CN1416284A - 实现越区切换的移动通信系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种在具有平面结构的移动通信系统中的越区切换实现方法，其中至少有两个BSCs(基站控制器)通过一个RAN(无线接入网络)被连接到至少两个BTSs(基站收发信机系统)。一个MT，当它移动到一个越区切换带时，给目标BTS发送包含它的信息和它的驻在地BSC信息的第一越区切换请求消息。在接收到第一越区切换请求消息后，目标BTS给驻在地BSC发送包含它的信息和MT的信息的第二越区切换请求消息。在接收到第二越区切换请求消息后，驻在地BSC向目标BTS发送指向MT的业务信号。

Description

实现越区切换的移动通信系统和方法
技术领域
本发明一般涉及移动通信系统中在BTS(基站收发信机系统)中的越区切换，尤其地，涉及在具有平面结构的移动通信系统中实现越区切换的方法。
背景技术
一般地，在移动通信系统中，MT(移动终端)通过无线链路和BTS相连，而BTS通过有线链路和它的较高层连接。现有的移动通信系统和因特网连接以便更大范围地分发信息，如图1A和1B所示。
图1A显示了传统的移动通信系统的网络配置。根据图1A，与因特网10互连的PDSN(分组数据服务结点)或者AGW(接入网关)20位于最高层。RAN-CN(无线接入网络-核心网络)30和PDSN/AGW20相连。BTS(基站收发信机系统)60-1至60-m通过RAN-ACCESS网络50和BSC40-1相连。每个BTS和它较高层的BSC相连，BSC和BTS以1对N的关系对应。因此，一个BTS不能同时和两个或更多的BSC连接。
图1B显示了考虑中的未来一代移动通信系统的网络配置。根据图1B，所有的部件都连接一个单一网络。在这个移动通信系统中，同样是BSC和BTS在逻辑上以1对N的关系对应。从物理角度来说，实际上系统具有平面结构而效果上却像在图1中所示的分层结构。也就是，每个BSC连接至少两个BTS。
图2显示了具有平面结构的移动通信的逻辑分层网络结构。在这个网络里，BSC之间的越区切换可能被以和上述的分层网络结构相同的方式实现。这将参考图3描述。
图3A，3B和3C描述了表面上具有平面结构，而从操作角度上具有分层结构的移动通信系统中的越区切换。
根据图3A，MT80正在和源BTS#c60-3通信。当MT80漫游时，可能发生越区切换。根据图3B，当MT80移动到目标BTS#b60-2时越区切换发生。在传统的分层越区切换的情况下，BTS被固定到一个特定的较高层BSC。因此，目标BTS#b60-2通过RAN70连接到BSC#n40-n，BSC#b40-n再连接到MT80的驻在地(anchor)BSC#140-1。
上述分层越区切换将参考图4描述。图4是在具有逻辑分层结构的传统移动通信网络里实现BSC之间越区切换的信号流程的图解。
根据图4，在步骤100，MT80发送包含它的ID(也就是为通信分配的临时号码或者它的电话号码)的越区切换请求消息给目标BTS#b60-2。在步骤110，目标BTS#b60-2发送包含MT80和目标BTS#b60-2的ID的越区切换请求消息给目标BSC#n40-n。在步骤120，目标BSC#n40-n发送包含MT80和目标BSC#n40-n的ID的越区切换请求消息给驻在地BSC#140-1。然后，在步骤130，驻在地BSC和同MT80连接的其他设备建立连接；并在步骤140交换业务。
如图3B所示，为MT80建立了两条路径，从MT80通过源BTS#c60-3到驻在地BSC#140-1以及从MT80通过目标BTS#b60-2到目标BSC#n40-n。目标BSC#n40-n和驻在地BSC#140-1相连。由于两个BSC一起对MT80操作，不必要的负载加在了他们身上。而且，目标BTS#b60-2经过目标BSC#n40-n向另一个BSC#140-1发送信号，这增加了RAN70的负载。结果，越区切换需要的时间延长了。
如图3C所示，当越区切换完成时，目标BSC#n40-n经过目标BTS#b60-2向MT80发送信号。由于目标BTS#b60-2和通过驻在地BSC#140-1传送业务的目标BSC#n40-n相连，RAN70的容量负载被增加且数据流被延迟了。因此，BSC之间的越区切换减少了RAN70的容量，并且在平面结构网络里，增加了传送延迟。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种适合具有平面结构的网络的BSC之间越区切换的方法。
本发明的另一个目的是提供一种在具有平面结构的网络中，减少进行BSC之间越区切换过程中的负载的方法。
本发明的更进一步的目的是提供一种在具有平面结构的网络中，减少进行BSC之间越区切换过程中的数据延迟的方法。
为实现上述和其它的目的，提供一种在具有平面结构的移动通信系统中的越区切换执行方法，其中至少两个BSC通过RAN和至少两个BTS相连。
根据本发明的一个方面，当MT移动到越区切换带时，它向目标BTS发送包含它的信息和有关它的驻在地BSC信息的第一越区切换请求消息。在收到第一越区切换请求消息后，目标BTS向驻在地BSC发送包含它的信息和MT的信息的第二越区切换请求消息。在收到第二越区切换请求消息后，驻在地BSC直接向归属目标BTS的MT发送业务信号。
根据本发明的另一个方面，当MT移动到越区切换带时，它向目标BTS发送包含它的信息的第一越区切换请求消息。在收到第一越区切换请求消息后，目标BTS从数据库中查询MT的驻在地BSC，并向驻在地BSC发送包含它的信息和MT的信息的第二越区切换请求消息。在收到第二越区切换请求消息后，驻在地BSC直接向归属目标BTS的MT发送业务信号。
根据本发明另一方面，当MT移动到越区切换带时，它向目标BTS发送包含它的信息的第一越区切换请求消息。在收到第一越区切换请求消息后，目标BTS在RAN上广播一个搜索MT的驻在地BSC的搜索请求消息，并在RAN上收到指出驻在地BSC的搜索响应消息后，向驻在地BSC发送包含它的信息和MT的信息的第二越区切换请求消息。在收到第二越区切换请求消息后，驻在地BSC直接向归属目标BTS的MT发送业务信号。
附图说明
本发明上述和其它的目的、特征和优点将在接下来的结合以下附图的详细描述中变得更明显：
图1A说明了传统移动通信系统的网络结构；
图1B说明了考虑中的未来一代移动通信系统的网络结构；
图2说明了具有平面结构的移动通信系统的逻辑分层网络结构；
图3A，3B和3C说明了表面上具有平面结构而从操作角度看具有分层结构的移动通信系统中的越区切换；
图4示出了在具有逻辑分层网络结构的传统移动通信系统中，用于实现BSC之间越区切换的信号流程；
图5是根据本发明的一个实施例，在具有平面结构的移动通信系统中的BSC的框图；
图6是根据本发明的实施例的在具有平面结构的移动通信系统中的BTS的框图；
图7至8C说明了根据本发明的实施例的在具有平面结构的移动通信系统中的BSC和BTS之间的网络以及在该网络上的数据流程；
图9是说明根据本发明实现越区切换的一个实施例的信号流程图；
图10是说明根据本发明实现越区切换的另一个实施例的信号流程图；和
图11是说明根据本发明实现越区切换的第三个实施例的信号流程图。
具体实施方式
本发明的优选实施例将在这里参考附图描述。在接下来的描述中，众所周知的功能和结构不被详细描述，因为它们可能在不必要的细节上混淆本发明。
根据本发明，BSC和BTS不是以1对N的关系对应，而是以N对M的关系对应。以这样的BSC和BTS之间的关系，减少了RAN的容量负载，越区切换的延迟，和业务发送/接收延迟。接下来做出的描述最优地至少一个BSC和至少两个BTS连到RAN。
图5是根据本发明的一个实施例，在具有平面结构的移动通信系统中的BSC的框图。根据图5，BSC通过第一接口220和第二接口230分别与GW(网关)和BTS相连。控制器200提供对BSC全部的控制。BSC内交换(或路由器)210在BSC内执行路由业务。SDU(选择和分配单元)处理器240在软越区切换时，将复用在至少两条无线链路上发送的业务，并分接在至少两条无线链路上接收的业务。
本发明的3个实施例被设计成实现软越区切换。
在软越区切换的一个实施例里，MT向它的目标BTS发送包含它的ID和有关它的驻在地BSC的ID的越区切换请求消息，目标BTS随后向驻在地BSC发送包含它的ID和MT的ID的越区切换请求消息。当收到来自目标BTS的越区切换请求消息时，驻在地BSC内的控制器200或SDU处理器240控制指向MT的业务以使其被发送到目标BTS。这将在后面参考图9进行描述。
在软越区切换的另一个实施例里，在RAN中提供具有被映射到它们驻在地BSCID的ID的MT的ID的数据库。当MT漫游时，数据库被不断地更新。目标BTS请求RAN在数据库中搜索一特定的MT的驻在地BSC，在查明驻在地BSC后，它向驻在地BSC发送越区切换请求消息。在通过第二接口230从目标BTS收到越区切换请求消息后，驻在地BSC内的控制器200或SDU处理器240控制指向MT的业务以使其被发送到目标BTS。这将在后面参考图10进行更详细的描述。
在软越区切换的第三个实施例里，应用了IP(因特网协议)组播。在从MT收到越区切换请求消息后，目标BTS通过向所有连到RAN的结点广播搜索请求消息，来搜索MT的驻在地BSC，在通过第二接口230收到搜索请求消息后，驻在地BSC内的控制器200或SDU处理器240向目标BTS发送搜索响应消息，然后控制器200或SDU处理器240通过第二接口230从目标BTS接收越区切换请求消息，并且控制指向MT的业务以使其被发送到目标BTS。这将在后面参考图11进行更详细的描述。
上述越区切换方法可以应用对应的独立的设备实现。可替换地，它们可能被在BSC中的SDU处理器中用软件实现，而不会在处理上增加沉重的负载，不需要大容量存储器。
图6是根据本发明的实施例具有平面结构的移动通信系统中的BTS的框图。根据图6，BTS通过接口320和BSC相连。由于BTS和MT是无线连接的，它包括RF(无线频率)发送/接收机340。控制器300提供对BTS全部的控制，BTS内交换(或路由器)310确定BTS内的业务路径。多个信道插件从330-1到330-n被置于BTS内交换310和RF发送/接收机340之间。
BTS在三种越区切换方法中的操作是用对应的独立的设备完成的。可替换地，它们可能在控制器300中用软件实现，而不会在处理上增加沉重的负载，不需要大容量存储器。
图7至8C说明了根据本发明的实施例的移动通信系统中连接BSC和BTS的网络以及在在该网络上的数据流程。
根据图7至8C，BTS400-1到400-4每个都能和多个BSC410-1到410-n相连。换句话说，每个BTS能通过RAN70和所有的BSC通信。不像传统网络，BSC和BTS不是1对N的对应关系，而是N对M的对应关系。为了支持这种网络结构，BSC和BTS必须如图5和6所示的那样配置。
在越区切换发生前，具有BSC#1410-1作为它的驻在地BSC的MT80与源BTS#c400-3相连，如图8A所示。当MT80移动到目标BTS#b400-2时，与传统的越区切换方法相比，目标BTS#b400-2直接与驻在地BSC#1410-1相连，而不需要与它的高层BSC#n410-n建立连接，如图8B所示。在越区切换过程中，源BTS#c400-3与驻在地BSC#1140-1相连。同时在目标BTS#b400-2和驻在地BSC#1140-1之间为MT80建立一条简单的路径。
当越区切换完成时，如图8C所示，MT80通过目标BTS#b400-2与驻在地BSC#1140-1相连。就是说驻在地BSC#1140-1直接与MT80所在的目标BTS#b400-2相连。
如前所述，软越区切换的三个实施例都能被实现。一般地，目标BTS#b400-2获得MT80的驻在地BSC#1140-1。
图9是说明根据本发明实现越区切换的实施例的信号流程图。根据图9，在步骤500，MT80发送一条包含它的ID和它的驻在地BSC#1140-1的ID的越区切换请求消息给目标BTS#b400-2。接着目标BTS#b400-2发送一条包含它的ID及MT80的ID的越区切换请求消息给驻在地BSC#1140-1。在步骤520，驻在地BSC#1140-1建立相关的连接并通过目标BTS#b400-2发送业务给MT80。为了执行越区切换，MT80必须知道自己的驻在地BSC#1140-1。
图10是说明根据本发明实现越区切换的另一个实施例的信号流程图。根据图10，RAN70具有一个位置数据库，包含映射MT的ID到它们的驻在地BSC的ID的信息。当在步骤600接收到包含MT80的ID的越区切换请求消息后，在步骤610，目标BTS#b400-2发送一条包含MT80的ID的驻在地BSC-ID查找消息给位置数据库，并且在步骤620，位置数据库发送一条包含驻在地BSC#1410-1的ID的驻在地BSC-ID响应消息给目标BTS#b400-2。这样，在步骤630，目标BTS#b400-2请求与驻在地BSC#1410-1的连接。接着，在步骤640，驻在地BSC#1410-1建立与目标BTS#b400-2的连接，并在步骤650和MT80交换业务。
图11是说明根据本发明实现越区切换的第三个实施例的信号流程图。
根据图11，当在步骤700从MT80接收到一条越区切换请求消息后，目标BTS#b400-2在步骤710在RAN70上广播用于检测管理MT80的驻在地BSC的广播搜索消息。接着在步骤720，驻在地BSC#1410-1发送一条包含自己ID的搜索响应消息给目标BTS#b400-2。在步骤730，目标BTS#b400-2发送一条包含自己的ID和MT80的ID的越区切换请求消息给驻在地BSC#1410-1。步骤740和步骤750的执行方式与图9和10的过程相同。
表1，表2和表3是在如图9，10，和11所示的过程中所使用的消息的图解。
下面的表1列出了图10和11中从MT到目标BTS的越区切换请求消息、图10中的驻在地BSC-ID查找消息、图11中的广播搜索消息共同的字段。
(表1)
     MSG HEADER消息头
     CONTROL FIELD控制字段
     MT-ID移动终端的ID
     MSG TRAILER消息尾
下面的表2列出了图9、10和11中从目标BTS到驻在地BSC的越区切换请求消息的字段。
(表2)
     MSG HEADER消息头
     CONTROL FIELD控制字段
     MT-ID移动终端的ID
     BTS-IDBTS的ID
     MSG TRAILER消息尾
下面的表3列出了图9中从目标BTS到驻在地BSC的越区切换请求消息、图10中的驻在地BSC-ID响应消息、和图11中的搜索响应消息的字段。
(表3)
     MSG HEADER消息头
     CONTROL FIELD控制字段
     MT-IDMT的ID
     BSC-IDBSC的ID
     MSG TRAILER消息尾
如上所述，依据本发明的越区切换方法具有高效使用RAN容量，快速越区切换和将数据延迟减半的优点。
尽管本发明示出并描述了相关的一些优选实施例，本领域的技术人员会明白在不偏离由后面的权利要求所定义的本发明的精神和范围的情况下，可进行形式或细节上的各种变化。

Claims (9)

1.一种实现移动通信系统中MT(移动终端)越区切换的方法，在该移动通信系统中，至少有两个BSC(基站控制器)通过RAN(无线接入网络)与至少两个BTS(基站收发信机系统)相连，每个BSC控制至少一个BTS，在呼叫建立时，作为源BTS的每个BTS，提供关于正在服务对MT的呼叫的驻在地BSC的信息，所述方法包括以下步骤：
在呼叫建立时，存储从源BTS接收的驻在地BSC信息；
当请求越区切换时，向目标BTS发送包含驻在地BSC信息的第一越区切换请求消息；以及
收到来自目标BTS的响应信号后，通过目标BTS处理呼叫。
2.一种实现移动通信系统中目标BTS越区切换的方法，在该移动通信系统中，至少有两个BSC通过RAN与至少两个BTS相连，每个BSC控制至少一个BTS，并且在呼叫建立时，作为源BTS的每个BTS，提供关于正在服务对MT的呼叫的驻在地BSC的信息，所述方法包括以下步骤：
接收到来自MT的包含驻在地BSC信息的第一越区切换请求消息后，向MT的驻在地BSC发送包含关于MT信息和目标BTS信息的第二越区切换请求消息；以及
从驻在地BSC接收到指向MT的业务数据后，传递业务数据给MT。
3.一种实现移动通信系统中正服务于对MT的呼叫的驻在地BSC越区切换的方法，在该移动通信系统中，至少有两个BSC通过RAN与至少两个BTS相连，每个BSC控制至少一个BTS，并且在呼叫建立时，作为源BTS的每一个BTS提供关于MT的驻在地BSC的信息，所述方法包括以下步骤：
当接收到包含目标BTS信息和MT信息的第二越区切换请求消息后，释放一条与源BTS连接的信道，并为驻在地BSC正服务对其呼叫的MT，建立一条到目标BTS的信道。
4.一种在移动通信系统中用于发送业务信号给源BTS，在源BTS、目标BTS、和驻在地BSC之中的越区切换方法，在该移动通信系统中，至少有两个BSC通过RAN与至少两个BTS相连，所述方法包括以下步骤：
当MT移动到一个越区切换带时，从MT向目标BTS发送第一越区切换请求消息，该消息包含关于MT的信息和驻在地BSC的信息；
接收到第一越区切换请求消息后，从目标BTS给驻在地BSC发送第二越区切换请求消息，该消息包含MT信息和目标BTS信息；
接收到第二越区切换请求消息后，从驻在地BSC给目标BTS发送一个指向MT的业务信号。
5.一种在移动通信系统中用于发送一个业务信号给源BTS，在源BTS、目标BTS、和驻在地BSC之中的越区切换方法，在该移动通信系统中，至少有两个BSC通过具有关于和BTS通信的MT的驻在地BSC信息的数据库的RAN，与至少两个BTS相连，所述方法包括以下步骤：
当MT移动到越区切换带时，从MT向目标BTS发送第一越区切换请求消息，该消息包含关于MT的信息；
收到第一越区切换请求消息后，目标BTS从数据库中检测MT的驻在地BSC；
从目标BTS向驻在地BSC发送包含关于目标BTS信息和MT信息的第二越区切换请求消息；
接收到第二越区切换请求消息后，从驻在地BSC向目标BTS发送指向MT的业务信号。
6.一种在移动通信系统中用于发送一个业务信号给源BTS，在源BTS、目标BTS、和驻在地BSC之中的越区切换方法，在该移动通信系统中，至少有两个BSC通过RAN与至少两个BTS相连，所述方法包括以下步骤：
当MT移动到越区切换带时，从MT向目标BTS发送第一越区切换请求消息，该消息包含关于MT的信息；
接收到第一越区切换请求消息后，目标BTS在RAN上广播用于搜索MT的驻在地BSC的搜索请求消息；
经过RAN收到指示驻在地BSC的搜索响应消息后，从目标BTS向驻在地BSC发送包含目标BTS信息和MT信息的第二越区切换请求消息；
收到第二越区切换请求消息后，从驻在地BSC向目标BTS发送指向MT的业务信号。
7.一种用于在移动通信系统中实现越区切换的系统，该移动通信系统中，至少有两个BSC通过RAN与至少两个BTS相连，所述系统包括：
MT，用于当该MT移动到越区切换带时，向目标BTS发送包含MT信息和MT的驻在地BSC信息的第一越区切换请求消息；
目标BTS，用于在接收到第一越区切换请求消息后，向驻在地BSC发送包含MT信息和目标BTS信息的第二越区切换请求消息，并且当越区切换完成时，向MT提供业务服务；
驻在地BSC，用于在接收到第二越区切换请求消息后，经过RAN向目标BTS发送指向MT的业务信号。
8.一种用于在移动通信系统中实现越区切换的系统，该移动通信系统中，至少有两个BSC通过RAN与至少两个BTS相连，所述系统包括：
MT，用于当该MT移动到越区切换带时，向目标BTS发送包含MT信息的第一越区切换请求消息；
与RAN相连的数据库，用于存储关于服务所述MT的驻在地BSC的信息，并当被请求时提供该驻在地BSC的信息；
目标BTS，用于在接收到第一越区切换请求消息后，使用所述MT信息请求数据库搜索MT的驻在地BSC，并当该目标BTS从数据库获得驻在地BSC的信息时，向驻在地BSC发送包含目标BTS信息和MT信息的第二越区切换请求消息，并且当越区切换完成时，向MT提供业务服务；
驻在地BSC，用于在接收到第二越区切换请求消息后，经过RAN向目标BTS发送指向MT的业务信号。
9.一种用于在移动通信系统中实现越区切换的系统，该移动通信系统中，至少有两个BSC通过RAN与至少两个BTS相连，所述系统包括：
MT，用于当该MT移动到越区切换带时，向目标BTS发送包含MT信息的第一越区切换请求消息；
目标BTS，用于在接收到第一越区切换请求消息后，在RAN上广播用于搜索MT的驻在地BSC的搜索请求消息，在经过RAN接收到指示驻在地BSC的搜索响应消息后，向驻在地BSC发送包含目标BTS信息和MT信息的第二越区切换请求消息，并且当越区切换完成时，向MT提供业务服务；
驻在地BSC，用于在接收到第二越区切换请求消息后，向目标BTS发送指向MT的业务信号。
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