CN102202367A - 一种多模终端非接入层切换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多模终端非接入层切换方法，在非接入层的切换过程中，利用移动管理模块保存有分组数据协议上下文PDP Context/默认的增强分组服务承载上下文EPS Bearer Context标识的特点，在移动管理模块收到接入层的切换指示之后，根据网络业务服务接入点标识NSAPI/专用的EPS Bearer标识EBI分别通知不同的PDP Context和EPS Bearer Context对应的会话管理SM/ESM实例，由各自的SM/ESM实例完成ESM/SM实例的创建，从而完成异系统的非接入切换操作，本发明在现有网络架构下提供了一种切实可行的多模终端非接入层切换操作方法，节省了成本开销。
Description
发明领域
本发明涉及移动通信终端切换方法，具体涉及通用陆地无线接入网络(简称：UTRAN)、GSM/EDGE接入技术网络(简称：GERAN)和增强通用陆地无线接入网络(简称：E-UTRAN)之间的切换方法，即UTRAN/GERAN非接入层(简称：NAS层)中的会话管理(简称：SM)模块和E-UTRAN中增强会话管理(简称：ESM)模块之间交互操作的方法。
背景技术
GERAN网络指支持GSM/EDGE无线接入的接入网部分，UTRAN指一种通用的陆地无线接入网，实际由使用无线接入技术为时分同步码分多址接入技术(简称：TD-SCDMA)和宽带码分多址接入技术(简称：WCDMA)组成。UTRAN和GERAN对应相同的核心网(简称：CN)，而E-UTRAN则是UTRAN的演进接入网络，其采用的接入技术称为长期演进的技术(简称：LTE)，E-UTRAN对应的核心网称为演进的分组核心网(简称：EPC)。UTRAN/GERAN和E-UTRAN接入网对应核心网的非接入层结构是不同的，图1为E-UTRAN接入系统对应核心网的非接入层协议构架，图2为UTRAN接入系统对应核心网的非接入层协议构架，图中术语解释见表1所示。
表1术语解释
| 英文缩写 | 中文解释 |
| PDCP | 分组汇聚控制协议模块 |
| RRC | 无线资源控制模块 |
| GMM | 通用无线业务的移动管理模块 |
| EMM | 增强的移动管理模块 |
| MM Sublayer | 移动管理子层 |
| CM | 连接管理层 |
| PD | 协议识别标识 |
| Access Stratum sublayer | 接入层 |
| E-UTRNA Access Stratumsublayer | E-UTRAN接入层 |
| Bearer Control | 承载控制 |
| RAB Control | 无线接入承载控制 |
| PDCP-SAP | PDCP模块和RABM模块之间的业务接入点 |
| RB-SAP | RABM模块和上层应用之间的业务接入点 |
| EMMESM-SAP | EMM模块和ESM模块之间的业务接入点 |
| EMMAS-SAP | EMM模块和接入层之间的业务接入点 |
| EMMREG-SAP | EMM模块和上层应用模块之间的业务接入点 |
| ESMREG-SAP | ESM模块和上层应用模块之间的业务接入点 |
| RAB-SAP | RABM模块和上层应用之间的业务接入点 |
| GMMSM-SAP | GMM模块和SM模块之间的业务接入点 |
| GMMAS-SAP | GMM模块和接入层之间的业务接入点 |
| GMMREG-SAP | GMM模块和上层应用模块之间的业务接入点 |
| SMREG-SAP | SM模块和上层应用模块之间的业务接入点 |
| GMMRABM-SAP | GMM模块和RABM模块之间的业务接入点 |
根据第三代合作伙伴计划(简称：3GPP)推出移动通信接口层3规范，核心网部分协议(简称：TS24.008)V8.5.0版本以及通用的分组无线服务规范(简称：TS23.060)V9.1.1的描述，UTRAN接入系统的终端和网络之间进行分组数据传输之前必须建立会话管理连接(简称：SM连接)，终端和网络之间在SM连接的基础上针对不同的应用以及服务，可以建立不同分组数据协议上下文(简称：PDP Context)。SM模块支持的功能有：PDP Context的激活过程、第二次PDP Context的激活过程、PDP Context的删除过程、以及PDP Context的参数修改过程。SM模块根据建立不同的PDP Context，将使用不同的SM实例来管理。此外，UTRAN使用的接入技术主要由时分同步码分多址接入技术(简称：TD-SCDMA)和宽带码分多址接入技术(简称：WCDMA)组成。对于UTRAN和GERAN接入系统，虽然接入技术不同，但是使用相同的核心网，所以在UTRAN/GERAN中，它们可以共享所有的PDP Context参数，也就是在UTRAN和GERAN不同接入技术之间切换的时候，非接入层的SM模块，可以不做相关交互处理(但是需要进行挂起和恢复处理)。在E-UTRAN接入技术的系统中，由于E-UTRAN是一个全互联网协议的(简称：IP)网络，所以在E-UTRAN系统中，在处理终端和网络之间的会话管理存在很大差异，根据演进的分组核心网的非接入层规范(简称：TS24.301)V.8.2.1版本以及演进的通用陆地无线接入网络的增强通用分组无线业务规范(简称：TS23.401)V9.1.0的描述，在终端的NAS层中增加了ESM模块，该模块主要完成：默认的增强分组服务承载上下文(简称：EPS Bearer Context)建立过程、专用的EPS Bearer Context建立过程、EPS Bearer Context修改过程、EPS Bearer Context的修改过程、分组数据网络(简称：PDN)连接过程、PDN的断开过程，承载资源(简称：Bearer Resource)申请过程、以及Bearer Resource修改过程。ESM模块将根据建立不同的EPSBearer Context将使用不同的ESM实例进行管理。
根据上面的分析，UTRAN中的SM模块和E-UTRAN中的ESM模块在处理流程存在很大的差异。那么在处于连接模式的终端，从UTRAN接入技术切换到E-UTRAN接入技术，不可避免的存在SM模块到ESM的切换操作。反之，也存在从ESM模块切换到SM模块的操作。根据TS24.301V8.2.1版本中的6.1.4小节ESM和SM模块之间协调处理，明确给出了E-UTRAN系统的EPS BearerContext和UTRAN系统中的PDP Context之间参数的映射关系。终端从E-UTRAN接入技术网络切换到UTRAN接入技术网络，那么在UTRAN模式下的SM模块可以使用ESM中的这些参数，专用的EPS Bearer标识(简称：EBI)映射成辅PDP Context(简称：Secondary PDP Context)的网络业务服务接入点标识(简称：NSAPI)；默认的EPS bearer标识映射成主PDP Context(简称：Primary PDP Context)的NSAPI。另外，关键参数PDN地址、接入点名字(简称：APN)、业务流模板参数(简称：TFT)在UTRAN和E-UTRAN中保持不变。终端从UTRAN接入技术网络切换到E-UTRAN接入技术的网络，处理也相同。对于E-UTRAN和UTRAN的ESM和SM模块之间的业务质量参数(简称：QoS)的映射则参考TS23.401中的V9.1.0版本中的附录E(简称：Annex E)。虽然3GPP已经给出了E-UTRAN中的ESM和UTRAN中的SM模块的处理流程，并且也给出了ESM和SM模块之间参数映射关系，但是并没有给出在E-UTRAN和UTRAN切换过程中，实现ESM和SM模块之间交互操作的方法。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种多模终端非接入层切换方法，实现UTRAN/GERAN与E-UTRAN网络之间切换时对应的ESM模块和SM模块之间的交互操作方法。
为解决以上问题，本发明的多模终端非接入层的切换方法，如图3所示，包括以下步骤：
第一：终端接入层的无线资源控制模块RRC收到来自网络的切换命令，首先转移到目标接入网络的RRC上，在目标网络的无线资源上进行同步过程，如果同步成功，则由原网络的RRC模块通知原网络的移动管理模块，否则通知网络切换失败；
第二：终端的移动管理模块收到来自RRC的切换指示，首先搜索在移动管理模块中是否保存有激活的分组数据协议上下文PDP Context/默认的增强分组服务承载上下文EPS Bearer Context标识，如果存在，则由移动管理模块将切换指示通知对应的SM/ESM实例；
第三：终端中的会话管理模块SM/增强会话模块ESM收到来自移动管理模块的切换指示，则由SM/ESM模块触发创建新的ESM/SM实例，并且将SM/ESM实例的参数传递给ESM/SM实例，ESM/SM实例创建结果反馈给SM/ESM模块。
优选地，SM/ESM模块收到来自ESM/SM的创建证实信号后，删除对应的SM/ESM实例。
所述实例创建信号包括网络业务服务接入点标识NSAPI、业务流模板参数TFT、接入点名字APN、业务质量QoS以及分组数据协议地址PDP Address参数。
进一步地，还包括：
第四：移动管理模块向SM/ESM模块发送切换指示命令的同时向无线接入承载管理RABM模块发送切换指示，RABM模块收到之后，将网络业务服务接入点标识NSAPI/专用的EPS Bearer标识EBI修改为EBI/NSAPI，并且数值保持相同。
本发明在非接入层的切换过程中，利用移动管理模块保存有分组数据协议上下文PDP Context/默认的增强分组服务承载上下文EPS Bearer Context标识的特点，在移动管理模块收到接入层的切换指示之后，移动管理模块根据网络业务服务接入点标识NSAPI/专用的EPS Bearer标识EBI分别通知不同的PDPContext和EPS Bearer Context对应的会话管理SM/ESM实例，由各自的SM/ESM实例完成ESM/SM实例的创建，从而完成异系统的非接入切换操作，与现有技术相比，本发明在现有网络架构下提供了一种切实可行的多模终端非接入层切换操作方法，节省了成本开销。
附图说明
图1为现有技术E-UTRAN接入系统对应核心网的非接入层协议构架；
图2为现有技术UTRAN接入系统对应核心网的非接入层协议构架；
图3为本发明终端在UTRAN/GERAN与E-UTRAN网络之间切换流程图；
图4为本发明终端从TD-SCDMA/GSM接入模式切换到LTE接入模式优选实施例流程图；
图5为本发明终端从LTE接入模式切换到TD-SCDMA/GSM接入模式优选实施例流程图；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明一种多模终端非接入层切换方法作进一步详细说明，公知实现方式不再详述，以避免与本发明的内容存在不必要的混淆。为了说明本发明在UTRAN/GERAN与E-UTRAN网络之间切换时，终端的处理过程，将使用两个具体的实施例进行说明，即终端从TD-SCDMA/GSM接入模式切换到LTE接入模式的处理过程，以及终端从LTE接入模式切换到TD-SCDMA/GSM接入模式的具处理过程。
在实施例中，终端是支持TD-SCDMA/GSM和LTE接入技术的多模单带自动切换终端，也就是终端根据用户要求和无线网络信号质量覆盖情况，终端可以驻留在TD-SCDMA/GSM网络或是LTE网络，但是终端只能驻留在其中一种接入技术模式的网络中，终端在不同的接入技术之间的切换不需要用户进行干预，终端自动完成。以下实施例中终端是指TD-SCDMA/GSM(该专利中的GSM是指GSM和EDGE的简称)和LTE多模终端。
根据3GPP标准规定，无论是E-UTRAN网络还是UTRAN/GERAN网络，移动终端的切换都是由无线资源控制(简称：RRC模块)来完成，所以无论处于E-UTRAN还是UTRAN/GERAN网络，终端发生切换的时候，都立即上报给终端非接入层的移动管理模块；UTRAN/GERAN的通用分组无线系统的移动管理模块(简称：GMM模块)和增强的EPS移动管理模块(简称：EMM模块)都分别保存了终端激活的PDP Context的NSAPI和EPS Context的EBI参数，所以UTRAN/GERAN和E-UTRAN不同网络下，SM和ESM模块之间的处理分别如下所述。
首先，对终端从UTRAN/GERAN网络切换到LTE网络的实现过程进行举例说明，假设驻留在TD-SCDMA/GSM接入技术模式下的终端正在处于连接模式的数据传输过程，由于终端的移动以及终端上报的测量报告，触发了网络将终端切换到LTE接入技术的小区，根据发明的具体内容，具体切换操作流程如图4所示。
第一：终端TD-SCDMA/GSM RRC接收到网络的切换命令之后，立即启动LTE的RRC模块，并且通过RRC模块配置LTE接入技术模式的物理层，进行目标LTE的物理资源同步，如果终端在LTE小区物理资源同步失败，则终端通过原TD-SCDMA/GSM接入技术的RRC模块在原信道上回复切换失败，否则，将异系统切换指示通知TD-SCDMA/GSM对应接入技术的GMM模块，如图4中的1A，1B和1C步骤；
第二：TD-SCDMA/GSM的GMM模块接收来自TD-SCDMA/GSM RRC的异系统切换指示，首先激活LTE接入技术模式的EMM模块，并且将已经激活的PDP Context的NSAPI传递给EMM模块，然后根据已经激活的PDP Context的NSAPI标识，分别找到对应的SM实例(在UTRAN/GERAN的SM设计中，不同的NSAPI将标识不同的SM实例)，向每个SM实例中都发送异系统切换指示，响应异系统切换指示；如图4中的2A、2B和2C步骤。
第三：终端TD-SCDMA/GSM的GMM发送异系统切换指示到SM模块，SM向LTE ESM发送实例创建信号；LTE ESM模块根据SM实例创建信号创建ESM实例(ESM实例参数完全来自于实例创建信号且与SM实例相同)，将ESM实例创建结果反馈给SM模块；如图4中的3A、3B、3C、3D步骤；
优选地，SM模块收到来自ESM的创建证实信号后，删除对应的SM实例，如图4中的3E步骤；
所述实例创建信号包括网络业务服务接入点标识NSAPI、业务流模板参数TFT、接入点名字APN、业务质量QoS以及分组数据协议地址PDP Address参数；
进一步地，包括：
第四：在终端TD-SCDMA/GSM的GMM发送异系统切换指示到SM模块的同时，TD-SCDMA/GSM的GMM发送异步切换指示到RABM模块，RABM收到来自GMM的异系统切换指示之后，将RABM模块中的NSAPI修改为EBI；(在TD-SCDMA/GSM接入技术模式下，RABM模块使用NSAPI标识不同业务的数据流，也就是使用NSAPI标识来维护业务数据和无线承载RAB对应关系，在LTE系统中，将使用EBI标识来维护业务数据和无线承载对应关系)，如图4中的4A、4B步骤所示。
根据以上步骤，终端的非接入层就可以顺利的从TD-SCDMA/GSM接入技术切换到LTE接入技术上。
进一步地，再次举例说明多模终端从LTE接入技术模式下切换到TD-SCDMA/GSM技术模式的处理流程，驻留在LTE接入技术模式下的终端正在处于连接模式的数据传输过程，由于终端的移动以及终端上报的测量报告，触发了网络将终端切换到TD-SCDMA/GSM接入技术的小区，具体过程如图5所示。
第一：终端LTE RRC接收到网络的切换命令之后，启动TD-SCDMA/GSM的RRC模块，RRC模块配置TD-SCDMA/GSM接入技术模式的物理层，进行目标TD-SCDMA/GSM的物理资源同步。如果TD-SCDMA/GSM小区物理资源同步过程失败，则终端通过原LTE接入技术的RRC模块在老信道上直接回复切换失败。否则，通知LTE的EMM模块，如图5中的1A、1B和1C步骤。
第二：LTE的EMM模块接收到来自RRC的异系统切换指示，首先EMM模块激活TD-SCDMA/GERAN接入技术模式的GMM模块，将已经激活的EPSBearer Context的EBI传递给GMM模块；EMM根据已经激活的EPS BearerContext的EBI标识，分别找到对应的ESM实例(在E-UTRAN的ESM设计中，不同的EBI将标识不同的ESM实例)，并向每个ESM实例中都发送异系统切换指示，响应异系统切换指示；如图5中的3A、3B和3C步骤。
第三：终端LTE EMM发送异系统切换指示到LTE ESM模块，由ESM模块触发SM实例的创建，ESM向SM发送实例创建信号，SM模块根据ESM的实例创建信号创建SM实例(SM实例参数完全来自于实例创建信号且与ESM实例相同)，并且将SM创建结果反馈给ESM模块；ESM模块中的ESM实例收到来自SM的创建证实信号，则ESM模块删除对应的ESM实例，如图5中的3A、3B、3C、3D步骤。
优选地，ESM模块收到来自SM的创建证实信号后，删除对应的ESM实例，如图5中的3E步骤；
所述实例创建信号包括网络业务服务接入点标识NSAPI、业务流模板参数TFT、接入点名字APN、业务质量QoS以及分组数据协议地址PDP Address参数；
进一步，包括：
第四：终端LTE EMM发送异系统切换指示到ESM模块的同时，LTE EMM模块发送异步切换指示到RABM模块，RABM收到来自EMM的异系统切换指示之后，将RABM模块中的EBI修改为NSAPI，(在LTE接入技术模式下，RABM模块使用EBI标识不同业务的数据流，也就是使用EBI标识来维护业务数据和无线承载RAB对应关系，在TD-SCDMA/GERAN系统中，将使用NSAPI标识来维护业务数据和无线承载对应关系)，如图5中的4A、4B步骤。
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式或者实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域技术人员应该明白，可以根据本发明做出各种相应的改变或变形，在不背离本发明精神及其实质的情况下，这些相应的改变或变形均属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种多模终端非接入层切换方法，其特征在于，包括：
第一：终端接入层的无线资源控制模块RRC收到来自网络的切换命令，首先转移到目标接入网络的RRC上，在目标网络的无线资源上进行同步过程，如果同步成功，则由原网络的RRC模块通知原网络的移动管理模块，否则通知网络切换失败；
第二：终端的移动管理模块收到来自RRC的切换指示，首先搜索在移动管理模块中是否保存有激活的分组数据协议上下文PDP Context/默认的增强分组服务承载上下文EPS Bearer Context标识，如果存在，则由移动管理模块将切换指示通知SM/ESM实例；
第三：终端中的会话管理模块SM/增强会话模块ESM收到来自移动管理模块的切换指示后，将SM/ESM实例的参数传递给ESM/SM实例，ESM/SM实例创建结果反馈给SM/ESM模块，SM/ESM模块收到来自ESM/SM的创建证实信号后，删除SM/ESM实例。
2.如权利要求1所述的多模终端非接入层切换方法，其特征在于，所述实例创建信号包括网络业务服务接入点标识NSAPI、业务流模板参数TFT、接入点名字APN、业务质量QoS以及分组数据协议地址PDP Address参数。
3.如权利要求1所述的多模终端非接入层切换方法，其特征在于，SM/ESM模块收到来自ESM/SM的创建证实信号后，删除对应的SM/ESM实例。
4.如权利要求1-3任一所述的多模终端非接入层切换方法，其特征在于，还包括：
第四：移动管理模块向SM/ESM模块发送切换指示命令的同时向无线接入承载管理RABM模块发送切换指示，RABM模块收到之后，将网络业务服务接入点标识NSAPI/专用的EPS Bearer标识EBI修改为EBI/NSAPI，并且数值保持相同。
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Application publication date: 20110928 Assignee: SPREADTRUM COMMUNICATIONS (SHANGHAI) Co.,Ltd. Assignor: Xinxin Finance Leasing (Xiamen) Co.,Ltd. Contract record no.: X2021110000009 Denomination of invention: A non access layer handoff method for multimode terminals Granted publication date: 20150506 License type: Exclusive License Record date: 20210317 |
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