CN102986288B - 用于混合网络中的汇聚网关的扩展本地ip接入 - Google Patents
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Abstract
所公开的是用于设计“汇聚网关”(CGW)的本地IP接入(LIPA)、“扩展的”LIPA(ELIAP)以及选定IP业务量卸载(SIPTO)的实施方式。网关系统可以提供不同的特征,例如针对本地网络、公共因特网以及私有服务供应商网络的毫微微小区接入。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求享有下列申请的优先权:2009年12月4日提交的名为“Architecturefor Hybrid Network Converged Gateway”(用于混合网络会聚网关的结构)的美国临时申请61/266,726;2010年1月29日提交的名为“Inter-base Station Communication”(基站间的通信)的美国临时申请61/229,738;2010年4月8日提交的名为“Converged Gateway forM2M and Multimedia Applications in a Hybrid Network”(用于混合网络中的M2M和多媒体应用的会聚网关)的美国临时申请61/322,245的优先权;以及2010年5月28日提交的名为“Solutions for Home(e)Node B based local and remote IP access/offload withrouting and mobility optimizations including extensions for converged gatewayarchitectures”(基于使用路由的本地和远程IP接入/卸载的家庭(e)节点B的方案以及包括用于会聚网关结构的扩展的移动性优化)的美国临时申请61/349,531,这些申请的内容在这里引入作为参考。
背景技术
毫微微小区(例如家庭节点B或演进型家庭节点B)可以是能够经由蜂窝网络无线空中接口(例如UMTS陆地无线电接入(UTRAN)、长期演进(LTE)以及码分多址(CDMA))来将无线发射/接收单元(WTRU)连接到使用宽带IP回程的蜂窝运营商的网络的客户终端设备(CPE)。用于客户宽带IP回程的连线选项可以包括双线xDSL(例如ADSL、ADSL2、VDSL、VDSL2)、同轴电缆(例如借助DOCSIS 1.1、2.0、3.0)、光纤到家庭/户(FTTH/FTTP)、以及可能的电力线宽带上网(BPL)。当前,用于毫微微小区的创新用途正处于探索之中。
发明内容
在这里公开的是一种提供了不同特征的网关系统,其中举例来说,该网关系统借助了3GPP家庭节点B(HNB)来提供不同的特征,例如针对本地网络、公共互联网、以及私有服务供应商网络的毫微微小区接入。公开了本地IP接入(LIPA)、“扩展的”LIPA(ELIPA)、以及为了“汇聚网关(CGW)”的设计而选择的IP业务量卸载的实施方式。所公开的设备和配置可以允许无线发射/接收单元(WTRU)经由毫微微小区(毫微微接入点)来与家庭网络进行通信。
本发明内容是为了以简化的形式引入将会在具体实施方式中进一步描述的可选概念而被提供的。本发明内容既不是要标识要求保护的主题的关键特征或本质特征,也不是要限制要求保护的主题的范围。此外,要求保护的主题并不限于解决了在本公开中的任何部分指出的任一或所有缺点的限度。
附图说明
可以从以下结合附图举例给出的描述中得到更详细的理解,其中:
图1A是可以实施所公开的一个或多个实施方式的示例通信系统的系统图;
图1B是可以在图1A所示的通信系统内部使用的示例无线发射/接收单元(WTRU)的系统图;
图1C是可以在图1A所示的通信系统内部使用的示例无线电接入网络和示例核心网络的系统图;
图2是CGW初始化过程的示例说明;
图3是HNB初始化过程的示例说明;
图4是LGW初始化过程的示例说明;
图5是IMS客户端初始化过程的示例说明;
图6是LGW注册的示例说明;
图7是代理呼叫会话控制功能(PCSCG)发现过程的示例说明;
图8是IMS注册过程的示例说明;
图9是用于“注册”事件状态的订阅过程的示例说明;
图10是设备注册过程的示例说明;
图11是UE注册(非CSG UE)过程的示例说明;
图12是UE注册过程(CSG UE)的示例说明;
图13是UE与核心网络之间的数据服务建立过程的示例说明;
图14是用于将与一个HNB相连的UE移动到相邻归属网络的示例说明,其中该邻居与别的HNB相连;
图15是BWM初始化过程的示例说明;
图16是在BWM存在的情况下的CGW初始化过程的示例说明;
图17是HNB注册过程的示例说明;
图18是UE(非闭合用户组(CSG)UE)注册的示例说明;
图19是用于CSG UE的UE注册的示例说明;
图20是分组交换(PS)数据服务建立的示例说明;
图21是蜂窝PDP上下文建立的示例说明;
图22A是HNBGW内部移动过程(LIPA到ELIPA)的示例说明;
图22B是HNBGW内部移动过程的示例说明(LIPA到ELIPA),其中图22B是图22A的延续;
图23是BWM与SeGW之间的IKE IPSec过程的示例说明;
图24是建立了一条隧道的RAB建立和用户面建立过程的示例说明;
图25是建立了两条隧道的RAB建立和用户面建立的示例说明;
图26是汇聚网关混合网络的示例基础架构;
图27是CGW混合网络架构的示例说明;
图28是示出了汇聚网关高级架构的示例框图;
图29是LIPA的实施方式的示例说明;
图30是用于以UMTS为基础的本地PDN连接的LIPA解决方案的示例说明;
图31是结合了HNB突破(breakout)实施方式的“简单”LIPA和SIPTO的示例说明;
图32是管理式远程接入(MRA)实施方式的示例说明;
图33是经由邻居的HNB而与WTRU的家庭网络相连的WTRU的示例说明;
图34是在IP回程中被路由且移动核心网络参与最少的WTRU数据的示例说明;
图35是介于邻居HNB与家庭LGW之间且经由ISP网络的直达隧道的示例说明;
图36是介于两个LGW之间且经由ISP网络的直达隧道实施方式的示例说明;
图37是用户面选项的示例说明,其中相应端点之间的隧道通过MNO安全性网关;
图38是介于HNB与LGW之间且通过SeGW的用户面的示例说明;
图39是介于两个LGW之间且通过SeGW的用户面的示例说明;
图40是WTRU经由HNB之间的接口来接入远端HNB的示例说明;
图41是具有LIPA/SIPTO移动的MRA的示例说明;
图42是IP寻址-HNB注册的示例说明;
图43是IP寻址-数据路径(双隧道)的示例说明;
图44是IP寻址-HNB处的简单LIPA和SIPTO的示例说明;
图45是IP寻址-ELIPA的示例说明;
图46是可以参与到ELIPA或LIPA的实施方式中的网络的示例说明;
图47是用于LIPA使用范例(case)的流程的示例说明;
图48是用于LIPA建立和数据传送的消息序列图流程的示例说明;
图49是用于使用了直达隧道的RAB建立的消息序列图的示例说明;
图50是用于使用了双隧道方法的RAB建立的消息序列图的示例说明;
图51是UE变换到保留PDP上下文的空闲模式的流程的示例说明;
图52是用于保留了PDP上下文的RAB释放的消息序列图的示例说明;
图53是用于保留了PDP上下文的Iu释放的消息序列图的示例说明;
图54是供空闲UE先前附着到HNB、网络/家庭设备发起数据传送的示例说明;
图55是用于LIPA的PDP上下文激活的消息序列图的示例说明;
图56是用于ELIPA使用范例的过程的示例说明;
图57是ELIPA建立和数据传送的流程的示例说明;
图58是用于使用了直达隧道的RAB建立的消息序列图的示例说明;
图59是用于使用了双隧道方法的RAB建立的消息序列图的示例说明;
图60是UE变换到保留了PDP上下文的空闲模式的流程的示例说明;
图61是用于保留了PDP上下文的RAB释放的消息序列图的示例说明;
图62是用于保留了PDP上下文的Iu释放的消息序列图的示例说明;
图63是空闲IE的消息序列图的示例说明,其中先前附着到HNB网络的空闲UE/家庭设备发起数据传送;
图64是用于ELIPA的PDP上下文激活的消息序列图的示例说明;
图65是用于LIPA移动到ELIPA的过程的示例说明;
图66A是用于HNB-GW内部移动-LIPA移动到ELIPA的消息序列图的示例说明;
图66B是用于HNB-GW内部移动-LIPA移动到ELIPA的消息序列图的示例说明,其中图66B是图66A的延续;
图66C是用于HNB-GW内部移动-LIPA移动到ELIPA的消息序列图的示例说明,其中图66C是图66B的延续;
图67是用于ELIPA到LIPA的移动过程的示例说明;
图68A是用于HNB-GW内部移动-ELPA移动到LIPA的消息序列图的示例说明;
图68B是用于HNB-GW内部移动-ELPA移动到LIPA的消息序列图的示例说明,其中图68B是图68A的延续;
图68C是用于HNB-GW内部移动-ELPA移动到LIPA的消息序列图的示例说明,其中图68C是图68A的延续;
图69是用于LIPA移动到远程管理式接入(RMA)的过程的示例说明;
图70是用于LIPA移动到RMA的消息序列图的示例说明;
图71是用于RMA移动到LIPA的过程的示例说明;
图72A是用于RMA移动到LIPA的消息序列图的示例说明;
图72B是用于RMA移动到LIPA的消息序列图的示例说明,其中图72B是图72A的延续;以及
图72C是用于RMA移动到LIPA的消息序列图的示例说明,其中图72C是图72B的延续。
具体实施方式
现在将参考附图来给出关于说明性实施方式的详细描述。虽然本描述提供了关于可能的实施方式的详细示例,但是应该指出,这些细节仅仅充当了说明性示例。
图1A是可以实施所公开的一个或多个实施方式的示例通信系统100的图示。通信系统100可以是为多个无线用户提供语音、数据、视频、消息传递、广播等内容的多接入系统。该通信系统100能使多个无线用户通过共享包括无线带宽在内的系统资源来访问这些内容。举例来说,通信系统100可以使用一种或多种信道接入方法,例如码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、正交FDMA(OFDMA)、单载波FDMA(SC-FDMA)等等。
如图1A所示,通信系统100可以包括无线发射/接收单元(WTRU)102a、102b、102c、108d,无线电接入网络(RAN)104,核心网络106,公共交换电话网络(PSTN)108,因特网110以及其他网络112,但是应该了解,由所公开的实施方式可以预料到任意数量的WTRU、基站、网络和/或网络部件。每一个WTRU 102a、102b、102c、102d可以是被配置成在无线环境中工作和/或通信的任何类型的设备。例如,WTRU 102a、102b、102c、102d可以被配置成传送和/或接收无线信号,并且可以包括用户设备(UE)、移动站、移动节点、固定或移动订户单元、寻呼机、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、智能电话、膝上型计算机、上网本、个人计算机、无线传感器、消费类电子设备等等。在这里可以出于示例目的来使用UE,但是任何WTRU都适用于这里的示例。
通信系统100还可以包括基站114a和基站114b。每一个基站114a、114b可以是被配置成通过与WTRU 102a、102b、102c、102d中至少一个无线连接来促成针对一个或多个通信网络的接入的任何类型的设备,其中举例来说,该网络可以是核心网络106、因特网110和/或网络112。例如,基站114a、114b可以是基地收发信台(BTS)、节点-B、e节点B、家庭节点B、家庭e节点B、站点控制器、接入点(AP)、无线路由器等等。虽然每一个基站114a、114b都被描述成单个部件,但是应该了解,基站114a、114b可以包括任何数量的互连基站和/或网络部件。
基站114a可以是RAN 104的一部分,其中该RAN还可以包括其他基站和/或网络部件(未显示),例如基站控制器(BSC)、无线电网络控制器(RNC)、中继节点等等。基站114a和/或基站114b可以被配置成在称为小区(未显示)的特定地理区域内部传送和/或接收无线信号。所述小区可以进一步分成小区扇区。例如,与基站114a相关联的小区可以分成三个扇区。因此,在一个实施方式中,基站114a可以包括三个收发信机,即每一个收发信机对应于小区的一个扇区。在另一个实施方式中,基站114a可以使用多输入多输出(MIMO)技术,由此可以为小区中的每个扇区使用多个收发信机。
基站114a、114b可以经由空中接口116来与一个或多个WTRU 102a、102b、102c、102d进行通信,该空中接口可以是任何适当的无线通信链路(例如射频(RF)、微波、红外线(IR)、紫外线(UV)、可见光等等)。空中接口216可以用任何适当的无线电接入技术(RAT)建立。
更具体地说,如上所述,通信系统100可以是多接入系统,并且可以使用一种或多种信道接入方案,例如CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA、SC-FDMA等等。举例来说,RAN 104中的基站114a与WTRU 102a、102b、102c可以实施通用移动电信系统(UMTS)陆地无线电接入(UTRA)之类的无线电技术,该技术可以使用宽带CDMA(WCDMA)来建立空中接口116。WCDMA可以包括高速分组接入(HSPA)和/或演进型HSPA(HSPA+)之类的通信协议。HSPA可以包括高速下行链路分组接入(HSDPA)和/或高速上行链路分组接入(HSUPA)。
在另一个实施方式中,基站114a和WTRU 102a、102b、102c可以实施演进型UMTS陆地无线电接入(E-UTRA)之类的无线电技术,该技术可以使用长期演进(LTE)和/或高级LTE(LTE-A)来建立空中接口116。
在其他实施方式中,基站114a与WTRU 102a、102b、102c可以实施IEEE802.16(全球互通微波接入(WiMAX))、CDMA2000、CDMA20001X、CDMA2000EV-DO、临时标准2000(IS-2000)、临时标准95(IS-95)、临时标准856(IS-856)、全球移动通信系统(GSM)、用于GSM演进的增强型数据速率(EDGE)、GSM EDGE(GERAN)等无线电接入技术。
图1A中的基站114b可以是无线路由器、家庭节点B、家庭e节点B或接入点,并且可以使用任何适当的RAT来促成营业场所、住宅、车辆、校园等局部区域中的无线连接。在一个实施方式中,基站114b和WTRU 102c、102d可以通过实施IEEE 802.11之类的无线电技术来建立无线局域网(WLAN)。在另一个实施方式中,基站114b和WTRU 102c、102d可以实施IEEE802.15之类的无线电技术来建立无线个域网(WPAN)。在另一个实施方式中,基站114b和WTRU 102c、102d可以通过使用基于蜂窝的RAT(例如WCDMA、CDMA2000、GSM、LTE、LTE-A等等)来建立微微小区或毫微微小区。如图1A所示,基站114b可以直接连接到因特网110。因此,基站114b可以不需要经由核心网络106来接入因特网110。
RAN 104可以与核心网络106进行通信,所述核心网络可以是被配置成向一个或多个WTRU 102a、102b、102c、102d提供语音、数据、应用和/或借助网际协议的语音(VoIP)服务的任何类型的网络。例如,核心网络106可以提供呼叫控制、记账服务、基于移动位置的服务、预付费呼叫、因特网连接、视频发布等等,和/或执行用户验证之类的高级安全功能。虽然图1A没有显示,但是应该了解,RAN 104和/或核心网络106可以直接或间接地和其他那些与RAN 104使用相同RAT或不同RAT的RAN进行通信。例如,除了连接到可以使用E-UTRA无线电技术的RAN 104之外,核心网络106还可以与使用GSM无线电技术的另一个RAN(未显示)通信。
核心网络106还可以充当供WTRU 102a、102b、102c、102d接入PSTN108、因特网110和/或其他网络112的网关。PSTN 108可以包括提供简易老式电话服务(POTS)的电路交换电话网络。因特网110可以包括使用公共通信协议的全球性互联计算机网络设备系统,该公共通信协议可以是例如TCP/IP互连网协议族中的传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)以及网际协议(IP)。网络112可以包括由其他服务供应商拥有和/或运营的有线或无线通信网络。例如,网络112可以包括与一个或多个RAN相连的另一个核心网络,其中所述一个或多个RAN既可以与RAN 104使用相同RAT,也可以使用不同RAT。
通信系统100中一些或所有WTRU 102a、102b、102c、102d可以包括多模能力,换言之,WTRU 102a、102b、102c、102d可以包括在不同无线链路上与不同无线网络通信的多个收发信机。例如,图1A中所示的WTRU102c可以被配置成与使用基于蜂窝的无线电技术的基站114a通信,以及与可以使用IEEE 802无线电技术的基站114b通信。
图1B是示例WTRU 102的系统图示。如图1B所示,WTRU 102可以包括处理器118、收发信机120、发射/接收部件122、扬声器/麦克风124、键盘126、显示器/触摸板128、不可移除存储器130、可移除存储器132、电源134、全球定位系统(GPS)芯片组136以及其他外围设备138。应该了解的是,在保持符合实施方式的同时,WTRU 102可以包括前述部件的任何子组合。
处理器118可以是通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(DSP)、多个微处理器、与DSP核心关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)电路、其他任何类型的集成电路(IC)、状态机等等。处理器118可以执行信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理和/或其他任何能使WTRU102在无线环境中工作的功能。处理器118可以耦合至收发信机120,收发信机120可以耦合至发射/接收部件122。虽然图1B将处理器118和收发信机120画为独立的组件,但是应该了解,处理器118和收发信机120可以一起集成在电子组件或芯片中。
发射/接收部件122可以被配置成经由空中接口116来将信号传送至基站(例如基站114a)或接收来自基站的信号。举个例子,在一个实施方式中,发射/接收部件122可以是被配置成传送和/或接收RF信号的天线。在另一个实施方式中,举例来说,发射/接收部件122可以是被配置成传送和/或接收IR、UV或可见光信号的发射器/检测器。在再一个实施方式中,发射/接收部件122可以被配置成传送和接收RF和光信号。应该了解的是,发射/接收部件122可以被配置成传送和/或接收无线信号的任何组合。
此外,虽然在图1B中将发射/接收部件122描述成是单个部件,但是WTRU 102可以包括任何数量的发射/接收部件122。更具体地说,WTRU 102可以使用MIMO技术。因此,在一个实施方式中,WTRU 102可以包括两个或多个经由空中接口116来传送和接收无线信号的发射/接收部件122(例如多个天线)。
收发信机120可以被配置成对发射/接收部件122将要传送的信号进行调制,以及对发射/接收部件122接收的信号进行解调。如上所述,WTRU 102可以具有多模能力。因此,收发信机120可以包括允许WTRU 102借助UTRA和IEEE 802.11之类的多种RAT来进行通信的多个收发信机。
WTRU 102的处理器118可以耦合至扬声器/麦克风124、键盘126和/或显示器/触摸板128(例如液晶显示器(LCD)显示单元或有机发光二极管(OLED)显示单元),并且从中接收用户输入数据。处理器118还可以向扬声器/麦克风124、键盘126和/或显示器/触摸板128输出用户数据。此外,处理器118可以访问来自不可移除存储器106和/或可移除存储器132之类的任何适当的存储器的信息,以及将信息存入这些存储器。所述不可移除存储器106可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬盘或是其他任何类型的记忆存储设备。可移除存储器132可以包括用户标识模块(SIM)卡、记忆棒、安全数字(SD)存储卡等等。在其他实施方式中,处理器118可以从那些并非实际上位于WTRU 102上的存储器访问信息,以及将数据存入这些存储器,其中举例来说,所述存储器可以位于服务器或家庭计算机(未显示)上。
处理器118可以接收来自电源134的电力,并且可以被配置成分发和/或控制用于WTRU 102中的其他组件的电力。电源134可以是为WTRU 102供电的任何适当的设备。例如,电源134可以包括一个或多个干电池电池组(如镍镉(Ni-Cd)、镍锌(Ni-Zn)、镍氢(NiMH)、锂离子(Li-ion)等等)、太阳能电池、燃料电池等等。
处理器118还可以与GPS芯片组136耦合,该GPS芯片组136可以被配置成提供与WTRU 102的当前位置相关的位置信息(例如经度和纬度)。作为来自GPS芯片组136的信息的补充或替换,WTRU 102可以经由空中接口116接收来自基站(例如基站114a、114b)的位置信息,和/或根据从两个或多个附近基站接收的信号时序来确定其位置。应该了解的是,在保持符合实施方式的同时,WTRU 102可以借助任何适当的定位方法来获取位置信息。
处理器118还可以耦合到其他外围设备138,这些外围设备138可以包括提供另外的特征、功能和/或有线或无线连接的一个或多个软件和/或硬件模块。例如,外围设备138可以包括加速度计、电子指南针、卫星收发信机、数码相机(用于照片和视频)、通用串行总线(USB)端口、振动设备、电视收发信机、免提耳机、蓝牙模块、调频(FM)无线电单元、数字音乐播放器、视频游戏机模块、因特网浏览器等等。
图1C是根据一个实施方式的RAN 104和核心网络106的系统图。如上所述,RAN 104可以使用E-UTRA无线电技术来经由空中接口116与WTRU102a、102b、102c通信。该RAN 104还可以与核心网络106通信。如图1C所示,RAN 104可以包括节点-B 140a、140b、140c,其中每一个节点-B可以包括一个或多个经由空中接口116来与WTRU 102a、102b、102c进行通信的收发信机。每一个e节点-B 140a、140b、140c都可以与RAN 104内部的特定小区(未显示)相关联。该RAN 104还可以包括RNC 142a、142b。应该了解的是,在保持与实施方式相符合的同时,RAN 104可以包括任何数量的节点-B以及RNC。
如图1C所示,节点-B 140a、140b可以与RNC 142a进行通信。此外,节点-B 140c可以与RNC 142b进行通信。节点-B 140a、140b、140c可以经由Iub接口来与相应的RNC 142a、142b进行通信。RNC 142a、142b可以经由Iur接口来相互通信。每一个RNC 142a、142b都可以被配置成控制与之相连的相应RNC 142a、142b、140c。此外。每一个RNC 142a、142b都可以被配置成执行或支持其他功能,例如外部环路功率控制、负载控制、许可控制、分组调度、切换控制、宏分集、安全功能、数据加密等等。
图1C所示的核心网络106可以包括媒介网关(MGW)144、移动交换中心(MSC)146、服务通用分组无线电服务(GPRS)支持节点(SGSN)148、和/或网关GPRS支持节点(GGSN)150。虽然每一个前述部件都被描述成是核心网络106的一部分,但是应该了解,这其中的任一部件都可为核心网络运营商之外的其他实体拥有和/或操作。
RAN 104中的RNC 142a可以经由IuCS接口连接到核心网络106中的MSC 146。MSC146可以连接到MGW 144。MSC 146和MGW 144可以为WTRU 102a、102b、102c提供针对PSTN108之类的电路交换网络的接入,以便促成WTRU 102a、102b、102c与传统陆线通信设备之间的通信。
RAN 104中的RNC 142a还可以经由IuPS接口连接到核心网络106中的SGSN 148。SGSN 148可以连接到GGSN 150。SGSN 148和GGSN 150可以为WTRU 102a、102b、102c提供针对因特网110之类的分组交换网络的接入,以便促成WTRU 102a、102b、102c与启用IP的设备之间的通信。GGSN 150可以是将核心网络106连接到因特网之类的分组数据网络的设备。如上所述,核心网络106还可以连接到网络112,并且所述网络112可以包括其他服务供应商拥有和/或运营的其他有线或无线网络。
虽然这里的众多附图显示的是UMTS组件,但是这里的示例同样适用于其他的移动电信技术,例如CDMA、LTE、LTE-A。举个例子,对于LTE来说,RAN 104可以包括e节点-B。核心网络106可以包括涉及LTE的移动性管理网关(MME)、服务网关以及分组数据网络(PDN)网关。PDN网关(P-GW)可以是与因特网之类的外部分组数据网络相连的连接点。此外还应该指出,在这里是可以交替使用术语管理式远程接入(MRA)以及远程管理式接入(RMA)。
家庭节点B(HNB)和家庭e节点B(HeNB)可以一起被称为H(e)NB,作为3GPP术语,它们并不仅限于家庭,而且还适用于企业和城域(metro)部署。术语“毫微微接入点”(FAP)可以被视为更通用的术语,它可以被认为与H(e)NB是同义的。除非以别的方式加以注释,否则在本公开是以相同的意思来使用HNB、HeNB和H(e)NB的。
H(e)NB可以将WTRU经由UMTS陆地无线电接入网络(UTRAN)或长期演进(LTE)无线空中接口连接到使用宽带IP回程的蜂窝运营商网络。用于客户宽带IP回程的连线选项可以包括双线xDSL(例如ADSL、ADSL2、VDSL、VDSL2)、同轴电缆(例如借助DOCSIS 1.1、2.0、3.0)、光纤到家庭/户(FTTH/FTTP)或可能是电力线宽带上网(BPL)。
通过在演进型HNB平台中提供附加信息以及经由宽带IP回程来提供新的增值服务,可以借助于整合HNB平台与其他数字家庭/邻居/企业网络部件或是使之进行交互来提供附加时机。
增值服务可以包括:更低费用的通信和娱乐选项(例如“四重播放”)、包括远程接入在内的简化的家庭网络管理、包括音频/视频会话传送和通用遥控能力在内的个人设备的延伸应用、启用IP多媒体会话(IMS)的“本地”服务、改进的个人/家庭安全性、以及运营商支持的网络安全的杠杆作用。
新的能力可以包括无线宽带回程选项,无线宽带回程选项包括3G技术和/或更高带宽的4G技术,例如WiMAX、LTE以及LTE-A。虽然存在“网络中立”规则,但是该能力可以防备陆地ISP供应商为了阻止蜂窝运营商使用其宽带线/电缆/光纤网络而潜在强加的未来束缚。
新的能力还可以包括HNB支持大量的机器对机器(M2M)设备和/或M2M网关、多媒体数据的协同多RAT递送(其中包括通过同时的多RAT连接)、以及相邻HNB的交互来形成邻域或企业区域网络,这样做可以促成包括访问本地缓存内容在内的本地P2P通信。
此外,新的能力可以包括HNB与启用车载环境中的无线接入(WAVE)的车辆之间的接口。当车辆内的用户到家或离家的时候,该接口可以为所述用户的会话连续性提供帮助。此外,该接口还具有其他用途,例如向网络传送车辆数据。
以下是CGW混合网络架构可以支持的服务需求的示例:1)简化的部署和操作,其中包括自动配置;2)蜂窝网络运营商支持的所有WTRU服务,其中包括来自/去往宏小区的移动,支持IMS、M2M网关等等;3)使用了经由CGW的信令和数据的本地设备通信;4)使用了经由CGW的信令以及经由本地设备之间的端到端(P2P)连接的数据的本地设备通信;5)从WTRU到家庭网络的本地IP接入;6)从WTRU到家庭网络的远程接入;7)将公共警报系统扩展到家庭网络;以及8)将蜂窝网络电视服务(例如多媒体广播多播服务-MBMS)扩展到家庭网络。
以下是CGW混合网络架构可以支持的接入需求的示例:1)针对蜂窝运营商核心网络且基于IP的宽带回程;2)为闭合、开放、以及混合订户组的蜂窝及WLAN接入提供支持;3)UMTS空中接口,其中包括为常规终端提供支持;4)LTE/LTE-A空中接口;5)基于802.11的WLAN空中接口,包括为常规终端以及802.11p WAVE设备提供支持;6)使用了蜂窝/WLAN接口/网关或是直接经由ZigBee、蓝牙等可替换M2M接口的M2M;7)为RAT之间和HNB之间的接入/服务传送提供支持;8)为多RAT接入/服务提供支持;以及9)本地许可控制和本地资源控制。
其中,除了别的以外,CGW设计尤其可以包括下列技术要素:1)CGW组件的初始化,其中所述CGW组件包括3GPP HNB、本地GW、IEEE 802.11AP、IEEE 802.15.4WPAN、RF感测模块、M2M GW、以及包括动态频谱管理(DSM)在内的CGW应用;2)CGW组件注册到一个或多个外部运营商网络和/或一个或多个服务供应商,其中包括支持IMS和非IMS服务、外部M2M服务器等等;3)经由CGW而在WTRU与住宅/企业网络之间进行的本地IP接入;4)经由CGW的选定IP业务量卸载(SIPTO);5)经由增强型BWM CGW来接入本地和移动核心运营商(MCN)服务;6)从HNB到HNB、HNB到宏小区、以及宏小区到HNB的空闲到活动的移动;7)用于辅助型自组织网络(SON)的主动干扰管理(PIM);以及8)M2M网关功能。
可以使用不同的IP寻址格式。在一个实施方式中,网关可以被设计成符合采用了静态或动态寻址模式的IPv4寻址。例如,网关既可以从ISP DHCP服务器获取公共IP地址,也可以从网关内部的本地DHCP服务器获取私有IP地址,还可以从移动核心网络(MCN)中的远端DHCP服务器获取私有IP地址。网关还可以引入NAT功能,以便在可以公共路由的ISP指派的IP地址与私有网关指派的本地IP地址之间进行转换。
对于经由WPAN协调器(WPAN-C)而与网关交互的IEEE 802.15.4无线个域网(WPAN)设备来说,该设备可以在WPAN-C的帮助下通过使用IPv6地址而被“自动配置”。WPAN设备可以基于其MAC地址以及由WPAN协调器中的IPv6路由功能提供的IPv6网络前缀来自动配置。CGW中的HNB功能可以被选择为与UMTS HNB标准完全符合,并且可以支持经由公共因特网来与MCN建立IPSec隧道。
现有标准可以解决空闲移动性问题。此外,活动的HNB移动性可以支持组合的硬切换和服务无线电网络子系统(SRNS)重新定位,该过程包括为这里描述的无损切换提供支持。
CGW中的带宽管理可以包括带宽管理(BWM)服务器,该BWM服务器可以为具有支持多模能力的BWM客户端的设备提供在蜂窝(例如UMTS)与802.11空中接口之间对IP分组进行多RAT分发的处理。用于将BWM服务器集成到CGW中的一些选项包括将BWM服务器功能集成在HNB内部,或者将BWM服务器在标准的HNB与MCN之间集成为独立的实体。在另一个实施方式中,BWM服务器可以与多个HNB集成在一起,这在企业部署中是很有用的。
其中,除了别的以外,BWM服务器尤其可以具有下列功能:1)DNS服务器(或代理DNS服务器);2)DNS客户端;3)DHCP客户端;4)支持9.1版的3GPP T29.060的GTP实体;以及5)IPSec支持。此外,BWM服务器可以具有用于执行下列动作的深度分组检查能力:a)无线电接入承载(RAB)指派请求;b)RAB指派响应;c)DNS请求;d)TR-069设定参数值;e)RANAP重新定位;f)RANAP转发SNRS上下文;以及g)在移动期间转发DL数据分组。
家庭或企业网络可以被配置成具有与公共互联网相连的电缆调制解调器或数字用户线(DSL)。此外,家庭或企业网络还可以具有能在相同的家庭局域网(HAN)或企业局域网(EAN)上相互连接的HNB和BWM服务器,以及在HAN和EAN上具有IP地址的HNB和BWM服务器。
HNB和MCN可以被配置成具有下列特征:1)不改变HNB或MCN部件协议;2)具有烧录到存储器中的初始HMS完全合格域名(FQDN)的HNB;3)被配置成致使主DNS服务器成为BWM服务器的HNB;4)被配置成具有在IPSec隧道建立和使用过程中与BWM服务器共有的预共享密钥的初始或服务SeGW;以及5)被配置成具有烧录到存储器中的初始SeGWFQDN的HNB。
通过对BWM服务器进行配置,可以将初始SeGW FQDN烧录到存储器中,并使之与HNB中的初始SeGW FQDN相一致。BWM服务器还可以被配置成知道“外部”DNS服务器的位置,该处理可以作为指派本地IP地址的DHCP处理的一部分来完成。“外部”DNS服务器是可以处于公共因特网上的DNS服务器,而“内部”DNS服务器则是处于移动核心网络内部的DNS服务器。在为HNB通电之前,BWM服务器可被通电并且具有本地IP地址。BWM解决方案可以在宏小区级提供,并且没有必要在所有HNB中实施。“BWM”层可以驻留在客户端和服务器两者的传输与IP层之间。这里描述的实施方式既支持无损数据服务,也支持有损数据服务。
用于触发BWM服务器与初始或服务SeGW建立IPSec隧道的方法有很多种。一般来说,BWM服务器可以支持与HNB建立IPSec隧道的处理,并且在与服务SeGW建立其IPSec隧道的过程中,BWM服务器可以具有由初始或服务SeGW提供的MCN IP地址。用于触发BWM服务器建立IPSec隧道的可能方法可以包括下列各项:1)HNB通过经由DNS请求初始或服务SeGW IP地址来触发从BWM服务器到初始或服务SeGW的IPSec隧道;2)BWM服务器可以侦听来自HNB的IKE_SA_INIT消息,并且触发其自身与初始或服务SeGW建立IPSec隧道;以及3)通过为BWM服务器加电,可以触发IPSec隧道。
图26是CGW混合网络的示例基础架构。该物理实施方式可以根据所关注的具体功能而改变。在这里将对主要组件的描述加以总结。
图26显示的架构扩展是实际上使用一个以上的物理接口来实施图26所示的特定接口(我们将其称为逻辑接口)。例如,诸如蜂窝电话和设备2602之类的终端设备可以同时具有WiFi 2606和蜂窝接口2604。在这个示例中,逻辑接口是物理多无线电接入技术(多RAT)。这样可以有助于使用多种传输来提高数据速率,以提供链路鲁棒性(即多RAT分集),或是提供根据RAT与所传送数据的适合性来以自适应方式选择每一个RAT的灵活性,其中该适合性可以是安全性、所支持的数据速率、所支持的QoS、成本等方面。此外,实施功能子集的各种变化也是可行的。例如,在特定变化中,可以不存在人体局域网(BAN)。
CGW基础结构可以包括家庭“核心网络”部件,这些部件包含了任何硬件有线设施(例如五类线、同轴电缆、电话线、电源线、光纤)。该基础结构部件通常包括固定的线路供电设备,如果出现临时断电,那么这些设备也可以借助后备电池来工作,从而确保包含了安全、保健和公共安全的连续性。此类设备可以包括电缆/DSL调制解调器、接入点、路由器、M2M网关、媒体服务器、注册/安全数据库服务器以及HNB。
在图26中,CGW平台的一些功能是在标记了方框的CGW功能2610中显示的。这些功能可以在逻辑上处于CGW平台内部,但是也可以采用几种的方式来部署,例如处于HNB内部或是分布在多个节点之间。
在这里,CGW基础结构网络的高级组件可以被认为是独立实体,以便帮助理解一般架构。但是,关于通用架构的商业实施方式可以组成不同的组件,以便改进性能以及降低大小/成本/能耗。例如,HNB可以在物理上与住宅网关、WLAN接入点以及TV STB集成在一起,以便提供单框(box)多技术的“汇聚网关”。为了进一步对此提供支持,HNB、宽带调制解调器和STB可以基于宽带论坛的TR-069标准来共享用于远程管理的公共应用层协议。此外,一些运营商同时提供了住宅宽带和移动服务,因此,对于这些服务而言,有动机来将毫微微小区基站与住宅网关以及Wi-Fi路由器集成在一起。
在我们的架构定义中,受到特别关注的是由HNB为启用WTRU的设备提供针对基于家庭的网络以及基于外部因特网的“本地IP接入”(LIPA)能力。此外,HNB可以支持经由WLANAP之类的网关来与其他网络相连的逻辑和/或物理连接和/或整合。
HNB可以经由以太网连接到客户的住宅网关,该住宅网关可以通过宽带电缆、光纤或DSL来提供针对蜂窝运营商的核心网络的接入。固定的无线宽带接入同样可以成为选项,例如,可以使用WiMAX或LTE蜂窝技术。举例来说,如果未来的策略允许ISP供应商限制并控制来自与之竞争的蜂窝运营商的H(e)NB不加选择地使用其宽带设施,那么这将会成为理想的选择。
非运营商提供的WLAN AP可以在家庭网络中使用。CGW同样可以使用受蜂窝运营商管理的基于802.11n的AP。这样做可以允许更紧密地与整个解决方案相整合,其中包括为所有的控制功能提供支持(例如安全性、移动性、网络管理、DSM等等)。
CGW域中的M2M设备可以处于相同的子网上。IPv4/IPv6变换可以由WPAN协调器来负责,由此,家庭子网内部的所有通信全都可以基于IPv4。WPAN内部的通信可以基于IPv6。任何IP版本(例如IPv4或IPv6)都可以用于实施这里的实施方式。
M2M网关可以支持多个接口,例如,它们可以在无线毛细管网络内部借助短距离低功率接口来进行通信,同时与CGW交换信息,所述CGW则可以进一步将信息传播到WAN中。M2M网关之间的通信(例如用于网关之间的移动性)同样可以借助CGW来完成,或者直接完成,举例来说,该通信也可以在M2M网关共享公共M2M技术的时候完成。虽然传感器之类的终端设备通常是针对极低功耗设计的,但是,M2M网关本身也可以插入电源插座,并且可以很容易支持具有较高占空比通信的多个空中接口。应该指出的是,对于以FPGA、SDR以及可被软件配置的硬件为基础的可再配置硬件技术来说,M2M网关是潜在候选者,由此,单个设备可被销售来支持多种标准。
多RAT移动终端还可以充当M2M网关。例如,具有蜂窝、WiFi和蓝牙能力的手持机可以经由蓝牙或WiFi来与健康护理身体传感器进行通信,并且将信息经由WiFi或蜂窝传达给远程网络。
机顶盒(STB)的传统角色是控制和显示经由同轴电缆、数字用户线(xDSL)、光纤到户(FTTH)、卫星或是有可能经由WiMAX或未来的LTE/LTE-A提供的交互式预定TV服务。在这里主要假设的是将TV(主要是数字TV(DTV))递送到STB。DTV内容可以经由调制的射频(RF)信道或是作为IPTV来递送。数字TV和数字无线电选项包括使用因特网的“机顶盒(over-the-top)”传输、预定的卫星广播以及陆地空中接口。
多媒体网络中的音视频设备(A/V设备)可以启用无线功能,并且STB功能可以通过无线方式传送来自服务供应商的预定的A/V内容,以及来自集成的家庭网络(例如媒体服务器,手机,并且有可能经由HNB和AP)的本地内容。同样,STB的角色可以是扩张到“媒体网关”的角色。
为了支持所提出的CGW功能,有必要为不同的节点提供支持,例如服务器、数据库以及存储设施。举个例子,这些节点可以包括个人媒体和数据内容、身份和寻址注册、以及安全性和接入控制策略。
图27是CGW架构的另一个示例说明。图27显示的是与CGW交互的网关。本地分布式网络2705可以包括在本地网络节点(例如计算机、打印机等等)之间交换信息,或者在外部经由启用网关的设备来将信息交换到其他网络。此类网络可以在基础结构模式中工作(例如经由基站或接入点)、或者可以在非基础结构模式(例如对等或主-从模式)中工作,并且可以为不同的无线技术所支持,这其中包括WiFi或蜂窝。举例来说,应用包括文件传送、web浏览、以及电子邮件。
该架构还具有若干种变化。例如,该接口可以是以太网,但是也可以通过其他装置来实施,例如后面板、电力线联网等等。类似地,图27中可以被称为‘M’2710的接口可以是3GPP定义的X2接口,或者可以是其可能的增强。M接口可以被视为n个H(e)NB之间的接口。
图27示出的是不同本地网络的示例整合,例如低功率机器对机器(M2M)网络、身体局域网(BAN)、多媒体网络以及本地数据/语音通信网络。在图27中,接口是在本地分布式网络中的设备之间显示的。接口A的接口2704可以是类似于演进型基础架构模式802.11的接口,其与控制相连接的设备的通信的集中式接入点(AP)相连接。在对等设备之间可以使用逻辑B 2702接口来建立直接链路。通常,B 2702接口提供了高吞吐量和低等待时间。
低功率M2M网络2715可以包括无线传感器和家庭自动化。此类传感器和家庭自动化网络通常包含了数据收集设备,其中该数据收集设备在本地网络节点之间传达原始、经过处理或是聚合的信息,并且可以包括经由启用网关的设备而与其他网络相连的外部通信。此类传感器通常是低数据速率、低占空比以及功率受限的设备。除了无源感测之外,一些设备可以支持有源控制功能,例如发出警报的声响或是翻转开关。传感器网络的群集形成可以借助设备发现过程来进行。
M2M网络可以在基础结构模式(例如借助基站或接入点)或非基础结构模式(例如对等或主-从模式)中工作,并且可以得到包括ZigBee、蓝牙、WiFi或蜂窝在内的多种无线技术的支持。在图27中,逻辑L 2717接口可以代表任一上述技术(例如WiFi和Zigbee)。接口通常提供的是低吞吐量,并且假设设备都是功率受限的。应用可以包括家庭安全性、监督、健康监视、能量管理、HVAC控制、WAVE等等。
与低功率表MM在一定程度上相似,身体局域网(BAN)2720可以包括可佩戴/可植入无线传感器,并且该可佩戴/可植入无线传感器可以在本地向用户传达信息,或者在外部经由CGW来向其他相关实体传达信息。网关设备还可以充当来自无线传感器的内容的聚合器。
无线多媒体网络2706通常包括在本地网络节点之间或者经由启用网管的设备而在外部与其他网络交换多媒体信息(例如音频、视频、数据)的家庭娱乐设备。与传感器网络相比,这些设备通常需要支持更高的数据速率。此类网络可以在基础结构模式(例如借助基站或接入点)或非基础结构模式(例如对等或主-从模式)中工作,并且可以得到包括WiFi或蜂窝在内的多种技术的支持。这些应用包括实时音频/视频、本地/远端存储的内容的回放,设备之间会话的实况传送等等。在图27中,逻辑B 2708接口可以在多媒体网络中的设备之间使用。
蜂窝网络可以与前述网络的一些部分相重叠,并且可以包括宏小区、家庭(e)节点B之间以及家庭(e)节点B内部的部件。设备可以包括闭合用户组(CSG)和非CSG WTRU,并且可以用于传统的服务,例如语音、文本和电子邮件。除了传统的功能之外,期望蜂窝运营商的核心网络包括为演进型CGW平台启用的未来的增值服务提供的支持。
CGW可以与本地云(cloud)内部的多个设备进行通信。应该指出的是,并不是本地云内部的所有设备都需要与CGW进行通信。例如,一些设备可能不具有必要的无线电接入能力。作为替换,一些设备可以决定在本地云内部限制通信,以便节约资源(功率、存储器等等)。对于能够并且希望与CGW通信的设备来说,该通信可以经由逻辑A 2721接口,该接口提供了同步、控制功能,并且可选地提供了数据面功能。这些功能可以通过专用物理信道来实现,或者通过共享信道来实现。同步为本地云设备提供了参考定时,并且可选地提供了在哪里发现控制信息的指示。该控制信息可以提供信令(在本地云设备与CGW之间),以便允许实施本地云设备注册、本地云设备(重新配置)配置、向CGW报告测量结果、本地运设备辅助等等。A 2721接口可以允许在汇聚网关网络内部实施用于干扰管理和负载管理的某个等级的集中式控制。
A接口可以使用新的空中接口来实施,并且可以针对特定的应用和条件而被优化(住宅、办公室、工业等等)。作为替换,这些功能可以经由Uu接口2722(例如H(e)NB接口)或是经由类似于802.11的接口(如图27中的A’2704所示)来执行。
图28是示出了汇聚网关高级架构的示例框图。
CGW可以是家庭(或企业)中的中心实体,它包含了宽带调制解调器、蜂窝H(e)NB、WiFi接入点、IP路由器,并且有可能包括其他功能和物理实体,其作用是整合集成家庭网络(IHN)中的不同子网。CGW可以提供与家庭的逻辑绑定,这与移动电话可以提供与个人的逻辑绑定是相同的。家庭与其所拥有的设备、传感器、电器等等都可以被CGW识别,由此,每一个单独的家庭设备都可以经由CGW而被间接寻址。作为结果,CGW可以成为每一个家庭设备的网关,以用于每一个家庭设备与广域网(WAN)以及IHN本地内部的其他设备进行通信。
CGW可以具有唯一的标识符,并且附着到该标识符的可以是家庭设备的列表,其中的每一个家庭设备都可以具有自己的标识符。此外,由于CGW可以是通信实体,并且其中通信服务可以由网络运营商来提供,因此,CGW标识符还可以包括网络运营商的标识。虽然CGW标识可以是任何字母-数字或二进制值,但是它也可以是用户友好的标识。例如,家庭地址可以是与网络运营商标识耦合的CGW标识。如果家庭地址是123Freedom Drive(四驱),Happyville(幸福小镇),PA 10011,USA,并且通信服务是通用通信公司(UniversalCommunications Corporation)提供的,那么CGW标识可以是123_Freedom_Drive,Happyville,PA_10011,USA@Universal_Communications.com。在该标识上可以进一步附着单独的子网和设备。例如Thermostat#123_Freedom_Drive,Happyville,PA_10011,USA@Universal_Communications.com,其中#标记可以用于表示地址中的分割。
通过添加或删除某些功能实体,其他用于CGW的架构同样是可行的。例如,ZigBee调制解调器可被删除,并且可以添加蓝牙调制解调器。
CGW架构可以具有很多部件。例如,CGW架构可以包括下列本地设备:802.15.4设备(WPAN)、802.11设备、WTRU、通用IP设备(例如打印机、数码相框等等)、启用BWM客户端的多模设备。其中,除了别的以外,一些CGW实体尤其可以包括HNB、WLAN-AP、WPAN-C、LGW、BWM服务器、RF感测模块。此外,CGW应用可以包括M2M IWF、应用协调器、IMS客户端、STUN客户端(例如用于ELIPA移动性)以及DSM频谱感测功能(SSF)。
附加的CGW架构部件可以包括:M2M网关;M2M服务器;M2M应用;系统服务(例如本地DHCP服务器、本地DNS服务器、IPv4路由器、NAT);ISP网络(例如ISP/“外部”DNS服务器);MCN(MNC/内部DNS服务器、HNB管理系统、SeGW、HNB网关、LGW聚合器、SGSN、GGSN、RNC(例如用于HNB与宏小区之间的切换)、STUN服务器;以及IMS核心网络(例如IMS CN DHCP、IMS CN DNS、IMS CN x-CSCF)。
家庭网络管理器可以提供关于家庭网络的半静态管理,这其中包括支持自组织网络(SON)特征。该功能可以发现可用于汇聚网关的接入技术以及相关联的功能能力。
会话管理器处于CGW平台中。该功能可以控制图27所示的不同网络或设备之间的媒体、数据和语音会话的传递。举例来说,该功能既可以集中在H(e)NB中,也可以分布在家庭基础架构模式(例如“松”集成的情况)中。会话传输的发起既可以基于用户交互、或者以移动性为基础的自动响应、上下文感知、事件驱动暗示、以及已存储的用户简档。一旦被发起,则会话管理器可以控制传输,这其中可能牵涉到了蜂窝运营商及其对在家庭内部“注册的”设备的了解,例如用于数字管理权利(DRM)。该功能可以与用于某些传输的内容管理功能进行交互。
内容管理器可以处理内容适配之类的功能,例如在家庭网络与移动手持设备之间转换所需要的媒体格式。该设备可以包括内容分解功能。
图26和图27所示的动态频谱管理器(DSM)可以被定义成是促成在合适的时间将一个或多个合适的RAT频率/带宽指定给合适的应用的实体。DSM可以优化可用频谱的使用,以便将本地干扰电平最小化,满足所需要的QoS,允许使用相同或不同的无线电接入技术(RAT)来实施频谱聚合,以及检查基于频谱感测和环境的信息融合,同时能够在本地设备之间实现高吞吐量的实时多媒体内容共享。
在CGW的上下文中,动态频谱管理(DSM)可以被视为提供频谱感测功能(SSF)和带宽管理功能(BMF)的公共服务。例如,为了协助基于802.15.4的WPAN的自组织处理,WPAN协调器可以与DSM交互,以便获取用于操作的初始及可替换信道。类似地,带宽管理(BWM)服务器可以与DSM交互,以便决定带宽聚合和/或切换策略。
安全管理器可以包括验证、授权和计费(AAA)功能,并且方便了运营商资源的运用(例如根据需要来提供代理功能)。此外,在这里还设想了H(e)NB和WLAN AP的开放/闭合/混合工作模式。
IMS互相作用功能允许将VoIP和IPTV这类基于管理式IMS的服务递送到家庭。运营商提供的服务可以经由远程应用服务器访问,并且可以从本地应用服务器被访问或被缓存在存储器中。在这里可以为家庭中启用IMS和非IMS的设备提供支持。对于没有启用IMS的设备的支持可以由汇聚网关中的IMS互相作用功能提供。
还可以存在RF感测模块。作为CGW的一部分,该模块可以是集中式的单个扫描器实体。一个实施方式可以是用CGW中执行的感测来代表整个网络看到的干扰,在这种情况下,单个传感节点即可满足要求。作为CGW的一部分,扫描器的输出可以驱动SW实体(“频谱感测功能”),以便确定用于对抗干扰的优先频率。该传感器的结果还可以支持干扰减少和带宽聚合决定。在一个实施方式中,RF感测模块能够扫描接近3GHz。
关于CGW系统描述的示例说明可以通过这些详细描述了系统技术部件之间交互的消息序列图(MSC)来获取。MSC获取高级别的流,同时在单个过程框中封装了详细示例的消息传递处理。
图2到图9显示的CGW初始化及注册到MSC的处理是关于CGW实体和CGW应用的初始化处理的示例说明,其中所述CGW实体包括HNB、WLAN-AP、WPAN-C、LGW、M2M GW,CGW应用则包括DSM频谱感测初始化以及IMS客户端注册。图2是CGW初始化过程的示例说明。图3是HNB初始化过程的示例说明。图4是LGW初始化过程的示例说明。应该指出的是,LGW可以是逻辑实体,其规定参数可以类似于HNB。图5是IMS客户端初始化过程的示例说明。图6是LGW注册的示例说明。图7是代理呼叫会话控制功能(PCSCF)发现过程的示例说明。图8是IMS注册过程的示例说明。图9是预订“注册”事件状态过程的示例说明。
图10到图12显示的设备注册MSC是UE、WLAN和WPAN设备注册到CGW内部或外部运营商/服务供应商网络的示例说明。图10是设备注册过程的示例说明。图11是UE注册过程(非CSG UE)的示例说明。图12是UE注册过程(CSG UE)的示例说明。
这里显示的单个LIPA MSC是关于建立LIPA路径和本地数据传送的示例说明,其包括在数据不活动期间,在保留PDP上下文的情况下过渡到空闲模式,以及后续结合连接/隧道重建处理来实施寻呼,从而恢复下行链路发起的LIPA会话。
这里显示的“扩展”LIPA(E-LIPA)MSC是关于建立E-LIPA路径和本地数据传送的示例说明,其包括在数据不活动期间,在保留PDP上下文的情况下过渡到空闲模式,以及后续结合连接/隧道重新建立来实施寻呼,从而恢复下行链路发起的LIPA会话。
这里显示的HNB切换MSC是关于HNB之间、从HNB到宏小区以及从宏小区到HNB的分组交换(PS)会话的活动切换的示例说明。
图13-25显示的BWM MSC是与在HNB与MCN之间的CGW内部引入BWM服务器相关联的初始化、会话建立以及移动过程的示例说明。图13是UE与核心网络之间的数据服务建立过程的示例说明。图14是将连接到一个HNB的UE移动到与另一个HNB相连的邻居家庭网络的过程的示例说明。图15是BWM初始化过程的示例说明。图16是在BWM存在的情况下的CGW初始化过程的示例说明。图17是HNB注册过程的示例说明。
图18是UE注册的示例说明(非闭合用户组(CSG)UE)。在图18中,HNB与MCN部件之间的所有消息都可以经过HNB GW。BWM服务器的作用是将来自一个IPSec隧道的消息解包,然后将其重新打包到其他IPSec隧道上。图19是用于CSG UE的UE注册的示例说明。
图20是分组交换(PS)数据服务建立的示例说明。图21是蜂窝PDP上下文建立处理的示例说明。图22A和图22B是HNB GW内部移动过程(LIPA到ELIPA)的示例说明,其中图22B是图22A的延续。图23是BWM与SeGW之间的IKE IPSec过程的示例说明。图24是RAB建立过程以及建立了一条隧道的用户面建立过程的示例说明。图25是建立了两条隧道的RAB建立过程以及用户面隧道建立过程的示例说明。
为每一个LGW指定唯一的APN可能导致在SGSN APN数据库中产生大量项。因此,在一个实施方式中,LGW的IP地址是在运行时基于核心网络提供的逻辑来解析的。通常,每一个LGW都具有以与HNB类似的方式而被预先确定的唯一标识。此外,HLR中的用户简档通常具有关于家庭HNB和家庭LGW的项。依照该方案,地址解析处理可能引入下列情况:1)用户被闩锁(latch)到其家庭HNB,并且希望连接到其家庭网络——网络解析用户家庭LGW的IP地址;2)用户被闩锁到邻居A的HNB,并且希望连接到其家庭网络——网络解析用户的家庭LGW的地址;以及3)用户被闩锁到邻居A的HNB并且希望连接到A的网络——网络解析邻居LGW的IP地址。
混合网络汇聚网关架构能够启用多种不同的“数字家庭”使用范例。由于期望WiFi和蜂窝接入在综合家庭网络内部是可用的,因此,一个使用范例是所述设备为多RAT(例如双模WiFi和蜂窝)设备。此类设备与CGW之间的数据传输可以在两个RAT上并行发生。这种并行传输可用于提供更高的数据速率或改进的鲁棒性(通过提供多RAT分集),或是提供灵活性(由此,数据分组将会根据诸如安全性、数据速率、QoS、成本、鲁棒性、信道质量等不同特性而被恰当和自适应地映射到每一个RAT)。
在另一个使用范例中,智能电话可以使用蜂窝RAT来与CGW通信(从而确保QoS,这与WiFi RAT相反),并且CGW可以经由以太网来与STB通信。在访问了TV节目指南之后,智能电话用户可以发起观看会话。本示例中的内容是来自WAN的流传输。该使用范例的一个变化是将所述内容驻留在与STB相连的DVR单元中。在该示例中,视频传输是在IHN本地进行的。
CGW架构可以具有下列使用范例类别:本地接入、远端接入、合法侦听、移动性、家庭安全性、企业-小型企业、企业-网络运营商、企业-家庭办公室、自配置、存储、运送和转发、以及带宽聚合。
关于本地接入的示例包括会话推送、用于LIPA(通过CGW和端对端)和非LIPA服务的地区性网络接入、家庭/企业内部的移动性、家长控制和客户访问、对常规设备(非IMS)的支持、会话修改、内容共享/多播、CGW之间的协调、以及获取最新拷贝。
关于远程接入的示例包括:对媒体数据的远程访问、媒体服务、以及家庭内部的媒体服务、对家庭内部的安全设备的远程访问、以及对家庭内部的电器的远程访问。
关于合法侦听的示例包括:依照LIPA方案的合法侦听、监控-存在性、以及内容保护/数字权利管理。
关于移动性的示例包括:入站移动性(宏小区到CGW)、出站移动性(CGW到宏小区)、以及CGW之间。关于家庭安全性的示例包括向远程利益相关者发出通知。
关于小型企业机构的示例包括使用LIPA接入、IP-PABX以及移动IP-PABX的购物中心顾客指南。
关于网络运营商企业的示例包括:新运营商提供只具有IMS(无CS域)能力的NW、运营商移除常规服务(移除CS域)、开放式接入模式、混合接入模式、卸载CS域的拥塞、卸载PS域的拥塞-SIPTO、改进的覆盖范围、以及跨越供应商的互操作性。
关于家庭办公企业的示例包括:访问基于家庭的内容和设备、以及访问外部家庭服务。
关于自配置的示例包括:内置的测试/诊断、自我治疗、节能、CGW通电时的自配置、以及在即将接入CGW的设备通电时实施的自配置处理。
关于存储、运送和转发的示例包括固定设备使用了CGW来保持数据,直至CGW可以将数据转发至其目的地。
关于带宽聚合的示例包括:兆数据传送、安全性-通过将数据分解成若干个RAT来隐藏业务量、最小差错-冗余传输。
蜂窝网络的拓扑结构不断改变,以便在大多数家庭中都可以使用和部署HNB设备。这些设备可以由蜂窝运营商提供给终端客户,并且可以使用消费者的宽带来将HNB连接到移动核心网络。消费者的宽带调制解调器可以使用多种技术,所有这些技术全都是相似的,并且提供了从宽带调制解调器到移动核心网络的通道。随着UMTS和LTE更加普及,有必要卸载来自移动核心网络的业务量。LIPA是一种从使用核心网络上的带宽中卸载本地业务量的方法。两个非常接近的HNB设备有可能需要进行数次通信。例如,每一个HNB都可以连接到需要相互通信的设备。在该通信过程中传递的数据可能会采用不同的路径。
在标准的实施方式中,在HNB设备之间传递的数据会从每一个HNB开始传播,并且会经过相应的宽带调制解调器、IP回程并且随后进入移动核心网络。一旦处于移动核心网络中,则数据将被路由到SGSN(或SGW),所述SGSN会将数据经由移动核心网络反向路由到IP回程。一旦处于IP回程中,数据将被路由到恰当的宽带调制解调器,然后则被递送到目标HNB。目标HNB会将其递送到其范围内的恰当设备。由于为该被反射(reflect)的数据使用了可能用于其他活动的带宽,因此,该方法的效率相对较低。此外,由于穿过了较多的网络节点,因此,数据被延迟或者根本不被递送的可能性相对较高。一些可替换方案允许通过穿越少于标准实施方式的节点来将数据反射到其预定目标。这些可替换方案可以被描述为“扩展的LIPA”或“ELIPA”,其以一种有效的方式来执行HNB之间的通信。E-LIPA可以允许占用不同HNB的设备在整个移动核心网络最低限度地介入的情况下进行通信。
LIPA为具有网际协议(IP)功能且经由HNB(即使用HNB无线电接入)而与相同住宅和/或企业IP网络中具有IP能力的其他实体相连的WTRU提供了接入。期望用于LIPA的用户数据业务量不穿过移动运营商网络。虽然这里公开的示例参考的是基于家庭的方案,但是本主题同样可以扩展到基于企业的方案。CGW可以位于不同的位置中,例如家庭、企业和公共区域(商场、停车场、邻居等等)。
除了对于MCN的常规IP接入之外,HNB子系统还可以支持用于具有IP能力且经由HNB无线电接入连接的WTRU的LIPA,由此允许此类WTRU与相同住宅或企业IP网络中具有IP能力的其他实体通信。LIPA的业务量既有可能穿过移动运营商网络,也有可能不穿过该网络。HNB子系统可以支持SIPTO,以便为经由HNB无线电接入连接到指定IP网络(例如因特网)的WTRU提供接入。此外,HNB还可以支持闭合用户组(CSG)从WTRU经由公共陆地移动网络(PLMN)远程访问基于家庭的网络,以便提供针对具有IP能力且与基于家庭的网络相连的设备的接入,即管理式远程接入(MRA)。
图29是LIPA实施方式的示例说明。在这里,2915可以是能够经由H(e)NB 2920来与移动运营商的核心网络(MCN)2925建立逻辑连接2905的WTRU。WTRU 2915还可以经由H(e)NB2920连接到住宅或企业网络2930。
本公开的实施方式可以包括用于SIPTO的下列HNB方案中的任意一者或多者:由相同运营商提供的HNB子系统和回程;由不同运营商提供的HNB子系统和回程;以及位于私有地址域中的LIPA/SIPTO的LGW(例如处于网络地址转换(NAT)网关之后)。
图30显示的是用于以UMTS为基础的本地PDN连接的LIPA解决方案的示例实施方式。应该指出的是,也可以使用其他移动电信无线技术,例如CDMA、LTE以及高级LTE。连接设备名称在命名方面可以略微不同于其他的移动无线技术。
如图30所示,基于业务量突破点(breakout point),可以使用本地PDN并且结合HNB来执行LIPA和SIPTO。对于经过移动运营商核心网络的业务量来说,它可以具有一个或多个独立的PDN连接。对于LIPA业务量来说,本地分组数据网络(PDN)网关(P-GW)功能或是用于演进型分组系统(EPS)和UMTS的本地GGSN功能分别可以位于住宅或企业网络内部。“本地网关”(LGW)可以执行P-GW或GGSN功能的下列子集中的任意一者或多者:1)基于分组过滤以及速率管制或整形的每个WTRU的策略;2)WTRU IP地址指派;以及3)连接模式中的LGW与HNB之间的直接隧道。
从“服务”角度来看,用于H(e)NB的LIPA和SIPTO可以被视为表1概述的独立集合。例如,基于家庭/企业的服务业务量可以经由LIPA路径而被由,而不是由移动网络运营商(MNO)提供的基于因特网的服务(例如观看Youtube.com的视频)则可以包括突破点处于HNB的SIPTO。此外,由运营商提供但由某个第三方托管(host)的增值服务可以使用突破点处于HNB-GW或HNB的SIPTO。
表1
虽然这里的很多附图显示的是UMTS组件,但是本应用同样适用于其他移动电信技术,例如LTE和LTE-A。SGSN、HNB-GW、HNB以及LGW可以支持“直通隧道”功能。对于连接模式中的LGW与RAN之间的直通隧道连接的支持处于这里的示例实施方式中。例如,直通隧道方法可以定义用于在RNC与GGSN之间建立直通隧道的过程。在一些实施方式中,HNB可以呈现为像是NRC,LGW可以呈现为像是针对SGSN的GGSN。为了允许SGSN建立隧道,这一点是必需的。
以下的LIPA/SIPTO IP地址情形可以应用于CGW实施方式。WTRU的IP地址可以由LGW指派,其充当的是用户希望接入的本地网络的网关。IP地址可以由家庭子网内部的LGW指派给WTRU。在进行中的PS会话期间,用户移动(即无线电接口附着点的改变)不会导致WTRU的IP地址发生变化。在进行中的PS会话期间,用户移动不会导致锚点LGW发生变化。
每一个LGW都可以通过APN名称而被唯一解析。例如,LGW可以具有唯一名称,或者SGSN可以具有用于识别特定LGW的能力。管理式远程接入(MRA)可以包括从宏小区或远端HNB远程接入到用户的家庭网络。管理式远程接入(MRA)可以包括从宏小区或是远端HNB远程接入到用户的家庭网络。
LGW可以表现为与GGSN类似,但是GGSN通常在数量方面是受到限制的,当LGW数量庞大时,这些LGW可以满足巨大数量的业务量的需求,但是每一个单独的LGW只能满足数量很少量的业务量的需求。因此,诸如LGW聚合器(与HNB-GW相似)之类的集中功能可以表现为针对核心网络的GGSN,它可以将很多的GGSN(LGW)隐藏在其背后。在许多实施方式中,LGW聚合器可以被配置在MCN中,这与HNB-GW是类似的。
MNO拥有/管理的所有接口上的业务量都是受保护的(例如HNB到LGW、LGW到MNC)。此外还有可能存在不受MNO管理的接口(但是此类接口有可能源自MNO管理部件),因此,安全性未必是关注对象(例如LGW到LIPA网络、LGW到SIPTO网络等等)。
在这里的附图中显示的HNB、LGW、SeGW、LGW聚合器、SGSN、STUN服务器、MCN、邻居网络、家庭网络、RNC以及其他设备和系统可以具有将这些设备的功能并入一个或几个不同物理形式的不同实施方式。所有设备和系统全都与这里的定义和表示是一致的。
“简单LIPA”将被用于区分LIPA和“扩展的LIPA”(ELIPA)。虽然在这里主要论述的是基于家庭的LIPA方案,但是本公开同样适用于以企业为基础的LIPA方案。图31是简单LIPA实施方式的示例,WTRU 3104可以附着于其家庭网络HNB 3108,并且经由LGW 3106来接入其家庭网络3102。
例如在图31中,下列方法可以在示例的简单LIPA实施方式中实施,并且该方法不必按照所给出的顺序进行:1)通过使用能被MCN解析以发现经由WTRU的家庭HNB 3108来提供针对基于家庭的网络的LIPA的接入点名称,例如home-LIPA-APN,WTRU 3104可以请求PDP上下文创建;2)SGSN3130或LGW聚合器3132可以将home-LIPA-APN解析成LGW 3106,并且将其选定为“家庭GGSN”;3)LGW 3106可以为WTRU 3104分配私有家庭IP地址,该私有家庭IP地址可以通过使用HNB 3108提供的空中接口并且经由控制面3128上的SGSN 3130而被返回给WTRU 3104;4)可以建立用户面路径(例如GPRS隧道连接协议(GTP隧道))(例如3126或3107):4a)在LGW 3106与HNB 3108之间具有直通隧道路径3107的优选路径;和/或4b)具有传统的双支路(leg)隧道3126的次最优路径,其中所述双支路隧道包括HNB 3108到SGSN3130的隧道以及SGSN 3130到LGW 3106(家庭GGSN)的隧道;以及5)WTRU 3104可以访问处于家庭IP网络3102内部的设备,这是因为分配给WTRU 3104的IP地址可以在家庭IP网络3102内部路由。
用户面路径可以用不同的方式来建立。举例来说,如图31所示,在这里可以具有用户面双支路隧道3126和用户面直通隧道3107。直通隧道3107可以介于LGW 3106与HNB 3108之间。双支路隧道3126可以包括HNB 3108到SGSN 3130的隧道以及LGW 3106到SGSN 3130的隧道。随后,通过使用双支路隧道路径3126(例如在初始建立之后),可以建立LIPA会话锚定,以便顾及移动到宏覆盖区域的WTRU 3104。
WTRU 3104可以经由SGSN 3130来建立正常的PDP上下文。在指派GGSN 3134时,SGSN 3130可以评估SIPTO的可能性,并且可以相应地指派能在不经过核心网络的情况下将用户连接到预定PDN的网关。例如,可能的突破点可以在HNB 3106、HNB-GW 3132以及RNC3127中的任何一者处出现。具有的突破点处于HNB的SIPTO可以被认为如图31中所示,其中SIPTO路径3123与PDN 524相连接(LGW 3106与HNB 3108处于相同位置)。
如图32所示,在一个实施方式中,针对基于家庭的网络3205(或基于企业的网络)的管理式远程接入(MRA)可以经由宏网络来实施。在此类实施方式中,如图32所示,用户可以附着于宏网络,并且可以经由公共陆地移动网络(PLMN)来接入其家庭网络(即MRA)。以下方法可以在本实施方式的示例实施方式中实施,并且该方法不必按照所给出的顺序进行:1)可以经由PLMN来对呼叫进行路由(用户面路径3230可以是SGSN 3240到HNB-GW/LGW聚合器3235到SeGW 3236到LGW-A 3215);2)被闩锁到宏网络的WTRU 3210可以通过选择家庭LGW3215的APN名称而连接到其家庭网络3205;3)SGSN 3240可以从家庭LGW 3215获取能在家庭网络3205中路由的IP地址;以及4)经由SGSN 3240建立GTP隧道(如图32所示),或者SGSN3240可以在LGW 3215与宏RNC 3225之间建立直通隧道(未在图32中显示)。
针对基于家庭的网络(或基于企业的网络)的MRA可以经由远端HNB来实施。在这里可以将WTRU经由远程HNB接入启用LIPA的家庭网络的方案称为“扩展的LIPA”(ELIPA)。其中,除了别的以外,ELIPA还适用于企业、住宅区以及更广阔的因特网领域。
WTRU可以经由邻居的HNB/L-GW连接到该WTRU的家庭网络。用户可以不连接到邻居的内部IP网络。在这个实施方式中,用户可以不具有为HNB之间的通信定义的专用接口(也就是说,在HNB或HeNB之间没有Iur或X2类型的接口)。以下方法描述了该实施方式的一个示例实施方式,并且该方法可以不按照所给出的顺序进行:1)不为HNB之间的通信定义专用接口;2)WTRU可以闩锁到邻居的HNB,并且WTRU可以选择其家庭LGWAPN名称,以便建立连接;3)使用了控制面的SGSN可以建立用户面。
图33显示了这样一个实施方式:其中WTRU 3302可以经由邻居的HNB连接到WTRU的家庭网络3305。用户面3318可以采用不同方式建立。例如,核心网络可以经由SGSN 3325来建立GTP隧道。在这种情况下,由于经由用户面3318连接的隧道有可能通过SGSN 3325,因此,该选项对于“本地”接入而言未必是优选的(它可能卸载来自运营商的MCN的业务量)。如图33所示,通过在该方案中使用SGSN 3325,可以具有不需要出于NAT遍历和安全性目的而进行重新使用的优点。收费、合法侦听等处理可以采用与先前一样的方式继续进行。
在移动核心网络最低限度地介入WTRU数据的实际路由处理的情况下,WTRU数据可以在IP回程中被路由。移动核心运营商和IP回程供应商可以具有互相作用协议或协定,或者可以是相同的实体。对于可以在两个HNB(例如邻居与家庭)之间交换的分组来说,这些分组可以被反射(路由)到IP回程内部的恰当HNB。如图34所示,IP回程3410中的DSLAM 3415(以及BRA、CMTS等等)部件可以在IP回程3410内部路由(反射)业务量。这种重新路由处理可以防止用户数据分组3405到达移动核心。该技术可以是IP回程技术所部知道的,这是因为如果IP回程技术是基于DSL或电缆的(或是其他任何接入技术),那么也可以使用相同的技术。当IP回程网络部件接收到分组时,它可以执行表格查找,以便确定目的地是否处于其范围以内。如果是的话,那么它可以将分组反射到恰当的宽带调制解调器3407。如果可以通过在IP回程3410内部路由分组来到达目的地,那么可以按照图34所示的方式来进行处理。如果不能经由IP回程3410到达目的地,那么可以将分组传递到移动核心网络3420。
在图35中,举例来说,SGSN 3535可以在邻居HNB 3515与WRTU的家庭LGW 3520之间建立直通隧道,其中用户面3525可以使用回程3527来取代MCN 3530。图35示出的是这样一个实施方式:其中WTRU 3510从相邻HNB 3515接入家庭网络3505的处理可以用直通隧道实施。该实施方式只需要对核心网络部件进行最低限度的改变,或者不对其加以改变。在此类实施方式中,NAT遍历可能会是一个问题。对于不安全的解决方案来说,可以使用诸如STUN和ICE之类的NAT遍历机制。
在图36中,举例来说,SGSN 3640可以在邻居LGW 3625与WTRU家庭L-GW 3615之间建立直通连接,其中用户面3630使用了回程3632来取代MCN 3635。例如,该处理可以被分类成是在邻居HNB 3610而不是MCN3635上突破的SIPTO机制(在这里,所述突破可以由WTRU3605或邻居HNB 3610发起)。该选项有可能需要某个来自SGSN 3640的另外的信令,以便支持用户面路径3630。在这里可以考虑由LGW 3625来为WTRU 3605给出IP地址,其中所述LGW3625与WTRU 3605驻留的HNB 3610处于相同位置。
图36显示的用户面选项有可能需要在两个LGW(GGSN)之间建立隧道。该选项可能导致核心网络部件发生变化。在LGW与GGSN/P-GW之间建立“扩展隧道”的处理可以用于支持SIPTO的空闲移动。
用户面选项可以具有如图37、图38和图39所示的改变,其中相应端点之间的隧道将会通过MNO的安全网关。这样可以提供解决安全性和NAT遍历问题的手段,并且可以为MNO提供可供其插入以用于记账、收费、合法侦听等功能的控制点。在这些附图显示的方案中,H(e)NB将会接入IP回程(可以通过LGW),该IP回程可以提供连接至移动核心网络的通道。举例来说,如图37所示,当两个HNB需要交换分组时,这些分组可以在SeGW3705之后接收到分组的第一移动核心实体中被路由(反射)。依照网络配置,该实体可以是HNB-GW 3710、S-GW3715或类似设备。该网络设备可以具有能够检查其接收到的分组的NAT或查找表。如果分组目的地是位于移动核心网络部件范围以内的设备(例如,源和目的地HNB都连接到相同HNB-GW或S-GW),那么该网络部件可以按照图37所示的方式来路由(反射)分组。如果分组目的地是不在移动核心网络部件范围以内的设备,那么可以采用正常方式来处理该分组,并且可以允许该分组通过分组域网络。
在图38中,举例来说,WTRU 3805可以经由邻居HNB 3815来进行连接,以便到达WTRU的家庭网络3810。在这里,邻居HNB 3815可以通过靠近MCN 3830边缘的SeGW 3825来连接用户面3820,并且将用户面数据传递到WTRU的内部家庭IP网络3810。
在图39中,举例来说,WTRU 3905可以经由邻居HNB 3915和LGW3920来进行连接,以便到达WTRU的内部家庭IP网络3910。在这里,邻居LGW 3920(而不是HNB 3915)可以通过靠近MCN 3935边缘的SeGW3930来将用户面3925连接到WTRU的家庭LGW 3911以及WTRU的内部家庭网络3910。
图38和图39示出的是这样的实施方式:其中相应端点之间的隧道可以通过MNO的安全网关。图38和图39的实施方式在概念上分别与图35和图36非常接近,只不过图38和图39是通过SeGW而不是IP回程进行的。由于SeGW的区别,图10和图11有可能具有不同的信令需要。图38和图39的实施方式可以为MNO提供控制点,并且MNO可以在该控制点插入记账、收费、合法侦听等功能。通过将该功能移动得更接近于MCN的边缘,例如移动到SeGW中,可以减小SGSN上的负载。除了其他设备之外,移动所述功能的处理还有可能需要改变SeGW和/或HNB-GW。
用户数据可以直接在HNB设备之间被路由,其中一个HNB可以充当驻留在另一个HNB上的UE。每一个HNB都可以同时具有HNB和UE的功能。如果两个HNB需要通信,那么该处理可以通过由一个HNB充当UE并连接到另一个HNB来完成。该处理类似于独立UE与HNB通信的方式。这样可以允许在两个设备之间进行几乎直通的连接,并且可以将信息交换完全本地化,而不必牵涉到由核心网络部件来传送数据。一旦有一个HNB已经将自身确定成是接入另一个HNB的UE,那么如图40所示,将要在这两个终端设备之间传递的数据可以通过所创建的路径来传递。
通过对图40的实施方式进行详细说明,WTRU可以附着到邻居HNB,并且可以使用HNB之间的接口接入其家庭网络。在该实施方式中,接口(有线或无线)可以是为不同CGW的相互间通信定义的。CGW可以位于不同位置,例如家庭、企业和公共区域(商场、停车场、邻居等等)。以下方法描述的是该实施方式的一个示例实施方式,并且该方法不必按照所给出的顺序进行:1)当用户UE闩锁到邻居LGW时,用户UE可以向家庭LGW告知邻居LGW为UE分配的IP地址;2)家庭CGW上的路由器可以获悉邻居LGW的子网,由此该路由器可以在家庭LGW与邻居LGW之间路由分组;3)在LGW之间可以建立隧道,其中内部IP分组包含了UE(例如邻居子网)或家庭设备(例如家庭子网)的IP地址。
APN可以被认为是用于LIPA和MRA的。当用户的WTRU驻留在邻居HNB上时,用户有可能希望使用邻居的内部IP家庭网络。例如,用户有可能希望在邻居的本地打印机上打印来自用户WTRU的一些东西,或者用户有可能想要连接到邻居的电视上,以便播放来自用户WTRU的剪辑。同时,用户还有可能需要接入其家庭网络(例如,用户有可能希望控制监控设备)。在实施方式中,用户可被允许在邻居的家庭网络中执行LIPA,并且该用户还能对所述用户的家庭网络执行MRA。如果允许用户接入邻居的家庭网络,那么用户的WTRU可以与邻居的LGW建立连接。用户的WTRU可以采用不同方式来发现邻居LGW的APN。
在与接入邻居网络相关的实施方式中,每一个LGW都可以具有唯一的APN。这样一来,用户可以非常精确地指定其希望连接到的LGW。依照该实施方式,该方法可以在核心网络的DNS服务器和/或SGSN APN数据库中创建数十万个DNS项。此外还可以建立“好友列表”,以使用户能够键入其希望连接到的APN。
在与接入邻居网络相关的另一个实施方式中,LGW的IP地址可以在运行时基于某个逻辑由核心网络来解析。该方法的变化可以包括引入称为“LGW聚合器”的MCN部件。LGW通常表现为与GGSN类似。区别在于GGSN有可能在数量上受到限制,并且可以满足庞大数量的业务量的需求,而LGW的数量则有可能很大,但是单个LGW只能满足相对较小数量的业务量的需求。因此,我们有可能需要集中功能,一种可以将其自身作为针对核心网络的GGSN并且将许多较小的GGSN(LGW)隐藏在其背后的LGW聚合器(与HNB-GW相似)。LGW聚合器可以存在于MCN内部,这与HNB-GW是类似的。
在一个实施方式中,与HNB一样,每一个LGW还可以具有预先烧录的唯一标识,并且HLR中的用户简档可以具有关于HNB和家庭LGW的项。HNB-GW可以保持注册到其上的所有HNB针对驻留在单个HNB上的所有WTRU的映射。SGSN可以知道WTRU注册的HNB-GW,并且HNB-GW转而可以知道WTRU驻留所在的HNB。因此,为了将分组递送到WTRU,SGSN可以向目的地HNB-GW解析地址,随后,HNB-GW可以找出HNB,并且基于所解析的HNB的IP地址来转发分组。
在这里可以结合下列考虑因素来配置LGW聚合器。LGW聚合器的逻辑功能可以是核心网络的一部分,并且可以作为HNB-GW自身的一部分来实施。LGW聚合器可以共享与HNB到WTRU的映射相关联的一些数据。对于SGSN来说,LGW聚合器可以表现为GGSN。在PDP上下文激活过程中,SGSN有可能需要确定与WTRU注册的HNB GW相关联的LGW聚合器。作为初始化序列的一部分,每一个LGW可以注册到一个LGW聚合器,这与HNB注册到HNB-GW的方式相类似。组合的HNB-GW和LGW聚合器可以具有下列映射:HNB ID到LGW ID到闩锁在指定HNB上的WTRU的国际移动用户标识(IMSI)。
用于LGW的APN名称可以遵循预先定义的模式。这些APN可以在LGW的发现和供应过程中被配置。在一个实施方式中,该模式可以被定义成是LIPA_<LGW-标识符>@<相关联的LGW的FQDN-聚合器>。SGSN可以被配置成对在ACTIVATE_PDP_CONTEXT(激活_PDP_上下文)请求中接收到的APN 的FQDN部分进行处理,并且可以将CREATE_PDP_CONTEXT(创建_PDP_上下文)请求转发到所解析的LGW聚合器的IP地址。LGW聚合器可以被配置成对APN的<L-GW-标识符>部分进行处理,并且可以发现目的地LGW的IP地址。
在与接入邻居网络相关的另一个实施方式中,L-GW可以共享公共APN。在PDP上下文激活过程中,SGSN可以根据某些与UE的IMSI或UE驻留的HNB等等相类似的参数来将该APN解析成特定IP地址。通过使用这个方案,用户能够连接到其家庭网络(如果使用IMSI来解析IP地址)或是邻居的网络(如果使用托管HNB来解析IP地址)。UE可以被配置成不能选择同时连接到这两个网络。
在与接入邻居的网络相关的另一个实施方式中,其中可以为LGW定义两个“通用的”APN名称,例如“家庭”和“访客”。这样可以允许用户连接到其家庭或是其他得到授权的网络。对于“家庭LGW”来说,当用户希望连接到其家庭网络时,用户可以选择家庭LGW APN。该处理可以用于LIPA和ELIPA。通过使用IMSI,SGSN可以从HLR获得家庭LGW。对于“访客LGW”来说,用户可以在其被闩锁到邻居的HNB并且希望连接到邻居的家庭网络的时候选择该APN。在这种情况下,LGW的地址可以为发起PDP上下文激活请求的HNB-GW所知(UE驻留到注册到该HNB-GW的HNB中的一者,因此,LGW必须已经注册到对等的LGW聚合器功能)。SGSN可以使用由HNB-GW开放的Iu连接信息来将CREATE_PDP_CONTEXT请求转发到对等的LGW聚合器。所述L-GW聚合器可以找到相应的L-GW,并且该聚合器可以将请求转发到该L-GW。
在WTRU中可以配置LIPA知道和LIPA不知道的客户端应用。PDN连接建立处理可以随着移动OS的变化以及设备制造商而改变。WTRU平台可以具有连接管理器。该连接管理器可以是WTRU中的客户端应用与无线电层之间的桥梁。APN可以被连接管理器“拥有”。客户端应用可以从连接管理器那里请求PDN连接,并且连接管理器可以代表客户端应用来强制建立PDN连接。建立PDN连接的行为可以取决于连接管理器的类型以及服务供应商设置。
一些手持机可能允许与默认APN建立接通电源的PDN连接。除非另作说明,否则连接管理器可以在该PDN连接上路由与所有客户端应用的业务量相对应的业务量。手持机可以支持同时使用的多个PDN连接。
一些手持机中的连接管理器可以提示客户端应用输入所要使用的APN(该APN可以由客户端应用根据初始客户端应用配置来提供,或者可以根据客户端应用来提示用户提供该APN)。如果该APN对应的是已经建立的PDN连接,那么连接管理器可以将业务量复用到已有连接上。作为替换,可以建立新的PDN连接。
MCN、SIPTO或LIPA可以在UE上实施。核心网络可以被配置成为一个WTRU建立MCN连接,为另一个WTRU建立SIPTO,以及为再一个WTRU建立LIPA等等。
HNB和回程不被同一个运营商拥有的问题有可能影响到QoS、合法侦听(LI)、收费等问题,但是不会影响这里公开的主题。应该指出的是,家庭设备可以处于NAT之后。对于LIPA以及保密的ELIPA业务量来说,NAT未必是一个问题,而对不安全的ELIPA来说,诸如STUN和ICE之类的NAT遍历机制也是可以使用的。在使用SIPTO的实施方式中,由于请求有可能源于UE,因此,NAT不应该成为问题。
在一些实施方式中,切换可以在LIPA和/或SIPTO的上下文中解决。在LIPA-MRA实施方式中,通过LIPA连接的用户可以向外移动到宏连接,并且可以保持LIPA连接作为MRA,反之亦然。在此类实施方式中,如果HNB允许切出(handout)(HNB通常允许切入(handin)),那么宏连接将会是可行的。当WTRU从它的家庭网络移出到宏网络时,该WTRU的IP有可能不改变。在此类实施方式中有可能无法无缝切换正在运行的应用会话,因此,LGW必须保持在路径中,并且可以锚定用于正在进行的会话的IP路径。作为切出运行处理的一部分,SGSN可以将使用宏RNC的GTP与使用HNB建立的辅助GTP相连。其他所有GTP都是可以拆除的。
对于MRA(宏以及HNB之间)和SIPTO来说,其有可能需要支持合法侦听(LI)。关于这一点的可能选项可以包括:1)LGW可以实现LI接口;2)业务量可以经由SGSN流动,其中SGSN可以建立双隧道路径,或者动态地将直通隧道切换到双隧道路径,以便实施将要执行LI的会话;3)经由SeGW来产生业务流,以及让SeGW来提供LI接口,从而节约SGSN上的业务量过载。
如果将LI用于LIPA,那么SGSN可以基于图41所示的逐个范例并通过次最优路径来强制实施LIPA连接,从而在MCN内部执行可能不为用户所知的监视。举例来说,在图41中,最初连接在HNB-A 4112上并且使用用户面路径4115的WTRU 4110可以由SGSN 4105转换到经过SGSN 4105或是顾及了LI的某些其他设备的不同用户面路径(例如路径4125或路径4120)。此外,该方案还适用于记账、收费支持处理等等。
图42到图45记录的是在本公开的不同实施方式中实施的IP寻址处理。这些附图中示出的IP寻址方案可以供不同实体在用于不同LIPA和SIPTO方案的信令及数据传送过程中使用。
图46是可以执行ELIPA或LIPA服务的网络的图例。在这里,HNB-B4620、LGW-B4625、内部邻居IP网络4603、NAT-B 4623以及其他那些以“B”结尾的设备和服务可以是与图46所示的“邻居”网络4622相关的CGW实体或系统服务。另外,HNB-A 4615、LGW-A 4610、内部家庭IP网络4601、NAT-A 4613、DHCP-A以及其他那些以“-A”结尾的设备和服务可以是与图46所示的“家庭”网络相关的CGW实体或系统服务。SeGW 4635、HNBGW 4637、LGW聚合器4638、GGSN 4640、SGSN 4645以及STUN服务器4650也可以是图46所示的MCN 4630实体。RNC 4618和节点-B 4617可以是宏网络的一部分。WTRU/UE 4605具有家庭网络4612,并且可以固定(clamp)到与这里描述的实施方式相符合的多种网络部件。
在图47中阐述的是经由HNB建立针对家庭IP网络设备(例如打印机)的UE LIPA路径,在UE转换到空闲模式(例如因为数据不活动)时保留LIPA PDP上下文,以及随后基于网络发起的数据传输来建立无线电承载以及重建隧道的处理的示例过程。应该指出的是,举例来说,网络部件可以不位于消息路径中,因此,在图47中存在间隔4705,其在这里表明打印机4710不必是特定消息序列4715的一部分。
在LIPA使用范例的一个实施方式中,如图48所示,通过建立用于UE的LIPA路径,可以使得UE应用能够发送和接收去往/来自本地IP网络上的其他设备的数据。该过程可以在MCN中引入一个实体,即类似于HNB-GW的“LGW聚合器”。可以回忆一下,HNB-GW可以保持注册到其上的所有HNB针对闩锁到单个HNB的所有UE的映射。SGSN可以知道可供UE注册的HNB-GW,HNB-GW转而可以知道UE可以闩锁到的HNB。为了将分组递送到UE,SGSN可以解析针对目的地HNB-GW的地址,随后,HNB-GW可以找到HNB,并且可以基于所解析的HNB的IP地址来转发分组。通过扩展用于LGW的架构,还可以如下实施逻辑功能“LGW聚合器”。LGW聚合器可以是核心网络的逻辑功能,并且其对SGSN而言可以表现为GGSN。在PDP上下文激活过程中,SGSN可能需要确定与可供UE注册的HNB-GW相关联的LGW聚合器。作为初始化序列的一部分,每一个LGW都可以注册到LGW聚合器,这与HNB注册到HNB-GW的方式相类似。这样,组合的HNB-GW和LGW聚合器可以具有如下映射:HNB ID-LGW ID-闩锁到给定HNB上的UE的IMSI。因此,结合该映射,SGSN可以利用来自HNB-GW以及LGW聚合器的信息来将用于特定UE的HNB与LGW相关联。
图49示出的是与图48中的LIPA使用范例相关且用于建立RAB以及建立直通隧道用户面(优选路径)的示例消息序列。在图49中,假设LGW与SGSN之间的PDP上下文创建成功。举例来说,在图49中,一旦成功执行了消息序列,则可以建立用于数据会话的无线电承载以及在HNB 4615与LGW 4610之间建立直通隧道。例如,SGSN 4645可以向HNB-GW 4637发送RAB指派请求。响应于该RAB指派请求,HNB-GW 4637可以向HNB 4615发送RAB指派请求,其中该RAB指派请求包含了新的SGSN 4645的地址(即所指派的LGW 4610的IP地址)以及为用户数据面指派的隧道端点ID(TEID)。然后,HNB 4615可以与UE 4605建立无线电承载。RAB指派响应可以从HNB 4615发送到HNB-GW 4637。
如图49所示,RAB指派响应可以包括属于HNB家庭网络的指定HNBIP地址(即RNC IP地址)以及用于用户数据面的HNB TEID。应该指出的是,这里公开的用户数据面(用户面)可以被认为是源自UE或类似设备的数据(通常不是控制数据)。RAB指派响应可以从HNB-GW4637转发到SGSN 4645。然后,SGSN 4645可以向LGW聚合器发送更新PDP上下文请求,并且LGW聚合器可以向LGW 4610发送更新PDP上下文请求,该更新PDP上下文请求可以包括HNBIP地址以及用于用户数据面的HNB TEID。LGW 4610可以向LGW聚合器4638发送关于更新PDP上下文请求的应答。LGW聚合器4638可以向SGSN 4645发送经过更新的上下文。应该指出的是,这里的过程不必按照所给出的顺序进行。作为图49的实施方式的替换,图50示出了用于建立RAB以及建立双隧道用户面的示例消息序列。
在LIPA使用范例的实施方式中,如图51所示,所附着的UE可以进入空闲模式,同时保持PDP上下文。先前为该数据会话分配的RAB可被释放,同时保持PDP上下文。LGW与HNB之间的直通隧道也可以被释放,并且在LGW与SGSN之间可以建立隧道。如果在RRC定时器T307的持续期间,在为会话指派的RAB上没有发生数据交换,那么可以释放无线电承载,但是保留PDP上下文,由此保留为UE分配的IP地址。图52示出的是用于图51所述的RAB释放以及保留PDP上下文的LIPA使用范例的更详细示例消息序列。
作为替换,如图51所示,如果任一RAB上都没有活动,则可以执行Iu释放过程。图53示出的是用于图51所述的Iu释放以及保留PDP上下文的LIPA使用范例的更详细的示例消息序列。在该实施方式中,LGW处的用户面GTP隧道端点可被修改,以便指向SGSN而不是HNB。
图54显示的是LIPA使用范例的一个实施方式。在图54中,网络或家庭设备可以发起用于先前附着到HNB的空闲UE的数据传送。例如,在接收到用于所保留的PDP上下文的数据时,SGSN可以发起寻呼过程。
在图55中示出了用于LIPA的PDP上下文激活的示例实施方式。在该实施方式中,UE可以发送与其希望连接的LGW相对应的APN名称。该APN名称可以通过使用为LGW定义的两个通用APN名称来指派给LGW。UE可以选择“家庭LGW”APN,以便连接到为UE指定的家庭网络。该处理对于LIPA和ELIPA来说都是适用的。当用户被闩锁到邻居的HNB上并且希望连接到邻居的家庭网络时,UE可以选择“访客LGW”APN。LGW可以具有能够唯一解析的APN名称。在一个实施方式中,名称模式可以是<LGW-标识符>@<相关联的LGW聚合器的FQDN>。
图56示出的是用于下列的示例性程序流程:1)经由远端HNB来建立与UE家庭IP网络相连的UE ELIPA路径;2)在UE转换到空闲模式时(例如因为数据不活动),保留ELIPA PDP上下文;以及3)随后基于网络发起的数据传送来建立无线电承载并重新建立隧道。
在图57中示出了关于ELIPA路径建立及数据传输高级程序流程的示例实施方式。当成功执行了该程序流程时,这时将会建立用于UE的数据路径,并且驻留在UE上的应用能够发送和接收去往/来自家庭网络上的其他设备的数据。在该实施方式中,用于NAT(STUN)客户端和服务器的会话遍历工具可以被用作检索(retrieval)经过NAT的设备的公共IP地址的机制。STUN客户端和服务器(以及具有类似能力的设备)可以在这里描述的过程中被用于支持ELIPA能力。在这里可以使用公共托管的STUN服务器,和/或核心网络可以托管STUN服务器。可能需要使用STUN服务器来在LGW与远端HNB之间建立直通隧道,其中完全绕过了核心网络。在经由核心网络的SeGW来路由业务量的实施方式中,类似于STUN的服务器可以不是必需的。
图58示出的是与图57中用于建立RAB以及建立直通隧道用户面(优选路径)的ELIPA使用范例相关的示例消息序列,其中绕过了MCN。对于图58中的实施方式来说,一旦成功执行了消息序列,则可以建立用于数据会话的无线电承载,并且可以在HNB-B 4620与LGW-A4610之间建立直通隧道,而这将会为UE 4605创建经由远端HNB-B 4620连接至UE家庭IP网络设备4601的路径。例如,SGSN 4645可以向HNB-GW 4637发送RAB指派定请求。响应于该RAB指派请求,HNB-GW 4637可以向HNB-B 4620发送RAB指派请求,其中该RAB指派请求包含了新的SGSN地址(即指派的LGW-A 4610的IP地址)以及用于用户数据面的指派LGW-A4610的隧道端点ID(TEID)。然后,HNB-B 4620可以与UE 4605建立无线电承载。该HNB-B4620可以经由STUN客户端4651而从STUN服务器4650中检索能在ISP网络中路由的IP地址。所述STUN客户端可以是CGW中的单独实体。如图58以及这里的其他附图所示,与IP地址检索相关的双箭头旨在显示与单个消息相对的基本程序的执行过程。
如图58所示,RAB指派响应可以从HNB-B 4620发送到HNB-GW 4637。该RAB指派响应可以包括能在ISP网络中路由且经过NAT处理的指派的HNB-B的IP地址(RNC IP地址)以及用于用户数据面的HNB TEID。同样应该指出的是,这里公开的用户数据面(用户面)可以被认为是源自UE或类似设备的数据(通常不是控制数据)。RAB指派响应可以从HNB-GW 4637转发到SGSN 4645。然后,SGSN 4645可以向LGW聚合器4638发送更新PDP上下文请求,LGW聚合器4638则可以向LGW-A 4610发送更新PDP上下文请求,该更新PDP上下文请求请求可以包括HNB IP地址以及用于用户数据面的HNB TEID。LGW-A 4610可以向LGW聚合器4638发送关于更新PDP上下文请求的应答。LGW聚合器4638可以向SGSN 4645发送经过更新的上下文。应该指出的是,这里的过程不必按照所给出的顺序发生。
作为图58的实施方式的替换,59示出了用于建立RAB和建立双隧道用户面的示例消息序列。例如,SGSN 4645可以向HNB-GW 4637发送RAB指派请求。响应于这个RAB指派请求,HNB-GW 4637可以向HNB-B 4620发送RAB指派请求,其中该RAB指派请求包括新的SGSN地址(指派的SGSN 4645的网络IP地址)以及用于用户数据面的指派的SGSN 4645的TEID。然后,HNB-B 4620可以与UE 4605建立RAB。RAB指派响应可以从HNB-B 4620发送到HNB-GW4637。该RAB指派响应可以包括属于核心网络的指定HNB-B 4620的IP地址(RNC IP地址)以及用于用户数据面的HNB TEID。RAB指派响应可以从HNB-GW 4637转发到SGSN 4645。
图60示出的是用于在用户转换到空闲状态时可以保留PDP上下文的高级程序流程的示例实施方式。先前为该数据会话分配的RAB可被释放,同时保持PDP上下文。HNB-B与LGW-A之间的隧道可被释放,并且在LGW-A与SGSN之间可以建立隧道。
图61示出的是与图60中用于释放RAB和保留PDP上下文的ELIPA使用范例相关的示例消息序列。在这个实施方式中,LGW-A 4610处的用户面GTP隧道端点可被修改,以便指向SGSN 4645而不是HNB-B 4620。例如,HNB-B 4620可以向HNB-GW 4637发送释放请求,并且HNB-GW 4637可以将该释放请求转发到SGSN 4645。RAB指派请求可以从SGSN 4645发送至HNB-GW 4637。HNB-GW可以将RAB指派请求发送到HBN-B 4620。然后,HNB-B 4620可以与UE4605协商无线电承载释放。之后,HNB-B可以向HNB-GW 4637发送RAB指派响应,其中HNB-GW4637随后会将该响应转发给SGSN 4645,以便通知完成了无线电承载释放。如图61所示,如果SGSN4645使用的是单隧道方法,那么有可能进行下列处理。SGSN 4645可以向LGW聚合器4638发送更新PDP上下文请求,其中该更新PDP上下文请求可以包括SGSN 4645的IP地址(新的SGSN地址)以及用于用户数据面的SGSN 4645的TEID。LGW聚合器4638可以向LGW-A 4610发送更新PDP上下文请求。LGW-A 4610可以向LGW聚合器4638发送更新PDP上下文响应,所述LGW聚合器可以将该更新PDP上下文响应转发给SGSN 4645。
图62示出的是与图60中用于释放Iu和保留PDP上下文的ELIPA使用范例相关的示例消息序列。在这个实施方式中,L-GW处的用户面GTP端点可被修改,以便指向SGSN而不是HNB。例如,HNB-B 4620可以向SGSN4645发送Iu释放请求。然后,SGSN 4645可以向HNB-B4620发送Iu释放命令。之后,HNB-B 4620可以与UE 4605协商RRC释放连接。HNB-B可以向SGSN 4645发送Iu释放完成消息。如图62所示,如果SGSN 4645使用的是单隧道方法,那么有可能进行下列处理。SGSN 4645可以向LGW聚合器4638发送更新PDP上下文请求,其中该PDP上下文请求可以包括SGSN4645的IP地址(新的SGSN地址)以及用于用户数据面的SGSN 4645的TEID。LGW聚合器4638可以向LGW-A 4610发送更新PDP上下文请求。LGW-A 4610可以向LGW聚合器4638发送更新PDP上下文响应,所述LGW聚合器可以将更新PDP上下文响应转发给SGSN 4645。
在这里应该指出,有可能将隧道端点从HNB移动到SGSN的原因是家庭局域网(LAN)中的本地设备之一希望在释放连接之后与UE取得联系。虽然可以采用以上对照图34和图35所述的方式来释放UE连接,但是PDP上下文是可以保留的,由此,家庭LAN设备仍旧可以与UE取得联系,但是,发起从本地设备经由LGW直至SGSN的数据传输有可能触发SGSN寻呼UE,这样有可能会将UE唤醒,并且使用单隧道或双隧道方法来重新建立连接。
图63示出的是在网络向先前附着于家庭LGW(LGW-A4610)的UE 4605发起数据传输的实施方式中使用的示例高级程序流程。在接收到用于所保留的PDP上下文的数据时,SGSN4645可以发起寻呼过程。在该实施方式中,一旦执行了图63的过程的流程,则可以为数据会话分配无线电承载,并且可以释放LGW-A 4610与SGSN 4645之间的隧道,并且在LGW-A 4610与HNB-B 4620之间建立新的隧道。
图64示出的是用于ELIPA的PDP上下文创建的示例性消息序列。在该实施方式中,UE可以发送与家庭L-GW相对应的APN名称。所述APN名称可以通过使用通用APN名称而被分配给L-GW。例如,当希望连接到用户的家庭网络时,用户可以选择“家庭LGW”APN。该处理对于LIPA和ELIPA来说都是适用的。当用户被闩锁到邻居的HNB上并且希望连接到邻居的家庭网络时,用户还可以选择“访客LGW”APN。每一个LGW都可以具有能够唯一解析的APN名称。所述APN名称可以用如下模式构造:<LGW-标识符>@<相关联的LGW聚合器的FQDN>。
在图64所示的实施方式中,用于UE的本地IP地址可以由LGW-A从本地DHCP中分配。L-GW-A也可以检索外部STUN服务器看到的其自身的用户面IP地址。CGW应用可以向STUN服务器发起检索IP地址的请求。该IP地址可以用于在HNB-B与L-GW-A之间建立隧道。
图65示出的是用于将UE会话从UE家庭HNB重新定位到邻居HNB的示例高级过程的流程,其中这两个HNB都从属于相同HNB-GW。图65示出的是用于LIPA移动到ELIPA的非限制性示例高级过程。
图66A至图66C示出的是与图65中为了在LIPA到ELIPA的实施方式中实施HNB-GW内部移动而将UE会话从UE的家庭HNB重新定位到邻居HNB的范例的示例消息序列。举例来说,在图66A至图66C中,HNB-A 4615可以通过向HNB-GW 4637发送需要重新定位消息来发起该过程。该需要重新定位消息可以指示源HNB-ID和目标HNB-ID,在这里,源HNB-ID是HNB-A4615的ID,目标是HNB-B 4620的ID。然后,在这里可以为正在进行的PS会话检索传输IP地址以及LGW-A 4610的TEID。HNB-GW 4637可以向HNB-B 4620发送重新定位请求消息。对于LGW-A 4610和HNB-B 4620待建的直通隧道来说,LGW-A的TEID和传输IP地址将被发送给HNB-B4620,其与每一个为了数据转发而被选择的RAB是对应的。HNB-GW 4637中的项可以是使用HNB-B ID 4620而为UE 4605创建的(执行用于重新定位的UE注册和资源分配处理)。响应于这个重新定位请求消息,HNB-B 4620可以指示其传输IP地址和TEID。HNB-GW 4638可以为HNB-A 4615提供HNB-B的传输IP地址和TEID,以便建立直通隧道。在HNB-A 4615与HNB-B4620之间可以进行数据转发,并且在HNB-A 4615与UE 4605之间可以执行无线电承载重新配置。
如图66A图66C所示,HNB-A 4615可以将SRNS上下文转发到HNB-GW 4637,所述HNB-GW 4637则可以将其发送到SGSN 4645。这个转发的SRNS上下文可以包括DL和UL GTP-PDU序列号、以及DL和ULN-PDU序列号。然后,SGSN 4645可以将所转发的SRNS上下文发送到HNB-B4620。在接收到来自UE 4605的UL同步消息之后,HNB-B 4620可以得到关于新的UE 4605的通知。然后,HNB-B 4620可以经由重新定位检测消息来通知HNB-GW 4637。在完成了UE 4605与HNB-B 4620之间的无线电承载重新配置处理、以及完成了发送给HNB-GW 4637和HNB-B4620的重新定位消息之后,HNB-GW 4637可以修改PDP上下文。该消息更新PDP上下文请求可以从HNB-GW 4637发送到LGW聚合器,以便用新的传输级IP地址和TEID来更新在LGW-A4610中创建的PDP上下文。在更新了PDP上下文之后,针对DL数据的请求可以开始经由在HNB-B4620与LGW-A4610之间建立的新隧道来到达UE。UE 4605与HNB-A 4615之间的Iu连接可被释放,并且在HNB-A 4637中可以释放UE 4605与HNB-A 4615(即旧的HNB)的关联。
图67示出的是将UE从邻居HNB重新定位到UE的家庭HNB的示例性程序流程。图68A至68C示出的是用于在ELIPA到LIPA的实施方式中实施HNB-GW内部移动的非限制性示例消息序列。举例来说,图67和图68A至图68C可以涉及UE 4605附着到其邻居HNB 4620并访问UE的家庭网络4601上的设备的情况,其中UE 4605被移动到UE的家庭HNB 4615。
例如,在图68A至68C中,HNB-B 4620可以通过向HNB-GW 4637发送需要重新定位消息来发起该过程。该需要重新定位消息可以指示源HNB-ID和目标HNB-ID,在这里,源HNB-ID是HNB-B 4620的ID,目标HNB-ID是HNB-A 4615的ID。然后,通过使用在需要RANAP重新定位消息中接收的源ID,可以检索传输IP地址和LGW-A4610的TEID。HNB-GW4637可以向HNB-A4615发送重新定位请求消息。为使LGW-A 4610和HNB-A 4615建立直通隧道,LGW-A的TEID和传输IP地址将被发送给与被选定执行数据转发的每一个RAB相对应的HNB-A 4615。在HNB-GW 4637中可以为带有HNB-A ID 4615的UE 4605创建项(执行用于重新定位的UE注册和资源分配)。响应于该重新定位请求消息,HNB-A 4615可以指示其传输IP地址和TEID。HNB-GW4637可以为HNB-B 4620提供HNB-A的传输IP地址和TEID,以便建立直通隧道。在HNB-B 4620与HNB-A 4615之间可以进行数据转发,并且在HNB-B 4620与UE 4605之间可以实施无线电承载重新配置。
如图68A至68C所示,HNB-B 4620可以将SRNS上下文发送到HNB-GW 4637,所述HNB-GW 4637则可以将该SRNS上下文发送到SGSN4645。所转发的SRNS上下文可以包括DL和ULGTP-PDU序列号以及DL和UL N-PDU序列号。然后,SGSN 4645可以将所转发的SRNS上下文发送到HNB-A 4615。在接收到来自UE 4605的UL同步消息之后,HNB-A 4615可被告知新的UE4605。然后,HNB-A 4615经由重新定位检测消息来向HNB-GW 4637发出通知。当在UE 4605与HNB-A 4615之间完成了无线电承载重新配置、并且将重新定位完成消息发送给HNB-GW4637和HNB-A4615之后,HNB-GW 4637可以修改PDP上下文。该消息更新PDP上下文请求可以从HNB-GW 4637发送至LGW聚合器,以便用新的传输级IP地址和TEID来更新在LGW-A 4610中创建的PDP上下文。在更新了PDP上下文之后,针对DL数据的请求可以开始经由在HNB-A4615与LGW-A 4610之间建立的新隧道到达UE 4605。UE 4605与HNB-B 4620之间的Iu连接可以被释放,并且在HNB-GW 4637中可以释放UE 4605与HNB-B 4620(即旧的HNB)的关联。
图69示出的是用于将UE从其HNB重新定位到宏网络(LIPA到MRA移动)的高级过程的流程。图69和图70示出的是用于这样一个实施方式的示例消息序列:在该实施方式中在访问UE的家庭网络上的设备时,最初附着到UE的家庭HNB的UE被移动到宏网络。
图70示出的是用于LIPA到RMA的移动的示例消息序列。举例来说,在图70中,HNB-A4615可以通过向HNB-GW 4637发送需要重新定位消息来发起重新定位过程。该需要重新定位消息可以指示源HNB-ID和目标HNB-ID,在这里,源HNB-ID是HNB-A4615的ID,目标HNB-ID是RNC4618的ID。然后,在这里可以为正在进行的PS会话检索LGW-A4610的传输IP地址和TEID。SGSN 4645可以向RNC 4618发送重新定位请求消息。对于将要由LGW-A 4610和RNC4618建立的直通隧道来说,LGW-A的TEID和传输IP地址将被发送给对应于每一个RAB的RNC4618,其中所述RAB是为了数据转发而被选择的。响应于这个重新定位请求消息,RNC 4618可以在重新定位请求ACK消息中向SGSN 4645指示其传输IP地址和TEID。HNB-GW 4638可以为HNB-A 4615提供RNC的传输IP地址和TEID,以便建立直通隧道。RNC的IP地址和TEID可用于数据转发。在建立隧道之前,数据可以被一直复制并发送给RNC 4618。在HNB-A4615与RNC4618之间可以进行数据转发,并且在HNB-A 4615与UE 4605之间可以进行无线电承载重新配置。
如图70所示,HNB-A 4615可以将SRNS上下文发送到HNB-GW 4637,所述HNB-GW4637则可以将该SRNS上下文发送给SGSN 4645。所转发的SRNS上下文可以包括DL和UL GTP-PDU序列号以及DL和UL N-PDU序列号。然后,SGSN 4645可以将转发的SRNS上下文转发给RNC4618。在RNC 4618接收到来自新的UE 4605的UL同步消息之后,这时可以向该RNC4618告知该UE 4605。然后,RNC 4618可以借助重新定位检测消息来向SGSN 4645发出通知。当在UE4605与RNC 4618之间完成了无线电承载重新配置、并且向SGSN 4645和RNC 4618发送了重新定位完成消息之后,SGSN 4645可以修改PDP上下文。该消息更新PDP上下文请求可以从SGSN4645发送至LGW聚合器,以便用新的SGSN 4645的地址和TEID来更新在LGW-A中创建的PDP上下文。在PDP上下文更新之后,针对DL数据的请求可以开始经由RNC 4618与LGW-A4610之间创建的隧道到达UE。UE4605与HNB-A 4615之间的Iu连接可被释放,并且在HNB-GW4637中可以释放UE 4605与HNB-A 4615(即旧的HNB)的关联。结果,UE重新定位到了宏网络的节点-B。
图71示出的是用于将UE从宏网络重新定位到UE的HNB(RMA到LIPA的移动)的高级过程的流程。图72A至72C示出的是用于RMA到LIPA的移动的非限制性示例消息序列。图71和图72A至图72C示出的是用于这样一个实施方式的示例消息序列:在该实施方式中附着到宏网络并访问UE家庭网络上的设备的UE被移动到了UE的家庭网络。
举例来说,在图72A至图72C中,RNC 4618可以通过向SGSN 4645发送需要重新定位消息来发起该过程。该需要重新定位消息可以指示源HNB-ID和目标HNB-ID,在这里,源HNB-ID是HNB-A 4618的ID,目标HNB-ID是HNB-A 4615的ID。然后,在这里可以为正在进行的PS会话检索LGW-A 4610的传输IP地址和TEID。包含传输层IP地址和Iu传输关联的重新定位请求可以从SGSN 4645被发送到HNB-GW 4637,在这里,所述传输层地址是LGW-A的IP地址,所述Iu传输关联是LGW-A TEID。HNB-GW4637可以向HNB-A 4615发送重新定位请求消息。为使LGW-A 4610和HNB-A 4615建立直通隧道,LGW-A的TEID和传输IP地址被发送给了与每一个被选定进行数据转发的RAB相对应的HNB-A 4615。在HNB-GW 4637中可以为带有HNB-A ID4615的UE 4605创建项(执行用于重新定位的UE注册和资源分配)。响应于该重新定位请求消息,HNB-A 4615可以向HNB-GW 1337指示该HNB-A 4615的传输IP地址和TEID。该传输IP地址可以已经属于家庭网络的私有子网。HNB-GW 1337可以自己保持先前步骤中提供的私有IP,并且可以发送属于MCN的HNB IP地址。SGSN 4645可以为RNC 4618提供HNB-A的传输IP地址和TEID,以便进行数据转发。在建立隧道之前,数据可以被一直复制并发送给HNB-A4615。在RNC 4618与HNB-A 4615之间可以进行数据转发,并且在RNC 4618与UE 4605之间可以进行无线电承载重新配置。
如图72A至图72C所示,RNC 4618可以将SRNS上下文发送给SGSN4645。所转发的SRNS上下文可以包括DL和UL GTP-PDU序列号以及DL和UL N-PDU序列号。然后,SGSN 4645可以将所转发的SRNS上下文发送到HNB-GW 4637。该HNB可以将SRNC上下文转发到HNB-A。在HNB-A4615接收到来自新的UE 4605的UL同步消息之后,这时可以向该HNB-A4615告知该UE4605。然后,HNB-A 4615经由重新定位检测消息来向HNB-GW 4637发出通知。该HNB-GW 4637可以向SGSN 4645发送重新定位检测消息。UE则可以向HNB-A 4615发送无线电承载重新配置完成消息,并且HNB-A可以将该消息发送到HNB-GW 4637。HNB-GW可以将该消息发送到SGSN 4645。SGSN 4645可以修改PDP上下文。消息更新PDP上下文请求可以从SGSN 4645发送至LGW聚合器,以便用新的传输级IP地址和TEID来更新在LGW-A 4610中创建的PDP上下文。在更新了PDP上下文之后,针对DL数据的请求可以开始经由在HNB-A 4615与LGW-A 4610之间建立的新隧道到达UE 4605。UE 4605与RNC 4618之间的Iu连接可以被释放。
虽然在上文中描述了采用特定组合的特征和元素,但是本领域普通技术人员将会了解,每一个特征既可以单独使用,也可以与其他特征和元素进行任何组合。此外,这里描述的方法可以在引入到计算机可读介质中并供计算机或处理器运行的计算机程序、软件或固件中实施。关于计算机可读介质的示例包括电信号(经由有线或无线连接传送)以及计算机可读存储介质。关于计算机可读存储介质的示例包括但不局限于只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、寄存器、缓冲存储器、半导体存储设备、内部硬盘和可移除磁盘之类的磁介质、磁光介质、以及CD-ROM光盘和数字多功能光盘(DVD)之类的光介质。与软件相关联的处理器可以用于实施射频收发信机,以在WTRU、UE、终端、基站、RNC或任何主计算机中使用。
Claims (18)
1.一种通信系统,该通信系统包括:
具有第一本地网关和第一家庭网络网关的第一家庭网络;以及
具有第二本地网关和第二家庭网络网关的第二家庭网络,
其中所述第一家庭网络网关和所述第二家庭网络网关与移动核心网络相关联,
其中所述第一本地网关被配置成在所述第二家庭网络上的无线发射接收单元WTRU与所述第一家庭网络上的设备之间建立用户数据面通信,该用户数据面通信绕过所述移动核心网络的分组数据网络出口,其中所述用户数据面通信至少经由所述第一本地网关和所述第二本地网关或所述第一本地网关和所述第二家庭网络网关之间的直通隧道被建立,以使得所述用户数据面通信使用回程来绕过所述移动核心网络的分组数据网络出口,所述直通隧道通过所述回程被路由,其中绕过的所述移动核心网络的所述分组数据网络出口包括所述移动核心网络的通用分组无线电服务支持节点GGSN和分组数据网络网关P-GW中的至少一者,以及其中所述第一本地网关被配置成执行由被绕过的所述GGSN或所述P-GW提供的功能子集,所述功能子集包括基于WTRU策略的分组过滤、速率管制或整形;WTRU IP地址指派;以及所述第一本地网关和所述第一家庭网络网关以及所述第二家庭网络网关中的至少一者之间的直通隧道。
2.根据权利要求1所述的系统,其中所述第一家庭网络网关和所述第二家庭网络网关是毫微微接入点。
3.根据权利要求1所述的系统,其中所述移动核心网络的所述网络出口提供针对因特网的通信。
4.一种使得在第一家庭网络上的无线发射接收单元WTRU与第二家庭网络上的用户设备能够进行通信的方法,其中所述第一家庭网络具有第一本地网关和第一家庭网络网关,所述第二家庭网络具有第二本地网关和第二家庭网络网关,并且所述第一家庭网络网关和所述第二家庭网络网关中的每一个都与移动核心网络相关联,所述方法包括:
至少经由所述第一本地网关和所述第二本地网关或所述第一家庭网络网关和所述第二本地网关之间的直通隧道,在所述第二家庭网络上的所述用户设备与所述第一家庭网络上的WTRU之间建立用户数据面通信,以使得所述用户数据面通信使用回程来绕过所述移动核心网络的分组数据网络出口,所述直通隧道通过所述回程被路由,其中绕过的所述移动核心网络的所述分组数据网络出口包括所述移动核心网络的通用分组无线电服务支持节点GGSN和分组数据网络网关P-GW中的至少一者,以及其中所述第一本地网关被配置成执行由被绕过的所述GGSN或所述P-GW提供的功能子集,所述功能子集包括基于WTRU策略的分组过滤、速率管制或整形;WTRU IP地址指派;以及所述第一本地网关和所述第一家庭网络网关以及所述第二家庭网络网关中的至少一者之间的直通隧道;
在第一逻辑接口处接收来自WTRU的用户数据,所述用户数据用于所述第二家庭网络;
用信号通告所述移动核心网络,以便指示正被发送的数据将会绕过所述移动核心网络的分组数据网络出口;以及
使用所建立的用户数据面通信经由通过所述回程的所述直通隧道将所述用户数据发送到在所述第二家庭网络上的所述用户设备。
5.根据权利要求4所述的方法,其中所述第一家庭网络网关和所述第二家庭网络网关是毫微微接入点。
6.根据权利要求4所述的方法,其中所述移动核心网络的所述网络出口提供针对因特网的通信。
7.一种使得在第一家庭网络上的无线发射接收单元WTRU与第二家庭网络上的用户设备能够进行通信的设备,其中所述第一家庭网络具有第一本地网关和第一家庭网络网关,所述第二家庭网络具有第二本地网关和第二家庭网络网关,并且所述第一家庭网络网关和所述第二家庭网络网关中的每一个都与移动核心网络相关联,所述设备包括:
到所述WTRU的第一逻辑接口;
到所述移动核心网络的第二逻辑接口;以及
处理器,该处理器被配置成:
经由所述第二逻辑接口来用信号通告所述移动核心网络,以使得在所述第一逻辑接口处接收的用于所述第二家庭网络的用户数据面通信绕过所述移动核心网络的分组数据网络出口,其中绕过的所述移动核心网络的所述分组数据网络出口包括所述移动核心网络的通用分组无线电服务支持节点GGSN和分组数据网络网关P-GW中的至少一者,以及其中所述设备被配置成执行由被绕过的所述GGSN或所述P-GW提供的功能子集,所述功能子集包括基于WTRU策略的分组过滤、速率管制或整形;WTRU IP地址指派;以及所述第一本地网关和所述第一家庭网络网关以及所述第二家庭网络网关中的至少一者之间的直通隧道。
8.根据权利要求7所述的设备,其中所述第一家庭网络网关和所述第二家庭网络网关是毫微微接入点。
9.根据权利要求7所述的设备,其中所述第一家庭网络网关和所述第二家庭网络网关是家庭e节点B。
10.根据权利要求7所述的设备,其中所述处理器还被配置成:
为所述用户数据面通信建立路径,以使得该路径的路由反映第一移动核心网络实体处的用户数据面通信。
11.根据权利要求7所述的设备,其中所述处理器还被配置成:
与所述第一家庭网络网关建立基于网际协议的隧道,其中该隧道的建立是由所述移动核心网络的设备配置的。
12.根据权利要求7所述的设备,其中所述处理器还被配置成:
与第一逻辑网关建立基于网际协议的隧道,其中该隧道的建立是由所述移动核心网络的设备配置的。
13.根据权利要求11所述的设备,其中所述移动核心网络的设备是服务通用分组无线电服务支持节点SGSN。
14.根据权利要求11所述的设备,其中所述处理器还被配置成:
注册到本地网关LGW聚合器。
15.根据权利要求14所述的设备,其中所述LGW聚合器具有LGW接入点名称APN与网际协议IP地址的映射。
16.根据权利要求10所述的设备,其中所述第一移动核心网络实体是安全网关。
17.根据权利要求11所述的设备,其中所述处理器还被配置成:
经由所述第二逻辑接口来用信号通告所述移动核心网络,以使得所述用户数据面通信经由因特网被路由并且绕过所述移动核心网络。
18.根据权利要求7所述的设备,其中所述移动核心网络的所述网络出口提供针对因特网的通信。
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