CN101848554A - 一种无线接口恢复方法和一种施主基站 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线接口恢复方法和设备。所述方法包括：在Un接口上发生无线连接失败时，在RN和DeNB都保留相关的UE上下文信息和RN上下文信息，当RN执行TAU过程与核心网重新建立了连接后，恢复RN所有的Un承载，并根据所保留的RN上下文信息和UE上下文信息重新配置所有的Un承载。本发明的技术方案能够在完成Un接口连接的恢复的同时完成UE的S1连接的恢复，而不需要重建，提高了用户的体验。
Description
技术领域
本发明涉及网络通信技术，特别是涉及一种无线接口恢复方法和一种施主基站。
背景技术
在3GPP的长期演进(LTE，Long Term Evolution)技术之后，3GPP组织继续对LTE方案进行增强，该增强的技术称为LTE增强(LTE-A，LTE-Advanced)技术，即LTE-A是LTE技术的后续演进。
在LTE-A技术中，在接入网的架构中增加了中继节点(RN，Relay Node)。RN可以看作是演进基站(eNB)的延伸，为系统提供更经济的覆盖。RN与eNB通过无线接口连接，它可以在eNB覆盖的边缘增强覆盖质量，也可以在eNB覆盖区域之外部署来扩展覆盖的范围。
图1是现有的LTE-A组网中的RN的示意图。如图1所示，为RN提供无线接入服务的eNB称为施主基站(DeNB，Donor eNB)；RN与DeNB之间通过无线的Un接口连接，RN与用户设备(UE)之间通过LTE的Uu接口连接；RN与核心网的移动性管理实体/服务网关(MME/SGW，Mobility Management Entity/Serving Gateway)通过S1接口连接为UE提供服务；这个S1接口经过DeNB转接，即DeNB作为S1接口的转发节点。
图1所示架构中的DeNB包含中转功能，其表现为S1控制平面的S1接口应用协议(S1AP)信令和S1用户平面数据都先到达DeNB，DeNB也知道有信令和数据到达，可对他们进行解析甚至修改，之后再转发给RN或演进的分组核心网(EPC)。
在上述架构中，DeNB具有网关(GW，Gateway)的功能，即可以汇聚多个RN的接口。
图2是现有的LTE-A系统中的DeNB的S1接口网关功能示意图。如图2所示，一个DeNB下部署了多个RN，每个RN都与DeNB建立一条S1接口，但DeNB与核心网的MME和SGW之间只有一条S1接口，在图2中用实线表示S1控制平面，用虚线表示S1用户平面。从核心网的角度来看，每个RN都是DeNB下的一个小区，而不表现为一个基站的特性。
图3是现有的LTE-A系统中的DeNB的X2接口网关功能示意图。如图3所示，每个RN都与DeNB建立一条X2接口，但该DeNB与其他的DeNB或eNB之间只有一条X2接口，DeNB下所有RN的X2接口信令传递到DeNB后，通过同样一条X2接口传递到同一个目标DeNB。
根据上述架构特征可以看出，为RN下的UE提供服务的S1接口由两段构成，一段为RN与DeNB之间由Un接口提供的S1接口功能；另一段为DeNB和MME/SGW之间由DeNB接入网络时建立的S1-MME/S1-U接口，为RN的UE身份、连接到RN的UE以及直接连接到DeNB的UE服务。由于这样两段的接口组成方式，并且其中一段是无线接口，因此总会出现无线链路失败(RLF，Radio LinkFailure)的情况。
在LTE系统中，如果无线接口Uu上发生了RLF，则Uu接口的无线资源控制(RRC)层首先尝试执行RRC连接重建，如果重建成功，Uu接口就可以恢复功能为UE提供服务。对于RRC往上的协议层和核心网来说，并不知道曾经发生的链路失败。但如果RRC连接重建没有成功，则UE转入空闲(IDLE)状态，重新发起跟踪区更新(TAU，Tracking Area Update)过程，从非接入层(NAS)的层面进行无线链路的恢复和重建。当Un接口中断时，如果某个UE的演进的分组系统(EPS，Evolved Packet System)承载上有下行的数据在传输，DeNB会发现下行传输不成功，链路出现了问题，数据只能缓存在DeNB。而对于信令来说，S1信令过程会发生失败，因为Un接口的重建会加长信令过程的传递时间，有可能超出规定的正常时间。
而在LTE-A系统中，一般来说Un接口是一个无线环境稳定的接口，其发生RLF的概率并不大。然而也因为它是一个无线接口，因此并不能排除该接口瞬间发生短期、可恢复的无线链路失败的情况。Un接口上同时还为RN的S1接口提供着服务，Un接口的RLF会使得为UE服务的S1接口出现部分中断。
但是现有的规范中还没有给出LTE-A的RN架构中，当Un接口出现RLF时，如何处理的方案。如果采用LTE系统中的处理方法，则先进行RRC连接重建来恢复RRC连接和DRB，若恢复成功则对上层没有影响，若恢复不成功，则RN进入空闲(IDLE)状态发起TAU过程进行无线接口的恢复。但如果RN进入IDLE状态，按照现有LTE规范应释放为RN服务的S1连接以及Uu接口(即Un接口)的RRC连接，这样RN下UE的所有服务都将中断。
由于在Un接口的RLF后所进行的RRC连接重建的过程中断时间比较短，并且RN所在的状态不会发生改变，因此Uu接口和RN下UE的S1连接都还继续存在。但在RRC重建失败后，如果按照现有的LTE规范从NAS层面上进行重建(即发起TAU过程恢复所有的承载)时，该RN下面所服务的所有UE都会受到影响，UE的个数越多，受到影响的范围越大。
Un接口的失败从一方面来说，影响到其下游Uu接口和其上游S1接口，影响的范围较大；而从另一方面来说，Un对RN所服务的UE只是S1连接的一部分，这部分是否中断对UE的体验上是不敏感的。即，当Un出现问题时，在上行方向，数据发送到RN后，由于Un接口的问题使得这些数据缓存在RN，直到Un恢复之后才能继续传递到DeNB；在下行方向，数据发送到DeNB后也进行缓存，等待Un接口的恢复。由此可见，对于UE来说，上下行方向的缓存都是不可见的，UE只能发现暂时接收不到数据，而并不知道此时链路就一定中断了。
因此，在LTE-A中，RN进入IDLE状态如果拆除相关UE的RRC连接和S1信令连接，虽然是一种根据现有规范的自然做法，但这种方法中在Un接口恢复后，所有UE的业务都中断并且需要重新建立而不可恢复，对于UE的体验来说将会比较差。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种无线接口恢复方法，该方法在LTE-A中的Un接口发生无线链路失败时，能够恢复Un接口连接，同时完成UE的S1连接的恢复，而不需要重建。
本发明还提供了一种DeNB，该DeNB在Un接口发生无线链路失败时，能够恢复Un接口连接，同时完成UE的S1连接的恢复，而不需要重建。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明公开了一种无线接口恢复方法，该方法适用于长期演进增强LTE-A系统中的中继节点RN和施主基站DeNB之间的Un接口发生无线链路失败的情况，包括：
当检测到Un接口上的无线链路失败时，RN在Un接口上发起无线资源控制RRC连接重建过程；
当Un接口上的RRC连接重建过程失败时，RN保持Uu接口上的RRC连接并保留自身上的用户设备UE上下文信息；DeNB保留自身上的RN上下文信息和RN所服务UE的UE上下文信息；
在Un接口上重新建立RRC连接，然后RN向移动管理实体MME发送跟踪区更新TAU请求消息；所述TAU请求消息中包含恢复Un所有承载的指示信息；
MME收到所述TAU请求消息后，在S1接口上重建关于RN的S1连接，恢复Un接口的所有承载；
RN根据所保留的UE上下文信息，恢复Uu承载与Un承载的关联关系；DeNB根据所保留的RN所服务UE的UE上下文信息和RN上下文信息，恢复Un承载与S1承载的关联关系。
本发明还公开了一种施主基站DeNB，该DeNB包括：检测模块、恢复处理模块，其中：
检测模块，用于在检测到Un接口上的无线链路失败时，向恢复处理模块发送通知消息；
所述恢复处理模块，用于在接收到所述通知消息时，保留自身上的RN上下文信息和RN所服务UE的UE上下文信息，并在Un接口上重新建立RRC连接；用于与MME和RN配合，在S1接口上重建关于RN的S1连接，并恢复Un接口的所有承载；用于根据所保留的RN上下文信息和RN所服务UE的UE上下文信息，恢复Un承载与S1承载的关联关系。
由上述可见，本发明这种在Un接口上发生无线连接失败时，在RN和DeNB都保留相关的UE上下文信息和RN上下文信息，这样，当RN执行TAU过程与核心网重新建立了连接后，恢复RN所有的Un承载，并根据所保留的RN上下文信息和UE上下文信息重新配置所有的承载，从而完成Un接口连接的恢复，同时完成UE的S1连接的恢复，而不需要重建。
附图说明
图1是现有的LTE-A组网中的RN的示意图；
图2是现有的LTE-A系统中的DeNB的S1接口网关功能示意图；
图3是现有的LTE-A系统中的DeNB的X2接口网关功能示意图；
图4是本发明实施例Un接口恢复的信令流程图；
图5是本发明实施例当Un接口发生RLF事件时RN内的执行流程图；
图6是本发明实施例当Un接口发生RLF事件时DeNB内的执行流程图；
图7是本发明实施例一种DeNB的组成结构图；
图8是本发明实施例一种RN的组成结构图。
具体实施方式
本发明的核心思想是：在Un接口上发生RLF时，首先进行Un接口的RRC重建，在Un接口RRC重建失败后转入NAS重建时，Uu接口并不释放UE的RRC连接，RN和DeNB中也保留原来的包含了RN所服务UE的所有承载信息的UE上下文信息和包含了RN所有承载信息的RN上下文信息。这样，当RN执行TAU过程与核心网重新建立连接后，恢复RN所有的Un承载，并根据所保留的RN上下文信息和UE上下文信息重新配置所有的承载，继续发送UE的上下行数据，从UE的角度来看，业务没有中断。
在本发明的实施例中，还进一步在DeNB上设置一个定时器来监视UE上下文信息和RN上下文信息的释放时间。如果RN在发起TAU的过程中，连接到的MME不是原先接入的那个MME，就需要使用定时器来保护DeNB和MME中的资源，即UE上文信息和RN上下文信息所占用的资源，在一定的时间内RN都没有重新接入，就释放这些资源。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
图4是本发明实施例Un接口恢复的信令流程图。如图4所示，当Un接口正常时，UE的上下行数据都正常传输，在图4中用虚线箭头表示，当Un接口发生RLF事件时，包括以下步骤：
步骤401，RN检测到Un接口上的RLF事件，保持Uu接口上的RRC连接，并保留自身上的UE上下文信息；DeNB检测到Un接口上的RLF事件，设定定时时间并启动定时器，保留自身上的RN所服务UE的UE上下文和RN上下文信息，并用所启动的定时器监视UE上下文信息和RN上下文信息的释放。
步骤402，RN尝试进行RRC连接重建过程，试图重新建立Un接口上的RRC连接。
步骤403，RRC连接重建失败，RN决定启动NAS恢复过程。
此时，UE的下行数据暂存在DeNB上，UE的上行数据则暂存在RN上。
步骤404，RN通过与DeNB交互，在Un接口上重新建立RRC连接，此时DeNB将定时器清零。
步骤405，RN以UE的身份向演进的分组核心网(EPC)的MME发起TAU请求消息，请求重新建立与网络的连接。MME检索自己是否保存了该RN的上下文信息(即确认该RN是否之前就登录在本节点)，如果是则更新RN的上下文信息，如果不是则新建该RN的上下文信息，在本实施例中为前者。
本步骤中，TAU请求消息中包含了恢复Un所有承载的指示信息。
步骤406，MME接收RN的TAU请求，向DeNB发送初始上下文建立请求消息，该初始上下文请求消息中包含TAU接受消息。
如果在步骤405中MME发现自己没有保存该RN的上下文信息，也就是说RN连接到的当前MME不是原先接入的那个MME，则当前MME还在TAU接受消息中包含一个指示，表明RN接入到了一个新的MME。
步骤407，DeNB与RN协同完成Un接口上的RRC连接重配置过程。
如果RN接入的是一个新的MME，则在本步骤中RN通过RRC连接重配置过程从DeNB获得表明RN接入到了一个新的MME的指示信息，从而RN将发起RRC连接释放过程，释放所有Uu接口资源。
步骤408，DeNB向MME发送初始上下文建立完成消息。
步骤409，RN根据所保留的UE上下文信息，恢复Uu承载与Un承载的关联关系；DeNB根据所保留的RN所服务UE的UE上下文信息和RN上下文信息，恢复Un承载与S1承载的关联关系。这样UE的上下行数据继续正常传输。
下面根据图4所示的流程，分别对RN和DeNB内的执行流程进行说明。
图5是本发明实施例当Un接口发生RLF事件时RN内的执行流程图。如图5所示，包括以下步骤：
步骤501，RN判断是否检测到Un接口发生的RLF事件，是则执行步骤502，否则维持正常操作状态。
步骤502，RN发起RRC连接重建过程。
步骤503，判断RRC连接重建过程是否成功，是则返回正常操作状态，否则执行步骤504。
步骤504，RN保持Uu接口的RRC连接，并维护保留的UE上下文信息。
步骤505，RN启动NAS恢复程序，在TAU中要求恢复Un接口的所有承载。
步骤506，重建S1接口上用于RN的S1连接，恢复Un接口所有承载。
步骤507，重新配置并关联Uu承载和Un承载，返回正常操作状态。
图6是本发明实施例当Un接口发生RLF事件时DeNB内的执行流程图。如图6所示，包括以下步骤：
步骤601，DeNB判断是否检测到Un接口发生的RLF事件，是则执行步骤602，否则维持正常操作状态。
步骤602，DeNB设定定时时间，并启动定时器。
在实际当中，定时时间可以根据实际情况而定。
步骤603，判断定时器是否超时，是则执行步骤604，否则执行步骤605。
步骤604，DeNB删除所保留的UE上下文信息和RN上下文信息，返回正常操作状态。
步骤605，DeNB维护UE上下文信息和RN上下文信息。
步骤606，在Un接口上建立RRC连接。
步骤607，定时器清零。
步骤608，重建S1接口上用于RN的S1连接，恢复Un接口所有承载。
步骤609，重新配置并关联S1承载和Un承载，返回正常操作状态。
基于上述实施例，接下来给出本发明中的一种DeNB和一种RN的组成结构图。
图7是本发明实施例一种DeNB的组成结构图。如图7所示，该DeNB包括：第一检测模块701、第一恢复处理模块702，其中：
第一检测模块701，用于在检测到Un接口上的无线链路失败时，向第一恢复处理模块702发送通知消息；
所述第一恢复处理模块702，用于在接收到所述通知消息时，保留自身上的RN上下文信息和RN所服务UE的UE上下文信息，并在Un接口上重新建立RRC连接；用于与MME和RN配合，在S1接口上重建关于RN的S1连接，并恢复Un接口的所有承载；用于根据所保留的RN上下文信息和RN所服务UE的UE上下文信息，恢复Un承载与S1承载的关联关系。
在图7所示的DeNB中，所述第一恢复处理模块702与MME和RN配合，在S1接口上重建关于RN的S1连接，并恢复Un接口的所有承载包括：所述第一恢复处理模块702，用于接收MME发送的初始上下文建立请求消息；该初始上下文建立请求消息是MME在接收到RN的TAU请求消息后向恢复处理模块发送的，其中包含TAU接受消息；所述第一恢复处理模块702，用于在Un接口上完成RRC连接重配置过程，恢复Un接口的所有承载，然后向MME发送初始上下文建立完成消息。
在图7所示的DeNB中，所述第一恢复处理模块702，在接收到所述通知消息时，进一步启动定时器；用于在Un接口上重新建立RRC连接之后，将该定时器清零；用于在所述定时器超时，删除所保留的RN上下文信息和RN所服务UE的UE上下文。
图8是本发明实施例一种RN的组成结构图。如图8所示，该RN包括：第二检测模块801和第二恢复处理模块802，其中：
第二检测模块801，用于在检测到Un接口上的无线链路失败时，向第二恢复处理模块802发送通知消息；
第二恢复处理模块802，在接收到所述通知消息时，在Un接口上发起RRC连接重建过程，当Un接口上的RRC连接重建过程失败时，保持Uu接口上的RRC连接并保留自身上的用户设备UE上下文信息；用于在Un接口上重新建立RRC连接，然后向MME发送TAU请求消息，其中，所述TAU请求消息中包含恢复Un所有承载的指示信息；用于与MME和DeNB配合，在S1接口上重建关于所述RN的S1连接，恢复Un接口的所有承载；用于根据自身上所保留的UE上下文信息，恢复Uu承载与Un承载的关联关系。
在如图8所示的RN中，所述第二恢复处理模块802与MME和DeNB配合，在S1接口上重建关于所述RN的S1连接，恢复Un接口的所有承载包括：所述第二恢复处理模块802，用于在DeNB接收到MME发送的初始上下文建立请求消息后，与DeNB协同在Un接口上完成RRC连接重配置过程，恢复Un接口的所有承载；其中，所述初始上下文建立请求消息是MME在接收到第二恢复处理模块发送的TAU请求消息后向DeNB发送的；所述DeNB在Un接口上完成RRC连接重配置后向MME发送初始上下文建立完成消息。
综上所述，本发明这种在Un接口上发生无线连接失败时，在RN和DeNB都保留相关的RN所服务UE的UE上下文信息和RN上下文信息，这样，当RN执行TAU过程与核心网重新建立了连接后，恢复RN所有的Un承载，并根据所保留的RN上下文信息和UE上下文信息重新配置所有的承载，从而完成Un接口连接的恢复，同时完成UE的S1连接的恢复，而不需要重建。这大大提高了UE用户的体验。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (9)
1.一种无线接口恢复方法，其特征在于，该方法适用于长期演进增强LTE-A系统中的中继节点RN和施主基站DeNB之间的Un接口发生无线链路失败的情况，包括：
当检测到Un接口上的无线链路失败时，RN在Un接口上发起无线资源控制RRC连接重建过程；
当Un接口上的RRC连接重建过程失败时，RN保持Uu接口上的RRC连接并保留自身上的用户设备UE上下文信息；DeNB保留自身上的RN上下文信息和RN所服务UE的UE上下文信息；
在Un接口上重新建立RRC连接，然后RN向移动管理实体MME发送跟踪区更新TAU请求消息；所述TAU请求消息中包含恢复Un所有承载的指示信息；
MME收到所述TAU请求消息后，在S1接口上重建关于RN的S1连接，恢复Un接口的所有承载；
RN根据所保留的UE上下文信息，恢复Uu承载与Un承载的关联关系；DeNB根据所保留的RN所服务UE的UE上下文信息和RN上下文信息，恢复Un承载与S1承载的关联关系。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MME收到所述TAU请求消息后，在S1接口上重建关于RN的S1连接，恢复Un接口的所有承载包括：
MME向DeNB发送初始上下文建立请求消息；该初始上下文建立请求消息中包含TAU接受消息；
DeNB在Un接口上完成RRC连接重配置过程，恢复Un接口的所有承载；
DeNB向MME发送初始上下文建立完成消息。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：
当检测到Un接口上的无线链路失败时，DeNB启动定时器；
在所述在Un接口上重新建立RRC连接之后，DeNB将定时器清零；
当所述定时器超时，DeNB删除所保留的RN上下文信息和RN所服务UE的UE上下文信息。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：
MME收到所述TAU请求消息后，进一步判断自身是否保存了所述RN的上下文信息，是则，更新RN上下文信息，否则新建RN上下文信息；然后执行所述MME向DeNB发送初始上下文建立请求消息的步骤；
所述TAU接受消息中进一步包含表示RN接入到了一个新的MME的指示信息；
RN通过所述RRC连接重配置过程从DeNB获得所述表示RN接入到了一个新的MME的指示信息后，进一步发起RRC连接释放过程，释放所有的Uu接口资源。
5.一种施主基站DeNB，其特征在于，该DeNB包括：第一检测模块、第一恢复处理模块，其中：
第一检测模块，用于在检测到Un接口上的无线链路失败时，向第一恢复处理模块发送通知消息；
所述第一恢复处理模块，用于在接收到所述通知消息时，保留自身上的RN上下文信息和RN所服务UE的UE上下文信息，并在Un接口上重新建立RRC连接；用于与MME和RN配合，在S1接口上重建关于RN的S1连接，并恢复Un接口的所有承载；用于根据所保留的RN上下文信息和RN所服务UE的UE上下文信息，恢复Un承载与S1承载的关联关系。
6.根据权利要求5所述的DeNB，其特征在于，所述第一恢复处理模块与MME和RN配合，在S1接口上重建关于RN的S1连接，并恢复Un接口的所有承载包括：
所述第一恢复处理模块，用于接收MME发送的初始上下文建立请求消息；该初始上下文建立请求消息是MME在接收到RN的TAU请求消息后向恢复处理模块发送的，其中包含TAU接受消息；
所述第一恢复处理模块，用于在Un接口上完成RRC连接重配置过程，恢复Un接口的所有承载，然后向MME发送初始上下文建立完成消息。
7.根据权利要求5或6所述的DeNB，其特征在于，
所述第一恢复处理模块，在接收到所述通知消息时，进一步启动定时器；用于在Un接口上重新建立RRC连接之后，将该定时器清零；用于在所述定时器超时，删除所保留的RN上下文信息和RN所服务UE的UE上下文信息。
8.一种中继节点RN，其特征在于，该RN包括：第二检测模块和第二恢复处理模块，其中，
第二检测模块，用于在检测到Un接口上的无线链路失败时，向第二恢复处理模块发送通知消息；
第二恢复处理模块，在接收到所述通知消息时，在Un接口上发起RRC连接重建过程，当Un接口上的RRC连接重建过程失败时，保持Uu接口上的RRC连接并保留自身上的用户设备UE上下文信息；用于在Un接口上重新建立RRC连接，然后向MME发送TAU请求消息，其中，所述TAU请求消息中包含恢复Un所有承载的指示信息；用于与MME和DeNB配合，在S1接口上重建关于所述RN的S1连接，恢复Un接口的所有承载；用于根据自身上所保留的UE上下文信息，恢复Uu承载与Un承载的关联关系。
9.根据权利要求8所述的RN，其特征在于，所述第二恢复处理模块与MME和DeNB配合，在S1接口上重建关于所述RN的S1连接，恢复Un接口的所有承载包括：
所述第二恢复处理模块，用于在DeNB接收到MME发送的初始上下文建立请求消息后，与DeNB协同在Un接口上完成RRC连接重配置过程，恢复Un接口的所有承载；
其中，所述初始上下文建立请求消息是MME在接收到第二恢复处理模块发送的TAU请求消息后向DeNB发送的；所述DeNB在Un接口上完成RRC连接重配置后向MME发送初始上下文建立完成消息。
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