CN102769882A

CN102769882A - 一种支持m2m通信的异构网络接力切换方法

Info

Publication number: CN102769882A
Application number: CN2012102407653A
Authority: CN
Inventors: 焦秉立; 缪雨壮; 李斗
Original assignee: Peking University
Current assignee: Peking University
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2012-11-07

Abstract

本发明公布了一种支持M2M通信的异构网络接力切换方法，所述网络由CDMA网络系统和LTE网络系统组成，当M2M网关需要做切换时，CDMA网络先做硬切换，并在切换之前将所有的业务数据由LTE网络承担；CDMA网络切换过程完成后，重新拨号，再做LTE网络的切换，LTE网络切换之前由CDMA网络负责所有的服务流，等待LTE网络切换完成后，重新分配服务流。CDMA和LTE均采用硬切换，相比于软切换来说减少了大量的信道资源的浪费；这种接力切换方法保证在切换过程中的业务传输连续，从而解决了硬切换在切换过程中业务中断的问题。

Description

一种支持M2M通信的异构网络接力切换方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种支持M2M通信的异构网络接力切换方法。

背景技术

M2M是Machine to Machine的缩写，主要是指发生在机器之间的通信技术和手段。随着通信技术和社会的发展，一方面，通信技术的不断发展为各种基于通信技术的应用提供了技术基础，使得原本不可能的业务成为可能；另外一方面，社会的发展也不断提出了更新更广泛的应用需求。因此，人们提出了以“无所不在”、“无所不包”、“无所不能”为基本特征，帮助人类实现“4A”化通信，即在任何时间(anytime)、任何地点(any-where)、任何人(anyone)、任何物(anything)都能顺畅地通信的泛在网络；进一步地，在人与人之间的通信技术及应用已经取得很大进展的今天，人们把目光转移到发展相对滞后的非人与人之间的通信，于是，人们提出了物联网和M2M这两个内涵大致相同的概念，希望大范围地拓展现有通信技术的应用范围，并以此来大幅度地推动社会的进步和发展。物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。

物联网产业链可以细分为标识、感知、处理和信息传送四个环节，每个环节的关键技术分别为RFID、传感器、智能芯片和电信运营商的无线传输网络。基于目前的现状，从技术发展方面而言，物联网的全面发展和应用还有待于上述四个技术环节的进一步发展。其中，支持M2M的无线通信传输网络就是其中很重要的一部分。目前世界上已经存在众多的广泛应用的用于人与人之间通信的无线技术网络，主要包括2G的GSM和CDMA技术网络，3G的WCDMA、TD-SCDMA和CDMA2000网络，以及正处在试商用阶段的LTE技术。由于无线网络的优势和目前已经存在的广泛覆盖的优势，基于这些无线技术网络发展M2M网络是目前可以预见的一种趋势。从M2M网络特点看，上述无线技术中，拥有更大带宽和更好速率的3G技术和LTE技术更加能够满足M2M业务的发展和应用。但是由于上述无线网络技术主要针对人与人之间通信进行设计，如果将适合人与人的无线网络直接用于M2M，一方面会对目前人与人之间网络本身带来很大冲击；另一方面，现有技术也不能很好地支持多种多样的M2M应用，从而无法实现真正的物联网。因此，为了更好地支持M2M业务，必须对现有无线网络进行增强。

3GPP从2007年就开始了针对M2M的蜂窝网络增强的前期需求研究工作，目前已经开始启动技术可行性研究，3GPP2目前也正在进行M2M业务的技术研究课题，相应的CDMA2000网络的影响和增强即将展开，这也为中国在国际M2M相关标准研究中争取话语权和主导权，特别是在3GPP2中尤为重要。

考虑到目前cdma2000存在大量的现网应用，对其所做的增强应该具有后向兼容性，保证对现网业务不产生影响或影响尽可能小。这样一来，在cdma2000网络侧能做的改动受到比较严格的限制，不能改变原始核心网的架构。

海量M2M终端在系统中作切换时，面临着巨大挑战，大量的切换信令将使得系统瘫痪，数据业务中断，所以，一种有效的解决海量M2M终端下的系统切换问题十分关键。

切换方法有三种：硬切换，软切换，接力切换。目前，接力切换是TD-SCDMA特有的技术，而在CDMA2000和WCDMA中只有硬切换和软切换策略。接力切换比硬切换的好处在于，能够减少丢包；比软切换的好处在于，节省信道资源，提高系统吞吐率。

当海量用户接入CDMA系统中，可想而知，传统意义上的软切换技术将浪费大量的信道资源，不能满足系统吞吐率的要求；另外，当海量用户接入CDMA系统中，小区边缘的用户由于扩频比大大降低会进一步恶化系统的吞吐率。然而，如果采用硬切换，在切换过程中会出现业务中断，这会严重影响通信系统的实时性要求，尤其对于M2M系统，一些重要的信息，如火警信息，医疗健康信息，不允许任何信息的丢失，所以，CDMA传统意义上的硬切换在M2M应用场景下也是必须要改进的。为了解决上面两方面问题，一种改善小区边缘海量用户切换的方法显得非常关键。

下面为专利中出现的缩写词做一说明：

CDMA：Code Division Multiple Access，码分多址

LTE：Long Term Evolution,长期演进

CDMA AN：CDMA Access Node,CDMA接入结点

MME：Mobile Management Entity，移动性管理实体

发明内容

为了解决上述的两个问题，本发明提出了一种基于CDMA和LTE异构网络环境下的支持M2M服务的接力切换方法。

本发明提供的技术方案如下：

一种支持M2M通信的异构网络接力切换方法，所述网络由CDMA网络系统和LTE网络系统组成，其特征是，当M2M网关需要做切换时，CDMA网络先做硬切换，并在切换之前将所有的业务数据由LTE网络承担；CDMA网络切换过程完成后，重新拨号，再做LTE网络的切换，LTE网络切换之前由CDMA网络负责所有的服务流，等待LTE网络切换完成后，重新分配服务流。

所述的异构网络接力切换方法，其特征是，通过CDMA网络和LTE网络系统之间的互操作实现服务流的分配，互操作的方法是CDMA网络通过基站端的拨号系统呼叫LTE网络来实现。

所述的异构网络接力切换方法，其特征是，当M2M终端从一个区域移动到另一个区域时，将被另一个区域的M2M网关接管业务的传输，业务数据在M2M网关之间传输；如果M2M网关的最适合服务的基站并不是提供业务数据的基站，此时需要做切换，切换步骤如下：

1)第一个CDMA接入结点CDMA AN1和第一个LTE接入结点LTE AN1分别同双模M2M网关建立业务连接；

2)M2M网关检测第二个CDMA接入结点CDMAAN2的信号强度；

3)当第二个CDMA接入结点CDMA AN2的信号强度好于第一个CDMA接入结点CDMA AN1的信号强度时，M2M网关向移动性管理实体MME发出切换请求报告；

4)移动性管理实体MME向M2M网关发送允许CDMA切换指令；

5)CDMA切换完成后，第二个CDMA接入结点CDMA AN2业务传输建立；

6)第二个CDMA接入结点CDMA AN2通过拨号系统选定第二个LTE接入结点LTE AN2作为服务基站；

7)M2M网关向移动性管理实体MME发出切换请求报告；

8)移动性管理实体MME向M2M网关发送允许LTE切换指令；

9)LTE切换完成后，第二个LTE接入结点LTE AN2业务传输建立，至此接力切换过程完成。

所述的异构网络接力切换方法，其特征是，海量M2M终端将业务通过M2M网关汇聚，向CDMA接入网发起接入请求；接入采用CDMA系统的公共接入探测序列；CDMA基站监听到探测信号后，向M2M网关反馈接收确认信号，并为M2M终端建立起业务信道的连接，同时，M2M网关把LTE的号码识别ID发给CDMA的基站。

所述的异构网络接力切换方法，其特征是，CDMA系统通过在基站侧的拨号服务系统，拨通M2M网关的LTE号码，通过MME选择合适的LTE基站接通，建立起服务流；LTE通信链路和M2M网关接通后，CDMA将数据业务的一部分通过增强核心网中的服务网关和数据包网络网关分流给LTE网络，这样M2M网关就同时建立起了CDMA服务流和LTE服务流。

该专利发明的优势在于：

CDMA和LTE均采用硬切换，相比于软切换来说减少了大量的信道资源的浪费；这种接力切换方法保证在切换过程中的业务传输连续，从而解决了硬切换在切换过程中业务中断的问题。

附图说明

图1是本发明的原理图；

其中，

①CDMA AN1和LTE AN1同时向M2M网关传输业务

②M2M网关对CDMA AN2进行信号探测

③CDMA切换请求报告

④MME允许CDMA切换的指令

⑤CDMA切换完成，CDMA AN2业务传输建立

⑥CDMA AN2通过拨号系统选定LTE AN2作为服务基站

⑦LTE切换请求报告

⑧MME允许LTE切换的指令

⑨LTE切换完成，LTE AN2业务传输建立

具体实施方式

下面结合实施例和附图进一步详细说明本发明的内容，但不以任何方式限制本发明的范围。

首先，海量M2M终端将业务通过M2M网关汇聚，向CDMA接入网发起接入请求。接入采用CDMA网络系统的公共接入探测序列。CDMA基站监听到探测信号后，向M2M网关反馈接收确认信号，并为M2M终端建立起业务信道的连接，同时，M2M网关把LTE的号码识别ID发给CDMA的基站。CDMA网络系统通过在基站侧的拨号服务系统，拨通M2M网关的LTE号码，通过MME选择合适的LTE基站接通，建立起服务流；LTE通信链路和M2M网关接通后，CDMA将数据业务的一部分通过增强核心网中的SGW(Serving Gate Way，服务网关)和PGW(Packet DataNetwork Gate Way，数据包网络网关)分流给LTE网络，这样M2M网关就同时建立起了CDMA服务流和LTE服务流，如图1中所示，CDMAAN1和LTE AN1同时向M2M网关传输业务。

当M2M网关需要做基站切换时，CDMA网络率先做硬切换，如图1中所示，当M2M网关检测到CDMA AN2的信号由于CDMA AN1的信号时，M2M网关向MME提出切换请求报告。MME通过各个基站到M2M网关的信号质量比较，调度CDMA AN2为M2M网关提供服务，并向M2M网关发送允许切换指令。

M2M网关在做CDMA切换之前，将所有的数据业务通过LTE AN1来承载，然后做CDMA硬切换，在这个过程中，LTE AN1始终保持着数据业务的传输。

当M2M网关完成CDMA切换后，CDMA AN2就与M2M网关建立起业务连接，同时CDMA AN2通过拨号系统呼叫适合为当前位置的M2M网关提供服务的LTE基站，如图1中所示，选定了LTE AN2作为服务的基站；然后M2M网关向MME发起切换请求报告，MME反馈允许切换指令。

M2M网关在做LTE切换之前，将所有的数据业务通过核心网的SGW和PGW归还给CDMA网络承载，由CDMA AN2为M2M网关提供业务数据传输。

最后，LTE切换完成后，数据业务再重新在CDMA AN2和LTE AN2之间分配。

这种切换方法大大节省了信道资源，并且保证在切换过程中的业务传输连续，从而解决了硬切换在切换过程中会导致业务中断的问题。

Claims

1.一种支持M2M通信的异构网络接力切换方法，所述网络由CDMA网络系统和LTE网络系统组成，其特征是，当M2M网关需要做切换时，CDMA网络先做硬切换，并在切换之前将所有的业务数据由LTE网络承担；CDMA网络切换过程完成后，重新拨号，再做LTE网络的切换，LTE网络切换之前由CDMA网络负责所有的服务流，等待LTE网络切换完成后，重新分配服务流。

2.如权利要求1所述的异构网络接力切换方法，其特征是，通过CDMA网络和LTE网络系统之间的互操作实现服务流的分配，互操作的方法是CDMA网络通过基站端的拨号系统呼叫LTE网络来实现。

3.如权利要求1所述的异构网络接力切换方法，其特征是，当M2M终端从一个区域移动到另一个区域时，将被另一个区域的M2M网关接管业务的传输，业务数据在M2M网关之间传输；如果M2M网关的最适合服务的基站并不是提供业务数据的基站，此时需要做切换，切换步骤如下：

2)M2M网关检测第二个CDMA接入结点CDMA AN2的信号强度；

4)移动性管理实体MME向M2M网关发送允许CDMA切换指令；

5)CDMA切换完成后，第二个CDMA接入结点CDMA AN2业务传输建立；

7)M2M网关向移动性管理实体MME发出切换请求报告；

8)移动性管理实体MME向M2M网关发送允许LTE切换指令；

4.如权利要求1所述的异构网络接力切换方法，其特征是，海量M2M终端将业务通过M2M网关汇聚，向CDMA接入网发起接入请求；接入采用CDMA系统的公共接入探测序列；CDMA基站监听到探测信号后，向M2M网关反馈接收确认信号，并为M2M终端建立起业务信道的连接，同时，M2M网关把LTE的号码识别ID发给CDMA的基站。

5.如权利要求4所述的异构网络接力切换方法，其特征是，CDMA系统通过在基站侧的拨号服务系统，拨通M2M网关的LTE号码，通过MME选择合适的LTE基站接通，建立起服务流；LTE通信链路和M2M网关接通后，CDMA将数据业务的一部分通过增强核心网中的服务网关和数据包网络网关分流给LTE网络，这样M2M网关就同时建立起了CDMA服务流和LTE服务流。