CN102869042B - 无线数据流的传输方法与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了无线数据流的传输方法与系统,方法包括:当用户设备发出上网请求信令给基站后,基站检查是否给该用户设备开启本地因特网协议存入(LIPA)功能;如果基站决定用户设备被允许开启LIPA功能,基站告知一核心网,以让核心网执行鉴权并让核心网控制信令交换;如果基站判断由用户设备所送出的一用户面数据可以走LIPA,核心网指派一私有IP地址给用户设备,以让用户设备透过基站上网,基站依据LIPA配置来决定该用户设备所送出的该用户面数据是否通过核心网;核心网计时该用户设备的一上网时间;如果基站判断由该用户设备所送出的所有用户面数据均走LIPA时,基站间隔一既定时间送出一数据封包至该核心网,以保持基站与核心网间的信令链接。
Description
技术领域
本发明是有关于一种无线通信系统,且特别是有关于一种无线数据流的传输方法与系统。
背景技术
3G行动通讯系统希望提供用户在任何时间、任何地点起能接入(access)宽带无线多媒体服务。故而,现已发展出通讯系统,称为“通用行动通讯系统”(Universal Mobile Telecommunication System,UMTS),其能提供高质量语音服务、高速接取频宽、支持多重服务质量机制,可满足语音和数据混合等实时和非实时性讯务的需求、增强的安全机制、具备多重存取服务(multi-accessservice)功能(可同时讲电话及使用上网服务)、具备影像电话(video call,video telephony)功能。
一般来说,UMTS的网络架构主要分为三大部分:用户设备(User Equipment,UE)、UMTS陆地无线电接取网络(UMTS Terrestrial Radio Access Network,UTRAN)与核心网(Core Network,CN)。
UE为用户的行动终端设备,比如包括3G手机等,让用户能透过UE而上网、打电话等。
UTRAN提供UE能接入核心网服务的功能,其由无线电网络子系统(RadioNetwork Subsystem,RNS)所组成。RNS包含无线电网络控制器(Radio NetworkController,RNC)与许多个基站(Node B)。基站负责对1个或多个手机的无线电传送与接收。RNC控制无线电资源使用。
核心网负责信令(signaling)交换。核心网介接(interface)于PSTN(公众交换电话网络,Public Switched Telephone Network,即一般市话与行动电路)、ISDN(整合服务数字网络,Integrated Services Digital Network)、因特网(Internet)等外部网络。
以目前而言,基站包括家庭基站(Home Node-B,HNB)等,提供3G无线覆盖功能给位于家庭内的3G手机。HNB连接至已经存在的家庭宽带服务。
随着3G网络应用的不断发展,单纯上网的数据业务对运营商网络的负载会越来越大,其也可能影响语音质量。故而,如果能让这些上网数据业务可以选择不经核心网而直接通过HNB去访问外部网络的话,则可减轻运营商网络的负载。
然而,即便让上网数据业务不经过核心网而直接通过HNB去访问外部网络,运营商仍希望核心网可以控制信令交换,从而保留计时功能(亦即核心网仍能计时用户设备的上网时数)。
发明内容
本发明有关于一种无线数据流的传输方法与系统。当用户设备发出上网请求时,信令交换由核心网来控制,但是用户面传输则是采用LIPA(localInternet Protocol(IP)access,本地IP接入)。核心网可以控制信令交换,并计时用户设备的上网时数。
本发明有关于一种无线数据流的传输方法与系统。经过核心网的鉴权成功后,该用户设备直接透过基站而上网,基站会依据LIPA配置而决定此上网流量是否要通过核心网。如此,可以降低核心网的负载。
本发明有关于一种无线数据流的传输方法与系统。当基站判断此用户设备的所有数据传输都走LIPA时,基站间隔一段既定时间送出一些数据封包给核心网,以使得核心网保持激活而不致于中断信令链接。
根据本发明的一实施例,提出一种无线数据流的传输方法,包括:当一用户设备发出一上网请求信令给一基站后,该基站检查是否给该用户设备开启一本地因特网协议存入(LIPA)功能;如果该基站决定该用户设备被允许开启该LIPA功能,该基站告知一核心网,以让该核心网执行鉴权并让该核心网控制信令交换;如果该基站判断由该用户设备所送出的一用户面数据可以走LIPA的话,该核心网指派一私有IP地址给该用户设备,以让该用户设备透过该基站上网,基站决定该用户设备所送出的该用户面数据是否通过核心网;该核心网计时该用户设备的一上网时间;以及如果该基站判断由该用户设备所送出的所有用户面数据均走LIPA时,该基站间隔一既定时间送出一数据封包至该核心网,以保持该基站与该核心网间的信令链接。
根据本发明的另一实施例,提出一种无线数据流的传输系统,包括:一用户设备、一基站与一核心网。当该用户设备发出一上网请求信令给该基站后,该基站检查是否给该用户设备开启一本地因特网协议存入(LIPA)功能。如果该基站决定该用户设备被允许开启该LIPA功能,该基站告知该核心网,以让该核心网执行鉴权并让该核心网控制信令交换。如果该基站判断由该用户设备所送出的一用户面数据可以走LIPA的话,该核心网指派一私有IP地址给该用户设备,以让该用户设备透过该基站上网,基站决定该用户设备所送出的该用户面数据是否通过核心网。该核心网计时该用户设备的一上网时间。如果该基站判断由该用户设备所送出的所有用户面数据均走LIPA时,该基站间隔一既定时间送出一数据封包至该核心网,以保持该基站与该核心网间的信令链接。
为了对本发明的上述及其它方面有更佳的了解,下文特举实施例,并配合附图,作详细说明如下:
附图说明
图1显示根据本发明实施例的HNB检查UE是否能开启LIPA功能的流程图;
图2显示根据本发明实施例的LIPA数据流的传输方法流程图;
图3显示根据本发明实施例的HNB检查用户面数据是否被允许走LIPA的流程图。
其中,附图标记:
110~150:步骤 210~295:步骤
310~350:步骤
具体实施方式
LIPA(local Internet Protocol(IP)access,本地IP接入)能使具有IP(因特网协议)地址的用户设备透过HNB而直接接入至外部网络,而不须通过核心网,故而其能减轻运营商的网络负担,也越来越被运营商关注。
于本发明实施例中,于HNB开机时,HNB从HMS(Home Node-B ManagementSystem,HNB网管系统)上获取LIPA配置/检查逻辑,此LIPA配置逻辑记载关于LIPA的细节。HMS是运营商的网元之一。当UE发出封包交换(PS,PacketSwitch)连接建立请求(底下亦称为PDP激活请求(PDP activation request)信令)后,也就是UE发出上网请求之后,HNB依据所获取的LIPA配置/检查逻辑来检查是否能给此UE开启LIPA功能。如果此UE可以开启LIPA功能,在经过核心网的鉴权以后,HNB将用户面数据(user plane data)实施LIPA判断,以判断此用户面数据能否走LIPA。如果可以的话,HNB让具有IP地址的用户设备透过HNB而上网,基站依据LIPA配置来决定该用户设备所送出的该用户面数据是否通过核心网直接接入至外部网络,而不须通过核心网。当HNB判断所有数据流量均走LIPA时,HNB隔一既定时间送出一些数据封包给核心网,以避免核心网因为没有收/发用户面数据传输而中断信令链接。此外,对于核心网而言,其不清楚有无LIPA发生。
现请参考图1,其显示根据本发明实施例的HNB检查UE是否能开启LIPA功能的流程图。如图1所示,于步骤110中,HNB接收到由UE所送出的PDP激活请求(PDP activation request)信令,其中PDP代表封包数据协议(packetdata protocol)。
于步骤120中,HNB根据从运营商的HMS所获取的LIPA配置逻辑,来检查相关于此UE的APN(Access Poiht Name,接入点名称)是否被允许开启LIPA。在此,依据APN的不同,HNB使用有不同的IP地址配发模式。如果要开启LIPA的话,则HNB将私有(private)IP地址分发给UE。如果APN被允许开启LIPA的话,则流程接续至步骤120。如果APN不被允许开启LIPA的话,则代表此UE不被允许开启LIPA,如步骤150所示。
于步骤130中,HNB根据从运营商的HMS所获取的LIPA配置逻辑,来检查相关于此UE的IMSI(International Mobile Subscriber Identity,国际移动用户识别码识)是否被允许开启LIPA。IMSI是国际上为唯一识别一个移动用户所分配的号码,其储存在SIM(Subscriber Identity Module,用户身份模块)卡中,可用于区别移动用户的有效信息。如果IMSI被允许开启LIPA的话,则此UE被允许开启LIPA,如步骤140所示。如果IMSI不被允许开启LIPA的话,则此UE不被允许开启LIPA,如步骤150所示。
通常来讲,运营商会控制哪些IMSI可被允许开启LIPA,哪些IMSI不被允许开启LIPA。IMSI是否能开启LIPA,是要向运营商申请的。如果UE被允许开启LIPA的话,则此用户设备可透过HNB而上网,HNB依据LIPA配置来决定此上网流量(亦即用户设备所送出的用户面数据)是否通过核心网。
现请参考图2,其显示根据本发明实施例的LIPA数据流的传输方法流程图。如图2所示,于步骤210中,UE与HNB之间透过RRC(Radio Resource Control,无线资源控制)协议而互相送出RRC连接设定(RRC Connection Setup)信令(signaling),藉此,UE与HNB之间可建立信令连接管道,以彼此传送信令。当UE建立起RRC连接后,UE会离开闲置模式(idle mode),使用行动网络服务,并进入连结模式。
于步骤215中,UE透过NAS(Non-Access Stratum,非接入层)协议而送出PDP激活请求信令给HNB。亦即,透过UE送出PDP激活请求信令,可视为UE向HNB送出上网请求信令。NAS协议为UE与核心网间的协议,负责UE与核心网间的控制信令。
于步骤220中,HNB进行LIPA检查,以检查此UE是否可以开启LIPA。步骤220的细节如图1所示,故于此不重述。
于步骤225中,HNB透过NAS协议而送出PDP激活请求信令(亦即,上网请求信令)给CN。HNB告知CN,有UE要透过LIPA来上网。于UE通过LIPA检查后,HNB将此消息转至核心网,使核心网完成后续的鉴权工作。
于步骤230中,CN与HNB之间透过NAS协议与RANAP(Radio Access NetworkApplication Part,无线接入网络应用部分)协议进行鉴权与安全保护。于步骤235中,HNB与UE之间透过NAS协议与RRC协议进行鉴权与安全保护。详细地说,CN对HNB进行鉴权与安全保护。如果HNB通过CN的鉴权的话,则HNB对UE进行鉴权与安全保护。如果UE通过HNB的鉴权的话,则HNB会将此结果回报给CN。步骤230与步骤235可视为同步进行。对用户设备的鉴权是由核心网来负责。
于步骤240中,CN与HNB透过RANAP协议而互相送出RAB(Radio AccessBearer,无线接入承载)设定信令。RANAP是HNB和CN之间的控制面(controlplane)协议。为了控制和承载用户的通讯服务,控制面负责控制信令的处理,如处理用户发话的控制信令等。用户面(User plane)负责用户讯务的处理,例如封包切割、重组和转送等功能。
于步骤245中,UE与HNB透过RRC协议而互相送出RB(Radio Bearer,无线承载)设定信令。无线承载选择就是选择何种无线数据业务作为这段数据通路。当外部网络与UE之间有消息要传输时,需要先建立无线承载。建立RB之后,UE与HNB之间即可传输“承载”,而且,UE的上网流量亦是透过RB而传送出去。亦即,HNB代替核心网而送出RB设定信令给UE。
于步骤250中,CN透过NAS协议而送出PDP激活接收信令给HNB。于步骤255中,HNB透过NAS协议而送出PDP激活接收信令给UE,而且,核心网会指派其私有IP(private IP)地址给UE。亦即,可视为HNB透过NAS协议而送出上网请求接收信令给UE。
于步骤260中,HNB与UE之间进行数据传输。详细地说,HNB透过uu接口而接收到由UE所送出用户面数据,uu是指HNB与UE之间的无线接口。HNB判断用户面数据是否走LIPA,步骤260的细节请参考图3与其相关描述。
现请先参考图3,其显示根据本发明实施例中的HNB如何判断用户面数据是否走LIPA的流程。于步骤310中,HNB,比如透过uu接口,接收到由UE所送出用户面数据。
于步骤320中,HNB判断此用户面数据的目的IP(destination IP)是否被允许开启LIPA。目的IP是指此用户面数据所欲造访的网站IP。如果是的话,则流程接续至步骤330;如果否的话,代表此用户面数据不被允许走LIPA。HNB内部可以有一个或多个表,其记录哪些目的IP被允许开启LIPA(即所谓白名单);或者是记录哪些目的IP不被允许开启LIPA(即所谓黑名单)。
于步骤330中,HNB判断UE与HNB间的用以传输用户面数据的“协议”是否被允许开启LIPA。比如,但不受限于,用以传输用户面数据的“协议”可能包括:TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol,传输控制协议/因特网互联协议)、UDP(User Datagram Protocol,用户数据报协议)、ICMP(Internet Control Message Protocol,因特网控制消息协议)等。如果是的话,则流程接续至步骤340,代表此用户面数据被允许走LIPA;如果否的话,代表此用户面数据不被允许走LIPA。HNB内部可以有一个表,其记录哪些“协议”被允许开启LIPA(亦即白名单);或者是记录哪些“协议”不被允许开启LIPA(亦即黑名单)。
透过图3的判断流程,于本实施例中,HNB可判断此用户面数据能否被允许走LIPA。
现请再次参考图2,于步骤260中,如果此用户面数据被允许走LIPA的话,则UE使用核心网所指派的私有IP地址进行数据传输,且,HNB进行NAT(Network Address Translation,网络地址转换),将指派给UE的私有IP地址转换成自身IP地址去访问外部网络,以让外部网络觉得是HNB在访问。
于步骤265中,如果HNB判断所有用户面数据均走LIPA(亦即,所有用户面数据均通过HNB而访问外部网络,且所有用户面数据均不通过核心网)的话,为避免HNB与核心网的信号链接中断,HNB隔一既定时间送出一些数据封包(此数据封包并非由UE所送出的用户面数据)给核心网,以避免核心网因为没有接收到用户面数据而中断其与HNB间的信令链接。
于步骤270中,UE透过NAS协议而送出PDP去激活请求(PDP deactivationrequest)信令给HNB。亦即,UE告知HNB,其想要中断数据的联机;PDP去激活请求信号可视为一个中断数据联机请求信令。
于步骤275中,HNB透过NAS协议而送出PDP去激活请求信令给CN。亦即,HNB告知CN,其想要中断数据的联机;PDP去激活请求信号可视为一个中断数据联机请求信令。
于步骤280中,回应于HNB所送出的PDP去激活请求信令,CN透过NAS协议而送出PDP去激活接收(PDP deactivation accept)信令给HNB。之后,CN与HNB之间不能继续传输数据,但两者之间仍暂可传送信令。PDP去激活接收信令可视为中断数据联机接收信令。
于步骤285中,于HNB接收到CN所送出的PDP去激活请求信令后,HNB透过NAS协议而送出PDP去激活接收信令给UE。之后,UE与HNB之间不能继续传输数据,但两者之间仍暂可传送信令。PDP去激活接收信令可视为中断数据联机接收信令。
于步骤290中,UE与HNB透过RRC协议而互相送出释放RRC连接信令给彼此。之后,UE与HNB之间的信令联机被中断,所以彼此不能继续传送信令。亦即,释放RRC连接信令可视为中断信令联机信令。
于步骤295中,CN与HNB透过RANAP协议而互相送出连接接口(Iu)释放信令给彼此。之后,CN与HNB之间的信令联机被中断,所以彼此不能继续传送信令。
由上述说明可知,于本发明实施例中,HNB送出PDP激活接收信令给CN(如步骤250),此可视为UE已开始要上网,故而,CN可开始计时UE的上网时间。于步骤275中,HNB送出PDP去激活请求信令给CN(如步骤275),此可视为UE已要求中断上网联机,故而,CN可结束计时UE的上网时间。所以,即便是所有用户面数据均走LIPA,CN仍可计时UE的上网时间。
本发明另一实施例提出一种实施LIPA的传输系统,其包括:用户设备、基站与核心网。用户设备、基站与核心网的操作与功能如上述般,故于此不重述。
简述之,于本发明实施例中,当HNB接收到由UE所送出的PDP激活请求信号以后,HNB检查UE是否能开启LIPA(如图1的流程所示)。如果确认后,HNB将该消息转至核心网,使核心网完成后续的鉴权工作。一旦核心网鉴权成功,之后,藉由信令交换,UE可透过HNB而上网,HNB决定依据LIPA配置来决定此上网流量(亦即用户设备所送出的用户面数据)是否通过核心网。故能减轻运营商的网络负担。但CN仍可计时UE上网时间的功能。
综上所述,虽然本发明已以实施例公开如上,但其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中的技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作各种的更动与修改。因此,本发明的保护范围当视后附的权利要求保护范围所界定者为准。
Claims (6)
1.一种无线数据流的传输方法,其特征在于,包括:
当一用户设备发出一上网请求信令给一基站后,该基站检查是否给该用户设备开启一本地因特网协议存入LIPA功能;
如果该基站决定该用户设备被允许开启该LIPA功能,该基站告知一核心网,以让该核心网执行鉴权并让该核心网控制信令交换;
如果该基站判断由该用户设备所送出的一用户面数据可以走LIPA的话,该核心网指派一私有IP地址给该用户设备,以让该用户设备透过该基站上网,该基站决定该用户设备所送出的该用户面数据是否通过核心网;
该核心网计时该用户设备的一上网时间;以及
如果该基站判断由该用户设备所送出的所有用户面数据均走LIPA时,该基站间隔一既定时间送出一数据封包至该核心网,以保持该基站与该核心网间的信令链接;
其中,于该基站接收到由该用户设备所送出的该用户面数据时,该基站判断该用户面数据的一目的IP以及该用户设备与该基站间的一协议是否均被允许走LIPA,如果是,则该基站判断该用户面数据被允许走LIPA。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,
于开机后,该基站从该核心网获取一LIPA检查逻辑;以及
该基站依据该LIPA检查逻辑来检查是否给该用户设备开启该LIPA功能。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,
于收到由该用户设备所送出的该上网请求信令后,该基站检查该用户设备的一接入点名称与该用户设备的一国际移动用户识别码识是否皆被允许开启LIPA;以及
如果是的话,则该基站决定该用户设备被允许开启该LIPA功能。
4.一种无线数据流的传输系统,其特征在于,包括:
一用户设备、一基站与一核心网,
其中,
当该用户设备发出一上网请求信令给该基站后,该基站检查是否给该用户设备开启一本地因特网协议存入LIPA功能;
如果该基站决定该用户设备被允许开启该LIPA功能,该基站告知该核心网,以让该核心网执行鉴权并让该核心网控制信令交换;
如果该基站判断由该用户设备所送出的一用户面数据可以走LIPA的话,该核心网指派一私有IP地址给该用户设备,以让该用户设备透过该基站上网,该基站决定该用户设备所送出的该用户面数据是否通过核心网;
该核心网计时该用户设备的一上网时间;以及
如果该基站判断由该用户设备所送出的所有用户面数据均走LIPA时,该基站间隔一既定时间送出一数据封包至该核心网,以保持该基站与该核心网间的信令链接;
其中,于该基站接收到由该用户设备所送出的该用户面数据时,该基站判断该用户面数据的一目的IP以及该用户设备与该基站间的一协议是否均被允许走LIPA,如果是,则该基站判断该用户面数据被允许走LIPA。
5.如权利要求4所述的系统,其特征在于,
于开机后,该基站从该核心网获取一LIPA检查逻辑;以及
该基站依据该LIPA检查逻辑来检查是否给该用户设备开启该LIPA功能。
6.如权利要求5所述的系统,其特征在于,
于收到由该用户设备所送出的该上网请求信令后,该基站检查该用户设备的一接入点名称与该用户设备的一国际移动用户识别码识是否皆被允许开启LIPA;以及
如果是的话,则该基站决定该用户设备被允许开启该LIPA功能。
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