CN1139296C - 无线接入网中重叠路由区域控制信息的传送 - Google Patents

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Abstract

无线接入网(20)包括多个无线网络控制器(24)，其中包含第一无线网络控制器。该多个无线网络控制器被安放以便建立一个或多个重叠路由区域(URA)，每个重叠路由区域包含由第一无线网络控制器控制的一个小区和由多个无线网络控制器中另一个控制器控制的至少一个小区。考虑到通过信令网(30)的信令目的，第一无线网络控制器仅仅需要为下列两种控制器存储网络地址(1)控制重叠路由区域中小区的多个无线网络控制器中的任意一个；(2)对于该第一无线网络控制器充当其漂移无线网络控制器的连接充当服务无线网络控制器的多个无线网络控制器中的任意一个。当用户设备单元(UE)移动进入一个重叠路由区域(在该区域中第二无线网络控制器也控制小区)时，第一无线网络控制器通过信令消息将(1)第一无线网络控制器的地址和(2)控制重叠路由区域中小区的其他无线网络控制器地址发送到服务无线网络控制器。从而本发明的信息存储和信令能使服务无线网络控制器在整个重叠路由区域内对用户设备单元进行寻呼。

Description

无线接入网中重叠路由区域控制信息的传送
发明背景
本申请要求下列美国临时专利申请的利益和优先权，所有这些申请都在这里引入作为参考，所述临时申请为：1999年9月7日提交的、系列号为No.60/152,345的美国临时专利申请；以及1999年9月14日提交的、系列号为No.60/153,695的美国临时专利申请。
1.发明领域
本发明涉及蜂窝无线通信网，特别是涉及移动用户设备单元(UE)从一个路由区域到另一个路由区域的切换。
2.相关技术和其他考虑
蜂窝电信系统在(移动)用户设备单元(UE)与基站(BS)节点之间使用无线链路(如空中接口)。基站节点具有用于与大量用户设备单元进行无线连接的发送机和接收机。一个或多个基站节点连接到(如通过陆上线路或微波)无线网络控制器节点并由无线网络控制器节点(在一些网络中也称作基站控制器[BSC])管理。而无线网络控制器节点又经过控制节点与核心通信网相连。控制节点可以有各种形式，这取决于该控制节点所连接的业务或网络的类型。对于与面向连接的电路交换网络如PSTN和/或ISDN的连接，控制节点为移动交换中心(MSC)。对于与分组交换数据业务如因特网的连接，控制节点为网关数据支持节点，通过该节点建立与有线数据网以及可能与一个或多个服务节点的连接。
无线接入网(RAN)覆盖一个地理区域，该区域被划分为小区区域，每个小区区域由一个基站提供服务。小区就是由基站处的无线基站设备提供无线电覆盖的一个地理区域。每个小区用在该小区中广播的唯一的识别符来识别。
无线接入网的一个例子是通用移动电信(UMTS)陆地无线接入网(UTRAN)。UTRAN是一个第三代系统，在某些方面是建立在欧洲发展的全球移动通信系统(GSM)的无线接入技术之上的。UTRAN基本上是一个宽带码分多址接入(W-CDMA)系统。通用移动电信(UMTS)陆地无线接入网(UTRAN)适应于电路交换和分组交换连接。在这方面，UTRAN中的电路交换连接涉及到与移动交换中心(MSC)通信的无线网络控制器(RNC)，而移动交换中心又连接到一个面向连接的外部核心网(例如)公共交换电话网(PSTN)和/或综合业务数字网(ISDN)。另一方面，UTRAN中的分组交换连接涉及与服务GPRS支持节点(SGSN)通信的无线网络控制器，而服务GPRS支持节点又通过骨干网和网关GPRS支持节点(GGSN)连接到分组交换网(如因特网、X.25外部网)。
当移动用户设备单元在无线接入网中的不同小区间移动时，蜂窝无线通信系统使用称为切换的功能性来继续已建立的呼叫。切换的概念至少有一部分比如在题为“Telecommunication Inter-exchangeMeasurement Transfer(电信局间测量传送)”的、SN为09/035,821的美国专利申请和题为“Telecommunication Inter-exchange CongestionControl(电信局间拥塞控制)”的、SN为09/035,788的美国专利申请中有所讨论，这里引入作为参考。
为了支持较少使用无线资源的低活动性UE，在UMTS中已经引入了UTRAN路由区域(URA)和路由区域更新(URA更新)的概念。一个UTRAN路由区域(URA)是一个包含一个或多个小区的地理区域。每个URA由一个唯一的识别符来识别，该识别符会在属于该URA的所有小区中广播。一个URA可包含由一个以上无线网络控制器(RNC)来控制的小区。在这方面，其小区在一个以上无线网络控制器(RNC)之中的URA被称为一个重叠URA。
此时正具有低活动性(无用户数据传送)的用户设备单元可切换到“URA连接的”状态。当处于“URA连接的”状态时，用户设备单元在从一个URA移动到另一个URA时仅仅报告其位置的变化。本发明适用于，但不受限于，蜂窝网络，其中URA或等效概念的存在允许用户设备单元在使用最少无线接口资源的一种低活动性状态中保持与网络的“连接”。
发明概要
无线接入网包括多个无线网络控制器，其中包含第一无线网络控制器。该多个无线网络控制器被安放以便建立一个或多个重叠路由区域，各个重叠路由区域包含由第一无线网络控制器控制的一个小区和由多个无线网络控制器中另一个控制器控制的至少一个小区。考虑到信令目的，第一无线网络控制器仅仅需要为下列两种控制器存储网络地址：(1)控制重叠路由区域中小区的多个无线网络控制器中的任意一个；(2)对于该第一无线网络控制器充当其漂移无线网络控制器的连接充当服务无线网络控制器的多个无线网络控制器中的任意一个。
当用户设备单元移动进入一个重叠路由区域(在该域中第二无线网络控制器也控制小区)时，第一无线网络控制器通过信令消息将(1)第一无线网络控制器的地址和(2)控制重叠路由区域中小区的其他无线网络控制器的地址发送到服务无线网络控制器。从而本发明的信息存储和信令能使服务无线网络控制器在整个重叠路由区域内对用户设备单元进行寻呼。
附图简述
本发明前述的和其他目的、特征和优点通过优选实施方案的下面更具体的描述变得更加清楚，而优选实施方案示意于附图中，从各种角度看，图中的参考字符都指相同部分。附图不一定是按比例的，而是主要将重点放在对本发明的原理的说明上。
图1是一个基本的无线接入网的示意视图。
图2是该基本的无线接入网的示意视图，示意了在特定时刻的三个用户设备单元(UE)。
图3是该基本的无线接入网的示意视图，示意了在图2时间之后的一个时刻的三个用户设备单元(UE)。
图4是图3场景下在无线网络控制器(RNC)和服务无线网络控制器(SRNC)间传输的消息的图解。
图5是该基本的无线接入网的示意视图，并且示意了第一举例场景，其中用户设备单元(UE)按照本发明进行一次URA更新。
图6是支持图5场景下的本发明的URA更新的RNC-RNC信令规程的图解。
图7是该基本的无线接入网的示意视图，并且示意了第二举例场景，其中用户设备单元(UE)按照本发明进行一次URA更新。
图8是支持图7场景下的本发明的URA更新的RNC-RNC信令规程的图解。
发明详述
在下面的描述中，出于解释而非限制的目的，提出了特定细节如具体体系结构、接口、技术等等，以便提供对本发明的彻底理解。然而，本领域内的技术人员很清楚本发明可以在不同于这些特定细节的其他实施方案中实现。在其他例子中，众所周知的设备、电路和方法的详细描述就略过以便不因为这些不必要的细节而模糊对本发明的描述。
图1示意了典型无线接入网20的基本体系结构。无线接入网20包含多个无线网络控制器(RNC)24，其中图1示意了三个RNC，具体为RNC241-RNC243。无线网络控制器(RNC)24控制一组小区中的无线资源和无线连接性。每个无线网络控制器(RNC)24连接并控制一个或多个基站，典型地每个基站服务于一个或多个小区。在这点上，无线网络控制器(RNC)24经常指的是“基站控制器”或BSC节点。
尽管图1未示意基站本身，然而示意了它们所服务的小区。小区就是由基站处的无线基站设备提供无线电覆盖的一个地理区域。每个小区用在该小区中广播的唯一的识别符来识别。作为一个图示，图1示意了无线网络控制器(RNC)241控制小区C1∶5到C1∶5；无线网络控制器(RNC)242控制小区C2∶1到C2∶5；无线网络控制器(RNC)243控制小区C3∶1到C3∶5。在小区的符号中第一个下标对应于控制该小区的特定无线网络控制器(RNC)24的下标，第二个下标则序列化由该无线网络控制器(RNC)24控制的小区。
在无线接入网20中，定义了多个路由区域(如UTRAN路由区域)，具体有举例的路由区域URA1到URA6。如上所述，路由区域(URA)是包含了一个或多个小区的地理区域。比如，URA1包含小区C1∶1和C1∶2；URA2包含小区C1∶3、C1∶4和C1∶5；等等。每个URA由唯一的识别符来识别，该识别符会在属于该URA的所有小区中广播。一个URA可包含由一个以上无线网络控制器(RNC)控制的小区。比如，URA5包含小区C2∶5、C3∶1、C3∶2和C3∶3，其中小区C2∶5由无线网络控制器(RNC)242控制而小区C3∶1、C3∶2和C3∶3由无线网络控制器(RNC)243控制。因而，URA5是一个重叠URA的例子。
图1还示意了每个无线网络控制器(RNC)24都与信令网30相连。信令网30使无线网络控制器(RNC)24之间的信令能在用户设备单元(UE)移动于由无线接入网20中的不同RNC控制的小区间时支持已建立连接的连续性。信令网30比如可以是一个特定信令网(如7号信令系统)。
每个无线网络控制器(RNC)24都连接到核心网(CN)32。尽管图1中为简化起见，仅仅无线网络控制器(RNC)241具有到核心网(CN)32的接口，但应该理解无线网络控制器(RNC)242和无线网络控制器(RNC)243也可有与核心网(CN)32的接口。典型地核心网(CN)32包含多个节点。无线网络控制器(RNC)24都可与相同核心网(CN)节点相连，或可替代地无线网络控制器(RNC)24可与不同核心网节点相连。
用户设备单元(UE)是用户可通过其接入由运营商的核心网络(CN)即核心网(CN)32提供的业务的移动终端。用户设备单元(UE)可以是移动台，例如移动电话(“蜂窝”电话)和带移动终接的膝上型计算机，并且因而可以是比如便携式、袋式、手持式、内含计算机的或车内装载的移动设备，能与无线接入网交换话音和/或数据。
基于每个CN-UE连接，特定的无线网络控制器(RNC)24可是服务的RNC(SRNC)或漂移RNC(DRNC)。一个SRNC(服务的RNC)负责与UE的连接，即在无线接入网20中它完全控制此连接。SRNC与核心网(CN)32相连。另一方面，DRNC(漂移RNC)向SRNC支持无线资源，用于与UE的连接，所述UE需要该DRNC控制的小区中的无线资源。
当UE-CN连接正在建立时，无线接入网20决定无线网络控制器(RNC)24的角色，即它是SRNC还是DRNC。正常地，控制其中最初建立有与UE连接的小区的无线网络控制器(RNC)24对于这个UE连接被分配给SRNC的角色。当UE移动时，连接的保持是通过经由新小区建立无线通信支路来进行的，这可能也涉及其他RNC(DRNC)控制的小区。
当UE处于低活动性状态(URA连接)并仅仅报告其基于URA(而非基于小区)的位置变化时，上述的角色也是相关的。对低活动性状态中UE的控制被保持在SRNC中。每个无线网络控制器(RNC)可为一个UE充当或用作服务的RNC(SRNC)，并且另一方面同时为另一个UE充当或用作漂移RNC(DRNC)。
图2中，无线网络控制器(RNC)241为与UE1、UE2和UE3的连接充当SRNC。在连续的URA更新后，与UE2的连接经由RNC242控制的URA(和小区)通信，因而RNC242为这个连接充当DRNC。在连续的URA更新后，与UE3的连接现在经由RNC243控制的URA(和小区)通信，因而RNC243为这个连接充当DRNC。
当处于上述的“URA连接的”状态时，UE仅仅报告其从一个URA移动进入另一URA的位置变化。其实施是通过执行一个称为URA更新的规程而进行。图2中带箭头的闪电线示意了启动URA更新的UE。UE在进行URA更新后也停留在“URA连接的”模式，即与网络的下次接触是在经过新URA边界之时(如当UE从当前URA移动进入新URA之时)。
图3示意了各种URA更新活动。首先，图3示意UE1在从URA1移动到URA2(移动用箭头3-1表示)时进行一次URA更新。第二，图3示意了UE2尽管从无线网络控制器(RNC)242控制的小区移动到无线网络控制器(RNC)243控制的小区(如箭头3-2所示)，这两个小区都在URA5当中，但它并没有进行URA更新。在这点上可注意到图3中UE2没有闪电线的箭头。如上所述，URA5是重叠URA。这时，SRNC(即无线网络控制器(RNC)241)不知道UE2无法经由无线网络控制器(RNC)242到达。第三，图3示意了UE3在从URA5移动到URA6(如箭头3-3所示)时进行一次URA更新。
当图3中的UE3进行一次URA更新时，这将传递给UE3的SRNC，即无线网络控制器(RNC)241。传递URA更新给SRNC的规程示意于图4。图4示意了无线网络控制器(RNC)243向SRNC(即无线网络控制器(RNC)241)发送一条URA更新请求消息4-1，而SRNC则(响应)返回一条URA更新响应消息4-2。因而，图4示意了RNC-RNC信令规程，以支持来自另一RNC(DRNC)的URA更新，这里与网络的连接由SRNC建立。
传统地，比如在GPRS中，为支持较大的无线接入网中的低活动移动性而定义了基站控制器(RNC)间的尖锐路由区域边界，并且不允许路由区域在BSC间重叠。然而，目前可以预料到将来的路由区域会在不同RNC间重叠。这样，按照本建议，先要求每个RNC基于永久地存储无线接入网(UTRAN)中所有RNC的信令网地址。作为本建议的第二个要求，信令网地址必须与无线接入网(UTRAN)的URA配置相关。这些建议中的要求被认为是必须的以便能对无线接入网中任何URA内的UE进行寻呼。
然而，前述的建议意味着RNC需要存储与URA相关的全部无线接入网的配置以及哪个RNC在一个特定URA内具有至少一个小区的有关信息。这样，该建议不幸地要求每个RNC中的过多的配置信息，这当然就意味着当无线接入网发展时需要过多的更新任务。
前述建议的缺点可通过本发明来克服。按照在RNC的信息存储，本发明要求RNC只需要基于永久地为其所有URA存储下面两种RNC的RNC信令网地址：(1)具有该URA中至少一个小区的所有其他RNC；以及(2)为该RNC充当其漂移RNC(DRNC)的连接充当服务的RNC的任意RNC。此外，按照本发明的信令方面，具有某一URA中至少一个小区的所有RNC的RNC信令网地址(或者代表该信令网地址的抽象识别符)当需要时可在涉及的RNC间以信令消息形式进行，即所述URA与从其收到URA更新的URA相同。
因而，考虑本发明存储的RNC地址，基于永久地，RNC只需要为其所有URA存储具有该URA中至少一个小区的其他所有RNC的RNC信令网地址。当然，RNC也需要为该RNC充当其漂移RNC(DRNC)的连接而存储SRNC的信令地址，以便能在从参与连接的UE接收到URA更新时，将URA更新传递给SRNC。
比如在图2的情况下，本发明的使用有三个含义。第一个含义是无线网络控制器(RNC)242存储无线网络控制器(RNC)243的信令网地址，因为由于URA5也有无线网络控制器(RNC)243中的小区，所以无线网络控制器(RNC)242需要无线网络控制器(RNC)243的地址。然而，无线网络控制器(RNC)242不需要存储无线网络控制器(RNC)241的信令网地址(因为无线网络控制器(RNC)242中的URA都没有无线网络控制器(RNC)241中的小区)。第二个含义是无线网络控制器(RNC)243存储无线网络控制器(RNC)242的信令网地址，(因为URA5也有无线网络控制器(RNC)242中的小区，所以无线网络控制器(RNC)243需要此地址)。第三个含义是无线网络控制器(RNC)241不需要存储任何其它RNC的信令网地址(URA1和URA2都仅仅存在于无线网络控制器(RNC)241中)。
考虑本发明的信令方面，具有从其收到URA更新的同一URA中至少一个小区的所有RNC的RNC信令网地址(或者代表该信令网地址的抽象识别符)当需要时在涉及的RNC间以信令消息的形式进行传送。这使得能够在移动台进行URA更新的任何URA中支持对移动台的寻呼而不管是哪些RNC具有该URA内的小区。这要求具有从其收到URA更新的同一URA中至少一个小区的所有RNC的RNC信令网地址(或者代表该信令网地址的抽象识别符)当需要时在涉及的RNC间以信令消息的形式进行传送。为此一个适当的事件就是信令规程，即DRNC从移动台接收到URA更新请求消息并将其转发给SRNC。
图5示意了一种情况，其中UE从URA6移动到URA5(如箭头5-1所示)，需要一次URA更新。图6示意了图5场景下一系列的消息，包括DRNC(无线网络控制器(RNC)243)向SRNC(无线网络控制器(RNC)241)发送的URA更新请求消息6-2，以及无线网络控制器(RNC)241向无线网络控制器(RNC)243发送的URA更新响应消息6-2。在图6的系列中，DRNC以URA更新请求消息6-2的形式向SRNC发送下列信息：(1)它自己的信令网地址(或者代表该信令网地址的抽象识别符)；以及(2)无线网络控制器(RNC)242的信令网地址(或者代表该信令网地址的抽象识别符)。无线网络控制器(RNC)242的信令网地址的传输是必需的，因为UE现在在包括了无线网络控制器(RNC)243和无线网络控制器(RNC)242的小区的URA之中。一旦接收到URA更新请求消息6-2的信息，SRNC可(若需要)对包含了无线网络控制器(RNC)242控制的小区C2∶5的整个URA5中的UE进行寻呼。
在图7的场景下，UE从URA4移动到URA3(如箭头7-1所示)并因而将进行一次URA更新。在图8的消息传送系列中，DRNC(即无线网络控制器(RNC)242)并不会在URA更新请求消息8-1中向SRNC发送任意其他RNC的信令网地址(或者代表该信令网地址的抽象识别符)，因为UE所移动进入的那个URA3并没有任何其他RNC中的小区。然而，DRNC仍会在URA更新请求消息8-1中向SRNC(即无线网络控制器(RNC)241)发送其自己的信令网地址(或者代表该信令网地址的抽象识别符)。过程的结果是，SRNC可(若需要)对(完全在无线网络控制器(RNC)242之内的)整个URA3中的UE进行寻呼。
判定从用户设备单元(UE)接收到URA更新请求的RNC如何查找为用户设备单元(UE)充当服务RNC的那个RNC的信令网地址的一种举例方法可参考1999年2月26日提交的系列号为09/258,151的、题为“Method and Apparatus for Transferring Information Between MobileTerminal and Entities In A Radio Access Network(无线接入网中在移动终端和实体间发送信息的方法和装置)”的美国专利申请来理解，在此引入作为参考。查找服务的RNC(SRNC)的信令网地址的其他可能方法也在本发明的范围之内。
因而，按照本发明，每个无线网络控制器(RNC)24仅需要基于永久地存储下面两种RNC的RNC信令网地址(1)具有该URA中的至少一个小区的所有其他RNC；(2)为该RNC充当其漂移RNC(DRNC)的连接充当服务的RNC的任意RNC。这意味着各个无线网络控制器不需要为无线接入网20的整个拓扑内的所有无线网络控制器存储地址。
此外，本发明有利地是要求较少的操作和维护支持来使每个RNC节点都能保持按正确的“URA信息”和RNC信令网地址更新。另外，对特定URA中的移动台活动的寻呼可从得知网络中该移动台位置(URA)的RNC(SRNC)启动，而不管是哪个RNC具有该URA中的小区。此寻呼即便在一些小区被并非接收到最后URA更新的RNC(URA更新时的DRNC)的其他RNC控制时也能进行。
虽然本发明是结合目前看来最实用和优选的实施方案来描述的，但可以理解本发明并不受限于公开的实施方案，相反，本发明力图覆盖包含在附带的权利要求的精神和范围之内的各种修改和等效安排。

Claims (6)

1.一种无线接入网(20)包括多个无线网络控制器(24)，其中包含第一无线网络控制器，该多个无线网络控制器被安放以便建立一个或多个重叠路由区域(URA)，每个重叠路由区域包含由第一无线网络控制器控制的一个小区和由多个无线网络控制器中另一个控制器控制的至少一个小区，该无线接入网的特征在于：
在该多个无线网络控制器之间传送URA更新消息的信令网络，以及
该第一无线网络控制器被配置为响应于在该URA更新消息中包括的信息而仅仅需要为下列两种控制器存储网络地址，即：
控制任何重叠路由区域中小区的该多个无线网络控制器中的任意一个；以及
为该第一无线网络控制器充当其漂移无线网络控制器的连接充当服务无线网络控制器的该多个无线网络控制器中的任意一个。
2.权利要求1的无线接入网，其中该多个无线网络控制器之一是控制核心网与用户设备单元之间连接的服务无线网络控制器，其中当用户设备单元从第一路由区域移动到其中第二无线网络控制器也控制小区的、是重叠路由区域的第二路由区域时，该第一无线网络控制器被配置为在信令消息中向该服务无线网络控制器发送(1)第一无线网络控制器的地址，和(2)第二无线网络控制器的地址，从而使服务无线网络控制器能对整个重叠路由区域内的用户设备单元进行寻呼。
3.一种用于无线接入电信网(20)的无线网络控制器(24)，其特征在于，该无线网络控制器仅仅使用以下内容作为为哪些其他无线网络控制器存储地址的准则，即：
控制重叠路由区域(URA)中小区的那些其他无线网络控制器，该重叠路由区域也具有该无线网络控制器控制的至少一个小区；以及
为该无线网络控制器充当其漂移无线网络控制器的连接充当服务无线网络控制器的那些其他无线网络控制器。
4.权利要求3的无线网络控制器，其中当该无线网络控制器充当漂移无线网络控制器时，并且其中当用户设备单元从第一路由区域移动到是重叠路由区域的第二路由区域时，该无线网络控制器被配置为在信令消息中向服务无线网络控制器发送(1)该无线网络控制器的地址和(2)具有重叠路由区域中小区的任何其他无线网络控制器的地址，从而使服务无线网络控制器能对整个重叠路由区域内的用户设备单元进行寻呼。
5.一种对无线接入网进行操作的方法，其中多个无线网络控制器被安放以提供一个或多个重叠路由区域，每个重叠路由区域包含由第一无线网络控制器控制的一个小区和由多个无线网络控制器中的另一个控制器控制的一个小区，该方法的特征在于：
在该多个无线网络控制器之间发送UAR更新消息，以及
响应于该URA更新消息，配置该第一无线网络控制器为信令的目的而仅为下述控制器存储网络地址，即：
控制一个或多个重叠路由区域中小区的多个无线网络控制器中的任意一个；
为该第一无线网络控制器充当其漂移无线网络控制器的连接充当服务无线网络控制器的多个无线网络控制器中的任意一个。
6.权利要求5的方法，其中多个无线网络控制器之一是控制核心网与用户设备单元之间连接的服务无线网络控制器，其中当用户设备单元从第一路由区域移动到其中第二无线网络控制器也控制小区的、是重叠路由区域的第二路由区域时，该方法还包含：
第一无线网络控制器在信令消息中向服务无线网络控制器发送(1)第一无线网络控制器的地址，和(2)第二无线网络控制器的地址，从而使服务无线网络控制器能对整个重叠路由区域内的用户设备单元进行寻呼。
CNB008125368A 1999-09-07 2000-08-29 无线接入网中重叠路由区域控制信息的传送 Expired - Fee Related CN1139296C (zh)

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