长期演进网络中状态迁移方法及其系统

摘要

本发明涉及移动通信系统，公开了一种长期演进网络中状态迁移方法及其系统，使得可以快速地根据用户设备的业务量进行有效的状态迁移。本发明中，通过利用业务量测量控制消息和业务量测量事件机制，使得用户设备中缓存的待发数据量一旦符合预定门限网络侧马上可以知道，所以保证了状态迁移的快速实现。将上报门限定为零，利用4a、4b事件实现了用户设备中是否有数据待发的检测。UE在没有数据发送时及时上报4b事件，网络侧收到该事件后，如果在较长时间内没有数据要发给该UE，则变迁到“RRC_IDLE”状态和“NAS_IDLE”状态。UE在有数据发送时及时上报4a事件，网络侧根据该事件变迁到“RRC_CONNECTED”状态和“NAS_ACTIVE”状态。

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信系统，特别涉及长期演进(Long Term Evolution，简称“LTE”)网络中的状态迁移技术。

背景技术

第三代合作伙伴项目(3rd Generation Partnership Project，简称“3GPP”)作为移动通信领域的重要组织推动了3G技术的标准化工作，自从3GPP发布通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunications System，简称“UMTS”)的第一个商用版本R99(Release 99)以来，3GPP组织成员持续对网络进行改进，以期获得更多的网络特性和更好的网络性能。

随着移动通信技术的发展，3G技术也在不断的发展演进。许多对流量和迟延要求较高的数据业务如视频、流媒体和下载等需要系统提供更高的传输速率和更短的时延，为了进一步改善网络性能，3GPP在2003年发布了R5(Release 5)版本，引入了高速下行分组接入(High Speed Downlink PacketAccess，简称“HSDPA”)技术，并在2005年发布了R6(Release 6)版本，引入了高速上行分组接入(High Speed Uplink Packet Access，简称“HSUPA”)，使得WCDMA的无线接入性能获得了重大的提升。

HSDPA整合了一系列新的无线接入技术，其中主要包括混合自动重传请求(Hybrid Auto Repeat reQuest，简称“HARQ”)，自适应的编码和调制(Adaptive Modulation and Coding，简称“AMC”)以及基于基站的快速上行调度技术，使得整个系统的下行吞吐率和峰值速率获得了很大的提升，从R99中的2Mbps提高到了14Mbps，从而提高了系统的频谱效率。此外HSDPA采用更短的传输时间间隔(Transmission Timing Interval，简称“TTI”)和帧长(2ms或10ms)，其最短TTI从R99中的10ms减小到了2ms，结合系统架构和实现的改进，有效减少无线接入网的连接和传输时延，提高无线业务的用户感受。类似于HSDPA，HSUPA同样采用HARQ和基于基站的快速上行调度技术，提高了系统的上行吞吐率和峰值速率，从R99中的2Mbps提高到接近6Mbps，并同时使用更短的TTI和帧长(2ms或10ms)以实现快速自适应控制，其最短TTI也减小到了2ms，为降低无线接入网络的时延提供了基础。

随着R5，R6版本的HSDPA、HSUPA以及MBMS等技术的引入和完善，UMTS网络已经完成了中期演进(Medium Term Evolution，简称“MTE”)阶段。HSDPA和HSUPA所带来的网络性能提升基本能满足2010前的业务需求。为了保证更长一些时间(如10年或更长)的竞争力，3GPP从2004年下半年开始启动了LTE，如图1所示。区别于MTE中提出的对现有网络不作太大变动的前提下进行尽可能的优化的目的，LTE则着眼于对现有网络进行一些本质的革新来提高无线接入网络的系统性能。

目前关于LTE系统的标准工作正在讨论中，初步确定LTE系统的下行物理层接入技术为正交频分复用多接入(Orthogonal Frequency DivisionMultiple Access，简称“OFDMA”)，上行物理层接入技术为单载波频分复用多接入(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access，简称“SC-FDMA”)。LTE系统在现有的通用移动通信系统(Universal MobileTelecommunications System，简称“UMTS”)的基础上作了大量革新。一个主要的改变在于，LTE系统中，不再使用NodeB、RNC和CN三层节点的网络结构，而是将其简化成两层节点的结构，其中RNC的功能被分割到NodeB，称为演进的NodeB(E-NodeB)，以及诸如接入网关(access GateWay，简称“aGW”)的高层节点中。LTE系统中控制面各实体的协议栈如图2所示，每个实体(包括UE、E-NodeB和aGW)在不同的情况下，在非接入层(Non-Access Stratum，简称“NAS”)、无线资源控制(Radio Resource Control，简称“RRC”)层和媒体访问控制(Medium Access Control，简称“MAC”)层分别具有不同的状态，控制面各实体在各层的状态如表1所示，其中，RRC状态所蕴涵的信息如图3所示。各实体在不同的情况下，需要进行状态的迁移。

     NAS    RRC    MAC  VLR/HLR/HSS  NAS_ACTIVE  (NAS激活态) RRC_CONNECTED (RRC连接态)MAC_CONNECTED(NAC连接态)  LTE_ATTACHED  (LTE激活态)  NAS_IDLE  (NAS空闲态) RRC_IDLE (RRC空闲态)MAC_NULL(MAC为空状态)  NAS_DETACHED  (NAS分离态)  LTE_DETACHED  (LTE分离态)

表1

在实际应用中，上述方案存在以下问题：现有技术无法对LTE网络中的各实体进行状态转换。

造成这种情况的主要原因在于，和现有的WCDMA系统相比，LTE的网络结构发生了很大的变化，且为网络结构中的其许多实体新增了不同的状态，现有的技术无法适用于LTE网络。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种长期演进网络中状态迁移方法及其系统，使得可以快速地根据用户设备的业务量进行有效的状态迁移。

为实现上述目的，本发明提供了一种长期演进网络中状态迁移方法，包含以下步骤：

网络侧向用户设备发送业务量测量控制的消息；

所述用户设备收到所述消息后，根据当前缓存的待发数据量触发业务量测量事件上报；

所述网络侧根据收到的业务量测量事件触发该用户设备在网络侧的状态迁移。

其中，所述用户设备收到所述业务测量控制的消息后，当该用户设备中缓存的待发数据量大于第一门限时向网络侧上报第一事件，当该用户设备中缓存的待发数据量小于等于第二门限时向网络侧上报第二事件。

此外在所述方法中，所述第一事件是4a事件；

所述第二事件是4b事件。

此外在所述方法中，所述第一门限和第二门限均为零。

此外在所述方法中，在所述网络侧向用户设备发送业务量测量控制的消息、以及接收来自用户设备的业务量测量事件的网络侧设备是演进基站节点。

此外在所述方法中，由所述演进基站节点中的无线资源控制层发送所述业务量测量控制的消息，并由该无线资源控制层根据来自所述用户设备的业务量测量事件进行无线资源控制状态的迁移。

此外在所述方法中，所述演进基站节点收到来自所述用户设备的第一事件后，如果该用户设备在网络侧无线资源控制层处于“RRC_IDLE”状态，则迁移为“RRC_CONNECTED”状态，并且，通知该用户设备作相应状态迁移，通知接入网关将该用户设备在网络侧非接入层的状态从“NAS_IDLE”状态迁移为“NAS_ACTIVE”状态；

所述演进基站节点收到来自所述用户设备的第二事件后，如果网络侧缓存的需要发给该用户设备的待发数据量为零的持续时间超过预设值，并且该用户设备在网络侧无线资源控制层处于“RRC_CONNECTED”状态，则迁移为“RRC_IDLE”状态，并且，通知该用户设备作相应状态迁移，通知接入网关将该用户设备在网络侧非接入层的状态从“NAS_ACTIVE”状态迁移为“NAS_IDLE”状态。

此外在所述方法中，所述用户设备和接入网关收到所述演进基站节点的状态迁移的通知后，执行状态迁移操作，并对该演进基站节点进行响应。

此外在所述方法中，所述用户设备和网络侧的待发数据量是缓存在无线链路控制层的数据量。

本发明还提供了一种长期演进网络中状态迁移系统，包含：

向用户设备发送业务量测量控制的消息的网络侧设备；

收到所述消息后，根据当前缓存的待发数据量触发业务量测量事件上报的用户设备；

根据收到的业务量测量事件触发用户设备在网络侧的状态迁移的网络侧设备。

其中，所述用户设备收到所述业务测量控制的消息后，如果该用户设备中缓存的待发数据量大于零，则向网络侧上报第一事件，如果该用户设备中缓存的待发数据量等于零，则向网络侧上报第二事件。

此外在所述系统中，所述网络侧设备是演进基站节点；

所述演进基站节点收到来自所述用户设备的第一事件后，如果该用户设备在网络侧无线资源控制层处于“RRC_IDLE”状态，则迁移为“RRC_CONNECTED”状态，并且，通知该用户设备作相应状态迁移，通知接入网关将该用户设备在网络侧非接入层的状态从“NAS_IDLE”状态迁移为“NAS_ACTIVE”状态；

所述演进基站节点收到来自所述用户设备的第二事件后，如果网络侧缓存的需要发给该用户设备的待发数据量为零的持续时间超过预设值，并且该用户设备在网络侧无线资源控制层处于“RRC_CONNECTED”状态，则迁移为“RRC_IDLE”状态，并且，通知该用户设备作相应状态迁移，通知接入网关将该用户设备在网络侧非接入层的状态从“NAS_ACTIVE”状态迁移为“NAS_IDLE”状态。

通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的主要区别在于，通过利用业务量测量控制消息和业务量测量事件机制，使得用户设备中缓存的待发数据量一旦符合预定门限网络侧马上可以知道，所以保证了状态迁移的快速实现。

通过将上报门限定为零，利用4a、4b事件实现了用户设备中是否有数据待发的检测，因为4a、4b事件是标准的事件，而设置4a、4b事件的上报门限也很容易，所以本发明方案实现起较简单。

因为由E-NodeB实现业务量测量控制的消息的下发，业务量测量事件的接收，而E-NodeB与UE是通过无线链路直连的，所以时延较小。

因为UE在没有数据发送时及时上报4b事件，网络侧收到该事件后，如果在较长时间内没有数据要发给该UE，则变迁到“RRC_IDLE”状态和“NAS_IDLE”状态，所以可以达到在没有数据发射时节省UE功耗和网络侧资源的效果。

因为UE在有数据发送时及时上报4a事件，网络侧根据该事件变迁到“RRC_CONNECTED”状态和“NAS_ACTIVE”状态，所以可以及时地配置无线资源和传输资源，使得等待发送的数据及时发送，达到减少等待时延的目的。

因为在E-NodeB通知UE和aGW进行状态转换时，UE和aGW都要进行确认，所以保证了状态转换的可靠性，避免了误触发。

附图说明

图1是现有技术中UMTS网络的演进规划；

图2是现有技术中控制面协议栈；

图3是现有技术中E-UTRAN RRC协议状态；

图4是根据本发明第一实施方式的LTE中状态迁移方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

本发明核心在于，网络侧通过发送业务量测量控制消息，使得UE在缓存的待发数据量符合预定门限时触发相应的业务量测量事件，网络侧根据收到的业务量测量事件触发该UE在网络侧的状态迁移。

下面根据发明原理对本发明第一实施方式LTE中状态迁移方法进行说明。

如图4所示，在步骤401中，E-NodeB在RRC层向UE发送业务量测量控制消息。

接着进入步骤402，UE收到该业务量测量控制消息后，根据其缓存的待发数据量，即缓存在该UE的无线链路控制(Radio Link Control，简称“RLC”)层的数据量与相关门限参数的关系而上报事件。在业务量测量控制消息中有两个相关门限，这里称为第一门限和第二门限，第一门限和第二门限可以根据实际需要设置成不同的值。UE收到该业务量测量控制消息后，如果缓存在RLC层的待发数据量大于第一门限则上报4a事件，如果缓存在RLC的待发数据量小于等于第二门限则上报4b事件。在本实施方式中，为了利用业务量测量控制消息获得UE是否有数据要发送的信息，将第一门限和第二门均设为零。

当缓存在RLC的待发数据量大于零时，即UE当前有数据需要传输时，进入步骤403，UE向网络侧上报4a事件。

当缓存在RLC的待发数据量等于零时，即UE当前没有数据需要传输时，进入步骤404，UE向网络侧上报4b事件。因为4a、4b事件是标准的事件，而设置4a、4b事件的上报门限也很容易，所以本发明方案实现起来较为容易。

在步骤403或404后，接着进入步骤405，E-NodeB的RRC层接收来自UE的业务量测量事件，判断该业务量测量事件是4a事件还是4b事件。如果RRC层接收到的是4a事件，表明该UE当前有数据需要发送，则进入步骤406，反之，如果RRC层接收到的是4b事件，表明该UE当前没有数据需要发送，则进入步骤409。且因为由E-NodeB实现业务量测量控制的消息的下发，以及业务量测量事件的接收，而E-NodeB与UE是通过无线链路直连的，所以时延较小。

在E-NodeB接收到4a事件时，进入步骤406中，E-NodeB进一步判断该UE当前在网络侧的RRC层是处于“RRC_IDLE”状态或“RRC_CONNECTED”状态，如果该UE当前处于“RRC_IDLE”状态，则进入步骤407，在RRC层将该UE当前的状态迁移为“RRC_CONNECTED”状态；反之，如果该UE当前已经处于“RRC_CONNECTED”状态，则结束本流程。

在步骤407中，E-NodeB除了将该UE当前的状态迁移为“RRC_CONNECTED”状态外，还通知该UE作相应状态迁移，即通知该UE将其RRC层的状态从“RRC_IDLE”状态迁移为“RRC_CONNECTED”状态，并且相应地通知aGW将该UE在网络侧NAS的状态从“NAS_IDLE”状态迁移为“NAS_ACTIVE”状态。从而可以在UE由数据需要传输时，及时地配置无线资源和传输资源，使得等待发送的数据及时发送，达到减少等待时延的目的。

接着进入步骤408，该UE和aGW收到来自E-NodeB的状态迁移的通知后，分别执行相应的状态迁移操作，UE将其RRC层的状态从“RRC_IDLE”状态迁移为“RRC_CONNECTED”状态，aGW将该UE在网络侧NAS的状态从“NAS_IDLE”状态迁移为“NAS_ACTIVE”状态。并且，该UE和aGW分别对该E-NodeB进行响应，返回相应的响应消息。

在E-NodeB接收到4b事件时，进入步骤409，E-NodeB进一步判断当前网络侧缓存的需要发给该UE的RLC待发数据量为零的持续时间是否已超过预设值，且该UE在网络侧RRC层处于“RRC_CONNECTED”状态，如果是则进入步骤410，反之，则结束本流程。

在步骤410中，E-NodeB中的RRC层将该UE的状态从“RRC_CONNECTED”状态迁移为“RRC_IDLE”状态，并且，通知该UE作相应的状态迁移，以及通知aGW将该UE在网络侧NAS的状态从“NAS_ACTIVE”状态迁移为“NAS_IDLE”状态，从而达到在没有数据发射时节省UE功耗和网络侧资源的效果。

接着进入步骤411，该UE和aGW收到来自E-NodeB的状态迁移的通知后，分别执行相应的状态迁移操作，UE将其RRC层的状态从“RRC_CONNECTED”状态迁移为“RRC_IDLE”状态，aGW将该UE在网络侧NAS的状态从“NAS_ACTIVE”状态迁移为“NAS_IDLE”状态。并且，该UE和aGW分别对该E-NodeB进行响应。UE和aGW通过返回相应的响应消息，保证了状态转换的可靠性，避免了误触发。

本发明第二实施方式中LTE状态迁移系统包含向UE发送业务量测量控制的消息的网络侧设备1，根据当前缓存的待发数据量触发业务量测量事件上报的UE，以及触发UE在网络侧的状态迁移的网络侧设备2。

具体地说，在LTE网络中，由网络侧设备1向UE发送业务量控制的消息，UE收到该消息后，根据当前缓存的待发数据量触发业务量测量事件上报，如果当前缓存的待发数据量大于零，则向网络侧上报1a事件，如果缓存的待发数据为零，则向网络侧上报1b事件。网络侧根据收到的业务量测量事件触发该UE在网络侧的状态迁移，如网络侧设备2在接收到1a事件时，将当前处于“RRC_IDLE”状态的UE迁移为“RRC_CONNECTED”状态，并通知该UE和aGW作相应的状态迁移；在接收到1b时，如果网络侧需要向该UE发送的RLC数据为零的时间超过预设值，则从将该UE在RRC层的状态从“RRC_CONNECTED”状态迁移为“RRC_IDLE”状态，并同样通知该UE和aGW作相应的状态迁移。使UE在有数据传输时，能够及时地上传事件，而在没有数据需要传输时，尽可能地节约网络资源。

第二实施方式中所说的网络侧设备1、网络侧设备2是逻辑概念，物理上可以在不同设备中实现，也可以在同一设备中实现。网络侧设备1、网络侧设备2可以有各种各样的名称，但只要具有上述功能就可以实现本发明的效果，就属于本发明的保护范围。可以理解，网络侧设备1、网络侧设备2中所涉及的功能主要是发送消息、和触发状态迁移，这些功能都不难通过公知技术实现，只是目前的现有技术没有通过这些功能的创造性组合实现本发明的目的。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。