CN106792557B - 一种lte轨道交通场景下数据调度方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种LTE轨道交通场景下数据调度方法，其特征在于：根据列车车载终端的运行轨迹固定，且移动性有着固定规律的特点，利用UE反馈的TA预先进行判决，使UE进入切换准备状态，UE在此状态中利用业务标示机制，保证UE业务中最重要的业务能够优先得到调度，并利用交互机制通知目标基站也采取同样的调度方式，保证直到切换完成主要业务的性能能够不受影响。最终达到降低切换不及时造成的性能下降风险。本发明实现简单，高效精确，无需额外硬件投入，具有重要市场价值，对我国相关产业在国际上占据领先地位具有重要意义。

Description

一种LTE轨道交通场景下数据调度方法
技术领域
本发明涉及轨道交通无线通信技术领域，更具体地，本发明涉及一种在LTE轨道交通场景下数据调度的处理方法。
背景技术
城市轨道交通系统作为解决大城市交通问题的重要手段和有效措施，具有运量大、速度快、安全、准时、舒适等优点，并能带动城市土地资源综合开发利用，对城市长远发展具有重要意义。同时，随着信息通信技术向宽带化的飞速发展，轨道交通信息化建设的需求也不断提升。轨道交通车地无线通信系统作为轨道交通信息化的关键系统主要用于在列车与地面之间建立双向、稳定、可靠、高速的无线数据传输通道，为轨道交通其他业务提供基础承载网。系统主要由基站和车载子系统两部分组成，参见图1，地铁列车本身的车载设备，可通过车载UE进行数据接收和发送。
目前轨道交通车地无线通信系统已经越来越多的采用了LTE作为空口传输技术，LTE是一项新兴的无线通信技术，能提供高速的宽带连接，单基站覆盖范围最大可达48km。LTE采用的是蜂窝移动通信系统，通信网络由若干个基站组成，当UE从一个基站覆盖范围移动到另一个基站的覆盖范围时，需要发生小区切换行为。
在现有蜂窝移动通信系统的切换场景中，通常由用户触发切换流程，用户在与当前连接的基站进行通信的同时，周期性的测量当前连接基站以及相邻小区基站的导频信号强度，当用户测量发现当前连接基站的导频信号强度下降到一定门限值以下，同时相邻小区中某一小区基站的导频信号强度上升到一定门限值以上并持续一定时间后，即触发切换流程。但是在轨道交通场景中，列车通常是高速运行，当列车飞速通过本小区边缘驶向目标小区时，各信号变化非常快。如按照通用的切换流程，UE测量的本小区和目标小区的信号强度都有一定滞后，无法反映出列车实际位置的信号情况，往往会造成切换时机延误，切换不及时，UE信号质量迅速降低，业务需要的数据量得不到满足，严重影响到UE的性能，对车地通信产生严重干扰和安全隐患。针对这一问题，需要对此场景下的业务调度方案进行一定的优化来保证最重要的业务不受影响。
相关术语：
LTE 长期演进
UE 用户设备
eNB 基站
TA 时间提前量
发明内容
本发明解决的技术问题是，LTE轨道交通通信场景下，高速运行的列车进行服务小区切换时切换时延过大，切换不及时而造成的主要业务性能下降。
本发明所采用的技术方案为一种LTE轨道交通场景下数据调度方法，根据列车车载终端的运行轨迹固定，且移动性有着固定规律的特点，利用UE反馈的TA预先进行判决，使UE进入切换准备状态，UE在此状态中利用业务标示机制，保证UE业务中最重要的业务能够优先得到调度，并利用交互机制通知目标基站也采取同样的调度方式，保证直到切换完成主要业务的性能能够不受影响；
实现过程包括以下步骤，
步骤1，源eNode B对UE进行测量配置，同时基站对UE的业务数据进行分析识别，并标记出最重要业务；所述基站对UE的业务数据进行分析，包括分析数据包是否为TCP报文，如果是TCP报文，检查报文的目的端口是否为80，如果为80，就是HTTP报文；标记最重要业务的实现方式为，针对下行数据，判断是否为最重要业务，是则进标示，否则持续判断；
步骤2，源eNode B根据UE上报的信息判断出UE的具体地理位置，进行切换准备状态判决，包括当检测到列车驶离本小区并到达相应预设的地理临界点，判决能够触发UE切换准备状态，进入步骤3；否则判决不触发预切换，持续进行判决；
步骤3，源eNode B触发UE进入切换准备状态，在此状态中，基站开始优先调度给UE之前识别出的最重要业务数据；
步骤4，UE根据步骤2的切换判决结果，在步骤3的触发后，进入正式切换过程，同时源eNode B向目标eNode B发送切换请求消息；所述切换请求消息包含切换准备的相关信息以及将UE的调度策略告知目标eNode B；
步骤5，UE切换过程中，源eNode B与目标eNode B都对UE的重要业务采用优先调度测量；
步骤6，当UE完成切换后，新接入的eNode B对UE状态进行判断，判断出UE的具体地理位置，当检测到列车到达相应预设的地理临界点并向小区中心驶去，判决能够触发UE解除切换准备状态。
而且，eNode B和UE的距离计算方式为，当UE初始接入eNode B时，他们之间距离L通过接入信息中的UE上报的TA值计算而得，L＝TA×16×4.98；在随后的过程中，eNode B根据UE周期上报的TA值进行持续的距离校正，L_新＝L_旧+(TA-31)×16×4.98，L_旧为校正前距离，L_新为校正后距离。
本发明提出一种在LTE轨道交通通信场景下，解决高速列车进行服务小区切换时由于信号不稳定而造成的主要业务性能下降的方案。本发明优点是：
1.打破常规，巧妙根据列车车载终端的运行轨迹固定，移动性有着很固定的规律的特点，利用UE上报的TA来获取位置信息进行判决，从而能够提早的进行切换准备
2.对UE业务进行优先级排序，在特殊场景下优先对重要业务进行调度
3.在切换时基站间进行交互，将调度策略通知给目标基站
本发明实现简单，高效精确，无需额外硬件投入，具有重要市场价值，对我国相关产业在国际上占据领先地位具有重要意义。
附图说明
图1是现有技术的轨道交通车地通信系统示意图；
图2是现有技术的切换示意图；
图3是本发明实施例的数据处理流程图。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显和易懂，下面结合附图对本发明实施例中技术方案作进一步详细说明。
参见图2，通过对切换时的情景进行分析，发现由于在切换时造成的无线性能下降，此时车载UE各业务需要的数据都无法得到满足，业务主要是IP、TCP、HTTP，其中最重要的应该是HTTP业务，为了优先保证此时HTTP业务的性能，本发明实施例提出了一种新的适用于轨道交通场景下的数据调度方案：
根据列车车载终端的运行轨迹固定，移动性有着很固定的规律的特点，利用UE反馈的TA来预先进行判决，使UE进入切换准备状态，UE在此状态中利用业务标示机制，保证UE业务中最重要的业务能够优先得到调度，保证此业务的性能不受影响，并利用交互机制通知目标基站也采取同样的调度方式，保证直到切换完成主要业务的性能能够不受影响，最终达到降低切换不及时造成的性能下降风险。
具体实施时，最重要的如果是其他业务，实现方式相同。
参见图3，实施例所提供LTE轨道交通场景下数据调度方法按照以下流程进行：
步骤1：源eNode B对UE进行测量配置，UE的测量结果将用于辅助源eNode B进行一系列判决。同时，基站对UE的业务数据进行分析识别，并标记出最重要业务。
因为UE会对本小区和邻小区进行测量，源eNode B可配置UE测量上报给基站的周期。
基站对UE的业务数据进行分析，可采用的方式为，分析数据包是否为TCP报文，如果是TCP报文，检查报文的目的端口是否为80，如果为80，就是HTTP报文。
具体实施时，最重要业务可以由本领域技术人员预先设定，针对下行数据，判断是否为最重要业务，是则进标示，否则持续判断。
步骤2：源eNode B根据UE上报的信息来进行切换准备状态判决：
eNode B根据UE上报的TA信息和TA变化趋势进行分析计算，判断出UE的具体地理位置，预先在地理上设置一临界点，当检测到列车驶离本小区并到达此点，判决可以触发UE切换准备状态，进入步骤3；否则判决不触发预切换，继续正常数据调度，持续进行判决。
eNode B和UE的距离计算通过TA来完成，当UE初始接入eNode B时，他们之间距离L通过接入信息中的UE上报的TA值计算而得：L＝TA×16×4.98。在随后的过程中，eNode B根据UE周期上报的TA值进行持续的距离校正：L_新＝L_旧+(TA-31)×16×4.98，L_旧为校正前距离，L_新为校正后距离。
式中相关数值根据标准协议设定。
步骤3：源eNode B触发UE进入切换准备状态，在此状态中，基站开始优先调度给UE之前识别出的最重要业务数据。
具体实施时，可针对数据判断是否为最重要业务，是则优先进行调度，否则等重要业务调度完后再调度。
步骤4：UE根据步骤2的切换判决结果，在步骤3的触发后，进入正式切换过程，同时源eNode B向目标eNode B发送切换请求消息。该消息包含切换准备的相关信息以及将UE的调度策略告知目标eNode B。
UE的调度策略是指源小区此时的调度策略，即优先调度最重要业务
具体实施时，切换准备的相关信息主要有UE的X2和S1信令上下文参考、目标小区标识、密钥KeNode B*、RRC上下文、AS配置、E-UTRAN无线接入承载(E-RAB，E-UTRAN RadioAccess Bearer)上下文等。
步骤5：UE切换过程中，源eNode B与目标eNode B都对UE的重要业务采用优先调度测量。
步骤6：当UE完成切换后，新接入的eNode B对UE状态进行判断，根据UE上报的TA信息和TA变化趋势进行分析计算，判断出UE的具体地理位置，预先在地理上设置一临界点，当检测到列车到达此点并向小区中心驶去，判决可以触发UE解除切换准备状态。
具体实施时，本领域技术人员可自行预设进入切换区域触发流程的临界点和离开切换区域解除流程的临界点。可根据每个站点的具体环境，依照距离进行具体设置，例如基站单边覆盖1000米，可以设置左右700米为临界点。
根据UE上报的TA信息和TA变化趋势进行分析计算，判断出UE的具体地理位置，实现方式与步骤2一样。利用TA值算出UE到基站的距离，铁轨是固定的，根据距离可知具体位置。
预先设置一个地理位置坐标点，实时检测列车到基站的距离，越来越远即为驶离，反之则为驶近。
具体实施时，在离开当前小区，对下一个目标eNode B可以重复执行以上流程，可采用软件技术实现流程自动运行。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未违背本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种LTE轨道交通场景下数据调度方法，其特征在于：根据列车车载终端的运行轨迹固定，且移动性有着固定规律的特点，利用UE反馈的TA预先进行判决，使UE进入切换准备状态，UE在此状态中利用业务标示机制，保证UE业务中最重要的业务能够优先得到调度，并利用交互机制通知目标基站也采取同样的调度方式，保证直到切换完成主要业务的性能能够不受影响；
实现过程包括以下步骤，
步骤1，源eNode B对UE进行测量配置，同时基站对UE的业务数据进行分析识别，并标记出最重要业务；所述基站对UE的业务数据进行分析，包括分析数据包是否为TCP报文，如果是TCP报文，检查报文的目的端口是否为80，如果为80，就是HTTP报文；标记最重要业务的实现方式为，针对下行数据，判断是否为最重要业务，是则进标示，否则持续判断；
步骤2，源eNode B根据UE上报的信息判断出UE的具体地理位置，进行切换准备状态判决，包括当检测到列车驶离本小区并到达相应预设的地理临界点，判决能够触发UE切换准备状态，进入步骤3；否则判决不触发预切换，持续进行判决；
步骤3，源eNode B触发UE进入切换准备状态，在此状态中，基站开始优先调度给UE之前识别出的最重要业务数据；
步骤4，UE根据步骤2的切换判决结果，在步骤3的触发后，进入正式切换过程，同时源eNode B向目标eNode B发送切换请求消息；所述切换请求消息包含切换准备的相关信息以及将UE的调度策略告知目标eNode B；
步骤5，UE切换过程中，源eNode B与目标eNode B都对UE的重要业务采用优先调度测量；
步骤6，当UE完成切换后，新接入的eNode B对UE状态进行判断，判断出UE的具体地理位置，当检测到列车到达相应预设的地理临界点并向小区中心驶去，判决能够触发UE解除切换准备状态。
2.根据权利要求1所述LTE轨道交通场景下数据调度方法，其特征在于：eNode B和UE的距离计算方式为，当UE初始接入eNode B时，他们之间距离L通过接入信息中的UE上报的TA值计算而得，L＝TA×16×4.98；在随后的过程中，eNode B根据UE周期上报的TA值进行持续的距离校正，L_新＝L_旧+(TA-31)×16×4.98，L_旧为校正前距离，L_新为校正后距离。
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