ИНТЕГРИРОВАННАЯ МОБИЛЬНОСТЬ В СЕТИ ДОСТУПА И В ТРАНСПОРТНОЙ СЕТИ Российский патент 2023 года по МПК H04W36/36 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу управления сетью мобильной связи, в которой устройства пользователя могут переключаться с одной соты связи на другую.

Уровень техники

Известные сотовые сети мобильной связи содержат опорную сеть (CN, Core Network) и одну или несколько сетей радиодоступа (RAN, Radio Access Network). Сеть CN выполняет, среди прочего, функции аутентификации и авторизации пользователей и устройств, управления и контроля качества обслуживания (QoS, Quality of Service), предоставления доступа к различным сетям данных и маршрутизации данных между сетями RAN и сетями данных. Как правило, сеть CN не зависит от технологии радиодоступа (RAT, Radio Access Technology), т.е. выполняет лишь функции, не относящиеся к конкретной технологии RAT или сети RAN.

Каждая сеть RAN выполняет функции, обеспечивающие устройствам пользователя (UE, User Equipment) беспроводной радиодоступ к опорной сети. Некоторые из этих функций предназначены для конкретной технологии RAT, например, для системы UMTS, LTE или 5G New Radio (NR). Сеть RAN состоит из нескольких базовых станций макросот с определенной технологией RAT (NB, eNB, gNB) и может дополнительно содержать ряд базовых станций малых сот (SC, Small Cell) с той же или с другой технологией RAT.

Устройства UE, зарегистрированные в сети CN, могут иметь текущее соединение с сетью RAN и с сетью CN, т.е. находиться в подключенном режиме, или могут не иметь такого соединения, т.е. находиться в режиме ожидания или неактивном режиме. Обычно устройствами UE в подключенном режиме управляет одна базовая станция, которая здесь называется обслуживающей базовой станцией или обслуживающей сотой. Обслуживающая базовая станция использует протокол управления радиоресурсами (RRC, Radio Resource Control) для установления контекста протокола RRC в устройстве UE и в базовой станции. Контекст протокола RRC включает в себя возможности радиосвязи устройства UE, текущую настройку каналов передачи с соответствующим качеством QoS, мультиплексирование услуг или приложений в этих каналах передачи и мультиплексирование этих каналов передачи в физических ресурсах, выделенные ресурсы и измерения, которые должны выполняться устройством UE, а также триггеры и контент для формирования отчетов о таких измерениях. Измерительная конфигурация включает в себя указание на соседние соты, для которых должны выполняться измерения, причем эти соседние соты могут использовать ту же технологию RAT и ту же частоту, что и управляющая базовая станция, ту же технологию RAT и другую частоту или другую технологию RAT.

Когда отчеты о результатах измерений, полученные обслуживающей базовой станцией, указывают на то, что в соседней соте условия для связи лучше, чем в обслуживающей соте, базовая станция может выполнить процедуру хэндовера, в ходе которой она подготавливает выбранную целевую соту для хэндовера и дает команду устройству UE на хэндовер в эту целевую соту. Во время подготовки целевая сота принимает контекст протокола RRC от обслуживающей соты, поэтому связь между устройством UE и целевой сотой обычно может продолжаться из того состояния, в котором она была в обслуживающей соте.

В документе US20110143738A1 описаны функции автономного поиска (ASF, Autonomous Search Function), изменяющие функциональные возможности в зависимости от внешних входных данных, оптимизируя стратегию поиска для текущей среды. Мобильные устройства используют функции ASF в сети LTE для сканирования диапазона частот в поисках информации, транслируемой сотами. Информация, транслируемая сотами системы UTRA (Universal Terrestrial Radio Access) и системы E-UTRA (Evolved Universal Terrestrial Radio Access), может содержать идентификатор закрытой группы абонентов (CSG, Closed Subscriber Group) соты; информацию, определяющую поддерживаемые протоколы; информацию, определяющую поддерживаемую технологию радиодоступа (RAT), и рейтинг соты на ее частоте, а также другую информацию, идентифицирующую соту и способ подключения к ней. Мобильное устройство может использовать информацию об обнаруженных сотах, чтобы инициировать сообщения об обнаружении близости к ним для выполнения хэндовера или для предотвращения хэндовера. Когда мобильное устройство, подключенное к базовой станции UTRA или E-UTRA, входит в зону близости к другой соте или покидает ее, сеть может инициировать сообщения о хэндовере между текущей базовой станцией мобильного устройства и базовой станцией обнаруженной соты.

В документе US9717110 представлены способы беспроводной связи между первым и вторым устройствами беспроводной связи, при этом первое устройство отправляет сигнал с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ-сигнал) вторым устройствам в ячеистой сети (mesh network) в течение первого периода пробуждения, общего для первого и второго устройств. Первое устройство принимает сигнал поддержания активности и информацию о настройке подключения от определенного беспроводного ретрансляционного устройства из числа вторых устройств в течение первого периода пробуждения, а информация о настройке подключения содержит информацию о выделении ресурсов. Кроме того, на первое устройство может передаваться вызов нисходящего канала вместе с информацией о настройке подключения.

В документе US20170055192A1 описан механизм мобильности, ориентированный на устройство UE, в котором устройство UE выполняет повторный выбор соты в подключенном режиме при использовании функции extended DRX, т.е. когда устройство UE не принимает данные в течение увеличенного периода времени. Критерии повторного выбора принимаются от исходной соты в подключенном состоянии протокола RRC, а устройство UE принимает решение либо о применении сетевых средств управления мобильностью, либо об автономном повторном выборе соты устройством UE в зависимости от условий, например, от применения функции extended DRX. Когда в целевой соте требуется автономный повторный выбор устройством UE и сигнализация, для установления соединения с целевой сотой устройством UE используется процедура восстановления RRC. В результате целевая сота получает контекст устройства UE от исходной соты, аналогично установлению или возобновлению соединения RRC из режима ожидания.

В документе EP2879440A1 описан способ управления базовой станцией малой соты в системе, содержащей базовые станции малых сот, управляемые базовой станцией макросоты. Малые соты проводят измерения, а информация передается базовой станции макросоты.

В документе WO2017028808A1 рассматривается способ повторного выбора соты в подключенном состоянии, в котором устройство UE может выполнять повторный выбор соты без сигнализации хэндовера. В документе EP3125640A1 описана процедура управления каналом передачи, где устройство UE обладает возможностью двойного подключения с изменением типа канала передачи между группой главных сот и группой вторичных сот. В документе WO2015065010A1 описан способ выполнения двойного подключения в гетерогенной сети, содержащей, например, базовую станцию макросоты и базовые станции малых сот.

Беспроводные ретрансляторы известны из сети LTE. Это базовые станции, подключаемые к опорной сети по беспроводному каналу через так называемые базовые станции-доноры (DeNB). Для устройств UE, обслуживаемых беспроводным ретранслятором, такой ретранслятор выглядит как обычная базовая станция, управляющая устройством UE, т.е. между ретранслятором и устройством UE устанавливается соединение RRC. По отношению к станции DeNB беспроводной ретранслятор действует подобно устройству UE, но радиоресурсы, используемые для связи между устройством UE и ретранслятором, контролируются станцией DeNB или в какой-то мере сетью CN.

Механизмы двойного или множественного подключения известны из сетей LTE и NR, в которых одно устройство UE имеет соединение RRC и активное соединение по радиоканалу с обслуживающей сотой, в этом случае называемой первичной сотой, и, кроме того, одно или несколько активных соединений по радиоканалу со вторичными сотами. Первичная сота управляет устройством UE, а также вторичными сотами в отношении их связи с устройством UE. Базовая станция, образующая вторичную соту для устройства UE, может параллельно управлять другими устройствами UE как первичная или обслуживающая сота. Добавление и удаление вторичных сот для устройства UE полностью находится под контролем первичной соты.

Для перехода от сети LTE к новым технологиям стандарта 5G NR вводится двойное соединение с устройством UE, имеющим первичную соту, обеспечивающую соединение LTE, и вторичные соты, обеспечивающие соединение 5G NR, или наоборот. В этом случае вторичные соты также имеют соединение RRC с устройством UE с соответствующей вторичной технологией RAT, но первичная сота по-прежнему контролирует соединения, в том числе добавление и удаление вторичных сот.

Для одного устройства UE обслуживающая базовая станция обычно является единственной или основной точкой доступа к опорной сети. Иными словами, обмен управляющими сообщениями с опорной сетью, так называемая сигнализация слоя NAS (Non-Access Stratum), направляется в опорную сеть через эту базовую станцию. Кроме того, пользовательские данные передаются через обслуживающую соту, за исключением некоторых сценариев с двойным соединением, в которых для передачи пользовательских данных используются несколько точек доступа сети CN. Если сети CN необходимо инициировать сигнализацию или передачу данных устройству UE, она запрашивает сигнализацию или передачу данных у обслуживающей базовой станции.

Недавно консорциум 3GPP начал исследовать применение технологии радиодоступа 5G NR для беспроводных линий транспортной сети, обычно используемых для малых сот (SC). Целью этого исследования является обеспечение низкозатратного и не требующего больших усилий развертывания сот SC путем беспроводного подключения сот SC к управляющей базовой станции, так называемому донорскому узлу Node B следующего поколения (DgNB). Эти исследования включают в себя многопролетные сценарии, в которых сота SC подключается к другой соте SC по беспроводному каналу, а последняя сота SC на этом маршруте обеспечивает прямую линию связи до станции DgNB.

Новая многопролетная беспроводная сеть RAN может использовать различные варианты архитектуры в отношении того, какой узел, т.е. какая базовая станция, управляет такой многопролетной сетью RAN и устройствами UE, подключенными к ней. У каждого решения есть свои преимущества и недостатки.

Подобно известным беспроводным ретрансляторам в сети LTE, каждая базовая станция (малая сота SC) в многопролетной сети RAN может действовать как полноценная базовая станция по отношению к обслуживаемому устройству UE или к обслуживаемой соте SC. При этом для своего транспортного канала такая сота SC будет действовать аналогично устройству UE, обслуживаемому сотой SC следующего пролета или станцией DgNB (для соты SC самого верхнего уровня). Недостатки этого решения заключаются в том, что каждый хэндовер устройств UE между сотами SC требует передачи контекста между сотами SC по иерархической многопролетной сети RAN. Поскольку ключи безопасности для шифрования и защиты целостности устанавливаются между обслуживающей базовой станцией и устройством UE, соты SC должны быть построены соответствующим образом, т.е. расположены в недоступном месте или защищены кожухом, защищающим ключи безопасности от считывания. Это значительно увеличивает стоимость такой соты SC. Кроме того, ни один узел не управляет многопролетной сетью самостоятельно, поэтому каждой соте SC требуются знания об окружающих соседних сотах, чтобы правильно настроить измерения в обслуживаемых устройствах UE. Это затрудняет настройку таких беспроводных сот SC и может потребовать вмешательства в систему эксплуатации и обслуживания для каждой вновь настраиваемой соты SC. Другой недостаток состоит в том, что для сети CN каждая сота SC в этой архитектуре будет обслуживающим узлом сети RAN для устройства UE, т.е. каждый хэндовер устройства UE между малыми сотами потребует обновления соответствующего узла сети CN.

Альтернативный подход состоит в завершении каждого соединения RRC в станции DgNB, т.е. все устройства UE и соты SC с беспроводной транспортной сетью через многопролетную сеть RAN настраивают соединение RRC со станцией DgNB, которая, в свою очередь, управляет всеми устройствами в пределах многопролетной сети RAN. Это позволяет легко настраивать соты SC, которые полностью конфигурируются узлом DgNB. Поскольку в этом случае безопасность настраивается при взаимодействии каждого устройства со станцией DgNB, вопрос обеспечения безопасности обслуживаемых устройств снимается с сот SC и стоимость соты SC и ее установки может быть снижена.

Тем не менее, этот альтернативный вариант архитектуры вносит задержку в установление соединения между устройствами и обслуживающей их базовой станцией, которой в данном случае является станция DgNB, а это противоречит требованию очень быстрого выполнения некоторых функций обслуживающей базовой станцией и быстрой передачи результирующих настроек обслуживаемым устройствам. Одним из примеров таких процедур с малой задержкой является информирование о результатах измерений и результирующее решение о хэндовере.

Настоящее изобретение устраняет недостаток многопролетной сети RAN на основе станций DgNB и делает эту архитектуру наиболее выгодным решением для реализации сот SC.

Раскрытие изобретения

В настоящем изобретении реализована подсеть системы мобильной связи, содержащая первую базовую станцию (базовую станцию макросоты) и множество вторых базовых станций (базовых станций малых сот), где множество вторых базовых станций поддерживает беспроводную связь с первой базовой станцией. Каждая вторая базовая станция поддерживает либо прямое соединение с первой базовой станцией, либо соединение с первой базовой станцией через одну или несколько других вторых базовых станций. Первая базовая станция выполнена с возможностью настройки устройства UE, имеющего соединение RRC с первой базовой станцией, с использованием информации о подходящих вторых базовых станциях (т.е. кандидатах на роль второй базовой станции) для предоставления устройству UE возможности автономного переключения между вторыми базовыми станциями. Первая базовая станция выполнена с возможностью настройки вторых базовых станций с использованием информации о конфигурации вторых базовых станций, позволяющей вторым базовым станциям передавать данные устройству UE и принимать данные от устройства UE, а также мультиплексировать и маршрутизировать данные к устройству UE и от него.

В изобретении также реализовано соответствующее устройство UE, базовая станция малой соты и способ управления сетью мобильной связи.

Краткое описание чертежей

Далее, лишь в качестве примера, описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения со ссылкой на приложенные чертежи.

На фиг. 1 представлена схема расположения многопролетной беспроводной транспортной сети.

На фиг. 2А, 2Б и 2В показаны уровни стека протоколов.

На фиг. 3 представлена схема подсети.

На фиг. 4 представлена схема передачи сообщений.

На фиг. 5 представлена дополнительная схема передачи сообщений.

На фиг. 6 представлена схема другой подсети.

На фиг. 7 представлена схема передачи сообщений.

На фиг. 8 показана схема еще одной подсети.

На фиг. 9 представлена схема передачи сообщений для подсети с фиг. 8.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 показан пример многопролетной беспроводной транспортной сети RAN с донорской базовой станцией (DgNB) сети 5G New Radio (NR), подключенной к сети CN. Станция DgNB управляет подсетью из нескольких каскадно соединенных базовых станций малых сот с беспроводным соединением. Каждая базовая станция малой соты имеет один беспроводной транспортный канал с другой базовой станцией малой соты или со станцией DgNB, а также любое (в том числе нулевое) количество каналов доступа к другим базовым станциям малых сот или к устройствам UE.

Станция DgNB имеет каналы доступа 1 и 5 к малым сотам SC2.1 и SC2.2, соответственно.

Базовая станция малой соты SC2.1 имеет каналы доступа 2 и 4 к малым сотам SC3.1 и SC3.2, соответственно. Кроме того, малая сота SC2.1 обеспечивает канал доступа к устройству UE3. Малая сота SC2.2 имеет каналы доступа к малой соте SC3.3 и к устройству UE5.

Малая сота SC3.1 обеспечивает соединение сети NR с двумя устройствами UE1 и UE2, а малая сота SC3.2 обеспечивает соединение сети NR с устройством UE4 через соответствующие каналы доступа.

В соответствии с настоящим изобретением все малые соты и устройства UE в данном примере имеют активное соединение с сетью RAN и через сеть RAN с сетью CN, которая далее может обеспечивать соединения с различными сетями передачи данных (не показаны). Устройства UE1, UE2 и UE4 устанавливают соединение RRC со станцией DgNB по первому каналу связи, например, по каналу 3, и с первой малой сотой, соединенной по беспроводному транспортному каналу, например, по каналу 2, со второй малой сотой. Вторая малая сота соединена по беспроводному каналу, например, по каналу 1, со станцией DgNB. Устройства UE3 и UE5 также имеют соединение RRC со станцией DgNB через прямое соединение с малыми сотами, соединенными со станцией DgNB по беспроводному каналу.

Все линии радиосвязи в восходящем канале (UL, Uplink) и в нисходящем канале (DL, Downlink) имеют собственную идентификацию передающих устройств, т.е. принимающая базовая станция во всех прежних системах сотовой радиосвязи может различать данные, полученные от различных передающих устройств, при этом и устройства знают, от какой базовой станции они осуществляют прием.

В соответствии с настоящим изобретением все малые соты в данном примере имеют соединение RRC со станцией DgNB либо по прямому беспроводному транспортному каналу, либо по беспроводному транспортному каналу с другой малой сотой.

Базовые станции малых сот в этой новой архитектуре аналогичны ретрансляторам уровня 2. Они не управляют доступом устройств UE к сети RAN и не настраивают это устройство. И то и другое выполняется станцией DgNB. Они предоставляют радиоресурсы по каналу доступа обслуживаемым устройствам UE и обслуживаемым малым сотам в соответствии с их конфигурацией, полученной от станции DgNB. В нисходящем канале они декодируют данные, принятые по беспроводному транспортному каналу, и восстанавливают сегментированные пакеты данных, а затем сегментируют и кодируют эти пакеты для пересылки по беспроводному каналу доступа к следующей базовой станции малой соты или к устройству UE. В восходящем канале базовые станции малых сот декодируют данные, принятые по каналу доступа, и восстанавливают сегментированные пакеты данных, а затем сегментируют и кодируют эти пакеты для пересылки по беспроводному транспортному каналу к следующей базовой станции малой соты или к станции DgNB.

Чтобы обеспечить качество QoS во всей описанной многопролетной сети, необходимо различать разные каналы передачи от разных устройств UE в каждой малой соте. Только тогда малые соты могут применять приоритет для канала и для устройства UE и обеспечивать распределение ресурсов. Вследствие этого в радиоинтерфейсах между двумя малыми сотами или между малой сотой и станцией DgNB для каждого пакета данных требуется указать исходное устройство UE и канал передачи. Иными словами, малые соты должны быть способными отличать пакеты данных из одного канала передачи устройства UE от пакетов данных из другого канала передачи того же устройства UE. Кроме того, они должны быть способными отличать пакеты данных из одного канала передачи устройства UE от пакетов данных из канала передачи другого устройства UE.

Радиоинтерфейс, например в беспроводном транспортном канале, в любом случае предоставляет информацию о устройстве-источнике, передающем данные в восходящем канале, т.е. об устройстве с другой стороны пролета. Кроме того, радиоинтерфейс обеспечивает идентификацию канала передачи для этого пролета, но на каждом следующем пролете данные об устройстве-источнике и информация о канале передачи теряются.

В соответствии с данным изобретением малая сота мультиплексирует все данные, полученные из каналов передачи предыдущего пролета, имеющие схожее или одинаковое качество QoS, в общем случае от разных устройств-источников, в один канал передачи следующего пролета с соответствующим качеством QoS. Мультиплексированные таким образом данные передаются по радиоинтерфейсу между двумя малыми сотами. Указание на устройство-источник и исходный канал передачи вводится в пакеты данных или добавляется к ним. Эта информация используется в приемнике при принятии очередного решения о мультиплексировании данных в каналах передачи следующего пролета. Это позволяет каждой базовой станции малой соты пересылать пакеты в соответствии с их индивидуальным качеством QoS и приоритетом.

Каналы передачи указываются и в существующем радиоинтерфейсе, например, в системе LTE, путем указания идентификатора логического канала (LogCh-ID, Logical Channel Identification) в заголовке MAC-адреса пакета данных. При этом идентификатор LogCh-ID является уникальным в пределах лишь одного соединения RRC между устройством UE и обслуживающей базовой станцией. Другие устройства могут использовать тот же LogCh-ID для указания своих каналов передачи. Чтобы однозначно идентифицировать отправителя пакета, базовые станции используют внутренние идентификаторы устройства UE на физическом уровне.

В данном изобретении для обработки пакетов в каскадной сети базовых станций малых сот требуется идентификация, объединяющая идентификацию устройства UE и идентификацию канала передачи. В этом смысле термин «канал передачи» (bearer) используется для любых потоков данных с общим или схожим качеством QoS и приоритетом. В существующих сетях радиодоступа обычно также используется термин «канал передачи». В остальной части данного изобретения этот термин используется без потери обобщения. Подобно идентификатору LogCh-ID, совместное указание исходных устройств UE и каналов передачи называется глобальным идентификатором логического канала (GLogCh-ID, Global Logical Channel Identity), который затем используется в многопролетной сети на каждом пролете.

Идентификатор GLogCh-ID уникален для каждого канала передачи каждого устройства UE, обслуживаемого в подсети. Устройство UE всегда может быть идентифицировано с помощью идентификатора GLogCh-ID, если, например, этот идентификатор состоит из двух частей - идентификатора устройства UE, уникального для устройства UE в данной подсети, и идентификатора LogCh-ID, уникального для канала передачи одного устройства UE, аналогичного идентификатору LogCh-ID, используемому в существующем стеке протоколов. В альтернативном варианте идентификатор GLogCh-ID не содержит отдельных идентификаторов для устройства UE и канала передачи.

В управлении мультиплексированием участвует станция DgNB. Она настраивает все малые соты с использованием идентификатора GLogCh-ID, а также соответствующего качества QoS и приоритетов устройств, для работы с которыми они конфигурируются, для фактического или потенциального выполнения функций маршрутизатора или для предоставления канала доступа.

Чтобы упростить описание, в дальнейшем оно сосредоточено лишь на нескольких узлах из показанных на фиг. 1, а именно, на устройствах UE1, станциях SC3.1, SC2.1, линиях связи 3, 2 и 1, а также на станции DgNB.

На фиг. 2А, 2Б и 2В показаны уровни стека протоколов, преимущественно используемые в задействованных узлах и основанные на уровнях предложенного здесь стека протоколов радиоинтерфейса NR.

На фиг. 2А показан стек протоколов для установления и поддержания соединения RRC между устройством UE1 и станцией DgNB (плоскость управления) через малые соты SC3.1 и SC2.1. Соединение RRC устанавливается между устройством UE1 и станцией DgNB, при этом контрагенты протокола RRC находятся в устройстве UE и в станции DgNB. Для этих двух объектов также устанавливается ассоциация безопасности, а уровень протокола PDCP использует эту ассоциацию безопасности (т.е. соответствующие общие ключи) для шифрования и защиты целостности RRC-сообщений. Протоколы уровня ниже PDCP, т.е. протокол управления радиоканалом (RLC, Radio Link Control), протокол управления доступом к среде (MAC, Medium Access Control) и протокол физического уровня (PHY) относятся к фактическому радиоканалу. Следовательно, они присутствуют в каждом задействованном узле и каждый пролет устанавливается соответствующими протоколами-контрагентами на каждой стороне пролета.

Для каждого пролета между узлами сети, т.е. между двумя малыми сотами или между малой сотой и станцией DgNB, требуется функция мультиплексирования принятых пакетов для канала передачи следующего пролета и для указания идентификатора GLogCh-ID, введенного в данном изобретении. Для этого стек протоколов каждого из этих пролетов содержит в дополнение к известным функциям уровней RLC, MAC и физического уровня функцию ретрансляции, которая переносит в поле заголовка передаваемых пакетов идентификатор GLogCh-ID и на основе настройки станцией DgNB принимает решение о каналах передачи следующего пролета, в которые следует мультиплексировать пакеты. Эта функция ретрансляции может выполняться на уровне RLC как дополнительная функция с дополнительным полем заголовка RLC. В альтернативном варианте межпролетный стек протоколов может включать в себя дополнительный расширенный уровень PDCP для этой функции. На фиг. 2А показан другой альтернативный вариант функции на дополнительном уровне протокола, называемого протоколом ретрансляции (RP, Relaying Protocol), без потери обобщения.

Аналогично, на фиг. 2Б показан соответствующий стек протоколов для передачи пользовательских данных от устройства UE1 к станции DgNB. Протокол мультиплексирования потоков служебных данных по радиоканалам передачи данных (SDAP), недавно представленный для 5G NR, и протокол PDCP для шифрования, защиты целостности и сжатия данных управления присутствуют в устройстве UE1 и в станции DgNB. Как и прежде, протоколы уровня ниже PDCP, т.е. протокол управления радиоканалом (RLC), протокол управления доступом к среде (MAC) и протокол физического уровня (PHY), относятся к фактическому радиоканалу и, следовательно, присутствуют в каждом задействованном узле. Новая введенная функция ретрансляции с указанием идентификатора GLogCh-ID и мультиплексированием также показана как протокол ретрансляции (RP), при этом существуют альтернативные варианты, как описано выше.

На фиг. 2В показан стек протоколов для установления и поддержания соединения RRC между малой сотой SC3.1 и станцией DgNB. Контрагенты протоколов RRC и PDCP находятся в соте SC3.1 и в станции DgNB, соответственно; протоколы RLC, MAC и PHY являются межпролетными. Функция ретрансляции, например на уровне протокола RP, требуется лишь на втором пролете этого соединения, т.е. от соты SC2.1 до станции DgNB. Стек протоколов для установления и поддержания соединения RRC между сотой SC2.1 и станцией DgNB, не показанный ни на одном чертеже, весьма похож на показанный на фиг. 2В, но с прямым контрагентом каждого уровня стека протоколов между сотой SC2.1 и станцией DgNB.

Согласно описанной выше архитектуре, одним аспектом данного изобретения является настройка станцией DgNB малых сот для возможного хэндовера. Настройка выполняется таким образом, чтобы устройство UE могло автономно переключать соединение с текущей исходной малой сотой на соединение с одной из подходящих целевых малых сот на основе критериев, сконфигурированных станцией DgNB, но без информирования о результатах измерений, относящихся к исходной и целевой сотам, и без команды базовой станции на выполнение хэндовера.

Устройство UE настраивается на набор подходящих малых сот, т.е. на идентификаторы сот, частотные ресурсы и параметры радиосвязи. Эта конфигурация может содержать такую дополнительную информацию, как режим доступа к целевой соте, например по каналу произвольного доступа (RACH) или путем прямого запроса ресурсов по каналу управления восходящей линии связи. Кроме того, эта конфигурация содержит критерии переключения соты, например: порог, ниже которого должна упасть текущая характеристика исходной соты для рассмотрения вопроса о переключении сот; пороги для сравнения характеристик исходной и целевой сот; продолжительность, в течение которой мощность принимаемого сигнала в целевой соте должна быть выше на пороговую величину, чем в исходной соте, или другие критерии. В случае соответствия этим критериям устройство UE немедленно переключается на целевую соту.

Приведенный выше список потенциально возможных целевых сот существенно отличается от хорошо известного списка соседних сот, который содержит соты для выполнения измерений и передачи их результатов обслуживающей соте в соответствии с определенными критериями, чтобы обслуживающая сота могла принять решение о подготовке хэндовера и дать команду устройству UE на выполнение хэндовера. При этом конфигурация ныне применяемого списка соседних сот и соответствующая настройка измерений и информирования, а также показатели качества могут сосуществовать с данным изобретением для возможных целевых сот, которые не находятся под контролем станции DgNB, обслуживающей данное устройство UE.

Кроме того, список подходящих сот и автономное переключение соты существенно отличаются от выбора соты после отказа радиолинии в обслуживающей соте, поскольку в последнем случае требуется, чтобы устройство UE перешло в состояние ожидания, т.е. установило новый контекст RRC для выбранной соты.

Настройка подходящих малых сот выполняется не только в устройстве UE. Станция DgNB также настраивает подходящие малые целевые соты, чтобы обеспечить немедленный запуск передачи данных через целевую соту после переключения сот.

Станция DgNB настраивает подходящие целевые соты с использованием всей информации, необходимой для передачи и приема данных, а также для мультиплексирования и маршрутизации данных (данных управления и пользовательских данных) к устройству UE и от него. Иными словами, в подходящих малых сотах настраивается следующее:

- конфигурация уровня MAC, содержащая:

- информацию о существующих каналах передачи сигнализации и данных, установленных в устройстве UE;

- информацию о мультиплексировании для мультиплексирования каналов передачи данных в транспортных каналах или в физических ресурсах;

- информацию о приоритете, например, о приоритете каналов передачи одного UE относительно друг друга и/или о приоритете устройства UE относительно других устройств UE или малых сот, обслуживаемых той же малой сотой;

- конфигурация физического уровня, содержащая:

- идентификатор устройства UE (UE-Id), например C-RNTI, известный из системы LTE, с помощью которого устройство UE может идентифицировать себя при доступе к целевой соте;

- возможности радиосвязи устройства UE и параметры радиосвязи;

- один или несколько глобальных идентификаторов логического канала (GLogCh-ID), которые должны передаваться вместе с данными, принятыми от устройства UE, чтобы обеспечить надлежащее мультиплексирование на следующих пролетах;

- информация о маршрутизации для транспортирования информации нисходящего канала к устройству UE и/или восходящего канала от него.

Станция DgNB настраивает вышеуказанную информацию в конфигурации подходящих малых сот, т.е. малых сот, к которым устройство UE может получить прямой доступ через соединение по радиоканалу. Кроме того, станция DgNB настраивает все малые соты, находящиеся на маршруте между любой из подходящих целевых малых сот и станцией DgNB. В этих малых сотах для маршрутизации, не имеющих радиоинтерфейса с устройством UE, настраивается следующее:

- идентификаторы GLogCh-ID, используемые для идентификации данных с разным качеством QoS и/или приоритетом (то есть данных из разных каналов), отправляемых устройством UE или адресованных ему;

- соответствующая информация о качестве QoS и/или о приоритете;

- информация о маршрутизации для транспортирования информации нисходящего канала к устройству UE и/или восходящего канала от него.

В целом, можно сказать, что все малые соты, потенциально участвующие в маршрутизации данных устройства UE, настраиваются путем сообщения им информации, необходимой для пересылки пакетов данных к устройству UE или от него в соответствии с индивидуальными требованиями к качеству QoS в отношении пакета. Малым сотам, которые могут использоваться для обслуживания радиоканала устройства UE, дополнительно сообщается идентификатор устройства UE, а также параметры физического уровня и уровня MAC для настройки и поддержания радиоканала.

Устройство UE, переключающееся на целевую соту, запрашивает ресурсы восходящего канала у целевой соты с использованием своего идентификатора UE-Id. Целевая сота может идентифицировать устройство UE на основе заранее заданного идентификатора UE-Id и предоставлять имеющиеся ресурсы в соответствии с информацией о канале передачи, мультиплексировании и приоритете. Ресурсы запрашиваются устройством UE для передачи пользовательских данных или данных управления, например данных приложений или RRC-сообщений, что также служит указанием для базовой станции целевой малой соты на то, что устройство UE переключило соту.

В идеальном случае устройство UE перезапускает свой узел уровней RLC и MAC и дальнейшая передача контекста из исходной малой соты не требуется. В зависимости от требуемого качества QoS каналов передачи, потерянные пакеты могут передаваться повторно на уровне PDCP между устройством UE и станцией DgNB. Поскольку устройство UE имеет ассоциацию безопасности со станцией DgNB, все данные шифруются и опционально защищается их целостность, поэтому для целевой малой ячейки нет необходимости выполнять какие-либо процедуры настройки безопасности с устройством UE.

Чтобы обеспечить быстрое переключение маршрута в подсети и направить трафик нисходящего канала к новой малой соте, как только устройство UE начинает обслуживаться малой сотой, эта малая сота информирует малую соту более высокого уровня о том, что устройство UE в настоящее время обслуживается данной целевой малой сотой. Эта процедура повторяется всеми малыми сотами в сторону возрастания иерархического уровня, пока не будет достигнута базовая станция, являющаяся частью как старого, так и нового маршрута. Эта базовая станция может называться общей базовой станцией и она может быть либо малой сотой, либо станцией DgNB. Общая базовая станция немедленно начинает маршрутизацию пакетов нисходящего канала по новому маршруту к целевой малой соте. Для малой соты условием информирования малой соты следующего пролета об обслуживании устройства UE может быть указание устройством UE своего идентификатора UE-ID в запросе ресурса. Предпочтительным альтернативным вариантом является поступление в малую соту первого пакета данных, например, содержащего RRC-сообщение от устройства UE к станции DgNB. Этот пакет, передаваемый по новому маршруту, указывает на переключение маршрута к любой малой соте, расположенной на пути к общей базовой станции. Иными словами, первый пакет восходящего канала служит для дополнительных малых сот индикатором появления устройства UE. Альтернативным вариантом является наличие у малых сот одноранговой сигнализации, например через уровень MAC их транспортной сети или через новый протокол SC-SC.

Как описано ранее, один полезный аспект новой ориентированной на станцию DgNB архитектуры состоит в том, что между устройством UE и станцией DgNB обеспечивается безопасность передачи так, что устройству UE и малым сотам не нужно выполнять дополнительные защитные процедуры, задерживающие переключение сот. Одним из недостатков отсутствия ассоциации безопасности между устройством UE и любой малой сотой является возможность атак на безопасность со стороны мошеннических устройств UE, которые просто обращаются к малой соте с поддельным идентификатором UE-Id или с реальным идентификатором UE-Id мошеннического устройства, вводят ложные данные в восходящий канал и направляют данные, относящиеся к устройству UE, к новой малой соте, что позволяет уводить эти данные от реальной малой соты, обслуживающей соответствующее устройство UE.

Использование защиты целостности предотвращает возможность успешной инжекции в поток данных ошибочных данных мошенническим устройством UE. Кроме того, шифрование гарантирует невозможность считывания данных мошенническим устройством UE. Тем не менее, возможны атаки типа «отказ в обслуживании», поскольку перенаправление на новую целевую соту, инициированное мошенническим устройством UE, не позволяет данным достичь нужного целевого устройства UE.

Чтобы предотвратить такие атаки, общая базовая станция должна временно дублировать пакеты в нисходящем канале по новому и старому маршрутам. Кроме того, она должна принимать пакеты восходящего канала, поступающие по обоим маршрутам, для их пересылки по одному маршруту выше общей базовой станции в иерархической системе. Любые дублированные пакеты должны фильтроваться в станции DgNB с использованием порядковых номеров уровня PDCP или средств защиты целостности.

Наконец, само устройство UE должно информировать станцию DgNB о том, что оно переключилось на другую обслуживающую соту, в RRC-сообщении, сформированном устройством UE, естественно, с обеспечением безопасности, т.е. его получение информирует станцию DgNB о переключении на другую соту. Задействованные малые соты могут дополнительно информировать станцию DgNB через свой протокол RRC или аналогичный протокол о произошедших изменениях. В ответ станция DgNB информирует задействованные малые соты о переключении на другой маршрут, т.е. малые соты, расположенные в иерархии ниже, чем общая базовая станция на старом маршруте, могут быть проинформированы о прекращении маршрутизации данных к устройству UE и от него, общая базовая станция получает информацию о необходимости прекратить дублирование пакетов и использовать только новый маршрут, а устройство UE и малые соты получают информацию о новых малых сотах, которые в будущем могут быть использованы для автономного хэндовера.

Общая базовая станция может применять дублирование пакетов лишь в течение ограниченного времени. Она может запускать таймер, останавливаемый после подтверждения нового маршрута станцией DgNB. Если заданное время истекает до получения такого подтверждения, станция DgNB может остановить дублирование пакетов и вернуться к старому маршруту, полагая, что новый маршрут оказался неудачным.

В связи с описанным здесь автономным переключением сот согласно настоящему изобретению, передача данных через устройство UE и опорную сеть продолжается, пока станция DgNB не будет проинформирована о переключении сот или соответствующим образом сама не проинформирует об этом малые соты, при этом задержка данных оказывается минимальной. Таким образом, данное изобретение исключает задержку, вносимую многопролетными подсетями радиосвязи.

В нисходящем канале новый маршрут будет использоваться лишь после того, как общая базовая станция получит информацию о переключении маршрута. Между переключением сот устройством UE и передачей первых пакетов нисходящего канала по новому маршруту в целевую малую соту некоторые пакеты могут быть доставлены в нисходящий канал по старому маршруту. Чтобы уменьшить вероятность потери пакетов или количество потерянных пакетов, устройство UE, в зависимости от своих возможностей, может продолжать принимать пакеты от исходной малой соты до тех пор, пока первый пакет не поступит в нисходящий канал в целевой малой соте. Сброс на уровнях RLC, MAC и PHY в устройстве UE произойдет только тогда, когда первый пакет нисходящего канала поступит в новой соте.

Если устройство UE использует услугу связи, требующую очень надежной передачи данных, для исключения потерь пакетов может быть полезной передача данных с избыточностью. Вновь введенная архитектура настоящего изобретения может быть успешно использована и в этом случае. Устройство UE может иметь несколько обслуживающих малых сот и использовать настройку подходящих целевых малых сот для обеспечения автономной мобильности. Устройство UE может использовать описанные механизмы для автономного переключения одной из малых сот, сохраняя без изменений остальные избыточные каналы. Остальные избыточные каналы могут быть переключены только после подтверждения передачи по восходящему каналу и нисходящему каналу через автономно выбранную целевую малую соту, например, при поступлении первого пакета по нисходящему каналу или при приеме от станции DgNB соответствующего RRC-сообщения по нисходящему каналу. Передача с избыточностью может представлять собой настройку качества QoS канала передачи, используемую постоянно для определенного канала передачи, или возможность, используемую временно только при описанном переключении малых сот для предотвращения потери пакетов.

Настоящее изобретение также может использоваться для реализации двойного подключения, при котором одно устройство UE параллельно подключается к разным базовым станциям. Устройство UE может быть подключено к не менее чем двум малым сотам, управляемым одной и той же станцией DgNB, и может использовать методы автономного переключения для выбора лучших сот. В альтернативном варианте устройство UE может быть подключено к первой базовой станции и к малой соте, управляемой согласно настоящему изобретению станцией DgNB, при этом первая базовая станция не управляется станцией DgNB. Затем производится выбор наилучшей малой соты методом автономного переключения, при этом первая базовая станция остается той же или заменяется с использованием существующих процедур хэндовера.

Еще один альтернативный вариант архитектуры, показанный на фиг. 1, представляет собой устройство UE с не менее чем двумя параллельными подключениями к одной станции DgNB, одно из которых осуществляется через прямой радиоинтерфейс, а другое - через малую соту с беспроводной транспортной сетью, как описано здесь. При этом управляющие сигналы могут передаваться по прямому каналу связи со станцией DgNB, а устройство UE настраивается на автономный выбор лучшей малой соты для параллельного соединения. Тем не менее, основная цель автономного переключения сот, состоящая в исключении задержки управляющей сигнализации при информировании о результатах измерений и выполнении хэндовера, реализуемая многопролетной архитектурой каскадно соединенных малых сот, в этом случае не достигается.

Еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения является использование множества малых сот для организации множества каналов передачи с одним устройством UE, при котором оптимальная малая сота выбирается устройством UE для разных радиоканалов. Некоторые малые соты могут быть оптимизированы для решения отдельных задач, в то время как другие задачи они решают лишь в ограниченном объеме или не решают совсем. Например, некоторые малые соты предназначены для приложений с малой задержкой, но они не обеспечивают высокой скорости передачи данных. Такие малые соты могут передавать информацию о своих свойствах, чтобы дать устройствам UE возможность учитывать эту информацию при выборе новых малых сот, или же особые свойства малых сот могут содержаться в конфигурации подходящей соты, поступающей от станции DgNB. Описанное здесь автономное переключение сот в дальнейшем выполняется устройством UE только для части каналов передачи, настроенных или подлежащих настройке устройством UE. Эти механизмы применяются, как описано выше, а идентификатор GLogCh-ID пакетов восходящего канала позволяет общей базовой станции применять адаптацию маршрута нисходящего канала только для соответствующих каналов передачи. Кроме того, подтверждение маршрута, принимаемое позднее от станции DgNB, подтверждает новый маршрут для некоторых каналов передачи устройства UE, в то время как остальные каналы передачи по-прежнему пользуются старым маршрутом. Этот вариант использования настоящего изобретения особенно полезен для новых типов трафика данных «сверхмалая задержка» (ULL, Ultra Low Latency), «сверхнадежность» (URL, Ultra Reliability) и «массивный Интернет вещей» (MIoT, Massive Internet of Things) разрабатываемой сети 5G, которые могут использоваться в некоторых каналах передачи устройства UE, тогда как другие каналы могут использоваться для обычного широкополосного трафика. Примером реализации может быть базовая станция малой соты с малой задержкой в зоне действия устройства UE, непосредственно подключенная к станции DgNB, минуя множество беспроводных пролетов транспортной сети альтернативных базовых станций малых сот в зоне действия устройства UE. Базовая станция малой соты с малой задержкой обеспечивает лишь ограниченную пропускную способность или только передачу данных без установления соединения, в то время как другие базовые станции малых сот реализуют другие услуги в рамках более эффективной, но менее быстрой многопролетной беспроводной транспортной сети.

Описанные выше механизмы позволяют осуществлять автономное переключение обслуживающей соты для устройств UE. Новая архитектура, представленная на фиг. 1, основана на беспроводной транспортной сети для задействованных базовых станций малых сот. Беспроводная транспортная сеть между малыми сотами основана на том же радиоинтерфейсе (или подобном ему), что и радиоинтерфейс между устройством UE и малой сотой. Поэтому оригинальные механизмы настоящего изобретения могут быть также применены к самой беспроводной транспортной сети.

Базовая станция малой соты, например станция SC3.1, обслуживаемая другой базовой станцией малой соты - станцией SC2.1, может быть настроена на возможное автономное переключение на подходящую малую соту, например, на соту SC2.2. Для подходящей малой соты подготавливается информация о маршрутизации и мультиплексировании, а также информация о радиосвязи и идентификации, чтобы малая сота SC2.2 могла взять на себя обслуживание малой соты SC3.1 после переключения сот. В связи с этим могут использоваться все описанные выше механизмы, например переключение маршрутов, дублирование пакетов и объявление окончательного маршрута станцией DgNB с использованием сигнализации уровня 3. Идентификатор GLogCh-ID может предназначаться для каналов передачи, исходящих только от малой соты SC3.1, поскольку каналы передачи, маршрутизируемые станцией SC3.1, исходящие от других устройств, например от устройства UE1 и устройства UE2, уже связаны с идентификатором GLogCh-ID. При условии, что малая сота не генерирует никаких пользовательских данных, с помощью идентификаторов GLogCh-ID должны идентифицироваться лишь радиоканалы сигнализации для установления и обслуживания соединения RRC между малой сотой SC3.1 и станцией DgNB, при этом они должны быть связаны с информацией о качестве QoS и/или о приоритете в подходящей малой соте SC2.2.

Применение настоящего изобретения к беспроводной транспортной сети позволяет осуществлять гибкую динамическую настройку транспортной сети. Тем не менее, поскольку предполагается, что малые соты не являются мобильными, количество малых сот, подходящих для автоматического переключения сот, в этом случае может быть гораздо меньше, чем количество устройств UE (обычно мобильных). Такой вариант переключения может быть контрмерой против эффектов динамического затенения между двумя малыми сотами или против выхода из строя малых сот. При этом мобильные малые соты могут извлечь пользу из описанной сетевой архитектуры и механизмов, аналогично устройствам UE.

Подготовка подходящей малой соты в качестве беспроводной транспортной сети для другой малой соты после автономного переключения сот требует, чтобы подходящая малая сота была проинформирована обо всех текущих и потенциально возможных каналах передачи, обслуживаемых или маршрутизируемых исходной малой сотой. Это означает, что если беспроводная транзитная сеть больше и имеет более глубокую иерархию, чем сеть в примере на фиг. 1, а трафик маршрутизации малых сот охватывает несколько десятков других малых сот, каждая из которых связана с несколькими устройствами UE, то объем конфигурационной информации для подготовки каждой малой соты к автономному переключению сильно возрастает. Настройка конфигурации и ее обновление требуют весьма высокой пропускной способности беспроводной сети и производительности вычислительных ресурсов в станции DgNB и в малых сотах.

Альтернативным вариантом может быть обеспечение идентичной полной конфигурации всех малых сот беспроводной транспортной сети, т.е. когда конфигурация каждой малой соты содержит полную информацию об обслуживаемых каналах передачи и устройствах, например все идентификаторы GLogCh-ID, соответствующие приоритеты и качество QoS. Информация о конфигурации может передаваться в широковещательном режиме из станции DgNB, т.е. полная конфигурация однократно сообщается станцией DgNB всем малым сотам, напрямую подключенным к станции DgNB, а эти малые соты после приема информации о конфигурации сохраняют и применяют эту конфигурацию, а также пересылают информацию всем последующим малым сотам, которые обслуживаются по прямому каналу. Тот же механизм может применяться при обновлении конфигурации, при котором передаются только изменения в сохраненной полной конфигурации. Механизм широковещательной передачи требует, чтобы во всех задействованных малых сотах был доступен общий ключ безопасности для защиты целостности для гарантии правильности информации о конфигурации. Безопасность может обеспечиваться либо с помощью симметричного ключа, передаваемого через выделенную сигнализацию уровня 3 станцией DgNB каждой малой соте, либо с помощью пары асимметричных ключей станции DgNB, открытый ключ которой заранее задан или включен в широковещательную рассылку в качестве сертификата, проверяемого принимающими малыми сотами.

Описанная широковещательная передача подготавливает каждую малую соту к возможному переключению сот для всех устройств - устройств UE и малых сот. Возможная конфигурация устройств, осуществляющих переключение на подходящие малые соты, должна гарантировать, что переключение по-прежнему осуществляется под управлением станции DgNB. Кроме того, можно использовать многоадресную передачу, т.е. широковещательную рассылку различных конфигурирующих сообщений, адресованных группе малых сот. Это уменьшает количество одиночных конфигурационных сообщений в более крупных подсетях многопролетных беспроводных транспортных сетей.

Следует отметить, что изложенное в описании настоящего изобретения не препятствует обеспечению безопасности беспроводного транспортного соединения базовой станции малой соты, например с помощью защищенного туннеля, каким является туннель IPSec, для предотвращения подслушивания и манипулирования данными на этом уровне. Этот вариант дополнительно не описан в данном изобретении, поскольку он не влияет на изобретательский уровень и преимущества настоящего изобретения, а просто является вариантом его осуществления.

На фиг. 3 показана упрощенная архитектура, содержащая станцию DgNB, три базовые станции малых сот SC2, SC3.1 и SC3.2 и устройство UE. Устройство UE имеет канал доступа к базовой станции малой соты SC3.1. Малые соты SC3.1 и SC3.2 имеют беспроводные транспортные каналы связи с базовой станцией малой соты SC2, которая имеет беспроводной транспортный канал со станцией DgNB. Станция DgNB подключена к опорной сети оператора.

На схеме передачи сообщений, приведенной на фиг. 4, показан обмен сообщениями и данными в подсети, представленной на фиг. 3. В качестве предварительного условия, показанного как единый блок без детализации, предполагается, что согласно базовой архитектуре этого изобретения все базовые станции малых сот и устройство UE имеют соединение RRC со станцией DgNB.

В исходном состоянии, показанном на фиг. 4, устройство UE осуществляет текущую передачу данных по восходящему каналу (UL) и нисходящему каналу (DL). Для этой цели малые соты SC3.1 и SC2 конфигурируются в соответствии с данным изобретением так, чтобы они могли обеспечить качество QoS для каналов передачи, на которые в данное время настроено устройство UE. У устройства UE есть назначенный идентификатор устройства UE, например C-RNTI в соответствии со стандартом LTE, который используется устройством UE при передаче по восходящему каналу для указания источника данных. Это условие может выполняться путем скремблирования сообщений восходящего канала с идентификатором устройства UE или просто путем передачи идентификатора или его частей в составе данных. Идентификатор устройства UE также используется обслуживающей малой сотой для передачи данных нисходящего канала при обращении к ресурсам, используемым для передачи данных устройству UE. Скремблирование или другие методы могут также использоваться для передачи идентификатора устройства UE или его частей при распределении ресурсов нисходящего канала. Согласно настоящему изобретению, базовая станция малой соты SC3.1 настраивается по идентификатору C-RNTI устройства UE. Кроме того, устройству UE могут быть предоставлены специальные ресурсы малой соты во временной и/или частотной области для запроса планирования передачи по восходящему каналу от базовой станции малой соты SC3.1. Другие параметры радиосвязи, касающиеся функций радиосвязи, поддерживаемых или предпочитаемых устройством UE, также могут быть настроены подобно известным стандартам радиосвязи, например LTE или 5G NR.

Устройство UE может иметь три радиоканала для сигнализации и четыре радиоканала для передачи данных - всего семь радиоканалов с соответствующими параметрами качества QoS, как указано в таблице 1. Соответствующая информация настраивается в устройстве UE и в базовой станции малой соты SC3.1, которая в настоящее время обслуживает устройство UE.

Таблица 1

Идентификатор LogCh-ID Тип радиоканала Относительный приоритет Идентификатор GLogCh-ID 1 SRB0 1 65 2 SRB1 1 66 3 SRB2 4 67 4 DRB1 Качество по мере возможности 6 68 5 DRB2 Сигнализация протокола SIP (Session Initiation Protocol) 3 69 6 DRB3 Голосовая связь по протоколу VoIP (Voice over IP) 2 70 7 DRB4 Потоковое видео 5 71

Базовая станция малой соты SC3.1 имеет беспроводной транспортный канал с базовой станцией малой соты SC2, который может иметь восемь настраиваемых радиоканалов - три радиоканала сигнализации для установки и поддержания собственного соединения RRC со станцией DgNB и пять радиоканалов для пересылки или ретрансляции данных с разным качеством QoS. В таблице 2 приведен пример беспроводных транспортных каналов, настроенных для станций SC3.1 в SC3.1 и SC2. Только трем радиоканалам сигнализации от станции SC3.1 назначается глобальный идентификатор логического канала, поскольку ожидается, что все пересылаемые или ретранслируемые данные уже содержат идентификатор GLogCh-ID согласно их происхождению и каналу передачи.

Таблица 2

Идентификатор LogCh-ID Тип радиоканала Относительный приоритет Идентификатор GLogCh-ID 1 SRB0 1 101 2 SRB1 1 102 3 SRB2 4 103 4 DRB1 Качество по мере возможности 6 - 5 DRB2 Сигнализация SIP 3 - 6 DRB3 Голосовая связь VoIP 2 - 7 DRB4 Потоковое видео 5 - 8 DRB5 Видеосвязь 2 -

Подобным образом информация для малой соты SC3.2 может быть настроена в станциях SC3.2 и SC2 в соответствии с таблицей 3:

Таблица 3

Идентификатор LogCh-ID Тип радиоканала Относительный приоритет Идентификатор GLogCh-ID 1 SRB0 1 104 2 SRB1 1 105 3 SRB2 4 106 4 DRB1 Качество по мере возможности 6 - 5 DRB2 Сигнализация SIP 3 - 6 DRB3 Голосовая связь VoIP 2 - 7 DRB4 Потоковое видео 5 - 8 DRB5 Видеосвязь 2 -

Согласно настоящему изобретению, конфигурация базовой станции малой соты SC2 содержит информацию об устройствах, которые обслуживаются или потенциально могут обслуживаться малой сотой SC2, например, идентификатор GLogCh-ID, качество QoS и информацию о приоритете, причем эта информация может отличаться от той, что содержится в обслуживаемых устройствах. Например, информация о приоритете в базовой станции малой соты SC2 может учитывать, что собственные высокоприоритетные радиоканалы для передачи сигнализации базовой станции малой соты SC2 имеют более высокий приоритет, чем аналогичные каналы, пересылаемые или ретранслируемые сотой SC2. Кроме того, высокоприоритетные радиоканалы для передачи сигнализации базовых станций малых сот, обслуживаемых сотой SC2, например, станций SC3.1 и SC3.2, могут иметь более высокий приоритет, чем радиоканалы для передачи сигнализации устройств UE. Такой пример данных, относящихся к устройству UE и к базовым станциям малых сот SC3.1 и SC3.2, сконфигурированных станцией DgNB в станции SC2, приведен в таблице 4. Кроме того, в базовой станции малой соты SC2 настроены свои собственные радиоканалы передачи сигнализации и данных, подобно базовым станциям SC3.1 и SC3.2 в таблицах 2 и 3.

Таблица 4

Идентификатор GLogCh-ID Относительный приоритет Тип радиоканала Маршрутизация 65 3 Высокоприоритетная сигнализация SC3.1 66 3 Высокоприоритетная сигнализация SC3.1 67 6 Низкоприоритетная сигнализация SC3.1 68 8 Качество по мере возможности SC3.1 69 5 Сигнализация SIP SC3.1 70 4 Голосовая связь VoIP SC3.1 71 7 Потоковое видео SC3.1 101 2 Высокоприоритетная сигнализация 102 2 Высокоприоритетная сигнализация 103 5 Низкоприоритетная сигнализация 104 2 Высокоприоритетная сигнализация 105 2 Высокоприоритетная сигнализация 106 5 Низкоприоритетная сигнализация

Согласно настоящему изобретению, базовая станция малой соты SC3.1 принимает данные от устройства UE по любому радиоканалу. Можно предположить, что пакеты пользовательских данных поступают по всем радиоканалам передачи данных, т.е. DRB1, DRB2, DRB3 и DRB4. Базовая станция малой соты SC3.1 принимает пакеты, декодирует и демультиплексирует их и восстанавливает сегментированные пакеты в виде исходных пакетов пользовательских данных. В большинстве случаев это IP-пакеты из соответствующих приложений. В других примерах, где пакеты принимаются по радиоканалам передачи сигнализации SRB0, SRB1 или SRB2, эти пакеты могут быть не IP-пакетами, а RRC-сообщениями от уровня RRC устройства UE. Станция SC3.1 на основе радиоканала, по которому был получен пакет, и на основе настройки станцией DgNB определяет для каждого пакета пользовательских данных глобальный идентификатор логического канала GLogCh-ID и добавляет его в пакет данных перед пересылкой этого пакета по беспроводной транспортной сети к базовой станции малой соты SC2. Иными словами, для пакетов, принимаемых от устройства UE по радиоканалу передачи данных DRB1, перед пересылкой данных по беспроводной транспортной сети добавляется идентификатор GLogCh-ID = 68. Для радиоканалов передачи данных DRB2, DRB3 и DRB4 добавляются идентификаторы GLogCh-ID со значениями 69, 70 и 71, соответственно. Такое добавление может быть выполнено в соответствии с любым подходящим протоколом, например, с любым из существующих протоколов в стеке протоколов 5G NR или с новым протоколом, который в примере на фиг. 2 называется протоколом ретрансляции (RP). Пересылка пакетов выполняется в соответствии с настройкой конфигурации станцией DgNB, т.е. в соответствии с конфигурационными данными таблицы 2. В этой таблице для каждого радиоканала устройства UE устанавливается относительный приоритет обработки данных с учетом порядка передачи пакетов, мультиплексируемых в те же ресурсы. Больший приоритет, т.е. меньшие целочисленные значения параметра относительного приоритета, служат условием приоритетной передачи, а пакеты с меньшим приоритетом передаются лишь в том случае, если нет ожидающих передачи пакетов с более высоким приоритетом. Кроме того, в таблице 2 для каждого из радиоканалов устройства UE приведена информация о типе радиоканала, которую также можно называть качеством обслуживания (QoS), указывающим на характер услуг, для оказания которых используются данные. Тип радиоканала может использоваться базовой станцией малой соты для выбора одного из пяти радиоканалов передачи данных DRB4-DRB8 базовой станции малой соты для пересылки пакета данных. Тот же принцип применяется в отношении пакетов данных, принимаемых базовой станцией малой соты SC3.1 от устройства UE по одному из радиоканалов передачи сигнализации SRB0, SRB1 или SRB2 с соответствующим более высоким приоритетом, другим качеством QoS или типом радиоканала и с идентификатором GLogCh-ID, имеющим значение 65, 66 или 67, соответственно.

Базовая станция малой соты SC2, принимающая пакет данных от базовой станции малой соты SC3.1 по любому из радиоканалов DRB1, DRB2, DRB3, DRB4 или DRB5 в беспроводном транспортном канале соты SC3.1, должна декодировать и демультиплексировать пакеты, восстанавливать сегментированные пакеты и определять добавленный идентификатор GLogCh-ID. Она ищет идентификатор GLogCh-ID в соответствии с конфигурацией, заданной станцией DgNB. В приведенном примере поиск пакета от устройства UE с идентификатором LogCh-ID = 68 приводит к его пересылке станцией SC2 в соответствии с качеством обслуживания «по мере возможности» (best effort) и относительным приоритетом 8. Базовая станция малой соты SC2 не имеет никакой информации об устройстве UE и ей не нужно связывать идентификатор GLogCh-ID = 68 с конкретным устройством. Тем не менее, она получает достаточно информации, чтобы принять решение о пересылке пакета с соответствующим качеством QoS и приоритетом, а пересылая идентификатор GLogCh-ID вместе с принятым пакетом данных, она предоставляет достаточную информацию для последующих малых сот, чтобы принять решение о пересылке, и для станции DgNB, чтобы установить принадлежность этого пакета конкретному устройству UE. Если базовая станция малой соты SC2 настроила канал передачи к станции DgNB, соответствующий передаче данных с качеством «по мере возможности», то используется этот канал, а данные мультиплексируются в доступные ресурсы в соответствии с приоритетом 8.

Станция DgNB обладает информацией о распределении идентификаторов GLogCh-ID, выделенных устройствам UE и соответствующим радиоканалам устройств UE в управляемой станцией DgNB подсети, поэтому после успешного приема пакета станция DgNB может по идентификатору GLogCh-ID правильно определить объект уровня PDCP и/или RRC, которому адресован этот пакет.

Выше описана передача данных по восходящему каналу от устройства UE к станции DgNB через многопролетную подсеть. Для нисходящего канала могут применяться те же принципы, т.е. ко всем пакетам данных, передаваемым к базовой станции малой соты, например, к станции SC2, станция DgNB добавляет идентификатор GLogCh-ID. Базовая станция малой соты SC2 определяет идентификатор GLogCh-ID, отыскивает соответствующие качество QoS и приоритет и пересылает пакеты данных с идентификатором LogCh-ID. Чтобы базовая станция малой соты могла определить маршрут, т.е. какому из обслуживаемых устройств должен быть направлен пакет данных, станция DgNB настраивает информацию о маршрутизации в малых сотах для устройств, которые не обслуживаются ими по каналу доступа. В данном примере это базовая станция малой соты SC2, а настройка маршрутизации показана в качестве примера в столбце «Маршрутизация» таблицы 4.

В этой таблице все радиоканалы, направленные к устройству UE и от него маршрутизируются через базовую станцию малой соты SC3.1. Информация о маршрутизации может быть предоставлена в виде адреса следующего пролета или имени устройства в следующем пролете, последний вариант показан в таблице 4. В альтернативном варианте информация о маршрутизации может быть предоставлена как индекс следующего пролета, который является индексным указателем для заранее заданной таблицы.

Таблица 4 не содержит информации о маршрутизации для радиоканалов базовых станций малых сот SC3.1 и SC3.2, поскольку обе эти базовые станции малых сот обслуживаются по каналу доступа станцией SC2, поэтому идентификатор GLogCh-ID любого пакета соответствует радиоканалу канала доступа и, следовательно, конечному устройству.

Как показано на фиг. 4, приведенное выше описание в основном объясняет, во-первых, предварительное предположение об установленном соединении RRC каждого устройства UE и базовой станции малой соты со станцией DgNB, как показано на чертеже в верхнем блоке. Во-вторых, выше описана двусторонняя передача данных между устройством UE или другими устройствами и станцией DgNB, что упрощенно показано на чертеже двунаправленными верхними стрелками.

Согласно настоящему изобретению, станция DgNB настраивает устройства UE с использованием информации о подходящей соте, содержащей в этом варианте осуществления изобретения информацию о соте, находящейся в зоне действия базовой станции малой соты SC3.2. Эта информация может содержать информацию о ресурсах, например о полосе частот или о средней частоте полосы пропускания подходящей соты. Эта информация также может содержать идентификатор соты, например идентификатор физической соты, закодированный в сигналах синхронизации, транслируемых в соте, чтобы обеспечить возможность идентификации соты на основе сигналов синхронизации. Кроме того, эта информация может содержать идентификатор устройства UE, используемый устройством UE при доступе к подходящей соте. В этом варианте осуществления изобретения предполагается, что идентификатор устройства UE, например C-RNTI, не изменяется при автономном переключении сот. Для произвольного доступа или других способов доступа к подходящей соте с ограничением данных, и устройство UE, и эта сота могут быть настроены с помощью короткого идентификатора устройства UE в дополнение к идентификатору C-RNTI или вместо него.

Кроме того, подходящая малая сота SC3.2 настроена так, что она может обслуживать устройство UE после автономного переключения устройства UE на другую соту. Для этой цели в конфигурацию соты SC3.2 включается идентификатор устройства UE, в данном варианте осуществления изобретения - C-RNTI и/или короткий идентификатор устройства UE, а также дополнительная информация, необходимая для обслуживания устройства UE. Например, указываются возможности радиосвязи устройства UE, относящиеся к уровню MAC и физическому уровню.

Кроме того, в базовой станции малой соты SC3.2 также настраивается информация согласно таблице 1, которая в данное время присутствует в устройстве UE и в базовой станции малой соты SC3.1 для обслуживания устройства UE. Эта информация позволяет соте SC3.2 мультиплексировать данные нисходящего канала в соответствующие радиоканалы и пересылать данные восходящего канала с соответствующим качеством QoS и приоритетом, добавляя правильный идентификатор GLogCh-ID, как пояснялось выше в отношении базовой станции малой соты SC3.1.

Базовая станция малой соты SC3.2 передает в широковещательном режиме синхронизирующие и опорные сигналы, а также системную информацию, принимаемую устройством UE, при этом определяются результаты измерения характеристик подходящей соты SC3.2, используемые устройством UE для принятия решения о возможном переключении сот. Информация, передаваемая сотой SC3.2, показана на чертеже штриховой линией, поскольку это всего лишь пример и при реализации данного изобретения можно использовать любое другое условие для принятия устройством UE решения о переключении сот. Системная информация может содержать информацию о нагрузке, позволяющую устройству UE определять, лучше ли качество обслуживания, ожидаемое в соте SC3.2, текущего качества обслуживания в соте SC3.1.

Согласно данному варианту осуществления изобретения, устройство UE принимает решение об автономном переключении сот и запрашивает ресурсы у базовой станции подходящей малой соты SC3.2. Это может быть выполнено путем получения произвольного доступа к подходящей малой соте с помощью короткого идентификатора устройства UE, который был предусмотрен при настройке. Устройство UE может в первом сообщении произвольного доступа запросить ресурсы для передачи более длинного второго сообщения на предоставленных ресурсах. В альтернативном варианте, если произвольный доступ не требуется, например, по причинам быстродействия, устройство UE может напрямую использовать физический канал управления восходящей линии связи для запроса ресурсов восходящего канала с использованием идентификатора C-RNTI.

Во время этой процедуры передача данных по нисходящему каналу через базовую станцию малой соты SC3.1 может продолжаться. В зависимости от возможностей радиосвязи устройства UE, оно может быть способным успешно принимать данные от соты SC3.1 и подтверждать прием в восходящем канале после начала передачи данных по восходящему каналу в соту SC3.2. Этот вариант показан штриховыми линиями на фиг. 4.

Подходящая малая сота SC3.2 может отвечать на запрос ресурсов восходящего канала предоставлением ресурсов восходящего канала, что после приема устройством UE позволяет превратить подходящую малую соту SC3.2 в новую обслуживающую малую соту. Устройство UE компилирует первые пакеты данных восходящего канала, например, из пакетов пользовательских данных или из RRC-сообщения восходящего канала, и передает их базовой станции малой соты SC3.2. Эти пакеты принимаются и затем выполняется отображение настроенных радиоканалов в радиоканалы беспроводной транспортной линии связи, как описано в отношении пересылки пакетов восходящего канала к базовой станции малой соты SC3.1, включая добавление идентификатора GLogCh-ID в соответствующий протокол связи.

Согласно настоящему изобретению, как только пакеты данных восходящего канала от устройства UE принимаются базовой станцией малой соты SC2 и распознаются по идентификатору LogCh-ID, запускается дублирование пакетов данных по нисходящему каналу к устройству UE того же канала, распознаваемого по тому же идентификатору LogCh-ID. Дублирование в этом случае означает, что эти пакеты нисходящего канала передаются базовой станцией малой соты по старому маршруту, т.е. к базовой станции малой соты SC3.1 в этом варианте осуществления изобретения и, кроме того, они копируются на новый маршрут, по которому были получены первые пакеты восходящего канала, т.е. к базовой станции малой соты SC3.2.

Если идентификатор GLogCh-ID построен так, что позволяет идентифицировать все каналы передачи, принадлежащие одному устройству UE, то принцип временного копирования пакетов данных нисходящего канала в базовой станции малой соты может применяться ко всем каналам передачи устройства UE после получения первого пакета данных восходящего канала. Если идентификатор GLogCh-ID не позволяет различать устройства UE, копирование нисходящего канала может применяться лишь к двунаправленным каналам, для которых были приняты пакеты восходящего канала. В этом случае может быть предусмотрена передача устройством UE пустых пакетов в восходящей линии связи для каналов передачи, которые в настоящее время не имеют данных для отправки по восходящему каналу, чтобы ускорить использование нового маршрута в нисходящем канале для всех каналов. Эти пустые пакеты могут иметь нулевую длину пользовательских данных, т.е. могут содержать лишь небольшой заголовок, или могут быть помечены иным образом, чтобы исключить их из потока данных в подсети радиодоступа.

Прием первого пакета нисходящего канала устройством UE через новую базовую станцию малой соты SC3.2, первое предоставление восходящего канала или успешный прием подтверждения пакета восходящего канала новой базовой станцией малой соты может инициировать информирование устройством UE станции DgNB об успешном переключении сот в RRC-сообщении, например в сообщении «информация о переключении маршрута» (path switch info). Прием этого сообщения станцией DgNB может инициировать информирование станцией DgNB всех задействованных малых сот о переключении маршрута, т.е. на базовую станцию малой соты SC2 направляется запрос на объявление нового маршрута к устройству UE, на базовую станцию малой соты SC3.2 направляется запрос на функционирование в качестве обслуживающей малой соты, а сота SC3.1 настраивается на удаление контекста устройства UE или на возможное использование в качестве подходящей малой соты для будущего переключения сот обратно на старую соту.

Если базовая станция малой соты SC2 скопировала пакеты нисходящего канала лишь для части каналов передачи устройства UE, станция DgNB может инициировать объявление этого маршрута для всех каналов передачи устройства UE.

Далее передача данных нисходящего канала для всех каналов передачи устройства UE направляется к новой базовой станции малой соты. После этого станция DgNB может выполнять новую настройку устройства UE, предоставляя новые подходящие малые соты.

На фиг. 5 показана разновидность предыдущего варианта осуществления изобретения на основе той же архитектуры подсети, что представлена на фиг. 3. Предварительные условия для соединений RRC устройства UE и всех базовых станций малых сот со станцией DgNB и настройка базовых станций малых сот SC3.1 и SC2 с использованием идентификаторов GLogCh-ID и информации о маршрутизации те же, что в предыдущем варианте осуществления изобретения.

В этом варианте, согласно новому аспекту этого изобретения, базовая станция малой соты SC3.1 настроена на информирование станции DgNB, если соединение с устройством UE потеряно. Малая сота SC3.1 информирует станцию DgNB о потере соединения с устройством UE, передавая идентификационные данные устройства UE, или информирует о потере соединения с обслуживаемыми каналами передачи, передавая список идентификаторов GLogCh-ID, с которыми потеряно соединение. Любая такая информация может быть передана для станции DgNB в виде «уведомления о потере канала передачи» (bearer loss notification).

Как показано на фиг. 5, в некоторый момент времени устройство UE и базовая станция малой соты SC3.1 обнаруживают потерю соединения, например из-за нарушения работы радиолинии вследствие того, что устройство UE покидает соту, вследствие затенения антенны устройства UE и т.п. Устройство UE сразу должно начать буферизацию данных восходящего канала, так как линия связи недоступна для передачи. В этом нет отличий от современной реализации устройств UE. Согласно настоящему изобретению, базовая станция малой соты SC3.1 информирует станцию DgNB о потере соединения с устройством UE, после чего станция DgNB начинает буферизацию данных нисходящего канала. Станция DgNB также может запускать таймер, который по истечении установленного времени запускает неявное разъединение соединения RRC с устройством UE. В этом варианте осуществления изобретения предполагается, что время работы таймера не истекло и соединение RRC поддерживается.

Устройство UE выполняет автономное переключение соты на подходящую малую соту, в данном варианте - на соту SC3.2, и передает по восходящему каналу, предпочтительно в качестве первого пакета восходящего канала, RRC-сообщение, информирующее станцию DgNB о переключении маршрута. Уровень RRC перенастраивает задействованные малые соты SC2, SC3.1 и SC3.2 на новый маршрут к устройству UE и от него, а также начинает передачу буферизованных данных нисходящего канала, прежде чем продолжить обычную передачу новых данных нисходящего канала. Устройство UE может начинать передачу данных восходящего канала сразу после автономного переключения сот.

Ниже описан еще один вариант осуществления изобретения. Этот вариант является модификацией части предыдущих вариантов осуществления изобретения с архитектурой согласно фиг. 6. По сравнению с архитектурой, представленной на фиг. 3, в изображенной подсети на один уровень иерархии больше. Этот вариант приведен для того, чтобы показать полезный аспект настоящего изобретения для более крупных подсетей.

Если все пять базовых станций малых сот подсети настроены на фактическое или потенциально возможное обслуживание устройства UE, то индивидуальная настройка базовой станции малой соты в соответствии с двумя предыдущими вариантами осуществления изобретения расходует значительные радиоресурсы в линиях беспроводного доступа. Альтернативный вариант показан на фиг. 7. Станция DgNB передает в широковещательном режиме сообщение о перенастройке малой соты, содержащее информацию о подготовке маршрутизации малой соты, т.е. идентификаторы GLogCh-ID и соответствующее качество QoS, приоритет и информацию о маршрутизации. Широковещательная передача в этом случае означает распространение информации по всем непосредственно подключенным базовым станциям малых сот подсети с целью сохранения и применения конфигурации, а также параллельную пересылку этой информации каждой базовой станцией малой соты последующим базовым станциям малых сот, непосредственно подключенным по каналу доступа.

Согласно фиг. 7, все базовые станции малых сот, принявшие сообщение о перенастройке, пересылают это сообщение, предварительно проверив его целостность, например путем проверки целостности на основе сертификата, хранящегося в каждой базовой станции малой соты и полученного от оператора сети. После проверки целостности конфигурация сохраняется и применяется в дальнейшей работе.

Этот эффективный механизм распространения конфигурации подсети может быть объединен с основными шагами настоящего изобретения, описанными в качестве примера для первых двух вариантов осуществления изобретения.

Любая перенастройка устройства UE или базовой станции малой соты подсети, приводящая к добавлению, удалению или значительной перенастройке канала передачи сигнализации или данных, в дальнейшем вызывает широковещательную передачу сообщения о перенастройке малой соты, содержащего обновленный идентификатор GLogCh-ID, приоритет, качество QoS и/или информацию о маршрутизации, чтобы все базовые станции малых сот были готовы обслуживать это устройство UE после автономного переключения сот. Если эффективный механизм широковещательной передачи, соответствующий третьему варианту осуществления изобретения, не используется, любая подобная перенастройка устройства UE или базовой станции малой соты приводит к необходимости индивидуальной перенастройки всех задействованных базовых станций малых сот.

Четвертый вариант осуществления изобретения основан на архитектуре, представленной на фиг. 8, подобной архитектуре фиг. 3, за исключением того, что базовая станция малой соты SC3.2 непосредственно подключена к станции DgNB. Станция SC3.2 может быть оптимизирована для осуществления связи с малой задержкой и ограниченной полосой пропускания.

В устройстве UE может быть запущено несколько приложений, предполагающих качество QoS, не требующее малой задержки связи. Кроме того, в устройстве UE есть одно приложение, эпизодически генерирующее пакеты данных, требующие передачи с малой задержкой (данные ULL), которое обычно генерирует ограниченный объем трафика нисходящего канала, например одно подтверждение на сетевом уровне.

На фиг. 9 показана последовательность сообщений согласно этому варианту осуществления изобретения. Предполагается, что устройство UE подключено к базовой станции малой соты SC3.1 и имеет соединение RRC со станцией DgNB аналогично первому варианту осуществления изобретения. Устройство UE настроено на по меньшей мере одну соту SC3.2, подходящую для передачи данных ULL. Эта сота не рассматривается при настройке автономного переключения сот, как в других вариантах осуществления изобретения, но рассматривается при автономном выборе соты для передачи данных ULL. Базовая станция малой соты SC3.2 настроена как подходящая сота, но эта настройка может быть ограничена поддержкой лишь радиоканалов передачи данных ULL, например, с одним идентификатором GLogCh-ID, и радиоканалов устройства UE без сигнализации.

В какой-то момент данные ULL генерируются соответствующим приложением, устройство UE выбирает подходящую соту SC3.2 для их передачи и запрашивает ресурсы для передачи восходящего канала, в то время как передача по восходящему каналу и нисходящему каналу через базовую станцию малой соты SC3.1 продолжается для других приложений, т.е. других радиоканалов, или для сигнализации уровня RRC. После получения разрешения устройство UE передает по восходящему каналу данные ULL, которые направляются в соответствии с конфигурацией малой соты к станции DgNB. Результирующие данные нисходящего канала обрабатываются аналогично: маршрутизируются и принимаются от станции SC3.2 в устройстве UE. Дополнительно устройство UE может информировать станцию DgNB о передаче данных на вновь выбранную базовую станцию малой соты SC3.2, а станция DgNB может перенастроить базовую станцию малой соты и подтвердить новый маршрут. Здесь эти действия описаны как необязательные и показаны на фиг. 9 штриховыми линиями, поскольку для одной передачи данных любое участие станции DgNB, кроме маршрутизации данных, может быть исключено.

Конкретные аспекты изобретения можно кратко изложить следующим образом.

Базовая станция управляет подсетью радиодоступа, содержащей по меньшей мере одно устройство UE и несколько каскадно соединенных базовых станций малых сот, где по меньшей мере одно устройство UE и несколько каскадно соединенных базовых станций малых сот имеют соединение RRC с базовой станцией.

Несколько каскадно соединенных базовых станций малых сот содержат:

- несколько базовых станций малых сот, каждая из которых имеет беспроводной транспортный канал с другой базовой станцией малой соты;

- по меньшей мере одну базовую станцию малой соты, имеющую беспроводной транспортный канал с базовой станцией;

- несколько базовых станций малых сот, каждая из которых имеет беспроводной канал доступа к другим базовым станциям малых сот; и

- по меньшей мере одну базовую станцию малой соты, имеющую беспроводной канал доступа к по меньшей мере одному устройству UE.

Базовая станция настраивает устройство UE с использованием информации о подходящей малой соте, содержащей идентификационную информацию по меньшей мере одной подходящей малой соты в зоне действия одной из нескольких каскадно соединенных базовых станций малых сот для автономного переключения сот, и по меньшей мере одно условие для выполнения автономного переключения сот.

Базовая станция настраивает по меньшей мере одну базовую станцию малой соты как подходящую для организации беспроводного канала доступа к по меньшей мере одному устройству UE после автономного переключения устройством UE, при этом настройка подходящей базовой станции малой соты включает в себя настройку:

- идентификации устройства UE, используемой устройством UE при доступе к подходящей малой соте;

- одного или нескольких идентификаторов каналов передачи, идентифицирующих один или несколько каналов передачи устройства UE; и

- информации об обработке при пересылке идентификаторов одного или нескольких каналов передачи, при этом информация об обработке при пересылке содержит параметры качества обслуживания и/или информацию о приоритете и/или информацию о маршрутизации для пересылки к устройству UE или от него пакетов данных, принятых подходящей базовой станцией малой соты.

Базовая станция принимает информацию о переключении сот, выполненном устройством UE автономно (выполнение переключения соты не инициируется станцией).

Базовая станция способна после приема информации о переключении сот, выполненном устройством UE автономно, настраивать устройство UE путем указания обновленной информации о подходящей малой соте, а также подтверждать после приема информации о переключении сот, выполненном устройством UE автономно, переключение маршрута в базовых станциях малых сот, участвующих в маршрутизации данных к устройству UE или от него.

Базовая станция управляет подсетью радиодоступа, содержащей по меньшей мере одно устройство UE и несколько каскадно соединенных базовых станций малых сот, где по меньшей мере одно устройство UE и несколько каскадно соединенных базовых станций малых сот имеют соединение RRC с базовой станцией, а несколько каскадно соединенных базовых станций малых сот включают в себя:

- несколько базовых станций малых сот, имеющих беспроводной транспортный канал с другой базовой станцией малой соты;

- по меньшей мере одну базовую станцию малой соты, имеющую беспроводной транспортный канал с базовой станцией;

- несколько базовых станций малых сот, имеющих беспроводной канал доступа к другим базовым станциям малых сот; и

- по меньшей мере одну базовую станцию малой соты, имеющую беспроводной канал доступа к по меньшей мере одному устройству UE.

Базовая станция настраивает устройство UE с использованием информации о подходящей малой соте, содержащей идентификационную информацию по меньшей мере одной подходящей малой соты в зоне действия одной из нескольких каскадно соединенных базовых станций малых сот для автономного переключения сот, и по меньшей мере одно условие для выполнения автономного переключения сот.

Базовая станция настраивает по меньшей мере одну базовую станцию малой соты для маршрутизации данных одного или одного из нескольких устройств UE, при этом настройка включает в себя настройку:

- одного или нескольких идентификаторов каналов передачи, идентифицирующих один или несколько каналов передачи устройства UE;

- информации об обработке при пересылке для каждого из одного или нескольких идентификаторов каналов передачи, при этом информация об обработке при пересылке содержит параметры качества обслуживания и/или информацию о приоритете и/или информацию о маршрутизации для маршрутизации пакетов данных нисходящего канала, принимаемых по беспроводному транспортному каналу, к устройству UE, а информация о маршрутизации содержит по меньшей мере один первый путь для маршрутизации пакетов данных нисходящего канала к устройству UE и по меньшей мере один альтернативный путь для маршрутизации пакетов данных нисходящего канала к устройству UE после автономного переключения сот устройством UE.

Базовая станция подтверждает переключение маршрута к базовой станции малой соты в ответ на прием информации по одному из альтернативных путей при переключении сот, выполненном устройством UE автономно.

Подтверждение базовой станцией переключения маршрута к базовой станции малой соты содержит запрос на прекращение дублирования передачи пакетов данных по первому маршруту.

Настройка по меньшей мере одной базовой станции малой соты для маршрутизации данных одного из устройств UE включает в себя сообщение одинаковой конфигурационной информации всем базовым станциям малых сот, имеющим канал доступа к базовой станции, для настройки базовых станций малых сот и для пересылки конфигурационной информации базовыми станциями малых сот другим базовым станциям малых сот, при этом предусмотрена защита целостности конфигурационной информации, что позволяет базовым станциям малых сот проверять целостность конфигурационных данных.

Устройство UE для выполнения автономного переключения сот имеет беспроводной канал доступа к первой базовой станции малой соты, соединение RRC с базовой станцией макросоты, управляющей первой базовой станцией малой соты и устройством UE, принимает от базовой станции макросоты идентификационную информацию устройства UE и информацию о подходящей малой соте, содержащую идентификационную информацию по меньшей мере одной подходящей малой соты и по меньшей мере одно условие для выполнения автономного переключения сот.

Устройство UE на основе результатов измерений характеристик сигналов, принятых от подходящей малой соты, и по меньшей мере одного условия для выполнения автономного переключения сот автономно принимает решение о переключении на подходящую малую соту и запрашивает ресурсы восходящего канала для передачи данных из подходящей малой соты с использованием идентификационной информации устройства UE.

Устройство UE автономно принимает решение о переключении сот без приема сообщения, инициирующего переключение на подходящую малую соту, и без информирования первой базовой станции малой соты о переключении сот. Устройство UE выполняет переключение сот, в то время как передача данных к первой базовой станции малой соты и/или от нее продолжается.

Устройство UE может быть выполнено так, что после успешного выполнения переключения сот оно информирует базовую станцию о переключении сот в RRC-сообщении, отправленном через переключенную малую соту, при этом переключение сот считается успешным после приема от малой соты, на которую выполнено переключение, разрешения на предоставление ресурса восходящего канала или пакета данных нисходящего канала.

После приема от базовой станции информации о результатах измерений характеристик соседней соты, содержащей идентификационную информацию по меньшей мере одной соты, не управляемой базовой станцией, и при измерении (параллельном, но в действительности никогда не одновременном) характеристик принятых сигналов подходящих малых сот на основе идентификационной информации по меньшей мере одной подходящей малой соты для принятия решения о выполнении автономного переключения сот, устройство UE может выполнять измерения соседних сот в соответствии с информацией об измерении соседних сот.

Устройство UE может сообщать результаты измерений соседних сот базовой станции макросоты в соответствии с информацией о результатах измерений соседних сот независимо от автономного переключения сот.

Базовая станция малой соты, управляемая базовой станцией, имеющей беспроводной транспортный канал с другой базовой станцией малой соты, управляемой базовой станцией, принимает от базовой станции макросоты идентификационную информацию устройства UE, содержащую:

- идентификатор устройства UE, идентифицирующий устройство UE, которое в настоящее время не обслуживается базовой станцией малой соты;

- один или несколько идентификаторов радиоканалов, однозначно идентифицирующих (в пределах подсети, управляемой базовой станцией) один или несколько радиоканалов идентифицированного устройства UE; и

- информацию об обработке при пересылке, связанную с идентификаторами одного или нескольких радиоканалов, при этом информация об обработке при пересылке содержит информацию о качестве обслуживания и/или информацию о приоритете и/или информацию о маршрутизации.

Базовая станция малой соты:

- принимает от устройства UE запрос ресурсов восходящего канала, содержащий идентификатор устройства UE;

- идентифицирует устройство UE на основе соответствующих идентификаторов устройства UE, полученных от устройства UE и от базовой станции макросоты;

- предоставляет ресурсы восходящего канала идентифицированному устройству UE без дополнительной связи с базовой станцией макросоты относительно этого устройства UE; и

- принимает пакет данных восходящего канала по радиоканалу от устройства UE, определяет идентификатор радиоканала, однозначно идентифицирующий радиоканал устройства UE, и пересылает этот пакет данных вместе с определенным идентификатором радиоканала к другой базовой станции малой соты по беспроводному транспортному каналу в соответствии с информацией об обработке при пересылке.

Базовая станция малой соты, управляемая базовой станцией, имеющей беспроводной транспортный канал (с другой базовой станцией) и имеющей беспроводные каналы доступа к по меньшей мере двум дополнительным базовым станциям малых сот, управляемым базовой станцией, принимает от базовой станции:

- один или несколько идентификаторов каналов передачи, каждый из которых идентифицирует один или несколько каналов передачи конкретного устройства UE,

- информацию об обработке при пересылке, связанную с одним или несколькими идентифицированными каналами передачи, при этом информация об обработке при пересылке содержит информацию о качестве обслуживания и/или информацию о приоритете и/или информацию о маршрутизации для маршрутизации пакетов данных нисходящего канала, принимаемых по беспроводному транспортному каналу, к конкретному устройству UE, а информация о маршрутизации содержит по меньшей мере первый и второй путь для маршрутизации пакетов данных нисходящего канала к конкретному устройству UE.

Базовая станция малой соты при передаче всех пакетов данных нисходящего канала, идентифицированных идентификатором канала, маршрут которых к конкретному устройству UE должен проходить по первому маршруту, содержащемуся в информации о маршрутизации, в ответ на прием по меньшей мере одного пакета данных восходящего канала от конкретного устройства UE на втором маршруте (канале доступа), содержащемся в информации о маршрутизации, начинает передавать все пакеты данных нисходящего канала, идентифицированные идентификатором канала, которые должны быть направлены к конкретному устройству UE, по второму маршруту.

Базовая станция малой соты может быть устроена так, что начало передачи всех пакетов данных нисходящего канала, идентифицированных идентификатором канала, которые должны быть направлены к конкретному устройству UE по второму маршруту, включает в себя передачу копий всех пакетов данных нисходящего канала, идентифицированных идентификатором канала, которые должны быть направлены к конкретному устройству UE, также и по первому маршруту, содержащемуся в информации о маршрутизации.

Базовая станция малой соты останавливает передачу копий всех пакетов данных нисходящего канала, идентифицированных идентификатором канала, которые должны быть направлены к конкретному устройству UE по первому маршруту, содержащемуся в информации о маршрутизации, после приема подтверждающего сообщения от базовой станции макросоты по беспроводному транспортному каналу с подтверждением переключения маршрута.

Изобретение относится к беспроводной связи. Подсеть системы мобильной связи содержит базовую станцию макросоты и множество базовых станций малых сот, каждая из которых имеет либо прямое соединение с базовой станцией макросоты, либо соединение с базовой станцией макросоты через одну или несколько других базовых станций малых сот. Базовая станция макросоты выполнена с возможностью настройки устройства UE, имеющего соединение RRC с базовой станцией макросоты, с использованием информации о подходящих базовых станциях малых сот для предоставления устройству UE возможности автономного переключения между базовыми станциями малых сот. Базовая станция макросоты выполнена с возможностью настройки базовых станций малых сот. Технический результат заключается в обеспечении переключения UE между базовыми станциями малых сот. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 9 ил., 4 табл.

1. Система мобильной связи с подсетью, содержащей базовую станцию макросоты и множество базовых станций малых сот, имеющих беспроводную связь с базовой станцией макросоты, при этом каждая базовая станция малой соты имеет либо прямое соединение с базовой станцией макросоты, либо соединение с базовой станцией макросоты через одну или несколько других базовых станций малых сот, а базовая станция макросоты выполнена с возможностью:

- настройки устройства пользователя (UE), имеющего соединение по протоколу управления радиоресурсами (RRC) с базовой станцией макросоты, с использованием информации о подходящих базовых станциях малых сот для предоставления устройству UE возможности автономного переключения между базовыми станциями малых сот, и

- настройки базовых станций малых сот с использованием информации о конфигурации базовой станции малой соты, содержащей идентификатор устройства UE, идентифицирующий устройство UE, настроенное базовой станцией макросоты с использованием информации о подходящих базовых станциях малых сот, относящейся к базовым станциям малых сот, и один или несколько идентификаторов радиоканалов, однозначно идентифицирующих один или несколько радиоканалов устройства UE, при этом информация о конфигурации базовой станции малой соты позволяет базовым станциям малых сот принимать данные от устройства UE по радиоканалу, определять идентификатор радиоканала, однозначно идентифицирующий радиоканал, и пересылать данные вместе с определенным идентификатором радиоканала.

2. Система по п. 1, в которой информация о подходящей базовой станции малой соты содержит информацию, выбранную из списка, содержащего идентификаторы базовой станции малой соты, частотные ресурсы базовой станции малой соты, параметры радиосвязи базовой станции малой соты, режим доступа базовой станции малой соты и критерии переключения базовой станции малой соты.

3. Система по п. 1 или 2, в которой информация о конфигурации базовой станции малой соты содержит информацию, выбранную из списка, содержащего элементы конфигурации уровня управления доступом к среде (MAC), элементы конфигурации физического уровня, глобальный идентификатор логического канала, передаваемый для базовой станции макросоты вместе с данными, принятыми от устройства UE, и информацию о маршрутизации для транспортирования информации восходящего канала от устройства UE и/или нисходящего канала к устройству UE.

4. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой покрытие базовых станций малых сот меньше покрытия базовой станции макросоты.

5. Система по п. 4, в которой базовые станции малых сот образуют сеть малых сот с некоторыми базовыми станциями малых сот, имеющими прямое соединение с первой базовой станцией, и с другими базовыми станциями малых сот, имеющими непрямое соединение с первой базовой станцией через одну или несколько базовых станций малых сот.

6. Система по п. 5, в которой каждая базовая станция малой соты выполнена с возможностью мультиплексирования данных, принятых из разных радиоканалов, в один канал передачи, направленный к базовой станции макросоты, при этом мультиплексирование зависит от настройки качества обслуживания радиоканала принятых данных, а в передаваемые пакеты данных добавляется указатель исходного радиоканала.

7. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой базовая станция макросоты выполнена с возможностью сообщения идентификатора устройства UE тем из базовых станций малых сот, которые могут участвовать в маршрутизации передачи пакетов данных от устройства UE к базовой станции макросоты, и этот идентификатор используется устройством UE для запроса радиоресурсов у базовых станций малых сот.

8. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой базовая станция макросоты выполнена с возможностью сообщения базовым станциям малых сот информации обо всех радиоканалах и устройствах, обслуживаемых подсетью, с указанием приоритетов радиосвязи и настроек качества обслуживания.

9. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой информация о конфигурации базовой станции малой соты содержит информацию о маршрутизации для маршрутизации пакетов нисходящего канала, принятых по беспроводному транспортному каналу, к устройству UE, при этом информация о маршрутизации содержит по меньшей мере один первый путь для маршрутизации пакетов данных нисходящего канала к устройству UE и по меньшей мере один альтернативный путь для маршрутизации пакетов данных нисходящего канала к устройству UE после автономного переключения сот устройством UE.

10. Система по п. 9, в которой базовая станция макросоты выполнена с возможностью подтверждения переключения маршрута с первой базовой станции малой соты на вторую базовую станцию малой соты в ответ на прием информации о переключении сот, выполненном устройством UE, по одному из по меньшей мере двух альтернативных путей.

11. Система по п. 9 или 10, в которой информация о конфигурации базовой станции малой соты используется для сообщения одинаковой конфигурационной информации всем базовым станциям малых сот, имеющим прямое соединение с базовой станцией макросоты, для настройки базовых станций малых сот и для пересылки базовыми станциями малых сот этой конфигурационной информации другим базовым станциям малых сот, при этом предусмотрена защита целостности конфигурационной информации, что позволяет базовым станциям малых сот проверять целостность конфигурационных данных.

12. Устройство пользователя (UE), выполненное с возможностью автономного переключения сот в подсети системы мобильной связи, содержащей базовую станцию макросоты и множество базовых станций малых сот, между которыми может переключаться устройство UE, при этом устройство UE выполнено с возможностью приема от базовой станции макросоты, с которой у него есть соединение для управления радиоресурсами, идентификационной информации устройства UE и информации о подходящей соте, содержащей идентификационную информацию и по меньшей мере одно условие инициирования автономного переключения между первой базовой станцией малой соты и второй базовой станцией малой соты, и кроме того, устройство UE способно запрашивать у подходящей соты ресурсы восходящего канала для передачи данных, используя идентификационную информацию устройства UE, и передавать данные восходящего канала по радиоканалу, используя ресурсы восходящего канала, принятые от подходящей соты, при этом использование идентификационной информации устройства UE позволяет подходящей соте определять идентификатор радиоканала, однозначно идентифицирующий радиоканал, и пересылать пакет данных вместе с определенным идентификатором радиоканала к другой базовой станции малой соты по беспроводному транспортному каналу.

13. Базовая станция малой соты, управляемая базовой станцией макросоты, выполненная с возможностью приема от базовой станции макросоты информации об устройстве пользователя (UE), содержащей:

- идентификатор устройства UE, идентифицирующий устройство UE, в настоящее время не обслуживаемое базовой станцией малой соты;

- один или несколько идентификаторов радиоканалов, однозначно идентифицирующих один или несколько радиоканалов идентифицированного устройства UE;

- информацию об обработке при пересылке, связанную с идентификаторами одного или нескольких радиоканалов и содержащую информацию о качестве обслуживания и/или информацию о приоритете и/или информацию о маршрутизации,

при этом базовая станция малой соты выполнена с возможностью:

- приема от устройства UE запроса ресурсов восходящего канала, содержащего идентификатор устройства UE;

- идентификации устройства UE на основе идентификатора устройства UE, принятого от устройства UE и от базовой станции макросоты;

- предоставления ресурсов восходящего канала идентифицированному устройству UE без дополнительной связи с базовой станцией макросоты относительно этого устройства UE; и

- приема пакета данных восходящего канала по радиоканалу от устройства UE, определения идентификатора радиоканала, однозначно идентифицирующего радиоканал устройства UE, и пересылки этого пакета данных вместе с определенным идентификатором радиоканала к другой базовой станции малой соты по беспроводному транспортному каналу в соответствии с информацией об обработке при пересылке.

14. Способ управления сетью мобильной связи, содержащей по меньшей мере одну базовую станцию макросоты и множество базовых станций малых сот, подключенных к базовой станции макросоты беспроводным соединением, включающий в себя предоставление устройству UE возможности устанавливать соединение с базовой станцией макросоты через первую из базовых станций малых сот для автономного переключения соединения таким образом, чтобы оно проходило через вторую из базовых станций малых сот, путем назначения соединению локального уникального идентификатора и сообщения этого локального уникального идентификатора множеству базовых станций малых сот по беспроводному транспортному каналу, при этом устройство UE передает локальный уникальный идентификатор второй из базовых станций малых сот во время автономного переключения, а локальный уникальный идентификатор является уникальным для базовой станции макросоты и для множества базовых станций малых сот и идентифицирует поток данных устройства UE в беспроводном транспортном канале связи.