CN1243624A

CN1243624A - 通信系统中的登记方法

Info

Publication number: CN1243624A
Application number: CN98801880A
Authority: CN
Inventors: 马奇·卡斯迪; 丹尼尔·J·迈克唐纳尔德; 兰迪·L·埃克
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1997-11-25
Filing date: 1998-09-04
Publication date: 2000-02-02
Anticipated expiration: 2018-09-04
Also published as: AU9306498A; CN1101998C; DE69835014D1; HK1024355A1; EP0985285A1; EP0985285B1; WO1999027661A1; AU716183B2; US6119017A; EP0985285A4; DE69835014T2

Abstract

通信系统中登记的方法包括检测(201)通信系统中至少一部分中提高的登记水平,选择(203)一组恢复时间,确定(205)小于或等于此组恢复时间的第一随机登记时间,在第一随机登记时间登记(209)第一谈话组的第一通信单元(111),以及在接收到(212)第一谈话组的组激活消息时,延迟(213)登记第一谈话组的至少一个第二通信单元(113)。

Description

通信系统中的登记方法

本发明涉及通信单元频率(RF)通信系统，包括但不限于在RF通信系统中传输消息。

地面移动通信单元系统的基本工作及结构已为人所熟知。地面移动通信单元系统典型地包括一个或多个通信单元(如，在地面移动系统中的车载的或便携通信单元以及在蜂窝系统中的通信单元/电话)以及经过RF通信资源收发信息的一个或多个中继器。这些通信资源可以是窄带频率调制的信道，时分复用时隙，频率对等等。地面移动通信单元系统可以组织成干线通信系统，用在RF覆盖范围内根据逐个通信来分配中继器的方法在用户中分配多个通信资源。

已知存在包括大量通信单元的大的通信系统。有时，当在这种系统中的某个站点出现失效时，当前在失效的站点登记的通信单元就想要加入或登记到邻近的站点以避免断开它们组的通信。但是，有时可能会有非常多的通信单元试图在一极短的时间帧中在一个相邻的站点登记，引起用来进行登记的控制信道中请求溢出，接着此站点可能就不能处理任何请求，包括正常的通信请求。

在另外一些场合，可能需要大量通信单元来在短时间在一个信道上传输信息。在广播数据系统中，单个发送可能将几个有时是几千个接收通信单元作为目标，因为每个单元在每个数据帧中必须发送ACK(证实)或NACK(反证实)，反向信道会被几千个消息所淹没，浪费了通信信道的宝贵的时间。如果不对反向信道的使用进行协调，这些消息中的许多个很可能至少部分地重合起来，导至破坏的ACKs及NACKs，使得发射机不能区分哪个消息被成功地接收了，哪一个没有被成功地接收。一种以协调的方式经过反向信道返回ACKs和NACKs的方法是为每个单元指定一个特殊的时间间隔来传输ACK/NACK。当有许多通信单元时，这种系统会造成通信信道的浪费，要用很长的时间传输消息。

因此，需要一种方法协调大量消息在一个信道上以有序的方式传输，使得接收所有的消息不占用很大量的时间，也不会使信道满到使通信站点变成为不能用的程度。

图1是根据本发明的通信系统的框图。

图2是说明根据本发明登记多个通信单元的方法的流程图。

图3是说明根据本发明由控制器完成的登记多个通信单元的方法的流程图。

下面说明安排或协调在一个信道上以有序的方式传输大量消息的设备和方法。在大量通信单元需要登记到一个系统的情况下，协调消息使得该系统中每个谈话组中的至少一个通信单元很快地登记，从而使谈话组能激活，然后剩下的未登记的通信单元通过传送其登记消息来方便的登记。所有的消息都得到接收而不占用很大量的时间，也不会使信道满到使通信站点成为不可用的程度。

本发明的方法包括下列步骤：检测在通信系统中的至少一部分中提高的登记水平，选择一第一时间，确定一个小于或等于第一时间的第一随机登记时间，在第一随机登记时间登记第一谈话组的第一通信单元，以及在接收到第一谈话组的组激活消息后，延迟登记第一谈话组的至少一第二通信单元。方法还包括下列步骤：选择第二时间，确定一个小于或等于第二时间的第二随机登记时间，在第二随机登记时间登记第二谈话组的第一通信单元，以及在接收到对第二谈话组的登记证实后，延迟登记第二谈话组的至少一第二通信单元。方法还包括下列步骤：从多个谈话组的每个预期的谈话组检测组激活消息，选择第三时间，确定一个小于或等于第三时间的第三随机登记时间，以及在第三随机登记时间登记。

本发明的另一方法包括下列步骤：由控制器检测在通信系统的至少一部分中的提高的登记水平，选择第一时间，向多个通信单元广播此第一时间，从第一谈话组的第一通信单元接收登记，以及向第一谈放组发送登记证实。方法还包括下列步骤：选择第二时间，向多个通信单元广播此第二时间，从第二谈话组的第一通信单元接收登记，以及向第二谈话组的第一通信单元发送登记证实。方法还包括下列步骤：从多个谈话组中的每一个预期的谈话组检测组激活消息，选择第三时间，向多个通信单元广播此第三时间，以及从多个通信单元中的未登记的通信单元那里接收登记。

选择第一时间的步骤包括确定下列之一的步骤：希望登记的多个通信单元；当前的上行请求负荷；可容许的登记失败率；以及使用希望登记的多个通信单元，当前的上行请求负荷和可容许的登记失败率中的至少一个来选择第一时间。选择第二时间或第三时间的步骤包括确定下列之一的步骤：希望登记的通信单元数；当前的上行请求负荷；当前的上行非登记负荷；和可容许的登记失败率；以及使用希望登记的通信单元数，当前的上行请求负荷，当前的上行非登记负荷，和可容许的登记失败率中的至少一个来选择第二时间。

本发明的另一方法包括下列步骤：由第一谈话组的通信单元来检测在通信系统的至少一部分中的提高的登记水平，选择第一时间，确定一个小于或等于第一时间的第一随机登记时间，监测第一谈话组的组激活消息，和当在第一随机登记时间之前接收到此组激活消息时，延时该通信单元的登记。当第一随机登记时间出现在接收到该组激活消息之前时，通信单元在第一随机登记时间登记。方法还包括下列步骤：监测除了第一谈话组外的谈话组的组激活消息，当接收到除了第一谈话组外的谈话组的组激活消息时，选择第二时间，确定一个小于或等于第二时间的第二随机登记时间，以及当在第二随机登记时间之前接收到第一谈话组的组激活消息时，延迟该通信单元登记。当第二随机登记时间出现在接收到组激活消息之前时，通信单元在第二随机登记时间登记。方法还包括下列步骤：从多个谈话组中的每个预期的谈话组检测一组激活消息，选择第三时间，确定小于或等于第三时间的第三随机登记时间，以及在第三随机登记时间登记。

图1画出通信系统的框图。控制器101，例如从摩托罗拉公司可得到的区域控制器，控制包括至少三个通信站点S₁，S₂和S₃的通信系统，它们分别有三个不同的覆盖范围103，105和107。每个站点处是一组中继多个通信资源的中继器或基站109。在通信系统的覆盖范围各处分布着多个通信单元111，113，115和117。如果，例如，控制中间覆盖范围105的站点S₂丢失与控制器101的通讯或以其他方式不能提供宽范围或站点间的通信时，现在附属于维持覆盖范围105的通信站点S₁的所有的通信单元111，113，115和117就会到能够宽范围通信和登记的最邻近的站点去。典型的，通信单元111和113会试图到第一站点S₁去登记而通信单元115和117会试图到第三站点S₃去登记。优选实施方式中，在一站点登记包括发送包括通信单元标志和谈话组标志的消息。

本发明提供由111，113，115和117这些通信单元有序的登记从而避免在通信单元试图登记时在它们之间的冲突，同时恢复更有效地向通信系统提供通信资源的能力。本发明还提供有序的协调传输其他类型消息，如ACKs和NACKs，以及所有被称为登记消息的那些消息，并且在说明书中把传送登记消息的动作称为登记。登记包括传送包括通信单元标志，谈话组标志，和证实之中至少一个的消息。

登记多个通信单元的方法画在图2的流程图中。图2的流程图的许多步骤可以由控制器101也可以由通信单元111来完成的。优选实施方式中，控制器101完成图2的方法中的尽可能多的步，即，完成图3的流程图的方法，而通信单元完成剩下的步。将针对通信单元111说明图2的流程图，也会指出那些可由控制器101完成的步骤。在201步，检测到提高的登记水平。提高的登记水平可能在通信系统的一个或多个站点出现。在一实施方式中，此检测包括检测站点失效。替代的，检测包括例如从控制器101接收提高的登记水平的指示。此外，检测可包括通信单元111确定通信系统中至少一部分的登记水平，并且当登记水平高于一阈值时，认为此登记水平提高了。此阈值可以是，例如，在两分钟时间间隔中每秒钟三个登记消息。可由控制器101完成201步。优选实施方式中，当检测到邻近的站点失效时，例如，当向邻近位置的通信或通信链路不工作时，控制器101检测到提高的登记标准。替代的，控制器101可从通信系统中的站点S₁，S₂或S₃或通信单元111中之一接收提高的登记标准的指示。另外，检测包括控制器101确定通信系统中至少一部分的登记水平，且当登记水平高于一阈值时，认为此登记标准是提高了的。此阈值可以是和通信单元111所使用的相同的阈值。

203步，选择一个组恢复时间。在此替代的实施方式中，选择一组恢复时间的步可包括计算一个当由通信单元111完成203步时对于预定数目的通信单元登记足够大的时间。替代的，通信单元111可用从控制器101或其他基础结构，如位置控制器或智能中继器处接收的消息中提取一组恢复时间的方法来选择一组恢复时间，智能中继器如从摩托罗拉公司可得到的Intelli Repeater^TM基站或中继器。可将此组恢复时间存储在通信单元111中。如针对图3所述，控制器也可完成在203步确定一组恢复时间的这一步。然后程序继续到205步，此步中由此组恢复时间确定出随机登记时间。随机登记时间最好小于或等于此组恢复时间。

在207步确定是否出现随机登记时间。如果在207步出现随机登记时间，通信单元111在209步登记，程序结束。如果在207步随机登记时间还未出现，程序继续到211步，此步确定是否出现组激活。在优选实施方式中组激活包括接收到一个组激活消息，如登记证实，组呼叫消息，或组信令消息。登记证实包括控制器对登记请求消息的响应。一个组呼叫消息包括指示在通信站点有一个活动的组呼叫的消息。组信令包括与一组业务相关的任何类型的信令，如指示在一特定的谈话组出现紧急情况的紧急告警消息。优选实施方式中组激活消息包括谈话组的标志。可由监视通信系统中的控制信道的通信单元111进行这种激活的检测。控制器101采用在211步观察控制信道和通过如上所述的通信登记或其他组激活消息来处理谈话组的方法来检验组激活。如果在211步没有组激活，程序继续207步，如果在211步有组激活，程序继续212步，此步确定激活是否属于通信单元111所在的那个谈话组。如果谈话组激活属于单元的谈话组，程序继续213步，此步延迟登记。优选实施方式中，对在211步已检测为激活的谈话组内的那些还未登记的通信单元111延迟登记，延迟时间包括延迟到通信系统中的多个谈话组中的每个谈话组中至少一个通信单元登记为止。

215步确定是否在此通信站点的所有的预期要用的谈话组都激活了。预期要用的谈话组是在此通信站点要发起或参加对话的那些谈话组，因此，当检测到某种形式的组激活，如检测到一个谈话组的成员登记时，谈话组是激活的。通信单元111可以采用设置一个定时器并检测定时器终止的方法来做出此决定。可以将定时器的时间设置为要进行激活检测的通信单元的系统中每个谈话组所要花费估计的时间。一种用于通信单元111决定何时所有的谈话组是激活的替代的方法是确定何时控制信道上在一预定的时间没有出现新的谈话组激活。可替代地，通信单元确定何时在控制信道上在一预定的时间间隔中新通信单元的登记降低到低于一个阈值，如平均登记水平。为说明控制器101如何执行215步参看图3。

如果在212步激活的谈话组不属于单元的谈话组，程序继续217步，此步选择一个新的组恢复时间。当通信单元选择一新的组恢复时间时，新的组恢复时间可以简单地就是比前面的组恢复时间小一点的值，并且也可以是一固定的时间。作为控制器101如何选择新的组恢复时间的例子参见图3。执行215步直到所有的谈话组都激活了。如果在215步所有的谈话组都激活了，程序继续219步，此步选择单独的恢复时间。通信单元111可用类似于在203步选择初始的恢复时间的方式来选择单独的恢复时间。控制器101可以用类似于它在203步选择时间的方式来设置时间。无论是通信单元111还是控制器101可在219步选择单独的恢复时间，此程序与其中的哪个装置在203步确定组恢复时间无关。另外，可将此单独的恢复时间设为等于203步的起始的组恢复时间。通信单元在221步确定随机登记时间，通信单元在223步在随机登记时间登记，程序结束。

可以由控制器101来完成的安排通信单元登记的方法示于流程图3。301步控制器101检测提高的登记水平。提高的登记水平可能只出现在通信系统的一部分当中，如在通信系统的许多站点中的一个或两个中。当多站点的通信系统中的一个站点失效时，失掉与系统中其余部分的通信时，或失去站点间通信(也称作是宽范围的通信)的能力时，通常会出现提高的登记水平。也可以假定在一天中的特殊时间有提高的水平，如换班时间(shift time)或在紧急情况。

303步选择一组恢复时间。优选实施方式中，控制器确定希望在特定的站点登记的通信单元数，在此站点的当前上行请求负荷，以及容许的登记失败率。然后控制器101使用希望在特定的位置登记的通信单元数，在此位置的当前上行请求负荷，以及容许的登记失败率来选择一组恢复时间。可使用下列等式：

T＝a×S/(Ln(F)-Ln(C)-a×B)，其中T＝时间值，以秒为单位；a＝常数；S＝希望登记的通信单元数；F＝失败率，以百分数(0至100，而不是0.00至1.00)表示；C＝常数；而B＝基本的业务负荷，以每秒的消息数为单位。优选实施方式中，常数的值为a＝1.4而C＝0.06。可用下式计算期望的通信单元的数：

S＝T×(N-M)，其中：S＝希望的通信单元数；T＝上面计算出的时间值；N＝新的登记率，以每秒的登记数为单位；而M＝基本的登记率，即在提高登记水平之前的每秒登记数。首先以S的起始值使用T的公式，S的起始值是在某站点不可用的情况下的(通信单元总数)/(邻近站点数)，或者是与提高登记水平的原因(如一个发送到S个通信单元的消息要求每个通信单元都发送一个ACK)有关的一个估值。然后使用第二个公式根据量测系统中的工作情况来更新预期通信单元的数。为避免(Ln(F)-Ln(C)-a×B)为负值或零，优选实施方式中若(Ln(F)-Ln(C)-a×B)小于一个小正值(如0.1)，则将T设置为一个大的正值(如1000秒)。

305步将在303步选择的一组恢复时间广播至合适的目标通信单元，如那些在301步检测到的登记水平被提高的站点中的通信单元。在307步控制器101处理进来的任意登记。控制器101如上所述通过接收对一谈话组的登记，处理一组呼叫消息，或处理一组信令消息来检测组激活。程序继续311步，控制器在此步确定是否在此站点的所有预期使用的谈话组都激活了。优选实施方式中，控制器101采用等待直到一通信单元对每个谈话组登记的方法来作出控制器101已在系统中登记的决定。这种登记可能出现在301步以前。如果在一定的时间间隔没有出现对于未激活的谈话组的激活，控制器也可允许激活比全部谈话组少的谈话组。

若在311步所有的激活组现在都未激活，程序继续313步，控制器在此步选择一组新的恢复时间，程序继续305步。新一组恢复时间可由首先确定希望在此站点登记的通信单元数，该站点当前上行登记负荷，此站点当前上行非登记负荷，以及可容许的登记失败率中的至少一个来确定。此站点当前上行登记负荷是接收的登记消息的速率，以每秒消息数为单位。此站点当前上行非登记负荷是接收的任何其他上行消息的速率，以每秒消息数为单位。可容许的登记失败率是可能失败但仍允许此系统以可接受的性能工作的登记消息的百分数。然后控制器101使用希望登记的通信单元数，当前上行登记负荷，当前上行非登记负荷，以及可容许的登记失败率中至少一个来确定新的组恢复时间。可以在控制器中的表内找到此信息，或使用如上面讨论的等式来计算。一般，新的组恢复时间是比以前的组恢复时间短一些的时间。在311步一旦所有的谈话组都激活了，程序继续315步，控制器101在此步选择单独的恢复时间。优选实施方式中，控制器101确定希望登记的通信单元数，当前上行登记负荷，当前上行非登记负荷，以及可容许的登记失败率中的至少一个。然后控制器101在315步使用这些因子中的至少一个得出单独的恢复时间。可以使用如上面讨论过的等式。317步广播单独的恢复时间，并且如在已知的319步技术那样处理单独的登记，程序结束。优选实施方式中，逐个站点地执行图3的流程图的步，即对每个站点检测其提高的登记水平。

下文说明本发明的特殊应用。在检测到多站点通信系统的一个站点S₂失效时，控制器101采用确定在失效的站点登记的通信单元数，和在邻近该失效站点的站点数之间分配此数的方法来确定通信单元111，113，115和117中的多少个可能移到邻近失效的站点S₂的宽范围站点S₁和S₂的每个去。然后控制器101广播所有通信单元需要的一组恢复时间以便无冲突地登记。然后每个通信单元根据广播的组恢复时间来决定随机登记时间并在随机登记时间登记，除非在一特殊的通信单元的随机登记时间之前检测到与该通信单元有关的谈话组的谈话组激活。若检测到谈话组激活，在那个谈话组中还未登记的所有的通信单元将延迟登记。每一次谈话组激活，或出现还未登记的(即，加入)谈话组的新登记，考虑到现在登记的或激活的谈话组不再需要登记以得到该站点的谈话组资源，控制器101都重新计算新恢复时间。此新的恢复时间会比前的组恢复时间短些。每次检测到对一新谈话组的激活，该组恢复时间就变小直到系统中的所有的谈话组都占满时为止。当所有的谈话组都在系统中被登记，或它们中已有激活时，控制器就要求剩下的未登记的通信单元113，115和117在该站点中登记。典型地，对每个谈话组的组激活会在比起初的计算的组恢复时间短许多的时间出现，因此所有的通信单元可以用比所有的通信单元登记短得多的时间参加到激活的谈话组，而不需要登记。在整个登记程序中，控制器为剩下的单元计算新的恢复时间，此时间是为恢复除了已经恢复的单元以外的全部通信单元所必须的，典型的，每个谈话组大约有一个通信单元需要在该站点的谈话组的前面的恢复时间登记。因此，还是有非常多的通信单元需要在新站点登记，尽管这些单元可以参加组中呼叫直至进行登记。控制器广播单独的恢复时间，每个通信单元根据此单独的恢复时间决定新的随机登记时间，并在此新的随机时间登记。

可以在单独的通信单元111中实施本方法，而无须由控制器或通信系统的基础设施中的其他装置帮助。在这种方法中，每个通信单元在检测到站点失效或接收到包含着指示系统中目前要求提高登记水平的消息时。每个通信单元就取一个大的随机恢复时间，这个时间是为恢复所有的通信单元而不会在系统中产生冲突所必需的。可以根据已知的通信系统中的负荷标准将此数编程到通信单元中。然后通信单元在等候登记的同时监视组登记。如果等候登记的通信单元注意到组登记或另一谈话组的其他的谈话组激活，通信单元将根据控制信道业务量减小随机组登记时间。组恢复的通信单元起动一个中间的固定的定时器(intermediatefixed timer)。当固定定时器到时时，未登记的，剩下的通信单元就起动一个随机的单独的定时器，并且在该随机的单独的定时器到时时登记。

本方法的优点是在通信系统内提供谈话组，而且可以在系统中成功地进行谈话组通信而不需要所有的通信单元都单独对系统登记。当每个谈话组至少一个通信单元在系统中尽快地登记后，系统可以分配资源并将呼叫导向通话组中的各单元以便于系统内通信。没有分配资源而将呼叫导向谈话组，谈话组中的各单元会丢掉它们想要的通信。尽可能快地登记这些单独的单元及谈话组以使通信损失最小是个优点。本发明也控制通信单元登记的速率，从而优化通信单元的登记时间以使控制信道不超载。本发明也有益于其他类型的消息，如证实消息。

Claims

1.一种方法，包括下列步骤：

检测通信系统中至少一部分中的提高的登记水平；

选择第一时间；

确定一个小于或等于此第一时间的第一随机登记时间；

在第一随机登记时间登记第一谈话组的第一通信单元；

一旦接收到第一谈话组的组激活消息，延迟第一谈话组的至少一个第二通信单元的登记。

2.权利要求1的方法，其中延迟步包括一直延迟直到多个谈话组中每个谈话组的至少一个通信单元登记为止。

3.权利要求1的方法，还包括下列步骤：

选择第二时间；

确定一个小于或等于第二时间的第二随机登记时间；

在第二随机登记时间登记第二谈话组的第一通信单元；

一旦接收到第二谈话组的登记证实，延迟第二谈话组的至少一个第二通信单元的登记。

4.一种方法，包括下列步骤：

由控制器检测通信系统中至少一部分中的提高的登记水平；

选择第一时间；

向多个通信单元广播此第一时间；

从第一谈话组的第一通信单元接收登记；

向第一谈话组的第一通信单元发送登记证实。

5.权利要求4的方法，还包括下列步骤：

选择第二时间；

向多个通信单元广播此第二时间；

从第二谈话组的第一通信单元接收登记；

向第二谈话组的第一通信单元发送登记证实。

6.权利要求4的方法，其中选择第一时间的步包括下列步骤：

确定至少下列之一：

想要登记的通信单元数；

当前上行请求负荷；以及

可容许的登记失败率；

使用想要登记的通信单元数，当前的上行登记负荷，和可容许的登记失败率中的至少一个来选择第一时间。

7.一种方法，包括下列步骤：

由第一谈话组中的通信单元检测通信系统中至少一部分的提高的登记水平；

选择第一时间；

确定小于或等于此第一时间的第一随机登记时间；

监视第一谈话组的组激活消息；

当在第一随机登记时间之前接收到组激活消息时，延迟通信单元登记。

8.权利要求7的方法，还包括当第一随机登记时间出现在接收到组激活消息之前时，通信单元在第一随机登记时间登记的步。

9.权利要求7的方法，还包括下列步：

监视除第一谈话组之外的谈话组的组激活消息；

当接收到除第一谈话组之外的谈话组的组激活消息时，选择第二时间；

确定小于或等于此第二时间的第二随机登记时间；

当在第二随机登记时间之前接收到第一谈话组的组激活消息时，延迟通信单元登记。

10.权利要求7的方法，还包括下列步骤：

检测多个谈话组的每个预期的谈话组的组激活消息；

选择第三时间；

决定小于或等于此第三时间的第三随机登记时间；

在第三随机登记时间登记。