專利名稱:第三代演進(jìn)系統(tǒng)中傳輸ip頭壓縮數(shù)據(jù)包的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動通信技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種第三代演進(jìn)系統(tǒng)中傳輸IP頭壓縮數(shù)據(jù)包的方法。
背景技術(shù)：
由于語音業(yè)務(wù)的FP(幀協(xié)議)幀小于40字節(jié)，傳統(tǒng)UDP/IP(用戶數(shù)據(jù)報文協(xié)議/因特網(wǎng)協(xié)議)頭產(chǎn)生的開銷達(dá)50～100％，因此采用IP頭壓縮技術(shù)可將UDP/IP產(chǎn)生的開銷從28字節(jié)降低到2～3字節(jié)，從而極大地減小短分組傳送的開銷，提高無線分組業(yè)務(wù)傳輸?shù)男省?br> 在傳統(tǒng)的3GPP系統(tǒng)中，在UE(用戶終端)及UTRAN(通用地面無線接入網(wǎng))的RNC(無線網(wǎng)絡(luò)控制器)中實(shí)現(xiàn)IP頭壓縮，如圖1所示在圖1中，IP頭壓縮的功能是在UE與無線接入網(wǎng)中的RNC上，RNC中保存有有關(guān)的IP頭壓縮的上下文。當(dāng)用戶UE從一個無線接入網(wǎng)(如圖中的UTRAN A)移動到另一個無線接入網(wǎng)(如圖中的UTRAN B)時，則要將原無線接入網(wǎng)(如UTRAN A中的RNC)中的IP頭壓縮上下文傳輸?shù)叫碌臒o線接入網(wǎng)(UTRAN B中的RNC)。當(dāng)用戶從UTRAN B移動到UTRAN C時，服務(wù)UE的核心網(wǎng)設(shè)備SGSN A切換到SGSN B，因SGSN與IP頭壓縮無關(guān)，SGSN沒有有關(guān)IP頭壓縮的上下文。因此在SGSN之間進(jìn)行切換時，在SGSN中沒有IP頭壓縮有關(guān)的上下文的傳輸。
在RNC和UE之間，存在著另一個網(wǎng)絡(luò)實(shí)體Node B，Node B對壓縮的IP數(shù)據(jù)包透明地傳輸。Node B與RNC之間通過ATM(異步傳輸模式)或IP(因特網(wǎng)協(xié)議)承載網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)Node B與RNC之間通過ATM承載網(wǎng)來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時，因ATM承載網(wǎng)具有QoS的保證機(jī)制，可以保證不同業(yè)務(wù)的QoS。當(dāng)Node B與RNC之間采用UDP/IP傳輸時，中間也有可能存在著IP路由器與IP交換設(shè)備等，因不需要采用IP頭中的TOS(服務(wù)類型)或Traffic Class標(biāo)識來設(shè)置IP數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級調(diào)度，它主要是通過高速的IP交換技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對不同業(yè)務(wù)的QoS的保證。
為了保證IP頭壓縮的IP流的正確傳輸，需要使用隧道技術(shù)。3GPP在Release7之前的Release版本中，在RNC與核心網(wǎng)的SGSN(通用分組無線業(yè)務(wù)服務(wù)支持節(jié)點(diǎn))之間使用了GTP(GPRS隧道協(xié)議)協(xié)議，并且對于每一個用戶，若其IP地址不同或/與所使用Session(會話)的QoS不同均要使用一個不同的GTP隧道；這個GTP的隧道決定了在其上面Session的QoS。QoS不同，就建立不同的隧道；并且即使QoS相同，如果APN(接入點(diǎn)名)不一樣，同樣也會使用不同的隧道。
而且，在傳統(tǒng)的3GPP系統(tǒng)中，不同RNC之間可能有Iur接口，這樣當(dāng)UE在不同RNC之間進(jìn)行切換時，在DRNC(漂移RNC)與SRNC(服務(wù)RNC)之間，也要如同RNC與SGSN一樣，建立多個GTP-U(GPRS隧道協(xié)議用戶面)的隧道IP不同(實(shí)際上為APN不同)或/和QoS不同的Session在切換時均要建立SRNC與DRNC之間的多個GTP隧道；同時在SRNS重定位后的RNC與SGSN之間也要建立多個GTP隧道。
但對于3GPP演進(jìn)系統(tǒng)而言，UE與核心網(wǎng)之間的網(wǎng)元是E UTRAN(演進(jìn)無線接入網(wǎng))，當(dāng)在UE與核心網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)IP頭壓縮時，設(shè)在核心網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)IP頭壓縮的網(wǎng)元為接入系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)，則在UE與核心網(wǎng)的接入系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)中均保存有其IP頭壓縮的上下文內(nèi)容，如圖2所示當(dāng)UE進(jìn)行切換時，若UE接入的核心網(wǎng)接入點(diǎn)不變，如圖2中過程①所示，UE從接入系統(tǒng)網(wǎng)A的無線接入網(wǎng)A切換到無線接入網(wǎng)B，則核心網(wǎng)接入系統(tǒng)的IP頭壓縮上下文內(nèi)容保持不變；若UE接入的核心網(wǎng)的接入點(diǎn)發(fā)生變化，則原核心網(wǎng)接入點(diǎn)需要將IP頭壓縮上下文傳遞到新核心網(wǎng)接入點(diǎn)。位于IP頭壓縮位置(UE與核心網(wǎng))的中間的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，如E UTRAN則因沒有IP頭壓縮上下文，因此在切換的過程中就不存在著傳遞IP頭壓縮上下文的過程。如圖2所示，在過程②中，UE從無線接入網(wǎng)B移動到無線接入網(wǎng)C，核心網(wǎng)的接入系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)A需將其IP頭壓縮上下文傳遞到接入系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)B。
當(dāng)核心網(wǎng)的接入系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)與UE實(shí)現(xiàn)IP頭壓縮時，核心網(wǎng)的接入系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)與UE必須保存有IP頭壓縮上下文，并且在切換的過程在接入系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)之間要作傳遞。此時接入系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)與UE之間的中間節(jié)點(diǎn)接入系統(tǒng)，如3GPP E_UTRAN則沒有IP頭壓縮上下文數(shù)據(jù)，這樣，此IP頭壓縮所對應(yīng)的IP數(shù)據(jù)流的QoS參數(shù)的獲取、設(shè)置與調(diào)度則存在困難，具體體現(xiàn)在以下幾方面1.QoS參數(shù)無法獲取。因核心網(wǎng)的接入系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)與UE使用IP頭壓縮，接入系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)與UE之間的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)E_UTRAN對IP頭的內(nèi)容不可見，因此無法獲知IP數(shù)據(jù)流的IP頭所攜帶的QoS參數(shù)。
2.空中接口的QoS參數(shù)無法與IP層數(shù)據(jù)流的QoS進(jìn)行相互配對。因使用IP頭壓縮，E UTRAN無法獲知IP頭中的標(biāo)識參數(shù)，也就無法將從空中接口得到的具有QoS參數(shù)的數(shù)據(jù)映射到相應(yīng)QoS的IP數(shù)據(jù)流上；同樣地，也無法將從接入系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)得到的IP頭壓縮的數(shù)據(jù)以對應(yīng)的空中接口的QoS參數(shù)發(fā)送給UE，從而不能以合適的QoS參數(shù)來設(shè)置、調(diào)度無線資源。
3.類似于傳統(tǒng)3GPP系統(tǒng)的RNC與SGSN之間、不同RNC之間需要為每個用戶建立一個或多個GTP隧道，在E UTRAN與接入系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)之間、不同E UTRAN之間也需要使用隧道技術(shù)來傳遞IP頭壓縮數(shù)據(jù)包。多個GTP隧道的建立將會增加系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及切換的復(fù)雜性，而且會降低切換性能及可靠性成功的機(jī)率。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種第三代演進(jìn)系統(tǒng)中傳輸IP頭壓縮數(shù)據(jù)包的方法，以解決在3GPP演進(jìn)系統(tǒng)中使用IP頭壓縮技術(shù)時E_UTRAN無法獲知IP頭中的QoS參數(shù)，使得整個無線空中接口與承載網(wǎng)無法進(jìn)行QoS設(shè)置與調(diào)度，以及在E_UTRAN與接入系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)之間、不同E UTRAN之間也需要使用多個隧道，使得系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、影響切換性能的問題，簡單、有效地在演進(jìn)的3GPP系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)IP頭壓縮技術(shù)，提高無線傳輸效率。
為此，本發(fā)明提供如下的技術(shù)方案一種第三代演進(jìn)系統(tǒng)中傳輸IP頭壓縮數(shù)據(jù)包的方法，所述第三代演進(jìn)無線通信系統(tǒng)包括核心網(wǎng)、演進(jìn)無線接入網(wǎng)和用戶設(shè)備，并在用戶設(shè)備與核心網(wǎng)設(shè)備上對IP頭進(jìn)行壓縮，所述方法包括在核心網(wǎng)設(shè)備和演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備上分別為每個用戶創(chuàng)建用戶上下文；當(dāng)需要在演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備和核心網(wǎng)設(shè)備間傳送用戶的IP頭壓縮數(shù)據(jù)包時，為該用戶建立一個對應(yīng)的隧道；由演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備根據(jù)其用戶上下文信息將用戶上行IP頭壓縮數(shù)據(jù)包的無線接口服務(wù)質(zhì)量QoS參數(shù)映射為承載網(wǎng)QoS參數(shù)或?qū)⒂脩粝滦蠭P頭壓縮數(shù)據(jù)包的承載網(wǎng)QoS參數(shù)映射為無線接口QoS參數(shù)；以所述承載網(wǎng)QoS參數(shù)封裝該用戶的IP頭壓縮數(shù)據(jù)包，并在演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備和核心網(wǎng)設(shè)備間通過與該用戶對應(yīng)的隧道中傳送；在演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備和用戶設(shè)備間以與所述無線接口QoS參數(shù)對應(yīng)的信道傳送該用戶的IP頭壓縮數(shù)據(jù)包。
所述在核心網(wǎng)設(shè)備上為每個用戶創(chuàng)建的用戶上下文至少包括用戶身份標(biāo)識、隧道上下文；所述在演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備上為每個用戶創(chuàng)建的用戶上下文至少包括無線接口用戶標(biāo)識、無線接口上下行QoS參數(shù)集、隧道上下文、QoS映射表；所述隧道上下文至少包括本地隧道節(jié)點(diǎn)標(biāo)識、遠(yuǎn)端隧道節(jié)點(diǎn)標(biāo)識、承載網(wǎng)類型、承載網(wǎng)上下行QoS。
每個用戶在無線接口上有一個唯一的所述無線接口用戶標(biāo)識，并在演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備中與其使用的所述本地隧道節(jié)點(diǎn)標(biāo)識TEID相對應(yīng)。
每個用戶有一個國際移動用戶識別碼IMSI與多個其他非接入層標(biāo)識，并在核心網(wǎng)設(shè)備中與其使用的所述本地隧道節(jié)點(diǎn)標(biāo)識相對應(yīng)。
所述由演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備根據(jù)其用戶上下文信息將用戶上行IP頭壓縮數(shù)據(jù)包的無線接口QoS參數(shù)映射為承載網(wǎng)QoS參數(shù)的步驟包括演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備根據(jù)接收用戶設(shè)備發(fā)送的IP頭壓縮數(shù)據(jù)包的信道與無線接口參數(shù)獲取該數(shù)據(jù)包的無線接口QoS參數(shù)；根據(jù)與該用戶對應(yīng)的用戶上下文信息中的QoS映射表將所述無線接口QoS參數(shù)映射為承載網(wǎng)QoS參數(shù)。
所述由演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備根據(jù)其用戶上下文信息將用戶下行IP頭壓縮數(shù)據(jù)包的承載網(wǎng)QoS參數(shù)映射為無線接口QoS參數(shù)的步驟包括演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備獲取核心網(wǎng)設(shè)備通過隧道傳送的IP頭壓縮數(shù)據(jù)包的IP頭中的承載網(wǎng)QoS參數(shù)；根據(jù)與該用戶對應(yīng)的用戶上下文信息中的QoS映射表將所述承載網(wǎng)QoS參數(shù)映射為無線接口QoS參數(shù)。
所述方法進(jìn)一步包括將為用戶建立的隧道承載在基于因特網(wǎng)協(xié)議第四版本IPv4協(xié)議或因特網(wǎng)協(xié)議第六版本IPv6協(xié)議或基于多協(xié)議標(biāo)簽交換MPLS的承載網(wǎng)上。
如果為用戶建立的隧道承載在基于IPv4協(xié)議的承載網(wǎng)上，則所述隧道上下文中的承載網(wǎng)上下行QoS與IPv4頭中的服務(wù)類型TOS參數(shù)對應(yīng)；如果為用戶建立的隧道承載在基于IPv6協(xié)議的承載網(wǎng)上，則所述隧道上下文中的承載網(wǎng)上下行QoS與IPv6頭中的流量類型Traffic Class參數(shù)對應(yīng)；如果為用戶建立的隧道承載在基于MPLS的承載網(wǎng)上，則所述隧道上下文中的承載網(wǎng)上下行QoS與MPLS頭中的差別服務(wù)碼點(diǎn)域DSCP對應(yīng)。
優(yōu)選地，演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備及核心網(wǎng)設(shè)備根據(jù)用戶設(shè)備的活動狀態(tài)和/或可用資源狀態(tài)拆除對應(yīng)該用戶的隧道，并刪除或禁止演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備和核心網(wǎng)設(shè)備上對應(yīng)該用戶的隧道上下文信息。
優(yōu)選地，當(dāng)用戶設(shè)備關(guān)機(jī)或用戶設(shè)備移動到新的無線接入系統(tǒng)時，拆除對應(yīng)該用戶的隧道，并刪除或禁止演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備和核心網(wǎng)設(shè)備上對應(yīng)該用戶的隧道上下文信息。
優(yōu)選地，當(dāng)用戶設(shè)備在不同演進(jìn)無線接入網(wǎng)之間切換時，在源無線接入網(wǎng)設(shè)備及目的無線接入網(wǎng)設(shè)備之間為該用戶建立一條且僅一條對應(yīng)的切換隧道，以傳輸源無線接入網(wǎng)設(shè)備還未發(fā)送給用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)。
優(yōu)選地，設(shè)定切換定時器；當(dāng)所述切換隧道建立后，啟動該切換定時器；當(dāng)所述切換定時器時間到達(dá)后，刪除對應(yīng)該用戶的切換隧道。
所述核心網(wǎng)設(shè)備具體為接入系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)或者移動性管理實(shí)體/用戶平面實(shí)體。
所述演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備具體為無線網(wǎng)絡(luò)控制器和/或基站。
由以上本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明在3GPP的演進(jìn)系統(tǒng)中當(dāng)核心網(wǎng)與UE進(jìn)行IP頭壓縮時對每一個用戶在核心網(wǎng)設(shè)備(例如接入系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)ASGW)與E UTRAN之間，以及切換時在源E UTRAN和目的E UTRAN之間只建立一個與該用戶對應(yīng)的隧道，使得IP頭壓縮數(shù)據(jù)包的傳輸更加簡潔，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛯?shí)時性。
通過在E UTRAN設(shè)備和核以網(wǎng)設(shè)備上建立用戶上下文，解決了IP數(shù)據(jù)包因IP頭壓縮后的QoS參數(shù)不可見問題。
通過IP頭壓縮數(shù)據(jù)包的QoS與Tunnel上下文中承載網(wǎng)上下行QoS參數(shù)、Tunnel上下文中承載網(wǎng)上下行QoS參數(shù)與用戶無線接口的QoS參數(shù)、Tunnel上下文中承載網(wǎng)上下行QoS參數(shù)與承載網(wǎng)的QoS參數(shù)的相互映射，解決了IP頭壓縮后的QoS參數(shù)不可見所造成的QoS的設(shè)置、調(diào)度等問題。
另外，通過IMSI(國際移動用戶識別碼)等用戶身份標(biāo)識與隧道節(jié)點(diǎn)標(biāo)識TEID(本地隧道節(jié)點(diǎn)標(biāo)識、遠(yuǎn)端隧道節(jié)點(diǎn)標(biāo)識)和用戶在無線接口的標(biāo)識的一一映射，解決了一個用戶只使用一個隧道時的標(biāo)識問題。
圖1是傳統(tǒng)的3G系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)IP頭壓縮數(shù)據(jù)包傳輸?shù)脑砜驁D；圖2是3GPP演進(jìn)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)IP頭壓縮數(shù)據(jù)包傳輸?shù)脑砜驁D；圖3是本發(fā)明方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；圖4是用戶設(shè)備的IP數(shù)據(jù)包向核心網(wǎng)傳輸時的封裝過程示意圖；圖5是核心網(wǎng)的IP數(shù)據(jù)包向用戶設(shè)備傳輸時的封裝過程示意圖；圖6是IP頭壓縮數(shù)據(jù)包的雙向傳輸過程示意圖；圖7是IP數(shù)據(jù)包雙向傳輸過程中QoS的映射示意圖。
具體實(shí)施方式本發(fā)明的核心在于當(dāng)在3GPP演進(jìn)無線通信系統(tǒng)的核心網(wǎng)和用戶設(shè)備上對IP頭進(jìn)行壓縮時，在核心網(wǎng)設(shè)備和演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備上分別為每個用戶創(chuàng)建一個用戶上下文，在該用戶上下文中包括用戶標(biāo)識及隧道上下文等信息。當(dāng)需要在演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備和核心網(wǎng)設(shè)備間傳送用戶的IP頭壓縮數(shù)據(jù)包時，為該用戶建立一個對應(yīng)的隧道；由演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備根據(jù)其用戶上下文信息將用戶上行IP頭壓縮數(shù)據(jù)包的無線接口QoS參數(shù)映射為承載網(wǎng)QoS參數(shù)或?qū)⒂脩粝滦蠭P頭壓縮數(shù)據(jù)包的承載網(wǎng)QoS參數(shù)映射為無線接口QoS參數(shù)。這樣，通過承載網(wǎng)QoS參數(shù)封裝該用戶的IP頭壓縮數(shù)據(jù)包，使承載網(wǎng)可以依據(jù)此QoS，以一定的優(yōu)先級在演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備和核心網(wǎng)設(shè)備間該用戶對應(yīng)的隧道中傳送IP頭壓縮數(shù)據(jù)包；而在演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備和用戶設(shè)備間以與所述無線接口QoS參數(shù)對應(yīng)的信道傳送該用戶的IP頭壓縮數(shù)據(jù)包。
對于演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備，需要為每個用戶創(chuàng)建的上下文至少包括無線接口用戶標(biāo)識、無線接口上下行QoS參數(shù)集、隧道上下文、QoS映射表。
比如，在演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備上創(chuàng)建的用戶上下文包括以下內(nèi)容■無線接口用戶標(biāo)識USID■無線接口上下行QoS參數(shù)集■Tunnel上下文{●本地隧道節(jié)點(diǎn)標(biāo)識TEID_A，遠(yuǎn)端隧道節(jié)點(diǎn)標(biāo)識TEID_B；●承載網(wǎng)類型；●承載網(wǎng)地址，傳輸層協(xié)議，端口號等；●承載網(wǎng)上下行QoS；●N_PDU(UL/DL)；●......
}■QoS映射表{●承載網(wǎng)QoS_1，{無線接口QoS參數(shù)集1}；●承載網(wǎng)QoS_2，{無線接口QoS參數(shù)集2}；●承載網(wǎng)QoS_3，{無線接口QoS參數(shù)集3}；●......
}對于核心網(wǎng)設(shè)備，需要為每個用戶創(chuàng)建的上下文至少包括用戶身份標(biāo)識、隧道上下文。
比如，在核心網(wǎng)設(shè)備上創(chuàng)建的用戶上下文包括以下內(nèi)容■用戶標(biāo)識
{●國際移動用戶識別碼IMSI●E.164●SIP URL(會話初始協(xié)議統(tǒng)一資源標(biāo)識符)●臨時性標(biāo)識(類似于分組臨時移動用戶識別P-TMSI)●.....
}■Tunnel上下文{●本地隧道節(jié)點(diǎn)標(biāo)識TEID_B，遠(yuǎn)端隧道節(jié)點(diǎn)標(biāo)識TEID_A；●承載網(wǎng)類型；●承載網(wǎng)地址，傳輸層協(xié)議，端口號等；●承載網(wǎng)上下行QoS；●N_PDU(UL/DL)●......
}其中，N_PDU(UL/DL)表示PDU的上下行序列號。PDU是IP頭壓縮的數(shù)據(jù)包，UL表示上行，DL表示下行。N_PDU(UL/DL)也就是上下行IP頭壓縮數(shù)據(jù)包序列號。
每個用戶在無線接口上有一個唯一的所述無線接口用戶標(biāo)識USID，并在演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備中與其使用的本地隧道節(jié)點(diǎn)標(biāo)識相對應(yīng)。
同樣，每個用戶有一個國際移動用戶識別碼IMSI與多個其他非接入層標(biāo)識，并在核心網(wǎng)設(shè)備中與其使用的本地隧道節(jié)點(diǎn)標(biāo)識相對應(yīng)。因一個IMSI用戶可以同時擁有多個非接入層用戶標(biāo)識，因此每個非接入層標(biāo)識只能對應(yīng)于一個IMSI，也就只能對應(yīng)于一個TEID標(biāo)識，但一個TEID標(biāo)識對應(yīng)于一個或多個非接入層用戶標(biāo)識。
除此之外，由于是在用戶設(shè)備和核心網(wǎng)設(shè)備上進(jìn)行IP頭壓縮，因此在核心網(wǎng)設(shè)備上還保存有IP頭壓縮上下文。
為了使本技術(shù)領(lǐng)域：
的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
參照圖3，圖3示出了本發(fā)明方法的實(shí)現(xiàn)流程，包括以下步驟步驟301在核心網(wǎng)設(shè)備和E_UTRAN(演進(jìn)無線接入網(wǎng))設(shè)備上分別為每個用戶創(chuàng)建用戶上下文。
用戶上下文的內(nèi)容可參照前面的描述。
步驟302當(dāng)需要在演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備和核心網(wǎng)設(shè)備間傳送用戶的IP頭壓縮數(shù)據(jù)包時，為該用戶建立一個對應(yīng)的隧道。
例如，當(dāng)UE與核心網(wǎng)的接入系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)之間的IP流的數(shù)據(jù)的IP頭進(jìn)行了壓縮，則接入系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)與接入系統(tǒng)之間必須使用隧道技術(shù)。使用隧道技術(shù)的方法有多種，比如，可以采用GTP(GPRS隧道協(xié)議)協(xié)議等。
使用的隧道協(xié)議的隧道頭結(jié)構(gòu)可以采用現(xiàn)有隧道協(xié)議的頭結(jié)構(gòu)，也可以自定義，比如定義Tunnel頭結(jié)構(gòu)包含以下內(nèi)容■Version■Message Type■QoS(可選)■Length■TEID■UL N_PDU■DL N_PDU■Next Extension Header TYpe■Data
其中，Data以前的數(shù)據(jù)項為Tunnel頭，Data為Tunnel封裝的數(shù)據(jù)。
Version為版本號；Message Type為Tunnel的消息名，當(dāng)Tunnel傳輸數(shù)據(jù)則不是控制消息，Message Type為一專用的保留值，如-1。
QoS為此Tunnel數(shù)據(jù)所使用的QoS，此參數(shù)為可選項。
Length為整個Tunnel的數(shù)據(jù)包的長度。Tunnel數(shù)據(jù)的長度減去Tunnel的包頭就可得到其具體的長度大小。
TEID為接收方的隧道節(jié)點(diǎn)標(biāo)識TEID值。
UL N_PDU上行PDU(協(xié)議數(shù)據(jù)單元)的序列號。類似于TCP(傳輸控制協(xié)議)頭中的序列號對ASGW(接入系統(tǒng)網(wǎng)關(guān))而言，為下一次接收的PDU的序列號，ASGW通過UL N_PDU的序號通知E_UTRAN(演進(jìn)無線接入網(wǎng))下一次發(fā)送給ASGW的數(shù)據(jù)位置或ASGW下一次接收數(shù)據(jù)的位置。ASGW的UL N_PDU依據(jù)接收Tunnel數(shù)據(jù)的長度而增加。E_UTRAN通過ULN_PDU的序號通知ASGW下一次E_UTRAN發(fā)送的Tunnel的數(shù)據(jù)的位置或ASGW下一次接收數(shù)據(jù)的位置。E_UTRAN的UL N_PDU依據(jù)發(fā)送Tunnel數(shù)據(jù)的長度而增加。
DL N_PDU下行PDU的序列號。同樣類似于TCP頭中的序列號對ASGW而言，為下一次發(fā)送的PDU的序列號，ASGW通過DL N_PDU的序號通知E_UTRAN下一次ASGW將發(fā)送的數(shù)據(jù)位置或E_UTRAN下一次接收數(shù)據(jù)的位置。ASGW的DL N_PDU依據(jù)發(fā)送Tunnel數(shù)據(jù)的長度而增加。E_UTRAN通過DL N_PDU的序號通知ASGW下一次接收的Tunnel的數(shù)據(jù)的位置或ASGW下一次發(fā)送數(shù)據(jù)的位置。E_UTRAN的UL N_PDU依據(jù)發(fā)送Tunnel數(shù)據(jù)的長度而增加。
Next Extension Header TYpe為支持?jǐn)U展的Tunnel頭而定義。
在本發(fā)明中，在無線接入網(wǎng)設(shè)備與核心網(wǎng)設(shè)備之間及在切換時在源無線接入網(wǎng)設(shè)備與目的無線接入網(wǎng)設(shè)備之間為一個用戶只建立一個隧道，而不是不同的業(yè)務(wù)建立不同的隧道，這樣可以大大地減少上下文的數(shù)目。
每個用戶在無線接入網(wǎng)設(shè)備與核心網(wǎng)設(shè)備之間的隧道在無線接入網(wǎng)設(shè)備與核心網(wǎng)設(shè)備上均有一個且只有一個Tunnel上下文與其對應(yīng)。在作切換時，在源無線接入網(wǎng)設(shè)備與目的無線接入網(wǎng)設(shè)備之間的用戶的隧道也在這兩個設(shè)備上均有一個且只有一個Tunnel上下文與其對應(yīng)。每個隧道由隧道兩端節(jié)點(diǎn)的TEID中的任一個來唯一地標(biāo)識。隧道兩端設(shè)備保證其分配的TEID的唯一性。
將為用戶建立的隧道承載在基于IPv4(因特網(wǎng)協(xié)議第四版本)協(xié)議或IPv6(因特網(wǎng)協(xié)議第六版本)協(xié)議或基于MPLS(多協(xié)議標(biāo)簽交換)等的承載網(wǎng)上。因此，在隧道上下文需要定義隧道的承載網(wǎng)絡(luò)的類型、隧道各端點(diǎn)的地址、以及IP網(wǎng)絡(luò)中的源端口、目的端口及所使用的傳輸層協(xié)議是UDP還是其他協(xié)議。
這樣，隧道上下文中的承載網(wǎng)上下行QoS則分別與IPv4頭中的TOS(服務(wù)類型)參數(shù)、IPv6頭中的Traffic Class(流量類型)參數(shù)、MPLS頭中的DSCP(差別服務(wù)碼點(diǎn)域)相對應(yīng)。
步驟303由演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備根據(jù)其用戶上下文信息將用戶上行IP頭壓縮數(shù)據(jù)包的無線接口QoS參數(shù)映射為承載網(wǎng)QoS參數(shù)或?qū)⒂脩粝滦蠭P頭壓縮數(shù)據(jù)包的承載網(wǎng)QoS參數(shù)映射為無線接口QoS參數(shù)。
步驟304以承載網(wǎng)QoS參數(shù)封裝該用戶的IP頭壓縮數(shù)據(jù)包，并在演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備和核心網(wǎng)設(shè)備間通過與該用戶對應(yīng)的隧道中傳送。
步驟305在演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備和用戶設(shè)備間以與無線接口QoS參數(shù)對應(yīng)的信道傳送該用戶的IP頭壓縮數(shù)據(jù)包。
下面以3GPP演進(jìn)系統(tǒng)中的ASGW及E_UTRAN為例，詳細(xì)說明IP頭壓縮數(shù)據(jù)包在UE和ASGW之間的封裝及傳輸過程。
圖4示出了用戶設(shè)備的IP數(shù)據(jù)包傳輸?shù)胶诵木W(wǎng)的過程
其中，UP1表示UE未壓縮的IP數(shù)據(jù)包，在IP頭中包含TOS參數(shù)；UE根據(jù)其保存的IP頭壓縮上下文將UP1的IP頭進(jìn)行壓縮，壓縮后的IP數(shù)據(jù)包為UP2，在UP2中由于IP頭進(jìn)行了壓縮，因此TOS參數(shù)中的QoS不可見。UE將壓縮后的UP2發(fā)送到E_UTRAN。
E_UTRAN收到該數(shù)據(jù)包后，為該用戶建立相應(yīng)的隧道，用于傳輸該用戶的IP頭壓縮數(shù)據(jù)包；將收到的IP頭壓縮數(shù)據(jù)包外層封裝上Tunnel頭，即UP3；然后，將隧道承載在IP網(wǎng)上進(jìn)行傳輸，為此，還需要在Tunnel頭外封裝一層IP頭，將UE未壓縮的數(shù)據(jù)包UP1的IP頭中的QoS參數(shù)映射到Tunnel頭外的該IP頭中，封裝后的IP數(shù)據(jù)為UP4。
圖5示出了核心網(wǎng)的IP數(shù)據(jù)包傳輸?shù)接脩粼O(shè)備的過程其中，DN1表示ASGW未壓縮的IP數(shù)據(jù)包，在IP頭中包含TOS參數(shù)；ASGW根據(jù)其保存的IP頭壓縮上下文將UP1的IP頭進(jìn)行壓縮，壓縮后的IP數(shù)據(jù)包為DN2，在DN2中由于IP頭進(jìn)行了壓縮，因此TOS參數(shù)中的QoS不可見，需要通過隧道傳送。ASGW為該用戶建立相應(yīng)的隧道，用于傳輸該用戶的IP頭壓縮數(shù)據(jù)包；將IP頭壓縮數(shù)據(jù)包外層封裝上Tunnel頭，即DN3；然后，將隧道承載在IP網(wǎng)上進(jìn)行傳輸，為此，還需要在Tunnel頭外封裝一層IP頭，將未壓縮的數(shù)據(jù)包DN1的IP頭中的QoS參數(shù)映射到Tunnel頭外的該IP頭中，封裝后的IP數(shù)據(jù)為DN4。
對于同一用戶，在UE和ASGW之間只為其建立一條隧道，由隧道上下文中的本地隧道節(jié)點(diǎn)標(biāo)識和遠(yuǎn)端隧道節(jié)點(diǎn)標(biāo)識來確定。IP頭壓縮數(shù)據(jù)包的雙向傳輸過程如圖6所示。
上述IP頭中的QoS參數(shù)的映射過程如圖7所示在E_UTRAN中，隧道上下文中的QoS參數(shù)與無線接口中的QoS參數(shù)互相映射。E_UTRAN將從核心網(wǎng)收到的隧道數(shù)據(jù)或在切換時從源接入系統(tǒng)收到的數(shù)據(jù)，得到隧道的QoS參數(shù)，然后將此QoS映射到無線接口的QoS參數(shù)，然后將其隧道包內(nèi)的IP頭壓縮數(shù)據(jù)包根據(jù)映射得到的無線接口的QoS參數(shù)發(fā)送給UE。同樣，E_UTRAN以一定的無線接口的QoS參數(shù)得到IP頭壓縮數(shù)據(jù)包，然后將此無線接口的QoS參數(shù)映射為隧道的QoS參數(shù)，并以此映射的隧道的QoS參數(shù)來封裝該IP頭壓縮數(shù)據(jù)包，將封裝后的IP頭壓縮數(shù)據(jù)包發(fā)送給核心網(wǎng)。
在用戶上下文中將隧道上下文中的QoS參數(shù)與承載網(wǎng)(如IP網(wǎng))的QoS參數(shù)相配制與互相映射。
當(dāng)ASGW向UE發(fā)送IP數(shù)據(jù)時，將IP數(shù)據(jù)的QoS參數(shù)設(shè)置為隧道的QoS參數(shù)，將此IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行IP頭壓縮后，經(jīng)過事先建立的唯一的隧道，將此IP頭壓縮數(shù)據(jù)包通過承載網(wǎng)絡(luò)傳送給E_UTRAN，承載網(wǎng)絡(luò)根據(jù)此QoS設(shè)置以一定的優(yōu)先級傳送此數(shù)據(jù)包到E_UTRAN。
當(dāng)E_UTRAN從空中接收到以一定的無線QoS參數(shù)接收到的數(shù)據(jù)包，也就是IP頭壓縮數(shù)據(jù)包后，根據(jù)其無線QoS參數(shù)設(shè)置，映射到隧道的一個QoS參數(shù)，然后將收到的IP頭壓縮數(shù)據(jù)包以映射到的QoS參數(shù)通過Tunnel頭封裝，承載網(wǎng)絡(luò)依據(jù)此隧道的QoS，以一定的優(yōu)先級將此數(shù)據(jù)包傳送到ASGW。
上面雖然以ASGW及E_UTRAN為例，對本發(fā)明IP頭壓縮數(shù)據(jù)包傳輸過程進(jìn)行了描述，但本發(fā)明中，核心網(wǎng)設(shè)備并不限定為ASGW，比如，還可以是MME/UPE(移動性管理實(shí)體/用戶平面實(shí)體)等；而且演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備可以是無線網(wǎng)絡(luò)控制器和/或基站。
演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備及核心網(wǎng)設(shè)備根據(jù)用戶設(shè)備的活動狀態(tài)和/或可用資源狀態(tài)拆除對應(yīng)該用戶的隧道，并刪除或禁止演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備和核心網(wǎng)設(shè)備上對應(yīng)該用戶的隧道上下文信息。
當(dāng)用戶設(shè)備在不同演進(jìn)無線接入網(wǎng)之間切換時，在源無線接入網(wǎng)設(shè)備及目的無線接入網(wǎng)設(shè)備之間也需要為該用戶建立一條對應(yīng)的切換隧道，以傳輸源無線接入網(wǎng)設(shè)備還未發(fā)送給用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)。同時，還需要將原E_UTRAN的用戶上下文的部分內(nèi)容，比如隧道的上下行序號，復(fù)制到新的E_UTRAN中，其他的內(nèi)容則直接在目的E_UTRAN中創(chuàng)建。
切換完成后，刪除對應(yīng)該用戶的切換隧道?？梢栽O(shè)定一個切換定時器，當(dāng)切換隧道建立后，啟動該切換定時器，當(dāng)切換定時器時間到達(dá)后，即可刪除對應(yīng)該用戶的切換隧道。
當(dāng)用戶設(shè)備關(guān)機(jī)或用戶設(shè)備移動到新的無線接入系統(tǒng)時，拆除對應(yīng)該用戶的隧道，并刪除或禁止演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備和核心網(wǎng)設(shè)備上對應(yīng)該用戶的隧道上下文信息。
本發(fā)明可以支持對整個Tunnel數(shù)據(jù)包或只對Tunnel內(nèi)封裝的IP頭壓縮數(shù)據(jù)包的加密或完整性保護(hù)。因承載網(wǎng)IP頭或MPLS封裝頭不加密，因此可以將Tunnel上下文的QoS與承載網(wǎng)的QoS作映射而不影響。而且由于在隧道上下文信息中包含了上下行數(shù)據(jù)包的序號，可以保證IP頭壓縮數(shù)據(jù)包的傳輸順序，提高IP頭壓縮的效率。
雖然通過實(shí)施例描繪了本發(fā)明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，本發(fā)明有許多變形和變化而不脫離本發(fā)明的精神，希望所附的權(quán)利要求
包括這些變形和變化而不脫離本發(fā)明的精神。
權(quán)利要求
1.一種第三代演進(jìn)系統(tǒng)中傳輸IP頭壓縮數(shù)據(jù)包的方法，所述第三代演進(jìn)無線通信系統(tǒng)包括核心網(wǎng)、演進(jìn)無線接入網(wǎng)和用戶設(shè)備，并在用戶設(shè)備與核心網(wǎng)設(shè)備上對IP頭進(jìn)行壓縮，其特征在于，所述方法包括在核心網(wǎng)設(shè)備和演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備上分別為每個用戶創(chuàng)建用戶上下文；當(dāng)需要在演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備和核心網(wǎng)設(shè)備間傳送用戶的IP頭壓縮數(shù)據(jù)包時，為該用戶建立一個對應(yīng)的隧道；由演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備根據(jù)其用戶上下文信息將用戶上行IP頭壓縮數(shù)據(jù)包的無線接口服務(wù)質(zhì)量QoS參數(shù)映射為承載網(wǎng)QoS參數(shù)或?qū)⒂脩粝滦蠭P頭壓縮數(shù)據(jù)包的承載網(wǎng)QoS參數(shù)映射為無線接口QoS參數(shù)；以所述承載網(wǎng)QoS參數(shù)封裝該用戶的IP頭壓縮數(shù)據(jù)包，并在演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備和核心網(wǎng)設(shè)備間通過與該用戶對應(yīng)的隧道中傳送；在演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備和用戶設(shè)備間以與所述無線接口QoS參數(shù)對應(yīng)的信道傳送該用戶的IP頭壓縮數(shù)據(jù)包。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，所述在核心網(wǎng)設(shè)備上為每個用戶創(chuàng)建的用戶上下文至少包括用戶身份標(biāo)識、隧道上下文；所述在演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備上為每個用戶創(chuàng)建的用戶上下文至少包括無線接口用戶標(biāo)識、無線接口上下行QoS參數(shù)集、隧道上下文、QoS映射表；所述隧道上下文至少包括本地隧道節(jié)點(diǎn)標(biāo)識、遠(yuǎn)端隧道節(jié)點(diǎn)標(biāo)識、承載網(wǎng)類型、承載網(wǎng)上下行QoS。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的方法，其特征在于，每個用戶在無線接口上有一個唯一的所述無線接口用戶標(biāo)識，并在演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備中與其使用的所述本地隧道節(jié)點(diǎn)標(biāo)識TEID相對應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的方法，其特征在于，每個用戶有一個國際移動用戶識別碼IMSI與多個其他非接入層標(biāo)識，并在核心網(wǎng)設(shè)備中與其使用的所述本地隧道節(jié)點(diǎn)標(biāo)識相對應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的方法，其特征在于，所述由演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備根據(jù)其用戶上下文信息將用戶上行IP頭壓縮數(shù)據(jù)包的無線接口QoS參數(shù)映射為承載網(wǎng)QoS參數(shù)的步驟包括演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備根據(jù)接收用戶設(shè)備發(fā)送的IP頭壓縮數(shù)據(jù)包的信道與無線接口參數(shù)獲取該數(shù)據(jù)包的無線接口QoS參數(shù)；根據(jù)與該用戶對應(yīng)的用戶上下文信息中的QoS映射表將所述無線接口QoS參數(shù)映射為承載網(wǎng)QoS參數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的方法，其特征在于，所述由演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備根據(jù)其用戶上下文信息將用戶下行IP頭壓縮數(shù)據(jù)包的承載網(wǎng)QoS參數(shù)映射為無線接口QoS參數(shù)的步驟包括演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備獲取核心網(wǎng)設(shè)備通過隧道傳送的IP頭壓縮數(shù)據(jù)包的IP頭中的承載網(wǎng)QoS參數(shù)；根據(jù)與該用戶對應(yīng)的用戶上下文信息中的QoS映射表將所述承載網(wǎng)QoS參數(shù)映射為無線接口QoS參數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括將為用戶建立的隧道承載在基于因特網(wǎng)協(xié)議第四版本IPv4協(xié)議或因特網(wǎng)協(xié)議第六版本IPv6協(xié)議或基于多協(xié)議標(biāo)簽交換MPLS的承載網(wǎng)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的方法，其特征在于，如果為用戶建立的隧道承載在基于IPv4協(xié)議的承載網(wǎng)上，則所述隧道上下文中的承載網(wǎng)上下行QoS與IPv4頭中的服務(wù)類型TOS參數(shù)對應(yīng)；如果為用戶建立的隧道承載在基于IPv6協(xié)議的承載網(wǎng)上，則所述隧道上下文中的承載網(wǎng)上下行QoS與IPv6頭中的流量類型Traffic Class參數(shù)對應(yīng)；如果為用戶建立的隧道承載在基于MPLS的承載網(wǎng)上，則所述隧道上下文中的承載網(wǎng)上下行QoS與MPLS頭中的差別服務(wù)碼點(diǎn)域DSCP對應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備及核心網(wǎng)設(shè)備根據(jù)用戶設(shè)備的活動狀態(tài)和/或可用資源狀態(tài)拆除對應(yīng)該用戶的隧道，并刪除或禁止演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備和核心網(wǎng)設(shè)備上對應(yīng)該用戶的隧道上下文信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括當(dāng)用戶設(shè)備關(guān)機(jī)或用戶設(shè)備移動到新的無線接入系統(tǒng)時，拆除對應(yīng)該用戶的隧道，并刪除或禁止演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備和核心網(wǎng)設(shè)備上對應(yīng)該用戶的隧道上下文信息。
11.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括當(dāng)用戶設(shè)備在不同演進(jìn)無線接入網(wǎng)之間切換時，在源無線接入網(wǎng)設(shè)備及目的無線接入網(wǎng)設(shè)備之間為該用戶建立一條且僅一條對應(yīng)的切換隧道，以傳輸源無線接入網(wǎng)設(shè)備還未發(fā)送給用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括設(shè)定切換定時器；當(dāng)所述切換隧道建立后，啟動該切換定時器；當(dāng)所述切換定時器時間到達(dá)后，刪除對應(yīng)該用戶的切換隧道。
13.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，所述核心網(wǎng)設(shè)備具體為接入系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)或者移動性管理實(shí)體/用戶平面實(shí)體。
14.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，所述演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備具體為無線網(wǎng)絡(luò)控制器和/或基站。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種第三代演進(jìn)系統(tǒng)中傳輸IP頭壓縮數(shù)據(jù)包的方法，在用戶設(shè)備與核心網(wǎng)設(shè)備上對IP頭進(jìn)行壓縮，在核心網(wǎng)設(shè)備和演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備上分別為每個用戶創(chuàng)建用戶上下文；并在這兩個設(shè)備之間為該用戶建立一個隧道；由演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備根據(jù)其用戶上下文信息將用戶IP頭壓縮數(shù)據(jù)包的無線接口服務(wù)質(zhì)量QoS參數(shù)映射為承載網(wǎng)QoS參數(shù)或反之；以承載網(wǎng)QoS參數(shù)封裝該用戶的IP頭壓縮數(shù)據(jù)包，并通過對應(yīng)的隧道傳送；在演進(jìn)無線接入網(wǎng)設(shè)備和用戶設(shè)備間以與無線接口QoS參數(shù)對應(yīng)的信道傳送該用戶的IP頭壓縮數(shù)據(jù)包。利用本發(fā)明，可以簡單、有效地在演進(jìn)的3GPP系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)在用戶設(shè)備與核心網(wǎng)設(shè)備上的IP頭壓縮技術(shù)，提高無線傳輸效率。
文檔編號H04L12/28GK1992671SQ200510097453
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月28日
發(fā)明者熊春山 申請人:上海原動力通信科技有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan