CN106576395A - 经由集成小小区和WiFi网关的系统间切换和多连接 - Google Patents

Abstract

系统包括集成小小区和WiFi(ISW)网关(GW)。ISW GW与移动性管理实体(MME)和服务网关(SGW)集成，并且具有与3GPP接入网络和TWAN两者的接口。ISW GW作为用于LTE网络和TWAN两者的公共控制网关和公共用户网关来操作。借助于ISW GW用户设备(UE)能够通过LTE网络或TWAN来访问分组数据网络(PDN)的能力。此外，ISW GW提供将UE和PDN之间的现有通信连接从LTE网络或TWAN中的一个切换到另一个。此外，ISW GW支持在UE和分组网络之间同时维持两个通信路径，一个经由LTE网络，一个经由TWAN。

Description

经由集成小小区和WiFi网关的系统间切换和多连接

对于相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2014年7月14日提交的临时美国专利申请No.62/024,157的优先权的权益，其内容通过引用整体特此并入本文。

背景技术

随着无线通信技术演进，已经对无线系统提出了支持更广泛地使用不同的无线网络的额外需求。移动网络运营商(MNO)已开始以补充其蜂窝和核心网络服务的方式包含“运营商级”WiFi。例如，MNO已经试图使用涉及基于IEEE 802.11的无线局域网联网技术的WiFi，以从其蜂窝和核心网络卸载因特网业务。MNO还试图向WiFi网络的用户提供对蜂窝系统的演进分组核心(EPC)的接入。

尽管对于蜂窝和WiFi网络的系统间集成的需求持续增加，但是提供这种集成的现有方法已经被证明是资源密集的，并且经常导致正在进行的通信的中断。

发明内容

申请人在此公开了用于集成的长期演进(LTE)和可信的WLAN接入网络(TWAN)中的系统间移动性的系统和方法。示例系统包括与移动性管理实体(MME)和服务网关(SGW)集成并且具有与HeNB/LTE接入网络和TWAN两者的接口的集成小小区和WiFi(ISW)网关(GW)。ISWGW作为LTE接入网和TWAN两者的公共控制网关和公共用户网关来操作。ISW GW从LTE接入网络和TWAN两者接收控制平面通信，并将该通信转发到MME，该MME作为用于LTE和TWAN接入两者的公共控制平面来操作。类似地，ISW GW从LTE接入网络和TWAN两者接收用户平面通信，并将该通信转发到作为用于LTE接入网络和TWAN的公共用户平面来操作的SGW。

用户设备(UE)能够通过LTE接入网络或TWAN经由ISW GW及其到集成MME和SGW的连接来访问分组数据网络(PDN)的能力。此外，UE和PDN之间的现有通信连接可以从LTE接入网络或TWAN中的一个切换到另一个。此外，MME和SGW提供在UE和分组网络之间同时维持两个通信路径，一个经由LTE接入网络，一个经由TWAN。

提供本发明内容以便以简化形式介绍对在以下在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。本发明内容既不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。其他特征如下所述。

附图说明

当结合附图阅读时，可以更好地理解说明性实施例的前述概述和以下附加描述。应当理解，所公开的系统和方法的潜在实施例不限于所描绘的那些。

图1描绘了用于提供到PDN的TWAN和3GPP LTE接入的示例架构。

图2描绘了示例HeNB控制平面协议栈。

图3描绘了示例HeNB用户平面协议栈。

图4描绘了用于提供对PDN的集成HeNB/LTE和TWAN接入的示例系统。

图5描绘了集成小小区和WiFi网关(ISW GW)的功能组件。

图6描绘了用于包括ISW GW的系统中的控制平面的示例协议栈。

图7描绘了用于包括ISW GW的系统中的用户平面的示例协议栈。

图8是描绘了与UE经由TWAN附着到PDN相关联的示例处理的图。

图9A-9B呈现了描绘与从HeNB/LTE网络到TWAN的ISW-GW内切换相关联的示例处理的图。

图10A-10B呈现了描绘与经由TWANISW-GW内建立与PDN的多连接通信相关联的示例处理的图。

图11A-11C呈现了与UE发起的从TWAN到HeNB/LTE网络的连接的ISW-GW内切换相关联的示例处理的图。

图12A-12C呈现了描绘与经由HeNB与PDN建立ISW-GW内多连接通信相关联的示例处理的图。

图13描绘了用于向PDN提供集成HeNB/LTE和不可信WLAN的接入的示例系统。

图14是描绘了与UE经由不可信WLAN附着到PDN相关联的示例处理的图。

图15A是通过其可以实现一个或多个公开的实施例的示例UE的系统图。

图15B是可以用于实现本文所描述的系统和方法的示例计算系统的系统图。

具体实施方式

申请人公开了包括集成小小区和WiFi(ISW)网关(GW)的系统。ISW GW与移动性管理实体(MME)和服务网关(SGW)集成，并且具有与3GPP接入网络和TWAN两者的接口。ISW GW作为用于LTE接入网络和TWAN的公共控制网关和公共用户网关来操作。ISW GW从LTE接入网络和TWAN两者接收控制平面通信，并将该通信转发到MME。ISW GW从LTE接入网络和TWAN两者接收用户平面通信，并将该通信转发到SGW。

用户设备(UE)借助于ISW GW能够通过LTE接入网络或TWAN来访问分组数据网络(PDN)的能力。UE和PDN之间的现有通信连接可以从LTE接入网络或TWAN中的一个切换到另一个。此外，MME和SGW提供在UE和分组网络之间同时维持两个通信路径，一个经由LTE接入网络，一个经由TWAN。

移动网络操作示例

在当前的实践中，移动网络运营商(MNO)通常使用WiFi来从其蜂窝和核心网络卸载“尽力而为”的因特网业务。然而，预期对“小小区”和“载波WiFi”的运营商部署的增加的兴趣将鼓励MNO寻求跨越本地蜂窝和WiFi网络的更好的互操作性。通常，“小小区”是指使用3GPP定义的蜂窝无线接入技术(RAT)经由运营商许可频谱提供无线网络接入的局部地理区域。

由于运营商采用“载波WiFi”来优化其网络并降低费用，因此预期将更多地部署“可信”WLAN接入网络(TWAN)，该“可信”TWAN可以直接与运营商的移动核心网络(MCN)连接。类似地，预期在例如流量大的城区都市热点位置的公共地理区域内将更多地集成MNO部署的小小区和WiFi接入网络。这种集成由越来越多的支持蜂窝和WiFi接入两者的智能手机来激发。

在本上下文中，术语“可信WLAN(TWAN)接入”是指其中已经采取适当措施来保护经由WLAN接入EPC的场境。这些措施由MNO自行决定，并且可以例如包括建立在WLAN和EPC之间的防篡改光纤连接，或者建立在WLAN与EPC边缘处的安全网关之间的IPSec安全关联。相反，如果WLAN接入被认为是“不可信的”，则WLAN可以与在EPC边缘处的演进的分组数据网关(ePDG)交互，并且ePDG必须与通过WLAN接入EPC的每个UE直接建立IPSec安全关联。

与WLAN接入相关的3GPP活动

GPRS隧道协议(GTP)已经是用于3GPP网络中的分组数据的标准传输协议。在与不同类型的非3GPP网络(例如，WLAN、WiMAX、CDMA2000)的互通方面，IETF代理移动IP(PMIP)协议也已被标准化为通用解决方案。关于WLAN接入网络，具体地，已经有针对使用GTP协议标准化3GPP接入过程的活动。这些活动旨在使订户能够经由代替昂贵的蜂窝频谱的更低成本的非授权802.11频谱来接入MNO的核心网络。虽然已经非常限制运营商采用通用接入网络(GAN)、I-WLAN和不可信WLAN，但对可信WLAN的兴趣似乎正在增加势头，特别是对于基于GTP的选项。

用于“基于到EPC的GTP和WLAN接入的S2a移动性”(SaMOG)的3GPP版本11SA2工作项集中于实现用于“可信WLAN接入网络(TWAN)”的到PDN网关(PGW)的基于GTP的S2a接口。该工作项排除了会影响UE的任何解决方案。随后，标准化了用于在可信WLAN接入上的基于GTP的S2a的版本11架构、功能描述和过程。适用于隧道管理(GTPv2-C)的GTP控制平面协议和GTP用户平面也已被标准化。SaMOG已经被扩展为版本12工作项，以解决若干版本11的限制，并将包括用于UE发起的PDN连接、多PDN连接和无缝系统间切换的TWAN解决方案。

3GPP版本10标准化了用于到EPC的不可信WLAN接入的基于GTP的S2b接口。这包括对在演进的分组数据网关(ePDG)和PGW之间的基于GTP的S2b接口的相关支持。不可信WLAN解决方案可能需要UE支持IPSec以及EPC支持ePDG，以用于与每个UE建立IPSec隧道。

3GPP版本6通过引入分组数据网关(PDG)来提供标准化的WLAN互通(I-WLAN)解决方案，该PDG用于到“EPC前”分组交换核心网络的WLAN接入。该版本另外描述了如何经由使用向着GGSN的GTP的“隧道终止网关”(TTG)、使用Gn接口的子集(表示为Gn')来重用现有的GGSN部署，以实现PDG功能。同样，这些解决方案可能需要UE支持IPSec以及PDG/TTG支持与UE建立IPSec隧道。

3GPP版本6还标准化了支持2G/WiFi双模手机的通用接入网(GAN)。版本8增加了对3G/WiFi手机的支持。非授权移动接入(UMA)是移动运营商用于经由WiFi接入GAN的商业名称。GAN使能的UE可以使用WiFi来与“GAN控制器(GANC)”交互，该GANC对于核心网将其本身呈现为2G BSC或3G RNC。GANC提供到MSC的电路交换(CS)接口、到SGSN的分组交换(PS)接口和到AAA服务器/代理的Diameter EAP接口。它还包括终止来自UE的IPSec隧道的安全网关(SeGW)。下面的表1说明了对每个基于GTP的WLAN解决方案的基本要求。

上述活动中的每一个旨在使得订户能够经由较低成本的未许可802.11接入点而不是昂贵的蜂窝基站来接入运营商的移动核心网络。虽然已经非常限制运营商采用GAN、I-WLAN和不可信WLAN，但对可信WLAN的兴趣正在增长。

蜂窝LTE和TWAN接入EPC的现有架构

图1描绘了提供到EPC 114的蜂窝LTE和可信WLAN接入的现有3GPP架构。如3GPP技术规范(TS)23.402的第16.1.1节中所描述的，其内容通过引用特此整体并入本文，当WLAN110被认为是运营商信任的，可信WLAN接入网络(TWAN)112可以经由朝向3GPP AAA服务器118的STa接口116和经由朝向PDN网关(PGW)122的S2a接口120连接到演进分组核心(EPC)114，3GPP AAA服务器118用于认证、授权和计费，PGW122用于用户平面业务流。还示出了从TWAN到本地IP网络和/或直接到因特网的备用路径。

3GPP LTE接入网络130(即，演进节点B)经由S1-MME接口132连接到EPC 114，S1-MME接口132提供与移动性管理实体(MME)134的通信路径。S1-U接口136提供与服务网关(SGW)138的通信路径，服务网关138经由S5接口140与PDN网关(PGW)122连接。

可选的“本地网关”功能(L-GW)150提供例如用于家庭eNB(HeNB)部署的小小区LTE接入。类似地，可选的“HeNB网关”(HeNB GW)152可以用于将用于多个HeNB的控制平面信令集中到MME 134，并且还可以用于处理朝向SGW 138的HeNB用户平面业务。可选的HeNB管理系统(HeMS)155基于TR-069标准提供对HeNB的“即插即用”自动配置，TR-069标准是由宽带论坛(BBF)发布并由3GPP采用的。可选的安全网关(SeGW)157提供经由HeNB152的对EPC的受信访问。

家庭eNodeB(HeNB)

3GPP将LTE毫微微小区称为家庭eNodeB(HeNB)。HeNB被设计为“即插即用”的客户端设备(CPE)，其可以无需有经验的技术人员而被安装在住宅和企业环境中。HeNB还可以部署在包括“热点”位置的公共场所。HeNB使用宽带因特网连接来接入用于自动配置的远程HeNB管理系统(HeMS)，同时还为EPC网络提供用于蜂窝分组数据服务的回程接入。

HeNB在闭合、开放或混合模式下操作。封闭HeNB仅允许接入作为相关联的封闭订户组(CSG)的一部分的UE。开放HeNB允许接入所有订户。混合HeNB为相关联的CSG订户提供优先处理，但还允许基于资源可用性(可能以降低的QoS)来接入其他订户。

通常，HeNB和eNB之间的主要区别之一是使用基于TR-069的HeMS的“自动配置”特征。当HeNB通过到因特网的宽带连接而上电时，其使用预编程的“完全合格域名”(FQDN)基于DNS查找来访问HeMS。从HeMS，HeNB接收所有其配置数据，该配置数据包括要使用的用于安全网关(SeGW)以及可选地要使用的HeNB网关(HeNB GW)的信息。

虽然“小小区”eNB的其他特性可以类似于HeNB的那些特性(例如，降低的设备成本、短程/低功率操作、经由SeGW的安全EPC接入、CSG限制、单/全扇区覆盖等等)，但HeNB使用HeMS和到HeNB GW的潜在连接性，这将HeNB与eNB区分开。

可信WLAN接入网(TWAN)

WLAN接入网络(WLAN AN)110包括一个或多个WLAN接入点(AP)。AP终止经由SWw接口156的UE的WLAN IEEE 802.11链路。AP可以被部署为独立的AP或部署为使用例如IETFCAPWAP协议而连接到无线LAN控制器(WLC)的“瘦”AP。

可信WLAN接入网关(TWAG)160终止与PGW 122的基于GTP的S2a接口120，并且可以用作UE 162在其WLAN接入链路上的默认IP路由器。它还可以充当用于UE 162的DHCP服务器。TWAG 160通常维持UE MAC地址关联，以用于在UE 162(经由WLAN AP)和相关联的S2a120GTP-U隧道(经由PGW)之间转发分组。

可信WLAN AAA代理(TWAP)164终止与3GPP AAA服务器118的基于Diameter的STa接口116。TWAP 164在WLAN AN 110和3GPP AAA服务器118之间中继AAA信息(或者在漫游的情况下进行代理)。TWAP 164可以向TWAG 160通知层2附着和分离事件的发生。TWAP 164建立UE订阅数据(包括IMSI)与UE MAC地址的绑定，并且可以向TWAG 160提供这样的信息。

在现有系统中的TWAN上的认证和安全

在现有系统中，UE162可以利用用于3GPP和非3GPP WLAN接入二者的USIM特征。在3GPP TS 23.402的第4.9.1节中描述了用于认证和安全的处理，其内容通过引用整体并入本文。如其中所描述的，诸如经由WLAN所发生的非3GPP接入认证定义了用于接入控制的过程，从而允许或拒绝订户附着到和使用与EPC网络互通的非3GPP IP接入的资源。在UE与3GPP AAA服务器118和HSS 170之间执行非3GPP接入认证信令。认证信令可以通过AAA代理。

在STa参考点116上执行可信任的基于3GPP的接入认证。基于3GPP的接入认证信令是基于例如可扩展认证协议(EAP)的IETF协议的。STa接口116和Diameter应用用于对UE162经由可信任的非3GPP接入而进行的EPC接入进行认证和授权。其内容通过引用整体并入本文的3GPP TS 29.273描述了当前在STa接口上支持的标准TWAN过程。

在现有系统中的TWAN上的IP地址分配

对于经由基于GTP的TWAN的EPC接入，当UE162在TWAN 112上与EPC 114建立新的PDN连接时，将IPv4地址和/或IPv6前缀分配给UE162。还可以由TWAN 112对本地网络业务和/或直接因特网卸载分配单独的IP地址。

对于经由TWAN 112通过EPC 114的PDN连接，TWAN 112经由EAP/Diameter或WLCP信令接收相关的PDN信息。TWAN 112可以经由GTP创建会话请求从PGW 122请求用于UE 162的IPv4地址。IPv4地址在GTP隧道建立期间经由GTP创建会话响应而传递到TWAN 112。当UE162经由DHCPv4请求用于PDN连接的IPv4地址时，TWAN 112在DHCPv4信令内将接收的IPv4地址递送到UE 162。还为IPv6定义了相应的过程。

经由LTE的接入的现有过程

对于3GPP LTE接入，UE 162自动触发作为其到EPC网络114的初始附着的一部分的PDN连接。UE 162可随后根据需要建立附加PDN连接。

附着过程的主要目的是使UE 162注册到网络，以便接收其已经订阅的服务。附着过程确认用户的身份，识别其被允许接收的服务，建立安全参数(例如，用于数据加密)，并且向网络通知UE的初始位置(例如，在需要被寻呼的情况下)。此外，为了支持当今用户期望的“永远在线”网络连接，LTE标准规定了作为附着过程的一部分的默认PDN连接的建立。用于该默认连接的无线电资源可以在不活动时段期间被释放，然而，连接的其余部分保持完好，并且可以通过响应于UE服务请求而重新分配无线电资源来快速重新建立端到端连接。

当UE 162尝试经由(H)eNB LTE接入网络130附着到EPC 114时，其首先建立与(H)eNB LTE接入网络130的RRC连接，并且将附着请求封装在RRC信令内。然后，(H)eNB LTE接入网络130在S1-MME接口132上经由S1-AP信令将附着请求转发到MME 134。MME 134经由S6a接口172从HSS 170检索订阅信息，以便认证UE 162并允许到EPC 114的附着。

在成功认证UE 162之后，MME 134选择SGW 138(例如，基于与(H)eNB LTE接入网络130的接近度)，并且还选择PGW 122(例如，基于从HSS 170所检索的默认APN或UE 162请求的特定APN)。MME 134在S11接口174上与SGW 138通信并请求创建PDN连接。SGW 138执行信令以在S5接口上140与指定的PGW 122建立GTP用户平面隧道。

“GTP控制”信令发生在MME 134和(H)eNB 130之间的S1-AP协议内。这最终导致在(H)eNB 130和SGW 138之间的S1-U接口136上的GTP用户平面隧道的建立。因此，通过(H)eNB130和SGW 138完成UE 162和PGW 122之间的PDN连接的路径。

经由TWAN的EPC访问的现有过程

在经由TWAN 112进行通信的现有系统中，经由UE 162和3GPP AAA服务器118之间的EAP信令来完成UE 162认证和EPC 114附着。

由UE 162和TWAN 112之间的点对点连接提供PDN连接服务，并且该PDN连接服务与TWAN 112和PGW 122之间的S2a承载120相联系。与LTE模型不同，从EPC角度来看WLAN无线电资源是“永远在线”的。换句话说，使用WLAN中的IEEE 802.11过程来透明地处理任何节电优化。

当UE 162尝试经由TWAN112附着到EPC 114时，其首先建立与WLAN110的层2连接，并将EAP消息封装在EAPoL信令内。WLAN 110将EAP消息转发到TWAP 164，TWAP 164将消息封装在Diameter信令内，并且经由STa接口116将消息转发到3GPP AAA服务器118。3GPP AAA服务器1118经由SWx接口从HSS 170检索订阅信息180，以便认证UE 162并允许到EPC 114的附着。

对于3GPP版本11，3GPP AAA服务器118还经由STa接口116向TWAN 112提供信息，该信息用于建立到在HSS 170中提供的默认PDN的PDN连接。然后TWAN 112在直接朝向PGW 122的S2a接口120上执行GTP控制平面(GTP-C)和用户平面(GTP-U)协议，从而完成UE 162和PGW122之间通过TWAN 112的PDN连接。

对于3GPP版本12，SaMOG阶段2工作项定义了用于UE发起的PDN连接、多PDN连接和无缝系统间切换的附加过程。对于具有单PDN能力的TWAN场景的情况，定义EAP扩展以支持UE发起的PDN请求和无缝系统间切换请求。对于具有多PDN能力的TWAN场景的情况，在UE和TWAN之间定义WLAN控制协议(WLCP)以启用一个或多个UE PDN连接请求和无缝切换过程。然而，在UE和3GPP AAA服务器之间仍然使用单独的过程以用于UE认证。

用于HeNB网关(NeNB GW)的现有过程

其内容通过引用整体并入本文的3GPP TS 36.300的第4.6节描述了HeNB和HeNBGW支持的阶段2架构、功能和接口。如其中所描述的，E-UTRAN架构可以部署家庭eNB网关(HeNB GW)以允许HeNB和EPC之间的S1接口以可扩展的方式支持大量的HeNB。HeNB GW用作用于C平面，特别是S1-MME接口的集中器。HeNB GW对MME而言作为eNB而出现。HeNB GW对HeNB而言作为MME而出现。

在UE附着时MME的选择是由HeNB GW代替HeNB来主持的。HeNB GW在HeNB和MME之间中继控制平面数据。HeNB GW终止与HeNB和与MME二者的非UE专用过程。与非UE专用过程相关联的任何协议功能的范围在HeNB和HeNB GW之间和/或在HeNB GW和MME之间。与UE专用过程相关联的任何协议功能仅驻留在HeNB和MME内。HeNB GW可以可选地终止朝向HeNB和朝向S-GW的用户平面，以及在HeNB和S-GW之间中继用户平面数据。

图2描绘了用于现有系统中的控制平面的HeNB GW协议栈。如图所示，根据现有方法，HeNB GW通过S1-MME接口与HeNB和MME交互。S1-MME接口上的控制平面集中对于最小化到MME的SCTP连接的数量是有用的。这改进了MME上的缩放/加载。例如，可以在HeNBGW和MME之间具有一个SCTP/IP关联，同时仍然支持HeNB GW和不同HeNB之间的多个信令流。

图3描绘了用于现有系统中的用户平面的HeNB GW协议栈。如图所示，根据现有方法，HeNB GW通过S1-U接口与HeNB和S-GW交互。通过在HeNB GW中的用户平面终止，可以通过减少SGW和HeNB GW之间的UDP/IP路径的数量而同时仍然支持多个GTP隧道，来执行用户平面集中。可以通过GTP隧道的TEID来区分不同的GTP隧道。

经由集成小小区和WiFi网关的系统间切换和多连接

如上所述，在当前的实践中，在PGW中发生蜂窝网络和WiFi互通。这被认为是将WiFi热点与现有宏小区部署一起互连入EPC核心的最少破坏性的解决方案。宏小区覆盖通常被视为无处不在，而机会主义WiFi热点的可用性是间歇性的。这种互通通常很慢，因为它需要EPC核心内的设备所进行的访问和控制。此外，依赖于在网络的核心处的处理的通信具有随着通信去往和来自网络核心而被中断的增加的机会。现有模型对于在不久的将来预期的大量小小区和“可信”WLAN部署而言不能很好地扩展。

考虑到许多共址的小小区和WiFi接入点的预期部署，申请人已经注意到，将更接近于小小区和WiFi接入点的一些互通功能标准化将是有益的。在一些移动性和多接入场景中，这样的能力可以减少跨接入技术的用户平面切换延迟，并且最小化通过MCN到PGW的信令量。

家庭eNodeB网关(HeNB GW)当前支持从多个HeNB朝向EPC(MME)的信令集中(SCTP/IP)。此外，它们可以可选地支持用户平面集中(UDP/IP)，而同时提供向EPC(SGW)的分组中继功能。HeNB GW标准不支持与WiFi接入点的交互。HeNB GW能够集中来源于蜂窝RAT而不是Wi-Fi RAT的信令。

申请人在此公开了用于集成无线网络中的系统间移动性的改进的系统和方法。更具体地，申请人公开了包括集成小小区和WiFi(ISW)网关(GW)的系统。ISW GW与移动性管理实体(MME)和服务网关(SGW)集成，并且具有与3GPP接入网络和TWAN两者的接口。ISW GW作为用于LTE网络和TWAN二者的公共控制网关和公共用户网关来操作。借助于ISW GW用户设备(UE)能够通过LTE网络或TWAN来访问分组数据网络(PDN)的能力。此外，ISW GW使得在UE和PDN之间的现有通信连接从LTE网络或TWAN中的一个切换到另一个。此外，ISW GW支持在UE和分组网络之间同时维持两个通信路径，一个经由LTE网络，一个经由TWAN。

用于在集成WLAN和LTE网络中系统间移动性的架构

图4描绘了用于在集成WLAN和HeNB/LTE网络中提供系统间移动性的改进系统的示例实施例。如图所示，在示例实施例中，系统包括集成小小区和WiFi(ISW)网关(GW)290。ISWGW 290提供用于HeNB 230和WLAN 210两者接入到EPC 214的PDN的公共控制平面和用户平面。

新接口“S1a”292支持TWAN 212和ISW GW 290之间的控制平面和用户平面通信。在图4的示例实施例中，接口S1a终止于TWAN 212的WLAN AN 210。S2a接口220可用于支持传统部署，例如当UE 262未经由ISW-GW连接时可能出现的传统部署。

ISW GW 290通过控制平面接口S1-MME 232和用户平面接口S1-U 236与HeNB网络230交互。应当理解，在示例实施例中，ISW GW 290结合了传统上由HeNB GW 152(图1)提供的功能。ISW GW 290还可以提供传统上由SeGW 157和HeMS 155(图1)提供的功能。

ISW GW 290通过SW-MME的控制平面接口235与MME 234交互，并且通过S1-U'用户平面接口237与SGW 238通信。控制平面接口SW-MME'235基本上作为先前的SW-MME接口来操作，但是已经被扩展以适应如本文所描述的处理。MME 234控制在HeNB/WLAN和SGW 238之间经由ISW GW 290建立GTP-U隧道。MME 234基于本地条件和策略通过任一接入(HeNB或WLAN)控制在ISW GW 290中的去往/来自单个PDN的的“IP流”移动性。

用户平面接口S1-U'237基本上作为先前的S1-U接口进行操作，但是已经被扩展以适应如本文所述的处理。SGW 238处理与HeNB和WLAN二者接入相关的GTP-U数据，尽管SGW238可能不一定知道它正在携带基于WLAN的GTP分组。

如图所示，ISW GW 290包括互通功能(IWF)291。如下面结合图5所述，IWF 291适于在TWAN 212、HeNB 230、MME 234和SGW 238之间提供业务管理和路由数据。

通过适当的S1a、S1-MME、S1-MME、S1-U和S1-U'接口，ISW GW 290作为用于HeNB/LTE网络230和TWAN 212接入的公共控制平面实体和用户平面实体来操作。ISW GW 290依靠MME 234来为HeNB/LTE接入网络230和TWAN 212接入提供公共控制平面服务，并且依靠SGW238为HeNB/LTE接入网络230和TWAN 212二者接入提供公共用户平面服务。如下面结合图8详细描述，ISW GW 290和集成MME 234和SGW 238允许用户设备(UE)262通过HeNB/LTE网络230或TWAN 212访问分组数据网络(PDN)的能力。此外，如结合图9和图11详细地所述，UE262和PDN 222之间的现有通信连接可以从HeNB/LTE网络230或TWAN 212中的一个切换到另一个。另外，如下面结合图10和图12所描述的，ISW GW 290与集成MME 234和SGW 238提供在UE 262和分组网络222之间同时维持两条通信路径，一条经由HeNB/LTE网络230，一条经由TWAN 212。

如上所述，接口S1-MME'235和S1-U'237与先前存在的接口S1-MME和S1-U一致地操作，但是已经被扩展以提供如本文所描述的功能。SWw'、Sta'、SWx'和S6a'接口同样地与现有协议一致地操作，但是已经以附加信息元素来扩展以支持所公开的功能。用撇号(')表示携带扩展协议的接口。

根据所公开的实施例的一个方面，以按需进行的适当扩展，可以在新的S1a接口292上使用GTPv2-C和GTP-U协议。基于GTPv2-C的扩展足以实现本文公开的特征。在替换实施例中，可以定义基于S1-AP协议的新的“S1a-AP”协议来传达与GTPv2-C扩展相同的信息，并且还可以使用SCTP/IP而不是UDP/IP。

在示例实施例中，可以使用对操作、管理和维护(OAM)过程的扩展来建立可信WLAN和ISW-GW之间的S1a接口上的传输网络连接。可以经由对先前已经为HeNB配置定义的TR-069协议的可信WLAN扩展来实现这些和其他OAM过程。

图5描绘了示出ISW GW 290的功能组件的框图。ISW-GW 290位于HeNB 230和MME234之间。ISW-GW 290与HeNB 230通信，就像ISW GW 290是MME 234一样。换句话说，ISW GW290使用标准S1-AP协议来发送和接收标准HeNB-MME消息。因此，如图5所示，ISW GW 290包括MME代理510，MME代理510采用标准MME栈并且通过标准S1-MME参考点与HeNB进行通信。MME代理的一个功能是使用S1-AP从HeNB接收信息，并且将该消息馈送到互通功能(IWF)291，IWF 291协调ISW GW 290内的处理。

SGW代理512以与MME代理510类似的方式操作，但是对于用户平面这样做。

可信WLAN接口或代理514用作用于TWAN控制和用户平面的代理来操作。TWAN接口514的一个功能是将TWAN用户/控制平面传送到IWF。在示例实施例中，可以使用GTPv2-C隧道协议来通信控制平面。可以使用GTP-U隧道协议来通信用户平面。用户平面和控制平面都通过S1a接口参考点212被承载。

IWF 291经由ISW网络(ISWN)代理516将HeNB 230和WLAN 210的控制平面信息传送到MME 234。换句话说，ISWN代理516负责将控制平面信息通过S1-MME的参考点235从IWF291传送到MME 234。一旦MME 234已经接收到关于HeNB 230和WLAN 210的控制平面信息，MME 234就可以应用业务管理策略。可以从UE 262传达的ANDSF信息、基于UE的订阅而接收到的HSS信息或者在MME 234感知的本地条件导出策略。IWF 291主要负责执行业务管理策略并相应地将用户平面路由到HeNB 230或者TWAN 212。在下行链路中，例如，如果WiFi空中接口具有低拥塞率，并且MME 234确定使用它而不是LTE空中接口，则MME 234将决定经由ISWN代理516发送到IWF 291以便激活WiFi路径。结果，在IWF 291处从SGW 238接收用户平面，并且由IWF 291经由TWAN接口514将其指引到WLAN 210。

在示例实施例中，可以将作为EPC架构的标准实体的安全网关(SeGW)520添加到ISW-GW 291。它可以位于HeNB/TWAN和ISW-GW之间的接口处，以保证访问EPC的安全。

用于ISW系统间移动性的TWAN、MME和HeNB-GW扩展

如上所述，已经修改或扩展了包括例如TWAN、MME和HeNB-GW的现有系统组件，以便支持所公开的系统和方法。

与3GPP版本12SaMOG phase-2增强一致的所公开的系统和方法支持“具有多PDN能力”的TWAN场景。在多PDN TWAN场景中，UE 262和网络可以经由TWAN 212支持多个同时的PDN连接。对于多PDN TWAN情况场景，UE 262经由EAP信令与3GPP AAA服务器218发起WLAN附着过程。经由与TWAN 212的WLAN控制协议(WLCP)信令发起PDN连接建立过程。

为了支持本文公开的处理，可信WLAN 210使用在控制平面中的GTPv2-C和在用户平面中的GTP-U经由“S1a”接口292与“启用ISW的”HeNB-GW——即“ISW GW”290通信。

作为ISW网络配置过程的一部分，管理系统将WLAN 210引导到适当的安全网关(SeGW)和ISW GW 290。为了简单起见，如图5所示，本公开认为SeGW 520与ISW-GW 290并置。对于独立HeNB和WLAN的情况，可以与SeGW建立分开的安全关联。

根据所公开的实施例的方面，在启用了ISW GW 290的TWAN 212场景中，UE 262和3GPP AAA服务器218中的协议扩展支持交换用于可信WLAN 210接入的附加EAP信令信息。另外，在启用了ISW GW的TWAN场景中，UE 262和可信WLAN 212中的协议扩展支持在用于TWAN接入的SWw接口上交换附加的基于WLCP的信令。

根据所公开的实施例的另一方面，已经修改或扩展了可信WLAN 210和HeNB-GW290，以支持在TWAN 212和扩展HeNB-GW(即ISW GW 290)之间的、具有新的GTPv2-C控制平面和GTP-U用户平面过程的新的S1a接口292。

在MME中的协议扩展支持扩展S1-AP过程，该扩展S1-AP过程用于TWAN到PDN连接和系统间业务管理。

在所公开的系统和方法的示例实施例中，使用可能具有一些增强的STa、SWx和S6a接口，按每个现有标准机制发生认证和安全过程。例如，可以在3GPP AAA服务器318和TWAN212之间扩展STa(STa')接口，以实现附加的基于ISW的信息的交换。类似地，可以扩展HSS270和3GPP AAA服务器218之间的SWx(SWx')接口，以实现附加的基于ISW的信息的交换。此外，可以扩展HSS 270和MME 234之间的S6a(S6a')接口，以实现附加的基于ISW的信息的交换。

协议架构

如从以上讨论所注意到的，所公开的系统和方法使用现有的协议和接口。然而，在几个实例中，已经扩展了现有的协议和接口以便支持所公开的处理。此外，在少数情况下，已经创建了新的协议和接口。图6描绘了与所公开的实施例一致的示例协议栈。如图所示，扩展接口S1-MME'在MME 234和ISW-GW 290之间操作。在S1-MME接口上使用并且表示为“Ex-S1-AP”的S1-AP协议可以被扩展以提供如本文所述的处理。关于在TWAN 212和ISW GW 290之间新出现的S1a接口，可以扩展GTPv2-C和UDP/SCTP协议以支持所公开的处理。

图7描绘了与所公开的实施例一致的示例协议栈。在示例实施例中，S1a接口292已经被引入并且在用户平面上提供用于通过TWAN 212向ISW GW 290进行通信的接口。在示例情况下，可以扩展GTP-U协议以便支持通过S1a接口的通信。ISW GW 290和SGW 238之间的S1-U'接口237已经被扩展以提供对LTE和TWAN二者接入的支持。

以下讨论示出了在支持所公开的系统和方法的方面可以对现有Diameter、WCLP、NAS、GTP和S1-AP协议进行的一些增强。

Diameter协议扩展

根据所公开的实施例的一个方面，Diameter信令可以被扩展以允许TWAN 212将其扩展能力通信给3GPP AAA服务器218。例如，“接入类型”信息元素可以被扩展为包括作为潜在接入类型之一的“ISW使能TWAN”。TWAN能力还指示其到ISW GW的连接性。

下面的图表总结了可以并入所公开的实施例的各方面中的各种Diameter扩展。

WLCP协议扩展

通常，其内容通过引用并入本文的3GPP TS 24.008中的定义的NAS会话管理(SM)协议公开了可以用于实现本文公开的系统和方法的WLCP协议。根据一个实施例，可以根据需要调整激活PDP上下文请求/接受/拒绝和去激活PDP上下文请求/接受消息类型以适应所描述的处理。WLCP阶段3规范是3GPP TS 24.244，其内容通过引用整体并入本文。

关于“多PDN”场景中的系统间切换，针对SaMOG阶段2描述的WLCP信令支持使用“切换”请求类型以及用于待被切换至的PDN连接的“APN”的标识。结合对系统间多连接的请求的处理，可以定义用于“多连接”的新指示符，其包括用于将与其进行连接的PDN连接的“APN”。

下面的图表总结了可以并入所公开的系统和方法的实施例中的WCLP扩展。

NAS协议扩展

关于非接入层(NAS)协议，定义了用于“多连接”的新指示符。当UE具有经由TWAN的现有PDN连接时，UE可以经由对3GPP TS 23.401中规定的LTE附着和PDN连接过程的扩展来请求“多址连接”，上述LTE附着和PDN连接过程通过引用并入本文。除了初始附着和切换指示之外，所公开的系统和方法可以采用多连接指示。

下面的图表总结了可以并入所公开的系统和方法的实施例中的NAS扩展。

GTPv2-C协议扩展

还可以结合本文公开的系统和方法来扩展GTPv2-C协议。例如，除了现有的“切换指示”之外，GTP-C“创建会话请求”中的指示标志可以被扩展为包括“多连接”的值。诸如也可以经由GTPv2-C信令将UE MAC地址和VLAN ID的附加信息传送到ISW GW。

下面的图表总结了可并入所公开的系统和方法的实施例中的GTPV2-C扩展。

S1-AP协议扩展

S1-AP协议可以被扩展为传输基于GTPv2-C的“创建会话请求”和“创建会话响应”消息。除了“切换”之外，GTP-C“创建会话请求”中的指示标志可以被扩展为包括“多连接”的值。此外，诸如UE MAC地址和VLAN ID的附加信息可以被传达用于MME所进行的路由决定。

下面的图表总结了可并入所公开的系统和方法的实施例中的S1-AP扩展。

集成小小区WiFi(ISW)处理

上面结合图4-7描述的系统适于在集成WLAN和HeNB/LTE网络中提供系统间移动性。所公开的示例实施例包括ISW GW 290，其提供用于HeNB 230和WLAN 212两者接入EPC214的PDN的控制平面和用户平面。新接口“S1a”292支持TWAN 212和ISW GW 290之间的控制平面和用户平面通信。ISW GW 290通过SW-MME'的控制平面接口235与MME 234交互，并且通过S1-U'用户平面接口237与SGW 238通信。控制平面接口SW-MME'235基本上作为现有的SW-MME接口来操作，但是已经被扩展以适应用于WLAN和HENB/LTE接入的控制平面处理。用户平面接口S1-U'237基本上作为先前的S1-U接口来操作，但是已经被扩展以处理与HeNB和WLAN接入相关的GTP-U数据。

图8-12描绘了用于由诸如上面结合图4-7描述的示例系统执行的示例处理的流程图。更具体地，图8描绘了与ISW GW 290和集成MME234和SGW 238相关的处理，从而向用户设备(UE)262提供了通过HeNB/LTE接入网络230或TWAN 212对于分组数据网络(PDN)的能力的访问。图9和图11描绘了用于与UE 216和PDN 222之间的现有通信连接相关联的处理的流程图，从而从HeNB/LTE接入网络230或TWAN212中的一个切换到另一个。图10和12描述了与ISWGW 290和集成MME 234和SGW 238相关联的处理的流程图，从而提供了同时保持在UE 262和分组网络222之间的两个通信路径，一个经由HeNB/LTE接入网络230，一个经由TWAN 212。

TWAN经由ISW网关连接到EPC

所公开的系统适于建立经由TWAN到PDN的通信路径。这些系统还适于将通过HeNB网络发起的通信会话切换到TWAN。同样地，所公开的系统适于同时维持通过HeNB网络和TWAN二者的通信路径。下面结合图8-10讨论与这些中的每一个相关联的处理。

经由ISW网关初始连接到EPC

在UE可以与PDN或EPC通信之前，UE必须附着到PDN或EPC。所公开的系统和方法支持经由TWAN 212的附着。

一般来说，附着处理涉及UE 262使用ISW GW 290经由可信WLAN 212连接到EPC214。图8是描绘与通过TWAN 212发起的附着过程相关联的示例处理的流程图。参考图8，在步骤0，建立S1a传输网络层(TNL)，或者确认已经在TWAN(WLAN AN)212和ISW GW 290之间建立了S1a传输网络层(TNL)。可以经由例如OAM过程来建立TNL。

在步骤1，UE 262关联到作为运营商的可信WLAN接入网络(TWAN)212的一部分的WiFi接入点(AP)210。在示例实施例中，根据标准IEEE 802.11过程和经由SWw接口发生关联。UE 262可以基于预配置的信息、ANDSF策略、ANQP信令等发现并尝试与该WiFi AP 210相关联。在UE 262已经具有经由LTE接入而到不同PDN的正在进行的连接的情况下，经由WiFi添加的连接可以被认为是MAPCON的实例，由此经由同时使用蜂窝和WiFi接入来维持到多个PDN的连接。下面结合图10A-B讨论这种情况。

在步骤2，使用现有的标准过程经由TWAN 212中的TWAP 264功能来执行EAP认证。假设EAP有效载荷包含根据在TR 23.852 v12.0.0中所描述的SaMOG phase-2解决方案触发使用WLCP协议的指示，SaMOG phase-2解决方案的内容通过引用整体并入本文。

在步骤3，UE 262基于SaMOG阶段2“WLAN控制协议”(WLCP)请求PDN连接。在示例场景中，UE 262可以请求到其当前未连接所至的PDN的连接。该请求可以使用如上所述的基于WLCP的协议，该协议在TWAN 212的WLAN AN 210功能中终止。

在步骤4，TWAN 212中的WLAN AN 210功能将PDN连接请求翻译成基于GTPv2-C的创建会话请求消息，TWAN 212通过新定义的S1a接口292将该消息通信给ISW GW 290。

在步骤5，ISW GW 290通过扩展的S1-MME'接口235向所选择的MME 234通信GTPv2-C创建会话请求消息。

在步骤6，MME 234生成并通过扩展的S11'(“prime(首要)”)接口向SGW 238发送GTPv2-C创建会话请求消息。在示例实施例中，消息包括APN、IMSI、RAT类型(例如，ISW-WLAN)、BSSID、SSID等。

在步骤7，SGW 238生成并通过S5接口向所选择的PGW 222发送GTPv2-C创建会话请求消息。在示例场景中，消息可以包括RAT类型是ISW-WLAN的指示。

在步骤8，在实现动态策略和计费控制(PCC)的情况下，PGW 222将会话建立通信到策略和计费规则功能(PCRF)，以便检索QoS和计费规则。此后，PGW 222可以强制执行所检索的规则。在该场景中，没有实现动态PCC，该规则可以所在PGW 222中预先配置的。当PGW 222将会话建立通信给PCRF时，它可以通信RAT类型是ISW-WLAN。

在步骤9，PGW 222使用S6b接口，以用对于UE 262相关联的PGW连接信息来更新3GPP AAA服务器218。此外，它还提供相关联的SGW 238信息。3GPP AAA服务器218随后经由SWx接口用接收到的信息更新归属订户系统(HSS)270。

在步骤10，PGW 222通过S5接口将GTPv2-C创建会话响应消息通信到SGW 238。该通信可以包括GTP隧道信息、承载参数和分配的UE IP地址。作为通信的结果，在PGW 222和SGW238之间建立GTP隧道。

在步骤11，SGW 238通过扩展的S11'(“prime(首要)”)接口向MME 234通信GTPv2-C创建会话响应消息。

在步骤12，MME 234通过扩展的S1-MME接口向ISW GW 290通信GTPv2-C创建会话响应消息。该消息可以包括例如GTP隧道信息、承载参数和所分配的UE IP地址。

在步骤13，ISW GW 290通过新定义的S1a接口292向WLAN AN 210通信GTPv2-C创建会话响应消息。该消息提供已成功建立所请求的PDN连接的通知。

在步骤14，WLAN AN 210通过SWw接口经由基于WLCP的协议向UE 262通信PDN连接的成功建立。

在步骤15，如果UE 262在上一步骤中没有接收到其IPv4地址，则它可以经由DHCPv4从WLAN AN接收IPv4地址。此后，WLAN AN 210可以经由ISW GW 290和SGW 238在UE262和PGW 222之间路由分组。

从HeNB到可信WLAN的内部ISW GW切换

在一些情况下，可能期望具有经由HeNB连接而到PDN的现有通信路径的UE将数据流从现有通信路径切换到经由TWAN连接的新的连接路径。转换连接路径的过程可以被称为“切换”。在示例情形中，UE 262发起TWAN 212附着，以便建立与UE 262已经经由HeNB连接到的PDN的连接230。假设没有经由TWAN 212到该PDN的其他现有连接，并且TWAN 212经由用于HeNB连接的相同ISW GW 290连接到EPC 214。一旦建立了TWAN 212连接，则UE 262释放相关联的HeNB 230连接，从而完成从HeNB 230到TWAN 212的切换。在示例实施例中，使用如本文所公开的ISW GW 290内优化，朝向SGW 238和PGW 222的现有GTP隧道被重新用于经由TWAN212的通信。

图9A-B呈现了描绘与执行从现有HeNB230连接到可信WLAN212连接的切换相关联的示例处理的流程图。

在步骤0，如图9A所示，在TWAN(WLAN)212和ISW GW 290之间建立或确认已经建立了S1a传输网络层(TNL)连接。在示例实施例中，可以使用例如OAM过程来建立连接。

在步骤1，在示例场景中，UE 262已经正使用通过SGW 238和PGW 222经由ISW GW290到PDN的HeNB 230接入。在示例实施例中，连接由以下各项的级联组成：1)UE 262和HeNB230之间的Uu接口上的LTE无线承载；2)通过HeNB 230和ISW GW 290之间的S1接口的GTP隧道，3)通过ISW GW 290和SGW 238之间的S1接口的GTP隧道，以及4)通过SGW 238和PGW 222之间的S5接口的GTP隧道。在该示例场景中，ISW GW 290提供HeNB GW的标准功能。

在步骤2，UE 262发现作为运营商的TWAN 212的一部分的WiFi AP 210，并且选择将现有的PDN连接从HeNB 230切换到TWAN 212。UE 262可以基于任何合适的信息发现并尝试与这个WiFi AP 210的关联，该信息包括例如预配置信息、ANDSF策略、ANQP信令等。

在步骤3，UE 262通过SWw接口使用标准IEEE 802.11过程来关联到WiFi接入点(AP)210。

在步骤4，使用现有的标准过程经由TWAN 212的TWAP 264功能来执行EAP认证。在示例实施例中，EAP有效载荷包含信息，该信息触发根据在TR 23.852v12.0.0中描述的SaMOG阶段2解决方案而使用基于WLCP的协议，该SaMOG阶段2解决方案的内容通过引用并入本文。

在步骤5，UE 262基于SaMOG阶段2“WLAN控制协议(WLCP)”请求PDN连接。该请求包括指示请求“切换”的信息，以及用于存在于HeNB上的当前PDN连接的接入点名称(APN)。

在步骤6，TWAN 212中的WLAN AN 210功能将PDN连接请求翻译为基于GTPv2-C的创建会话请求消息，并通过新提出的S1a接口292将消息通信到ISW GW 290。在示例场景中，该消息可以包括APN、IMSI、RAT类型(例如、ISW-WLAN)、BSSID、SSID等)以及“切换”指示。

在步骤7，如图9A所示，ISW GW 290通过扩展的S1-MME接口235向MME 234通信GTPv2-C创建会话请求消息。在示例场景中，消息可以包括APN、IMSI、RAT类型(例如、ISW-WLAN)、BSSID、SSID等以及“切换”指示。

参考图9B，步骤8-12操作以向其他网元通知系统间事件。结合例如对适当方因通过连接通信数据而进行计费，该通知处理可以是有用的。

在步骤8，MME 234生成并通过扩展的S11'(“prime(首要)”)接口向SGW 238发送GTPv2-C创建会话请求消息。与正用于现有PDN连接的SGW 238相同的SGW 238用于实现切换。在示例场景中，消息可以包括APN、IMSI、RAT类型(例如，ISW-WLAN、BSSID、SSID等)以及该请求涉及“切换”的指示。

在步骤9，SGW 238将具有对于现有APN的“切换”指示的创建会话请求消息通信到PGW 222。与用于现有PDN连接的PGW 222相同的PGW 222用于实现切换。当PGW 222看到具有“切换”指示的创建会话请求消息时，PGW 222使用现有的GTP隧道，而不是与SGW 238创建新的一个GTP隧道。创建会话请求消息提示PGW 222通知PCRF在接入网络中的变化，使得发生适当的策略和计费。

应当理解，通信到PGW 222的创建会话请求消息可以是可选的，因为PGW 222不一定需要被告知关于接入网络的改变。在替代实施例中，可以在SGW 238的计费记录中记录接入网络的改变。可以稍后在计费系统中使SGW 238和PGW 222的计费记录协调一致。

在又一个实施例中，SGW 238可以经由SGW 238和PCRF 294之间的新接口向PCRF294直接通知接入网络的改变。在这种情况下，PCRF可以在必要时更新PGW。

再一次参考图9B，在步骤10，如果实现了动态策略和计费控制(PCC)，则PGW 222将会话建立通信到策略和计费规则功能(PCRF)294，以便检索QoS和计费规则。由于包括了“切换”指示，PGW 222与PCRF 294执行PCEF发起的IP-CAN会话修改过程，以获得将要实施的策略和计费规则。PGW 222然后可以实施这些规则。如果没有实现动态PCC，则可以在PGW 222中预先配置这样的规则。

在步骤11，PGW 222通过S5接口将GTPv2-C创建会话响应消息通信到SGW 238。该消息可以包括例如GTP隧道信息、承载参数和分配的UE IP地址。在示例实施例中，消息包括先前分配给UE 262的IP地址。

在步骤12，SGW 238通过扩展的S11'接口将GTPv2-C创建会话响应消息通信到MME234。该消息包括GTP隧道信息、承载参数和对于UE 262先前分配的IP地址。

在步骤13，MME 234通过扩展的S1-MME'接口235将GTPv2-C创建会话响应消息通信到ISW GW。该消息包括GTP隧道信息、承载参数和对于UE先前分配的IP地址。

在步骤14，ISW GW 290通过新提出的S1a接口292将GTPv2-C创建会话响应消息通信到WLAN AN 210。该消息包括GTP隧道信息、承载参数和对UE先前分配的IP地址。随着该步骤的完成，建立ISW-GW 290和WLAN AN 210之间的GTP隧道。

在步骤15，WLAN AN 210通过SWw接口经由基于WLCP的协议将成功的PDN连接建立通信给UE 262。在示例实施例中，通信包括先前分配的UE IP地址。

在步骤16，WLAN AN 210能够经由ISW GW 290和SGW 238在UE 262和PGW 222之间路由分组。

在步骤17，UE 262发起UE 262和HeNB 230之间的无线电承载的释放。

在步骤18，UE 262和ISW GW290唯一地经由TWAN 212中的WLAN AN 210发送和接收相关联的PDN分组。

经由TWAN与现有HeNB的ISW GW内多连接

在一些情况下，可期望具有经由HeNB 230连接而到PDN 222的现有通信路径的UE262向PDN添加经由TWAN 212连接的另一通信路径。将连接添加到现有通信路径的处理可以被称为生成“多连接”。

在示例场景中，当UE 262经由TWAN 21进行附着，以经由其已经经由HeNB 230连接到的ISW GW 290来建立PDN连接时，可以建立多连接。一旦建立了TWAN 212连接，UE 262维持两个连接并且根据本地存储的策略、信号条件等将特定上行链路IP业务流的传输分配给TWAN 212或HeNB 230。虽然可以在逐个分组地基础上改变接入，但预期只要条件允许，将在稳定的时间段内使用特定的接入选择。

关于控制平面，MME 234向ISW GW 290提供业务路由策略。在用户平面中，ISW GW290对用于所接收的上行链路IP分组的接入进行跟踪，并且基于策略，可以经由相同的路径发送相关联的下行链路分组。用于确定采用哪个连接的策略可以指示基于例如相应5元组的选择，5元组为源IP地址、源端口号、目的地IP地址、目的地端口号和/或例如TCP，UDP等的传输层协议。在替代实施例中，在没有MME提供的策略的情况下，ISW GW 290可以基于其自身标准来选择通信路径，该标准例如为通信路径之间的负载均衡。

可以根据网络相关标准、UE相关标准或两者来设置业务路由策略。例如，在网络相关策略中，MME 234可以决定与另一个相比优选具有较低利用率的空中接口。通过这样做，它实现了负载均衡目标。另一方面，在UE相关策略中，MME 234可以确定利用实现目标用户服务质量(QoS)的特定空中接口。

图10A-B呈现了描绘与通过将TWAN 212连接添加到现有HeNB230连接来在UE 262和PDN 22之间创建多连接相关联的示例处理的流程图。

参考图10A，如步骤0所示，在TWAN(WLAN AN)212和ISWGW 290之间建立或确认已经建立了S1a传输网络层(TNL)连接。可以例如使用OAM程序来建立该连接。

在步骤1，建立UE的连接，其使用经由ISW GW到特定PDN的HeNB接入。在示例场景中，连接包括以下各项的级联：1)UE 262和HeNB 230之间的Uu接口上的LTE无线承载；2)通过HeNB 230和ISW GW 290之间的S1-U接口的GTP隧道；3)通过ISW GW 290和SGW 238之间的S1-U接口的GTP-U隧道；以及4)通过SGW 238和PGW 222之间的S5接口的GTP隧道。

在步骤2，UE 262发现属于运营商的TWAN 212的WiFi AP并选择建立到现有PDN222的多址连接。UE 262可以以任何合适的方式发现并尝试与该WiFi AP 210关联，该方式包括例如使用预先配置的信息，ANDSF策略，ANQP信令等。在一个示例场景中，UE 262可以基于本地策略和条件来确定发起多址PDN连接，例如，信号强度，感知到的拥塞，电池电量等。

在步骤3，UE 262关联到作为运营商的可信WLAN接入网(TWAN)212的一部分的WiFi接入点(AP)210。在示例场景中，该关联经由SWw接口通过标准IEEE 802.11过程发生。

在步骤4，使用现有的标准过程来执行EAP认证。在示例实施例中，EAP有效载荷包括根据TR 23.852v12.0.0中描述的SaMOG阶段2解决方案触发使用基于WLCP的协议的指示，SaMOG阶段2解决方案的内容通过引用整体并入本文。

在步骤5，UE 262基于SaMOG阶段2“WLAN控制协议(WLCP)”请求PDN连接。在示例场景中，UE 262在请求中包括用于经由现有HeNB/LTE连接而接入的特定PDN的APN。该请求还可以包括可以由EPC 214使用的“多连接”指示符，以便为UE 262通过TWAN 212访问PDN 222而分配与当前正用于通过HeNB 230进行访问的IP地址相同的IP地址。

在步骤6，TWAN 212中的WLAN AN 210功能将PDN连接请求翻译为基于GTPv2-C的创建会话请求消息，并且通过新定义的S1a接口292将消息通信到ISW GW 290。在示例实施例中，消息可以包括APN、IMSI和RAT类型(例如ISW-WLAN、BSSID、SSID等)。该请求还可以包括指示该请求是建立“多连接”的信息以及访问路由策略。

在图10A中示出的步骤7，ISW GW 290生成并通过扩展的S1-MME'接口235向MME234发送基于GTPv2-C的创建会话请求消息。在示例实施例中，消息可以包括APN、IMSI和RAT类型(例如ISW-WLAN、BSSID、SSID等)。该请求还可以包括指示该请求是建立“多连接”的信息以及访问路由策略。

参考图10B，步骤8-12操作以向其他网元通知系统间事件。结合例如对适当方因通过连接通信数据而进行计费，该通知处理可以是有用的。

在步骤8，MME 234通过扩展S11'(“首要(primary)”)接口向SGW 238通信基于GTPv2-C的创建会话请求消息。与正用于现有PDN连接的SGW 238相同的SGW 238用于实现多连接。在示例场景中，消息包括APN、IMSI、RAT类型(例如、ISW-WLAN、BSSID、SSID等)以及该请求涉及“多连接”的指示。

在步骤9，SGW 238将创建会话请求与针对现有APN的“多连接”指示通信到PGW222。与正用于现有PDN连接的PGW 222相同的PGW222用于实现形成多连接。当PGW 222识别具有“多连接”指示的创建会话请求消息时，PGW 222使用现有SGW GTP隧道，而不是与SGW创建新的一个SGW GTP隧道。创建会话请求消息提示PGW 222向PCRF 294通知附加TWAN接入，使得发生适当的策略和计费。

应当理解，通信创建会话请求消息可以是可选的，因为PGW 222不一定需要接收关于接入网络中的改变的指示。在替换实施例中，SGW 238可以经由SGW 238和PCRF 294之间的新接口向PCRF 294直接通知接入网络的改变。在这种情况下，PCRF 294可以在必要时更新PGW 222。

在步骤10，如果实现动态策略和计费控制(PCC)，则PGW 222将TWAN 212会话建立通信到策略和计费规则功能(PCRF)294，以便检索QoS和计费规则。由于包括“多连接”指示，PGW 222利用PCRF 294执行PCEF发起的IP-CAN会话修改过程，以获得将要实施的策略和计费规则。PGW 222然后可以实施这些规则。如果没有实现动态PCC，则可以在PGW 222中预先配置这样的规则。

在步骤11，PGW 222通过S5接口将GTPv2-C创建会话响应消息通信到SGW 238。该消息可以包括例如GTP隧道信息、承载参数和分配的UE IP地址。该消息还包括先前为UE分配的IP地址。

在步骤12，SGW 238通过扩展的S11'接口将基于GTPv2-C的创建会话响应消息通信到MME 234。该消息包括GTP隧道信息、承载参数和先前为UE分配的IP地址。

在步骤13，MME 234通过扩展的S1-MME的接口235将基于GTPv2-C的创建会话响应消息通信到ISW GW 290。该消息包括GTP隧道信息、承载参数和先前分配的IP地址。在示例实施例中，消息还可以包括多连接接入路由策略，其可以由ISW GW 290用于选择在TWAN或HeNB连接上路由数据。

在步骤14，ISW GW 290通过新提出的S1a接口292向TWAN 212中的WLAN AN 210功能通信基于GTPv2-C的创建会话响应消息。该消息包括GTP隧道信息、承载参数和先前分配的UE 262的IP地址。随着该步骤的完成，建立ISW GW 290和WLAN AN 210之间的GTP隧道。

在步骤15，WLAN AN 210通过SWw接口经由基于WLCP的协议将成功的PDN连接建立通信到UE 262。在示例实施例中，通信包括先前分配的UE IP地址。

在步骤16，TWAN 212能够经由ISW GW 290和SGW 238在UE 262和PGW 222之间路由分组。

在步骤17，UE 262可以经由ISW GW 238通过TWAN 212或HeNB 230将分组路由到PDN 222。同样地，ISW GW 290可以通过TWAN 212或HeNB 230将分组路由到UE 262。

经由ISW网关到EPC的HeNB连接

结合图4-9的上述讨论主要集中于已经经由TWAN发起的到PDN 222的连接。然而，所公开的系统和方法也适用于经由HeNB/LTE接入网络发起的连接。

使用ISW GW经由HeNB的初始EPC附着

在所公开的系统和方法中，基本上如现有3GPP标准中定义的那样执行经由LTE(H)eNB接入网络的初始附着。经由(H)eNB的初始附着利用标准MME 234和SGW 238以及基准EPC架构和协议。然而，在用于集成小小区和WiFi接入的所公开的系统和方法中，与现有处理的一个偏离是MME 234为初始LTE接入分配启用ISW的SGW 238的能力。作为由HSS 270经由S6a接口提供的扩展信息的一部分，MME 234知道了该信息。

UE发起的从TWAN到HeNB的ISW GW内切换

上面结合图9描述了从HeNB/LTE连接到TWAN连接的SGW内切换的过程。所公开的系统和方法同样适于支持从TWAN连接到HeNB/LTE连接的切换。图11A-C示出了结合从TWAN连接到LTE连接的切换过程执行的示例处理。

3GPP标准支持两种形式的系统内LTE切换(例如，从一个eNB通信路径切换到另一eNB通信路径)：1)基于S1的切换；和2)基于X2的切换。在将要执行切换并且不同的SGW正服务于源eNB和目标eNB的情况下，还规定了所需的SGW“重定位”过程。LTE内切换通常是网络发起的，并且通常基于报告给(H)eNB的UE测量。

关于系统间LTE切换，根据当前3GPP标准，系统间切换(例如，从TWAN连接切换到eNB连接)是UE发起的。在本文公开的系统和方法中，HeNB/WLAN切换可以利用S1a接口292。

在示例场景中，可以假设经由UE与TWAN之间的WLAN链路、TWAN与ISW GW之间的GTP隧道、ISW GW与SGW之间的GTP隧道以及SGW和PGW之间的另一GTP隧道PDN连接已经存在。在示例实施例中，在将从ISW GW到UE的隧道的部分替换为经由HeNB的新隧道部分的同时，切换过程重新使用现有隧道的部分(例如，朝向SGW和PGW的GTP隧道)。

一旦建立了HeNB连接，MME释放相关联的TWAN连接，从而完成从TWAN到HeNB的切换。然而，基于本公开中的ISW GW内优化，重新使用朝向SGW和PGW的GTP隧道。

图11A-C描绘了与从TWAN 212到HeNB 230的ISW GW内切换相关联的示例处理的流程图。

参考图11A，在步骤1，UE 262使用TWAN 212，以如上所述地经由ISW GW 290连接到PGW 222。在示例实施例中，连接包括以下各项的级联：1)通过在UE和TWAN之间的SWw接口的WLAN链路；2)通过在TWAN和ISW GW之间的新建议的S1a接口的GTP隧道；3)通过ISW GW和SGW之间的S1接口的GTP隧道；以及4)通过在SGW和PGW之间的S5接口的GTP隧道。UE 262的TWAN-ISWGW-SGW连接信息可以存储在HSS 270中。

在步骤2，UE 262确定或选择将其当前PDN 222连接(即，切换)从TWAN 212转移到HeNB 230。在示例实施例中，UE 262可以使用接入网络发现和选择功能(ANDSF)策略来确定操作过程。

在步骤3，UE 262生成附着请求消息并通过HeNB 230将其通信到MME 234。在示例实施例中，消息包括附着类型和接入点名称(APN)。APN可以是与TWAN 212中的PDN 222连接相对应的若干可能APN中的任何一个。该消息还可以包括该请求用于“切换”的指示。由HeNB230经由ISW GW 290将该消息路由到MME 234。

在步骤4，MME 234联系HSS 270并认证UE 262。

在步骤5，在成功认证之后，MME 234执行位置更新过程并从HSS 270检索订户数据。在请求用于切换的情况下，传送到MME 234的PGW 222地址存储在MME的PDN订阅上下文中。MME 234经由从HSS 270获得的订户数据接收用于UE的TWAN PDN连接的信息。在示例实施例中，HSS 270包括将MME 234和SGW 238标识为“启用ISW”的信息。或者，当通过TWAN 212认证UE 262的同时，UE 262可以已经触发HSS 272将更新的订户信息发送到MME 234。

如图11B所示，步骤6-10操作以向其它网元通知系统间事件。结合例如对适当方因通过连接通信数据而进行计费，该通知处理可以是有用的。

在步骤6，MME 234选择APN、SGW和PGW。在HeNB 230可以由与TWAN 212的SGW 233相同的SGW 233服务的情况下，MME 234生成创建会话请求(包括IMSI、MME上下文ID、PGW地址、APN和“切换”指示)消息并将其通信到选择的SGW 238。

在步骤7，SGW 238向PGW 222通信创建会话请求(“切换”指示)消息。在正在执行对现有PDN 222连接的SGW内切换的情况下，使用相同的PGW 222。因此，当PGW 222看到具有系统间“切换”指示和与TWAN的现有会话的APN相同的APN的创建会话请求消息时，PGW 238使用现有的GTP隧道，而不是与SGW创建新的一个GTP隧道。该消息导致向PCRF 294通知接入的改变，使得发生适当的策略和计费。

在步骤8，由于包括“切换”指示，PGW 222与PCRF 294执行PCEF发起的IP-CAN会话修改过程，以获得将要实施的策略和计费规则。

在步骤9，PGW 222用创建会话响应消息来响应于SGW 238。在示例实施例中，消息包括分配给UE 262以用于TWAN 212接入的IP地址或前缀。该消息还可以包括通过TWAN 212为PDN连接分配的计费ID。

在步骤10，SGW 238向MME 234返回创建会话响应消息。该消息例如包括UE的IP地址。

参考图11C，在步骤11，MME 234通过ISW GW 290经由初始上下文请求，发起在HeNB230和SGW 238之间的接入承载建立。这导致在UE 262和HeNB 230之间的无线承载建立。

在步骤12，HeNB 230经由ISW GW 290将初始上下文建立响应通信到MME 234。

在步骤13，MME 234通过经由ISW GW 290向TWAN 212通信删除承载请求来发起TWAN 212资源分配去激活。TWAN 212利用基于WLCP的PDN断开请求消息来释放UE-TWAN连接。

在步骤14，UE 262经由基于WLCP的PDN断开接受消息向TWAN 212确认释放，并释放WLAN连接。TWAN 212通过经由ISW GW 290向MME 234发送删除承载响应来指示TWAN连接的释放。

经由HeNB与现有TWAN的ISW GW内多连接

在一些情况下，可能期望具有经由TWAN连接而到PDN的现有通信路径的UE向PDN添加经由HeNB连接的另一通信路径。将连接添加到现有通信路径的过程可以被称为生成“多连接”。

在示例场景中，当UE 262经由HeNB 230进行附着以建立与其已经经由TWAN 212连接到的PDN 222的连接时，可以建立多连接。在示例实施例中，MME 234为HeNB 230连接分配与UE的TWAN 212连接正在使用的SGW 238相同的SGW 238。在示例场景中，可以采用基于HSS的策略来处理两个连接上的特定IP数据流。

在一个示例场景中，ISW GW 290已经经由到同一PDN的TWAN 212连接为UE 262服务。一旦建立了HeNB 230连接，则UE 262维持两个连接，并且根据本地存储的策略、信号条件等将特定上行链路IP业务流的传输分配给TWAN 212或HeNB 230。虽然可以在逐个分组的基础上改变即为TWAN或HeNB的特定连接，但预期只要条件允许，将通常在稳定的时间段内使用特定的接入连接。在示例实施例中，基于由MME 234提供的策略，ISW GW 290跟踪用于所接收的上行链路IP分组的通信路径并且经由相同的通信路径发送相关联的下行链路分组(例如，基于相应的5元组)。在另一个实施例中，在没有MME提供的策略的情况下，ISW GW290可以基于其自身标准通过任何接入发送下行链路分组，其自身标准例如为负载均衡。MME 234和ISW GW 290可以先前已经接收到作为TWAN到PDN连接过程的一部分的接入路由策略。

图12A-C呈现了描绘与形成经由TWAN 212和HeNB 230二者的多连接相关联的示例处理的流程图。

参见图12A，如图所示，在步骤1，UE 262具有经由TWAN 212和ISW GW 290到PGW222的建立的数据连接。该连接包括以下各项的级联：1)通过在UE和TWAN之间的SWw接口的WLAN链路；2)通过在TWAN和ISW GW之间的新建议的S1a接口的GTP隧道；3)通过ISW GW和SGW之间的S1接口的GTP隧道；以及4)通过在SGW和PGW之间的S5接口的GTP隧道。UE 262的TWAN-ISW GW-SGW连接信息可以存储在HSS 270中。

在步骤2，UE 262发现HeNB 230，并确定或选择建立到现有PDN 222的多址连接。UE262可以在确定形成多点连接时依赖ANDSF策略。

在步骤3，UE 262向MME 234发送附着请求消息。该消息可以包括例如附着类型和APN。在到现有PDN 222的多址连接的情况下，通信“多连接”附着的新指示。对于“多连接”附着，UE 262包括与TWAN 212中的现有PDN连接相对应的任何一个APN。由HeNB 230将该消息经由ISW GW 290路由到MME 234。

在步骤4，MME 234联系HSS 270并认证UE 262。

在步骤5，在成功认证之后，MME 234执行位置更新过程并从HSS 270检索订户数据。传送到MME 234的PGW 222地址存储在MME的PDN订阅上下文中。MME 234经由从HSS 270检索到的订户数据来接收用于UE的TWAN PDN连接的信息。

参考图12B，步骤6-10操作以向其他网元通知系统间事件。结合例如对适当方因通过连接通信数据而进行计费，该通知处理可以是有用的。

在步骤6，MME 234选择APN、SGW和PGW。在HeNB 230可以由与TWAN 212的SGW 238相同的SGW 238服务的情况下，MME 234生成并且向选择的SGW 238通信创建会话请求(包括IMSI、MME上下文ID、PGW地址、APN、“多连接”指示)消息。

在步骤7，SGW 238向PGW 222通信创建会话请求(“多连接”指示)消息。在其中正在执行到现有PDN的ISW GW 290内多址连接的情况下，使用相同的PGW 222。因此，当PGW 222识别具有“多连接”指示的创建会话请求消息和与TWAN的现有会话的APN相同的APN时，PGW222使用现有的GTP隧道，而不是与SGW 238创建新的一个GTP隧道。该消息导致向PCRF 294通知接入的改变，使得发生适当的策略和计费。

在步骤8，由于包括“多连接”指示，PGW 222与PCRF 270执行PCEF发起的IP-CAN会话修改过程，以获得将要实施的策略和计费规则。

在步骤9，PGW 222用创建会话响应消息来响应于SGW 238。在示例实施例中，该消息包括分配给UE 262用于TWAN 212接入的IP地址或前缀。该消息还可以包括为通过TWAN212的PDN连接分配的计费ID。

在步骤10，SGW 238向MME 234返回创建会话响应消息。该消息例如包括UE 262的IP地址。

参考图12C，在步骤11，MME 234通过ISW GW 290经由初始上下文请求来发起HeNB230和SGW 238之间的接入承载建立。这导致UE 262和HeNB 230之间的无线承载建立。

在步骤12，HeNB 230经由ISW GW 290向MME 234发送初始上下文建立响应。

在步骤13，UE 262通过TWAN 212或HeNB 230经由ISW GW 290将分组路由到PDN。类似地，ISW GW 290通过TWAN 212或HeNB 210向UE 262路由分组。

3GPP经由ISW-GW与不可信WLAN进行互通

在上面讨论的示例实施例中，WLAN被描述为可信WLAN。然而，应当理解，替代实施例可以包括不可信的WLAN。

图13描绘了包括不可信WLAN 1310的示例系统实施例的网络图。如图所示，不可信WLAN 1310可以经由ePDG 1312和ISW-GW 290来接入EPC 214。ePDG 1312作为不可信UE 262和PDN GW 222之间的中间实体来操作。ePDG 1312通过IPSec隧道与UE 262通信。ePDG 1312使用GTP-U隧道协议通过S2b接口与PDN GW 222通信。

接口S1b位于ePDG 1312和ISW GW290之间。在示例实施例中，通过S1b接口通信的控制和数据平面分别是GTPv2-C和GTP-U协议。关于控制平面，并且类似于先前提出的S1a接口，通过S1b接口传送“创建会话请求/响应”消息，并且该消息传达了与上述在TWAN 212(WLAN AN 210到ISW GW 290)上使用的信息相同的信息。关于用户平面，在ISW GW 290和ePDG 1312之间建立GTP隧道。可以使用标准IKEv2协议在ePDG 1312和UE 262之间建立标准IPSec隧道。

下面的图表突出了包括可信WLAN的实施例和包括不可信WLAN的实施例之间的相似和差异。该图示出了在可信和不可信WLAN之间关于协议、接口和消息的相似性。如图所示，在示例实施例中，使用TWAN实施例中的EAP过程来执行UE认证过程，而IKEv2过程用于不可信WLAN实施例。应当理解，关于不可信WLAN实施例，UE 262通过IKEv2向ePDG 1312发送EAP消息。ePDG提取通过IKEv2从UE接收的EAP消息，并将它们发送到3GPP AAA服务器218。

如下表所示，关于建立UE连接，在包括可信WLAN的示例实施例中使用WLCP协议，而在包括不可信WLAN的实施例中使用IKEv2协议在UE和ePDG之间建立IPSec隧道。

关于核心网络的连接，包括可信和不可信WLAN的实施例以类似的方式操作。在这两种情况下，S1a和S1b接口携带相同的“创建会话请求/响应”消息并应用相同的GTP-U数据隧道协议。

图14是描绘在采用不可信WLAN的实施例中与建立初始连接相关联的示例处理的流程图。该处理类似于上面结合图8描述的处理，图8涉及在使用可信WLAN的情况下建立初始连接。可以以类似的方式扩展执行切换和建立多PDN连接。

参考图14，在步骤1，在UE 326和3GPP EPC 214之间使用在TS33.402中定义的IKEv2接入认证过程，其内容通过引用整体并入本文。

在步骤2，UE 262发起IKEv2隧道建立过程。经由如TS 23.402的条款4.5.4中所指定的DNS查询发现UE需要形成到其的IPsec隧道的ePDG IP地址，DNS查询的内容通过引用整体并入本文。UE 262经由IKEv2通过提供APN来请求到特定PDN 222的连接。如TS 23.402[2]的条款4.5.1中所述，3GPP AAA服务器218将PDN GW信息返回到ePDG 1312。

在步骤3，ePDG 1312通过生成并向ISW GW 290通信“创建会话请求”消息来发起会话。步骤3至12类似于上面结合图8所描述的步骤4-13。该处理导致通过S-GW 238和ISW GW290在PDN GW 222和ePDG 1312之间建立GTP-U隧道(参见步骤9、11和12)。

在步骤13，ePDG 1312向UE 262通信与外部AAA服务器218的认证和授权是成功的。

在步骤14，ePDG 1312生成最终IKEv2消息并使用IKEv2配置有效载荷中的IP地址向UE 262传送该消息。现在在UE 262和ePDG 1312之间建立了IPSec隧道。此外，已经建立了从UE 262到PDN GW 222的IP连接。

计算环境示例

图15A是诸如可以用于实现HeNB网络230或WLAN AN 110的示例无线通信设备30的系统图，例如为UE 262或无线基站。如图15A所示，设备30可以包括处理器32、收发器34、发射/接收元件36、扬声器/麦克风38、小键盘40、显示器/触摸板/指示器42、不可移动存储器44、存储器46、电源48、全球定位系统(GPS)芯片组50和其他外围设备52。在示例性实施例中，显示器/触摸板/指示器42可以包括作为用户界面的一部分来操作的一个或多个指示器。应当理解，设备30可以在保持与实施例一致的同时包括前述元件的任何子组合。图15A的设备30可以是使用用于如上所述的系统间移动性系统和方法的服务网关扩展的设备。

处理器32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核相关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、一个或多个专用集成电路(ASIC)、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)电路、任何其他类型和数量的集成电路(IC)和状态机等。处理器32可以执行信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理和/或使设备30能够在无线环境中操作的任何其他功能。处理器32可以耦合到收发器34，收发器34可以耦合到发射/接收元件36。虽然图15A将处理器32和收发器34描述为分开的组件，但应当理解，处理器32和收发器34可以一起集成在电子封装或芯片中。处理器32可以执行应用层程序(例如，浏览器)和/或无线电接入层(RAN)程序和/或通信。处理器32可以例如在接入层和/或应用层处执行安全操作，例如认证、安全密钥协商和/或加密操作。

发射/接收元件36可以被配置为向eNode-B、家庭eNode-B、WiFi接入点等发射信号和/或从其接收信号。例如，在一个实施例中，发射/接收元件36可以是被配置为发送和/或接收RF信号的天线。发射/接收元件36可以支持各种网络和空中接口，例如WLAN、WPAN、蜂窝等。在一个实施例中，例如，发射/接收元件36可以是被配置成发射和/或接收IR、UV或可见光信号的发射器/检测器。在另一个实施例中，发射/接收元件36可以被配置为发射和接收RF和光信号。应当理解，发射/接收元件36可以被配置为发射和/或接收无线或有线信号的任何组合。

另外，尽管在图15A中发射/接收元件36被描绘为单个元件，但是设备30可以包括任意数量的发射/接收元件36。更具体地，设备30可以采用MIMO技术。因此，在实施例中，设备30可以包括用于发送和接收无线信号的两个或更多个发送/接收元件36(例如，多个天线)。

收发器34可以被配置为调制待由发射/接收元件36发射的信号，并解调由发射/接收元件36接收的信号。如上所述，设备30可以具有多模式能力。因此，收发器34可以包括多个收发器，以用于使得设备30能够经由多种RAT进行通信，例如，诸如UTRA和IEEE 802.11。

处理器32可以从诸如不可移动存储器44和/或可移动存储器46的任何类型的合适存储器访问信息并将数据存储在其中。不可移动存储器44可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬盘或任何其它类型的存储器存储设备。可移动存储器46可以包括订户识别模块(SIM)卡、存储棒、安全数字(SD)存储卡等。在其他实施例中，处理器32可以从物理上不位于设备30上的存储器访问信息并将数据存储在其中，该存储器例如在服务器或家庭计算机上。

处理器30可以从电源48接收电力，并且可以被配置为向设备30中的其他组件分配和/或控制电力。电源48可以是用于为设备30供电的任何合适的设备。例如，电源48可以包括一个或多个干电池(例如，镍镉(NiCd)、镍锌(NiZn)、镍金属氢化物(NiMH)、锂离子)、太阳能电池和燃料电池等。

处理器32还可以耦合到GPS芯片组50，其可以被配置为提供关于设备30的当前位置的位置信息(例如，经度和纬度)。应当理解，设备30可以通过任何合适的位置确定方法获取位置信息，同时保持与实施例一致。

处理器32还可以耦合到其它外围设备52，外围设备52可以包括提供附加特征、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52可以包括加速度计、电子罗盘、卫星收发器、传感器、数字照相机(用于照片或视频)、通用串行总线(USB)端口、振动设备、电视收发器、免提耳机、蓝牙模块、调频(FM)无线电单元、数字音乐播放器、媒体播放器、视频游戏播放器模块和因特网浏览器等。

图15B描绘了可以用于实现本文所描述的系统和方法的示例性计算系统90的框图。例如，计算系统1000可以用于实现作为例如在本文中引用的ISW GW 290、MME 234、SGW238、WLAN 210、TWAP 260、PGW 222和3GPP AAA服务器218来操作的设备。计算系统90可以包括计算机或服务器，并且可以主要由计算机可读指令控制，计算机可读指令可以是软件形式，无论何处或者通过何种手段都可以存储或访问这种软件。这样的计算机可读指令可以在中央处理单元(CPU)91内执行以使计算系统90进行工作。在许多已知的工作站、服务器和个人计算机中，中央处理单元91由称为微处理器的单片CPU实现。在其他机器中，中央处理单元91可以包括多个处理器。协处理器81是执行附加功能或辅助CPU 91的与主CPU 91不同的可选处理器。CPU 91和/或协处理器81可以接收、生成和处理与所公开的系统间移动性系统和方法相关的数据，该系统和方法如上所述包括例如结合ISW GW 290、MME 234、SGW238、WLAN 210、TWAP 260、PGW 222和3GPP AAA服务器218所讨论的那种。

在操作中，CPU 91获取、解码和执行指令，并且经由计算机的主数据传输路径系统总线80向其它资源传输信息以及从其他资源传输信息。这种系统总线连接计算系统90中的组件并且限定数据交换的媒介。系统总线80通常包括用于发送数据的数据线、用于发送地址的地址线以及用于发送中断和用于操作系统总线的控制线。这种系统总线80的示例是PCI(外围组件互连)总线。

耦合到系统总线80的存储器装置包括随机存取存储器(RAM)82和只读存储器(ROM)93。此类存储器包括允许存储和检索信息的电路。ROM 93通常包含不易修改的存储数据。可以由CPU 91或其他硬件设备读取或改变存储在RAM 82中的数据。对RAM 82和/或ROM93的访问可以由存储器控制器92来控制。存储器控制器92可以提供地址转换功能，其在执行指令时将虚拟地址转换为物理地址。存储器控制器92还可以提供存储器保护功能，其隔离系统内的处理并将系统处理与用户处理隔离。因此，以第一模式运行的程序可以仅访问由其自己的进程的虚拟地址空间映射的存储器；它不能访问另一进程的虚拟地址空间内的内存，除非已经建立了进程之间的内存共享。

另外，计算系统90可以包含外围设备控制器83，外围设备控制器83负责将指令从CPU 91通信到例如打印机94、键盘84、鼠标95和磁盘驱动器85的外围设备。

由显示控制器96控制的显示器86用于显示由计算系统90生成的视觉输出。这种视觉输出可以包括文本、图形、动画图形和视频。可以用基于CRT的视频显示器、基于LCD的平板显示器、基于气体等离子体的平板显示器或触摸面板来实现显示器86。显示控制器96包括生成发送到显示器86的视频信号所需的电子部件。

此外，计算系统90可以包含网络适配器97，其可以用于将计算系统90连接到诸如PDN的外部通信网络。在实施例中，网络适配器97可以接收和发送与所公开的用于系统间移动性系统和方法的服务网关扩展有关的数据。

因此，申请人已经公开了用于在集成无线网络中的系统间移动性的改进的系统和方法。ISW GW与移动性管理实体(MME)和服务网关(SGW)集成，并且具有与3GPP接入网络和TWAN两者的接口。ISW GW作为用于LTE网络和TWAN两者的公共控制网关和公共用户网关来操作。借助于ISW GW用户设备(UE)能够通过LTE网络或TWAN来访问分组数据网络(PDN)的能力。此外，ISW GW提供UE和PDN之间的现有通信连接从LTE网络或TWAN中的一个切换到另一个。此外，ISW GW支持在UE和分组网络之间同时维持两个通信路径，一个经由LTE网络，一个经由TWAN。

所公开的系统和方法可以产生各种益处。例如，通过使能执行接近网络边缘的系统间移动性过程来提高通信性能。通过最小化对较深核心网络中的信令过程的需要来减少通信等待时间，即最小化朝向PGW的信令过程。当MNO在公共地理区域中部署小小区和WiFi接入二者时，这能够是特别有益的。还通过减少PGW处理负担来提高可扩展性，例如通过向MME和SGW分配一些系统间移动性功能。

建立一个经由LTE并且一个经由WiFi并发连接的能力提高了移动性的鲁棒性并且减少了切换乒乓效应。可以根据需要使得到PDN的备用路径可用，而不会引起切换建立延迟。通过在主数据路径降级时减少会话中断来改善用户体验，在给定小小区和WiFi接入点的有限覆盖的情况下这可以是常见的情况。

应当理解，尽管已经公开了说明性实施例，但是潜在实施例的范围不限于明确阐述的那些。例如，虽然已经主要参考“可信”WLAN接入网络(TWAN)描述了系统，但是预想的实施例也扩展到采用“不可信”WLAN的实施例。此外，应当理解，所公开的实施例不限于本文公开的特定协议和消息格式，而是可以采用任何合适的协议和格式。此外，虽然所公开的实施例参考了ISW GW，但是应当理解，与ISW GW相关联的功能可以并入到另一组件中，例如HeNBGW或MME。

应当理解，可以结合硬件或软件或在适当时结合两者的组合来实现本文描述的各种技术。因此，本文描述的主题的方法和装置或其某些方面或部分可以采取包含在有形介质中的程序代码(即指令)的形式，有形介质例如是软盘、CD-ROM、硬盘驱动器或任何其他机器可读存储介质，其中当程序代码被加载到诸如计算机的机器中并由机器执行时，机器变成用于实践本文所述主题的装置。在程序代码存储在介质上的情况下，可能的情况是，所讨论的程序代码被存储在共同执行所讨论的动作的一个或多个介质上，也就是说，一个或多个介质一起包含执行动作的代码，但是——在存在多于一个的单个介质的情况下——不要求代码的任何特定部分存储在任何特定介质上。在可编程计算机上执行程序代码的情况下，计算设备通常包括处理器、处理器可读的存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)、至少一个输入设备和至少一个输出设备。一个或多个程序可以结合本文所描述的主题实现或利用所描述的处理，例如通过使用API或可重用控件等。这样的程序优选地以高级过程或面向对象的编程语言来实现，以与计算机系统通信。然而，如果需要，可以以汇编或机器语言实现程序。在任何情况下，语言可以是编译或解释语言，并且与硬件实现结合。

虽然示例实施例可以涉及在一个或多个独立的计算机系统或设备的场境中利用本文所描述的主题的各方面，但是本文描述的主题不限于此，而是可以结合诸如网络或分布式计算环境的任何计算环境来实现。此外，可以在多个处理芯片或设备中或跨多个处理芯片或设备实现本文描述的主题的各方面，并且存储器可以类似地跨多个设备被影响。这样的设备可以包括个人计算机、网络服务器、手持设备、超级计算机或集成到诸如汽车和飞机的其他系统中的计算机。

以下是可能出现在上述描述中的与服务级别技术相关的缩略语的列表。

AAA 认证、授权和计费

ANDSF 接入网络发现和选择功能

ANQP 接入网查询协议

AP 接入点

APN 接入点名称

CAPWAP 无线接入点的控制和配置

DHCP 动态主机配置协议

EAP 可扩展认证协议

EAP-AKA EAP认证和密钥协议

EAP-AKA' EAP AKA“prime”

EAPoL LAN上的EAP

EPC 演进分组核心

ePDG 演进分组数据网关

GPRS 通用分组无线服务

GTP GPRS隧道协议

HeNB 家庭演进节点B

HSS 归属订户服务器

IETF 因特网工程任务组

IKEv2 因特网密钥交换协议版本2

IMSI 国际移动订户标识

IP 因特网协议

ISW 集成小小区和WiFi

ISWN 集成小小区和WiFi网络

LTE 长期演进

MAC 介质访问控制

MAPCON 多接入PDN连接

MCN 移动核心网络

MME 移动性管理实体

MNO 移动网络运营商

NAS 非接入层

OAM 操作、管理和维护

PCRF 策略和计费规则功能

PDN 分组数据网络

PGW PDN网关

PMIP 代理移动IP

QoE 体验质量

QoS 服务质量

RAT 无线接入技术

RRC 无线电资源控制

SaMOG GTP上的S2a移动

SCF 小小区论坛

SCTP 流控制传输协议

SGW 服务网关

SNMP 简单网络管理协议

TEID 隧道端点标识符

TWAG 可信WLAN接入网关

TWAN 可信WLAN接入网络

TWAP 可信WLAN AAA代理

UDP 用户数据报协议

UE 用户设备

USIM UMTS订户标识模块

WBA 无线宽带联盟

WFA WiFi联盟

WLAN 无线局域网

WLC 无线局域网控制器

WLCP 无线局域网控制协议

尽管已经用对结构特征和/或方法动作特定的语言描述了主题，但是应当理解，所附权利要求中定义的主题不一定限于上述具体特征或动作。相反，上述具体特征和动作被公开为实现权利要求的示例形式。

Claims (30)

1.一种系统，包括：

可信无线接入网络，所述可信无线接入网络适于向用户设备提供对无线电无线网络的接入；和

集成小小区和WiFi网关，所述集成小小区和WiFi网关与3GPP接入网络通信地耦合，

其中，所述集成小小区和WiFi网关经由第一通信接口与所述可信无线接入网络通信地耦合，所述第一通信接口在所述集成小小区和WiFi网关与所述可信无线接入网络之间接收和发送控制平面数据和用户平面数据，

其中，所述集成小小区和WiFi网关经由第二接口与所述3GPP接入网络通信控制平面数据，并经由第三接口与所述3GPP接入网络通信用户平面数据，

其中，所述集成小小区和WiFi网关经由第四接口与移动性管理实体服务器通信控制平面数据，

其中，所述集成小小区和WiFi网关经由第五接口与服务网关通信用户平面数据，所述服务网关与分组数据网络通信地耦合。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述可信无线接入网络包括可信无线接入网关，所述可信无线接入网关被编程为经由所述第一通信接口与所述集成小小区和WiFi网关通信。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述可信无线接入网络包括无线局域网接入节点，所述无线局域网接入节点被编程为经由所述第一通信接口与所述小小区和WiFi网关通信。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一通信接口是S1a接口。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二通信接口是S1-MME接口，以及所述第三通信接口是S1-U接口。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第四通信接口是S1-MME'接口，以及所述第五通信接口是S1-U'接口。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述可信无线接入网络被编程为在所述小小区和WiFi网关与通信地耦合到所述可信无线接入网络的用户设备之间通信数据。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述小小区和WiFi网关被编程为经由所述第一通信接口将从所述服务网关接收到的数据通信到所述可信无线接入网络。

9.一种系统，包括：

一个或多个计算处理器；

计算存储器，所述计算存储器与所述一个或多个计算处理器通信地耦合，所述计算存储器包括可执行指令，所述可执行指令在由所述一个或多个计算处理器执行时使得所述系统执行操作，所述操作包括：

经由第一通信接口与可信无线接入网络通信控制平面数据和用户平面数据；

经由第二通信接口与3GPP接入网络通信控制平面数据；

经由第三通信接口与3GPP接入网络通信用户平面数据；

经由第四通信接口与移动性管理实体服务器通信控制平面数据；和

经由第五通信接口与服务网关通信用户平面数据，所述服务网关与分组数据网络通信地耦合。

10.根据权利要求9所述的系统，

其中，经由第一通信接口与可信无线接入网络通信控制平面数据和用户平面数据包括：与可信无线接入网关通信控制平面数据和用户平面数据。

11.根据权利要求9所述的系统，

其中，经由第一通信接口与可信无线接入网络通信控制平面数据和用户平面数据包括：与无线局域网接入节点通信控制平面数据和用户平面数据。

12.根据权利要求9所述的系统，其中，所述第一通信接口是S1a接口。

13.根据权利要求9所述的系统，其中，所述第二通信接口是S1-MME接口，以及所述第三通信接口是S1-U接口。

14.根据权利要求9所述的系统，其中，所述第四通信接口是S1-MME'接口，以及所述第五通信接口是S1-U'接口。

15.一种方法，包括：

无线接入网络从用户设备接收建立连接的请求；

所述无线接入网络向集成小小区和WiFi网关通信创建会话的请求；

所述集成小小区和WiFi网关向移动性管理实体通信创建会话的请求；

所述移动性管理实体向服务网关通信创建会话的请求；

所述服务网关向所述移动性管理实体通信响应；

所述移动性管理实体向所述集成小小区和WiFi网关通信响应；

所述集成小小区和WiFi网关向所述无线接入网络通信指示连接已经被建立的响应；和

所述无线接入网络向所述用户设备通信指示连接已经被建立的响应。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括所述无线接入网络向所述用户设备发送因特网协议地址。

17.根据权利要求15所述的方法，还包括所述无线接入网络在所述服务网关和所述用户设备之间路由数据。

18.根据权利要求15所述的方法，其中，从用户设备接收建立连接的请求包括从所述用户设备接收与WiFi接入点相关联的请求。

19.根据权利要求15所述的方法，其中，所述无线接入网络是可信无线接入网络。

20.一种方法，包括：

无线接入网络从用户设备接收建立到无线局域网的连接的请求，所述用户设备具有经由蜂窝通信到分组数据网络的现有连接；

所述无线接入网络生成并向集成小小区和WiFi网关发送创建会话的请求；

所述集成小小区和WiFi网关向所述移动性管理实体发送创建会话的请求；

所述移动性管理实体生成并向选择的服务网关发送创建请求；

所选择的服务网关生成并向选择的PDN网关发送创建会话的请求，所述创建会话的请求包括指示切换由到分组数据网络的所述现有连接使用的现有通信路径的信息；

所选择的服务网关从所选择的PDN网关接收创建会话响应，所述创建会话响应包括与经由蜂窝通信到分组数据网络的所述现有连接相关联地先前分配给所述用户设备的网络地址；

所选择的服务网关将所述创建会话响应发送到所述移动性管理实体；

所述移动性管理实体向所述集成小小区和WiFi网关发送所述创建会话响应；

所述集成小小区和WiFi网关向所述无线接入网络发送所述创建会话响应；和

所述无线接入网络生成并向所述用户设备发送指示已经与所述用户设备建立连接的信息。

21.根据权利要求20所述的方法，还包括所述用户设备经由蜂窝通信发起释放到分组数据网络的所述现有连接。

22.根据权利要求20所述的方法，还包括所述无线接入网络接收数据并向所述用户设备发送数据。

23.根据权利要求20所述的方法，其中，所述无线接入网络是可信无线接入网络。

24.一种计算机实现的方法，包括：

无线接入网络从用户设备接收建立到分组数据网络的无线接入连接的请求，所述用户设备具有使用集成小小区和WiFi网关、移动性管理实体以及服务网关经由蜂窝通信到所述分组数据网络的现有连接，所述请求指示维持所述现有连接；

所述无线接入网络生成并向所述集成小小区和WiFi网关发送创建会话的请求，所述请求指示维持所述现有连接；

所述集成小小区和WiFi网关向所述移动性管理实体发送创建会话的请求；

所述移动性管理实体生成并向所述服务网关发送创建请求，所述请求指示维持所述现有连接；

所述服务网关生成并向选择的PDN网关发送创建会话的请求，所述请求指示维持所述现有连接；

所选择的服务网关从所选择的PDN网关接收创建会话响应，所述创建会话响应包括与所述现有连接相关联地先前分配给所述用户设备的网络地址；

所选择的服务网关向所述移动性管理实体发送所述创建会话响应；

所述移动性管理实体向所述集成小小区和WiFi网关发送所述创建会话响应；

所述集成小小区和WiFi网关将所述创建会话响应发送到所述无线接入网络；和

所述无线接入网络生成并发送指示已经与所述用户设备建立连接的信息。

25.根据权利要求24所述的计算机实现的方法，其中，所述无线接入网络是可信无线接入网络。

26.一种计算机实现的方法，包括：

蜂窝通信网络从用户设备接收附着到所述蜂窝通信网络的附着请求，所述附着请求包括执行切换的指示，所述用户设备具有经由无线接入网络到分组数据网络的现有连接；

所述蜂窝通信网络向集成小小区和WiFi网关通信标识所述附着请求并包括执行切换的指示的消息，

所述集成小小区和WiFi通信附着到移动性管理实体的请求，所述请求包括执行切换的指示；

所述移动性管理实体检索关于经由无线接入网络到分组数据网络的所述现有连接的信息；

所述移动性管理实体生成并向选择的服务网关发送创建请求；

所选择的服务网关生成并向选择的PDN网关发送创建会话的请求，所述创建会话的请求包括指示切换由到分组数据网络的所述现有连接使用的现有通信路径的信息；

所选择的服务网关从所选择的PDN网关接收创建会话响应，所述创建会话响应包括与经由蜂窝通信到分组数据网络的所述现有连接相关联地先前分配给所述用户设备的网络地址；

所选择的服务网关向所述移动性管理实体发送所述创建会话响应；

所述移动性管理实体向所述集成小小区和WiFi网关发送所述创建会话响应；

所述移动性管理实体经由所述集成小小区和WiFi网关向所述蜂窝通信网络通信在所述蜂窝通信网络和所述服务网关之间建立通信路径的请求；和

所述移动性管理实体经由所述集成小小区和WiFi网关向所述无线接入网络通信去激活经由无线接入网络到分组数据网络的所述现有连接的请求。

27.根据权利要求26所述的计算机实现的方法，其中，所述无线接入网络是可信无线网络。

28.一种计算机实现的方法，包括：

蜂窝通信网络从用户设备接收建立到分组数据网络的连接的请求，所述用户设备具有使用集成小小区和WiFi网关、移动性管理实体，以及服务网关经由无线接入网络到分组数据网络的现有连接，所述请求指示维持所述现有连接；

所述蜂窝通信网络向所述集成小小区和WiFi网关通信附着请求，所述附着请求指示维持所述现有连接；

所述集成小小区和WiFi网关向所述移动性管理实体发送创建会话的请求；

所述移动性管理实体生成并向所述服务网关发送创建请求，所述请求指示维持所述现有连接；

所述服务网关生成并向选择的PDN网关发送创建会话的请求，所述请求指示维持所述现有连接；

所选择的服务网关从所选择的PDN网关接收创建会话响应，所述创建会话响应包括与所述现有连接相关联地先前分配给所述用户设备的网络地址；

所选择的服务网关向所述移动性管理实体发送所述创建会话响应；

所述移动性管理实体向所述集成小小区和WiFi网关发送所述创建会话响应；

所述移动性管理实体经由所述集成小小区和WiFi网关并且向所述蜂窝通信网络通信在所述蜂窝通信网络和所述服务网关之间建立通信路径的请求；和

所述蜂窝通信网络经由所述集成小小区和WiFi网关向所述移动性管理实体通信响应。

29.根据权利要求28所述的计算机实现的方法，其中，所述无线接入网络是可信无线网络。

30.一种系统，包括：

不可信无线接入网络，所述不可信无线接入网络适于向用户设备提供对无线电无线网络的接入；

演进分组数据网关，所述演进分组数据网关通信地耦合到所述不可信无线接入网；和

集成小小区和WiFi网关，所述集成小小区和WiFi网关与3GPP接入网络通信地耦合，

其中，所述集成小小区和WiFi网关经由第一通信接口与所述演进分组数据网关通信地耦合，所述第一通信接口在所述集成小小区和WiFi网关之间并且经由所述演进分组数据网关接收和发送控制平面数据和用户平面数据，

其中，所述集成小小区和WiFi网关经由第二接口与所述3GPP接入网络通信控制平面数据，并经由第三接口与所述3GPP接入网络通信用户平面数据，

其中，所述集成小小区和WiFi网关经由第四接口与移动性管理实体服务器通信控制平面数据，

其中，所述集成小小区和WiFi网关经由第五接口与服务网关通信用户平面数据，所述服务网关与分组数据网络通信地耦合。