CN104023363A - 基于多模基站的异构网络切换方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多模基站的异构网络切换方法及系统，涉及异构网络通信技术领域。该方法包括：用户检测各基站的信号强度，计算各基站的切换代价并将其发送给源基站；源基站选取切换代价最小的基站作为目的基站，当目的基站在一个周期内的切换代价平均值小于切换代价的门限值时，源基站向目的基站发送基站类型询问，源基站根据目的基站反馈的基站类型，进行切换预处理。该方法及系统实现了多模基站与单模基站或多模基站与多模基站之间的切换，有效提升了用户的业务体验。

Description

基于多模基站的异构网络切换方法及系统

技术领域

本发明涉及异构网络通信技术领域，具体涉及一种基于多模基站的异构网络切换方法及系统。

背景技术

2G网络、3G网络、4G网络与WLAN网络会长期共存并继续发展，多类型的无线网络协作乃至融合是未来无线通信的发展趋势。其中4G技术——LTE因其高速率，低时延等种种技术优势，已成为全球发展最快的无线通信技术之一。然而爆炸式的数据量和用户多样化的需求也给LTE带来挑战，尤其是在热点地区。为了弥补LTE在热点地区难以满足用户的数据需求的缺陷，研究者开始考虑WLAN与LTE系统协同为用户提供服务，并提出了许多解决方案，如MIP，IWLAN，mSCTP等。目前的异构网络场景下的切换方法只是针对LTE与WLAN等单模基站之间的异构切换。然而随着未来网络的发展和LTE与WLAN系统融合的趋势，多模基站应运而生。多模基站是一种同时具有两种无线接入方式新型基站。传统的异构切换方法不能很好的处理有多模基站参与的异构网络的切换。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何实现有多模基站参与的异构网络的切换。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于多模基站的异构网络切换方法，该方法包括：

S1、用户检测各基站的信号强度，并计算各基站的切换代价；

S2、将切换代价发送给源基站；

S3、源基站选取切换代价最小的基站作为目的基站，当目的基站在一个周期内的切换代价平均值小于切换代价的门限值时，源基站向目的基站发送基站类型询问，否则，返回步骤S1；

S4、源基站根据目的基站反馈的基站类型，进行异构网络的切换。

优选的，步骤S1之前还包括源基站信号强度的检测，具体包括：

S0、用户检测源基站信号强度小于信号阀值且在一个周期内源基站平均信号强度也小于信号阀值时，执行步骤S1。

优选的，步骤S3所述的基站类型包括第一类基站、第二类基站、第一多模基站和第二多模基站；

所述第一多模基站和第二多模基站均包括第一类基站和第二类基站两条链路。

优选的，所述基站的切换代价因素包括：信号强度、用户的移动速度、通信带宽和通信资费。

优选的，步骤S1中所述的切换代价计算公式为：

$Y=\frac{1}{a*S_1+b*S_2}$

$a=\frac{1}{v^{\mathrm{\α}}}{\ln }^{B_1}\frac{1}{A}$

$b=\frac{1}{v^{\mathrm{\β}}}{\ln }^{B_2}\frac{1}{B}$

其中，Y代表切换代价；S1、S2分别代表第一类基站的信号强度和第二类基站的信号强度；a、b分别代表第一类基站的权重因子、第二类基站的权重因子；v指的是用户的移动速度；α代表第一类基站的速度指数，β代表第二类基站的速度指数；B1、B2分别代表第一类基站和第二类基站的带宽因子；A、B分别代表第一类基站和第二类基站的通信资费因子。

优选的，步骤S4具体包括如下步骤：

S41、根据源基站和目的基站不同的类型，进行切换预处理；

S42、源基站通知用户进行异构网络切换，并将所述源基站的信息发送给目的基站；

S43、目的基站根据源基站的信息向用户发送接入数据。

优选的，步骤S41中所述的源基站和目的基站的切换类型包括：

(1)用户从第一类基站或第二类基站切换到第一多模基站或第二多模基站；

所述用户从第一类基站切换到第一多模基站或第二多模基站时，所述第一类基站通知第一多模基站或第二多模基站为用户分配第一类基站，进行第一类基站的单一链路的切换；

所述用户从第二类基站切换到第一多模基站或第二多模基站时，所述第二类基站通知第一多模基站或第二多模基站为用户分配第二类基站，进行第二类基站的单一链路的切换；

(2)用户从第一多模基站或第二多模基站切换到第一类基站或第二类基站；

所述用户从第一多模基站或第二多模基站切换到第一类基站时，所述第一多模基站通过接入方式复用技术，把第一多模基站或第二多模基站中第二类基站链路的数据并入第一类基站链路进行传输，然后再进行第一类基站链路的切换；

所述用户从第一多模基站或第二多模基站切换到第二类基站时，所述第一多模基站通过接入方式复用技术，把第一多模基站或第二多模基站中第一类基站链路的数据并入第二类基站链路进行传输，然后再进行第二类基站链路的切换；

(3)用户从第一多模基站切换到第二多模基站，所述第一多模基站中的第一类基站和第二类基站分别与所述第二多模基站中的第一类基站和第二类基站同时切换。

本发明还提供了一种基于多模基站的异构网络切换系统，该系统包括中央切换单元、源切换单元和目的切换单元；

所述中央切换单元，用于检测各切换单元的信号强度，并计算各切换单元的切换代价；

所述中央切换单元，还用于切换代价发送给所述源切换单元；

所述源切换单元，用于接收所述中央切换单元发送的小区标识和切换代价，并选取切换代价最小的切换单元作为目的切换单元，当目的切换单元在一个周期内的切换代价平均值小于切换代价的门限值时，源切换单元向目的切换单元发送切换单元类型询问；

所述源切换单元，用于根据目的切换单元反馈的切换单元类型，进行异构网络的切换

优选的，所述中央切换单元，还用于检测所述源切换单元的信号强度是否小于信号阀值且在一个周期内所述源切换单元平均信号强度是否小于信号阀值。

优选的，所述源切换单元，还用于根据目的切换单元的不同类型，进行切换预处理；

所述源切换单元，还用于通知中央切换单元进行异构网络切换，并将源切换单元的信息发送给目的切换单元；

所述目的切换单元，用于根据源切换单元的信息向所述中央切换单元发送接入数据。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供了一种基于多模基站的异构网络切换方法及系统，具体提出了一种能够包含多模基站在内的多场景的切换方法及系统，该方法及系统通过计算切换代价得到目的基站，并通过源基站与目的基站之间基站类型的询问与反馈，根据切换预处理方法，实现了多模基站与单模基站或多模基站与多模基站之间的切换，该方法及系统有效提升了用户的业务体验。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于多模基站的异构网络的通信示意图；

图2为本发明实施例提供的一种基于多模基站的异构网络的切换方法的步骤流程图；

图3为本发明实施例提供的一种基于多模基站的异构网络的切换方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明实施例是在LET基站、WLAN基站与多模基站共存的场景下进行举例说明的，其中多模基站，是具有LET和WLAN两条链路，而且可以进行不同无线接入技术之间的数据复用，还可以在多模基站与多模基站之间或者多模基站与LET基站或WLAN基站之间进行通信协作，同一相邻地区的多模基站和LET基站或WLAN基站都可以受同一个服务网关核心网络的控制。

如图2、图3所示，对于多模基站参与下的异构场景的切换，本发明提出一种异构网络的切换方法，所述方法包括：

S1、用户检测各基站的信号强度，并计算各基站的切换代价；

S2、将切换代价发送给源基站；

S3、源基站选取切换代价最小的基站作为目的基站，当目的基站在一个周期内的切换代价平均值小于切换代价的门限值时，源基站向目的基站发送基站类型询问，否则，返回步骤S1，即当监测所有基站发现源基站的切换代价最小时，则不需要切换，则直接执行步骤S1；

S4、源基站根据目的基站反馈的基站类型，进行异构网络的切换。

步骤S1之前还包括源基站信号强度的检测，具体包括：

S0、用户检测源基站信号强度小于信号阀值且在一个周期内源基站平均信号强度也小于信号阀值时，执行步骤S1。

其中，所述的基站类型包括LTE基站、WLAN基站、第一多模基站和第二多模基站；所述第一多模基站和第二多模基站均包括LTE和WLAN两条链路。

所述基站的切换代价因素包括：信号强度、用户的移动速度、通信带宽和通信资费。

步骤S1中所述的切换代价计算公式为：

$Y=\frac{1}{a*S_{\mathrm{LTE}}+b*S_{\mathrm{WLAN}}}$

$a=\frac{1}{v^{\mathrm{\α}}}{\ln }^{B_1}\frac{1}{A}$

$b=\frac{1}{v^{\mathrm{\β}}}{\ln }^{B_2}\frac{1}{B}$

其中，Y代表切换代价，S1、S2分别代表LTE基站的信号强度和WLAN基站的信号强度，对于多模基站，两者均包括；对于LTE基站，只存在S_LTE，而S_WLAN信号强度则等于零，对于WLAN基站，只存在S_WLAN，而S_LTE信号强度则等于零；a、b分别代表LTE基站的权重因子、WLAN基站的权重因子，v指的是用户的移动速度，用户移动速度越大，权重因子越小，切换代价越高。

α代表LTE基站的速度指数，β代表WLAN基站的速度指数，令1<α<β。由于WLAN针对的是静止用户，不适合于移动性通信。在速度和其他因素都相同的情况下，由于α<β，LTE的权重因子a要大于WLAN的权重因子b，则LTE基站的切换代价要小于WLAN的切换代价，会优先切换到LTE基站；

B1、B2分别代表LTE基站和WLAN基站的带宽因子，用来评价网络信号的信号带宽，由于高带宽网络能提供更好的服务质量，即带宽越大，权重因子越大，切换代价越小。

A、B分别代表LTE基站和WLAN基站的通信资费因子，由于WLAN工作在未授权的频段上，所以价格成本比较低，用户更倾向于WLAN，所以A>B。

优选的，步骤S4具体包括如下步骤：

S41、根据源基站和目的基站不同的类型，进行切换预处理；

S42、源基站通知用户进行异构网络切换，并将所述源基站的信息发送给目的基站；

S43、目的基站根据源基站的信息向用户发送接入数据。

优选的，步骤S41中所述的源基站和目的基站的切换类型包括：

用户从LTE基站或WLAN基站切换到第一多模基站或第二多模基站；用户从第一多模基站或第二多模基站切换到LTE基站或WLAN基站；用户从第一多模基站切换到第二多模基站。

所述用户从LTE基站切换到第一多模基站或第二多模基站时，所述LTE基站通知第一多模基站或第二多模基站为用户分配LTE基站，进行LTE基站的单一链路的切换；所述用户从WLAN基站切换到第一多模基站或第二多模基站时，所述WLAN基站通知第一多模基站或第二多模基站为用户分配WLAN基站，进行WLAN基站的单一链路的切换。

所述用户从第一多模基站或第二多模基站切换到LTE基站时，所述第一多模基站通过接入方式复用技术，把第一多模基站或第二多模基站中WLAN基站链路的数据并入LTE基站链路进行传输，然后再进行LTE基站链路的切换；所述用户从第一多模基站或第二多模基站切换到WLAN基站时，所述第一多模基站通过接入方式复用技术，把第一多模基站或第二多模基站中LTE基站链路的数据并入WLAN基站链路进行传输，然后再进行WLAN基站链路的切换。

所述用户从第一多模基站切换到第二多模基站时，所述第一多模基站中的LTE基站和WLAN基站分别与所述第二多模基站中的LTE基站和WLAN基站同时切换。

一种基于多模基站的异构网络切换系统，该系统包括中央切换单元、源切换单元和目的切换单元；

所述中央切换单元，用于检测各切换单元的信号强度，并计算各切换单元的切换代价；

所述中央切换单元，还用于切换代价发送给所述源切换单元；

所述源切换单元，用于接收所述中央切换单元发送的小区标识和切换代价，并选取切换代价最小的切换单元作为目的切换单元，当目的切换单元在一个周期内的切换代价平均值小于切换代价的门限值时，源切换单元向目的切换单元发送切换单元类型询问；

所述源切换单元，用于根据目的切换单元反馈的切换单元类型，进行异构网络的切换

所述中央切换单元，还用于检测所述源切换单元的信号强度是否小于信号阀值且在一个周期内所述源切换单元平均信号强度是否小于信号阀值。

所述源切换单元，还用于根据目的切换单元的不同类型，进行切换预处理；

所述源切换单元，还用于通知中央切换单元进行异构网络切换，并将源切换单元的信息发送给目的切换单元；

所述目的切换单元，用于根据源切换单元的信息向所述中央切换单元发送接入数据。

下面以三个实施例针对源基站和目的基站的切换的不同类型，分别描述源基站和目的基站在有多模基站参与下的切换过程。

实施例1

本发明实施例提供了一种LTE基站到多模基站的切换方法，其切换流程为：

步骤1：在LTE网络下的多模终端检测LTE信号强度，当发现LTE信号强度小于固定信号阈值并且在一个周期内LTE信号平均强度也小于固定信号阈值时，开始步骤2。

步骤2：用户检测周围其它信号强度，解调出物理层小区标识，并计算各个小区的切换代价，将小区标识和切换代价Y发送给LTE基站。

步骤3：LTE基站接收所述用户发送的小区标识和切换代价，比较各个基站的切换代价函数值，假如检测切换代价函数值最小的是小区标识1，在一个定时周期内平均值小于阈值时，转为步骤4；否则，执行步骤1。

步骤4：LTE基站向小区标识1发送基站类型询问。

步骤5：小区标识1给LTE基站发送目的基站类型信息反馈，告诉LTE基站目的基站为多模基站。

步骤6：LTE基站会通知多模基站只需为用户分配LTE资源即可，只需要进行LTE单一链路的切换；

步骤7：LTE基站通知用户，并将其相关信息发送给多模基站，如Qos，信道质量，用户需要的信息等。

步骤8：多模基站根据相关信息，如业务的QoS需求，用户的订阅服务、用户优先级和当前的信道质量、干扰情况等，为用户分配两条无线接入技术RAT的资源比例。

步骤9：多模基站根据相关信息通知用户接入。此时，多模基站在网关注册用户的信息，网关改变路由，开始通过多模基站向用户发数据。

实施例2

本发明实施例提供了一种多模基站到LTE基站的切换方法，其切换流程为：

步骤1：在多模基站网络下的多模终端检测LTE与WLAN信号强度，当发现LTE与WLAN信号强度分别小于固定信号阈值并且在一个周期内其信号平均强度也小于固定信号阈值时，所述的固定信号阀值为10d_B，开始步骤2。

步骤2：用户检测周围其它信号强度，解调出物理层小区标识，并计算各个小区的切换代价，将小区标识和切换代价Y发送给源基站。

步骤3：源基站基于测量上报信息，比较各个基站的切换代价函数值，假如检测切换代价函数值最小的是小区标识2，在一个定时周期内平均值小于阈值时，转为步骤4；否则，执行步骤1。

步骤4：LTE基站并向小区标识2发送基站类型询问。

步骤5：小区标识2给源基站发送目的基站类型信息反馈，告诉多模基站目的基站为LTE基站。

步骤6：多模基站通过接入方式复用技术，把WLAN链路的数据并入LTE链路进行传输，即此时不会给用户分配WLAN的资源，只有LTE一条链路；

步骤7：多模基站通知用户，并将其相关信息发送给LTE基站，如QoS，信道质量，用户需要的信息等。

步骤8：多模基站根据相关信息通知用户接入。此时，LTE基站在网关注册用户的信息，网关改变路由，开始通过LTE基站向用户发数据。

实施例3

本发明实施例提供了一种多模基站到另一种多模基站的切换方法，其切换流程为：

步骤1：在多模基站网络下的多模终端检测LTE与WLAN信号强度，当发现LTE与WLAN信号强度分别小于固定信号阈值并且在一个周期内其信号平均强度也小于固定信号阈值时，所述的固定信号阀值为10d_B，开始步骤2。

步骤2：用户检测周围其它信号强度，解调出物理层小区标识，并计算各个小区的切换代价，将小区标识和切换代价Y发送给源基站。

步骤3：源基站基于测量上报信息，比较各个基站的切换代价函数值，假如检测切换代价函数值最小的是小区标识3，在一个定时周期内平均值小于阈值时，转为步骤4；否则，执行步骤1。

步骤4：LTE基站并向小区标识3发送基站类型询问。

步骤5：小区标识3给源基站发送目的基站类型信息反馈，告诉多模基站目的基站也为多模基站。

步骤6：源基站会通知目的基站为用户分配LTE与WLAN资源，进行双链路的切换；由于在多模基站可以通过同一IP识别用户，IP层可以实现自然过渡，不需要做预处理；

步骤7：源基站通知用户，并将其相关信息发送给目的基站，如Qos，信道质量，用户需要的信息等。

步骤8：目的基站根据相关信息，如业务的QoS需求，用户的订阅服务、用户优先级和当前的信道质量、干扰情况等，为用户分配两条RAT的资源比例。

步骤9：多模基站根据相关信息通知用户接入。此时，目的多模基站在网关注册用户信息，网关改变路由，开始通过目的多模基站向用户发送数据。

以上所述仅是本发明优选实施方式，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润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于多模基站的异构网络切换方法，其特征在于，该方法包括： 

S1、用户检测各基站的信号强度，并计算各基站的切换代价； 

S2、将切换代价发送给源基站； 

S3、源基站选取切换代价最小的基站作为目的基站，当目的基站在一个周期内的切换代价平均值小于切换代价的门限值时，源基站向目的基站发送基站类型询问，否则，返回步骤S1； 

S4、源基站根据目的基站反馈的基站类型，进行异构网络的切换。 

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1之前还包括源基站信号强度的检测，具体包括： 

S0、用户检测源基站信号强度小于信号阀值且在一个周期内源基站平均信号强度也小于信号阀值时，执行步骤S1。 

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3所述的基站类型包括第一类基站、第二类基站、第一多模基站和第二多模基站； 

所述第一多模基站和第二多模基站均包括第一类基站和第二类基站两条链路。 

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站的切换代价因素包括：信号强度、用户的移动速度、通信带宽和通信资费。 

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中所述的切换代价计算公式为： 

其中，Y代表切换代价；S1、S2分别代表第一类基站的信号强度和第二类基站的信号强度；a、b分别代表第一类基站的权重因子、第二类基站的权重因子；v指的是用户的移动速度；α代表第一类基站的速度指数，β代表第二类基站的速度指数；B1、B2分别代表第一类基站和第二类基站的带宽因子；A、B分别代表第一类基站和第二类基站的通信资费因子。 

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4具体包括如下步骤： 

S41、根据源基站和目的基站不同的类型，进行切换预处理； 

S42、源基站通知用户进行异构网络切换，并将所述源基站的信息发送给目的基站； 

S43、目的基站根据源基站的信息向用户发送接入数据。 

7.如权利要求3或6所述的方法，其特征在于，步骤S41中所述的根据源基站和目的基站不同的类型，进行切换预处理包括： 

(1)用户从第一类基站或第二类基站切换到第一多模基站或第二多模基站； 

所述用户从第一类基站切换到第一多模基站或第二多模基站时，所述第一类基站通知第一多模基站或第二多模基站为用户分配第一类基站，进行第一类基站的单一链路的切换； 

所述用户从第二类基站切换到第一多模基站或第二多模基站时，所述第二类基站通知第一多模基站或第二多模基站为用户分配第二类基站，进行第二类基站的单一链路的切换； 

(2)用户从第一多模基站或第二多模基站切换到第一类基站或第二类基站； 

所述用户从第一多模基站或第二多模基站切换到第一类基站时，所述第一多模基站通过接入方式复用技术，把第一多模基站或第二多模基站中第二类基站链路的数据并入第一类基站链路进行传输，然后 再进行第一类基站链路的切换； 

所述用户从第一多模基站或第二多模基站切换到第二类基站时，所述第一多模基站通过接入方式复用技术，把第一多模基站或第二多模基站中第一类基站链路的数据并入第二类基站链路进行传输，然后再进行第二类基站链路的切换； 

(3)用户从第一多模基站切换到第二多模基站； 

所述第一多模基站中的第一类基站和第二类基站分别与所述第二多模基站中的第一类基站和第二类基站同时切换。 

8.一种基于多模基站的异构网络切换系统，其特征在于，该系统包括中央切换单元、源切换单元和目的切换单元； 

所述中央切换单元，用于检测各切换单元的信号强度，并计算各切换单元的切换代价； 

所述中央切换单元，还用于切换代价发送给所述源切换单元； 

所述源切换单元，用于接收所述中央切换单元发送的小区标识和切换代价，并选取切换代价最小的切换单元作为目的切换单元，当目的切换单元在一个周期内的切换代价平均值小于切换代价的门限值时，源切换单元向目的切换单元发送切换单元类型询问； 

所述源切换单元，用于根据目的切换单元反馈的切换单元类型，进行异构网络的切换 。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述中央切换单元，还用于检测所述源切换单元的信号强度是否小于信号阀值且在一个周期内所述源切换单元平均信号强度是否小于信号阀值。 

10.如权利要求8所述的系统，其特征在于， 

所述源切换单元，还用于根据目的切换单元的不同类型，进行切换预处理； 

所述源切换单元，还用于通知中央切换单元进行异构网络切换，并将源切换单元的信息发送给目的切换单元； 

所述目的切换单元，用于根据源切换单元的信息向所述中央切换单元发送接入数据。