一种移动终端越区切换中网络侧业务数据的下发方法

专利名称：一种移动终端越区切换中网络侧业务数据的下发方法
技术领域：
本发明涉及移动通信技术，尤其是微波接入全球互通(WiMAX，WorldwideInteroperability Microwave Access)系统中，在移动终端产生越区切换的情况下，系统对移动终端下发数据的方法。
背景技术：
随着因特网业务的蓬勃发展和无线网络的广泛应用，移动用户数目的增加和用户需求的增大为GPRS、3G、WiMAX和B3G等无线系统提供了新的需求要求这些系统能够支持大数据量以及不同服务质量要求的多种业务。
无线接入网作为无线用户与现有有线网络或者其他业务网络之间的桥梁，主要完成业务提供网络和移动用户之间的分组业务转发或路由的功能。图1所示为WiMAX系统的网络架构体系。在该系统中，下行的移动台(MS)的分组业务数据报文从连接服务网(CSN，Connectivity Service Network)的家乡代理(HA，Home Agent)与接入服务网络(ASN，Access Service Network)中的接入服务网络网关(ASN-GW之)间的R3接口传送到ASN中，由ASN-GW经过ASN-GW与基站(BS)之间的R6接口以及BS与MS之间的R1接口将MSS的数据发送到MS上。
参照图1，随着用户的移动，移动终端与接入网络之间的接入设备(BS)，以及该终端的接入网络和业务网络(核心网络)CSN之间的接入设备(ASN-GW)将会发生变化，及产生了移动终端的越区切换。
图2示出了MS越区切换的情况之一。如图所示，MS的移动导致将接入到目标基站(Target BS)，并且，图2所示出的情况为目标基站(Target BS)所连接的ASN-GW不为当前的ASN-GW。此时，目标ASN-GW或者当前的ASN-GW将决策把R3接口迁移到目标ASN-GW，今儿系统将建立目标基站(Target BS)与MS的新的空中接口R1，以及目标基站(Target BS)与目标ASN GW的R6接口链路；删除当前基站(BS)与MS的R1空中接口，以及删除当前ASN-GW与当前基站的R6接口；新建目标接入业务网网关(TargetASN-GW)和HA之间的R3接口。
除图2所示的切换流程之外，如果切换过程中的目标基站(Target BS)和服务基站(Serving BS)都连接在同一个ASN-GW下，即针对该MS的数据传递路径仍然通过原来的ASN-GW，则切换只涉及R6连接的迁移，而不涉及R3接口的迁移。
现有技术中，当移动终端发生越区切换时，已经发送到当前ASN-GW的下行业务数据将全部被丢弃，进而依靠上层的重发机制将下行业务数据通过目标ASN-GW或BS发送到移动终端。然而，所述重发机制建立在端到端层面上，移动终端需要向系统报告未能成功接收的数据包，即重发机制需要本端移动终端与对端移动终端的共同参与才能实现，这会导致比较高的丢包率和过长的时延。而低丢包率和低延时是多数分组业务中的重要指标。
基于上述方法的改进，在移动终端发生越区切换时，当前BS上报ASN-GW已经下发的数据包；或者，当前BS将缓存的数据报文以及ASN-GW还没有发送到BS的数据报文，即网络侧还未下发的数据报文传递给目标BS。该方法的缺陷在于当前BS上报的仅是下发的数据报文状况，而不能确切知道MS的接收情况，即当无线接口R1传输产生错误导致系统下发的数据报文未能被MS成功接收时，BS并不能将这一情况上报给系统，因而现有的方法仍然不能在移动终端发生越区切换时做到真正的零丢包率。

发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种移动终端越区切换中网络侧下发数据的方法，该方法能够在移动终端产生越区切换时实现数据包的零丢包率传输。
为解决上述技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种移动终端越区切换中网络侧业务数据的下发方法，包括1)移动终端通过与当前基站的通信链路向网络侧发起越区切换请求，请求接入到目标基站；2)移动终端向网络侧上报移动终端侧当前业务数据单元信息；3)网络侧依据所述信息，通过所述目标基站下发移动终端未获取的业务数据。
上述方法中，2)具体为移动终端向网络侧上报已收到的连续数据流中的业务数据单元最大序列号；或者，移动终端依据已连续收到的业务数据单元序列号，向网络侧上报期望网络侧下发的业务数据流的起始业务数据单元序列号。
上述方法基础上，2)之前还包括12)网络侧请求移动终端上报所述业务数据信息。以及，12)前还可进一步包括步骤网络侧依据当前业务流的QoS等级决定是否请求移动终端进行所述数据业务信息的上报。
上述方法中，在下行数据包中预置信息位用于网络侧向移动终端发送上报所述业务数据信息的请求。或者，网络侧通过广播信道请求移动终端上报所述业务数据信息；为移动终端上报业务数据单元序列号分配上行空中接口物理资源，移动终端通过所述物理资源上报指定的业务数据信息。
上述方法中，在目标基站进行业务数据下发前，当前基站将移动终端未接收到的业务数据发送到接入服务网网关，目标基站获取经由接入服务网网关转发的所述业务数据；或者，通过基站间接口直接由所述当前基站获取移动终端未接收到的业务数据。。并且，当前基站依据从移动终端期望获取的起始业务数据单元开始，将该业务数据单元及后续数据流发送到目标基站，目标基站将获取的业务数据进行下发。
本方法中，网络侧可通过当前基站获取所述移动终端上报的业务数据信息；或者网络侧也可通过所述目标基站获取所述移动终端上报的业务数据信息。
当移动终端向网络侧的当前基站上报业务数据信息时，即网络侧通过当前基站获取所述移动终端上报业务数据信息时，则移动终端可以在越区切换请求阶段，或者在越区切换确认阶段完成所述业务数据信息的上报。当移动终端向网络侧的当前基站上报业务数据信息时，即网络侧通过目标基站获取所述业务数据信息时，移动终端可在建立与目标基站的通信链路过程中上报所述业务数据信息；或者在完成通信链路建立后的数据传输阶段进行业务数据信息的上报。
本方法中所述当前基站与目标基站可能与同一个接入服务网网关连接；则实现本方法过程中，目标基站与当前基站间的信令通过基站间接口或特定的一个接入服务网网关进行转发。或者，本方法中所述当前基站与目标基站分别连接到不同的接入服务网网关；则目标基站与当前基站间的信令通过基站间接口或所述接入服务网网关间的R4接口实现转发。
以上技术方案可以看出，本发明根据IEEE 802.16协议定义的空口，MS上报当前的对应业务数据流的业务数据信息(如MS已获取的业务数据流的业务数据单元序列号，或者MS期望网络侧下发的业务数据单元序列号)，利用所述的业务数据信息作为移动终端越区切换过程中数据无损迁移中相应缓存数据单元开始转发数据的参考，使得网络侧能够切实根据移动终端侧业务数据包的接收状况下发业务数据，因而在移动终端发生越区切换时，真正的实现了业务数据下发过程中的零丢包率。
并且，本发明中还可根据当前业务的QoS等级决定是否触发本发明所提供的在移动终端越区切换时数据无损的下发方法，进而使得本发明的应用更加灵活，更加适应于不同QoS等级的需要，为QoS要求较高业务的数据传输提供了保证。
并且，本发明中充分利用了已有系统结构和移动终端越区切换流程，移动终端关于所述业务数据信息的上报在越区切换的多个阶段均可实现，因而本发明更加兼容于已有的技术，实现方便简单，技术实用性更强。
进一步，本发明中移动终端所述业务数据信息的上报形式，以及网络侧请求移动终端上报所述信息的方式多样，使得移动终端与网络侧的信息交互更加灵活；以及，由于本发明充分利用了现有WiMAX网络接口，因而在多种网络结构下，本发明均能实现快捷的信息交互，因而使得实现本发明的延时更短，技术实用性更强。


图1为为WiMAX系统的网络架构体系图；图2为WiMAX系统下移动终端越区切换示意图；图3为本发明实施例流程图。
具体实施例方式
本发明适用于WiMAX系统。如图1所示的WiMAX系统的网络架构体系，WiMAX系统中主要包括ASN、CSN以及MSS三部分。
其中ASN定义为为WiMAX终端提供无线接入服务的网络功能集合，ASN包含了BS和ASN-GW网元。其中，BS的功能包括提供BS和MSS的L2连接，无线资源管理，测量与功率控制，空口数据的压缩与加密。ASN-GW的功能包括为MSS认证、授权和计费功能提供proxy功能，支持NSP的网络发现和选择，为MSS提供L3信息的Relay功能(如IP地址分配)，无线资源管理；除上述功能以外，ASN-GW的功能还可以包括能)ASN内切换，SS寻呼和位置管理；ASN-CSN之间隧道管理，即移动IP技术中的外部代理(FA)，拜访位置注册。
所述CSN定义为为WiMAX终端提供IP连接服务。CSN主要功能包括MSS的IP地址分配，Internet接入，AAA proxy或者server，基于用户的授权控制，ASN到CSN的隧道，即移动IP技术中的家乡代理(HA)，WiMAX用户的计费以及运营商之间的结算，漫游情况下CSN之间的隧道管理，ASN之间的切换，各种WiMAX服务(如基于位置的业务、多媒体多播和广播业务、IP多媒体子系统业务)。
所述MSS为移动用户设备，即移动终端，用户使用该设备接入WiMAX网络。
基于WiMAX的系统框架，本发明提出一种在无线接入网中按照业务等级和服务质量要求支持数据无损切换，从而达到低丢包率和低延时的目的。具体的，本发明的关键在于网络侧如何准确的将移动终端还未收到业务数据通过越区切换后新建的通信链路进行下发，达到降低丢包率的目的。进一步，为解决上述问题，本发明中MS IEEE 802.16协议定义的空口上报当前MS侧业务数据流的相关信息，具体通过在网络侧切换过程中的相关消息里增加携带这些信息使得网络侧精确获知相关业务流的数据包发送情况，进而过定义相关过程实现移动终端越区切换过程中业务数据真正的零丢包率下发。
基于上述分析，本发明的核心思想在于移动终端通过与当前基站的通信链路发起越区切换请求，请求接入到目标基站；移动终端向网络侧上报移动终端侧当前业务数据单元信息；网络侧依据所述信息，通过所述目标基站下发移动终端未获取的业务数据。
基于上述核心思想，本发明主要涉及以下四个方面的内容。
1)切换过程中针对服务流QoS的不同决定是否触发采用本发明的数据下发方法，即进行数据无损迁移。例如，对于丢包不敏感的实时语音业务，在移动终端进行越区切换时可不触发采用本发明的网络侧数据下发方法；而对于FTP等对于丢包非常敏感的数据业务，则需要启动本发明的数据下发方法。所述依据QoS的判决规则，本领域技术人员可根据具体业务进行设置，本文不再赘述。
2)当判决采用本发明的数据下发方法时，即对于需要进行无损迁移的业务数据流，网络侧通过空口获取MS相应的对这些服务流数据包的实际接收情况，即在需要执行无损迁移的服务流中已经被移动终端正确接收的业务数据单元序列号SDU SN信息；其既可以是移动终端已收到的连续数据流中的业务数据单元最大序列号，或者，也可以是移动终端期望网络侧下发的业务数据流的起始业务数据单元序列号。例如，移动终端请求进行越区切换时已获取的业务数据单元序列号为1、2、3、4、5、7，则所述业务数据单元最大序列号为5，所述期望网络侧下发的业务数据流的起始业务数据单元序列号为6。
所述移动终端上报的相关信息可以在当前服务BS侧获取，也可以在目标BS侧获取，具体内容详见下文对本发明较佳实施流程的说明。
3)在切换过程中，移动终端上报的需要执行无损迁移的业务数据流中相关业务数据单元序列号信息可以作为越区切换过程中移动终端与网络侧的上下文传递。其中，传递时机有多种情况，如切换准备阶段，切换确认阶段，网络重入阶段，Data Path阶段。详参下文对本发明较佳实施流程的说明。
4)对于通过无线接口获取MS所接收的业务数据单元(SDU)序列号的方式。已有协议规定BS通过主动请求的方式要求MS上报相关信息，因此，当本发明采用3)中所述的方式将业务数据单元序列号信息作为越区切换过程中移动终端与网络侧的上下文进行传递时，可采用的做法是在下行数据包中预置请求子头用于网络侧向移动终端发送信息上报请求，并且，分配一段物理资源以使MS上报所述SDU SN信息。
除上述方法外，还通过增加一个UL_MAP_IE的方式(如SN_Report_IE)，网络侧通过广播该消息实现对移动终端进行消息上报的请求，以及通过该消息中携带的网络参数指示移动终端进行所述信息的上报。上行UL_MAP消息是用来广播上行子帧的空口资源分配情况，设上行子帧分成3个突发间隔(burst)，那么UL_MAP消息里就会包含3个UL_MAP_IE，分别来描述这3个burst所占用的物理资源(如时隙以及子信道数等资源信息)，以及该burst承载的数据所使用的编码调制方式，以及告知该burst是分配给谁用于数据的发送。移动终端通过接收UL_MAP消息即可获知当前帧是否给自己安排了资源用于发送数据，如果有，则同时也会知道本终端的数据将被承载的无线资源(时隙以及所占用的子信道)，以及发送该些数据所采用的编码调制方式。同时UL_MAP消息里还可以承载别的种类的UL_MAP_IE，比如用以表述特定功能的，本发明为了支持基站获取MS相应服务流所接收的数据包的SN信息，增加了新的UL_MAP_IE(UL_MAP_IE有很多种，UL_MAP_IE是UL_MAP消息中的各种不同IE的统称)为SN_Report_IE，该SN_Report_IE中携带网络让上报的对应服务流的数据包的SN信息。SN_Report_IE可以以一定的周期出现在UL_MAP消息中，但通过增加新的DL_MAP_IE-SN_Report_IE的方式，就可以让上报的对应业务数据流的数据包的SN在网络侧需要的时候上报，因为每个或者每种DL_MAP_IE都有特定的功能含义，当它有必要出现的时候才会出现。
以下参照图3，具体说明本发明的较佳实施流程。
如图所示，步骤1a、1b、1c中，用户由于某个原因如位置的移动等触发了切换流程。
步骤2a移动终端(MSS)发送MOB_MSHO_REQ到服务BS请求进行切换，消息中携带推荐的候选目标基站列表。
BS收到此消息后，判断此MSS当前的业务数据流，并依据业务数据流所要求的QoS等级区分需要采用本发明进行数据无损迁移的业务数据流，不需要进行无损迁移的数据流；本实施例中优选以QoS作为是否采用本发明进行数据无损迁移的判断依据，然而本发明并不对所述判断依据进行限定，本领域技术人员仍可依据数据业务的其他特性或要求判定是否进行数据无损迁移。
对于需要做无损迁移的业务数据流，BS在下行数据包(图中Down LinkData Package)中包含指示，要求MSS在上行数据包中包含所连续正确接收到的SDU的序列号SN。具体指示方式可以是通过上文所述的在当前空口消息里定义专门的子头方式实现；或者，通过上文所述的通过专门的UL_MAP_IE告知移动终端需要上报的业务数据流的SN信息，以及安排资源并让移动终端通过该资源进行相关信息的上报。
网络侧可以在移动终端越区切换过程中的不同阶段接收到上行数据包(图中Up Link Data Package)，所述数据包中包含MSS上报的相关业务数据单元信息；该信息中可体现出移动终端下行已正确接收到的SDU的最大SN，或者移动终端所期望网络侧继续下发的SDU的SN。图3所示的A、B、C、D四个位置，其中位置A表明移动终端可在越区切换请求阶段通过上行数据包将所述SDUSN信息携带给当前基站；位置B表明移动终端可在越区切换确认阶段通过上行数据包将所述SDU SN信息携带给当前基站；位置C表明移动终端可在网络重入阶段利用上行数据包将所述SDU SN信息上报给当前基站；位置D表明在MSS切换到目标基站后，通过上行数据包将所述SDU SN上报给目标基站。
步骤2b当前服务BS发送越区切换请求HO-Request到当前ASN GW，其中包括候选基站列表；当移动终端选择在A位置上报SDU相关消息时，则所述HO-Request消息中可以携带移动终端上报的相关SDU SN。
步骤2c至2e当前服务ASN GW完成切换的准备工作，并向当前服务BS回复HO-Response消息。这个过程中上行可能收到了移动终端的多个数据包，所述移动终端也可选择图中所示B位置上报相关SDU SN信息。图中2c(HO-Pre-Notification)为越区切换准备通知，2d(HO-Pre-Notification-Response)为越区切换准备通知响应，2e(HO-Response)为越区切换请求响应。
2f当前服务BS向MSS下发MOB_MSHO_RSP消息，指示MSS进行切换。并同时停止下行数据的发送，但BS并不停止上行数据包的接收，因此也会根据上行数据包中所携带的MSS侧的SDU SN相关信息更新相应的SN值。
2gMSS回复切换成功指示MOB_HO_Indication消息。
2h当前服务BS向当前ASN GW回复切换确认HO-Comfirm消息，此时，在当前BS发送给当前ASN GW的消息中必须携带MSS上报所述SDU SN的相关信息。
步骤2i至步骤2j当前服务ASN GW向目标BS发送切换确认消息，向其他候选BS发送切换取消消息。如图所示2i(HO-Cancel)消息发送到候选目标基站1，2j(HO-Confirm)消息发送到候选目标基站2，即候选目标基站2作为目标基站。
步骤2k至步骤21示出了与步骤2h至2j并列的另一种SDU SN传输方式。服务ASN GW向服务BS请求上下文信息的时候，如果这时SN信息有更新，那么也应该把新的SN发送给服务ASN GW。然而，步骤2k至步骤21为本实施例所非必要的，其中2k(Context Repuset)为上下文请求消息，21(Context Report)为上下文消息，如图，通过该消息当前基站可向ASN GW发送相关SDU SN信息。
在完成2i到2l的流程后，当前服务ASN GW会根据收到的SN信息，要求所述当前BS把没有成功传输到移动终端的数据包打包上传，如图中所示DATATRANSFER。如果ASN GW不支持缓存，此步骤也可以在后续流程的3a步骤之后进行，即服务ASN GW请求原BS把数据包上传，并直接转发给目标BS继续发送。
步骤2m至步骤2pMSS在目标基站完成重入过程。
步骤3a目标基站与ASN GW建立数据通道Data Path。
在Data Path的建立过程中，如果D过程中MSS上报所述SDU SN的相关信息给目标基站，则目标基站将通过Data Path建立过程把所述SN信息上报给所述当前服务ASN GW；完成Data Path建立后，在所述当前基站(即越区切换前的服务基站)未发送完成的数据将由当前服务ASN GW直接转发或缓存转发到目标基站以继续向移动终端下发。至此无损迁移过程完成。
步骤4a至步骤4c完成原服务BS与原ASN GW的链路释放。
在上述实施例中，移动终端的越区切换不涉及R3接口的切换当前基站。且上述实施例中，消息通过当前基站与目标基站共同连接到的ASN-GW的转发。如果基站(BS)之间有接口，则该些消息通过基站(BS)之间的接口进行。
当移动终端的越区切换涉及ASN-GW的变化时，即当前基站与目标基站连接于不同的ASN-GW。如果基站(BS)之间有接口，则该些消息通过基站(BS)之间的接口进行；另一方面，ASN-GW间的R4接口可用于进行ASN-GW间消息的传递，因而，如果已有网络中基站(BS)之间的消息传递是通过多个ASN-GW进行，则上述实施例中消息也可以通过ASN-GW进行传递。
上述实施例中，通过在下行数据包中预置请求子头实现网络侧向移动终端发送信息上报请求。如上文4)中所述，本发明还可通过网络侧广播消息向基站发送信息上报请求。
进一步，本发明还可支持软切换的方式，所述软切换方式即移动终端首先建立与目标基站的通信链路，再拆除与原有基站之间的通信链路。
以上实施例中采用网络侧判断并触发数据无损迁移，请求移动终端上报相关SDU SN信息，然而本发明并不排除移动终端主动上报相关SDU SN信息，并触发所述数据无损迁移的具体实现方式。
以上对本发明所提供的一种移动终端越区切换中网络侧业务数据的下发方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.一种移动终端越区切换中网络侧业务数据的下发方法，其特征在于1)移动终端通过与当前基站的通信链路向网络侧发起越区切换请求，请求接入到目标基站；2)移动终端向网络侧上报移动终端侧当前业务数据信息；3)网络侧依据所述信息，通过所述目标基站下发移动终端未获取的业务数据。
2.如权利要求1所述的移动终端越区切换中网络侧业务数据的下发方法，其特征在于，2)具体为移动终端向网络侧上报已收到的连续数据流中的业务数据单元最大序列号；或者，移动终端依据已连续收到的业务数据单元的序列号，向网络侧上报期望网络侧下发的业务数据流的起始业务数据单元序列号。
3.如权利要求1或2所述的移动终端越区切换中网络侧业务数据的下发方法，其特征在于2)之前还包括12)网络侧请求移动终端上报所述业务数据信息。
4.如权利要求3所述的移动终端越区切换中网络侧业务数据的下发方法，其特征在于12)前进一步包括网络侧依据当前业务流的QoS等级决定是否请求移动终端进行所述数据业务信息的上报。
5.如权利要求3所述的移动终端越区切换中网络侧业务数据的下发方法，其特征在于在下行数据包中预置信息位用于网络侧向移动终端发送上报所述业务数据信息的请求。
6.如权利要求3所述的移动终端越区切换中网络侧业务数据的下发方法，其特征在于网络侧通过广播信道请求移动终端上报所述业务数据信息；为移动终端上报业务数据单元序列号分配上行空中接口物理资源，移动终端通过所述物理资源上报指定的业务数据信息。
7.如权利要求3所述的移动终端越区切换中网络侧业务数据的下发方法，其特征在于3)中当前基站将移动终端未接收到的业务数据发送到接入服务网网关，目标基站获取经由接入服务网网关转发的所述业务数据；或者，目标基站通过基站间接口直接由所述当前基站获取移动终端未接收到的业务数据。
8.如权利要求1所述的移动终端越区切换中网络侧业务数据的下发方法，其特征在于移动终端向网络侧的当前基站上报业务数据信息。
9.如权利要求8所述的移动终端越区切换中网络侧业务数据的下发方法，其特征在于移动终端在越区切换请求阶段，或者在越区切换确认阶段完成所述业务数据信息的上报。
10.如权利要求1所述的移动终端越区切换中网络侧业务数据的下发方法，其特征在于移动终端向网络侧的目标基站上报业务数据信息。
11.如权利要求10所述的移动终端越区切换中网络侧业务数据的下发方法，其特征在于移动终端在建立与目标基站的通信链路过程中上报所述业务数据信息；或者在完成通信链路建立后的数据传输阶段进行业务数据信息的上报。
全文摘要
本发明提供了一种移动终端越区切换中网络侧业务数据的下发方法，包括1)移动终端通过与当前基站的通信链路向网络侧发起越区切换请求，请求接入到目标基站；2)移动终端向网络侧上报移动终端侧当前业务数据单元信息；3)网络侧依据所述信息，通过所述目标基站下发移动终端未获取的业务数据。本发明实现了在移动终端发生越区切换时，业务数据下发过程中的零丢包率。
文档编号H04W28/04GK101035356SQ20061005689
公开日2007年9月12日 申请日期2006年3月9日 优先权日2006年3月9日
发明者吴建军, 谢勇 申请人:华为技术有限公司