CN102711204B - 移动中继中基于路径预判的无线链路失败恢复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种移动中继中基于路径预判的无线链路失败恢复方法，包括如下步骤：S101，移动中继检测到无线链路失败后，确定所述移动中继当前位置；S102，所述移动中继向源DeNB汇报RLF，捎带当前位置信息；S103，源DeNB采用路径预判方式预估RLF恢复后所述移动中继所处的小区位置；S104，源DeNB根据预估的RLF恢复后移动中继所处的小区位置执行RLF的恢复。本发明通过优化RLF恢复流程，从而增强了移动中继回程链路的安全性。

Description

移动中继中基于路径预判的无线链路失败恢复方法
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种移动中继中基于路径预判的无线链路失败恢复方法。
背景技术
在3GPPRAN253次全体会议上，针对R10/R11标准的制定，新增了一个研究项目：移动中继(Mobile Relay)，着重研究在高速铁路和高速公路等高速移动环境下，通过让用户设备(UE，User Equipment)通过直接接入mobile relay从而获得稳定的信号接入的同时避免了频繁切换造成的不必要的用户时延和用户体验的下降。由于标准化时间以及某些技术原因，最终3GPP决定在R10中，mobile relay被赋予相对较低的优先级，并没有在R10中实现标准化。
为了克服车体穿透损耗，目前华为等企业提出的主流候选方案是，在高速火车或者高速汽车顶部引入了回程用户设备(backhaulUE)作为mobile relay的中继节点(RN，Relay Node)，采用中继类型I(TYPE I Relay)技术方案，为车体内部的多种类型基站提供IP化的回传服务，如图1所示。但是，这些方案并没有考虑到在高速运动的情况下，backhaul link同样也会发生无线链路失败(RLF，Radio LinkFailure)，会造成IP丢包、对服务的多个不同模式的基站和这些基站服务的用户的QoS体验造成很大影响。
由于中继(relay)系统最初的设计目的，是为了扩大覆盖范围和覆盖质量，一些公司普遍认回程链路(backhaul link)是一条信号质量非常好的链路，因此没有必要考虑RLF。而后续经过3GPP讨论，在某些场景下，也不能排除backhaul link发送RLF的可能性。RAN2最终确定Un接口链路RLF的处理机制：发送RLF之后，RN先退回到UE模式，执行连接重建过程，如果连接重建失败，则进一步退回到RRC_IDLE状态，发起非接入层(NAS，Non Access Stratum)恢复过程或是附着过程。
高速移动的时候，mobile relay节点与施主演进型基站(DeNB，Donor evolved NodeB)之间的backhaul link更有可能发送RLF。而上述RLF恢复过程适用于固定RN，对于mobile relay却并不适用。如图2所示，按照现有的3GPP TS 36.300协议规定，当终端检测的N310个连续的“out-of-sync”时即进入RLF恢复第一阶段，终端启动定时器T310。若定时器T310超时，都没有检测到N311个连续的“in-sync”，则进入RLF恢复第二阶段，启动定时器T311进行小区重选。若选择了合适的小区，则启动定时器T301，进行连接重建，若在进行连接重建的过程中，所选的小区变得不再合适，则直接退出连接重建过程，转入空闲状态。其中，定时器T311的设置范围在1000ms～30000ms，定时器T301的设置范围在100ms～2000ms。考虑到mobile relay是以350km/h的速度在高速移动，当mobile relay从开始小区选择到在所选小区进行基于竞争随机接入的连接重建，mobile relay很有可能已经移动了100m～3000m，而一般高铁场景下的宏小区是3km覆盖范围，因此，moble relay很有可能已经进入另一个DeNB的覆盖范围，而导致在连接重建期间所选的小区不再合适，此前的重建过程毫无意义。
总而言之，高速铁路等高速移动场景与普通场景相比，由于移动速度非常高，在沿途每个小区覆盖范围内停留的时间都非常短。而高速移动环境下，由于链路质量的恶化，终端用户的小区驻留、接入、重选和切换等通信过程需要测量和信令交互的时间会更长，而采用常规的宏蜂窝小区覆盖主要考虑的是中低速场景，时延较大的重选、切换和接入等流程很可能无法在单个基站站点覆盖范围内全部完成。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种移动中继中基于路径预判的无线链路失败恢复方法，以增强移动中继回程链路的安全性。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种移动中继中基于路径预判的无线链路失败恢复方法，包括如下步骤：
S101，移动中继检测到无线链路失败后，确定所述移动中继当前位置；
S102，所述移动中继向源DeNB汇报RLF，捎带当前位置信息；
S103，源DeNB采用路径预判方式预估RLF恢复后所述移动中继所处的小区位置；
S104，源DeNB根据预估的RLF恢复后移动中继所处的小区位置执行RLF的恢复。
优选地，所述步骤S101中基于已有的定位方法确定所述移动中继的当前位置。
优选地，所述定位方法包括但不限于辅助全球定位系统GPS。
优选地，所述步骤S103中所述路径预判方式为：源DeNB根据所述移动中继在所述RLF汇报中捎带的当前位置信息、已部署的铁路轨道路线和当前时速，预估RLF恢复后所述移动中继所处的小区位置。
优选地，所述步骤S104中源DeNB根据预估的RLF恢复后移动中继的小区位置执行RLF恢复的方法包括如下步骤：
S401，如果预估在预定的时间超时后，所述移动中继仍处于源DeNB的覆盖范围内，则所述移动中继在源DeNB进行连接重建；
S402，如果预估在预定的时间超时后，所述移动中继将处于目的DeNB的覆盖范围内，则源DeNB指示所述移动中继直接切换到目的DeNB；
S403，如果预估在预定的时间超时后，所述移动中继将处于源DeNB和目标DeNB的覆盖范围之间，则源DeNB指示移动中继在源DeNB和目的DeNB之间进行预切换。
优选地，所述步骤S403中源DeNB指示移动中继在源DeNB和目的DeNB之间进行预切换包括如下步骤：
S4031，源DeNB向所述移动中继发送预切换命令，源DeNB同时将所述移动中继的上行文信息通过X2接口切换准备消息发送给目标DeNB；
S4032，所述移动中继在源DeNB进行连接重建，恢复下行链路传输；
S4033，所述移动中继同时在目标DeNB进行非竞争随机接入过程切换到目标DeNB，建立上行链路传输；
S4034，当所述移动中继进入目的DeNB覆盖范围，检测到源DeNB的参考信号接收功率下降，源DeNB接收到测量汇报后发送切换命令，缓存服务网关下发下行数据并转发给目标DeNB；所述移动中继切断和源DeNB的下行链路连接，完全接入到目标DeNB。
(三)有益效果
本发明提出的基于路径预判的无线链路恢复方法，由于高速火车的运行轨迹以及铁路沿线的DeNB的部署都是确定的，且mobile relay完全可以利用已有的定位方法(如辅助全球定位系统)确定自身的当前位置。在mobile relay检测到RLF时，DeNB采用基于路径预判的移动性管理，根据mobile relay的当前位置以及RLF恢复后可能抵达的位置，决定是在源DeNB进行连接重建，还是直接切换到目的DeNB，还是进行预切换(即同时在源DeNB进行连接重建恢复下行数据连接，并在目的DeNB进行随机接入建立上行数据连接，待后续完全断开与源DeNB的下行数据连接建立与目的DeNB的下行数据连接)。本发明通过优化RLF恢复流程，从而在一定程度上增强移动中继回程链路的安全性。
附图说明
图1是现有技术中移动中继的实现方案示意图；
图2是现有技术中RLF恢复过程示意图；
图3是本发明基于路径预判的无线链路恢复方法的流程图；
图4a-4c分别是本发明基于路径预判的无线链路恢复方法三个实施例的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不是限制本发明的范围。
如图3所示，本发明所述的移动中继中基于路径预判的无线链路失败恢复方法，包括如下步骤：
S101，移动中继检测到无线链路失败后，确定所述移动中继当前位置；
S102，所述移动中继向源DeNB汇报RLF，捎带当前位置信息；
S103，源DeNB采用路径预判方式预估RLF恢复后所述移动中继所处的小区位置；
S104，源DeNB根据预估的RLF恢复后移动中继所处的小区位置执行RLF的恢复。
所述步骤S101中基于已有的定位方法包括但不限于辅助全球定位系统GPS确定所述移动中继的当前位置。
所述步骤S103中所述路径预判方式为：源DeNB根据所述移动中继在所述RLF汇报中捎带的当前位置信息、已部署的铁路轨道路线和当前时速，预估RLF恢复后所述移动中继所处的小区位置。
所述步骤S104中源DeNB根据预估的RLF恢复后移动中继的小区位置执行RLF恢复的方法包括如下步骤：
S401，如果预估在预定的时间超时后，所述移动中继仍处于源DeNB的覆盖范围内，则所述移动中继在源DeNB进行连接重建；
S402，如果预估在预定的时间超时后，所述移动中继将处于目的DeNB的覆盖范围内，则源DeNB指示所述移动中继直接切换到目的DeNB；
S403，如果预估在预定的时间超时后，所述移动中继将处于源DeNB和目标DeNB的覆盖范围之间，则源DeNB指示移动中继在源DeNB和目的DeNB之间进行预切换。
所述步骤S403中源DeNB指示移动中继在源DeNB和目的DeNB之间进行预切换包括如下步骤：
S4031，源DeNB向所述移动中继发送预切换命令，源DeNB同时将所述移动中继的上行文信息通过X2接口切换准备消息发送给目标DeNB；
S4032，所述移动中继在源DeNB进行连接重建，恢复下行链路传输；
S4033，所述移动中继同时在目标DeNB进行非竞争随机接入过程切换到目标DeNB，建立上行链路传输；
S4034，当所述移动中继进入目的DeNB覆盖范围，检测到源DeNB的参考信号接收功率下降，源DeNB接收到测量汇报后发送切换命令，缓存服务网关下发下行数据并转发给目标DeNB；所述移动中继切断和源DeNB的下行链路连接，完全接入到目标DeNB。
以下为具体实施例
步骤501，高铁中火车一般包含16节车厢，假设每节车厢部署一个mobile relay，高铁沿线的DeNB为16个mobile relay预留切换的随机接入信道资源，即前同步码(preamble)，每个mobile relay切换时的preamble预先半静态分配；
步骤502，每隔固定的时间，mobile relay基于已有的定位方法(如辅助全球定位系统)确定自身的当前位置，具体的定位方法参见TS36.305；
步骤503，当mobile relay从物理层接收到N310个连续的“out-of-sync”时，mobile relay检测到物理层问题，启动定时器T310，进入RLF恢复第一阶段。如果在定时器T310运行时，mobile relay从物理层收到N311个连续的“in-sync”，则mobile relay认为物理层问题恢复，停止定时器T310，继续正常的通信过程，反之，如果定时器T310超时，则mobile relay认为检测到RLF，mobile relay向DeNB汇报RLF，并且捎带当前位置信息；
步骤504，DeNB收到mobile relay汇报的RLF，进行路径预判算法。DeNB根据mobile移动速度，基于定时器T311和T301估计mobile relay完成RLF恢复第二阶段(小区选择和重建过程)后可能抵达的位置；
步骤505，如果源DeNB预估mobile relay完成RLF恢复第二阶段后，仍处于源DeNB的覆盖范围，则按照现有标准规定，由mobile relay在源DeNB进行RRC重建，如图4(a)所示；
步骤506，如果源DeNB预估mobile relay完成RLF恢复第二阶段后，将处于源DeNB的覆盖范围，那么任由mobile relay在源DeNB进行连接重建则不合适，源DeNB向mobile relay发送切换命令，同时将该mobile relay的上行文信息通过X2接口切换准备消息发送给目标DeNB，mobile relay直接通过非竞争随机接入过程切换到目标DeNB，如图4(b)所示；
步骤507，如果如果源DeNB预估mobile relay完成RLF恢复第二阶段后，将处于源DeNB和目标DeNB覆盖范围之间，源DeNB向mobilerelay发送预切换命令，同时将mobile relay的上行文信息通过X2接口切换准备消息发送给目标DeNB，mobile relay在源DeNB进行连接重建，恢复下行数据传输，同时在目标DeNB进行非竞争随机接入过程切换到目标DeNB，建立上行链路传输。当mobile relay进入目的DeNB覆盖范围，检测到源DeNB的参考信号接收功率(RSRP，ReferenceSignal Receiving Power)下降而触发测量汇报，源DeNB接收到测量汇报后发送切换命令，缓存服务网关(S-GW)下发的下行数据并转发给目标DeNB，mobile relay切断和源DeNB的下行链路连接，完全接入到目标DeNB，以此达到预切换的效果，缩短切换时延和丢包，如图4(c)所示。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种移动中继中基于路径预判的无线链路失败恢复方法，其特征在于，包括如下步骤：
S101，移动中继检测到无线链路失败后，确定所述移动中继当前位置；
S102，所述移动中继向源施主演进型基站DeNB汇报无线链路失败RLF，捎带当前位置信息；
S103，源DeNB采用路径预判方式预估RLF恢复后所述移动中继所处的小区位置；
S104，源DeNB根据预估的RLF恢复后移动中继所处的小区位置执行RLF的恢复；
其中，步骤S104具体包括如下步骤：
S401，如果预估在预定的时间超时后，所述移动中继仍处于源DeNB的覆盖范围内，则所述移动中继在源DeNB进行连接重建；
S402，如果预估在预定的时间超时后，所述移动中继将处于目的DeNB的覆盖范围内，则源DeNB指示所述移动中继直接切换到目的DeNB；
S403，如果预估在预定的时间超时后，所述移动中继将处于源DeNB和目标DeNB的覆盖范围之间，则源DeNB指示移动中继在源DeNB和目的DeNB之间进行预切换。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S101中基于已有的定位方法确定所述移动中继的当前位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述定位方法包括但不限于辅助全球定位系统GPS。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S103中所述路径预判方式为：源DeNB根据所述移动中继在所述RLF汇报中捎带的当前位置信息、已部署的铁路轨道路线和当前时速，预估RLF恢复后所述移动中继所处的小区位置。
5.根据权利要求1所述的预切换的方法，其特征在于，所述步骤S403中源DeNB指示移动中继在源DeNB和目的DeNB之间进行预切换包括如下步骤：
S4031，源DeNB向所述移动中继发送预切换命令，源DeNB同时将所述移动中继的上下文信息通过X2接口切换准备消息发送给目标DeNB；
S4032，所述移动中继在源DeNB进行连接重建，恢复下行链路传输；
S4033，所述移动中继同时在目标DeNB进行非竞争随机接入过程切换到目标DeNB，建立上行链路传输；
S4034，当所述移动中继进入目的DeNB覆盖范围，检测到源DeNB的参考信号接收功率下降，源DeNB接收到测量汇报后发送切换命令，缓存服务网关下发下行数据并转发给目标DeNB；所述移动中继切断和源DeNB的下行链路连接，完全接入到目标DeNB。
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