CN115334607B - 基于ng接口降低daps切换时延的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种基于NG接口降低DAPS切换时延的方法及系统，用于解决现有DAPS切换实现方法没有针对数据面时延的优化，导致5G基站和核心网数据面的时延较长的技术问题。其中，一种基于NG接口降低DAPS切换时延的系统，包括：用户终端、目标核心网用户面、源基站、目标基站和源核心网用户面。当用户终端上报的测量结果符合切换条件时，源基站发起切换。在数据面先建立目标核心网用户面到目标基站的数据链路，切换完成后再断开源核心网用户面到源基站的数据链路。在切换准备阶段中，通过建立目标核心网用户面到目标基站的数据链路，降低了5G基站和核心网数据面的时延，保证了通信过程的稳定性。

Description

基于NG接口降低DAPS切换时延的方法及系统

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于NG接口降低DAPS切换时延的方法及系统。

背景技术

URLLC（Ultra-reliable and Low Latency Communications，超可靠低时延通信）是5G定义的三大应用场景之一，主要应用于对可靠性和时延的要求极高的领域，包括无人驾驶、远程手术、工业应用和控制等领域。

URLLC涉及到两个方面的内容，一个是超可靠，另一个是低时延。核心网层面支持该功能最大的特性：冗余传输。

为了支持高度可靠的URLLC服务，用户终端可以在5G网络上建立两个冗余PDUSession，使得5GS将两个冗余PDU Session的用户面路径设置为不相交。

传统的4G网络和5G NR直到Release 15，用户终端通常在与目标基站建立连接之前从源基站释放连接，类似于“硬切换”。因此，上下行数据传输在用户终端开始与目标基站通信之前在源基站完成，从而导致用户终端和基站之间的通信中断几十毫秒。这种中断对于使用5G的URLCC场景是非常关键的问题。

DAPS（Dual Active Protocol Stack，双激活协议栈）是3GPP R16提出的移动性增强的一部分。DAPS的原理是用户终端切换时保持与源基站的数据发送和接收，直到用户终端与目标基站建立连接可以进行数据的接收和发送后，才断开与源基站的连接，类似于“软切换”。基于DAPS的切换方法降低了切换时用户终端和基站之间的十几毫秒的中断造成的时延，主要应用于URLLC应用场景。

在实现现有技术的过程中，发明人发现：

3GPPR 16提出的DAPS切换方法，在切换过程中，用户终端与目标基站建立连接的同时保持与源基站的连接，切换完成后才断开与源基站的连接。3GPP协议标准化组织提出的DAPS切换实现方法中，相关的协议标准可以降低切换时空口的时延。但是，相关的协议标准没有针对其数据面时延的优化，对于降低5G基站和核心网数据面的时延没有帮助。而且基于NG切换时，由于涉及的网元可能较多，数据面在各网元之间的转换也会造成一定的时延。

因此，需要提供一种基于NG接口降低DAPS切换时延的方法及系统，用于解决现有DAPS切换实现方法没有针对数据面时延的优化，导致5G基站和核心网数据面的时延较长的技术问题。

发明内容

本申请实施例提供一种基于NG接口降低DAPS切换时延的方法及系统，用于解决现有DAPS切换实现方法没有针对数据面时延的优化，导致5G基站和核心网数据面的时延较长的技术问题。

具体的，一种基于NG接口降低DAPS切换时延的方法，包括：

当用户终端上报的测量结果符合切换条件时，源基站发起切换；

建立目标核心网用户面到目标基站的数据链路；

下行数据通过源基站和目标基站同时被发送给用户终端；

断开源核心网用户面到源基站的数据链路；

用户终端与目标基站保持上下行数据链路，切换完成。

进一步的，所述源基站发起切换的具体步骤包括：

源基站给源接入与移动管理功能网元发送切换准备阶段的切换信息；

当目标基站处于源接入与移动管理功能网元的服务范围外，根据规则选取目标接入与移动管理功能网元；

目标接入与移动管理功能网元发起切换资源分配流程，与会话管理功能网元建立联系；

会话管理功能网元根据切换信息选择目标核心网用户面。

进一步的，所述建立目标核心网用户面到目标基站的数据链路的具体步骤包括：

会话管理功能网元获取目标核心网用户面的隧道信息；

将目标核心网用户面的隧道信息发给目标基站；

会话管理功能网元交换数据转发路径，建立目标核心网用户面到目标基站的数据链路。

进一步的，所述会话管理功能网元获取目标核心网用户面的隧道信息的具体步骤包括：

会话管理功能网元发送核心网隧道信息给协议数据单元会话锚点用户面；

根据核心网隧道信息，协议数据单元会话锚点用户面安装隧道上行包检测规则；

根据隧道上行包检测规则，会话管理功能网元和目标核心网用户面数据交互数据转发规则；

将包检测规则和数据转发规则发送给目标核心网用户面。

进一步的，所述会话管理功能网元交换数据转发路径的具体步骤包括：

目标接入与移动管理功能网元给会话管理功能网元发会话上下文更新请求，包括目标基站隧道信息；

根据会话管理功能网元和目标核心网用户面之间的修改流程，目标核心网用户面安装下行包检测规则和对应的数据转发规则；

根据会话管理功能网元和协议数据单元会话锚点用户面之间的修改流程，协议数据单元会话锚点用户面修改数据转发规则，增加协议数据单元会话锚点用户面到目标核心网用户面的数据转发；

会话管理功能网元给目标接入与移动管理功能网元发会话上下文更新请求回应；

目标接入与移动管理功能网元给源接入与移动管理功能网元发创建用户终端上下文回应，包括目标侧无线资源。

进一步的，所述下行数据通过源基站和目标基站同时被发送给用户终端，还包括：

源基站与用户终端保持数据链路的同时，发送下行数据转发时第一个协议数据单元信息给目标接入与移动管理功能网元；

源接入与移动管理功能网元传递第一个协议数据单元信息给目标接入与移动管理功能网元；

目标接入与移动管理功能网元接收第一个协议数据单元信息，并发给目标基站。

进一步的，所述断开源核心网用户面到源基站的数据链路，还包括：

会话管理功能网元修改下行数据转发规则；

根据下行数据转发规则，协议数据单元会话锚点用户面删除发给源核心网用户面的数据转发。

本申请实施例还提供一种基于NG接口降低DAPS切换时延的系统。

具体的，一种基于NG接口降低DAPS切换时延的系统，包括：

用户终端，用于上报测量结果，当符合切换条件时，源基站发起切换；

目标核心网用户面，用于建立到目标基站的数据链路；

源基站，用于下发下行数据给用户终端；

目标基站，用于下发下行数据给用户终端；

源核心网用户面，用于断开到源基站的数据链路；

用户终端，与目标基站保持上下行数据链路，切换完成。

进一步的，所述源基站发起切换的具体步骤包括：

源基站给源接入与移动管理功能网元发送切换准备阶段的切换信息；

当目标基站处于源接入与移动管理功能网元的服务范围外，根据规则选取目标接入与移动管理功能网元；

目标接入与移动管理功能网元发起切换资源分配流程，与会话管理功能网元建立联系；

会话管理功能网元根据切换信息选择目标核心网用户面。

进一步的，所述建立目标核心网用户面到目标基站的数据链路的具体步骤包括：

会话管理功能网元获取目标核心网用户面的隧道信息；

将目标核心网用户面的隧道信息发给目标基站；

会话管理功能网元交换数据转发路径，建立目标核心网用户面到目标基站的数据链路。

本申请实施例提供的技术方案，至少具有如下有益效果：

当用户终端上报的测量结果符合切换条件时，源基站发起切换。在数据面先建立目标核心网用户面到目标基站的数据链路，切换完成后再断开源核心网用户面到源基站的数据链路。在切换准备阶段就建立了目标核心网用户面到目标基站的数据链路。在切换执行阶段，目标基站可以直接收到下行数据，不需要通过源基站，核心网的转发。因此，本申请提出的切换方法及系统中下行链路切换的过程中没有中断，数据可以通过目标基站发给用户终端不会有时延，还减少切换过程中的配置流程，降低了切换流程复杂度，从而降低了切换时核心网数据面和基站之间的时延。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种基于NG接口降低DAPS切换时延的方法流程框图。

图2为本申请实施例提供的一种基于NG接口降低DAPS切换时延的系统结构示意图。

100 基于NG接口降低DAPS切换时延的系统

11 用户终端

12 目标核心网用户面

13 源基站

14 目标基站

15 源核心网用户面。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

第五代移动通信技术（5th Generation Mobile Communication Technology，简称5G）是具有高速率、低时延和大连接等特点的新一代宽带移动通信技术。5G通讯设施是实现人机物互联的网络基础设施。

国际电信联盟定义了5G的三大类应用场景，即增强移动宽带、超高可靠低时延通信和海量机器类通信。增强移动宽带主要面向移动互联网流量爆炸式增长，为移动互联网用户提供更加极致的应用体验。超高可靠低时延通信主要面向工业控制、远程医疗、自动驾驶等对时延和可靠性具有极高要求的垂直行业应用需求。海量机器类通信主要面向智慧城市、智能家居、环境监测等以传感和数据采集为目标的应用需求。

移动通信目前已历经1G、2G、3G、4G及5G的发展。移动通信的每一次代际跃迁和技术进步，都极大地促进了产业升级和经济社会的发展。从1G到2G，移动通信实现了模拟通信到数字通信的过渡。从2G到3G、4G，移动通信实现了语音业务到数据业务的转变，传输速率成百倍提升，促进了移动互联网应用的普及和繁荣。为满足5G多样化的应用场景需求，5G的关键性能指标更加多元化。

国际电信联盟定义了5G八大关键性能指标。其中，高速率和低时延成为5G最突出的特征。该特征包括：用户体验速率达1Gbps，时延低至1ms，用户连接能力达100万连接/平方公里。

5G网络的主要优势在于，数据传输速率远远高于以前的蜂窝网络。5G网络数据传输速率最高可达10Gbit/s，比当前的有线互联网要快，比先前的4G-LTE蜂窝网络快100倍。5G网络的另一个优点是较低的网络延迟。5G网络响应时间低于1毫秒，而4G网络的响应时间为30~70毫秒。由于数据传输更快，5G网络将不仅仅为手机提供服务，而且还将成为一般性的家庭和办公网络提供商。

超可靠低时延通信是蜂窝通信的特殊用例之一，主要应用于工业自动化、自动驾驶汽车、智能电网、智能交通，增强虚拟现实或远程医疗等。

超可靠低时延通信（URLLC）的目标是使其特性和网络功能能够在极端的可靠性标准下运行，并且使关键基础设施和计算机之间的往返延迟小于1毫秒。因为3GPP R14中4GLTE的最低时延目标为4毫秒，所以需要对网络基础架构和协议进行实质性更改。此外，之前的蜂窝标准主要关注吞吐量和连接性，而不太关注时延和可靠性。

3GPP R16提出的关于5G重点是减少时延和增加网络的可靠性，使有线互连和协议能够实现广泛的应用。此外，超可靠低时延通信还可以通过减少边缘设备与数据中心之间的传播时间或者启用响应速度更快的网络自动化编制功能，使通用数据通信系统受益。

NG接口：5G无线接入网和核心网之间的接口。

在5G网络中，5G基站之间通过Xn接口进行连接，5G基站与5G核心网之间通过NG接口进行连接。NG接口分为NG-C接口和NG-U接口。NG-C接口为控制面接口，用于连接双方为5G基站与接入与移动管理功能网元，传输控制面数据。NG-U接口为用户面接口，用于连接5G基站与核心网数据面来传输用户面数据。

NE（Net Element）：网元，由一个或多个机盘或机框组成，能够独立完成一定的传输功能的集合。

UE（User Equipment）：用户终端，通过Uu接口与网络设备进行数据交互，为用户提供电路域和分组域内的各种业务功能，包括普通话音、数据通信、移动多媒体、Internet应用等。

S-RAN（Source Radio Access Network）：源5G基站，为5G网络的核心设备，提供无线覆盖，实现有线通信网络与无线终端之间的无线信号传输。

T-RAN（Target Radio Access Network）：目标5G基站，为5G网络的核心设备，提供无线覆盖，实现有线通信网络与无线终端之间的无线信号传输。

UPF（User Plane Function）：用户面功能，主要负责5G核心网中用户面数据包的路由和转发相关功能。

UPF（PSA）：PDU Session Anchor：协议数据单元会话锚点用户面。

AMF（Access and Mobility Management Function）：接入与移动管理功能，负责处理连接和移动管理任务。

S-AMF：源AMF。

T-AMF：目标AMF。

FAR（Forwarding Action Rule）：数据转发规则，用来指示数据面怎样转发数据包。

PDR（Packet Detection Rule）：包检测规则，用来指示数据面如何对数据包进行检测和分类。

5G NR（New Radio）：基于OFDM的全新空口设计的全球性5G标准，也是下一代非常重要的蜂窝移动技术基础。5G技术将实现超低时延、高可靠性。NR涉及一种基于正交频分复用(OFDM)的新无线标准。OFDM指的是一种数字多载波调制方法。

请参照图1，为本申请提供的一种基于NG接口降低DAPS切换时延的方法，包括：

S110：当用户终端上报的测量结果符合切换条件时，源基站发起切换；

S120：建立目标核心网用户面到目标基站的数据链路；

S130：下行数据通过源基站和目标基站同时被发送给用户终端；

S140：断开源核心网用户面到源基站的数据链路；

S150：用户终端与目标基站保持上下行数据链路，切换完成。

S110：当用户终端上报的测量结果符合切换条件时，源基站发起切换。

在5G通信中，用户终端通过Uu接口与网络设备进行数据交互，为用户提供电路域和分组域内的各种业务功能，包括普通话音、数据通信、移动多媒体、Internet应用等。可以理解的是，用户终端可以是手机、平板等移动设备。

用户终端开机后，第一时间搜索最强的NR小区附着进行通信。由于用户终端是可移动的，很可能移动到新服务小区的信号并不是最强的，甚至脱离服务小区。因此，用户终端需要适时地测量以获悉周围无线信号的情况。在必要的时候用户终端切换小区，或切换到其他的网络。

正在使用网络服务的用户终端从一个小区移动到另一个小区的过程，或者由于无线传输业务负荷量调整、激活操作维护、设备故障等原因，系统要将用户与原小区的通信链路转移到新的小区上以保证通信的连续性和服务的质量的过程就是切换。

可以理解的是，用户终端在与数据网络交互的过程中，最大的缺陷就是容易掉话。这是因为手机越区切换时采用的是“硬切换”。从一个基站覆盖区进入另一个基站覆盖区时，用户终端先断掉与源基站的联系，然后再寻找新进入的覆盖区的目标基站进行联系。这就是通常所说的“先断后接”。虽然这个断的时间差仅几百毫秒，正常情况下人们无法感觉到，但是手机一旦因进入屏蔽区或信道繁忙而无法与目标基站联系时，掉话就会产生。而现在双模手机采用的是“软切换”技术，在越区切换时，双模手机并不断掉与源基站的连接，同时与目标基站连接。当手机确认已经和目标基站连接后，才断开与源基站的连接。

可以理解的是，软交换是一种“先切换，后断开”的过程。软切换是发生在同一频率的两个不同基站之间的切换。在码分多址移动通信系统中，采用的就是这种软切换方式。当一部手机处于切换状态下同时将会有两个甚至更多的基站对它进行监测，系统中的基站控制器将逐帧比较来自各个基站的有关这部手机的信号质量报告，并选用最好的一帧。软切换可以是同一基站控制器下的不同基站或不同基站控制器下不同基站之间发生的切换。简单地说，软切换的特点是“先切换、后断开”。这种切换方式是在用户终端与目标站建立联系信道后，才断开与源基站的联系信道。因此在切换过程中没有中断的问题，对通信质量没有影响。

“软切换”的思想是切换时先建立一个新的数据通路，再断开原来的数据通路。“硬切换”是先断开原来的数据通路，再建立新的数据通路。DAPS切换是将“软切换”的思想用于空口切换，即用户终端和基站的切换。但是在切换流程中，基站和核心网的流程还是采用的“硬切换”。基于NG的切换方法可能会涉及很多网元，且数据面各个网元的转换也会造成数据的时延。

本发明将“软切换”的思想用于基于NG的DAPS切换的基站和核心网切换流程，以降低数据面时延。

可以理解的是，在切换前，源基站需要给用户终端配置测量。用户终端测量周围小区后生成测量结果。用户终端根据测量配置测量并上报测量结果。源基站根据测量结果和无线资源管理信息判断决定发起切换。

可以理解的是，无线资源管理信息包含RRM信息。

NR的无线资源调度模块设置在基站侧，可以根据无线环境的变化更加灵活高效地完成无线资源调度任务。NR无线资源管理（Radio Resource Management）包括无线准入控制、无线承载控制、动态资源分配、小区间干扰协调、负载均衡、连接移动性控制、小区间和系统间RRM等多个模块。

若源基站决定切换，则根据测量报告向满足切换条件的目标基站发切换信令。目标基站收到信令后，判断是否切换。当满足切换条件时，目标基站发信令反馈给源基站。

源基站通过RRC消息发条件切换配置给用户终端，该消息包括目标基站的切换执行条件以及配置参数。用户终端发RRC消息给源基站回应，同时继续测量目标基站的状态。

换句话说，测量报告在用户终端测量之后再报告给基站。具体的，测量报告被携带在“Measurement Report”信令中。基站对收到的用户终端携带上来的报告进行判决是否进行小区切换。如果需要进行切换，基站选择信号最好的小区给用户终端进行切换。

覆盖、容量、质量（QoS）是无线网络性能的三个支柱，既相互影响，又相互作用。无线资源管理的目的就是在保证服务质量的同时，最大限度地增强覆盖和提高频谱利用效率，寻求覆盖、容量、质量三者之间的最佳工作平衡点。

进一步的，所述源基站发起切换的具体步骤包括：

源基站给源接入与移动管理功能网元发送切换准备阶段的切换信息；

当目标基站处于源接入与移动管理功能网元的服务范围外，根据规则选取目标接入与移动管理功能网元；

目标接入与移动管理功能网元发起切换资源分配流程，与会话管理功能网元建立联系；

会话管理功能网元根据切换信息选择目标核心网用户面。

可以理解的是，源基站给S-AMF发送“Handover Required”消息。切换准备阶段所需要的切换信息包括目标基站ID和源基站带给目标基站的切换准备阶段所需要的信息等。

可以理解的是，N2口是5G基站和AMF的信令面接口。

当目标基站不在S-AMF的服务区，S-AMF根据规则选取T-AMF。S-AMF给T-AMF发创建用户终端上下文请求“Namf_Communication_Create UE Context Request”信令，发起切换资源分配流程。信令消息包括N2信息，用户终端上下文信息，用户终端能力信息等。

T-AMF给SMF发“Nsmf_PDU Session_Update SMContext Request”信令，建立目标AMF与SMF的联系。消息包括PDU Session ID、Target ID、T-AMF ID和N2信息。SMF根据Target ID等信息选择T-UPF。

选定目标核心网用户面，作为目标基站和数据网络的互连点，可以完成GTP-U（GRPS 隧道协议）协议的封装和解封装、分组路由与转发、数据包检查以及网络用户面的处理。

S120：建立目标核心网用户面到目标基站的数据链路。

可以理解的是，核心网是一个集合，是很多具有特定功能的设备的统称，可以理解为一个加强版本的路由器。通用网络的三大部分为接入网、承载网、核心网。

在数据通信网中，数据链路是按一种链路协议的技术要求连接两个或多个数据站的电信设施，简称数据链。数据链路除了物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。

数据链路也可以是一个由通信终端和连接电路组成的系统，具体的通信由专门设计的协议来控制。但与此同时，数据链作为一种特殊的链接系统和一般的通信系统不同。数据链路的本质是以数据传输为媒介构成的链路总和，包括链路、链路节点和链路关系。

数据链路包括传输的物理媒体、链路协议、有关设备以及有关计算机程序，但不包括提供数据的功能设备和接收数据的功能设备。

用户面功能是5G核心网系统架构的重要组成部分，主要负责5G核心网用户面数据包的路由和转发相关功能。UPF在5G网络面向低时延、大带宽的边缘计算和网络切片技术上发挥着举足轻重的作用。

UPF作为5GC网络用户面网元，主要支持UE业务数据的路由和转发、数据和业务识别、动作和策略执行等。UPF通过N4接口与会话管理功能进行交互，直接受SMF控制和管理，依据SMF下发的各种策略执行业务流的处理。

进一步的，所述建立目标核心网用户面到目标基站的数据链路的具体步骤包括：

会话管理功能网元获取目标核心网用户面的隧道信息；

将目标核心网用户面的隧道信息发给目标基站；

会话管理功能网元交换数据转发路径，建立目标核心网用户面到目标基站的数据链路。

可以理解的是，SMF和UPF（PSA）通过“N4 Session Modification”流程交换CN隧道信息，并在UPF（PSA）安装相关隧道的上行包检测规则。SMF和T-UPF通过“N4 SessionEstablishment”流程交换相关的隧道信息和转发规则。

通过N4会话SMF建立请求信息，去请求T-UPF中的N3、N9的FTEID，并将PDR对应的FAR传给T-UPF。N4会话建立回应信息，将T-UPF的N3、N9的FTEID传给SMF。SMF给T-AMF发上下文建立回应“Namf_Communication_Create UE Context Response”，消息中包括PDUSession ID和N2信息。其中，N2信息包含N3 FTEID等消息。T-AMF给目标基站发切换请求“Handover Request”信令，请求建立无线侧网络资源。请求信息包括准备阶段所需要的信息、N2信息、T-UPF的N3 FTEID等。

目标基站给T-AMF回切换请求确认“Handover Request Acknowledge”信令。此时目标基站已经做好接收分组数据的准备，包括目标基站接受的PDU、PDU会话的N2信息以及目标基站给用户终端分别的无线侧资源（Target to Source transparent container）。

核心网隧道信息包括PDU session中的N3或N9隧道，包括TEID和IP地址。通过SMF交换隧道信息，可以建立间接转发隧道以及要转发的Qos Flow的信息列表。

进一步的，所述会话管理功能网元获取目标核心网用户面的隧道信息的具体步骤包括：

会话管理功能网元发送核心网隧道信息给协议数据单元会话锚点用户面；

根据核心网隧道信息，协议数据单元会话锚点用户面安装隧道上行包检测规则；

根据隧道上行包检测规则，会话管理功能网元和目标核心网用户面数据交互数据转发规则；

将包检测规则和数据转发规则发送给目标核心网用户面。

可以理解的是，目标核心网用户面收到包检测规则和数据转发规则后，修改转发规则，降低了流程复杂度。

进一步的，所述会话管理功能网元交换数据转发路径的具体步骤包括：

目标接入与移动管理功能网元给会话管理功能网元发会话上下文更新请求，包括目标基站隧道信息；

根据会话管理功能网元和目标核心网用户面之间的修改流程，目标核心网用户面安装下行包检测规则和对应的数据转发规则；

根据会话管理功能网元和协议数据单元会话锚点用户面之间的修改流程，协议数据单元会话锚点用户面修改数据转发规则，增加协议数据单元会话锚点用户面到目标核心网用户面的数据转发；

会话管理功能网元给目标接入与移动管理功能网元发会话上下文更新请求回应；

目标接入与移动管理功能网元给源接入与移动管理功能网元发创建用户终端上下文回应，包括目标侧无线资源。

可以理解的是，建立网络到目标侧的数据链路后，网络侧的数据可以直接发给目标基站，而不需要通过源基站和源核心网到目标基站的转发，省略了源基站与源核心网到目标基站的转发配置，降低了流程复杂度。

S130：下行数据通过源基站和目标基站同时被发送给用户终端。

SMF发送N4 Session Modification Request给T-UPF。在T-UPF上建立间接转发隧道的PDR和FAR。可以理解的是，在执行阶段中，间接转发是源基站发往S-UPF，再由S-UPF转发到T-UPF，然后T-UPF再转向目标基站。

对于T-UPF来说，间接转发隧道没有上行的数据包，所以步骤S130中不涉及上行数据。

进一步的，所述下行数据通过源基站和目标基站同时被发送给用户终端，还包括：

源基站与用户终端保持数据链路的同时，发送下行数据转发时第一个协议数据单元信息给目标接入与移动管理功能网元；

源接入与移动管理功能网元传递第一个协议数据单元信息给目标接入与移动管理功能网元；

目标接入与移动管理功能网元接收第一个协议数据单元信息，并发给目标基站。

可以理解的是，源基站给S-AMF发送“Uplink RAN Status Transfer”信令，携带S-RAN给目标基站的下行数据转发时的第一个下行PDU的count。S-AMF和T-AMF之间的“Namf_Communication_N1N2MessageTransfer”流程，传递Early Status Transfer TransparentContainer消息，包含第一个下行PDU的count信息。T-AMF给目标基站发“Downlink RANStatus Transfer”消息，包含第一个下行PDU的count信息。

此时用户终端和源基站的上下行数据通路保持。

上行数据流：UE---->s-gNB---->S-UPF---->PSA（UPF）---->DN。

下行数据流：DN---->PSA（UPF）---->S-UPF---->S-gNB---->UE。

值的注意的是，还增加了一条下行数据流：DN---->PSA（UPF）---->T-UPF---->T-gNB。

此时，目标下行数据缓存在目标基站，等用户终端和目标基站建立连接后可以直接发给用户终端，减少了数据转发流程，降低了切换的时延。

S140：断开源核心网用户面到源基站的数据链路。

可以理解的是，用户终端和目标基站完成随机接入后，用户终端给目标基站发RRC重配完成，指示用户终端已经接入目标基站。

目标基站给T-AMF发用户终端切换通知。T-AMF将用户终端切换通知转给S-AMF。S-AMF通知S-RAN切换完成。

源基站给S-AMF发“Uplink RAN Status Transfer”，携带PDCP CN。S-AMF和T-AMF发“Namf_Communication_N1N2MessageTransfer”交换获取的PDCP CN。T-AMF给目标基站发“Downlink RAN Status Transfer”信令传递PDCP CN。

可以理解的是，在具体源DAPS切换过程实施例中，T-AMF给目标基站发“DownlinkRAN Status Transfer”信令传递PDCP CN后，源基站已经停止数据发送，即下行数据此时中断。

此时S-RAN停止和用户终端的数据发送和转发。下行如果目标基站缓存的数据还没有发完则继续发送。

T-AMF给SMF发会话上下文更新请求“Nsmf_PDUSession_UpdateSMContextRequest”指示切换完成。SMF和T-UPF之间发起“N4 Session Modification”流程，SMF将目标基站的N3信息通过下行FRA给T-UPF。下行包由T-UPF转到目标基站。

进一步的，所述断开源核心网用户面到源基站的数据链路，还包括：

会话管理功能网元修改下行数据转发规则；

根据下行数据转发规则，协议数据单元会话锚点用户面删除发给源核心网用户面的数据转发。

下行数据由UPF（PSA）到S-UPF切换到UPF（PSA）到T-UPF时，网络到源侧的链路已经断开。

此时，由于下行数据中断，用户终端收不到下行数据，会造成短暂的时延。因此，在具体实施例中，本申请提出了降低DAPS切换时延的方法，使下行数据一直可以通过目标基站下发给用户终端，而不会有时延。

S150：用户终端与目标基站保持上下行数据链路，切换完成。

可以理解的是，切换完成后，用户终端与目标基站保持上下行数据链路。此时上下行数据流：UE<---->T-gNB<---->T-UPF<---->PSA（UPF）<---->DN

S-AMF给源基站发“UE Context Release Command”信令，释放源侧无线资源。

综上所述，本申请实施例提供了一种基于NG接口降低DAPS切换时延的方法，当用户终端上报的测量结果符合切换条件时，源基站发起切换。在数据面先建立目标核心网用户面到目标基站的数据链路，切换完成后再断开源核心网用户面到源基站的数据链路。在切换准备阶段中，通过建立目标核心网用户面到目标基站的数据链路，以降低5G基站和核心网数据面的时延，保证了通信过程的稳定性。

请参照图2，为本申请提供的一种基于NG接口降低DAPS切换时延的系统100，包括：

用户终端11，用于上报测量结果，当符合切换条件时，源基站发起切换；

目标核心网用户面12，用于建立到目标基站的数据链路；

源基站13，用于下发下行数据给用户终端；

目标基站14，用于下发下行数据给用户终端；

源核心网用户面15，用于断开到源基站的数据链路；

用户终端，与目标基站保持上下行数据链路，切换完成。

可以理解的是，在切换前，源基站13需要给用户终端11配置测量。用户终端11测量周围小区后生成测量结果。用户终端11根据测量配置测量并上报测量结果。源基站13根据测量结果和无线资源管理信息判断决定发起切换。

可以理解的是，无线资源管理信息包含RRM信息。

NR的无线资源调度模块设置在基站侧，可以根据无线环境的变化更加灵活高效地完成无线资源调度任务。NR无线资源管理（Radio Resource Management）包括无线准入控制、无线承载控制、动态资源分配、小区间干扰协调、负载均衡、连接移动性控制、小区间和系统间RRM等多个模块。

若源基站13决定切换，则根据测量报告向满足切换条件的目标基站14发切换信令。目标基站14收到信令后，判断是否切换。当满足切换条件时，目标基站14发信令反馈给源基站13。

源基站13通过RRC消息发条件切换配置给用户终端11，该消息包括目标基站14的切换执行条件以及配置参数。用户终端11发RRC消息给源基站13回应，同时继续测量目标基站14的状态。

换句话说，测量报告在用户终端11测量之后再报告给基站。具体的，测量报告被携带在“Measurement Report”信令中。基站对收到的用户终端11携带上来的报告进行判决是否进行小区切换。如果需要进行切换，基站选择信号最好的小区给用户终端11进行切换。

覆盖、容量、质量（QoS）是无线网络性能的三个支柱，既相互影响，又相互作用。无线资源管理的目的就是在保证服务质量的同时，最大限度地增强覆盖和提高频谱利用效率，寻求覆盖、容量、质量三者之间的最佳工作平衡点。

进一步的，所述源基站13发起切换的具体步骤包括：

源基站13给源接入与移动管理功能网元发送切换准备阶段的切换信息；

当目标基站14处于源接入与移动管理功能网元的服务范围外，根据规则选取目标接入与移动管理功能网元；

目标接入与移动管理功能网元发起切换资源分配流程，与会话管理功能网元建立联系；

会话管理功能网元根据切换信息选择目标核心网用户面12。

可以理解的是，源基站13给S-AMF发送“Handover Required”消息。切换准备阶段所需要的切换信息包括目标基站14ID和源基站13带给目标基站14的切换准备阶段所需要的信息等。

可以理解的是，N2口是5G基站和AMF的信令面接口。

当目标基站14不在S-AMF的服务区，S-AMF根据规则选取T-AMF。S-AMF给T-AMF发创建用户终端11上下文请求“Namf_Communication_Create UE Context Request”，发起切换资源分配流程。信令消息包括N2信息，用户终端11上下文信息，用户终端11能力信息等。

T-AMF给SMF发“Nsmf_PDU Session_Update SMContext Request”信令，建立目标AMF与SMF的联系。消息包括PDU Session ID、Target ID、T-AMF ID和N2信息。SMF根据Target ID等信息选择T-UPF。

选定目标核心网用户面，作为目标基站和数据网络的互连点，可以完成GTP-U（GRPS 隧道协议）协议的封装和解封装、分组路由与转发、数据包检查以及网络用户面的处理。

进一步的，所述建立目标核心网用户面到目标基站的数据链路的具体步骤包括：

会话管理功能网元获取目标核心网用户面的隧道信息；

将目标核心网用户面的隧道信息发给目标基站；

会话管理功能网元交换数据转发路径，建立目标核心网用户面到目标基站的数据链路。

可以理解的是，SMF和UPF（PSA）通过“N4 Session Modification”流程交换CN隧道信息，并在UPF（PSA）安装相关隧道的上行包检测规则。SMF和T-UPF通过“N4 SessionEstablishment”流程交换相关的隧道信息和转发规则。

通过N4会话SMF建立请求信息，去请求T-UPF中的N3、N9的FTEID，并将PDR对应的FAR传给T-UPF。N4会话建立回应信息，将T-UPF的N3、N9的FTEID传给SMF。SMF给T-AMF发上下文建立回应“Namf_Communication_Create UE Context Response”，消息中包括PDUSession ID和N2信息。其中，N2信息包含N3 FTEID等消息。T-AMF给目标基站发切换请求“Handover Request”，请求建立无线侧网络资源。请求信息包括准备阶段所需要的信息、N2信息、T-UPF的N3 FTEID等。

目标基站给T-AMF回切换请求确认“Handover Request Acknowledge”信令。此时目标基站已经做好接收分组数据的准备，包括目标基站接受的PDU、PDU会话的N2信息以及目标基站给用户终端11分别的无线侧资源（Target to Source transparent container）。

核心网隧道信息包括PDU session中的N3或N9隧道，包括TEID和IP地址。通过SMF交换隧道信息，可以建立间接转发隧道以及要转发的Qos Flow的信息列表。

通过预先建立目标核心网用户面到目标基站的数据链路，网络侧的数据可以直接发给目标基站，而不需要通过源基站13和源核心网到目标基站的转发，省略了转发配置，减少了流程的复杂性。

综上，现有的DAPS切换方法及系统中，将源基站收到的下行数据通过核心网再转发到目标基站以减少数据传输的损耗，在切换执行阶段去建立目标核心网用户面到目标基站的数据链路，在下行链路切换的过程中下行数据由短暂的中断，会造成时延。而在本申请提出的切换方法及系统中，在切换准备阶段就建立了目标核心网用户面到目标基站的数据链路。在切换执行阶段，目标基站可以直接收到下行数据，不需要通过源基站，核心网的转发。因此，本申请提出的切换方法及系统下行链路切换的过程中没有中断，数据可以通过目标基站发给UE不会有时延，还减少切换过程中的配置流程，降低了切换流程复杂度，从而降低了切换时核心网数据面和基站之间的时延。

值得注意的是，本申请提出的切换方法及系统不限于5G网络，对时延要求敏感、数据切换涉及的网元较多的网络也适用。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种基于NG接口降低DAPS切换时延的方法，其特征在于，包括：

当用户终端上报的测量结果符合切换条件时，源基站发起切换；

建立目标核心网用户面到目标基站的数据链路；

下行数据通过源基站和目标基站同时被发送给用户终端；

断开源核心网用户面到源基站的数据链路；

用户终端与目标基站保持上下行数据链路，切换完成；

其中，所述建立目标核心网用户面到目标基站的数据链路的具体步骤包括：

会话管理功能网元获取目标核心网用户面的隧道信息；

将目标核心网用户面的隧道信息发给目标基站；

会话管理功能网元交换数据转发路径，建立目标核心网用户面到目标基站的数据链路。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述源基站发起切换的具体步骤包括：

源基站给源接入与移动管理功能网元发送切换准备阶段的切换信息；

当目标基站处于源接入与移动管理功能网元的服务范围外，根据规则选取目标接入与移动管理功能网元；

目标接入与移动管理功能网元发起切换资源分配流程，与会话管理功能网元建立联系；

会话管理功能网元根据切换信息选择目标核心网用户面。

3.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述会话管理功能网元获取目标核心网用户面的隧道信息的具体步骤包括：

会话管理功能网元发送核心网隧道信息给协议数据单元会话锚点用户面；

根据核心网隧道信息，协议数据单元会话锚点用户面安装隧道上行包检测规则；

根据隧道上行包检测规则，会话管理功能网元和目标核心网用户面数据交互数据转发规则；

将包检测规则和数据转发规则发送给目标核心网用户面。

4.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述会话管理功能网元交换数据转发路径的具体步骤包括：

目标接入与移动管理功能网元给会话管理功能网元发会话上下文更新请求，包括目标基站隧道信息；

根据会话管理功能网元和目标核心网用户面之间的修改流程，目标核心网用户面安装下行包检测规则和对应的数据转发规则；

根据会话管理功能网元和协议数据单元会话锚点用户面之间的修改流程，协议数据单元会话锚点用户面修改数据转发规则，增加协议数据单元会话锚点用户面到目标核心网用户面的数据转发；

会话管理功能网元给目标接入与移动管理功能网元发会话上下文更新请求回应；

目标接入与移动管理功能网元给源接入与移动管理功能网元发创建用户终端上下文回应，包括目标侧无线资源。

5.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述下行数据通过源基站和目标基站同时被发送给用户终端，还包括：

源基站与用户终端保持数据链路的同时，发送下行数据转发时第一个协议数据单元信息给目标接入与移动管理功能网元；

源接入与移动管理功能网元传递第一个协议数据单元信息给目标接入与移动管理功能网元；

目标接入与移动管理功能网元接收第一个协议数据单元信息，并发给目标基站。

6.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述断开源核心网用户面到源基站的数据链路，还包括：

会话管理功能网元修改下行数据转发规则；

根据下行数据转发规则，协议数据单元会话锚点用户面删除发给源核心网用户面的数据转发。

7.一种基于NG接口降低DAPS切换时延的系统，其特征在于,包括：

用户终端，用于上报测量结果，当符合切换条件时，源基站发起切换；

目标核心网用户面，用于建立到目标基站的数据链路；

源基站，用于下发下行数据给用户终端；

目标基站，用于下发下行数据给用户终端；

源核心网用户面，用于断开到源基站的数据链路；

用户终端，与目标基站保持上下行数据链路，切换完成；

其中，所述目标核心网用户面用于建立到目标基站的数据链路，具体用于：

会话管理功能网元获取目标核心网用户面的隧道信息；

将目标核心网用户面的隧道信息发给目标基站；

会话管理功能网元交换数据转发路径，建立目标核心网用户面到目标基站的数据链路。

8.如权利要求7所述系统，其特征在于，所述源基站发起切换的具体步骤包括：

源基站给源接入与移动管理功能网元发送切换准备阶段的切换信息；

当目标基站处于源接入与移动管理功能网元的服务范围外，根据规则选取目标接入与移动管理功能网元；

目标接入与移动管理功能网元发起切换资源分配流程，与会话管理功能网元建立联系；

会话管理功能网元根据切换信息选择目标核心网用户面。

9.如权利要求7所述系统，其特征在于，所述目标核心网用户面，用于建立到目标基站的数据链路具体用于：

会话管理功能网元获取目标核心网用户面的隧道信息；

将目标核心网用户面的隧道信息发给目标基站；

会话管理功能网元交换数据转发路径，建立目标核心网用户面到目标基站的数据链路。

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