专利名称：长期演进网络及其中用户设备状态的转换方法
技术领域：
本发明涉及通信技术，特别涉及长期演进网络。
背景技术：
移动通信技术从20世纪末进入第二代移动通信(The Second Generation，简称“2G”)以来，得到了迅速发展。但是，随着用户数量的增加，以及对业务种类和性能等要求的不断提高，2G逐渐显示出在数据传输能力等方面的限制。因此，数据传输能力更强的第三代移动通信(The Third Generation，简称“3G”)进入了高速发展阶段，移动通信领域呈现出由2G逐步向3G过渡的态势。
在3G系统逐步进入商用的同时，业界已经开始了新技术的研究工作。有的公司将这些新技术称为超3G(Super 3G)技术，也有公司称其为3.9G技术。3.9G技术的数据业务传输速率将达到100Mbps左右，并引入大量的先进技术，如正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称“OFDM”)和多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，简称“MIMO”)等，在我国统一将这些先进技术称为3G演进型技术，也即E3G技术。
为了实现E3G技术的标准化，从2004年年底开始，第三代合作伙伴项目(3rd Generation Partnership Project，简称“3GPP”)和3GPP2先后开始了相应的研究工作。
随着高速下行分组接入(High Speed Downlink Packet Access，简称“HSDPA”)、增强型上行链路(Enhanced Uplink)等增强技术的引入，3GPP无线接入技术在今后几年内是有很高竞争力的。然而为了保证更长时间(如10年或更长)的竞争力，3GPP从2004年下半年开始启动了长期演进(LongTerm Evolution，简称“LTE”)项目。
为了支持2G向3G的演进过程中的混合组网，针对移动通信系统的电路交换域，3G标准通用移动通信系统(Universal Mobile TelecommunicationsSystem，简称“UMTS”)规定了支持电路交换域和分组交换域业务和接口的公众陆地移动网(Public Land Mobile Networks，简称“PLMN”)的基本配置。
总起来讲，UMTS系统由用户设备(User Equipment，简称“UE”)、通用移动通信系统地面无线接入网(UMTS Terrestrial Radio Access Network，简称“UTRAN”)和核心网(Core Network，简称“CN”)组成。
UTRAN中又包括许多连接到CN的无线网络子系统(Radio NetworkSubsystem，简称“RNS”)。一个RNS包括一个无线网络控制器(Radio NetworkController，简称“RNC”)和一个或多个基站(NodeB)，每个NodeB覆盖一个或多个小区。
UTRAN和UE之间的无线通道资源，分物理信道与传输信道。其中，传输信道根据数据在无线接口上传输的方式和特点分为两种专用传输信道和公共传输信道。
专用传输信道只有一种，即指定传输信道(Dedicated Transport Channels，简称“DCH”)，可以是上行或下行，覆盖整个小区或采用波束赋形天线只覆盖小区的一部分；公共传输信道有广播信道(Broadcast Channel，简称“BCH”)、前向接入信道(Forward Access Channel，简称“FACH”，)、寻呼信道(Paging Channel，简称“PCH”)、随机接入信道(Random AccessChannel，简称“RACH”)、公共分组信道(Common Packet Channel，简称“CPCH”)和下行共享信道(Downlink Shared Channel，简称“DSCH”，)。其中，RACH是上行信道，用来传输来自UE的控制信息，也可以用来传输少量的分组数据，在整个小区内都必须对RACH监听。
UTRAN和UE之间的无线通道资源通过无线资源控制(Radio ResourceControl，简称“RRC”)协议进行分配控制，例如切换管理控制、动态频率选择、UE的激活和释放、省电及功率控制等。
一种现有技术是目前的3G网络。在现有的3G网络结构中，有三层节点，分别是NodeB、RNC和MSC或服务通用分组无线业务支持节点(ServingGPRS Support Node，简称“SGSN”)。而在该结构下RRC的协议状态如图1所示，分为空闲模式(UE Idle Mode)和连接模式(UTRA RRC ConnectedMode)。
具体地说，在空闲模式下，UE没有任何的RRC信号连接，除了寻呼(Paging)和广播(Broadcast)所使用的资料传输通道外，不占用系统的无线通道资源。
而在连接模式下，建立了RRC信号连接，可以在UE与RNC之间传输RRC消息，在这个状态下，UE将使用系统的无线通道资源。依据无线通道资源的使用状况，又可细分为UTRAN注册区寻呼信道(UTRAN RegistrationArea Paging Channel，简称“URA_PCH”)、小区寻呼信道(Cell_PCH)、小区专用传输信道(Cell_DCH)和小区前向接入信道(Cell_FACH)四种状态。
空闲状态下的UE，将通过RRC连接建立过程响应；URA_PCH和Cell_PCH状态下的UE，将通过小区更新过程响应；Cell_DCH状态下的UE，将通过建立包移动性管理(Packet Mobility Management，简称“PMM”)连接过程响应；在Cell_FACH状态下，系统知道UE位置时向UE传输的控制信息或短UE数据包。
该方案的问题在于网络结构复杂，系统互连成本较高；RRC协议状态复杂、含义不清晰、设备实现软件复杂度较高；不适合LTE网络的要求。造成该问题的原因在于由于采用三层节点的网络结构，其结构复杂。
因为NodeB之间需要直接的物理互连，系统互连成本较高。
因为如图1所示，RRC的协议状态有两种，其中连接状态还分四种，所以，显而易见，RRC的协议状态复杂、含义划分不清晰、设备实现软件复杂度较高，也因此不适合LTE网络的要求。
另一种现有技术是正在讨论中的LTE网络。在LTE的演进过程中UE状态被简化为三种状态，分别为离线(LTE-Detached)、空闲(LTE-Idle)和激活(LTE-RRC-Active)状态。具体地说，LTE-Detached状态下，网络侧不接收UE任何信息；LTE-Idle状态时无RRC连接；LTE-RRC-Active状态下有RRC连接。
同时，将三层节点的网络结构简化成两层节点的结构，如图2所示，RNC功能被分割到NodeB，称为演进节点B(evolutional Node B，简称“eNodeB”)和诸如网关(Gateway，简称“GW”)的高层节点中，这种高层节点也被称为中央节点或Anchor。现有技术中，在LTE-RRC-Active状态下，RRC上下文和UE上下文都存储在GW中。
该方案的主要问题在于GW维护量太大，信令交互的流程比较繁琐。其主要原因为因为采用两层节点的网络结构，无线资源的管理在GW中，所以使得GW的维护量太大。
因为在各个eNodeB之间无直接物理连接，虽然减少了节点间的互连成本，但是也使得UE与GW之间的RRC信令交互都需要eNodeB的中转，所以流程比较繁琐。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种长期演进网络及其中用户设备状态的转换方法，使得RRC处理速度得到提高，节点间的传输开销减少。
为实现上述目的，本发明提供了一种长期演进网络，包含至少一个演进节点B和至少一个网关节点，每一个演进节点B至少与一个网关节点连接，用户设备通过空中接口由演进节点B接入所述网络；用户设备的状态至少包含激活状态，所述演进节点B还用于对处于激活状态的用户设备进行无线资源控制，维护这些用户设备的无线资源控制上下文。
其中，用户设备的状态还包含空闲状态；所述网关节点还用于处于空闲状态的用户设备的移动性管理，维护这些用户设备的上下文。
此外，所述演进节点B之间的交互信息均由所述网关节点中转。
本发明还提供了一种长期演进网络中用户设备状态的转换方法，包含以下步骤处于离线状态的用户设备开机后，通过与演进节点B的交互建立无线资源控制连接；所述用户设备使用所述连接向网络注册，并在网关节点创建该用户设备的上下文；注册成功后所述演进节点B释放与所述用户设备间的无线资源控制连接；所述用户设备进入空闲状态，所述网关节点保留该用户设备的上下文。
本发明还提供了一种长期演进网络中用户设备状态的转换方法，包含以下步骤
处于离线状态的用户设备发起业务时，通过与演进节点B的交互建立无线资源控制连接，该演进节点B创建该用户设备的无线资源控制上下文并进行无线资源控制，该用户设备进入激活状态；处于激活状态的用户设备使用所述连接向网络注册；注册成功后，所述用户设备使用所述连接向所述网关节点发起业务请求。
本发明还提供了一种长期演进网络中用户设备状态的转换方法，包含以下步骤处于空闲状态的用户设备在需要发起业务时，通过与演进节点B的交互建立无线资源控制连接，该演进节点B创建该用户设备的无线资源控制上下文并进行无线资源控制，该用户设备进入激活状态；处于激活状态的用户设备使用所述连接向所述网关节点发起业务请求。
本发明还提供了一种长期演进网络中用户设备状态的转换方法，包含以下步骤网关节点根据所保留的用户设备上下丈获得处于空闲状态的用户设备所在的寻呼区域，并向该区域发起寻呼；所述用户设备响应所述寻呼，通过与演进节点B的交互建立无线资源控制连接，该演进节点B创建该用户设备的无线资源控制上下文并进行无线资源控制，该用户设备进入激活状态；处于激活状态的用户设备使用所述连接向所述网关节点发起业务请求。
本发明还提供了一种长期演进网络中用户设备状态的转换方法，包含以下步骤演进节点B向处于激活状态的用户设备发送释放无线资源控制连接的消息；
所述用户设备响应所述消息，释放相关资源，并进入空闲状态；所述演进节点B收到响应后，删除所述用户设备的无线资源控制上下文；网关节点根据所保留的用户设备上下丈对所述用户设备进行移动性管理。
通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的主要区别在于，在两层节点设计的LTE网络架构中，由eNodeB进行LTE-RRC-Active状态UE的RRC管理，维护这些UE的RRC上下文。由GW进行LTE-Idle状态UE的移动性管理，维护这些UE的上下文。各eNodeB之间没有直连的接口。
UE从LTE-Detached状态转移到LTE-Idle状态时，要先与eNodeB建立RRC连接，完成向网络注册后再删除RRC连接，即UE先经过短暂的LTE-RRC-Active状态再进入LTE-Idle状态。LTE-Detached状态的UE可以直接进入LTE-RRC-Active状态，在与eNodeB建立RRC连接后直接向GW发起业务请求。
这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即因为RRC在eNodeB中管理，所以RRC处理不需要穿越其他低层功能实体，处理速度高并且无传输开销。
因为UE的LTE-Idle状态移动性管理由GW实现，各LTE-Idle状态UE上下文集中于GW，所以当UE在从一个eNodeB的范围移动到另一个eNodeB的范围时不需要在eNodeB之间传递UE上下文，减少了节点流量。在LTE-Idle状态UE被寻呼时，GW不需要向下层节点查寻UE的位置，可以直接向UE所在的寻呼区发起寻呼，提高了寻呼效率。
因为各eNodeB之间没有直连的接口，可以大大降低网络的复杂性，降低网络建设成本。
图1是现有技术中3G网络的RRC状态转换示意图；图2是现有技术中LTE网络的分层结构示意图；图3是本发明的LTE网络的RRC状态转换示意图；图4是根据本发明第二实施方式的LTE网络中UE状态转换方法流程图；图5是根据本发明第三实施方式的LTE网络中UE状态转换方法流程图；图6是根据本发明第四实施方式的LTE网络中UE状态转换方法流程图；图7是根据本发明第五实施方式的LTE网络中UE状态转换方法流程图；图8是根据本发明第六实施方式的LTE网络中UE状态转换方法流程图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
本发明按照LTE两层节点结构的设计要求，如图2所示，提供一种符合LTE要求的RRC方法，如图3所示，简化了现有技术的3G空中RRC协议的复杂状态，并简化了状态转换处理过程从而满足LTE网络业务长期演进的需求。
本发明第一实施方式的LTE网络结构也是分两层节点，同图2所示，包含两个eNodeB(至少一个，可以更多)和一个(或多个)GW节点。
其中，每一个eNodeB与一个(或多个)GW连接，UE通过空中接口由eNodeB接入网络。另外，UE的状态如图3所示，包含LTE-RRC-Active状态、LTE-Idle状态和LTE-Detached状态。
具体地说，eNodeB中包含RRC管理实体，用于对处于LTE-RRC-Active状态的UE进行RRC控制，并维护这些UE的RRC上下文。换句话说，网络侧对RRC的所有管理都置于eNodeB中，上层节点(GW)不再需要关心RRC的相关处理。因为RRC在eNodeB中管理，所以RRC处理不需要穿越其他低层功能实体，处理速度高并且无传输开销。
GW对处于LTE-Idle状态的UE进行移动性管理，维护这些UE的上下文。因为各LTE-Idle状态UE上下文集中于GW，所以当UE在从一个eNodeB的范围移动到另一个eNodeB的范围时不需要在eNodeB之间传递UE上下文，减少了节点流量。在LTE-Idle状态UE被寻呼时，GW不需要向下层节点查寻UE的位置，可以直接向UE所在的寻呼区发起寻呼，提高了寻呼效率。
eNodeB之间的交互信息均由GW中转，各eNodeB之间没有直连的接口，这样可以大大降低网络的复杂性，降低网络建设成本。
本发明第二实施方式的LTE网络中UE状态转换方法如图4所示。
在步骤401中，处于LTE-Detached状态的UE开机，并向eNodeB发送RRC连接请求。
在步骤402中，eNodeB建立UE的RRC连接，并通知UE连接已建立。
在步骤403中，UE返回RRC连接建立响应，UE转入短暂的LTE-RRC-Active状态。
在步骤404中，LTE-RRC-Active状态的UE使用该连接向网络注册，并在GW创建并保留该UE的上下文。
在步骤405中，注册成功后，eNodeB释放与UE间的RRC连接。
在步骤406中，释放完成后，UE返回RRC连接释放完成的消息，UE进入LTE-Idle状态。
本发明第三实施方式的LTE网络中UE状态转换方法如图5所示。
在步骤501中，处于LTE-Detached状态的UE发起主叫业务，同时向eNodeB发送RRC连接请求。
步骤502与步骤402相类似。
在步骤503中，UE返回RRC连接建立完成响应后，eNodeB创建该UE的RRC上下文，并在eNodeB中进行RRC管理，所以RRC处理不需要穿越其他低层功能实体，处理速度高并且无传输开销。该UE进入LTE-RRC-Active状态。
步骤504与步骤404也类似。
在步骤505中，UE注册成功后，通过该RRC连接向GW发起业务请求。
本发明第四实施方式的LTE网络中UE状态转换方法如图6所示。
在步骤601中，处于LTE-Idle状态的UE在需要发起主叫业务时，向eNodeB发送RRC连接请求。
步骤602、步骤603和步骤604分别类似于步骤502、步骤503和步骤505，UE转入LTE-RRC-Active状态利用RRC连接向GW发起业务请求。
本发明第五实施方式的LTE网络中UE状态转换方法如图7所示。
在步骤701中，UE处于LTE-Idle状态，GW根据所保留的UE上下文获得处于LTE-Idle状态的UE所在的寻呼区域，并向该区域发起寻呼。
在步骤702中，由UE所在的寻呼区域的eNodeB将寻呼转发给该UE。
在步骤703中，UE对寻呼响应，并向eNodeB请求建立RRC连接。
步骤704到步骤706与步骤604到步骤606相类似，在此不作赘述。
本发明第六实施方式的LTE网络中UE状态转换方法如图8所示。
在步骤801中，eNodeB向处于LTE-RRC-Active状态的UE发送，释放RRC连接的消息。
在步骤802中，UE响应该消息，释放相关资源，并进入LTE-Idle状态，由eNodeB收到响应后，删除UE的RRC上下文，并GW根据所保留的UE上下文对LTE-Idle状态下的UE进行移动性管理。
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种长期演进网络，包含至少一个演进节点B和至少一个网关节点，每一个演进节点B至少与一个网关节点连接，用户设备通过空中接口由演进节点B接入所述网络；用户设备的状态至少包含激活状态，其特征在于，所述演进节点B还用于对处于激活状态的用户设备进行无线资源控制，维护这些用户设备的无线资源控制上下文。
2.根据权利要求1所述的长期演进网络，其特征在于，用户设备的状态还包含空闲状态；所述网关节点还用于处于空闲状态的用户设备的移动性管理，维护这些用户设备的上下文。
3.根据权利要求1或2所述的长期演进网络，其特征在于，所述演进节点B之间的交互信息均由所述网关节点中转。
4.一种长期演进网络中用户设备状态的转换方法，其特征在于，包含以下步骤处于离线状态的用户设备开机后，通过与演进节点B的交互建立无线资源控制连接；所述用户设备使用所述连接向网络注册，并在网关节点创建该用户设备的上下文；注册成功后所述演进节点B释放与所述用户设备间的无线资源控制连接；所述用户设备进入空闲状态，所述网关节点保留该用户设备的上下文。
5.一种长期演进网络中用户设备状态的转换方法，其特征在于，包含以下步骤处于离线状态的用户设备发起业务时，通过与演进节点B的交互建立无线资源控制连接，该演进节点B创建该用户设备的无线资源控制上下文并进行无线资源控制，该用户设备进入激活状态；处于激活状态的用户设备使用所述连接向网络注册；注册成功后，所述用户设备使用所述连接向所述网关节点发起业务请求。
6.一种长期演进网络中用户设备状态的转换方法，其特征在于，包含以下步骤处于空闲状态的用户设备在需要发起业务时，通过与演进节点B的交互建立无线资源控制连接，该演进节点B创建该用户设备的无线资源控制上下文并进行无线资源控制，该用户设备进入激活状态；处于激活状态的用户设备使用所述连接向所述网关节点发起业务请求。
7.一种长期演进网络中用户设备状态的转换方法，其特征在于，包含以下步骤网关节点根据所保留的用户设备上下文获得处于空闲状态的用户设备所在的寻呼区域，并向该区域发起寻呼；所述用户设备响应所述寻呼，通过与演进节点B的交互建立无线资源控制连接，该演进节点B创建该用户设备的无线资源控制上下文并进行无线资源控制，该用户设备进入激活状态；处于激活状态的用户设备使用所述连接向所述网关节点发起业务请求。
8.一种长期演进网络中用户设备状态的转换方法，其特征在于，包含以下步骤演进节点B向处于激活状态的用户设备发送释放无线资源控制连接的消息；所述用户设备响应所述消息，释放相关资源，并进入空闲状态；所述演进节点B收到响应后，删除所述用户设备的无线资源控制上下文；网关节点根据所保留的用户设备上下文对所述用户设备进行移动性管理。
全文摘要
本发明涉及通信技术，公开了一种长期演进网络及其中用户设备状态的转换方法，使得RRC处理速度得到提高，节点间的传输开销减少。本发明中，在两层节点设计的LTE网络架构中，由eNodeB进行LTE－RRC－Active状态UE的RRC管理，维护这些UE的RRC上下文。由GW进行LTE－Idle状态UE的移动性管理，维护这些UE的上下文。各eNodeB之间没有直连的接口。UE从LTE－Detached状态转移到LTE－Idle状态时，要先与eNodeB建立RRC连接，完成向网络注册后再删除RRC连接，即UE先经过短暂的LTE－RRC－Active状态再进入LTE－Idle状态。LTE－Detached状态的UE可以直接进入LTE－RRC－Active状态，在与eNodeB建立RRC连接后直接向GW发起业务请求。
文档编号H04L12/24GK1996845SQ20061000562
公开日2007年7月11日 申请日期2006年1月3日 优先权日2006年1月3日
发明者胡灏 申请人:华为技术有限公司