CN100556191C

CN100556191C - 一种宽带无线移动通信系统及执行寻呼的方法

Info

Publication number: CN100556191C
Application number: CNB2006100649667A
Authority: CN
Inventors: 赵国胜; 王学龙; 王文清
Original assignee: Datang Mobile Communications Equipment Co Ltd
Current assignee: China Academy of Telecommunications Technology CATT; Datang Mobile Communications Equipment Co Ltd
Priority date: 2006-03-20
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2026-03-20
Also published as: CN101043703A

Abstract

本发明公开了一种在宽带无线移动通信系统中执行寻呼的方法，以在基于3G演进系统EUTRAN网络架构中实现寻呼发送；该方法由接入服务网关(ASGW)在接收到下行数据通知消息后触发寻呼，并向用户设备注册的各跟踪区域中的寻呼转发点(PFP)发送寻呼消息；所述寻呼转发点执行在自身所辖小区内用户设备的寻呼过程，并且进一步向所在跟踪区域中的其他基站转发所述寻呼消息；所述跟踪区域的基站接收到寻呼消息后，执行在自身所辖小区内用户设备的寻呼过程。本发明还同时公开了一种宽带无线移动通信系统。

Description

一种宽带无线移动通信系统及执行寻呼的方法

技术领域

本发明涉及通信领域的宽带无线移动通信技术，尤其涉及宽带无线移动通信系统及执行寻呼的方法。

背景技术

WCDMA系统的结构如图1所示，整个WCDMA系统由3部分组成，即核心网子系统(CN)、无线网络子系统(RNS)和用户设备(UE)。核心网处理WCDMA系统内语音呼叫和数据连接与外部网络的交换和路由；无线网络子系统处理所有与无线有关的功能，无线网络子系统又包括无线网络控制器(RNC)和Node B两个实体。RNC通过Iu接口与核心网相连，Node B是WCDMA系统的基站，通过Iub接口与RNC相连。UE通过Uu接口(无线接口)与网络设备进行交互，为用户提供电路域和分组域的各种业务功能，包括普通话音、移动多媒体、Internet应用等。

现有3G系统中数据域寻呼的下发过程是：当CN针对UE的下行数据Incoming Data到达RNC后，由RNC来负责相应寻呼指示信息以及寻呼数据块的成帧处理，并发起(触发)对该UE在相应RA中的寻呼。寻呼流程与固定通信不同，移动通信中的通信终端的位置不是固定的，为了建立一次呼叫，核心网(CN)通过Iu接口向UTRAN发送寻呼消息，UTRAN则将CN寻呼消息通过Uu接口上的寻呼过程发送给UE，使得被寻呼的UE发起与CN的信令连接建立过程。当UTRAN收到某个CN域(CS域或PS域)的寻呼消息时，首先需要判断UE是否已经与另一个CN域建立了信令连接。如果没有建立信令连接，那么UTRAN只能知道UE当前所在的服务区，并通过寻呼控制信道将寻呼消息发送给UE，这就是PAGING TYPE1消息；如果已经建立信令连接，在CELL_DCH或CELL_FACH状态下，UTRAN就可以知道UE当前活动于哪种信道上，并通过专用控制信道将寻呼消息发送给UE，这就是PAGING TYPE2消息。

基于演进的3G系统架构在控制面和用户面的架构上均发生了巨大的变化，现有3G的寻呼机制不适用于该架构。

因此，在新系统架构中重新定位网络实体以及实现寻呼消息下发成为业界需要解决的问题。

发明内容

本发明提供一种宽带无线移动通信系统及执行寻呼的方法，以在基于3G演进系统EUTRAN网络架构中实现寻呼发送。进一步的，在系统的单点负荷与寻呼有效性之间实现合理的平衡，以及兼顾寻呼路径各节点处理负荷的平衡及故障保护。

本发明提供以下技术方案：

一种在宽带无线移动通信系统中执行寻呼的方法，包括步骤：

由接入服务网关(ASGW)在接收到下行数据通知消息后触发寻呼，并向用户设备注册的各跟踪区域中的寻呼转发点(PFP)发送寻呼消息；

所述寻呼转发点执行在自身所辖小区内用户设备的寻呼过程，并且进一步向所在跟踪区域中的其他基站转发所述寻呼消息；

所述跟踪区域的基站eNodeB接收到寻呼消息后，执行在自身所辖小区内用户设备的寻呼过程。

其中：

所述接入服务网关向所述跟踪区域中的一个寻呼转发点发送寻呼消息，由该寻呼转发点进一步向所在跟踪区域中的其他基站转发所述寻呼消息；

或者，所述接入服务网关向所述跟踪区域中的多个寻呼转发点发送寻呼消息，由其中每个寻呼转发点分别向各自负责的基站转发所述寻呼消息。

或者，所述接入服务网关从所述跟踪区域的多个寻呼转发点中选择一个寻呼转发点并向其发送寻呼消息，该寻呼转发点进一步向其所在跟踪区域中的其他寻呼转发点和基站转发寻呼消息。

一种宽带无线移动通信系统，包括：

接入服务网关(ASGW)，在接收到下行数据通知消息后触发寻呼，并向用户设备注册的各跟踪区域发送寻呼消息；

寻呼转发点，用于接收所述寻呼消息，执行在自身所辖小区内用户设备的寻呼过程并在跟踪区域中转发所述寻呼消息；

基站，用于接收所述寻呼转发点所转发的寻呼消息，并执行在自身所辖小区内用户设备的寻呼过程。

其中，

所述宽带无线移动通信系统中的寻呼转发点为多个并相互连接，各寻呼转发点接收到寻呼消息后分别向各自所负责的基站转发寻呼消息，或者，各寻呼转发点轮换接收寻呼消息，并向所在跟踪区域的其他寻呼转发点及基站转发该寻呼消息。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明基于3G演进系统架构，以ASGW为寻呼的触发源直接散发寻呼消息或由PFP分担来散发寻呼消息，为3G演进系统提供了全新的寻呼发送方法。

2、在一个跟踪区域TA中由一个或多个PFP转发寻呼消息，能够减轻ASGW发送寻呼消息的负荷，并保证寻呼时延特性。

3、由多个PFP转发寻呼消息，并根据PFP能力储备级别选择PFP以利用PFP的备份特性，不仅能够提高系统的可靠性，同时还可兼顾跟踪区域(TA)中PFP处理负荷的平衡，提高系统的性能。

附图说明

图1为现有WCDMA系统结构示意图；

图2为本发明实施例中宽带无线通信系统架构示意图；

图3为本发明实施例中ASGW实施寻呼的流程图；

图4为本发明实施例中ASGW寻呼消息散发示意图；

图5A为本发明实施例中通过ASGW与PFP配合实现寻呼的流程图；

图5B为本发明实施例中单个PFP寻呼消息散发示意图；

图6A为本发明实施例中多个PFP下跟踪区域寻呼示意图；

图6B为本发明实施例中跟踪区域掩码示意图；

图7A为本发明实施例中PFP备份机制示意图；

图7B为本发明实施例中PFP掩码备份机制示意图；

图8A、图8B、图8C为本发明实施例中PFP入选/启动转发过程的示意图；

图9为本发明实施例中PFP公平轮换机制示意图；

图10为本发明实施例中基于PFP能力储备级别的轮换机制示意图；

图11为本发明实施例中基于PFP能力权重的轮换结果示意图；

图12为本发明实施例中一个PFP故障后PFP能力权重的轮换机制示意图；

图13为本发明实施例中一个PFP故障后PFP能力权重的轮换结果示意图。

具体实施方式

本发明的寻呼触发及寻呼信息的发送基于图2所示的宽带无线移动通信系统。在图2中，接入服务网关实体ASGW用于完成系统内用户的接入以及系统内信令和业务的路由转发等功能，例如：当处于LTE_IDLE状态的UE有下行数据到来时，ASGW负责对其寻呼的触发。基站eNodeB为新型的Node B逻辑节点，用于完成空中接口物理层及部分高层协议，是移动终端接入系统时首先访问的节点。无线资源管理服务器(RRM Server)为可选的功能实体，主要用于辅助完成系统中小区间的无线资源管理过程，它还可能为多小区相关移动性管理过程提供数据源。

在图2中，各eNodeB之间的连接接口X1是eNodeB间控制平面信令传输的通道，为无线接入网中的内部接口。系统中无线接入网络与其上级节点之间的接口S1用于提供控制平面和用户平面的传输链路。当系统部署了可选的RRM Server功能实体时，eNodeB通过安装接口O1实现与RRM Server间的连接。

图2中所示的宽带无线移动通信系统并不限定无线资源控制RRC(RadioResource Control)过程的执行位置-即RRC功能可由eNodeB完成，也可由ASGW来完成，甚至两者可由两者配合完成或者各承担RRC的部分功能。

在本发明中，基于图2所示的宽带无线通信系统架构，寻呼过程的触发由ASGW来实施。参阅图3所示，实现寻呼的主要过程为：在步骤300，ASGW用户面实体发送下行数据通知(Notification of incoming data)消息；在步骤310，ASGW相关实体收到下行数据通知消息后触发相应的寻呼，并使寻呼消息(Paging Message)经由ASGW和eNodeB间的控制面连接，向用户设备UE注册的各跟踪区域(TA)中的eNodeB散发。用户设备UE在开机附着过程和跟踪区域更新过程中可注册于一个跟踪区域(TA)或同时注册于多个跟踪区域(TA)；在步骤320，eNodeB接收到寻呼消息后，执行在自身所辖小区内用户设备UE的寻呼过程。

如图4所示，最为直接的寻呼方法是，ASGW通过与eNodeB间的控制面连接向用户设备UE注册的各跟踪区域(TA)中的所有eNodeB散发，各eNodeB接收到ASGW发送的寻呼消息后，执行在自身所辖小区内用户设备UE的寻呼过程。

由于ASGW向相关TA中各个eNodeB发送寻呼消息(Paging Message)，寻呼消息直接由ASGW抵达相应的eNodeB，因此，寻呼过程的时延特性最优。但就工作总量而言，ASGW需要承担其覆盖范围内所有TA内的所有eNodeB的寻呼消息发送功能，因此其需要发送的寻呼消息量较大，其处理压力较大。

在图2所示的宽带无线移动通信系统架构中，eNodeB之间部署有控制面连接，因此，可以利用这一特征，在跟踪区域TA中选取部分eNodeB来分担ASGW转发寻呼消息的工作量，以减轻ASGW的处理压力。在本发明中，被选定转发寻呼消息的eNodeB称为寻呼转发点(Paging Forwarding Point，简写为PFP)，即PFP承担eNodeB基本功能的同时负担寻呼消息(Paging Message)的传递。为叙述方便，以下将跟踪区域TA中除PFP之外的eNodeB称为基本eNodeB。

较为简单的实现方式是，在一个跟踪区域TA中部署一个PFP(即在一个TA中选取一个eNodeB作为PFP)，较佳的方式是选取低负荷预期的eNodeB作为PFP。

参阅图5A所示，通过ASGW与PFP配合发送寻呼消息的主要过程为：在步骤500，用户面UPE发送下行数据通知消息；在步骤510，ASGW收到下行数据通知消息后触发相应的寻呼，并使寻呼消息(Paging Message)经由ASGW和PFP间的控制面连接发送至对应跟踪区域(TA)中的PFP；在步骤520，PFP执行在自身所辖小区内UE寻呼过程，同时向TA中的基本eNodeB转发寻呼消息；在步骤530，eNodeB接收到寻呼消息后在其寻呼信道上寻呼目标UE，以完成在自身所辖小区内用户设备UE的寻呼过程。PFP寻呼消息散发如图5B所示。

由ASGW负责寻呼过程的触发，并承担将寻呼消息(Paging Message)发送到相关TA中PFP的工作量，明显可见ASGW的寻呼总量方面的压力得到根本的缓解，即将ASGW的工作总量分解到了各个TA中的PFP上。虽然ASGW的工作总量得到了缓解，但其代价是PFP必须承担TA中寻呼消息的转发工作。而对大型TA中出任PFP的eNodeB而言，其转发寻呼消息的处理压力仍然较大。另外，在寻呼消息发送过程中由PFP进行转发，会使寻呼过程的时延略有增加(由于演进系统中的节点间的传输时延非常短，因此这种进延不会影响系统时延和用户感受)。PFP作为一个eNodeB而言，与ASGW相比其可靠性较低。因而，PFP单点失败的可能性较大(PFP单点失败会造成寻呼的盲区)。

为了避免PFP单失败，提高系统的可靠性，进一步在一个TA中布置多个PFP。基于多PFP(Multi-PFP，简称MPFP)，不仅可以缓解各个PFP的处理压力，同时可以实现相互之间的备份。例如，若一个TA中部署了N个(N为大于1的整数)PFP，采用有效的策略可以实现相互之间的备份功能-即N:N备份。这样，PFP寻呼机制工作的可靠性将得到极大的提升。

对于TA中PFP的选取，可以在网络规划和部署阶段依据可能的负荷分布估计，选取低负荷预期的eNodeB扮演PFP这一角色。在网络的运营阶段，可依据PFP的处理负荷状况，来评测PFP的能力储备(可用于寻呼消息转发的处理能力储备)，进而对PFP进行分级。例如：级别1和级别2，其中能力储备级别越高(级别2比级别1高)则相应承担寻呼消息转发工作的能力越高。对于能力储备级别CCR(Class of Capability Repertory)高的PFP，可以为其分配/调整较多的寻呼消息转发工作量；而对于CCR较低的PFP，可为其分配/调整较少的寻呼消息转发工作量。这样，实现PFP间N:N备份功能的同时也兼顾了PFP间负荷状态的均衡。

在一个TA中布置多个PFP的结构下，一种较佳的方式是，将TA中的基本eNodeB分区域(分组)，各PFP负责向一个区域的基本eNodeB转发寻呼消息，ASGW则同时向该区域中的PFP发送寻呼消息。

如图6A所示，以在一个TA中布置三个PFP为例(并不限于此，根据需要可以布置更多的PFP)，分别标识为P1(代表PFP1)、P2(代表PFP2)和P3(代表PFP3)。各PFP依据其相应的CCR，分别承担相应数量的寻呼消息转发目标eNodeB-即TA依据PFP的数目分解为相应数目的区域(示例中数目为3)，分别由各PFP覆盖(即负责向各区域转发寻呼消息)。

在TA中布置三个PFP后其寻呼过程为：ASGW接收到下行数据通知后触发用户设备UE的寻呼过程，并将寻呼消息同时发送至P1、P2和P3；P1、P2和P3在完成自身所辖小区内UE寻呼过程的同时，向其负责的多个基本eNodeB转发呼叫消息；各基本eNodeB收到寻呼消息后在其寻呼信道上寻呼目标UE。

对于PFP所负责寻呼消息相关eNodeB的确定可以通过掩码技术来实现。在一个TA内PFP拥有与基本eNodeB的控制面连接，因此，针对该TA中基本eNodeB的分区(分组)，为各PFP设定相应的转发掩码，该TA中的PFP根据掩码进行寻呼消息转发控制。为了管理维护的灵活方便性，转发掩码可以采用配置表方式预先配置在ASGW中，由ASGW下发到相应TA中的PFP。

与图6A所示的TA裂解的PFP区域分配示意相对应的各PFP的转发掩码示意如图6B，掩码图中，“1”表示启用，“0”表示禁用。图6B中，P1掩码图表示了P1向基本eNodeB1至基本eNodeB5转发寻呼消息；P2掩码图表示了P2向基本eNodeB6至基本eNodeB10转发寻呼消息；P3掩码图表示P3向基本eNodeB11至基本eNodeB16转发寻呼消息。

由于一个TA中有多个PFP，因此，对于TA中某一PFP故障(单点失败)的场景，ASGW可依据该PFP的故障检测结果来调整其它正常状态PFP的掩码图，由这些正常状态的PFP负担故障PFP所负责的寻呼消息转发目标eNodeB-即实现各PFP之间的N:N备份机制。

图7A、图7B联合展示了在图6A所示寻呼结构中P2故障场景下，其余正常PFP实现备份机制的过程。由图7B所示可知，P2故障时其掩码的具体取值不起相应的作用-这可以通过另行设定各PFP对应的可用性指示来标识(为图示的清晰，此可用性指示没有示出)。图7B中，P1掩码图表示了P1向基本eNodeB1至基本eNodeB8转发寻呼消息；P3掩码图表示P3向基本eNodeB9至基本eNodeB16转发寻呼消息，因此，原来由P2负责的eNodeB6至基本eNodeB10的寻呼消息转发工作由P1和P3分担。

一个TA中某个PFP失效后其他正常PFP的掩码可以预先设置在ASGW的配置表中，当ASGW发现某个TA中的某个PFP失效时，重新将对应的掩码下发到该TA中正常的PFP。故障PFP所负责的基本eNodeB分配到其他正常PFP的数目，可以参考这些PFP的能力储备级别，向能力储备级别较高的PFP分配更多的基本eNodeB。

在一个TA中布置多个PFP的结构下，另一种较佳的方式是，一个TA内的PFP轮换承担在该TA内转发寻呼消息的功能，寻呼消息无论经过哪个PFP均可传递至TA中的所有eNodeB(其实质是对图6A所示结构的冗余备份形式)。轮换机制可基于随机方式，也可基于轮询方式。而轮询方式既可以为各PFP等概率公平轮换，也可以合理兼顾PFP的处理负荷，以实现体现PFP能力储备级别的基于权重的轮换机制。这样，在寻呼消息转发整个过程中TA内的多个PFP轮换承担转发功能，这样既可以实现PFP间的负荷分担，也可以实现PFP间的N:N备份机制。轮换准则的定义和实施在ASGW中实现。

图8A、图8B、图8C依次示出了P1、P2和P3轮换承担寻呼消息散发功能的过程。图中仍然以一个TA中布置3个PFP为例，但不限于此。P1(PFP1)、P2(PFP2)和P3(PFP3)中每个PFP通过控制面的连接均连接至除自身之外的所有基本eNodeB及其他PFP，使寻呼消息无论经过哪个PFP均可传递至TA中的所有eNodeB及其他PFP。

PFP轮换承担寻呼功能实现寻呼的过程为：ASGW接收到下行数据通知后触发用户设备UE的寻呼过程，随机或根据轮换准则从P1、P2、P3中选择一个PFP，例如选择P1，并向P1发送寻呼消息；P1接收到寻呼消息后除完成自身所辖小区内UE寻呼过程的同时，向所在TA内其他基本eNodeB以及P2和P3转发呼叫消息；各基本eNodeB以及P2、P3收到寻呼消息后在其寻呼信道上寻呼目标UE。

图9给出了在不考虑PFP处理负荷的公平轮换机制的情况下，P1、P2和P3正常和P1故障的场景。其中，“1”表示正常，“0”表示故障。在正常场景下，P1、P2和P3依次轮换承担寻呼消息的发送；而P1故障场景下，P1对应的指示为“0”，指明P1将不参加寻呼消息的转发过程，即仅有P2和P3承担寻呼的转发，ASGW根据指示进行相应的寻呼控制。

图10给出了基于PFP能力储备级别的权重轮换机制。在考虑PFP状态(其故障与否)的同时，兼顾PFP能力储备级别-该能力在下图10中以转发点能力指示来标识。能力指示值越高则承担转发功能的比例越大。图10中能力指示为“2”的P2、P3将会比能力指示为“1”的PFP承担更多的寻呼消息的转发负荷。图11示出了结合PFP能力指示的权重轮换分配的结果示意-即由于P2和P3的能力高于P1，故在一次轮询过程中，P2、P3分担的寻呼消息转发负荷就多于P1。

图12和图13联合展示了P2故障时PFP选择指示和能力指示的取值，以及相应的轮换结果。ASGW在检测到PFP故障时在相应的转发点选择指示中进行标识，以表示该PFP不再参与轮询。在图12中P2故障，其转发点选择指示被标记为“0”。图13则表示了在P2故障后，P1和P3参与轮询的结果。

本发明基于3G演进系统架构的技术特点，以ASGW为寻呼的触发源，由ASGW来直接散发寻呼消息或由PFP分担来散发寻呼消息。进一步的改进方案以减轻ASGW寻呼消息发送负荷并保证寻呼时延特性为目标，提出了宽带无线移动通信系统的新寻呼发送方法。该方法在ASGW触发寻呼的基础上，降低了ASGW处理负荷及保证寻呼时延特性，同时采用PFP(寻呼转发点)的备份特性，提高了系统的可靠性，同时可以兼顾TA中PFP处理负荷平衡的诉求。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1、一种在宽带无线移动通信系统中执行寻呼的方法，其特征在于，包括如下步骤：

所述跟踪区域的基站接收到寻呼消息后，执行在自身所辖小区内用户设备的寻呼过程。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接入服务网关向所述跟踪区域中的一个寻呼转发点发送寻呼消息，由该寻呼转发点进一步向所在跟踪区域中的其他基站转发所述寻呼消息。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接入服务网关向所述跟踪区域中的多个寻呼转发点发送寻呼消息，由其中每个寻呼转发点分别向各自负责的基站转发所述寻呼消息。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述寻呼转发点根据配置的转发掩码确定各自负责的基站。

5、如权利要求3所述的方法，其特征在于，接入服务网关检测到跟踪区域中寻呼转发点故障时，控制正常的寻呼转发点向故障寻呼转发点所负责的基站转发寻呼消息。

6、如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述转发掩码中根据寻呼转发点的能力储备级别确定其负责的基站数目，并且使能力储备级别高的寻呼转发点所负责的基站数目多于能力储备级别低的寻呼转发点所负责的基站数目。

7、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接入服务网关从所述跟踪区域的多个寻呼转发点中选择一个寻呼转发点并向其发送寻呼消息，该寻呼转发点进一步向其所在跟踪区域中的其他寻呼转发点和基站转发寻呼消息。

8、如权利要求7所述的方法，其特征在于，接入服务网关按照随机方式从多个寻呼转发点中选择一个；或者，接入服务网关按照依次轮换方式从多个寻呼转发点中选择一个；或者，接入服务网关按照能力储备级别轮换从多个寻呼转发点中选择一个，并且能力储备级别高的寻呼转发点被选择的次数多于能力储备级别低的寻呼转发点。

9、一种宽带无线移动通信系统，其特征在于，包括：

基站，与所述寻呼转发点连接，用于接收所述寻呼转发点所转发的寻呼消息，并执行在自身所辖小区内用户设备的寻呼过程。

10、如权利要求9所述的通信系统，其特征在于，所述寻呼转发点为多个并相互连接；各寻呼转发点接收到寻呼消息后分别向各自所负责的基站转发寻呼消息，或者，各寻呼转发点轮换接收寻呼消息，并向所在跟踪区域的其他寻呼转发点及基站转发该寻呼消息。

11、如权利要求9所述的通信系统，其特征在于，所述基站为多个，各基站之间通过接口相连接。

12、如权利要求9、10或11所述的通信系统，其特征在于，该通信系统还包括：

无线资源管理服务器，与各基站连接，用于协助基站管理小区间的无线资源。