用于无线通信网络中的切换的通信装置和其中的方法与流程

本文中实施例涉及通信装置和其中的方法。具体地，它们涉及在无线通信网络中对于通信装置基于等待时间来执行从服务小区到目标小区的切换。

背景技术：

无线通信装置可被称为移动电话、用户装备（ue）、无线终端、移动终端、移动站、蜂窝电话、智能电话、带有无线能力的传感器和致动器（actuator）、膝上型计算机、平板和平板电话（即带有无线能力的平板和智能电话的组合）、以及车中无线调制解调器等等。无线通信装置被使得能够在包括带有接入节点或接入点的多个网络或异质网络（hetnet）的异质无线通信系统中无线地通信或操作，所述异质无线通信系统诸如包括第二/第三代（2g/3g）网络、3g长期演进（lte）网络、全球微波接入互操作性（wimax）网络、无线局域网（wlan）或wifi等等的蜂窝通信网络。

本上下文中的无线通信装置可以是例如被使得能够经由接入节点与另一个实体（诸如无线通信系统中的另一个通信装置或服务器）来通信声音和/或数据的便携式的、口袋可存储的、手持的、包括计算机的、车载式的移动装置、或任何机器类型装置。

5g（即第五代移动网络或第五代无线系统）表示超越当前第四代（4g）/高级国际移动电信（imt-advanced）标准的移动电信标准的下一个主要阶段。在5g无线通信系统中，机器对机器通信或机器类型通信（mtc）是主要研究项目之一。为了在任务和/或时间关键性mtc装置（诸如用于在例如制造业、加工工业、机动车或医疗应用的通信装置）中维持稳健控制循环功能，比之前在例如第二代（2g）、第三代（3g）、4g等等的遗留系统中所支持的通信带有更高可靠性和更低等待时间的通信被要求。无线链路上的消息延迟以及mtc装置和它的目的地（例如应用服务器）之间的往返程时间必须被保持低。典型要求是例如不多于1ms的最大消息延迟和不多于1e-9的分组错误概率。为了满足此类要求，严格的要求被放在物理层上以不引入传输块错误，因为在3glte和4g中每个重传送将8ms添加到消息延迟。此外，无线链路的中断必须被最小化。

在蜂窝网络被用于对于高可靠性使用情况（例如，如以上所描述的任务关键mtc中的制造业、加工工业、机动车或医疗应用）来传送数据时，除了将抖动（jitter）保持在最小之外，稳健控制循环功能还要求无线链路上的消息延迟必须被保持低。取决于应用，可容忍的往返程延迟可不超过几毫秒，并且可预测的定时也是重要的。然而，现有无线系统相比之下已主要通过考虑到诸如声音和互联网接入的其它使用情况来设计，其中50-200ms的等待时间是可接受的，然而这对于任务关键性mtc太长。

因此存在对于用于无线通信网络中低等待时间应用的改善的方法和设备的需求。

技术实现要素：

本文中实施例的目的是提供用于无线通信网络中低等待时间应用的改善的方法和通信装置。

根据本文中实施例的第一方面，目标通过一种用于通信网络中从服务小区到目标小区的切换的通信装置中执行的方法来取得。所述通信装置获得所述通信装置经由所述服务小区中的服务节点和服务器之间的第一往返程时间。所述通信装置进一步获得所述通信装置经由所述目标小区中的目标节点和所述服务器之间的第二往返程时间。所述通信装置然后基于至少所述第一往返程时间和所述第二往返程时间将对于从所述服务小区到所述目标小区的切换的请求发送到所述服务节点。

根据本文中实施例的第二方面，目标通过一种用于通信网络中从服务小区到目标小区的切换的通信装置来取得。所述通信装置配置成获得所述通信装置经由所述服务小区中的服务节点和服务器之间的第一往返程时间。所述通信装置进一步配置成获得所述通信装置经由所述目标小区中的目标节点和所述服务器之间的第二往返程时间。所述通信装置配置成基于至少所述第一往返程时间和所述第二往返程时间将对于从所述服务小区到所述目标小区的切换的请求发送到所述服务节点。

通过基于至少所述通信装置经由所述服务节点和服务器之间的所述第一往返程时间、和所述通信装置经由目标节点和所述服务器之间的所述第二往返程时间来发送对于从所述服务小区到所述目标小区的切换的请求，带有更短往返程时间的目标节点能被选择，并且作为结果，对于时间或任务关键性消息通信的等待时间可被减少。

因此，本文中实施例提供了一种用于通过基于通信装置中的往返程时间来执行切换以在无线通信网络中通过减少的等待时间来传送关键性数据分组或消息的改善的方法。

附图说明

本文中实施例的示例参考附图来更详细描述，其中：

图1是简图，其示出无线通信网络的示例。

图2是流程图，其示出通信装置中的方法的一个实施例。

图3是示意性框图，其示出通信装置的实施例。

具体实施方式

为了发展对于任务关键性mtc的更高可靠性和低等待时间的通信，关键设计挑战之一是对于数据传送取得大约1ms中的非常低等待时间，使得新应用情况（诸如工业装备的实时控制或远程控制的交通工具）可以能够实现。

如以上所讨论的，现有无线系统具有太长等待时间。进一步地，在一些情形中，任务关键性mtc中要被传送的数据的数量不是巨大的，例如在工业自动化和远程控制应用中要被传送的消息仅含有几个词。因此在这些应用中，与低等待时间要求相比，无线电接口或链路上的极端信号对噪声比（snr）可不被要求。例如，对于某一无线电接入技术（rat）具有强信号的第一目标节点或接入点可具有到应用服务器的更长探索（ping）时间或往返程时间，而具有较弱信号（但对于当前应用仍足够）的另一个第二目标节点可具有更短得多的探索时间或往返程时间。根据现有切换过程，到第一目标节点的切换可被启动。因此主要基于当前通信网络中snr的小区选择和重选择或者切换过程可对于低等待时间应用未被优化。

图1描绘了无线通信网络100的示例，其中本文中实施例可被实现。无线通信网络100可包括诸如例如任何2g/3g/4g网络、wimax、wlan/wifi等等的一个或更多无线通信网络。

无线通信网络100覆盖被划分成小区区域或覆盖区域的地理区域，其中每个小区区域由网络节点所服务，所述网络节点还被称为服务网络节点、接入节点、接入点或基站。无线通信网络100可包括多个小区，每个小区支持对于位于其中的多个通信装置的通信，其中带有服务网络节点121的服务小区120和带有目标节点131的目标小区130在图1中被示出。

多个通信装置可在无线通信网络100中操作，其中通信装置110在图1中被示出。通信装置110可例如是带有无线通信能力的任何机器类型装置、或能够通过无线通信网络中的无线电链路来通信的任何其它无线电网络单元，例如移动终端或站、无线终端、用户装备、移动电话、诸如例如膝上型计算机、个人数字助理（pda）或平板计算机的计算机等等。通信装置110可与服务小区120中的服务网络节点121通信，并可为了各种目的而需要监视其它小区，例如执行到近邻小区或目标小区130的切换。

无线通信网络100可进一步包括用于运行不同应用或服务的多个服务器、和用于连接服务器的多个路由器，其中服务器140和多个路由器141、142、143、144在图1中被描绘。路由器141、142、143、144可还是服务器。服务器140和路由器141、142、143、144可被包括在云150中，其可还被称为计算环境、网络或系统。

通信装置110可为了传送和接收数据、消息及指令等等而与服务器140通信。如果通信装置110是如以上所描述的用于例如制造业、加工工业、机动车或医疗应用中通信的任务和/或时间关键性mtc装置，则对于与服务器140的通信的更高可靠性和更低等待时间被要求以便维持稳健控制循环功能。

如图1中所示出的，对于通信装置110存在用于与服务器140通信的若干路由。第一路由在图1的左边被指示为点划线、表示为r1。在第一路由r1中，信号从通信装置110行进到服务网络节点121，通过路由器143、142、141并到达服务器140，然后从服务器140行进回，通过路由器141、142、143并经由服务网络节点121到通信装置110。对于信号从通信装置110经由网络节点121行进到服务器140并再次回来所花费的时间被定义为第一往返程时间，即从通信装置110经由网络节点121到服务器140和从服务器140经由网络节点121回到通信装置110的往返程时间、或探索时间。第一往返程时间包括两个部分，第一部分是在网络节点121和服务器140之间所花费的时间，表示为t11。第二部分是在通信装置110和网络节点121之间的无线电链路上所花费的时间，表示为t12。

第二路由在图1的右边被指示为虚线、表示为r2。在第二路由r2中，信号从通信装置110经由目标节点131通过路由器/服务器144行进到服务器140，然后从服务器140行进回，通过路由器/服务器144并经由目标节点131到通信装置110。对于信号在通信装置110经由目标节点131和服务器140之间行进所花费的时间被定义为第二往返程时间，即从通信装置110经由目标节点131到服务器140和从服务器140经由目标节点131回到通信装置110的往返程时间。第二往返程时间包括两个部分，第一部分是在目标节点131和服务器140之间所花费的时间，表示为t21。第二部分是在通信装置110和目标节点131之间的无线电链路上所花费的时间，表示为t22。

在一些情形中，第二往返程时间可短于第一往返程时间，尽管目标节点131的snr更低。在这个情况中，切换可被启动。

一种用于通信网络100中从服务小区120到目标小区130的切换的通信装置110中执行的方法的实施例的示例，将现在参考图2来描述。网络节点121是对于服务小区120中通信装置110的服务节点。所述方法包括以下动作，所述动作可以任何适合顺序被采用。

动作201

通信装置110可触发（trig）对于到目标小区（例如在与服务器140的通信被需要时，目标小区130）的切换的需要或请求。切换事件可还由任何2g/3g/4g网络中的网络节点通过监视近邻小区来触发。切换可以是例如无线电接入技术间（irat）切换（即使用不同载波频率和不同rat的两个节点之间的切换）、或频内（if）切换（即使用相同载波频率和相同rat的两个节点之间的切换）、或频间切换(即使用不同载波频率但相同rat的两个节点之间的切换)。此处“需要”可以是潜在的，并且因此使得优先于实际切换的“长”时间被需要。

为了确定对于当前应用切换是否被需要或要切换哪个目标小区，通信装置110需要知道经由网络节点121和目标节点（例如目标节点131）到服务器140的往返程时间。因此，通信装置110获得通信装置110经由网络节点121和服务器140之间的第一往返程时间。

通信装置110可已经从更早测量或应用过程中知道第一往返程时间。在这个实施例中，通信装置110可通过收集它可已更早存储的此信息来获得第一往返程时间。

根据一些实施例，网络节点121可已经知道服务节点121和服务器140之间的往返程时间t11。通常在通信装置110和网络节点121之间的无线电链路上所花费的时间t12比t11更短得多，所以通信装置110可从服务网络节点121接收往返程时间t11作为对第一往返程时间的估计。

根据一些实施例，第一往返程时间对通信装置110是未知的或者它需要被更新，通信装置110可通过由将探索信号经由网络节点121发送到服务器140并测量第一往返程时间的测量来获得第一往返程时间。探索信号可以是根据因特网控制消息协议的探索信号（例如icmp-探索信号）或可以是包含在蜂窝控制分组中的信号，含有等待时间测量请求或任何其它等待时间测量请求。

动作202

通信装置110获得通信装置110经由目标小区130中的目标节点131和服务器140之间的第二往返程时间。存在用于获得第二往返程时间的若干方式。

根据一些实施例，通信装置110将关于服务器140的因特网协议（ip）地址的信息发送到目标节点131并指导目标节点131进行用于测量目标节点131和服务器140之间的往返程时间（即t21）的探索测试。

目标节点131进行探索测试并得到目标节点131和服务器140之间的往返程时间t21。因为在通信装置110和目标节点131之间的无线电链路上所花费的时间t22比t21更短得多，所以通信装置110可通过接收目标节点131和服务器140之间的往返程时间作为对第二往返程时间的估计来获得第二往返程时间。

根据一些实施例，通信装置110将关于目标节点131的ip地址或小区标识的信息发送到服务器140并指导服务器140执行用于测量服务器140和目标节点131之间的往返程时间t21的探索测试。目标节点131可在一些实施例中通过小区标识（是本地的或全局的，这取决于rat等等）或通过纯ip地址来标识（假如通信装置110在检测目标节点131时已得到那个信息）。

服务器140进行探索测试并得到目标节点131和服务器140之间的往返程时间t21。通信装置110可通过接收目标节点131和服务器140之间的往返程时间作为对第二往返程时间的估计来获得第二往返程时间。

根据一些实施例，通过从目标节点131接收通过更早时机所测量的往返程时间t21、或指导目标节点131对服务器140进行探索测试并接收测量结果，服务网络节点121可已经知道目标节点131和服务器140之间的往返程时间t21。然后通信装置110可从服务网络节点121接收目标节点131和服务器140之间的往返程时间作为对第二往返程时间的估计。

根据一些实施例，如果服务小区120和目标小区130不具有任何回程连接（例如从2g/3g/4g网络到wifi或wlan的切换）、或者服务小区120确定与目标小区130的交互是不可能的，则网络节点121可配置测量间隙，即网络节点121提供通信装置110的调度中的时间间隙，其中没有下行链路或上行链路调度发生。通信装置110从服务节点121接收关于测量间隙的信息，并且在测量间隙期间将探索信号经由目标节点131来发送到服务器140并测量第二往返程时间。

根据一些实施例，通信装置110可不需要长测量间隙，因为它具有例如经由第二传送链使多于一个连接同时进行的能力。然后通信装置110可配置第二传送链以连接到目标小区130，并且可通过将探索信号经由目标节点131发送到服务器140并测量第二往返程时间来获得第二往返程时间。

动作203

在通信装置110已获得第一往返程时间和第二往返程时间之后，通信装置110基于至少第一往返程时间和第二往返程时间将对于从服务小区120到目标小区130的切换的请求发送到服务节点121。

通过基于至少通信装置110经由服务节点和服务器之间的第一往返程时间、和通信装置110经由目标节点和服务器之间的第二往返程时间来发送对于从服务小区到目标小区的切换的请求，带有更短往返程时间的目标节点能被选择，并且作为结果，对于时间或任务关键性消息通信的等待时间可被减少。

如果通信装置110具有对于当前任务关键性应用的关于预确定的阈值或可接受等待时间的信息，则通信装置110可比较第一往返程时间和第二往返程时间并选定带有满足那个要求的探索时间的连接。

根据一些实施例，如果第一往返程时间长于第二往返程时间，则通信装置110将对于从服务小区120到目标小区130的切换的请求发送到服务节点121。

根据一些实施例，如果第二往返程时间长于第一往返时间但短于预确定的阈值，且与服务小区120相比，目标小区130的信号质量更好，则通信装置110将对于从服务小区120到目标小区130的切换的请求发送到服务节点121。

网络节点121可在一些实施例中指导目标节点131保持到服务器的路由（例如路由r2）活动，即不要超时，并因此增加在切换的等待时间。

根据本文中实施例，如果目标节点131相比服务网络节点121具有到服务器140的更短往返程时间，则到目标小区130的切换被启动。作为结果，对于任务关键性消息通信的等待时间能被减少。所述方法可还应用于其它情形，例如其中对于某一无线电接入技术（rat）具有强信号的第一目标节点或接入点可具有到应用服务器的更长探索时间或往返程时间，而具有更弱但对于当前应用仍足够的信号的另一个第二目标节点可具有更短得多的探索时间或往返程时间，那么第二目标节点应从当前所使用的应用观点来选定。

为在用于通信网络10中从服务小区120到目标小区130的切换的通信装置110中执行以上关于图2所描述的所述方法动作，通信装置110包括图3中所描绘的以下电路或模块。如以上所提及的，无线通信网络100包括任何一个或更多2g/3g/4g网络、wimax、wlan/wifi等等。通信装置110可包括例如接收模块310、传送模块320、确定模块330、测量模块340。

通信装置110配置成（例如借助于接收模块310来配置成）获得通信装置110经由服务网络节点121和服务器140之间的第一往返程时间。

通信装置110可已经从更早测量或应用过程中知道第一往返程时间。在这个实施例中，通信装置110可通过收集它可已更早存储的此信息来获得第一往返程时间。

根据一些实施例，网络节点121可已经知道服务节点121和服务器140之间的往返程时间t11。通常在通信装置110和网络节点121之间的无线电链路上所花费的时间t12比t11更短得多，所以通信装置110可从服务网络节点121接收往返程时间t11作为对第一往返程时间的估计。

根据一些实施例，第一往返程时间对通信装置110是未知的或者它需要被更新，通信装置110可通过测量来获得第一往返程时间。通信装置110配置成（例如借助于测量模块340来配置成）将探索信号经由服务网络节点121发送到服务器140并测量第一往返程时间。

通信装置110进一步配置成（例如借助于接收模块310来配置成）获得通信装置110经由目标小区130中的目标节点131和服务器140之间的第二往返程时间。

根据一些实施例，通信装置110配置成（借助于传送模块320来配置成）将关于服务器140的因特网协议（ip）地址的信息发送到目标节点131并指导目标节点131进行用于测量目标节点131和服务器140之间的往返程时间（即t21）的探索测试。

目标节点131进行探索测试并得到目标节点131和服务器140之间的往返程时间t21。因为在通信装置110和目标节点131之间的无线电链路上所花费的时间t22比t21更短得多，所以通信装置110配置成（借助于接收模块310来配置成）接收目标节点131和服务器140之间的往返程时间作为对第二往返程时间的估计。

根据一些实施例，通信装置110配置成（借助于传送模块320来配置成）将关于目标节点131的ip地址或小区标识的信息发送到服务器140并指导服务器140执行用于测量服务器140和目标节点131之间的往返程时间t21的探索测试。目标节点131可在一些实施例中通过小区标识（是本地的或全局的，这取决于rat等等）或通过纯ip地址来标识（假如通信装置110在检测目标节点131时已得到那个信息）。

服务器140进行探索测试并得到目标节点131和服务器140之间的往返程时间t21。通信装置110配置成（借助于接收模块310来配置成）接收目标节点131和服务器140之间的往返程时间作为对第二往返程时间的估计。

根据一些实施例，通过从目标节点131接收通过更早时机所测量的往返程时间t21、或指导目标节点131对服务器140进行探索测试并接收测量结果，网络节点121可已经知道目标节点131和服务器140之间的往返程时间t21。然后通信装置110配置成（借助于接收模块310来配置成）从服务网络节点121接收目标节点131和服务器140之间的往返程时间作为对第二往返程时间的估计。

根据一些实施例，如果服务小区120和目标小区130不具有任何回程连接（例如从2g/3g/4g网络到wifi或wlan的切换）、或者服务小区120确定与目标小区130的交互是不可能的，则网络节点121可配置测量间隙，即网络节点121提供通信装置110的调度中的时间间隙，其中没有下行链路或上行链路调度发生。通信装置110配置成（借助于接收模块310来配置成）从服务节点121接收关于测量间隙的信息，并且进一步配置成（借助于测量模块340来配置成）在测量间隙期间将探索信号经由目标节点131来发送到服务器140并测量第二往返程时间。

根据一些实施例，通信装置110可不需要长测量间隙，因为它具有例如经由第二传送链使多于一个连接同时地进行的能力。然后通信装置110配置成经由第二传送链来连接到目标小区130，并且进一步配置成（借助于测量模块340来配置成）将探索信号经由目标节点131发送到服务器140并测量第二往返程时间。

在通信装置110已获得第一往返程时间和第二往返程时间之后，通信装置110配置成（借助于确定模块330和传送模块320来配置成）基于至少第一往返程时间和第二往返程时间将对于从服务小区120到目标小区130的切换的请求发送到服务节点121。

如果通信装置110具有对于当前任务关键性应用的关于预确定的阈值或可接受等待时间的信息，则通信装置110可比较第一往返程时间和第二往返程时间并选定带有满足那个要求的探索时间的连接。

根据一些实施例，通信装置110配置成（借助于确定模块330和传送模块320来配置成）如果第一往返程时间长于第二往返程时间，则将对于从服务小区120到目标小区130的切换的请求发送到服务节点121。

根据一些实施例，通信装置110配置成（借助于确定模块330和传送模块320来配置成）如果第二往返程时间长于第一往返时间但短于预确定的阈值，且相比服务小区120，目标小区130的信号质量更好，则将对于从服务小区120到目标小区130的切换的请求发送到服务节点121。

本领域那些技术人员将意识到以上所描述的接收模块310、传送模块320、确定模块330和测量模块340可指的是用执行每个模块的功能的软件和/或固件和/或任何其它数字硬件来配置的一个模块、模拟和数字电路的组合、诸如图3中所描绘的处理器350的一个或更多处理器。这些处理器的一个或更多处理器、模拟和数字电路的组合、以及另一数字硬件可被包含在单个专用集成电路（asic）中，或者若干处理器和各种模拟/数字硬件可被分布在若干分离组件之中，无论是各自被打包还是被装配到芯片上系统（soc）中。

通信装置110可进一步包括存储器360，其包括一个或更多存储器单元。存储器360被布置成被用于存储信息，例如ip地址、目标小区的列表、测量和数据、以及当在通信装置110中被执行时用于执行本文中所述方法的配置。

对于无线通信系统100中从服务小区120到目标小区130的切换的通信装置110中的本文中实施例可通过一个或更多处理器（诸如通信装置110中的处理器350）连同用于执行本文中实施例的功能和动作的计算机程序代码来实现。以上所提及的程序代码可还被提供为计算机程序产品，例如以携带用于在被加载到通信装置110中时执行本文中实施例的计算机程序代码的数据载体的形式。一个此类载体可以cdrom盘的形式。然而用诸如存储器棒的其它数据载体是可行的。计算机程序代码可此外在服务器上被提供为纯程序代码，并被下载到通信装置110。

在使用词语“包括（comprise/comprising）”时，它应被解译为非限制的，即意味着“至少由……组成（consistatleastof）”。

本文中实施例不限于以上所描述的优选实施例。各种备选、修改和等同体可被使用。因此，以上实施例不应被认为限制本发明的范畴，其由随附的权利要求来定义。