专利名称：无线通信系统中的数据交换装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术，具体涉及在呼叫从一个基站越区切换到另一个基站时，改进数据通信质量的方法。
现有技术无线系统在无线数据传输期间通常依靠运输层，或国际标准化组织(ISO)开放系统互连(OSI)数据通信的7层参考模型中的第4层，以保证可靠的数据传送端对端数据调用。所以，在数据分组传输期间，若数据分组因无线终端从第一基站越区切换到第二基站而丢失，某些第4层协议可以促使该数据分组重新传输，从它的源通过网络一直传输到目的地。这就导致网络延迟和网络的附加负荷。其他一些的第4层协议不是设计成重新发射丢失的数据分组，造成在目的地处数据的间隙。因此，越区切换的结果是，不管利用哪一种协议类型，存在一个与依靠第4层处理数据分组丢失相关的代价。
我们认识到，按照本发明的原理，可以减小依靠第4层处理因越区切换而分组丢失的代价，响应于从第一基站越区切换到第二基站的请求，至少转发来往于无线终端的第3层分组中一个第2层帧，该帧已经从第3层传递到第2层，如在第3层中发射所指明的，即使实际上没有发射第3层分组中的全部第2层帧。在本发明的一个实施例中，至少一个第2层帧中的每一个可以封装在特殊的第3层分组中，按照寻常的方法把它从第一基站转移到第二基站。有利的是，这些分组不会因越区切换而丢失。因此，不需要第4层的重新传输，就减小网络中的这种延迟。此外，若只是第一基站没有通过空中发射到无线终端的第2层帧转移到第二基站，则可以节省空中接口的使用。
在这些附图中
图1表示按照本发明原理的典型网络装置；和图2以流程图形式表示按照本发明原理的一个典型过程，响应于从所述第一基站越区切换到所述第二基站的请求，至少转发一个来往于无线终端的第3层分组中第2层帧，它已从第3层向下传递到第2层，该帧已经从第3层传递到第2层，如在第3层中发射所指明的，即使第3层分组中第2层帧实际上没有全部被发射。
以下仅仅描述本发明的原理。因此，本领域专业人员可以理解，他们能够设计出各式各样的装置，虽然此处没有明确地给以描述和展示，这些装置体现了本发明的原理，应当包括在它的精神和范围内。此外，此处陈述的所有例子和条件语言主要是为了教育的目的，帮助读者理解本发明的原理和本发明者开发该技术提出的概念，所以，不应该局限于这些具体说明的例子和语言。此外，此处陈述本发明原理，特征，和实施例的所有说明以及特定的例子应当包含结构和功能两个方面的内容。而且，这些内容应当包括当前已知的和未来开发的，即，完成相同功能而开发的各种单元，它们与结构无关。
因此，本领域专业人员可以理解，此处的方框图代表体现本发明原理的说明性电路概念。类似地，应当理解，任何的流程图，状态转变图，伪代码等代表各种过程，它们大体上可以表现在计算机可读媒体中并被计算机或处理器执行，不管此处是否明确地画出这种计算机或处理器。
图中所示的各个单元的功能，包括标记为“处理器”的功能块，可以由专用硬件以及能够执行相应软件的硬件提供。若由处理器提供，则这些功能可以由单个专用处理器，单个共享处理器，或多个单独的处理提供，其中一些处理器可以被共享。此外，明确使用的术语“处理器”或“控制器”不应当解释成专指能够执行软件的硬件，可以暗示地包括数字信号处理器(DSP)硬件，存储软件的只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，和非易失性存储器。还可以包括普通和/或定制的其他硬件。类似地，图中所示的开关仅仅是概念化的。它们的功能可以通过运行程序逻辑，专用逻辑，程序控制与专用逻辑的相互作用，甚至是人工操作给以实现，可以通过上下文的内容更具体地明白执行者所选取的特定技术。
在权利要求书中，表示完成特定功能的任何单元应当包括完成该功能的任何方法，例如其中有a)完成该功能的电路单元组合或b)任何形式的软件，它包括与适当电路组合的固件，微代码等，通过执行那个软件完成该功能。这个权利要求书确定的本发明是基于这样一个事实，把各种陈述的装置提供的功能进行组合，并按照权利要求书的要求把它们合并在一起。因此，本申请人把能够提供那些功能的任何装置看成是与此处描述的装置相当。
除非给以明确的规定，这些附图不是按比例画出的。
图1表示按照本发明原理的典型网络装置。图1中所示的是a)无线终端101；b)N个基站，其中N是大于或等于2的整数，包括基站103-1至103-N；c)N个天线105，包括天线105-1至105-N；d)N个建筑物107，包括建筑物107-1至107-N；e)N个小区109，包括小区109-1至109-N；f)网络111；g)基站鉴别单元113；h)N个通信链路115，包括通信链路115-1至115-N；i)通信链路117和121；j)安全中心119。
无线终端101能够与与多个基站通信，这些基站发射足够强度的信号，在无线终端101的当前位置处被检测和可用于通信。一旦检测到特定基站足够强度的信号，无线终端101可以与那个基站进行通信。无线终端101采用的无线链路和协议的具体类型，即，空中接口，对于本发明是不重要的，它可以是操作者所需要的任何类型，当然，无线终端101采用的无线电链路和协议必须是与基站103所采用的相同。
无线终端101可以用操作者所需的任何方法获得与多个基站的通信。例如，无线终端101可能只有一个接收机，在它没有被与当前服务于它的基站的信息交换占用时，接收机可以从其他的基站接收信号，这些其他的基站有足够强的信号到达无线终端101。或者，无线终端101可以从多个基站同时接收信号，例如，在无线终端101中采用多个并行的接收机。或者，无线终端101可以有多于一个接收机，但是，接收机的数目小于基站的数目，无线终端101在它的当前位置可以从这些基站接收足够强的信号，所以，无线终端101需要在它的至少一个接收机上完成扫描操作以得到某些基站的信号。
除了下列的不同点以外，基站103基本上是普通的基站。第一，基站103不需要连接到基站间通信的专用网。代替的是，基站103可以利用共享公用网，例如，网际协议(IP)基网络，互联网。第二，每个基站103不需要包含任何的“地图”信息。代替的是，每个基站103能够发现它所需要的部分“地图(map)”信息。最好是，基站103是可以容易合并到狭小空间中的小型基站，例如，现有的那种基站，而不是需要专用的建筑物和场地准备。有利的是，这种小尺寸以及具有发现所需部分“地图”信息的能力，能够快速地构造新的无线通信网。此外，这种无线通信网的结构是非常灵活的，即，可以很容易地添加或去掉基站，而且，它还是容易维护的。
每个天线105耦合到各自的一个基站103。每个天线105辐射它各自的一个基站103产生的信号。由一个基站103和它各自的一个天线105构成的每个组合形成一个小区109，小区109是一个特定的覆盖区域。图1中小区109的形状并不代表实际的小区形状，它仅仅是小区的常规标记。请注意，实际的各个小区109的形状是完全独立的。
每个建筑物107提供放置一个或多个基站103的设施。此外，建筑物107还提供安装天线105的地方。例如，某些建筑物107可以是现有的房屋，在其中未使用的空间放置一个基站103，从外部固定一个天线105到该房子。
网络111提供一种途径，便于基站103之间以及基站103与基站鉴别单元113和安全中心119的通信。网络111可以是由各种子网络构成的，子网络可能是本身固有的网络。此外，各种子网络可以是不同类型的网络，且可以采用不同的协议。在本发明的一个实施例中，网络111是分组基网，例如，异步传递方式(ATM)网或IP网。
每个基站103经各自的一条通信链路115连接到网络111，通信链路115可以看成是网络111的一部分。例如，网络111或其中至少的一个子网络是IP网，一个基站103位于房屋的建筑物107内，通信链路115可以是互联网连接，例如，通过有线电视线路或光纤到街边连接，它被与其他基站通信的基站共享和被互联网浏览的房屋居住者共享。
基站鉴别单元113包含全部合法基站103的列表和一些相关的信息，例如，保密密钥和基站的标识符或地址。基站可以列出在基站鉴别单元113中的任何点。然而，一旦基站列出在基站鉴别单元113中，它才变成合法的。虽然图中只画出一个单元，实际上，基站鉴别单元113可以由几个部分组成，这些部分在地理上不必同在一处。此外，本领域一般专业人员容易地知道，为了提高可靠性和性能，基站鉴别单元113的各个部分或功能中的一些部分或全部可以是复制的。
基站鉴别单元113经通信链路117连接到网络111。当然，若基站鉴别单元113是由多于一个部分组成的或复制的，则可以认为通信链路117覆盖网络111与各个部分或复制部分之间所有必需的通信路径。
安全中心119包含被服务的全部合法无线终端的列表。此外，安全中心119包含安全信息，例如，与每个无线终端相关的鉴别询问响应对和/或加密密钥。根据需要，安全信息可以由安全中心119分布到各个基站103。无线终端可以列出在安全中心119中的任何点。然而，一旦无线终端列出在安全中心119中，它才变成合法的。虽然图中只画出一个单元，实际上，安全中心119可以由几个部分组成，这些部分在地理上不必同在一处。此外，本领域一般专业人员容易地知道，为了提高可靠性和性能，安全中心119的各个部分或功能中的一些或全部可以是复制的。
安全中心119经通信链路121连接到网络111。当然，若安全中心119是由多于一个部分组成的或复制的，则可以认为通信链路121覆盖网络111与各个部分或复制部分之间所有必需的通信路径。
图2以流程图形式表示按照本发明原理的一个典型过程，响应于从所述第一基站(例如，基站103-1(图1))越区切换到所述第二基站(例如，基站103-2)的请求，至少转发一个来往于无线终端的第3层分组中第2层帧，该帧已经从第3层传递到第2层，如在第3层中发射所指明的，即使第3层分组中第2层帧实际上没有全部被发射。请注意，可以有利地利用相同的过程以减少从无线终端到基站或从基站到无线终端的分组传输潜在时间。
当第3层传送一个分组到第2层时，过程在步骤201(图2)进入。在步骤203，第2层把第3层分组分裂成N个第2层帧。本领域专业人员知道，N是一个大于或等于1的可变整数，它是帧大小和第3层分组大小的函数。此后，在步骤205，计数器变量i初始化成1。接着，条件转移点207进行测试以确定是否存在从当前服务于无线终端的第一基站(例如，基站103-1(图1))越区切换到另一个基站(例如，基站103-2)的请求。本领域一般专业人员知道，越区切换请求的源可以是任何一个基站或无线终端。具体的请求者取决于系统的结构和无线终端和基站接收的信号质量。
若在步骤207的测试结果是NO，它表明还没有接收到越区切换请求，则控制操作传递到步骤209，其中第i帧是通过无线链路发射的。条件转移点211进行测试以确定发射的帧是否被成功地接收到。若在步骤211的测试结果是NO，它表明某种形式的差错发生在帧的传输中，则控制操作传回到步骤207，该过程按照上述继续进行。这样做将导致帧的重新传输。
若在步骤211的测试结果是YES，它表明该帧被成功地发射，则控制操作传递到条件转移点213，它进行测试以确定i是否等于N。若在步骤213的测试结果是NO，它表明第3层分组中还有多个帧待发射，则控制操作传递到步骤215，其中i的值加1。控制操作传回到步骤207，下一帧的过程按照上述继续进行。
若在步骤213的测试结果是YES，它表明构成第3层分组的全部帧已经被发射，则控制操作传递到步骤217，其中接收机组合全部接收到帧成第3层分组，它被向上传递到第3层。然后，该过程在步骤219退出。
若在步骤207的测试结果是YES，它表明已经请求从第一基站越区切换到第二基站，按照本发明的一个方面，则控制操作传递到步骤221，其中发射机组合剩余的帧(其数目为N-i+1)成新的特殊第3层分组，其目的是用于发射剩余的帧。在步骤223，按照本发明的原理，利用普通的基站间通信方法，特殊的第3层分组转发到新的基站。此外，在步骤223，按照本发明的一个方面，发射作为部分的特殊第3层分组的N值和i值。特殊第3层分组的传输是按照普通的基站间通信方法获得的。此后，在步骤225，该过程等待无线终端成功地与第二基站建立连接。一旦建立了连接，控制操作传递到步骤227。
在步骤227，第2层把接收到的特殊第3层分组重新分段成以前有过的N-i+1个第2层帧。当然，为此目的，首先从特殊第3层分组中提取N值和i值。在步骤229，通过新基站与无线终端之间的无线链路发射第i帧。条件转移点231进行测试以确定是否成功地接收到发射的帧。若在步骤231测试结果是NO，它表明某些形式的差错发生在该帧的传输中，则控制操作传回到步骤229，该过程按照上述继续进行。这样做的结果是导致该帧的重新传输。若在步骤231测试结果是YES，它表明该帧被成功地发射，则控制操作传递到条件转移点233，它进行测试以确定i是否等于N。若在步骤233测试结果是NO，它表明还余下多个帧待发射，则控制操作传递到步骤235，其中i的值加1。控制操作传回到步骤229，该过程按照上述继续进行。
若在步骤233测试结果是YES，它表明通过无线链路已发射特殊第3层分组中的全部帧，则控制操作传递到步骤217，该过程按照上述继续进行。
在上述的实施例中，为了便于理解，我们假设，在新的第3层分组中接收的各帧传输期间没有越区切换请求。然而，假如接收到另外的越区切换请求，本领域专业人员能够保证特殊第3层分组中的余下各帧与当前的N值和i值一起转发，按照此处描述的原始第3层分组中各帧的相同方法。
在本发明的其他实施例中，N值和i值可以不合并到步骤223中发射的特殊第3层分组。例如，可以从已经接收到的各帧和新的第3层分组中接收的各帧中推导出N值和i值。或者，N值和i值可以在分开的分组中发射。
请注意，图2中描述的过程是从基站到无线终端(即，下行链路)的观点考虑的。因此，第一基站把还没有发射给无线终端站的各帧转发到第二基站。为了利用无线终端到基站链路的过程，即，上行链路，步骤223必须改变成从无线终端把第一基站已经接收到特殊第3层分组中各帧转发到第二基站，而不是第一基站已经发送的各帧。
权利要求
1．一种在至少有第一无线基站和第二无线基站以及至少有一个无线终端的网络中促进有效越区切换的方法，该方法包括以下步骤从所述至少一个无线终端接收从所述第一基站越区切换到所述第二基站的请求；和响应于所述请求，对于在所述至少一个无线终端与所述第一基站之间已经开始发射数据并在第3层中已经发射所指明的第3层分组，即使至少部分的所述第3层分组实际上没有在第2层中发射，从所述第一基站至少转发一个第2层帧到所述第二基站。
2．按照权利要求1的本发明，还包括步骤从所述第二基站发射所述第2层帧到所述无线终端。
3．按照权利要求1的本发明，其中所述第2层帧是在所述无线终端与所述第一基站和所述第二基站中的一个基站之间还没有发射的帧。
4．按照权利要求1的本发明，其中所述第2层帧是从所述无线终端已经发射到所述第一基站的帧。
5．按照权利要求2的本发明，其中所述第2层帧是作为部分的特殊第3层分组发射的。
6．按照权利要求5的本发明，其中所述特殊第3层分组还包括这样的信息，根据该信息可以确定所述特殊第3层分组中的帧数目。
7．按照权利要求5的本发明，其中所述特殊第3层分组还包括所述第3层分组中帧数目的指示，它已经开始发射并指明已经发射。
8．按照权利要求5的本发明，其中所述特殊第3层分组还包括在所述第一基站与所述无线终端之间已经发射的帧数目指示。
9．一种在至少有第一无线基站和第二无线基站以及至少有一个无线终端的网络中促进有效越区切换的方法，该方法包括以下步骤通过所述第一基站与所述无线终端之间的无线链路，发射构成第3层分组的第2层帧；在至少发射一个所述第2层帧以后和在通过所述无线链路发射所述第3层分组中全部所述第2层帧以前，从所述至少一个无线终端接收从所述第一基站越区切换到所述第二基站的请求；和响应于所述请求，从所述第一基站至少发射一个未发射的第2层帧到所述第二基站。
10．按照权利要求9的本发明，其中所述至少一个未发射的第2层帧是在第3层分组中从所述第一基站发射到所述第二基站。
11．按照权利要求9的本发明，其中所述至少一个未发射的第2层帧是从所述第一基站发射到所述无线终端。
12．按照权利要求9的本发明，还包括步骤发射所述发射第2层帧步骤中发射的第2层帧的数目。
13．按照权利要求9的本发明，还包括步骤发射所述第3层分组中第2层帧的数目。
14．一种在至少有第一无线基站和第二无线基站以及至少有一个无线终端的网络中促进有效越区切换的方法，该方法包括以下步骤响应于所述至少一个无线终端从所述第一基站越区切换到所述第二基站的请求，对于在所述至少一个无线终端与所述第一基站之间已经开始发射数据并在第3层中已经发射所指明的第3层分组，即使至少部分的所述第3层分组实际上没有在第2层中发射，从所述第一基站至少转发一个第2层帧到所述第二基站。
15．按照权利要求14的本发明，其中所述第2层帧是在所述无线终端与所述第一基站和第二基站中的一个基站之间还没有发射的帧。
16．按照权利要求14的本发明，其中所述第2层帧是从所述无线终端已经发射到所述第一基站的帧。
17．按照权利要求14的本发明，其中所述第2层帧是从所述第一基站还没有发射到所述无线终端的帧。
18．按照权利要求14的本发明，其中所述越区切换请求是由所述至少有一个无线终端启动的。
19．按照权利要求14的本发明，其中所述越区切换请求是由所述第一基站启动的。
20．按照权利要求14的本发明，其中所述越区切换请求是由所述第二基站启动的。
21．按照权利要求14的本发明，还包括步骤从所述第二基站发射所述第2层帧到所述无线终端。
22．按照权利要求14的本发明，还包括步骤发射所述发射第2层帧步骤中发射的第2层帧数目的指示。
23．按照权利要求14的本发明，其中所述第2层帧是作为部分的第3层分组发射的。
24．一种在至少有第一无线基站和第二无线基站以及至少有一个无线终端的网络中促进有效越区切换的方法，该方法包括以下步骤响应于所述至少一个无线终端从所述第一基站越区切换到所述第二基站的启动，对于在所述至少一个无线终端与所述第一基站之间已经开始发射数据并在第3层中已经发射所指明的第3层分组，即使至少部分的所述第3层分组实际上没有在第2层中发射，从所述第一基站至少转发一个第2层帧到所述第二基站。
25．一种在至少有第一无线基站和第二无线基站以及至少有一个无线终端的网络中促进有效越区切换的方法，该方法包括以下步骤响应于所述至少一个无线终端从所述第一基站越区切换到所述第二基站的请求，对于在所述至少一个无线终端与所述第一基站之间已经开始发射数据并在第3层中已经发射所指明的第3层分组，即使至少部分的所述第3层分组实际上没有在第2层中发射，从所述第一基站至少转发一个第2层帧到所述第二基站。
26．按照权利要求25的本发明，其中所述至少一个第2层帧是在第3层分组中发射的。
27．按照权利要求25的本发明，还包括发射信息的步骤，该信息指出所述第3层分组中所述至少一个第2层帧的数目。
全文摘要
可以减小依靠第4层处理因越区切换而分组丢失的代价,响应于从第一基站越区切换到第二基站的请求,至少转发来往于无线终端的第3层分组中一个第2层帧,该帧已经从第3层传递到第2层,如在第3层中发射所指明的,即使实际上没有发射第3层分组中的全部第2层帧。在本发明的一个实施例中,至少一个第2层帧中的每一个可以封装在特殊的第3层分组中,按照寻常的方法把它从第一基站转移到第二基站。
文档编号H04L12/56GK1308481SQ01103238
公开日2001年8月15日 申请日期2001年2月7日 优先权日2000年2月9日
发明者斯蒂芬·W·戴维斯, 米歇拉·C·万德文 申请人:朗迅科技公司