CN1175602C - 一种优化软切换时用户面处理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于无线接入网基于IP传输的WCDMA系统的优化软切换时用户面处理的方法，包括：当SRNC对接收到的UE上报的测量消息进行切换判决，决定进行软切换，需要增加新的无线链路时，首先在DRNC和Node B之间建立信令连接；信令连接建立后，建立SRNC到NodeB的直接数据承载。从而缩短了数据传输的路径，能够让数据以最短的路径到达SRNC，优化了线路上的时延等参数。同时，无线接口的数据在软切换时不用在DRNC处理后再送到SRNC，简化了DRNC的宏分集等处理流程，将所有的宏分集工作统一交给SRNC，优化了RNC间软切换时用户面的处理，有效地提高了系统的资源利用率和处理效率。

Description

一种优化软切换时用户面处理的方法

技术领域

本发明涉及宽带码分多址(WCDMA)移动通信系统，尤其涉及WCDMA系统的无线接入网在IP传输时一种优化软切换时用户面处理的方法。

背景技术

通用移动通信系统(UMTS：Universal Mobile TelecommunicationSystems)是采用WCDMA空中接口的第三代移动通信系统。通常也把UMTS系统称为WCDMA通信系统。UMTS系统的逻辑网络单元从功能上可以分为UMTS地面无线接入网(UTRAN：UMTS Terrestrial Radio Access Network)和核心网(CN：Core Network)。其中UTRAN用于处理所有与无线有关的功能，而CN处理UMTS系统内所有的话音呼叫和数据连接与外部网络的交换和路由。上述两个网络单元与用户终端设备(UE：User Equipment)一起构成了整个UMTS系统，其系统结构参见图1所示。

UTRAN包括许多通过Iu接口连接到CN的无线网络子系统(RNS)。一个RNS包括一个无线网络控制器(RNC：Radio Network Control)和一个或多个无线基站(Node B)。Node B包括一个或多个小区，通过Iub接口连接到RNC。RNC负责决定UE的切换，具有合并/分离功能，用以支持在不同Node B之间的宏分集。RNC间通过Iur接口交互信息，Iur接口可以是RNC之间物理的直接相连或通过适当的传输网络实现。

切换过程是移动通讯区别于固定通讯的一个显著特征之一。WCDMA支持的切换包括软切换、硬切换、前向切换和系统间切换。软切换和硬切换主要是由网络侧发起，前向切换主要是由UE发起，而系统间切换既有网络侧发起的情况，又有UE发起的情况。发生切换的原因包括UE的移动，资源的优化配置，人为干预等。

软切换就是在切换的过程中，原来的通讯不受影响，能够实现从一个小区到另一个小区的平滑切换。在WCDMA系统中，由于相邻小区存在同频的情况，UE可以通过多条无线链路与网络进行通讯，在多条无线链路进行合并的时候，通过比较选取信号较好的一条，从而达到优化通讯质量的目的，只有FDD制式才能进行软切换。软切换中一个重要问题就是多条无线链路的合并，WCDMA中使用宏分集(macro diversity)技术对无线链路进行合并，就是根据一定的标准如误码率对来自不同无线链路的数据进行比较，选取质量较好的数据发给上层。

根据小区之间位置的不同，软切换可以分为以下几种情况：Node B内不同小区之间，这种情况下无线链路可以在Node B内，也可以到服务RNC(SRNC：Serving RNC)再进行宏分集合并，如果在Node B内部就完成了合并，即称之为更软切换；不同Node B之间；不同RNC之间。

Iur接口是RNC间的接口，支持不同RNC之间发生软切换时的信令信息的交换和一个或多个Iur数据流。其中Iur的用户面数据流主要是在UE发生RNC间软切换时进行宏分集的用户数据流。参见图2所示，目前的WCDMA系统中，UE发生RNC间软切换时的新的数据流向如图中的实线所示，UE的上行数据流经过漫游到的Node B送到漂移RNC(DRNC：DriftRNC)后再通过Iur接口送至SRNC进行处理，SRNC到UE的下行数据流也需要通过Iur接口经过DRNC后再送到Node B。

图中Node B1属于活动集，所谓活动集指的是UE当前正在使用的小区的集合，软切换的执行结果就表现在活动集中小区的增加或减少。Node B2和Node B3在UE漫游到自己的小区时属于观察集，经过测量过程后开始被SRNC加为活动集。观察集即UE根据UTRAN给的邻近小区信息，正在观察但不在活动集中的小区，UE对观察集中的小区进行测量，当测量结果符合一定的条件时，这些小区可能被加入活动集，所以有时也称为候选集。其中DRNC控制的活动集中的Node B可能有一个或多个，为简明起见，只描述DRNC下有一个Node B时的软切换流程处理。当DRNC下有多个Node B在活动集中时，需要在DRNC进行宏分集处理，然后再送到SRNC进行宏分集处理。

RNC间的软切换过程可以分为以下几个步骤：

1)UE根据SRNC给的测量控制信息，对同频的邻近小区进行测量，测量结果经过处理后，上报给SRNC；

2)SRNC对上报的测量结果进行切换判决，决定是否需要进行软切换；

3)切换判决后如果有新的无线链路需要增加，先通过DRNC通知NodeB准备好资源；

4)SRNC在DRNC和Node B之间建立信令连接后，同时建立DRNC到Node B的数据承载和DRNC到SRNC的数据承载。然后通过活动集更新消息，通知UE增加和/或删除无线链路；

5)在UE成功进行了活动集更新后，在新的Node B下增加无线链路。如果需要删除小区，则通知Node B释放相应的资源。

参见图3所示，SRNC在接收到UE上报的测量信息MEHO后，决定发起软切换的详细流程说明如下：

①SRNC决定通过DRNC增加一条新的无线链路，SRNC向DRNC发送无线网络子系统应用协议(RNSAP)消息“无线链路建立请求”(Radio LinkSetup Request)。如果这是UE通过该DRNC的第一条无线链路，那么该信令建立了一条新的Iur信令连接，以后所有和该UE相关的RNSAP信令都将使用该Iur信令连接。RNSAP是Iur接口的无线网络层，负责两个RNS之间的信令交互。消息参数包括：Cell id(小区ID)、Transport Format Set perDCH(每个DCH的传输格式集合)、Transport Format Combination Set(传输格式集的集合)、frequency(频率)、UL scrambling code(上行扰码)。

②DRNC判断SRNC申请的资源可用是否可用，如果可用，则DRNC通过B节点协议(NBAP)向Node B发送“无线链路建立请求”(Radio LinkSetup Request)。NBAP是Iub接口的无线网络层，负责RNS内部的RNC与Node B之间的信令交互。消息参数包括：Cell id(小区ID)、TransportFormat Set per DCH(每个DCH的传输格式集合)、Transport FormatCombination Set(传输格式集的集合)、frequency(频率)、UL scramblingcode(上行扰码)。

Node B收到消息后开始UL(上行链路)接收。

③Node B指派DRNC请求的资源，成功后将结果通过NBAP消息RadioLink Setup Response(无线链路建立响应)上报给DRNC。消息参数包括：Signalling link termination(信令链路中止)、Transport layer addressinginformation(AAL2 address，AAL2 Binding Identitie(s))for Data TransportBearer(s)(数据传输承载建立的传输层地址信息)，其中，AAL2 address是AAL2的地址信息，AAL2 Binding Identitie(s)是区分每一条链路的AAL2绑定ID。

④DRNC发送RNSAP消息Radio Link Setup Response(无线链路建立响应)向SRNC响应无线连接建立消息。消息参数包括：Transport layeraddressing information(AAL2 address，AAL2 Binding Identity)for DataTransport Bearer(s)(数据传输承载建立的传输层地址信息)、Neighbouringcell information(临近小区信息)。

⑤SRNC通过接入链路控制应用协议(ALCAP)发起Iur/Iub数据传输承载的建立。该过程要求包含AAL2绑定ID以便与Iub接口的DCH数据传输承载进行绑定。每个Iur/Iub的数据承载的建立都将重复该过程。ALCAP(Access Link Control Application Protocol)是用来建立ATM的数据链路的协议。

⑥/⑦Node B和SRNC通过交换适当的DCH(专用信道)协议帧Downlink Synchronisation(下行链路同步)和Uplink Synchronisation(上行链路同步)为已经存在的相关无线链路建立同步。然后Node B开始DL(下行链路)发射。

⑧SRNC通过专用控制信道(DCCH)发送无线资源控制(RRC)消息Active Set Update(Radio Link Addition)进行活动集更新(增加一条无线链路)到UE。消息参数包括：Update type(更新类型)、Cell id(小区ID)、DL scrambling code(下行扰码)、Power control information(功率控制信息)、Ncell information(临近小区信息)。

⑨UE用RRC消息Active Set Update Complete(活动集更新完成)回应成功信息。

当DRNC下存在多个Node B被加入UE的活动集时，将重复以上过程。

链路建立后DRNC的每条相关链路进行分集合并后再送到SRNC去进行分集合并。切换完成后，当SRNC决定进行迁移时，向CN发送迁移请求消息Relocation Required(迁移请求)，收到迁移请求后CN开始发起CN与DRNC间的无线接入承载(RAB)的建立，完成后释放CN与SRNC间的RAB承载，将DRNC变成SRNC，完成迁移过程。

由以上说明可见，由于现有的WCDMA系统中，UTRAN中的地面接口Iu和Iur/Iub是基于ATM传输，RNC和Node B之间是紧藕合型的连接，导致发生RNC间的切换时，SRNC和新的Node B之间没有比较简单的连接方式，数据传送路径受到网络实际情况的限制，较难直接从Node B到SRNC，SRNC和Node B之间的数据传输需要DRNC参与处理，增加了数据在SRNC和Node B间传送的时延。同时，无线接口的数据帧只能在DRNC经过处理和宏分集后送到SRNC再进行宏分集等处理，DRNC和SRNC有部分工作重复，系统资源没有得到有效利用。

发明内容

由于IP的诸多优点和全球IP浪潮的冲击，WCDMA系统的UTRAN中将引入IP网络传输。引入IP网络传输后，原来的网络结构将发生较大的变化，RNC和Node B之间将是一个IP传输网络的连接，Iur接口的物理连接方式将会比原来更加灵活与方便。图4显示了引入IP传输网络后的UTRAN的网络结构。

本发明的目的就在于提供一种WCDMA系统的无线接入网是基于IP传输的优化RNC间软切换时用户面处理的方法。

本发明提供的一种应用于无线接入网基于IP传输的WCDMA系统的优化软切换时用户面处理的方法，至少包括以下步骤：

当SRNC对接收到的UE上报的测量消息进行切换判决，决定进行软切换，需要增加新的无线链路时，首先建立和DRNC及Node B之间的信令连接；

信令连接建立后，建立SRNC到Node B的直接数据承载。

进一步的，所述的在DRNC和Node B之间建立信令连接至少包括以下步骤：

SRNC向DRNC发送RNSAP消息“无线链路建立请求”，消息参数除包括“小区ID”、“每个DCH的传输格式集合”、“传输格式集的集合”、“频率”、“上行扰码”外，增加消息参数“SRNC的IP地址”、“SRNC分配的本端UDP端口号”和“本链路的QoS参数”；

DRNC判断SRNC申请的资源是否可用，如可用，则向Node B发送NBAP消息“无线链路建立请求”，消息参数除包括“小区ID”、“每个DCH的传输格式集合”、“传输格式集的集合”、“频率”、“上行扰码”外，增加消息参数“SRNC的IP地址”、“SRNC分配的本端UDP端口号”和“本链路的QoS参数”；

Node B收到消息后开始上行链路接收，并指派DRNC请求的资源，成功后将结果通过NBAP消息“无线链路建立响应”上报给DRNC，消息参数包括“信令链路中止”、“数据传输承载建立的传输层地址信息”，其中“数据传输承载建立的传输层地址信息”包括“Node B的IP地址”和为区分每一条链路的标识ID“Node B分配的本端UDP端口号”；

DRNC发送RNSAP消息“无线链路建立响应”，向SRNC响应无线链路建立请求消息，消息参数包括“数据传输承载建立的传输层地址信息”、“临近小区信息”，其中“数据传输承载建立的传输层地址信息”包括“NodeB的IP地址”和为区分每一条链路的标识ID“Node B分配的本端UDP端口号”。

进一步的，所述的信令连接建立后直接建立SRNC到Node B的数据承载至少包括步骤：

SRNC收到DRNC发送的响应无线链路建立请求的RNSAP消息“无线链路建立响应”后，建立相应的无线链路数据承载，其参数与Node B上报的IP地址和UDP端口号相关联，包括：目的地址为Node B上报的IP地址、无线链路数据的UDP端口号为Node B上报的端口号。

由于在WCDMA系统的UTRAN引入了IP网络传输，RNC和Node B之间是一个动态的IP网络连接，寻址方式简单，因此，本发明采用采用一段路径，将软切换时无线接口发送和接收的数据从漫游到的Node B直接送至SRNC，满足路径最短的原则，改善了宏分集数据的时延指标等参数，优化了网络性能。

附图说明

图1为UMTS的系统结构示意。

图2为现有技术的RNC间软切换时的路径示意。

图3为现有技术的RNC间软切换的流程示意。

图4为引入IP传输网络的WCDMA的UTRAN的网络结构示意。

图5为本发明的RNC间软切换时的路径示意。

图6为本发明的RNC间软切换的流程示意。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明进行进一步详细的说明。

本发明是利用IP技术，在发生RNC间的软切换需要建立新的无线链路数据承载时，通过SRNC和DRNC间的RNSAP信令交互以及DRNC和NodeB间的NBAP信令交互，在SRNC和新的Node B之间建立数据链路，发送或接收空中接口无线帧。其中DRNC仍参与信令连接，并在Node B和SRNC之间起到桥梁作用，将两者的IP地址告诉对方。与现有技术相比，将原来通过Iur接口传输的数据通道变为Node B和SRNC间的新增的直接数据通道。信令交互仍然在原来的Iur接口。本发明中涉及的路径的变换，对于引入了IP传输后的UTRAN网络，仅仅意味着路由表项的改变，实现的难度很小。

参见图5所示，显示了针对IP传输情况下，发生不同RNC间软切换时的路径示意，其中虚线表示已有路径(切换前已存在的路径)，实线表示切换时从漫游到的Node B到SRNC的路径，点划线表示只有信令通道。应用本发明方法后的RNC间软切换的过程可以分为以下几个步骤：

1)UE根据SRNC给的测量控制信息，对同频的邻近小区进行测量，测量结果经过处理后，上报给SRNC；

2)SRNC对上报的测量结果进行切换判决，决定是否需要进行软切换；

3)切换判决后如果有新的无线链路需要增加，先通过DRNC通知NodeB准备好资源；

4)SRNC在DRNC和Node B之间建立信令连接后，建立SRNC到NodeB的直接数据承载。然后通过活动集更新消息，通知UE增加和/或删除无线链路；

5)在UE成功进行了活动集更新后，在新的Node B下增加无线链路。如果需要删除小区，则通知NODEB释放相应的资源。

参见图6所示，SRNC在接收到UE上报的测量信息MEHO后，决定发起软切换的详细流程说明如下：

①SRNC决定通过DRNC增加一条新的无线链路，SRNC向DRNC发送RNSAP消息Radio Link Setup Request(无线链路建立请求)。如果这是UE通过该DRNC的第一条无线链路，那么该消息建立了一条新的Iur信令连接，以后所有和该UE相关的RNSAP消息都将使用该Iur信令连接。消息参数除包括：Cell id(小区ID)、Transport Format Set per DCH(每个DCH的传输格式集合)、Transport Format Combination Set(传输格式集的集合)、frequency(频率)、UL scrambling code(上行扰码)外，增加SRNC IP Address(SRNC的IP地址)、UDP Port Number(s)(SRNC分配的本端UDP端口号)和QoS parameter(本链路的QoS参数)。

②DRNC判断SRNC申请的资源可用是否，如果可用，则DRNC通过NBAP向Node B发送Radio Link Setup Request(无线链路建立请求)。消息参数除包括：Cell id(小区ID)、Transport Format Set per DCH(每个DCH的传输格式集合)、Transport Format Combination Set(传输格式集的集合)、frequency(频率)、UL scrambling code(上行扰码)外，增加SRNC IP Address(SRNC的IP地址)、UDP Port Number(s)(SRNC分配的本端UDP端口号)和QoS parameter(该链路的QoS参数)。

Node B收到消息后开始UL接收。

③Node B指派DRNC请求的资源，该链路的目的地址即为SRNC的IP地址、该链路的目的端口号即为SRNC分配的UDP端口号，QoS等级为SRNC传递的QoS参数。建立成功后将结果通过NBAP消息Radio Link SetupResponse(无线链路建立响应)上报给DRNC。消息参数包括：Signalling linktermination(信令链路中止)、Transport layer addressing information(Node BIP Address、UDP Port Number(s))for Data Transport Bearer(s)(数据传输承载建立的传输层地址信息)。其中，Node B IP Address是Node B的IP地址，UDP Port Number(s)是区分每一条链路的标识ID。

④DRNC发送RNSAP消息Radio Link Setup Response(无线链路建立响应)向SRNC响应无线连接建立消息。消息参数包括：Transport layeraddressing information(Node B IP Address、UDP Port Number(s))for DataTransport Bearer(s)(数据传输承载建立的传输层地址信息)、Neighbouringcellinformation(临近小区信息)。

⑤SRNC通过收到响应后建立相应的无线链路承载，其参数与Node B上报的IP地址和UDP端口号相关联：目的地址为Node B上报的IP地址，无线链路数据的UDP端口号为Node B上报的端口号。该过程要求包含UDP端口号以便与Iub接口的DCH数据传输承载进行绑定。每个端口号对应于每一个无线链路。

⑥/⑦Node B和SRNC通过交换适当的DCH(专用信道)协议帧Downlink Synchronisation(下行链路同步)和Uplink Synchronisation(上行链路同步)为已经存在的相关无线链路建立同步。然后Node B开始DL(下行链路)发射。

⑧SRNC通过DCCH发送RRC消息Active Set Update(Radio LinkAddition)进行活动集更新(增加一条无线链路)到UE。消息参数包括：Update type(更新类型)、Cell id(小区ID)、DL scrambling code(下行扰码)、Power control information(功率控制信息)、Ncell information(临近小区信息)。

⑨UE用RRC消息Active Set Update Complete(小区更新完成)回应成功信息。

当DRNC下存在多个Node B被加入UE的活动集时，将重复以上过程。

链路建立后，DRNC的每条相关链路进行分集合并后再送到SRNC去进行分集合并。切换完成后，当SRNC决定进行迁移时，向CN发送迁移请求消息Relocation Required(迁移请求)，收到迁移请求后CN开始发起CN与DRNC间的RAB(无线接入承载)的建立，完成后释放CN与SRNC间的RAB承载，将DRNC变成SRNC，完成迁移过程。

在切换完成后的迁移过程中，考虑到Node B到DRNC的链路需要重新建立，与原有的迁移过程相比，增加了Node B的信令交互。但从切换和迁移的总流程考虑，该部分工作只是将其从现有技术的切换前期改为迁移前期进行，整个流程的工作量并没有增加。同时应用本发明的迁移时，是先进行CN-DRNC-漫游的Node B间的RAB承载的建立，完成后再释放CN-SRNC-漫游的Node B间的RAB承载，有效地保证了切换时的稳定性等指标，所以本发明的优点仍然是非常有意义的。再者，迁移过程与现有技术相比，虽然增加了Node B的信令交互，但是考虑到只是增加了几条信令，而优化了用户面大量数据流的处理，有益效果还是非常显著的。

综上所述，采用本发明方法，当WCDMA无线接入网中发生RNC间软切换时，在漫游到的Node B和SRNC之间建立一条直接通道，相比现有技术从漫游到的Node B送至SRNC的路径为Node B--DRNC--SRNC共为两段路径而言，缩短了数据传输的路径，从而能够让数据以最短的路径到达SRNC，优化了线路上的时延等参数。同时，无线接口的数据在软切换时不用在DRNC处理后再送到SRNC，简化了DRNC的宏分集等处理流程，将所有的宏分集工作统一交给SRNC，优化了RNC间软切换时用户面的处理，有效地提高了系统的资源利用率和处理效率。

Claims (3)

1、一种应用于无线接入网基于IP传输的WCDMA系统的优化软切换时用户面处理的方法，该WCDMA系统包括UTRAN、CN以及UE，其中UTRAN由多个RNS组成，一个RNS包括一个RNC和一个或多个Node B；其特征在于该方法至少包括以下步骤：

当SRNC对接收到的UE上报的测量消息进行切换判决，决定进行软切换，需要增加新的无线链路时，首先建立和DRNC及Node B之间的信令连接；

信令连接建立后，建立SRNC到Node B的直接数据承载。

2、根据权利要求1所述的优化软切换时用户面处理的方法，其特征在于所述的SRNC建立和DRNC及Node B之间的信令连接至少包括以下步骤：

SRNC向DRNC发送RNSAP消息“无线链路建立请求”，消息参数除包括“小区ID”、“每个DCH的传输格式集合”、“传输格式集的集合”、“频率”、“上行扰码”外，增加消息参数“SRNC的IP地址”、“SRNC分配的本端UDP端口号”和“本链路的QoS参数”；

DRNC判断SRNC申请的资源是否可用，如可用，则向Node B发送NBAP消息“无线链路建立请求”，消息参数除包括“小区ID”、“每个DCH的传输格式集合”、“传输格式集的集合”、“频率”、“上行扰码”外，增加消息参数“SRNC的IP地址”、“SRNC分配的本端UDP端口号”和“本链路的QoS参数”；

Node B收到消息后开始上行链路接收，并指派DRNC请求的资源，成功后将结果通过NBAP消息“无线链路建立响应”上报给DRNC，消息参数包括“信令链路中止”、“数据传输承载建立的传输层地址信息”，其中“数据传输承载建立的传输层地址信息”包括“Node B的IP地址”和“Node B分配的本端UDP端口号”；

DRNC发送RNSAP消息“无线链路建立响应”，向SRNC响应无线链路建立请求消息，消息参数包括“数据传输承载建立的传输层地址信息”、“临近小区信息”，其中“数据传输承载建立的传输层地址信息”包括“NodeB的IP地址”和“Node B分配的本端UDP端口号”。

3、根据权利要求2所述的优化软切换时用户面处理的方法，其特征在于所述的信令连接建立后直接建立SRNC到Node B的数据承载至少包括步骤：

SRNC收到DRNC发送的响应无线链路建立请求的RNSAP消息“无线链路建立响应”后，建立相应的无线链路数据承载，其参数与Node B上报的IP地址和UDP端口号相关联，包括：目的地址为Node B上报的IP地址、无线链路数据的UDP端口号为Node B上报的端口号。

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