CN1710988A - 减少移动通信系统中的切换期间的等待时间的方法和装置 - Google Patents

减少移动通信系统中的切换期间的等待时间的方法和装置 Download PDF

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Abstract

提供一种减少用于双模式接入终端在3G1x和EV－DO技术之间的数据会话切换时间的方法。通常，双模式接入终端使用EV－DO技术通过基站和特定分组数据服务结点(PDSN)与数据网通信。当EV－DO技术变为至少暂时不可用时，启动切换过程使得与数据网的通信可以使用3G1x技术继续。在切换期间，接入终端提供包含国际移动用户标识符(IMSI)的接入网标识(ANID)。基站内的无线电网络控制器提取IMSI并使用它来选择与EV－DO技术使用的相同PDSN，消除了接入验证、授权和记费(AAA)服务器并执行再验证过程的需要。

Description

减少移动通信系统中的切换期间的 等待时间的方法和装置
技术领域
本发明通常涉及电信，以及更具体地说，涉及无线通信。
背景技术
信息技术和Internet领域内的显著增长已产生对于高性能无线Internet技术的需要。通信设备，诸如个人数字助理和智能电话允许用户在移动时无线地通信。提供高速、高性能无线Internet连接性的一个技术是阶段1仅发展-数据(1xEV-DO)。
在一些社区中，在过去的时间正分阶段进行1xEV-DO，一些区域当前支持该新技术，而其他区域却不支持。即，许多区域支持较早的技术，诸如3G1x和更新的1xEV-DO技术，而其他区域仅支持较早的技术是很常见的。因此，能利用1xEV-DO技术的通信设备通常被配置成也使用较早的技术通信。因此，当1xEV-DO技术在一个区域中可用时，通信设备利用其存在并使用新的高速技术通信。然而，当仅可用较早的技术时，迫使通信设备使用较早的相对慢速的技术。
通信设备的用户可能穿过1xEV-DO技术的可用性实质上变化的区域。因此，通信设备会经常在较早和较新技术之间切换。每次这种切换(通常称为越区切换)发生时，切换过程浪费相当大的时间周期(通常被称为等待时间)。在该验证期间，不交换数据信号，因此，系统性能受损。
本发明针对克服或至少降低上述一个或多个问题的影响。
发明内容
在本发明的一个方面中，用于控制第一和第二技术之间的切换的方法。该方法包括接收包含国际移动用户标识符的信号，以及基于国际移动用户标识符，选择分组数据服务结点。
在本发明的另一方面中，提供一种用于控制第一和第二技术之间的切换的方法。该方法包括在使用第一技术进行通信的期间，选择分组数据服务结点，以及在到第二技术的切换期间，选择同一分组数据服务结点。
附图说明
通过参考结合附图的下述描述，理解本发明，其中相同的标记表示相同的元件，以及其中：
图1格式上描述采用1xEV-DO和3G1x技术两者的通信系统；
图2是根据本发明的一个实施例，图1的通信系统的更详细框图；以及
图3格式上描述用于控制基于1xEV-DO的系统和基于3G1x的系统之间的切换的处理流程。
尽管本发明允许各种修改和替代形式，在图中通过举例示出了其具体的实施例并详细地描述。然而，应理解到具体实施例的描述不打算将本发明限定于所公开的特定形式，而相反，本发明应当覆盖落在由附加权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等效和替代方式。
具体实施方式
下面描述本发明的示例性实施例。为了清楚起见，在本说明书中不描述实际实现的所有特性。当然将意识到在任何这些实际实施例的开发中，必须做出许多实现具体的判断来实现开发者的特定目标，诸如符合将从一个实现到另一实现改变的系统有关和企业有关的约束。此外，将意识到这些开发努力可能复杂且费时，但不必说，是具有本公开内容的好处的普通技术人员采取的惯例。
在EV-DO RAN验证的环境下提供在此所述的方法学，但本领域的技术人员将意识到本发明的原理可以适用于各种通信技术，而不背离本发明的精神和范围。通常，在此描述在消除支持A12接口的需要的同时，降低3G1x和EV-DO之间的数据会话切换时间的方法学。即，本发明用来有效地旁路A12接口。
现在转到图，以及特别参考图1，根据本发明的一个实施例，格式示出通信系统100。通常，系统100由允许通过接入网122与数据网125，诸如Internet通信的一个或多个接入终端120组成。接入网由多个部件组成，包括一个或多个包括无线电网络控制器131的基站(BTS)130。在所示的实施例中，BTS 130连接到根据由各个接入终端120使用的技术，将信号可控制地传送到3G1x系统150或1xEV-DO系统155的一对路由器140、142。例如，如果接入终端120是利用3G1x技术的较早型号，那么从接入终端120接收的信号被路由通过3G1x系统150。另一方面，如果接入终端120利用1xEV-DO技术，那么从接入终端120接收的信号被路由通过1xEV-DO系统155。3G1x系统150和1xEV-DO系统155均连接到数据网125以便使用与每个接入终端120有关的技术，在接入终端120和数据网125之间传递信息。
现在转到图2，示出了图1的通信系统100的示例性实施例的更详细框图表示。在1xEV-DO和3G1x系统之间切换的环境下，提供本发明，然而，本领域的技术人员将理解到本发明可以适用于支持数据和/或语音通信的其他系统，而不背离本发明的精神和范围。系统100包括位于通过一个或多个基站(BTS)130，允许一个或多个接入终端120与数据网125，诸如Internet通的中心局215的1xEV-DO移动服务器210和3G1x移动服务器212。接入终端120包括各种设备，包括便携式电话、个人数字助理(PDA)、膝上型电脑、数字寻呼机、无线卡和能通过BTS130接入数据网125的任何其他设备中的一个。
在一个实施例中，每个BTS130通过一个或多个连接245，诸如T1/EI线路、Ethernet等等，连接到路由器140、142。
图2的移动服务器210、212通常提供连接建立、移动性管理、传输和系统管理服务。在所示的实施例中，1xEV-DO移动服务器210包括1xEV-DO控制器255和分组控制功能(PCF，packet controlfunction)模块257。1xEV-DO控制器255支持图1的通信系统100中的1xEV-DO服务。在一个实施例中，PCF模块257缓冲从分组数据服务结点(PDSN，packet data service node)260(如下所述)接收的数据，以及在待用状态期间保持数据。PCF模块257可以通过开放R-P(A10-A11)接口支持通信，其中A10接口可以用于分组业务以及A11接口用于信令。因为开放R-P接口对本领域的技术人员来说是非常公知的，在此不再详细地描述。类似地，在所示的实施例中，3G1x移动服务器212包括3G1x控制器256和分组控制功能(PCF)模块258。3G1x控制器256支持图1的通信系统100中的3G1x服务。在一个实施例中，PCF组件258缓冲从PDSN260(如下所述)接收的数据，以及在待用状态期间保持数据。
在所示的实施例中，PDSN260连接在路由器140、142和数据网125之间。PDSN260还连接到验证、授权和记费(AAA)服务器265。PDSN260通常通过由AAA服务器265提供的安全信息，建立与接入终端120的安全通信。在一个实施例中，PDSN260记录数据利用率，在开放R-P(A10-A11)接口上从PCF组件257接收记费信息，关联数据以生成记费信息，并将关联的信息转发到AAA服务器265。PDSN260也可以维护用于接入终端120的服务清单和唯一链路层标识符。
数据网125可以是分组交换数据网，诸如根据网际协议(IP)的数据网。在名为“Internet Protocol”，注明日期1981年9月的请求说明(RFC)791中描述过IP的一个版本。其他IP版本，诸如IPv6，或其他无连接、分组交换标准也可以用在另外的实施例中。在名为“Internet Protocol，Version 6(IPv6)规格”，注明日期1998年12月的RFC2460中描述过IPv6的版本。在另外的实施例中，数据网125也可以包括其他类型的基于分组的数据网。这些其他基于分组的数据网的例子包括异步传输模式(ATM)、帧中继网络等等。
如在此所使用的，“数据网”可以指一个或多个通信网、信道、链路或路径，以及用来在这些网络、信道、链路或路径上路由数据的系统或设备(诸如路由器)。
应理解到图1的通信系统100的结构实质上是示例性的，以及更少或另外的部件可以用在其他实施例中，而不背离本发明的精神和范围。例如，在一个实施例中，系统100可以包括网络管理系统(未示出)，提供用于1xEV-DO网络的操作、管理、维护和提供功能。另外，系统100可以包括在BTS130和路由器140之间连接的一个或多个复用器(未示出)，用于执行协议转换。类似地，可以将其他部件增加到图1的通信系统100或从其移出其他部件，而不背离本发明的精神和范围。
除非特别说明，或从论述显而易见，术语，诸如“处理”或“计算”或“计算”或“确定”或“显示”等等是指将表示为计算机系统的寄存器和存储器内的物理、电子量的数据操作和变换为类似地表示为计算机系统的存储器或寄存器或其他这种信息存储、传输或显示设备内的物理量的计算机系统，或类似的电子计算设备的动作和处理。
本领域的技术人员将意识到当接入终端120移过物理区域时，可能通过支持3G1x技术和1xEV-DO技术的一些区域，诸如图1和2所示。然而，可以存在其中未配置1xEV-DO技术或者不可用的其他相邻地理区域。当接入终端120在这两种区域之间转换时，期望接入终端120从一个技术切换到另一个。例如，当接入终端从支持1xEV-DO技术的区域移动到不支持的另一个区域时，接入终端从1xEV-DO技术切换到3G1x技术是有用的。该切换发生期间的时间周期通常被称为越区切换，以及由于切换，在信息传输中经受的任何延迟通常被称为切换等待时间。技术之间的切换也可以在支持两种技术的小区内出现，但1xEV-DO技术例如因为差的信号质量而变得至少暂时不可用。
与先前系统中的3G1x和EV-DO之间的切换有关的切换等待时间大大有助于PDSN之间的点对点协议(PPP)再同步和切换。本发明通过在两个技术中使用相同PDSN集和相同国际移动用户标识符(IMSI，International Mobile Subscriber Identifier)而避免了这些延迟。在现有的EV-DO系统中，不从接入终端120获得实际或真实的IMSI。相反，接入终端通常提供接入网标识(ANID，access networkidentification)，以及AAA服务器265保持将ANID与实际或真实IMSI相关联的表。因此，在现有系统中，PDSN260必须访问AAA服务器265来获得IMSI。访问AAA服务器265所花的时间增加了相当大的等待时间。
PDSN260使用实际或真实IMSI来确定是否有存在的PPP会话，由此，确定是否需要PPP再同步。因此，在3G1x和EV-DO之间的切换期间，不可避免地执行PPP再同步。如下面更详细所述，在本发明的一个实施例中，在无线电接入网(RAN，Radio Access Network)验证过程期间，从RNC 131获得实际或真实的IMSI使得可以避免PPP再同步。在本发明的示例性实施例中，接入终端120被配置成产生采用形式IMSI@realm(例如 9733866530@lucent.com)的网络接入标识符(NAI，Network Access Identifier)。因此，在RAN验证期间，BTS130内的RNC131从接入终端120接收NAI，提取或解析@符号前的前导字符，并使用这些字符作为实际或真实IMSI。本领域的技术人员将意识到在本发明的上下文中，RAN验证的目的不是验证接入终端120，而是获得实际或真实IMSI。一旦获得了实际或真实IMSI，EV-DO RNC能选择由3G1x RNC使用的同一PDSN，从而避免PDSN间切换和相关延迟。
现在参考图3，示出了描述使用有效旁路A12接口的技术建立的初始EV-DO会话的呼叫流程。该过程从步骤300开始，接入终端120和接入网122根据EV-DO Rev0标准，启动EV-DO会话并建立连接。在该过程期间，接入网122接收随机接入终端标识(RATI，RandomAccess Terminal Identity)，而不是单播接入终端标识(UATI，UnicastAccess Terminal Identity)。由于在接入终端120和接入网122之间没有会话存在，建立协商、存储并用于接入终端120和接入网122之间的通信的协议和协议配置的会话。
在305，接入终端120表示其准备好与接入网122交换数据。在310，接入终端120和接入网122启动点对点协议(PPP)和链路控制协议(LCP)协商用于接入验证。
在315，接入网122生成随机询问并在询问握手验证协议(CHAP，Challenge Handshake Authentication Protocol)询问消息中将其发送到接入终端120。接入终端120提供CHAP响应。接入网122从CHAP响应中提取NAI的用户部分并将此视为移动结点标识(MN ID)。由于已经禁止A12接口，接入网122不验证CHAP询问，而是在320，将CHAP接入验证成功的表示返回给接入终端120。
在步骤325，接入网122通过将位置分配发送到具有接入网标识(ANID)的接入终端120，调用传统的位置更新过程，然后从接入终端120接收位置完成确认。
在330，接入终端120表示它已经准备好在服务流上交换数据(例如用于连接到分组数据网的缺省分组应用的流量控制协议处于开放状态)。分组控制功能(PCF)意识到无与接入终端120有关的A10连接可用，并通过将MN ID的后4位数除以配置的PDSN的数量来选择PDSN260。余数被用作索引以便从PDNS260的清单中选择。在335，PCF将A11注册请求消息发送到PDSN260并包括其当前接入结点标识(CANID，Current Access Node Identification)。在340，确认A11注册请求消息以及PDSN260通过返回具有接受表示和被设置成配置的Trp值的使用期限的A-11注册应答消息来接受连接。更新PDSN260处的A10连接绑定信息以便指向PCF，以及由PCF发送CANID并与IMSI一起存储。PCF停止计时器Tregreq。
在该点，建立R-P连接并在完成PPP协商后，分组数据能在接入终端120和PDSN260之间流动。接入终端120定期地调远以便执行3G1x空闲状态过程。
上述过程阐述在从3G1x技术到EV-DO技术的切换期间进行的上述示例性过程。在与之对比中，下述过程阐述在从EV-DO技术到3G1x技术的切换期间进行的示例性过程。
该情形假定接入终端120支持ISA-56Rev A过程以便在发起消息中传送PANID。该情形要求3G1x RNC/PCF支持A11注册请求中的PANID/CANID。对接入终端120具有有效EV-DO连接的情形，接入终端120可以确定EV-DO信号强度不再充足而将调回到3G1x技术。如果相反，接入终端120在EV-DO上处于空闲状态，如果接入终端120到达EV-DO覆盖的末端，则可发生到3G1x技术的待用切换。接入终端120发送具有先前从EV-DO获得的PANID的发起消息以便将数据会话移动到3G1x。
3G1x RNC/PCF具有与EV-DO RNC相同的PDNS 260列表并由于IMSI散列算法相同而选择相同的PDSN260。3G1x RNC/PCF在A11注册请求中，将IMSI、移动事件指示符(MEI，Mobility EventIndicator)、接收的PANID和PCF的CANID转发到PDSN。由于对于该IMSI，PPP会话已经存在，以及接收的PANID与存储在PDSN260中用于该会话的ANID匹配，PDSN260确定不需要PPP再同步。PDSN260发送A11注册应答并将接收的CANID存储在其ANID字段中。然后，接入终端120可以开始传送数据。PDSN260还将A11注册更新发送到EV-DO RNC/PCF，导致消除R-P。EV-DO会话信息仍然保持在RNC中。
现在转到切换返回到EV-DO技术的情形，当3G1x数据连接有效时，接入终端120不监视EV-DO。接入终端120在3G1x上完成数据传输并在定时器届满后返回到待用状态。接入终端120定期地扫描EV-DO并捕获可接受的导频。如果服务EV-DO RNC与先前的EV-DO连接中使用的RNC相同，则接入终端120发送具有从3G1x获得的PANID的未经请求的位置通知。由于EV-DO会话还未届满，不需要RAN验证以及会话信息(包括IMSI)存储在RNC/PCF中。
EV-DO RNC/PCF在A11注册请求中，将IMSI、MEI、接收的PANID和PCF的CANID转发到PDSN260。由于对于该IMSI，PPP会话已经存在以及接收的PANID与存储在PDSN260中的ANID匹配，PDSN260确定不需要PPP再同步。PDSN260发送A11注册应答并将接收的CANID存储在其ANID字段中。PDSN260将A11注册更新发送到3G1x PCF以便清除R-P连接。
接入终端120执行EV-DO和3G1x系统150、155中的空闲状态过程以及当有数据要发送时，能建立EV-DO连接。
应注意到如果接入终端120从3G1x返回到不同于在前EV-DORNC的EV-DO RNC，则存在分配新的UATI和在EV-DO RNC之间传送会话信息的增加步骤。由于从先前的EV-DO RNC检索会话信息(以及IMSI)，不再执行RAN验证。A11过程与上述相同。参见用于详细呼叫流程的IS-878-1章节3.6.1。
本领域的技术人员将意识到在各个实施例中所述的各种系统层、例程或组件可以是可执行控制单元。控制单元可以包括微型处理器、微型控制器、数字信号处理器、处理器卡(包括一个或多个微型处理器或控制器)，或其他控制或计算设备。在本论述中所引用的存储设备可以包括用于存储数据和指令的一个或多个机器可读存储介质。存储介质可以包括不同形式的存储器，包括半导体存储器件，诸如动态或静态随机存取存储器(DRAM或SRAM)、可擦除和可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)和闪存、磁盘，诸如固定、软盘、可移动盘，其他磁性介质，包括磁带，以及光介质，诸如紧密盘(CD)或数字视频盘(DVD)。组成各个系统中的各种软件层、例程或组件的指令可以存储在各个存储设备中。指令当由各个控制单元220执行时，使相应的系统执行编程动作。
在此公开的特定实施例仅是示例性的，因为本发明可以用具有在此教导的好处的对本领域技术人员明显的不同但等效的方式修改和实施。此外，不打算限定到在此示出的结构或设计的细节，而如下述权利要求所述。因此，很显然在此公开的特定实施例可以改变或修改以及所有这些改变均视为在本发明的精神和范围内。因此，在此寻求的保护如下述权利要求所述。

Claims (8)

1.一种用于控制第一和第二技术之间的切换的方法，包括：
接收包含国际移动用户标识符的信号；
在无线电网络控制器中，从所述信号中解析国际移动用户标识符；以及
基于解析的国际移动用户标识符，选择分组数据服务结点。
2.如权利要求1所述的方法，其中，接收包含国际移动用户标识符的信号进一步包括接收接入网标识。
3.如权利要求2所述的方法，其中，接收接入网标识进一步包括接收具有嵌入其中的国际移动用户标识符的接入网标识。
4.如权利要求3所述的方法，其中，从所述信号中解析国际移动用户标识符进一步包括从接入网标识中提取国际移动用户标识符。
5.一种通信系统，包括：
无线电网络控制器，用来接收包含国际移动用户标识符的信号；以及
分组数据服务结点，用来从无线电网络控制器接收国际移动用户标识符。
6.如权利要求5所述的通信系统，其中，所述无线电网络控制器用来接收在接入网标识中包含国际移动用户标识符的信号。
7.如权利要求5所述的通信系统，其中，所述无线电网络用来接收具有嵌入其中的国际移动用户标识符的接入网标识。
8.如权利要求7所述的通信系统，其中，所述无线电网络控制器用来从接入网标识中解析国际移动用户标识符。
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