CN1130104C - 减少无线通信系统中消息发送业务量的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种减少无线通信系统中消息发送业务量的方法和设备，该业务量包括空中与网络的消息发送。本发明通知通信系统中的移动电台(10)其订用状态为启用或待用。如果移动电台(10)的订用状态为待用，就禁止移动电台对通信系统登记。待用移动电台的所有其他功能仍然保留，诸如发出紧急呼叫的能力，将订用状态变为启用态的能力，或者对基站(30)维护控制的能力。

Description

减少无线通信系统中消息发送业务量的方法和设备

本发明背景

一.发明领域

本发明一般涉及无线通信系统，特别涉及一种通过禁止未订用移动电话的登记过程来减少消息发送业务量的方法和设备。

二.相关技术的说明

蜂窝网通信系统中，登记是移动电台通知蜂窝网通信系统该台是否开机并正在通过哪一个基站进行通信的过程。移动电台可以是典型的车载电台或手提便携式电台形式的蜂窝网无线电话或个人通信装置。

直接对移动电台的呼叫，常称为移动终接呼叫。通信系统必须确定该移动电台是否已经开机且该移动电台正在接收哪一个基站。为了找到移动电台，蜂窝网通信系统从许多基站广播消息，通常称为寻呼。如果移动电台对此发生了响应，蜂窝网通信系统接着以对移动电台所处覆盖区的基站的进一步通信处理该呼叫。应该更深入理解的是，寻呼过程常用于移动电台定位，以便与移动电台进行其他事务处理。基站及其所覆盖区通常称为蜂窝区。

如果系统不知道移动电台的位置，系统必须在各个基站的各扇区广播寻呼。随着移动终接业务量增加，支持系统进行广泛寻呼的通信资源迅速在多数大城市地区变得巨大。

对于指向移动电台的通信，蜂窝网通信系统用登记信息来降低定位、启动或建立对移动电台的通信链接路所需的寻呼量。登记信息也用于确定广播寻呼信号的基站组。

本技术领域熟知的登记方法有许多，其中包括加电登记和进入每个新基站覆盖区时的登记。许多通信系统，例如“高级移动电话业务”(AMPS)和“全球移动通信系统”(GSM)等类，采用周期法或计数器法以确定移动电台的位置。这些方法虽距离理想的情况甚远，但是可以有效地降低通信系统中需要的寻呼量。各种调制方案，包括AMPS、TDMA、和CDMA，其登记过程都类似。CDMA登记方法在美国电信工业协会IS-95和IS-95A(这里简称为IS-95)中做了详细说明。

移动电台可以在多个不同状态的一种下运行。例如，IS-95描述了初始化状态、空闲状态、系统接入状态以及业务信道状态。工作在这空闲状态下的移动电台一般要求按常规时间间隔进行登记，以通知基站其所在位置。然而，并不是所有移动电台需要登记。具体而言，对目前没有订用通信系统的移动电台不需要登记。这些移动电台无权在该系统运行，但在目前的登记协议下，要求按与已订用的移动电台同样的方式进行登记。今天随着制造并投放市场的移动电台数的不断增加，系统中未有效订用的移动电台数目正变得越来越居多。因此，这种无效移动电台造成的无需登记数也开始产生数量上不容许的无需登记业务量，对系统资源和网络带宽产生消极的影响。

目前，移动电台无法发现它们的订用有效与否，蜂窝网通信标准规定的登记过程不能允许通信系统运营者有选择地禁止无效或未订用移动电台的登记。

针对该问题的一种解决方法是完全禁止移动电台工作直到它向通信系统的订用启动。这种方法有很多不足之处。关键的一点是移动电台无法利用跨空间(OTA)编程，此法逐渐成为一种流行的移动电台编程方法。此外，如果移动电台工作完全禁止，进行其他通信也不可能。例如，紧急呼叫不能完成。即使移动电台向该系统的订用无效，业务提供商仍然很希望移动电台操作者能进行这种呼叫。而且，今后的规则和标准很可能将要求这种特性。

需要一种方法和设备来有选择地切断尚未启动或业务不连续的移动电台的登记过程，同时仍允许其进行其他通信。

本发明的概述

本发明是一种禁止未有效订用通信系统的移动电台登记过程的方法和设备。这大大降低了空中接口的消息业务量，以及通信系统之间的消息业务量，这又使通信系统可提高容量并减少移动电台之间的干扰。

本发明为通信系统中的每个移动电台提供其订用状态的信息。移动电台的订用状态存储在移动电台内的存储装置中。如果移动电台订用状态为“待用”，通常由移动电台实施的空中接口登记过程就会解除。在移动电台、一个或多个基站以及系统控制器之间的所有其他通信仍然能进行。

一个从未使用的新的移动电台将先在工厂进行初始化使订用状态设置为“待用”，由此防止不必要的登记。业务开通时，通过存储装置的人工编程，或者跨空间(OTA)编程，移动电台的订用状态切换为“启用”，以便正常工作。以后，如果需要对特定的移动电台终止服务，订用状态在MSC的通信系统管理下改为“待用”，同时将该状态传送给将停用的移动电台。停用指令改变移动电台订用状态为“待用”，在订用状态回到“启用”之前，防止任何进一步的登记。

附图的简略说明

本发明的特征、目的和优点从下面结合附图的详细说明中会更加清楚。各附图内相同的字符合含义各处相同，附图中：

图1表示一个典型的无线通信系统；

图2表示含有本发明组成部分的通信系统各组成部分的详图；

图3是本发明采用的处理器各步骤的流程图。

较佳实施例的详细说明

在多数无线通信系统中，例如蜂窝网通信系统、PCS或卫星通信系统，需要某种方案以跟踪系统内移动电台的位置和状态。倘使没有这些信息，控制信息发给特定移动电台就需要单独为特定移动电台准备的寻呼，并用某种预定的通用格式在整个系统覆盖区内，进行广播，以确使特定移动电台得到了联接。采用登记方式，移动电台将自身的状态和位置通知系统控制器或移动交换中心(MSC)。MSC在数据库中记录位置信息，该数据库通常称为外访位置寄存器(VLR)，并在收到要给为特定移动电台的消息时，参考VLR，以确定用哪一个(些)基站来为该特定移动电台中继信号。

参考图1，当移动电台10通过基站30向移动交换中心(MSC)40登记时，发送一个或多个识别参数以使MSC40跟踪在整个通信系统中运行的移动电台10。MSC40代表通信系统中存储有关移动电台状态的信息的任何通信中心，不限于图1通信系统中的实施例。这样的通信中心同样执行些别的功能，诸如对公用电话交换网(PSTN)进行记费和接口。所发送的识别参数包括有关移动电台序列号、唯一的电话号码或别的独特标识符、移动电台时隙周期索引号、移动电台分类号，或这些参数的组合或其他参数。登记信息由收发机(图中未画出)接收，该收发机位于移动电台10所在位置的覆盖区基站30处。登记信息由基站30转接给MSC40。虽然图1中未表示出，典型通信系统中采用许多基站，各基站通过有线接口，如T1，或光纤电缆与MSC40进行联系。

登记过程中发送的信息与来自其他移动电台的登记信息一并存储在通常位于MSC40内称为外访位置寄存器(VLR)的数据库。例如，移动电台20是另一个与移动电台10相比在不同位置的移动电台，移动电台20的信息也是存储在VLR。在登记事件中，例如接通电源或进入基站30的服务区域时，移动电台10和移动电台20各自发送登记信息给基站30示意它们在基站30的覆盖区内处于启用状态。登记信息存储在VLR中，以便MSC需要与特定移动电台联系时，用这些信息在通信系统中确定移动电台位置。

当移动电台离开特定基站的覆盖区时，其登记信息在VLR中发生了变更。例如，如果移动电台离开基站30的覆盖区进入另一个基站的覆盖区，那么移动电台登记信息将发生改变以反映移动电台不再与基站30联系。如果移动电台离开整个通信系统的覆盖区，其登记信息就完全从与该系统相关的VLR中去掉。

通信系统中每个基站的覆盖区常常表示成六边形。然而，应该认识到，在实际的蜂窝网通信环境中，基站覆盖区在尺寸和形状上会发生变化。还须进一步认识的是，基站覆盖区往往以不同于理想六边形的覆盖区形状限定的覆盖区边界相交叠。而且，基站也可以被分扇区，比如三扇区，这在本领域皆为人知。图1的蜂窝网通信系统可以是模拟或数字的通信系统，且采用一种或多种多址调制方案类型，例如码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)或频分多址(FDM)。

在通信系统中的移动电台发出与接收呼叫之前，移动电台必须由业务提供商处理订用。例如，当移动电台，如无线电话从零售商处最初购买，它应该由业务提供商处理启用，或启动订用。这通常是个两步的过程。第一，用一些参数，如移动识别号(MIN)、电话号码、分类等对移动电台进行编程，这些参数由网络管理中心60提供。这些信息也提供给归属位置寄存器(HLR)50。HLR50是一个包含关于各个移动电台信息的数据库，这各个移动电台被由网络管理中心60控制的通信系统订用。以人工或跨空间编程方式将这些信息提供给移动电台。

鉴于若干原因，MSC40与HLR50直接联系。其中一个原因是为了确定是否通信系统中的移动电台的订用状态为启用或待用。如果移动电台的状态为待用，将不允许向特定移动电台发出呼叫或从移动电台呼出。

公用网70与MSC40和HLR50联系。公用网70代表公用电话交换网(PSTN)或SS7公用网，并与其他通信系统中的公用网联接。当移动电台从一个通信系统移动到另一个通信系统，其位置通过登记过程发送到位于这些通信系统中的基站。移动电台的位置就传送给移动电台所“归属”的通信系统，即移动电台有效订用业务的通信系统。移动电台的位置存储在其“归属”的HLR50中。于是，根据存储在HLR50中的信息，把对位于另一通信系统中的移动电台的呼叫，发送给其他通信系统。

要停止移动电台的服务，网络管理中心60就发出消息要求某个移动电台订用状态改变为“待用”。该信号被送到HLR50，在此移动电台订用状态发生改变，以反映在系统中该移动电台不再是一个有效用户。然而，在现有的通信系统中，不会有通知状态改变的消息转发给移动电台。结果，移动电台所有的功能仍被启动。例如，移动电台接着监控附近的导码信号，执行空切换，确认MSC40发出的消息。移动电台10实现的这些及其他功能的细节可以在已授权的美国专利5,577,022中找到。该专利标题为“蜂窝网通信系统的导码信号搜索技术”，按参考文献在此引入。移动电台继续按照国际标准建立的协议，即AMPS，GSM，CDMA等进行登记过程。由于移动电台无权在通信系统中发出或接收呼叫，所以这些登记是不必要的。

这些不必要的登记在两方面消极地影响着通信系统：它们影响空中接口，浪费网络资源。在CDMA系统中，移动电台的发射引起对其他移动电台的干扰，导致需要更大能量进行发射，从而降低了系统容量。另一个对空中接口的负面影响导致移动电台借以通信的特定基站中的电路即调制器、解调器和调制解调器减少。不同通信系统之间传输不必要信息引起的费用增加，结果使网络资源也受到不必要消息业务量的负面影响。例如，随着移动电台从一个通信系统漫游到另一个通信系统，它将与每个通信系统的MSC登记。与此同时，发送信号给移动电台的“归属”通信系统，提醒它移动电台的所在位置。该消息业务量的费用相对较高，在非订用移动电台情况下是不必要的。

图2是MSC40、基站30、移动电台10的更详细说明图，该图表示出通信系统200中实现本发明的必要组成部分。移动交换中心40、处理器210、HLR50、网络管理中心60、公用网70、定时器218、VLR220、收发报机270和天线275代表通信系统200。应该知道的是，虽然图2只表示出了一个基站230，通信系统200通常采用的是多个基站，每个都与MSC40通信。

为讨论起见，假设移动电台10是通信系统200中一个有效用户，已经用与MSC40联系的必要信息进行了编程。例如，移动识别号和电话号码已经分配给移动电台10并存储在存储装置260和HLR50中。这些信息可以通过手工编程或通过空中接口经跨空间编程进行接收。又假设移动电台10已在基站30进行了登记，基站30的登记信息存储于VLR220中。应该知道，虽然HLR50在图2中表示为一个与MSC40分立的整体，另一个实施例中HLR50可以位于MSC40或在MSC40之内。

在本发明的典型实施例中，移动电台10包括存储装置260，用来存储各种他信息，其中包括移动电台订用的状态。移动电台订用状态为两种状态之一：“启用”或“待用”。如果移动电台订用状态处于“启用”状态，允许移动电台10执行所有与MSC40通信相关的各种功能。例如，移动电台用户可以发出或接收电话呼叫，移动电台10可以实现各种基本任务以支持诸如呼叫，登记，空切换，导码搜索和能量控制。总之，当移动电台订用状态处于“已订用”时，移动电台10具有完备的功能。在典型实施例中，存储装置260是非易失的，就是说一旦移动电台10断电，在接下来通电时，其中存储的数据不会丢失并可检索。

按照本发明的主张，如果移动电台订用状态处于“待用”，仅仅只是禁止进行登记过程。移动电台10可实现的其他功能将会按通常方式进行。例如，移动电台10仍会搜索导码信号，响应寻呼信号并实现空切换。移动电台10甚至可以发送试呼的发端消息。然而，因为移动电台订用状态存储在HLR50中，该呼叫无法连接。如果MSC40确定移动电话的订用状态为“待用”，那么该通话就无法与它希望的受话者接通。

移动电台的订用在许多情况下，可以从“启用”状态改变为“待用”状态，反过来也是同样的。例如，在典型的实施例中，移动电台初始生产出来以后，订用状态设置为“待用”状态。为了启用电话业务，移动电台和HLR50中的订用状态都要改变。如果要终止电话业务，例如如果移动电台用户不再需要该业务，或者如果用户滞纳必须支付的通信业务费，移动电台10或HLR50的订用状态将改变为“待用”状态。

目前的通信系统中，移动电台订用状态仅在HLR50中改变，允许移动电台10继续实现诸如寻呼、通信及登记的各种通信功能。本发明在HLR50发生改变时，为移动电台10提供移动电台订用状态。当订用状态改变为“待用”，受禁止的仅为登记过程，从而消除不必要的登记。除此以外的其他寻呼和通信功能仍然可以进行。

移动电台订用状态可以通过人工或跨空间编程的方法改变。如果采用人工编程，移动电台的用户通常可以将该移动电台带到诸如网络管理中心60等服务中心，进行人工编程。I/O装置265提供改变移动电台订用状态的接口。I/O装置265通常是与显示器组合的键盘，这里的显示器允许已授权人员通过键盘输入所需变化来改变预定状态。需要用接入码来改变订用状态，以免用户乱改。将订用状态提供给信息处理器255，该信息处理器按照I/O装置265的要求访问存储装置260，同时改变移动电台订用状态。一旦移动电台订用状态发生了变化，该状态留在存储装置260中存储，直到下次发生变化。然后网络管理中心60通知HLR50在通信系统200中移动电台现已经是一个有效的订用者。

或者，可以通过跨空间编程改变移动电台订用状态，如图3所示。移动电台用户或网络管理中心60可提出改变订用状态的请求，如图3步骤300所示。在任一种情况下，改变订用的请求都从网络管理中心60发到处理器210和HLR50。在HLR50中改变移动电台订用状态以反映目前的订用状态，即启用或待用。

如图3所示的步骤305，处理器210将移动电台订用状态传送给移动电台10，告知移动电台10HLR50所存储的更新订用状态。处理器210用定时器218记录订用状态传送，用于进行确认，这将在下面做说明。收发报机225按照本技术领域中熟悉的通信协议调制移动电台订用信息，以便向基站30发送数据。经调制好的移动电台订用信息由数据链路230传到基站30。虽然可能采用有线或无线的通信链路，数据链路230通常是T1链路。基站30是整个通信系统200中多个基站中的一个。将移动电台订用状态发送给至少一个该移动电台最近登记的基站30。在有关的实施例中，移动电台订用状态由寻呼信道发送，该信道是留给通信系统中对移动电台收、发开销信息用的通信信道。

基站30采用某种熟知调制方案，诸如TDMA、CDMA、AMPS，来对移动电台订用状态信息进行调制。订用状态信息作为单个信息由多种通信信道中的一种进行传送，该信道如业务信道或寻呼信道。另一方面，诸如将此信息附加到现有的信息上，或者将此信息与其他将发送给移动电台10的信息组合，这些本技术领域其他已知技术也可以用来发送订用状态信息。经调制的订用状态通过天线240经天线275发送到移动电台10。收发报机270将移动电台订用状态进行解调使其可以传给处理器255。接收到解调后的移动电台订用状态时，处理器255访问存储装置260并改变移动电台订用状态以符合接收到的订用状态。这样，最新的移动电台订用状态就存储在移动电台10中，如图3的步骤310所示。

如果存储装置260中的移动电台订用状态改变成功，处理器255发出确认信号给MSC40通知它订用状态已经改变。图3步骤315示出这一步骤。如果移动电台订用状态因某种原因未被移动电台10接收到，或者如果移动电台订用状态接收到却未在存储器260中做改变，就不会发出确认信号。

在MSC40，处理器210等待接收从移动电台10来的确认信号。如果确认信号没有在处理器210和定时器218的预定时间内接收到，订用状态还要再一次进行发送。如图3步骤320所示。这一过程会不断重复直到确认信号接收到，或将预定尝试失败数记录下来。

如果订用状态改变为“待用”状态时，使移动电台10不能发送进一步的登记信息。例如，在基于IS-95的典型CDMA通信系统中，存在九种可登记类型。这九种登记类型是加电、断电、定时器登记、距离登记、区域登记、参数变化、有序登记、隐含登记和业务信道登记。当处理器255确定有一事件发生登记要求时，首先访问存储器260以确定是否移动电台订用状态处在“启用”或“待用”状态。如果订用状态为“待用”，就禁止登记，从而减少不必要的发送，避免其造成移动电台间的干扰增大，并浪费宝贵的系统带宽和资源。

现在IS-95没有保留变量表示移动电台订用状态。因而，在一实施例中，必须定义新的订用状态变量。在典型的实施例中，新的变量称为“移动订用状态”(MOBILE_SUBSCRIPTION_STATUS)，长度占1比特。此变量设置为“0”表示无效订用状态，“1”则表示有效订用状态。该变量按照上述的发送过程从MSC40发送到移动电台10。IS-95中不含为该变量设置的条款，因此必须对系统进行改变。

另一个实施例中，就不要求新的订用状态变量。因此，对于采用IS-95CDMA的通信系统，不需要任何重大的系统变化。另一个实施例中，将存储于存储装置260内并由IS-95规定的现有MOB_TERM_XXXp变量用来禁止登记过程。还有三个IS-95规定的MOB_TERM_XXXp变量，它们是MOB_TERM_HOMEp，MOB_TERM_FOR_SIDp和MOB_TERM_FOR_NIDp。IS-95也规定了启动或禁止自主登记的变量REG_ENABLED。由移动电台对事件的响应启动自主登记，无需明确指出由基站或移动交换中心进行登记。自主登记的例子有移动电台加电或断电时的登记、自前一登记经过预定时间后的登记，以及基于移动电台所在位置登记。当禁止自主登记时，移动电台登记过程实际结束。REG_ENABLED状态部分取决于MOB_TERM_XXXp变量。将三个MOB_ERM_XXXp变量设定为‘0’并使REG_ENABLED为‘NO’，则禁止自主登记。应该知道，即使不能自主登记，其他登记形式仍然可行。例如IS-95规定了许多其他由基站或移动系统控制器控制的登记形式。IS-95将这类登记规定为参数变换登记、有序登记、业务信道登记和隐含登记。这类登记即使在禁止自主登记时也可行。然而，多数的登记业务量可以随自主登记的取消而取消。

上述对实施例的说明使本技术领域任何技术人员能生产或采用本发明。对这些实施例进行的多种改进在本领域技术人员都是显而易见的，这里规定的一般原则可以用于别的实施例，而无需用到创造技能。由此，本发明并不受这里所给实施例的限制，而是同包括这里所揭示的基本原则和新颖性特征领域的最广范围一致。

Claims (12)

1、一种减少无线通信系统中消息发送业务量的方法，该业务量包括空中与网络的消息发送，所述的系统含一个移动交换中心、至少一个移动电台和至少一个基站，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

为至少一个移动电台提供移动电台订用状态；

将所述的移动电台订用状态存储在存储装置中；

如果所述的移动电台订用状态表示该移动电台待用，禁止该移动电台向所述通信系统进行登记。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：

允许所述至少一个移动电台还与所述移动交换中心通信，即使在所述移动电台订用状态指明所述移动电台为待用状态。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：

在将所述移动电台订用状态存储到所述存储装置后，立即从所述移动电台发送确认信号到所述移动交换中心；

如果所述确认信号在预定时间内未被所述移动电台交换中心接收到，由移动交换中心重新发送所述移动电台订用状态。

4、如权利要求3所述的方法中，其特征在于，重发所述移动电台订用状态的步骤按预定次数反复进行。

5、如权利要求2所述的方法，其特征在于，允许所述至少一个移动电台还与所述移动交换中心通信的步骤包括能发出紧急呼叫。

6、如权利要求2所述的方法，其特征在于，允许所述至少一个移动电台还与所述移动交换中心通信的步骤包括为所述至少一个移动电台提供跨空间编程的能力。

7、一种减少无线通信系统中消息发送业务量的设备，该业务量包括空中与网络的消息发送，所述系统含一个移动交换中心、至少一个移动电台和至少一个基站，其特征在于，所述设备包括：

用于存储移动电台订用状态的存储装置；

第一处理器，连接所述存储装置，用于存储所述移动电台订用状态和将所述移动电台订用状态存储到所述存储装置中；

如果所述移动电台订用状态为待用，禁止所述移动电台向所述通信系统登记。

8、如权利要求7所述的设备，其特征在于，如果所述移动电台订用状态发生了改变，所述第一处理器发出确认信号。

9、如权利要求8所述的设备，其特征在于，进一步包括与第二处理器相连的定时器，用于提供发送移动电台订用状态的时间，若从末次发送所述订用状态起在订用的时间内没有接收到所述确认信号，所述第二处理器重发所述移动电台订用状态。

10、如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述存储装置是非易失性存储器。

11、如权利要求7所述的设备，其特征在于，进一步包括I/O装置，用于改变所述存储装置中的所述移动电台订用状态。

12、如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述I/O装置包括键盘和显示器。

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