一种基于移动中继的无线通信建立方法及网络设备技术

本发明专利技术公开一种基于移动中继的无线通信建立方法及网络设备，该方法包括：移动中继通过第一宏基站与核心网建立控制面连接，所述控制面连接用于为接入所述移动中继的UE提供控制面信息传输；所述移动中继与扫描到的第一小基站建立用户面连接，所述用户面连接用于为接入所述移动中继的UE提供用户面信息传输，用以提供一种新的无线通信方法，可以实现在高速移动的场景下移动终端的高速率数据传输。

【技术实现步骤摘要】
一种基于移动中继的无线通信建立方法及网络设备
本专利技术涉及通信领域，尤其涉及一种基于移动中继的无线通信建立方法及网络设备。
技术介绍
近年来，我国的高速铁路取得了飞速发展，预计到2020年，中国200公里及以上时速的高速铁路建设里程将超过1.8万公里，将占世界高速铁路总里程的一半以上。在高速铁路环境下，由于高速运动产生多普勒效应使得无线信号中心频率发生偏移造成无线信道环境恶化，而且高速运动对移动用户接入、切换等的时间要求更加严格，容易出现移动网络覆盖重叠区不足，切换成功率下降、接入困难等一系列问题。另一方面，目前国内高速铁路采用的高速列车的车体穿透损耗比传统列车车体垂直穿透损耗大10dB左右，高速列车车体的高损耗对网络覆盖质量有很大影响，特别是在软卧车厢损耗更加严重，导致列车车厢内无线信号质量较差。因此，如何在高速移动环境下为用户提供良好的网络服务质量已经成为运营商与设备商关注的重要课题。一般的高铁移动通信系统通过增大基站覆盖密度、安放固定直放站等来提高通信质量，如图1所示，这显著增加了移动网络建设成本，且列车内每个用户与基站或直放站的通信信号均经历快衰信道，故传统方法不能有效解决室内等高阴影环境的高数据速率覆盖。除此之外，目前3GPPRel10提出过固定中继技术和移动中继技术。其中，固定中继主要为了解决布网成本以及覆盖问题。图2为LTE-A系统引入中继后的网络架构，中继通过DeNB(DonoreNB，施主基站)下的donorcell(施主小区)接入到核心网，和核心网没有直接的有线接口，每个RN可以控制一个或多个小区。在此架构下，UE和RN之间的接口称为Uu口，而RN和DeNB之间的接口称为Un口。DeNB集成了部分PGW/SGW功能。RN具有UE和eNB的双重身份。RN启动过程可以分为两个阶段：在第一阶段时，RN以UE的身份任意接入一个基站，向网络注册，访问RNOAM，下载允许接入的DeNBcell列表，然后RN向网络注销；在第二阶段时，RN选择一个允许接入的DeNBcell，与该DeNB之间建立RRC连接。DeNB为RN选择一个合适的MME，MME选择DeNB作为RN的S-GW/P-GW。DeNB为RN建立默认承载以及所需的专用承载，然后OAM将节点配置信息下载到RN，对RN进行配置。RN再建立必要的S1接口和X2接口后，就可以像基站一样正常工作了。在第一阶段时，RN接入的eNB、MME可以是现有的设备，即可以不支持RN。在第二阶段时，RN接入的基站和MME必须是支持RN的。而且在这个阶段，DeNB将自己集成的PGW/SGW的IP地址发送给MME，MME根据收到的IP地址选择DeNB作为RN的PGW/SGW，并与之建立必要的接口。固定中继主要为了解决高速移动环境中信号覆盖差，以及切换频繁等问题，移动RN可以部署在高速移动的车体上，用来增强车体内的信号质量，也可以通过群切换来减少UE的切换次数和位置更新次数。图3是一种可以应用在高速移动环境中的MRN(MobileRelaynode，移动中继节点)节点关系示意图。MRN首先以UE的身份连接网络，网络为MRN建立EPS承载。MRN访问OAM，下载必要的配置数据。从UE看来，MRN就是UE的服务基站。当UE接入RN时，UE的一切数据都映射到MRN的承载上，经MRN的PGW发往下一跳节点。但是目前的技术仍然存在以下问题：1、MRN的PGW一旦锚定之后，无法更换，这导致由MRN服务的所有远程UE的信令和数据必须经过MRN的PGW进行路由，这将造成数据传输路径的冗余；2、在小区变换频繁的场景下，MRN需要执行大量的小区测量和报告，加重空口的信令负担。3、对网络部署有要求，核心网中的服务MRN的PGW需要功能增强。因此，本专利技术针对传统高铁移动通信系统的缺陷，提出一种基于移动中继的无线通信方法，以提高在高速移动环境下移动终端的通信质量，满足用户上网、收发邮件、视频等数据业务的需求。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种基于移动中继的无线通信建立方法及网络设备，用以提供一种新的无线通信系统，可以实现在高速移动的场景下移动终端的高速率数据传输。本专利技术方法包括一种基于移动中继的无线通信建立方法，该方法包括：移动中继通过第一宏基站与核心网建立控制面连接，所述控制面连接用于为接入所述移动中继的UE提供控制面信息传输；所述移动中继与扫描到的第一小基站建立用户面连接，所述用户面连接用于为接入所述移动中继的UE提供用户面信息传输。可见，移动中继就可以同时向高速移动的设备内的终端提供控制平面无线覆盖和用户平面无线覆盖，当移动中继站安放在高速列车上，各个用户与移动中继之间的信道传播环境相对静止或慢速移动，可支持较高数据速率传输。进一步地，当移动中继通过第一宏基站与核心网建立控制面连接之后，还包括：所述移动中继接收UE发送的上行NAS信令消息后，通过所述控制面连接将所述上行NAS信令消息发送到所述核心网；所述移动中继通过所述控制面连接接收到所述核心网发送的下行NAS信令消息后，将所述NAS信令消息发送到所述UE。进一步地，所述移动中继通过第一宏基站与核心网建立控制面连接，包括：所述移动中继通过所述第一宏基站向核心网发送注册请求；所述移动中继接收所述第一宏基站发送的所述核心网生成的注册响应消息。进一步地，所述移动中继与扫描到的第一小基站建立用户面连接，包括：所述移动中继接收所述第一宏基站发送的为所述移动中继提供通信服务的小基站信息列表，其中，所述小基站信息列表中至少包含小基站的标识，和/或小基站排列顺序；所述移动中继根据所述小基站信息列表，扫描到所述小基站信息列表中的第一小基站时，与所述第一小基站建立用户面连接。进一步地，所述移动中继与扫描到的第一小基站建立用户面连接，包括：所述移动中继扫描小基站的广播信息；根据扫描到的小基站的信号强度，从扫描到的属于小基站信息集合的小基站中选择出第一小基站，其中，所述小基站信息集合为所述第一宏基站预先发送给所述移动中继的所述第一宏基站下所有的小基站信息；所述移动中继与所述第一小基站建立用户面连接。进一步地，所述移动中继与所述第一小基站建立用户面连接，包括：所述移动中继与所述第一小基站建立D2D连接，其中:所述移动中继向所述第一小基站发送D2D连接建立请求，所述D2D连接建立请求中包含所述移动中继的标识和IP地址类型信息；所述移动中继根据所述第一小基站分配的IP地址与所述第一小基站建立D2D连接，其中，所述IP地址是所述第一小基站根据所述D2D连接建立请求生成的。进一步地，所述移动中继与扫描到的第一小基站建立用户面连接，包括：所述移动中继的控制面单元扫描来自小基站的广播信息；当所述移动中继的的控制面单元在扫描到所述第一小基站时，通知所述移动中继的用户面单元与所述第一小基站建立用户面连接。进一步地，所述移动中继与所述第一小基站建立用户面连接之后，还包括：所述移动中继根据宏基站提供的小基站信息进行小基站的扫描；所述移动中继基于宏基站提供的小基站信息和信号强度从扫描到的小基站中选择第二小基站；所述移动中继与所述第二小基站建立用户面连接。进一步地，所述移动中继与所述第二小基站建立连接之前，还包括：所述移动中继在扫描到所述第二小基站时，将所述第二小基站的标识本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于移动中继的无线通信建立方法，其特征在于，该方法包括：移动中继通过第一宏基站与核心网建立控制面连接，所述控制面连接用于为接入所述移动中继的UE提供控制面信息传输；所述移动中继与扫描到的第一小基站建立用户面连接，所述用户面连接用于为接入所述移动中继的UE提供用户面信息传输。

【技术特征摘要】
1.一种基于移动中继的无线通信建立方法，其特征在于，该方法包括：移动中继通过第一宏基站与核心网建立控制面连接，所述控制面连接用于为接入所述移动中继的UE提供控制面信息传输；所述移动中继与扫描到的第一小基站建立用户面连接，所述用户面连接用于为接入所述移动中继的UE提供用户面信息传输。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当移动中继通过第一宏基站与核心网建立控制面连接之后，还包括：所述移动中继接收UE发送的上行NAS信令消息后，通过所述控制面连接将所述上行NAS信令消息发送到所述核心网；所述移动中继通过所述控制面连接接收到所述核心网发送的下行NAS信令消息后，将所述NAS信令消息发送到所述UE。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动中继通过第一宏基站与核心网建立控制面连接，包括：所述移动中继通过所述第一宏基站向核心网发送注册请求；所述移动中继接收所述第一宏基站发送的所述核心网生成的注册响应消息。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动中继与扫描到的第一小基站建立用户面连接，包括：所述移动中继接收所述第一宏基站发送的为所述移动中继提供通信服务的小基站信息列表，其中，所述小基站信息列表中至少包含小基站的标识，和/或小基站排列顺序；所述移动中继根据所述小基站信息列表，扫描到所述小基站信息列表中的第一小基站时，与所述第一小基站建立用户面连接。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动中继与扫描到的第一小基站建立用户面连接，包括：所述移动中继扫描小基站的广播信息；根据扫描到的小基站的信号强度，从扫描到的属于小基站信息集合的小基站中选择出第一小基站，其中，所述小基站信息集合为所述第一宏基站预先发送给所述移动中继的所述第一宏基站下所有的小基站信息；所述移动中继与所述第一小基站建立用户面连接。6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述移动中继与所述第一小基站建立用户面连接，包括：所述移动中继与所述第一小基站建立D2D连接，其中:所述移动中继向所述第一小基站发送D2D连接建立请求，所述D2D连接建立请求中包含所述移动中继的标识和IP地址类型信息；所述移动中继根据所述第一小基站分配的IP地址与所述第一小基站建立D2D连接，其中，所述IP地址是所述第一小基站根据所述D2D连接建立请求生成的。7.如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述移动中继与扫描到的第一小基站建立用户面连接，包括：所述移动中继的控制面单元扫描来自小基站的广播信息；当所述移动中继的的控制面单元在扫描到所述第一小基站时，通知所述移动中继的用户面单元与所述第一小基站建立用户面连接。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动中继与所述第一小基站建立用户面连接之后，还包括：所述移动中继根据宏基站提供的小基站信息进行小基站的扫描；所述移动中继基于宏基站提供的小基站信息和信号强度从扫描到的小基站中选择第二小基站；所述移动中继与所述第二小基站建立用户面连接。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述移动中继与所述第二小基站建立连接之前，还包括：所述移动中继在扫描到所述第二小基站时，将所述第二小基站的标识发送至控制所述第二小基站的宏基站，以使所述宏基站向所述第二小基站下发配置消息，所述配置消息用于指示所述移动中继具备与所述第二小基站建立连接的权限。10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述移动中继根据宏基站提供的小基站信息进行小基站的扫描之前，还包括：所述移动中继向所述第一宏基站转发UE上报的测量报告；当所述测量报告满足设定条件时，所述移动中继从与所述第一宏基站切换至与第二宏基站，所述第二宏基站为第一宏基站根据UE的测量报告选定的。11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述移动中继与所述第二小基站建立用户面连接之后，还包括：所述移动中继向所述核心网发起传输隧道更新请求，所述更新请求用于建立经过所述第二小基站的新的用户面传输隧道。12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述移动中继向所述核心网发起传输隧道更新请求之后，还包括：所述移动中继使用所述新的用户面传输隧道进行上下行数据传输；当所述移动中继确定使用新的用户面传输隧道进行下行数据传输后，所述移动中继删除原经过第一小基站的用户面传输隧道。13.如权利要求12所述的方法，所述移动中继使用所述新的用户面传输隧道进行上下行数据传输之前，还包括：所述移动中继在接收到所述核心网的用户面单元发送的结束标记的指示消息后，确定能够使用新的用户面传输隧道进行下行数据传输。14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动中继与所述第一小基站建立用户面连接之后，还包括：所述移动中继接收UE通过上行空口承载发送的上行数据；所述移动中继根据预设的映射关系，确定所述上行空口承载对应的传输隧道的上行隧道端点标识，并为所述上行数据添加所述上行隧道端点标识后通过所述传输隧道转发至核心网。15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动中继与所述第一小基站建立用户面连接之后，还包括：所述移动中继接收所述核心网通过传输隧道发送的下行数据；所述移动中继根据预设的映射关系，通过所述下行数据的目的IP地址确定下行空口承载，并将所述下行数据通过所述下行空口承载发送到所述目的IP地址对应的UE上。16.如权利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述传输隧道为多UE共享的节点级别的隧道，且所述上行空口承载与所述传输隧道为多对一关系。17.如权利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述预设的映射关系是按照如...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈山枝，王胡成，
申请(专利权)人：电信科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11