Global paging of a mobile station in a wireless network that uses the Msc pool

本発明は電気通信網に一般的に関係し、特に無線網のような電気通信網でのユーザー装置のページングに関係する。 特に本発明は移動交換センターのプールによりサービスされる区域内の移動局のページングに関係する。

無線電気通信サービスの増大する需要により、多数の無線通信システムの成長と多数のローミング無線加入者の増大が生じている。 新たな第３世代（３Ｇ）システムでは、移動交換局プール（ＭＳＣプール）を構成するように相互接続された多数の移動交換局間で網内の増大したトラヒック負荷を収容し分散するよう実装の努力が行われている。 このような３Ｇ網は利用可能な網リソースのより効率的な利用の形式で加入者と網／サービス提供者の両方に利点を提供している。 ＭＳＣプールの使用により実現される利点には、個別の交換要素の追加がコスト的に抑止されている区域での網部品の負荷共有と増大する容量及び／またはカバレッジが含まれる。

しかしながら、ＭＳＣプールには既知の制限と欠点がある。 このような制限の１つは、網内の移動局のページングに関係する。 第２（２Ｇ）世代網では、移動局からの応答受信失敗は、サービスするＭＳＣと関係する位置区域へページング区域の増大を生じさせる。 しかしながら、３Ｇシステムでは、位置区域は十分には定義されていない、これは、ページング区域が位置区域の領域を越えてＭＳＣプールによりサービスされる全区域まで拡張可能であることを意味する。 このことから、プール中のどのＭＳＣが加入者にサービスしているのか、またはプール中のどのようなＭＳＣが特定の時点で特定の加入者にサービスしているのかを決定することが困難となる。 同時に、ＭＳＣプールによりサービスされる全サービス区域内の移動局をグローバルにページすることは不可能または高度に実際的ではなくなる。

従って、ＭＳＣプール・サービス区域内で移動局をページングする改良された方法と装置の要求が存在する。

本発明は、加入者が最後に位置していたと知られているグローバル・ページング区域を定義することにより及び／または地理的座標を使用して加入者がいるであろう最も可能性のある地理的区域を設定することにより、網事業者に加入者がいる最も可能性のある所に焦点を合わせることを可能とする機構を提供する。 本発明は、全網サービス区域をさらに限定された管理可能な区域に分割する無線構成データベースの構造とグローバル・ページング区域を導入し定義する。

従って、１実施例に開示されているものは、移動局のグローバル・ページングを提供する無線網で使用するシステムである。 本システムは、無線網の指定サービス区域内で移動局をサービスする移動交換センターのプールと、指定サービス区域内で複数個のグローバル・ページング区域を定義する無線構成データベースとを含む。 無線構成データベースはプール中の任意の移動交換センターによりアクセス可能で、１つ以上のグローバル・ページング区域に従って指定サービス区域内の移動局ローミングのページングを可能とする。 無線構成データベースは、指定サービス区域中の各グローバル・ページング区域に対してセル、位置区域、及び基地局制御器または無線網制御器を含む階層構造に構造化可能である。 このように、無線構成データベースにアクセスし、指定サービス区域内の移動局ローミングと関係するセル識別、位置区域識別、及び基地局制御器／無線網制御器識別を決定することにより、プール中の任意の移動交換センターは指定サービス区域内の移動局をページング可能である。

移動交換センターのプールを含む無線網内の移動局をページングする方法も開示されている。 本方法は、無線網に移動局のページング要求を送信する段階を含む。 次いで、移動局が登録されている移動交換センターが移動局をページする。 次いで、移動局からページング要求に対する応答が受信されない場合、移動局はグローバルにページされる。 移動局をグローバルにページングする段階は、無線構成データベースをアクセスして移動局の最も最近の位置情報を得る段階を含む。

１実施例では、本方法は、移動交換センターがどの位置区域に属しているかを決定し、位置区域が属しているグローバル・ページング区域を決定する段階をさらに含む。 これにより移動局をグローバル・ページング区域内でページされることを可能とする。 このように、ページング段階はグローバル・ページング区域内の全ての位置区域にある移動局をページングすることにより実行可能である。

さらに、無線網のサービス区域内で移動局をグローバルにページングする別の方法が開示される。 この方法は、無線網サービス区域の中心と位置区域の半径座標を無線構成データベースに配置し、データベースからの座標を使用して無線網サービス区域の１つ以上の位置区域内の移動局をページングする段階を含む。 本方法はまた、ページングが成功しなかった場合により大きな地理的区域を定義するため半径座標を増加する段階を含む。 地理的区域は無線網サービス区域の予め定義された位置区域に対応可能である。

ページング段階は、データベースに含まれる中心と半径座標により定義される位置区域でページングすることにより実行可能である。 次いで、与えられた位置区域内のページングが成功しなかった場合、半径座標を増加して円形ページング区域を定義可能である。 これは円形ページング区域により交差される全ての近傍位置区域を含む新たなグローバル・ページング区域を定義する。 次いで、移動局のページングが円形ページング区域内で実行される。

１実施例では、円形ページング区域を動的に変更するように半径座標を増加する段階が実行される。 これは、移動局がローミングしていた多数の位置区域に対応する「ｎ」数の位置区域を記憶し、移動局が「ｎ」位置区域の各々に入った時を指示する対応する時間刻印を記憶することにより実行可能である。 次いで、時間刻印から移動局が高速にまたは低速にローミングしているかどうかの決定が行われ、円形ページング区域の半径は移動局のローミング速度に比例して増加される。

本発明の利点は、３Ｇ網のＭＳＣプールによりサービスされる全区域内ページングを除去することである。

本発明の他の利点は、移動局が最も位置していそうな区域で最初にページングし、成功しなかった場合に、次に可能性のある区域、等々とページングすることにより、移動局のページングが効率的に実行される点である。

以下の説明、図面及び請求の範囲から、当業者にはさらなる利点が明らかとなる。

最初に、現代の無線網の主要構成部品、特徴及び機能を説明する。 図１を参照すると、本発明を実行可能な無線通信網１０の図が図示されている。 明瞭性のため、図面は請求システム、操作及び保守センター、及び網管理システム、または網サブシステム（ＮＳＳ）のような商用網の基本的要素のいくつかが除外されている。 図面の左には、他の移動通信用グローバル・システム（ＧＳＭ）システム、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）、データ網、またはその他の移動網でもよい、他の網１１への信号及びメッセージ・トラヒック用のインターフェースがある。 図面の右側には、個別の加入者により使用されるＭＳ２８のような移動局と基地送受信局（ＢＴＳ）２２との間のエアー・インターフェースである。

ＭＳ２８は個人通信サービス（ＰＣＳ）または携帯電話のような無線通信装置も可能であるが、また例えばコンピュータ、パーソナル・ディジタル・アシスタント（ＰＤＡ）、またはその他の無線端末も含んでもよい。 ＭＳ２８との無線リンクを制御する基地局サブシステム（ＢＳＳ）１８は２つの部分、ＢＴＳ２２（一般に基地局または無線基地局（ＲＢＳ）と呼ばれる）と、基地局制御器（ＢＳＣ）または無線網制御器（ＲＮＣ）２０（全体を「ＢＳＣ／ＲＮＣ」と呼ぶ）を通常含む。 ＢＴＳ２２はＢＳＣ／ＲＮＣ２０と標準の「A bis」インターフェース２６を介して通信し、異なるサプライヤにより作られた部品間の動作を可能とする。 ＢＴＳ２２は地理的サービス区域内のセルを定義する無線送受信器を収容し、ＭＳ２８との通信を容易にする無線リンク・プロトコル（例えば、ディジタル音声内挿（ＤＳＩ））を処理する。 反対に、ＢＳＣ２０は１つ以上のＢＴＳ２２の無線リソースを管理する。 ＢＳＣ／ＲＮＣ２０は無線チャネル構成、周波数ホッピング、及びハンドオーバーも処理する。 このように、ＢＳＣ／ＲＮＣ２０はＭＳ２８と移動サービス交換センター（ＭＳＣ）１６との間の接続部である。

ＢＳＳ１８とＭＳＣ１６は、異なる製造業者からのＭＳＣ１６のようなＭＳＣと、ＢＳＳ１８のようなＢＳＳが互いに動作することを可能にする「Ａ」インターフェース２４を介してインターフェースする。 網サブシステムの中心部品としてのＭＳＣ１６は、ローミングしている加入者への登録、認証、位置更新、ハンドオーバー、及び呼ルーティングのような移動加入者通信を処理するのに必要な全ての機能を提供する。 これらの機能は、共に網サブシステムを形成するいくつかのその他の網１０エンティティと関連して提供される。

図示のように、ＭＳＣ１６は、例えばＰＳＴＮまたは統合サービス・ディジタル網（ＩＳＤＮ）を含んでもよい固定網１１への接続機構を提供する。 ホーム位置レジスタ（ＨＬＲ）１２とビジタ位置レジスタ（ＶＬＲ）１４は、ＭＳＣ１６と共に、網１０の呼ルーティングとローミング能力を提供する。 特に、ＨＬＲ１２は、対応する網１０で登録した加入者の管理情報と共にＭＳ２８の現在位置を提供する。 例えば、ＧＳＭ網システムでは、ＨＬＲ１２は、加入者がその網へローミングしているかどうかを他のＧＳＭ事業者により質問可能で、加入者の認証と正当性を検査可能である。 ＶＬＲ１４は加入者がローミングしている網１０へローミングしている加入者の詳細と、記録すべき訪問網で行われた呼の詳細を網１０上で一時的に記憶することを可能とする相補機能を提供する。 このように、これらの呼の詳細は２事業者により承認された間隔でローミングしている加入者のホーム網へ返信される。

無線電気通信業界では、時分割複数アクセス（ＩＳ−１３６ ＴＤＭＡ）とコード分割複数アクセス（ＣＤＭＡ）が無線周波数（ＲＦ）を分割する２つの主要な競合システムである。 一般に、ＩＳ−１３６ ＴＤＭＡは、担持可能なデータ量を増大するため各セルラ・チャネルを３つの時間スロットに分割することにより動作する。 従って、ＩＳ−１３６ ＴＤＭＡは各チャネル内の各ユーザーにユニークな時間スロットを割当てることにより干渉なしで多数のユーザーが単一のＲＦチャネルをアクセスすることを可能とする。 この例では、ＰＬＭＮ１０は、ＴＤＭＡを利用する移動通信用グローバルシステム（ＧＳＭ）基準に適合するものとして記述されている。 しかしながら、開示した原理は、ＣＤＭＡ、広帯域ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）、ＧＳＭエボリューション用強化データ（ＥＤＧＥ）、及び当業者に既知のその他の無線基準を基にしたもののような、他の無線網システムにも適用できることを理解すべきである。

網１０のサービス区域３０は位置区域３２と３４（各々ＬＡ１とＬＡ２）を含んでいるのが図示されている。 ＬＡ１ ３２とＬＡ２ ３４は、サービス区域３０の６角形形状の地理的区域として図示されている複数個のセル（各々Ｃ１…Ｃ５、及びＣ１…Ｃ４）に分割される。 より多くのまたはより少ない位置区域とセルが特定の網構成に含まれ、また図１に図示した構成は単なる例として与えたものであることを理解すべきである。 従来の無線網では、ＭＳＣ１６はＬＡ１ ３２とＬＡ２ ３４とに関係しているため、ＭＳＣ１６が既知の位置区域をサービスしていることを知ることにより、ＭＳ２８はページ可能である。 新たな３Ｇ網では、ページング過程はより複雑となる。 本発明は、３Ｇ網内でＭＳ２８のような移動局をページする装置と方法を提供する。

無線網の主要要素とその機能とを記述したので、ここで網１０のような無線網を使用してＭＳ２８のような移動局をページする。 この数年、２Ｇ網は広範囲に広がった使用と展開を楽しんでいた。 現在の３Ｇ網は、無線加入者に多数の新たなサービス／機能を提供する最新で最も現在の世代の無線網階層構造である。 ＬＡ１やＬＡ２のような位置区域が、１つ以上のＭＳＣによりサービスされる指定領域または境界により粗く定義されている２Ｇ網と対比して、３Ｇ網では、個別のＢＳＣ／ＲＮＣ、位置区域、またはセルに責任を有する個々のＭＳＣなしでＭＳＣは１つのエンティティとして動作する。

網１０のような網内でＭＳＣプールの実装をより良く理解するために、ＭＳＣ／ＶＬＲノード５２、５４、５６とＢＳＣ／ＲＮＣノード６２、６４、６６を含むＭＳＣプール５０を有する網のブロック線図である図２を参照する。 図示のように、各ＭＳＣ／ＶＬＲノード５２、５４、５６はインターフェース６０を介してＢＳＣ／ＲＮＣノード６２、６４、６６の各々と通信する能力を有する。 それ故、プール５０のＭＳＣ／ＶＬＲノードは個別のＢＳＣ／ＲＮＣノードには割当てられない。

ＭＳＣプール５０の核心は、他のノードが変更を知ることなく、網の容量需要に応じて、ＭＳＣ／ＶＬＲ（ビジター位置登録）ノード６２、６４、６６がプール５０から追加または除去可能である点である。 プール５０のＭＳＣ／ＶＬＲノード５２、５４、５６は１つのＭＳＣ／ＶＬＲとして作動し、それ故ＢＳＣ／ＲＮＣ６２、６４、６６のどれも個別には制御しない。 また、ＭＳＣ／ＶＬＲノード５２、５４、５６は網のサービス区域内の特定の位置区域とセルも制御しない。 しかしながら、この網構成は、ＭＳ２８のような移動局のページング時に重大な問題を発生する。

図３を参照すると、本発明によりこのページング問題を克服するため無線構成データベース（ＲＣＤＢ）７０の使用が図示されている。 特に、ＲＣＤＢ７０は３Ｇ網内の移動局のページングに関連する難点を克服するために設けられている。 この目的のため、ＲＣＤＢ７０は３つの定義グローバル・ページング区域８２、８４、８６を有しているのが図示され、その各々のページング区域は各々特定のＢＳＣ／ＲＮＣ９０、１０４、１０４、１１８と関係する。 このように、網のカバレッジまたはサービス区域の各ＢＳＣ／ＲＮＣノードは少なくとも１つのグローバル・ページング区域と関係する。 より多くのまたはより少ないグローバル・ページング区域をＲＣＤＢ７０内で定義してもよいことを理解すべきである。

各ＢＳＣ／ＲＮＣノードはＢＳＣ／ＲＮＣによりサービスされる位置区域と関係する。 例えば、ＢＳＣ／ＲＮＣ９０は、設計によりこれもグローバル・ページング区域８０内にある位置区域９２、９４を有する。 各位置区域は、網計画者により定義された位置区域の地理的境界内に該当するセルを含む。 従って、位置区域９２はセル９６と９８とを含む。 より多いまたはより少ないセルをどこか１つの位置区域に含ませうることを理解すべきである。

ＲＣＤＢ７０の木構造はグローバル・ページング区域によるページングを可能とする網サービス区域のセルの地理的グループ分けを表す。 これと対照的に、従来のシステムでは、ユーザーのページングは個別の位置区域に従って実行され、ある位置区域で成功しなかった場合、網の全サービス区域上で実行される。 しかしながら、３６網でこれを実行することは非常に非効率的である、または不可能である。 加入者がローミングしていた最後の既知セルは網により知られているため、加入者のページングは、セルが属する適切なページング区域を選択することにより以前に位置していたセルで実行可能である。 さらに、加入者は選択したページング区域内の位置によりカバーされる区域へローミングした可能性が最大であるため、加入者が最も位置していそうな区域に焦点を当ててページングを有効に実施できる。 それ故、ＲＣＤＢ７０はＲＣＤＢ７０はＭＳＣプール５０を利用した網内で加入者（もちろん、その移動局を介して）をページングする有効的で実用的な方法を提供する。

図４を参照すると、各ページング区域８０、１０４、１１８でのセルの配置を平面図で図示するＲＣＤＢ７０のグローバル・ページング区域８０、１０４、１１８が図示されている。 ページング時に、ＭＳ２８がセル１にロームした場合、ＭＳ２８への呼を処理するプール５０のＭＳＣは、セル１が属する位置区域８０内のＭＳ２８をページしようと試行する。 しかしながら、ＭＳ２８から応答が得られない場合、システムはグローバル・ページング区域８０に対してＲＣＤＢ７０下で定義された全ての位置区域、すなわちこの例では位置区域９２と位置区域９４で、ＭＳ２８のグローバル・ページを実行することを試行する。 ＭＳ２８の最も最近の位置の情報（この場合、位置区域９２）を基に、ＲＣＤＢ７０は、位置区域９２がページング区域８０に所属し、グローバル・ページング区域８０に属する全ての位置区域にページングを命令することを決定する。 どのＭＳＣ区域に位置区域９２が属しているかに関する決定は、それ故ＲＣＤＢ７０の階層構造を基に行われる。

本発明はまた、加入者のローミング活動に従ってグローバル・ページング区域の境界を動的に定義する方法を提案する。 図３と図５とを参照すると、この場合のＲＣＤＢ７０は同様の構造を有するが、各位置区域に対して、位置区域の地理的区域を定義する中心２００と半径２０４の座標を保持することによりグローバル・ページング区域は動的に定義される。 ＭＳ２８に対してグローバル・ページングを実行すべきであるとシステムが決定した場合、位置区域８０の中心２００と半径２０４の座標を読み出すように、中心と半径座標はＲＣＤＢ７０に記憶される。

次いで、システムは新たなグローバル・ページング半径２０２へ半径を増大し、どの位置区域の中心が新たな円２１０に属するか検査する。 ＭＳ２８は円２１０内の全ての位置区域でページされる。 このように、最初のグローバル・ページングが成功しなかった場合、グローバル・ページング半径２０２がさらに増大され、新たなグローバル・ページングが新たな円２１０内で命令可能である。

最初の半径２０４を増加する因子は予め定義しておくか、または動的過程により制御可能である。 動的過程は次の段階に要約される：
段階１ ＭＳ２８がローミングしていた最後の「ｎ」位置区域をＶＬＲの加入者レコードに記憶する。 各位置区域に時間刻印も保持する。 時間刻印はＭＳ２８がこの位置区画に入った時を指示する。
段階２ システムがグローバル・ページングを実行する時、これは記憶した位置区域と時間刻印を検査する。 この情報が、ＭＳ２８が高速に移動している、すなわち異なる時間刻印間が短い時間間隔、を示している場合、システムはより大きなグローバル・ページング半径２０２を使用することを決定する。 しかしながら、ＭＳ２８が移動していないまたはゆっくりと移動していることを位置区画／時間スタンプが示している場合、より小さなグローバル・ページング半径が命令される。

上記の図５では、近接する全ての位置区域（ＬＡ２：ＬＡ７）の中心がグローバル・ページング半径２０２により作成された円２１０に属する。 それ故、システムは全ての近傍位置区域（ＬＡ２：ＬＡ７）へ加入者のページングを要求する。 この考えの別案は、各位置区域に対してＲＣＤＢ７０の内部に全ての近傍セルを定義することである。 この場合、グローバル・ページングが必要であると、システムは全ての近傍の位置区域を見出し、その全てにページングを要求する。 このグローバル・ページングが成功しなかった場合、システムはさらに１段階進行し、既にページしたものの全ての近傍位置区域のグローバル・ページングを要求する。

この機能は、ＭＳ２８がローミングした最新の位置がＭＳＣ／ＶＬＲに記憶された場合にのみ動作可能である。 この情報が存在しない場合、事業者はＭＳを連続的にページする、すなわち、最初にグローバル・ページング区域１、次いでグローバル・ページング区域２、最後に以上のもので見出されない場合にグローバル・ページング区域３、のように決定可能である。 事業者は代わりに、全カバレッジ区域のグローバル・ページングを実行する、またはＭＳを全くページしないよう選択することも可能である。

加入者がＭＳＣ／ＶＬＲから登録を外した場合最新の加入者位置はＭＳＣ／ＶＬＲには存在せず、以後この加入者の呼を受信した時に加入者プロファイルがＭＡＰ操作「データの復元」によりＨＬＲからダウンロードされる。 この可能性を減少させるため、ＭＳＣ／ＶＬＲは加入者プロファイルを出来る限り保持すべきで、メモリ不足または加入者データの損傷のような重大な問題がある時にのみこれを除去する、そうでない場合加入者レコードはＭＳＣ／ＶＬＲに保持すべきである。

最後に、ＭＳＣ／ＶＬＲ故障時には、全ての加入者データがＭＳＣ／ＶＬＲから消去される。 この場合及び大量のグローバル・ページングを避けるために、周期的更新位置を主に使用してＭＳＣ／ＶＬＲに相当数の加入者が再登録されるまで網はグローバル・ページングを抑止可能である。 グローバル・ページング抑止タイマが周期位置タイマと同様の値に設定された場合にこれが達成可能である。

上記の図示し記載した実施例は単なる例示である。 本発明の詳細と共に本発明の多数の特徴と利点を以上の説明に記載してきたが、開示は単に例示的なもので、添付請求の範囲に使用した用語の広範囲な一般的意味づけにより示される十分な程度まで変更が本発明の原理内で実施可能である。

本発明の特定の実施例と共に、上記利点は添付図面と関連する以下の説明を考慮するとより明らかとなる。

無線網の主要成分を図示するブロック及びシステム線図。

３Ｇ無線網の他の成分と関連するＭＳＣプールの一般的配置を図示するブロック及びシステム線図。

本発明のシステムと方法によりグローバル・ページングを達成するための無線構成データベースの使用を図示する。

グローバル・ページング区域のクラスタを図示する。

円形ページング区域の使用とページング半径の使用を図示する。 各図で対応する番号と記号は、他に指示しない限り対応する部品を参照する。