CN101563945B

CN101563945B - 用于附着峰值的解决方案

Info

Publication number: CN101563945B
Application number: CN2007800472890A
Authority: CN
Inventors: J·佩萨洛; J·弗尔塔南; A·康加斯
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2007-11-14
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2027-11-14
Also published as: CN101563945A; US20080151927A1; WO2008077684A1

Abstract

本发明涉及一种将对分组网络接入的可用性通知给终端的方法。为此，在分组网元或者服务实体处，将计时器值设置为预定时段。继而，按照一个实施方式，分组网元将分组交换服务的可用性发信令通知给多个服务实体中相应的一个，并将发信令通知所述多个服务实体中相应的另一个延迟所述预定时段。按照另一实施方式，同时执行到多个服务实体的信令。继而，服务实体将分组交换服务的可用性指示给多个终端中相应的一个，并将指示多个终端中相应的另一个延迟所述预定时段。

Description

用于附着峰值的解决方案

技术领域

本发明涉及网络中的分组交换服务领域，并且具体涉及终端对分组交换网络的附着。在此方面，本发明涉及相应的方法和所涉及的网络实体。

背景技术

为了下文描述本发明的目的，应当注意：

-本发明可以适用的网络例如可以是任意类型的通信网络而不考虑具体的标准，诸如全球移动通信系统(GSM)、通用移动电信系统(UMTS)、IS-95等，或者可以基于任何已知的或将来开发的架构，诸如系统架构演进(SAE)或长期演进(LTE)，只要该通信网络能够处理分组交换服务即可；

-对于该网络，用于操作/消息交换的任何适当协议都是可能的；

-与方法结合执行的方法步骤或者动作(有可能实现为软件代码部分，并且使用分组网元或者服务实体之一处的处理器来运行)是独立于软件代码的，并且可以使用任何已知的或将来开发的编程语言来制定，只要保留了方法步骤或者动作所定义的功能性即可；

-一般地，在所实现的功能性方面不改变本发明思想的情况下，任何方法步骤适于实现为软件或者通过硬件来实现；

-方法步骤和/或设备(有可能实现为分组网元或者服务实体之一处的硬件组件)是独立于硬件的，并且可以使用任何已知的或将来开发的硬件技术或这些技术的混合来实现，诸如MOS(金属氧化物半导体)、CMOS(互补MOS)、BiCMOS(双极CMOS)、ECL(射极耦合逻辑)、TTL(电晶体-电晶体逻辑电路)等，作为示例，使用例如ASIC(专用集成电路)组件或者DSP(数字信号处理器)组件；

-设备可以实现为独立的设备，但这并不排除设备可以在整个系统中以分布式方式来实现，只要保留设备/系统的功能性即可；

-按照实施方式的各元件(例如收发机、设置单元)可以通过任何已知的方式分别由硬件(例如，使用DSP、微处理器、微控制器、ASIC、现场可编程门阵列(FPGA)、AD转换器和DA转换器、功率放大器、滤波器、天线等)和/或软件来实现，只要其适于执行相应部分的所述功能即可。

在移动网络中，移动终端可以在网络小区之内或者网络之间移动，并且想要发送或者接收数据的移动终端必须连接至服务GPRS(通用分组无线服务)支持节点(SGSN)。为了加速移动终端对SGSN的附着过程，某些移动终端提供有所谓的“始终在线(always-on)”功能。也即，只要分组服务可用，具有“始终在线”功能的终端便试图自主地附着至分组交换网络。在例如由于覆盖丧失、网络故障、网络的受控重启等造成服务中断从而导致终端断开的情况下，在服务再次可用之后，终端立即尝试重新附着至分组交换网络。

在当前的活跃的移动网络中，在单个SGSN的区域中可能存在附着至网络的成千上万个终端，这些终端中相当数量的终端使用“始终在线”功能。由于分组交换服务不断增长的使用，所附着终端的数量一直在增加。

当SGSN重启(例如，由于软件维护、故障等)以及分组交换网络的接入接口停机时，终端丧失对分组交换网络的附着。在SGSN再次运行并且无线网络将分组交换服务的可用性发信令通知给移动终端之后，激活了“始终在线”功能的、先前附着的移动终端立即开始向SGSN发送附着请求。然而，这导致了一个问题，即这造成了附着信令的巨大峰值，因为SGSN所控制的所有小区几乎同时地再次获得了分组交换服务能力。对于处理能力或者接口能力或者这两者而言，这种附着突发使核心网元过载。由于这种重启后的附着突发，整个网络可能无法访问。即使所有网元可以处理过载峰值而不会崩溃，这可能需要很长时间才能服务于所有附着请求。在实践中，在活跃网络中已经进行了测量，可能需要几个小时来处理所有附着请求。这意味着这这段时间期间无法使用数据服务，并且运营商无谓地损失了利润。在最坏情况下，信令峰值可能使归属位置寄存器(HLR)过载，从而还会使电路交换服务不可用。

针对这个问题的一种解决方案是在SGSN与HLR之间增加7号信令系统(SS7)链路，以应对附着突发。然而，通过增加HLR接口容量来为附着过载做准备可能导致显著的额外开销，因为要应对的信令峰值比按照常规使用时大几百倍。

随着SGSN的容量进一步增加到一百万个终端或者更多，上述问题将变得更大。使得该问题变得更糟的另一问题是具有“始终在线”功能的终端数量持续增加。在实践中，几乎所有新的3G终端都配备有该功能。

按照一种已知的方法，无线网络小区在不同的时间启动，由此扩展了终端的附着请求，从而避免附着峰值。然而，在活跃网络中，所有的小区在几秒之内启动并且运行。因此，每秒可能有数千个请求。

按照另一已知的方法，终端具有计时器，用于在没有对请求的应答时重新发送附着请求。然而，由于所有终端使用相同的计时器值，因此这无法解决上述问题，并且继续重新发送使得问题更糟。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种方法以及相应的分组网元和服务实体，用于将终端附着至分组交换网络。

按照本发明的一方面，该目的例如是通过一种方法实现的，该方法包括：

将对分组网络接入的可用性通知给终端，

在分组网元处，将计时器值设置为预定时段，

从该分组网元将分组交换服务的可用性发信令通知给多个服务实体，

所述信令包括将分组交换服务的可用性通知给所述多个服务实体中相应的一个，以及

将通知所述多个服务实体中的另一个延迟所述预定时段。

如在上述方面之下定义的，按照本发明的有益的进一步细化：

-该方法还包括初始化被发信令通知可用性的服务实体；

-该方法还包括由所述网络服务实体将服务可用性指示给终端；

-该方法还包括由终端向所述服务实体发送附着请求。

按照本发明的一方面，该目的例如是通过一种分组网元实现的，该分组网元包括：

设置单元，其配置用于设定预定时段，

信令单元，其配置用于将分组交换服务的可用性发信令通知给多个服务实体；

延迟单元，其配置用于将所述信令单元的操作延迟所述预定时段，

所述信令单元进一步配置用于将分组交换服务的可用性通知给多个服务实体中相应的一个，并且在所述预定时段之后通知给多个服务实体中相应的另一个。

将对分组网络接入的可用性通知给终端，

从分组网元将分组交换服务的可用性发信令通知给多个服务实体，

初始化被发信令通知可用性的服务实体，

在所述多个服务实体处，将计时器值设置为预定时段，

由所述多个服务实体向多个终端指示服务可用性，

所述指示包括将分组交换服务的可用性通知给多个终端中相应的一个，以及

将通知多个终端中相应的另一个延迟所述预定时段。

-该方法还包括由终端向服务实体发送附着请求。

按照本发明的一个方面，该目的例如是通过一种服务实体实现的，该服务实体包括：

接收单元，其配置用于从分组网元接收分组交换服务的可用性的信令，

设置单元，其配置用于设置预定时段，

指示单元，其配置用于向多个终端指示分组交换服务的可用性，

延迟单元，其配置用于将所述指示单元的操作延迟所述预定时段，

所述指示单元进一步配置用于将分组交换服务的可用性通知给多个终端中相应的一个，并且在所述预定时段之后通知给所述多个终端中相应的另一个。

按照本发明的至少一个实施方式，提供了更好的最终用户服务质量，并且节约了成本，因为无需针对最差的峰值负载量而使SS7链路容量过大。此外，按照本发明的至少一个实施方式，在SGSN重启之后网络立即可用(并且确保了运营商的收益)，从而使终端用户在服务可用之后更快地得到服务。由此，避免了SGSN重启之后较长的持续拥塞情况。

按照本发明实施方式的方法无须标准化，并且可以容易、快速地投入使用。作为另一优点，本发明的方法独立于终端软件，并且可以同样地适用于具有“始终在线”功能的新终端和旧终端。

附图说明

下面，参考附图并通过示例的方式描述本发明的至少某些示例性实施方式，其中：

图1是本发明实施方式可适用的移动网络的概况；

图2是示出按照本发明第一实施方式的附着过程的信令图；

图3是示出按照本发明第二实施方式的附着过程的信令图；

图4是按照本发明第一实施方式的分组网元的框图；

图5是按照本发明第二实施方式的服务实体的框图；

图6是按照本发明第一实施方式的特定示例的附着过程的概况。

具体实施方式

下面将参考附图描述本发明。

在附图中，在基本上不修改本发明实质的情况下，各个步骤可以合并以便同时执行，或者可以划分为子步骤以便顺序执行。

图1示出了按照本发明实施方式的分组网络的基本概况。本发明实施方式可以适用的分组网络包括SGSN 1和多个基站控制器BSC 2、3，基站BS 4到7，以及终端MS 9到19。终端MS 9到19都具有上述“始终在线”功能。按照图1，两个基站控制器BSC 2、3连接至单个SGSN 1。基站BS 4、5和6、7分别连接至基站控制器BSC 2、3。对于基站BS 4到7中的每一个，连接有多个终端MS，由此形成了相应的小区，例如，BS 4和MS 8到10、BS 5和MS 11到13、BS 6和MS 14到16、以及BS 7和MS 17到19。

为了清晰，仅示出了有限数量的这些网元。然而，必须注意，网元的数量不限于图1中所示的数量，而是可以是任意适当的数量。

为了在下文描述本发明，假设服务实体包含在BSC中。由此，当参考BSC时，也参考了服务实体。然而，必须注意，服务实体还可以与BSC分开提供，BSC和服务实体能够彼此通信，以便按照上文描述的实施方式来执行。

在下文中，将参考图2到图5来描述用于将移动台附着至分组交换网络的过程的不同实施方式。

第一实施方式

图2是示出按照本发明第一实施方式的附着过程的信令图。在SGSN例如由于软件维护或者故障而在步骤S0重启之后，SGSN发信令通知第一BSC 1分组交换服务再次可用，并且继而在步骤S2设置预定时段。该预定时段可以是固定的值，或者可以例如由运营商来设置。在从SGSN接收到信令之后，在步骤S3，BSC1被初始化，并且在步骤S4经由基站(未示出)向BSC 1将要服务的终端MS指示服务可用性。继而，具有“始终在线”功能的终端MS立即经由基站和BSC1向SGSN发送各自的附着请求。

继而，在步骤S6，将信令延迟步骤S2中设定的预定时段。在经过预定时段之后，过程继续进行，将服务可用性发信令通知给第二BSC2，并且执行与上述相同的步骤S1到S5。由此，针对连接至该SGSN的每个BSC重复上述步骤。

在下文中，将参考图4详细描述按照本发明第一实施方式的分组网络的分组网元。

图4是按照本发明第一实施方式的分组网元的框图。按照第一实施方式的分组网元40(例如，SGSN)包括设置单元41。按照示例，设置单元从运营商接收指令，并且按照该指令来设置预定时段。作为备选，按照另一示例，在分组网元的安装或者生产时为设置单元提供固定的计时器值，并且设置单元相应地设置时段。分组网元还包括信令单元42。信令单元42在分组交换服务可用时发信令通知服务实体(例如，BSC)。此外，分组网元包括连接至设置单元41和信令单元42的延迟单元43。延迟单元43从设置单元41获得预定时段，并继而将信令单元42的操作延迟该预定时段。

由此，按照此实施方式，避免了附着信令的巨大峰值的问题，因为SGSN所控制的所有小区在不同的时间重新获得分组交换服务。

第二实施方式

图3是示出按照本发明第二实施方式的附着过程的信令图。在SGSN例如由于软件维护或者故障而在步骤S0重启之后，在步骤S7，SGSN向连接至该SGSN的所有BSC发信令通知分组交换服务再次可用。在步骤S8，在从SGSN接收到信令之后，BSC被初始化。继而在步骤S9，BSC设置预定时段，并且在步骤S10经由基站(未示出)向相应的BSC将要服务的第一终端MS1指示服务可用性。预定时段可以是固定的值，或者可以例如由运营商来设置。继而在步骤S11，具有“始终在线”功能的第一终端MS1立即经由基站和BSC向SGSN发送附着请求。

继而，在步骤S12，将指示延迟步骤S9内设置的预定时段。在经过该预定时段之后，过程继续，向第二终端MS指示服务可用性，第二终端MS也立即向SGSN发送附着请求。继而针对连接至BSC的每个终端重复上述步骤S10到S12。必须注意，还可以对一组终端而不是单个终端来实现服务可用性的指示。

在下文中，将参考图5详细描述按照本发明第二实施方式的分组网络的服务实体。

图5是按照本发明第二实施方式的服务实体的框图。按照第二实施方式的服务实体50(例如，BSC)包括接收单元51，用于从分组网元接收分组交换服务可用的信令。服务实体50还包括连接至接收单元51的指示单元53。指示单元从接收单元接收服务可用的信息，并且经由相应的基站(未示出)将服务可用性指示给连接至该服务实体50的终端。服务实体50还包括设置单元52。按照示例，设置单元52从运营商接收指令，并且按照该指令来设置预定时段。作为备选，按照另一示例，在服务实体的安装或者生产时设置单元进行设定有固定的计时器值，并且设置单元相应地设置时段。此外，服务实体包括连接至设置单元52和指示单元53的延迟单元54。延迟单元54从设置单元52获得预定时段，并将指示单元53的操作延迟该预定时段。

由此，按照此实施方式，避免了附着信令的巨大峰值的问题，因为SGSN所控制的所有终端在不同的时间重新获得分组交换服务。

在下文中，将参考图6示出上述第一实施方式的特定示例。

按照图6，SGSN连接至基站控制器BSC_A和基站控制器BSC_B，BSC_A和BSC_B经由相应的基站(未示出)服务于相应的移动台MS池。此外，图6示出了网络服务实体NSE1到NSE3，其中NSE1是针对BSC_A而提供的，而NSE2和NSE3是针对BSC_B而提供的。

在下文的描述中，术语“重置”表示在故障等之后，网元和实体再次能够按照其指定功能进行操作。

按照第一实施方式的特定示例，SGSN已经提供有计时器值。在重置之后，SGSN向NSE1发送信令BVC(BSSGP(基站子系统GPRS协议)虚拟连接)重置以便初始化NSE1。当NSE已经初始化之后，BSC_A开始向SGSN发送BVC-RESET(BVC重置)消息，以便重置GPRS小区。在每个成功的BVC重置之后，认为GPRS小区能够用于分组服务，并且将其指示给驻留于该小区内的终端MS。只要MS获得分组服务，“始终在线”的MS向SGSN发送相应的附着请求。

在向NSE1发送信令BVC重置之后，SGSN并不立即初始化NSE2，而是等待计时器的持续时间。仅在计时器超时之后，才向NSE2(其类似于NSE1)发送信令BVC重置，触发BSC_B与SGSN之间的GPRS小区创建。因此，驻留于相应小区中的MS向SGSN发送附着请求。以相同方式，SGSN在初始化NSE3之前等待计时器持续时间，对于其余NSE也是如此。

由于无线网络小区以充分的间隔重新获得分组服务能力，导致MS在较宽的时间段上执行重新附着，因此由重新附着而导致的信令过载被降低到了不容易发现的水平。

该示例描述了使用A/Gb模式的情况，但是在Iu模式中，功能在原理上是一样的。3G SGSN向RNC(无线网络控制器)交错发送RANAP(无线接入网络应用部分)RESET(重置)消息或者其他可应用的接口初始化消息。

尽管上文描述集中在第二代分组交换网络，但是本发明还适用于其他分组交换网络，例如第三代分组交换网络或者其他目前存在的或者将来开发的网络架构，例如第三代伙伴合作计划(3GPP)中定义的系统架构演进(SAE)和长期演进(LTE)等。

按照上文描述，对于本领域技术人员来说明显的是可以在本发明的范围内进行各种修改。

Claims

1.一种用于通信的方法，包括：

检测分组交换服务在分组网元中可用；

由所述分组网元将对分组交换服务的可用性发信令通知给多个服务实体并且将计时器的计时器值设置为预定时段，其中所述多个服务实体包括第一服务实体和第二服务实体，并且所述发信令将对分组交换服务的可用性通知给多个服务实体包括：

由所述分组网元将对所述分组交换服务的可用性通知给所述第一服务实体；以及

响应于所述定时器到期，由所述分组网元将分组交换服务的可用性通知给所述第二服务实体，

其中所述分组交换服务的可用性由所述第一服务实体和第二服务实体向待服务的相应终端指示，使得所述相应终端经由所述第一服务实体和第二服务实体向所述分组网元发送相应的附着请求。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括初始化被通知所述分组交换服务的所述可用性的所述服务实体。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括从具有“始终在线”功能的所述终端经由所述服务实体在所述分组网元处接收附着请求。

4.一种用于通信的设备，包括：

用于检测分组交换服务在分组网元中可用的装置；

用于由所述分组网元将对分组交换服务的可用性发信令通知给多个服务实体并且将计时器的计时器值设置为预定时段的装置，其中所述多个服务实体包括第一服务实体和第二服务实体，并且用于发信令将对分组交换服务的可用性通知给多个服务实体的装置包括：

用于由所述分组网元将对所述分组交换服务的可用性通知给所述第一服务实体的装置；以及

用于响应于所述定时器到期，由所述分组网元将分组交换服务的可用性通知给所述第二服务实体的装置，

5.一种用于通信的方法，包括：

在服务实体处接收来自分组网元的指示分组交换服务的可用性的信令，

初始化被信令通知所述可用性的所述服务实体，

由所述服务实体将对分组交换服务的可用性通知给多个终端，并且将计时器的计时器值设置为预定时段，其中所述多个终端包括第一终端和第二终端，并且向所述多个终端通知分组交换服务的可用性包括：

由所述服务实体将对所述分组交换服务的可用性通知给所述第一终端；以及

响应于所述定时器到期，由所述服务实体将所述分组交换服务的可用性通知给所述第二终端；以及

在向所述第一终端和第二终端通知所述分组交换服务的可用性后，从所述第一终端和第二终端接收相应的附着请求。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括从具有“始终在线”功能的所述终端接收附着请求。

7.一种用于通信的设备，包括：

用于在服务实体处接收来自分组网元的指示分组交换服务的可用性的信令的装置；

用于初始化被信令通知所述可用性的所述服务实体的装置；

用于由所述服务实体将对分组交换服务的可用性通知给多个终端并且将计时器的计时器值设置为预定时段的装置，其中所述多个终端包括第一终端和第二终端，并且用于向所述多个终端通知分组交换服务的可用性的装置包括：

用于由所述服务实体将对所述分组交换服务的可用性通知给所述第一终端的装置；以及

用于响应于所述定时器到期，由所述服务实体将所述分组交换服务的可用性通知给所述第二终端的装置；以及

用于在向所述第一终端和第二终端通知所述分组交换服务的可用性后，从所述第一终端和第二终端接收相应的附着请求的装置。