CN101964975B - 一种家庭基站位置区配置优化的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种家庭基站位置区配置优化的方法及系统，用于解决在不支持CSG的终端或不支持CSG的HNB情况下，防止UE驻留到不允许接入的HNB小区的技术问题，以防止寻呼拥塞并改善用户体验。本发明通过为不同的家庭基站分配不同的位置区号或子位置区号，使得UE在不同的HNB间移动时都发起位置更新流程，并在家庭基站网关注册和接入控制，在核心网发起寻呼时，可根据UE注册时保持的HNB位置区号或子位置区号来判断UE当前驻留的HNB，并向其发起寻呼。通过本发明能有效避免用户驻留到无权限的HNB小区，由于缩小了位置区范围，因此也减轻了寻呼的负荷。

Description

一种家庭基站位置区配置优化的方法及系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种家庭基站位置区配置优化的方法及系统。

背景技术

家用基站(HNB，Home NodeB)是一种小型、低功率的蜂窝基站，主要用于家庭及办公室等室内场所。它的作用是作为蜂窝网在室内覆盖的补充，为用户提供资费优惠的高速率业务服务。HNB既可以单独使用，也可以集成在家庭网关中作为家庭网络的一部分。HNB的优点是实惠、便捷、低功率输出、即插即用等。

HNB用户在和运营商签约后可以通过家用基站接入网(HNB AN，HomeNodeB Access Network)连接到核心网，其中，HNB AN由若干个HNB和家用基站网关(HNB GW，Home NodeB Gateway)组成。HNB GW主要的功能为：验证HNB的安全性、处理HNB的注册和接入控制、对HNB进行运行维护管理、根据运营商要求配置和控制HNB以及负责核心网和HNB的数据交换。

允许接入HNB AN的用户称为CSG(Closed Subscriber Group)用户，每个CSG在PLMN中用唯一的标志CSG ID进行标识。在网络中存在支持CSG的终端和不支持CSG的终端，同时也存在支持CSG的HNB和不支持CSG的HNB。

按照传统的位置区配置方法，位置区按照地理位置划分，在同一片区内的所有HNB位置区号相同，由于空闲态(IDLE)UE在同一位置区内的不同小区间移动时，不会发起位置区更新和接入过程，因此，对于IDLE态UE，HNB GW并不知道UE具体驻留的HNB。

对于支持CSG的终端和支持CSG的HNB，终端接入控制是通过核心网侧的一个允许用户接入的CSG列表即白列表(WL White List)来进行的，使用传统的位置区配置时，寻呼某个终端可以通过核心网带给HNB GW的该终端CSG列表来减小寻呼范围实现寻呼优化，具体实施为对该位置区下所有的宏基站、接入模式为开放模式或混合模式的HNB以及在CSG列表中的HNB进行寻呼；

对于不支持CSG的终端或者不支持CSG的HNB，终端的接入控制是在HNB GW侧通过一个允许接入HNB的用户国际移动用户识别码(IMSI)所组成的HNB-IMSI列表来进行的，在这种情况下如果按照传统的位置区分配方法，寻呼某个终端时需要对该位置区下所有的HNB来进行的，具体实施方式为对该位置区下所有的宏基站、所有的HNB进行寻呼，考虑到HNB布置的密集性，这样的大范围寻呼可能会造成Iu-h接口的寻呼拥塞。

由于HNB是用户设备，只有拥有权限的用户才能使用，而当权限不同的HNB使用相同的位置区时，可能出现UE驻留在无权使用的HNB中的情况，这种情况下UE收到寻呼后也无法立刻响应，会造成用户无法接听电话，影响用户体验。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种家庭基站位置区配置优化的方法及系统，用于解决在不支持CSG的终端或不支持CSG的HNB情况下，防止UE驻留到不允许接入的HNB小区的技术问题，以防止寻呼拥塞并改善用户体验。

为达到上述目的，本发明的具体实施方案如下：

一种家庭基站位置区配置优化的方法，包括：

为不同的家庭基站HNB分配不同的位置区号或子位置区号，使得UE在不同的HNB间移动时都发起位置更新流程，并在家庭基站网关注册和进行接入控制。

进一步地，为不同的家庭基站HNB分配不同的位置区号的方法为：为每一个家庭基站HNB分配具有唯一性的位置区号。

进一步地，为不同的家庭基站HNB分配不同的位置区号的方法为：为每一个家庭基站HNB分配相对独立的位置区号，在相互隔离的位置区复用位置区号资源和/或为属于不同封闭用户组CSG的HNB分配不同的位置区，为属于相同CSG的HNB分配相同的位置区号。

进一步地，由于为不同的家庭基站HNB分配了不同的位置区号，因此在核心网CN向UE发起寻呼时，家庭基站网关直接向UE当前注册的指定家庭基站发起寻呼。

进一步地，为不同的家庭基站HNB分配不同的子位置区号的方法为：为不同的家庭基站网关分配不同的位置区号，为同一个家庭基站网关下的不同HNB分配不同的子位置区号。

进一步地，不同的家庭基站网关之间的HNB可复用子位置区号资源和/或对于同一家庭基站网关下的属于相同封闭用户组的CSG分配相同的子位置区号。

进一步地，在UE进行小区重选时：

UE在位置更新消息中上报目标HNB的子位置区号；

家庭基站网关在收到UE的注册请求消息后首先根据自身保存的IMSI-HNB列表对UE做接入控制，如果接入控制通过则注册该UE；

家庭基站网关解析目标HNB发送的CONNECT消息中的初始UE消息，将初始UE消息中的目标HNB的子位置区号替换为自己的位置区号，然后将所述初始UE消息上报给核心网；

核心网执行对所述UE的鉴权过程后，返回位置更新成功消息给家庭基站网关；家庭基站网关解析所述位置更新成功消息并将返回的家庭基站网关的位置区号替换为目标HNB的子位置区号，然后将其透传给UE。

进一步地，在UE进行小区重选时，家庭基站网关解析目标HNB发送的CONNECT消息中的初始UE消息，并判断初始UE消息中的目标HNB的子位置区号与所述UE所在的原HNB的子位置区号是否同属于同一个家庭基站网关，若是则直接返回位置更新接受消息给UE。

进一步地，在为不同的家庭基站HNB分配不同的子位置区号后，核心网发起对UE的寻呼时携带家庭基站网关的位置区号；家庭基站网关根据UE注册时保持的HNB子位置区号来判断UE当前驻留的HNB，并向其发起寻呼。

基于上述方法，本发明还提出一种家庭基站位置区配置优化的系统，具体技术方案为：

一种家庭基站位置区配置优化的系统，包括UE、家庭基站HNB、家庭基站网关和核心网，此外，所述系统还包括用于为不同的家庭基站HNB分配不同的位置区号或子位置区号的位置区号配置模块，所述UE在不同的HNB间移动时都发起位置更新流程，并在家庭基站网关注册和进行接入控制。

进一步地，所述位置区号配置模块为每一个家庭基站HNB分配具有唯一性的位置区号；或，为每一个家庭基站HNB分配相对独立的位置区号，在相互隔离的位置区复用位置区号资源和/或为属于不同封闭用户组CSG的HNB分配不同的位置区，为属于相同CSG的HNB分配相同的位置区号；在核心网CN向UE发起寻呼时，家庭基站网关直接向UE当前注册的指定家庭基站发起寻呼。

进一步地，所述位置区号配置模块为不同的家庭基站网关分配不同的位置区号，为同一个家庭基站网关下的不同HNB分配不同的子位置区号；

在UE进行小区重选时，UE在位置更新消息中上报目标HNB的子位置区号；家庭基站网关在收到UE的注册请求消息后首先根据自身保存的IMSI-HNB列表对UE做接入控制，如果接入控制通过则注册该UE；家庭基站网关解析目标HNB发送的CONNECT消息中的初始UE消息，将初始UE消息中的目标HNB的子位置区号替换为自己的位置区号，然后将所述初始UE消息上报给核心网；核心网执行对所述UE的鉴权过程后，返回位置更新成功消息给家庭基站网关；家庭基站网关解析所述位置更新成功消息并将返回的家庭基站网关的位置区号替换为目标HNB的子位置区号，然后将其透传给UE；

在家庭基站网关解析目标HNB发送的CONNECT消息中的初始UE消息时，判断初始UE消息中的目标HNB的子位置区号与所述UE所在的原HNB的子位置区号是否同属于同一个家庭基站网关，若是则直接返回位置更新接受消息给UE。

在为同一个家庭基站网关下的不同HNB分配不同的子位置区号的情况下，在核心网发起对UE的寻呼时携带家庭基站网关的位置区号；家庭基站网关根据UE注册时保持的HNB子位置区号来判断UE当前驻留的HNB，并向其发起寻呼。

本发明通过为不同的家庭基站分配不同的位置区号或子位置区号，使得UE在不同的HNB间移动时都发起位置更新流程，并在家庭基站网关注册和进行接入控制，在核心网发起寻呼时，可根据UE注册时保持的HNB位置区号或子位置区号来判断UE当前驻留的HNB，并向其发起寻呼。通过本发明能有效避免用户驻留到无权限的HNB小区，由于缩小了位置区范围，因此也减轻了寻呼的负荷。

附图说明

图1为本发明为HNB配置不同的位置区时的位置更新流程；

图2为本发明为HNB配置不同子位置区时的位置更新流程；

图3为本发明为HNB配置不同子位置区时且UE在同一HNB GW下的位置更新流程；

图4为本发明为HNB配置不同位置区时的寻呼流程；

图5为本发明为HN配置不同子位置区时的寻呼流程。

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明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。

实施例1：

本实施例的核心思想是，给所有的HNB分配不同的位置区号，这样UE在不同的HNB间移动时都会发起位置更新流程，并在HNB GW注册和接入控制，有效避免用户驻留到无权限的HNB小区。同时，由于缩小了位置区范围(一个位置区中只包含拥有相同接入权限的HNB)，此也减轻了寻呼的负荷。

鉴于HNB的布置数量较大，且作为用户设备，各HNB接入权限很可能不相同，这就使得采用这种位置区配置方式时将会使用较多的位置区号资源。因此对于该优化方案可将隔离度较大的位置区进行复用来减小对位置区数目的需求；同时，在HNB引入CSG后，可给不同CSG的HNB分配不同的位置区，而对于相同CSG的HNB配置相同的位置区。

图1为HNB配置不同的位置区的位置更新流程，具体步骤如下：

步骤101：终端根据测量结果决定重选到新的HNB(目标HNB)；

步骤102：由于每个HNB的位置区不同，终端在检查到目标小区的位置区号和本地保留的位置区号不同而发起位置区更新流程；

步骤103：终端和目标HNB建立起无线资源控制(Radio Resources Control，RRC)连接，将UE能力、版本号以及UE标识等传给目标HNB；

步骤104：终端发起初始直传消息，其中携带非接入层(NAS)相关消息；

步骤105：目标HNB发起UE的注册过程，目标HNB透传UE参数(如UE能力、版本号、UE标识等)给HNB GW；

步骤106：HNB GW检查UE是否支持CSG，如果UE不支持CSG或者目标HNB不支持CSG，HNB GW对UE进行接入控制，接入控制通过IMSI-HNB列表进行；

步骤107：步骤106中如果接入控制被通过，允许UE接入目标HNB，HNBGW返回注册成功消息；

步骤108：步骤106中，如果接入控制结果发现UE没有接入目标HNB的权限，HNB GW返回注册失败消息，目标HNB拒绝UE的接入，UE会选择其他合适的小区驻留；

步骤109：步骤107中UE注册成功后，目标HNB通过CONNECT消息将初始UE消息带给HNB GW，初始UE消息包含了目标HNB的位置区号；

步骤110：HNB GW将初始UE消息报给核心网CN；

步骤111：核心网根据需要发起对UE的鉴权流程；

步骤112：鉴权成功后核心网通过直传消息返回位置更新接受消息，消息中携带目标HNB的位置区号；

步骤113：HNB GW透传位置更新接受NAS消息给UE，消息中携带目标HNB的位置区号。

基于上述为HNB配置不同位置区的优化方法，相对应的UE的寻呼流程如图4所示，具体步骤如下：

步骤401：核心网发起对UE的寻呼；

步骤402：HNB GW给指定的HNB或CSG相同的HNB发起寻呼UE的消息；由于每个HNB的位置区号不同，UE在移动到其它任意一个新的HNB小区时，会触发位置更新流程，因此HNB GW能够实时的掌握UE的位置，并通过制定的HNB向UE发起寻呼。

步骤403：HNB寻呼驻留在它下面的UE。

实施例2：

本实施例中，为每一个HNB GW分配不同的位置区号，为同一个HNB GW下的不同HNB分配不同的子位置区号，在不同的HNB GW之间的HNB子位置区可以复用。对于同一HNB GW下CSG相同的HNB可分配相同的位置区。

Idle态的UE在不同的HNB间移动时由于位置区的不同会发起位置区更新流程，位置更新消息中将上报HNB的子位置区号，HNB GW在收到UE的注册请求消息后首先需要根据HNB GW保存的IMSI-HNB列表对UE做接入控制，如果接入控制通过时，HNB GW注册该UE并解析CONNECT消息中的初始UE消息，HNB GW将初始UE消息中的新的HNB子位置区号替换为自己的位置区号，同时解析初始UE消息的非接入层(NAS)协议数据单元(ProtocolData Unit，PDU)，将其中的位置区号更新为源HNB GW的位置区号，并上报核心网，这里对于源HNB GW的位置区号的获得方式可以为：当UE位置更新成功时在HNB的归属位置寄存器(Home Location Register，HLR)中记录UE所处的HNB GW的位置区号，在发起新的位置更新时源HNB GW的位置区号可以从HNB的HLR中获得；对于核心网返回的位置更新成功消息，HNB GW需要解析此消息并将返回的HNB GW位置区号替换为HNB的子位置区号并在HNB HLR中进行记录。这种优化方案同样能有效避免用户驻留到无权限的HNB小区，同时，由于缩小了位置区范围，因此也减轻了寻呼的负荷。

图2为本实施例HNB配置不同的子位置区号的位置更新流程图，具体步骤为如下：

步骤201：终端根据测量结果决定重选到新的HNB(目标HNB)；

步骤202：由于每个HNB的位置区不同，终端在检查到目标小区的位置区和本地保留的位置区不同而发起位置区更新流程；

步骤203：终端和目标HNB建立起RRC连接，将UE能力、版本号以及UE标识等传给目标HNB；

步骤204：终端发送初始直传消息给目标HNB，其中携带NAS相关消息；

步骤205：目标HNB向HNB GW发起注册过程，在HNB GW进行UE注册，目标HNB透传UE参数(如UE能力、版本号、UE标识等)给HNB GW；

步骤206：HNB GW检查UE是否支持CSG，如果UE不支持CSG或者目标HNB不支持CSG，HNB GW对UE进行接入控制，接入控制通过IMSI-HNB列表进行；

步骤207：步骤206中如果接入控制被通过，允许UE接入目标HNB，HNBGW返回注册成功消息；

步骤208：步骤206中，如果接入控制结果发现UE没有接入目标HNB的权限，HNB GW返回注册失败消息，目标HNB拒绝UE的接入，UE会选择其他合适的小区驻留；

步骤209：步骤207中UE注册成功后，目标HNB通过CONNECT将初始UE消息带给HNB GW，初始UE消息包含了目标HNB子位置区号；

步骤210：HNB GW解析CONNECT消息，将初始UE消息中携带的目标HNB子位置区号修改为HNB GW的位置区号；

该步骤中，需同时解析初始UE消息的NAS协议数据单元PDU，将其中的位置区号更新为源HNB GW的位置区号，源HNB GW的位置区号的获得方式可以为：当UE位置更新成功时在HNB的HLR中记录UE所处的HNB GW的位置区号，在发起新的位置更新时源HNB GW的位置区号可以从HNB的HLR中获得。

步骤211：HNB GW将初始UE消息报给核心网，该初始UE消息中携带的是HNB GW的位置区号；

步骤212：核心网检查UE是否有鉴权，如果没有鉴权则核心网对UE进行鉴权过程；

步骤213：鉴权成功后核心网通过直传消息返回位置更新接受消息并携带HNB GW的位置区号；

步骤214：HNB GW解析所述位置更新接受消息，将该消息中的HNB GW位置区号修改为目标HNB的子位置区号；

步骤215：HNB GW透传位置更新接受消息给UE，消息中携带目标HNB的子位置区号；

实施例3：

基于为HNB配置不同的子位置区号的方案，本实施例对其进行优化，当UE在同一个HNB GW下移动时，对核心网而言HNB GW的位置区号是不变的，此时HNB GW可以考虑直接返回位置区更新成功消息而不需要上报，从而减少消息交互，降低系统负载。

图3为HNB配置不同的子位置区且UE在同一HNB GW下的位置更新流程图，具体步骤如下：

步骤301：终端根据测量结果决定重选到新的HNB(目标HNB)；

步骤302：由于每个HNB的子位置区不同，终端发起位置区更新流程；

步骤303：终端和目标HNB建立起RRC连接，将UE能力、版本号以及UE标识等传给目标HNB；

步骤304：终端发起初始直传消息，其中携带目标HNB子位置区号；

步骤305：在HNB GW进行UE注册，目标HNB透传UE参数(如UE能力、版本号、UE标识等)给HNB GW；

步骤306：HNB GW检查UE是否支持CSG，如果UE不支持CSG或者目标HNB不支持CSG，HNB GW对UE进行接入控制，接入控制通过IMSI-HNB列表进行；

步骤307：步骤306中如果接入控制被通过，允许UE接入该目标HNB，HNB GW返回注册成功消息；

步骤308：步骤306中，如果接入控制结果发现UE没有接入该目标HNB的权限，HNB GW返回注册失败消息，目标HNB拒绝UE的接入，UE会选择其他合适的小区驻留；

步骤309：步骤307中UE注册成功后，目标HNB通过CONNECT将初始UE消息带给HNB GW，初始UE消息包含了目标HNB的子位置区号；

步骤310：HNB GW解析该NAS消息，判断新旧位置区号是否都在同一个HNB GW下；

步骤311：如果步骤310中判断的结果是UE在该HNB GW下的位置更新，HNB GW直接返回位置更新接受消息给UE；若判断的结果是不在同一个HNBGW下，则执行步骤参照实施例2处理。

基于为HNB配置不同子位置区的位置优化方法，相应的对UE的寻呼流程如图5所示，具体步骤如下：

步骤501：核心网发起对UE的寻呼，携带HNB GW的位置区号；

步骤502：HNB GW根据UE注册时保持的HNB子位置区号来判断UE当前驻留的HN；

步骤503：HN GW给该HNB发起寻呼UE的消息；

步骤504：HNB寻呼驻留在它下面的UE。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种家庭基站位置区配置优化的方法，其特征在于，包括：

为不同的家庭基站HNB分配不同的子位置区号，使得UE在不同的HNB间移动时都发起位置更新流程，并在家庭基站网关注册和进行接入控制；

其中，为不同的家庭基站HNB分配不同的子位置区号的方法为：为不同的家庭基站网关分配不同的位置区号，为同一个家庭基站网关下的不同HNB分配不同的子位置区号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，不同的家庭基站网关之间的HNB可复用子位置区号资源，和/或对于同一家庭基站网关下的属于相同封闭用户组的CSG分配相同的子位置区号。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在UE进行小区重选时：

UE在位置更新消息中上报目标HNB的子位置区号；

家庭基站网关在收到UE的注册请求消息后首先根据自身保存的IMSI-HNB列表对UE做接入控制，如果接入控制通过则注册该UE；

家庭基站网关解析目标HNB发送的CONNECT消息中的初始UE消息，将初始UE消息中的目标HNB的子位置区号替换为自己的位置区号，然后将所述初始UE消息上报给核心网；

核心网执行对所述UE的鉴权过程后，返回位置更新成功消息给家庭基站网关；家庭基站网关解析所述位置更新成功消息并将返回的家庭基站网关的位置区号替换为目标HNB的子位置区号，然后将其透传给UE。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，家庭基站网关解析目标HNB发送的CONNECT消息中的初始UE消息，并判断初始UE消息中的目标HNB的子位置区号与所述UE所在的原HNB的子位置区号是否同属于同一个家庭基站网关，若是则直接返回位置更新接受消息给UE。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，核心网发起对UE的寻呼时携带家庭基站网关的位置区号；家庭基站网关根据UE注册时保持的HNB子位置区号来判断UE当前驻留的HNB，并向其发起寻呼。

6.一种家庭基站位置区配置优化的系统，包括UE、家庭基站HNB、家庭基站网关和核心网，其特征在于，还包括用于为不同的家庭基站HNB分配不同的子位置区号的位置区号配置模块，所述UE在不同的HNB间移动时都发起位置更新流程，并在家庭基站网关注册和进行接入控制；

其中，所述位置区号配置模块为不同的家庭基站网关分配不同的位置区号，为同一个家庭基站网关下的不同HNB分配不同的子位置区号。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，

在UE进行小区重选时，UE在位置更新消息中上报目标HNB的子位置区号；

家庭基站网关在收到UE的注册请求消息后首先根据自身保存的IMSI-HNB列表对UE做接入控制，如果接入控制通过则注册该UE；

家庭基站网关解析目标HNB发送的CONNECT消息中的初始UE消息，将初始UE消息中的目标HNB的子位置区号替换为自己的位置区号，然后将所述初始UE消息上报给核心网；

核心网执行对所述UE的鉴权过程后，返回位置更新成功消息给家庭基站网关；家庭基站网关解析所述位置更新成功消息并将返回的家庭基站网关的位置区号替换为目标HNB的子位置区号，然后将其透传给UE；

在核心网发起对UE的寻呼时携带家庭基站网关的位置区号；家庭基站网关根据UE注册时保持的HNB子位置区号来判断UE当前驻留的HNB，并向其发起寻呼。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，家庭基站网关解析目标HNB发送的CONNECT消息中的初始UE消息，并判断初始UE消息中的目标HNB的子位置区号与所述UE所在的原HNB的子位置区号是否同属于同一个家庭基站网关，若是则直接返回位置更新接受消息给UE。