MOB_BSHO_RSP消息发送给MSS 510(步骤513)。此处，服务BS 520向BS2 540发送对应于BCL的信息(步骤515)。结果，在第三级骨干通信中，可以省略除测距处理之外的网络重入过程的所有步骤。为了清楚起见，图5A与5B中具有相同名称的步骤相互对应。
此后，将讨论第三级骨干通信中从服务BS 520发送到目标BS2 540的所述对应信息。
如上所述，第三级骨干通信可以分类为两种类型，即图5A所示的安全密钥复用型与图5B所示的预验证型。在第三级骨干通信中，服务BS 520向目标BS2 540传递MSS 510的所有MAC状态信息。结果，在第三级骨干通信中，可以省略除测距处理(即发送/接收RNG_REQ消息(步骤521)与RNG_RSQ消息(步骤523)的步骤)之外的网络重入过程的所有步骤。换言之，根据本发明提出的第三级骨干通信，可以省略图5A与5B的步骤550。另外，服务BS将ARQ状态信息传递给目标BS，从而ARQ可以复用而不需被重置。ARQ指指示MSS已经收到信息的级别的信息。因此，当没有正常发送信息时，必须从没有收到ACK处重新开始数据包发送。结果，通过报告已经发送MAC ARQ的级别，可以避免不必要的资源浪费。
如上所述，本发明提出了图5A与5B所示的第三级骨干通信，以最小化切换的时间延迟。另外，第三级骨干通信过程包括第二级骨干通信过程的所有步骤，并且使用其所有消息。除第二级骨干通信过程的消息之外，在第三级骨干通信中，还从服务BS向BS传递自动重复请求(ARQ)状态信息。因此，通过利用来自服务BS的原样ARQ状态信息，而不用重置ARQ状态信息，目标BS可以减少切换的时间延迟。
此后，将参照表1详细描述如上所述的本发明新提出的BS切换响应(MOB_BSHO_RSP)消息(如步骤513所示)。本发明不仅可以用于如上所述的MSS请求的切换，而且可以用于服务BS请求的切换。在后一情况下，即，在服务BS请求切换的情况下，如上所述的BCL信息可以插入到MOB_BSHO_REQ消息中，以执行阶梯式骨干通信。以后将参照表2详细描述MOB_BSHO_REQ消息。
首先，MOB_BSHO_RSP消息包括关于MSS将向其切换的目标BS的信息，并且具有表1所示的结构。
表1
语法   大小
MOB_BSHO_RSP_Message_Format(){
  Mangaement Message Type＝54   8比特
  Estimated HO Start   8比特
  For(i＝0；i＜N_Recommended；i++){   应该以如下顺序呈现邻居基站，即第一个被呈现的为最值得推荐的，最后一个被呈现的为最不值得推荐的。N_Recommended可以从消息的已知长度导出。
    Neighbor BS ID   48比特
    service level prediction   8比特
    Backbone Communication Level   8比特
  }
  HMAC Tuple   21比特
}
如表1所示，MOB_BSHO_RSP消息包括多个信息元素(IE)，例如指示所发送的消息的类型的“Mangaement Message Type”(管理消息类型)，指示预期开始切换过程的时间点的“Estimated HO Start”(估计切换开始)，以及指示服务BS选择的目标BS的“N_Recommended”。此处，N_Recommended包括：每个选定BS的标识符(“Neighbor BS ID”(邻居BS ID))、以及每个目标BS预期向MSS提供服务的服务级别(“service level prediction”(服务级别预测))。另外，表1所示的IE包括用于切换优化的“Backbone Communication Level”(骨干通信级别)。此处，Backbone Communication Level包括第一骨干通信级(BCL＝1)、第二骨干通信级(BCL＝2)、和第三骨干通信级(BCL＝3)。
以上描述讨论在移动宽带无线接入系统中的、根据MSS的请求的切换过程。但是，本发明不限于上述切换过程，并且毫无疑问可以用于根据BS的请求的切换。在根据BS的请求的切换的情况下，将BCL信息插入发送给MSS的MOB_BSHO_REQ消息中，并且由其承载。MOB_BSHO_REQ消息具有以下表2所示的结构。
表2
语法   大小
MOB_BSHO_REQ_Message_Format(){
  Mangaement Message Type＝52   8比特
  Network Associated HO supported   1比特
  For(i＝0；i＜N_Recommended；i++){   N_Recommended可以从消息的已知长度导出。
     Neighbor BS ID   48比特
     service level prediction   8比特
     Backbone Communication Level   8比特
  }
  预留；   7比特
  HMAC Tuple   21比特
}
如表2所示，MOB_BSHO_REQ消息包括多个信息元素(IE)，例如指示所发送的消息的类型的“Mangaement Message Type”(管理消息类型)，以及指示服务BS的扫描结果的“N_Recommended”。N_Recommended包括：每个目标BS的标识符、每个目标BS的导频信号的载波对干扰与噪声比(CINR)、以及每个目标BS预期向MSS提供服务的服务级别。另外，表2中的IE包括用于切换优化的“Backbone Communication Level”(骨干通信级别)。如上所述，Backbone Communication Level包括半流动(BCL＝0)、第一骨干通信级(BCL＝1)、第二骨干通信级(BCL＝2)、和第三骨干通信级(BCL＝3)。
如上所述，根据本发明的另一实施例，在基于BS的请求的切换的情况下，在承载BCL信息的同时发送MOB_BSHO_REQ消息。即，在通过服务BS与目标BS之间的骨干通信预先设置用于阶梯式骨干通信的信息的状态下，服务BS向MSS发送包括BCL信息的MOB_BSHO_REQ消息。然后，MSS发送MOB_HO_IND消息，然后直接行进到下一步骤，同时省略不需要的步骤。
此后，将描述根据本发明另一实施例的采用轮询机制的切换的方法。本发明提出了轮询机制以及阶梯式骨干通信，以最小化网络重入过程。
根据本发明提出的轮询机制，在移动宽带无线接入系统中为了使BS向MSS分配带宽，需要在BS与MSS之间的四个步骤的消息交换。即，消息交换过程包括用于带宽请求测距的第一步骤，其中BS向MSS分配用于带宽请求头部的上行链路脉冲串的第二步骤，其中MSS向BS发送带宽请求头部的第三步骤，以及其中BS向MSS分配用于数据包传送的脉冲串的第四步骤。
此处，为了减少切换期间的时间延迟，本发明提出了一种机制(即“轮询机制”)，其中在传送MOB_MSSHO_REQ之后，在每个帧处向MSS分配上行链路脉冲串。
换言之，根据本发明提出的轮询机制，MS必须以上述的总共四个步骤与MSS交换信息，以向MSS分配带宽。为了这一过程，本发明提出了一种机制，其中在发送MOB_MSSHO_REQ消息或者从MSS收到MOB_MSSHO_REQ消息之后，在每个帧都分配可以通过其发送带宽请求头部的小的脉冲串，直到服务BS收到MOB_HO_IND消息。
另外，该轮询机制不仅可以用于服务BS，而且可以用于目标BS。具体地，如上所述，当目标BS从MSS收到测距请求(RNG_REQ)消息时，在每个帧中，目标BS向MSS分配能够承载带宽请求头部的小的脉冲串。
如上所述，本发明提出了新的阶梯式骨干通信以减少对于每次切换的网络重入过程，以及轮询机制以减少切换的时间延迟，由此提供了移动宽带无线接入系统中能够优化切换功能的系统与方法。
本发明提出了最优切换系统与方案，用于最小化移动通信系统中切换的时间延迟。具体的，本发明通过在移动通信系统中利用阶梯式骨干通信方案以及轮询机制，可以提高现有的切换功能。
另外，根据本发明，服务BS与目标BS预先交换对应于每个级别的消息，包括基本功能信息、安全密钥、ARQ状态信息等等，从而可以省略除测距过程之外的网络重入过程，由此减少数据传送/接收由于切换而中断的时长。
另外，根据本发明，在移动宽带无线接入系统中，通过使用阶梯式骨干通信，可以缩减每次切换时的网络重入过程，并且通过使用轮询机制，可以减少切换时间延迟，从而可以优化移动宽带无线接入系统中的切换性能。
虽然参照本发明的特定优选实施例显示并且描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解：在不脱离权利要求限定的本发明的精神与范围的前提下，可以对其中的形式与细节进行各种改变。

Claims (20)

1.一种用于在移动通信系统中由移动用户站执行切换的方法，该方法包括：
向服务基站发送切换请求消息；以及
从服务基站接收响应于该切换请求消息的切换响应消息，
其中，该切换响应消息包括推荐的相邻基站的标识符和切换优化指示字段，该切换优化指示字段指示在与移动用户站和推荐的相邻基站的网络重入过程期间省略用户站基本能力请求(SBC-REQ)消息和用户站基本能力响应(SBC-RSP)消息、还是省略用户站基本能力请求(SBC-REQ)消息、用户站基本能力响应(SBC-RSP)消息、注册请求(REG-REQ)消息、注册响应(REG-RSP)消息、私钥管理请求(PKM-REQ)消息和私钥管理响应(PKM-RSP)消息。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
根据所述切换优化指示字段执行该网络重入过程，用于与推荐的相邻基站的切换。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述切换响应消息包括服务级别预测字段，该服务级别预测字段指示该移动用户站能够从推荐的相邻基站预期的服务级别。
4.一种用于在移动通信系统中由服务基站支持切换的方法，该方法包括：
从移动用户站接收切换请求消息；以及
向移动用户站发送响应于该切换请求消息的切换响应消息，
其中该切换响应消息包括推荐的相邻基站的标识符和切换优化指示字段，该切换优化指示字段指示在与移动用户站和推荐的相邻基站的网络重入过程期间省略用户站基本能力请求(SBC-REQ)消息和用户站基本能力响应(SBC-RSP)消息、还是省略用户站基本能力请求(SBC-REQ)消息、用户站基本能力响应(SBC-RSP)消息、注册请求(REG-REQ)消息、注册响应(REG-RSP)消息、私钥管理请求(PKM-REQ)消息和私钥管理响应(PKM-RSP)消息。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述切换响应消息包括服务级别预测字段，该服务级别预测字段指示该移动用户站能够从推荐的相邻基站预期的服务级别。
6.一种用于在移动通信系统中由移动用户站执行切换的方法，该方法包括：
从服务基站接收切换请求消息，
其中，该切换请求消息包括推荐的相邻基站的标识符和切换优化指示字段，该切换优化指示字段指示在与移动用户站和推荐的相邻基站的网络重入过程期间省略用户站基本能力请求(SBC-REQ)消息、用户站基本能力响应(SBC-RSP)消息、还是省略用户站基本能力请求(SBC-REQ)消息、用户站基本能力响应(SBC-RSP)消息、注册请求(REG-REQ)消息、注册响应(REG-RSP)消息、私钥管理请求(PKM-REQ)消息和私钥管理响应(PKM-RSP)消息。
7.如权利要求6所述的方法，还包括：
根据所述切换优化指示字段执行该网络重入过程，用于与推荐的相邻基站的切换。
8.如权利要求6所述的方法，其中所述切换请求消息包括服务级别预测字段，该服务级别预测字段指示该移动用户站能够从推荐的相邻基站预期的服务级别。
9.一种用于在移动通信系统中由服务基站支持切换的方法，该方法包括：
向移动用户站发送切换请求消息，
其中，该切换请求消息包括推荐的相邻基站的标识符和切换优化指示字段，该切换优化指示字段指示在与移动用户站和推荐的相邻基站的网络重入过程期间省略用户站基本能力请求(SBC-REQ)消息和用户站基本能力响应(SBC-RSP)消息、还是省略用户站基本能力请求(SBC-REQ)消息、用户站基本能力响应(SBC-RSP)消息、注册请求(REG-REQ)消息、注册响应(REG-RSP)消息、私钥管理请求(PKM-REQ)消息和私钥管理响应(PKM-RSP)消息。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述切换请求消息包括服务级别预测字段，该服务级别预测字段指示该移动用户站能够从推荐的相邻基站预期的服务级别。
11.一种用于在移动通信系统中执行切换的系统，该系统包括：
服务基站；以及
移动用户站，用于向服务基站发送切换请求消息，以及从服务基站接收响应于该切换请求消息的切换响应消息，
其中，该切换响应消息包括推荐的相邻基站的标识符和切换优化指示字段，该切换优化指示字段指示在与移动用户站和推荐的相邻基站的网络重入过程期间省略用户站基本能力请求(SBC-REQ)消息、用户站基本能力响应(SBC-RSP)消息、还是省略用户站基本能力请求(SBC-REQ)消息、用户站基本能力响应(SBC-RSP)消息、注册请求(REG-REQ)消息、注册响应(REG-RSP)消息、私钥管理请求(PKM-REQ)消息和私钥管理响应(PKM-RSP)消息。
12.如权利要求11所述的系统，其中该移动用户站根据所述切换优化指示字段执行该网络重入过程，用于与推荐的相邻基站的切换。
13.如权利要求11所述的方法，其中所述切换响应消息包括服务级别预测字段，该服务级别预测字段指示该移动用户站能够从推荐的相邻基站预期的服务级别。
14.一种用于在移动通信系统中支持切换的系统，该系统包括：
移动用户站；以及
服务基站，用于从移动用户站接收切换请求消息，以及向移动用户站发送响应于该切换请求消息的切换响应消息，
其中该切换响应消息包括推荐的相邻基站的标识符和切换优化指示字段，该切换优化指示字段指示在与移动用户站和推荐的相邻基站的网络重入过程期间省略用户站基本能力请求(SBC-REQ)消息、用户站基本能力响应(SBC-RSP)消息、还是省略用户站基本能力请求(SBC-REQ)消息、用户站基本能力响应(SBC-RSP)消息、注册请求(REG-REQ)消息、注册响应(REG-RSP)消息、私钥管理请求(PKM-REQ)消息和私钥管理响应(PKM-RSP)消息。
15.如权利要求14所述的系统，其中所述切换响应消息包括服务级别预测字段，该服务级别预测字段指示该移动用户站能够从推荐的相邻基站预期的服务级别。
16.一种用于在移动通信系统中执行切换的系统，该系统包括：
服务基站；以及
移动用户站，用于从服务基站接收切换请求消息，
其中，该切换请求消息包括推荐的相邻基站的标识符和切换优化指示字段，该切换优化指示字段指示在与移动用户站和推荐的相邻基站的网络重入过程期间省略用户站基本能力请求(SBC-REQ)消息、用户站基本能力响应(SBC-RSP)消息、还是省略用户站基本能力请求(SBC-REQ)消息、用户站基本能力响应(SBC-RSP)消息、注册请求(REG-REQ)消息、注册响应(REG-RSP)消息、私钥管理请求(PKM-REQ)消息和私钥管理响应(PKM-RSP)消息。
17.如权利要求16所述的系统，其中该移动用户站根据所述指示字段执行该网络重入过程，用于与推荐的相邻基站的切换。
18.如权利要求16所述的系统，其中所述切换请求消息包括服务级别预测字段，该服务级别预测字段指示该移动用户站能够从推荐的相邻基站预期的服务级别。
19.一种用于在移动通信系统中支持切换的系统，该系统包括：
移动用户站；以及
服务基站，用于向移动用户站发送切换请求消息，
该切换请求消息包括推荐的相邻基站的标识符和切换优化指示字段，该切换优化指示字段指示在与移动用户站和推荐的相邻基站的网络重入过程期间省略用户站基本能力请求(SBC-REQ)消息、用户站基本能力响应(SBC-RSP)消息、还是省略用户站基本能力请求(SBC-REQ)消息、用户站基本能力响应(SBC-RSP)消息、注册请求(REG-REQ)消息、注册响应(REG-RSP)消息、私钥管理请求(PKM-REQ)消息和私钥管理响应(PKM-RSP)消息。
20.如权利要求19所述的系统，其中所述切换请求消息包括服务级别预测字段，该服务级别预测字段指示该移动用户站能够从推荐的相邻基站预期的服务级别。
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