一种减小寻呼信令开销的方法
【专利摘要】一种减小寻呼信令开销的通信方法，是由移动性管理实体MME利用终端直通D2D机制直接定位被寻呼终端当前所在小区而实现通信的。该方法是先增强MME的功能，使其能够实现下述功能：距离较近的空闲模式终端和连接模式终端建立D2D连接后，连接模式终端能够将空闲模式终端所在小区的小区识别码Cell-ID通过基站上报MME；这样，当网络侧有空闲模式终端的下行数据到达时，MME只向该空闲模式终端所在小区发起寻呼，以降低寻呼信令开销，减小基站的信令处理负载，提高寻呼效率。本发明方法的应用场景：建立D2D连接的空闲模式终端和连接模式终端位于同一小区或分别位于两个相邻小区。
【专利说明】一种减小寻呼信令开销的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种减小寻呼信令开销的通信方法，确切地说，涉及一种利用D2D机制协助寻呼的方法，用于减小寻呼信令开销，属于无线通信的【技术领域】。
【背景技术】
[0002]在3GPP标准化组织制定的下一代移动通信标准:长期演进LTE (Long TermEvolution)网络中，为终端定义了两种业务模式，即空闲模式和连接模式。连接模式终端通过与基站之间建立的无线链路接收或发送数据；空闲模式终端选择驻留到某个特定小区，并周期性监听寻呼信道，当网络侧有该空闲模式终端的下行数据到达时，由移动性管理实体MME (Mobility Management Entity)发起寻呼消息,通知该空闲模式终端转移到连接模式,从而建立无线链路来接收数据。
[0003]跟踪区是LTE系统为终端位置管理所提出的概念。每个跟踪区通常是由多个小区所组成，用于避免终端在小区间移动时频繁进行位置更新的操作。当终端处于空闲模式时，该终端需要读取当前驻留小区的相关信息，如果当前驻留小区的跟踪区发生改变，则该终端需要向网络侧报告新的跟踪区。因此，核心网随时知道每个终端当前所在的跟踪区。当网络侧有终端的下行数据到达时，MME向终端跟踪区中的所有小区发起寻呼。
[0004]参见图1和图2，介绍现有技术的寻呼具体过程如下:由于MME只知道终端当前所在的跟踪区，而并不知道终端位于当前跟踪区中的哪个具体的小区，因此，MME向跟踪区内的各个小区基站发起“寻呼请求”消息，再由各个基站分别在所在小区广播“寻呼”信息。然后，由接收到“寻呼”信息的目标终端作出响应，并回复“服务请求”消息，从而建立无线链路用于接收数据。
[0005]但是，现有技术在MME向终端跟踪区中的所有小区发起寻呼的过程中，至少存在以下问题:
[0006]MME发起寻呼时，要求被寻呼终端跟踪区中的所有基站在其小区覆盖范围内广播“寻呼”消息，但是，终端只能收到其所在小区基站广播发送的“寻呼”消息，这样无疑浪费了大量的寻呼信令，也降低了寻呼效率，同时增加了基站的处理负载。并且，由于寻呼信道与其它下行信道共享信道资源，也降低了其它下行信道的容量。
【发明内容】
[0007]有鉴于此，本发明的目的是提供一种减小寻呼信令开销的通信方法，该方法的关键是利用在LTE系统中引入的用于终端之间直接通信的D2D技术，D2D同时支持空闲模式和连接模式终端。在D2D机制下，通过系统的控制，两个距离较近的终端可以复用小区资源直接进行通信，这样就能利用D2D机制来协助寻呼，从而降低寻呼信令开销，减小基站的信令处理负载，降低网络成本。
[0008]为了达到上述目的，本发明提供了一种减小寻呼信令开销的通信方法，其特征在于:所述方法是由移动性管理实体MME (Mobility Management Entity)利用终端直通D2D(Device-to-Device)机制直接定位被寻呼终端当前所在小区而实现通信的；该方法是先增强MME的功能，使其能够实现下述功能:距离较近的空闲模式终端和连接模式终端建立D2D连接后，连接模式终端能够将空闲模式终端所在小区的小区识别码Cell-1D通过基站上报MME ;这样，当网络侧有空闲模式终端的下行数据到达时，MME只向该空闲模式终端所在小区发起寻呼，以降低寻呼信令开销，减小基站的信令处理负载，提高寻呼效率。
[0009]所述建立D2D连接的空闲模式终端和连接模式终端位于同一小区或分别位于两个相邻小区。
[0010]所述方法包括下列操作步骤:
[0011](I)空闲模式终端和连接模式终端建立D2D连接，且相互交换Cell-1D ；
[0012](2)连接模式终端向所在小区基站发送“D2D连接建立”消息，该消息中携带空闲模式终端所在小区的Cell-1D ；
[0013](3)基站将“D2D连接建立”消息转发给MME ；
[0014](4)网络侧有空闲模式终端的下行数据到达时，MME向该目标终端所在小区基站发送“寻呼请求”消息，该消息中携带目标终端标识，并启动Tl计时器；
[0015](5)目标终端所在小区基站接收到该“寻呼请求”消息，在小区覆盖范围内广播“寻呼”消息；
[0016](6)被寻呼的空闲模式目标终端根据自身标识接收到当前驻留的小区基站发来的“寻呼”消息后，向该小区基站发送“服务请求”消息，以响应该“寻呼”消息；
[0017](7)该小区基站转发“服务请求”消息给MME ；
[0018](8) MME终止Tl计时器，寻呼成功。
[0019]所述步骤(4)包括下述操作内容:T1计时器启动后，如果该Tl计时器在到达设定时间时，MME仍没有接收到基站返回的“服务请求”消息，则MME重新发送“寻呼请求”消息，且重新启动Tl计时器，即重复执行步骤(4);如果达到最大重复寻呼次数，MME仍没收到“月艮务请求”消息，则本次寻呼失败。
[0020]所述方法还包括下述操作内容:当空闲模式终端和连接模式终端解除D2D连接时，如果该两个终端位于同一小区，则由连接模式终端向所在小区基站发送“D2D连接解除”消息，基站再将该“D2D连接解除”消息转发给MME ;如果该两个终端位于相邻小区，则由连接模式终端向所在小区基站发送“D2D连接解除”消息，再由该基站通过X2接口转发给空闲模式终端所在小区基站，然后由空闲模式终端所在小区基站再将该“D2D连接解除”消息上报给MME。
[0021]所述方法还包括下述操作内容:当空闲模式终端和连接模式终端解除D2D连接以后，网络侧再次有空闲模式终端的下行数据到达时，有下述两种寻呼空闲模式终端的方法:
[0022]对于时延敏感业务，MME采用传统寻呼方法，即向终端跟踪区中的所有小区发起寻呼；
[0023]对于时延不敏感业务，MME首先向原先上报的空闲模式终端所在小区发起寻呼，同时启动T2计时器；如果在T2计时器到达设定时间时，MME还没有接收到基站返回的“服务请求”消息，MME再向终端跟踪区中的其他小区发起寻呼；且12计时器的计时时长要小于Tl计时器。[0024]所述“D2D连接建立”、“D2D连接解除”、“寻呼请求”、“寻呼”和“服务请求”的各种
消息用来描述相关协议功能，并不与实际标准协议中的各种具体名称的消息相对应。
[0025]与现有技术相比，本发明减小寻呼信令开销的通信方法的创新关键技术是:利用LTE系统中引入的用于终端之间直接通信的D2D技术，使得空闲模式终端可以借助于与之建立D2D连接的连接模式终端，向网络侧报告其当前所在的小区，从而避免在对该空闲模式终端进行寻呼时，其当前所在跟踪区中的所有小区基站都要广播“寻呼”消息。
[0026]本发明方法具有以下优点:MME利用终端直通D2D机制直接定位被寻呼终端当前所在的小区，并下发“寻呼请求”消息，从而避免向被寻呼终端的整个跟踪区中的多个小区进行广播，既降低寻呼信令开销和功率损耗，减少基站的信令处理负载，还提高了寻呼效率，降低了网络成本。
[0027]另外，还使得该“寻呼”消息不再占用跟踪区中除去当前驻留小区以外的其它小区的下行信道资源，有利于提高系统容量。再者，本发明不需要改变“寻呼请求”、“寻呼”和“月艮务请求”的各种信令消息的结构及其终端的处理方法，只需要对MME的相关功能进行升级，就能够平滑地引入而实现本发明的功能，也不会产生互通及兼容性问题。
[0028]因此，本发明操作步骤简单、容易、实用，具有很好的推广应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1是现有技术中寻呼过程的蜂窝网络结构组成示意图:MME向目标终端所在的跟踪区中的所有小区基站发送“寻呼请求”消息，各个基站分别在相应小区广播“寻呼”消肩、O
[0030]图2是现有技术中寻呼过程的流程示意图:与图1类似，MME首先向目标终端所在的跟踪区中的所有小区基站发送“寻呼请求”消息，然后再由各个基站分别在相应小区广播“寻呼”消息。目标终端收到“寻呼”消息后向当前所驻留的小区基站发送“服务请求”消息，并由当前驻留的小区基站转发给MME，从而完成寻呼过程。
[0031]图3 (A)、(B)分别是本发明利用D2D机制协助寻呼方法的蜂窝网络两种应用场景:建立D2D连接的终端位于同一小区和相邻小区的两个示意图。
[0032]图4 (A)、(B)分别是本发明利用D2D机制协助寻呼方法在图3 (A)、(B)两种应用场景、即建立D2D连接的空闲模式终端和连接模式终端分别位于同一小区和相邻小区的操作步骤时序图。
[0033]图5 (A)、(B)是在本发明方法中解除D2D连接的空闲模式终端和连接模式终端分别位于同一小区和相邻小区时，上报MME解除D2D连接的两个操作步骤时序图。
[0034]图6 (A)、(B)是在本发明方法中解除D2D连接后针对时延不敏感业务的两种寻呼流程:图6 (A)是在定时器T2规定的时间内MME接收到寻呼响应，图6 (B)是在定时器T2规定的时间内MME没有接收到寻呼响应。需要说明的是:解除D2D连接后针对时延敏感业务的寻呼流程为图2所示的传统方法。
【具体实施方式】
[0035]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述。[0036]本发明是一种减小寻呼信令开销的通信方法:由移动性管理实体MME (MobilityManagement Entity)利用D2D机制直接定位被寻呼终端当前所在小区而实现通信。该方法是先增强MME的功能，使其能够实现下述功能:距离较近的空闲模式终端和连接模式终端建立D2D连接后，连接模式终端能够将空闲模式终端所在小区的小区识别码Cell-1D通过基站上报MME ;这样，当网络侧有空闲模式终端的下行数据到达时，MME只向该空闲模式终端所在小区发起寻呼，以降低寻呼信令开销，减小基站的信令处理负载，提高寻呼效率。
[0037]参见图3，介绍本发明方法的两种应用场景:
[0038]图3 (A)是建立D2D连接的空闲模式终端和连接模式终端位于同一小区的情况:在“D2D连接建立”消息中，连接模式终端将空闲模式终端的当前驻留小区(即与连接模式终端当前所在的相同服务小区)报告给MME。这样，当网络侧需要寻呼空闲模式终端时，只需要向空闲模式终端当前驻留的小区发送“寻呼请求”消息，再由该小区广播“寻呼”消息。
[0039]图3 (B)是建立D2D连接的空闲模式终端和连接模式终端分别位于两个相邻小区的情况:在“D2D连接建立”消息中，连接模式终端将空闲模式终端的当前驻留小区(即不同于该连接模式终端的当前所在的服务小区)报告给MME。这样，当网络侧需要寻呼空闲模式终端时，只需要向空闲模式终端当前驻留的小区发送“寻呼请求”消息，再由该小区广播“寻呼”消息。
[0040]参见图4 (A)，介绍本发明方法在图3 (A)应用场景的具体操作步骤:
[0041](I)空闲模式终端UE2和连接模式终端UEl建立D2D连接，且相互交换Cell-1D ；
[0042](2)连接模式终端UEl向所在小区基站发送“D2D连接建立”消息，该消息中携带空闲模式终端UE2所在小区的Cell-1D ；
[0043](3)基站将“D2D连接建立”消息转发给MME ；
[0044](4)网络侧有空闲模式终端的下行数据到达时，MME向该目标终端UE2所在小区基站发送“寻呼请求”消息，该消息中携带目标终端UE2标识，并启动Tl计时器；
[0045](5)目标终端UE2所在小区基站接收到该“寻呼请求”消息，在小区覆盖范围内广播“寻呼”消息；
[0046](6)被寻呼的空闲模式目标终端UE2根据自身标识接收到当前驻留的小区基站发来的“寻呼”消息后，向该小区基站发送“服务请求”消息，以响应该“寻呼”消息；
[0047](7)该小区基站转发“服务请求”消息给MME ；
[0048](8) MME终止Tl计时器，寻呼成功。
[0049]图4 (B)所展示的时序就是本发明方法在图3 (B)应用场景的具体操作步骤，其与图4 (A)的差异只是:连接模式终端UEl和空闲模式终端UE2分别位于两个相邻小区，因此MME在获知UE2的当前驻留小区ID后，在发起针对UE2的寻呼时，直接将“寻呼请求”消息发送给UE2的当前小区，不再需要将其同时发送给UEl的当前小区。其余的时序都是相同的。故不再赘述。
[0050]参见图5，介绍本发明方法中上报MME解除D2D连接的两个操作步骤时序。
[0051]图5 (A)展示的是:当空闲模式终端UE2和连接模式终端UEl解除D2D连接时，两者位于同一小区，此时由连接模式终端UEl向所在小区基站发送“D2D连接解除”消息，该基站再将该“D2D连接解除”消息转发给MME。
[0052]图5 (B)展示的是:当连接模式终端UEl和空闲模式终端UE2位于相邻小区时，由UEl向所在小区基站发送“D2D连接解除”消息，再由该基站eNodeBl通过X2接口转发给UE2所在小区基站eNodeB2，然后由UE2所在小区基站eNodeB2再将该“D2D连接解除”消息上报给MME。
[0053]参见图6 (A)和(B)，分别介绍本发明方法的下述操作内容:当空闲模式终端UE2和连接模式终端UEl解除D2D连接之后，网络侧再次有空闲模式终端UE2的下行数据到达时，有下述两种寻呼空闲模式终端UE2的方法:
[0054]对于时延敏感的业务，MME采用传统寻呼方法，即向终端跟踪区中的所有小区发起寻呼(如图2所示)。
[0055]对于时延不敏感业务，MME首先向原先上报的空闲模式终端UE2所在小区发起寻呼，同时启动T2计时器；此时会产生两种不同时序的寻呼流程:在定时器T2规定时间内MME接收到寻呼响应和MME没有接收到寻呼响应。
[0056]第一种是在T2计时器设定时间内，MME接收到寻呼响应的时序如图6 (A)所示:MME仅将“寻呼请求”消息发送给解除D2D连接前UE2最后驻留的小区，该小区基站在其覆盖范围内广播携带目标终端标识的“寻呼”消息，被寻呼的空闲模式目标终端根据自身标识接收到该“寻呼”消息后，向小区基站发送“服务请求”消息，以响应该“寻呼”消息。该小区基站再转发“服务请求”消息给MME，MME接收到该“服务请求”消息就停止T2计时器的运行。
[0057]第二种是在T2计时器设定时间时，MME没有接收到寻呼响应的时序如图6 (B)所示:此时，由于解除D2D连接前UE2最后驻留的小区未收到来自UE2的“服务请求”消息，说明UE2已离开了该小区，因而MME需要向UE2的跟踪区中的其他小区发起寻呼。需要说明的是:该T2计时器的计时时长要小于Tl计时器。
[0058]特别需要说明的是:本发明提及的“D2D连接建立消息”、“D2D连接解除消息”、“寻呼请求消息”、“寻呼消息”和“服务请求消息”均用于描述相关协议的功能，与现有技术或实际标准的通信协议中的具体消息并不对应。
【权利要求】
1.一种减小寻呼信令开销的通信方法，其特征在于:所述方法是由移动性管理实体MME (Mobility Management Entity)利用终端直通D2D机制直接定位被寻呼终端当前所在小区而实现通信的；该方法是先增强MME的功能，使其能够实现下述功能:距离较近的空闲丰旲式终端和连接1旲式终端建立D2D连接后，连接|旲式终端能够将空闲|旲式终端所在小区的小区识别码Cell-1D通过基站上报MME;这样，当网络侧有空闲模式终端的下行数据到达时，MME只向该空闲模式终端所在小区发起寻呼，以降低寻呼信令开销，减小基站的信令处理负载，提高寻呼效率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述建立D2D连接的空闲模式终端和连接模式终端位于同一小区或分别位于两个相邻小区。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述方法包括下列操作步骤: Cl)空闲模式终端和连接模式终端建立D2D连接，且相互交换Cell-1D ； (2)连接模式终端向所在小区基站发送“D2D连接建立”消息，该消息中携带空闲模式终端所在小区的Cell-1D ； (3)基站将“D2D连接建立”消息转发给MME； (4)网络侧有空闲模式终端的下行数据到达时，MME向该目标终端所在小区基站发送“寻呼请求”消息，该消息中携带目标终端标识，并启动Tl计时器； (5)目标终端所在小区基站接收到该“寻呼请求”消息，在小区覆盖范围内广播“寻呼”消息； (6)被寻呼的空闲模式目标终端根据自身标识接收到当前驻留的小区基站发来的“寻呼”消息后，向该小区基站发 送“服务请求”消息，以响应该“寻呼”消息； (7)该小区基站转发“服务请求”消息给MME； (8)MME终止Tl计时器，寻呼成功。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于:所述步骤(4)包括下述操作内容:T1计时器启动后，如果该Tl计时器在到达设定时间时，MME仍没有接收到基站返回的“服务请求”消息，则MME重新发送“寻呼请求”消息，且重新启动Tl计时器，即重复执行步骤(4);如果达到最大重复寻呼次数，MME仍没收到“服务请求”消息，则本次寻呼失败。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于:所述方法还包括下述操作内容:当空闲模式终端和连接模式终端解除D2D连接时，如果该两个终端位于同一小区，则由连接模式终端向所在小区基站发送“D2D连接解除”消息，基站再将该“D2D连接解除”消息转发给MME ；如果该两个终端位于相邻小区，则由连接模式终端向所在小区基站发送“D2D连接解除”消息，再由该基站通过X2接口转发给空闲模式终端所在小区基站，然后由空闲模式终端所在小区基站再将该“D2D连接解除”消息上报给MME。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于:所述方法还包括下述操作内容:当空闲模式终端和连接模式终端解除D2D连接以后，网络侧再次有空闲模式终端的下行数据到达时，有下述两种寻呼空闲模式终端的方法: 对于时延敏感业务，MME采用传统寻呼方法，即向终端跟踪区中的所有小区发起寻呼； 对于时延不敏感业务，MME首先向原先上报的空闲模式终端所在小区发起寻呼，同时启动T2计时器；如果在T2计时器到达设定时间时，MME还没有接收到基站返回的“服务请求”消息，MME再向终端跟踪区中的其他小区发起寻呼；且12计时器的计时时长要小于Tl计时器。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述“D2D连接建立”、“D2D连接解除”、“寻呼请求”、“寻呼”和“服务请求”的各种消息用来描述相关协议功能，并不与实际标准协议中的各种具体名称的消息相对 应。
【文档编号】H04W76/02GK103491647SQ201310407516
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月9日 优先权日:2013年9月9日
【发明者】李勇, 赵力, 王理惠, 纪晓东, 靳浩, 彭木根, 王文博 申请人:北京邮电大学