微波接入全球互通網絡中釋放資源的方法及其系統的製作方法

2023-10-23 12:28:42 1

專利名稱：微波接入全球互通網絡中釋放資源的方法及其系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及無線通信技術，特別涉及微波接入全球互通技術。
背景技術：
隨著通信技術的發展和用戶需求的增長，數據業務得到了迅速發展，數據業務量的迅速增長使得人們對通信帶寬的需求日益高漲，寬帶接入正在向產業界展現出一個巨大的市場。為突破接入網的帶寬瓶頸，人們推出了多種寬帶接入技術。
與有線接入方式相比，採用無線接入方式的寬帶無線接入(BroadbandWireless Access，簡稱「BWA」)技術具有靈活、方便、可移動性以及投資少等明顯的優勢，以第三代移動通信(The Third Generation，簡稱「3G」)、寬帶無線區域網(Wireless Local Area Network，簡稱「WLAN」)和寬帶無線城域網(Wireless Metropolitan Area Network，簡稱「WMAN」)為代表的BWA技術在近幾年得到了飛速的發展。
微波接入全球互通(Worldwide Interoperability for Microwave Access，簡稱「WiMAX」)就是一種無線城域網技術，作為寬帶WMAN領域的研究熱點備受各大廠商和研究機構的關注。WiMAX是目前業界對基於電子和電氣工程師協會(Institute of Electrical and Electronics Engineers，簡稱「IEEE」)802.16系列標準的無線城域網技術的約定俗成的稱呼，其基本目標是提供一種在城域網一點對多點的多廠商環境下，可有效互操作的寬帶無線接入手段。WiMAX能向固定或移動的設備提供寬帶無線連接，還可用來連接WLAN的熱點與網際網路，提供校園連接，以及在「最後一公裡」寬帶接入領域作為數字用戶線(Digital Subscriber Line，簡稱「DSL」)等有線寬帶接入的無線替代品，其網絡參考模型如圖1所示。
WiMAX系統採用蜂窩技術，其空中接口數據的傳輸在基站(BaseStation，簡稱「BS」)和若干個下屬用戶站(Subscriber Station，簡稱「SS」)之間進行，由基站進行集中控制。其中，BS與城域網、公用電話交換網(PublicSwitched Telephone Network，簡稱「PSTN」)相連，一個SS可以接入一個或者多個終端用戶，並匯聚這些用戶的網間互聯協議(Internet Protocol，簡稱「IP」)數據、語音業務流量，通過空中接口傳送到BS。
WiMAX具有傳輸距離遠、傳輸速率高等優點。WiMAX中BS的無線信號傳輸距離最遠可達50公裡，覆蓋面積是3G基站的10倍，通過較少的BS的建設就可以提供較大區域的覆蓋；同時WiMAX採用正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，簡稱「OFDM」)調製方式，可以有效利用信道資源，能提供高達70兆比特每秒(Mbps)的傳輸速率。
為了節省了移動臺(Mobile Station，簡稱「MS」)功率和空口資源，在IEEE 802.16e標準中定義了空閒模式(IDLE)，IDLE模式是移動寬帶無線接入系統中的一種終端工作模式。處於IDLE模式下的MS可以在很大的一個區域內移動，MS在這個區域內漫遊時不必向漫遊的小區內的基站(BaseStation簡稱「BS」)進行註冊。同時，MS漫遊到不同小區時，不必進行切換等正常操作流程。MS可以通過發送消息請求進入IDLE模式。類似的，BS也可以通過發送消息主動要求MS進入IDLE模式。無論是MS主動發起請求進入IDLE模式，還是BS通過發送消息主動要求MS進入IDLE模式，MS都要在規定的時間內完成去註冊、進入IDLE模式的過程。
現有的WiMAX系統包含接入服務網絡網關(Access Service NetworkGateWay，簡稱「ASN GW」)、尋呼控制器(Paging Controller，簡稱「PC」)、位置寄存器(Location Register，簡稱「LR」)等網絡實體。其中，PC用於管理網絡中IDLE模式下的MS的活動以及尋呼，對於每個IDLE模式下的MS，僅僅有一個PC來管理其活動，稱為錨點PC，但有一個或多個PC，稱為中繼PC，用於中繼MS到錨點PC之間的消息。PC可以作為邏輯實體認證器的一部分邏輯功能在同一個物理網元內實現。其物理位置可能位於WiMAX系統中的的物理網元ASN GW中，也可能位於另一個獨立的物理網元中。LR是一個分布式的資料庫，用於保存MS的的狀態信息、尋呼信息和服務流相關信息。一般來說，一個PC邏輯實體會對應一個LR邏輯實體，並且兩個邏輯實體在同一個物理網元內實現。同樣在ASN中的，還有尋呼代理(Paging Agent，簡稱「PA」)，用於處理PC和BS中與尋呼相關的功能執行的交互。
根據需要，通常將網絡劃分為若干個尋呼組(Paging Group，簡稱「PG」)，一個PG由一個或多個PA構成，並由網絡操作員管理。一個PG必須駐留於一個網絡接入提供商(Network Access Provider，簡稱「NAP」)的範圍之內。而一個BS以及相關的PA可以是多個PG中的實體，如圖2所示。
當移動臺(Mobile Station，簡稱「MS」)在某個BS上主動請求進入IDLE模式，或者某個BS指示MS進入IDLE模式時，通過MS與該BS，以及該BS與後端網元ASN GW之間的消息交互，通知PC該MS已進入IDLE模式，並在對應的LR中保存該MS的狀態信息、尋呼信息和服務流信息。MS可以在發給該BS的IDLE模式請求消息中攜帶它進入IDLE模式時請求需要保留的信息，該BS在IDLE模式請求響應消息中也可以設置類似的信息，用於通知MS在LR中所保留的相關信息，並將PC的ID通知給該MS。
在MS進入IDLE模式時，MS的錨點認證器(Anchor Authenticator)上仍然會保留該MS的一些安全信息，這些信息可用於對IDLE模式下的MS進行安全位置更新，安全位置更新，有利於MS更快從IDLE模式下恢復。在IDLE模式下，MS需要周期性地向當前所在的BS發起位置更新請求空口消息，其周期由一個系統定時器確定。BS收到該消息後根據消息中PC的ID向相應的PC發送後端網絡的位置更新消息。PC根據該消息判斷該MS是否進入新的PG，如果是，則更新LR中的相應信息。
當PC/LR上的系統空閒定時器超過最大時間，但PC/LR仍然沒有收到MS的位置更新信息時，則認為該MS丟失了。另一種情況是，當該MS的外部代理(Foreign Agent，簡稱「FA」)收到該MS的前向數據包，即網絡側需要發送給MS的數據包時，FA會通知PC/LR進行尋呼，當PC/LR嘗試了預定義的最大尋呼次數但仍然沒有收到MS的響應時，則同樣認為該MS丟失。此外，MS在關機時，會向BS發送一條測距請求消息(RNG-REQ)，其中包含MS的關機指示IE。
當PC/LR認為MS離開了網絡時，包括MS丟失或MS關機，PC/LR均會釋放所有關於該MS的IDLE模式保留信息，以釋放系統資源。
在實際應用中，上述方案存在以下問題在WiMAX系統中，MS在IDLE模式下尋呼時存在資源浪費。
造成這種情況的主要原因在於，在MS進入IDLE模式時，MS的錨點認證器上仍然會保留該MS的一些安全信息，當MS離開了網絡時，包括MS丟失或MS關機，該錨點認證器並不知道該MS已經離開了網絡，仍然保留著該MS的安全相關信息，無疑形成一種資源浪費。

發明內容
有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種微波接入全球互通網絡中釋放資源的方法及其系統，使得錨點認證器可以在移動臺離開網絡時及時釋放相關的資源。
為實現上述目的，本發明提供了一種微波接入全球互通網絡中釋放資源的方法，包含以下步驟錨點尋呼控制器和位置寄存器如果檢測到移動臺離開了網絡，則通知錨點認證器，該通知中攜帶至少一個離開網絡的移動臺的標識；所述錨點認證器收到所述通知後根據其中的標識刪除相應移動臺的安全信息。
其中，錨點尋呼控制器和位置寄存器檢測的是空閒狀態下的移動臺。
此外在所述方法中，所述通知中包含作為可選項的所述移動臺離開網絡的原因。
此外在所述方法中，所述移動臺離開網絡的原因包括移動臺丟失和移動臺關機。
此外在所述方法中，還包含以下步驟所述錨點認證器收到所述通知後，向所述錨點尋呼控制器和位置寄存器返迴響應消息，其中包含離開網絡的移動臺標識。
此外在所述方法中，所述錨點尋呼控制器和位置寄存器通過專用消息通知所述錨點認證器移動臺離開了網絡；所述錨點認證器通過專用消息響應所述錨點尋呼控制器和位置寄存器的通知。
此外在所述方法中，所述錨點尋呼控制器和位置寄存器通過經擴展的現有消息通知所述錨點認證器移動臺離開了網絡；所述錨點認證器通過經擴展的現有消息響應所述錨點尋呼控制器和位置寄存器的通知；其中，在經擴展的現有消息中包含用於指示離開網絡的移動臺標識的信息元素；
所述經擴展的現有消息包括「MS_Info_Request」消息和「MS_Info_Response」消息。
此外在所述方法中，所述錨點尋呼控制器和位置寄存器直接或間接地將移動臺離開網絡的通知發送所述錨點認證器。
此外在所述方法中，所述錨點尋呼控制器和位置寄存器通過以下方式之一間接地發送移動臺離開網絡的通知所述錨點尋呼控制器和位置寄存器通過至少一個其它網絡實體的轉發，間接地將移動臺離開網絡的通知發送給所述錨點認證器；所述錨點尋呼控制器和位置寄存器將移動臺離開網絡的通知發送到其它網絡實體，該網絡實體產生新的消息直接或間接地發送給所述錨點認證器，該消息帶有指示移動臺離開網絡的信息。
本發明還提供了一種微波接入全球互通網絡中釋放資源的系統，包含錨點尋呼控制器和位置寄存器，以及錨點認證器，其中，所述錨點尋呼控制器和位置寄存器用於聯合實現移動臺狀態的檢測，如果檢測到移動臺離開了網絡，則通知錨點認證器，該通知中攜帶至少一個離開網絡的移動臺的標識；所述錨點認證器用於移動臺的認證，並在收到來自所述錨點尋呼控制器和位置寄存器的所述通知後根據其中的標識刪除相應移動臺的安全信息。
通過比較可以發現，本發明的技術方案與現有技術的主要區別在於，錨點PC/LR檢測移動臺的狀態，如果發現移動臺離開了網絡，則通知錨點認證器，一個通知中可攜帶一個或多個離開網絡的移動臺的標識，錨點認證器根據這些標識刪除相應移動臺的安全信息。這些安全信息在移動臺離開時已經沒有用處，通過刪除這些安全信息可以及時釋放系統資源，提高了系統資源的利用率。
錨點PC/LR通知錨點認證器移動臺離開網絡時，可以使用新增的消息，也可以使用經擴展的現有消息，如MS_Info_Request消息和MS_Info_Response消息等。


圖1是現有技術中WiMAX網絡參考模型示意圖；圖2是現有技術中劃分PG的示意圖；圖3是本發明第一實施方式WiMAX中釋放資源的系統結構圖；圖4是本發明第一實施方式WiMAX中釋放資源的方法流程圖；圖5是本發明第二實施方式WiMAX中釋放資源的方法流程圖；圖6是本發明第四實施方式WiMAX中釋放資源的方法流程圖。
具體實施例方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步地詳細描述。
本發明的核心在於，錨點PC/LR檢測空閒狀態下的MS是否離開網絡，MS離開的原因可以是MS丟失或MS關機等，如果檢測到MS離開了網絡，則通知錨點認證器，通知中攜帶至少一個離開網絡的MS的標識，以及該MS離開網絡的原因；錨點認證器收到該通知後根據其中MS的標識刪除相應MS的安全信息，並向錨點PC/LR返迴響應消息，響應消息中同樣包含離開網絡的MS標識。
下面根據發明原理對本發明第一實施方式WiMAX中釋放資源的系統及方法進行說明。
如圖3所示，WiMAX中釋放資源的系統包含錨點PC/LR，以及錨點認證器，其中，錨點PC/LR用於檢測MS的狀態，並在檢測到有MS離開網絡時，通知錨點認證器。錨點認證器用於MS的認證，並在收到來自錨點PC/LR的通知後刪除離開網絡的MS的安全信息。
具體地說，錨點PC/LR檢測MS的狀態，如果檢測到有MS已離開網絡，則向錨點認證器發送一條消息，通知錨點認證器有MS離開網絡，以及離開網絡的一個或多個MS的標識。錨點認證器接收到來自錨點PC/LR的消息後，根據其中MS的標識刪除相應的已離開網絡的MS的安全信息。
以上對本發明第一實施方式的系統進行了簡單說明，下面對本實施方式WiMAX中釋放資源的方法進行詳細闡述。
如圖4所示，在步驟410中，錨點PC/LR檢測空閒狀態下的MS當前的狀態。
接著進入步驟420，錨點PC/LR根據檢測結果判斷當前是否有MS離開了網絡，MS離開網絡的原因可以是MS丟失，或MS關機等。如果有MS離開了網絡，則進入步驟430，反之，則回到步驟410，繼續檢測MS當前的狀態。
在步驟430中，錨點PC/LR向錨點認證器發送「MS_Exit_Indication」消息，通知錨點認證器有MS離開網絡。其中，「MS_Exit_Indication」消息專用於通知錨點認證器有MS離開網絡，該消息中包含至少一個離開網絡的MS的標識，該標識可以是MS的MAC地址，用以唯一標識一個MS；該消息中還可以包含MS離開網絡的原因，如MS丟失或MS關機等，具體如表1所示。


表1接著進入步驟440，錨點認證器接收來自錨點PC/LR的消息，並根據消息中的MS標識，刪除相應MS的安全信息。這些安全信息在MS離開時已經沒有用處，通過刪除這些安全信息可以及時釋放系統資源，提高了系統資源的利用率。
接著進入步驟450，錨點認證器向錨點PC/LR返回相應消息「MS_Exit_Response」，該消息中同樣包含離開網絡的MS的標識。
本發明第二實施方式WiMAX中釋放資源的方法如圖5所示，步驟510與步驟520對應於步驟410與步驟420，在此不再贅述。
通過步驟510與步驟520，錨點PC/LR檢測出有MS離開了網絡，在步驟530中，錨點PC/LR向錨點認證器發送經過擴展的「MS_Info_Request」消息，進而通知錨點認證器已離開網絡MS。其中，「MS_Info_Request」消息中除了原有的元素外，還新加入了一個信息元素，即「MS_Exit_Indicator」，用以指示離開網絡的MS的標識，具體如表2所示。


表2接著進入步驟540，錨點認證器根據接收到的消息中的「MS_Exit_Indicator」元素，刪除已離開網絡的MS的安全信息。
接著進入步驟550，錨點認證器發送一個「MS_Info_Response」消息給錨點PC/LR以作為「MS_Info_Request」消息的響應。同樣，在「MS_Info_Response」消息中除了原有的元素外，還新加入了一個信息元素，即「MS_Exit_Response」，同樣用以指示離開網絡的MS標識，具體如表3所示。

表3本實施方式與第一實施方式大致相同，其區別僅在於第一實施方式通過新增的專用消息傳輸指示離開網絡的MS標識的信息元素，而本實施方式通過對現有的「MS_Info_Request」以及「MS_Info_Response」消息進行擴展，分別在其中新增「MS_Exit_Indicator」與「MS_Exit_Response」元素，通過這兩個元素指示離開網絡的MS標識。
本發明第三實施方式WiMAX中釋放資源的方法與第一實施方式大致相同，其區別僅在於在第一實施方式中，錨點PC/LR直接將MS離開網絡的通知發送給錨點認證器，而在本實施方式中，錨點PC/LR通過一個或多個其他網絡實體轉發，間接地將MS離開網絡的通知發送給錨點認證器。比如說，錨點PC/LR僅通知某個MS的FA，該MS已離開網絡，由該FA轉而通知錨點認證器該MS離開的消息。
本發明第四實施方式WiMAX中釋放資源的方法與第三實施方式大致相同，其區別僅在於在第三實施方式中，錨點PC/LR通過一個或多個其他網絡實體透明地轉發MS離開網絡的通知給錨點認證器。而本實施方式中，錨點PC/LR將MS離開網絡的通知發送給一個或多個其它網絡實體，其它網絡實體收到該通知後產生新的通知(也含有MS離開網絡的指示)，直接或間接發送給錨點認證器。具體地說，如圖6所示當PC/LR發祥MS離開了網絡後(原因可能是MS關機或尋呼失敗或位置更新超時)，發送消息MS_Info_Request給FA，這裡消息還可以是新增消息MS_Exit_Indication，或其它消息。當FA收到MS離開的消息後，FA發送R3 Session Release Request(R3會話釋放請求)消息給錨點認證器，指示一個或多個MS離開網絡，錨點認證器收到該消息後發送R3 Session ReleaseResponse消息給FA，FA發送MS_Info_Response消息給PC/LR。
雖然通過參照本發明的某些優選實施方式，已經對本發明進行了圖示和描述，但本領域的普通技術人員應該明白，可以在形式上和細節上對其作各種改變，而不偏離本發明的精神和範圍。
權利要求
1.一種微波接入全球互通網絡中釋放資源的方法，其特徵在於，包含以下步驟錨點尋呼控制器和位置寄存器如果檢測到移動臺離開了網絡，則通知錨點認證器，該通知中攜帶至少一個離開網絡的移動臺的標識；所述錨點認證器收到所述通知後根據其中的標識刪除相應移動臺的安全信息。
2.根據權利要求1所述的微波接入全球互通網絡中釋放資源的方法，其特徵在於，錨點尋呼控制器和位置寄存器檢測的是空閒狀態下的移動臺。
3.根據權利要求1所述的微波接入全球互通網絡中釋放資源的方法，其特徵在於，所述通知中包含作為可選項的所述移動臺離開網絡的原因。
4.根據權利要求3所述的微波接入全球互通網絡中釋放資源的方法，其特徵在於，所述移動臺離開網絡的原因包括移動臺丟失和移動臺關機。
5.根據權利要求1所述的微波接入全球互通網絡中釋放資源的方法，其特徵在於，還包含以下步驟所述錨點認證器收到所述通知後，向所述錨點尋呼控制器和位置寄存器返迴響應消息，其中包含離開網絡的移動臺標識。
6.根據權利要求5所述的微波接入全球互通網絡中釋放資源的方法，其特徵在於，所述錨點尋呼控制器和位置寄存器通過專用消息通知所述錨點認證器移動臺離開了網絡；所述錨點認證器通過專用消息響應所述錨點尋呼控制器和位置寄存器的通知。
7.根據權利要求5所述的微波接入全球互通網絡中釋放資源的方法，其特徵在於，所述錨點尋呼控制器和位置寄存器通過經擴展的現有消息通知所述錨點認證器移動臺離開了網絡；所述錨點認證器通過經擴展的現有消息響應所述錨點尋呼控制器和位置寄存器的通知；其中，在經擴展的現有消息中包含用於指示離開網絡的移動臺標識的信息元素；所述經擴展的現有消息包括「MS_Info_Request」消息和「MS_Info_Response」消息。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的微波接入全球互通網絡中釋放資源的方法，其特徵在於，所述錨點尋呼控制器和位置寄存器直接或間接地將移動臺離開網絡的通知發送所述錨點認證器。
9.根據權利要求8所述的微波接入全球互通網絡中釋放資源的方法，其特徵在於，所述錨點尋呼控制器和位置寄存器通過以下方式之一間接地發送移動臺離開網絡的通知所述錨點尋呼控制器和位置寄存器通過至少一個其它網絡實體的轉發，間接地將移動臺離開網絡的通知發送給所述錨點認證器；所述錨點尋呼控制器和位置寄存器將移動臺離開網絡的通知發送到其它網絡實體，該網絡實體產生新的消息直接或間接地發送給所述錨點認證器，該消息帶有指示移動臺離開網絡的信息。
10.一種微波接入全球互通網絡中釋放資源的系統，其特徵在於，包含錨點尋呼控制器和位置寄存器，以及錨點認證器，其中，所述錨點尋呼控制器和位置寄存器用於聯合實現移動臺狀態的檢測，如果檢測到移動臺離開了網絡，則通知錨點認證器，該通知中攜帶至少一個離開網絡的移動臺的標識；所述錨點認證器用於移動臺的認證，並在收到來自所述錨點尋呼控制器和位置寄存器的所述通知後根據其中的標識刪除相應移動臺的安全信息。
全文摘要
本發明涉及無線通信技術，公開了一種微波接入全球互通網絡中釋放資源的方法及其系統，使得錨點認證器可以在移動臺離開網絡時及時釋放相關的資源。本發明中，錨點PC/LR檢測移動臺的狀態，如果發現移動臺離開了網絡，則通知錨點認證器，一個通知中可攜帶一個或多個離開網絡的移動臺的標識，錨點認證器根據這些標識刪除相應移動臺的安全信息。通過刪除這些安全信息可以及時釋放系統資源，提高了系統資源的利用率。錨點PC/LR通知錨點認證器移動臺離開網絡時，可以使用新增的消息，也可以使用經擴展的現有消息。
文檔編號H04L12/28GK101039515SQ20061006755
公開日2007年9月19日 申請日期2006年3月17日 優先權日2006年3月17日
發明者周明, 莊宏成, 曾可, 張潔濤, 肖蟄水, 杜漢美 申請人:華為技術有限公司