CN101772969A - 一种用于在长期演进无线电接入上执行gsm/wcdma电路交换服务的技术 - Google Patents

Abstract

一种用于在LTE(长期演进)接入上执行CS(电路交换)服务的方法，包括：通过AGW(接入网关)执行CM(连接管理)过程；以及通过MME(移动性管理实体)执行MM(移动性管理)过程。

Description

一种用于在长期演进无线电接入上执行GSM/WCDMA电路交换服务的技术

技术领域

本发明涉及移动电信方面的改进。本发明的实施例涉及一种用于在LTE(长期演进)无线电接入上执行CS(电路交换)服务的技术。

背景技术

在本说明书中使用了多种缩写词。这些缩写词在说明书最后被列出和解释。

在几乎世界上所有的国家中，基于GSM和WCDMA无线电接入的移动CS服务被广泛使用，并允许使用单个预订(subscription)获得电信服务。CS订户的数量仍然在快速增长，特别是在人口密集的国家，如印度和中国。通过传统的MSC架构到允许针对移动CS服务使用分组传输基础设施的软交换解决方案的演进，这一成就被进一步扩展。

3GPP工作项目“演进UTRA和UTRAN”(2006年夏天开始)已经定义了长期演进(LTE)概念，该概念确保了基于3GPP的接入技术的竞争力。这之前是RAN工作组对可能的特征和技术进行广泛评估的阶段，其得出结论：商定的系统概念能够满足大部分需求，并且在可行性方面没有发现重大的问题。

根据设想，LTE将在下行链路中使用OFDM无线电技术并且针对上行链路使用SC-FDMA，从而允许下行链路数据速率至少为100Mbps峰值数据速率，并且上行链路数据速率至少为50Mbps峰值数据速率。LTE无线电能够在不同的频带操作，因此非常灵活地部署在世界不同的地区中。

与RAN标准并行，3GPP还组织了一个系统架构演进(SAE)工作组，用以开发演进的核心网。SAE核心网由核心节点组成，根据爱立信的提案，核心节点进一步分为控制面(MME(1))和用户面(AGW(2))节点。在术语学中当前使用的AGW-UP包括用户面实体(UPE)和接入间锚点(IASA)。MME通过S1-MME接口连接到eNode B(3)，并且AGW通过S1-UPE接口连接到eNodeB(3)。这在图1中示出。

对于LTE和SAE这二者共同的是将只指定分组交换(PS)域，即，所有的服务都通过该域来支持。然而，GSM(通过双向传输模式DTM)和WCDMA同时提供PS和CS接入这二者。尽管移动CS服务的渗透仍在全世界范围内增长，但是在标准中没有计划对通过LTE无线电接入(6)或通过基于SAE的核心网使用这些移动CS电话(MSS)解决方案的支持。如图2所示，在LTE无线电(6)和传统CS(13)之间没有连接。

发明内容

发明人已经考虑了如何在LTE无线电接入上部署电话服务，即，LTE/SAE如何能够用作对现有MSS基础设施的接入技术。所研究的解决方案已被称作“基于LTE的CS(CS over LTE)”解决方案，或简称为“CSoLTE”。

本发明的实施例的目的是提供用于在LTE(长期演进)无线电接入上执行CS(电路交换)服务的解决方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于在LTE(长期演进)无线电接入上执行GSM/WCDMA(全球移动通信系统/宽带码分多址)CS(电路交换)服务的方法。该方法包括了通过与PMSC(分组移动交换中心)互连的AGW(接入网关)来执行CM(连接管理)过程，以及通过与PMSC互连的MME(移动性管理实体)来执行MM(移动性管理)过程。

CS服务可以通过PMSC而在终端和PSTN(公共交换电话网)之间执行。

MM过程可以使用LTE无线电接入而在PMSC和终端之间通过基于IP的协议来传输。此外，CM过程可以使用PCSC(分组CS控制器)而在AGW和PMSC的MSC-S(移动交换中心服务器)之间传输。

在本发明的一个实施例中，MME向PMSC提供有关终端移动性的信息。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于电信网络中的AGW(接入网关)和MME(移动性管理实体)的组合，用于在LTE(长期演进)无线电接入上执行CS(电路交换)服务。CM(连接管理)过程被安排为通过AGW(接入网关)执行，并且MM(移动性管理)过程被安排为通过MME(移动性管理实体)执行。

CS服务可以被安排为通过PMSC(分组移动交换中心)而在终端和PSTN(公共交换电话网)之间执行，并且MM过程可以被安排为使用LTE无线电接入在PMSC和终端之间通过基于IP的协议来传输。此外，其中CM过程可以被安排为使用PCSC(分组CS控制器)而在AGW和PMSC的MSC-S(移动交换中心服务器)之间传输。

根据本发明的一个实施例，MME可以被安排为向PMSC提供有关终端移动性的信息。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于电信网络中的MSC(移动交换中心)，用于在LTE(长期演进)接入上执行CS(电路交换)服务。MSC包括用于与AGW(接入网关)通信以通过AGW执行CM(连接管理)过程的装置，以及用于与MME(移动性管理实体)通信以通过MME执行MM(移动性管理)过程的装置。

CS服务可以被安排为通过MSC在终端和PSTN(公共交换电话网)之间执行。MM过程可以被安排为使用LTE无线电接入在MSC和终端之间通过基于IP的协议来传输。在一个实施例中，MSC可以包括MSC-S(移动交换中心服务器)和PCSC(分组CS控制器)，其中CM过程被安排为通过PCSC在AGW和MSC-S之间传输。MSC可以被安排为从MME接收有关某个或特定终端的移动性的信息。此外，MSC可以是PMSC(分组移动交换中心)。

附图说明

图1示出了SAE和LTE的接口；

图2示出了传统CS域和LTE/SAE无线电之间的关系；

图3示出了根据本发明实施例的基础架构；

图4示出了根据本发明实施例的参考架构；

图5示出了根据本发明实施例的控制面协议架构；

图6示出了根据本发明实施例的用户面协议架构；

图7示出了根据本发明实施例的架构，其使用修改的Gs接口；

图8示出了根据本发明实施例的参考架构；

图9示出了根据本发明实施例的用于CM的控制面协议架构；

图10示出了根据本发明实施例的用户面协议架构；

图11示出了根据本发明实施例的说明终端移动性的架构；

图12示出了说明初始附着(Attach)的信令图；

图13示出了根据本发明实施例的修改的Gs接口的协议栈；

图14示出了说明漫游的信令图；

图15示出了说明通过修改的Gs接口进行寻呼的信令图；

图16示出了说明寻呼响应和LTE/SAE承载建立的信令图；

图17示出了说明PCSC发现过程的信令图；

图18示出了说明终止呼叫(terminating call)的建立的信令图；

图19示出了说明终端发起的呼叫的建立的信令图；

具体实施方式

图3中示出了CSoLTE解决方案的基本架构。如图3所示，分组MSC(PMSC(4))能够服务传统的2G和3GRAN(5)，以及新的以基于LTE的CS为基础的解决方案这二者。分组MSC(4)包括两个新的逻辑功能，称为分组CS控制器(PCSC(7))和互通单元(IWU(8))，针对图4对此进行了进一步描述。

在终端(12)和PMSC(4)之间的通信基于Gi接口(10)。这意味着在终端(12)和PMSC(4)中的PCSC(7)和IWU(8)之间的所有直接通信都基于IP协议，并且终端(12)通过接入网关(AGW(2))使用IP地址是可见且可达的。

如图4所示，该通信被分为两个不同的接口，用于控制面的U8c，和用于用户面的U8u。PCSC(7)还具有到PCRF的Rx接口，用于分配LTE/SAE承载。

在调查研究过程中定义了三种提供CsoLTE服务的解决方案。

第一种解决方案称为“CS后退(fallback)”，意思是当终端(12)驻留在(camp)LTE无线电接入(6)上时，针对MME(1)执行SAE MM过程。MME(1)然后在MSC-S(9)中登记终端(12)，以用于基于CS的服务。当MSC-S(9)寻呼终端(12)以用于终止CS服务时，该请求通过MME(1)被转发到终端(12)，然后终端执行到2G或3GRAN(5)的后退。类似的处理应用于移动端发起的CS服务，并且当它们被用户触发并且终端(12)驻留在LTE无线电接入(6)上，终端将后退到2G或3G RAN，并在那里触发对始发CS服务的发起。

在调查研究过程中确定的、与本发明实施例相关的第二种解决方案叫做基于LTE的CS集成(简称CSoLTE-I)。在这种解决方案中，使用了与“CS后退”解决方案相同的SAE MM过程，但是不是执行到2G或3G RAN(5)的后退，而是终端(12)将在LTE无线电接入(6)上执行所有CS服务。这意味着(通过连接管理CM过程而建立和控制的)CS服务使用LTE无线电接入(6)和类似AGW-UP的SAE节点在PMSC(4)和终端(12)之间通过基于IP的协议来传输。

第三种解决方案叫做基于LTE的CS分离(简称CSoLTE-D)。在这种情况下，MM和CM过程这二者都使用LTE无线电接入(6)和类似AGW-UP的SAE用户面节点在PMSC(4)和终端(12)之间通过基于IP的协议来直接传输。

图4图示了PMSC(4)的接口。图5图示了在终端(12)和PMSC(4)之间的控制面协议架构(如U8c接口)，图6图示了在终端(12)和PMSC(4)之间的用户面协议(如U8u接口)。

尽管原则上以与WCDMA中可能的类似方式使LTE无线电承载与GSM/WCDMA CS无线电承载并行存在是可能的，这将需要在终端(12)中存在两个独立的无线电发射机/接收机模块，这将增加终端的尺寸，影响电池寿命和终端生产成本。因此这样的解决方案不是特别有吸引力。

将移动CS服务重实现(re-implement)或端口输出(port)到IMS应用服务器以使得它们通过LTE/SAE接入也可用也是可能的。然而，不是所有的移动CS服务在放置为IMS AS时都能实现，因此这种选择也不被认为是特别有益的。另外，这种选择将仍然需要在LTE/SAE部署之上完整部署IMS架构。

作为对比，本发明实现了使用LTE/SAE作为对现有MSS基础设施的接入技术。这种方法将移动CS服务从IMS部署中分离，并重新使用整体部署的MSS基础设施。此外它还允许将LTE/SAE宽带分组接入与移动CS服务并行地使用，换言之，本发明提供了用于将LTE/SAE和MSS连接起来以便保留现有的移动CS服务的解决方案。

本发明的实施例具有以下特征中的一些或全部：

●MSS被扩充有两个逻辑功能，分组CS控制器(PCSC(7))和互通单元(IWU(8))。

●终端(12)使用LTE无线电接入网的跟踪区概念。

●使用由SAEMME(1)提供的SAE移动性管理。

●MME(1)和MSC-S(9)通过修改的Gs接口互连，这里使用Gs+(11)来表示。

●MME(1)向MSC-S(9)通知订户的移动性事件。

●为了终止CS呼叫，通过Gs+接口(11)从MSC-S(9)向MME(1)指示寻呼。

●SAE/LTE承载在Gi接口(10)上被建立并且连接到PMSC(4)。

像上面提到的，MSS被扩充有两个逻辑功能，分组CS控制器(PCSC(7))和互通单元(IWU(8))。这些逻辑功能可以是：

●在MSC-S(9)和MGW中实现，这种组合叫做PMSC(4)(或eMSC-S)

●实现为一个或两个独立的节点

●或者在MME(1)和AGW(2)中实现

PCSC(7)具有到终端的控制面接口(这里称作U8c)和到PCRF的Rx接口，用于分配LTE无线电承载。通过LTE/SAE面向终端(12)的U8c接口是基于Gi接口(10)的。MSC-S(9)的Gs接口(11)被增强(在此缩写为“Gs+”)，并且将MSC-S(9)与SAE MME(1)互连。IWU(8)还通过Gi类型接口而与LTE/SAE对接，并因此提供了到终端(12)的直接承载，称为U8u。

图7图示了使用Gs+接口(11)的CsoLTE架构，并且图8中示出了PMSC(4)的接口。

图9示出了在终端(12)和PMSC(4)之间的CSoLTE控制面协议架构(即U8c接口)。注意到，在图9中，MM代表基于MM的CM(CM over MM)，MM栈在图8中示出。

图10示出了终端(12)和PMSC(4)之间的用户面协议(即U8u接口)。

下面将对本发明的实施例的分体进行进一步描述。

LTE终端移动性

在撰写的时候LTE/SAE移动性仍然在3GPP的讨论中，但是我们可以假设LTE/SAE将基于被称为跟踪区(TA)的地理结构。

不考虑最终将选择哪个概念，当在LTE无线电接入区域中漫游时，终端(12)将把它的移动性报告给MME(1)，如图11所示。PMSC(4)依次向MME(1)预订它对终端(12)的移动性事件有兴趣。

因此当终端(12)向MME(1)发起附着请求时，MME(1)将向PMSC(4)通知该事件和终端(12)然后所处的新地理区域(参见图12)。该信息通过修改的Gs接口(11)传送给MSC-S(9)，如图11所示。现有的Gs接口连接MSC和SGSN中的VLR类型的数据库。它被用于通过SGSN传达电路交换MM过程。这节约了A接口上的资源，并且MSC中的业务处理能力也得到了增长。在一些场景中，SGSN知道小区层面的终端位置，因此寻呼区域能够被限制到仅一个小区(而不是整个位置区)。

有利的是，根据本发明的实施例，不是对于GSM和WCDMA无线电接入而言使用LAI或SAI，在LTE/SAE的情况下，TA被传送到MSC-S(9)。

在MSC-S(9)内部，TA能够被转变为SAI和TAI，因此所有现有的基于LAI和SAI的移动CS服务都不受影响地工作。

图13示出了该移动性解决方案的协议栈。

值得注意的是，根据可替换的实施例，Gs接口和MSC-S(9)都未修改，并且在MME(1)中放置TA地理信息到LAI/SAI的映射。

LTE漫游处的处理和上述的附着情况非常相似。

如图14所示，在漫游过程中，终端(12)通知MME(1)：它在新的TA中是可达的。MME(1)从而通知MSC-S(9)。MSC-S(9)(或者可替换地MME(1))把接收到的TA信息映射到相应的LAI/SAI。

依照本发明，可以设想的是，在附着时提供的信息包括关于以下方面的信息：当发起呼叫时终端(12)是否应该后退到GSM/WCDMA无线电(这是在说明书起始处所讨论的“第一种解决方案”)，或是否应该通过LTE无线电(6)建立相关的承载。默认地，如果在附着时提供的信息不包括任何此类信息，那么终端(12)将后退到GSM/WCDMA无线电。然而，在此我们将假设这样的信息被提供，并且该信息指示终端(12)应该通过LTE无线电(6)建立相关的承载。

寻呼

在GSM/WCDMA中，寻呼被用于寻找终端(12)当前所位于的小区，并将终端从空闲状态唤醒。如果MSC通过现有Gs接口来发起寻呼，则SGSN可以知道小区层面的终端位置，并且因此寻呼区域能够被限制到仅一个小区(而不是整个位置区)。

在LTE/SAE中没有这样的寻呼概念。任何递送到终端(12)的分组将使得终端被唤醒并且将状态从空闲变为活动。相应地，当驻留在LTE无线电覆盖上时，不需要传统意义上的寻呼。MME(1)把通过Gs+接口(11)从MSC-S(9)接收的寻呼请求映射到发送给终端(12)的简单CS寻呼指示(或唤醒导频分组)。这在图15示出。

CS寻呼指示还包含有关当发起呼叫时终端(12)是否应该后退到GSM/WCDMA无线电或终端(12)是否应该通过LTE无线电(6)建立相关承载的指示。这里对后者进行描述。

对于CS寻呼指示的递送，两种选择都是可能的：

选择1：

如果终端(12)处于空闲状态，则首先递送非常短的“导频”分组以便唤醒终端。然后在活动状态下，递送包括所有相关寻呼数据的CS寻呼指示。这种选择的好处是导频分组能够非常短，这将节省广播信道的带宽(其是TA中所有终端的共享资源)。在这种情况下所有寻呼相关的数据都在专用信令信道上被发送(专用于该终端(12))。

选择2：

如果终端(12)处在空闲状态，则立即发送包括所有相关寻呼数据的CS寻呼指示。在这种情况下所有寻呼相关数据都通过广播信道来发送。这种选择提供更快的响应，但是为广播信道带来负担(其是该TA中所有终端的共享资源)。

选择3：

如果终端(12)处于活动状态，则现有专用信令信道能够用于递送包括所有相关寻呼数据的CS寻呼指示。

终止呼叫建立

在接收到CS寻呼指示之后，终端(12)分析对于该呼叫要使用什么无线电接入。在这里假设将通过LTE无线电接入(6)建立呼叫，如图16所示。

为了对寻呼进行响应，终端(12)必须发现服务PMSC(4)。这可以使用不同选择来实现：

选择1：

当发送CS寻呼指示时，MME(1)包括发起寻呼请求的PMSC(4)的信令地址。如果PCSC(7)和MSC-S(9)共处一处(co-located)，和/或MSC-S(9)知道PCSC(7)信令地址，那么这种方法能够被使用。

选择2：

终端(12)必须基于在CS寻呼指示中包含的LAI信息来确定PCSC(7)地址。LAI通常不是包含在终端接收的CS寻呼消息中，但是本发明实施例提出为此目的添加唯一地理标识(如小区或LAI)。这种发现能够通过使用LAI/小区作为输入进行DNS查找来实现。DNS返回PCSC(7)的地址。用于该基于DNS的PCSC发现的该相关信令序列在图17中示出。

选择3：

终端(12)基于终端的当前TA来发现PMSC(4)也是可能的。这是选择2的变型，并且不是在CS寻呼信息中使用LAI，而是终端(12)基于当前TA来执行DNS查询。DNS返回PCSC(7)的地址。

参见图18，终端(12)通过专用的LTE信令承载向PMSC(4)回复寻呼响应。这通过U8c参考点来实现。

呼叫建立过程针对现在的CS呼叫来说的。

移动端发起的CS事务(呼叫、SMS、SS、LCS)

当终端(12)必须发起呼叫时，它首先必须确定它是否应该后退到GSM/WCDMA无线电以建立该呼叫。在初始附着和位置更新时从PMSC(4)接收的信息能够指示该终端(12)如何行动。

图19示出了呼叫必须通过LTE无线电接入(6)来发起的情况。

在可替换的实施例中，终端(12)执行如之前描述为选择3的终止呼叫时的PCSC(7)发现，从而使用TA作为对DNS查询的输入。

SMS或SS过程

SMS和SS过程以相同的方式被处理；对于那些过程而言只需要专用LTE信令信道。

综上所述，本发明的优选实施例至少具有以下主要优点：

●还可以通过LTE/SAE接入保留现有的移动CS服务。

●已安装的MSS基础设施能够被重新使用；

●LTE/SAE宽带接入和移动CS服务可以并行存在。

缩写词

LTE          长期演进

SAE          服务架构演进

CSoLTE       基于LTE无线电接入的CS服务

CS           电路交换

DTM          双向传输模式

GSM          全球移动通信系统

WCDMA        宽带码分多址

MSC          移动交换中心

3GPP         第三代合作伙伴计划

UTRA         通用陆地无线电接入

UTRAN        UMTS陆地无线电接入网

UMTS         通用移动电信系统

RAN          无线电接入网

OFDM         正交频分复用

SC-FDMA      单载波FDMA

FDMA         频分多址

MME          移动性管理实体

CM           连接管理

AGW          接入网关

UP           用户面

UPE          用户面实体

IASA         接入间锚点

PS           分组交换

AS           应用服务器

IMS          IP多媒体子系统

MSS          移动软交换解决方案

MSC-S        移动交换中心服务器

PMSC         分组MSC

eMSC-S       演进MSC-S

IWU           通单元

PCRF          策略计费规则功能

PCSC          分组CS控制器

MM            移动性管理

CM            连接管理

LA            位置区

LAI           位置区标识符

SA            服务区

SAI           服务区标识符

DTM           双向传输模式

MMTel         多媒体电话

Gi            Gi参考点

Gs+           增强型Gs参考点

MGW           媒体网关

TA            跟踪区

VLR           访问者位置寄存器

SGSN          服务GPRS支持节点

DNS           域名服务器

SMS           短消息服务

SS            补充服务

LCS           定位服务

Claims (16)

1.一种用于在LTE(长期演进)无线电接入上执行GSM/WCDMA(全球移动通信系统/宽带码分多址)CS(电路交换)服务的方法，包括：

通过与PMSC(分组移动交换中心)互连的AGW(接入网关)来执行CM(连接管理)过程；以及

通过与PMSC互连的MME(移动性管理实体)来执行MM(移动性管理)过程。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过PMSC在终端和PSTN(公共交换电话网)之间执行CS服务。

3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括使用LTE无线电接入在PMSC和终端之间通过基于IP的协议来传输MM过程。

4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括使用PCSC(分组CS控制器)在AGW和PMSC的MSC-S(移动交换中心服务器)之间传输CM过程。

5.根据在先的任一权利要求所述的方法，其中MME向PMSC提供有关终端移动性的信息。

6.一种用于电信网络中的AGW(接入网关)和MME(移动性管理实体)的组合，用于在LTE(长期演进)无线电接入上执行CS(电路交换)服务，其中

CM(连接管理)过程被安排为通过AGW(接入网关)来执行，以及

MM(移动性管理)过程被安排为通过MME(移动性管理实体)来执行。

7.根据权利要求6所述的组合，其中，CS服务被安排为通过PMSC(分组移动交换中心)在终端和PSTN(公共交换电话网)之间执行。

8.根据权利要求7所述的组合，其中MM过程被安排为使用LTE无线电接入在PMSC和终端之间通过基于IP的协议来传输。

9.根据权利要求8所述的组合，其中CM过程被安排为使用PCSC(分组CS控制器)在AGW和PMSC的MSC-S(移动交换中心服务器)之间传输。

10.根据权利要求7所述的组合，其中MME被安排为向PMSC提供有关终端移动性的信息。

11.一种用于电信网络中的MSC(移动交换中心)，用于在LTE(长期演进)无线电接入上执行CS(电路交换)服务，其中所述MSC包括：

用于与AGW(接入网关)通信以通过AGW执行CM(连接管理)过程的装置；以及

用于与MME(移动性管理实体)通信以通过MME执行MM(移动性管理)过程的装置。

12.根据权利要求11所述的MSC，其中CS服务被安排为通过MSC在终端和PSTN(公共交换电话网)之间执行。

13.根据权利要求11或12所述的MSC，其中MM过程被安排为使用LTE无线电接入在MSC和终端之间通过基于IP的协议来传输。

14.根据权利要求11、12或13所述的MSC，其中MSC包括MSC-S(移动交换中心服务器)和PCSC(分组CS控制器)，其中CM过程被安排为通过PCSC在AGW和MSC-S之间传输。

15.根据权利要求11到14中任一项所述的MSC，其中MSC被安排为从MME接收有关某个或特定终端的移动性的信息。

16.根据权利要求11到15中任一所述的MSC，其中MSC是PMSC(分组移动交换中心)。

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