CN102480752A - 一种支持r6链路热备份的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种支持R6链路热备份的方法及系统，包括基站BS检测到与当前服务接入网关SERVING ASN-GW的第一R6链路断链时，选择目标接入网关TARGET ASN-GW，并向所述TARGET ASN-GW发送建立第二R6链路的请求，TARGETASN-GW响应BS建立第二R6链路的请求，向固定接入网关ANCHOR ASN-GW发送建立R4链路的请求，ANCHOR ASN-GW接收到所述建立R4链路的请求后，在判断可以建立R4链路时，由BS和TARGET ASN-GW建立两者之间的第二R6链路，由TARGET ASN-GW和ANCHOR ASN-GW建立两者之间的R4链路。本发明在BS与备份的接入网关ASN-GW之间建立了一条新的R6链路，提高了R6链路的可靠性以及备份ASN-GW的利用率。

Description

一种支持R6链路热备份的方法及系统

技术领域

本发明涉及微波接入全球互通(WiMAX)技术领域，特别涉及一种R6链路热备份方法及系统。

背景技术

WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access)即全球微波互联接入，作为一项基于IEEE 802.16标准的宽带无线接入技术，为了提高频谱资源利用率以适应各类宽带多媒体应用，采用了代表未来通信技术发展方向的OFDM/OFDMA、AAS、MIMO等先进技术，能提供面向互联网的高速连接，数据传输距离最远可达50km，同时还具有QoS保障、传输速率高、业务丰富多样等优点。

如图1所示，在WiMAX无线网络中，整个系统架构主要由3部分组成：移动终端MS(Mobile Station)、接入网ASN(Access Service Network)和核心网CSN(Connectivity Service Network)，其中：

1.接入网ASN

ASN是WiMAX系统的接入网，为WiMAX用户提供无线接入。ASN包含了基站BS和接入网关ASN_GW，MS通过R1接口连接到BS，BS之间通过R8接口连接，BS和ASN-GW之间通过R6接口连接，ASN-GW之间通过R4接口连接，ASN-GW通过R3接口连接CSN。MS接入使用的基站BS称为服务基站SERVING BS。对于使用某个Serving BS接入的MS来说，与该BS之间有R6接口的ASN-GW称为当前服务接入网关(SERVINGASN-GW)。ASN内与CSN存在R3接口的ASN-GW被称为固定接入网关(ANCHOR ASN-GW)。当ANCHORASN-GW和Serving ASN-GW存在于相同的物理实体中时，两者间的接口属于设备内部接口，不一定要使用标准R4接口。

BS提供BS和MS的L2连接、无线资源管理、测量与功率控制以及空口数据的压缩和加密等功能。ASN-GW为MS认证、授权和计费功能提供代理，并支持NSP的网络发现和选择，为MS提供L3信息的RELAY功能。除此之外，还包括接入网内的移动性管理。

2.核心网CSN

CSN用于为WiMAX用户提供IP连接服务。CSN主要包含以下功能：IP地址分配、Internet接入、AAA代理服务器或者服务器、基于用户属性的能力控制和管理、接入网和核心网隧道建立和维护、WiMAX用户计费、满足漫游需要的CSN之间隧道建立和维护、接入网之间移动性管理、为用户提供WiMAX业务(例如基于位置的服务、点对点服务、多媒体多播组播业务、IP多媒体业务、紧急呼叫服务)。

3.移动终端MS

移动终端MS可以使用户通过该设备接入WiMAX网络。

WiMAX作为一项新兴的无线宽带技术，受到很多运营商的青睐，其中一个很重要的原因就是其对移动性的良好支持。WiMAX移动性功能包括了对处于空闲/休眠模式和连接模式下终端跨小区移动时的业务处理。空闲/休眠模式下的移动性处理包括如寻呼、位置更新、省电模式等功能。切换功能专指连接模式下的终端在不同层次的移动后，系统通过一定的处理来保证业务连接的连续性。

根据切换过程中涉及到的网元和归属情况，可将切换分成以下几类：

1.系统内切换

系统内切换指MS从一个BS移动到另一个BS的过程中，不需要跨ASN-GW。

MS或BS主要根据CINR来决定切换。为了获得准确可靠的CINR值，MS应该连续测量邻区BS信号并在一个给定的时间内计算出CINR平均值。在各种切换类型中，这种连续的CINR测量都是必须的。根据802.16e协议规定，可以通过扫描请求和扫描响应消息使MS周期扫描邻区BS。通过扫描测量，MS得到邻区BS的CINR和当前服务BS的CINR值进行比较从而决定是否发起切换。

无论发起方是BS还是MS，目标BS的决策方既可以是BS也可以是MS：MS经过扫描可能作出决定选取目标BS；MS将测量结果反馈给当前服务的BS，然后由当前服务的BS作决策选取哪个目标BS。

选取了目标BS后，MS依次通过与目标BS间的R6链路，目标BS与当前服务接入网关SERVINGASN-GW的R4链路以及ANCHORASN-GW与CSN之间的R3链路最终接入到CSN网

2.系统间切换

MS从一个BS移动到另一个BS的过程中，需要跨ASN-GW的切换是系统间切换。系统间切换可采用基于MIP(Mobile IP)方式的切换和基于代理MIP方式的切换。基于代理MIP的切换是由ASN-GW承担代理MIP功能的方式。在这种方式下，MIP客户端驻留在ASN-GW上，ASN-GW为MS代理实现MIP功能，而MS不需要实现MIP功能。其中，基于代理MIP的切换中，TARGET ASN与ANCHORASN间的R4链路建立流程如图2所示：

TARGET ASN向ANCHOR ASN发送Path_Reg_Req(切换请求)消息；

ANCHOR ASN收到TARGET ASN的Path_Reg_Req消息后，向TARGET ASN发送Path_Reg_Req(切换响应)消息；

TARGET ASN根据ANCHOR的Path_Reg_Req消息，向ANCHOR ASN发送Path_Reg_Ack(切换应答)消息。

随着WiMAX商用网络的全球部署，在大型或特大型城市，一个ASN-GW无法满足该城市下的所有WiMAX用户，同时出于冗余备份的考虑，在ASN中通常有多个ASN-GW能够提供服务。现有技术的缺点是，在ASN-GW冗余的情况下，当前服务的R6链路断链后，BS没有将R6链路切换到其他备份的ASN-GW上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种支持R6链路热备份的方法及系统，能更好地解决当前服务的R6链路断链之后移动终端掉线的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种支持R6链路热备份的方法，包括以下步骤：

(A)基站BS检测到与当前服务接入网关SERVING ASN-GW的第一R6链路断链时，选择目标接入网关TARGET ASN-GW，并向目标接入网关TARGET ASN-GW发送建立与TARGET ASN-GW的第二R6链路的请求；

(B)TARGET ASN-GW响应BS建立第二R6链路的请求，向固定接入网关ANCHOR ASN-GW发送建立与ANCHOR ASN-GW的R4链路的请求；

(C)NCHOR ASN-GW接收到TARGET ASN-GW的建立R4链路的请求后，在判断可以建立所述R4链路时，向TARGET ASN-GW发送建立R4链路的通知，使TARGET ASN-GW先与BS建立两者之间的第二R6链路，再与ANCHOR ASN-GW建立两者之间的R4链路。

其中该方法的步骤(A)具体包括：BS检测到与SERVING ASN-GW的第一R6链路断链时，BS在与其连接的备用的接入网关ASN-GW中选择一个ASN-GW作为TARGET ASN-GW；BS向TARGET ASN-GW发送建立与TARGET ASN-GW的第二R6链路的请求。

该方法步骤(C)具体包括：ANCHOR ASN-GW响应TARGET ASN-GW建立R4链路的请求，在判断可以建立R4链路时，向TARGET ASN-GW返回建立R4链路的响应消息；TARGET ASN-GW接收到ANCHORASN-GW返回的建立R4链路的响应消息后，向BS发送建立第二R6链路的响应消息；BS接收到TARGETASN-GW返回的建立第二R6链路的响应消息后，向TARGET ASN-GW发送建立第二R6链路的应答消息，BS和TARGET ASN-GW建立两者之间的第二R6链路建立成功；TARGET ASN-GW接收到BS的建立第二R6链路的应答消息后，向ANCHORASN-GW发送建立R4链路的应答消息，TARGET ASN-GW和ANCHOR ASN-GW建立两者之间的R4链路。

该方法中ANCHOR ASN-GW是当前服务接入网关SERVING ASN-GW。

该方法在步骤(C)之后还包括以下步骤：所述BS将当前服务接入网关SERVING ASN-GW更新为TARGET ASN-GW。

该方法步骤A中的BS根据选择算法选择链路最优的ASN-GW作为TARGETASN-GW。

根据本发明的另一个方面，提供了一种支持R6链路热备份的系统，包括：固定接入网关ANCHOR ASN-GW：用于判断是否可以建立R4链路；目标接入网关TARGET ASN-GW：用于在ANCHOR ASN-GW判断可以建立与该TARGET ASN-GW的R4链路时，与ANCHOR ASN-GW建立两者之间的R4链路；基站BS：用于在检测到与当前服务接入网关SERVING ASN-GW的第一R6链路断链时，选择目标接入网关TARGET ASN-GW，并在TARGET ASN-GW判断可以建立与BS的第二R6链路时，与TARGET ASN-GW建立两者之间的第二R6链路。

该系统中的ANCHOR ASN-GW是SERVING ASN-GW。

该系统中，在第二R6链路建立后，BS将SERVING ASN-GW更新为TARGETASN-GW。

该系统中的BS根据选择算法在与其连接的一个或多个接入网关ASN-GW中选择链路最优的ASN-GW作为TARGET ASN-GW。

与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：一、提高了R6链路的可靠性。

二、有效的利用了冗余的ASN-GW。

附图说明

图1是现有技术提供的WiMAX网络架构；

图2是现有技术提供的R4链路建立流程；

图3是本发明实施例提供的更新SERVINGASN-GW消息流程；

图4是本发明实施例提供的一种支持R6链路热备份的系统；

图5是本发明实施例提供的另一种支持R6链路热备份的系统。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

在具备多条R6链路、多个ASN-GW之间R4链路正常且支持R4链路的场景下，基站BS在检测到当前服务的R6链路断链时可以通过更新SERVINGASN-GW使用户重新接入网络。目前R6链路的传输分为有线传输和无线承载，为了提高链路的可靠性，通常通过在ASN内设置多台冗余的ASN-GW来降低因设备故障或宕机导致的用户掉线风险。如果基站BS检测到当前服务的R6链路断链，表示当前的ANCHOR ASN-GW不可达，此时，BS可从冗余的ASN-GW中选择链路最优的ASN-GW作为TARGET ASN-GW，并在TARGET ASN-GW与ANCHOR ASN-GW的之间可以建立R4链路的前提下，在BS和TARGETASN-GW两者之间建立R6链路，在TARGET ASN-GW和ANCHOR ASN-GW之间建立R4链路，同时将SERVINGASN-GW更新为TARGETASN-GW，从而使用户依次通过新建的R6链路、R4链路以及ANCHOR ASN-GW与CSN之间的R3链路继续保持在线。

图3是本发明实施例提供的更新SERVINGASN-GW消息流程，如图3所示，具体的通过更新SERVINGASN-GW以实现R6链路热备份的方法如下：

1.MS网络接入完成。以初始接入为例，当前的SERVING ASN-GW就是Anchor ASN-GW。

2.BS的链路检测机制检测到BS与当前的SERVING ASN-GW的R6链路断链时，BS根据选择算法在连接的多个ASN-GW中重新选择链路最优的ASN-GW作为后续的SERVING ASN-GW，在此选择的ASN-GW为TARGETASN-GW。如果没有可用的备份ASN-GW，则对该MS发起退网。

3.BS向TARGET ASN-GW发送R6_Path_Reg_Req(R6建立请求)消息(Registration Type为Handoff)，消息中携带ANCHOR ASN-GW ID。

4.TARGET ASN-GW收到R6_Path_Reg_Req消息(Registration Type为Handoff)后，检查到消息中携带的Anchor ASN-GWID不是本身，则向ANCHORASN-GW发送R4_Path_Reg_Req(R4建立请求)消息。

5.ANCHORASN-GW收到R4_Path_Reg_Req消息后，判断其是否支持R4链路，若支持，则回复成功的R4_Path_Reg_Rsp(R4建立响应)，否则回复失败的R4_Path_Reg_Rsp。如果ANCHOR ASN-GW不存在或者宕机，则无法回复R4_Path_Reg_Rsp。

6.TARGET ASN-GW收到R4_Path_Reg_Rsp后向B S发送R6_Path_Reg_Rsp(R6建立响应)，消息携带成功或者失败字段。如果TARGET ASN-GW等待R4_Path_Reg_Rsp超时，回复失败的R6_Path_Reg_Rsp。

7.BS收到R6_Path_Reg_Rsp消息后，向TARGET ASN-GW发送R6_Path_Reg_Ack(R6建立应答)。如果收到失败的R6_Path_Reg_Rsp，并且与当前的SERVINGASN-GW的R6链路依然是断开的，则释放用户。如果收到成功的R6_Path_Reg_Rsp，并且与当前的SERVINGASN-GW的R6链路恢复正常，则还是回复成功的R6_Path_Reg_Ack，仍把Target AGW作为SERVINGASN-GW，同时将SERVING ASN-GW更新为Target ASN-GW。

8.TARGET ASN-GW收到R6_Path_Reg_Ack，向ANCHOR ASN-GW发送R4_Path_Reg_Ack(R4建立应答)。如果收到失败的R6_Path_Reg_Ack，并且之前没有收到R4_Path_Reg_Rsp，则不用向ANCHOR ASN-GW回R4_Path_Reg_Ack。如果收到失败的R6_Path_Reg_Ack，并且之前收到成功的R4_Path_Reg_Rsp，则要删除之前建立的R4链路。如果收到成功的R6_Path_Reg_Ack，则向ANCHOR ASN-GW发送成功的R4_Path_Reg_Ack。

在图3所示的实施例中，当前的SERVING ASN-GW可以不是ANCHORASN-GW，而是单独的一个ASN-GW。

图4是本发明实施例提供的支持R6链路热备份的系统，如图4所示，该系统包括固定接入网关ANCHOR ASN-GW3、目标接入网关TARGET ASN_GW4、基站BS2。基站BS2检测到与当前服务接入网关SERVING ASN-GW的第一R6链路断链时，选择目标接入网关TARGET ASN-GW4，并向TARGET ASN-GW4发送建立第二R6链路的请求；TARGET ASN-GW4响应BS建立第二R6链路的请求，向固定接入网关ANCHORASN-GW3发送建立R4链路的请求；ANCHOR ASN-GW接收到TARGET ASN-GW的建立R4链路的请求后，在判断可以建立R4链路时，由BS和TARGET ASN-GW建立两者之间的第二R6链路，由TARGET ASN-GW和ANCHOR ASN-GW建立两者之间的R4链路。在图4的实施例中，当前服务接入网关SERVING ASN-GW是ANCHORASN-GW3。

该实施例的具体工作过程是：

MS1接入网络后，BS2检测到其与SERVINGASN-GW之间的R6链路断链时，BS2根据选择算法在连接的多个接入网关ASN-GW中选择链路最优的ASN-GW作为后续的SERVINGASN-GW，在此为TARGET ASN-GW4。如果没有可用的备份ASN-GW，则对该MS1发起退网。

ANCHOR ASN-GW3判断是否可以建立ANCHOR ASN-GW与TARGETASN-GW之间的R4链路。BS2向TARGET ASN-GW4发送R6_Path_Reg_Req(R6建立请求)消息，该消息的Registration Type为Handoff，并携带ANCHORASN-GW ID。TARGET ASN-GW4收到BS2的R6_Path_Reg_Req消息后，检查该消息携带的ANCHOR ASN-GW ID不是本身，则向ANCHOR ASN-GW3发送R4_Path_Reg_Req(R4建立请求)消息。ANCHOR ASN-GW3收到R4_Path_Reg_Req消息后，判断其是否支持与TARGET ASN-GW4的R4链路，若支持，则回复成功的R4_Path_Reg_Rsp(R4建立响应)，否则回复失败的R4_Path_Reg_Rsp。如果ANCHOR AGW3不存在或者宕机，则无法回复R4_Path_Reg_Rsp。

BS和TARGET ASN-GW建立两者之间的第二R6链路。TARGET ASN-GW4收到R4_Path_Reg_Rsp后向BS2发送R6_Path_Reg_Rsp(R6建立响应)，消息携带成功或者失败字段。如果Target ASN-GW4等待R4_Path_Reg_Rsp超时，回复失败的R6_Path_Reg_Rsp。BS2收到R6_Path_Reg_Rsp消息后，根据消息中携带的成功或者失败字段，向TARGET ASN-GW4发送成功或者失败的R6_Path_Reg_Ack(R6建立应答)。如果BS2收到失败的R6_Path_Reg_Rsp，并且与ANCHOR ASN-GW3的R6链路依然是断开的，则释放用户。如果BS2收到成功的R6_Path_Reg_Rsp，并且与ANCHOR ASN-GW3的R6链路恢复正常，则还是回复成功的R6_Path_Reg_Ack，仍把TARGET AGW4作为SERVINGASN-GW，同时更新当前TARGET ASN-GW4为Serving ASN-GW。

TARGET ASN-GW4和ANCHOR ASN-GW3建立两者之间的R4链路。TARGET ASN-GW4收到R6_Path_Reg_Ack后，向ANCHOR ASN-GW发送R4_Path_Reg_Ack(R4建立应答)。如果TNCHOR ASN-GW4收到失败的R6_Path_Reg_Ack，并且之前没有收到R4_Path_Reg_Rsp，则不用向ANCHORASN-GW3回R4_Path_Reg_Ack。如果TARGET ASN-GW4收到失败的R6_Path_Reg_Ack，并且之前收到成功的R4_Path_Reg_Rsp，则要删除之前建立的R4链路。如果TARGET ASN-GW4收到成功的R6_Path_Reg_Ack，则向ANCHOR ASN-GW3发送成功的R6_Path_Reg_Ack。至ANCHOR ASN-GW3收到成功的R6_Path_Reg_Ack时，TARGET ASN-GW4和ANCHOR ASN-GW3之间建立起R4链路。

此时，MS可以通过新建立的R6链路、R4链路、ANCHOR ASN-GW3和CSN间的R3链路继续保持在线。

图5是本发明实施例提供的另一种支持R6链路热备份的系统。

图5与图4的不同在于，SERVING ASN-GW是ASN-GW1，与ANCHORASN-GW3不是同一个接入网关。图5所示系统的消息发送流程与图4相同。

综上所述，在TARGET ASN-GW和ANCHOR ASN-GW间的R4链路正常时，本发明通过在BS和TARGET ASN-GW之间建立R6链路、在TARGETASN-GW和ANCHOR ASN-GW之间建立R4链路，使MS在当前R6链路断链时，能够依次通过新R6链路、R4链路以及ANCHOR ASN-GW与CSN之间的R3链路继续保持在线。综上所述，本发明具有以下技术效果：一、提高了R6链路的可靠性。二、利用了冗余的ASN-GW。

尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种支持R6链路热备份的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(A)基站BS检测到与当前服务接入网关SERVING ASN-GW的第一R6链路断链时，选择目标接入网关TARGET ASN-GW，并向所述TARGET ASN-GW发送建立与TARGET ASN-GW的第二R6链路的请求；

(B)TARGET ASN-GW响应BS建立第二R6链路的请求，向固定接入网关ANCHOR ASN-GW发送建立与ANCHOR ASN-GW的R4链路的请求；

(C)ANCHOR ASN-GW接收到TARGET ASN-GW的建立R4链路的请求后，在判断可以建立所述R4链路时，向TARGET ASN-GW发送建立R4链路的通知，使TARGET ASN-GW先与BS建立两者之间的第二R6链路，再与ANCHOR ASN-GW建立两者之间的R4链路。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(A)具体包括：

BS检测到与SERVING ASN-GW的第一R6链路断链时，BS在与其连接的备用的接入网关ASN-GW中选择一个ASN-GW作为TARGET ASN-GW；

BS向所述TARGET ASN-GW发送建立与TARGET ASN-GW建立第二R6链路的请求。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(C)具体包括：

ANCHOR ASN-GW响应TARGET ASN-GW建立R4链路的请求，在判断可以建立所述R4链路时，向TARGET ASN-GW返回建立R4链路的响应消息；

TARGET ASN-GW接收到ANCHOR ASN-GW返回的所述建立R4链路的响应消息后，向BS发送建立第二R6链路的响应消息；

BS接收到TARGET ASN-GW返回的所述建立第二R6链路的响应消息后，向TARGET ASN-GW发送建立第二R6链路的应答消息，BS和TARGET ASN-GW建立两者之间的第二R6链路建立成功；

TARGET ASN-GW接收到BS的所述建立第二R6链路的应答消息后，向ANCHORASN-GW发送建立R4链路的应答消息，TARGET ASN-GW和ANCHOR ASN-GW建立两者之间的R4链路。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在步骤(C)之后还包括以下步骤：所述BS将当前服务接入网关SERVING ASN-GW更新为TARGETASN-GW。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述BS根据选择算法选择链路最优的ASN-GW作为TARGET ASN-GW。

6.一种支持R6链路热备份的系统，其特征在于，包括：

固定接入网关ANCHOR ASN-GW：用于判断是否可以建立R4链路；

目标接入网关TARGET ASN-GW：用于在ANCHOR ASN-GW判断可以建立与该TARGET ASN-GW的R4链路时，与ANCHOR ASN-GW建立两者之间的R4链路；

基站BS：用于在检测到与当前服务接入网关SERVING ASN-GW的第一R6链路断链时，选择目标接入网关TARGET ASN-GW，并在TARGET ASN-GW判断可以建立与BS的第二R6链路时，与TARGET ASN-GW建立两者之间的第二R6链路。

7.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，在所述第二R6链路建立后，BS将SERVING ASN-GW更新为TARGET ASN-GW。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述BS根据选择算法在与其连接的一个或多个接入网关ASN-GW中选择链路最优的ASN-GW作为TARGETASN-GW。

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