专利名称：用于无线通信系统中负载平衡的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及由无线电基站网关、无线电基站和用户设备所执行的用于无线通信系统中负载平衡的方法以及用于无线通信系统的无线电基站网关、无线电基站和用户设备。
背景技术：
通用移动电信系统(UMTQ是设计成继承GSM的第三代移动通信技术之一。3GPP 长期演进(LTE)是第三代合作伙伴项目(3GPP)内改进UMTS标准以在诸如更高数据率、改进的效率、降低的成本等方面应对将来要求的一个项目。通用地面无线电接入网络(UTRAN) 是UMTS系统的无线电接入网络，并且演进UTRAN (E-UTRAN)是LTE系统的无线电接入网络。 E-UTRAN连接到称为演进分组核心(EPC)、也称为系统架构演进(SAE)网络的移动核心网络 (CN)。E-UTRAN和EPC及诸如归属订户服务器(HSS)等另外节点一起形成了演进分组系统 (EPS)，也称为SAE/LTE网络。在图1中示出了一种SAE/LTE网络架构。网络一般包括以无线方式连接到一般称为eNodeB(eNB)的无线电基站(RBS) 100的用户设备(UE) 150。eNB 100为称为宏小区110 的区域服务。在E-UTRAN中，也可能具有为有限数量的用户设备提供家庭或小区域覆盖的无线电基站。此无线电基站在3GPP中和在本文档中称为家庭E-UTRAN NodeB 120 (HeNB)。 用于此类型无线电基站的其它名称是LTE家庭接入点(LTE HAP)和LTE毫微微接入点(LTE FAP)。HeNB 120与普通eNB 100—样为最终用户提供相同的服务。HeNB提供的覆盖在本文档中称为毫微微小区130。由于3GPP标准化中当前的假设是X2接口未与HeNB —起使用，因此，X2接口 140 在图1中只示为在eNB 100之间。所有eNB 100使用某种基于IP的传送经Sl接口 170连接到CN 160。HeNB 120经也称为HeNB网关180 (HeNB Gff)的HeNB集中器节点连接到CN 160。Sl 接口在 HeNB 120 与 HeNB Gff 180 之间及在 HeNB Gff 180 与 CN 160 之间使用。HeNB 120在大多数情况下将使用最终用户的已经存在的宽带连接(例如，xDSL或电缆)来实现到HeNB GW/CN 160的连接性。通过HeNB提供无线本地接入的概念的主要驱动因素之一是在经HeNB连接时与经 eNB连接时相比能够提供更便宜的呼叫或交易费率。移动网络可具有多达一百万个HeNB。接口于eNB的CN控制节点在SAE/LTE中称为移动性管理实体(MME)。MME将不能处理如此大量的HeNB，因为MME处理如此多Sl控制部分(Sl-MME)的负载是不合理的。HeNB GW的一个用途因此是从CN的角度隐藏大量的 HeNB。CN将HeNB Gff理解为具有许多小区的一个eNB，并且HeNBGW将充当连接到HeNB Gff 的所有HeNB的eNB代理。HeNB将把HeNB Gff感知为CN节点。MME节点通常在MME池中分组。图2示出连接到包括四个MME节点220的MME池 210的eNB 240。eNB 240具有到MME池210中所有成员的Sl接口。每个MME 220具有独特的身份，称为全球唯一 MME身份(GUMMEI)，在Sl接口建立时，该身份输送到eNB 2400在 UE 250附连到网络和到MME 220时，它分配有称为全球唯一临时身份(⑶Tl)的身份。⑶TI由两部分组成，一部分识别分配了⑶TI并保持UE上下文的MME，一部分识别MME内的UE。 识别MME的部分是GUMMEI，GUMMEI又由公共陆地移动网络身份(PLMN ID)、识别MME池的 MME组身份(MMEGI)及识别池内MME的MME码(MMEC)组成。识别MME内UE的GUTI的部分称为M临时移动订户身份(TMSI)。MMEC和M-TMSI的组合表示为S-TMSI。S-TMSI用于在 PLMN ID和MMEGI已知的情况下识别UE。在SAE/LTE中，跟踪区域(TA)概念替代了 UMTS路由选择区域/位置区域。空闲状态中的UE 一般不传送或接收任何分组。由于UE未处在与eNB的活动通信中，因此，其位置可能未确切知道。TA表示UE上次注册的区域，该区域对应于一个或多个eNB，并且为了定位特定小区中的UE，寻呼TA中的UE是必需的。在UE从一个TA跨边界到另一 TA时，生成TA更新(TAU)。为减少CN信令，能够为UE在其TA列表中指派多于一个TA。如果一个 UE指派有多个TA，则在UE跨指派的TA之间边界时，它无需执行TAU，但一旦UE检测到未在其TA列表中的TA身份(TAI)，便执行TAU。UE接入eNB以建立无线电资源控制(RRC)信令连接时，如果当前小区的 TAI包括在UE的TAI列表中，即如果UE在当前TA中已注册，则它通过RRC连接请求 (RRCConnectionRequest)消息中的S-TMSI表明自己身份。否则，UE在RRC连接请求消息中使用随机身份。如果UE提供S-TMSI，则eNB能够使用S-TMSI的MMEC部分来断定保持UE 上下文的MME。例如，UE未在当前TA中注册时，UE也可通过在RRC连接请求消息中提供它注册于其中的MME的GUMMEI，指示该MME，这结束了 RRC连接建立过程。在UE接入eNB(例如以执行TAU)时，UE通常在TAU请求中输送其分配的⑶Tl。TAU请求是所谓的非接入层 (NAS)消息，表示该消息通过RBS透明发送。如果eNB不能确定UE注册在哪个MME中，或者 UE的注册MME属于eNB未连接到的MME池，则eNB或多或少随机地选择MME，例如，使用加权的循环算法。图3在序列图中示意示出MME内部负载平衡过程。负载平衡过程可能是为MME 卸下负载(off-load)所需要的，例如，出于节点维护原因，或者由于某一原因，池中的某个 MME过载。通过根据以下过程执行TAU，实现了负载平衡。该过程的起点是UE 320具有活动连接301。到MME 340的Sl连接已建立，并且UE 320在MME 340中已注册。在MME 340 出于某一原因而决定卸下负载时，如在步骤302中一样，MME 340释放UE 320，并且为释放指示特定负载平衡原因。更精确地说，MME 340将带有原因信息元素设为“要求负载平衡 TAU” 的 SlAP UE 上下文释放命令(SIAP UE CONTEXT RELEASE COMMAND)消息 303 发送到eNB 330。eNB 330通过发送带有释放原因(releaseCause)设为“要求负载平衡TAU” 的RRC连接释放(RRCConnectionRelease)消息304，释放UE的RRC连接。一旦此操作完成，SlAP UE 上下文释放完成(S1AP UE CONTEXT RELEASE COMPLETE)消息 305 便返回 MME 340以确认连接释放。UE随后通过发送RRC连接请求306到eNB 330 (不包括S-TMSI且带有建立原因(establishmentCause)设为指示出于负载平衡原因而建立RRC连接的值)， 发起新RRC连接的建立以用于执行要求的负载平衡TAU的目的。eNB 330通过RRC连接设置(RRCCormectior^etup)消息307做出响应，并且UE 320通过发送RRC连接设置完成(RRCConnectior^etupComplete)消息到eNB 330(不包括UE曾注册于其中的MME的 GUMMEI)来结束RRC连接建立。在无线电链路由于负载平衡而建立时，eNB 330因此知道该建立是由于负载平衡造成的，并且如步骤309中所示，将根据某一默认选择算法来选择MME。因为eNB 330不知道以前使用的MME的身份(S-TMSI或GUMMEI均不可用)，所以不能在所述选择中排除此MME，这意味着eNB仍可能选择需要卸下负载的该MME。SlAP INITIAL UE MESSAGE (SIAP初始UE消息)310中NAS TAU请求发送到以前用于此UE 320的MME外的另一 MME 350的概率取决于池中MME的数量。TAU过程继续311时，在新选择的MME 350 中创建UE上下文。图4示出带有四个MME 420的MME池410和连接到MME 420的HeNB Gff 430的示例。多个HeNB 440(每个在宏小区460内覆盖毫微微小区450)连接到HeNB Gff 430。每个 HeNB 440将只具有到分配的HeNB Gff 430的一个Sl接口 470，并且HeNB Gff 430是具有到池410中不同MME 420的多个Sl接口 480的实体。HeNB Gff 430将因此处理用于UE 490 的MME 420的选择。HeNB Gff可将其MME选择基于通过嗅探Sl接口上的SlAP信令消息而获得的信息。因此，HeNB GW将基于大多数情况下包括在SlAP INITIAL UE MESSAGE消息中的S-TMSI来选择MME。在该点，HeNB GW也存储eNB UE SlAP的身份并将其与对用于当前 Sl连接的映射表中的选定MME的引用相关联。对于随后的上行链路SlAP消息，HeNB GW通过将消息的eNB UE SlAP的身份和其存储的映射进行匹配，识别正确的MME。如果在SlAP 消息中未提供有关如何选择MME的信息，则HeNB GW根据某一默认算法来选择MME，例如，正如上面为eNB所述的加权的循环。在如上参照图3所述的常规MME负载平衡过程中，释放的UE通过发送RRC连接请求到eNB，带有指示的建立原因负载平衡且不包括S-TMSI，从而建立无线电链路。UE还从发送到eNB的RRC连接设置完成中排除GUMMEI。此过程将在带有HeNB Gff的系统(参见图4)中未提供想要的MME卸下负载，因为由于RRC信令在HeNB中终止，HeNB Gff未注意到 HeNB中处理的无线电链路建立。如上所述，HeNB Gff将其MME选择基于Sl接口上SlAP信令消息中的信息。然而，负载平衡触发信息(即，建立原因)和注册的MME的任何身份(即， S-TMSI中的MMEC)均未包括在SlAP INITIAL UE MESSAGE消息中。因此，在应用常规负载平衡算法时，HeNB GW将根据某一默认算法来选择MME，例如加权的循环。在存在负载平衡的情况下(即，某个MME要卸下负载)，此MME选择过程不是最适宜的，因为HeNB GW有时将选择要卸下负载的MME，由此增大MME上的负载，并因此消除了负载平衡过程的目的(MME池越小，此问题将发生得越频繁)。这又将导致连接HeNB Gff时MME和MME池未最佳地运转， 并且这将不但影响经HeNB连接的UE，而且也影响经宏层eNB连接的UE。因此，它还带来了在带有RBS GW的网络中能够实现核心网络控制节点的负载平衡的问题。
发明内容
本发明的目的是解决上面概述的问题。此目的和其它目的通过根据随附独立权利要求的方法、无线电基站网关、无线电基站及UE以及通过根据从属权利要求的实施例而得以实现。根据本发明的第一方面，提供了一种无线通信系统中的无线电基站网关中执行的用于负载平衡的方法。无线通信系统提供无线服务到至少一个活动用户设备，其中，无线电基站网关连接到至少两个核心网络控制节点和至少两个无线电基站。该方法包括以下步骤接收由于负载平衡而释放与用户设备相关联的信令连接的命令，该命令从其中注册活动用户设备至少之一的核心网络控制节点之一接收。它还包括以下步骤接收包括对于到核心网络控制节点的信令连接的请求和负载平衡建立原因的消息，所述消息从无线电基站之一接收。此外，它包括以下步骤在建立请求的信令连接时，基于所述负载平衡建立原因来选择核心网络控制节点。根据本发明的第二方面，提供了一种无线通信系统中的无线电基站中执行的用于负载平衡的方法。无线通信系统提供无线服务到至少一个活动用户设备，其中，无线电基站网关连接到至少两个核心网络控制节点和至少两个无线电基站。该方法包括以下步骤接收来自用户设备的连接请求，所述连接请求发起连接建立并且包括负载平衡建立原因。它还包括以下步骤发送第一消息到无线电基站网关，此第一消息包括对于到核心网络控制节点的信令连接的请求和负载平衡建立原因。根据本发明的第三方面，提供了一种无线通信系统中的用户设备中执行的用于负载平衡的方法。无线通信系统提供无线服务到至少一个活动用户设备，其中，无线电基站网关连接到至少两个核心网络控制节点和至少两个无线电基站。该方法包括以下步骤传送连接请求到无线电基站，所述连接请求发起连接建立并且包括负载平衡建立原因。该方法还包括以下步骤传送其中注册用户设备的核心网络控制节点的身份。根据本发明的第四方面，提供了一种用于无线通信系统的无线电基站网关，无线通信系统适用于提供无线服务到至少一个活动用户设备。无线电基站网关可连接到至少两个核心网络控制节点和至少两个无线电基站，并且包括命令接收单元。命令接收单元布置成接收由于负载平衡而释放与用户设备相关联的信令连接的命令，其中，所述命令从其中注册所述活动用户设备至少之一的核心网络控制节点之一接收。无线电基站网关还包括消息接收单元，该单元布置成接收包括对于到核心网络控制节点的信令连接的请求和负载平衡建立原因的消息，其中，所述消息从无线电基站之一接收。它还包括选择单元，该单元布置成在建立请求的信令连接时基于负载平衡建立原因来选择核心网络控制节点。根据本发明的第五方面，提供了一种用于无线通信系统的无线电基站，无线通信系统适用于提供无线服务到至少一个活动用户设备。无线电基站可连接到无线电基站网关，并且该网关可连接到至少两个核心网络控制节点。无线电基站包括接收单元，该单元布置成接收来自用户设备的连接请求，其中，该连接请求发起连接建立并且包括负载平衡建立原因。它还包括发送单元，该单元布置成发送第一消息到无线电基站网关。第一消息包括对于到核心网络控制节点的信令连接的请求和负载平衡建立原因。根据本发明的第六方面，提供了一种用于无线通信系统的用户设备，无线通信系统包括可连接到至少两个核心网络控制节点和至少两个无线电基站的无线电基站网关。所述用户设备包括传送器，传送器布置成传送连接请求到无线电基站。该请求发起连接建立并且包括负载平衡建立原因。传送器还布置成将其中注册所述用户设备的核心网络控制节点的身份传送到无线电基站。本发明的实施例的优点是用于核心网络控制节点的负载平衡过程将在带有RBS Gff的网络中提供想要的负载平衡结果。本发明的实施例的又一优点是核心网络控制节点可在带有RBSGW的网络中以最
佳方式工作。
图1示意示出本发明可在其中实现的常规无线通信系统。图2示意示出连接到MME池的无线电基站。图3示意示出常规MME池内部负载平衡过程的序列图。图4示意示出本发明可在其中实现的常规无线通信系统。图fe-b示意示出根据本发明的实施例的MME池内部负载平衡过程的序列图。图6a_c是根据本发明的实施例的RBS Gff (即HeNB Gff)中方法的流程图。图7a_b是根据本发明的实施例的RBS (即HeNB)中方法的流程图。图8是根据本发明的实施例的UE中方法的流程图。图9示意示出根据本发明的实施例的RBS GW (HeNB Gff)、RBS (HeNB)和UE。
具体实施例方式在下述内容中，将参照某些实施例和附图更详细描述本发明。为了解释而不是限制的目的，陈述了特定的细节，如特定的情形、技术等，以便提供本发明的详尽理解。然而， 本领域的技术人员将理解，本发明可在脱离这些特定细节的其它实施例中实践。另外，本领域的技术人员将理解，本文下面所述的功能和部件可使用结合编程微处理器或通用计算机运行的软件和/或使用专用集成电路(ASIC)实现。还将理解，虽然本发明主要以方法和装置的形式来描述，但本发明也可在计算机程序产品中及包括计算机处理器和耦合到处理器的存储器的系统中实现，其中存储器编码有可执行本文中公开功能的一个或多个程序。本文中参照特定的示例情形来描述本发明。具体而言，本发明在相对于3GPP SAE/ LTE系统和HeNB与HeNB GW的非限制性一般上下文中描述。但应注意，本发明及其示范实施例也可应用到诸如UTRAN和WiMax等其它类型的无线电接入技术以及诸如宏基站等其它无线电基站和对应无线电基站网关与其它核心网络控制节点。在本发明中，在诸如带有HeNB Gff的SAE/LTE网络等带有RBS Gff的网络中使用时，低效的常规负载平衡过程的问题通过一种解决方案而得以解决，其中，在用于建立到 MME (核心网络控制节点)的Sl信令连接的SlAP INITIAL UE MESSAGE中，HeNB包括无线电链路建立的原因的显式指示(负载平衡建立原因)，以便HeNB GW能基于知道建立是由于负载平衡造成的而执行正确的MME选择。正确的MME选择是实现要求的MME间负载平衡的 MME选择。在本发明的第一实施例中，根据常规过程，UE将不在到HeNB的RRC连接请求消息中包括S-TMSI，这意味着从HeNB发送到HeNB GW的SlAP INITIAL UE MESSAGE消息将不包括有关以前使用的MME的身份的任何信息。然而，如上所述，HeNB通过携带来自UE的负载平衡TAU的SlAP INITIAL UE MESSAGE消息中的负载平衡建立原因，包括MME负载平衡的显式指示。在不知道以前使用的MME身份的情况下，为了能够进行正确的MME选择，HeNB GW也将跟踪了解MME出于负载平衡原因已释放的UE数量与出于相同原因已重定向到其它 MME的UE数量之间的差。这通过HeNB GW中保持的池中每个MME的计数装置来实现。在 HeNB接收来自某个MME由于负载平衡原因而释放与用户设备相关联的信令连接的命令时， 对应的计数装置值将增大1。在HeNB Gff随后接收带有到MME的信令连接的请求和负载平衡建立原因的SlAP INITIAL UE MESSAGE消息时，MME的选择将取决于计数装置的值。HeNB GW将在带有计数装置值等于0的那些MME中随机选择MME，因为那些MME尚未由于负载平衡原因而释放任何UE，并且因此可承担更多负载。在MME已选定时，HeNB还将减小具有大于0的值的计数装置之一的值，因为一个UE已从过载或需要维护的MME重定向到未过载或不需要维护的MME。此过程因此将确保MME的选择导致要求的负载平衡。计数装置也可用于避免选择在普通TAU请求的情况下已指示卸下负载需要的MME。当MME计数装置大于0 时，对应的MME将在执行选择算法时被排除。根据本发明的此第一实施例的负载平衡过程在图fe中的序列图中示意示出。在初始阶段501中，UE 530具有活动连接并且正在使用某个MME 560。在步骤502中，做出为MME 560卸下负载的决定，例如，通过操作和维护命令来触发。因此，带有活动连接的UE 530应转移到另一 MME。MME 560通过释放UE的信令连接来发起负载平衡过程。这通过发送带有原因信息元素设为“要求负载平衡TAU”的SlAP UE上下文释放命令消息503来完成。 HeNB Gff 550接收来自MME 560的SlAP UE上下文释放命令消息503，并且在步骤504中在将命令消息505转发到HeNB 540之前将对应于MME 560的计数装置的值增大1。HeNB 540 接收SlAP UE上下文释放命令消息505，并随后将RRC连接释放消息506发送到UE 530，带有设为“要求负载平衡TAU”的释放原因。HeNB 540通过发送SlAP UE上下文释放完成消息507到HeNB Gff 550来确认连接释放，而HeNB Gff 550将SlAP UE上下文释放完成消息 508 转发到 MME 560。在接收释放原因设为“要求负载平衡TAU”的RRC连接释放消息506之后，UE 530 在步骤509中通过发送带有建立原因指示负载平衡原因(且不包括S-TMSI)的RRC连接请求消息到HeNB MO，发起新RRC连接的建立。HeNB 540通过RRC连接设置消息做出响应，并且在UE 530发送RRC连接设置完成消息到HeNB 540时，步骤509中的RRC连接建立结束。 来自UE 530的NAS消息、即TAU请求在RRC连接设置完成消息上搭载。由于HeNB 540只知道HeNB Gff 550表示的单个“MME”，因此，它不能选择任何其它MME，并且Sl连接将经HeNB Gff 550建立。在来自UE 530的RRC连接请求消息中负载平衡建立原因的触发下，HeNB 540 在步骤510中在随后发送的SlAP INITIAL UE MESSAGE 511消息中包括对应的负载平衡建立原因。从UE 530收到的TAU请求消息也包括在SlAP INITIAL UE MESSAGE消息511中。 在HeNB Gff 550接收来自HeNB 540的SlAP INITIAL UE MESSAGE消息511时，它由负载平衡建立原因而触发以读取对于不同MME的计数装置值，并且在步骤512中选择对应于具有值0的计数装置的MME 570，因为此类MME无需卸下负载，并且可因此承担来自UE的负载。 HeNB Gff 550 将 SlAP INITIAL UE MESSAGE 消息 513 转发到选定 MME 570。HeNB Gff 550 可在转发的消息中包括或不包括负载平衡建立原因。在步骤514中，HeNB GW将具有大于0的值的计数装置减小(一)，以反映一个UE已重定向到另一 MME并且MME因此已卸下负载一个UE的事实。在最后阶段515中，TAU根据常规过程继续。在本发明的第二实施例中，UE将在到HeNB的RRC连接请求中包括S-TMSI，即使建立原因是负载平衡，这意味着从HeNB发送到HeNB GW的SlAP INITIAL UE MESSAGE也可包括有关以前使用的MME的身份的信息，因为S-TMSI包括识别MME池内MME的MMEC。如上所述，HeNB还将通过在携带来自UE的负载平衡TAU请求的SlAP INITIAL UE MESSAGE消息中的负载平衡建立原因，包括MME负载平衡的显式指示。在接收带有对于到MME的信令连接的请求、S-TMSI和负载平衡建立原因的SlAP INITIAL UE MESSAGE消息时，HeNB GW将从SlAP消息中包含的S-TMSI来检索MMEC，并且选择与MMEC所示的MME不同的另一 MME。 在一备选实施例中，UE将不在RRC连接请求消息中包括S-TMSI，而是将转而在发送到HeNB 的RRC连接设置完成消息中(或备选地在RRC连接请求消息中)包括GUMMEI。根据此实施例，HeNB随后在到HeNB GW的SlAP INITIAL UE MESSAGE消息中包括GUMMEI或者备选地只包括GUMMEI的MMEC部分，并且HeNB Gff将选择与GUMMEI (或MMEC)所示的MME不同的另一 MME。此过程因此将确保MME的选择导致请求的负载平衡。根据本发明的此第二实施例的负载平衡过程在图恥中的序列图中示意示出。在初始阶段581中，UE 530具有活动连接。在步骤582中，做出为MME 560卸下负载的决定， 例如，通过操作和维护命令来触发。因此，带有活动连接的UE 530应转移到另一 MME。MME 560通过释放UE的连接来发起负载平衡过程。这通过发送带有原因信息元素设为“要求负载平衡TAU”的SlAP UE上下文释放命令消息583来完成。HeNB Gff 550接收来自MME 560 的SlAP UE上下文释放命令消息583，并且将命令消息584转发到HeNB 5400 HeNB 540接收SlAP UE上下文释放命令消息584，并随后将RRC连接释放消息585发送到UE 530，带有设为“要求负载平衡TAU”的释放原因。HeNB540通过发送SlAP UE上下文释放完成消息 586到HeNB Gff 550来确认连接释放，而HeNB Gff 550将SlAP UE上下文释放完成消息587 转发到MME 560。在接收带有释放原因设为“要求负载平衡TAU”的RRC连接释放消息585 后，UE 530在步骤588中通过发送包括S-TMSI并带有指示负载平衡的建立原因的RRC连接请求到HeNB MO，发起新RRC连接的建立。HeNB 540通过RRC连接设置消息做出响应， 并且在UE 530发送RRC连接设置完成消息到HeNB 540时，步骤588中的RRC连接建立结束。来自UE 530的NAS消息、即TAU请求在RRC连接设置完成消息上搭载。由于HeNB 540 只知道HeNB Gff 550表示的单个“MME”，因此，它不能选择任何其它MME，并且Sl连接将经 HeNB Gff 550建立。在来自UE 530的RRC连接请求消息中负载平衡建立原因的触发下， HeNB 540在步骤589中在随后发送的SlAP INITIAL UE MESSAGE消息590中包括对应的负载平衡建立原因以及S-TMSI。从UE 530收到的TAU请求消息也包括在SlAP INITIAL UE MESSAGE 消息 590 中。在 HeNB Gff 550 接收来自 HeNB 540 的 SlAP INITIAL UE MESSAGE 消息590时，它由负载平衡建立原因而触发以便在步骤591中选择与S-TMSI中MMEC所示的 MME 不同的另一 MME 570。随后，HeNB Gff 550 将 SlAP INITIAL UE MESSAGE 消息 592 转发到选定MME 570。HeNB Gff 550可在转发的消息中包括或不包括负载平衡建立原因。在最后阶段593中，TAU根据常规过程继续。在一备选实施例中，UE 530在步骤588中在RRC连接设置完成消息中(或备选地在RRC连接请求消息中)包括GUMMEI，而不是在RRC连接请求消息中包括S-TMSI。随后，在步骤589中，HeNB 540在到HeNB Gff 550的SlAP INITIAL UE MESSAGE消息590中包括GUMMEI或备选地仅包括GUMMEI的MMEC部分。仍根据该备选实施例，在它接收来自HeNB 540的S1APINITIAL UE MESSAGE消息590时，HeNB Gff 550由负载平衡建立原因而触发以在步骤591中选择与GUMMEI (或MMEC)所示的MME不同的另一 MME 570。作为备选，SlAPINITIAL UE MESSAGE 消息 590 中 S_TMSI、GUMMEI 或 MMEC 的存在可用作负载平衡建立原因的隐式指示，这种情况下，显式负载平衡建立原因指示变得多余并可省略。HeNB Gff 550转发SlAP INITIAL UE MESSAGE消息592到选定MME 570时，它可包括或不包括负载平衡建立原因和/或S-TMSI、GUMMEI或MMEC。在本发明的第三实施例中，HeNB将通过携带来自UE的负载平衡TAU请求的SlAP INITIAL UE MESSAGE消息中的负载平衡建立原因，包括MME负载平衡的显式指示。在接收带有对于到MME的信令连接的请求和负载平衡建立原因的SlAP INITIAL UE MESSAGE消息时，HeNB Gff将从SlAP INITIAL UE MESSAGE消息提取TAU请求，从TAU请求消息来检索 ⑶Tl，并检查⑶TI中包括的GUMMEI (具体而言GUMMEI的MMEC部分)。这是可能的，因为包括附连请求和(非定期)TAU请求消息的NAS消息未用UE到MME加密来发送。UE随后选择与通过GUMMEI/MMEC识别的MME不同的另一MME，并将SlAP INITIAL UE MESSAGE消息(包括TAU请求)转发到选定MME。此过程因此确保MME的选择导致请求的负载平衡。图6a是根据本发明一实施例的RBS Gff中方法的流程图。在此实施例中，无线通信系统由SAT/LTE系统例示，核心网络控制节点对应于MME，RBS是HeNB，以及RBS Gff是HeNB GW。该方法包括以下步骤-610:从其中注册活动用户设备的MME之一接收由于负载平衡原因而释放与该活动用户设备相关联的信令连接的命令。这是带有原因设为“要求负载平衡TAU”的SlAP UE 上下文释放命令消息。此命令随后转发到HeNB。-620 从HeNB接收消息，该消息包括对于到MME的信令连接的请求和负载平衡建立原因。这向HeNB Gff告知对于到MME的信令连接的此请求是由于以前使用的MME需要卸下负载而引起的。-630 在建立请求的信令连接时，基于所述负载平衡建立原因而选择MME。HeNB将选择与以前使用的MME不同的另一 MME，因为它知道这是负载平衡情况。图6b是根据上述本发明的第一实施例的HeNB GW中方法的流程图，其中，HeNB Gff 包括每MME的计数装置以便在负载平衡情况中以适当的方式来选择MME。该方法包括以下步骤-610:从其中注册活动用户设备的MME之一接收由于负载平衡原因而释放与该活动用户设备相关联的信令连接的命令。这是带有原因设为“要求负载平衡TAU”的SlAP UE 上下文释放命令消息。此命令随后转发到HeNB。-611 将对应于从其收到命令消息的MME的计数装置的值增大1。-620 从HeNB接收消息，该消息包括对于到MME的信令连接的请求和负载平衡建立原因。这向HeNB Gff告知对于到MME的信令连接的此请求是由于以前使用的MME需要卸下负载而引起的。-631 选择对应于具有值0的计数装置的MME。大于0的计数装置对应于出于负载平衡原因而释放了 UE的MME，并且此类MME不应被选择。-632 将具有大于零的值的所述计数装置之一的值降低1。如果在由于负载平衡原因特定MME已释放UE时，对应于该MME的计数装置的值已增大1，则在UE已重定向到另一 MME时，计数装置值应减小。图6c是根据上述本发明的第二实施例的HeNB GW中方法的流程图。它包括以下步骤-610:从其中注册活动用户设备的MME之一接收由于负载平衡原因而释放与该活动用户设备相关联的信令连接的命令。这是原因设为“要求负载平衡TAU”的SlAP UE上下
13文释放命令消息。此命令随后转发到HeNB。-620 从HeNB接收消息，该消息包括对于到MME的信令连接的请求和负载平衡建立原因，而且还包括请求连接的UE的S-TMSI。一种备选是在消息中包括GUMMEI或GUMMEI 的MMEC部分而不是S-TMSI。这向HeNB Gff告知对于到MME的信令连接的此请求是由于 S-TMSI中MMEC(或GUMMEI)所识别的UE以前使用的MME需要卸下负载而引起的。如果 GUMMEI或GUMMEI的MMEC部分包括在消息中，则消息中此标识符的存在可用作负载平衡建立原因的隐式指示。-633 在建立请求的信令连接时，选择与S-TMSI中MMEC (或GUMMEI)所识别的MME 不同的另一 MME。在本发明的第三实施例中使用了如第二实施例中的类似方案。不同之处在于HeNB GW使用从SlAP INITIAL UE MESSAGE消息所提取的TAU请求中的用户设备标识符(⑶Tl) 来识别步骤633中选择MME时应排除的MME。图7a是根据本发明一实施例的RBS(HeNB)中方法的流程图。该方法包括以下步骤-710 接收来自UE的连接请求，并且该连接请求包括负载平衡建立原因。-720 发送消息到HeNB Gff,该消息包括对于到MME的信令连接的请求和负载平衡建立原因。这将使HeNB Gff可能选择适当的MME。图7b是根据本发明的第二实施例的备选的RBS(HeNB)中方法的流程图。该方法包括以下步骤。在步骤710中接收来自UE的连接请求，并且该连接请求包括负载平衡建立原因。该连接请求还包括其中注册UE的MME的身份，该身份作为从其接收请求的UE的 S-TMSI的一部分，或者作为MME的GUMMEI。在图7b的备选实施例中，在步骤711中，在例如RRC连接设置完成消息的连接建立过程的结束消息中接收GUMMEI。在步骤720中，发送消息到HeNB GW，该消息包括对于到MME的信令连接的请求和负载平衡建立原因。在此第二实施例中，该消息还包括其中注册UE的MME的身份(S-TMSI或GUMMEI或GUMMEI的MMEC 部分)，该身份如在此实施例中一样在来自UE的连接建立过程的最后消息中收到，备选地在连接请求中收到。图8是根据本发明的第二实施例的UE中方法的流程图。该方法包括传送包括负载平衡建立原因的连接请求到HeNB的步骤810。该方法还包括传送其中注册UE的MME的身份的步骤811。MME身份能够是GUMMEI，或者它能够包括在UE的S-TMSI中。在一个备选中，MME身份可在连接请求中传送。在另一备选中，GUMMEI包括在例如RRC连接设置完成消息的连接建立过程的最后消息中，而不是在初始连接请求中。在图9中示意示出并且根据本发明的实施例的是HeNB Gff 900、HeNB 950和UE 960。同样地，此处无线通信系统是SAT/LTE系统，核心网络控制节点对应于MME，RBS是 HeNB，以及 RBS Gff 是 HeNB Gff0HeNB Gff 900包括命令接收单元901，命令接收单元901用于从MME接收由于负载平衡原因而释放与UE 960相关联的信令连接的命令。它还包括消息接收单元902和选择单元903，消息接收单元902用于从HeNB 950接收消息，该消息包括对于到MME的信令连接的请求和负载平衡建立原因，选择单元903用于在建立请求的信令连接时基于负载平衡建立原因而选择MME。在上述第一实施例中，HeNB Gff 900还为每个MME包括计数装置904，并且命令接收单元901布置成将对应于从其接收命令的MME的计数装置904的值增大1。在此第一实施例中，选择单元903布置成选择具有等于0的计数装置值的MME，并且将具有大于0的值的所述计数装置之一的值减小1。在本发明的第二实施例中，在接收消息还包括S-TMSI或GUMMEI (或GUMMEI的 MMEC部分)以给出其中注册UE 960的MME的身份时，HeNB Gff 900中的选择单元903布置成选择与S-TMSI或GUMMEI (或GUMMEI的MMEC部分)所给出的MME身份对应的MME不同的另一 MME。在本发明的第三实施例中，UE标识符是NAS消息(即，TAU请求消息)中包括的 ⑶TI。因此，需要从接收消息提取TAU请求消息，以便检索⑶TI并读取⑶TI中GUMMEI (或 GUMMEI的MMEC部分)形式的MME身份。选择单元903布置成选择与GUMMEI (或GUMMEI的 MMEC部分)所给出的MME身份对应的MME不同的另一 MME。HeNB 950包括接收单元951和发送单元952，接收单元951布置成接收来自UE的包括负载平衡建立原因的连接请求，发送单元952布置成将消息发送到HeNB Gff 900，该消息包括对于到MME的信令连接的请求和负载平衡建立原因。在第二实施例中，连接请求还将包括S-TMSI或GUMMEI，并且发送单元952将布置成发送还包括此S-TMSI或GUMMEI (或 GUMMEI的MMEC部分)的消息。接收单元951也可布置成在例如RRC连接设置完成消息的连接建立过程的最后消息中接收来自UE的GUMMEI。如果GUMMEI或GUMMEI的MMEC部分包括在发送单元952发送的消息中，则消息中此标识符的存在可用作负载平衡建立原因的隐式指示，这种情况下，显式负载平衡建立原因指示变得多余并可省略。UE 960包括布置成传送包括负载平衡建立原因的连接请求到HeNB 950的传送器 961。根据第二实施例，连接请求还包括MME身份(S-TMSI或GUMMEI)。作为一备选，传送器 961可布置成在例如RRC连接设置完成消息的连接建立过程的最后消息中包括GUMMEI。上面提到和描述的实施例只作为示例提供，并且不应限制本发明。如附带的专利权利要求中所要求权利的本发明范围内的其它解决方案、使用、目的和功能应该对于本领域技术人员是显而易见的。缩写
3GPP第三代合作伙伴项目
CN核心网络
eNBb eNodeB, E-UTRAN NodeB
EPC演进分组核心
EPS演进分组系统
E-UTRAN 演进 UTRAN
FAP毫微微接入点
GUMMEI全球唯一 MME身份
⑶TI全球唯一临时身份
Gff网关
HAP家庭接入点
HeNB 家庭 eNB
HeNB Gff家庭eNB网关
LTE长期演进
MCC移动国家码MME移动性管理实体MMEC MME 码MMEGI MME 组身份MNC移动网络码M-TMSI M-临时移动订户身份NAS非接入层PLMN公共陆地移动网络PLMN ID PLMN 身份RAN无线电接入网络RRC无线电资源控制Sl eNB与CN之间的接口。SlAP Sl应用协议Sl-MME Sl的控制平面。S-TMSI S-临时移动订户身份TA跟踪区域TAI跟踪区域身份TAU跟踪区域更新UE用户设备UTRAN通用地面无线电接入网络X2 eNB之间的接口xDSL X数字订户线路(X = A或V)。
权利要求
1.一种用于无线通信系统中的负载平衡的方法，所述系统将无线服务提供到至少一个活动用户设备，其中无线电基站网关连接到至少两个核心网络控制节点和至少两个无线电基站，所述方法特征在于由所述无线电基站网关执行的以下步骤-接收(610)由于负载平衡而释放与用户设备相关联的信令连接的命令，所述命令从其中注册所述活动用户设备的至少一个的所述核心网络控制节点之一接收，-接收(620)包括对于到核心网络控制节点的信令连接的请求和负载平衡建立原因的消息，所述消息从所述无线电基站之一接收，以及-在建立所请求的信令连接时，基于所述负载平衡建立原因来选择(630)核心网络控制节点。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述无线电基站网关为所述核心网络控制节点的每个包括计数装置，以及其中接收(610)命令的步骤还包括将对应于从其接收所述命令的核心网络控制节点的计数装置的值增大(611) —的步骤，以及选择(630)核心网络控制节点的步骤包括以下子步骤-选择(631)具有所述计数装置的零值的核心网络控制节点，以及-将具有大于零的值的所述计数装置之一的值减小(63 —。
3.如权利要求1所述的方法，其中所接收的消息还包括用户设备的标识符，所述标识符包括其中注册所述用户设备的核心网络控制节点的身份，以及其中选择(630)核心网络控制节点的步骤包括以下子步骤-选择(63 与对应于所述标识符中包括的核心网络控制节点身份的控制节点不同的另一核心网络控制节点。
4.如权利要求3所述的方法，其中用户设备的标识符包括在所接收的消息中对于信令连接的所述请求中。
5.如权利要求1所述的方法，其中所接收的消息还包括核心网络控制节点身份，以及其中选择核心网络控制节点的步骤包括以下子步骤-选择与对应于所述核心网络控制节点身份的控制节点不同的另一核心网络控制节点ο
6.如权利要求1-5的任一项所述的方法，其中所述无线通信系统是SAE/LTE系统，所述核心网络控制节点是MME，所述无线电基站是家庭eNodeB，以及所述无线电基站网关是家庭eNodeB网关。
7.一种用于无线通信系统中的负载平衡的方法，所述系统将无线服务提供到至少一个活动用户设备，其中无线电基站网关连接到至少两个核心网络控制节点和至少两个无线电基站，所述方法特征在于由无线电基站执行的以下步骤-接收(710)来自用户设备的连接请求，所述连接请求发起连接建立并包括负载平衡建立原因，-发送(720)第一消息到所述无线电基站网关，所述第一消息包括对于到核心网络控制节点的信令连接的请求和负载平衡建立原因。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述连接请求还包括从其接收所述连接请求的用户设备的标识符，所述标识符包括其中注册所述用户设备的核心网络控制节点的身份，以及其中所述第一消息还包括所述标识符。
9.如权利要求7所述的方法，其中所述连接请求还包括其中注册所述连接请求接收自的用户设备的核心网络控制节点的身份，以及其中所述第一消息还包括所述核心网络控制节点身份。
10.如权利要求7所述的方法，其中接收(710)连接请求的步骤包括从所述用户设备接收(711)结束所述连接建立的第二消息的又一步骤，所述第二消息包括其中注册所述第二消息接收自的用户设备的核心网络控制节点的身份，以及其中所述第一消息还包括所述核心网络控制节点身份。
11.如权利要求7-10的任一项所述的方法，其中所述无线通信系统是SAE/LTE系统，所述核心网络控制节点是MME，所述无线电基站是家庭eNodeB，以及所述无线电基站网关是家庭eNodeB网关。
12.一种用于无线通信系统中的负载平衡的方法，所述系统将无线服务提供到至少一个活动用户设备，其中无线电基站网关连接到至少两个核心网络控制节点和至少两个无线电基站，所述方法特征在于由用户设备执行的以下步骤-传送(810)连接请求到无线电基站，所述连接请求发起连接建立并包括负载平衡建立原因，以及-传送(811)其中注册所述用户设备的核心网络控制节点的身份。
13.如权利要求12所述的方法，其中核心网络控制节点的所述身份在所述连接请求中传送。
14.如权利要求13所述的方法，其中核心网络控制节点的所述身份包括在所述用户设备的标识符中。
15.如权利要求12所述的方法，其中核心网络控制节点的所述身份在结束所述连接建立的消息中传送。
16.如权利要求12-15的任一项所述的方法，其中所述无线通信系统是SAE/LTE系统， 所述核心网络控制节点是MME，所述无线电基站是家庭eNodeB，以及所述无线电基站网关是家庭eNodeB网关。
17.一种用于无线通信系统的无线电基站网关(900)，适用于将无线服务提供到至少一个活动用户设备(960)，所述无线电基站网关可连接到至少两个核心网络控制节点 (920)和至少两个无线电基站(950)，以及特征在于它包括-命令接收单元(901)，布置成接收由于负载平衡而释放与用户设备相关联的信令连接的命令，所述命令从其中注册所述活动用户设备的至少一个的所述核心网络控制节点之一接收，-消息接收单元(902)，布置成接收包括对于到核心网络控制节点的信令连接的请求和负载平衡建立原因的消息，所述消息从所述无线电基站之一接收，以及-选择单元(903)，布置成在建立所请求的信令连接时基于所述负载平衡建立原因来选择核心网络控制节点。
18.如权利要求17所述的无线电基站网关(900)，还对于所述核心网络控制节点的每个包括计数装置(904)，以及其中所述命令接收单元(901)还布置成将对应于从其接收所述命令的核心网络控制节点的计数装置(904)的值增大一，以及所述选择单元(903)布置成选择具有所述计数装置的零值的核心网络控制节点，以及将具有大于零的值的所述计数装置之一的值减小一。
19.如权利要求17所述的无线电基站网关(900)，其中所接收的信息还包括用户设备的标识符，所述标识符包括其中注册所述用户设备的核心网络控制节点的身份，以及其中所述选择单元(90 布置成选择与对应于所述标识符中包括的核心网络控制节点身份的控制节点不同的另一核心网络控制节点。
20.如权利要求19所述的无线电基站网关(900)，其中用户设备的标识符包括在所接收的消息中对于信令连接的所述请求中。
21.如权利要求17所述的无线电基站网关(900)，其中所接收的消息还包括核心网络控制节点身份，以及其中所述选择单元(90 布置成选择与对应于所述核心网络控制节点身份的控制节点不同的另一核心网络控制节点。
22.如权利要求17-21的任一项所述的无线电基站网关，其中所述无线通信系统是 SAE/LTE系统，所述核心网络控制节点是MME，所述无线电基站是家庭eNodeB，以及所述无线电基站网关是家庭eNodeB网关。
23.一种用于无线通信系统的无线电基站(950)，适用于将无线服务提供到至少一个活动用户设备，所述无线电基站可连接到无线电基站网关(900)，所述网关(900)可连接到至少两个核心网络控制节点(920)，以及所述无线电基站特征在于它包括，-接收单元(951)，布置成从用户设备接收连接请求，所述连接请求发起连接建立并包括负载平衡建立原因，-发送单元(952)，布置成发送第一消息到所述无线电基站网关，所述第一消息包括对于到核心网络控制节点的信令连接的请求和负载平衡建立原因。
24.如权利要求23所述的无线电基站，其中所述连接请求还包括从其接收所述连接请求的用户设备的标识符，所述标识符包括其中注册所述用户设备的核心网络控制节点的身份，以及其中所述第一消息还包括所述标识符。
25.如权利要求23所述的无线电基站，其中所述连接请求还包括其中注册所述连接请求接收自的用户设备的核心网络控制节点的身份，以及其中所述第一消息还包括所述核心网络控制节点身份。
26.如权利要求23所述的无线电基站，其中所述接收单元(951)还布置成从所述用户设备接收结束所述连接建立的第二消息，所述第二消息包括其中注册所述第二消息接收自的用户设备的核心网络控制节点的身份，以及其中所述第一消息还包括所述核心网络控制节点身份。
27.如权利要求2346的任一项所述的无线电基站，其中所述无线通信系统是SAE/LTE 系统，所述核心网络控制节点是MME，所述无线电基站是家庭eNodeB，以及所述无线电基站网关是家庭eNodeB网关。
28.一种用于无线通信系统的用户设备(960)，包括可连接到至少两个核心网络控制节点(920)和至少两个无线电基站(950)的无线电基站网关(900)，所述用户设备特征在于它包括-传送器(961)，布置成传送连接请求到无线电基站(950)，所述连接请求发起连接建立并包括负载平衡建立原因，以及所述传送器还布置成将其中注册所述用户设备的核心网络控制节点的身份传送到所述无线电基站。
29.如权利要求观所述的用户设备，其中核心网络控制节点的所述身份在所述连接请求中传送。
30.如权利要求四所述的用户设备，其中核心网络控制节点的所述身份包括在所述用户设备的标识符中。
31.如权利要求观所述的用户设备，其中核心网络控制节点的所述身份在结束所述连接建立的消息中传送。
32.如权利要求观-31的任一项所述的用户设备，其中所述无线通信系统是SAE/LTE系统，所述核心网络控制节点是MME，所述无线电基站是家庭eNodeB，以及所述无线电基站网关是家庭eNodeB网关。
全文摘要
本发明涉及无线通信系统中能够在带有HeNB GW的网络中实现负载平衡过程的方法和设备。在带有HeNB GW的网络中使用时低效的常规负载平衡过程的问题通过一种解决方案得以解决，其中，在用于建立到MME的与用户设备相关联的S1信令连接的S1AP INITIALUE MESSAGE消息(511)中，HeNB包括(510)无线电链路建立的原因的显式指示(负载平衡建立原因)，以便HeNB GW(550)能基于知道建立是由于负载平衡而引起的来执行准确的MME选择，即，实现要求的MME间负载平衡的MME选择。
文档编号H04W28/08GK102273258SQ200980154459
公开日2011年12月7日 申请日期2009年6月30日 优先权日2009年1月9日
发明者J·维克伯格, J·鲁尼, T·奈兰德 申请人:爱立信电话股份有限公司