CN103874149A - 无线通信网络中的移动切换管理方法、设备及系统 - Google Patents

无线通信网络中的移动切换管理方法、设备及系统 Download PDF

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Abstract

提供了无线通信网络中的移动切换管理设备、方法和系统。移动切换管理设备包括：备选小区确定装置，被配置为针对无线通信网络中的移动设备，根据预测得到的所述移动设备的运动轨迹在无线通信网络中选择所述运动轨迹要途经的多个备选切换小区，以形成所述移动设备的备选切换小区序列；及目标小区确定装置，被配置为根据所述移动设备的运动速度、运动方向和所述备选切换小区序列来生成所述移动设备的目标切换小区序列，该目标切换小区序列包括所述移动设备沿所述运动轨迹移动要依次切换到的多个目标切换小区。

Description

无线通信网络中的移动切换管理方法、设备及系统
技术领域
本公开及无线通信网络中的移动切换管理方法、设备及系统。
背景技术
随着计算机和通信技术的迅猛发展，信息网络正在快速向以IP为基础的下一代网络(Next Generation Network,NGN)演进。下一代网络的一个重要特征是多种无线技术并存形成异构无线接入网络。异构无线接入网从覆盖范围上可以分为广域网(Wide Area Network,WAN)、城域网(Metropolitan Area Network,MAN)、局域网(Local Area Network,LAN)、个域网(Personal Area Network,PAN)等;从网络架构上可以分为点到多点(Point-to-Multipoint)的单跳网络(Single-hop Network)、多跳网络(Multi-hop Network)、网状网(Mesh Network)和自组织网(Ad Hoc)等。它们在地理分布上形成立体覆盖，共同作用为用户提供无处不在的内容丰富的无线多媒体业务。
异构网络增大了网络密度及网络布局的复杂性，为移动切换管理，尤其是以中高速运动的移动设备的移动切换管理，带来了巨大挑战。
发明内容
本公开的一些实施例提供了无线通信网络中的移动切换管理方法、设备及系统，能够实现正在运动中的移动设备的快速和有效地小区切换。
在下文中给出关于本公开的简要概述，以便提供关于本公开的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本公开的穷举性概述。它并不是意图确定本公开的关键或重要部分，也不是意图限定本公开的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
根据本公开的一个方面，提供了一种无线通信网络中的移动切换管理设备，该移动切换管理设备包括：备选小区确定装置，被配置为针对无线通信网络中的移动设备，根据预测得到的所述移动设备的运动轨迹，在无线通信网络中选择所述运动轨迹要途经的多个备选切换小区，以形成所述移动设备的备选切换小区序列；及目标小区确定装置，被配置为根据所述移动设备的运动速度、运动方向和所述备选切换小区序列来生成所述移动设备的目标切换小区序列，该目标切换小区序列包括所述移动设备沿所述运动轨迹移动要依次切换到的多个目标切换小区。
根据本公开的另一方面，提供了一种无线通信网络中的移动切换管理方法，该移动切换管理方法包括：针对无线通信网络中的移动设备，根据预测得到的所述移动设备的运动轨迹，在无线通信网络中选择所述运动轨迹要途经的多个备选切换小区，以形成所述移动设备的备选切换小区序列；及根据所述移动设备的运动速度、运动方向和所述备选切换小区序列来生成所述移动设备的目标切换小区序列，该目标切换小区序列包括所述移动设备沿所述运动轨迹移动要依次切换到的多个目标切换小区。
根据本公开的另一方面，提供了一种无线通信网络中的移动用户设备，该移动用户设备包括：接收装置，被配置为接收无线通信网络中的移动切换管理实体根据预测的移动用户设备的运动轨迹而生成的用于该移动用户设备的目标切换小区序列，该目标切换小区序列包括所述移动用户设备沿所述运动轨迹移动要依次切换到的多个目标切换小区；以及切换装置，被配置为在该移动用户设备沿着所述运动轨迹运动时按照所述目标切换小区序列依次切换到相应的目标切换小区。
根据本公开的另一方面，提供了一种无线通信网络中的移动切换管理方法，包括：由无线通信网络中的移动用户设备接收无线通信网络中的移动切换管理实体根据预测的该移动用户设备的运动轨迹而生成的用于该移动用户设备的目标切换小区序列，该目标切换小区序列包括所述移动用户设备沿所述运动轨迹移动要依次切换到的多个目标切换小区；以在该移动用户设备沿着所述运动轨迹运动时按照所述目标切换小区序列依次切换到相应的目标切换小区。
根据本公开的另一方面，提供了一种无线通信系统，该无线通信系统包括所述移动切换管理设备和所述移动用户设备。
根据本公开的另一方面，提供了一种运动估计设备，该运动估计设备用于估计无线通信网络中的移动设备的运动参数，并且包括：轨迹获得装置，被配置为获得无线通信网络中的移动设备的运动轨迹；以及估计装置，被配置为根据所述移动设备在移动轨迹上的投影点的运动状态来估计所述移动设备的运动参数。
根据本公开的另一方面，提供了一种运动估计方法，该运动估计方法用于估计无线通信网络中的移动设备的运动参数，并且包括：获得无线通信网络中的移动设备的运动轨迹；以及根据所述移动设备在移动轨迹上的投影点的运动状态来估计所述移动设备的运动参数。
另外，本公开还提供用于实现上述任一方法的计算机程序。
此外，本公开也提供至少计算机可读介质形式的计算机程序产品，其上记录有用于实现上述任一方法的计算机程序代码。
附图说明
参照下面结合附图对本公开实施例的说明，会更加容易地理解本公开的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本公开的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。
图1是示出根据本公开一实施例的移动切换管理方法的示意性流程图；
图2是示出在没有导航信息辅助的情况下预测移动设备的运动轨迹的方法的一个示例的示意性流程图；
图3是示出在有导航信息辅助的情况下预测移动设备的运动轨迹的方法的一个示例的示意性流程图；
图4是示出了根据所预测的运动轨迹选择移动设备的备选切换小区的一个示例的示意性流程图；
图5是示出了根据所预测的运动轨迹选择移动设备的备选切换小区的另一示例的示意性流程图；
图6是示出了根据所预测的运动轨迹选择移动设备的备选切换小区的另一示例的示意性流程图；
图7是示出根据所预测的运动轨迹的备选地理区域的一个示例的示意图；
图8是示出根据本公开一实施例的产生目标切换小区序列的方法的一个示例的示意性流程图；
图9是示出根据本公开一实施例的产生目标切换小区序列的方法的另一示例的示意性流程图；
图10是示出备选切换小区在运动轨迹上的位置关联关系的示例的示意图；
图11是示出计算备选切换小区的覆盖范围与运动轨迹的交点的方法的一个示例的示意图；
图12（a）是示出了运动轨迹上多个备选切换小区之间的分布的示意图，并且图12（b）是示出了各个备选切换小区之间的关联关系的示意图；
图13是示出将实际运动轨迹与预测运动轨迹进行比较的示意图；
图14是示出根据本公开另一实施例的移动切换管理方法的示意性流程图；
图15是示出了根据一个实施例的估计移动设备的运动特征的方法的示意性流程图；
图16是示出根据一个实施例的根据运动特征将多个移动设备分组的方法的一个示例的示意性流程图；
图17是示出根据本公开一实施例的移动切换管理设备的示意性框图；
图18是示出移动切换管理设备中的备选小区切换装置的一个示例的示意性框图；
图19是示出移动切换管理设备中的目标小区切换装置的一个示例的示意性框图；
图20是示出根据本公开另一实施例的移动切换管理设备的示意性框图；
图21是示出根据本公开一实施例的运动估计设备的示意性框图；
图22是示出根据本公开一实施例的移动用户设备的示意性框图；以及
图23是示出能够实施本公开的实施例的计算机设备的结构的示意性框图。
具体实施方式
下面参照附图来说明本公开的实施例。在本公开的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本公开无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。
本公开的一些实施例提供了无线通信网络中的移动切换管理方法、设备及系统，能够实现正在运动中的移动设备的快速和有效地小区切换。
图1是示出了根据本公开的一个实施例的在无线通信网络中的移动切换管理方法的示意性流程图。图1所示的方法可由无线通信网络中的移动切换管理实体（或称为移动切换管理设备）来实施。这里所述的无线通信网络可以包括一个或更多个无线通信系统，例如全球移动通信系统（GSM）、第三代（3G）通信系统、长期演进（LTE）通信系统、WiFi通信网络等。所述移动切换管理实体可以是设置在所述一个或更多个无线通信系统之间的无线网络控制器或管理器，例如与各无线通信网络通过有线或无线方式进行互联的具有移动切换管理功能的服务器等。或者，所述移动切换管理实体还可以设置在无线通信网络的某一基站中，作为该基站的一部分。或者，所述移动切换管理实体还可以分布设置于无线通信网络的多个基站中。例如，当移动设备移动在无线通信网络的某个区域中时，可以由该区域中的某个小区（基站）执行移动切换管理实体的功能，而当该移动设备移动到无线通信网络的另一区域中时，则由该另一区域中的某个小区（基站）执行移动切换管理实体的功能。也就是说，在移动切换管理实体分布设置在多个基站中的情况下，这多个基站的每一个都可以执行移动切换管理实体的功能。移动切换管理实体以及无线通信网络中的各个小区之间可以通过骨干网互联，以通过骨干网进行信息交换。另外，本文中所述的“移动设备”是指无线通信网络中的正在移动中的用户设备（如手机或者接入无线通信网络的便携式电脑、平板电脑或PDA等电子设备），也称为“移动用户设备”。
如图1所示，该移动切换管理方法包括步骤104和106。
首先，在步骤104中，针对无线通信网络中的移动设备，根据预测得到的移动设备的运动轨迹，在无线通信网络中选择该运动轨迹要途经的多个备选切换小区。所选择的多个备选切换小区形成所述移动设备的备选切换小区序列。
可以采用多种方式来获取或预测移动设备的未来运动轨迹。例如，当有导航信息辅助时，可以通过导航信息来获得移动设备的运动轨迹。又如，当没有导航信息时，可以通过移动设备已有的运动轨迹来预测其未来的运动轨迹。
图2示出了在没有导航信息辅助的情况下预测移动设备的运动轨迹的方法的一个示例。
如图2所示，首先在步骤202-1中，采样移动设备的已有运动轨迹中的多个位置。例如，可以采集在时刻ti移动设备所处的位置坐标（xi,yi）（i=0,1,2,…,N;N>1）。作为一个示例，如果移动设备本身具备获取地理位置的能力，如安装了全球定位系统(Global PositioningSystem，GPS)，则将移动设备可以主动提供位置信息给移动切换管理实体。作为另一示例，可以通过利用网络测量来提供移动设备的位置信息给移动切换管理实体，例如通过三角测量等方法来获得移动设备的位置信息，这里不作详细描述。此外，假设两个相邻采样位置之间的间隔时间被称为采样频度，如果对多个移动设备采用相同的采样频度进行采样，则称为静态采样。如果根据移动设备的运动速率将移动设备分为多类且对于每类采用相同采样频度进行采样，则称为半静态采样。若根据各移动设备的运动速率，采用不同的采样频度进行采样，则称为动态采样。例如，当移动设备的运动速率较低时可以降低采样频度，而当移动设备运动速率较高时则可以提高采样频度。这样的好处是提高轨迹计算的精度，同时降低采样以及后续轨迹计算所需的计算量。
然后，在步骤202-2中，通过根据所采样的多个位置进行拟合来预测所述移动设备的运动轨迹。
可以采用各种拟合方法。通常在近距离内用户会选择按照最短距离路线行进，所以可以用直线来拟合运动轨迹。作为一个示例，可以采用最小二乘法(Least square method)进行拟合。具体地，假设在一个时间序列t1,t2,…,tn上采样的采样位置点依次为P1,P2,…,Pn(n表示采用位置点的个数，n>1)，且这些位置点的坐标序列依次为(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)，则设该运动轨迹L的方程表示为y=ax+b，将将各采样点的坐标带入该方程可以得到偏差di：
di=yi-(axi+b)(i=1,2,…,n)                         (1)
其中，n>1。将上述偏差di的平方和记作D(a,b)，则可表示为：
D ( a , b ) = Σ i = 1 n d i 2 = Σ i = 1 n ( y i - ax i - b ) 2 ( i = 1,2 , . . . , n ) - - - ( 2 )
为了得到偏差的平方和D(a,b)的最小值，可以得到下式：
a = n Σ i = 1 n x i y i - Σ i = 1 n x i · Σ i = 1 n y i n Σ i = 1 n x i 2 - ( Σ i = 1 n x i ) 2 b = n Σ i = 1 n x 1 2 · Σ i = 1 n y i - Σ i = 1 n x i y i · Σ i = 1 n x i n Σ i = 1 n x 1 2 - ( Σ i = 1 n x i ) 2 ( i = 1,2 , . . . , n ) - - - ( 3 )
根据上式(3)可求得a和b，从而可得到运动轨迹方程y=ax+b。
应理解，上述最小二乘法的拟合方法仅仅是用来预测运动轨迹的一个示例，可以采用其他任何适当的拟合方法来预测运动轨迹，这里不一一列举。
图3示出了在有导航信息辅助的情况下预测移动设备的运动轨迹的方法的一个示例。
具体地，在步骤302-1中，获得移动设备的出发地和目的地的信息，然后，在步骤302-2中，根据导航信息得到与出发地和目的地对应的导航路线，作为所述移动设备的运动轨迹。
导航路线通常为折线形式。为了简化后续计算，可以将其分割为多条直线。例如，根据导航路线的拐点进行分割将该线路分割为多个线段，然后对每个线段进行操作。
作为一个示例，上述预测移动设备的未来运动轨迹的方法可以由移动切换管理实体来进行。在这种情况下，在步骤104之前还可以包括预测移动设备的运动轨迹的步骤（图1中未示出）。作为另一示例，移动设备的未来运动轨迹的也可以由其他相关设备（如移动设备本身或能够提供有关移动设备的导航信息或GPS信息的GPS设备等）来预测，并发送到移动管理实体。在得到所预测的移动设备的运动轨迹之后，即可选择该运动轨迹要途经的多个备选切换小区
备选切换小区序列中的各备选切换小区为移动设备的运动轨迹将要途经的小区。将这些备选切换小区按照该运动轨迹历经的顺序（按照移动设备的运动方向）排列，就形成了备选切换小区序列。可以采用多种方法来选取备选切换小区序列。例如可以采用下文参考图4-6描述的方法来选择备选切换小区。
图4示出了根据所预测的运动轨迹选择移动设备的备选切换小区的一个示例。在该示例中，考察无线通信网络中的所有小区。
如图4所示，首先，在步骤404-1中，估计无线通信网络中的各小区的基站到所述运动轨迹的距离。
移动切换管理实体可以从无线通信网络的无线电环境图中获取各小区的覆盖信息，主要包括基站BSi的位置(BSi,x,BSi,y)以及信号覆盖半径等（i=1,2,…,m;m表示小区的个数）。作为一个示例，可以通过将各个基站的位置投影到运动轨迹上来计算基站到运动轨迹的距离。例如，假设基站BSi在移动设备的运动轨迹L上的投影点为pptl(BSi,L)，可以计算基站BSi到其投影点pptl(BSi,L)的距离，作为该基站到所述运动轨迹的距离。
然后，在步骤404-2中，选择到所述运动轨迹的距离小于其覆盖半径的小区，作为所述备选切换小区序列中的备选切换小区。
例如，假设基站BSi在移动设备的运动轨迹L上的投影点为pptl(BSi,L)，选择满足条件|BSi-pptl(BSi,L)|<ri的小区作为备选切换小区。将满足上述条件的基站BSi，根据移动设备的运动方向按照基站投影点坐标的顺序排列，即可形成备选切换小区序列。例如，若移动设备的运动方向为按照横坐标增序，则将基站BSi按其投影点pptl(BSi,L)的横坐标增序排列；否则，按横坐标减序排列。
图4所示的方法可以由移动切换管理实体来实施。作为另一示例，上述计算各个基站到运动轨迹的距离的步骤还可以由各个基站来分别实施。图5示出了这样的一个具体示例。如图5所示，在步骤504-1中，各小区的基站BSi从移动切换管理实体接收移动设备的预测运动轨迹L的信息。在步骤504-2中，基站BSi计算其在移动设备的运动轨迹L上的投影点pptl(BSi,L)，并计算其与投影点之间的距离。在步骤504-3中，基站BSi判断其是否能成为备选切换小区。具体地，如果距离小于其信号覆盖半径，即|BSi-pptl(BSi,L)|<ri，则其能够成为备选切换小区；否则不能成为备选切换小区。最后，在步骤504-4中，基站将有关其是否可以作为备选切换小区的信息反馈给移动切换管理实体。如果BSi能成为备选小区，则同时反馈其投影点坐标。相应地，移动切换管理实体向各个小区的基站发射移动设备的预测运动轨迹L的信息，并接收各个小区的基站反馈的其是否可以作为备选切换小区的信息（还可以接收基站在运动轨迹上的投影点的信息）。
可以根据所述移动设备的运动方向按照各备选切换小区的基站的投影点在所述运动轨迹上的顺序来排列所述备选切换小区序列中的各备选切换小区。具体地，移动切换管理实体根据各个基站反馈的信息，将能成为备选小区基站BSi根据移动设备的运动方向按照基站投影点坐标顺序排列，以形成备选切换小区序列。
图6示出了根据所预测的运动轨迹选择移动设备的备选切换小区的另一示例。在该示例中，不是考察无线通信网络中的所有小区，而是仅仅考虑所预测的运动轨迹所途经的备选地理区域内的小区。
如图6所示，在步骤604-1中，选择沿所预测的运动轨迹的备选地理区域。
移动切换管理实体可以根据移动设备的预测运动轨迹来估计出备选地理区域。图7示出了备选地理区域的一个示例。如图7所示，该备选区域可以用滑动窗口（图中所示的与移动设备运动轨迹L平行的直线LU和LD以及与L垂直的直线LL和LR构成的矩形）来表征。
仍以图7为例，可以计算所示滑动窗口内的小区的基站BS1、BS2、BS3和BS4到运动轨迹L的投影点并计算各个基站到其投影点的距离，作为各个基站到运动轨迹的距离。如图7所示，LU和LD到L的距离w不超过所有小区信号覆盖范围的最大值；LL与L的交点PS是当前移动设备在L上的投影点；LR与L的交点PD是移动设备一段有效运动轨迹的终点。对于有导航信息辅助的情形，有效运动轨迹的终点可选取导航路线的拐点。对于无导航信息辅助情形，有效运动轨迹的终点将由轨迹的预测精度、移动设备的运动速度、移动切换管理实体的计算能力等共同决定，预测精度越高，则该有效运动轨迹的路径越长，反之越短。移动设备的运动速度越快，则该有效运动轨迹的路径越长，反之越短。移动切换管理实体的计算能力越强，则有效运动轨迹的路径越长，反之越短。移动切换管理实体可以从无线通信网络的无线电环境图中获取各小区的覆盖信息，主要包括基站BSi（i=1,2,3,4）位置(BSi,x,BSi,y)，然后选择在备选地理区域滑动窗口内的各个基站。具体地，可以将BSi,x代入四条直线LU、LD、LL和LR的方程，分别得到BSU i，y，BSD i,y,BSL i,y,BSR i,y若同时满足BSD i,y<BSi,y<BSU i，y，以及BSL i,y<BSi,y<BSR i,y，则基站BSi位于备选区域滑动窗口内。
在步骤604-2中，估计所述备选地理区域中的各小区的基站到所述运动轨迹的距离。该步骤与上述示例中计算距离的方法相似，这里不再重复。然后，在步骤604-3中，选择到所述运动轨迹的距离小于其覆盖半径的小区，作为所述备选切换小区序列中的备选切换小区。步骤604-2和604-3可以由移动切换管理实体来实施，也可以由各个基站来实施，这里不再重复。
在得到备选切换小区序列之后，在步骤106中，根据所述移动设备的运动速度、运动方向和所述备选切换小区序列来生成所述移动设备的目标切换小区序列，该目标切换小区序列可以包括所述移动设备沿所述运动轨迹移动要依次切换到的多个目标切换小区。
可以采用多种方法来获得移动设备的运动速度和运动方向的信息。例如，可以由移动设备向服务小区或移动切换管理实体上报有关自身运动速度和运动方向的信息。又如，还可以采用下文参考图15描述的方法来估计移动设备的运动方向和运动速度。另外，可以采用多种方法来生成目标切换小区，例如可以采用下文参考图8-12描述的方法来生成目标切换小区。
在得到移动设备的目标切换小区序列之后，移动切换管理实体可以通知该序列中所涉及的各个目标切换小区有关移动设备的信息。当移动设备沿着所预测的运动轨迹行进时，则可以按照所述目标切换小区序列依次切换到各个目标切换小区。
利用图1所示的移动切换管理方法，可以实现处于运动中的移动设备的快速和有效的小区切换，在保证移动设备的切换服务质量的同时，提高了无线通信网络的系统性能。
图8是示出根据本公开的一个实施例的产生目标切换小区序列的一个方法示例的示意性流程图。该方法可以在采用上文描述的方法而形成了移动设备的备选切换小区序列之后进行。
如图8所示，产生目标切换小区序列的方法可以包括步骤806-1、806-2和806-3。
在步骤806-1中，根据移动设备的运动方向和运动速度估计移动设备将要到达各个备选切换小区的到达时间和将要在各个备选切换小区中驻留的驻留时间。例如，可以根据移动设备的运动速度以及该移动设备沿所述运动轨迹到备选切换小区的距离来估算将要到达该备选切换小区的到达时间。可以通过所预测的运动轨迹与备选切换小区的覆盖范围的交点来估计移动设备沿着运动轨迹要在该备选切换小区中行驶的距离，并根据移动设备的运动速度来计算移动设备在该备选切换小区中的驻留时间。
在步骤806-2中，根据所估计的移动设备将要到达各个备选切换小区的到达时间和将要在各个备选切换小区中驻留的驻留时间来计算各个备选切换小区对所述移动设备的可用资源。即根据备选切换小区的资源配置来估计该备选切换小区在驻留时间内能够为移动设备预留的资源。
然后，在步骤806-3中，根据各个备选切换小区在所述运动轨迹上的位置关系并根据各个备选切换小区对所述移动设备的可用资源，在所述备选切换小区序列中选择所述目标切换小区。例如，如果预计移动设备在所预测的运动轨迹上某一位置处需要进行小区切换并且在该位置处有多于一个的备选切换小区，则可以根据各个备选切换小区可以为该移动设备预留的可用资源，选择能够为该移动设备提供最好服务的一个，作为在运动轨迹上该位置处的目标切换小区。如果预计移动设备在所预测的运动轨迹上某一位置处需要进行小区切换并且在该位置处有一个备选切换小区，则将该备选切换小区作为目标切换小区。
作为一个具体示例，可以计算各个备选切换小区的可用资源与所述移动设备的带宽需求之间的关系，根据所述关系和/或所述驻留时间在各个备选切换小区中选择所述目标切换小区。例如，可用资源与所述移动设备的带宽需求之间的关系可以是二者之间的比，作为针对各个备选小区的预留请求比，并可以根据所述预留请求比和/或所述驻留时间在各个备选切换小区中选择所述目标切换小区。例如，如果预计移动设备在所预测的运动轨迹上某一位置处需要进行小区切换并且在该位置处有多于一个的备选切换小区，则可以选择其中预留请求比最大的一个作为在运动轨迹上该位置处的目标切换小区。作为另一具体示例，还可以估计移动设备在各个备选切换小区中运动时所需的功率等级，并根据所述预留请求比、所述驻留时间和所述功率等级中的一个或多个在各个备选切换小区中选择所述目标切换小区。
图9示出了生成目标切换小区序列的一个更为具体的示例。
如图9所示，首先，在步骤906-1中，计算各备选切换小区在所预测的移动设备的运动轨迹上的关联关系。
各备选切换小区在运动轨迹上的关联关系是指各备选切换小区的信号覆盖边界与所预测的移动设备的运动轨迹的交点之间的关系。图10示出了这种关联关系的三个示例。如图10所示，以两个小区为例，可以存在三种关系。小区BSi和BSj的信号覆盖范围边界与运动轨迹L的交点分别为Pi，1、Pi,r以及Pj,1、Pj，r。图10(a)所示的小区BSi和BSj在运动轨迹L上没有重叠部分，其对应的交点在运动轨迹L上的顺序为Pi,1,Pi,r,Pj,1,Pj,r，两个小区之间的这种关联关系被称为“不相邻”，意味着沿运动轨迹L运动的移动设备无法从小区BSi无缝切换到BSj。图10(b)所示的小区BSi和BSj在运动轨迹L上有部分重叠，其对应的交点在运动轨迹L上的顺序为Pi，1,Pj，1，Pi，r，Pj，r。两个小区的这种关联关系被称为“相邻”，意味着沿运动轨迹L运动的移动设备可以从小区BSi切换到BSj。这种相邻关系可以用有向弧表示为BSi→BSj。图12(c)所示的小区BSi完全包含BSj在运动轨迹L上的部分，其对应的交点在运动轨迹L上的顺序为Pi，1,Pj，1，Pj，r，Pi，r。两个小区的这种关联关系被称为“相容”，意味着沿运动轨迹L运动的移动设备从小区BSi切换到BSj再重新切换回BSi。这种关联关系可以表示为以图10所示的两个小区为例，在步骤906-1中，可以首先计算备选切换小区BSi的覆盖范围与运动轨迹L的交点Pi,1,Pi，r。图11示出了计算该交点的方法的示例。如图11所示，假设该部分运动轨迹用直线L表示，基站BSi的位置为(BSi,x,BSi,y)且其信号覆盖半径为ri，可以求得轨迹L上到BSi距离为ri的两个点，分别记作Pi,1和Pi，r，这两个点即该基站的覆盖范围与运动轨迹的交点。其中Pi,1的横坐标小于Pi，r。
将所有备选切换小区的基站的覆盖范围与运动轨迹的交点按照横坐标升序排列，即可得到交点序列。然后根据图10所示的小区关联关系可以生成运动轨迹L上各个备选切换小区间的关联关系图，该图的节点为小区，小区间由有向弧连接表示相邻关系(即可以无缝切换)。图12（a）示出了运动轨迹上多个备选切换小区之间的分布示意图，并且图12（b）示出了用上述方法形成的各个备选小区之间的关联关系图。
然后，在步骤906-2中，计算移动设备的时间参量。这里所述的时间参量包括移动设备将要到达各个备选切换小区的到达时间和将要在各个备选切换小区中驻留的驻留时间。
例如，假设移动设备的当前位置为PS,小区BSi的覆盖范围边界与运动轨迹L的交点分别为Pi，1和Pi，r，则|Pi，1–PS|为移动设备到达BSi的距离，|Pi，r–Pi,1|为移动设备预计在BSi的覆盖范围内停留的距离。如果移动设备按照速率v来行驶，则该移动设备预计到达该小区的到达时间为 t i , arrival = | p i , 1 - p s | v , 并且驻留时间为 t i , residence = | p i , r - p i , 1 | v .
该驻留时间可以作为图12（b）的关联关系图中的每个节点(即小区)的第一权值Wi,1。
为计算具有相邻或相容关系的小区之间是否能够完成切换操作，还需要计算移动设备在小区的重叠区域内的驻留时间。对于具有相邻关系的小区BSi和BSj（如图10（b）所示），其在运动轨迹L上的重叠距离为|Pi，r–Pj,1|，则预计移动设备在该重叠区域内的驻留时间为
Figure BDA00002556778700133
对于具体相容关系的小区BSi和BSj（如图10（c）所示），其中BSi包含BSj，假设被包含小区BSj在运动轨迹L上距离的一半
Figure BDA00002556778700134
为从BSi和BSj的重叠距离，则预计移动设备在该重叠区域内的驻留时间为
Figure BDA00002556778700141
所估计的移动设备在该重叠区域内的驻留时间可以作为图12（b）的关联关系图中有向弧的权值Wi→j。
然后，在步骤906-3中，计算备选切换小区对移动设备的可用资源，即备选切换小区在所估计的到达时间和驻留时间所限定的时间段内可以为移动设备预留的资源。
例如，移动切换管理实体可以将移动设备预计到达备选切换小区的到达时间ti,arrival和驻留时间ti,residence发往对应的小区基站BSi，并且向其发送当前该移动设备的带宽需求BWrequest，由基站BSi预估是否能为该移动设备提供足够的预留资源。基站BSi判断其系统总资源容量除去满足当前用户带宽需求、到ti,arrival时刻切换产生的用户带宽需求、到ti,arrival时刻新产生的用户带宽需求之外，是否还能够为该移动设备提供的预留资源BWreserved。
可以利用所述预留资源与移动设备的带宽需求的关系对各个备选切换小区进行分类。能提供较多预留资源的备选切换小区在目标切换小区序列中的优先级较高，而提供较少预留资源的备选切换小区在目标切换小区序列中的优先级较低。
假设小区BSi的系统容量为Ci，其当前用户总带宽需求为BWcurrent，在时刻ti,arrival预计到达的切换用户(不包括目标移动设备)的总带宽需求为BWHO_in，预计离开的切换用户的总带宽需求为BWHO_out，预计新产生的用户总带宽需求为BWNEW_in，预计结束的用户总带宽需求为BWNEW_out，则该小区可以为移动设备提供的预留资源BWi,reserved可以通过下式来计算：
BWi,reserved=Ci–(BWcurrent+BWHO_in-BWHO_out+BWNEW-in-BWNEW_out)
其中，BWcurrent可根据小区BSi当前用户的实际带宽需求来计算；BWHO_in和BWHO_out可根据移动用户提供的时间和带宽请求信息来计算；而BWNEW_in和BWNEW_out可根据小区BSi的统计信息来计算。
另外，可以计算预留请求比
Figure BDA00002556778700151
该预留请求比表示预留资源与移动设备的带宽需求的比值。还可以对该参量进行归一化，归一化的预留请求比为 SQR = max { min { BW i , reserved BW request , 1 } , 0 } .
该预留请求比可以作为图12（b）的关联关系图中每个节点的第二权值Wi,2。
还可以根据移动设备的运动特征来预估该移动设备进入在小区BSi内运动时进行正常通信所需的功率等级pi（该预估可以由该小区基站BSi进行，也可以由移动切换管理实体进行）。该预计功率等级可以作为图12（b）的关联关系图中每个节点的第三权值Wi,3。
最后，在步骤906-4中，生成目标切换小区序列。
以图12（b)所示的运动轨迹L上各小区间的关联关系图为例。在图12（b）中，每个节点表示一个备选切换小区BSi，每个节点赋予第一权值Wi,1=ti,residence，该权值表示所预计的移动设备在小区BSi内的驻留时间。每个节点还被赋予第二权值Wi,2=SQRi，该权值表示小区BSi对移动设备的请求预留比。另外，每个节点还被赋予第三权值Wi,2=pi，该权值表示移动设备在小区BSi内的预计功率等级。小区BSi和BSj之间由有向弧连接表示相邻关系，该有向弧被赋予权值Wi→j=ti,j，表示所估计的移动设备在小区BSi和BSj的重叠区域内的驻留时间。
在图12（b）所示的示例中，生成目标切换小区序列，即求得关联关系图上符合预订优化目标的有向路径。这里，所述优化目标可以包括：使得移动设备的切换次数最少或使得运动轨迹L上的所有小区的系统容量最大等。在该关联关系图上求得任何优化目标的最优解都是NP-hard问题。下面提供了近似方法可以求得次优解，以达到系统性能和计算复杂度的折衷。作为一个具体示例，如果以移动设备切换次数最少作为优化目标，则可以用节点的第一权值作为第一判据将备选切换小区分为多个优先等级，第一权值越大则优先等级越高。首先选择第一优先等级的小区并按照沿着运动轨迹L的顺序排列，若这个排列中连续的两个小区BSi和BSj间无有向弧关联(即关联关系为不相邻)，则在关联关系图上寻找从BSi到BSj的有向路径。例如在图12(b)中小区BS1和BS4的节点第一权值属于第一优先级，根据该第一判据选择小区BS1和BS4，则需要寻找从BS1到BS4的有向路径。在寻找有向路径时，可以用节点的第二权值作为第二判据，将小区BSi和BSj间的所有小区分成多个优先等级，即第二权值越大则优先等级越高，选择其中的第一优先等级的小区并按照沿着运动轨迹L的顺序排列，若这个排列中连续两个小区间无有向弧关联，再考虑第二优先等级中的节点。例如在图12(b)中，小区BS2和BS3都能形成小区BS1和BS4之间的有向路径而小区BS2的第二权值较高，则根据该第二判据选择了小区BS2；在第一判据和第二判据相同的情形下，可将节点的第三权值作为第三判据，使得功率等级低的小区具有较高优先级，以减少移动设备的能耗。可以保证所选择的有向路径中的弧权值超过一阈值δHO，该阈值表示移动设备进行切换操作所需的时间。作为另一具体示例，如果以运动轨迹L上的所有小区系统容量最大作为优化目标，则可以设定节点的第二权值为第一判据，节点的第一权值为第二判据，而节点的第三权值作为第三判据。依据前述具体示例中的方法即可得到目标切换小区序列，这里不再重复。
如上所述，采用图8或图9所示的方法即可得到移动设备沿所预测的运动轨迹运动时的目标切换小区序列。移动切换管理实体可以将通知该序列中所涉及的各个目标切换小区其被选中并将移动设备的预计到达时间、驻留时间以及带宽需求等信息通知这些小区。这些小区将该移动设备写入其切换用户队列并为其保留资源，例如上中计算所得的资源BWi，reserved=min{BWi，reserved,BWrequest}。如果某个目标切换小区因为资源分配决策结果发生变化以至于无法满足移动设备资源预留时将通知移动切换管理实体，以发起切换管理更新。
移动切换管理实体还可以将生成的目标切换小区序列通知到移动设备。该移动设备可以将该目标切换小区序列作为优先的切换选择，即该移动设备在沿着预测的运动轨迹运动时可以按照目标切换小区序列依次进行切换。作为一个示例，移动设备的小区切换可由功率测量来发起。例如，当持续测量中移动设备接收到的当前服务小区BSi的功率低于阈值，则可以发起小区切换，并以目标切换小区序列中下一个切换小区BSj为优先切换目标进行切换操作。作为另一示例，切换可由运动信息辅助功率测量来发起。例如，当移动设备在当前服务小区BSi的覆盖范围内移动到接近低于功率阈值的区域时(例如进入下一个小区BSj的与运动轨迹的L的交点Pj,1)，则发起功率测量；而当移动设备接收到的当前服务小区BSi的功率低于阈值时，则发起小区切换，并且以目标切换小区序列中下一个切换小区BSj为优先切换目标进行切换操作。作为另一示例，切换还可由运动信息发起。例如，当移动设备在当前服务小区BSi的覆盖范围内移动到接近低于功率阈值的区域时(例如进入下一个小区BSj的与轨迹的L的交点Pj，1)，则发起切换，并且以目标切换小区序列中下一个切换小区BSj为优先切换目标进行切换操作。
作为一个具体实施例，在通过上文描述的方法得到移动设备沿着所预计的运动轨迹运动时的目标切换小区序列后，还可以发起切换管理的更新。
作为一个具体示例，当移动设备的运动方向发生变化时，之前所预测的运动轨迹L与实际的运动轨迹不符合，所以必须重新预测移动设备的运动特征。具体地，可以在移动设备的运动过程中重新采样其位置点，并将该实际运动轨迹L’与之前预测的运动轨迹L比较。图13示出了将二者进行比较的示意图。如图13所示，假设ps表示运动设备的初始位置；pd表示目的位置；L表示之前预测的运动轨迹；p1,p2,…pi,pi+1,pi+2为运动方向发生变化后重新采样的位置点；L’表示由这些重新采样的位置点限定的实际运动轨迹。若实际运动轨迹与之前预测的运动轨迹二者之间的夹角α大于某预设的阈值δangle，则表示需要重新预测移动设备的运动轨迹。可以采用上文参考图2-3描述的方法来重新预测运动轨迹，这里不再重复。
作为另一具体示例。当移动设备的运动速度发生变化时，可以重新估计所述移动设备将要到达各目标切换小区的到达时间和/或驻留时间等时间参量，重新计算目标切换小区序列。具体地，假设移动设备的当前实际运动速度为v’，并将该实际运动速度与之前预测时的运动速度v比较，若两个速度的差大于某预设的阈值δvelocity，则重新估计所述移动设备将要到达各目标切换小区的到达时间和/或驻留时间等时间参量，重新计算目标切换小区序列。可以采用上文描述的方法来重新计算所述时间参量并重新生成目标切换小区序列，这里不再重复。
作为另一具体示例，当目标切换小区为移动设备的预留资源发生变化时，可以重新计算该切换小区的可用资源与所述移动设备的带宽需求之间的预留请求比；并根据重新计算的预留请求比来重新生成所述目标切换小区序列。具体地，可以在移动设备的运动过程中重新计算目标切换小区的预留请求比，若该比值的变化超出一预定阈值，则重新生成所述目标切换小区序列。
在一个具体示例中，如果移动设备从当前服务小区到下一目标切换小区的切换失败，则可以采用图1所示的步骤106的方法重新选择目标切换小区。
上文描述的移动切换管理方法的各个实施例或示例可以应用于移动设备在具有相同无线接入技术(Radio Access Technology，RAT)的小区间切换的场景。
图14示出了在无线通信网络中包括具有不同无线接入技术的小区的场景下的移动切换管理方法的一个实施例。无线通信网络中包括具有不同无线接入技术的小区的场景下的移动设备的小区切换也称为垂直切换（vertical handover）。图14所示的方法可以由移动切换管理设备来执行。在垂直切换的场景下，可以通过骨干网（backbone）将移动切换管理设备与各无线通信网络连接起来。也就是说，移动切换管理设备和各无线通信网络可以通过骨干网进行信息交换。
如图14所示，在步骤1404中，根据预测得到的移动设备的运动轨迹在无线通信网络中选择所述运动轨迹途经的多个小区。该步骤与上文描述的步骤104相似，可以采用上文参考图4-6描述的方法来选择这多个小区，这里不再重复。如上所述移动设备的未来运动轨迹的预测可以由移动切换管理实体来进行。在这种情况下，在步骤1404之前还可以包括预测移动设备的运动轨迹的步骤（图14中未示出）。作为另一示例，移动设备的未来运动轨迹的也可以由其他相关设备（如移动设备本身或能够提供有关移动设备的导航信息或GPS信息的GPS设备等）来预测，并发送到移动管理实体。
然后，在步骤1405中，判断步骤1404中选择的多个小区中的每一个的无线接入技术及传输资源（如频谱）是否可供移动设备使用。换言之，在这多个小区中选择无线接入技术及传输资源（如频谱）可供移动设备使用的小区，作为备选切换小区，以形成所述移动设备的备选切换小区序列。移动切换管理设备可以存储有关各小区的无线接入技术的信息及有关各小区的频谱及其变化的信息（如存储在其数据库中或其他类型的存储装置中），在使用时从该存储装置或数据库中提取这些信息。或者，移动切换管理设备可以通过骨干网与各无线通信网络进行信息交换，所交换的信息可以包括相关小区（如备选切换小区）可用无线接入技术的信息以及与相关切换小区的如传输资源及其变化有关的信息。
然后，在步骤1406中，根据所述移动设备的运动速度、运动方向和所述备选切换小区序列来生成所述移动设备的目标切换小区序列，该目标切换小区序列包括所述移动设备沿所述运动轨迹移动要依次切换到的多个目标切换小区。该步骤与上文描述的步骤106相似，可以采用上文参考图8-12描述的方法来生成目标切换小区序列，这里不再重复。
参考图14描述的移动切换管理方法可以应用于移动设备在具有不同无线接入技术的小区间切换的应用场景（即无线通信网络包括具有不同无线接入技术的小区的应用场景），通过该移动切换管理方法，可以实现运动中的移动设备的快速和有效的切换，并可以实现移动设备的垂直切换(Vertical Handover)。
作为一个具体实施例，在垂直切换的场景下，当备选切换小区可用的无线接入技术和频谱发生变化时，如果造成无法支持移动设备的通信，则必须重新生成目标切换小区序列。如果备选切换小区可用的无线接入技术和频谱发生变化但还可以支持移动设备的通信，则可以重新计算为移动设备预留的预留带宽。如果该预留带宽与之前计算的预留带宽相比，相应的预留请求比发生变化，则需要重新计算目标切换小区序列。
根据本公开的一些实施例，还提供了一种估计（计算）正在运动中的移动设备的运动特征（例如包括运动速度和运动方向）的方法。图15示出了根据一个实施例的估计移动设备的运动特征的方法。
如图15所示，在步骤1512中，将移动设备的当前位置投影到运动设备的运动轨迹上。然后，在步骤1514中，根据移动设备在移动轨迹上的投影点的运动状态来估计移动设备的运动方向和运动速度。运动估计方法还可以包括获得移动设备的运动轨迹的步骤（图中未示出），例如，可以采用上文描述的方法来预测移动设备的未来的运动轨迹，或者，可以采用上文描述的方法来获得移动设备已经过的运动轨迹，这里不再重复。
作为一个具体示例，假设移动设备的位置点为pi，该位置点在运动轨迹L上的投影点可以定义为过点pi且垂直L的直线与L的交点，该投影点可以表示为pptl(pi,L)。假设移动设备的运动方向用
Figure BDA00002556778700201
表示，表征移动设备将沿着运动轨迹L的方向前进；假设移动设备的运动速率用v表示，可以通过计算移动设备的采样位置点在运动轨迹L上的投影点之间的距离来计算该运动速率。具体地，设
Figure BDA00002556778700202
表示两个采样位置点p1和p2之间的距离,则运动速率v可以采用下式计算：
v = | pptl ( p n , L ) - pptl ( p 1 , L ) | | t n - t 1 | - - - ( 4 )
其中，pn和p1表示移动设备所经过的两个采样位置点，tn和t1分别表示移动设备经过位置点pn和p1的时间。
在根据本公开的一些实施例中，移动切换管理方法还可以包括将具有相同运动特征的多个移动设备分到同一移动设备组中的步骤，并在后续小区切换中，对该移动设备组中的多个移动设备成组地进行小区切换。例如，处在同一个运动车辆中或者以相同的路线行进的多个运动车辆中的多个用户设备（如手机或接入通信网络的便携电脑和平板电脑等）属于具有相同运动特征的移动设备。根据相同的运动特征，可以推测这些移动设备具有相同的无线接入需求，因此可以对其成组地进行切换。
图16是示出根据一个实施例的将具有相同运动特征的多个移动设备分到同一移动设备组的方法的一个示例。
如图16所示，在步骤1622中，获取多个移动设备的运动特征（如已经过的采样位置点、运动方向和运动速度等）。可以采用上文描述的方法来获得或估计每个移动设备的运动特征，这里不再重复。然后，在步骤1624中，将具有相同运动特征的多个移动设备分到同一移动设备组。作为一个具体示例，可以判断各移动设备之间的距离在多个时刻是否保持基本一致，若是，则确定所述移动设备具有相同的运动特征。例如，假设在时间序列t1,t2,…,tn上对移动设备1和移动设备2的位置采样点序列分别为p1,p2,…,pn和q1,q2,…,qn。|pi–pi|表示在时刻ti移动设备1和移动设备2间的距离，该距离的差变量的期望可以记作E(|pi–pi|)，方差可以记作Var(|pi–pi|)。若该期望和方差分别小于预先设定的阈值δE和δVar，即满足E(|pi–pi|)<δE以及Var(|pi–pi|)<δVar，则表示移动设备1和移动设备2间的距离差较小且保持恒定，可判断两者采用相同的运动特征在移动。作为另一具体示例，还可以判断各移动设备的运动方向和运动速度在多个时刻是否保持基本一致，若是，则确定所述移动设备具有相同的运动特征。例如，假设移动设备1和移动设备2的运动方向和运动速率分别为
Figure BDA00002556778700211
和v1以及和v2，若两个移动设备的运动方向和速率的差异分别在预先设定的阈值δa、δb和δv范围内，即|a1-a2|<δa,|b1-b2|<δb以及|v1-v2|<δv，则可判断两者采用相同的运动特征在移动。
本领域的技术人员可以理解，上文中描述的各个实施例或示例中的各个阈值的值均可以根据实际应用情况来预先设定，本公开不对这些阈值的具体数值作出限定。
以上描述了根据本公开的一些实施例的移动切换管理方法。下面描述根据本公开的一些实施例的移动切换管理设备。
图17是示出了根据本公开的一个实施例的在无线通信网络中的移动切换管理设备1700的示意性框图。移动切换管理设备1700可以实施图1所示的移动切换管理方法。例如，该移动切换管理设备可以是无线通信网络中的移动切换管理实体，或者可以是该移动切换管理实体的一部分。
如图17所示，该移动切换管理设备包括备选小区确定装置1703和目标小区确定装置1705。
备选小区确定装置1703根据预测的移动设备的运动轨迹在无线通信网络中选择该运动轨迹要途经的多个备选切换小区。所选择的多个备选切换小区形成所述移动设备的备选切换小区序列。
如上所述，可以采用多种方式来获取移动设备的未来运动轨迹。例如，当有导航信息辅助时，可以通过导航信息来获得移动设备的运动轨迹。又如，当没有导航信息时，可以通过移动设备已有的运动轨迹来预测其未来的运动轨迹。作为具体示例，可以采用上文参考图2或图3描述的方法来预测移动设备的运动轨迹，这里不再重复。
作为一个示例，移动设备的运动轨迹的预测可以由移动切换管理设备来进行。在这种情况下，移动切换管理设备1700还可以用于预测移动设备的运动轨迹的轨迹预测装置（图中未示出）。作为另一示例，移动设备的未来运动轨迹的也可以由其他相关设备（如移动设备本身或能够提供有关移动设备的导航信息或GPS信息的GPS设备等）来预测，并发送到移动切换管理设备1700。。
备选切换小区序列中的各备选切换小区为移动设备的运动轨迹将要途经的小区。将这些备选切换小区按照该运动轨迹历经的顺序（按照移动设备的运动方向）排列，就形成了备选切换小区序列。可以采用多种方法来选取备选切换小区序列。备选小区确定装置1703可以采用上文参考图4-7描述的方法来选择备选切换小区，这里不再重复。
目标小区确定装置1705用于根据所述移动设备的运动速度、运动方向和所述备选切换小区序列来生成所述移动设备的目标切换小区序列，该目标切换小区序列可以包括所述移动设备沿所述运动轨迹移动要依次切换到的多个目标切换小区。
目标小区确定装置1705可以采用多种方法来获得移动设备的运动速度和运动方向的信息。例如，可以由移动设备向服务小区或移动切换管理实体上报有关自身运动速度和运动方向的信息。又如，还可以采用上文参考图15描述的方法来估计移动设备的运动方向和运动速度，这里不再重复。另外，目标小区确定装置1705可以采用多种方法来生成目标切换小区，例如可以采用上文参考图8-12描述的方法来生成目标切换小区，这里不再重复。
在得到移动设备的目标切换小区序列之后，移动切换管理设备可以通知该序列中所涉及的各个目标切换小区有关移动设备的信息。当移动设备沿着所预测的运动轨迹行进时，则可以按照所述目标切换小区序列依次切换到各个目标切换小区。
利用图17所示的移动切换管理设备，可以实现处于运动中的移动设备的快速和有效的小区切换，在保证移动设备的切换服务质量的同时，提高了无线通信网络的系统性能。
图18示出了备选小区确定装置1703的结构的一个示例。如图18所示，例如，备选小区确定装置1703可以包括距离获得单元1813和选择单元1815。距离获得单元1813用于获得无线通信网络中的各小区的基站到所述运动轨迹的距离，选择单元1815用于选择到所述运动轨迹的距离小于其覆盖半径的小区，作为所述备选切换小区序列中的备选切换小区。作为具体示例，选择单元1815还可以选择沿所预测的运动轨迹的备选地理区域。距离获得单元1813可以估计备选地理区域中的各小区的基站到所述运动轨迹的距离。并且选择单元1815可以选择该备选地理区域中的到所述运动轨迹的距离小于其覆盖半径的小区，作为所述备选切换小区序列中的备选切换小区。
图19示出了目标小区确定装置1705的结构的一个示例。作为一个具体实施例，目标小区确定装置1705可以包括参数估计单元1913、资源估计单元1915和目标选择单元1917。
参数估计单元1913可以根据移动设备的运动方向和运动速度估计移动设备将要到达各个备选切换小区的到达时间和将要在各个备选切换小区中驻留的驻留时间等时间参数。可以采用上文描述的方法来估计这些时间参量，这里不再重复。
资源估计单元1915可以根据所估计的移动设备将要到达各个备选切换小区的到达时间和将要在各个备选切换小区中驻留的驻留时间来计算各个备选切换小区对所述移动设备的可用资源。即根据备选切换小区的资源配置来估计该备选切换小区在驻留时间内能够为移动设备预留的资源。
目标选择单元1917可以根据各个备选切换小区在所述运动轨迹上的位置关系并根据各个备选切换小区对所述移动设备的可用资源，在所述备选切换小区序列中选择所述目标切换小区。
作为一个具体示例，目标选择单元1917可以计算各个备选切换小区的可用资源与所述移动设备的带宽需求之间的比，作为针对各个备选小区的预留请求比，并根据所述预留请求比和/或所述驻留时间在各个备选切换小区中选择所述目标切换小区。作为另一具体示例，参数估计单元1913还可以估计移动设备在各个备选切换小区中运动时所需的功率等级，并且目标选择单元1917可以根据所述预留请求比、所述驻留时间和所述功率等级中的一个或多个在各个备选切换小区中选择所述目标切换小区。
作为一个具体实施例，移动切换管理设备在得到移动设备沿着所预计的运动轨迹运动时的目标切换小区序列后，还可以发起切换管理的更新。图20示出了根据该具体实施例的移动切换管理设备2000的结构。如图20所示，该移动切换管理设备2000包括备选小区确定装置2003和目标小区确定装置2005，此外还可以包括更新发起装置2007。
备选小区确定装置2003和目标小区确定装置2005分别与上文描述的备选小区确定装置1703和目标小区确定装置1705具有相似的功能和结构，这里不再重复。
更新发起装置2007用于在检测到移动设备或切换小区发生变化时发起切换信息的更新。作为一个具体示例，当移动设备的运动方向发生变化时，之前所预测的运动轨迹L与实际的运动轨迹不符合，更新发起装置2007指示轨迹预测装置2001重新预测移动设备的运动轨迹。轨迹预测装置2001可以采用上文参考图2-3描述的方法来重新预测运动轨迹，这里不再重复。作为另一具体示例。当移动设备的运动速度发生变化时，更新发起装置2007可以指示目标小区确定装置2005（参数估计单元）重新估计所述移动设备将要到达各目标切换小区的到达时间和/或驻留时间等时间参量，并重新计算目标切换小区序列。作为另一具体示例，当目标切换小区为移动设备的预留资源发生变化时，更新发起装置2007可以指示目标小区确定装置2005（参数估计单元）重新计算该切换小区的可用资源与所述移动设备的带宽需求之间的预留请求比；并根据重新计算的预留请求比来重新生成所述目标切换小区序列。
上文描述的移动切换管理设备可以应用于移动设备在具有相同无线接入技术(Radio Access Technology，RAT)的小区间切换的场景。
在无线通信网络中包括具有不同无线接入技术的小区的场景下，备选小区确定装置1703或2003还可以判断每一个备选切换小区的无线接入技术及频谱是否可供移动设备使用，若是，则将其保留在备选切换小区序列中，否则，则不将其保留在备选切换小区序列中。换言之，选择无线接入技术及频谱可供移动设备使用的小区，作为备选切换小区，以形成所述移动设备的备选切换小区序列。这样，移动切换管理设备可以应用于移动设备在具有不同无线接入技术的小区间切换的应用场景（即无线通信网络包括具有不同无线接入技术的小区的应用场景），通过该移动切换管理设备，可以实现运动中的移动设备的快速和有效的切换，并可以实现移动设备的垂直切换(VerticalHandover)。如上所述，在垂直切换应用场景下，可以通过骨干网（backbone）将移动切换管理设备1700或2000与各无线通信网络连接起来。也就是说，移动切换管理设备和各无线通信网络可以通过骨干网进行信息交换。移动切换管理设备1700或2000可以存储有关各小区的无线接入技术的信息及有关各小区的频谱及其变化的信息（如存储在其数据库中或其他类型存储装置中（图中未示出）），在使用时从该存储装置或数据库中提取这些信息。或者，移动切换管理设备可以通过骨干网与各无线通信网络进行信息交换，所交换的信息可以包括相关小区（如备选切换小区）可用无线接入技术的信息以及与相关切换小区的传输资源及其变化有关的信息。例如，移动切换管理器可以还包括信息获取装置（图中未示出），用于通过骨干网获得相关小区（如备选切换小区）可支持的无线接入技术的信息以及所使用的传输资源（及其变化）有关的信息。
作为一个具体实施例，在垂直切换的场景下，当备选切换小区可用的无线接入技术和频谱发生变化时，如果造成无法支持移动设备的通信，则必须重新生成目标切换小区序列。如果备选切换小区可用的无线接入技术和频谱发生变化但还可以支持移动设备的通信，则可以重新计算为移动设备预留的预留带宽。如果该预留带宽与之前计算的预留带宽相比，相应的预留请求比发生变化，则需要重新计算目标切换小区序列。
根据本公开的一些实施例，还提供了一种估计（计算）正在运动中的移动设备的运动特征（例如包括运动速度和运动方向）的运动估计设备。图21示出了根据一个实施例的估计移动设备的运动特征的运动估计设备2100。
如图21所示，运动估计设备2100包括轨迹获得装置2105和估计装置2107。具体地，估计装置2107可以包括投影装置2101和运动参数估计装置2103。该轨迹获得装置2105用于获得移动设备的运动轨迹，例如可以采用图2或图3所示的方法来获得运动轨迹。还可以采用与轨迹预测装置1701或2001相似的方式来预测运动轨迹，这里不再重复。估计装置2107用于根据所述移动设备在所述移动轨迹上的投影点的运动状态来估计移动设备的运动方向和运动速度。投影装置2101用于将移动设备的当前位置投影到所预测的运动轨迹上。运动参数估计装置2103用于根据移动设备在移动轨迹上的投影点的运动状态来估计移动设备的运动方向和运动速度。运动参数估计装置2103可以采用上文参考图15描述的方法来估计这些运动参数，这里不再重复。
图21所示的运动估计设备2100可以合并到上述移动切换管理设备1700或2000中，作为其一部分。
在根据本公开的一些实施例中，移动切换管理设备1700或2000还可以包括将具有相同运动特征的多个移动设备分到同一移动设备组中的分组装置（未示出），这样，在后续小区切换中，可以对该移动设备组中的多个移动设备成组地进行小区切换。例如，处在同一个运动车辆中或者以相同的路线行进的多个运动车辆中的多个用户设备（如手机或接入通信网络的便携电脑和平板电脑等）属于具有相同运动特征的移动设备。分组装置可以根据上文参考图16描述的方法将具有相同运动特征的多个移动设备分到同一移动设备组。例如，分组装置可以判断各移动设备之间的距离在多个时刻是否保持基本一致，若是，则确定所述移动设备具有相同的运动特征。又如，分组装置可以判断各移动设备的运动方向和运动速度在多个时刻是否保持基本一致，若是，则确定所述移动设备具有相同的运动特征。这里不再详述。
图22示出了根据本公开的一些实施例的移动设备。如图22所示，移动设备2200可以包括接收装置2201和切换装置2203。接收装置2201可以接收无线通信网络中的移动切换管理实体根据该移动设备的预测运动轨迹而生成的目标切换小区序列。接收装置2201可以从其当前服务小区中接收有关该序列的信息，或者可以直接从移动切换管理实体接收有关该序列的信息。这样，移动设备在安装所预测的运动轨迹运动时，切换装置2203可以按照目标切换小区序列依次切换到各目标切换小区。
根据本公开的一个实施例，还提供了包括上述移动切换管理实体或设备和用户设备的无线通信系统。
应理解，上述实施例和示例是示例性的，而不是穷举性的，本公开不应被视为局限于任何具体的实施例或示例。另外，在上述实施例和示例中，采用数字标记来表示方法的步骤或设备的模块。本领域的普通技术人员应理解，这些数字标记只是为了对这些步骤或模块作文字上的区分，而并非表示其顺序或任何其他限定。
作为一个示例，上述方法的各个步骤以及上述设备的各个组成模块和/或单元可以实施为软件、固件、硬件或其组合。作为一个示例，在通过软件或固件实现的情况下，可以从存储介质或网络向具有专用硬件结构的计算机（例如图23所示的通用计算机2300）安装构成用于实施上述方法的软件的程序，该计算机在安装有各种程序时，能够执行各种功能等。
在图23中，中央处理单元(CPU)2301根据只读存储器(ROM)2302中存储的程序或从存储部分2308加载到随机存取存储器(RAM)2303的程序执行各种处理。在RAM 2303中，也根据需要存储当CPU 2301执行各种处理等等时所需的数据。CPU 2301、ROM 2302和RAM2303经由总线2304彼此连接。输入/输出接口2305也连接到总线2304。
下述部件连接到输入/输出接口2305：输入部分2306（包括键盘、鼠标等等）、输出部分2307（包括显示器，比如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等，和扬声器等）、存储部分2308（包括硬盘等）、通信部分2309（包括网络接口卡比如LAN卡、调制解调器等）。通信部分2309经由网络比如因特网执行通信处理。根据需要，驱动器2310也可连接到输入/输出接口2305。可拆卸介质2311比如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等根据需要被安装在驱动器2310上，使得从中读出的计算机程序根据需要被安装到存储部分2308中。
在通过软件实现上述系列处理的情况下，从网络比如因特网或存储介质比如可拆卸介质2311安装构成软件的程序。
本领域的技术人员应当理解，这种存储介质不局限于图23所示的其中存储有程序、与设备相分离地分发以向用户提供程序的可拆卸介质2311。可拆卸介质2311的例子包含磁盘(包含软盘(注册商标))、光盘(包含光盘只读存储器(CD-ROM)和数字通用盘(DVD))、磁光盘（包含迷你盘(MD)(注册商标))和半导体存储器。或者，存储介质可以是ROM 2302、存储部分2308中包含的硬盘等等，其中存有程序，并且与包含它们的设备一起被分发给用户。
本公开还提出一种存储有机器可读取的指令代码的程序产品。所述指令代码由机器读取并执行时，可执行上述根据本公开实施例的方法。
相应地，用于承载上述存储有机器可读取的指令代码的程序产品的存储介质也包括在本公开的公开中。所述存储介质包括但不限于软盘、光盘、磁光盘、存储卡、存储棒等等。
在上面对本公开具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
此外，本公开的方法不限于按照说明书中描述的时间顺序来执行，也可以按照其他的时间顺序地、并行地或独立地执行。因此，本说明书中描述的方法的执行顺序不对本公开的技术范围构成限制。
尽管上面已经通过对本公开的具体实施例的描述对本公开进行了披露，但是，应该理解，本领域的技术人员可在所附权利要求的精神和范围内设计对本公开的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同也应当被认为包括在本公开的保护范围内。

Claims (46)

1.一种无线通信网络中的移动切换管理设备，包括：
备选小区确定装置，被配置为针对无线通信网络中的移动设备，根据预测得到的所述移动设备的运动轨迹，在无线通信网络中选择所述运动轨迹要途经的多个备选切换小区，以形成所述移动设备的备选切换小区序列；及
目标小区确定装置，被配置为根据所述移动设备的运动速度、运动方向和所述备选切换小区序列来生成所述移动设备的目标切换小区序列，该目标切换小区序列包括所述移动设备沿所述运动轨迹移动要依次切换到的多个目标切换小区。
2.根据权利要求1所述的移动切换管理设备，其中，所述备选小区确定装置包括：
距离获得单元，被配置为估计无线通信网络中的各小区的基站到所述运动轨迹的距离；以及
选择单元，被配置为选择到所述运动轨迹的距离小于其覆盖半径的小区，作为所述备选切换小区序列中的备选切换小区。
3.根据权利要求2所述的移动切换管理设备，其中，所述选择单元还被配置在所述距离获得单元估计无线通信网络中的各小区的基站到所述运动轨迹的距离之前，选择沿所述运动轨迹的备选地理区域；
并且，所述距离获得单元被配置为估计所述备选地理区域中的各小区的基站到所述运动轨迹的距离。
4.根据权利要求2所述的移动切换管理设备，其中，所述距离获得单元被配置为：计算每个小区的基站到所述运动轨迹的投影点；并计算该小区的基站到其投影点的距离，作为该小区的基站到所述运动轨迹的距离。
5.根据权利要求4所述的移动切换管理设备，其中，所述备选小区确定单元根据所述移动设备的运动方向按照各备选切换小区的基站的投影点在所述运动轨迹上的顺序来排列所述备选切换小区序列中的各备选切换小区。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的移动切换管理设备，其中，所述目标小区确定装置包括：
参数估计单元，用于根据所述移动设备的运动方向和运动速度来估计所述移动设备将要到达各备选切换小区的到达时间及在各个备选切换小区的驻留时间；
资源估计单元，用于根据所述到达时间和所述驻留时间来计算各个备选切换小区对所述移动设备的可用资源；以及
目标选择单元，用于根据各个备选切换小区在所述运动轨迹上的位置关系并根据各个备选切换小区对所述移动设备的可用资源，在所述备选切换小区序列中选择所述目标切换小区。
7.根据权利要求6所述的移动切换管理设备，其中，所述目标选择单元被配置为：计算各个备选切换小区的可用资源与所述移动设备的带宽需求之间的比，作为针对各个备选小区的预留请求比；并根据所述预留请求比和/或所述驻留时间在各个备选切换小区中选择所述目标切换小区。
8.根据权利要求7所述的移动切换管理设备，其中，所述参数估计单元还被配置为估计所述移动设备在各个备选切换小区中运动时所需的功率等级；并且
所述目标选择单元被配置为：根据所述预留请求比、所述驻留时间和所述功率等级中的一个或多个在各个备选切换小区中选择所述目标切换小区。
9.根据权利要求6所述的移动切换管理设备，还包括：更新发起装置，被配置为当所述移动设备的运动状态或目标切换小区的状态发生变化时，发出更新指示。
10.根据权利要求9所述的移动切换管理设备，还包括：
轨迹预测装置，被配置为预测无线通信网络中的移动设备的运动轨迹；
其中，当所述移动设备的运动方向发生变化时，所述更新发起装置指示所述轨迹预测装置对所述移动设备的运动轨迹进行更新。
11.根据权利要求9所述的移动切换管理设备，其中：
当所述移动设备的运动速度发生变化时，所述更新发起装置指示所述参数估计单元重新估计所述移动设备将要到达各目标切换小区的到达时间和/或驻留时间。
12.根据权利要求10所述的移动切换管理设备，其中：
当切换小区的预留资源发生变化时，所述更新发起装置指示所述目标选择单元重新计算该切换小区的可用资源与所述移动设备的带宽需求之间的关系，使得所述目标选择单元根据所述关系来重新生成所述目标切换小区序列。
13.根据权利要求2所述的移动切换管理设备，其中，所述备选小区确定装置还被配置为：判断每个备选切换小区的无线接入技术和资源是否能够为移动设备使用，若是，则将该备选切换小区保留在备选切换小区序列中。
14.根据权利要求13所述的移动切换管理设备，其中：
所述备选小区确定装置判断目标切换小区支持的无线接入技术或资源发生变化导致不能支持所述移动设备时，指示所述目标小区确定装置重新生成所述目标切换小区序列；
当所述备选小区确定装置判断目标切换小区支持的无线接入技术或资源发生变化并且还能支持所述移动设备时，指示所述目标小区确定装置重新计算该目标切换小区的可用资源与所述移动设备的带宽需求之间的预留请求比，并根据所述预留请求比来重新生成所述目标切换小区序列。
15.根据权利要求13或14所述的移动切换管理设备，其中，该移动切换管理设备通过骨干网与支持不同无线接入技术的通信系统的小区连接。
16.根据权利要求15所述的移动切换管理设备，还包括：
信息获取装置，被配置为通过所述骨干网从各小区获取有关各小区所支持的无线接入技术和所使用的传输资源的信息。
17.根据权利要求13或14所述的移动切换管理设备，还包括：
存储装置，被配置为存储有关各小区所支持的无线接入技术和所使用的传输资源的信息。
18.根据权利要求1所述的移动切换管理设备，还包括：
运动估计装置，被配置为根据所述移动设备在所述移动轨迹上的投影点的运动状态来估计所述移动设备的运动方向和运动速度。
19.根据权利要求10所述的移动切换管理设备，其中，所述轨迹预测装置通过以下来预测所述移动设备的运动轨迹：
采样所述移动设备所经过的多个位置；
通过根据所采样的多个位置进行拟合来预测所述移动设备的运动轨迹。
20.一种无线通信网络中的移动切换管理方法，包括：
针对无线通信网络中的移动设备，根据预测得到的所述移动设备的运动轨迹，在无线通信网络中选择所述运动轨迹要途经的多个备选切换小区，以形成所述移动设备的备选切换小区序列；及
根据所述移动设备的运动速度、运动方向和所述备选切换小区序列来生成所述移动设备的目标切换小区序列，该目标切换小区序列包括所述移动设备沿所述运动轨迹移动要依次切换到的多个目标切换小区。
21.根据权利要求20所述的移动切换管理方法，其中，选择所述运动轨迹途经的多个备选切换小区以形成所述移动设备的备选切换小区序列包括：
估计无线通信网络中的各小区的基站到所述运动轨迹的距离；以及
选择到所述运动轨迹的距离小于其覆盖半径的小区，作为所述备选切换小区序列中的备选切换小区。
22.根据权利要求21所述的移动切换管理方法，其中，在估计无线通信网络中的各小区的基站到所述运动轨迹的距离之前，所述移动切换管理方法还包括：选择沿所述运动轨迹的备选地理区域；
并且，估计无线通信网络中的各小区的基站到所述运动轨迹的距离包括：估计所述备选地理区域中的各小区的基站到所述运动轨迹的距离。
23.根据权利要求21所述的移动切换管理方法，其中，估计各小区的基站到所述运动轨迹的距离包括：
计算每个小区的基站到所述运动轨迹的投影点；以及
计算该小区的基站到其投影点的距离，作为该小区的基站到所述运动轨迹的距离。
24.根据权利要求23所述的移动切换管理方法，还包括：
根据所述移动设备的运动方向按照各备选切换小区的基站的投影点在所述运动轨迹上的顺序来排列所述备选切换小区序列中的各备选切换小区。
25.根据权利要求20-24中任一项所述的移动切换管理方法，其中，生成目标切换小区序列包括：
根据所述移动设备的运动方向和运动速度来估计所述移动设备将要到达各备选切换小区的到达时间及在各个备选切换小区的驻留时间；
根据所述到达时间和所述驻留时间来计算各个备选切换小区对所述移动设备的可用资源；以及
根据各个备选切换小区在所述运动轨迹上的位置关系并根据各个备选切换小区对所述移动设备的可用资源，在所述备选切换小区序列中选择所述目标切换小区。
26.根据权利要求25所述的移动切换管理方法，其中，在所述备选切换小区序列中选择所述目标切换小区包括：
计算各个备选切换小区的可用资源与所述移动设备的带宽需求之间的比，作为针对各个备选小区的预留请求比；以及
根据所述预留请求比和/或所述驻留时间在各个备选切换小区中选择所述目标切换小区。
27.根据权利要求26所述的移动切换管理方法，其中，在所述备选切换小区序列中选择所述目标切换小区还包括：估计所述移动设备在各个备选切换小区中运动时所需的功率等级；并且
选择所述目标切换小区包括：根据所述预留请求比、所述驻留时间和所述功率等级中的一个或多个在各个备选切换小区中选择所述目标切换小区。
28.根据权利要求20所述的移动切换管理方法，还包括：
当所述移动设备的运动状态或者目标切换小区的状态发生变化时，发出更新指示。
29.根据权利要求28所述的移动切换管理方法，还包括：
预测无线通信网络中的所述移动设备的运动轨迹；
其中，当所述移动设备的运动方向发生变化时，对所述移动设备的运动轨迹进行更新。
30.根据权利要求28所述的移动切换管理方法，还包括：
当所述移动设备的运动速度发生变化时，重新估计所述移动设备将要到达各目标切换小区的到达时间和/或驻留时间。
31.根据权利要求29所述的移动切换管理方法，还包括：
当切换小区的预留资源发生变化时，重新计算该切换小区的可用资源与所述移动设备的带宽需求之间的关系；以及
根据所述关系来重新生成所述目标切换小区序列。
32.根据权利要求21所述的移动切换管理方法，其中，选择所述运动轨迹途经的多个备选切换小区以形成所述移动设备的备选切换小区序列还包括：
判断每个备选切换小区的无线接入技术和资源是否能够为移动设备使用，若是，则将该备选切换小区保留在备选切换小区序列中。
33.根据权利要求32所述的移动切换管理方法，其中：
当目标切换小区支持的无线接入技术或资源发生变化导致不能支持所述移动设备时，重新生成所述目标切换小区序列；
当目标切换小区支持的无线接入技术或资源发生变化并且还能支持所述移动设备时，重新计算该目标切换小区的可用资源与所述移动设备的带宽需求之间的预留请求比，并根据所述预留请求比来重新生成所述目标切换小区序列。
34.根据权利要求32或33所述的移动切换管理方法，还包括：
通过骨干网从各小区获取有关各小区所支持的无线接入技术和所使用的传输资源的信息。
35.根据权利要求32或33所述的移动切换管理方法，其中，有关各小区所支持的无线接入技术和所使用的传输资源的信息被预先存储在存储装置中。
36.根据权利要求20所述的移动切换管理方法，还包括：
根据所述移动设备在所述移动轨迹上的投影点的运动状态来估计所述移动设备的运动方向和运动速度。
37.根据权利要求29所述的移动切换管理方法，其中，预测所述移动设备的运动轨迹包括：
采样所述移动设备所经过的多个位置；及
通过根据所采样的多个位置进行拟合来预测所述移动设备的运动轨迹。
38.一种无线通信网络中的移动用户设备，包括：
接收装置，被配置为接收无线通信网络中的移动切换管理实体根据预测的移动用户设备的运动轨迹而生成的用于该移动用户设备的目标切换小区序列，该目标切换小区序列包括所述移动用户设备沿所述运动轨迹移动要依次切换到的多个目标切换小区；以及
切换装置，被配置为在该移动用户设备沿着所述运动轨迹运动时按照所述目标切换小区序列依次切换到相应的目标切换小区。
39.一种无线通信网络中的移动切换管理方法，包括：
由无线通信网络中的移动用户设备接收无线通信网络中的移动切换管理实体根据预测的该移动用户设备的运动轨迹而生成的用于该移动用户设备的目标切换小区序列，该目标切换小区序列包括所述移动用户设备沿所述运动轨迹移动要依次切换到的多个目标切换小区；以及
在该移动用户设备沿着所述运动轨迹运动时按照所述目标切换小区序列依次切换到相应的目标切换小区。
40.一种无线通信系统，包括根据权利要求1-19中任一项所述的移动切换管理设备和根据权利要求38所述的移动用户设备。
41.一种运动估计方法，用于估计无线通信网络中的移动设备的运动参数，并且包括：
获得无线通信网络中的移动设备的运动轨迹；以及
根据所述移动设备在移动轨迹上的投影点的运动状态来估计所述移动设备的运动参数。
42.根据权利要求41所述的运动估计方法，其中，估计所述移动设备的运动参数包括：
将所述移动设备的当前位置投影到所述运动轨迹上；以及
根据移动设备在所述运动轨迹上的投影点的运动状态来估计所述移动设备的运动方向和运动速度。
43.根据权利要求41所述的运动估计方法，还包括：
将具有相同运动特征的多个移动设备分到同一移动设备组。
44.根据权利要求43所述的运动估计方法，其中，将具有相同运动特征的多个移动设备分到同一移动设备组包括：判断各移动设备之间的距离在多个时刻是否保持基本一致，若是，则确定所述移动设备具有相同的运动特征。
45.根据权利要求41所述的运动估计方法，其中，将具有相同运动特征的多个移动设备分到同一移动设备组包括：判断各移动设备的运动方向和运动速度在多个时刻是否保持基本一致，若是，则确定所述移动设备具有相同的运动特征。
46.一种运动估计设备，用于估计无线通信网络中的移动设备的运动参数，并且包括：
轨迹获得装置，被配置为获得无线通信网络中的移动设备的运动轨迹；以及
估计装置，被配置为根据所述移动设备在移动轨迹上的投影点的运动状态来估计所述移动设备的运动参数。
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