CN102835178A

CN102835178A - 用于优化无线资源控制连接建立中接入层载体信令传输的装置和方法

Info

Publication number: CN102835178A
Application number: CN2011800172074A
Authority: CN
Inventors: J-P·科斯基南; J·科斯克拉
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Technologies Oy
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2011-04-01
Publication date: 2012-12-19
Also published as: US20130195033A1; EP2554012A2; WO2011121580A2; EP2554012A4; WO2011121580A3

Abstract

根据本发明的示例实施方式，公开了一种方法，包括：在网元从用户设备接收用于建立与该用户设备的连接的请求消息；以及响应于所接收的请求消息，生成包括接入层载体信息的回复消息而不联系另一网元。

Description

用于优化无线资源控制连接建立中接入层载体信令传输的装置和方法

相关申请

本申请涉及2010年3月4日提交的名为“Method and Apparatusfor Efficiently Providing for Security During ConnectionEstablishment”的递交号为61/310515的美国申请，其公开内容通过引用全部并入于此。

技术领域

本申请总体上涉及用于优化无线资源控制(RRC)连接建立中接入层载体信令传输的装置和方法。

背景技术

本部分旨在提供权利要求中所述的本发明的背景或上下文。本文的描述可以包括可以被继续探讨的概念，但无需包括以前已构思的、实现的或描述的概念。因此，若非本文另外指示，否则本部分中所描述的内容不是本申请的说明书和权利要求的现有技术，并且不因为包含在本部分中而承认其为现有技术。

在无线通信中，不同的通信协议汇集可用于提供不同类型的服务和能力。在移动网络技术领域中，长期演进(LTE)是这样的无线通信协议汇集之一，其扩展并且提高现有UMTS(通用移动通信系统)协议的性能并且由第三代合作伙伴计划(3GPP)的标准的不同发布规定。

感兴趣的一个规范是3GPP TS 36.300，V8.11.0(2009-12)，“第三代合作伙伴计划；技术规范组无线接入网；演进的通用陆地无线接入网(E-UTRAN)；整体描述；阶段2(发布8)”，其内容通过引用全部并入于此。为了方便起见，该系统可以被称为LTE Rel-8。最近，至少某些LTE规范的发布9版本已经公布，包括3GPP TS36.300，V9.2.0(2009-12)。

这里感兴趣的是目标为未来高级国际移动电话(IMT-A)系统，这里为了方便起见称为LTE-高级(LTE-A)。在这方面可以参考3GPPTR 36.913，V8.0.1(2009-03)，第三代合作伙伴计划；技术规范组无线接入网；针对E-UTRA(LTE-高级)(发布8)的进一步提升的需求。LTE-A的目标是借助于具有降低的成本的更高的数据速率和更低的延迟来提供显著增强的服务。LTE-A用于扩展和优化3GPPLTE Rel-8无线接入技术以用于以非常低的成本提供较高是数据速率。LTE-A将是满足IMT-A的国际电信联盟无线通信部门(ITU-R)需求同时维持与LTE Rel-8的向后兼容性的更优化的无线系统。

在LTE的背景中，定义了两个层：非接入层(NAS)和接入层(AS)。NAS是包括针对用户设备(UE)和移动性管理实体(MME)之间移动性管理和会话管理的协议的协议集。AS提供小区中的NAS消息的可靠依次递送。这包括用于跨E-UTRAN和空中接口传输信息的功能和协议。当建立了UE与通信网络之间的连接时，AS载体通常通过控制信令传输分配。LTE-A中所论述的主题之一是进一步减少信令传输开销以及能够在用户设备与通信网络之间建立更快的连接。

发明内容

在权利要求中陈述了本发明的示例的各个方面。

根据本发明的第一方面，一种方法可以包括：在网元从用户设备接收用于建立与该用户设备的连接的请求消息；以及响应于所接收的请求消息，生成包括接入层载体信息的回复消息而不联系另一网元。

根据本发明的第二方面，一种装置可以包括至少一个处理器，以及包括计算机程序代码的至少一个存储器，其中，至少一个存储器和计算机程序代码被配置为利用至少一个处理器使得装置至少执行：在网元从用户设备接收用于建立与该用户设备的连接的请求消息；以及响应于所接收的请求消息，生成包括接入层载体信息的回复消息而不联系另一网元。

根据本发明的第三方面，一种计算机程序产品包括计算机可读介质，所述计算机可读介质承载嵌入在其中以用于与计算机一起使用的计算机程序代码，所述计算机程序代码可以包括：用于在网元从用户设备接收用于建立与该用户设备的连接的请求消息的代码；以及用于响应于所接收的请求消息，生成包括接入层载体信息的回复消息而不联系另一网元的代码。

根据本发明的第四方面，一种装置可以包括：用于在网元从用户设备接收用于建立与该用户设备的连接的请求消息的装置；以及用于响应于所接收的请求消息，生成包括接入层载体信息的回复消息而不联系另一网元的装置。

附图说明

为了更完整地理解本发明的示例实施方式，现在参考结合附图所进行的以下描述，在附图中：

图1图示了示例演进通用陆地接入网(E-UTRAN)系统以及演进分组核心元件和用户设备的整体架构；

图2示出了示例E-UTRAN系统中的简化控制平面协议栈；

图3示出了根据本发明的示例实施方式的用于在用户设备与通信网络之间建立新的连接的简化消息序列；以及

图4图示了根据本发明的示例实施方式的各种电子装置的简化方框图。

具体实施方式

图1图示了示例演进通用陆地接入网(E-UTRAN)系统1以及演进分组核心(EPC)元件和用户设备的整体架构。系统1提供用于应用本发明的实施方式的原理的环境。

E-UTRAN系统1包括E-UTRAN节点B(eNB)4、5和6，向用户设备(UE)7和8提供E-UTRAN用户平面和控制平面协议通信。eNB借助于X2接口彼此互连。eNB还借助于S1接口连接至EPC。例如，eNB可以通过S1-MME接口连接至移动性管理实体(MME)，以及通过S1-U接口连接至服务网关(S-GW)，例如，图1的MME/S-GW2和MME/S-GW3。S1接口支持MME/S-GW与eNB之间多对多的关系。

eNB4、eNB5和eNB6主控以下功能中的一个或多个：-用于无线资源管理的功能：无线载体控制，无线准入控制，连接移动性控制，以上行链路调度和下行链路调度两者对UE进行资源的动态分配；

-因特网协议(IP)报头压缩和用户数据流的加密；

-当根据UE提供的信息无法确定去往MME的路由时，选择UE附接处的MME；

-向服务网关路由用户平面数据；

-调度和传输寻呼消息(源自MME)；

-调度和传输广播信息(源自MME或操作和维护(O&M))；

-测量以及针对移动性和调度的测量报告配置；

-调度和传输公共预警系统(PWS)(其包括地震和海啸预警系统(ETWS)和商业移动警报服务(CMAS))消息(源自MME)。

MME2和MME3主控以下功能中的一个或多个：

-非接入层(NAS)信令传输；

-NAS信令传输安全；

-接入层(AS)安全控制；

-用于第三代合作伙伴计划(3GPP)接入网之间移动性的核心网络(CN)间的节点信令传输；

-空闲模式UE可达性(包括寻呼重传的控制和执行)；

-追踪区域列表管理(针对空闲和活动模式中的UE)；

-公共数据网络(PDN)GW和S-GW选择；

-MME选择具有MME变化的切换；

-服务通用分组无线业务支持节点(SGSN)选择去往第二代3GPP接入网或第三代3GPP接入网的切换；

-漫游

-认证

-包括专用载体建立的载体管理功能；

-支持PWS(包括ETWS和CMAS)消息传输。

图2描绘了用于UE 201、eNB 202和MME 203的E-UTRAN系统中的简化控制平面协议栈。UE 201和eNB 202各自包括以下子层中的一个或多个：物理子层(PHY)、媒体访问控制子层(MAC)、无线链路控制子层(RLC)、分组数据汇聚协议子层(PDCP)以及无线资源控制子层(RRC)。另外，UE和MME包括NAS子层。NAS子层位于UE中的RRC子层的上部。如图2中可见，NAS信令传输交换透明地通过无线接入网发生，例如，eNB将不解释这些消息。当传输通过无线接口时，NAS消息在内部携带或者与RRC消息连接在一起发送。

当UE期望向网络发送控制信令传输或数据或者从网络接收控制信令传输或数据时，使用RRC连接。RRC连接过程通常与NAS信令传输过程协调(例如，附接过程)，从而使得建立针对UE的基本IP连接性。在LTE的背景中，控制信令传输或数据的交换由演进分组系统(EPS)载体携带。在一个示例实施方式中，AS载体被定义为针对UE与无线接入网元(例如，eNB 202)之间的无线接口建立的数据无线载体(DRB)。在一个示例实施方式中，AS载体映射到EPS载体，或者备选地，可以被认为是EPS载体的无线部分。在一个示例实施方式中，EPS/AS载体是UE与网络之间的限定容量、延迟和误码率等的信息传输路径。在RRC连接的建立与附接过程期间，至少一个EPS/AS载体将分配至UE。该载体被称为默认载体并且贯穿连接的生命期保持建立以用于向网络提供具有总是开启的IP连接的UE。针对相同连接建立的任意附加EPS/AS载体被称为专用载体。

根据当前的LTE Rel-8/9规范，当建立RRC连接以用于数据传送时，每次均显式信令传输默认EPS/AS载体。UE与eNB之间的信令传输交换通常是耗时的。尤其是在eNB联系MME来获得UE环境时存在大量延迟。

为了减少信令传输开销以及支持在用户设备与通信网络之间建立更快的连接，期望在RRC连接建立过程中对AS载体信令传输进行优化。在示例实施方式中，假设连接建立不需要针对AS载体的单独信令传输消息及其对应的DRB建立，则对信令传输进行优化。为了加速连接建立，在一个示例实施方式中，通过eNB建立AS载体而不联系MME是有益处的。在一个示例实施方式中，eNB建立链接至默认EPS载体的AS载体而没有耗时的信令传输。

图3示出了根据本发明的示例实施方式用于在用户设备(例如，图1的UE 7或UE8或者图2的UE 201)与通信网络(NW)之间建立新的连接的简化消息序列。

在301，UE通过向网络(例如，向无线接入网元(例如，图1的eNB 6或图2的eNB 202))发送随机接入信道(RACH)上的随机接入前同步码来发起其对网络的接入。在302，eNB向UE发送回调度授权。在一个示例实施方式中，eNB还连同调度授权一起向UE发送回定时超前(TA)。该TA用于将UE与网络时间同步。

在303，UE通过使用接收的调度授权向eNB发送RRC连接请求消息(例如，RRCConnectionRequest(RRC连接请求)消息)以用于请求在UE与网络之间建立RRC连接。如果eNB授权RRC连接请求，则eNB在304向UE发送消息(例如，RRCConnectionSetup(RRC连接设置)消息)。

根据一个示例实施方式，如果UE在303指示其正在建立用于发送/接收数据的连接，则网络可以在304从网络向UE传输的回复消息(例如，RRCConnectionSetup消息)中指示AS载体建立。在一个示例实施方式中，RRCConnectionSetup消息包含关于与默认EPS载体对应的DRB的信息。在一个示例实施方式中，DRB被隐式映射至默认EPS载体，这是因为在此过程期间只建立了一个载体。在另一示例实施方式中，在消息中存在显式指示，其指示该DRB应当被映射至默认EPS载体。在一个示例实施方式中，无线接入网元(例如，图1的eNB 6或图2的eNB 202)负责建立对应于默认EPS载体的AS载体并且在RRCConnectionSetup消息中传输关于AS载体的信息，而不联系另一网络实体(例如，图1的MME 2或MME 3或者图2的MME 203。

UE可以根据回复消息(例如，RRCConnectionSetup消息)中的所接收信息来执行无线资源配置。UE准备RRC连接设置完成消息(例如，RRCConnectionSetupComplete(RRC连接设置完成)消息)，并且在305将其传输至eNB。在RRC连接设置完成消息中，UE可以发出服务请求，例如，NAS SERVICE REQUEST。在一个示例实施方式中，该NAS SERVICE REQUEST是附接请求。在接收服务请求之后，网络可以检验是否更新与已经在304建立并通知UE的EPS/AS载体有关的任意参数。从在此呈现的空中接口消息流，可以看出在发送NAS SERVICE REQUEST之前UE的NAS子层接收DRB设置。然而，这不会产生任何问题，这是因为从NAS的角度，当其向更低子层提供消息时，NAS SERVICE REQUEST已经被发送。

响应于所接收的附接请求，在开始数据传送之前，网络(例如，E-UTRAN和MME)执行认证和安全激活过程，以用于保护网络免受未授权使用并且还用于通过拒绝给予入侵者冒充有效用户的可能性来保护订户。在一个示例实施方式中，该过程涉及在306从网络向UE发送安全模式命令消息(例如，SecurityModeCommand(安全模式命令)消息)，并且在307从UE接收安全模式完成消息(例如，SecurityModeComplete(安全模式完成)消息)作为成功认证和安全激活的指示。在另一示例实施方式中，安全可以被备选地激活，如在与名为“Method and Apparatus for Efficiently Providing for SecurityDuring Connection Establishment”的申请序列号61/310515的美国专利相关的申请中所描述的。

图4图示了适于在实践本发明的示例性实施方式中使用的各种示例性电子设备的简化框图。在图4中，无线网络400适于经由网元(NE)401(例如，图1的eNB 6或图2的eNB 202)与UE 411进行通信。UE 411包括：处理器415、耦合至处理器415的存储器(MEM)414和耦合至处理器415的适当收发器(TRANS)413(具有发射器(TX)和接收器(RX))。MEM 414存储程序(PROG)412。TRANS 413用于与NE 401双向无线通信。

NE 401包括：处理器405、耦合至处理器405的存储器(MEM)404和耦合至处理器405的适当收发器(TRANS)403(具有发射器(TX)和接收器(RX))。MEM 404存储程序(PROG)402。TRANS403用于与NE 411双向无线通信。NE 401耦合至一个或多个外部网络或系统，例如，图1的MME 2或MME 3或者图2的MME 203，其未在该图中示出。

如图4中所示，NE 411可以进一步包括AS载体分配/激活单元406，其响应于所接收的RRC连接请求消息，针对UE分配和激活AS载体，而不联系另一网元，例如，MME。如这里所述，AS载体分配/激活单元可以连同本发明的各示例性实施方式供NE 401使用。

假设PROG 402、412中的至少一个包括这样的程序指令，当该程序指令被相关联的处理器执行时，使得电子设备能够根据如本文所述的本发明的示例性实施方式来进行操作。

总而言之，装置411的各种示例实施方式可以包括但是不限于蜂窝式电话、具有无线通信能力的个人数字助理(PDA)、具有无线通信能力的便携式计算机、具有无线通信能力的诸如数码相机之类的图像捕捉设备、具有无线通信能力的游戏设备、具有无线通信能力的音乐存储和播放装置、允许无线因特网接入和浏览的因特网电器以及合并此类功能的组合的便携式单元或终端。

可以通过由NE 401和UE 411的一个或多个处理器405、415可执行的计算机软件、或者通过硬件、或者通过软件和硬件的组合来实现本发明的示例性实施方式。

MEM 404、414可以是适用于本地技术环境的任意类型并且可以使用任意合适的数据存储技术来实现，诸如作为非限制性的示例的基于半导体的存储器设备、闪存、磁存储器设备和系统、光存储器设备和系统、固定存储器和可移动存储器。处理器405、415可以是适用于本地技术环境的任意类型并且可以包括作为非限制性的示例的通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(DSP)和基于多核处理器架构的处理器中的一个或多个。

在不以任何方式限制以下所给出的权利要求的范围、解释或应用的前提下，本公开的一个或多个示例实施方式的技术效果可以允许无线接入网元(例如，eNB)响应于请求在UE与通信网络之间建立连接的所接收的消息针对UE分配和激活EPS/AS载体，而不联系另一网元，例如，MME。这允许对控制平面信令传输的延迟进行改进以及降低信令传输开销。

可以将本发明的实施方式按照软件、硬件、应用逻辑或软件、硬件、应用逻辑的组合实现。软件、应用逻辑和/或硬件可以驻留在诸如用户设备411、eNode B/基站401或其他移动通信设备之类的装置上。如果希望，则软件、应用逻辑和/或硬件的一部分可以驻留在eNode B/基站401上，并且软件、应用逻辑和/或硬件的一部分可以驻留在用户设备411上，并且软件、应用逻辑和/或硬件的一部分可以驻留在其他芯片集或集成电路上。在一个示例实施方式中，将应用逻辑、软件或指令维持在各种常规计算机可读介质中的任意介质上。在本文的上下文中，“计算机可读介质”可以是可以包含、存储、传送、传播或传输由指令执行系统、装置或设备使用或结合指令执行系统、装置或设备来使用的指令的任意介质或装置。计算机可读介质可以包括计算机可读存储介质，其可以是可以包含或存储由指令执行系统、装置或设备使用或结合指令执行系统、装置或设备来使用的指令的任意介质或装置。

虽然在独立权利要求中陈述了本发明的各种方面，但是本发明的其他方面包括来自所述实施方式和/或具有独立权利要求的特征的从属权利要求的特征的其他组合，并且不仅仅是权利要求中显式陈述的组合。

本文还指出，虽然上文描述了本发明的示例实施方式，但是不应将这些描述视为用于限制的含义。相反，在不脱离如所附权利要求中所限定的本发明的范围的前提下，可以做出多种变化和修改。

例如，虽然上文在LTE-A系统的背景中描述了示例实施方式，但是应当领会到本发明的示例实施方式并不限于仅与这一种具体类型的无线通信系统一起使用，并且它们可有利地用于其他无线通信系统中。

此外，用于所述参数或消息的各种名称在任何方面都不旨在限制，因为可以用任意合适的名称来标识这些参数。此外，分配给不同信道的各种名称(例如，RACH等)在任何方面都不旨在限制，因为可以用任意合适的名称来标识这些信道。

如果希望，则可以按照不同次序和/或彼此同时地执行本文所述的不同功能。此外，如果希望，则一个或多个上述功能可以是可选择的或可以是组合的。这样，应该将前文的描述仅仅视为是对本发明的原理、教导和示例实施方式的例示，而不是对它们的限制。

Claims

1.一种方法，包括：

在网元处从用户设备接收用于建立与所述用户设备的连接的请求消息；以及

响应于所接收的请求消息，生成包括接入层载体信息的回复消息而不联系另一网元。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述请求消息是无线资源控制连接请求消息，并且所述回复消息是无线资源控制设置消息。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述网元是演进的基站，并且所述另一网元是移动性管理实体。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述接入层载体被映射至默认演进分组系统载体。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述回复消息包括指示所述接入层载体被映射至所述默认演进分组系统载体的指示。

6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

从所述用户设备接收第二消息，所述第二消息响应于所述回复消息，其中所述第二消息包括非接入层服务请求；以及

基于所述非接入层服务请求，确定是否更新与所述接入层载体有关的任何参数。

7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：

至少部分基于所确定的结果，更新与所述接入层载体有关的参数。

8.一种装置，包括：

至少一个处理器；以及

包括计算机程序代码的至少一个存储器，

其中所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为，利用所述至少一个处理器，使得所述装置至少执行：

9.根据权利要求8所述的装置，其中所述请求消息是无线资源控制连接请求消息，并且所述回复消息是无线资源控制设置消息。

10.根据权利要求8所述的装置，其中所述网元是演进的基站，并且所述另一网元是移动性管理实体。

11.根据权利要求8所述的装置，其中所述接入层载体被映射至默认演进分组系统载体。

12.根据权利要求11所述的装置，其中所述回复消息包括指示所述接入层载体被映射至所述默认演进分组系统载体的指示。

13.根据权利要求8所述的装置，其中所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为，利用所述至少一个处理器，使得所述装置至少进一步执行：

从所述用户设备接收第二消息，所述第二消息响应于所述回复消息，其中所述第二消息包括非接入层服务请求；以及基于所述非接入层服务请求，确定是否更新与所述接入层载体有关的任何参数。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为，利用所述至少一个处理器，使得所述装置至少进一步执行：

15.一种包括计算机可读介质的计算机程序产品，所述计算机可读介质承载嵌入在其中的用于与计算机一起使用的计算机程序代码，所述计算机程序代码包括：

代码，用于在网元处从用户设备接收用于建立与所述用户设备的连接的请求消息；以及

16.根据权利要求15所述的计算机程序产品，其中所述请求消息是无线资源控制连接请求消息，并且所述回复消息是无线资源控制设置消息。

17.根据权利要求15所述的计算机程序产品，其中所述网元是演进的基站，并且所述另一网元是移动性管理实体。

18.根据权利要求15所述的计算机程序产品，其中所述接入层载体被映射至默认演进分组系统载体。

19.根据权利要求18所述的计算机程序产品，其中所述回复消息包括指示所述接入层载体被映射至所述默认演进分组系统载体的指示。

20.根据权利要求15所述的计算机程序产品，其中所述计算机程序代码进一步包括：

代码，用于从所述用户设备接收第二消息，所述第二消息响应于所述回复消息，其中所述第二消息包括非接入层服务请求，以及基于所述非接入层服务请求，确定是否更新与所述接入层载体有关的任何参数。

21.根据权利要求20所述的计算机程序产品，其中所述计算机程序代码进一步包括：

代码，用于至少部分基于所确定的结果，更新与所述接入层载体有关的参数。