蜂窝无线通信架构下特定终端设备的移动切换方法和系统与流程

本发明属于无线通信技术领域，特别涉及一种蜂窝无线通信架构下特定终端设备的移动切换方法和系统。

背景技术

随着当今时代科技与经济的飞速发展，5G时代的到来给人们的生活带来了诸多的便利。互联网设备诸如手机、平板、笔记本电脑等各种各样的移动终端设备层出不穷，移动终端设备的数量大大增加，加上终端用户的移动性增大，推动着网络流量的需求也呈指数倍上升。在网络流量需求不断攀升的前提下，围绕5G网络传输架构优化，提高网络服务质量等相关研究也已经提上日程。

随着移动通信技术的发展和手机、平板等移动通信设备的不断普及。第五代通信技术网络中接入的移动通信设备节点数目极大提高，对网络所承载的节点容量、移动终端设备的管理、服务质量提出了巨大的挑战。

目前常用的移动终端设备的管理方法主要为本地管理和网络回程路径转移。如图2所示，只涉及特定移动终端设备UE，源基站Source gNB，目标基站Target gNB，接入和移动管理功能AMF，用户面功能UPF(s)。当特定移动终端设备在源基站中完成注册过程后，将会在核心网，源基站和特定终端设备三者之间建立无线回程链路。当特定终端设备从源基站移动到目标基站时，首先进入切换准备阶段，由AMF提供移动控制信息，收到信息后源基站和移动终端设备开始处理控制信息并上传报告，同时源基站做出移交决定，并向目标基站发送移交申请。目标基站进行准入控制处理，然后向源基站发送移交申请相应；然后进入切换执行阶段，在源基站的Uu口触发移交，并向目标基站发送SN状态信息。移动终端设备开始从旧小区基站中分离并同步到新小区基站。源基站开始向目标基站传送缓冲的和传输中的用户数据。目标基站将来自源基站的用户数据缓存，移动终端设备同步到新的小区基站并完成无线控制资源的移交程序。最后进入切换完成阶段，目标基站向AMF发送路径切换请求。AMF和UPF(s)保存路径切换相关的5G CN内部信息和实际的DL路径信息并向源基站发送结束标志信息，然后源基站向目标基站发送结束标志信息，AMF向目标基站发送路径切换申请响应，目标基站向源基站发送移动终端设备上下文发布信息，至此完成了整个移动终端设备无限回程网络路径的移交流程。随着5G时代的到来，移动终端设备数量获得了指数型增长，传统的移动终端设备的无线回程网络的移交流程过于复杂，极大的增加了信令开销，占用了网络资源，增加了无线回程网络路径的建立时间，降低了无线网络服务质量。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种针对5G/4G网络架构下移动终端设备的无线回程路径优化方法，只涉及移动终端设备UE、源基站Source gNB、目标基站Target gNB、接入和移动管理功能AMF，用户面功能UPF(s)。在现有网络架构下优化特定移动终端设备的无线回程网络路径的建立方法，降低信令开销、节省网络资源、提高无线网络服务质量。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种蜂窝无线通信架构下特定终端设备的移动切换方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，在核心网建立特定终端设备与特定区域的关联；

步骤2，特定终端设备在特定区域内移动时，即在特定区域内从当前源基站切换到目标基站时，创建源基站与目标基站间的链路，并通过与原有回程链路级联的方式构建目标基站与核心网间的回程链路，由此完成特定终端设备从源基站到目标基站的移动切换；其中，所述原有回程链路为针对该特定终端设备的核心网与源基站间的回程链路。

进一步地，步骤1中所述特定区域包括一个或多个基站，在网络侧由全局唯一的标识符所标识。

进一步地，步骤1所述在核心网建立特定终端设备与特定区域的关联，具体为：特定终端在入网时，由核心网完成特定终端设备与特定区域标识符的关联。

进一步地，所述通过与原有回程链路级联的方式构建目标基站与核心网间的回程链路，具体为：源基站根据特定终端设备的标识符实现链路级联。

进一步地，所述完成特定终端设备从源基站到目标基站的移动切换之后，数据的传输方式为：下行业务的数据报文从核心网通过级联的回程链路到达目标基站，而上行业务的数据报文从目标基站通过级联的回程链路到达核心网。

进一步地，步骤2还包括：

当特定终端设备移动范围超出特定区域后，拆除原有回程链路即核心网与源基站间的回程链路，重新建立目标基站与核心网间的回程链路。

一种蜂窝无线通信架构下特定终端设备的移动切换系统，其特征在于，所述系统包括：

核心网；

特定区域，表征特定终端设备的移动范围，包含若干个基站；

特定终端设备；

关联建立模块，用于在核心网建立特定终端设备与特定区域的关联；

移动切换模块，用于实现：特定终端设备在特定区域内移动时，即在特定区域内从当前源基站切换到目标基站时，创建源基站与目标基站间的链路，并通过与原有回程链路级联的方式构建目标基站与核心网间的回程链路，完成特定终端设备从源基站到目标基站的移动切换；其中，所述原有回程链路为针对该特定终端设备的核心网与源基站间的回程链路。

进一步地，所述移动切换模块还用于实现：当特定终端设备移动范围超出特定区域后，拆除原有回程链路即核心网与源基站间的回程链路，重新建立目标基站与核心网间的回程链路。

进一步地，所述系统还包括：

数据传输模块，用于将下行业务的数据报文从核心网通过级联的回程链路传输至目标基站，将上行业务的数据报文从目标基站通过级联的回程链路传输至核心网。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：通过在源基站和目标基站之间建立网络级联链接的方法，当移动终端设备从源基站移动到目标基站时，保留原有的无线回程网络路径，并结合源基站和目标基站之间的级联链接来构建新的无线回程网络路径，该切换方法只涉及与特定终端设备相关联的特定区域和特定区域内的蜂窝小区，简化了特定区域内特定终端的移动切换流程，降低了信令开销(因无线回程网络路径频繁切换所消耗的信令资源)、节省了网络资源、提高了无线网络服务质量。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为一个实施例中特定移动终端设备的无线回程网络路径建立原理图。

图2为一个实施例中移动终端设备无线回程网络路径的移交流程图。

图3为一个实施例中移动终端设备无限回程网络级联路径的建立流程图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，提供了一种蜂窝无线通信架构下特定终端设备的移动切换方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，在核心网建立特定终端设备与特定区域的关联；

步骤2，特定终端设备在特定区域内移动时，即在特定区域内从当前源基站切换到目标基站时，创建源基站与目标基站间的链路，并通过与原有回程链路级联的方式构建目标基站与核心网间的回程链路，由此完成特定终端设备从源基站到目标基站的移动切换；其中，所述原有回程链路为针对该特定终端设备的核心网与源基站间的回程链路。

如图1所示为本发明在5G/4G网络应用场景下无线回程网络路径建立的示例图，该实施例主要包括特定移动终端、源基站、目标基站、核心网。当特定移动终端处于源基站覆盖区域内时，在核心网、源基站、特定移动终端三者之间建立原回程链路，当特定移动终端移动到目标基站覆盖区域时，由核心网控制建立源基站和目标基站之间的基站间回程链路，并与原回程链路级联来建立新回程链路。

进一步地，在其中一个实施例中，步骤1中所述特定区域包括一个或多个基站(蜂窝小区)，在网络侧由全局唯一的标识符所标识。

进一步地，在其中一个实施例中，步骤1所述在核心网建立特定终端设备与特定区域的关联，具体为：特定终端在入网时，由核心网完成特定终端设备与特定区域标识符的关联。

进一步地，在其中一个实施例中，所述通过与原有回程链路级联的方式构建目标基站与核心网间的回程链路，具体为：源基站根据特定终端设备的标识符实现链路级联。

进一步地，在其中一个实施例中，所述完成特定终端设备从源基站到目标基站的移动切换之后，数据的传输方式为：下行业务的数据报文从核心网通过级联的回程链路到达目标基站，而上行业务的数据报文从目标基站通过级联的回程链路到达核心网。

进一步地，在其中一个实施例中，步骤2还包括：

当特定终端设备移动范围超出特定区域后，拆除原有回程链路即核心网与源基站间的回程链路，重新建立目标基站与核心网间的回程链路。

示例性地，在其中一个实施例中，如图3所示为根据本发明的技术方案，特定移动终端设备在特定区域内从源基站移动到目标基站后无线回程网络路径建立的流程图，该示例主要包括特定移动终端、源基站、目标基站、核心网。本实施例提供的无线回程网络路径的建立包括以下几个步骤：

切换准备阶段：

步骤0：当特定终端设备在特定区域中，由源基站覆盖区域移动到目标基站覆盖区域后，AMF(接入与移动管理功能)向源基站和目标基站发送移动控制信息；

步骤1：源基站和特定终端设备协调处理控制信息并相互做出报告；

步骤2：在和特定终端设备做好协同后，源基站做出移交决定；

步骤3：源基站向目标基站发送带有Xn路径创建请求的切换请求；

步骤4：目标基站进行准入控制处理；

步骤5：目标基站完成准入控制处理后，向源基站发送带有Xn路径创建响应的切换请求确认。

切换执行阶段：

步骤6：在源基站的Uu口触发移交程序；

步骤7：源基站向目标基站发送SN序号状态信息，同时移动终端设备开始从旧小区基站中分离并同步到新小区基站；

步骤8：移动终端设备同步到新的小区基站并完成无线控制资源的移交程序。

切换完成阶段：

步骤9：目标基站向源基站发送移动终端设备上下文发布信息；此时从UPF(s)(用户面功能)到源基站再到目标基站构建下行数据链路，传输下行用户数据；从目标基站到源基站再到UPF(s)构建上行数据链路，传输上行用户数据。实现特定终端设备和目标基站之间的用户数据交互。完成了无线回程网络路径的建立。

在一个实施例中，提供了一种蜂窝无线通信架构下特定终端设备的移动切换系统，所述系统包括：

核心网；

特定区域，表征特定终端设备的移动范围，包含若干个基站；

特定终端设备；

关联建立模块，用于在核心网建立特定终端设备与特定区域的关联；

移动切换模块，用于实现：特定终端设备在特定区域内移动时，即在特定区域内从当前源基站切换到目标基站时，创建源基站与目标基站间的链路，并通过与原有回程链路级联的方式构建目标基站与核心网间的回程链路，完成特定终端设备从源基站到目标基站的移动切换；其中，所述原有回程链路为针对该特定终端设备的核心网与源基站间的回程链路。

进一步地，在其中一个实施例中，所述移动切换模块，还用于实现：当特定终端设备移动范围超出特定区域后，拆除原有回程链路即核心网与源基站间的回程链路，重新建立目标基站与核心网间的回程链路。

进一步地，在其中一个实施例中，所述系统还包括：

数据传输模块，用于将下行业务的数据报文从核心网通过级联的回程链路传输至目标基站，将上行业务的数据报文从目标基站通过级联的回程链路传输至核心网。

进一步地，在其中一个实施例中，所述核心网为基于5GC或LTE技术的核心网；所述特定终端设备为5G/4G网络中的移动通信设备。

关于蜂窝无线通信架构下特定终端设备的移动切换系统的具体限定可以参见上文中对于蜂窝无线通信架构下特定终端设备的移动切换方法的限定，在此不再赘述。上述蜂窝无线通信架构下特定终端设备的移动切换系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

综上，本发明在现有网络架构下优化特定移动终端设备的无线回程网络路径的建立方法，降低了信令开销、节省了网络资源、提高了无线网络服务质量。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。