5G網絡RRC非激活態專利分析

摘要：5G NR系統中提出了一種新的狀態RRC非激活態，以降低網絡連接延時，節省網絡連接時的信令消耗。本文針對RRC非激活態技術的專利申請情況進行分析，分別從申請趨勢、申請人、以及基礎專利及其同族專利的分布地域三個方面對各國針對RRC非激活態技術的專利申請做總體分析，接著，本文針對RRC非激活態技術的包括RRC三種狀態間轉換、RAN區域配置及更新、非激活態下的尋呼、非激活態下的移動性管理及數據傳輸的五個重要技術分支進行介紹，并介紹了各個技術分支下的重要專利申請。基于本文中RRC非激活態各個方面的分析介紹，使得我們對該RRC非激活態的專利申請及布局有了清晰的認識，為后續專利布局提供了依據。

關鍵詞：RRC非激活態；RRC空閑態；RRC連接態；通知區域更新；狀態轉換；尋呼；移動性管理

一、背景技術

傳統的LTE（長期演進）系統只有RRC Idle（RRC空閑態）和RRC Connected（RRC連接態）兩個狀態，在進行數據包傳輸時，LTE終端處于連接態，在數據包傳輸完畢后，eNB會釋放RRC連接使得LTE終端進入空閑態，以節省終端電能，進入空閑態時，會刪除UE AS上下文，在需要進行數據包傳輸時，LTE終端會重新發起RRC連接建立過程，與接入網、核心網之間建立上下文。但是終端在從RRC空閑態轉換到RRC連接態時，轉換的時間過長，并且會產生很多的信令開銷，為了使得UE迅速轉換為連接態以發送數據，同時減少狀態轉換過程中所帶來的信令開銷，在NR系統中，在RRC連接態和RRC空閑態引入了一種中間狀態，即為RRC inactive（RRC非激活態）[1]。

在非激活態中，在UE、接入網和核心網保留UE的上下文，且保留接入網與核心網之間的控制面和用戶面，因此，當需要將UE轉換至連接態時，僅需要RRC恢復過程即可實現，無需再次分配上下文過程，降低了轉換造成的延時及信令開銷。

在下文中，我們將針對5G網絡中非激活態專利申請情況進行總的分析，并針對非激活態的重要技術分支及重要專利進行介紹。

二、專利申請情況分析

本章節主要針對5G網絡非激活態的專利申請情況作整體分析，本章節的數據基礎主要對應于截至2022年4月11日在專利庫中所公開的專利申請，共10341篇。

下面對這些申請文件進行分析，分析主要包含以下幾個方面：申請趨勢分析、申請人情況分析、申請地域分析、技術領域分析和主要申請人專利情況分析。

（一）申請趨勢分析

由圖1可知，從2014開始有關于RRC_inactive技術的專利申請，但是在后續的3年間，申請數量變化趨勢相對緩慢，總數僅有406件，從2017年開始數據急劇上升，在2017年數據升至913件，2020年專利申請量達到最大，因在2020年5G相關技術均達到一個成熟期，因此，在2020年專利申請量達到頂峰后，2021年專利申請量略有下降，但申請數量仍較大，由于2022年專利申請大部分還未公開，因此，基于數據顯示，2021年基于RRC_inactive技術的專利申請數量極少。從上述數據可以看出，2017-2021年是針對RRC_inactive技術進行專利布局的高峰期，其占總申請量的83.78%。

（二）申請人情況分析

從圖2中可以看出，該技術的主要申請人均是通信領域的知名企業。其中，LG在RRC_inactive技術上的申請量為1297件，位居首位，約占總申請量的12.54%，華為和三星的申請量分別居于第二、三位，其中，華為的申請數量也占據了約10.84%的比例。并且，所列出的10位主要申請人中，有三個中國企業榜上有名，分別為華為、OPPO、vivo，中國申請量相對巨大，對5G中RRC_inactive技術的發展做出了重要貢獻。

（三）RRC_inactive技術基礎專利及其同族地域分布

由圖3可知，該技術分支基礎專利及其同族專利主要分布在國際局和五大局，其中中國、美國及國際局備受申請人青睞，受到市場及申請人的影響，除國際局外，在中國專利局及美國專利局的申請量是最大的。除了五大專利局及國際局之外，印度、中國臺灣、巴西（BR）、加拿大（CA）、俄羅斯（RU）等國家和地區市場也頗受重視，專利申請量也較高。從上圖可以看出，通信相關企業對于RRC_inactive技術在專利布局方面主要著重點在五大局及國際局，而從輻射的國家和地區看，通信相關企業也比較注重專利布局的地域全面性，基本覆蓋了常見的各個國家和地區。

三、RRC_inactive技術分支及重要專利

在現有的專利中，針對RRC_inactive主要討論了三種狀態間的轉換、RAN區域配置及更新、非激活狀態下的尋呼、非激活狀態下的移動性管理、非激活狀態下數據傳輸及非激活狀態下的系統信息獲取等，下文中針對一些較為重要的技術分支及其相關專利進行介紹。

（一）RRC狀態轉換介紹[2]及其重要專利

在RRC三種狀態即連接態、空閑態、非激活態之間的狀態轉換，主要是非激活態與連接態之間的相互轉換、空閑態與連接態之間的相互轉換及非激活態向空閑態的轉換。處于RRC非激活態的UE通過RRC恢復過程來轉換至已經掛起的RRC連接態，通過上述過程，能夠恢復SRB和DRB，還可以進行RNA的更新，網絡側拒絕恢復請求時，可以釋放UE到空閑態或非激活態。而RRC連接態與RRC空閑態之間的轉換與LTE系統中RRC連接態與空閑態間的轉換方式相同。例如，華為技術有限公司的專利CN105898894B記載了接入網根據UE的非激活態指示信息，在UE離開連接態進入非激活態時，保存UE的上下文信息，并向UE發送進入非激活態的命令；KT CORPORATION的專利US10440691B2記載了當UE改變狀態時，基于從移動性管理實體接收到的RRC狀態指令信息確定UE的RRC狀態，該RRC狀態與RRC空閑態及RRC連接態不同。

（二）RAN區域配置、更新及其重要專利

在傳統移動通信系統中，UE的位置區域主要包括核心網級別的位置區域，即由核心網控制的UE位置區域，也叫TA區域，根據TA值，核心網可以對UE進行跟蹤。在新一代移動通信系統中，UE的位置區域還包括接入網級別的位置區域，也稱為接入網通知區域RNA（RAN Notification Area），該位置區域用于接入網查找UE。由于UE的移動等因素，該RNA需要配置并更新。例如，電信科學技術研究院的專利US10999702B2為非激活態的終端定義了一種新的位置管理區域，即無線接入網側的無線接入網跟蹤區域RTA，該RTA為網絡側向UE發送尋呼的區域。

（三）非激活態下的尋呼及其重要專利

在5G NR非激活態中，網絡側給該狀態下的UE配置了網絡側通知區域，網絡側通知區域一般比UE的TA列表中的跟蹤區域小，網絡側有下行數據或信令傳輸時，網絡側需要給非激活態下的UE發送尋呼消息，而該尋呼過程是在網絡側通知區域內進行[3]。例如，電信科學技術研究院的專利CN107018497B記載了向非激活態的終端發送攜帶有是否發送尋呼消息的指示，在接收到終端的隨機接入序列滿足一定條件時，向終端發送尋呼消息；OFINNO TECHNOLOGIES， LLC的專利US10368334B2記載了基站從第二基站接收第一分組，并從核心網接收第二分組，判斷接收第一分組和第二分組的持續時間是否大于時間閾值，若是，向UE相關的RAN區域的第三基站發送第一RAN尋呼消息，以及無論持續時間是否大于時間閾值，所述基站均向第二基站發送第二RAN尋呼消息，基于針對第一RAN尋呼消息或第二RAN尋呼消息的響應判斷將第二分組發送至第二基站或第三基站。

（四）非激活態下的移動性管理及其重要專利

由于5G NR系統中引入了一種新的狀態RRC非激活態，在該狀態下，并沒有針對UE的移動性進行管理的方法，因此，非激活態下的移動性管理成了5G NR中一個新的研究方向。在UE處于非激活態時，UE通過小區選擇或重選的方式來保持移動性，而為了支持移動性，處于非激活態的UE還需要對信道進行測量，因此，測量、重選等在傳統網絡中的常見移動性管理過程成了針對非激活態下的終端的移動性管理的研究熱點[4]。例如，美國高通公司的專利US9338700B2記載了處于連接態的UE通過第一無線接入技術RAT從服務小區接收系統信息消息，響應于接收到該系統信息消息，UE向空閑態轉換，并利用第二RAT從服務小區向目標小區執行重選。

（五）非激活態下的數據傳輸及其重要專利

在傳統的4G網絡中，UE必須進入連接態，才可以傳輸數據，而在5G NR系統中，UE可以在RRC 非激活態下進行部分數據傳輸，這有效降低了數據傳輸延時，并降低了狀態轉變所需信令消耗。一般在非激活態下傳輸的數據為小數據，當數據量較大時，UE還是需要從非激活態向連接態進行轉換來進行數據傳輸[5-6]。例如，電信科學技術研究院的CN107645779B記載了處于非激活態的UE需要發送小數據時，通過配置或恢復與服務基站間的特定無線承載，來向基站發送數據。

四、結束語

相較于4G，5G中一個顯著的改變即提出了不同于RRC_IDLE、RRC_CONNECTED的第三個狀態，即RRC_INACTVIE。在該狀態下，由于釋放了大部分的無線資源，能夠節省終端的功耗，而在需要連接時，又因其保留了UE上下文信息及接入網與核心網之間的用戶面和控制面的連接，從而使得進入連接態時的速度較快，能夠降低接入時延，且減少了接入過程中的信令消耗，因此，對未來對通信時延要求較高的業務的實現，提供了降低時延的手段，因此，RRC_inactive將在5G發展中始終占據一定的地位，而新的狀態的加入，則會對系統產生新的要求，由此衍生的一系列問題及解決手段還需要繼續發現并解決，因此，針對RRC_inactive的研究在很長一段時間內還會持續。

根據當前專利趨勢分析狀況可知，當前雖然針對RRC_inactive技術的專利申請量將有所降低，但未來幾年，其申請量仍較為可觀，各企業針對上述技術的研究將會持續；根據當前專利申請企業分析狀況可知，我國企業在RRC_inactive技術上的專利申請量相對較低，除華為外，其他企業的申請量較低；根據當前專利申請覆蓋地域可知，各企業對專利布局的重視程度均較高，而對重要專利的研究分析發現，我國個別企業雖然申請量較少，在針對RRC_inactive技術的重要分支中的專利申請中的有效專利較多，這也預示著我國企業不僅重視量的申請，同樣重視申請的質量。

在每一代網絡的發展中，合理的專利布局對于占領市場發揮了重要的作用，通常是市場未入，專利先行，而未來將會展開6G技術的研發，因此，增大研發力度，找準研發方向，加快申請速度，合理專利布局將是企業發展的一條重要生命線。

作者單位：馬文文? ? 國家知識產權局專利局 專利審查協作江蘇中心

參? 考? 文? 獻

[1]鐘旻.3GPP關于5G若干技術規范輯錄（一）：網絡架構與NR協議架構（下）[J].數字通信世界，2021（12）：1-4+7.

[2]SofoniasHailu，MikkoSaily，OlavTirkkonen. RRC State Handling for 5G[J].in IEEE Communications Magazine， vol. 57， no. 1， pp. 106-113， January 2019， doi： 10.1109/MCOM.2018.1700957.

[3]SofoniasHailu， MikkoSaily.Hybrid Paging and Location Tracking Scheme for Inactive 5G UEs[J].2017 European Conference on Networks and Communications （EuCNC）， 2017， pp. 1-6， doi： 10.1109/EuCNC.2017.7980730.

[4]林平平，張光輝，李皛. 5G SA網絡的移動性管理研究[J]. 電子技術應用，2020，46（09）：7-13.

[5]林高全，曹芳，林錦全.一種降低5G上行數據傳輸時延的方案[J].通信技術，2021，54（06）：1412-1416.

[6]徐霞艷，張宏莉.5G小數據傳輸增強技術[J].移動通信，2022，46（02）：32-37.