移动管理拥塞控制方法及装置与流程

本发明要求申请日为2017年11月28日，申请号为62/591,282的美国临时专利申请的优先权，上述美国专利申请的内容通过引用整体并入本文。并且，本发明要求申请日为2018年1月12日，申请号为62/616,607的美国临时专利申请的优先权，上述美国专利申请的内容通过引用整体并入本文。

本发明一般涉及拥塞控制(congestioncontrol)技术，更具体地，本发明涉及移动管理(mobilitymanagement，mm)拥塞控制的装置和方法。

背景技术：

在典型移动通信环境中，用户设备(userequipment，ue)(还称为移动站(mobilestation，ms))，如移动电话(还称为手机)、或具有无线通信功能的平板个人计算机(personalcomputer，pc)，可与一个或多个服务网络通信语音和/或数据信号。可以使用各种无线接入技术(radioaccesstechnology，rat)执行ue和服务网络之间的通信，如全球移动通信系统(globalsystemformobilecommunications，gsm)技术、通用分组无线服务(generalpacketradioservice，gprs)技术、全球演进增强数据速率(enhanceddataratesforglobalevolution，edge)技术、宽带码分多址(widebandcodedivisionmultipleaccess，wcdma)技术、码分多址2000(codedivisionmultipleaccess2000，cdma2000)技术、时分-同步码分多址(timedivision-synchronouscodedivisionmultipleaccess，td-scdma)技术、全球微波连接互通(worldwideinteroperabilityformicrowaveaccess，wimax)技术、长期演进(longtermevolution，lte)技术、增强lte(lte-advanced，lte-a)技术、第五代(fifth-generation，5g)新无线电(newradio，nr)技术及其他技术。

根据符合第四代(fourthgeneration，4g)技术(例如，lte/lta-a技术)或5gnr技术的第三代合作伙伴计划(3rdgenerationpartnershipproject，3gpp)的规范和/或要求，ue可以发起mm程序(procedure)，以连接到服务网络获取无线服务、请求无线服务资源或向服务网络更新其位置。然而，当所请求的服务网络的资源不足时(例如，服务网络中的拥塞)，服务网络可以使用mm退避定时器(back-offtimer)拒绝mm程序，以便ue计算其被禁止发起与服务网络的任何mm程序的时间，从而避免服务网络中的进一步拥塞。

然而，3gpp并未指定如何处理以下情况下的mm拥塞控制。对于与3g/4g系统的5g互通结构，应定义5gmm退避定时器和3g/4gmm退避定时器的互操作性。对于ue经由3gpp接入和非3gpp接入连接到两个5gnr网络的另一种情况，应定义这两个5gnr网络在不同接入类型上的mm拥塞控制。否则，mm拥塞控制机制将会受损，导致网络进一步拥塞并延长ue在这种情况下获得无线服务所需的时间。

技术实现要素：

在本发明的第一方面，提出了一种包括无线收发器和控制器的ue。该无线收发器被配置为使用第一rat执行与第一服务网络的无线发送和接收以及使用第二rat执行与第二服务网络的无线发送和接收。该控制器被配置为响应于与第一服务网络的第一mm程序被拒绝，启动mm退避定时器，响应于启动该mm退避定时器，确定ue和第一服务网络是否都支持双重注册模式，并且响应于确定ue和第一服务网络都支持双重注册模式，当该mm退避定时器运行时，经由该无线收发器发起与第二服务网络的第二mm程序。

在本发明的第二方面，提出了一种mm拥塞控制方法，该方法由使用第一rat通信连接到第一服务网络以及使用第二rat通信连接到第二服务网络的ue执行。该方法包括以下步骤：响应于第一服务网络的第一mm程序被拒绝，启动mm退避定时器；响应于启动该mm退避定时器，确定ue和第一服务网络是否都支持双重注册模式；并且响应于确定ue和第一服务网络都支持双重注册模式，当该mm退避定时器运行时，发起与第二服务网络的第二mm程序。

在本发明的第三方面，提出了一种包括无线收发器和控制器的ue。该无线收发器被配置为经由3gpp接入和非3gpp接入之一执行与位于第一公共陆地移动网络(publiclandmobilenetwork，plmn)中的第一服务网络的无线发送和接收以及经由3gpp接入和非3gpp接入的另一者执行与位于第二plmn中的第二服务网络的无线发送和接收。该控制器被配置为响应于与第一服务网络的第一mm程序被拒绝，启动第一mm退避定时器，响应于启动该第一mm退避定时器，确定第一plmn和第二plmn是否是等效plmn，并且响应于确定第一plmn和第二plmn不是等效plmn，当该第一mm退避定时器运行时，经由该无线收发器发起与第二服务网络的第二mm程序。

在本发明的第四方面，提出了一种mm拥塞控制方法，该方法由经由3gpp接入和非3gpp接入之一通信连接到位于第一plmn中的第一服务网络和经由3gpp接入和非3gpp接入的另一者通信连接到位于第二plmn中的第二服务网络的ue执行。该方法包括以下步骤：响应于第一服务网络的第一mm程序被拒绝，启动第一mm退避定时器；响应于启动该第一mm退避定时器，确定第一plmn和第二plmn是否是等效plmn；并且响应于确定第一plmn和第二plmn不是等效plmn，当该第一mm退避定时器运行时，发起与第二服务网络的第二mm程序。

在审阅了ue的特定实施例和mm拥塞控制方法的以下描述后，本发明的其他方面和特征对于本领域技术人员将变得显而易见。

附图说明

通过参考附图阅读随后的详细描述和示例，可以更全面地理解本发明，其中：

图1是根据本发明实施例描述的无线通信环境的框图；

图2是根据本发明实施例描述ue110的示意图；

图3是根据本发明实施例描述mm拥塞控制方法的流程图；

图4是根据本发明的另一实施例描述的无线通信环境的框图；

图5是根据本发明的另一实施例描述mm拥塞控制方法的流程图；

图6是根据本发明实施例的ue通过不同接入类型连接到的两个5g系统的mm拥塞控制的消息序列图；以及

图7是根据本发明的另一实施例的ue通过不同接入类型连接到的两个5g系统的mm拥塞控制的消息序列图。

具体实施方式

以下描述是出于说明本发明的一般原理的目的而进行的，不应被视为具有限制意义。可以理解的是，本发明实施例可由软件、硬件、固体或其任意组合来实现。当术语“包括”和/或“包含”在本文中使用时，指定所述特征、整数、步骤、操作、组件和/或组件的存在，但不排除存在或者添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、组件、组件和/或组。

图1是根据本发明实施例描述的无线通信环境的框图。

无线通信环境100包括ue110、lte网络120和5gnr网络130，其中ue110无线连接到lte网络120和5gnr网络130的一者或两者。

具体地，lte网络120和5gnr网络130支持无n26接口(即，lte网络120中的移动管理实体(mobilitymanagemententity，mme)和5gnr网络130中的接入和移动功能(accessandmobilityfunction，amf)之间的通信接口)的互通。也就是说，ue110和网络侧，包括lte网络120和5gnr网络130，都支持双重注册模式。当支持双重注册模式的ue110同时在lte网络120和5gnr网络130上注册时，ue110保持lte网络120和5gnr网络130的独立注册。

ue110可以为功能手机、智能手机、平板pc、笔记本电脑或任何支持由lte网络120和5gnr网络130所使用的rat的无线通信装置。

lte网络120包括演进通用地面无线接入网(evolved-universalterrestrialradioaccessnetwork，e-utran)121和演进分组核心网(evolvedpacketcore，epc)122。e-utran121负责处理无线电信号、终止无线电协议以及将ue110与epc122连接，epc122负责执行移动管理、网络侧认证以及与公共/外部数据网络(例如，因特网)相连接。e-utran121至少包括一个演进nodeb(evolvednodeb，enb)(例如，宏enb(macroenb)、毫enb(femtoenb)或微enb(picoenb))。epc122包括mme、服务网关(servinggateway，s-gw)和分组数据网络网关(packetdatanetworkgateway，p-gw)。虽然未显示，epc122进一步包括归属用户服务器(homesubscriberserver，hss)。

5gnr网络130包括下一代无线接入网(nextgenerationradioaccessnetwork，ng-ran)131和下一代核心网(nextgenerationcorenetwork，ng-cn)132。ng-ran131负责处理无线电信号、终止无线电协议以及将ue110与ng-cn132连接，ng-cn132负责执行移动管理、网络侧认证以及与公共/外部数据网络(例如，因特网)相连接。ng-ran131包括支持高频带(例如，高于24千兆赫)的一个或多个蜂窝站，例如gnb，并且每个gnb还包括一个或多个传输接收点(transmissionreceptionpoint，trp)，其中每个gnb或trp可以被认为是5g蜂窝站。一些gnb功能分布在不同的trp上，而其他gnb功能是集中的，留下特定部署的灵活性和范围以满足特定情况的要求。ng-cn132通常由各种网络功能组成，包括amf、会话管理功能(sessionmanagementfunction，smf)和用户平面功能(userplanefunction，upf)，其中每个网络功能可以实现为专用硬件上的网络组件，或者实现为在专用硬件上运行的软件实例，或者实现为在适当平台上实例化的虚拟化功能，例如，云端基础设施。

amf提供基于ue的认证、授权、移动管理等。smf负责会话管理并为ue分配因特网协议(internetprotocol，ip)地址。它还选择并控制upf以进行数据传输。如果ue包括多个会话，可以将不同smf分配给每个会话以进行单独管理，并且可为每个会话提供不同的功能。

虽然未显示，ng-cn132进一步包括策略控制功能(policycontrolfunction，pcf)、应用功能(applicationfunction，af)和认证服务器功能(authenticationserverfunction，ausf)。af向负责策略控制的pcf提供有关分组流的信息，以便支持服务质量(qualityofservice，qos)。基于这些信息，pcf确定关于移动性和会话管理的策略，以使amf和smf正常运行。ausf存储用于验证ue的数据，udm存储ue的订阅资料。

应当理解的是，图1描述的与4g系统的5g互通结构仅用于说明性目的，并不旨在限制本发明的范围。例如，本发明可应用于与3g系统的5g互通结构。

图2是根据本发明实施例描述ue110的框图。

ue110包括无线收发器10、控制器20、存储装置30、显示装置40和输入/输出(input/output，i/o)装置50。

无线收发器10用于执行与e-utran121和/或ng-ran131的无线发送和接收。具体地，无线收发器10包括射频(radiofrequency，rf)装置11、基带处理装置12和天线13，其中天线13包括用于波束成形的一个或多个天线。基带处理装置12用于执行基带信号处理并控制用户识别卡(未示出)与rf装置11之间的通信。基带处理装置12包括执行基带信号处理的多个硬件组件，包括模拟数字转换(analog-to-digitalconversion，adc)/数字模拟转换(digital-to-analogconversion，dac)、增益调整、调制/解调、编码/译码等。rf装置11经由天线13接收rf无线信号，将接收的rf无线信号转换为基带信号，由基带处理装置12处理该基带信号，或者从基带处理装置12接收基带信号，并将接收到的基带信号转换为rf无线信号，然后经由天线13发送。rf装置11还包括执行射频转换的多个硬件装置。例如，rf装置11包括混频器，用于将基带信号与在支持蜂窝技术的射频中振荡的载波相乘，其中取决于所使用蜂窝技术，射频可以为在3g系统中使用的900兆赫、1900兆赫或2100兆赫，或者4g系统中使用的900兆赫、2100兆赫或2.6千兆赫，或者5gnr技术中使用的任何射频(例如，用于毫米波的30千兆赫～300千兆赫)，或其他射频。

控制器20可以是通用处理器、微控制单元(microcontrolunit，mcu)、应用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)等，其包括提供多种功能的各种电路，例如，数据处理和计算、控制无线收发器10与e-utran121和/或ng-ran131进行无线通信、通过存储装置30存储和导出数据(例如，程序代码)、发送一系列帧数据(例如，表示文本消息、图形、图像等)到显示装置40，并从i/o装置50接收信号/向i/o装置50输出信号。特别地，控制器20协调无线收发器10、存储装置30、显示装置40和i/o装置50的上述操作，以执行mm拥塞控制的方法。

在另一个实施例中，控制器20可以合并到基带处理装置12中，用作基带处理器。

如本领域技术人员将了解的是，控制器20的电路通常包括晶体管，该晶体管按照本文所述的功能和操作来控制电路的运行。如将进一步理解，晶体管的特定结构或互连通常将由编译程序确定，例如，缓存器传送语言(registertransferlanguage，rtl)编译程序。rtl编译程序可以由处理器在类似汇编语言代码的脚本上操作，将脚本编译成用于最终电路布局或制造的形式。实际上，rtl以其在促进电子和数字系统设计程序中的作用和用途而闻名。

存储装置30是非暂时性机器可读存储介质，包括存储器(例如flash存储器或非易失性随机读写存储器(non-volatilerandomaccessmemory，nvram))，或磁存储装置(例如硬盘、磁带或光盘)，或其任意组合，用于存储应用程序、通信协议和/或用于mm拥塞控制方法的指令和/或程序代码。或者，mm拥塞控制方法可作为通信协议的一部分实现。

显示装置40可以是用于提供显示功能的液晶显示器(liquid-crystaldisplay，lcd)、发光二极管(light-emittingdiode，led)显示器、或电子纸显示器(electronicpaperdisplay，epd)等。或者，显示装置40进一步包括一个或多个设置在上面或下面的触摸传感器，用于感知物体(如手指或手写笔)的触摸、接触或靠近。

i/o装置50包括一个或多个按钮、键盘、鼠标、触摸板、摄像机、麦克风和/或扬声器等，用作与用户交互的人机接口(man-machineinterface，mmi)，例如接收用户的输入和向用户输出提示。

应当理解的是，图2的实施例中描述的组件仅用作说明目的，并不旨在限制本发明的范围。例如，ue110可以包括更多组件，例如电源和/或全球定位系统(globalpositioningsystem，gps)装置，其中电源可以是向ue110的所有其他组件提供电能的移动/可更换电池，以及gps装置可以向ue110提供用于某些基于位置的服务或应用的位置信息。

图3是根据本发明实施例描述mm拥塞控制方法的流程图。

在该实施例中，mm拥塞控制的方法由无线连接到5g系统(例如，5gnr网络130)和4g系统(例如，lte网络120)中的一者或两者的ue(例如，ue110)执行，其中5g系统和4g系统之间的互通不需要n26接口，并且ue支持5g系统和4g系统的双重注册操作模式。

首先，ue与5g系统和4g系统之一发起mm程序(步骤s301)。mm程序可以是初始注册程序、移动和定期注册程序或服务请求程序。

接下来，ue接收mm程序的拒绝消息，该拒绝消息包括mm退避定时器的值(步骤s302)。响应于该拒绝消息，ue启动mm退避定时器，当该mm退避定时器运行时，ue被禁止在此系统中发起任何mm程序(步骤s303)。

随后，响应于启动该mm退避定时器，ue可以确定ue和拒绝系统是否都支持双重注册模式(步骤s304)。具体地，ue可以基于其ue性能了解其是否支持双重注册模式，并且基于来自拒绝系统的注册响应(例如，拒绝消息或先前接收的消息)了解拒绝系统是否支持双重注册模式。

响应于确定ue和拒绝系统都支持双重注册模式，当该mm退避定时器运行时，ue发起与5g系统或4g系统中的另一个的mm程序(步骤s305)。

响应于确定ue和拒绝系统不都支持双重注册模式(即，ue或拒绝系统之一支持单注册模式)，当该mm退避定时器运行时，ue不发起与5g系统或4g系统中的另一个的任何mm程序(步骤s306)。

在步骤s305和s306之后，该方法结束。

在一个实施例中，ue可以为5g系统和4g系统保持单独的mm退避定时器(例如，t3346用于4g系统，t3546用于5g系统)。当用于一个系统的mm退避定时器(例如，用于5g系统的t3546)启动时，执行步骤s304中的确定，以决定用于另一系统的mm退避定时器(例如，用于4g系统的t3346)是否也应启动。也就是说，用于另一系统的mm退避定时器也应在步骤s306中启动。

或者，ue为每个系统保持一个mm退避定时器，并且记录每个mm退避定时器的定时器信息，该定时器信息指示mm退避定时器是否仅适用于一个系统或适用于两个系统。

在另一个实施例中，步骤s302中接收的拒绝消息进一步包括mm退避定时器是否仅适用于该拒绝系统或对于两个系统皆适用的指示，并且响应于指示mm退避定时器仅适用于该拒绝系统的指示，执行步骤s305。否则，响应于指示mm退避定时器适用于两个系统的指示，执行步骤s306。

鉴于图1到图3中的前述实施例，可以理解的是，本发明通过当ue和拒绝系统都支持双重注册模式时，允许被一个系统拒绝的ue发起与另一系统的mm程序，在与3g/4g系统的5g互通结构中实现5gmm退避定时器和3g/4gmm退避定时器的互操作性。有利的是，可以减少ue获得无线服务的所需时间，不会引起已拥塞系统的进一步拥塞。

图4是根据本发明的另一实施例描述的无线通信环境的框图。

无线通信环境400包括ue410、3gpp接入网420、非3gpp接入网430和两个nr-cn440和450，其中ue110可以实现经由3gpp接入网420连接到nr-cn440和经由非3gpp接入网430连接到nr-cn450的一者或两者。特别地，nr-cn440和450位于不同plmn中。

ue410可以是功能手机、智能手机、平板pc、笔记本电脑或任何支持由3gpp接入网420、非3gpp接入网430和nr-cn440、450所使用的rat的无线通信装置。由于ue410与图2的实施例描述的ue110相似，为简洁起见，省略ue410的详细描述。

3gpp接入网420是使用由3gpp规范的一个rat的接入网。例如，3gpp接入网420可以是gsmedge无线接入网(gsmedgeradioaccessnetwork，geran)、通用地面无线接入网(universalterrestrialradioaccessnetwork，utran)、e-utran或ng-ran。

非3gpp接入网430是使用不由3gpp指定的一个rat的接入网。例如，非3gpp接入网430可以是无线保真(wireless-fidelity，wi-fi)网络或wimax网络、cdma网络或固定网络(例如，数字用户线(digitalsubscriberline，dsl)网络)。

nr-cn440至少包括amf(表示为amf-1)、smf和upf，nr-cn450至少包括非3gpp互通功能(non-3gppinter-workingfunction，n3iwf)、amf(表示为amf-2)、smf和upf。n3iwf使ue410通过信任的非3gpp接入或通过非信任的非3gpp接入连接到nr-cn440。由于amf、smf和upf与图1的实施例的描述相似，为简洁起见，省略amf、smf和upf的详细描述。

图5是根据本发明的另一实施例描述mm拥塞控制方法的流程图。

在该实施例中，mm拥塞控制的方法由经由3gpp接入(例如，3gpp接入网420)无线连接到一个5g系统(例如，nr-cn440)并且经由非3gpp接入(非3gpp接入网430)连接到另一5g系统(例如，nr-cn450)的ue(例如，ue410)执行，其中，这两个5g系统位于不同plmn中。

首先，ue发起与一个5g系统的mm程序(步骤s501)。mm程序可以是初始注册程序、移动和定期注册程序或服务请求程序。

接下来，ue接收mm程序的拒绝消息，该拒绝消息包括mm退避定时器的值(步骤s502)。响应于该拒绝消息，ue启动mm退避定时器，并且当该mm退避定时器运行时，ue被禁止在该5g系统中发起任何mm程序(步骤s503)。

随后，响应于启动mm退避定时器，ue可以确定这两个5g系统所处的plmn是否是等效plmn(步骤s504)。具体地，ue可以基于在位置更新程序、路由区域更新程序或附加程序中通知ue的等效plmn(equivalentplmn，eplmn)列表确定两个plmn是否是等效plmn。

响应于确定两个plmn是等效plmn，当该mm退避定时器运行时，ue不发起与另一5g系统的mm程序(步骤s505)。

响应于确定两个plmn不是等效plmn，尽管mm退避定时器仍在运行，ue发起与另一5g系统的mm程序(步骤s506)。

在步骤s505和s506之后，该方法结束。

在一个实施例中，ue可以为5g系统保持通用mm退避定时器，并且记录mm退避定时器是否仅适用于一个接入/plmn，或者对于两个plmn中的两个接入皆适用。

或者，ue为每个接入/plmn保持一个单独的mm退避定时器。当用于第一接入/plmn的mm退避定时器启动时，允许ue在第二接入/plmn上发起mm程序，并且如果第二接入/plmn上的mm程序也被拒绝，启动用于第二接入/plmn的另一个mm退避定时器。

在另一个实施例中，步骤s502中接收的拒绝消息进一步包括mm退避定时器是否仅适用于一个接入/plmn，或者对于两个plmn中的两个接入皆适用的指示，并且响应于mm退避定时器仅适用于一个接入/plmn的指示，执行步骤s506。否则，响应于确定plmn不是等效plmn但mm退避定时器对于两个plmn中的两个接入皆适用的指示，当该mm退避定时器运行时，ue不发起与另一5g系统的任何mm程序。此外，响应于确定plmn是等效plmn但mm退避定时器仅适用于一个接入/plmn的指示，当该mm退避定时器运行时，ue发起与另一5g系统的mm程序。

图6是根据本发明实施例的ue通过不同接入类型连接到的两个5g系统的mm拥塞控制的消息序列图。

在此实施例中，amf-1位于plmn-a，amf-2位于plmn-b，其中plmn-a和plmn-b是等效plmn。

在步骤s610中，ue410通过3gpp接入向amf-1注册，通过非3gpp接入向amf-2注册。

在步骤s620中，ue410通过经3gpp接入向amf-1发送请求消息发起与amf-1的mm程序。例如，可以发送请求消息以进行移动或定期更新。

在步骤s630中，由于amf-1出现拥塞，mm程序被拒绝。

在步骤s640中，amf-1用拒绝消息回复ue410，该拒绝消息包括拒绝原因“拥塞”以及mm退避定时器的值。

在步骤s650中，ue410启动用于两个plmn中的两个接入的mm退避定时器。

在步骤s660中，不允许ue410发起与amf-1或amf-2，或者与位于plmn-a或plmn-b中的任何其他5g系统的mm程序。

在步骤s670中，ue410执行小区选择或重选以选择新plmn。

图7是根据本发明的另一实施例的ue通过不同接入类型连接到的两个5g系统的mm拥塞控制的消息序列图。

在此实施例中，amf-1位于plmn-a，amf-2位于plmn-b，其中plmn-a和plmn-b不是等效plmn。

在步骤s710中，ue410通过3gpp接入向amf-1注册，通过非3gpp接入向amf-2注册。

在步骤s720中，ue410通过经3gpp接入向amf-1发送请求消息发起与amf-1的mm程序。例如，可以发送请求消息以进行移动或定期更新。

在步骤s730中，由于amf-1出现拥塞，mm程序被拒绝。

在步骤s740中，amf-1用拒绝消息回复ue410，该拒绝消息包括拒绝原因“拥塞”以及mm退避定时器的值。

在步骤s750中，ue410启动仅用于plmn-a的mm退避定时器。

在步骤s760中，ue410执行常规小区选择或重选以选择位于新plmn中的另一5g系统。同时，由于mm退避定时器在运行，不允许ue向plmn-a发起mm程序。

在步骤s770中，由于已启动mm退避定时器仅适用于plmn-a，允许ue410发起与amf-2的mm程序。

鉴于图4到图7的前述实施例，可以理解的是，如果两个5g系统所处的plmn不是等效plmn，本发明可以通过允许被一个5g系统拒绝的ue发起与另一个5g系统的mm程序实现跨越两个5g系统的mm拥塞控制，其中ue通过不同接入类型连接到者两个5g系统。有利的是，可以减少ue获得常规服务的所需时间，不会引起已拥塞系统的进一步拥塞。

尽管已经通过示例并且根据优选实施例描述了本发明，但是应该理解，本发明不限于此。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，本领域技术人员仍可进行各种改变和修改。因此，本发明的范围应由权利要求及其等同物限定和保护。

像“第一”、“第二”等在权利要求中修饰组件的序词并不意味着自身具有任何优先权、优先级或者一个组件的等级高于另一个组件或者方法执行的时间顺序，而仅仅作为标号用于区分一个具有确切名称的组件与具有相同名称(除了修饰序词)的另一组件。