專利名稱：用于在基于單隧道gprs的無線通信系統(tǒng)中支持路由區(qū)域更新過程的設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及無線通信系統(tǒng)。特別地，本實用新型涉及的是用于在 基于單隧道通用分組無線服務(GPRS)的無線通信系統(tǒng)中支持路由區(qū)域更 新的設備。
背景技術：
圖1顯示的是常規(guī)的GPRS/第三代(3G)無線通信系統(tǒng)架構100，其 中顯示了不同的接口/協議以及處于不同網絡實體之間的用戶數據傳送接 口。無線通信系統(tǒng)100包括至少一個服務GPRS支持節(jié)點(SGSN) 105以 及至少一個網關GPRS支持節(jié)點(GGSN) 110。該無線通信系統(tǒng)100還包 括通用陸地無線接入網絡(UTRAN) 115，該網絡包括一個或多個無線接入 網(RAN)、基站系統(tǒng)(BSS)以及無線網絡控制器(RNC)(未顯示)。系 統(tǒng)100還包括多個無線發(fā)射/接收單元(WTRU) 120，其中每一個都包括與 移動終端(MT) 130相耦合的終端設備(TE) 125。無線通信系統(tǒng)100中的 移動性可以借助下列操作來促進在GGSN110上錨定網際協議(IP)會話， 以及通過支持SGSN 105所提供的用于IP和非IP業(yè)務/服務的移動性管理 (MM)協議而對多級移動性加以考慮。
圖2A顯示的是如何在圖1的常規(guī)無線通信系統(tǒng)100中建立雙隧道，以 便為用戶平面業(yè)務提供IP連接性。如圖2A所示，GPRS隧道協議(GTP) 用戶平面(GTP-U)隧道220是在GGSN 205與SGSN 210之間建立的，并 且在SGSN 210與無線網絡控制器(RNC) 215之間建立了第二用戶平面隧 道225。這兩條隧道都是專用于同一個用戶的。GTP隧道220具有用戶平面
和控制平面。用戶隧道225則是IP隧道，它具有用戶平面以及用于控制消
息傳遞的RAN應用部分(RANAP)控制平面。
路由區(qū)域更新(RAU)被用于將劃分為集群的無線通信系統(tǒng)內部的尋 呼業(yè)務量減至最少。每個集群都包含了一組小區(qū)(Node-B)。并且每個集群 都是由唯一的標識符(也就是路由區(qū)域標識符(ID))定義的。對無線通信 系統(tǒng)中這些穿越集群邊界的WTRU來說，它們必須執(zhí)行名為路由區(qū)域更新 的注冊處理。在RAU中，WTRU會向核心網告知其在系統(tǒng)哪一個區(qū)域中運 行。如果WTRU接收到被叫，那么核心網會在最后一個已知的路由區(qū)域中 尋呼該WTRU。這樣做可以消除在整個系統(tǒng)中發(fā)送用于WTRU的尋呼消息 的需要，而這轉而會顯著減少系統(tǒng)中的信令數量。由此，更多的處理功率可 以分配給用戶業(yè)務。RAU有可能需要在GGSN與新的RNC之間建立新的 連接。與雙隧道方法中已有的處理和消息格式相比，單隧道方法需要新的處 理和消息格式。
在向全IP網絡(AIPN)的演進中，大多數服務和應用都會遷移到基于 IP的平臺。這種遷移需要IP連接性，并且所產生的業(yè)務不必在SGSN終結。 因此，單隧道功能對減少SGSN上的延遲和處理功率而言是非常理想的。
實用新型內容
本實用新型涉及一種用于在GPRS/3G網絡以及后續(xù)網絡中通過使用單 隧道來支持路由區(qū)域更新的設備。無線發(fā)射/接收單元(WTRU)經由RNC 向SGSN發(fā)送激活分組數據協議(PDP)上下文請求，并且SGSN向GGSN 發(fā)送創(chuàng)建PDP上下文請求。所述創(chuàng)建PDP上下文請求包括PDP類型、PDP 地址、接入點名稱(APN)、單隧道請求、RNC隧道端點標識(TEID)以 及服務質量(QoS)數據，由此在GGSN與RNC之間建立了單隧道。
在一個實施例中，WTRU經由RNC向SGSN發(fā)送路由區(qū)域更新請求消 息。SGSN則向GGSN發(fā)送更新PDP上下文請求消息。GGSN向SGSN發(fā)
送更新PDP上下文響應消息。SGSN則向RNC發(fā)送隧道建立請求消息，并 且在RNC與GGSN之間建立了單隧道。對切換操作來說，在GSN與另一 個RNC之間業(yè)己建立的先前的單隧道將被釋放，并且路由區(qū)域更新將被接 受和完成。
從以下關于具體實施方式
的描述中可以更詳細地了解本實用新型，這
些優(yōu)選實施例是作為實例給出的，并且是結合一個或多個附圖而被理解的， 其中
圖1顯示的是常規(guī)的GPRS和3G無線通信系統(tǒng)；
圖2A顯示的是雙隧道的常規(guī)建立；
圖2B顯示的是根據本實用新型的單隧道的建立；
圖3顯示的是現有技術中的隧道協議棧；
圖4顯示的是根據本實用新型配置的單隧道協議棧；
圖5顯示的是根據本實用新型實施的單隧道建立過程(PDP上下文激
活)；
圖6顯示的是根據本實用新型一個實施例的單隧道的SGSN內部RNC 之間路由區(qū)域更新過程；以及
圖7A和7B共同顯示的是根據本實用新型另一個實施例的單隧道的 SGSN之間(intre-SGSN)路由區(qū)域更新過程。
具體實施方式
當下文引用時，術語"無線發(fā)射/接收單元(WTRU)"包括但不局限于 用戶設備(UE)、移動站、固定或移動用戶單元、尋呼機、蜂窩電話、個人 數字助理(PDA)、計算機或是能在無線環(huán)境中工作的其他類型的用戶設備。 當下文引用時，術語"基站"包括但不局限于Node-B、站點控制器、接入
點(AP)或是其他任何能在無線環(huán)境中工作的接口設備。
本實用新型的特征既可以引入集成電路(ic)，也可以配置在包含眾多 互連組件的電路中。
根據本實用新型，GPRS (3G或后續(xù))系統(tǒng)中的移動性可以借助下列操 作來促進在歸屬GGSN上錨定IP會話，對多級移動性加以考慮，以及支 持SGSN所提供的用于非IP業(yè)務/服務的已有MM協議。
圖2B顯示的是根據本實用新型的單用戶平面隧道方法。單用戶平面隧 道230被用于減少SGSN 210'的延遲和處理功率。在圖2A顯示的雙隧道方 法中，SGSN 210終止了連至RNC 215的GTP隧道220以及用戶平面隧道 225，這意味著SGSN 210對在兩個方向上傳播的分組進行了解碼，并且將 其轉換成了兩個隧道220和225所具有的不同協議格式。在圖2B所示的單 隧道方法中，SGSN 210'僅僅經由兩個分離的接口/協議(RANAP-C以及 GTP-C)而在GGSN 205，與RNC 215，之間建立了隧道。在單隧道方法中，SGSN 210，不再與用戶平面業(yè)務有關。由此，用戶業(yè)務在兩個方向上都會無變化地
(也就是未改變)穿過SGSN 210'。此外，SGSN 210'也不再與用戶平面處 理有關。只有RNC 215，和GGSN 205'才被允許執(zhí)行/作用于用戶平面業(yè)務。 SGSN 210，則僅僅管理與用戶及其基于IP的業(yè)務相關聯的控制業(yè)務，這其中 包括MM、 RAU等等。SGSN 210，通過使用GTP控制平面與GGSN 205'進 行通信以及使用RANAP控制平面與RNC 215'進行通信來連接RNC 215'以 及GGSN 205'。當在RNC之間進行切換時，SGSN 210'負責為GGSN 205'提 供新的RNC TEID信息以及單隧道230的建立。
圖3顯示的是根據現有GPRS協議的現有技術中的隧道協議棧。GTP-U 隧道在UTRAN(包括RAN、BSS以及RNC)與3G-SGSN之間以及3G-SGSN 與3G-GGSN之間傳送(也就是隧道傳輸)用戶數據。
圖4顯示的是根據本實用新型的單隧道協議棧中的用戶平面，其中來 自UTRAN的用戶平面隧道不會在3G-SGSN終結。取而代之的是，UTRAN
會在3G-GGSN終結。UTRAN和GGSN中顯示的IP隧道可以基于GTP， 或是任何普通的IP隧道。在一個優(yōu)選實施例中，其中使用了 GTP-U隧道作 為IP隧道。
圖5是根據本實用新型的單隧道建立的信令圖。單隧道功能通過減少 RNC與GGSN接口之間的協議轉換的需要，以及在分組交換(PS)域的內 部在RNC/NRC與GGSN之間啟動直接用戶平面隧道，從而減少SGSN上 的延遲和處理功率。然而，單隧道方法不會消除由SGSN來為基于IP的業(yè) 務管理其控制業(yè)務的需要。對控制平面信令、MM以及呼叫/會話管理而言， SGSN仍舊是必需的，并且SGSN將會判定何時建立單隧道而不是雙隧道。
就單隧道而言，SGSN應該通過向隧道的每個端點通知另一個端點的相 應TEID (也就是向GGSN通知RNC TEID以及向RNC通知GGSN TEID) 來為用戶平面連接RAN/RNC TEID以及GGSN TEID。如果在RNC之間進 行切換，那么RNC將會負責更新并且為GGSN提供新的RNC TEID信息以 及單隧道建立。
圖5顯示的是根據本實用新型而在無線通信系統(tǒng)中實施的單隧道建立 過程(分組數據協議(PDP)上下文激活)，其中該系統(tǒng)包括WTRU 505、 無線接入網絡(RAN) /無線網絡控制器(RNC) 510、 SGSN 515以及GGSN 520。 WTRU 505向SGSN 515發(fā)送激活PDP上下文請求，該請求包含了 PDP 類型、PDP地址、APN、服務質量(QoS)數據等等(步驟525)。 SGSN515 驗證該激活PDP上下文請求，選擇APN，并且將APN映射到GGSN 520 (步 驟530)。 SGSN 515確定是否支持和/或請求單隧道，并且記錄存在RNC TEID
(步驟530)。 SGSN 515創(chuàng)建PDP上下文請求，該請求包含了 PDP類型、 PDP地址、APN、單隧道請求、RNC TEID、 QoS等等(步驟535)。 GGSN 520 則創(chuàng)建PDP上下文響應，該響應包含了PDP類型、PDP地址、APN、表明 許可單隧道的指示符、GGSN TEID、 QoS等等(步驟540)。 WTRU 505和 RAN/RNC 510則建立無線接入承載(RAB)(步驟545)。在步驟550，
SGSN515和RAN/RNC 510交換隧道設置信令，該信令包含了移動站國際用 戶名錄號碼(MSISDN)、 PDP地址以及GGSN TEID，而SGSN 515則在接 收到來自GGSN的隧道建立接受指示之后，向RAN/RNC 510發(fā)送隧道建立 信息。SGSN 515向GGSN 520發(fā)送更新PDP上下文請求(步驟560)，以 便通過將關聯于該請求的RNC TEID告知GGSN 520來建立新的隧道，并 且GGSN 520向SGSN515發(fā)送用以確認/拒絕隧道建立及相關屬性(RNC TEID、 PDP類型、PDP地址、用戶ID等等)的更新PDP上下文響應(步 驟565)。 SGSN515則將GGSN地址插入其PDP上下文，發(fā)送接收自GGSN 的PDP地址(步驟570)，并且預備下發(fā)至WTRU 505的響應。由此，如有 必要，SGSN 515將會更新GGSN 520中的PDP上下文，以便反應步驟545 的RAB建立所造成的QoS屬性變化。在RAN/RNC 510與GGSN 520之間 將會交換隧道建立信令，這其中包括MSISDN、 PDP地址、RNCTEID以及 GGSNTEID (步驟575)。 SGSN515會向WTRU505發(fā)送表明存在單隧道的 激活PDP上下文接受信號(步驟580)。
圖6顯示的根據本實用新型而在無線通信系統(tǒng)中實施的單隧道的SGSN 內部RNC之間路由區(qū)域更新過程，其中該系統(tǒng)包括WTRU 605、舊的基站 系統(tǒng)(BSS) /RNC610、新的BSS/RNC615、 SGSN620、 GGSN 625以及歸 屬位置寄存器(HLR) 630。
仍舊參考圖6，舊的隧道是在舊的BSS/RNC 610與GGSN 625之間建 立的(步驟635)。 WTRU 605向新的BSS/RNC 610以及SGSN 620發(fā)送路 由區(qū)域更新(RAU)請求，該請求可以包括分組臨時移動用戶標識(P-TMSI)、 舊的路由區(qū)域標識(RAI)、舊的P-TMSI簽名、更新類型等等(步驟640)。 更新類型表示路由區(qū)域更新是否為周期性的。然后，在WTRU605、SGSN 620 以及HLR 630之間將會建立安全功能(步驟650)。 SGSN 620向GGSN 625 發(fā)送更新PDP上下文請求(步驟655)。然后，GGSN 625向SGSN 620發(fā) 送更新PDP上下文響應(步驟660)。 SGSN 620向新的BSS/RNC 615發(fā)送
隧道建立請求(步驟665)。在步驟655， SGSN 620通過在步驟660的更新 PDP上下文請求中向GGSN 625發(fā)送新的BSS/RNC 615的TEID而在GGSN 625與新的BSS/RNC 615之間建立新的隧道。如果許可該請求，那么GGSN 625會在步驟660中向SGSN620反向確認該請求。在步驟665， SGSN 620 借助隧道建立消息而向新的BSS/RNC 615發(fā)送GGSN 625的TEID，由此建 立新的BSS/RNC 615的隧道的另一端。在步驟670， BSS/RNC 615將會應 答該請求，并且向SGSN 620指示操作成功?，F在，在步驟675中建立了新 的隧道。作為選擇，在這里也可以存在附加的更新PDP上下文請求，并且 該請求取決于QoS屬性的最終設置。然后，新的BSS/RNC 615會向SGSN 620 發(fā)送隧道建立響應(步驟670)。由此，在新的BSS/RNC 615與GGSN 625 之間建立了新的隧道(步驟675)。 一旦新的隧道成功建立，那么SGSN620 會在步驟680中通過向舊的BSS/RNC 610發(fā)送釋放請求，從而釋放舊的隧 道。而舊的BSS/RNC 610則會向SGSN 620發(fā)送釋放響應(步驟685)。所 述SGSN620會向新的BSS/RNC 615以及WTRU 605發(fā)送路由區(qū)域更新接 受(步驟690)。然后，WTRU 605會向新的BSS/RNC 615以及SGSN 620 發(fā)送路由區(qū)域更新完成消息(步驟695)。
圖7A和7B共同顯示了根據本實用新型而在無線通信系統(tǒng)中實施的單 隧道的SGSN之間(intre-SGSN)路由區(qū)域更新過程，其中該系統(tǒng)包括WTRU 705、舊的BSS/RNC710、新的BSS/RNC 715、新的SGSN720、舊的SGSN 725、 GGSN728以及HLR730。
參考圖7A，在舊的BSS/RNC 710與GGSN 728之間建立了舊的隧道(步 驟732)。 WTRU 705向新的BSS/KNTC 734以及新的SGSN 720發(fā)送路由區(qū) 域更新請求，該請求可以包括P-TMSI、舊的RAI、舊的P-TMSI簽名、更 新類型等等(步驟734)。該更新類型表明所述路由區(qū)域更新是否為周期性 的。新的SGSN 720會向舊的SGSN 725發(fā)送SGSN上下文請求(步驟736)。 舊的SGSN725則向新的SGSN720發(fā)送SGSN上下文響應(步驟738)。然
后，在WTRU 705、新的SGSN 720以及HLR 730之間將會建立安全功能(步 驟740)。新的SGSN620向舊的SGSN725發(fā)送SGSN上下文應答消息(步 驟742)，并且會向GGSN 728發(fā)送更新PDP上下文請求(步驟655)，其中 該請求指示的是單隧道以及新的BSS/RNC 715的TEID。然后，GGSN 728 向新的SGSN 720發(fā)送更新PDP上下文響應(步驟746)。新的SGSN 720 則向新的BSS/RNC715發(fā)送隧道設置消息，該消息指示的是MSISDN、 PDP 地址以及GGSNTEID (步驟748)。然后，新的BSS/RNC 715向新的SGSN 發(fā)送隧道設置應答消息(步驟750)。由此，在新的BSS/RNC 715與GGSN 728 之間將會建立新的隧道(步驟752)。
對使用舊隧道的系統(tǒng)中的未決業(yè)務來說，出于服務連續(xù)性的考慮，這 些業(yè)務會從舊的BSS/RNC610轉發(fā)到新的BSS/RNC615。參考圖7B，在建 立了新的隧道之后，轉發(fā)分組將會從新的SGSN 720發(fā)送到舊的SGSN 725 (步驟754)。在步驟754，轉發(fā)分組將會從新的SGSN 720發(fā)送到舊的SGSN 725 (步驟754)。在步驟756，轉發(fā)分組將會從舊的SGSN 725發(fā)送到舊的 BSS/RNC 710。在步驟758，分組將會從舊的BSS/RNC 710轉發(fā)到新的 BSS/RNC715。在步驟760，舊的BSS/RNC 710會向舊的SGSN 725發(fā)送轉 發(fā)分組應答消息。在步驟762，舊的SGSN 725會向新的SGSN 720發(fā)送轉 發(fā)分組應答消息。在步驟764，新的SGSN會向HLR 730發(fā)送更新位置消 息。在步驟766， HLR730向舊的SGSN 725發(fā)送取消位置消息。在步驟768， 在舊的BSS/RNC 710與舊的SGSN 725之間將會交換釋放信令(例如釋放 請求消息和釋放響應消息)。在步驟770，從SGSN 725以及HLR 730發(fā)送 取消位置應答消息。在步驟772， HLR 730會向新的SGSN 720發(fā)送插入用 戶數據。在步驟774，新的SGSN 720會向HLR 730發(fā)送插入用戶數據應答 消息。在步驟776， HLR 730會向新的SGSN 720發(fā)送更新位置應答消息。 在步驟778，新的SGSN 720會向新的BSS/RNC 715以及WTRU 705發(fā)送 路由區(qū)域更新接受消息。在步驟780， WTRU 705會向新的BSS/RNC以及
新的SGSN 720發(fā)送路由區(qū)域更新完成消息。
雖然本實用新型的特征和元素在優(yōu)選的實施方式中以特定的結合進行 了描述，但每個特征或元素可以在沒有所述優(yōu)選實施方式的其他特征和元素 的情況下單獨使用，或在與或不與本實用新型的其他特征和元素結合的各種 情況下使用。本實用新型提供的方法或流程圖可以在由通用計算機或處理器 執(zhí)行的計算機程序、軟件或固件中實施，其中所述計算機程序、軟件或固件 是以有形的方式包含在計算機可讀存儲介質中的。關于計算機可讀存儲介質 的實例包括只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、寄存器、緩沖 存儲器、半導體存儲設備、內部硬盤和可移動磁盤之類的磁介質、磁光介質 以及CD-ROM碟片和數字通用光盤(DVD)之類的光介質。
舉例來說，恰當的處理器包括通用處理器、專用處理器、常規(guī)處理 器、數字信號處理器(DSP)、多個微處理器、與DSP核心相關聯的一個或 多個微處理器、控制器、微控制器、專用集成電路(ASIC)、現場可編程門 陣列(FPGA)電路、任何一種集成電路(IC)和/或狀態(tài)機。
與軟件相關聯的處理器可以用于實現一個射頻收發(fā)機，以便在無線發(fā) 射接收單元(WTRU)、用戶設備、終端、基站、無線網絡控制器或是任何 主機計算機中加以使用。WTRU可以與采用硬件和/或軟件形式實施的模塊 結合使用，例如相機、攝像機模塊、可視電話、揚聲器電話、振動設備、揚 聲器、麥克風、電視收發(fā)機、免提耳機、鍵盤、藍牙⑧模塊、調頻(FM) 無線單元、液晶顯示器(LCD)顯示單元、有機發(fā)光二極管(OLED)顯示 單元、數字音樂播放器、媒體播放器、視頻游戲機模塊、因特網瀏覽器和/ 或任何無線局域網(WLAN)模塊。
權利要求1.一種無線通信系統(tǒng)，其特征在于包括無線發(fā)射/接收單元(WTRU)；與WTRU電耦合的無線網絡控制器(RNC)；與RNC電耦合的服務通用分組無線服務(GPRS)支持節(jié)點(SGSN)；與SGSN電耦合的網關GPRS支持節(jié)點(GGSN)；以及耦合在GGSN與RNC之間的單隧道。
2. 如權利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于WTRU包括用于經由RNC 向SGSN發(fā)送激活分組數據協議(PDP)上下文請求消息的裝置。
3. 如權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于SGSN包括用于向GGSN 發(fā)送創(chuàng)建PDP上下文請求消息的裝置，其中所述創(chuàng)建PDP上下文請求消 息包括單隧道請求、PDP地址以及RNC的隧道端點標識(TEID)。
4. 如權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于SGSN包括用于確定是否 支持單隧道的裝置，以及只在支持單隧道的情況下才將單隧道請求包含在 創(chuàng)建PDP上下文請求消息中的裝置。
5. 如權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于GGSN包括用于接收創(chuàng)建 PDP上下文請求消息的裝置，以及響應于創(chuàng)建PDP上下文消息的接收而 向SGSN發(fā)送創(chuàng)建PDP上下文響應消息的裝置，其中所述創(chuàng)建PDP上下 文響應消息包括PDP地址以及GGSN的TEID。
6. 如權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于SGSN包括用于接收創(chuàng)建 PDP上下文響應消息的裝置以及用于與RNC交換隧道設置信息的裝置。
7.如權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于SGSN包括用于將GGSN 的地址插入其PDP上下文的裝置，以及用于將接收自GGSN的PDP地址 發(fā)送到RNC的裝置，由此在GGSN與RNC之間建立單隧道。
專利摘要這里公開的是在基于單隧道通用分組無線服務(GPRS)的無線通信系統(tǒng)中支持路由區(qū)域更新過程的設備。無線發(fā)射/接收單元(WTRU)經由無線網絡控制器(RNC)向服務通用分組無線服務(GPRS)支持節(jié)點(SGSN)發(fā)送路由區(qū)域更新請求消息。SGSN則向網關GPRS支持節(jié)點(GGSN)發(fā)送更新分組數據協議(PDP)上下文請求消息。GGSN向SGSN發(fā)送更新PDP上下文響應消息。SGSN則向RNC發(fā)送隧道建立請求消息，并且在RNC與GGSN之間建立單隧道。對切換操作來說，在GSN與另一個RNC之間業(yè)已建立的先前的單隧道將被釋放，并且路由區(qū)域更新將被接受和完成。
文檔編號H04W76/06GK201004704SQ200720001429
公開日2008年1月9日 申請日期2007年1月30日 優(yōu)先權日2006年3月8日
發(fā)明者卡梅爾·M·沙恩 申請人:美商內數位科技公司