专利名称：在分组交换蜂窝无线系统中提供快速小区变更的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及分组交换蜂窝无线系统的技术领域。更确切地说，本发明涉及小区变换的程序，即用于通过新基站在移动站与固定的分组交换网络之间重编有效的分组交换通信连接路由。对于本发明的重要应用骨架是GPRS或一般分组无线业务系统，后者在本专利申请的优先权日进行了详细说明。其它至少是同等重要的应用骨架是UMTS(通用移动通信系统)，其中所谓的无连接数据业务是分组交换的，并且EDGE(对于GSM发展的增强型数据速率)其中也将实施无连接数据业务。
可将在电信连接上提供的业务概括地分类为实时和非实时业务。前一类覆盖的业务是从发射机到接收机所载信息的基本连续或至少分段连续流，和依赖于该连续性的接收信息的可懂度只允许较小和较恒定的延迟。通常的实时业务包括在电话或可视电话中的语言和(移动)图像等的传输，比如可将话音活动性检测系统用于提供分段连续性，即当无任何重要内容要传输时周期性地暂停该传输。非实时业务覆盖具有较少关键定时要求的信息传输，一般作为数据的传输。电子邮件和自远距位置或到远距位置的文件的下载就是非实时业务应用的例子。
通常设计分组交换蜂窝无线系统来补充已知的电路交换移动电话系统和它们的将来后继，使工作区将包含提供实时业务的，电路交换系统和提供非实时业务的分组交换系统。甚至可将电路和分组交换传输作为单个电信系统的骨架内或在混合网络装置中的交替运行模式来实施，其中将同一基站和其它无线通路硬件用于两个系统，而其它固定的网络设备和它们之间的通信连接是公开的。后面所述的一类装置是GSM移动电话网络(全球移动电信系统)和GPRS网络的组合。
图1表示一个组合的GSM/GPRS装置，其中的MS或移动站101可选取BSs或基站102-107之一进行通信。基站102和103在控制设备108的控制下工作，这里将PCU或分组控制单元组合为BSC或基站控制器。同样，基站104和105在控制设备109的控制下工作，基站106和107在控制设备110的控制下工作。从这级向上面的GSM和GPRS网络具有不同的结构。将每个基站控制器耦合到MSC或移动交换中心，通过GSM传输网络115将这些依次互连。将每个分组控制单元耦合到SGSN或服务GPRS支持节点，并通过GPRS传输网络116将这些依次互连，其中这些连接通过GGSNs或网关GPRS支持节点(未示出)。为了图的清晰度只示出了少数的设备在实际的GSM/GPRS系统中一般有数千个基站，数百个BSC/PCUs和许多MSCs及SGSNs。
应指出，在已知的GPRS中对PCU的位置的限制不是很严格的除了图1中所示的安排之外，可将PCU设置在基站或在SGSN中。对于PCU的任何最优越的位置本发明并没有任何特殊的倾向性。基站，PCUs和SGSNs的一般网络结构和互连自然依赖于该SGSN的位置。
在每个基站周围有小区或无线电覆盖区，在其内移动站可与基站通信。当移动站移出一个小区到另一个小区时，必须进行小区重选，移交，或小区变更。当该移动站处于空闲模式，在它与网络的固定部分之间当前没有任何有效的通信连接时，进行小区重选。移交其意思是必须通过新的基站对有效电路交换通信连接重编路由。小区变更其意是必须通过新的基站对有效分组交换通信连接重编路由。关于根据图1的装置中的分组交换(GPRS)通信，该小区重选或小区变更可以是在PCU之内(例如从基站102到基站103)，在PCU之间而在SGSN之内(例如从基站103到基站104)，或在PCU之间和SGSN之间(例如从基站105到基站106)。
尽管同许多其它的分组交换蜂窝无线系统一样，该GPRS系统的设计主要用于提供非实时业务，但对它的使用有一个也提供某些实时业务的倾向性，其中因特网呼叫就是一个好的例子。因特网呼叫是通过因特网而不是通过公用电话网来编排路由的电话连接。它可能伴有视频部分。还有，要求通过分组交换蜂窝无线网络的实时业务的其它应用是已知的。
该已知的GPRS也出现在许多其它分组交换蜂窝无线系统的一个问题是，为了简单而不是为短延迟而优化该小区变更程序。按照标准的GPRS程序，首先终止在移动站与老基站之间的分组数据交换，然后选用新的小区，并且只有在通过该新小区的基站恢复分组传输以后。该程序对于非实时业务工作得很好，因为同终止老的连接与建立新的连接之间的延迟无关。然而该延迟的长度很容易达到几百毫秒或甚至长达几秒，这对于实时业务肯定是太长了，这种长的延迟至少是一种扰动，并且如果将该延迟解释为在信息流中的一个严重的中断甚至会使该呼叫和其它的连接丢失。这种长的延迟也使非实时业务的用户受阻，甚至当实际上并不影响发送信息的易懂性时也会，例如，由于该延迟使网页的下载不必要地减慢。
本发明的目的是提供一种方法和装置，以对于实时业务可接受的足够短的延迟执行在分组交换蜂窝无线网络中的小区变更，且避免了对于非实时业务的不必要的减速。
通过在终止老的连接之前开始小区变更，同时最好使用递减计时器来触发从老小区到新小区的转接，达到了本发明的目的。
本发明的方法设计为用于实施在分组交换蜂窝无线系统中移动站的小区变更，所述的分组交换蜂窝无线系统包括第一基站，第二基站和至少控制第一基站工作的控制单元。它的特征在于包括步骤在控制单元上建立关于移动站需要的资料，以便在该移动站仍与第一基站通信的同时执行从第一基站的小区到第二基站的小区的小区变更；通过第一基站从控制单元向移动站发送第一信息，以便固定即将来临的第一时刻作为执行小区变更的时刻；从所述第一时刻向前提供移动站到第二基站的小区的接入。
另外，本发明可应用到用于实施在分组交换蜂窝无线系统的移动站中的小区变更的方法。本发明的这一方面的特征在于包括步骤通过第一基站从该分组交换蜂窝无线系统的控制单元接收信息；在接收所述信息之后，在由所述信息限定的作为执行小区变更的时间的确定的第一时刻之前，继续利用现存的与第一基站的分组交换通信连接；从所述第一时刻向前接入第二基站的小区。
还可将本发明应用到用于实行在分组交换蜂窝无线系统的移动站的小区变更的装置中。该分组交换蜂窝无线系统包括第一基站，第二基站和用于至少控制第一基站的工作的控制单元。该装置的特征在于控制单元装置，用于在控制单元建立关于该移动站的需要的资料，以便在该移动站仍与第一基站通信的同时执行从第一基站的小区到第二基站的小区的小区变更。
控制单元和第一基站装置，用于通过第一基站向该移动站发送第一信息，以便把即将来临的第一时刻固定为执行小区变更的时刻；第二基站装置，用于从所述的第一时刻向前提供移动站到第二基站的小区的接入。
小区变更可以通过移动站或通过网络起动的事实是已知的。根据本发明，小区变更的起动没有终止在移动站与老基站之间数据的分组交换传输的中间影响。而是在老的连接仍然有效的同时开始自新基站的资源分配。将小区变更命令信息发送到移动站。这个信息使该移动站起动递减计时器，它的终止对应于变更小区的准确估算时刻。
该小区变更命令信息还可包括一个参考或暂时标识符，当它接入新的基站时该移动站可以使用。这是确保从新基站给予新的分配资源的移动站正是请求小区变更的移动站。而且该移动站必须接入新基站的该强制限定的时刻。可以对该移动站和新基站二者通信。
作为本发明特性的新颖特征具体描述在所附权利要求中。通过结合附图阅读下面具体实施例的描述，将会更好地了解本发明的结构，它的操作方法，以及它的其它目的和优点。
图1表示已知的网络结构，图2表示根据本发明的第一实施例的方法，图3表示根据本发明的第二实施例的方法，图4表示根据本发明的第三实施例的方法，图5a-5f表根据本发明使用的某些信息。
在小区变更的起动后面的重要一般理由在于，在移动站与新基站之间接收的信号强度显现明显高于该移动站与老基站之间的。该新小区还可属于一个本地区，或较佳小区的一些其它组，在这时，对变更小区是有利的，甚至在信号强度标准未满足时也能。网络甚至可命令一些移动站为某些管理的原因变更小区，如夜晚出现业务拥挤。小区变更的实际起动可来自移动站或来自网络。不管小区变更的起动来自哪里和其背后是什么原因都可同等地应用本发明。自然，通过网络规范施加的限制必须遵守例如，在一些情况下网络可不允许移动台自已起动小区变更。
图2表示在根据本发明的第一实施例的方法中的信息流程和某些其它传输，更确切地说，该实施例是关于PCU内的小区变更。箭头201表示在移动站与老基站之间的通常数据分组传输，箭头202表示从移动站到PCU的周期性的质量报告传输。在图2这里假定所有的移动站规则地向PCU发送质量报告，表示在移动站与老基站之间所观测的连接质量，以及在移动站与至一个后选的基站之间的估算连接质量(以此移动站能接收至少一个这种后选基站的传输)。本发明不要求发送这种质量报告，如发送它们本发明也不要求规则地发送。
箭头203表示移动站向PCU发送PACKET_CELL_CHANGE_REQUEST信息的任选步骤，最好在确定的应用信道，如已知的PACCH(分组相关控制信道)或类似的信令信道。在一些现在或将来的分组交换蜂窝无线系统中，也可通过分组接入信道发送小区变更请求，它不是专用的而是公共的共享控制信道。这个步骤的选择性意味着只有当移动站本身起动小区变更时才执行它。图5a是一个这种请求信息501的示意表示，表示它应包含至少一个移动站标识符502和建议的新小区的标识符503。后者可由，例如，BSIC或基站标识符码504和RAC或路由地区码505组成。它还可包括一个对于大量后选小区的这种标识符的表。替代在图2中的箭头203是在PCU本身上的观测，对于某个移动站需要小区变更；这个动作的替代步骤由图2中的方块204表示。
不管执行203和204哪一个步骤，PCU都做关于是否小区变更可以接受的决定。在对移动站请求小区变更的决定为否定的情况，它对移动站发送一个否定信息，这个在图2中未示出。在对由其本身起动的小区变更的否定决定的情况，该PCU简直不做任何其它的。肯定的方案意味着PCU接受该小区变更，并起动向新基站的无线资源的分配。如果该小区变更是由自移动站的请求信息起动的，则该新基站可以是在该请求信息中所表示的一个，或者来自该请求信息中所示的后选小区的表中的一个。如果该PCU自己起动小区变更，它选择新的基站，例如根据先前从移动站接收的在质量报告中的信息。
当为已知用于提供实时业务的小区变更的分组交换通信连接时，如果自新基站的无线资源能从对GPRS使用共用的无线资源的存储区中来分配是非常有利的。根据该实施，当前的业务承载情况和可利用的资源量，可发生新的基站既完全没有专用的GPRS资源的这种存储区，也没有任何空余的用于分配，在这种情况，用于新分配的资源必须取自对于GSM也可分配的那些。这就有一个缺点，该GSM系统可突然“偷取”这种资源，尽管它们的先前对GPRS的分配，因为电路交换GSM连接通常具有对于GPRS连接的业务优先。假设后者传输非实时业务。如果PCU是处在做分配决定的过程中，来自移动站的质量报告和/或请求信息表示，实际上有几个新基站的潜在后选者，则它的最后选择可基于一个建议的新基站其有可分配的专用GPRS无线资源的较多的量可利用的事实。
我们会问，PCU如何知道现在进行小区变更的某个分组交换通信连接被用于完成实时业务。实际上本发明并不要求PCU完全知道它。如果看出是一个优点，则可限定表示一个分组交换连接用于提供实时业务的方式的号码，而本发明没有在这一点上限定，即不要求使用某个方法。尽管本发明甚至不要求PCU知道该连接的实时或非实时使用。但如果能对实际上用于提供实时业务的那些连接提供某些特许(如上述的专用GPRS资源的最佳分配)，则将是有利的。
在图2中。块205表示在PCU上新基站的选择和它的资源的分配。
在步骤205之后，PCU必须命令移动站执行小区变更。在GPRS中不需要通知新基站小区变更以何种方式，但为了完整，我们可假定在通知新基站的一些其它系统中可采取称为这种网络信令的形式；在图2中由箭头206示出了此点。如果该分配决定包括经受小区变更的连接的无线资源的余量，如果该网络实施所谓的早期定时超前发送任选(early timing advance sending ception)，则PCU限定一个特殊的移动站在不久的将来的某个块周期将接入该新小区；我们可指定这个块周期为BPX。此外，采取上述的条件，PCU从该新基站预备一个下行线路块周期，以便该新基站可通过发送正确的定时超前值来回答执行对某个专用资源接入的移动站。在本说明书的后部我们将编址(address)该早期定时超前发送任选。
命令移动站执行小区变更的步骤在图2中可看作为PACKET_CELL_CHANGE_CMD信息207的发送。包含在该信息中的字段的数目的示意表示称为图5b中所示的510。这些字段包括移动站标识符511，信道标识符512，信道频率指示器513，广播信道(BCH)频率指示器514，在广播信道515上广播的基站标识码，起始时间指示器516和任选移动站标准517。在一确定的信令信道上将该信息发送给移动站，例如，已知的分组接入许可信道或PAGCH。
在小区变更命令信息中的上述字段除了起始时间指示器516之外是自己解释的。为了能在控制的时刻进行快速的小区变更，PCU最好不命令移动站在小区变更命令信息接收时立即进行小区变更。而是限定小区变更执行的时刻，以便移动站(可能还有新基站)将有足够的时间为其准备。可通过参照计时器或实时钟(实时钟的某个固定时间读数，或根据在接收该信息后紧接着的递减计时器的终止定义的某个时间，或通过参考确定的帧数和块周期在移动站与基站之间的无线接口上的传输帧是单独编号的，所以可用帧号来表示时间，并可用块周期号数来标识在这些传输帧里的块周期。在小区变更命令信息中的起始时间指示器字段516包含基于哪一个该基站能够计算出实际小区变更执行时刻的信息实时时钟读数，计时器初始值，帧号数或块周期递减计数值或固定的帧数和块周期数。
该起始时间指示器字段还可包含指示小区变更立即开始的值，或它甚至可以为空白，该移动站解释为立即开始小区变更的命令或在系统规范中制定的某个固定延迟之后开始。
在图2中可看出，当移动站接收到该小区变更命令信息以后，在移动站与老基站之间的正常数据分组传输继续一会，由箭头208指示。这是该小区变更执行计时器终止之前的时间。实际小区变更的触发在图2中示为块209。此后该移动站立即开始接入新小区。
为了接入新小区成功，有优越性的是在由小区变更命令信息的信道标识符字段512和信道频率指示器513字段表示的块周期中该移动站发送不是单个接入短脉冲串，而是一定数量的相继的接入短脉冲串(尽管本发明并不排除单个接入短脉冲串的传输)。这些接入短脉冲串在图2中被视为箭头210到213。如上所述，该小区变更命令信息可包含移动站标准如果是这种情况，该移动站可插入它的标准到至少一个接入短脉冲串中。该构思是因为网络知道该移动站标准，故它可检查在接入脉冲串中它的出现，以确认试图接入的移动站是正确的一个。
从在新基站自移动站的一个或多个接入短脉冲串210-213的接收中，依据是否该网络实施已知的早期定时超前发送选择，根据本发明第一实施例的操作是不同的。定时超前一般是指，通过在移动站提前每个上行线路发射一个固定时间间隔(必须将其长度从基站通知给移动站)来补偿从移动站与基站之间的物理距离导致的传播延迟。计算该定时超前并将它通知给移动站这是已知的，比如从已知的GSM系统的移交程序。简而言之，早期定时超前发送是指，在从移动站接收到接入短脉串之后新的基站立即发送定时超前参数值给移动站，然而可开始实际的数据传输，如果不实施这个选择，就需要定时超前参数传输的单独分配，为此，在新的基站不终止该接入短脉冲串而是发送到PCU。
在图2的主要部分我们假设，实施该早期定时超前发送选择，这就意味着PCU必须预先从新基站分配专用下行线路容量的一定部分，用于发送该定时超前值给移动站，如前面所述。相当于在图2中新基站发送PACKET_POWER_CONTROL_TIMING_UPDATE信息214给基站。最方便的是在同一信道的下行线路部分发送该信息，它的上行线路部分已用于移动站发送接入短脉冲串。可将该信息的传输瞬间定义为N个块周期或移动站用来发送接入短脉冲串的BP之后的BPs，其中N是系统规范中定义的恒定正整数。PCU保持有效的最有利的办法是将对应的下行线路BP分配给承担实时业务的连接的专有用途，即，PCU不将它分配给任何其它的连接。
上述的方法还假定自新基站的无线资源的分配已经包括“全”无线信道的分配，或有足够的资源来进行在作为小区变更客体的连接中的数据传输，对于老小区中的条件没有大的变化。在图2部分的括弧中表示应用到网络的动作的一个替代过程，其中没有实施早期定时超前发送选择，或者是对该移动站最初只分配有限数量的资源来执行对新小区的初始接入的情况。在这种情况下，将接入短脉冲串210’(到213’)传送到PCU，使它能对移动站指定定时超前。并可做必要的进一步资源分配。该PCU分配全部或新的无线资源和信号，新的分配(如果有)向下给移动站，例如用PACKET_ASSIGNMENT信息214’。为了指定定时超前参数，例如可使用PACKET_POWER_CONTROL_TIMING_UPDATE信息214”，但本发明不需要使用任何特殊的信息。
当接收到PACKET-ASSIGNMENT信息214或PACKET_POWER_CONTROL_TIMING_UPDATE信息(带有时超前发送)时，该移动站开始监视指定的下行线路信道，并且它还可使用指定的上行线路信道，用于发送上行线路短脉冲串给网络。在图2中通过箭头215表示这一点。第一上行线路协议数据单元或PDU属于LLC(逻辑线路控制)协议层，到达PCU耦合的SGSN，使移动站的新位置在由SGSN保持流动性记录中被更新。如果对该新小区的接入失败，首先的替代办法是，移动站可返回到老的小区(在这一阶段对它的无线资源分配仍然有效)继续数据的传输。以后可再起动该小区变更程序。
参看图2表示PCU内小区变更的情况，PCU负责控制两个基站以释放在成功的小区变更之后在老的小区中的资源分配。该释放可发生在PCU已知道关于数据正常传输的短脉冲串正在通过新基站之后的任何时间上。
下面我们将考虑根据本发明第二实施例的方法，如图3中所示。这个实施例是在不同的PCUs之间但是在单个SGSN的覆盖之内执行小区变更的方法，即在PCU之间SGSN之内的小区变更。数据的初始正常传输和质量报告的周期性传输与图2中所示的是相同的，故在图3中没有分别地表示它们。在从移动站接收到PACKET_CELL_CHANGE_REQUEST信息203之后，老的PCU向SGSN发送对应的信息301，它们示例性形式在图5C中表示为信息520。该信息的字段是老PCU的标识符521，请求的新小区的标识符522，移动站的无线容量的任选描述符523，在老小区中业务类型的任选描述符和路由区域码或RAC 525。
当接收到小区变更请求信息301时，在步骤302 SGSN从目标小区的标识符得到控制该目标小区的PCU的标识。SGSN以不变的形式，或以至少包括与图5C的字段521，522，523和524相同的字段的形式，发送小区变更请求信息303给新的PCU。当接收到这个信息时，在步骤304，该新的PCU检查是否能接受该小区变更请求。在否定的情况，将拒绝送回到SGSN并从此送到老的PCU；这种动作是直接实施，因此在图3中未示出。如果该新的PCU接受了该提出的小区变更，则在步骤305，它从目标区分配无线资源，如上在PCU内小区变更的内容中所描述的；对于新基站的信息306与上面描述的一样。在步骤307，新PCU发送CELL_CHANGE_RESPONSE信息给SGSN。在图5d中将这个信息的示范形式表示为信息530，包括老PCU的标识符531，全编码PACKET_CELL_CHANGE_CMD信息532，选择移动站标准533和原因(cause)字段534。替代完全编码的小区变更信息532，该信息530还可包括相关的参数，包括发送到移动终端的实际分组小区变更命令信息中。在此时，然后生成后一信息并由老PCU编码。
当接收到小区变更响应信息307时，SGSN将它作为它的小区变更响应信息308送给老PCU。当接收到信息308时，该老PCU发送实际的PACKET_CELL_CHANGE_CMD信息309给移动站，最好在PACCH上，正如上面与本发明的第一实施例相结合所述的。从此，该操作遵循上述的本发明的第一实施例，直到分配的资源应从老的基站释放的点。
当连接经受PCU之间SGSN内的小区变更时，TLLI或连接的暂时逻辑链路标识符改变是可能的。当PCU的变化与路由区域的变化相关时，这种情况可继续。如果情况是这样，SGSN负责发布新的TLLI。最有利的是SGSN通过上述的信息308和309安排新TLLI对移动站的通信。
因为老的和新的PCUs是不同的，老的PCU不能自动地知道移动站对新小区的接入已经成功了，在接入成功的同时就是在老的基站上不再需要分配的资源的时候。因此老的PCU将如何做出关于从老的基站释放所分配资源的决定是不明显的。基本上有两个替代方案原则。根据第一原则，老PCU从固定的触发事件起等待一定的期间，例如，小区变更命令信息向移动站的传输，在从老的小区释放所分配的资源之前。我们可以说，对于所述的确定期间老的PCU继续安排该移动站。用递减计时器来实施这个合适的时限从小区变更命令信息的发送起可以是秒的量级，比如5秒。如果发现在递减计时器的终止时该移动站使用老的基站，则老的PCU推断该小区变更没有成功，并不释放所分配的资源。还可将计时器或帧计数器的终止与发现对移动站的连接已失去相关联在发送例如8个无线块给移动站之后，未得到回答，则老的PCU可推断该移动站不会再回答了，从而可释放分配的资源。
上述的计时器/帧计数器替代具有的缺点是，在无线接口上浪费一些资源。如果移动站以快速接入新小区而成功，则老PCU无任何理由再保持自老基站分配的资源。另外，老的PCU甚至可做通过老基站的不必要的传输，企图得到来自己变更小区的移动站回答，因此即造成对其它附近无线连接的不必要的干扰。从而应考虑第二个方案原则。根据新的PCU通知老的PCU关于成功的小区变更的信息，在此之后老的PCU立即释放从老小区释放无线资源。第二个原则的缺点是，它需要在PCUs之间的附加网络信令。还可应用一个混合的方案，其中老的PCU在释放老的分配之前等待某个计数器的终止，除非它从新的PCU接收到信令信息，指出该小区变更已成功。在后种情况，当它一接收到并译码来自新PCU的信息，老的PCU就释放老的分配。
如果有自老PCU到新PCU的信令信息的传输，则可将它用于通知新PCU关于在老的PCU中应用的一些传输参数和它们的值。例如可将在RLC协议层中应用的确认参数以这种方式输出给新PCU，使得无需在移动站与新PCU之间再商订它们。
执行PCU间小区变更的时间的优点是在两个连续的PDUs或属于LLC协议级的协议数据单元之间。这种小区变更的定时可排除上面所述的从老PCU向新PCU发送传输参数和它们的值的需要。
该混合方案允许不同种类的PCUs工作在同一网络。能够发送小区变更确认给老PCUs的这些新的PCU来做此，从而将不必要的资源分配和传输减至最少，而在这种小区变更确认缺少的情况下，如果新的PCU在这方面不合作，所有的老PCUs应用计时器/帧计数器程序来确保资源的释放。未识别小区变更确认的老PCU简单地忽略它们，并在每个情况使用计时器/帧计数器程序。
下面我们将考虑表示在图4中的本发明的第三实施例的方法。这个实施例是在工作于不同的SGSNs的覆盖内的不同的PCUs之间执行小区变更的方法，即在PCU之间SGSN之间的小区变更。数据的开始正常传输和质量报告的周期性传输与图2中所示的相同，故在图4中就不单独表示它们了。在从移动站接收到PACKET_CELL_CHANGE_REQUEST信息203之后，老的PCU向老的SGSN发送一个与图3中的信息301相同对应信息。在步骤401，老的SGSN通过新PCU从包括在小区变更请求信息中的小区标识符(例如RAC)获得控制目标小区的新的SGSN的地址。在步骤402，老的SGSN向新的SGSN发送一个(GTP)CELL_CHANGE_REQUEST信息，在图5e中示出了它的示范形式。该信息540包括顺序号541，新小区的标识符542，移动站的无线容量的选择描述符543，在老小区中业务种类的选择描述符544，PDP上下文的选择描述为545，用密码书写参数字段546和与移动终端相关的IMSI(国际移动用户标识)。可任选地，该(GTP)CELL CHANGE REQUEST信息可包括此种的CELL CHANGE REQUEST信息。
当接收到该(GTP)CELL CHANGE REQUEST信息时，该新SGSN在步骤403，从小区标识符获得新的PCU或控制目标小区的PCU。该新SGSN发送与图3的信息303相同的CELL CHANGE REQUEST信息404给新的PCU。
当接收到该CELL CHANGE REQUEST信息404时，在步骤405新的PCU如上所述与PCU之间SGSN之内小区变更结合动作。因此步骤405包括所有谈到的可接受性检查和分配，以及通知新基站。在步骤406新的PCU发送它的CELL CHANGE RESPONSE信息给新SGSN。有利的是这个信息与图3中的信息307相同。
当接收到CELL CHANGE RESPONSE信息406时，在步骤407新的SGSN检查在所述信息中包含的理由参数。如果操作的结果是肯定的，如果老的SGSN提供新的SGSN保持PDP上下文信息，并为移动站分配新的TLLI(暂时逻辑链路标识符)。否则，该新的SGSN在步骤407除去该PDP上下文信息(如果由老的SGSN提供)。在步骤408，新的SGSN发送(GTP)CELL CHANGE RESPONSE信息给老的SGSN。在图5f中示出了该信息的示范形式，其中该信息550的字段是序号551，理由552，新TLLI553，和原始CELL CHANGE RESPONSE信息554。
当接收到该(GIP)CELL CHANGE RESPONSE信息时，在步骤409，老的SGSN发送其中包含的CELL CHANGE RESPONSE信息给老的PCU。当接收到该CELL CHANGE RESPONSE信息时，老的PCU发送实际的PACKET_CELL_CHANGE_CMD信息410给移动站，最好在如上面结合本发明的第一实施例所描述的PACCH上。
当接收到PACKET CELL CHANGE CMD信息时，在步骤411该移动站如结合PCU间SGSN内小区变更所描述的进行动作，带有下面的例外当接入新小区时，当可用时该移动站使用新TLLI，并且当该小区变更不成功时，该移动站返回到老的小区，当可用时该移动站使用它的老TLLI。
当该新的SGSN从移动站(包括新TLLI)接收到LLC级的第一PDU时，它将通知老的SGSN(和HLR)小区变更成功。在步骤412新的SGSN发送该(GTP)CELL CHANGE IND信息给老的SGSN。该新的SGSN还以已知的方式更新任何受了影响的GGSNs。之后经新的SGSN发送所有的数据分组。
当接受收到该(GTP)CELL CHANGE IND信息时，该老的SGSN起动计时器，并发送(GTP)CELL CHANGE ACK信息413给新的SGSN。如果老的SGSN保持对于移动站的不发送(未确认的)下行线路数据分组，该老的SGSN发送该数据分组给新的SGSN。当计时器运行时，老的SGSN将对于移动站接收的所有数据分组送给新的SGSN。当该计时器终止时，该老的SGSN将删除与该移动站有关的信息。
作为一种选择，在已经发送(GTP)CELL CHANGE REQUEST信息之后，该老SGSN发送所有另外的未确认下行线路数据分组的拷贝给新的SGSN。因此，当MS接入新小区时，该MS能够立即接收数据分组。
自然，本发明上述的实施例只是一种举例，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可有许多另外的和修改。例如，在这种小区变更中，不需要与SGSN通信，而是包括两个PCUs，例如，在PCU之间SGSN内的小区变更，老的PCU可发送该小区变更请求信息直接给新的PCU，而不通过SGSN，采取老的PCU能从比如在自移动站的信息中请求的新小区的标识符获得新PCU的标识。该老PCU甚至可登记几个后选的新PCUs，只与选择的新PCU进行。另一附加和修改是在小区之间传输帧同步的使用，它可排除独立的随机接入短脉冲串的需要通过分配的无线资源可直接产生对新小区的接入。移动站在它的请求信息中可通知新小区的几个后选者；这些后选小区可影响网络边界作用，故将对不同的SGSNs和PCUs的几个请求信息同时地发送。本发明对于在GGSN级上移动站的位置的更新是由老的或新的SGSN来执行不是敏感的。
本发明并不限于上面给出的与GPRS相关的网络元件和信息的命令，尽管它们用于强调在GPRS的角度上本发明的实用性。还可将本发明应用到其它的分组交换蜂窝无线系统。
权利要求
1.一种在分组交换无线系统中实施移动站(MS)的小区变更的方法，该分组交换蜂窝无线系统包括第一基站(老BTS)，第二基站(新BTS)和控制至少第一基站(老BTS)操作的控制单元(PCU，老PCU)，其特征在于所述方法包括步骤在该移动站(MS)仍与第一基站(老BTS)通信时，在该控制单元(PCU，老PCU)上建立关于执行移动站，从第一基站(老BTS)的小区到第二基站(新BTS)的小区的小区变更时该移动站(MS)需要的知识；通过第一基站(老BTS)从该控制单元(PCU，老PCU)向移动站发送第一信息(207，309，410)以便固定即将来临的第一时刻(209)作为执行小区变更的时刻；和从所述第一时刻(209)向前提供该移动站对第二基站的小区的接入。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，在控制单元(PCU，老PCU)上建立关于移动站执行小区变更所需知识的步骤，作为在该控制单元(PCU，老PCU)向移动站(MS)接收请求信息(203)的响应而产生，所述请求信息(203)包括该移动站(MS)执行小区变更的意愿。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，它还包括步骤在控制单元(PCU，老PCU)接收自移动站的质量报告(202)；在控制单元(PCU，老PCU)建立，基于接收的质量报告和表示该移动站执行小区变更的需要，响应观测(204)，执行小区变更时，该移动站所需的知识。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，在控制单元(PCU)还控制第二基站(新BTS)的操作的装置中，在控制单元(PCU)上建立关于执行小区变更时移动站所需知识的步骤之后，跟着是在该控制单元(PCU)为该移动站(MS)分配在第二基站(新BTS)上的一定量的无线资源的步骤。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于包括步骤由控制单元(PCU)为该移动站(MS)分配在第二基站(新BTS)上的一定量的无线资源，所述的一定量的无线资源对应于在该移动站(MS)与该分组交换蜂窝无线系统之间的全数据传输连接的需要；由该控制单元(PCU)分配在第二基站(新BTS)上的一定量的无线资源，以便发送定时超前信息给该移动站(MS)；通过向该移动站(MS)提供所述定时超前信息(214)，来响应移动站(MS)对第二基站(新BTS)的小区的接入(210，211，212，213)；和其后通过第二基站(新BTS)立即开始在该移动站(MS)与分组交换蜂窝无线系统之间的全数据传输连接的使用(215)。
6.根据权利要求4的方法，其特征在于包括步骤由控制单元(PCU)为移动站(MS)分配在第二基站(新BTS)上的一定量的无线资源，所述的一定量无线资源对应于在移动站(MS)与控制单元(PCU)之间的有限容量的连接；通过由控制单元(PCU)为移动站(MS)分配在第二基站(新BTS)上的某较大数量的无线资源，来响应移动经对第二基站(BTS)的小区的接入(210’，211’，212’，213’)，所述较大数量的无线资源对应于在该移动站(MS)与该分组交换蜂窝无线系统之间的全数据传输连接的需要；提供关于移动站(MS)到第二基站(新BTS)和从此到移动站(MS)的定时超前信息(214’，214”)；通过第二基站(新BTS)开始在移动站(MS)与分组交换蜂窝无线系统之间的全数据传输连接的使用(215)。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于，在该控制单元是控制第一基站(老BTS)和分组交换蜂窝网络的操作的第一控制单元(老PCU)的装置中，还包括控制第二基站(新BTS)操作的第二控制单元(新PCU)；和路由选择和位置信息保持单元(SGSN)，其范围包括第一控制单元(老PCU)和第二控制单元(新PCU)两者；在控制单元(PCU，老PCU)建立关于执行小区变更时移动站所需的知识的步骤之后，有步骤从第一控制单元(老PCU)发送第一小区变更请求(301)给路由选择和位置信息保持单元(SGSN)；从该路由选择和位置信息保持单元(SGSN)发送与所述第一小区变更请求(301)对应的第二小区变更请求(303)给第二控制单元(新PCU)；和在第二控制单(新PCU)上为该移动站(MS)分配在第二基站(新BTS)上的一定量的无线资源。
8.根据权利要求7的方法，其特征在于包括步骤作为对接收所述第二小区变更请求(303)的响应，由第二控制单元(新PCU)为该移动站(MS)分配在第二基站(新BTS)上的一定量的无线资源，所述的一定量的无线资源对应于在该移动站(MS)与该分组交换蜂窝无线系统之间的全数据传输连接的需要；由第二控制单元(PCU)分配在第二基站(新BTS)上的一定量的无线资源，以便向移动站(MS)发送定时超前信息；通过提供所述定时超前信息给该移动站(MS)来响应移动站(MS)对第二基站(新BTS)的小区的接入；和此后，通过第二基站(新BTS)立即开始在移动站(MS)与分组交换蜂窝无线系统之间的全数据传输连接的使用。
9.根据权利要求7的方法，其特征在于包括步骤作为对接收所述第二小区变更请求(303)的响应，由第二控制单元(新PCU)为移动站(MS)分配在第二基站(新BTS)上的一定量的无线资源，所述的一定量的无线资源对应于在移动站(MS)与第二控制单元(新PCU)之间的有限容量的连接；响应移动站(MS)对第二基站(新BTS)的小区的接入，由第二控制单元(新PCU)为移动站分配在第二基站(新BTS)上的是较大数量的无线资源，所述较大数量的无线资源对应于在移动站(MS)与分组交换蜂窝无线系统之间的全数据传输连接的需要；提供关于移动站(MS)到第二基站(新BTS)和从此到移动站(MS)的定时超前信息；和通过第二基站(新BTS)开始在移动站(MS)与分组交换蜂窝无线系统之间的全数据传输连接的使用。
10.根据权利要求1的方法，其特征在于，在该控制单元是控制第一基站(老BTS)和分组交换蜂窝网络的操作的第一控制单元(老PCU)的装置中，还包括控制第二基站(新BTS)操作的第二控制单元(新PCU)；第一路由选择和位置信息保持单元(老SGSN)，其范围包括第一控制单元(老PCU)；和第二路由选择和位置信息保持单元(新SGSN)，其范围包括第二控制单元(新PCU)；在控制单元(老PCU)上建立关于移动站(MS)所需的用于执行小区变更的知识的步骤之后，跟着有步骤从第一控制单元(老PCU)发送第一小区变更请求(301)给第一路由选择和位置信息保持单元(老SGSN)；从第一路由选择和位置信息保持单元(老SGSN)向第二路由选择和位置信息保持单元(新SGSN)发送一个与所述第一小区变更请求(301)对应的网络级小区变更请求(402)；从第二路由选择和位置信息保持单元(新SGSN)向第二控制单元(新PCU)，发送一个与所述网络级小区变更请求(402)对应的第二小区变更请求(404)；和在第二控制单元(新PCU)为移动站(MS)分配在第二基站(新BTS)上的一定量的无线资源。
11.根据权利要求1的方法，其特征在于，通过第一基站(老BTS)从控制单元(PCU，老PCU)向移动站(MS)发送第一信息(207，309，410)以固定一个即将来临的第一时刻(209)的步骤，伴有通过所述第一信息(207，309，410)开始起动在移动站(MS)中的等递减计时器。
12.根据权利要求1的方法，其特征在于，通过第一基站(老BTS)从控制单元(PCU，老PCU)向移动站(MS)发送第一信息(207，309，410)以固定一个即将来临的第一时刻(209)的步骤。伴有通过在所述第一信息(207，309，410)中表示在时间上与所述的第一时刻一致的某个帧数。
13.根据权利要求1的方法，其特征在于，通过第一基站(老BTS)从控制单元(PCU，老PCU)向移动站(MS)发送第一信息(207，309，410)以固定一个即将到来的第一时刻(209)的步骤，伴有通过所述第一信息(207，309，410)表示所述的第一时刻是当该移动站接收所述第一信息的时间。
14.根据权利要求1的方法，其特征在于包括步骤在所述第一时刻(209)以后，将在第一基站(老BTS)上对于该移动站(MS)的无线资源分配保持某一时间。
15.根据权利要求1的方法，其特征在于包括步骤在所述第一时刻(209)之后，保持在第一基站(老BTS)上对于该移动站(MS)的无线资源分配，直到某个预定时限终止。
16.根据权利要求14的方法，其特征在于包括步骤保持在第一基站(老BTS)为该移动站(MS)的无线资源分配，直到控制单元(PCU，老PCU)发现该移动站已成功地变更到第二基站(新BTS)的小区为止。
17.根据权利要求16的方法，其特征在于，在控制单元(PCU)还控制第二基站(新BTS)的操作的装置中，由控制单元(PCU)发现移动站(MS)已成功地变更到第二基站(新BTS)的小区的步骤，伴有在控制单元(PCU)上观测，与在移动站(MS)和分组交换蜂窝无线系统之间的正常数据传输有关的短脉冲串正通过新基站(新BTS)。
18.根据权利要求16的方法，其特征在于，在该控制单元是控制第一基站(老BTS)和分组交换蜂窝网络的操作的第一控制单元(老PCU)的装置中，还包括控制第二基站(新BTS)操作的第二控制单元(新PCU)，由第一控制单元(老PCU)发现该移动站(MS)已成功地变更到第二基站(新BTS)的小区的步骤，伴有在第一控制单元(老PCU)接收来自第二控制单元(新PCU)的信息。
19.根据权利要求14的方法，其特征在于，包括步骤保持在第一基站(老BTS)上对于该移动站(MS)的无线资源分配，直到在所述第一时刻(209)之后的某预定时限的终止，或直到该控制单元(PCU，老PCU)发现该移动站(MS)已成功地变更到第二基站(新BTS)的小区为止，看哪个事件首先到来。
20.一种用于实施在分组交换蜂窝无线系统的移动站(MS)中的小区变更的方法，其特征在于包括步骤通过第一基站(老BTS)从分组交换蜂窝无线系统的控制单元(PCU，老PCU)接收信息(207，309，410)；在接收到所述信息(207，309，410)之后，继续利用现存的与第一基站(老BTS)的分组交换通信连接，一直到在所述信息(207，309，410)中定义为执行小区变更的时刻的某个第一时刻(209)为止；和从所述第一时刻(209)向前接入(210，211，212，213，210’，211’212’，213’)第二基站(新BTS)的小区。
21.一种为在分组交换蜂窝无线系统中的移动站(MS)实施小区变更的装置，包括第一基站(老BTS)，第二基站(新BTS)和用于控制至少第一基站(老BTS)的操作的控制单元(PCU，老PCU)，其特征在于包括控制单元(PCU，老PCU)装置，用于在该控制单元(PCU，老PCU)上建立在移动站(MS)仍与第一基站(老BTS)通信的同时执行从第一基站(老BTS)的小区到第二基站(新BTS)的小区的小区变更时，该移动站所需的知识；控制单元(PCU，老PCU)和第一基站(老BTS)装置，用于通过第一基站(老BTS)向移动站(MS)发送第一信息(207，309，410)，以便把即将来临的第一时刻(209)固定为执行小区变更的时刻；和第二基站(新BTS)装置，用于从所述第一时刻向前提供该移动站对第二基站(新BTS)的小区的接入。
全文摘要
提供一种为在分组交换蜂窝无线系统中的移动站(MS)实施小区变更的方法,该系统包括第一基站(老BTS),第二基站(新BTS)和控制至少第一基站(老BTS)的操作的控制单元(PCU,老PCU),该方法包括步骤:在控制单元(PCU,老PCU)上建立;在移动站(MS)仍与第一基站(老BTS)通信的同时,执行从第一基站(老BTS)的小区到第二基站(新BTS)的小区的小区变更时该移动站所需的知识;通过第一基站(老BTS)从控制单元(PCU,老PCU)向移动站发送第一信息(207,309,410),以便将即将来临的第一时刻(209)固定为执行小区变更的时刻;和从所述第一时刻(209)向前提供移动站对第二基站的小区的接入。
文档编号H04W36/12GK1277525SQ00118310
公开日2000年12月20日 申请日期2000年6月12日 优先权日1999年6月10日
发明者M·福塞尔, J·帕兰泰南, S·哈米蒂 申请人:诺基亚移动电话有限公司