专利名称：与移动台建立信令连接的方法
技术领域：
本发明涉及权利要求1的前序中定义的与移动台建立信令连接的一种方法。该方法可以应用于例如第三代移动通信网，例如UMTS(全球移动通信系统)。
图1说明了基本的数字移动通信系统体系结构。移动通信网一般包括至少一个核心网CN，以及一个或多个无线接入网RAN。核心网CN包括移动交换中心MSC和可能的其它业务节点。这里，“节点”是参与交换的网络部件的一般名称；因此，它还覆盖了移动交换中心和其它交换设备。无线接入网位于核心网和终端设备之间。无线接入网包括基站BTS和无线网控制器RNC。各基站BTS以固定方式连接到该无线接入网的无线网控制器RNC。各无线网控制器则以固定方式连接到至少一个核心网节点。
数字移动通信网中寻呼的一般原理如图2所示。如果呼叫到达被叫用户当时所在业务区的移动交换中心MSC，则交换中心通过无线网络控制器向这样的基站发送寻呼请求，寄存器数据指示被叫用户位于这些基站区域中。基站在其寻呼信道PCH上向无线路径发送寻呼消息。移动台在其监控的寻呼信道上检测它自身的用户标识，发送响应给基站。通过这种方式，网络将以小区的精度知道被叫用户的位置，建立数据连接。在本描述以及所附权利要求书中，“数据连接”是指为发射的信号建立的适当连接。通常，数据连接的最常见类型是话音连接。
在第三代移动通信网中，移动台可能具有多个国际移动用户标识IMSI，还可以在不同用户标识下有多个同时的数据连接。如果移动台没有数据连接，则按照现有技术的来话总是启动上述寻呼处理。如果移动台具有某用户标识下经给定核心网的数据连接，另一节点接收与移动台另一用户标识相关联的呼叫，则这种情况下也启动普通寻呼处理。这种过程的一个缺陷在于，原则上，不必要地使用了网络信令容量，因为该移动台的位置信息已经在网络中，并且移动台可能必须监听若干寻呼信道。按照现有技术的方案不支持从不同核心网发往同一移动台的呼叫。从不同核心网建立到单个移动台的数据连接原则上是可能的，但是它需要将来自核心网之一的寻呼消息转发给所有基站和所有寻呼信道，被叫移动台监听该小区中使用的所有寻呼信道。如果寻呼消息仅在给定寻呼信道上发送，则可能因为已有的连接，该移动台无法监听该寻呼信道。
本发明的一个目的是尽量减小前述与现有技术相关的缺陷。按照本发明的方法的特征在独立的权利要求中给出。本发明的优选实施例在相关权利要求中描述。
本发明的基本思想如下。在各无线接入网的适当的网络节点，例如无线网络控制器RNC中，创建寻呼数据库以减小建立数据连接所需的信令。寻呼数据库中收集对被叫移动台有用的数据。例如，当在给定用户标识下建立到移动台的数据连接时，该移动台以约定方式通知网络例如呼叫建立期间，或者以后在连接期间它使用的所有用户标识，或者使用例如独立于可能的连接的单独消息。网络将这些标识与移动台位置信息，以及可能与所述数据连接相关联的信令连接数据一起存储在寻呼数据库中。如果在所述连接期间，该移动台进入另一小区，则寻呼数据库中更新与移动台相关的数据。如果在所述或者后续连接中，在任一节点寻呼同一移动台的另一用户标识，则网络检查寻呼数据库，利用其中发现的数据建立信令连接。
在移动台数据连接终止时，与移动台相关联的数据最好保持在寻呼数据库中，直至连接终止之后至少经过了特定的预定时间段。
本发明的一个优点在于，减小了小区中寻呼信道的负载，因为不需要对来话进行寻呼处理，至少在数据连接已经存在于移动台时不需要。从移动台角度来看，这意味着在数据连接期间，它不需要监听寻呼信道。本发明的另一优点在于，在呼叫的移动台没有数据连接，但是按照本发明的数据库中有其信息时，可能仅向一个寻呼信道发送寻呼消息就已足够。从移动台角度来看，这意味着它只需要监听一个寻呼信道。本发明的另一优点在于，从不同核心网到同一无线接入网络的连接将变得可行。这是因为，如果在按照本发明的数据库中发现与来自“外部”核心网的呼叫相关联的用户标识，则可以利用与该标识相关联的信息来进行寻呼。对这种呼叫而言，移动台仅需要监听一个寻呼信道，在最理想情况下，甚至不需要监听信道。本发明的另一优点在于，如果使用通用分组无线业务GPRS，则不需要在移动交换中心MSC和服务GPRS支持节点SGSN之间传送用户标识信息。本发明的另一优点在于，移动台的同时连接的建立更快。
下面详细描述本发明。请参看附图，在附图中图1示出了可以应用本发明的一种网络体系结构的例子；图2说明了按照现有技术的寻呼中的信令；图3示出了按照本发明一种优选实施例的信令；图4通过例子示出了说明按照本发明优选实施例的操作的框图；图5以框图形式示出了按照本发明优选实施例的操作的第二例；图6示出了传送按照本发明一种优选实施例的用户标识信息的一个例子，以及图7示出了传送按照本发明一种优选实施例的用户标识信息的第二例子。
附图中类似的元件由类似的引用标记来表示。
图1已经针对基本网络体系结构作了讨论。图1示出了两个核心网CN1和CN2，它们可以属于不同运营商的移动通信网。在该例中，核心网CN1至少包括一个移动交换中心MSC1和一个服务GPRS支持节点SDSN。无线接入网RAN1和RAN2例如位于核心网CN1的交换中心MSC1的业务区。无线接入网RAN1的控制器RNC1和无线接入网RAN2的控制器RNC2以固定方式连接到交换中心MSC1和节点SGSN。网络中的终端通过无线路径连接到基站。在图1中，移动台MS位于无线接入网RAN1的基站BTS1的业务区，或者小区，它连接到基站BTS1。
在图1中，与通常的方案不同，存在从无线接入网RAN1的控制器RNC1到另一核心网CN2的交换中心MSC2的连接。例如如果核心网CN2的运营商希望减少无线接入网RAN1的业务容量，则可以提供这种连接。此外，图1的无线网络控制器RNC1具有按照本发明的寻呼数据库101，用以改进业务控制。为简明起见，图1没有示出核心网CN1和CN2的无线接入网RAN1和RAN2的附加硬件或软件部件。
图2已经在上面简单讨论过。它以时序图的形式示出了按照本发明的寻呼寻路的一个例子。参与在该信令中的是移动交换机MSC，至少一个无线网络控制器RNC，多个基站BTS和移动台MS。首先，呼叫到达移动交换中心MSC。根据该呼叫中的信息以及与该交换中心关联的寄存器中的信息，交换中心将呼叫与移动台MS所用的用户标识IMSI2相关联。移动台MS可以同时有用户标识下较早建立的数据连接。交换中心发送包括用户标识IMSI2的寻呼请求给寄存器数据指示该移动台所在区域中无线接入网的控制器RNC。基于该寻呼请求，各控制器RNC发送寻呼消息给其区域的基站BTS，各基站在至少一个寻呼信道PCH上发送寻呼消息到无线路径。各活跃移动台监听至少一个寻呼信道。所述移动台MS在寻呼消息中检测其自身用户标识IMSI2，发送响应消息给它所在小区的基站。基站发送响应消息给各无线网络控制器RNC，RNC随后发送响应消息给交换中心MSC。该响应消息包括指示移动台MS所在小区的信息，MSC根据该信息向适当的无线网络控制器RNC发送新数据连接的连接请求。所述控制器在连接消息中向适当的基站BTS发送必要的指令。图2没有给出与数据连接的建立相关的步骤。
图3以时序图的形式示出了按照本发明的一种优选实施例的操作的一个例子，它对应于图2所示例子。从呼叫开始到将寻呼请求发送给至少一个无线网络控制器RNC的操作初始阶段与图2例子都相同。在该例中，在至少一个无线网络控制器RNC中建立按照本发明的数据库101。此外，在该例中，作为呼叫目标的移动台MS在该呼叫时刻具有用户标识IMSI1下的一个数据连接。因为这种较早连接，数据库101包含精度为一个单元的移动台位置信息。因为控制器RNC接收IMSI2的寻呼请求，它检查301寻呼数据库101。作为检查的结果，如果发现移动台位置信息为IMSI2。因此，控制器RNC立即发送响应消息给交换中心MSC。这样可以跳过寻呼处理。如果交换中心接收到响应消息，则操作象图2的例子那样继续。
图4以框图形式示出了按照本发明的一种优选实施例，在图1网络中使用寻呼数据库101的一个例子。在框401中，移动台MS打开电源，该移动台至少具有第一用户标识IMSI1和第二用户标识IMSI2，从而移动台进入活跃模式。在框402中，从移动台MS收发呼叫，从而在标识IMSI1下通过基站BTS1，控制器RNC1和交换中心MSC1建立到另一终端的第一数据连接。在框403中，移动台MS以固定形式的消息方式发送它的所有用户标识给特定信令信道。在框404中，无线网络控制器RNC1接收所述消息，该软件将该消息中给出的用户标识存储在寻呼数据库101中。同时，将移动台MS的联系信息，该信息可以基于第一数据连接得到，存储在数据库101中。在框105中，确定在移动台MS具有最强场强的基站。在越区切换情况下，数据库101中更新移动台的联系信息，如框406所示。这里和权利要求书中，联系信息指用于建立移动台的信令连接的有用数据。所述数据可以包括例如移动台所在小区信息，移动台已有数据连接的信令连接信息，以及移动台监控的主寻呼信道信息。
在框407中，检查发往移动台MS的呼叫是否已到达任一核心网络节点。在框408中，可能的呼叫被划分成两个组如果与第二用户标识IMSI2关联的呼叫到达“原”节点，这种情况下是交换中心MSC1，所述交换中心可以从寄存器信息中看出对应于标识IMSI2的移动台具有标识IMSI1下的已有数据连接。在框409中，交换中心软件发现寄存器中的标识IMSI1的信息。交换中心MSC1随后指令控制器RNC1建立到具有标识IMSI1，但现在在标识IMSI2下的同一移动台的数据连接。如框412所示，信令使用第一数据连接所用的信令连接。因此，在框409所代表的分支中，可以建立(框413)新数据连接，而无需新寻呼，也不需要按照本发明的操作。
如果发往移动台MS的呼叫到达的节点不是MSC1，例如是节点SGSN或交换中心MSC2，则该节点为移动台MS发送寻呼请求给无线网络控制器RNC1，如框410所示。在框411中，控制器RNC1中的软件从寻呼数据库101中检索到对应于第二用户标识IMSI2的位置信息。根据所述信息，控制器RNC1知道需要以信令通知，从而可以建立新连接，而不需要寻呼处理的正确的基站。此外，还从数据库101中取回与第一数据连接关联的信令连接，然后，在建立新数据连接(框412)中使用该信息。此后，上述快寻呼可以重复，直至释放了第一数据连接，只要连接存在。
图5以框图形式示出了在图1网络中，按照本发明的一种优选实施例的寻呼数据库101的使用的第二例子。该例说明了移动台MS的寻呼，该移动台MS的数据连接已经终止，但仍然处于活跃模式。在框501中，释放用户标识IMSI1的最后一个数据连接。此后，移动台处于备用模式。这里和权利要求书中，移动台的备用模式是指这样一种模式，其中移动台处于数据连接终止之后，或者移动台准备接收新呼叫。在备用模式期间，网络以包括多个小区的定位区LA的精度监控移动台的位置(部件502)。如果需要，寻呼数据库101中更新移动台MS的联系信息，如框503所示。在框504中，检查发往移动台MS的呼叫是否到达核心网节点。如果预定时间内没有呼叫到达，移动台没有发起连接，则寻呼数据库将终止该移动台。超时监控没有在图5中示出，如果新呼叫到达，该核心网节点以正常方式发送寻呼请求给无线网络控制器RNC1，如框505所示。该呼叫可以与移动台MS所用的任何用户标识关联。在框506中，控制器RNC1中的软件从寻呼数据库接收与标识IMSI1相关的信息。在框507中，检查在释放最后的数据连接之后，位置信息是否被改变。如果发现移动台所在定位区不同于前一数据连接终止时所在定位区，则在该区域中启动寻呼处理(框509)。如果发现移动台所在定位区与前一数据连接终止时所在定位区相同，则向与标识IMSI1相关的位置信息所指示的小区发送寻呼消息(框508)。这可以完成，因为移动台MS可能位于前一数据连接终止时所在小区。但如果它没有响应，则需要进行更为广泛的寻呼处理。这没有在图5中描述，通过与其相关的信令建立新数据连接也没有在该图描述。
图6示出了按照本发明优选实施例发送用户标识信息的一个例子。标识信息61被安置于数据链路层(第二层)的媒质访问控制(MAC)部分中生成的随机访问消息62中，在随机访问信道(RACH)上发送。
图7示出了按照本发明第二优选实施例发送用户标识信息的一个例子。标识信息71被安置于网络层(第三层)的无线资源控制(RRC)部分中生成的特殊消息72中。数据链路层(第二层)在消息72上加入其自身的控制部分。结果消息73在用于RRC层消息的信号无线载体(SRB)信道上发送。
信号、信道、系统和系统部件的名字，以及这些例子中使用的其它对象的名字遵循所谓的第三代移动通信系统的规划，后者这里只是通过例子讨论，以提供本发明的可能应用的例子。本发明应用并不局限于任何特定的移动通信系统。
以上描述了按照本发明的功能。本发明并不局限于上述方案。例如，寻呼数据库可以在核心网节点建立。寻呼数据库大小不仅能通过以下方式限制设置备用模式下可以保持移动台数据的限制，但也可以例如通过指定，通过特殊条件来限制。用户标识信息还可以例如在寻呼响应消息，或者在只是移动台参数值的消息中发送。本创新思想可以在后附权利要求书所定义的范围内以多种方式加以改进。
权利要求
1．一种建立与网络中移动台的信令连接的方法，该网络包括至少一个无线接入网(RAN)和至少一个核心网(CN)，该方法中至少一些移动台被指派了至少两个用户标识，其特征在于，该方法包括的步骤中，- 创建包括寻呼数据库的节点的业务区域中活跃的移动台的用户标识的所述寻呼数据库(101)，- 所述用户标识附带有相应移动台的联系信息，- 所述用户标识和联系信息用于建立与位于所述业务区域的活跃移动台的信令连接，以及- 按照检测到的联系信息的改变更新所述联系信息。
2．根据权利要求1的方法，其特征在于，寻呼数据库(101)位于无线接入网(RAN)。
3．根据权利要求1的方法，其特征在于，寻呼数据库(101)位于核心网(CN)。
4．根据权利要求1的方法，其特征在于，所述联系信息包括有关所述移动台的位置信息。
5．根据权利要求1的方法，其特征在于，所述联系信息包括与所述移动台的数据连接相关联的信令连接的信息。
6．根据权利要求1的方法，其特征在于，所述联系信息包括所述移动台监听的主寻呼信道的信息。
7．根据权利要求1的方法，其中移动台(MS)使用第一和第二用户标识(IMSI1、IMSI2)，所述移动台(MS)具有通过第一用户标识(IMSI1)下建立的第一无线接入网(RAN1)的第一数据连接，发往所述移动台(MS)的与第二用户标识(IMSI2)相关联的呼叫，到达与第一无线接入网相连的核心网节点，其特征在于，所述呼叫所要求的信令使用的信令连接与第一数据连接的信令所用的信令连接相同。
8．根据权利要求6的方法，其中移动台使用多于一个用户标识符，其中一个是主用户标识(IMSIm)，它存储在寻呼数据库，所述移动台处于备用模式，发往所述移动台的呼叫到达与所述移动台所在区域中无线接入网相连的核心网节点，其特征在于，按照与主用户标识(IMSIm)相关联的寻呼数据库联系信息，将对应于所述呼叫的寻呼消息发送到寻呼信道。
9．根据权利要求4的方法，其中备用模式下移动台使用第一和第二用户标识(IMSI1、IMSI2)，具有第一用户标识下建立的数据连接，发往所述移动台(MS)的与第二用户标识(IMSI2)相关联的呼叫，到达与所述移动台所在区域中无线接入网相连的核心网节点，其特征在于，按照与第一用户标识(IMSI1)相关联的寻呼数据库联系信息，将对应于所述呼叫的寻呼消息从所述无线接入网的控制器发送到对应于该位置信息的小区。
10．根据权利要求1的方法，其特征在于，为了在寻呼数据库中收集所述用户标识信息，在某个用户标识下与网络有数据连接的移动台向网络发送它所用的所有用户标识的信息。
11．根据权利要求10的方法，其中所述移动台至少使用MAC层信令，至少使用一个信令信道用于MAC层消息，其特征在于，所述用户标识信息包含在MAC层消息中，并在用于MAC层消息的信道上发送。
12．根据权利要求10的方法，其特征在于，用于MAC层消息的所述信令信道是RACH。
13．根据权利要求10的方法，其中所述移动台至少使用RRC层消息交互，至少使用一个信令信道用于RRC层消息，其特征在于，所述用户标识信息包含在RRC层消息中，并在用于RRC层消息的信道上发送。
14．根据权利要求13的方法，其特征在于，用于RRC层消息的所述信令信道属于SRB信道。
15．根据权利要求13的方法，其特征在于，所述RRC层消息是为传送用户标识信息专门定义的消息。
16．根据权利要求13的方法，其中所述移动台在数据连接的建立期间接收寻呼消息，发送寻呼消息的响应消息，其特征在于，所述用户标识信息包含在寻呼消息的所述响应消息中。
17．根据权利要求13的方法，其特征在于，所述用户标识信息包含在指示该移动台参数值的消息中。
18．根据权利要求1的方法，其中移动台具有第一用户标识下的数据连接，其特征在于，当所述移动台从一个小区移动到另一小区时，更新与第一用户标识相关联的联系信息。
19．根据权利要求1的方法，其中备用模式下的移动台具有第一用户标识下的数据连接，其特征在于，当所述移动台从一个定位区(LA)移动到另一定位区时，更新与第一用户标识相关联的联系信息。
全文摘要
本发明包括与移动台建立信令连接的一种方法,该方法尤其适用于第三代移动通信网。在移动通信网的某个节点创建一个数据库,与该网络相连的移动台向该数据库发送所有其用户标识的信息(403)。在该数据库中,将寻呼所述移动台时有用的信息加入(404)用户标识信息(410、411)。这种联系信息包括,例如移动台的位置信息,已有信令连接信息,以及移动台所监控的主寻呼信道信息。按照移动台状态中检测到的变化更新联系信息(406)。该数据库将终止预定时间内没有连接的移动台。该方法减少了小区中的寻呼信道负载,减少了移动台监听寻呼信道的需要,使得无线接入网连接到多个核心网更为可行。
文档编号H04W68/00GK1296715SQ99804784
公开日2001年5月23日 申请日期1999年4月1日 优先权日1998年4月3日
发明者卡勒·阿赫马沃拉, 朱卡·维伦 申请人:诺基亚网络有限公司