CN101047947A - 一种演进网络中的移动管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线演进网络中的移动管理方法，包括：将移动通信网划分为若干等价路由区，并在所述各等价路由区分别广播路由区标识RAI；用户设备UE接收所广播的路由区标识，并将接收到的路由区标识RAI与UE中存储的RAI列表相比较，当所述RAI列表中不存在与接收到的RAI标识相同的RAI标识，则发出RA更新请求；网络侧设备响应路由区RA更新请求，并与UE交互操作完成RA更新过程。根据本发明可通过等价路由区减少不同RAT间的信令流量，以在此基础上限制信令的流程，简化RAI/TAI(跟踪区标识)的存储方式，以及等价路由区的管理过程，并且保证现有2G/3G网络的兼容性，以对在无线演进网络中移动的UE进行有效管理。

Description

一种演进网络中的移动管理方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及移动通信演进网络中的移动管理方法。

背景技术

通用移动通信系统(UMTS，Universal Mobile TelecommunicationsSystem)作为一个完整的3G移动通信技术标准，包括CDMA接入网络和分组化的核心网络等一系列技术规范和接口协议，进一步成为国际标准化组织3GPP制定的全球3G标准之一。UMTS系统是采用WCDMA空中接口技术的第三代移动通信系统。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(RAN，Radio Access Network)和核心网络(CN，Core Network)，其中无线接入网络用于处理所有与无线有关的功能操作，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。通用地面无线接入网路UTRAN(UniversalTerrestrial Radio Access Network)、CN与用户设备(UE，UserEquipment)一起构成了整个UMTS系统，其系统结构如图1所示。

UTRAN即地面无线接入网，包含一个或几个无线网络子系统(RNS)。RNS由无线网络控制器(RNC)和一个或多个基站(NodeB)组成。RNC用于控制UTRAN的无线资源，分配和控制相关NodeB的无线资源。NodeB是WCDMA系统的基站，包括无线收发信机和基带处理部件，用于完成接口物理层协议的处理，其主要功能是扩频/解扩、调制/解调、信道编码/解码。UTRAN的结构如图2所示。

上述网络架构是基于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长时间内移动网络的应用需求，包括系统架构演进(SAE，System ArchitectureEvolution)和接入网的长期演进(LTE，Long Term Evolution)，其中演进的接入网称为E-UTRAN(Evolved 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、GSM网络中的演进接入网(GERAN，GSM Evolved RadioAccess Network)之间的移动性管理。在空闲模式(LTE_IDLE)下，UE从2G/3G网络移动到SAE/LTE接入系统时，将发生位置更新等一系列过程，包括MME/UPE之间UE Context的转移、MME向HSS注册、UPE向Inter ASAnchor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，其架构如图3所示。

该方案将E-UTRAN小区和GSM/UTRAN小区划分到不同的位置区，其中E-UTRAN的位置区称为TA区，GSM/UTRAN的位置区称为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。

该方案的寻呼流程如图4所示，具体描述如下：

UP-GW记录两个标识信息：一是UE是否处于LTE_Active状态，二是UE上一次在RA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：

若UE处于LTE_active状态，则网络直接向UE发送下行数据；

若UE上一次在RA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RA内发起寻呼；

若UE上一次在RA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；

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；

若UE处于等待(standby)，URA_PCH，CELL_PCH，PMM_IDLE等状态，则UE有可能漫游至E-UTRA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GW，同时通知GW在整个RA内寻呼UE。

所述技术方案虽然定义了等价路由区的概念，但是并没有给出等价路由区的实现方式以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。

针对上述情况，提出了一种等价路由区的实现方式，具体如下：UE内部保存有一个等价路由区列表，称为“RAI池”，所述“RAI池”包括了所有等价路由区的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RA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RA更新流程。

不同等价路由区集的“RAI池”由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RA更新或者网络附着的流程进行的，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)进行其他相关流程，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”。

该技术方案的缺点是：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；另外，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

鉴于现有技术中存在的问题，本发明要解决的技术问题是提供一种演进网络中的移动管理方法，可通过等价路由区减少不同RAT间的信令。

为实现本发明的目的，采用如下技术方案：

本发明提供的一种无线演进网络中的移动管理方法，包括：

a)将移动通信网划分为若干等价路由区，并在所述各等价路由区分别广播路由区标识RAI；

b)用户设备UE接收所广播的路由区标识RAI，并将接收到的路由区标识与UE中存储的RAI列表相比较，当所述RAI列表中不存在与接收到的RAI标识相同的RAI标识，则发出路由区RA更新请求；

c)网络侧设备响应RA更新请求，并与UE交互操作完成RA更新过程。

其中一个所述等价路由区包括若干个2G/3G网络的RA区和若干个演进网络的跟踪区TA。

其中在2G/3G网络的RA区内，广播本RA区的RAI，在演进网络的TA区内，广播同属于一个等价路由区的任一RA区的RAI。

对于支持2G/3G网络和演进网络的UE或演进网络的UE，在所述UE中存储的RAI列表包含其所在的等价路由区的全部RAI。

其中所述的网络侧设备包括SGSN、移动管理实体MME。

所述方法进一步包括：

当UE在2G/3G网络中进行网络RA更新时，SGSN向UE反馈接受RA更新消息，并在所述消息中携带UE所在的RAI标识以及对应的等价路由区的RAI列表。

所述方法进一步包括：

当UE在演进网络中进行网络RA/TA更新时，MME向UE反馈接受RA更新消息，并在所述消息中携带UE所在的跟踪区标识TAI以及对应的等价路由区的RAI列表，UE在本地保存所述RAI列表信息和TAI标识。

当所述等价路由区包括一个RA区和一个或多个TA区时，2G/3G网络中的RA更新流程中，SGSN向UE发送接受RA更新消息，并在所述消息中携带UE所在RA区的RA标识，不用携带对应的等价路由区的RAI列表。

综上所述，本发明提供了一种新的无线演进网络中的移动管理方法，可通过等价路由区实现在不同RAT间减少信令，以在此基础上限制信令的流程。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，提出了在从RA区到TA区和从TA区到RA区不对称的等价路由区中实现对移动的UE进行管理，一方面保持现有2G/3G网络的流程不变，另一方面也减少了UE处存储等价路由区的存储器需求。根据本发明可简化整个信令流程，简化RAI/TAI的存储方式以及等价路由区中的移动管理过程，并且保证现有2G/3G网络的兼容性，从而以对在无线演进网络中移动的UE进行有效管理。

附图说明

图1是UMTS系统结构示意图；

图2是UTRAN网络结构图；

图3是现有技术的移动通信网络系统架构示意图；

图4是现有技术的移动通信的寻呼流程图；

图5是移动通信网络中等价路由区的规划示意图；

图6为根据本发明的方法的UE移动到TA区时的信令流程；

图7为根据本发明的方法的UE移动到RA区时的信令流程；

图8为根据本发明实施例的等价路由区规划示意图。

具体实施方式

本发明的目的是提供一种无线演进网络中的移动管理方法，即无线演进网络中实现用于不同无线接入类型RAT(Radio Access Type)间限制信令的等价路由区规划，有效的减少了UE在空闲状态下移动的信令负荷。

2G/3G的路由区RA(Routing Area)区覆盖较大的面积，而演进网络的跟踪区TA(Tracking Area)区在RA区内呈热点分布，UE在完成网络附着(Network Attach)，即UE进入一个新网络时发起的一个信令流程，接入到核心网，或位置更新过程后，同时被多个RA或TA所接受，这些RA/TA区构成等价路由区。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。

将演进网络的TA区和2G/3G的RA区按照等价路由区进行网络规划，如图5所示。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UE在图5中所示的所有RA/TA间漫游时，不会产生任何移动性管理信令。

RA区的地理面积比较大，而TA区的地理面积比较小，往往是一个RA区中同覆盖着多个TA区，演进网络规划初期，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的几个RA区与之相邻，因此可知，RA区和TA区是不对称的。本发明基于这种不对称的地理分布情况，实现对UE移动的有效管理。通常一个等价路由区包括若干个RA区和若干个TA区，一般来说，RA区的数量大大少于TA区的数量；RA区广播本RA区的RAI，TA区广播的是同处于一个等价路由区的RA区的RAI，而UE处维护的则是属于这个等价路由区的所有RA区的RAI的列表。

根据本发明的移动管理方法，具体流程如下：

在整个2G/3G网络的RA区内广播自己的路由区标识RAI(RoutingArea Indicator)信息；

在演进网络的TA区内，网络在整个TA(Tracking Area)区内广播与之处于同一等价路由区内的任一RAI信息；

对于同时支持2G/3G网络和演进网络的UE，在UE本地保存包含其所在的等价路由区的全部RA区标识的RAI list信息，当UE收到RAI广播标识和RAI list的所有RAI不一致时，UE才会触发RAU更新流程，即发送RAU Request信令，并进行后续的信令流程，主要通过三条信令：RA更新请求(RAU Request)，RA更新接受(RAU Accept)，以及一条可选的RA更新完成(RAU Complete)，完成RA更新。

当UE在2G/3G网络中进行网络附着或RA更新时，SGSN向UE反馈RA更新接受消息时，在所述消息中携带UE所在的RAI信息以及对应的等价路由区的RAI list信息。同时支持2G/3G网络和演进网络的UE会在本地保存所述RAI list信息和RAI标识。其中RAI list信息用于做RAU流程的触发判决，RAI标识则用于SGSN间及SGSN和MME间的RAU流程中对UE所驻扎的SGSN进行标识。

对于2G/3G手机则只保存UE所在的RAI信息，而忽略RAI list信息。

当UE在演进网络中进行网络附着或RA/TA更新时，MME向UE反馈RA更新接受消息时，在所述消息中携带UE所在的TAI信息以及对应的等价路由区的RAI list信息。UE会在本地保存所述RAI list信息和TAI标识。其中RAI list信息用于做RAU流程的触发判决，TAI标识则起到SGSN间及SGSN和MME间的RAU流程中对UE所驻扎的MME的标识。

参照图6，当UE在空闲模式下移动到演进网络的TA区时，UE侦听TA区内广播的相应信息，所述信息包括与所述TA区属于同一等价路由区的任一RA区的RAI；

UE将接收到的RAI与UE中存储的RAI list相比较，若RAI list中的RAI标识有一个和接收到的RAI相等，则不进行RA更新；若UE中存储的RAI list中无RAI标识与接收到的RAI相等，则发起RA更新请求；

网络进行RA更新相关过程，包括上下文倒换、安全鉴权等；

TA区的SAE MME/UPE发送RA更新接受消息给UE，所述消息包含UE所在TA区的TAI信息以及对应的等价路由区的RAI list信息；UE在本地保存所述RAI list信息和TAI标识，其中RAI list信息用于做RAU流程的触发判决，TAI标识则用于SGSN间及SGSN和MME间的RAU流程中对UE所驻扎的MME进行标识；UE发送RA更新完成消息给网络，RA更新过程完成。

参照图7，当UE在空闲模式下移动到2G/3G网络的RA区时，UE侦听所述RA区中广播的RAI信息；同时支持2G/3G网络和演进网络的UE用本地存储的相邻的同属一个等价路由区的RA区的RAI list信息与接收到的RAI相比较，当RAI list中的RAI标识有一个和接收到的RAI相等，则不进行RA更新；

当UE中存储的RAI list中的RAI标识均与接收到的RAI不相等，则启动RA更新过程，

网络进行RA更新相关过程，包括上下文倒换、安全鉴权等；

RA区的SGSN发送RA更新接受消息给UE，所述消息包含UE所在的RAI信息以及对应的等价路由区的RAI list信息；

通过SGSN与UE的交互操作完成RA更新过程。

对于传统的2G/3G的UE，由于新增的RAI list信息是未知参数，因此将忽略该字段，2G/3G手机则只保存UE所在的RAI信息，2G/3G手机的RAU流程不受等价路由区的影响。

下面以一个RA区和多个TA区组成的等价路由区为例，对本发明的原理进一步说明。

由于演进网络初期，2G/3G的RA区覆盖较大的面积，而演进网络的TA区在RA区内部或周边呈热点分布。因此此种等价路由区的构成将成为等价路由区基本设置。如图8所示，此时由于整个等价路由区中只有一个RA区，因此2G/3G网络下发的LRA同时也是UE所在的RAI。此时，SGSN在RA Update Accept消息中只需携带UE所在RA区的标识即可，整个RAU流程与现有协议兼容，避免了2G/3G手机因不识别RAI list信息造成RAU流程失败的可能。

在此等价路由区规划下，当UE在空闲模式下移动到演进网络的TA区时，其流程如下：

1、UE侦听TA区内广播的相应信息，该信息包括所述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；

如果本地存储的RAI和接收到的RAI不相等，则发起RA更新请求；

3、网络进行RA更新相关过程，包括上下文倒换、安全鉴权等；

4、TA区的SAE MME/UPE发送RA更新接受消息给UE，所述消息包括UE所在的TA区标识TAI和同一等价路由区对应的RA区的RAI标识；

5、UE将在TA区接收到的TAI和RAI保存在本地，其中RAI信息用于做RAU流程的触发判决，TAI标识则起到SGSN间及SGSN和MME间的RAU流程中对UE所驻扎的MME的标识；

6、UE发送RA更新完成消息给网络，RA更新过程完成。

在此等价路由区规划下，当UE在空闲模式下移动到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RA更新；

如果本地存储的RAI和接收到的RAI不相等，则发起RA更新请求；

3、网络进行RA更新相关过程，包括上下文倒换、安全鉴权等；

4、RA区的SGSN发送RA更新接受消息给UE，所述消息包括UE所在的RA区标识RAI；

5、UE将在RA区接收到的RAI保存在本地；

6、UE发送RA更新完成消息给网络，RA更新过程完成。

整个RA更新流程与现有的完全一致，因此该流程对现有的2G/3G手机不会造成任何影响。

以上所述仅为说明本发明的原理的示范性实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (8)

1、一种无线演进网络中的移动管理方法，其特征在于，包括：

a)将移动通信网划分为若干等价路由区，并在所述各等价路由区分别广播路由区标识RAI；

b)用户设备UE接收所广播的路由区标识RAI，并将接收到的路由区标识与UE中存储的RAI列表相比较，当所述RAI列表中不存在与接收到的RAI标识相同的RAI标识，则发出路由区RA更新请求；

c)网络侧设备响应RA更新请求，并与UE交互操作完成RA更新过程。

2、如权利要求1所述的移动管理方法，其特征在于，一个所述等价路由区包括若干个2G/3G网络的RA区和若干个演进网络的跟踪区TA。

3、如权利要求1所述的移动管理方法，其特征在于，在步骤a)中：

在2G/3G网络的RA区内，广播本RA区的RAI，在演进网络的TA区内，广播同属于一个等价路由区的任一RA区的RAI。

4、如权利要求1所述的移动管理方法，其特征在于，对于支持2G/3G网络和演进网络的UE或演进网络的UE，在该UE中存储的RAI列表包含其所在的等价路由区的全部RAI。

5、如权利要求1所述的移动管理方法，其特征在于，其中所述的网络侧设备包括SGSN、移动管理实体MME。

6、如权利要求5所述的移动管理方法，其特征在于，进一步包括：

当UE在2G/3G网络中进行网络RA更新时，SGSN向UE反馈接受RA更新消息，并在所述消息中携带UE所在的RAI标识以及对应的等价路由区的RAI列表。

7、如权利要求5所述的移动管理方法，其特征在于，进一步包括：

当UE在演进网络中进行网络RA/TA更新时，MME向UE反馈接受RA更新消息，并在所述消息中携带UE所在的跟踪区标识TAI以及对应的等价路由区的RAI列表，UE在本地保存该RAI列表信息和TAI标识。

8、如权利要求1所述的移动管理方法，其特征在于，当所述等价路由区包括一个RA区和一个或多个TA区时，2G/3G网络中的RA更新流程中，SGSN向UE发送接受RA更新消息，并在所述消息中携带UE所在RA区的RA标识。

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