СПОСОБ, СИСТЕМА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДДЕРЖКИ ХЭНДОВЕРА В СЕТЯХ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ
METHOD, SYSTEM AND DEVICE TO SUPPORT HANDOVER IN MOBILE COMMUNICATION NETWORKS

Область техники
Настоящее описание относится к технологиям поддержки хэндовера (handover, НО) в сетях мобильной связи.
При разработке настоящего описания особое внимание уделялось его возможному использованию в сети мобильного беспроводного широкополосного доступа, соответствующего спецификации IEEE 802.16 Rev2.
Уровень техники
В настоящий момент, спецификация IЕЕЕ802.16 Rev2 (компьютерное общество IEEE и общество теории и техники СВЧ IEEE, часть 16 чернового проекта стандарта локальных и городских вычислительных сетей: радиоинтерфейс для широкополосных беспроводных систем доступа, P802.16 Rev2/D1 (Октябрь 2007) ревизия стандарта IEEE Std 802.16-2004, с поправками IEEE Std 802.16f-2005 и IEEE STD 802.16е-2005) поддерживает как хэндовер, инициируемый мобильной станцией (MS, Mobile Station), так и хэндовер, инициируемый базовой станцией (BS, Base Station).
Однако настоящая спецификация не позволяет использовать механизм хэндовера, инициируемого базовой станцией, отдельно: хэндовер, инициируемый мобильной станцией, не может быть отключен в системе при использовании хэндовера, инициируемого базовой станцией. Также механизм хэндовера, инициируемого мобильной станцией, всегда имеет приоритет в случае, когда решения о хэндовере, инициируемом базовой станцией, и хэндовере, инициируемом мобильной станцией, принимаются одновременно.
Сущность изобретения
Вышеописанный механизм приводит к появлению высокого риска нестабильности системы, когда функции хэндовера, инициируемого базовой станцией, активированы в системе.
В базовых станциях и в мобильных станциях используются различные алгоритмы и критерии хэндовера. Целью хэндовера, инициируемого мобильной станцией, является оптимизация отдельной линии связи с учетом состояния качества канала и приемника мобильной станции. Хэндовер, инициируемый базовой станцией, обладает более широким кругом задач, так как базовая станция при принятии решения о хэндовере может учитывать общее состояние сетевых ресурсов. Базовая станция может, как правило, выдавать команду выполнения хэндовера на целевую базовую станцию, не являющуюся сотой наилучшего обслуживания, для того, чтобы освободить ценные радиоресурсы соты наилучшего обслуживания (например, при сценарии подложенных/наложенных сот). Мобильная станция может немедленно инициировать хэндовер обратно к соте наилучшего обслуживания и т.д.
Специалисты отмечают, что вышеупомянутая проблема до сих пор не решена в спецификации IЕЕЕ802.16 Rev2, то есть в системе мобильной связи, поддерживающей как хэндовер, инициируемый мобильной станцией, так и хэндовер, инициируемый базовой станцией. Для того чтобы исключить нестабильность системы, существует необходимость обеспечить координацию процедур хэндовера, инициируемого мобильной станцией, и хэндовера, инициируемого базовой станцией.
Таким образом, целью настоящего изобретения является предоставление удовлетворительного решения указанной проблемы.
В соответствии с настоящим изобретением, упомянутая цель достигается посредством способа, признаки которого изложены в формуле изобретения.
Настоящее изобретение также относится к соответствующей системе и к соответствующему устройству (то есть мобильной станции/базовой станции), а также к соответствующему компьютерному программному продукту, загружаемому в память по меньшей мере одного компьютера и включающему части программного кода для выполнения шагов способа настоящего изобретения при выполнении упомянутого продукта на компьютере. Ссылки на упомянутый программный продукт в настоящем документе считаются эквивалентными ссылкам на машиночитаемый носитель, содержащий команды для управления компьютерной системой для координации выполнения способа настоящего изобретения. Упоминание "по меньшей мере одного компьютера" подчеркивает, что настоящее изобретение может быть реализовано в распределенном/модульном виде.
Формула изобретения является неотъемлемой частью предлагаемого в настоящем документе описания изобретения.
В одном из вариантов осуществления изобретения предлагается способ координации процедур хэндовера, инициируемого мобильной станцией, и хэндовера, инициируемого базовой станцией, таким образом, что обе процедуры могут одновременно поддерживаться в системе способом, который можно определить как "хэндовер, инициируемый мобильной станцией и управляемый базовой станцией".
Вариант осуществления описанного в настоящем документе решения пригоден к включению в спецификацию IЕЕЕ802.16 Rev2 путем внесения некоторых изменений в раздел 6.3.22.2.2 и в другие, связанные с ним, разделы.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение будет описано далее исключительно в качестве примеров со ссылками на приложенные чертежи, на которых:
на фиг.1 схематически представлен хэндовер, инициируемый базовой станцией, в сети мобильной связи при отсутствии обнаруженных мобильной станцией событий запуска хэндовера;
на фиг.2 схематически представлен хэндовер, инициируемый базовой станцией, в сети мобильной связи при наличии обнаруженного мобильной станцией события запуска хэндовера.
на фиг.3 схематически представлен хэндовер, инициируемый мобильной станцией, в сети мобильной связи при отсутствии новых обнаруженных мобильной станцией событий запуска хэндовера;
на фиг.4 схематически представлен хэндовер, инициируемый мобильной станцией, в сети мобильной связи при наличии нового обнаруженного мобильной станцией события запуска хэндовера.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
В дальнейшем описании приводится множество частных деталей для обеспечения полного понимания вариантов осуществления изобретения. При этом варианты осуществления изобретения могут применяться и без одной или нескольких упомянутых частных деталей или с использованием других способов, компонентов, материалов и т.п. С другой стороны, общеизвестные структуры, материалы или операции не приводятся или не раскрываются подробно, чтобы не усложнять восприятие аспектов осуществления настоящего изобретения.
В настоящем описании ссылка на "один из вариантов осуществления изобретения" " или "вариант осуществления изобретения" означает, что определенный признак, структура или характеристика, описываемая в связи с упомянутым вариантом осуществления изобретения, включена по меньшей мере в один вариант осуществления изобретения. Таким образом, фразы "в одном из вариантов осуществления изобретения" или "в некотором варианте осуществления изобретения" в различных местах настоящего описания не обязательно относятся к одному и тому же варианту осуществления изобретения. При этом конкретные признаки, структуры или характеристики могут комбинироваться любым подходящим способом в одном или более вариантах осуществления изобретения.
Заголовки в настоящем документе приведены только для удобства и не интерпретируют рамки или значение вариантов осуществления изобретения.
Механизм, лежащий в основе описанной в настоящем документе системы, раскрывается в дальнейшем в связи с фиг.1-4 с помощью ссылок на взаимодействие между мобильной станцией (MS) и базовой станцией (BS) в сети мобильной связи. Общие принципы работы такой сети в рассматриваемой области техники общеизвестны и не требуют подробного описания в настоящем документе.
На текущем уровне техники базовая станция может устанавливать событие запуска для хэндовера, инициируемого мобильной станцией, посредством триггерного TLV (Trigger TLV) в сообщении DCD (как это описано в разделе 11.4.1 спецификации IЕЕЕ802.16 Rev2) или посредством триггерного TLV соседней базовой станции в сообщении MOB-NBR-ADV (как это описано в разделе 11.18.2 упомянутой спецификации). Триггерное TLV, как и триггерное TLV соседней базовой станции позволяют конфигурировать условия, при которых мобильная станция способна инициировать хэндовер (НО).
В примере осуществления изобретения, описываемом в настоящем документе, хэндовер всегда должен проходить с уведомлением посредством либо сообщения MOB_MSHO-REQ, либо MOB_BSHO-REQ, чтобы мобильная станция и базовая станция в любом случае обменивались (либо посредством сообщения MOB_BSHO-REQ, переданного от базовой станции к мобильной станции, в случае хэндовера, инициируемого базовой станцией, либо посредством сообщения MOB_MSHO-REQ, переданного от мобильной станции на базовую станцию, в случае хэндовера, инициируемого мобильной станцией) информацией, в которой указана целевая базовая станция для осуществления попытки хэндовера мобильной станцией.
Указанное отличается от существующего уровня техники, где уведомление в случае хэндовера, инициируемого мобильной станцией (то есть сообщение MOB_MSHO-REQ), было необязательным.
Мобильная станция должна передать MOB_MSHO-REQ в случае выполнения условий запуска хэндовера, заданных в триггерном TLV или триггерном TLV соседней базовой станции.
За исключением указанных в следующем абзаце, требуются фактические попытки осуществления хэндовера мобильной станцией к одной из базовых станций, заданных в MOB_BSHO-RSP.
Мобильная станция может принять решение о попытке хэндовера к базовой станции, не включенной в MOB_BSHO-RSP, при этом она передает MOB_HO-IND, которое указывает выбранную базовую станцию, только в том случае, если для целевой базовой станции выполнено условие запуска хэндовера, заданное в триггерном TLV или триггерном TLV соседней базовой станции.
В варианте осуществления изобретения, описанном в настоящем документе, поведение системы в случае хэндовера соответствует дальнейшему описанию.
В соответствии с фиг.1, когда базовая станция обнаруживает необходимость хэндовера (шаг 100), хэндовер инициируется базовой станцией (то есть на шаге 102 обслуживающая базовая станция передает сообщение MOB_BSHO-REQ с указанием новой целевой базовой станции, например, базовой станции "А"). Если мобильная станция не обнаруживает условий запуска хэндовера для целевой базовой станции, не включенной в MOB_BSHO-REQ (то есть события запуска хэндовера, определенные в триггерном TLV и триггерном TLV соседней базовой станции, не обнаружены для базовых станций, отличных от "А" - шаг 104), то на шаге 106 мобильная станция проводит хэндовер к целевой базовой станции, которую указала обслуживающая базовая станция (то есть на шаге 108 мобильная станция передает сообщение MOB_BSHO-IND с указанием базовой станции, включенной в MOB_BSHO-REQ, и, таким образом, осуществляет попытку хэндовера к базовой станции "А").
В противном случае, в соответствии с фиг.2, когда базовая станция обнаруживает необходимость хэндовера (шаг 200) и хэндовер инициируется базовой станцией (то есть на шаге 202 обслуживающая BS передает сообщение MOB_BSHO-REQ с указанием новой целевой базовой станции, например, базовой станции "А"), а мобильная станция обнаруживает условия запуска хэндовера для целевой базовой станции, не включенной в MOB_BSHO-REQ (то есть события запуска хэндовера, определенные в триггерном TLV и триггерном TLV соседней базовой станции, обнаружены, например, для базовой станции "В", отличной от "А" - шаг 204), на шаге 206 мобильная станция может провести хэндовер к целевой базовой станции, которую указала обслуживающая базовая станция. В частности, на шаге 208 мобильная станция передает сообщение MOB_HO-IND либо на базовую станцию, включенную в сообщение MOB_BSHO-REQ, либо на целевую базовую станцию, для которой выполняется условие запуска хэндовера (то есть мобильная станция передает сообщение MOB_HO-IND с указанием базовой станции, для которой выполняется условие запуска).
На фиг.3 представлен случай, когда хэндовер инициируется мобильной станцией (то есть на шаге 300 мобильная станция обнаруживает события запуска, определенные в триггерном TLV или триггерном TLV соседней базовой станции для хэндовера к базовой станции "А"). Когда выполнено условие запуска, мобильная станция передает сообщение MOB_MSHO-REQ (шаг 302) с указанием новой целевой базовой станции (например, "А") и принимает от базовой станции (на шаге 304) сообщение MOB_BSHO-RSP, указывающее мобильной станции осуществить попытку хэндовера к базовой станции "А". После приема сообщения MOB_BSHO-RSP, если условия в канале мобильной станции не изменились (что проверяется на шаге 306) и мобильная станция не обнаружила новых условий запуска хэндовера (шаг 308), на шаге 310 мобильная станция проводит хэндовер к целевой базовой станции, для которой выполнено условие запуска хэндовера. А именно на шаге 312 мобильная станция передает сообщение MOB_HO-IND, которое указывает базовую станцию, для которой выполняется упомянутое условие запуска хэндовера.
Фиг.4 соответствует ситуации, когда хэндовер инициирован мобильной станцией (то есть на шаге 400 мобильная станция обнаруживает события запуска хэндовера, определенные в триггерном TLV или триггерном TLV соседней базовой станции для хэндовера к базовой станции "А"), при этом выполнение условия запуска хэндовера влечет за собой передачу (на шаге 402) мобильной станцией сообщения MOB_MSHO-REQ, которое указывает новую целевую базовой станции, например, "А". На шаге 404 базовая станция выдает сообщение MOB_BSHO-RSP, указывающее мобильной станции осуществить попытку хэндовера к базовой станции "А". Мобильная станция обнаруживает (на шаге 406) новые условия запуска хэндовера, то есть условия в канале изменились, и лучшей целевой базовой станцией становится теперь базовая станция "В".
В действительности, обнаружение нового условия запуска хэндовера может произойти (и обычно происходит) даже перед приемом сообщения MOB_BSHO-RSP. Новые условия запуска хэндовера могут быть обнаружены в любой момент в интервале времени между передачей сообщения MOB_MSHO-REQ и передачей сообщения MOB_HO-IND.
На шаге 408 события запуска хэндовера, определенные в триггерном TLV или триггерном TLV соседней базовой станции, обнаружены для базовой станции "В", и мобильная станция может провести хэндовер, на шаге 410, к любой из целевых базовых станций: "В" или "А". А именно на шаге 412 показано осуществление мобильной станцией попытки хэндовера к базовой станции, для которой выполнено первое условие запуска хэндовера (то есть мобильная станция передает сообщение MOB_HO-IND с указанием базовой станции, для которой выполнено первое условие запуска хэндовера) или к целевой базовой станции, для которой выполнено второе условие запуска хэндовера (то есть мобильная станция передает сообщение MOB_HO-IND с указанием базовой станции, для которой выполнено второе условие запуска хэндовера).
Следует понимать, что операции в соответствии с фиг.1-4 всегда требуют - в отличие от существующего уровня техники - обязательной передачи сообщения MOB_HO-IND.
Преимущество описанной в настоящем документе системы заключается в том, что она позволяет мобильным системам WiMAX поддерживать функцию хэндовера, инициируемого базовой станцией, не рискуя стабильностью системы. Хэндовер, инициируемый базовой станцией, представляет собой базовую функциональность, которая поддерживает другие важные функции, например сети с несколькими несущими, подложенные/наложенные соты и многоуровневые сети (микро/макросоты).
Большая емкость сетей может достигаться путем развертывания многоуровневых сетевых структур. Определенная географическая область может обслуживаться сигналами новых сот, предоставляющих различные условия в радиоканале (например, большие/малые соты, микро/макросоты). При подобном сценарии мобильная станция может регулярно пытаться выбирать, в качестве целевых для хэндовера, более крупные соты, так как они обеспечивают наилучшие условия в радиоканале, при этом меньшие соты остаются незагруженными. Представляется возможным использовать хэндовер, инициируемый базовой станцией, с целью эффективного распределения трафика с точки зрения сети и ресурсов полосы частот. Описанный в настоящем документе способ гарантирует, что решение, инициируемое базовой станцией, будет обязательно применено на стороне мобильной станции и что его не отменит последующее решение мобильной станции о хэндовере обратно к прежней обслуживающей соте.
Далее приводится описание некоторых предлагаемых изменений для внесений в спецификацию IЕЕЕ802.16 Rev2 с целью реализации варианта осуществления изобретения.
Уточнение подраздела 6.3.2.3.5, "сообщение запроса ранжирования (RNG-REQ)"
Новый параметр BS_Controlled_MSHO может быть введен в Таблицу кодировок сообщения "RNG-REQ". Параметр определяет, поддерживается ли мобильной станцией хэндовер, инициируемый мобильной станцией и управляемый базовой станцией.
Уточнение подраздела Таблицы 615 "кодирование канала DCD"
Может быть добавлено новое значение для TLV поддержки типа НО. Бит 3 может быть назван BS_Controlled_MSHO (или BS_Controlled_HO). Данный флаг может использоваться для указания того, что сотой поддерживается механизм MSHO, управляемый базовой станцией.
Поправка к разделу 6.3.22.2.2. "Решение о хэндовере и его инициирование"
Далее изложены определенные возможные изменения.
В случае хэндовера, инициируемого мобильной станцией, способ инициирования и извещения о хэндовере зависит от установок флага BS_Controlled_MSHO (или BS_Controlled_HO) в поле поддержки типа хэндовера сообщения DCD и в поле BS_Controlled_MSHO в сообщении RNG-REQ.
В случае, когда поле BS_Controlled_MSHO не включено в сообщение RNG_REQ, используется значение по умолчанию, равное "0".
Если флаг BS_Controlled_MSHO в поле поддержки типа хэндовера сообщения DCD установлен в "0" или поле значения BS_Controlled_MSHO сообщения RNG-REQ установлено равным "0", то хэндовер может осуществляться с уведомлением посредством либо сообщения MOB_MSHO-REQ, либо сообщения MOB_BSHO-REQ. Уведомление о хэндовере рекомендуется, но не требуется. Требуется подтверждение приема MOB_MSHO-REQ посредством MOB_BSHO-RSP.
Если флаг BS_Controlled_MSHO в поле типа поддержки хэндовера сообщения DCD установлен в "1" и поле значения BS_Controlled_MSHO в сообщении RNG_REQ установлено равным "1", то требуется уведомление о хэндовере. Хэндовер должен осуществляться с уведомлением либо посредством сообщения MOB_MSHO-REQ, либо посредством сообщения MOB_BSHO-REQ. Требуется также подтверждение приема MOB_MSHO-REQ посредством MOB_BSHO-RSP. Мобильная станция передает MOB_MSHO-REQ только в том случае, когда выполняются условия запуска хэндовера, определенные в триггерном TLV или триггерном TLV соседней базовой станции.
Если флаг BS_Controlled_MSHO в поле типа поддержки хэндовера сообщения DCD установлен в "0" и поле значения BS_Controlled_MSHO в сообщении RNG_REQ установлено равным "0", рекомендуются, но не являются обязательными, фактические попытки со стороны мобильной станции для хэндовера к одной из базовых станций, заданных в MOB_BSHO-RSP. Мобильная станция может принять решение об осуществлении попытки хэндовера к другой базовой станции, которая может как включаться, так и не включаться в MOB_BSHO-RSP.
Если флаг BS_Controlled_MSHO в поле типа поддержки хэндовера сообщения DCD установлен в "1" и поле значения BS_Controlled_MSHO в сообщении RNG_REQ установлено равным "1", требуются фактические попытки со стороны мобильной станции для хэндовера к одной из базовых станций, заданных в MOB_BSHO-RSP. Мобильная станция может принять решение об осуществлении попытки хэндовера к базовой станции, не включенной в MOB_BSHO-RSP, передавая MOB_HO-IND с указанием выбранной базовой станции, только в том случае, когда условия запуска хэндовера, определенные в триггерном TLV или триггерном TLV соседней базовой станции, выполняются для упомянутой целевой базовой станции.
Если флаг BS_Controlled_MSHO в поле типа поддержки хэндовера сообщения DCD установлен в "0" и поле значения BS_Controlled_MSHO в сообщении RNG_REQ установлено равным "0", мобильная станция, которая должна провести хэндовер, не ограничена в проведении хэндовера теми базовыми станциями, которые включены в сообщение уведомления. Другими словами, мобильная станция может осуществить попытку хэндовера к другой базовой станции, которая может быть включена или не включена в одно из сообщений: MOB_BSHO-REQ или MOB_BSHO-RSP.
Если флаг BS_Controlled_MSHO в поле типа поддержки хэндовера сообщения DCD установлен в "1" и поле значения BS_Controlled_MSHO в сообщении RNG_REQ установлено равным "1", мобильная станция, которая должна провести хэндовер, ограничена в проведении хэндовера теми базовыми станциями, которые включены в сообщение уведомления. Другими словами, мобильная станция не может осуществить попытку хэндовера к другой базовой станции, не включенной в MOB_BSHO-REQ или MOB_BSHO-RSP, если только для упомянутой целевой базовой станции не обнаружены условия запуска хэндовера, определенные в триггерном TLV или триггерном TLV соседней базовой станции.
Частные детали и варианты осуществления изобретения, без ущерба основополагающим принципам настоящего изобретения, описанным выше исключительно для примера, могут быть изменены (и достаточно значительно) без выхода за рамки настоящего изобретения, которые определяются приложенной формулой изобретения.