長期演進網絡及其中用戶設備狀態的轉換方法
2023-11-01 14:37:32
專利名稱：長期演進網絡及其中用戶設備狀態的轉換方法
技術領域：
本發明涉及通信技術，特別涉及長期演進網絡。
背景技術：
移動通信技術從20世紀末進入第二代移動通信(The Second Generation，簡稱「2G」)以來，得到了迅速發展。但是，隨著用戶數量的增加，以及對業務種類和性能等要求的不斷提高，2G逐漸顯示出在數據傳輸能力等方面的限制。因此，數據傳輸能力更強的第三代移動通信(The Third Generation，簡稱「3G」)進入了高速發展階段，移動通信領域呈現出由2G逐步向3G過渡的態勢。
在3G系統逐步進入商用的同時，業界已經開始了新技術的研究工作。有的公司將這些新技術稱為超3G(Super 3G)技術，也有公司稱其為3.9G技術。3.9G技術的數據業務傳輸速率將達到100Mbps左右，並引入大量的先進技術，如正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，簡稱「OFDM」)和多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output，簡稱「MIMO」)等，在我國統一將這些先進技術稱為3G演進型技術，也即E3G技術。
為了實現E3G技術的標準化，從2004年年底開始，第三代合作夥伴項目(3rd Generation Partnership Project，簡稱「3GPP」)和3GPP2先後開始了相應的研究工作。
隨著高速下行分組接入(High Speed Downlink Packet Access，簡稱「HSDPA」)、增強型上行鏈路(Enhanced Uplink)等增強技術的引入，3GPP無線接入技術在今後幾年內是有很高競爭力的。然而為了保證更長時間(如10年或更長)的競爭力，3GPP從2004年下半年開始啟動了長期演進(LongTerm Evolution，簡稱「LTE」)項目。
為了支持2G向3G的演進過程中的混合組網，針對移動通信系統的電路交換域，3G標準通用移動通信系統(Universal Mobile TelecommunicationsSystem，簡稱「UMTS」)規定了支持電路交換域和分組交換域業務和接口的公眾陸地移動網(Public Land Mobile Networks，簡稱「PLMN」)的基本配置。
總起來講，UMTS系統由用戶設備(User Equipment，簡稱「UE」)、通用移動通信系統地面無線接入網(UMTS Terrestrial Radio Access Network，簡稱「UTRAN」)和核心網(Core Network，簡稱「CN」)組成。
UTRAN中又包括許多連接到CN的無線網絡子系統(Radio NetworkSubsystem，簡稱「RNS」)。一個RNS包括一個無線網絡控制器(Radio NetworkController，簡稱「RNC」)和一個或多個基站(NodeB)，每個NodeB覆蓋一個或多個小區。
UTRAN和UE之間的無線通道資源，分物理信道與傳輸信道。其中，傳輸信道根據數據在無線接口上傳輸的方式和特點分為兩種專用傳輸信道和公共傳輸信道。
專用傳輸信道只有一種，即指定傳輸信道(Dedicated Transport Channels，簡稱「DCH」)，可以是上行或下行，覆蓋整個小區或採用波束賦形天線只覆蓋小區的一部分；公共傳輸信道有廣播信道(Broadcast Channel，簡稱「BCH」)、前向接入信道(Forward Access Channel，簡稱「FACH」，)、尋呼信道(Paging Channel，簡稱「PCH」)、隨機接入信道(Random AccessChannel，簡稱「RACH」)、公共分組信道(Common Packet Channel，簡稱「CPCH」)和下行共享信道(Downlink Shared Channel，簡稱「DSCH」，)。其中，RACH是上行信道，用來傳輸來自UE的控制信息，也可以用來傳輸少量的分組數據，在整個小區內都必須對RACH監聽。
UTRAN和UE之間的無線通道資源通過無線資源控制(Radio ResourceControl，簡稱「RRC」)協議進行分配控制，例如切換管理控制、動態頻率選擇、UE的激活和釋放、省電及功率控制等。
一種現有技術是目前的3G網絡。在現有的3G網絡結構中，有三層節點，分別是NodeB、RNC和MSC或服務通用分組無線業務支持節點(ServingGPRS Support Node，簡稱「SGSN」)。而在該結構下RRC的協議狀態如圖1所示，分為空閒模式(UE Idle Mode)和連接模式(UTRA RRC ConnectedMode)。
具體地說，在空閒模式下，UE沒有任何的RRC信號連接，除了尋呼(Paging)和廣播(Broadcast)所使用的資料傳輸通道外，不佔用系統的無線通道資源。
而在連接模式下，建立了RRC信號連接，可以在UE與RNC之間傳輸RRC消息，在這個狀態下，UE將使用系統的無線通道資源。依據無線通道資源的使用狀況，又可細分為UTRAN註冊區尋呼信道(UTRAN RegistrationArea Paging Channel，簡稱「URA_PCH」)、小區尋呼信道(Cell_PCH)、小區專用傳輸信道(Cell_DCH)和小區前向接入信道(Cell_FACH)四種狀態。
空閒狀態下的UE，將通過RRC連接建立過程響應；URA_PCH和Cell_PCH狀態下的UE，將通過小區更新過程響應；Cell_DCH狀態下的UE，將通過建立包移動性管理(Packet Mobility Management，簡稱「PMM」)連接過程響應；在Cell_FACH狀態下，系統知道UE位置時向UE傳輸的控制信息或短UE數據包。
該方案的問題在於網絡結構複雜，系統互連成本較高；RRC協議狀態複雜、含義不清晰、設備實現軟體複雜度較高；不適合LTE網絡的要求。造成該問題的原因在於由於採用三層節點的網絡結構，其結構複雜。
因為NodeB之間需要直接的物理互連，系統互連成本較高。
因為如圖1所示，RRC的協議狀態有兩種，其中連接狀態還分四種，所以，顯而易見，RRC的協議狀態複雜、含義劃分不清晰、設備實現軟體複雜度較高，也因此不適合LTE網絡的要求。
另一種現有技術是正在討論中的LTE網絡。在LTE的演進過程中UE狀態被簡化為三種狀態，分別為離線(LTE-Detached)、空閒(LTE-Idle)和激活(LTE-RRC-Active)狀態。具體地說，LTE-Detached狀態下，網絡側不接收UE任何信息；LTE-Idle狀態時無RRC連接；LTE-RRC-Active狀態下有RRC連接。
同時，將三層節點的網絡結構簡化成兩層節點的結構，如圖2所示，RNC功能被分割到NodeB，稱為演進節點B(evolutional Node B，簡稱「eNodeB」)和諸如網關(Gateway，簡稱「GW」)的高層節點中，這種高層節點也被稱為中央節點或Anchor。現有技術中，在LTE-RRC-Active狀態下，RRC上下文和UE上下文都存儲在GW中。
該方案的主要問題在於GW維護量太大，信令交互的流程比較繁瑣。其主要原因為因為採用兩層節點的網絡結構，無線資源的管理在GW中，所以使得GW的維護量太大。
因為在各個eNodeB之間無直接物理連接，雖然減少了節點間的互連成本，但是也使得UE與GW之間的RRC信令交互都需要eNodeB的中轉，所以流程比較繁瑣。
發明內容
有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種長期演進網絡及其中用戶設備狀態的轉換方法，使得RRC處理速度得到提高，節點間的傳輸開銷減少。
為實現上述目的，本發明提供了一種長期演進網絡，包含至少一個演進節點B和至少一個網關節點，每一個演進節點B至少與一個網關節點連接，用戶設備通過空中接口由演進節點B接入所述網絡；用戶設備的狀態至少包含激活狀態，所述演進節點B還用於對處於激活狀態的用戶設備進行無線資源控制，維護這些用戶設備的無線資源控制上下文。
其中，用戶設備的狀態還包含空閒狀態；所述網關節點還用於處於空閒狀態的用戶設備的移動性管理，維護這些用戶設備的上下文。
此外，所述演進節點B之間的交互信息均由所述網關節點中轉。
本發明還提供了一種長期演進網絡中用戶設備狀態的轉換方法，包含以下步驟處於離線狀態的用戶設備開機後，通過與演進節點B的交互建立無線資源控制連接；所述用戶設備使用所述連接向網絡註冊，並在網關節點創建該用戶設備的上下文；註冊成功後所述演進節點B釋放與所述用戶設備間的無線資源控制連接；所述用戶設備進入空閒狀態，所述網關節點保留該用戶設備的上下文。
本發明還提供了一種長期演進網絡中用戶設備狀態的轉換方法，包含以下步驟
處於離線狀態的用戶設備發起業務時，通過與演進節點B的交互建立無線資源控制連接，該演進節點B創建該用戶設備的無線資源控制上下文並進行無線資源控制，該用戶設備進入激活狀態；處於激活狀態的用戶設備使用所述連接向網絡註冊；註冊成功後，所述用戶設備使用所述連接向所述網關節點發起業務請求。
本發明還提供了一種長期演進網絡中用戶設備狀態的轉換方法，包含以下步驟處於空閒狀態的用戶設備在需要發起業務時，通過與演進節點B的交互建立無線資源控制連接，該演進節點B創建該用戶設備的無線資源控制上下文並進行無線資源控制，該用戶設備進入激活狀態；處於激活狀態的用戶設備使用所述連接向所述網關節點發起業務請求。
本發明還提供了一種長期演進網絡中用戶設備狀態的轉換方法，包含以下步驟網關節點根據所保留的用戶設備上下丈獲得處於空閒狀態的用戶設備所在的尋呼區域，並向該區域發起尋呼；所述用戶設備響應所述尋呼，通過與演進節點B的交互建立無線資源控制連接，該演進節點B創建該用戶設備的無線資源控制上下文並進行無線資源控制，該用戶設備進入激活狀態；處於激活狀態的用戶設備使用所述連接向所述網關節點發起業務請求。
本發明還提供了一種長期演進網絡中用戶設備狀態的轉換方法，包含以下步驟演進節點B向處於激活狀態的用戶設備發送釋放無線資源控制連接的消息；
所述用戶設備響應所述消息，釋放相關資源，並進入空閒狀態；所述演進節點B收到響應後，刪除所述用戶設備的無線資源控制上下文；網關節點根據所保留的用戶設備上下丈對所述用戶設備進行移動性管理。
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，在兩層節點設計的LTE網絡架構中，由eNodeB進行LTE-RRC-Active狀態UE的RRC管理，維護這些UE的RRC上下文。由GW進行LTE-Idle狀態UE的移動性管理，維護這些UE的上下文。各eNodeB之間沒有直連的接口。
UE從LTE-Detached狀態轉移到LTE-Idle狀態時，要先與eNodeB建立RRC連接，完成向網絡註冊後再刪除RRC連接，即UE先經過短暫的LTE-RRC-Active狀態再進入LTE-Idle狀態。LTE-Detached狀態的UE可以直接進入LTE-RRC-Active狀態，在與eNodeB建立RRC連接後直接向GW發起業務請求。
這種技術方案上的區別，帶來了較為明顯的有益效果，即因為RRC在eNodeB中管理，所以RRC處理不需要穿越其他低層功能實體，處理速度高並且無傳輸開銷。
因為UE的LTE-Idle狀態移動性管理由GW實現，各LTE-Idle狀態UE上下文集中於GW，所以當UE在從一個eNodeB的範圍移動到另一個eNodeB的範圍時不需要在eNodeB之間傳遞UE上下文，減少了節點流量。在LTE-Idle狀態UE被尋呼時，GW不需要向下層節點查尋UE的位置，可以直接向UE所在的尋呼區發起尋呼，提高了尋呼效率。
因為各eNodeB之間沒有直連的接口，可以大大降低網絡的複雜性，降低網絡建設成本。
圖1是現有技術中3G網絡的RRC狀態轉換示意圖；圖2是現有技術中LTE網絡的分層結構示意圖；圖3是本發明的LTE網絡的RRC狀態轉換示意圖；圖4是根據本發明第二實施方式的LTE網絡中UE狀態轉換方法流程圖；圖5是根據本發明第三實施方式的LTE網絡中UE狀態轉換方法流程圖；圖6是根據本發明第四實施方式的LTE網絡中UE狀態轉換方法流程圖；圖7是根據本發明第五實施方式的LTE網絡中UE狀態轉換方法流程圖；圖8是根據本發明第六實施方式的LTE網絡中UE狀態轉換方法流程圖。
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。
本發明按照LTE兩層節點結構的設計要求，如圖2所示，提供一種符合LTE要求的RRC方法，如圖3所示，簡化了現有技術的3G空中RRC協議的複雜狀態，並簡化了狀態轉換處理過程從而滿足LTE網絡業務長期演進的需求。
本發明第一實施方式的LTE網絡結構也是分兩層節點，同圖2所示，包含兩個eNodeB(至少一個，可以更多)和一個(或多個)GW節點。
其中，每一個eNodeB與一個(或多個)GW連接，UE通過空中接口由eNodeB接入網絡。另外，UE的狀態如圖3所示，包含LTE-RRC-Active狀態、LTE-Idle狀態和LTE-Detached狀態。
具體地說，eNodeB中包含RRC管理實體，用於對處於LTE-RRC-Active狀態的UE進行RRC控制，並維護這些UE的RRC上下文。換句話說，網絡側對RRC的所有管理都置於eNodeB中，上層節點(GW)不再需要關心RRC的相關處理。因為RRC在eNodeB中管理，所以RRC處理不需要穿越其他低層功能實體，處理速度高並且無傳輸開銷。
GW對處於LTE-Idle狀態的UE進行移動性管理，維護這些UE的上下文。因為各LTE-Idle狀態UE上下文集中於GW，所以當UE在從一個eNodeB的範圍移動到另一個eNodeB的範圍時不需要在eNodeB之間傳遞UE上下文，減少了節點流量。在LTE-Idle狀態UE被尋呼時，GW不需要向下層節點查尋UE的位置，可以直接向UE所在的尋呼區發起尋呼，提高了尋呼效率。
eNodeB之間的交互信息均由GW中轉，各eNodeB之間沒有直連的接口，這樣可以大大降低網絡的複雜性，降低網絡建設成本。
本發明第二實施方式的LTE網絡中UE狀態轉換方法如圖4所示。
在步驟401中，處於LTE-Detached狀態的UE開機，並向eNodeB發送RRC連接請求。
在步驟402中，eNodeB建立UE的RRC連接，並通知UE連接已建立。
在步驟403中，UE返回RRC連接建立響應，UE轉入短暫的LTE-RRC-Active狀態。
在步驟404中，LTE-RRC-Active狀態的UE使用該連接向網絡註冊，並在GW創建並保留該UE的上下文。
在步驟405中，註冊成功後，eNodeB釋放與UE間的RRC連接。
在步驟406中，釋放完成後，UE返回RRC連接釋放完成的消息，UE進入LTE-Idle狀態。
本發明第三實施方式的LTE網絡中UE狀態轉換方法如圖5所示。
在步驟501中，處於LTE-Detached狀態的UE發起主叫業務，同時向eNodeB發送RRC連接請求。
步驟502與步驟402相類似。
在步驟503中，UE返回RRC連接建立完成響應後，eNodeB創建該UE的RRC上下文，並在eNodeB中進行RRC管理，所以RRC處理不需要穿越其他低層功能實體，處理速度高並且無傳輸開銷。該UE進入LTE-RRC-Active狀態。
步驟504與步驟404也類似。
在步驟505中，UE註冊成功後，通過該RRC連接向GW發起業務請求。
本發明第四實施方式的LTE網絡中UE狀態轉換方法如圖6所示。
在步驟601中，處於LTE-Idle狀態的UE在需要發起主叫業務時，向eNodeB發送RRC連接請求。
步驟602、步驟603和步驟604分別類似於步驟502、步驟503和步驟505，UE轉入LTE-RRC-Active狀態利用RRC連接向GW發起業務請求。
本發明第五實施方式的LTE網絡中UE狀態轉換方法如圖7所示。
在步驟701中，UE處於LTE-Idle狀態，GW根據所保留的UE上下文獲得處於LTE-Idle狀態的UE所在的尋呼區域，並向該區域發起尋呼。
在步驟702中，由UE所在的尋呼區域的eNodeB將尋呼轉發給該UE。
在步驟703中，UE對尋呼響應，並向eNodeB請求建立RRC連接。
步驟704到步驟706與步驟604到步驟606相類似，在此不作贅述。
本發明第六實施方式的LTE網絡中UE狀態轉換方法如圖8所示。
在步驟801中，eNodeB向處於LTE-RRC-Active狀態的UE發送，釋放RRC連接的消息。
在步驟802中，UE響應該消息，釋放相關資源，並進入LTE-Idle狀態，由eNodeB收到響應後，刪除UE的RRC上下文，並GW根據所保留的UE上下文對LTE-Idle狀態下的UE進行移動性管理。
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
1.一種長期演進網絡，包含至少一個演進節點B和至少一個網關節點，每一個演進節點B至少與一個網關節點連接，用戶設備通過空中接口由演進節點B接入所述網絡；用戶設備的狀態至少包含激活狀態，其特徵在於，所述演進節點B還用於對處於激活狀態的用戶設備進行無線資源控制，維護這些用戶設備的無線資源控制上下文。
2.根據權利要求1所述的長期演進網絡，其特徵在於，用戶設備的狀態還包含空閒狀態；所述網關節點還用於處於空閒狀態的用戶設備的移動性管理，維護這些用戶設備的上下文。
3.根據權利要求1或2所述的長期演進網絡，其特徵在於，所述演進節點B之間的交互信息均由所述網關節點中轉。
4.一種長期演進網絡中用戶設備狀態的轉換方法，其特徵在於，包含以下步驟處於離線狀態的用戶設備開機後，通過與演進節點B的交互建立無線資源控制連接；所述用戶設備使用所述連接向網絡註冊，並在網關節點創建該用戶設備的上下文；註冊成功後所述演進節點B釋放與所述用戶設備間的無線資源控制連接；所述用戶設備進入空閒狀態，所述網關節點保留該用戶設備的上下文。
5.一種長期演進網絡中用戶設備狀態的轉換方法，其特徵在於，包含以下步驟處於離線狀態的用戶設備發起業務時，通過與演進節點B的交互建立無線資源控制連接，該演進節點B創建該用戶設備的無線資源控制上下文並進行無線資源控制，該用戶設備進入激活狀態；處於激活狀態的用戶設備使用所述連接向網絡註冊；註冊成功後，所述用戶設備使用所述連接向所述網關節點發起業務請求。
6.一種長期演進網絡中用戶設備狀態的轉換方法，其特徵在於，包含以下步驟處於空閒狀態的用戶設備在需要發起業務時，通過與演進節點B的交互建立無線資源控制連接，該演進節點B創建該用戶設備的無線資源控制上下文並進行無線資源控制，該用戶設備進入激活狀態；處於激活狀態的用戶設備使用所述連接向所述網關節點發起業務請求。
7.一種長期演進網絡中用戶設備狀態的轉換方法，其特徵在於，包含以下步驟網關節點根據所保留的用戶設備上下文獲得處於空閒狀態的用戶設備所在的尋呼區域，並向該區域發起尋呼；所述用戶設備響應所述尋呼，通過與演進節點B的交互建立無線資源控制連接，該演進節點B創建該用戶設備的無線資源控制上下文並進行無線資源控制，該用戶設備進入激活狀態；處於激活狀態的用戶設備使用所述連接向所述網關節點發起業務請求。
8.一種長期演進網絡中用戶設備狀態的轉換方法，其特徵在於，包含以下步驟演進節點B向處於激活狀態的用戶設備發送釋放無線資源控制連接的消息；所述用戶設備響應所述消息，釋放相關資源，並進入空閒狀態；所述演進節點B收到響應後，刪除所述用戶設備的無線資源控制上下文；網關節點根據所保留的用戶設備上下文對所述用戶設備進行移動性管理。
全文摘要
本發明涉及通信技術，公開了一種長期演進網絡及其中用戶設備狀態的轉換方法，使得RRC處理速度得到提高，節點間的傳輸開銷減少。本發明中，在兩層節點設計的LTE網絡架構中，由eNodeB進行LTE－RRC－Active狀態UE的RRC管理，維護這些UE的RRC上下文。由GW進行LTE－Idle狀態UE的移動性管理，維護這些UE的上下文。各eNodeB之間沒有直連的接口。UE從LTE－Detached狀態轉移到LTE－Idle狀態時，要先與eNodeB建立RRC連接，完成向網絡註冊後再刪除RRC連接，即UE先經過短暫的LTE－RRC－Active狀態再進入LTE－Idle狀態。LTE－Detached狀態的UE可以直接進入LTE－RRC－Active狀態，在與eNodeB建立RRC連接後直接向GW發起業務請求。
文檔編號H04L12/24GK1996845SQ20061000562
公開日2007年7月11日 申請日期2006年1月3日 優先權日2006年1月3日
發明者胡灝 申請人:華為技術有限公司