本發(fā)明涉及智能交通技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種用于智能交通系統(tǒng)的移動性管理。

背景技術(shù)：

針對汽車的高速移動環(huán)境，IEEE專門制定了一個用于車載無線通信的標準，即802.11p。802.11p是在802.11a基礎(chǔ)上改變而來，所以它本質(zhì)是802.11的擴充和延伸。即MAC層仍然采用基于CSMA/CA的機制，隨著終端數(shù)量的增加，競爭和碰撞開銷將大大降低系統(tǒng)吞吐量。由于終端的高速移動性,無線鏈路的地可靠性以及IP協(xié)議自身的無連接特性等原因，致使在基于IEEE 802.11P的車路通信系統(tǒng)中很難為終端用戶提供可靠的業(yè)務(wù)傳輸。

鑒于此，需要提出一種智能交通通信系統(tǒng)，以適應(yīng)終端的高速移動性,克服無線鏈路的不穩(wěn)定性，滿足上層業(yè)務(wù)的QoS需求等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種用于智能交通系統(tǒng)的移動性管理，可實現(xiàn)在RSU之間的快速平滑移動性管理機制。

本發(fā)明提供的一種用于智能交通系統(tǒng)的移動性管理方法，包括：

小區(qū)重選的步驟：

在空閑模式下，通過對服務(wù)小區(qū)和鄰近小區(qū)的信道質(zhì)量測量值的監(jiān)控來觸發(fā)小區(qū)重選；

空中接口切換的步驟：

切換程序包括信道測量、切換觸發(fā)、切換判決與切換準備,切換執(zhí)行。

本發(fā)明還提供了一種用于智能交通系統(tǒng)的移動性管理系統(tǒng)，包括：

車載單元OBU，用于與路邊單元RSU進行通信，協(xié)同完成信道測量和切換；

RSU-S與RSU-D：用于與車載單元OBU進行通信，協(xié)同完成信道測量和切換；以及

車載單元管理實體OME/業(yè)務(wù)控制網(wǎng)關(guān)SCG，用于對車載單元OBU進行路由更新和管理。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案，可實現(xiàn)在RSU之間的快速平滑移動性管理機制,從而保證終端移動過程中的可靠業(yè)務(wù)傳輸。以適應(yīng)終端的高速移動性,克服無線鏈路的不穩(wěn)定性，滿足上層業(yè)務(wù)的QoS需求等。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的智能交通接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的智能交通協(xié)議平面架構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明實施例中提供的移動性管理方法中小區(qū)重選流程圖；

圖4為本發(fā)明實施例中提供的移動性管理方法中的切換程序流程圖；

圖5為本發(fā)明實施例中提供的由OBU觸發(fā)的空中接口切換程序流程圖。

具體實施方式

鑒于現(xiàn)有的智能交通通信系統(tǒng)中存在的不足，本發(fā)明提出了基于調(diào)度的全新智能交通通信系統(tǒng)，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和協(xié)議平面分別如圖1和圖2所示。

智能交通接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。接入網(wǎng)以路邊單元(RSU)，光纖接入網(wǎng)和接入控制器(AC)為核心。RSU和AC數(shù)據(jù)交換接口是快速以太網(wǎng)接口(100/1000Mbps)。RSU和AC與光纖接入網(wǎng)之間通過Adapter適配傳輸協(xié)議。AC控制器再通過Modem連接到遠端的ITS核心網(wǎng)，本發(fā)明提供的技術(shù)方案，可實現(xiàn)在RSU之間的快速平滑移動性管理機制,從而保證終端移動過程中的可靠業(yè)務(wù)傳輸。以適應(yīng)終端的高速移動性,克服無線鏈路的不穩(wěn)定性，滿足上層業(yè)務(wù)的QoS需求等。

移動性管理是智能交通系統(tǒng)(ITS，Intelligent Transport System)必備的機制。該功能根據(jù)OBU的狀態(tài)主要分為兩類空閑狀態(tài)下的移動性管理和連接狀態(tài)的移動性管理。空閑狀態(tài)下的移動性管理主要通過小區(qū)重選過程來實現(xiàn)，連接狀態(tài)的移動性管理主要由切換過程來完成。

小區(qū)重選

在空閑模式下，通過對服務(wù)小區(qū)和鄰近小區(qū)的信道質(zhì)量測量值的監(jiān)控來觸發(fā)小區(qū)重選。服務(wù)小區(qū)可以通過測量響應(yīng)消息指示和配置車載單元(OBU，on Board Unit)搜索和測量鄰近小區(qū)的信息。小區(qū)重選的準則涉及服務(wù)小區(qū)和鄰近小區(qū)的測量。OBU根據(jù)當前的信道質(zhì)量測量結(jié)果和網(wǎng)絡(luò)側(cè)配置的門限值，依據(jù)重選判決準則來判定是否發(fā)起小區(qū)重選過程。一旦確定重選目標小區(qū)，OBU開始與目標小區(qū)進行入網(wǎng)程序。與目標小區(qū)完成入網(wǎng)程序后，則OBU可 以駐留在本小區(qū)，并向核心網(wǎng)發(fā)送位置更新消息，具體流程如圖3所示。

其中包括切換管理的步驟。

切換基本程序

當OBU處于業(yè)務(wù)連接狀態(tài)時，通過切換流程可以為OBU實現(xiàn)移動性管理。切換程序包括信道測量,切換觸發(fā)，切換判決與切換準備,切換執(zhí)行?；镜那袚Q程序如圖4所示。

信道測量

為了輔助切換判決，路側(cè)單元(RSU，Roadside Unit)可以為OBU分配相應(yīng)的時間間隔，進行信道掃描測量，并上報服務(wù)小區(qū)和鄰近小區(qū)的信道測量結(jié)果，為后續(xù)的信道切換和小區(qū)切換做準備。

具體的測量步驟如下：

步驟1，OBU測量當前小區(qū)工作信道的平均信號強度(RSSI，Received Signal Strength Indicator)。

步驟2，將當前小區(qū)的工作信道的平均RSSI測量值與設(shè)定的門限值RSSI_DL_DROP進行比較。測量值小于門限值RSSI_DL_DROP時，定時器開始計時。

步驟3，在設(shè)定的遲滯時間T1內(nèi)當前小區(qū)的平均RSSI的測量值是否都小于門限值RSSI_DL_DROP。如果是，發(fā)送由接收信號強度下降事件觸發(fā)的測量請求消息給RSU-S。

步驟4，根據(jù)RSU-S返回的測量響應(yīng)消息，此消息攜帶分配的測量時間與候選小區(qū)列表信息，啟動對候選小區(qū)的測量，測量候選小區(qū)的工作信道的RSSI。

步驟5，如果候選小區(qū)符合切換條件，則發(fā)送包含有候選小區(qū)的作信道的平均RSSI測量值的切換請求給RSU-S。

RSU-S根據(jù)OBU發(fā)送的切換請求進行切換判決并執(zhí)行后續(xù)的切換流程。

切換觸發(fā)

對于ITS系統(tǒng)，切換可以根據(jù)信道變化，由OBU觸發(fā)；對于OBU觸發(fā)的切換，OBU向RSU-S發(fā)送HO-REQ消息觸發(fā)切換程序，然后開始RSU與RSU之間的切換準備的信令交互。

網(wǎng)絡(luò)測也可以根據(jù)負載均衡為目的發(fā)起切換。對于由網(wǎng)絡(luò)側(cè)觸發(fā)的切換，網(wǎng)絡(luò)側(cè)向RSU-S向OBU發(fā)送HO-COM消息來觸發(fā)切換的，RSU-S和RSU-D之間 的切換準備交互程序，是在切換觸發(fā)之前完成的，具體如圖5所示。

切換判決和切換準備

對于OBU觸發(fā)的切換，RSU-S根據(jù)HO-REQ消息所攜帶的推薦的一個或者多個候選RSU，RSU-S可以向一個或者多個候選RSU發(fā)送切換準備消息，詢問可用資源等參數(shù)，從而為OBU確定切換目標RSU-D。并通過HO-COM消息通知OBU。

對于由網(wǎng)絡(luò)側(cè)觸發(fā)的切換，網(wǎng)絡(luò)側(cè)根據(jù)先前的切換準備交互中，為OBU選擇目標RSU信息，并通過HO-COM消息中攜帶目標RSU-D信息。一旦確定RSU-D后，RSU-S可以通過骨干網(wǎng)可以將OBU能力信息、業(yè)務(wù)上下文等信息在切換前發(fā)送至RSU-D，用于切換性能優(yōu)化。

在此階段中，RSU-D可以預(yù)先分配臨時OBUID參數(shù)，經(jīng)過RSU-S并通過HO-COM消息發(fā)送給OBU。OBU收到HO-COM命令后，OBU根據(jù)HO-COM所攜帶參數(shù)應(yīng)該更新信息，包括OBUID為RSU_D的TOBUID，和RSU_D所使用的認證等消息。如果RSU-D為OBU在切換過程中分配了TOBUID，那么此時OBU所使用的不同F(xiàn)ID在切換過程中可以不用更新。

切換執(zhí)行

一旦接收到HO-COM消息，在指定的切換時間內(nèi)，OBU開始執(zhí)行與RSU-D入網(wǎng)程序。如果HO_COM消息中攜帶了RSU-D所分配的TOBUID參數(shù)，在臨時OBUID參數(shù)的有效期內(nèi)，OBU應(yīng)該使用TOBUID參數(shù)完成與RSU-D的無競爭的接入流程，即OBU等待TOBUID所分配的資源指示進行無競爭接入。一旦所分配的臨時OBUID過期，OBU隨機選擇PN碼在RACH信道中進行競爭的隨機接入。RSU-D收到測距碼后，將發(fā)送測距CCH，同時分配RA-REQ的上行帶寬。OBU收到RA-RSP后，OBU和RSU-D空口之間切換成功，即可以正常通信。

切換完成

OBU與RSU-D可以正常通信以后，RSU-D向車載單元管理實體OME/業(yè)務(wù)控制網(wǎng)關(guān)SCG發(fā)送路由更新消息，進行后臺路由更新。

切換流程

由于切換流程屬于跨多個網(wǎng)絡(luò)實體，跨多層協(xié)議的一個復雜過程。下面將針對ITS系統(tǒng)內(nèi)空口最基本的過程給出介紹。

以O(shè)BU觸發(fā)切換為例，切換流程如圖3所示。其中圖中的虛線部分是可選步驟，根據(jù)切換命令的指示類型來決定切換的流程。

具體切換步驟如下：

1)在一段時間內(nèi),一旦當前小區(qū)的信號質(zhì)量(平均RSSI)低于測量閾值，OBU像當前服務(wù)小區(qū)(RSU-S)發(fā)送測量請求消息。

2)RSU-S返回測量響應(yīng)消息，并為OBU分配信道測量時間和候選列表信息。

3)OBU根據(jù)信道測量結(jié)果，進行切換觸發(fā)判斷，如果在一段時間內(nèi),接收到的信號質(zhì)量(平均RSSI)超過切換閾值，向RSU-S發(fā)送切換請求，觸發(fā)切換。

4)RSU-S根據(jù)切換請求的所攜帶的推薦候選RSU進行切換判決，并確定目標RSU-D。

5)RSU_S向目標RSU-D1發(fā)送切換準備，進行切換資源的預(yù)留，消息具體定義見下面描述。

6)RSU-S向OBU發(fā)送切換命令消息。切換命令消息中，攜帶切換類型指示。

7)收到切換命令后，OBU根據(jù)切換命令所攜帶的相關(guān)參數(shù)，向RSU-D發(fā)起切換過程。

根據(jù)切換命令消息中攜帶的切換類型，進入不同的切換流程。如果切換類型為“重新接入類型”，那么OBU將在RSU-D所在的信道，重新發(fā)起一次接入過程，與入網(wǎng)流程相同。

如果切換類型為競爭型接入，將根據(jù)步驟8～11步驟進行快競爭模式的接入，省去了能力協(xié)商過程。如果切換類型為無競爭接入，按照步驟12進行切換。

8)OBU在RSU-D的RACH信道發(fā)送PN碼，以新的OB一樣采用競爭接入模式。

9)RSU-D收到接入碼之后，發(fā)送下行傳輸RA-REQ的上行資源分配CCH，并攜帶功率和上行TA信息；

10)OBU在在所分配的資源上發(fā)送RA-REQ，攜帶OBU MAC地址。

11)收到RA-REQ后，RSU-D發(fā)送RA-RSP，并分配唯一的OBUID；

12)無競爭接入模式下，RSU-D需要提前為該用戶分配好OBUID，并在切換命令中通知OBU由RSU-D的分配的臨時OBUID等信息；

13)RSU-D向核心網(wǎng)設(shè)備OME/SCG發(fā)送路由更新消息，進行下行業(yè)務(wù) 傳輸恢復；

14)至此，OBU通過RSU-D的上下行業(yè)務(wù)切換完成，向通知RSU-S釋放資源。

在本發(fā)明實施方案中涉及的消息體描述如下：

測量請求幀(CM-REQ)

OBU根據(jù)測量的當前小區(qū)的RSSI，一旦RSSI低于閾值，可以主動向當前RSU發(fā)送CM-REQ消息,請求測量時間和鄰近小區(qū)列表信息。CM-REQ攜帶的參數(shù)如表1所示。

表1 CM-REQ消息參數(shù)

測量響應(yīng)幀(CM-RSP)

CM-RSP可以用來響應(yīng)CM-REQ消息，也可以由網(wǎng)絡(luò)測主動發(fā)送，對OBU進行測量的控制。CM-RSP攜帶的參數(shù)如表2所示。

表2 CM-RSP消息參數(shù)

測量報告幀(CM_REP)

根據(jù)收到的CM-RSP消息中的測量報告的指示信息，OBU進行測量結(jié)果上報。CM-REP消息中攜帶的參數(shù)如表3所示。

表3 CM-REP消息參數(shù)

切換請求幀(HO_REQ)

對于由OBU觸發(fā)的切換，OBU可以向當前服務(wù)的RSU(RSU-S)發(fā)送HO_REQ 消息，觸發(fā)切換程序。其中HO_REQ攜帶參數(shù)如表4所示。

表4 HO_REQ消息參數(shù)

切換命令幀(HO_CMD)

當前服務(wù)的RSU發(fā)送HO_CMD觸發(fā)切換，或者用來確認由OBU發(fā)送

的HO_REQ的消息。HO_CMD攜帶的消息參數(shù)如表5所示。

表5 HO_CMD消息參數(shù)

本發(fā)明提供的技術(shù)方案，可實現(xiàn)在RSU之間的快速平滑移動性管理機制,從而保證終端移動過程中的可靠業(yè)務(wù)傳輸。以適應(yīng)終端的高速移動性,克服無線鏈路的不穩(wěn)定性，滿足上層業(yè)務(wù)的QoS需求等。

本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準。