移动通信中的位置管理新技术 |
| 作者：中国移动 来源：中国移动 发布时间：2005-11-9 0:22:09 |
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1、引言
当前，移动通信产业正高速增长，截止1999年底，全球移动用户已超过4亿，预计2000年底接近6亿。人们在满足了话音和低速数据等基本业务后，更希望能发展会议电视，图像等多媒体业务。这便是下一代移动通信系统即第三代的发展目标。 第三代移动通信支持个人移动性和终端移动性，用户可以在任何时间和任何地点，使用任何固定或移动终端，通过个人通信号码和任何人进行通信。为了将呼叫传递给随意移动的用户，需要有一个高效的位置管理系统来跟踪用户的位置。位置管理主要由两部分组成。第一是位置登记。在这个过程中，移动终端周期性地向移动网报告其所在的接入点，以便移动网对其进行鉴权并更新位置记录。第二是呼叫传递，这一步要向移动网查询用户的位置记录以此来得知移动终端的位置。 当前位置管理的技术包括数据库结构的设计、信令网内不同部分之间信令消息的传输。随着移动用户数目的增加，需要新的或改进的方式来有效地支持连续不断增长的用户。其他问题包括：安全、动态数据库更新、排队时延、终端寻呼方式以及寻呼时延等。 ２、当前的位置管理策略 当前位置管理采用的是双层数据库，即原籍位置寄存器HLR和访问位置寄存器VLR。通常一个移动通信网的位置管理系统由一个HLR（存储在其网络内注册的所有用户的信息，包括用户预定的业务、记费信息、位置信息等）以及若干个VLR（它管理该网络中若干个位置区LA（Location Area）（一个位置区由一定数量的蜂窝小区组成）之内的移动终端组成。诸如呼叫处理、位置登记等网络管理功能通过7号信令系统实现。。 2.1 位置登记 为了正确无误地传递呼叫，移动通信网必须对每一个移动终端MT进行位置跟踪，如前所述，位置信息存储在两种数据库VLR和HLR中，当MT在移动通信网覆盖区域内移动时，存储在这些数据库中的数据可能不再准确。为了保证呼叫成功，应该周期性地更新数据库。 当MT向通信网报告其当前位置时，位置登记就开始了。当前采用的是MT一进入新LA就进行位置更新的方法。这里每一个LA由几个小区构成，一般地，属于同一个LA的BTS与相同的MSC连接。图3所示为MT进入一个新LA的位置登记过程。下面是位置登记过程中顺序执行的一些操作： (1) MT进入一个新LA并向新BS发送位置更新消息； (2) BS向MSC转发位置更新消息，MSC向其相应的VLR发出登记请求； (3) VLR更新MT的位置记录。如果新LA属于同一个VLR，则位置登记过程结束。如果属于不同的VLR，则新VLR根据MT的移动终端标识号MIN确定MT的HLR地址，并向HLR发送一个位置登记消息。 (4) HLR执行必要的操作对MT进行鉴权及记录新VLR的ID。HLR向新VLR发送登记应答消息。 (5) HLR向旧VLR发送登记删除消息； (6) 旧VLR删除MT的记录并向HLR发送一个删除应答消息。 在(3)-(6)步，信令消息在到达目的地之前可能经过几个中间STP，这取决于MT的当前位置和原籍位置。例如，一个在中国北京开户的移动电话用户很自然地分配一个位于北京的HLR。当这个用户漫游在美国纽约时，其移动电话的每一次位置更新都导致了四次SS7信令的越洋传输(如图3的(3)-(6)步)，这些消息在到达目的地前在SS7网中经过数个STP，产生了额外的负荷。这样，位置更新可能给SS7网带来严重的流量负荷。随着移动用户数目的不断增加，这种负荷会越来越严重。 2.2 呼叫传递 呼叫传递过程主要分为两步：a确定为被叫MT服务的VLR；b确定被叫MT当前正访问的小区。确定为被叫MT服务的VLR的数据库查询过程如下： （1） 主叫MT通过附近的基站向为其服务的MSC发出呼叫初始化信号； （2） MSC通过GTT确定被叫MT的HLR位址并向该HLR发送一个位置请求消息； （3） HLR 确定出为被叫MT服务的VLR，并向该VLR发送路由请求消息；该VLR将该消息发给为被叫服务的MSC； （4） MSC给被叫MT分配一个临时本地号码TLDN(Temporary Local Directory Number)，并向HLR发送一个带有TLDN的应答消息； （5） HLR将上述消息转发给为主叫MT服务的MSC； （6） 主叫MSC通过SS7网络向被叫MSC请求呼叫建立。 上述过程允许网络建立从主叫MT到为被叫MT服务的MSC的连接。但由于每个MSC与一个LA相联系，而每个LA又有多个小区，这就需要一种机制来确定被叫MT所在的小区位置。在当前的移动通信网中，这一过程是通过寻呼来完成的。 3. 位置登记和呼叫传递的新技术 在这个领域的研究一般分为两类：其一是基于集中式数据库结构，是IS-41位置管理策略的延伸，就是在保持基本的数据库网络结构不变的前提下来对IS-41进行改进。这种方案的优点是无须做重大的修正即可用于当前的移动通信网。另一种方案采用全新的数据库结构，需要一套新方法进行位置登记和呼叫传递，大部分这类方法是基于分布式数据库结构。下面分别讨论集中式和分布式管理策略。 3.1 集中式管理策略 在这种策略下，位置管理数据库由基于IS-41的双重数据库组成，另外还采用了一些优化措施，以达到减小位置管理开销的目的。 a) 动态分层方案 第一个集中式数据库体系结构是[1]提出的。其基于IS-41标准并新加入了一级叫目录寄存器DR的数据库。每一个DR覆盖数个MSC的服务区域。DR的首要功能是为在其服务区内的MT进行周期性的计算及存储位置指针的配置。每一个MT都有其唯一的指针配置。DR有三种位置指针： 1） 存储在为MT服务的DR中的本地指针，该指针指出当前为MT服务的MSC； 2） 存储在远端DR中的直接远端指针，指出当前为MT服务的MSC； 3） 存储在远端DR中的间接远端指针，其指出当前为MT服务的DR； 此外，MT的HLR可以配置存储一个指针或者配置指向MT的服务DR或者指向MT的服务MSC。但有时可能不设任何指针，而采用纯IS-41方案反而会更有效。 该方案的功能采用下述方法能更好地进行描述。设想给定的MT的HLR位于北京，而现在它漫游在成都。如果有相当数量的来自南京的电话呼叫该MT，则在南京的DR中可以为MT设置一个直接或间接的远端指针。当来自南京的该MT的下一个呼叫发起时，主叫的MSC首先查询该DR，则呼叫就可以立即转向成都而不必查询位于北京的HLR，这就减少了呼叫传递的信令开销。另外，HLR可 |
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