CN104604310A

CN104604310A - 用于在无线电接入网中寻呼的方法和节点

Info

Publication number: CN104604310A
Application number: CN201280074603.5A
Authority: CN
Inventors: 夏琪; E.德维特; L.塞伦森; H.斯文斯森
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2015-05-06
Also published as: EP2870808A1; US20150139117A1; US10104639B2; WO2014008912A1

Abstract

本发明涉及用于在核心网节点服务的无线电接入网RAN中寻呼用户设备UE的方法。当UE附连到无线电接入网时，在来自每个UE的相应登记消息中包括的服务区域身份被接收(31)且被登记(32)在核心网节点中。方法还包括以下步骤：接收(310)要向附连到网络的接收UE发送的一个或多个数据分组，以及确定(320)用于将一个或多个数据分组递送到UE的所准许的等待时间。当(330)所准许的等待时间超出预定等待时间阈值时，执行取回(340)用于接收UE的所登记SAI的步骤。在寻呼方法的结束步骤中，执行UE的第一寻呼，将第一寻呼导向(350)到属于取回的SAI确定的第一寻呼区域的小区。本发明还涉及配置成当执行增强寻呼过程时起促进作用的核心网节点和无线电接入节点。

Description

用于在无线电接入网中寻呼的方法和节点

技术领域

本发明涉及用于在核心网节点服务的UMTS无线电接入网中寻呼用户设备的增强方法，其中在用户设备消息中包括的服务区域身份用于对所述用户设备的寻呼中。本发明还涉及配置成执行用于寻呼的增强方法的核心网节点和无线电接入节点。

背景技术

在典型蜂窝无线电系统中，无线终端经由无线电接入网RAN与一个或多个核心网通信。无线终端能够是移动台或其它类型的用户设备UE，诸如利用无线电接入网传递语音和/或数据的便携式、袖珍型、手持式、包括计算机的或车载的移动设备，例如，具有无线能力的移动电话和膝上型电脑。

RAN覆盖被分为小区区域的地理区域。在小区区域内，由包括基站(也称作NodeB)和无线电网络控制器RNC的无线电接入节点处的设备提供无线电覆盖。每个小区由本地无线电区域内的身份来标识。无线电接入节点经由空中接口与由节点服务的小区内的UE通信。包括无线电收发器设备的许多基站由单个无线电网络控制器RNC来控制。RNC处理无线电信道的分配、到UE的信令，并且控制从基站到基站的切换，以及其它任务。

无线电网络控制器RNC控制连接到RNC的一组基站。RNC执行无线电资源管理和一些移动性管理功能。RNC连接到核心网。负责经由在RNC和核心网之间的Iu接口进行通信的信令协议是RANAP无线电接入网应用部分。

通用移动电信系统UMTS是从全球移动通信系统GSM演化而来的第三代移动通信系统，并且意图基于宽带码分多址WCDMA接入技术来提供改进的移动通信服务。UTRAN本质上是对于用户设备单元UE使用宽带码分多址的无线电接入网。

寻呼用于网络发起的连接建立。每当UE附连到网络时，它还执行更新，并且登记到路由区域或位置区域。只要移动设备从一个位置区域移动到下一个位置区域，位置更新过程就允许该移动设备通知蜂窝网络。移动设备负责检测位置区域码。当移动设备发现该位置区域码不同于其最后更新时，它通过将位置更新请求发送到网络来执行另一次更新。

“位置区域”是为优化信令而编组到一起的一组基站。通常，在UMTS中，几十或甚至几百个基站可共享单个无线电网络控制器RNC。如果位置区域非常大，则将有许多移动设备同时操作，结果，因为每个寻呼消息必须被广播到位置区域中的每个小区而导致非常高的寻呼业务量。这浪费无线电链路中的无线电资源，其在无线电接入网内是稀缺资源。另一方面，如果存在许多小的位置区域，则移动设备必须为了位置的变化而非常频繁地联络网络。因此，当定义位置区域的范围时必须寻求平衡。

在分组交换域中，路由区域等同于位置区域。“路由区域”可以是“位置区域”的细分。随着向为自动更新信息而注册的智能电话或其它类型的用户设备所递送的分组数据量的增长，更多的寻呼消息正被发送到每个移动设备。UMTS中用于寻呼的当前功能性要求在空中接口上向路由区域中的所有小区进行寻呼。寻呼构成用于分组数据的信令负荷的大部分。要被递送到用户设备的数据分组的增加的量增加了无线电接口中的信令负荷，并且消耗空中接口资源。

因此，需要的且本文所描述的技术目标是提供减少3G网络(例如UMTS网络)中的寻呼负荷的解决方案。

发明内容

本发明的实施例的一个目标是提供减少蜂窝通信网络中的寻呼负荷的解决方案，在维持寻呼成功率的同时减少无线电接入网的空中接口中的信令。

按照本发明的用于在核心网节点服务的无线电接入网中寻呼用户设备UE的一个方法实施例，在发信号通知无线电接入网时，服务区域身份被包括在来自每个UE的相应消息中。在消息中包括的服务区域身份SAI被接收且被登记在核心网节点中。实施例还包括在核心网节点中执行的一组步骤，其中在核心网节点中接收要向附连到网络的接收UE发送的一个或多个数据分组。确定用于将一个或多个数据分组递送到UE的所准许的等待时间。当所准许的等待时间超出预定阈值时，取回用于接收UE的所登记SAI。将UE的第一寻呼导向到属于第一寻呼区域的小区；所述第一寻呼区域由取回的服务区域身份确定。

服务一个或多个用户设备附连到的无线电接入网的核心网节点的一个实施例包括网络通信单元、处理器和存储器。网络通信单元配置成接收和传送无线电接入网应用协议消息。处理器配置成处理所接收的无线电接入网应用协议消息，以取回在无线电接入网中为UE所接收的服务区域身份SAI，并且存储器配置成为相应UE存储SAI。处理器还配置成在接收到要向UE发送的一个或多个数据分组并且为此所准许的等待时间超出预定阈值时，从存储器取回为相应UE存储的SAI，并且将SAI包括在RANAP寻呼消息中。

一个或多个用户设备附连到的无线电接入网中的无线电接入节点的一个实施例包括网络通信单元和处理器。网络通信单元配置成接收和传送无线电接入网应用协议消息。处理器配置成处理所接收的无线电接入网应用协议RANAP寻呼消息，以在RANAP寻呼消息中取回服务区域身份SAI并且向根据从寻呼消息中取回的SAI所确定的寻呼区域发起UE的第一寻呼。

本发明的一个优点是，它将在空中接口上寻呼消息的发送限制到UE最可能处于的一个或多个小区，从而在维持寻呼成功率的同时限制空中接口中的寻呼负荷。

附图说明

图1是一个示范性网络的示意图；

图2是一个路由区域的示意图；

图3是示出方法步骤的一个实施例的流程图；

图4是按照本发明的一个实施例的核心网节点的框图；

图5是按照本发明的一个实施例的无线电接入节点的框图；

图6a是用于本发明的一个实施例的信令序列；

图6b是用于本发明的另一个实施例的信令序列。

具体实施方式

图1示出其中可实现本发明的示范性蜂窝通信网络10的示意图。多个NodeB 12(也称作基站)在位置区域或路由区域内的一个或多个相应小区中向用户设备UE 11提供空中接口。在图1中，其中依靠公共NodeB建立空中接口的小区通过将共同图案应用到每个所示小区而作为一组小区被示出。位置区域或路由区域内的多个NodeB 12由单个无线电网络控制器RNC 13来控制。RNC 13处理无线电资源管理和一些移动性管理功能，例如，无线电信道的分配，到UE的信令，并且控制从NodeB到NodeB的切换。RNC 13经由Iu接口连接到在服务GPRS支持节点SGSN和移动交换中心MSC 14。负责经由在RNC和核心网之间的Iu接口进行通信的信令协议是RANAP无线电接入网应用部分。

图2是UMTS无线网络中的路由区域20的示意图。路由区域20细分为多个服务区域21-25。在所示路由区域中，第一服务区域21由四个邻近服务区域22-25包围。属于共同服务区域的小区由应用到这些小区的共同图案来示出。通常，如所示，服务区域SA包含一个或若干个小区，并且它是路由区域的小子集。服务区域是将关于用户设备UE在蜂窝通信网络中的位置的信息提供给核心网的用于3GPP标准中的概念。在当前标准中，基于小区的信息对于标识UE在具体小区中最后已知存在的核心网是不可用的。服务区域由服务区域标识符SAI标识。在图2中，通过对应服务区域标识符SAI1-SAI5标识示出五个服务区域。服务区域的第一小区可由第一基站服务，而服务区域的第二小区由第二基站服务，但是服务区域的所有小区还可由一个共同基站来服务。在服务区域的概念和基站的概念之间不存在规定关系。

图3公开包括能够在本发明的示范性实施例中执行的示例步骤的基本的、代表性的、非限制性的流程图。所公开的示范性方法是用于在无线电接入网(即蜂窝通信网络的无线电接口)中寻呼用户设备UE的方法。假定无线电接入网通过如图1中所示的移动交换中心MSC 14中的在服务GPRS支持节点可通信地连接到核心网。

在预备步骤31中，UE将在发信号通知无线电接入网期间执行服务区域登记过程。这样的服务区域登记能够被包括在当UE通过发送附连请求消息而附连到网络或者检测到路由区域的变化并且将路由区域更新请求消息发送到SGSN/MSC时的信令中。如下面的表1中所示，登记还能够被包括在UE连接释放时的信令中。服务区域登记还可被包括在其它类型的消息中，由此UE发起信令或净荷消息或者对于来自网络的信令或净荷消息进行响应，所述信令或净荷消息诸如无线电资源连接RRC请求消息或激活PDP上下文请求。根据用于在无线电接入节点和核心网节点之间的Iu接口的当前标准，在无线电接入网应用协议RANAP消息中(例如在初始的UE消息或直接传递消息中)传递消息。核心网节点在来自相应UE的消息中接收关于新近服务区域身份SAI的信息。为了增加对于由RAN服务的UE的SAI信息可靠性，服务区域身份信息还可被包括在当UE释放到核心网节点的连接时发送的RANAP Iu释放完成消息中。在本发明的一个实施例中，如表1中所示，用于RANAP Iu释放完成的消息格式通过增加SAI来扩展，表1示出参照3GPP TS 25.413的扩展RANAP Iu释放完成消息。在表的最后一行呈现添加的SAI。

[表1]

在后续的预备步骤中，在核心网节点中登记服务区域身份SAI，其中图1中所示的SGSN//MSC 14是这样的核心网节点的一个实施例。在后续的预备步骤32中，在核心网节点中登记服务区域身份，这意味着，在核心网节点中为请求UE存储关于服务区域身份SAI的信息，使得对于每个正在请求或已经请求无线电资源连接的UE，存在可用的关于最后已知SAI的信息。

利用可在核心网节点中访问关于用于每个附连到无线电接入的UE的最后已知SAI的信息，用于在无线电接入网RAN中寻呼用户设备UE的方法的所示实施例可由在核心网节点中执行的步骤序列继续进行。

在步骤310中，在核心网节点中接收一个或多个数据分组310以便递送到附连到网络的具体接收UE。由数据分组表示的数据业务的性质影响允许按照逐步扩大过程来寻呼的可能性。允许按照逐步扩大过程来寻呼的可能性还可受以下因素影响：UE持有的预订的类型，为要被递送的数据分组所标识的时间戳，以及与当将服务递送到UE时所需的位置信息的精确性有关的方面。在尝试根据本发明所公开的实施例来寻呼之前，在步骤320中确定用于将数据分组递送到接收UE的所准许的等待时间。

当在步骤330中所准许的等待时间超出预定阈值时，在步骤340中为接收UE所存储的SAI将被取回，并且将被包括在送往UE的寻呼消息中，例如，在如表2中所示的扩展RANAP寻呼消息中。

[表2]

在步骤350中，执行属于第一寻呼区域的小区中的UE的第一寻呼。将该寻呼导向到由服务区域身份SAI确定的小区。

在用于寻呼的方法的一个实施例中，确定第一寻呼区域是由SAI表示的服务区域。在一个备选实施例中，第一寻呼区域是由SAI表示的服务区域以及一个或多个邻近服务区域。虽然这些邻近服务区域可由核心网节点确定，但是它也可以由无线电接入节点确定，所述无线电接入节点根据RANAP寻呼消息中接收的SAI来选择多个邻近小区。在用于寻呼的方法的另一个实施例中，在接收到包括SAI的核心网寻呼消息时在无线电接入节点中选择第一寻呼区域。在这样的实施例中，无线电接入节点可持有关于在接收到包括SAI的寻呼消息时要由无线电接入节点来执行的寻呼策略的信息。基于寻呼策略，无线电接入节点能够决定在属于由RANAP寻呼消息中的SAI所标识的服务区域的邻近服务区域的小区中寻呼。这样的决定可取决于例如由运营商为无线电接入节点设置的寻呼策略。策略可基于小区位置或大小。对于城市或高人口密度的区域中的小的小区，向邻近小区分布寻呼可能是有益的。在郊区具有较大小区的其它环境中，寻呼可限于与SAI标识的服务区域对应的一个或多个小区。

当在路由区域内漫游时，UE可能移出第一服务区域，并且移动到第二服务区域中，而不向存储关于UE的最后已知服务区域身份的信息的核心网节点发送更新的服务区域身份。这意味着所存储的SAI可能在寻呼UE时不再是有效的。在这样的情况下，当在步骤360中对于对在第一寻呼区域中执行的寻呼的响应已经确定为超时的时候，如步骤370中所示，核心网节点应该尝试作为第二寻呼在更宽的寻呼区域中寻呼UE。

寻呼简档可存储在核心网节点中，以便实现第二寻呼区域中的逐步扩大寻呼。这样的寻呼简档能够包括关于用于后续寻呼的第二寻呼区域的范围的信息。第二寻呼区域可以是UE的路由区域，从而对于UE执行传统寻呼过程。但是，第二寻呼区域还可包括由在核心网节点中为UE存储的SAI所标识的服务区域的邻近服务区域。这样的向一个或多个邻近服务区域的逐步扩大的寻呼能够提供以下优点：在提高来自UE的寻呼响应的可能性的同时，减少无线电接入网的信令负荷。

核心网节点中的寻呼行为能够通过使用寻呼简档来控制，所述寻呼简档规定在将寻呼逐步扩大到更宽的寻呼区域之前可在给定寻呼区域内执行的寻呼尝试的次数。寻呼简档能够基于寻呼简档选择表中的参数来选择。在寻呼简档选择表中能够使用的一些标准包括：分配和保留优先级(ARP)、接入点名称(APN)、QoS等级标识符(QCI)、国际移动台设备身份(IMEI)串号、国际移动订户身份(IMSI)串号、业务类别、以及自上次报告位置以来经过的时间。核心网节点可通过查看寻呼简档选择表来开始寻呼过程。对于UE及其PDP上下文/承载的匹配确定要使用哪个寻呼简档。能够使用寻呼简档选择表来选择对于某个UE从具有窄的寻呼宽度的第一寻呼区域开始的寻呼简档。

本发明还涉及核心网节点40，在图4中示作按照本发明的一个优选实施例的在服务GPRS支持节点SGSN/移动交换中心MSC。核心网节点配置成服务于一个或多个用户设备UE附连到的无线电接入网。图4示出核心网节点的一个实施例，其中包括促成所要求保护的用于寻呼用户设备的方法的执行的基本特征。该图示不应被误解为核心网节点中的实体的全面公开，并且任意这样的实体从简化框图中的省略对于本发明来说不是限制性的。

如图4中所公开的核心网节点包括配置成接收和传送无线电接入网应用协议消息RANAP(如上面的表1和表2中所示范)的网络通信单元41。处理器42配置成处理所接收的RANAP，并且取回关于用于具体UE的服务区域身份的信息。核心网节点中的存储器43为相应UE存储每个服务区域身份，使得可为每个在无线电接入网中要被呼叫的UE取回SAI。处理器42还配置成确定用于将一个或多个数据分组递送到UE的所准许的等待时间。可根据从存储器取回的预订信息、要递送的数据分组的性质的评估、以及用于递送数据分组的服务的类型、或者与数据分组关联的时间戳的读取来做出这样的确定。处理器配置成在接收到要向UE发送的一个或多个数据分组时从存储器中取回为相应UE所存储的SAI。处理器调查所准许的等待时间是否超出预定阈值，并且还配置成发起经由网络通信单元向接收无线电接入节点传送无线电接入网应用协议消息，所述无线电接入网应用协议消息包括要在SAI所标识的服务区域中向UE发送的寻呼消息。

本发明还涉及无线电接入节点50，在图5中示作按照本发明的一个优选实施例的无线电网络控制器RNC。图5示出无线电接入节点的一个实施例，所述无线电接入节点包括促成所要求保护的用于寻呼用户设备的方法的执行的基本特征。该图示不应被误解为无线电接入中的实体的全面公开，并且任意这样的实体从简化框图中的省略对于本发明来说不是限制性的。

如图5中所公开的无线电接入节点50包括配置成接收和传送无线电接入网应用协议消息RANAP(例如，如上面的表1和表2中所示范)的网络通信单元51。无线电接入节点50中的处理器52配置成处理所接收的无线电接入网应用协议RANAP寻呼消息，并且基于RANAP寻呼消息中的信息在无线电接入网中寻呼UE，其中在一个或多个小区中执行UE的寻呼。处理器还配置成取回服务区域身份SAI，并且对根据从寻呼消息中取回的SAI所确定的第一寻呼区域发起UE的第一寻呼。

图6a和图6b公开示范性信令序列，示出根据本发明的实施例执行寻呼用户设备的方法的过程中执行的信令。信令序列每个包括预备阶段和寻呼阶段。短划线被包括在按照图6a、图6b的每个信令序列中，以示出预备阶段和寻呼阶段中的信令的这种划分。短划线还象征没有到UE的连接的时间段。示出用于在在服务GPRS支持节点/移动交换中心SGSN/MSC和无线电网络控制器中执行本发明的实施例的信令序列。要在其它类型的核心网节点和无线电接入节点之间执行的信令在本发明的范围内。

关于当前服务区域身份SAI的信息被包括在RRC消息61(例如RRC直接传输消息)中。在RNC中接收来自UE的信号，所述RNC传送表示RRC消息是直接传递到SGSN/MSC的RANAP消息62。在SGSN/MSC中，UE SAI 63从RANAP消息62中被取回并且被本地存储在SGSN/MSC内。在无线电接入网发送Iu释放完成RANAP信号作为RANAP消息62的情形中，与服务区域身份有关的信息是基于可用的最后SAI信息，即先前在RRC消息61中递送的SAI信息。在接收到要向具体UE发送的IP分组64之后，由SGSN/MSC传送寻呼消息65。寻呼可以是按照表2的扩展RANAP寻呼消息。RNC在无线电接口中将UE的寻呼导向到由寻呼消息65中的服务区域身份所指示的具体的一个或多个小区。当从UE接收到服务请求70时结束寻呼，所述服务请求70由RNC传递到SGSN/MSC。

图6b示出在由RNC传送UE寻呼信号66之后预置定时器时段超时的情形。在超时之后，可根据寻呼简档中定义的内容重发向第一寻呼区域的寻呼消息，但是还可逐步扩大到(与在第一寻呼区域中包括的小区数量相比)包括附加小区的第二寻呼区域。第二寻呼区域能够包括在为UE存储的服务区域的邻近服务区域中或在UE被登记到的路由区域中所包括的小区。当从UE接收到服务请求70时结束寻呼，所述服务请求70由RNC传递到SGSN/MSC。虽然重复或附加的寻呼逐步扩大在本发明的范围内，但是没有在另外的信令序列中示出。重复或附加的寻呼逐步扩大可在UE寻呼69之后发生超时的时候进行。

通过引入使用基于服务区域的寻呼的寻呼过程，能够显著减少经由在无线电接入节点和UE之间的空中接口的信令。因为无线电资源是蜂窝通信无线电网络中最稀缺的资源，所以显著减少经由空中接口的信令消息的任何过程都会大大改进蜂窝通信无线电网络中的吞吐量和性能。

上面的描述提供关于本发明的多个可能的实施例的细节，其对于本发明而言是非限制性的。实施例用作说明本发明的一些当前优选实施例，但是并不确定或限制本发明的范围。本发明的范围还包含对于本领域的技术人员而言可变得显而易见的其它实施例，并且本发明的范围仅由所附权利要求来限定。

Claims

1. 一种用于在核心网节点服务的无线电接入网RAN中寻呼用户设备UE的方法，其中，在UE发信号通知所述RAN时，在来自每个UE的相应消息中包括的服务区域身份SAI被接收(31)且被登记(32)在所述核心网节点中，所述方法还包括在所述核心网节点中执行的以下步骤：

-接收(310)要向附连到所述网络的UE发送的一个或多个数据分组；

-确定(320)用于将所述一个或多个数据分组递送到所述UE的所准许的等待时间；

-当(330)所准许的等待时间超出预定等待时间阈值时，取回(340)为所述UE登记的所述SAI；以及

-将所述UE的第一寻呼导向(350)到属于第一寻呼区域的小区，其中，所述第一寻呼区域由取回的SAI确定。

2. 根据权利要求1所述的方法，其中，由所述SAI确定的所述第一寻呼区域是由所述SAI表示的服务区域。

3. 根据权利要求1所述的方法，其中，由所述SAI确定的所述第一寻呼区域是由所述SAI表示的服务区域以及一个或多个邻近服务区域。

4. 根据权利要求3所述的方法，其中，在接收到包括SAI的核心网寻呼消息时在所述无线电接入节点中选择所述第一寻呼区域。

5. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，用于将所述一个或多个数据分组递送到所述UE的所准许的等待时间根据用于接收服务的所准许的等待时间来确定。

6. 根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，用于将所述一个或多个数据分组递送到所述UE的所准许的等待时间根据用于所述UE预订的所准许的等待时间来确定。

7. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述寻呼被包括在无线电接入网应用协议RANAP寻呼消息中，并且其中，所述寻呼消息包括SAI。

8. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述第一寻呼区域中所述第一寻呼超时的时候，在属于第二寻呼区域的小区中执行所述UE的第二寻呼。

9. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，基于在预定寻呼简档中提供的信息来执行寻呼。

10. 根据权利要求9所述的方法，其中，所述寻呼简档规定在切换到所述第二寻呼区域中的所述第二寻呼之前，在所述SAI表示的所述服务区域中执行第一寻呼的次数。

11. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述核心网节点是移动交换中心MSC中的在服务通用分组无线电业务GPRS支持节点SGSN。

12. 一种核心网节点(40)，所述核心网节点(40)服务一个或多个用户设备UE附连到的无线电接入网RAN，所述核心网节点包括：

-网络通信单元(41)，配置成接收和传送无线电接入网应用协议消息；

-处理器(42)，配置成处理所接收的无线电接入网应用协议消息，以取回在所述RAN中为UE所接收的服务区域身份SAI；以及

-存储器(43)，配置成为相应UE存储所述SAI，

其中，所述处理器(42)还配置成：在接收到要向所述UE发送的一个或多个数据分组并且为此所准许的等待时间超出预定等待时间阈值时，从所述存储器(43)取回为相应UE所存储的所述SAI，并且将所述SAI包括在无线电接入网应用协议寻呼消息中。

13. 根据权利要求12所述的核心网节点，其中，所述核心网节点是移动交换中心MSC中的在服务通用分组无线电业务GPRS支持节点SGSN。

14. 一种无线电接入网RAN中的无线电接入节点(50)，一个或多个用户设备UE附连到所述无线电接入网RAN，所述无线电接入节点(50)包括：

-网络通信单元(51)，配置成接收和传送无线电接入网应用协议消息；

-处理器(52)，配置成处理所接收的无线电接入网应用协议RANAP寻呼消息，以在所述RANAP寻呼消息中取回服务区域身份SAI并且向根据从所述寻呼消息中取回的所述SAI所确定的第一寻呼区域发起UE的第一寻呼。

15. 根据权利要求14所述的无线电接入节点，其中，所述无线电接入节点是无线电网络控制器RNC。