专利名称：用于为移动单元确定移动性指标的方法
技术领域：
本发明通常涉及移动通信系统，并且具体而言，本发明涉及一种在移动通信系统中寻呼移动单元的方法。
背景技术：
在移动或无线通信系统中，移动单元具备在无线通信系统内漫游的能力。当无线通信系统接收对于移动单元的呼叫请求时，该通信系统必须定位该移动单元以完成这次呼叫。
当加电时，或者当发出呼叫时，移动单元向所述无线通信系统注册。期望使该通信系统总是知道全部移动单元的位置，但是这将要求每个移动单元每当其移动到新的小区时发送一个位置更新。由于通信系统在接收入局呼叫请求时只需要知道移动单元的位置，以及更新消息的数量还将会占用通信系统处理该通信系统内的呼叫所需的带宽，因此这样做将会非常低效。
寻呼移动单元的处理消耗了MSC内的许多资源。这些资源包括寻呼信道的带宽、内部网络单元的处理器占用、以及用于在这些单元之间传输消息的带宽。由于通常要向可能包含该移动单元的许多小区广播寻呼，所以这种寻呼代价高昂。如果太少小区接收该寻呼，将有丢失移动单元的风险。如果过多小区接收每个寻呼，则可能随之产生资源短缺。
在当前的无线通信系统中，当MSC(移动交换中心)接收对于该移动单元的呼叫请求时，它在推测的小区中寻呼移动单元。寻呼算法典型地通过向有限的一组小区广播开始，然后逐步地向较大的组进行广播，以期望最终找到该移动单元。在理想情况下，将从非常小量的小区也许仅一个小区开始，然后逐步地扩大范围。但不幸的是，传送呼叫给移动单元在时间上是关键的。如果太多的寻呼尝试是必要的，那么所述呼叫方可能在找到移动单元之前就放弃了该呼叫。
发明内容
本发明提供了一种在无线通信系统中为移动单元确定移动性指标的方法。使用该移动性指标来确定定位移动单元的有效的寻呼策略。
移动单元时常是不移动的，而是固定的。移动单元的典型用户在一天的特定时间中，诸如当驱车上班或下班时是移动的，而在一天的其他时间，诸如当在工作或在家时是固定的。本发明利用了一种用于基于移动单元处于特定小区或其他交互作用区域的似然性，来确定寻呼移动单元的最佳方法的方法。
本发明提供了一种通过MSC寻呼移动单元的方法。该MSC基于与交互作用相关联的移动性指标和自该交互作用以来经过的时间，计算移动单元位于与当移动单元与MSC最后交互作用时同一小区或同一组小区的概率。从而该MSC能够避免在成功概率低的寻呼策略上浪费时间。
优选地基于移动单元与MSC的最后交互作用计算所述移动性指标。优选地为每个小区的每一扇区，以及还为作为整体的MSC计算所述移动性指标。还能够为任何明确定义的交互作用区域计算所述移动性指标。该MSC能够对位于同一小区及其紧接邻居、或位于同一子MSC寻呼区域、或位于同一MSC中计算所述移动性指标。在进一步的示意性实施例中，该MSC能够为一天的不同时间以及不同的用户计算所述移动性指标。
为了计算移动性指标，MSC确定移动单元与MSC的最后交互作用。该MSC确定用于该最后交互作用的移动单元的小区和扇区。在示意性的实施例中，该移动性指标是小区扇区的函数。服务繁忙高速公路的小区扇区意味着高移动性，而服务购物中心的小区扇区则例如意味着低移动性。所述MSC确定最后交互作用的时间。
当移动单元移动到新的寻呼区域中所发生的基于位置的注册意味着高移动性。通过移动单元周期性产生的基于时间的注册意味着低移动性。交互作用的所有方面小区、扇区、交互作用类型、时间、以及移动单元的种类，都能够被用来计算移动性指标。本发明的示意性实施例使用小区、扇区、以及交互作用类型进行计算。
在确定所述移动性指标之后，所述MSC然后确定寻呼策略。优选地，基于寻呼成功的概率确定该寻呼策略，所述概率为移动性指标和自最后交互作用以来所经过时间的函数。
本发明允许MSC基于所述移动单元与所述MSC的最后交互作用所意味的移动性以及该交互作用在多长时间之前发生来确定其第一寻呼策略。本发明因此允许MSC在期望是固定的移动单元上使用单个小区寻呼/或邻居寻呼。从而减少了无线通信系统中相当大的寻呼负荷。本发明提供了用于通过基于每个移动单元的移动性指标的有效的寻呼策略，定位移动单元的无线服务的方法，从而允许利用最小的但有效的寻呼资源消耗进行呼叫传送。
图1描述了根据本发明示意性实施例的通信系统的蜂窝网格。
图2描述了根据本发明的示意性实施例移动单元位于最后服务该移动单元的小区中的似然性的概率采样。
图3描述了根据本发明的示意性实施例通过MSC使用图8的移动单元寻呼数据库中的数据来寻呼移动单元的方法流程图。
图4描述了根据本发明的示意性实施例为来自要存储在图8的移动单元寻呼数据库中的图3的移动单元计算移动性指标步骤的流程图。
图5描述了根据本发明的示意性实施例用于收集有关要在图9的蜂窝统计数据库中存储的寻呼响应的统计数据的流程图。
图6描述了根据本发明的示意性实施例使用图9的蜂窝统计数据库中的数据创建图7中的蜂窝移动性数据库的流程图。
图7描述了根据本发明示意性实施例的蜂窝移动性数据库。
图8描述了根据本发明示意性实施例的移动单元寻呼数据库。
图9描述了根据本发明示意性实施例的蜂窝统计数据库。
图10描述了根据本发明示意性实施例的统计存储段的结构。
具体实施例方式
参考图1到10能够更好地理解本发明。图1描述了根据本发明示意性实施例的无线通信系统100的蜂窝网格199。无线通信系统100包括移动交换中心(MSC)(未示出)和多个基站111到117。每个基站分别在小区101到107所描绘的覆盖区域内发送和接收信号。该MSC执行呼叫处理、资源管理、以及用于无线通信系统100的其他功能，并控制基站111到117并与它们通信。
基站111到117与位于其小区内的移动单元进行通信。移动单元能够在小区之间移动，在这种情况下，将与移动单元的通信切换到与该新小区相关的新基站。
已经发现移动单元在大部分时间是不移动的。典型的移动单元在运动中诸如在往返上班时花费少量时间，而诸如在家中或在办公室中时，其绝大部分时间是固定的。
通过对已知是固定的移动单元仅仅使用一个小区寻呼或者邻居寻呼，能够减小相当大的寻呼负荷。到小区107的小区寻呼仅仅寻呼小区107的所有扇区。邻居寻呼将同样地寻呼小区107加上与小区107具有切换关系的所有小区，即小区101到106。如这里所使用的，术语“聚焦寻呼”指小区和邻居寻呼。
图2描述了根据本发明的示意性实施例移动单元位于最后服务该移动单元的小区中的似然性的概率采样200。
移动性指标201的可信度受时间影响。例如，在与通信系统的任何交互作用时，移动单元位于服务该交互作用的小区范围内的概率接近100％。随着时间的推移，该移动单元保持在服务所述最后交互作用的小区范围内的概率下降。在优选实施例中，能够将时间上的概率模型化为指数分布。能够通过公式1来描述这种概率。
P可寻呼的＝e-t/M(公式1)其中P可寻呼的是在与交互作用相关的小区中可寻呼到移动单元的概率；t是自移动单元和MSC之间最后交互作用以来的时间；M是移动性指标201。
根据本发明的示意性实施例，表示平均衰减时间的移动性指标M201用于预测在最后交互作用之后的任何时间t寻呼成功的概率。优选通过在MSC中记录寻呼响应活动来计算移动性指标201。所述通信系统然后基于移动性指标201确定寻呼消息的数量以开始发送。所选的寻呼类型是具有预定的成功概率的寻呼类型。
图7描述了图4和6中的算法所使用的蜂窝移动性数据库700。根据本发明的示意性实施例，通过小区711、扇区712、和交互作用类型713索引数据。小区711包括与交互作用相关联的小区。扇区712包括与交互作用相关联的小区的扇区。交互作用类型713包括高移动性、低移动性等。
表格包括移动性指标714和截止时间715作为相关数据。截止时间715包括表示使用聚焦寻呼的截止的自最后交互作用以来的已经过时间。该数据允许分配唯一的移动性指标和截止时间给小区、扇区、和交互作用类型的每一组合。该数据的目的是当移动单元完成匹配该数据库中记录的交互作用时，给移动单元分配相应的移动性指标和截止时间。行701到703表示该数据库中的样本记录。
本发明的示意性实施例利用建模技术使用图9中的蜂窝统计数据库产生图7中的蜂窝移动性数据库。时间连续区被划分成存储段。在示意性实施例中，每个存储段表示60秒。对于每个存储段，我们记录寻呼响应来自聚焦寻呼区域的概率。然后使指数分布适合于该数据。
对于包含时间t到2t的寻呼响应的存储段，能够显示出，如果给定t＝用于存储段中采样的平均时间P存储段是寻呼响应来自目标区域内的概率。
能够如下计算移动性指标201
P存储段＝e-t/M然后，能够使用以下公式计算移动性指标M201ln(P存储段)＝-t/MM＝-t/ln(P存储段)移动性指标M201用于计算用于任何概率P截止的截止时间为t截止＝-Mln(P截止)假设移动性指标201是20分钟并且已经选择P截止是95％。即，我们想要知道移动单元位于其目标范围内的机会为95％的时间。计算t截止为t截止＝-Mln(P截止)＝-20ln(.95)＝1.03分钟呼叫处理能够使用值t截止来决定是否使用聚焦寻呼。聚焦寻呼是对预定数量的基站发送的寻呼。作为低优先级处理，应该周期性地重新计算t截止。
尽管能够使用只来自一个寻呼响应的数据计算移动性指标，但是优选的是使用较大的采样。在本发明的示意性实施例中，使用至少5/(1-P存储段)个采样计算该移动性指标。
图3描述了根据本发明的示意性实施例通过MSC寻呼移动单元的方法流程图300。
所述MSC查找(301)移动单元寻呼数据库中的数据，该数据库包括最后交互作用的时间、交互作用类型、以及与该交互作用相关联的截止时间。优选地，基于移动单元与MSC的最后交互作用来计算所述截止时间，并在以下图4中更详细地对其进行描述。
在示意性实施例中，为每一小区，还为作为整体的MSC计算截止时间。在进一步的示意性实施例中，为更大的交互作用区域计算截止时间。所述算法为位于对于给定概率的与最后交互作用同一小区内计算截止时间。所述MSC能为位于同一小区及其紧接邻居、位于同一子MSC寻呼区域、或位于同一MSC内计算截止时间。在进一步的示意性实施例中，所述MSC能够为一天的不同时间和不同的用户计算截止时间。
如果数据不存在(302)，所述MSC使用(307)标准的寻呼过程。
如果自最后交互作用以来的经过时间大于截止时间(步骤304)，所述MSC使用(307)标准的寻呼过程。
如果数据存在以及自最后交互作用以来的经过时间小于截止时间，所述MSC发出(305)聚焦寻呼。
对于不同等级的粒度，移动单元能够具有不同的移动性指标。用于单个小区的移动性指标可能意味着低的成功概率，而用于寻呼小区及其所有邻居的移动性指标可能意味着高的成功概率。
图8描述了移动单元寻呼数据库的数据布局800。通过移动单元标识符811索引数据布局800，并且它包括最后交互作用的小区812、扇区813、时间814、和类型815作为相关的数据。还包括用于执行聚焦寻呼的截止时间814作为相关数据。图3中的寻呼算法使用移动单元寻呼数据库中的记录，以及通过图4中的移动记录更新算法创建这些记录。无论何时移动单元变为不激活或在另一个MSC中注册，都将优选地删除所述记录。
图4描述了根据本发明的示意性实施例为图3中使用的移动单元计算移动性指标的步骤的流程图400。
在结束移动单元和MSC之间的交互作用时，所述MSC确定(401)交互作用类型、位置、和时间。根据本发明的示意性实施例，移动单元和MSC之间的交互作用被分类成高移动性交互作用、低移动性交互作用、或模糊的交互作用。高移动性交互作用包括具有多于一次切换的呼叫和基于位置的AR。低移动性交互作用包括不具有切换的呼叫和基于时间的AR。模糊的交互作用包括具有一次切换的呼叫、加电AR、传送SMS消息或MWI消息。
在示意性的实施例中，移动性指标是小区扇区的函数。服务繁忙高速公路的小区扇区意味着高移动性。服务购物中心的小区扇区意味着低移动性。所述截止时间是移动性指标以及用于成功聚焦寻呼的期望概率的函数。
所述MSC然后查找(403)与蜂窝移动性数据库中的数据相关的截止时间。在示意性的实施例中，每个小区/扇区/交互作用将具有其自己的截止时间。
所述MSC然后更新(405)用于所述移动单元的移动单元寻呼数据库项目。利用截止时间、小区、扇区、和交互作用时间来更新该数据库。
图5描述了为小区、扇区、和交互作用类型的每一组合计算移动性指标和截止时间的记录统计的流程图500。每当所述MSC识别来自移动单元的寻呼响应时收集(501)统计。
在寻呼响应之后，所述MSC查找(502)移动单元寻呼数据库中的移动单元，以便确定交互作用时间、交互作用类型、和交互作用扇区小区。如果记录存在(503)，则使用该数据来查找(504)蜂窝统计数据库中的记录。
如果找到记录(505)，所述MSC使用移动单元寻呼数据库项目和当前的时间以确定(506)与交互作用相关的经过时间以及存储段。根据本发明的示意性实施例，存在15个存储段，每个存储段包含120秒的经过时间。即，所述第一存储段包含对于时间在0和119秒之间的数据，所述第二存储段包含对于时间在120和239秒之间的数据，等等。
如果所述存储段存在(507)，所述MSC使存储段响应计数器增加(508)1以及使所述存储段时间增加交互作用和寻呼响应之间的经过时间。如果所述寻呼响应位于交互作用的聚焦寻呼区域内(509)，则将成功计数器增加(510)1。
图9描述了蜂窝统计数据库900。蜂窝统计数据库900通过小区911、扇区912、和交互作用类型913进行索引，并包括一组存储段914-916作为相关数据。对于有理由期望预测成功的聚焦寻呼的所有交互作用类型，蜂窝统计数据库900优选地填充有MSC中的所有扇区小区。
图10描述了存储段数据结构1001。存储段数据结构1001包括三个字段时间1002、响应1003、和成功1004。对于任何给定的存储段t＝存储段时间/存储段响应P存储段＝存储段成功/存储段响应图6描述了使用图9的蜂窝统计数据库中的数据生成图7中的蜂窝移动性数据库的流程图600。可以立即使用所产生的蜂窝移动性数据库或者保存它用于将来的使用。
如果存在足够的采样，可以使用蜂窝统计数据库中的存储段计算移动性指标。根据本发明的示意性实施例，通过所述MSC所计算的采样最小数量是min_samples＝5/(1-P截止)这些采样应该来自其存储段概率接近于感兴趣的概率即P截止的存储段。
优选地周期性地运行蜂窝移动性数据库生成算法。该算法迭代并查找(602)蜂窝统计数据库中的每个记录。对于存在(603)的每个记录，所述算法选择(604)一组统计上有效的存储段。如果所述存储段是统计上有效的(605)，该算法将这些存储段一起进行求和(606)。也就是，将字段存储段响应、存储段成功、和存储段时间一起进行求和以产生总响应、总成功、和总时间。
所述算法计算(607)数据为t＝总时间/总响应P＝总成功/总响应移动性指标M＝-t/ln(P)t截止＝-Mln(P截止)所述算法利用该数据更新(608)蜂窝移动性数据库。
尽管已经以特定的实例描述了本发明，但是本发明并不限制于上述描述，而是仅仅限制于以下权利要求书所阐述的范围。
权利要求
1.一种用于寻呼移动单元的方法，包括为移动单元计算移动性指标；以及基于该移动性指标确定将要寻呼的小区的数量。
2.根据权利要求1所述的寻呼移动单元的方法，其中确定将要寻呼的小区数量的步骤包括利用自所述移动单元和移动交换中心MSC之间最后的交互作用以来的时间。
3.根据权利要求1所述的寻呼移动单元的方法，其中计算移动性指标的步骤包括利用所述移动单元与MSC的最后的交互作用。
4.根据权利要求1所述的寻呼移动单元的方法，其中计算移动性指标的步骤包括利用所述移动单元的小区扇区。
5.根据权利要求1所述的寻呼移动单元的方法，其中计算移动性指标的步骤包括利用所述移动单元和MSC之间最后的交互作用的时间。
6.根据权利要求1所述的寻呼移动单元的方法，其中计算移动性指标的步骤包括为与MSC相关的每一小区计算移动性指标。
7.根据权利要求1所述的寻呼移动单元的方法，其中计算移动性指标的步骤包括为MSC计算移动性指标。
8.根据权利要求1所述的寻呼移动单元的方法，其中计算移动性指标的步骤包括为与最后交互作用相同的小区及其紧接邻居计算移动性指标。
9.根据权利要求1所述的寻呼移动单元的方法，其中计算移动性指标的步骤包括为一天中的不同时间计算移动性指标。
全文摘要
本发明提供了一种寻呼移动单元的方法。为移动单元计算移动性指标。使用所述移动单元与MSC的最后交互作用、移动单元的小区扇区、以及所述移动单元和MSC之间最后交互作用的时间来计算所述移动性指标。该系统基于所述移动性指标，优选地利用自所述移动单元和移动交换中心之间的最后交互作用以来的时间，确定将要寻呼小区的数量。
文档编号H04W68/04GK1756437SQ20051010718
公开日2006年4月5日 申请日期2005年9月28日 优先权日2004年9月29日
发明者顾正彦, 大卫·M·沙伊贝尔胡特, 小哈罗尔德·罗伯特·史密斯, 卡尔·卓塞弗·斯皮斯 申请人:朗迅科技公司