СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ СОСТОЯНИЯ КАНАЛА ХЭНДОВЕРА
METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING CHANNEL HANDOVER STATUS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к области мобильной связи, осуществляемой с использованием глобальной системы мобильной связи (GSM, global system for mobile communication), и, в частности, к способу и устройству для обработки состояния канала хэндовера.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
По мере усложнения сетей мобильной связи, реализованных согласно стандарту GSM, все в большей степени замедляются темпы разработки таких сетей, а также сокращается объем новых технологий и новых предложений. В то же время для удовлетворения требований рынка разрабатываются базовые пикостанции с зоной охвата, составляющей 100 метров. Для увеличения масштаба использования базовых пикостанций в настоящее время применяются две технологии. Одна из них - технология логической соты, а другая - технология параллельного хэндовера.
Технология логической соты основана на том, что базовые пикостанции с одинаковой частотной точкой и цветовым кодом в одной области рассматриваются в качестве одной "соты", и эта "сота" является логической сотой. Такая технология позволяет решить проблему, связанную с конфигурацией соседних сот, когда базовые пикостанции используются в большом количестве вокруг макростанции. Это связано с тем, что количество соседних сот, сконфигурированных в области одной макростанции, не должно превышать 64. Эта проблема может быть эффективно решена с использованием технологии логической соты, в которую может быть включено 1023 пикостанции.
Таким образом, исходный глобальный уникальный идентификатор соты (CGI, cell global identity) может включать следующие несколько производных компонентов:
идентификатор логической соты (частотный идентификатор CGI, CGI-F): одна логическая сота представляет собой набор из нескольких базовых пикостанций с одинаковыми частотными точками и цветовым кодом;
глобальный идентификатор соты одной базовой пикостанции (CGI-air, CGI-A).
Такие параметры, как глобальный идентификатор соты (CGI-A), частотная точка, цветовой код и т.д., определены для каждой базовой пикостанции, а CGI-F логической соты, которому принадлежит каждый CGI-A, назначается.
Таким образом, когда макростанция конфигурирует соседние соты, группа базовых пикостанций с одинаковыми частотными точками и цветовым кодом должна рассматриваться только в качестве одной логической соты для выполнения конфигурирования. В то же время соседней сотой базовой пикостанции может быть другая базовая пикостанция, логическая сота или базовая макростанция.
Способ параллельного хэндовера используется после формирования логической соты для более оптимального выполнения процесса макро-микрохэндовера. Так называемый параллельный хэндовер относится по меньшей мере к двум пользовательским терминалам, которым одновременно разрешено выполнять хэндовер в логическую соту на микроуровне. Под одновременностью понимается совместная обработка системой доступа по меньшей мере двух пользовательских терминалов одновременно. Таким образом, для выполнения этого процесса требуется, чтобы каждая базовая пикостанция в логической соте была совместима при выделении каналов пользовательским терминалам, выполняющим макро-микрохэндовер. Совместимым каналом является текущий используемый выделенный канал хэндовера, который характеризуется тем, что его внешнее представление в одной и той же логической соте совместимо, благодаря чему параллельный хэндовер может быть выполнен простым образом.
На фиг.1 показаны существующие процедуры, которые выполняются для хэндовера между базовыми микростанциями и макростанциями при использовании логической соты и параллельного хэндовера:
шаг 101: пользовательский терминал передает отчет об измерениях в обслуживающую соту через равные промежутки времени;
шаг 102: пользовательский терминал принимает команду хэндовера от исходной сетевой стороны, в соответствии с которой он должен переключиться на выделенный канал хэндовера логической соты;
шаг 103: пользовательский терминал после приема команды выполнения хэндовера передает сообщение о доступе к хэндоверу;
шаг 104: базовая станция передает ответное сообщение о доступе к хэндоверу в пользовательский терминал;
шаг 105: базовая станция после приема сообщения о доступе к хэндоверу передает в контроллер базовой станции (BSC, basic station controller) сообщение об обнаружении хэндовера;
шаг 106: пользовательский терминал передает сообщение об установлении мультикадров в выделенном канале хэндовера;
шаг 107: базовая станция передает сообщение с подтверждением в пользовательский терминал и индикатор установления в контроллер BSC;
шаг 108: пользовательский терминал передает в BSC сообщение о завершении хэндовера;
шаг 109: контроллер BSC начинает процедуру хэндовера в соте и переключает пользовательский терминал на невыделенный канал хэндовера;
шаг 110: контроллер BSC передает уведомление о завершении хэндовера после окончания процедуры макро-микрохэндовера, и канал хэндовера освобождается и переходит в доступное состояние.
Из приведенного выше описания процедуры понятно, что с точки зрения пользовательского терминала должны быть выполнены два основных этапа. Как показано на фиг.3, на первом интерактивном этапе пользовательский терминал передает сообщение о доступе к хэндоверу и ожидает ответное сообщение о доступе к хэндоверу, возвращаемое базовой станцией. На втором интерактивном этапе после приема ответного сообщения о доступе к хэндоверу, возвращаемого базовой станцией, пользовательский терминал передает в базовую станцию сообщение об установлении мультикадров и ожидает ответное сообщение об установлении мультикадров, возвращаемое базовой станцией.
На первом интерактивном этапе, если пользовательский терминал не получает от базовой станции ответное сообщение о доступе к хэндоверу в течение заданного промежутка времени после передачи сообщения о доступе к хэндоверу, то этот пользовательский терминал рассматривает такую ситуацию как сбой при выполнении хэндовера и пытается снова перейти в зону обслуживания исходной базовой станции.
На втором интерактивном этапе, если пользовательский терминал не получает от базовой станции ответное сообщение об установлении мультикадров в течение заданного промежутка времени после передачи сообщения об установлении мультикадров, то пользовательский терминал рассматривает такую ситуацию как сбой при выполнении хэндовера и также пытается снова перейти в зону обслуживания исходной базовой станции.
В ходе выполнения описанного выше первого интерактивного этапа возможно возникновение следующей проблемы: конфликт при выполнении хэндовера может произойти в том случае, если обслуживание множества пользовательских терминалов должно быть одновременно передано одной логической соте, то есть при выполнении параллельного хэндовера. В этом случае под конфликтом при выполнении хэндовера понимается ситуация, в которой обслуживание множества пользовательских терминалов должно быть одновременно передано одной и той же базовой пикостанции. Кроме того, множество пользовательских терминалов одновременно подключаются к одному и тому же каналу (каналу хэндовера) в базовой пикостанции. Таким образом, в такой ситуации неизбежно возникают помехи в восходящей линии связи, перекрестные помехи в нисходящей линии связи и даже "зависание" пользовательского терминала. Принцип обработки в случае возникновения конфликта в процессе выполнения хэндовера заключается в том, что процедуры хэндовера для всех конфликтующих пользовательских терминалов не могут завершиться удачно. То есть базовая пикостанция обнаруживает конфликт при выполнении хэндовера, и средства третьего уровня базовой станции завершают эту процедуру хэндовера без перехода к следующему шагу. Однако средства второго уровня базовой станции после приема сообщения об установлении мультикадров, доступ к которому осуществляется конфликтующим пользовательским терминалом, возвращают сообщение подтверждения. Таким образом, пользовательский терминал считает, что он уже успешно выполнил доступ к базовой пикостанции, хотя в то же время третий уровень базовой пикостанции уже завершил процедуру хэндовера. В результате сетевая сторона не передает какое-либо сообщение в пользовательский терминал по этому каналу, вследствие чего пользовательский терминал "зависает" в канале хэндовера.
В то же время, если сота, соседняя по отношению к пикосоте, является логической сотой, то процедура хэндовера выполняется так же, как и микро-макрохэндовер при передаче пикосоты в зону обслуживания логической соты.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
С учетом вышеизложенного основной целью настоящего изобретения является реализация способа и устройства для обработки состояния канала хэндовера, которые используются для решения проблемы, связанной с тем, что после использования логической соты достаточно легко возникают конфликты при выполнении хэндовера, если обслуживание множества пользовательских терминалов передается параллельно одной логической соте.
Для решения этой проблемы в рамках настоящего изобретения предлагается следующая техническая схема:
во-первых, задаются 4 состояния канала хэндовера, а именно:
состояние 1: используется для представления состояния ожидания канала хэндовера, то есть доступного состояния;
состояние 2: используется для представления состояния обнаружения конфликта в канале хэндовера, в котором обнаруживается, существует ли конфликт в канале хэндовера;
состояние 3: используется для представления состояния занятости канала хэндовера, в котором канал хэндовера ожидает освобождения и не принимает сообщение о доступе от других пользователей;
состояние 4: используется для представления состояния конфликта в канале хэндовера и предотвращения предоставления конфликтующим пользователям доступа к каналу, находящемуся в этом состоянии, причем это состояние является новым состоянием, предложенным в настоящем изобретении.
На основе приведенного выше описания состояний канала хэндовера в настоящем изобретении предлагается способ обработки состояния канала хэндовера, включающий следующие шаги:
добавление состояния 4 к набору состояний конечного автомата канала хэндовера и переход канала хэндовера в состояние 2, если пользовательский терминал передает в базовую станцию сообщение о доступе к хэндоверу, когда канал хэндовера находится в состоянии 1; переход канала хэндовера в состояние 4, если сообщение о доступе к хэндоверу, переданное другими пользовательскими терминалами, принимается в состоянии 2, и предотвращение базовой станцией предоставления доступа пользовательским терминалам, вызывающим конфликты, к каналу хэндовера в состоянии 4.
Кроме того, в состоянии 4 базовая станция не отвечает на сообщение об установлении мультикадров, переданное пользовательским терминалом, который первым передает сообщение о доступе к хэндоверу, благодаря чему предотвращается доступ пользовательского терминала к каналу хэндовера; и базовая станция не отвечает на сообщение о доступе к хэндоверу, переданное пользовательским терминалом, который передает сообщение о доступе к хэндоверу позднее, благодаря чему предотвращается доступ пользовательского терминала, передавшего сообщение о доступе к хэндоверу позднее, к каналу хэндовера.
Помимо этого, в состоянии 4 базовая станция не отвечает на сообщения об установлении мультикадров, переданные всеми пользовательскими терминалами, вызывающими конфликты, благодаря чему предотвращается доступ пользовательских терминалов к каналу хэндовера.
Кроме того, после перехода канала хэндовера в состояние 4 запускается таймер конфликта, и канал хэндовера переходит в состояние 1 по истечении таймера конфликта. Продолжительность таймера конфликта конфигурируют статистически в соответствии со временем, в течение которого пользовательский терминал, который вызывает конфликт, переходит обратно в зону обслуживания исходной базовой станции, при этом время, в течение которого пользовательский терминал переходит обратно в зону обслуживания исходной базовой станции, определяется длительностью тайм-аута для пользовательского терминала, ожидающего ответное сообщение о доступе к хэндоверу после передачи сообщения о доступе к хэндоверу, и длительностью тайм-аута для пользовательского терминала, ожидающего ответное сообщение об установлении мультикадров после передачи сообщения об установлении мультикадров.
Согласно описанному выше способу в настоящем изобретении предлагается соответствующая система осуществления хэндовера в логической соте, конкретная схема которой включает:
устройство для обработки состояния канала хэндовера, при этом к набору состояний конечного автомата канала хэндовера добавлено состояние 4, при этом указанное устройство содержит:
модуль обнаружения конфликтов, сконфигурированный для обнаружения того, что множество пользовательских терминалов готовы одновременно осуществить доступ к каналу хэндовера, при этом после приема сообщения о доступе к хэндоверу, переданного первым пользовательским терминалом, канал хэндовера переходит в состояние 2, и если канал хэндовера, находящийся в состоянии 2, также принимает сообщение о доступе к хэндоверу, переданное другими пользовательскими терминалами, то канал хэндовера переходит в состояние 4 и уведомляет модуль обработки конфликтов о необходимости выполнения обработки; и
модуль обработки конфликтов, сконфигурированный для предотвращения доступа пользовательского терминала, вызывающего конфликт к каналу хэндовера, находящемуся в состоянии 4.
Кроме того, в состоянии 4 модуль обработки конфликтов не отвечает на сообщение об установлении мультикадров, переданное пользовательским терминалом, который первым передает сообщение о доступе к хэндоверу, благодаря чему предотвращается доступ пользовательского терминала к каналу хэндовера, и модуль обработки конфликтов не отвечает на сообщение о доступе к хэндоверу, переданное пользовательским терминалом, который передает сообщение о доступе к хэндоверу позднее, благодаря чему предотвращается доступ пользовательского терминала, передавшего сообщение о доступе к хэндоверу позднее, к каналу хэндовера.
Помимо этого, в состоянии 4 модуль обработки конфликтов не отвечает на сообщения об установлении мультикадров, переданные всеми пользовательскими терминалами, вызывающими конфликты, благодаря чему предотвращается доступ пользовательских терминалов к каналу хэндовера.
Кроме того, после перехода канала хэндовера в состояние 4 модулем обработки конфликтов запускается таймер конфликта, и модуль обработки конфликтов переводит канал хэндовера в состояние 1 после истечения таймера конфликта. Продолжительность таймера конфликта конфигурируют статистически в соответствии со временем, в течение которого пользовательский терминал, который вызывает конфликт, переходит обратно в зону обслуживания исходной базовой станции, при этом время, в течение которого пользовательский терминал переходит обратно в зону обслуживания исходной базовой станции, определяется длительностью тайм-аута для пользовательского терминала, ожидающего ответное сообщение о доступе к хэндоверу после передачи сообщения о доступе к хэндоверу, и длительностью тайм-аута для пользовательского терминала, ожидающего ответное сообщение об установлении мультикадров после передачи сообщения об установлении мультикадров.
Посредством технической схемы, предложенной в настоящем изобретении, можно эффективно решить проблемы, связанные с помехами в восходящей линии связи, перекрестными помехами в нисходящей линии связи и "зависаниями" пользовательских терминалов, вызванными конфликтами при выполнении хэндовера в базовых пикостанциях GSM, таким образом, вероятность успешных попыток хэндовера значительно повышается, благодаря чему система базовых пикостанций GSM может применяться более широко, что позволяет повысить качество обслуживания пользователей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 показана блок-схема процедуры макро-микрохэндовера.
На фиг.2 показана диаграмма изменения состояний канала хэндовера в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.3 показана схематическая диаграмма алгоритма двухэтапного доступа в процессе выполнения хэндовера.
На фиг.4 представлена блок-схема процесса в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг.5 представлена блок-схема процесса в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.
ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Основная идея настоящего изобретения заключается в следующем: состояние, то есть состояние 4, добавляется к набору состояний конечного автомата канала хэндовера; при этом в состоянии 4 базовая станция может предотвратить доступ пользовательских терминалов, при котором происходит их конфликт, к каналу хэндовера, благодаря чему можно устранить взаимные и перекрестные помехи, а также "зависание" пользовательских терминалов и так далее.
На фиг.2 показана диаграмма изменений состояний конечного автомата канала хэндовера в соответствии с настоящим изобретением. Конечный автомат канала хэндовера в известном уровне техники имеет три состояния, а именно состояние 1, состояние 2 и состояние 3 соответственно.
Состояние 1 представляет собой состояние, устанавливаемое после активации канала хэндовера, и если в этом состоянии принимается сообщение о доступе к хэндоверу, то осуществляется переключение в состояние 2. Обнаружение конфликта осуществляется в состоянии 2, в котором базовая станция после приема сообщения о доступе к хэндоверу и возврата ответного сообщения о доступе к хэндоверу в пользовательский терминал запускает таймер ожидания (Т3105) сообщения об установлении мультикадров. Если таймер не принимает сообщение об установлении мультикадров, переданное пользовательским терминалом, после Ny1 тайм-аутов, то канал переводится в состояние 1. Промежуток времени, устанавливаемый при запуске таймера Т3105, и количество Ny1 тайм-аутов устанавливается системой.
После приема каналом хэндовера сообщения об установлении мультикадров базовая станция передает в пользовательский терминал ответное сообщение. Только после приема ответного сообщения пользовательский терминал может получить доступ к каналу хэндовера. После приема сообщения индикации установления от пользовательского терминала базовая станция переключает канал хэндовера в состояние 3. В состоянии 3 базовая станция ожидает уведомление о завершении хэндовера от контроллера BSC. Переключение в состояние 1 осуществляется, если принимается уведомление о завершении хэндовера или после регистрации тайм-аута в процессе ожидания уведомления о завершении хэндовера. В состоянии 3 сообщение о доступе к хэндоверу, если оно принято от другого пользовательского терминала, не обрабатывается.
Согласно настоящему изобретению к набору состояний конечного автомата канала хэндовера добавляется состояние 4. В состоянии обнаружения конфликта, если базовая приемопередающая станция (BTS, base transceiver station) принимает от другого пользовательского терминала сообщение о доступе к хэндоверу, конфликт может быть обнаружен путем сравнения кодов хэндовера, и канал хэндовера переходит в состояние 4, при этом в контроллер BSC передается одно сообщение о сбое при установлении соединения, причиной которого является конфликт при выполнении хэндовера. В состоянии 4, согласно настоящему изобретению, предотвращается предоставление пользовательскому терминалу доступа к каналу хэндовера путем отмены шагов передачи ответного сообщения на первом или на втором этапе с целью устранения перекрестных и взаимных помех, а также "зависаний" пользовательского терминала и т.д. В состоянии 4, согласно настоящему изобретению, конфигурируется один таймер конфликта, и после истечения тайм-аута осуществляется переход в состояние 1. Продолжительность таймера конфликта конфигурируют статистически в соответствии со временем, в течение которого пользовательский терминал, который вызывает конфликт, переходит обратно в зону обслуживания исходной станции, при этом время, в течение которого пользовательский терминал переходит обратно в зону обслуживания исходной станции, определяется длительностью тайм-аута для пользовательского терминала, ожидающего ответное сообщение о доступе к хэндоверу после передачи сообщения о доступе к хэндоверу, и длительностью тайм-аута для пользовательского терминала, ожидающего ответное сообщение об установлении мультикадров после передачи сообщения об установлении мультикадров. Таким образом, гарантируется, что канал хэндовера может снова перейти в состояние ожидания после устранения конфликта.
Для более четкого изложения цели, технической схемы и преимуществ настоящего изобретения указанное изобретение описано ниже более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи в сочетании с различными вариантами осуществления.
Первый вариант осуществления изобретения
На фиг.4 показана схематическая диаграмма алгоритма предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения, согласно которому выполняются следующие шаги.
Шаг 401: после передачи первым пользовательским терминалом сообщения о доступе к хэндоверу в базовую станцию канал хэндовера переходит в состояние 2; если теперь осуществляется прием сообщения о доступе к хэндоверу, переданного другим пользовательским терминалом, то канал хэндовера переходит в состояние 4;
если базовая станция обнаруживает конфликт при выполнении хэндовера, то эта базовая станция не отвечает на сообщение об установлении мультикадров (установление асинхронного сбалансированного режима (SABM, set asynchronous balanced mode)), от пользовательского терминала, который первым получил доступ (в обычном режиме базовая станция должна ответить пользовательскому терминалу на сообщение об установлении мультикадров). Таким образом, это может предотвратить выполнение первым пользовательским терминалом второго интерактивного этапа, благодаря чему достигается цель настоящего изобретения, заключающаяся в предотвращении доступа первого пользовательского терминала к каналу хэндовера.
Шаг 402: если канал хэндовера находится в состоянии 4, базовая станция не отвечает на сообщение о доступе к хэндоверу, переданное другими последующими пользовательскими терминалами. Таким образом, пользовательский терминал автоматически возвращается в зону обслуживания исходной базовой станции после истечения тайм-аута поступления ответного сообщения о доступе к хэндоверу от базовой станции.
Второй вариант осуществления изобретения
На фиг.5 показана схематическая диаграмма алгоритма второго варианта осуществления настоящего изобретения, согласно которому выполняются следующие шаги.
Шаг 501: после обнаружения базовой станцией конфликта при выполнении хэндовера, то есть после перехода канала хэндовера в состояние 4, отсутствуют различия для всех конфликтующих пользовательских терминалов, и их взаимодействие на первом интерактивном этапе осуществляется в обычном режиме.
Шаг 502: если конфликтующий пользовательский терминал переходит ко второму интерактивному этапу, базовая станция не отвечает на сообщения об установлении мультикадров, переданные всеми конфликтующими пользовательскими терминалами. Таким образом, пользовательский терминал автоматически возвращается в зону обслуживания исходной базовой станции после истечения тайм-аута поступления ответного сообщения об установлении мультикадров от базовой станции.
В соответствии с этими решениями, в рамках настоящего изобретения предложено устройство для обработки состояния канала хэндовера. Устройство расположено в базовой станции и содержит модуль обнаружения конфликтов и модуль обработки конфликтов.
Модуль обнаружения конфликтов предназначен для обнаружения того, что множество пользовательских терминалов готовы одновременно осуществить доступ к каналу хэндовера. После приема сообщения о доступе к хэндоверу, переданного в базовую станцию первым пользовательским терминалом, канал хэндовера переходит в состояние 2. Если в канале хэндовера, находящемся в состоянии 2, также осуществляется прием сообщения о доступе к хэндоверу, переданного другим пользовательским терминалом, то канал хэндовера переходит в состояние 4 и уведомляет модуль обработки конфликтов о необходимости выполнения соответствующей процедуры обработки; при этом модуль обработки конфликтов предназначен для предотвращения предоставления доступа пользовательскому терминалу, который может вызвать конфликт, к каналу хэндовера, находящемуся в состоянии 4.
В соответствии с вышеизложенной первой схемой в состоянии 4 модуль обработки конфликтов не отвечает на сообщение об установлении мультикадров, переданное пользовательским терминалом, который первым передает сообщение о доступе к хэндоверу, тем самым предотвращается доступ пользовательского терминала к каналу хэндовера, и модуль обработки конфликтов не отвечает на сообщение о доступе к хэндоверу, переданное пользовательским терминалом, который позднее передает сообщение о доступе к хэндоверу, тем самым предотвращается доступ пользовательского терминала, передавшего сообщение о доступе к хэндоверу позднее, к каналу хэндовера.
В соответствии с вышеизложенной второй схемой в состоянии 4 модуль обработки конфликтов не отвечает на сообщения об установлении мультикадров, переданные всеми пользовательскими терминалами, служащими источником конфликтов, благодаря чему предотвращается доступ пользовательских терминалов к каналу хэндовера.
После перехода канала хэндовера в состояние 4 модуль обработки конфликтов запускает таймер конфликта. Когда таймер конфликта истекает, модуль обработки конфликтов переводит канал хэндовера в состояние 1. Продолжительность таймера конфликта конфигурируют статистически в соответствии со временем, в течение которого пользовательский терминал, который вызывает конфликт, переходит обратно в зону обслуживания исходной базовой станции, при этом время, в течение которого пользовательский терминал переходит обратно в зону обслуживания исходной базовой станции, определяется длительностью тайм-аута для пользовательского терминала, ожидающего ответное сообщение о доступе к хэндоверу после передачи сообщения о доступе к хэндоверу, и длительностью тайм-аута для пользовательского терминала, ожидающего ответное сообщение об установлении мультикадров после передачи сообщения об установлении мультикадров.
Выше описаны только предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, не ограничивающие объем охраны настоящего изобретения.