專利名稱：移動通信網(wǎng)絡及其數(shù)據(jù)傳輸方法
技術領域：
本發(fā)明涉及移動通信技術，特別涉及移動通信網(wǎng)絡及其數(shù)據(jù)傳輸方法。
背景技術：
通用移動通信系統(tǒng)(Universal Mobile Telecommunications System，簡稱“UMTS”)是采用寬帶碼分多址(Wideband Code Division Multiple Access，簡稱“WCDMA”)空中接口技術的第三代移動通信系統(tǒng)，通常也把UMTS系統(tǒng)稱為WCDMA通信系統(tǒng)。UMTS系統(tǒng)采用了與第二代移動通信系統(tǒng)類似的結(jié)構，如圖1所示，包括通用移動通信系統(tǒng)地面無線接入網(wǎng)(UMTSTerrestrial Radio Access Network，簡稱“UTRAN”)和核心網(wǎng)(Core Net，簡稱“CN”)。其中UTRAN用于處理所有與無線有關的功能，而CN處理UMTS系統(tǒng)內(nèi)所有的話音呼叫和數(shù)據(jù)連接，并實現(xiàn)與外部網(wǎng)絡的交換和路由功能。CN從邏輯上分為電路交換(Circuit Switching，簡稱“CS”)域和分組交換(Packet Switching，簡稱“PS”)域。UTRAN、CN與用戶設備(UserEquipment，簡稱“UE”)一起構成了整個UMTS系統(tǒng)。
UTRAN的結(jié)構如圖2所示，它包含一個或多個無線網(wǎng)絡子系統(tǒng)(RadioNetwork Subsystem，簡稱“RNS”)。每一個RNS由一個無線網(wǎng)絡控制器(RadioNetwork Controller，簡稱“RNC”)和一個或多個基站(NodeB)組成。
NodeB是WCDMA系統(tǒng)的基站(即無線收發(fā)信機)，包括無線收發(fā)信機和基帶處理部件。通過標準的Iub接口和RNC互連，主要完成Uu接口物理層協(xié)議的處理。它的主要功能是擴頻、調(diào)制、信道編碼及解擴、解調(diào)、信道解碼，還包括基帶信號和射頻信號的相互轉(zhuǎn)換等功能。
RNC是無線網(wǎng)絡控制器，用于控制UTRAN的無線資源，主要完成連接建立和斷開、切換、宏分集合并、無線資源管理控制等功能。具體如下(1)執(zhí)行系統(tǒng)信息廣播與系統(tǒng)接入控制功能；(2)切換和RNC遷移(Relocation，或重定位)等移動性管理功能；(3)宏分集合并、功率控制、無線承載分配等無線資源管理和控制功能。
UTRAN中使用了Iu系列接口，包括Iu，Iur和Iub接口。
Iu接口是連接UTRAN和CN的接口。類似于全球移動通信系統(tǒng)(GlobalSystem for mobile Communication，簡稱“GSM”)系統(tǒng)的A接口和Gb接口。Iu接口是一個開放的標準接口。Iu接口控制面協(xié)議是無線接入網(wǎng)應用部分(Radio Access Network Application Part，簡稱“RANAP”)，用戶面協(xié)議是通用無線分組服務隧道協(xié)議(GPRS Tunneling Protocal，簡稱“GTP”)協(xié)議。
Iur接口是連接RNC之間的接口，Iur接口是UMTS系統(tǒng)特有的接口，用于對RAN中移動臺的移動管理。比如在不同的RNC之間進行軟切換時，移動臺所有數(shù)據(jù)都是通過Iur接口從正在工作的RNC傳到候選RNC。Iur是開放的標準接口。Iur接口控制面協(xié)議是RNSAP，用戶面協(xié)議是Iur FP(幀協(xié)議，F(xiàn)rame Protocol)。
Iub接口是連接NodeB與RNC的接口，Iub接口也是一個開放的標準接口。Iub接口控制面協(xié)議是NBAP，用戶面協(xié)議是Iub FP。
用戶通過UMTS網(wǎng)絡通信時UTRAN中所使用的用戶面和控制面協(xié)議棧如圖3所示。
圖3中RRC協(xié)議實現(xiàn)的功能包括廣播由非接入層提供的信息，廣播與接入層相關的信息，建立、維持及釋放UE和UTRAN之間的一個RRC連接，建立、重配置及釋放無線承載，分配、重配置及釋放用于RRC連接的無線資源，無線資源控制(Radio Resource Control，簡稱“RRC”)連接移動功能管理，為高層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(Protocol Data Unit，簡稱“PDU”)選路由，請求服務質(zhì)量(Quality of Service，簡稱“QoS”)的控制，UE測量上報和報告控制，外環(huán)功率控制，加密控制，慢速動態(tài)信道分配，尋呼，空閑模式下初始小區(qū)選擇和重選，上行鏈路專用信道(Dedicate Channel，簡稱“DCH”)上無線資源的仲裁，RRC消息完整性保護和小區(qū)廣播業(yè)務(CellBroadcast Service，簡稱“CBS”)控制。
無線鏈路控制(Radio Link Control，簡稱“RLC”)協(xié)議的功能包括分割和重組，串聯(lián)，填充，用戶數(shù)據(jù)的傳送，錯誤檢測，按序發(fā)送高層PDU，副本檢測，流控，非證實數(shù)據(jù)傳送模式序號檢查，協(xié)議錯誤檢測和恢復，加密，掛起和恢復功能。RLC協(xié)議提供透明模式(Transparent Mode，簡稱“TM”)、非確認模式(Unacknowledged Mode，簡稱“UM”)和確認模式(AcknowledgedMode，簡稱“AM”)三種數(shù)據(jù)傳輸模式。TM是透明模式傳輸，該模式使用固定的SDU大小，對時延要求較高，通常用于傳輸語音業(yè)務或者信令，UM是無應答模式傳輸，該模式使用可變SDU大小，對時延要求也較高，通常用于傳輸流媒體等業(yè)務，AM是應答模式傳輸，該模式對時延要求不高，但對誤碼率要求很高，通常用于傳輸全球網(wǎng)(World Wide Web，簡稱“WWW”)等數(shù)據(jù)業(yè)務。
媒體訪問控制(Medium Access Control，簡稱“MAC”)協(xié)議的功能包括邏輯信道和傳輸信道之間的映射，為每個傳輸信道選擇適當?shù)膫魉透袷?，UE數(shù)據(jù)流之間的優(yōu)先級處理，UE之間采用動態(tài)預安排方法的優(yōu)先級處理，下行共享信道(Downlink Shared Channel，簡稱“DSCH”)和前向接入信道(Forward Access Channel，簡稱“FACH”)上幾個用戶的數(shù)據(jù)流之間的優(yōu)先級處理，公共傳輸信道上UE的標識，將高層PDU復接為通過傳輸信道傳送給物理層的傳送塊，并將通過傳輸信道來自物理層的傳送塊復接為高層PDU，業(yè)務量檢測，動態(tài)傳輸信道類型切換，透明RLC加密，接入業(yè)務級別選擇。
分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議(Packet Data Convergence Protocol，簡稱“PDCP”)子層功能在發(fā)送與接收實體中分別執(zhí)行IP數(shù)據(jù)流的頭部壓縮與解壓縮(如，IPv4和IPv6的TCP/IP和RTP/UDP/IP頭壓縮)，頭部壓縮有RFC2507和RFC3095兩種算法，頭部壓縮方法對應與特定的網(wǎng)絡層、傳輸層、或上層協(xié)議的組合；傳輸用戶數(shù)據(jù)，將非接入層送來的PDCP-SDU轉(zhuǎn)發(fā)到RLC層，將多個不同的無線承載(Radio Bearer，簡稱“RB”)復用到同一個RLC實體；為無線承載維護PDCP序列號以支持服務無線網(wǎng)絡子系統(tǒng)(Serving RadioNetwork Subsystem，簡稱“SRNS”)的無損遷移。PDCP子層使用RLC子層提供的業(yè)務。
第三代合作伙伴項目(3rd Generation Partnership Project，簡稱“3GPP”)考慮到未來網(wǎng)絡的競爭能力，目前正在討論網(wǎng)絡在未來該如何演進，有很多種演進方案在3GPP展開了討論，網(wǎng)絡演進的目的是希望提供一種低時延、高數(shù)據(jù)速率、高系統(tǒng)容量和覆蓋、低成本、完全基于IP的網(wǎng)絡。
網(wǎng)絡演進有多種候選方案，其中比較流行的有兩層節(jié)點架構和三層節(jié)點架構，目前有一種演進的三層節(jié)點的架構如圖4所示。在這種演進架構中，以前RNC被分成兩個元素無線接入網(wǎng)絡(Radio Access Network，簡稱“RAN”)的特殊部分都放到RAN服務器(RAN Server)中，小區(qū)相關的控制功能都放到iNodeB中。另外，用戶業(yè)務(PDCP/RLC/MAC等)的小區(qū)相關處理也都放到iNodeB中完成。Iu接口流量分割成控制面(Iu_c)和用戶面(Iu_u)。Iu_c在RAN Server中處理，Iu_u在iNodeB中處理。RAN Server和iNodeB之間的控制信息通過新的Iu_c*接口傳送。在圖4所示的架構下，控制面和用戶面的協(xié)議棧分別如圖5和圖6所示。
在該架構下，跟小區(qū)相關的協(xié)議處理被完全放到iNodeB中，而RAN的特殊部分都放在RAN Server(RAN服務器)中。另外，RAN Server啟動iNodeB中無線承載的建立以及Iu_u承載的建立。它還負責Iu_c和Iu_c*接口上信令承載的建立。尋呼和CS/PS的協(xié)調(diào)作為一個完整功能放在RAN Server中實現(xiàn)，帶有動態(tài)上下文(Context)的UE的管理也在RAN Server中實現(xiàn)。RANAP(RAN應用部分)終止于RAN Server并在RAN Server中處理。無線資源控制(Radio Resource Control，簡稱“RRC”)過程由RANAP啟動，通過Iu_c*接口在特定的iNodeB中執(zhí)行。IP用來通過Iu_c*接口尋址iNodeB，必要的無線網(wǎng)絡層和傳輸網(wǎng)絡層都需要進一步研究。
在現(xiàn)有演進架構下，頭壓縮和加密是兩塊十分重要的功能，頭壓縮和加密等功能在上述架構分別放在iNodeB的PDCP層和RLC層中實現(xiàn)。
在iNodeB中實現(xiàn)頭壓縮和加密功能會帶來以下問題首先，由于無線資源管理協(xié)議棧下移到iNodeB，iNodeB之間的切換將非常頻繁，UE在iNodeB間切換時將有大量的與頭壓縮和加密相關的context(上下文)需要在Iur接口進行遷移，由此可能導致Iur接口發(fā)生流量擁塞，而該接口的資源是非常寶貴的。
其次，在Iu_u接口的數(shù)據(jù)得不到壓縮和加密，該接口的數(shù)據(jù)安全性和帶寬使用效率都會受到嚴重影響。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種移動通信網(wǎng)絡及其數(shù)據(jù)傳輸方法，使得現(xiàn)有演進網(wǎng)絡構架下頭壓縮和加密在iNodeB實現(xiàn)所帶來的流量擁塞問題得以解決。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種移動通信網(wǎng)絡，包含IP接入網(wǎng)關、和多個用于小區(qū)無線資源管理的基站，還包含至少一個中間節(jié)點用戶平面服務器，與IP接入網(wǎng)關及多個下屬基站連接，用于實現(xiàn)用戶面數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅酃δ?，其中包含對用戶面?shù)據(jù)包的頭壓縮和加密功能；至少一個中間節(jié)點控制平面服務器，分別與所述中間節(jié)點用戶平面服務器、IP接入網(wǎng)關及多個下屬基站連接，用于無線承載管理和下屬基站間的移動性管理。
其中，所述IP接入網(wǎng)關用于實現(xiàn)核心網(wǎng)側(cè)移動性管理、會話管理、分組路由和轉(zhuǎn)發(fā)、以及計費功能。
此外，所述中間節(jié)點控制平面服務器通過與所述中間節(jié)點用戶平面服務器之間的接口，控制該中間節(jié)點用戶平面服務器的用戶面承載管理和功能實體配置。
此外，對于控制面，所述基站在空口接口側(cè)的協(xié)議層從下到上依次為無線層1、增強的媒體訪問控制層、無線資源控制層；所述基站在與所述中間節(jié)點控制平面服務器之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、傳輸網(wǎng)絡層、和無線網(wǎng)絡層。
此外，對于控制面，所述中間節(jié)點控制平面服務器在與所述基站之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、傳輸網(wǎng)絡層、和無線網(wǎng)絡層；所述中間節(jié)點控制平面服務器在與所述IP接入網(wǎng)關之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、流控制傳輸協(xié)議層、信令連接控制部分，無線接入網(wǎng)應用部分。
此外，對于控制面，所述IP接入網(wǎng)關在與所述中間節(jié)點控制平面服務器之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為
層1、層2、IP層、流控制傳輸協(xié)議層、信令連接控制部分，無線接入網(wǎng)應用部分。
此外，對于用戶面，所述基站在空中接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為無線層1、和增強的媒體訪問控制層；所述基站在與所述中間節(jié)點用戶平面服務器之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、和上層。
此外，對于用戶面，所述中間節(jié)點用戶平面服務器在與所述基站之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、上層、和頭壓縮加密層，其中該頭壓縮加密層用于對用戶面數(shù)據(jù)包進行頭壓縮和加密，該頭壓縮加密層與用戶設備空口接口側(cè)的頭壓縮加密層相對應；所述中間節(jié)點用戶平面服務器在與所述IP接入網(wǎng)關之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議層、通用無線分組服務隧道協(xié)議層。
此外，對于用戶面，所述IP接入網(wǎng)關在與所述中間節(jié)點用戶平面服務器之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議層、通用無線分組服務隧道協(xié)議層、IP層、和應用層，其中較上方的IP層和應用層與用戶設備空中接口側(cè)的IP層和應用層相對應。
此外，所述增強的媒體訪問控制層包含媒體訪問控制和無線鏈路控制功能。
此外，所述無線層1是無線空中接口的物理層協(xié)議，包括正交頻分復用協(xié)議和多輸入多輸出協(xié)議。
此外，所述上層是隧道封裝協(xié)議或其它傳輸協(xié)議。
本發(fā)明還提供了一種移動通信網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)傳輸方法，應用于上文所述的移動通信網(wǎng)絡，包含以下步驟當所述中間節(jié)點用戶平面服務器收到來自基站的用戶面數(shù)據(jù)包時，對該數(shù)據(jù)包進行頭部解壓縮和解密，再發(fā)向相應的目標網(wǎng)元；當所述中間節(jié)點用戶平面服務器收到發(fā)向基站的用戶面數(shù)據(jù)包時，對該數(shù)據(jù)包進行頭部壓縮和加密，再發(fā)向相應的目標基站。
通過比較可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的技術方案與現(xiàn)有技術的主要區(qū)別在于，將相當于現(xiàn)有演進網(wǎng)絡RAN Server的中間節(jié)點(Intermediate Node，簡稱“IN”)擴展為中間節(jié)點控制平面服務器(IN Control Plane Server，簡稱“IN CPS”)和中間節(jié)點用戶平面服務器(IN User Plane Server，“IN UPS”)，IN UPS用于實現(xiàn)用戶面數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅酆图刑幚砉δ?，其中包括用戶面頭壓縮和加密功能，IN CPS等同于RAN Server的控制面功能。
這種技術方案上的區(qū)別，帶來了較為明顯的有益效果，即因為頭壓縮和加密在IN UPS進行，與頭壓縮和加密相關的Context(上下文)存放在IN UPS中，所以UE切換時不再需要在基站間遷移這些Context；又因為一個IN UPS對應多個基站，這些基站一般是相鄰的，大部分的切換在同一個IN UPS的范圍內(nèi)進行，所以大多數(shù)情況下與頭壓縮和加密相關的Context根本不需要遷移，只有當切換在不同的IN UPS之間進行時才需要在IN UPS間遷移Context，而這種情況發(fā)生的概率較低，所以從總體上說減輕了Iur接口的流量負荷，大大節(jié)省了該接口寶貴的帶寬。
由于Iur接口帶寬的利用率大大提高，使得Iur接口快速切換的時延大大降低，真正實現(xiàn)了快速切換。
因為頭壓縮和加密在IN UPS進行，所以基站與IN UPS之間傳遞的用戶數(shù)據(jù)是經(jīng)過頭壓縮和加密的，即Iu_e接口的數(shù)據(jù)得到了壓縮和加密，節(jié)省了該路徑上的帶寬資源，防止了外部對該接口用戶數(shù)據(jù)的竊聽。
綜上所述，本發(fā)明方案滿足了演進的全IP網(wǎng)絡的高速率、低時延、大量分組語音(Voice over IP，簡稱“VoIP”)的傳輸要求。


圖1是UMTS系統(tǒng)結(jié)構示意圖；圖2是UTRAN結(jié)構示意圖；圖3是UTRAN控制面和用戶面協(xié)議棧；圖4是現(xiàn)有技術中一種基于iNodeB和RAN服務器的演進架構；圖5是上述現(xiàn)有技術的控制面協(xié)議棧；圖6是上述現(xiàn)有技術的用戶面協(xié)議棧；圖7是根據(jù)本發(fā)明一較佳實施方式的移動通信網(wǎng)絡的結(jié)構示意圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明一較佳實施方式的移動通信網(wǎng)絡的控制面協(xié)議棧示意圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明一較佳實施方式的移動通信網(wǎng)絡的用戶面協(xié)議棧示意圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地詳細描述。
本發(fā)明一較佳實施方式的移動通信網(wǎng)絡的結(jié)構如圖7所示。
在該移動通信網(wǎng)絡中，通信的網(wǎng)元節(jié)點包括基站，IP接入網(wǎng)關、IN UPS以及IN CPS。IN UPS負責用戶面數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅酆图刑幚砉δ?，IN CPS負責RAN Server中間節(jié)點的控制面功能，也就是說，IN UPS與IN CPS屬于同一層節(jié)點。
下面對該移動通信網(wǎng)絡中各實體間的連接進行說明。
IP接入網(wǎng)關分別與IN CPS和IN UPS相連，IP接入網(wǎng)關和和IN CPS之間的接口是Iu_c接口，IP接入網(wǎng)關和IN UPS之間的接口是Iu_u接口，IN CPS分別與IN UPS和各個基站相連，IN CPS和IN UPS之間的接口是Iu_i接口，IN CPS和各個基站之間的接口是Iu_c*接口，IN UPS和各個基站之間的接口是Iu_e接口，基站和基站之間的接口是Iur接口。由于本實施方式的移動通信網(wǎng)絡中的IN CPS和IN UPS是對現(xiàn)有演進網(wǎng)絡中的RAN Server中間節(jié)點的擴展，因此，與IN CPS和IN UPS相關的接口Iu_u，Iu_e，Iu_i，都是對現(xiàn)有演進網(wǎng)絡新增加的接口，其中，Iu_u和Iu_e接口是對原來Iu_u接口的進一步劃分，Iu_u實現(xiàn)現(xiàn)有3G Iu接口的用戶面功能，Iu_e實現(xiàn)現(xiàn)有3G Iub接口的用戶面功能，IN CPS和IN UPS之間的Iu_i接口協(xié)議類似現(xiàn)有的基站節(jié)點應用部分(Node-B Application Part，簡稱“NBAP”)或RRC協(xié)議的改進，IN CPS通過Iu_i接口控制IN UPS的用戶面承載管理和功能實體配置。
下面對該移動通信網(wǎng)絡中各實體的功能進行說明。
IP接入網(wǎng)關用于實現(xiàn)核心網(wǎng)側(cè)移動性管理、會話管理、分組路由和轉(zhuǎn)發(fā)、以及計費等功能，它是由原有3G系統(tǒng)的服務通用分組無線業(yè)務支持節(jié)點(Serving GPRS Support Node，簡稱“SGSN”)和網(wǎng)關通用分組無線業(yè)務支持節(jié)點(Gateway GPRS Support Node，簡稱“GGSN”)的功能合并而成的。
基站用于小區(qū)相關的無線資源管理和Uu接口以及Iu_e接口用戶面的管理，對控制面而言，基站可以自主的管理它的無線資源，這些無線資源都是在需要時通過Iu_c*接口向IN CPS申請得到的。由于小區(qū)相關的無線資源管理下移到基站，因此，基站還通過Iur接口控制各個基站之間的軟切換。另外，對于用戶面而言，基站還負責在空中接口側(cè)協(xié)議層的信道映射、重傳、無損遷移等等功能。
IN UPS是對現(xiàn)有演進網(wǎng)絡中的RAN Server中間節(jié)點擴展后負責用戶面功能的新增節(jié)點，用于負責Iu_u和Iu_e接口的用戶面管理的功能，主要實現(xiàn)該系統(tǒng)用戶面數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅酆图刑幚砉δ?，目的是在該會聚點實現(xiàn)相對集中的用戶面頭壓縮和加密功能。IN UPS的用戶面承載的建立是由IN CPS通過Iu_i接口來控制的。
IN CPS是對現(xiàn)有演進網(wǎng)絡中的RAN Server中間節(jié)點擴展后負責控制面功能的新增節(jié)點，用于負責中間節(jié)點內(nèi)部的移動性管理和控制面/用戶面所使用的Iu(Iu_c，Iu_c*，Iu_i，Iu_u，Iu_e)承載管理，還通過Iu_c*接口負責啟動無線承載的建立。另外，IN CPS通過Iu_c*接口負責微移動性(即中間節(jié)點內(nèi)部的移動性比如尋呼和基站重定位等)的管理。在IN CPS中實現(xiàn)尋呼和CS/PS的協(xié)調(diào)以及帶有動態(tài)上下文的UE的管理，同時，IN CPS還負責終止從IP接入網(wǎng)關過來的無線接入網(wǎng)應用部分(Radio Access NetworkApplication Part，簡稱“RANAP”)協(xié)議的處理?？梢?，除用戶流量處理外，IN CPS和以前的RAN Server基本類似。就Iu接口的控制面而言，從IAGW來看，IN CPS和現(xiàn)有3G的RNC沒有不同。就Iu_e接口的用戶面而言，基站負責了無線移動性(即相鄰基站之間的移動性比如軟切換，更軟切換)的管理，而IN CPS通過Iu_c*接口負責微移動性(即中間節(jié)點內(nèi)部的移動性比如尋呼和基站重定位等)的管理。
以上對本實施方式的移動通信網(wǎng)絡結(jié)構進行了說明，下面分別對該移動通信網(wǎng)絡中的控制面協(xié)議棧以及用戶面協(xié)議棧進行介紹。
本實施方式中移動通信網(wǎng)絡的控制面協(xié)議棧如圖8所示。
基站在在空口接口側(cè)的協(xié)議層，也就是在Uu接口側(cè)的協(xié)議層從下到上依次為無線層1、增強的媒體訪問控制層和無線資源控制層；在與IN CPS之間的接口側(cè)協(xié)議層，也就是在Iu_c*接口側(cè)的協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、傳輸網(wǎng)絡層和無線網(wǎng)絡層。其中，所述增強的媒體訪問控制層包含媒體訪問控制和無線鏈路控制功能，所述無線層1是無線空中接口的物理層協(xié)議，包括正交頻分復用協(xié)議和多輸入多輸出協(xié)議。
IN CPS在與基站之間的接口側(cè)協(xié)議層，也就是在Iu_c*接口側(cè)的協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、傳輸網(wǎng)絡層、和無線網(wǎng)絡層；在與IP接入網(wǎng)關之間的接口側(cè)協(xié)議層，也就是在Iu_c接口側(cè)的協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、流控制傳輸協(xié)議層、信令連接控制部分和RANAP。
IP接入網(wǎng)關在與IN CPS之間的接口側(cè)協(xié)議層，也就是在Iu_c接口側(cè)的協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、流控制傳輸協(xié)議層、信令連接控制部分和RANAP。
本實施方式中移動通信網(wǎng)絡的用戶面協(xié)議棧如圖9所示。
基站在空口接口側(cè)的協(xié)議層，也就是在Uu接口側(cè)的協(xié)議層從下到上依次為無線層1、和增強的媒體訪問控制層；在與IN UPS之間的接口側(cè)協(xié)議層，也就是Iu_e接口側(cè)的協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、和上層。其中，所述增強的媒體訪問控制層包含媒體訪問控制和無線鏈路控制功能，所述無線層1是無線空中接口的物理層協(xié)議，包括正交頻分復用(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，簡稱“OFDM”)協(xié)議和多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output，簡稱“MIMO”)協(xié)議，所述上層是隧道封裝協(xié)議或其它傳輸協(xié)議。
IN UPS在與基站之間的接口側(cè)協(xié)議層，也就是Iu_e接口側(cè)的協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、上層、和頭壓縮加密層，其中，所述頭壓縮加密層用于對用戶面數(shù)據(jù)包進行頭壓縮和加密，該頭壓縮加密層與用戶設備空口接口側(cè)的頭壓縮加密層相對應，所述上層是隧道封裝協(xié)議或其它傳輸協(xié)議；在與IP接入網(wǎng)關之間的接口側(cè)協(xié)議層，也就是Iu_u接口側(cè)的協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議層、通用無線分組服務隧道協(xié)議層。
IP接入網(wǎng)關在與IN UPS之間的接口側(cè)協(xié)議層，也就是Iu_u接口側(cè)的協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議層、通用無線分組服務隧道協(xié)議層、IP層、和應用層，其中較上方的IP層和應用層與用戶設備空中接口側(cè)的IP層和應用層相對應。
在本實施方式的移動通信網(wǎng)絡中，當IN UPS收到來自基站的用戶面數(shù)據(jù)包時，對該數(shù)據(jù)包進行頭部解壓縮和解密，再發(fā)向相應的目標網(wǎng)元，比如IP接入網(wǎng)關或其它基站；當IN UPS收到發(fā)向基站的用戶面數(shù)據(jù)包時，對該數(shù)據(jù)包進行頭部壓縮和加密，再發(fā)向相應的目標基站。
由此可見，本實施方式通過將頭壓縮和加密放置在中間節(jié)點IN UPS中進行，使得與頭壓縮和加密相關的Context(上下文)存放在IN UPS中，因此避免了在UE切換時，基站間大量的頭壓縮和加密的context的遷移。另外，由于一個IN UPS對應多個基站，這些基站一般是相鄰的，大部分的切換在同一個IN UPS的范圍內(nèi)進行，所以大多數(shù)情況下與頭壓縮和加密相關的Context根本不需要遷移，只有當切換在不同的IN UPS之間進行時才需要在IN UPS間遷移Context，而這種情況發(fā)生的概率較低，所以從總體上說減輕了Iur接口的流量負荷，大大節(jié)省了該接口寶貴的帶寬。由于Iur接口帶寬的利用率大大提高，因此Iur接口快速切換的時延大大降低，真正實現(xiàn)了快速切換。而且，因為頭壓縮和加密在IN UPS進行，所以基站與IN UPS之間傳遞的用戶數(shù)據(jù)是經(jīng)過頭壓縮和加密的，即Iu_e接口的數(shù)據(jù)得到了壓縮和加密，節(jié)省了該路徑上的帶寬資源，防止了外部對該接口用戶數(shù)據(jù)的竊聽。由此可見，本實施方式滿足了演進的全IP網(wǎng)絡的高速率、低時延以及VoIP的傳輸要求。
雖然通過參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實施方式，已經(jīng)對本發(fā)明進行了圖示和描述，但本領域的普通技術人員應該明白，可以在形式上和細節(jié)上對其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權利要求
1.一種移動通信網(wǎng)絡，包含IP接入網(wǎng)關、和多個用于小區(qū)無線資源管理的基站，其特征在于，還包含至少一個中間節(jié)點用戶平面服務器，與IP接入網(wǎng)關及多個下屬基站連接，用于實現(xiàn)用戶面數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅酃δ?，其中包含對用戶面?shù)據(jù)包的頭壓縮和加密功能；至少一個中間節(jié)點控制平面服務器，分別與所述中間節(jié)點用戶平面服務器、IP接入網(wǎng)關及多個下屬基站連接，用于無線承載管理和下屬基站間的移動性管理。
2.根據(jù)權利要求1所述的移動通信網(wǎng)絡，其特征在于，所述IP接入網(wǎng)關用于實現(xiàn)核心網(wǎng)側(cè)移動性管理、會話管理、分組路由和轉(zhuǎn)發(fā)、以及計費功能。
3.根據(jù)權利要求2所述的移動通信網(wǎng)絡，其特征在于，所述中間節(jié)點控制平面服務器通過與所述中間節(jié)點用戶平面服務器之間的接口，控制該中間節(jié)點用戶平面服務器的用戶面承載管理和功能實體配置。
4.根據(jù)權利要求2所述的移動通信網(wǎng)絡，其特征在于，對于控制面，所述基站在空口接口側(cè)的協(xié)議層從下到上依次為無線層1、增強的媒體訪問控制層、無線資源控制層；所述基站在與所述中間節(jié)點控制平面服務器之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、傳輸網(wǎng)絡層、和無線網(wǎng)絡層。
5.根據(jù)權利要求2所述的移動通信網(wǎng)絡，其特征在于，對于控制面，所述中間節(jié)點控制平面服務器在與所述基站之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、傳輸網(wǎng)絡層、和無線網(wǎng)絡層；所述中間節(jié)點控制平面服務器在與所述IP接入網(wǎng)關之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、流控制傳輸協(xié)議層、信令連接控制部分，無線接入網(wǎng)應用部分。
6.根據(jù)權利要求2所述的移動通信網(wǎng)絡，其特征在于，對于控制面，所述IP接入網(wǎng)關在與所述中間節(jié)點控制平面服務器之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、流控制傳輸協(xié)議層、信令連接控制部分，無線接入網(wǎng)應用部分。
7.根據(jù)權利要求2所述的移動通信網(wǎng)絡，其特征在于，對于用戶面，所述基站在空中接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為無線層1、和增強的媒體訪問控制層；所述基站在與所述中間節(jié)點用戶平面服務器之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、和上層。
8.根據(jù)權利要求2所述的移動通信網(wǎng)絡，其特征在于，對于用戶面，所述中間節(jié)點用戶平面服務器在與所述基站之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、上層、和頭壓縮加密層，其中該頭壓縮加密層用于對用戶面數(shù)據(jù)包進行頭壓縮和加密，該頭壓縮加密層與用戶設備空口接口側(cè)的頭壓縮加密層相對應；所述中間節(jié)點用戶平面服務器在與所述IP接入網(wǎng)關之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議層、通用無線分組服務隧道協(xié)議層。
9.根據(jù)權利要求2所述的移動通信網(wǎng)絡，其特征在于，對于用戶面，所述IP接入網(wǎng)關在與所述中間節(jié)點用戶平面服務器之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議層、通用無線分組服務隧道協(xié)議層、IP層、和應用層，其中較上方的IP層和應用層與用戶設備空中接口側(cè)的IP層和應用層相對應。
10.根據(jù)權利要求4或7所述的移動通信網(wǎng)絡，其特征在于，所述增強的媒體訪問控制層包含媒體訪問控制和無線鏈路控制功能。
11.根據(jù)權利要求4或7所述的移動通信網(wǎng)絡，其特征在于，所述無線層1是無線空中接口的物理層協(xié)議，包括正交頻分復用協(xié)議和多輸入多輸出協(xié)議。
12.根據(jù)權利要求7或8所述的移動通信網(wǎng)絡，其特征在于，所述上層是隧道封裝協(xié)議或其它傳輸協(xié)議。
13.一種移動通信網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)傳輸方法，應用于權利要求1所述的移動通信網(wǎng)絡，其特征在于，包含以下步驟當所述中間節(jié)點用戶平面服務器收到來自基站的用戶面數(shù)據(jù)包時，對該數(shù)據(jù)包進行頭部解壓縮和解密，再發(fā)向相應的目標網(wǎng)元；當所述中間節(jié)點用戶平面服務器收到發(fā)向基站的用戶面數(shù)據(jù)包時，對該數(shù)據(jù)包進行頭部壓縮和加密，再發(fā)向相應的目標基站。
全文摘要
本發(fā)明涉及移動通信技術，公開了一種移動通信網(wǎng)絡及其數(shù)據(jù)傳輸方法，使得現(xiàn)有演進網(wǎng)絡構架下頭壓縮和加密在iNodeB實現(xiàn)所帶來的流量擁塞問題得以解決。本發(fā)明中，將相當于現(xiàn)有演進網(wǎng)絡RAN Server的IN擴展為IN CPS和INUPS，IN UPS用于實現(xiàn)用戶面數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅酆图刑幚砉δ?，其中包括用戶面頭壓縮和加密功能，IN CPS則等同于RAN Server的控制面功能。
文檔編號H04W28/06GK1960506SQ20051003093
公開日2007年5月9日 申請日期2005年11月1日 優(yōu)先權日2005年11月1日
發(fā)明者羅龍 申請人:華為技術有限公司