CN104054375A - 用于在两个传送无线电之上路由分组流的方法和装置 - Google Patents
用于在两个传送无线电之上路由分组流的方法和装置 Download PDFInfo
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Abstract
一种方法包括:在分组数据会聚协议层接收流的分组;并且基于至少一个标准,向至少一个蜂窝传送无线电和无线局域网传送无线电中的一个或者二者都路由流。另一方法包括:在分组数据网络网关处从S1接口接收用于站的动态主机配置协议请求;创建用于站的网际协议配置或者生成针对动态主机配置协议服务器的另一动态主机配置协议请求以获得网际协议配置这二者之一;并且向站递送网际协议配置。也公开用于执行方法的装置以及计算机可读程序存储设备。
Description
技术领域
本发明的示例和非限制实施方式主要地涉及无线通信系统、方法、设备和计算机程序并且更具体地涉及在蜂窝无线电与无线局域网(WLAN)无线电之间的业务流交换(switch)(分流),其中蜂窝无线电可以例如遵从LTE/LTE-A并且WLAN无线电可以例如遵从WiFi。
背景技术
本节旨在于提供在权利要求中记载的本发明的背景或者情境。这里的说明书可以包括如下概念,这些概念可以被探求、但是未必是先前已经设想、实施或者描述的概念。因此,除非这里另有指示,在本节中描述的内容不是在本申请中的说明书和权利要求书之前的现有技术并且未因包含于本节中而被承认为现有技术。
定义可以在说明书和/或附图中发现的以下缩写词如下:
3GPP 第三代伙伴项目
Wi-Fi 无线保真度,基于IEEE 802.11标准的无线局域网(WLAN)技术。IEEE 802.11覆盖例如认证为IEEE802.11a/b/g/n/ac/ad/af/s/i/v的技术。
AP Wi-Fi接入点
APN 接入点名称
DHCP 动态主机配置协议
eNB 演进型节点B,在LTE/LTE-A网络中的基站
EPS 演进型分组系统
GTP 通用分组无线电服务隧道
GTP-u 用于用户平面流量的GTP隧道
LTE 长期演进,3GPP标准化的技术
LTE-A LTE-高级,3GPP标准化的LTE技术演进步骤
NAS 非接入层
PDCP 分组数据会聚协议
PDN GW 分组数据网络网关,在移动运营商的网络中的用于服务于UE的网络连通的网关
SDU 服务数据单元
STA Wi-Fi站
TEID GTP-u隧道的隧道端点标识符
UE 用户设备、例如蜂窝电话、智能电话、计算设备、比如写字板
USIM 通用用户标识模块
可以在说明书或者附图中出现的附加缩写词包括:
ARQ 自动重复请求
DL 下行链路(eNB朝着UE)
eNB E-UTRAN节点B(演进型节点B)
EPC 演进型分组核心
E-UTRAN 演进型UTRAN(LTE)
GGSN 网关GPRS支持节点
GPRS 通用分组无线电服务
HARQ 混合自动重复请求
IMTA 国际移动电信协会
ITU-R 国际电信联盟-无线电部门
MAC 介质访问控制(第2层,L2)
MM/MME 移动性管理/移动性管理实体
OFDMA 正交频分多址
O&M 运营和维护
PDCP 分组数据会聚协议
PHY 物理(第1层,L1)
Rel 发布
RLC 无线电链路控制
RRC 无线电资源控制
RRM 无线电资源管理
SGSN 服务GPRS支持节点
S-GW 服务网关
SC-FDMA 单载波、频分多址
UL 上行链路(UE朝着eNB)
UPE 用户平面实体
UTRAN 通用地面无线电接入网络
一种现代通信系统称为演进型UTRAN(E-UTRAN,也称为UTRAN-LTE或者E-UTRA)。在这一系统中,DL接入技术为OFDMA,并且UL接入技术为SC-FDMA。
值得关注的一部规范是3GPP TS36.300V10.5.0(2011-09)Technical Specification3rd Generation Partnership Project;TechnicalSpecification Group Radio Access Network;Evolved UniversalTerrestrial Radio Access(E-UTRA)and Evolved Universal TerrestrialRadio Access Network(E-UTRAN);Overall description;Stage2(Release10),该规范通过完全引用而结合于此并且为了简化而下文称为3GPP TS36.300.
图1A再现3GPP TS36.300的图4.1并且示出E-UTRAN系统(Rel-8)的总体架构。E-UTRAN系统包括提供E-UTRAN用户平面(u平面,PDCP/RLC/MAC/PHY)和朝着UE的控制平面(c平面,RRC)协议终结的eNB。eNB借助X2接口相互互连。eNB也借助S1接口连接到EPC、更具体地借助S1MME接口连接到MME和借助S1接口(MME/S-GW4)连接到S-GW。S1接口支持在MME/S-GW/UPE与eNB之间的多到多关系。
eNB主控以下功能:
用于RRM的功能:RRC、无线电准入控制、连接移动性控制、在UL和DL二者上向UE动态分配资源(调度);
用户数据流的IP首部压缩和加密;
在UE附着时选择MME;
朝着EPC(MME/S-GW)路由用户平面数据;
调度和发送(从MME始发的)寻呼消息;
调度和发送(从MME或者O&M始发的)广播信息;以及
用于移动性和调度的测量和测量报告配置。
这里也值的关注的是3GPP LTE的以将来IMT-A系统为目标的进一步发布(例如LTE Rel-10),这里为了方便而简称为LTE-高级(LTE-A)。
就这一点而言可以参考3GPP TR36.913V10.0.0(2011-03)Technical Report3rd Generation Partnership Project;TechnicalSpecification Group Radio Access Network;Requirements for furtheradvancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA)(LTE-Advanced)(Release10)。也可以参考3GPP TR36.912V10.0.0(2011-03)Technical Report3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Radio Access Network;Feasibility studyfor Further Advancements for E-UTRA(LTE-Advanced)(Release10)。
LTE-A的目标是借助更高数据速率和减少成本的更低延时来提供显著增强的服务。LTE-A涉及延伸和优化3GPP LTE Rel-8无线电接入技术以在更低成本提供更高数据速率。LTE-A将是满足对于IMT-高级的ITU-R要求而又维持与LTE Rel-8向后兼容的更优化的无线电系统。
标题为User plane的3GPP TS36.300的第4.3.1节在图4.3.1-1中示出:用户平面协议栈(这里再现为图1B),用于用户平面的协议栈,其中PDCP、RLC和MAC子层(在网络侧上的eNB中被终结)执行在子条款6中为用户平面列举的功能、例如首部压缩、加密、调度、ARQ和HARQ。这些协议也服务于控制平面的传送。
标题为Control plane的3GPP TS36.300的第4.3.2节在图4.3.2-1中示出控制平面协议栈(这里再现为图1C),其中PDCP子层(在网络侧上的eNB中被终结)执行在子条款6中为控制平面列举的功能、例如加密和完整性保护。RLC和MAC子层(在网络侧上的eNB中被终结)执行与用于用户平面相同的功能,RRC(在网络侧上的eNB中被终结)执行在子条款7中列举的功能、例如广播;寻呼;RRC连接管理;RB(无线电承载)控制;移动性功能;以及UE测量报告和控制。NAS控制协议(在网络侧上的MME中被终结)执行以下功能以及其它功能:EPS承载管理;认证;ECM-IDLE移动性处置;在ECM-IDLE中的寻呼始发;以及安全性控制。
这里也值得关注的是3GPP TS36.323V10.1.0(2011-03)Technical Specification3rd Generation Partnership Project;TechnicalSpecification Group Radio Access Network;Evolved UniversalTerrestrial Radio Access(E-UTRA);Packet Data Convergence Protocol(PDCP)specification(Release10)。图1D再现3GPP TS36.323的图4.2.2.1并且示出PDCP层的功能视图。
这里也值得关注的是3GPP TS36.414V10.1.0(2011-06)Technical Specification3rd Generation Partnership Project;TechnicalSpecification Group Radio Access Network;Evolved UniversalTerrestrial Radio Access Network(E-UTRAN);S1data transport(Release10)。这里图1E再现图6.1:在3GPP TS36.414的S1之上的用于数据流的传送网络层并且示出在S1之上的传送协议栈。在S1之上的用于数据流的传送层是基于IP的传送。支持在IP之上的UDP(UDP over IP)之上的GTP-U(3GPP TS29.281)协议作为在S1接口上的用于数据流的传送。传送承载由GTP-U TEID(3GPP TS29.281)和IP地址(源TEID、目的地TEID、源IP地址、目的地IP地址)标识。
向Wi-Fi分流3GPP LTE流量的一个益处是有大量免除许可的频带频率可用于流量。
在考虑向Wi-Fi分流3GPP LTE流量时遇到的问题是LTE和Wi-Fi是完全不同种类的无线电,并且此外,它们还以不同方式使用网络连通协议。
即使Wi-Fi这里用来描述无线局域网,仍然可以有可能让另一局域网在这一类型的作用中工作。预见3GPP在将来可以定义一种与LTE/LTE-A无线电接口兼容、但是另外以与Wi-Fi相似的方式中操作的演进型局域网无线电技术。
这一种类的演进型局域无线电可以如在Wi-Fi中那样使用免除许可的频率频带,但是它也可以被设计为使用当前不可用于蜂窝操作的其它频带、比如将经由授权共享接入原则、认知原则、灵活频谱使用原则和适用于使用白空间(例如在广播媒体频带之间的未使用频谱)的原则变成可用的频谱频带以及变成本地可用的任何其它新频谱。这些种类的用于本地使用新频谱的机会可以实际使原本不可用于通信而可能用于其它频谱使用目的的大量频谱可用。
发明内容
通过使用本发明的示例实施例来克服前述和其它问题并且实现其它优点。
在其第一方面中,本发明的示例实施例提供一种方法,该方法包括:在分组数据会聚协议层接收流的分组;以及基于至少一个标准,向至少一个蜂窝传送无线电和无线局域网传送无线电中的一个或者二者都路由流。
在其另一方面中,本发明的示例实施例提供一种装置,该装置包括至少一个数据处理器和包括计算机程序代码的至少一个存储器。在该装置中,至少一个存储器和计算机程序代码被配置为与至少一个数据处理器使该装置至少:在分组数据会聚协议层接收流的分组;并且基于至少一个标准,向至少一个蜂窝传送无线电和无线局域网传送无线电中的一个或者二者都路由流。
在其又一方面中,本发明的示例实施例提供一种装置,该装置包括:用于在分组数据会聚协议层接收流的分组的装置;以及用于响应于基于至少一个标准向至少一个蜂窝传送无线电和无线局域网传送无线电中的一个或者二者都路由流的装置。
在其另一方面中,本发明的示例实施例提供一种方法,该方法包括:在分组数据网络网关处从S1接口接收用于站的动态主机配置协议请求;以及创建用于站的网际协议配置、或者生成针对动态主机配置协议服务器的另一动态主机配置协议请求以获得网际协议配置这二者之一。分组数据网络网关还向站递送网际协议配置。
在其更多另一方面中,本发明的示例实施例提供一种装置,该装置包括至少一个数据处理器和包括计算机程序代码的至少一个存储器。在该装置中,至少一个存储器和计算机程序代码被配置为与至少一个数据处理器使该装置至少:在分组数据网络网关从S1接收用于站的动态主机配置协议请求;以及创建用于站的网际协议配置、或者生成针对动态主机配置协议服务器的另一动态主机配置协议请求以获得网际协议配置这二者之一。分组数据网络网关还向站递送网际协议配置。
在其更多另一方面中,本发明的示例实施例提供一种装置,该装置包括:用于在分组数据网络网关从S1接收用于站的动态主机配置协议请求的装置;用于创建用于站的网际协议配置、或者用于生成针对动态主机配置协议服务器的另一动态主机配置协议请求以获得网际协议配置这二者之一的装置;以及用于向站递送网际协议配置的装置。
附图说明
在附图各图中:
图1A再现3GPP TS36.300的图4.1并且示出EUTRAN系统的总架构。
图1B再现3GPP TS36.300的图4.3.1-1并且示出用户平面协议站。
图1C再现3GPP TS36.300的图4.3.2-1并且示出控制平面协议站。
图1D再现3GPP TS36.323的图4.2.2-1并且示出PDCP层的功能视图。
图1E再现3GPP TS36.414的图6.1并且示出在S1之上的传送协议栈。
图1F基于J.Korhonen等人的draft-ietf-v6ops-3gpp-eps-08的图4并且示出用于3GPP接入的EPS架构
图2示出适合用于在实现本发明的示例实施例时使用的各种电子设备的简化框图。
图3示出增强型PDCP层的发送实体,该增强型PDCP层包括用于LTE c平面、LTE u平面和根据本发明的实施例的用于Wi-Fi u平面的PDCP实体。
图4示出增强型PDCP层的接收实体,该增强型PDCP层包括用于LTE c平面、LTE u平面和根据本发明的实施例的用于Wi-Fi u平面的PDCP实体。
图5A示出用于LTE和Wi-Fi操作的常规连通的备选。
图5B示出用于LTE和Wi-Fi操作的常规连通的更多备选。
图6和7各自示出根据本发明的示例实施例的用于LTE和Wi-Fi操作的备选的一个方面,其中LTE和Wi-Fi共享图3和4的公共增强型PDCP层。
图8示出用于EPS承载设置和UE IP地址分配的网关功能。
图9A和9B各自是图示根据本发明的示例实施例的方法的操作和在计算机可读介质上体现的计算机程序指令的执行结果的逻辑流程图。
图10图示用于出于分流目的向LTE传输聚合Wi-Fi载波的一个可能和非限制MAC控制元素(MAC CE)格式。
图11A示出用于在S1接口之上将经由LTE传送无线电递送的流和经由Wi-Fi传送无线电递送的流复用到不同GTP-u隧道的格式。
图11B示出用于在S1接口之上将流复用到单个GTP-u隧道的格式。
图11C示出用于将经由LTE传送无线电递送的流复用到GTP-u隧道而同时将在IP级经由Wi-Fi传送无线电递送的流处置到相同传送网络的格式。
具体实施方式
业务流通常由网际协议的源地址和目的地地址、由目的地和/或源端口以及由流类或者差别化服务码点(在IP首部中的6位DSCP字段)标识。在本发明的实施例中,可以应用这些和任何其它指派流的方法。
向Wi-Fi分流3GPP网络流量视为有益,因此若干分流架构、场景和解决方案自从LTE R-8和上至Rel-11起被3GPP SA2定义和标准化。所有这些方式基于业务流的网际协议(IP)连通级拆分、由此使分流对核心网络网关(PDN GW)始终可见。
常规方式未应用任何标准化的机制以在无线电接入网络级控制分流无线电。
例如3GPP TS29.060V11.0.0(2011-09)Technical Specification3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group CoreNetwork and Terminals;General Packet Radio Service(GPRS);GPRSTunnelling Protocol(GTP)across the Gn and Gp interface(Release11)在第9节中讨论GTP-U并且在第9.1节中讨论GTP-U协议实体如下。
GTP-U协议实体向在GGSN中、在SGSN中并且在UMTS系统中向在RNC中的用户平面实体提供分组发送和接收服务。GTP-U协议实体从多个GTP-U隧道端点接收流量并且向多个GTP-U隧道端点发送流量。每IP地址有GTP-U协议实体。
在GTP-U首部中的TEID用来去复用从远程隧道端点传入的流量,从而它以允许复用不同用户、不同分组协议和不同QoS级的方式被递送到用户平面实体。因此,应当没有两个远程GTP-U端点使用相同TEID值向GTP-U协议实体发送流量。
本发明的示例实施例在其一个方面中提供用于向两个不同无线电、即LTE无线电和Wi-Fi无线电的IP分组(等于PDCP SDU)流路由的PDCP层功能。路由功能能够一次向LTE或者Wi-Fi无线电中的任一无线电交换分组流的分组。本发明的示例实施例在其另一方面中提供用于路由功能的能力,该能力用于对于分组流的生命时间基于分组流判决将无线电传送(LTE传送或者Wi-Fi传送)中的哪个无线电传送用于该流。这两个无线电可以同时用于服务并行的分组流。
本发明的示例实施例因此提供用于处置在LTE和Wi-Fi无线电之上的分组流的PDCP级功能。这是较其中在网关中分离地处置分组流的常规方式而言的显著进步。
本发明的示例实施例在其一个方面中提供适用于UE PDCP和eNB PDCP(在图1B和1C中示出)的在PDCP协议层内的Wi-Fi分组的IP级路由。在PDCP中的分组流路由允许从IP栈观点来看的透明操作,因为尽管使用两个无线电、但是在GGSN/PGW中仅需指派一个IP地址。根据本发明的实施例的新功能包括、但是不限于:在PDCP内的路由;安全性;以及首部压缩。
指出在路由在网络协议实体内出现时,路由可以备选地称为交换。
根据本发明的实施例的在PDCP层中的两个类型的传送无线电的耦合还可以额外地影响S1复用、GTP-u隧道和EPS承载。
在一些实施例中,可以运用对网关功能的修改。
在进一步具体描述本发明的示例实施例之前,参照用于图示适合用于在实现本发明的示例实施例时使用的各种电子设备和装置的简化框图的图2。在图2中,无线网络1被适配用于经由网络接入节点、比如节点B(基站)并且更具体为eNB12在第一无线链路11A之上与装置、比如可以称为UE10的移动通信设备的通信。无线网络1可以被实施为蜂窝无线网络并且在一些实施例中可以遵从遵从LTE/LTE-A。网络1包括核心网络,该核心网络可以包括图1A中所示MME/SGW14功能并且提供与又一网络、比如电话网络和/或数据通信网络(例如因特网)的连通。
UE10包括控制器、比如至少一个计算机或者数据处理器(DP)10A、体现为存储计算机指令程序(PROG)10C的存储器(MEM)10B的至少一个非瞬态计算机可读存储器介质和用于经由一个或者多个天线与eNB12进行双向无线通信的至少一个适当射频(RF)无线电发送器和接收器对(收发器)10D。
图2也示出包括至少一个接入点(AP)16的WLAN网络2,并且UE10具有用于经由一个或者多个天线和第二无线链路11B与AP16进行双向无线通信的至少一个又一无线电发送器和接收器对(收发器)10E。一般而言并且如熟知的那样,Wi-Fi传送无线电10E输送IP/以太网分组。注意收发器10E可以代之以与局域演进型3GPP标准兼容,或者可以提供从WLAN收发器10E分离的收发器用于这一目的。
也指出UE10可以称为UE/STA10,这意味着既作为3GPP标准的UE又作为IEEE802.11标准的STA(站)操作的设备。
eNB12包括控制器、比如至少一个计算机或者数据处理器(DP)12A、体现为存储计算机指令程序(PROG)12C的存储器(MEM)12B的至少一个计算机可读存储器介质和用于经由一个或者多个天线(通常在多输入/多输出(MIMO)操作在使用中时为若干)与UE10通信的至少一个适当RF收发器12D。eNB12经由数据/控制路径13被耦合到MME/S-GW14。可以实施路径13为图1A中所示S1接口。eNB12也可以经由数据/控制路径17被耦合到另一eNB,该数据/控制路径可以被实施为图1A中所示X2接口。指出在一些实施例中,可以有在eNB12与WiFi AP16之间的X2接口17。
eNB12以及AP16可以分离地或者联合地称为作为示例的归属演进型节点B(HeNB)或者局端接入点、无线节点、热点或者任何相似名称和标志符。
MME/S-GW14包括控制器、比如至少一个计算机或者数据处理器(DP)14A、体现为存储计算机指令程序(PROG)14C的存储器(MEM)14B的至少一个非瞬态计算机可读存储器介质和用于进行与eNB12的双向通信的至少一个适当接口(IF)14D、比如遵从遵从图1A所示S1接口。MME/S-GW14可以经由PDN网关15被连接到因特网18。
实施从PDN网关15分离或者向PDN网关15中集成的S-GW是一个设计选择。无论S-GW是否被集成到PDN网关15中,可以假设相似地构造PDN网关15以包括与至少一个存储器15B连接的至少一个数据处理器15A,该至少一个存储器存储配置为实施本发明的方面的计算机可执行代码15C。
AP16也包括控制器、比如至少一个计算机或者数据处理器(DP)16A、体现为存储计算机指令程序(PROG)16C的存储器(MEM)16B的至少一个计算机可读存储器介质和用于经由一个或者多个天线与UE10通信的至少一个适当RF收发器16D。AP12经由路径19通常经由至少一个网关被耦合到因特网18。
出于描述本发明的示例实施例这样的目的,也可以假设UE10也包括协议栈(PS)10F,并且eNB12也包括协议栈(PS)12E。对于eNB12是遵从LTE和/或LTE-A的情况,可以假设PS10F和12E实施图1B和1C中所示协议栈、因此包括PDCP层10F-1、12E-1和更低层(RLC10F-2、12E-2、MAC10F-3、12E-3和PHY10F-4、12E-4)。根据如以下描述的本发明的示例实施例增强PDCP层10F-1。
应当指出对于各图中的左侧协议栈,技术可以例如是UTRAN或者E-UTRAN,并且对于各图中的右侧协议栈,技术可以例如是Wi-Fi或者3GPP定义的局域栈或者UTRAN协议栈或者E-UTRAN协议栈中的任一项。
UE10也可以包括USIM10G(例如参见3GPP TS31.111V10.4.0(2011-10)Technical Specification3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Core Network and Terminals;UniversalSubscriber Identity Module(USIM)Application Toolkit(USAT)(Release10),3GPP TS31.102V11.0.0(2011-10)TechnicalSpecification3rd Generation Partnership Project;Technical SpecificationGroup Core Network and Terminals;Characteristics of the UniversalSubscriber Identity Module(USIM)application(Release11))或者某个其它类型的用户标识模块或者功能。
以上参照的图1D图示如3GPP TS36.323中所示常规PDCP层的功能视图。本发明的一个方面是提供如以下例如参照图3、4、6和7描述的对常规PDCP层功能的修改以实现LTE用户平面(u平面)和Wi-Fi用户平面(u平面)分组流。
假设至少PROG10C和12C包括程序指令,这些程序指令在由关联数据处理器10A和12A执行时使设备能够根据如以下将更具体讨论的本发明的示例实施例操作。也就是说,本发明的示例实施例可以至少部分由UE10的DP10A和/或由eNB12的DP12A可执行的计算机软件或者由硬件或者由软件与硬件(和固件)的组合实施。可以假设PS10F和10E至少部分由UE10的DP10A和由eNB12的DP12A可执行的计算机软件实施。
图2中描绘的各种数据处理器、存储器、程序、收发器和接口都可以视为代表用于执行操作和功能的手段,这些操作和功能实施本发明的若干非限制方面和实施例。
一般而言,UE10的各种实施例可以包括但不限于蜂窝移动设备、智能电话、通信器、平板、膝上型计算机、PAD、具有无线通信能力的个人数字助理(PDA)、具有无线通信能力的便携计算机、具有无线通信能力的图像捕获设备、比如数字相机、具有无线通信能力的游戏设备、具有无线通信能力的音乐存储和回放装置、允许无线因特网接入和浏览的因特网装置以及并入这样的功能的组合的便携单元或者终端。
计算机可读存储器10B、12B、14B和16B可以是适合于本地技术环境的任何类型并且可以使用任何适当数据存储技术、比如基于半导体的存储器设备、随机存取存储器、只读存储器、可编程只读存储器、闪存、磁存储器设备和系统、光存储器设备和系统、固定存储器以及可拆卸存储器来实施。数据处理器10A、12A、14A和16A可以是适合于本地技术环境的任何类型并且可以包括作为非限制示例的通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(DSP)和基于多芯处理器架构的处理器中的一项或者多项。
为了方便,在以下描述中,(RF)无线电收发器和接收器对(收发器)10D可以称为LTE无线电10D或者LTE传送无线电10D,并且无线电发送器和接收器对(收发器)10E可以称为WiFi无线电10E或者WiFi传送无线电10E。假设这些无线电包括除了仅发送器和接收器本身之外的所有如适用的必需无线电功能、比如调制器、解调器和基带电路装置。对LTE无线电的引用也暗示LTE(LTE Rel-8)或者LTE-A(例如Rel.9或者10或者更高)。指出按照定义,可以假设遵从LTE-A的无线电设备与LTE向后兼容。
指出UE10的特定实例可以具有相同或者不同类型的多个蜂窝无线电(例如UTRAN传送无线电和E-UTRAN传送无线电)。这样,在以下讨论中,应当谨记本发明的示例实施例不限于用于与在一个蜂窝无线电与Wi-Fi无线电之间路由分组流使用、但是也可以用来在两个或者更多蜂窝无线电之间或者在所述蜂窝无线电中的任何蜂窝无线电与Wi-Fi无线电10E之间路由一个或者多个分组流。指出一般而言,取代Wi-Fi,10E可以是蜂窝无线电,并且蜂窝无线电可以是取代E-UTRAN的UTRAN。
先讨论根据本发明的示例实施例的分组路由和安全性。
向Wi-Fi传输的以太网MAC帧添加PDCP协议首部。IP分组到达PDCP10F-1造成分组检查以确定分组的分组流类型和目的地。根据分流设置,确定向LTE无线电(收发器10D)或者向Wi-Fi无线电(收发器10E)路由分组以用于传输。在其中使用基于USIM10G的安全性的情况下,将IP分组封装成包括PDCP序列号的PDCPPDU。序列号对安全性密钥编索引。本发明的实施例无论是否经由LTE无线电10D或者经由Wi-Fi无线电10E传送连续IP分组都实现用于它们的相同PDCP序列号串。在序列号串相同时,安全性密钥序列对于分组流也相同。这实现分组流从一个无线电向另一无线电、例如从LTE无线电10D向Wi-Fi无线电10E以及相反的快速转变。
让序列号串对于LTE无线电10D和对于Wi-Fi无线电10E独立地运行也在本发明的范围内。在这一情况下,安全性密钥序列对于经由LTE无线电10D递送的分组序列和对于经由Wi-Fi无线电10E递送的分组也独立地运行。在从LTE无线电10D向Wi-Fi无线电10E传送分组流时,PDCP序列号串可以是连续的,并且安全性密钥序列将是连续的。
注意以上陈述的涉及依序递送和重复SDU检测的内容也分开地适用于依序递送或者重复检测中的任一功能而不选择另一功能。
根据本发明的一个方面,提供向LTE无线电10D或者向Wi-Fi无线电10E的内部PDCP层10F-1分组路由以及在两个传送无线电10D、10E之间的有关分组流交换。
将Wi-Fi无线电10E用于LTE传输未带来在控制平面中的安全性风险,因为可以经由LTE RRC信令传输Wi-Fi传送所需要的所有信令。RRC信令被PDCP10F-1完整性保护和加密。以这一方式,即使经由LTE无线电10D传送控制平面流量,Wi-Fi传送无线电10E保持可用于用户平面流量。用户平面流量可以由Wi-Fi机制保护。然而本发明的一个方面是将与PDCP序列号绑定的基于USIM 10G的安全性应用于Wi-Fi传送以及LTE传送。例如可以在可扩展认证协议中指示安全性机制为密码套件选择(例如参见RFC 5247,Extensible Authentication Protocol(EAP)Key ManagementFramework)。
以下讨论根据本发明的示例实施例的首部压缩。
在其中PDCP级操作应用于LTE传送和WiFi传送二者的情况下,可以将与用于LTE相同的首部压缩机制应用于Wi-Fi。对于其中PDCP序列号串无论是经由LTE无线电10D或者经由Wi-Fi无线电10E传输对于分组流都相同的实施例,相同首部压缩上下文可以用于传送。然而首部解压假设SDU的依序递送。可以假设这一类型的依序递送在LTE传送无线电10D之上操作、但是如果在LTE与Wi-Fi传送无线电10D、10E之间交换相同流的分组则未必会操作。因此,接收PDCP(例如在eNB12的12E-1)可以具有在首部解压之前的依序递送和和重复检测功能。通常地,依序递送由在PDCP层10F-1以下的RLC层10F-2提供。然而这一方式不适用于Wi-Fi传送,因为在本发明的示例实施例中,Wi-Fi传送未使用RLC协议。
对于其中PDCP序列号串对于将经由LTE无线电10D和Wi-Fi无线电10E传输的流为分离的实施例,首部压缩上下文对于LTE递送和对于Wi-Fi递送是分离的。在这一情况下,无需在LTE无线电10D与Wi-Fi无线电10E之间的共同依序递送。然而在这一情况下也可以有分别提供的两个完全分离的首部压缩实例和两个分离首部解压实例,这些实例独立地操作它们的相应首部压缩状态。在这一情况下,如果优选这样,则在已经分离地执行首部解压之后的流的依序排序在更高网络协议层仍然是可能的。
根据前文描述,图3示出PDCP层10F-1的发送实体,该PDCP层具有体现为PDCP服务接入点(SAP)21的接口以及用于LTE c平面、LTE u平面和根据本发明的实施例的用于Wi-Fi u平面的PDCP实体。功能中的某些功能可以在性质上是常规的、例如参见图1D。这些包括LTE c平面和u平面序列编号功能20A、20B、LTE u平面首部压缩功能22A、LTE c平面完整性保护功能24、LTE c平面和u平面加密功能26A、26B以及LTEPDCP首部添加功能28A、28B。
PDCP层10F-1功能根据本发明的示例实施例还包括分流标准功能30、包括路由功能32的分组检查功能以及体现为Wi-Fi u平面序列编号功能20C、Wi-Fi u平面首部压缩功能22B、Wi-Fi u平面加密功能26C和Wi-Fi u平面PDCP首部添加功能28C的Wi-Fi u平面功能。
在PDCP层接口中以S1复用、EPS承载和无线电承载的形式进行改变。根据示例实施例,用分组检查和向不同传送无线电(LTE无线电10D或者Wi-Fi无线电10E)的路由功能32的内部功能以及按照一个或者多个分流标准30控制流交换从而提供FlowType(x)和FlowType(y)来增强PDCP层10F-1。
分流标准30可以由MME14提供。MME14可以单独基于网络负荷或者按照单个UE10的行为及其关联活跃流量来流推导分流触发。MME14基于用户的预订提供一个或者多个分流标准30也在本发明的范围内。预订初始地被存储于归属用户服务器(HSS)中,可以在漫游的情况下从该HSS使它可用于MME14并且进一步可用于受访注册表(VLR)。MME14如果提供一个或者多个分流标准30和触发门限则可以单独或者与S-GW或者PDN-GW15或者二者配合执行这一功能。
注意可以备选地在从服务器、比如LTE运营商的设备管理服务器可用的设备管理对象(MO)中提供一个或者多个分流标准30。
可以向UE10提供一个或者多个分流标准30中的至少一个分流标准作为预配置的规则。
一般而言,接入网络发现和选择功能(ANDSF)管理对象(MO)定义的任何分流标准、例如3GPP TS24.312V11.0.0(2011-09)Technical Specification3rd Generation Partnership Project;TechnicalSpecification Group Core Network and Terminals;Access NetworkDiscovery and Selection Function(ANDSF)Management Object(MO)(Release11),Data Identification in ANDSF(DIDA)、例如3GPP TR23.855V0.3.0(2011-10)Technical Report3rd Generation PartnershipProject;Technical Specification Group Services and System Aspects;Data Identification in ANDSF(DIDA);(Release11)或者OperatorPolicies for IP Interface Selection(OPUS)、例如3GPP TR23.853V0.3.1(2011-08)Technical Report3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Services and System Aspects;OperatorPolicies for IP Interface Selection(OPUS);(Release11)规范以及任何其它定义的分流标准适用于用作为在PDCP层10F-1中的一个或者多个分流标准30。
作为非限制示例可以依用户、依用户组、依用户类型、依预订类、依网络类型、依连接的APN、依网络负荷、依位置、依EPS承载、依业务流类型、依业务流、依流的目的地、依流的源和/或依应用或者依应用类定义一个或者多个分流标准30和触发。
关于图3中所示PDCP SAP21,在对于在LTE传送无线电10D或者Wi-Fi传送无线电10E二者之上的传送定义了无线电承载用于在无线电接口之上的用于流的传送的情况下,用(一到一)关系将无线电承载映射到EPS承载(以下具体讨论)。已知EPS承载具有根据标准的承载性质、要求、处理和参数。在一个备选实施例中,只有经由LTE传送无线电10D传送的流被映射到EPS承载,而在Wi-Fi传送无线电10E之上传送的流保持“自由”,也就是说,它们与它们的IP和以太网首部被简单地递送到网络中,从而它们的处理完全被留给传送网络而无任何承载管理。在这一情况下,传送网络可以充当尽力而为网络或者它可以基于IP和/或以太网首部有条件地应用某个优先级方案。
在另一实施例中,在LTE传送无线电之上的传送形成无线电承载,并且在Wi-Fi传送无线电之上的传送形成无线电承载,并且无线电承载在PDCP层内被映射到相同EPS承载。
另一实施例是在LTE传送无线电之上的传送形成无线电承载,并且在Wi-Fi传送无线电之上的传送形成无线电承载,并且无线电承载在PDCP层内被映射到不同EPS承载。
图4示出PDCP层10F-1(接收实体),该PDCP层具有用于LTEc平面、LTE u平面和根据本发明的实施例的用于Wi-Fi u平面的PDCP实体。常规LTE实体包括LTE c平面PDCP首部去除功能34A和u平面PDCP首部去除功能34B、LTE c平面解密功能36A和u平面解密功能36B、c平面完整性验证功能38以及u平面首部解压功能42A。
PDCP层10F-1功能根据本发明的示例实施例还包括Wi-Fi u平面PDCP首部去除功能34C、Wi-Fi u平面解密功能36C、Wi-Fi u平面首部解压功能42B以及依序递送和重复检测功能44,该依序递送和重复检测功能被修改以便从LTE u平面首部解压功能42A和Wi-Fiu平面首部解压功能42B二者接收具有解压的首部的分组。
如以上指出的那样首部解压假设PDU的依序递送。尽管可以假设这一类型的依序递送在LTE传送无线电10D之上操作,但是如果在LTE与Wi-Fi传送无线电10D、10E之间交换相同流的分组,则它未必操作。因此,图4中所示接收PDCP10F-1可以在首部解压功能42A、42B之前具有依序递送和重复检测功能40。
注意就这一点而言图4可以视为实际描绘本发明的两个实施例,其中在一个实施例中,依序递送和重复检测功能40位于首部解压功能42A、42B之前,而在另一实施例中,依序递送和重复检测功能44位于首部解压功能42A、42B之后。
另外就这一点而言,序列编号存在于未压缩的PDCP协议首部中。首部压缩器22A(图3)压缩在无线电接口之上被传送之时无含义的IP和网络协议首部、例如IP/UDP/RTP首部、IP/TCP首部和一些其它普遍所知的IP协议首部。有可能按照接收实体的压缩上下文恢复这些首部。
在图4中,依序递送重复检测功能44的目的可以用常规方式工作、但是也被增强为包括用于也在LTE传送与Wi-Fi传送之间布置依序递送和/或重复检测的新功能。无论依序递送和重复检测44是否覆盖在LTE之上的传送和在Wi-Fi之上的传送,这一选择可以是可选的。在这一实施例中,PDCP序列编号对于在LTE无线电10D之上传送的SDU和对于在Wi-Fi无线电10E之上传送的SDU分开地适用。提供分开的依序递送和/或重复检测功能的一个原因可以是适应用于在两个无线电10D、10E之上的传送的不同延时和吞吐量服从。
可以在相同流被交换到传送无线电10D、10E或者两个无线电的情况下提供依序递送和重复检测44。如果有对于传送无线电10D、10E二者的依序递送和/或重复检测要求,则首部解压上下文可以是公共的。然而在这一情况下,依序递送和重复检测需要在首部解压42B之前发生,因为只有LTE无线电10D可以在RLC层10F-2、12F-2为PDCP层10F-1、12F-1提供依序递送,而Wi-Fi无线电10E缺乏这一功能。在这一实施例中,然后无论是否在LTE无线电10D之上或者在Wi-Fi无线电10E之上传送SDU都应当有用于它们的公共PDCP序列号串。
因此一般而言,备选是:1)分开PDCP序列号串、分开首部解压实体42A、42B以及在它们以上的依序递送和/或重复检测或者2)公共PDCP序列号串、公共首部解压实体、但是在公共首部解压实体以下的依序递送和/或重复检测功能,从而首部解压功能将正确地操作。
图4中所示PDCP功能提供从不同传送无线电(例如从LTE无线电10D和Wi-Fi无线电10E)接收分组并且如果需要则处置用于传送无线电的公共依序递送和重复检测的PDCP内部功能。
应当指出图3和4中所示举例说明的串行耦合的功能可以在任何特定时间点都存在并且完全操作或者所示功能中的一个或者多个功能可以被停用或者另外从串行链被去除。例如在一个特定操作模式中,首部压缩功能22B可以对于特定流为关断,而它可以对于另一个流为开启。一般而言,可以有选择地设置各种功能为开启/关断(例如依流类型)。
现在讨论S1复用、EPS承载和无线电承载。
关于EPS承载可以例如参照"IPv6in3GPP Evolved PacketSystem",draft-ietf-v6ops-3gpp-eps-08,J.Korhonen et al.September30,2011。图1F基于这一公开文本的图4并且示出用于3GPP接入的EPS架构。注意从eNB到本地GW的路径可以是可选的。
如这些作者陈述的那样,在它的最基本形式中,EPS架构仅由在用户平面上的基站和核心网络网关(GW)两个节点构成。网关的功能拆分允许运营商选择节点在网络内的优化的拓扑位置并且实现各种部署模型,这些部署模型包括在不同运营商之间共享无线电网络。这也允许流量吞吐量和控制信号处理的独立缩放和增长。定义图1F中所示某些接口如下。
S5/S8:使用GTP(GTP-U和GTP-C二者)或者PMIPv6[RFC5213][3GPP TS.23.402]作为基于网络的移动性管理协议来提供在S-GW与PDN-GW之间的用户平面隧道和隧道管理。在PDN-GW和S-GW位于一个运营商以内时使用S5接口。在PDN-GW和S-GW位于不同运营商域中时使用S8接口。
S1-U:使用GTP-U协议(GTP用户平面)来提供在e节点B(eNodeB)与S-GW之间在切换(handover)期间的用户平面隧道和eNodeB间路径交换。
S1-MME:在eNB与MME之间用于控制平面协议的参考点。
SGi:在PDN-GW与分组数据网络之间的接口。分组数据网络可以是运营商外部公用或者私有分组数据网络或者运营商内分组数据网络。
已经定义承载的逻辑概念为与一个或者多个服务有关的一个或者多个IP流的聚合。EPS承载存在于UE与PDN-GW之间并且用来向构成承载的聚合的IP流提供同级别的分组转发处理。具有需要不同分组转发处理的IP流的服务因此将需要多于一个EPS承载。UE执行上行链路IP流到承载的绑定,而PDN-GW为下行链路分组执行这一功能。
关于EPS承载可以进一步参照3GPP TS23.401V10.5.0(2011-09)Technical Specification3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Services and System Aspects;GeneralPacket Radio Service(GPRS)enhancements for Evolved UniversalTerrestrial Radio Access Network(E-UTRAN)access(Release10)。第4.7.2节"The EPS bearer"和第4.7.2.1节"The EPS bearer in general"是值得关注的。如陈述的那样,对于向EPC的E-UTRAN接入,对于基于GTP的S5/S8,PDN连通服务由的EPS承载来提供,而对于基于PMIP的S5/S8由服务GW与PDN GW之间的IP连通级联的EPS承载提供。对于基于GTP的S5/S8,EPS承载唯一地标识在UE与PDN GW之间接收公共QoS处理的业务流,而对于基于PMIP的S5/S8,EPS承载唯一地标识在UE与的服务GW之间接收公共QoS处理的业务流。在NAS过程中用信令发送的分组过滤器在每PDN连接基础上与唯一分组过滤器标识符关联。EPS承载业务流模板(TFT)是与该EPS承载关联的所有分组过滤器的集合。
EPS承载可以视为用于在EPC/E-UTRAN中的承载级QoS控制的粒度级。也就是说,被映射到相同EPS承载的所有流量接收相同承载级分组转发处理(例如调度策略、队列管理策略、速率整形策略、RLC配置等)。提供不同承载级分组转发处理需要提供分开的EPS承载。
在图5A中解决用于LTE和Wi-Fi传送无线电的S1复用、EPS承载和无线电承载的各种备选的方面。
图5A示出用于LTE和Wi-Fi操作的连通的备选。以常规方式,有独立操作,其中LTE对于使用常规PDCP层(如在图1D中那样)以及下层RLC、MAC和PHY层10F-2、10F-3、10F-4的EPS承载具有在S1GTP-u隧道之上的PDN连通,而Wi-Fi使用它自己的IP连通以及关联MAC层16E和PHY16F。
图5B示出用于LTE和Wi-Fi操作的连通的更多备选。在这一情况下,示出了用于EPS承载的在S1GTP-u隧道之上具有多个接入的PDN连通。
在图5A和5B中(以及在以下描述的图6和7中),可以假设向左弯曲的PDN连通路径在PDN GW15终结,而向右弯曲的路径在另一网关、例如在图1F中所示本地网关终结。
可以注意到在图1F中,将通常有在eNB与本地GW之间的S1接口(更具体为S1-u接口)。然而可以使用其它接口、比如可能X2接口。对于eNB到本地GW的连通,在3GPP标准方面也可以是未定义的接口。例如接口可以是因特网/以太网接口、特别是对于非3GPP流如此。在其中本地网关为非3GPP流继承PDN网关的特征中的任何特征的情况下,这一接口也可以例如是根据3GPP TS23.402VI1.0.0(2011-09)Technical Specification3rd Generation PartnershipProject;Technical Specification Group Services and System Aspects;Architecture enhancements for non-3GPP accesses(Release11)的2a、2b或者2c接口之一。
可以定义Wi-Fi传送无线电10E为它自己的无线电承载。在PDCP路由的情况下,PDCP10F-1需要确定它将LTE10D或者Wi-Fi10E中的哪个无线电承载用于传送给定的分组流。即使在这一情况下,EPS承载可以是公共的。如果相同EPS承载用于LTE和Wi-Fi传送二者,则无线电10D和10E二者应当满足EPS承载要求。在这一情况下,LTE无线电10D的分组和Wi-Fi无线电10E的分组将被隧道传输到相同GTP-u隧道。在这一情况下,优选地将从eNB12/AP16向另一eNB12的切换作为具有公共路径交换的公共过程。有可能的是在目标eNB12中,EPS承载仅由LTE无线电承载服务。在其中EPS承载是公共的情况下,PDCP层10F-1需要能够从两个不同无线电承载路由来自/去往单个EPS承载的流量。这基本上是个简单的路由功能并且未施加除了例如适应两个无线电10D、10E的不同误块率(BLER)和延迟特性之外的具体约束。
如果用于LTE传送和Wi-Fi传送的EPS承载是分开的,则它们的承载参数也可以不同。在这一情况下,仍然有可能LTE流量和Wi-Fi流量复用到相同S1接口。在其中EPS承载分开的情况下,它们也将使用不同GTP-隧道。在这一情况下,切换过程和路径交换对于LTE EPS承载和对于Wi-Fi EPS承载可以不同。也有可能的是如果MME14确定这样则EPS承载在不同PDN网关终结。假设MME14发起GTP-u隧道建立。S1复用和使EPS了解Wi-Fi传送具有的益处是网络能够分开地控制用于Wi-Fi流量的EPS承载要求以及分别设置用于向LTE传送或者向Wi-Fi传送交换流量的标准(图3的分流标准30)。在这一情况下,RRC可以根据当前需要控制接通和关断Wi-Fi无线电10E。
由于S1接口能够在任何L1/L2传送协议和IP之上操作,所以也有可能的是Wi-Fi传送在IP层上被复用到LTE流量。在这一情况下,LTE可以应用S1协议和GTP-u隧道首部而Wi-Fi可以应用IP传送,二者都在相同、公共L2交换网络、例如以太网或者xDSL或者ATM之上。
S1复用至少部分依赖于LTE和Wi-Fi连接是否具有相同IP地址。3GPP SA2已经定义多PDN连通,从而UE10可以每PDN连接具有不同IP地址。这可以被本发明的实施例利用,从而LTE和Wi-Fi使用具有不同IP地址的不同PDN连接。在这一情况下,它们也将使用独立GTP-u隧道。
另一实施例是LTE和Wi-Fi使用相同PDN连接和相同IP地址并且为分组流赋予不同承载传送(LTE收发器10D、Wi-Fi收发器10E)。
在更多另一实施例中,两个无线电10D、10E具有不同IP地址并且被不同网关服务。例如LTE无线电10D经由EPS承载连接到PDN网关15,并且Wi-Fi无线电10E连接到本地中断网关的本地域。
在一个备选实施例中,LTE和Wi-Fi可以视为未分开地定义它们的无线电承载,但是Wi-Fi代之以以与载波聚合辅小区(S小区)类似的方式工作。在这一情况下,连接完全由LTE信令无线电承载控制从而作用于主小区(P小区)。在其中Wi-Fi充当S小区的情况下,仍然使P小区即使在Wi-Fi无线电10E用于传送的情况下能够保障满足承载要求。在这一情况下,Wi-Fi无线电10E可以作为扩展载波工作。将扩展载波用于分流被很好地适合用于庞大、高数量数据的分组流,其中例如承载要求不是太严格。一些高速率流发送、比如HD媒体或者3D媒体流也可以被分流到扩展载波。
一旦UE/STA10被关联到Wi-Fi接入点16并且向Wi-Fi载波(图1中的无线链路11B)分流流量变成可行,可以如图10中所示实现Wi-Fi载波激活/去激活的信令发送。图10图示用于出于分流目的向LTE传输聚合Wi-Fi载波的一个可能和非限制MAC控制元素(MAC CE)格式。A/D是激活/去激活标志,SSID是服务节点标识,并且R被保留用于将来使用。
因此,本发明的一个方面提供为Wi-Fi载波定义的新MAC CE。MAC CE包括用于指代Wi-Fi载波激活“1”或者去激活“0”的标志(A/D)。标志在这一示例实施例中未如在LTE系统中那样按照每分量载波、但是代之以按照每服务标识(服务集标识SSID)或者(基本服务集标识BSSID)、基站标识(BSID)或者接入点16的另一标识。以这一方式并且一旦激活,Wi-Fi在ISM频带内改变它的操作频率和/或如IEEE802.11规范的新近IEEE802.11n和802.1ac增强定义的那样向Wi-Fi载波中的一个或者多个Wi-Fi载波聚合它的Wi-Fi传输变成可行。
在这一实施例中,一个特殊逻辑信道标识(LCID)被保留为标识Wi-Fi载波的聚合(例如LCID11010)。这一逻辑信道标识唯一地分开这一MAC CE的格式。
Wi-Fi载波聚合激活/去激活的格式与LTE聚合不同。在LTE聚合中,每分量载波用信令发送激活/去激活,并且未给予eNB标识。在根据本发明的一个方面的Wi-Fi聚合中,单个激活/去激活标志(A/D)可以与聚合服务节点或者聚合服务网络的标识一起使用。
进一步关于S1复用,图11A示出用于在S1接口13之上复用经由LTE传送无线电10D递送的流和经由Wi-Fi传送无线电10E向不同GTP-u隧道递送的流的格式。
图11B示出将流复用到S1接口13之上的单个GTP-u隧道的格式,无论该流是否完全在LTE传送无线电10D之上递送,或者完全在Wi-Fi传送无线电10E之上递送,或者在LTE与Wi-Fi传送无线电之间是否出现短暂交换,或者是否有些流完全经由LTE传送无线电10D递送和其它流完全经由Wi-Fi传送无线电10E递送。多个流可以例如在它们形成聚合的EPS承载时被复用到相同GTP-u隧道。在其中EPS承载要求对于流不同的情况下,不同流根据图11A被复用到不同GTP-u隧道
图11C示出用于将经由LTE传送无线电10D递送的流复用到GTP-u隧道而同时将将在IP级经由Wi-Fi传送无线电10E递送的流处置到相同传送网络的格式。无论GTP-u隧道和IP路由的端点地址是否最终在相同网络地址终结,都可以至少部分沿着它们的公共传输路径使用相同传送网络(例如以太网)。
在图11A-11C中,GTP-u/TEID意味着完整GTP-u隧道首部,该GTP-u隧道首部可以包括GTP-u隧道的目的地和源地址以及GTP-u隧道的进一步定义。此外,在图11C中,IP意味着完整IP首部,该IP首部具有源和目的地地址以及用于流量的路由和优先级化的可能其它选项以及IP版本。
注意图11A-11C描述在PDCP10F-1中具有路由功能对在S1接口13之上的复用的效果。S1接口13是eNB12的用于UE10流量到PDN网关15的固定传送网络接口。图11A-11C因此示出用于在传送网络(S1接口)之上的隧道和复用的首部。
图6示出根据本发明的示例实施例的用于LTE和Wi-Fi操作的连通的备选的一个方面,其中LTE和Wi-Fi共享公共PDCP10F-1。这样,增强型PDCP层10F-1能够根据图3中所示分流标准30使用两个传送无线电10D、10E。PDCP层10F-1的网络接口为在LTE传送无线电10D之上和在Wi-Fi传送无线电10E之上的分组流提供S1复用、GTP-u隧道和EPS承载。
图7示出根据本发明的示例实施例的用于LTE和Wi-Fi操作的连通的另一备选,其中LTE和Wi-Fi共享公共PDCP10F-1并且根据分流标准30使用两个传送无线电10D、10E。在这一情况下,PDCP层10F-1的网络接口在具有Wi-Fi流的IP分组的GTP-u隧道中提供LTE EPS承载的IP复用(在任何L1/L2之上)。UE10具有用于LTE和Wi-Fi流的分开的IP地址接口。Wi-Fi IP地址可以来自PDN网关或者来自本地子网动态主机配置协议(DHCP)服务器。
现在讨论可以对网关功能进行的修改。
常规PDN网关接收承载建立请求并且能够从它的子网IP地址池向UE10指派IP地址,或者备选地,PDN网关可以代表UE10执行DHCP请求以从DHCP服务器获得用于UE10的IP地址。关于这一点可以参照图8。
图8示出用于EPS承载建立和UE IP地址分配的PDN网关15功能。在图8中,标注为101和102的那些功能代表备选常规机制。然而标注为103的功能是根据本发明的示例实施例的新功能。
常规Wi-Fi站(Wi-Fi STA)创建获得IP地址的DHCP请求。DHCP服务器对请求做出响应并且向Wi-Fi站递送IP主机配置。如果Wi-Fi站预计获取它自己的IP地址,则它可以用常规方式按照DHCP过程从本地子网获得它。然而如果Wi-Fi站根据本发明的一个实施例连接到PDN网关15,则eNB12/AP16可能必须向PDN网关15递送UE10(作为Wi-Fi STA操作)创建的DHCP请求。这一类型的操作需要在PDN网关15的新功能,从而它可以接收传入DHCP请求并且服务于请求。
更具体而言,常规MME14接收EPS承载建立请求并且向PDN网关15和服务eNB12传达具有GTP隧道端点标识符(TEID)的EPS承载建立。PDN网关15可以从IP地址池15A创建用于请求UE10的IP地址(图8中的功能101),或者PDN网关15可以代表UE10执行DHCP请求以从在因特网中的DHCP服务器获取用于UE10的IP地址(图8中的功能102)。因此,如果未按照本发明的实施例修改Wi-Fi旧式功能,则Wi-Fi STA(UE10)仍然将创建DHCP请求以从在相同子网中的DHCP服务器获得IP地址。如果无存在于子网中的DHCP服务器,那么如果允许这样则存在有用于从更远DHCP服务器获取IP地址的协议。
在本发明的一个实施例中,在未改变旧式Wi-Fi自举操作时,DHCP请求将以常规方式由Wi-Fi STA(UE/STA10)始发;然而eNB12/AP16将DHCP请求分组复用到S1接口13以由PDN网关15接收。在这一情况下,PDN网关15然后需要能够处置传入DHCP请求(图8中的103)并且充当用于Wi-Fi STA DHCP请求的DHCP服务器。PDN网关15本身将创建IP配置或者将通过向位于因特网中的DHCP服务器产生另一DHCP请求来服务于该DHCP请求。
在本发明的另一实施例中,Wi-Fi操作被改变成兼容承载模型,从而WiFi STA未执行自举并且未创建DHCP请求。取而代之,WiFiSTA(UE10)使用按照常规EPS承载建立过程给予的IP地址。
在以上关于图8的实施例中的任何实施例中,MME14在其中已经在服务eNB12与UE/STA10的分组数据网络网关16之间建立S1接口13用于例如经由LTE传送无线电10D进行通信的情况下无需参与。在另一实施例中,在尚未建立或者尚未为Wi-Fi传送无线电10E建立S1接口13时,MME14可以参与向选择的分组数据网络网关16递送动态主机配置协议请求。然而即使在这一情况下,MME仍然无需处在eNB12与分组数据网络网关16之间的进一步通信的数据路径中。
在其中LTE无线电10D和Wi-Fi无线电10E连接到不同PDN网关的情形中,它们可以执行用于用户平面的分开的连通过程。在这一情况下,控制平面操作与常规载波聚合的操作相似。载波聚合可以在相同eNB12/AP16中出现,或者如果有在无线电节点eNB12/AP16之间的X2接口17,则载波聚合以与常规站点间载波聚合原理相似的方式工作。
在3GPP TS36.331V10.3.0(2011-09)Technical Specification3rd Generation Partnership Project;Technical Specification GroupRadio Access Network;Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA);Radio Resource Control(RRC);Protocol specification(Release10)中呈现用于载波聚合测量和用于载波聚合配置的RRC信令。
在3GPP TS36.321V10.3.0(2011-09)Technical Specification3rd Generation Partnership Project;Technical Specification GroupRadio Access Network;Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA);Medium Access Control(MAC)protocol specification(Release10)中呈现在载波聚合配置中列举的分量载波的激活和去激活。
如图10中所示,本发明的一个方面是提供一种用于通过使用MAC CE实现激活/去激活Wi-Fi载波的机制。
然而如果载波聚合在eNB12/AP16中出现,则用户平面可以由单个增强型PDCP10F-1处置。
如果有在无线电节点eNB12与AP16之间的X2接口17,则可以无需共享PDCP层10F-1,并且LTE Wi-Fi可以在控制平面中使用常规载波聚合。即使在这一情况下,Wi-Fi安全性仍然可以通过选择常规3GPP密码套件来使用基于USIM10G的安全性算法,但是密钥未被绑定到PDCP序列号。备选地,在Wi-Fi AP16中也可以有新PDCP层。然而这一方式未根据旧式Wi-Fi AP实现方式。
有可以通过使用本发明的示例实施例来实现的许多优点。例如将Wi-Fi无线电传送紧密集成到LTE实现对使用LTE和Wi-Fi无线电10D、10E的更好协调、允许分流以高效方式出现、实现使用非许可频谱以及实现功率高效的设备操作。获得的附加优点是在无线电之间的更快分组流交换以及更高效和低复杂的切换过程。与按照IP流移动性过程的常规分流比较可以减少LTE和Wi-Fi操作在网络侧的影响。另外,示例实施例实现以对UE10和网络IP连通层透明的方式将两个无线电用于无线电接口分流。也就是说,如来自LTERel-8和以后发布的一些常规分流方式的情况那样,无需指派用于WiFi流和LTE流的分开的IP地址。
基于前文应当清楚本发明的示例实施例提供一种用于实现高效使用设备的蜂窝和Wi-Fi无线电以实现蜂窝分组流量的高效流交换和分流的方法、装置和计算机程序。
图9A图示根据本发明的示例实施例的方法的操作和计算机程序指令的执行结果的逻辑流程图。根据这些示例实施例,一种方法在块90A执行在分组数据会聚协议层接收分组流的步骤。在块90B,有基于至少一个标准执行将流路由到至少一个蜂窝传送无线电和无线局域网传送无线电中的至少一个传送无线电的步骤。
图9B图示根据本发明的示例实施例的方法的操作和计算机程序指令的执行结果的逻辑流程图。根据这些示例实施例,一种方法在块91A执行在分组数据网络网关从S1接口接收用于站的动态主机配置协议请求的步骤。在块91B,有创建用于站的网际协议配置或者生成向动态主机配置协议服务器以用于获得网际协议配置的另一动态主机配置协议请求这二者之一的步骤。在块91C,有向站递送网际协议配置的步骤。
图9A和9B中所示各种块可以视为方法步骤和/或视为计算机程序代码的操作所产生的操作和/或视为被构造用于执行关联功能的多个耦合的逻辑电路单元。
一般而言,可以在硬件或者专用电路、软件、逻辑或者其任何组合中实施各种示例实施例。例如可以在硬件中实施一些方面而可以在可以由控制器、微处理器或者其它计算设备执行的固件或者软件中实施其它方面,但是本发明不限于此。尽管本发明的示例实施例的各种方面可以被图示和描述为框图、流程图或者使用某一其它图形表示来图示和描述,但是充分理解可以在作为非限制示例的硬件、软件、固件、专用电路或者逻辑、通用硬件或者控制器或者其它计算设备或者其某一组合中实施这里描述的这些块、装置、系统、技术或者方法。
因此应当理解可以在各种部件、比如集成电路芯片和模块中实现本发明的示例实施例的至少一些方面并且可以在体现为集成电路的装置中实现本发明的示例实施例。该一个或者多个集成电路可以包括如下电路装置(以及可能包括如下固件),该电路(以及该固件)用于体现可配置成根据本发明的示例实施例操作的一个或者多个数据处理器、一个或者多个数字信号处理器、基带电路装置和射频电路装置中的至少一项或者多项。
对本发明的前述示例实施例的各种修改和适配鉴于在与附图结合阅读时的前文描述可以变得为本领域技术人员所清楚。然而任何和所有修改仍将落入本发明的非限制和示例实施例的范围内。
例如尽管以上已经在UTRAN LTE、LTE-A和IEEE802.11型系统的情境中描述示例实施例,但是应当理解本发明的示例实施例不限于仅与这些具体类型的无线通信系统使用并且它们可以有利地使用于其它无线通信系统中。
应当注意术语“连接”、“耦合”或者其任何变体意味着在两个或者更多单元之间的任何直接或者间接连接或者耦合并且可以涵盖一个或者多个中间单元存在于“连接”或者“耦合”在一起的两个单元之间。在单元之间的耦合或者连接可以是物理的、逻辑的或者其组合。如这里运用的那样,作为若干非限制和非穷举示例,可以考虑通过使用一个或者多个接线、线缆和/或印刷电连接以及通过使用电磁能、比如具有在射频区域、微波区域和光(可见光和不可见光二者)区域中的波长的电磁能来“连接”或者“耦合”两个单元在一起。
另外,用于描述的参数的各种名称并非旨在于在任何方面限制,因为这些参数可以由任何适当名称标识。另外,向不同设备、承载、接口、协议栈层、PDCP功能、实体等指派的各种名称未旨在于在任何方面限制,因为这些各种设备、承载、接口、协议栈层、PDCP功能和实体可以由任何适当名称标识。
另外,本发明的各种非限制和示例实施例的一些特征在未对应使用其它特征时仍可有利地加以使用。这样,前文描述应当视为仅举例说明而非限制本发明的原理、教导和示例实施例。
Claims (66)
1.一种方法,包括:
在分组数据会聚协议层接收流的分组;以及
基于至少一个标准,向至少一个蜂窝传送无线电和无线局域网传送无线电中的一个或二者都路由所述流。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述至少一个蜂窝传送无线电遵从长期演进(LTE)标准,并且所述无线局域网传送无线电遵从IEEE802.11(Wi-Fi)标准或者局域网演进型3GPP标准中的至少一个标准。
3.根据权利要求1所述的方法,其中无论是否经由所述至少一个蜂窝传送无线电或者所述无线局域网传送无线电传送分组流的连续IP分组,相同分组数据会聚协议序列号串都用于所述IP分组。
4.根据权利要求3所述的方法,其中安全性密钥序列对于所述分组流也相同。
5.根据权利要求1所述的方法,其中第一分组数据会聚协议序列号串被用于经由所述至少一个蜂窝传送无线电传送的第一分组流的连续IP分组,并且其中第二分组数据会聚协议序列号串被用于经由所述无线局域网传送无线电传送的第二分组流的连续IP分组。
6.根据权利要求3所述的方法,其中第一安全性密钥序列被用于所述第一分组流,并且其中第二安全性密钥序列被用于所述第二分组流。
7.根据权利要求1所述的方法,其中单个演进型分组系统承载被用于经由所述至少一个蜂窝传送无线电传送的流的分组并且被用于经由所述无线局域网传送无线电传送的流的分组。
8.根据权利要求1所述的方法,其中第一演进型分组系统承载被用于经由所述至少一个蜂窝传送无线电传送的流的分组,并且其中第二演进型分组系统承载被用于经由所述无线局域网传送无线电传送的流的分组。
9.根据权利要求8所述的方法,其中所述第一和第二演进型分组系统承载中的每个演进型分组系统承载使用不同通用分组无线电服务用户平面隧道。
10.根据权利要求1所述的方法,其中演进型分组系统承载被用于经由所述至少一个蜂窝传送无线电传送的流的分组,以及其中经由所述无线局域网传送无线电传送的流的分组使用IP传送协议。
11.根据权利要求10所述的方法,其中所述分组都是通过公共交换网络传送的。
12.根据权利要求1所述的方法,其中从移动性管理实体提供所述至少一个标准。
13.根据权利要求12所述的方法,其中所述至少一个标准基于网络负荷以及包括所述至少一个蜂窝传送无线电和无线局域网传送无线电的用户设备的行为和业务流中的一项或者两项。
14.根据权利要求12所述的方法,其中所述至少一个标准基于与包括所述至少一个蜂窝传送无线电和无线局域网传送无线电的用户设备关联的预订。
15.根据权利要求1所述的方法,其中在来自服务器的设备管理对象中提供所述至少一个标准。
16.根据权利要求1所述的方法,其中所述至少一个标准被提供作为预配置的规则。
17.根据权利要求1所述的方法,其中基于以下各项中的至少一项定义所述至少一个标准:依用户设备、依用户组、依用户类型、依预订类、依网络类型、依连接的接入点名称、依网络负荷、依位置、依演进型分组系统承载、依业务流类型、依业务流、依业务流的目的地、依业务流的源、依应用或者依应用类。
18.根据权利要求1所述的方法,其中经由所述至少一个蜂窝传送无线电传送的流的分组和经由所述无线局域网传送无线电传送的流的分组被引向相同分组数据网络网关。
19.根据权利要求1所述的方法,其中经由所述至少一个蜂窝传送无线电传送的流的分组被引向第一分组数据网络网关,并且其中经由所述无线局域网传送无线电传送的流的分组被引向第二分组数据网络网关。
20.根据权利要求1所述的方法,其中经由所述至少一个蜂窝传送无线电传送的流的分组被引向分组数据网络网关,并且其中经由所述无线局域网传送无线电传送的流的分组被引向一个分组数据网络网关以外的网关。
21.根据权利要求1所述的方法,其中所述至少一个蜂窝传送无线电作为主小区工作,并且其中所述无线局域网传送无线电作为具有扩展载波的辅小区工作。
22.根据权利要求1所述的方法,其中使用与所述至少一个蜂窝传送无线电关联的蜂窝网络的媒体访问控制单元来实现所述无线局域网传送无线电的激活/去激活信令。
23.根据权利要求1所述的方法,其中用于所路由的分组流的安全性是基于包括所述至少一个蜂窝传送无线电和无线局域网传送无线电的用户设备的通用用户标识模块。
24.根据权利要求1所述的方法,其中所述分组数据会聚协议层包括蜂窝用户平面功能,所述蜂窝用户平面功能包括序列编号功能、首部压缩功能、加密功能和分组数据会聚协议首部添加功能中的至少一个功能,并且还包括无线局域网用户平面功能,所述无线局域网用户平面功能包括序列编号功能、首部压缩功能、加密功能和分组数据会聚协议首部添加功能中的至少一个功能。
25.根据权利要求24所述的方法,其中所述分组数据会聚协议层还包括蜂窝用户平面功能,所述蜂窝用户平面功能包括分组数据会聚协议首部去除功能、解密功能和首部解压功能中的至少一个功能,并且还包括无线局域网用户平面功能,所述无线局域网用户平面功能包括分组数据会聚协议首部去除功能、解密功能和首部解压功能中的至少一个功能。
26.根据权利要求25所述的方法,其中所述分组数据会聚协议层还包括耦合到所述蜂窝用户平面首部解压功能的输出和所述无线局域网用户平面首部解压功能的输出的公共依序递送和重复检测功能。
27.根据权利要求26所述的方法,其中所述分组数据会聚协议层还包括耦合到所述蜂窝用户平面解密功能的输出和所述无线局域网用户平面解密功能的输出的第二公共依序递送和重复检测功能。
28.根据权利要求24所述的方法,其中所述分组数据会聚协议层还包括在分组数据会聚协议服务接入点与向所述蜂窝序列编号功能的输入和向所述无线局域网序列编号功能的输入之间耦合的公共分组检查和路由功能,所述公共分组检查和路由功能被配置为根据所述至少一个标准来操作以向所述蜂窝传送无线电和所述无线局域网传送无线电中的一个或二者路由所述流。
29.一种包含软件程序指令的非瞬态计算机可读介质,其中至少一个数据处理器执行所述软件程序指令造成执行包括执行根据权利要求1-28中的任一权利要求所述的方法的操作。
30.一种装置,包括:
至少一个数据处理器;以及
包括计算机程序代码的至少一个存储器,其中所述至少一个存储器和计算机程序代码被配置用于与所述至少一个数据处理器使所述装置至少:在分组数据会聚协议层接收流的分组;以及基于至少一个标准,向至少一个蜂窝传送无线电和无线局域网传送无线电中的一个或二者路由所述流。
31.根据权利要求30所述的装置,其中所述至少一个蜂窝传送无线电遵从长期演进(LTE)标准,并且所述无线局域网传送无线电遵从IEEE802.11(Wi-Fi)标准或者局域网演进型3GPP标准中的至少一个标准。
32.根据权利要求30所述的装置,其中无论是否经由所述至少一个蜂窝传送无线电或者所述无线局域网传送无线电传送分组流的连续IP分组,相同分组数据会聚协议序列号串都用于所述IP分组。
33.根据权利要求32所述的装置,其中安全性密钥序列对于所述分组流也相同。
34.根据权利要求30所述的装置,其中第一分组数据会聚协议序列号串被用于经由所述至少一个蜂窝传送无线电传送的第一分组流的连续IP分组,并且其中第二分组数据会聚协议序列号串被用于经由所述无线局域网传送无线电传送的第二分组流的连续IP分组。
35.根据权利要求32所述的装置,其中第一安全性密钥序列被用于所述第一分组流,并且其中第二安全性密钥序列被用于所述第二分组流。
36.根据权利要求30所述的装置,其中单个演进型分组系统承载被用于经由所述至少一个蜂窝传送无线电传送的流的分组以及被用于经由所述无线局域网传送无线电传送的流的分组。
37.根据权利要求30所述的装置,其中第一演进型分组系统承载被用于经由所述至少一个蜂窝传送无线电传送的流的分组,并且其中第二演进型分组系统承载被用于经由所述无线局域网传送无线电传送的流的分组。
38.根据权利要求37所述的装置,其中所述第一和第二演进型分组系统承载中的每个演进型分组系统承载使用不同通用分组无线电服务用户平面隧道。
39.根据权利要求30所述的装置,其中演进型分组系统承载被用于经由所述至少一个蜂窝传送无线电传送的流的分组,并且其中经由所述无线局域网传送无线电传送的流的分组使用IP传送协议。
40.根据权利要求39所述的装置,其中所述分组都是通过公共交换网络传送的。
41.根据权利要求30所述的装置,其中从移动性管理实体提供所述至少一个标准。
42.根据权利要求41所述的装置,其中所述至少一个标准基于网络负荷以及包括所述至少一个蜂窝传送无线电和无线局域网传送无线电的用户设备的行为和业务流中的一项或者两项。
43.根据权利要求41所述的装置,其中所述至少一个标准基于与包括所述至少一个蜂窝传送无线电和无线局域网传送无线电的用户设备关联的预订。
44.根据权利要求30所述的装置,其中在来自服务器的设备管理对象中提供所述至少一个标准。
45.根据权利要求30所述的装置,其中所述至少一个标准被提供作为预配置的规则。
46.根据权利要求30所述的装置,其中基于以下各项中的至少一项定义所述至少一个标准:依用户设备、依用户组、依用户类型、依预订类、依网络类型、依连接的接入点名称、依网络负荷、依位置、依演进型分组系统承载、依业务流类型、依业务流、依流的目的地、依业务流的源、依应用或者依应用类。
47.根据权利要求30所述的装置,其中经由所述至少一个蜂窝传送无线电传送的流的分组和经由所述无线局域网传送无线电传送的流的分组被引向相同分组数据网络网关。
48.根据权利要求30所述的装置,其中经由所述至少一个蜂窝传送无线电传送的流的分组被引向第一分组数据网络网关,并且其中经由所述无线局域网传送无线电传送的流的分组被引向第二分组数据网络网关。
49.根据权利要求30所述的装置,其中经由所述至少一个蜂窝传送无线电传送的流的分组被引向分组数据网络网关,并且其中经由所述无线局域网传送无线电传送的流的分组被引向一个分组数据网络网关以外的网关。
50.根据权利要求30所述的装置,其中所述至少一个蜂窝传送无线电作为主小区工作,并且其中所述无线局域网传送无线电作为具有扩展载波的辅小区工作。
51.根据权利要求30所述的装置,其中使用与所述至少一个蜂窝传送无线电关联的蜂窝网络的媒体访问控制单元来实现所述无线局域网传送无线电的激活/去激活信令。
52.根据权利要求30所述的装置,其中用于所路由的分组流的安全性是基于包括所述至少一个蜂窝传送无线电和无线局域网传送无线电的用户设备的通用用户标识模块的。
53.根据权利要求30所述的装置,其中所述分组数据会聚协议层包括蜂窝用户平面功能,所述蜂窝用户平面功能包括序列编号功能、首部压缩功能、加密功能和分组数据会聚协议首部添加功能中的至少一个功能,并且还包括无线局域网用户平面功能,所述无线局域网用户平面功能包括序列编号功能、首部压缩功能、加密功能和分组数据会聚协议首部添加功能中的至少一个功能。
54.根据权利要求53所述的装置,其中所述分组数据会聚协议层还包括蜂窝用户平面功能,所述蜂窝用户平面功能包括分组数据会聚协议首部去除功能、解密功能和首部解压功能中的至少一个功能,并且还包括无线局域网用户平面功能,所述无线局域网用户平面功能包括分组数据会聚协议首部去除功能、解密功能和首部解压功能中的至少一个功能。
55.根据权利要求54所述的装置,其中所述分组数据会聚协议层还包括耦合到所述蜂窝用户平面首部解压功能的输出和所述无线局域网用户平面首部解压功能的输出的公共依序递送和重复检测功能。
56.根据权利要求55所述的装置,其中所述分组数据会聚协议层还包括耦合到所述蜂窝用户平面解密功能的输出和所述无线局域网用户平面解密功能的输出的第二公共依序递送和重复检测功能。
57.根据权利要求53所述的装置,其中所述分组数据会聚协议层还包括在分组数据会聚协议服务接入点与向所述蜂窝序列编号功能的输入和向所述无线局域网序列编号功能的输入之间耦合的公共分组检查和路由功能,所述公共分组检查和路由功能被配置为根据所述至少一个标准来操作以向所述蜂窝传送无线电和所述无线局域网传送无线电中的一个或二者路由所述流。
58.一种装置,包括:
用于在分组数据会聚协议层接收流的分组的装置;以及
用于响应于至少一个标准向至少一个蜂窝传送无线电和无线局域网传送无线电中的一个或二者路由所述流的装置。
59.根据权利要求58所述的装置,其中所述至少一个蜂窝传送无线电遵从长期演进(LTE)标准,并且所述无线局域网传送无线电遵从IEEE802.11(Wi-Fi)标准或者局域网演进型3GPP标准中的至少一个标准。
60.一种方法,包括:
在分组数据网络网关处从S1接口接收用于站的动态主机配置协议请求;
创建用于所述站的网际协议配置,或者生成针对动态主机配置协议服务器的另一动态主机配置协议请求以获得所述网际协议配置中的一项;以及
向所述站递送所述网际协议配置。
61.根据权利要求60所述的方法,其中所述动态主机配置协议请求经由演进型节点B到达所述S1接口。
62.一种包含软件程序指令的非瞬态计算机可读介质,其中至少一个数据处理器执行所述软件程序指令造成执行包括执行根据权利要求60和61中的任一权利要求所述的方法的操作。
63.一种装置,包括:
至少一个数据处理器;以及
包括计算机程序代码的至少一个存储器,其中所述至少一个存储器和计算机程序代码被配置用于与所述至少一个数据处理器使所述装置至少:在分组数据网络网关处从S1接口接收用于站的动态主机配置协议请求;创建用于所述站的网际协议配置、或者生成针对动态主机配置协议服务器的另一动态主机配置协议请求以获得所述网际协议配置中的一项;以及向所述站递送所述网际协议配置。
64.根据权利要求63所述的装置,其中所述动态主机配置协议请求经由演进型节点B到达所述S1接口。
65.一种装置,包括:
用于在分组数据网络网关处从S1接口接收用于站的动态主机配置协议请求的装置;
用于创建用于所述站的网际协议配置、或者用于生成针对动态主机配置协议服务器的另一动态主机配置协议请求以获得所述网际协议配置中的一项的装置;以及
用于向所述站递送所述网际协议配置的装置。
66.根据权利要求65所述的装置,其中所述动态主机配置协议请求经由演进型节点B到达所述S1接口。
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