用于操纵空闲移动台的方法和设备的制作方法

专利名称：用于操纵空闲移动台的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及移动通信，并且更具体地，涉及操纵空闲移动台到不同的地理服务区域，比如小区、位置区或路由区域。
背景技术：
现代移动台，有时又称作移动终端(MT)或用户设备(UE)，经常能够连接到两个或多个不同类型的无线电接入网络并且与之进行通信。一个例子是能够连接到第二代(2G)无线电接入网络比如全球移动通信系统(GSM)、数字先进移动电话系统(D-AMPS)或太平洋数字蜂窝系统(PDC)、以及连接到第三代(3G)无线电接入网络比如通用移动电信系统(UMTS)陆地无线电接入系统(UTRAN)的双模移动终端。其它无线电技术，例如蓝牙或802.11，也可以使用。一个使得能够接入多于一种无线电接入技术(RAT)的环境被称为多址环境。
在GSM/GPRS和WCDMA系统中，移动性管理与移动台的状态有关。通常，当移动台“附加到”一个网络时，它可以处于空闲/就绪状态，其中它不处于活动连接中，例如与另一个订户的通信，或者处于连接/活动模式，其中移动终端参与活动连接，例如与另一个订户通信，并且从网络接收服务。尽管移动台的状态在不同的系统中可能具有不同的标记，但是术语“空闲”移动台被用于指移动台在其中移动台被上电但是没有主动参与通信的任何状态中。在空闲状态期间，当移动订户需要时或当对该移动订户有进入的呼叫时，移动台可以对于小区进行选择、注册以及“预占”小区从而获得服务。预占是空闲移动台在它向小区注册之后采用的模式。处于其中选择小区来接收服务的空闲状态的移动台的非限制性例子，包括空闲状态、就绪状态、备用状态、CELL_FACH状态、CELL_PCH状态、以及URA_PCH状态。
在空闲状态下，移动台读取(所有的或仅部分的)由不同小区广播的系统信息，所述小区包括移动终端目前处于的或注册的小区和相邻小区，以决定是否选择另一小区来预占。当空闲移动台决定选择另一小区来预占时，那个过程有时称作小区重新选择。一旦发生小区重新选择，则网络将从移动终端接收位置更新信息并且更新所存储的位置信息(例如，小区、位置区、路由区域等等)，该信息可以用于寻呼移动台。
理想地，网络运营商将更喜欢在使用不同的无线电接入技术的网络之间指引或操纵移动订户方面具有总体灵活性，例如来将订户划分为不同的服务类别如“金/银”订户。这可能意味着某些移动台可能预占一个基于UMTS的小区，同时处于空闲状态，只要存在UMTS覆盖。相反，较不优先的订户的空闲移动台被指引预占GSM/GPRS小区。这些较不优先的订户当请求特定服务时仍然有可能移动到UMTS小区。
为了给移动订户提供满意的服务并且最大化移动通信网络的容量，在该网络中的不同小区之间平衡整个网络负载很重要。如果那些当前小区中的负载超过特定的门限，则希望指引或操纵来自它们各自的当前小区的移动终端到具有较低负载的相邻或重叠小区。特别是当做出从在一种无线电接入技术系统中的一个小区切换至另一小区例如WCDMA至GSM时，切换在小区之间具有活动连接的活动移动台需要基本的信令。移动活动订户也需要移动终端和网络之间的连接在发生系统间改变的整个时间期间被保持，目的是保证许诺的服务质量被保持用于那个活动连接。这消耗核心网络和无线电网络中的相当多的资源。
用于满足订户优先选择和网络运营商优先选择、提供订户服务、并且实现网络管理类型功能如负载重新分配和其它功能的一个更好的解决方案，是动态分配或“操纵”空闲移动台到特定小区或区域。例如，空闲移动台可以被操纵到同一网络或不同网络中的较少负载的负载监控区域(例如，如小区、位置区等等)。
在一个非限制性例子中，当移动台处于其中移动台基于由第一负载监控区域中的小区中的第一广播信号或由第二负载监控区域中的小区中的第二广播信号中的一者或两者提供的一个或多个参数选择一个小区接收服务的状态下时，它们在负载监控区域之间被分配。确定与其中一个或多个移动台当前预占的第一区域有关的负载。为了减少第一区域的负载，例如，负载监控区域负载太高或者另外超过门限，发起在广播信息的一者或两者中的一个或多个参数的调整，目的是操纵一些移动台来预占第二负载监控区域(该区域优先地是较少负载的区域)。
第一和第二负载监控区域可能是小区、位置区、路由区域、或者服务区域。该调整可能基于来自核心网络节点、无线电接入网络节点、或者中央服务器的负载信息被发起。在一个优选的非限制性例子应用中，第一负载监控区域与第一移动通信网络相关联，该网络提供第一组服务，且第二负载监控区域与第二移动通信网络相关联，该网络提供第二组服务。当然，特别是当预订的服务可以从附加网络得到时，这种方法可以被扩展到第三附加通信网络。
第一移动通信网络可以使用第一无线电接入技术，并且第二移动通信网络可以使用第二不同的无线电接入技术。例如，第一移动通信网络可能是基于第二代的网络，并且第二通信网络可能是基于第三代的网络。第一和第二组服务可以是不同或相同的。
调整指令可以基于第一移动通信网络中的第一无线电接入网络节点和第二移动通信网络中的第二无线电接入网络节点之间的负载信息的交换。可替代地，调整指令可以基于来自核心网络节点的负载信息，或者它可以基于来自中央服务器的负载信息。
作为广播参数调整的一个示例实现，偏移可以被应用到广播参数。偏移参数可以被加到由移动台测量的信号或从该信号中减去，用于小区选择过程或小区重新选择过程。为了避免在空闲移动台中不必要的电池消耗，可以操纵广播参数被改变的改变速率。


图1示出了包括使用不同的无线电接入技术的两个无线电接入网络的通信系统；图2示出了用于减少移动站当前预占的第一小区中的负载的步骤的流程图；图3示出了包括GSM/GPRS无线电接入网络和UMTS无线电接入网络的另外的通信系统；图4示出了根据一个非限制性的关于负载分配的例子的示例过程的流程图；以及图5示出了广播参数偏移调整情形的图。
详细描述下列描述阐明了特定的细节，比如特定实施例、过程、技术等等，用于解释而非限制性目的。本领域的技术人员应当理解，除了这些特定的细节之外，可以采用其它实施例。例如，尽管下面使用非限制性GSM/GPRS/UMTS例子来帮助描述，但是也可以使用不同于GSM/GPRS/UMTS的无线电接入技术。此外，所描述的原理可以被使用在仅使用一种类型的无线电接入技术的通信系统中或者在结合多个不同的无线电接入技术的通信系统中。
在一些例子中，熟知的方法、接口、电路和信令的详细描述被省略以便不由于非必需的细节而模糊本描述。而且，图中示出了各个块。本领域的技术人士将理解这些块的功能可以通过使用各个硬件电路、使用结合适当编程的数字微处理器或者通用计算机的软件程序和数据、使用应用特定集成电路(ASIC)、和/或使用一个或多个数字信号处理器(DSP)来实现。
图1示出了包括耦合到两个标记为RAN1和RAN2的无线电接入网络(RAN)14或16的一个或多个核心网络12的通信系统10。在这个例子中，无线电接入网络1使用无线电接入技术1(RAT1)，并且无线电接入技术2使用无线电接入技术2(RAT2)。RAT1和RAT2可以对应于相同的或不同的无线电接入技术。RAN1支持若干小区20，其例子被标记为小区A、B和C。类似地，无线电接入网络16支持若干小区22，其例子被标记为小区1、2和3。每个网络也可以支持包含一个或多个小区的路由区域(RA)，也可以包含一个或多个包含一个或多个路由区域的位置区(LA)。UMTS还允许核心网络节点监控服务区域(SA)中的负载。在小区级别、位置区级别、路由级别或任何其它希望的地理服务/覆盖级别上，基于小区广播、小区重新选择、移动性管理和空中接口现有的其他功能，负载平衡可以被使用空闲移动台操纵而提高。为了方便参考，任何这样的区域，任何这样的区域都被作负载监控区域。
每个小区产生一个广播消息。为了简化的目的，单独的多模无线电台24被示出从小区B、小区C、和小区1接收和检测广播消息。多模无线电台24可以与任一无线电接入网络进行通信并且接收来自任一无线电接入网络的服务，即使它们各自的无线电接入技术不同。多模移动终端24是空闲的，这意味着它处于其中它能够选择小区一个来注册并且预占的状态。例如，移动台24能够决定预占具有接收信号强度最高的广播消息的小区。可以使用小区中的当前无线条件的某个其它测量。
因为小区负载应当被包括在小区选择或重新选择中，所以关于在每个小区中(或者与每个小区相关联)的负载水平的信息可以通过下列的一个或多个而被确定核心网络12中的节点或实体，无线电接入网络14和16的一者或两者中的节点或实体，和/或可选的集中无线电资源服务器18。在图1用虚线标示了在不同实体之间传送的负载信息。
参照图2中的流程图，确定第一小区的当前负载(步骤S1)。假设图1中的例子，一个或多个移动无线电终端24预占小区C。因为在该小区中通常具有很多移动无线电终端，所以这些移动无线电终端被概况地而不是个别地操纵。通过在一个特定小区中改变广播参数，预占那个特定小区的所有移动台都受到那个改变的影响，并且将以不同的方式“排列”它们可能的候选小区。因为无线电条件对于各个移动台来说是特定的，所以那些特定条件将对广播参数变化是否将触发移动终端选择另一小区产生影响。因此，广播参数操纵将可以被视为一个“统计”操纵或“平均”移动终端的操纵。还确定出在其它相邻小区中的当前负载。做出是否希望减少第一小区(小区C)中的负载的决定(步骤S2)。如果不是，则负载决定过程继续。如果负载需要被减少，则采取步骤来调整在一个或多个广播信息中的一个或多个参数，目的是操纵一个或多个移动终端24来预占第二小区，该小区有希望较不拥塞(步骤S3)。
考虑图1的例子的情况。可能希望利用同一无线电接入网络14来维持空闲移动台24。在那种情况下，比较适合的是调整广播消息参数目的是操纵空闲移动台24来预占RAN14中的小区B，假定小区B比小区C或A具有更少的负载。如果在该无线电接入网络14中的所有小区可以提供同样的服务，则这样的小区重新选择可能特别是无缝的。在任何情况下，这个网内小区重新选择不需要网间小区重新选择消息传送。
负载确定与广播参数调整可以由任何适当的节点或实体来实现或发起，所述节点或实体包括例如一个或多个核心网络节点、在一个或多个无线电接入网络中的一个或多个无线电接入网络节点、中央无线电资源服务器18(其是可选的，取决于所述实现)等等。广播参数实际被调整的方法可以以任何合适的方式来完成。还希望控制移动台可以被操纵到新小区的变化频率或速率，目的是避免不必要的小区变化和相关的信令负担。虽然在不同的实体和节点之间可能存在测量的交换，但是这当然是可选的，并且负载和参数调整决定可以在一个节点或实体中执行。实际的调整可以由基站或节点B来执行。
现在参考图3所示的通信系统100的上下文中的另一个更具体的但依然非限制性的示例实现。在这个系统100中，存在用于两个无线电接入网络中的两个不同的无线电接入技术。GSM/GPRS无线电接入网络104使用了TDMA类型的RAT，并且UMTS无线电接入网络106使用了基于CDMA或WCDMA的RAT。这两个无线电接入网络都被耦合到与这些类型的无线电接入网络相关联的核心网络节点102，核心网络节点102包括归属位置寄存器(HLR)、移动交换中心(MSC)、服务GPRS支持节点(SGSN)、以及网关GPRS支持节点(GGSN)等等。GSM/GPRS RAN104包含一个或多个基站控制器(BSC)，但是为了简化起见仅示出了一个BSC 110。BSC 110被耦合到一个或多个基站(BTS)112，并且每个基站112与一个特定的小区118有关。示出了3个小区的例子A、B、和C。UMTS无线电接入网络106包含一个或多个无线电网络操纵器(RNC)；为了简化起见，仅示出了一个RNC 114。每个RNC 114被耦合到一个或多个节点B 116。每个节点B与一个或多个小区相关联。为了简化起见，所示的三个节点B的每一个仅与一个小区1、2、和3有关。每个小区产生广播由移动终端接收。图3包含双模移动无线电台122，该无线电台可以使用GSM/GPRS网络104和UMTS无线电接入网络106的RAT进行通信。
可以有很多种方式来决定用于小区118和120的每一个的负载信息。例如，核心网络中的MSC或SGSN可以决定在每个位置区(LA)、路由区域(RA)、服务区域(SA)、或小区中的负载信息。不管负载在哪个“级别”上被测量，如果当前的标准仅在小区级别上提供广播参数来操纵空闲移动台，则在更高的区域层面上测量的负载将被映射到在LA、RA、或SA内的小区级别。负载信息被发送到BSC 110和/或RNC 114。可替代地，可选的中央无线电资源服务器108可以收集负载信息来决定小区或其它区域负载。可替代地，BSC 110和/或基站112可以如RNC 14和/或节点B的116一样决定所述信息。如果希望的话，信息可以在网络之间被交换或传送至可选的无线电资源服务器108。可以使用任何适当的信令格式。例如，在BSC110和RNC114之间交换负载信息中，可以使用在3GPP 25.413规范中(即，在“系统间信息透明容器”中)描述的信令和负载“容器”。在BNC/RNC中的负载计算可能是优选的，这是因为负载信息通常可以由BSC/RNC来计算并且不需要另外的信号或配置。广播信息调整可以通过这些相同实体中的任何一个来做出并且然后被传送用于在相应的基站或节点B中实现。
现在参考图4所示的流程图。在步骤S10中，对于小区118和120中的不同小区进行负载测量，如图3所示。可以通过按照那些小区中使用的任何一个或多个资源来观察负载。资源例子包含带宽、功率、频率、时隙、扩频码、存储器、数据处理资源、陆地线传输带宽等等。负载可以在从小区到移动终端的下行链路方向上被测量和/或在从移动终端到小区的上行链路方向上被测量。可以组合负载测量。负载可以被表示为一个绝对或相对数值。可以使用负载测量的过滤和/或平均。负载测量可以在同一网络或不同网络中的节点和实体之间被交换(步骤S11)，但是这个信息交换根据情况是可选的。当负载上的变化或负载累积变化超过特定门限时，则希望仅交换负载信息。此外，如果移动终端可以被操纵到同一网络内的另一小区，例如在图3中操纵移动无线电台122从小区1至与其同在UMTS无线电接入网络106中的小区2，这可以避免网间信令和延时。
为一个或多个小区进行调整一个或多个广播参数(步骤S12)。
实际上，基于相邻小区中的负载之差，可以计算新的一组参数值，例如小区偏移。该偏移可以被表示为分贝或线性单位。一个或多个先前决定的负载样值可以用作输入，并且计算的新参数值可以被用作对这个先前决定的值的调整。可替代地，可以计算新的绝对参数值。因为负载值可以显著波动，可能需要过滤、平均、和/或阈值处理以避免不必需的计算、小区切换和信令。限制广播参数更新速率以避免广播消息信息太频繁的更新，有助于保持移动台的电池寿命和系统稳定性。由服务小区和/或相邻小区广播新的偏移值。
可以在广播的信息中被调整的示例参数包括如果需要临时偏移的话潜在地可以与定时器值相结合的信号强度偏移或质量偏移，小区优先级，小区级别优先级，最小质量门限，以及允许的功率电平。可以用于UMTS小区的现有参数的特定非专有的例子是信号强度的Qoffset1(s，n)或用于Ec/No测量的Qoffset2(s，n)，其可以用于小区排列。这些参数定义了服务小区和相邻小区之间的偏移。每个相邻小区关系可以个别设定。用于GSM的特定的非专有例子是CELL_RESELECT_OFFSET或GPRS_RESELECT_OFFSET，其被用于小区选择/小区重新选择评估，并且可以潜在地用于向相邻小区卸载GSM小区。
下面是偏移决定等式的例子Offset(Source，Neighbor，Tn+1)＝Offset(Source，Neighbor，Tn)+C·[Load(Neighbor，Tn)-Load(Source，Tn)] (1)Offset(Source，Neighbor，Tn+1)＝Offset(Source，Neighbor，Tn)+Func[Load(Neighbor，Tn)-Load(Source，Tn)] (2)Offset(Source，Neighbor，Tn+1)＝Const0+Const1·(Load(Neighbor，Tn)-Load(Source，Tn)] (3)偏移的例子包含CRO(Cell_Reselect_Offset)、GRO(n)(GPRS_Reselect_Offset)、以及信号强度RSCP或信号质量Ec/No的UMTS偏移Qoffset1s，n或Qoffset2s，n。Tn指的是“在第n个事件”，并且可以是周期的或非周期的，其中n是当发生计算时的事件的计数器。Source(源)指的是移动终端当前预占的某个小区或区域的标识。Neighbor(邻居)指的是邻近于所述源小区或区域的某个小区或区域的标识。当然，每个源小区通常是到其它小区的相邻小区。
因此同一小区标识将是在不同的“位置”上。例如，假设两个小区的标识是A和B。在小区A中的偏移广播将在源位置上使用“A”并且在相邻位置上使用“B”。小区B中的偏移广播将在源位置上使用“B”并且在相邻位置上使用“A”。换句话说，等式(1)-(3)可以在所有小区中并且为每个相邻小区关系被“同时”评估。图5示出了三个小区A、B和D中的两个小区A和B中的偏移。
参数C是可选择的常数。对于更慢、更渐进的自适应，C值应当更小。Func(X)表示在这个例子中被选择为两个小区中的负载之差的输入变量X的某一函数。一个简单的示例函数是C*X，其将等式(2)简化为等式(1)。更高级的例子为C*Xα，其中α通常大于1。结果将是对较大负载差值的较大调整。使用基于其中参数被广播的源小区和每个相邻小区之间的剩余负载差值的调整，等式(1)-(2)都(在“时间Tn+1”上)基于(在“时间Tn”上)先前的值来设定新参数值。因此，它是每个“时间步长Tn”的参数的渐进式或逐步式调整，其中方向和大小取决于负载差值。尽管该调整还可以基于仅小区自身的负载，但是最好时将所述调整基于负载差值。但是，还有可能独立地计算每个“时间步长Tn”的新参数值，而不考虑如等式(3)中所进行的先前计算。
为了计算等式(3)中的新广播参数，“下一个值”被设定等于Const0，该值为适当配置的常数与另一个适当选择的常数(Const1)和所测量的负载差值的乘积相加。当调整频繁发生时，等式(1)-(2)是优选的，并且当调整不频繁发生时可以使用等式(3)。等式(3)通常具有较长的负载计算/平均时间，在长度上类似于参数更新之间的时间(即从Tn到Tn+1)。
当然，存在许多更可能的方式来计算偏移参数。另一个例子是一般的低通滤波器类型的等式Offset(Source，Neighbor，Tn+1)＝(1-C)·Offset(Source，Neighbor，Tn)+C·[Load(Neighbor，Tn)-Load(Source，Tn)] (4)等式(1)和(4)之间的差别在于Offset(偏移)的大小将被限制，即使负载差持续很长时间，这可能是想要的特性。
上面的例子假定使用了在GSM(GRO)中的PBCCH上和UTRAN中的BCH上被广播的Offset参数(Qoffset1s，n或Qoffset2s，n)，即每个小区关系一个Offset值。但是“成对”偏移可能并不是在所有情况下都存在。例如，在具有传统的广播信道(BCCH)的GSM中，在每个小区中仅有一个对于所有相邻小区来说共同的Offset参数CRO。因此，上面给出的等式例子将需要被修改。
空闲移动台在或者在同一无线电接入网络技术网络中或者在不同的无线电接入技术网络中的小区之间基于负载被动态操纵。这提供了许多好处网络运营商的灵活性、优化网络资源、减少过载情况、确保定制的服务质量的满意传递、以及最小化执行用于负载平衡目的的活动连接的切换的需要。
虽然本发明已经结合一个或多个实施例例子加以描述，但是应当理解本发明并不限于任何已公开的实施例，而是本发明旨在覆盖包括在所附权利要求范围内的各种修改和等同安排。
权利要求
1.一种用于在负载监控区域之间分配移动台(24)的方法，其中所述移动台处于其中每个移动台基于由第一负载监控区域中的小区中的第一广播消息或第二负载监控区域中的小区中的第二广播消息中的一者或两者提供的一个或多个参数来选择小区(20，22)以便接收服务的状态，其特征在于确定其中移动台当前预占的第一负载监控区域的负载，并且减少第一负载监控区域中的负载，指示所述广播消息的一者或两者中的一个或多个参数的调整以便操纵一个或多个移动台预占第二负载监控区域。
2.根据权利要求1的方法，其中第一和第二负载监控区域是小区、位置区、路由区域或者服务区域。
3.根据权利要求1的方法，其中第一移动通信网络使用第一无线电接入技术并且第二移动通信网络使用第二不同的无线电接入技术。
4.根据权利要求1的方法，其中第一移动通信网络是基于第二代的网络并且第二移动通信网络是基于第三代的网络。
5.根据权利要求1的方法，其中调整指示是基于第一移动通信网络中的第一无线电接入网络节点和第二移动通信网络中的第二无线电接入网络节点之间的负载信息的交换。
6.根据权利要求1的方法，其中调整指示是基于来自核心网络节点或中央服务器的负载信息。
7.根据权利要求1的方法，其中所述一个或多个参数包括被加到由移动台做出的信号测量上或从该信号测量中减去的用于小区选择过程或小区重新选择过程的偏移参数。
8.根据权利要求1的方法，进一步包括控制广播消息被更新的变化速率。
9.根据权利要求1的方法，其中移动台处于下列状态之一空闲状态、就绪状态、备用状态、CELL-FACH状态、CELL-PCH状态、以及URA_PCH状态。
10.一种用于在不同负载监控区域之间分配移动台(24)的设备，其中所述移动台处于其中每个移动台基于由第一小区中的第一广播信号和第二小区中的第二广播信号中的一者或两者提供的一个或多个参数来选择小区(20，22)以便接收服务的状态，该设备包括电子电路，该电子电路的特征在于被配置来确定其中移动台当前预占的第一负载监控区域的负载，并且指示所述广播消息的一者或两者中的一个或多个参数的调整以便操纵一个或多个移动台预占第二负载监控区域，从而减少第一负载监控区域中的负载。
11.根据权利要求10的设备，其中第一和第二负载监控区域是小区、位置区、路由区域或者服务区域。
12.根据权利要求10的设备，其中第一负载监控区域与提供第一组服务的第一移动通信网络相关联并且第二负载监控区域与提供第二组服务的第二移动通信网络相关联。
13.根据权利要求10的设备，其中第一移动通信网络使用第一无线电接入技术并且第二移动通信网络使用第二不同的无线电接入技术。
14.根据权利要求10的设备，其中第一移动通信网络是基于第二代的网络并且第二移动通信网络是基于第三代的网络。
15.根据权利要求14的设备，其中第一和第二组服务可以不同或相同。
16.根据权利要求10的设备，其中调整指令是基于第一移动通信网络中的第一无线电接入网络节点和第二移动通信网络中的第二无线电接入网络节点之间的负载信息的交换。
17.根据权利要求10的设备，其中调整指令是基于来自核心网络节点或中央服务器的负载信息。
18.根据权利要求10的设备，其中所述一个或多个参数包括被加到由移动台做出的信号测量上或从该信号测量中减去的用于小区选择过程或小区重新选择过程的偏移参数。
19.根据权利要求10的设备，其中所述电子电路还被配置来控制广播消息被更新的变化速率。
20.根据权利要求10的设备，其中移动台处于下列状态之一空闲状态、就绪状态、备用状态、CELL-FACH状态、CELL-PCH状态以及URA_PCH状态。
全文摘要
通过动态分配或者“操纵”空闲移动台到特定小区或区域可以获得负载重新分配和其他好处。例如，通过改变一个或多个小区广播参数，空闲移动台可以被操纵从负载重的小区到较少负载的小区。
文档编号H04W16/06GK101080937SQ200580042905
公开日2007年11月28日 申请日期2005年12月1日 优先权日2004年12月14日
发明者T·赫德贝里, S·斯特伦, D·图里纳, U·瓦尔贝里 申请人:艾利森电话股份有限公司