CN101986750A - 切换控制方法、装置和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了切换控制方法、装置和系统，本发明实施例中，接入网关根据预先获取的切换控制参数，对用户设备从源接入点到目标接入点的切换进行控制。通过接入网关实现切换控制，可以降低核心网设备的负载，使得系统运行更加稳定，同时减少接入网关和核心网的信令交互，节约了带宽。

Description

切换控制方法、装置和系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及切换控制方法、装置和系统。
背景技术
毫微微蜂窝基站(Femtocell，也被称作家庭基站或3G接入点)技术是一种扩展移动通信室内覆盖的解决方案，可以把用户设备(User Equipment，UE)发出的话音和数据呼叫传输到基于标准接口的第三代移动通信技术(The 3rdGeneration，3G)核心网络，且它的家庭接入点(Access point，AP)即插即用，可连接到任何现有的基于IP的传送网络。
3G工作在2GHz频段，其无线传播特性特别是建筑物穿透特性较差，导致室内服务质量的下降。而Femtocell的出现可以有效提高室内覆盖范围和服务质量。
在对现有技术的研究和实践过程中，本发明的发明人发现，在3GPP R8定义的毫微微蜂窝(femto)架构下，目前不支持用户设备AP到AP的切换。由于AP的覆盖范围小，用户设备从一个AP切换到另一个AP的过程比较频繁，如果借鉴接入点到宏网络的切换流程来实现AP到AP的切换，切换控制需要由核心网(Core Network，CN)节点完成，会对核心网设备产生较大的负载影响。
发明内容
本发明实施例提供切切换控制方法、装置和系统，可以降低核心网负载。
本发明实施例提供的一种切换控制方法，包括：
接入网关接收用户设备的源接入点发送的切换请求消息，所述切换请求消息包含目标接入点标识；
所述接入网关根据预先获取的切换控制参数，对所述用户设备从所述源接入点到目标接入点的切换进行控制。
本发明实施例提供的一种切换控制装置，包括：
切换请求接收单元，用于接收用户设备的源接入点发送的切换请求消息，所述切换请求消息包含目标接入点标识；
切换控制单元，用于根据预先获取的切换控制参数，对所述用户设备从所述源接入点到目标接入点的切换进行控制。
本发明实施例提供的一种切换控制系统，包括：所述切换控制装置，以及与所述切换控制装置通信的源接入点和目标接入点。
本发明实施例中，接入网关根据预先获取的切换控制参数，对用户设备从源接入点到目标接入点的切换进行控制。通过接入网关实现切换控制，可以降低核心网设备的负载，使得系统运行更加稳定，同时减少接入网关和核心网的信令交互，节约了带宽。
附图说明
图1是本发明实施例一切换控制方法的流程图；
图2是本发明实施例中接入网关在核心网发起安全模式过程中获取安全模式参数的流程图；
图3是本发明实施例中接入网关在RAB指配流程中获取RAB参数的流程图；
图4是本发明实施例二切换控制方法的流程图；
图5是本发明实施例二应用例的信令流程图；
图6本发明实施例中修改核心网侧的业务承载的信令流程图；
图7为本发明实施例中释放目标接入点不支持的业务的流程；
图8是本发明实施例三切换控制装置的结构示意图；
图9是本发明实施例四切换控制装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供切换控制方法、装置和系统，以下分别进行详细说明。
值得说明的是，本发明实施例主要以宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，简称：WCDMA)系统为例进行描述。但可以理解的是，在其他系统，比如全球移动通信系统(Global System For MobileCommunications，简称：GSM)、时分-同步码分多址(Time Division-SynchronousCode Division Multiple Access，简称：TD-SCDMA)、码分多址CDMA2000、全球微波互联接入(Worldwide Interoperability for Microwave Access，简称：WIMAX)和长期演进系统(Long Term Evolution，简称：LTE)等系统中，本实施例提供的方案同样可以采用。
实施例一、一种切换控制方法，流程如图1所示，包括：
A1，接入网关(Access Gateway，AG)接收用户设备的源接入点发送的切换请求消息，切换请求消息包含目标接入点标识；
A2，接入网关根据预先获取的切换控制参数，对用户设备从源接入点到目标接入点的切换进行控制。
本发明实施例中，接入网关预先获取切换控制参数，并根据切换控制参数对用户设备从源接入点到目标接入点的切换进行控制，通过接入网关实现切换控制，可以降低核心网设备的负载，使得系统运行更加稳定，同时减少接入网关和核心网的信令交互，节约了带宽。
可以理解，本发明实施例的方案可以进一步包括：判断目标接入点是否在接入网关的管理范围内，若不在，则将切换请求消息发送给核心网，由核心网进行切换控制。
可以理解，接入网关对于其管理的接入点均进行记录以实现数据的转发，具体的记录方式通过保存其管理的接入点标识列表或者路由表的方式实现。因此，当接入网关收到用户设备的携带目标接入点标识的切换控制请求，则可以根据目标接入点的标识判断得出该目标接入点是否在该接入网关管理的范围内。
下面对本发明实施例中，获取切换控制参数的过程进行详细描述，本发明实施例中的切换控制参数可以包括：用户设备的安全模式参数和用户设备的RAB参数。可以理解，切换控制参数还可以包括其他现有技术中接入网关自身已有的参数或者接入网关通过已有技术可以获得的参数，本发明实施例强调获取的切换控制参数是在现有技术中的接入网关没有获得的、并且在切换控制过程中需要使用的参数。
获取用户设备的安全模式参数可以是接入网关在核心网发起安全模式过程中获取，具体流程如图2所示，包括：
B1、核心网(CN)节点向AG发送Iu接口(RNC/AG和CN节点之间的接口)的安全模式命令消息(Security Mode Command)，消息中包含安全模式参数；
本实施例中，所述核心网节点可以是移动交换中心(Mobile Switching Center，MSC)或者服务GPRS业务支持节点(Serving GPRS Support Node，SGSN)或具有类似网络控制功能的核心网设备。
本例中，安全模式参数可以为：“完整性保护信息(Integrity Protection Information)”信元和“加密信息(Encryption Information)”信元，这两个信元在无线接入网应用协议(Radio Access Network Application Protocol，RANAP)协议中的定义如表1所示：
表1
Figure B2009100558214D0000041
B2、AG收到CN节点的安全模式命令消息之后，保存上述表1中的安全模式参数。
B3、AG向AP发送Iuh接口(AP和AG之间的接口)的安全模式命令消息(Security Mode Command)，该消息中的RANAP内容来自步骤B1中的Iu接口安全模式命令消息。
B4、AP根据安全模式命令消息中的内容进行网络配置。
本实施例中，AP进行网络配置的过程采用现有的常规方式实现，此处不再赘述。
B5、AP向UE发送无线资源控制(Radio Resource Control，RRC)安全模式命令消息(Security Mode Command)；
B6、UE根据RRC安全模式命令进行本地配置，配置完成后向AP发送RRC安全模式完成消息(Security Mode Complete)。
B7、AP向AG发送Iuh接口的安全模式完成消息(Security Mode Complete)；
本发明实施例中，所述安全模式完成消息可以包括：信元(IE)“选中的完整性保护算法”(Chosen Integrity Protection Algorithm)和“选中的加密算法”(Chosen Encryption Algorithm)，这两个信元在RANAP协议中的定义如表2所示：
表2
Figure B2009100558214D0000051
“选中的完整性保护算法”(Chosen Integrity Protection Algorithm)和“选中的加密算法”(Chosen Encryption Algorithm)，这两个信元的内容是UE和AP根据核心网下发的安全模式参数选择的安全模式的结果。
可以理解，通过步骤B1至步骤B7实现了核心网和接入网(UE和接入点)之间针对安全模式参数的协商，UE针对核心网下发的安全模式参数(参见表1)，返回自身支持(或选择)的安全模式参数(参见表2)。
B8、当AG收到来自AP的安全模式完成消息之后，根据AP和UE选择的安全模式参数，更新保存的核心网下发的安全模式参数，需要保存的参数参见表2所示。
B9、AG向核心网(CN)发送Iu接口的安全模式完成消息(Security Mode Complete)，消息内容与步骤B7的安全模式完成消息相同。
保存的安全模式参数在后续描述的AP-AP切换过程中，将被AG所使用。
基于现有的3GPP流程，当用户使用业务的时候，首先进行无线接入承载(Radio Access Bear，RAB)指配。本发明实施例中，用户设备的RAB参数可以在核心网发起的RAB指配过程中获取，RAB指配流程如下：
C1、核心网(CN)向AG发送Iu接口的RAB指配请求消息(RAB Assignment Request)，消息中包含RAB参数。
本例中，RAB参数通过将要建立或更改的RAB列表(RABs To Be Setup OrModified List)信元表示，该信元中的参数用于建立业务承载时配置用户面地址、业务速率等参数。RABs To Be Setup Or Modified List信元在RANAP协议中的定义如表3所示：
表3
Figure B2009100558214D0000061
C2、AG收到RAB指配请求消息之后，AG记录RAB参数，记录的参数参见表3。
C3、AG向AP发送Iuh接口的RAB指配请求消息(RAB Assignment Request)。
该消息中的RANAP内容来自步骤C1中的Iu接口RAB指配请求消息。
C4、AP根据RAB参数完成网络配置。
C5、AP向UE发送RB建立消息(RB Setup)。
C6、UE向AP发送RB建立完成消息(RB Setup Complete)。
C7、AP向AG发送Iuh接口的RAB指配响应消息(RAB Assignment Response)。
该RAB指配响应消息中包括：信元(IE)“已经建立或更改的RAB列表”(RABs Setup Or Modified List)，这个信元在RANAP协议中的定义如下表4所示：
表4
可以理解，通过步骤C1至步骤C7实现了核心网和接入网(UE和接入点)之间针对RAB参数的协商，UE针对核心网下发的RAB参数(参见表3)，返回选择的RAB参数(参见表4)。
C8、当AG收到来自AP的RAB指配响应消息之后，根据AP返回用户选择的RAB参数，更新记录的RAB参数，需要记录的RAB参数参见表4。
C9、AG向核心网(CN)发送Iu接口的RAB指配响应消息(RAB Assignment Response)，消息内容与步骤C7中的RAB指配响应消息相同。
AG保存的RAB参数在后续描述的AP-AP切换过程中，将被AG所使用。
本发明实施例中，切换控制参数通过上述的安全模式过程和RAB指配过程获取，使得切换控制参数的获取流程简单易行，但是这种获取切换控制参数的方法并不是唯一的，可以理解，也可以由核心网将AG需要的切换控制参数下发给AG，具体的下发方式可以采用现有的消息或者新增的消息实现，只要下发的消息格式可以符合核心网和AG之间的接口规范即可，不构成对本发明的限制。
实施例二、一种切换控制方法，流程图如图4所示，包括：
D1，接入网关接收用户设备的源接入点发送的切换请求消息，切换请求消息包含目标接入点标识；
D2，接入网关根据所述目标接入点标识向目标接入点发送切换请求消息，切换请求消息包含预先获取的切换控制参数；
D3，接收目标接入点返回的根据切换控制参数完成网络配置的消息，并向目标接入点发送空口重配置消息；
D4，接收目标接入点返回的空口重新配置完成消息，建立用户设备通过目标接入点接收或发送数据的用户面承载。
具体用户面承载的建立过程包括：AG新建和目标AP的用户面承载，拆除和AP2的用户面承载，并且将Iu接口的用户面承载和Iuh接口的用户面承载相连接。
本发明实施例二应用于3GPP协议的应用例，信令流程图如图5所示，图中源接入点为AP1，目标接入点为AP2，流程包括：
F1、源AP(图中的AP1)向AG发送Iuh接口迁移请求消息(Relocation Required)，消息中包含该UE已经建立业务的无线配置信息。
F2、AG收到Relocation Required消息之后，构造Iuh接口的迁移请求消息(Relocation Request)；
迁移请求消息中的部分信元(IE)可以从迁移请求消息中获取，其余部分可以由AG根据之前保存的该UE的RAB参数和安全模式参数进行补充。需要补充的消息信元如表5“加粗”字体所示：
表5
Figure B2009100558214D0000091
Figure B2009100558214D0000101
表5中，“信元名称”列是在迁移请求消息中需要AG填写的部分，“数据来源”列是AG填写的信元的信息来源。其中“O”为可选信元，“M”为必选信元，“C-ifPS”为分组交换(PS)域必选信元。表中“加粗”字体为在安全模式过程中和RAB指配过程中AG获取的参数，而普通字体的参数为AG可以通过现有技术获得的参数。
F3、AG完成迁移请求消息填写之后，向目标AP(图中的AP2)发送Iuh接口的迁移请求消息(Relocation Request)。
F4、目标AP根据迁移请求消息中的参数建立无线链路。
F5、目标AP向AG发送迁移请求应答消息(Relocation Request Ack)。
F6、当AG收到目标AP的迁移请求应答消息之后，填写迁移命令消息(Relocation Command)，并向源AP发送该迁移命令消息。
迁移命令消息中的信息在迁移请求应答和AG本身信息中都可以找到。
F7、源AP向UE发送空口重配置消息，所述空口重配置消息是从迁移命令消息中获取的。
在本实施例中以RB重配置消息(RB Reconfiguration)为例进行说明。
F8、UE根据空口重配置消息完成UE侧配置之后，向目标AP发送空口重配置完成消息。
在本实施例中以RB重配置完成消息(RB Reconfiguration Complete)为例进行描述。
F9、目标AP向AG发送迁移完成消息(Relocation Complete)。
F10、AG刷新Iuh接口和Iu接口用户面的关联。
当AG收到目标AP发送的迁移完成消息，说明UE已经切换到目标AP，能够正常进行上下行业务。AG需要刷新Iu接口和Iuh接口用户面的关联，将Iu接口用户面和新建立的AG-目标AP(对应Iuh接口)用户面关联起来。关联刷新之后，下行来自CN节点的用户数据会从AG-目标AP之间的用户面发给目标AP，上行来自目标AP的用户数据会从Iu接口用户面发给CN，从而恢复用户面的通路。
F11，AG向AP1发送释放请求(Release Command)；
F12，AP1释放所述UE的资源；
F13，AP1向AG返回释放完成响应(Release Complete)。
当UE释放已经建立的RAB业务的时候，AG需要删除对应的RAB信息，保持和UE实际业务一致。RAB删除过程也是使用RAB指配流程，和前面描述的RAB建立过程相似，根据RAB指配响应消息中的删除结果更新RAB信息即可。
当UE更改已经建立的RAB业务的时候，AG需要更新对应的RAB信息，流程和RAB建立类似。
本发明实施例中，目标接入点收到切换请求消息后，可能会出现目标接入点不支持源接入点能力的情况。如果出现这种情况，可以采取以下两种方式实现切换：
方式一、目标接入点按照自身的能力建立目标接入点支持的业务承载，并在切换成功之后，目标接入点发起修改核心网侧的业务承载，或者释放目标接入点不支持的业务。可以理解在实际应用时，可以优选选择修改业务承载的方式，若目标接入点的能力无法实现修改业务承载，则再采用释放不支持的业务的方式以完成最终的切换。
本实施例中，目标AP收到Iuh接口的迁移请求消息(Relocation Request)，如果无法满足迁移请求中业务的承载要求，比如速率要求，目标AP可以先按照自己的速率能力建立RAB承载，并记录该状态“AP业务承载和CN请求不符”。目标AP(AP2)向AG发送Iuh接口的迁移完成消息(Relocation Complete)之后，目标AP判断自己的状态记录是否是“AP业务承载和CN请求不符”，如果是，目标AP发起RAB重协商过程以实现对业务承载的修改，对于修改核心网侧的业务承载的过程参见图6所示，包括：
G1、目标AP(AP2)向AG发送Iuh接口的RAB修改请求消息(RAB modifyRequest)。
G2、AG向核心网(CN)节点发送Iu接口的RAB修改请求消息(RAB modify Request)。
G3、核心网(CN)节点向AG发送Iu接口的RAB指配请求消息，消息中携带新的RAB参数，比如速率等。
G4、AG向目标AP发送Iuh接口的RAB指配请求消息(RAB Assignment Request)。
G5、目标AP按照新RAB参数完成重配置之后，向AG发送Iuh接口的RAB指配响应消息(RAB Assignment Response)。
G6、AG向核心网(CN)节点发送Iu接口的RAB指配响应消息(RABAssignment Response)。
至此，完成了对业务承载的修改。
本实施例中，释放目标接入点不支持的业务的流程如图7所示，包括：
H1、目标AP(AP2)向AG发送Iuh接口的RAB释放请求消息(RAB Release Request)。
H2、AG向核心网(CN)节点发送Iu接口的RAB释放请求消息(RAB Release Request)。
H3、核心网(CN)节点向AG发送Iu接口的RAB指配消息(RAB Assignment Request)，携带新的RAB参数，比如速率等。
H4、AG向目标AP发送Iuh接口的RAB指配请求消息(RAB Assignment Request)。
H5、目标AP按照新RAB参数完成重配置之后，向AG发送Iuh接口的RAB指配响应消息(RAB Assignment Response)。
H6、AG向核心网(CN)节点发送Iu接口的RAB指配响应消息(RABAssignment Response)，完成业务修改。
方式二、目标接入点向接入网关返回切换失败消息，接入网关向核心网发送切换请求，由核心网进行切换控制。
具体的，AG收到目标AP的Iuh接口迁移失败消息(Relocation Failure)，向核心网(CN发起)Iu接口的迁移请求消息(Relocation Request)，尝试经过核心网完成AP-AP的切换过程。
可以理解，本发明实施例中，可以自由选择方式一和方式二完成切换，为了尽量不加重核心网的负担，可以优先选择方式一完成切换。
本发明实施例二中，当出现目标接入点不支持源接入点能力的情况时，给出了两种方式实现切换，可以作为实施例一方法的有益补充，使得方案更加完整，适合更加复杂的组网场景。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。
实施例三、一种切换控制装置，结构示意图如图8所示，包括：
切换请求接收单元610，用于接收用户设备的源接入点发送的切换请求消息，切换请求消息包含目标接入点标识；
切换控制单元620，用于根据预先获取的切换控制参数对用户设备从源接入点到目标接入点的切换进行控制。
实施例四、一种切换控制装置，结构示意图如图9所示，包括：
切换请求接收单元710，用于接收用户设备的源接入点发送的切换请求消息，切换请求消息包含目标接入点标识；
切换控制参数获取单元730，用于获取切换控制参数供切换控制单元720使用，切换控制参数包括：用户设备的安全模式参数和用户设备的RAB参数。
切换控制单元720，用于根据预先获取的切换控制参数对用户设备从源接入点到目标接入点的切换进行控制。
具体实现时，切换控制单元720可以具体包括：
第一子单元721，用于向目标接入点发送切换请求消息，所述切换请求消息包含所述预先获取的切换控制参数；
第二子单元722，用于接收所述目标接入点返回的根据所述切换控制参数完成网络配置的消息后，向所述目标接入点发送空口重配置消息；
第三子单元723，用于接收目标接入点返回的空口重新配置完成消息，建立所述用户设备通过所述目标接入点接收或发送数据的用户面承载。
可以理解，本实施例中的切换控制装置还可以包括：
判断单元740，用于判断目标接入点是否在切换控制装置的管理范围内；
若所述判断单元的判断结果为否，则所述切换控制单元720还用于将所述切换请求消息发送给核心网，由核心网进行切换控制。
可以理解，本实施例中，判断单元740可以根据切换请求接收单元710接收的目标接入点标识判断目标接入点是否在切换控制装置的管理范围内。
本发明实施例三和实施例四提供的切换控制装置可以集成于接入网关或类似的接入控制设备上实现切换控制功能。
可以理解，本发明还提供一种切换控制系统，包括实施例三或四的切换控制装置，以及与所述切换控制装置通信的源接入点和目标接入点。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上对本发明实施例所提供的切换控制方法、装置和系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (13)

1.一种切换控制方法，其特征在于，包括：
接入网关接收用户设备的源接入点发送的切换请求消息，所述切换请求消息包含目标接入点标识；
所述接入网关根据预先获取的切换控制参数，对所述用户设备从所述源接入点到目标接入点的切换进行控制。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接入网关根据预先获取的切换控制参数，对所述用户设备从所述源接入点到目标接入点的切换进行控制包括：
向目标接入点发送切换请求消息，所述切换请求消息包含所述预先获取的切换控制参数；
接收所述目标接入点返回的根据所述切换控制参数完成网络配置的消息，并向所述目标接入点发送空口重配置消息；
接收目标接入点返回的空口重新配置完成消息，建立所述用户设备通过所述目标接入点接收或发送数据的用户面承载。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述切换控制参数包括：所述用户设备的安全模式参数和用户设备的无线接入承载RAB参数。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：所述接入网关在核心网发起安全模式过程中，获取所述用户设备的安全模式参数。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：所述接入网关在核心网发起的RAB指配过程中，获取所述用户设备的RAB参数。
6.如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，接入网关接收用户设备的源接入点发送的切换请求消息之后，进一步包括：
判断目标接入点是否在所述接入网关的管理范围内，若不在，则将所述切换请求消息发送给核心网，由核心网进行切换控制。
7.如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述目标接入点收到所述切换请求消息后，若目标接入点不支持所述源接入点的能力，则目标接入点按照自身的能力建立目标接入点支持的业务承载，并在切换成功之后，发起修改核心网侧的业务承载，或者释放目标接入点不支持的业务。
8.如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，若目标接入点向接入网关返回切换失败消息，则接入网关向核心网发送切换请求，由核心网进行切换控制。
9.一种切换控制装置，其特征在于，包括：
切换请求接收单元，用于接收用户设备的源接入点发送的切换请求消息，所述切换请求消息包含目标接入点标识；
切换控制单元，用于根据预先获取的切换控制参数，对所述用户设备从所述源接入点到目标接入点的切换进行控制。
10.如权利要求9所述的切换控制装置，其特征在于，切换控制单元包括：
第一子单元，用于向目标接入点发送切换请求消息，所述切换请求消息包含所述预先获取的切换控制参数；
第二子单元，用于接收所述目标接入点返回的根据所述切换控制参数完成网络配置的消息后，向所述目标接入点发送空口重配置消息；
第三子单元，用于接收目标接入点返回的空口重新配置完成消息，建立所述用户设备通过所述目标接入点接收或发送数据的用户面承载。
11.如权利要求9所述的切换控制装置，其特征在于，还包括：
切换控制参数获取单元，用于获取切换控制参数供切换控制单元使用，所述切换控制参数包括：用户设备的安全模式参数和用户设备的RAB参数。
12.如权利要求9至11任一项所述的切换控制装置，其特征在于，还包括：
判断单元，用于判断目标接入点是否在所述接入网关的管理范围内；
若所述判断单元的判断结果为否，则所述切换控制单元还用于将所述切换请求消息发送给核心网，由核心网进行切换控制。
13.一种切换控制系统，其特征在于，包括：如权利要求9至12任一项所述的切换控制装置，以及与所述切换控制装置通信的源接入点和目标接入点。
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