CN1863393A - 一种虚拟软切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种虚拟软切换方法，适用于包括数据速率控制DRC信道和数据源控制DSC信道的无线通信系统，该方法包括以下步骤：a.在监测到DSC信道中的小区标识改变时，系统通过预测源基站在DRC信道中的小区标识改变前已发送的数据，确定出目标基站需要发送的起始数据；b.系统中的接入网控制器ANC将确定出的起始数据及该数据之后的其它数据发送给目标基站；c.在DRC信道中的小区标识改变时，源基站停止发送数据，目标基站开始向接入终端AT发送步骤b中接收到的数据。本发明解决了现有技术中虚拟软切换时存在较长时延的问题。本发明方案能够显著减少虚拟软切换时目标基站发送重叠数据的时间，减少了虚拟软切换所引入的时延和抖动。

Description

一种虚拟软切换方法

技术领域

本发明涉及移动通信系统中的分组数据发送技术领域，特别是涉及虚拟软切换的方法。

背景技术

随着通信业的发展，越来越多的迹象表明网络IP化是通信业发展的趋势，原来由时分复用(TDM，Time Division Multiplex)承载的话音业务会逐步且不可避免地被IP语音(VoIP，Voice Over IP)替代。为了使码分多址接入(CDMA，Code Division Multiple Access)2000系统更好地支持包含VoIP在内的无线综合多媒体业务，例如万维网(WWW)、VoIP、视频电话(VT)等，以及更好地适应无线因特网技术的发展，目前业界已开发了高速数据速率(HDR，High Data Rate)技术，并且该技术已经被通信工业协会/电子工业协会(TIA/EIA)接受为IS856标准，又称为高速分组数据(HRPD，High RatePacket Data)或1x演进-数据最优化(EV-DO，Evolution-Data Optimization)。其中，1x EV-DO中的1x表示其与对应的TIA/EIA标准为IS2000的CDMA2000 1x系统所采用的射频带宽和码片速率完全相同，具有良好的后向兼容性；EV表示其是CDMA 2000 1x的演进版本；DO表示其是专门针对分组数据业务而经过优化了的技术。迄今为止，EV-DO空中接口标准已经发展出Release 0和Release A两个版本，与其对应的TIA/EIA标准分别是IS856-0和IS856-A。

与CDMA 2000 1x系统前向链路采用码分复用方式相比，1x EV-DO系统前向链路主要采用时分复用方式，基站的每个服务扇区在任何时候前向只能同时为一个接入终端(AT，Access Termination)提供服务，从而避免了码分复用方式导致的同扇区多用户干扰和高低速用户分享系统功率导致的资源利用率下降。

另外，为了进一步提高1x EV-DO系统的资源利用率，1x EV-DO系统前向链路还用虚拟软切换技术代替了CDMA 2000 1x系统中的传统软切换技术。由于虚拟软切换的前向链路同时只存在一个数据通道，而传统软切换的前向链路可能同时存在多个数据通道，所以1x EV-DO系统的前向虚拟软切换技术消除了CDMA 2000 1x系统中传统软切换技术产生的额外系统开销。

以下简单描述虚拟软切换的过程。AT连续测量激活集内所有导频的信号干扰噪声比(SINR)，从中选择SINR最大的基站作为自己的当前服务基站。AT只能与当前服务基站进行数据通信，但是它与导频激活集内的所有基站之间都存在控制通路，且如果激活集中SINR最大的基站发生改变，AT则会将数据通道从当前服务基站切换到新的SINR最大的服务基站。比如：T1时刻基站A的SINR最大，在之后的T2时刻基站B的SINR最大，则T1时刻的当前服务基站为基站A；T2时刻当前服务基站则由基站A变换为基站B。其中，将基站A称为源基站，将基站B称为目标基站。

但在上述变换当前服务基站的虚拟软切换过程中，会给上层业务带来时延和抖动。而对于虚拟软切换技术所引入的时延和抖动，诸如新闻浏览、文件下载等一般的分组数据应用通常是可以容忍的，这些分组数据应用对实时性要求较低，它们更加关注高速的数据传输速率。但是对于VoIP等实时性要求较高的无线分组数据应用来说，对时延和抖动指标却有着苛刻要求，比如，目前可接受的端到端最大时延最好小于285毫秒，时延抖动则最好小于80毫秒。否则，较大的时延和抖动会急剧恶化VoIP的语音通话质量，从而限制VoIP等实时性要求较高的无线分组数据应用的发展。

因此，如何改善虚拟软切换所引入的时延和抖动，以尽量保证VoIP等实时性要求较高的无线分组数据应用的服务质量，成为亟待解决的技术问题。

现有的IS856-0标准和IS856-A标准中分别定义了基于数据速率控制(DRC，Data Rate Control)的虚拟切换技术和基于数据源控制(DSC，DataSource Control)的虚拟切换技术。但这两种虚拟切换技术在不同程度上均存在时延和抖动的问题。

下面分别简单介绍这两种现有技术。

现有技术一：

图1所示的是IS856-0标准中定义的基于DRC的虚拟软切换技术。由图1可以看出，从网络来的数据最初是通过小区(Cell)A的源基站发送给AT，当小区B的SINR超过小区A之后，反向DRC信道中携带的小区标识由A变为B；当系统觉察到DRC发生改变之后，与小区A对应的源基站停止发送前向数据，然后与小区B对应的目标基站开始发送数据。

在每个AT的每个确定时刻，可以通过反向DRC信道中的DRC覆盖标识(DRC Cover)唯一对应系统中的某个小区，系统则应当从该参数对应的小区向AT发送前向数据。因此，在此过程中，当反向DRC信道中携带的小区标识由A变为B时，也即当反向DRC信道中表示AT认为前向信道最好的小区的DRC Cover发生改变时，目标基站需要花费一段时间从接入网控制器(ANC)获取前向数据队列，并且在该段时间内源基站已停止发送数据，从而导致时延较大，不能够满足时延敏感业务的服务质量(QoS)要求。如图2所示，在t1时刻前，由小区A向AT发送数据，小区B的前向数据缓冲区为空；在t1时刻，当该AT把DRC指向小区B后，小区B需要首先向系统中的ANC申请前向数据，且小区A停止向AT发送前向数据；直到t2时刻数据准备好后，小区B才开始向该AT发送前向数据。从上述过程可以看出，t1到t2这段时间内前向数据传输中断，即传输时延为t2-t1，从而增大了上层业务的传输时延。

现有技术二：

由于在现有技术一的IS856-0标准中，基于DRC的虚拟软切换的时延较大，不能够满足时延敏感业务的QoS要求，因此在IS856-A中，为了降低虚拟软切换的时延，以满足时延敏感业务的QoS要求，新增了DSC信道。且在DRC Cover改变的前一段时间，DSC信道中的DSC值(DSCValue)率先改变，该DSCValue表示的是AT希望随后从该参数值对应的小区接收前向数据，且在每个AT的每个确定的时刻，DSCValue可以唯一对应系统中的某个小区，从而使得目标基站可以提前从ANC转移前向数据队列。当DRC Cover真正改变时，目标基站已经准备好前向数据，从而可以无中断地直接向AT发送前向数据。

图3所示的是IS856-A标准定义的基于DSC的虚拟软切换技术。由图3可以看出，从网络来的数据最初是通过与小区A对应的源基站发送给AT；当小区B的SINR超过小区A之后，DSC信道率先由A变为B，以指示小区B提前准备待发送的数据；当DRC中的小区标识由A变为B时，小区B立即向AT发送数据。

下面对于这种切换情况所导致的时延进行分析。如图4所示，在t1时刻，DSC率先改变，设A基站已经发送到数据序号x，由于此时不能够准确预测在t2时刻A基站的数据序号y，所以保守起见，ANC向B基站发送的数据起点为x+1；在t2时刻，DRC改变的一瞬间，由于B基站不知道A基站已经发送到数据序号y，所以还会从x+1开始发送数据；那么到t3时刻，才把重叠的数据y-x发送完毕。因此，尽管空口在连续发送数据，但是由于重叠数据的影响，仍然引入了时延t3-t2，使得基于DSC的虚拟软切换效果大打折扣。

由以上描述可以看出，目前的两种虚拟软切换方案都会带来时延和抖动的问题。并且，虽然TIA/EIA/IS856-A标准定义的基于DSC的虚拟软切换技术能够通过DSC信道的早指示功能，使得从空口看来目标基站可以接着源基站无缝地连续发送前向数据，但由于在DRC改变的瞬间，目标基站不能准确地知道源基站最后发送数据的字节序号，从而导致了目标基站重复发送源基站已经发送过的数据。而发送重叠数据，既浪费了空口带宽、降低了上层业务的吞吐量，也对上层业务额外引入了时延和抖动。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的主要问题在于提供一种虚拟软切换方法，以减少在实现虚拟软切换时所带来的时延和抖动。

一种虚拟软切换方法，适用于包括数据速率控制DRC信道和数据源控制DSC信道的无线通信系统，该方法包括以下步骤：

a.在监测到DSC信道中的小区标识改变时，系统通过预测源基站在DRC信道中的小区标识改变前已发送的数据，确定出目标基站需要发送的起始数据；

b.系统中的接入网控制器ANC将确定出的起始数据及该数据之后的其它数据发送给目标基站；

c.在DRC信道中的小区标识改变时，源基站停止发送数据，目标基站开始向接入终端AT发送步骤b中接收到的数据。

所述步骤a中，所述系统预测源基站在DRC信道中的小区标识改变前已发送的数据为：系统估计该源基站的数据发送速率，获取DSC信道中小区标识改变到DRC信道中小区标识改变之间的时间差，根据该数据发送速率预测出源基站在这段时间差内的数据发送量，之后再根据源基站在DSC信道中小区标识改变时已发送的数据，预测出源基站在DRC信道中小区标识改变前已发送的数据。

所述步骤a中，

所述系统估计源基站的数据发送速率为：对源基站以往数据的发送速率进行统计；

和/或，所述系统获取时间差为：从芯片回调函数中获得。

所述步骤a中，由系统中的源基站预测该源基站在DRC信道中的小区标识改变前已发送的数据；

步骤a中，所述系统确定目标基站需要发送的起始数据为：源基站将预测出的已发送数据上报给ANC，ANC根据该已发送数据确定目标基站需要发送的起始数据。

所述步骤a中，由系统中的ANC预测源基站在DRC信道中的小区标识改变前已发送的数据；

步骤a中，所述系统确定目标基站需要发送的起始数据为：ANC直接根据自身预测出的已发送数据确定目标基站需要发送的起始数据。

所述步骤c进一步包括：源基站在DRC信道中的小区标识改变时，将自身最后发送的数据上报给ANC，ANC根据该数据调整目标基站中的当前起始数据，目标基站在得到当前起始数据后，从该当前起始数据开始进行数据发送。

所述ANC根据源基站上报的数据调整目标基站中的当前起始数据为：ANC直接将源基站上报的数据告知目标基站，由目标基站将该数据的下一个数据作为当前起始数据；或者ANC确定源基站上报的数据的下一个数据，并将该下一个数据作为当前起始数据告知目标基站。

所述目标基站在从该当前起始数据开始进行数据发送之前，进一步包括：判断自身是否已发送了该数据，如果是，则按照原有数据顺序进行发送；否则，执行从该当前起始数据进行发送的步骤。

所述DSC信道中的小区标识改变为：DSC值改变；

和/或所述DRC信道中的小区标识改变为：DRC覆盖标识改变。

本发明通过在DSC信道中的小区标识改变时预测出源基站在DRC信道中的小区标识改变前已发送的数据，从而预测目标基站在DRC信道中的小区标识改变时需要发送的起始数据，使得在目标基站提前获取需要发送的数据时，可以不用获取源基站可能会发送的数据，显著地减少了目标基站发送的重叠数据的数据量，缩短了重发数据的时间，从而减少了虚拟软切换所引入的时延和抖动，保证了VoIP等实时性较高的无线分组数据应用的服务质量。

另外，本发明还进一步提供了由源基站在DRC信道中的小区标识改变时将自身最后发送的数据上报给ANC、ANC根据该数据调整目标基站中的当前起始数据的方案，使得目标基站能够进一步减少重叠数据的发送量，进一步缩短重发数据的时间，也进一步减少了虚拟软切换所引入的时延和抖动。

附图说明

图1为现有技术一中基于DRC的虚拟软切换技术的示意图；

图2为现有技术一的时序图；

图3为现有技术二中基于DSC和DRC的虚拟软切换的示意图；

图4为现有技术二的时序图；

图5为本发明方案的实现流程图；

图6为图5所示方案的时序图；

图7为本发明方案二的时序图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明方案做进一步详细的说明。

本发明方案的处理流程如图5所示，对应以下步骤：

步骤501、当系统监测到DSC信道中的小区标识改变时，系统预测出该源基站在DRC改变前可能已发送的数据，从而确定目标基站需要发送的起始数据。

本步骤中，系统可以根据该源基站的数据发送速率和从DSC改变到DRC改变之间的时间差，预测出源基站在DRC改变前可能已发送的数据。

这里，DSC信道中的小区标识改变具体可以是DSCValue值改变。DRC信道中的小区标识改变则具体可以是DRC Cover改变。

另外，在本步骤中，既可以由源基站预测出源基站在DRC改变前可能已发送的数据，并上报给ANC，也可以由ANC来进行预测。如果是源基站预测，则源基站可以从芯片回调函数(DSCSwitchedCallback)中获得DSC改变到DRC改变之间的时间差，并通过对以往数据发送速率的统计来进行保守预测，以得到这段时间差内的数据发送速率，从而得到这段时间内源基站能够发送的数据量，继而预测出源基站在DRC改变前可能已发送的数据。为方便起见，源基站可以确定该数据的序号，并将该序号上报给ANC。当然，为保证数据不会丢失，源基站在预测数据发送速率时，需要注意不能将该速率预测的太大。

ANC进行预测的实现方法与上述源基站预测的方法类似，同样是从DSCSwitchedCallback函数中获得时间差，并保守预测出数据发送速率，从而得到这段时间内源基站能够发送的数据量。

步骤502、系统中的ANC将确定出的起始数据及该数据之后的其它数据发送给目标基站。

步骤503、在DRC改变时，源基站停止发送数据，目标基站则开始向AT发送数据。

显然，目标基站所发送的数据为步骤502中ANC发送来的数据，因此目标基站是从系统在步骤501确定的起始数据开始向AT发送数据。

通过以上步骤，即可减少目标基站的重叠数据发送量，从而在很大程度上解决了因目标基站重复发送数据而带来的延时和抖动的问题。

上述处理所产生的时延从如图6可以看出。在t1时刻，DSC信道中的小区标识改变了，ANC随即提前为目标基站准备数据，假设当前A基站已发送数据的序号为x，预测当DRC改变时最后发送的数据的序号为y′，则B基站中数据序号的起点为y′+1。在t2时刻DRC正式改变了，此时B基站中的数据已经准备完成，直接连续向AT发送数据，而A基站也停止发送数据，此时A基站的数据已经发送到了序号y，但由于此时B基站并不知道基站A发送的数据已经到了y，B基站会从y′+1开始发送数据。到了t3时刻，y′+1～y之间的数据被B基站发送完毕。由此可以看出，采用本发明方案带来的时延只有B基站发送y′～y之间的重叠数据的时间，这显然比现有技术中发送x～y之间的重叠数据的时间要短很多。

另外，针对上述处理过程，本发明还提出了方案二，该方案进一步在DRC改变时，即在上述步骤503中，由源基站将自身最后发送的数据的信息发送给ANC，ANC则根据收到的数据信息调整目标基站中的数据发送起点，从而使得目标基站能够进一步减少重叠数据的发送量。其中，为方便起见，源基站发送给ANC的数据信息可以是该数据的序号。ANC在收到源基站最后发送的数据序号后，可以直接将该数据序号发送给目标基站，由目标基站将该数据的下一个数据作为当前的起始数据；也可以由ANC确定该数据的下一个数据，并将该下一个数据作为当前起始数据告知目标基站。目标基站判断自身是否已发送了该当前起始数据，如果没有，则将自身的数据发送起点调整为该数据，如果已经发送了，则继续进行数据发送，而不需要调整数据发送起点了。

在进一步采用这种处理之后，本发明方案二所产生的延时如图7所示。由图7可以看出，在t1时刻，DSC信道中的小区标识改变了，假设当前A基站已发送数据的序号为x，预测当DRC改变时最后发送的数据的序号为y′，则ANC为目标基站准备的数据的起点为y′+1。在t2时刻DRC正式改变了，A基站的数据已经发送到了序号y，但B基站并不知道，仍从y′+1开始发送数据。而在t3时刻，B基站获知A基站最后发送的数据的序号为y，当前B基站已发送到序号为x′的数据了，如果x′＜y，则B基站可以将数据的起点调整为y+1，这样，B基站发送的重叠数据只有y′～x′了，显然比之前的y′～y更少。

以上所述仅为本发明方案的较佳实施例，并不用以限定本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种虚拟软切换方法，适用于包括数据速率控制DRC信道和数据源控制DSC信道的无线通信系统，其特征在于，该方法包括以下步骤：

a.在监测到DSC信道中的小区标识改变时，系统通过预测源基站在DRC信道中的小区标识改变前已发送的数据，确定出目标基站需要发送的起始数据；

b.系统中的接入网控制器ANC将确定出的起始数据及该数据之后的其它数据发送给目标基站；

c.在DRC信道中的小区标识改变时，源基站停止发送数据，目标基站开始向接入终端AT发送步骤b中接收到的数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤a中，所述系统预测源基站在DRC信道中的小区标识改变前已发送的数据为：系统估计该源基站的数据发送速率，获取DSC信道中小区标识改变到DRC信道中小区标识改变之间的时间差，根据该数据发送速率预测出源基站在这段时间差内的数据发送量，之后再根据源基站在DSC信道中小区标识改变时已发送的数据，预测出源基站在DRC信道中小区标识改变前已发送的数据。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述步骤a中，

所述系统估计源基站的数据发送速率为：对源基站以往数据的发送速率进行统计；

和/或，所述系统获取时间差为：从芯片回调函数中获得。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于所述步骤a中，由系统中的源基站预测该源基站在DRC信道中的小区标识改变前已发送的数据；

步骤a中，所述系统确定目标基站需要发送的起始数据为：源基站将预测出的已发送数据上报给ANC，ANC根据该已发送数据确定目标基站需要发送的起始数据。

5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于所述步骤a中，由系统中的ANC预测源基站在DRC信道中的小区标识改变前已发送的数据；

步骤a中，所述系统确定目标基站需要发送的起始数据为：ANC直接根据自身预测出的已发送数据确定目标基站需要发送的起始数据。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤c进一步包括：源基站在DRC信道中的小区标识改变时，将自身最后发送的数据上报给ANC，ANC根据该数据调整目标基站中的当前起始数据，目标基站在得到当前起始数据后，从该当前起始数据开始进行数据发送。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述ANC根据源基站上报的数据调整目标基站中的当前起始数据为：ANC直接将源基站上报的数据告知目标基站，由目标基站将该数据的下一个数据作为当前起始数据；或者ANC确定源基站上报的数据的下一个数据，并将该下一个数据作为当前起始数据告知目标基站。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述目标基站在从该当前起始数据开始进行数据发送之前，进一步包括：判断自身是否已发送了该数据，如果是，则按照原有数据顺序进行发送；否则，执行从该当前起始数据进行发送的步骤。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述DSC信道中的小区标识改变为：DSC值改变；

和/或所述DRC信道中的小区标识改变为：DRC覆盖标识改变。

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