CN100493261C - 一种基于混合移动网络的成组位置管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于下一代混合移动网络通信的成组位置管理方法，该方法使用水平通信和垂直通信两种通信方式，将移动通信网络中彼此相近且具备相同运动趋势的若干移动台作为合群组，进行统一的移动性管理，包括：1)新的混合通信方式：垂直通信方式与水平通信方式。2)四种新的网络元素：多无线移动终端(101)；合群组(200)；组头(102)；组位置数据库(300)。3)成组位置更新方法：合群组建立；合群组初始注册；成员更新；合群组更新。4)相应的呼叫传递方法。应用本发明方法，能够降低位置管理的能量开销，网络信令开销并节省无线资源。

Description

一种基于混合移动网络的成组位置管理方法
技术领域
本发明涉及无线通信系统的应用技术，尤其涉及一种基于下一代移动网络通信的位置管理方法。
背景技术
在第三代、后三代及第四代移动通信系统中，多种网络融合并存，典型的是以GSM为代表的移动蜂窝网与无线局域网(WLAN)的结合以及WLAN与自组织网(ad hoc)的结合的多跳蜂窝网络的形成。移动台将越来越多地支持多模工作方式，在多模移动终端上植入叠加有ad hoc功能的WLAN接口，可以使移动台(MT)之间通过对等的通信接口进行协作通信。
移动台彼此之间可以对等通信，相互协作，同时与基站之间的连接方式不变。这样，使移动网络的结构发生了很大变化，不再仅有各移动台与基站之间的单纯的垂直连接，还有各移动台之间的对等水平连接。
在无线移动通信系统中，移动节点的移动性管理始终是一个关键问题，移动网络的结构直接影响着移动性管理方案，可以说，网络结构基本制约了移动性管理策略的选择，丰富的网络连接，可以实现多变的网络结构，从而为移动性管理策略的研究提供了更大的自由度。所以说，移动终端的移动性管理将由传统垂直等级管理的集中式结构向水平对等协作与垂直等级管理相结合的集群分布式结构发展。
无线频率资源有限，传统的移动网络对各移动台的单独移动管理是低效的，通过移动台之间的通信协作，可以对距离彼此相近，具有相同位置信息的移动台组成合群组进行位置管理，由其中一个移动台，组头，作为代表，向网络报告组位置信息。这样不仅节省了频率资源，增加了系统的吞吐能力，同时，合群组组内的其他成员移动台只在组内通信，减少了移动台的能量消耗。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于下一代移动网络通信的自治合群组管理方法，能够有效地降低移动性管理中位置更新的能量开销，保证节点间的能量开销公平，满足系统更高的调度需求，最大限度地节省网络带宽和频率资源。
为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：
与传统蜂窝移动通信不同，本发明规定移动终端可以使用两种通信方式：
a)垂直通信方式：移动终端与基站直接通信的方式；
b)水平通信方式：移动终端彼此直接对等通信的方式；
本发明包括这种新定义的网络实体：
a)多无线移动终端：在一个成组位置管理方法中，多无线移动终端是一种具备至少两种无线接口的移动终端，分别用于水平通信与垂直通信。
b)合群组：在一个成组位置管理方法中，合群组是一个逻辑结构，它由一组具有相同的位置和共同运动特性的移动台组成，可以成组报告位置更新。
c)组头(Leader Mobile Terminal，LMT)：在一个成组位置管理方法中，组头是一种特殊的多无线移动终端，负责组织移动台形成合群组，维护管理合群组的成员列表、合群度等信息，并作为一个合群组的实体代表，承担代理成员报告位置更新的工作。
d)组位置数据库(Group Location DataBase，GLDB)：在一个成组位置管理方法中，组位置数据库是一个工作在网络侧，保存维护合群组位置信息、成员信息的功能实体。
本发明通过如下几个过程实现移动台的位置更新：
a)合群组建立：当一组移动台聚集在一起，具有临近的物理位置时，通过合群组建立规程，将移动台组织成组管理。
b)合群组初始注册：合群组建立后，应向网络注册位置信息。考虑到位置注册对实时性的需求仅取决于位置变化，因此，为节省组头能量和信令开销，合群组的初始位置注册过程合并在第一次发生位置更新时处理。
c)成员更新：成员更新包括成员的加入和退出。当移动台进入合群组时，移动台还需要在网络上注册，加入到合群组；相应，移动台从合群组离开时，需要向网络注销，离开合群组。
d)合群组更新：组跨越位置区或成员信息发生变化时，都会触发组更新过程。合群位置更新过程包括合群组向新位置区的注册和老位置区上的注销。
呼叫传递过程中主叫移动台在查询被叫移动台时，需要查询被叫移动台的归宿位置寄存器(HLR)，找到被叫移动台所在合群组的ID，再查询组位置数据库(GLDB)，找到被叫移动台所在的位置区(LA)，以及相应的拜访位置寄存器(VLR)。
附图说明
图1合群组位置更新场景图
图2合群组位置更新信令网络传输图
图3呼叫传递信令网络传输图
图4合群组初始化注册信令流程
图5合群位置更新信令流程
图6成员加入更新信令流程
图7成员退出更新信令流程(LMT报告)
图8成员退出更新信令流程(MT报告)
图9呼叫传递与建立信令流程
具体实施方式
合群组初始注册
合群组建立后，应向网络注册位置信息，合群组的初始位置注册过程合并在第一次发生位置更新时处理。一组移动台，在位置区LA0组成合群组，组头为LMT，LA0对应拜访位置寄存器为VLR0。该合群组一起运动，建立合群组后，LMT的第一次位置更新报告发生于LA1，对应拜访位置寄存器为VLR1。LMT将在本次位置报告时，完成合群组的初始位置注册，处理过程如下：
表1  合群组初始化注册过程
Figure C200610166547D00071
各网络实体间信令流程如图4所示。
合群位置更新
合群位置更新过程包括合群组向新位置区的注册和老位置区上的注销，某合群组Gi，组头为LMT，该组移动台一起由LA1跨越位置区，进入LA2，对应拜访位置寄存器分别为VLR1和VLR2，则合群更新处理过程如下：
表2  合群位置更新过程
Figure C200610166547D00081
各网络实体间信令流程如图5所示。
成员更新
与传统独立位置更新不同，移动台的初始化位置注册不只在开机时进行。当移动台从游离状态进入合群状态时，除了加入组头的成员列表外，移动台还需要在网络上注册。
a.成员加入
移动台MT原来处于非合群状态，所属位置区为LA0，拜访位置寄存器为VLR0，它加入某组头LMT管辖的合群组Gi，其合群初始化注册过程如下：
表3  成员加入更新过程
Figure C200610166547D00082
各网络实体间信令流程如图6所示。
b.成员退出
成员退出的过程与成员加入的过程对应，设移动台MT原来处于合群状态，所属合群组Gi，组头为LMT，MT在位置区LA0离开合群组，后MT与Gi各自运动。设离开合群后，MT和Gi发生的第一次报告位置分别在LA1和LA2，对应拜访位置寄存器分别为VLR1和VLR2，LA1或LA2在某些情况下可能就是LA0，如移动台在没有离开LA0时，定时发送位置报告。为减少MT以及LMT报告能量开销，成员退出也并非即时报告网络。为保证移动台的通信，具体分两种情况：
·LMT先发生位置报告
若LMT先发送位置报告，在其报告位置同时，会通过其所在的VLR1报告成员MT的退出：
表4  成员退出更新过程(LMT报告)
Figure C200610166547D00091
各网络实体间信令流程如图7所示。
由于MT已退出合群组，此后当其发生位置更新时，它将会自行向网络报告，网络侧已完成成员退出的处理，因此仅处理其位置更新过程，而不再重复成员退出合群的更新处理。
·MT先发生位置报告
与LMT先发生位置报告对应，若MT自己先发送位置报告，他将自行在位置更新的同时，报告退出合群更新，过程如下：
表5  成员退出更新过程(MT报告)
Figure C200610166547D00101
各网络实体间信令流程如图8所示。
此情况下，MT先于LMT报告自己的位置以及合群状态，当LMT此后在报告位置时，向网络报告MT退出合群时，HLR和GLDB已完成相应处理，对LMT的报告可以忽略，不必重复更新。
呼叫传递
位置更新保证了移动网络系统对移动台的定位，而呼叫传递以及寻呼则完成了通信所需的精确定位和呼叫建立功能。在合群位置管理策略下，由于处理粒度的增大，网络信令开销和数据库处理开销得以降低。但在呼叫过程中，必须精确定位移动台所在的位置区，而不是哪个合群组，因此呼叫传递过程与传统呼叫传递也略有区别。
移动台MT1欲向另一移动台MT2发起呼叫，MT1处于LA1，对应移动交换中心与拜访位置寄存器分别为MSC1和VLR1；MT2处于合群状态，从属于合群组Gi，位于LA2，对应移动交换中心与拜访位置寄存器分别为MSC2和VLR2。MT1向MT2发起呼叫，呼叫传递即寻呼过程如下：
表6  呼叫传递与建立过程
Figure C200610166547D00111
各网络实体间信令流程如图9所示。

Claims (3)

1.一种基于混合移动网络的成组位置管理方法，其特征在于，包括两种通信方式：
垂直通信方式：移动终端与基站直接通信的方式；
水平通信方式：移动终端彼此直接对等通信的方式；
具体地包括：
a)多无线移动终端(101)：在一个成组位置管理方法中，多无线移动终端是一种具备至少两种无线接口的移动终端，分别用于水平通信与垂直通信；
b)合群组(200)：在一个成组位置管理方法中，合群组是一个逻辑结构，它由一组具有相同的位置和共同运动特性的多无线移动终端组成，可以成组报告位置更新；
c)组头(102：Leader Mobile Terminal，LMT)：在一个成组位置管理方法中，组头是一种特殊的多无线移动终端，负责组织多无线移动终端形成合群组，维护管理合群组的成员列表、合群度信息，并作为一个合群组的实体代表，承担代理成员报告位置更新的工作；
d)组位置数据库(300：Group Location DataBase，GLDB)：在一个成组位置管理方法中，组位置数据库是一个工作在网络侧，保存维护合群组位置信息、成员信息的功能实体。
2.根据权利要求1所述的一种基于混合移动网络的成组位置管理方法，其特征在于，该方法位置管理过程包括以下步骤：
a)合群组建立：当一组多无线移动终端聚集在一起，具有临近的物理位置时，通过合群组建立规程，将多无线移动终端组织成组管理；
b)合群组初始注册：合群组建立后，应向网络注册位置信息，考虑到位置注册对实时性的需求仅取决于位置变化，因此，为节省组头能量和信令开销，合群组的初始位置注册过程合并在第一次发生位置更新时处理；
c)成员更新：成员更新包括成员的加入和退出；当多无线移动终端进入合群组时，多无线移动终端还需要在网络上注册，加入到合群组；相应，多无线移动终端从合群组离开时，需要向网络注销，离开合群组；
d)合群组更新：组跨越位置区或成员信息发生变化时，都会触发组更新过程；组更新过程包括合群组向新位置区的注册和老位置区上的注销。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于混合移动网络的成组位置管理方法，其特征在于，呼叫传递过程中主叫多无线移动终端在查询被叫多无线移动终端时，需要查询被叫多无线移动终端的归宿位置寄存器(HLR)，找到被叫多无线移动终端所在合群组的ID，再查询组位置数据库(GLDB)，找到被叫多无线移动终端所在的位置区，发起呼叫。
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