專利名稱：一種通用移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡與演進網(wǎng)絡互連的系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡互連技術(shù)，特別是指一種通用移動通信系統(tǒng)(UMTS，Universal Mobile Telecommunications System)網(wǎng)絡與演進網(wǎng)絡互連的系統(tǒng)與方法。
背景技術(shù)：
UMTS網(wǎng)絡是第三代合作伙伴計劃(3GPP，3rd Generation PartnershipProiect)組織定義的無線通信網(wǎng)絡技術(shù)標準，已經(jīng)發(fā)布了R99、R4、R5和R6四個版本。
圖1示出了現(xiàn)有UMTS網(wǎng)絡的組網(wǎng)示意圖，如圖1所示，UMTS網(wǎng)絡由核心網(wǎng)絡(CN，Core Network)和UMTS陸地無線接入網(wǎng)絡(UTRAN，UMTS Terrestrial Radio Access Network)組成。CN包括電路域和分組域兩部分，其中，電路域包括移動交換中心(MSC，Mobile Switch Center)/拜訪位置寄存器(VLR，Visiting Location Register)和歸屬位置寄存器(HLR，Home Location Register)，分組域包括服務通用分組無線業(yè)務(GPRS，GeneralPacket Radio Service)支持節(jié)點(SGSN，Serving GPRS Support Node)和網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(GGSN，Gateway GPRS Support Node)。UTRAN包括一個以上的無線網(wǎng)絡子系統(tǒng)(RNS，Radio Network Subsystem)，每個RNS由一個無線網(wǎng)絡控制器(RNC，Radio Network Controller)和一個以上基站(Node B)組成。UTRAN與電路域CN的接口為電路交換(CS，CircuitSwitch)的Iu接口，簡稱為Iu-CS接口；與分組域CN的接口為分組交換(PS，Packet Switch)的Iu接口，簡稱為Iu-PS接口。
Iu接口是無線接入網(wǎng)絡(RAN，Radio Access Network)與CN的關(guān)鍵接口，通過Iu接口將無線資源的管理和控制隔離在UTRAN內(nèi)，使得CN只需關(guān)注業(yè)務的提供，而無需再考慮接入技術(shù)。R99和R4兩個版本的UMTS網(wǎng)絡是基于異步傳輸模式(ATM，Asynchronous Transfer Mode)進行傳輸?shù)?，主要體現(xiàn)在RAN與CN之間的Iu接口、RNS之間的Iur接口、RNC與Node B之間的Iub接口的傳輸協(xié)議采用ATM技術(shù)。R5版本及R5版本后，UMTS網(wǎng)絡支持網(wǎng)際協(xié)議(IP，Internet Protocol)傳輸，主要體現(xiàn)在RAN與CN之間的Iu接口、RNS之間的Iur接口、RNC與Node B之間的Iub接口的傳輸協(xié)議采用IP技術(shù)。
用戶設備(UE，User Equipment)與UTRAN之間的接口為空中接口Uu，Uu接口的控制面由無線資源控制(RRC，Radio Resource Control)層、無線鏈路控制(RLC，Radio Link Control)層、媒體接入控制(MAC，MediumAccess Control)層和L1層組成，用戶面由分組數(shù)據(jù)會聚協(xié)議(PDCP，PacketData Convergence Protocol)層、RLC層、MAC層和L1層，RRC層、PDCP層、RLC層和MAC層位于UTRAN的RNC中，L1層位于UTRAN中的NodeB中。L1即為通常所說的物理層，主要指無線信道。
圖2A示出了現(xiàn)有UMTS網(wǎng)絡中UE、UTRAN和SGSN的控制面協(xié)議示意圖，如圖2A所示，RRC協(xié)議、RLC協(xié)議、MAC協(xié)議和L1協(xié)議是同時存在于UE和UTRAN的對等協(xié)議；而無線接入網(wǎng)絡應用部分(RANAP，Radio Access Network Application Part)協(xié)議、信令連接控制部分(SCCP，Signalling Connection Application Control Part)協(xié)議、信息傳輸部分(MTP，Message Transfer Part)第三級用戶適配層(M3UA，MTP3-User AdaptationLayer)協(xié)議/流控制傳輸協(xié)議(SCTP，Stream Control Transmission Protocol)/IP、L2協(xié)議和L1協(xié)議是同時存在于UTRAN和SGSN的對等協(xié)議；GPRS移動性管理(GMM，GPRS Mobility Management)協(xié)議/會話管理(SM，SessionManagement)協(xié)議/短消息業(yè)務(SMS，Short Message Service)協(xié)議是同時存在于UE和SGSN的對等協(xié)議。對等協(xié)議是指位于兩端的協(xié)議需要進行消息交互來完成整個通信過程。其中，Iu接口的RANAP協(xié)議為上行數(shù)據(jù)和下行數(shù)據(jù)提供了透明的傳輸通道，用于承載在UE和SGSN的上層GMM/SM/SMS之間交互的信令消息，中繼(Relay)層在UTRAN內(nèi)部實現(xiàn)RRC協(xié)議與RANAP協(xié)議相互映射的功能。
圖2B示出了現(xiàn)有UMTS網(wǎng)絡中UE、UTRAN和SGSN的用戶面協(xié)議示意圖，如圖2B所示，PDCP、RLC協(xié)議、MAC協(xié)議、L1協(xié)議是同時存在于UE和UTRAN的對等協(xié)議；而GPRS用戶面隧道協(xié)議(GTP-U，GPRSTunnelling Protocol-User)、用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(UDP，User Data Protocol)、IP、L2協(xié)議和L1協(xié)議是同時存在于UTRAN和SGSN的對等協(xié)議；IP/端對端協(xié)議(PPP，Peer-Peer Protocol)是同時存在于UE與SGSN的對等協(xié)議。其中，GTP-U可建立數(shù)據(jù)隧道，用于承載上層協(xié)議IP/PPP的數(shù)據(jù)包，Relay層在UTRAN內(nèi)部實現(xiàn)PDCP與GTP-U相互映射的功能。
當前，3GPP正在研究UMTS網(wǎng)絡向后演進的下一代網(wǎng)絡，本文中將該網(wǎng)絡稱為演進網(wǎng)絡(Evolved Network)，并制定演進網(wǎng)絡的相關(guān)技術(shù)標準。演進網(wǎng)絡將具有很多新的特點，例如，只提供分組型業(yè)務，語音、視頻電話等實時業(yè)務也將以分組的方式來提供；實現(xiàn)全IP網(wǎng)絡，即網(wǎng)絡中各節(jié)點設備通過IP網(wǎng)絡互連，每個用戶終端設備也分配有IP地址；支持與UMTS網(wǎng)絡之間的切換和漫游；對于實時業(yè)務，系統(tǒng)間切換的時間不超過300毫秒，對于非實時業(yè)務，系統(tǒng)間切換的時間不超過500毫秒。
為實現(xiàn)演進網(wǎng)絡與UMTS網(wǎng)絡之間的切換和漫游，3GPP提出如圖3所示的解決方法，圖3中右邊為UMTS網(wǎng)絡，左邊是演進網(wǎng)絡，由于演進網(wǎng)絡只提供分組型業(yè)務，因此，圖3中僅對UMTS網(wǎng)絡的分組域與演進網(wǎng)絡之間的互連關(guān)系進行描述。演進網(wǎng)絡由演進后的無線接入網(wǎng)絡(EvolvedRAN)和演進后的分組核心網(wǎng)絡(Evolved Packet Core Network)組成。演進后的分組核心網(wǎng)絡及GGSN到互聯(lián)網(wǎng)(Internet)的接口都是Gi接口，R1接口是演進網(wǎng)絡中接入網(wǎng)絡與核心網(wǎng)絡之間的接口，采用GPRS隧道協(xié)議(GTP，GPRS Tunnelling Protocol)；Iu接口是UMTS網(wǎng)絡中UTRAN與CN之間的接口；Gn接口是UMTS網(wǎng)絡中SGSN與GGSN之間的接口。為實現(xiàn)演進網(wǎng)絡與UMTS網(wǎng)絡之間的切換和漫游，SGSN與演進分組核心網(wǎng)絡互連，二者之間的接口仍然采用Gn接口，能夠減小對SGSN的影響。雙模UE(Hybrid UE)是指既能夠在UMTS網(wǎng)絡中使用、也能夠在演進網(wǎng)絡中使用的用戶終端設備。
當雙模UE接入UMTS網(wǎng)絡、且該UMTS網(wǎng)絡中的SGSN與演進網(wǎng)絡互連時，雙模UE將被SGSN通過Gn接口注冊到演進網(wǎng)絡。雙模UE的上行業(yè)務數(shù)據(jù)首先通過Uu接口由雙模UE到達UTRAN，從UTRAN通過Iu接口到達SGSN，然后從SGSN通過Gn接口到達演進分組核心網(wǎng)絡，最后從演進分組核心網(wǎng)絡通過Gi接口到達Internet；雙模UE的下行業(yè)務數(shù)據(jù)從Internet通過Gi接口到達演進分組核心網(wǎng)絡，從演進分組核心網(wǎng)絡通過Gn接口到達SGSN，然后從SGSN通過Iu接口到達UTRAN，最后從UTRAN通過Uu接口到達雙模UE。
為了減小對UMTS網(wǎng)絡的影響，SGSN將保持不變且仍然執(zhí)行移動性管理功能。為使雙模UE能夠在UTRAN和演進網(wǎng)絡之間進行切換和漫游，演進分組核心網(wǎng)絡也需要執(zhí)行移動性管理功能。Gn接口的切換流程將被用于實現(xiàn)雙模UE在兩個網(wǎng)絡之間的切換。
根據(jù)以上描述可見，為保證雙模UE能夠在UMTS網(wǎng)絡內(nèi)、以及UMTS網(wǎng)絡與演進網(wǎng)絡之間進行切換和漫游，SGSN和演進分組核心網(wǎng)絡都需要執(zhí)行移動性管理，而且相互之間需要協(xié)作，這不僅增加了Gn接口的信令，而且降低了移動性管理的效率。另外，當雙模UE從演進接入網(wǎng)絡移動到只有UMTS網(wǎng)絡覆蓋的區(qū)域時，將執(zhí)行系統(tǒng)間切換以保證業(yè)務的連續(xù)性，此時，需要建立演進分組核心網(wǎng)絡與SGSN之間的Gn接口和UTRAN與SGSN之間的Iu接口兩段數(shù)據(jù)鏈路，這無疑會導致切換時間的增加，而3GPP對系統(tǒng)間切換的時間作了苛刻的要求。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種通用移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡與演進網(wǎng)絡互連的系統(tǒng)，本發(fā)明的另一目的在于提供一種通用移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡與演進網(wǎng)絡互連的方法，提高移動性管理的效率。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種通用移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡與演進網(wǎng)絡互連的系統(tǒng)，包括UMTS網(wǎng)絡和演進網(wǎng)絡，UMTS網(wǎng)絡至少包括通用移動通信系統(tǒng)陸地無線接入網(wǎng)絡UTRAN，演進網(wǎng)絡至少包括演進分組核心網(wǎng)絡，所述UTRAN用于接入演進分組核心網(wǎng)絡；所述演進分組核心網(wǎng)絡用于向用戶提供分組業(yè)務。
所述UTRAN與演進分組核心網(wǎng)絡中的網(wǎng)際互連功能IWF單元相連。
所述UTRAN中的無線網(wǎng)絡控制器RNC與演進分組核心網(wǎng)絡相連。
所述UTRAN通過R3接口與演進分組核心網(wǎng)絡相連。
所述R3接口的控制面接口協(xié)議包括L1協(xié)議、L2協(xié)議、網(wǎng)際協(xié)議IP、流控制傳輸協(xié)議SCTP、信息傳輸部分第三級用戶適配層協(xié)議M3UA、信令連接控制部分SCCP協(xié)議和增強的無線接入網(wǎng)絡應用部分RANAP協(xié)議。
所述R3接口的用戶面接口協(xié)議包括L1協(xié)議、L2協(xié)議、網(wǎng)際協(xié)議IP、用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP和服務通用分組無線業(yè)務用戶面隧道協(xié)議GTP-U。
該系統(tǒng)進一步包括雙模用戶設備UE，用于在演進網(wǎng)絡或UMTS網(wǎng)絡中供用戶使用，所述雙模UE內(nèi)包括用于UMTS網(wǎng)絡的協(xié)議棧和用于演進網(wǎng)絡的協(xié)議棧。
為了達到上述目的，本發(fā)明還提供了一種通用移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡與演進網(wǎng)絡互連的方法，UMTS網(wǎng)絡中的UTRAN與演進分組核心網(wǎng)絡相連，該方法包含步驟A雙模UE通過UMTS網(wǎng)絡中的UTRAN接入演進分組核心網(wǎng)絡。
所述步驟A為雙模UE的注冊請求通過UMTS網(wǎng)絡中的UTRAN路由至演進分組核心網(wǎng)絡；或，UMTS網(wǎng)絡中的服務通用分組無線業(yè)務支持節(jié)點SGSN與演進分組核心網(wǎng)絡相連，所述步驟A為雙模UE的注冊請求通過UMTS網(wǎng)絡中的UTRAN路由SGSN，然后SGSN將該注冊請求路由至演進分組核心網(wǎng)絡。
雙模UE通過Uu接口與UTRAN進行通信，UTRAN通過R3接口與演進分組核心網(wǎng)絡進行通信，演進分組核心網(wǎng)絡通過Gi接口與互聯(lián)網(wǎng)進行通信，所述步驟A之后進一步包括雙模UE的上行業(yè)務數(shù)據(jù)通過Uu接口由雙模UE到達UTRAN，然后從UTRAN通過R3接口到達演進分組核心網(wǎng)絡，最后從演進分組核心網(wǎng)絡通過Gi接口到達互聯(lián)網(wǎng)。
演進分組核心網(wǎng)絡通過Gi接口與互聯(lián)網(wǎng)進行通信，UTRAN通過R3接口與演進分組核心網(wǎng)絡進行通信，雙模UE通過Uu接口與UTRAN進行通信，所述步驟A之后進一步包括雙模UE的下行業(yè)務數(shù)據(jù)通過Gi接口由互聯(lián)網(wǎng)到達演進分組核心網(wǎng)絡，然后從演進分組核心網(wǎng)絡通過R3接口到達UTRAN，最后從UTRAN通過Uu接口到達雙模UE。
所述雙模UE包括用于UMTS網(wǎng)絡的協(xié)議棧和用于演進網(wǎng)絡的協(xié)議棧。
所述用于UMTS網(wǎng)絡的協(xié)議棧的控制面協(xié)議包括L1協(xié)議、媒體接入控制MAC協(xié)議、無線鏈路控制RLC協(xié)議、無線資源控制RRC協(xié)議和通用分組無線業(yè)務移動性管理協(xié)議/會話管理協(xié)議/短消息業(yè)務協(xié)議；所述用于演進網(wǎng)絡的協(xié)議棧的控制面協(xié)議包括演進控制面Uu接口協(xié)議和用于進行移動性管理及會話管理的演進上層協(xié)議。
所述步驟A之前進一步包括所述UTRAN廣播的系統(tǒng)消息中指明UTRAN與演進分組核心網(wǎng)絡存在互連關(guān)系，雙模UE根據(jù)來自UTRAN的系統(tǒng)消息，設置L1協(xié)議、MAC協(xié)議、RLC協(xié)議、RRC協(xié)議和演進上層協(xié)議有效。
所述用于UMTS網(wǎng)絡的協(xié)議棧的用戶面協(xié)議包括L1協(xié)議、MAC協(xié)議、RLC協(xié)議、分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議PDCP和IP/端對端協(xié)議PPP；所述用于演進網(wǎng)絡的協(xié)議棧的用戶面協(xié)議包括演進用戶面Uu接口協(xié)議和IP/PPP。
所述UTRAN廣播的系統(tǒng)消息中指明UTRAN與演進分組核心網(wǎng)絡存在互連關(guān)系，雙模UE根據(jù)來自UTRAN的系統(tǒng)消息，設置L1協(xié)議、MAC協(xié)議、RLC協(xié)議、PDCP和演IP/PPP有效。
根據(jù)本發(fā)明提出的方案，只要UMTS網(wǎng)絡與演進網(wǎng)絡存在互連關(guān)系，即UMTS網(wǎng)絡中的UTRAN與演進網(wǎng)絡中的演進分組核心網(wǎng)絡互連，當雙模UE在UMTS網(wǎng)絡與演進網(wǎng)絡之間進行切換和漫游時，雙模UE的移動性管理和會話管理等功能就可由演進分組核心網(wǎng)絡來執(zhí)行，大大提高了移動性管理和會話管理的效率；并且，當雙模UE從演進接入網(wǎng)絡移動到只有UMTS網(wǎng)絡覆蓋的區(qū)域時，只需要建立演進分組核心網(wǎng)絡與UTRAN之間的一段數(shù)據(jù)鏈路，減少了數(shù)據(jù)鏈路上所需節(jié)點設備的數(shù)量，縮短了演進網(wǎng)絡與UMTS網(wǎng)絡之間進行切換的時間，更容易滿足3GPP對系統(tǒng)間切換時間的苛刻要求。
由于雙模UE的注冊請求可由UTRAN通過R3接口直接路由至演進分組核心網(wǎng)絡，無需通過SGSN向演進分組核心網(wǎng)絡轉(zhuǎn)發(fā)，同樣縮短了雙模UE到演進分組核心網(wǎng)絡的注冊時間。
將UTRAN與演進分組核心網(wǎng)絡連接在一起的R3接口可采用與Iu接口相同的接口協(xié)議，最大程度地降低了對現(xiàn)有UTRAN的影響。R3接口與R1接口的用戶面協(xié)議均采用GTP，對于演進分組核心網(wǎng)絡而言，能夠極大地降低設備的復雜度和開發(fā)成本。


圖1示出了現(xiàn)有UMTS網(wǎng)絡的組網(wǎng)示意圖；圖2A示出了現(xiàn)有UMTS網(wǎng)絡中UE、UTRAN和SGSN的控制面協(xié)議示意圖；圖2B示出了現(xiàn)有UMTS網(wǎng)絡中UE、UTRAN和SGSN的用戶面協(xié)議示意圖；圖3示出了現(xiàn)有UMTS網(wǎng)絡與演進網(wǎng)絡互連結(jié)構(gòu)示意圖；圖4示出了本發(fā)明中UMTS網(wǎng)絡與演進網(wǎng)絡互連結(jié)構(gòu)示意圖；圖5示出了本發(fā)明中R3接口協(xié)議棧示意圖；圖6A示出了本發(fā)明中雙模UE、UTRAN和演進分組核心網(wǎng)絡的控制面協(xié)議示意圖；圖6B示出了本發(fā)明中雙模UE、UTRAN和演進分組核心網(wǎng)絡的用戶面協(xié)議示意圖；圖7A示出了本發(fā)明中雙模UE通過UTRAN接入演進分組核心網(wǎng)絡所使用的協(xié)議棧示意圖；圖7B示出了本發(fā)明中雙模UE通過UTRAN接入演進分組核心網(wǎng)絡的業(yè)務數(shù)據(jù)路徑示意圖；圖8A示出了本發(fā)明中雙模UE通過演進接入網(wǎng)絡接入演進分組核心網(wǎng)絡所使用的協(xié)議棧示意圖；圖8B示出了本發(fā)明中本發(fā)明中雙模UE通過演進接入網(wǎng)絡接入演進分組核心網(wǎng)絡的業(yè)務數(shù)據(jù)路徑示意圖；圖9A示出了本發(fā)明中雙模UE通過UTRAN接入SGSN所使用的協(xié)議棧示意圖；圖9B示出了本發(fā)明中本發(fā)明中雙模UE通過UTRAN接入SGSN的業(yè)務數(shù)據(jù)路徑示意圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
本發(fā)明中，將UMTS網(wǎng)絡中的UTRAN與演進網(wǎng)絡中的分組核心網(wǎng)絡相連，從而當雙模UE在UMTS網(wǎng)絡與演進網(wǎng)絡之間進行切換和漫游時，僅由演進分組核心網(wǎng)絡執(zhí)行移動性管理，提高移動性管理的效率；并且，當雙模UE從演進接入網(wǎng)絡移動到只有UMTS網(wǎng)絡覆蓋的區(qū)域時，只需要建立演進分組核心網(wǎng)絡與UTRAN之間的一段數(shù)據(jù)鏈路，節(jié)省了切換時間，更容易滿足3GPP對系統(tǒng)間切換時間的苛刻要求。
進一步地，UTRAN與演進分組核心網(wǎng)絡之間可通過R3接口相連，該R3接口采用與Iu接口基本相同的協(xié)議，以減小對現(xiàn)有UTRAN的影響；并且，在Iu接口協(xié)議的基礎(chǔ)上進行功能增強以滿足特殊需求。
另外，可通過演進分組核心網(wǎng)絡中的功能實體網(wǎng)際互連功能(IWF，Interworking Function)單元實現(xiàn)與UTRAN進行通信的接口協(xié)議，并完成演進網(wǎng)絡與UTRAN的互連。
圖4示出了本發(fā)明中UMTS網(wǎng)絡與演進網(wǎng)絡互連結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，UMTS網(wǎng)絡中的UTRAN直接通過R3接口接入演進分組核心網(wǎng)絡。雙模UE接入UTRAN時，UTRAN通過R3接口將雙模UE注冊到演進分子核心網(wǎng)絡。雙模UE在UTRAN中的移動性管理由演進分組核心網(wǎng)絡來集中完成。雙模UE的上行業(yè)務數(shù)據(jù)首先通過Uu接口由雙模UE到達UTRAN，然后從UTRAN通過R3接口到達演進分組核心網(wǎng)絡，最后從演進分組核心網(wǎng)絡通過Gi接口到達Internet；雙模UE的下行業(yè)務數(shù)據(jù)從Internet通過Gi接口到達演進分組核心網(wǎng)絡，然后從演進分組核心網(wǎng)絡通過R3接口到達UTRAN，最后從UTRAN通過Uu接口到達雙模UE。具體可由演進分組核心網(wǎng)絡中的IWF來實現(xiàn)與Iu-PS接口基本相同的R3接口的協(xié)議，參見圖5所示，能夠減小對現(xiàn)有UTRAN的影響，IWF同時完成R3接口協(xié)議與演進上層協(xié)議(Evolved Uplayer Protocol)之間的相互映射。UTRAN與演進分組核心網(wǎng)絡相連，具體可為UTRAN中的RNC與演進分組核心網(wǎng)絡中的IWF單元相連。
圖5示出了本發(fā)明中R3接口協(xié)議棧示意圖，如圖5所示，為減小對現(xiàn)有UTRAN的影響，R3接口采用與Iu接口基本相同的接口協(xié)議，傳輸層采用IP技術(shù)，用戶面由GTP-U/UDP來承載，控制面包括RANAP協(xié)議、SCCP、M3UA協(xié)議和SCTP。所述RANAP協(xié)議可為增強的RANAP協(xié)議，增強RANAP協(xié)議是指在現(xiàn)有RANAP協(xié)議的基礎(chǔ)上，增加一些新特性以滿足R3接口的特殊需求，例如，為實現(xiàn)雙模UE在演進網(wǎng)絡與UMTS網(wǎng)絡之間的切換，對RANAP協(xié)議的一些流程進行改動，或增加具有新的含義的信息參數(shù)等，至于具體如何增強RANAP協(xié)議并非本發(fā)明的重點，因此，在此不再贅述。
圖6A示出了本發(fā)明中雙模UE、UTRAN和演進分組核心網(wǎng)絡的控制面協(xié)議示意圖，如圖6A所示，R3接口與Iu接口采用基本相同的控制面接口協(xié)議，增強RANAP協(xié)議、SCCP協(xié)議、M3UA協(xié)議/SCTP/IP、L2協(xié)議和L1協(xié)議是同時存在于UTRAN和演進分組核心網(wǎng)絡的對等協(xié)議，Relay層在UTRAN內(nèi)部實現(xiàn)RRC協(xié)議與增強RANAP協(xié)議相互映射的功能；UTRAN中，除RANAP協(xié)議需要增強外，其余協(xié)議均無需修改，因此，對現(xiàn)有的UTRAN的影響被降到最低。雙模UE內(nèi)有兩個協(xié)議棧的控制面協(xié)議，一個是用于UMTS網(wǎng)絡的協(xié)議棧的控制面協(xié)議，即雙模UE與UTRAN和SGSN進行通信的控制面協(xié)議，RRC協(xié)議、RLC協(xié)議、MAC協(xié)議和L1協(xié)議是同時存在于雙模UE和UTRAN的對等協(xié)議，GMM協(xié)議/SM協(xié)議/SMS協(xié)議是同時存在于雙模UE和SGSN的對等協(xié)議；另一個是用于演進網(wǎng)絡的協(xié)議棧的控制面協(xié)議，即雙模UE與演進接入網(wǎng)絡和演進分組核心網(wǎng)絡進行通信的控制面協(xié)議，由于雙模UE與演進接入網(wǎng)絡進行通信的控制面接口協(xié)議正在制定，因此，本發(fā)明中將雙模UE與演進接入網(wǎng)絡進行通信的空中接口控制面協(xié)議描述為演進控制面Uu接口協(xié)議(Evolved Uu Protocol)，演進上層協(xié)議是同時存在于雙模UE和演進分組核心網(wǎng)絡的對等協(xié)議。雙模UE的上層協(xié)議包括UMTS網(wǎng)絡的GMM協(xié)議/SM協(xié)議/SMS協(xié)議和演進網(wǎng)絡的演進上層協(xié)議，演進上層協(xié)議執(zhí)行與GMM協(xié)議/SM協(xié)議/SMS協(xié)議基本相同的功能。演進上層協(xié)議是演進分組核心網(wǎng)絡中實現(xiàn)移動性管理和會話管理等功能的協(xié)議，由于相關(guān)協(xié)議正在制定，因此，本發(fā)明中將演進網(wǎng)絡中實現(xiàn)移動性管理和會話管理等功能的協(xié)議統(tǒng)稱為演進上層協(xié)議。
圖6B示出了本發(fā)明中雙模UE、UTRAN和演進分組核心網(wǎng)絡的用戶面協(xié)議示意圖，如圖6B所示，R3接口與Iu接口采用相同的用戶面接口協(xié)議，GTP-U、UDP/IP、L2協(xié)議和L1協(xié)議是同時存在于UTRAN和演進分組核心網(wǎng)絡的對等協(xié)議，Relay層在UTRAN內(nèi)部實現(xiàn)PDCP與GTP-U相互映射的功能；無需改變UTRAN內(nèi)的用戶面協(xié)議，因此，現(xiàn)有的UTRAN的用戶面協(xié)議不受任何影響。雙模UE內(nèi)有兩個用戶面協(xié)議棧，一個是用于UMTS網(wǎng)絡的協(xié)議棧的用戶面協(xié)議，即雙模UE與UTRAN進行通信的用戶面協(xié)議，PDCP、RLC協(xié)議、MAC協(xié)議、L1協(xié)議是同時存在于UE和UTRAN的對等協(xié)議，IP/PPP是同時存在于雙模UE和SGSN的對等協(xié)議；另一個是用于演進網(wǎng)絡的協(xié)議棧的控制面協(xié)議，即雙模UE與演進接入網(wǎng)絡進行通信的用戶面協(xié)議，由于雙模UE與演進接入網(wǎng)絡進行通信的用戶面接口協(xié)議正在制定，因此，本發(fā)明中將雙模UE與演進接入網(wǎng)絡進行通信的空中接口協(xié)議描述為演進用戶面Uu接口協(xié)議(Evolved Uu Protocol)。IP/PPP是同時存在于雙模UE和演進分組核心網(wǎng)絡的對等協(xié)議。由于UMTS網(wǎng)絡和演進網(wǎng)絡的上層協(xié)議都是IP，因此，雙模UE在UMTS網(wǎng)絡和演進網(wǎng)絡中的上層協(xié)議都是IP/PPP。
由于演進網(wǎng)絡中的接入網(wǎng)絡與分組核心網(wǎng)絡之間的R1接口采用GTP，GTP包括GTP-U和GPRS控制面隧道協(xié)議(GTP-C，GPRS TunnellingProtocol-Control)，由此可見，R3接口和R1接口的用戶面都采用GTP-U，能夠降低R3接口的開發(fā)難度和成本，有利于實現(xiàn)UTRAN與演進分組核心網(wǎng)絡之間的互連。
由于UMTS網(wǎng)絡與演進網(wǎng)絡互連，這樣，雙模UE使用的協(xié)議以及雙模UE與Internet之間的數(shù)據(jù)路徑，將隨著雙模UE接入不同的接入網(wǎng)絡而不同，下面將對雙模UE接入不同接入網(wǎng)絡的情況進行詳細描述。
UMTS網(wǎng)絡與演進網(wǎng)絡互連，即UMTS網(wǎng)絡中的UTRAN與演進網(wǎng)絡中的演進分組核心網(wǎng)絡互連，UTRAN可在廣播的系統(tǒng)消息中指明UTRAN與演進分組核心網(wǎng)絡存在互連關(guān)系。UMTS網(wǎng)絡與演進網(wǎng)絡存在互連關(guān)系時，雙模UE無論是接入演進接入網(wǎng)絡、還是接入UTRAN，都需要注冊到演進分組核心網(wǎng)絡。當雙模UE位于UTRAN時，會通過UTRAN接入演進分組核心網(wǎng)絡。
雙模UE通過UTRAN接入演進分組核心網(wǎng)絡時，雙模UE可根據(jù)收到的系統(tǒng)消息確定當前是通過UTRAN接入演進分組核心網(wǎng)絡的，因此，雙模UE將協(xié)議層RRC、RLC、MAC和L1設置為有效，將演進控制面Uu接口協(xié)議設置為無效，將上層協(xié)議演進上層協(xié)議設置為有效，將GMM協(xié)議/SM協(xié)議/SMS協(xié)議設置為無效，如圖7A所示，圖中灰色字體表示相應協(xié)議層無效，黑色字體表示相應協(xié)議層有效。雙模UE的注冊請求通過UTRAN路由至演進分組核心網(wǎng)絡；如果仍然保留SGSN與演進分組核心網(wǎng)絡之間互連的Gn接口，則雙模UE的注冊請求也可由UTRAN通過Iu接口發(fā)送至SGSN，然后由SGSN通過Gn接口路由至演進分組核心網(wǎng)絡。
相應地，對于用戶面協(xié)議棧而言，雙模UE將協(xié)議層PDCP、RLC、MAC和L1設置為有效，將演進用戶面Uu接口協(xié)議設置為無效，上層協(xié)議IP/PPP始終有效。
雙模UE通過UTRAN接入演進分組核心網(wǎng)絡時，如圖7B所示，雙模UE的上行業(yè)務數(shù)據(jù)首先通過Uu接口由雙模UE到達UTRAN，然后從UTRAN通過R3接口到達演進分組核心網(wǎng)絡，最后從演進分組核心網(wǎng)絡通過Gi接口到達Internet；雙模UE的下行業(yè)務數(shù)據(jù)從Internet通過Gi接口到達演進分組核心網(wǎng)絡，然后從演進分組核心網(wǎng)絡通過R3接口到達UTRAN，最后從UTRAN通過Uu接口到達雙模UE。
雙模UE通過演進接入網(wǎng)絡接入演進分組核心網(wǎng)絡時，此時的雙模UE相當于一個僅支持演進網(wǎng)絡的單模UE。雙模UE能夠根據(jù)當前使用的頻率或來自演進網(wǎng)絡的系統(tǒng)消息，確定當前是通過演進接入網(wǎng)絡接入演進分組核心網(wǎng)絡的，因此，雙模UE將演進控制面Uu接口協(xié)議設置為有效，將協(xié)議層RRC、RLC、MAC和L1設置為無效，將上層協(xié)議演進上層協(xié)議設置為有效，將GMM協(xié)議/SM協(xié)議/SMS協(xié)議設置為無效，如圖8A所示，圖中灰色字體表示相應協(xié)議層無效，黑色字體表示相應協(xié)議層有效。雙模UE的注冊請求通過演進接入網(wǎng)絡路由至演進分組核心網(wǎng)絡。
相應地，對于用戶面協(xié)議棧而言，雙模UE將演進用戶面Uu接口協(xié)議設置為有效，將協(xié)議層PDCP、RLC、MAC和L1設置為無效，上層協(xié)議IP/PPP始終有效。
雙模UE通過演進接入網(wǎng)絡接入演進分組核心網(wǎng)絡時，如圖8B所示，雙模UE的上行業(yè)務數(shù)據(jù)首先通過演進用戶面Uu接口由雙模UE到達演進接入網(wǎng)絡，然后從演進接入網(wǎng)絡通過R1接口到達演進分組核心網(wǎng)絡，最后從演進分組核心網(wǎng)絡通過Gi接口到達Internet；雙模UE的下行業(yè)務數(shù)據(jù)從Internet通過Gi接口到達演進分組核心網(wǎng)絡，然后從演進分組核心網(wǎng)絡通過R1接口到達演進接入網(wǎng)絡，最后從演進接入網(wǎng)絡通過演進用戶面Uu接口到達雙模UE。
UMTS網(wǎng)絡與演進網(wǎng)絡不存在互連關(guān)系，即UMTS網(wǎng)絡中的UTRAN與演進網(wǎng)絡中的演進分組核心網(wǎng)絡不互連，UTRAN可在廣播的系統(tǒng)消息中指明UTRAN與演進分組核心網(wǎng)絡不存在互連關(guān)系。雙模UE通過UTRAN接入SGSN時，此時的雙模UE相當于一個僅支持UMTS網(wǎng)絡的單模UE。UMTS網(wǎng)絡與演進網(wǎng)絡存在互連關(guān)系時，如果雙模UE位于UTRAN中，既可以通過UTRAN接入演進分組核心網(wǎng)絡，也可以通過UTRAN接入SGSN，則雙模UE通過UTRAN接入SGSN時，也可視為僅支持UMTS網(wǎng)絡的單模UE。
雙模UE通過UTRAN接入SGSN時，雙模UE可根據(jù)收到的系統(tǒng)消息確定當前是通過UTRAN接入SGSN的，因此，雙模UE將協(xié)議層RRC、RLC、MAC和L1設置為有效，將演進控制面Uu接口協(xié)議設置為無效，將GMM協(xié)議/SM協(xié)議/SMS協(xié)議設置為有效，將上層協(xié)議演進上層協(xié)議設置為無效，如圖9A所示，圖中灰色字體表示相應協(xié)議層無效，黑色字體表示相應協(xié)議層有效。雙模UE的注冊請求通過UTRAN路由至SGSN。
相應地，對于用戶面協(xié)議棧而言，雙模UE將協(xié)議層PDCP、RLC、MAC和L1設置為有效，將演進用戶面Uu接口協(xié)議設置為無效，上層協(xié)議IP/PPP始終有效。
雙模UE通過UTRAN接入SGSN時，如圖9B所示，雙模UE的上行業(yè)務數(shù)據(jù)首先通過Uu接口由雙模UE到達UTRAN，然后從UTRAN通過Iu接口到達SGSN，再從SGSN通過Gn接口到達GGSN，最后從GGSN通過Gi接口到達Internet；雙模UE的下行業(yè)務數(shù)據(jù)從Internet通過Gi接口到達GGSN，然后通過Gn接口到達SGSN，再從SGSN通過Iu接口到達UTRAN，最后從UTRAN通過Uu接口到達雙模UE。
以上所述各協(xié)議層對業(yè)務數(shù)據(jù)的處理與現(xiàn)有制定的規(guī)則基本相同，因此，在此不再贅述。
總之，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種通用移動通信系統(tǒng)UMTS網(wǎng)絡與演進網(wǎng)絡互連的系統(tǒng)，包括UMTS網(wǎng)絡和演進網(wǎng)絡，UMTS網(wǎng)絡至少包括通用移動通信系統(tǒng)陸地無線接入網(wǎng)絡UTRAN，演進網(wǎng)絡至少包括演進分組核心網(wǎng)絡，其特征在于所述UTRAN用于接入演進分組核心網(wǎng)絡；所述演進分組核心網(wǎng)絡用于向用戶提供分組業(yè)務。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述UTRAN與演進分組核心網(wǎng)絡中的網(wǎng)際互連功能IWF單元相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述UTRAN中的無線網(wǎng)絡控制器RNC與演進分組核心網(wǎng)絡相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述UTRAN通過R3接口與演進分組核心網(wǎng)絡相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述R3接口的控制面接口協(xié)議包括L1協(xié)議、L2協(xié)議、網(wǎng)際協(xié)議IP、流控制傳輸協(xié)議SCTP、信息傳輸部分第三級用戶適配層協(xié)議M3UA、信令連接控制部分SCCP協(xié)議和增強的無線接入網(wǎng)絡應用部分RANAP協(xié)議。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述R3接口的用戶面接口協(xié)議包括L1協(xié)議、L2協(xié)議、網(wǎng)際協(xié)議IP、用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP和服務通用分組無線業(yè)務用戶面隧道協(xié)議GTP-U。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)進一步包括雙模用戶設備UE，用于在演進網(wǎng)絡或UMTS網(wǎng)絡中供用戶使用，所述雙模UE內(nèi)包括用于UMTS網(wǎng)絡的協(xié)議棧和用于演進網(wǎng)絡的協(xié)議棧。
8.一種通用移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡與演進網(wǎng)絡互連的方法，其特征在于，UMTS網(wǎng)絡中的UTRAN與演進分組核心網(wǎng)絡相連，該方法包含A、雙模UE通過UMTS網(wǎng)絡中的UTRAN接入演進分組核心網(wǎng)絡。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述步驟A為雙模UE的注冊請求通過UMTS網(wǎng)絡中的UTRAN路由至演進分組核心網(wǎng)絡；或，UMTS網(wǎng)絡中的服務通用分組無線業(yè)務支持節(jié)點SGSN與演進分組核心網(wǎng)絡相連，所述步驟A為雙模UE的注冊請求通過UMTS網(wǎng)絡中的UTRAN路由SGSN，然后SGSN將該注冊請求路由至演進分組核心網(wǎng)絡。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，雙模UE通過Uu接口與UTRAN進行通信，UTRAN通過R3接口與演進分組核心網(wǎng)絡進行通信，演進分組核心網(wǎng)絡通過Gi接口與互聯(lián)網(wǎng)進行通信，所述步驟A之后進一步包括雙模UE的上行業(yè)務數(shù)據(jù)通過Uu接口由雙模UE到達UTRAN，然后從UTRAN通過R3接口到達演進分組核心網(wǎng)絡，最后從演進分組核心網(wǎng)絡通過Gi接口到達互聯(lián)網(wǎng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，演進分組核心網(wǎng)絡通過Gi接口與互聯(lián)網(wǎng)進行通信，UTRAN通過R3接口與演進分組核心網(wǎng)絡進行通信，雙模UE通過Uu接口與UTRAN進行通信，所述步驟A之后進一步包括雙模UE的下行業(yè)務數(shù)據(jù)通過Gi接口由互聯(lián)網(wǎng)到達演進分組核心網(wǎng)絡，然后從演進分組核心網(wǎng)絡通過R3接口到達UTRAN，最后從UTRAN通過Uu接口到達雙模UE。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述雙模UE包括用于UMTS網(wǎng)絡的協(xié)議棧和用于演進網(wǎng)絡的協(xié)議棧。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述用于UMTS網(wǎng)絡的協(xié)議棧的控制面協(xié)議包括L1協(xié)議、媒體接入控制MAC協(xié)議、無線鏈路控制RLC協(xié)議、無線資源控制RRC協(xié)議和通用分組無線業(yè)務移動性管理協(xié)議/會話管理協(xié)議/短消息業(yè)務協(xié)議；所述用于演進網(wǎng)絡的協(xié)議棧的控制面協(xié)議包括演進控制面Uu接口協(xié)議和用于進行移動性管理及會話管理的演進上層協(xié)議。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述步驟A之前進一步包括所述UTRAN廣播的系統(tǒng)消息中指明UTRAN與演進分組核心網(wǎng)絡存在互連關(guān)系，雙模UE根據(jù)來自UTRAN的系統(tǒng)消息，設置L1協(xié)議、MAC協(xié)議、RLC協(xié)議、RRC協(xié)議和演進上層協(xié)議有效。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述用于UMTS網(wǎng)絡的協(xié)議棧的用戶面協(xié)議包括L1協(xié)議、MAC協(xié)議、RLC協(xié)議、分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議PDCP和IP/端對端協(xié)議PPP；所述用于演進網(wǎng)絡的協(xié)議棧的用戶面協(xié)議包括演進用戶面Uu接口協(xié)議和IP/PPP。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述UTRAN廣播的系統(tǒng)消息中指明UTRAN與演進分組核心網(wǎng)絡存在互連關(guān)系，雙模UE根據(jù)來自UTRAN的系統(tǒng)消息，設置L1協(xié)議、MAC協(xié)議、RLC協(xié)議、PDCP和演IP/PPP有效。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種通用移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡與演進網(wǎng)絡互連的系統(tǒng)及方法，包括UMTS網(wǎng)絡和演進網(wǎng)絡，UMTS網(wǎng)絡中的UTRAN與演進網(wǎng)絡中的演進分組核心網(wǎng)絡相連，雙模UE通過UMTS網(wǎng)絡中的UTRAN接入演進分組核心網(wǎng)絡。根據(jù)本發(fā)明，只要UTRAN與演進分組核心網(wǎng)絡互連，當雙模UE在UMTS網(wǎng)絡與演進網(wǎng)絡之間進行切換和漫游時，雙模UE的移動性管理和會話管理等功能就可由演進分組核心網(wǎng)絡來執(zhí)行，大大提高了移動性管理和會話管理的效率；并且，當雙模UE從演進接入網(wǎng)絡移動到只有UMTS網(wǎng)絡覆蓋的區(qū)域時，只需要建立演進分組核心網(wǎng)絡與UTRAN之間的一段數(shù)據(jù)鏈路，減少了數(shù)據(jù)鏈路上所需節(jié)點設備的數(shù)量，縮短了演進網(wǎng)絡與UMTS網(wǎng)絡之間進行切換的時間，更容易滿足3GPP對系統(tǒng)間切換時間的苛刻要求。
文檔編號H04L12/46GK1960311SQ20051011833
公開日2007年5月9日 申請日期2005年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月1日
發(fā)明者周四紅, 張文林, 劉嵐, 張海 申請人:華為技術(shù)有限公司