CN102348255B - 一种中继节点接入网络的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中继节点接入网络的方法和系统，能够使RN方便、快速的接入网络、顺利开展工作。所述方法包括：中继节点(RN)在初始接入过程中，在向宿主基站(DeNB)发送的消息中携带本RN的类型信息，所述DeNB根据所述RN的类型信息为所述RN选择支持该RN的移动管理实体(MME)。通过在RN建立RRC连接的阶段通知基站RN的类型信息，使得基站能够为RN选择合适的MME，同时解决了基站如何获知RN的类型信息的问题。本发明对协议改动较小，可以使RN顺利接入网络开展工作。

Description

一种中继节点接入网络的方法和系统
技术领域
本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种中继节点接入网络的方法和系统。
背景技术
第三代移动通信长期演进(LTE，LongTermEvolution)系统由演进的通用陆地无线接入网(E-UTRAN，EvolvedUniversalTerrestrialRadioAccessNetwork)、用户设备(UE，UserEquipment)、演进的分组核心网(EPC，EvolvedPacketCore)组成。其中，E-UTRAN由接入网网元的增强型基站(eNB)组成。eNB通过Uu接口与终端UE连接，通过S1接口与核心网网元如移动性管理实体(MME，MobilityManagementEntity)连接。
为了满足日益增长的大带宽高速移动接入的需求，第三代伙伴组织计划(3GPP，ThirdGenerationPartnershipProjects)推出高级长期演进(LTE-Advanced，Long-TermEvolutionadvance)标准。LTE-Advanced对于LTE系统的演进保留了LTE的核心，在此基础上采用一系列技术对频域、空域进行扩充，以达到提高频谱利用率、增加系统容量等目的。无线中继(Relay)技术即是LTE-Advanced中的技术之一，旨在扩展小区的覆盖范围，减少通信中的死角地区，平衡负载，转移热点地区的业务，节省UE的发射功率。
如图1所示，中继节点(RN，RelayNode)通过Uu接口与UE连接，提供基站的功能。此外，RN通过Un接口与基站连接，提供UE的功能。与RN连接的基站称为宿主基站(DeNB，DonoreNB)，DeNB通过S1接口与核心网网元如MME连接。RN通过DeNB代理(proxy)与核心网网元如MME保持连接。从而实现在RN和基站之间、在RN和其自身管理的UE之间进行数据传输的中继功能，达到扩展小区的覆盖范围，减少通信中的死角地区，平衡负载，转移热点地区的业务，节省UE的发射功率等目的。
RN为了实现中继功能，在接入DeNB所辖小区建立无线资源控制(RRC)连接后，需要建立数据无线承载(DRB，DataRadioBearer)，用于从操作与维护(O&M，Operation&Maintenance)服务器下载必要的参数如Relay所辖小区的配置信息等，传递Relay所辖小区下UE的S1和X2接口信令，传递Relay所辖小区下UE的数据等等。初始接入时RN建立DRB的完整流程如图2所示：
步骤201，RN与DeNB建立RRC连接之后，与DeNB选择的MME进行非接入层(NAS，NonAccessStratum)信令交互，完成标识信息的获取、鉴权和安全建立(SecuritySetup)；
这里，NAS信令为RN发起的附着(Attach)请求。
步骤202，MME与核心网的其他网元实现信息的交互，如从归属用户服务器(HSS，HomeSubscriberServer)获得RN的签约信息；
步骤203，MME与DeNB进行S1信令交互，使得DeNB获知向DeNB接入节点是RN，并获得RN的上下文信息，如RN需要建立的无线接入承载(E-RAB，E-UTRANRadioAccessBearer)的参数，安全密钥(SecurityKey)，UE的安全能力(UESecurityCapabilities)，此处特指RN的安全能力等。
步骤204，DeNB为RN建立数据无线承载。
为了在步骤201中，使RN接入合适的DeNB和MME，现有技术中提出采用预配置的方式实现DeNB和MME的选择，这需要网络运营商提前为RN选定接入的DeNB列表以及对应的MME，并把选定的这部分信息预先写入RN设备中，当RN初始上电后，依据预配置的信息选择DeNB，同时向DeNB提供MME标识信息以便DeNB选择合适的MME。
然而由于网络的参数(如DeNB的标识、负载，或者MME的负载)会发生变化、RN的部署场所会发生变化，因此采用这种预配置的方式很可能使RN不能接入网络进行正常工作，特别当RN由于紧急情况(如发生地震灾害)需要尽快部署时，预配置的方式使得RN不能接入网络提供覆盖服务。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种中继节点接入网络的方法和系统，能够使RN方便、快速的接入网络、顺利开展工作。
为解决上述问题，本发明提供了一种中继节点接入网络的方法，包括：
中继节点(RN)在初始接入过程中，在向宿主基站(DeNB)发送的消息中携带本RN的类型信息，所述DeNB根据所述RN的类型信息为所述RN选择支持该RN的移动管理实体(MME)。
进一步地，所述RN在向DeNB发送消息前，根据预配置的基站列表或小区列表选择接入的小区，或者根据小区系统广播消息中包含的是否允许中继节点接入的信息选择接入的小区，向所述选择接入的小区所属的DeNB发起初始接入。
进一步地，所述RN向DeNB发送的携带本RN类型信息的消息包括：RRC连接建立完成消息，或者RRC连接请求消息。
进一步地，所述DeNB在收到所述RN的类型信息后，根据所述类型信息为所述RN配置中继节点专用参数。
进一步地，所述DeNB为所述RN选择MME后，所述MME在对所述RN鉴权通过后，为所述RN选择位于所述DeNB内的网关。
进一步地，所述类型信息包括指示RN为带内中继的信息或指示本RN为带外中继的信息。
进一步地，当所述类型信息包括指示RN为带内中继的信息时，所述类型信息还包括指示该RN为带内资源分割的信息或指示该RN为带内资源不分割的信息。
为解决上述问题，本发明还提供了一种中继节点接入系统，包括中继节点(RN)和与其相连的宿主基站(DeNB)，其中：
所述RN，用于在初始接入过程中，在向所述DeNB发送的消息中携带本RN的类型信息；
所述DeNB，用于根据所述RN的类型信息为所述RN选择支持该RN的移动管理实体(MME)。
进一步地，所述RN包括选择模块和发送模块，其中：
所述选择模块，用于根据预配置的基站列表或小区列表选择接入的小区，或者根据小区系统广播消息中包含的是否允许中继节点接入的信息选择接入的小区；
所述发送模块，用于向所述选择模块选择的小区所属的DeNB发起初始接入。
进一步地，所述DeNB包括接收模块，选择模块和配置模块，其中：
所述接收模块，用于接收所述RN发送的类型信息；
所述选择模块，用于根据所述接收模块接收的类型信息为所述RN选择支持该RN的MME；
所述配置模块，用于根据所述接收模块接收的类型信息为所述RN配置中继节点专用参数。
本发明中，通过在RN建立RRC连接的阶段通知基站RN的类型信息，使得基站能够为RN选择合适的MME，同时解决了基站如何获知RN的类型信息的问题。本发明对协议改动较小，可以使RN顺利接入网络开展工作。
附图说明
图1为现有技术中采用无线中继技术的系统结构示意图；
图2为现有技术中RN接入网络的流程示意图；
图3为本发明实施例接入系统结构示意图；
图4为本发明实施例一的流程图。
具体实施方式
本发明的发明构思是：RN在初始接入过程中，在向DeNB发送的消息中携带本RN的类型信息(又称能力信息)，所述DeNB根据所述RN的类型信息为所述RN选择支持该RN的MME。
此处的初始接入过程是指RN与DeNB建立RRC连接的过程。
由于RN主动向DeNB发送了自己的类型信息，DeNB可根据该信息直接为RN选择支持RN的MME，而不必像现有技术一样局限于预先的配置，较现有技术更为方便、灵活，可以保证RN快速接入网络。
优选地，所述RN在向DeNB发送消息前，先依据预配置的基站列表或小区列表选择接入的小区，或者依据小区系统广播消息中包含的是否允许中继节点接入的信息选择接入的小区，向所述选择接入的小区所属的DeNB发起初始接入。
优选地，所述RN向DeNB发送的携带本RN类型信息的消息包括：RRC连接建立完成消息，或者RRC连接请求消息。
所述DeNB在收到所述RN的类型信息后，根据所述类型信息为所述RN配置中继节点专用参数。
所述DeNB为所述RN选择MME后，所述MME在对所述RN鉴权通过后，为所述RN选择位于所述DeNB内的网关。
依据RN的硬件能力，主要是RN射频收发机的数量以及隔离度，RN具有不同的类型或能力。如果RN有一套以上的射频收发机，RN与DeNB之间的Un接口和RN与UE之间的Uu接口可以不使用相同的频率，这种RN称为带外中继(OutbandRN)，有时也称该RN为Type1a的RN；如果RN只有一套射频收发机，RN与DeNB之间的Un接口和RN与UE之间的Uu接口使用相同的频率，这种RN称为带内中继(InbandRN)，有时也称该RN为Type1的RN，鉴于RN射频收发机的隔离度不同，带内中继可以分为带内资源分割的中继(InboundRNwithresourcepartitioning)和带内资源不分割的中继(InboundRNwithoutresourcepartitioning)，带内资源分割的中继是指Un接口和Uu接口需要采用时分复用的方式，即Un接口和Uu接口的链接(link)不能同时处于激活状态。
优选地，所述类型信息包括指示RN为带内中继的信息或指示本RN为带外中继的信息。当所述类型信息包括指示RN为带内中继的信息时，所述类型信息可进一步包括指示该RN为带内资源分割的信息或指示该RN为带内资源不分割的信息。
实现上述方法的中继节点接入系统，如图3所示，包括中继节点(RN)和与其相连的宿主基站(DeNB)，其中：
所述RN，用于在初始接入过程中，在向所述DeNB发送的消息中携带本RN的类型信息；
所述DeNB，用于根据所述RN的类型信息为所述RN选择支持该RN的移动管理实体(MME)。
优选地，所述RN包括选择模块和发送模块，其中：
所述选择模块，用于根据预配置的基站列表或小区列表选择接入的小区，或者根据小区系统广播消息中包含的是否允许中继节点接入的信息选择接入的小区；
所述发送模块，用于向所述选择模块选择的小区所属的DeNB发起初始接入。
优选地，所述DeNB包括接收模块，选择模块和配置模块，其中：
所述接收模块，用于接收所述RN发送的类型信息；
所述选择模块，用于根据所述接收模块接收的类型信息为所述RN选择支持该RN的MME；
所述配置模块，用于根据所述接收模块接收的类型信息为所述RN配置中继节点专用参数。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行进一步阐述。
在以下实施例中，所述不支持RN的MME指无法使得RN接入网络的MME；或者指即使RN接入网络也无法提供中继功能的MME(如版本较低的MME，或不提供RN专用的鉴权和安全机制的MME)；或者指不能为RN选择合适网关的MME。
实施例一
RN预配置了可以接入的DeNB列表或小区列表。RN在初始上电后，接入网络的流程如图4所示：
步骤401，RN依据可以接入的DeNB列表或小区列表，RN选择某个频点上信号质量最好的小区(属于DeNB列表或小区列表)，获取系统信息，发起随机接入，向该小区所属的DeNB发送RRC连接请求(RRCConnectionRequest)消息；
步骤402，DeNB为RN分配资源，向RN发送RRC连接建立(RRCConnectionSetup)消息；
步骤403，RN收到RRC连接建立后，向DeNB发送RRC连接建立完成(RRCConnectionSetupComplete)信令，在该完成信令中包含RN的类型信息；同时在该信令中还包含RN发送给核心网的NAS信令如附着请求；
为了实现本发明，需要在RRC连接建立完成中新增信元表示RN的类型信息，RN的类型信息包括指示RN为带内中继的信息或指示本RN为带外中继的信息。当所述类型信息包括指示RN为带内中继的信息时，所述类型信息可进一步包括指示该RN为带内资源分割的信息或指示该RN为带内资源不分割的信息。
在其他实施例中，RN也可以在步骤401中的RRC连接请求中将自己的类型信息发送给DeNB。
步骤404，DeNB收到RRC连接建立完成信令后，根据其携带的RN的类型信息，为RN选择合适的MME；
如果接入的是普通的用户设备，DeNB根据其所连接的MME的负载、以及用户设备发起的业务类型选择合适的MME。但当RN接入网络时，DeNB需要选择支持RN的MME，选择的MME至少需要满足以下条件：1、该MME的版本足以支持其获知核心网向其通知的接入节点为RN的信息；2、该MME有能力为RN选择合适的网关即位于DeNB内的网关。通常用户设备在发起业务时，MME为用户设备选择核心网侧的网关(与用户设备接入的基站无关)，但对于中继节点，由于中继节点需要为其覆盖下的用户设备提供服务，MME如果选择核心网侧的网关将使得用户数据在多个网关间传输，导致数据处理复杂以及数据时延增加，因此对于中继节点，MME需要选择位于DeNB内的网关。
DeNB收到RN的类型信息后保存该RN的类型信息，将其应用于对该RN的参数配置中。
步骤405，DeNB向选择的MME发送初始UE消息(InitialUEMessage)，其中包含NAS信令如附着请求；
步骤406，MME收到初始UE消息后，对该RN进行鉴权和安全建立，MME还需要与核心网的其他网元实现信息的交互，从归属用户服务器(HSS，HomeSubscriberServer)获得RN的签约信息(附图未示出)，只有在核心网鉴权为中继节点并通知MME时，MME才确认接入的RN身份，本实施例中，经过鉴权，MME确认接入的是中继节点，MME为该RN选择位于DeNB内的网关，包括服务网关SGW(ServingGateway)和分组数据网网关PGW(PDNGateway)；
如何选择合适的网关可采用现有技术实现。
步骤407，MME向DeNB发送初始上下文建立请求(InitialContextSetupRequest)，其中包含DeNB需要为RN建立的数据接入承载DRB的服务质量参数、安全配置的参数等；在初始上下文建立请求中，还包括核心网鉴权确认的中继节点的标志信息，核心网可以设置特定的参数如用户配置标识(SPID，SubscriberProfileID)来标识中继节点；
步骤408，DeNB收到初始上下文建立请求后，确认接入的是中继节点，为该RN建立DRB配置参数，向RN发送RRC连接重配置(RRCConnectionReconfiguration)信令；
由于DeNB在步骤403中获得了RN的类型信息，因此DeNB可以在RRC连接重配置中为该RN配置中继节点专用的参数，如对于带内资源分割的中继，DeNB为其配置用于Un接口传输的时隙信息。
步骤409，RN收到RRC连接重配置信令后，应用其中的参数配置，向DeNB发送RRC连接重配置完成(RRCConnectionReconfigurationComplete)信令；
步骤410，DeNB收到RRC连接重配置完成后，向MME发送初始上下文建立响应(InitialContextSetupResponse)消息；
自此，RN顺利接入网络，与DeNB建立了DRB。RN能够与操作与维护(O&M，Operation&Maintenance)服务器建立连接，从O&M下载必要的参数如Relay所辖小区的配置信息等，RN还将基于已建立的SRB(SignalingRadioBearer)和DRB与DeNB建立S1和X2接口，以便为RN覆盖下的用户设备提供服务。
RN为了能够正常工作，需要接入合适的DeNB和MME，这主要体现在DeNB将为RN配置专用参数(有别于普通的用户设备)，以及为RN建立DRB用于传输RN覆盖下用户设备的S1信令等(见步骤408)；MME也需要在RN的鉴权时获知接入的节点是RN，以及为RN选择合适的位于DeNB内的网关(见步骤406)。
实施例二
本实施例中，RN没有预配置的可以接入的DeNB列表或小区列表。在小区广播的系统消息中包含该小区是否允许中继节点接入的信息，RN根据广播的信息选择可以接入的小区。
步骤501，RN搜索其支持频带内的小区，选择某个频点上信号质量最强的并且允许中继节点接入的小区，读取该小区的系统消息，在该小区发起随机接入，向该小区所属的基站即DeNB发送RRC连接请求(RRCConnectionRequest)消息；
步骤502、503与实施例一中的步骤402、403相同。在本实施例中，步骤503中RN向DeNB发送的RRC连接建立完成信令包含的RN的类型信息表明接入的RN是带内资源不分割的中继(InboundRNwithoutresourcepartitioning)；
步骤504-510与实施例一中的步骤404-410类似，只是在步骤507中，由于DeNB获知RN是带内资源不分割的中继，因此DeNB不需要为该RN配置用于Un接口传输的时隙信息，此时DeNB可以在任何时隙与RN进行信令和数据的传输。
RN顺利接入网络后，与DeNB建立了DRB。RN能够与O&M建立连接，从O&M下载必要的参数如Relay所辖小区的配置信息等，RN还将基于已建立的SRB和DRB与DeNB建立S1和X2接口，以便为RN覆盖下的用户设备提供服务。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种中继节点接入网络的方法，包括：
中继节点RN在初始接入过程中，在向宿主基站DeNB发送的消息中携带本RN的类型信息，所述DeNB根据所述RN的类型信息为所述RN选择支持该RN的移动管理实体MME；所述RN的类型信息包括指示RN为带内中继的信息或指示本RN为带外中继的信息；
选择的MME为：所述MME的版本足以支持其获知核心网向其通知的接入节点为RN的信息；所述MME有能力为RN选择位于DeNB内的网关。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述RN在向DeNB发送消息前，根据预配置的基站列表或小区列表选择接入的小区，或者根据小区系统广播消息中包含的是否允许中继节点接入的信息选择接入的小区，向所述选择接入的小区所属的DeNB发起初始接入。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述RN向DeNB发送的携带本RN类型信息的消息包括：RRC连接建立完成消息，或者RRC连接请求消息。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述DeNB在收到所述RN的类型信息后，根据所述类型信息为所述RN配置中继节点专用参数。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述DeNB为所述RN选择MME后，所述MME在对所述RN鉴权通过后，为所述RN选择位于所述DeNB内的网关。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
当所述类型信息包括指示RN为带内中继的信息时，所述类型信息还包括指示该RN为带内资源分割的信息或指示该RN为带内资源不分割的信息。
7.一种中继节点接入系统，包括中继节点RN和与其相连的宿主基站DeNB，其中：
所述RN，用于在初始接入过程中，在向所述DeNB发送的消息中携带本RN的类型信息；所述RN的类型信息包括指示RN为带内中继的信息或指示本RN为带外中继的信息；
所述DeNB，用于根据所述RN的类型信息为所述RN选择支持该RN的移动管理实体MME；选择的MME为：所述MME的版本足以支持其获知核心网向其通知的接入节点为RN的信息；所述MME有能力为RN选择位于DeNB内的网关。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于：所述RN包括选择模块和发送模块，其中：
所述选择模块，用于根据预配置的基站列表或小区列表选择接入的小区，或者根据小区系统广播消息中包含的是否允许中继节点接入的信息选择接入的小区；
所述发送模块，用于向所述选择模块选择的小区所属的DeNB发起初始接入。
9.如权利要求7所述的系统，其特征在于：所述DeNB包括接收模块，选择模块和配置模块，其中：
所述接收模块，用于接收所述RN发送的类型信息；
所述选择模块，用于根据所述接收模块接收的类型信息为所述RN选择支持该RN的MME；
所述配置模块，用于根据所述接收模块接收的类型信息为所述RN配置中继节点专用参数。
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