CN101400046A - 一种在lte中实现cs业务的方法、系统和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在长期演进网络LTE中实现CS业务的方法，其中，演进基站将与移动交换中心控制面功能实体交互的RANAP消息、和与用户终端交互的RRC消息进行互转换，实现所述用户终端与CS域的控制面信令连接；演进基站将与媒体网关交互的IuUP消息、和与所述用户终端交互的PDCP消息进行互转换，实现所述用户终端与CS域的用户面信令连接。本发明还公开了一种在长期演进网络LTE中实现CS业务的系统和设备。通过使用本发明，对演进基站eNB进行变化，使其能够连接CS域的核心网设备，实现了LTE网络对CS域传统业务的支持，扩展了UMTS CS域核心网的应用，降低了运营成本。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种在LTE(Long Term Evolved，长期演进网络)中实现CS业务的方法、系统和设备。
背景技术
UMTS(Universal Mobile Telecommunication System，通用移动通信系统)是3GPP(Third Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)组织定义的一种第三代无线通信网络技术标准。UMTS网络由核心网和接入网组成，核心网包括CS(Circuit Switching，电路交换)域和PS(Packet Switching，分组交换)域，CS域提供基于电路交换的业务如语音业务，而PS域提供基于分组交换的业务如Internet访问。
图1所示为UMTS网络结构图，核心网由PS域和CS域组成，核心网PS域由SGSN(Serving GPRS Support Node，服务GPRS支持节点)、GGSN(GatewayGPRS Support Node，网关GPRS支持节点)和HLR(Home Location Register，归属位置寄存器)组成，核心网CS域由MSC(Mobile Services switching Center，移动业务交换中心)、VLR(Visitor Location Register，拜访位置寄存器)、GMSC(Gateway Mobile Switching Center，网关移动交换中心)设备组成，接入网由RNC(Radio Network Controller，无线网络控制器)和NodeB组成。每个RNC连接若干NodeB，每个SGSN连接若干RNC。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或者Gp接口，GGSN与PDN(Packet Data Network，分组数据网络)之间为Gi接口，SGSN与HLR之间为Gr接口，GGSN与HLR之间为Gc接口。其中，Gr接口和Gc接口只传输信令消息，没有用户的业务数据。MSC与GMSC之间为E接口，MSC与VLR之间为B接口。Iu接口是接入网与核心网的关键接口，无线资源的管理和控制被Iu接口隔离在接入网内，使得核心网只关注业务的提供。
目前在3GPP中，关于LTE/SAE(System Architecture Evolved，系统架构演进网络)的研究是重点之一，LTE的目的是提供一种能够降低时延、提高用户数据速率、改进的系统容量和覆盖的低成本的网络，使用PS域业务，网络为IP承载。现有技术的一种LTE/SAE网络架构如图2所示。
以下根据图2对SAE演进网络架构及其功能进行说明，在演进的分组核心网中：MME(Mobility Management Entity，移动性管理实体)的功能是保存UE(User Equipment，用户终端)的移动性管理上下文，如用户的标识、移动性管理状态、位置信息等，并对NAS(Non Access Stratum，非接入层)信令进行处理，负责NAS信令的安全等。
SAE GW(SAE网关)包括两部分S-GW(Serving Gateway，服务网关)和P-GW(PDN Gateway，分组数据网络网关)。S-GW与P-GW是两个逻辑实体，存在于同一个或不同的物理实体上。S-GW上保存UE的用户面上下文，如UE的IP地址和路由信息，执行合法监听、分组数据路由功能等。S-GW与MME之间的接口是S11，负责MME与S-GW之间通信，进行UE的移动性管理信息与会话控制信息等交互。
E-UTRAN(Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network，演进UMTS地面无线接入网)通过S1-MME与MME连接、通过S1-U与S-GW连接，分别负责控制面和用户面的连接。同时MME通过S3接口、S-GW通过S4接口分别与2G/3G SGSN连接，分别负责UE在3G和SAE网络之间的移动性控制面锚点和用户面锚点功能。
P-GW负责UE接入到分组数据网的用户面锚点功能，通过SGi参考点与外部分组数据网进行通信，具有分组路由和转发的功能，并负责策略计费增强功能、基于每个用户的分组过滤功能等。P-GW通过S5接口与S-GW进行相连，传递承载建立/修改/删除等控制信息，以及分组数据路由等。PCRF(Policy and Charging Rules Function，策略计费规则功能)通过S7接口向P-GW传递QoS和计费策略控制信息等。
3GPP的LTE和SAE专题工作中，重点优化了PS域分组业务并取消了CS域。现有的LTE网络架构中，eNB(evolved NodeB，演进基站)只能连接MME和Serving-Gateway，MME和Serving Gateway只能提供PS域业务。因而在LTE网络中，不支持传统的CS域语音业务，语音业务需要依赖于基于IMS(IP Multimedia Subsystem，IP多媒体系统)的VoIP(Voice Over IP，IP语音)来提供。但是现网基于IMS的VoIP业务目前还未开展起来，而且在未来的几年内CS语音业务将依然是主流的语音业务，因此在LTE的网络中支持CS域业务，不但可以提高LTE网络的后向兼容能力，而且不需要构建复杂的IMS网络，节省在传统CS域核心网的投资。
发明内容
本发明的实施例提供一种在LTE中实现CS业务的方法、系统和设备，以在LTE网络中实现CS业务。
为达到上述目的，本发明的实施例提供一种在LTE中实现CS业务的系统，包括：
至少一个LTE网络中的用户终端，用于与演进基站连接，与所述演进基站进行CS业务的消息交互；
演进基站，用于通过接入网应用部分RANAP消息与移动交换中心控制面功能实体交互，通过Iu接口的用户面控制协议IuUP消息与媒体网关交互，以实现所述LTE网络中的用户终端请求的CS业务；
移动交换中心控制面功能实体，用于通过RANAP消息与所述演进基站交互，向所述LTE网络中的用户终端提供CS业务；
媒体网关，用于通过IuUP消息与所述演进基站交互，向所述LTE网络中的用户终端提供CS业务。
本发明的实施例还提供一种演进基站，用于实现LTE中用户终端的CS业务，包括：
控制面实体，用于通过RANAP消息与所述移动交换中心控制面功能实体交互，通过RRC消息与所述LTE网络中的用户终端交互，并将所述RANAP消息与RRC消息进行互转换，以实现控制面中的CS业务；
用户面实体，用于通过IuUP消息与所述媒体网关交互，通过PDCP消息与LTE网络中的用户终端进行交互，并将所述IuUP消息与PDCP消息进行互转换，以实现用户面中的CS业务。
本发明的实施例还提供一种LTE网络中的用户终端，与演进基站连接，用于通过所述演进基站与移动交换中心控制面功能实体和媒体网关交互CS业务的消息，包括：
CS业务交互模块，用于CS业务建立后，与所述移动交换中心控制面功能实体通过非接入层NAS消息建立信令连接。
本发明的实施例还提供一种在LTE中实现CS业务的方法，包括：
演进基站将与移动交换中心控制面功能实体交互的RANAP消息、和与用户终端交互的RRC消息进行互转换，实现所述用户终端与CS域的控制面信令连接；
演进基站将与媒体网关交互的IuUP消息、和与所述用户终端交互的PDCP消息进行互转换，实现所述用户终端与CS域的用户面信令连接。
与现有技术相比，本发明的实施例具有以下优点：
通过对演进基站eNB的变化，使其能够连接CS域的核心网设备，实现了LTE网络对CS域传统业务的支持，扩展了UMTS CS域核心网的应用，降低了运营成本。
附图说明
图1是现有技术中UMTS网络结构图；
图2是现有技术中LTE/SAE网络结构图；
图3是本发明实施例在LTE网络中支持CS业务的系统示意图；
图4是本发明实施例LTE网络中支持CS业务的系统在网络架构中所处的位置示意图；
图5是本发明实施例所使用的IuCS接口协议栈结构示意图；
图6是本发明实施例UE与MGW间通过eNB进行用户面数据传递过程示意图；
图7是本发明实施例UE与MSC Server间通过eNB进行控制面数据传递过程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明中的实施方式进行详细说明。
本发明一种在LTE网络中支持CS业务的方法，通过eNB连接CS域的核心网设备，并对eNB的结构进行适应性变化，在LTE网络中实现了CS域的业务。其中，CS域的核心网设备包括MSC Server和MGW。
本发明的实施例一中，一种在LTE网络中支持CS业务的系统如图3所示，包括：演进基站eNB 10，MSC(Mobile Switch Center，移动交换中心)Server20(MSC控制面功能实体)、MGW(Media Gateway，媒体网关)30，以及LTE网络中的UE(User Equipment，用户终端)40。其中，演进基站eNB 10，通过IuCS接口与MSC Server 20以及媒体网关MGW30连接，用于进行LTE网络中的UE40与CS域的信令交互。
MSC Server 20，通过IuCS接口与演进基站eNB 10连接，用于通过演进基站eNB10与LTE网络中的UE40进行CS域信令的传输，或CS域业务建立后，直接通过NAS消息与LTE网络中的UE40进行CS域信令的传输。
媒体网关MGW30，通过IuCS接口与演进基站eNB 10连接，用于通过演进基站eNB10与LTE网络中的UE40进行用户面数据的传输。
具体的，该演进基站eNB进一步包括控制面实体11和用户面实体12。
其中，控制面实体11用于通过RANAP(Radio Access Network ApplicationPart，无线接入网络应用部分)协议消息与MSC Server 20进行互通，通过RRC(Radio Resource Control，无线资源控制)协议消息与LTE网络中的UE进行互通。具体的，将MSC Server 20发送的RANAP消息通过控制面实体11转换为向LTE网络中的UE发送的RRC消息；将LTE网络中的UE发送的RRC消息通过控制面实体11转换为向MSC Server 20发送的RANAP消息。
用户面实体12用于通过IuUP(Iu接口的无线网络层用户面的应用协议)协议消息与媒体网关MGW进行互通，通过PDCP(Packet Data ConvergenceProtocol，分组数据会聚协议)消息与LTE网络中的UE进行互通。具体的，将媒体网关MGW30发送的IuUP消息通过用户面实体11转换为向LTE网络中的UE发送的PDCP消息；将LTE网络中的UE发送的PDCP消息通过用户面实体12转换为向媒体网关MGW30发送的IuUP消息。
用户终端UE40，包括CS业务交互模块41，用于CS域业务建立后，与MSC Server 20通过非接入层NAS消息建立信令连接。
本发明的实施例一中在LTE网络中支持CS业务的系统，在网络架构中所处的位置如图4所示。其中的VLR为(Visitor Location Register，访问位置寄存器)，其在网络中一般与MSC Server位于同一实体上，但VLR与本发明中的eNB一般无消息交互。
通过使用本发明实施例提供的系统和设备，通过对演进基站eNB的变化，使其能够连接CS域的核心网设备，实现了LTE网络对CS域传统业务的支持，扩展了UMTS CS域核心网的应用，降低了运营成本。
本发明的实施例二中，提供了一种在LTE网络中支持CS业务的方法，其中演进基站将与移动交换中心控制面功能实体交互的RANAP消息、和与用户终端交互的RRC消息进行互转换，实现用户终端与CS域的控制面信令连接；演进基站将与媒体网关交互IuUP消息、和与用户终端交互的PDCP消息进行互转换，实现用户终端与CS域的用户面信令连接。
具体的，传统CS域核心网不需要新增任何功能，但需要eNB继承现有Release 7(随着协议的演进，可能是Release 8或更高版本的协议)的RANAP(控制面)功能和IuUP(用户面)功能，即eNB提供与传统RNC提供的IuCS接口功能相同的接口。为简单起见，将eNB提供的这个接口的名称也称为IuCS。
具体的，为了兼容UMTS核心网设备(包括MSC Server、MGW)，需要eNB提供与传统RNC相同的接口连接MSC Server和MGW，使得MSC Server和MGW可以将eNB视为传统RNC一样处理。因此为支持CS业务，eNB需要在支持用于PS域的S1接口的基础上，增加支持IuCS接口，其中控制面的RANAP实体与MSC Server互通，用户面的IuUP实体与MGW互通。由于eNB提供了与RNC(Radio Network Controller，无线网络控制器)相同的IuCS接口，因此对于MSC Server和MGW来说，eNB和传统RNC是没有区别的。IuCS接口协议栈如图5所示，包括用户面协议和控制面协议。
具体的，LTE网络中的UE与MGW间通过eNB进行的用户面数据传递过程如图6所示。其中，eNB通过IuUP消息与MGW交互，通过PDCP消息与LTE网络中的UE进行交互，并将IuUP消息与PDCP消息进行互转换，以实现用户面中的CS信令连接。其中，MGW的结构与现有UMTS网络中MGW的结构相比没有变化。
具体的，LTE网络中的UE与MSC Server间通过eNB进行的控制面数据传递过程如图7所示。其中，eNB通过RANAP消息与MSC Server交互，通过RRC消息与LTE网络中的UE交互，并将RANAP消息与RRC消息进行互转换，以实现控制面中的CS信令连接。其中，MSC Server的结构与现有UMTS网络中MSC Server的结构相比没有变化。
与现有的LTE网络相比，本发明中LTE网络中的UE和eNB新增了以下CS域业务功能。
(1)CS域系统信息广播功能。
首先，eNB需要分别广播CS域系统信息和非CS域系统信息。所谓“非CS域系统信息”是指新增CS业务之前需要广播的系统信息，如位置区信息、附着分离允许标志、寻呼DRX(Discontinuous Receive，非连续接收)系数、周期性位置区更新定时器等)而CS域系统信息仅仅与CS域相关。具体的，eNB可以将CS域中的MSC Server通过RANAP消息广播的CS域系统消息转换为RRC消息并向LTE中的用户终端广播。
其次，eNB支持LTE的UE读取CS域系统信息。具体的，eNB将用户终端通过RRC消息发送的读取CS域系统消息的请求消息，转换为RANAP消息并向MSC Server发送；另外，eNB将MSC Server通过RANAP消息发送的CS域系统响应消息，转换为RRC消息并向LTE中的UE发送。
(2)对于来自MSC Server的寻呼，eNB支持在寻呼LTE网络中的UE，并指示该寻呼为CS域寻呼。
eNB将MSC Server通过RANAP消息发送的CS域寻呼消息，转换为RRC消息并通过LTE-Uu接口向LTE中的用户终端广播；LTE中的用户终端根据广播消息中携带的DRX系数获取CS域寻呼DRX周期寻呼周期，监听CS域寻呼消息。
(3)CS域信令连接的管理和CS域信令的转发。
UE在业务建立过程中，需要向eNB指示该业务请求是CS域业务或非CS域业务。eNB针对来自UE的CS域业务请求，支持CS域信令连接的建立和消息转发(至MSC Server)。当然，eNB也支持信令连接的释放等功能。具体的，eNB通过RANAP消息与MSC Server交互，通过RRC消息与LTE网络中的UE交互，并将RANAP消息与RRC消息进行互转换，以实现控制面中的CS信令连接。
最后，支持LTE的UE需要与MSC Server建立CS域信令连接后，通过非接入层NAS消息进行交互。
(4)CS业务在LTE与3G、GSM网络之间的互操作。
本发明的实施例中，LTE支持提供CS业务的同时，将支持CS业务连续性，包括LTE与3G(UMTS)、GSM之间切换。实际上，由于eNB使用现有的RANAP协议与MSC Server连接，因此在IuCS接口上，LTE与3G、GSM之间的互操作将使用标准的RANAP信令，对传统的MSC Server没有影响，不需要传统的MSC Server新增任何功能即可完成LTE中CS业务的互操作。
(5)eNB支持定位功能。
虽然定位并不是CS域特有的业务，但通常都是由CS域核心网提供定位业务，因此LTE在提供CS域业务的同时，也需要提供定位业务。
具体的，由UMTS核心网的MSC Server通过RANAP消息向eNB发起LTE网络中的UE的定位请求，eNB通过RRC消息与UE进行交互，获取定位所需的信息，获得定位结果后，将定位结果通过RANAP消息向MSC Server发送。
在eNB的定位业务实现上，可以实现内置SMLC(Serving Mobile LocationCenter，服务移动定位中心)功能，也可以实现IuPC接口连接SAS(Stand-AloneSMLC，单机SMLC)提供定位功能。本技术方案不做限定。提供定位不仅需要提供位置计算功能(内置SMLC进行计算、或通过IuPC接口获取SAS的计算结果)，还需要提供各种定位方法如A-GPS(Assisted Global PositioningSystem，辅助型全球定位系统)，OTDOA(Observed Time Difference of Arrival，不同到达时间)等所需的GPS辅助数据提供(仅A-GPS需要)和位置计算相关的测量功能。
通过使用本发明实施例提供的方法，通过对演进基站eNB的变化，使其能够连接CS域的核心网设备，实现了LTE网络对CS域传统业务的支持，扩展了UMTS CS域核心网的应用，降低了运营成本。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台网络设备执行本发明各个实施例所述的方法。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (13)
1、一种在长期演进网络LTE中实现CS业务的系统，其特征在于，包括：
至少一个LTE网络中的用户终端，用于与演进基站连接，与所述演进基站进行CS业务的消息交互；
演进基站，用于通过接入网应用部分RANAP消息与移动交换中心控制面功能实体交互，通过Iu接口的用户面控制协议IuUP消息与媒体网关交互，以实现所述LTE网络中的用户终端请求的CS业务；
移动交换中心控制面功能实体，用于通过RANAP消息与所述演进基站交互，向所述LTE网络中的用户终端提供CS业务；
媒体网关，用于通过IuUP消息与所述演进基站交互，向所述LTE网络中的用户终端提供CS业务。
2、如权利要求1所述在LTE中实现CS业务的系统，其特征在于，所述演进基站进一步包括：
控制面实体，用于通过RANAP消息与所述移动交换中心控制面功能实体交互，通过无线资源控制RRC消息与所述LTE网络中的用户终端交互，并将所述RANAP消息与RRC消息进行互转换，以实现控制面中的CS信令连接；
用户面实体，用于通过IuUP消息与所述媒体网关交互，通过分组数据会聚协议PDCP消息与LTE网络中的用户终端进行交互，并将所述IuUP消息与PDCP消息进行互转换，以实现用户面中的CS信令连接。
3、如权利要求1所述在LTE中实现CS业务的系统，其特征在于，所述用户终端包括CS业务交互模块，用于CS域业务建立后，与所述移动交换中心控制面功能实体通过非接入层NAS消息建立信令连接。
4、一种演进基站，用于实现LTE中用户终端的CS业务，其特征在于，包括：
控制面实体，用于通过RANAP消息与所述移动交换中心控制面功能实体交互，通过RRC消息与所述LTE网络中的用户终端交互，并将所述RANAP消息与RRC消息进行互转换，以实现控制面中的CS业务；
用户面实体，用于通过IuUP消息与所述媒体网关交互，通过PDCP消息与LTE网络中的用户终端进行交互，并将所述IuUP消息与PDCP消息进行互转换，以实现用户面中的CS业务。
5、一种LTE网络中的用户终端，与演进基站连接，用于通过所述演进基站与移动交换中心控制面功能实体和媒体网关交互CS业务的消息，其特征在于，包括：
CS业务交互模块，用于CS业务建立后，与所述移动交换中心控制面功能实体通过非接入层NAS消息建立信令连接。
6、一种在LTE中实现CS业务的方法，其特征在于，包括：
演进基站将与移动交换中心控制面功能实体交互的RANAP消息、和与用户终端交互的RRC消息进行互转换，实现所述用户终端与CS域的控制面信令连接；
演进基站将与媒体网关交互的IuUP消息、和与所述用户终端交互的PDCP消息进行互转换，实现所述用户终端与CS域的用户面信令连接。
7、如权利要求6所述在LTE中实现CS业务的方法，其特征在于，所述演进基站通过IuCS接口与所述移动交换中心控制面功能实体、以及所述媒体网关连接。
8、如权利要求6所述在LTE中实现CS业务的方法，其特征在于，所述演进基站实现所述用户终端与CS域的控制面信令连接的步骤具体为：
所述演进基站将所述移动交换中心控制面功能实体通过RANAP消息广播的CS域系统消息，转换为RRC消息并向所述LTE中的用户终端广播。
9、如权利要求6所述在LTE中实现CS业务的方法，其特征在于，所述演进基站实现所述用户终端与CS域的控制面信令连接的步骤具体为：
所述演进基站将用户终端通过RRC消息发送的读取CS域系统消息的请求消息，转换为RANAP消息并向所述移动交换中心控制面功能实体发送；
所述演进基站将所述移动交换中心控制面功能实体通过RANAP消息发送的CS域系统响应消息，转换为RRC消息并向所述LTE中的用户终端发送。
10、如权利要求6所述在LTE中实现CS业务的方法，其特征在于，所述演进基站实现所述用户终端与CS域的控制面信令连接的步骤具体为：
所述演进基站将所述移动交换中心控制面功能实体通过RANAP消息发送的CS域寻呼消息，转换为RRC消息并向所述LTE中的用户终端广播；
所述LTE中的用户终端根据所述广播消息中携带的寻呼周期，监听所述CS域寻呼消息。
11、如权利要求6所述在LTE中实现CS业务的方法，其特征在于，所述演进基站实现所述用户终端与CS域的控制面信令连接的步骤具体为：
所述演进基站接收用户终端通过RRC消息发送的CS域业务请求消息；
所述演进基站将所述CS域业务请求消息转换为RANAP消息并向所述移动交换中心控制面功能实体发送，以供所述用户终端与所述移动交换中心控制面功能实体建立CS域信令连接。
12、如权利要求11所述在LTE中实现CS业务的方法，其特征在于，所述用户终端与所述移动交换中心控制面功能实体建立CS域信令连接后，通过非接入层NAS消息进行交互。
13、如权利要求6所述在LTE中实现CS业务的方法，其特征在于，所述演进基站实现所述用户终端与CS域的控制面信令连接的步骤具体为：
所述演进基站接收所述移动交换中心控制面功能实体通过RANAP消息发送的定位LTE网络中的用户终端的请求；
所述演进基站通过RRC消息与所述用户终端交互，获取定位所需的信息；
所述演进基站根据所述信息获得定位结果，并将定位结果通过RANAP消息发送给所述移动交换中心控制面功能实体。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20101215 Termination date: 20210930 |