TWI843421B

TWI843421B - 藉由使用快速初始 ims 註冊來避免不良用戶體驗的方法

Info

Publication number: TWI843421B
Application number: TW112102705A
Authority: TW
Inventors: 羅伊特奈克; 唐心駿
Original assignee: 聯發科技股份有限公司
Priority date: 2022-06-06
Filing date: 2023-01-19
Publication date: 2024-05-21

Abstract

提出了一種改善初始IP多媒體子系統(IMS)註冊用戶體驗的方法。當UE啟動或離開飛行模式時，UE的處理器確定在單個接入層網絡上IMS PDN初始設置的時間段Tn，從發送IMS PDN設置請求開始。在Tn期滿時，UE中止IMS PDN建立請求，並在另一個接入層網絡上執行IMS PDN建立。因此，它允許 UE 在啟動或離開飛行模式時快速使用 IMS 服務。

Description

藉由使用快速初始　IMS　註冊來避免不良用戶體驗的方法

所公開的實施例一般涉及無線通信，並且更具體地涉及使用快速初始IMS註冊來改善用戶體驗的方法。

多年來，無線通信網絡呈指數級增長。長期演進 (LTE) 系統提供高峰值資料速率、低延遲、改進的系統容量以及簡化的網絡架構帶來的低運營成本。 LTE 系統，也稱為 4G 系統，還提供與舊無線網絡（例如 GSM、CDMA 和通用移動電信系統 (UMTS)）的無縫集成。在LTE系統中，演進的通用陸地無線電接入網絡(EUTRAN)包括與多個移動台(稱為用戶設備(UE))通信的多個演進的Node-B(eNodeB或eNB)。第三代合作夥伴項目 (3GPP) 網絡通常包括 2G/3G/4G 系統的混合體。下一代移動網絡 (NGMN) 委員會已決定將未來 NGMN 活動的重點放在定義 5G 的端到端要求上。IP多媒體子系統（IMS）服務將成為新一代系統的重要特徵，例如NG系統（NGS）或5G系統（5GS）。

如在3GPP中闡述的，IP多媒體子系統（IP Multimedia Subsystem,IMS)是藉由因特網協議（IP)網絡向用戶設備（UE)提供IP多媒體服務的核心網絡。過去，移動電話藉由電路交換 (CS) 網絡提供語音呼叫服務，而不是嚴格地藉由 IP 分組交換 (PS) 網絡提供語音呼叫服務。藉由 IP 提供語音或其他多媒體服務的替代方法已在智能手機（例如 VoIP 或 Skype）上可用，但它們尚未成為整個行業的標準。IMS 是提供此類標準化的架構框架。IMS能夠藉由不同類型的接入網絡與UE進行通信，例如無線局域網(WLAN)、以太網、分組資料網絡(PDN)或其他類型的接入網絡。IMS 是一種藉由 LTE 或新無線電 (NR)（IP 語音或 LTE 語音或 NR 語音）撥打 PS 呼叫的新方法，而不是回退到 2G/3G 傳統 CS 呼叫。

IMS包含IP網絡上的語音呼叫(VoLTE或VoNR)、SMS、即時消息(IM)、發現存在(DP)等多種應用服務。UE 會發送 SIP REGISTER 給 IMS 服務器，告知 UE 的能力和服務請求。當WiFi和蜂窩RAN都可用並且UE是IMS首選的WiFi時，UE可以首先嘗試在WiFi上註冊IMS。但是，如果UE藉由WiFi與EPC/5GC之間存在問題，則會導致註冊失敗，UE將進入重試流程。在斷定 WiFi 不可用並找到備用 RAN 之前，UE 將重試藉由 WiFi 註冊 4 次（當重試計數 = 4 時）。這些重試可能需要超過 60 秒，並且會導致 UE 在 60 秒內未註冊。這會導致 UE 在該持續時間內無法使用 IMS 服務，從而導致糟糕的用戶體驗。

尋求改進的解決方案。

提出了一種改善初始 IP 多媒體子系統 (IMS) 註冊的用戶體驗的方法。當UE啟動或離開飛行模式時，UE的處理器確定在單個接入層網絡上IMS PDN初始設置的時間段Tn，從發送IMS PDN設置請求開始。在 Tn 期滿時，UE 中止 IMS PDN 建立過程，並在另一個接入層網絡上執行 IMS PDN 建立。因此，它允許 UE 在啟動或離開飛行模式時快速使用 IMS 服務。

在一個實施例中，UE在移動通信網絡中發起IP多媒體子系統（IMS)註冊過程，例如，由UE開機、離開飛行模式或打開IMS設置觸發。UE藉由第一無線電接入類型(RAT)向IMS服務器發送初始IMS註冊請求，例如，第一RAT是UE優選的RAT。UE 在發送初始 IMS 註冊請求時啟動保護定時器。當保護定時器到期時，UE 中止第一 RAT 上的 IMS 註冊過程。UE藉由第二RAT向IMS服務器發送另一個初始IMS註冊請求，其中UE在藉由第二RAT成功註冊IMS時建立與網絡的連接。

在下面的詳細描述中描述了其他實施例和優點。該概述並不旨在定義本發明。本發明由請求保護範圍限定。

現在將詳細參考本發明的一些實施例，其示例在附圖中示出。

第1圖說明了根據一個新穎方面支持改進初始 IP 多媒體子系統（IMS）註冊的示例性 LTE 4G 或新無線電（NR）5G 網絡 100。LTE/NR網絡100包括用戶設備(UE) 101、3GPP無線電接入網絡RAN 102、非3GPP無線電接入網絡RAN 103、接入和移動性管理功能(AMF) 110、會話管理功能(SMF) 111、非-3GPP互通功能（N3IWF） 112、用戶平面功能（UPF） 113、5G核心網或演進分組核心網（5GC/EPC） 120。AMF與基站、SMF和UPF通信，用於 5G NR 網絡 100 中無線接入設備的接入和移動性管理。SMF 主要負責與解耦資料平面交互，創建、更新和刪除協議資料單元 (PDU) 會話以及管理與 UPF 的會話上下文。 N3IWF 功能與 5G 核心網絡控制平面功能接口，負責在 5G RAN 外部路由消息。 UE 101可以配備有射頻(RF)收發器或多個RF收發器用於經由不同RAT/CN的服務。UE 101可以是智能電話、可穿戴設備、物聯網(IoT)設備、平板電腦等。在第1圖中，LTE/NR網絡100還包括應用服務器，包括IMS服務器115，其藉由與包括UE101的多個UE通信以提供應用服務。IMS服務器115和分組資料網絡網關(PDN GW或P-GW)114屬於5GC/EPC 120的一部分。

LTE和NR網絡是分組交換(PS)互聯網協議(IP)網絡。這意味著網絡以 IP 資料包的形式傳送所有資料流量，並為用戶提供永遠在線的 IP 連接。當 UE 加入 LTE/NR 網絡時，分組資料網絡 (PDN) 地址（即可以在 PDN 上使用的地址）被分配給 UE，用於連接到 PDN。LTE/NR將UE的「IP接入連接」稱為演進分組系統（EPS）承載，是UE和P-GW之間的連接。P-GW是UE訪問IP的默認網關。LTE/NR 定義了默認 EPS 承載以提供始終在線的 IP 連接。UE可以為資料通信建立額外的資料無線承載。

IMS是藉由IP網絡向UE提供IP多媒體服務的核心網絡。IMS 包含多種應用服務，例如 IP 網絡上的語音呼叫（VoLTE 或 VoNR）、SMS、即時消息 (IM)、發現狀態 (DP) 等。UE 將向 IMS 服務器發送會話發起協議 (Session initiation protocolSIP)注冊(REGISTER)，以通知UE的能力並請求IMS服務。來自UE的初始IMS註冊可能由於訂閱特定原因或由於網絡中的一些臨時故障而失敗。在一個應用場景中，當WiFi和蜂窩RAN都可用並且UE101是IMS首選的WiFi時，UE101可以首先嘗試在WiFi上註冊IMS。然而，如果UE和EPC/5GC之間藉由WiFi存在問題（例如，如130所示的臨時連接問題），則將導致註冊失敗並且UE101將進入重試過程。在斷定WiFi不可用並找到替代RAN之前，UE 101將重試藉由WiFi註冊4次（當重試計數=4時）。這些重試可能花費超過 60 秒，並且會導致 UE101在60秒內未註冊（當最大重試計數 =4且重試計時器 =15秒時）。這會導致UE101無法在該持續時間內使用IMS服務，這將導致糟糕的用戶體驗。

根據一個新穎的方面，提出了一種改善初始IMS註冊的用戶體驗的方法。在第1圖的示例中，如140所示，UE 101如下執行快速IMS註冊：1)UE 101啟動或離開飛行模式或開啟IMS設置，2)UE 101藉由發送IMS PDN設置請求(setup request)開始在首選 RAT（非 3GPP WiFi 訪問）上的IMS註冊(IMS registration)；3) UE的處理器啟動用於在WiFi上的IMS PDN初始設置的保護定時器Tn，從IMS PDN設置請求的發送開始；4)在Tn到期時，UE101中止當前IMS PDN建立，並在另一個RAT(3GPP蜂窩接入)上執行IMS PDN建立； 5) 繼續嘗試 PDN 切換(handover)到首選 WiFi 訪問（在後台）。因此，當 UE 101 和 EPC/5GC 120 之間藉由首選 RAT 存在連接問題時，所提出的初始 IMS 註冊過程允許 UE 101 在啟動或離開飛行模式或打開 IMS 設置時快速使用 IMS 服務。

第2圖圖示了根據本發明的實施例的UE 201的簡化框圖。 UE 201具有存儲器202、處理器203和射頻(RF)收發器模塊204。RF收發器204與天線205耦合，從天線205接收RF信號，將其轉換為基帶信號，發送給處理器203。射頻收發器204還將接收到的來自處理器203的基帶信號轉換為射頻信號，發送給天線205。處理器203對接收到的基帶信號進行處理，並調用不同的功能模塊、電路來執行UE 201中的特徵。存儲器202存儲資料和程序指令210以由處理器執行以控制UE 201的操作。合適的處理器例如包括專用處理器、數字信號處理器(DSP) )、多個微處理器、一個或多個與 DSP 核心相關聯的微處理器、控制器、微控制器、專用集成電路 (ASIC)、文件可編程門陣列 (FPGA) 電路和其他類型的集成電路 (IC) ), 和/或狀態機。與軟體相關聯的處理器可用於實現和配置UE 201的特徵。

UE 201還包括一組協議棧260和控制電路，包括各種系統模塊和電路270以執行UE 201的功能任務。協議棧260包括非接入層（NAS)層、連接到核心網絡的管理實體 (MME)、用於高層配置和控制的無線電資源控制 (RRC) 層、分組資料匯聚協議/無線電鏈路控制 (PDCP/RLC) 層、媒體訪問控制 (MAC) 層和物理層（PHY）層以執行移動通信。系統模塊和電路270可以由軟體、韌體、硬體和/或其組合來實現和配置。功能模塊和電路在由處理器經由包含在存儲器中的程序指令執行時相互配合以允許UE 201在網絡中執行實施例和功能任務和特徵。

在一個示例中，系統模塊和電路270包括獲取用於IMS註冊的配置和控制信息的配置和控制電路206、在確定初始IMS註冊時啟動的保護定時器207、PDN連接/PDU會話處理電路 208處理用於控制的RRC連接並建立用於資料的DRB連接，以及用於執行IMS功能的IMS服務處理電路209。當UE啟動或離開飛行模式時，UE的處理器確定在單個AS NW上進行IMS PDN初始設置的時間Tn，從發送IMS PDN設置請求開始。在Tn期滿時，UE中止IMS PDN建立請求，並在另一個AS NW上執行IMS PDN建立。因此，它允許 UE 在啟動或離開飛行模式時快速獲得使用 IMS 服務的能力。

第3圖圖示了根據一個新穎方面的使用新定時器的IMS註冊的第一實施例。在步驟311中，UE 301開啟或關閉飛行模式或激活IMS服務。當 LTE 和 WiFi 都可用，並且 UE 首選 WiFi 時，或者當 WiFi 信號強度或質量更高時，UE 301 (iWLAN) 選擇 WiFi 進行 IMS 註冊。在步驟321中，UE 301藉由WiFi接入向ePDG 302發送IMS PDN設置請求(SETUP REQUEST)。同時，在時間T1，UE 301還啟動保護定時器Tn。在步驟331中，ePDG 302將PDN設置請求轉發給ePDG-GW 303，但是由於連接問題沒有接收到任何響應。在重試定時器到期時，在步驟332中，ePDG 302向ePDG-GW 303重新發送PDN設置請求，但是由於連接問題沒有接收到任何響應。在步驟333中，ePDG 302在重試定時器期滿時繼續重試過程。在時間 T2，保護定時器 Tn 到期。作為響應，在步驟341，UE 301中止IMS註冊過程。在步驟351中，UE 301轉移至LTE/5G並嘗試藉由LTE/5G 3GPP接入的IMS註冊。因為UE 301除了重試定時器和重試計數之外還應用了保護定時器Tn，當優選接入有連接問題時減少了IMS註冊的總等待時間。可以根據運營商/網絡條件配置保護定時器值。該第一實施例具有簡單的設計並且易於實施，具有非常清晰明確的處理/動作。但是，如果保護定時器在連接建立完成之前到期，則可能需要中途中止 ePDG 連接。

第4圖圖示了根據一個新穎方面的使用新的重試計數的IMS註冊的第二實施例。在步驟411中，UE 401開啟或關閉飛行模式。當 LTE 和 WiFi 都可用，並且 UE 首選 WiFi，或者 WiFi 信號強度或質量更高時，則 UE 401（iWLAN）選擇 WiFi 進行 IMS 註冊。在步驟421中，UE 401藉由WiFi接入向ePDG 402發送IMS PDN設置請求。在步驟431，ePDG 402確定所請求的IMS註冊是用於初始註冊還是用於切換註冊。如果是初始註冊，則重試次數減為2次；如果對於切換註冊，則重試計數保持其原始值4。在第4圖的示例中，由於是初始註冊，因此重試計數設置為2。在步驟432中，ePDG 402轉發PDN設置請求 ePDG-GW 403，但由於連接問題沒有收到任何響應。在重試定時器到期時，在步驟433中，ePDG 402向ePDG-GW 403重新發送PDN設置請求，但是由於連接問題沒有接收到任何響應。因為重試計數已經達到2，所以在步驟441中，ePDG 402向UE 401發送錯誤消息，指示藉由WiFi的IMS註冊失敗。因此，在步驟451中，UE 401移動到LTE/5G並嘗試藉由LTE/5G 3GPP蜂窩接入進行IMS註冊。因為 UE 401 應用減少的最大重試計數2，當首選接入有連接問題時，IMS 註冊的總等待時間減少。該第二實施例可以利用核心重試邏輯算法。但是，UE 需要維護單獨的邏輯來區分初始註冊和切換註冊。

第5圖圖示了根據一個新穎方面的使用新定時器的快速初始IMS註冊的優選實施例。在步驟511中，UE 501接通電源或離開飛行模式或激活IMS服務。UE 501具有用於執行IMS註冊和建立PDN連接或PDU會話的優選接入類型，例如WiFi。在步驟521中，UE 501藉由WiFi接入類型發送初始IMS PDN設置請求。UE 501確定IMS註冊是初始註冊(與切換註冊相比)。UE 501隨後確定用於在單個AS NW(WiFi)上的初始IMS PDN設置的保護時間週期Tn，從IMS PDN設置請求的發送開始。因此，在時間T1，UE 501啟動保護定時器Tn。在第5圖的實施例中，存在藉由WiFi接入類型的互聯網連接問題。因此，UE 501 無法藉由 WiFi 成功註冊 IMS 服務。UE 501然後進入用於IMS PDN設置的重試過程，受重試定時器和重試計數的約束。在時間 T2，保護定時器 Tn 在達到重試計數之前到期。

為了減少初始IMS註冊的等待時間，在步驟531中，UE 501響應於保護定時器期滿而中止IMS PDN建立WiFi，並且移動到用於 IMS 註冊的 3GPP 接入。注意，從時間T1到時間T2，UE 501基於具有最大重試計數機制的重試定時器繼續發送和重新發送IMS PDN建立請求。在時間T2，UE還沒有達到最大重試次數，但是保護定時器超時。保護定時器的值可由網絡配置。通常，保護時間的長度（例如 7 秒）遠小於（重試計時）乘以（最大重試次數）的總時間（例如 60 秒 = 15x4）。在步驟541中，UE 501藉由蜂窩RAN發送初始IMS PDN設置請求。在步驟542中，蜂窩RAN將IMS PDN建立請求轉發給EPC/5GC/IMS服務器。在步驟543中，蜂窩RAN從EPC/5GC/IMS服務器接收IMS PDN設置確認。在步驟544，蜂窩RAN將IMS PDN建立確認轉發回UE 501。在步驟551，在UE 501和核心網絡之間建立PDN連接或PDU會話以接收IMS服務。因為WiFi是優選接入類型，所以在步驟561中，UE 501繼續嘗試在後台藉由WiFi接入切換PDN連接或PDU會話。

第6圖說明了IMS註冊和用戶體驗的原始流程和新流程之間的差異。在原始 IMS 註冊流程下，UE 嘗試連接到 WiFi（存在連接問題）。UE 將繼續發送 IMS PDN 設置請求，直到達到重試超時的最大重試次數。因此，UE狀態一直停留在「正在嘗試註冊」，用戶需要等待60秒才能完成IMS註冊。在新的 IMS 註冊流程下，UE 嘗試連接到 WiFi（存在連接問題），UE 將很快斷定 WiFi 不穩定並轉移到 3GPP（使用保護定時器）。結果，UE狀態從「嘗試註冊」變為「IMS已註冊」，用戶需要等待7秒IMS註冊。

第7圖是根據一個新穎方面的支持快速IMS註冊以提高用戶體驗的方法的流程圖。在步驟701中，UE在移動通信網絡中發起IP多媒體子系統(IMS)註冊過程，其中UE藉由第一無線電接入類型(RAT)向IMS服務器發送初始IMS註冊請求。在步驟702中，UE在發送初始IMS註冊請求時啟動保護定時器。在步驟703中，UE在保護定時器期滿時中止第一RAT上的IMS註冊過程。在步驟704中，UE藉由第二RAT向IMS服務器發送另一個初始IMS註冊請求，其中UE在藉由第二RAT成功註冊IMS時建立與網絡的連接。

儘管為了說明的目的結合某些具體實施例描述了本發明，但是本發明不限於此。因此，在不脫離如請求項中所闡述的本發明的範圍的情況下，可以實踐所描述的實施例的各種特徵的各種修改、改編和組合。

100:網絡 101:UE 102:無線電接入網絡RAN 103:非3GPP無線電接入網絡RAN 110:接入和移動性管理功能(AMF) 111:會話管理功能(SMF) 112:非-3GPP互通功能（N3IWF） 113:用戶平面功能（UPF） 120:5G核心網或演進分組核心網（5GC/EPC） 115:IMS服務器 114:分組資料網絡網關(PDN GW或P-GW) 130:連接問題 140:方法 201、301、401、501:UE 202:存儲器 203:處理器 204:射頻(RF)收發器模塊 205:天線 206:配置和控制電路 207:保護定時器 208:PDN連接/PDU會話處理電路 209:IMS服務處理電路 210:資料和程序指令 260:協議棧 302、402:ePDG 303、403:ePDG-GW 311-351、411-451、511-561、701-704:步驟

附圖說明了本發明的實施例，其中相同的數字表示相同的組件。第1圖說明了根據一個新穎方面支持改進初始 IMS 註冊的示例性 LTE/5G 網絡。第2圖圖示了根據本發明實施例的用戶設備(UE)的簡化框圖。第3圖圖示了根據一個新穎方面的使用新計時器的IMS註冊的第一實施例。第4圖圖示了根據一個新穎方面的使用新的重試計數的IMS註冊的第二實施例。第5圖圖示了根據一個新穎方面的使用新定時器的快速初始IMS註冊的優選實施例。第6圖說明了IMS註冊和用戶體驗的原始流程和新流程之間的差異。第7圖是根據一個新穎方面的支持IMS快速註冊以提高用戶體驗的方法的流程圖。

701-704 :步驟

Claims

一種IP多媒體子系統(IMS)註冊方法，包括：由移動通信網絡中的用戶設備(UE)發起IP多媒體子系統(IMS)註冊過程，其中UE藉由第一無線電接入類型(RAT)向IMS服務器發送初始IMS註冊請求；在發送初始IMS註冊請求後啟動保護定時器；在保護定時器到期時中止第一RAT上的IMS註冊過程；以及藉由第二RAT向IMS服務器發送另一個初始IMS註冊請求，其中UE在藉由第二RAT成功註冊IMS後建立與網絡的連接。
如請求項1所述的方法，其中，所述IMS註冊過程由UE開機、離開飛行模式或打開IMS設置觸發。
如請求項1所述的方法，其中，所述初始IMS註冊請求是IMS分組資料網絡(PDN)設置請求(SETUP REQUEST)消息。
如請求項3所述的方法，其中，當所述UE在所述保護定時器到期之前沒有接收到IMS PDN設置確認(SETUP CONFIRM)消息時，IMS PDN設置請求消息受到重試超時和最大重試計數的影響。
如請求項4所述的方法，其中，除了所述重試超時和最大重試計數之外，所述UE還應用所述保護定時器。
如請求項1所述的方法，其中，所述保護定時器由網絡配置。
如請求項1所述的方法，其中，所述第一RAT是UE優選的RAT，或者所述第一RAT具有比所述第二RAT更好的無線電信號強度或質量。
如請求項7所述的方法，其中，所述UE在後台繼續將已建立的連接切換到所述第一RAT。
如請求項1所述的方法，其中，所述第一RAT是非3GPP RAT，並且其中，所述第二RAT是3GPP RAT。
如請求項1所述的方法，其中，所述第一RAT是3GPP RAT，並且其中，所述第二RAT是非3GPP RAT。
一種用戶設備(UE)，包括：IP多媒體子系統(IMS)處理電路，在移動通信網絡中發起IMS註冊過程，其中所述UE藉由第一無線電接入類型(RAT)向IMS服務器發送初始IMS註冊請求；在發送所述初始IMS註冊請求時啟動的保護定時器，其中所述UE在所述保護定時器到期時中止所述第一RAT上的IMS註冊過程；以及發送器藉由第二RAT向IMS服務器發送另一個初始IMS註冊請求，其中所述UE在藉由所述第二RAT成功註冊IMS時建立與網絡的連接。
如請求項11所述的UE，其中，IMS註冊過程由所述UE開機、離開飛行模式或打開IMS設置觸發。
如請求項11所述的UE，其中，所述初始IMS註冊請求是IMS分組資料網絡(PDN)設置請求(SETUP REQUEST)消息。
如請求項13所述的UE，其中當所述UE在保護定時器到期之前沒有接收到IMS PDN設置確認(SETUP CONFIRM)消息時，IMS PDN設置請求消息受到重試超時和最大重試計數的影響。
如請求項14所述的UE，其中除了重試超時和最大重試計數之外，所述UE還應用保護定時器。
如請求項11所述的用戶設備，其中，所述保護定時器由網絡配置。
如請求項11所述的UE，其中，所述第一RAT是UE優選的RAT，或者所述第一RAT具有比所述第二RAT更好的無線電信號強度或質量。
如請求項17所述的UE，其中，所述UE繼續在後台將已建立的連接切換到所述第一RAT。
如請求項11所述的UE，其中，所述第一RAT是非3GPP RAT，並且其中，所述第二RAT是3GPP RAT。
如請求項11所述的UE，其中，所述第一RAT是3GPP RAT，並且其中，所述第二RAT是非3GPP RAT。