CN107580795B - 移动无线通信设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种移动无线通信设备，其被配置为通过无线通信网络与位置管理服务器通信，并作为基于分簇协议管理的移动无线通信设备簇的一部分，该分簇协议被配置为从移动无线通信设备簇中的移动无线通信设备中选择一个移动无线通信设备作为代表该移动无线通信设备簇的簇头。如果该移动无线通信设备是簇头，则移动无线通信设备被配置为，从包括该移动无线通信设备本身的、处于网络连接模式下的该移动无线通信设备簇中的移动无线通信设备中选择一个移动无线通信设备，作为与位置管理服务器通信的簇上报方。如果该移动无线通信设备不是簇头且处于网络连接模式，则该移动无线通信设备被配置为被该簇头选择作为与位置管理服务器通信的簇上报方。

Description

移动无线通信设备和方法

技术领域

本发明涉及移动无线通信设备和方法。具体地，本发明涉及通过诸如车载自组织(ad-hoc)网络或用于机器类以人为中心无线通信设备的蜂窝通信网络等无线通信网络与位置管理服务器通信的移动无线通信设备和方法。

背景技术

在过去的几年间，智能手机、平板电脑和其他移动终端用户设备的数量大幅增加。预计到2019年，全球移动网络运营商将须为超过80亿的此类设备提供服务。针对基于蜂窝的无线通信系统，无线连接设备越来越多，他们需要的控制信息交换也越来越多，这样的主要趋势表明当前的网络信令解决方案终将会使其性能受到限制。此外，小小区的部署也会使网络组件产生额外开销。

为了有效地支持此类通信需求，就需要设计出使信令消息整体大幅减少、并避免在未来蜂窝网络中出现控制信道瓶颈的新解决方案。为了避免网络组件和空中接口信道过载，这一区域需要的改进措施就是位置管理。蜂窝系统中的位置管理主要包括与位置更新和位置搜索/寻呼相关的两个过程。前者是临时过程，在该过程中，移动设备，也称为用户设备(UE)，向网络发送与其当前位置相关的信息。例如，在3GPP中，该过程被描述为TS23.401。之后这使得位置配置文件在网络中的位置管理服务器中得以更新。该配置文件可以包括UE所在的位置区域(也称为跟踪区域，TA)集合，UE无需发送新的更新。该集合通常称为跟踪区域列表(TAL)。本文中的术语“位置区域”和“跟踪区域”可互换使用。3GPP通信系统使用了分配新TAL的中心策略，新TAL的中心TA包括UE当前所在的小区。这表明通过使跟踪区域集合的中心接近UE的当前位置，可以减少UE迅速更新另一跟踪区域的必要性。无论UE处于空闲状态还是与蜂窝网络连接的状态，该过程都由UE启动。另一方面，寻呼是从网络启动的过程，是为了发现处于空闲状态的UE。根据3GPP标准TS36.304，寻呼消息通过包括在UE注册的所有跟踪区域内(构成其跟踪区域列表)的小区传输。UE应定期醒来并侦听通过寻呼信道(PCH)传输的消息。这些消息包括正在被寻呼的UE的标识。如果消息是指侦听PCH的UE，那么UE的上层触发连接的建立，作为对寻呼的响应。UE检查接入是否被禁止，如果没有，则UE的底层执行基于竞争的随机接入程序。

跟踪区域更新和寻呼过程之间存在信令权衡。具体地，大型跟踪区域(TA)和/或长跟踪区域列表(TAL)减少了更新的数量，但大大增加了寻呼小区的数量。相反，小型TA和/或短TAL减少了寻呼小区的数量，但增加了UE触发的位置更新的数量。因此，在优化用于发现UE的信令开销的同时，使用为所有UE保持简洁的位置信息集合(即，跟踪区域列表)的位置管理方案是重要的。

为了支持蜂窝网络中大量的UE，将UE分组成簇(clusters)是有效的解决方案。分组可以基于移动设备中的普遍行为执行，例如观察UE的移动模式或UE使用服务的方式相关的任何其他特征。例如，可以利用UE的移动模式，具有相关移动性的UE可以聚集在一起。而通过位置管理，可以向群组中的单个成员分配任务以报告整个簇的位置。由代表来报告整个群组(以下称为“簇上报方(cluster rapporteur)”)的位置可以减少位置更新的总体数量。

然而，这类解决方案存在一些严重缺陷。必须对移动模式相关的以往历史数据进行分析以形成簇。虽然适用于出现重复行为的UE，但是不适用于聚集未共享该属性的UE(例如，移动车辆)。对于这种情况，如果寻呼错失率增加，寻呼准确性甚至还不如TS36.304中定义的标准3GPP过程。例如，当簇成员的移动模式与簇代表(也称为簇头)的移动模式不相同时，尤其会发生这种情况。在这种情况下，这些机制响应时间缓慢，在此期间，网络中存储的该成员的位置信息可能不正确。因此，网络可能不能正确定位UE以便为该UE路由其来电或数据，导致出现寻呼错失。因此，对一个或多个用户执行位置管理时，很难避免寻呼错失。此外，此类解决方案需要UE独立地执行周期性位置更新，以确定它们是否越过了位置区域的边界。

US8369876中描述的基于簇的方法中，网络采用了用于改变位置管理的决定。这包括网络基于过去的行为将设备注册到簇，并选择簇代表。这种聚集是受限制的，因为过去的行为不一定会在将来重复(例如，只对循环序列有效)，此外，网络实体增加额外的计算工作才可将设备注册到簇。

由Huai-Lei Fu,Phone Lin,Hao Yue,Guan-Ming Huang,Chia-Peng Lee于2014年3月在IEEE车辆技术会刊(Vehicular Technology,IEEE Transactions)(第63卷，编号3，第1296、1305页)上发表的“用于大型机器对机器移动网络的群组移动性管理”(GroupMobility Management for Large-Scale Machine-to-Machine Mobile Networking)的文章中公开了类似的方法，该方法同样存在以上弊端。

因此，需要通过无线通信网络与位置管理服务器通信的改进的移动无线通信设备和方法，具体地，需要通过无线通信网络与位置管理服务器通信的移动无线通信设备和方法来降低无线通信网络中的信令开销。

发明内容

本发明的目的是提供通过无线通信网络与位置管理服务器通信的改进的移动无线通信设备和方法，具体地，提供通过无线通信网络与位置管理服务器通信的移动无线通信设备和方法来降低无线通信网络中的信令开销。

上述目的通过独立权利要求的主题来实现。从属权利要求、说明书以及附图中提供了进一步的实施方式。

本发明的第一方面涉及一种配置为通过无线通信网络与位置管理服务器通信的移动无线通信设备，所述无线通信网络具体为蜂窝无线通信网络。所述移动无线通信设备被配置作为基于分簇协议管理的移动无线通信设备簇的一部分，所述分簇协议被配置为从所述移动无线通信设备簇中的移动无线通信设备中选择一个移动无线通信设备作为代表所述移动无线通信设备簇的簇头。所述移动无线通信设备簇中的移动无线通信设备相对于所述无线通信网络处于网络连接模式或网络空闲模式。如果所述移动无线通信设备是簇头，则所述移动无线通信设备被配置为，从包括所述移动无线通信设备本身的、处于所述网络连接模式下的所述移动无线通信设备簇中的所述移动无线通信设备中选择一个移动无线通信设备，作为与所述位置管理服务器通信的簇上报方。如果所述移动无线通信设备不是所述簇头且处于所述网络连接模式，则所述移动无线通信设备被配置为被所述簇头选择作为与所述位置管理服务器通信的所述簇上报方。

在本发明的第一方面的第一种可能的实现方式中，如果所述移动无线通信设备是所述簇上报方，则所述移动无线通信设备被配置为向所述位置管理服务器发送簇位置管理信息，其中，所述簇位置管理信息包括关于所述簇头的位置信息和/或关于所述移动无线通信设备簇中的移动无线通信设备的各位置的信息，以及其中，如果所述移动无线通信设备不是所述簇上报方，则所述移动无线通信设备被配置为禁止向所述位置管理服务器发送设备位置管理信息，其中，所述设备位置管理信息包括关于所述移动无线通信设备的位置的信息。

在本发明的第一方面的第一种实现方式的第二种可能的实现方式中，如果所述移动无线通信设备是所述簇头，则所述移动无线通信设备被配置为在所述移动无线通信设备处于网络连接模式或网络空闲模式下并且所述移动无线通信设备簇中的其他移动无线通信设备处于所述网络空闲模式的情况下，选择其自身作为与所述位置管理服务器通信的所述簇上报方。

在本发明的第一方面的第一或第二种实现方式的第三种可能的实现方式中，所述无线通信网络包括LTE网络、LTE-A网络或它们的未来演进，以及其中，如果所述移动无线通信设备是所述簇头且所有移动无线通信设备处于所述网络空闲模式，所述移动无线通信设备被配置为使用非竞争RACH过程向所述位置管理服务器发送簇位置管理信息。

在本发明的第一方面的第三种实现方式的第四种可能的实现方式中，如果所述移动无线通信设备是所述簇头且所有移动无线通信设备处于所述网络空闲模式，则所述移动无线通信设备被配置为基于来自所述无线通信网络的至少一个基站的至少一个专用RACH前导序列，执行所述非竞争RACH过程。

在本发明的第一方面的第三或第四种实现方式的第五种可能的实现方式中，所述移动无线通信设备被配置为向源基站请求所述至少一个专用RACH前导序列并从所述源基站接收所述至少一个RACH前导序列，其中所述源基站已从至少一个邻近基站接收到所述至少一个专用RACH前导序列。

在本发明的第一方面的第一至第五种实现方式中的任一实现方式的第六种可能的实现方式中，所述无线通信网络包括LTE网络、LTE-A网络或它们的未来演进，如果所述移动无线通信设备是所述簇上报方，则所述移动无线通信设备被配置为使用增强型RRC连接请求向所述位置管理服务器发送簇位置管理信息，其中所述增强型RRC连接请求包括用于指示所述请求被拒绝且所述移动无线通信设备的位置要被转发至所述位置管理服务器的标记。

在本发明的第一方面的第一至第六种实现方式中的任一实现方式的第七种可能的实现方式中，如果所述移动无线通信设备是所述簇上报方，则所述移动无线通信设备被配置为确定所述簇位置管理信息的频率或内容，或触发向所述位置管理服务器发送簇位置管理信息的事件。

在本发明的第一方面的第一至第七种实现方式中的任一实现方式的第八种可能的实现方式中，如果所述移动无线通信设备是所述簇上报方，则由所述移动无线通信设备发送至所述位置管理服务器的所述簇位置管理信息包括所述移动无线通信设备簇的标识符、关于所述簇头的位置信息、关于所述簇头的速度的信息、将所述移动无线通信设备簇中的无线移动通信设备的诸如IMSI的标识符与所述无线通信网络的小区的标识符配对的列表、和/或所述移动无线通信设备簇的覆盖区域。

在本发明的第一方面的第一至第八种实现方式中的任一实现方式的第九种可能的实现方式中，所述无线通信网络包括LTE网络、LTE-A网络或它们的未来演进，如果所述移动无线通信设备不是所述簇上报方，则所述移动无线通信设备被配置为，通过抑制向所述位置管理服务器发送跟踪区域更新请求或抑制位置更新定时器，禁止向所述位置管理服务器发送设备位置管理信息。

在本发明的第一方面的第一至第九种实现方式中的任一实现方式的第十种可能的实现方式中，如果所述移动无线通信设备是所述簇上报方，则所述移动无线通信设备被配置为向所述位置管理服务器发送簇位置管理信息，在每次另一个移动无线通信设备加入所述移动无线通信设备簇时，会有另一个移动无线通信设备离开所述移动无线通信设备簇和/或所述移动无线通信设备簇以不同方式改变。

在本发明的第一方面的第十一种可能的实现方式中或第一至第十种实现方式中的任一实现方式中，所述移动无线通信设备被配置为通过簇内通信信道与所述移动无线通信设备簇中的其他移动无线通信设备通信。

本发明的第二方面涉及一种位置管理服务器，其配置为通过无线通信网络与无线通信设备簇通信，所述无线通信设备簇包括根据本发明第一方面的无线通信设备，其中，所述位置管理服务器被配置为，如果所述移动无线通信设备是簇上报方，则接收来自所述移动无线通信设备的簇位置管理信息，并被配置为基于全局位置管理消息，适配在所述位置管理服务器中实现的位置区域列表建立过程和/或寻呼过程。

本发明的第三方面涉及一种无线通信系统，该无线通信系统包括根据本发明第一方面的多个移动无线通信设备，该移动无线通信设备根据本发明第二方面被配置为通过无线通信网络与位置管理服务器通信。

本发明的第四方面涉及一种用于操作移动无线通信设备的方法，所述移动无线通信设备配置为通过无线通信网络与位置管理服务器通信。所述移动无线通信设备被配置作为基于分簇协议管理的移动无线通信设备簇的一部分。所述分簇协议被配置为从所述移动无线通信设备簇中的移动无线通信设备中选择一个移动无线通信设备作为代表所述移动无线通信设备簇的簇头。所述移动无线通信设备簇中的所述移动无线通信设备相对于所述无线通信网络处于网络连接模式或网络空闲模式。所述方法包括所述移动无线通信设备中的以下步骤：从包括所述移动无线通信设备本身的、处于所述网络连接模式下的所述移动无线通信设备簇中的所述移动无线通信设备中选择一个移动无线通信设备，作为与所述位置管理服务器通信的簇上报方；或者如果所述移动无线通信设备不是所述簇头且处于所述网络连接模式，则其被所述簇头选择作为与所述位置管理服务器通信的所述簇上报方。

根据本发明第四方面的方法可以由本发明第一方面的移动无线通信设备执行。根据本发明第四方面的方法的更多特征可以由本发明第一方面的移动无线通信设备的功能及其不同实现方式直接得到。

本发明的第五方面涉及一种包括程序代码的计算机程序，当其在计算机上执行时，所述程序代码执行本发明第四方面的方法。

本发明可以通过硬件和/或软件实现。

附图说明

结合以下附图对本发明的更多实施例进行描述。

图1示出了根据一实施例作为移动无线通信系统的一部分的移动无线通信设备的示意图；

图2示出了根据一实施例通过无线通信网络与位置管理服务器通信的移动无线通信设备和方法的示意图；

图3示出了根据一实施例通过无线通信网络与位置管理服务器通信的移动无线通信设备和方法的示意图；

图4示出了根据一实施例通过无线通信网络与位置管理服务器通信的移动无线通信设备和方法的示意图；

图5示出了根据一实施例通过无线通信网络与位置管理服务器通信的移动无线通信设备和方法的示意图；

图6示出了根据一实施例通过无线通信网络与位置管理服务器通信的移动无线通信设备和方法的示意图；以及

图7示出了根据一实施例通过无线通信网络与位置管理服务器通信的移动无线通信设备和方法的示意图。

具体实施方式

下面结合相应附图，进行详细描述，附图作为本公开的一部分，描述性地示出了可以实现本公开的具体方面。可以理解，在不脱离本公开的范围的前提下，可以利用其他方面进行结构或逻辑的修改。因此，以下详细描述并不作为限制，本公开的范围通过所附权利要求进行定义。

可以理解，与所述方法相关的公开也可适用于配置为执行该方法的对应设备或系统，反之亦然。例如，如果对具体的方法步骤进行了描述，相应的设备或装置则可以包括执行该描述方法步骤的单元，即便该单元在附图中没有明确描述或说明。进一步，可以理解，所述的各示例方面的特点可以相互结合，除非另有特别说明。

图1示出了根据一实施例的移动无线通信系统100的示意图。移动无线通信系统100包括多个移动无线通信设备101a-c。这些移动无线通信设备中的每个移动无线通信设备，例如，移动无线通信设备101a被配置为通过无线通信网络与位置管理服务器105通信。在一实施例中，无线通信网络包括与位置管理服务器105通信的基站103a。移动无线通信设备101a可以实现为，例如，移动电话、智能手机、平板电脑、车辆的通信模块以及配置为通过无线通信网络进行通信的任何其他类型的移动用户设备(也称为UE)。本领域技术人员已熟知，此类移动用户设备可以包括通过无线通信网络进行通信的硬件组件，例如天线、收发器、LTE模块、处理器等。无线通信网络可以是蜂窝无线通信网络，例如，LTE网络、LTE-A网络或它们的未来演进(5G)。

如图1虚线所示，移动无线通信设备101a被配置为移动无线通信设备簇的一部分，该移动无线通信设备簇还包括图1所示的示例移动无线通信设备101b和101c。包括无线通信设备101a-c的移动无线通信设备簇的是基于分簇协议或分簇算法管理的。该分簇协议被配置为从该簇中的移动无线通信设备中选择一个移动无线通信设备作为代表该移动无线通信设备簇的簇头。

进一步参考图2示出的示例实施例，其中，移动无线通信设备101a称为“簇成员-i”，移动无线通信设备101b称为“簇头”，移动无线通信设备101c称为“簇成员-j”，基于分簇协议移动无线通信设备101b已被选择作为簇头，即代表包括移动无线通信设备101a-c的簇。由于本领域技术人员知晓各种合适的分簇协议，尤其是用于选择簇头的分簇协议，所以此处不多作详细描述。这方面可以参考由S.Vodopivec、J.Bester、A.Kos于2012年在第35届通信和信号处理(TSP)国际会议上公开的“车载自组网分簇算法的调查”(A survey onclustering algorithms for vehicular ad-hoc networks)一文。

移动无线通信设备簇中的移动无线通信设备，例如图1和图2所示的示例移动无线通信设备101a-c，相对于无线通信网络可以处于网络连接模式或网络空闲模式。在一实施例中，其中无线通信网络是LTE网络、LTE-A网络或它们的未来演进，网络连接模式是LTERRC连接模式，网络空闲模式是LTE RRC空闲模式。

在图2所示的示例实施例中，移动无线通信设备101b是簇头。该移动无线通信设备101b被配置为，从包括移动无线通信设备101b本身的、处于网络连接模式下的该移动无线通信设备簇中的移动无线通信设备中选择一个移动无线通信设备，作为与位置管理服务器105通信的簇上报方。这在图2中会进一步描述。

在图2的步骤211中，移动无线通信设备簇中的其中一个移动无线通信设备，即移动无线通信设备101a，与无线通信网络连接，即从网络空闲模式变更到网络连接模式。在图2的步骤213中，移动无线通信设备101a向簇头，即移动无线通信设备101b，通知其变更状态。在一实施例中，移动无线通信设备101a可以通过簇内通信信道与移动无线通信设备101b通信，该簇内通信信道可以是基于诸如D2D通信、WiMAX等无线蜂窝通信网络，或者基于诸如WiFi等不同信道的。

随着移动无线通信设备101a将其状态从网络空闲模式更换到网络连接模式，簇头，即移动无线通信设备101b(在图2示出的示例实施例中处于网络空闲模式)，选择将移动无线通信设备101a作为簇上报方。也即，簇头101b将簇上报方的角色分配给移动无线通信设备101a(图2的步骤215)。因此，移动无线通信设备101a不是簇头且处于网络连接模式下，其被配置为被簇头101b选择作为与位置管理服务器105通信的簇上报方。

在图2的步骤217中，例如，由移动无线通信设备101c通知簇头，即移动无线通信设备101b，“簇成员-j”离开簇。该簇头，即移动无线通信设备101b，被配置为向簇上报方转发该信息(图2的步骤219)，如果簇上报方是移动无线通信设备101a，则其相对于无线通信网络处于网络连接模式。在一实施例中，移动无线通信设备101b被配置为将该信息作为“更新簇成员列表”消息的一部分进行转发。在一实施例中，该消息可以包括，但不限于：簇标识符、簇成员标识符(例如簇成员的IMSI)、来自簇成员的聚合信息(例如簇成员所属的或所在的基站物理小区标识符(PCI))、簇成员位置信息(例如GPS信息)、移动信息(例如平均速度)以及最大簇覆盖区域。在图2的步骤221中，移动无线通信设备101a作为簇上报方通过基站103a向位置管理服务器105转发“更新簇成员列表”消息。因此，移动无线通信设备101a作为簇上报方被配置为向位置管理服务器105发送簇位置管理信息，其中，簇位置管理信息包括关于簇头的位置信息和/或关于移动无线通信设备簇中的移动无线通信设备101a-c的各位置的信息。为了与其对应，图2的步骤223中位置管理服务器105更新存储在位置管理服务器105上的簇成员列表。此外，由于位置管理服务器105准确地知道单个小区的簇头的位置，从而可以高度准确地知道移动无线通信设备101a-c组的位置，所以可以重新计算寻呼区域。如果需要，可以向簇头传达新的跟踪区域列表(TAL)(例如，如果簇头想要向其他簇成员传达该信息，它们就可以避免在离开簇的时候进行位置更新)。是否进行这一通信由位置服务器(例如，LTE中的MME)决定。在图2的例子中，不会发生此类通信。

本领域技术人员理解，上述移动无线通信设备101a-c某种意义上完全等同于处于网络空闲模式或网络连接模式下的移动无线通信设备101a-c中的每个移动无线通信设备，它们可被分配担任簇头和/或簇上报方的角色。

在一实施例中，作为簇上报方的移动无线通信设备在被需要时将向位置管理服务器105传输任意位置信息(例如，当簇成员跨过TA或TAL或单个小区的边界时，或当计时器过期时，发送位置更新)。

在一实施例中，作为簇上报方的移动无线通信设备被配置为确定簇位置管理信息的频率或内容，或触发向位置管理服务器105发送簇位置管理信息的事件。

在一实施例中，当簇信息改变时，簇上报方被配置为向位置管理服务器105发送簇位置管理信息。这包括簇中已加入新成员，或现有簇成员决定离开，或两个簇并入一个新簇等情况。此外，在一实施例中，当选出新的簇头时，认为簇被作了修改，这种情况下，簇上报方也会向位置管理服务器105发送更新。在一实施例中，簇上报方被配置为向位置管理服务器105周期性地发送簇位置管理信息。

在一实施例中，位置管理服务器105(例如，LTE网络中的移动管理实体(MME))接收来自簇上报方的簇位置管理信息，并基于该信息主动生成新的TAL(跟踪区域列表)和簇标识符。更具体地，在一实施例中，位置管理服务器105计算簇的TAL(“簇专用TAL”)。位置管理服务器105能够预估簇将可能具有的TA，以便提供高度优化的TAL。该TAL是基于例如，簇头已向新小区移动的指示、从簇收集的信息(簇在连接模式下运行时上报的信息)，和/或根据位置和速度信息(簇在连接模式下运行时上报)计算的方向向量建立的。此外，在一实施例中，位置管理服务器105(LTE网络中的MME)可以进行S-GW变更或变更为主动简化典型TAU过程(例如，TAU的消息减少，验证过程和S-GW变化消除)的更合适的位置管理服务器(针对整个簇)。在此基础上，由于位置管理服务器105知道位置和簇位置管理信息，所以可以准确地确定寻呼区域。

在一实施例中，基于收集的簇位置管理信息，位置管理服务器105或簇头可以决定什么时候发送簇的当前位置(例如，基于每个小区，跨越N个小区后等)。这种动态性有助于优化寻呼机制(即，优化在高概率下被寻呼的小区的数量，被寻呼的移动无线通信设备将在寻呼区域中被发现)。

在一实施例中，不作为簇上报方的移动无线通信设备，例如，移动无线通信设备101c，被配置为抑制向位置管理服务器105发送设备位置管理信息，其中，该设备位置管理信息包括无线通信设备101c的位置相关的信息。在一实施例中，其中，无线通信网络是LTE网络，不作为簇上报方的示例移动无线通信设备101c被配置为通过抑制向位置管理服务器105发送跟踪区域更新请求或抑制位置更新定时器，禁止向位置管理服务器105发送设备位置管理信息。这在图3中会进一步描述。

图3的步骤311中，移动无线通信设备101b(图3中称为UE)决定加入移动无线通信设备的现有的簇中。图3的步骤313中，按照分簇协议，移动无线通信设备101b加入已包括作为簇头的移动无线通信设备101a(图3中称为“簇头”)和移动无线通信设备101c(图3中称为“簇成员-i”)的簇中。图3的步骤315中，不作为簇上报方的移动无线通信设备101b会禁用其TA更新机制和计时器，或者是在一定时间段之后，或者是在收到来自簇头，即移动无线通信设备101a的明确的指令之后。在图3的步骤317中，该簇头，即移动无线通信设备101a，更新其簇成员列表。在图3的步骤319中，簇头与无线通信网络连接，即其状态从网络空闲模式变更到网络连接模式。现在假定簇头，即移动无线通信设备101a担任簇上报方的角色，并在图3的步骤321中，通过基站103a以“更新簇成员列表”请求的形式向位置管理服务器105发送簇位置管理信息。为了与其对应，图3的步骤323中，位置管理服务器105更新存储在位置管理服务器105上的簇成员列表。在一实施例中，图3的步骤325中，簇头向近期加入簇头所在的簇中的移动无线通信设备101b发送消息，使其禁用TA更新功能。为了与其对应，移动无线通信设备101b禁用其位置管理更新功能，即其抑制向位置管理服务器105发送跟踪区域更新请求或抑制位置更新定时器。

从图3所示的实施例中本领域技术人员应理解，根据本发明实施例，移动无线通信设备，例如移动无线通信设备101a，可以既担任簇头作用，又担任簇上报方，簇头也可以选择其自身作为簇上报方。在一实施例中，移动无线通信设备101a作为簇头被配置为在移动无线通信设备101a处于网络连接模式或网络空闲模式下，并且移动无线通信设备簇中的其他移动无线通信设备，例如移动无线通信设备101b和101c处于网络空闲模式的情况下，选择其自身作为与位置管理服务器105通信的簇上报方。

此外，上述图3所示的实施例允许延迟向位置管理服务器105发送修改后的簇成员列表，直到连接到簇成员，即更换为网络连接模式。该实施例在簇频繁变换的不稳定情形下是有利的，因为避免了频繁的信令交换。在一实施例中，为了避免对任何移动无线通信设备失去跟踪，当该设备为簇成员时，该移动无线通信设备可以使标准位置管理功能一直保持活跃，直到位置管理服务器105接收到移动无线通信设备已成为簇成员的信息。在此期间，仍然可以通过寻呼连接到移动无线通信设备，因为位置管理服务器105知道移动无线通信设备的TAL。

图4示出了与图3所示的实施例类似的实施例。图4的步骤411中，移动无线通信设备101b加入已包括作为簇头的移动无线通信设备101a和移动无线通信设备101c的簇中。在图4的步骤413中，移动无线通信设备101b作为簇头更新其簇成员列表。在图4的步骤415中，作为簇上报方的移动无线通信设备101a通过基站103a以“更新簇成员列表”请求的形式向位置管理服务器105发送簇位置管理信息，这在上面已进行了详细描述。为了与其对应，图4的步骤417中，位置管理服务器105更新存储在位置管理服务器105上的簇成员列表。

图5示出了簇成员离开簇的实施例。在图5的步骤511中，移动无线通信设备101b决定离开包括例如移动无线通信设备101a-c的簇。在图5的步骤513中，移动无线通信设备101b向簇头发送对应的通知，该示例实施例中的簇头是移动无线通信设备101a。为了与其对应，该簇头，即移动无线通信设备101a，更新其簇成员内部列表(图5步骤515)。依次，步骤517中移动无线通信设备101b能使其TA(跟踪区域)更新机制和计时器。如果移动无线通信设备101b发现其自身在原有的TA中，移动无线通信设备101b则无需进行进一步的操作(图5中可替换的519a)。然而，如果移动无线通信设备101b发现其自身在新的TA中，则利用位置管理服务器105进行跟踪区域更新(TAU)。依次，簇头，即移动无线通信设备101a，担任簇上报方的额外角色，在图5的步骤521中，通过基站103a以“更新簇成员列表”请求的形式向位置管理服务器105发送簇位置管理信息，从而向位置管理服务器105通知移动无线通信设备101b不再是簇成员(图5的步骤523)。

当包括簇头的任何簇成员之间未建立连接时(例如，簇中所有成员都在LTE的LTERRC空闲状态)，本发明的进一步实施例适用这种情况。在该进一步实施例中，不在网络连接模式下时，簇头作为簇上报方，被配置为使用用于向位置管理服务器105发送簇位置管理信息的非竞争RACH(无线接入信道)过程。基于非竞争RACH(无线接入信道)过程的进一步实施例可以被用于以每个小区为基础，或由位置管理服务器105或簇头定义的任何其他粒度为基础。

基本上，在非竞争RACH过程实施例中，专用前导序列提前被单独分配给簇头，以用于向位置管理服务器105通知这些簇头的当前小区。在一实施例中，当选择了簇头且向位置管理服务器105传达了该信息时，可能会出现这种情况。RACH前导序列是否被分配由位置管理服务器105决定，并且其在特定区域和特定时刻有效。通过预分配前导序列，可以降低信令成本(例如，与TS23.401中定义的标准LTE程序相比较：可以跳过连接请求、竞争解决、RRC连接请求、RRC竞争响应、TAU过程)。这是因为无线通信网络知道它已向哪个簇头分配了特定的前导序列，也知道如果使用该前导序列，则其表示的是簇位置管理信息，而不是与网络建立信令连接的请求。在切换过程期间，一些当前移动网络(例如，LTE Release 8)使用了类似的非竞争RACH过程。例如，在切换期间，目标基站为输入的移动无线通信设备分配前导序列，该信息(通过源基站)被传递给移动无线通信设备。

本发明的非竞争RACH过程实施例将结合图6进行进一步详细描述。簇头，即移动无线通信设备101a，最初与源基站103a连接，并请求至少一个专用前导序列(图6的步骤611)。例如，基于簇头的位置和速度，源基站103a发送RACH分配请求以得到来自无线通信网络的RACH前导序列。在一实施例中，源基站103a与邻近基站103b和103c直接通信，以便预约并获取簇头的前导序列，即，移动无线通信设备101a(图6中的步骤613)。在可替换的实施例中，位置管理服务器105(或网络中不同的实体)负责估计将来可以与簇头连接的其邻近(目标)基站103b和103c的可能子集。位置管理服务器向这些目标基站103b和103c中的每个目标基站转发RACH前导序列分配请求。在一实施例中，RACH分配请求包括必须的内容信息，例如，簇头ID，RACH前导序列的有效性的估计时间等。目标基站103b和103c中的每个目标基站可以在指定时间段分配RACH前导序列，并向位置管理服务器105发送RACH分配前导序列响应，随后由此发送至源基站103a。在一实施例中，RACH分配响应可以包括以下数据元素：RACH前导序列配置索引和/或时间到期/调度信息。

在一实施例中，目标基站103b、103c可以按照半持续调度方法(而非专用的)向簇头101a分配RACH前导序列，可以选择在相同的前导序列中调度多个簇头。在一实施例中，源基站103a向簇头101a发送增强型RRC连接释放消息，该簇头101a包括该信息(图6中的步骤615)，之后簇头101a变为空闲。在一实施例中，增强型RRC连接释放消息包括分配给基站103a-c中的每个基站的至少一个前导序列的列表。在一实施例中，该列表可以包括以下数据元素：基站物理小区标识、RACH前导序列配置索引、时间到期/调度信息。

簇头101a已执行小区重选程序后，如果所选择的目标基站，例如，目标基站103b，已为该簇头101a分配了RACH前导序列，且如果时间已到期，则利用RACH配置信息检查该簇头101a维持的列表。簇头101a(处于网络空闲模式)按照图6的B部分描述的无竞争(或非竞争)RACH过程执行，该过程向位置管理服务器105“间接”提供了簇头的位置相关的信息。也即，簇头，即无线移动通信设备101a被配置为使用用于向位置管理服务器105发送簇位置管理信息的非竞争RACH过程。如图6步骤617-627所示，当该RACH前导序列被预分配后，无线移动通信设备101a作为簇头和簇上报方都可以对其进行使用。当无线通信设备101a驻留到新小区并决定必须向网络报告其所在簇的新位置时，它会选择预分配的前导序列(步骤619)。前导序列被发送后，网络会返回响应，例如第一邻近基站103b(步骤621和623)，但同时，接收到特定RACH前导序列的第一邻近基站103b会生成位置相关的消息，并将其发送给位置管理服务器105(步骤625)，允许位置管理服务器105更新其簇位置信息(步骤627)。

当包括簇头的簇成员之间未建立连接时(例如，簇中所有成员都处于LTE的LTERRC空闲状态)，本发明的进一步实施例适用于这种情况。下面将进一步详细描述图7相关的实施例，在该进一步的实施例中，不在网络连接模式下时，簇头作为簇上报方，被配置为使用增强型或修改的RRC消息向位置管理服务器105提供簇头的位置相关的信息，从而间接提供簇成员的位置。在该实施例中，蜂窝无线通信网络中控制信令建立的无线资源和控制(RRC)功能得到了加强。

图7的步骤711中，簇头101a驻留到新小区。图7的步骤713中，簇头101向对应的基站103b发送随机接入前导序列，图7的步骤715中，基站103b回复随机接入响应。这些步骤与在蜂窝移动无线网络中遵循的典型的基于竞争的RACH过程(即，随机接入前导序列，随机接入响应)是相同的。

跨越小区后，该簇头，即移动无线通信设备101a，被配置为发送增强型RRC连接请求(图7的步骤717)。在一实施例中，该请求可以是包括指示无线通信网络而非建立信令连接的标记(例如，合适的比特编码、其他信息元素的特定用法)的请求，基站103b应拒绝该请求并向位置管理服务器105通知簇头的当前位置，以使位置管理服务器105更新与簇头相关联的簇的位置(图7的步骤719、721和723)。

在一实施例中，基站103b还向其邻近基站的子集发送RACH分配请求，将来簇头可以与该邻近基站的子集连接。在一实施例中，相应的消息包括簇头的ID。如果基于竞争的增强型RACH过程包括邻近基站的前导序列列表，则邻近基站向基站103b发送RACH分配响应，基站103b向簇头发送RRC连接响应。

除此之外，本发明的实施例还有利于减少各种环境下(例如密集和稳定簇)的跟踪区域更新信令和寻呼信令。例如，如上所详细描述的，可以根据以下触发器从网络中全部或部分地去激活位置更新过程(例如，称为LTE中的跟踪区域更新-TAU)：

周期性计时器(例如LTE中的T3412)：只要所有簇成员和簇头仍在簇中就可以停止；

识别的新TAL：所有簇成员和簇头的TAU被停止。蜂窝无线通信网络能够基于来自簇上报方的位置上下文信息、簇配置信息(例如簇范围)以及网络相关信息(例如，与簇头或任何簇成员连接过的BS)确定簇成员的位置。

通过增加簇的大小，随着去激活周期性位置更新的移动无线通信设备的数量的增加，可以实现信令的大幅降少。

本发明的实施例可以扩展至需要组处理的其他内容(例如，资源管理)。具体地，本发明的实施例可以有利地用于具有移动用户的场景中，这些移动用户可以形成组并连接至包括毫微微/微微/微小/宏基站的异构网络。此外，可以很容易地对本发明的实施例进行扩展，完全不会受到簇的稳定性的影响，因此本发明的实施例可以用于任何场景(即，步行者、汽车、火车、MTC等)。

本发明的实施例可以在用于计算机系统上运行的计算机程序中实现，该计算机程序至少包括当在计算机系统等可编程装置上运行时，用于执行本发明的方法的步骤或使可编程装置执行本发明的设备或系统的功能。

Claims (21)

1.一种移动无线通信设备，其特征在于，配置为通过无线通信网络与位置管理服务器通信，所述移动无线通信设备被配置作为基于分簇协议管理的移动无线通信设备簇的一部分，所述分簇协议被配置为从所述移动无线通信设备簇中的移动无线通信设备中选择一个移动无线通信设备作为代表所述移动无线通信设备簇的簇头，所述移动无线通信设备簇中的移动无线通信设备相对于所述无线通信网络处于网络连接模式或网络空闲模式，

所述移动无线通信设备包括收发单元和处理单元；

其中，如果所述移动无线通信设备是所述簇头，则所述处理单元用于从包括所述移动无线通信设备本身的、处于所述网络连接模式下的所述移动无线通信设备簇中的移动无线通信设备中选择一个移动无线通信设备，作为与所述位置管理服务器通信的簇上报方；以及

其中，如果所述移动无线通信设备不是所述簇头且处于所述网络连接模式，则所述收发单元用于接收被所述簇头选择作为与所述位置管理服务器通信的所述簇上报方的信息；

其中，如果所述移动无线通信设备是所述簇上报方，则所述收发单元用于向所述位置管理服务器发送簇位置管理信息，其中，所述簇位置管理信息包括关于所述簇头的位置信息和/或关于所述移动无线通信设备簇中的移动无线通信设备的各位置的信息；

以及其中，如果所述移动无线通信设备不是所述簇上报方，则所述处理单元用于禁止向所述位置管理服务器发送设备位置管理信息，其中，所述设备位置管理信息包括关于所述移动无线通信设备的位置的信息；

其中，如果所述移动无线通信设备是所述簇头，则所述处理单元用于在所述移动无线通信设备处于网络连接模式或网络空闲模式下并且所述移动无线通信设备簇中的其他移动无线通信设备处于所述网络空闲模式的情况下，选择其自身作为与所述位置管理服务器通信的所述簇上报方。

2.如权利要求1所述的移动无线通信设备，其特征在于，所述无线通信网络包括LTE网络、LTE-A网络或它们的未来演进，以及其中，如果所述移动无线通信设备是所述簇头且所有移动无线通信设备处于所述网络空闲模式，所述收发单元用于使用非竞争RACH过程向所述位置管理服务器发送簇位置管理信息。

3.如权利要求2所述的移动无线通信设备，其特征在于，如果所述移动无线通信设备是所述簇头且所有移动无线通信设备处于所述网络空闲模式，则所述处理单元用于基于来自所述无线通信网络的至少一个基站的至少一个专用RACH前导序列，执行所述非竞争RACH过程。

4.如权利要求3所述的移动无线通信设备，其特征在于，所述收发单元用于向源基站请求所述至少一个专用RACH前导序列并从所述源基站接收所述至少一个RACH前导序列，其中所述源基站已从至少一个邻近基站接收到所述至少一个专用RACH前导序列。

5.如权利要求1所述的移动无线通信设备，其特征在于，所述无线通信网络包括LTE网络、LTE-A网络或它们的未来演进，以及其中，如果所述移动无线通信设备是所述簇上报方，则所述收发单元用于使用增强型RRC连接请求向所述位置管理服务器发送簇位置管理信息，其中所述增强型RRC连接请求包括用于指示所述请求被拒绝且所述移动无线通信设备的位置要被转发至所述位置管理服务器的标记。

6.如权利要求1所述的移动无线通信设备，其特征在于，如果所述移动无线通信设备是所述簇上报方，则所述处理单元用于确定所述簇位置管理信息的频率或内容，或触发向所述位置管理服务器发送簇位置管理信息的事件。

7.如权利要求1所述的移动无线通信设备，其特征在于，如果所述移动无线通信设备是所述簇上报方，则由所述收发单元发送至所述位置管理服务器的所述簇位置管理信息包括所述移动无线通信设备簇的标识符、关于所述簇头的位置信息、关于所述簇头的速度的信息、将所述移动无线通信设备簇中的无线移动通信设备的诸如IMSI的标识符与所述无线通信网络的小区的标识符配对的列表、和/或所述移动无线通信设备簇的覆盖区域。

8.如权利要求1所述的移动无线通信设备，其特征在于，所述无线通信网络包括LTE网络、LTE-A网络或它们的未来演进，其中，如果所述移动无线通信设备不是所述簇上报方，则所述处理单元用于，通过抑制向所述位置管理服务器发送跟踪区域更新请求或抑制位置更新定时器，禁止向所述位置管理服务器发送设备位置管理信息。

9.如权利要求1所述的移动无线通信设备，其特征在于，如果所述移动无线通信设备是所述簇上报方，则所述收发单元用于向所述位置管理服务器发送簇位置管理信息，在每次另一个移动无线通信设备加入所述移动无线通信设备簇时，会有另一个移动无线通信设备离开所述移动无线通信设备簇和/或所述移动无线通信设备簇以不同方式改变。

10.如权利要求1所述的移动无线通信设备，其特征在于，所述移动无线通信设备被配置为通过簇内通信信道与所述移动无线通信设备簇中的其他移动无线通信设备通信。

11.一种用于操作移动无线通信设备的方法，其特征在于，所述移动无线通信设备配置为通过无线通信网络与位置管理服务器通信，所述移动无线通信设备被配置作为基于分簇协议管理的移动无线通信设备簇的一部分，所述分簇协议配置为从所述移动无线通信设备簇中的移动无线通信设备中选择一个移动无线通信设备作为代表所述移动无线通信设备簇的簇头，所述移动无线通信设备簇中的移动无线通信设备相对于所述无线通信网络处于网络连接模式或网络空闲模式，

其中，所述方法包括所述移动无线通信设备中的以下步骤：

如果所述移动无线通信设备是所述簇头且处于所述网络连接模式，则从包括所述移动无线通信设备本身的、处于所述网络连接模式下的所述移动无线通信设备簇中的移动无线通信设备中选择一个移动无线通信设备，作为与所述位置管理服务器通信的簇上报方；

如果所述移动无线通信设备不是所述簇头且处于所述网络连接模式，则被所述簇头选择作为与所述位置管理服务器通信的所述簇上报方；

如果所述移动无线通信设备是所述簇上报方，则向所述位置管理服务器发送簇位置管理信息，其中，所述簇位置管理信息包括关于所述簇头的位置信息和/或关于所述移动无线通信设备簇中的移动无线通信设备的各位置的信息；

如果所述移动无线通信设备不是所述簇上报方，则禁止向所述位置管理服务器发送设备位置管理信息，其中，所述设备位置管理信息包括关于所述移动无线通信设备的位置的信息；

如果所述移动无线通信设备是所述簇头，则在所述移动无线通信设备处于网络连接模式或网络空闲模式下并且所述移动无线通信设备簇中的其他移动无线通信设备处于所述网络空闲模式的情况下，选择其自身作为与所述位置管理服务器通信的所述簇上报方。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述无线通信网络包括LTE网络、LTE-A网络或它们的未来演进，以及其中，如果所述移动无线通信设备是所述簇头且所有移动无线通信设备处于所述网络空闲模式，所述移动无线通信设备使用非竞争RACH过程向所述位置管理服务器发送簇位置管理信息。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，如果所述移动无线通信设备是所述簇头且所有移动无线通信设备处于所述网络空闲模式，则所述移动无线通信设备基于来自所述无线通信网络的至少一个基站的至少一个专用RACH前导序列，执行所述非竞争RACH过程。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述移动无线通信设备向源基站请求所述至少一个专用RACH前导序列并从所述源基站接收所述至少一个RACH前导序列，其中所述源基站已从至少一个邻近基站接收到所述至少一个专用RACH前导序列。

15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述无线通信网络包括LTE网络、LTE-A网络或它们的未来演进，以及其中，如果所述移动无线通信设备是所述簇上报方，则所述移动无线通信设备使用增强型RRC连接请求向所述位置管理服务器发送簇位置管理信息，其中所述增强型RRC连接请求包括用于指示所述请求被拒绝且所述移动无线通信设备的位置要被转发至所述位置管理服务器的标记。

16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，如果所述移动无线通信设备是所述簇上报方，则所述移动无线通信设备确定所述簇位置管理信息的频率或内容，或触发向所述位置管理服务器发送簇位置管理信息的事件。

17.如权利要求11所述的方法，其特征在于，如果所述移动无线通信设备是所述簇上报方，则由所述移动无线通信设备发送至所述位置管理服务器的所述簇位置管理信息包括所述移动无线通信设备簇的标识符、关于所述簇头的位置信息、关于所述簇头的速度的信息、将所述移动无线通信设备簇中的无线移动通信设备的诸如IMSI的标识符与所述无线通信网络的小区的标识符配对的列表、和/或所述移动无线通信设备簇的覆盖区域。

18.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述无线通信网络包括LTE网络、LTE-A网络或它们的未来演进，其中，如果所述移动无线通信设备不是所述簇上报方，则所述移动无线通信设备通过抑制向所述位置管理服务器发送跟踪区域更新请求或抑制位置更新定时器，禁止向所述位置管理服务器发送设备位置管理信息。

19.如权利要求11所述的方法，其特征在于，如果所述移动无线通信设备是所述簇上报方，则所述移动无线通信设备向所述位置管理服务器发送簇位置管理信息，在每次另一个移动无线通信设备加入所述移动无线通信设备簇时，会有另一个移动无线通信设备离开所述移动无线通信设备簇和/或所述移动无线通信设备簇以不同方式改变。

20.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述移动无线通信设备通过簇内通信信道与所述移动无线通信设备簇中的其他移动无线通信设备通信。

21.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储计算机程序，当其在计算机上运行时，使得所述计算机执行如权利要求11至20中任一项所述的方法。

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