CN1801965A - 一种移动通信网络及方法 - Google Patents

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CN1801965A CN 200410101091 CN200410101091A CN1801965A CN 1801965 A CN1801965 A CN 1801965A CN 200410101091 CN200410101091 CN 200410101091 CN 200410101091 A CN200410101091 A CN 200410101091A CN 1801965 A CN1801965 A CN 1801965A
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Abstract

本发明提出一种移动通信网络和方法，网络包括核心网和接入网，还包括无线接入网络综合接入网关，无线接入网络综合接入网关一端与核心网连接，一端与接入网连接，用于完成核心网与接入网之间信息的传递。方法包括用户终端通过接入网络接入到无线接入网络综合接入网关；无线接入网络综合接入网关对信息进行处理；无线接入网络综合接入网关与核心网进行信息交互。本发明能够减少大量重复的标准化工作，不同类型的用户终端通过不同接入网络或者接入技术访问3G业务时非常简便。

Description

一种移动通信网络及方法
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及移动通信网络及移动通信方法。
背景技术
现有通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunications System，UMTS)是采用宽带码分多址接入(Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA)空中接口技术的第三代移动通信系统，通常也把UMTS系统称为WCDMA通信系统。UMTS系统采用了与第二代移动通信系统类似的结构，包括无线接入网络(Radio Access Network，RAN)和核心网络(Core Network，CN)。其中无线接入网络用于处理所有与无线有关的功能，而CN处理UMTS系统内所有的话音呼叫和数据连接，并实现与外部网络的交换和路由功能。CN从逻辑上分为电路交换域(Circuit Switched Domain，CS)和分组交换域(PacketSwitched Domain，PS)。UMTS陆地无线接入网(UMTS Territorial Radio AccessNetwork，UTRAN)、CN与用户设备(User Equipment，UE)一起构成了整个UMTS系统。
UTRAN包含一个或几个无线网络子系统(Radio Network Subsystem，RNS)。一个RNS由一个无线网络控制器(Radio Network Controller，RNC)和一个或多个基站(NodeB)组成。RNC与CN之间的接口是Iu接口，NodeB和RNC通过Iub接口连接。在UTRAN内部，RNC之间通过Iur互联，Iur可以通过RNC之间的直接物理连接或通过传输网连接。RNC用来分配和控制与之相连或相关的NodeB的无线资源。NodeB则完成Iub接口和Uu接口之间的数据流的转换，同时也参与一部分无线资源管理。UTRAN的结构如图1所示。
RNC是无线网络控制器，用于控制UTRAN的无线资源，主要完成无线资源控制(Radio Resource Control，RRC)连接建立和断开、切换、宏分集合并、无线资源管理等功能。具体如下：
(1)执行系统信息广播与系统接入控制功能；
(2)切换和SRNC迁移等移动性管理功能；
(3)宏分集合并、功率控制、无线承载分配等无线资源管理和控制功能；
NodeB是WCDMA系统的基站，即无线收发信机，包括无线收发信机和基带处理部件。通过标准的Iub接口和RNC互连，主要完成Uu接口物理层协议的处理。它的主要功能是扩频、调制、信道编码及解扩、解调、信道解码，还包括基带信号和射频信号的相互转换等功能。
以上的网络架构是基于3GPP Release 4/5/6协议的，3GPP的网络正在向全IP网络演进，3GPP的无线接入网将会逐渐和3GPP的核心网之间呈松耦合关系，成为一种独立的接入网络，未来的3GPP核心网将能够连接多种类型的无线接入网络，并为多种类型的终端提供服务，如何支持多种不同的无线接入系统为用户终端提供服务是未来网络设计的一个主要问题。
如果希望为一个无线局域网(WLAN)网络用户提供3GPP的业务，图2所示的架构是目前的解决方案，包括为WLAN接入3GPP网络设计专门的功能节点：无线接入网关(WAG)和分组数据网关(PDG)，而且还需要规范化很多接口，例如Wx系列接口。
该解决方案虽然解决了WLAN网络用户使用3GPP业务的目的，但存在以下问题：
(1)每出现一种新的无线接入网络，要想为该接入网服务的用户提供3G业务，3GPP就需要新标准化一套新的网络实体和接口，这会导致标准工作量太大；
(2)3GPP的核心网由于新实体和新接口的增加，将会变得异常复杂而且很多功能重复设计，导致网络运营商投资和运营成本大幅提高。
发明内容
本发明的目的是提出一种移动通信网络和移动通信方法，能够减少大量重复的标准化工作，不同类型的用户终端通过不同接入网络或者接入技术访问3G业务时非常简便。
为此，本发明采用如下方案：
一种移动通信网络，包括核心网和接入网，还包括无线接入网络综合接入网关(RAN Integrated Access Gateway，RIAG)，所述无线接入网络综合接入网关一端与所述核心网连接，一端与所述接入网连接，用于完成所述核心网与所述接入网之间信息的传递。
所述无线接入网络综合接入网关可以单独设置，也可以与所述接入网合并设置。
所述无线接入网络综合接入网关进一步包括信令面无线接入网络综合接入网关(Signalling Plane-RIAG，S-RIAG)和用户面无线接入网络综合接入网关(UserPlane-RIAG，U-RIAG)，所述信令面无线接入网络综合接入网关和所述用户面无线接入网络综合接入网关之间通过地面接口连接，所述信令面无线接入网络综合接入网关用于完成对用户终端的业务请求进行接纳控制，无线资源管理，信令连接的建立、维护、删除，数据承载的建立、维护、删除，鉴权，加密和数据完整性保护，所述用户面无线接入网络综合接入网关用于完成用户面数据包、帧的处理、路由、汇聚、数据转发、信令转发。
所述信令面无线接入网络综合接入网关和所述用户面无线接入网络综合接入网关可以合并设置，也可以独立设置。
所述移动通信网络可以包括有不少于2个无线接入网络综合接入网关，所述无线接入网络综合接入网关之间通过地面接口连接。
所述接入网可以是陆地无线接入网，可以是增强无线接入网络，可以是无线局域网，也可以是无线宽带接入网，如WIMAX网。
一种基于上述移动通信网络的移动通信方法，包括以下步骤：
a用户终端通过接入网络接入到无线接入网络综合接入网关；
b所述无线接入网络综合接入网关对信息进行处理；
c所述无线接入网络综合接入网关与核心网进行信息交互。
步骤a中用户终端可以通过陆地无线接入网接入到无线接入网络综合接入网关，可以通过增强无线接入网络接入到无线接入网络综合接入网关，可以通过无线局域网接入到无线接入网络综合接入网关，也可以通过无线宽带接入网，如WIMAX网接入到无线接入网络综合接入网关。
所述接入网络可以与1个无线接入网络综合接入网关连接，也可以与不少于2个无线接入网络综合接入网关连接。
所述无线接入网络综合接入网关之间进行信令和数据交互，完成切换、迁移和数据转发。
步骤b进一步包括以下步骤：
b1所述无线接入网络综合接入网关中的信令面无线接入网络综合接入网关完成对用户终端的业务请求进行接纳控制，无线资源管理，信令连接的建立、维护、删除，数据承载的建立、维护、删除，鉴权，加密和数据完整性保护；
b2所述无线接入网络综合接入网关中的用户面无线接入网络综合接入网关用于完成用户面数据包、帧的处理、路由、汇聚、数据转发、信令转发。
采用了本发明，可以减少很多标准化工作，新的无线接入网络或者接入技术需要接入3G核心网时，只需要按照RIAG规范的标准化接口去做，或者少许修改或调整RIAG的功能即可实现；RIAG通过唯一接口和3G核心网互联，使得3G核心网受到的影响最小；本发明可以方便多种无线接入网络和无线接入技术接入3G业务，方便用户通过多种类型终端使用3G业务，业务的大量使用会提高网络运营商的盈利空间。
附图说明
图1是现有技术中UTRAN的结构示意图；
图2是现有技术中用户终端通过WLAN接入3GPP网络结构示意图；
图3是本发明的移动通信网络结构示意图；
图4是WiMax通过RIAG接入3G核心网的网络结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图来说明本发明的具体实施方式。
如图3所示，在网络架构中提出了一个新的功能节点，叫无线接入网络综合接入网关(RIAG)，它可以连接不同类型的无线接入网络(AN)为用户提供服务，也可以通过不同类型的接入技术(AT)为用户提供服务。
无线接入网络可以是3GPP自己标准化的UTRAN，GERAN等，也可以是其他组织标准化的WiMAX等，无线接入技术可以是Bluetooth，UWB，RFID等无线接入技术。当然无线接入技术也是以网络为其实体的。
从核心网的角度来看，RIAG隐藏了不同的无线接入机制，使得多种无线接入网络和接入技术访问3G核心网的接口唯一。
RIAG是一个综合接入网关，它既可以连接无线接入网络到核心网，又可以兼容多种无线接入技术使用核心网业务。功能方面它包括信令面和用户面两部分：
(1)信令面RIAG(S-RIAG)：配合无线核心网对用户的业务请求进行接纳控制，无线资源管理，信令连接的建立/维护/删除，数据承载的建立/维护/删除，鉴权，加密及数据完整性保护等功能；
(2)用户面RIAG(U-RIAG)：用户面数据包/帧的处理、路由、汇聚、数据转发、信令转发等功能。某些特殊情况下，U-RIAG只对数据做透明处理，完成数据的路由汇聚或转发的功能，并不做IP层以上的协议处理，用户面将用户数据转发到核心网；
这两部分功能可以放在一个物理实体中实现，也可以放在两个分离的物理实体中实现，便于以后的扩展。这两部分之间会通过IUS接口通信，而且无线网络中可以只存在一个RIAG实体，也可以存在多个RIAG实体，例如可以一个无线接入网络或者无线接入技术通过多个RIAG接入CN，这样可以减少单点故障的可能，避免通信遭到破坏；
另外，不同的RIAG之间通过I-RIAG接口互连，进行信令和数据交互，完成不同RIAG之间的切换、迁移和数据转发等功能。
下面举例说明WiMax如何通过RIAG接入到3G核心网。
如图4所示，整个分组交换(Packet Switched，PS)核心网以下的接入网部分由两部分组成：RIAG和WiMax。在纵向上，RIAG和核心网之间的接口可以继续使用现有的Iu-PS接口的协议，包括传输网络层协议，如SCCP/MTP3B/SCTP等、无线网络层的协议(RANAP)以及非接入层(NAS)的协议；在横向上，RIAG通过I-RIAG接口和其他RIAG进行信令和数据交互，完成不同RIAG之间的切换、迁移和数据转发等功能；Iu-PS接口NAS层消息，在RIAG进行解析，然后适配成与终端之间的业务应用层协议，实现终端与核心网NAS层的通信，并隔离终端与核心网的耦合关系。RIAG采用用户面和控制面分离的结构，U-RIAG为用户面处理功能实体，根据不同环境的需要，其功能可以包括用户面数据包/帧的处理、路由、汇聚、数据转发、信令转发等功能。某些特殊情况下，U-RIAG只对数据做透明处理，完成数据的路由汇聚或转发的功能，并不做IP层以上的协议处理。S-RIAG为信令处理功能实体，它和U-RIAG之间通过IUS进行通信，与WiMAX的信令交互也是由U-RIAG通过IUS接口转发过来的。I-BSS接口以下为IEEE 802.16所定义的宽带无线接入标准，通过I-BSS接口与RIAG通信。
在IEEE 802.16定义的WiMax终端SS/MSS通过RIAG接入WCDMA核心网时，其通过如下步骤完成实际的接入过程：
(1)SS/MSS首先完成到WiMax BS的接入，这个过程为IEEE 802.16协议所定义的标准过程。
(2)SS/MSS发起接入3G PS核心网，这个消息(包括发起原因和用户的IMSI/PTMSI号、请求的业务等信息)通过BS和U-RIAG转发到S-RIAG，S-RIAG做必要的处理后，包括建立Iu-PS接口信令连接和组装数据包，把标准Iu-PS接口的Initial UE DT消息发给核心网。
(3)核心网下发DT消息要求对SS/MSS进行鉴权认证。RIAG解析DT消息后，以与SS/MSS之间的应用消息要求对用户USIM进行鉴权认证，SS/MSS鉴权认证完成后，把结果上报给RIAG，RIAG打包成相应的DT消息后上报给核心网。
(4)RIAG根据SS/MSS请求的业务向核心网发起业务请求，即PDP激活请求，核心网接受后下发RAB指配，RIAG请求WiMax建立新的业务连接CID，建立空口及各接口的业务通道。
(5)业务建立完成后，RIAG向核心网返回RAB建立成功消息，核心网下发PDP激活接受；RIAG把这条消息包装成与SS/MSS应用层的消息后，通知SS/MSS业务请求接受了。至此整个业务建立完成。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1、一种移动通信网络，包括核心网和接入网，其特征在于还包括无线接入网络综合接入网关，所述无线接入网络综合接入网关一端与所述核心网连接，一端与所述接入网连接，用于完成所述核心网与所述接入网之间信息的传递。
2、如权利要求1所述的移动通信网络，其特征在于：所述无线接入网络综合接入网关可以单独设置，也可以与所述接入网合并设置。
3、如权利要求1或2所述的移动通信网络，其特征在于：所述无线接入网络综合接入网关进一步包括信令面无线接入网络综合接入网关和用户面无线接入网络综合接入网关，所述信令面无线接入网络综合接入网关和所述用户面无线接入网络综合接入网关之间通过地面接口连接，所述信令面无线接入网络综合接入网关用于完成对用户终端的业务请求进行接纳控制，无线资源管理，设备和传输资源管理，安全管理，所述用户面无线接入网络综合接入网关用于完成用户面数据的处理。
4、如权利要求3所述的移动通信网络，其特征在于：所述信令面无线接入网络综合接入网关和所述用户面无线接入网络综合接入网关可以合并设置，也可以独立设置。
5、如权利要求1或2所述的移动通信网络，其特征在于包括有不少于1个无线接入网络综合接入网关，如果有不少于2个无线接入网络综合接入网关，所述无线接入网络综合接入网关之间可以通过地面接口连接。
6、如权利要求1或2所述的移动通信网络，其特征在于：所述接入网可以是陆地无线接入网，可以是增强无线接入网络，可以是无线局域网，也可以是无线宽带接入网。
7、基于权利要求1所述的移动通信网络的移动通信方法，其特征在于包括以下步骤：
a、用户终端通过接入网络接入到无线接入网络综合接入网关；
b、所述无线接入网络综合接入网关对信息进行处理；
c、所述无线接入网络综合接入网关与核心网进行信息交互。
8、如权利要求7所述的移动通信方法，其特征在于步骤a中用户终端可以通过陆地无线接入网接入到无线接入网络综合接入网关，可以通过增强无线接入网络接入到无线接入网络综合接入网关，可以通过无线局域网接入到无线接入网络综合接入网关，也可以通过无线宽带接入网接入到无线接入网络综合接入网关。
9、如权利要求7或8所述的移动通信方法，其特征在于：步骤a中所述接入网络可以与1个无线接入网络综合接入网关连接，也可以与不少于2个无线接入网络综合接入网关连接。
10、如权利要求7所述的移动通信方法，其特征在于：所述无线接入网络综合接入网关之间进行信令和数据交互，完成切换、迁移和数据转发。
11、如权利要求7所述的移动通信方法，其特征在于步骤b进一步包括以下步骤：
b1、所述无线接入网络综合接入网关中的信令面无线接入网络综合接入网关完成对用户终端的业务请求进行接纳控制，无线资源管理，信令连接的建立、维护、删除，数据承载的建立、维护、删除，鉴权，加密和数据完整性保护；
b2、所述无线接入网络综合接入网关中的用户面无线接入网络综合接入网关用于完成用户面数据包、帧的处理、路由、汇聚、数据转发、信令转发。
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