CN101115292A - 寻呼并连接终端的方法及快速激活数据传输的终端和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种寻呼并连接终端的方法，演进网络侧向终端发送的寻呼消息中携带有寻呼原因值，然后终端根据寻呼原因值确定寻呼原因类型，并根据确定的寻呼原因类型进行相应操作，如果寻呼原因类型为下行业务数据，则终端与演进网络侧建立业务连接；如果寻呼原因类型为信令数据，则终端与演进网络侧建立信令连接，使得演进网络能够根据不同的寻呼原因类型对相应流程进行有针对性的处理。本发明还公开了一种快速激活数据传输的终端和系统，终端根据来自演进网络侧的下行业务数据寻呼原因类型向演进网络侧发送初始数据，用户面承载的建立先于信令连接，使得演进网络侧能够在最早的时间内向终端下发下行业务数据，缩短了执行时间，提高了执行效率。

Description

寻呼并连接终端的方法及快速激活数据传输的终端和系统

技术领域

本发明涉及演进网络领域，特别是指一种在演进网络中寻呼终端并建立连接的方法及快速激活数据传输的终端和系统。

背景技术

通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunications System，UMTS)是第三代合作伙伴计划(The 3rd Generation Partnership Project，3GPP)组织定义的第三代无线通信网络的技术标准，由核心网络(Core Network，CN)、无线接入网络(Radio Access Network，RAN)和用户设备(User Equipment，UE)组成。其中，核心网络包括电路域和分组域，电路域提供基于电路交换(CircuitSwitch，CS)的业务，如语音业务，分组域提供基于分组交换(Packet Switch，PS)的业务，如互联网(Internet)访问业务。

图1示出了现有CN为分组域的UMTS网络结构示意图，如图1所示，CN由服务通用无线分组业务(General Packet Radio Service，GPRS)支持节点(Serving GPRS Support Node，SGSN)、网关GPRS支持节点(Gateway GPRSSupport Node，GGSN)和归属位置寄存器(Home Location Register，HLR)，RAN由无线网络控制器(Radio Network Controller，RNC)和基站节点(NodeB)组成。每个RNC可与若干NodeB相连接，每个SGSN可与若干RNC相连接。NodeB与RNC之间为Iub接口，RNC与SGSN之间为Iu接口，SGSN与GGSN之间为Gn或Gp接口，GGSN与分组数据网络(Packet Data Network，PDN)之间为Gi接口，SGSN与HLR之间为Gr接口，GGSN与HLR之间为Gc接口。PDN是UMTS网络外部所有分组数据网络的总称，可为Internet或企业网络等。其中Iu接口是RAN与CN之间的关键接口，Iu接口将无线资源的管理和控制隔离在RAN内，使得CN能够只关注于业务的提供。

Uu接口是UMTS网络的空中接口。物理层(PHY)属于Uu接口的第一层协议，位于NodeB；媒体接入控制(Media Access Control，MAC)、无线链路控制(Radio Link Control，RLC)、分组数据会聚协议(Packet Data ConvergenceProtocol，PDCP)、广播/组播控制(Broadcast/Multicast Control，BMC)其中之一或任意组合属于Uu接口的第二层协议，位于RNC；无线资源控制(RadioResource Control，RRC)属于Uu接口的第三层协议，也位于RNC。PHY协议主要完成物理信道的处理、发射和接收物理信道；MAC协议完成逻辑信道到物理信道的映射和调度功能；RLC协议主要完成数据的分段/重组和重发；PDCP主要完成数据的网际协议(Internet Protocol，IP)头压缩或解压缩以及对数据序列号的维护；BMC协议主要完成小区广播消息的缓存和调度；RRC协议是Uu接口的核心，负责对无线资源进行管理，完成对下层协议PHY、MAC、RLC、PDCP、BMC的配置和控制。

在UMTS网络中，Uu接口的传输承载是无线承载(Radio Bearer，RB)，一个RB实际上就是一组PDCP和RLC；Iu接口的传输承载是无线接入承载(Radio Access Bearer，RAB)，一个RAB实际上对应于一个GPRS隧道协议用户面(GPRS Tunnel Protocol-User Plane，GTP-U)隧道。GTP-U存在于RNC和SGSN、SGSN和GGSN，完成IP分组数据的协议隧道封装和传输，传输用户的分组业务数据、即分组IP包。在通信网络中，隧道协议普遍被用于在设备之间传输IP分组数据，例如，GPRS隧道协议(GPRS Tunnel Protocol，GTP)中的GTP-U隧道、通用路由封装(General Route Encapsulation，GRE)协议隧道，一个隧道就是一个数据流。隧道包括上行隧道和下行隧道，上行隧道用于传输移动终端、如UE向网络发送的IP分组数据，而下行隧道用于传输网络向移动终端发送的IP分组数据。隧道标识用于唯一的标识一条隧道，另外，还需指出隧道的目的端的IP地址。

图2示出了UMTS网络中SGSN寻呼UE并建立业务实现过程示意图，如图2所示，UMTS网络中SGSN寻呼UE并建立业务的具体实现过程包括以下步骤：

步骤201：UE处于空闲态，具体是指UE与网络之间没有数据传输，该数据包括业务数据和信令数据，仅在SGSN中有UE的通信上下文信息，UMTS网络为UE分配有IP地址和临时标识。此时，外部网络向UE发送下行分组业务数据，该下行分组业务数据首先到达GGSN。GGSN通过GTP-U隧道向SGSN发送收到的下行分组业务数据。

步骤202：SGSN与RNC之间没有该UE的RAB、即GTP-U隧道，SGSN无法下发下行分组业务数据，SGSN缓存下行分组业务数据，并检查UE的状态，如果UE处于激活态，则UE与SGSN之间至少存在信令连接，直接执行步骤208～步骤210；如果UE处于空闲态，则SGSN根据存储的UE的位置信息确定寻呼区域，然后执行步骤203。

步骤203：SGSN请求RNC在确定的寻呼区域内对UE进行寻呼，RNC在SGSN提供的寻呼区域内广播寻呼消息，该广播寻呼消息中携带有UE标识和寻呼原因。

步骤204：UE确认收到寻呼消息后，请求与RAN建立RRC连接，建立RRC连接是为了由RNC为UE分配初始的无线资源。

步骤205：建立RRC连接后，UE对寻呼消息进行响应，向RNC发送寻呼响应消息，该寻呼响应消息中携带有业务请求。

步骤206：RNC收到寻呼响应消息后，向SGSN发送该寻呼响应消息，并建立与SGSN之间的Iu接口信令连接，SGSN收到寻呼响应消息后，解析出该寻呼响应消息中携带的业务请求。

步骤207：SGSN收到业务请求后，UE、SGSN和HLR进行信令消息的交互，以完成对UE的鉴权，如果UE通过鉴权，则继续执行步骤208；否则，直接结束当前流程。

步骤208：SGSN发起RAB指配，向RNC发送RAB指配消息，指示RNC为UE建立所需的用户面承载RAB和RB，并分配所需的无线资源，该RAB指配消息中至少携带有RAB标识、QoS参数、隧道标识和SGSN地址，其中，RAB标识为需要建立的RAB的标识，由SGSN分配，QoS参数为RAB的业务质量参数，隧道标识为SGSN为对应于RAB的上行GTP-U隧道分配的标识，该标识可为隧道端点标识(Tunnel Endpoint Identifier，TEID)，SGSN地址为GPRS支持节点(GPRS Support Node，GSN)的IP地址。

步骤209：RNC根据RAB指配消息的要求，为UE分配所需的无线资源，并通过与UE的交互完成无线资源的配置，在UE与RNC之间建立所需的无线信道和用户面RB，RNC还为对应于RAB的下行GTP-U隧道分配隧道标识，如TEID。

步骤210：RNC向SGSN发送RAB指配完成消息，通知SGSN所需RAB已成功建立，该RAB指配完成消息中至少携带有RAB标识、隧道标识和RNC地址，其中，RAB标识为成功建立的RAB标识，隧道标识为RNC为对应于RAB的下行GTP-U隧道分配的标识，RNC地址为RNC的IP地址。这样，成功建立了下行分组业务数据在RAN中所需的用户面承载RAB和RB，也成功建立了RNC与SGSN之间的GTP-U隧道，此时，SGSN可向UE发送下行分组业务数据，UE也可向SGSN发送上行分组业务数据。

如果不是外部网络向UE发送下行分组业务数据，而是UMTS网络向UE发送信令数据，则以上描述的步骤中步骤208～步骤210可省略。

目前，3GPP组织在研究UMTS网络向后演进的下一代网络，并制定下一代网络的技术标准，这里将下一代网络称为演进网络。演进网络具有很多新的特点，例如，只提供分组型业务，语音、视频电话等实时业务以分组的方式来提供；实现全IP网络，网络中各节点设备通过IP网络互连，每个UE完成网络附着后，网络为其分配IP地址；具有更好的网络拓扑结构以提高网络的可靠性，设备之间可建立多对多的对应关系，多个设备共同承担网络负载，实现负载均衡；UE可以快速激活，以便快速建立业务。

图3示出了MME与UPE分离而3GPP锚点与SAE锚点合并的演进网络结构示意图，如图3所示，演进网络由演进无线接入网络(Evolved Radio AccessNetwork，E-RAN)、演进分组核心(Evolved Packet Core，EPC)网络和UE三部分组成。其中，演进分组核心网络中包括四个逻辑功能实体：移动性管理实体(Mobility Management Entity，MME)、用户面实体(User Plane Entity，UPE)、3GPP锚点(3GPP Anchor)和系统架构演进(System Architecture Evolution，SAE)锚点。其中，MME用于实现移动性管理和S1接口的控制面功能，UPE用于实现用户数据的加密、头压缩、数据帧处理功能，3GPP锚点作为UE在第二代移动通信系统(2nd Generation Mobile Communications System，2G)网络或第三代移动通信系统(3rd Generation Mobile Communications System，3G)网络与演进网络之间移动时的用户面锚点，SAE锚点作为UE在3GPP网络与非3GPP网络之间移动时的用户面锚点。图3中所示3GPP锚点和SAE锚点位于同一设备，实际应用中，3GPP锚点和SAE锚点也可位于不同设备。E-RAN与MME或UPE之间为S1接口，其中，E-RAN与MME的接口为控制面接口S1-c，E-RAN与UPE之间的接口为用户面接口S1-u。E-RAN是各种演进的RAN的总称，由很多演进NodeB(eNodeB)组成。

演进网络中，UE开机后将执行网络附着，目的是注册UE和更新UE的位置。UE执行网络附着时，演进网络侧为UE建立缺省IP承载并分配IP地址，缺省IP承载为用户提供永远在线，并用于传输对计费和策略无特殊要求的分组业务数据。UE成功附着到演进网络后，可主动发起分组业务的建立，也可由演进网络侧发起分组业务的建立，演进网络侧将为UE建立专用的IP承载。IP承载是指UPE与锚点之间的数据链路，例如一条数据隧道，如GTP-U隧道。所述锚点包括3GPP锚点和SAE锚点。E-RAN与UPE之间的数据传输通道称为接入承载，通常与一条数据隧道相对应，每个接入承载分配有唯一的接入承载标识。

UE可以处于两种状态：空闲态(LTE-Idle)和激活态(LTE-Active)。空闲态下，仅在MME和UPE中有UE的通信上下文信息，演进网络侧为UE分配有IP地址和临时标识。激活态下，E-RAN中有UE的通信上下文信息，MME和UPE中也有UE的通信上下文信息，E-RAN为UE分配有无线信道资源，UE与演进网络侧之间可传输分组业务数据和信令消息。UE完成网络附着、或建立分组业务时，UE处于激活态。对于处于激活态的UE，如果没有数据传输，该数据包括分组业务数据和信令数据，则UE由激活态释放到空闲态，此时，演进网络侧将释放UE与MME和UPE之间的所有资源和连接，这些资源和连接包括UE与E-RAN之间的无线连接、E-RAN与MME之间的信令连接、E-RAN与UPE之间的接入承载、即数据隧道。当UE与演进网络侧之间有数据传输或其他信令活动、如位置更新时，UE再由空闲态迁移至激活态。3GPP组织要求演进网络中的UE由空闲态转移至激活态的时间不超过100毫秒，其目的是为了使用户能够快速建立分组业务。

由于演进网络是对UMTS网络的演进，因此，演进网络中的很多处理可沿用与UMTS网络相同的处理，如UE由空闲态转移至激活态的处理过程，这样，根据对图2的描述可见，UE需要由空闲态向激活态迁移时，无论该过程是由信令数据触发的还是由业务数据触发的，UE与演进网络侧之间都进行相同的处理，而没有根据触发原因的不同进行不同处理，使得处理过程没有针对性。

另外，基于图2描述的控制面功能实体和用户面功能实体合一的情况下，实际测试发现UE由空闲态转移至激活态的激活时间远大于100毫秒，在控制面功能实体和用户面功能实体分离的情况下，如MME与UPE位于不同设备中，UE由空闲态转移至激活态的执行效率将低于控制面功能实体和用户面功能实体合一的情况，激活时间势必远远大于100毫秒。下行分组业务数据到达UPE至UPE将下行分组业务数据发送出去的时间间隔与激活时间直接相关，激活时间越长，UPE中缓存的下行分组业务数据就越多，如果下行分组业务数据的速率比较高，而UPE的缓冲区容量不足时，UPE的缓冲区将溢出，导致丢失下行分组业务数据。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种寻呼并连接终端的方法，对由不同寻呼原因触发演进网络侧寻呼UE的流程进行针对性处理；本发明另一目的在于提供一种快速激活数据传输的终端和系统，满足演进网络中对UE由空闲态转移至激活态的激活时间要求。

为了达到上述目的，本发明提供的一种寻呼并连接终端的方法，演进网络侧对处于空闲态的终端发起寻呼，包括以下步骤：

A、演进网络侧向终端发送携带有寻呼原因值的寻呼消息；

B、终端根据寻呼消息中携带的寻呼原因值确定寻呼原因类型；

C、终端根据确定的寻呼原因类型进行后续操作，如果寻呼原因类型为下行业务数据，则终端与演进网络侧建立业务连接，如果寻呼原因类型为信令数据，则终端与演进网络侧建立信令连接。

所述演进网络侧对处于空闲态的终端发起寻呼是由下行业务数据触发的；所述步骤A之前，进一步包括：演进网络侧为对应于下行业务数据所属网际协议承载的接入承载分配承载标识，承载标识被携带在所述寻呼消息中。

所述分配承载标识的演进网络侧中的实体为：演进网络中的用户面实体。

步骤C中所述终端与演进网络侧建立业务连接，为步骤C1：终端与演进网络侧建立用户面承载，然后演进网络侧根据要求的服务质量参数配置接入承载。

所述步骤C1，包括：终端向演进无线接入网络发送经过加密的初始用户面数据，并指示终端标识和所述承载标识，演进无线接入网络为终端建立通信上下文，并向用户面实体发送初始数据帧，该初始数据帧中至少携带有承载标识；用户面实体对初始数据帧中的数据进行解密，如果成功解密，则用户面实体向演进无线接入网络发送确认数据帧，并向移动性管理实体发送用户面激活指示，移动性管理实体向演进无线接入网络提供要求的服务质量参数，演进无线接入网络根据服务质量参数为终端的接入承载分配无线资源，如果解密失败，则结束当前流程。

所述解密失败的结束当前流程之前，进一步包括：用户面实体向演进无线接入网络响应错误帧，演进无线接入网络释放终端的所有资源和通信上下文，或启动定时器，如果定时器超时之前下行隧道都没有传输业务数据，释放终端的所有资源和通信上下文。

步骤C中所述终端与演进网络侧建立业务连接，为步骤C2：终端向演进网络侧提供要求的服务质量参数，演进网络侧根据该服务质量参数与终端建立用户面承载。

所述步骤C2，包括：终端向演进无线接入网络发送经过加密的初始用户面数据，并指示终端标识、所述承载标识和要求的服务质量参数，演进无线接入网络为终端建立通信上下文，并根据服务质量参数为终端的接入承载分配无线资源，然后向用户面实体发送初始数据帧，该初始数据帧中至少携带有承载标识；用户面实体对初始数据帧中的数据进行解密，如果成功解密，则用户面实体向演进无线接入网络发送确认数据帧，并向移动性管理实体发送用户面激活指示，如果解密失败，则结束当前流程。

所述承载标识中至少包括：用户面实体标识，所述向用户面实体发送初始数据帧之前，进一步包括：演进无线接入网络根据用户面实体标识确定用户面实体地址。

所述承载标识中进一步包括：无线接入承载标识和保留比特。

步骤C中所述终端与演进网络侧建立业务连接，为步骤C3：终端首先与演进网络侧建立控制面连接，然后再与演进网络侧建立用户面承载。

所述步骤C3，包括：终端向演进无线接入网络发送寻呼响应，该寻呼响应中携带有终端标识和承载标识；演进无线接入网络建立与移动性管理实体之间的S1接口信令连接，然后向移动性管理实体发送寻呼响应；移动性管理实体通知用户面实体接入承载建立完成，用户面实体向移动性管理实体发送用户面激活指示，移动性管理实体向演进无线接入网络提供要求的服务质量参数，演进无线接入网络根据服务质量参数为终端的接入承载分配无线资源。

下行业务数据对应的网际协议承载为缺省网际协议承载时，所述承载标识为空。

所述演进网络侧对处于空闲态的终端发起寻呼是由下行信令数据触发的；步骤C中所述终端与演进网络侧建立信令连接，为：终端向演进无线接入网络发送信令消息，演进无线接入网络向移动性管理实体发送信令消息。

所述发送携带有寻呼原因值的寻呼消息的演进网络侧为：演进网络中的移动性管理实体。

所述寻呼原因值：为具体寻呼原因，或为寻呼原因类型，或为具体寻呼原因与寻呼原因类型的组合。

所述寻呼原因值为具体寻呼原因时，所述步骤B，为：终端根据寻呼消息中携带的具体寻呼原因确定寻呼原因类型；所述寻呼原因值为寻呼原因类型或具体寻呼原因与寻呼原因类型的组合时，所述步骤B，为：终端根据寻呼消息中携带的寻呼原因类型获得寻呼原因类型。

本发明还提供了一种快速激活数据传输的终端，该终端用于根据来自演进网络侧的下行业务数据寻呼原因类型向演进网络侧发送初始数据。该终端进一步用于向演进网络侧提供要求的服务质量参数。

本发明还提供了一种快速激活数据传输的系统，该系统包括：用户面实体、移动性管理实体、演进无线接入网络和终端，其中，用户面实体用于通过移动性管理实体寻呼空闲态终端，移动性管理实体用于向空闲态终端提供下行业务数据寻呼原因值，空闲态终端用于根据下行业务数据寻呼原因类型通过演进无线接入网络向用户面实体发送初始数据，与用户面实体建立用户面承载。

所述终端进一步用于向演进无线接入网络提供要求的服务质量参数，所述演进无线接入网络进一步用于根据服务质量参数为终端的接入承载分配无线资源。

本发明中，演进网络侧向UE发送的寻呼消息中携带有寻呼原因值，然后UE根据寻呼原因值确定寻呼原因类型，并根据确定的寻呼原因类型进行相应操作，如果寻呼原因类型为下行业务数据，则UE与演进网络侧建立业务连接；如果寻呼原因类型为信令数据，则UE与演进网络侧建立信令连接，使得演进网络能够根据不同的寻呼原因类型对相应流程进行有针对性的处理。

另外，如果寻呼原因类型为下行业务数据时，UE首先与演进网络侧建立用户面承载，通过该用户面承载传输UE的业务数据，这样用户面承载的建立先于信令连接，与现有的先建立控制面承载再建立用户面承载相比，UPE能够在最早的时间内向UE下发下行业务数据，更快速地建立了UE的业务，大大缩短了执行时间，提高了执行效率，满足了演进网络中对UE由空闲态转移至激活态的激活时间要求。进一步地，用户面承载的快速建立，能够降低UPE中缓存的下行业务数据的数据量；同时，用户面承载的快速建立，使得UPE能够将缓存的下行业务数据下发至E-RAN，然后由E-RAN发送给UE，而E-RAN也可对下行业务数据进行缓存，从而形成两级数据的缓存，从而能够减少下行业务数据的丢失。

此外，演进网络侧由于下行业务数据寻呼UE时，寻呼消息中不仅指出寻呼原因值，而且还指出下行业务数据所属承载的标识。承载标识中进一步包括的UPE ID可使E-RAN能够准确获知IP承载所在的UPE，以便为UE在S1接口建立下行隧道。

附图说明

图1示出了现有CN为分组域的UMTS网络结构示意图；

图2示出了UMTS网络中SGSN寻呼UE并建立业务实现过程示意图；

图3示出了MME与UPE分离而3GPP锚点与SAE锚点合并的演进网络结构示意图；

图4示出了本发明中由信令数据引起的寻呼并建立信令连接的消息交互过程示意图；

图5示出了本发明中由下行业务数据引起的寻呼并建立业务的实施例一消息交互过程示意图；

图6示出了本发明中由下行业务数据引起的寻呼并建立业务的实施例二消息交互过程示意图；

图7示出了本发明中由下行业务数据引起的寻呼并建立业务的实施例三消息交互过程示意图。

具体实施方式

本发明中，将演进网络侧寻呼UE的具体原因划分为两类，一类是由下行业务数据而引起的寻呼，具体是指由于演进网络侧需要向空闲态UE发送下行分组业务数据而引起的寻呼；另一类是由下行信令数据而引起的寻呼，具体是指由于演进网络侧需要向空闲态UE发送信令消息而引起的寻呼。演进网络侧向UE发送的寻呼消息中携带有寻呼原因值，然后UE根据寻呼原因值确定寻呼原因类型，然后根据确定的寻呼原因类型进行相应操作，如果寻呼原因类型为下行业务数据，则UE与演进网络侧建立业务连接；如果寻呼原因类型为信令数据，则UE与演进网络侧建立信令连接。所述寻呼原因值可为具体寻呼原因，这样，UE收到寻呼消息后，可对寻呼消息中携带的具体寻呼原因进行分类，然后根据得到的寻呼原因类型进行相应处理；寻呼原因值也可为寻呼原因类型或具体寻呼原因与寻呼原因类型的组合，这样，UE收到寻呼消息后，可根据寻呼消息中携带的寻呼原因类型进行相应处理。

图4示出了本发明中由信令数据引起的寻呼并建立信令连接的消息交互过程示意图，如图4所示，演进网络侧需要向空闲态UE发送信令数据时，对UE进行寻呼并建立信令连接的消息交互过程包括以下步骤：

步骤401～步骤402：UE处于空闲态，具体是指仅在MME和UPE中有UE的通信上下文信息，演进网络侧为UE分配有IP地址和临时标识，演进网络中的MME需要向UE发送信令消息。由于UE处于空闲态，MME与E-RAN之间没有该UE的信令连接，无法下发信令消息，MME对信令消息进行缓存，并检查UE的状态，根据存储的UE的位置信息、如UE当前所在跟踪区的标识(Tracking Area Identifier，TAID)确定寻呼区域。

如果UE处于激活态，由于MME与E-RAN之间存在该UE的信令连接，则MME可直接向UE发送信令消息。

步骤403：MME请求E-RAN在确定的寻呼区域内对UE进行寻呼，E-RAN在MME提供的寻呼区域内广播寻呼消息，该广播寻呼消息中携带有UE标识和寻呼原因值，该寻呼原因值可为具体寻呼原因，也可为寻呼原因类型，还可为具体寻呼原因与寻呼原因类型的组合。

步骤404：UE收到寻呼消息后，根据寻呼消息中携带的寻呼原因值确定寻呼原因类型，如果寻呼原因值为具体寻呼原因，则UE确定具体寻呼原因所属的寻呼原因类型，如果寻呼原因值为寻呼原因类型或具体寻呼原因与寻呼原因类型的组合，则UE能够直接获得寻呼原因类型。由于当前是由于信令数据触发演进网络侧寻呼UE，因此，寻呼原因类型为信令数据，UE与E-RAN建立无线连接。无线连接建立后，E-RAN为UE分配初始的无线资源，使UE能够与演进网络侧完成基本信令交互和小数据量的传输。

步骤405：UE需根据不同的寻呼原因类型进行不同的后续处理，由于UE确定当前寻呼原因类型为信令数据，向E-RAN发送信令消息，该信令消息中携带有UE标识，如MME为UE分配的临时标识。

如果演进网络侧指示UE执行特定操作，则UE根据演进网络侧的指示执行特定操作流程，例如，演进网络侧指示UE执行网络附着，则UE对网络附着请求进行响应。

步骤406：E-RAN收到信令消息后，根据UE标识确定接收该信令消息的MME，例如，MME为UE分配的临时标识中包含有MME标识，这样，就可通过UE的临时标识确定接收信令消息的MME，E-RAN向MME发送信令消息。

步骤407：MME收到信令消息后，UE与MME之间就建立了信令连接，即UE与E-RAN之间建立了无线连接，E-RAN与MME之间建立了S1接口的信令连接，MME可与UE进行信令交互，如对UE进行鉴权的信令消息，UE与MME对信令消息进行处理。

UE与MME之间建立了信令连接后，MME可以向UE发送信令消息。

图5示出了本发明中由下行业务数据引起的寻呼并建立业务的实施例一消息交互过程示意图，如图5所示，演进网络侧需要向空闲态UE发送下行业务数据时，对UE进行寻呼并建立业务的消息交互过程包括以下步骤：

步骤501：UE处于空闲态，具体是指仅在MME和UPE中有UE的通信上下文信息，演进网络侧为UE分配有IP地址和临时标识。。外部网络向UE发送下行业务数据，如其他UE呼叫该UE，下行业务数据首先到达锚点，锚点通过其与UPE之间的IP承载向UPE发送收到的下行业务数据。

步骤502：由于UE处于空闲态，UPE与E-RAN之间没有该UE的接入承载，UPE无法下发下行业务数据，UPE缓存下行业务数据，并向MME发送下行数据到达指示消息，该下行数据到达指示消息中携带有承载标识和隧道标识。其中，承载标识由UPE分配，为对应于下行业务数据所属IP承载的接入承载的标识，如RAB标识，如果使用与缺省IP承载相对应的接入承载来传输下行业务数据，如下行业务数据来自缺省IP承载，又如下行业务数据来自专用IP承载，但UPE确定使用与缺省IP承载相对应的接入承载来传输专用IP承载的下行业务数据，则承载标识可为空；隧道标识为对应于下行业务数据所属IP承载的接入承载的上行隧道标识，如TEID，UPE中应存储有接入承载的上行隧道标识，如果MME中存储有对应于IP承载的S1接口上行隧道的标识，则隧道标识可为空。

本发明中，承载标识由UPE在建立IP承载时分配，承载标识中包含有UPE标识(UPE ID)，例如，承载标识为RAB标识(RAB ID)，RAB ID可包括保留比特、UPE标识、RAB序号三部分，这三部分各自的位置和长度可根据实际需要进行设定。为减小承载标识的长度，将同时为一个覆盖区域提供服务的所有UPE的集合组成一个UPE资源池，UPE ID为UPE在其所在UPE资源池中可识别的编号，如网络资源标识(Network Resource Identifier，NRI)；对于一个UE而言，RAB序号可从0开始编号，可将RAB序号为0的承载标识作为对应于缺省IP承载的RAB的标识。

步骤503：MME收到下行数据到达指示消息后，检查UE的状态，根据存储的UE的位置信息、如UE当前所在跟踪区的标识TAID确定寻呼区域。

如果UE处于激活态，则UE与UPE之间至少存在信令连接，直接执行步骤509～步骤513。

步骤504：MME请求E-RAN在确定的寻呼区域内对UE进行寻呼，E-RAN在MME提供的寻呼区域内广播寻呼消息，该广播寻呼消息中携带有UE标识、寻呼原因值和承载标识，其中，UE标识为在E-RAN中能够唯一标识UE的识别号，如MME为UE分配的临时标识，又如UE的永久性标识国际移动用户标识码(International Mobile Subscriber Identity，IMSI)，寻呼原因值可为具体寻呼原因，也可为寻呼原因类型，还可为具体寻呼原因与寻呼原因类型的组合，承载标识即为步骤502中所述的由UPE分配的承载标识。

步骤505：UE收到寻呼消息后，根据寻呼消息中携带的寻呼原因值确定寻呼原因类型，如果寻呼原因值为具体寻呼原因，则UE确定具体寻呼原因所属的寻呼原因类型，如果寻呼原因值为寻呼原因类型或具体寻呼原因与寻呼原因类型的组合，则UE能够直接获得寻呼原因类型。由于当前是由于下行业务数据触发演进网络侧寻呼UE，因此，寻呼原因类型为下行业务数据，UE与E-RAN建立无线连接。无线连接建立后，E-RAN为UE分配初始的无线资源，使UE能够与演进网络侧完成基本信令交互和小数据量的传输。

步骤506：UE需根据不同的寻呼原因类型进行不同的后续处理，由于UE确定当前寻呼原因类型为下行业务数据，直接向演进网络侧发送由承载标识指定的IP承载的初始数据，UE对初始数据进行加密，然后向E-RAN发送初始数据，并指出UE标识和承载标识，E-RAN为UE建立通信上下文。

初始数据是指特定的数据比特，UPE收到初始数据后，可以丢弃数据。

步骤507：由于E-RAN收到的是初始数据，E-RAN为上行初始数据建立上行隧道，并为上行隧道分配隧道标识。由于承载标识中包含有UPE标识，且E-RAN中存储有所有与该E-RAN存在连接关系的UPE地址，E-RAN可根据UPE标识确定UPE地址，然后通过S1接口用户面向相应UPE发送上行初始数据帧，该初始数据帧中携带有UE标识、承载标识、E-RAN为上行隧道分配的隧道标识和E-RAN地址，该初始数据帧可为GTP-U初始数据帧。如果承载标识为空，可表明需要激活的是缺省IP承载。

E-RAN可根据UE发送的消息类型，确定消息的目的地是MME还是UPE，例如，E-RAN收到的是信令消息，则该信令消息的目的地是MME；又如，E-RAN收到的是携带有上行业务数据的消息，则该消息的目的地是UPE。

步骤508：UPE收到初始数据帧后，首先根据初始数据帧中携带的UE标识确定UE的通信上下文，然后再根据承载标识唯一确定解密算法和参数，UPE对初始数据帧中的数据进行解密，如果成功解密，则UPE认为UE合法，存储初始数据帧中的E-RAN地址和隧道标识，立即向E-RAN响应确认数据帧，该确认数据帧中携带有承载标识、隧道标识和UPE地址，其中，隧道标识是UPE中存储的与IP承载相对应的S1接口用户面上行隧道的标识，确认数据帧中还进一步携带有UPE中缓存的等待下发的下行业务数据；如果解密失败，UPE丢弃初始数据帧，UPE可进一步向E-RAN响应错误帧，E-RAN收到错误帧后，释放UE的所有资源和通信上下文，或启动设置的定时器，如果定时器超时之前下行隧道都没有传输业务数据，释放UE的所有资源和通信上下文。UPE对初始数据帧成功解密后，UE与演进网络侧空中接口的无线连接已经建立，S1接口的接入承载、即用户面隧道已经建立，UPE可向UE下发下行业务数据，UE也可向UPE发送上行业务数据。如果E-RAN分配的资源不足，E-RAN可对部分下行业务数据进行缓存，等待步骤510的执行。

步骤509：UPE向MME发送用户面激活指示消息，指示MME已经激活UE，该用户面激活指示消息中携带有UE标识和承载标识。

步骤510：MME收到用户面激活指示消息后，向E-RAN发送接入承载配置请求消息，指示E-RAN为指定接入承载分配所需的无线资源，该接入承载配置请求消息中携带有承载标识和要求的QoS参数。

步骤511：E-RAN根据收到的接入承载配置请求消息中指定的QoS为UE的接入承载分配无线资源，E-RAN通过与UE的交互完成空口资源的分配和无线承载的重配置。

步骤512：无线承载重配置后，E-RAN向MME返回接入承载配置响应消息，该接入承载配置响应消息中携带有已成功配置的接入承载的承载标识。

步骤513：MME向UPE发送接入承载配置完成消息，通知UPE接入承载配置已完成，该接入承载配置完成消息中携带有已成功配置的接入承载的承载标识。

这样，不仅成功建立了UE与演进网络侧所需的接入承载，而且E-RAN还根据所要求的QoS参数分配了无线资源，保证了IP承载的QoS。

UE从激活态释放到空闲态时，E-RAN释放UE的所有资源和通信上下文，保留UPE与锚点之间的IP承载，至少保留缺省IP承载，MME和UPE存储有UE的通信上下文，这些通信上下文在UE重新被激活时仍然有效。这些通信上下文包括但不限于：1)UE的标识，例如，UE的永久性标识IMSI、MME为UE分配的临时标识；2)接入承载信息，如接入承载标识、接入承载的QoS参数、与接入承载相对应的数据隧道的标识；3)加密参数，例如，加密密钥、加密算法、加密使用的序列号等；4)用户签约数据，例如，签约业务的QoS参数、漫游限制等。

图6示出了本发明中由下行业务数据引起的寻呼并建立业务的实施例二消息交互过程示意图，如图6所示，演进网络侧需要向空闲态UE发送下行业务数据时，对UE进行寻呼并建立业务的消息交互过程包括以下步骤：

步骤601～步骤605与步骤501～步骤505相同。

步骤606：UE需根据不同的寻呼原因类型进行不同的后续处理，由于UE确定当前寻呼原因类型为下行业务数据，直接向演进网络侧发送由承载标识指定的IP承载的初始数据，UE对初始数据进行加密，然后向E-RAN发送初始数据，并指出UE标识、承载标识和要求的QoS参数，E-RAN为UE建立通信上下文。

由于UE向E-RAN提供了要求的QoS参数，使得E-RAN能够根据UE提供的QoS参数，直接为接入承载分配满足QoS要求的无线资源，而无需再根据MME提供的要求的QoS参数为接入承载分配无线资源。

步骤607：由于E-RAN收到的是初始数据，E-RAN为上行初始数据建立上行隧道，并为上行隧道分配隧道标识。E-RAN根据UE提供的QoS参数，为接入承载分配满足QoS要求的无线资源。由于承载标识中包含有UPE标识，且E-RAN中存储有所有与该E-RAN存在连接关系的UPE地址，E-RAN可根据UPE标识确定UPE地址，然后通过S1接口用户面向相应UPE发送上行初始数据帧，该初始数据帧中携带有UE标识、承载标识、E-RAN为下行隧道分配的隧道标识和E-RAN地址，该初始数据帧可为GTP-U初始数据帧。如果承载标识为空，可表明需要激活的是缺省IP承载。

步骤608～步骤609与步骤508～步骤509相同。

根据对图5和图6的描述可见，在寻呼原因类型为下行业务数据时，UE首先与演进网络侧建立用户面承载，通过该用户面承载传输UE的业务数据，这样用户面承载的建立先于信令连接，与现有的先建立控制面承载再建立用户面承载相比，UPE能够在最早的时间内向UE下发下行业务数据，更快速地建立了UE的业务，大大缩短了执行时间，提高了执行效率，满足了演进网络中对UE由空闲态转移至激活态的激活时间要求。

图7示出了本发明中由下行业务数据引起的寻呼并建立业务的实施例三消息交互过程示意图，如图7所示，演进网络侧需要向空闲态UE发送下行业务数据时，对UE进行寻呼并建立业务的消息交互过程包括以下步骤：

步骤701～步骤705与步骤501～步骤505相同。

步骤706：无线连接建立后，UE对寻呼消息进行响应，向E-RAN发送寻呼响应消息，并指示E-RAN为UE建立用户面承载、即数据隧道。

步骤707：E-RAN收到寻呼响应消息后，建立与MME之间的S1接口信令连接，由于UE指示其建立用户面承载，E-RAN为UE分配上行隧道的标识，然后向MME发送该寻呼响应消息，该寻呼响应消息中携带有UE标识、承载标识、分配的隧道标识和E-RAN地址。

步骤708：MME收到寻呼响应消息后，向UPE发送接入承载建立完成消息，该接入承载建立完成消息中携带有UE标识、承载标识、分配的隧道标识和E-RAN地址。UPE对收到的接入承载建立完成消息中携带的信息进行存储，此时，建立了E-RAN与UPE之间的下行隧道，UPE可向E-RAN发送下行业务数据。

步骤709与步骤509相同。

步骤710：MME收到用户面激活指示消息后，向E-RAN发送接入承载配置请求消息，指示E-RAN为指定接入承载分配所需的无线资源，该接入承载配置请求消息中携带有承载标识、隧道标识、要求的QoS参数和UPE地址，其中，隧道标识为UPE为上行隧道分配的标识。

步骤711～步骤713与步骤511～步骤513相同。

以上所述锚点可为3GPP锚点或SAE锚点。

根据以上描述可见，本发明能够提供一种快速激活数据传输的UE，用于根据来自演进网络侧的下行业务数据寻呼原因类型向演进网络侧发送初始数据；该终端可进一步用于向演进网络侧提供要求的QoS参数。

本发明还能够提供一种快速激活数据传输的系统，该系统包括：UPE、MME、E-RAN和UE，连接关系如图3所示，其中，UPE用于通过MME寻呼空闲态UE，MME用于向空闲态UE提供下行业务数据寻呼原因值，空闲态UE用于根据下行业务数据寻呼原因值通过E-RAN向UPE发送初始数据，与UPE建立用户面承载。UE可进一步用于向E-RAN提供要求的QoS参数，E-RAN进一步用于根据QoS参数为终端的接入承载分配无线资源。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (21)

1.一种寻呼终端并建立连接的方法，其特征在于，演进网络侧对处于空闲态的终端发起寻呼，该方法包含以下步骤：

A、演进网络侧向终端发送携带有寻呼原因值的寻呼消息；

B、终端根据寻呼消息中携带的寻呼原因值确定寻呼原因类型；

C、终端根据确定的寻呼原因类型进行后续操作，如果寻呼原因类型为下行业务数据，则终端与演进网络侧建立业务连接，如果寻呼原因类型为信令数据，则终端与演进网络侧建立信令连接。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述演进网络侧对处于空闲态的终端发起寻呼是由下行业务数据触发的；

所述步骤A之前，进一步包括：演进网络侧为对应于下行业务数据所属网际协议承载的接入承载分配承载标识，承载标识被携带在所述寻呼消息中。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分配承载标识的演进网络侧中的实体为：演进网络中的用户面实体。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤C中所述终端与演进网络侧建立业务连接，为：

C1、终端与演进网络侧建立用户面承载，然后演进网络侧根据要求的服务质量参数配置接入承载。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤C1，包括：终端向演进无线接入网络发送经过加密的初始用户面数据，并指示终端标识和所述承载标识，演进无线接入网络为终端建立通信上下文，并向用户面实体发送初始数据帧，该初始数据帧中至少携带有承载标识；用户面实体对初始数据帧中的数据进行解密，如果成功解密，则用户面实体向演进无线接入网络发送确认数据帧，并向移动性管理实体发送用户面激活指示，移动性管理实体向演进无线接入网络提供要求的服务质量参数，演进无线接入网络根据服务质量参数为终端的接入承载分配无线资源，如果解密失败，则结束当前流程。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述解密失败的结束当前流程之前，进一步包括：用户面实体向演进无线接入网络响应错误帧，演进无线接入网络释放终端的所有资源和通信上下文，或启动定时器，如果定时器超时之前下行隧道都没有传输业务数据，释放终端的所有资源和通信上下文。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤C中所述终端与演进网络侧建立业务连接，为：

C2、终端向演进网络侧提供要求的服务质量参数，演进网络侧根据该服务质量参数与终端建立用户面承载。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤C2，包括：终端向演进无线接入网络发送经过加密的初始用户面数据，并指示终端标识、所述承载标识和要求的服务质量参数，演进无线接入网络为终端建立通信上下文，并根据服务质量参数为终端的接入承载分配无线资源，然后向用户面实体发送初始数据帧，该初始数据帧中至少携带有承载标识；用户面实体对初始数据帧中的数据进行解密，如果成功解密，则用户面实体向演进无线接入网络发送确认数据帧，并向移动性管理实体发送用户面激活指示，如果解密失败，则结束当前流程。

9.根据权利要求5或8所述的方法，其特征在于，

所述承载标识中至少包括：用户面实体标识，

所述向用户面实体发送初始数据帧之前，进一步包括：演进无线接入网络根据用户面实体标识确定用户面实体地址。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述承载标识中进一步包括：无线接入承载标识和保留比特。

11.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤C中所述终端与演进网络侧建立业务连接，为：

C3、终端首先与演进网络侧建立控制面连接，然后再与演进网络侧建立用户面承载。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步骤C3，包括：终端向演进无线接入网络发送寻呼响应，该寻呼响应中携带有终端标识和承载标识；演进无线接入网络建立与移动性管理实体之间的S1接口信令连接，然后向移动性管理实体发送寻呼响应；移动性管理实体通知用户面实体接入承载建立完成，用户面实体向移动性管理实体发送用户面激活指示，移动性管理实体向演进无线接入网络提供要求的服务质量参数，演进无线接入网络根据服务质量参数为终端的接入承载分配无线资源。

13.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，下行业务数据对应的网际协议承载为缺省网际协议承载时，所述承载标识为空。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述演进网络侧对处于空闲态的终端发起寻呼是由下行信令数据触发的；

步骤C中所述终端与演进网络侧建立信令连接，为：终端向演进无线接入网络发送信令消息，演进无线接入网络向移动性管理实体发送信令消息。

15.根据权利要求1、2、4、7或11任一所述的方法，其特征在于，所述发送携带有寻呼原因值的寻呼消息的演进网络侧为：演进网络中的移动性管理实体。

16.根据权利要求1、2、4、7或11任一所述的方法，其特征在于，所述寻呼原因值：为具体寻呼原因，或为寻呼原因类型，或为具体寻呼原因与寻呼原因类型的组合。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，

所述寻呼原因值为具体寻呼原因时，所述步骤B，为：终端根据寻呼消息中携带的具体寻呼原因确定寻呼原因类型；

所述寻呼原因值为寻呼原因类型或具体寻呼原因与寻呼原因类型的组合时，所述步骤B，为：终端根据寻呼消息中携带的寻呼原因类型获得寻呼原因类型。

18.一种快速激活数据传输的终端，其特征在于，所述终端用于根据来自演进网络侧的下行业务数据寻呼原因类型向演进网络侧发送初始数据。

19.根据权利要求18所述的终端，其特征在于，所述终端进一步用于向演进网络侧提供要求的服务质量参数。

20.一种快速激活数据传输的系统，其特征在于，该系统包括：用户面实体、移动性管理实体、演进无线接入网络和终端，其中，

用户面实体，用于通过移动性管理实体寻呼空闲态终端；

移动性管理实体，用于向空闲态终端提供下行业务数据寻呼原因值；

空闲态终端，用于根据下行业务数据寻呼原因类型通过演进无线接入网络向用户面实体发送初始数据，与用户面实体建立用户面承载。

21.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，

所述终端进一步用于向演进无线接入网络提供要求的服务质量参数；

所述演进无线接入网络进一步用于根据服务质量参数为终端的接入承载分配无线资源。

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