一种地震海啸预警系统及其主要通知消息的传输方法
技术领域
本发明涉及一种地震海嘯预警系统 (Earthquake and Tsunami Warning System, 简称 ETWS )及其主要通知消息的传输方法。
背景技术
为了积极应对地震海嘯等自然灾害,有必要建立一套地震海嘯预警系统, 以下也称为 ETWS。 通过使用这个系统, 可以在发生地震海嘯等自然灾害的 时候, 及时给用户发送灾害相关的信息, 从而减轻地震海嘯等自然灾害对人 类的影响。
图 1是一个公共陆地移动网络(PLMN )运营商通过 ETWS给用户提供 地震海嘯预警服务的网络结构图。 当灾害事件即将发生或发生后, 政府或其 它机构向 PLMN运营商发布警报通知, PLMN运营商通过框内所包含的 ETWS向广大用户发送警 4艮通知消息。
根据紧急程度和目的的不同, 警报通知消息可以分为两种类型: 第一种 类型的通知消息称之为主要通知消息 ( Primary Notification ) , 这个消息中有 最重要的灾害信息(如: 地震或海嘯即将发生) , 要求系统在 4s内将这个消 息传递给用户; 第二种类型的通知消息称之为次要通知消息(Secondary Notification), 这个消息包含与灾害相关的辅助信息 (如: 可以在哪里获得援 助等) , 要求系统在 10s到 30s内将消息传递给用户。 主要通知消息由基本 信息和安全信息两部分组成, 基本信息包含了预警类型, 预警区域等内容, 有 5个字节的长度; 安全信息是为基本信息提供数字签名和时间戳, 大约有 50个字节长。
在长期演进(LTE ) 系统中, 已有技术提出的 ETWS框架如图 2所示。 釆用 CBC核心网实现, 其网络框架和接口如图 2所示, 包括演进的通用地面 无线接入网 ( Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network , 简称 E-UTRAN ) 、 移动管理单元 ( Mobility Management Entity, 简称 MME ) 、 服
务网关 (Serving Gateway, 简称 S-GW ) 、 分组数据网络网关 (Packet Data Network Gateway, 简称 P-GW ) 、 归属用户服务器(Home Subscriber Server, 简称 HSS ) 、 策略和计费规则功能(Policy and Charging Rules Function, 简称 PCRF ) 实体及其他支撑节点。 基于该网络架构, E-UTRAN中的基站(也可 称为演进的节点 B即 eNB )通过空中接口 Uu口发送 ETWS主要通知消息给 终端 (也可称为用户设备, 即 UE ) 时, 如果釆用先寻呼 UE, 然后在下一个 系统消息修改周期(一般会超过 5s )通过系统消息将 ETWS主要通知消息传 输给终端的方式, 将不能满足对主要通知消息的 4s的时延要求。 发明内容
本发明的目的是提出一种地震海嘯预警系统主要通知消息的传输方法及 相应的地震海嘯预警系统, 可以满足地震海嘯预警系统主要通知消息对发送 时间的要求。
为了达到上述目的, 本发明提供了一种地震海嘯预警系统主要通知消息 的传输方法, 包括:
基站通过包含地震海嘯预警系统(ETWS ) 消息指示信息的寻呼消息寻 呼所有终端, 并在与终端事先约定的资源上发送 ETWS主要通知消息的安全 信息, 所述 ETWS主要通知消息的基本信息携带在所述寻呼消息中发送或者 在所述事先约定的资源上发送; 以及
终端收到所述包含 ETWS消息指示信息的寻呼消息后, 在所述事先约定 的资源上接收所述 ETWS主要通知消息的安全信息, 从所述寻呼消息中获取 或在事先约定的资源上接收所述 ETWS主要通知消息的基本信息。
所述事先约定的资源可位于一个或多个子帧内的下行共享信道 ( DL-SCH )上, 包含所述事先约定的资源的子帧是一子帧集合中的一个或多 个子帧, 该子帧集合可包括所述寻呼消息所在子帧及其之后的第一个至第五 个子帧。
所述 ETWS消息指示信息可以是用于指示有 ETWS主要通知消息发送的 一个特定的国际移动用户识别码 IMSI。
所述 ETWS消息指示信息还可以通过在所述寻呼消息中设置一个用于指 示有 ETWS主要通知消息发送的标志, 作为 ETWS消息指示信息。
所述事先约定的资源可以是系统的已有的某一资源固定信道(例如寻呼 信道 PCH ) , 或者系统消息中的某一系统信息块( System Information Block, 简称 SIB ) , 或者承载系统消息的某一系统信息 (System Information, 简称 SI ) 。
所述事先约定的资源 (以下称为资源 S )可以是连续的; 所述基站和终 端约定了资源 S在 DL-SCH的固定位置, 所述终端根据所述固定位置直接确 定资源 S在 DL-SCH的位置; 或者所述基站和终端约定了资源 S和 DL-SCH 上位置可知的另一资源之间的固定的相对位置关系, 所述终端根据所述另一 资源的位置来推定资源 S在 DL-SCH的位置。
所述事先约定的资源 (以下称为资源 S )还可以是离散的; 对所述资源 S 中的某一部分资源, 所述基站和终端约定了该部分资源在 DL-SCH的固定位 置, 所述终端根据所述固定位置直接确定该部分资源在 DL-SCH的位置; 或 者, 所述基站和终端约定了该部分资源和 DL-SCH上位置可知的另一资源之 间的固定的相对位置关系, 所述终端才艮据所述另一资源的位置来推定该部分 资源在 DL-SCH的位置。
所述另一资源可以指寻呼信道 PCH资源。
所述地震海嘯预警系统主要通知消息的传输方法可用于长期演进系统, 在地震海嘯发生后, 所述事先约定的资源用于发送所述 ETWS主要通知消息 的安全信息或者基本信息和安全信息, 在地震海嘯未发生时, 所述事先约定 的资源给其他业务使用。
本发明还提供了一种地震海嘯预警系统, 该系统包括:
基站, 所述基站用于通过包含地震海嘯预警系统 ETWS消息指示信息的 寻呼消息寻呼所有终端, 并在与终端事先约定的资源上发送 ETWS主要通知 消息的安全信息, 所述 ETWS主要通知消息的基本信息携带在所述寻呼消息 中发送或者在所述事先约定的资源上发送; 以及
终端, 所述终端收到所述包含 ETWS消息指示信息的寻呼消息后, 在事
先约定的资源上接收所述 ETWS主要通知消息的安全信息, 从所述寻呼消息 中获取或在所述事先约定的资源上接收所述 ETWS 主要通知消息的基本信 息。
所述基站和终端事先约定的资源可位于一个或多个子帧内的下行共享信 道(DL-SCH )上, 包含所述事先约定的资源的子帧是一子帧集合中的一个或 多个子帧, 该子帧集合可包括所述寻呼消息所在子帧及其之后的第一个至第 五个子帧。
所述基站和终端事先约定的资源 (以下称为资源 S )可以是连续的; 所 述基站和终端约定了资源 S在 DL-SCH的固定位置, 所述终端根据所述固定 位置直接确定资源 S在 DL-SCH的位置; 或者所述基站和终端约定了资源 S 和 DL-SCH上位置可知的另一资源之间的固定的相对位置关系, 所述终端根 据所述另一资源的位置来推定资源 S在 DL-SCH的位置。
所述基站和终端事先约定的资源 (以下称为资源 S )还可以是离散的; 对所述资源 S 中的某一部分资源, 所述基站和终端约定了该部分资源在 DL-SCH 的固定位置, 所述终端根据所述固定位置直接确定该部分资源在 DL-SCH的位置; 或者, 所述基站和终端约定了该部分资源和 DL-SCH上位 置可知的另一资源之间的固定的相对位置关系, 所述终端根据所述另一资源 的位置来推定该部分资源在 DL-SCH的位置。 附图概述
图 1是 ETWS的系统框架图。
图 2是 LTE系统中的 ETWS 网络框架和接口的示意图。
图 3是本发明第一实施例方法的流程图。
图 4是本发明第二实施例方法的流程图。
本发明的较佳实施方式
为了达到 ETWS主要通知消息的时延要求, 如直接釆用寻呼消息方式携 带主要通知消息的基本信息和安全信息, 由于主要通知消息的内容比较大,
会导致主要通知消息的分段和对现有寻呼消息结构的修改等问题, 对系统修 改比较多。 因此本发明对主要通知消息的基本信息, 釆用寻呼消息通知终端, 对主要通知消息的安全信息,釆用在 DL-SCH上事先约定的资源上通知终端, 或对主要通知消息的全部信息, 釆用在 DL-SCH上事先约定的资源上通知终 端, 并结合相应的调度方法, 在满足时延要求的同时减少对消息的修改。
下面以本发明在 LTE系统中的应用为例, 结合附图对本发明的具体实施 方式进行详细说明。
第一实施例
本实施例方法在基站侧的处理过程为: 基站向终端发送携带有 ETWS消 息指示的寻呼消息(Paging message ) , 并立即利用 DL-SCH事先约定的资源 发送 ETWS主要通知消息, 包括基本信息和安全信息。 所有终端接收到带有 ETWS消息指示的寻呼消息后, 在约定资源上接收 ETWS主要通知消息。
本实施例中, 为了让所有终端收到带有 ETWS消息指示的寻呼消息后, 能够在不需要资源分配指令通知的情况下就可以接收 ETWS主要通知消息, 基站和终端需要事先约定用于发送 ETWS主要通知消息的资源, 这样可以减 少信令开销。
事先约定资源 S (为了描述方便, 把事先约定的资源记为 S )可以是系统 的已有的某一资源固定信道, 或者已有的某一消息, 或者已有的某一载体等, 总之是系统已有的终端已经知道的信道、 消息或载体。 例如资源 S可以是寻 呼信道(PCH ) , 这样终端接收到 ETWS消息指示信息后, 就可以直接在下 一个 PCH上接收 ETWS主要通知消息(包括基本信息和安全信息 ); 资源 S 也可以是系统消息的某一系统信息块, 这样终端接收到 ETWS消息指示信息 后, 可以直接去接收约定资源 S, 以获取 ETWS主要通知消息; 资源 S还可 以是承载系统消息的某一系统信息如 SI3 , 把 ETWS主要通知消息形成一条 承载在 SI3上的消息( SI3 messages ) , 这样终端接收到 ETWS消息指示信息 后, 可以直接去接收 SI3上消息, 以获取 ETWS主要通知消息。
本实施例中, 事先约定的资源 S用来承载 ETWS主要通知消息的基本信 息和安全信息, 该资源 S可位于一个或多个子帧内的 DL-SCH上, 包含资源 S 的子帧是一子帧集合中的一个或多个子帧, 该子帧集合优选包括所述寻呼
消息所在子帧及其之后的第一个至第五个子帧。 文中所举的两个实施例则是 在发送寻呼消息的子帧或者下一个子帧内的 DL-SCH上分配资源 S。
同时需约定资源 S在 DL-SCH上的位置, 较容易实现的几种方式如下:
1 )直接约定资源 S在 DL-SCH的固定位置, 提供了两种方法
i ) ETWS信息的大小是已知的, 编码码率, 调制方法等都是固定的, 所 以可以直接在该子帧内的 DL-SCH上分配合适大小的资源 S。 例如规定该子 帧内第 10〜: 15个物理资源块( Physical Resource Block, 简称 PRB )就是资源 S (假设 6个 PRB可以放下 ETWS主要通知消息), 也可以规定第 10个, 第 12个, 第 14~16个为资源8。 总之在不影响系统信息资源和 Paging消息资源 的前提下, 为安全信息预留资源。 在没有地震发生的时候, 该预留资源可以 作为其他用途, 一旦发生地震, 该资源优先给安全信息使用。 当然此时的寻 呼信道即 PCH应该在时间方向更早的 PRB上发送, PCH资源和 S资源在时 间上要有一定的间隔, 这个间隔应该大于终端处理 Paging的时间。
ii ) 因为 ETWS信息的大小是知道的, 编码码率和调制方式等都是固定 的, 所以可以在该 Paging消息所在子帧的下一个紧邻子帧内或者相隔较近子 帧内的 DL-SCH上分配合适大小的资源 S。 例如规定 Paging消息所在子帧的 下一个紧邻子帧内或者相隔较近子帧内第 10~15个 PRB就是资源 S (假设 6 个 PRB可以放下 ETWS主要通知消息), 也可以规定第 10个, 第 12个, 第 14~16个为资源 S。
2 )约定资源 S和 DL-SCH上位置可知的其他资源之间的固定的相对位置 关系, 这样可以根据其他资源的位置来推定资源 S在 DL-SCH的位置;
所述其他资源例如可以是 PCH信道, 因为 PCH信道是动态变化, 每一 次系统都会告诉终端 PCH的资源位置, 所以可以约定资源 S和 PCH资源之 间存在某种固定的相对位置关系。例如约定资源 S为 PCH资源之后的连续的 几个 PRB, 如果之后连续的 PRB不够用来承载安全信息, 则 PRB可以向下 一个子帧的第一个 PRB顺延。
资源 S可以是连续的, 也可以是离散的, 所述离散是指资源 S分成多个 部分, 但每一部分资源的位置必须是固定的或者可以推定的。 例如资源 S可
以由资源 SI和资源 S2组成, 资源 SI和资源 S2在频率资源上和 /或在时间资 源上存在间隔, 如资源 S1在第 4个 OFDM符号上, 资源 S2在第 6个 OFDM 符号上。 资源 S1和资源 S2在 DL-SCH的位置可以都约定为固定的, 也可以 只约定其中一个资源如 S1在 DL-SCH的固定位置, 同时约定另一资源 S2与 该具有固定位置的资源 S1 (或其他资源)的固定的相对位置关系, 从而推定 另一资源 S2的位置。 资源 S还可以分为资源 Sl、 资源 S2和资源 S3或更多 的部分, 可以釆用相似方式约定其位置。 即对资源 S中的某一部分资源, 要 么事先约定了该部分资源在 DL-SCH的固定位置, 要么约定了该部分资源和 DL-SCH上位置可知的另一资源之间的固定的相对位置关系。
文中资源 S的位置是指整个资源 S在 DL-SCH的位置, 可以在时域和频 域上用起始和终止位置来表示, 也可以在时域和频域上用起始或终止位置加 上资源数目来表示。
在地震海嘯发生后, 所述事先约定的资源用于发送所述 ETWS主要通知 消息的安全信息或者基本信息和安全信息, 在地震海嘯未发生时, 所述事先 约定的资源可以给其他业务使用。
本实施例方法的流程如图 3所示, 包括以下步骤:
步骤 310, 基站接收到核心网的 ETWS主要通知消息后, 通过寻呼消息 寻呼终端, 在该寻呼消息中携带 ETWS消息指示信息;
本实施例通过一个特定的国际移动用户识别码 ( International Mobile Subscriber Identification, 简称 IMSI ) 即 ETWS IMSI作为 ETWS消息指示信 息, 即通知终端有 ETWS主要通知消息发送。 但这不是唯一的方式, 在其他 的实施方式中, 也可以在该寻呼消息中设置一个用于指示有 ETWS主要通知 消息发送的标志, 作为 ETWS消息指示信息等等。
步骤 320, 基站将 ETWS主要通知消息的全部信息映射到事先约定的资 源上, 发送给终端;
步骤 330, 终端接收到携带 ETWS消息指示的寻呼消息后, 在事先约定 的资源上接收 ETWS主要通知消息。
终端判断接收到的寻呼消息中的 IMSI为 ETWS IMSI时, 即可确定接收
到携带 ETWS消息指示的寻呼消息。
第二实施例
本实施例中, 基站在向终端发送的寻呼消息中携带 ETWS 消息指示和 ETWS主要通知消息的基本信息, 并利用 DL-SCH上事先约定的资源 S发送 ETWS主要通知消息的安全信息。 用于发送该安全信息的资源 S可以按照第 一实施例中公开的方式事先约定。
本实施例基站侧的处理流程如图 4所示, 包括以下步骤:
步骤 410, 基站接收到核心网的 ETWS主要通知消息后, 通过寻呼消息 寻呼终端,在该寻呼消息中携带 ETWS消息指示和 ETWS主要通知消息的基 本信息;
本实施例也可以用 ETWS IMSI作为 ETWS消息指示, ETWS主要通知 消息的基本信息可以放在寻呼消息的一个信息单元中供终端读取。
步骤 420, 基站将 ETWS主要通知消息的安全信息映射到事先约定的资 源上, 发送给终端。
步骤 430, 终端接收到携带 ETWS消息指示的寻呼消息后, 读取其中包 含的 ETWS主要通知消息的基本信息, 并在事先约定的资源上接收 ETWS主 要通知消息的安全信息。
虽然以上两个实施例都是通过事先约定的资源 S来发送 ETWS主要通知 消息或其中的安全信息, 但对于本发明来说, 基站也可以在发送寻呼消息的 同时, 向终端发送资源分配指令, 指示承载 ETWS主要通知消息或其中的安 全信息的资源所在的位置。 终端根据该资源分配指令即可正确接收 ETWS主 要通知消息或其中的安全信息。
下面说明本发明的两个应用示例。
第一个应用示例
本示例中, ETWS主要通知消息的安全信息承载在某一事先约定的资源
S上, H没事先约定的资源 S为携带有 ETWS指示信息的寻呼消息所在子帧 的下一个子帧,占用 DL-SCH上的第 10 ~ 15个 PRB。资源 S可以承载下 ETWS 主要通知消息的安全信息。
基站将 ETWS主要通知消息发送给终端的过程包括: 基站接收到核心网 的 ETWS主要通知消息; 基站在终端的寻呼时机, 向终端发起寻呼, 该寻呼 消息的 IMSI为 ETWS IMSI且该寻呼消息中携带有 ETWS主要通知消息的基 本信息; 基站将把 ETWS主要通知消息的安全信息映射到事先约定的资源 S 上, 在寻呼消息所在子帧的下一子帧内发送到终端。
终端侧接收 ETWS主要通知消息的处理过程包括: 终端在其寻呼时机接 收寻呼消息, 接收到的寻呼消息的 IMSI为 ETWS IMSI时, 确定此寻呼为 ETWS寻呼, 读取该寻呼消息中携带的 ETWS主要通知消息的基本信息; 终 端在下一子帧的第 10 ~ 15个 PRB上接收 ETWS主要通知消息的安全信息。
第二个应用示例
本示例中, 将 ETWS主要通知消息的安全信息承载在某一事先约定的资 源 S上, 资源 S位置就在发送 ETWS指示寻呼消息的子帧内, 和寻呼信道存 在固定的相对位置关系, 4叚设资源 S在紧邻寻呼信道资源之后的连续的 6个 PRB上。 如果 PRB序列索引超过最大索引号, 则在下一个子帧内分配这些 PRB, 并将对 PRB序列索引号取模后的索引号作为实际的 PRB序列索引号。
基站将 ETWS主要通知消息发送给终端的过程包括: 基站接收到核心网 的 ETWS主要通知消息; 基站在终端的寻呼时机, 向终端发起寻呼, 寻呼消 息的 IMSI为 ETWS IMSI且该寻呼消息中携带有 ETWS主要通知消息的基本 信息;基站将把 ETWS主要通知消息的安全信息映射到事先约定的资源 S上, 在寻呼消息所在的同一子帧内发送到终端。
终端侧接收 ETWS主要通知消息的处理过程包括: 终端在其寻呼时机接 收寻呼消息, 如接收到的寻呼消息 IMSI 为 ETWS IMSI, 则确定此寻呼为 ETWS寻呼, 读取其寻呼消息中携带的 ETWS主要通知消息基本信息; 终端 在紧邻寻呼信道资源之后的连续 6个 PRB上接收 ETWS主要通知消息的安全 信息。
如果不考虑由于空口质量问题等导致基站寻呼消息终端没有接收到, 寻 呼一个终端的最大时间延迟为 2.56s,釆取本方案,终端在接收到寻呼消息后, 立即开始在预先约定的资源上读取 ETWS主要通知消息安全信息, 这段时延 可以规定在 2ms内, 所以一般情况下, ETWS主要通知消息到达终端的时间
不会超过 4s。
本发明的 ETWS 主要通知消息的传输方法也可以用于通信系统中的 ETWS„
工业实用性
与已有技术相对比, 本发明提供的技术方案可以实现 ETWS主要通知消 息的传输, 同时满足 4s的时延要求, 且可只对基站和终端进行少量修改, 而 没有开销的增加或者增加的非常小。