CN101867985A - 长期演进增强系统中的切换方法、中继节点和施主基站 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种长期演进增强系统中的切换方法、中继节点和施主基站。所述方法包括：施主基站将判断依据信息发送给中继节点；中继节点在决定启动用户设备从本中继节点切换至目标基站的切换过程时，根据来自施主基站的判断依据信息，发起基于S1接口的切换过程或基于X2接口的切换过程。本发明的技术方案使得，在用户设备切换时，中继节点能够确定发起基于S1接口的切换过程还是发起基于X2接口的切换过程。

Description

长期演进增强系统中的切换方法、中继节点和施主基站
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，特别是涉及一种长期演进增强系统中的切换方法、中继节点和施主基站。
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，S1接口控制平面终止在RN，并且由DeNB中转，DeNB可修改S1AP信令中的部分内容。RN与RN以及RN与DeNB之间的X2接口终止在RN，并且由DeNB中转，DeNB可修改X2接口应用协议(X2AP)信令中的部分内容。
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。
在LTE系统中，eNB发起切换时，有两种选择，一种是发起基于X2接口的切换，即通过X2接口直接与目标eNB执行切换准备过程；另一种是发起基于S1接口的切换，即通过S1接口在MME的帮助下与目标eNB执行切换准备过程。
在LTE-A系统中，仍沿用为LTE设定的基于S1或X2接口进行切换准备的方式。即在LTE-A系统中，RN发起切换时，也有两种选择。一种是发起基于X2接口的切换过程，另一种是发起基于S1接口的切换过程。但其中还有一点没有考虑到，即RN如何判断应发起基于X2接口还是基于S1接口的切换过程。对于不同的切换过程，RN发起的切换信令是不同的，信令中包含的信息也有很大的区别。对于基于X2接口的切换，RN发送的是X2AP的切换请求消息；而对于基于S1接口的切换，RN发送的是S1AP的切换请求消息。
综上所述，在现有的LTE-A系统中，当发起切换过程时，RN无法判断应发起基于X2接口还是基于S1接口的切换过程。
发明内容
本发明提供了一种LTE-A系统中的切换方法，该方法使得RN在UE切换时，能够确定发起基于S1接口的切换过程还是发起基于X2接口的切换过程。
本发明还提供了一种RN，该RN在UE切换时，能够确定发起基于S1接口的切换过程还是发起基于X2接口的切换过程。
本发明该提供了一种DeNB，该DeNB使得RN在UE切换时，能够确定发起基于S1接口的切换过程还是发起基于X2接口的切换过程。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明公开了一种长期演进增强LTE-A系统中的切换方法，该方法包括：
施主基站DeNB将判断依据信息发送给中继节点RN；
其中，所述判断依据信息包括：DeNB的X2接口连接关系信息，和/或，DeNB上的演进分组核心网EPC节点配置信息，和/或，DeNB及其相邻小区所支持为用户设备UE选择的公共陆地移动电话网信息；
RN在决定启动UE从本RN切换至目标基站的切换过程时，根据来自DeNB的判断依据信息，发起基于S1接口的切换过程或基于X2接口的切换过程。
本发明公开了一种RN，该RN包括：接收模块，存储模块和切换模块，其中，
接收模块，用于接收来自DeNB的判断依据信息，并保存到存储模块中；
其中，所述判断依据信息包括：DeNB的X2接口连接关系信息，和/或，DeNB上的EPC节点配置信息，和/或，DeNB及其相邻小区所支持的公共陆地移动电话网信息；
存储模块，用于保存接收模块发送的判断依据信息；
切换模块，用于在决定启动UE从本RN切换至目标基站的切换过程时，根据存储模块中的判断依据信息，发起基于S1接口的切换过程或基于X2接口的切换过程。
本发明还公开了一种DeNB，该DeNB包括：存储模块和发送模块，其中，
存储模块，用于保存判断依据信息；
其中，所述判断依据信息包括：DeNB的X2接口连接关系信息，和/或，DeNB上的演进分组核心网EPC节点配置信息，和/或，DeNB及其相邻小区所支持的公共陆地移动电话网信息；
发送模块，用于将存储模块中的判断依据信息发送给RN，以使得RN在决定启动UE从本RN切换至目标基站的切换过程时，根据该判断依据信息，发起基于S1接口的切换过程或基于X2接口的切换过程。
由上述技术方案可见，本发明这种DeNB将判断依据信息预先发送给RN，RN根据该判断依据信息来确定发起基于S1接口的切换过程或基于X2接口的切换过程的技术方案，使得RN在UE切换时，能够确定发起基于S1接口的切换过程还是发起基于X2接口的切换过程。
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是本发明实施例中的一种LTE-A系统中的切换方法的流程图；
图5是本发明实施例中的LTE-A系统中的UE从源RN切换到目标eNB的X2接口信令流程图；
图6是本发明实施例中的LTE-A系统中的UE从源RN切换到目标eNB的S1接口信令流程图；
图7是本发明实施例中X2接口建立过程流程图；
图8是本发明实施例中的X2接口上的基站配置更新过程流程图；
图9是本发明实施例中的X2配置更新过程的流程图；
图10是本发明实施例中的一种RN的结构框图；
图11是本发明实施例中的一种DeNB的组成结构框图。
具体实施方式
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是本发明实施例中的一种LTE-A系统中的切换方法的流程图。如图4所示，包括以下步骤：
步骤401，DeNB将判断依据信息发送给RN。
本步骤中的判断依据信息即为DeNB用来判断是发起基于S1接口的切换还是基于X2接口的切换的依据信息。例如在本发明的一个实施例中，判断依据信息包括：DeNB的X2接口连接关系信息，和/或，DeNB上的演进分组核心网EPC节点配置信息，和/或，DeNB及其相邻小区所支持的公共陆地移动电话网信息。
步骤402，RN在决定启动UE从本RN切换至目标基站的切换过程时，根据来自DeNB的判断依据信息，发起基于S1接口的切换过程或基于X2接口的切换过程。
本步骤中，RN可以依据以下原则根据判断依据信息，确定发起基于S1接口的切换过程或基于X2接口的切换过程：
(1)如果RN根据所述DeNB上的EPC节点(如MME和/或SGW)配置信息，确定需要为UE重新选择提供服务的EPC节点，则RN发起基于S1接口的切换过程；
(2)如果RN根据所述DeNB及其相邻小区所支持的公共陆地移动电话网信息，确定需要为UE重新选择公共陆地移动电话网，则RN发起基于S1接口的切换过程；
(3)如果所述DeNB的X2接口连接关系信息表示，DeNB与目标基站之间已建立可用的X2接口时，RN发起基于X2接口的切换过程；反之，如果所述DeNB的X2接口连接关系信息表示，DeNB与目标基站之间没有建立可用的X2接口时，RN发起基于S1接口的切换过程。
在本发明的一个实施例中，如果实际情况符合上述的原则(1)或(2)，则RN发起基于S1接口的切换过程；如果实际情况不符合原则(1)或(2)，则根据上述的原则(3)判断DeNB与目标基站之间是否有X2接口存在，是则发起基于X2接口的切换过程，否则发起基于S1接口的切换过程。
本步骤中，如果RN发起基于X2接口的切换过程，则具体流程同图5所示的流程；如果RN发起基于S1接口的切换过程，则具体流程同图6所示的流程。
图5是本发明实施例中的LTE-A系统中的UE从源RN切换到目标eNB的X2接口信令流程图。X2AP信令在Un接口上由RRC消息携带传递，由于SGW与PDN网关(PGW)可能是独立的设备，也可能设置在一个设备中，并且都是用户平面路径上的节点，因此将SGW和PGW示意在一个方框中，则如图5所示，包括以下步骤：
步骤501，源RN收到UE发送的RRC测量报告后，根据分析决定启动对该UE的切换过程。
步骤502，源RN组成X2AP信令：切换请求(Handover Request)消息；然后源RN将切换请求消息携带在RRC的上行信息传输(ULInformation Transfer)消息中传送给为源RN提供无线接入服务的源DeNB。
步骤503，源DeNB向目标eNB发送切换请求消息，目标eNB在完成切换资源准备后向源DeNB返回切换请求确认(HandoverRequest ACK)消息。
步骤504，源DeNB将X2AP信令：切换请求确认(HandoverRequest ACK)消息携带在RRC的下行信息传输(DL InformationTransfer)消息中传递给发起切换的源RN。
步骤505，源RN通过向UE发送包含切换命令(HandoverCommand)的RRC连接重配置(RRC Connection Reconfiguration)消息，要求UE从源系统切换到目标系统，并将需要进行前转的那些承载的相关序列号信息通过SN状态传递消息发送。与此同时，源RN停止向UE传送下行数据。
这里源RN需要将UE未能成功接收、并且缓存在RN中的下行数据转发到目标eNB，该过程称为数据前转过程。
步骤506，UE向目标eNB发送RRC连接重配置完成(RRCConnection Reconfiguration Complete)消息，目标eNB完成与SGW/PGW之间的路径转换。
步骤507，UE接入目标系统后，删除源系统中的相关资源，具体为：目标eNB向DeNB发送UE上下文释放(UE Context Release)消息，源DeNB向源RN发送包含UE上下文释放(UE ContextRelease)消息的下行信息传输消息，DeNB与RN之间完成RRC连接重配置过程。到此，基于X2接口的切换流程结束。
图6是本发明实施例中的LTE-A系统中的UE从源RN切换到目标eNB的S1接口信令流程图。如图6所示包括以下步骤：
步骤601，源RN收到UE发送的RRC测量报告后，根据分析决定启动对该UE的切换过程。
步骤602，源RN组成S1AP信令：切换要求消息，然后将切换要求消息携带在RRC的上行信息传输消息中传送给为源RN提供无线接入服务的源DeNB。
步骤603，源DeNB通过S1接口向MME发送切换要求消息，MME通过S1接口将切换请求消息发送给目标eNB，目标eNB通过S1接口向MME返回切换请求确认消息，MME通过S1接口将切换要求确认消息发送给源DeNB。
步骤604，源DeNB向源RN发送携带切换要求确认消息的下行信息传输消息。
步骤605，源RN通过向UE发送包含切换命令的RRC连接重配置消息，要求UE从源系统切换到目标系统，并将需要进行前转的那些承载发送到目标eNB。与此同时，源RN停止向UE传送下行数据。
步骤606，UE向目标eNB发送RRC连接重配置完成消息，目标eNB向MME发送切换通知消息，目标eNB完成与SGW/PGW之间的路径转换。
步骤607，UE接入目标系统后，删除源系统中的相关资源，具体为：MME向源DeNB发送UE上下文释放消息，源DeNB向源RN发送携带UE上下文释放消息的下行信息传输消息，源DeNB与源RN之间完成RRC连接重配置过程。到此，基于S1接口的切换流程结束。
在图4所述的步骤401中，DeNB可以采用多种方式将判断依据信息发送给RN，并且由于DeNB中的X2连接关系随时可能改变，因此还需要相应的更新过程。
本发明实施例中的一种方法是对现有的信令过程进行扩展，以实现判断依据信息从DeNB到RN的传递。例如，通过X2接口建立过程，将DeNB的判断依据信息传递至RN，并且在DeNB上的判断依据信息发送变化时，通过X2接口上的基站配置更新过程，将变化后的判断依据信息传递至RN用于更新RN本地的信息。
图7是本发明实施例中X2接口建立过程流程图。如图7所示，包括以下步骤：
步骤701，RN向DeNB发送X2建立请求(X2 Setup Request)消息。
步骤702，DeNB接收到RN的X2建立请求消息后，将判断依据信息携带在X2建立响应(X2 Setup Response)消息中发送给RN。
在现有的X2接口建立过程中，在X2建立响应消息并不包含判断依据信息，本发明实施例中对通过X2建立响应消息的扩展，将判断依据信息配置到RN。
图8是本发明实施例中的X2接口上的基站配置更新过程流程图。如图8所示，包括以下步骤：
步骤801，当DeNB上的判断依据信息发生变化时，DeNB向RN发送携带变化后的判断依据信息的基站配置更新(eNBConfiguration Update)消息。
步骤801，RN收到基站配置更新消息后，用其中的判断依据信息更新本地的判断依据信息，并向DeNB返回基站配置更新确认(eNB Configuration Update Acknowledge)消息。
在现有的X2接口上的基站配置更新过程中，基站配置更新消息并不包含判断依据信息，本发明实施例中对通过基站配置更新消息的扩展，将变化后的判断依据信息配置到RN。
本发明实施例中的另一种方法是在X2接口引入新的信令过程以实现判断依据信息从DeNB到RN的传递，在本发明中将这个新的信令过程命名为X2配置更新过程。
图9是本发明实施例中的X2配置更新过程的流程图。如图9所示，包括以下步骤：
步骤901，DeNB在每次判断依据信息发生变化时，向RN发送携带变化后的判断依据信息的X2配置更新(X2 ConfigurationUpdate)消息。
步骤902，RN收到X2配置更新消息后，用其中的判断依据信息更新本地的判断依据信息，并向DeNB返回X2配置更新确认(X2Configuration Update Acknowledge)消息。
X2配置更新过程可以在RN与DeNB之间的X2连接建立过程完成后的任何时间执行。在RN每次收到X2配置更新消息时，如果RN中还没有保存判断依据信息(如X2连接刚建立完成)，则保存X2配置更新消息中判断依据信息，如果RN中已经保存有判断依据信息，则使用新接收的判断依据信息覆盖原来保存的判断依据信息。每次DeNB中的判断依据信息发生变化时，都要发起X2配置更新过程，更新RN中的相应信息，使得RN中的判断依据信息与DeNB中的判断依据信息保持一致。
基于上述实施例，接下来给出本发明中的一种RN和一种DeNB的结构框图。
图10是本发明实施例中的一种RN的结构框图。如图10所示，该RN包括：接收模块1001，存储模块1002和切换模块1003，其中：
接收模块1001，用于接收来自DeNB的判断依据信息，并保存到存储模块1002中；
其中，所述判断依据信息包括：DeNB的X2接口连接关系信息，和/或，DeNB上的EPC节点配置信息，和/或，DeNB及其相邻小区所支持的公共陆地移动电话网信息；
存储模块1002，用于保存接收模块1001发送的判断依据信息；
切换模块1003，用于在决定启动UE从本RN切换至目标基站的切换过程时，根据存储模块1002中的判断依据信息，发起基于S1接口的切换过程或基于X2接口的切换过程。
图10中的所述接收模块1001，用于在本RN与DeNB的X2接口建立过程中，接收来自DeNB的携带判断依据信息的X2建立响应消息，并将其中的判断依据信息发送到存储模块1002保存；之后，在接收到来自DeNB的携带变化后的判断依据信息的基站配置更新消息时，用其中的变换后的判断依据信息更新存储模块1002中的判断依据信息。
或者，图10中的所述接收模块1001，用于在每次接收到来自DeNB的携带判断依据信息的X2配置更新消息时，都用其中的判断依据信息更新存储模块1002中的判断依据信息。
图10中的所述切换模块1003，用于在根据所述DeNB上的EPC节点配置信息确定需要为UE重新选择提供服务的EPC节点时，发起基于S1接口的切换过程；用于在根据所述DeNB及其相邻小区所支持的公共陆地移动电话网信息确定需要为UE重新选择公共陆地移动电话网时，发起基于S1接口的切换过程；用于在所述DeNB的X2接口连接关系信息表示DeNB与目标基站之间已建立X2接口时，发起基于X2接口的切换过程，反之，发起基于S1接口的切换过程。
图11是本发明实施例中的一种DeNB的组成结构框图。如图11所示，该DeNB包括：存储模块1101和发送模块1102，其中，
存储模块1101，用于保存判断依据信息；
其中，所述判断依据信息包括：DeNB的X2接口连接关系信息，和/或，DeNB上的演进分组核心网EPC节点配置信息，和/或，DeNB及其相邻小区所支持的公共陆地移动电话网信息；
发送模块1102，用于将存储模块1101中的判断依据信息发送给RN，以使得RN在决定启动UE从本RN切换至目标基站的切换过程时，根据该判断依据信息，发起基于S1接口的切换过程或基于X2接口的切换过程。
图11中的所述发送模块1102，用于在本DeNB与RN的X2接口建立过程中，在接收到RN的X2建立请求消息后，将存储模块1101中的判断依据信息携带在X2建立响应消息中发送给RN；之后，在存储模块1101中的判断依据信息发生变化时，向RN发送携带变化后的判断依据信息的基站配置更新消息。
或者，图11中的所述发送模块1102，用于在每次存储模块中的判断依据信息发生变化时，向RN发送携带变化后的判断依据信息的X2配置更新消息。
综上所述，本发明这种DeNB将判断依据信息预先发送给RN，RN根据该判断依据信息来确定发起基于S1接口的切换过程或基于X2接口的切换过程的技术方案，使得RN在UE切换时，能够确定发起基于S1接口的切换过程还是发起基于X2接口的切换过程。
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 (10)

1.一种长期演进增强LTE-A系统中的切换方法，其特征在于，该方法包括：
施主基站DeNB将判断依据信息发送给中继节点RN；
其中，所述判断依据信息包括：DeNB的X2接口连接关系信息，和/或，DeNB上的演进分组核心网EPC节点配置信息，和/或，DeNB及其相邻小区所支持的公共陆地移动电话网信息；
RN在决定启动UE从本RN切换至目标基站的切换过程时，根据来自DeNB的判断依据信息，发起基于S1接口的切换过程或基于X2接口的切换过程。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述DeNB将判断依据信息发送给RN包括：
DeNB在与RN的X2接口建立过程中，在接收到RN的X2建立请求消息后，将判断依据信息携带在X2建立响应消息中发送给RN；
之后，在判断依据信息发生变化时，DeNB向RN发送携带变化后的判断依据信息的基站配置更新消息；RN收到基站配置更新消息后，用其中的判断依据信息更新本地的判断依据信息，并向DeNB返回基站配置更新确认消息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述DeNB将判断依据信息发送给RN包括：
DeNB在每次判断依据信息发生变化时，向RN发送携带变化后的判断依据信息的X2配置更新消息；RN收到X2配置更新消息后，用其中的判断依据信息更新本地的判断依据信息，并向DeNB返回X2配置更新确认消息。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述RN根据来自DeNB的判断依据信息，发起基于S1接口的切换过程或者基于X2接口的切换过程包括：
如果RN根据所述DeNB上的EPC节点配置信息确定需要为UE重新选择提供服务的EPC节点，则RN发起基于S1接口的切换过程；
如果RN根据所述DeNB及其相邻小区所支持的公共陆地移动电话网信息，确定需要为UE重新选择公共陆地移动电话网，则RN发起基于S1接口的切换过程；
如果所述DeNB的X2接口连接关系信息表示，DeNB与目标基站之间已建立可用的X2接口时，RN发起基于X2接口的切换过程；反之，如果所述DeNB的X2接口连接关系信息表示，DeNB与目标基站之间没有建立可用的X2接口时，RN发起基于S1接口的切换过程。
5.一种RN，其特征在于，该RN包括：接收模块，存储模块和切换模块，其中，
接收模块，用于接收来自DeNB的判断依据信息，并保存到存储模块中；
其中，所述判断依据信息包括：DeNB的X2接口连接关系信息，和/或，DeNB上的EPC节点配置信息，和/或，DeNB及其相邻小区所支持的公共陆地移动电话网信息；
存储模块，用于保存接收模块发送的判断依据信息；
切换模块，用于在决定启动UE从本RN切换至目标基站的切换过程时，根据存储模块中的判断依据信息，发起基于S1接口的切换过程或基于X2接口的切换过程。
6.根据权利要求5所述的RN，其特征在于，
所述接收模块，用于在本RN与DeNB的X2接口建立过程中，接收来自DeNB的携带判断依据信息的X2建立响应消息，并将其中的判断依据信息发送到存储模块保存；之后，在接收到来自DeNB的携带变化后的判断依据信息的基站配置更新消息时，用其中的变换后的判断依据信息更新存储模块中的判断依据信息。
7.根据权利要求5所述的RN，其特征在于，
所述接收模块，用于在每次接收到来自DeNB的携带判断依据信息的X2配置更新消息时，都用其中的判断依据信息更新存储模块中的判断依据信息。
8.根据权利要求5所述的RN，其特征在于，
所述切换模块，用于在根据所述DeNB上的EPC节点配置信息确定需要改变为UE重新选择提供服务的EPC节点时，发起基于S1接口的切换过程；用于在根据所述DeNB及其相邻小区所支持的公共陆地移动电话网信息确定需要为UE重新选择了公共陆地移动电话网时，发起基于S1接口的切换过程；用于在所述DeNB的X2接口连接关系信息表示DeNB与目标基站之间已建立X2接口时，发起基于X2接口的切换过程，反之，发起基于S1接口的切换过程。
9.一种DeNB，其特征在于，该DeNB包括：存储模块和发送模块，其中，
存储模块，用于保存判断依据信息；
其中，所述判断依据信息包括：DeNB的X2接口连接关系信息，和/或，DeNB上的演进分组核心网EPC节点配置信息，和/或，DeNB及其相邻小区所支持的公共陆地移动电话网信息；
发送模块，用于将存储模块中的判断依据信息发送给RN，以使得RN在决定启动UE从本RN切换至目标基站的切换过程时，根据该判断依据信息，发起基于S1接口的切换过程或基于X2接口的切换过程。
10.根据权利要求9所述的DeNB，其特征在于，
所述发送模块，用于在本DeNB与RN的X2接口建立过程中，在接收到RN的X2建立请求消息后，将存储模块中的判断依据信息携带在X2建立响应消息中发送给RN；之后，在存储模块中的判断依据信息发生变化时，向RN发送携带变化后的判断依据信息的基站配置更新消息；
或者，所述发送模块，用于在每次存储模块中的判断依据信息发生变化时，向RN发送携带变化后的判断依据信息的X2配置更新消息。
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