CN101047966A - 一种基站切换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基站切换方法，包括：在基站的媒体接入控制层设置自动重传请求一级缓存，在接入网关的分组数据汇聚协议层设置自动重传请求二级缓存，在基站的测量模块设置切换准备门限和切换决策门限；当源基站判断用户设备的测量报告到达切换准备门限时，保持两级缓存同步；当测量报告到达切换决策门限时，把二级缓存中的分组数据汇聚协议层协议数据单元发送给目标基站，并在最后一个数据包携带发送完成标志；目标基站接收分组数据汇聚协议层协议数据单元到一级缓存，并处理成媒体接入控制层协议数据单元；目标基站完成接收和相应的处理后，请求接入网关执行基站切换操作。本发明能降低源基站的处理负荷，实现了基站无损切换。
Description
技术领域
本发明涉及一种基站切换方法，特别涉及一种第三代移动通信长期演进系统中通过对ARQ(automatic repeat request，自动重传请求)的处理完成的基站切换方法。
背景技术
第三代移通信长期演进系统中，在用户面使用上层ARQ实体与底层HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request，混合自动重传请求)实体相结合的机制实现可靠传输。当ARQ实体位于基站时，在基站切换情况下，目前已知的移动性管理解决方案有基站转发方式和多播方式两类。
基站转发方式工作原理为：当源基站判断UE(User Equipment，用户设备)的测量报告到达切换决策门限时，把用户设备上下文和ARQ缓存中的所有PDU(Protocol Data Unit，协议数据单元)分别用相应的消息转发给目标基站；当目标基站完成接收和相应的处理后，请求接入网关执行基站切换操作。多播方式工作原理为：接入网关一直向UE快速切换集中的所有小区多播用户数据，或者基于UE的请求仅在切换期间向所有候选小区多播用户数据，于是切换前就不需要从源基站向目标基站转发ARQ缓冲区中所有的PDU。
但是基站转发方式解决方案的不足是：转发ARQ缓冲区中所有PDU的过程中会产生较长时延，且增加了源基站的处理负荷。多播方式的不足是：切换后判断哪些数据已经发送给UE的机制复杂，且多播过程中占用了额外目标小区资源，从很大程度上降低了系统容量。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供了一种基站切换方法，以达到在基站切换前从源基站向目标基站仅需转发用户设备上下文，降低源基站的处理负荷，实现了基站无损切换。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基站切换方法，当用户设备测量报告到达源基站切换门限时，将用户设备上下文和自动重传请求缓存中的协议数据单元转发给目标基站，当目标基站完成处理后，接入网关执行基站切换，本方法包括如下步骤：
步骤一、在源基站的媒体接入控制层中设置自动重传请求一级缓存、在接入网关的数据汇聚协议层设置自动重传请求二级缓存；
步骤二、在所述源基站设置切换准备门限和切换决策门限；
步骤三、当所述源基站根据用户设备的测量报告判断到切换准备门限到达时，向所述接入网关发送切换准备通知消息，使所述源基站中的自动重传请求一级缓存与所述接入网关中的自动重传请求二级缓存同步，同步成功后，所述源基站向所述接入网关发送同步成功通知消息，所述源基站向所述接入网关发送周期状态报告，两级自动重传请求缓存保持同步状态；
步骤四、当所述源基站根据所述用户设备测量报告判断到切换决策门限到达时，向所述接入网关发送切换决策通知消息；向所述目标基站发送用户设备上下文消息；
步骤五、所述接入网关接收到所述切换决策通知消息后，与所述目标基站建立用户面连接；
步骤六、所述目标基站接收到所述用户设备上下文消息后，进行资源分配与资源预留处理，执行成功后向所述源基站回复所述用户设备上下文确认消息，向所述接入网关发送数据准备通知消息；
步骤七、所述源基站接收到所述用户设备上下文确认消息后，向所述用户设备发送切换命令；
步骤八、所述用户设备收到切换命令后，与所述目标基站建立连接流程，连接流程建立成功后，向所述目标基站发送切换确认消息；
步骤九、所述接入网关接收到数据准备通知消息，把自动重传请求二级缓存中的分组数据汇聚协议层协议数据单元发送给所述目标基站，并将完成消息通知所述目标基站；
步骤十、所述目标基站接收分组数据汇聚协议层协议数据单元到自动重传请求一级缓存，并进行处理，生成媒体接入控制层协议数据单元；
步骤十一、所述目标基站收到所述用户设备切换确认消息，在接收所述接入网关自动重传请求二级缓存的分组数据汇聚协议层协议数据单元完成后，向所述接入网关发送路径切换请求消息；
步骤十二、所述接入网关收到所述路径切换请求消息后执行路径切换操作。
本方法步骤三中，所述使所述源基站中的自动重传请求一级缓存与所述接入网关中的自动重传请求二级缓存同步步骤，可以包括如下步骤：
所述接入网关收到切换准备通知消息后，在自动重传请求二级缓存中储存分组数据汇聚协议层协议数据单元，所储存的分组数据汇聚协议层协议数据单元内容、编号与发送给源基站的分组数据汇聚协议层协议数据单元内容、编号一致；
所述源基站中自动重传请求一级缓存从接收到所述接入网关的第一个标记的分组数据汇聚协议层协议数据单元开始，到发送完成原来缓存中的所有媒体接入控制层协议数据单元时，生成每个媒体接入控制层协议数据单元的分组数据汇聚协议层服务数据单元，在所述接入网关自动重传请求二级缓存中都有对应的分组数据汇聚协议层协议数据单元。
使用本发明，能在基站切换前从源基站向目标基站仅需转发用户设备上下文，降低了源基站的处理负荷，并且实现了无损切换。
附图说明
图1是本发明实施例所述ARQ结构示意框图；
图2是本发明实施例中所述基站切换的流程示意图。
具体实施方式
在本发明实施例中，首先在基站中的MAC(Medium Access Control，媒体接入控制层)设置ARQ实体和ARQ一级缓存，并在接入网关中的PDCP(Packet Data Convergence Protocol，分组数据汇聚协议层)设置ARQ二级缓存。ARQ二级缓存的内容为经过头压缩后的IP包，即PDCP PDU。ARQ一级缓存中的内容为MAC PDU，MAC PDU有两种数据组成方式：1)、原始的PDCP服务数据单元SDU附加或不附加MAC头信息，这种情况MACPDU与PDCP PDU为1对1关系；2)、对PDCP SDU按照固定长度进行串接/分段后附加或不附加MAC头信息，这种情况MAC PDU与PDCP PDU为1对多、多对1或多对多关系。ARQ二级缓存的容量等于或略大于ARQ一级缓存，以保证其能够包含ARQ一级缓存中所有原始用户数据信息。
图1是实施例中ARQ结构示意框图，如图所示，其结构主要为两级上层ARQ缓存加底层HARQ缓存的结构，其中：
接入网关101中含有PDCP层1011以及其中的ARQ二级缓存。
源基站102中含有MAC层1021以及其中的ARQ一级缓存、HARQ缓存、ARQ实体、HARQ实体。ARQ一级缓存和HARQ缓存中分别有一部分静态分配或动态分配的存储空间为各自的重传缓冲区10211，存放需要重传的PDU或PDU指针，其内容可能为空。
目标基站103中也一样含有MAC层1031以及其中的ARQ一级缓存、HARQ缓存、ARQ实体、HARQ实体。ARQ一级缓存和HARQ缓存中同样分别有一部分静态分配或动态分配的存储空间为各自的重传缓冲区10311，存放需要重传的PDU或PDU指针，其内容可能为空。
ARQ一级缓存用于正常情况下即非切换时的重传处理，这种情况不需要ARQ二级缓存参与。ARQ二级缓存仅用于基站切换前缓存从接入网关发往源基站的PDCP PDU。
在设置好一级缓存与二级缓存后，在源基站的测量模块中设置切换准备门限和切换决策门限。
图2是实施例中基站切换的流程示意图，如图所示，在设置好一级、二级缓存，以及切换准备门限、切换决策门限后，基站切换的实施流程为：
步骤201、UE向源基站发送测量报告。
步骤202、源基站根据测量报告判断切换准备门限到达。
步骤203、源基站向接入网关发送切换准备通知消息。
步骤204、接入网关开始在ARQ二级缓存中缓存PDCP PDU。
步骤205、源基站向接入网关发送ARQ两级缓存同步成功消息。
步骤206、源基站向接入网关发送周期状态报告，两级ARQ保持同步状态。
其中，两级缓存的同步过程是：当源基站判断UE的测量报告中切换准备门限到达时，向接入网关发送切换准备通知消息；接入网关收到该消息后开始在ARQ二级缓存中缓存PDCP PDU，所缓存的PDCP PDU内容、编号与发送给源基站的PDCP PDU内容、编号一致；ARQ一级缓存从接收到第一个标记的PDCP PDU开始，到发送完成其原来缓存中的所有MAC PDU时，生成的每个MAC PDU的PDCP SDU(Service Data Unit，服务数据单元)在ARQ二级缓存中将都有对应的PDCP PDU，这种状态我们也称为ARQ两级缓存同步，同步以后源基站向接入网关发送同步成功通知消息；当ARQ一级缓存中的MAC PDU发送成功从缓存中删除后，向接入网关发送周期状态报告消息，令ARQ一级缓存删除相关的PDCP PDU；
步骤207、UE向源基站发送测量报告。
步骤208、源基站判断切换决策门限到达，执行切换决策。
步骤209、源基站向接入网关发送切换决策通知消息。
步骤210、源基站向目标基站发送用户设备上下文。
其中，用户设备上下文包括：UE标识、UE地址、UE能力、小区信息、源基站信息、目标基站信息、QoS信息、无线承载信息等；
步骤211、接入网关与目标基站建立用户面连接。
步骤212、目标基站执行资源分配与资源预留处理。
步骤213、目标基站向源基站发送用户设备上下文确认消息。
步骤214、目标基站向接入网关发送数据准备通知。
步骤215、源基站向UE发送切换命令。
步骤216、接入网关把ARQ二级缓存中的PDCP PDU发送给目标基站。
步骤217、UE与目标基站小区同步，RB(Radio Bearer，无线承载电路)重配置。
步骤218、UE向目标基站发送切换确认消息。
此时，在连接建立成功后，UE向目标基站发送切换确认消息后，接入网关接收到数据准备通知消息，把ARQ二级缓存中的PDCP PDU发送给目标基站，并在最后一个数据包携带发送完成标志，或者发送完成后再以单独的消息通知目标基站；目标基站接收PDCP PDU到ARQ一级缓存并进行相应的处理后，生成MAC PDU；目标基站在收到UE切换确认消息，且接收接入网关ARQ二级缓存PDCP PDU完成后，在进行下一步的向接入网关发送路径切换请求消息。
步骤219、目标基站向接入网关发送路径切换请求消息。
步骤220、接入网关执行路径切换操作，把目标地址修改为原目标基站。
步骤221、接入网关执行与源基站之间的用户面资源释放过程。
本发明提供了基站切换时一种新的移动性管理解决方案，使得在切换前从源基站向目标基站之间仅需转发用户设备上下文，从而降低了源基站的处理负荷，同时还实现了基站的无损切换。
Claims (10)
1、一种基站切换方法，当用户设备测量报告到达源基站切换门限时，将用户设备上下文和自动重传请求缓存中的协议数据单元转发给目标基站，当目标基站完成处理后，接入网关执行基站切换，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、在源基站的媒体接入控制层中设置自动重传请求一级缓存、在接入网关的数据汇聚协议层设置自动重传请求二级缓存；
步骤二、在所述源基站设置切换准备门限和切换决策门限；
步骤三、当所述源基站根据用户设备的测量报告判断到切换准备门限到达时，向所述接入网关发送切换准备通知消息，使所述源基站中的自动重传请求一级缓存与所述接入网关中的自动重传请求二级缓存同步，同步成功后，所述源基站向所述接入网关发送同步成功通知消息，所述源基站向所述接入网关发送周期状态报告，两级自动重传请求缓存保持同步状态；
步骤四、当所述源基站根据所述用户设备测量报告判断到切换决策门限到达时，向所述接入网关发送切换决策通知消息；向所述目标基站发送用户设备上下文消息；
步骤五、所述接入网关接收到所述切换决策通知消息后，与所述目标基站建立用户面连接；
步骤六、所述目标基站接收到所述用户设备上下文消息后，进行资源分配与资源预留处理，执行成功后向所述源基站回复所述用户设备上下文确认消息，向所述接入网关发送数据准备通知消息；
步骤七、所述源基站接收到所述用户设备上下文确认消息后，向所述用户设备发送切换命令；
步骤八、所述用户设备收到切换命令后，与所述目标基站建立连接流程，连接流程建立成功后，向所述目标基站发送切换确认消息；
步骤九、所述接入网关接收到数据准备通知消息，把自动重传请求二级缓存中的分组数据汇聚协议层协议数据单元发送给所述目标基站，并将完成消息通知所述目标基站；
步骤十、所述目标基站接收分组数据汇聚协议层协议数据单元到自动重传请求一级缓存，并进行处理，生成媒体接入控制层协议数据单元；
步骤十一、所述目标基站收到所述用户设备切换确认消息，在接收所述接入网关自动重传请求二级缓存的分组数据汇聚协议层协议数据单元完成后，向所述接入网关发送路径切换请求消息；
步骤十二、所述接入网关收到所述路径切换请求消息后执行路径切换操作。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤二中，所述设置切换准备门限和切换决策门限，是在所述源基站的测量模块中设置的。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤三中，所述使所述源基站中的自动重传请求一级缓存与所述接入网关中的自动重传请求二级缓存同步步骤，包括如下步骤：
所述接入网关收到切换准备通知消息后，在自动重传请求二级缓存中储存分组数据汇聚协议层协议数据单元，所储存的分组数据汇聚协议层协议数据单元内容、编号与发送给源基站的分组数据汇聚协议层协议数据单元内容、编号一致；
所述源基站中自动重传请求一级缓存从接收到所述接入网关的第一个标记的分组数据汇聚协议层协议数据单元开始，到发送完成原来缓存中的所有媒体接入控制层协议数据单元时，生成每个媒体接入控制层协议数据单元的分组数据汇聚协议层服务数据单元，在所述接入网关自动重传请求二级缓存中都有对应的分组数据汇聚协议层协议数据单元。
4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤三中进一步包括如下步骤：
同步以后所述源基站向所述接入网关发送同步成功通知消息后；当所述源基站的自动重传请求一级缓存中的媒体接入控制层协议数据单元发送成功，并从缓存中删除后，向所述接入网关发送周期状态报告消息，令所述源基站自动重传请求一级缓存删除相关的分组数据汇聚协议层协议数据单元。
5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤四中，所述发送用户设备上下文消息，是发送用户设备标识、用户设备地址、用户设备能力、小区信息、源基站信息、目标基站信息、服务质量信息、无线承载信息。
6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤八中，所述与所述目标基站建立连接流程，是与所述目标基站建立小区同步、无线承载电路重配置流程。
7、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤九中，所述将完成消息通知所述目标基站，是通过在最后一个数据包携带发送完成标志，来将完成消息通知所述目标基站的。
8、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤九中，所述将完成消息通知所述目标基站，是通过在发送完成后以单独的消息通知所述目标基站，来将完成消息通知所述目标基站的。
9、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤十二中，所述路径切换操作，是通过将目标地址修改为所述目标基站地址完成切换的。
10、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤十二中进一步包括如下步骤：
切换完成后，所述接入网关将与所述源基站之间的用户面资源释放。
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