CN1961543A - 分布式无线接入网络中的延迟的基站再定位 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于在包括移动终端和多个基站的移动通信系统中再定位服务基站的控制平面功能的方法。此外,本发明还涉及移动通信系统中的基站以及移动通信系统。为了解决由于网络架构中频繁的服务网络组件再定位而引起的控制信令的可能的无法容忍的延迟,本发明提出服务网络组件的部分再定位,其中再定位控制平面功能,但通过先前的服务网络组件维持经由网关到核心网络的连接。本发明的另一方面提出全部再定位,其中,再定位控制平面功能,并且在新服务网络组件和网关之间建立新连接。此外,还提供了关于是执行部分再定位还是全部再定位的决定准则。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在包括移动终端和多个基站的移动通信系统中再定位服务基站的控制平面功能的方法。此外,本发明还涉及移动通信系统中的基站以及移动通信系统。
背景技术
W-CDMA(宽带码分多址)是用作第三代无线移动通信系统的标准的IMT-2000(国际移动通信)的无线接口。它以灵活和高效的方式提供各种服务,如话音服务和多媒体移动通信服务。日本、欧洲、美国和其他国家的标准化团体联合组织了称为第三代合作项目(3GPP)的项目,以为W-CDMA制订共同的无线接口规范。
IMT-2000的标准化欧洲版本通称为UMTS(通用移动通信系统)。UMTS规范的第一个版本在1999年发布(Release 99)。同时,3GPP在Release 4和Release 5中标准化了对该标准的若干改进,目前正在Release 6的范围内进行关于进一步改进的讨论。
在Release 99和Release 4中定义了下行链路和上行链路的专用信道(DCH)以及下行链路共享信道(DSCH)。在之后几年中,开发者认识到为了提供多媒体服务—或者一般地说数据服务,需要实现高速非对称接入。在Release 5中引入了高速下行链路分组接入(HSDPA)。新的高速下行链路共享信道(HS-DSCH)为用户提供从UMTS无线接入网络(RAN)到通信终端(在UMTS规范中称为用户设备)的下行链路高速接入。
UMTS架构
在图1中示出了通用移动通信系统(UMTS)的高层R99/4/5架构(见3GPP TR 25.401:“UTRAN Overall Description”,可从http://www.3gpp.org得到)。网络组件按功能分成核心网络(CN)101、UMTS地面无线接入网络(UTRAN)102和用户设备(UE)103。UTRAN 102负责处理所有关于无线的功能,而CN 101则负责将呼叫和数据连接路由到外部网络。这些网络组件的互连由开放接口(lu、Uu)定义。应当注意,UMTS系统是模块化的,因此可能具有同一类型的若干网络组件。
图2示出UTRAN的当前架构。多个无线网络控制器(RNC)201、202连接到CN 101。每个RNC 201、202控制一个或若干基站(节点B)203、204、205、206,后者又与用户设备通信。控制若干基站的RNC称为这些基站的控制RNC(C-RNC)。与它们的C-RNC相伴的受控基站的集合称为无线网络子系统(RNS)207、208。对于用户设备与UTRAN之间的每个连接,都有一个RNS作为服务RNS(S-RNS)。它维护与核心网络(CN)101的所谓的lu连接。如图3所示,当需要时,漂移RNS 302(D-RNS)302通过提供无线资源来支持服务RNS(S-RNS)301。不同的RNC被分别称为服务RNC(S-RNC)和漂移RNC(D-RNC)。也有可能(而且经常是这样的情况)C-RNC和D-RNC是同一个,因此使用缩写S-RNC或RNC。
某些可能特别有关的功能位于所述网络组件的用户平面(UP)和控制平面(CP)中,将在下面的段落中略述。
RNC:控制平面功能
在网络侧的无线资源控制(RRC)协议(见3GPP TSG RAN TS 25.331“RRC Protocol Specification”,V.6.0.1,可在http://www.3gpp.org得到)终止于RNC。它包括下列相关功能:
●无线承载、传输信道和物理信道的控制,
●测量控制和测量报告的处理,
●RRC连接移动性功能,
○有效集更新,
○硬切换,
○小区更新,
○URA更新,以及
●SRNS再定位支持。
节点B应用部分(NBAP)协议、无线网络子系统应用协议和无线接入网络应用部分(RANAP)协议分别在lub、lur和lub接口终止于RNC。这些协议的某些用于支持上述RRC功能的过程是:无线链路建立共用NBAP过程、无线链路添加/删除专用NBAP过程、再定位提交RNSAP移动性过程、无线链路添加/删除/建立RNSAP DCH过程和再定位RANAP过程。
RNC:用户平面功能
根据Rel99/4协议架构,RNC在网络侧终止MAC和RLC协议。在以下段落中将提供与Rel5高速下行链路分组接入(HSDPA)特征有关的用户平面协议栈架构。这些协议的设置由RRC控制。
节点B:用户平面/控制平面功能
在Rel99/4 UMTS架构的节点B中,物理层终止于网络侧。在Rel5中,节点B可以终止HS-DSCH传输信道的MAC层。
除了在lub接口上终止NBAP协议之外,节点B中没有控制功能。应当注意,该报告的所有有关NBAP过程是由RNC发起的。
HSDPA情况下的示例性用户平面协议栈架构
图4中示出HSDPA的用户平面无线接口协议架构。HARQ协议和调度功能属于分布在节点B与UE上的MAC-hs子层。应当注意,基于滑动窗口机制的选择性重复(SR)自动重复请求(ARQ)协议也可以在确认模式下、在RLC子层的级别上、在RNC与UE之间建立。由RLC子层提供的用于CN与UE之间点到点连接的服务称为无线接入承载(RAB)。每个RAB随后被映射到由MAC层提供的服务。该服务称为逻辑信道(LC)。
HS-DSCH FP(高速下行链路共享信道帧协议)负责节点B与RNC之间的流控制。它基于从RNC获得的请求,确定可以授予RNC在传输网络上发送分组的容量。具体地说,通过源于S-RNC的HS-DSCH FP的CAPACITYREQUEST(容量请求)消息来请求该容量。由节点B发出的CAPACITYGRANT(容量授予)消息授予在一定时间段上发送一定量的数据的许可。
通过控制平面中的信令配置协议的参数。通过用于无线网络(S-RNC与UE)之间的信令的无线资源控制(RRC)协议以及lub接口上的应用协议NBAP和lur接口上的RNSAP,来管理该信令。
移动性管理功能
无线移动性
在定义无线移动性之前,将简要描述RRC连接模式的服务状态。
在RRC连接模式的Cell_DCH状态中,为UE分配专用传输信道(DCH),并且通过其在小区级别上的服务RNC来获知该UE。RRC连接移动性由有效集更新功能来管理。
在RRC连接模式的Cell_FACH状态中,可以使用FACH和RACH传输信道来进行下行链路和上行链路传输,并且使用小区再选择来管理RRC连接移动性。通过小区更新功能向网络报告在小区级别上UE的位置。
在RRC连接模式的Cell_PCH状态中,只能通过寻呼信道(PCH)联系UE。当在处于Cell_PCH状态期间希望执行小区再选择时,UE可以自主转变到Cell_FACH状态,并且在完成该过程后,如果没有检测到其他活动,则返回Cell_PCH状态。
下面将简要描述本发明报告的信令图的消息中使用的UE标识符。
●S-RNTI是S-RNC分配的标识符,并且在S-RNC中是唯一的,
●C-RNTI是C-RNC分配的标识符,并且在C-RNC中是唯一的,
●U-RNTI是作为S-RNTI与S-RNC ID的组合获得的标识符,以及
●D-RNTI是D-RNC分配的标识符,并且在D-RNC中是唯一的。
无线移动性包括前面段落中定义的RRC连接移动性功能。
一般地说,无线移动性包括基于UE在小区级别上的位置的知识的一组移动性管理方法,它们旨在实现在最终用户看来对可用无线资源和服务质量(QoS)的近乎最优的利用。
有效集更新
有效集更新功能(见3GPP TSG RAN TS 25.331“RRC ProtocolSpecification”,V.6.0.1,可从http://www.3gpp.org得到)修改处于RRC连接模式的Cell_DCH状态的UE与UTRAN之间通信的有效集。该过程包括三个功能:无线链路添加、无线链路删除、以及组合的无线链路添加和删除。同时的无线链路的最大数目可以例如设为8。
由S-RNC中的RRC基于后面将描述的特定测量来做出关于触发该功能的决定。一旦相应基站(节点B)的导频信号强度超过与有效集内最强成员的导频信号有关的特定阈值,就可以将新的无线链路添加到有效集中。
一旦相应基站的导频信号强度超过与有效集的最强成员有关的特定阈值,就可以从有效集中移除无线链路。
无线链路添加的阈值可以选择得比无线链路删除的阈值高。因此,添加和删除事件形成对于导频信号强度的滞后现象(hysteresis)。
可以通过RRC信令从UE向网络(S-RNC)报告导频信号测量。对于这个和其他有关RRC连接移动性功能,可以使用依据RSCP或Ec/No的CPICH测量(见3GPP TSG RAN TS 25.215“Physical Layer Measurements-(FDD)”,V.6.0.0,可从http://www.3gpp.org得到)。
在发送测量结果之前,可以进行一些过滤来平衡快速衰落。典型的过滤持续时间例如是大约200ms,并且导致切换延迟。基于应当保持与阈值的特定关联一定时间段(ΔT)的过滤后的测量结果,S-RNC可以决定触发有效集更新功能的过程之一的执行。
通过前面段落中提到的NBAP/RNSAP过程执行lub/lur接口上的相应信令。在执行该功能期间,可以在S-RNC与UE之间交换RRC协议的ACTIVESET UPDATE(有效集更新)和ACTIVE SET UPDATE COMPLETE(有效集更新完成)消息。还可以在lub/lur接口上交换相应的NBAP/RNSAP消息。有效集更新可应用于DCH传输信道。
图6中示出了包括无线链路添加过程的示例性有效集更新功能的信令图。在图6所示的示例中,进一步假设新添加的节点B位于由D-RNC控制的D-RNS中。图中没有示出已经在观测的UE的有效集内的节点B。
信令可以分成在下面分别考虑的三个时间阶段:(1)测量控制,(2)无线链路添加和(3)有效集更新。每个阶段可以包括多个消息,后者又包含若干信息元素(IE)。下面将描述相关IE。
在测量控制阶段,S-RNC可以在任何时候发送[RRC]MEASUREMENTCONTROL(测量控制)消息。该消息可以包含用于规定测量ID、报告模式(事件驱动、立刻或周期性)、要报告的量(CPICH Ec/No、CPICH RSCP等)和应当监视的小区的信息元素(IE)。该消息例如可以在BCH传输信道上作为系统信息块(SIB)12的一部分广播。
基于测量控制消息的内容,UE可以执行适当的测量,并且在[RRC]MEASUREMENT REPORT(测量报告)消息中发送报告。在满足至少一个测量准则时发送该报告。准则对于事件驱动报告模式可以是超过特定阈值,或者对于周期性报告模式可以是预置的定时器超时。如果用于报告模式的IE设为立刻报告,则UE将尽快发送报告。报告消息包括用于测量ID(链接该报告道控制消息)、测量结果以及必要时对于事件驱动报告模式的事件结果的IE。
在无线链路添加阶段,S-RNC激活新节点B中的新无线链路。根据示例,新节点B位于D-RNC控制的D-RNS中。因此,必须建立在S-RNC与D-RNC之间(lur接口上)以及在D-RNC与目标节点B之间(lub接口上)的无线链路。这是通过lur接口的[RNSAP]<RL Setup Procedure>(RL建立过程)和类似的[NBAP]<RL Setup Procedure>进行的,[RNSAP]<RL Setup Procedure>包括[RNSAP]RL SETUP REQUEST(建立请求)和[RNSAP]RL SETUPRESPONSE(建立应答)消息。在接口上建立了用户平面之后,用户平面由lub/lur[DCH FP]DL/UL同步过程同步(见3GPP TSG RAN TS 25.402“Synchronisation in UTRAN Stage 2”,V.6.0.0,可在hppt://www.3gpp.org得到)。
在有效集更新阶段,通过[RRC]ACTIVE SET UPDATE消息将新节点B通知给UE。该消息可以包含用于指定所添加小区的小区ID、扰码、信道化码和要使用的上行链路功率、以及激活时间的IE。如果没有指定激活时间,则UE可以立即开始层1的同步。在接收到该消息后,UE可以在Uu接口上开始层1的同步。最后,UE向S-RNC发送[RRC]ACTIVE SET UPDATECOMPLETE消息。
硬切换
硬切换功能通过首先删除旧无线链路、然后添加新无线链路来改变处于RRC连接模式的Cell_DCH状态中的UE的服务小区。触发硬切换功能的决定由S-RNC中的RRC基于与前面情况类似的特定测量做出。存在通过Uu接口信令实现该功能的若干方式。例如,可以在S-RNC与节点B之间交换RRC协议的RADIO BEARER RELEASE(无线承载释放)和RADIO BEARERSETUP(无线承载建立)过程。还可以在lub/lur接口上交换相应的NBAP/RNSAP消息。频内硬切换的典型例子是HS-DSCH传输信道的节点B服务小区间改变(见3GPP TSG RAN TR 25.308“High Speed Downlink PacketAccess (HSDPA):Overall Description Stage 2”,V.6.0.0,可在hppt://www.3gpp.org得到)。
图7中示出了典型的硬切换过程的示例性信令图。在硬切换期间,首先断开到旧节点B的连接,然后建立到新节点B的连接。假设旧和新节点B位于S-RNC控制的同一RNS中。信令又将分成三个时间阶段:(1)测量控制,(2)无线承载/无线链路删除和无线链路添加,和(3)无线承载建立。
测量控制阶段与图6的阶段(1)类似。
在第二阶段一无线承载/无线链路删除和无线链路添加期间,首先删除对应于通过旧节点B的连接的、S-RNC与UE之间的无线承载。这可以通过在S-RNC与UE之间交换[RRC]RADIO BEARER RELEASE(无线承载释放)和[RRC]RADIO BEARER RELEASE COMPLETE(无线承载释放完成)消息来完成。通过调用S-RNC与旧节点B之间的[NBAP]<RL Deletion procedure>(RL删除过程)来删除对应的无线链路。最后,在通过调用[NBAP]<RL Setupprocedure>(RL建立过程),在S-RNC与新节点B之间添加新无线链路。在lub接口上建立用户平面之后,在lub[DCH FP]DL/UL同步过程期间同步用户平面。
最后,在第三阶段中,通过交换[RRC]RADIO BEARER SETUP(无线承载建立)和[RRC]RADIO BEARER SETUP COMPLETE(无线承载建立完成)消息,在S-RNC与UE之间建立新无线承载。
小区更新
可以使用小区更新功能向网络报告处于RRC连接模式的Cell_FACH/Cell_PCH状态中的UE的位置。它通常由小区再选择过程调用(见3GPP TSG RAN TS 25.304“User Equipment(UE)Procedures in idle mode andcell reselection in connected mode”,V.6.0.0,可在hppt://www.3gpp.org得到),该过程只能在RRC连接模式的Cell_FACH状态中执行。关于触发小区再选择的决定也可以基于过滤的CPICH RSCP或CPICH Ec/No测量。在可设置的定时器Tn超时后触发小区再选择。一旦相邻小区的观测集合的所选过滤质量指标变得大于服务小区的过滤质量指标加上可设置的偏移,就可以停止定时器。可以通过在Uu接口上交换CELL UPDATE(小区更新)和CELL UPDATECONFIRM RRC(小区更新确认RRC)消息来实现小区更新。
从上面说明中可以注意到,有效集更新、硬切换和小区更新功能具有共同之处,即,它们是由S-RNC基于关于UE测量报告结果的预定义和预设置的操作集合而触发的。
因此,这些过程将称为移动评估。其次,从上面说明中可以容易地得出结论,无线移动性的所有功能是基于小区级别上的UE位置的精确知识而执行的。最后,上述过程对于核心网络(CN)没有任何直接影响,意思是,它们不影响在lu接口上S-RNC到CN的连接。因此无线移动性功能是与CN无关的功能、或者不涉及CN的功能。
微移动性
微移动性包括将在下面段落中描述的SRNS再定位过程。
一般地说,微移动性包括基于RNS级别上的UE位置知识的移动性管理方法的集合,它们旨在对安装的网络基础设施和可用无线资源的近乎最优的利用。
SRNS再定位可以定义为将S-RNC功能从一个RNC移动到网络中的另一RNC的方法。
下面说明图8所示的示例性情形。首先,UE在阶段(i)中维护在S-RNS内的单个节点B上的连接。在执行有效集更新后,将来自D-RNS的节点B添加到UE的有效集中(ii)。在另一次有效集更新后,有效集中仅剩的节点B是D-RNS中的节点B(iii)。可以注意到,在阶段(iii)中,UE被剥夺了到S-RNS中的节点B的任何连接,因而提供了再定位的理由。最后,在图的阶段(iv)中示出了S-RNS再定位之后的连接状态。
应当注意,S-RNC是UTRAN侧上的lu连接的‘锚点’(anchor point)。lu接口终止于CN侧上的SGSN(服务GPRS支持节点)。因此,SRNS再定位总是涉及至少一个CN节点,并且可以分成SGSN内和SGSN间SRNS再定位。
图10中示出了SGSN间SRNS再定位过程(对Re199/4UMTS架构)的示例性信令图。信令可以分成五个阶段:(1)再定位准备和资源分配,(2)再定位提交和再定位检测,(3)UTRAN移动性信息,(4)再定位完成,和(5)lu释放。旧S-RNC称为源RNC,而新S-RNC称为目标S-RNC。每个阶段包括多个消息,后者又包含若干信息元素(IE)。下面详细说明相关的IE。
在第一阶段—再定位准备和资源分配—期间,源RNC决定触发再定位过程。请注意,尽管在图中示出了[RRC]MEASUREMENT REPORT消息,但源RNC主要基于其他准则(例如,在之前完成的有效集更新之后有效集的状态)决定再定位。为了触发SRNS再定位,源RNC向SSGN发送[RANAP]RELOCATION REQUIRED(需要再定位)消息。该消息典型地包含目标RNCID和再定位原因(‘资源优化’)IE、以及称为源-目标RNC容器(container)的一组IE。该容器包含对CN透明的、对于目标RNC中RRC协议的操作很重要的数据集,如UE能力、DRNTI(漂移无线网络临时身份)RAB信息和RRC信息等。
SGSN然后通过发送[RANAP]RELOCATION REQUEST(再定位请求)消息,基于已有的PDP上下文/QoS属性,建立到目标RNC的RAB。该消息包含再定位原因IE、RAB参数IE和已经提到过的源-目标RNC容器。目标RNC通过[RANAP]RELOCATION REQUEST ACK(再定位请求确认)消息来应答,该消息包含具有分配的RAB参数的各IE以及具有DRNTI的目标-源RNC容器。现在,成功地建立了到目标RNC的新RAB。
SGSN然后向源RNC发送[RANAP]RELOCATION COMMAND(再定位命令)消息。该消息包含所分配的RAB参数列表和带有DRNTI的目标-源RNC容器。当接收到该消息时,源RNC知道目标RNC准备好开始接收数据。这意味着源RNC可以开始将数据PDU转发到目标RNC([DCH-FP]数据PDU消息)。
应当注意,源-RNC的该动作是可选的,并且被标准化为3GPP标准Rel4的、来自PS域的实时服务的SRNS再定位的改进(“无缝”再定位)—见3GPPTSG RAN TS 25.936“Handovers for real-time services for PS domain”,V.4.0.1,可在http://www.3gpp.org得到。如果[RANAP]RELOCATION REQUIRED中(例如,在代表再定位原因的IE中)指明要求无缝再定位,则可以应用该转发。
在第二阶段—再定位提交和再定位检测中,首先从源RNC向目标RNC发送[RNSAP]RELOCATION COMMIT(再定位提交)消息,该消息包含DRNTI、RAB ID和PDCP序列号(只有当需要无损再定位时才包含序列号)。作为响应,目标RNC向SGSN发送[RANAP]RELOCATION DETECT(再定位检测)消息,以便报告现在已经在lur接口上建立了与源RNC的联系。
在第三阶段—UTRAN移动性信息期间,首先通过从SRNC发送的[RRC]UTRAN MOBILITY INFO(UTRAN移动性信息)消息,就SRNC的改变更新UE。该消息包含具有RAB ID、新U-RNTI和可选的UL上的PDCP序列号(如果要求无损再定位的话)的各IE。UE通过[RRC]UTRAN MOBILITYINFO CONFIRM(UTRAN移动性信息确认)消息应答SRNC,该消息包含具有RAB ID以及可选的DL PDCP序列号(如果要求无损再定位的话)的各IE。
在第四阶段—再定位完成中,仅从SRNC(之前的目标SRNC)向SGSN发送[RANAP]Relocation Complete(再定位完成)消息。
最后,第五阶段—lu释放,旨在释放建立在SGSN与旧SRNC之间的旧lu连接。该连接通过在SGSN与源RNC之间交换[RANAP]lu RELEASECOMMAND(lu释放命令)和[RANAP]lu RELEASE COMPLETE(lu释放完成)消息来释放该连接。前一消息包含设为‘成功再定位’的释放原因IE。
请注意,在SRNS再定位期间,由于在例如软切换期间已经在新RNC中给UE分配了无线资源,因此没有建立新的无线链路。
图9中绘出了可能的增强的SRNS再定位情形。对于Rel99/4,当前SRNS再定位过程只能支持所有无线链路在单个DRNS中、且当该D-RNC是目标RNC时的情况。为了在同时允许SRNS再定位时充分从软切换的宏分集增益受益,3GPP标准的Rel5(见3GPP TSG RAN TR R3.010“SRNS relocationenhancement”,V.0.4.0,可在hppt://www.3gpp.org得到)提出了,即使当不是所有无线链路都建立在同一DRNS中时,也支持SRNS再定位。
再定位过程的这个增强没有引入到标准中。在图9中可以看出,UE(或移动台-MS)维护到S-RNC 1和D-RNC 2的无线链路。然后基于测量,在S-RNC 1中决定执行组合的再定位与有效集更新。通过将S-RNC功能从S-RNC 1移动到RNC 3(图中右手侧的S-RNC 3)执行再定位,而通过删除到S-RNC 1的无线链路并建立到S-RNC 3的新无线链路来执行有效集更新。没有上面提到的再定位过程的增强,这将是不可能的。
图11示出增强的SRNS再定位的示例性信令图。可以注意到,与图10的信令图相比,在再定位操作和资源分配阶段中进行了一些修改。
在漂移RNC 2和目标RNC 3之间交换额外的消息[RNSAP]DRIFT RNCSETUP REQUEST(漂移RNC建立请求)和[RNSAP]DRIFT RNC SETUPRESPONSE(漂移RNC建立应答)。前一消息的目的是向D-RNC 2指示其无线连接的服务RNC将改变到目标RNC 3。在接收到后一消息之后,目标RNC 3对D-RNC 2进行lur用户平面预留。
相对于前一附图的信令图的一些修改也在再定位提交和再定位检测阶段中执行。首先,在源RNC1和漂移RNC2之间引入[RNSAP]DRIFT RNCSETUP COMPLETE消息,以通知后者释放旧lur链路并开始使用新配置的lur链路。最后,尽管从图中并不容易看出,但应当注意,[RRC]ACTIVE SETUPDATE和[RRC]ACTIVE SET UPDATE COMPLETE消息被补充了额外的IE,以补偿[RRC]UTRAN MOBILITY INFO/[RRC]UTRAN MOBILITYINFO CONFIRM这对消息的缺少。例如,[RRC]ACTIVE SET UPDATE消息可以包含某些特定于CN的IE。这种增强的SRNS再定位将不再进一步考虑。
当比较图11与图6时,可以注意到,有效集更新功能的延迟在它由于功能与特定于再定位且要求甚至到CN的信令的消息合并而与再定位过程组合的情况下大大增加。因而,曾用作触发有效集更新的基础的RRC测量可能会严重过时。这将进而导致非最优的无线性能,尽管有再定位过程的增强。
首先可以注意到,在传统架构中SRNS再定位可以基于为特定UE配置的无线链路集合的知识,而不是基于测量报告。因此,SRNS再定位可以称为网络评估的过程。其次,从上面说明中可以容易地得出结论,再定位过程是基于RNS级别上的UE位置的精确知识而执行的。最后,再定位过程确实对核心网络(CN)有直接的影响,意思是,它直接影响S-RNC与CN之间的lu连接。作为微移动性过程,具有传统架构的网络中的再定位因此是与CN有关的过程,或者是涉及CN的过程。
对于传统UTRAN架构,无线移动性与微移动性之间确定的差别在下表中归纳。此外,考虑网络接口上的相对信令负载。
功能/过程的启动 | UE位置的知识 | CN的涉及 | 网络接口(lub/lur/lu)上的信令负载 | |
无线移动性 | 移动评估 | 小区级别 | 否 | 中 |
微移动性 | 网络评估 | RNS级别 | 是 | 大 |
对于分布式网络中的再定位过程,美国申请2003/0036387 A1也提供了增强的方式。该申请涉及一种再定位方法、系统和网络组件,用于在具有分布式架构的无线接入网络(IPRAN)中改变服务无线资源控制实体。
美国2003/0036387 A1提出的方法允许用漂移网络组件维护用户平面连接,可以增强无线性能。该方法仅仅扩展了对于参照图9所述的标准化再定位过程的再定位原因。然而,使用该提出的方法可能无法适当地解决由于观测网络架构中频繁的服务网络组件再定位而引起的可能无法容忍的RRC信令延迟。
演进的UMTS UTRAN架构
下面将描述演进的UMTS UTRAN架构的建议。在该架构中,每个新网络组件可以按照其控制和用户平面功能来定义。图12中给出网络架构的概观。
RNG(无线网络网关)用于与传统的RAN交互工作,并且作为移动性锚点,意思是,一旦对连接选择了RNG,就在呼叫期间保持它。这包括控制平面和用户平面的功能。此外,RNG提供到移动通信网络的核心网络的连接能力。
控制平面功能
部分RNG功能用作演进的RAN与CN以及演进的RAN与Rel99/4/5UTRAN之间的信令网关。它具有下列主要功能:
●lu信令网关,即,RANAP连接的锚点,
○RANAP(无线接入网络应用部分)连接终端,包括:
■信令连接的建立和释放
■无连接(connectionless)消息的区分
■RANAP无连接消息的处理,
○将空闲和连接模式的寻呼消息中继到相关节点B+,
●RNG在节点B+间再定位中起到CN的角色,
●用户平面控制和
●节点B+与Rel99/4/5RNC之间的lur信令网关。
用户平面功能
RNG是从CN或传统RAN到演进的RAN的用户平面接入点。它具有下列用户平面功能:
●在再定位期间的用户平面流量切换,
●在节点B+与SGSN(服务GPRS支持节点,CN的一个组件)之间中继GTP(lu接口上的GPRS隧道协议)分组,和
●用户平面的lur交互工作。
节点B+组件终止所有的RAN无线协议(L1、L2和L3)。分别对于控制平面和用户平面研究节点B+的功能。
控制平面功能
这一类包括与演进的RAN内的连接模式终端的控制有关的所有功能。
主要功能是:
●UE的控制,
●RANAP连接终止,
○面向RANAP连接的协议消息的处理
●RRC连接的控制/终止,和
●相关用户平面连接的初始化的控制。
当RRC连接被终止时,或者当功能被再定位到另一节点B+(服务节点B+再定位)时,从(服务)节点B+去除UE上下文。控制平面功能还包括用于节点B+的小区资源的控制和配置、以及应服务节点B+的控制平面部分的请求分配专用资源的所有功能。
用户平面功能
用户平面功能包括下列:
●PDCP(分组数据汇聚协议)、RLC和MAC协议功能,
●宏分集组合。
移动性管理
无线移动性
无线移动性过程大部分没有改变,因为它们是由RRC协议管理的。在演进的架构中该协议的功能将保持相同。唯一的差别是,在网络侧上终止的将是服务节点B+。
SRNS再定位
在定义具有分布式架构的无线接入网络中的再定位之前,让我们简单地考虑再定位的一些方面。传统无线接入网络中的再定位被定义为这样的过程,通过该过程将SRNC功能从一个RNC移动到另一个。在具有分布式架构的无线接入网络中,服务节点B+可以定义为当前正在执行所观测的UE的所有RRC功能的节点B+。因此,传统架构中的SRNC再定位将对应于具有分布式架构的无线接入网络中的服务节点B+再定位。下文也将其称为服务网络组件再定位过程。应当注意,后者可以用作传统SRNS再定位的更一般的术语。
因此,具有分布式架构的无线接入网络中的微移动性可以定义为服务网络组件(服务节点B+)再定位。在这种情况下,再定位的具体设计是本文的一个目标。
对于微移动性,传统与分布式架构之间直接观察到的差别结果是再定位的频率。通常,服务网络组件再定位的频率主要取决于两个因素:(1)所观测的组件的接口数量和所观测的接口(除空中接口外)上的流量负载,和(2)由所观测的网络组件控制的覆盖区的大小。
当研究示例性分布式网络架构时,可以容易地得出结论,服务网络组件再定位的频率相对于传统架构中再定位的频率要增加。首先,与传统架构中节点B的有线接口数量(一个lub接口)相比,节点B+的有线接口数量(2个lur接口和一个lu/lur接口)增至三倍。与传统架构中的RNC相比接口数量大致相等。然而,在分布式架构中,lur接口上的流量负载可能要高得多。其次,节点B+所控制的覆盖区可能比传统RNC所控制的覆盖区要小得多。
分布式无线接入网络中频繁的服务网络组件再定位可以有利于降低到所观测UE的RRC信令延迟。这从典型的信令无线承载(SRB)配置(典型地,1.7、3.4、13.6kbps,交织长度最大80ms)和典型的lub/lur延迟以及网络组件处理延迟(10ms数量级)可以明显看出—亦见3GPP TSG RAN TR 25.853“Delay Budget within the Access Stratum”,V.4.0.0和3GPP TSG RAN TS 34.108“Common test environments for User Equipment(UE)conformance testing”,V.4.9.0,它们都可以在http://www.3gpp.org得到。
如对于传统SRNS再定位增强所讨论的,可以期望无线和微移动性的集成(例如,有效集更新与SRNS再定位的集成)以实现更好的无线效率。然而同时可以看出,在假设是传统架构的情况下,该集成将导致在建立有效集的目标配置时几乎无法接受的延迟。当考虑到分布式架构中的移动性管理时,可以容易地得出结论,微移动性和无线移动性的集成至少看起来是个更自然的途径。支持集成的服务网络组件再定位与无线移动性的过程将被进一步称为增强的再定位过程。
发明内容
当改进服务网络组件再定位时,有关无线移动性的过程的及时执行是主要问题。因此,在分布式无线接入网络架构中服务网络组件再定位的问题可以是,优化再定位过程,使得由执行有关无线移动性的过程而引起的延迟最小化。该优化的另一约束可以是,在所示的比传统架构频繁得多的再定位期间,最小化网络中的信令负载。
本发明的各种目的之一是解决由于网络架构中频繁的服务网络组件再定位而引起的控制信令的可能无法容忍的延迟。
该目的由独立权利要求的主题解决。本发明的优选实施例是从属权利要求的主题。
本发明的一个实施例涉及一种用于在包括移动终端和多个基站的移动通信系统中、再定位服务基站的控制平面功能的方法,该方法可以包括步骤:建立第一操作状态,在该状态中,移动终端处于涉及第一基站与第二基站的软切换中,或者移动终端执行从第一基站到第二基站的硬切换或小区更新;建立第二操作状态,在该状态中,移动终端处于涉及第二基站和第三基站的软切换,或者移动终端连接到第二基站;以及当建立了第二操作状态时,将所述控制平面功能从第一基站转移到第二基站。
根据本发明的另一实施例,当在第一操作状态或第二操作状态中执行软切换时,在第一操作状态中,可以建立第一基站与第二基站之间的链路。类似地,在第二操作状态中,可以建立第二基站与第三基站之间的链路。
在另一变型中,该方法还可以包括步骤:在所述第二操作状态中,维持第一基站与第二基站之间的链路。
在另一变型中,第一基站可以在第一操作状态中使用与移动通信系统的核心网络的网关之间的链路,以进行网关与移动终端之间的数据交换,并且可以在第二操作状态中维护到网关的链路。
此外,该方法还可以包括步骤:在第一操作状态中和第二操作状态中,通过第一基站在移动终端与网关之间交换数据。因此,移动终端与网关之间交换的数据可以不直接从第二基站转发到网关,而是传送到作为中间跳的第一基站。因此,在该示例性变型中,仅仅再定位了控制平面功能,而可以维持第一操作状态中到网关的连接。
为了便于移动终端与网关之间的数据传输,可以分别使用第一基站与第二基站之间以及第二基站与第三基站之间的链路,通过第一基站在网关与移动终端之间交换数据。
在该方法的另一变型中,该方法还可以包括步骤:将特定于再定位的信息从第一基站发送到第二基站。
例如,可以在应用协议的再定位请求消息中,将特定于再定位的信息从第一基站发送到第二基站。
此外,根据另一变型的方法还可以包括步骤:在第一基站处从第二基站接收应用协议的再定位请求确认消息;使用从第一基站发送到移动终端的RRC协议的有效集更新消息,更新移动终端的有效集;在第二基站处从移动终端接收RRC协议的有效集更新完成消息,其中所接收到的消息通知将关于有效集更新已经完成通知给第二基站;以及从第二基站向第一基站发送应用协议的有效集更新完成转发消息,将关于移动终端已完成有效集更新通知给第一基站。
此外,另一变型包括步骤:从第一基站向第二基站发送应用协议的再定位提交消息,以触发从第一操作状态到第二操作状态的改变。
有效集更新消息可以包括提供位置区域标识和/或路由区域标识的信息元素。
本发明另一实施例涉及当在第一操作状态中执行硬切换或小区更新时使用上述方法。在这种情况下,可以在第一操作状态中建立第一基站与第二基站之间的链路。
根据该实施例的方法还可以包括步骤:在所述第二操作状态中维持第一基站与第二基站之间的链路。
另一变型包括:使用在第一操作状态中建立的第一基站与到移动通信系统的核心网络的网关之间的链路,以进行网关与移动终端之间的数据交换,以及在第二操作状态中维持到网关的链路。
在该实施例的另一变型中,可以使用应用协议的无线链路建立过程和帧协议的下行链路/上行链路同步过程,来建立第二基站与第三基站之间的链路。
此外,根据另一变型,第一基站可以决定执行控制平面功能的再定位。
在另一变型中,该方法还包括步骤:建立第三操作状态,在该状态中,移动终端处于软切换或者处于从第二基站到第三基站的硬切换中,并且其中通过第二基站交换在移动终端与到移动通信系统的核心网络的网关之间的数据。此外,在第二操作状态中,可以通过第一基站交换在移动终端与网关之间的数据。
第一基站还可以决定是否建立第二操作状态,或者是否建立第三状态,并且可以基于该决定建立第二操作状态或第三操作状态。此外,当建立了第二或第三操作状态时,可以将控制平面功能转移到第二基站。
本发明的另一实施例包括:如果第二基站从到移动通信系统的核心网络的网关接收到再定位命令,则从第二操作状态改变到第三操作状态。
建立第二操作状态或第三操作状态的决定可以是基于第一基站与第二基站之间的链路上的信令负载或带宽占用率、以及第一基站与网关之间的连接上的信令负载或带宽占用率指标中的任一个,或者其组合。
本发明的另一实施例提供了一种移动通信系统中的基站,其包括适于执行如所述的不同实施例及其变型的方法的装置。
本发明的另一实施例提供一种移动通信系统,包括移动终端和多个基站。该系统可以包括:在第一操作状态中向移动终端提供控制平面功能的第一基站,在移动终端的软切换或执行移动终端到第二基站的硬切换或小区更新时涉及第一基站;和在第一操作状态中移动终端的软切换中涉及的第二基站,在第二操作状态中第二基站连接到移动终端,或者涉及移动终端的第二软切换。当建立第二操作状态时,第一基站可以适配来将控制平面功能转移到第二基站。
根据该实施例的变型,该系统还包括第三基站,其涉及到第二操作状态中移动终端的第二软切换中。
当在第一操作状态或第二操作状态中执行软切换时,在第一操作状态中,第一基站和第二基站可以适配来建立第一基站与第二基站之间的链路,以及在第二操作状态中,第一基站和第二基站可以适配来建立第一基站与第二基站之间的链路。
当在第一操作状态中执行硬切换或小区更新时,在第一操作状态中,第一基站和第二基站可以适配来建立第一基站与第二基站之间的链路。
另一变型提供了一种系统,其中,第一基站和第二基站可以适配来维持第二操作状态中的链路。
此外,第一基站和第二基站可以适配来使用在第一操作状态中建立的第一基站与到移动通信系统的核心网络的网关之间的链路,以进行网关与移动终端之间的数据交换,以及第一基站可以适配来在第二操作状态中维持到网关的链路。
在另一变型中,在第二操作状态中,第三基站适配来以便于移动终端与网关之间通过第一基站的数据交换。
各基站还可以适配来分别使用第一基站与第二基站之间以及第二基站与第三基站之间的链路,以通过第一基站在网关与移动终端之间交换数据。
附图说明
下面参照附图详细描述本发明。附图中类似或对应的细节用相同的附图标记来标示。
图1示出UMTS的高层架构,
图2示出根据UMTS R99/4/5的UTRAN架构,
图3示出服务和漂移网络子系统的架构概况,
图4示出Rel99/4/5 UTRAN架构中HSDPA的用户平面协议栈架构,
图5示出演进的UTRAN架构中HSDPA的用户平面协议栈架构,
图6示出Rel99/4/5 UTRAN架构中无线链路添加过程的信令图,
图7示出Rel99/4/5 UTRAN架构中硬切换过程的信令图,
图8示出Rel99/4/5 UTRAN架构中的示例性服务无线网络子系统(SRNS)再定位,
图9示出演进的UTRAN架构中的示例性服务无线网络子系统(SRNS)再定位,
图10示出Rel99/4/5 UTRAN架构中图8的服务无线网络子系统(SRNS)再定位的示例性信令图,
图11示出示例性演进的UTRAN架构,
图12示出演进的UTRAN架构中图9的服务无线网络子系统(SRNS)再定位的示例性信令图,
图13示出根据本发明一个实施例的、使用软切换和有效集更新的部分服务网络组件再定位的情形,
图14示出根据本发明一个实施例的、使用软切换和有效集更新的全部服务网络组件再定位的情形,
图15示出根据本发明一个实施例的、使用硬切换/小区更新过程的部分服务网络组件再定位的情形,
图16示出根据本发明一个实施例的、使用硬切换/小区更新过程的全部服务网络组件再定位的情形,
图17示出根据本发明一个示例性实施例的、使用软切换和有效集更新的部分服务网络组件再定位的信令图,
图18示出根据本发明一个示例性实施例的、使用软切换和有效集更新的全部服务网络组件再定位的信令图,
图19示出根据本发明一个示例性实施例的、使用硬切换的部分服务网络组件再定位的信令图,以及
图20示出根据本发明一个示例性实施例的、使用硬切换的全部服务网络组件再定位的信令图。
具体实施方式
下面的段落中将描述本发明的各个实施例。仅仅出于示例的目的,多数实施例是相对于UMTS通信系统论述的,并且后面部分中使用的术语主要涉及UMTS术语。然而,针对UMTS架构使用的术语和对实施例的描述并非要将本发明的原理和构思限制于该系统。
附加到协议或网络组件的额外“+”号意图表示这些协议和网络组件可以具有增强的功能,或者可以适用于演进的UTRAN架构。然而,额外的“+”号不应当被理解为对本发明原理和构思的限制。
此外,上面背景技术部分中给出的详细说明仅仅是意图更好地理解下面描述的主要特定于UMTS示例性实施例,而不应当被理解为将本发明限制于移动通信网络中的处理和功能的所述具体实现。
一般地说,本发明的原理可以应用任何类型的采用分布式架构的移动通信系统,例如,基于IMT-2000框架的通信系统。
此外,在本文中频繁地使用术语“链路”。应当注意,该术语更多地是指(例如,节点B之间)为数据交换而建立的链路,而非用于连接网络组件的线缆或任何物理连接。例如,链路可以被理解为基于lur+接口规范的、节点B之间的链路。
本发明的各个方面之一涉及增强的全部和部分RNG服务节点B+(S节点B+)间再定位,旨在最小化无线移动性过程的延迟。部分RNG S节点B+间再定位还可以最小化由于频繁再定位而引起的信令负载。
根据本发明,术语“部分再定位”可以理解为控制平面功能从一个节点B到另一个的再定位,同时维持通过旧节点B到RNG的连接。因此,通过新的和之前的节点B执行UE与RNG之间的数据交换。
当说到本发明的“全部再定位”时,它是指控制平面功能从前一节点B到新节点B的再定位,同时还释放前一节点B与RNG之间的连接,并且使用新节点B与RNG之间新建立的链路来在UE与RNG之间交换数据。
本发明的另一方面涉及找到决定准则,允许服务网络组件(例如向通信中的UE提供控制平面功能的节点B)决定控制平面功能的全部或部分再定位是否可行。此外,还可以在部分与全部再定位状态之间切换。
增强的全部RNG S节点B+间再定位可以定义为,将服务节点B+功能从一个节点B+移动到具有集成的无线移动性的另一个节点B+的过程。在再定位期间,到RNG的lu连接也被从源节点B+移动到目标节点B+。
增强的部分RNG S节点B+间再定位可以以与全部再定位相同的方式定义,区别是到RNG的lu连接不被从源节点B+移动到目标节点B+。
下面,考虑若干示例性情形以说明本发明的原理和构思。如前面提到的,下面的本发明各个实施例提供示例性情形,并非意图将本发明限制在这些所选的示例性情形。在图中用粗线示出通过有线接口建立的链路。
在图13中示出根据本发明示例性实施例的、组合的部分服务网络组件再定位与有效集更新的情形。
在图13的上半部(i)中,示出再定位过程开始时的网络配置一第一操作状态。UE可以处于软切换中,并且同时连接到服务节点B1和目标节点B2。
将在下文中考虑的本发明的若干实施例也参考第一操作状态的该配置。
由于移动性,网络配置可以如图13的下半部(ii)所示改变—第二操作状态。可以与节点B2和节点B3建立软切换,并且服务节点B的角色可以从节点B1再定位到节点B2。请注意,在部分再定位之后,仍然可以通过节点B1维持到RNG的连接。
在该第二操作状态中,通过服务节点B2提供控制平面功能。在软切换期间可以在服务节点B2与UE、以及节点B3与UE之间交换数据。可以通过(例如在lur+接口上)建立的链路将数据从节点B3转发到服务节点B2。因此,在第二操作状态下控制平面功能(例如,RRC)可以由服务节点B2成功地终止。来自UE的数据不是被从服务节点B2直接转发到RNG,而是通过另外建立的链路被送到节点B1,并且进而由节点B1转发到RNG。当然,RNG与UE之间的双向通信是可能的,但也可以考虑广播。
在图14中示出根据本发明的示例性实施例的、组合的全部服务网络组件再定位与有效集更新的情形。图14的上半部(i)对应于上面参照图13说明的操作状态。
在图14的下半部(ii)中示出的第二操作状态中,在改变有效集的配置和执行服务网络组件的再定位之后,可以将控制平面功能的控制从节点B1再定位到节点B2。此外,现在可以通过服务节点B2与RNG之间的直接链路建立到RNG的连接。
在图14所示的第二操作状态中,如图13的示例性实施例那样,通过服务节点B2提供控制平面功能。与图13的第二操作状态类似,在软切换期间,可以在S节点B2与UE、以及目标节点B3与UE之间交换数据,并且可以通过(例如在lur+接口上)建立的链路将数据从目标节点B3转发到服务节点B2。因此,在第二操作状态下控制平面功能(例如,RRC)可以由服务节点B2成功地终止。
与图13所示的部分再定位相反,来自UE的数据被服务节点B2通过建立的链路直接转发到RNG。RNG与UE之间的双向通信也是可能的,但也可以考虑广播。
在图15和图16中示出根据本发明实施例的上面所述部分和全部服务网络组件再定位的情形,其中采用硬切换和小区更新过程来代替软切换和有效集更新。当比较这些图与图13和图14时,可以注意到,只有开始和无线移动性之后的目标配置发生了改变,而部分/全部服务网络组件再定位的原理仍然相同。UE首先连接到服务节点B1,然后连接到服务节点B2(前目标节点B2)。
部分服务网络组件再定位和有效集更新
在图17中示出根据本发明的示例性实施例的、部分服务网络组件再定位和有效集更新的信令图。该附图是指图13所示的情形。可以注意到,RNG没有涉及信令,因此可以大大降低由再定位过程引起的延迟。
该过程可以分成三个时间阶段:(1)资源分配和资源准备,(2)再定位提交和(3)UTRAN移动性信息。
在阶段(1)中,服务节点B1(S节点B1)可以基于从UE接收的测量(例如在[RRC]MEASUREMENT REPORT消息中),以及基于在完成无线移动性过程之后得到的拓扑的影响,决定UE的部分再定位(和有效集更新)。例如,S节点B1可以考虑lu+/lur+接口上的当前信令负载(例如,在可配置的时间间隔中发送的消息数量,如果该数量大于一定的阈值,则可以触发全部再定位)。
或者,S节点B1可以考虑关于可用接口上的带宽占用的某些指标(例如,被拒绝的无线链路建立请求的数量,如果在可配置的时间间隔中的数量高于一定的阈值,则可以触发部分再定位)。
此外,可以从S节点B1向T节点B2发送用于指示执行控制平面功能的再定位的消息。
例如,可以为此使用从S节点B1向目标节点B2(T节点B2)发送的[RNSAP+]RELOCATION REQUEST(再定位请求)。[RNSAP+]RELOCATIONREQUEST消息可以例如包括再定位原因IE和源-目标节点B容器,再定位原因IE可以例如设为‘部分增强的再定位—资源优化’。源-目标节点B容器可以包括如UE能力、S-RNTI或U-RNTI、源节点B ID、RAB信息和RRC信息这样的参数。
接着,可以建立在S节点B1与T节点B3之间的链路。为了建立(例如通过lur+接口)在S节点B1与T节点B3之间的链路,可以使用[RNSAP]<RLSetup Procedure>(RL建立过程)。通过例如使用[DCH FP+]<DL/ULSynchronization>(DL/UL同步)过程的载波同步,可以建立这些节点B之间的同步。同步旨在实现在所涉及的网络组件之间的帧协议数据单元的及时递交(见TSG RAN TS 25.402“Synchronisation in UTRAN Stage 2”,V.6.0.0,可在http://www.3gpp.org得到)。
最后,可以更新UE的有效集。为此,可以在UE与S节点B1/T节点B2之间交换[RRC]ACTIVE SET UPDATE(有效集更新)和[RRC]ACTIVESET UPDATE COMPLETE(有效集更新完成)消息。
当执行有效集更新时,UE可以处于软切换中,从而所有终止于S节点B1的协议的消息可以被转发到该网络组件。因此,COMPLETE(完成)消息的内容可以在[RNSAP+]ACTIVE SET UPDATE COMPLETE FWD(有效集更新完成转发)消息中转发到S节点B1。这些消息的内容可以与已经说明的传统过程相同。
应当注意,消息[RNSAP+]RELOCATION REQUEST(再定位请求)和[RNSAP+]RELOCATION REQUEST ACK(再定位请求确认)可以放在做出关于触发该过程的决定并且发送了RELOCATION REQUEST消息之后、这个阶段中的消息的任何时序中。
在阶段(1)的结尾,可以完成有效集更新,并且UE可以连接到T节点B2和节点B3(软切换)。可以通过S节点B1维持到RNG的连接。仍可以对S节点B1进行测量报告,这是因为再定位尚未最后定下来,即,S节点B1仍可以例如终止RRC协议。
在阶段(2)中,可以例如使用从S节点B1发送到T节点B2的[RNSAP+]RELOCATION COMMIT(再定位提交)消息提交再定位。该消息可以包含S-RNTI/U-RNTI、源节点B ID、RAB ID和用于无损再定位的PDCP序列号。当要求无损再定位时,这可以在再定位原因IE中指定。
在阶段(3)中,可以向UE提供UTRAN移动性信息。为此,可以从T节点B2向UE发送[RRC]UTRAN MOBILITY INFO(UTRAN移动性信息)消息。该消息可以包含具有RAB ID、新U-RNTI和用于无损再定位的ULPDCP序列号的各IE。UE可以例如用[RRC]UTRAN MOBILITY INFOCONFIRM(UTRAN移动性信息确认)对该消息应答。该消息可以包含具有RAB ID和用于无损再定位的DL PDCP序列号的各IE。
最后,完成服务网络组件再定位,并且可以对T节点B2进行测量报告。在接收到移动性信息后,UE得知控制平面现在终止于T节点B2,并且因此可以例如将RRC信令消息(如测量报告)送往T节点B2。
在图17所示的信令图的变型中,[RRC]ACTIVE SET UPDATE消息可以包括UE和CN信息元素。UE信息元素其中可以包括新SRNC身份和S-RNTI。CN信息元素可以包括位置区域标识和路由区域标识。在这种情况下,可以省略信令图的第三阶段,从而导致消息数量减少。关于合并[RRC]ACTIVE SETUPDATE/RADIO BEARER SETUP REQ(无线承载建立请求)/UTRANMOBILITY INFO(UTRAN移动性信息)的IE的类似论述也可以应用到这里考虑的其他情形。
上面说明了对于3GPP的UMTS Rel4标准,已经标准化了利用从目标网络组件转发分组的无缝SRNS再定位。增强的部分网络组件再定位的方法固有地是无缝的,因为在完成有效集更新之后直接提供某种分组“转发”。
当将图17所示提出的增强的再定位方法与图11的相比较时,可以注意到,无线移动性过程(有效集更新)的延迟大大减少。基于上面提供的数值数据,可以得出结论,在图11所示的例子中增加的延迟是几十毫秒,这与无线承载交织所引入的延迟(最大80ms)仍然是可比较的。该延迟仍然比本发明各个实施例提出的延迟要大得多。
在根据图11所示的本发明实施例的方法中,在资源分配与资源准备阶段中结束有效集更新。相反,例如图11所示的传统方法仅在具有相对费时的到CN的信令消息的第二阶段中完成有效集更新。
全部服务网络组件再定位和有效集更新
图18中示出根据本发明另一实施例的全部服务网络组件再定位和有效集更新的信令图。该图涉及图14给出的情形。
该图可以分成五个时间阶段:(1)再定位准备和资源分配,(2)再定位提交和再定位检测,(3)UTRAN移动性信息,(4)再定位完成和(5)lu释放。根据该示例的信令延迟相对于前一情况可能要长,因为RNG也涉及到信令中。
当将根据本发明的一个实施例的全部服务网络组件再定位与图11中的增强的SRNS再定位进行比较时,可以注意到,在前一过程中,有效集更新仍然完成得比现有技术中公知的传统过程中的要早(已经在再定位准备和资源分配阶段)。
在图18所示的信令图的阶段(1)-再定位准备和资源分配中,S节点B1可以基于从UE接收的测量报告(例如在[RRC]MEASUREMENT REPORT消息中),以及基于在执行上面已经提到的所需要的无线移动性过程之后得到的网络拓扑的影响,决定触发全部再定位。
可以从S节点B1向RNG发送指示期望再定位的消息,例如,[RNSAP+/RANAP+]RELOCATION REQUIRED消息。该消息可以包含IE T节点B ID、再定位原因(例如可以设为‘全部增强再定位—资源优化’)和源-目标节点B容器。
该容器可以包含如UE能力、S-RNTI或U-RNTI、源节点B ID、目标节点B ID、RAB信息和RRC信息等参数。
同时,可以通过调用[RNSAP+]<RL Setup Procedure>和[DCH-FP+]<DL/UL Synchronization Procedure>来建立和同步S节点B1与节点B3之间的新链路。
接着,可以发送再定位请求,指示应当执行到目标节点B的再定位。为此,可以从RNG向T节点B2发送[RANAP+]RELOCATION REQUEST消息。
该消息可以包含IE再定位原因、RAB参数(例如,基于从CN获得的QoS设置)和源-目标节点B容器。
T节点B2可以例如使用[RANAP]RELOCATION REQUESTACK消息应答该消息,[RANAP]RELOCATION REQUEST ACK消息可以包括RAB参数和具有S-RNTI/U-RNTI与源节点B ID的源-目标节点B容器。可以通过在UE与S节点B1/T节点B2之间交换消息[RRC]ACTIVE SET UPDATE和[RRC]ACTIVE SET UPDATE COMPLETE来完成有效集更新。
由于控制平面功能仍然驻留在节点B1中,因此COMPLETE消息的内容可以例如通过[RNSAP+]ACTIVE SET UPDATE COMPLETE FWD消息被转发到该节点B1。为了结束阶段(1),RNG向S节点B1发送[RNSAP+/RANAP+]RELOCATION COMMAND消息,该消息包含RAB参数和具有S-RNTI/U-RNTI与源节点B ID的源-目标节点B容器。请注意,RELOCATIONREQUEST/RELOCATION REQUEST ACK消息可以被放在做出了触发该过程的决定并发送了RELOCATION REQUIRED消息之后、在该阶段的任何消息时间序列中。
在阶段(2)-再定位提交和再定位检测期间,S节点B1可以例如通过向T节点B2发送[RNSAP+]RELOCATION COMMIT消息来提交再定位。该消息可以包含S-RNTI/U-RNTI和源节点B ID、RAB ID和用于无损再定位的PDCP序列号。此外,T节点B2可以向RNG发送[RNSAP+/RANAP+]RELOCATION DETECT消息,以通知RBG它接收到了执行再定位的请求。
在阶段(3)-UTRAN移动性信息中,可以通知UE关于服务网络组件的改变。例如,为此可以从T节点B2向UE发送[RRC]UTRAN MOBILITYINFO消息。该消息可以包含RAB ID、新U-RNTI和用于无损再定位的ULPDCP序列号。UE可以例如通过发送[RRC]UTRAN MOBILITY INFOCONFIRM消息来应答该消息,[RRC]UTRAN MOBILITY INFO CONFIRM消息可以包含RAB ID和用于无损再定位的DL PDCP序列号。
在阶段(4)-再定位完成期间,完成再定位。例如,可以从T节点B2向RNG发送[RNSAP+/RANAP+]RELOCATION COMPLETE消息,以通知RNG现在数据流可能再被路由到T节点B2。
在阶段(5)-lu释放期间,可以释放RNG与S节点B1之间的“旧”lu连接。为了在lu接口上释放链路,可以分别在S节点B1与T节点B2之间以及S节点B1与RNG之间交换消息对[RNSAP+]lu RELEASECOMMAND/[RNSAP+]lu RELEASE COMPLETE和[RNSAP+/RANAP+]lu/lur RELEASE COMMAND/[RNSAP+/RANAP+]lu/lur RELEASECOMPLETE。‘命令’型消息可以包括名为‘原因’的IE,其被设为‘成功的全部增强的再定位’。
全部服务网络组件再定位与有效集更新的组合也可以是固有地无缝的。可以不需要从S节点B1转发数据分组到T节点B2。
还应当注意,有效集更新的延迟由于与RNG交换信令消息而可能比前一情况中的稍高。然而,无线移动性过程仍然可以在增强的再定位的第一阶段中完成,这与上面参照图11所述的传统过程相比,大大降低了总延迟。
此外,相对于上面所述的部分增强的再定位,信令负载可能稍高。然而,现在数据分组可以从RNG直接路由到T节点B2,而不像前一情况那样要经过lur+接口传送它们。
部分和全部服务网络组件再定位和硬切换/小区更新
图19和图20中分别给出根据本发明不同实施例的、硬切换或使用小区更新的增强的部分和全部服务网络组件再定位的图。
基于前面的说明直接进行这些图的说明,并且将仅描述基本的差别。此外,对于本领域技术人员来说,硬切换的情况可以容易地扩展到小区更新。应当注意,包括硬切换/小区更新的再定位可能不是固有地无缝的。
如前面所述,有效集更新、硬切换和小区更新功能具有的共同之处在于,即,它们是由S-RNC基于关于UE测量报告的结果的预定义和预设置的操作集合而触发的。小区更新与硬切换之间的差别可以在该过程期间交换的消息中观察到。
在硬切换期间,可以如图19和20所示,交换消息无线承载释放/无线承载释放完成/无线承载建立。在小区更新期间,这些消息通过从UE向网络发送小区更新消息以及在UE处作为响应从网络接收小区更新确认消息来替代。
此外,UE所处的状态在硬切换与小区更新之间是不同的。硬切换可以在CELL_DCH状态中执行,而小区更新可以在RRC连接模式的CELL_FACH状态中执行。
在前面的部分中,参照本发明的示例性实施例说明了与有效集更新/硬切换/小区更新组合的部分和全部服务网络组件再定位。要与特定再定位过程组合的无线移动性类型可能取决于使用的传输信道类型和/或UE状态。关于调用部分或全部再定位的决定可以取决于网络实现。
触发再定位/再定位原因
部分服务网络组件再定位可以带来的好处是降低信令负载、以及更快完成相关无线移动性过程,而全部服务网络组件再定位的好处可以是相对于部分服务网络组件再定位、更好地利用传输网络层资源。
此外,新的再定位原因可以开始再定位过程。例如,服务节点B可以考虑lu+/lur+接口上的当前信令负载,以确定是否需要触发部分或全部再定位。
例如,服务节点B可以考虑在可配置或预定时间间隔内发送的消息数量,如果该数量大于一定的阈值,则可以触发全部再定位。否则,服务节点B可以考虑部分再定位。
用来触发全部或部分再定位的另一个准则可以是可用接口上的带宽占用率。
例如,服务节点B1可以考虑一些关于可用接口上的带宽占用率的指标。例如,可以监视被拒绝的无线链路建立请求的数量,如果服务节点B确定在可配置或预定时间间隔内的无线链路建立请求高于一定的阈值,则可以触发部分再定位。而如果不满足该准则,则服务节点B可以触发全部再定位。
上面所述的部分和全部再定位过程最好可以在示例性部署的网络中组合,以产生网络上的无线资源管理过程、延迟和信令负载的最优折中。通过在上面所述的相应RNSAP+/RANAP+消息中引入多个关于部分和全部再定位的再定位原因,这是可能的。
Claims (29)
1.一种用于在包括一个移动终端和多个基站的移动通信系统中再定位服务基站的控制平面功能的方法,该方法包括步骤:
建立第一操作状态,在该状态中,该移动终端处于涉及第一基站与第二基站的软切换中,或者该移动终端执行从第一基站到第二基站的硬切换或小区更新,
建立第二操作状态,在该状态中,该移动终端处于涉及第二基站和第三基站的软切换中,或者该移动终端连接到第二基站,以及
当建立了第二操作状态时,将所述控制平面功能从第一基站转移到第二基站。
2.如权利要求1所述的方法,其中,当在第一操作状态或第二操作状态中执行软切换时,
在第一操作状态中,建立第一基站与第二基站之间的链路,以及
在第二操作状态中,建立第二基站与第三基站之间的链路。
3.如权利要求2所述的方法,还包括步骤:在所述第二操作状态中,维持第一基站与第二基站之间的链路。
4.如权利要求2或3所述的方法,还包括步骤:
在第一操作状态中,使用第一基站与到移动通信系统的核心网络的网关之间的链路进行网关与移动终端之间的数据交换,以及
在第二操作状态中,维持到所述网关的所述链路。
5.如权利要求4所述的方法,还包括步骤:在第一操作状态中和在第二操作状态中,通过第一基站在移动终端与网关之间交换数据。
6.如权利要求5所述的方法,其中,分别使用第一基站与第二基站之间以及第二基站与第三基站之间的链路,通过第一基站在网关与移动终端之间交换数据。
7.如权利要求2到6之一所述的方法,还包括步骤:将特定于再定位的信息从第一基站发送到第二基站。
8.如权利要求7所述的方法,其中,在应用协议的再定位请求消息中,将所述特定于再定位的信息从第一基站发送到第二基站。
9.如权利要求7或8所述的方法,还包括步骤:
在第一基站从第二基站接收应用协议的再定位请求确认消息,
使用从第一基站发送到移动终端的RRC协议的有效集更新消息来更新移动终端的有效集,
在第二基站从移动终端接收RRC协议的有效集更新完成消息,其中该接收到的消息通知第二基站有效集更新已经完成,以及
从第二基站向第一基站发送应用协议的有效集更新完成转发消息,通知第一基站移动终端已完成有效集更新。
10.如权利要求9所述的方法,还包括步骤:从第一基站向第二基站发送应用协议的再定位提交消息,以触发从第一操作状态到第二操作状态的改变。
11.如权利要求9或10所述的方法,其中,所述有效集更新消息包括提供位置区域标识和/或路由区域标识的信息元素。
12.如权利要求1所述的方法,其中,当在第一操作状态中执行硬切换或小区更新时,在第一操作状态中建立第一基站与第二基站之间的链路。
13.如权利要求12所述的方法,还包括步骤:在所述第二操作状态中维持第一基站与第二基站之间的链路。
14.如权利要求12或13所述的方法,还包括步骤:
使用在第一操作状态中建立的第一基站与到移动通信系统的核心网络的网关之间的链路,进行网关与移动终端之间的数据交换,以及
在第二操作状态中维持到所述网关的所述链路。
15.如权利要求1到14之一所述的方法,还包括步骤:使用应用协议的无线链路建立过程和帧协议的下行链路/上行链路同步过程,以建立第二基站与第三基站之间的链路。
16.如权利要求1到15之一所述的方法,还包括步骤:在第一基站决定执行控制平面功能的再定位。
17.如权利要求1到16之一所述的方法,还包括步骤:
建立第三操作状态,在该状态中,移动终端处于从第二基站到第三基站的软切换或者硬切换中,并且其中通过第二基站在移动终端和到移动通信系统的核心网络的网关之间交换数据,以及
其中,在第二操作状态中,通过第一基站在移动终端与网关之间交换数据。
18.如权利要求17所述的方法,还包括步骤:
在所述第一基站中决定是否建立第二操作状态,或者是否建立第三状态,
基于该决定建立第二操作状态或第三操作状态,以及
其中,当建立了第二或第三操作状态时,将控制平面功能转移到第二基站。
19.如权利要求18所述的方法,还包括步骤:如果第二基站从到移动通信系统的核心网络的网关接收到再定位命令,则从第二操作状态改变到第三操作状态。
20.如权利要求18或19所述的方法,其中,所述建立第二操作状态或第三操作状态的决定基于第一基站与第二基站之间的链路上的信令负载或带宽占用率、以及第一基站与网关之间的连接上的信令负载或带宽占用率指标中的任一个,或者其组合。
21.一种移动通信系统中的基站,包括适合于执行如权利要求1到20之一所述的方法的装置。
22.一种移动通信系统,包括一个移动终端和多个基站,该系统包括:
在第一操作状态中向该移动终端提供控制平面功能的第一基站,在移动终端的软切换或执行移动终端到第二基站的硬切换或小区更新时涉及该第一基站,
在第一操作状态中移动终端的软切换中涉及的第二基站,该第二基站在第二操作状态中连接到移动终端,或者涉及到移动终端的第二软切换中,以及
当建立了第二操作状态时,该第一基站被适配来将控制平面功能转移到第二基站。
23.如权利要求22所述的系统,还包括第三基站,其涉及在第二操作状态中移动终端的第二软切换。
24.如权利要求22或23所述的系统,其中,当在第一操作状态或第二操作状态中执行软切换时,
在第一操作状态中,第一基站和第二基站被适配来建立第一基站与第二基站之间的链路,以及
在第二操作状态中,第二基站和第三基站被适配来建立第一基站与第二基站之间的链路。
25.如权利要求22所述的系统,其中,当在第一操作状态中执行硬切换或小区更新时,
在第一操作状态中,第一基站和第二基站被适配来建立第一基站与第二基站之间的链路。
26.如权利要求24或25所述的系统,其中,第一基站和第二基站适配来维持所述第二操作状态中的链路。
27.如权利要求24或25所述的系统,其中,第一基站和第二基站被适配来使用在第一操作状态中的第一基站与到移动通信系统的核心网络的网关之间的链路,以进行网关与移动终端之间的数据交换,以及
其中第一基站被适配来在第二操作状态中维持到所述网关的所述链路。
28.如权利要求27所述的系统,其中,在第二操作状态中,第三基站被适配以便于移动终端与网关之间通过第一基站的数据交换。
29.如权利要求28所述的系统,其中,各基站被适配来分别使用第一基站与第二基站之间以及第二基站与第三基站之间的链路,以通过第一基站在网关与移动终端之间交换数据。
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