一种在长期演进系统中缩短切换时延的方法

摘要

本发明实施例公开了一种在LTE系统中缩短切换时延的方法，包括：源eNB向所有管理满足切换判决条件的备选目标小区的备选目标eNB发送切换请求，同意所述切换请求的备选目标小区所属的备选目标eNB预留进行当前切换的资源，并存储进行所述当前切换的用户设备UE的上下文，所述备选目标eNB将同意所述切换请求的备选目标小区信息通知给所述源eNB。本发明实施例的方法能够触发所有备选目标eNB均为所述当前切换预留资源，减小由于当前选定的目标eNB不同意进行切换引起的切换时延。另外，在切换执行过程中，源eNB同时向所有返回切换请求应答的备选目标eNB前转数据，这样可以避免由于切换失败而导致数据的丢失。

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域的切换技术，尤其涉及一种在长期演进(Long TermEvolution，LTE)系统中缩短切换时延的方法。

背景技术

在LTE系统中进行切换的过程包括切换判决阶段、切换准备阶段、切换执行阶段和切换完成阶段。下面结合目前在LTE系统中进行切换的具体流程，对在LTE系统中进行切换的方法进行介绍。

图1是目前在LTE系统中进行切换的方法流程图，如图1所示，该方法包括：

步骤101，源基站(eNB)控制用户设备(User Equipment，UE)测量该UE与各个相邻小区之间的通信质量，并形成测量报告。

步骤102～步骤103为切换判决阶段。

在切换判决阶段中，源eNB根据UE发来的测量报告以及各个eNB的当前负载状况等选出满足切换判决条件的备选目标小区，所述满足切换判决条件的备选目标小区的数目可能为两个以上(包括两个)。具体地：

步骤102，UE向源eNB发送测量报告。

步骤103，源eNB进行切换判决，选出满足切换判决条件的备选目标小区。

步骤104～步骤106为切换准备阶段。

在切换准备阶段，源eNB从备选目标eNB中选择进行切换的目标eNB，触发目标eNB进行接纳判决，目标eNB在接纳判决结果为接受该UE时，为该UE预留切换资源并存储该UE的上下文。其中，备选目标eNB是指管理备选目标小区的eNB，目标eNB接受该UE是指该目标eNB所管理的小区中有同意接受该UE的。另外，一个备选目标eNB可以只管理一个小区，也可以管理多个小区，eNB与其所管理的小区之间的通信方法为现有技术，不在本文的讨论范围内。

下面对步骤104～步骤106进行具体说明：

步骤104，源eNB从满足切换判决条件的备选目标小区中选择最优目标小区，向管理该最优目标小区的备选目标eNB发送切换请求(HandoverRequest)消息。

步骤105，所述备选目标eNB根据所述最优目标小区是否接纳该UE做出接纳判决。

本步骤中，如果该最优目标小区接纳该UE，则表示管理该最优目标小区的备选目标eNB同意所述切换请求，执行步骤106，反之，表示管理该最优目标小区的目标eNB不同意所述切换请求，则该备选目标eNB向源eNB返回切换准备失败(Handover Preparation Failure)消息，源eNB进行切换请求失败后的相应操作，具体请见后文相关说明。

步骤106，备选目标eNB向源eNB返回切换请求应答(Handover RequestACK)消息。

步骤107～步骤111为切换执行阶段。

在切换执行阶段中，源eNB收到备选目标eNB的Handover Request ACK消息后，将该备选目标eNB作为目标eNB，将最优目标小区的标识携带在切换命令中，向UE发送所述切换命令，源eNB开始向管理所述最优目标小区的目标eNB进行数据前转，其中，前转的数据包括高层发给该UE的新数据、源eNB发给该UE但是未收到该UE确认的数据、以及UE发来的上行不连续的数据。所述UE收到所述切换命令后，根据该切换命令中携带的最优目标小区的标识，从旧小区脱离并与所述目标eNB建立上行同步，所述目标eNB为该UE授权上行资源并确定定时提前量。

下面对步骤107～步骤111进行具体说明：

步骤107，源eNB将最优目标小区的标识携带在切换命令中下发给UE。

步骤108，源eNB向目标eNB发送序列号状态转移(SN Status Transfer)消息，并开始向目标eNB进行数据前转。

步骤109，UE根据切换命令中携带的最优目标小区的标识，与管理该最优目标小区的目标eNB建立上行同步。

步骤110，目标eNB向该UE发送上行同步确认和定时提前量，UE收到所述上行同步确认和定时提前量，则所述UE与目标eNB的上行同步建立完毕。

步骤111，UE向目标eNB发送上行切换完成(Handover Complete)消息。

在进行步骤109～步骤111的过程中，如果UE与该UE的服务小区之间的无线链路连接失败或者向目标小区接入失败，则该UE需要重新选择目标小区进行无线链路恢复或切换，所述需要重新选择目标小区进行恢复或切换的具体方法，详见后文说明。

步骤112～步骤118为切换完成阶段。

在切换完成阶段中，服务网关(Serving GW)完成下行路径的转换，目标eNB对前转来的以及新接收的属于所述UE的数据保证按序发送。源eNB在收到目标eNB的释放资源的命令并且所述UE的数据已前转完毕后，释放所述UE占用的资源。

下面对步骤112～步骤118进行具体说明：

步骤112，目标eNB向MME发送路径转移请求(Path Swith Request)消息。

步骤113，MME向Serving GW发送用户面更新请求(User Plane updaterequest)消息。

步骤114，Serving GW进行数据路径转移，并在数据路径转移完成后向源eNB发送携带有结束标志(END MARK)的包，表示Serving GW向源eNB发送的针对所述UE的下行数据已完成，之后Serving GW向目标eNB发送针对所述UE的下行数据。

步骤115，Serving GW向MME发送用户面更新响应(User Plane updaterequest response)消息。

步骤116，MME向目标eNB发送路径转移请求应答(Path Switch RequestACK)消息。

步骤117，目标eNB向源eNB发送释放UE上下文(UE Context Release)消息。

步骤118，源eNB释放进行该切换过程的UE占用的资源，删除该UE的上下文。

图1是在最优目标小区同意接纳进行当前切换的UE的情况下的切换流程图。在实际切换过程中，还可能出现最优目标小区不接纳进行当前切换的UE的情况。

如果最优目标小区不接纳进行当前切换的UE，则管理该最优目标小区的目标eNB向源eNB发送Handover Preparation Failure消息，源eNB收到该Handover Preparation Failure消息后，重新开始切换准备阶段，即重新在满足判决条件的备选目标小区中选择目标小区，然后向管理该目标小区的备选目标eNB发送Handover Request消息，并根据该eNB返回的HandoverRequest ACK消息或Handover Preparation Failure消息进行相关操作。在最优目标小区不接纳请求切换的UE时，源eNB重新执行切换准备阶段增大了切换的时延。

另外，目标小区同意接纳该UE后，还可能出现该UE与服务小区间的无线链路失败或向目标小区接入失败的情况。

对于UE与服务小区间的无线链路失败的情况，根据目前3GPPTS 36.332协议(″Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA)；″Radio Resource Control(RRC)protocol specification″.)的规定，如果切换过程中出现无线链路失败，则UE进行无线链路恢复只能在那些已经存储了该UE的上下文数据的eNB所管理的小区中完成。

下面介绍进行无线链路恢复的具体过程：

按照目前3GPP TS 36.300协议(″Evolved Universal Terrestrial RadioAccess(E-UTRA)and Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRAN)；Overall description；Stage 2″)的规定：如果UE检测到该UE与当前服务小区的无线链路失败，则该UE重新选择目标小区进行无线链路恢复，管理重新选定的目标小区的目标eNB通过随机接入过程的UE标识来鉴权该UE，具体地，该目标eNB根据该UE标识查找该目标eNB中是否存储有该UE的上下文，若是，则指示UE可以与所述重新选择的目标小区进行无线链路恢复，若否，则拒绝所述UE在该小区中恢复，此时UE可能需要进入无线连接空闲(RRC_IDLE)状态，重新发起初始连接过程。UE进入RRC_IDLE状态重新发送初始连接过程会增大进行切换的时延。

通常，目标eNB接收到源eNB的Handover Request消息后，如果同意接纳进行当前切换的UE，则该目标eNB存储该UE的上下文。在切换过程中，由于源eNB并没有将满足切换判决条件的小区通知给该UE，因此，UE重新选择的目标eNB可能并不满足切换判决条件，则该重新选择的目标eNB中不会存储该UE的上下文。按照图1的流程，只有源eNB和同意进行切换的最优目标eNB中存储有该UE的上下文，因此，该UE只能在源eNB和所述目标eNB中进行无线链路恢复。

对于UE向目标小区接入失败的情况，UE需要重新选择目标小区进行接入，如果该重新选择的目标小区没有为所述UE预留资源或没有存储该UE的上下文，则所述UE无法成功接入该重新选择的目标小区。

由上述方案可见，切换准备过程中，源eNB从满足切换判决条件的备选目标小区中选择最优目标小区，只向管理该最优目标小区的备选目标eNB发送Handover Request消息，触发该备选目标eNB为当前的切换预留资源，一旦该最优目标小区不同意进行切换，由于管理除该最优目标小区以外的其它满足切换条件的小区的备选目标eNB并没有为所述切换预留相应资源，也没有存储该UE的上下文，因此，源eNB需要重新发起切换准备过程，即需要重新选择另外一个满足判决条件的小区作为新的目标小区，向管理该新的目标小区的备选目标eNB发送Handover Request消息，并根据该eNB返回的Handover Request ACK消息或Handover Preparation Failure消息进行相关操作，这必然增大进行切换的时延。

而在UE与本服务小区服务小区间出现无线链路失败时，由于源eNB只向管理最优目标小区的目标eNB发送Handover Request消息，触发该目标eNB做好切换准备工作，因此，只在源eNB和所述最优目标eNB中存储有该UE的上下文，如果该UE在进行无线链路恢复时选择了除源eNB和所述最优目标eNB以外的其它eNB管理的小区，则无线链路恢复无法正常进行，UE可能需要先进入RRC_IDLE状态，这会增大进行切换的时延。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种在LTE系统中缩短切换时延的方法，以减小当前选定的目标小区不同意进行切换引起的切换时延。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案具体是这样实现的：

一种在长期演进LTE系统中进行切换的方法，该方法包括：

源基站eNB向所有管理满足切换判决条件的备选目标小区的备选目标eNB发送切换请求；

同意所述切换请求的备选目标小区所属的备选目标eNB预留进行当前切换的资源，并存储进行所述当前切换的用户设备UE的上下文，所述备选目标eNB将同意所述切换请求的备选目标小区信息通知给所述源eNB。

可见，本发明实施例中，源eNB向所有管理满足切换判决条件的备选目标小区的备选目标eNB发送切换请求，若所述备选目标eNB管理的所述备选目标小区中有同意所述切换请求的，则所述备选目标eNB预留进行切换的资源，并存储进行所述当前切换的用户设备UE的上下文，将同意所述切换请求的备选目标小区通知给所述源eNB。因此，本发明实施例的方法能够触发所有备选目标eNB均为所述切换预留资源，做好切换准备工作。这样，当前选定的目标小区不同意进行切换时，如果UE从其他同意进行切换的备选目标小区中重新选择目标小区进行切换，则源eNB不需要重新发起切换准备阶段，减小了当前选定的目标小区不同意进行切换引起的切换时延。

附图说明

图1是在最优目标小区同意接纳进行当前切换的UE的情况下的切换流程图；

图2是本发明实施例提供的在LTE系统中进行切换的方法流程图；

图3是在LTE系统中进行切换的过程中UE向选定的目标小区接入失败情况下的切换流程图。

具体实施方式

本发明的核心思想是，源基站eNB向所有管理满足切换判决条件的备选目标小区的备选目标eNB发送切换请求；若所述备选目标eNB管理的所述备选目标小区中有同意所述切换请求的，则所述备选目标eNB预留进行当前切换的资源，并存储进行所述当前切换的用户设备UE的上下文，将同意所述切换请求的备选目标小区通知给所述源eNB。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

图2是本发明实施例提供的在LTE系统中进行切换的方法流程图，如图2所述，该方法包括：

步骤201，同步骤101。

步骤202～步骤203，为切换判决阶段，同步骤102～步骤103。

在切换判决阶段，源eNB判断出满足切换判决条件的备选目标小区，根据满足判决条件的备选目标小区所属的eNB判断出备选目标eNB，即判断出管理满足切换判决条件的备选目标小区的备选目标eNB。

步骤204～步骤206，为切换准备阶段。

在切换准备阶段中，源eNB向所有管理满足切换判决条件的备选目标小区的备选目标eNB均发送切换请求消息，每个备选目标eNB收到所述切换请求消息后，均进行接纳判决，当判决结果为接纳进行当前切换的UE，即同意该切换请求时，备选目标eNB向源eNB发送Handover Request ACK消息，并预留进行当前切换的资源、存储进行所述当前切换的用户设备UE的上下文，否则目标eNB向源eNB发送Handover Preparation Failure消息。其中，备选目标eNB接纳当前请求切换的UE是指，该备选目标eNB管理的小区中有同意接纳当前请求切换的UE的备选目标小区。

在图2中，管理满足切换判决条件的备选目标小区的备选目标eNB有两个，即目标eNB1和目标eNB2。下面对步骤204和步骤206进行说明。

步骤204，源eNB向切换判决阶段判断出的目标eNB1和目标eNB2分别发送Handover Request消息。

本步骤中，Handover Request消息中携带有备选目标小区的标识。如果一个备选目标eNB所管理的小区中有多个小区满足切换判决条件，则优选地，源eNB向该备选目标eNB只发送一条Handover Request消息，并在该切换请求消息中携带该目标eNB所管理的各个满足切换判决条件的备选目标小区的标识，所述标识可以以标识列表的形式携带在所述HandoverRequest消息中，当然，源eNB也可以根据备选目标eNB所管理的满足切换判决条件的备选目标小区的数目，针对每一个所述备选目标小区均向备选目标eNB发送Handover Request消息。

步骤205，目标eNB1和目标eNB2根据各自收到的Handover Request消息分别作出接纳判决，并在同意接纳进行当前切换的UE，即同意进行所述切换时，执行步骤206，否则，向源eNB返回Handover Preparation Failure消息。

步骤206，同意进行当前切换的备选目标eNB为当前切换预留资源，并存储进行当前切换的UE的上下文，向源eNB返回Handover Request ACK消息。

本步骤中，同意进行当前切换的备选目标eNB是指同意切换请求的备选目标小区所属的备选目标eNB。

在图2中，目标eNB1和eNB2均同意进行所述切换，因此，目标eNB1和eNB2分别为当前切换预留资源，并向源eNB返回Handover Request ACK消息。

步骤207～步骤213，为切换执行阶段。

在切换执行阶段中，源eNB一方面将所有同意进行切换的备选目标小区的标识携带在切换命令中发给UE，另一方面向所有管理同意进行切换的备选目标小区的备选目标eNB发送序列号状态转移(SN Status Transfer)消息、将该UE的数据前转给所有的所述目标eNB。其中，前转的数据包括高层发给该UE的新数据、源eNB发给该UE但是未收到该UE确认的数据、以及UE发来的上行不连续的数据。

在切换执行阶段中，UE从切换命令中携带的备选目标小区标识对应的备选目标小区选择目标小区进行切换，与选定的目标小区建立上行同步，并在收到所述目标小区的上行同步确认和定时提前量后，通知所述选定的目标小区切换已完成。

下面对步骤207～步骤213进行说明。

步骤207，源eNB向UE发送切换命令，并在该切换命令中携带有同意进行切换的备选目标小区的标识。

当同意进行切换的备选目标小区的数目为两个以上时，所有同意进行切换的备选目标小区的标识可以以标识列表的形式携带在切换命令中。

步骤208，源eNB向所有备选目标小区分别发送SN Status Transfer消息，并向所有的备选目标小区均进行数据前转。

步骤209，UE根据切换命令中携带的备选目标小区的标识选择目标小区进行切换，即与该选定的目标eNB进行上行同步。如果UE与该目标eNB建立了上行同步，则执行步骤210。

在图2中，选定的目标eNB为目标eNB1。

步骤210，该选定的目标eNB1向UE发送上行同步确认和定时提前量。

步骤211，UE向目标eNB1发送切换完成(Handover Complete)消息，通知该目标eNB切换已完成。

对于步骤209～211，如果在UE与选定的目标eNB建立上行同步的过程中、或者目标eNB向UE发送上行同步确认和定时提前量的过程中、或者UE向目标eNB发送切换完成消息的过程中，出现了与服务小区无线链路连接失败的情况或者向目标小区接入失败情况，则UE从切换命令列表所携带的备选目标小区标识对应的备选目标小区中重新选择目标小区进行无线链路恢复或重新发起接入过程，具体切换流程请参见后文以及对图3的说明。

步骤212，该切换完成的目标eNB1向源eNB发送切换成功确认(Handover commite)消息。

本步骤中的Handover commite消息是新增的信令消息，用于及时通知源eNB该UE与目标eNB1的切换已成功，以便源eNB及时通知其他备选目标eNB释放为该UE预留的资源，所述其他备选目标eNB将所述资源留给其他需要进行切换的UE，提高系统的资源利用率。

步骤213，源eNB向其他备选目标eNB发送切换取消(Handover Cancel)消息。

本步骤中，源eNB通过向其他备选目标eNB发送Handover Cancel消息，及时通知其他备选目标eNB释放为当前切换预留的资源，将资源留给其他需要进行切换或接入的UE，提高系统的资源利用率。

图2中的其他备选目标eNB为目标eNB2，目标eNB2在收到HandoverCancel消息后，释放为该UE预留的资源。

步骤214～步骤220，为切换完成阶段，与步骤112～步骤118相同。

可见，在图2所示流程中的切换准备阶段，即在步骤204～步骤206中，由于源eNB是向所有备选目标eNB均发送Handover Request消息，而每个备选目标eNB均分别根据各自收到的Handover Request消息作出接纳判决，并在同意进行切换时，向源eNB发送Handover Request ACK消息，因此，在切换判决阶段，只需要经历一轮“发送Handover Request ACK消息-进行接纳判决-返回Handover Request ACK或Handover Preparation Failure消息”的时间，源eNB就可以得知所有同意进行切换的备选目标小区，进而判断出所有备选目标eNB。与图1所示的切换准备阶段中，源eNB只向一个目标eNB发送切换请求消息，当在该目标eNB不同意进行切换时，再向另外一个目标eNB发送切换请求消息相比，可以缩短由于当前选择的目标eNB不同意进行切换而引起的切换时延。

在步骤208中，源eNB向所有备选目标eNB均前转所述UE的数据，因此，源eNB不必缓存所述UE的数据，即可保证如果向某一目标eNB切换失败而导致需要更换目标eNB，所述UE向更换后的目标eNB进行的切换是无损的切换，即保证切换后所述UE的数据不丢失，这一方面节省了源eNB的缓存空间，另一方面也避免了由于切换失败而导致的前转数据丢失，保证了切换后UE的数据是完整的。

通过步骤212～213，还可以进一步提高系统资源利用率。其中，步骤212的Handover commite消息是新增的信令消息。目标eNB通过步骤212中的Handover commite消息及时通知源eNB当前进行切换的UE已成功切换到该目标eNB上，源eNB通过步骤213中的Handover Cancel消息，及时通知其他备选目标eNB释放为该UE预留的资源，以便所述其他备选目标eNB将资源留给其他需要进行切换或新接入的UE，提高系统的资源利用率。

也可以不增加步骤212中的Handover commite消息，这种情况下，在步骤210之后直接执行步骤214～219，执行完步骤219后，即在源eNB收到切换成功的目标eNB发来的释放资源的消息后，源eNB一方面释放该UE在该源eNB中占用的资源，另一方面向其他同意切换的备选目标eNB发送Handover Cancel消息，所述其他同意切换的备选目标eNB收到该HandoverCancel消息后，释放为该UE进行切换预留的资源，删除保存的该UE的上下文。但该方法使得其他同意切换的备选目标eNB释放为UE预留的相关资源比前一方法晚，会使得资源利用率下降。

另外，在步骤207～步骤211之间(不包括步骤207和步骤211)，如果UE与服务小区的无线链路失败，则UE可以根据切换命令中携带的目标小区的标识列表，选择目标小区进行无线链路恢复，如果与选定的目标小区进行无线链路恢复成功，则UE即已切换到该无线链路恢复成功的目标小区上。

UE与选定的目标小区进行无线链路恢复的过程采用的是RRC连接重建流程，具体地，该流程包括：

步骤1，与步骤209的区别仅在于，UE向所述选定的目标小区发送的上行同步码不同。

步骤2，同步骤210。

步骤3，UE向所述选定的目标小区所属的目标eNB发送重建请求消息。

步骤4，所述目标eNB向所述UE返回重建消息。

步骤5，UE向所述目标eNB返回重建完成消息。

所述目标eNB在收到所述重建完成消息后，可以向所述UE的源eNB返回一条重建成功的确认消息，该重建成功的确认消息相当于步骤212中的Handover commite消息，用于通知源eNB所述UE与所述目标小区的无线链路重建已成功，然后源eNB即可通知其他目标eNB释放为该UE预留的资源，并删除该UE的上下文。源eNB收到所述重建成功的确认消息后的流程与图2中步骤212之后的流程(不包括步骤212)相同。

所述目标eNB在收到所述重建完成消息后，也可以不向所述UE的源eNB返回重建成功的确认消息，而是直接执行步骤214～219，执行完步骤219后，源eNB再向其他同意切换的备选目标eNB发送Handover Cancel消息。

本发明中进行无线链路恢复的方法与现有技术中只能与源eNB或最优目标eNB中进行无线链路恢复的方法相比，增大了UE选择进行无线链路恢复的选择机会，降低了由于无法进行无线链路恢复而引起切换时延增加的几率。

另外，源eNB将所有同意进行切换的目标小区的标识均携带在切换命令中下发给UE，该UE从所述同意进行切换的备选目标小区中选择目标小区进行切换，即接入选定的目标小区，如果UE在接入选定的目标小区的过程中，UE向所述选定的目标小区接入失败，由于所有同意进行切换的备选目标eNB均已在切换准备阶段中为该UE预留了进行当前切换的资源并存储了该UE的上下文，因此，该UE还可以根据切换命令中携带的备选目标小区的标识，重新选择目标小区进行接入。

下面结合图3对UE与目标eNB进行切换的过程中向选定的目标小区接入失败情况下的切换流程进行详细说明。

图3是在LTE系统中进行切换的过程中UE向选定的目标eNB接入失败情况下的切换流程图，如图3所示，该流程具体包括：

步骤301～步骤308，同步骤201～步骤208。

步骤309，UE向目标eNB1接入失败，则UE可以向另外一个目标eNB，即目标eNB2建立无线连接，具体地，UE与目标eNB2建立上行同步，然后目标eNB2向该UE返回上行同步确认消息和定时提前量，然后UE向目标eNB2返回切换完成的消息。

在图3中，UE在与目标eNB1的进行接入失败后，与目标eNB2的无线链路连接建立成功。

步骤310～步骤318与步骤212～步骤220的区别仅在于，切换成功的目标eNB由目标eNB1变为目标eNB2。

图3中，由于在切换准备阶段，即步骤304～306中，源eNB触发所有管理同意进行当前切换的备选目标小区的备选目标eNB均为所述切换预留资源、存储进行当前切换的UE的上下文，并将所述同意进行当前切换的备选目标小区的标识下发给UE，因此，在UE选择的目标小区接入失败时，该UE可以从所有的备选目标eNB中重新选择目标eNB进行接入。

由上述技术方案可见，本发明实施例的方法能够触发所有备选目标eNB均为所述切换预留资源，做好切换准备工作。这样，在当前选定的目标eNB不同意进行切换，如果UE从其他同意进行切换的备选目标eNB中重新选择目标eNB进行切换，则源eNB不需要重新发起切换准备阶段，减小了当前选定的目标eNB不同意进行切换引起的切换时延。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。