路由区更新优化 本发明涉及移动终端从一个无线电接入覆盖区运动到另一个无线电接入覆盖区时发生的路由区更新(RAU)，具体涉及移动终端是在不发射或接收数据时的所谓备用方式下的这种运动。
GSM(全球移动通信系统)无线电覆盖，它也可称之为第二代(2G)无线电覆盖，在今日是相当广阔的。在引入UMTS(通用移动通信系统)时，它也可称之为第三代(3G)无线电覆盖，预期UMTS无线覆盖局限于城市区域。因此，UMTS无线电覆盖仅仅覆盖GSM较广阔无线电覆盖区中的部分区域。即使在UMTS的覆盖区内，不能期望UMTS无线电覆盖是邻接的。例如，假设UMTS使用的频率高于GSM使用的频率，楼内穿透能力不如GSM的强。这就导致在总的UMTS覆盖区内存在没有UMTS覆盖的多个小孤立区(pocket)(例如，大楼内部)。因此，在这些孤立区中只可以利用GSM无线电覆盖。
双模式GSM和UMTS移动终端(移动终端是指UMTS中的用户设备(UE))可以利用两种无线电接入系统中的任一种进行通信。若通过UMTS无线电链路通信的双模式移动终端走出UMTS覆盖到达仅仅是GSM覆盖的区域，可以预期，通过GSM无线电链路继续进行通信，但服务质量大大下降。类似地，在仅仅是GSM无线电链路区内的双模式移动终端进入到UMTS覆盖区时，可以预期，转换到UMTS无线电链路以提高服务质量。
因此，当双模式移动终端在无线电接入区域内到处移动时，可以预期，可利用的无线电接入系统发生变化时，无线电接入类型也随之变化。当移动终端在两种无线电接入区域之间移动时，发生路由区更新，把与特定无线电接入类型相关的路由区内移动终端的位置报告给所需的支撑网。两种无线电接入系统之间的变化涉及到附加的信令，还可能导致两种系统之间转变时发生的运行中断。附加信令和运行中断的影响取决于所选的网络结构和协议。
分组数据通信可以是突发性的，当移动终端不在送出或接收数据时，可以有相当长的时间周期。当移动终端是在GSM网中的分组通信方式时，它通过GPRS接口进行通信。在送出最后分组之后的某个暂停时期，移动终端转变到备用状态。在UMTS网中，在没有活动地某个暂停时期，移动终端首先转变到所谓的‘UTRAN注册区(URA)连接’状态。在URA连接状态下，移动终端与UTRAN之间的连接保持在Iu链路上。在较长的时间周期之后，可以去掉UTRAN中给移动终端识别链路的上下文(context)，Iu连接被撤消。在UMTS标准中，还没有给撤消Iu连接之后的移动终端状态给予任何特定的名称，此处称它为UMTS备用状态。
在所建议的GSM和UMTS备用状态实施方案中，当移动终端始终在无线电接入系统覆盖区之间移动时，即使它是在备用状态，该移动终端总是进行路由区更新。
本发明的目的是提供一个改进的方法，用于减少不必要的路由区更新；当移动终端在备用状态之后开始通信时，该方法仍能保证移动终端的位置是已知的。
按照本发明，提供一种有公共路由区的分组无线电接入网结构中控制路由区更新的方法，该路由区是受核心网的控制以及受第一无线接入系统和第二无线接入系统的支持，其中至少在第一无线电接入系统中，提供这样一种工作方式，在完成数据传输以后，保持移动终端与第一无线接入系统之间的无线电链路，在启动下一次数据传输时，只有当移动终端位于第二无线接入系统中时，才发生路由区更新，其中，在分组传输是由网络启动时，第一无线电接入系统接收寻呼请求，且响应于接收到该寻呼请求，第一无线电接入系统寻呼核心网公共路由区。
通过给核心网送出寻呼请求，第一无线电接入系统可以寻呼核心网公共路由区。
响应于该寻呼请求，核心网可以送出寻呼请求给第二无线电接入系统。
第一无线电接入系统可以是UMTS系统，而第二无线电接入系统可以是GSM系统。UMTS系统可以产生RNTI寻呼信号给公共路由区，而核心网可以产生P-TMSI寻呼信号给核心网路由区。
基于RNTI寻呼信号，核心网可以产生改变的寻呼信号给第二路由区。
移动终端可以用路由区更新响应于该寻呼信号。
若分组传输是由移动终端启动的，则分组传输启动可以包括路由区更新。
因此，在2G环境与3G环境之间来回运动而没有送出任何数据的的移动终端(或用户设备)不产生任何的信令。这种在2G环境与3G环境之间的频繁转换很可能发生在参差不齐的3G覆盖区的边缘。
这就允许几乎所有服务GPRS支持节点(SGSN)的2G和3G实施装置保持独立。从新的接入网送出任何数据之前完成路由更新(RAU)导致从2G到3G的上下文传送，还建立合适的状态机和协议栈。
现在，参照附图通过例子描述本发明，在这些附图中：
图1表示GSM覆盖区中参差不齐的UMTS无线电覆盖性质；
图2表示有不同路由区的普通UMTS和GSM网络结构，具有各自不同的服务GPRS支持节点；
图3表示UMTS和GSM路由区是公共的网络结构，具有共享的GPRS节点；和
图4表示UMTS和GSM路由区是公共的网络结构，具有部分共享的GPRS节点；和
图5表示进一步改变图2网络结构以改进UMTS移动终端中‘URA连接’状态特定例子的路由区更新方法。
图1表示GSM区中预期UMTS所提供的覆盖。阴影区代表仅仅GSM(2G)覆盖的区域。非阴影区代表GSM(2G)和UMTS(3G)二者覆盖的区域。因此，整个区域2是由GSM覆盖的。区域2内较小的区域4是由GSM和UMTS共同覆盖的。然而，参考数字6表示的孤立区存在于UMTS覆盖区域内，因此，孤立区6中仅仅是GSM覆盖。
图1所示支持无线电覆盖的当前普通网络总体结构在图2中表示。我们考虑，GSM无线电接入区和UMTS无线电接入区是有不同路由区的独立系统，每个路由区是由不同服务GPRS支持节点(SGSN)提供服务。因此，每个SGSN是与不同的路由区相联系。SGSN给各自的无线电系统提供支持节点以支持分组交换通信。
参照图2，GSM无线电接入区支持表示为RA1的第一路由区200，而UMTS无线电接入区支持表示为RA2的第二路由区202。可以看出，第二路由区RA2重叠在第一路由区RA1上。
第一路由区RA1是与GSM/GPRS BSS 204和SGSN 208相联系，SGSN 208可以标记为2G SGSN，因为它支持2G GSM/GPRS网。第二路由区RA2是与UMTS地面无线电接入网(UTRAN)206和SGSN210相联系，SGSN 210可以标记为3G SGSN，因为它支持3G UMTS网。公共2G/3G网关GPRS支持节点(GGSN)212支持2G GSM/GPRS网和3G UMTS网。
连接214把GSM/GPRS BSS 204连接到支持路由区RA1中GSM/GPRS小区的基站。GSM/GPRS BSS 204经Gb接口连接218连接到2G SGSN 208，而2G SGSN 208经连接222连接到2G/3G GGSN212。UTRAN 206经连接216连接到UMTS核心网。连接216把UTRAN206连接到支持路由区RA2中UMTS小区的基站。UTRAN 206经Iu接口连接220连接到3G SGSN 210，而3G SGSN 210经连接224连接到2G/3G GGSN 212。2G SGSN 208与3G SGSN 210之间经Gn接口连接209互相连接。
若移动终端与GSM/GPRS和UMTS二者兼容，则当该移动终端是在两种系统覆盖的无线电接入区时，它可以连接到任何一种网络。在支持GSM/GPRS和UMTS的分组传输中，移动终端最好工作在UMTS方式，利用其支持的较好传输优点。
在图2的普通网络结构中，每次移动终端在2G覆盖与3G覆盖之间移动时，不管该移动终端是在什么状态，即，它是在备用方式或不在备用方式，都要求路由区更新(RAU)。这些RAU给各个SGSN报告移动终端的位置(即，在路由区RA1或RA2)，还在数据传输要求的SGSN中建立部分协议栈。
移动终端在2G与3G之间移动时进行的RAU是SGSN之间的RAU，因此，原籍位置寄存器(HLR)也需要被更新，因为HLR存储特定移动终端的正确SGSN编号。因此，每次移动终端从一个SGSN‘移动’到另一个SGSN时，HLR需要被更新。为了简化，在图2的网络结构中没有画出HLR互连，因为它与本发明无关，本领域专业人员是明白的。
PDP上下文是移动终端在通信中启动的上下文。若用户有激活的PDP上下文，则必须建立GGSN和GPRS隧道协议(GTP)链路。当具有激活PDP上下文的移动终端从一个SGSN移动到另一个SGSN时，GGSN与SGSN之间的GTP需要被更新。这两个都涉及到相当大量的信令总开销。
显而易见，备用方式下移动终端在两个路由区之间移动时发生的这些路由区更新浪费了宝贵的资源。避免RAU更新不仅减少信令业务，而且还提高服务质量(QoS)。
每当备用方式下移动终端在2G与3G之间移动时总能避免RAU的网络结构在图3中表示。在图3中利用相同的参考数字表示对应于图2中所示的那些元件。
图3中网络结构不同于图2中网络结构的是，2G SGSN 208和3GSGSN 210被单个2G/3G SGSN 300代替，2G/3G SGSN 300经Gb接口连接218连接到GSM/GPRS BSS 204和经Iu接口连接220连接到UTRAN 206。2G/3G SGSN 300经连接302连接到2G/3G GGSN 212。
由于共享2G/3G SGSN 300，图2中的路由区RA1和RA2变成共享的路由区，在图3中用RA3表示。因此，GSM/GPRS BSS 204支持对应于路由区RA3的无线电接入区，它用用参考数字304表示。类似地，UTRAN 206支持对应于相同路由区RA3的无线电接入区306。
在图3的网络结构中，2G和3G无线电接入系统是被相同的SGSN服务，因此与相同的路由区相联系。在跨越2G与3G之间的覆盖区时，可以避免路由区更新的要求。然而，采用这种结构，SGSN变得相当复杂。这是因为备用状态下移动终端在2G与3G之间移动时不产生无线电接入更新。换句话说，SGSN不能察觉到移动终端的位置，该移动终端可以位于路由区的2G部分或3G部分。因此，当一个分组从网络传输给移动终端到达SGSN时，SGSN必须在2G和3G无线电接入系统中寻呼移动终端，以确定该移动终端的位置。在寻呼移动终端时，SGSN在路由区中广播识别该移动终端的寻呼信号。寻呼信号给其中被识别的移动终端指出，核心网络有分组要传输给该移动终端。当移动终端接收到识别该移动终端的选呼信号时，若移动终端准备接收该分组，就送出寻呼响应给网络。
SGSN中2G和3G网络的协议栈和移动性管理状态机是不同的。取决于移动终端的寻呼响应来自2G或3G区，移动性管理状态机必须适应于正确的行为。在送出数据到移动终端之前，必须建立正确的协议栈。所有这些必须基于寻呼响应在SGSN内自主地完成。这使移动性管理状态机变得复杂化。若移动终端有待送出的数据，情况会更加复杂。必须准备SGSN以接收备用状态下任何时候来自2G或3G的数据。这是很复杂的，因为正确的协议栈在移动终端送出数据之前还没有建立，在送出数据分组之前完全没有交换的信令消息。
按照本发明，图4中表示对图3中网络结构作更进一步的改进。类似地，在图4中利用相同的参考数字表示对应于图2或3中所示的那些元件。
图4中网络结构类似于图3中所示的网络结构，不同的是，2G/3GSGSN 300被部分分开的2G/3G SGSN 400代替。分开的2G/3G SGSN400比图3中组合的2G/3G SGSN 300允许实施更大的2G和3G元件分离。这可以使SGSN中的2G部分和3G部分很大地分开，从而简化SGSN的开发。如图4所示，2G/3G SGSN包括：2G功能部分406和3G功能部分404。
按照本发明，路由区仍然是公共路由区RA3，RA3横跨2G无线电接入区和3G无线电接入区。
在相同的路由区内，2G无线电接入区与3G无线电接入区之间移动的备用工作方式下移动终端不进行路由区更新。因此，参照图1，备用方式下移动终端从一个孤立区6进入到3G覆盖区4，然后再进入到2G覆盖区2，该移动终端并不进行任何的路由区更新。
当备用状态下的移动终端要求送出数据时，则发生两种操作中的一种操作。若移动终端是在与上次送出数据时相同的无线电接入网中，则送出新数据所遵从的过程正好是那个无线电接入网中2G或3G所规定的。若移动终端是在与上次送出数据时不同的无线电接入网中，则在送出数据之前必须完成路由区更新。例如，备用状态下2G中的移动终端在跨越进入3G中时不进行路由区更新，但当移动终端有数据发送时，若它仍然保留在3G无线电接入区，则需要进行路由区更新。
当移动终端是在备用状态下的2G或3G中时，若SGSN接收到要送给该移动终端的数据，则它必须寻呼包括2G覆盖和3G覆盖的整个路由区。若移动终端是在与上次送出数据时相同的无线电接入网中，则所遵从的过程正好是2G或3G中所规定的，产生正常的寻呼响应。若移动终端在它上次送出或接收数据与寻呼消息之间的时间内，它已经在2G与3G之间变化，则完成路由区更新代替寻呼响应。然后，该网络接收这个路由区更新作为寻呼响应。
因此，若备用状态下移动终端在2G环境与3G环境之间来回移动而不送出数据，则不会产生任何的信令。这种在2G环境与3G环境之间的频繁转换很可能发生在参差不齐的3G覆盖边缘。
因此，只有在发射或接收数据时才有必要进行路由区更新。
这可以使SGSN中几乎所有的2G和3G装置保持分开。从其他接入网送出数据之前完成的RAU导致移动终端的上下文传送从2G功能部分到3G功能部分404，且还建立合适的状态机和协议栈。
寻呼消息仍然必须经两种接入网送出，但其他的SGSN只需要透明地传送寻呼消息，不用处理它或保持任何的状态机。
SGSN从RAI和P-TMSI中识别用户上次究竟是在2G网或3G网络中注册，应该是可行的。通常，RAI提供这种区分。如在这种情况下，若给3G和2G利用相同的RAI，则2G和3G的P-TMSI地址空间应该是不相交的。这是一个操作员配置问题。
在周期路由区更新定时器用尽时，若移动终端恰好是在“其他的”覆盖区，如果需要进行正规的周期路由区更新，则考虑在那个接入网中注册。
以上，我们讨论了移动终端处在备用状态时提高效率的方法。如上所述，对于GSM/GPRS工作方式下的移动终端，该移动终端是在激活的通信状态或备用状态。对于UMTS工作方式下的移动终端，该移动终端还有称之为URA连接状态的‘预备用’工作方式。
在这个URA连接状态时，虽然不发生分组传输，当移动终端在URA周围运动时，仍然发生UTRAN注册区更新。所以，把以上讨论的原理应用到URA连接状态中也是有利的，若没有要发射的数据，则不进行路由更新。虽然以上讨论的方法部分地适用于URA连接状态，但是，如以下所讨论的，它具有妨碍其普遍适用的缺点。
在URA连接状态，UTRAN中的无线电网络控制器(RNC)保持与路由区中移动终端之间的链路，而3G SGSN经Iu接口连接220保持与UTRAN 206之间的链路。若应用上述的原理，则当移动终端在不同的无线电接入区之间移动时，在URA连接状态下，它不进行路由区更新。当移动终端有要发射的数据时，若现在它连接到不同的无线电接入网，则进行路由区更新。因此，当移动终端发射数据时，上述备用工作方式下的方法原理也适用于URA连接状态。
若应用备用方式的原理和移动终端在URA连接状态下不进行路由区更新，在网络启动数据传输时，则可能出现问题。在URA连接状态，如上所述，由于保持在UTRAN与路由区之间的链路，网络仍然设想该移动终端依附于UMTS无线电接入系统。因此，当网络希望发送数据时，该网络只从UTRAN中寻呼URA。若移动终端自上次分组传输以后还没有从3G路由区移动，则操作正常进行。然而，若移动终端已经移动，则UTRAN的寻呼是不成功的，因为GSM/GPRS无线电接入系统没有执行寻呼操作。因此，上述备用状态下减少路由区更新的方法在URA连接工作方式下不能安全地被执行。
所以，以下提出一个改进的方法，当支持UMTS操作的移动终端在URA连接状态时，该方法更有效地执行路由区更新。这个方法不局限于图3或4的网络结构。虽然它可以适用于这种结构，但它在诸如图2的结构中也是同样有效的，其中各个无线电接入系统的SGSN是完全分开的。
参照图5，其中画出相当于图2中的网络结构，其目的是说明本方法应用于URA连接工作方式。相同的参考数字表示相同的元件。
参照图5，路由区RA2通常被分成多个UTRAN注册区500。在URA连接状态，UTRAN保持移动终端保留的上下文，特别是UTRAN注册区，当移动终端最后作分组传输时，它是最后在该注册区中。UTRAN经Iu接口连接到3G SGSN 210。
在普通的系统中，在URA连接状态下网络希望送出数据给移动终端时，UTRAN中的无线电网络控制器(RNC)寻呼整个路由区RA2，因为从3G SGSN到UTRAN之间所保持的连接。不寻呼路由区RA1。若移动终端在URA连接状态下进入到路由区RA1，则发生路由更新。
按照这个新的技术，若移动终端在URA连接状态下，当该移动终端在无线电接入区之间移动时，不发生路由区更新。
若移动终端希望送出数据，如同以上描述备用状态下的操作，在移动终端自上次通信以后已移动到新的无线电接入区时，则该移动终端进行路由区更新。
若网络希望送出数据到移动终端，则如同常规的那样，给UTRAN提供一个指示，它仍然有移动终端(称之为UMTS中的UE)经Iu接口到SGSN的联系。如以下所讨论的，对它的响应是，UTRAN发出两个寻呼信号。
第一寻呼信号是普通的无线电网临时标识符(RNTI)寻呼信号，发给UMTS无线电接入网支持的URA路由区RA2。第二寻呼信号是启动寻呼路由区RA1的寻呼信号。第二寻呼信号可以有几种形式。第二寻呼信号在Iu接口到3G SGSN中需要新的‘寻呼请求’消息。
在第一个实施例中，该路由区是利用标准分组临时移动用户标识符(P-TMSI)寻呼信号寻呼的。这不要求在Gb接口或空中接口上规定的任何新消息。通过线220上的相关Iu连接到3G SGSN 210送出寻呼请求，UTRAN产生第二寻呼信号。响应于接口220上的寻呼请求，3G SGSN 210建立带P-TMSI标识符的寻呼消息，并把它送到线209上的Gn接口到2G SGSN 208。或者，对于一个组合的2G/3GSGSN，在内部传送P-TMSI标识符。
响应于P-TMSI寻呼信号，2G SGSN 208与GSM/GPRS BSS 204通信，由它送出P-TMSI寻呼信号到路由区RA1。
在第二个实施例中，2G路由区和3G路由区是利用RNTI标识符寻呼的。这要求在Gb接口和GSM/GPRS BSS与2G网络之间空中接口上规定的新消息。UTRAN产生新的寻呼消息类型，经3G SGSN和2G SGSN送出到GSM/GPRS BSS。然后，GSM/GPRS BSS向路由区RA1广播新的寻呼消息。
如以上所描述的，接收移动终端的路由区更新作为网络的寻呼响应。
虽然本发明的描述是具体参照无线电接入区是GSM/GPRS和UMTS的环境，应当理解，本发明可以更广泛地应用于至少有两种无线电接入区重叠的环境。