CN1954632B - 在无线接入网与移动台之间重建无线通信 - Google Patents

在无线接入网与移动台之间重建无线通信 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于在无线接入网(RAN1)与移动台(MS1)之间重建无线通信的方法、一种用于实施所述方法的设备(RNC1)以及一种包括这种设备的无线接入网(RAN1)。检测影响第一组无线承载(RB1，RB2)的下行无线链路故障，所述第一组无线承载包括为了在无线接入网(RAN1)与移动台(MS1)之间传送用户数据而分配的至少两个无线承载(RB1，RB2)。定义用于传送用户数据的第二组无线承载(RB1)，其排除了在第一组无线承载(RB1，RB2)中具有最高下行链路比特率的无线承载(RB2)。使用第二组无线承载(RB1)来启动通信重建。

Description

在无线接入网与移动台之间重建无线通信
技术领域
本发明涉及一种用于重建无线通信的方法、一种用于实施该方法的设备以及一种包括这种设备的无线接入网。
背景技术
在无线通信系统中，比如在由第三代合作伙伴计划(3GPP)规定的通用移动通信系统(UMTS)中，无线覆盖通常依赖于由给定的通信业务使用的比特率，因为较高的比特率需要较高的输出功率。
在UMTS中，所谓的无线接入承载(RAB)用于在移动台与核心网之间传送用户数据。用于在移动台与UMTS地面无线接入网(UTRAN)之间传送用户数据的RAB部分被称作无线承载。
可能出现在UMTS系统中的一种情况(多RAB)是移动台具有与高比特率无线承载(比如分组交换64kbps数据)一起建立的低比特率无线承载(比如电路交换语音)。在该情况下，可能出现这样的情形：移动台丢失用于高比特率无线承载的覆盖，但是仍然具有用于低比特率无线承载的足够覆盖。缺乏用于高比特率无线承载将导致无线链路故障。
UTRAN对无线链路故障进行响应的最简单的方式应当是，指示移动台在本地释放所有处于无线链路故障的无线承载，而没有UTRAN的干预，这将导致掉话，其意味着也丢失(drop)语音业务。
正如由3GPP规范所教导，对于无线链路故障的可替代响应是在移动台向UTRAN报告无线链路故障之后UTRAN重建所有物理信道和所有无线承载。响应于无线链路故障而重建所有无线承载有时是成功的，这取决于无线链路故障的原因。然而，在上面阐述的情形中，这将导致另一条无线链路故障，因为移动台在高比特率无线承载的覆盖之外。
此外，在3GPP规范中规定的对无线链路故障进行响应的另一种替代方式(还参见公布的国际申请WO 01/63955)是，移动台被配置成一旦建立无线承载就释放对长的延迟敏感的无线承载，该长的延迟可能出现在无线链路故障之后移动台回到无线覆盖中之前。在上述的多RAB情况中，该替代将造成移动台释放语音无线承载，但是保持将不能补救上面阐述的情形的64kbit分组交换数据无线承载。
处理无线链路故障的又一替代机制是让核心网执行呼叫重建。然而，这是相当慢的机制，并且核心网不能考虑无线电的有关方面，比如在决定重建哪个(哪些)承载时的功率方面。
发明内容
由本发明解决的问题是提供一种降低丢失通信会话的概率的方式。
该问题是通过根据权利要求1所述的方法和根据权利要求7所述的设备解决的。
由本发明提供的一个优点是降低在经由无线接口并行使用的多通信业务情形下丢失通信会话(即呼叫)的风险，所述多通信业务例如是与尽力而为数据(WWW冲浪、MMS、即时共享等)结合的语音。
本发明更特别的优点是，在影响经由无线接口并行使用的多通信业务的下行无线链路故障出现的情形下，它提高通信成功重建的概率。
下面将参考本发明的示例实施例以及参考附图更详细地说明本发明。
附图说明
图1是可以有利地使用本发明的示例移动通信系统的示意图。
图2是提供图1中通信系统的无线接口架构的简化说明的框图。
图3是说明提供不同比特率的无线承载的不同无线覆盖的示意图。
图4是说明根据本发明的重建无线通信的基本方法的流程图。
图5是说明根据本发明第一示例实施例重建无线通信的方法的组合的流程和信号图。
具体实施方式
图1说明了可以使用本发明的通信系统SYS1的非限制性例子。图1中说明的示例通信系统SYS1是通用移动通信系统(UMTS)。该通信系统SYS1包括核心网CN1、UMTS地面无线接入网(UTRAN)RAN1和用户设备(UE)，该用户设备还被可替代地称为移动台(MS)。
核心网CN1包括提供电路交换业务的移动业务交换中心(MSC)节点MSC1以及通用分组无线业务(GPRS)节点SGSN1，该节点有时被称为服务GPRS支持节点(SGSN)，其适合于提供分组交换型业务。
核心网节点MSC1和SGSN1中的每个经由被称为Iu接口的无线接入网络接口连接至无线接入网RAN1。无线接入网RAN1包括一个或多个无线网络控制器(RNC)。为了简单起见，仅仅用一个无线网络控制器节点RNC1来示出图1的无线接入网RAN1。每个无线网络控制器连接和控制多个无线基站(RBS)。例如并且再次为了简单起见，图1仅仅说明了被连接到无线网络控制器节点RNC1的第一无线基站节点RBS1和第二无线基站节点RBS2。无线网络控制器RNC1与基站RBS1及RBS2之间的接口被称为Iub接口。
移动台，比如图1所示的移动台MS1，经由被称为Uu接口的无线或空中接口与一个或多个基站RBS1-RBS2通信。
无线接口Uu、Iu接口和Iub接口中的每个由图1中的虚线示出。
图2是图1所说明的UMTS系统的无线接口架构的简化说明。
无线接口被分层为三个协议层：
-物理层，也称为层1(L1)；
-数据链路层，也称为层2(L2)；
-网络层，也称为层3(L3)。
层2被分成多个子层，包括媒体接入控制(MAC)202、无线链路控制(RLC)203、分组数据会聚协议(PDCP)204和广播/多播控制(BMC)205。
层3和RLC子层还被划分成控制平面(C平面)和用户平面(U平面)，而PDCP和BMC子层仅仅存在于U平面中。U平面协议实施所谓的无线接入承载业务，即在移动台与核心网之间传送用户数据(例如语音、数据或多媒体)的业务。C平面从不同方面提供控制无线接入承载和移动台与网络之间的连接的协议。
物理层201向MAC层和更高层提供信息传送业务。物理层传输业务通过特征数据如何和怎样经由无线接口传送来描述。这些业务被表示为传输信道。物理层201负责把传输信道映射到无线接口Uu的物理信道上。物理层201执行以下功能，包括传输信道的FEC编码/解码和交织/解交织、传输信道的多路复用/解多路复用、速率匹配、物理信道的调制/解调和扩频/解扩、闭环功率控制和RF处理。
MAC子层202提供逻辑信道上的数据传送业务。为MAC子层所提供的不同种类的数据传送业务定义了一组逻辑信道类型。每个逻辑信道类型通过传送的信息的类型来定义。MAC子层202执行以下功能，包括逻辑信道与传输信道之间的映射、根据瞬时源速率的每个传输信道的适当传输格式的选择、传输信道类型的交换和加密。
RLC子层203向更高层提供不同的数据传送业务，包括透明的、无应答和应答的数据传送。RLC子层203执行以下功能，包括更高层协议数据单元的分段和重组、级联、加密、纠错和流控制。
PDCP子层204提供用户数据的传送和报头的压缩/解压缩。
BMC子层205以无应答模式在共用用户数据的用户平面中提供广播/多播传输业务。
由层2为经由无线接口的数据通信所提供的业务被称作无线承载。由RLC向RRC提供的C平面无线承载被表示为信令无线承载。U平面无线承载通过在移动台与无线接入网之间传送用户数据来提供无线接入承载业务的无线部分。
层3的无线资源控制(RPC)子层206处理移动台与无线接入网RAN1之间的层3的控制平面信令。由RRC子层204处理的功能包括移动台与无线接入网之间RRC连接的建立/释放以及RRC连接的无线资源的分配、重新配置和释放。
无线接口协议架构的更多细节可以在第三代合作伙伴计划(3GPP)规范TS 25.301(版本3.11.0)中找到。
无线接入承载业务由诸如业务类、比特率、传送延迟、比特差错率(BER)等多个属性来表征，这些属性规定无线接入承载(RAB)必须满足的业务质量(QoS)要求。为支持某个RAB而建立的无线承载必须满足RAB的QoS要求，并由此继承与RAB相同甚至更严格的QoS要求。
在无线通信系统中，比如在图1和图2中所示的系统中，无线覆盖由可用的传输功率限制，并且通常依赖于给定的通信业务的比特率，因为较高的比特率需要较高的传输功率。这在图3中被示意性地说明，其中无线基站节点RBS1被图示为：为低比特率无线承载RB1比如电路交换语音提供较宽无线覆盖(由圆303示意性地说明)；以及为高比特率无线承载RB2比如分组交换64kbps数据提供较少无线覆盖(由圆302示意性地说明)。
本发明的发明人已经认识到，在多RAB的情况下，即其中提供不同比特率的若干RAB在通信会话中被使用并因此建立若干无线承载以便经由在UTRAN与移动台之间的无线接口来传送用户数据，可能出现这样的情形：移动台进入缺乏用于高比特率无线承载的无线覆盖的位置，同时仍然在用于低比特率无线承载的无线覆盖内。图3说明了这种多RAB情况的实例，其中移动台MS1已经建立低比特率无线承载RB1(语音)和高比特率无线承载RB2(分组交换64kbps数据)，并且移动台MS1位于用于低比特率无线承载RB1的无线覆盖303内，但是在用于高比特率无线承载RB2的无线覆盖302之外。
此外，在与RAB相关联的每个无线承载上的用户数据流将被映射到在物理层201与MAC子层202之间的接口中的分离传输信道上(参见图2)，但是通常将在物理层201中被多路复用到所谓的编码合成传输信道(CCTrCH)上，其又被映射到一个或多个物理信道上。
在图3所示的情况中，当移动台MS1的最大可用输出功率在上行链路中不足以在任何给定时刻匹配当前比特率时，移动台MS1将通过阻塞高比特率传输格式组合(TFC)来降低比特率，由此降低所需的上行链路功率。该算法能够在几分之一秒内(-50ms/TFC极限)降低功率，并因此具有保存状态的合理机会。
然而，在下行链路中，TFC极限将不降低与移动台MS1通信所需的峰值功率。代之以，需要传输信道交换以降低所需的下行链路功率。该机制需要通过在无线接入网RAN1与移动台MS1之间的空中信令，这在下行功率不足时是不可能的。这意味着不足的下行链路功率将造成移动台MS1松开在下行链路专用物理信道上的同步，并且出现无线链路故障。
为了保护与其他移动台的通信，通常在无线接入网RAN1中定义用于每个移动台的最大下行链路功率电平，并且“下行链路功率不足”的条件通常将意味着维持与某个移动台的通信所需的下行链路功率超过了该定义的最大电平。此外，如果每个移动台的最大下行链路功率设置是充分的，则当然可能出现它是无线基站中可用的总下行链路功率的情况，该总下行链路功率是造成“下行链路功率不足”的条件的限制因素。
本发明人已经认识到在图3所示情形中把若干无线承载多路复用到相同编码合成传输信道上的以下结果。
首先，由于无线链路故障的监视出现在物理电平上，因此检测到的下行无线链路故障将影响多路复用在同一编码合成传输信道上的所有无线承载，这意味着即使移动台MS1完全位于电路交换语音的覆盖区域303内，语音无线承载RB1也将受到无线链路故障的影响，因为该移动台MS1位于64kbit分组交换数据无线承载RB2的覆盖区302之外。
将语音无线承载RB1和分组交换数据无线承载RB2多路复用到同一编码合成传输信道上的另一结果是，所得到的总计下行链路比特率将高于在隔离使用分组交换数据无线承载RB2时的下行比特率。当把语音无线承载RB1和分组交换无线承载RB2多路复用到同一编码合成传输信道上时，与分组交换无线承载RB2被隔离使用的情形相比，该更高的总计下行链路比特率因而将降低实际覆盖区(由图3中的虚线圆301示意性地说明)。
图4说明根据本发明在无线接入网中重建与第一移动台的无线通信的基本方法。
在步骤401，检测影响第一组无线承载的下行无线链路故障，该第一组无线承载包括为了在无线接入网与第一移动台之间传送用户数据而分配的至少两个无线承载。
在步骤402，响应于在步骤401检测到的下行无线链路故障，定义用于传送用户数据的第二组无线承载。第二组无线承载被定义为仅仅包括其下行比特率小于第一组无线承载中任何无线承载的最高下行链路比特率的无线承载。这样就把第一组中具有最高下行链路比特率的无线承载排除在第二组之外。
最后，在步骤403，使用第二组无线承载来重建与第一移动台的通信被启动。
图5说明了供图1中的无线接入网RAN1的环境使用的本发明的第一示例实施例。该方法借助于图3的先前使用的示例情况来说明。
在步骤501，无线网络控制器RNC1从移动台MS1接收CELLUPDATE(小区更新)消息511。
在步骤502，无线网络控制器RNC1确定已接收的CELL UPDATE(小区更新)消息511是否包括指示下行无线链路故障出现的CAUSE(原因)信息元素。
如果CAUSE(原因)信息元素指示下行无线链路故障(在步骤502的选择“是”)，则处理在步骤503继续，在那里确定下行无线链路故障是否影响多于一个的U平面无线承载，即下行无线链路故障是否影响包括为了在无线接入网RAN1与移动台MS1之间传送用户数据而分配的至少两个无线承载的第一组无线承载。在图3所示的情形中，存在第一组无线承载，其包括受到由移动台MS1报告的下行无线链路故障影响的低比特率无线承载RB1(语音)和高比特率无线承载RB2(分组交换64kbps数据)。
如果多于一个的U平面无线承载受到下行无线链路故障影响(在步骤503的选择“是”)，则具有最高下行链路比特率的U平面无线承载在步骤504被释放，即定义第二组无线承载，其特征在于它仅仅包括其下行链路比特率小于第一组无线承载中任何无线承载的最高下行比特率的无线承载。在图3所示的情形中，通过释放高比特率无线承载RB2，定义以低比特率无线承载RB1的形式的第二组无线承载。
在步骤505和506，无线网络控制器RNC1利用剩余的用户数据无线承载(即第二组无线承载)启动与移动台MS1通信的重建。
在步骤505，配置物理层和链路层以支持剩余的用户数据无线承载。
最后在步骤506，从无线网络控制器RNC1向移动台MS1发送CELL UPDATE CONFIRM(小区更新确认)消息512，从而把新信道配置通知给移动台MS1，并且指示移动台释放从第二组无线承载排除的无线承载。无线网络控制器RNC1通过向核心网CN1发送RAB释放请求消息来把RAB/无线承载释放通知给核心网CN1。
在本发明的第一示例实施例中，在图1的无线网络控制器RNC1中的一个或多个控制处理器CP1被编程，以执行与图5中所示的方法相关联的处理。因此，无线网络控制器RNC1可以被看作用于执行图5的方法的设备，并且控制处理器CP1的功能以充当用于执行不同方法步骤的装置。
当然，本发明的方法并不补救由不同于多RAB情形的其它原因造成下行无线链路故障的情形，其中具有最高比特率的无线承载使得移动台位于适当无线覆盖之外。此外，通过把本发明方法应用于出现在多RAB情形的无线链路故障，可以降低丢失通信会话/呼叫的风险/概率。当引入新通信业务/业务的组合时，这可能是特别重要的。
除上面公开的本发明的示例性第一实施例外，存在对第一实施例提供重新安排、修改和替代的若干方式，这导致本发明的附加实施例。
在上面公开的示例性第一实施例中，每当影响第一组的至少两个U平面无线承载(即为了在无线网络RN1与移动台之间传送用户数据而分配的无线承载)的下行无线链路故障被检测到时，通过定义第二组无线承载(其仅仅包括其下行链路比特率小于第一组中任何无线承载的最高比特率的无线承载)并且使用该第二组无线承载来启动通信重建，做出重建通信的尝试。在本发明的其它实施例中可替代解决方案将是根据预定规则来决定是否应该执行所述定义和启动步骤，以响应于检测到的无线链路故障。可以进行出现在多RAB情形中选择处理无线链路故障的此方式，以使只有当附加信息(除无线链路故障已经出现在多RAB情形中的事实之外)指示很有可能由于具有最高比特率的无线承载而出现的无线链路故障造成移动台位于适当无线覆盖之外时，才执行所述定义和启动步骤。如果附加信息指示无线链路故障不太可能由太高的下行链路比特率造成，并因此执行所述定义和启动步骤或许将不可能补救该情形，则可以以替代的和更合适的方式来处理无线链路故障。一种替代可以简单地是什么事也不做(即依赖于清除网络和移动台中的资源的时间监控)。另一种替代可以是试图使用无线承载的原始组中的所有无线承载来重建通信。可以考虑的这种附加信息的一个实例将是，当下行无线链路故障出现时用来与移动台通信的下行链路功率，即用于决定是否应当响应于下行链路故障而执行所述定义和启动步骤的预定规则可以是，如果当下行链路功率故障出现时用来与移动台通信的下行链路传输功率超过了预定电平，则应当执行所述定义和启动步骤。实施这种解决方案的简单方式(使用由3GPP定义的“已发送码功率”测量)将是，当与移动台通信所使用的传输功率超过或低于定义的阈值电平时，命令无线基站(节点Bs)通知无线网络控制器。因此，无线网络控制器在决定如何响应下行无线链路时，可以考虑下行链路传输功率是超过还是低于定义的阈值电平。当接收下行链路传输功率超过定义的阈值电平的通知时，通过启动信道向下切换到更低比特率，还可以做出防止无线链路故障的尝试。
代替通过在第一组无线承载中排除具有最高比特率的用户数据无线承载来定义第二组无线承载，所述用户数据无线承载可以在第二组中由另一无线承载替代，该另一无线承载提供降低的下行链路比特率，例如，在图3的示例情况中的分组交换64kbps数据承载RB2可以由例如分组交换16kbps数据承载替代。
当在UTRAN中应用本发明时，通常UMTS承载业务属性“最大比特率”可以用来比较不同无线承载的比特率。
可以预期是非常常见的多RAB情况是，与使用高于语音无线承载的下行链路比特率传送尽力而为数据(例如用于共享静止图像或视频剪辑、传送文件、WWW冲浪等)的无线承载并行地使用语音无线承载。因而，在此类型的多RAB情形中，具有最高下行比特率的无线承载是对延迟敏感小于无线承载的原始(第一)组中其它无线承载的一个无线承载；因此，如果下行无线链路故障出现，则该无线承载将不被包含在第二组无线承载中。本发明的实施例可以适于专门解决与更高比特率的尽力而为数据无线承载结合的语音的该特定多RAB情形。
即使本发明在其第一示例实施例中已经应用于UMTS无线接入网，但是本发明当然还可以应用于其它无线接入网，其中并行使用若干无线承载(或业务)以用于经由在无线接入网与移动台/终端之间的无线接口来传送用户数据，以及其中下行无线链路故障将影响两个或更多个所述的无线承载。

Claims (14)

1.一种用于在无线接入网(RAN1)中重建与移动台(MS1)的无线通信的方法，所述方法包括以下步骤：
检测(401)影响第一组无线承载(RB1，RB2)的下行无线链路故障，所述第一组无线承载包括为了在无线接入网(RAN1)与移动台(MS1)之间传送用户数据而分配的至少两个无线承载(RB1，RB2)；
响应于所述检测而定义(402)用于传送用户数据的第二组无线承载(RB1)；
使用第二组无线承载(RB1)来启动(403)与移动台(MS1)的通信的重建，
其特征在于，所述第二组无线承载被定义为仅仅包括其下行链路比特率小于第一组无线承载中的最高下行链路比特率的无线承载，
其中所述下行无线链路故障由所述第一组无线承载中的、具有最高下行链路比特率的无线承载使得移动台(MS1)位于适当的无线覆盖之外导致。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述检测包括从移动台(MS1)接收下行无线链路故障已经出现的信息(511)。
3.根据权利要求1-2中任何一项所述的方法，其中所述至少两个无线承载(RB1，RB2)被多路复用到相同的至少一个物理信道上，所述物理信道被监视下行无线链路故障。
4.根据权利要求1-2中任何一项所述的方法，其中该方法还包括以下步骤，在所述检测步骤(401)之后，根据预定规则来决定是否应当响应于检测到的下行无线链路故障而执行所述定义(402)和启动步骤(403)。
5.根据权利要求4所述的方法，其中根据所述预定规则，如果用于与移动台(MS1)通信的下行链路传输功率在下行无线链路故障出现时超过预定电平，则执行所述定义(402)和启动(403)步骤。
6.根据权利要求1-2中任何一项所述的方法，其中在第一组中具有最高下行链路比特率的无线承载是对延迟敏感小于第一组中其它无线承载的无线承载。
7.一种供在无线接入网(RAN1)中使用的设备(RNC1)，所述设备包括：
用于检测影响第一组无线承载(RB1，RB2)的下行无线链路故障的装置(CP1)，所述第一组无线承载包括为了在无线接入网(RAN1)与移动台(MS1)之间传送用户数据而分配的至少两个无线承载(RB1，RB2)；
用于响应于所述检测而定义用于传送用户数据的第二组无线承载(RB1)的装置(CP1)；
用于使用第二组无线承载(RB1)来启动与移动台(MS1)的通信的重建的装置(CP1)，
其特征在于，用于定义的所述装置适于在第二组无线承载中仅仅包括其下行链路比特率小于第一组无线承载中的最高下行链路比特率的无线承载，
其中所述下行无线链路故障由所述第一组无线承载中的、具有最高下行链路比特率的无线承载使得移动台(MS1)位于适当的无线覆盖之外导致。
8.根据权利要求7所述的设备，其中所述检测包括从移动台(MS1)接收下行无线链路故障已经出现的信息(511)。
9.根据权利要求7-8中任何一项所述的设备，其中所述至少两个无线承载(RB1，RB2)被多路复用到相同的至少一个物理信道上，所述物理信道被监视下行无线链路故障。
10.根据权利要求7-8中任何一项所述的设备，其中该设备还包括决定装置(CP1)，用于根据预定规则来决定是否应当响应于检测到的下行无线链路故障而激活所述定义和启动装置。
11.根据权利要求10所述的设备，其中根据所述预定规则，如果用于与移动台(MS1)通信的下行链路传输功率在下行无线链路故障出现时超过预定电平，则激活所述定义和启动装置。
12.根据权利要求7-8中任何一项所述的设备，其中在第一组中具有最高下行链路比特率的无线承载是对延迟敏感小于第一组中其它无线承载的无线承载。
13.根据权利要求7-8中任何一项所述的设备，其中该设备是无线网络控制器(RNC1)。
14.一种无线接入网(RAN1)，包括根据权利要求7-13中任何一项所述的设备(RNC1)。
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