专利名称：地震和海啸蜂窝警报系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在蜂窝通信系统中进行改进的警报的改进方法和对应设备。
背景技术：
在称为第三代合作伙伴计划3GPP的蜂窝通信计划中，定义了所谓ETWS系统(地 震和海啸警报系统)。顾名思义，ETWS的功能是向3GPP系统的用户通知地震、海啸以及可能的其他灾 难，并通知用户应当采取何种措施。因此，ETWS包括两种通知，称为主要通知和次要通知。主要通知的主要目的是快 速向用户警告地震、海啸或可能的某种其他灾难的发生，而次要通知的主要目的是向用户 提供与例如应当采取的措施(如建筑物疏散等)相关的更多信息。由于ETWS系统的性质和目的，向特定区域内的用户发送主要通知的时间要求严 格限定为4秒；在该时间限制之内，必须向所有相关用户发送主要通知。此外，在ETW系统内传输的主要通知应当具有一种内建机制，以防止未授权用户 发送ETWS消息，尤其是主要通知消息。
发明内容
因此，从以上描述可以看出，需要一种使蜂窝通信系统中的ETWS系统能够在非常 窄的时间限制内向大量用户发送主要通知的方案。此外，该方案应当使该系统能够以安全 的方式发送主要通知，从而防止系统的未授权使用。本发明提供了这种方案，本发明公开了一种在蜂窝通信系统中使用的方法。本发 明的方法包括以下步骤向系统的一个或多个小区中的用户终端发送预定义消息，所述预 定义消息包括主要警报通知和与主要警报通知相关的验证信息。根据本发明的方法，所述预定义消息是在系统中专用于针对单一用户的消息的物 理信道上同时向系统中的多个用户终端发送的。在本发明的一个实施例中，用于所述消息的物理信道是系统中的寻呼信道。在本发明的一个实施例中，所述预定义消息使用户终端在相同物理信道上监听后 续消息中的次要警报通知。在本发明的一个实施例中，所述预定义消息具有标识所述预定义消息的消息类 型，并使进行接收的用户终端以预定义方式处理所述预定义消息。在本发明的一个实施例中，所述预定义消息具有针对主要警报通知和验证信息的 专用消息类型。在本发明的一个实施例中，主要警报通知和验证信息包括在所述预定义消息的信 息元素中。适合地，本发明的方法适用于宽带码分多址WCDMA类型的蜂窝通信系统，或者时 分同步码分多址TD SCDMA类型的系统。
本发明还公开了在应用本发明的系统中使用的无线网络控制器RNC以及用户终
端UE。
以下将参照附图来更详细地描述本发明，附图中图1和2示出了应用本发明的系统的概况；图3示出了本发明第一实施例中的事件序列；图4示出了本发明第一实施例的消息；图5示出了本发明第二实施例中的事件序列；图6示出了本发明第二实施例的消息；图7示出了本发明方法的流程图；图8示出了本发明RNC的框图；以及图9示出了本发明UE的框图。
具体实施例方式以下使用来自称为WCDMA(宽带码分多址)的蜂窝系统和称为TD SCDMA(时分同 步码分多址)的蜂窝系统的术语来描述本发明。这是由于本发明主要针对这些系统，但是， 术语不应被视为限制所寻求的或授予本发明的保护的范围，因为本发明也可应用于存在类 型情形或问题的其他蜂窝系统。图1示出了可以应用本发明的系统100的概况。系统100是蜂窝系统，从而包括 多个小区，图1中示出了其中一个小区105。小区105可以容纳多个用户终端，示出了其中 之一 110作为示例。对于系统中的每个小区，还存在控制节点115(NodeB)，其作用之一是控制去往和 来自小区105中的UE的业务。系统100还包括无线网络控制器RNC 120以及服务GPRS支 撑节点SGSN 125和小区广播中心CBC 130。RNC、SGSN和CBC的功能和作用是本领域技术 人员公知的，因此这里不进行详细描述。如之前所述，本发明针对一种蜂窝通信系统(如图1的系统100)中的地震和海啸 警报系统ETWS。本发明的目的是使系统100的运营商尽可能快地并且确定在4秒的时间限 制之内，向系统中一个或多个小区中的用户发送所谓ETWS主要警报通知。还应当安全地发 送主要警报通知，从而不能恶意使用ETWS系统。为了获得发送主要警报通知的所需速度，本发明使用小区中的UE频繁监听的物 理信道，而不是UE不经常监听的物理信道。适合地，本发明用于发送主要警报通知的物理 信道是系统100中的所谓寻呼信道PCH。为了获得ETWS系统所需的安全性，根据本发明，UE将接收用于验证主要通知警报 真实性的ETWS认证密钥。适合地，在UE首次向SGSN注册时，对UE首次给出该密钥。适合地，系统以特定间隔改变或更新ETWS认证密钥，在这些间隔之间，UE存储该 密钥。作为选择，为了进一步提高安全性，可以向不同小区或小区组中的用户给出不同的密 钥。可以注意到，出于安全原因，可能期望周期性地替换或更新密钥。例如，假定特定UE在本地时间23:50向SGSN注册，并被给予密钥kl。还假定该密钥在本地时间00:00被 密钥k2所替换。还假定，在00:05发生地震，在本地时间00:09产生主要通知警报。如果该警报受 k2保护，则UE将不能对其进行验证。因此，可能需要以不同密钥将同一主要通知警报发送 两次。另一方面，这可能造成混淆应当要使用哪个密钥来尝试验证哪个消息。为此，可以 使用密钥指示符。这可以是简单的密钥“版本号”，在每次更新密钥时以“循环”方式增大 例如，v = 0，1，2，0，1，2，0，1...。向UE给出密钥的版本号，并且在包含安全信息的消息中 添加该版本号。现在转到如何向相关UE发送主要通知警报的具体机制，系统使用(物理)寻呼信 道，在一个或多个小区中同时发送主要通知警报，但为此使用预定义消息类型。根据本发明，UE被编程为将该消息类型的寻呼消息视为ETWS消息，并将以预定义 方式，或以消息中定义的方式，来通知UE的用户，例如在UE的显示器上闪烁消息，或就好像 接收到文本消息(SMS) —样进行蜂鸣等等。图2中示意了来自图1的小区105中的一组UE 110-113的情况。系统100的运 营商需要向小区105中的UE 110-113发送ETWS主要警报通知在CBC 130中发起ETWS主要警报通知，CBC 130将其发送至RNC120 (绕过SGSN 125，SGSN 125对ETWS消息透明)。然后，RNC 120将对应消息发送至NodeB 115，NodeB 115向小区110中的UE 110-113发送预定义消息类型的寻呼消息。本发明公开了用于能够向UE发送ETWS主要警报通知和附随验证信息的两个实 施例。图3中示意了第一实施例，其中示意了系统100的不同节点之间的消息。步骤(箭 头)1和2必须在针对ETWS主要通知警报的时间限制之内完成1 从CBC向RNC发送所谓写替换消息，其中SGSN在这种情况下是“透明”的。2 :RNC将来自CBC的写替换消息解释为向RNC“控制”的小区中的一个或多个小区 中的UE发送ETWS主要通知警报的指令。在本发明的该实施例中，发送至UE的消息是专用 消息，例如ETWS Primary Notification。使用专用消息使消息不需要包括例如MCC(移动 国家码)或MNC(移动网络码)之类的数据，这有助于加快传输。专用消息还包括正确的验 ilEfn 息 o步骤3-5与次要ETWS通知相关，但是以下将简要描述3 :RNC向UE发送所谓BMC(广播和多播控制)调度消息。BMC调度消息描述了在 以下CBS (小区广播服务)调度周期中每个BMCCBS消息的时间位置和BMC调度消息的时间位置。4 从RNC发送至UE的BMC CBS消息将次要警报消息携带至UE。5 :RNC向CBC报告它已接收到警报消息，还可能带有与该消息在指定区域中广播 的次数相关的附加信息。对于不同系统，该报告可能变化，但是例如可以包括RNC从CBC接 收到该消息的“ACK”，或者可以是一旦RNC确定了 NodeB在该区域中广播该消息的次数时来 自 RNC 的"ACK”。图4中示出了经由NodeB 115从RNC 120发送至UE 110-113的专用消息的实施 例的示例。该消息是所谓无线资源控制(RRC)消息，其字段如图4所示。图4中RRC消息 的字段中的缩写应当解释如下
MP 必选CH 视历史情况而定0P 可选如图4所示，在RRC消息中，提出了以下字段 消息类型，MP 完整性校验信息，MP ETWS 信息〇警报类型，MP〇消息ID，MP〇序号，MP ETWS警报安全信息，0P如上所述，在该实施例中，在作为寻呼信道PCH的物理信道上发送该消息。用于该 目的的逻辑信道可以是针对处于空闲模式或连接模式URA PCH、CELL PCH或CELL FACH状 态的UE的CCCH。备选地，可以在DCCH信道上向处于连接模式CELL DCH状态的UE发送该消息。图5示出了本发明公开的用于发送ETWS主要警报通知消息和附随验证信息的第 二实施例，由于所发送的消息之间的相似性，其中一些箭头具有与图3相同的标号。实施例之间的差别在于，从RNC向UE发送的消息，在图5中向该消息给出编号2’。 消息2’与图3中的消息2之间的差别在于，消息2’不是专用于ETWS主要通知消息的消息。 取而代之地，消息2’是在寻呼信道上的消息，其中的信息元素IE包括ETWS主要通知消息 和验证信息。图6示出了该实施例的RRC消息中包括的以下字段 消息类型，MP，在这种情况下为寻呼类型1 寻呼记录列表，CH 寻呼记录，MP BCCH 修改，0P ETWS 信息〇ETWS信息警报类型，MP〇消息ID，MP〇序号，MP ETWS警报安全信息，0P可以看到，图6中的RRC消息中仅有两个IE与ETWS相关，并且这两个IE与结合 图3所描述的相同。RRC消息中的其他IE对本领域技术人员而言是公知的，因此这里不再 描述。图7示出了本发明的方法700的流程图。图7中以虚线示出了备选或可选的步骤。同样如上所述，方法700意在用于如图1所示的系统100之类的蜂窝通信系统，并 包括如步骤705所示，向系统的一个或多个小区中的用户终端发送包括主要警报通知(步 骤710)和与主要警报通知相关的验证信息(步骤715)在内的预定义消息。步骤720示出，在一个实施例中，预定义消息使用户终端监听相同信道上后续消
6息中的次要警报通知；步骤725示出，在一个实施例中，预定义消息具有标识预定义消息的 消息类型，使进行接收的用户终端以预定义方式来处理该预定义消息。步骤730示出，在一个实施例中，预定义消息具有针对主要警报通知和验证信息 的专用消息类型；而步骤735示出，在一个实施例中，主要警报通知和验证信息包括在预定 义消息的信息元素中。如步骤740所示，在系统中专用于针对单一用户的消息的物理信道上(步骤745)， 同时向多个用户终端发送预定义消息。步骤750示出，在一个实施例中，用于预定义消息的物理信道是系统中的寻呼信 道。同样如上所述，方法700适用于WCDMA系统(即宽带码分多址系统)或TD SCDMA 系统(即时分同步码分多址系统)。图8示出了本发明的无线网络控制器RNC 800的示意框图，其中图8主要关注根 据本发明添加或修改的RNC 800的功能。本发明的RNC适于从CBC接收写替换请求/指示，该写替换请求/指示包括参数 “寻呼ETWS指示符”和参数“警报类型”，并且具有或没有参数“警报安全信息”。RNC 800适 于处理来自CBC的这些请求/指示将其转发至由CBC指定的正确NodeB。RNC 800以本发明所包括的、如上所述的两种方式之一来处理写替换请求/指 示，即以针对主要警报通知和验证消息的专用消息类型，将请求/指示中的信息发送至 NodeB，或者使预定义消息中的信息元素IE包括主要警报通知和验证信息。本发明的RNC 800使用这两种备选方案中的哪一个取决于系统，本发明涵盖这两种备选方案。本发明还公开了一种UE，图9中示出了其示意框图，具有参考标号900。图9仅示 出了 UE 900中主要受本发明影响的部分。本发明的UE 900包括功能905，用于在用于针对单一用户的消息的物理信道 (如寻呼信道PCH)上接收消息。此外，UE 900包括功能910，用于将所述信道上的消息识 别为ETWS消息，而不是例如在相关物理信道上通常传输的寻呼消息或其他消息。这种识别 是通过消息类型(如本发明的一个实施例所公开)，或通过标识消息中的一个或多个单独 IE(如本发明另一实施例所公开的)来进行的，以上这两个实施例都在本文中进行了描述。本发明不限于以上描述和附图中示出的实施例的示例，而是可以在所附权利要求 的范围内自由变化。
权利要求
一种在蜂窝通信系统(100)中使用的方法(700)，包括以下步骤向系统的一个或多个小区中的用户终端发送预定义消息(705)，所述预定义消息包括主要警报通知(710)和与主要警报通知相关的验证信息(715)，所述方法的特征在于所述预定义消息是在系统中专用于针对单独用户的消息的物理信道(745)上同时向系统(100)中的多个用户终端(740)发送的。
2.根据权利要求1所述的方法(700)，其中，所使用的物理信道是系统(100)中的寻呼 信道(750)。
3.根据权利要求1或2所述的方法(700)，其中，所述预定义消息使用户终端在相同信 道上监听(720)后续消息中的次要警报通知。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法(700)，其中，所述预定义消息具有标识 (725)所述预定义消息的消息类型，并使进行接收的用户终端(110)以预定义方式处理所 述预定义消息。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法(700)，其中，所述预定义消息具有针对主 要警报通知和验证信息的专用消息类型(730)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法(700)，其中，主要警报通知和验证信息包 括在(735)所述预定义消息的信息元素中。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，应用于宽带码分多址WCDMA类型的系统， 或者时分同步码分多址TD SCDMA类型的系统。
8.一种用于蜂窝通信系统(100)的无线节点控制器RNC(800)，其特征在于所述 RNC (800)适于从系统中的CBC接收写替换请求/指示，所述写替换请求/指示包括参数“寻 呼ETWS指示符”和参数“警报类型”，并且具有或没有参数“警报安全信息”，所述RNC (800) 适于处理来自CBC的这些请求/指示，并在相应消息中将其信息转发至由CBC指定的正确 NodeB从而转发至所述NodeB的UE。
9.根据权利要求8所述的RNC(800)，适于将所述信息作为专用消息转发至所述正确 NodeB。
10.根据权利要求8所述的RNC(800)，适于将所述信息作为信息元素专用消息，在预定 义消息中的信息元素中转发至所述正确NodeB。
11.一种在蜂窝通信系统(100)中使用的用户终端UE(900)，所述UE(900)的特征 在于所述UE(900)包括在用于针对单独用户的消息的物理信道上接收消息的功能元件 (905)，还包括用于将所述信道上的消息识别为地震和海啸警报消息ETWS消息的功能元件 (910)。
12.所述UE(900)，其中，对ETWS消息的识别是通过消息类型来进行的。
13.所述UE(900)，其中，对ETWS消息的识别是通过标识所述信道上的消息中的一个或 多个单独的IE来进行的。
14.根据权利要求11-13中任一项所述的UE(900)，其中，所述信道是寻呼信道PCH。
全文摘要
本发明公开了一种在蜂窝通信系统(100)中使用的方法(700)，包括以下步骤向系统的一个或多个小区中的用户终端发送预定义消息(705)，所述预定义消息包括主要警报通知(710)和与主要警报通知相关的验证信息(715)。所述预定义消息是在系统中专用于针对单一用户的消息的物理信道(745)上同时向系统(100)中的多个用户终端(740)发送的。适合地，所使用的物理信道是系统(100)中的寻呼信道(750)，此外，适合地，所述预定义消息使用户终端在相同信道上监听(720)后续消息中的次要警报通知。
文档编号H04W4/06GK101978710SQ200980109578
公开日2011年2月16日 申请日期2009年2月5日 优先权日2008年3月18日
发明者彼得·布莱科特, 戈兰·鲁尼, 马格纳斯·奥尔森, 马茨·内斯隆德 申请人:艾利森电话股份有限公司