用於減少在通信網絡中發送的消息量的方法和裝置的製作方法
2023-05-10 21:09:46 1
專利名稱：用於減少在通信網絡中發送的消息量的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信系統中的- 種方法和裝置，特別涉及一種允許減少在通信 網絡中發送的消息量的裝置以及用於所述減少的方法。本發明進一步涉及一種 包含用於減少在通信網絡中發送的消息量的電腦程式的計算機可讀介質。
背景技術：
目前在UMTS的第三代合作夥伴計劃(3GPP)規範中，在網絡和用戶設備 (終端)之間所用的信令協議被分為接入層(AS)協議和非接入層(NAS)協 議。非接入層協議(例如^i舌管理(SM)、移動性管理(MM)、 SMS)終止於 終端(l正)和核心網(CN)，並且ilil無線接入網(RAN)被透明地發送。接 入層協議(例如無線資源控制(RRC)、無線鏈路控制(RLC)、媒體訪問控制 (MAC))終止於UE和RAN，並且在CN中不可見。另夕卜，在RAN和CN之 間存在對於UE而言不可見的Iu信令。
由於非接入層協議和接入層協議之間的分離，所以在網絡和UE之間就存 在大量握手以便建立服務。
由於在接入層(AS)功能和非接入層(NAS)功能之間存在清楚的劃分， 所以不可能以高效的方式來協調AS過程和NAS過程。這導致一個典型的UMTS 過程(例如"服務激活")涉及許多ffl31無線接口被交換的消息，從而導致該過 程執行中的明顯延遲。
在大多數實際情況中，需要雙向傳輸數據。實現全雙工數據傳輸的一種方 式將是具有兩個獨立的通信信道，並且使用每一個通信信道來用於單工數據業 務(在不同方向上)。如果這樣做的話，將具有兩個獨立的物理電路，每一， 理電路具有一個"前向"信道(用於數據)和一個"反向"信道(用於確認)。 在這兩種情況中將幾乎完全浪費反向信道的帶寬。實際上，用戶將付出兩個電 路的代價而只使用了一個電路的能力。
一個更好的想法是對於雙向數據使用相同的電路。在這種模型中，從A到 B的數據幀與從A到B的確認幀混合在-一起。通過査看在輸入幀的報頭中的"類
5別"欄位，接收機能夠辨別出該幀是翻還是確認。
儘管在同一電路上對數據幀和控制幀進行交織是對於具有兩個獨立物理電 路方式的一種改進，然而另一種改進也是可能的。當一個數據幀到達時，不是 、):即發送一個獨立的控制幀，而是接收機抑制自身並且等待，直到網絡層通過 了下一個分組。確認被附加到輸出數據幀。實際上，確認免費搭載在下一個輸 出數據幀上。暫時延遲輸出確認以使其能夠依附於下一個輸出數據幀的技術被
廣泛地稱為捎帶確認法(piggybacking)。
在最近的3GPP長期演進和系統體系結構演進的發展中，在AS協議消息中 捎帶NAS協議消息的可能性已被討論，以便使得網絡和UE之間的握手能夠更 少。
現有解決方案的問題在於，儘管在AS協議消息中捎帶NAS協議消息潛在 地將減少網絡和UE之間的信令量，但是在定義對於NAS協議消息和AS協議 消息的所有可能的(或所有允許的)組合而言在UE中所，頁期的協調行為方面 將需要大量的努力。這個問題實際上將使得難以實現捎帶確認法。
發明內容
因此，本發明的一個目的是提供一種用於減少在通信網絡中發送的消息量 的改進的方法，該通信網絡包括第一通信網絡實體、通iM信接口連接到所述 第一通信網絡實體的第二通信網絡實體、以及一個或多個通過無線接口連接到 所述第二通信網絡實體的用戶設備，其中利用至少第一協議和第二協議在所述 各接口上發送消息。
該目的通過根據權利要求1的特徵部分的方法來實現。
本發明的另一 目的是提供一種用於減少在通信網絡中發送的消息量的改進 的裝置，該通信網絡包括第一通信網絡實體、通ffl信接口連接至lj所述第一通 信網絡實體的第二通信網絡實體、以及一個或多個通過無線接口連接至,述第 二通信網絡實體的用戶設備，其中利用至少第一協議和第二協議在所述各接口 上發送消息。
所述另一目的通過根據權利要求13的特徵部分的裝置來實現。 本發明的又一 目的是提供一種包含用於減少在通信網絡中發送的消息量的 電腦程式的改進的計算機可讀介質，該通信網絡包括第一通信網絡實體、通M信接口連接到所述第一通信網絡實體的第二通信網絡實體、以及一個或多 個通過無線接口連接至,述第二通信網絡實體的用戶設備，其中禾傭至少第一 協議和第二協議在所述各接口上發送消息。
所述又一 目的通過根據權利要求25的特徵部分的計算才幾可讀介質來實現。
在從屬權利要求中列出進一步的實施例。
由於規定了定義由NAS協議消息和AS協議消息分別調用的NAS過程和 AS過程的協調類型的一般規則，所以可以充分發掘捎帶確認法的益處。也就是 說，將實現減少過程延遲的可能性。減少的延遲是通過在無線接口上具有較少 的握手而產生較少的傳輸延遲以及在UE和網絡節點中能夠並行處理消息來實 現的。
本發明還有的其他目的和特徵將從後面結合附圖所考慮的詳細描述中變得 顯而易見。然而應當理解，這些附圖的設計僅僅是為了說明的目的，而不是作 為對本發明進行限定的定義，對於所述定義，應當參考所附權利要求書。進一 步應當理解，所述附圖不一定是按比例繪製的，除非另有指示，否則它們僅僅 打算概念性地說明在此所述的結構和過程。
在附圖中，其中相同的參考符號在整個附圖中表示類似的元素
圖1是移動通信網絡的示例性方框圖2是示出兩個信令協議的移動通信網絡的方框圖3是本發明的裝置的方框圖4示出在移動通信網絡中執行的動作的-一個典型過程；
圖5示出圖4中所示的過程，但是實施了本發明的方法。
具體實施例方式
在圖1中示出一個示例性3GPP UMTS系統網絡的方框圖。該網絡包括 無線接入網(RAN)和核心網(CN) 200，所述無線接入網(RAN)在本發 明的優選實施例中是UMTS陸地無線接入網(UTRAN) 100。 UTRAN 100 和CN200為多個用戶設備(UE) 120提供通信和控制。
UTRAN體系結構100包括多個無線網絡控制器(RNC) 160，其被連接於一組Node B 180。所述Node B 180包括與UE 120通信所需的天線、RF設 備和基帶處理電路。所述NodeB 180通過Iub接口被連接到RNC 160。
核心網200典型地包括至少一個服務GPRS支持節點(SGSN) 220、 一 個或多個網關GPRS支持節點(GGSN) 280、至少一個移動交換中心(MSC) 240，所述移動交換中心可以包括訪問位置寄存器(VLR)(圖l中未示出)、 網關MSC (GMSC) 260、以及GPRS歸屬位置寄存器(HLR) 250。 CN200 既提供與各種外部網絡的電路交換數據通信，又提供與各種外部網絡的分組 數據通信，所述外部網絡典型地包括公共交換電話網(PSTN) 320和一個或 多個分組模式通信網絡，例如網際網路340。 UTRAN 100通過Iu接口連接到 CN200。
在3GPP最近的發展中，已經提出一種演進的系統體系結構，其具有幾 個新的參考點，例如核心網和無線接入網之間的S1接口，用於傳輸用戶平面 以及控制平面業務。該SI接口對應於Iu接口。這些新的發展被稱為3GPP 中的LTE/SAE，其中LTE是3G RAN的長期演進，以及SAE是系統體系結 構演進，即核心網的發展。此外，將引入對應於Uu接口的RAN和UE之間 的新無線接口。在這裡的上下文中，該新無線接口被稱為LTE無線接口。本 領域技術人員可以認識到，本發明同樣適用於這些新發展。
圖2示出包括UE 120、 RAN 100和CN 200的通信網絡。信令協議被分 為接入層(AS)協議420和非接入層(NAS)協議410。 NAS協議410終止 於UE 120和核心網200，並且通過RAN 100被透明地發送。AS協議420終 止於UE120和RAN100，其被顯示為一個Uu層(UuS)塊430，並且在CN 200中不可見。此外，在RAN100和CN200之間存在信令，其被顯示為一個 Iu層(IuS)塊440，其對於UE 120是不可見的。接入層420通過三個服務 接入點(SAP)向非接入層410提供服務，其在圖2中被顯示為從UuS 430 和IuS 440分別指向NAS 410的箭頭上的三個圓。
在圖3中示出用於減少在通信網絡中發送的消息量的本發明的裝置500 的示例性方框圖，其中該裝置500包括裝置510，用於發送打包在第二協議 消息內部的第--協議消息，即以捎帶的方式，所述第一協議消息和第二協議 消息中的每一個指示多個過程步驟；以及裝置520，用於向每-一個第一協議消 息提供指令欄位，所述指令欄位用於確定將被用於所述過程步驟的至少一個協調規則，其中所述至少一個協調規則是從一組預定義的規則中選擇的。
在圖4中示出一種典型的用於"服務激活"的UMTS現有技術過程。該 過程涉及許多通過無線接口被交換的消息，並且將在下文中進行簡要描述1.RRC: RACH/CCCHRRC連接請求；2.RRC: FACH/CCCHRRC連接建立；3.RRC: DCCH/DCHRRC連接建立完成4.RRC:DCCH/DCH (AM)初始直傳(附著請求)5.SCCP連接請求(CR)
RANAP初始UE消息(附著請求)6.SCCP連接配置(cc)7.RANAP直傳(標識請求)8.RRC: DCCH/DCH (AM)下行鏈路直傳(標識請求)9.RRC: DCCH/DCH (AM)上行鏈路直傳(標識請求)10.RANAP直傳(標識響應)11.MAP發送認證ft息12.MAP發送認證信息確認13.RANAP直傳(認證和加密請求)14.RRC: DCCH/DCH (AM)下行鏈路直傳(認證和加密請求)15.RRC: DCCH/DCH (AM)上行鏈路直傳(認證和加密請求)16.RANAP直傳(認證和加密請求)17.RANAP安全模式命令18.RRC: DCCH/DCH (AM)安全模式命令19.RRC: DCCH/DCH (AM)安全模式完成20.RANAP安全模式完成2.MAP更新位置22.MAP插入用戶數據23.MAP插入用戶數據確認24.MAP更新位置確認25.RANAP公共ID (MSI)26.RANAP直傳(附著接受)27. RRC:DCCH/FACH (AM)
28. RRC: DCCH/DCH (AM)
29. RANAP
30. GTP一C
31. GTP C
32. RANAP
33. RRC: DCCH/DCH (AM)
34. RRC:DCCH/RACH (AM)
35. RANAP
36. RANAP
37. RRC:DCCH/FACH (AM)
下行鏈路直傳(附著接受) 上行鏈路直傳(激活PDP上下文請求) 直傳(激活PDP上下文請求) 生成PDP上下文請求 生成PDP上下文響應 RAB分配請求 無線承載建立 無線承載建立完成 RAB分配響應
直傳(激活PDP上下文接受) 下行鏈路直傳(激活PDP上下文接受) 正如上面在背景技術中所述的那樣，所有這些交換的消息將導致執行中 的明顯延遲，並且作為一種能夠減少握手的解決方案的捎帶確認法實際上難 以實現。
本發明的基本構思是引入定義了由NAS協議消息和AS協議消息分別調 用的NAS過程和AS過程的協調類型的一般規則。這些規則的存在將使得有 可能在現有的AS (RRC)消息上捎帶一些NAS協議消息並且在實施了NAS 協議和'AS協議的通信網絡的節點之間使用捎帶確認法。這些規則將因此實 現捎帶確認法的益處。
在優選實施例中，本發明被用在現有的UMTS體系結構中。然而可以理 解，本發明也可用於新的體系結構中，而不管NAS協議和AS協議是在單個 節點中還是在多個節點中被實施的。
本發明的解決方案確保，與在AS協議消息內部捎帶的每個NAS協議消 息一起，有一個指令欄位被包括在內。該指令欄位定義了 UE所需的協調4亍 為。下面列出一些指令例子。然而應當注意到，本發明不限於這些例子。這 別加將向UE指示
些指
NAS過程和AS過程是否能夠相互獨立地開始，即UE是否需要等待:
在開始AS過程之前完成NAS過程。
在開始NAS過程之前完成AS過程。 AS過程是否能夠開始而不管NAS過程的結果如何，即UE是否 只有在NAS過程的結果是成功的情況下才將開始AS過程。(如果
"需要成功"而NAS過程的結果是不成功的，則AS過程將被認 為是不成功的。)
只有在AS過程的結果是成功的情況下才將開始NAS過程。(如果 "需要成功"而AS過程的結果是不成功的，則NAS過程將被認 為是不成功的。)
上述規則可作為單個指令參數來提供，或者作為一組指令參數來提供， 例如指示"等待要求"(在開始AS過程之前是否要等待NAS過程)和"結 果要求"(單獨開始AS過程是否需要NAS過程的結果是成功的)。因此，本 發明的方法執行下列步驟
-發送打包在AS協議消息內(捎帶)的NAS協議消息；
-在每個NAS協議消息內提供指令欄位(指令參數)，其指示接收機應 該如何協調所述NAS過程和AS過程(在協議消息中所指示的)，其中該協 調是根據一個或多個預定義的規則來進行的。使用的這些規則中的哪一個或 哪一些由指令參數來確定。
對於在不同節點中實施NAS協議和AS協議的體系結構，例如象在上面 描述的UMTS體系結構中，在這兩個節點之間的協議(攜帶NAS協議消息 到實施AS協議的節點)需要包括到實施AS協議的節點的指令，其指示將如 何給出到UE的指令。這些指令將與上面的指令相同(AS協議節點-〉UE)。
禾擁上面的規則，例如將實現圖5所示的序列，其中規則可以是下列內
容
17:到RNC的捎帶指令
提供下列捎帶指令給UE:
在開始AS過程前等待NAS過程完成。
，NAS過程的結果必須是成功的，以便進入AS過程(否則AS過
程將被認為是失敗的)。 18:到UE的捎帶指令
在開始AS過程前等待NAS過程完成。
NAS過程的結果必須是成功的，以便進入AS過程(否則AS過 程將被認為是失敗的)。
ii32:到RNC的捎帶指令
提供下列捎帶指令給UE:
在開始NAS過程前等待AS過程完成。
,AS過程的結果必須是成功的，以便進入NAS過程(否則NAS
過程將被認為是失敗的)。 33:到UE的捎帶指令
在開始NAS過程前等待AS過程完成。
AS過程的結果必須是成功的，以便進入NAS過程(否則NAS過
程將被認為是失畋的)。
將會認識到，上述過程中的至少一些在必要時被重複地執行，以便響應 於在發射機和接收機之間信道的時變特性。為了便於理解，本發明的許多方 面按照例如要由可編程計算機系統的元件所執行的動作的序列來描述。將會 認識到，各種動作可由專門的電路(例如為了執行專門的功能而互連的分立 邏輯門或者專用集成電路)來執行，可由通過一個或多個處理器執行的程序 指令來執行，或者由二者的組合來執行。
而且，本發明另外可被認為完全具體實現在任何形式的計算機可讀存儲 介質內，所述計算機可讀存儲介質具有存儲在其中的一組適當的指令，以供 指令執行系統、裝置或設備使用或者與其結合使用，所述指令執行系統、裝 置或設備例如是基於計算機的系統、包含處理器的系統、或者其他可從介質 中取指令並執行這些指令的系統。如在此所用，"計算機可讀介質"可以是能 夠包含、存儲、傳送、傳播、或傳輸程序以供指令執行系統、裝置或設備使 用或與其結合使用的任何裝置。所述計算機可讀介質可以是例如但不限於電 子的、磁的、光的、電磁的、紅外的、或半導體的系統、裝置、設備或傳播 介質。更多特定的計算機可讀介質例子(非窮盡的列表)包括具有一根或多 根線的電連接、可攜式計算機磁碟、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器 (ROM)、可擦除可編程只讀存儲器(EPROM或快閃記憶體)、光纖、以及可攜式 光碟只讀存儲器(CD-ROM)。
因此，根據本發明的一個優選實施例， 一種計算機可讀介質包含用於減 少在通信網絡中發送的消息量的電腦程式，該通信網絡包括第一通信網絡 實體(例如CN200)、通過通信接口 (例如Iu接口或Sl接口)連接到所述第一通信網絡實體200的第二通信網絡實體(例如UTRAN 100)、以及一個或 多個通過無線接口 (例如Uu接口或新的LTE無線接口)連接到所述第二通 信網絡實體100的用戶設備120，其中利用至少第一協議和第二協議在所述各 接口上發送消息，其中所述電腦程式執行下列步驟
-發送打包在第二協議消息內的第一協議消息(所謂的捎帶)，所述第--協議消息和第二協議消息中的每一個指示多個過程步驟；
-向每一個所述第一協議消息提供指令欄位，所述指令欄位用於確定將 被用於所述過程步驟的至少一個協調規則，其中所述至少一個協調規則是從 一組預定義的規則中選擇的。
有可能對前面描述的本發明的各實施例進行修改而不脫離由所附權利要 求書所限定的本發明的範圍。
用來描述和要求保護本發明的諸如"包括"、"包含"、"結合"、"由...組 成"、"具有"、"是"之類的表達打算以非排他的方式來解釋，即也允許未明 確描述的項、部件或元件的存在。對單數的提及也應被解釋為涉及複數，並 H.反之亦然。
在所附的權利要求書中括號內包含的數字打算幫助對權利要求的理解， 而不應以任何方式被解釋為限制這些權利要求所要求保護的主題。
權利要求
1、一種用於減少在通信網絡中發送的消息量的方法，所述通信網絡包括第一通信網絡實體(200)、通過通信接口連接到所述第一通信網絡實體(200)的第二通信網絡實體(100)、以及一個或多個通過無線接口連接到所述第二通信網絡實體(100)的用戶設備(120)，其中利用至少第一協議和第二協議在所述各接口上發送消息，其特徵在於，所述方法包括以下步驟-發送打包在第二協議消息內的第一協議消息，所述第一協議消息和第二協議消息中的每一個指示多個過程步驟；-向每一個所述第一協議消息提供指令欄位，所述指令欄位用於確定將被用於所述過程步驟的至少一個協調規則，其中所述至少一個協調規則是從一組預定義的規則中選擇的。
2、 根據權利要求1所述的方法，其中所述預定義的規則作為單個指令參數 來提供。
3、 根據權利要求1所述的方法，其中所述預定義的規則作為一組指令參數 來提供。
4、 根據權利要求1所述的方法，其中所述第一協議是非接入層(NAS)協 議，以及所述第二協議是接入層(AS)協議。
5、 根據權利要求1所述的方法，其中所述第一協議是非接入層(NAS)協 議，以及所述第二協議是在所述通信接口上的協議。
6、 根據權利要求1所述的方法，其中所述通信網絡是碼分多址(CDMA) 網絡。
7、 根據權利要求1所述的方法，其中所述第一通信網絡實體(200)是核 心網，以及所述第二通信網絡實體(100)是無線接入網(RAN)。
8、 根據權利要求7所述的方法，其中所述無線接入網(100)是UMTS陸 地無線接入網(UTRAN)。
9、 根據權利要求1所述的方法，其中所述通信接口是Iu接口。
10、 根據權利要求1所述的方法，其中所述通信接口是S1接口。
11 、根據^(利要求1所述的方法，其中所述無線接口是Uu接口 。
12、 根據權利要求1所述的方法，其中所述無線接口是長期演進無線接口。
13、 一種用於減少在通信網絡中發送的消息量的裝置，所述通信網絡包括第一通信網絡實體(200)、通iiil信接口連接到所述第一通信網絡實體(200) 的第二通信網絡實體(100)、以及一個或多個通過無線接口連接到所述第二通 信網絡實體(100)的用戶設備(120)，其中利用至少第一協議和第二協議在所述各接口上發送消息，其特徵在於，所述裝置包括-用於發送打包在第二協議消息內的第一協議消息的裝置(510)，所述第一協議消息和第二協議消息中的每一個指示多個過程步驟；-用於向每一個所述第一協議消息提供指令欄位的裝置(520)，所述指令欄位用於確定將被用於所述過程步驟的至少一個協調規則，其中所述至少一個協調規則是從一組預定義的規則中選擇的。
14、 根據權利要求13所述的裝置，其中所述裝置進一步包括用於作為單個 指令參數來提供所述預定義的規則的裝置。
15、 根據權利要求13所述的裝置，其中所述裝置進一步包括用於作為一組 指令參數來提供所述預定義的規則的裝置。
16、根據權禾腰求13所述的裝置，其中所述第一協議是非接入層(NAS) 協議，以及所述第二協議是接入層(AS)協議。
17、 根據權利要求13所述的裝置，其中所述第一協議是非接入層(NAS) 協議，以及所述第二協議是在所M信接口上的協議。
18、 根據權利要求13所述的裝置，其中所述通信網絡是碼分多址(CDMA) 網絡。
19、 根據權利要求13所述的裝置，其中所述第一通信網絡實體(200)是 核心網，以及所述第二通信網絡實體(100)是無線接入網(RAN)。
20、 根據權利要求19所述的裝置，其中所述無線接入網(100)是UMTS 陸地無線接入網(UTRAN)。
21、 根據權利要求13所述的裝置，其中所M信接口是Iu接口。
22、 根據權利要求13所述的裝置，其中所^M信接口是S1接口。
23、 根據權利要求13所述的裝置，其中所述無線接口是Uu接口。
24、 根據權利要求13所述的裝置，其中所述無線接口是長期演進無線接口。
25、 一種包含用於減少在通信網絡中發送的消息量的電腦程式的計算機 可讀介質，所述通信網絡包括第一通信網絡實體(200)、通iiil信接口連接到 所述第一通信網絡實體(200)的第二通信網絡實體(100)、以及一個或多個通過無線接口連接到所述第二通信網絡實體(100)的用戶設備(120)，其中利用 至少第一協議和第二協議在所述各接口上發送消息，其特徵在於，所述計算機 程/執行以下步驟-發送打包在第二協議消息內的第一協議消息，所述第一協議消息和第二 協議消息中的每一個指示多個過程步驟；-向每一個所述第一協議消息提供指令欄位，所述指令欄位用於確定將被 用於所述過程步驟的至少一個協調規則，其中所述至少一個協調規則是從一組 預定義的規則中選擇的。
全文摘要
本發明涉及一種用於減少在通信網絡中發送的消息量的方法和裝置，所述通信網絡包括第一通信網絡實體(200)、通過通信接口連接到所述第一通信網絡實體(200)的第二通信網絡實體(100)、以及一個或多個通過無線接口連接到所述第二通信網絡實體(100)的用戶設備(120)，其中利用第一協議和第二協議在所述各接口上發送消息。提供用來發送打包在第二協議消息內的第一協議消息(「捎帶」)的一般規則，並且每一個第一協議消息都被提供一個指令欄位，所述指令欄位定義為了執行一個動作而要採取的各過程步驟的協調。
文檔編號H04L29/06GK101449541SQ200680054758
公開日2009年6月3日 申請日期2006年5月30日 優先權日2006年5月30日
發明者A·P·亨裡克森, G·米爾德, G·魯恩, P·沃倫廷 申請人:艾利森電話股份有限公司