專利名稱:用于lte和第三代無線網絡之間互工作的擁塞控制的制作方法
用于LTE和第三代無線網絡之間互工作的擁塞控制相關申請
本申請要求2010年I月15日提交的美國臨時專利申請61/295271的權益(benefit),該申請通過引用結合于本文中。
背景技術:
過去,移動通信系統主要使用電路交換網絡來提供話音服務和低速數據服務,并且使用分組交換網絡來提供高速數據服務。電路交換網絡為每個話音或數據呼叫分配專用信道。在分組交換網絡中,數據通過共享網絡資源以分組傳送。通常,與電路交換網絡相比,分組交換網絡一般提供增大的帶寬效率,而電路交換網絡一般提供更高的服務質量保證。第三代(3G)標準集成了分組交換數據網絡和電路交換話音網絡以提供話音和數據服務。
在開發中的并稱為長期演進(LTE)的第四代(4G)標準是對話音服務不具有內在支持的分組交換網絡。多個提議在考慮中以用于在LTE網絡中提供話音通信。然而,在此點不確定的是LTE系統的初始鋪展是否將包括對話音通信的支持。如果初始鋪展不提供對話音通信的支持,則服務提供商能夠利用現有電路交換網絡來提供話音服務。即使早期LTE系統支持話音通信,服務提供商也將可能逐漸分階段引入LTE系統,并利用現有3G網絡在LTE網絡不提供覆蓋的區域中提供服務。因此,需要互工作(interworking)協議以便能夠實現LTE與現有電路交換網絡之間的互工作。正在考慮幾個提議以能夠實現3G與LTE網絡之間的互工作,以允許服務提供商利用現有網絡并逐漸分階段引入LTE網絡。互工作的一種方案稱為單無線電話音呼叫連續性(SRVCC)。在LTE覆蓋不可用時,SRVCC方案允許LTE話音呼叫切換到3G網絡。SRVCC方案在3GPP TS. 23. 216中被描述。另一互工作方案稱為電路交換回退(CSFB)。CSFB是允許服務提供商使用現有電路交換網絡向LTE用戶提供話音服務的互工作機制。移動用戶能夠在附連到LTE網絡后向電路交換網絡注冊。對于話音通信,用戶從LTE網絡被重定向到提供話音服務的3G網絡。在3G網絡中,擁塞控制機制可用于控制擁塞。擁塞控制機制的目的是在網絡過載時減少移動端接的和移動始發的呼叫的數量。擁塞控制機制使用通過下行鏈路廣播信道向移動終端廣播的持久性參數(persistence parameter)0持久性參數確定移動終端將嘗試接入網絡的概率。一般情況下,移動終端通過持久性參數執行隨機檢查。如果移動終端通過隨機檢查,則移動終端被允許接入網絡。由于持久性參數在3G網絡中傳送,因此,在LTE網絡中操作的移動終端可能不接收持久性參數。因此,LTE網絡中的移動終端將不知道3G網絡何時擁塞。已提議通過LTE廣播信道廣播持久性參數。在運營商檢測到3G系統中存在過載時,運營商能夠更新LTE中的持久性參數,以便電路交換回退嘗試的數量對于某個時間期減少或停止。類似于3G系統,移動終端將讀取持久性參數,并且在嘗試電路交換回退前執行隨機檢查。因此,避免了由失敗的電路交換回退嘗試在LTE無線電接口上造成的信令負載。
另一提議是在移動終端嘗試電路交換回退后通過LTE廣播信道輸送擁塞信息到移動終端。移動終端嘗試電路交換回退時,移動終端將電路交換消息發送到3G網絡中的移動交換中心。互工作功能可接受或拒絕信令消息。任一情況下,互工作功能能夠在對信令消息的響應中指示擁塞狀況。用于擁塞管理的提議的解決方案未完全令人滿意。第一種提議有關的問題是沒有標準機制用于使得在LTE網絡中知道3G網絡的擁塞狀況。雖然供應商可在操作和管理系統內實現專有協議以將擁塞信息從3G網絡輸送到LTE網絡, 但供應商設備將在此類情況下與其它供應商設備不可互操作。此外,擁塞狀況的動態性質意味著專有系統需要動態更新擁塞信息。常規操作和管理系統一般未設計成提供動態功能性。第二種方案有關的問題是3G網絡的擁塞狀況僅在移動終端嘗試電路交換回退后才知道。如果電路交換回退嘗試由于3G網絡中的擁塞而失敗,則通過LTE網絡的不必要信令將產生。兩種提議的方案均設想使用系統信息塊8來廣播擁塞信息。系統信息塊8是公共信道信息元素。在LTE網絡中通過廣播信道持續廣播擁塞信息將消耗能夠用于其它用途的信令帶寬。相應地,存在對于從3G網絡輸送擁塞信息到LTE網絡中移動終端的機制的需要。
發明內容
本發明提供將電路交換網絡的擁塞狀況通過信號發送到LTE網絡中操作的移動終端的機制。擁塞指示被引入以指示電路交換網絡的擁塞狀況。諸如持久性參數(PSIST)等其它信息可與擁塞指示一起被傳送。擁塞指示從電路交換網絡中的互工作功能傳送到LTE網絡。在一個示范實施例中,擁塞指示和/或其它擁塞信息與在其它情況下發送的電路服務信令消息一起傳送。將擁塞信息和其它電路服務信令搭載在一起減少了通過LTE網絡的信令的量。在本發明的一些實施例中,擁塞信息可在包含電路服務通知消息的隧道化分組的報頭中被傳送。備選的是,擁塞信息可作為新的或修改的電路服務信令消息內的信息元素來傳送。在其它實施例中,擁塞信息可在分開的消息中與電路服務信令消息同時被傳送。其它方法可用于將擁塞信息的傳送與電路服務信令消息的傳送聯系在一起。本發明的一個示范實施例包括一種由用于在電路交換網絡與分組交換網絡之間發送信令消息的互工作功能所實現的信令方法。該信令方法包括在互工作功能從電路交換網絡中的移動交換中心接收電路服務信令消息;由互工作功能將電路服務信令消息發送到分組交換網絡中的移動終端;以及由互工作功能將指示電路交換網絡中擁塞狀況的擁塞指示與電路服務信令消息一起發送到分組交換網絡。
圖I示出示范混合網絡。圖2示出示范注冊過程以使得LTE網絡中的移動終端能夠向3G網絡注冊。圖3示出在電路交換網絡與分組交換網絡之間通過信號發送擁塞信息的示范方法。
圖4示出通過信號發送擁塞信息到分組交換網絡中移動終端的示范方法。圖5示出示范的移動端接的呼叫過程。圖6示出示范的移動始發的呼叫過程。
具體實施例方式現在參照圖形,將在提供話音和數據服務到移動終端100的混合網絡10的上下文中描述本發明。在本文中所示示范實施例中,混合網絡10組合了用于電路交換服務(例如話音)的cdma2000網絡12和用于高速數據服務的LTE網絡14。cdma2000網絡可包括IxRTT網絡。本領域技術人員將領會到,cdma2000網絡在一些實施例中除電路交換服務外, 也可提供數據服務。示范實施例僅旨在說明,并且本領域技術人員將領會到,本發明可在基于其它網絡標準的網絡中使用。Cdma2000網絡12包括連接到電路交換核心網絡(CSCN) 30的cdma2000無線電接入網20。cdma2000無線電接入網20包括用于與在cdma2000無線電接入網20的覆蓋區域中的移動終端100進行通信的一個或多個基站22。雖然在圖I中示為單個實體,但基站22 —般包括可在不同位置的不同網絡節點中實施的基站控制器(BSC)和基站收發信臺(BTS) 0 BTS包括用于通過空中接口與移動終端100進行通信的無線電設備,而BSC提供用于一個或多個BTS的無線電資源控制和管理功能。CSCN 30包括提供到公共交換電話網絡(PSTN)的連接并交換往來于移動終端100的呼叫的移動交換中心(MSC) 32。基站20轉發來自MSC 32的下行鏈路業務和信令到移動終端100,以及轉發來自移動終端100的上行鏈路業務和信令到MSC 32。LTE網絡14包括連接到分組交換核心網絡(PSCN) 50的LTE無線電接入網40。LTE無線電接入網40包括用于與LTE無線電接入網40的覆蓋區域中的移動終端100進行通信的一個或多個接入網(AN) 22。LTE接入網40也稱為演進通用地面無線電接入網(E-UTRAN),并且AN 42也稱為演進NodeB (eNodeB)。除接入節點42組合BTS和BSC的功能到單個網絡節點中外,接入節點或eNodeB 42類似于cdma200網絡中的基站22。也稱為演進分組核心(EPC)的PSCN 50包括服務網關(SGW) 52、分組數據網絡網關(PGW) 54和移動性管理實體(MME) 56。SGff 52和PGW 54提供到諸如因特網等外部分組數據網絡(TON)的連接。SGW 52是連接PSCN 50到LTE無線電接入網40中的AN 42的用戶平面節點,并且在移動終端100在小區之間移動時用作移動終端100的移動性錨點。PGW 54是連接PSCN50到諸如因特網等外部分組數據網絡(TON)的用戶平面節點。MME 56是處理諸如移動性管理、開單等PSCN 50的控制功能的控制平面節點。在示范實施例中,電路交換回退(CSFB)用于提供話音服務到在LTE網絡14中操作的移動終端100。在移動終端100附連到LTE網絡14后,移動終端100向cdma2000網絡12注冊。CSFB過程提供信令信道以便通過LTE網絡14在cdma2000網絡12與移動終端100之間發送電路服務信號消息。信令信道能夠用于通知移動終端100有關進入的話音呼叫和SMS消息。移動終端100能夠在重疊覆蓋的區域中切換到cdma2000網絡12以應答進入的話音呼叫或進行外出的話音呼叫。在cdma2000網絡12中,擁塞控制機制用于限制在cdma2000網絡12過載時移動終端100進行的接入嘗試次數。擁塞控制機制的目的是在cdma2000網絡12過載時減少移動端接的和移動始發的呼叫嘗試的數量。擁塞控制機制使用cdma2000基站22通過下行鏈路廣播信道廣播的持久性參數。持久性參數確定移動終端100將通過隨機檢查和發送接入請求的概率。因此,持久性參數用于節制移動終端100進行的接入嘗試的次數。持久性參數能夠在負載條件更改時被動態調整以便減少在擁塞增大時移動終端100進行接入嘗試的概率,并且在擁塞降低時增大接入嘗試的概率。由于持久性參數由cdma2000基站22傳送,因此,在LTE網絡14中的操作的移動終端100將不接收持久性參數。因此,LTE網絡14中的移動終端100將不知道cdma2000網絡何時擁塞。本發明通過提供一種機制將電路交換網絡12的擁塞狀況通過信號發送到LTE基站42和/或MME 56而解決了此問題。擁塞指示被引入以指示電路交換網絡12的擁塞狀況。擁塞指示通過S102接口從互工作功能34傳送到MME 56,并且通過SI接口從MME 56傳送到LTE基站42。互工作功能34與MME 56之間的S102接口提供用于將Ix電路交換服務(IxCS)信令消息從cdma2000網絡12傳遞到分組交換網絡14的隧道。IXCS信令消息是定義用于如3GPP2 S0008-C “Interoperability specification (IOS) for high rate packet data (HRPD) radioaccess network interfaces with session control in the access network,,中所述的 A21 接口的那些消息。S102 接口在 3GPP TS 29.277 v. 8. I. 0 (2008-12) “Optimizedhandover procedures and protocol between EUTRAN access and non-3GPP accesses(S102) ; Stage 3” 中被描述。擁塞信息的傳送與電路服務信令消息的傳送聯系在一起。在本發明的一些實施例中,擁塞信息可在包含電路服務通知消息的S102隧道化分組的報頭中被傳送。備選的是,擁塞信息可作為新的或修改的電路服務信令消息內的信息元素被傳送。此外,要注意的是,IXCS消息集合包括IXCS事件通知消息。擁塞指示可通過定義新事件值以指示電路交換網絡何時擁塞來實現。在其它實施例中,擁塞信息可在分開的消息中與電路服務信令消息大致在相同時間(在信令序列中無中間消息)被傳送。類似的方案能夠用于通過SI接口將擁塞指示從MME 56輸送到LTE基站42。擁塞指示和/或其它擁塞信息(例如,持久性參數)可在cdma2000網絡12擁塞時,或者在移動終端接入嘗試失敗時從互工作功能34傳送到MME 56。擁塞指示和/或其它擁塞信息將對將來接入嘗試有效,或者將在接收新擁塞信息前有效。擁塞信息也可通過S102和SI接口在其它信令過程期間被傳送。例如,擁塞信息能夠在尋呼和/或注冊過程期間被傳輸到MME 56和LTE基站42。在CSCN 30內,OAM系統可用于輸送擁塞信息到互工作功能34。圖2示出分組交換網絡中的移動終端100向CSCN 30中MSC 32注冊的過程。移動終端100如TS 23. 401中所指定的一樣附連到E-UTRAN (a)。在移動終端100附連到E-UTRAN后,移動終端100決定向cdma2000網絡注冊(b)。向cdma2000網絡12注冊的決定可例如在移動終端100在已連接狀態中時由來自E-UTRAN的指示來觸發。如果移動終端100在它嘗試向電路交換網絡12注冊時在閑置狀態中,則移動終端100可需要執行服務請求過程以創建與MME 56的信令連接(c)。一旦與MME 56的信令連接被建立,移動終端100便生成注冊請求,并將注冊請求發送到互工作功能34 (d)。互工作功能34執行位置更新(e),并且將注冊響應發送到移動終端100 (f)。注冊響應可包括擁塞指示和/或其它擁塞信息,如持久性參數。圖3示出由互工作功能34用于將擁塞信息傳輸到MME 56而實現的示范過程150。過程150在互工作功能34從cdma2000網絡12中的MSC 32接收IxCS信令消息時開始(框152)。互工作功能34通過S102接口向LTE網絡14中的移動終端100傳遞IxCS信令消息(框154)。MME 56通過SI接口向LTE基站42傳遞IxCS信令消息,LTE基站42將IxCS信令消息傳送到移動終端100。為了指示擁塞狀況,互工作功能34將指示電路交換網絡中擁塞狀況的擁塞信息與電路服務信令消息一起發送。通過在其它IxCS信令消息上搭載擁塞信息,減少信令開銷和信令發生(occasion)的次數。圖4示出由MME 56或LTE基站42用于將擁塞信息提供到移動終端100而實現的示范過程160。該過程在LTE基站42的MME 56接收指示cdma2000網絡12中擁塞狀況的擁塞指示時開始(框162)。如前面所述,擁塞指示由MME 56通過S102接口從互工作功能34接收。LTE基站42通過SI接口從MME 56接收擁塞指示。MME 56和/或LTE基站42將擁塞指示與任何其它提供的擁塞信息一起存儲。隨后,LTE基站42或MME 56從LTE網絡14中嘗試接入cdma2000網絡12的移動終端100接收接入消息(框164)。響應該接入消息,MME 56或LTE基站42將擁塞信息發送到移動終端100 (框166)。在一個示范實施例中,MME 56或LTE基站42響應來自移動終端100的擴展服務請求消息,將持久性參數發送到移動終端100。在此情形中,持久性參數控制移動終端100將繼續或中止接入嘗試的概率。圖5示出根據本發明的一個實施例的用于移動端接的呼叫的示范電路交換回退過程。移動終端100附連到LTE網絡14并向cdma2000網絡12注冊(a)。在向移動終端100進行呼叫時,MSC 32經互工作功能34將尋呼請求發送到移動終端100 (b)。互工作功能34通過S102接口將尋呼請求轉發到MME 56 (c)。擁塞指示符或其它擁塞信息可與尋呼請求一起從IWF 34被傳送到MME 56。MME 56又通過SI接口將尋呼請求和任何擁塞信息一起轉發到LTE基站42 (d)。LTE基站42隨后通過下行鏈路將尋呼請求傳送到移動終端100 (e)。假設移動終端100以前從LTE基站42已接收持久性參數,或者以其它方式已經配備有持久性參數。在接收尋呼請求時,移動終端100執行隨機檢查(f)。如果移動終端100基于隨機檢查而決定接受呼叫,則移動終端100將擴展服務請求發送到MME 56 (g)。隨后,MME 56將UE上下文修改消息與電路交換回退指示符一起發送到LTE基站42,以指示LTE基站42將移動終端100切換到cdma2000網絡12 (h)。LTE基站42隨后觸發無線電資源控制(RRC)連接釋放,并且將移動終端100重定向到cdma2000網絡12 (i)。在RRC連接釋放過程期間,LTE基站42可將諸如持久性參數等擁塞信息發送到移動終端100。LTE基站42也觸發上下文釋放和承載更新(j)。在上下文釋放和承載更新過程期間,cdma2000網絡 12可將更新的擁塞指示和/或其它擁塞信息發送到MME 56和/或LTE基站42。移動終端100切換到cdma2000網絡12并將尋呼響應發送到MSC 32 (k)。尋呼響應被傳送到cdma2000基站22,并由cdma2000基站22轉發到MSC 32。移動終端100隨后執行如3GPP2 A. S0013中所指定的用于移動端接的呼叫建立的過程。圖6示出根據一個實施例的用于移動始發的呼叫的示范電路交換回退過程。在此實施例中,移動終端100附連到LTE網絡14并向cdma2000網絡12注冊(a)。如果移動終端100以前從LTE基站42已接收急促的(precipitous)參數,則移動終端100在接入cdma2000網絡12前執行隨機檢查(b)。如果移動終端100未配備有持久性參數,則此步驟可被忽略。如果移動終端100基于隨機檢查而決定進行呼叫,移動終端100將擴展服務請求發送到MME 56 (C)。MME 56將UE上下文修改與電路交換回退指示符一起發送到LTE基站42,以指示LTE基站42將移動終端100切換到cdma2000網絡12 (d)。LTE基站42將從EUTRA切換準備請求消息發送到移動終端100以啟動回退過程(e)。切換準備請求消息包括3Glx開銷參數和RAND值。切換準備請求消息也可包括擁塞信息,例如擁塞指示符和/或持久性參數。移動終端100隨后更新在其存儲器中存儲的擁塞信息。移動終端100通過將切換準備傳輸消息發送到LTE基站42來響應切換準備請求消息(f)。切換準備傳輸消息包括帶有被叫方號碼的IxRTT始發消息。信令消息在LTE基站42與MSC 32之間使用常規互工作過程來傳輸(g)。LTE基站42隨后將切換命令發送到移動終端100,以指示移動終端100進行切換(h)。LTE基站42也觸發上下文釋放(i)和承載更新(j)。移動終端100切換到cdma2000網絡12,并且以標準3GPP2過程繼續以建立移動始發的呼叫(k)。
當然,在不脫離本發明范圍和基本特性的情況下,本發明可以在不同于本文所述那些方式外的其它特定方式中來實現。因此,提出的實施例在所有方面中均要視為說明性而不是限制性的,并且在隨附權利要求的意義和等同范圍內的所有更改旨在被涵蓋于其中。
權利要求
1.一種由用于在電路交換網絡與分組交換網絡之間發送信令消息的互工作功能所實現的信令方法,所述信令方法包括 在所述互工作功能從所述電路交換網絡中的移動交換中心接收電路服務信令消息; 由所述互工作功能將所述電路服務信令消息發送到所述分組交換網絡中的移動終端;以及 由所述互工作功能將指示所述電路交換網絡中擁塞狀況的擁塞指示與所述電路服務信令消息一起發送到所述分組交換網絡。
2.如權利要求I所述的方法,其中從所述電路交換網絡中的所述互工作功能將電路服務信令消息發送到所述分組交換網絡中的所述移動終端包括通過所述互工作功能與所述分組交換網絡中移動性管理實體之間的隧道發送所述電路服務信令消息。
3.如權利要求2所述的方法,其中通過所述互工作功能與所述分組交換網絡中所述移動性管理實體之間的隧道發送所述電路服務信令消息包括 在ー個或多個隧道化分組中封裝所述電路服務信令消息;以及 將所述隧道化分組通過所述隧道發送到所述移動性管理實體。
4.如權利要求3所述的方法,其中發送指示所述電路交換網絡中的擁塞狀況的所述擁塞指示包括在所述隧道化分組的至少之一中發送所述擁塞指示。
5.如權利要求I所述的方法,還包括從所述電路交換網絡將持久性參數與所述電路服務信令消息一起發送到所述分組交換網絡。
6.一種在電路交換網絡中用于通過信號向分組交換網絡中的節點發送擁塞狀況的互工作功能,所述互工作功能包括 接ロ電路,將所述互工作功能連接到所述電路交換網絡和所述分組交換網絡;以及 互工作處理器,配置成 從所述電路交換網絡中的移動交換中心接收電路服務信令消息; 將所述電路服務信令消息發送到所述分組交換網絡中的移動終端;以及將指示所述電路交換網絡中的擁塞狀況的擁塞指示與所述電路服務信令消息一起發送到所述分組交換網絡。
7.如權利要求6所述的互工作功能,其中所述互工作處理器配置成通過所述互工作功能與所述分組交換網絡中移動性管理實體之間的隧道來發送所述電路服務信令消息。
8.如權利要求7所述的互工作功能,其中所述互工作處理器配置成 在ー個或多個隧道化分組中封裝所述電路服務信令消息;以及 將所述隧道化分組通過所述隧道發送到所述移動性管理實體。
9.如權利要求8所述的互工作功能,其中所述互工作處理器配置成在所述隧道化分組的至少之一中發送所述擁塞指示。
10.如權利要求6所述的互工作功能,其中所述互工作處理器配置成從所述電路交換網絡將持久性參數與所述電路服務信令消息一起發送到所述分組交換網絡。
11.一種控制分組交換網絡中的移動終端對電路交換網絡的接入的方法,所述方法包括 從所述電路交換網絡接收指示所述電路交換網絡中擁塞狀況的擁塞指示; 隨后從所述分組交換網絡中嘗試接入所述電路交換網絡的移動終端接收接入消息;以及 在所述擁塞指示符指示所述電路交換網絡擁塞時,響應所述接入消息而發送持久性參數到所述移動終端。
12.如權利要求11所述的方法,還包括從所述電路交換網絡與所述擁塞指示一起接收所述持久性參數。
13.如權利要求11所述的方法,其中從所述電路交換網絡接收指示所述電路交換網絡中擁塞的所述擁塞指示包括從所述電路交換網絡中的互工作功能接收所述擁塞指示。
14.如權利要求11所述的方法,其中從所述分組交換網絡中嘗試接入所述電路交換網絡的所述移動終端接收所述接入消息包括從所述移動終端接收擴展服務請求消息。
15.如權利要求14所述的方法,其中在所述擁塞指示符指示所述電路交換網絡擁塞時響應所述消息而發送所述持久性參數到所述移動終端包括響應所述擴展服務請求消息而發送所述持久性參數。
16.如權利要求15所述的方法,其中響應所述擴展服務請求消息而發送所述持久性參數包括將所述持久性參數與一個或多個電路服務參數一起發送。
17.—種位于分組交換網絡中移動終端與電路交換網絡中互工作功能之間路徑中的分組交換網絡中的網絡節點,所述網絡節點包括 接ロ電路,用于將所述網絡節點連接到所述分組交換網絡;以及 擁塞控制器,配置成 接收指示所述電路交換網絡中擁塞狀況的擁塞指示; 隨后從所述分組交換網絡中嘗試接入所述電路交換網絡的移動終端接收接入消息;以及 在所述擁塞指示指示所述電路交換網絡擁塞時,響應所述接入消息而發送持久性參數到所述移動終端。
18.如權利要求17所述的網絡節點,其中所述擁塞控制器還配置成從所述電路交換網絡接收所述持久性參數。
19.如權利要求17所述的網絡節點,其中所述擁塞控制器配置成從所述電路交換網絡中的所述互工作功能接收所述擁塞指示。
20.權利要求17所述的網絡節點,其中所述擁塞控制器配置成響應來自所述移動終端的擴展服務請求消息而發送所述持久性參數。
21.權利要求20所述的網絡節點,其中所述擁塞控制器配置成響應所述擴展服務請求消息而發送所述持久性參數。
22.權利要求21所述的網絡節點,其中所述擁塞控制器配置成將所述持久性參數與一個或多個電路服務參數一起發送。
全文摘要
一種擁塞指示被引入以向諸如LTE網絡等分組交換網絡指示電路交換網絡的擁塞狀況。擁塞指示從電路交換網絡中的互工作功能傳送到LTE網絡。擁塞指示和/或其它擁塞信息與其它情況下發送的電路服務信令消息一起傳送。將擁塞信息和其它電路服務信令消息搭載在一起減少了通過LTE網絡的信令的量。
文檔編號H04W68/12GK102696269SQ201180006020
公開日2012年9月26日 申請日期2011年1月14日 優先權日2010年1月15日
發明者K-C.楊, O.J.德弗蘭卡利馬 申請人:瑞典愛立信有限公司