CN1678124A

CN1678124A - 能够执行涉及多个rnc的移交和再定位的移动通信系统

Info

Publication number: CN1678124A
Application number: CNA2005100598834A
Authority: CN
Inventors: 大杉伸也
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2005-10-05
Anticipated expiration: 2025-03-31
Also published as: US20050221825A1; JP2005295189A; GB0506606D0; CN100477845C; GB2413741B; JP4400733B2; GB2413741A

Abstract

本发明公开了一种移动通信系统，该移动通信系统允许在具有RAN的移动通信系统中，不使用lur接口而执行涉及多个RNC的移交，所述RAN被转变为遵从IP。当作为UE 101移动的结果，从被分配给RNC 302的节点B 203提供的接收功率的测量值增大，并且以上接收功率与从节点B 202提供的接收功率之间的差值超过预设阈值一段确定的时间间隔后，RNC 301向管理节点B 203的RNC 302请求关于节点B 203的基站信息，并获取该信息。当从RNC 302接收到该基站信息后，RNC 301利用接收的基站信息直接控制节点B 203，并执行UE 101从节点B 202的小区到节点B 203的小区的移交。

Description

能够执行涉及多个RNC的移交和再定位的移动通信系统

技术领域

本发明涉及具有至少一个移动站(UE、用户设备)、多个无线电基站(节点B)、适于管理多个无线电基站(节点B)的多个无线电网络控制器(RNC)的移动通信系统，具体地说，本发明涉及随着移动站的移动，控制移交(handover)用于切换与该移动站建立无线电连接的无线电基站的方法。

背景技术

近来，由便携式电话系统所代表的移动通信系统已被广泛使用。移动通信系统一般由至少一个移动站、多个无线电基站、适于控制多个无线电基站的无线电网络控制器和经由有线连接与无线电网络控制器相连的核心网络(CN)组成。

在该移动通信系统中，每个无线电网络控制器具有被分配作为受控制目标的预定无线电基站。当移动站从一个无线电基站的小区移动到另一个无线电基站的小区时，如果这两个无线电基站被分配由同一个无线电网络控制器管理，则其只需要在相应无线电网络控制器的管理下执行移交操作。然而，如果这两个无线电基站由不同的无线电网络控制器管理，则其需要将用于维持与移动站的当前无线电连接的控制信息传送到不同无线电网络控制器来管理。上述在无线电网络控制器之间传递权限以管理移动站的过程被称为“再定位(relocation)”。

在传统的移动通信系统中，ATM(异步传输模式)网络已被用作RAN(无线接入网)，用以在无线电基站和无线电网络控制器之间以及多个无线电网络控制器之间传送信号。

ATM网络对于具有各种特性的流量具有成熟的流量管理和质量控制能力，因此不仅对于提供电路交换服务是有用的技术，而且对于提供分组交换服务也是有用的技术。从而，ATM的一个巨大优点是在同一体系结构中实现这些电路交换服务和分组交换服务，从而实现了质量控制和运行等的全面协调。另外，ATM已被修改用于3GPP(第三代合作伙伴计划)Release 99中的RAN(无线接入网)，并且，ATM网络已被广泛应用于CDMA移动通信系统的RAN中，其中，CDMA(码分多址)通信系统已被采用作为通信系统，如下面的文献中所述的那样。

文献1：JP 2001-352570

文献2：JP 2002-64849

参考图1，传统的CDMA移动通信系统包括至少一个移动站(UE)101、无线电基站(节点B)901-904、无线电网络控制器(RNC)801、802和核心网络(CN)401。

然而，在ATM网络被用于移动通信系统的RAN的情形中，遇到的问题是必须到处铺设ATM线路以覆盖广大的区域，这样带来了高的安装成本和高的运行成本。由于这个原因，无线电网络控制器(RNC)和无线电基站(节点B)被连接为相关组(dependent group)，在这个相关组中，无线电网络控制器(RNC)和无线电基站(节点B)之间的依赖关系被预先设置且不能改变。例如，在图1中，无线电基站901、902经由lub接口专有地连接到RNC801，并且禁止与RNC802进行直接的信息传送。结果，规定了多个RNC之间的分集(diversity)移交(移动站的无线电连接被从分配给一个RNC的一个基站切换到(移交到)分配给另一个RNC的另一个基站的过程)应当通过使用lur接口将一个RNC链接到另一个RNC来实现。

在固定网络领域中，用以遵从IP(因特网协议)的转变正在进行中，并且随着IP通信机制的迅猛发展，服务也正变得越来越多样化。考虑到上述的近来发展趋势，人们预期RAN将会转变为遵从IP的网络(IP网络)，以提高与IP网络的亲合力并降低运行成本。如果实现了从RAN到IP网络的转变，则其将允许RNC和无线电基站(节点B)之间的连接被实现为完备组，在完备组中，如果已知IP地址和端口号，则包括在该组内的任何元件都可以简单地向另一个元件直接传送信息。

然而，即使IP网络被用作RAN，假如网络被构造成使得每个RNC具有关于所有无线电基站(节点B)的信息，如IP地址等，则每个RNC也需要存储过量的信息。由于这个原因，即使IP网络被用作RAN，由每个RNC管理的无线电基站(节点B)仍需要预先固定分配。因此，仅仅将IP网络应用到RAN只会导致下面的结果，即多个RNC之间的分集移交经由lur接口实现，就如同将ATM网络用于RAN的情形。例如，在采用了图1所示的传统移动通信系统的情形中，当移动站101从无线电基站902的小区移动到无线电基站903的小区时，RNC801必须经由RNC802与无线电基站903传送信息。

然而，因为RAN被转变为IP网络的结果是RNC和无线电基站(节点B)组成了完备组，所以原则上RNC应当能够直接与任何无线电基站(节点B)建立通信。尽管RAN转变为IP网络，但是多个RNC之间的分集移交仍如同传统的移交方法那样经由lur接口执行，并且不仅涉及经由不止一个节点的信号传送，还包括不经由最优路线的信号传送，从而可能引起了信号传送的延迟和质量下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种在移动通信系统中控制移交的方法，该方法能够不用lur接口而执行涉及多个RNC的移交(多个RNC参与的移交)，其中在该移动通信系统中，RAN被转变为IP网络。

为了达到以上目的，本发明意图实现一种在移动通信系统中控制移交的方法，用于随着移动站移动，切换到建立了无线电连接的无线电基站的无线电连接，所述移动通信系统具有至少一个移动站、多个无线电基站和用于管理所述多个无线电基站的多个无线电网络控制器，所述无线电基站和所述无线电网络控制器通过IP网络连接，所述方法包括以下步骤：

如果作为与被分配给第一无线电网络控制器的第一无线电基站已建立有无线电连接的所述移动站移动的结果，在所述移动站中测得的、从第二无线电基站提供的接收功率变得高于在所述移动站中测得的、从所述第一无线电基站提供的接收功率，并且达到的接收功率的状态使上述两个接收功率的差超过预设阈值，则所述移动站经由所述第一无线电基站向所述第一无线电网络控制器发送质量测量报告，用于通报所述接收功率的状态，其中，所述第二无线电基站被分配给所述第一无线电网络控制器之外的第二无线电网络控制器，

当从所述移动站接收到所述质量测量报告时，所述第一无线电网络控制器向管理所述第二无线电基站的所述第二无线电网络控制器发送用于获取关于所述第二无线电基站的基站信息的请求，

当接收到所述用于获取基站信息的请求时，所述第二无线电网络控制器向所述第一无线电网络控制器发送预先存储在所述第二无线电网络控制器中的关于所述第二无线电基站的基站信息；以及

当接收到相应的基站信息时，所述第一无线电网络控制器通过利用接收的基站信息直接控制所述第二基站，来执行所述移动站从所述第一无线电基站覆盖的小区到所述第二无线电基站覆盖的小区的移交。

根据本发明，第一无线电网络控制器可以通过使用从第二无线电网络控制器接收的基站信息，在没有第二无线电网络控制器干涉的条件下，直接控制第二无线电基站，所述基站信息例如是第二无线电基站的IP地址/端口号、承载层(bearer)设置信息等等。结果，在具有被转变为遵从IP的RAN的移动通信系统中，可以不必使用lur接口就实现涉及多个无线电网络控制器(RNC)的移交。

在所述移动站与被分配给所述第二无线电网络控制器的所述第二无线电基站专有连接的情况下，所述第一无线电网络控制器可以执行再定位，以将控制所述移动站的权限传送给第二或其他无线电网络控制器。另外，除了所述移动站与被分配给所述第二无线电网络控制器的所述第二无线电基站专有连接这一事实之外，所述第一无线电网络控制器还可以通过考虑到以下信息项中的至少一个来执行再定位，以将控制所述移动站的权限传送到第二或其他无线电网络控制器，所述信息项包括：IP线路的状态、流量状态、延迟度、和IP分组经过的路由器数目。

根据本发明，通过确定目的地RNC处IP线路的状态，可以防止呼叫的连接中断和质量的下降。另外，通过从最高优先级的呼叫开始依次执行再定位，可以避免服务质量的下降，所述最高优先级的呼叫例如是实时服务过程中的呼叫。此外，即使由于接受了新的呼叫请求和新进入的呼叫，而使呼叫数目超过了可允许的值，也可以通过执行本实施例的再定位，增加整个系统的接受呼叫的数目。

参考附图，从下面的描述中，可以清楚了解本发明以上和其他的目的、特征和优点，附图图示了本发明的示例。

附图说明

图1的框图代表了传统移动通信系统的结构；

图2的框图代表了根据本发明的第一实施例的移动通信系统的结构；

图3的示图代表了图2中示出的移动通信系统的操作；

图4的序列图图示了当RNC301从RNC302取得关于无线电基站203的信息时的操作；

图5的示图图示了图2中示出的移动通信系统的操作；

图6的示图图示了图2中示出的移动通信系统的操作；

图7的示图图示了图2中示出的移动通信系统的操作；

图8的示图图示了图2中示出的移动通信系统的操作；以及

图9的框图代表了根据本发明的第二实施例的移动通信系统的结构。

具体实施方式

第一实施例：

图2的框图图示了根据本发明的第一实施例的移动通信系统的结构。在图2中，与图1中所示相同的构成元件有同样的标号，因此省略其解释。

参考图2，本实施例的移动通信系统包括移动站(UE)101、无线电基站(节点B)201-204、无线电网络控制器(RNC)301、302和核心网络(CN)401。

本实施例提供了一种移交和再定位的方法，所述方法用在RAN被转变为IP网络，从而RNC和无线电基站(节点B)处于完备组关系(RNC和无线电基站(节点B)组成了完备组)的情形中。

如图2所示，在本实施例的移动通信系统中，因为连接RNC和无线电基站(节点B)的RAN(无线接入网)遵从IP，所以可以直接在任何RNC301、302和任何无线电基站201-204之间同时传送信息。

然而，同样在本实施例中，无线电基站201、202由RNC301管理，RNC301预先保存有无线电基站201和202专有的基站信息，如IP地址等，并且无线电基站203、204由RNC302管理，RNC302预先保存有无线电基站203和204专有的基站信息，如IP地址等。

尽管在本实施例中，作为参考仅使用两个RNC301、302进行解释以简化描述，但是在实际应用中可以有更多的RNC连接到CN401。

移动站101在无线电基站201-203提供的无线电区域内移动，其中，移动站101能够测量来自于无线电基站201-204的CPICH(公共导频信道)上的接收功率，并将测量结果报告给RNC301和302。

每个无线电基站201-204能够建立与移动站101的无线通信连接以及与RNC301、302的有线通信连接，并传送信号。

每个RNC301、302能够基于移动站101的活动集列表，决定与相应移动站相连的无线电基站被分配给哪个RNC。每个RNC301、302能够基于获取的IP分组的内容，测量获取的IP分组的延迟时间和分组路由经过的路由器数目。每个RNC301、302通过监视IP线路状况，或者通过接收关于线路状况的报告，来确定相应RNC和分配给该RNC的无线电基站(节点B)之间的IP线路的状况，并且能够传送资源条件，例如允许同时在多个RNC之间传送新的呼叫的可能性，还能够传送关于相应RNC和分配给该RNC的无线电基站之间的IP线路状况的信息。每个RNC301、302能够从获取的IP分组内的头部信息中的服务类型获取优先级，并根据优先级执行处理。作为常规能力，当执行两分支(two branch)状态下的分集移交时，每个RNC301、302能够基于从移动站(UE)发送的质量报告，确定移动站(UE)要连接到哪一个无线电基站(节点B)，并通过多条路径执行上行数据的选择和组合以及下行数据的复制和分发。

核心网络(CN)401能够执行与RNC301、302的有线通信连接。

下面参考图3-图6，给出关于涉及多个RNC的移交和再定位操作的解释。

首先，在图3中，假定移动站101在无线电基站202提供的小区(无线电区域)内处于呼叫和数据通信状态，并且由RNC301控制。这种情形中，RNC301充当移动站101的服务RNC。

在图3中，还假定移动站101向被分配给RNC302的无线电基站203提供的小区(无线电区域)移动，保持一个分支状态。这种情况下，随着移动站101接近无线电基站202的小区边界，移动站101测得的从无线电基站202发送的CPICH的接收功率减小，而来自无线电基站203的接收功率逐渐增大。

当移动站101测得的从无线电基站202和203发送的接收功率差超过预设阈值一段确定的时间后，移动站101向RNC301发送将无线电基站203加入到活动集中的请求。然而，因为无线电基站203未被分配给RNC301，所以RNC301从RNC302取得关于无线电基站203的信息，以直接控制无线电基站203。图4代表了该操作的顺序。

参考图4，当与分配给RNC301的无线电基站202进行无线电连接的移动站101移动时，在移动站101中测得的从分配给RNC302的无线电基站203发送的接收功率增大。当来自无线电基站202和203的接收功率差超过预设阈值一段确定的时间间隔后，移动站101经由无线电基站202发送质量测量报告，以将这一事实报告给RNC301(步骤601、602)。

然后，从基站101接收质量测量报告的RNC301基于从基站101接收的质量测量报告的内容，确定是否将无线电基站203加入到活动集中。如果RNC301决定可以加入无线电基站203，则RNC301向管理无线电基站203的RNC302发送基站信息获取请求，该基站信息描述了关于无线电基站203的基站信息的要求(步骤603)。从RNC301接收基站信息获取请求的RNC302向RNC301发送预先存储的关于无线电基站203的基站信息，诸如无线电基站203的IP地址/端口号以及设置承载层所必需的信息等(步骤604)。从RNC302接收基站信息的RNC301使用接收的关于无线电基站203的基站信息，接下来请求加入去往无线电基站203的无线链路(步骤605)。一旦从RNC301接收到加入无线链路的请求，无线电基站203就发回对加入无线链路的响应(步骤606)。

另外，RNC301经过无线电基站202向移动站101执行更新活动集的请求(步骤607、608)，移动站101执行更新活动集的响应(步骤609、610)，从而进入如图5所示的两分支状态。

在图5所示的状态中，随着移动站101离开无线电基站202覆盖的小区，测得的由无线电基站202提供的接收功率减小。然后，当接收功率小到低于预设阈值一段确定的时间间隔后，移动站101向RNC301发送质量测量报告，RNC301基于该报告，发送取消到无线电基站202的无线链路的请求。此外，RNC301向移动站101发送请求以更新活动集，并取消与无线电基站202建立的连接分支，然后RNC301进入一分支状态，如图6所示。

从而，从RNC302接收基站信息的RNC301可通过直接控制无线电基站203并利用接收的基站信息，来执行移动站101从无线电基站202覆盖的小区到无线电基站203覆盖的小区的移交。此外，如上所述，在遵从IP的RAN中(使RAN遵从IP)，能够通过读取关于被分配给另一个RNC的无线电基站的信息，不使用lur接口而执行移交。

然后，当移动站101移动到远离被分配给RNC301的无线电基站201、202所覆盖的最初无线电区域的位置时，RNC301对移动站101的继续控制可能会导致用户数据的延迟，并进一步导致传输线上IP分组的长时间传播，这会使IP分组衰减，从而引起传输质量的下降。此外，RNC301被限制在其可用呼叫的允许数目内。结果，遇到的问题是呼叫的新允许数目和新进入RNC301的控制的呼叫被下述呼叫数目所减少，所述呼叫数目对应于在分配给RNC302的覆盖区域中移动的移动站101所使用的资源。如图7所示，由于这个原因，有必要进行再定位操作，以将控制权限从已进行连续控制的RNC301再定位到最优的RNC302。执行该再定位操作的权限驻留在RNC301中，RNC301基于若干信息项运行再定位算法。执行该再定位使RNC302能够充当移动站101的服务RNC。

图8代表了用于再定位算法的信息和测量该信息的每个RNC之间的关系。用于再定位算法的信息是以下信息：(1)移动站101的活动集列表；(2)延迟度；(3)IP分组经过的路由器数目；(4)目的地RNC处的资源状态；(5)目的地IP线路的状态；(6)经历过移交的呼叫的优先级；和(7)RNC301中新的呼叫请求和进入呼叫。

当移动站101的活动集列表包括一个或多个专有地分配给另一个RNC的无线电基站时，即，当移动站101专有地连接到分配给另一个RNC的无线电基站时(信息(1))，RNC301开始运行再定位算法，用于传送对移动站101的控制权限。

当RNC301开始运行再定位算法时，RNC301首先基于相应分组的头部，测量用户数据的延迟时间，并测量分组经过的路由器数目(信息(2)和(3))。当确定质量有问题时，处理进行到下一步骤。在下一步骤，取得代表是否可允许到目的地RNC的新呼叫的资源条件和IP线路的状态(信息(4)和(5))，并且如果确定可允许再定位，则执行再定位。可通过直接向RNC302查询和经由核心网络(CN)401查询两种方法中的任何一种，执行信息(4)和(5)的取得操作。另外，如果有多个呼叫使得转变到运行再定位算法的状态，则通过参考IP头部中描述的服务类型来确定优先级(信息(6))，并根据各个呼叫的优先级执行再定位。

如果在RNC301接受了一个新的请求呼叫后，或呼叫新进入RNC301的管理区域后(信息(7))，由RNC301管理的呼叫数目超过了可允许数目，则尽管呼叫位于分配给RNC301的无线电基站的覆盖区域内，RNC301也不能接受呼叫。因此，系统包容的可允许呼叫连接数目减小。为了避免这一情况，运行再定位算法以允许新的呼叫。该再定位过程中的目的地不必限于作为移动站101目的地的RNC302，并且如果目的地RNC302不能允许呼叫，则可实现类似的再定位算法以再定位到RNC303，但不是RNC301和RNC302中任何一个。

作为参考，可允许RNC301只基于以下判决，即移动站101只与分配给RNC302的无线电基站相连接，来执行再定位。除了以上判决外，也可允许考虑以下信息项中的至少一个来执行再定位，这些信息项包括延迟度、一个分组经过的路由器数目、目的地无线电网络控制器处的资源条件、目的地IP线路的状态、经历过移交的呼叫的优先级和RNC301中的新呼叫请求和进入呼叫。

根据本发明的移动通信系统中的控制移交方法，使得RNC301能够通过使用从RNC302接收的基站信息，如无线电基站203的IP地址/端口号与承载层设置信息等，不经由RNC302而直接控制无线电基站203。结果，即使在具有遵从IP的RAN的移动通信系统中，RNC301也能够不利用lur接口而执行涉及多个RNC的移交。

另外，在具有遵从IP的RAN的移动通信系统中，不介入lur接口而实现移交以及与移交相关联的RNC再定位可以防止分组的延迟。另外，确定再定位的目的地处的IP线路的状况能够防止呼叫断路和质量的下降。另外，以诸如实时服务过程中的呼叫之类的高优先级呼叫开始执行再定位能够避免质量的下降。此外，如果由于新接受呼叫和新进入呼叫而使呼叫数目超过了可允许的数量，则执行本实施例中描述的再定位还可以增大整个系统的可接受呼叫的数目。

第二实施例：

下面给出了关于根据本发明的第二实施例的移动通信系统的解释。上述第一实施例的移动通信系统考虑了以下情形，即随着移动站的移动，实施移交操作来切换无线电基站以建立无线电连接，而本实施例考虑在维护RNC时利用再定位算法的情形。

图9图示了本实施例的移动通信系统的结构。本实施例的移动通信系统被配置使得除了图2中所示的第一实施例的移动通信系统外，还提供了OAM(运行和维护)设备501。

在本实施例中，RNC301依照从OAM设备501发出的指示，将RNC301当前接受的呼叫的管理再定位到外围RNC。当从OAM设备501接收到指示以将呼叫管理再定位到另一个RNC时，RNC301查询到外围RNC的IP线路和资源状态，并且如果确定RNC302可以允许新的呼叫，则运行再定位算法以将权限传送到RNC302来控制移动站101。

这种情况下，如果移动站101的活动集包括被分配给另一个RNC的无线电基站，则优先地再定位到相应RNC。以这种方式，在不切断已被接受的所有呼叫来执行RNC的维护、不等待链接呼叫耗尽、或不预备RNC的备份系统来执行维护的条件下执行到外围RNC302的再定位，可以显著地减少维护所需的时间。

作为参考，根据本发明的控制移交的方法既不限于第一和第二实施例中表示的配置，也不限于再定位算法中采用的信息项的次序。可以不使用所有这些信息项而实现再定位。另外，尽管以上第一和第二实施例在下述情形下提供了移交和再定位方法，即，RNC和无线电基站在遵从IP的RAN中处于完备组关系，但是根据本发明的移交和再定位方法也可同样用于其他的有线和无线网络，只要RNC和无线电基站之间形成完备组关系。如果不用IP作为协议，则也不必总是使用分组经过的路由器数目和从IP头部获取的优先级。

此外，本发明的控制方法也可应用于其他过程需要RNC的资源和负载进而有必要减少已经连接的呼叫的情形。

尽管使用具体的项描述了本发明的优选实施例，但是这种描述只用于说明目的，并且应当理解可以进行改变和变化，而不脱离权利要求的精神或范围。

Claims

1.一种在移动通信系统中控制移交的方法，用于随着移动站移动，切换建立了无线电连接的无线电基站，所述移动通信系统具有至少一个移动站、多个无线电基站和用于管理所述多个无线电基站的多个无线电网络控制器，所述无线电基站和所述无线电网络控制器通过IP网络连接，所述方法包括以下步骤：

当接收到所述用于获取基站信息的请求时，所述第二无线电网络控制器向所述第一无线电网络控制器发送预先存储在所述第二无线电网络控制器中的关于所述第二无线电基站的基站信息，以及

当接收到相应的基站信息后，所述第一无线电网络控制器通过利用接收的基站信息直接控制所述第二基站，来执行所述移动站从所述第一无线电基站覆盖的小区到所述第二无线电基站覆盖的小区的移交。

2.如权利要求1所述的在移动通信系统中控制移交的方法，包括以下步骤：如果所述移动站与被分配给所述第二无线电网络控制器的所述第二无线电基站专有连接，则所述第一无线电网络控制器执行再定位，以将控制所述移动站的权限传送到所述第二无线电网络控制器。

3.如权利要求1所述的在移动通信系统中控制移交的方法，包括以下步骤：如果所述移动站与被分配给所述第二无线电网络控制器的所述第二无线电基站专有连接，则所述第一无线电网络控制器执行再定位，以将控制所述移动站的权限传送到所述第一和第二无线电网络控制器之外的无线电网络控制器。

4.如权利要求1所述的在移动通信系统中控制移交的方法，包括以下步骤：除了所述移动站与被分配给所述第二无线电网络控制器的所述第二无线电基站专有连接这一事实之外，所述第一无线电网络控制器还考虑到以下信息项中的至少一个来执行再定位，以将控制所述移动站的权限传送到所述第二无线电网络控制器，所述信息项包括：延迟度、IP分组经过的路由器数目、目的地无线电网络控制器处的资源状况、目的地IP线路的状态、经历过移交的呼叫的优先级以及在所述第一无线电网络控制器中发生的新呼叫请求和进入所述第一无线电网络控制器的覆盖区域内的呼叫。

5.如权利要求1所述的在移动通信系统中控制移交的方法，包括以下步骤：除了所述移动站与被分配给所述第二无线电网络控制器的所述第二无线电基站专有连接这一事实之外，所述第一无线电网络控制器还考虑到以下信息项中的至少一个来执行再定位，以将控制所述移动站的权限传送到所述第一和第二无线电网络控制器之外的无线电网络控制器，所述信息项包括：延迟度、IP分组经过的路由器数目、目的地无线电网络控制器处的资源状况、目的地IP线路的状态、经历过移交的呼叫的优先级以及在所述第一无线电网络控制器中发生的新呼叫请求和进入所述第一无线电网络控制器的覆盖区域内的呼叫。