СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ХЭНДОВЕРА В СЕТИ СВЯЗИ С РЕТРАНСЛЯЦИОННЫМ РАСШИРЕНИЕМ
METHOD AND DEVICE FOR HANDOVER IN COMMUNICATION NETWORK WITH RETRANSMISSION EXTENSION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к способу, центральному узлу, ретрансляционному узлу и компьютерной программе для управления усовершенствованной процедурой хэндовера в сети связи с ретрансляционными узлами.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Хэндовер можно определить как смену точки доступа в сети связи. Другими словами, при хэндовере оконечное устройство, например, мобильный терминал, переключается от соты обслуживающего сетевого элемента, например, центрального узла или базовой станции, к другой соте, обслуживаемой другим сетевым элементом. Альтернативно, хэндовер может включать смену системы, например, из универсальной наземной системы мобильной связи (universal mobile terrestrial system, UMTS) - в глобальную систему мобильной связи (global system for mobile communications, GSM). Хэндовер обычно происходит, когда уровень или иная количественная характеристика сигнала другого центрального узла выше сигнала текущего обслуживающего центрального узла. Следовательно, для обеспечения требуемого качества обслуживания (quality of service, QoS), оконечное устройство может сменить обслуживающий центральный узел на узел с максимальным уровнем принимаемой мощности.
В качестве способа расширения зоны покрытия центрального узла были предложены ретрансляционные станции. Они могут также применяться для снижения средней мощности радиопередачи на стороне оконечного устройства и для повышения пропускной способности/производительности на границе соты. Пропускная способность может повышаться и в затененных областях соты, а также в местах с повышенными требованиями к трафику, например, в аэропортах или других точках с высокой активностью. Возможно их применение в эволюционированной наземной сети радиодоступа UMTS (E-UTRAN). E-UTRAN известна также в Консорциуме 3-го поколения как 3.9G или долгосрочная эволюция (Long Term Evolution, LTE).
Введение ретрансляционных узлов в сеть связи изменяет ее архитектуру и повышает вероятность хэндоверов. Система без ретрансляционных узлов включает только один тип хэндовера, а именно - от одного центрального узла к другому. В сети связи с ретрансляционными узлами хэндовер может происходить также между центральным узлом и ретрансляционным узлом внутри одной соты, между центральным узлом и ретрансляционным узлом в соседней соте, между двумя ретрансляционными узлами внутри одной соты и между двумя ретрансляционными узлами в различных сотах.
В настоящее время существуют процедуры хэндовера для систем с ретрансляционными расширениями. Однако в существующих процедурах хэндовера с ретрансляционным расширением управление полностью осуществляется в центральных узлах. Такой тип хэндовера, проводимый исключительно в центральных узлах, не является гибким и требует усовершенствования.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения предлагаются способы, определенные в пунктах 1, 6 и 10 формулы изобретения.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагаются устройства, определенные в пунктах 13, 18 и 23 формулы изобретения.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается компьютерный программный продукт, соответствующий определенному в пунктах 31, 32 и 33 формулы изобретения.
Дополнительные преимущества и варианты осуществления настоящего изобретения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
В дальнейшем настоящее изобретение описывается более подробно со ссылками на варианты его осуществления и прилагаемые чертежи, среди которых:
фиг.1 демонстрирует процедуру хэндовера оконечного устройства в сети связи с ретрансляционным расширением;
фиг.2 демонстрирует стадию подготовки к хэндоверу оконечного устройства в сети связи с ретрансляционным расширением;
фиг.3 демонстрирует стадию выполнения хэндовера оконечного устройства в сети связи с ретрансляционным расширением;
фиг.4 демонстрирует стадию завершения хэндовера оконечного устройства в сети связи с ретрансляционным расширением;
фиг.5 иллюстрирует процедуру запроса о возможностях между ретрансляционным узлом и центральным узлом;
фиг.6 иллюстрирует структуру уровней протоколов в оконечном устройстве, ретрансляционном узле и центральном узле;
фиг.7 иллюстрирует структуру центрального узла, оконечного устройства и ретрансляционного узла и
фиг.8 демонстрирует блок-схему алгоритма хэндовера оконечного устройства в сети связи с ретрансляционным расширением.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Приведенные ниже варианты осуществления изобретения являются иллюстративными. Несмотря на то, что в различных местах описания могут даваться ссылки на "некоторый", "один" вариант осуществления изобретения или "некоторые" варианты осуществления изобретения, это не обязательно означает, что все такие ссылки даны на один и тот же вариант (или варианты) осуществления изобретения или что конкретный признак применим исключительно к одному варианту осуществления изобретения. Отдельные характеристики различных вариантов осуществления изобретения могут также комбинироваться для получения других вариантов осуществления изобретения.
Несмотря на то, что в качестве основы для описания настоящего изобретения использована LTE (E-UTRAN), оно также применимо к любой другой беспроводной системе мобильной связи. Телекоммуникационная система может иметь фиксированную инфраструктуру, предоставляющую беспроводные услуги терминалам абонентов. Фиг.1 иллюстрирует процессы, которые могут происходить при процедуре хэндовера в сети связи с ретрансляционным расширением. Процедура хэндовера может переназначить оконечное устройство или аналогичное абонентское оборудование, например, мобильный терминал, от исходной соты целевой соте. В исходной соте могут применяться иные сети радиодоступа, отличающиеся от сетей целевой соты. Например, исходная сота может быть сетью UMTS, а целевая сота - EUTRAN или GSM и т.д. Сота может включать центральный узел, например, базовую станцию, эволюционированный узел В для E-UTRAN, контроллер радиосети (radion network controller, RNC) или любой другой сетевой элемент, обладающий способностью управления радиосвязью внутри соты. Кроме того, сота может включать ретрансляционный узел или ретрансляционные узлы. В дальнейшем ретрансляционный узел и центральный узел, размещенные в исходной соте хэндовера, называются исходным ретрансляционным узлом и исходным центральным узлом соответственно. Аналогично ретрансляционный узел и центральный узел в целевой соте хэндовера называются целевым ретрансляционным узлом и целевым центральным узлом соответственно.
Несмотря на то, что описание варианта осуществления изобретения, связанное с фиг.1 - фиг.4, приведено для сети связи, в которой хэндовер происходит между двумя ретрансляционными узлами, принадлежащими различным сотам (исходной соте и целевой соте), обслуживаемым различными центральными узлами, для специалиста в данной области техники очевидно, что этот пример осуществления изобретения может применяться, с очевидными незначительными изменениями, в сети связи, где хэндовер происходит между центральным узлом и ретрансляционными узлами в одной соте, между центральным узлом и ретрансляционным узлом в соседних сотах или между двумя ретрансляционными узлами в одной соте. Таким образом, рамки настоящего изобретения не ограничены случаем, когда и в исходной и в целевой сотах хэндовера имеются ретрансляционные узлы. Может оказаться, что хэндовер оконечного устройства произойдет, например, от исходной соты без ретрансляционного узла к целевой соте с ретрансляционным узлом.
Процедура хэндовера может быть подразделена на три стадии. Эти стадии, изображенные на фиг.1, имеют названия стадии 114 подготовки, стадии 116 выполнения и стадии 18 завершения хэндовера (handover, НО). Проиллюстрированная на фиг.1 классификация представляет собой только один из возможных способов классификации. Аналогично, задачи, выполняемые в каждой из трех стадий, могут отличаться от изображенных на фиг.2 - фиг.4. Например, некоторые задачи фиг.3 могут включаться в фиг.2. Таким образом фиг.2 - фиг.4 иллюстрируют лишь один из примеров классификации.
В системе связи с ретрансляционным расширением сетевые элементы, способные принимать участие в процедуре хэндовера, включают оконечное устройство 100 (terminal device, TD), исходный ретрансляционный узел 102 (source relay node, sRN), исходный центральный узел (source central node, sCN) 104, целевой центральный узел 106 (target central node, tCN), целевой ретрансляционный узел 108 (target relay node, tRN), объект 110 управления мобильностью (mobility management entity, MME) и обслуживающий шлюз 112. Оконечное устройство 100 может быть абонентским оборудованием любого типа, например, мобильной станцией, а центральный узел может быть, например, эволюционированным узлом В, соответствующим E-UTRAN. Центральные узлы 104, 106 могут осуществлять связь с другими узлами, как центральными, так и ретрансляционными, по радиоинтерфейсу или по проводному интерфейсу. Соединение связи между центральными узлами в спецификациях E-UTRAN называется интерфейсом Х2.
В одном из вариантов осуществления изобретения ретрансляционный узел в исходной и/или ретрансляционный узел в целевой соте соединен с соответствующим центральным узлом по беспроводному или проводному интерфейсу Х2. В таком случае "интеллектуальный" ретрансляционный узел может взаимодействовать с центральным узлом в процедуре хэндовера в соответствии с последующим описанием.
В одном из вариантов осуществления изобретения по меньшей мере один из ретрансляционных узлов является "неинтеллектуальным" узлом ретрансляции радиоканалов, неспособным выполнять управляющие процедуры, связанные с хэндовером оконечного устройства.
В изображенной на фиг.1 классификации стадия 114 подготовки включает операции, связанные с инициированием хэндовера оконечного устройства 100. Сетевые элементы, принимающие участие в данной стадии, - оконечное устройство 100, исходный ретрансляционный узел 102 и целевой центральный узел 104. Функциональность, имеющая отношение к реализации хэндовера оконечного устройства 100, осуществляется на стадии выполнения. Принимающие участие в этой стадии сетевые элементы, в дополнение к элементам стадии 114 подготовки, могут включать целевой центральный узел 106 и целевой ретрансляционный узел 108. Сетевыми элементами, принимающими участие в стадии 118 завершения, являются исходный ретрансляционный узел 102, исходный центральный узел 104, целевой центральный узел 106, целевой ретрансляционный узел 108, ММЕ 110 и обслуживающий шлюз 112. На стадии 118 завершения выполняются операции, связанные, например, с освобождением ресурсов и завершением процедуры хэндовера оконечного устройства 100.
В сетях сотовой связи оконечные устройства могут быть мобильными, при этом перемещение терминалов может предъявлять дополнительные требования к системе. Соединения могут устанавливаться по требованию, а когда они уже не нужны, ресурсы могут освобождаться. Поскольку оконечные устройства вследствие перемещения могут переходить в другие соты, обслуживающие узлы могут обмениваться информацией о перемещениях оконечного устройства. Объект 110 управления мобильностью управляет таким обменом информацией между центральными узлами, а также уровнем управления радиоресурсов (radio resource control RRC). ММЕ может отвечать, например, за подготовку ресурсов в целевом центральном узле 106, выделение оконечному устройству 100 новых радиоресурсов, сигнализацию без доступа, управление списком зон слежения, роуминг, аутентификацию и освобождение ресурсов исходного центрального узла 104. Другими словами, ММЕ 110 служит в качестве якорной точки для соединений мобильных терминалов. Также центральные узлы 104, 106 могут быть логически соединены с ММЕ 110. Интерфейс между центральными узлами 104, 106 и ММЕ 110 в спецификациях E-UTRAN называется интерфейсом S1. В LTE, MME 110 является частью эволюционированного пакетного ядра (evolved packet core, EPC).
Обслуживающий шлюз 112 может входить в состав служебной архитектуры, например, в эволюционированную пакетную систему (evolved packet system, EPS) LTE. В сетях LTE система EPS является частью EPC. Обслуживающий шлюз 112 включает функциональность, например, для переключения плоскости пользователя с целью поддержки мобильности оконечного устройства 100, завершения пакетов плоскости пользователя для пейджинга, а также для маршрутизации и пересылки пакетов. Обслуживающий шлюз 112 может подключаться к внешнему MME 110, или они могут быть физически размещены в одном месте.
Сигнализация во время процедуры хэндовера может осуществляться на уровне RRC.
Однако имеется информация, обмен которой может осуществляться на физическом (physical, PHY) уровне радиоинтерфейса или на уровне доступа к среде передачи (medium access control, MAC). Примеры такой информации включают передачу назначений восходящей/нисходящей линий связи, а также сигнализацию синхронизации и абонентские данные.
Три основные функции хэндовера, а именно инициирование, управление допуском и буферизация/пересылка могут управляться в решениях, предназначенных для выполнения хэндовера соответственно исходным и целевым центральными узлами 104 и 106. Это верно и в случае наличия в сети простых "неинтеллектуальных" ретрансляционных узлов. Однако в случае "интеллектуальных" ретрансляционных узлов 102, 108, способных выполнять администрирование ресурсов оконечного устройства 100, упомянутые ретрансляционные узлы 102, 108 могут конфигурироваться, чтобы принимать значимое участие в процедуре хэндовера. Ретрансляционные узлы 102, 108 могут, например, взаимодействовать с центральными узлами 104, 106 по всем трем основным функциям процедуры хэндовера в соответствии с последующим описанием одного из вариантов осуществления изобретения.
Несмотря на то, что настоящее описание сфокусировано на ретрансляционных узлах, являющихся достаточно интеллектуальными для поддержки хэндовера, для специалиста в данной области техники очевидно, что упомянутая процедура может быть без труда перенесена на случай, когда в каждой из сот действуют "неинтеллектуальные" ретрансляционные узлы, т.е. ретрансляционные узлы, неспособные к взаимодействию с центральными узлами при управлении хэндовером для передачи управления оконечным устройством от исходной соты к целевой соте.
Центральный узел и ретрансляционный узел могут осуществлять связь друг с другом таким образом, что центральный узел имеет возможность определять, способен ли ретрансляционный узел поддерживать хэндовер описанным выше способом. Фиг.5 иллюстрирует связь между ретрансляционным узлом 500 и центральным узлом 502. Как упоминалось, центральным узлом 502 может выполняться запрос о возможностях ретрансляционного узла 500 для определения, способен ли ретрансляционный узел 500 взаимодействовать с центральным узлом 502 в процедуре хэндовера оконечного устройства. Ретрансляционный узел 500 может сообщать о своих возможностях способом, который аналогичен способу сообщения о возможностях оконечного устройства центральному узлу 502.
Центральный узел 502 может передавать сообщение 504 с запросом о возможностях ретрансляционному узлу 500. Сообщение с запросом о возможностях может содержать запрос о том, допускает ли ретрансляционный узел подключение еще одного оконечного устройства в отношении доступных радиоресурсов ретрансляционного узла, или это может быть запрос более общего характера, касающийся способностей ретрансляционного узла к взаимодействию с центральным узлом при хэндовере оконечного устройства. Сообщение с запросом о возможностях может включать функцию запуска, которая, при приеме ретрансляционным узлом 500, может запускать передачу упомянутым ретрансляционным узлом 500 сообщения 506 с информацией о возможностях. Сообщение 506 с информацией о возможностях может содержать данные о возможностях ретрансляционного узла 500, связанных с хэндовером. Упомянутые данные могут представлять собой, например, доступность радиоресурсов в ретрансляционном узле 500. После приема сообщения 506 с информацией о возможностях центральный узел 502 может подтвердить прием информации 506 о возможностях ретрансляционного узла путем передачи на ретрансляционный узел 500 сообщения 508 подтверждения информации, в котором центральный узел подтверждает, что сведения, например, информация о возможностях ретрансляционного узла 500 для сотрудничества с центральным узлом 502 во время процедуры хэндовера, приняты.
Когда ретрансляционный узел настраивается или активируется, он может описанным выше способом информировать центральный узел о том, является он "интеллектуальным" или "неинтеллектуальным". То есть может информировать, каким образом он способен взаимодействовать с центральным узлом во время хэндовера.
Как показано на фиг.1, в начале стадии 114 подготовки могут происходить передачи абонентских данных между оконечным устройством 100 и исходным ретрансляционным узлом 102, между исходным ретрансляционным узлом 102 и исходным центральным узлом 104, а также между исходным центральным узлом 104 и обслуживающим шлюзом 110.
На фиг.2 подробно продемонстрирована процедура стадии 114 подготовки. В одном из вариантов осуществления изобретения стадия 114 подготовки начинается с передачи сообщения 200 управления измерениями от исходного ретрансляционного узла sRN 102 на оконечное устройство TD 100. Сообщение 200 управления измерениями может запускать выполнение определенных измерений на стороне оконечного устройства TD 100. Кроме того, в нем могут содержаться указания о том, какие параметры необходимо измерять. Впоследствии исходный ретрансляционный узел sRN 102 может передавать на оконечное устройство TD 100 сообщение 202 с назначением восходящей линии связи с целью назначения восходящей линии для передачи данных от оконечного оборудования TD 100 на исходный ретрансляционный узел sRN 102. Назначение восходящей линии связи может передаваться на физическом (PHY) уровне. Альтернативно, оконечное устройство TD 100 может выполнять измерения без специального запроса от исходного ретрансляционного узла sRN 102, в этом случае сообщение 200 управления измерениями и сообщение 202 с назначением восходящей линии связи могут быть опущены, а оконечное устройство TD 100 для связи с исходным ретрансляционным узлом sRN 102 по восходящей линии использует заранее заданный канал.
Возможно инициирование передачи от оконечного устройства TD 100 на исходный ретрансляционный узел sRN 102 связанных с хэндовером данных 204, полученных посредством упомянутых измерений. Упомянутые связанные с хэндовером данные могут содержать информацию о текущей обслуживающей соте и о соседних с ней сотах. Также они могут включать информацию о состоянии определенных параметров. Измеряемые параметры могут включать, не ограничиваясь приведенным списком, по меньшей мере одно из следующего: уровень принимаемого сигнала или отношение мощности несущей к уровню помехи (carrier-to-interference ratio, CIR) в обслуживающей соте, а также в соседних сотах.
В случае, если исходный центральный узел sCN 104 принимает решение о хэндовере независимо от исходного ретрансляционного узла sRN 102, исходный ретрансляционный узел sRN 102 может также передавать связанные с хэндовером данные на исходный центральный узел sCN 104. Однако, если исходный ретрансляционный узел sRN 102 способен к сотрудничеству в процедуре хэндовера по интерфейсу Х2, то ему нет необходимости передавать упомянутые связанные с хэндовером данные на исходный центральный узел sCN 104. В этом случае исходный ретрансляционный узел sRN 102 может проводить инициирование 208 хэндовера путем обработки связанных с хэндовером данных 204, определения необходимости хэндовера оконечного устройства TD 100 и передачи запроса 210 хэндовера (НО) на исходный центральный узел sCN 104 на основе информации, которую исходный ретрансляционный узел sRN 102 получает из связанных с хэндовером данных 204. Запрос 210 хэндовера может включать запрос на выполнение хэндовера оконечного устройства TD 100, а также информацию об исходной и целевой сотах этого хэндовера. Передача запроса 210 хэндовера может управляться на уровне RRC, и, следовательно, исходный ретрансляционный узел sRN 102 может включать этот уровень в дополнение к уровням MAC и PHY.
Наконец, исходный ретрансляционный узел sRN 102 может принять решение о выполнении хэндовера на основании по меньшей мере одного из следующего: связанных с хэндовером данных 204, информации администрирования радиоресурсов, например, данных динамического выделения ресурсов, радиодопуска и радиоканалов. Результатом упомянутого решения может быть команда на выполнение хэндовера оконечного устройства TD 100 или откладывание хэндовера оконечного устройства TD 100 вследствие, например, общей нехватки ресурсов.
В одном из вариантов осуществления изобретения инициирование 208 хэндовера, обработка связанных с хэндовером данных 204, а также упомянутое решение выполняются на стороне исходного ретрансляционного узла sRN 102 вместо исходного центрального узла sCN 104. Таким образом ретрансляционные узлы сотрудничают с центральными узлами, что приводит к сбережению ресурсов исходного центрального узла sCN 104.
Фиг.3 подробно иллюстрирует структуры стадии 116 выполнения хэндовера с ретрансляционным расширением. В одном из вариантов осуществления изобретения стадия 116 выполнения хэндовера начинается с передачи сообщения 300 с запросом хэндовера на целевой центральный узел tCN 106. Упомянутое сообщение 300 с запросом хэндовера может быть аналогичным сообщению 210 с запросом хэндовера, или исходный центральный узел sCN 104 может обрабатывать сообщение 210 с запросом хэндовера и передавать на целевой центральный узел tCN 106 новое сообщение 300 с запросом хэндовера. Исходный центральный узел sCN 104 может также принять решение о приостановке передачи 212 абонентских данных на исходный ретрансляционный узел sRN 102 после приема запроса 210 хэндовера и после передачи запроса 300 хэндовера на целевой центральный узел tCN 106. Запрос 300 хэндовера включает необходимую, связанную с хэндовером информацию. Упомянутая необходимая информация может включать, например, информацию управления радиоресурсами, к примеру, информацию о выделении ресурсов для оконечного устройства TD 100, информацию идентификации исходной соты, а также информацию о качестве канала служебной информации эволюционированной пакетной системы.
На данном этапе запрос 300 хэндовера может также включать одобрение исходным центральным узлом sCN 104 хэндовера оконечного устройства TD 100. Целевой центральный узел tCN 106 может также обрабатывать запрос 300 хэндовера и передавать запрос 302 хэндовера на целевой ретрансляционный узел tRN 108. Сообщение 302 с запросом хэндовера может быть тем же, что и сообщение 300 с запросом хэндовера, или целевой центральный узел tCN 106 может обрабатывать сообщение 300 с запросом хэндовера и передавать на целевой ретрансляционный узел tRN 108 новое сообщение 302 с запросом хэндовера, при этом может выполняться запрос о возможности передачи управления оконечным устройством TD 100 целевому центральному узлу tRN 108. Если ретрансляционный узел является "неинтеллектуальным", шаг 302 может быть опущен, в этом случае целевой центральный узел может принимать решение, передавать управление терминалом целевой соте или нет.
Целевой центральный узел tCN 106 осуществляет управление 302 допуском к так называемой обратной линии связи. Это может происходить после приема целевым центральным узлом tCN 106 сообщения 300 с запросом хэндовера. Упомянутая обратная линия связи представляет собой линию для доставки трафика между распределенными площадками (как правило, точками доступа), например, линию связи между целевым центральным узлом tCN 106 (контроллером ретрансляционных узлов) и целевым ретрансляционным узлом tRN 108. Другими словами, целевой центральный узел tCN 106 проводит назначение и/или конфигурацию линии связи. Она может применяться, например, для передачи абонентских данных. Упомянутая линия связи может быть предоставлена на основе общей доступности радиоресурсов и информации, содержащейся в запросе 300 хэндовера. Управление 301 допуском к обратной линии связи связано с установлением линии связи для оконечного устройства TD 100.
Целевой ретрансляционный узел tRN 108, с другой стороны, может осуществлять управление 304 допуском к ретранслируемой линии связи между оконечным устройством TD 100 и целевым ретрансляционным узлом tRN 108 после того, как он определит, что необходим хэндовер оконечного устройства TD 100. То есть целевой ретрансляционный узел tRN 108 выделяет необходимые для соединения по ретранслируемой линии связи ресурсы, при этом назначение упомянутой линии связано с установлением линии связи для оконечного устройства TD 100. Поскольку управление 304 допуском частично передается целевому ретрансляционному узлу tRN 108, соединенному с целевым центральным узлом tCN 106 по интерфейсу Х2, целевой центральный узел tCN 106 может использовать свои ресурсы для других задач. При этом он может по-прежнему отвечать за управление допуском к обратной линии связи между целевым центральным узлом tCN 106 и контроллером центральных узлов.
После выполнения управления 304 и выделения для оконечного устройства TD 100 доступных ресурсов на целевой центральный узел tCN 160 может передаваться сообщение 306 квитирования хэндовера. Упомянутое сообщение 306 квитирования хэндовера может содержать, например, идентификаторы безопасности целевого ретрансляционного узла tRN 108, возможные изменения, например, изменения в выделениях ресурсов для других оконечных устройств, и подтверждение разрешения продолжения хэндовера оконечного устройства TD 100.
Целевой центральный узел tCN 106 может передавать сообщение 308 квитирования хэндовера на исходный центральный узел sCN 104. Сообщение 308 квитирования хэндовера может быть тем же, что и сообщение 306 квитирования хэндовера, или оно может отличаться от сообщения 306 квитирования хэндовера, если целевой центральный узел tCN 106 определит, что имеется информация, которую необходимо включить в сообщение 308 квитирования хэндовера. Исходный центральный узел sCN 104 может конфигурироваться для передачи сообщения 310 с командой хэндовера на исходный ретрансляционный узел sRN 102 на основании информации, принятой в сообщении 306, 308 квитирования хэндовера. Сообщение 310 с командой хэндовера может содержать те же данные, что и сообщение 306 квитирования хэндовера, и может также включать инструкции для исходного ретрансляционного узла sRN 102 или для оконечного устройства TD 100, связанные с хэндовером оконечного устройства TD 100.
Исходный ретрансляционный узел может передавать, например на физическом уровне, на оконечное устройство TD 100 сообщение 312 с назначением нисходящей линии связи. Сообщение 312 с назначением нисходящей линии связи содержит информацию о канале нисходящей линии, по которому оконечное устройство TD 100 может ожидать поступления информации. За сообщением 312 с назначением нисходящей линии связи следует передача сообщения 314 с командой хэндовера от исходного ретрансляционного узла sRN 102 на оконечное устройство TD 100. После приема сообщения 310, 314 с командой хэндовера оконечное устройство TD 100 может начинать отсоединение от текущей обслуживающей соты и начинать синхронизацию 324 с целевой сотой хэндовера.
В то же время исходный ретрансляционный узел sRN 102, связанный с исходным центральным узлом sCN 104 по интерфейсу Х2, может начинать передачу данных 316 нисходящей линии связи на исходный центральный узел sCN 106. Данные 316 нисходящей линии связи могут содержать данные, направленные к оконечному устройству TD 100, как буферизуемые, так и транзитные. Однако в случае, когда исходный ретрансляционный узел sRN 102 является узлом ретрансляции радиоканалов, неспособным к управлению процедурой хэндовера, данные, буферизованные в исходном ретрансляционном узле sRN 102, могут сброситься и, следовательно, не передаться на исходный центральный узел sCN 104. Но даже в этом случае фактически потери данных не произойдет, т.к. сброшенные в исходном ретрансляционном узле sRN 102 буферизованные пакеты могут быть восстановлены на стороне исходного центрального узла sCN 104, поскольку подтверждение приема данных от оконечного устройства TD 100 не было принято, и в силу этого исходный центральный узел sCN 104 знает, что оконечное устройство TD 100 эти данные не приняло. Следовательно, данные могут быть восстановлены и переданы, вместо исходного ретрансляционного узла sRN 102, на целевой узел.
Исходный центральный узел sCN 104 может выполнять пересылку 318 данных нисходящей линии связи на целевой центральный узел tCN 106, который может осуществлять дальнейшую пересылку 320 данных нисходящей линии связи на целевой ретрансляционный узел tRN 108. Следовательно, данные, направляемые на оконечное устройство TD 100 хэндовера, передаются от исходной соты в целевую соту во время хэндовера оконечного устройства TD 100. Поскольку буферизация 322 данных может выполняться в блоке памяти, например буфере данных целевого ретрансляционного узла tRN 108, сберегаются ресурсы целевого центрального узла tCN 106. Целевой ретрансляционный узел tRN 108 может хранить буферизованные данные до тех пор, пока не завершен хэндовер оконечного устройства TD 100. В дополнение, упомянутый блок памяти целевого ретрансляционного узла tRN 108 может хранить параметры передачи и информацию, касающуюся беспроводной связи с мобильными терминалами.
Оконечное устройство TD 100 может осуществлять синхронизацию 324 с целевым узлом после приема сообщения 310, 314 с командой хэндовера, которое может содержать команду на выполнение для проведения хэндовера оконечного устройства TD 100, а также информацию о целевой соте. Синхронизация 324 может выполняться путем передачи сообщения синхронизации от оконечного устройства TD 100 на целевой ретрансляционный узел tRN 108 на физическом (PHY) уровне или уровне MAC.
После осуществления синхронизации 324 оконечного устройства TD 100 и целевого ретрансляционного узла tRN 108 может передаваться сообщение 326 с назначением восходящей линии связи, на физическом уровне или уровне MAC, от целевого ретрансляционного узла tRN 108 на оконечное устройство TD 100. Сообщение 326 с назначением восходящей линии связи содержит информацию о канале восходящей линии, по которому целевой ретрансляционный узел tRN 108 может ожидать поступления данных от оконечного устройства TD 100. Упомянутый целевой ретрансляционный узел tRN 108 может также передавать оконечному устройству TD 100 временную информацию, по которой оно получает информацию о задержках для сдвига вперед или назад по времени передач на целевой ретрансляционный узел tRN 108 или на целевой центральный узел tCN 106 и таким образом компенсировать задержку распространения.
Оконечное устройство TD 100 использует сообщение 326 с назначением восходящей линии связи для передачи сообщения 328 с подтверждением хэндовера на целевой ретрансляционный узел tRN 108. Сообщение 328 с подтверждением хэндовера может содержать информацию об успешности процедуры хэндовера оконечного устройства TD 100. За этим может следовать передача сообщения 330 с подтверждением хэндовера от целевого ретрансляционного узла tRN 108 на управляющий целевой центральный узел tCN 106.
Фиг.4 подробно иллюстрирует структуру стадии 118 завершения хэндовера с ретрансляционным расширением. В одном из вариантов осуществления изобретения стадия завершения начинается с передачи целевым центральным узлом tCN 106 сообщения 400 о завершении хэндовера на ММЕ 110. Сообщение 400 о завершении хэндовера может включать данные для информирования ММЕ 110 о том, что хэндовер оконечного устройства TD 100 был выполнен и завершился успешно.
Сообщение 400 о завершении хэндовера может также включать, например, функцию провоцирования установки ресурсов для соединений по новым линиям связи. Утверждение упомянутых линий связи, реорганизация ресурсов, маршрутизация и пересылка пакетов, а также сигнализация на другие узлы сети связи с целью информирования об изменениях ресурсов и о хэндовере может выполняться на стороне ММЕ 110 и обслуживающего шлюза 112. ММЕ 110 может передавать сообщение 402 с запросом обновления плоскости пользователя на обслуживающий шлюз 112. Сообщение 402 обновления плоскости пользователя может включать инструкции для переключения маршрута 404 нисходящей линии связи в обслуживающем шлюзе для обеспечения того, чтобы все поступающие для оконечного устройства TD 100 пакеты в дальнейшем маршрутизировались на правильный центральный узел. Может инициироваться передача обслуживающим шлюзом 112 сообщения 406 квитирования обновления плоскости пользователя на ММЕ 110, который может передавать сообщение 408 квитирования завершения хэндовера на целевой центральный узел tCN 106, которое информирует его о том, что выделение ресурсов, связанное с процедурой хэндовера, было успешным.
После установления линии связи старое соединение между исходным центральным узлом 104 и исходным ретрансляционным узлом 102 может быть освобождено. Это может выполняться путем передачи сообщения 410 об освобождении ресурсов на исходный центральный узел sCN 104, который передает сообщение 412 об освобождении ресурсов на исходный ретрансляционный узел sRN 102. Из этого сообщения исходному ретрансляционному узлу sRN 102 известно, что он может освободить выделенные для оконечного устройства TD 100 ресурсы. В дополнение, все оставшиеся данные 414 нисходящей линии связи в исходном центральном узле sCN 104, предназначенные для оконечного устройства TD 100, хэндовер которого осуществляется, могут быть переданы на целевой центральный узел tCN 106. Целевой центральный узел tCN 106 выполняет пересылку 416 данных нисходящей линии связи на целевой ретрансляционный узел tRN 416.
В результате хэндовера оконечного устройства 100, после завершения хэндовера может происходить передача данных между оконечным устройством 100 и целевым ретрансляционным узлом 102, между целевым ретрансляционным узлом 102 и целевым центральным узлом 104 и между целевым центральным узлом 104 и обслуживающим шлюзом в соответствии с фиг.1.
В случае, когда в обеих сотах функционируют "неинтеллектуальные" ретрансляционные узлы, т.е. ретрансляционные узлы, неспособные к сотрудничеству с центральными узлами при управлением хэндовером для передачи управления оконечным устройством от исходной соты к целевой соте, эти "неинтеллектуальные" ретрансляционные узлы просто ретранслируют связанные с хэндовером данные 204 на центральный узел, который принимает все необходимые для выполнения хэндовера оконечного устройства решения. Аналогично и другие функции, требующие от ретрансляционного узла управляющих способностей в исходной или в целевой соте, могут вместо этого выполняться в центральном узле исходной или целевой соты соответственно. Фиг.6 демонстрирует структуры уровней протоколов оконечного устройства, центрального уза и ретрансляционного узла, подключенного к исходному центральному узлу sCN 104 по интерфейсу Х2, т.е. это - "интеллектуальный" ретрансляционный узел. На чертеже продемонстрированы только необходимые для понимания процедуры хэндовера уровни протоколов. Остальные компоненты, элементы или уровни для простоты не показаны. Соединения, показанные на фиг.6, являются логическими соединения, при этом реальные физические соединения могут быть другими. Для специалиста в настоящей области техники очевидно, что мобильные телекоммуникационные системы также включают иные функции и структуры.
На фиг.6 показаны структуры уровней протоколов для плоскости пользователя (U-plane) оконечного устройства (TD) 600, ретрансляционного узла (RN) 610 и центрального узла (CN) 620. Оконечное устройство TD 600 может включать физический уровень 602, уровень 604 MAC, уровень 606 управления радиолинией (radio link control, RLC), а также уровень 608 протокола конвергенции пакетных данных (packet data convergence protocol, PDCP). Центральный узел CN 620 может включать ту же структуру уровней протокола, что и оконечное устройство TD 600.
В зависимости от рассматриваемой плоскости уровень RRC может заменять уровень 608, 628 PDCP. Уровень управления радиоресурсами может заменять уровень 608, 628 PDCP при рассмотрении плоскости управления (C-plane). Передаваемые в C-plane данные могут быть управляющими данными, предназначенными для управления ресурсами. U-plane может управлять абонентскими данными, направляемыми на оконечное устройство TD 600.
Физический уровень (PHY) 602, 612, 622, включающий приемопередатчик, может использоваться для доступа к радиоканалу путем передачи или приема данных по радиоканалу передачи данных. Физический уровень 602, 612, 622 может также использоваться для кодирования каналов, обработки гибридных запросов на автоматическую повторную передачу (hybrid automatic repeat request, HARQ), модуляции и отображения данных. В некоторой степени физический уровень 602, 612, 622 может конфигурироваться для обработки принимаемых и передаваемых информационных сигналов. Физический уровень 602, 612, 622 может конфигурироваться для фильтрации и усиления принятых информационных сигналов и для преобразования аналоговых информационных сигналов в цифровую форму. Физический уровень 602, 612, 622 может конфигурироваться для преобразования передаваемых сигналов в аналоговую форму и их передачи по радиоканалу.
Уровень MAC 604, 614, 624 может использоваться для мультиплексирования нескольких логических каналов в один транспортный канал, исправления ошибок посредством HARQ, управления приоритетом и для выбора транспортного формата.
Уровень 606, 626 RLC может включать, например, передачу блоков пакетных данных высших уровней, исправления ошибок посредством ARQ, сегментацию и пересегментацию блоков пакетных данных (packet data units, PDU) и блоков служебных данных (service data units, SDU). Уровень 606, 626 RLC может также применяться, например, для обнаружения ошибок протокола и восстановления после них, а также для конкатенации блоков SDU.
Уровень 608, 628 PDCP может использоваться, например, для сжатия и восстановления заголовков, повторной передачи SDU при хэндовере, для шифрования, а также для функции отброса SDU восходящей линии связи на основе таймера. Также он может применяться, например, для передачи абонентских данных и данных управления путем пересылки принятых SDU на уровень 606, 626 RLC.
В случае, когда исходный ретрансляционный узел sRN 102 является узлом ретрансляции радиоканалов, неспособным к управлению процедурой хэндовера, ретрансляционный узел RN 610 может включать физический уровень 612 и уровень 614 MAC. Ретрансляционные узлы, способные к сотрудничеству с центральным узлом в процедуре хэндовера оконечного устройства по интерфейсу Х2, могут также включать, например, уровень 616 RLC и уровень 618 PDCP. Таким образом, ретрансляционные узлы могут конфигурироваться для управления передачей данных на этих уровнях в дополнение к физическому уровню 612 и уровню 614 MAC. Это может позволять им сотрудничать с центральным узлом во время процедуры хэндовера путем, например, предоставления радиоресурсов ретрансляционного узла.
Физические уровни 602, 612 и 622 могут быть соединены друг с другом и могут иметь возможность обмена данными. Это применимо и к уровням 604, 614 и 624 MAC, уровням 606, 616, 626 RLC, а также к уровням 608, 618, 628 PDCP.
На фиг.7 показана обобщенная архитектура системы связи с ретрансляционными узлами, способными к поддержке хэндовера. На чертеже показаны только те элементы и функциональные объекты, что необходимы для понимания процедуры хэндовера. Остальные компоненты для простоты опущены. Реализации элементов и функциональных объектов может отличаться от изображенных на фиг.7. Продемонстрированные на фиг.7 соединения являются логическими, при этом реальные физические соединения могут отличаться. Для специалиста в настоящей области техники очевидно, что мобильные телекоммуникационные системы также включают другие структуры и функции. Кроме того, расположение блоков не отражает фактическое размещение блоков или их реальные позиции относительно уровней в узлах. Другими словами, чертеж не отражает, какие из блоков расположены, например, на уровне управления радиолинией или на уровне управления радиоресурсами.
Оконечное устройство (TD) 700 в системе, где ретрансляционные узлы способны к сотрудничеству в процедуре хэндовера, может включать, например, блок 702 связи, к примеру, приемопередатчик (transciever, TRX), способный передавать и принимать данные, а также блок 704 измерений. TRX 702 может включать приемник и передатчик и может соединяться с логическим элементами, расположенными на других уровнях, например уровнях MAC или RRC. Блок 704 измерений может конфигурироваться для выполнения измерений, необходимых для того, чтобы оконечное устройство, ретрансляционный узел или центральный узел после приема результатов этих измерений могли сделать вывод о необходимости хэндовера. Блок 704 измерений может соединяться с TRX 702, при этом может инициироваться передача приемопередатчиком TRX 702 на ретрансляционный узел 710 связанных с хэндовером данных. Упомянутые связанные с хэндовером данные могут включать информацию о текущей обслуживающей соте и о соседних с ней сотах. Также она может включать информацию о состоянии отдельных параметров. Измеряемые параметры могут включать, не ограничиваясь приведенным списком, по меньшей мере одно из следующего: уровень принимаемого сигнала или CIR в обслуживающей соте, а также в соседних сотах.
Ретрансляционный узел 710 может включать TRX 712, способный принимать и передавать данные. Приемопередатчик TRX 712 может включать приемник и передатчик и может соединяться с логическими элементами, расположенными на других уровнях. TRX 712 может конфигурироваться для приема абонентских данных, связанных с оконечным устройством. Также ретрансляционный узел 710 может включать контроллер 714. Контроллер 714 может быть реализован с помощью цифрового сигнального процессора, обеспеченного соответствующим программным обеспечением, размещаемым на машиночитаемом носителе, или с помощью специальных логических схем, например, с помощью специализированной интегральной схемы (application specific intregral circuit, ASIC). Контроллер 714 может включать интерфейс ввода/вывода (input/output, I/O), например, компьютерный порт, для обеспечения функций связи. Интерфейс ввода/вывода может выполнять операции обработки сигналов для обеспечения, при необходимости, возможности соединения по каналу физического уровня. Контроллер 714 может конфигурироваться для обработки связанных с хэндовером данных, определения и принятия решения о необходимости хэндовера оконечного устройства TD 700 и инициирования процедуры хэндовера путем передачи запроса хэндовера на центральный узел. В дополнение, контроллер 714 может выполнять выделение ресурсов ретрансляционного узла 710 и установление ретранслируемой линии связи между ретрансляционным узлом 710 и оконечным устройством 700. Контроллер 714 может также выполнять освобождение ресурсов, относящихся к исходному ретрансляционному узлу. Ретрансляционный узел может также включать буфер 716 данных, который может конфигурироваться для приема абонентских данных от центрального узла и для буферизации абонентских данных до завершения процедуры хэндовера. Буфер 716 данных может подключаться к контроллеру 714 таким образом, что контроллер может управлять процессом буферизации во время хэндовера оконечного устройства TD 700.
Контроллер 714 может использоваться для передачи запросов хэндовера на центральный узел 720. Запросы хэндовера могут включать информацию о целевой соте хэндовера.
Контроллер 714 может конфигурироваться для сообщения о возможностях ретрансляционного узла RN 710 на центральный узел CN 720 путем приема сообщения с запросом о возможностях от центрального узла CN 720 и путем передачи сообщения с информацией о возможностях на центральный узел CN 720. Контроллер 714 может также конфигурироваться для приема сообщения с подтверждением информации о возможностях.
Центральный узел 720 может включать TRX 722, способный принимать и передавать данные. TRX 722 может включать приемник и передатчик и может соединяться с логическими элементами, расположенными на других уровнях. TRX 722 может конфигурироваться для приема сообщения с запросом хэндовера.
Также центральный узел CN 720 может включать контроллер 724. Контроллер 724 может быть реализован с помощью цифрового сигнального процессора, обеспеченного соответствующим программным обеспечением, размещаемым на машиночитаемом носителе, или с помощью специальных логических схем, например, с помощью специализированной интегральной схемы (application specific intregral circuit, ASIC). Контроллер 724 может включать интерфейс ввода/вывода (input/output, I/O), например, компьютерный порт, для обеспечения функций связи. Контроллер 724 может конфигурироваться для выполнения связанных с процедурой хэндовера действий. Он может, например, принимать решение о хэндовере, если этого не делает ретрансляционный узел. Основанный на упомянутом решении о хэндовере запрос хэндовера может передаваться в целевую соту для информирования ее о том, что необходим хэндовер оконечного устройства TD 700. Он может также приостанавливать передачу абонентских данных на ретрансляционный узел RN 710, если в целевую соту передан запрос хэндовера. Также он может выполнять часть функций по управлению допуском, связанную с хэндовером. Управление допуском может включать, например, конфигурацию линии связи между ретрансляционным узлом 710 и центральным узлом 720.
Контроллер 724 может использоваться для пересылки абонентских данных в целевую соту для буферизации. Контроллер 714 может конфигурироваться для обмена информацией о возможностях ретрансляционного узла RN 710 путем передачи сообщения с запросом о возможностях на ретрансляционный узел RN 710 и путем приема сообщения с информацией о возможностях от ретрансляционного узла RN 710. Контроллер 714 может также конфигурироваться для передачи сообщения с подтверждением информации о возможностях на ретрансляционный узел RN 710.
Контроллер 724 может также выполнять освобождение ресурсов на стороне исходного центрального узла. Контроллер 724 может соединяться с контроллером 714, расположенным на ретрансляционном узле 710. Соединение может быть проводным или беспроводным. Контроллеры 714, 724 могут управлять связью между уровнями протоколов, а также между элементами радиосети путем использования интерфейсов ввода/вывода (I/O).
Центральный узел 720 может также включать блок 726 доступа к объекту управления мобильностью (ММЕ) и обслуживающему шлюзу, который может использоваться для передачи данных на ММЕ и обслуживающий шлюз, а также приема данных от них.
Блок-схема алгоритма фиг.8 иллюстрирует некоторые шаги, которые могут выполняться при хэндовере оконечного устройства.
На шаге 800, в начале хэндовера, оконечное устройство может передавать на исходный ретрансляционный узел связанные с хэндовером данные, которые получены в результате измерений, выполненных оконечным устройством. Упомянутые связанные с хэндовером данные могут содержать информацию о целевой соте.
На шаге 802 исходный ретрансляционный узел, соединенный с центральным узлом по интерфейсу Х2, может принять решение о необходимости хэндовера оконечного устройства на основании упомянутых связанных с хэндовером данных. Затем исходный ретрансляционный узел может инициировать хэндовер путем передачи запроса хэндовера на исходный центральный узел, если исходный ретрансляционный узел принял решение, что хэндовер оконечного устройства необходим. Исходный центральный узел может обработать и передать запрос хэндовера на целевой центральный узел, и затем исходный центральный узел может приостановить все передачи данных на исходный ретрансляционный узел, связанные с оконечным устройством.
На шаге 806 принят запрос хэндовера от целевого центрального узла, при этом целевой центральный узел может осуществлять управление доступом к обратной линии связи. Затем целевой ретрансляционный узел может выделить ресурсы линии связи между оконечным устройством и целевым ретрансляционным узлом, при этом упомянутое выделение ресурсов связано с установлением линии связи для оконечного устройства. После этого целевой ретрансляционный узел может информировать целевой центральный узел о том, что хэндовер оконечного устройства может быть продолжен.
На шаге 808, если установились упомянутые соединения между исходной и целевой сотами, целевой центральный узел может пересылать на целевой ретрансляционный узел полученные от исходных узлов абонентские данные, связанные с оконечным устройством. Затем целевой ретрансляционный узел может буферизировать эти данные до завершения хэндовера оконечного устройства.
На шаге 810 хэндовер оконечного устройства может быть завершен, при этом может происходить передача данных между целевым ретрансляционным узлом и оконечным устройством, между целевым ретрансляционным узлом и целевым центральным узлом, а также между целевым центральным узлом и обслуживающим шлюзом. При этом могут быть освобождены ресурсы в исходной соте.
Возможности ретрансляционного узла влияют на управление процедурой хэндовера. То есть если ретрансляционный узел не способен к сотрудничеству с центральным узлом, то ретрансляционный узел является простым узлом ретрансляции радиоканалов, при этом он на шаге 802 просто ретранслирует связанные с хэндовером данные и оставляет инициирование хэндовера и принятие решения о нем центральному узлу. Аналогично, в целевой соте управление допуском к ретранслируемой линии связи на шаге 806 оставлено целевому центральному узлу, если целевой ретрансляционный узел является простым узлом ретрансляции радиоканалов.
Варианты осуществления настоящего изобретения могут реализовываться в виде компьютерных программ в центральном узле, ретрансляционном узле и оконечном устройстве, соответствующих вариантам осуществления настоящего изобретения. Упомянутые компьютерные программы включают инструкции для выполнения компьютерной процедуры, предназначенной для управления процедурой хэндовера в системе мобильной связи с ретрансляционным расширением. Реализованная в центральном узле компьютерная программа может выполнять, не ограничиваясь исключительно ими, задачи, связанные с фиг.2-5 и 8. Компьютерная программа, реализованная в ретрансляционном узле, может выполнять задачи, связанные с фиг.2-5 и 8, не ограничиваясь ими. Компьютерная программа, реализованная в оконечном устройстве, может выполнять задачи, связанные с фиг.2-3 и 8, не ограничиваясь ими.
Упомянутая компьютерная программа может храниться на дистрибутивном носителе компьютерных программ, читаемом компьютером или процессором. Носителями компьютерных программ могут быть, к примеру, электрическая, магнитная, оптическая, инфракрасная или полупроводниковая система, устройство или среда передачи. Носитель компьютерных программ может включать по меньшей мере один из следующих носителей: машиночитаемый носитель, носитель данных, записываемый носитель, машиночитаемая память, память с произвольным доступом, перезаписываемая память "только для чтения", машиночитаемый дистрибутивный программный пакет, машиночитаемый сигнал, машиночитаемый телекоммуникационный сигнал, машиночитаемый печатный материал или машиночитаемый сжатый программный пакет.
Настоящее изобретение имеет обратную совместимость с редакцией 8 спецификаций LTE 3GPP с точки зрения оконечного устройства. Следовательно, при реализации описываемого изобретения не требуется никаких изменений в реализации оконечного устройства.
Несмотря на то, что настоящее изобретение описано со ссылками на примеры, соответствующие приложенным чертежам, очевидно, что настоящее изобретение ими не ограничено и может модифицироваться различными способами в рамках приложенной формулы изобретения.