CN1187997C - 快速小区选择过程中基于基站间utran接口的无线链路管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在快速小区选择过程中基于基站间UTRAN接口的无线链路管理方法，该方法将基站之间链路的管理功能从RNC下移至基站，通过激活集内小区所属基站之间的直接通信完成FCS所需链路的建立和释放，减少了RNC对FCS过程的干预，促使了FCS过程进一步脱离RNC的集中控制，从而减少Iub/Iur接口上以及RNC内部在信息传送和信令处理过程中的拥塞和延迟，提高FCS过程中下行数据的传输质量。

Description

快速小区选择过程中 基于基站间UTRAN接口的无线链路管理方法
技术领域
本发明涉及无线通信分组传输技术，具体地说涉及在高速下行包接入(HSDPA)的快速小区选择(FCS)过程中，基于基站间通用陆地无线接入网(UTRAN)接口之间的链路管理方法。
背景技术
目前，HSDPA的FCS的过程中，协议数据单元(PDU)队列通常分布在基站(WCDMA系统的NodeB)中，对于FCS的控制是通过RNC(无线网络控制器)进行的。
HSDPA采用的FCS技术用各小区中的分布式PDU队列代替现有的RNC集中式PDU队列。在下行传输过程中，RNC将PDU数据同时下发给激活集中的所有小区，然后由UE(用户设备)选择一个最佳小区(主小区)接收数据，而其它小区对该UE的下行传输保持挂起状态。当用户设备所选择的小区(以下称主小区)更替，UE选择新的小区接收数据时，当前主小区下行链路挂起，被选中的新小区开始下传数据。
为了保证主小区更替时由新旧小区传给UE的数据是连续的，激活集中的所有小区需要保持PDU发送状态的同步，尽管每个时刻只有主小区给UE发送数据并解释返回的确认(ACK)信息，但激活集中的用户设备所未选择的激活集内其他小区(以下称从小区)也需要随时掌握PDU的接收情况，包括被确认、被重传，以及相关的传输参数。RNC根据UE或主小区上报的PDU接收确认信息，向各从小区定时发布PDU队列同步信息。各从小区根据这一信息调整各自的PDU队列，使之与主小区PDU队列状态保持一致。在对个小区的同步控制过程中，无论RNC采用什么方式，同步信息都要由RNC转发给从小区，由于同步控制需要占用RNC的资源，以及受到通用陆地无线接入网(UTRAN)中的基站间接口/RNC间接口(Iub/Iur)接口延迟的影响，可能造成RNC数据处理和信令处理的拥塞，进而影响FCS过程中的数据传输质量和系统效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速小区选择过程中基于基站间UTRAN接口无线链路管理方法，该方法可以减少RNC在数据转发和信令处理时的拥塞率，提高FCS过程中的数据传输质量和系统效率。
为达到上述目的，本发明提供的快速小区选择过程中基于基站间UTRAN接口的无线链路管理方法，包括：通过IuNB(基站间UTRAN接口)接口的控制面对激活集内的小区进行对等的互连；在FCS(快速小区选择)过程中，由进入或退出激活集的小区所属的基站(宽带码分多址系统的NodeB)控制完成下述激活集内的小区所属的基站之间的链路管理：
基站间链路的建立：
(1)当RNC(无线网络控制器)判断一个新小区加入激活集时，向该小区所属基站发送包括激活集内所有小区所属基站的IP地址和小区ID(标识)号的无线链路建立请求；
(2)新小区所属基站向激活集内所有小区所属基站发送包括本身IP地址和新小区ID号的建立IuNB链接请求；
(3)主小区所属基站对上述新小区所属基站的链路建立请求进行响应，指示新小区所属基站为IuNB链接分配链路资源，并将分配完毕的链路资源信息传送回主小区所属的基站，从而建立IuNB链路；
(4)RNC通知UE(用户设备)更新UE侧保存的激活集；
基站间链路的释放：
(5)当RNC判断一个小区退出激活集时，RNC在通知该小区所属基站拆除Iub接口(RNC与NodeB之间的UTRAN接口)链路的同时通知该基站拆除与激活集中其它小区所属基站之间的IuNB接口的链路；
(6)退出小区所属基站通知激活集内所有其它小区所属基站释放与该退出小区相关的IuNB链路资源；
(7)当退出小区所属基站得到激活集内所有其它小区所属基站返回的确认消息后，释放与该激活集相关的链路资源，然后通知RNC链路拆除完毕。
上述对激活集内的小区进行对等的互连，是通过建立激活集内所有小区之间的逻辑连接实现的。
在步骤(3)中所述新小区所属基站为IuNB链接分配链路资源，是通过该基站提供的供IuNB通信的数据发送端口和数据接收端口实现的，属于同一基站的多个小区可共用同一数据端口，或分别使用不同的数据端口。
在步骤(3)中所述建立IuNB链路，通过基站端口资源分配后即可使用的无连接链路实现。
在步骤(3)中所述建立IuNB链路，通过基站端口资源分配后，经过不同基站间由发送端口到接收端口以及由接收端口到发送端口的连接完成后构成的有连接链路实现的。
所述方法还包括：
建立激活区小区接收地址表，用于实现任何两个小区所属基站之间的直接数据交换，所述地址表包括：小区所属基站的IP地址、所属基站的输入数据端口号(In)和小区ID号。
激活集中每个小区都保留有相同的激活集小区接收地址表，该表在IuNB链路建立时由主小区通知从小区更新；在IuNB链路释放时由退出小区通知激活集内所有小区更新。
由于本发明将FCS的链路管理控制权由RNC下移到基站，减少了RNC对FCS过程的干预，促使了FCS过程进一步脱离RNC的集中控制，通过小区所属基站之间进行的对等信令连接和分布路由信息，实现了UTRAN实体间的一种分布式的传输机制，减轻了RNC的处理负担，降低了Iub/Iur接口的信令流量，同时简化了FCS的小区间数据链路的建立过程，缩短了建链时间，有利于加快激活集边缘的小区参与FCS过程的速度，因此，本发明能够减少RNC在数据转发和信令处理时的拥塞，提高FCS的整体性能和系统效率。
附图说明
图1是本发明方法采用的分布式FCS链路管理机制原理图；
图2是本发明所述方法的建立基站间链路的实施例过程图；
图3是本发明所述方法的拆除基站间链路的实施例过程图；
图4是主小区所属基站和从小区所属基站之间的IuNB接口链路模型示意图；
图5是本发明的一个实施例中的新小区C5进入激活集的过程图；
图6是图5所述实施例中的主小区变更后的IuNB接口链路控制与传输过程图；
图7是图5所述实施例中的基站NB2退出后的激活集基站间的链路状态图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。
在HSDPA的FCS过程中，为了克服Iub/Iur接口的延迟，减少RNC数据和信令处理的拥塞，一种办法就是HSDPA将部分属于RNC的功能下移至基站中，如HARQ的端点下移到MAC-hs。这样，基于IuNB接口的通信就可以利用IuNB接口的数据链路，直接传送小区间的PDU(协议数据单元)队列同步信息以及其它传输信息，例如经基站间数据链路直接传送激活集小区之间的PDU队列同步信息、主小区对新小区间直接转发的PDU信息、AMCS(自适应编码调制方案)、HARQ(混合自动重传请求)以及基站间的共享信息等。
本发明提供的基于基站间UTRAN接口的快速小区选择时的链路管理方法，以小区所在基站来控制IuNB数据链路的建立、释放和FCS控制信息的交换功能。参考图1。图1是本发明方法采用的分布式FCS链路管理机制原理图。图中所述的分布式FCS链路管理是通过IuNB接口控制面对激活集内的小区进行对等的互连。链路管理可由任一个小区所属NodeB发起并控制，不一定局限为主小区。每个小区保留一份相同的“激活集小区接收地址表”，用于实现任何两个小区所属NodeB之间的直接信令交换。因此RNC不必了解当前激活集中谁是主小区，它直接将进入或退出激活集的判断结果通知该新小区或退出小区，由该小区发起激活集内部的链路更新和资源重置。激活集小区的响应通过同样的路径反馈回来，再由新小区或退出小区向RNC提交确认。这样，在用户面上，由于FCS需要通过IuNB接口传送的信息是单向的，即只从主小区发向从小区，因而不需要这种对等连接。
本发明具体是这样实现的：首先通过IuNB接口控制面对激活集内的小区进行对等的互连，即建立激活集内所有小区之间的逻辑连接；然后在FCS过程中，由进入或退出激活集的小区所属的基站完成下述激活集内的小区所属的基站之间的链路的管理。
所述管理的第一部分是基站间链路的建立，该部分所述过程参考图2，图中采用的信令为IuNB接口控制面的BBAP(基站到基站应用部分)信令，本发明所述方法不增加新的BBAP信令，只在已有信令中增加特定的信息元素。具体包括下述步骤：
第一步，RNC判断一个新小区加入激活集后，向该小区所属NodeB发送“Radio link setup request”(无线链路建立请求)请求建立无线链路。新小区所属NodeB在建立Iub接口链路的同时，也开始建立IuNB接口的数据链路。建链所需的参数包含在RNC的建链请求消息中，其中包括当前激活集内各小区的IP地址和小区ID号。之所以需要激活集所有小区的地址而非仅仅主小区的地址，是因为在分布式FCS过程中，RNC已不知道当前哪个小区是主小区，除了主小区本身外，激活集内的所有其它小区不知道当前主小区的信息。
为了实现新小区与主小区直接对话，在第二步，新小区所属基站首先要在激活集中进行广播，即将该小区加入激活集，并请求IuNB建链的信息通知各小区所属基站，即发出IuNB建链请求(InterNodeB connectionrequest)。图中信令①即表示这个广播过程，所附参数包括新小区自己的NodeB IP地址和小区ID号。
尽管激活集内所有小区所属基站都将收到新小区所属基站的建链请求，但在第三步只有主小区所属基站进行响应。用IuNB链接建立(InterNodeB Connection setup)命令来指示新小区所属为IuNB连接分配必要的链路资源。新小区所属基站将分配好的数据端口用IuNB链接建立完毕(InterNodeB Connection setup complete)信令送回主小区所属基站，进而完成IuNB数据链路的建立。
第四步，新小区所属基站在建立IuNB链路之后，向RNC报告无线链路建立完成，由RNC通知UE更新激活集。
在FCS链路的建立过程中，数据链路的分布控制信息在NodeB之间通过IuNB接口控制面进行传送。在上述第三步中所述新小区所属基站为IuNB链接分配链路资源，是通过该基站提供的供IuNB通信的数据发送端口和数据接收端口实现的，使得属于同一基站的多个小区可共用同一数据端口，或分别使用不同的数据端口。参考图4。图4中的基站提供两个数据端口供IuNB通信。一个为发送端口(图中Out)，一个为接收端口(图中In)。对于FCS来说，只需要由主NodeB向从NodeB发送数据信息，因而每一时刻只占用一对In/Out端口。当NodeB的主从关系转变时，NodeB间的控制信令将指示数据链路反向并移至另一对In/Out端口。
应该指出的是，基站间的这条数据链路可以是无连接的，也可以是有连接的。无连接的数据链路只需要在两端的基站分配相应端口资源，分配后即可使用；而有连接的数据链路需要在资源分配后明确测试不同基站间由发送端口到接收端口以及由接收端口到发送端口的连接，即从Out1→In2和Out2→In1两条连接，以便保证路径上的QoS(服务质量)。
当多个从小区存在于同一个NodeB时，多个小区可以共用同一个数据端口，也可以每个小区使用一个数据端口。如图所示。由于数据传输的端点是小区而非基站，所以数据链路的标识需要用到小区路由地址。如果主小区和从小区在同一个NodeB中，它们之间的数据流不需要经过In/Out端口，而是在NodeB的内部直接完成。
因此，为实现基站之间的分布式FCS链路控制，本发明还包括：建立激活区小区接收地址表，用于实现任何两个小区所属基站之间的直接信令交换，所述地址表包括：小区所属基站的IP地址、所属基站的输入数据端口号(In)和小区ID号。
需要说明，上述激活集小区接收地址表与IP传输的路由表是两个概念，后者是用于IP节点之间的数据传输，内容是每条IP传输路径上的路由器地址，而前者是无线网络层的概念，只记录小区的数据接收地址，而不考虑小区间的传输细节。
激活集小区接收地址表中的地址只涉及小区所属NodeB的数据端口In。主小区需要这些地址以发送同步数据。地址表涉及所有激活集的小区，包括主小区，不过主小区在地址中的对应地址并不是它当前使用的所属NodeB的数据输出端口，而是数据接收端口。这样使主小区进行更替时，新主小区可以直接根据激活集小区接收地址表向原主小区发送数据，无需进行地址表更新。实际上，在FCS过程中，NodeB的数据发送端口对其它NodeB中的小区都是没有意义的，因为从小区并不用关心同步数据的具体来源。
激活集中各小区中都需要保持一份相同的激活集小区接收地址表。该表在激活集成员发生改变时得到更新。FCS过程中的激活集更新判断是由RNC作出的。在RNC集中控制的FCS情况下，RNC需要向所有小区发送“激活集更新”命令并等待答复。而在基于IuNB通信的FCS情况下，RNC只需通知被更新，即加入或退出的小区，后者通过IuNB接口与激活集小区完成建链及小区接收地址表更新等过程。也就是说，该表在IuNB链路建立时由主小区通知从小区更新；在IuNB链路释放时由退出小区通知激活集内所有小区更新。
本发明所述管理的第二部分是基站间链路的释放，该部分所述过程参考图3。该部分包括下述步骤：
首先，当一个小区退出激活集时，需要释放它的激活集小区接收地址表及相关链路。当然，如果一个基站中的所有小区都已离开激活集，则还需释放它的数据端口In/Out及相关资源。RNC首先通知UE更新激活集，并同时通知正在退出的小区所属基站拆除Iub和IuNB接口的链路。
其次，退出小区所属基站用控制信令③，即IuNB链接释放(InterNodeBConnection Release)信令通知激活集内的所有其它小区所属基站释放与退出小区相关的链路资源。
第三，在得到所有其它小区所属基站返回的确认消息后，退出小区所属基站释放本小区内与该激活集相关的资源，包括数据端口，激活集小区接收地址表和分配的缓存空间；然后通知RNC链路拆除完毕。
由于拆链过程也是由退出小区所属的基站来控制完成的，因而对RNC和激活集内小区不会增加明显的信令负担，对保证激活集内进行的FCS过程的质量有利。
下面是本发明的一个具体的实施例。
当前激活集中有两个基站：NB1和NB2，其IP地址分别为url-1和url-2。NB1中有两个小区：C1和C2，其小区标识号分别为cid1和cid2，其中C1为当前主小区，C2为从小区。NB2中有两个从小区：C3和C4，其小区标识号分别为cid3和cid4。RNC内保存有当前激活集小区信息，内容为：“C1(url-1，cid1)，C2(url-1，cid2)，C3(url-2，cid3)，C4(url-2，cid4)”，但它不知道当前谁是主小区。
在激活集中，每个小区各保留一份如下的激活集小区接收地址表：
小区 IP地址 In端口号 小区ID
C1   url-1 in1 cid1
C2   url-1 in1 cid2
C3   url-2 in2 cid3
C4   url-2 in2 cid4
当RNC判断一个新小区C5进入了激活集时，该小区ID号为id5，位于一个地址为url-3的基站中。下面是IuNB接口上发生的链路管理和数据传输过程：
第1步：RNC通知C5建立IuNB链接，并将小区地址以下列参数形式发给C5：“url-1(cid1，cid2)，url-2(cid1，cid2)”。这个参数表明，有一个IP地址为url-1的基站，里面有两个属于激活集的小区，ID号为cid1和cid2；同样，地址为url-2的基站中的两个激活小区cid3和cid4。
第2步：C5检查NB3，发觉尚未建立与基站url-1或url-2的IuNB连接，因而向它们发起建链请求(InterNodeB connection request)。该请求通过IuNB接口控制面的IP传输分别到达NB1和NB2。
第3步：NB1中的主小区C1收到C5的建链请求，在分析了可用资源后，决定接受C5的请求，因而向它发回建立链路(InterNodeB connectionsetup)的命令，同时将自己的通信地址(ip1，id1)附在命令的参数中。其它小区判断自己不是主小区，所以不作任何响应。
第4步：C5得到建链许可，通知NB1分配数据端口等链路资源，然后向NB1发回确认，参数为：(ip3，id5)。
第5步：C5通知RNC建链已成功。
此时，RNC修改自己的激活集信息为：{C1(url-1，cid1)，C2(url-1，cid2)，C3(url-2，cid3)，C4(url-2，cid4)，C5(url-3，cid5)}，并将激活集更新的信息通知UE。
与此同时，主小区C1也将自己的激活集小区接收地址表作下列修改：
小区 IP地址 In端口号 小区ID
C1 url-1 in1 cid1
C2 url-1 in1 cid2
C3 url-2 in2 cid3
C4 url-2 in2 cid4
C5 url-3 in3 cid5
第6步：主小区将更新后的激活集小区接收地址表通过IuNB数据链路传给各从小区C2～C5。
第7步：主小区继续向UE传输下行数据，并通过IuNB接口的数据链路将同步信息发送给各从小区。
上述过程参考图5。
第8步：在一段时间后，UE希望更换主小区，假设它选择了C5。UE通过上行信令将“FBI＝cid5”(FBI：反馈信息)的消息通知C1～C5。C1挂起下行链路，而C5则开始下行传输。IuNB接口用户面的数据流重定向参考图6。
第9步：C5通过数据链路将下行传输的同步信息发送给各从小区：C1～C4。
第10步：一段时间后，从小区C3失去了满足激活集的条件，RNC通知它退出激活集。
第11步：C3通过IuNB接口控制面将链路释放(InterNodeB connectionrelease)的命令发给各小区：C1、C2、C4、C5。
第12步：C1、C2、C4和C5将激活集小区接收地址表更新如下，并向C3答复链路释放完成(InterNodeB connection release complete)：
小区 IP地址 In端口号 小区ID
C1 url-1 in1 cid1
C2 url-1 in1 cid2
C4 url-2 in2 cid4
C5 url-3 in3 cid5
由于C3所在的NB2还没有完全退出激活集，因此它只释放自己小区内的相关资源，而将与C4共享的NB2数据端口等资源还是保留。
RNC和UE中的激活集信息改变为：{C1(url-1，cid1)，C2(url-1，cid2)，C4(url-2，cid4)，C5(url-3，cid5)}
第13步：C3通知RNC链路拆除完毕。
第14步：C5继续沿IuNB数据链路向从小区C1、C2和C4发送下行传输的同步信息。
第15步：又一段时间后，从小区C4也无法满足激活集的条件了，RNC通知它退出激活集。
第16～18步：与C3退出激活集的过程类似，C4通知小区C1、C2和C5释放链路及相关资源，并在得到确认后通知RNC。所不同的是，C4发现NB2内的所有小区都已不在当前激活集中，所以它还需要释放NB2的数据端口等共享资源。在C4退出后，C1、C2和C5的激活集小区接收地址表更新为：
小区 IP地址 In端口号 小区ID
C1 url-1 in1 cid1
C2 url-1 in1 cid2
C5 url-3 in3 cid5
RNC的激活集信息改为：{C1(url-1，cid1)，C2(url-1，cid2)，C5(url-3，cid5)}。激活集中只剩下NB1和NB2，主小区仍然是C5。
第19步：C5沿着NB3→NB1的IuNB数据链路，向C1和C2继续发送下行传输的同步信息。NB2退出激活集后状态参考图7。

Claims (7)

1、一种快速小区选择过程中基于基站间UTRAN接口的无线链路管理方法，包括：通过IuNB接口的控制面对激活集内的小区进行对等的互连；在快速小区选择过程中，当无线网络控制器判断一个新小区加入激活集时，
(1)向该小区所属基站发送包括激活集内所有小区所属基站的IP地址和小区标识号的无线链路建立请求；
(2)新小区所属基站向激活集内所有小区所属基站发送包括本身IP地址和新小区标示号的建立IuNB链接请求；
(3)用户设备所选择的小区所属基站对上述新小区所属基站的链路建立请求进行响应，指示新小区所属基站为IuNB链接分配链路资源，并将分配完毕的链路资源信息传送回用户设备所选择的小区所属的基站，从而建立IuNB链路；
(4)无线网络控制器通知用户设备更新用户设备侧保存的激活集；
当无线网络控制器判断一个小区退出激活集时，
(5)无线网络控制器在通知该小区所属基站拆除无线网络控制器与Iub接口链路的同时通知该基站拆除与激活集中其它小区所属基站之间的IuNB接口的链路；
(6)退出小区所属基站通知激活集内所有其它小区所属基站释放与该退出小区相关的IuNB链路资源；
(7)当退出小区所属基站得到激活集内所有其它小区所属基站返回的确认消息后，释放与该激活集相关的链路资源，然后通知无线网络控制器链路拆除完毕。
2、根据权利要求1所述的无线链路管理方法，其特征在于：所述对激活集内的小区进行对等的互连，是通过建立激活集内所有小区之间的逻辑连接实现的。
3、根据权利要求1所述的无线链路管理方法，其特征在于：在步骤(3)中所述新小区所属基站为IuNB链接分配链路资源，是通过该基站提供的供IuNB通信的数据发送端口和数据接收端口实现的，属于同一基站的多个小区可共用同一数据端口，或分别使用不同的数据端口。
4、根据权利要求1所述的无线链路管理方法，其特征在于：在步骤(3)中所述建立IuNB链路，通过基站端口资源分配后即可使用的无连接链路实现。
5、根据权利要求1所述的无线链路管理方法，其特征在于：在步骤(3)中所述建立IuNB链路，通过基站端口资源分配后，经过不同基站间由发送端口到接收端口以及由接收端口到发送端口的连接完成后构成的有连接链路实现的。
6、根据权利要求1所述的无线链路管理方法，其特征在于所述方法还包括：建立激活区小区接收地址表，用于实现任何两个小区所属基站之间的直接数据交换，所述地址表包括：小区所属基站的IP地址、所属基站的输入数据端口号和小区标示号。
7、根据权利要求6所述的无线链路管理方法，其特征在于：激活集中每个小区都保留有相同的激活集小区接收地址表，该表在IuNB链路建立时由用户设备所选择的小区通知激活集内其他小区更新；在IuNB链路释放时由退出小区通知激活集内所有小区更新。
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