CN102238656A

CN102238656A - 一种移动通信系统中的切换方法

Info

Publication number: CN102238656A
Application number: CN2010101599534A
Authority: CN
Inventors: 许丽香; 王弘; 梁华瑞
Original assignee: Beijing Samsung Telecommunications Technology Research Co Ltd; Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Beijing Samsung Telecommunications Technology Research Co Ltd; Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2010-04-28
Filing date: 2010-04-28
Publication date: 2011-11-09

Abstract

本发明提供了一种移动通信系统中的切换方法：源基站发送切换请求消息给目的基站以切换用户终端(UE)；目的基站发送切换请求确认消息给源基站；源基站发送无线资源控制(RRC)连接重新配置消息给UE；UE发送RRC连接重新配置完成消息给目的基站；目的基站发送路径切换请求消息给移动管理实体(MME)；如果目的小区是混合型的或者闭合用户组型的，则路径切换请求消息中携带有目的小区的闭合用户组(CSG)信息；MME发送修改承载请求消息给用户平面实体；用户平面实体发送修改承载响应消息给MME；MME发送路径切换请求确认消息给目的基站；目的基站发送资源释放消息给源基站。应用本发明所述方法，能够降低核心网侧的处理负担，并能够提高切换效率。

Description

一种移动通信系统中的切换方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术，特别涉及一种移动通信系统中的切换方法。

背景技术

长期演进(LTE)技术是第三代移动通信系统(3G)的一种演进技术，具有能够提高小区容量和降低系统时延等诸多优点。

图1为现有LTE系统的组成结构示意图。如图1所示，在LTE系统的演进通用陆地无线接入网络(E-UTRAN)中，主要包括宏基站(eNB)和家用基站(HeNB)等无线资源管理实体，进一步地，还可包括家用基站网关(HeNB GW)；当不包括HeNB GW时，HeNB可以与核心网中的移动管理实体(MME)直接相连，当包括HeNB GW时，HeNB通过HeNB GW与MME相连，MME是核心网中的一个重要网络实体，负责完成无线接入承载建立以及移动管理等功能。

在移动通信系统中，为了向特定的用户提供更好的服务，经常需要针对一个特定的用户群，将多个无线资源管理实体组成一个闭合用户组(CSG)。比如，一个公司或学校内部的所有用户是一个特定的用户群，针对该用户群，将多个无线资源管理实体组成一个闭合用户组，提供专门的接入服务。

为了提供更加丰富的接入服务，图1所示LTE系统中的无线资源管理实体通常包括多种类型，以HeNB为例，包括开放型、混合型和闭合用户组型。其中，开放型HeNB是指不针对特定用户群，任何用户终端(UE)均可接入的HeNB；闭合用户组型HeNB就是指位于闭合用户组中的HeNB，只允许其服务的特定用户群中的UE接入，混合型HeNB则是指支持闭合用户组的功能，允许其服务的特定用户群中的UE接入，又允许非特定用户群中的UE接入的HeNB。

UE可以在不同的HeNB之间进行移动，通过S1切换来实现。图2为现有S1切换过程示意图。假设HeNB通过HeNB GW与MME相连，如图2所示，包括以下步骤：

步骤201：源HeNB发送切换需求消息给HeNB GW。

UE如何向源HeNB发送测量报告以及源HeNB如何发起切换不作介绍。

步骤202：HeNB GW发送切换需求消息给MME。

步骤203：MME发送切换请求消息给HeNB GW；HeNB GW发送切换请求消息给目的HeNB。

源HeNB即指UE原来所在的HeNB，目的HeNB即指UE要切换到的HeNB。

步骤204：目的HeNB为UE分配资源，并发送切换请求确认消息给HeNBGW；HeNB GW发送切换请求确认消息给MME。

步骤205：MME发送切换命令消息给HeNB GW；HeNB GW发送切换命令消息给源HeNB。

步骤206：源HeNB发送RRC连接重新配置消息给UE。

步骤207：UE同步到目的小区，并发送RRC连接重新配置完成消息给目的HeNB。

步骤208：目的HeNB发送切换通知消息给HeNB GW；HeNB GW发送切换通知消息给MME。

步骤209：MME发送更新承载请求消息给服务网关/分组数据网网关(S-GW/PDN GW)。

S-GW主要用于提供用户平面功能；PDN GW主要用于完成计费以及合法监听等功能。S-GW和PDN GW在物理上可以是一个实体，也可以是两个实体。本步骤中，省略了S-GW和PDN GW之间的信令交互。

步骤210：S-GW/PDN GW发送更新承载响应消息给MME。

步骤211：UE发起跟踪区域更新(TAU)过程。

步骤212：MME发送UE上下文释放命令消息给HeNB GW；HeNB GW发送UE上下文释放命令消息给源HeNB。

步骤213：源HeNB发送UE上下文释放完成消息给HeNB GW；HeNB GW发送UE上下文释放完成消息给MME。

上述过程虽然能够实现切换，但是，考虑到HeNB的数量众多，而且UE会经常发生切换，因此，如果每一次切换都通过S1切换来进行的话，会给核心网侧带来很大的处理负担，而且也会降低切换效率。

同样，UE在HeNB与eNB之间移动以及在eNB和eNB之间移动时，也会存在上述问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种移动通信系统中的切换方法，能够降低核心网侧的处理负担，并能够提高切换效率。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种移动通信系统中的切换方法，包括：

源基站发送切换请求消息给目的基站以切换用户终端UE；

目的基站发送切换请求确认消息给源基站；源基站发送无线资源控制RRC连接重新配置消息给UE；UE发送RRC连接重新配置完成消息给目的基站；

目的基站发送路径切换请求消息给移动管理实体MME；如果目的小区是混合型的或者闭合用户组型的，则路径切换请求消息中携带有目的小区的闭合用户组CSG信息；

MME发送修改承载请求消息给用户平面实体；用户平面实体发送修改承载响应消息给MME；MME发送路径切换请求确认消息给目的基站；目的基站发送资源释放消息给源基站。

采用本发明的技术方案，当满足预定条件，比如UE在同一个CSG内部移动，或者UE移动到开放型小区，或者，UE移动到混合型小区，采用X2切换，相比于S1切换，X2切换过程中需要与MME进行信令交互的步骤比较少，因此可降低核心网侧的处理负担，并提高切换效率。

附图说明

图1为现有LTE系统的组成结构示意图。

图2为现有S1切换过程示意图。

图3为本发明所述方案基于的网络架构示意图。

图4(a)为本发明切换方法第一实施例的流程图。

图4(b)为本发明X2建立过程的示意图。

图5为本发明切换方法第二实施例的流程图。

具体实施方式

针对现有技术中存在的问题，本发明中提出一种移动通信系统中的切换方案，当满足预定条件，比如UE在同一个CSG内部移动，或者UE移动到开放型小区(可能是HeNB下的小区，也可能是eNB下的小区)，再或者，UE移动到混合型小区时，采用X2切换，由于X2切换过程中需要与MME进行信令交互的步骤比较少，因此可降低核心网侧的处理负担，并提高切换效率。只有少数情况，比如UE从一个CSG移动到另外一个CSG等，仍采用S1切换。

为使本发明的技术方案更加清楚、明白，以下参照附图并举实施例，对本发明所述方案作进一步地详细说明。

本发明所述方案可基于图3所示网络架构实现。如图3所示，HeNB GW和eNB均通过S1接口与核心网中的MME相连，采用S1协议栈，HeNB和HeNBGW之间也通过S1接口相连，采用S1协议栈，HeNB和HeNB之间以及HeNB和eNB之间可通过X2接口相连，采用X2协议栈；HeNB GW依赖于运营商的部署，可以存在，也可以不存在，如果不存在，HeNB通过S1接口直接与MME相连。

另外，本发明所述方案可适用于以下各种不同情况，即UE在HeNB和HeNB之间的移动、UE在HeNB与eNB之间的移动以及UE在eNB与eNB之间的移动等，而且，还可适用于UE在3G网络中的不同基站之间的移动。

图4(a)为本发明切换方法第一实施例的流程图。如图4(a)所示，包括以下步骤：

步骤401：源基站作出切换决定。

步骤402：源基站决定采用X2切换。

比如，源基站判断自身与目的基站之间是否存在X2接口，如果不存在，则执行现有S1切换流程，如果存在，则进一步判断目的小区是否为开放型小区，或者源小区和目的小区是否位于同一CSG中，如果是，则执行X2切换，即执行步骤403。

现有S1切换流程的具体实现不再赘述。另外，源小区和目的小区位于同一CSG中是指源小区和目的小区均为闭合用户组型小区，且CSG标识相同。

所述源基站可以是HeNB或eNB，所述目的基站也可以是HeNB或eNB。根据网络配置的不同，源基站和目的基站之间可能存在X2接口，也可能不存在X2接口。

另外，本步骤中，源基站可以从UE和/或通过X2建立过程，和/或根据运营商配置等，得到目的小区的CSG标识(CSG ID)和接入模式，所谓接入模式，即指目的小区的类型，如混合型或闭合用户组型；若CSG标识不存在，则可认为目的小区是开放型的，或者，也可以明确指示目的小区是开放型的。根据目的小区的CSG标识可以判断出源小区和目的小区是否位于同一CSG中。

其中，从UE得到目的小区的CSG标识和接入模式的方式包括：从自动邻区关系(ANR)中得到，或者，从为了切换而发送的测量报告中得到，具体实现均为现有技术。另外，基站初始接入网络时，会与部分其它基站执行X2建立过程，具体与哪些基站执行X2建立过程可根据运营商配置等而定，源基站可通过这种方式获取目的小区的CSG标识和接入模式。

图4(b)为本发明X2建立过程的示意图。如图4(b)所示，包括以下步骤：

步骤4011：基站1向基站2发送X2建立请求消息。

所述X2建立请求消息中携带有基站1下属小区的信息，包括小区的CSG标识以及物理小区标识(PCI)等，还可以包括小区的接入模式等，以指示小区为混合型小区还是闭合用户组型小区；或者，也可以当小区为混合型小区时，在X2建立请求消息中携带接入模式，以指示小区是混合型的，而当小区为闭合用户组型小区时，不在X2建立请求消息中携带接入模式，利用这种方式来隐含指示接入模式为闭合用户组型；再或者，也可以在X2建立请求消息中不携带接入模式，而是根据小区的PCI的范围来确定小区的接入模式。

步骤4012：基站2向基站1发送X2建立响应消息。

所述X2建立请求消息中携带有基站2下属小区的信息，包括小区的CSG标识以及PCI等，还可以包括小区的接入模式等，以指示小区为混合型小区还是闭合用户组型小区；或者，也可以当小区为混合型小区时，在X2建立请求消息中携带接入模式，以指示小区是混合型的，而当小区为闭合用户组型小区时，不在X2建立请求消息中携带接入模式，利用这种方式来隐含指示接入模式为闭合用户组型；再或者，也可以在X2建立请求消息中不携带接入模式，而是根据小区的PCI的范围来确定小区的接入模式。

图5所示的基站1可能是eNB，也可能是HeNB；同样，基站2可能是eNB，也可能是HeNB。

步骤403：源基站发送切换请求消息给目的基站。

如果目的小区是闭合用户组型小区，那么可在切换请求消息中携带目的小区的CSG标识；另外，如果目的小区的CSG标识是通过X2建立过程得到的，那么也可不携带目的小区的CSG标识，因为可认为按照这种方式得到的目的小区的CSG标识是正确的，无需再按照步骤404所示方式进行验证。

步骤404：目的基站对接收到的目的小区的CSG标识进行验证。

本步骤中，目的基站验证切换请求消息中携带的目的小区的CSG标识是否正确，即目的基站将切换请求消息中携带的目的小区的CSG标识与目的小区广播的CSG标识进行比较，判断两者是否一致，如果不一致，则拒绝本次切换，并将目的小区广播的CSG标识，即正确的目的小区的CSG标识携带在切换准备失败消息中发送给源基站，如果一致，则执行步骤405。

可以看出，如果步骤403中源基站发送给目的基站的切换请求消息中未携带目的小区的CSG标识，那么就无需执行步骤404，所以，步骤404是可选的。

步骤405：目的基站发送切换请求确认消息给源基站。

步骤406：源基站发送RRC连接重新配置消息给UE。

步骤407：UE发送RRC连接重新配置完成消息给目的基站。

步骤408：目的基站发送路径切换请求消息给网关。

如果目的小区是闭合用户组型小区，那么可在所述路径切换请求消息中携带目的小区的CSG标识；或者，如果目的小区是闭合用户组型小区，根据步骤403～408，目的小区可确定出本次切换采用X2切换，且目的小区知道采用X2切换的原则，即什么情况下采用X2切换，因此目的小区可以确定出源小区和自身均为闭合用户组型小区，且CSG标识相同，因此，可在所述路径切换请求消息中携带相同CSG标识指示，指示源小区和目的小区的CSG标识相同，这种情况下，可不携带目的小区的CSG标识。

另外，如果源小区和目的小区为HeNB，则所述网关为HeNB GW。

步骤409：网关发送路径切换请求消息给MME。

本步骤中的路径切换请求消息中携带的内容与步骤408中的路径切换请求消息中携带的内容相同。

如果没有部署网关，则步骤408和409可以合并为一个步骤，即目的基站发送路径切换请求消息给MME。

步骤410：MME发送修改承载请求消息给用户平面实体，即S-GW/PDNGW。

这里省略了S-GW和PDN GW之间的信令交互。

根据接收到的路径切换请求消息，MME可以确定出UE移动到的目的小区是闭合用户组型小区还是开放型小区，比如，如果路径切换请求消息中携带有目的小区的CSG标识，则确定UE是目的小区为闭合用户组型小区，如果未携带目的小区的CSG标识，则确定目的小区为开放型小区，或者，如果接收到的路径切换请求消息中携带有相同CSG标识指示，则确定目的小区和源小区位于同一CSG中，另外源小区的CSG标识和接入模式MME是知道的，所以也就等于知道了目的小区的CSG标识和接入模式。如果PDN GW请求了UE的用户CSG信息(根据UE上下文知道)，则在目的小区为闭合用户组型小区的情况下，MME在发送给S-GW/PDN GW的修改承载请求消息中携带用户CSG信息，所述用户CSG信息包括目的小区的CSG标识、目的小区的接入模式以及UE是目的小区的签约成员还是非签约成员(MME自身可以确定出来)等，以便后续PDN GW按相应方式对UE进行计费。另外，如果PDN GW请求了UE的位置信息，MME在发送给S-GW/PDN GW的修改承载请求消息中还将携带用户的位置信息，如全球小区标识(ECGI)和/或路由区域跟踪标识(TAI)等。PDN GW如何请求MME汇报UE的位置信息和/或用户CSG信息为现有技术，不再赘述。

步骤411：S-GW/PDN GW发送修改承载响应消息给MME。

步骤412：MME发送路径切换请求确认消息给网关。

步骤413：网关发送路径切换请求确认消息给目的基站。

如果没有部署网关，则步骤412和413可以合并为一个步骤，即MME发送路径切换请求确认消息给目的基站。

步骤414：目的基站发送资源释放消息给源基站。

图5为本发明切换方法第二实施例的流程图。如图5所示，包括以下步骤：

步骤501：源基站作出切换决定。

步骤502：源基站决定采用X2切换。

比如，源基站判断自身与目的基站之间是否存在X2接口，如果不存在，则执行现有S1切换流程，如果存在，则进一步判断目的小区是否为混合型小区，如果是，则执行X2切换，即执行步骤503；或者，作为本实施例的另外一种实现方式，也可以当源小区和目的小区均为混合型小区，且CSG标识相同时才采用X2切换，CSG标识不同时采用S1切换。

所述源基站可以是HeNB或eNB，所述目的基站也可以是HeNB或eNB。

另外，本步骤中，源基站可以从UE和/或通过X2建立过程，和/或根据运营商配置等得到目的小区的CSG标识和接入模式，具体得到方式与步骤402中相同，不再赘述。

步骤503：源基站发送切换请求消息给目的基站。

所述切换请求消息中可携带有目的小区的CSG标识，还可携带成员指示，指示UE是目的小区的签约成员还是非签约成员。

如果是通过X2建立过程得到的目的小区的CSG标识，那么可以不在切换请求消息中携带目的小区的CSG标识。

另外，可只在某些情况下，比如源小区和目的小区均为混合型小区，且CSG标识相同时，才在切换请求消息中携带成员指示，指示UE是目的小区的签约成员还是非签约成员。

步骤504：目的基站对接收到的目的小区的CSG标识进行验证。

本步骤中，目的基站验证切换请求消息中携带的目的小区的CSG标识是否正确，即目的基站将切换请求消息中携带的目的小区的CSG标识与目的小区广播的CSG标识进行比较，判断两者是否一致，如果不一致，但目的小区是混合型小区，则接受本次切换，即执行步骤505，这种情况下，作为一种实现方式，可以将UE先当成非签约成员来处理；如果一致，则执行步骤505。

当然，如果切换请求消息中未携带目的小区的CSG标识，则无需进行验证，所以步骤504是可选的。

另外，如果源小区和目的小区不是相同混合型的，即均为混合型小区但CSG标识不同，则目的基站在接收到源基站发送的切换请求消息后，可将UE先当成非签约成员来处理。

对于签约成员和非签约成员，目的基站可能会提供不同的业务质量保证(Qos)服务。

步骤505：目的基站发送切换请求确认消息给源基站。

如果步骤504验证失败，则可在所述切换请求确认消息中携带有目的小区广播的CSG标识，即正确的目的小区CSG标识。依据步骤504中的介绍可知，即使目的基站从源基站接收到的目的小区的CSG标识与目的小区广播的CSG标识不一致，也有可能接受本次切换，因此，本步骤中，目的基站需要将正确的目的小区的CSG标识发送给源基站。

步骤506：源基站发送RRC连接重新配置消息给UE。

步骤507：UE发送RRC连接重新配置完成消息给目的基站。

步骤508：目的基站发送路径切换请求消息给网关。

所述路径切换请求消息中携带有目的小区的CSG标识和目的小区的接入模式，以指示目的小区为混合型小区还是闭合用户组型小区，或者，也可以当接入模式为闭合用户组型时，不在路径切换请求消息中携带接入模式而只携带CSG标识，利用这种方式来隐含指示目的小区为闭合用户组型小区。当然，假设本实施例中，目的小区为混合型的。

另外，如果目的基站接收到了源基站发送来的成员指示，则目的基站可以确定目的小区和源小区的CSG标识相同，相应地，目的基站可以在路径切换请求消息中携带相同CSG标识指示或成员指示；这种情况下，可以不在路径切换请求消息中携带CSG标识和接入模式，当然，也可以携带。

步骤509：网关发送路径切换请求消息给MME。

本步骤所述路径切换请求消息与步骤508中所述的路径切换请求消息中携带的内容相同。

如果没有部署网关，则步骤508和509可以合并为一个步骤，即目的基站发送路径切换请求消息给MME。

步骤510：MME确定UE是目的小区的签约成员还是非签约成员。

可以只在目的小区为混合型小区时，MME才确定UE是签约成员还是非签约成员，如何确定为现有技术，不再赘述。

步骤511：MME发送修改承载请求消息给S-GW/PDN GW。

这里省略了S-GW和PDN GW之间的信令交互。

MME根据接收到的路径切换请求消息中携带的目的小区的CSG标识和目的小区的接入模式信息，知道了目的小区的CSG标识和目的小区的接入模式，另外，如果路径切换请求消息中未携带CSG标识和接入模式，而是携带了相同CSG标识指示，由于源小区的CSG标识和接入模式MME是可以知道的，所以也就知道了目的小区的CSG标识和接入模式，再有，如果路径切换请求消息中未携带CSG标识，而是携带成员指示，那么MME可默认为这种情况下源小区和目的小区的CSG标识是相同的，所以也可知道目的小区的CSG标识和接入模式，另外，MME在步骤510中确定出了UE是目的小区的签约成员还是非签约成员，因此，本步骤中，如果PDN GW请求了UE的用户CSG信息(根据UE上下文知道)，MME可在发送给S-GW/PDN GW的修改承载请求消息中携带用户CSG信息，所述用户CSG信息包括目的小区的CSG标识、接入模式(即混合型小区)以及UE是目的小区的签约成员还是非签约成员，以便后续PDN GW按相应方式对UE进行计费。另外，如果PDN GW请求了UE的位置信息，MME在发送给S-GW/PDN GW的修改承载请求消息中还将携带用户的位置信息，如ECGI和/或TAI等。PDN GW如何请求MME汇报UE的位置信息和/或用户CSG信息为现有技术，不再赘述。

步骤512：S-GW/PDN GW发送修改承载响应消息给MME。

步骤513：MME发送路径切换请求确认消息给网关。

所述路径切换请求确认消息中可携带有成员指示，即指示UE是目的小区的签约成员还是非签约成员。

另外，如果步骤509中MME接收到的路径切换请求消息中携带有成员指示，且MME在510步骤中确定出的UE是否为签约成员的结果和接收到的成员指示相同，则可不在本步骤所述路径切换请求确认消息中携带成员指示，如果不同，则在路径切换请求确认消息中携带成员指示。

再有，MME也可以通过S1消息如UE上下文修改请求消息，将成员指示通知给目的基站，这样，本步骤所述路径切换请求确认消息中即可不携带成员指示。

步骤514：网关发送路径切换请求确认消息给目的基站。

所述路径切换请求确认消息中可携带有成员指示。

如果没有部署网关，则步骤513和514可以合并为一个步骤，即MME发送路径切换请求确认消息给目的基站。

步骤515：目的基站发送资源释放消息给源基站。

至此，即完成了关于本发明所述方案的介绍。

总之，采用本发明的技术方案，能够降低核心网侧的处理负担，并能够提高切换效率。

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

1.一种移动通信系统中的切换方法，其特征在于，该方法包括：

源基站发送切换请求消息给目的基站以切换用户终端UE；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述CSG信息为目的小区的CSG标识或相同CSG标识指示。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述切换请求消息中携带有成员指示，指示UE是目的小区的签约成员还是非签约成员。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述切换请求消息中携带有CSG信息。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述CSG信息为目的小区的CSG标识和/或接入模式，接入模式指示目的小区是混合型小区或闭合用户组型小区。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述CSG信息为相同CSG标识指示或成员指示。

7.根据权利要求1、3、4或6所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：MME接收到路径切换请求消息后，确定UE是目的小区的签约成员还是非签约成员。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：MME将UE是目的小区的签约成员还是非签约成员的确定结果携带在路径切换请求确认消息中通知给目的基站。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述修改承载请求消息中携带有用户CSG信息。