CN101076981A - 移动通信网络中的移动站的登记 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及移动通信网络中的移动站的登记。它特别涉及未注册的无线电接入网络(110)的基站和常规蜂窝网络(120)的基站之间的切换和漫游。因为未注册无线电接入网络中的小区具有相当小的范围,它意味着切换潜在地远比常规的蜂窝网络出现得更频繁。这可以导致不希望的“乒乓”效应,即移动站在两个无线电小区之间来回太频繁地切换。本发明通过防止移动站在可修改的时间间隔(306)期间登记到未注册的无线电接入网络来减小这个效应。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信网络中的移动站的登记。它特别涉及在未注册的无线电接入网络的基站和常规蜂窝网络的基站之间的切换和漫游。
背景技术
常规的(注册的)蜂窝网络可以通过包括使用低功率未注册的无线电接口与移动站进行通信的接入网络加以扩展。这些接入网络被设计成与标准公共移动网络的核心部件一起使用。接入网络被构造使得核心部件比如公共移动网络的移动交换中心BSC将未注册的无线电接入网络视作常规的基站子系统BSS。这种移动接入网络和使用这种接入网络的移动站在欧洲专利说明书EP 1207708中进行了描述。移动接入网络包含连接到核心网络的接入控制器和一个或若干个低功率接入点。接入点通过宽带分组交换网络被连接到接入控制器。低功率和因此带来的低范围的未注册的无线电接口意味着若干个这样的接入网络可以被提供在比较近的附近范围内。连接接入点和接入控制器的现有宽带网络的使用极大地方便了接入网络的安装,例如允许订户在他自己的家里自己安装接入网络。适当的未注册的无线电格式包括数字增强无绳通信(DECT)、无线LAN和蓝牙。能够在标准空中接口(例如Um接口)和未注册的无线电接口上工作的适合的移动站意味着订户仅需要一个电话用于所有环境。
移动电信工业中的多家公司联合开发用于未注册的无线电接入网络的一组开放规范。特别有关的规范是UMA结构(阶段2)R1.0.0和UMA协议(阶段3)R1.0.0(UMA=未注册的移动接入网络)。
在未注册的无线电接入网络中是移动站而不是基站子系统BSS发起切换。这排除了配置有关在未注册无线电接入网络中的每个接入点的邻近小区的信息的需要。
允许移动站单独控制切换的结果是网络自己具有很少的控制并且因此更易于遭受到频繁切换。
为了限制发信号和处理器负荷,常规的切换算法通常包括某种形式的滞后现象,其防止切换发生的太频繁。然而,当未注册的无线电接入网络被包括在移动网络中时这不是完全有效的,因为未注册的无线电频率小区的小的范围意味着切换可以潜在地过于频繁地发生。这可以导致‘乒乓’效应,即移动站在两个无线电小区之间来回地太频繁地切换。在UMA规范中,这个问题通过在移动站中引入时间监控(接入网络重新选择定时器TU3910)来解决。当移动站从其相关的未注册的无线电接入离开和取消登记时,在移动站中启动定时器。只要定时器运行着,不希望该移动站返回和再次登记到未注册的无线电接入,除非该移动站已经检测到常规的蜂窝网络的覆盖的减小。定时器的值(其典型地是固定的并且是预定的)由移动站接收在来自接入网络控制器(在UMA规范中也称作UNC,即UMA网络控制器)的登记接受消息中。当定时器期满的时候,如果需要的话移动站可以再次登记。
发明内容
然而,现有技术已知的解决方案还远远不够。一个问题是两个移动通信接入网络之间的切换是更新的情况并且这方面的经验是有限的,其中一个网络是未注册的无线电接入网络,两者都连接到常规的蜂窝网络。因为未注册的无线电接入小区相对地小,希望两个不同小区之间的‘乒乓’效应的概率显著高于常规的蜂窝网络中的概率。
为了选择接入网络的合适值,重新选择定时器很困难。太小的值不能显著减小‘乒乓’效应并且太大的值限制了未注册无线电接入网络的使用。
另一个问题是存储在接入网络控制器中的移动上下文每次移动站取消登记时被消除。移动站的上下文是识别和定位移动站所需的信息。具有这个限制,未注册的无线电接入网络不能保持关于移动站行为的任何历史。没有这个历史,则接入网络控制器不可能检测并且作用于不想要的或不希望的高频率的切换和位置更新。
本发明通过在移动站从未注册接入网络取消登记之后一定时间期间(上下文保持有效时间(keep-alive time))期间保持移动上下文有效,改进已知的解决方案。当移动站再次登记时,通过允许接入网络控制器修改接入网络重新选择定时器的值获得进一步的改进。
更具体地,当移动站第一次登记到未注册的无线电接入网络时,创建上下文并且在接入网络控制器中设置接入网络重新选择定时器的初始值。这个值在登记接受消息中被发送到移动站。当移动站取消登记时,上下文被保持并且在接入网络控制器和上下文保持有效定时器中启动时间监控。上下文保持有效定时器的值总是大于接入网络重新选择定时器的值。当上下文保持有效定时器期满的时候如果移动站没有再次登记,在接入网络控制器中上下文被消除。当上下文仍旧存在时如果移动站再次登记,接入网络控制器将停止上下文保持有效定时器。根据该进一步的改进,接入网络控制器将设置接入网络重新选择定时器的新值(例如更大的值)。这个新定时器值在登记接受消息中以用于初始值相同的方式被发送到移动站。
该发明性概念工作于活动模式(即用于切换)和空闲模式(即漫游和位置更新情况下)中的登记。
因此,本发明的目的是减少不同网络之间的切换和位置更新的频率并且因此减少所包括的网络部件中的信令和处理负荷。
本发明的主要好处在于接入网络控制器可以保持历史并且作用于不希望的高频率的登记和取消登记。当移动站不被允许登记时通过修改时间间隔,小区之间的‘乒乓’效应可以进一步减小。
另一个好处在于本发明与现有未注册无线电接口相兼容,因为移动站如以前一样存储和作用于从接入网络控制器接收的接入网络重新选择定时器的所接收的值。
本发明现在将更具体地使用优选实施例并且参考附图加以描述。
附图说明
图1是描述了包括来自未注册无线电接入网络的网络部件的移动通信网络和包括常规无线电接入网络的常规蜂窝网络的框图。
图2是描述了包括来自两个未注册无线电接入网络的网络部件的移动通信网络的框图。
图3是根据本发明的概念描述了在未注册接入网络中的移动站的登记程序的流程图。
图4是描述了在本发明的一个实施例中所包括的网络部件和在这些网络部件之间的有关信息流的框图。
图5和图6是描述了可以用于登记程序的接入网络重新选择定时器的不同方案的一些例子的表格。
图7是描述了不同定时器方案如何在接入控制器中实现的实施例的框图。
具体实施方式
图1中的框图示意性描绘了两个移动通信网络的网络部件,其中的一个是常规的移动电信网络100、120,另一个是未注册的无线电接入网络110。
常规的(注册的)移动电信网络(比如GSM网络)被划分成核心网络部分100和常规的接入网络部分120。接入网络部分120被连接到核心网络部分100中的MSC(移动交换中心)101和SGSN(服务GPRS支持节点)102。接入网络部分120还称作BSS即基站系统,并且被划分成两个实体,BSC即基站控制器122和BTS即基站收发信机系统121。
未注册无线电接入网络110以与用于BSS120相同的方式被连接到核心网络部分100中的MSC104和SGSN103。MSC101和MSC104可能是不同的MSC或者是相同的,以及SGSN102和SGSN103可能是不同的SGSN或者是相同的。
未注册无线电接入网络110还被划分成接入网络控制器(或使用UMA标准术语UNC即UMA网络控制器)113、宽带网络112和一个或若干个AP即接入点111、114。
接入网络控制器113以与BSS120相同的方式出现在核心网络部分100中好像它是BSS。
接入点111使用未注册无线电频谱提供无线电链路给移动站130。无线电链路可以例如使用诸如DECT、蓝牙或无线LAN(IEEE 802.11等)之类的技术。
宽带网络112提供接入网络控制器113和接入点111之间的连通性并且可以基于例如IP、ATM或其它宽带技术。
移动站130包括支持例如常规的蜂窝无线电频谱和未登记的无线电频谱的多模式无线电。移动站130具有在BTS121和接入点111之间切换的能力。
移动网络中的收发信机的无线电覆盖也称作小区。小区125示出了BTS121中的收发信机的无线电覆盖并且小区115示出了接入点111中的收发信机的无线电覆盖。
本发明涉及当移动站130在由小区115和125覆盖的区域140内或靠近其附近的区域内漫游时的情况。
本发明还适用于包括多个不同的未注册的无线电接入网络的情况。在图2中,移动站130在由小区115和小区225覆盖的区域240周围或附近区域漫游。后者属于未注册的无线电接入网络220。这两个未注册无线电接入网络这里被连接到同样的MSC103和SGSN104,但对于实现本发明来说这不是一个必需的要求。
两种情况的共同点在于当移动站130向未注册的无线电接入网络110登记时,它发送登记请求消息RR给接入网络控制器113。如果还没有创建,则接入网络控制器113创建移动上下文CT并且发送登记接受消息RA给移动站130。登记接受消息RA其中包括存储在移动站130中的接入网络重新选择定时器T1的值。当移动站130从未注册无线电接入网络110中取消登记时,它发送取消登记消息DR给接入网络控制器113。在后者中存储了上下文保持有效的定时器T2的值,下面将解释其功能。
根据本发明实施例的用于登记移动站130的方法将结合图3a、b、c进行描述。在图3a中,在步骤301中接入网络控制器113从移动站130接收登记请求消息RR。在步骤302中,如果上下文CT已在接入网络控制器113内创建,进行检验。如果没有,在选择N中,上下文CT在步骤303中创建。在步骤304中,接入网络控制器113的确还设置接入网络重新选择定时器T1的初始值,并且在步骤307中在登记接受消息RA中发送该值给移动站130。当关于UMA规范应用本发明时,定时器T1可以对应定时器TU3910。
在图3b中,当在步骤308中移动站130从接入网络控制器113取消登记(消息DR)时,在步骤309中保持上下文CT并且在步骤310中在接入网络控制器113中启动上下文保持有效定时器T2。
在图3a中,如果当移动站130在步骤301中登记时上下文CT已经创建,则接入网络控制器113在步骤305中停止上下文保持有效定时器T2并且在步骤306中设置接入网络重新选择定时器T1的新值。在步骤307中,这个新值在登记接受消息RA中被发送到移动站130。
在图3c中,如果移动站130已经从接入网络控制器113中取消登记并且在步骤311中在上下文保持有效定时器T2期满之前没有再次登记,则在步骤312中消除接入网络控制器113中的上下文CT。在这个阶段,当移动站130在步骤301中登记时,上面描述的程序将再次完全开始。
接入网络重新选择定时器T1和上下文保持有效定时器T2的值可以根据特定方案使用。在简化实施例中,接入网络重新选择定时器T1的值例如每次移动站130登记到未注册的无线电接入网络时可以被增加。这可以通过使用计数器变量在接入网络控制器113中执行。这个计数器变量对于每个登记时刻使用固定值增加并且接入网络重新选择定时器T1的值被设置成这个增加值。
然而,在更灵活的实施例中,定时器值根据包含一个或若干个具有存储在接入网络控制器113中的定时器值的表格的方案被设置。在图5和6中这些表格被进一步详述并且加以解释。两个实施例的共同点是接入网络重新选择定时器T1的值总是小于保持有效定时器T2的值。
上面描述的登记程序的确考虑这样的情况,其中一个同样的移动站在不同网络接入控制器中具有多个同时存在的上下文。参考图2,同样的移动站130例如可以在接入控制器113和接入控制器223中具有同时存在的上下文。
在图1和图2中,还有可能若干个接入点111、114被连接到同样的接入网络控制器113。在这种情况下,每个接入点111、114覆盖其自己的独有小区。这些小区之间的切换在较低层的无线电接口上进行并且不干扰本发明中描述的登记程序。然而,当它改变接入点111、114时,接入网络控制器113由移动站130通知。
图4描述了在移动站130和接入网络控制器(UNC)113之间的信息流的例子。当移动站130决定它应当登记到未注册的移动接入网络时,它发送登记请求消息RR1给接入网络控制器113。假设没有创建任何上下文CT,接入网络控制器113创建了这样的上下文CT并且在登记接受消息RA1中发送接入网络重新选择定时器T1的初始值(30秒)给移动站130。在步骤401中移动站130决定它应当离开未注册的移动接入网络时,它发送取消登记消息DR给接入网络控制器113。在步骤402中,接入网络控制器113保持上下文CT并且启动上下文保持有效定时器T2。移动站130将不允许再次登记直到在步骤403中接入网络重新选择定时器T1期满为止。当移动站130再次决定它应当登记到未注册的移动接入网络时它发送新登记请求消息RR2给接入网络控制器113。因为上下文CT仍旧存在,接入网络控制器113将在登记接受消息RA2中发送接入网络重新选择定时器T1的新值(60秒)给移动站130。
可能存在用于设置接入网络重新选择定时器T1和保持有效定时器T2的任意多个不同方案并且在图5和6中的表格中分别找到了两个例子。对于每个登记时刻501,存在一个相应的定时器值502,并且对于每个登记时刻601,存在一个相应的定时器值602。为了指出每个登记时刻的正确的定时器值,相应的计数器在接入网络控制器113中被执行。该计数器在每个新登记时刻501、601时被增加。
在图5中,保持有效定时器T2被设置为500秒并且接入网络重新选择定时器T1的初始值被设置为30秒。对于每个新登记时刻,虽然上下文有效,每个随后的定时器值通过将先前的值乘以2成比例地增加直到它达到值为480秒。
在图6中,假设保持有效定时器T2被设置为250秒。接入网络重新选择定时器T1的初始定时器值被设置为30秒。对于两个随后的登记时刻,定时器值仍旧被设置为30秒但是对于每个后来的登记时刻,该定时器值被增加30秒直到它达到值240秒。
通过使用这些灵活的方案,不同小区之间的‘乒乓’效应可以被进一步减少,因为这些方案可以被修改以便‘调谐’定时器值以适合不同的安装。每个接入网络控制器113对于那个特定接入网络控制器如果需要的话可以具有各种方案。还有可能接入网络控制器113存储若干方案,每个被耦合到移动站上次访问的小区或者被耦合到当前使用的接入点。UMA规范包括登记程序中这些小区和接入点的身份从移动站130传送到接入网络控制器113。
当在方案中设置定时器值时,再次重要的是接入网络重新选择定时器T1的值总是被设置成小于保持有效定时器T2的值的一个值。还可能需要考虑这里未提到的未注册无线电接入网络(110)中使用的其它定时器。
在本发明的一个实施例中,这些方案可以从运行维护中心OMC中被设置并且修改。图7是描述了接入网络控制器113、网络管理接口730和运行维护中心720的框图。接入网络控制器113通过网络管理接口730被连接到运行维护中心720。在接入网络控制器113中,接入网络重新选择定时器T1和保持有效定时器T2的值的一个方案710被存储在存储器区域711中。对于每个方案710,还存在一个相应的存储在存储器区域711中的计数器变量709。计数器变量709被用于指出接入重新选择定时器T1的当前值的位置并且在每个新登记时刻被增加。存储器区域711由处理器712进一步访问。从运行维护中心720可能访问该处理器712和存储器区域711并且因此可能设置和修改包括该方案710的存储器区域711的内容。
Claims (11)
1.一种在电信网络中登记移动站(130)的方法,该电信网络包括注册移动通信网络的核心网络部分(100)和至少两个移动通信接入网络,至少其中之一是未注册的无线电接入网络(110),后者包括接入网络控制器(113),其适合于与核心网络部分(100)进行通信并且被连接到至少一个接入点(111),所述接入网络控制器(113)适合于与移动站(130)交换消息,该移动站通过未注册的无线电接口与所述接入点(111)进行通信,所述方法包括步骤:
-由接入网络控制器(113)接收(301)来自移动站(130)的登记请求消息(RR);
-创建(303)移动上下文(CT);
-设置(304)接入重新选择定时器(T1)的值;
-接收(308)来自移动站(130)的取消登记消息(DR);
-设置上下文保持有效定时器(T2)的值;
-启动(310)上下文保持有效定时器(T2);
-由接入网络控制器(113)接收(301)来自移动站(130)的另一个登记请求消息(RR);
-停止(305)上下文保持有效定时器(T2);
-第二次设置(306)接入重新选择定时器(T1)的值。
2.根据权利要求1的方法,其中接入重新选择定时器(T1)的值在登记接受消息(RA)中被发送(307)到移动站(130)。
3.根据权利要求1的方法,其中当上下文保持有效定时器(T2)期满(311)的时候移动站上下文(CT)被消除(312)。
4.根据先前任一权利要求的方法,其中所述移动通信接入网络都是未注册的无线电接入网络。
5.根据权利要求1的方法,其中接入重新选择定时器(T1)的第二次的值通过增加当前值来设置。
6.根据权利要求1的方法,其中接入重新选择定时器(T1)的值根据定时器值的方案来设置。
7.根据权利要求5和6的设置接入重新选择定时器的值的方法,其中该值总是被设置成小于上下文保持有效定时器(T2)的值。
8.一种在未注册无线电接入网络(110)中的接入网络控制器(113),其适合于与注册的移动通信网络的核心网络部分(100)进行通信并且被连接到至少一个接入点(111),所述接入网络控制器(113)适合于与移动站(130)交换消息,该移动站通过未注册无线电接口与所述接入点(111)进行通信,特征在于处理器(712)和存储器区域(711)被安排成通过所述处理器(712)可接入,所述存储器区域(711)包含至少一个方案(710),该方案包括接入重新选择定时器(T1)和上下文保持有效定时器(T2)的值,该存储器区域(711)进一步包括至少一个计数器变量(709)并且其中所述方案(710)和所述计数器变量(709)用于如权利要求1中定义的移动站登记方法。
9.根据权利要求8的接入网络控制器(113),其特征在于存储器区域(711)被适应以便任一方案(710)中的接入重新选择定时器(T1)的值和上下文保持有效定时器(T2)的值可以被改变。
10.根据权利要求8的接入网络控制器(113),包括存储器区域(711),使其适应以便任一方案(710)中的接入重新选择定时器(T1)的值和上下文保持有效定时器(T2)的值可以从网络管理接口(730)改变。
11.根据权利要求8的接入网络控制器(113),包括被设计成连接到运行维护中心(720)的网络管理接口(730)。
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