CN110557185B - 一种中继设备的运行模式确定方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种中继设备的运行模式确定方法和装置，应用于多跳中继设备组网中的中继设备上，该方法包括：任一中继设备配置为根节点时，以根节点模式启动并运行，启动后在所述组网中发送广播消息广播本设备的跳数HOP值；该中继设备未配置为根节点时，以UE模式启动，在接收到广播消息时，将所述广播消息中的HOP值加预设间隔值的和作为本设备的HOP值，切换为中继节点模式运行，并将本设备的HOP值通过广播消息在所述组网中广播。该方法能够根据中继设备在组网中的位置和角色自动切换运行模式。

Description

一种中继设备的运行模式确定方法和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种中继设备的运行模式确定方法和装置。

背景技术

为改善覆盖、提高小区边缘吞吐量以及进行临时布网，3GPP定义了单跳中继技术。

参见图1，图1为现有实现中单跳中继组网示意图。图1中所示，中继节点(RelayNode，RN)通过Un接口接入施主(Donor eNB，ENB)控制下的施主小区(Donor Cell)，UE通过Uu接口接入RN。

3GPP单跳Relay，RN节点承担Uu口、Un口客户端角色，需协调Un和Uu口的两种类型终端空口资源的分配。RN节点功能如下：

RN节点：Uu口与Un口资源时分复用。

Uu：通过Uu口接入UE；

Un：RN使用Un回传子帧，将数据回传DeNB。

为了业务需求，在单跳中继基础上，扩展支持多跳带内中继。

参见图2，图2为现有实现中多跳中继组网示意图。图2中多跳中继场景下，中继组网中各设备根据该设备在网络中的位置不同，逻辑功能会有不同；根节点对外可以连接非接入层的设备，如外置的EPC、网关、调度系统和服务器等，中继节点承担本级的中继功能RUE和本级终端UE的调度功能，承担Uu口、第N跳Un口、第N-1跳Un口。需协调以上三份资源的时分复用。多跳RN功能如下：

Uu：通过Uu口接入UE；

Un(N)：接收前一跳Un口的数据；

Un(N-1)：将Uu口\前一跳Un口数据通过Un传给下一跳DeNB。

3GPP FDD LTE带内中继只支持一跳，不支持带内多跳中继，实际LTE产品不支持树形或MESH中继组网。

在LTE多跳树形或MESH中继组网中，中继设备在组网中会根据中继节点所在的位置不同，节点设备的逻辑功能、数据通路，资源管理、配置、路由会有相应不同。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种中继设备的运行模式确定方法和装置，能够根据中继设备在组网中的位置和角色自动切换运行模式。

为解决上述技术问题，本申请的技术方案是这样实现的：

一种中继设备的运行模式确定方法，应用于多跳中继设备组网中的中继设备上，该方法包括：

任一中继设备配置为根节点时，以根节点模式启动并运行，启动后在所述组网中发送广播消息广播本设备的跳数HOP值；

该中继设备未配置为根节点时，以UE模式启动，在接收到广播消息时，将所述广播消息中的HOP值加预设间隔值的和作为本设备的HOP值，切换为中继节点模式运行，并将本设备的HOP值通过广播消息在所述组网中广播。

一种中继设备的运行模式确定装置，应用于多跳中继设备组网中的中继设备上，该装置包括：根节点功能单元、UE功能单元和中继节点功能单元；

所述根节点功能单元，用于所述中继设备配置为根节点时，以根节点模式启动并运行，启动后在所述组网中发送广播消息广播本设备的跳数HOP值；

所述UE功能单元，用于所述中继设备未配置为根节点时，以UE模式启动，在接收到所述根节点发送的广播消息时，将所述广播消息中的HOP值加预设间隔值的和作为本设备的HOP值；

所述中继节点功能单元，用于所述UE功能单元将所述广播消息中的HOP值加预设间隔值的和作为本设备的HOP值时，切换为中继节点模式运行，并将本设备的HOP值通过广播消息在所述组网中广播。

由上面的技术方案可知，本申请中中继设备集成非接入层设备功能，接入层支持中继的基站设备功能和支持中继的LTE终端设备功能；根据各中继设备的广播消息确定自身的运行模式，即在组网中所处的角色。该技术方案能够根据中继设备在组网中的位置和角色自动切换运行模式。

附图说明

图1为现有实现中单跳中继组网示意图；

图2为现有实现中多跳中继组网示意图；

图3为本申请实施例中中继设备的逻辑功能架构示意图；

图4为本申请实施例中中继设备的运行模式确定流程示意图；

图5为中心LTE带内多跳中继设备的典型组网示意图；

图6为本申请实施例中第一种配置中继节点的Un空口回传资源示意图；

图7为本单跳中继模式表示意图；

图8为本申请实施例中第二种配置中继节点的Un空口回传资源示意图；

图9为本申请实施例中应用于上述技术的装置结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图并举实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。

本申请实施例中提供一种中继设备的运行模式确定方法，应用于多跳中继设备组网中的中继设备上，该中继设备集成非接入层设备功能，接入层支持中继的基站设备功能和支持中继的LTE终端设备功能；根据各中继设备的广播消息确定自身的运行模式，即在组网中所处的角色。该技术方案中实现的中继设备能够根据在组网中的位置和角色自动切换运行模式式。

本申请实施例中的中继设备集成非接入层设备功能，接入层支持中继的基站设备功能和支持中继的LTE终端设备功能，各设备功能可以根据节点的位置和角色使能和去使能。

参见图3，图3为本申请实施例中中继设备的逻辑功能架构示意图。

图3中OM和模式控制单元提供中继设备的软件版本管理、告警、参数配置、设备管理等操作维护功能，以及该中继设备作为中继组网根节点、中继组网中继节点、普通UE、中继UE的工作模式控制和参数配置。

中继设备的传输平台提供一体化设备对外接口，完成相关的对外和对外的控制面和用户面数据通路、接口等功能处理。

中继设备接入网的LTE基站处理单元包含现有基站的功能处理和中继功能，主要包含下面功能：

LTE基站信令面：完成LTE基站相关的信令处理，包含数据和集群业务的信令处理，空口资源管理、用户面承载管理、多跳组网情况下多级空口Un中继资源的信令处理/资源管理/配置等控制功能。

LTE基站的基带处理：完成LTE用户面相关的协议处理功能，包含PDCP/RLC/MAC/PHY的数据处理，资源调度、支持新增物理层信道RN-PDCCH、空口中继帧格式处理等功能。

LTE基站RRU：完成接入网层的中射频的收发信机相关的控制、配置和数据信号处理。

非接入层处理单元的主要完成非接入层的功能，支持PS和集群业务。非接入层集成包含MMEF、HSSF、PTTF、GWF、PCRF的主要功能模块，可以通过配置控制使用本地集成的非接入层功能单元，也可以配置去使能本地集成的非接入层，链接外置的非接入层功能单元或去使能非接入层功能和接入层功能作为普通终端或中继终端。

其中，移动性管理(MMEF)：完成LTE简化的MME信令控制功能，支持数据和集群业务相关的信令控制，支持中继终端的管理。

用户信息管理(HSSF)：完成HSS网元的功能，管理PS用户和集群用户的用户属性。

宽带集群控制(PTTF)：支持基于LTE协议扩展的宽带多媒体集群PTT功能的信令控制。

网关功能(GWF)：提供简化的S-GW、P-GW和中继网关接续功能，一体化中继设备对外提供IP交换和数据通路管理，包含正对中继节点的DeNB和其它基站的信令面和用户面数据通路和承载管理。

策略与计费规则功能(PCRF)：PS和集群承载的业务策略和QoS控制。

LTE终端处理单元包含中的基带处理功能模块、射频模块、应用处理功能模块、配置和模式控制功能模块，可以通过配置控制终端处理单元去使能、普通UE工作模式，中继终端工作模式。

下面给出中继设备作为各种角色时的运行模式，即工作模式：

中继设备作为根节点设备：

通过配置方式配置为组网中的根节点，非接入层功能模块可以采用可选的方式：选择使能内置的MMEF、HSSF、PTTF、GWF、PCRF的功能模块，或选择去使能内置MMEF、HSSF、PTTF、GWF、PCRF功能模块，链接使用外置的MMEF、HSSF、PTTF、GWF、PCRF功能模块。LTE基站处理单元工作模式为DeNB(Donor eNB)，LTE终端处理模块去使能。

中继设备作为中继节点设备：

LTE多跳中继组网中不是根节点的设备，该节点设备没有被配置为根节点设备或终端设备；多跳中的中继节点设备启动后设备中的LTE终端处理单元首先作为LTE普通终端设备完成初始注册，测量和搜索周围的LTE中继节点基站，驻留节点基站后，获取上一级中继节点设备的配置信息和本级节点的配置信息，如RN配置和本节点需要的OM参数配置；初始注册完成后LTE终端处理单元去注册并重新注册作为中继终端接入，根据根节点配置和模式控制模块的配置参数配置中继终端RUE功能、RN接口的空口资源，配置使能内置的非接入层MMEF、HSSF、PTTF、GWF、PCRF功能模块，配置LTE基站处理单元为支持中继的eNB功能模块、配置GWF和RUE支持中继节点设备的信令中继通路和用户面数据中继通路。

中继设备作为普通UE：

非根节点中继设备初始接入时作为普通终端注册，获取中继节点的OM参数配置信息；或通过配置设定中继节点设备为普通LTE终端设备，去使能内置的非接入层功能，去使能LTE基站处理模块，配置中继设备作为普通UE功能使用，驻留基站采用普通UE的空口资源调度该设备。

中继设备作为中继终端：LTE终端处理单元可以配置设定为中继终端(RUE)，配置去使能内置的非接入层功能和去使能LTE基站处理模块，中继终端可以下挂其它的IP设备，为下挂设备提供中继；驻留基站采用Un的接口资源调度RUE中继终端。

下面结合附图，详细说明本申请实施例中中继设备的运行模式确定过程。

参见图4，图4为本申请实施例中中继设备的运行模式确定流程示意图。具体步骤为：

步骤401，任一中继设备配置为根节点时，以根节点模式启动并运行，启动后在所述组网中发送广播消息广播本设备的HOP值。

步骤402，该中继设备未配置为根节点时，以UE模式启动。

步骤402，该中继设备在接收到广播消息时，将所述广播消息中的HOP值加预设间隔值的和作为本设备的HOP值，切换为中继节点模式运行，并将本设备的HOP值通过广播消息在所述组网中广播。

该中继设备以中继节点模式运行时，若接收到的广播消息中的HOP值大于本设备的HOP值时，不修改本设备的HOP值。

当接收到的广播消息中的HOP值不大于本设备的HOP值时，将本设备的HOP值修改为该消息中的HOP值加预设间隔值。

针对本申请具体实现时，当出现故障时，具体处理如下：

该中继设备以中继节点模式运行时，通过心跳方式探测上一级节点；

当探测不到上一级节点时，切换为UE模式运行，并触发在所述组网中进行中继节点的测量；

预设时间内未测量到中继节点时，切换为根节点模式运行。

预设时间内测量到中继节点时，切换为中继节点模式运行，并按照预设规则确定是否切换为根节点模式运行。

这里的预设规则是可以在多个以中继节点运行模式的设备中，有先切换为根节点的设备时，其他节点设备保持中继节点模式运行。

也可以是测量不到上一级的各中继设备之间按照设备性能，以及下接设备的情况竞争选择由谁来作为根节点。

下面结合附图，以具体组网示意图来详细说明运行模式的切换。

参见图5，图5为中心LTE带内多跳中继设备的典型组网示意图。图5中，RN2备配置为根节点，其HOP值默认可以设置为0，不限于此设置。

RN2以根节点模式启动，并将HOP值携带在广播消息中在全网中广播。

RN7、RN4、RN5、RN1、RN3和RN4以普通UE工作模式启动，在接收到广播消息时，将所述广播消息中的HOP值(0)加预设间隔值(可以设置为1)的和作为本设备的HOP值(1)，切换为中继节点模式运行，并将本设备的HOP值通过广播消息在所述组网中广播。

该中继设备以中继节点模式运行时，当接收到的广播消息中的HOP值大于本设备的HOP值时，不修改本设备的HOP值。如RN1若存储的HOP值为1，若接收到携带HOP值为3的广播消息时，不修改本地存储的HOP值。

当接收到的广播消息中的HOP值不大于本设备的HOP值时，将本设备的HOP值修改为该消息中的HOP值加预设间隔值。如RN1若存储的HOP值为1，接收到携带的HOP值为1的广播消息时，将本设备的HOP值修改为2。

各中继设备以中继节点模式运行时，通过心跳方式探测上一级节点；如RN7和RN4探测RN2。

当探测不到RN2时，均切换为UE模式运行，并触发在所述组网中进行中继节点的测量；

预设时间内如2秒内，均未测量到中继节点时，均切换为根节点模式运行。

预设时间内测量到中继节点时，切换为中继节点模式运行，并按照预设规则确定是否切换为根节点模式运行。

如RN7和RN4互相探测到，则通过预设规则，选择其一切换为根节点模式运行。如RN4的下挂中继设备比较多，则选择RN4切换为根节点模式运行；或者，RN7和RN4根据自身检测，谁优先切换到根节点模式运行，谁作为根节点。

本申请实施例中根节点设备根据各级节点设备的测量上报，获取各节点设备的信号强度信息和Hop信息，配置中继节点的回传资源。

FDD和TDD LTE的多跳中继有下面的中继模式资源表可以分配，根中继节点设备根据网络级数和各中继节点的测量情况，来配置中继节点的Un空口回传资源：

第一种方式：

3GPP FDD RN回传子帧40ms内有24个可用子帧。参见表1，表1为8个模式的8ms周期Un子帧配置包含的内容。

3GPP FDD按8ms周期取模，将RN回传子帧分成8种Pattern。每种Pattern的子帧，需避开0,4,5,9子帧。

参见图6，图6为本申请实施例中第一种配置中继节点的Un空口回传资源示意图。图6中pattern 0包含{8,16,24,32}，实际取值为{8,16,32}。中继的节点可以选取8中模式中的一种或多种作为Un回传资源。

Patterns for Un subframe configuration	DL subframes within 40ms period
		0	8,16,32
1	1,17,33
		2	2,18,26
3	3,11,27
		4	12,28,36
5	13,21,37
		6	6,22,38
7	7,23,31

表1

第二种方式：

3GPP TDD Un资源以10ms为周期配置。参见图7，图7为本单跳中继模式表示意图。TDD可以扩充现有的单跳10ms模式到20ms、40ms模式；中继的节点可以选取4种(20ms)或8种(40ms)模式中的一种或多种作为Un回传资源。

参见图8，图8为本申请实施例中第二种配置中继节点的Un空口回传资源示意图。图8中给出了可用于RN回传的子帧，以及不可用户RN回传的子帧，该示意图中以加Mode4私有扩展为例。

基于同样的发明构思，本申请还提出一种中继设备的运行模式确定装置，参见图9，图9为本申请实施例中应用于上述技术的装置结构示意图。应用于多跳中继设备组网中的中继设备上，该装置包括：根节点功能单元901、UE功能单元902和中继节点功能单元903；

根节点功能单元901，用于所述中继设备配置为根节点时，以根节点模式启动并运行，启动后在所述组网中发送广播消息广播本设备的跳数HOP值；

UE功能单元902，用于所述中继设备未配置为根节点时，以UE模式启动，在接收到广播消息时，将所述广播消息中的HOP值加预设间隔值的和作为本设备的HOP值；

中继节点功能单元903，用于UE功能单元902将所述广播消息中的HOP值加预设间隔值的和作为本设备的HOP值时，切换为中继节点模式运行，并将本设备的HOP值通过广播消息在所述组网中广播。

较佳地，

中继节点功能单元903，进一步用于所述中继设备以中继节点模式运行时，当接收到的广播消息中的HOP值大于本设备的HOP值时，不修改本设备的HOP值；当接收到的广播消息中的HOP值不大于本设备的HOP值时，将本设备的HOP值修改为该消息中的HOP值加预设间隔值。

较佳地，中继节点功能单元903，进一步用于该中继设备以中继节点模式运行时，通过心跳方式探测上一级节点；当探测不到上一级节点时，触发UE功能单元902切换为UE模式运行，并在所述组网中进行中继节点的测量；预设时间内未测量到中继节点时，触发所述根节点功能单元901切换为根节点模式运行。

较佳地，

UE功能单元902，进一步用于预设时间内测量到中继节点时，触发中继节点功能单元903切换为中继节点模式运行，并按照预设规则确定是否切换为根节点模式运行。

较佳地，

该中继设备集成非接入层设备功能，接入层支持中继的基站设备功能和支持中继的LTE终端设备功能。

上述实施例的单元可以集成于一体，也可以分离部署；可以合并为一个单元，也可以进一步拆分成多个子单元。

综上所述，本申请通过一体化多跳中继设备集成非接入层设备功能，接入层支持中继的基站设备功能和支持中继的LTE终端设备功能，各设备功能可以根据节点的位置和角色使能和去使能。

一体化的LTE中继设备可以实际组网灵活部署，通过配置设定和各级中继设备的测量，确定LTE中继设备的工作模式，生成不同的中继设备单元，如LTE根节点设备，LTE中继中间节点设备，普通UE设备，中继UE设备的不同模式。

一体化LTE中继设备根据设备在组网中的位置或角色，配置使能使用内置的非接入层设备，或去使能内置非接入层设备功能，使用外置的非接入层设备。

一体化LTE中继设备在链路状态发生变化时按照设定的模式发生切换，如中继节点设备可以再和上级设备中继通路故障后切换为根节点设备，或根节点设备没有业务或设定模式下，使能终端处理模块，搜索周围的中继设备，在发现周围有其它中继节点设备时，触发切换根节点设备为中继节点设备。

一体化LTE中继设备在和上级链路连通的情况下，可以上报对周围中继节点设备的测量信息，并根据根节点设备的命令进行参数配置，如Un接口的空口资源配置和重配置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种中继设备的运行模式确定方法，其特征在于，应用于多跳中继设备组网中的中继设备上，该方法包括：

任一中继设备配置为根节点时，以根节点模式启动并运行，启动后在所述组网中发送广播消息广播本设备的跳数HOP值；

该中继设备未配置为根节点时，以UE模式启动，在接收到广播消息时，将所述广播消息中的HOP值加预设间隔值的和作为本设备的HOP值，切换为中继节点模式运行，并将本设备的HOP值通过广播消息在所述组网中广播；

其中，所述方法进一步包括：

该中继设备以中继节点模式运行时，通过心跳方式探测上一级节点；

当探测不到上一级节点时，切换为UE模式运行，并触发在所述组网中进行中继节点的测量；

预设时间内未测量到中继节点时，切换为根节点模式运行；

预设时间内测量到中继节点时，切换为中继节点模式运行，并按照预设规则确定是否切换为根节点模式运行。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

该中继设备以中继节点模式运行时，当接收到的广播消息中的HOP值大于本设备的HOP值时，不修改本设备的HOP值；

当接收到的广播消息中的HOP值不大于本设备的HOP值时，将本设备的HOP值修改为该消息中的HOP值加预设间隔值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法进一步包括：

该中继设备集成非接入层设备功能，接入层支持中继的基站设备功能和支持中继的LTE终端设备功能。

4.一种中继设备的运行模式确定装置，其特征在于，应用于多跳中继设备组网中的中继设备上，该装置包括：根节点功能单元、UE功能单元和中继节点功能单元；

所述根节点功能单元，用于所述中继设备配置为根节点时，以根节点模式启动并运行，启动后在所述组网中发送广播消息广播本设备的跳数HOP值；

所述UE功能单元，用于所述中继设备未配置为根节点时，以UE模式启动，在接收到广播消息时，将所述广播消息中的HOP值加预设间隔值的和作为本设备的HOP值；

所述中继节点功能单元，用于所述UE功能单元将所述广播消息中的HOP值加预设间隔值的和作为本设备的HOP值时，切换为中继节点模式运行，并将本设备的HOP值通过广播消息在所述组网中广播；

其中，

所述中继节点功能单元，进一步用于该中继设备以中继节点模式运行时，通过心跳方式探测上一级节点；当探测不到上一级节点时，触发UE功能单元切换为UE模式运行，并在所述组网中进行中继节点的测量；预设时间内未测量到中继节点时，触发所述根节点功能单元切换为根节点模式运行；预设时间内测量到中继节点时，触发所述中继节点功能单元切换为中继节点模式运行，并按照预设规则确定是否切换为根节点模式运行。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，

所述中继节点功能单元，进一步用于所述中继设备以中继节点模式运行时，当接收到的广播消息中的HOP值大于本设备的HOP值时，不修改本设备的HOP值；当接收到的广播消息中的HOP值不大于本设备的HOP值时，将本设备的HOP值修改为该消息中的HOP值加预设间隔值。

6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于

该中继设备集成非接入层设备功能，接入层支持中继的基站设备功能和支持中继的LTE终端设备功能。

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