CN103152699B - LTE-Advanced移动中继Backhaul Link的业务群组切换系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开LTE-Advanced移动中继Backhaul link的业务群组切换系统及方法。本发明系统包括：群组切换触发模块：用于触发移动中继所接纳UE群组与目标eNode B在Backhaul link的业务群组切换；业务分类统计模块：用于移动中继的MR_eNode B分类统计其所接入的UE数量、业务队列和总业务量；资源统计模块：用于移动中继的MR_UE统计Backhaul link的传输资源；判断是否需要压缩模块：用于移动中继判断是否要对UE群组业务进行压缩处理；业务压缩模块：用于移动中继对UE的业务进行压缩处理；业务分流模块：用于确定能够进行群组切换的UE业务；业务群组切换模块：用于将允许进行群组切换的UE业务映射到传输资源。

Description

LTE-Advanced移动中继Backhaul Link的业务群组切换系统及方法

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，特别是涉及一种LTE-Advanced移动中继Backhaul link的业务群组切换系统及方法。

背景技术

LTE-Advanced是LTE的演进版本，要求在100MHz带宽下，下行的峰值速率达到1Gbps，上行达到500Mbps。由于LTE-Advanced使用较高的频段资源，导致小区覆盖范围变小以及衰减损耗严重等问题。如果单纯采用增加基站密度的方法来解决上述问题，会对运营商带来增加成本和部署难度上升的问题。为此，3GPP在LTE-Advanced中引入了中继（relay）技术。引入中继节点（RN，relay node）后，用户设备（UE）和基站（eNode B）之间用回程链路（Backhaul Link）和接入链路（Access Link）来代替直传链路（Direct Link），如图1所示。其中，每个UE与中继之间存着各自相对独立的Access Link，中继与eNodeB存在着一条共享的Backhaul Link。

目前的中继技术研究中，大多数还停留在固定或静止中继的场景。随着公共交通工具的发展普及，人们希望能在高速运动的交通工具中获得高速率的通信业务，这便促进了移动中继的发展。在移动中继系统中，中继和eNode B之间存在着强移动性，中继和eNode B之间切换频繁；而UE群组和中继之间是相对静止或弱移动性，UE群组与中继之间的切换较少。

群组切换是指距离相近的多个UE构成一个UE群组，当UE群组在移动时，会出现UE群组同时从一个eNode B（或中继）切换到另一个eNode B（或中继）。在传统移动通信中，由于eNode B与单个UE之间采用Direct Link通信，此时的群组切换实际上是由eNode B和单个UE各自独立完成。但是，在引入移动中继的移动通信系统中，UE群组和中继之间的切换很少，而中继和eNode B之间切换频繁。因此，UE群组和eNode B之间的切换主要表现为接入多个UE的移动中继与eNode B之间的切换，如图2所示。由于中继与eNode B存在着一条共享的Backhaul Link，因此接入多个UE的移动中继与eNode B之间的切换包括两个步骤。首先是移动中继从源eNode B切换到目标eNode B的链路切换即建立新的Backhaul Link，然后是UE群组的业务从源Backhaul Link切换到目标Backhaul Link的业务群组切换。本发明给出了LTE-Advanced移动中继Backhaul Link业务群组切换的解决方案。

发明内容

本发明提供了一种LTE-Advanced移动中继Backhaul link的业务群组切换系统及方法，其保证了UE群组在移动中继与eNode B之间发生切换时的QoS服务质量。

根据中继的功能，可以把中继设备逻辑上分解成两个单元：一个是相对于eNode B而言的UE单元（记为MR_UE），另一个是相对于UE群组而言的eNode B单元（记为MR_eNode B）。本发明是在现有切换技术的基础上研究LTE-Advanced移动中继Backhaul Link的业务群组切换。

LTE-Advanced网络能够提供多种业务，每一种业务都有各自的QoS需求。因此，需要将UE使用的业务分类为语音业务、手机视频业务、网络游戏类业务、下载类业务等。每类业务通常设置一个队列，并设置相应的优先级。由于UE使用的业务分类别排成队列，考虑以队列为单位进行业务的群组切换。在群组切换前由移动中继MR_UE单元统计UE群组的业务需求量以及由移动中继MR_eNode单元统计Backhaul Link所能提供的信道资源量。为了能让更多的业务群组切换至Backhaul Link，考虑以队列为单位在群组切换前对业务群组进行压缩（可采用已有的压缩算法）。压缩的比例取决于具体的压缩算法。当然，压缩是需要消耗资源的，压缩比例越大，压缩算法越复杂，压缩所需时间越长。为此，在压缩之前先做一个判断，当业务需求量大于业务信道资源量时才对业务群组进行压缩。

本发明采用以下技术方案：LTE-Advanced移动中继Backhaul link的业务群组切换系统，包括群组切换触发模块、业务分类统计模块、资源统计模块、判断是否需要压缩模块、业务压缩模块、业务分流模块和业务群组切换模块，各模块详述如下：

群组切换触发模块：用于触发移动中继所接纳UE群组与目标eNode B在Backhaul link的业务群组切换。当移动中继的MR_UE刚切换接入至目标eNode B时，目标eNode B立即向移动MR_UE发送业务群组切换指令，触发移动中继所接纳UE群组和目标eNode B在Backhaul link的业务群组切换。

业务分类统计模块：用于移动中继的MR_eNode B分类统计其所接入的UE数量、业务队列和总业务量。UE使用的业务可以分类为语音业务、手机视频业务、网络游戏类业务、下载类业务等。每类业务设置一个队列，并设置相应的优先级。

资源统计模块：用于移动中继的MR_UE统计Backhaul link的传输资源。利用中继和目标eNode B建立Backhaul link时测量的信道参数信息，自适应地选择相应的调制方式，统计可以为UE业务提供的传输资源。

判断是否需要压缩模块：用于移动中继判断是否要对UE群组业务进行压缩处理。将UE的业务总量与Backhaul link可提供的传输资源相比较。如果UE的业务总量小于可提供的传输速率，则不需要压缩；否则，需要对UE的业务队列进行压缩。

业务压缩模块：用于移动中继对UE群组业务进行压缩处理。由于中继将所有接入的UE业务分类排队，这使得对同类业务的压缩变得容易。可以采用已有的业务压缩方法。

业务分流模块：用于确定允许进行群组切换的UE业务。判断业务压缩后的总业务量是否大于实际可提供的数据传输资源。如果大于，则按业务优先级以及先后顺序确定允许进行群组切换的UE业务，同时将未被允许的业务通知相关的UE。否则，允许所有业务进行群组切换。

业务群组切换模块：用于将允许进行群组切换的UE业务映射到传输资源。按照LTE-Advanced时分的方法，将允许进行群组切换的UE业务映射到传输时隙。

本发明LTE-Advanced移动中继Backhaul link的群组切换方法，其按如下步骤：

①当移动中继MR_UE刚切换接入至目标eNode B时，目标eNode B立即向移动MR_UE发送群组切换指令，触发移动中继所接纳UE群组和目标eNode B的群组切换。

②移动中继的MR_eNode B单元统计所接入的UE群组正在使用的业务类型队列及业务量。UE使用的业务可以分为以下几类：语音业务、手机视频业务、网络游戏类业务、下载类业务等。每类业务设置一个队列，并设置相应的优先级。

③移动中继MR_UE单元利用其与目标eNode B建立Backhaul link时测量的信道参数信息，自适应地选择相应的调制方式，统计可以为UE业务提供的数据传输资源。②和③同时执行。

④当②和③均完成后，判断统计出的UE业务量是否大于实际可提供的数据传输资源。如果小于，则统计出的UE业务量全部允许进行群组切换，转至第⑦步。

⑤对MR_eNode B单元中UE队列的业务进行群组压缩。

⑥将群组压缩后的UE队列的业务总量与实际可提供的数据传输资源比较大小。如果大于，则按业务优先级以及先后顺序确定允许进行群组切换的UE业务，并将不允许进行群组切换的业务信息通知相关的UE。

⑦将允许进行群组切换的UE业务映射到传输资源。按照LTE-Advanced时分的方法，将允许进行群组切换的UE业务映射到传输时隙。

本发明LTE-Advanced移动中继Backhaul link的业务群组切换的系统和方法的优点在于：对业务进行分类，同一类别的UE业务集中处理，可以有效减少UE群组切换的时间；在Backhaul Link传输资源不足的情况下，对UE业务集中压缩，可以适应负载较重的场景；按照业务的优先级别，可以优先保证对时延和时延抖动有严格要求的业务先进行处理，保证了UE群组切换时的QoS质量。

附图说明

图1是增加中继节点后的LTE-Advanced系统结构图。

图2是移动中继群组切换需要解决的Backhaul Link切换示意图。

图3为移动中继的一个应用场景示意图。

图4是LTE-Advanced移动中继Backhaul Link群组切换的流程图。

图5是LTE-Advanced移动中继Backhaul Link群组切换的系统框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面将结合附图对本发明的实施例作详细的说明。

如图3所示的移动中继应用场景中，分别用标识符1~7标识7个小区，每个小区都有各自的eNode B。装有移动中继的公共汽车当前在小区1的服务下，运动方向可以向任意小区，这里假设向小区4运动。相对于移动中继，此时小区1的eNode B是源eNode B，小区4的eNode B是目标eNode B。

按功能，移动中继包括MR_UE单元和MR_eNode B单元。MR_UE用于移动中继和eNode B通过Backhaul link数据通信。MR_eNode B单元用于移动与其接入的下属UE通过Access link数据通信。UE群组和中继之间是相对静止或弱移动性，UE群组与中继之间的切换较少；中继和eNode B之间存在着强移动性，中继和eNodeB之间切换频繁。因此，在图3所示的移动中继应用场景中，当中继从小区1移动到小区4，中继与UE群组之间的Access link通常没有发生变化，而中继与eNode B之间的Backhaul link发生变化。中继从源eNode B切换到目标eNode B，在完成Backhaul link的更换后，还需要将中继接入的UE业务群组切换到Backhaul link。

LTE-Advanced网络能够提供多种业务，每一种业务都有各自的QoS需求。因此，需要将UE使用的业务分类为语音业务、手机视频业务、网络游戏类业务、下载类业务等。每类业务通常设置一个队列，并设置相应的优先级。由于UE使用的业务分类别排成队列，考虑以队列为单位进行业务的群组切换。在群组切换前由移动中继MR_UE单元统计UE群组的业务需求量以及由移动中继MR_eNode单元统计Backhaul Link所能提供的信道资源量。为了能让更多的业务群组切换至Backhaul Link，考虑以队列为单位在群组切换前对业务群组进行压缩（可采用已有的压缩算法）。压缩的比例取决于具体的压缩算法。当然，压缩是需要消耗资源的，压缩比例越大，压缩算法越复杂，压缩所需时间越长。为此，在压缩之前先做一个判断，当业务需求量大于业务信道资源量时才对业务群组进行压缩。

参见图4，LTE-Advanced移动中继Backhaul link的群组切换方法，具体执行步骤如下：

①当移动中继MR_UE刚切换接入至目标eNode B时，目标eNode B立即向移动MR_UE发送群组切换指令，触发移动中继所接纳UE群组和目标eNode B的群组切换。

②移动中继的MR_eNode B单元统计所接入的UE群组正在使用的业务类型队列及业务量。UE使用的业务可以分为以下几类：语音业务、手机视频业务、网络游戏类业务、下载类业务等。每类业务设置一个队列，并设置相应的优先级。

③移动中继MR_UE单元利用其与目标eNode B建立Backhaul link时测量的信道参数信息，自适应地选择相应的调制方式，统计可以为UE业务提供的数据传输资源。②和③同时执行。

④当②和③均完成后，判断统计出的UE业务量是否大于实际可提供的数据传输资源。如果小于，则统计出的UE业务量全部允许进行群组切换，转至第⑦步。

⑤对MR_eNode B单元中UE队列的业务进行群组压缩。

⑥将群组压缩后的UE队列的业务总量与实际可提供的数据传输资源比较大小。如果大于，则按业务优先级以及先后顺序确定允许进行群组切换的UE业务，并将不允许进行群组切换的业务信息通知相关的UE。

⑦将允许进行群组切换的UE业务映射到传输资源。按照LTE-Advanced时分的方法，将允许进行群组切换的UE业务映射到传输时隙。

参见图5，本发明LTE-Advanced移动中继Backhaul link的业务群组切换系统，包括群组切换触发模块、业务分类统计模块、资源统计模块、判断是否需要压缩模块、业务压缩模块、业务分流模块和业务群组切换模块。

群组切换触发模块：用于触发移动中继所接纳UE群组与目标eNode B在Backhaul link的业务群组切换。当移动中继的MR_UE刚切换接入至目标eNode B时，目标eNode B立即向移动MR_UE发送业务群组切换指令，触发移动中继所接纳UE群组和目标eNode B在Backhaul link的业务群组切换。

业务分类统计模块：用于移动中继的MR_eNode B分类统计其所接入的UE数量、业务队列和总业务量。UE使用的业务可以分类为语音业务、手机视频业务、网络游戏类业务、下载类业务等。每类业务设置一个队列，并设置相应的优先级。

资源统计模块：用于移动中继的MR_UE统计Backhaul link的传输资源。利用中继和目标eNode B建立Backhaul link时测量的信道参数信息，自适应地选择相应的调制方式，统计可以为UE业务提供的传输资源。

判断是否需要压缩模块：用于移动中继判断是否要对UE群组业务进行压缩处理。将UE的业务总量与Backhaul link可提供的传输资源相比较。如果UE的业务总量小于可提供的传输速率，则不需要压缩；否则，需要对UE的业务队列进行压缩。

业务压缩模块：用于移动中继对UE群组业务进行压缩处理。由于中继将所有接入的UE业务分类排队，这使得对同类业务的压缩变得容易。可以采用已有的业务压缩方法。

业务分流模块：用于确定允许进行群组切换的UE业务。判断业务压缩后的总业务量是否大于实际可提供的数据传输资源。如果大于，则按业务优先级以及先后顺序确定允许进行群组切换的UE业务，同时将未被允许的业务通知相关的UE。否则，允许所有业务进行群组切换。

业务群组切换模块：用于将允许进行群组切换的UE业务映射到传输资源。按照LTE-Advanced时分的方法，将允许进行群组切换的UE业务映射到传输时隙。

以上对本发明专利的优选实施例及原理进行了详细说明。对本领域的普通技术人员而言，依据本发明专利提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明专利的保护范围。

Claims (3)

1. LTE-Advanced移动中继Backhaul link的业务群组切换系统，其特征是包括：

群组切换触发模块：用于触发移动中继所接纳UE群组与目标eNode B在Backhaul link的业务群组切换；

业务分类统计模块：用于移动中继的MR_eNode B单元分类统计其所接入的UE数量、业务队列和总业务量；

资源统计模块：用于移动中继的MR_UE单元统计Backhaul link的传输资源；利用移动中继和目标eNode B建立Backhaul link时测量的信道参数信息，自适应地选择相应的调制方式，统计为UE业务提供的传输资源；

判断是否需要压缩模块：用于移动中继判断是否要对UE群组业务进行压缩处理；将UE的业务总量与Backhaul link可提供的传输资源相比较；如果UE的业务总量小于可提供的传输速率，则不需要压缩；否则，需要对UE的业务队列进行压缩；

业务压缩模块：用于移动中继对UE的业务进行压缩处理；

业务分流模块：用于确定能够进行群组切换的UE业务；判断业务压缩后的总业务量是否大于实际可提供的数据传输资源；如果大于，则按业务优先级以及先后顺序确定可以进行群组切换的UE业务，同时将未被允许的业务通知相关的UE；否则，允许所有业务进行群组切换；

业务群组切换模块：用于将允许进行群组切换的UE业务映射到传输资源；按照LTE-Advanced时分方法，将允许进行群组切换的UE业务映射到传输时隙。

2.如权利要求1所述的业务群组切换系统，其特征是：所述的业务分类统计模块中，UE使用的业务分类为语音业务、手机视频业务、网络游戏类业务、下载类业务；每类业务设置一个队列，并设置相应的优先级。

3.LTE-Advanced移动中继Backhaul link的群组切换方法，其特征是按如下步骤：

① 当移动中继的MR_UE单元刚切换接入至目标eNode B时，目标eNode B立即向移动中继的MR_UE单元发送群组切换指令，触发移动中继的MR_eNode B单元所接纳UE群组和目标eNode B的群组切换；

② 移动中继的MR_eNode B单元统计所接入的UE群组正在使用的业务类型队列及业务量；

③ 移动中继的MR_UE单元利用其与目标eNode B建立Backhaul link链路时测量的信道参数信息，自适应地选择调制方式，统计为UE业务提供的数据传输资源；本步骤与步骤②同步执行；

④ 当步骤②和步骤③均完成后，判断统计出的UE业务量是否大于实际可提供的数据传输资源；如果小于，则转至第⑦步骤；

⑤ 对移动中继的MR_eNode B单元中UE队列的业务进行群组压缩；

⑥ 将群组压缩后的UE队列的业务总量与实际可提供的数据传输资源比较大小；如果大于，则按业务优先级以及先后顺序确定允许群组切换的UE业务，并将不允许进行群组切换的UE业务信息通知相关的UE；

⑦ 将允许进行群组切换的UE业务映射到传输资源；按照LTE-Advanced时分的方法，将允许进行群组切换的UE业务映射到传输时隙。