CN1679354A - 在通信系统内用于小区重选的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

在通信系统内的通信传送如下进行：在和服务基站(101)通信期间，为了缩短发起下行链路数据到已经执行小区重选的远程单元(113)之前的持续时间，执行自动下行链路处理。该自动下行链路处理传送和远程单元相关的信息到调度器，用于适当分配用于最近经历小区重选处理的远程单元的空中接口资源。当远程单元在目标小区(107’)重建自身时，源分组控制单元(107)确定小区重选成功，并选择性地传送无线接入性能信息到目标分组控制单元。目标分组控制单元能立即传送从服务GPRS支持节点(105)到达的下行链路数据到远程单元，而无需首先建立下行链路临时块流，从而显著降低了小区重选所需的时间。

Description

在通信系统内用于小区重选的方法和设备
技术领域
本发明总的来说涉及蜂窝通信系统，更具体的，涉及在此种蜂窝通信系统内小区之间传送远程单元的通信。
背景技术
通信系统是众所周知的，其包括多种类型，包含陆地移动无线、蜂窝无线电话、个人通信系统以及其他通信系统。在通信系统内，在发射装置和接收装置之间通常被称为通信信道的通信资源上实施传输。迄今为止，传输通常包含语音信号。然而最近，对承载其他形式的信号的兴趣日益增加，包括适于视频、音频和其他高带宽数据应用的高速分组数据信号。为便于操作和促进现有语音系统的成本效率升级从而允许用于数据服务，希望使数据传输性能覆盖(overlay)现有的语音通信性能，从而数据传输操作实际上对于语音通信系统是透明的，同时使用语音通信系统的通信资源和其他基础结构。
当前可用的具有透明数据传输性能的此种通信系统是通用分组无线服务(GPRS)系统，如在全球移动通信(GSM)技术规范(TS)08.18中说明的，并结合在此作为参考。在此种通信系统中，GSM通信系统与GPRS通信系统重叠。和经请求即提供通话的GSM的服务模型比较，GPRS的服务模型提供无线广域网络(WAN)，无线广域网络支持较多应用，例如低音量断续遥测(low-volume intermittent telemetry)、视频、网页浏览以及传送大量数据。
在此种系统中，随着远程单元(RU)的位置、RF条件或阻塞程度(congestion level)的恶化，以及由于RU不知道源或相邻小区的阻塞程度，远程单元(RU)可能在相邻小区会经历较好的无线条件或阻塞程度。此时，GPRS网络或RU会执行小区重选。在GPRS网络中，小区重选可能会每15秒就发生一次。在小区重选期间，RU终止来自当前源小区的临时块流(TBF)，并在大约两到三秒之后在相邻目标小区重新建立连接。在此期间，RU不能接收任何下行链路数据，也不能维持任何与核心网络的连接。
更具体的，在自动下行链路过程期间，网络在RU请求上行链路TBF之后开始用于该RU的新的下行链路TBF，并且当前也没有活动的下行链路TBF。在此自动下行链路TBF期间传送虚拟下行链路数据到RU，直至实际的下行链路数据准备好传送到RU或计时器届满。在上行链路TBF建立之后，网络一旦辨别出RU的RA-CAP信息，它就开始自动下行链路TBF。
例如，在二阶段分组访问的例子中，当接收来自RU的分组资源请求(PRR)消息时，网络辨别RA-CAP信息。该RA-CAP信息是嵌在PRR消息中的。在一阶段分组访问例子中，网络首先必须获得RU的标识。在第一上行链路数据块中传送RU的标识到网络。第一上行链路数据块包含RU的临时逻辑链路标识(TLLI)。一旦网络具有RU的TLLI，网络就可以通过执行RA-CAP-UPDATE处理来检索RU的RA-CAP信息。PCU使用RA-CAP-UPDATE处理以请求RU向SGSN的无线接入性能，如在GSM TS08.18中所规定的。SGSN可以支持或不支持该处理。因此，由于网络和PCU以及其他网络组件之间的信息传递需要，每当小区重选发生时，从网络到远程单元的下行链路数据都被显著的延迟。
附图说明
图1是根据本发明实施例的通信系统的框图。
图2显示图1通信系统的第一种现有操作方法。
图3显示图1通信系统的第二种现有操作方法。
图4显示图1通信系统的第三种现有操作方法。
图5显示图1通信系统根据本发明实施例的操作方法。
具体实施方式
为解决更快速的小区重选过程及其他需求，在通信系统内如下实现通信传输：在和服务基站通信期间，为缩短发起下行链路数据到执行小区重选的RU之前的持续时间，执行自动下行链路处理。该自动下行链路处理通过在PCU实施某种机制而实现，该PCU传输RU相关信息到调度器，从而用于适当的分配空中接口资源给最近经历小区重选处理的RU。当RU在目标小区内重建自身时，源PCU确定小区重选成功，并选择性地传送无线按入性能(RA-CAP)信息到调度器以建立用于RU的自动下行链路TBF。此时，开始自动下行链路TBF，因此能使数据被立即发送。
自动下行链路处理的优点是显著的减少了在空中接口上传输的控制消息。此外，降低了小区重选期间基于核心网络获取移动性能的依赖性。因此，消除了与SGSN发射和接收消息形式的交互，从而实现小区重选处理期间信令的减少以及消除了对SGSN的依赖性。
本发明包括一种在通信系统中传输通信的方法。该方法识别从RU传送通信到那里的目标小区。然后发起到该目标小区的小区重选请求，请求将RU通信从源小区转移到目标小区。然后将该远程站的标识传送到目标小区。在完成小区重选之后，PCU在来自SGSN的下行链路数据到达之前传送RU的无线接入性能信息。因此，显著降低了用于获取RU的无线接入性能信息时对SGSN的依赖。
本发明进一步包括一种在通信系统内传送通信的设备。该设备包括PCU，用于控制基站和RU之间的通信。在特定实施例中，提供目标PCU用于控制目标基站和移动站或RU之间的通信，提供源PCU，从而控制源基站和RU之间的通信。小区重选之后，源PCU传送RU操作信息到目标PCU。提供SGSN用于传送下行链路数据到目标PCU，目标PCU传送接收到的下行链路数据到RU。
现在回到附图，图1显示根据本发明第一实施例的通信系统100的框图。在实施例中，通信系统100包括与GPRS系统重叠的GSM系统。在替换实施例中，通信系统100可使用其他模拟或数字蜂窝通信系统协议，例如(但不限于)：窄带高级移动电话服务(NAMPS)协议，高级移动电话服务(AMPS)协议，码分多址(CDMA)系统协议，个人数字蜂窝(PDC)协议，美国数字蜂窝(USDC)协议，或蜂窝数字分组数据(CDPD)协议。
GSM系统包括多种网络元件，包括服务基本收发基站或基站(BTS)101，相邻基站102、111，基站控制器(BSC)103，以及移动交换中心(MSC)104，该移动交换中心104用于将GSM系统连接到公共交换电话网络(PSTN)110。GPRS系统网络元件包括服务BTS101，BSC 103以及相关分组控制单元(PCU)107，相邻BTS 101’和相关PCU 107’，服务GPRS支持节点(SGSN)105，以及网关GPRS支持节点(GGSN)106。还提供其他的网络元件，从而清楚表明本系统在单个PCU或多个PCU的情形中都运行良好。在上述本发明实施例中，所有的网络元件都可从伊利诺伊州绍姆堡的摩托罗拉公司获得。
SGSN 105根据预定校验和整体业务负载情形控制用户对GPRS网络的访问，而GGSN 106是网关功能的GPRS等同物，将GPRS网络连接到外部专用或公共网络108-109。连接到BSC 103的PCU 107为分组数据业务交互工作提供物理和逻辑数据接口，所述分组数据业务交互工作在BTS上的分组无线接口和GPRS分组数据核心网络之间进行。RU可以是任何类型的装置，例如蜂窝电话、手持计算装置、或任何其他能发送和接收数据的通信装置。期望通信系统100内的网络元件用已知方式用处理器、存储器、指令组等配置，以任何适当方式执行在此说明的功能。
在标准的操作期间，RU 113在服务BTS 101的覆盖区域内移动。服务BTS 101监测RU上行通信信号的信号质量度量(例如RXLEV或接收误比特率(BER))。此外，RU 113监测相邻基站的信号质量度量并将结果报告给服务基站。为解决当RU 113在通信系统100内移动时信号质量的变化，基站101会发布命令，指示RU 113切换到可更好服务于RU 113的基站(例如相邻基站101’)。
通信系统包括一组能支持RU 113的服务要求的相邻基站(例如基站102)。RU 113执行来自所有基站的传输的信号质量测量。当服务基站101确定需要RU 113切换时，基站101经下行链路通信信号116发送切换指令到RU 113，命令RU 113切换到可最佳服务RU 113的相邻基站。
当RU 113在目标小区内重建自身时，它通过发起上行链路TBF尝试发送信号通知SGSN 105它目前在目标小区内。为建立用于最近执行小区改变处理并且其RA-CAP未知的RU的新的自动下行链路TBF，基站子系统内的PCU发送向核心网络查询RU的RA-CAP的消息。当RU在目标小区内重建自身并传送包含其TLLI的第一上行链路数据到SGSN时，认为小区重选尝试成功。此时，在当前已知网络中发生三种情形之一。为讨论目的，参考图2至4，显示了若干用于处理执行小区重选的RU的已知过程。
参考图2，显示了小区重选的第一种方法，其中SGSN支持RA-CAP-UPDATE处理。在通常操作模式中，RU 113通过经BTS 101发起信道请求202来建立和源PCU 107的通信。当接收到该信道请求时，源PCU 107经BTS 101传送上行链路即时分配(ULIA)消息204到RU 113。当接收到ULIA时，RU 113传送具有TLLI消息206的上行链路数据到PCU 107。注意到，这是发起RU和网络之间的联系的标准方法，可应用到所有现有技术操作模式以及当前的系统。因此，不进一步讨论初始连接的建立。
继续参考图2，如方框200所示，显示了已知的第一情形的小区重选处理。RU 113经BTS 101传送信道请求消息208到目标PCU 107’。当接收到该信道请求消息时，PCU 107传送ULIA数据消息210到RU113。作为响应，RU 113传送具有TLLI消息212的UL数据到目标PCU107’。结果，在步骤214，从PCU 107’传送UL数据到SGSN 105。如果RU 113的RA-CAP在目标小区是未知的，BSS(未示出)在步骤216经目标PCU 107’从SGSN 105请求该信息。如果在接收来自SGSN 105的DL数据之前，SGSN 105用RU的RA-CAP信息消息218响应，BSS在步骤220建立从目标PCU 107’到RU 113的自动下行链路TBF。当承载用于RU 113的DL数据的消息222、226从SGSN 105到达目标PCU 107’时，早已建立了DL TBF。因此，来自PCU 107’的数据可在步骤224、228被立即传送给RU 113。上述方法的缺点在于小区重选处理依赖于支持RA-CAP-UPDATE处理的SGSN 105。在许多情况中，此种支持是不可用的。甚至在SGSN支持RA-CAP-UPDATE的例子中，当联系SGSN 105时也会遭遇延迟。
参考图3，显示了小区重选的第二种已知方法，其中SGSN 105在小区重选期间不支持RA-CAP-UPDATE处理。在框图300中显示第二种情形的小区重选。RU 113经BTS 101传送信道请求消息308到目标PCU 107’。作为响应，目标小区或PCU 107’经BTS 101传送ULIA消息310到RU 113。此外，目标PCU 107’还传送上行链路状态标志(USF)消息311。在RU的RA-CAP对于目标PCU 107’未知时，RU 113传送具有TLLI消息312的UL数据到目标PCU 107’。在步骤314，从目标PCU 107’转发UL数据到SGSN 105。还从目标PCU 107’发送RU RA-CAP-UPDATE请求消息316到SGSN 105。因为SGSN 105不支持RA-CAP-UPDATE请求特征，所以SGSN 105不提供任何响应到目标PCU 107’。这样，当核心网络SGSN 105没有响应RA-CAPUPDATE请求时，BSS不能开始和RU的自动下行链路TBF。如果来自SGSN 105的下行链路数据到达步骤318、322，则开始新的下行链路TBF。最后，从目标PCU 107’传送DL数据到RU 113。本方法的缺点在于由于网络必须首先开始下行链路TBF，所以延迟了到RU的下行链路数据传输。开始自动下行链路TBF所花时间估计大约在555毫秒。
参考图4，显示了另一种已知的小区重选处理，其中在PCU 107’接收到来自SGSN 105的用于移动站的DL数据之前UL TBF终止。如方框400所示，RU 113经BTS 101传送信道请求消息408到目标PCU107’。目标PCU 107’经BTS 101发送ULIA消息410到RU 113，还发送USF消息411到RU 113。随后，RU 113发送具有TLI的UL数据到目标PCU 107’，在步骤414目标PCU 107’发送UL数据到SGSN105。如果在目标小区或PCU 107’中RU 113的RA-CAP信息未知，则BSS在步骤416向SGSN 105请求该信息。
在目标PCU 107’接收到MS RA-CAP-UPDATE响应和/或DL数据之前，UL TBF在步骤430结束。这样，RU 113不再在分组数据信道(PDCH)上，而是回到公共控制信道(CCCH)或分组公共控制信道(PCCCH)信道上。同样，因为SGSN 105不支持MS RA-CAP-UPDATE消息，SGSN 105从不响应来自目标PCU 107’的请求。在步骤418，在较长延迟之后，SGSN 105最终发送DL数据到目标PCU 107’。目标PCU 107’然后经BTS 101发送DLIA消息420到RU 113。从SGSN105发送分组下行链路分配(PDA)消息422到RU 113，并在步骤424，从SGSN 105发送DL数据到RU 113。
上述方案的缺点在于，通过在开始DL TBF之前终止UL TBF，网络将小区重选虚拟作新的移动站。这样导致空中接口上额外的信令，并因此导致RU下行链路数据的延迟。估计在此例中开始自动下行链路TBF所花的时间大约是725毫秒。最终结果是终端用户的数据吞吐量降低。
现在转到图5，在本发明特定实施例中，显示了用于缩短发起下行链路数据到RU 113之前的持续时间的自动下行链路处理，其中RU113完成了小区重选。如方框500所示，RU 113尝试小区重选并通过发送信道请求消息502到目标PCU 107’来请求新的信道。作为响应，目标PCU 107’经BTS 101发送ULIA消息504到RU 113。此后，RU 113经目标PCU 107’发送具有TLLI消息506的UL数据到SGSN 105。此时，在新的小区中识别出RU 113，目标PCU 107’认识到小区重选成功。
因为源PCU 107已经知道RU 113的MS RA-CAP信息，源PCU 107直接传送MS RA-CAP到目标PCU 107’。因此，目标PCU 107’能立即从SGSN 105传送下行链路数据到RU 113。有利的消除了必须传送MSRA-CAP-UPDATE请求消息到SGSN 105的要求。因此，排除了和等待来自SGSN 105的响应或等待SGSN 105未能响应该请求的超时相关的延迟。此外，大大减少了空中接口上的控制消息。上述本发明的小区重选处理和欧洲电信标准协会(ETSI)标准完全兼容。
虽然显示和说明了本发明的特定实施例，应当理解，本领域技术人员能作出多种改变和修改，期望附随的权利要求覆盖所有这些遵循本发明真实精神和范围的所有改变和修改。

Claims (13)

1.一种在通信网络内传送通信的方法，该方法包括步骤：
识别传送来自远程单元的通信到那里的目标小区，其中所述远程单元正和源小区通信；
发起到目标小区的小区重选请求，用于请求将远程单元通信从源小区转移到目标小区；
发送所述远程站的标识到目标小区；以及
在发起小区重选请求之后并在包含远程单元标识信息的第一上行链路数据块之前，传送远程单元性能信息到目标小区。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述传送步骤在远程单元接收来自网络的下行链路数据之前执行。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述传送步骤在目标小区发送上行链路即时分配消息之后执行。
4.如权利要求2所述的方法，其中，在建立用于启动来自网络的即时下行链路数据流的下行链路临时块流之前执行所述传送步骤。
5.如权利要求1所述的方法，其中，在完成小区重选之后执行所述传送步骤。
6.如权利要求1所述的方法，其中，在完成小区重选之前执行所述传送步骤。
7.如权利要求6所述的方法，其中，由通信网络发起小区重选。
8.如权利要求5所述的方法，其中，由远程单元发起小区重选。
9.一种用于控制通信系统内小区重选的设备，其包括：
目标控制单元，和目标小区相关联，用于控制目标基站和RU之间的通信；
源控制单元，和源小区相关联，用于控制源基站和RU之间的通信，其中在小区重选期间所述RU放弃和源小区的通信并建立和目标小区的通信，所述源控制单元被配置用于在小区重选操作之后传送RU操作信息到目标控制单元；以及
SGSN，用于传送下行链路数据到目标控制单元，从而允许目标控制单元传送接收到的下行链路数据到RU，而无需首先建立下行链路临时块流。
10.如权利要求9所述的设备，其中，所述通信系统是与全球移动通信系统(GSM)系统重叠的通用分组无线服务(GPRS)系统。
11.如权利要求9所述的设备，其中，所述源和目标控制单元包括分组控制单元，该分组控制单元用于控制通信系统内的数据业务。
12.一种在通信系统内传送通信的方法，该方法包括步骤：
发起到源小区的小区重选请求，用于请求将RU和源小区之间的通信转移到远程单元和目标小区之间；
发送RU的标识到目标小区，从而完成小区重选操作；以及
在发起小区重选请求之后并在上行连路数据被传送到SGSN之前，传送RU性能信息到目标小区。
13.如权利要求12所述的方法，进一步包括步骤：传送从SGSN到达的下行链路数据，而无需首先建立下行链路临时块流。
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