УПРЕЖДАЮЩАЯ ПОДГОТОВКА К ХЭНДОВЕРУ И ОБРАБОТКА ЗОНЫ СЛЕЖЕНИЯ/ПОИСКОВОГО ВЫЗОВА И ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ ВЫБОР МАРШРУТА В СОТОВОЙ СЕТИ
PROACTIVE PREPARATION FOR HANDOVER AND PROCESSING OF TRACKING/SEARCH CALL AREA AND SMART ROUTE SELECTION IN CELLULAR NETWORK

Настоящее изобретение относится к принципу для хэндоверов в сотовых сетях, принципу для усовершенствованной обработки зон слежения/поискового вызова/ уведомления RAN, например, для пользовательских узлов в неактивных режимах, и принципу для обеспечения интеллектуального выбора маршрута в сотовых сетях.
Хэндоверы соединений, например, текущего вызова или сеанса передачи данных, или пользовательского узла от соты к соте является часто происходящим процессом, и сигнализация управления, используемая для установления таких хэндоверов потребляет значительный объем имеющихся радио- и сетевых ресурсов и в настоящее время имеет нежелательно высокую латентность для передач высокой надежности. Было бы желательно любое снижение служебной нагрузки сигнализации управления и/или латентности.
Хэндоверы происходят в активированном режиме пользовательского узла. Однако большую часть времени пользовательские узлы не находятся в активном режиме или, иными словами, большую часть времени пользовательскому узлу не требуется непрерывно передавать данные, но напротив, с перерывами или время от времени, пакеты некоторого сеанса передачи данных, подлежат передаче на/от пользовательского узла. В таком случае, непрерывное осуществление хэндовера может не требоваться до тех пор, пока пользовательский узел находится в некоторой зоне слежения/поискового вызова. Лишь покидая зону слежения/поискового вызова, пользовательский узел информирует сотовую сеть о своем новом местоположении или позиции. Однако для этого пользовательскому узлу требуется энергия и, соответственно, было бы желательно иметь в своем распоряжении принцип, позволяющий снижать его энергопотребление.
Настоящее изобретение предусматривает, в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, принцип для усовершенствованных хэндоверов в сотовой сети. Эта задача решается посредством предмета изобретения независимых пунктов формулы изобретения настоящей заявки в соответствии с первым аспектом настоящей заявки.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения, настоящее изобретение предусматривает принцип для усовершенствованной обработки пользовательских узлов, которые не находятся в активном состоянии.
Одна идея, лежащая в основе некоторых из вариантов осуществления настоящего изобретения в соответствии с первым и вторым аспектами нацелена на достижение вышеуказанных улучшений, с использованием предсказания будущего маршрута пользовательского узла для улучшения обработки хэндовера и/или обработки неактивных пользовательских узлов, соответственно. В частности, способность использовать предсказательный будущий маршрут пользовательского узла позволяет осуществлять упреждающую подготовку одного или более хэндоверов на стороне сотовой сети. Это, в свою очередь, снижает служебную нагрузку данных управления и/или снижает латентность, обусловленную хэндоверами. Такие предсказательные будущие маршруты также можно выгодно использовать, например, при установлении изменяющейся со временем зоны слежения /поискового вызова, в которой пользовательскому узлу разрешено оставаться, без необходимости в постоянном обновлении сотовой сети в конкретной соте в зоне слежения/поискового вызова, где в данный момент располагается пользовательский узел. Это, в свою очередь, может снижать потребление энергии, происходящее на пользовательском узле для указания сотовой сети о любом выходе из зоны слежения/поискового вызова, поскольку зона слежения/поискового вызова может лучше адаптироваться к фактическому маршруту пользовательского узла.
Дополнительная идея, лежащая в основе некоторых из вариантов осуществления настоящего изобретения в соответствии с первым аспектом, состоит в том, что упреждающая подготовка хэндовера позволяет сокращать объем сигнализации управления для хэндоверов, причем, в зависимости от этих ситуаций, где осуществляется такая упреждающая подготовка хэндоверов, возможное расходование сетевых ресурсов, которое могут быть обусловлено упреждающей подготовкой хэндоверов, чтобы, например, выполнять некоторое обещание, что пользовательский узел сможет осуществлять доступ к сотовой сети в заранее определенном временном интервале доступа с использованием одного или более параметров доступа на некоторой базовой станции сотовой сети, может оставаться сравнительно низким. В частности, упреждающая подготовка хэндоверов позволяет избавиться, в краткосрочной или среднесрочной перспективе, от сигнализации управления для хэндоверов, которые, очень вероятно, будут происходить в отношении некоторого пользовательского узла. Это, в свою очередь, сокращает сигнализацию управления на базовых станциях, для которых осуществлялась упреждающая подготовка хэндовера, и снижает или устраняет латентность, которая в противном случае могла бы иметь место вследствие, например, осуществления сигнализации протокола, связанного с хэндовером, который затем должен происходить в любое время непосредственно перед тем, как пользовательский узел попытается перейти в следующую соту. Естественно, эту идею можно объединить с первой идеей для улучшения выбора набора базовых станций в отношении которых осуществляется упреждающая подготовка хэндоверов. Дополнительно или альтернативно, тот факт, что пользовательский узел входит в заранее определенную зону, можно идентифицировать как случай, когда упреждающая подготовка хэндовера успешно осуществляется. Например, такая заранее определенная зона может быть связана с очень высокой вероятностью того, что пользовательский узел, в ближайшем будущем, войдет в соту заранее определенной другой, т.е. целевой, базовой станции и, соответственно, осуществление упреждающей подготовки хэндовера к этой базовой станции, может успешно снижать возникающую в противном случае латентность хэндовера и/или сигнализацию управления, связанную с хэндовером.
Также дополнительно или альтернативно, дополнительная идея, лежащая в основе некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения в соответствии с первым и вторым аспектами состоит в том, что некоторая разновидность планирования зоны слежения/поискового вызова и/или хэндоверов относительно времени, позволяет сокращать сигнализацию управления, которая имела бы место, если бы планирование было заменено пассивным запуском в противном случае необходимых обновлений и хэндоверов зоны слежения/поискового вызова, а именно, лишь в случае необходимости. Эту идею, очевидно, также можно объединить с идеей использования предсказания будущего маршрута пользовательского узла.
В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения, настоящее изобретение предусматривает усовершенствованный принцип для обслуживания пользовательского узла через сотовую сеть; а именно, путем увеличения возможности осуществления связи пользовательского узла. Эта задача решается посредством предмета изобретения независимого пункта формулы изобретения третьего аспекта.
В частности, идея, на которой базируются варианты осуществления третьего аспекта, состоит в том, что анализ заранее определенного набора сот вокруг позиции пользовательского узла в отношении набора возможных маршрутов, ведущих от позиции пользовательского узла для определения - в отношении некоторого заранее определенного критерия или критериев - наиболее предпочтительный маршрут из набора возможных маршрутов в отношении возможности осуществления связи пользовательского узла и обеспечения для пользовательского узла информации о наиболее предпочтительном маршруте, может использоваться для предоставления пользователям такого пользовательского узла возможности учитывать этот наиболее предпочтительный маршрут при планировании своего дальнейшего перемещения; а именно, с учетом возможности осуществления связи пользовательского узла и запаса времени. Выбранный таким образом маршрут может, например, именоваться наилучшим построенным/обслуживаемым маршрутом.
Преимущественные реализации вариантов осуществления настоящего изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения описаны ниже со ссылкой на чертежи, в которых
фиг. 1 - блок-схема, демонстрирующая сотовую сеть и UE в сотовой сети для иллюстрации хэндовера (HO)
фиг. 2 - временной порядок этапов, осуществляемых в процессе хэндовера; а именно, процедура HO на основе X2 согласно [1] [6], в котором схема на фиг. 3 отличается, путем размещения разных узлов, участвующих в процедуре HO, бок о бок между стороной или узлом, на котором осуществляется некоторый этап или откуда куда некоторый сигнал отправляется на некотором этапе, при том, что количество этапов, представленных на фиг. 2, равно 12;
фиг. 3 - временной порядок этапов, аналогичный фиг. 2, но здесь процедура HO на основе S1 согласно [1];
фиг. 4 - блок-схема, демонстрирующая сотовую сеть и UE, осуществляющее связь с ней, причем на фиг. 4 также показано, что UE на данный момент подключено к сотовой сети через исходную базовую станцию и перемещается к другими базовыми станциями сотовой сети, которые, таким образом, образуют целевые базовые станции, в отношении которых должен осуществляться хэндовер, причем сотовая сеть, UE и базовые станции, показанные на фиг. 4, могут быть реализованы согласно настоящему изобретению;
фиг. 5 - схема, демонстрирующая упреждающую подготовку хэндоверов, реализованную узлами, представленными на фиг. 4, в соответствии с вариантом осуществления;
фиг. 6 - блок-схема, демонстрирующая сотовую сеть, UE и сигнализацию, используемую для реализации упреждающую подготовку к хэндоверу в структуре LTE;
фиг. 7 - таблица, демонстрирующая возможную сигнализацию хэндоверов, подготовленных с упреждением, в соответствии с вариантом осуществления;
фиг. 8 - последовательность этапов осуществления хэндовера, подготовленного с упреждением, аналогично иллюстрации, используемой на фиг. 2 и 3, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 9 - блок-схема архитектуры предсказательного хэндовера (P-HO) и обзор потока сообщений в соответствии с вариантом осуществления;
фиг. 10 - блок-схема, демонстрирующая пример процесса HO вне зоны покрытия;
фиг. 11 - схема, демонстрирующая режимы соединения конечного автомата, рассмотренные в RAN2 для сокращенного трафика сигнализации, где ссылка делается на R2-168345 [3];
фиг. 12 - схема, демонстрирующая кластеризацию сот базовых станций на зоны слежения, разделенные границами зон слежения/поискового вызова, известными, например, из [11]; другими словами, слой без доступа (NAS), как указано на фиг. 12;
фиг. 13 - блок-схема архитектуры RN согласно [7];
фиг. 14 - блок-схема архитектуры широковещания V2X согласно [8] в качестве примера, когда варианты осуществления настоящего изобретения можно выгодно использовать;
фиг. 15 - блок-схема придорожного блока типа eNB V2X, разработанного на краю в качестве примера, как можно ускорить предсказание процесса HO;
фиг. 16 - схема, демонстрирующая разделение данных на уровне каналов-носителей согласно [11];
фиг. 17 - схема, демонстрирующая разделение данных на уровне пакетов согласно [11];
фиг. 18 - последовательность этапов, осуществляемых в схеме последовательности операций DC согласно [12], причем последовательность этапов проиллюстрирована аналогично последовательности этапов на фиг. 2 и 3;
фиг. 19 - блок-схема сотовой сети, UE и участвующие базовые станции в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, где неактивные UE эффективно обрабатываются с использованием интеллектуального определения зоны слежения/поискового вызова;
фиг. 20 - схема, демонстрирующая режим работы узлов, участвующих в декорациях фиг. 19 в соответствии с вариантом осуществления, где используется изменяющаяся со временем зона слежения /поискового вызова; и
фиг. 21 - схема, демонстрирующая режим работы узлов, участвующих в декорациях, показанных на фиг. 19, в соответствии с вариантом осуществления, где зона слежения/поискового вызова определяется в зависимости от предсказанного будущего маршрута UE.
Далее описаны различные варианты осуществления настоящего изобретения. Эти варианты осуществления относятся к разным аспектам настоящего изобретения, а именно аспекту эффективной обработки хэндоверов, принципу эффективного управления зонами слежения/поискового вызова, в которых пользовательские узлы могут эффективно располагаться в неактивном режиме, и принципу предоставления пользователям пользовательских узлов возможности учитывать цель хорошей возможности осуществления связи при выборе маршрута в будущем.
Описание этих вариантов осуществления начинается с введения и технического обзора в отношении первого принципа, относящегося к хэндоверам. В общем случае, базовая станция может именоваться eNB (в контексте LTE) или gNB (в контексте NR/5G). В дальнейшем между этими тремя терминами не производится различий. Пользовательский терминал/мобильный пользователь может именоваться пользовательским оборудованием или пользовательским узлом (UE).
Может происходить потеря возможности осуществления связи при осуществлении хэндоверов в "новом радио" (NR) для 5G, особенно в случаях дорожного движения, например, автомобилей, автобусов, грузовиков, автономного вождения, дронов и беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), самолетов и т.д. Проблема носит тройственный характер:
1. Количество транспортных средств увеличивается, приводя к увеличению потребности в сигнализации для процессов хэндовера (HO),
2. Новые услуги мобильности, например, помощь в вождении и т.д., предъявляют новые требования к обслуживанию в отношении моделей трафика, например, ограничения по надежности, в том числе частоты пакетной ошибки (PER), требования к пропускной способности и размеры пакетов (например, большое количество малых управляющих пакетов) а также более строгие ограничения по латентности,
3. Традиционный хэндовер (HO) не полностью оптимизирован, поскольку информация о местоположении (в помещении и вне помещения), а также маршрутах движения значительно увеличилась за последние годы и позволяет предсказывать маршруты UE, подключенных к сотовой инфраструктуре. Это в большей степени применимо к автономным UE с возможностью осуществления связи с облаком, которые имеют тесную беспроводную связь.
Значительные служебные нагрузки HO возникают, когда транспортные средства быстро перемещаются между разными сотами в течение данного периода. Было бы полезно улучшить услуги мобильности для автомобильных/авиационных UE, которые находятся в соединенном/активном или слабо соединенном/неактивном режиме, особенно в сценариях со сценариями "от автомобиля к инфраструктуре" (V2X), "от автомобиля к автомобилю" (V2V) и беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).
Эти услуги нужно расширять для повышения производительности и надежности процедуры хэндовера (HO) посредством процедур сигнализации, которые, в частности, вводят предсказание и повышают надежность переноса контекста UE на целевые eNB в ходе предсказательной процедуры HO.
Современные процедуры HO в LTE предназначены для обеспечения сценариев, где UE переходит от исходного eNB 12 к целевому eNB 14, как указано на фиг. 1 или из соты 16 eNB 12 в соту 18 eNB 14. Это изобретение посвящено в основном процедурам внутри-RAT HO, в то время как меж-RAT мобильность не устранена.
Существует два типа процедуры HO в LTE для UE в активном режиме:
1. процедура X2-хэндовера,
2. процедура S1-хэндовера.
1. HO на основе X2: процедура X2-хэндовера представлена на фиг. 2 и нормально используется для внутри-eNB хэндовера. Хэндовер осуществляется непосредственно между двумя eNB через интерфейс 20 X2, соединяющий оба eNB 12 и 14, что ускоряет фазу подготовки. MME как часть базовой сети 24 сотовой сети 24, которая также содержит eNB 12 и 14, информируется только в конце процедуры HO 26, после успешного завершения HO для запуска переключения пути. Освобождение ресурсов на исходной стороне запускается непосредственно с целевого eNB. Процедура X2-хэндовера 26 состоит из 3 основных фаз:
1) фазы 26a подготовки (этапы 4-6),
2) фазы 26b выполнения (этапы 7-9),
3) фазы 26c завершения (после этапа 9).
Ниже изложен обзор процедур хэндовера на основе X2 на основании фиг. 2 [6]:
1. Исходный eNB 12 содержит контекст UE, который состоит из информации, относящейся к роумингу между зонами и ограничениям доступа и первоначально обеспечивался в ходе установления соединения или обновления зоны слежения (TA).
2. Процедуры измерения UE можно конфигурировать через SeNB и осуществлять с помощью мобильности соединения UE.
3. Исходный eNB принимает отчет об измерении от UE, а также информацию диспетчеризации радиоресурсов (RRM) для осуществления принятия решения на HO.
eNB*
4. Исходный eNB выдает на целевой eNB сообщение запроса HO, несущее необходимую информацию для подготовки HO на целевой стороне. Эта информация может включать в себя ссылку на контекст сигнализации X2 UE на исходном eNB, ссылку на контекст сигнализации EPC (усовершенствованного ядра пакетной сети) S1 UE, ID целевой соты, K, контекст RRC (управления радиоресурсами), включающий в себя C-RNTI (временный идентификатор радиосети соты) UE на исходном eNB, конфигурацию AS (слоя доступа), контекст E-RAB (канала-носителя радиодоступа E-UTRAN) и ID физического уровня исходной соты+короткий MAC-I (код аутентификации сообщения) для восстановления после возможного RLF (отказа линии радиосвязи). Ссылки на сигнализацию UE X2/UE S1 позволяют целевому eNB обращаться к исходному eNB и EPC. Контекст E-RAB включает в себя необходимую информацию адресацию RNL (уровня радиосети) и TNL (уровня транспортной сети) и профили QoS (качество обслуживания) E-RAB.
5. Установление ресурсов в основном конфигурирует ресурсы для запрашивания, может ли целевой eNB предоставлять ресурсы, и также осуществляет управление допуском на принятой информации QoS E-RAB для увеличения вероятности успешного HO. ʺЦелевой eNB конфигурирует необходимые ресурсы согласно принятой информации QoS E-RAB и резервирует C-RNTI и, в необязательном порядке, преамбулу RACH. AS-конфигурация, подлежащая использованию в целевой соте, может задаваться либо независимо (т.е. "установление"), либо как дельта по сравнению с AS-конфигурацией, используемой в исходной соте (т.е. "переконфигурирование")ʺ.
6. ʺЦелевой eNB подготавливает HO с помощью L1/L2 и отправляет квитирование запроса хэндовера на исходный eNB. Сообщение квитирования запроса хэндовера включает в себя прозрачный контейнер для отправки на UE в качестве сообщения RRC для осуществления хэндовера. Контейнер включает в себя новый C-RNTI, идентификаторы алгоритма безопасности целевого eNB для выбранных алгоритмов безопасности, может включать в себя особую преамбулу RACH, и, возможно, некоторые другие параметры т.е. параметры доступа, SIB, и т.д. Сообщение квитирования запроса хэндовера также может, при необходимости, включать в себя информацию RNL/TNL для туннелей ретрансляции. Примечание: как только исходный eNB принимает квитирование запроса хэндовера, или как только передача команды хэндовера инициируется на нисходящей линии связи, может инициироваться ретрансляция данных.ʺ
7. ʺЦелевой eNB генерирует сообщение RRC для осуществления хэндовера, т.е. сообщение переконфигурирования RRC-соединения, включающее в себя информацию управления мобильностью, для отправки исходным eNB на UE. Исходный eNB осуществляет необходимую защиту целостности и шифрование сообщения. UE принимает сообщение переконфигурирования RRC-соединения с необходимыми параметрами (т.е. новым C-RNTI, идентификаторами алгоритма безопасности целевого eNB и, в необязательном порядке, особой преамбулой RACH, SIB целевого eNB и т.д.) и получает команду от исходного eNB осуществлять HO. UE не приходится задерживать выполнение хэндовера для доставки ответов HARQ/ARQ на исходный eNB.ʺ
8. ʺИсходный eNB отправляет сообщение переноса статуса SN (порядкового номера) на целевой eNB для переноса статуса приемника SN PDCP (протокола конвергенции пакетной передачи данных) восходящей линии связи и статуса передатчика SN PDCP нисходящей линии связи E-RAB, для которых применяется сохранение статуса PDCP (т.е. для AM (режима квитирования) RLC). Статус PDCP приемника SN восходящей линии связи включает в себя по меньшей мере SN PDCP первого пропущенного SDU UL и может включать в себя битовую карту статуса приема из последовательности SDU UL, которые UE нужно повторно передавать в целевой соте, при наличии любых таких SDU. Статус передатчика SN PDCP нисходящей линии связи указывает следующий SN PDCP, который целевой eNB должен назначать новым SDU, еще не имеющим SN PDCP. Исходный eNB может пропускать отправку этого сообщения, если ни один из E-RAB UE не следует обрабатывать с сохранением статуса PDCP.ʺ
9. Когда UE успешно осуществляет доступ к целевой соте, UE отправляет сообщение завершения переконфигурирования RRC-соединения (C-RNTI) для подтверждения хэндовера, совместно с отчетом о статусе буфера восходящей линии связи, по возможности, на целевой eNB для указания, что процедура хэндовера для UE завершена. Целевой eNB проверяет C-RNTI, отправленный в сообщении завершения переконфигурирования RRC-соединения. Теперь целевой eNB может начать отправлять данные на UE.
10. ʺЦелевой eNB отправляет сообщение запроса переключения пути на MME для информирования, что UE сменило соту.ʺ
11. ʺMME подтверждает сообщение запроса переключения пути сообщением квитирования запроса переключения пути.ʺ
12. ʺОтправляя сообщение освобождения контекста UE, целевой eNB информирует исходный eNB об успехе HO и запускает освобождение ресурсов на исходном eNB. Целевой eNB отправляет это сообщение после приема сообщения квитирования запроса переключения пути от MME.ʺ
Однако, в отсутствие интерфейса 20 X2 между eNB (например, традиционные eNB 12 и 14 на основании архитектуры UTRAN), или если eNB 12 выполнен с возможностью инициирования хэндовера к конкретному целевому eNB через интерфейс 28 S1, который соединяет eNB с базовой сетью 22, то будет запускаться процедура хэндовера S1, представленная на фиг. 3. Процедура S1-хэндовера состоит из 3 основных фаз:
1) фазы 30a подготовки с участием базовой сети, например EPC, где ресурсы сначала подготавливаются на целевой стороне (этапы 2-8),
2) фазы 30b выполнения (этапы 8-12),
3) фазы 30c завершения (после этапа 13).
Для обзора процедур HO хэндовера на основе S1 следует обратиться к [6]. Для подробного описания также следует обратиться к этапам предыдущей процедуры HO на основе X2.
В отношении этапов 13-15, заметим, что некоторые характерны для HO 30 на основе S1, и содержат квитирование и обновление информации до целевого MME.
Далее рассмотрим перенос контекста UE в 4G/5G.
Перенос контекста управления радиоресурсами (RRC) является важной процедурой процесса HO. MME 32 как часть базовой сети 22 создает контекст UE, когда UE 12 включается и затем пытается подключиться к сети 24. Назначается уникальный короткий временный идентификатор, также известный как временный идентификатор мобильного абонента SAE (S-TMSI), на UE 12, которое идентифицирует контекст UE в MME 32. Этот контекст UE содержит данные подписки пользователя, первоначально полученные от сервера 34 домашних абонентов (HSS), также составляющего часть базовой сети 22. Локальное хранение данных подписки в MME 32 позволяет быстрее выполнять процедуры, например, установления канала-носителя, поскольку это избавляет от необходимости каждый раз обращаться к HSS. Кроме того, контекст UE также содержит динамическую информацию, например, список установленных каналов-носителей, и возможности терминала [2]. В ходе процесса P-HO eNB 12 потребуется ретранслировать контекст управления радиоресурсами (RRC) UE на последующие целевые eNB, например, eNB 14.
Описав, довольно общо, задачу хэндоверов в сотовых сетях и как эти хэндоверы обрабатывались ранее в LTE, в дальнейшем, описание настоящего изобретения обеспечивает представление вариантов осуществления, относящееся к этой задаче, которые достигают улучшения этих механизмов хэндовера, ранее использовавшихся в LTE в отношении необходимой служебной нагрузки сигнализации управления с одной стороны и/или латентности хэндовера с другой стороны.
Далее перейдем к описанию, как некоторые из вариантов осуществления можно внедрять в, или реализовать для решения различных особенностей, в настоящее время связанных с мобильными сетями.
На фиг. 4, с использованием ссылочных позиций фиг. 1 для узлов, выполняющих ту же задачу в общей системе, показанной на фиг. 4, показана сотовая сеть 24, содержащая множество базовых станций 11, пространственно распределенных таким образом, что их соты 15, в которых каждая базовая станция 11 обслуживает пользовательские узлы, присутствующие в соответствующей соте 15 для подключения их к сотовой сети 24 посредством беспроводной связи, покрытия некоторой области или зоны, например, географической области 40 таким образом, что соты 15 смыкаются или перекрываются друг с другом. Соты 15 квазизадаются соответствующим радиусом действия беспроводной связи каждой базовой станции 11. Сотовая сеть на фиг. 4 также содержит базовую сеть, через которую, и с которой, каждая базовая станция 11 соединена через соответствующий интерфейс 28, например, некоторую кабельную сеть, например, электрические или оптические кабели. Как уже описано со ссылкой на фиг. 1, базовые станции 11 также могут быть непосредственно подключены друг к другу, например, через интерфейс 20, показанный на фиг. 1, который может быть кабельным или беспроводным, например, оптическим соединением.
На фиг. 4 также показан/о пользовательский узел или пользовательское оборудование 10. В данный момент его обслуживает базовая станция 12. Таким образом, базовая станция 12 является особой базовой станцией 11 в отношении UE 10, а именно, исходной базовой станцией 12. То есть, UE 10 находится в соте 15 базовой станции 12, и базовая станция 12 осуществляет связь с UE 10 через радиоресурсы, которые она назначает UE 10. Совместное использование радиоресурсов, назначенных UE 10, зависит от многих факторов, например, абонентских данных UE 10, количества дополнительных UE, обслуживаемых на данный момент базовой станцией 10 и т.д. Предполагается, что UE 10 на данный момент находится в соединенном или активном режиме. Таким образом, на UE 10 выполняется, например, один или более текущих сеансов связи, например, сеанс вызова и/или передачи данных. Таким образом, на UE 10, которое может представлять собой мобильный телефон, портативный компьютер или некоторое другое мобильное или стационарное устройство, могут выполняться одно или более приложений, например, компьютерные программы и т.п., которые осуществляют связь через базовую станцию 12 по сети 34 с некоторой третьей стороной, которая может представлять собой узел в сотовой сети 24, но альтернативно может представлять собой стороннее устройство, внешнее по отношению к сотовой сети 24 и подключенное к базовой сети 34 через интернет или некоторую другую внешнюю сеть 42. Базовая сеть 34 или некоторый узел в базовой сети 34, например MME 32, содержит или администрирует контекст для каждого UE 10, на данный момент обслуживаемого в области 40. Например, такой контекст или данные контекста могут указывать, какие сеансы активны на данный момент в отношении каждого UE, на какой базовой станции 11 обслуживается соответствующее UE, т.е. через какую базовую станцию 11 соответствующее UE подключено к сотовой сети 24, и/или дополнительную информацию, например, абонентские данные и т.п. Для связывания таких контекстов с соответствующими UE, базовая сеть 34 назначает идентификаторы для UE. Обслуживающая на данный момент базовая станция 12 также знает или сохраняет контекст UE 10 и знает ID, используемый в базовой сети 34 в отношении UE 10. На основании данных контекста, базовая сеть 34 способна ретранслировать пакеты любого сеанса связи, связанного с UE 10, на базовую станцию 12, которая, в свою очередь, ретранслирует их в беспроводном режиме на UE 10.
Сотовая сеть 24 на фиг. 4 способна поддерживать упреждающую подготовку хэндовера для пользовательского узла 10. Это означает следующее. Возможно, что сотовая сеть 24, в необязательном порядке, имеет вышеупомянутые функциональные возможности инициирования хэндовера UE 10 на другую, т.е. целевую базовую станцию; а именно, одну из соседних базовых станций, соседствующих с базовой станцией 12, на основании оценивания измерений, проводимых UE 10, которые измеряют качество соединения между UE 10 и базовой станцией 12, а также между UE 10 и любой из соседних базовых станций 11, при условии, что UE 10 находится в пределах радиуса действия соответствующей соседней базовой станции 11. Такая пассивная активация означает, что сотовая сеть 24 приходит к заключению, что хэндовер на такую соседнюю целевую базовую станцию будет иметь преимущество согласно некоторым критериям, например, качества соединения и/или другим критериям. Однако сотовая сеть 24, показанная на фиг. 4, поддерживает гипотетическую или упреждающую подготовку хэндовера для пользовательского узла, например, пользовательского узла 10. При подготовке хэндовера с упреждением для пользовательского узла 10, сотовая сеть 24 устанавливает, для каждого из набора из одной или более целевых базовых станций 14a и 14b сотовой сети 24, временной интервал доступа и один или более параметров доступа, что позволяет пользовательскому узлу 10 осуществлять доступ к сотовой сети 24 через соответствующую базовую станцию 14a, 14b в течение временного интервала доступа с использованием одного или более параметров доступа, установленных для соответствующей базовой станции. Это означает, что для такого набора базовых станций 14a, 14b, хэндовер, с точки зрения сотовой сети, уже произведен. Только UE 10 или другие обстоятельства, дополнительно рассмотренные ниже, определяют, использует ли фактически UE 10 возможность доступа, обеспеченную в течение временных интервалов доступа, с использованием одного или более параметров доступа для базовых станций 14a, 14b. Целевые базовые станции 14a, 14b, на которые хэндовер был подготовлен с упреждением, резервируют некоторый канал доступа или канал радиодоступа с использованием одного или более параметров доступа, установленных для соответствующей базовой станции в течение временного интервала доступа.
0
0
1
M
0
0
Чтобы лучше понять это, обратимся к фиг. 5. На фиг. 5 показан процесс упреждающей подготовки хэндовера посредством установления соответствующего временного интервала доступа и одного или более параметров доступа для одной или более целевых базовых станций путем демонстрации временной последовательности этапов, осуществляемых в течение временного интервала доступа t. Как показано на фиг. 5, упреждающая подготовка хэндовера запускается в момент времени t. Другими словами, в этот момент времени t, сотовая сеть определяет предварительный набор 50 из одной или более базовых станций сотовой сети в отношении которых может осуществляться упреждающая подготовка хэндовера. Этот предварительный набор 50 базовых станций определяется сотовыми сетями, таким образом, что их соты 15 покрывают зону, куда UE 10 вероятно перейдет в будущем, покинув соту текущей исходной базовой станции 12. Как описано ниже, например, сотовая сеть 24 может определять предварительный набор 50 в зависимости от информации о предсказанном будущем маршруте пользовательского узла. На фиг. 4 такой предсказанный будущий маршрут проиллюстрирован с использованием пунктирной линии 52. Она пересекает соты базовой станции 14a и 14b. На фиг. 5 показано, что предварительный набор 50, в общем случае, состоит из базовых станций 14…14, где M≥N. Временная протяженность предсказанного будущего маршрута 52 может покрывать некоторый временной интервал 54, начинающийся с момента времени t и длящийся, например, более 10 секунд, 1 минуты или даже 5 минут. Временная протяженность 54 также может определяться переменно и может адаптироваться, например, к точности предсказания предсказанного будущего маршрута 52. Сотовая сеть может принимать информацию о предсказанном будущем маршруте 52 пользовательского узла 10, например, от самого пользовательского узла 10, например, от приложения, выполняющегося на пользовательском узле или некотором его компоненте, способном определять позицию пользовательского узла 10, например, навигационной системе и т.п., или от некоторого другого модуля UE. Передача информации может происходить, например, в ходе установления RRC-соединения. Альтернативно, информация о предсказанном будущем маршруте 52 пользовательского узла 10 может поступать от устройства, отличного от сотовой сети 24 и пользовательского узла 10. Таким другим устройством может быть, например, система, которая отслеживает пользовательский узел 10, но располагается вне сотовой сети 24. Информация может обеспечиваться, например, внешним узлом, например, сервером V2V/V2X, или от узла over-the-top (OTT), например, Google. Возможно даже, что другое устройство отвечает за предоставление разрешения на будущий маршрут 2, например, система диспетчеризации движения, которая может отвечать, например, за маршруты полетов дронов в качестве примеров UE и т.п. Дополнительно или альтернативно, сотовая сеть 24 может сама определять предсказанный будущий маршрут 52 пользовательского узла, например, применяя триангуляцию к сигналам, которые отправляет UE 10 и принимают несколько базовых станций 11 и т.п., или экстраполируя путь 52 от пройденного пути UE 10, заданного обновлениями текущей позиции UE, которые сеть 24 принимает от UE 10. Вывод предсказанного будущего маршрута 52 может предусматривать, в любом случае, независимо от узла, осуществляющего вывод, тип экстраполяции или предсказания на основании дополнительной информации помимо текущей позиции пользовательского узла 10, например, маршрута, пройденного UE 10 непосредственно до момента времени t, данных карты, указывающих карту области 40, например, плана города и т.п., и/или данных предпочтений пользователя, связанных с UE 10, собранных на основании оценивания маршрутов, пройденных UE 10 в прошлом. Затем предварительный набор 50 будет определяться таким образом, чтобы маршрут 52 пересекал соты базовой станции в наборе 50. Таким образом, UE 10, вероятно, понадобится выполнить хэндовер по меньшей мере на поднаборе базовых станций из набора 50. Однако следует отметить, что набор 50 может, альтернативно, определяться сотовой сетью 24 не на основании оценивания предсказанного будущего маршрута 52. Предсказанный маршрут 52 может, например, определяться сервером широковещания V2X или с использованием информации от других мобильных пользователей, например, сочетанием датчиков набора предсказанных маршрутов от множественных UE. Дополнительно, базовая станция 12 может быть выполнена с возможностью запрашивания вектора 52 маршрута как разновидности отчета об измерении, включающего в себя обновления маршрута и m высших маршрутов, например, маршрут 1, маршрут 2, маршрут 3, …
0
0
Использование маршрута 52 для определения набора 50 не требуется. Например, всего лишь факт или случай, когда UE 10 входит в некоторую заранее определенную зону 56, может свидетельствовать о том, что существует высокая вероятность того, что пользовательский узел 10 будет, в течение некоторого интервала 54 времени после момента времени t вхождения UE 10 в зону 56, в некоторой зоне, или будет двигаться по некоторому пути или маршруту, благодаря чему, набор 50 может автоматически определяться, событием вхождения UE 10 в зону 56 в момент времени t, даже при наличии тесной связи. Например, зона 56 может быть одним концом улицы без какого-либо перекрестка, пока не будет достигнут, по некоторому пути 52, а именно, улице, первый перекресток и, соответственно, как только UE 10 оказывается на улице в этой точке, очень вероятно, что UE 10 будет следовать этим маршрутом/улице 52. Аналогично, представим, что UE 10 входит в туннель на первом конце, и туннель настолько длинен, что доходит до другой соты. Хотя может быть неизвестно по какой улице будет двигаться UE после туннеля, весьма вероятно, что UE будет продолжать двигаться после туннеля и, соответственно, набор 50 можно определить так, чтобы он покрывал базовые станции, окружающие ту сторону туннеля.
0
0
Кроме того, альтернативно, предсказание, что существует высокая вероятность того, что пользовательский узел 10 будет, в течение некоторого интервала 54 времени после момента времени t, находиться в некоторой зоне, или будет двигаться по некоторому пути или маршруту, может запускаться на основании оценивания истории маршрута CE в прошлом, например, интервал времени, предшествующий, или даже непосредственно предшествующий, моменту времени t. Помимо пользовательского узла 10, входящего в зону 56, например, можно учитывать текущее направление движения UE 10 для запуска подготовки упреждающего HO лишь в случае направления движения, указывающего в некотором направлении или поле направлений помимо направления входа UE 56. Например, упреждающая подготовка HO может запускаться пользовательским узлом, приходящего из заранее определенная зоны 56. Вообще говоря, история позиций UE может оцениваться, чтобы видеть, отвечает ли эта история некоторым критериям, и если да, может инициироваться упреждающий HO. История позиций может регистрироваться с любой гранулярностью или точностью. Например, предыдущий набор обслуживающих базовых станций или список предыдущих базовых станций вдоль маршрута пользовательского узла, т.е. для этого можно использовать некоторая история мобильности. Независимо от возбуждаемой зоны или возбуждаемой истории позиций, запуск может осуществляться на основании согласования текущей позиции UE, текущего направления движения UE и/или последней истории позиций UE с одним или более заранее определенными критериями, которые не зависят от самого недавнего качества соединения, измеренного UE в отношении его коммуникационного соединения с исходной базовой станцией 12 и/или любой окружающей базовой станцией 11.
1
M
i
1
1
x
start
access
x
x
Таким образом, совместно с определением предварительного набора 50 базовых станций, сотовая сеть 24 определяет для каждой базовой станции в наборе 50 ожидаемое время t … t, когда пользовательский узел входит в соту 15 соответствующей базовой станции, т.е. находится в пределах ее радиуса действия. Соответственно, базовая станция 12, т.е. исходный eNB, запрашивает каждый из предварительного набора 50 целевых базовых станций о доступности сотовой сети 24 через соответствующую целевую базовую станцию в соответствующее ожидаемое время t. В качестве результата этого запроса, базовая станция 12 сотовой сети 24 принимает от каждой из предварительного набора 50 базовых станций, ответ для запрашивания. Хотя в предварительном наборе 50 может не существовать ни одной, существовать одна, или более одной базовой станций, которая отказывает в доступе, может существовать набор базовых станций, например, N базовых станций, где N ≥ 1 и N ≤ M, которые отвечают на запрос, указывая временной интервал 60 доступа, в течение которого соответствующая базовая станция доступна пользовательскому узлу 10 при условии, что пользовательский узел 10 использует один или более параметров доступа, указанных соответствующей базовой станцией в ответе для запрашивания. Например, фиг. 5 демонстрирует, что некоторый интервал 60 доступа перекрывается с первым ожидаемым временем t. Базовая станция из набора 50 в соте, где ожидается появление пользовательского узла 10 в момент времени t, таким образом, позволяет пользовательскому узлу 10 осуществлять доступ к сотовой сети 24 с использованием одного или более параметров доступа путем, соответственно, резервирования соответствующих радиоресурсов доступа в течение интервала 60 времени. То же самое может применяться для других ожидаемых времен, когда связанные целевые базовые станции могут отличаться для ожидаемых времен, но это не обязательно так. После запроса и ответов на него, базовая станция 12, таким образом, способна отправлять на пользовательский узел 10 расписание 62, которое указывает, для каждой из набора 64 из одной или более базовых станций для которых определен временной интервал 60 доступа и один или более параметров 66 доступа, временной интервал 60 доступа, а также один или более параметров доступа. Это расписание 62 указывает пользовательскому узлу 10, что он может осуществлять доступ к сотовой сети 24 через соответствующую базовую станцию 14 в течение временного интервала доступа, указанного, например, его началом или начальным моментом tс использованием связанных с ним одним или более параметров доступа p,где x - элемент множества {a, b…}, т.е. является индекс набора 64. Другими словами, расписание 62 может предоставляться как упорядоченный список элементов, элементы, имеющие временную зависимость, или расписание 62 может предоставляться как набор элементов. Кроме того, альтернативно, расписание 62 может предоставляться как список списков или наборов, которые могут быть ранжированы, например, высшие m. Затем каждый такой элемент будет связан с некоторой целевой базовой станцией, задавать свой интервал 60 доступа и один или более параметров 66 доступа. Затем, т.е. после передачи расписания 62 на UE 10, упреждающая подготовка одного или более хэндоверов заканчивается, и пользовательскому узлу сообщается об этом, и это осуществляется, от отправки расписания 62 на пользовательский узел вперед, постольку поскольку пользовательский узел 10, использует или не использует пользовательский узел возможности доступа в течение интервалов 60 для осуществления своего хэндовера от одной базовой станции к следующей, или, с другой точки зрения, постольку поскольку пользовательский узел использует эти возможности при условии, что другие внешние обстоятельства не препятствуют пользовательскому узлу 10 использовать эти возможности, поскольку, например, предсказание маршрута 52 прогноза на основании события вхождения UE 10 в зону 56, оказывается неверным.
i
start
x
start
x
x
Исключительно для полноты, следует отметить, что время, расходуемое на запрашивание базовых станций из набора 50 и получение ответов до отправки расписания 62, может быть пренебрежимо малым по сравнению с временной протяженностью 54, в которой распределены одно или более ожидаемых времен t. Расписание 62 может задавать некоторый временной интервал 60 доступа путем указания, например, его начальное время t,причем конец временного интервала 60 доступа может неявно задаваться максимальной протяженностью каждого интервала 60. Другими словами, соответствующая базовая станция 14 может закрывать возможность доступа спустя некоторое время после t. Однако конечное время интервала 60 может быть также указано в расписании 62.
Как описано ниже, запрос, отправленный от базовой станции 12 на целевые базовые станции из набора 50, может содержать один или более текущих идентификаторов, с помощью которых пользовательский узел 10 идентифицируется в сотовой сети например, идентификатор, через который пользовательский узел 10 идентифицируется базовой сети 34, например, в MME 32. В частности, запрос может дополнительно или альтернативно информировать базовые станции из набора 50 о данных контекста пользовательского узла 10. С другой стороны, вышеописанное осуществление упреждающей подготовки хэндовера также может дополнительно предусматривать отправку расписания 66, например, копию расписания 62 от базовой станции 12 в базовую сеть 34, например, MME 32 в базовой сети 34 для планирования перенаправления пакетов одного или более путей связи для сеансов связи пользовательского узла 10 по сотовой сети 24 и пользовательского узла 10, благодаря чему, пакеты распределяются на каждую базовую станцию из набора 64 в зависимости от соответствующего временного интервала 60 доступа соответствующей базовой станции в наборе 64. Другими словами, MME 32 или базовая сеть 34 получает возможность планировать, на ранней стадии; а именно, во время приема расписания 66, распределение входящих пакетов, поступающих, например, из внешней сети, на базовые станции из набора 64, отличные от базовой станции, через которую пользовательский узел 10 на данный момент подключен к сотовой сети 24. Пакеты, которые, например, вероятно, слишком долго буферизуются на некоторой базовой станции из набора 64 и не могут передаваться от этой базовой станции на пользовательский узел 10 до ожидаемого хэндовера от этой базовой станции к следующей базовой станции из набора 64, могут ретранслироваться базовой сетью 34 или MME 32, соответственно, к следующей базовой станции из набора 64 согласно последовательности ожидаемых времен, покрытых соответствующими временными интервалами 60 доступа. Сотовой сети 34 не потребуется ждать такого перенаправления, пока хэндовер фактически не произойдет со стороны UE 10, фактически использующего один или более параметров доступа, которыми оно снабжено посредством расписания 62.
Следует отметить, что количество элементов набора 50 и количество элементов набора 64 или количество элементов любого из этих наборов может быть больше 1. Однако, в общем случае, оба могут быть равны 1, 2. Что касается будущего начального времени 70, указанного в расписании 62 для указания начала соответствующего временного интервала 60 доступа, заметим, что оно может быть указано индексами квантования или в секундах и т.п.
a
a
a
a
a
a
Из вышесказанного следует, что, если предсказание, которое стало причиной для упреждающей подготовки хэндовера, является хорошим, UE 10, вероятно, выполняет хэндовер от базовой станции 12 к целевой базовой станции, для которой ближайший по времени временной интервал 60 доступа указан в расписании 62. Таким образом, UE 10 будет использовать один или более параметров 66 доступа для этой целевой базовой станции, которой, в примере, представленном на фиг. 4, например, будет базовой станцией 14, в течение временного интервала 60 доступа и, таким образом, будет осуществлять или активировать хэндовер, подготовленный с упреждением, как описано ранее. Затем эта базовая станция 14 будет информировать базовую станцию 12 о пользовательском узле, осуществляющем доступ к сотовой сети 24 через базовую станцию 14, и на основании этой информации, базовая станция 12 будет разрывать свое соединение с UE 10, о чем базовая сеть 34 будет информироваться базовой станцией 14, и на этом основании, перенаправлять внутренний подпуть сотовой сети каждого из набора одного или более путей связи одного или более сеансов связи, проходящих через сотовую сеть 24 и пользовательский узел 10, от базовой станции 12 к базовой станции 14. Дополнительно, ресурсы базовой станции 11 через которую пользовательский узел 10 на данный момент или, лучше, до того, подключен к сотовой сети, здесь базовой станции 12, могут освобождаться, например, один или более их буферов, диспетчеризуемых базовой станцией для одного или более активных на данный момент сеансов связи UE 10. Базовая станция 12 может разрывать свое соединение с UE 10 и/или освобождать свои ресурсы альтернативно в ответ на сигнал, отправленный от базовой сети, указывающий, что перенаправление пути осуществлено, в ответ, в свою очередь, на извещение, отправленное от целевой базовой станции 14, которая теперь берет на себя роль исходной базовой станции. Таким же образом, происходит следующий хэндовер между этой целевой базовой станцией, которая теперь является исходной базовой станцией, и следующей целевой базовой станцией из набора 64.
Таким образом, со ссылкой на фиг. 4, описана сотовая сеть 24, которая поддерживает упреждающую подготовку хэндовера для пользовательского узла 10. Вместе с тем, в вышеприведенном описании раскрыт пользовательский узел 10 для осуществления связи по сотовой сети 24, причем пользовательский узел 10 выполнен с возможностью получения информации о предсказанном будущем маршруте 52 пользовательского узла и информирования сотовой сети о предсказанном будущем маршруте 52. UE может передавать список или вектор координат, например, координаты WGS84, сотовой инфраструктуре 24. UE 10 может делать это по запросу от базовой станции 12, от сервера V2X или с регулярными интервалами времени. Следует отметить, однако, как описано выше, информация о предсказанном будущем маршруте 52 может исходить от узла, отличного от пользовательского узла 10. Информация о предсказанном будущем маршруте 52 может отправляться в сотовую сеть 24, например, в виде набора пар времени и координат мест, в которых пользовательский узел 10 находится на предсказанном будущем маршруте 52, или последовательности координат мест, последовательно обходимых пользовательским узлом вдоль предсказанного будущего маршрута 52, например, мест, которые пользовательский узел обходит по предсказанному будущему маршруту 52 с некоторым временным шагом постоянного интервала шага.
Дополнительно, в вышеприведенном описании приведено описание пользовательского узла для осуществления связи по сотовой сети 24, причем пользовательский узел 10 выполнен с возможностью управления набором из одного или более хэндоверов, подготовленных с упреждением. Таким образом, пользовательский узел 10 не обязан информировать сотовую сеть о предсказанном будущем маршруте 52. В общем случае, пользовательский узел 10 может осуществлять хэндовер на более чем одну несущую. Таким образом, пользовательский узел может осуществлять хэндовер в инфраструктуре двойной возможности осуществления связи, например, LTE+NR/5G, мульти-RAT, например, отдельных сетях LTE, CDMA/UMTS, NR или агрегации несущих, например, хэндовер на несущую более низкой частоты=лучшее покрытие или более высокой частоты=потенциально более высокая пропускная способность или более низкая латентность. Детали и предыстория в этом отношении изложены ниже. В любом случае, пользовательский узел 10 имеет возможность управлять набором из одного или более хэндоверов, подготовленных с упреждением; а именно, указанных в расписании 62, которое пользовательский узел 10 принимает из сотовой сети 24 и от исходной базовой станции 12, соответственно. От приема вперед, т.е. по существу, в течение всего интервала 54 времени, пользовательский узел 10 непрерывно проверяет, не становится ли расписание 62 неадекватным. Например, пользовательский узел распознает, что пользовательский узел отклоняется от предсказанного будущего маршрута 52 поскольку, например, пользователь пользовательского узла 10 решил пойти другим путем, чем предписывает правило 52. В этом случае, пользовательский узел может информировать сотовую сеть 24 о неадекватности, благодаря чему, например, сотовая сеть 24 может информировать об этом целевые базовые станции из набора 64, что позволяет последним предоставлять зарезервированные ресурсы радиодоступа, связанные с одним или более параметрами доступа другим пользовательским узлам. Как описано выше, пользовательский узел может выводить из расписания 62 временной интервал 60 доступа плюс связанные один или более параметров 66 доступа для каждой целевой базовой станцией в наборе 64 и затем, от приема расписания 62 вперед, непрерывно принимать решение об осуществлении доступа к сотовой сети 24 через любую из целевых базовых станций этого набора 64; а именно, любую базовую станцию из набора 64 в пределах досягаемости которой на данный момент находится пользовательский узел 10. Очевидно, это решение возможно лишь в течение временного интервала 60 доступа, связанного с соответствующей целевой базовой станцией, ежегодно использующей один или более параметров доступа, заданных в расписании. Пользовательский узел 10 способен осуществлять хэндовер или доступ к сотовой сети с использованием расписания 62, или осуществлять вышеописанное непрерывное принятие решения о нем, не получая текущих разрешений от сотовой сети 24 от случая к случаю, т.е. без получения текущего разрешения в течение интервала 54 времени. Расписание 52, вместо этого, служит лицензией для пользовательского узла на осуществление каждого хэндовера в течение соответствующего интервала 60 времени.
Как более подробно описано ниже, пользовательский узел 10 может быть выполнен с возможностью осуществления диспетчеризации набора из одного или более хэндоверов, подготовленных с упреждением согласно расписанию 62 в отношении одного или более беспроводных соединений с сотовой сетью 24 из набора текущих беспроводных соединений с сотовой сетью 24. Например, пользовательский узел 10 может использовать агрегированные несущие и осуществлять хэндоверы, подготовленные с упреждением, в отношении одной или более одной компонентной несущей таких агрегированных несущих.
Как следует из вышесказанного, пользовательский узел имеет возможность возобновлять возможность осуществления связи с сотовой сетью после потери возможности осуществления связи с использованием любого из набора из одного или более хэндоверов, подготовленных с упреждением, несмотря на временную потерю соединения. Например, в сценарии, где UE теряет соединение вследствие туннеля, UE 10 и следующая базовая станция, участвующая в упреждающей подготовке HO, может просто возобновлять соединение между собой с использованием подготовленного с упреждением HO.
Хотя это ранее не описано, следует отметить, что помимо описания, приведенного выше со ссылкой на фиг. 4, или альтернативно ему, сотовая сеть может быть выполнена в соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения. В частности, сотовая сеть может анализировать заранее определенный набор сот 15 базовых станций вокруг позиции пользовательского узла в отношении набора возможных маршрутов, ведущих от позиции пользовательского узла для определения наиболее предпочтительного маршрута из набора возможных маршрутов в отношении возможности осуществления связи с пользовательским узлом. Например, сотовая сеть может запрашивать набор 50 целевых базовых станций, однако набор 50 охватывает более одного маршрута, т.е. набор возможных маршрутов, ведущих от текущей позиции пользовательского узла. Таким образом, целевые базовые станции из набора 50 будут определяться так, чтобы покрывать все маршруты в наборе возможных маршрутов. Целевые базовые станции из набора 50 будут отвечать на запрос и на основании этих ответов, сотовая сеть 24 сможет определить наиболее предпочтительный маршрут из всех маршрутов в наборе возможных маршрутов в отношении возможности осуществления связи; а именно, маршрута, вдоль которого, например, все ближайшие базовые станции указали возможный интервал 60 времени доступа плюс связанные один или более параметров 66 доступа. Например, наиболее предпочтительный маршрут может быть наилучшим соединенным маршрутом с точки зрения пользовательского терминала UE, например, маршрутом, обеспечивающим наивысший QoS. Наиболее предпочтительный маршрут может быть наилучшим соединенным маршрутом с точки зрения базовой станции, например, маршрутом с наименьшей интенсивностью движения или наивысшей пропускной способностью/покрытием/наименьшей задержкой/наилучшими ощущениями пользователя/низкой вероятностью перегрузки. Сотовая сеть 24 может информировать пользовательский узел 10 о наиболее предпочтительном маршруте активно или по запросу или опросу UE 10. Например, обслуживающая на данный момент базовая станция 12 может обеспечивать линию связи загрузки, благодаря чему UE 10 или его пользователь может сам принимать решение на обновление своего маршрута. Другими словами, базовая станция 12 или сотовая сеть 24 могут принудительно передавать эту информацию на UE. Альтернативно, UE 10 может загружать или извлекать эту информацию о наиболее предпочтительном маршруте из сотовой сети 24. Эту информацию могут, например, использовать приложения, выполняющиеся на пользовательском узле. Эта мера позволяет пользователю пользовательского узла, например, получать эту информацию например, через дисплей или аналогичное устройство вывода UE 10, и пользователь может принимать решение, в качестве носителя пользовательского узла 10, двигаться наиболее предпочтительным маршрутом, например, для просмотра загружаемого видео в данное время без какого-либо события партера. Однако ʺпользовательʺ не ограничивается пользователем-человеком. Рассмотрим UE для формирования интерфейса робота или другого устройства автономного вождения, где прерывание соединения с возможностью передачи данных может иметь весьма негативные и опасные последствия. Аналогично, получателем рекомендации по пути может быть другое устройство, например, устройство, отвечающее за, или участвующее в, определение(и) будущего маршрута, которым движется UE, например, блок диспетчеризации движения. Информация о возможных маршрутах может обеспечиваться сотовой сетью извне. Однако сотовая сеть может сама определять набор возможных маршрутов или может принимать эту информацию о наборе возможных маршрутов от пользовательского узла. Таким образом, сотовая инфраструктура 24 может рекомендовать некоторые маршруты на основании покрытия, например, указывая пользователю, какой маршрут индекс обеспечивает наилучшее покрытие, например, m высших маршрутов с точки зрения сети. Анализ и предоставление информации могут осуществляться на исходной базовой станции 12. Таким образом, любая базовая станция 11 может иметь эти функциональные возможности. Однако функциональные возможности могут быть реализованы в другом устройстве сотовой сети 24.
Вышеописанные варианты осуществления можно использовать для достижения более низкой латентности хэндовера и/или более низкой служебной нагрузки сигнала управления, связанной с хэндоверами.
Современные процедуры хэндовера (HO) LTE не позволяют осуществлять связь повышенной надежности и низкой латентности (URLLC), где существующий средний минимальный HO составляет приблизительно 40-50 мс [1]. В результате, существует запас для повышения эффективности общего процесса HO для вариантов использования 5G, включая связь низкой латентности. Это может осуществляться с использованием вариантов осуществления, описанных ранее.
Эффективный и быстрый механизм для осуществления хэндоверов посредством предсказательной информации маршрута UE с изменяющимися скоростями мобильности можно обеспечить с использованием вышеописанных вариантов осуществления. Преимущество последнего позволяет снизить служебную нагрузку сигнализации и латентность при подключении к последующему(им) целевому(ым) eNB/gNB для сетевых архитектур LTE и нового радио (NR). Это может осуществляться UE, сигнализирующим параметры 66 заранее выделенной целевой соты, необходимые для подключения к целевому eNB/gNB до фактического процесса HO. Фиг. 6 обеспечивает обзор схемы предсказательного HO (P-HO) в структуре LTE.
Упреждающее решение должно запускаться до того, как происходит фактический HO для исходного/якорного eNB/gNB 12, для сигнализации UE 10 параметры 66 целевого eNB/gNB (например, переконфигурирование RRC-соединения, включающее в себя сообщение информации управления мобильностью), примеры которого приведены в таблице, показанной на фиг. 7.
Другими словами, ранее описанные варианты осуществления предусматривают эффективный механизм для предсказательных хэндоверов в сети NR с N предсказанными целевыми gNB.
Могут поддерживаться следующие аспекты (ср. фиг. 4 и фиг. 6):
1) инициировать подготовку HO к N целевым eNB 64 по предсказанному пути 52 и заранее выделенную UE сигнализацию с использованием триггеров, инициированных:
a. исходным gNB или якорным gNB 12 (сетевое управление),
b. запущенным UE 10,
c. новым централизованным узлом 80 в сети 24 радиодоступа, например, центральным блоком основной полосы (CBBU) с центральной диспетчеризацией радиоресурсов (RRM) (сетевое управление).
2) эффективная предсказательная ретрансляция контекста с N переходами с использованием сетевой сигнализации, отправленной от
a. исходного или якорного gNB 12 к N целевым gNB 64,
b. якорного gNB 12 в зоне поискового вызова RAN /слежения/уведомления, например, 40 к N новым или потенциально новым якорным eNB в новой зоне поискового вызова RAN /слежения/уведомления,
c. центрального блока 80 основной полосы и/или к N новым или потенциально новым центральным блокам основной полосы,
d. исходного gNB 12 или CBBU 80 к UE 10 при подготовке процесса HO.
В частности, NW или UE 10 может запускать инициирование предсказательного хэндовера (P-HO) с N переходами, согласно состоянию RRC. Процедура P-HO является набором параметров 64 конфигурации набора 64 целевых сот вдоль предсказанного маршрута 59, которые сигнализируются на UE 10 до фактического осуществления HO. UE 10 может, с помощью некоторой имеющейся вспомогательной информации (сообщений CAM, содержащих время, предоставление отчета о 2D и 3D местоположении, векторы местоположения, интервалы координат местоположения, маршрут движения, план полета и т.д.) запускать исходный/якорный eNB 12 для осуществления P-HO. Рассмотрим два варианта возбуждения P-HO:
1. В RRC-соединенном (LTE)/активном (NR) режиме: исходный/якорный eNB 12 или CBBU 80 в случае разделения CU/DU (центрального блока/распределенного блока)) инициирует и осуществляет P-HO.
2. В слабо соединенном (LTE)/неактивном (NR) режиме: UE 10 самостоятельно инициирует запрос для соответствующих параметров конфигурации P-HO, включающих в себя предсказательную ретрансляцию контекста на все соответствующие целевые eNB/gNB.
0
Таким образом, исходный eNB или централизованные узлы (например, CRRM, CBBU, MME) могут инициировать множественные подготовленные с предсказанием HO для N≥1 целевых eNB 64 вдоль предсказанной траектории 52 UE. Эта схема позволяет избегать необходимости в повторном инициировании фазы подготовки HO когда UE проходит через каждую из ожидаемых целевых сот, поскольку все необходимые ресурсы заранее выделены. В результате, схема P-HO позволяет снижать служебную нагрузку сигнализации и латентность, после установления информации о предсказанном маршруте 52. N ожидаемых целевых eNB 64 будут ждать, что UE 10 достигнет их соты в течение заранее заданного интервала 60 (пригодного интервала времени) на основании установленного начального времени t предсказательной процедуры HO с N переходами и типа мобильности UE (например, высоко- или низкоскоростной). Если UE 10 резко изменяет траектория или остается неподвижным в конкретной целевой соте, то все целевые eNB/gNB 64, идентифицированные в ходе процедуры P-HO могут освобождать ранее выделенные ресурсы по истечении тайм-аута.
Иллюстративная диаграмма последовательности операций для P-HO, возбуждаемого NW или UE, показана в схеме последовательности операций на фиг. 8. Охваченный участок 90 указывает схему сигнализации, характерную для сценария P-HO. Процедура P-HO запускается централизованными узлами, например 80, или исходным eNB/gNB 12, когда UE 10 находится либо в предложенном активном (NR), либо в нормальном RRC-соединенном состоянии (LTE) как показано на диаграмме состояний (фиг. 3) [3]. Когда UE 10 находится в слабо соединенном режиме, информация предсказания на основании P-HO позволяют UE самостоятельно переходить между сотами eNB/gNB, принадлежащими разным зонам поискового вызова, как описано ниже. Для осуществления необходимого переконфигурирования RRC между разными сотами, UE может переходить из нормально соединенного состояния в слабо соединенное состояние. В результате, UE может находиться в слабо соединенном состоянии низкой мощности и тем не менее осуществлять P-HO.
Обзор этапа обмена сообщениями на фиг. 8
Сообщение 2: этот триггер может инициироваться на исходном eNB (или централизованном блоке), когда UE находится в RRC-соединенном /активном режиме (в котором не существует дополнительных сообщений. Альтернативно, UE может самостоятельно запускать P-HO в слабо соединенном/неактивном режиме как часть отчета об измерении.
Сообщение 3: это распределенное сообщение от исходного eNB/gNB, запрашивающего наличие ресурсов у каждого целевого eNB/gNB (подготовка множественных HO) совместно с контекстом UE, подлежащем переносу.
Сообщение 4: контейнер с ACK от соответствующих целевых eNB/gNB с имеющимися ресурсами.
Сообщение 5: сообщение UE с необходимыми параметрами сигнализации для целевых eNB/gNB.
На фиг. 9 дополнительно проиллюстрированы вышеупомянутые сообщения с использованием централизованного блока/распределенной архитектуры NR. Потоки сигнализации из сообщений соответствуют предложенным сообщениям на фиг. 8.
Ключевые процедуры P-HO:
Ниже представлено более детализированное описание иллюстративных сообщений:
Сообщение 2: исходный eNB /централизованный блок или UE может запускать процесс P-HO. С точки зрения исходного eNB /централизованного блока триггер может происходить путем отслеживания UE, когда оно находится в соединенном режиме, и затем выполнения P-HO. В отношении UE, информация о предсказанном маршруте может направляться самим UE, что позволят ему самостоятельно перемещаться между зонами поискового вызова в слабо соединенном режиме с использованием данных бортового предсказания. UE может сигнализировать следующие сообщения на исходный eNB в отчете об измерении:
- сообщения CAM,
- предоставление отчета о скорости, ускорении, скорости, 2D и 3D местоположении и т.д.
- информацию маршрута, информацию GPS, план полета
- информацию движения и т.д.
Иллюстративный синтаксис: UE-aided-P-HO-IE
IE/ имя группы
Описание
Тип сообщения [4]
ʺИдентифицирует передаваемое сообщение, например, выделение ресурсов хэндовера, запрос переключения путиʺ [12]
CAM-Aided-Route-Prediction
Список элементов данных в [14] Приложение A, например, управление ускорением, маршрут движения, опорная позиция
Path-target-eNB-ID-List
При наличии, позиции или ID целевых eNB вдоль предсказанного маршрута
RRC-Connect-Time
Период RRC-соединения текущей соты
RouteInfo/FlightPlanInfo
Вектор 2D и 3D местоположения UE, направление UE, контрольные точки вдоль маршрута UE
Сообщение 3: сообщение запроса P-HO через S1/X2 запрашивает наличие ресурсов у потенциальных целевых eNB/gNB в отношении предсказанного хэндовера у конкретного UE. Оно может содержать информацию о пользователе, например, ожидаемое время прибытия, уникальные ID, контекст и информация безопасности и ожидаемый уровень требований к обслуживанию. Дополнительно, контекст UE можно принудительно передавать на все целевые eNB. Пример этого сообщения установления S1 может включать в себя: P-HO-REQUEST-IE (направление: исходные eNB → целевые eNB)
IE/ имя группы
Описание
Тип сообщения [4]
Идентифицирует передаваемое сообщение, например выделение ресурсов хэндовера, запрос переключения пути
Тип хэндовера [4]
Указывает тип хэндовера на исходном eNB, например, внутри LTE, из LTE в UTRAN
Список eNB, подлежащий установлению
Идентифицирует список целевых eNB
MME-UE-S1-AP-ID[4]
ʺОднозначно идентифицирует связывание UE по интерфейсу S1 в MME.ʺ [12]
eNB UE S1AP ID [4]
ʺОднозначно идентифицирует связывание UE по интерфейсу S1 в eNB.ʺ [12]
Предсказанное поведение UE
Задает будущее поведение UE с предсказуемой активностью с помощью предсказанной информации, для помощи будущим eNB в определении оптимального времени RRC-соединения.
Перенос контекста UE
Контекст UE принудительно передается на все целевые узлы на основании предсказания.
Тип мобильности UE
Низко-, средне-, высокоскоростной
Сообщение 4: ответ от целевого eNB может квитировать или отклонять запрос через S1/X2 запрашивающему исходному eNB /централизованному блоку с использованием сообщения ACK/NACK. Решение базируется на результате управления допуском и наличия ресурсов. Когда целевой eNB квитирует запрос, он подготавливает ресурсы для потенциального нового UE, сохраняет новый контекст и конфигурирует протоколы более низкого уровня. Пример такого сообщения от каждого целевого eNB задается в виде:
- P-HO-REQUEST-ACK-IE (направление: целевые eNB → исходный eNB /централизованный блок)
IE/ имя группы
Описание
Тип сообщения [4]
ʺИдентифицирует передаваемое сообщение, например выделение ресурсов хэндовера, запрос переключения путиʺ [12]
eRABs-Admitted-List [4]
ʺСообщение ACK запроса HO отправляется целевым eNB для информирования MME о подготовленных ресурсах цели, например, список допущенных E-RAB. Поэтому E-RAB, которые могут быть допущены в цели, именуются списком допущенных E-RAB.ʺ [12].
MME-UE-S1-AP-ID [4]
ʺОднозначно идентифицирует связывание UE по интерфейсу S1 в MME.ʺ [12]
eNB UE S1AP ID [4]
ʺОднозначно идентифицирует связывание UE по интерфейсу S1 в eNB.ʺ[12]
Сообщение 5: в таблице, показанной на фиг. 7, сведены необходимые параметры сигнализации UE, которые будут отправляться беспроводным образом на UE, исходящее от eNB/gNB. Ключи безопасности целевых сот потребуют дополнительного уровня шифрования, если они подлежат предварительному выделению. RNTI и преамбулы RACH могут заранее выделяться согласно типу мобильности, что избавляет UE от необходимости получать эти параметры каждый раз при переходе между целевыми сотами. UE может сохранять свой идентификатор между несколькими сотами, в зависимости от того, обладает ли UE высокой мобильностью. Согласно одному подходу, UE может иметь единственный ID в зоне поискового вызова RAN /уведомления (например, выбираемый якорным eNB при входе UE в зону поискового вызова RAN /уведомления или выбираемый центральным узлом, например, CRRM, CBBU, MME), обозначенный как элемент "уникальный ID UE".
RAN (исходный eNB /централизованный блок) может различать три типа мобильности (например, низкую, среднюю и высокую мобильность). Низкий и средний типы мобильности будут получать зависящий от соты C-RNTI, тогда как UE высокого типа мобильности могут сохранять свои идентификаторы. Тогда целевой eNB будет знать, какой UE ID искать, из контекста UE, уже принятого в сообщении 3. Конфигурация SL также может заранее выделяться для обеспечения связи V2V. В случае предоставления запроса и подготовки хэндовера это сообщение включает в себя параметры, необходимые UE для подключения к целевым eNB.
Индикатор тайм-аута будет задаваться на исходном eNB в зависимости от того, запущен ли P-HO NW или UE, и совместно использоваться с множественными целевыми eNB. UE может извещать целевые eNB посредством сигнализации восходящей линии связи и если UE не входит в соты целевых eNB в требуемое время, ранее выделенные ресурсы освобождаются, и возврат будет традиционной процедурой HO.
Предполагается диспетчеризация общей преамбулы RACH и/или диспетчеризация общего ресурса RACH в зоне поискового вызова RAN /уведомления. Высокомобильное UE будет быстро переходить от одного eNB к другому и, таким образом, может использовать одну и ту же преамбулу для множественных целевых eNB. Поэтому требуются общие пулы ресурсов RACH между eNB для отправки одного и того же сигнала RACH на множественные целевые eNB вдоль маршрута. Это позволяет множественным целевым eNB декодировать сигнал, для чего требуется формирование общего пула ресурсов RACH. Это сильно зависит от нагрузки RACH и повторного использования ресурсов RACH. Поскольку множественные соты совместно используют ресурсы, может требоваться, чтобы они работали при более низкой нагрузке, что снижает эффективность вследствие более низкого повторного использования ресурсов.
Ретрансляция пользовательских данных P-HO, в случае сценария вне зоны покрытия может осуществляться следующим образом:
в случае, когда UE теряет покрытие и испытывает отказ линии радиосвязи (RLF) в ходе процесса P-HO с исходным eNB-1, сценарий вне зоны покрытия показан на фиг. 10. UE пытается повторно устанавливать RRC-соединение с целевым eNB при условии, что оно уже получило параметры сигнализации для соединения с целевым eNB. Ретрансляция избыточных данных может применяться к архитектуре централизованного блока.
Этап/описание 1: повторное установление RRC-соединения: разрешение синхронизации и временного опережения с использованием информации предсказания уже на UE. Эта процедура может инициироваться с подготовленными преамбулами RACH и C-RNTI.
Этап/описание 2.1: до тайм-аута с исходным eNB, базовая сеть уже ретранслировала избыточные данные через централизованный блок на следующий целевой eNB на основании информации из предсказательной процедуры HO. Эти избыточные данные ретранслируются на целевой eNB, при условии инициирования процесса P-HO.
IE/ имя группы
Описание
Тип сообщения [4]
ʺИдентифицирует передаваемое сообщение, например выделение ресурсов хэндовера, запрос переключения путиʺ [12]
Информация конфигурации TNL X2 [4]
Содержит информацию, связанную с P-HO.
Ретрансляция базовых данных
Ретранслирует избыточные данные как первоначально переданные на исходный eNB.
MME-UE-S1-AP-ID-SeNB
ʺОднозначно идентифицирует связывание UE по интерфейсу S1 в MME.ʺ [12]
Этап/описание 2.2: UE может передавать порядковый номер ACK последнего пакета на целевой eNB, для возобновления ретрансляции данных от последнего известного тайм-аута RRC-соединения с SeNB.
IE/ имя группы
Описание
Тип сообщения [4]
ʺИдентифицирует передаваемое сообщение, например выделение ресурсов хэндовера, запрос переключения путиʺ [12]
Информация конфигурации TNL X2 [4]
Содержит информацию, связанную с P-HO.
Ретрансляция данных UE
Отправляет ACK и ретранслирует SN номер.
В режиме возможности двойного соединения UE также можно использовать P-HO.
P-HO двойного соединения (DC) допускают URLLC-услуги мобильных UE и, таким образом, могут удовлетворять требованию высокой надежности. Предсказанная информация маршрута UE также может помогать UE, которые находятся в режиме возможности двойного соединения, т.е. подключены одновременно к двум eNB, главному eNB и вспомогательному eNB, осуществлять неразрывный хэндовер. Это, в частности, применимо к сценариям, где мобильное UE перемещается между несколькими малыми сотами в окружении макросоты, например, в сценарии плотной городской застройки. Группа таких малых сот принадлежит группе вспомогательных сот (SCG). HO с возможностью DC могут приводить к нулевому прерыванию благодаря постоянному наличию по меньшей мере одной соединенной линии связи. Новое требование состоит в том, чтобы возможность двойного соединения можно было первоначально усиливать, чтобы главный eNB мог осуществлять P-HO для множественных малых сот (вспомогательных eNB), позволяя UE перемещаться между малыми сотами без прерывания обслуживания, что снижает служебную нагрузку в стандартной сигнализации HO, как описано в E1. Процедура осуществляется следующим образом:
1. Главный eNB инициирует процесс P-HO (согласно исходной возбуждаемой процедуре P-HO), принимая информацию SCG, которая включает в себя параметры в таблице 1 для каждой малой соты.
2. Затем главный eNB передает эту информацию на UE (посредством сообщения переконфигурирования RRC) со всей необходимой информацией P-HO для каждой малой соты вдоль предсказанного маршрута (см. таблицу 1).
3. Затем главный eNB может отменять возможность двойного соединения, позволяя UE иметь единственное Uu-соединение с каждой малой сотой вдоль предсказанного маршрута с тем преимуществом, что HO уже подготовлен, что позволяет переконфигурировать RRC с каждой малой сотой без прерывания обслуживания.
Нижеследующее описание посвящено второму аспекту настоящего изобретения, который относится к обработке эффективной пользовательских узлов в неактивном режиме с использованием так называемой ʺзоны слежения/поискового вызоваʺ. Опять же, описание этого аспекта и его вариантам осуществления начинается с типа представления или обзора, что позволяет решить проблему с неактивными UE и получить преимущества, обусловленные вариантами осуществления, описанными далее. Однако нижеследующий обзор частично также является продолжением вступительной части в отношении описания и представления вариантов осуществления, касающихся первого и третьего аспектов настоящего изобретения, описанных выше.
Недавно были предложены улучшения мобильности в слабо соединенном или неактивном режиме. Конечный автомат в современных протоколах плоскости управления в сотовой беспроводной связи в основном поддерживают два режима: неактивный режим и соединенный режим. В неактивном режиме UE отслеживает канал управления (PCH) согласно циклу прерывистого приема (DRX). При этом, в неактивном состоянии за отслеживание UE отвечает MME. В соединенном режиме, UE подключено к известной соте и может осуществлять перенос данных на устройство и от него. При этом, в соединенном режиме/активном состоянии за отслеживание UE отвечает соответствующий eNB.
HO осуществляются, когда UE находится в RRC-соединенном режиме. В настоящее время рассматривается внедрение нового режима, который именуется слабо соединенным (в LTE) или неактивным состоянием (в "новом радио" (NR) 5G), который призван повышать эффективность сигнализации, также для новых услуг. В этом состоянии, UE отвечает за переход в неактивное или соединенное состояние. Слабо соединенные UE входят в традиционное поведение в RRC-соединении посредством процедуры RRC, включающей в себя три сообщения (т.е. запрос, ответ и выполнено). В слабо соединенном состоянии соединение S1 для этого UE остается активным, и может вводиться новая схема сигнализации от UE, для оптимизации хэндоверов и повышения производительности сети посредством прогнозов перемещения. На фиг. 11 показан пример режима работы в слабо соединенном состоянии, предложенного в [3].
Зона поискового вызова RAN /уведомления и зона слежения используется для отслеживания неактивных UE. Поисковый вызов используется для инициируемого сетью установления соединения, когда UE находится в неактивном состоянии (RRC_IDLE), см. [5]. Он призван указывать UE начинать запрос обслуживания. Поскольку местоположение устройства обычно неизвестно на уровне соты, сообщение поискового вызова обычно передается через множественные соты в так называемой зоне слежения. Этими зонами слежения управляют MME. UE информирует сеть через обновления зоны слежения (TAU) своего местоположения в сети. Для снижения трафика сигнализации, UE не нужно инициировать TAU, если оно входит в зону слежения, которая включена в ее список зон слежения (TAL). См. фиг. 2.
Что касается архитектуры NR, предлагается два типа архитектуры для NR, а именно, архитектура централизованного блока (CU) и архитектура распределенных блоков (DU), как показано на фиг. 13.
В отношении архитектуры системы V2X, один из основных режимов работы в V2X состоит из широковещательной архитектуры и служит примером применения предложенной схемы P-HO.
Что касается широковещательной архитектуры V2X, высокоуровневая широковещательная архитектура V2X показана на фиг. 14 с новым дополнительным узлом, известным как сервер приложений V2X [8].
Базовые функциональные возможности сервера приложений V2X выходят за рамки 3GPP [8], и роль сервера приложений изложена в ITS. Согласно определению в [8], сервер приложений объединяет входные сигналы от нескольких источников, в том числе транспортных средств на дороге, придорожных блоков, а также внешнюю информацию от различных других сетевых узлов. Затем сервер приложений коррелирует эту информацию на основании времени, местоположения и события для разработки лучшей идеи, касающейся состояния движения. Собрав и обработав информацию, он принимает решение, какую информацию нужно распространять на другие транспортные средства в географической области [9]. В настоящее время сервер приложений V2X имеет следующие спецификации согласно 3GPP, что соответствует предложению ETSI [8]:
- возможность приема данных восходящей линии связи от UE в одноадресном режиме.
- доставка данных на UE в целевой зоне с использованием одноадресной доставки и/или доставки MBMS.
- отображение информации географического положения в надлежащий целевой ID зоны обслуживания MBMS (SAI) для широковещания.
- отображение информации географического положения в надлежащий целевой глобальный идентификатор соты E-UTRAN 3GPP (ECGI) для широковещания.
- предварительное конфигурирование информацией локального MBMS (L.MBMS) (например, IP адреса множественной адресации, источника множественной адресации (SSM), C-TEID).
- предварительное конфигурирование IP-адресом и номером порта L.MBMS для плоскости пользователя.
Для минимизации задержек между RAN и инфраструктурой V2X, узлы V2X могут группироваться в придорожный блок типа eNB (RSU). Этот RSU может быть установлен непосредственно на eNB, аналогично краевому-облачному вычислению, например, через интерфейс локального IP прорыва (LIPA). Это позволяет быстрее предсказывать процесс HO. См. фиг. 15.
Возможность двойного соединения (DC) была включена как часть улучшений малых сот в LTE и обеспечивает ряд преимуществ, которые включают в себя [10]:
- увеличение пропускной способности UE на границе соты,
- повышение устойчивости для мобильности UE,
- снижение служебной нагрузки сигнализации к ядру вследствие частого HO.
UE может подключаться к главному eNB и вспомогательному eNB но может иметь только одно RRC-соединение с главным eNB. В сценарии V2X, DC может улучшать неразрывный HO или HO с нулевым прерыванием между различными eNB по предсказанному маршруту, гарантируя всегда один активный/неактивный. Разделение данных в плоскости пользователя может происходить на уровне каналов-носителей или пакетов, как показано на фиг. 16 и 17 [10]
ʺДля инициирования HO, исходный eNB отправляет запрос HO по X2. Запрос HO необходимо модифицировать для указания, что это HO с двойной возможностью осуществления связи в отличие от традиционного HO. Целью HO является передача поднабора DRB целевому eNB. Таким образом, необходимо усовершенствовать сообщение запроса HO для указания, какие каналы-носители подлежат передаче. На данный момент, контекст UE включает в себя информацию о каналах-носителях, назначенных исходному eNB. Для двойной возможности осуществления связи, контекст UE потребуется для указания, какие из его каналов-носителей отображаются в целевой eNB.
Целевой eNB будет указывать, какие каналы-носители он хочет принимать в ACK запроса HO. Как и в современной процедуре HO, каналы-носители, которые не приняты, будут отброшены. Целевой eNB отправляет выделение DL и переконфигурирование RRC-соединения с информацией управления мобильностью на источник, который отправляет ее на UE. Перенос статуса SN и ретрансляция данных будет продолжаться для каналов-носителей, подлежащих переносу. UE будет начинать RACH на одном из своих радиоканалах поддерживая при этом регулярную связь на всех каналах-носителях, которые остаются на исходном eNB.
В случае успешного хэндовера UE отправляет "переконфигурирование RRC-соединения выполнено" как обычно. После HOF, новое сообщение RRC отправляется на исходный eNB по связанному с ним радиоканалу UE для указания отказа. Исходный eNB может помогать UE, либо принимая соединение от радиоканала #2, либо подготавливая другой eNB делать это.
В случае успешного HO, целевой eNB будет отправлять запрос переключения пути на MME по S1, запрашивая назначенные ему каналы-носители. MME будет отправлять запрос модификации канала-носителя на шлюз. Наконец, целевой eNB обновляет свой контекст UE и отправляет обновление контекста UE на исходный eNB по X2. Исходный eNB обновляет свой контекст UE и освобождает ресурсы, связанные с HO.ʺ [12]
Из вышеприведенного краткого введения следует, что принцип диспетчеризации зоны слежения/поискового вызова для некоторого пользовательского узла снижает нагрузку на стороне сотовой сети, чтобы непрерывно резервировать радиоресурсы для пользовательских узлов с одним или более активными сеансами связи, но для которых один или более сеансов связи не предусматривают непрерывной передачи пакетов. Таким образом, достаточно, чтобы сотовая сеть по меньшей мере приблизительно отслеживала местоположение UE; а именно, в некоторой зоне слежения/поискового вызова, благодаря чему пакеты, адресованные UE, могут ретранслироваться на одну или более базовых станций в этой зоне слежения/поискового вызова, и если базовым станциям в зоне слежения/поискового вызова известны данные контекста UE. Принцип, применяемый в некоторых вариантах осуществления, описанных в отношении активных UE и упреждающей подготовки хэндоверов, используемой в некоторых из вышеописанных вариантов осуществления, теперь повторно используется для более эффективной работы с неактивными UE; а именно, в том, что вводится расписание изменяющейся со временем зоны слежения /поискового вызова и/или зона слежения/поискового вызова определяется в зависимости от предсказанного будущего маршрута пользовательского узла.
Для объяснения вариантов осуществления настоящего изобретения в отношении этого аспекта, следует обратиться к фиг. 19, где повторно используются некоторые ссылочные позиции использовавшиеся ранее; а именно, в отношении узлов, выполняющими ту же или аналогичную задачу в общей сети связи.
0
0
0
0
В частности, на фиг. 19 показана сотовая сеть 24, которая, как рассмотрено со ссылкой на фиг. 4, состоит из множества базовых станций 11, распределенных таким образом, чтобы связанные с ними соты 15 покрывали некоторую зону или географическую область, в которой базовые станции 11 обслуживают UE в своих сотах для осуществления беспроводной связи с UE в своих сотах. Базовые станции 11 соединены через некоторый интерфейс 28 с базовой сетью 34 сотовой сети 24. Эта базовая сеть 34, в свою очередь, может иметь интерфейс к внешней сети 42. В отношении активированных UE, т.е. UE, которые на данный момент подключены к сотовой сети 24 через текущую исходную базовую станцию, сотовая сеть 24 и UE, осуществляющие связь через сотовую сеть 24 на фиг. 19, могут вести себя, как описано со ссылкой на фиг. 4 или, в необязательном порядке, в соответствии с современными решениями, рассмотренными выше со ссылкой на фиг. 1-3. Однако сотовая сеть 24, показанная на фиг. 19, выполнена с возможностью установления для заранее определенного пользовательского узла 10 расписания изменяющейся со временем зоны слежения /поискового вызова, охватываемой или заданной изменяющимся со временем набором из одной или более базовых станций или образованной сотой(ами) из набора из одной или более базовых станций. Для более подробного объяснения этого, следует обратиться к фиг. 20. На фиг. 19 и 20 предполагается, что базовые станции 11 предварительно пространственно кластеризованы на так называемые ʺзоны поискового вызоваʺ 90. Четыре таких кластера или соседствующих в пространстве базовых станции 11 в порядке примера показаны на фиг. 19. Однако следует отметить, что эта кластеризация не является обязательной для настоящего варианта осуществления. Как показано на фиг. 20, сотовая сеть 24 определяет, в некоторый момент времени t, для UE 10, изменяющуюся со временем зону слежения /поискового вызова. Момент времени t может, например, инициироваться UE 10, которое принимает решение перейти из активного режима в промежуточный режим низкой активности, детали которого более подробно описаны и представлены ниже. Зона слежения/поискового вызова, в каждый момент времени, является зоной, обслуживаемой или охватываемой набором из одной или более базовых станций, но этот набор изменяется во времени. Его определение происходит в момент времени t на основании некоторой разновидности предсказания аналогично принципам получения набора 50 на фиг. 5. Например, зона слежения/поискового вызова может задаваться в соответствии с предсказанным будущим маршрутом 52 UE 10, т.е. в соответствии с предсказанной позицией UE 10 на маршруте 52. Результат такого определения показан на фиг. 20 как расписание 100. В частности, расписание 100 задает, для каждого момента времени в течение некоторого интервала 102 времени, который следует за моментом времени t, набор из одной или более базовых станций 11, которые образуют зону слежения/поискового вызова, т.е. набор 104. На фиг. 20 представлено, что расписание 100 указывает набор 104 в единицах кластеров 92, но возможно другое решение. В частности, расписание 100 указывает этот набор для последовательных частичных интервалов 106, на которые делится интервал 102 времени. Таким образом, для каждого такого частичного интервала 106, расписание 100 указывает набор 104 базовых станций 11, которые образуют зону слежения/поискового вызова. Альтернативно, UE 10 время от времени информируется об изменяющейся со временем зоне слежения /поискового вызова посредством сообщений, время от времени обновляющих набор сот базовых станций, задающих зону 104.
Затем сотовая сеть 24 отправляет расписание 100 или сообщения, время от времени обновляющие зону 104, на пользовательский узел 10, что позволяет непрерывно проверять, покидает ли UE 10 эту изменяющуюся со временем зону слежения /поискового вызова, заданную изменяющимся со временем набором из одной или более базовых станций 104. При условии, что UE не покидает изменяющуюся со временем зону слежения /поискового вызова, UE находится в зоне, где, согласно ожиданию сотовой сети 24 должно находиться UE 10. При условии, что UE 10 не желает инициировать связь по восходящей линии связи и переходить в активный режим, UE 10 ничего не нужно делать. Сотовая сеть 24, в свою очередь, принимает надлежащие меры для выполнения задач, которые призваны отражать тот факт, что зона слежения/поискового вызова изменяется с течением времени, как запланировано в расписании 100. В частности, сотовая сеть 24 снабжает каждую базовую станцию из набора 104, т.е. каждую базовую станцию, на данный момент находящуюся в наборе 104 базовых станций, которые задают зону слежения/поискового вызова, данными контекста UE 10, благодаря чему, этим базовым станциям известны, например, абонентские данные UE 10, один или более активных на данный момент сеансов связи, один или более ID, используемых сотовой сетью 24 для идентификации UE 10 и отличия UE 10 от других UE, и/или другие зависящие от UE данные. Дополнительно, сама сотовая сеть 24 использует расписание 100 для поиска UE 10 всякий раз, когда входящий пакет или пакет нисходящей линии связи одного из одного или более активных сеансов передачи поступает в базовую сеть 34, будучи адресован UE 10. В частности, сотовая сеть 24 ищет в расписании 100, какой набор 104 базовых станций на данный момент образует или задает зону слежения/поискового вызова и информирует через эти одну или более базовых станций, что UE 10 должно подключаться к сотовой сети 24, чтобы иметь возможность принять этот пакет. Служебная нагрузка сигнализации управления остается низкий, поскольку UE находится в изменяющейся со временем зоне слежения /поискового вызова, и базовая станция, в соте 15 которой на данный момент находится UE 10, принадлежит набору 104, задающему эту зону слежения/поискового вызова, и эта базовая станция уже имеет в своем распоряжении данные контекста UE 10.
Следует отметить, что, согласно альтернативному варианту осуществления, сотовая сеть на фиг. 19 не образует расписание 100 изменяющейся со временем зоны слежения /поискового вызова. Напротив, как указано на фиг. 21, согласно этой альтернативе, сотовая сеть 24 использует полученную информацию о предсказанном будущем маршруте 52, чтобы надлежащим образом выбирать набор 104 из одной или более базовых станций, которые задают зону слежения/поискового вызова. При условии, что UE находится в этой зоне 104, которая была точно предсказана с использованием предсказанного будущего маршрута 52, можно избежать служебной нагрузки сигнализации управления на стороне UE, что может негативно влиять на энергопотребление UE 10. В примере, показанном на фиг. 21, сотовая сеть 24 отправляет на UE 10 набор 104. В обеих альтернативах, рассмотренных выше со ссылкой на фиг. 20 и 21, пользовательский узел 10 является пользовательским узлом для осуществления связи по сотовой сети 24, и пользовательский узел 10 выполнен с возможностью непрерывно проверять, все ли еще он находится в зоне слежения/поискового вызова, заданной набором 100 из одной или более базовых станций или пользовательский узел покинул ее. В случае покидания, пользовательский узел 10 отправляет сообщение обновления зоны слежения/поискового вызова в сотовую сеть 24, которая, в свою очередь, затем повторно инициирует определение зоны слежения/поискового вызова согласно фиг. 20 или фиг. 21, соответственно. В случае приема расписания 100, пользовательский узел 10 способен проверять это расписание 100.
Таким образом, вышеприведенные примеры на фиг. 19-21 демонстрируют возможность реализации и автономного принятия решения на хэндовер UE в неактивном состоянии RRC для NR (в LTE именуемом слабо соединенным), предполагая, что новый контекст уже существует в новом узле (уже принят в новом узле ввиду предсказательной ретрансляции контекста). Другими словами, эти варианты осуществления допускают слабо соединенный режим UE с эффективным поисковым вызовом с использованием информации предсказания.
Эффективный поисковый вызов с использованием информации предсказания в слабо соединенном режиме, как показано на фиг. 19, позволяет обновлять информацию централизованного блока и список идентификаторов зоны слежения (TAI) различных зон поискового вызова RAN /уведомления с использованием информации предсказанного маршрута UE в слабо соединенном режиме RRC (неактивный режим RRC не исключен). UE традиционно принимает список TAI при первоначальном присоединении к исходному eNB в сети LTE. Когда UE перемещается в зоне слежения, не содержащейся в списке TAI, UE отправляет обновление зоны слежения (TAU), информирующее MME (базовую сеть) о своей позиции. Чтобы можно было эффективно осуществлять поисковый вызов с использованием информации предсказанного маршрута, предлагается другое решение, благодаря чему UE не требует передачи обновлений на якорный eNB или централизованный блок, когда UE изменяет зоны поискового вызова RAN /уведомления:
1. исходный/якорный eNB или централизованный блок передает на UE список почти полностью предсказанных зон поискового вызова RAN /уведомления (pPAI) после установления соединения, соответствующий предсказанному маршруту UE, избегая необходимости в поисковом вызове множественных сот одной и той же зоны поискового вызова (см. фиг. 19) для определения местоположения UE, таким образом, снижая служебную нагрузку поискового вызова. Согласно фиг. 19, UE будет принимать pPAI={PA1,PA2,PA3}, соответствующий предсказанному маршруту.
2. Для дополнительного повышения эффективности поискового вызова в отношении более тонкой гранулярности, также может обеспечиваться другой список, содержащий ID целевых eNB. Например, целевой список eNB может содержать, TeNBI={eNB-1,eNB-3, eNB-4, eNB-5, eNB-7}, как показано на фиг. 19. В случае ожидания приема сообщения DL в слабо соединенном режиме, якорному eNB или централизованному блоку не нужно осуществлять поисковый вызов PA, но, напротив, отдельных eNB в списке TeNBI.
3. В случае, когда маршрут UE резко изменяет маршрут и переходит к PA не на pPAI, например PA4 на фиг. 19, UE извещает якорный eNB или централизованный блок об обновлении зоны поискового вызова/зоны уведомления RAN (PAU/RNAU). Пример дополнительных предсказанных параметров сообщение поискового вызова показан в таблице 1:
Таблица 1: иллюстративные сообщения для предсказательного поискового вызова
IE/ имя группы
Описание
UE-Paging-Area-ID
ʺЭтот IE представляет идентификатор для поискового вызова UE.ʺ [12]
pPAI-List
Список TA, соответствующий предсказанному маршруту
TeNBI-List-ID
Идентификаторы целевых eNB вдоль предсказанного маршрута
Таким образом, вышеописанный вариант осуществления, помимо прочего, обеспечивает упреждающую сигнализацию UE на основании предсказательной информации маршрута UE для осуществления ускоренного HO. Опять же, заметим, что это может использоваться также в UE, находящихся в режиме возможности двойного соединения. HO высокой надежности с использованием разнесения RRC может осуществляться с использованием предсказания маршрута и режима возможности двойного соединения. Все вышеописанные варианты осуществления можно применять к системам беспроводной связи, например, сотовым, беспроводным или ячеистым беспроводным сетям, а также беспроводным специальным сетям.
Хотя некоторые аспекты были описаны в контексте оборудования, очевидно, что эти аспекты также представляют описание соответствующего способа, где блок или устройство соответствует этапу способа или признаку этапа способа. Аналогично, аспекты, описанные в контексте этапа способа, также представляют описание соответствующего блока или элемента или признака соответствующего оборудования. Некоторые или все из этапов способа могут выполняться аппаратным оборудованием (или с его помощью), например, микропроцессором, программируемым компьютером или электронной схемой. В некоторых вариантах осуществления, один или более из наиболее важных этапов способа могут выполняться таким оборудованием.
В зависимости от некоторых требований к реализации, варианты осуществления изобретения можно реализовать аппаратными средствами или программными средствами. Реализация может осуществляться с использованием цифрового носителя данных, например, флоппи-диска, DVD, Blu-Ray, CD, ROM, PROM, EPROM, EEPROM или флеш-памяти, где хранятся электронно считываемые сигналы управления, которые кооперируются (или способны кооперироваться) с программируемой компьютерной системой для осуществления соответствующего способа. Таким образом, цифровой носитель данных может быть компьютерно-считываемым.
Некоторые варианты осуществления, согласно изобретению, содержат носитель данных, имеющий электронно-считываемые сигналы управления, которые способны кооперироваться с программируемой компьютерной системой для осуществления одного из описанных здесь способов.
В общем случае, варианты осуществления настоящего изобретения можно реализовать как компьютерный программный продукт с программным кодом, причем программный код предназначен для осуществления одного из способов, когда компьютерный программный продукт выполняется на компьютере. Программный код может, например, храниться на машиночитаемом носителе.
Другие варианты осуществления содержат компьютерную программу для осуществления одного из описанных здесь способов, хранящуюся на машиночитаемом носителе.
Другими словами, вариант осуществления способа, отвечающего изобретению, предусматривает компьютерную программу, имеющую программный код для осуществления одного из описанных здесь способов, когда компьютерная программа выполняется на компьютере.
Дополнительный вариант осуществления способов, отвечающих изобретению, предусматривает носитель данных (или цифровой носитель данных, или компьютерно-считываемый носитель), на котором записана компьютерная программа для осуществления одного из описанных здесь способов. Носитель данных, цифровой носитель данных или записанный носитель обычно являются материальными и/или нетранзиторными.
Таким образом, дополнительный вариант осуществления способа, отвечающего изобретению, предусматривает поток данных или последовательность сигналов, представляющих компьютерную программу для осуществления одного из описанных здесь способов. Поток данных или последовательность сигналов может, например, переноситься через соединение с возможностью передачи данных, например через интернет.
Дополнительный вариант осуществления содержит средство обработки, например, компьютер или программируемое логическое устройство, выполненное с возможностью или адаптированное для осуществления одного из описанных здесь способов.
Дополнительный вариант осуществления содержит компьютер, на котором установлена компьютерная программа для осуществления одного из описанных здесь способов.
Дополнительный вариант осуществления согласно изобретению содержит оборудование или систему, выполненное/ую с возможностью переноса (например, электронного или оптического) компьютерной программы для осуществления одного из описанных здесь способов получателю. Получателем может быть, например, компьютер, мобильное устройство, запоминающее устройство и т.п. Оборудование или система может, например, содержать файловый сервер для переноса компьютерной программы получателю.
В некоторых вариантах осуществления, программируемое логическое устройство (например, вентильная матрица, программируемая пользователем) может использоваться для осуществления некоторых или всех функциональных возможностей описанных здесь способов. В некоторых вариантах осуществления, вентильная матрица, программируемая пользователем, может кооперироваться с микропроцессором для осуществления одного из описанных здесь способов. В общем случае, способы, предпочтительно, осуществляются любым аппаратным оборудованием.
Описанное оборудование здесь можно реализовать с использованием аппаратного оборудования, или с использованием компьютера, или с использованием комбинации аппаратного оборудования и компьютера.
Описанное здесь оборудование, или любые компоненты описанного здесь оборудования, можно реализовать по меньшей мере частично аппаратными средствами и/или программными средствами.
Описанные здесь способы могут осуществляться с использованием аппаратного оборудования, или с использованием компьютера, или с использованием комбинации аппаратного оборудования и компьютера.
Описанные здесь способы, или любые компоненты описанного здесь оборудования, могут осуществляться по меньшей мере частично аппаратными и/или программными средствами.
Вышеописанные варианты осуществления лишь иллюстрируют принципы настоящего изобретения. Следует понимать, специалисты в данной области техники могут предложить модификации и вариации описанных здесь компоновок и деталей. Таким образом, изобретение подлежит ограничению только объемом нижеследующей формулы изобретения, но не конкретные детали, представленные здесь в описании и объяснении вариантов осуществления.
Перечень сокращений и символов
Кроме того, следует обратиться к 3GPP TR 21.905: "словарь спецификаций 3GPP".
eNB усовершенствованный узел B (базовая станция 3G или 4G) gNB узел NR=NB нового поколения (базовая станция 5G) LTE проект долгосрочного развития систем связи
NR новое радио
UE пользовательское оборудование (пользовательский терминал)
HO хэндовер
P-HO предсказанный хэндовер
RRC управление радиоресурсами
MME узел мобильной диспетчеризации
V2V от автомобиля к автомобилю
V2X от автомобиля к инфраструктуре
SeNB вспомогательный eNB
MeNB главный eNB
Ссылки
[1]
S. Sesia, I. Toufik, and M. Baker, LTE The UMTS Long Term Evolution: From Theory to Practice, 2nd ed. Wiley, 2011
[2]
Alcatel Lucent, The LTE Network Architecture: A comprehensive Tutorial, White Paper, pp. 1-26, 2009
[3]
Qualcomm, Design details for light connection model A, TDoc R2-168345
[4]
LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN);S1 Application Protocol (S1AP), TS 136 413 V12.3.0 (2014-09), pp. 114
[5]
E. Dahlman, S. Parkvall, J. Sköld, ʺ4G, LTE-Advanced Pro and The Road to 5Gʺ, Elsevier, 3<sup>rd</sup> Edition, 2016
[6]
LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN);Overall Description, Stage 2, Release 14, TS 36 300 V14.1.0 (2016-12), pp. 96
[7]
3GPP, ʺStudy on New Radio Access Technology; Radio Access Architecture and Interfaces (Release 14)ʺ, Tech. Rep, TR 36.801 v1.0.0, Dec. 2016.
[8]
Technical Specification Group Services and System Aspects; Architecture enhancements for V2X services (Release 14), TS 23.285, V14.1.0, (2016-12)
[9]
Intelligent Transport Systems (ITS); Framework for Public Mobile Networks in Cooperative ITS (C-ITS); ETSI TR 102 962 V1.1.1 (2012-02), pp. 37
[10]
Zhang et al., LTE Small Cell Enhancement by Dual Connectivity, Wireless World Research Forum, White Paper, Nov. 2014.
[11]
Broadcom Corporation, ʺMobility for dual connectivity ʺ, T-DOC, R2-130990, 2013.
[12]
Frédéric Firmin, NAS, 3GPP, http://www.3gpp.org/technologies/keywords-acronyms/96-nas, Last Accessed 27 January 2017.
[13]
Developing Solutions, About the S1 Dictionary,http://www.developingsolutions.com/S1Dict/Topics/About.htm, Last Accessed 27January 2017.
[14]
Intelligent Transport Systems (ITS); Vehicular Communications; Basic Set of Applications; Part 2: Specification of Cooperative Awareness Basic Service, ETSI TS 102 637-2 V1.2.1, Mar. 2011.
[15]
Intelligent Transport Systems (ITS); Vehicular Communications; Basic Set of Applications; Part 3: Specifications of Decentralized Environmental Notification Basic Service, Final draft ETSI EN 302 637-3 V1.2.1, Sep. 2014.