CN1947436A

CN1947436A - 自组织通信网络和方法

Info

Publication number: CN1947436A
Application number: CNA2005800134984A
Authority: CN
Inventors: 纳娜·斯瓦内·泰森; 斯文德·弗兰德森; 戴维·约翰·蔡特-莱亚; 斯蒂恩·彼得森
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2005-04-24
Publication date: 2007-04-11
Also published as: EP1741302A4; GB2413731A; EP1741302B1; WO2005107281A2; AU2005239608B2; AU2005239608A1; KR20070014161A; GB2413731B; WO2005107281A3; EP1741302A2; GB0409473D0; KR100853370B1; JP2007537627A

Abstract

一种控制无线自组织通信网络(200)中的用户(210，212，222)位置信息的方法。该网络(200)包括多个节点(204，216，226)，其中至少一部分所述节点具有归属位置寄存器(HLR)(206，218，228)，以及每个所述节点(204，216，226)具有访问位置寄存器(VLR)(208，220，230)。当需要重新配置第一节点(216)的操作时，将来自分配给所述第一节点(216)的第一HLR(218)的至少一部分记录传送到网络(200)的其他节点中的至少一个(226)。

Description

自组织通信网络和方法

技术领域

本发明涉及一种控制用户位置信息的系统和方法，具体地，非排它地涉及控制TETRA(地面集群无线)蜂窝通信系统中的用户位置信息。

背景技术

在蜂窝通信系统(如全球移动通信系统(GSM)和TETRA(陆地集群无线电))中，地理区域被分为许多小区，每个小区由基站服务。一个基站，也称为具有交换基础结构的基站收发信台(BTS)，被认为是网络的节点。支持BTS的交换基础结构可与其他BTS共享。TETRA系统中的系统基础结构通常是指交换和管理基础结构(SwMI)，其基本包括除MS之外的所有通信元素。这包括经由基站控制器(BSC)和移动交换中心(MSC)连接到常规的公用电话交换网(PSTN)的基站收发信台(BTS)。在地理术语中，称为节点的术语是指由一个BTS服务的区域，在网络术语中，称为节点的术语是指一个BTS和支持其的基础结构。也称为用户或移动台(MS)或通信单元的远程单元通过无线通信链路由小区的基站服务，在小区内远程单元可以进行操作。

蜂窝通信网络的一个基本优点在于用户在接收来自网络的服务时，可从一个地理位置移动到另一地理位置。为了提供无缝(seamless)服务，存在某些由两个基站覆盖重叠的区域。当用户从由第一基站服务的区域移动到由第二基站服务的区域时，其进入到覆盖重叠的区域。在该覆盖重叠的区域中，用户改变服务基站。这就是公知的小区重选和切换。

从BTS到用户的通信链路通常称为下行链路通信信道。相反地，从用户到BTS的通信链路通常称为上行链路通信信道。

为了进行两个不同小区中的两个手机之间的通信，使用固定网与基站互连。固定网操作用于在任意两个基站之间路由数据，该方法使得所述两个远程手机之间的通信得以进行。另外，固定网可包括用于互连至诸如公用电话交换网(PSTN)的外部网络的网关功能。这使得用户可与固定电话和其他由线路连接的通信终端进行通信。此外，固定网适用于执行管理常规蜂窝通信网络所要求的功能，包括路由数据、接入控制、资源分配、用户计费、移动台鉴权等。

TETRA通信系统可作为公用蜂窝通信系统使用。但是其主要目标群体是诸如紧急服务的组织或群体。TETRA系统中执行的特殊功能和服务使该系统适用于诸如警察、紧急事件、消防或其他的服务。TETRA系统的其中一项特征是控制群呼叫和管理这些群成员，该特征对于紧急事件服务尤其有用。由TETRA提供的其他特征和服务包括对讲信道分配、广播呼叫等。除集群模式操作外，该操作中远程单元通过基站进行通信，TETRA还提供远程单元之间直接通信的可能，而不需要基础结构参与。这就是公知的直接模式运行(DMO)。

涉及提供蜂窝网络中的通信的一个重要问题是移动性管理。移动性管理的主要目的是向基础结构提供用户(例如，在特定用户进行操作的小区中)位置的信息并保持更新。

静态网络通过在HLR中存储位置和规定信息来解决该问题。网络的节点具有表示哪个HLR包含用户规定和位置信息的表格。

图1概要示出了现有技术中的控制静态网络中的用户位置信息。在静态网络100中，分配给第一节点116的第一归属位置寄存器118包含归属于第一节点116的用户122和112的所有配置数据和位置信息，分配给第三节点104的第三HLR 106包含用户110的所有配置数据和位置信息。存储于第一HLR 118(和系统中的任意其他HLR，如106和128)中的位置信息是指向网络100中的任何访问位置寄存器(VLR)108，120，130的动态指针。第一VLR 122(分配给第一节点116)保存有关于第一小区114(由第一节点116服务)中的所有活动用户122的信息，并且保存有指向各个HLR(即，第一小区114中的活动用户归属的HLR)的指针。在实际操作中，第一用户122和第二用户112的配置数据保存在第一HLR 118中。第一HLR 118也保存有关于在第三小区102中活动的第一用户122和第二用户112的位置的信息，并因此指向132第三VLR 108。第三VLR108指向134第一HLR118，因为那里存有第二用户112的配置数据。

静态网络中使用的移动性管理方案不能在自组织网络中执行，由于如果HLR功能可能被分配到网络的节点，那么当该节点可达或甚至在任意特定时间从网络中移除，就存在存储在该HLR中的数据不可利用的风险。

现有的自组织网络(如在运行中适用于重新配置的网络)使用这样的方法，即，用户的规定通过网络分发(复制)或保存在某些固定服务器中，其可被访问以提供服务特性。移动性由自组织表格(如IP路由的动态特性表格)管理，在表格里，网络的每个节点找出向何处路由对于移动台的呼叫，或通过以访问固定网络操作的相似方式访问固定服务器。如果不能使用任何这类方法，则发送机关枪寻呼(scattergun paging)以找到移动台的位置。

当节点被移动时，其服务或位置信息位于该节点的用户不会获得服务或从其他站点获得不完全的服务(由于不能再访问他们的配置信息)。他们也可能失去服务，直到网络被更新和根据用户的位置和规定信息被(重新)配置成新的拓扑结构。网络的重新配置可能需要花费相对长的时间，未知的位置可能只能通过广泛寻呼来解决。

因此需要一种控制通信网络中的用户位置信息的方法，尤其是当网络被要求为与重新配置过程无关地运行，其中，可减轻或克服上述的缺点。

发明内容

根据本发明的第一个方面，提出了一种控制无线自组织通信网络中的用户位置信息的方法。该网络包括多个节点，其中至少一部分所述节点具有归属位置寄存器(HLR)并且每个所述节点具有访问位置寄存器(VLR)。当需要配置第一节点的操作时，将来自分配给所述第一节点的第一HLR的至少一部分记录传送到网络的其他节点中的至少一个。

在一个实施例中，通过断开所述第一节点与网络的连接来重新配置第一节点的操作。

在另一实施例中，通过将第一节点从一个地理位置物理移动至另一个地理位置来重新配置第一节点的操作。

在另一实施例中，通过向网络增加新的节点来重新配置第一节点的操作。

在完成第一节点的操作的重新配置和所述第一HLR的至少一部分记录的传送后，根据从第一HLR传送的记录的信息更新网络中的VLR。

在具有查找表的所述节点的一个实施例中，该表格为网络中运行的每个用户标识正确的HLR，并且所述节点根据HLR中的变化来更新所述查找表。

来自第一HLR的记录的传送由控制单元控制，其中，所述其他节点的至少一个从预定列表中被选择，或使用选择算法。基于选择算法，将来自第一HLR的记录传送到与所述第一节点连接的节点。将来自第一HLR的记录传送到第二节点，其中，基于所述第一节点与第二节点之间的连接速度，或所述连接上的比特错误率，或所述连接的带宽，或第二节点的地理位置，或这些因素的任意组合来选择第二节点。所述控制单元创建所述第一HLR的备份副本，以及如果在从所述第一节点至所述第二节点的传送期间中发生错误，则使用所述备份副本将所述第一HLR传送至所述第二节点。

在一个实施例中，将来自第一HLR的记录传送到第二节点，在进行所述传送之前，没有HLR被分配给所述第二节点。

可替换地，所述第一HLR的所述记录与第二HLR的记录合并。

在另一替换的实施例中，所述第一HLR的所述记录被分配给第二节点，其作为除了在所述传送之前分配给所述第二节点的第二HLR之外的分离的HLR。

仍然在另一替换的实施例中，所述第一HLR的所述记录被分隔成至少两个分离的记录集，并且将所述分离的记录集传送到分离的节点。

在另一替换的实施例中，所述第一HLR的所述记录被分隔成至少两个分离的记录集，所述分离的记录集之一保留于所述第一节点，并且剩余记录集被传送至分离的节点。

根据本发明的第二个方面，提供了一种无线自组织通信网络，其包括多个节点，与该网络的其他部件一起组成交换和管理基础结构(SwMI)。该网络还包括多个用户。其中至少一部分所述节点具有归属位置寄存器(HLR)，以及每个所述节点具有访问位置寄存器(VLR)。在所述网络中，第一节点适用于将来自分配给所述第一节点的第一HLR的至少一部分记录传送到网络的其他节点中的至少一个，以及所述其他节点中的至少一个适用于接受所述记录。所述节点适用于根据从第一HLR传送的记录的信息来更新网络中的VLR。在一个实施例中，通信系统网络的每个所述节点具有查找表，其为网络中运行的每个用户标识正确的HLR，并且所述节点适用于根据HLR中的变化更新所述查找表。

在一个实施例中，所述网络进一步包括控制单元，其适用于控制所述传送。所述控制单元适用于创建所述第一HLR的备份副本。所述控制单元进一步适用于如果在从所述第一节点至网络的其他节点中的至少一个的传送期间中发生错误，则使用所述备份副本所述传送第一HLR。

在另一实施例中，所述网络的至少一个所述节点适用于将所述第一HLR的记录与分配给通信网络的所述至少一个所述节点的记录合并。

在另一实施例中，所述通信网络的所述节点适用于将所述第一HLR的记录分配给网络的其他节点中的至少一个，作为除了在所述传送之前分配给所述节点的HLR之外的分离的HLR。

在另一实施例中，所述节点适用于将所述第一HLR的记录分配给网络的第二节点作为第二HLR，且在所述传送之前没有HLR被分配至所述第二节点。

本发明的优点在于：

-HLR的位置不是静态的，其可随着网络的发展在自组织网络中移动，因此可保证网络一直可持续访问所有用户的HLR配置数据，即使保存其HLR的节点被暂时拿走或移动。

-当网络拓扑结构中存在变化时，自组织网络中的位置-轨迹-保持和HLR的更新由网络自动完成，因而可减少运行损耗，并使其使用更为灵活。

-允许容易地执行无线系统，其具有动态特性和更好的操作性能，同时仍保证对用户的服务。

-该解决方案提供了自愈网的某些方面。

附图说明

从下文的详细说明和附图中可充分理解和了解本发明：

图1是示出现有技术中的控制无线通信网络中的用户位置信息的方法图。

图2是示出根据本发明的一个实施例的控制无线通信网络中的用户位置信息的方法图。

图3是示出根据本发明的一个实施例的控制无线通信网络中的用户位置信息的方法的流程图。

具体实施方式

这里下文的术语“归属位置寄存器”(HLR)是指包含关于归属于特定节点或多个节点的所有用户的配置信息和位置信息的数据库。一个HLR可覆盖多于一个的节点。

这里下文的术语“访问位置寄存器”(VLR)是指包含运行于特定节点中的用户的信息并保存各个HLR(即，VLR中列出的用户所归属的HLR)的指针的数据库。网络中的每个节点分配有分离的VLR。

这里下文的术语“查找表”是指复制到每个节点和将个人和群地址空间分隔至多个块的表格，然后将每个块分配到一个节点，即，为每个标识块标识正确的HLR。由于每个节点具有相同的表格，如果用户(或群成员)在任意节点注册，则该节点可马上得知哪个节点包含该用户(或群)的HLR。

下文的说明集中在应用于TETRA蜂窝通信系统的本发明的实施例。但是，可以了解本发明不局限于该应用，而可应用于许多其他通信系统。

参考图2和图3，示出了根据本发明的控制无线自组织通信网络200中的用户210，212，222位置信息的方法的一个实施例。在无线自组织通信网络200中，其包括多个节点204，216，226，至少一部分所述节点具有归属位置寄存器(HLR)206，218，228。此外，每个所述节点204，216，226具有访问位置寄存器(VLR)208，220，230。自组织网络200可通过以下方法重新配置，通过例如断开节点204，216，226中的一个与网络200的连接，或将节点204，216，226中的一个或多个移动至不同的地理位置，或向网络200增加新的节点。

为保证自组织网络200的无缝操作，所有分配有受所述重新配置影响的节点的配置和位置数据必须在所述重新配置期间和之后可获得。

取决于重新配置的类型(断开连接、移动、增加)，将第一HLR 218中的所有或只有一部分记录传送到其他节点(或多个节点)304。

在一个实施例中，如果第一节点216从网络200断开连接，则必须将所有存储于第一HLR 218的记录传送314到其他节点。该步骤可通过将第一HLR 218的记录分隔310、312成至少两个记录集，然后将他们传送314至网络200的两个其他节点来完成。可替换地，如果第一HLR 218不被分隔310，则将第一HLR 218的所有记录传送314到网络200的另一节点。

传送来自第一HLR 218的记录的结果是将用户212、222的归属节点从第一节点216改变至第二节点226。也就是说，在断开第一节点216的连接后，用户212和222的配置和位置数据存储于分配给第二节点226的HLR 228中。为了使网络200充分运行，网络200中的所有VLR必须根据先前存储于第一HLR 218中的数据新位置进行更新320。否则，他们会指向不存在的HLR。

同样地，网络的重新配置和第一HLR 218到第二节点226的传送改变了网络查找表的结构。根据从第一HLR 218传送的记录的信息来更新网络200节点中的查找表320。

在操作中，网络的重新配置和从一个HLR到另一个HLR的数据传送极其复杂。传送失败可导致用户从服务中断连接，如果系统正使用于紧急时间操作，这又会导致致命的后果。为了最小化失败的风险，控制单元被添加至网络200，该控制单元为交换和管理基础结构(SwMI)的一部分。为了清楚说明SwMI图，控制单元未在附图中示出。控制单元负责调度302和控制第一HLR 218的记录从第一节点216到第二节点226的传送。

在一个实施例中，控制单元使用预定列表选择目标节点(将来自第一HLR 218的记录传送至其中的节点)。可替换地，控制单元可使用选择算法来选择目标节点。所述算法被设计使得最优化传送过程。选择目标节点使用的标准可以是，例如所述第一节点216与目标节点之间的带宽，或这两个节点之间通信信道上的误码率，或这两个节点之间的连接速度，或目标节点的地理位置，或这些因素的任意组合。

本发明的一个实施例中的控制单元可调度从第一HLR 218到第二节点的记录传送314，其中，在所述传送之前，没有HLR被分配至所述第二节点。

可替换地，所述第一HLR 218的所述记录与第二HLR 228的记录合并。

在另一实施例中，所述第一HLR 218的所述记录被分配至第二节点，作为除了在所述传送之前被分配到第二节点的第二HLR之外的分离的HLR。该解决方案在所述第一节点从网络暂时断开连接时尤其有用。使两个分离的HLR被分配到网络的一个节点，可以传送回第一HLR(即，在所述重新配置之前分配给第一节点的HLR)。

在所述传送314之后，第二节点226确认已收到记录317，并且第二节点226和第二HLR 228检查接收的数据，以防错误318。当数据以计算机可读文件的形式传送时，因此，可使用现有技术的循环冗余校验(CRC)方法来执行检查。在另一实施例中，可使用校验和方法。

如果在传送的记录中检测出错误320，则控制单元开始来自备份副本的记录的传送322。备份副本由控制单元创建316，同时将记录从第一节点216传送到分配给第二节点226的第二HLR 228。可替换地，备份副本可在调度所述重配置302的过程中被创建。

当传送第一HLR 218的记录无错误时，根据从第一HLR 218传送的记录的信息来更新网络200中的先前指向第一HLR 218的所有VLR208、230。同样地，根据所有移动用户的正确HLR更新每个节点204、226中的查找表。

如上文所述，网络的重新配置可通过从网络断开节点的连接来实现。在另一种重新配置的类型中，将节点从一个地理位置移动到另一个地理位置。由于移动节点要求节点暂时从网络断开连接，因此这两种情况的方法的实施例相同(如，为确保网络200的无缝操作，所有存储在将要断开连接的节点的HLR中的记录必须在重新配置之后由用户和SwMI可获得)。第三种重新配置类型是向网络增加新节点。在这个最简单的情况中，不需要从任何节点传送HLR的数据，但在某些情况下，分隔310、312分配给一个节点的HLR和传送一部分分隔的HLR到新增加的节点是有益的。将HLR分隔成两个(或多个)HLR是有益的，因为：

性能-不需要访问远程HLR；

可恢复性-如果到远程HLR的链路失败，则仍然可获得全部服务；

网关接入-HLR可用于指定本地网关接入等。

根据任意一个上述声明的方法，其中将来自第一HLR的记录传送到第二节点，并且在所述传送之前，没有HLR被分配给所述第二节点。

参考图2，给出了无线自组织通信网络200的一个实施例。为了清楚说明，被重新配置影响的部分网络200(如图2所示，从网络断开连接)由虚线示出。所述网络200包括多个节点216，204，226，与网络的其他部件组成交换和管理基础结构(SwMI)，多个用户210，212，222在无线通信信道上与节点216，204，226进行通信。从远程单元到基站的通信被称为上行链路，从基站到远程单元的通信被称为下行链路。至少一部分所述节点具有归属位置寄存器(HLR)218，206，228，并且每一所述节点具有访问位置寄存器(VLR)220，208，230。当所述网络200需要进行重新配置时，所述第一节点216适用于将来自分配给所述第一节点216的第一HLR 218的记录传送给第二节点226，以及所述第二节点226适用于接受所述记录。

在一个实施例中，网络200包括适用于控制所述传送的控制单元。控制单元可以在作为一部分SwMI的设备上操作的软件形式来实现。在另一实施例中，控制单元可以是以操作连接至SwMI的分离单元形式实现的硬件。控制单元执行一项任务是选择目标节点(将来自第一HLR 218的记录传送至其中的节点)。为实现所述选择，最简单的情况中的控制单元可使用目标节点列表或可使用选择算法来完成。该算法使用的标准可以是：所述第一节点216与目标节点之间连接的带宽或误码率，或这两个节点之间通信信道上的误码率，或这两个节点之间的连接速度，或目标节点的地理位置，或这些因素的任意组合。

控制单元适用于创建所述第一HLR 218的备份副本。该副本存储在诸如计算机硬盘的大容量存储设备上。如果在传送的第一HLR的记录中检测到错误，所述控制单元适用于使用备份副本传送所述第一HLR 218。

当HLR记录的传输已完成且无报告传送错误时，所述节点204、226适用于根据从第一HLR 218传送的记录的信息来更新网络200中的所述VLR 208、230。

在一个实施例中，通信网络200的节点204，216，226具有查找表，其列出了网络200中运行的所有用户，并为每个用户标识正确的HLR。由于网络200的重新配置和通过传送第一HLR 218的记录到第二节点226来改变HLR的结构，需要根据新用户-HLR分布来更新所述查找表。

本发明可以任意合适的形式执行，其包括硬件、软件、固件或任意这些的组合。本发明的实施例的部件和元素可以是以任意合适的方式物理地、功能性地和逻辑性地执行。可在单个单元、多个单元和作为其他功能单元的部分来执行其功能。这样，本发明可在单个单元中执行，或可物理地和功能性地分布于不同的单元和处理器之间。

Claims

1.一种控制无线自组织通信网络(200)中的用户(210，212，222)位置信息的方法，该网络(200)包括多个节点(204，216，226)，其中至少一部分所述节点具有归属位置寄存器(HLR)(206，218，228)，以及每个所述节点(204，216，226)具有访问位置寄存器(VLR)(208，220，230)，该方法包括：

当需要重新配置第一节点(216)的操作时，将来自分配给所述第一节点(216)的第一HLR(218)的至少一部分记录传送到网络(200)的其他节点中的至少一个(226)。

2.根据权利要求1的所述方法，其中重新配置包括以下之一：

断开第一节点(216)与网络(200)的连接，将第一接点从一个地理位置物理地移动至另一个地理位置，并与网络重新连接；

断开第一节点(216)与网络的连接，不与网络重新连接；以及

向网络增加新的节点，先前未连接到网络。

3.根据权利要求1的所述方法，进一步包括根据从第一HLR(218)传送的记录的信息来更新网络(200)中的VLR(208，230)。

4.根据权利要求1的所述方法，其中每个节点(204，216，226)具有查找表，该查找表为每个在网络(200)中运行的用户标识正确的HLR，该方法进一步包括节点根据HLR中的变化更新查找表。

5.根据权利要求1的所述方法，其中基于预定列表和选择算法中的一个来选择其他节点中的至少一个，其中选择算法基于以下因素中的至少一个：第一与第二节点之间的连接速度、所述连接上的误码率、所述连接的带宽、第二节点的地理位置，来至少选择第二节点。

6.根据权利要求1的所述方法，其中来自第一HLR的记录被传送到第二节点，且在传送之前，没有HLR被分配到第二节点。

7.根据权利要求1的所述方法，其中第一HLR(218)的记录与第HLR(228)的记录合并。

8.根据权利要求1的所述方法，其中第一HLR的记录被分隔成至少两个分离的记录集，每个分离的记录集被传送到分离的节点。

9.一种无线自组织通信网络(200)，包括多个节点(216，204，226)以及多个用户(210，212，222)，这些节点与网络的其他部件一起组成交换和管理基础结构(SwMI)，其中至少一部分所述节点具有归属位置寄存器(HLR)(218，206，228)，并且每个所述节点具有访问位置寄存器(VLR)(220，208，230)，该网络(200)的特征在于第一节点(216)适用于将来自分配给所述第一节点(216)的第一HLR(218)的至少一部分记录传送到网络(200)的其他节点中的至少一个，以及所述其他节点中的至少一个适用于接受所述记录。

10.根据权利要求9的所述通信网络(200)，其中节点(204，216，226)适用于根据从第一HLR(218)传送的记录的信息来更新网络(200)中的VLR(208，230)。