CN101933390A - 通过sae/lte网络的电路交换服务 - Google Patents

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Abstract

公开利用CS回退和CSoLTE-I架构的网络中用于提供移动端接MT和移动始发MO电路交换(CS)服务(例如短消息服务SMS服务)的方法和设备。称为SGs+(63)的扩展的SGs接口在SAE核心网络(11)中的移动性管理实体MME(64)与移动交换中心服务器MSC-S(61)之间实现。SGs+接口在利用无连接或面向连接的信令连接控制部分SCCP操作时，支持上层CS分组数据单元的传输。用户设备UE(27)和MME(64)之间的非接入层NAS信令支持被扩展以提供对于MTSMS和MO SMS服务两者的支持。

Description

通过SAE/LTE网络的电路交换服务
技术领域
本发明涉及无线电信网络。更具体但非限制地说，本发明涉及用于通过SAE/LTE网络来提供电路交换(CS)服务、并且特别是用于在CS回退和CSoLTE集成网络中支持短消息服务(SMS)的系统和方法。
背景技术
本文档通篇利用了以下缩写：
3GPP    第三代合作伙伴项目
AS      应用服务器
CM      连接管理
CSoLTE  LTE无线电接入上的CS服务
CS      电路交换
DTM     双传送模式
eMSC-S  演进的MSC服务器
EPC     演进的分组核心
EPS     演进的分组系统
E-UTRAN 演进的UTRAN
FDMA    频分多址
GSM     全球移动通信系统
IASA    接入间锚
IMS     IP多媒体子系统
LAI     位置区域标识符
LTE     长期演进
MME     移动性管理实体
MSS     移动软交换解决方案
NAS     非接入层
OFDM    正交频分复用
PCRF    策略计费规则功能
PMSC    分组MSC
PCSC    分组CS控制器
PS      分组交换
RRC     无线电资源控制
SAE     系统架构演进
SAI     服务区域标识符
SCCP    信令连接控制部分
SC-FDMA 单载波频分多址
TA      跟踪区域
UPE     用户平面实体
UTRAN   通用地面无线电接入网络
WCDMA   宽带码分多址
基于GSM和WCDMA无线电接入的移动CS服务是全球范围的成功传奇，通过在全球几乎所有国家中的单个预订来提供电信服务。CS订户的数量仍在快速增长，并由于在诸如印度和中国等人口密集国家中移动CS服务的延伸而得到推进。此成功传奇由于典型MSC架构演进到软交换解决方案中而得到进一步扩展，软交换解决方案为移动CS服务利用分组传输基础设施。
近来，3GPP工作项目“演进的UTRA和UTRAN”(即，从2006年夏季启动的E-UTRAN)定义了一种长期演进(LTE)概念，其确保基于3GPP的接入技术的竞争力。在它之前，在RAN工作组中进行了可能的特征和技术的广泛评估，该评估断定该协定的系统概念能满足大多数要求，并且在可行性方面未发现重大问题。
LTE在下行链路中利用OFDM无线电技术，为上行链路利用SC-FDMA，从而允许用于下行链路数据率的至少100Mbps峰值数据率和用于上行链路数据率的至少50Mbps。LTE无线电能在不同的频带中操作，并且因此对于全球不同地区中的部署十分灵活。
图1是系统架构演进(SAE)核心网络(SAE CN)11和LTE无线电接入网络(LTE RAN)12中节点的简化方框图。与LTE RAN(E-UTRAN)标准化并行的是，3GPP还推动SAE工作项目以开发演进的核心网络，也称为演进的分组核心(EPC)。E-UTRAN和EPC一起建造演进的分组系统(EPS)。SAE CN 11由核心节点组成，核心节点可进一步划分成控制平面(移动性管理实体MME)节点13和用户平面(SAE网关SAE-GW)节点14。在当前使用的术语中，SAE-GW包含用户平面实体(UPE)和接入间锚(IASA)功能性两者。SAE-GW也具有定义的两种不同的角色：服务GW和分组数据网络(PDN)GW。术语SAE-GW在本文用于服务GW和PDN GW。MME 13经S1-MME接口16连接到eNodeB 15，并且SAE-GW 14经S1-U接口17连接到eNodeB。eNodeB之间的X2-UP和X2-CP接口与本发明不相关。SAE架构在3GPP TS 23.401和23.402中进一步描述。
对LTE和SAE两者共同的是最初仅指定分组交换(PS)域，即，所有服务要经PS域而被支持。然而，GSM(经DTM)和WCDMA同时提供PS和CS接入。因此，如果电话服务要通过LTE无线电接入来部署，则基于IMS的服务引擎是必要的。近来已经研究如何使用LTE/SAE作为对于现有移动软交换解决方案(MSS)基础设施的接入技术。称为“LTE上的CS”(CSoLTE)或更长名称“演进的PS接入上的CS域服务”的此工作在3GPP TR 23.879和3GPP TS 23.272中记载。
图2是CSoLTE一般架构20的简化框图。分组MSC(PMSC)21服务于传统2G和3G RAN 22和通过LTE RAN 12的CSoLTE解决方案。PMSC包含两个新逻辑功能：分组CS控制器(PCSC)23和互通单元(IWU)24。另外，在MME 13与MSC服务器(MSC-S)26之间存在SGs接口25。此接口用于寻呼和移动性管理(MM)信令，以便基于例如SAE MM过程，在MSC-S中附连移动终端27，SAE MM过程使用如对于现有GSM和WCDMA网络中MSC与SGSN之间的Gs接口已经存在且如3GPP TS 29.016和29.018中所定义的类似原理在终端与MME之间执行。Gs接口中使用的协议称为BSSAP+，并且在现有实现中使用无连接SCCP和普通MTP层(或具有SIGTRAN的M3UA)。
发明内容
当前，没有令人满意的系统和方法用于通过当前在3GPP中正在研究的SAE/LTE网络来提供电路交换(CS)服务，并且特别是用于在称为CS回退和CSoLTE集成网络的网络中支持短消息服务(SMS)。
本发明为移动端接(MT)和移动始发(MO)SMS服务均利用了扩展的SGs接口(所谓的SGs+接口)。先决条件是SGs接口用于移动性管理(MM)过程，即，UE已在MSC-S中附连。因此，本发明适用于CS回退和CSoLTE-I解决方案。另外，扩展UE和MME之间的非接入层(NAS)信令支持以提供对于MT SMS和MO SMS服务两者的支持。
在一个实施例中，本发明涉及一种通过SAE核心网络和LTE无线电接入网络向用户设备(UE)提供电路交换(CS)服务的方法。该方法包括扩展SGs接口以在SAE核心网络中的移动性管理实体(MME)和移动交换中心服务器(MSC-S)之间提供SGs+接口，其中，SGs+接口支持上层分组数据单元的传输。该方法还包括利用SGs+接口在MSC-S和MME之间发送的SGs+消息中传送CS服务消息；以及在NAS消息中经LTE无线电接入网络在MME和UE之间传送CS服务消息内容。该方法适用于移动端接的和移动始发的CS服务，并且不同实施例应付LTE空闲状态和LTE活动状态中的UE。在一个实施例中，利用无连接的信令连接控制部分(SCCP)操作来传输上层分组数据单元，而在另一个实施例中，利用面向连接的SCCP操作来传输上层分组数据单元。
在一个特定实施例中，CS服务是SMS，并且本发明涉及一种在MSC-S中用于通过SAE核心网络和LTE无线电接入网络将SMS消息输送到端接UE的方法。该方法包括将具有移动端接的SMS消息可用于端接UE的指示的寻呼请求消息从MSC-S发送到SAE核心网络中的MME；由MSC-S从MME接收寻呼响应或服务请求消息；以及经MSC-S和MME之间的扩展的SGs接口(SGs+)，将移动端接的SMS消息从MSC-S转发到MME，其中，SGs+接口支持SMS分组数据单元的传输。在其中CS服务是SMS的另一个实施例中，本发明涉及一种在SAE核心网络中的MME中用于通过LTE无线电接入网络和SAE核心网络将SMS消息从始发UE传输到MSC-S的方法。该方法包括在MME中经S1连接从始发UE接收移动始发的SMS消息；以及经SGs+接口将移动始发的SMS消息从MME转发到MSC-S，其中，扩展SGs接口以在SAE核心网络中的MME和MSC-S之间提供SGs+接口，其中，SGs+接口支持SMS分组数据单元的传输。
在另一个实施例中，本发明涉及一种在SAE核心网络中的MME中用于通过SAE核心网络和LTE无线电接入网络将CS服务提供到UE的设备。该设备包括用于利用与CS核心网络中的MSC-S的扩展的SGs接口(SGs+)来发送和接收SGs+消息的部件，其中，SGs+接口支持上层分组数据单元的传输，并且用于利用SGs+接口的部件包括用于在通过SGs+接口发送的SGs+消息中传送CS服务消息的部件。该设备还包括用于经LTE无线电接入网络在MME和UE之间传送CS服务消息内容的部件。该设备处理移动端接的和移动始发的CS服务，并且不同实施例应付LTE空闲状态和LTE活动状态中的UE。在一个实施例中，利用无连接的SCCP操作来传输上层分组数据单元，而在另一个实施例中，利用面向连接的SCCP操作来传输上层分组数据单元。
在另一个实施例中，本发明涉及一种在MSC-S中用于通过SAE核心网络中的MME和LTE无线电接入网络将CS服务消息输送到端接UE的设备。该设备包括用于将具有移动端接的CS服务消息可用于端接UE的指示的寻呼请求消息从MSC-S发送到SAE核心网络中的MME的部件；用于由MSC-S从MME接收寻呼响应或服务请求消息的部件；以及用于经MSC-S和MME之间的扩展的SGs接口(SGs+)将移动端接的CS服务消息从MSC-S转发到MME的部件，其中，SGs+接口支持CS服务消息中上层分组数据单元的传输。
在另一个实施例中，本发明涉及一种在SAE核心网络中的MME中用于通过SAE核心网络和LTE无线电接入网络将CS服务消息输送到端接UE的设备。设备包括用于从MSC-S接收指示CS服务消息可用于端接UE的寻呼请求消息的部件；用于确定端接UE是在LTE空闲状态还是在LTE活动状态中的部件；在确定端接UE在LTE空闲状态中时用于寻呼端接UE和用于将寻呼响应或服务请求消息返回到MSC-S的部件；以及在确定端接UE在LTE活动状态中时用于将寻呼响应或服务请求消息返回到MSC-S而不寻呼端接UE的部件。该设备还包括用于利用与MSC-S的扩展的SGs接口(SGs+)来发送和接收SGs+消息的部件，其中，SGs+接口支持上层分组数据单元的传输。用于利用SGs+接口的部件包括用于接收由MSC-S响应寻呼响应消息或服务请求消息而发送的SGs+下行链路数据传送消息的部件，其中，SGs+下行链路数据传送消息包括CS服务消息。该设备随后经LTE无线电接入网络将CS服务消息内容转发到端接UE。
在另一个实施例中，本发明涉及一种在SAE核心网络中的MME中用于通过LTE无线电接入网络和SAE核心网络从始发UE转发CS服务消息的设备。该设备包括用于在MME中经S1连接从始发UE接收移动始发的CS服务消息的部件；以及用于经SGs+接口将移动始发的CS服务消息从MME转发到MSC-S的部件，其中，扩展SGs接口以在SAE核心网络中的MME和MSC-S之间提供SGs+接口，其中，SGs+接口支持CS服务消息中上层分组数据单元的传输。
在另一个实施例中，本发明涉及一种用于通过SAE核心网络和LTE无线电接入网络将CS服务提供到UE的系统。该系统包括SAE核心网络中的MME；CS核心网络中的MSC-S；以及用于在MME和MSC-S之间发送和接收SGs+消息的扩展的SGs接口(SGs+)，其中，SGs+接口支持CS服务消息中上层分组数据单元的传输。MME和MSC-S包括用于利用SGs+接口在通过SGs+接口发送的SGs+消息中传送CS服务消息的部件。该系统处理移动端接的和移动始发的CS服务，并且不同实施例应付LTE空闲状态和LTE活动状态中的UE。在一个实施例中，利用无连接的SCCP操作来传输上层分组数据单元，而在另一个实施例中，利用面向连接的SCCP操作来传输上层分组数据单元。在一个特定实施例中，CS服务是短消息服务(SMS)。
附图说明
在下文中，将通过参照附图示出优选实施例，详细描述本发明的基本特征，其中：
图1是LTE无线电接入网络(LTE RAN)和系统架构演进(SAE)核心网络(SAE CN)中的节点的简化方框图；
图2是CSoLTE一般架构的简化框图；
图3是示出由PMSC和PCSC利用的接口的简化框图；
图4示出终端或UE、eNodeB、MME与MSC-S之间的移动性管理(MM)控制平面协议架构；
图5是现有SMS参考架构中包括的实体和功能的简化框图；
图6是示出在短消息移动端接的(SM MT)服务中涉及的主要步骤的信令图；
图7是示出在短消息移动始发的(SM MO)服务中涉及的主要步骤的信令图；
图8示出SMS协议的层；
图9是示出用于通过通用IP接入网络来提供SMS的架构的简化框图；
图10是示出在现有CS回退解决方案中将MT SMS消息转发到UE时所采取的动作的信令图；
图11是示出在现有CS回退解决方案中从UE触发MO SMS消息时所采取的动作的信令图；
图12是根据本发明的教导的基于扩展的SGs接口(SGs+)的CSoLTE解决方案中用于SMS支持的架构的示范实施例的简化框图；
图13A是示出终端在LTE空闲状态中时用于通过SGs+的MTSMS传送的过程的第一实施例的信令图；
图13B是示出终端在LTE空闲状态中时用于通过SGs+的MTSMS传送的过程的第二实施例的信令图；
图14A是示出终端在LTE活动状态中时用于通过SGs+的MTSMS传送的过程的第一实施例的信令图；
图14B是示出终端在LTE活动状态中时用于通过SGs+的MTSMS传送的过程的第二实施例的信令图；以及
图15是示出终端在LTE空闲或LTE活动状态中时用于通过SGs+的MO SMS传送的过程的实施例的信令图。
具体实施方式
图3是示出在用于提供CSoLTE服务的三个不同实施例中由PMSC 21和PCSC 23利用的接口的简化框图。MS 27与PMSC 21之间的通信基于Gi接口(现在称为SGi接口)。这意味着MS与PCSC23与PMSC中IWU 24之间的所有直接通信基于IP协议，并且MS使用IP地址经SAE-GW是可见且可到达的。此通信分成两个不同接口：用于控制平面的U8c和用于用户平面的U8u。PCSC还具有到策略计费规则功能(PCRF)28的Rx接口以用于分配LTE/SAE承载。
下面描述用于提供CSoLTE服务的三个不同实施例。第一实施例称为“CS回退”，并且意味着MS或终端27正在占用LTE接入的同时向MME 13执行SAE MM过程。例如，MME使用图2中所示的SGs接口25，为基于CS的服务在MSC-S 26中注册终端。当在MSC-S中收到对CS服务的寻呼时，经SGs接口将该寻呼转发到MME，并随后转发到终端，终端执行到2G或3G RAN 22的回退。回退能基于PSHO、小区变更命令或2G或3G RAN中适合的小区的基于终端的选择。类似的行为适用于移动始发的(MO)CS服务。当这些服务被触发，并且终端正在占用LTE接入时，终端回退到2G或3G RAN，并且在那里触发CS服务的发起。
第二实施例称为LTE上的CS集成(CSoLTE-I)。在此实施例中，在SGs接口上使用如用于“CS回退”的相同SAE MME过程，但终端不执行到2G或3G RAN的回退，而是通过LTE接入执行所有CS服务。这意味着CS服务(也称为连接管理(CM)过程)通过PMSC 21与终端27之间的基于IP的协议在U8c和U8u接口上传输，其使用LTE接入和SAE节点，例如SAE-GW 14。
第三实施例称为LTE上的CS去耦合(CSoLTE-D)。在此实施例中，MM和CM过程都通过基于IP的协议直接在PMSC 21与终端27之间在U8c和U8u接口上传输，其使用LTE接入和SAE用户平面节点，例如SAE-GW 14。
图4示出在CS回退和CSoLTE-I实施例中使用的、在终端或UE27、eNodeB 15、MME 13与MSC-S 26(例如，SGs接口)之间的MM控制平面协议架构。图5是现有SMS参考架构中包括的实体和功能的简化框图31。本发明提供与CS回退和CSoLTE-I实施例有关的用于改进对于SMS的支持的系统和方法。
短消息实体(SME)32可发送或接收短消息。SME可位于固定或移动网络中，并且通常在标准化中的范围之外。服务中心(SC)33也称为短消息服务中心(SMSC)，负责在SME与MS 27之间中继、存储和转发短消息。SMS网关MSC(SMS-GMSC)34是MSC的一个功能，用于从SC接收短消息，询问归属位置寄存器(HLR)35以了解路由选择信息和SMS信息，以及将短消息输送到接收方MS的SGSN 36或MSC-S 26。SMS互通MSC(SMS-IWMSC)37是MSC的一个功能，用于从PLMN内(即，经MSC-S或SGSN从MS)接收短消息，并将它提交到接收方SC。SC、SMS-GMSC和SMS-IWMSC可在相同物理节点中实现。
短消息服务包括两个基本服务：
·SM MT(短消息移动端接)；以及
·SM MO(短消息移动始发)。
图6是示出在SM MT服务中涉及的主要步骤的信令图。SMS传送通过信令连接来执行。SM MT表示GSM/UMTS系统的以下能力：将从SC 33提交的短消息传送到一个MS 27，以及通过用于稍后输送的特定机制由输送报告或失败报告来提供关于短消息的输送的信息。
图7是示出在SM MO服务中涉及的主要步骤的信令图。SM MO表示GSM/UMTS系统的以下能力：将由MS 27提交的短消息经SC 33传送到一个SME 32，以及由输送报告或失败报告来提供关于短消息的输送的信息。消息必须包括SC将最终尝试将短消息中继到其的SME的地址。
图8示出SMS协议的层。名为短消息较低层(SM-LL)的层暗示例如由用于SMS的CM层提供的并且在MS与MSC之间使用DTAP来传输的CP-DATA/CP-ACK/CP-ERROR SMS服务。短消息中继层(SM-RL)向短消息传送层(SM-TL)提供服务，从而使得SM-TL能够将传送协议数据单元(TPDU)发送到其对等实体、从其对等实体接收TPDU、以及接收有关对于要传送的TPDU的较早请求的报告。SM-RL使用的不同消息包括RP-DATA、RP-ACK和RP-ERROR。
SM-TL还向短消息应用层(SM-AL)提供服务。此服务使得SM-AL能够将短消息传送到其对等实体、从其对等实体接收短消息、以及接收有关对于要传送的短消息的较早请求的报告。此层使用的PDU包括SMS-DELIVER(用于将SMS消息从SC 33发送到MS 27)、SMSSUBMIT(用于将SMS消息从MS 27传输到SC 33)以及例如SMSDELIVER REPORT的不同报告类型PDU。
图9是示出用于在通用IP接入网络41上提供SMS的架构的简化框图，如在3GPP TS 23.204中为3GPP发行版7由3GPP所指定的。此特征在IMS核心网络之上指定。
图10是示出在现有CS回退解决方案中将MT SMS消息转发到UE 27时所采取的动作的信令图。MSC-S 26通过SGs接口25发起对SMS的寻呼请求42，将SMS指示为原因。在43，UE执行到GSM/WCDMA的CS回退，并在选定小区中发送寻呼响应44。在可选的认证45后，在46将SMS从MSC-S输送到UE。在47，UE回到LTE接入。
图11是示出在现有CS回退解决方案中从UE 27触发MO SMS消息时所采取的动作的信令图。在43，UE执行到GSM/WCDMA的CS回退，并发起对SMS的CM服务请求51。在52在可选的认证并向UE指示关于CM服务请求的接受之后，在53将SMS从UE 27输送到MSC-S 26。在54，UE回到LTE接入。
与图10和11中所述过程类似的过程也适用于CSoLTE-I解决方案和MT/MO SMS消息。对于MT SMS情况，MSC-S 26使用到MME13的SGs接口25，然后经LTE无线电接入网络12中的eNodeB来寻呼UE 27。之后，UE使用U8c接口(在图3中示出)联系PMSC 21，并回复寻呼请求。MT SMS消息随后从PMSC输送到UE。作为此过程的一部分，必须激活用于CSoLTE-I解决方案信令的SAE/LTE承载。
对于MO SMS情况，UE 27使用U8c接口联系PMSC 21并执行CM服务请求。MO SMS消息随后从UE传输到PMSC。作为此过程的一部分，用于CSoLTE-I解决方案信令的SAE/LTE承载对于极短时期来建立/激活。
与CS回退解决方案有关的主要问题是正在使用的所有其它SAE/LTE承载也将转移到GSM/WCDMA，因为UE正在接收或发送SMS消息。
与CSoLTE-I解决方案有关的主要问题是无论何时UE正在接收或发送大约200个八位字节或更少的SMS消息，即使传送多个SMS，所需的SAE/LTE承载都将需要被激活。
与在通用3GPP IP接入上使用SMS有关的主要问题是接入基于IMS核心网络，并且对于CSoLTE解决方案的使用是其中IMS核心网络不可用的一种部署情形。
本发明为MT和MO SMS服务均利用SGs接口。先决条件是SGs接口用于MM过程，即，UE已在MSC-S中附连。因此，本发明适用于CS回退和CSoLTE-I解决方案。另外，扩展UE 27与增强的MME64之间的NAS信令支持以提供对于MT和MO SMS服务两者的支持。
图12是根据本发明的教导、基于扩展的接口(SGs+)63的CSoLTE解决方案中用于SMS支持的架构60的示范实施例的简化框图。与SMS支持有关的功能连接到修改的MSC-S 61，其也实现SGs+接口。应注意的是，CS域可包括MSC-S 61和MGW 62，或者可备选地由典型MSC/VLR节点(未示出)组成。
现有SGs接口25支持有限的移动性管理过程。例如，不支持认证。在本发明中，扩展的SGs+接口63和扩展的BSSAP+协议扩展成具有对于上层PDU的类似DTAP的传输的支持。在一个实施例中，新SGs+接口63仍利用无连接SCCP操作，因此，每个消息必须识别消息所属的事务和UE 27。UE的IMSI用于识别订户，并且PDU报头用于识别不同的事务(例如，用于CP-DATA/CP-ACK/CP-ERROR消息的第3层消息报头)。新BSSAP+消息能描述如下：
BSSAP+下行链路数据传送(BDDT)。BDDT消息用于在从MSC-S61到增强的MME 64的方向中通过SGs+接口63来传输整个NAS信令消息。对于SMS支持，这意味着BDDT消息在另一方向中通过SGs+接口来提供SM-LL层。在此消息中传送的PDU(本文中称为SMS-PDU)是如3GPP TS 24.011中定义的CP-DATA、CP-ACK和CP-ERROR。IMSI用做UE标识符。
BSSAP+上行链路数据传送(BUDT)。BUDT消息用于在从MME64到MSC-S 61的方向中通过SGs+接口63来传输整个NAS信令消息。对于SMS支持，这意味着BUDT消息在此方向中通过SGs+接口来提供SM-LL层。在此消息中传送的SMS-PDU是如3GPP TS 24.011中定义的CP-DATA、CP-ACK和CP-ERROR。IMSI用做UE标识符。
以同样的方式，本发明以对于在MSC-S 61与UE之间透明地传送“CS NAS信令”类似的支持来扩展MME 64与UE 27之间的SAENAS信令。这些消息例如可称为NAS-X-上行链路(NASXU)和NAS-X-下行链路(NASXD)消息。
通过SGs+接口63来支持SMS服务的MSC-S 61被修改成使用BDDT消息通过SGs+接口来转发收到的MT SMS消息。BDDT消息包括由(CP-DATA/RP-DATA/TPDU/SMS-DELIVER，“SMS内容”)组成的初始NAS PDU。当通过SGs+接口为CS服务注册UE 27时，MSC-S发送BDDT消息。BDDT消息被发送到其中注册UE的MME64。MSC-S一般将需要在2G/3G RAN中执行UE的寻呼，并随后在UE响应了该寻呼并且到UE的信令连接已建立之后转发SMS。在通过SGs+的SMS的情况下，一旦从MSC-S收到SGs+寻呼请求消息或者在从MSC-S收到初始BDDT消息时，寻呼便转移到SAE/LTE，并在需要时由MME 64来执行。
对于MO SMS，在一些实施例中，修改的MSC-S 61必须还能够处理SGs+接口的无连接性质(而其它实施例使用面向连接的解决方案)。这意味着接收第一(和后续的)BUDT消息而未建立信令连接，这与现有MO SMS传送过程相对。
通过SGs+接口来支持MO和MT SMS服务的增强的MME 64还修改成一旦从MSC-S 61收到初始BDDT消息，便执行网络触发的服务请求。这意味着如果UE 27处于LTE空闲状态中，则MME 64触发UE的寻呼。备选的是，如果UE处于LTE活动状态中，则收到的BDDT消息的内容在S1连接上并随后在来自eNodeB的RRC连接上在NAS-X-下行链路消息中传送到UE。以同样的方式，在S1连接上从UE 27收到的所有NAS-X-上行链路消息在BUDT消息中被转发到MSC-S 61。
下面的描述是描述其中SGs+接口63支持SMS的不同序列。示出了当MT SMS被触发时的并取决于UE 27是在LTE空闲还是LTE活动状态中的四个不同序列。
图13A是示出UE 27在LTE空闲状态中时用于通过SGs+的MTSMS传送的过程的第一实施例的信令图。在此实施例中，MSC-S 61在71在本地存储收到的SMS消息，并将寻呼请求72发送到MME 64，将SMS指示为原因。随后，MME经所需的eNodeB，将寻呼请求73发送到UE。UE通过NAS服务请求74做出响应，并且NAS信令连接得以建立。一旦在MME与UE之间建立NAS信令连接，则MME便将寻呼响应(或服务请求)75转发到MSC-S 61，向MSC-S指示此情况。随后，MSC-S通过SGs+接口63在BDDT消息76中将存储的SMS消息转发到MME。MME在到eNodeB的S1连接上，并随后在从eNodeB到UE的RRC连接上，在NAS-X-下行链路消息77中将SMS消息内容转发到UE 27。之后，所有通信在MSC-S与UE之间透明地隧道传送。
图13B是示出UE 27在LTE空闲状态中时用于通过SGs+的MTSMS传送的过程的第二实施例的信令图。在此实施例中，MSC-S 61通过SGs+接口63，在BDDT消息81中将收到的SMS消息转发到MME 64。随后MME向UE发起寻呼请求82。UE通过NAS服务请求83做出响应，并且NAS信令连接得以建立。一旦在MME与UE之间建立NAS信令连接，MME便在到eNodeB的S1连接上，并随后在从eNodeB到UE的RRC连接上，在NAS-X-下行链路消息84中将收到的SMS消息转发到UE。之后，所有通信在MSC-S与UE之间透明地隧道传送。
图14A是示出UE 27在LTE活动状态中时用于通过SGs+的MTSMS传送的过程的第一实施例的信令图。在此实施例中，MSC-C 61在91在本地存储收到的SMS消息，并将寻呼请求消息92发送到MME64，将SMS指示为原因。在93，MME检测到已经存在到UE的NAS信令连接。因此，MME将寻呼响应(或服务请求)消息94返回到MSC-S，向MSC-S指示此情况。随后，MSC-S通过SGs+接口63在BDDT消息95中将存储的SMS消息转发到MME。MME在到eNodeB的S1连接上，并随后在从eNodeB到UE的RRC连接上，在NAS-X-下行链路消息96中将SMS消息内容转发到UE 27。之后，所有通信在MSC-S与UE之间透明地隧道传送。
图14B是示出UE 27在LTE活动状态中时用于通过SGs+的MTSMS传送的过程的第二实施例的信令图。在此实施例中，MSC-C 61通过SGs+接口63，在BDDT消息101中将收到的SMS消息转发到MME 64。在102，MME检测到已经存在到UE的NAS信令连接。因此，MME在到eNodeB的S1连接上，并随后在从eNodeB到UE的RRC连接上，在NAS-X-下行链路消息103中将SMS消息内容转发到UE 27。之后，所有通信在MSC-S与UE之间透明地隧道传送。
下面的描述是描述其中SGs+接口63支持SMS的不同序列。示出当MO SMS被触发时并且当UE 27在LTE空闲状态中或LTE活动状态中时的一个序列。
图15是示出UE 27在LTE空闲或LTE活动状态中时用于通过SGs+的MO SMS传送的过程的实施例的信令图。当UE在LTE空闲状态中时，该过程通过建立NAS信令连接而开始。UE通过发送NAS服务请求111以指示请求移动始发的SMS来进行此操作。LTE无线电接入网络12中的eNodeB将此请求转发到MME 64。在112的认证后，OK指示返回到UE。随后，UE将NAS-X-上行链路消息113和SMS消息内容一起发送到MME。MME通过SGs+接口63，将BUDT消息114和SMS消息内容一起发送到MSC-S 61，以用于通过SMS-GMSC 34转发到目的地SME。之后，所有通信在MSC-S与UE之间透明地隧道传送。
除了当UE已经在LTE活动状态中时跳过用于建立NAS信令连接的初始步骤之外，UE 27在LTE活动状态中时用于通过SGs+的MOSMS传送的过程与对于LTE空闲状态的过程相同。
在上述实施例中，现有SM-LL层和相关协议(即，消息CP-DATA、CP-ACK和CP-ERROR)及现有SM-RL层和相关协议(即，消息RP-DATA、RP-ACK和RP-ERROR)在MSC-S 61和UE 27中均得以保持。在一备选实施例中，这些协议通过创建要在MSC-S与UE之间使用的新的单个协议来进一步优化。该新的单个协议提供与这两个协议现在所提供的相同的所需功能性。结果，例如SM-LL层提供的事务处理可仍需要被包括。同样，在RP目的地地址IE中包括的信息可需要包括在该新协议中(对于MO SMS情况，此IE包含SC的地址)。
在另一备选实施例中，SGs+接口63可基于面向连接的SCCP而不是上述无连接的SCCP。SGs+接口中面向连接的SCCP的主要原理与还在A接口和Iu接口中利用的原理相同。因此，在需要建立通信时，发起通信的一侧通过将SCCP连接请求消息发送到远程侧，并且可能还包括第一更高级别消息，发起对SCCP连接的需要。如果远程节点接受SCCP连接请求，则它将SCCP连接确认消息返回到发起侧。之后，两侧都能使用建立的SCCP连接。
对于MT情况，寻呼请求的发送通常不用于SCCP连接建立，而在SGs+情况中，这可以选择性地应用。因此，在MSC-S将BSSAP+寻呼请求消息发送到MME时，MSC-S发起SCCP连接建立。随后，当MME从UE接收NAS服务请求时，MME可接受SCCP级别连接。备选的是，可在无连接模式中发送寻呼，并且当MME从UE接收NAS服务请求时，首先建立到MSC-S的SCCP连接。
在MO情况下，从MME发送到MSC-S的第一消息发起SCCP连接建立。
在用于MT SMS的面向连接的SCCP实施例中，MSC-S 61将BSSAP+寻呼请求消息发送到MME 64，该消息具有一旦在LTE无线电接入网络12中成功寻呼UE 27并且建立了到UE的S1连接就要为MT SMS建立信令连接的特殊指示。之后，MME通过新BSSAP+寻呼响应消息，通过SGs+接口63建立SCCP信令连接，并且MSC-S使用组合的信令连接将MT SMS消息输送到UE。在此实施例中，MSC-S 61与UE 27之间的信令连接由到MME 64的SGs+信令连接、到LTE eNodeB的S1连接以及到UE的RRC连接来组成。
类似的方案可对MO SMS情况适用。在从UE 27发送到MME 64的NAS服务请求将“MO SMS”指示为建立原因时，MME通过到MSC-S 61的新BSSAP+服务请求消息，通过SGs+接口63建立SCCP信令连接。如果MSC-S允许该连接的建立，则UE被通知，并且在UE与MSC-S之间利用SGs+、S1和RRC信令连接来输送MO SMS。因此，已显示出，通过本发明，CS核心网络中的更改限于MSC-S。用于SMS的现有基础设施的其余部分能无修改地使用。这意味着与例如消息等待的SMS处理有关的所有服务在核心网络的电路交换域中处理。
当本发明与CS回退解决方案组合利用时，所有其它SAE/LTE承载能在SAE/LTE中保持为无修改的和活动的。结果，不存在仅因为UE正在接收或发送SMS消息而服务降级的可能性。
当本发明与CSoLTE-I解决方案组合使用时，不存在仅因为UE正在接收或发送大约200百个八位字节或更少的SMS消息、即使传送多个SMS消息而建立任何另外的SAE/LTE承载的需要。
最后，本发明使得在SAE/LTE中能够支持SMS，而无需部署IMS核心网络，而部署IMS核心网络是通过通用3GPP IP接入网络的SMS的解决方案的先决条件。
虽然已经在附图中示出和在前面的具体实施方式中描述了本发明的优选实施例，但要理解本发明不限于公开的实施例，而是在不脱离本发明范围的情况下能够进行多种重新布置、修改和替代。说明书设想了落入随附权利要求定义的本发明范围内的所有修改。

Claims (48)

1.一种通过SAE核心网络和LTE无线电接入网络向用户设备UE提供电路交换CS服务的方法，所述方法包括以下步骤：
扩展SGs接口以在所述SAE核心网络中的移动性管理实体MME和移动交换中心服务器MSC-S之间提供SGs+接口，其中所述SGs+接口支持上层分组数据单元的传输；
利用所述SGs+接口，在所述MSC-S和所述MME之间发送的SGs+消息中传送CS服务消息；以及
在非接入层NAS消息中经所述LTE无线电接入网络在所述MME和所述UE之间传送CS服务消息内容。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述上层分组数据单元利用面向连接的信令连接控制部分SCCP操作来传输。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述上层分组数据单元利用无连接的信令连接控制部分SCCP操作来传输。
4.如权利要求1所述的方法，其中传送CS服务消息的步骤包括在所述MME中接收来自所述MSC-S的SGs+下行链路数据传送消息，所述SGs+下行链路数据传送消息包括前往端接UE的上层分组数据单元。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述端接UE在LTE活动状态中，并且所述方法还包括以下步骤：
由所述MME接收来自所述MSC-S的寻呼请求消息，所述寻呼请求消息指示所述SGs+下行链路数据传送消息可用于所述端接UE；以及
将响应消息从所述MME返回到所述MSC-S而不寻呼所述端接UE；
其中所述MSC-S向所述MME发送所述SGs+下行链路数据传送消息以响应接收所述响应消息。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述上层分组数据单元利用面向连接的信令连接控制部分SCCP操作来传输。
7.如权利要求5所述的方法，其中所述上层分组数据单元利用无连接的信令连接控制部分SCCP操作来传输。
8.如权利要求4所述的方法，其中所述端接UE在LTE活动状态中，并且在所述MME和所述LTE无线电接入网络之间传送CS服务消息内容的步骤包括通过所述LTE无线电接入网络将下行链路NAS消息发送到所述端接UE以响应接收所述SGs+下行链路数据传送消息，所述下行链路NAS消息包括所述上层分组数据单元。
9.如权利要求4所述的方法，其中所述端接UE在LTE空闲状态中，并且在接收所述SGs+下行链路数据传送消息之前，所述方法还包括以下步骤：
由所述MME接收来自所述MSC-S的寻呼请求消息，所述寻呼请求消息指示所述SGs+下行链路数据传送消息可用；
由所述MME寻呼所述端接UE以响应接收所述SGs+下行链路数据传送消息；
由所述MME接收来自请求移动端接的SMS服务的所述UE的寻呼响应；以及
将响应消息发送到所述MSC-S；
其中所述MSC-S向所述MME发送所述SGs+下行链路数据传送消息以响应接收所述响应消息。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述上层分组数据单元利用面向连接的信令连接控制部分SCCP操作来传输。
11.如权利要求9所述的方法，其中所述上层分组数据单元利用无连接的信令连接控制部分SCCP操作来传输。
12.如权利要求4所述的方法，其中所述端接UE在LTE空闲状态中，并且所述方法还包括以下步骤：
由所述MME寻呼所述端接UE以响应接收所述SGs+下行链路数据传送消息；以及
由所述MME接收来自请求移动端接的SMS服务的所述端接UE的寻呼响应；
其中在所述MME和所述LTE无线电接入网络之间传送CS服务消息内容的步骤包括通过所述LTE无线电接入网络将下行链路NAS消息发送到所述端接UE以响应所述寻呼响应，所述下行链路NAS消息包括所述上层分组数据单元。
13.如权利要求1所述的方法，其中所述CS服务是短消息服务SMS，并且传送CS服务消息的步骤包括将SGs+下行链路数据传送消息从所述MSC-S发送到所述MME，所述SGs+下行链路数据传送消息包括前往所述端接UE的SMS消息内容和SMS控制平面分组数据单元。
14.如权利要求1所述的方法，其中传送CS服务消息的步骤包括在所述MSC-S′中接收来自所述MME的SGs+上行链路数据传送消息，所述SGs+上行链路数据传送消息包括由始发UE始发的上层分组数据单元。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述始发UE在LTE活动状态中，并且在所述MME和所述LTE无线电接入网络之间传送CS服务消息内容的步骤包括由所述MME通过所述LTE无线电接入网络从所述始发UE接收上行链路NAS消息，所述上行链路NAS消息包括所述上层分组数据单元。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述上层分组数据单元利用面向连接的信令连接控制部分SCCP操作来传输。
17.如权利要求15所述的方法，其中所述上层分组数据单元利用无连接的信令连接控制部分SCCP操作来传输。
18.如权利要求14所述的方法，其中所述始发UE在LTE空闲状态中，并且在所述MME接收所述上行链路NAS消息之前，所述方法还包括以下步骤：
由所述MME从请求移动始发的CS服务的所述始发UE接收移动始发的CS服务请求；以及
将响应指示从所述MME发送到所述始发UE，以建立NAS信令连接；
其中所述始发UE发送所述上行链路NAS消息以响应所述NAS信令连接的建立。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述上层分组数据单元利用面向连接的信令连接控制部分SCCP操作来传输。
20.如权利要求18所述的方法，其中所述上层分组数据单元利用无连接的信令连接控制部分SCCP操作来传输。
21.如权利要求1所述的方法，其中所述CS服务是短消息服务SMS，并且传送CS服务消息的步骤包括将SGs+上行链路数据传送消息从所述MME发送到所述MSC-S，所述SGs+上行链路数据传送消息包括由始发UE始发的SMS消息内容和SMS控制平面分组数据单元。
22.一种在移动交换中心服务器MSC-S中用于通过SAE核心网络和LTE无线电接入网络将短消息服务SMS消息输送到端接用户设备UE的方法，所述方法包括以下步骤：
将寻呼请求消息从所述MSC-S发送到所述SAE核心网络中的移动性管理实体MME，所述寻呼请求消息具有移动端接的SMS消息可用于所述端接UE的指示；
由所述MSC-S从所述MME接收寻呼响应或服务请求消息；以及
经所述MSC-S和所述MME之间的扩展的SGs接口(SGs+)，将所述移动端接的SMS消息从所述MSC-S转发到所述MME，其中所述SGs+接口支持SMS分组数据单元的传输。
23.如权利要求22所述的方法，其中所述SMS分组数据单元利用无连接的信令连接控制部分SCCP操作来传输。
24.如权利要求22所述的方法，其中所述SMS分组数据单元利用面向连接的信令连接控制部分SCCP操作来传输。
25.如权利要求24所述的方法，其中将寻呼请求发送到所述MME的步骤包括将寻呼请求消息从所述MSC-S发送到所述MME，所述寻呼请求消息具有一旦在所述LTE无线电接入网络中成功寻呼所述端接UE并且建立了到所述端接UE的S1连接就要为移动端接的SMS消息建立信令连接的指示。
26.一种在SAE核心网络中的移动性管理实体MME中用于通过LTE无线电接入网络和SAE核心网络将短消息服务SMS消息从始发用户设备UE传输到移动交换中心服务器MSC-S的方法，所述方法包括以下步骤：
在所述MME中经S1连接从所述始发UE接收移动始发的SMS消息；以及
经SGs+接口将所述移动始发的SMS消息从所述MME转发到所述MSC-S，其中扩展SGs接口以在所述SAE核心网络中的所述MME和所述MSC-S之间提供SGs+接口，其中所述SGs+接口支持SMS分组数据单元的传输。
27.如权利要求26所述的方法，其中所述转发步骤包括利用无连接的信令连接控制部分SCCP操作，将SMS分组数据单元转发到所述MSC-S。
28.如权利要求26所述的方法，其中所述转发步骤包括利用面向连接的信令连接控制部分SCCP操作，将SMS分组数据单元转发到所述MSC-S。
29.一种在SAE核心网络中的移动性管理实体MME中用于通过所述SAE核心网络和LTE无线电接入网络将电路交换CS服务提供到用户设备UE的设备，所述设备包括：
用于利用与CS核心网络中的移动交换中心服务器MSC-S的扩展的SGs接口(SGs+)来发送和接收SGs+消息的部件，其中所述SGs+接口支持上层分组数据单元的传输，并且用于利用所述SGs+接口的所述部件包括用于在通过所述SGs+接口发送的SGs+消息中传送CS服务消息的部件；以及
用于经所述LTE无线电接入网络在所述MME和所述UE之间传送CS服务消息内容的部件。
30.如权利要求29所述的设备，其中用于利用所述SGs+接口的所述部件包括用于利用面向连接的信令连接控制部分SCCP操作来传输所述上层分组数据单元的部件。
31.如权利要求29所述的设备，其中用于利用所述SGs+接口的所述部件包括用于利用无连接的信令连接控制部分SCCP操作来传输所述上层分组数据单元的部件。
32.如权利要求29所述的设备，其中所述CS服务是短消息服务SMS，并且用于传送CS服务消息的所述部件包括用于从所述MSC-S接收SGs+下行链路数据传送消息的部件，所述SGs+下行链路数据传送消息包括用于输送到端接UE的SMS消息内容和SMS控制平面分组数据单元。
33.如权利要求29所述的设备，其中所述CS服务是短消息服务SMS，并且用于传送CS服务消息的所述部件包括用于将SGs+上行链路数据传送消息从所述MME发送到所述MSC-S的部件，所述SGs+上行链路数据传送消息包括由始发UE始发的SMS消息内容和SMS控制平面分组数据单元。
34.一种在移动交换中心服务器MSC-S中用于通过SAE核心网络中的移动性管理实体MME和LTE无线电接入网络将电路交换CS服务消息输送到端接用户设备UE的设备，所述设备包括：
用于将具有移动端接的CS服务消息可用于所述端接UE的指示的寻呼请求消息从所述MSC-S发送到所述SAE核心网络中的所述MME的部件；
用于由所述MSC-S从所述MME接收寻呼响应或服务请求消息的部件；以及
用于经所述MSC-S和所述MME之间的扩展的SGs接口(SGs+)将所述移动端接的CS服务消息从所述MSC-S转发到所述MME的部件，其中所述SGs+接口支持CS服务消息中上层分组数据单元的传输。
35.如权利要求34所述的设备，其中用于利用所述SGs+接口的所述部件包括用于利用无连接的信令连接控制部分SCCP操作来传输所述SMS分组数据单元的部件。
36.如权利要求34所述的设备，其中用于利用所述SGs+接口的所述部件包括用于利用面向连接的信令连接控制部分SCCP操作来传输所述SMS分组数据单元的部件。
37.如权利要求36所述的设备，其中用于将寻呼请求发送到所述MME的所述部件将寻呼请求消息从所述MSC-S发送到所述MME，所述寻呼请求消息具有一旦在所述LTE无线电接入网络中成功寻呼所述端接UE并且建立了到所述端接UE的S1连接就要为移动端接的SMS消息建立信令连接的指示。
38.如权利要求34所述的设备，其中所述CS服务是短消息服务SMS，并且用于转发所述移动端接的CS服务消息的所述部件包括用于将SGs+下行链路数据传送消息发送到所述MME的部件，所述SGs+下行链路数据传送消息包括用于输送到所述端接UE的SMS消息内容和SMS控制平面分组数据单元。
39.一种在SAE核心网络中的移动性管理实体MME中用于通过所述SAE核心网络和LTE无线电接入网络将电路交换CS服务消息输送到端接用户设备UE的设备，所述设备包括：
用于从移动交换中心服务器MSC-S接收寻呼请求消息的部件，所述寻呼请求消息指示CS服务消息可用于所述端接UE；
用于确定所述端接UE是在LTE空闲状态中还是在LTE活动状态中的部件；
在确定所述端接UE在LTE空闲状态中时用于寻呼所述端接UE并用于将寻呼响应或服务请求消息返回到所述MSC-S的部件；
在确定所述端接UE在LTE活动状态中时用于将寻呼响应或服务请求消息返回到所述MSC-S而不寻呼所述端接UE的部件；
用于利用与所述MSC-S的扩展的SGs接口(SGs+)来发送和接收SGs+消息的部件，其中所述SGs+接口支持上层分组数据单元的传输，用于利用所述SGs+接口的所述部件包括用于接收由所述MSC-S响应所述寻呼响应或服务请求消息而发送的SGs+下行链路数据传送消息的部件，所述SGs+下行链路数据传送消息包括所述CS服务消息；以及
用于经所述LTE无线电接入网络将所述CS服务消息内容转发到所述端接UE的部件。
40.如权利要求39所述的设备，其中所述CS服务是短消息服务SMS，并且用于利用所述SGs+接口的所述部件包括用于从所述MSC-S接收SGs+下行链路数据传送消息的部件，所述SGs+下行链路数据传送消息包括用于输送到端接UE的SMS消息内容和SMS控制平面分组数据单元。
41.一种在SAE核心网络中的移动性管理实体MME中用于通过LTE无线电接入网络和所述SAE核心网络转发来自始发用户设备UE的电路交换CS服务消息的设备，所述设备包括：
用于在所述MME中经S1连接从所述始发UE接收所述移动始发的CS服务消息的部件；以及
用于将所述移动始发的CS服务消息经SGs+接口从所述MME转发到MSC-S的部件，其中扩展SGs接口以在所述SAE核心网络中的所述MME和所述MSC-S之间提供所述SGs+接口，其中所述SGs+接口支持CS服务消息中上层分组数据单元的传输。
42.如权利要求41所述的设备，其中所述CS服务是短消息服务SMS，并且用于转发所述移动始发的CS服务消息的所述部件包括用于将SGs+上行链路数据传送消息从所述MME发送到所述MSC-S的部件，所述SGs+上行链路数据传送消息包括由所述始发UE始发的SMS消息内容和SMS控制平面分组数据单元。
43.如权利要求41所述的设备，其中所述MME还包括用于在接收NAS服务请求前与所述UE建立NAS信令连接的部件。
44.一种用于通过SAE核心网络和LTE无线电接入网络向用户设备UE提供电路交换CS服务的系统，所述系统包括：
移动性管理实体MME，在所述SAE核心网络中；
移动交换中心服务器MSC-S，在CS核心网络中；以及
扩展的SGs接口(SGs+)，用于在所述MME和所述MSC-S之间发送和接收SGs+消息，其中所述SGs+接口支持CS服务消息中上层分组数据单元的传输；
其中所述MME和所述MSC-S包括用于利用所述SGs+接口在通过所述SGs+接口发送的SGs+消息中传送CS服务消息的部件。
45.如权利要求44所述的系统，其中所述MME还包括用于利用与所述LTE无线电接入网络的非接入层NAS接口来发送和接收扩展的NAS消息的部件，用于利用所述NAS接口的所述部件包括用于在NAS消息中在所述MME和所述LTE无线电接入网络之间传送CS服务消息内容的部件。
46.如权利要求44所述的系统，其中所述CS服务是短消息服务SMS，并且用于利用所述SGs+接口的所述部件包括用于发送和接收SGs+上行链路和下行链路数据传送消息的部件，所述SGs+上行链路和下行链路数据传送消息包括SMS控制平面分组数据单元和SMS消息内容。
47.如权利要求44所述的系统，其中用于利用所述SGs+接口的所述部件包括用于利用面向连接的信令连接控制部分SCCP操作来发送和接收上层分组数据单元的部件。
48.如权利要求44所述的系统，其中用于利用所述SGs+接口的所述部件包括用于利用无连接的信令连接控制部分SCCP操作来发送和接收上层分组数据单元的部件。
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