CN1947359B - 移动通信系统及移动通信方法 - Google Patents

Abstract

提供了当终端执行三方切换时，用于确保它接收分组的次序与发送终端发送那些分组的次序相同的技术。当终端设备在多个无线电基站路由器中相继切换时，用作锚的无线电基站路由器在切换期间，将地址为终端设备的分组缓冲，并通过在终端设备从中移出的无线电基站和锚无线电基站间的隧道以及在锚无线电基站和终端设备移入的无线电基站间的隧道之间进行转换来转发那些分组。

Description

移动通信系统及移动通信方法

技术领域

本发明涉及一种在使用IP网的移动通信系统中的切换技术，具体地说涉及当通信中的终端执行切换时的分组转发技术。

背景技术

在使用IP网的移动通信系统中，当终端执行到不同IP子网的切换时，该终端的IP地址必须改变，并且因此IP级切换控制是必需的。

当前，IETF(互联网工程任务组)已研究移动Ipv6和用于缩短在移动Ipv6中的切换等待时间的FMIPv6(用于移动Ipv6的快速切换)，作为IP级切换技术。

由于FMIPv6在IP移动通信网中除边缘之外设有简单的路由器，因此只有在边缘的接入路由器才设有切换控制功能并支持用于终端的切换。移动Ipv6和FMIPv6的详情在draft-ietf-mobileip-IPv6-21.txt和draft-ietf-mobileip-fast-mIPv6-06.txt中分别说明。

下面解释当通过使用FMIPv6执行切换时的操作过程。

现在，终端被连接到设有无线电基站功能的接入路由器(在下文中，称为无线电基站路由器)A。在该终端执行到无线电基站路由器B的切换情况下，终端对无线电基站路由器A作出请求以在切换完成后转发地址为终端的分组。接收该请求的无线电基站路由器A，通过使用IP隧道技术将地址为终端的分组转发到无线电基站路由器B。在这种情形中，当终端执行到另一无线电基站路由器C的切换时，无线电基站路由器A成为锚，在维持无线电基站路由器A和无线电基站路由器B之间的隧道的同时，新生成了在无线电基站路由器B和无线电基站路由器C之间的隧道，通过使用两条隧道直到终端的链路级切换完成，地址为终端的分组被发送到终端移入的无线电基站路由器C。此后，当终端的链路级切换完成时，又在无线电基站路由器A和无线电基站路由器C之间生成新隧道，无线电基站路由器A将转发目的地从无线电基站路由器B转换到无线电基站路由器C，并且地址为终端的分组通过使用新建的隧道发送。在无线电基站路由器A和无线电基站路由器B之间的隧道及在无线电基站路由器B和无线电基站路由器C之间的隧道通过这些隧道生成时确定的超时各被自动复位。上述切换的前者称为两方切换，并且后者称为三方切换。

存在在FMIPv6中执行两方切换时产生分组丢失的问题。为解决这个问题，例如，参考文献1公开了一种技术：终端从中移出的无线电基站路由器在该终端的切换期间对地址为终端的分组进行缓冲，并且终端从中移出的无线电基站路由器在切换完成后，重新开始将分组转发到终端移入的无线电基站路由器。

参考文献1：日本特开2003-047037号公报(JP，2003-047037A)。

参考图1说明上述切换方法。在该说明中，假定终端通过通信中的无线电基站路由器#1执行到无线电基站路由器#2的切换。图1示出了终端的发送/接收分组序列100、无线电基站路由器#1的发送/接收分组序列110、无线电基站路由器#2的发送/接收分组序列120和通信另一侧的发送/接收分组序列130。

终端通过无线电基站路由器#1与通信另一侧进行通信(步骤1)。

当因为从终端到无线电基站路由器#1的信号接收功率的劣化等，终端确定从无线电基站路由器#1到无线电基站路由器#2的切换时(步骤2)，终端将PrRtSol(代理的路由器请求)消息140发送到无线电基站路由器#1(步骤3)。因为由终端从通信另一侧接收的源IP地址是通信另一侧的IP地址，所以在该PrRtSol消息中不设置指示第三方切换的HTT(到第三方的切换)标记。

当无线电基站路由器#1接收PrRtSol消息140时，它将HI(切换发起)消息150发送到无线电基站路由器#2(步骤4)。HI消息150包括终端在无线电基站路由器#2中使用的CoA(转交地址)和用来删除由终端当前使用的CoA及隧道的定时器值。

无线电基站路由器#2接收HI消息150时，它检查CoA，并且当确定给出了使用的许可时，它将包括指示允许执行切换的信息的HACK(切换确认)消息160返回到无线电基站路由器#1(步骤5)。当无线电基站路由器#1接收HACK消息160并检测到终端的切换被允许时，它缓冲地址为终端的分组并通过使用PrRtAdv(代理路由器公告)消息170向终端通知用在切换目的地中的CoA(步骤6)。当终端接收PrRtAdv消息170时，它执行链路级切换(步骤7)，并且一旦切换完成，就将指示切换结束的快速邻居公告(FNA)消息180发送到无线电基站路由器#2(步骤8)。

当无线电基站路由器#2接收FNA消息180时，它将邻居公告(NA)消息190返回到终端(步骤9)。

当终端接收NA消息190时，它发送包括新CoA的FBU(快速绑定更新)消息200，为了请求无线电基站路由器#1以将地址为终端的分组转发(步骤10)。

无线电基站路由器#1将FBACK(快速绑定确认)消息210返回到终端(步骤11)并将缓冲的地址为终端的分组封装并将该分组转发到由FBU消息200通知的CoA。这样，从通信其他方发送的地址为终端50的分组通过无线电基站路由器#1和无线电基站路由器#2转发到该终端(步骤12)。

然而，在通过使用FMIPv6执行三方切换的情况下，当用作锚的无线电基站路由器转换转发隧道时，存在由终端接收的分组的次序由于传输路径长度的差异而改变的可能性。

同样，因为所有无线电基站路由器中的每一个必须控制两个转发隧道，所以在无线电基站路由器中的控制是复杂的。

而且，当使用文档1中说明的技术时，分组的次序不会改变，然而，需要控制在用作锚的无线电基站路由器和终端从中移出的无线电基站路由器之间以及在终端从中移出的无线电基站路由器和终端移入的无线电基站路由器之间的两条转发隧道，因此，在无线电基站路由器中的控制是复杂的。

同样，因为转发路径是通过各无线电基站路由器的转发路径，所以传输延迟变大。而且，在切换被连续执行多次时，管理和传输延迟的复杂性明显增加。

发明内容

因此，鉴于以上问题，本发明的一个目标是提供一种确保当终端执行三方切换时，它恢复分组的次序与发送终端发送那些分组的次序相同的技术，以便解决以上问题。

本发明的另一目标是提供一种当终端执行三方切换时简化控制过程的技术，以便解决以上问题。

而且，本发明还有另一目标，提供一种在切换相继执行之后使通信中的传输延迟最小的技术，以便解决以上问题。

解决以上问题的第一发明是包括多个无线电基站和可与这些无线电基站连接的终端设备的移动通信系统，包括：

劣化检测装置，在终端设备从第一无线电基站切换到第二无线电基站并通过从第一无线电基站经过的路径执行通信的状态中，用于检测在终端设备和第二无线电基站之间的通信状态中的劣化；以及

分发装置，当终端设备执行由检测到通信状态中的劣化引起的到第三无线电基站的切换时，除在终端设备执行切换之前开始被第一无线电基站缓冲和在终端设备的切换之后被第一无线电基站缓冲的地址为终端设备的分组之外，用于以接收的次序将新接收到的地址为终端设备的分组通过第三无线电基站分发到终端设备。

劣化检测装置，可由信号接收功率、比特差错率和分组差错率的检测结果之一确定通信状态中的劣化。

劣化检测装置也被布置在终端设备或无线电基站中。

同样，根据本发明的另一移动通信系统还可包括请求第二无线电基站以在终端设备执行切换之前使第一无线电基站缓冲地址为终端的分组。

而且，在根据本发明的另一移动通信系统中，终端设备可具有根据另一无线电基站的通信状态的调查结果，用于将终端设备将要切换到的无线电基站变更为另一无线电基站的变更装置。

根据本发明，在移动通信系统中，当终端执行三方切换时，可防止由终端接收的分组的次序被变更。其原因是，在终端开始切换之前，用作锚的无线电基站路由器开始缓冲地址为终端的分组，并且在终端的切换完成之后，被缓冲的地址为终端的分组按接收的次序转发到作为切换目的地的无线电基站路由器。

而且，根据本发明，在移动通信系统中，由无线电基站路由器管理的隧道可被减少，因而可简化对无线电基站路由器的控制。其原因是，地址为终端的分组通过只使用在用作锚的无线电基站路由器和终端从中移出的无线电基站路由器之间以及在锚无线电基站路由器和终端移入的无线电基站路由器之间的两条隧道而被转发。

同样，根据本发明，可能使在相继执行切换之后在通信中的传输延迟最小。其原因是，在终端执行三方切换之后的通信路径不经过终端从中移出的无线电基站路由器，而是只经过锚无线电基站路由器和终端移入的无线电基站路由器。

附图说明

图1是说明传统技术的两方切换的操作顺序图；

图2是说明根据本发明的第一实施例的网络配置图；

图3是说明根据本发明的第一实施例的无线电基站路由器的配置图；

图4是说明根据本发明的第一实施例的终端的配置图；

图5是说明根据本发明的第一实施例的三方切换的操作顺序图；

图6是说明根据本发明的第二实施例中的信息处理单元的配置图；

具体实施方式

根据本发明，当终端设备在多个无线电基站路由器中相继切换时，在切换期间用作锚的无线电基站路由器缓冲地址为终端设备的分组。然后，那些分组通过在锚无线电基站路由器和该终端设备从中移出的无线电基站路由器之间的隧道以及在锚无线电基站路由器和该终端移入的无线电基站路由器之间的另一隧道之间进行转换被转发。

下文将说明特定实施例。

(第一实施例)

参考图2所示的网络配置图说明了根据本发明的第一实施例的移动通信系统。如图2所示，在根据本实施例的移动通信系统中，终端的三个无线电基站路由器40、41、42和通信另一方30通过有线链路70至73连接到互联网10，并且终端50通过无线链路60与通信另一方进行通信。

参考图3和图4，相继说明根据本发明的移动通信系统中的终端50和无线电基站路由器40(或41、42)的配置。另外，在图3中，以无线电基站路由器40作为例子给出说明，而无线电基站路由器41和42被类似地配置。

如图3所示，无线电基站路由器40包括切换控制单元300、隧道管理单元310、路径控制单元330、有线链路控制单元350以及无线链路控制单元360。

切换控制单元300具有终端50的切换状态的管理功能以及与终端50进行信号传输和与另一无线电基站路由器进行信号传输的终端功能，并在切换期间为了执行地址为终端的分组的代理接收，通过切换控制接口380改变由路径控制单元330保持的路径信息340。

隧道管理单元310在切换期间通过发送/接收接口390执行对地址为终端的分组的代理接收，并将分组保持在内部缓冲器320中。而且，当终端50的切换完成时，隧道管理单元310以从切换控制单元300通过根据IP-in-IP的隧道控制接口370通知的指令为基础，将地址为终端的分组封装到缓冲器320中，并与将被封装的分组通过分组发送/接收接口390输出到路径控制单元330同时，缓冲新接收的地址为终端50的分组。

当路径控制单元330接收来自第一链路控制接口350通过第一链路控制接口410、来自第二链路控制单元360通过第二链路控制接口400、来自切换控制单元300通过切换控制接口380或来自隧道管理单元310通过分组发送/接收接口390的分组时，路径控制单元330根据在路径控制单元330中保持的路径信息340，即对发送路径是有线链路还是无线链路的确定，转发所接收的分组。同样，当接收的分组正在无线电基站路由器和终端中进行信号传输时，路径控制单元330将接收的分组传到切换控制单元300，并在切换期间当接收的分组是地址为终端的分组时，将接收的分组传到隧道管理单元。

无线链路控制单元360监视链路的状态，并且，当发生接收特性劣化、链路建立以及链路断开时，无线链路控制单元360通过链路触发接口420将它们作为触发信息通知切换控制单元300。

图4是终端50的配置示例。

如图4所示，终端50包括第二链路控制单元530、路径控制单元510以及切换控制单元500.

第二链路控制单元530将从路径控制单元510传来的分组发送到无线链路60的同时，将通过无线链路60接收的分组通过第二链路控制接口550传到路径控制单元510。同样，第二链路控制单元530监视链路的状态，并且，当发生接收特性劣化、链路建立以及链路断开时，第二链路控制单元530通过链路触发接口570将它们作为触发信息通知切换控制单元500。

路径控制单元510将路径控制信息520保持在其内，并且，当接收分组时，将由CoA(转交地址)封装的分组输出到切换控制单元500并将其它分组输出到高层接口560。同样，路径控制单元510对通过切换控制单元500或高层接口560接收的分组进行处理。特别地，路径控制单元510确定分组是否将依照路径控制信息520发送，并且当确定该分组将被发送时，将分组通过第二链路控制接口550输出到第二链路控制单元530。切换控制单元500管理切换状态，并具有信号传输到无线电基站路由器的终端功能。

切换控制单元500将从路径控制单元510通过切换控制接口540接收的被封装的分组解封装，并且再次将分组输出到路径控制单元510。而且，切换控制部分500依照从第二链路控制单元530通过链路触发接口570通知的链路触发信息改变切换状态。

下一步，参考图5给出根据本发明的第一实施例的移动通信系统的操作的详细解释。

图5是仅在终端执行从无线电基站路由器#1到无线电基站路由器#2的切换之后，在隧道转发状态中当终端执行到无线电基站路由器#3的切换时的操作的时序图。另外，在图5中，图解说明了终端50的发送/接收分组序列600、无线电基站路由器#1的发送/接收分组序列610、无线电基站路由器#2的发送/接收分组序列620、无线电基站路由器#3的发送/接收分组序列630以及通信另一侧30的发送/接收分组序列640。

从通信另一侧30发送的分组通过无线电基站路由器#1和无线电基站路由器#2被分发给终端(步骤501)。

当终端50因为在从无线电基站路由器#2到终端的方向上的信号接收功率的劣化等确定到无线电基站路由器#3的切换时(步骤502)，终端50将PrRtSol消息650发送到无线电基站路由器#2。因为由终端50从通信另一侧30接收的分组的发送源IP地址是无线电基站路由器#1的IP地址，所以在该PrRtSol消息中设置指示三方切换的HTT(切换到第三方)标记。

当无线电基站路由器#2接收PrRtSol消息650(步骤503)时，或当无线电基站路由器#2因为在从终端到无线电基站路由器#2的方向上的无线电链路质量的劣化等，确定到无线电基站路由器#3的切换时(步骤502-2)，无线电基站路由器#2将HTT请求消息660发送到无线电基站路由器#1(步骤504)。HTT请求消息660包括由终端50当前使用的CoA。当无线电基站路由器#1接收HTT请求消息660时，它开始缓冲地址为终端50的分组并将HI消息670发送到无线电基站路由器#3(步骤505)。

当无线电基站路由器#3确定允许切换时，它将HACK消息680返回到无线电基站路由器#2(步骤506)，无线电基站路由器#2将HTT响应消息690返回到无线电基站路由器#2(步骤507)。HTT响应消息690包括由在切换目的地的终端使用的CoA。

无线电基站路由器#2将包括由HTT响应消息690通知的CoA的PrRtAdv消息700发送到终端50(步骤508).

当终端50接收PrRtadv消息时，它执行链路级切换(步骤509)。

当链路级切换完成后，终端50将FNA消息710发送到无线电基站路由器#3(步骤510)，并且当无线电基站路由器#3接收它时，无线电基站路由器#3作出响应作为NA消息720(步骤511)。

接收NA消息的终端50将包括由PrRtAdv消息700通知的CoA的FBU消息发送到无线电基站路由器#1(步骤512)。

无线电基站路由器#1将FBACK消息740返回(步骤513)，并且将被缓冲的地址为终端50的分组封装并转发到由FBU消息730通知的CoA中。这样，从通信另一侧30发送的地址为终端的分组通过无线电基站路由器#1和无线电基站路由器#3被分发到终端50。

如上所述，说明了本发明的第一实施例，本发明不限于第一实施例，并且不必说，本发明可在本发明的范围内变化。例如，第一实施例说明了相继执行切换两次的三方切换，然而，本发明在相继执行三次或三次以上切换的情形也是可用的。

同样，信号接收功率被用来确定切换，然而，比特差错率或帧差错率也是可用的。

而且，说明了其中无线电基站路由器直接与终端通信的实施例，然而，本发明在用于执行在终端和无线电基站路由器之间存在的仅仅无线/有线接口转换的中继节点的情况下也是可用的，并且在中继节点和终端之间执行无线通信，以及在中继节点和无线电基站路由器之间执行有线通信。

(第二实施例)

接下来，说明本发明的第二实施例。

如以上说明阐明的，根据本发明的无线电基站和终端设备可通过硬件配置，并且也可以通过计算机程序来实现。

图6是根据本发明在无线电基站路由器和终端设备中实现的信息处理单元的典型框图。

图6所示的信息处理单元包括处理器601、程序存储器602以及存储介质603。

在无线电基站中，处理器601根据存储在程序存储器602中的程序处理上述的切换控制单元300、隧道管理单元310、路径控制单元330、有线链路控制单元350以及无线链路控制单元360的全部或部分功能。路径信息340的全部或部分也被存储在存储介质603中。

而且，在终端设备中，处理器601根据存储在程序存储器602中的程序处理上述第二链路控制单元530、路径控制单元510以及切换控制单元中的全部或部分功能。路径信息520的全部或部分也被存储在存储介质603中。

这样，与以上实施例相同的功能和操作可通过其中各处理单元通过程序操作的处理器以及其中存储信息的存储器和存储介质获得。

如上所述，本发明具有以下配置：在终端开始切换之前，用作锚的无线电基站路由器开始缓冲地址为终端的分组，并且，在终端的切换完成之后，被缓冲的地址为终端的分组按接收的次序被转发到作为切换目的地的无线电基站路由器。因此，当终端执行三方切换时，可防止终端接收分组的次序被改变。

而且，本发明具有以下配置：在终端的切换期间，地址为终端的分组通过仅使用在锚无线电基站路由器和终端设备从中移出的无线电基站路由器之间以及在锚无线电基站路由器和终端设备移入的无线电基站路由器之间的两条隧道转发.因此，可减少由无线电基站路由器管理的隧道，因而简化在无线电基站路由器中的控制.

同样，因为本发明具有其中只通过锚无线电基站路由器和终端移入的无线电基站路由器执行通信的配置，所以可能使在相继执行切换之后通信中的传输延迟最小。

Claims (16)

1.一种包括多个无线电基站和可与所述无线电基站连接的终端设备的移动通信系统，包括：

劣化检测装置，在所述终端设备从第一无线电基站切换到第二无线电基站并通过从所述第一无线电基站经过的路径执行通信的状态中，检测在所述终端设备和所述第二无线电基站之间的通信状态中的劣化；以及

分发装置，当所述终端设备执行由检测到所述通信状态中的劣化引起的、到第三无线电基站的切换时，除在所述终端设备执行切换之前开始被所述第一无线电基站缓冲的，以及在所述终端设备的切换完成之后被缓冲在所述第一无线电基站中的地址为所述终端设备的分组之外，将新接收的地址为所述终端设备的分组按接收的次序通过所述第三无线电基站分发到所述终端设备，

其中，一旦所述终端切换，所述第一无线电基站就转换用作分组之目的地的无线电基站。

2.如权利要求1所述的移动通信系统，其中所述劣化检测装置被配置成由信号接收功率的检测结果来确定在所述通信状态中的劣化。

3.如权利要求1所述的移动通信系统，其中所述劣化检测装置被配置成由比特差错率来确定在所述通信状态中的劣化。

4.如权利要求1至3中任何一项所述的移动通信系统，其中所述终端设备设有所述劣化检测装置。

5.如权利要求1至3所述的移动通信系统，其中所述无线电基站设有所述劣化检测装置。

6.如权利要求1至3中任何一项所述的移动通信系统，还包括请求装置，用以请求所述第二无线电基站使所述第一无线电基站在所述终端设备执行切换之前缓冲地址为所述终端设备的分组。

7.如权利要求1至3中任何一项所述的移动通信系统，其中所述终端设备具有变更装置，用于根据与除了正在与所述终端设备进行通信的无线电基站和所述终端设备将要切换到的无线电基站之外的另一无线电基站的通信状态的调查结果，把所述终端设备将要切换到的无线电基站改为所述另一无线电基站。

8.一种在连接到终端设备的同时使用的无线电基站，包括：

缓冲装置，用于在所述终端设备从作为所述无线电基站的第一无线电基站切换到第二无线电基站并通过所述第一无线电基站执行通信的状态中，当所述终端设备执行由在所述终端设备和所述第二无线电基站之间的通信状态中的劣化引起的、到第三无线电基站的切换时，在所述终端设备执行切换之前，开始缓冲地址为所述终端设备的分组；以及

分发装置，用于在所述终端设备的切换完成之后，除在转换用作分组之目的地的无线电基站时被所述第一无线电基站缓冲的地址为所述终端的分组之外，将新接收的地址为所述终端设备的分组按接收的次序通过所述第三无线电基站分发到所述终端设备。

9.一种在包括多个无线电基站和可与所述无线电基站连接的终端设备的移动通信系统中的移动通信方法，包括以下步骤：

在所述终端设备从第一无线电基站切换到第二无线电基站并通过所述第一无线电基站执行通信的状态中，当所述终端设备执行由在所述终端设备和所述第二无线电基站之间的通信状态中的劣化引起的、到第三无线电基站的切换时，使所述第一无线电基站在所述终端设备执行切换之前，开始缓冲地址为所述终端设备的分组；以及

在所述终端设备的切换完成之后，除在转换用作分组之目的地的无线电基站时被缓冲的地址为所述终端的分组之外，所述第一无线电基站将新接收的地址为所述终端设备的分组按接收的次序通过所述第三无线电基站分发到所述终端设备。

10.如权利要求9所述的移动通信方法，其中在通信状态中的所述劣化由信号接收功率的检测结果来确定。

11.如权利要求9所述的移动通信方法，其中在通信状态中的所述劣化由比特差错率来确定。

12.如权利要求9所述的移动通信方法，其中在通信状态中的所述劣化由分组差错率来确定。

13.如权利要求9至12中任何一项所述的移动通信方法，其中在通信状态中的所述劣化在所述终端设备中被检测。

14.如权利要求9至12中任何一项所述的移动通信方法，其中在通信状态中的所述劣化在所述无线电基站中被检测。

15.如权利要求9至12中任何一项所述的移动通信方法，还包括使所述第二无线电基站请求所述第一无线电基站在所述终端设备执行切换之前缓冲地址为所述终端设备的分组的步骤。

16.如权利要求9至12所述的移动通信方法，还包括所述终端设备根据与除了正在与所述终端设备进行通信的无线电基站和所述终端设备将要切换到的无线电基站之外的另一无线电基站通信的调查结果，把所述终端设备将要切换到的无线电基站改为所述另一无线电基站的步骤。

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