CN101039510A - 一种无线演进网络中等价路由区的实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种无线演进网络中等价路由区的实现方法，所述方法包括如下步骤：a.演进网络的路由区TA内，网络广播与该TA区同属于一个等价路由区的2G/3G网络的路由区RA的路由区标识RAI信息；所述等价路由区的所述RA区内，网络广播该RA区的路由区标识RAI信息；b.UE本地存储当前所属RA/TA区的广播信息；c.UE进入一个新的小区时，通过将接收到的广播信息与本地存储的广播信息进行比较来决定是否进行路由区更新。本发明简化了原有的限制信令方案中所要求的等价路由区方案，降低了对UE存储区的要求和相关信令的长度，大大降低了信令的负荷，同时具有很好的兼容性。
Description
技术领域
本发明涉及无线演进网络，具体的涉及一种无线演进网络中等价路由区的实现方法。
背景技术
通用移动通信系统(UMTS)是采用WCDMA空中接口技术的第三代移动通信系统，通常也把UMTS系统称为WCDMA通信系统。UMTS系统采用了与第二代移动通信系统类似的结构，包括无线接入网络(Radio Access Network，RAN)和核心网络(Core Network，CN)。其中无线接入网络用于处理所有与无线有关的功能，而CN处理UMTS系统内所有的话音呼叫和数据连接，并实现与外部网络的交换和路由功能。CN从逻辑上分为电路交换域(Circuit Switched Domain，CS)和分组交换域(Packet Switched Domain，PS)。UMTS陆地无线接入网(UTRAN)、CN与用户设备(User Equipment，UE)一起构成了整个UMTS系统。其系统结构如图1所示。
UTRAN包含一个或几个无线网络子系统(RNS)。一个RNS由一个无线网络控制器(RNC)和一个或多个基站(NodeB)组成。RNC用来分配和控制与之相连或相关的NodeB的无线资源，主要完成Uu(UMTS无线接口)接口物理层协议的处理。它的主要功能是扩频、调制、信道编码及解扩、解调、信道解码，还包括基带信号和射频信号的相互转换等功能。NodeB则完成Iub(基站与RNC之间的接口)和Uu接口之间的数据流的转换，同时也参与一部分无线资源管理；其主要功能是扩频、调制、信道编码及解扩、解调、信道解码，还包括基带信号和射频信号的相互转换等功能。UTRAN的结构如图2所示。
以上的网络架构是基于第三代合作协议(3GPP)Re16以前版本的架构，考虑到未来网络的竞争能力，3GPP正在研究一种全新的演进网络架构以满足未来十年甚至更长时间内移动网络的应用需求，包括系统架构演进(SAE)和接入网的长期演进(LTE)，其中演进的接入网称为E-UTRAN。网络演进的目标是希望提供一种低时延、高数据速率、高系统容量和覆盖、低成本、完全基于IP的网络。由于是一种全新的网络架构，因此现有架构的所有节点、功能和流程都将发生实质性的变化。
为了保证与现有系统的兼容，3GPP的网络演进的目标之一就是实现E-UTRAN和UTRAN、GERAN(GSM/EDGE接入网)之间的移动性管理。在空闲模式(LTE_IDLE)下，用户(UE)从2G/3G网络移动到SAE/LTE接入系统时，将发生位置更新的一系列过程，包括移动管理实体/用户面实体(MME/UPE)之间UE上下文的转移、MME向归属用户服务器(HSS)注册、UPE向接入层间主节点(InterAS Anchor)做路由更新等，从而导致一系列的空闲模式下的位置管理信令流量。而由于演进网络建网初期E-UTRA小区覆盖范围较小，随着UE的漫游，其在E-UTRAN和UTRAN、GERAN之间频繁移动，从而导致系统频繁进行位置更新的流程，极大地增加了空闲模式下的信令流量负荷。
为了降低空闲模式下在不同无线接入类型(RAT)之间移动时产生的信令流量，目前提出了一种限制信令的方案。该方案将E-UTRA小区和GSM/UTRAN小区划分到不同的路由区(或位置区)。其中E-UTRAN的称为跟踪区(TA区)，GSM/UTRAN的称为路由区(RA区)。UE在完成附着或位置更新过程后同时被多个RA或TA所接受。这些RA/TA区称为等价路由区。UE在等价路由区域内漫游时，不需要发起位置更新过程以维持位置信息，有效的减少了空闲状态下移动的信令负荷。
对该方案的寻呼流程具体描述如下：
用户面网关(UP-GW)记录两个标识信息：一是UE是否处于活动(LTE_Active)状态，二是UE上一次在路由区内的活动是在E-UTRA中还是UTRA/GSM中进行。当下行数据到达UP-GW时，UP-GW判断这两个标识信息：
1、若UE处于LTE_active状态，则网络直接向UE发送下行数据；
2、若UE上一次在路由区内活动是在E-UTRA中进行，且UE处于LTE_idle状态，存在UE漫游至等价路由区GSM/UTRA一侧的可能性，网络在整个路由区内发起寻呼；
3、若UE上一次在路由区内活动是在现有的UMTS网络中进行，GW首先向UMTS网络发送下行数据；
a)若UE处于激活态，数据可直接下发至UE，不需要后续的寻呼流程；
b)若UE处于待机(standby)、URA_PCH、CELL_PCH、PMM_IDLE等非活动状态，则UE有可能漫游至E-UTRAN侧，UMTS网络中处理对应的上述四种状态的对应节点将收到的下行数据回传至网关(GW)，同时通知GW在整个路由区内寻呼UE。
但该技术虽然定义了等价路由区的概念，却没有给出等价路由区的实现方式以及UE和网络之间对于等价路由区信息的交互流程，从而无法实际实现。
于是针对上述方案，又提出了一种等价路由区的实现方式。该方案中，UE内部保存有一个等价路由区列表，称为“RAI池”，该“RAI池”包括了所有等价路由区的路由区标识/跟踪区标识(RAI/TAI)值。不同的“RAI池”对应于不同的等价路由区集。UE所保存的是当前所属的等价路由区的“RAI池”。
每个RA/TA区内广播自己的RAI/TAI，当UE进入一个新的小区，监听该小区广播的RAI/TAI，并和其保存的“RAI池”中的所有RAI/TAI比较，如果找到相符合的值，则不进行路由区更新流程，如果“RAI池”内没有任何项与监听到的RAI/TAI相符合，则进行正常的路由区更新流程。
不同等价路由区集的“RAI池”由控制面网关(CP-GW)维护，并将相应的“RAI池”更新给处在对应等价路由区内的UE。这个更新过程是通过路由区更新或者网络附着的流程进行的，如图3所示。其流程描述如下：
1、UE进行网络附着或者进入新的等价路由区而发起路由区更新请求；
2、2G/3G SGSN发送注册请求到CP-GW；
3、其他相关流程，如鉴权等；
4、CP-GW发送注册请求到HSS；
5、HSS进行注册，并返回注册确认信令给CP-GW；
CP-GW从HSS收到注册确认后，向2G/3G SGSN发送注册确认信令，同时根据UE所报告的新的RAI/TAI值，在信令中包含CP-GW所维护的相应的“RAI池”内容。
6、2G/3G SGSN向UE发送包含“RAI池”内容的注册确认信令，UE收到后更新其所存储的“RAI池”。
但该技术的缺点在于：1)由于演进网络建网初期E-UTRA小区覆盖范围较小，主要是在2G/3G网络的覆盖区域内以热点的方式大量存在，因此网络的结构是一个大的2G/3G RA区内有大量演进网络TA区。根据限制信令的要求，这个“RAI池”可能会包含一个2G/3G的RAI和很多个演进网络的TAI，因此数据量较大，从而要求UE一定的存储量，同时在路由区更新和网络附着过程中的信令长度也会有较大增加；2)同时，该方案还要求更改现有2G/3G网络的路由区更新和网络附着信令，从而需要对现有网络进行这方面的升级，还要考虑与原有2G/3G终端的兼容，带来一定复杂性。
发明内容
为了解决如上问题，本发明的目的在于提供一种无线演进网络中等价路由区的实现方法。在简化等价路由区的实现方式的基础上，保持不同RAT间空闲模式下的UE在移动时的限制信令功能，同时本发明还针对目前提出的其他方案中存在的问题，实现简化RAI/TAI的存储方式、简化等价路由区的管理过程、并保证享有2G/3G网络的兼容性。
为了实现所述的目的，本发明的技术方案为：
一种无线演进网络中等价路由区的实现方法，包括如下步骤：
a.演进网络的路由区TA内，网络广播与该TA区同属于一个等价路由区的2G/3G网络的路由区RA的路由区标识RAI信息；所述等价路由区的所述RA区内，网络广播该RA区的路由区标识RAI信息；
b.UE本地存储当前所属RA/TA区的广播信息；
c.UE进入一个新的小区时，通过将接收到的广播信息与本地存储的广播信息进行比较来决定是否进行路由区更新。
所述步骤a还包括：
在所述等价路由区的TA内，网络还广播该TA区的跟踪区标识TAI信息。
在所述等价路由区的RA内，所述的广播信息包括RAI信息；在所述等价路由区的TA内，所述广播信息包括RAI和TAI信息。
UE在演进网络中进行网络附着或RA/TA更新时，根据接收的TAI信息决定自己进入的TA区。
所述步骤c包括：
当UE从演进网络路由区TA移动到2G/3G网络路由区RA时，将存储的RAI与接收到的RAI相比较，如果相等则不进行路由区更新；如果不相等，则发起路由区请求，进行路由区更新；
UE将RA区接收到的RAI保存在本地。
当UE从演进网络TA区移动到2G/3G网络RA区时，所述步骤c包括：
(1)UE侦听所述RA区内广播的该RA区的RAI信息；
(2)UE用本地存储的同属一个等价路由区的2G/3G网络的RA区的RAI与接收到的RAI相比较，如果相等，则不进行路由区更新；
(3)如果本地存储的RAI和接收到的RAI不相等，发起路由区更新请求；
(4)网络进行路由区更新；
(5)RA区的核心网关单元(如SGSN)发送路由区更新接受消息给UE；
(6)UE将在RA区接收到的RAI保存在本地；
(7)UE发送路由区更新完成消息给网络，路由区更新过程完成。
所述步骤c包括：
当UE从2G/3G网络的RA区移动到演进网络的TA区，该UE将存储的RAI与接收到的RAI相比较，如果相等，则不进行路由区更新；如果不相等，则发起路由区更新请求并进行路由区更新；
UE将在TA区接收到的TAI、RAI信息进行本地存储。
当UE从2G/3G网络的RA区移动到演进网络的TA区，步骤c包括：
(1)UE侦听所述TA区内的广播信息，该广播信息包括：所述TA区的TAI以及与该TA区邻近的属于同一等价路由区的RA区的RAI；
(2)UE用本地存储的RAI和接收到的RAI相比较，如果相等，则不进行RA更新；
(3)如果本地存储的RAI和接收到的RAI不相等，发起路由区更新请求；
(4)网络进行路由区更新；
(5)所述TA区的核心网关单元(如SAE MME/UPE)发送路由区更新接受消息给UE；
(6)UE将在所述TA区接收到的TAI和RAI保存在本地；
(7)UE发送RA更新完成消息给网络，路由区更新过程完成。
所述等价路由区包括至少一个2G/3G网络路由区RA以及与所述2G/3G网络路由区相邻的演进网络的路由区TA。
如果有两个或以上的演进网络的路由区TA在地理上相邻，将其划分到一个TA区。
本发明的有益效果在于，本发明给出了一种新的无线演进网络中用于不同RAT间限制信令的等价路由区实现方案，使得限制信令的流程能够在该等价路由区方案的基础上实现。同时，本发明还针对演进网络和现有2G/3G网络的实际分布需求，提出了从RA区到TA区和从TA区到RA区不对称的等价路由区实现，一方面保持现有2G/3G网络的流程不变，保证了现有2G/3G网络的兼容性；另一方面也减少了UE处存储等价路由区的存储器需求，简化了RAI/TAI的存储方式。同时，本发明给出的整个流程比较简单，简化了等价路由区的管理过程。
附图说明
图1为现有UMTS系统结构图；
图2为现有UTRAN的网络结构图；
图3为现有技术的“RAI”池的获取流程图；
图4为等价路由区的规划示意图；
图5为根据本发明的UE从RA区移动到TA区时的信令流程图；
图6为根据本发明的UE从TA区移动到RA区时的信令流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。
根据限制信令需求的定义，演进网络初期的规划应该如图4所示。2G/3G的RA区覆盖较大的面积，而演进网络的TA区在RA区内呈热点分布，且不同TA区之间不存在直接相邻的情况。如果有两个演进网络区相邻，则将其划分到一个TA区。
由于等价路由区划分的目的是为了让UE在等价路由区内移动时不做任何路由区更新，因此图4中所示的所有RA/TA可以划分为一个等价路由区。不同等价路由区的划分在网络规划的过程中完成，并由控制面网关(CP-GW)网元维护。
因此，对于2G/3G网络的RA区而言，其所处的等价路由区内有相当多的TA区与之相邻，而对于演进网络的TA区而言，其所处的等价路由区内只有一个(或很少)RA区与之相邻。
基于上述规划，本方案的描述如下：
1、在2G/3G网络的RA区内，网络沿用以往的方式，在整个RA区内广播自己的RAI信息；
2、在演进网络的TA区内，网络在整个TA区内广播自己的TAI信息以及与之处于同一等价路由区内的RAI信息，根据前面的描述，这个RAI信息很少，一般只有一个；
3、当UE在2G/3G网络中进行网络附着或RA更新时，沿用原有的信令流程和内容；
4、当UE在演进网络中进行网络附着或RA/TA更新时，根据接收到的广播TAI来决定自己进入的TA区，并进行相应的附着或RA/TA更新流程，由于广播中包含等价路由区内的2G/3G网络RA区的RAI信息，UE同时从广播中获取该RAI，并保存在本地。
从上面的描述可知，UE如果最近一次是在2G/3G网络的RA区内进行附着/RA更新，则其仅保存有本RA区的RAI信息，没有其他任何RA信息；UE如果最近一次是在演进网络的TA区内进行附着/RA更新，则其除了保存有本TA区的TAI信息外，还保存有相邻的同属一个等价路由区的2G/3G网络的RA区的RAI信息，该信息一般只有一条。
图5为根据本发明UE从RA区移动到TA区时的信令流程图。如图5所示，当UE在空闲模式下从2G/3G网络的RA区移动到演进网络的TA区时，其流程如下：
1、UE侦听TA区内广播的相应信息，包括：1)该TA区的TAI，2)该TA区邻近的属于同一等价路由区下的RA区的RAI；
2、UE用本地存储的RAI和接收到的RAI相比较，如果相等，则不进行路由区更新；
3、如果本地存储的RAI和接收到的RAI不相等，则发起路由区更新请求；
4、网络进行路由区更新相关过程，包括上下文倒换、安全鉴权等；
5、TA区的核心网关单元(如SAE MME/UPE等)发送路由区更新接受消息给UE；
6、UE将在TA区接收到的TAI和RAI保存在本地；
7、UE发送路由区更新完成消息给网络，路由区更新过程完成。
图6为根据本发明UE从TA区移动到RA区时的信令流程图。如图6所示，当UE在空闲模式下从演进网络的TA区移动到2G/3G网络的RA区时，其流程如下：
1、UE侦听RA区内广播的该RA区的RAI信息；
2、UE用本地存储的相邻的同属一个等价路由区的2G/3G网络的RA区的RAI与接收到的RAI相比较，如果相等，则不进行路由区更新；
3、如果本地存储的RAI和接收到的RAI不相等，则发起路由区更新请求；
4、网络进行路由区更新相关过程，包括上下文倒换、安全鉴权等；
5、RA区的核心网关单元(如SGSN)发送路由区更新接受消息给UE；
6、UE将在RA区接收到的RAI保存在本地；
7、UE发送路由区新完成消息给网络，路由区更新过程完成。
综上所述，本发明的方法提供了一种新的无线演进网络中用于不同RAT间限制信令的等价路由区实现方案，该方案针对演进网络和现有2G/3G网络的实际分布需求，提出了从RA区到TA区和从TA区到RA区不对称的等价路由区实现；
根据本发明的方法，在2G/3G网络的RA区内，只广播本RA区的RAI，在演进网络的TA区内，除了广播本TA区的TAI外，还广播相邻同属于一个等价路由区的2G/3G网络RA区的RAI；
UE在2G/3G网络的RA区内进行网络附着或RA更新时，仅保存本RA区的RAI，UE在演进网络的TA区内进行网络附着或RA更新时，除了保存本TA区的TAI外，还保存相邻同属于一个等价路由区的2G/3G网络RA区的RAI；
当UE在空闲模式下从2G/3G网络的RA区移动到演进网络的TA区或者从演进网络的TA区移动到2G/3G网络的RA区时，都通过比较其内部存储的RAI和接收到RAI，来决定是否进行RA更新。
因此，本发明的有益效果在于：实现了无线演进网络中不同RAT间对信令的限制。同时，本发明还针对演进网络和现有2G/3G网络的实际分布需求，提出了从RA区到TA区和从TA区到RA区不对称的等价路由区实现，一方面保持现有2G/3G网络的流程不变，保证了现有2G/3G网络的兼容性；另一方面也减少了UE处存储等价路由区的存储器需求，简化了RAI/TAI的存储方式。同时，本发明给出的整个流程比较简单，简化了等价路由区的管理过程。
以上具体实施方式仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无线演进网络中等价路由区的实现方法，其特征在于包括如下步骤：
a.演进网络的路由区TA内，网络广播与该TA区同属于一个等价路由区的2G/3G网络的路由区RA的路由区标识RAI信息；所述等价路由区的所述RA区内，网络广播该RA区的路由区标识RAI信息；
b.用户设备本地存储当前所属RA/TA区的广播信息；
c.用户设备进入一个新的小区时，通过将接收到的广播信息与本地存储的广播信息进行比较来决定是否进行路由区更新。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤a还包括：
在所述等价路由区的TA内，网络还广播该TA区的跟踪区标识TAI信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：
在所述等价路由区的RA内，所述的广播信息包括RAI信息；在所述等价路由区的TA内，所述广播信息包括RAI和TAI信息。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：
用户设备在演进网络中进行网络附着或RA/TA更新时，该用户设备根据接收的TAI信息决定自己进入的TA区。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤c包括：
当用户设备从演进网络路由区TA移动到2G/3G网络路由区RA时，用户设备将存储的RAI与接收到的RAI相比较，如果相等则不进行路由区更新；如果不相等，则发起路由区请求，进行路由区更新；
用户设备将RA区接收到的RAI保存在本地。
6.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，当用户设备从演进网络TA区移动到2G/3G网络RA区时，所述步骤c包括：
(1)用户设备侦听所述RA区内广播的RAI信息；
(2)用户设备用本地存储的同属一个等价路由区的2G/3G网络的RA区的RAI与接收到的RAI相比较，如果相等，则不进行路由区更新；
(3)如果本地存储的RAI和接收到的RAI不相等，则发起路由区更新请求；
(4)网络进行路由区更新；
(5)RA区的核心网关单元发送路由区更新接受消息给用户设备；
(6)用户设备将在RA区接收到的RAI保存在本地；
(7)用户设备发送路由区更新完成消息给网络，路由区更新过程完成。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述步骤c包括：
当用户设备从2G/3G网络的RA区移动到演进网络的TA区，该用户设备将存储的RAI与接收到的RAI相比较，如果相等，则不进行路由区更新；如果不相等，则发起路由区更新请求并进行路由区更新；
用户设备将在TA区接收到的TAI、RAI信息进行本地存储。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于：
当用户设备从2G/3G网络的RA区移动到演进网络的TA区，所述步骤c包括：
(1)用户设备侦听所述TA区内的广播信息，该广播信息包括：所述TA区的TAI以及与该TA区邻近的属于同一等价路由区的RA区的RAI；
(2)用户设备用本地存储的RAI和接收到的RAI相比较，如果相等，则不进行RA更新；
(3)如果本地存储的RAI和接收到的RAI不相等，则发起路由区更新请求；
(4)网络进行路由区更新；
(5)所述TA区的核心网关单元发送路由区更新接受消息给用户设备；
(6)用户设备将在所述TA区接收到的TAI和RAI保存在本地；
(7)用户设备发送RA更新完成消息给网络，路由区更新过程完成。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述等价路由区包括至少一个2G/3G网络路由区RA以及与所述2G/3G网络路由区相邻的演进网络的路由区TA。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：
如果有两个或以上的演进网络的路由区TA在地理上相邻，将其划分到一个TA区。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |