CN101043705A - 无线演进网络中移动管理的限制信令方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线演进网络空闲模式下移动管理的限制信令方法及系统，所述方法包括：a.建立演进路由区，该演进路由区包括2G/3G网络中的路由区RA和相邻的演进网络中的路由区TA；b.每一演进路由区对应一个路由区标识RAI，使所述演进路由区的RA/TA共用所述路由区标识RAI，并在每个RA/TA内广播；c.空闲模式下的用户在所述演进路由区内移动时，不进行路由区更新。根据本发明，空闲模式下的UE在RAT之间移动时不需要和网络进行任何信令交互，大大降低了信令的负荷；并且具有很好的兼容性；同时，在空闲模式下呼叫UE时没有数据来回重复传输的过程，降低了过程复杂度。

Description

无线演进网络中移动管理的限制信令方法及系统

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不同无线接入类型(RAT)间的移动管理方法及系统。

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(3G)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(2G)移动通信系统类似的结构，包括无线接入网络(RAN)和核心网络(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和分组交换域。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(Node B)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)Rel6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。

现有技术一：

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无线接入网)之间的移动性管理。目前提出了一种解决所述3GPP接入系统间移动性管理的方案，该方案基于如图3所示的网络架构。LTE RA为演进的E-UTRA小区，2G/3G RA为传统网络中的UMTS或GPRS(通用分组无线业务)小区。当UE在演进的SAE网络和传统的2G/3G网络间漫游时，用户(UE)为了接收网络提供的业务需要向网络侧发起路由区更新过程。

在这种网络架构下，用户发起的路由区更新流程如图4所示，具体描述如下：

1、当空闲状态下的UE从2G/3G网络覆盖下进入演进的SAE网络覆盖下，UE通过监听广播信道获得其所在的演进网络路由区标识信息(RAI)。发现与原有的2G/3G网络路由区标识不匹配，则UE向网络侧发起路由区更新流程；

2、UE发送一个路由区更新请求到新移动管理实体/用户面实体(MME/UPE)，消息包括原来的注册信息(如临时身份等，如果没有临时身份就用永久身份)，路由区更新请求还可以包括缺省IP接入承载信息(如用户优选的IP地址和接入点名称(APN))；

3、新MME/UPE将接收到的原注册信息发送给原来的MME/UPE以获取用户的信息；

4、原来的MME/UPE发送用户信息(如永久用户身份)给新MME/UPE；

5、UE通过新的MME/UPE进行鉴权；

6、新MME/UPE通过UE的用户信息获得归属用户服务器(HSS)的位置，并向HSS将自身注册成UE的新服务节点；

7、HSS将在原MME/UPE中UE的信息删除；

8、HSS确认MME/UPE注册成功，授权使用缺省IP接入承载的用户签约信息转移给MME/UPE，计费策略信息也随之转移到MME/UPE；

9、新MME/UPE确认UE的网络注册成功，并分配一个新的临时标识给UE；

10、新MME/UPE更新到系统间锚点(Inter AS Anchor)的路由区，之后下行的数据包都到达新的MME/UPE。

但该技术方案的缺陷在于：在空闲模式(LTE_IDLE)下，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MME/UPE之间UE上下文的转移、MME向HSS注册、UPE向系统间锚点做路由更新等，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。

现有技术二：

现有技术的另外一种方案可解决系统频繁进行位置更新的问题。在3GPP传统网络部署中，GSM和UMTS小区可归于同一路由区(或位置区LA)。寻呼时SGSN在整个路由区内寻呼。有效的避免了GSM和UMTS间频繁的位置更新操作。现有技术二的方案为传统方案在E-UTRAN中的继承，即设置同时支持E-UTRA，UTRA和GSM小区的路由区，如图5所示。但该技术要求2G/3G和演进网络共用核心网内的核心网节点SGSN，从而导致SGSN需要支持Gb、Iu-PS以及演进网络中的接口，设备复杂性极大；而且由于核心网节点共用，使得网络规划的灵活性大大降低。

现有技术三：

另外还有一种方案是将E-UTRA小区和GSM/UTRAN小区划分到不同的路由区(其中E-UTRAN的称为TA区(跟踪区)，GSM/UTRAN的称为RA区)。但是UE在完成附着或位置更新过程后同时被多个路由区接受。这些路由区成为等价路由区。UE在该区域内的漫游时，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。

但该技术又存在如下缺点：

首先，该技术要求对现有3G网络的接入网部分进行改造，使之能够支持Iu接口上新的信令流程，这会带来很大的兼容性问题；

其次，在核心网有数据发往空闲状态下的UE时，数据需要通过核心网节点发往3G网络的RNC，某些情况下又要把数据从RNC发回给核心网，产生了不必要的数据回环传输，并增加了信令流程的复杂度。

另外，该技术定义的等价路由区要求UE存储整个等价路由区内的所有路由区标识/跟踪区标识(RAI/TAI)，而演进网络建设初期可能会在一个RA区内有大量的TA区以热点形式分布，因此等价路由区中的RAI/TAI列表长度也会较长，从而增加了UE的存储量，也增加了相关信令的长度。

发明内容

针对如上所述的问题，本发明的目的在于提供一种演进网络中不同无线接入类型(RAT)间空闲模式下移动性管理的方案，以解决空闲模式下的UE在不同RAT间移动时产生大量信令负荷的问题。本发明提出了一种新的系统架构，并给出了该架构下的信令流程。同时，本发明还意在实现下列方面的改进：不过多增加设备接口，降低设备的实现复杂度；提高网络规划的灵活性；保证现有3G接入网络的兼容性；降低空闲模式下呼叫UE的信令流程复杂度。

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移动性管理的限制信令方法，包括如下步骤：

a.建立演进路由区，该演进路由区包括2G/3G网络中的路由区RA和相邻的演进网络中的路由区TA；

b.每一演进路由区对应一个路由区标识RAI，使所述演进路由区的RA/TA共用一个路由区标识RAI，并在每个RA/TA内广播；

c.空闲模式下的用户在所述演进路由区内移动时，不进行路由区更新。

所述的方法还包括：对所述演进路由区内不同的RA/TA分配不同的移动用户标识码。

所述的方法还包括：

d1.当用户设备UE从所述演进路由区移动至所述演进路由区外时，该UE发起包括所述演进路由区的RAI和用户标识码在内的路由区更新请求信息；

d2.所述演进路由区外的新的核心网节点根据所述请求信息中的RAI和/或用户标识码找到原来的核心网节点，从而进行信令交互，完成路由区的更新。

所述d2包括：如果所述新的核心网节点支持对所述用户识别码的解析，则该新的核心网节点根据所述路由区标识RAI确定原来的演进路由区，并根据用户标识码找到所述演进路由区中对应的核心网节点。

所述步骤d2是指：

演进区外的新的核心网节点(如SGSN)接收用户发起的路由区更新请求，根据所述请求中的路由区标识RAI确定原来的演进路由区，并根据所述用户标识码找到所述演进路由区中对应的核心网节点(SGSN或SAE MME/UPE)，并向该核心网节点发送信令请求UE的上下文；

原来的核心网节点、新的核心网节点以及归属用户服务器(HSS)之间进行信令交互，进行上下文倒换、安全、注册信息获取、位置更新等过程；

新的核心网节点和UE之间进行路由区更新确认，从而完成路由区更新。

所述d2包括：

如果所述新的核心网节点不支持对所述用户识别码的解析，则该新的核心网节点根据所述RAI找到所述演进路由区，并在该演进路由区内指定一演进路由区代理；

由所述演进路由区代理解析所述的用户识别码，以找到所述演进路由区中对应的核心网节点，并将新的核心网节点发送的信令转发至所述演进路由区中对应的核心网节点。

所述步骤d2是指：

演进路由区外的新的核心网节点(如SGSN)接收所述用户发起的路由区更新请求，根据所述请求中包含的路由区标识RAI确定原来的演进路由区，并在该演进路由区指定一代理，向该代理发送信令请求UE的上下文，信令中包含原来的用户标识码；

演进路由区的代理根据接收到的用户标识码解析出原来的核心网节点(如SGSN或SAE MME/UPE)，并将接收到的信令转发给该核心网节点；

原来的核心网节点、新的核心网节点以及HSS之间进行信令交互；

新的SGSN和UE之间进行路由区更新确认，路由区更新完成。

所述的用户标识码为P-TMSI；

所述的核心网节点包括：2G/3G网络的SGSN/GGSN、演进网络的SGSN/GGSN或演进网络的MME/UPE。

所述步骤c包括：

当有下行数据发往空闲模式下的UE，由演进网络移动性管理实体(MME)发起整个演进路由区的寻呼过程。

所述的方法还包括：

下行数据到达系统间锚点，该系统间锚点根据最近一次的路由状态决定发往2G/3G用户面实体或演进网络用户面实体，并且数据直接转发，不进行缓存。

如果数据转发到演进网络用户面实体，则由演进网络用户面实体进行数据缓存；

演进网络用户面实体向演进路由区内所有基站发起寻呼消息，并通过2G/3G移动性管理实体作为代理向所有演进路由区内的2G/3G接入网发起寻呼。

如果从所述的2G/3G接入网收到寻呼响应，则2G/3G移动性管理实体(MME)将所述响应以及2G/3G用户面实体和演进网络用户面实体之间转发通道的请求转发给所述演进网络移动性管理实体；

演进网络移动性管理实体通知演进网络用户面实体将缓存的数据由演进网络用户面实体转发至2G/3G用户面实体，同时将UE上下文由演进网络移动性管理实体转移到2G/3G移动性管理实体，并切换系统间锚点路径至2G/3G用户面实体，进入2G/3G接入网的正常流程。

如果数据转发到2G/3G用户面实体，且其2G/3G网络的状态为PMM_IDLE状态，则由2G/3G用户面实体进行数据缓存，并通知演进网络移动性管理实体，由演进网络移动性管理实体向演进路由区中的演进接入网进行寻呼，并由2G/3G移动性管理实体作为代理向2G/3G接入网发起寻呼；

如果演进接入网收到寻呼响应，则演进网络移动性管理实体将该响应转发给2G/3G移动性管理实体，同时在转发消息中包括建立起2G/3G用户面实体和演进网络用户面实体之间转发通道的请求，接着将缓存数据从2G/3G用户面实体转发到演进网络用户面实体，同时建立用户面承载，并切换系统间锚点路径至演进网络用户面实体。

如果数据转发到2G/3G用户面实体，且其2G/3G状态为URA_PCH状态，则数据在2G/3G用户面实体缓存，并复制一份数据发送到2G/3G网络的基站控制器，由基站控制器进行寻呼或数据直传。

一种无线演进网络中移动性管理的限制信令系统，包括：

演进路由区，该演进路由区包括2G/3G接入网中的路由区RA和相邻的演进网络中的路由区TA，每一演进路由区对应一个路由区标识RAI；

2G/3G核心网，与演进路由区中的2G/3G接入网相连；该2G/3G核心网包括2G/3G移动性管理实体(MME)，用作控制面的管理；以及2G/3G用户面实体，用于数据面的处理；

演进网络核心网，与演进路由区中的演进接入网络相连接，其包括演进网络移动性管理实体，用于控制面的管理，以及演进网络用户面实体，用于数据面的处理；

归属用户服务器，与2G/3G移动性管理实体以及演进网络移动性管理实体相连接，用于存储用户信息；

系统间锚点，与2G/3G用户面实体和演进网络用户面实体连接，用于接收并转发外部数据；

其中，所述的2G/3G移动性管理实体与演进网络移动性管理实体相连，所述2G/3G用户面实体和演进网络用户面实体通过直接的接口相连。

在所述演进网络移动性管理实体中存储UE的移动性管理和会话管理上下文，所述上下文包括UE在2G/3G网络中的上下文及在演进网络中的上下文；

所述2G/3G移动性管理实体保存UE在2G/3G网络中的移动性管理和会话管理上下文。

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；同时该方案也解决了在演进路由区共用一个RAI的情况下，当UE从演进路由区内向非演进路由区进行路由区更新时，如何寻找原有的演进路由区内对应的核心网节点(如SGSN或SAE MME/UPE)的问题。根据本发明，空闲模式下的UE在不同的无线接入技术网络之间移动时不需要和网络进行任何信令交互，大大降低了信令的负荷；并且本发明中UE在接入网中的状态只保存在接入网络的网元上，从而很好的保持了RAN和CN功能分离的原则，不需要对现有的2G/3G的接入网部分做任何修改，因此具有很好的兼容性；同时，在空闲模式下呼叫UE时没有数据来回重复传输的过程，降低了过程的复杂度。

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为现有技术一的3GPP接入系统间网络架构；

图4为在图3所示的网路架构下，用户发起路由区更新的流程图；

图5为现有技术二系统框架示意图；

图6为本发明的构建了演进路由区的系统架构图；

图7为本发明的演进路由区的结构图；

图8为本发明的SAE网络至2G/3G网络时的移动性管理流程图；

图9为本发明的2G/3G网络至SAE网络时的移动性管理流程图；

图10为用户进入到演进路由区以外路由区，新的SGSN支持P-TMSI解析情况下的信号流图；

图11为用户进入到演进路由区以外路由区，新的SGSN不支持P-TMSI解析情况下的信号流图。

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。

为了让空闲模式下的UE在演进网络和现有2G/3G网络之间移动时不进行信令交互，也就是不要进行RA更新过程，为此，本发明基于演进路由区(ERA：Evolved RA)的概念，给出实现方案。

本发明将相邻的2G/3G网络中的RA区和演进网络中的TA区共同划为一个演进路由区。每个演进路由区对应于一个路由区标识(RAI)，该演进路由区内的所有RA/TA都使用同样的RAI，该RAI在每个RA/TA内广播。演进路由区在网络规划时确定。演进路由区的结构如图7所示。UE在空闲状态下在同一个演进路由区内移动时，由于接收到的RAI相同，即使跨越不同的RA/TA区，也不进行RA更新流程。

基于演进路由区的概念，本发明提出了如图6所示的架构。在该架构中，演进的无线接入网和UTRAN的小区共属于一个前面描述的演进路由区(ERA)。2G/3G的核心网按照功能划分为2G/3G移动性管理实体(MME)和2G/3G用户面实体(UPE)，其中2G/3G MME对应于SGSN(服务GPRS支持节点)，2G/3G UPE对应于SGSN或者SGSN/GGSN(网关GPRS支持节点)。演进网络核心网包括演进网络移动性管理实体(用于控制面的管理)，以及演进网络用户面实体(用于数据面的处理)。对本发明如图6所示的系统的框架结构解释如下：

1)外部网络接入点名称(APN)的数据通过Gi接口与系统间锚点(InterAS Anchor)相连；

2)系统间锚点分别与2G/3G用户面实体(UPE)和SAE用户面实体(UPE)相连；

3)2G/3G UPE和SAE UPE之间有直接的接口相连；

4)归属用户服务器(HSS)分别与2G/3G MME和SAE MME相连；

5)2G/3G MME和SAE MME之间有直接的接口相连；

6)2G/3G核心网(GPRS Core)和UTRAN相连，演进网络核心网(EvolvedPacket Core)和演进的无线接入网(Evolved RAN)相连。

本发明将用户(UE)分为两类，一种是只支持2G/3G网络的UE，称为UTRAN的UE，另一类是同时支持SAE网络和2G/3G网络的UE，称为E-UTRAN的UE；对于E-UTRAN的UE而言，其GPRS移动管理(GMM)上下文和会话管理(SM)的上下文在一个演进路由区中只有一份，存放在SAE MME处，包括其在2G/3G网络中的上下文和在SAE中的上下文；2G/3G MME只保存UTRAN的UE的GMM和SM的上下文，对于E-UTRAN的UE而言，只作为上下文的一个代理(Proxy)，对上下文进行转发和临时存储。

在UE进行附着或者路由区更新的过程中，该UE被接入到一个ERA中，并在SAE MME处记录其上下文；

当UE在LTE_IDLE和非激活的UTRA状态(URA_PCH或RRC_IDLE)之间变换时，只要UE还处在同一个ERA中，则UE不和网络进行任何信令交互，否则进行正常的RA更新流程。

在此，对用户的模式稍作说明。在2G/3G网络中，每一个用户在核心网看来有两个状态，称为空闲(PMM_IDLE)状态和连接(PMM_CONNECTED)状态。PMM_CONNECTED状态下在接入网看来又有四个状态，分别为URA_PCH、CELL_PCH、CELL_DCH和CELL_FACH状态。本发明将2G/3G网络中PMM_CONNTECTED状态下的URA_PCH/CELL_PCH状态以及PMM_IDLE状态统称为非激活状态。而在SAE网络中，每一个用户只有两个状态，称为LTE_IDLE和LTE_ACTIVE状态，非激活状态就是指LTE_IDLE状态。

下面说明当有下行数据发往空闲模式下的用户时本发明的流程：

从外部网络到来的下行数据首先到达系统间锚点(Inter AS Anchor)，系统间锚点根据最近一次的数据连接(已经建立好的路由)来决定数据向哪里转发。

1.如果是向演进网络核心网(Evolved Packet Core)转发，演进网络核心网收到数据，首先查看UE状态。

a)如果其演进网络状态是活动状态(LTE_Active)，则将数据转发至演进网基站(eNodeB)，进入正常下行数据流程；

b)如果其演进网络状态是空闲状态(LTE_IDLE)，则数据在SAE UPE缓存，同时从SAE MME向所有ERA中的E-UTRAN发起的寻呼，并通过2G/3G的代理功能向所有ERA中的UTRAN发起的寻呼，该寻呼消息中包含寻呼所必须的参数(如2G/3G网络中的用户永久身份标识(IMSI))；

i.如果从E-UTRAN收到寻呼响应，则进入E-UTRAN侧的后续正常流程；

ii.如果从UTRAN收到寻呼响应，则2G/3G MME将该响应转发给SAE MME，同时在转发消息中包括建立起2G/3G UPE和SAE UPE之间转发通道的请求；

iii.缓存数据从SAE UPE转发到2G/3G UPE，同时切换系统间锚点处的路径，将SAE MME中的UE上下文转移到2G/3G MME中，之后进入UTRAN侧的后续正常流程；

2.如果是向2G/3G网络的GPRS核心网(GPRS Core)转发，GPRS核心网收到数据，如果是发往UTRAN的UE，则走原有2G/3G网络的正常流程：

a)如果2G/3G状态是核心网空闲状态(PMM_IDLE)，则数据在2G/3G UPE缓存，同时通知SAE MME向所有ERA中的E-UTRAN发起的寻呼，并通过2G/3G的代理功能向所有ERA中的UTRAN发起的寻呼：

I.如果从UTRAN收到寻呼响应，则进入UTRAN侧的后续正常流程；

II.如果从E-UTRAN收到寻呼响应，则SAE MME将该响应转发给2G/3G MME，同时包括建立起2G/3G UPE和SAE UPE之间转发通道的请求，接着缓存数据从2G/3G UPE转发到SAE UPE，同时建立用户面承载，切换Inter AS Anchor处的路径，之后进入E-UTRAN侧的后续正常流程；

b)如果3G状态是核心网连接状态(PMM_CONNECTED)，有两种方案可以选择。

方案一：数据在2G/3G UPE缓存，并通知SAE MME向所有ERA中的E-UTRAN发起的寻呼，同时复制一份数据发送到基站控制器：

I.2G/3G UPE将数据发送到基站控制器BSC(或RNC)：

如果该UE处于DCH状态，则进入正常下行数据流程；

如果该UE处于URA_PCH状态，则基站控制器在用户注册区域(URA)范围内寻呼，之后进行后续的正常流程；

如果寻呼失败，则表明UE不在UTRAN覆盖范围内，连接释放；

II.SAE MME发起到所有ERA中E-UTRAN的寻呼：

如果寻呼失败，则走正常寻呼失败流程，2G/3G UPE清空下发数据的缓存；

如果寻呼成功，则将缓存数据从2G/3G UPE转发到SAE UPE，同时切换Inter AS Anchor的路径到SAE UPE，之后进行后续正常的流程。

方案二：如果3G状态是PMM_CONNECTED，则数据在2G/3G UPE缓存，同时复制一份数据发送到基站控制器：

如果该UE处于DCH状态，则进入正常下行数据流程，同时向2G/3G UPE发送清空下发数据缓存的请求，2G/3G UPE在接收到该请求后将之前的缓存清空；

如果该UE处于URA_PCH状态，则基站控制器在URA范围内寻呼，同时向2G/3G MME发送在更大范围内寻呼的请求；

如果UE在URA范围内响应寻呼，则向2G/3G UPE发送清空下发数据缓存的请求，2G/3G UPE在接收到该请求后将之前的缓存清空，之后进行后续正常的流程；

如果UE在演进网络范围内响应寻呼，则将缓存数据从2G/3G UPE转发到SAEUPE，同时切换Inter AS Anchor的路径到SAE UPE，之后进行后续正常的流程。

下面根据上述的流程描述，给出几种不同情况下的移动性管理流程图。

实施例1.最近一次数据连接到SAE网络，UE状态是LTE_IDLE和PMM_IDLE(其中PMM_IDLE是2G/3G网络的状态，LTE_IDLE是输出SAE网络的状态)，且实际上驻扎在2G/3G网络下。该实施例的移动性管理流程图如图8所示。

1、数据到达系统间锚点(Inter AS Anchor)；

2、系统间锚点根据当前的路由状态，将数据转发到SAE UPE，SAE UPE开始缓存数据；

3、SAE MME向演进路由区内的所有eNodeB发起寻呼消息，同时通过2G/3GMME作为代理向无线网络控制器/基站控制器(RNC/BSC)发起寻呼消息，该寻呼消息中包含寻呼所必须的参数(如2G/3G网络中的用户永久身份标识(IMSI))；

4、2G/3G网络下的UE给出寻呼响应，2G/3G MME将该响应转给SAE MME，同时包括建立下行转发通道的请求；

5、SAE UPE将缓存的数据转发到2G/3G UPE，同时SAE MME中的UE上下文转移到2G/3G MME中；

6、Inter AS Anchor将路径切换到2G/3G UPE，开始正常业务传输。

实施例2.最近一次数据连接到2G/3G网络，UE状态是LTE_IDLE和PMM_CONNECTED(URA_PCH)(其中PMM_CONNECTED是2G/3G网络的状态，LTE_IDLE是输出SAE网络的状态)，且实际上驻扎在SAE网络下。该实施例的移动性管理流程图如图9所示：

1、数据到达系统间锚点(Inter AS Anchor)；

2、系统间锚点根据当前的路由状态，将数据转发到2G/3G UPE，2G/3GUPE开始缓存数据；

3、2G/3G MME检测到UE处于PMM_CONNECTED状态，2G/3G UPE将数据复制一份发往基站控制器；

4、基站控制器检测到UE处于URA_PCH状态，发起寻呼过程，同时向2G/3GMME发送要求在更广范围内进行寻呼的请求，该请求被转发到SAEMME，SAE MME向SAE网络下的UE发起寻呼；

5、SAE网络下的UE给出寻呼响应；

6、SAE MME收到该响应后，通知2G/2G UPE将缓存数据转发到eNodeB；

7、系统间锚点将路径切换到SAE UPE。

在本发明中，当UE从URA_PCH状态下切换到LTE_IDLE状态时，其用户注册区域(URA)更新的定时器仍然保持，如果该定时器超时，则UTRA释放连接，当UE再回到UTRA覆盖下时，将进入PMM_IDLE状态，否则回URA_PCH状态；

周期性的路由区更新定时器仍然保存，定时器超时时进行正常的周期性路由区更新流程。

根据本发明的无线演进网络空闲模式下移动管理的限制信令方法，当有数据要发往空闲模式下的UE时，由SAE MME发起整个演进路由区的寻呼过程；如果UE在2G/3G网络中处于URA_PCH状态，则将数据复制一份发往基站控制器，由基站控制器进行寻呼或者数据直传过程，在该过程中没有基站控制器的数据回传，因此不需要对现有的UTRAN进行修改；下行数据到达Inter AS Anchor后，根据最近一次的路由状态决定数据应该发往哪一个UPE，数据直接转发，在Inter AS Anchor中不做任何缓存；下行数据在整个传输过程中只在SAE UPE或者2G/3G UPE处进行缓存。

因此，通过本发明的无线演进网络空闲模式下移动管理的限制信令方法，空闲模式下的UE在RAT之间移动时不需要和网络进行任何信令交互，大大降低了信令的负荷；并且本发明中UE在接入网中的状态只保存在接入网络的网元上，从而很好的保持了RAN和CN功能分离的原则，不需要对现有的2G/3G的RAN部分做任何修改，因此具有很好的兼容性；同时，在空闲模式下呼叫UE时没有数据来回重复传输的过程，降低了过程的复杂度。

但演进路由区内多个RA/TA区共用一个RAI的问题在于，当UE从演进路由区内移动到演进路由区外的某一个路由区时而在做路由区更新过程时，新的SGSN无法根据原来的RAI号确定原来的SGSN或SAE MME/UPE，从而无法获取UE的上下文。为了解决这个问题，本发明对移动用户的标识号(如分组临时移动用户标识码(P-TMSI))进行号段分配，在演进路由区内的不同RA/TA区分配不同的号段，当UE移动到演进路由区外而发起路由区更新时，其更新请求中包含RAI和P-TMSI号。当UE从演进路由区向非演进路由区移动而发生路由区更新时，如果新的SGSN支持P-TMSI解析，则通过RAI和P-TMSI联合解析的方案找到原来的演进路由区内对应的SGSN或SAE MME/UPE；如果新的SGSN不支持P-TMSI解析，则通过先由RAI找到演进路由区内的代理、然后再由代理对P-TMSI进行解析的方案找到原来的演进路由区内对应的SGSN或SAE MME/UPE。

对本发明的演进路由区进行更详细的表述便是：

1)演进路由区在网络规划时确定，将相邻的2G/3G网络中的RA区和演进网络中的TA区共同划为一个演进路由区；

2)每个演进路由区对应于一个RAI(路由区标识)，该演进路由区内的所有RA/TA都使用同样的RAI，该RAI在每个RA/TA内广播；

3)演进路由区内的SGSN和SAE MME对应于不同的移动用户标识码集合(如分组临时移动用户标识码(P-TMSI)号段)；

移动用户标识码有一个集合，该集合内的不同标识码可以分为不同的用户，用于临时表示某一用户。每个路由区内可以分配的标识码所组成的集合和其他路由区内的集合是不相交的。在本实施例中对应于不同的P-TMSI号段。

4)UE在进行网络附着或者RA/TA更新时，UE被接入到相应的一个RA/TA区中；

5)当UE进行网络附着或者RA/TA更新时，根据其所对应的SGSN或MME不同，分配与该SGSN/SAE MME对应的号段内的P-TMSI；

6)UE在空闲状态下在同一个演进路由区内移动时，由于接收到的RAI相同，即使跨越不同的RA/TA区，也不进行路由区更新流程。

下面对本发明的由演进路由区内移动至演进路由区外的路由区更新过程进行说明。

首先，如果新的SGSN支持直接通过RAI和P-TMSI号寻找到原来的SGSN或SAEMME/UPE，则可以直接建立起通路，其流程如图10所示。

1)UE进入到演进路由区以外的路由区，向新的SGSN发起路由区更新请求，请求中包含原来的RAI和P-TMSI；

2)新的SGSN根据RAI确定原来的演进路由区，同时根据P-TMSI找到演进路由区中对应的SGSN或SAE MME/UPE，并向该SGSN或SAE MME/UPE发送信令请求UE的上下文；

3)原来的SGSN或SAE MME/UPE、新的SGSN以及HSS之间进行信令交互，完成上下文倒换、安全、注册信息获取、位置更新等过程；

4)新的SGSN和UE之间进行路由区更新确认，路由区更新完成。

其次，如果新的SGSN不支持对P-TMSI的解析，只能根据RAI找到整个演进路由区，则在演进路由区内指定一个SGSN或SAE MME/UPE作为演进路由区的代理，该代理具有两个功能：1)代表整个演进路由区与外部建立互通，2)对P-TMSI进行解析，找到对应的SGSN或SAE MME/UPE。

新的SGSN接收到UE的包含RAI和P-TMSI的路由区更新请求后，首先根据RAI找到演进路由区的代理，并将请求信令转发给该代理，该代理再对该信令中的P-TMSI进行解析，找到对应的SGSN或SAE MME/UPE，从而建立起所需要的互联。其流程如图11所示。

1)UE进入到演进路由区以外的RA区，向新的SGSN发起路由区更新请求，请求中包含原来的RAI和P-TMSI；

2)新的SGSN根据RAI确定原来的演进RA区，同时也等于找到该演进路由区的代理，并向该代理发送信令，请求UE的上下文，信令中包含原来的P-TMSI；

3)演进RA区的代理根据接收到的P-TMSI解析出原来的SGSN或SAE MME/UPE并将接收到的信令转发给该SGSN或SAE MME/UPE；

4)原来的SGSN或SAE MME/UPE、新的SGSN以及HSS之间进行信令交互，完成上下文倒换、安全、注册信息获取、位置更新等过程；

5)新的SGSN和UE之间进行RA更新确认，路由区更新完成。

综上所述，本发明给出了一种新的无线演进网络中不同RAT间空闲模式下移动的限制信令方案，该方案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；同时该方案也解决了在演进路由区共用一个RAI的情况下，当UE从演进路由区内向非演进路由区进行路由区更新时，如何寻找原有的演进路由区内对应的SGSN或SAE MME/UPE的问题。根据本发明，空闲模式下的UE在RAT之间移动时不需要和网络进行任何信令交互，大大降低了信令的负荷；并且本发明还保持了RAN和CN功能分离的原则，不需要对现有的2G/3G的RAN部分做任何修改，因此具有很好的兼容性；同时，在空闲模式下呼叫UE时没有数据来回重复传输的过程，降低了过程的复杂度。

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 (18)

1.一种无线演进网络中移动管理的限制信令方法，其特征在于包括如下步骤：

a.建立演进路由区，该演进路由区包括2G/3G网络中的路由区RA和相邻的演进网络中的路由区TA；

b.每一演进路由区对应一个路由区标识RAI，使所述演进路由区的RA/TA共用所述路由区标识RAI，并在每个RA/TA内广播；

c.空闲模式下的用户在所述演进路由区内移动时，不进行路由区更新。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括：

对所述演进路由区内不同的RA/TA分配不同的移动用户标识码集合。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于还包括：

d1.当用户设备UE从所述演进路由区移动至所述演进路由区外时，发起包括所述演进路由区的RAI和用户标识码在内的路由区更新请求信息；

d2.所述演进路由区外的新的核心网节点根据所述请求信息中的RAI和/或用户标识码找到原来的核心网节点，从而进行信令交互，完成路由区的更新。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述d2包括：

如果所述新的核心网节点支持对所述用户识别码的解析，则所述新的核心网节点根据所述路由区标识RAI确定原来的演进路由区，并根据用户标识码找到所述演进路由区中对应的核心网节点。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述步骤d2是指：

用户所在的演进路由区外的新的核心网节点接收所述用户发起的路由区更新请求，根据所述请求中的路由区标识RAI确定原来的演进路由区，并根据所述用户标识码找到所述演进路由区中对应的核心网节点，并向该核心网节点发送信令请求UE的上下文；

原来的核心网节点、新的核心网节点以及归属用户服务器之间进行信令交互；

新的核心网节点和UE之间进行路由区更新确认，路由区更新完成。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述d2包括：

如果所述新的核心网节点不支持对所述用户识别码的解析，则该新的核心网节点根据所述RAI找到所述演进路由区，并在该演进路由区内指定一演进路由区代理；

由所述演进路由区代理解析所述的用户识别码，以找到所述演进路由区中对应的核心网节点，并将新的核心网节点发送的信令转发至所述对应的核心网节点。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述步骤d2是指：

所述演进路由区外的新的核心网节点接收用户发起的路由区更新请求，根据所述请求中包含的路由区标识RAI确定所述演进路由区，并在该演进路由区指定一代理，向该代理发送信令以请求UE的上下文，所述信令中包含原来的用户标识码；

演进路由区的代理根据接收到的用户标识码解析出原来的核心网节点，并将接收到的信令转发给该核心网节点；

原来的核心网节点、新的核心网节点以及归属用户服务器之间进行信令交互；

新的SGSN和UE之间进行路由区更新确认，路由区更新完成。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其特征在于：

所述的用户标识码为P-TMSI。

9.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其特征在于：

所述的核心网节点包括：2G/3G网络的SGSN/GGSN、演进网络的SGSN/GGSN或演进网络的MME/UPE。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤c包括：

当有下行数据发往空闲模式下的用户时，由演进网移动管理实体发起整个演进路由区的寻呼过程。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于还包括：

下行数据到达系统间锚点，该系统间锚点根据最近一次的路由状态决定发往2G/3G用户面实体或演进网络用户面实体，并且数据直接转发，不进行缓存。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：

如果数据转发到演进网络用户面实体，则由演进网络用户面实体进行数据缓存；

演进网络用户面实体向演进路由区内所有基站发起寻呼消息，并通过2G/3G移动性管理实体作为代理向所有演进路由区内的2G/3G接入网发起寻呼。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：

如果从所述的2G/3G接入网收到寻呼响应，则2G/3G移动性管理实体将所述响应以及2G/3G用户面实体和演进网络用户面实体之间转发通道的请求转发给所述演进网络移动性管理实体；

将缓存的数据由演进网络用户面实体转发至2G/3G用户面实体，将UE上下文由演进网络移动性管理实体转移到2G/3G移动性管理实体，并切换系统间锚点的路径至2G/3G用户面实体，进入2G/3G接入网的正常流程。

14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：

如果数据转发到2G/3G用户面实体，且其2G/3G状态为空闲状态，则由2G/3G用户面实体进行数据缓存，并通知演进网络移动性管理实体，由演进网络移动性管理实体向演进路由区中的演进接入网进行寻呼，并由2G/3G移动性管理实体作为代理向2G/3G接入网发起寻呼。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：

如果从演进接入网收到寻呼响应，则演进网络移动性管理实体将该响应以及2G/3G用户面实体和演进网络用户面实体之间转发通道的请求转发给2G/3G移动性管理实体，将缓存数据从2G/3G用户面实体转发到演进网络用户面实体，建立用户面承载，并切换系统间锚点的路径至演进网络用户面实体。

16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：

如果数据转发到2G/3G用户面实体，且其2G/3G状态为连接状态，则数据在2G/3G用户面实体缓存，并复制一份数据发送到2G/3G网络的基站控制器，由基站控制器进行寻呼或数据直传。

17.一种无线演进网络中移动管理的限制信令系统，其特征在于包括：

演进路由区，该演进路由区包括2G/3G接入网中的路由区RA和相邻的演进网络中的路由区TA，每一演进路由区对应一个路由区标识RAI；

2G/3G核心网，与演进路由区中的2G/3G接入网相连；该2G/3G核心网包括2G/3G移动性管理实体，用作控制面的管理；以及2G/3G用户面实体，用于数据面的处理；

演进网络核心网，与演进路由区中的演进接入网络相连接，其包括演进网络移动性管理实体，用于控制面的管理，以及演进网络用户面实体，用于数据面的处理；

归属用户服务器，与2G/3G移动性管理实体以及演进网络移动性管理实体相连接，用于存储用户信息；

系统间锚点，与2G/3G用户面实体和演进网络用户面实体连接，用于接收并转发外部数据；

其中，所述的2G/3G移动性管理实体与演进网络移动性管理实体相连，所述2G/3G用户面实体和演进网络用户面实体通过直接的接口相连。

18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于：

在所述演进网络移动性管理实体中存储UE的移动性管理和会话管理上下文，所述上下文包括UE在2G/3G网络中的上下文及在演进网络中的上下文；

所述2G/3G移动性管理实体保存UE在2G/3G网络中的移动性管理和会话管理上下文。

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