縮短切換時延的方法
2023-10-20 10:02:42
專利名稱：縮短切換時延的方法
技術領域：
本發明涉及移動通信的切換技術領域，特別是指縮短切換時延的方法。
背景技術：
如圖1示出了CDMA系統的UTRAN結構圖，對於移動通信蜂窩網絡來說，用戶終端(UE，User Equipment)的移動性導致的切換過程是移動通信區別於固定通信網絡的一個顯著特徵之一。當UE使用的小區(CELL)發生變化時UE即發生切換。切換包括軟切換和硬切換。
硬切換是指當移動臺需要接入一個新的小區進行通信時，先中斷與原小區的聯繫，斷掉與原小區無線鏈路(RL，Radio Link)的連接，再在一指定時間內與新小區建立聯繫，接入新的小區。硬切換包括同頻硬切換和異頻硬切換。例如，在切換前後小區的頻率不同時，便會出現異頻硬切換。如圖2示出了硬切換流程圖，包括以下步驟步驟201UE根據無線網絡控制器(RNC，Radio Network Controller)下發的測量控制消息對鄰近小區進行測量，測量結果經過處理後，將測量報告上報給RNC。
步驟202RNC將上報的測量結果與設定的閾值進行比較，確定出切換準則，即確定出要增加的目標小區和要刪除的小區。
步驟203-205RNC向目標小區所在的基站(NodeB，Base Station)發送無線鏈路建立請求(Radio Link Setup Request)消息，要求其建立一條無線鏈路；目標小區所在的目標NodeB建立無線鏈路(RL，Radio Link)後，向RNC回送無線鏈路建立響應(Radio Link Setup Response)消息表明無線鏈路建立成功。
步驟206-208RNC向目標NodeB發送QAAL2(Signaling for ATMAdaptation Layer 2)建立消息，即採用接入鏈路控制應用協議(ALCAP)建立RNC和目標NodeB的Iub接口傳輸承載並且進行FP同步，目標NodeB執行相應動作後，回送QAAL2建立響應消息。
步驟209RNC向UE發送物理信道重配置(Physical ChannelReconfiguration)消息，該消息包含有目標小區消息。
步驟210-211UE收到該消息後即刻開始切換，進行物理信道重配置，包括中斷與原小區的RL連接，建立到目標小區RL的連接。UE在成功建立與目標小區的RL連接後，向RNC發送物理信道重配置完成(PhysicalChannel Reconfiguration Complete)消息，通知RNC物理信道重配置完成。
步驟212RNC向原小區所在的NodeB發送消息，通知原NodeB釋放激活集中已經刪去的小區相應的RL鏈路和QAAL2鏈路資源。
軟切換是指當移動臺需要接入一個新的小區進行通信時，先不斷掉與以前小區RL的連接，而在接入新的小區建立了與新小區的RL連接後，然後再斷掉與以前小區的RL連接。與硬切換相比，軟切換過程中不會有通信中斷的情況。其中，發生在同一個NodeB下的不同小區之間(如UE從小區A切換到小區B)由NodeB完成最大比合併的軟切換稱為更軟切換。圖2示出了WCDMA系統的軟切換流程，包括以下步驟步驟301UE根據RNC下發的測量控制消息對鄰近小區進行測量，測量結果經過處理後，將測量報告上報給RNC。
步驟302RNC對上報的測量結果和設定的閾值進行比較，確定出切換準則，即確定出要增加的目標小區和要刪除的小區來更新激活集。
步驟303-305RNC向目標NodeB發送無線鏈路建立消息，NodeB準備相應的資源，建立相應的無線鏈路，然後向RNC返回無線鏈路建立響應消息。
步驟306-308RNC向目標NodeB發送QAAL2建立消息，NodeB建立相應QAAL2鏈路，並向RNC返回QAAL2鏈路建立響應消息。若該切換是更軟切換，切換是在同一個NodeB內完成的，則不需要重新建立QAAL2鏈路。
步驟309RNC收到NodeB的QAAL2鏈路建立響應消息後，向UE發送激活集更新消息，將激活集發送給UE。
步驟310-311UE接收到激活集更新消息後即刻開始切換，更新激活集，來增加和/或刪除相應小區的RL，並回送更新激活集響應消息。
步驟312RNC收到響應消息後，通知原NodeB釋放激活集中已經刪去的小區相應的RL鏈路和QAAL2鏈路資源。
分析上述硬切換流程和軟切換流程，可以看出，RNC在收到UE的測量報告，確定出切換準則後，首先會通知NodeB建立無線鏈路及QAAL2鏈路，在NodeB建立完相應鏈路後，再向UE下發相應的切換請求消息要求UE更新所連接的小區，即進行切換。在這個過程中，從RNC確定出切換準則到UE進行切換的過程包括了目標NodeB新建無線鏈路的過程、向UE下發切換的消息且進行切換的過程，總體切換的時延為這兩過程消耗時間的和，相對來說比較大。
對於硬切換來說，切換時延較大會降低切換成功率，甚至會造成通信的中斷，降低業務QoS。另一方面來說，為了避免硬切換時延大而導致掉話，為提高切換成功率，需要提前一定時間來建立無線鏈路，這樣會消耗系統的無線鏈路資源，從而降低系統的實際容量。
對於軟切換來說，切換時延較大則會降低系統的容量。具體來說，由於軟切換在切換前先增加要切換的無線鏈路，因此延時較大的話，會增加切換區內無線鏈路的存在時間，佔用消耗系統的無線鏈路資源，從而降低系統的實際容量。
發明內容
有鑑於此，本發明的主要目的在於提供縮短切換時延的方法，使在切換過程中加快切換速度，縮短切換的時延。
實現本發明縮短切換時延的方法，包括RNC收到用戶終端UE上報的測量報告消息，確定出要增加的目標小區，向NodeB發送目標小區無線鏈路建立請求消息，該方法還包括以下步驟A、確定出以RNC向NodeB發送所述無線鏈路建立消息開始，到NodB返迴響應消息的時間t2；B、RNC確定出向UE下發切換請求消息開始，到UE開始切換所需要的時長ta；C、RNC計算出可以向UE下發所述切換請求消息的時間t1，其中t1＝t2-ta；並判斷若計算出的t1＞0，則在所述時間t1向UE下發所述切換請求消息，否則，則即刻向UE下發所述切換請求信息；D、UE接收到所述切換請求消息即刻開始切換。
其中，當切換為屬於軟切換、或硬切換時，步驟A所述的確定出的時間t2進一步包括RNC向NodeB發出QAAL2建立消息開始，到收到NodeB返回QAAL2建立響應消息的時間。
其中，預先建立信令出現頻度和/或當前目標小區的信令流量負荷與所述時間t2、時長ta的對應關係，步驟A所述確定出時間t2、步驟B所述確定出時長ta的步驟為查詢當前切換信令出現頻度和/或當前目標小區信令流量負荷，確定出對應的時間t2和對應的時長ta。
其中，預先建立目標小區負載和/或業務用戶個數與所述時間t2、時長ta的對應關係，步驟A所述確定出時間t2、步驟B所述確定出時長ta的步驟為查詢當前目標小區負載和/或業務用戶個數，確定出對應的時間t2和對應的時長ta。
其中，該方法在步驟D後進一步包括RNC判斷出NodeB在所述目標小區無線鏈路建立失敗，則向UE發送請求消息取消UE的本次切換。
本發明提供的另一種縮短切換時延的方法，包括RNC收到用戶終端UE上報的測量報告消息，確定出要增加的目標小區，向NodeB發送目標小區無線鏈路建立請求消息，該方法還包括以下步驟A、確定出以RNC向NodeB發送所述無線鏈路建立消息時刻開始，到NodB返迴響應消息的時間t2；B、RNC將攜帶有所述時間t2的切換請求消息發送給UE；C、UE接收所述切換請求消息，提取出所述時間t2，並等待至所述時間t2開始切換。
其中，當切換為屬於軟切換、或硬切換時，步驟A所述的確定出的時間t2進一步包括RNC向NodeB發出QAAL2建立消息開始，到收到NodeB返回QAAL2建立響應消息的時間。
其中，預先建立信令出現頻度和/或當前目標小區的信令流量負荷與所述時間t2的對應關係，步驟A所述確定出時間t2的步驟為查詢當前切換信令出現頻度和/或當前目標小區信令流量負荷，確定出對應的時間t2。
其中，預先建立目標小區負載和/或業務用戶個數與所述時間t2的對應關係，步驟A所述確定出時間t2的步驟為查詢當前目標小區負載和/或業務用戶個數，確定出對應的時間t2。
其中，該方法在步驟D後進一步包括RNC判斷出NodeB在所述目標小區無線鏈路建立失敗，則向UE發送請求消息取消UE的本次切換。
由上述方法可以看出，本發明提供的縮短切換時延的方法，將發送給UE要求其切換的消息提前一時間進行下發，實現了RNC向NodeB和UE並行發送消息的機制，從而減小了原有的切換時延，加快切換速度。經過測試，使用本方法，可以將系統的切換時延減少100ms以上。從而，進一步可以提高業務的QoS，並且與背景技術相比，改善了切換時延大造成的降低系統容量的情況。
本發明可應用於軟切換、更軟切換、同頻硬切換、異頻硬切換中。並且，本發明提供了多種計算下發消息的時間量的方法，還提供了結合信令頻度、流量負載等計算時間量的方法，可以根據電信運營商的需要選擇相應的計算方法。
圖1為WCDMA系統的UTRAN結構圖。
圖2為現有技術下的硬切換流程圖。
圖3為現有技術下的軟切換流程圖。
圖4為本發明第一實施方式的切換流程圖。
圖5為本發明第二實施方式的切換流程圖。
具體實施例方式
本發明在RNC確定出切換規則，RNC向目標NodeB發送無線鏈路建立消息的過程中，在某恰當的時刻向UE下發消息要求UE進行切換。通過這種RNC並行的向NodeB和UE下發信息的方式，來實現目標NodeB在建立好RL的時候，UE開始進行切換，從而縮短切換時延。
為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下通過具體實施例和附圖，對本發明進一步詳細說明。
圖4是本發明的第一實施方式的切換流程圖，下面以軟切換為例，並參照圖4說明該實施方式，包括以下步驟步驟401RNC收到UE上報的測量報告消息，確定出要增加的目標小區和要刪除的小區，向NodeB發送無線鏈路建立請求消息，並且，RNC將向NodeB發送該消息的時刻記為t0，計算出NodeB返迴響應消息的時刻t2。
其中，當判斷出切換為更軟切換時，所述t0到t2這段時間包括RNC向NodeB發送無線鏈路增加消息到收到NodeB返回的無線鏈路增加響應的時間段。當判斷出切換為非更軟切換，如在不同NodeB下小區的軟切換、硬切換時，所述的t0到t2這段時間還包括發出QAAL2建立消息到收到QAAL2建立響應消息的時間段。
步驟402RNC計算向UE下發切換請求消息(更新激活集消息)時刻到UE開始切換，即與該消息中指定RL建立連接時刻所需的時間段ta。
不難理解，當為硬切換時，所述的切換請求消息是指物理信道重配置消息。需要說明的是，這裡的切換生效時刻並不包括UE向RNC返迴響應消息的這部分時間。
步驟403RNC計算出可以向UE下發所述切換請求消息的時刻t1，其中t1＝t2-ta，並在t1時刻向UE下發所述切換請求消息。
步驟404UE收到所述切換請求消息即刻開始切換。
通過上述過程，可實現在t2時刻，NodeB恰好剛剛建立好所述的無線鏈路時，UE開始與該無線鏈路建立連接。不難理解，在實際應用中，可以給計算出的t1加一參數，使t1值偏大，這樣會增大一些延時，但卻可以保證UE開始與指定的無線鏈路建立連接時刻，NodeB已經建立好所述的無線鏈路，保證了切換成功率。
若計算出的ta若大於t2(例如激活集消息很大而導致的傳輸延時較大，或者NodeB的無線鏈路建立時間比較短的情況)，則t1會為負值，表示若在t0時刻向UE下發切換信息的話，UE與指定RL建立連接的時刻也會遲於NodeB建立好該RL的時刻，因此即刻下發激活集更新消息即可。
另外，本實施例中，還提供了軟切換失敗的回退方式若在步驟403以後，收到NodeB新增鏈路建立失敗消息，則RNC再次給UE下發激活集更新消息，讓UE刪除RNC沒有建立成功的鏈路。
圖5是本發明的第二實施方式的切換流程圖，下面以硬切換為例，並參照圖5說明該實施方式，包括以下步驟步驟501RNC收到UE上報的測量報告消息，確定出要增加的目標小區和要刪除的小區，向NodeB發送無線鏈路建立請求消息，並且，RNC將向NodeB發送該消息的時刻記為t0，然後計算出NodeB返迴響應消息的時刻t2。
步驟502RNC即刻向UE下發切換請求消息(物理信道重配置消息)，該消息中攜帶有時刻t2。
步驟503UE接收到所述切換請求消息後，讀取出t2，並等待在t2時刻的時候，開始切換執行該相應的切換動作，即使切換生效，本例中也就是使物理信道重配置消息生效，建立到目標小區無線鏈路的連接。
可以看出採用這種實現方式，UE接收到切換消息後並不立即生效，而是等到t2時刻時生效。因此相對於圖4的實施例來說，只要在RNC確定切換後，儘快將t2攜帶在切換請求消息中發送給NodeB即可，省去了計算ta的步驟。
下面對本發明涉及到的t2、ta的獲得方法進行詳細說明。
本發明提到的t2，可以採用統計學的原理，根據本次切換前的一定量的歷史記錄進行統計，然後採取某方式來確定出本次切換過程中t2值的大小。可以採用下面的幾種方式來得到本次的t21，取平均值方式，對於不同切換類型(如軟切換、更軟切換、同頻硬切換、異頻硬切換)，對其歷史值中一定數量的信令時延結果，即一定數量的t2取平均值，作為下一次的對應的該切換類型的信令時延t2。
2，概率分布預期方式，對於不同切換類型，對歷史值中一定數量的信令時延結果，即一定數量的t2，作分布概率統計，取分布在某個概率值的時延值，作為下一次向目標小區切換時這個消息類型的信令時延。例如取500個信令時延曆史值，按照時延值的大小從小到大進行排列，假設最小值是A0，最大值是A499，若小於A450的點佔全部時延統計個數的90％，則取時延A450作為下一次向目標小區切換時這個消息類型的信令時延。
3，CAPS話務量時延預期方式，根據歷史值中一定數量的信令時延情況，結合那個時候的信令出現頻度，以及當前目標小區的信令流量負荷情況，得到下一次向目標小區切換時這個消息類型的信令時延t2。
如，RNC通過統計和某個NodeB相關的無線資源控制(RRC，RadioResource Control)、NodeB應用部分(NBAP，NodeB Application Part)或QAAL2消息的類型和出現的頻度，來建立頻度和信令時延的對應關係。例如統計當前某個NodeB的QAAL2消息QAAL2鏈路建立消息的頻度是B1次/秒，此時對應信令時延均值為C1毫秒，QAAL2鏈路建立的頻度是B2次/秒，此時對應的信令時延均值為C2毫秒，RNC根據歷史的信令情況，建立起B1到C1、B2到C2、Bi到Ci的映射關係。在繼續時延的時候，根據當前的信令頻度，查表尋找到該頻度對應的信令時延，便可得到下一次向這個NodeB的某個目標小區切換時的信令時延。
4，目標小區負載用戶狀況時延預期方式，根據歷史值中一定數量的信令時延情況，結合那個時候的目標小區負載狀況，目標小區內不同業務的用戶個數，得到下一次向目標小區切換時這個消息類型的信令時延t2。
如，RNC通過統計和某個NodeB相關的用戶負載，建立和信令時延的對應關係。用戶負載是通過當前NodeB的全部用戶建立的實際業務類型(語音業務速率、3GPP業務速率)，對全部用戶的業務速率來進行求和，得到實際的負載情況。例如統計當前NodeB用戶負載為B1，此時對應信令時延均值為C1毫秒，用戶負載為B2，此時對應的信令時延均值為C2毫秒，RNC根據歷史的信令情況，建立起B1到C1、B2到C2、Bi到Ci映射關係。在計算時延時，根據當前的用戶負載，查表尋找到該負載對應的信令時延，得到下一次向目標小區切換時的信令時延。
對於ta，也可採用統計學原理參照上面的方法進行計算。
這裡再描述一下對於圖4對應的實施例中，切換請求消息(如軟切換中激活集更新消息、硬切換中物理信道重配置消息)從RNC到達UE的時間ta包括了RNC傳輸切換請求消息到UE的時間Tx、UE緩存該消息的時間Ty、和UE從執行切換消息到生效的時間Tz，即ta＝Tx+Ty+Tz。
Tx的計算方法可以為計算切換消息的字節大小，計算出來傳輸該消息所需要的傳輸時間間隔(TTI)的個數，然後根據Tx＝當前TTI大小×TTI個數，計算出Tx。一般的TTI的大小為10ms的倍數。
Ty和Tz是UE內部處理的時間，可以採用統計的方式，計算出固定的值來，不再詳述。
在實際的情況下，ta＝Tx+Ty+Tz，Tx可以根據TTI來固定估算出來基本的最小值，如果空口因為誤碼存在一定重傳，會增加傳輸時間，例如重傳N個數據塊，就多出來的傳輸時延約為單個數據塊的平均傳輸時間×重傳次數N，此時ta會變大，且ta可能大於t2，大於的t2情況系統不會出現異常，空口的信令誤塊率多數情況一般比較小，通過計算提前量，保證空口沒有誤塊的時候(N＝0)，ta能夠小於等於t2即可。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種縮短切換時延的方法，RNC收到用戶終端UE上報的測量報告消息，確定出要增加的目標小區，向NodeB發送目標小區無線鏈路建立請求消息，其特徵在於，該方法還包括以下步驟A、確定出以RNC向NodeB發送所述無線鏈路建立消息開始，到NodB返迴響應消息的時間t2；B、RNC確定出向UE下發切換請求消息開始，到UE開始切換所需要的時長ta；C、RNC計算出可以向UE下發所述切換請求消息的時間t1，其中t1＝t2-ta；並判斷若計算出的t1＞0，則在所述時間t1向UE下發所述切換請求消息，否則，則即刻向UE下發所述切換請求信息；D、UE接收到所述切換請求消息即刻開始切換。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，當切換為屬於軟切換、或硬切換時，步驟A所述的確定出的時間t2進一步包括RNC向NodeB發出QAAL2建立消息開始，到收到NodeB返回QAAL2建立響應消息的時間。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，預先建立信令出現頻度和/或當前目標小區的信令流量負荷與所述時間t2、時長ta的對應關係，步驟A所述確定出時間t2、步驟B所述確定出時長ta的步驟為查詢當前切換信令出現頻度和/或當前目標小區信令流量負荷，確定出對應的時間t2和對應的時長ta。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，預先建立目標小區負載和/或業務用戶個數與所述時間t2、時長ta的對應關係，步驟A所述確定出時間t2、步驟B所述確定出時長ta的步驟為查詢當前目標小區負載和/或業務用戶個數，確定出對應的時間t2和對應的時長ta。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，該方法在步驟D後進一步包括RNC判斷出NodeB在所述目標小區無線鏈路建立失敗，則向UE發送請求消息取消UE的本次切換。
6.一種縮短切換時延的方法，RNC收到用戶終端UE上報的測量報告消息，確定出要增加的目標小區，向NodeB發送目標小區無線鏈路建立請求消息，其特徵在於，該方法還包括以下步驟A、確定出以RNC向NodeB發送所述無線鏈路建立消息時刻開始，到NodB返迴響應消息的時間t2；B、RNC將攜帶有所述時間t2的切換請求消息發送給UE；C、UE接收所述切換請求消息，提取出所述時間t2，並等待至所述時間t2開始切換。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，當切換為屬於軟切換、或硬切換時，步驟A所述的確定出的時間t2進一步包括RNC向NodeB發出QAAL2建立消息開始，到收到NodeB返回QAAL2建立響應消息的時間。
8.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，預先建立信令出現頻度和/或當前目標小區的信令流量負荷與所述時間t2的對應關係，步驟A所述確定出時間t2的步驟為查詢當前切換信令出現頻度和/或當前目標小區信令流量負荷，確定出對應的時間t2。
9.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，預先建立目標小區負載和/或業務用戶個數與所述時間t2的對應關係，步驟A所述確定出時間t2的步驟為查詢當前目標小區負載和/或業務用戶個數，確定出對應的時間t2。
10.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，該方法在步驟D後進一步包括RNC判斷出NodeB在所述目標小區無線鏈路建立失敗，則向UE發送請求消息取消UE的本次切換。
全文摘要
一種縮短切換時延的方法，RNC向NodeB發送目標小區無線鏈路建立請求消息，還包括步驟A)確定出以RNC向NodeB發送所述無線鏈路建立消息開始，到NodB返迴響應消息的時間t2；B)RNC確定出向UE下發切換請求消息開始，到UE開始切換所需要的時長ta；C)RNC計算出可以向UE下發切換請求消息的時間t1，其中t1＝t2－ta；在所述時間t1向UE下發切換請求消息；D)UE接收到切換請求消息即刻開始切換。或者上述B、C、D為RNC將攜帶有所述時間t2的切換請求消息發送給UE；UE接收所述切換請求消息，提取出所述時間t2，並等待至所述時間t2開始切換。使用本發明，可加快切換速度，縮短切換的時延。
文檔編號H04W36/08GK1780467SQ20041009125
公開日2006年5月31日 申請日期2004年11月17日 優先權日2004年11月17日
發明者姜海濤 申請人:華為技術有限公司