移動通信系統中優化切換的系統與方法
2023-05-22 14:22:31 2
專利名稱：移動通信系統中優化切換的系統與方法
技術領域：
本發明涉及移動通信系統中優化切換的系統與方法，更具體地，本發明涉及寬帶移動通信系統中優化切換過程的系統與方法，其可以減少切換時間延遲。
背景技術：
在為下一代通信系統的第四代(此後，稱為4G)通信系統中，人們正在積極研究向用戶提供具有各種服務質量(此後，稱為QoS)、並且支持大約100Mbps的傳送速度的服務。尤其是，在當前的4G通信系統中，人們正在積極研究開發新類型的通信系統，以確保支持相對較高的傳送速度的無線區域網(LAN)系統與無線城域網(MAN)系統中的移動性與QoS，並且支持4G通信系統所提供的高速服務。作為此類新型通信系統的代表，人們已經開發了電氣電子工程師協會(IEEE)802.16a通信系統與IEEE 802.16e通信系統。
IEEE 802.16a通信系統與IEEE 802.16e通信系統採用正交頻分復用(OFDM)方案與正交頻分多址(OFDMA)方案，以支持用於無線MAN系統的物理信道的寬帶傳送網絡。
IEEE 802.16a通信系統為只對於單個結構的系統，而根本沒有反映訂戶站(SS)的移動性，其中SS處於靜止狀態。相反，IEEE 802.16e通信系統為反映SS的移動性的系統，並且將具有移動性的SS稱為移動訂戶站(MSS)。
此後，將參照圖1描述常規IEEE 802.16e通信系統的結構，圖1為示意性顯示常規通信系統(例如IEEE 802.16e通信系統)的結構的方框圖。
IEEE 802.16e通信系統具有多小區結構，包括小區100與小區150。另外，IEEE 802.16e通信系統包括基站(BS)110，其控制小區100；BS140，其控制小區150；以及多個MSS111、113、130、151、和153。利用OFDM/OFDMA方法，進行BS 100與140、以及MSS111、113、130、151、和153之間信號的發送/接收。此處，MSS 130位於小區100與小區150之間的重疊區域(即，切換區域)。相應地，當MSS 130在與BS 110發送/接收信號的同時、進一步移動到BS 140控制的小區150中時，對於MSS 130的服務BS從BS 110改變為BS 140。
此後，將參照圖2討論切換的典型過程，圖2為顯示典型切換過程的流程圖。
首先，當到服務BS(BS#1)220的鏈路的狀態下降到預定門限之下時，連結到服務BS 220的MSS 210試圖連接到新BS。為了確定可以作為新服務基站的適當的基站，MSS 210掃描可連結的鄰居BS，例如，BS#2230、BS#3240、以及BS#4250(步驟201)。此後，根據該確定，MSS 210選擇MSS 210將要請求切換到其的BS(例如BS#2230、以及BS#3240)。然後，MSS 210向服務BS 220發送MSS切換請求(MOB_MSSHO_REQ)消息，該消息包括推薦鄰居BS 230和240，以及掃描結果(步驟203)。當收到MOB_MSSHO_REQ消息時，服務BS 220向在MOB_MSSHO_REQ消息中包含的推薦鄰居(例如BS#2230、以及BS#3240)發送報告MSS 210的切換請求的切換預通知(HO_pre_notification)消息(分別為步驟205與207)。HO_pre_notification消息包括MSS 210的所需帶寬與所需服務質量信息。
當收到HO_pre_notification消息時，鄰居BS 230和240向服務BS 220發送響應(HO_pre_notification_response)消息，該消息包括根據其自身的資源狀態的、對MSS 210的切換請求的批准或拒絕(分別為步驟209與211)。此後，服務BS 220確定MSS 210可以向其切換的BS，並且向MSS 210發送切換響應(MOB_BSHO_RSP)消息，該消息包括所確定的BS(步驟215)。此處，MOB_BSHO_RSP消息包括一或多個BS。此後，服務BS 220向為在MOB_BSHO_RSP消息中包含的推薦目標BS之一的目標BS(例如BS#3 240)發送切換確認(HO_confirm)消息，從而該BS可以準備MSS 210的切換(步驟213)。
當收到MOB_BSHO_RSP消息時，MSS 210從在MOB_BSHO_RSP消息中包含的推薦目標BS中確定將要向其切換的目標BS，並且向服務BS 220發送切換指示(MOB_HO_IND)消息，該消息包含所確定的BS(步驟217)。當從MSS 210收到MOB_HO_IND消息時，服務BS 220釋放與MSS 210的無線連接信道(步驟219)。
然後，MSS 210與在MOB_HO_IND消息中包含的鄰居BS(例如BS#3240)執行網絡重入過程(步驟221-225)。此後，將把MSS 210移動到並且新近連接的鄰居BS稱為目標BS。在執行網絡重入過程之後，MSS 210設置與目標BS 240的新的無線連接信道。與目標BS 240的網絡重入過程和與服務BS 220的網絡進入過程類似，並且包括以下步驟(1)下行鏈路/上行鏈路參數獲取；(2)測距(ranging)；(3)基本功能重新協商；(4)重新授權；(5)重新註冊；以及(6)重新建立IP連接性。最後，已經與目標BS 240建立了新無線連接信道的MSS 210可以繼續數據傳送(步驟227)。
根據上述結構，在釋放與現有的服務BS的無線連接信道、以及建立與目標BS的新無線連接信道的過程中，現有的服務BS在以下時間點上刪除MSS的服務上下文。即，在當從MSS收到MOB_HO_IND消息時的時間點上、或者在當在MSS與目標之間新無線連接信道的確立被完成之後從目標BS收到切換完成消息時的時間點上，服務BS刪除該服務上下文。此處，還沒有詳細定義所述切換完成消息。
上述的現有切換方法具有以下缺點，在該現有切換方法中，在切換時，MSS釋放與服務BS的現有無線連接信道，並且建立與目標BS的新無線連接信道。
具體地，根據現有切換方法，當MSS頻繁地在不同BS控制的不同小區之間移動時，需要頻繁切換，並且每當執行切換時，就需要產生延遲的網絡重入過程。因此，根據現有切換方法，由於切換對數據發送/接收的中斷可能會增加，並且變得不可接受。
另外，如果當來自服務BS的信號具有小於鄰居BS的載波對幹擾與噪聲比(CINR)時開始切換過程，則必須發送MOB_MSSHO_REQ消息、MOB_BSHO_RSP消息、以及MOB_IN_IND消息，即使在MSS與服務BS之間的連接不良的狀態下也如此。在這種情況下，可能會發生由於重新發送的傳送錯誤或者延遲，其可能會造成進一步的延遲與服務中斷。另外，當MSS發送MOB_MSSHO_REQ消息以及MOB_IN_IND消息時，可能會發生隨機接入延遲。因此，依賴於該時間延遲的長度，甚至在完成切換過程之前，與服務BS的連接可能會被中斷。
發明內容
因此，做出本發明以解決現有技術中出現的上述問題，並且本發明的目的在於提供移動寬帶無線接入系統中優化切換過程的系統與方法。
本發明的另一目的在於提供移動寬帶無線接入系統中優化切換過程的骨幹通信方法與輪詢方法，其可以減少每次切換時的網絡重入過程。
本發明的另一目的在於提供移動寬帶無線接入系統中優化切換過程的系統與方法，其可以縮減每次切換時的網絡重入過程。
本發明的另一目的在於提供移動寬帶無線接入系統中優化切換過程的系統與方法，其可以通過利用輪詢機制，減少切換時間延遲。
為了達到上述目的，提供了一種在移動通信系統中進行切換的方法，該移動通信系統包括移動訂戶站，具有當前向移動訂戶站提供服務的服務基站、以及鄰近該服務基站的至少一個鄰居基站。該方法包括以下步驟由服務基站接收來自移動訂戶站的切換請求；響應於所述來自移動訂戶站的切換請求、由服務基站指令移動訂戶站進行切換；以及由移動訂戶站根據在來自服務基站的切換指令中包含的信息進行用於快速切換的網絡重入過程。
根據本發明的另一方面，提供了一種在移動通信系統中由移動訂戶站進行切換的方法，該移動通信系統包括該移動訂戶站，具有當前向移動訂戶站提供服務的服務基站、以及鄰近該服務基站的多個鄰居基站。該方法包括以下步驟從移動訂戶站向服務基站發送切換請求；由移動訂戶站從服務基站接收響應於所述切換請求的響應消息；確認在所述來自服務基站的響應消息中包含的、用於切換的通信級別信息；以及由移動訂戶站與目標基站在根據所述通信級別信息省略網絡重入過程的至少一個步驟的同時進行用於快速切換的網絡重入過程。
根據本發明的另一方面，提供了一種在移動通信系統中由服務基站支持切換的方法，該移動通信系統包括移動訂戶站、當前向移動訂戶站提供服務的服務基站、以及鄰近該服務基站的目標基站。該方法包括以下步驟當收到來自移動訂戶站的切換請求時，發送移動訂戶站的功能簡檔；以及向移動訂戶站發送響應消息，該響應消息具有為了與目標基站進行快速重入過程而省略的信息。
根據本發明的另一方面，提供了一種在移動通信系統中由目標基站進行切換的方法，該移動通信系統包括移動訂戶站，具有當前向移動訂戶站提供服務的服務基站、以及鄰近該服務基站的所述目標基站。該方法包括以下步驟當在通過網絡骨幹消息的與服務基站的協商過程期間確定該目標基站能夠向移動訂戶站提供服務時，向服務基站發送響應消息以及通信級別信息，該通信級別信息包括目標基站與移動訂戶站將在其上進行通信的通信級別；從服務基站接收移動訂戶站的功能簡檔；以及通過省略至少一個預定步驟的網絡重入過程，與移動訂戶站一起進行快速切換。
根據本發明的另一方面，提供了一種在移動通信系統中優化切換過程的方法，該移動通信系統包括移動訂戶站、服務基站、以及目標基站。該方法包括以下步驟將切換過程劃分為多個級別的骨幹通信，以最小化由於切換的時間延遲，並且在通過網絡骨幹消息的服務基站與目標基站之間的協商過程中，由目標基站選擇對應的骨幹通信級別；從服務基站向移動訂戶站發送切換響應消息，該切換響應消息通知移動訂戶站由目標基站選擇的對應的骨幹通信級別；向目標基站發送對應於所述骨幹通信級別的移動訂戶站的信息；以及由移動訂戶站執行省略對應於來自服務基站的骨幹通信級別的預定消息發送/接收過程的網絡重入過程。
根據本發明的另一方面，提供了一種在移動通信系統中進行切換的方法，該移動通信系統包括移動訂戶站、當前向移動訂戶站提供服務的服務基站、以及鄰近該服務基站的多個鄰居基站。該方法包括以下步驟從服務基站向移動訂戶站發送切換請求消息，該切換請求消息具有為了與目標基站一起進行快速重入過程而省略的信息；以及由移動訂戶站根據在切換請求消息中包含的信息通過省略至少一個預定步驟的網絡重入過程進行快速切換。
根據本發明的另一方面，提供了一種切換支持系統，用於在移動通信系統中支持切換，該移動通信系統包括移動訂戶站、當前向移動訂戶站提供服務的服務基站、以及鄰近該服務基站的多個鄰居基站。該切換支持系統包括服務基站，用來在網絡協商過程期間，從可用目標基站接收包含選定骨幹通信級別的消息，響應於該消息向目標基站發送移動訂戶站的功能簡檔，以及向移動訂戶站發送包含所指定骨幹通信級別的切換響應消息，由此指令移動訂戶站進行省略對應於所述骨幹通信級別的預定步驟的快速切換；目標基站，用來從服務基站接收要切換的移動訂戶站的信息，並且響應於所收到的該信息，選擇以及發送對應的骨幹通信級別給服務基站；以及移動訂戶站，用來從服務基站接收切換響應消息，並且根據在切換響應消息中包含的骨幹通信級別，與目標基站一起執行用於快速切換的網絡重入過程。
從以下結合附圖的描述中，將更清楚本發明的以上以及其他目的、特徵、以及優點，其中圖1為示意性顯示常規通信系統的結構的方框圖；圖2為顯示典型切換過程的流程圖；圖3為根據本發明實施例的、移動寬帶無線接入系統中用於切換優化的骨幹通信過程的流程圖；圖4A與4B為顯示根據本發明優選實施例的、在移動寬帶無線接入系統中用於切換優化的第二級骨幹通信的流程圖；圖5A與5B顯示根據本發明優選實施例的、在移動寬帶無線接入系統中用於切換優化的第三級骨幹通信。
具體實施例方式
此後，將參照附圖描述根據本發明的優選實施例。在以下對本發明的描述中，在可能會混淆本發明主題的情況下，將省略對此處融入的公知功能與配置的詳細描述。
本發明提出了一種解決方案，用來改進移動寬帶無線接入(MBWA)系統中的切換過程。即，本發明提出了一種解決方案，用來優化切換過程以改進MBWA系統中的切換性能。對於此類優化，本發明提出了一種階梯式骨幹通信以及輪詢(polling)機制，並且定義了實現它們的信令過程與消息。
根據本發明的骨幹通信包括三級，即第一級(級1)骨幹通信、第二級(級2)骨幹通信、以及第三級(級3)骨幹通信(其中每級也被稱為一階)。此後，將討論根據本發明實施例的、通過上述三階骨幹來優化網絡重入過程的方法。在以下描述中，應該注意目標BS 1與目標BS 2為MSS可以移動到的鄰居BS，即在目標BS列表中包含的目標BS。
在以下關於根據本發明的切換方法的描述中，將不重複描述與圖2所式的常規切換方法中相同的操作，並且將僅僅主要詳細討論根據本發明的階梯式骨幹通信。
圖3為顯示根據本發明優選實施例的、移動寬帶無線接入系統中用於切換優化的第一級骨幹通信的流程圖。
該第一級骨幹通信為以下過程其中，服務BS 320向目標BS 330與340發送MSS 310的功能簡檔(profile)，從而可以從網絡重入過程中省略基本功能重新協商的步驟，即發送SBC_REQ與SBC_RSP的步驟(如步驟350所示)。
圖3所示的流程圖顯示根據本發明提出的、用來最小化切換中的延遲的三階骨幹通信中的第一階(級)。如圖3所示，在第一級中，在服務BS 320與可用目標BS 330、340之間的通過網絡骨幹消息(包括HO_pre_notification消息(步驟309與311)以及HO_pre_notification_response消息(步驟313與315))的協商的過程中，可用目標BS在所發送的HO_pre_notification_response消息中插入應答(ACK)或不應答(NACK)。圖3所示的流程圖基於以下假設目標BS2 340為可服務目標BS。此處，可服務BS2 340在HO_pre_notification_response消息中與ACK一起插入對應的骨幹通信級(BCL，例如BCL＝1)之後，發送HO_pre_notification_response消息(步驟315)。
然後，服務BS 320在MOB_BSHO_RSP消息中插入從BS2 340收到的BCL的信息(BCL＝1)，然後將該消息發送給MSS 310(步驟319)。此處，MOB_BSHO_RSP消息可以包括以下數字，用來指示骨幹通信級(BCL)0＝半流動(seminomadic)；1＝骨幹通信級1(在重入處理期間省略SBC_REQ/RSP)；2＝骨幹通信級2(在重入處理期間省略SBC_REQ/RSP、PKM_REQ/RSP、以及REG_REQ/RSP)；以及3＝骨幹通信級3(在重入處理/ARP傳送期間省略SBC_REQ/RSP、PKM_REQ/RSP、以及REG_REQ/RSP)。
另外，服務BS 320向目標BS 340發送對應於BCL的消息。在第一BCL(BCL1)中，服務BS 320向目標BS 340發送原始SBC(基本功能)簡檔(步驟317)。
結果，可以從網絡重入過程中省略SBC_REQ/RSP。
應該注意與關於第一級骨幹通信的上述描述相同的描述也可以用於以後描述的第二與第三級骨幹通信。
圖4A與4B為顯示根據本發明優選實施例的、在移動寬帶無線接入系統中用於切換優化的第二級骨幹通信的流程圖。
根據本發明的第二級骨幹通信可以分類為如圖4A所示的、採用安全密鑰復用方案的通信，以及如圖4B所示的、採用預驗證方案的通信。根據安全密鑰復用方案，對於新目標BS，沒有變化地使用先前服務BS中用於安全的所有或者某些密鑰。根據預驗證方案，服務BS預先從目標BS接收目標BS要使用的密鑰，並且在開始切換之前、即在發送HO-IND之前，將其發送給MSS，從而當MSS進行網絡重入時，MSS可以全部或者部分省略PKM_REQ消息與PKM_RSP消息的交換(圖4A與4B中步驟450所示)。
參照圖4A與4B，為了清楚起見，圖3所示的步驟分別對應於圖4所示的步驟，因此不在給出進一步的描述。在通過服務BS 420與可用目標BS 430、440之間的網絡骨幹消息的協商過程中，可用目標BS在HO_pre_notification_response消息中插入對應BCL(例如BCL＝2)之後，發送HO_pre_notification_response消息(步驟407與411)。圖4A與4B基於以下假設目標BS2 440為可用目標BS，並且可服務目標BS2 440在HO_pre_notification_response消息中插入對應BCL(例如BCL＝2)之後發送HO_pre_notification_response消息。然後，服務BS 420在MOB_BSHO_RSP消息中插入從BS2 440收到的BCL(BCL＝2)的信息，然後將該消息發送給MSS410(步驟413)。此處，服務BS 420向BS2 440發送對應於BCL的信息(步驟415)。結果，在第二級骨幹通信中，可以省略除測距步驟之外的網絡重入過程的所有步驟。即，可以省略MSS與目標BS之間的SBC_REQ/RSP、PKM_REQ/RSP、或者REG_REQ/RSP消息交換。
此後，將討論第二級骨幹通信中從服務BS 420發送到目標BS2 440的所述對應信息。
如上所述，第二級骨幹通信可以分類為安全密鑰復用型與預驗證型。在第二級骨幹通信中，服務BS 420向目標BS2 440不僅發送MSS 410的服務簡檔，而且發送所有連接標識符(CID)、服務流CID(SFID)、以及安全密鑰(在採用密鑰復用方案的情況下)。結果，在第二級骨幹通信中，可以從網絡重入過程中省略基本功能重新協商步驟(即發送/接收SBC_REQ消息與SBC_RSP消息的步驟)、重新授權步驟(即發送/接收PKM_REQ消息與PKM_RSP消息的步驟)、以及重新註冊步驟(即發送/接收REG_REQ消息與REG_RSP消息的步驟)。在介質訪問控制(MAC)層中，每個不同的QoS類都由CID標識。此處，該標識通過使用SFID進行。另外，當加密所標識的信息時，將密鑰附接於所加密的信息。必須發送所有CID的原因在於空中鏈路中的每個連接都由每個BS分別控制的CID標識。因此，目標BS必須就其當前使用的CID通知MSS，其可以由REG_RSP消息的TLV定義。即，通過在上述步驟中向目標BS發送上述信息，可以省略不必要的發送/接收步驟。換言之，根據本發明的第二級骨幹通信過程，可以省略圖4A與4B中的步驟450。
如上所述，本發明提出了圖4A與4B所示的第二級骨幹通信，以最小化切換所需的時間延遲。另外，不僅第二級骨幹通信而且第三級骨幹通信(以後描述)都提出了根據驗證類型的兩種方案，其包括安全密鑰復用方案與預驗證方案。圖4A顯示利用安全密鑰復用方案的信令過程，圖4B顯示利用預驗證方案的信令過程。
如上所述的第二級骨幹通信過程可以包括第一級骨幹通信過程的所有步驟。另外，在第二級骨幹通信過程中，服務BS向目標BS傳遞所有CID，包括基本CID、首要CID、輔助CID、傳輸CID、以及SFID。另外，在第二級骨幹通信過程中，哈希消息驗證代碼(HMAC)、元組(Tuple)與REG_RSP TLV編碼信息由所發送的RNG_RSP消息承載(步驟423)，從而可以省略除測距過程之外的、網絡重入過程的所有步驟(即圖4A與4B中的步驟450)。為了清楚起見，在步驟450中，步驟425、427、429、431、433、和435分別對應步驟329、331、333、335、337、和339，因此不再進一步描述。
圖5A與5B顯示根據本發明優選實施例的、在移動寬帶無線接入系統中用於切換優化的第三級骨幹通信。
與第二級骨幹通信類似，第三級骨幹通信可以分類為兩種類型。即，第三級骨幹通信可以分類為如圖5A所示的、採用安全密鑰復用方案的通信，以及如圖5B所示的、採用預驗證方案的通信。
參照圖5A與5B，在通過服務BS 520與可用目標BS 530、540之間的網絡骨幹消息的協商過程中，可用目標BS在HO_pre_notification_response消息中插入對應BCL(例如BCL＝3)之後，發送HO_pre_notification_response消息(步驟507與511)。圖5A與5B基於以下假設目標BS2 540為可用目標BS，並且可服務目標BS2 540在HO_pre_notification_response消息中插入對應BCL(例如BCL＝3)之後發送HO_pre_notification_response消息(步驟511)。然後，服務BS 520在MOB_BSHO_RSP消息中插入從BS2 540收到的BCL(BCL＝3)的信息，然後將該MOB_BSHO_RSP消息發送給MSS 510(步驟513)。此處，服務BS 520向BS2 540發送對應於BCL的信息(步驟515)。結果，在第三級骨幹通信中，可以省略除測距處理之外的網絡重入過程的所有步驟。為了清楚起見，圖5A與5B中具有相同名稱的步驟相互對應。
此後，將討論第三級骨幹通信中從服務BS 520發送到目標BS2 540的所述對應信息。
如上所述，第三級骨幹通信可以分類為兩種類型，即圖5A所示的安全密鑰復用型與圖5B所示的預驗證型。在第三級骨幹通信中，服務BS 520向目標BS2 540傳遞MSS 510的所有介質訪問控制(MAC)狀態信息。結果，在第三級骨幹通信中，可以省略除測距處理(即發送/接收RNG_REQ消息(步驟521)與RNG_RSQ消息(步驟523)的步驟)之外的網絡重入過程的所有步驟。換言之，根據本發明提出的第三級骨幹通信，可以省略圖5A與5B的步驟550。另外，服務BS將ARQ狀態信息傳遞給目標BS，從而ARQ可以復用而不需被重置。ARQ指指示MSS已經收到信息的級別的信息。因此，當沒有正常發送信息時，必須從沒有收到ACK處重新開始數據包發送。結果，通過報告已經發送MAC ARQ的級別，可以避免不必要的資源浪費。
如上所述，本發明提出了圖5A與5B所示的第三級骨幹通信，以最小化切換的時間延遲。另外，第三級骨幹通信過程包括第二級骨幹通信過程的所有步驟，並且使用其所有消息。除第二級骨幹通信過程的消息之外，在第三級骨幹通信中，還從服務BS向BS傳遞自動重複請求(ARQ)狀態信息。因此，通過利用來自服務BS的原樣ARQ狀態信息，而不用重置ARQ狀態信息，目標BS可以減少切換的時間延遲。
此後，將參照表1詳細描述如上所述的本發明新提出的BS切換響應(MOB_BSHO_RSP)消息(如步驟513所示)。本發明不僅可以用於如上所述的MSS請求的切換，而且可以用於服務BS請求的切換。在後一情況下，即，在服務BS請求切換的情況下，如上所述的BCL信息可以插入到MOB_BSHO_REQ消息中，以執行階梯式骨幹通信。以後將參照表2詳細描述MOB_BSHO_REQ消息。
首先，MOB_BSHO_RSP消息包括關於MSS將向其切換的目標BS的信息，並且具有表1所示的結構。
表1
如表1所示，MOB_BSHO_RSP消息包括多個信息元素(IE)，例如指示所發送的消息的類型的「Mangaement Message Type」(管理消息類型)，指示預期開始切換過程的時間點的「Estimated HO Start」(估計切換開始)，以及指示服務BS選擇的目標BS的「N_Recommended」。此處，N_Recommended包括每個選定BS的標識符(「Neighbor BS ID」(鄰居BS ID))、以及每個目標BS預期向MSS提供服務的服務水平(「service level prediction」(服務水平預測))。另外，表1所示的IE包括用於切換優化的「BackboneCommunication Level」(骨幹通信級別)。此處，Backbone CommunicationLevel包括第一骨幹通信級(BCL＝1)、第二骨幹通信級(BCL＝2)、和第三骨幹通信級(BCL＝3)。
以上描述討論在移動寬帶無線接入系統中的、根據MSS的請求的切換過程。但是，本發明不限於上述切換過程，並且毫無疑問可以用於根據BS的請求的切換。在根據BS的請求的切換的情況下，將BCL信息插入發送給MSS的MOB_BSHO_REQ消息中，並且由其承載。MOB_BSHO_REQ消息具有以下表2所示的結構。
表2
如表2所示，MOB_BSHO_REQ消息包括多個信息元素(IE)，例如指示所發送的消息的類型的「Mangaement Message Type」(管理消息類型)，以及指示服務BS的掃描結果的「N_Recommended」。N_Recommended包括每個目標BS的標識符、每個目標BS的導頻信號的載波對幹擾與噪聲比(CINR)、以及每個目標BS預期向MSS提供服務的服務水平。另外，表2中的IE包括用於切換優化的「Backbone Communication Level」(骨幹通信級別)。如上所述，Backbone Communication Level包括半流動(BGL＝0)、第一骨幹通信級(BCL＝1)、第二骨幹通信級(BCL＝2)、和第三骨幹通信級(BCL＝3)。
如上所述，根據本發明的另一實施例，在基於BS的請求的切換的情況下，在承載BCL信息的同時發送MOB_BSHO_REQ消息。即，在通過服務BS與目標BS之間的骨幹通信預先設置用於階梯式骨幹通信的信息的狀態下，服務BS向MSS發送包括BCL信息的MOB_BSHO_REQ消息。然後，MSS發送MOB_HO_IND消息，然後直接行進到下一步驟，同時省略不需要的步驟。
此後，將描述根據本發明另一實施例的採用輪詢機制的切換的方法。本發明提出了輪詢機制以及階梯式骨幹通信，以最小化網絡重入過程。
根據本發明提出的輪詢機制，在移動寬帶無線接入系統中為了使BS向MSS分配帶寬，需要在BS與MSS之間的四個步驟的消息交換。即，消息交換過程包括用於帶寬請求測距的第一步驟，其中BS向MSS分配用於帶寬請求頭部的上行鏈路脈衝串的第二步驟，其中MSS向BS發送帶寬請求頭部的第三步驟，以及其中BS向MSS分配用於數據包傳送的脈衝串的第四步驟。
此處，為了減少切換期間的時間延遲，本發明提出了一種機制(即「輪詢機制」)，其中在傳送MOB_MSSHO_REQ之後，在每個幀處向MSS分配上行鏈路脈衝串。
換言之，根據本發明提出的輪詢機制，MS必須以上述的總共四個步驟與MSS交換信息，以向MSS分配帶寬。為了這一過程，本發明提出了一種機制，其中在發送MOB_MSSHO_REQ消息或者從MSS收到MOB_MSSHO_REQ消息之後，在每個幀都分配可以通過其發送帶寬請求頭部的小的脈衝串，直到服務BS收到MOB_HO_IND消息。
另外，該輪詢機制不僅可以用於服務BS，而且可以用於目標BS。具體地，如上所述，當目標BS從MSS收到測距請求(RNG_REQ)消息時，在每個幀中，目標BS向MSS分配能夠承載帶寬請求頭部的小的脈衝串。
如上所述，本發明提出了新的階梯式骨幹通信以減少對於每次切換的網絡重入過程，以及輪詢機制以減少切換的時間延遲，由此提供了移動寬帶無線接入系統中能夠優化切換功能的系統與方法。
本發明提出了最優切換系統與方案，用於最小化移動通信系統中切換的時間延遲。具體的，本發明通過在移動通信系統中利用階梯式骨幹通信方案以及輪詢機制，可以提高現有的切換功能。
另外，根據本發明，服務BS與目標BS預先交換對應於每個級別的消息，包括基本功能信息、安全密鑰、ARQ狀態信息等等，從而可以省略除測距過程之外的網絡重入過程，由此減少數據傳送/接收由於切換而中斷的時長。
另外，根據本發明，在移動寬帶無線接入系統中，通過使用階梯式骨幹通信，可以縮減每次切換時的網絡重入過程，並且通過使用輪詢機制，可以減少切換時間延遲，從而可以優化移動寬帶無線接入系統中的切換性能。
雖然參照本發明的特定優選實施例顯示並且描述了本發明，但是本領域技術人員應該理解在不脫離權利要求限定的本發明的精神與範圍的前提下，可以對其中的形式與細節進行各種改變。
權利要求
1.一種在移動通信系統中進行切換的方法，該移動通信系統包括移動訂戶站，具有當前向移動訂戶站提供服務的服務基站、以及鄰近該服務基站的至少一個鄰居基站，該方法包括以下步驟由服務基站接收來自移動訂戶站的切換請求；響應於所述來自移動訂戶站的切換請求、由服務基站指令移動訂戶站進行切換；以及由移動訂戶站根據在來自服務基站的切換指令中包含的信息進行用於快速切換的網絡重入過程。
2.如權利要求1所述的方法，其中當服務基站接收來自移動訂戶站的切換請求時，服務基站執行以下步驟向所述鄰近服務基站的至少一個鄰居基站發送通知消息，以通知收到對於切換的請求；從所述至少一個鄰居基站接收對應於該通知消息的響應消息；以及向移動訂戶站發送包括與切換優化過程相關的信息的切換響應。
3.如權利要求2所述的方法，其中所述與切換優化過程相關的信息指示當移動訂戶站處於切換過程中時的相關網絡重入管理消息。
4.如權利要求3所述的方法，其中所述相關網絡重入管理消息為SBC_REQ/RSP、PKM_REQ/RSP、或者REG_REQ/RSP消息。
5.如權利要求4所述的方法，其中移動訂戶站可以在根據指示所述相關網絡重入管理消息的消息省略移動訂戶站與目標基站之間的至少一個消息交換的同時進行網絡重入過程。
6.一種在移動通信系統中由移動訂戶站進行切換的方法，該移動通信系統包括該移動訂戶站，具有當前向移動訂戶站提供服務的服務基站、以及鄰近該服務基站的多個鄰居基站，該方法包括以下步驟從移動訂戶站向服務基站發送切換請求；由移動訂戶站從服務基站接收響應於所述切換請求的響應消息；確認在所述來自服務基站的響應消息中包含的、用於切換的通信級別信息；以及由移動訂戶站與目標基站在根據所述通信級別信息省略網絡重入過程的至少一個步驟的同時進行用於快速切換的網絡重入過程。
7.如權利要求6所述的方法，其中所述通信級別信息由以下定義0＝半流動；1＝骨幹通信級別1；2＝骨幹通信級別2；以及3＝骨幹通信級別3。
8.一種在移動通信系統中由服務基站支持切換的方法，該移動通信系統包括移動訂戶站、當前向移動訂戶站提供服務的服務基站、以及鄰近該服務基站的目標鄰居基站，該方法包括以下步驟當收到來自移動訂戶站的切換請求時，發送移動訂戶站的功能簡檔；以及向移動訂戶站發送響應消息，該響應消息具有為了與目標基站進行快速重入過程而省略的信息。
9.如權利要求8所述的方法，其中在通過網絡骨幹消息的與目標基站的協商過程中，服務基站接收通信級別信息，並且發送移動訂戶站的功能簡檔，所述通信級別信息包括目標基站與移動訂戶站將在其上進行通信的通信級別，所述功能簡檔對應於該通信級別信息。
10.如權利要求9所述的方法，其中所述通信級別信息由以下定義0＝半流動；1＝骨幹通信級別1；2＝骨幹通信級別2；以及3＝骨幹通信級別3。
11.如權利要求8所述的方法，其中所述功能簡檔包括以下中的至少一個基本功能信息、安全密鑰信息、以及自動重複請求(ARQ)狀態信息，作為用於切換優化的、對應於所述通信級別的信息。
12.如權利要求8所述的方法，其中服務基站向移動訂戶站發送響應消息，該響應消息包括來自目標基站的所述通信級別信息。
13.一種在移動通信系統中由目標基站進行切換的方法，該移動通信系統包括移動訂戶站，具有當前向移動訂戶站提供服務的服務基站、以及鄰近該服務基站的所述目標基站，該方法包括以下步驟當在通過網絡骨幹消息的與服務基站的協商過程期間確定該目標基站能夠向移動訂戶站提供服務時，向服務基站發送響應消息以及通信級別信息，該通信級別信息包括目標基站與移動訂戶站將在其上進行通信的通信級別；從服務基站接收移動訂戶站的功能簡檔；以及通過省略至少一個預定步驟的網絡重入過程，與移動訂戶站一起進行快速切換。
14.如權利要求13所述的方法，其中所述通信級別信息由以下定義0＝半流動；1＝骨幹通信級別1；2＝骨幹通信級別2；以及3＝骨幹通信級別3。
15.如權利要求13所述的方法，其中所述功能簡檔包括以下中的至少一個基本功能信息、安全密鑰信息、以及自動重複請求(ARQ)狀態信息，作為用於切換優化的、對應於所述通信級別的信息。
16.一種在移動通信系統中優化切換過程的方法，該移動通信系統包括移動訂戶站、服務基站、以及目標基站，該方法包括以下步驟將切換過程劃分為多個級別的骨幹通信，以最小化由於切換的時間延遲，並且在通過網絡骨幹消息的服務基站與目標基站之間的協商過程中，由目標基站選擇對應的骨幹通信級別；從服務基站向移動訂戶站發送切換響應消息，該切換響應消息通知移動訂戶站由目標基站選擇的對應的骨幹通信級別；向目標基站發送對應於所述骨幹通信級別的移動訂戶站的信息；以及由移動訂戶站執行省略對應於來自服務基站的骨幹通信級別的預定消息發送/接收過程的網絡重入過程。
17.如權利要求16所述的方法，其中所述由目標基站指定、並且發送到服務基站的骨幹通信級別由以下定義的級別之一0＝半流動；1＝骨幹通信級別1；2＝骨幹通信級別2；以及3＝骨幹通信級別3。
18.如權利要求16所述的方法，其中所述骨幹通信級別包括第一級骨幹通信，其中服務基站向目標基站發送移動訂戶站的功能簡檔，由此通過網絡骨幹消息從網絡重入過程中省略協商過程；第二級骨幹通信，其中服務基站向目標基站發送移動訂戶站的功能簡檔以及其他預定信息，由此通過網絡骨幹消息從網絡重入過程中省略協商過程、重新驗證過程、以及重新註冊過程；以及第三級骨幹通信，其中服務基站向目標基站發送移動訂戶站的功能簡檔、安全密鑰、以及所有狀態信息，由此省略除測距過程之外的網絡重入過程的所有步驟。
19.如權利要求18所述的方法，其中第二級骨幹通信與第三級骨幹通信每個都被分類為採用安全密鑰復用方案的通信以及採用預驗證方案的通信。
20.如權利要求18所述的方法，其中在第二級骨幹通信中，所述其他預定信息包括所有連接標識符(CID)、服務流連接ID(SFID)、以及當採用密鑰復用方案時的安全密鑰。
21.如權利要求18所述的方法，其中在第三級骨幹通信中，服務基站向目標基站發送自動重複請求(ARQ)狀態信息，以使目標基站可以復用ARQ而不用重置ARQ。
22.如權利要求16所述的方法，還包括以下步驟在每個幀處向移動訂戶站分配小脈衝串，直到在向目標基站發送了切換請求消息之後服務基站收到切換指示消息、或者服務基站從移動訂戶站收到切換請求消息，該小脈衝串能夠承載帶寬請求頭部。
23.如權利要求16所述的方法，還包括以下步驟當目標基站從移動訂戶站收到測距請求時，在每個幀處向移動訂戶站分配小脈衝串，該小脈衝串能夠承載帶寬請求頭部。
24.一種在移動通信系統中進行切換的方法，該移動通信系統包括移動訂戶站、當前向移動訂戶站提供服務的服務基站、以及鄰近該服務基站的多個鄰居基站，該方法包括以下步驟從服務基站向移動訂戶站發送切換請求消息，該切換請求消息具有為了與目標基站一起進行快速重入過程而省略的信息；以及由移動訂戶站根據在切換請求消息中包含的信息通過省略至少一個預定步驟的網絡重入過程進行快速切換。
25.如權利要求24所述的方法，其中服務基站在通過網絡骨幹消息的與目標基站的協商過程中預先設置用於移動訂戶站的通信級別信息。
26.如權利要求24所述的方法，其中所述切換請求消息包括用於優化移動訂戶站的切換的通信級別信息。
27.如權利要求24所述的方法，其中所述切換請求消息包括由以下定義的通信級別消息中的至少一個0＝半流動；1＝骨幹通信級別1；2＝骨幹通信級別2；以及3＝骨幹通信級別3。
28.一種切換支持系統，用於在移動通信系統中支持切換，該移動通信系統包括移動訂戶站、當前向移動訂戶站提供服務的服務基站、以及鄰近該服務基站的多個鄰居基站，該切換支持系統包括服務基站，用來在網絡協商過程期間，從可用目標基站接收包含選定骨幹通信級別的消息，響應於該消息向目標基站發送移動訂戶站的功能簡檔，以及向移動訂戶站發送包含所指定骨幹通信級別的切換響應消息，由此指令移動訂戶站進行省略對應於所述骨幹通信級別的預定步驟的快速切換；目標基站，用來從服務基站接收要切換的移動訂戶站的信息，並且響應於所收到的該信息，選擇以及發送對應的骨幹通信級別給服務基站；以及移動訂戶站，用來從服務基站接收切換響應消息，並且根據在切換響應消息中包含的骨幹通信級別，與目標基站一起執行用於快速切換的網絡重入過程。
29.如權利要求28所述的切換支持系統，其中所述骨幹通信級別信息由以下定義0＝半流動；1＝骨幹通信級別1；2＝骨幹通信級別2；以及3＝骨幹通信級別3。
30.如權利要求28所述的切換支持系統，其中所述功能簡檔包含以下中的至少一個基本功能信息、安全密鑰信息、以及自動重複請求(ARQ)狀態信息，作為對應於每個骨幹通信級別的信息。
31.如權利要求28所述的切換支持系統，其中移動訂戶站在進行測距過程之後、在從網絡重入過程中省略至少一個步驟的同時進行網絡重入過程。
全文摘要
公開了一種移動寬帶無線接入系統中用於優化切換過程的系統與方法。該方法在移動通信系統中進行切換，該移動通信系統包括移動訂戶站、當前向移動訂戶站提供服務的服務基站、以及鄰近該服務基站的至少一個鄰居基站。該方法包括以下步驟由服務基站接收來自移動訂戶站的切換請求；響應於所述來自移動訂戶站的切換請求、由服務基站指令移動訂戶站進行切換；以及由移動訂戶站根據在來自服務基站的切換指令中包含的信息進行用於快速切換的網絡重入過程。
文檔編號H04W36/08GK1965505SQ200580018653
公開日2007年5月16日 申請日期2005年6月7日 優先權日2004年6月7日
發明者金正元, 王潽卿, 張容 申請人:三星電子株式會社