5G網(wǎng)絡(luò)RRC非激活態(tài)專利分析

摘要：5G NR系統(tǒng)中提出了一種新的狀態(tài)RRC非激活態(tài)，以降低網(wǎng)絡(luò)連接延時(shí)，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)的信令消耗。本文針對(duì)RRC非激活態(tài)技術(shù)的專利申請(qǐng)情況進(jìn)行分析，分別從申請(qǐng)趨勢(shì)、申請(qǐng)人、以及基礎(chǔ)專利及其同族專利的分布地域三個(gè)方面對(duì)各國(guó)針對(duì)RRC非激活態(tài)技術(shù)的專利申請(qǐng)做總體分析，接著，本文針對(duì)RRC非激活態(tài)技術(shù)的包括RRC三種狀態(tài)間轉(zhuǎn)換、RAN區(qū)域配置及更新、非激活態(tài)下的尋呼、非激活態(tài)下的移動(dòng)性管理及數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈鍌€(gè)重要技術(shù)分支進(jìn)行介紹，并介紹了各個(gè)技術(shù)分支下的重要專利申請(qǐng)。基于本文中RRC非激活態(tài)各個(gè)方面的分析介紹，使得我們對(duì)該RRC非激活態(tài)的專利申請(qǐng)及布局有了清晰的認(rèn)識(shí)，為后續(xù)專利布局提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：RRC非激活態(tài)；RRC空閑態(tài)；RRC連接態(tài)；通知區(qū)域更新；狀態(tài)轉(zhuǎn)換；尋呼；移動(dòng)性管理

一、背景技術(shù)

傳統(tǒng)的LTE（長(zhǎng)期演進(jìn)）系統(tǒng)只有RRC Idle（RRC空閑態(tài)）和RRC Connected（RRC連接態(tài)）兩個(gè)狀態(tài)，在進(jìn)行數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)，LTE終端處于連接態(tài)，在數(shù)據(jù)包傳輸完畢后，eNB會(huì)釋放RRC連接使得LTE終端進(jìn)入空閑態(tài)，以節(jié)省終端電能，進(jìn)入空閑態(tài)時(shí)，會(huì)刪除UE AS上下文，在需要進(jìn)行數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)，LTE終端會(huì)重新發(fā)起RRC連接建立過(guò)程，與接入網(wǎng)、核心網(wǎng)之間建立上下文。但是終端在從RRC空閑態(tài)轉(zhuǎn)換到RRC連接態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)換的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，并且會(huì)產(chǎn)生很多的信令開(kāi)銷(xiāo)，為了使得UE迅速轉(zhuǎn)換為連接態(tài)以發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)減少狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中所帶來(lái)的信令開(kāi)銷(xiāo)，在NR系統(tǒng)中，在RRC連接態(tài)和RRC空閑態(tài)引入了一種中間狀態(tài)，即為RRC inactive（RRC非激活態(tài)）[1]。

在非激活態(tài)中，在UE、接入網(wǎng)和核心網(wǎng)保留UE的上下文，且保留接入網(wǎng)與核心網(wǎng)之間的控制面和用戶面，因此，當(dāng)需要將UE轉(zhuǎn)換至連接態(tài)時(shí)，僅需要RRC恢復(fù)過(guò)程即可實(shí)現(xiàn)，無(wú)需再次分配上下文過(guò)程，降低了轉(zhuǎn)換造成的延時(shí)及信令開(kāi)銷(xiāo)。

在下文中，我們將針對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)中非激活態(tài)專利申請(qǐng)情況進(jìn)行總的分析，并針對(duì)非激活態(tài)的重要技術(shù)分支及重要專利進(jìn)行介紹。

二、專利申請(qǐng)情況分析

本章節(jié)主要針對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)非激活態(tài)的專利申請(qǐng)情況作整體分析，本章節(jié)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)主要對(duì)應(yīng)于截至2022年4月11日在專利庫(kù)中所公開(kāi)的專利申請(qǐng)，共10341篇。

下面對(duì)這些申請(qǐng)文件進(jìn)行分析，分析主要包含以下幾個(gè)方面：申請(qǐng)趨勢(shì)分析、申請(qǐng)人情況分析、申請(qǐng)地域分析、技術(shù)領(lǐng)域分析和主要申請(qǐng)人專利情況分析。

（一）申請(qǐng)趨勢(shì)分析

由圖1可知，從2014開(kāi)始有關(guān)于RRC_inactive技術(shù)的專利申請(qǐng)，但是在后續(xù)的3年間，申請(qǐng)數(shù)量變化趨勢(shì)相對(duì)緩慢，總數(shù)僅有406件，從2017年開(kāi)始數(shù)據(jù)急劇上升，在2017年數(shù)據(jù)升至913件，2020年專利申請(qǐng)量達(dá)到最大，因在2020年5G相關(guān)技術(shù)均達(dá)到一個(gè)成熟期，因此，在2020年專利申請(qǐng)量達(dá)到頂峰后，2021年專利申請(qǐng)量略有下降，但申請(qǐng)數(shù)量仍較大，由于2022年專利申請(qǐng)大部分還未公開(kāi)，因此，基于數(shù)據(jù)顯示，2021年基于RRC_inactive技術(shù)的專利申請(qǐng)數(shù)量極少。從上述數(shù)據(jù)可以看出，2017-2021年是針對(duì)RRC_inactive技術(shù)進(jìn)行專利布局的高峰期，其占總申請(qǐng)量的83.78%。

（二）申請(qǐng)人情況分析

從圖2中可以看出，該技術(shù)的主要申請(qǐng)人均是通信領(lǐng)域的知名企業(yè)。其中，LG在RRC_inactive技術(shù)上的申請(qǐng)量為1297件，位居首位，約占總申請(qǐng)量的12.54%，華為和三星的申請(qǐng)量分別居于第二、三位，其中，華為的申請(qǐng)數(shù)量也占據(jù)了約10.84%的比例。并且，所列出的10位主要申請(qǐng)人中，有三個(gè)中國(guó)企業(yè)榜上有名，分別為華為、OPPO、vivo，中國(guó)申請(qǐng)量相對(duì)巨大，對(duì)5G中RRC_inactive技術(shù)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。

（三）RRC_inactive技術(shù)基礎(chǔ)專利及其同族地域分布

由圖3可知，該技術(shù)分支基礎(chǔ)專利及其同族專利主要分布在國(guó)際局和五大局，其中中國(guó)、美國(guó)及國(guó)際局備受申請(qǐng)人青睞，受到市場(chǎng)及申請(qǐng)人的影響，除國(guó)際局外，在中國(guó)專利局及美國(guó)專利局的申請(qǐng)量是最大的。除了五大專利局及國(guó)際局之外，印度、中國(guó)臺(tái)灣、巴西（BR）、加拿大（CA）、俄羅斯（RU）等國(guó)家和地區(qū)市場(chǎng)也頗受重視，專利申請(qǐng)量也較高。從上圖可以看出，通信相關(guān)企業(yè)對(duì)于RRC_inactive技術(shù)在專利布局方面主要著重點(diǎn)在五大局及國(guó)際局，而從輻射的國(guó)家和地區(qū)看，通信相關(guān)企業(yè)也比較注重專利布局的地域全面性，基本覆蓋了常見(jiàn)的各個(gè)國(guó)家和地區(qū)。

三、RRC_inactive技術(shù)分支及重要專利

在現(xiàn)有的專利中，針對(duì)RRC_inactive主要討論了三種狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換、RAN區(qū)域配置及更新、非激活狀態(tài)下的尋呼、非激活狀態(tài)下的移動(dòng)性管理、非激活狀態(tài)下數(shù)據(jù)傳輸及非激活狀態(tài)下的系統(tǒng)信息獲取等，下文中針對(duì)一些較為重要的技術(shù)分支及其相關(guān)專利進(jìn)行介紹。

（一）RRC狀態(tài)轉(zhuǎn)換介紹[2]及其重要專利

在RRC三種狀態(tài)即連接態(tài)、空閑態(tài)、非激活態(tài)之間的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，主要是非激活態(tài)與連接態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)換、空閑態(tài)與連接態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)換及非激活態(tài)向空閑態(tài)的轉(zhuǎn)換。處于RRC非激活態(tài)的UE通過(guò)RRC恢復(fù)過(guò)程來(lái)轉(zhuǎn)換至已經(jīng)掛起的RRC連接態(tài)，通過(guò)上述過(guò)程，能夠恢復(fù)SRB和DRB，還可以進(jìn)行RNA的更新，網(wǎng)絡(luò)側(cè)拒絕恢復(fù)請(qǐng)求時(shí)，可以釋放UE到空閑態(tài)或非激活態(tài)。而RRC連接態(tài)與RRC空閑態(tài)之間的轉(zhuǎn)換與LTE系統(tǒng)中RRC連接態(tài)與空閑態(tài)間的轉(zhuǎn)換方式相同。例如，華為技術(shù)有限公司的專利CN105898894B記載了接入網(wǎng)根據(jù)UE的非激活態(tài)指示信息，在UE離開(kāi)連接態(tài)進(jìn)入非激活態(tài)時(shí)，保存UE的上下文信息，并向UE發(fā)送進(jìn)入非激活態(tài)的命令；KT CORPORATION的專利US10440691B2記載了當(dāng)UE改變狀態(tài)時(shí)，基于從移動(dòng)性管理實(shí)體接收到的RRC狀態(tài)指令信息確定UE的RRC狀態(tài)，該RRC狀態(tài)與RRC空閑態(tài)及RRC連接態(tài)不同。

（二）RAN區(qū)域配置、更新及其重要專利

在傳統(tǒng)移動(dòng)通信系統(tǒng)中，UE的位置區(qū)域主要包括核心網(wǎng)級(jí)別的位置區(qū)域，即由核心網(wǎng)控制的UE位置區(qū)域，也叫TA區(qū)域，根據(jù)TA值，核心網(wǎng)可以對(duì)UE進(jìn)行跟蹤。在新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)中，UE的位置區(qū)域還包括接入網(wǎng)級(jí)別的位置區(qū)域，也稱為接入網(wǎng)通知區(qū)域RNA（RAN Notification Area），該位置區(qū)域用于接入網(wǎng)查找UE。由于UE的移動(dòng)等因素，該RNA需要配置并更新。例如，電信科學(xué)技術(shù)研究院的專利US10999702B2為非激活態(tài)的終端定義了一種新的位置管理區(qū)域，即無(wú)線接入網(wǎng)側(cè)的無(wú)線接入網(wǎng)跟蹤區(qū)域RTA，該RTA為網(wǎng)絡(luò)側(cè)向UE發(fā)送尋呼的區(qū)域。

（三）非激活態(tài)下的尋呼及其重要專利

在5G NR非激活態(tài)中，網(wǎng)絡(luò)側(cè)給該狀態(tài)下的UE配置了網(wǎng)絡(luò)側(cè)通知區(qū)域，網(wǎng)絡(luò)側(cè)通知區(qū)域一般比UE的TA列表中的跟蹤區(qū)域小，網(wǎng)絡(luò)側(cè)有下行數(shù)據(jù)或信令傳輸時(shí)，網(wǎng)絡(luò)側(cè)需要給非激活態(tài)下的UE發(fā)送尋呼消息，而該尋呼過(guò)程是在網(wǎng)絡(luò)側(cè)通知區(qū)域內(nèi)進(jìn)行[3]。例如，電信科學(xué)技術(shù)研究院的專利CN107018497B記載了向非激活態(tài)的終端發(fā)送攜帶有是否發(fā)送尋呼消息的指示，在接收到終端的隨機(jī)接入序列滿足一定條件時(shí)，向終端發(fā)送尋呼消息；OFINNO TECHNOLOGIES， LLC的專利US10368334B2記載了基站從第二基站接收第一分組，并從核心網(wǎng)接收第二分組，判斷接收第一分組和第二分組的持續(xù)時(shí)間是否大于時(shí)間閾值，若是，向UE相關(guān)的RAN區(qū)域的第三基站發(fā)送第一RAN尋呼消息，以及無(wú)論持續(xù)時(shí)間是否大于時(shí)間閾值，所述基站均向第二基站發(fā)送第二RAN尋呼消息，基于針對(duì)第一RAN尋呼消息或第二RAN尋呼消息的響應(yīng)判斷將第二分組發(fā)送至第二基站或第三基站。

（四）非激活態(tài)下的移動(dòng)性管理及其重要專利

由于5G NR系統(tǒng)中引入了一種新的狀態(tài)RRC非激活態(tài)，在該狀態(tài)下，并沒(méi)有針對(duì)UE的移動(dòng)性進(jìn)行管理的方法，因此，非激活態(tài)下的移動(dòng)性管理成了5G NR中一個(gè)新的研究方向。在UE處于非激活態(tài)時(shí)，UE通過(guò)小區(qū)選擇或重選的方式來(lái)保持移動(dòng)性，而為了支持移動(dòng)性，處于非激活態(tài)的UE還需要對(duì)信道進(jìn)行測(cè)量，因此，測(cè)量、重選等在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的常見(jiàn)移動(dòng)性管理過(guò)程成了針對(duì)非激活態(tài)下的終端的移動(dòng)性管理的研究熱點(diǎn)[4]。例如，美國(guó)高通公司的專利US9338700B2記載了處于連接態(tài)的UE通過(guò)第一無(wú)線接入技術(shù)RAT從服務(wù)小區(qū)接收系統(tǒng)信息消息，響應(yīng)于接收到該系統(tǒng)信息消息，UE向空閑態(tài)轉(zhuǎn)換，并利用第二RAT從服務(wù)小區(qū)向目標(biāo)小區(qū)執(zhí)行重選。

（五）非激活態(tài)下的數(shù)據(jù)傳輸及其重要專利

在傳統(tǒng)的4G網(wǎng)絡(luò)中，UE必須進(jìn)入連接態(tài)，才可以傳輸數(shù)據(jù)，而在5G NR系統(tǒng)中，UE可以在RRC 非激活態(tài)下進(jìn)行部分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸，這有效降低了數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)，并降低了狀態(tài)轉(zhuǎn)變所需信令消耗。一般在非激活態(tài)下傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為小數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)量較大時(shí)，UE還是需要從非激活態(tài)向連接態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)換來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸[5-6]。例如，電信科學(xué)技術(shù)研究院的CN107645779B記載了處于非激活態(tài)的UE需要發(fā)送小數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)配置或恢復(fù)與服務(wù)基站間的特定無(wú)線承載，來(lái)向基站發(fā)送數(shù)據(jù)。

四、結(jié)束語(yǔ)

相較于4G，5G中一個(gè)顯著的改變即提出了不同于RRC_IDLE、RRC_CONNECTED的第三個(gè)狀態(tài)，即RRC_INACTVIE。在該狀態(tài)下，由于釋放了大部分的無(wú)線資源，能夠節(jié)省終端的功耗，而在需要連接時(shí)，又因其保留了UE上下文信息及接入網(wǎng)與核心網(wǎng)之間的用戶面和控制面的連接，從而使得進(jìn)入連接態(tài)時(shí)的速度較快，能夠降低接入時(shí)延，且減少了接入過(guò)程中的信令消耗，因此，對(duì)未來(lái)對(duì)通信時(shí)延要求較高的業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)，提供了降低時(shí)延的手段，因此，RRC_inactive將在5G發(fā)展中始終占據(jù)一定的地位，而新的狀態(tài)的加入，則會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生新的要求，由此衍生的一系列問(wèn)題及解決手段還需要繼續(xù)發(fā)現(xiàn)并解決，因此，針對(duì)RRC_inactive的研究在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)還會(huì)持續(xù)。

根據(jù)當(dāng)前專利趨勢(shì)分析狀況可知，當(dāng)前雖然針對(duì)RRC_inactive技術(shù)的專利申請(qǐng)量將有所降低，但未來(lái)幾年，其申請(qǐng)量仍較為可觀，各企業(yè)針對(duì)上述技術(shù)的研究將會(huì)持續(xù)；根據(jù)當(dāng)前專利申請(qǐng)企業(yè)分析狀況可知，我國(guó)企業(yè)在RRC_inactive技術(shù)上的專利申請(qǐng)量相對(duì)較低，除華為外，其他企業(yè)的申請(qǐng)量較低；根據(jù)當(dāng)前專利申請(qǐng)覆蓋地域可知，各企業(yè)對(duì)專利布局的重視程度均較高，而對(duì)重要專利的研究分析發(fā)現(xiàn)，我國(guó)個(gè)別企業(yè)雖然申請(qǐng)量較少，在針對(duì)RRC_inactive技術(shù)的重要分支中的專利申請(qǐng)中的有效專利較多，這也預(yù)示著我國(guó)企業(yè)不僅重視量的申請(qǐng)，同樣重視申請(qǐng)的質(zhì)量。

在每一代網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展中，合理的專利布局對(duì)于占領(lǐng)市場(chǎng)發(fā)揮了重要的作用，通常是市場(chǎng)未入，專利先行，而未來(lái)將會(huì)展開(kāi)6G技術(shù)的研發(fā)，因此，增大研發(fā)力度，找準(zhǔn)研發(fā)方向，加快申請(qǐng)速度，合理專利布局將是企業(yè)發(fā)展的一條重要生命線。

作者單位：馬文文? ? 國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局 專利審查協(xié)作江蘇中心

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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