专利名称：Cdma系统中基于移动代理的软切换方法
技术领域：
本发明属于移动通信小区切换技术和分布式对象技术的交叉领域，具体涉及一种CDMA系统中基于移动代理的软切换方法。
背景技术：
所谓切换就是当移动终端(MS)靠近原来服务小区的边缘而将要进入另一个服务小区时，原基站与MS之间的链路将由新基站与MS之间的链路来取代的过程。在CDMA网络中，按照MS与网络之间连接建立释放的情况以及频率占用情况，通话状态下的切换可以分为硬切换和软切换(小区间切换)。
硬切换指在切换过程中MS与新的基站联系前，先中断与原基站的通信，再与新基站建立联系，硬切换过程中有短暂的中断，容易掉话。发生硬切换的情况包括不同频率之间的切换；不同系统之间的切换，如GSM网络切换到CDMA网络；不同移动交换中心(MSC)之间，并且MSC之间没有软切换通路；不同CDMA网络运营商的基站或者扇区之间的切换。
软切换指MS在两个或多个基站的覆盖边缘区域进行切换的过程中，在中断与旧的小区的联系之前，先用相同频率建立与新的小区的联系，MS同时接收多个基站(大多数情况下是两个)的信号，几个基站也同时接收MS的信号，直到满足一定的条件后MS才切断与原来基站的联系，在切换过程中，MS同时与所有的候选基站保持业务信道的通信。软切换仅能用于具有相同频率的CDMA信道之间。
软切换是CDMA系统的重要特性之一，对第三代移动通信系统(3G)和第四代移动通信系统(4G)更为重要。其优点主要表现在三个方面，一方面是增加了系统容量，这为移动通信的发展奠定了良好的基础。另一方面是大大改善了CDMA系统的通信质量，带来更好的话音质量，可实现无缝切换和减少掉话。由于在软切换中，宏分集提供两个基站(BS)的信道与MS保持连接，通过相应的检测机制保证通信的畅通，从而避免系统通信有时中断的现象。第三方面是降低了移动终端的发射功率，增加了移动终端的待机时间，提高了移动终端电池的使用寿命，极大地方便了用户。
传统的软切换流程图如图1，在进行软切换时，MS首先搜索所有导频并测量它们的强度。当基站B的导频强度超过导频检测门限(T_ADD)时，MS认为此导频的强度已经足够大，能够对其进行正确解调。此时如果MS与该导频对应的基站之间没有业务信道连接时，它就向基站A发送一条导频强度测量消息(PSMM)，报告这种情况；基站A再将移动台的报告送往移动交换中心(MSC)，MSC则通知基站B安排一个前向业务信道给MS，并且通过基站A向MS发送切换指示消息，指示MS开始切换。
收到来自基站的软切换指示消息后，MS将基站B的导频转入激活集，开始对基站B和基站A的前向业务信道同时进行解调。之后，MS会向两个基站发送一条切换完成消息，通知基站自己已经根据命令对两个基站同时解调了。
随着MS的移动，当基站A的导频强度低于导频去掉门限(T_DROP)，MS就会启动切换去掉计时器(T_TDROP)。若切换去掉计时器值为零时(在此期间，该导频的强度始终低于导频去掉门限T_DROP；如果切换去掉计时器尚未期满时，该导频的强度又超过导频去掉门限，MS要对切换去掉计时器进行复位操作并关掉切换去掉计时器)，MS向基站A和基站B发送导频强度测量消息，两个基站收到导频强度测量消息后，将此消息发送至MSC，并通知MSC准备释放基站A与MS的连接；MSC收到信息后再返回相应的切换指示消息。然后基站A和基站B将切换指示消息发送给MS，通知MS停止从基站A接收数据帧，MS将基站A的导频从激活集中去掉，转移至相邻集。此时MS只与基站B保持通信，同时发送切换完成消息给基站B，通知基站B和MSC切换已完成。
软切换需要占用更多的基站控制器、Abis接口以及基站的基带资源和功率资源，软切换连接还使用了比单一链路更多的正交码字和信道单元来支持呼叫，因此软切换所获得的宏分集收益必须与投入成本相匹配。另外这种传统的软切换方法的缺点主要体现在资源耗用方面，需要MS、BS和MSC之间的多次通信，占用了更多的系统资源。如果有很多用户同时需要切换时，采用MSC集中式管理，MSC的负荷将会很重，一旦MSC出现问题，整个系统就会瘫痪，这就是集中式管理的“瓶颈”问题。
总之，软切换比例过低会降低宏分集增益，减小系统容量，而软切换比例过高则又会带来额外的下行干扰，并占用过多的无线资源，同样会造成系统容量的下降，因而，需要将软切换比例与区域控制在一个合理的范围。一般情况下，处于切换状态下的移动终端的数量控制在系统用户总数的30％。国内外相关人员一直都在从事有关软切换方面的研究，希望能得到软切换各种优点的同时，尽量减少其占用的系统资源。而从集中式管理走向分布式管理也是网络管理的一个目标。
发明内容
本发明提供一种CDMA系统中基于移动代理的软切换方法，将分布式对象技术中的移动代理技术运用于移动通信中，并把在MSC内的软切换管理下放到各个基站中实现分布式管理，以减少MS、BS和MSC之间的通信次数，解决目前软切换占用系统资源多、MSC集中管理容易出现的“瓶颈”问题，使得CDMA系统的软切换更加可靠、实时。
本发明的一种CDMA系统中基于移动代理的软切换方法，其特征是在MS和各基站中都装有移动代理平台，以创建、迁移、运行、召回移动代理；使用基站A通信的MS，发现基站B的导频强度超过门限时，按以下步骤实行软切换(1)MS向基站A发送移动代理请求，同时MS生成移动代理的实体，移动代理迁移到基站A，再由基站A转发到基站B，访问基站B的信息表；(2)由移动代理查看基站B信息表的负载列表，看有无空闲信道，无则转步骤(13)；(3)对比用户的服务等级QoS与基站B的QoS是否相符，否则基站B拒绝切换请求；(4)查看切换等待排队队列，看有无更高级别切换请求，有则转步骤步骤(13)；(5)基站B为移动代理分配信道、更改基站B的信息表，并由移动代理给MS带回信道信息，包括新旧导频的伪码、激活集中每一个导频对应的沃尔什码信息和切换参数；(6)MS将基站B的导频转入激活集，开始对基站B和基站A的前向业务信道同时进行解调；(7)MS发送切换完成消息给基站B，这消息包括激活集里每一个导频的PN信息，再由基站B把切换结果上报给MSC，MS同时使用基站A和基站B通信；(8)如果基站A的导频强度低于导频去掉门限，启动切换去掉定时器，若定时器值倒数期间，基站A的导频强度又变得高于导频去掉门限，则停止启动切换去掉计时器，MS继续保持与基站A通信；若定时器倒数到零则按以下步骤停止基站A与MS的通信(9)MS通过向基站A发出移动代理请求；(10)MS生成移动代理的实体，移动代理迁移到基站A，访问和修改基站A的信息表，在其负载列表中删除该MS；
(11)基站A同时停止与MS的发送和接收；(12)基站A通过移动代理返回切换完成消息给MS，并上报切换结果给MSC；MS将基站A的导频从激活集中去掉，转移至相邻集；基站A停止与MS的连接，释放信道资源，MS只用基站B通信；(13)基站B将该请求加入切换等待排队队列。
所述的CDMA系统中基于移动代理的软切换方法，其特征在于MS和BS中都装有不同名称的Aglet移动代理平台，MS生成移动代理的实体包括下述步骤(1)MS对移动代理初始化，并写入用户的伪码、用户的QoS、目标基站，生成一个由程序代码和数据组成的移动代理；(2)移动代理对移动代理运行层发出迁移请求，移动代理运行层把代理的代码和数据转成序列化的字节数组，迁移请求不成功，则再次申请，直至请求成功；(3)Aglet将字节数组传送至传输协议层，此层提供可实用的传输协议(ATP)接口，ATP是一个简单的应用层传输协议，规定了代理在两台主机之间是如何传输的，规定传输序列化后的字节流的接口。
所述的CDMA系统中基于移动代理的软切换方法，其特征在于(1)移动代理从MS迁移到目标基站以及目标基站接收的步骤为(1-1)Aglet将字节数组附上相关的移动代理平台信息，如移动代理平台名称及移动代理的名称等，并以比特流的形式由原基站传送至目标基站；(1-2)目标基站利用传输协议层提供的ATP接口接收到传来的字节数组及系统信息，然后移动代理运行层对字节数组反串行化，得到移动代理的代码和数据；(2)目标基站把移动代理返回给MS的步骤为(2-1)移动代理对移动代理运行层发出迁移请求，移动代理运行层把代理的代码和数据转成序列化的字节数组，迁移请求不成功，则再次申请，直至请求成功；(2-2)Aglet将字节数组传送至传输协议层，此层提供可实用的传输协议(ATP)等接口，ATP是一个简单的应用层传输协议，规定了代理在两台主机之间是如何传输的，规定传输序列化后的字节流的接口；(2-3)Aglet将字节数组附上相关的移动代理平台信息，如移动代理平台名称及移动代理的名称(id)等，并以比特流的形式由目标基站传送至MS。
所述的CDMA系统中基于移动代理的软切换方法，其特征在于移动代理在目标基站的代理平台上运行的步骤为(1)移动代理调用自身和目标基站的数据，访问目标基站的信息表，当要去掉与目标基站的连接时，执行步骤(6)；(2)添加新的目标基站导频，移动代理查看目标基站的负载列表，若目标基站没有空闲的信道则根据MS的移动方向、速度、业务类型将其加入切换等待排队队列；(3)目标基站有空闲的信道，移动代理查看目标基站的QoS，若不满足用户要求，则拒绝切换请求；(4)满足用户要求，移动代理查看切换等待排队队列，若有优先级更高的切换请求，则根据MS的移动方向、速度、业务类型将其加入切换等待排队队列；(5)没有优先级更高的切换请求，目标基站分配一条信道给该MS，在负载列表中增加该MS；目标基站把新旧导频的伪码、激活集中每一个导频对应的沃尔什码信息和切换参数等写入移动代理的数据库；(6)访问目标基站的信息表，并修改其记录，在负载列表中删除该MS。
所述的CDMA系统中基于移动代理的软切换方法，其特征在于所述切换等待排队队列由优先级和次优级双队列组成，快速向着小区基站移动的语音业务排入优先级队列，慢速背向小区基站移动或停滞不前的数据业务排入次优级队列；优先级队列权值大于次优级队列，当有信道空闲时，优先为优先级队列的切换等待请求服务，采用先进先出策略。
移动代理(Mobile Agent)是一个代替人或其它程序执行某种任务的，具有移动性、自治性、智能性、并行性、灵活性、交互性和持久性等特点的软件实体。它能够携带着自己的代码、数据、甚至其执行状态，在网络系统中自主地从一台主机移动到另一台主机，并与其它代理或资源交互以完成其任务。在移动过程中，可以根据要求挂起其运行，然后移动到网络的其它节点重新开始或继续其执行，最后返回结果和消息。它已经成功的在许多领域中得到应用，如电子商务、个人管理、安全代理、分布式信息检索、电信网络服务、工作流系统、网络管理、入侵检测系统等。
在本发明中，移动代理是由Aglet实现的，用于建立软切换连接，Aglet是由IBM日本公司用纯JAVA语言开发的实用的移动代理平台。在MS和BS中都装有不同名称的Aglet移动代理平台，可以创建、迁移、运行、召回移动代理等，建立使用移动代理的网络应用。可以减少网络的流量，MS通过生成移动代理的实体访问BS，并由移动代理带回BS分配给MS业务信道的相关信息，而当移动代理访问BS时，不需要MS和BS保持连接，只需最后切换成功后上报切换结果给MSC，把在MSC内的软切换管理下放到各个基站中，实现了分布式管理，这样既减少了MS、BS和MSC之间的通信次数，缩短了软切换的时间，又减轻了MSC的负荷。只有在不同MSC之间的切换或者有最高权限的切换请求到来时，MSC才参与切换管理。
移动代理具备的优点是(1)移动代理移动到工作服务器端，并把最终数据传回客户机，可以节省通信带宽。(2)因为移动代理减少了网络传输，以及在规模较大的数据库操作中代理能实现本地操作，可以节省时间。(3)移动代理移动到服务器端，直接传回最终结果，避免了中间数据的传输延迟。(4)异步方式，一旦移动代理从客户端传输到另一台主机上，客户端就可以和网络断开连接，直至客户端要回收代理或再次传送代理。(5)移动代理能轻易地从一个平台移动到另一个平台，它们带着自身代码移动到目的机器上无需预先安装就能运行，可以很方便地实现负载平衡。(6)移动代理可以感知环境的变化并做出反应，多个移动代理可以动态地调整分布以维持最优配置。
图1为传统软切换方法流程图；图2为本发明使用移动代理建立软切换连接示意图；图3为Aglet的系统框架示意图。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明进一步说明。
如图2所示，由基站A和基站B组成的一个系统，MS从基站A向基站B移动，系统参数为导频检测门限(T_ADD)为-15dB，导频去掉门限(T_DROP)为-20dB，切换去掉计时器(T_TDROP)为1s。
MS先用基站A通信，当MS测量到基站B的导频强度高于导频检测门限(-15dB)，则生成移动代理，移动代理迁移到基站A，再由基站A转发到基站B，访问基站B的信息表。当满足一定条件后，基站B分配一条前向信道给移动代理，并由移动代理带回有关切换参数，这样切换完成，此时基站A和基站B同时为MS服务。最后基站B上报切换结果给MSC。
当MS不断向基站B移动，基站A的导频信号不断减弱，当低于导频去掉门限(-20dB)，则启动切换去掉计时器，从1s开始倒数，在倒数期间如果基站A的导频信号又变得高于导频去掉门限(-20dB)，则停止启动切换去掉计时器，MS继续保持与基站A通信。若倒数到零，则MS生成移动代理的实体，移动代理迁移到基站A，访问和修改基站A的信息表，在其负载列表中删除该MS。这样MS就停止与基站A通信，最后基站A上报切换结果给MSC。此时MS只使用基站B进行通信。
图3所示为Aglet的系统框架示意图，在本发明中，移动代理是由Aglet实现的，用于建立软切换连接，Aglet是由IBM日本公司用纯JAVA语言开发的实用的移动代理平台。MS生成移动代理时，首先MS对移动代理初始化，并写入用户的伪码、用户的QoS、目标基站，生成一个由程序代码和数据组成的移动代理；然后移动代理对移动代理运行层发出迁移请求，移动代理运行层把代理的代码和数据转成序列化的字节数组，迁移请求不成功，则再次申请，直至请求成功；Aglet将字节数组传送至传输协议层，此层提供可实用的传输协议(ATP)接口，ATP是一个简单的应用层传输协议，规定了代理在两台主机之间是如何传输的，规定传输序列化后的字节流的接口。
移动代理从MS迁移到目标基站以及目标基站接收时，Aglet将字节数组附上相关的移动代理平台信息，如移动代理平台名称及移动代理的名称(id)等，并以比特流的形式由原基站传送至目标基站；目标基站利用传输协议层提供的ATP接口接收到传来的字节数组及系统信息，然后移动代理运行层对字节数组反串行化，得到移动代理的代码和数据；移动代理即可在目标基站运行。
权利要求
1.一种CDMA系统中基于移动代理的软切换方法，其特征是在MS和各基站中都装有移动代理平台，以创建、迁移、运行、召回移动代理；使用基站A通信的MS，发现基站B的导频强度超过门限时，按以下步骤实行软切换(1)MS向基站A发送移动代理请求，同时MS生成移动代理的实体，移动代理迁移到基站A，再由基站A转发到基站B，访问基站B的信息表；(2)由移动代理查看基站B信息表的负载列表，看有无空闲信道，无则转步骤(13)；(3)对比用户的服务等级QoS与基站B的QoS是否相符，否则基站B拒绝切换请求；(4)查看切换等待排队队列，看有无更高级别切换请求，有则转步骤步骤(13)；(5)基站B为移动代理分配信道、更改基站B的信息表，并由移动代理给MS带回信道信息，包括新旧导频的伪码、激活集中每一个导频对应的沃尔什码信息和切换参数；(6)MS将基站B的导频转入激活集，开始对基站B和基站A的前向业务信道同时进行解调；(7)MS发送切换完成消息给基站B，这消息包括激活集里每一个导频的PN信息，再由基站B把切换结果上报给MSC，MS同时使用基站A和基站B通信；(8)如果基站A的导频强度低于导频去掉门限，启动切换去掉定时器，若定时器值倒数期间，基站A的导频强度又变得高于导频去掉门限，则停止启动切换去掉计时器，MS继续保持与基站Λ通信；若定时器倒数到零则按以下步骤停止基站A与MS的通信(9)MS通过向基站A发出移动代理请求；(10)MS生成移动代理的实体，移动代理迁移到基站A，访问和修改基站A的信息表，在其负载列表中删除该MS；(11)基站A同时停止与MS的发送和接收；(12)基站A通过移动代理返回切换完成消息给MS，并上报切换结果给MSC；MS将基站A的导频从激活集中去掉，转移至相邻集；基站A停止与MS的连接，释放信道资源，MS只用基站B通信；(13)基站B将该请求加入切换等待排队队列。
2.如权利要求1所述的CDMA系统中基于移动代理的软切换方法，其特征在于MS和BS中都装有不同名称的Aglet移动代理平台，MS生成移动代理的实体包括下述步骤(1)MS对移动代理初始化，并写入用户的伪码、用户的QoS、目标基站，生成一个由程序代码和数据组成的移动代理；(2)移动代理对移动代理运行层发出迁移请求，移动代理运行层把代理的代码和数据转成序列化的字节数组，迁移请求不成功，则再次申请，直至请求成功；(3)Aglet将字节数组传送至传输协议层，此层提供可实用的传输协议(ATP)等接口，ATP是一个简单的应用层传输协议，规定了代理在两台主机之间是如何传输的，规定传输序列化后的字节流的接口。
3.如权利要求2所述的CDMA系统中基于移动代理的软切换方法，其特征在于(1)移动代理从MS迁移到目标基站以及目标基站接收的步骤为(1-1)Aglet将字节数组附上相关的移动代理平台信息，如移动代理平台名称及移动代理的名称等，并以比特流的形式由原基站传送至目标基站；(1-2)目标基站利用传输协议层提供的ATP接口接收到传来的字节数组及系统信息，然后移动代理运行层对字节数组反串行化，得到移动代理的代码和数据；(2)目标基站把移动代理返回给MS的步骤为(2-1)移动代理对移动代理运行层发出迁移请求，移动代理运行层把代理的代码和数据转成序列化的字节数组，迁移请求不成功，则再次申请，直至请求成功；(2-2)Aglet将字节数组传送至传输协议层，此层提供可实用的ATP等接口，ATP是一个简单的应用层传输协议，规定了代理在两台主机之间是如何传输的，规定传输序列化后的字节流的接口；(2-3)Aglet将字节数组附上相关的移动代理平台信息，如移动代理平台名称及移动代理的名称等，并以比特流的形式由目标基站传送至MS。
4.如权利要求2或3所述的CDMA系统中基于移动代理的软切换方法，其特征在于移动代理在目标基站的代理平台上运行的步骤为(1)移动代理调用自身和目标基站的数据，访问目标基站的信息表，当要去掉与目标基站的连接时，执行步骤(6)；(2)添加新的目标基站导频，移动代理查看目标基站的负载列表，若目标基站没有空闲的信道则根据MS的移动方向、速度、业务类型将其加入切换等待排队队列；(3)目标基站有空闲的信道，移动代理查看目标基站的QoS，若不满足用户要求，则拒绝切换请求；(4)满足用户要求，移动代理查看切换等待排队队列，若有优先级更高的切换请求，则根据MS的移动方向、速度、业务类型将其加入切换等待排队队列；(5)没有优先级更高的切换请求，目标基站分配一条信道给该MS，在负载列表中增加该MS；目标基站把新旧导频的伪码、激活集中每一个导频对应的沃尔什码信息和切换参数等写入移动代理的数据库；(6)访问目标基站的信息表，并修改其记录，在负载列表中删除该MS。
5.如权利要求4所述的CDMA系统中基于移动代理的软切换方法，其特征在于所述切换等待排队队列由优先级和次优级双队列组成，快速向着小区基站移动的语音业务排入优先级队列，慢速背向小区基站移动或停滞不前的数据业务排入次优级队列；优先级队列权值大于次优级队列，当有信道空闲时，优先为优先级队列的切换等待请求服务，采用先进先出策略。
全文摘要
CDMA系统中基于移动代理的软切换方法，属于移动通信小区切换技术和分布式对象技术的交叉领域，本发明在MS和各基站中都装有移动代理平台，以创建、迁移、运行、召回移动代理；使用基站A通信的MS，发现基站B的导频强度超过门限时，按以下步骤实行软切换MS生成移动代理实体访问BS，由移动代理带回BS分配给MS业务信道的相关信息，而当移动代理访问BS时，不需要MS和BS保持连接，只需最后切换成功后上报切换结果给MSC，把在MSC内的软切换管理下放到各个基站中，实现分布式管理。本发明将移动代理技术运用于移动通信中，减少MS、BS和MSC之间的通信次数，解决了目前软切换占用系统资源多、MSC集中管理容易出现的“瓶颈”问题，使得系统的软切换更加可靠。
文档编号H04W36/18GK1889772SQ20061001971
公开日2007年1月3日 申请日期2006年7月24日 优先权日2006年7月24日
发明者李蔚, 谢尧, 李源, 刘洋 申请人:华中科技大学