CN1080077C - 在移动通信***中控制用户寻呼消息的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及到一种移动通信***和一种在移动通信***中控制用户寻呼消息的方法。根据业务量负荷,将移动通信***的基站划分成具有不同优先级的寻呼组,在选择基站传输寻呼消息时,业务量负荷水平低于预定阈值的基站要比业务量负荷水平高于所述阈值的基站优先级更高。移动台的寻呼消息首先通过该移动台所在定位区的轻负荷基站(71,72,73,74)传输。
Description
本发明涉及到一种移动通信***和一种在移动通信***中控制用户寻呼消息的方法,该移动通信***包括移动台,基站和移动业务交换中心以及维护移动台位置信息的用户数据库。
一个移动通信***所覆盖的地理区域被划分成小的无线蜂窝小区以提高频率的利用率。当在某一个蜂窝小区中时,移动台与固定网络通过该蜂窝小区的基站通信。移动台可以自由地从一个蜂窝小区移动到***内部的另一个蜂窝小区。这样一种***的一个例子是数字移动电话***GSM。蜂窝小区基站通过传送一个寻呼消息,告知移动台有需要应答的来话呼叫。因为通过整个***的所有基站传送寻呼消息是不合理的,固定网络应该在一个相对小的范围内获知移动台的位置。固定网络一般在一个较大的范围内获知移动台的位置。该范围通常称为定位区,包括一个或多个蜂窝小区。当移动台移动到了一个新的定位区,它在该定位区的用户数据库上,也就是访问位置寄存器,登记成一个访问用户,同时在前一个定位区的访问位置寄存器删除登记。进一步,移动通信网络通常至少包括一个集中用户数据库,也就是一个归属位置寄存器,用以永久存储用户数据。当一个新的移动台在一个访问位置寄存器上登记时,从归属位置寄存器获取有关该移动台用户的用户数据,并且同时改变归属位置寄存器的用户位置数据,该数据由访问位置寄存器进行维护。访问位置寄存器通常与移动业务交换中心集成在一起,它控制几个定位区。
当仅知道移动台位于某定位区时,移动台必须通过该定位区所有的无线蜂窝小区寻呼以建立一次入局呼叫。
无线网络设计的一个基本问题是如何设计基站设备以对应于一个区域内所期望的电话业务量。一个区域内的平均业务量与该地区的平均用户移动性和密度相关。然而,在一天中的不同时间,一个区域内的临时用户移动性和用户分布会有很大变化。
因为用户移动性,在特定基站可能引起瞬间超负荷的情况,导致新呼叫不能通过这些基站建立。然而,在同一个定位区可能存在具有足够空闲容量的基站。在这样一种情况下,当基站因为缺乏资源而不能建立呼叫时,寻呼消息通过超负荷基站传送会导致基站和移动台之间不必要的信号流量。
本发明的一个目标是防止在基站因为信道资源不够而不能建立呼叫的情况下,由寻呼消息引起的基站和移动台之间不必要的消息流量。
通过根据本发明的一种方法,可以控制移动通信***中的用户寻呼消息来实现这个目标,该方法的特征在于,按照基站业务量负荷将定位区中的基站划分成不同的组,首先通过移动台所在定位区中的轻负荷基站向该移动台传输寻呼消息。
本发明也涉及到一种移动通信***,其特征在于,***的基站按照它们的业务量负荷划分成具有不同优先级的寻呼组,这样,在选择基站传输寻呼消息时,业务量负荷水平低于预定阈值的基站要比业务量负荷水平高于所述阈值的基站优先级更高。
在本发明中,定位区中的基站按照它们的业务量负荷划分成寻呼组。原则上新的寻呼消息首先通过那些轻业务量负荷的基站传输。这样就可能迅速服务于移动台而不使***超载。如果移动台不响应通过轻业务量负荷基站传输的寻呼消息,该寻呼消息可以通过该定位区的重负荷基站传输,或者该寻呼消息可以置于排队***,等待超负荷基站释放资源。
本发明有利于防止在基站因缺乏资源不能建立呼叫的情况下,基站和移动台之间不必要的消息流量。
在后续说明中,将通过优选实施例并参考相关图片对本发明进行更详细地描述。
图1说明了根据本发明的一种移动通信***,
图2是说明现有技术的呼叫建立过程信号图,
图3说明了将无线网络划分成定位区,无线蜂窝小区和寻呼组,
图4和5是说明根据本发明将基站划分成寻呼组的流程图,
图6和图7是说明根据本发明的寻呼过程的信号图和流程图,
图8是根据本发明执行寻呼过程的移动业务交换中心的框图。
本发明可以应用于任何利用了定位区或类似概念,并且集成了寻呼区和定位区的移动通信***。在后续说明中,本发明将通过欧洲数字移动通信***GSM(全球移动通信***)来说明。GSM***的结构和操作在GSM建议和《GSM System For Mobile Communications》(由M.Mouly和M.Pautet所著,Palaiseau,法国,ISBN:2-9507190-7)中有更详细地描述。
下面定义在本发明描述中和对本发明理解所需的GSM***的一些基本概念和元素,请参考图1。可以使用GSM移动业务的区域称为GSM网络。GSM网络可以包括一个或多个MSC区域,MSC区域是指由一个移动业务交换中心服务的区域。GSM网络的一个MSC区域又包括多个定位区,每一个定位区包括一个或多个无线蜂窝小区。蜂窝小区是***中最小的地理区域。每个基站BTS分配有许多业务信道。图3说明了蜂窝无线***的一部分,由粗的连续线划分成定位区A,B,C,D,E和F。而每一个定位区A到F,又包括许多无线蜂窝小区A11到A29,B11到B24,C11到C28,D11到D25,E11到E27和F11到F26。
GSM网络通常包括一个归属位置登记区HLR,它是永久存储有关移动台数据,例如位置数据,的数据库。该***也包括多个访问位置寄存器VLR。一个访问位置寄存器VLR是一个数据库,存储移动台访问该VLR区域时该移动台的相关信息。VLR知道移动台位于哪个定位区。HLR知道移动台MS访问了哪个VLR,并向接入该移动台MS的呼叫提供了正确寻址移动业务交换中心MSC的路由信息。HLR从VLR获取所需的路由信息。
图1说明了两个MSC区域,其中一个包括一个移动业务交换中心MSC1和一个访问位置寄存器VLR1,另一个包括一个移动业务交换中心MSC2和一个访问位置寄存器VLR2。每一个中心MSC覆盖一个或几个基站***。每一个基站***包括一个基站控制器BSC,控制几个基站BTS。图1示出了基站控制器BSC1,控制基站BTS1和BTS2,和基站控制器BSC2,控制基站BTS3和BTS4。每一个基站通过与位于相应蜂窝小区的移动台MS的双向无线连接进行通信。
图2示出了一张信号图,其中移动台的呼叫根据GSM建议建立。首先假定移动业务交换中心MSC已经接收了MS移动台的呼叫,并且已经根据GSM建议向与它集成的相应访问位置寄存器VLR执行了讯问。VLR通过向MSC提供寻呼命令PAGE MS来启动移动台,该寻呼命令至少含有移动台的标识符和定位区信息。MSC开始在无线路径上通过向基站***BSS传送消息PAG REQ寻呼该移动台。这个消息至少含有移动台的标识符和必须传送寻呼消息的蜂窝小区/基站标识符列表。换句话说,该列表包含VLR提供的该定位区的所有基站。基站***BSS的基站控制器BSC通过在该列表上的基站BTS传输无线频率寻呼消息PAGE。移动台MS通过传送PAG RES消息予以响应,PAG RES消息通过基站BTS和基站控制器BSC前向传输给移动业务交换MSC中心,后者随后通过向访问位置寄存器VLR传送一个处理接入请求以初始化呼叫建立。根据GSM建议,随后执行权限验证,加密和可能的其它与用户B相关的过程,一次呼叫就在用户A和移动台MS之间建立了。
如上所述,至移动台MS的寻呼消息通过该定位区的所有基站传输。因为在一天中的不同时间,一个区域内的临时用户移动性和用户分布会有很大变化,在定位区的特定基站可能会发生瞬间超负荷,导致通过这些基站无法建立新呼叫。这样,因为缺少资源,例如空闲业务信道,基站不能建立呼叫,通过这些基站传输寻呼消息会引起基站和移动台之间不必要的消息流量。
根据本发明,按照基站网络的负荷水平控制寻呼消息的传输,从而解决了这个难题。本发明的基本思想是将定位区的基站按照基站的业务量负荷划分成寻呼组,以使新的寻呼消息首先通过轻业务量负荷基站传输。
例如,图3说明了定位区A,B,C,D,E和F。在该例中基站网络包括以阴影区域31和32说明的两个过载区。无线网络不断监控蜂窝小区基站的业务量负荷,根据基站的业务量负荷将基站划分成过载寻呼组和轻负荷寻呼组。这样的分组方式将过载区31和32所覆盖的基站蜂窝小区划分成低优先级的寻呼组,而其它未被覆盖的蜂窝小区则在高优先级的寻呼组内。假定移动台MS位于例如定位区A。移动业务交换中心MSC随后从访问位置寄存器VLR接收定位区标识符A和移动台MS的标识符。在通常的网络中,寻呼消息在定位区A中所有的蜂窝小区中发送。根据本发明的安排,移动台MS的寻呼消息首先仅在定位区A中较高优先级寻呼组的那些蜂窝小区中传送,也就是在未被覆盖的蜂窝小区中传送。寻呼消息最初不在较低优先级寻呼组的过载蜂窝小区中传送,也就是在被覆盖的蜂窝小区A23,A26,A27和A28中传送。如果移动台MS位于一个未被覆盖的蜂窝小区,则响应寻呼消息,呼叫以通常方式建立。如果移动台MS位于一个被覆盖的蜂窝小区,则接收不到寻呼消息而无法产生响应。然后就需要初始化几个可选呼叫处理策略中的一个,下面将进行详细描述。
下面参考图4到8描述本发明的一个优选实施例。图8是根据本发明的一种移动业务交换中心的框图,该框图只示出了本发明必需的元件。图8的MSC包括一个数字交换机81,MSC通过它连接基站***BSS,其他移动业务交换中心MSC,公共交换电话网PSTN,访问位置寄存器VLR,等等。交换机81将呼叫连至移动台MS。MSC的操作由呼叫控制计算机82控制,呼叫控制计算机82也控制交换机SW的操作。MSC也包括一个K寄存器83,存储一个阈值K,通过这个阈值将基站选入不同的寻呼组。移动业务交换中心MSC的每一个BTS(N基站)都有自己的CT寄存器841到84N,它包括分配给该BTS的业务信道的总数量。移动业务交换中心MSC的每一个BTS(N基站)也都有一个C计数器851到85N,指示该BTS保留的业务信道的数量(也就是业务量负荷)。也有许多特定MS寻呼表861到86N,其中存储寻呼该移动台MS时未接收到响应的BTS标识符。根据本发明,呼叫控制计算机82利用这些寄存器,表和计数器将BTS分组,并控制寻呼消息的传输,下面将对此进行描述。
在本发明的一个优选实施例中,按照图4和图5中框图所示出的方式的业务量负荷,移动业务交换中心MSC将基站划分成不同的组。当无线网络处于空闲状态时,例如当它被建立时,寄存器和计数器以下述方式进行初始化:C计数器=0,CT寄存器=M,K寄存器=K。当网络启动时,因为没有业务,所有的BTS被置于较高优先级寻呼组。当网络运营时,图4和图5的过程或者有规律地或者在需要时在一个BTS上执行一次。在步骤40,BTS检查上是否建立了一次呼叫,如果在BTS上建立了一个新呼叫,处理继续到步骤41,该BTS的业务信道计数器C增长该次呼叫所保留的业务信道的数量。处理随后进行到步骤42,在那里按照图5执行分组。
在图5中的步骤50,检查该BTS是否属于较低优先级寻呼组。如果属于,处理进行到步骤51,检查计数器C的内容(也就是说该BTS所保留的业务信道数量)与寄存器CT的内容(分配给该BTS的业务信道总数)之比是否高于寄存器83中的阈值K。如果C/CT>K,该BTS仍留在较低优先级寻呼组,处理返回到图4。如果在步骤51中C/CT≤K,该BTS移动到较高优先级寻呼组(步骤52),然后处理返回到图4。如果在步骤50中已知该BTS不属于较低优先级寻呼组,但属于较高优先级寻呼组,处理进行到步骤53。如果步骤53中C/CT>K,处理进行到步骤54,该BTS转到了较低优先级寻呼组,然后处理返回到图4。如果步骤53中C/CT≤K,该BTS仍留在较高优先级寻呼组,处理返回到图4。
在图4中,步骤42执行完分组后,处理进行到步骤43。相应地,如果在BTS没有建立呼叫,处理直接从步骤40进行到步骤43。在步骤43中,检查呼叫期间是否在BTS发生了转移。如果发生了转移,处理进行到步骤44,新BTS的计数器C增量,该BTS在步骤45中进行分组。旧BTS的计数器C随后在步骤46减量,该BTS在步骤46A按照图5进行分组。在步骤46A分组完毕后,处理进行到步骤47。相应地,如果步骤43检查到没有发生转移,处理进行到步骤47。在步骤47中,检查是否有呼叫在BTS释放。如果正进行呼叫释放,该BTS的计数器C在步骤48中减量,该BTS在步骤49按照图5进行分组。在步骤49分组后,处理终止。如果步骤47检测到BTS没有释放呼叫,处理也终止。
图6和7说明了根据本发明,移动台MS的一次呼叫的寻呼过程。在图6中,访问位置寄存器VLR通过向MSC传送一个寻呼命令PAGE MS初始化MS的寻呼,该命令至少带有移动台MS的标识符和必须寻呼该MS的定位区。移动业务交换中心MSC然后根据图7的流程图控制用户寻呼。在步骤70中,移动业务交换中心MSC从访问位置寄存器VLR接收命令PAGE MS。该MSC随后在步骤71中搜索该命令中提到的定位区的BTS,并在步骤72中从这些BTS中选出属于较高优先级寻呼组的BTS。在步骤73中,被选的BTS置于该MS的寻呼表81中。移动业务交换中心MSC随后向基站子***BSS传送一个寻呼消息PAG REQHIGH,该消息中至少带有MS的标识符和在给定的定位区中属于较高优先级寻呼组的BTS列表,从而在无线通路上启动对该移动台MS的寻呼。该BSS的基站控制器BSC通过表中的BTS向无线通路传送一个寻呼消息PAGE。步骤75包括等待该移动台MS的响应PAG RES。如果在步骤75中接收到了响应PAG REG(图6中的虚线),处理进行到了步骤76,通过向访问位置寄存器VLR传送一个处理存取请求重新设置移动台MS的寻呼表,建立呼叫。
在步骤75,如果没有从属于较高优先级寻呼组的某个BTS接收到移动台MS的响应PAG RES,处理进行到步骤77,该呼叫进一步按照所选的策略进行处理。可选策略的例子包括终止该次呼叫处理,立即通过较低优先级寻呼组的基站重新传送寻呼信息,和经过一段预定时间间隔,通过所有基站重新传送寻呼信息。图6的信号图说明了立即通过较低优先级寻呼组的基站重新传送寻呼信息的一个例子。该MSC从该定位区的BTS中选出不在该MS寻呼表81中的那些基站(也就是说,未曾传送该寻呼消息的基站),并在寻呼消息PAG REQ LOW中向基站子***BSS传送这些BTS的标识符和该MS的标识符。该BSS的基站控制器BSC通过给出的BTS向无线通路传送寻呼消息PAGE。移动台MS通过响应消息PAGRES予以响应,从而导致该MSC通过向BSC传送一个处理存取请求以初始化正常的呼叫建立。
相关的图和描述仅用以举例说明本发明。根据本发明的方法和移动通信***的具体细节可以在后附权利要求的范围内有所变化。
Claims (11)
1.一种在移动通信***中控制用户寻呼消息的方法,该移动通信***包括移动台,基站,一个移动业务交换中心和维护移动台位置信息的用户数据库,其特征在于,
根据定位区内基站的业务负荷进行基站分组,
首先通过该移动台的定位区的轻负荷基站来传输该移动台的寻呼消息。
2.根据权利要求1的方法,其特征在于,如果移动台不响应通过轻负荷基站传输的寻呼消息,则通过该移动台的定位区的较重负荷的基站传输该寻呼消息。
3.根据权利要求1的方法,其特征在于,如果移动台不响应通过轻负荷基站传输的寻呼消息,则将该寻呼消息放置入某个队列,等待该移动台定位区内的较重负荷的基站释放资源。
4.根据权利要求1的方法,其特征在于,如果移动台不响应通过轻负荷基站传输的寻呼消息,则终止该次呼叫处理。
5.根据权利要求1,2,3,或4的方法,其特征在于,
将负荷轻于或等于预定阈值的基站置于较高优先级寻呼组,
将负荷重于所说预定阀值的基站置于较低优先级寻呼组。
6.根据权利要求5的方法,其特征在于,
当分配给基站的业务信道数量与该基站所保留的业务信道数量之比低于或等于一预定阈值时,将该基站置于较高优先级寻呼组,
当分配给基站的业务信道数量与该基站所保留的业务信道数量之比高于所述预定阈值时,将该基站置于较低优先级寻呼组。
7.根据权利要求5的方法,其特征在于,对移动台的寻呼包括下述步骤:
搜索该移动台的定位区的基站,
从这些基站中选出属于较高优先级寻呼组的基站,
通过较高优先级寻呼组的基站传输该寻呼消息至移动台,
如果从移动台接收到响应,建立一次呼叫,
如果从移动台没有接收到响应,将该寻呼消息置于某队列,或通过较低优先级寻呼组的基站重新进行传输,或通过该定位区的所有基站重新进行传输。
8.一种移动通信***,包括移动台(MS),基站(BTS),一个移动业务交换中心(MSC)和一维护移动台位置信息的用户数据库(VLR),其特征在于,有装置根据***的基站(BTS)的业务量负荷将这些基站逻辑地划分成不同优先级的寻呼组,这样在选择基站传输寻呼消息时,业务量负荷水平低于预定阈值的基站比业务量负荷水平高于所述阈值的基站具有更高的优先级。
9.根据权利要求8的移动通信***,其特征在于,它包括:
单独监控每一个基站业务量负荷水平的装置(84,85),
将每一个基站业务量负荷水平与所述阈值比较以进行基站分组的装置(82)。
10.根据权利要求9的移动通信***,其特征在于,监控业务量负荷水平的装置包括特定基站计数器(84),用于统计保留的业务信道,当基站保留一条新的业务信道时,该计数器增量,当基站释放一条业务信道时,该计数器减量。
11.根据权利要求10的移动通信***,其特征在于,比较装置(82)包括计算分配给基站的业务信道的数量与该基站的业务信道计数器(84)内容之比的装置,以及比较该比值与预定阈值的装置,以及如果所述比值低于或等于预定阈值时,将该基站置于较高优先级寻呼组,或如果所述比值高于所述预定阈值时,将该基站置于较低优先级寻呼组的装置。
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