CN1761362A - Ip网络上的cdma移动通信系统的越区切换过程 - Google Patents
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Abstract
当移动节点执行越区切换时，该移动节点发布绑定更新消息，并将绑定更新消息发送到从其执行越区切换的那个基站收发器。当从其执行越区切换的那个基站收发器向移动节点发送无线电数据时，它也将相同的数据传送到向其执行越区切换的那个基站收发器，使得向其执行越区切换的那个基站收发器也向移动节点发送无线电数据。这样一来。移动节点经由IP网络接收到来自从其执行越区切换的那个基站收发器和向其执行越区切换的那个基站收发器两者的无线电数据。由于移动节点执行软越区切换，因此可以在不导致通信短暂中断和分组丢失的情况下完成越区切换。
Description
技术领域
本发明涉及在实现在ALL-IP(因特网协议)网络上的CDMA(码分多址)移动通信系统中使用的越区切换过程。
背景技术
近年来，移动通信系统的普及已经促便通信服务提供商减少诸如高频率收费和通信设施费用之类的过度负担。此外，随着通信计算机化的发展，越发关注移动通信网络和IP网络的融合，并且很多通信服务提供商正在考虑将移动通信网络转换成ALL-IP网络，这尤其是出于降低设施成本的目的。
目前，被用作第三代移动通信系统的主流的CDMA移动通信系统能够提供稳定的无短暂中断(short-break)(暂时中断、间歇性断开)的通信质量，这是通过如下方式来实现的：当移动终端在小区间移动时，利用软越区切换来允许移动终端同时与多个基站通信。随着IPv6(因特网协议版本6)的引入，可分配的IP地址的数量将迅猛增长，并且ALL-IP移动通信网络可以被实现在IPv6环境中，其中固定的IP地址被分配给各个移动终端。但是，还未尽足够努力来研究用于在不同的IP网络上的基站之间实现软越区切换的IP技术。
例如，如果CDMA移动通信系统和IP网络彼此连接，并且在不考虑移动节点(在下文中被称为MN)的移动的情况下，使用固定的IP地址在对端节点(在下文中被称为CN)和MN之间执行IP通信，那么在执行越区切换时，可能出现短暂中断或分组丢失，这是因为迄今为止还无法同时经由多个基站收发器(在下文中被称为BTS)而使CN和MN彼此连接。因而，CDMA的优点无法被完全利用，并且易于发生通信故障。因此，即使CDMA移动通信系统与IP网络技术结合起来，它也无法享有CDMA的优势。
此外，由于如果从归属代理(在下文中被称为HA)到作为传输目的地的链路的度量(跳数和带宽的指示物)很大，MN就会在小区之间的边界处过度发布绑定更新消息，并且在IP网络之间会出现大量传输数据，因此总的网络性能可能被降低。
下面将参考附图中的图1、2和3来更详细地描述传统问题。
图1示出了传统CDMA移动通信系统的系统布局。如图1所示，移动通信系统被连接到IP网络1，并且被连接到IP网络1的链路2上的CN 3正与在由链路11上的BTS 21所覆盖的小区31中具有固定IP地址的MN61进行通信。CN 3和MN 61之间的通信(包括BTS 21和MN 61之间的通信)是根据IP来执行的。当MN 61朝着小区32移动时，MN 61试图向覆盖小区32的BTS 22执行越区切换。
在越区切换之后，由于MN 61与BTS 22通信，因此MN 61需要经由链路12与CN 3通信。但是，由于CN 3没有意识到MN 61已经移动到小区32，因此CN 3尝试经由链路11与MN 61通信。因此，CN 3丢失了与MN 61的通信。
根据针对移动通信环境优化的移动IP，MN 61向链路11上的HA 41发送指示越区切换的绑定更新消息。在MN 61执行越区切换之后，HA 41将从CN 3发送到链路11的数据传输到MN 61，MN 61现在位于由连接到链路12的BTS 22所覆盖的小区32中。因此，CN 3和MN 61在无需让CN 3意识到MN已经移动到小区32的情况下保持彼此通信。
下面将参考图1、2和3来更详细地描述在传统的CDMA移动通信系统中的越区切换过程。
首先，将参考图2所示的顺序图来描述MN 61从小区31到小区32的越区切换过程。
(1)在步骤201中，MN 61经由小区31中的BTS 21与CN 3执行IP通信，其中MN 61将从小区31执行越区切换。在步骤202中，BTS 21在无线电数据和IP分组之间进行转换。这在图1和图2中被指示为状态A。
(2)当MN 61在步骤203中移动到小区31和小区32之间的边界时，MN 61按如下步骤执行从小区31到小区32的越区切换：
(3)在步骤204中，MN 61经由BTS 22获取转交地址(在下文中被称为CoA)，该转交地址代表MN 61试图连接到的小区32中的链路12的地址信息。
(4)在步骤205中，MN 61将所获取的CoA包括在绑定更新消息中，并将绑定更新消息发送到HA 41，并从小区32接收数据。
(5)当HA 41接收到来自MN 61的绑定更新消息时，HA 41封装用于MN 61的IP分组数据，并且在步骤207中，经由IP网络1和路由51将封装后的IP分组数据发送到由包含在绑定更新消息中的CoA所指示的BTS 22。
(6)当BTS 22接收到来自HA 41的用于MN 61的封装后的IP分组数据时，BTS 22在步骤208中解封装数据，并将数据作为无线电数据发送到MN 61。这在图1和图2中被指示为状态B。
下面将参考图1和图3来描述已经移动到小区38的MN 61向小区39执行越区切换的过程。该越区切换操作与如上所述当MN 61从小区31向小区32执行越区切换时的操作相同。下面将描述该过程，以便阐明数据必须被从HA 1传输到MN 61已经移动到的小区中的BTS。
(1)在步骤209、210、211中，MN 61经由HA 41和MN 61将从其执行越区切换的小区38中的BTS 28与CN 3执行IP通信。在步骤211中，BTS 28在无线电数据和IP分组之间进行转换。这在图1和图3中被指示为状态X。
(2)在步骤212中，当MN 61移动到小区38和小区39之间的边界时，MN 61按如下步骤从小区38向小区39执行越区切换：
(3)在步骤213中，MN 61经由BTS 29获取MN 61试图连接到的小区32中的链路19的CoA。
(4)在步骤214中，MN 61将所获取的CoA包括在绑定更新消息中，并将绑定更新消息发送到HA 41，并从小区39接收数据。
(5)当HA 41接收到来自MN 61的绑定更新消息时，HA 41封装用于MN 61的IP分组数据，并且在步骤216中，经由IP网络1和路由52将封装后的IP分组数据发送到由包含在绑定更新消息中的CoA所指示的BTS 29。
(6)当BTS 29接收到来自HA 41的用于MN 61的封装后的IP分组数据时，BTS 29在步骤217中解封装数据，并将数据作为无线电数据发送到MN 61。这在图1和图3中被指示为状态Y。
如上所述，传统的CDMA移动通信系统允许CN 3在不考虑MN 61的当前位置的情况下与MN 61连续通信，即使在MN 61移动穿过小区31-39时也是如此。但是，传统的越区切换过程存在以下缺陷：
第一缺陷在于，当MN 61移动到另一链路时，易于发生分组丢失(数据的丢失)。这是因为CN 3和MN 61在如下的第一时间段和第二时间段中无法彼此通信：所述第一时间段是从MN 61移动到另一链路时无法从先前的BTS接收数据之后，直到MN 61检测到MN 61已经移动到的链路的CoA之前的这段时间，所述第二时间段是在MN 61告知HA 41MN 61已经移动并且HA 41开始传输数据之前的这段时间。例如，日本早期公开专利公布No.2004-135178公开了预先从HA 41向MN 61从其移出的小区31附近的小区(图1中的小区32)传输数据，以及向附近小区发送无线电数据的过程。虽然所公开的过程可以防止分组丢失的发生，但是其缺点在于，由于无线电数据被传送到不必要的小区，因此无法有效地利用无线电资源。此外，如果存在很多附近小区，那么由HA 41传输的数据量将有所增长，从而易于致使附近网络的性能下降。
根据正在研究的另一过程，在MN 61执行越区切换之前，HA 41缓冲来自CN 3的数据，并且当MN 61完成到小区32中的BTS 22的越区切换时，HA 41开始在链路21上向MN 61传输经缓冲的数据。该过程在执行越区切换时不会产生分组丢失。但是在来自MN 61的越区切换完成之前，MN 61和CN 3之间的通信要经历一段短暂中断。另外，假设HA 41很有可能同时发送流入IP网络1的大量经缓冲的数据，这易于降低整个网络的性能。
第二缺陷在于，当MN 61从链路11移动到具有很大度量的链路时，在从HA 41向MN 61传输数据期间可能导致延迟，并且大量数据的传输可能导致整个网络的性能下降。这在图1中由路由52所指示。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种在不考虑移动节点的移动的情况下，在ALL-IP网络上的CDMA移动通信系统中使用的越区切换过程，它能够在不导致短暂中断和分组丢失，并且不降低整体网络性能的情况下执行无缝的越区切换操作。
为了实现以上目的，根据本发明的越区切换过程被应用到如下的CDMA移动通信系统，该CDMA移动通信系统具有多个基站收发器，其用于将接收到的无线电数据作为IP分组数据发送到IP网络，并且将接收自IP网络的IP分组数据作为无线电数据发送出去；该CDMA移动通信系统还具有移动节点，其用于向基站收发器发送无线电数据并从基站收发器接收无线电数据，并且所述移动节点通过基站收发器被连接到IP网络，以使用固定的IP地址与对端节点通信。
根据本发明，当移动节点移动到该移动节点所位于的小区和与该小区相邻的另一小区之间的边界附近的位置并执行越区切换时，该移动节点获取所述多个基站收发器中处于所述相邻小区中的那个基站收发器连接到的链路的地址信息，将获取的地址信息包括在指示了越区切换的绑定更新消息中，并将绑定更新消息发送到所述多个基站收发器中从其执行越区切换的那个基站收发器。
当从其执行越区切换的那个基站收发器接收到来自移动节点的绑定更新消息时，从其执行越区切换的那个基站收发器继续向移动节点发送无线电数据，封装用于所述移动节点的IP分组数据，并将封装后的IP分组数据传送到由包含在接收到的绑定更新消息中的地址信息所指示的向其执行越区切换的那个基站收发器。
当向其执行越区切换的那个基站收发器接收到来自从其执行越区切换的那个基站收发器所传送的数据时，向其执行越区切换的那个基站收发器解封装所述IP分组数据，并将解封装后的数据作为无线电数据发送到移动节点。
当移动节点接收到来自从其执行越区切换的那个基站收发器以及向其执行越区切换的那个基站收发器的无线电数据时，执行软越区切换。当越区切换完成时，经由向其执行越区切换的那个基站收发器所连接的链路将包括地址信息在内的绑定更新消息发送到对端节点。
最后，当对端节点接收到来自移动节点的绑定更新消息时，基于从接收到的绑定更新消息中获取的地址信息来改变路由，从而选择出用于将数据直接发送到向其执行越区切换的那个基站收发器的路由。
根据本发明，当移动节点执行越区切换时，移动节点发布绑定更新消息，并将绑定更新消息发送到从其执行越区切换的那个基站收发器。当从其执行越区切换的那个基站收发器向移动节点发送无线电数据时，它同时将同样的数据发送到向其执行越区切换的那个基站收发器，使得向其执行越区切换的那个基站收发器也向移动节点发送无线电数据。这样一来，移动节点经由IP网络接收来自从其执行越区切换的那个基站收发器和向其执行越区切换的那个基站收发器两者的无线电数据。由于移动节点执行软越区切换，因此可以在不导致通信短暂中断和分组丢失的情况下实现越区切换。由于在接收自BTS的功率在小区边界处很微弱的情况下，可以从多个BTS接收无线电波用于耙式合并(rake combination)，因此可以提高通信质量。
当越区切换完成时，移动节点向对端节点发送绑定更新消息。对端节点使用穿过向其执行越区切换的那个基站收发器的路由。因此，来自从其执行越区切换的那个基站收发器的无线电数据的传输结束，从而可以减小不希望的干扰。
在相邻的基站收发器之间，即使在IP网络上也极可能提供带有很小度量的布局，因此可以减小在执行越区切换时基站收发器之间的数据传输中的任意延迟。因此，虽然可能会增大网络上的本地负担，但是可以消除整个系统的性能下降的可能性。
参考示出了本发明的示例的附图，从以下描述中本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得更加明显。
附图说明
图1示出了传统CDMA移动通信系统的系统布局；
图2的顺序图示出了MN 61从小区31向小区32执行越区切换的过程；
图3的顺序图示出了MN 61从小区38向小区39执行越区切换的过程；
图4示出了根据本发明实施例的CDMA移动通信系统的系统布局；
图5的顺序图示出了MN 161从小区131向小区132执行越区切换的过程；以及
图6的顺序图示出了MN 161从小区138向小区139执行越区切换的过程。
具体实施方式
下面将参考附图来详细描述本发明的实施例。
图4示出了根据本发明实施例的CDMA移动通信系统的系统布局。如图4所示，根据本发明实施例的CDMA移动通信系统被连接到根据IPv6的IP网络101，并且包括多个小区131到139。
IP网络101是根据IPv6操作的IP网络。由于IP网络101是本领域技术人员所公知的并且对本发明没有直接影响，因此从图示中省略了IP网络101的细节。
链路102是内在网络，并通过路由器等被连接到IP网络101。CN103被连接到链路102。链路111是内在网络，并通过路由器等被连接到IP网络101。BTS 121被连接到链路111。链路112是内在网络，并通过路由器等被连接到IP网络101。BTS 122被连接到链路112。链路118是内在网络，并通过路由器等被连接到IP网络101。BTS 128被连接到链路118。链路119是内在网络，并通过路由器等被连接到IP网络101。BTS129被连接到链路119。
被连接到链路102的CN 103与固定IP地址上的MN 161通信。
小区131被通过链路111连接到IP网络101的BTS 121所覆盖，并且位于小区132附近。小区132被通过链路112连接到IP网络101的BTS 122所覆盖，并且位于小区131附近。小区138被通过链路118连接到IP网络101的BTS 128所覆盖，并且位于小区139附近。小区139被通过链路119连接到IP网络101的BTS 129所覆盖，并且位于小区138附近。
BTS 121到129具有以下功能：将接收自MN 161的无线电数据作为IP分组数据发送到IP网络101，并且将接收自IP网络101的IP分组数据作为无线电数据发送到MN 161。当BTS 121到129接收到来自MN 161的绑定更新消息时，BTS 121到129继续向MN 161传送无线电数据，封装用于MN 161的IP分组数据，并且将封装后的IP分组数据传输到由包含在绑定更新消息中的CoA所指示的BTS。此外，当BTS 121到129接收到从另一BTS传输的数据时，BTS 121到129解封装IP分组数据，并将数据作为无线电数据发送到MN 161。
MN 161具有向BTS 121到129发送无线电数据，并从BTS 121到129接收无线电数据的功能。MN 161使用固定的IP地址经由BTS与连接到IP网络101的CN 103通信。
当MN 161移动到其位于的小区和该小区附近的另一小区之间的边界附近的位置时，MN 161试图向覆盖了相邻小区的BTS执行越区切换。在执行越区切换时，MN 161获取覆盖了相邻小区的BTS所连接到的链路的CoA，将所获取的CoA包括到绑定更新消息中，并将绑定更新消息发送到MN 161已从其执行了越区切换的那个BTS。在发送出绑定更新消息之后，MN 161接收来自MN 161已从其执行了越区切换的那个BTS和相邻BTS的数据，从而执行软越区切换。
在软越区切换中，MN 161不向CN 103发送绑定更新消息。当MN161完成越区切换时，MN 161经由相邻BTS所连接到的链路将带有CoA的绑定更新消息发送到CN 103。
如上所述，连接到链路102的CN 103与固定IP地址上的MN 161通信。当CN 103接收到来自MN 161的绑定更新消息时，CN 103基于从绑定更新消息中获取的CoA来改变路由，从而选择出用于将数据直接发送到MN 161已向其执行了越区切换的BTS的路由。这种路由选择功能是IPv6的标准功能，并且下面将不再描述。
下面将参考如图5和6所示的顺序图来描述在根据图4所示的实施例的CDMA移动通信系统中的根据本发明的越区切换过程。
首先，将参考图5来描述MN 161从小区131向小区132执行越区切换的过程。
(1)在步骤301中，MN 161经由MN 161将从其执行越区切换的小区131中的BTS 121与CN 103执行IP通信。在步骤302中，BTS 121在无线电数据和IP分组之间进行转换。CN 103选择BTS 121所属的链路111作为发送IP分组的路由。这在图4和图5中被指示为状态A。
(2)当MN 161在步骤303中移动到小区131和小区132之间的边界时，MN 161按如下步骤执行从小区131到小区132的越区切换：
(3)在步骤304中，MN 161经由BTS 122获取小区132中的链路112的CoA。
(4)在步骤305中，MN 161将所获取的CoA包括在绑定更新消息中，并将绑定更新消息发送到BTS 121。
(5)当BTS 121接收到来自MN 161的绑定更新消息时，BTS 121向MN 161发送无线电数据，并同时封装用于MN 161的IP分组数据，并且在步骤307中，经由路由151和IP网络101将封装后的IP分组数据发送到由包含在绑定更新消息中的CoA所指示的BTS 122。
(6)当BTS 122接收到从BTS 121传输的用于MN 161的数据时，BTS 122在步骤308中解封装数据，并将解封装后的数据作为无线电数据发送到MN 161。
(7)由于MN 161从BTS 121和BTS 122接收到同样的数据，因此在步骤309中执行软越区切换。这在图4和图5中被指示为状态B。
(8)当在步骤310中，来自MN 161的越区切换完成时，在步骤311中，MN 161经由BTS 122和链路112向CN 103发送绑定更新消息。
(9)当CN 103接收到来自MN 161的绑定更新消息时，在步骤312中，CN 103将用于向MN 161发送IP分组的路由从BTS 121所属的链路111改变到BTS 122所属的链路112。
(10)在步骤314中，MN 161接收仅仅来自BTS 122的数据，于是越区切换完成。这在图4和图5中被指示为状态C。
下面将参考图6来描述已经移动到小区138的MN 161向小区139执行越区切换的过程。该越区切换操作与如上所述当MN 161从小区131向小区132执行越区切换时的操作相同。下面将描述该过程，以便阐明数据必须被从从其执行越区切换的BTS传输到向其执行越区切换的BTS。
(1)在步骤315中，MN 161经由MN 161将从其执行越区切换的小区138中的BTS 128与CN 103执行IP通信。在步骤316中，BTS 128在无线电数据和IP分组之间进行转换。CN 103选择BTS 128所属的链路118作为发送IP分组的路由。这在图4和图6中被指示为状态X。
(2)当MN 161在步骤317中移动到小区138和小区139之间的边界时，MN 161按如下步骤执行从小区138到小区139的越区切换：
(3)在步骤318中，MN 161经由BTS 129获取小区139中的链路119的CoA。
(4)在步骤319中，MN 161将所获取的CoA包括在绑定更新消息中，并将绑定更新消息发送到BTS 128。
(5)当BTS 128接收到来自MN 161的绑定更新消息时，BTS 128向MN 161发送无线电数据，并同时封装用于MN 161的IP分组数据，并且在步骤321中，经由IP网络101和路由152将封装后的IP分组数据发送到由包含在绑定更新消息中的CoA所指示的BTS 129。
(6)当BTS 129接收到从BTS 128传输的用于MN 161的数据时，BTS 129在步骤322中解封装数据，并将解封装后的数据作为无线电数据发送到MN 161。
(7)由于MN 161从BTS 128和BTS 129接收到同样的数据，因此在步骤323中执行软越区切换。这在图4和图6中被指示为状态Y。
(8)当在步骤324中，来自MN 161的越区切换完成时，在步骤325中，MN 161经由BTS 129和链路119向CN 103发送绑定更新消息。
(9)当CN 103接收到来自MN 161的绑定更新消息时，在步骤326中，CN 103将用于向MN 161发送IP分组的路由从BTS 128所属的链路118改变到BTS 129所属的链路119。
(10)在步骤328中，MN 161接收仅仅来自BTS 129的数据，于是越区切换完成。这在图4和图6中被指示为状态Z。
对于根据本实施例的越区切换过程，当MN执行越区切换时，它可以接收来自该MN从其执行越区切换的那个BTS和该MN向其执行越区切换的那个BTS两者的数据，从而执行软越区切换。因此，MN可以在不导致通信短暂中断和分组丢失的情况下实现越区切换。由于在接收自BTS的功率在小区边界处很微弱的情况下，可以从多个BTS接收无线电波以用于耙式合并，因此可以提高通信质量。根据辅助性优点，带有传输功率控制能力的CDMA通信系统可以减小由于通信质量增长而发送自BTS的功率，从而减小干扰，以能够有效地利用无线电资源。
在相邻小区之间，即使是在IP网络上也极有可能提供带有较小度量的布局，从而可以减小在越区切换时数据传输中的任意延迟。因此，虽然可能会增大网络的本地负担，但是可以消除整个系统的性能下降的可能性。
虽然已经使用特定术语描述了本发明的优选实施例，但是这些描述仅仅出于举例说明的目的，并且应该理解，在不脱离所附权利要求书的精神或范围的情况下，可以作出改变和变化。
Claims (2)
1.一种用于CDMA移动通信系统的越区切换过程，所述CDMA移动通信系统具有多个基站收发器以及移动节点，所述基站收发器用于将接收到的无线电数据作为IP分组数据发送到IP网络，并且将接收自IP网络的IP分组数据作为无线电数据发送出去，所述移动节点用于向所述基站收发器发送无线电数据并从所述基站收发器接收无线电数据，并且所述移动节点通过所述基站收发器被连接到所述IP网络，以使用固定的IP地址与对端节点通信，所述越区切换过程包括以下步骤：
当所述移动节点移动到该移动节点所在的小区和与该小区相邻的另一小区之间的边界附近的位置并执行越区切换时，获取所述多个基站收发器中处于所述相邻小区中的那个基站收发器连接到的链路的地址信息，将所获取的地址信息包括在指示越区切换的绑定更新消息中，并将所述绑定更新消息发送到所述多个基站收发器中从其执行越区切换的那个基站收发器；
当从其执行越区切换的那个基站收发器接收到来自所述移动节点的绑定更新消息时，继续向所述移动节点发送无线电数据，封装用于所述移动节点的IP分组数据，并将封装后的IP分组数据传送到由包含在接收到的绑定更新消息中的地址信息所指示的向其执行越区切换的那个基站收发器；
当向其执行越区切换的那个基站收发器接收到来自从其执行越区切换的那个基站收发器的传送数据时，解封装所述IP分组数据，并将解封装后的数据作为无线电数据发送到所述移动节点；
当所述移动节点接收到来自从其执行越区切换的那个基站收发器以及向其执行越区切换的那个基站收发器的无线电数据时，执行软越区切换，并且当所述越区切换完成时，经由向其执行越区切换的那个基站收发器所连接的链路将包括地址信息在内的绑定更新消息发送到所述对端节点；以及
当所述对端节点接收到来自所述移动节点的绑定更新消息时，基于从接收到的绑定更新消息中获取的地址信息来改变路由，从而选择出用于将数据直接发送到向其执行越区切换的那个基站收发器的路由。
2.如权利要求1所述的越区切换过程，其中包含在接收到的绑定更新消息中的所述地址信息包括转交地址信息。
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