一種長期演進（lte）和可見光通信（vlc）的互聯(lián)系統(tǒng)和切換方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種長期演進（LTE）和可見光通信（VLC）互連系統(tǒng)和切換方法，該系統(tǒng)將VLC架構(gòu)中的協(xié)調(diào)器（Coordinator）引入LTE，將其作為VLC接入到LTE的接口。在LTE側(cè)，協(xié)調(diào)器對LTE側(cè)保持透明，具有一般基站的功能。在VLC側(cè)，協(xié)調(diào)器可以控制VLC的接入點（AP）。LTE與VLC之間的切換通過協(xié)調(diào)器來實現(xiàn)，LTE與VLC的切換采用X2接口來實現(xiàn)切換過程。
【專利說明】—種長期演進(LTE)和可見光通信(VLC)的互聯(lián)系統(tǒng)和切
換方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及不同系統(tǒng)的互聯(lián)互通和切換控制問題，尤其涉及LTE (3GPP長期演進系統(tǒng))和VLC (可見光通信)的互聯(lián)系統(tǒng)架構(gòu)和在這種架構(gòu)下雙模終端在兩種網(wǎng)絡(luò)之間的切換方法。
【背景技術(shù)】
[0002]過去的幾十年中，無線通信，尤其是移動通信取得了巨大的進步，滿足了普遍的接入需求，同時我們?nèi)粘Ｉ畹钠焚|(zhì)也得到了提高。然而，無線通信發(fā)展受到微波頻段頻譜資源緊張的制約，在現(xiàn)有頻段上通過技術(shù)改進來提高帶寬，效果有限，因而近年來陸續(xù)出現(xiàn)了毫米波通信和太赫茲通信等研究熱點，都是旨在將無線通信所用頻段向更高頻率方向拓展，以提高傳輸帶寬。而隨著白光LED器件的出現(xiàn)，利用頻率更高的可見光頻段進行無線通信成為可能，不僅理論上可以達到更高的傳輸速率，同時避開了緊張的無線授權(quán)波段。另一方面，白光LED器件被稱為下一代綠色固體光源，與熒光光源相比具有更低的功耗、更高的亮度和更小的尺寸，同時其發(fā)出的光可以用作載波調(diào)制信號，因而實現(xiàn)了綠色照明和節(jié)能通信的結(jié)合。此外，可見光頻段的光波對人體無傷害，可以保證長時間通信下的環(huán)保安全?？梢姽馔ㄐ?VLC)最大的優(yōu)點是天花板上安裝綠色光源LED，同時兼顧照明和通信，高效節(jié)倉泛。
[0003]3GPP長期演進(LTE)項目是近兩年來3GPP啟動的最大的新技術(shù)研發(fā)項目，這種以0FDM/FDMA為核心的技術(shù)已經(jīng)被列為4G技術(shù)。與3G相比，LTE更具技術(shù)優(yōu)勢，具體體現(xiàn)在:高數(shù)據(jù)速率、分組傳送、延遲降低、廣域覆蓋和向下兼容。LTE項目是3G的演進，它改進并增強了 3G的空中接入技術(shù)，采用OFDM和MIMO作為其無線網(wǎng)絡(luò)演進的唯一標準。
[0004]目前對于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的研究大部分采用的是基于移動IP技術(shù)的松耦合的連接方式。例如中國專利申請CN2007101615.78 (“一種異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)之間進行切換的方法、網(wǎng)絡(luò)實體及終端”，華為技術(shù)有限公司，2007年9月29日)提出了一種異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)之間進行切換的方法，實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的快速切換問題。該方法包括移動節(jié)點確定與認證時所需的預(yù)認證信息，移動節(jié)點根據(jù)所確定的預(yù)認證信息，發(fā)起目標網(wǎng)絡(luò)的預(yù)認證，預(yù)認證通過后，移動節(jié)點在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間進行切換。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種在LTE和VLC網(wǎng)絡(luò)間實現(xiàn)互聯(lián)互通的方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]1.一種LTE和VLC的互連系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括移動性管理實體(MME)，服務(wù)網(wǎng)關(guān)(SGff),以及多個LTE基站和多個VLC接入點；各LTE基站之間利用接口相連，MME和SGW連接，MME和SGW均與每個LTE基站連接，雙模終端通過LTE無線接口與LTE基站通信；其特征在于，該系統(tǒng)還包括協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器分別與MME、S-Gff以及各LTE基站和各VLC接入點連接；
[0007]在LTE側(cè)，協(xié)調(diào)器用于實現(xiàn)與LTE基站相同的功能；在VLC側(cè)，協(xié)調(diào)器是用于配置和管理的核心設(shè)備；協(xié)調(diào)器作為VLC接入到LTE的接口，用于對數(shù)據(jù)的緩存、交換和管理；對發(fā)送到LTE基站的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)發(fā)；對VLC接入點(AP)之間的移動性進行管理；當LTE與VLC發(fā)生切換時，協(xié)調(diào)器將LTE的信令和數(shù)據(jù)進行封裝，是信令和數(shù)據(jù)成為能在VLC上傳輸?shù)母袷剑?br> [0008]協(xié)調(diào)器通過SI接口與MME相連，協(xié)調(diào)器通過SI接口與SGW相連，協(xié)調(diào)器通過X2接口與每個LTE基站相連，協(xié)調(diào)器通過802.15.7協(xié)議與VLC接入點進行通信，如圖1所示。
[0009]2.該系統(tǒng)包括雙模終端從LTE到VLC的切換，其特征在于，從LTE到VLC的切換包括步驟Al到A8，如圖2所示:
[0010]I)步驟Al，當雙模終端的當前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)為LTE，且檢測到VLC接入點的信號，雙模終端根據(jù)LTE基站指示的測量規(guī)則向LTE基站發(fā)送測量報告；測量規(guī)則包括測量上報的觸發(fā)條件、測量周期和測量報告的內(nèi)容，測量報告的內(nèi)容包括小區(qū)標識和小區(qū)信號質(zhì)量；
[0011]2)步驟A2，LTE基站將用戶上報的測量報告進行分析并做切換決策；當符合切換到VLC的接入點后，LTE基站將切換請求發(fā)送給協(xié)調(diào)器，然后轉(zhuǎn)入步驟A3，否則結(jié)束切換過程;
[0012]3)步驟A3，協(xié)調(diào)器收到切換請求后，協(xié)調(diào)器通過與測量報告所匯報的VLC接入點建立聯(lián)系，獲得VLC接入點的可用資源和負載信息，并作接納控制；
[0013]4)步驟A4，協(xié)調(diào)器根據(jù)接納控制結(jié)果將切換請求響應(yīng)消息返回給LTE基站，LTE基站根據(jù)切換請求響應(yīng)消息將切換置零發(fā)送給雙模終端，切換請求響應(yīng)消息包括允許切換或拒絕切換；
[0014]5)步驟A5，當雙模終端獲得的切換指令為允許切換時，雙模終端將與VLC接入點進行VLC協(xié)議中定義的接入過程；LTE基站做好切換準備并緩存待發(fā)送給雙模終端的數(shù)據(jù)，同時將其轉(zhuǎn)發(fā)到協(xié)調(diào)器；
[0015]6)步驟A6，當雙模終端完成于VLC接入點的接入過程之后，向協(xié)調(diào)器發(fā)送切換確認請求，同時協(xié)調(diào)器做出切換確認響應(yīng)；
[0016]7)步驟A7，當協(xié)調(diào)器接收到終端的切換完成消息時，協(xié)調(diào)器上報切換完成消息給MME, MME將切換完成消息上報給S-GW并請求用戶面更新，用戶面更新主要是要求切換下行路徑；S-GW完成下路徑切換后，想MME發(fā)送用戶面更新反饋，MME收到用戶面更新反饋后向虛擬機站發(fā)送切換完成響應(yīng)；
[0017]8)步驟A8，協(xié)調(diào)器接收到切換完成響應(yīng)后，向LTE基站發(fā)送資源釋放指令，LTE基站釋放與雙模終端相關(guān)的資源；最后協(xié)調(diào)器將緩存數(shù)據(jù)通過VLC接入點傳輸給雙模終端，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無損傳輸；
[0018]3.該系統(tǒng)還包括雙模終端從VLC到LTE的切換，其特征在于，從VLC到LTE的切換包括步驟BI到B8，如圖3所示；
[0019]I)步驟BI，當雙模終端的當前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)為VLC，且檢測到LTE基站的信號，雙模終端根據(jù)協(xié)調(diào)器指示的測量規(guī)則向協(xié)調(diào)器發(fā)送測量報告，測量規(guī)則包括測量上報的觸發(fā)條件和測量報告的內(nèi)容；測量報告的內(nèi)容包括小區(qū)標志、小區(qū)信號質(zhì)量；
[0020]2)步驟B2，協(xié)調(diào)器將用戶上報的測量報告進行分析并作切換決策；當符合切換條件后，協(xié)調(diào)器將切換請求發(fā)送給LTE基站，然后轉(zhuǎn)入步驟B3，否則階數(shù)切換過程；
[0021]3)步驟B3，LTE基站收到切換請求后，根據(jù)自身的可用資源和負載等相關(guān)信息做接納控制；
[0022]4)步驟B4，LTE基站根據(jù)接納控制結(jié)果將切換請求響應(yīng)消息返回給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器根據(jù)切換請求響應(yīng)消息將切換信令發(fā)送給雙模終端；
[0023]5)步驟B5，當雙模終端獲得的切換指令為允許切換時，雙模終端與LTE基站即興同步接入過程，否則終止該切換過程；協(xié)調(diào)器做好切換準備并緩存待發(fā)送給雙模終端的數(shù)據(jù)，同時將其轉(zhuǎn)發(fā)到LTE基站；
[0024]6)步驟B6，當雙模終端完成于LTE基站的接入過程后，向LTE基站發(fā)送切換確認消息；
[0025]7)步驟B7，當LTE基站接收到終端的切換完成消息時，LTE基站上報切換完成消息給ΜΜΕ,ΜΜΕ將切換完成消息上報S-GW并請求用戶面更新，用戶面更新主要是要求切換下行路徑；S-GW完成下行路徑切換后，向MME發(fā)送用戶面更新反饋，MME收到用戶面更新反饋后向LTE基站發(fā)送切換完成相應(yīng)；
[0026]8)步驟B8，LTE基站接收到切換完成相應(yīng)后，向協(xié)調(diào)器發(fā)送資源釋放指令，協(xié)調(diào)器釋放VLC側(cè)與雙模終端相關(guān)的資源；最后LTE基站將緩存數(shù)據(jù)傳輸給雙模終端。
[0027]4.通過引入?yún)f(xié)調(diào)器，將其作為VLC接入到LTE的接口。在LTE側(cè)，協(xié)調(diào)器對LTE保持透明，具有一般LTE基站的功能。在VLC側(cè)，協(xié)調(diào)器可以控制VLC的接入點。LTE與VLC之間的切換通過協(xié)調(diào)器來實現(xiàn)。這種方法的優(yōu)點是對于LTE而言，切換過程與LTE切換過程保持一致，對現(xiàn)有LTE影響很小。VLC以一種緊耦合的方式連接到LTE。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為LTE和VLC的互連系統(tǒng)的功能模塊圖
[0029]圖2為雙模終端從LTE到VLC的切換信令流程圖
[0030]圖3為雙模終端從VLC到LTE的切換信令流程圖。
【權(quán)利要求】
1.一種LTE和VLC的互連系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括移動性管理實體(MME)，服務(wù)網(wǎng)關(guān)(SGW)，以及多個LTE基站和多個VLC接入點；各LTE基站之間利用接口相連，MME和SGW連接，MME和SGff均與每個LTE基站連接，雙模終端通過LTE無線接口與LTE基站通信；其特征在于，該系統(tǒng)還包括協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器分別與MME、S-Gff以及各LTE基站和各VLC接入點連接；在LTE偵牝協(xié)調(diào)器用于實現(xiàn)與LTE基站相同的功能；在VLC側(cè)，協(xié)調(diào)器是用于配置和管理的核心設(shè)備；協(xié)調(diào)器作為VLC接入到LTE的接口，用于對數(shù)據(jù)的緩存、交換和管理；對發(fā)送到LTE基站的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)發(fā)；對VLC接入點(AP)之間的移動性進行管理；當LTE與VLC發(fā)生切換時，協(xié)調(diào)器將LTE的信令和數(shù)據(jù)進行封裝，是信令和數(shù)據(jù)成為能在VLC上傳輸?shù)母袷?；協(xié)調(diào)器通過SI接口與MME相連，協(xié)調(diào)器通過SI接口與SGW相連，協(xié)調(diào)器通過X2接口與每個LTE基站相連，協(xié)調(diào)器通過802.15.7協(xié)議與VLC接入點進行通信。
2.—種權(quán)利要求1所述的互聯(lián)系統(tǒng)的切換方法，包括雙模終端從LTE到VLC的切換，其特征在于， 從LTE到VLC的切換包括步驟Al到A8: 1)步驟Al，當雙模終端的當前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)為LTE，且檢測到VLC接入點的信號，雙模終端根據(jù)LTE基站指示的測量規(guī)則向LTE基站發(fā)送測量報告；測量規(guī)則包括測量上報的觸發(fā)條件、測量周期和測量報告的內(nèi)容，測量報告的內(nèi)容包括小區(qū)標識和小區(qū)信號質(zhì)量； 2)步驟A2，LTE基站將用戶上報的測量報告進行分析并做切換決策；當符合切換到VLC的接入點后，LTE基站將切換請求發(fā)送給協(xié)調(diào)器，然后轉(zhuǎn)入步驟A3，否則結(jié)束切換過程； 3)步驟A3，協(xié)調(diào)器收到 切換請求后，協(xié)調(diào)器通過與測量報告所匯報的VLC接入點建立聯(lián)系，獲得VLC接入點的可用資源和負載信息，并作接納控制； 4)步驟A4，協(xié)調(diào)器根據(jù)接納控制結(jié)果將切換請求響應(yīng)消息返回給LTE基站，LTE基站根據(jù)切換請求響應(yīng)消息將切換置零發(fā)送給雙模終端，切換請求響應(yīng)消息包括允許切換或拒絕切換； 5)步驟A5，當雙模終端獲得的切換指令為允許切換時，雙模終端將與VLC接入點進行VLC協(xié)議中定義的接入過程；LTE基站做好切換準備并緩存待發(fā)送給雙模終端的數(shù)據(jù)，同時將其轉(zhuǎn)發(fā)到協(xié)調(diào)器； 6)步驟A6，當雙模終端完成于VLC接入點的接入過程之后，向協(xié)調(diào)器發(fā)送切換確認請求，同時協(xié)調(diào)器做出切換確認響應(yīng)； 7)步驟A7，當協(xié)調(diào)器接收到終端的切換完成消息時，協(xié)調(diào)器上報切換完成消息給MME，MME將切換完成消息上報給S-GW并請求用戶面更新，用戶面更新主要是要求切換下行路徑；S-GW完成下路徑切換后，想MME發(fā)送用戶面更新反饋，MME收到用戶面更新反饋后向虛擬機站發(fā)送切換完成響應(yīng)； 8)步驟A8，協(xié)調(diào)器接收到切換完成響應(yīng)后，向LTE基站發(fā)送資源釋放指令，LTE基站釋放與雙模終端相關(guān)的資源；最后協(xié)調(diào)器將緩存數(shù)據(jù)通過VLC接入點傳輸給雙模終端，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無損傳輸。
3.—種權(quán)利要求1所述的互聯(lián)系統(tǒng)的切換方法，包括雙模終端從VLC到LTE的切換，其特征在于，從VLC到LTE的切換包括步驟BI到B8 ； I)步驟BI，當雙模終端的當前服務(wù)網(wǎng)絡(luò)為VLC，且檢測到LTE基站的信號，雙模終端根據(jù)協(xié)調(diào)器指示的測量規(guī)則向協(xié)調(diào)器發(fā)送測量報告，測量規(guī)則包括測量上報的觸發(fā)條件和測量報告的內(nèi)容；測量報告的內(nèi)容包括小區(qū)標志、小區(qū)信號質(zhì)量； 2)步驟B2，協(xié)調(diào)器將用戶上報的測量報告進行分析并作切換決策；當符合切換條件后，協(xié)調(diào)器將切換請求發(fā)送給LTE基站，然后轉(zhuǎn)入步驟B3，否則階數(shù)切換過程； 3)步驟B3，LTE基站收到切換請求后，根據(jù)自身的可用資源和負載等相關(guān)信息做接納控制； 4)步驟B4，LTE基站根據(jù)接納控制結(jié)果將切換請求響應(yīng)消息返回給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器根據(jù)切換請求響應(yīng)消息將切換信令發(fā)送給雙模終端； 5)步驟B5，當雙模終端獲得的切換指令為允許切換時，雙模終端與LTE基站即興同步接入過程，否則終止該切換過程；協(xié)調(diào)器做好切換準備并緩存待發(fā)送給雙模終端的數(shù)據(jù)，同時將其轉(zhuǎn)發(fā)到LTE基站； 6)步驟B6，當雙模終端完成于LTE基站的接入過程后，向LTE基站發(fā)送切換確認消息； 7)步驟B7，當LTE基站接收到終端的切換完成消息時，LTE基站上報切換完成消息給MME,MME將切換完成消息上報S-GW并請求用戶面更新，用戶面更新主要是要求切換下行路徑；S-GW完成下行路徑切換后，向MME發(fā)送用戶面更新反饋，MME收到用戶面更新反饋后向LTE基站發(fā)送切換完成相應(yīng)； 8)步驟B8，LTE基站接收到切換完成相應(yīng)后，向協(xié)調(diào)器發(fā)送資源釋放指令，協(xié)調(diào)器釋放VLC側(cè)與雙模終端相關(guān)的資源；最后LTE基站將緩存數(shù)據(jù)傳輸給雙模終端。
【文檔編號】H04L29/06GK103944796SQ201310551668
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】黃治同, 張馨躍, 紀越峰 申請人:北京郵電大學(xué)