CN106937341B - 一种实现跨虚拟小区切换的方法及其终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现跨虚拟小区切换的方法及其终端。该方法包括以下步骤：终端检测到满足切换需求的目标控制节点以及目标控制节点下的目标转发节点，然后将目标控制节点与目标转发节点对应上报，源控制节点通知目标控制节点终端检测到的目标转发节点的相关信息。本发明缩短了控制平面和用户平面需要先切换到一个基站再分离到两个基站的处理时延，同时提升了跨虚拟小区切换的成功概率。

Description

一种实现跨虚拟小区切换的方法及其终端

技术领域

本发明涉及一种实现跨虚拟小区切换的方法，同时也涉及相应的终端，属于无线通信技术领域。

背景技术

超密集网络(Ultra Dense Network，简写为UDN)被认为是5G实现1000倍容量提升的潜在技术之一。UDN部署中的一个关键问题是：在移动业务量爆炸及高QoS等级的创新业务等应用环境中，终端以高移动性在覆盖区域中行进时，移动性管理变得更加困难。由于小区边界更多、更不规则，导致更频繁、更为复杂的切换，难以保证移动性性能，因此，需要针对超密集网络场景发展新的切换方法。

小区虚拟化是解决UDN场景中终端移动性问题的有效措施之一。目前较为主流的小区虚拟化方案可以分为两种，一种是集中式虚拟化小区，一种是分布式虚拟化小区。集中式虚拟化小区属于物理区域范畴，在地域上划分为若干个子区域，每个子区域有一个统一的集中节点(可以是宏基站)，每个集中节点覆盖范围内的小小区通过集中节点进行控制面的信令传输，而终端临近的若干个小站负责用户面的数据传输。当终端在同一个集中节点下移动时，控制面保持不变，只需要对用户面进行更新和重配置。针对集中式虚拟小区，在集中节点覆盖范围内的移动性管理，3GPP在R12中提出了双连接的方式，终端移动时控制面保持不变，提供用户面的小小区节点会发生改变，只需要进行节点的重新配置，即节点的加入或删除，而并不会发生实际的切换过程。现有技术包括一种指示和确定小小区归属的方法，本地基站根据小小区的小区标识和该小小区所归属的宏小区的小区标识，生成该小小区的归属小区指示信号，该小小区向终端发送小小区的归属小区指示信号，对于一个宏站下面的小小区所发送的归属小区指示信号是相同的，这样一来，终端移动过程中在同一宏小区下的小小区之间看到的PCI是相同的，不会发生传统意义上的切换。

如图1所示，这里集中节点以宏站代替，当终端在同一个宏站MeNB1覆盖范围下移动时，终端始终会与MeNB1保持控制面的连接，而提供用户面的小站则会随着终端的移动而进行不断的更新与重新配置，但是这个过程中终端始终处于连接状态，不会感受到切换。而当终端移动到宏小区边缘，即MeNB1和MeNB2的重叠覆盖区域时，控制面和用户面都会发生改变，必然还是会发生切换过程。比较直观的方案是将该终端的控制面和用户面都切换到MeNB2，然后再在MeNB2覆盖范围内的虚拟小区将用户面转移到SeNB。这样一来，终端的C/U切换相当于要经历两个步骤，时延可能会较长；并且在某些情况下，宏站可能没有足够的接纳该终端的资源，便会导致终端无法完成切换过程。另一方面，在未来数据量会越来越大，控制面和用户面的分离需求也会日益提升，有必要考虑将终端的控制面和用户面分离进行切换，即控制面切换到宏站，用户面切换到小站。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种实现跨虚拟小区切换的方法。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种实现跨虚拟小区切换的终端。

为实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种实现跨虚拟小区切换的方法，包括如下步骤：

终端检测到满足切换需求的目标控制节点以及目标控制节点下的目标转发节点，然后将所述目标控制节点与所述目标转发节点对应上报，

所述源控制节点通知所述目标控制节点所述终端检测到的所述目标转发节点的相关信息。

其中较优地，所述终端根据所述目标转发节点的唯一标识，识别出所述目标转发节点所对应的所述控制节点。

其中较优地，所述目标转发节点的唯一标识，包括所述控制节点ID以及所述转发节点ID。

其中较优地，所述源控制节点向所述目标控制节点发出切换请求消息，所述切换请求消息包括所述目标控制节点选择的、在所述目标控制节点下的所述目标转发节点ID列表。

其中较优地，所述目标转发节点的唯一标识还包括所述目标转发节点类型。

其中较优地，所述终端上报所述目标转发节点ID列表，所述目标转发节点ID列表是所述终端从满足一定信号强度的所述目标转发节点中选取的，信号强度最大的一个或多个所述目标转发节点。

其中较优地，所述目标转发节点是所述目标控制节点从所述目标转发节点ID列表中选择的一个或多个所述目标转发节点。

一种实现跨虚拟小区切换的终端，所述终端检测到满足切换需求的目标转发节点及所述目标转发节点所属的目标控制节点，然后将所述目标控制节点与所述目标转发节点对应上报。

其中较优地，所述终端根据所述目标转发节点的唯一标识，识别出所述目标转发节点所对应的所述控制节点。

其中较优地，所述终端上报目标转发节点ID列表，所述目标转发节点ID列表是所述终端从满足一定信号强度的所述目标转发节点中选取的，信号强度最大的一个或多个所述目标转发节点。

本发明通过将终端的控制面和用户面分别切换到不同基站，缩短了在C/U分离架构下C平面和U平面需要先切换到一个基站再分离到两个基站的处理时延，同时提升切换成功概率。尤其适用于超密集网络中集中式虚拟小区以及未来C/U分离架构下的切换。

附图说明

图1为集中节点覆盖范围内移动性管理场景的示意图；

图2A为第一种集中式小区虚拟化系统的构架示意图；

图2B为第二种集中式小区虚拟化系统的构架示意图

图3为小站标识分配的示意图；

图4为本发明的第一实施例中，跨虚拟小区切换方法的流程框图；

图5为本发明的第一实施例中，数据通道建立流程的示意图；

图6为本发明的第一实施例中，跨虚拟小区切换方法的信令图；

图7为本发明的第二实施例中，跨虚拟小区切换方法的流程框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容进行详细具体的说明。

本发明针对现有技术不能解决跨虚拟小区切换时将终端的控制面和用户面分离进行切换的问题，提出一种实现跨虚拟小区切换的方法。它的核心技术思想是：宏站给小站分配一个双重的标识，既可以识别小站信息，也可以识别小站所属的宏站信息，终端移动到宏小区边缘时，如果测量到的信息满足了触发事件条件，便会触发切换过程，通过交互信息的增强，将终端的控制面切换到目标宏站，用户面切换到目标小站。

需要说明的是，在本发明中将宏基站(宏站)或其他可提供控制面功能的控制节点称为控制节点；将LTE(LTE-A)的小基站(小站)或其他类型的低功率接入点，如WiFi等，称为转发节点。在实施例中，为了方便理解，使用宏站和小站分别指代控制节点和转发节点。

下面结合附图详细说明本发明所提供的实现跨虚拟小区切换的方法及其终端。

本发明采用集中式小区虚拟化构架，考虑宏站提供控制面服务，终端周围的小小区构成虚拟小区，共同为终端提供用户面服务的虚拟小区构建方式。为方便起见，这里仅以一个小小区作为虚拟小区为例进行说明，当虚拟小区中存在多个小小区时，可以很方便地进行扩展。

根据小站SeNB的功能，这里提供两种系统架构。第一种系统架构如图2A所示，宏站MeNB1和宏站MeNB2分别与移动性管理实体/接入网关MME/S-GW通过S1接口连接，可以为终端提供控制面的功能。小站SeNB1和小站SeNB2分别与其所属的宏站MeNB1和宏站MeNB2通过X2接口连接，为终端提供数据传输服务(用户面功能)。这种架构下，终端数据需要过宏站进行转发。

第二种系统架构如图2B所示，与第一种系统架构的区别主要在于小小区基站(小站)是否具备更健全的功能，该架构中小站具有S1接口与接入网关S-GW连接，数据可以直接通过S-GW获取，无需通过宏站转发。本实施例中，小站可以没有控制面功能，但是如果小站有控制面功能也可以使用本发明所提供的方法。

当终端移动到集中节点边界时，并且达到了切换的条件，便会发生虚拟小区间的切换。目前LTE标准中小区切换的触发事件中，需要增加如下的触发事件：

C1事件：相邻宏小区的信号强度高于预设门限T1且相邻宏小区所辖的相邻小小区的信号强度高于预设门限T2；这个事件用于终端的控制面和用户面分别连接到不同小区的切换。

可以理解，未来有多网融合的可能，同一个运营商下可能会有不同的小站节点类型，比如LTE(LTE-A)基站、WiFi节点等。宏站给小站进行标识时加入节点类型，可以减少小站ID重复的可能。小站类型占用的比特位可根据运营商下的小站类型进行预留，例如，如果只有LTE(LTE-A)基站和WiFi节点，则只需要1个比特位。小站在宏站范围内的唯一标识(ID)可以是顺序标号得到的，比如宏站覆盖范围内有100个A类型的小站，那么从1～100给A类小站进行编号，根据小站数量的发展，可以预留若干比特位作为标识信息。

如图3所示，小站部署时，宏站给该小站分配一个在宏站覆盖范围内的唯一标识，包括宏站ID、小站类型、小站ID，也可以是由这几项信息进行编码处理的标识，表征在该宏站范围内小站标识的唯一性。所述控制节点范围内的唯一标识，由所述控制节点统一进行分配和管理，所述控制节点可以协调所述转发节点的资源。即，在本实施例中，目标小站在目标宏站范围内的唯一标识由目标宏站统一进行分配和管理。

小站广播该小站在该宏站范围内的唯一标识。终端接收到该消息后可以知道该基站是一个什么类型的小站以及属于哪个宏站。

终端根据测量配置对本小区和邻小区进行测量，并周期性或者事件触发性地给源宏站MeNB发送测量报告。

<第一实施例>

假设SeNB与S-GW之间没有S1接口，数据通过宏站进行转发。切换之前，终端的控制面由源MeNB提供，用户面由源SeNB提供。当终端在不同宏站范围内移动时，需要实现终端的控制面和用户面分离切换，具体方法和步骤如图4～图6所示。

步骤1：终端监测到触发条件，即出现C1事件。具体而言，就是判断出：相邻宏小区的信号强度高于预设门限T1且相邻宏小区所辖的相邻小小区的信号强度高于预设门限T2(T1\T2由宏站预先设定并通知终端)。

步骤2：测量目标宏站是否有足够资源

终端测量到的目标宏站判断有足够的资源给终端接入时，或者没有合适的目标小站接入时，可以将终端的控制面和数据面同时切换到宏站，即，采用图4中右侧的常规切换步骤。在此情况下，终端只需要识别宏站的信息。

当终端测量到的目标宏站没有足够的资源给终端接入时，若有合适的目标小站，可以将终端的控制面和用户面分别切换到目标宏站和目标小站，此时终端不仅要识别宏站的信息，还需要识别目标小站的信息，并且终端需要知道测量到的小站归属于哪个宏站。

步骤3：终端测量并识别目标宏站和目标小站信息

终端测量并识别目标宏站以及该目标宏下的所有目标小站信息，然后向源宏站MeNB发送测量报告。在测量报告中包含目标宏站标识、小站类型和目标小站在宏站范围内的唯一标识列表(即小站ID列表)。目标小站在宏站范围内的唯一标识列表，是在满足一定信号强度的目标小站中，按照信号强度排序，取前n个的目标小站，这些目标小站在宏站范围内的唯一标识列表。

根据终端测量的目标控制节点和该节点下转发节点的测量信息，源控制节点根据各个转发节点的负载情况资源情况，筛选目标转发节点信息，为目标控制节点提供候选转发节点列表。源宏站转发的目标小站ID列表与终端上报的目标小站ID列表是可以相同的，也可以是筛选后的。因为终端测量到的目标小站数量可能会很多，也可能很少，如果数量较少，则不必进行筛选，因为目标宏站也会对目标小站进行筛选的。如果数量较大，为了降低信令开销，可以由源宏站进行预筛选。

步骤4：目标宏站与目标小站建立数据通道

结合图5和图6，源宏站MeNB根据来自终端的测量报告，确定是否触发小区切换。如果满足条件，源宏站就给目标宏站MeNB发送切换请求消息。源宏站给目标宏站发送的切换请求消息可包含传统切换请求内的信息，如：终端在源eNB的信令上下文参考信息、终端S1信令上下文参考信息、目标小区的标识、SAE承载上下文等。

除此之外，切换请求消息还应增加：终端的业务类型、目标转发节点类型、在目标控制节点下的目标转发节点唯一标识列表等内容。结合到本实施例中，该消息中包含终端ID、业务类型、目标宏站ID、小站类型、目标小站ID列表(候选转发节点ID列表)。所述候选转发节点ID列表，是源宏站根据候选转发节点的资源配置、用户负载等情况，从终端上报的候选转发节点ID列表(目标小站ID列表)中选择的一个或几个。

目标宏站MeNB根据切换请求中的信息判断是否有足够的资源可以接纳这个终端。如果可以，则目标宏站从切换请求消息中的小站ID列表中选择一个或多个目标小站，加入该终端的虚拟小区，并向该目标小站发出数据通道建立指示。数据通道建立指示包括终端ID和业务类型。目标宏站从切换请求消息中的小站ID列表中选择一个或多个目标小站时，目标宏站可以根据各个小站的负载状态、资源配置、信号强度等来进行选责。

如果目标宏站没有足够的资源，则返回切换失败的应答，结束切换流程。

目标小站向目标宏站发送数据通道建立应答消息。然后，目标宏站MeNB给源宏站MeNB发送切换应答消息。所述切换应答消息可包含传统切换请求应答内的信息，如需要发送给终端的切换命令、目标小站新分配的C-RNTI等，除此之外还应增加：目标宏站下的目标转发节点类型、目标控制节点选择的在目标控制节点下的目标转发节点唯一标识列表等内容。

该消息包含目标宏站MeNB选择的目标小站ID列表。

步骤5：终端分别与目标宏站和目标小站建立同步，并完成切换

源宏站MeNB给终端发送切换指令，指示终端开始执行切换过程。然后，源宏站MeNB将数据转发给目标宏站MeNB，目标宏站MeNB进行数据缓存。接着，终端执行同步过程，与目标宏站MeNB和目标小站SeNB分别取得同步。之后，目标宏站MeNB给终端发出切换确认，分配上行资源。源宏站MeNB给源小站SeNB发送数据通道释放请求。源小站SeNB给源宏站MeNB发送数据通道释放应答。最后，目标宏站MeNB给MME发送切换完成指令。MME给S-GW发送切换完成指令。S-GW给MME发送用户面更新请求。MME给目标宏站MeNB发送切换完成确认。目标宏站MeNB给源宏站MeNB发送释放反馈。源宏站MeNB将剩余数据继续转发给目标宏站MeNB。

至此完成切换流程。此时，终端的控制面由目标宏站MeNB提供，用户面由目标小站SeNB提供。

本领域普通技术人员可以理解，在切换过程中，根据小小区是否具备与S-GW之间的接口，确定数据是需要通过MeNB转发还是直接从S-GW获取。

在本发明所提供的跨虚拟小区切换方法中，MeNB只是为了说明需要有一个集中节点控制一片区域的小站，也可以是其他集中节点。同样，SeNB也可以是其他类型的小站，比如WiFi等设备。本实施例以第一种架构进行说明，对于第二种架构以及其他架构同样会存在一定的适用性，在此不予赘述。本实施例仅以一个SeNB为例进行说明，但很容易扩展到多个SeNB为终端提供用户面服务的情况，在此不予赘述。

<第二实施例>

第一实施例中，考虑的是采用常规方式与本发明提出的新方式这两种方式结合。即图4右侧的常规切换步骤：用户面与控制面均切换到目标宏站，再将用户面切换到目标小站的常规方式，与图4左侧的将用户面和控制面分别切换到目标小站和目标宏站的新方式，根据目标宏站资源充足与否来选择这两种方式。

第二实施例中，只考虑采用本发明提出的新方式，如图7所示。这种情况下，终端不仅要识别宏站的信息，还需要识别目标小站的信息，以及小站归属于哪个宏站，反馈给源宏站。源宏站根据终端测量报告中的信息(宏站ID、小站ID)向目标宏站发出切换请求，不需要根据目标宏站的资源是否充足来选择用常规方式或新方式。其余步骤与第一实施例相同，在此不予赘述。

本发明适用于解决UE跨越虚拟小区时的移动性问题，将终端的控制面和用户面分别切换到不同基站，缩短了在C/U分离架构下C平面和U平面需要先切换到一个基站再分离到两个基站的处理时延，同时提升切换成功概率。尤其适用于超密集网络中集中式虚拟小区以及未来C/U分离架构下的切换。

利用本发明所提供的技术方案，在终端检测到合适的目标小站后，将目标宏站ID与目标小站ID对应，报告给源宏站。这样，目标宏站可以与对应的目标小站建立数据通道，终端可以与目标宏站和目标小区分别同步，从而实现分离切换。

需要强调的是，上述的第一和第二实施例中，均以源宏站作为源控制节点的示例；以源小站作为源转发节点的示例，以目标宏站作为目标控制节点的示例，以目标小站作为目标转发节点的示例，这仅是举例说明，并不构成对控制节点或转发节点的限制。

上面对本发明所提供的实现跨虚拟小区切换的方法及其终端进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (6)

1.一种实现跨虚拟小区切换的方法，其特征在于包括以下步骤：

终端移动到宏小区边缘时，如果测量到的信息满足触发事件：相邻宏小区的信号强度高于第一预设门限且相邻宏小区所辖的相邻小小区的信号强度高于第二预设门限，触发切换过程；

终端检测到满足切换需求的目标控制节点以及目标控制节点下的目标转发节点，然后将所述目标控制节点与所述目标转发节点对应上报，源控制节点通知所述目标控制节点所述终端检测到的所述目标转发节点的相关信息；

所述目标控制节点选择所述目标转发节点，并与所述目标转发节点建立数据通道，然后将选择出的所述目标转发节点通知所述源控制节点，所述终端接到所述源控制节点的切换指令，与所述目标控制节点进行同步，并且与所述目标转发节点进行同步；

所述终端将控制面切换到所述目标控制节点，将用户面切换到所述目标转发节点。

2.如权利要求1所述的实现跨虚拟小区切换的方法，其特征在于：

所述终端根据所述目标转发节点的唯一标识，识别出所述目标转发节点所对应的目标控制节点。

3.如权利要求2所述的实现跨虚拟小区切换的方法，其特征在于：

所述目标转发节点的唯一标识包括控制节点唯一标识以及转发节点唯一标识。

4.如权利要求3所述的实现跨虚拟小区切换的方法，其特征在于：

所述目标转发节点的唯一标识还包括目标转发节点类型。

5.如权利要求4所述的实现跨虚拟小区切换的方法，其特征在于：

所述源控制节点向所述目标控制节点发出切换请求消息，所述切换请求消息包括所述目标转发节点类型、所述源控制节点选择的在所述目标控制节点下的所述目标转发节点的唯一标识列表。

6.如权利要求4所述的实现跨虚拟小区切换的方法，其特征在于：

所述目标控制节点向所述源控制节点发出切换请求应答消息，包括所述目标控制节点下的所述目标转发节点类型、所述源控制节点选择的所述目标控制节点下的所述目标转发节点的唯一标识列表。

Images