專利名稱：一種移動通信系統(tǒng)中的用戶尋呼控制的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到一種移動通信系統(tǒng)和一種在移動通信系統(tǒng)中控制用戶尋呼消息的方法，該移動通信系統(tǒng)包括移動臺，基站和移動業(yè)務交換中心以及維護移動臺位置信息的用戶數(shù)據(jù)庫。
一個移動通信系統(tǒng)所覆蓋的地理區(qū)域被劃分成小的無線蜂窩小區(qū)以提高頻率的利用率。當在某一個蜂窩小區(qū)中時，移動臺與固定網(wǎng)絡通過該蜂窩小區(qū)的基站通信。移動臺可以自由地從一個蜂窩小區(qū)移動到系統(tǒng)內(nèi)部的另一個蜂窩小區(qū)。這樣一種系統(tǒng)的一個例子是數(shù)字移動電話系統(tǒng)GSM。蜂窩小區(qū)基站通過傳送一個尋呼消息，告知移動臺有需要應答的來話呼叫。因為通過整個系統(tǒng)的所有基站傳送尋呼消息是不合理的，固定網(wǎng)絡應該在一個相對小的范圍內(nèi)獲知移動臺的位置。固定網(wǎng)絡一般在一個較大的范圍內(nèi)獲知移動臺的位置。該范圍通常稱為定位區(qū)，包括一個或多個蜂窩小區(qū)。當移動臺移動到了一個新的定位區(qū)，它在該定位區(qū)的用戶數(shù)據(jù)庫上，也就是訪問位置寄存器，登記成一個訪問用戶，同時在前一個定位區(qū)的訪問位置寄存器刪除登記。進一步，移動通信網(wǎng)絡通常至少包括一個集中用戶數(shù)據(jù)庫，也就是一個歸屬位置寄存器，用以永久存儲用戶數(shù)據(jù)。當一個新的移動臺在一個訪問位置寄存器上登記時，從歸屬位置寄存器獲取有關該移動臺用戶的用戶數(shù)據(jù)，并且同時改變歸屬位置寄存器的用戶位置數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)由訪問位置寄存器進行維護。訪問位置寄存器通常與移動業(yè)務交換中心集成在一起，它控制幾個定位區(qū)。
當僅知道移動臺位于某定位區(qū)時，移動臺必須通過該定位區(qū)所有的無線蜂窩小區(qū)尋呼以建立一次入局呼叫。
無線網(wǎng)絡設計的一個基本問題是如何設計基站設備以對應于一個區(qū)域內(nèi)所期望的電話業(yè)務量。一個區(qū)域內(nèi)的平均業(yè)務量與該地區(qū)的平均用戶移動性和密度相關。然而，在一天中的不同時間，一個區(qū)域內(nèi)的臨時用戶移動性和用戶分布會有很大變化。
因為用戶移動性，在特定基站可能引起瞬間超負荷的情況，導致新呼叫不能通過這些基站建立。然而，在同一個定位區(qū)可能存在具有足夠空閑容量的基站。在這樣一種情況下，當基站因為缺乏資源而不能建立呼叫時，尋呼消息通過超負荷基站傳送會導致基站和移動臺之間不必要的信號流量。
本發(fā)明的一個目標是防止在基站因為信道資源不夠而不能建立呼叫的情況下，由尋呼消息引起的基站和移動臺之間不必要的消息流量。
通過根據(jù)本發(fā)明的一種方法，可以控制移動通信系統(tǒng)中的用戶尋呼消息來實現(xiàn)這個目標，該方法的特征在于，按照基站業(yè)務量負荷將定位區(qū)中的基站劃分成不同的組，首先通過移動臺所在定位區(qū)中的輕負荷基站向該移動臺傳輸尋呼消息。
本發(fā)明也涉及到一種移動通信系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)的基站按照它們的業(yè)務量負荷劃分成具有不同優(yōu)先級的尋呼組，這樣，在選擇基站傳輸尋呼消息時，業(yè)務量負荷水平低于預定閾值的基站要比業(yè)務量負荷水平高于所述閾值的基站優(yōu)先級更高。
在本發(fā)明中，定位區(qū)中的基站按照它們的業(yè)務量負荷劃分成尋呼組。原則上新的尋呼消息首先通過那些輕業(yè)務量負荷的基站傳輸。這樣就可能迅速服務于移動臺而不使系統(tǒng)超載。如果移動臺不響應通過輕業(yè)務量負荷基站傳輸?shù)膶ず粝ⅲ搶ず粝⒖梢酝ㄟ^該定位區(qū)的重負荷基站傳輸，或者該尋呼消息可以置于排隊系統(tǒng)，等待超負荷基站釋放資源。
本發(fā)明有利于防止在基站因缺乏資源不能建立呼叫的情況下，基站和移動臺之間不必要的消息流量。
在后續(xù)說明中，將通過優(yōu)選實施例并參考相關圖片對本發(fā)明進行更詳細地描述。


圖1說明了根據(jù)本發(fā)明的一種移動通信系統(tǒng)，圖2是說明現(xiàn)有技術的呼叫建立過程信號圖，圖3說明了將無線網(wǎng)絡劃分成定位區(qū)，無線蜂窩小區(qū)和尋呼組，圖4和5是說明根據(jù)本發(fā)明將基站劃分成尋呼組的流程圖，圖6和圖7是說明根據(jù)本發(fā)明的尋呼過程的信號圖和流程圖，圖8是根據(jù)本發(fā)明執(zhí)行尋呼過程的移動業(yè)務交換中心的框圖。
本發(fā)明可以應用于任何利用了定位區(qū)或類似概念，并且集成了尋呼區(qū)和定位區(qū)的移動通信系統(tǒng)。在后續(xù)說明中，本發(fā)明將通過歐洲數(shù)字移動通信系統(tǒng)GSM(全球移動通信系統(tǒng))來說明。GSM系統(tǒng)的結構和操作在GSM建議和《GSM System For Mobile Communications》(由M.Mouly和M.Pautet所著，Palaiseau，法國，ISBN2-9507190-7)中有更詳細地描述。
下面定義在本發(fā)明描述中和對本發(fā)明理解所需的GSM系統(tǒng)的一些基本概念和元素，請參考圖1?？梢允褂肎SM移動業(yè)務的區(qū)域稱為GSM網(wǎng)絡。GSM網(wǎng)絡可以包括一個或多個MSC區(qū)域，MSC區(qū)域是指由一個移動業(yè)務交換中心服務的區(qū)域。GSM網(wǎng)絡的一個MSC區(qū)域又包括多個定位區(qū)，每一個定位區(qū)包括一個或多個無線蜂窩小區(qū)。蜂窩小區(qū)是系統(tǒng)中最小的地理區(qū)域。每個基站BTS分配有許多業(yè)務信道。圖3說明了蜂窩無線系統(tǒng)的一部分，由粗的連續(xù)線劃分成定位區(qū)A，B，C，D，E和F。而每一個定位區(qū)A到F，又包括許多無線蜂窩小區(qū)A11到A29，B11到B24，C11到C28，D11到D25，E11到E27和F11到F26。
GSM網(wǎng)絡通常包括一個歸屬位置登記區(qū)HLR，它是永久存儲有關移動臺數(shù)據(jù)，例如位置數(shù)據(jù)，的數(shù)據(jù)庫。該系統(tǒng)也包括多個訪問位置寄存器VLR。一個訪問位置寄存器VLR是一個數(shù)據(jù)庫，存儲移動臺訪問該VLR區(qū)域時該移動臺的相關信息。VLR知道移動臺位于哪個定位區(qū)。HLR知道移動臺MS訪問了哪個VLR，并向接入該移動臺MS的呼叫提供了正確尋址移動業(yè)務交換中心MSC的路由信息。HLR從VLR獲取所需的路由信息。
圖1說明了兩個MSC區(qū)域，其中一個包括一個移動業(yè)務交換中心MSC1和一個訪問位置寄存器VLR1，另一個包括一個移動業(yè)務交換中心MSC2和一個訪問位置寄存器VLR2。每一個中心MSC覆蓋一個或幾個基站系統(tǒng)。每一個基站系統(tǒng)包括一個基站控制器BSC，控制幾個基站BTS。圖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。每一個基站通過與位于相應蜂窩小區(qū)的移動臺MS的雙向無線連接進行通信。
圖2示出了一張信號圖，其中移動臺的呼叫根據(jù)GSM建議建立。首先假定移動業(yè)務交換中心MSC已經(jīng)接收了MS移動臺的呼叫，并且已經(jīng)根據(jù)GSM建議向與它集成的相應訪問位置寄存器VLR執(zhí)行了訊問。VLR通過向MSC提供尋呼命令PAGE MS來啟動移動臺，該尋呼命令至少含有移動臺的標識符和定位區(qū)信息。MSC開始在無線路徑上通過向基站系統(tǒng)BSS傳送消息PAG REQ尋呼該移動臺。這個消息至少含有移動臺的標識符和必須傳送尋呼消息的蜂窩小區(qū)/基站標識符列表。換句話說，該列表包含VLR提供的該定位區(qū)的所有基站?；鞠到y(tǒng)BSS的基站控制器BSC通過在該列表上的基站BTS傳輸無線頻率尋呼消息PAGE。移動臺MS通過傳送PAG RES消息予以響應，PAG RES消息通過基站BTS和基站控制器BSC前向傳輸給移動業(yè)務交換MSC中心，后者隨后通過向訪問位置寄存器VLR傳送一個處理接入請求以初始化呼叫建立。根據(jù)GSM建議，隨后執(zhí)行權限驗證，加密和可能的其它與用戶B相關的過程，一次呼叫就在用戶A和移動臺MS之間建立了。
如上所述，至移動臺MS的尋呼消息通過該定位區(qū)的所有基站傳輸。因為在一天中的不同時間，一個區(qū)域內(nèi)的臨時用戶移動性和用戶分布會有很大變化，在定位區(qū)的特定基站可能會發(fā)生瞬間超負荷，導致通過這些基站無法建立新呼叫。這樣，因為缺少資源，例如空閑業(yè)務信道，基站不能建立呼叫，通過這些基站傳輸尋呼消息會引起基站和移動臺之間不必要的消息流量。
根據(jù)本發(fā)明，按照基站網(wǎng)絡的負荷水平控制尋呼消息的傳輸，從而解決了這個難題。本發(fā)明的基本思想是將定位區(qū)的基站按照基站的業(yè)務量負荷劃分成尋呼組，以使新的尋呼消息首先通過輕業(yè)務量負荷基站傳輸。
例如，圖3說明了定位區(qū)A，B，C，D，E和F。在該例中基站網(wǎng)絡包括以陰影區(qū)域31和32說明的兩個過載區(qū)。無線網(wǎng)絡不斷監(jiān)控蜂窩小區(qū)基站的業(yè)務量負荷，根據(jù)基站的業(yè)務量負荷將基站劃分成過載尋呼組和輕負荷尋呼組。這樣的分組方式將過載區(qū)31和32所覆蓋的基站蜂窩小區(qū)劃分成低優(yōu)先級的尋呼組，而其它未被覆蓋的蜂窩小區(qū)則在高優(yōu)先級的尋呼組內(nèi)。假定移動臺MS位于例如定位區(qū)A。移動業(yè)務交換中心MSC隨后從訪問位置寄存器VLR接收定位區(qū)標識符A和移動臺MS的標識符。在通常的網(wǎng)絡中，尋呼消息在定位區(qū)A中所有的蜂窩小區(qū)中發(fā)送。根據(jù)本發(fā)明的安排，移動臺MS的尋呼消息首先僅在定位區(qū)A中較高優(yōu)先級尋呼組的那些蜂窩小區(qū)中傳送，也就是在未被覆蓋的蜂窩小區(qū)中傳送。尋呼消息最初不在較低優(yōu)先級尋呼組的過載蜂窩小區(qū)中傳送，也就是在被覆蓋的蜂窩小區(qū)A23，A26，A27和A28中傳送。如果移動臺MS位于一個未被覆蓋的蜂窩小區(qū)，則響應尋呼消息，呼叫以通常方式建立。如果移動臺MS位于一個被覆蓋的蜂窩小區(qū)，則接收不到尋呼消息而無法產(chǎn)生響應。然后就需要初始化幾個可選呼叫處理策略中的一個，下面將進行詳細描述。
下面參考圖4到8描述本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例。圖8是根據(jù)本發(fā)明的一種移動業(yè)務交換中心的框圖，該框圖只示出了本發(fā)明必需的元件。圖8的MSC包括一個數(shù)字交換機81，MSC通過它連接基站系統(tǒng)BSS，其他移動業(yè)務交換中心MSC，公共交換電話網(wǎng)PSTN，訪問位置寄存器VLR，等等。交換機81將呼叫連至移動臺MS。MSC的操作由呼叫控制計算機82控制，呼叫控制計算機82也控制交換機SW的操作。MSC也包括一個K寄存器83，存儲一個閾值K，通過這個閾值將基站選入不同的尋呼組。移動業(yè)務交換中心MSC的每一個BTS(N基站)都有自己的CT寄存器841到84N，它包括分配給該BTS的業(yè)務信道的總數(shù)量。移動業(yè)務交換中心MSC的每一個BTS(N基站)也都有一個C計數(shù)器851到85N，指示該BTS保留的業(yè)務信道的數(shù)量(也就是業(yè)務量負荷)。也有許多特定MS尋呼表861到86N，其中存儲尋呼該移動臺MS時未接收到響應的BTS標識符。根據(jù)本發(fā)明，呼叫控制計算機82利用這些寄存器，表和計數(shù)器將BTS分組，并控制尋呼消息的傳輸，下面將對此進行描述。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，按照圖4和圖5中框圖所示出的方式的業(yè)務量負荷，移動業(yè)務交換中心MSC將基站劃分成不同的組。當無線網(wǎng)絡處于空閑狀態(tài)時，例如當它被建立時，寄存器和計數(shù)器以下述方式進行初始化C計數(shù)器＝0，CT寄存器＝M，K寄存器＝K。當網(wǎng)絡啟動時，因為沒有業(yè)務，所有的BTS被置于較高優(yōu)先級尋呼組。當網(wǎng)絡運營時，圖4和圖5的過程或者有規(guī)律地或者在需要時在一個BTS上執(zhí)行一次。在步驟40，BTS檢查上是否建立了一次呼叫，如果在BTS上建立了一個新呼叫，處理繼續(xù)到步驟41，該BTS的業(yè)務信道計數(shù)器C增長該次呼叫所保留的業(yè)務信道的數(shù)量。處理隨后進行到步驟42，在那里按照圖5執(zhí)行分組。
在圖5中的步驟50，檢查該BTS是否屬于較低優(yōu)先級尋呼組。如果屬于，處理進行到步驟51，檢查計數(shù)器C的內(nèi)容(也就是說該BTS所保留的業(yè)務信道數(shù)量)與寄存器CT的內(nèi)容(分配給該BTS的業(yè)務信道總數(shù))之比是否高于寄存器83中的閾值K。如果C/CT＞K，該BTS仍留在較低優(yōu)先級尋呼組，處理返回到圖4。如果在步驟51中C/CT≤K，該BTS移動到較高優(yōu)先級尋呼組(步驟52)，然后處理返回到圖4。如果在步驟50中已知該BTS不屬于較低優(yōu)先級尋呼組，但屬于較高優(yōu)先級尋呼組，處理進行到步驟53。如果步驟53中C/CT＞K，處理進行到步驟54，該BTS轉(zhuǎn)到了較低優(yōu)先級尋呼組，然后處理返回到圖4。如果步驟53中C/CT≤K，該BTS仍留在較高優(yōu)先級尋呼組，處理返回到圖4。
在圖4中，步驟42執(zhí)行完分組后，處理進行到步驟43。相應地，如果在BTS沒有建立呼叫，處理直接從步驟40進行到步驟43。在步驟43中，檢查呼叫期間是否在BTS發(fā)生了轉(zhuǎn)移。如果發(fā)生了轉(zhuǎn)移，處理進行到步驟44，新BTS的計數(shù)器C增量，該BTS在步驟45中進行分組。舊BTS的計數(shù)器C隨后在步驟46減量，該BTS在步驟46A按照圖5進行分組。在步驟46A分組完畢后，處理進行到步驟47。相應地，如果步驟43檢查到?jīng)]有發(fā)生轉(zhuǎn)移，處理進行到步驟47。在步驟47中，檢查是否有呼叫在BTS釋放。如果正進行呼叫釋放，該BTS的計數(shù)器C在步驟48中減量，該BTS在步驟49按照圖5進行分組。在步驟49分組后，處理終止。如果步驟47檢測到BTS沒有釋放呼叫，處理也終止。
圖6和7說明了根據(jù)本發(fā)明，移動臺MS的一次呼叫的尋呼過程。在圖6中，訪問位置寄存器VLR通過向MSC傳送一個尋呼命令PAGE MS初始化MS的尋呼，該命令至少帶有移動臺MS的標識符和必須尋呼該MS的定位區(qū)。移動業(yè)務交換中心MSC然后根據(jù)圖7的流程圖控制用戶尋呼。在步驟70中，移動業(yè)務交換中心MSC從訪問位置寄存器VLR接收命令PAGE MS。該MSC隨后在步驟71中搜索該命令中提到的定位區(qū)的BTS，并在步驟72中從這些BTS中選出屬于較高優(yōu)先級尋呼組的BTS。在步驟73中，被選的BTS置于該MS的尋呼表81中。移動業(yè)務交換中心MSC隨后向基站子系統(tǒng)BSS傳送一個尋呼消息PAG REQHIGH，該消息中至少帶有MS的標識符和在給定的定位區(qū)中屬于較高優(yōu)先級尋呼組的BTS列表，從而在無線通路上啟動對該移動臺MS的尋呼。該BSS的基站控制器BSC通過表中的BTS向無線通路傳送一個尋呼消息PAGE。步驟75包括等待該移動臺MS的響應PAG RES。如果在步驟75中接收到了響應PAG REG(圖6中的虛線)，處理進行到了步驟76，通過向訪問位置寄存器VLR傳送一個處理存取請求重新設置移動臺MS的尋呼表，建立呼叫。
在步驟75，如果沒有從屬于較高優(yōu)先級尋呼組的某個BTS接收到移動臺MS的響應PAG RES，處理進行到步驟77，該呼叫進一步按照所選的策略進行處理?？蛇x策略的例子包括終止該次呼叫處理，立即通過較低優(yōu)先級尋呼組的基站重新傳送尋呼信息，和經(jīng)過一段預定時間間隔，通過所有基站重新傳送尋呼信息。圖6的信號圖說明了立即通過較低優(yōu)先級尋呼組的基站重新傳送尋呼信息的一個例子。該MSC從該定位區(qū)的BTS中選出不在該MS尋呼表81中的那些基站(也就是說，未曾傳送該尋呼消息的基站)，并在尋呼消息PAG REQ LOW中向基站子系統(tǒng)BSS傳送這些BTS的標識符和該MS的標識符。該BSS的基站控制器BSC通過給出的BTS向無線通路傳送尋呼消息PAGE。移動臺MS通過響應消息PAGRES予以響應，從而導致該MSC通過向BSC傳送一個處理存取請求以初始化正常的呼叫建立。
相關的圖和描述僅用以舉例說明本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明的方法和移動通信系統(tǒng)的具體細節(jié)可以在后附權利要求的范圍內(nèi)有所變化。
權利要求
1.一種在移動通信系統(tǒng)中控制用戶尋呼消息的方法，該移動通信系統(tǒng)包括移動臺，基站，一個移動業(yè)務交換中心和維護移動臺位置信息的用戶數(shù)據(jù)庫，其特征在于，根據(jù)定位區(qū)內(nèi)基站的業(yè)務負荷進行基站分組，首先通過移動臺的定位區(qū)定位區(qū)的輕負荷基站傳輸該移動臺的尋呼消息。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于，如果移動臺不響應通過輕負荷基站傳輸?shù)膶ず粝?，則通過該移動臺的定位區(qū)的較重負荷的基站傳輸該尋呼消息。
3.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于，如果移動臺不響應通過輕負荷基站傳輸?shù)膶ず粝?，則將該尋呼消息放置入某個隊列，等待該移動臺定位區(qū)內(nèi)的較重負荷的基站釋放資源。
4.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于，如果移動臺不響應通過輕負荷基站傳輸?shù)膶ず粝?，則終止該次呼叫處理。
5.根據(jù)權利要求1，2，3，或4的方法，其特征在于，將負荷輕于或等于預定閾值的基站置于較高優(yōu)先級尋呼組，將負荷重于所說預定閾值的基站置于較低優(yōu)先級尋呼組。
6.根據(jù)權利要求5的方法，其特征在于，當分配給基站的業(yè)務信道數(shù)量與該基站所保留的業(yè)務信道數(shù)量之比低于或等于一預定閾值時，將該基站置于較高優(yōu)先級尋呼組，當分配給基站的業(yè)務信道數(shù)量與該基站所保留的業(yè)務信道數(shù)量之比高于所述預定閾值時，將該基站置于較低優(yōu)先級尋呼組。
7.根據(jù)權利要求5或6的方法，其特征在于，對移動臺的尋呼包括下述步驟搜索該移動臺的定位區(qū)的基站，從這些基站中選出屬于較高優(yōu)先級尋呼組的基站，通過較高優(yōu)先級尋呼組的基站傳輸該尋呼消息至移動臺，如果從移動臺接收到響應，建立一次呼叫，如果從移動臺沒有接收到響應，將該尋呼消息置于某隊列，或通過較低優(yōu)先級尋呼組的基站重新進行傳輸，或通過該定位區(qū)的所有基站重新進行傳輸。
8.一種移動通信系統(tǒng)，包括移動臺(MS)，基站(BTS)，一個移動業(yè)務交換中心(MSC)和一維護移動臺位置信息的用戶數(shù)據(jù)庫(VLR)，其特征在于，該系統(tǒng)的基站(BTS)按照各自的業(yè)務量負荷劃分成不同優(yōu)先級的尋呼組，這樣在選擇基站傳輸尋呼消息時，業(yè)務量負荷水平低于預定閾值的基站比業(yè)務量負荷水平高于所述閾值的基站具有更高的優(yōu)先級。
9.根據(jù)權利要求8的移動通信系統(tǒng)，其特征在于，它包括單獨監(jiān)控每一個基站業(yè)務量負荷水平的裝置(84，85)，將每一個基站業(yè)務量負荷水平與所述閾值比較以進行基站分組的裝置(82)。
10.根據(jù)權利要求9的移動通信系統(tǒng)，其特征在于，監(jiān)控業(yè)務量負荷水平的裝置包括特定基站計數(shù)器(84)，用于統(tǒng)計保留的業(yè)務信道，當基站保留一條新的業(yè)務信道時，該計數(shù)器增量，當基站釋放一條業(yè)務信道時，該計數(shù)器減量。
11.根據(jù)權利要求10的移動通信系統(tǒng)，其特征在于，比較裝置(82)包括計算分配給基站的業(yè)務信道的數(shù)量與該基站的業(yè)務信道計數(shù)器(84)內(nèi)容之比的裝置，以及比較該比值與預定閾值的裝置，以及如果所述比值低于或等于預定閾值時，將該基站置于較高優(yōu)先級尋呼組，或如果所述比值高于所述預定閾值時，將該基站置于較低優(yōu)先級尋呼組的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種移動通信系統(tǒng)和一種在移動通信系統(tǒng)中控制用戶尋呼消息的方法。根據(jù)業(yè)務量負荷，將移動通信系統(tǒng)的基站劃分成具有不同優(yōu)先級的尋呼組，在選擇基站傳輸尋呼消息時，業(yè)務量負荷水平低于預定閾值的基站要比業(yè)務量負荷水平高于所述閾值的基站優(yōu)先級更高。移動臺的尋呼消息首先通過該移動臺所在定位區(qū)的輕負荷基站(71，72，73，74)傳輸。
文檔編號H04W68/00GK1151815SQ95193804
公開日1997年6月11日 申請日期1995年6月26日 優(yōu)先權日1994年6月28日
發(fā)明者朱哈尼·莫托 申請人:諾基亞電信公司