CN102056259A - 不同系统之间的切换方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及不同系统之间的切换方法和系统。一种用于执行从正交频分调制(OFDM)移动通信系统到基于码分多址(CDMA)的UMTS系统的切换的方法和系统。E-UMTS系统的E-RAN基于从UE报告的UMTS系统的所测量的信号强度确定执行切换。然后，E-UMTS系统的E-CN产生UE的PDP上下文和MM上下文，并使用该PDP/MM上下文建立到UMTS系统的GGSN的UE的数据隧道。E-CN向UE发送包含UE用来接入UMTS系统的RB信息的切换命令消息。UE使用该RB信息接入到UMTS系统，并通过由E-CN、数据隧道、SGSN和UMTS系统的RAN组成的数据传输路径传送UE的用户数据。

Description

不同系统之间的切换方法和系统
本案是申请日为2006年7月7日、申请号为200680024650.3、发明名称为“不同系统之间的切换方法和设备”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明主要涉及不同系统之间的切换。更具体地，但不限制地，本发明涉及一种用于在传统(legacy)通用移动电信业务(UMTS)系统和加强UMTS(E-UMTS)系统间提供切换的方法和设备。
背景技术
通用移动电信业务(UMTS)系统是基于移动通信全球系统(GSM)和通用分组无线业务系统(GPRS)的第三代异步移动通信系统。UMTS系统使用宽带码分多址(CDMA)作为无线接入技术(RAT)并提供相关的服务，其中移动电话或计算机的用户可以在世界上任何地方以2Mbps速率或更高速率发送基于分组的文本、数字化音频/视频和多媒体数据。UMTS系统采用使用分组协议如网际协议(IP)的称为分组交换接入的虚拟接入概念并总可以接入网络中的任何终端。
图1说明了传统UMTS系统的配置。
参考图1，用户设备(UE)110是指参与无线通信的终端设备或用户，并且无线连接于Node B 120。Node B 120，用于直接参与与UE 110进行通信的无线基站收发机，管理和它相关的小区。无线网络控制器(RNC)130控制多个Node B并确定是否需要切换。RNC 130和UE 110之间的连接通过无线资源控制(RRC)接口来完成。
RNC 130通过服务GPRS支持节点(SGSN)140连接到分组交换或分组业务(PS)网络，例如因特网。RNC 130与PS网络之间的通信由分组交换信令(PS信令)来完成。RNC 130和SGSN 140之间的连接被称为“Iu-PS接口”。SGSN140控制提供给每个用户的业务。特别地，SGSN 140管理每个用户的业务计费相关数据，并通过管理相应UE 110的服务RNC(SRNC)130选择性地发送/接收与UE 110交换的数据。
网关GPRS支持节点(GGSN)150作为网关节点，该网络节点分配IP地址给接收分组业务的UE 110，并将UE 110连接到外部分组数据网络(PDN)160。
如图1所示，Node B 120和RNC 130的组合被称为无线接入网络(RAN)170，并且SGSN 140和GGSN 150的组合被称为核心网络(CN)180。每个SGSN 140和每个GGSN 150被称为CN节点。
从基于CDMA的UMTS系统改进的E-UMTS系统，利用了正交频分调制(OFDM)，并降低了需要将UE连接到PDN的网络节点数目。这有利于快速数据传输。
图2说明了E-UMTS系统的示例性配置。
参考图2，UE 210表示终端设备或用户。改进RAN(E-RAN)240作为在传统UMTS系统中的Node B 120和RNC 130。在E-RAN 240中，和在传统UMTS系统中一样，E-Node B 220和E-RNC 230的功能在不同的节点可以被物理隔离。可选地，E-Node B 220和E-RNC 230的功能可以被整合到一个实体节点中。E-CN 250，在传统UMTS系统中SGSN 140和GGSN 150的组合节点，被放置在PDN 260和E-RAN 240之间。E-CN 250作为用于分配IP地址给UE 210和用于将UE 210连接到PDN 260的网关节点。
传统UMTS系统和E-UMTS系统的服务区域可能会相互重合。在该重合区域(也公知为切换区域)，能够从传统UMTS系统和E-UMTS系统接收信号的双模UE必须在该两系统之间执行切换。为了通过E-UMTS系统向用户提供服务，服务提供商需要在传统UMTS系统和E-UMTS系统之间的切换处理。
因此，需要便于在传统通用移动电信业务(UMTS)系统和增强UMTS(E-UMTS)系统之间切换的改进系统和方法。
发明内容
技术问题
本发明的目的是提出至少一个上述问题和/或缺点并提供至少下述的优点。相应地，本发明的一个目的是提供方法和设备，其中在数据通信中的UE执行从E-UMTS系统到传统UMTS系统的切换。
本发明的一个示例性实施例提供方法和设备，其中在数据通信中的UE执行从传统UMTS系统到E-UMTS系统的切换。
本发明的示例性实施例提供一种用于在E-UMTS系统中的E-CN和传统UMTS系统中的CN之间建立隧道的方法和设备。本发明的示例性实施例也向在E-UMTS系统和传统UMTS系统之间执行切换的UE提供分组数据服务。
技术方案
根据本发明的示例性实施例的一个方面，提供一种用于执行从基于正交频分复用调制(OFDM)的加强通用移动电信业务(E-UMTS)系统到基于码分多址(CDMA)的UMTS系统的切换的方法。用户设备(UE)通过E-UMTS在和分组数据网络(PDN)进行通信中测量UMTS系统的信号强度。指示所测量信号强度的测量报告消息被发送到E-UMTS系统。E-UMTS系统的无线接入网(E-RAN)基于所测量的信号强度确定是否执行从E-UMTS系统到UMTS系统的切换。如果确定切换，E-UMTS系统的核心网络(CN)建立UE到UMTS系统的网关GPRS(通用分组无线业务)支持节点(GGSN)的数据隧道以响应E-RAN的切换请求。在建立该数据隧道后，E-CN向UE发送切换命令消息。该切换命令消息包含有关UE用来接入UMTS系统的无线承载(RB)信息。UE使用该RB信息来接入UMTS系统。在接入到UMTS系统后，UE通过包括E-CN、数据隧道、GGSN、UMTS系统的服务GPRS支持节点(SGSN)和UMTS系统的RAN的数据传输路径在PDN和UE之间传送UE的用户数据。
根据本发明的示例性实施例的另一个方面，提供一种用于执行从基于正交频分复用调制(OFDM)的加强通用移动电信业务(E-UMTS)系统到基于码分多址(CDMA)的UMTS系统的切换的方法。用户设备(UE)通过E-UMTS在和分组数据网络(PDN)进行通信中测量UMTS系统的信号强度，并发送指示所测量信号的强度的测量报告消息到E-UMTS系统。E-UMTS系统的无线接入网(E-RAN)基于所测量的信号强度确定是否执行从E-UMTS系统到UMTS系统的切换。如果确定切换，则E-UMTS系统的核心网络(E-CN)产生对于用户的分组数据协议(PDP)上下文和移动性管理(MM)上下文以响应E-RAN的切换请求。E-CN使用该PDP/MM上下文建立UE到UMTS系统的网关GPRS(通用分组无线业务)支持节点(GGSN)的数据隧道。在建立该数据隧道后，E-CN向UE发送切换命令消息。该切换命令消息包括有关UE用来接入UMTS系统的无线承载(RB)信息。UE使用该RB信息接入UMTS系统并随后通过包括E-CN、数据隧道、GGSN、服务GPRS支持节点(SGSN)和UMTS系统的RAN的数据传输路径在PDN和UE之间传送UE的用户数据。
根据本发明示例性实施例的更进一个方面，提供一种用于执行从基于正交频分复用调制(OFDM)的加强通用移动电信业务(E-UMTS)系统到基于码分多址(CDMA)的UMTS系统的切换的装置。该装置包括E-UMTS系统的无线接入网络(E-RAN)，该E-UMTS系统接收指示用户设备在通过E-UMTS系统与分组数据网络(PDN)进行通信中所测量的UMTS系统信号强度的测量报告消息。E-UMTS系统的E-RAN基于所测量的信号强度也确定是否执行E-UMTS到UMTS系统的切换。如果确定切换，E-UMTS系统的核心网络(CN)产生对于UE的分组数据协议(PDP)上下文和移动性管理(MM)上下文以响应E-RAN的切换请求。E-UMTS系统的E-CN也使用该PDP/MM上下文建立对于UE的数据隧道。在建立数据隧道后，向UE发送包含有关UE用来接入UMTS系统的无线承载(RB)信息的切换命令消息。在响应该切换命令消息接入到UMTS系统后，UE通过包括E-CN、数据隧道、GGSN、服务GPRS支持节点(SGSN)和UMTS系统的RAN的数据传输路径在PDN和UE之间传送UE的用户数据。
根据本发明示例性实施例的另一方面，提供一种用于设备UE执行从基于码分多址(CDMA)的通用移动电信业务(UMTS)系统到基于正交频分复用调制(OFDM)的加强UMTS(E-UMTS)系统切换的方法。UE在通过E-UMTS系统与分组数据网络(PDU)进行通信的过程中测量E-UMTS系统的信号强度，并向UMTS系统发送指示所测量的信号强度的测量报告消息。UMTS系统的无线接入网络(RAN)基于所测量的信号强度确定是否执行从UMTS系统到E-UMTS系统的切换。在确定切换后，RAN将从源无线网络控制器(RNC)接收的重新分配请求消息发送到UMTS系统的服务GPRS(通用分组无线业务)支持节点(SGSN)。SGSN发送前向重新分配消息到E-UMTS系统的核心网络(E-CN)以响应重新分配请求消息。E-CN为UE建立到E-UMTS系统的无线接入网络(E-RAN)和UMTS系统的网关GPRS(通用分组无线业务)支持节点(GGSN)的数据承载和数据隧道。在建立数据隧道后，SGSN通过RAN向UE发送重新分配命令消息以响应E-CN的请求。UE响应于该重新分配命令消息并接入到E-UMTS系统。
根据本发明示例性实施例的另一方面，提供一种用于执行从正交频分调制(OFDM)移动通信系统到基于码分多址(CDMA)的UMTS系统的切换的方法，该方法包括：由通过OFDM移动通信系统与分组数据网络(PDN)通信的用户设备(UE)测量UMTS系统的信号强度，并向OFDM移动通信系统发送指示所测量信号强度的测量报告消息；由OFDM移动通信系统的无线接入网络(E-RAN)基于所测量的信号强度确定执行从OFDM移动通信系统到UMTS系统的切换；由E-RAN向OFDM移动通信系统的加强的核心网络(E-CN)发送包括“源无线网络控制器(RNC)到目标RNC透明容器”的切换请求消息；由E-CN向目标服务GPRS支持节点(SGSN)发送前向重新分配请求消息；由目标SGSN向目标无线网络控制器(RNC)发送重新分配请求消息；由目标RNC分配无线承载(RB)信息，并将RB信息经由目标SGSN向E-CN发送；由E-CN向UE发送包括RB信息的切换命令消息；以及UE使用该RB信息接入UMTS系统。
根据本发明示例性实施例的另一方面，提供一种用于执行从正交频分调制(OFDM)移动通信系统到基于码分多址(CDMA)的UMTS系统的切换的系统，该系统包括：用户设备(UE)，用于在经由OFDM移动通信系统与分组数据网络(PDN)通信中测量UMTS系统的信号强度，并向OFDM移动通信系统发送指示所测量信号强度的测量报告消息；OFDM移动通信系统的无线接入网络(E-RAN)，用于基于所测量的信号强度确定E-RAN执行从OFDM移动通信系统到UMTS系统的切换，并向OFDM移动通信系统的加强的核心网络(E-CN)发送包括“源无线网络控制器(RNC)到目标RNC透明容器”的切换请求消息；E-CN，用于向目标服务GPRS支持节点(SGSN)发送前向重新分配请求消息，并向UE发送包括无线承载(RB)信息的切换命令消息；目标SGSN，用于向目标无线网络控制器(RNC)发送重新分配请求消息；以及目标RNC，用于分配RB信息，并将RB信息经由目标SGSN向E-CN发送；其中，UE使用该RB信息接入UMTS系统。本发明的其它方面，优点以及显著特性将通过以下的结合附图来公开本发明的示例性实施例的详细描述而对于本领域技术人员变得清楚。
优点影响
本发明的示例性实施例提供在无线环境中不同系统之间的切换。本发明的示例性实施例可以完成UE从E-UMTS系统移动到传统UMTS系统的切换，反之亦然。UE在E-UMTS系统和传统UMTS系统之间的切换过程中可以使用旧系统所分配的旧IP地址。这就避免了对现有SGSN，RNC和Node B进行修改的需要。
当参考特定示例性实施例来说明本发明时，本领域技术人员应当理解形式和细节的不同改变不脱离所附权利要求书和他们等同物所定义的本发明的精神和范围。
附图说明
本发明的特定示例性实施例的上述和其它示例性方面、特性和优点将通过结合附图而变得清楚，其中：
图1是常规UMTS系统设置的示意图。
图2是E-UMTS系统的常规设置的示意图。
图3是根据本发明示例性实施例说明节点参与从E-UMTS系统到传统UMTS系统的切换过程的示意图。
图4是根据本发明的第一示例性实施例的切换处理的消息流程图。
图5是根据本发明的第二示例性实施例的切换处理的消息流程图。
图6是根据本发明的第一和第二示例性实施例的UE结构的方框图。
图7是根据本发明的第一和第二示例性实施例的UE操作的流程图。
图8是根据本发明的第一和第二示例性实施例的E-RAN的结构的方框图。
图9是根据本发明的第一和第二示例性实施例的E-RAN的操作的流程图。
图10是根据本发明的第一和第二示例性实施例的E-CN的结构的方框图。
图11是根据本发明的第一示例性实施例的E-CN的操作的流程图。
图12是根据本发明的第二示例性实施例的E-CN的操作的流程图。
图13是根据本发明的优选示例性实施例的GGSN的结构的方框图。
图14是根据本发明的第一示例性实施例的GGSN的操作的流程图。
图15是根据本发明的第三示例性实施例的切换处理的消息流程图。
在这些附图中，相同的附图标记被理解为表示相同的元件、特性和结构。
具体实施方式
说明书所定义的内容如提供详细的结构和元件以帮助理解本发明的实施例。相应地，本领域技术人员将意识到这里所描述的实施例的各种改变和修正不脱离本发明的范围和精神。并且，为了简洁和简明，将不对公知功能和结构进行描述。
图3说明了根据本发明示例性实施例节点参与在E-UMTS系统和传统UMTS系统之间的切换过程。
参考图3，例如，UE 310，其连接到E-UMTS系统370上并接收从PDN390如IP网络所提供的服务，现在移动接入到UMTS系统370以从中接收服务。UE 310在切换区域中从E-UMTS系统370移动到UMTS系统380，在切换区域中UE可以从E-UMTS系统370和UMTS系统380中接收信号。例如，在切换后用于分组数据的前向/反向传输路径从旧路径UE(310)-E-RAN(320)-E-CN(330)-PDN(390)改变到新的路径UE(310)-RNC(340)-SGSN(350)-GGSN(360)-PDN(390)或到另-条新的路径UE(310)-RNC(340)-SGSN(350)-E-CN(330)-PDN(390)。
作为另一个例子，UE 310，其连接到UMTS系统380并接收从PDN 390提供的服务，现在移动接入到E-UMTS系统370以从中接收服务。这里，UE310在切换区域从UMTS系统380移动到E-UMTS系统370，其中在切换区域中UE可以从E-UMTS系统370和UMTS系统380中接收信号。根据示例性实施方式，切换后用于分组数据的前向/反向传输路径从旧路径UE(310)-RNC(340)-SGSN(350)-GGSN(360)-PDN(390)改变到新路径UE(310)-E-RAN(320)-E-CN(330)-PDN(390)。
在图3中，UMTS系统380中的RNC 340和UE 310之间的Node B，以及E-UMTS系统370中的E-RAN 320和UE 310之间的Node B与本发明示例性实施例的操作不是密切相关的。为了利于不同种类的切换，E-CN 330可以在GGSN 360和SGSN 350之间具有连接365和355。
本发明的第一示例性实施例在E-CN 330和GGSN 360之间建立隧道并通过该隧道传输用户数据以便UE 310甚至在切换后都可以使用自己的旧IP地址。根据本发明的第一示例性实施例，图3中的数据传输路径在切换后为PDN(390)-E-CN(330)-GGSN(360)-SGSN(350)-RNC(340)-UE(310)。通过充分利用对于在传统UMTS系统中定义的SGSN间服务无线网络系统(SRNS)重新分配过程的消息，用于切换的节点间信令可以在没有对传统UMTS系统的SGSN和RNC进行修改的情况下有利地支持系统间的切换。
图4说明了根据本发明的第一示例性实施例的切换处理。这里，与每个节点名字相连的前缀“s”和“t”分别指示源和目标。
参考图4，在步骤410中，连接到E-UMTS系统的UE 401测量如UMTS系统的所接收到的功率级或所接收到的信号强度的质量信息。UE 401向E-RAN 402发送包含UMTS系统的质量信息的测量报告消息。在步骤411，E-RAN 402确定是否执行RAT间的切换。在确定执行RAT间切换后，在步骤412中E-RAN 402向E-CN 403发送切换需要的消息。该切换需要的消息包括用在传统UMTS系统的SRNS重新分配处理中的“源RNC到目标RNC的透明容器”和期望目标小区ID。也就是说，E-RAN 402配置该“源RNC(402)到目标RNC(406)的透明容器”以便目标RNC 406可以理解其含义。
透明容器用于SGSN间的重新分配。即使透明容器通过核心网络从源RNC被传送到目标RNC，核心网络也不打开该容器查看其内容。下述信息包含在该“源RNC到目标RNC的透明容器”中：RRC容器、Iu接口的号码(例如，“1”表示Iu-PS)、重新分配类型(通常设置为包括UE的)、格式的完整性保护/加密、目标小区ID、踪迹记录会话信息、以及多媒体广播/多播业务(MBMS)链路信息。RRC容器可以包括由UE 401提供的RRC消息，例如测量报告消息。
在步骤413，E-CN 403通过仿效SGSN的功能作为一个虚拟SGSN运转，并向GGSN 404发送RAT间HO请求消息。在步骤414，E-CN 403接收RAT间HO响应消息以作为其响应。RAT间HO请求消息包括包含如IP地址的业务/用户信息的分组数据协议上下文和在E-UMTS系统中分配给UE 401的业务质量(QoS)等级，以及一个UE-id。此外，RAT间HO请求/响应消息包括用于在E-CN 403和GGSN 404之间建立用户面(UP)数据隧道的GGSN地址。在步骤415中，通过步骤413和414中交换的信息在E-CN 403和GGSN 404之间建立隧道。如果E-CN 403已经预知该GGSN 404(例如，系统中只有一个GGSN)，步骤413和414可以省略。
在步骤416，E-CN 403使用步骤412中接收到的目标小区ID识别将切换命令应该被发送到的SGSN 405。E-CN 403向所识别的SGSN 405发送前向重新分配请求消息。该前向重新分配请求消息包括在步骤412中接收到的透明容器和目标小区ID，以及由E-CN 403产生的分组数据协议(PDP)上下文和移动性管理(MM)上下文。在步骤417中，SGSN 405向RNC 406发送重新分配请求消息。在步骤418中，SGSN 405接收响应该发送消息的重新分配请求确认(Ack)消息。响应于重新分配请求消息，RNC 406向UE 401分配资源并然后向SGSN 405发送重新分配请求确认消息。
在步骤419，SGSN 405向E-CN 403发送前向重新分配响应消息以响应前向重新分配请求消息。重新分配请求确认消息和前向重新分配响应消息包括“DRNC到SRNC透明容器”和无线接入承载(RAB)建立/失败列表。该“DRNC到SRNC透明容器”包括RRC容器里的RRC消息。RAB建立/失败列表包括用于接入RNC 406的无线承载(RB)信息。例如，RAB建立列表(“RAB来建立列表”)包括在所请求建立的RAB中正常建立的RAB的ID和QoS信息，并且RAB失败列表包括(RAB不能建立的列表)在请求建立的RAB中不能正常建立的RAB的ID。在步骤416到419中交换的消息可以使用在传统UMTS系统中SRNC重新分配过程中SGSN之间的交换消息格式。并且，步骤413到415和步骤416到419可以一起执行而不用考虑顺序。
如果用于切换的每一个准备都在目标系统的UMTS系统中结束，用户数据首先在步骤420中通过步骤415中建立的隧道从E-CN 403传送到GGSN404。可以在步骤430和步骤432中进行数据传送的初始化。
在步骤421和422中，E-CN 403通过E-RAN 402向UE 401传送切换命令消息。该切换命令消息包括在步骤419中由UMTS系统提供的RB信息。在步骤423中，一旦接收到切换命令消息，UE 401将RAT从OFDM改变为CDMA。
在步骤424中，UE 401根据CDMA执行与RNC 406上行链路(UL)/下行链路(DL)同步。如果UE 401和RNC 406在步骤425和426中互相分别检测对方，则在步骤427中RNC 406向SGSN 405发送指示UE 401的检测的重新分配检测消息。如果在步骤428中UE 401向RNC 406发送用于请求RRC连接的RRC消息，则在步骤429中RNC 406向SGSN 405发送重新分配完成消息。在步骤430和431中，SGSN 405向E-CN 403发送前向重新分配完成消息，并接收前向重新分配完成确认消息以响应该前向重新分配完成消息。
在步骤432中，E-CN 403可能会改变UE 401的传输路径以便它包括GGSN 404但不包括E-RAN 402。在步骤433和434中，如果必要，SGSN 405向GGSN 404发送更新PDP上下文请求消息，并然后接收响应于更新PDP上下文请求消息的更新PDP上下文响应消息。最后，在步骤435中，在UE 401和RNC 406之间执行路由区域更新处理，使得UE 401和RNC 406之间能够通信。
本发明的第二示例性实施例在E-CN 330和SGSN 350之间建立了隧道并在CN 330作为GGSN 360运作时通过该隧道发送用户数据，以便甚至在切换后UE 310可以使用它的旧IP地址。参考图3，根据本发明的第二示例性实施例，切换后的数据传输路径表示为PDN(390)-E-CN(330)-SGSN(350)-RNC(340)-UE(310)。当E-CN 330作为GGSN 360运作时，用于切换的节点间信令通过有效地使用传统UMTS系统中定义的SGSN间SRNS重新分配处理可以有利地支持系统间切换而不需要对传统UMTS的SGSN和RNC进行修改。
图5说明了根据本发明的第二示例性实施例的切换过程。同样地，与每个节点名字相连的前缀“s”和“t”分别指示源和目标。
参考图5，在步骤460中，连接到E-UMTS系统的UE 451测量如UMTS系统的所接收的功率级或所接收的信号强度的质量信息，并将包含有关于UMTS系统的质量信息的测量报告消息发送到E-RAN 452。在步骤461中，E-RAN 452确定是否执行RAT间切换。在确定执行RAT间切换后，在步骤462中E-RAN 452向E-CN 453发送切换需要的消息。该切换需要的消息中包括用于传统UMTS系统中SRNS重新分配过程的“源RNC到目标RNC透明容器”，以及期望目标小区ID。也就是说，E-RAN 452产生“源RNC到目标RNC透明容器”以便目标RNC 456可以理解它，并且将UE 451中的测量报告消息包含在透明容器中。
透明容器用于SGSN间的重新分配。即使将该透明容器通过核心网络从源RNC传送到目标RNC，核心网络也不打开该容器检测其内容。下面的信息包含在“源RNC到目标RNC透明容器”中：RRC容器，Iu接收号码(例如，“1”指示Iu-PS)，重新分配类型(通常被设置为包含UE的)，完整性保护/加密信息，目标小区ID，跟踪记录会话信息和多媒体广播/多播业务(MBMS)链路信息。
在步骤463，为了作为传统UMTS系统的虚拟SGSN运行，E-CN 453产生和UE 451相关的PDP上下文和MM上下文，例如PDP/MM上下文。该PDP上下文包括业务/用户信息如在E-UMTS系统中分配给UE 451的IP地址和QoS级。E-CN 453可以自然地产生MM上下文和PDP上下文。可选地，E-CN 453可以从UE 451获取必要的信息来产生MM上下文和PDP上下文。在后一个情况下，E-CN 453向UE 451发送用于请求用来产生MM上下文和PDP上下文的必要信息的消息，并从UE 451接收作为其响应的包含用于产生MM上下文和PDP上下文的必要信息的消息。
在步骤464，E-CN 453通过使用在步骤462中接收的目标小区ID来识别将切换命令发送到的SGSN 455，并向所识别的SGSN 455发送前向重新分配请求消息。该前向重新分配请求消息包括在步骤462中接收到的透明容器和目标小区ID，以及在步骤463中产生的PDP上下文和MM上下文。该PDP上下文包括GGSN地址以方便SGSN 455识别合适的GGSN。在本发明的一个示例性实施例中，该PDP上下文包括E-CN 453的地址作为GGSN的地址以便SGSN 455可以识别E-CN 453为虚拟GGSN。用这种方式，在E-CN 453和SGSN 455之间直接打开数据隧道而不需要通过GGSN 454。
在步骤465中，SGSN 455向RNC 456发送重新分配请求消息。在步骤466中，响应于重新分配请求消息，RNC 456向UE 451分配资源并然后向SGSN 455发送重新分配请求确认消息。该重新分配确认消息包括“DRNC到SRNC透明容器”。
在步骤467中，SGSN 455向E-CN 453发送前向重新分配响应消息以响应该前向重新分配请求消息，该前向重新分配请求确认消息和该前向重新分配响应消息包括“DRNC到SRNC的透明容器”和RAB建立/失败列表。该RAB建立/失败列表包括用于接入RNC 456的RB信息。例如，RAB建立列表包括对应于被请求建立的RAB中正常建立的RAB的ID和QoS信息。RAB失败列表包括在请求建立的RAB中不能正常建立的RAB的ID。在步骤464和467中交换的消息可以使用在传统UMTS系统中SGSN间SRNS重新分配过程中的交换消息格式。
如果每一个切换准备都在目标系统的UMTS系统中结束，在步骤468中通过在步骤464中建立的数据隧道将用户数据从E-CN 453传送到SGSN 455。可以在步骤468和480中进行数据初始传送。
在步骤469和470中，E-CN 453通过E-RAN 452向UE 451传送切换命令消息。该切换命令消息包括在步骤467中由UMTS系统提供的RB信息，以及该“DRNC到SRNC透明容器”。在步骤471中，一旦接收到该切换命令消息，UE 451将把RAT从OFDM改变为CDMA。
在步骤472，UE 451根据CDMA执行和RNC 456的UL/DL同步。如果在步骤473中UE 451和RNC 456分别互相检测，则在步骤475中RNC 456向SGSN 455发送指示UE 451的检测的重新分配检测消息。如果在步骤476中UE 451根据包含在“DRNC到SRNC透明容器”的信息向RNC 456发送RRC消息，则在步骤477中RNC 456向SGSN 455发送重新分配完成消息。在步骤478和479中，SGSN 455向E-CN 453发送前向重新分配完成消息，并接收响应该前向重新分配消息的前向重新分配完成确认消息。
在步骤480，E-CN 453改变对于UE 451的数据传输路径以便它包含SGSN 455而不包含E-RAN 452。在步骤481和482，如果需要，SGSN 455向E-CN 453发送更新PDP上下文请求消息，并然后接收响应该更新PDP上下文请求消息的更新PDP上下文响应消息。最后，在步骤483，在UE 451和E-CN 453之间执行路由区域更新处理，使得在UE 451和RNC 456之间能够通信。
前述方法通过有效地使用传统UMTS系统中SGSN间SRNS重新分配处理在执行节点间用于切换的信令传输时不需要改变通信中UE 401和451的IP地址。因此，本发明的示例性实施例可以使用传统的SGSN和RNC而不需要修改。
图6说明了根据本发明的第一和第二示例性实施例的UE结构。
参考图6，附图标记510和530分别表示UMTS消息收发机和E-UMTS消息收发机。UMTS消息收发机510和E-UMTS消息收发机530基于本发明的至少一个示例性实施例在UMTS系统和E-UMTS系统之间交换信息。UMTS消息收发机510和E-UMTS消息收发机530被连接到消息处理设备520上。尽管没有说明，但UMTS消息收发机510和E-UMTS消息收发机530与UMTS系统和E-UMTS系统通过能够在UMTS系统和E-UMTS系统的频带处理OFDM信号和CDMA信号的射频(RF)单元进行通信。
消息处理设备520产生传输到UMTS系统和E-UMTS系统的消息，并传送该产生的消息到UMTS消息收发机510和E-UMTS消息收发机530。进一步，消息处理设备520分析通过UMTS消息收发机510和E-UMTS消息收发机530从UMTS系统和E-UMTS系统接收到的消息，并执行必要的操作，特别是切换相关的操作。UMTS信号强度测量器540测量从当前连接的系统如UMTS系统接收的信号强度。如果所测量的信号强度高于或等于阈值，则UMTS信号强度测量器540向消息处理设备520提供指示所测量信号强度的质量信息以使得切换开始。
图7说明了根据本发明第一和第二示例性实施例的UE的操作过程。
参考图7，在步骤610，UMTS信号测量器540测量从UMTS系统接收的信号强度。如果所测量的信号强度高于或等于阈值，则UMTS信号测量器540向消息处理设备520提供指示所测量信号强度的质量信息。该消息处理设备520产生包含质量信息的测量报告消息(步骤410)。该测量报告消息通过E-UMTS消息收发机530被传送到E-UMTS系统中。
如果在步骤620中确定E-UMTS消息收发机530接收到切换命令消息(步骤422)，则UE跳转到步骤630。否则，UE返回步骤610。在步骤630中，一旦接收到切换命令消息，UE将它的RF单元(未示出)的RAT从E-UMTS(OFDM)改变到UMTS(CDMA)。此后，在步骤640，UE使用消息处理设备520和UMTS消息收发机510执行UMTS系统中SGSN间SRNS重新分配程序(步骤424到435)。
图8说明了根据本发明的第一和第二示例性实施例的E-RAN的结构。
参考图8，无线消息收发机710，其处理和UE的通信，从UE处接收测量报告消息(步骤410)，并向UE发送切换命令消息(步骤422)。切换确定器740是基于包含在无线消息收发机710所提供的测量报告消息中的质量信息来确定是否执行UE切换的单元。该切换确定器740确定对于RAT间切换是否需要考虑UE的移动方向和每个小区的负载。
如果需要切换，切换确定器740向消息处理设备720发送指示需要切换的标识。该消息处理设备720产生发送到UE或E-CN的消息，并分析从UE或E-CN所接收的消息。网络消息收发机730根据本发明的至少一个示例性实施例通过向E-CN发送切换需要的消息(步骤412)并从E-CN接收切换命令消息(步骤421)来处理与E-CN的消息交换。
图9说明了根据本发明的第一和第二示例性实施例的E-RAN的操作过程。
参考图9，在步骤810，无线消息收发机710从UE接收测量报告消息(步骤410)。在步骤820，切换确定器740根据包含在测量报告消息(步骤411)中的UMTS系统的质量信息确定是否需要执行RAT间的切换。例如，如果UMTS系统中的信号强度高于或等于阈值，则切换确定器740确定需要进行RAT间切换。
如果确定需要进行切换，消息处理设备720在步骤830中产生切换需要的消息(步骤412)，并且该切换需要的消息通过网络消息收发机730被发送到E-CN。该切换需要的消息包括“源RNC到目标RNC透明容器”。在步骤840中，网络消息收发机730等待从E-CN接收的切换命令消息(步骤421)。在步骤840中一旦接收到该切换命令消息，消息处理设备720基于该切换命令消息在步骤850中产生发送到UE的切换命令消息(步骤422)。所产生的切换命令消息通过无线消息收发机710被传送到UE。
图10说明了根据本发明第一和第二示例性实施例的E-CN的结构。
参考图10，三个消息收发机910、930和940分别处理与E-RAN、SSGN和GGSN的消息交换，并连接到消息处理设920上。根据本发明的至少一个示例性实施例该消息处理设备920产生从E-CN发送到其它节点的消息，并分析从其它接点传入的消息。数据收发机950和960中的每个都与PDN和GGSN的外部网络交换用户数据。
例如，参考图4，在切换前，E-CN将从经PDN数据收发机950的PDN接收到的下行数据传送到经E-RAN(未示出)数据收发机的E-RAN。如果消息收发机940从GGSN接收包括GGSN地址信息的RAT间HO响应消息(步骤414)，隧道控制器970使用该GGSN地址信息建立用于用户面的隧道。结果，在切换后，数据分组沿着路径PDN-E-CN-(Tunnel)-GGSN-SGSN-RNC-UE传输。
参考图5，在切换前，E-CN将从经PDN数据收发机950的PDN接收到的下行数据传送到经E-RAN(未示出)的数据收发机的E-RAN。在消息收发机930与SGSN交换前向重新分配请求/响应消息后，隧道控制器970建立到SGSN的对于用户面的隧道。结果，在切换后，数据分组可以沿着路径PDN-E-CN-(Tunnel)-SGSN-RNC-UE传输。
一旦隧道控制器970建立数据隧道，该数据收发机960发送从数据收发机950到GGSN或SGSN的下行数据。
图11说明了根据本发明的第一示例性实施例的E-CN的操作过程。
参考图11，在步骤1002中消息收发机910从E-RAN接收切换需要的消息(步骤412)后，在步骤1004中消息处理设备920产生RAT间HO请求消息(步骤413)并且该RAT间HO请求消息通过消息收发机940被发送到GGSN。RAT间HO请求消息可以包括隧道信息，通过该隧道E-CN将来可以传送用户数据，以及如PDP上下文和UE-id的信息。
在步骤1006中，消息收发机930向SGSN传送消息处理设备920产生的前向重新分配请求消息(步骤416)。该前向重新分配请求消息可以与在传统UMTS系统中的SGSN间SRNS重新分配过程使用消息格式相同。因此，E-CN的消息处理设备920可以效仿SGSN的消息产生功能。这里，步骤1004和1006可以相互替代。
在发送RAT间HO请求消息和前向重新分配请求消息后，在步骤1008中消息收发机940等待来自GGSN的响应RAT间HO请求消息的RAT间HO请求响应消息，并且在步骤1012中消息收发机930等待来自SGSN的响应该前向重新分配请求消息的前向重新分配响应消息。
一旦在步骤1008中接收到RAT间HO响应消息，隧道控制器970在步骤1010中建立用户面(如用户隧道)到GGSN的隧道。如果在步骤1012中接收到前向重新分配响应消息，消息收发机910在步骤1014中向E-RAN传送消息处理设备920产生的切换命令消息。
在向E-RAN发送切换命令消息后，E-CN在步骤1016中确定是否有已经建立了的到GGSN的用户相关隧道。如果没有到GGSN的隧道，E-CN返回到步骤1008等待直到建立到GGSN的隧道。但是，如果已经建立有到GGSN的隧道，E-CN在步骤1020中使用消息收发机930等待接收来自SGSN的前向重新分配完成消息。一旦接收到前向重新分配完成消息，消息收发机930在步骤1022向SGSN发送由消息处理设备920产生的前向重新分配完成确认消息(步骤431)。可选地，E-CN在步骤1016后可以通过数据隧道向GGSN(步骤1018)开始传送下行链路数据，或在步骤1022后通过数据隧道向GGSN(步骤1024)开始传送下行链路数据。
图12说明了根据本发明的第二示例性实施例的E-CN的操作。
参考图12，消息收发机910在步骤1032中从E-RAN接收切换需要的消息(步骤452)，并且在步骤1034中消息收发机930向SGSN发送由消息处理设备920产生的前向重新分配请求消息(步骤464)。该前向重新分配请求消息可以与传统UMTS系统中SGSN间SRNS重新分配过程所使用的消息格式相同。因此，E-CN的消息处理设备920能够仿效SGSN的消息产生功能。该前向重新分配请求消息包括PDP上下文和MM上下文，并且消息处理设备920将GGSN地址设置在PDP上下文中作为E-CN地址以便SGSN可以识别E-CN为虚拟GGSN。
在发送前向重新分配请求消息后，在步骤1036中消息收发机940等待来自SGSN的响应前向重新分配请求消息的前向重新分配响应消息。一旦接收到该前向重新分配响应消息，隧道控制器970在步骤1038中建立用户面到SGSN的隧道。在步骤1040，E-CN开始向SGSN的数据传送。这里，步骤1040是可选的。如果在步骤1038中接收到前向重新分配响应消息，消息处理设备910在步骤1042中向E-RAN传送由消息处理设备920产生的切换命令消息。
在向E-RAN发送切换命令消息后，E-CN在步骤1044中等待消息收发机930接收到来自SGSN的前向重新分配完成消息。一旦接收到前向重新分配完成消息，消息收发机930在步骤1046中向SGSN发送由消息处理设备920产生的前向重新分配完成确认消息(步骤431)。E-CN可以在步骤1038和步骤1042之间通过数据隧道向SGSN(步骤1040)传送下行链路数据，或在步骤1046后通过数据隧道向SGSN(步骤1048)传送下行链路数据。
图13说明了根据本发明的第一和第二示例性实施例的GGSN的结构。根据前述实施例中的至少一个消息处理设备1120处理与E-CN相关的消息，并且消息收发机1110和E-CN交换消息。附图标记1130表示传统GGSN功能单元，并且传统GGSN功能单元1130作为传统UMTS系统的GGSN。也就是说，根据本发明的示例性实施例的GGSN除了具有传统GGSN的功能外还与E-CN进行消息交换。
图14说明了根据本发明的第一示例性实施例的GGSN的操作。
参考图14，在步骤1210中一旦从E-CN接收到RAT间HO请求消息，消息收发机1110在步骤1220向E-CN发送由消息处理设备1120产生的RAT间HO响应消息。该RAT间HO响应消息包括GGSN地址以及关于用户隧道的端口号，以便E-CN可以建立到GGSN的用户隧道。如果在步骤1230中通过用户隧道从E-CN中接收到下行链路用户数据，则在步骤1240中传统GGSN功能单元1130将下行链路用户数据作为从外部PDN传送的数据来处理。
提供用于从UMTS系统到E-UMTS系统的本发明的第三示例性实施例。为了甚至在切换后UE使用它的旧IP地址，E-CN建立到SGSN的数据隧道并通过执行传统UMTS系统的SGSN功能从隧道发送用户数据。参考图3，根据本发明的第三示例性实施例切换后的数据传输路径为PDN(390)-GGSN(360)-E-CN(330)-E-RNC(320)-UE(310)。通过充分利用传统UMTS系统中定义的SGSN间SRNS重新分配过程，当E-CN几乎完美的可以作为GGSN时，用于切换的节点间信令传输支持系统间的切换而不需要对传统UMTS系统的GGSN、SGSN和RNC功能进行修改。
图15说明了根据本发明的第三示例性实施例的切换过程。这里，与每个节点名字相连的前缀“s”和“t”分别指示源和目标。
参考图15，在步骤1310，连接到UMTS系统的UE 1301测量如E-UMTS系统的接收到的功率级或接收到的信号强度的质量信息。UE 1301向RNC1302发送包含有E-UMTS系统质量信息的测量报告消息。在步骤1311，RNC1302确定是否执行切换。在确定执行切换后，在步骤1312中RNC 1302向SGSN 1303发送重新分配需要的消息。该重新分配需要的消息，与传统UMTS系统中的切换相似，包括目标小区Id和“源RNC到目标RNC透明容器”。
在步骤1312，SGSN 1303确定它应该根据包含在重新分配需要的消息中的目标小区Id执行SGSN间SRNS重新分配处理。在步骤1313，SGSN 1303向E-CN 1305发送前向重新分配请求消息。SGSN 1303向E-CN 1305发送用于通用SGSN间SRNC重新分配的前向重新分配请求消息，考虑到E-CN 1305是UMTS系统的另一个SGSN。前向重新分配请求消息包括GGSN地址，“源RNC到目标RNC透明容器”，建立列表的RAB、MM上下文、以及PDP上下文。
在步骤1314中，E-CN 1305重新分析包括在用于E-UMTS系统中作为用户面承载信息的前向重新分配请求消息中的RAB信息，(即RAB建立列表)。在步骤1315，E-CN 1305建立到E-RAN 1306的上行承载。在步骤1319，E-CN1305基于包含在前向重新分配请求消息中的GGSN地址建立到GGSN 1304的上行数据隧道。
在执行步骤1315和1319时，E-CN 1305在步骤1316中向SGSN 1303发送响应前向重新分配请求消息的前向重新分配响应消息。该前向重新分配响应消息包括“目标RNC到源RNC透明容器”。例如，如果可能的话，E-CN1305可以完美地效仿在SGSN间SRNS重新分配过程中发送前向重新分配响应消息的目标SGSN。
在步骤1317，SGSN 1303向RNC 1302发送重新分配命令消息以响应前向重新分配响应消息。在步骤1318，RNC 1302读取包含在重新分配命令消息中的“DRNC到SRNC透明容器”，并使用重新分配命令消息向UE 1301发送包含在透明容器的RRC消息。
在步骤1320，UE 1301将RAT从CDMA改为OFDM以响应重新分配命令消息。在步骤1321，UE 1301执行与包含E-RAN的tE-RAN 1306的UL/DL同步。如果UE 1301和tE-RAN 1306在步骤1322和1323中分别互相检测，则UE 1301在步骤1324驻扎在E-RAN所覆盖的目标小区中。在后面的步骤1325到1328提供处理，其中E-CN 1305仿效在SGSN间SRNS重新分配过程中的目标SGSN的功能。在步骤1325和1326中，E-CN 1305向源SGSN 1303发送指示SGSN间SRNC重新分配普通完成的前向重新分配完成消息，并然后从SGSN 1303接收前向重新分配完成确认消息。在步骤1327和1328中，如果需要，E-CN 1305发送更新PDP上下文请求消息以请求GGSN 1304以依赖于QoS信息中可能的改变来修改它的PDP上下文，并从GGSN 1304接收更新PDP上下文响应消息。最后，在步骤1329，在UE 1301、E-CN 1305和GGSN 1304之间执行路由区域更新处理，以使得在UE 1301和E-RAN 1306之间能够通信。
在切换后，根据本发明的第三个示例性实施例，数据传输路径变为GGSN-E-CN-E-RNC-UE。分配给UE的IP地址保持不变。

Claims (6)

1.一种用于执行从正交频分调制(OFDM)移动通信系统到基于码分多址(CDMA)的UMTS系统的切换的方法，该方法包括：
由通过OFDM移动通信系统与分组数据网络(PDN)通信的用户设备(UE)测量UMTS系统的信号强度，并向OFDM移动通信系统发送指示所测量信号强度的测量报告消息；
由OFDM移动通信系统的无线接入网络(E-RAN)基于所测量的信号强度确定执行从OFDM移动通信系统到UMTS系统的切换；
由E-RAN向OFDM移动通信系统的加强的核心网络(E-CN)发送包括“源无线网络控制器(RNC)到目标RNC透明容器”的切换请求消息；
由E-CN向目标服务GPRS支持节点(SGSN)发送前向重新分配请求消息；
由目标SGSN向目标无线网络控制器(RNC)发送重新分配请求消息；
由目标RNC分配无线承载(RB)信息，并将RB信息经由目标SGSN向E-CN发送；
由E-CN向UE发送包括RB信息的切换命令消息；以及UE使用该RB信息接入UMTS系统。
2.如权利要求1所述的方法，其中前向重新分配请求消息包含移动性管理(MM)上下文。
3.如权利要求1所述的方法，其中切换命令消息包括“目标RNC到源RNC透明容器”。
4.一种用于执行从正交频分调制(OFDM)移动通信系统到基于码分多址(CDMA)的UMTS系统的切换的系统，该系统包括：
用户设备(UE)，用于在经由OFDM移动通信系统与分组数据网络(PDN)通信中测量UMTS系统的信号强度，并向OFDM移动通信系统发送指示所测量信号强度的测量报告消息；
OFDM移动通信系统的无线接入网络(E-RAN)，用于基于所测量的信号强度确定E-RAN执行从OFDM移动通信系统到UMTS系统的切换；并向OFDM移动通信系统的加强的核心网络(E-CN)发送包括“源无线网络控制器(RNC)到目标RNC透明容器”的切换请求消息；
E-CN，用于向目标服务GPRS支持节点(SGSN)发送前向重新分配请求消息；并向UE发送包括无线承载(RB)信息的切换命令消息；
目标SGSN，用于向目标无线网络控制器(RNC)发送重新分配请求消息；以及
目标RNC，用于分配RB信息，并将RB信息经由目标SGSN向E-CN发送；
其中，UE使用该RB信息接入UMTS系统。
5.如权利要求4所述的系统，其中前向重新分配请求消息包含移动性管理(MM)上下文。
6.如权利要求4所述的系统，其中切换命令消息包括“目标RNC到源RNC透明容器”。
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