专利名称：长期演进网络中的用户设备切换方法
技术领域：
本发明涉及长期演进网络，特别涉及长期演进网络中的用户设备切换方法。
背景技术：
移动通信技术从20世纪末进入第二代移动通信(The Second Generation，简称“2G”)以来，得到了迅速发展。但是，随着用户数量的增加，以及对业务种类和性能等要求的不断提高，2G逐渐显示出在数据传输能力等方面的限制。因此，数据传输能力更强的第三代移动通信(The Third Generation，简称“3G”)进入了高速发展阶段，移动通信领域呈现出由2G逐步向3G过渡的态势。
在3G系统逐步进入商用的同时，业界已经开始了新技术的研究工作。有的公司将这些新技术称为超3G(Super 3G)技术，也有公司称其为3.9G技术。3.9G技术的数据业务传输速率将达到100Mbps左右，并引入大量的先进技术，如正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称“OFDM”)和多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，简称“MIMO”)等，在我国统一将这些先进技术称为3G演进型技术，也即E3G技术。
为了实现E3G技术的标准化，从2004年年底开始，第三代合作伙伴项目(3rd Generation Partnership Project，简称“3GPP”)和3GPP2先后开始了相应的研究工作。
随着高速下行分组接入(High Speed Downlink Packet Access，简称“HSDPA”)、增强型上行链路(Enhanced Uplink)等增强技术的引入，3GPP无线接入技术在今后几年内是有很高竞争力的。然而为了保证更长时间(如10年或更长)的竞争力，3GPP从2004年下半年开始启动了长期演进(LongTerm Evolution，简称“LTE”)项目。
为了支持2G向3G的演进过程中的混合组网，针对移动通信系统的电路交换域，3G标准通用移动通信系统(Universal Mobile TelecommunicationsSystem，简称“UMTS”)规定了支持电路交换域和分组交换域业务和接口的公众陆地移动网(Public Land Mobile Networks，简称“PLMN”)的基本配置。
总起来讲，UMTS系统由用户设备(User Equipment，简称“UE”)、通用移动通信系统地面无线接入网(UMTS Terrestrial Radio Access Network，简称“UTRAN”)和核心网(Core Network，简称“CN”)组成。
UTRAN中又包括许多连接到CN的无线网络子系统(Radio NetworkSubsystem，简称“RNS”)。一个RNS包括一个无线网络控制器(Radio NetworkController，简称“RNC”)和一个或多个基站(NodeB)，每个NodeB覆盖一个或多个小区。
在LTE网络中，将3G网络的NodeB、RNC和CN三层节点的网络结构简化成两层节点的结构，如图1所示，RNC功能被分割到NodeB，称为演进节点B(evolutional Node B，简称“eNodeB”)和高层节点中，这种高层节点称为网关(Gateway，简称“GW”)节点、中央节点或Anchor。
同时，协议处理的状态也被简化，分三种状态，分别为离线(LTE-Detached)、空闲(LTE-Idle)和激活(LTE-RRC-Active)状态。具体地说，LTE-Detached状态下，网络侧不接收UE任何信息；LTE-Idle状态时无RRC连接；LTE-RRC-Active状态下有RRC连接。
在未来的LTE网络中，将会提供更多不同需求的业务，对于其中某些特殊的实时业务而言，比如视频电话(Video Phone)等，需要满足低丢包率的要求。同时在LTE网络的讨论中，由于共享信道的运用，使得软切换被取消。因此，针对硬切换(Hard Hand Over，简称“HHO”)带来的数据中断或中断的时间等问题，一些公司已经提出了一些解决的方案，比如数据转发(DataForwarding)、双播(Bi-casting)等。但由于实时业务和非实时业务的特性不同，其要求也不相同。例如，对于非实时业务而言，数据转发的无损切换方案可以很好的完成其需求；但对于实时业务而言，就比较适合使用双播方案。
在UMTS R6系统中，硬切换方案没有数据转发或双播方案的辅助，会造成一定的数据丢失或中断时延，跨RNC的切换时，接收端的无线链路控制(Radio Link Control，简称“RLC”)实体会被重置，参数将被刷新。
现有的LTE方案讨论中，利用RLC功能在GW的基础上提出的双播方案如图2所示。
在eNodeB2和eNodeB4与UE之间建立RRC管理关系，并由源eNodeB2维护RRC管理职能，也即由位于eNodeB2中RRC管理实体来维护UE的RRC上下文(Context)；由GW维护无RRC连接下的UE管理，也即维护UE上下丈。处理实体的位置如图3所示。
eNodeB切换发生之前，RRC上下文由可能的切换候选目标eNodeB4保存，但是GW不保存RRC上下文的镜像副本。RRC上下文在候选目标eNodeB4中的行为由源eNodeB2来维护。
在实际应用中，上述方案存在以下问题LTE网络中eNodeB间切换时延较大。
造成这种情况的主要原因在于，由于GW中无UE的RRC上下文，GW无法控制对源eNodeB和目标eNodeB的双播，然而，源eNodeB承载的控制信令比较少，使得需要承载一定的算法来维护选取候选目标eNodeB的过程，所以，该选取过程复杂，切换时延大。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种长期演进网络中的用户设备切换方法，使得LTE网络中eNodeB间切换时延得到优化。
为实现上述目的，本发明提供了一种长期演进网络中的用户设备切换方法，包含以下步骤A当用户设备进入服务演进节点B与其它演进节点B相邻接的邻接小区时，该服务演进节点B通过网关节点将该用户设备的无线资源控制上下文副本传递到该邻接小区的邻接演进节点B；B如果所述用户设备切换到所述邻接演进节点B，则使用该邻接演进节点B中的无线资源控制上下文副本完成切换。
其中，所述步骤A进一步包含以下子步骤当用户设备进入服务演进节点B与其它演进节点B相邻接的邻接小区时，该服务演进节点B在所述网关节点建立该用户设备的无线资源控制上下文的镜像；所述网关节点将所述无线资源控制上下文镜像的副本传递到该邻接小区的邻接演进节点B。
此外在所述方法中，还包含以下步骤当所述用户设备的无线资源控制上下文发生变化时，所述服务演进节点B同步更新该无线资源控制上下文在所述网关节点中的镜像。
此外在所述方法中，还包含以下步骤当所述网关节点中的镜像被所述服务演进节点B同步更新后，该网关节点根据预置策略更新所述邻接演进节点B中的无线资源控制上下文副本。
此外在所述方法中，还包含以下步骤当所述用户设备离开所述邻接小区时，删除与该邻接小区相邻接的所述演进节点B中的无线资源控制上下文副本。
此外在所述方法中，还包含以下步骤当所述用户设备从所述邻接小区进入不与其它演进节点B相邻接的非邻接小区时，删除该用户设备在所述网关节点中的无线资源控制上下文镜像。
此外在所述方法中，所述步骤B还包含以下子步骤在所述用户设备向所述邻接演进节点B切换的过程中，所述网关节点使用本地保存的该用户设备的无线资源控制上下文镜像进行双播。
此外在所述方法中，所述步骤B中的切换过程还包含以下子步骤所述服务演进节点B作为源演进节点B作出演进节点B间切换的判决，并通知目标演进节点B；所述目标演进节点B使用所述用户设备的无线资源控制上下文副本进行无线资分配并将无线资源准备结果通知源演进节点B；如果所述无线资源准备结果为失败，则所述源演进节点B放弃切换判决；如果所述无线资源准备结果为成功，则所述源演进节点B向所述用户设备发送切换命令；所述用户设备根据切换命令将业务切换到目标演进节点B，并向目标演进节点B发送切换证实消息；目标演进节点B收到切换证实消息后，通知源演进节点B释放相关资源。
此外在所述方法中，所述演进节点B之间的信息交互均由所述网关节点中转。
通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的主要区别在于，根据是否与其它eNodeB邻接，将eNodeB下属的小区分为邻接小区和非邻接小区，UE进入邻接小区时，在GW建立该UE的RRC上下文镜像，并通过GW在邻接eNodeB建立RRC上下文副本，如果切换判决结果为将UE切换到该邻接eNodeB，则直接使用该eNodeB中的RRC上下文副本分配无线资源完成切换。
当服务eNodeB中的RRC上下文变化时，GW中的镜像被同步更新，而邻接eNodeB中的副本则由GW根据预置策略更新(不一定实时同步更新)。如果UE进入非邻接小区，则删除GW中的镜像和邻接eNodeB中的副本。
这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即因为预先在可能成为切换目标的各eNodeB中均建立了RRC上下文副本，所以在发起实际切换时可以直接使用该RRC上下文副本，省掉了现有技术在切换判决后临时从源eNodeB向目标eNodeB发送RRC上下文副本所需要的时间，使得切换更为迅速，特别可以满足实时业务的要求。
因为在GW中建立了与源eNodeB中RRC上下文实时同步更新的镜像，所以可以直接使用GW中的镜像实现双播技术。
因为通过预置策略对邻接eNodeB中的RRC上下文副本进行更新，而有少许偏差的RRC上下文副本仍然可以胜任切换工作，所以该策略可以不要求采用实时同步更新的方式，这样可以减少GW的通信压力。
通过及时释放GW和邻接eNodeB中RRC上下文镜像或副本，可以减少对GW和邻接eNodeB的资源占用。
图1是现有技术中LTE网络的分层结构示意图；
图2是现有技术中LTE网络的UE切换方法示意图；图3是现有技术中LTE网络处理实体位置示意图；图4是根据本发明第一实施方式的LTE网络中UE的切换方法流程图；图5是根据本发明第一实施方式的LTE网络中UE的位置示意图；图6是根据本发明第二实施方式的LTE网络中UE的切换方法流程图；图7是根据本发明第二实施方式的LTE网络中UE的位置示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
针对LTE网络的eNodeB和GW两层节点结构，在eNodeB之间发生切换之前，将UE的RRC上下文的镜像传递到GW，并根据UE所处的小区给邻接eNodeB下发该镜像的副本，实现了切换之前对空中资源的预处理。
本发明第一实施方式的LTE网络中UE切换方法如图4所示，其中，UE从源eNodeB1的邻接小区C09经过邻接小区C01，移动到目标eNodeB3的邻接小区C08，如图5所示。
在步骤401中，UE与源eNodeB1有业务数据的传输，并从非邻接小区C09进入到邻接小区C01(C01与eNodeB3邻接)。
在步骤402中，一旦UE进入邻接小区C01，源eNodeB1即向GW发送该UE的RRC上下文，由GW建立该RRC上下文的镜像，并且该镜像与源eNodeB1中的该UE的RRC上下文保持同步更新。
在步骤403中，通过GW建立的镜像向目标eNodeB3发送该RRC上下文的副本，并通过预置策略对邻接eNodeB中的RRC上下文副本进行更新。因为有少许偏差的RRC上下文副本仍然可以胜任切换工作，所以该策略可以不要求采用实时同步更新的方式，这样可以减少GW的通信压力。需要说明的是，本发明中，“镜像”表示与原件完全相同且实时更新，“副本”表示由原件复制得到但设备只能保证尽量实时更新。
如果UE进入邻接小区C03，由于C03分别与eNodeB3和eNodeB4相邻，GW会同时向这两个邻接的eNodeB发送该UE的RRC上下文的副本。
在步骤404中，随着UE的移动进入目标eNodeB 3的邻接小区C08，需要切换时，源eNodeB1发送切换判决给GW，通知进行切换。
在步骤405中，GW将进行切换的切换判决转发给目标eNodeB3。
在步骤406中，目标eNodeB3收到该判决后，根据该UE的RRC上下文副本进行无线资源的分配，并通知GW分配成功(或失败)的结果。预先在可能成为切换目标的eNodeB中建立了RRC上下文副本，使得在发起实际切换时可以直接使用该RRC上下文副本，省掉了现有技术在切换判决后临时从源eNodeB向目标eNodeB发送RRC上下丈副本所需要的时间，使得切换更为迅速，特别可以满足实时业务的要求。
在步骤407中，GW将分配成功(或失败)的结果通知给源eNodeB1，同时实行双播机制，即同时向源eNodeB1和目标eNodeB3发送该UE的业务数据。因为在GW中建立了与源eNodeB1中RRC上下文实时同步更新的镜像，所以可以直接使用GW中的镜像实现双播技术。
在步骤408中，源eNodeB1根据该通知为分配成功，向UE发送切换命令。另外，如果该通知为分配失败，则源eNodeB1放弃这次切换。
在步骤409中，UE收到切换命令后，将业务切换到目标eNodeB3。
在步骤410中，切换业务的同时，UE发送切换证实消息给目标eNodeB3。
在步骤411中，当目标eNodeB3收到UE的消息后，便发送释放资源通知给GW。
在步骤412中，该释放资源通知由GW中转给源eNodeB1，并且源eNodeB1根据该通知，释放其与该UE间的无线资源，完成切换。
本发明第二实施方式的LTE网络中UE切换方法如图6所示，其中，UE从源eNodeB1的邻接小区C01，经由邻接小区C02移动到非邻接小区C04，如图7所示。
当UE在邻接小区C01时，根据上述实施方式，在UE进入邻接小区C01时，已经在GW中建立了该UE的RRC上下文镜像，并在eNodeB3中建立了该镜像的副本。
步骤601类似步骤401。
在步骤602中，UE离开了邻接小区C01，由eNodeB1向GW发送UE离开邻接小区C01的通知。
在步骤603中，GW根据该通知，向eNodeB 3发送删除副本的指示。使得eNodeB3及时地释放邻接eNodeB中的副本，这样可以减少对邻接eNodeB资源的占用。
在步骤604中，UE进入邻接小区C02(C02与eNodeB 4邻接)，eNodeB1即向GW发送UE进入邻接小区C02的通知。
在步骤605中，GW收到该通知后，根据该UE的RRC上下文的镜像，向eNodeB4发送该镜像的副本，eNodeB4建立该副本。
在步骤606中，GW实行双播机制，向eNodeB1发送业务数据。
在步骤607中，GW向eNodeB4发送业务数据。
步骤608和步骤609分别类似与步骤602和步骤603，都是离开邻接小区下的情况。
在步骤610中，UE进入非邻接小区C04(C04不与其它eNodeB邻接)，eNodeB1即向GW发送UE进入非邻接小区C04的通知。根据该通知，GW即删除该UE的RRC上下文的镜像。通过及时释放GW中RRC上下文镜像，可以减少对GW资源的占用。
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种长期演进网络中的用户设备切换方法，其特征在于，包含以下步骤A当用户设备进入服务演进节点B与其它演进节点B相邻接的邻接小区时，该服务演进节点B通过网关节点将该用户设备的无线资源控制上下文副本传递到该邻接小区的邻接演进节点B；B如果所述用户设备切换到所述邻接演进节点B，则使用该邻接演进节点B中的无线资源控制上下文副本完成切换。
2.根据权利要求1所述的长期演进网络中的用户设备切换方法，其特征在于，所述步骤A进一步包含以下子步骤当用户设备进入服务演进节点B与其它演进节点B相邻接的邻接小区时，该服务演进节点B在所述网关节点建立该用户设备的无线资源控制上下文的镜像；所述网关节点将所述无线资源控制上下文镜像的副本传递到该邻接小区的邻接演进节点B。
3.根据权利要求2所述的长期演进网络中的用户设备切换方法，其特征在于，还包含以下步骤当所述用户设备的无线资源控制上下文发生变化时，所述服务演进节点B同步更新该无线资源控制上下文在所述网关节点中的镜像。
4.根据权利要求3所述的长期演进网络中的用户设备切换方法，其特征在于，还包含以下步骤当所述网关节点中的镜像被所述服务演进节点B同步更新后，该网关节点根据预置策略更新所述邻接演进节点B中的无线资源控制上下文副本。
5.根据权利要求2所述的长期演进网络中的用户设备切换方法，其特征在于，还包含以下步骤当所述用户设备离开所述邻接小区时，删除与该邻接小区相邻接的所述演进节点B中的无线资源控制上下文副本。
6.根据权利要求5所述的长期演进网络中的用户设备切换方法，其特征在于，还包含以下步骤当所述用户设备从所述邻接小区进入不与其它演进节点B相邻接的非邻接小区时，删除该用户设备在所述网关节点中的无线资源控制上下文镜像。
7.根据权利要求3所述的长期演进网络中的用户设备切换方法，其特征在于，所述步骤B还包含以下子步骤在所述用户设备向所述邻接演进节点B切换的过程中，所述网关节点使用本地保存的该用户设备的无线资源控制上下文镜像进行双播。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的长期演进网络中的用户设备切换方法，其特征在于，所述步骤B中的切换过程还包含以下子步骤所述服务演进节点B作为源演进节点B作出演进节点B间切换的判决，并通知目标演进节点B；所述目标演进节点B使用所述用户设备的无线资源控制上下文副本进行无线资分配并将无线资源准备结果通知源演进节点B；如果所述无线资源准备结果为失败，则所述源演进节点B放弃切换判决；如果所述无线资源准备结果为成功，则所述源演进节点B向所述用户设备发送切换命令；所述用户设备根据切换命令将业务切换到目标演进节点B，并向目标演进节点B发送切换证实消息；目标演进节点B收到切换证实消息后，通知源演进节点B释放相关资源。
9.根据权利要求8所述的长期演进网络中的用户设备切换方法，其特征在于，所述演进节点B之间的信息交互均由所述网关节点中转。
全文摘要
本发明涉及长期演进网络，公开了一种长期演进网络中的用户设备切换方法，使得eNodeB间切换时延得到优化。本发明中，根据是否与其它eNodeB邻接，将eNodeB下属的小区分为邻接小区和非邻接小区，UE进入邻接小区时，在GW建立该UE的RRC上下文镜像，并通过GW在邻接eNodeB建立RRC上下文副本，如果切换判决结果为将UE切换到该邻接eNodeB，则直接使用该eNodeB中的RRC上下文副本分配无线资源完成切换。当服务eNodeB中的RRC上下文变化时，GW中的镜像被同步更新，而邻接eNodeB中的副本则由GW根据预置策略更新。如果UE进入非邻接小区，则删除GW中的镜像和邻接eNodeB中的副本。
文档编号H04W36/08GK1997216SQ20061000562
公开日2007年7月11日 申请日期2006年1月3日 优先权日2006年1月3日
发明者胡灏 申请人:华为技术有限公司