专利名称:用户设备硬切换中的双播方法
技术领域：
本发明涉及长期演进网络，特别涉及长期演进网络硬切换中的双播方法。
背景技术：
移动通信技术从20世纪末进入第二代移动通信(The Second Generation，简称“2G”)以来，得到了迅速发展。但是，随着用户数量的增加，以及对业务种类和性能等要求的不断提高，2G逐渐显示出在数据传输能力等方面的限制。因此，数据传输能力更强的第三代移动通信(The Third Generation，简称“3G”)进入了高速发展阶段，移动通信领域呈现出由2G逐步向3G过渡的态势。
在3G系统逐步进入商用的同时，业界已经开始了新技术的研究工作。有的公司将这些新技术称为超3G(Super 3G)技术，也有公司称其为3.9G技术。3.9G技术的数据业务传输速率将达到100Mbps左右，并引入大量的先进技术，如正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称“OFDM”)和多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，简称“MIMO”)等，在我国统一将这些先进技术称为3G演进型技术，也即E3G技术。
为了实现E3G技术的标准化，从2004年年底开始，第三代合作伙伴项目(3rd Generation Partnership Project，简称“3GPP”)和3GPP2先后开始了相应的研究工作。
随着高速下行分组接入(High Speed Downlink Packet Access，简称“HSDPA”)、增强型上行链路(Enhanced Uplink)等增强技术的引入，3GPP无线接入技术在今后几年内是有很高竞争力的。然而为了保证更长时间(如10年或更长)的竞争力，3GPP从2004年下半年开始启动了长期演进(LongTerm Evolution，简称“LTE”)项目。
为了支持2G向3G的演进过程中的混合组网，针对移动通信系统的电路交换域，3G标准通用移动通信系统(Universal Mobile TelecommunicationsSystem，简称“UMTS”)规定了支持电路交换域和分组交换域业务和接口的公众陆地移动网(Public Land Mobile Networks，简称“PLMN”)的基本配置，通常也把UMTS系统称为WCDMA通信系统。
总起来讲，UMTS系统由用户设备(User Equipment，简称“UE”)、通用移动通信系统地面无线接入网(UMTS Terrestrial Radio Access Network，简称“UTRAN”)和核心网(Core Network，简称“CN”)组成。
UTRAN中又包括许多连接到CN的无线网络子系统(Radio NetworkSubsystem，简称“RNS”)。一个RNS包括一个无线网络控制器(Radio NetworkController，简称“RNC”)和一个或多个基站(NodeB)，每个NodeB覆盖一个或多个小区。
在LTE网络中，将3G网络的NodeB、RNC和CN三层节点的网络结构简化成两层节点的结构，如图1所示，RNC功能被分割到NodeB，称为演进节点B(evolutional Node B，简称“eNodeB”)和网关(Gateway，简称“GW”)中，其中，GW又称为中央节点或Anchor。
在现有UMTS R6系统的越区切换技术中，有硬切换和软切换之分。
硬切换是指UE先中断与源NodeB的联系，再与目标NodeB进行连接；而软切换，是指UE先不中断与源NodeB的联系，在与目标NodeB连接后，中断与源NodeB的联系，这是经典的码分多址(Code Division MultipleAccess，简称“CDMA”)技术。
其中，硬切换方案没有数据转送(Data Forwarding)或双播方案(Bi-casting)的辅助，会造成一定的数据丢失或中断时延，跨RNC的切换时，接收端的无线链路控制(Radio Link Control，简称“RLC”)实体会被重置，参数将被刷新。
然而，虽然软切换可以保证多数的切换的数据丢失问题，但在LTE系统中由于共享信道的使用，不存在软切换，只有硬切换。
在LTE网络的研究过程中，针对硬切换的问题，有一些公司提出的数据转送方案如图2所示。
但是，该方案只适合非实时业务，由于LTE网络业务的多样性，许多实时业务，比如视频电话(Video Phone)等，需要满足低丢包率的要求，同时非实时业务对时延要求提高。因此，此方法不能满足不断发展的LTE业务需求。
双播方案目前只是一个基本想法，即在切换时由GW同时向源和目标eNodeB发送数据，但如何通过双播解决切换中的中断和数据丢失问题还没有公开的方案。
发明内容有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用户设备硬切换中的双播方法，使得实时业务在切换时减少数据丢失和中断时间。
为实现上述目的，本发明提供了一种用户设备硬切换中的双播方法，包含以下步骤A硬切换中，分别在源、目标演进节点B和用户设备中，为双播数据包建立统一序号或可以映射为统一序号的本地序号；B当所述用户设备完成与目标演进节点B的同步后向目标演进节点B发送消息，其中包含该用户设备期望接收的下一个数据包的统一序号或可以推算出该统一序号的信息；C所述目标演进节点B根据收到的所述消息，从所述用户设备期望接收的下一个数据包的统一序号或相当于该统一序号的本地序号开始，发送双播数据包；D所述目标节点通知网关节点停止双播。
其中，所述步骤A进一步包含以下子步骤A1目标演进节点B完成用户面建立操作后，通知网关节点开始双播；A2所述网关节点对双播数据包进行标识并将这些数据包同时发送给所述切换的源演进节点B和目标演进节点B；A3所述源演进节点B和目标演进节点B根据所述标识识别出双播起始数据包，并从该数据包开始以相同方式分别为所有的双播数据包设置本地序号；A4所述用户设备从所收到的数据包中获取其序号。
此外在所述方法中，所述步骤A2中，所述网关节点对所有的双播数据包均进行标识，或者，只标识第一个双播数据包。
此外在所述方法中，由演进节点B完成用户设备的移动性管理。
此外在所述方法中，所述步骤A中，由网关节点在双播数据包中设置统一序号，所述源演进节点B、目标演进节点B和用户设备从所收到的双播数据包中读取该统一序号。
此外在所述方法中，所述统一序号为双播数据包的高层协议序号，该高层在媒体访问控制层和IP层之间。
此外在所述方法中，所述步骤B中，所述用户设备完成与目标演进节点B的同步后，如果该用户设备所收到的数据包的最后序号之前有数据包缺失，则在向所述目标演进节点B发送的消息中包含第一个缺失数据包的序号，或者所述最后序号之后的第一个数据包的序号。
此外在所述方法中，所述步骤C中，如果所述目标演进节点B无法从收到的所述消息中直接或间接获得所述统一序号，则从第一个双播数据包开始向所述用户设备发送双播数据包。
此外在所述方法中，所述步骤C中，如果所述目标演进节点B从收到的所述消息获得的统一序号小于本地第一个双播数据包的序号，则从第一个双播数据包开始向所述用户设备发送双播数据包。
此外在所述方法中，所述步骤C还包含以下子步骤所述目标演进节点B向所述用户设备发送数据包后，立即或在预置时长后删除序号小于该数据包序号的数据包。
此外在所述方法中，当所述源演进节点B收到双播结束的指示或在指定时长内没有收到来自所述网关节点的新的双播数据包，则删除本地缓存中尚未向所述用户设备传输的数据包，并断开与该用户设备的连接和与该网关节点的无线接入承载连接。
通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的主要区别在于，需要进行双播以前，在源、目标eNodeB和UE中为双播数据包建立统一序号，UE完成与目标eNodeB的同步后将期望接收的下一个数据包的统一序号发至目标eNodeB，目标eNodeB从该序号开始发送双播数据包。也可以在源和目标eNodeB中分别为双播数据包建立本地序号，只要可以映射到统一序号即可。统一序号可以由GW在双播数据包中设置，只要源、目标eNodeB和UE可以读取即可。统一序号还可以使用已有的序号，如分组数据汇聚协议(Packet Data Convergence Protocol，简称“PDCP”)。
如果UE从源eNodeB收到的最后双播数据包之前有缺失，可以通知目标eNodeB从缺失的第一个双播数据包的序号开始发送，或者接着已收双播数据包的最后序号开始发送。
如果UE期望收取的第一个双播数据包的序号是无效的、或比目标eNodeB中可提供的第一个双播数据包的序号还要小，则目标eNodeB从本地的第一个双播数据包开始发送。
这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即因为建立了统一序号，UE才有可能准确地告知目标eNodeB所需要的下一个双播数据包序号，目标eNodeB所发送的第一个数据包就是UE所需要的有效数据包，避免了双播数据包的重发或漏发，以及由此引起的较长中断时间或数据丢失。这一点对于实时业务特别重要。
对于双播数据包缺失的情况，如果从缺失的第一个数据包开始发则可以减少数据丢失，如果从最后序号开始发则可以使业务的实时性更好，UE可以根据业务需要选择其中的一种策略。
目标eNodeB通过增加容错处理可以使本发明的方案更为健壮。
图1是现有技术中LTE网络的分层结构示意图；图2是关于LTE网络的一种公开提案中UE的数据转送切换方法流程图；图3是根据本发明第一实施方式的LTE网络UE硬切换的双播方法流程图；图4是根据本发明第二实施方式的LTE网络UE硬切换的双播方法流程图；图5是根据本发明第三实施方式的LTE网络UE硬切换的双播方法流程图。
具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
本发明是LTE网络中UE硬切换的双播方法，在硬切换过程中，通过在分别在源、目标eNodeB和UE中，为双播数据包建立统一序号或可以映射为统一序号的本地序号，由GW将带有该序号的数据包双播给源和目标eNodeB。
当UE完成与目标eNodeB的同步后向目标eNodeB发送消息，其中包含该UE期望接收的下一个数据包的统一序号或可以推算出该统一序号的信息。目标eNodeB根据该消息，按序号发送UE期望的双播数据包，同时通知GW停止双播。
本发明第一实施方式的LTE网络UE硬切换的双播方法如图3所示。
在步骤401中，在硬切换过程中，还未进行切换动作之前，GW将UE的数据包依次发送给该UE当前的服务eNodeB，即源eNodeB。
在步骤402中，源eNodeB将数据包依次转发给UE。
在步骤403中，目标eNodeB建立完用户平面，向GW发送建立完成通知，并通知GW开始双播。
在步骤404中，GW收到该通知后，即开始双播该UE的数据包，并对第一个双播数据包做标识，依次将带有标识的第一个数据包和其后续数据包发送给源eNodeB。
在步骤405中，根据双播机制，GW也依次将带有标识的第一个数据包和其后续数据包发送给目标eNodeB。步骤405和406是同时进行的，没有先后关系。
另一种做法是对发给源和目标eNodeB的每一个双播数包都做标识。两种做法的目的都是使eNodeB可以知道哪一些是双播数据包，效果是相同的。
在步骤406中，源eNodeB和目标eNodeB分别读取到双播数据包所携带的标识，即分别从携带该标识的数据包起，依次编号。并且源eNodeB将带有序号的数据包依次发送给UE，由UE读取各数据包的序号。
可以采用计数清零，并从带标记的数据包开始计数，根据计数值对数据包编号，例如依次将前五个双播数据包序号设为01、02、03、04、05；也可以采用计数不清零，例如当前计数值为100，并从带标记的数据包开始计数，也根据计数值编号，例如依次将前五个双播数据包序号设为101、102、103、104、105；还可以采用其它的方法设置双播数据包的编号，只要保证在目标eNodeB和源eNodeB所设置的序号之间，有一定的映射关系使之统一。例如源eNodeB从101开始编号，而目标eNodeB从201开始编号，编号的方式相同，目标eNodeB知道与源eNodeB的序号相差100，这就属于可以映射到统一序号的情况。目标eNodeB只要将通过某种方式得到的源eNodeB的序中加100就可以映射到自身的相应序号。为了清楚地说明本发明的技术方案，本实施方式中源eNodeB和目标eNodeB从相同的初始序号开始编号，而且采用相同的编号方式，所以同一个双播数据包在源eNodeB和目标eNodeB中的序号应当是相同的。
在步骤407中，源eNodeB向UE发送切换命令。
在步骤408中，UE发送消息给目标eNodeB，并在消息中携带UE期望接收的下一个数据包的统一序号，例如由于空中接口的干扰，对于双播的前五个数据包，UE只接收到了三个，序号分别为101、103、105，缺失数据包102和104，则UE将序号102设置在该消息中。
或者在消息中携带可以推算出该统一序号的信息，例如在消息中告知目标eNodeB从源eNodeB最后收到的正确数据包的序号为101，则目标eNodeB可以推算出UE期望接收的下一个数据包的序号为102。
对于上述双播数据包有缺失的情况，UE可以有两种处理方式一种是将第一个缺失数据包的序号，例如上例中的102，作为UE期望接收的下一个数据包的序号，这种方式的好处是可以尽量减少切换中数据的丢失，例如上例中的102和104可以被重传，适用于上网等非实时的数据传输业务。
另一种是将最后序号之后的第一个数据包的序号，例如上例中的106，作为期望接收的下一个数据包的序号，这种方式的好处是可以减少业务中断时间，虽然丢失了一些数据包，例如上例中的102和104，但106以后各数据包的延迟小了，适用于语音和视频等实时业务，这些业务中少量的丢包对业务整体效果影响不太。
在步骤409中，目标eNodeB根据该消息，按本地序号开始依次发送UE所期望的双播数据包。因为目标eNodeB和源eNodeB使用相同的编号方式并从相同的初始序号开始编号，所以目标eNodeB的本地序号与源eNodeB的本地序号相同，相当于统一序号。因为建立了统一序号，UE才有可能准确地告知目标eNodeB所需要的下一个双播数据包序号，目标eNodeB所发送的第一个数据包就是UE所需要的有效数据包，可以避免双播数据包的重发或漏发，以及由此引起的较长中断时间或数据丢失。这一点对于实时业务特别重要。
目标eNodeB开始发送数据包后，即将小于已发送的数据包序号的数据包删除，或者也可以设置在指定时长后删除。这样做的目的是清空缓存以便容纳后续数据。
在步骤410中，目标eNodeB在向UE发送数据包的同时，给GW发送结束双播的通知。
在步骤411中，GW收到该通知后，立即停止双播，如果在双播过程中，是采用对每个双播数据包均做标记的方式，则从收到该通知后向目标eNodeB下发的第一个数据包起停止该标记操作。并且，GW同时还通知源eNodeB双播结束。
在步骤412中，源eNodeB接到通知后，释放与该UE间的无线资源，并删除所存贮的该UE的数据包。另外，该删除操作也可以设置在接到该通知的指定时长后执行。
本发明第二实施方式的LTE网络UE硬切换的双播方法如图4所示。
步骤501到步骤503分别与步骤401到步骤403类似。
在步骤504中，GW收到开始双播通知后，即开始双播该UE的数据包，并从第一个双播数据包开始编号，依次将带有序号的第一个数据包和其后续数据包发送给源eNodeB。
在步骤505中，根据双播机制，GW也依次将这些带有序号的第一个数据包和其后续数据包发送给目标eNodeB。
在步骤506中，源eNodeB和目标eNodeB分别读取双播数据包的序号，并且由源eNodeB将这些带序号的数据包依次转发给UE。
此后步骤507至512类似于步骤407至412，区别仅在于目标eNodeB使用的不是本地序号而是由GW编制的统一序号。
如果在步骤509中，目标eNodeB收到来自UE的消息后，无法从该消息中直接或间接获得统一序号，则从目标eNodeB所收到的第一个双播数据包开始依次发送带序号的数据包给UE。这种容错处理，对于不支持该双播方法的各种UE，也能完成硬切换，且其用户体验与现有技术基本保持一致。
如果在步骤509中，目标eNodeB收到来自UE的消息后，从该消息获得的统一序号小于本地第一个双播数据包的序号，则也从第一个双播数据包开始向UE发送双播数据包。
本发明第三实施方式的LTE网络UE硬切换的双播方法如图5所示，如果在媒体访问控制(Medium Access Control，简称“MAC”)层和IP层之间有高层协议，如PDCP协议，而eNodeB和UE中也可以读取该协议所提供的序号，而可以直接使用该协议的序号作为统一序号。
在步骤601中，GW从网络侧收到携带有该序号的数据包，GW将该数据包发送给源eNodeB。
在步骤602中，源eNodeB将该数据包转发给UE。
步骤603到步骤605分别于步骤503到步骤505类似。区别在于GW不需要为双播数据包再另行编号了，直接使用MAC层与IP层间的高层协议序号。
在步骤606中，源eNodeB和目标eNodeB分别读取双播数据包的高层协议序号，由源eNodeB将这些带序号的数据包依次转发给UE，并且UE也读取这些序号。
此后步骤607至612类似于步骤507至512，此处不再赘述。
通过上述各实施方式可以知道，无论UE的移动性管理是在GW中完成还是在eNodeB中完成，本发明都可以使实时业务在切换时减少数据丢失和中断时间。
在上述三个实施方式中，如果UE同步后发现切换失败，则UE发送H/Ofailure消息给源eNode B，源eNode B发送指示给GW停止双播，并发送指示给目标eNode B删除数据释放连接。
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种用户设备硬切换中的双播方法，其特征在于，包含以下步骤A硬切换中，分别在源、目标演进节点B和用户设备中，为双播数据包建立统一序号或可以映射为统一序号的本地序号；B当所述用户设备完成与目标演进节点B的同步后向目标演进节点B发送消息，其中包含该用户设备期望接收的下一个数据包的统一序号或可以推算出该统一序号的信息；C所述目标演进节点B根据收到的所述消息，从所述用户设备期望接收的下一个数据包的统一序号或相当于该统一序号的本地序号开始，发送双播数据包；D所述目标节点通知网关节点停止双播。
2.根据权利要求
1所述的用户设备硬切换中的双播方法，其特征在于，所述步骤A进一步包含以下子步骤A1目标演进节点B完成用户面建立操作后，通知网关节点开始双播；A2所述网关节点对双播数据包进行标识并将这些数据包同时发送给所述切换的源演进节点B和目标演进节点B；A3所述源演进节点B和目标演进节点B根据所述标识识别出双播起始数据包，并从该数据包开始以相同方式分别为所有的双播数据包设置本地序号；A4所述用户设备从所收到的数据包中获取其序号。
3.根据权利要求
2所述的用户设备硬切换中的双播方法，其特征在于，所述步骤A2中，所述网关节点对所有的双播数据包均进行标识，或者，只标识第一个双播数据包。
4.根据权利要求
3所述的用户设备硬切换中的双播方法，其特征在于，由演进节点B完成用户设备的移动性管理。
5.根据权利要求
1所述的用户设备硬切换中的双播方法，其特征在于，所述步骤A中，由网关节点在双播数据包中设置统一序号，所述源演进节点B、目标演进节点B和用户设备从所收到的双播数据包中读取该统一序号。
6.根据权利要求
1所述的用户设备硬切换中的双播方法，其特征在于，所述统一序号为双播数据包的高层协议序号，该高层在媒体访问控制层和IP层之间。
7.根据权利要求
1至6中任一项所述的用户设备硬切换中的双播方法，其特征在于，所述步骤B中，所述用户设备完成与目标演进节点B的同步后，如果该用户设备所收到的数据包的最后序号之前有数据包缺失，则在向所述目标演进节点B发送的消息中包含第一个缺失数据包的序号，或者所述最后序号之后的第一个数据包的序号。
8.根据权利要求
1至6中任一项所述的用户设备硬切换中的双播方法，其特征在于，所述步骤C中，如果所述目标演进节点B无法从收到的所述消息中直接或间接获得所述统一序号，则从第一个双播数据包开始向所述用户设备发送双播数据包。
9.根据权利要求
1至6中任一项所述的用户设备硬切换中的双播方法，其特征在于，所述步骤C中，如果所述目标演进节点B从收到的所述消息获得的统一序号小于本地第一个双播数据包的序号，则从第一个双播数据包开始向所述用户设备发送双播数据包。
10.根据权利要求
1至6中任一项所述的用户设备硬切换中的双播方法，其特征在于，所述步骤C还包含以下子步骤所述目标演进节点B向所述用户设备发送数据包后，立即或在预置时长后删除序号小于该数据包序号的数据包。
11.根据权利要求
1至6中任一项所述的用户设备硬切换中的双播方法，其特征在于，当所述源演进节点B收到双播结束的指示或在指定时长内没有收到来自所述网关节点的新的双播数据包，则删除本地缓存中尚未向所述用户设备传输的数据包，并断开与该用户设备的连接和与该网关节点的无线接入承载连接。
专利摘要
本发明涉及长期演进网络，公开了一种用户设备硬切换中的双播方法，使得实时业务在切换时减少数据丢失和中断时间。本发明中，需要进行双播以前，在源、目标eNodeB和UE中为双播数据包建立统一序号，UE完成与目标eNodeB的同步后，将期望接收的下一个数据包的统一序号发至目标eNodeB，目标eNodeB从该序号开始发送双播数据包。也可以在源和目标eNodeB中分别为双播数据包建立本地序号，只要可以映射到统一序号即可。统一序号也可以由GW在双播数据包中设置，只要源、目标eNodeB和UE可以读取即可。统一序号还可以使用已有的序号，如PDCP序号。
文档编号H04W36/08GK1997220SQ200610023105
公开日2007年7月11日 申请日期2006年1月4日
发明者郑潇潇 申请人:华为技术有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan