CN108430081A - 一种网络虚拟化雾无线接入网络中的切换方法 - Google Patents

一种网络虚拟化雾无线接入网络中的切换方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种网络虚拟化雾无线接入网络中的切换方法，能够降低切换信令开销。所述方法包括：源雾基站判定是否执行接入切换，若执行接入切换，源雾基站向目的雾基站发送用户接入切换请求；目的雾基站将允许用户接入的指令信息和无线资源分配信息发送给源雾基站；源雾基站将系统顺序号信息发送到目的雾基站，并将缓存数据转发到目的雾基站；雾用户与目的雾基站建立同步，目的雾基站给雾用户分配上行资源和跟踪区，当雾用户接入到目的雾基站时，目的雾基站接收到来自雾用户的切换确认消息；目的雾基站向预先设置的虚拟分组核心网发送路径切换请求，所述虚拟分组核心网进行处理，完成切换。本发明适用于无线接入网络。

Description

一种网络虚拟化雾无线接入网络中的切换方法
技术领域
本发明涉及移动通信领域，特别是指一种网络虚拟化雾无线接入网络中的切换方法。
背景技术
随着移动互联网等技术领域的飞速发展，越来越多的用户渴望接入网络。同时各种类型的基站被大量部署，用户在网络中的移动性问题成为未来网络系统中重要的问题之一。超量用户的流动性，以及在成千上万的基站之间的移动性造成大量的切换。基站的密集部署和用户的频繁移动，将会导致大量的切换信令，如何减小大量的切换信令对网络的冲击，降低信令开销是亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种网络虚拟化雾无线接入网络中的切换方法，以解决现有技术所存在的切换信令开销大的问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种网络虚拟化雾无线接入网络中的切换方法，包括：
当处于连接状态的雾用户在源雾基站的覆盖边缘移动时，源雾基站根据接收到的雾用户发送的测量报告判定是否执行接入切换，若执行接入切换，源雾基站向目的雾基站发送用户接入切换请求，其中，所述边缘指：多个小区相邻的边界覆盖地区，所述用户接入切换请求包括：当前业务接入信息；
目的雾基站根据接收到的用户接入切换请求，将允许用户接入的指令信息和无线资源分配信息发送给源雾基站；
源雾基站根据接收到的允许用户接入的指令信息和无线资源分配信息，将系统顺序号信息发送到目的雾基站，并将雾用户当前业务在源雾基站本地的所有缓存数据转发到目的雾基站；
雾用户与目的雾基站建立同步，目的雾基站给雾用户分配上行资源和跟踪区，当雾用户接入到目的雾基站时，目的雾基站接收到来自雾用户的切换确认消息；
目的雾基站根据接收到的切换确认消息向预先设置的虚拟分组核心网发送路径切换请求，以便所述虚拟分组核心网对接收到的路径切换请求进行处理，完成切换。
进一步地，所述测量报告包括：雾用户所在服务小区以及相邻小区的测量结果，所述测量结果用于表征雾用户所在服务小区以及相邻小区的服务质量；
所述当处于连接状态的雾用户在源雾基站的覆盖边缘移动时，源雾基站根据接收到的雾用户发送的测量报告判定是否执行接入切换包括：
当处于连接状态的雾用户在源雾基站的覆盖边缘移动时，源雾基站根据接收到的雾用户发送的测量报告判定是否执行接入切换；
若相邻小区的服务质量比雾用户所在服务小区的服务质量好，则执行接入切换。
进一步地，所述当前业务接入信息包括：需要建立的演进分组系统列表以及每个演进分组系统承载对应的核心网侧数据传送的地址参数。
进一步地，所述目的雾基站根据接收到的用户接入切换请求，将允许用户接入的指令信息和无线资源分配信息发送给源雾基站包括：
目的雾基站接收到源雾基站发送的用户接入切换请求后，根据利用率负荷水平进行准入控制，将允许用户接入的指令信息和无线资源分配信息发送给源雾基站，其中，所述无线资源分配信息包括：空余可使用的频率。
进一步地，所述系统顺序号包括：分组数据汇聚协议序列号。
进一步地，所述目的雾基站根据接收到的切换确认消息向预先设置的虚拟分组核心网发送路径切换请求，以便所述虚拟分组核心网对接收到的路径切换请求进行处理，完成切换包括：
目的雾基站根据接收到的切换确认消息向预先设置的虚拟分组核心网发送路径切换请求；
所述虚拟分组核心网对接收到的路径切换请求进行处理，转换下行路径，修改并更新承载信息；
更新承载信息后，所述虚拟分组核心网通知目的雾基站路由切换完成，通知源雾基站释放信道资源，当源雾基站资源释放完毕时，完成切换。
进一步地，所述虚拟分组核心网是基于网络虚拟化技术构建的虚拟分组核心网。
进一步地，更新的承载信息包括：储存会话管理信息；
所述储存会话管理信息包括：建立链路时需要的服务质量信息和接入点名称。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，当处于连接状态的雾用户在源雾基站的覆盖边缘移动时，源雾基站根据接收到的雾用户发送的测量报告判定是否执行接入切换，若执行接入切换，源雾基站向目的雾基站发送用户接入切换请求；目的雾基站根据接收到的用户接入切换请求，将允许用户接入的指令信息和无线资源分配信息发送给源雾基站；源雾基站根据接收到的允许用户接入的指令信息和无线资源分配信息，将系统顺序号信息发送到目的雾基站，并将雾用户当前业务在源雾基站本地的所有缓存数据转发到目的雾基站；雾用户与目的雾基站建立同步，目的雾基站给雾用户分配上行资源和跟踪区，当雾用户接入到目的雾基站时，目的雾基站接收到来自雾用户的切换确认消息；目的雾基站根据接收到的切换确认消息向预先设置的虚拟分组核心网发送路径切换请求，以便所述虚拟分组核心网对接收到的路径切换请求进行处理，完成切换。这样，将切换判决的功能转移到基站侧，同时由于基站具有本地储存能力，能够降低链路数据流量，减少不必要的链路连接；且使用虚拟分组核心网取代复杂分散的网元设备行使职能，从而高效快速的响应路径切换请求，能够简化小区间切换过程，摆脱硬件约束，进而优化网络切换性能，应用本发明，能够在支持海量用户流动的情况下有效减小切换时延，具有更低的切换信令消耗，从而能够降低切换信令开销。
附图说明
图1为本发明实施例提供的网络虚拟化雾无线接入网络中的切换方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的网络虚拟化雾无线接入网络中的切换系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有的切换信令开销大的问题，提供一种网络虚拟化雾无线接入网络中的切换方法。
如图1所示，本发明实施例提供的网络虚拟化雾无线接入网络中的切换方法，包括：
S101，当处于连接状态的雾用户(fog user equipment，F-UE)在源雾基站(fogaccess point，F-AP)的覆盖边缘移动时，源雾基站根据接收到的雾用户发送的测量报告判定是否执行接入切换，若执行接入切换，源雾基站向目的雾基站发送用户接入切换请求，其中，所述边缘指：多个小区相邻的边界覆盖地区，所述用户接入切换请求包括：当前业务接入信息；
S102，目的雾基站根据接收到的用户接入切换请求，将允许用户接入的指令信息和无线资源分配信息发送给源雾基站；
S103，源雾基站根据接收到的允许用户接入的指令信息和无线资源分配信息，将系统顺序号信息发送到目的雾基站，并将雾用户当前业务在源雾基站本地的所有缓存数据转发到目的雾基站；
S104，雾用户与目的雾基站建立同步，目的雾基站给雾用户分配上行资源和跟踪区，当雾用户接入到目的雾基站时，目的雾基站接收到来自雾用户的切换确认消息；
S105，目的雾基站根据接收到的切换确认消息向预先设置的虚拟分组核心网发送路径切换请求，以便所述虚拟分组核心网对接收到的路径切换请求进行处理，完成切换。
本发明实施例所述的网络虚拟化雾无线接入网络中的切换方法，当处于连接状态的雾用户在源雾基站的覆盖边缘移动时，源雾基站根据接收到的雾用户发送的测量报告判定是否执行接入切换，若执行接入切换，源雾基站向目的雾基站发送用户接入切换请求；目的雾基站根据接收到的用户接入切换请求，将允许用户接入的指令信息和无线资源分配信息发送给源雾基站；源雾基站根据接收到的允许用户接入的指令信息和无线资源分配信息，将系统顺序号信息发送到目的雾基站，并将雾用户当前业务在源雾基站本地的所有缓存数据转发到目的雾基站；雾用户与目的雾基站建立同步，目的雾基站给雾用户分配上行资源和跟踪区，当雾用户接入到目的雾基站时，目的雾基站接收到来自雾用户的切换确认消息；目的雾基站根据接收到的切换确认消息向预先设置的虚拟分组核心网发送路径切换请求，以便所述虚拟分组核心网对接收到的路径切换请求进行处理，完成切换。这样，将切换判决的功能转移到基站侧，同时由于基站具有本地储存能力，能够降低链路数据流量，减少不必要的链路连接；且使用虚拟分组核心网取代复杂分散的网元设备行使职能，从而高效快速的响应路径切换请求，能够简化小区间切换过程，摆脱硬件约束，进而优化网络切换性能，应用本发明，能够在支持海量用户流动的情况下有效减小切换时延，具有更低的切换信令消耗，从而能够降低切换信令开销。
在前述网络虚拟化雾无线接入网络中的切换方法的具体实施方式中，进一步地，所述测量报告包括：雾用户所在服务小区以及相邻小区的参考信号接收质量和参考信号接收功率。
为了实现本实施例所述的切换方法，首先需初始化雾用户F-UE的移动状态，并将测量报告发送给源雾基站F-AP；其中，所述移动状态包括：雾用户F-UE所在位置以及移动速度等参数；所述测量报告包括：雾用户F-UE所在服务小区以及相邻小区的测量结果，所述测量结果用于表征服务小区以及相邻小区的服务质量。
本实施例中，所述测量报告可以包括但不限于：雾用户所在服务小区和相邻小区的参考信号接收质量(Reference Signal Receiving Quality，RSRQ)和参考信号接收功率(Reference Signal Receiving Power，RSRP)，参考信号接收质和参考信号接收功率可以体现小区的服务质量。
在前述网络虚拟化雾无线接入网络中的切换方法的具体实施方式中，进一步地，所述当处于连接状态的雾用户在源雾基站的覆盖边缘移动时，源雾基站根据接收到的雾用户发送的测量报告判定是否执行接入切换包括：
当处于连接状态的雾用户在源雾基站的覆盖边缘移动时，源雾基站根据接收到的雾用户发送的测量报告判定是否执行接入切换；
若相邻小区的服务质量比雾用户所在服务小区的服务质量好，则执行接入切换。
如图2所示，本实施例中，当处于连接状态的雾用户F-UE在源雾基站F-AP的覆盖边缘移动时，源雾基站F-AP根据接收到的雾用户发送的测量报告判定是否执行接入切换；若执行接入切换，源雾基站F-AP可以通过X2接口(其中，X2接口为支持数据和信令直接传输的通信接口)向目的雾基站F-AP发送用户接入切换请求(handover request)。
本实施例中，所述用户接入切换请求包括：当前业务接入信息；所述边缘指：多个小区相邻的边界覆盖地区；所述当前业务接入信息包括：需要建立的演进分组系统(Evolved Packet System，EPS)列表以及每个EPS承载对应的核心网侧数据传送的地址等参数。
在前述网络虚拟化雾无线接入网络中的切换方法的具体实施方式中，进一步地，所述目的雾基站根据接收到的用户接入切换请求，将允许用户接入的指令信息和无线资源分配信息发送给源雾基站包括：
目的雾基站接收到源雾基站发送的用户接入切换请求后，根据利用率负荷水平进行准入控制，将允许用户接入的指令信息和无线资源分配信息发送给源雾基站，其中，所述无线资源分配信息包括：空余可使用的频率。
本实施例中，结合雾计算，使得处于网络边缘的雾基站F-AP(包括：源雾基站F-AP和目的雾基站F-AP)配有储存和逻辑计算的能力，从而区别于传统的射频拉远头(RemoteRadio Head，RRH)。
本实施例中的雾基站F-AP能够执行判决，控制，协作无线信号处理和协作无线资源管理的功能。
本实施例中，所述判决功能包括：判定是否进行接入切换，且切换决策部分只发生在雾基站F-AP侧；控制功能可以包括：控制发射功率；协作无线信号处理功能可以包括：对接收到的信号进行载波偏移补偿、检测、解码等操作；协作无线资源管理功能可以包括：分配无线信道资源。
在前述网络虚拟化雾无线接入网络中的切换方法的具体实施方式中，进一步地，所述系统顺序号包括：分组数据汇聚协议序列号。
本实施例中，源雾基站F-AP根据目的雾基站发送的允许用户接入的指令信息和无线资源分配信息，将系统顺序号(Sequence Number，SN)信息传送到目的雾基站F-AP，以便于目的雾基站F-AP知道源雾基站F-AP的数据传递情况，从而同步后继续传输，有利于数据重传、加密和完整性保护，同时将雾用户F-UE当前业务在源雾基站本地的所有缓存(caching)数据转发到目的雾基站，其中，系统顺序号主要包括：分组数据汇聚协议(PacketData Convergence Protocol，PDCP)序列号。
本实施例中，源雾基站F-AP向目的雾基站F-AP转发的这部分缓存(caching)数据，完全来自于本地缓存，与上层核心网络无关。
本实施例中，在源雾基站F-AP向目的雾基站F-AP转发的本地缓存(caching)数据后，雾用户F-UE与目的雾基站F-AP建立同步，目的雾基站F-AP给雾用户F-UE分配上行资源和跟踪区，时刻跟踪雾用户信息，保证用户的接入。
在前述网络虚拟化雾无线接入网络中的切换方法的具体实施方式中，进一步地，所述目的雾基站根据接收到的切换确认消息向预先设置的虚拟分组核心网发送路径切换请求，以便所述虚拟分组核心网对接收到的路径切换请求进行处理，完成切换包括：
目的雾基站根据接收到的切换确认消息向预先设置的虚拟分组核心网发送路径切换请求；
所述虚拟分组核心网对接收到的路径切换请求进行处理，转换下行路径，修改并更新承载信息；
更新承载信息后，所述虚拟分组核心网通知目的雾基站路由切换完成，通知源雾基站释放信道资源，当源雾基站资源释放完毕时，完成切换。
本实施例中，当雾用户F-UE接入到目的雾基站F-AP时，目的雾基站F-AP会收到来自雾用户F-UE的切换确认消息，之后目的雾基站F-AP根据接收到的切换确认消息向预先设置的虚拟分组核心网(Virtualized Evolved Packe，vEPC)发送路径切换请求(PathSwitch Request)，告知雾用户F-UE的接入小区已改变，请求更新业务数据通道的节点地址；其中，所述虚拟分组核心网是基于网络虚拟化技术构建的虚拟分组核心网。
本实施例中，网络虚拟化技术可以将传统的电信设备和硬件解耦，基于通用的计算、储存、网络设备更有效率的实现电信网络功能。在网络虚拟化的环境下，可以实现多种业务共享和集中处理，大幅度提升运行效率。雾计算充分开发利用更靠近用户的网络边缘设备的计算、储存、通信、控制和管理等功能，将云计算模式扩展到网络的边缘。将雾计算的概念融入无线接入网络架构中，得到了雾无线接入网络，其中无线信号处理和无线资源管理等功能可以在用户终端和基站中实现，使数据传输路径更简便，具有更低时延。
需要说明的是：为了区别雾用户F-UE切换之前接入的小区和切换之后接入的小区，将雾用户切换之前接入的小区称为：服务小区，随着移动至服务小区边缘后接入至相邻小区称为接入小区。实际上，服务小区也是接入小区。
本实施例中，所述虚拟分组核心网接收到路径切换请求后，对其进行处理，转换下行路径，修改承载，更新承载信息。
本实施例中，更新的承载信息包括但不限于：储存会话管理信息，所述储存会话管理信息包括但不限于：建立链路时需要的信息，例如，服务质量(quality of service，QoS)和接入点名称(access point name，APN)等与会话相关的信息。
如图2所示，本实施例中，基于网络虚拟化技术构建的虚拟分组核心网vEPC(vEPC也可以称为：雾化虚拟分组核心网(Virtualized Evolved Packet Core-Fog，vEPC-Fog))执行传统的EPC功能，包括原有的移动管理单元(Mobility Management Entity，MME)、服务网关(Serving Gateway，S-GW)、雾基站网关(Fog Access Point Gateway，F-AP GW)、宏无线远端射频单元(Macro Remote Radio Head，MRRH)、分组数据网络网关(Packet DataNetwork Gateway，P-GW)、策略和计费规则功能实体(Policy and Charging RulesFunction，PCRF)等全部功能，其中，S1为通信接口。在接收到切换请求时，虚拟分组核心网vEPC无需在各个功能硬件上分布处理，能够快速的完成转换下行路径，更改承载等操作，从而完成路由切换。
本实施例中，在路由切换完成后，所述虚拟分组核心网vEPC通知目的雾基站F-AP路由切换完成，通知源雾基站F-AP开始释放信道资源，当源雾基站F-AP资源释放完毕，切换彻底完成。
综上，本实施例所述的网络虚拟化雾无线接入网络中的切换方法，是以降低切换信令开销为目标，综合考虑、利用无线接入网络边缘处(雾用户F-UE和雾基站F-AP)的缓存，采用网络虚拟化技术构建虚拟分组核心网vEPC，高效的处理用户切换要求，优化网络切换性能，最大限度地减少不必要信令的传输，使切换时延和切换信令开销有效降低。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，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 (8)

1.一种网络虚拟化雾无线接入网络中的切换方法，其特征在于，包括：
当处于连接状态的雾用户在源雾基站的覆盖边缘移动时，源雾基站根据接收到的雾用户发送的测量报告判定是否执行接入切换，若执行接入切换，源雾基站向目的雾基站发送用户接入切换请求，其中，所述边缘指：多个小区相邻的边界覆盖地区，所述用户接入切换请求包括：当前业务接入信息；
目的雾基站根据接收到的用户接入切换请求，将允许用户接入的指令信息和无线资源分配信息发送给源雾基站；
源雾基站根据接收到的允许用户接入的指令信息和无线资源分配信息，将系统顺序号信息发送到目的雾基站，并将雾用户当前业务在源雾基站本地的所有缓存数据转发到目的雾基站；
雾用户与目的雾基站建立同步，目的雾基站给雾用户分配上行资源和跟踪区，当雾用户接入到目的雾基站时，目的雾基站接收到来自雾用户的切换确认消息；
目的雾基站根据接收到的切换确认消息向预先设置的虚拟分组核心网发送路径切换请求，以便所述虚拟分组核心网对接收到的路径切换请求进行处理，完成切换。
2.根据权利要求1所述的网络虚拟化雾无线接入网络中的切换方法，其特征在于，所述测量报告包括：雾用户所在服务小区以及相邻小区的测量结果，所述测量结果用于表征雾用户所在服务小区以及相邻小区的服务质量；
所述当处于连接状态的雾用户在源雾基站的覆盖边缘移动时，源雾基站根据接收到的雾用户发送的测量报告判定是否执行接入切换包括：
当处于连接状态的雾用户在源雾基站的覆盖边缘移动时，源雾基站根据接收到的雾用户发送的测量报告判定是否执行接入切换；
若相邻小区的服务质量比雾用户所在服务小区的服务质量好，则执行接入切换。
3.根据权利要求1所述的网络虚拟化雾无线接入网络中的切换方法，其特征在于，所述当前业务接入信息包括：需要建立的演进分组系统列表以及每个演进分组系统承载对应的核心网侧数据传送的地址参数。
4.根据权利要求1所述的网络虚拟化雾无线接入网络中的切换方法，其特征在于，所述目的雾基站根据接收到的用户接入切换请求，将允许用户接入的指令信息和无线资源分配信息发送给源雾基站包括：
目的雾基站接收到源雾基站发送的用户接入切换请求后，根据利用率负荷水平进行准入控制，将允许用户接入的指令信息和无线资源分配信息发送给源雾基站，其中，所述无线资源分配信息包括：空余可使用的频率。
5.根据权利要求1所述的网络虚拟化雾无线接入网络中的切换方法，其特征在于，所述系统顺序号包括：分组数据汇聚协议序列号。
6.根据权利要求1所述的网络虚拟化雾无线接入网络中的切换方法，其特征在于，所述目的雾基站根据接收到的切换确认消息向预先设置的虚拟分组核心网发送路径切换请求，以便所述虚拟分组核心网对接收到的路径切换请求进行处理，完成切换包括：
目的雾基站根据接收到的切换确认消息向预先设置的虚拟分组核心网发送路径切换请求；
所述虚拟分组核心网对接收到的路径切换请求进行处理，转换下行路径，修改并更新承载信息；
更新承载信息后，所述虚拟分组核心网通知目的雾基站路由切换完成，通知源雾基站释放信道资源，当源雾基站资源释放完毕时，完成切换。
7.根据权利要求1或6所述的网络虚拟化雾无线接入网络中的切换方法，其特征在于，所述虚拟分组核心网是基于网络虚拟化技术构建的虚拟分组核心网。
8.根据权利要求6所述的网络虚拟化雾无线接入网络中的切换方法，其特征在于，更新的承载信息包括：储存会话管理信息；
所述储存会话管理信息包括：建立链路时需要的服务质量信息和接入点名称。
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