用于移动电信的用户设备以及用于接入电信网络的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于移动电信的用户设备并且涉及用于接入移动电信网络的方法。
【背景技术】
[0002] 根据当前用于 UMTS (Universal Mobile Telecommunication System，通用移动电 信系统）和LTE (Long Term Evolution，长期演进）技术的术语，术语"用户设备"（或者其 缩写"UE"）被用来指示可以直接被最终用户用来通过连接到UMTS接入网而进行通信的任 何设备。它可以是移动电话、智能电话、具有宽带数据适配器的膝上型电脑、或者连接到无 线电基站的任何其它设备，如在ETSI 125/136系列和3GPP 25/36系列规范中所阐述的。 一般而言，用户设备对应于GSM系统的移动站（mobile station，MS)。为了简化，在本描述 中，术语"用户设备"将指可以直接被最终用户用来通过连接到无线电移动接入网而进行通 信的任何设备，而不管移动电信网络本身所采用的标准（GSM、UMTS、CDMA2000、W-CDMA，等 等），因为本发明没有区别地适用于任何此类设备。
[0003] 当自然灾害（地震、海啸、洪水）或意外事件（大的集会、重要的体育赛事、新年庆 祝活动等等）发生时，移动电信网络的传输资源会变得不足以满足增加的服务需求。在这 种过载条件下，许多服务请求不会完成，因为所需的资源（网络元件之间的链路、服务服务 器、路由单元等等）不足，并且用户将通过重发他们的请求来对此作出反应。于是，接入请 求业务将完全不成比例地增加，导致收集这种业务的信令网络可能变得拥塞的风险。在这 种情况下，电信系统将进入临界退服（〇ut-〇f-service)状态。
[0004] 防止信令网络进入这种状况或者如果不幸进入的话将其带出这种状况的最有效 途径包括在最初的起源（即在用户设备中）应用接入限制，使得在信令网络中收集到的总 请求将小于否则将使其变得拥塞的量。
[0005] 这一种类的限制机制已经被知道很长时间了。例如，GSM系统（全球移动通信系 统）的GSM 02. 11规范（1991年1月的版本3. 5. 0)已经定义了抑制用户组发布接入移动 电信网络的请求的可能性，这种可能性仍然存在。为此，移动电信网络运营商把他们的客户 (即，与他们的网络关联的SIM(订户身份模块））分成不同的"接入类"并且，如果需要的 话，他们可以通过在网络的每个小区中广播的信令轮流阻止来自属于一个或多个类的S頂 的任何接入请求，以使得允许属于其它类的S頂找到获得接入到服务所必需的资源。具有 普通优先级的用户在十个接入类中分布，同时具有特殊优先级（通常更高）的用户进入五 个附加的类。紧急呼叫接受特殊的优先对待。
[0006] 根据GPP TS 25. 331规范，相同的技术在UMTS (通用移动电信系统）中使用。
[0007] 对于LTE (长期演进），接入限制模式是通过基本上遵循授予NTT DoCoMo公司的专 利EP 2205026(优先权日期：2007年10月24日）来改善的，如由也授予NTT DoCoMo公司 的专利EP 1773007(优先权日期：2005年10月7日）部分地预期的。2008年3月的3GPP TS 36. 331V8. 1. 0规范实际上引入了依赖于两个参数的限制形式：
[0008] -禁止概率，根据禁止概率，用户设备抽签决定尝试接入网络的可能性，如以下将 说明的；
[0009] -平均等待时间，如以下将描述的，其指示在不成功的禁止抽签之后在尝试新抽签 之前用户设备必须等待的时间。
[0010] 在2011年3月，这种限制模式被进一步改善成在3GPP TS 36. 331V11. 0. 0 (2012-06)规范中所阐述的形式。主要规则将在以下综合地描述，为了简化， 不考虑该规范所解决的各种特定情况和子情况。
[0011] 考虑每个用户设备具有相关的系统信息（该信息在网络的每个小区中广播），当 用户设备被请求建立到网络的连接时，所述用户设备首先验证在它所属的小区中是否存在 关系到其的禁止。如果不存在禁止，则设备通过向网络发送第一消息来尝试获得接入。如 果存在禁止，则用户设备执行以下阶段：
[0012] a.其生成"随机概率值"；
[0013] b.如果该值低于网络规定的禁止概率，则其发布接入移动电信网络的请求；
[0014] c.否则，其不发射信号并且其生成均匀地在零和一之间分布的"随机延迟因子"；
[0015] d.在允许对接入网络的新尝试之前，必须经过等待时间，该等待时间是通过利用 以下公式（1)来计算的：
[0016] (0·7+0·6χ随机延迟因子）x平均等待时间 （1)
[0017] 其中平均等待时间可以由网络设置在4秒至512秒（大约8. 5分钟）的范围内， 使得等待时间可以在最小值2. 8秒和最大值大约11分钟之间变动。
[0018] 这个过程允许防止网络进入拥塞状态，或者如果落入了这种状态就将其带出，由 此最小化"上行链路"传输方向（即，从用户设备到无线电基站）中的资源利用，在这种情 况下这个过程是关键的。
[0019] 限制可以对由网络提供的各种服务（紧急呼叫、数据服务、信令、GSM或UMTS电路 语音服务、由文档3GPP TS 24. 173具体处理的语音和视频多媒体服务，等等）不同地设置， 根据具体情况具有有利于被认为更有用的那些服务的可能性。但是，3GPP TS 25. 331规范 的过程有一些缺陷。
[0020] 当接入限制被确立时，很有可能业务已经比网络大小设计所针对的密集得多；因 此，不建议通过给予可能做出并发请求的某个百分比的用户（在第一次抽签时幸运的那些 用户）立即生成接入请求的可能性来启动受限模式。
[0021] 在初始的暂态之后，当可以假设等待时间的过期随时间均匀分布时，在经过等待 时间之后抽签决定尝试接入的可能性意味着减少每时间单位的平均接入尝试次数。从网络 的角度看，如果代替在具有给定持续时间的等待时间之后抽签，系统简单地强加具有与之 前另选方案相同的持续时间除以成功抽签概率的等待时间，则可以获得相同的结果。从单 个用户的角度看，另一方面，抽签和等待时间的组合对于一些用户比对于其他用户可能更 不利。
[0022] 让我们假设，例如，由网络强加的禁止概率是85%。在这种情况下，用户设备将在 第一次抽签时具有尝试接入的概率将是15%。这与另一个用户设备将进行十一次连续不成 功抽签的17%的概率没有太大区别（0. 8511~0. 17)。此外，在成功的连接结束时或者在不 成功的接入尝试之后，被准许接入网络的用户设备可以立即抽签决定请求另一接入的可能 性，就像任何其它抽签未被允许接入连续一次或多次并且因此在重新尝试抽签之前必须等 待一个或多个等待时间（利用公式1计算）经过的用户设备一样。
[0023] 给定了在不成功的抽签之后必需等待可能长达几分钟的等待时间的事实，禁止关 系到尝试接入的可能性，以及如果获得了进行尝试的机会也不肯定该尝试将成功（当发生 意外事件时，非常有可能传输资源就算不拥塞也接近饱和），一些用户设备将甚至不能进行 电话呼叫几十分钟的概率非常高。
[0024] 另一方面，重要的是发现他们自己处于紧急状况的所有那些人可以至少在合理的 时间内建立至少一次通信，尤其是当不可能通信会造成压力、紧张和焦虑时一一无论在个 人还是集体层面上。
[0025] 因此，必须得出结论，抽签决定立即接入网络的可能性在初始暂态中（即，当应用 接入限制时）以及在稳态下都是不适当的，因为它造成对移动电信网络不公平的接入。
[0026] 除了抽签的随机性，一些用户还会由于传播条件而受到不利影响，因为，当在并发 实例之间存在可能冲突的公共通道上发送接入请求时，处于更好传播条件的信号将最有可 能胜出。
[0027] 除了在3GPP规范中描述的技术，用于限制电信网络拥塞风险的其它解决办法也 是已知的，诸如在专利US 2010/197294中和专利申请WO 2012/013355中所公开的那些。前 者要求保护用于由网络过滤接入请求的方法，而申请WO 2012/013355描述了用于把网络 接入概率指定给单个的用户设备的方法，从而考虑到网络可以包括具有多种多样的广泛特 点和不同连接需求的用户设备。这两种方法都假设用户设备与网络之间连接的存在，并且 由此它们不允许在用户设备由于已经处于活动状态的接入限制而不可以发送信号的时候 平衡网络接入概率。
【发明内容】
[0028] 本发明旨在通过提供用于减少或避免移动电信网络的拥塞的用户设备以及由所 述用户设备实现的方法，来解决该问题以及其它问题。
[0029] 本发明的基本构思是，通过基于至少一个之前接入尝试的结果来动态区分在用户 设备可以尝试接入网络之前必须经过的等待时间，增加用于移动通信的用户设备可以作出 接入移动电信网络的尝试的公平性，而不影响由本领域中在网络拥塞减少或防止方面已知 的技术所确保的效力。
[0030] 这个构思还增加了所有用户设备可以立即建立至少一次通信的概率，同时还促进 了接入尝试重发的减少，并且有利地允许网络更快地恢复其正常条件，从而导致对于还未 满足的请求的更短等待时间以及系统资源的更好利用。
[0031 ] 本发明的更多有利特征将在权利要求中阐述。
【附图说明】
[0032] 根据以下对附图中所示的本发明实施例的描述，本发明的这些特征以及更多优点 将变得更加明晰，这些实施例是作为非限制性例子提供的，其中：
[0033] 图1示出了其中本发明被应用的场景的例子；
[0034] 图2是代表本发明第一实施例的操作的流程图；
[0035] 图3是代表本发明第一实施例的第一变体的操作的流程图；
[0036] 图4是代表本发明第一实施例的第二变体的操作的流程图；
[0037] 图5是代表本发明第二实施例的操作的流程图。
【具体实施方式】
[0038] 为了简化，本发明将参考LTE系统来描述，但本领域技术人员将理解，本发明也适 用于其它移动通信系统，诸如像GSM和UMTS。
[0039] 参考图1，示出了移动电信网络107,优选地是蜂窝网络，包括至少一个无线电小 区101，无线电小区101又包括无线电基站102。无线电基站102