CN201004704Y - 用于在基于单隧道gprs的无线通信系统中支持路由区域更新过程的设备 - Google Patents

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CN201004704Y CNU2007200014298U CN200720001429U CN201004704Y CN 201004704 Y CN201004704 Y CN 201004704Y CN U2007200014298 U CNU2007200014298 U CN U2007200014298U CN 200720001429 U CN200720001429 U CN 200720001429U CN 201004704 Y CN201004704 Y CN 201004704Y
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Abstract

这里公开的是在基于单隧道通用分组无线服务(GPRS)的无线通信系统中支持路由区域更新过程的设备。无线发射/接收单元(WTRU)经由无线网络控制器(RNC)向服务通用分组无线服务(GPRS)支持节点(SGSN)发送路由区域更新请求消息。SGSN则向网关GPRS支持节点(GGSN)发送更新分组数据协议(PDP)上下文请求消息。GGSN向SGSN发送更新PDP上下文响应消息。SGSN则向RNC发送隧道建立请求消息，并且在RNC与GGSN之间建立单隧道。对切换操作来说，在GSN与另一个RNC之间业已建立的先前的单隧道将被释放，并且路由区域更新将被接受和完成。

Description

用于在基于单隧道GPRS的无线通信系统中支持路由区域更新过程的设备
技术领域
本实用新型涉及无线通信系统。特别地，本实用新型涉及的是用于在基于单隧道通用分组无线服务(GPRS)的无线通信系统中支持路由区域更新的设备。
背景技术
图1显示的是常规的GPRS/第三代(3G)无线通信系统架构100，其中显示了不同的接口/协议以及处于不同网络实体之间的用户数据传送接口。无线通信系统100包括至少一个服务GPRS支持节点(SGSN)105以及至少一个网关GPRS支持节点(GGSN)110。该无线通信系统100还包括通用陆地无线接入网络(UTRAN)115，该网络包括一个或多个无线接入网(RAN)、基站系统(BSS)以及无线网络控制器(RNC)(未显示)。系统100还包括多个无线发射/接收单元(WTRU)120，其中每一个都包括与移动终端(MT)130相耦合的终端设备(TE)125。无线通信系统100中的移动性可以借助下列操作来促进：在GGSN 110上锚定网际协议(IP)会话，以及通过支持SGSN 105所提供的用于IP和非IP业务/服务的移动性管理(MM)协议而对多级移动性加以考虑。
图2A显示的是如何在图1的常规无线通信系统100中建立双隧道，以便为用户平面业务提供IP连接性。如图2A所示，GPRS隧道协议(GTP)用户平面(GTP-U)隧道220是在GGSN 205与SGSN 210之间建立的，并且在SGSN 210与无线网络控制器(RNC)215之间建立了第二用户平面隧道225。这两条隧道都是专用于同一个用户的。GTP隧道220具有用户平面和控制平面。用户隧道225则是IP隧道，它具有用户平面以及用于控制消息传递的RAN应用部分(RANAP)控制平面。
路由区域更新(RAU)被用于将划分为集群的无线通信系统内部的寻呼业务量减至最少。每个集群都包含了一组小区(Node-B)。并且每个集群都是由唯一的标识符(也就是路由区域标识符(ID))定义的。对无线通信系统中这些穿越集群边界的WTRU来说，它们必须执行名为路由区域更新的注册处理。在RAU中，WTRU会向核心网告知其在系统哪一个区域中运行。如果WTRU接收到被叫，那么核心网会在最后一个已知的路由区域中寻呼该WTRU。这样做可以消除在整个系统中发送用于WTRU的寻呼消息的需要，而这转而会显著减少系统中的信令数量。由此，更多的处理功率可以分配给用户业务。RAU有可能需要在GGSN与新的RNC之间建立新的连接。与双隧道方法中已有的处理和消息格式相比，单隧道方法需要新的处理和消息格式。
在向全IP网络(AIPN)的演进中，大多数服务和应用都会迁移到基于IP的平台。这种迁移需要IP连接性，并且所产生的业务不必在SGSN终结。因此，单隧道功能对减少SGSN上的延迟和处理功率而言是非常理想的。
实用新型内容
本实用新型涉及一种用于在GPRS/3G网络以及后续网络中通过使用单隧道来支持路由区域更新的设备。无线发射/接收单元(WTRU)经由RNC向SGSN发送激活分组数据协议(PDP)上下文请求，并且SGSN向GGSN发送创建PDP上下文请求。所述创建PDP上下文请求包括PDP类型、PDP地址、接入点名称(APN)、单隧道请求、RNC隧道端点标识(TEID)以及服务质量(QoS)数据，由此在GGSN与RNC之间建立了单隧道。
在一个实施例中，WTRU经由RNC向SGSN发送路由区域更新请求消息。SGSN则向GGSN发送更新PDP上下文请求消息。GGSN向SGSN发送更新PDP上下文响应消息。SGSN则向RNC发送隧道建立请求消息，并且在RNC与GGSN之间建立了单隧道。对切换操作来说，在GSN与另一个RNC之间业已建立的先前的单隧道将被释放，并且路由区域更新将被接受和完成。
附图说明
从以下关于具体实施方式的描述中可以更详细地了解本实用新型，这些优选实施例是作为实例给出的，并且是结合一个或多个附图而被理解的，其中：
图1显示的是常规的GPRS和3G无线通信系统；
图2A显示的是双隧道的常规建立；
图2B显示的是根据本实用新型的单隧道的建立；
图3显示的是现有技术中的隧道协议栈；
图4显示的是根据本实用新型配置的单隧道协议栈；
图5显示的是根据本实用新型实施的单隧道建立过程(PDP上下文激活)；
图6显示的是根据本实用新型一个实施例的单隧道的SGSN内部RNC之间路由区域更新过程；以及
图7A和7B共同显示的是根据本实用新型另一个实施例的单隧道的SGSN之间(intre-SGSN)路由区域更新过程。
具体实施方式
当下文引用时，术语“无线发射/接收单元(WTRU)”包括但不局限于用户设备(UE)、移动站、固定或移动用户单元、寻呼机、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、计算机或是能在无线环境中工作的其他类型的用户设备。当下文引用时，术语“基站”包括但不局限于Node-B、站点控制器、接入点(AP)或是其他任何能在无线环境中工作的接口设备。
本实用新型的特征既可以引入集成电路(IC)，也可以配置在包含众多互连组件的电路中。
根据本实用新型，GPRS(3G或后续)系统中的移动性可以借助下列操作来促进：在归属GGSN上锚定IP会话，对多级移动性加以考虑，以及支持SGSN所提供的用于非IP业务/服务的已有MM协议。
图2B显示的是根据本实用新型的单用户平面隧道方法。单用户平面隧道230被用于减少SGSN 210’的延迟和处理功率。在图2A显示的双隧道方法中，SGSN 210终止了连至RNC 215的GTP隧道220以及用户平面隧道225，这意味着SGSN 210对在两个方向上传播的分组进行了解码，并且将其转换成了两个隧道220和225所具有的不同协议格式。在图2B所示的单隧道方法中，SGSN 210’仅仅经由两个分离的接口/协议(RANAP-C以及GTP-C)而在GGSN 205’与RNC 215’之间建立了隧道。在单隧道方法中，SGSN210’不再与用户平面业务有关。由此，用户业务在两个方向上都会无变化地(也就是未改变)穿过SGSN 210’。此外，SGSN 210’也不再与用户平面处理有关。只有RNC 215’和GGSN 205’才被允许执行/作用于用户平面业务。SGSN 210’则仅仅管理与用户及其基于IP的业务相关联的控制业务，这其中包括MM、RAU等等。SGSN 210’通过使用GTP控制平面与GGSN 205’进行通信以及使用RANAP控制平面与RNC 215’进行通信来连接RNC 215’以及GGSN 205’。当在RNC之间进行切换时，SGSN 210’负责为GGSN 205’提供新的RNC TEID信息以及单隧道230的建立。
图3显示的是根据现有GPRS协议的现有技术中的隧道协议栈。GTP-U隧道在UTRAN(包括RAN、BSS以及RNC)与3G-SGSN之间以及3G-SGSN与3G-GGSN之间传送(也就是隧道传输)用户数据。
图4显示的是根据本实用新型的单隧道协议栈中的用户平面，其中来自UTRAN的用户平面隧道不会在3G-SGSN终结。取而代之的是，UTRAN会在3G-GGSN终结。UTRAN和GGSN中显示的IP隧道可以基于GTP，或是任何普通的IP隧道。在一个优选实施例中，其中使用了GTP-U隧道作为IP隧道。
图5是根据本实用新型的单隧道建立的信令图。单隧道功能通过减少RNC与GGSN接口之间的协议转换的需要，以及在分组交换(PS)域的内部在RNC/NRC与GGSN之间启动直接用户平面隧道，从而减少SGSN上的延迟和处理功率。然而，单隧道方法不会消除由SGSN来为基于IP的业务管理其控制业务的需要。对控制平面信令、MM以及呼叫/会话管理而言，SGSN仍旧是必需的，并且SGSN将会判定何时建立单隧道而不是双隧道。
就单隧道而言，SGSN应该通过向隧道的每个端点通知另一个端点的相应TEID(也就是向GGSN通知RNC TEID以及向RNC通知GGSN TEID)来为用户平面连接RAN/RNC TEID以及GGSN TEID。如果在RNC之间进行切换，那么RNC将会负责更新并且为GGSN提供新的RNC TEID信息以及单隧道建立。
图5显示的是根据本实用新型而在无线通信系统中实施的单隧道建立过程(分组数据协议(PDP)上下文激活)，其中该系统包括WTRU 505、无线接入网络(RAN)/无线网络控制器(RNC)510、SGSN 515以及GGSN520。WTRU 505向SGSN 515发送激活PDP上下文请求，该请求包含了PDP类型、PDP地址、APN、服务质量(QoS)数据等等(步骤525)。SGSN 515验证该激活PDP上下文请求，选择APN，并且将APN映射到GGSN 520(步骤530)。SGSN 515确定是否支持和/或请求单隧道，并且记录存在RNC TEID(步骤530)。SGSN 515创建PDP上下文请求，该请求包含了PDP类型、PDP地址、APN、单隧道请求、RNC TEID、QoS等等(步骤535)。GGSN 520则创建PDP上下文响应，该响应包含了PDP类型、PDP地址、APN、表明许可单隧道的指示符、GGSN TEID、QoS等等(步骤540)。WTRU 505和RAN/RNC 510则建立无线接入承载(RAB)(步骤545)。在步骤550，SGSN515和RAN/RNC 510交换隧道设置信令，该信令包含了移动站国际用户名录号码(MSISDN)、PDP地址以及GGSN TEID，而SGSN 515则在接收到来自GGSN的隧道建立接受指示之后，向RAN/RNC 510发送隧道建立信息。SGSN 515向GGSN 520发送更新PDP上下文请求(步骤560)，以便通过将关联于该请求的RNC TEID告知GGSN 520来建立新的隧道，并且GGSN 520向SGSN515发送用以确认/拒绝隧道建立及相关属性(RNCTEID、PDP类型、PDP地址、用户ID等等)的更新PDP上下文响应(步骤565)。SGSN 515则将GGSN地址插入其PDP上下文，发送接收自GGSN的PDP地址(步骤570)，并且预备下发至WTRU 505的响应。由此，如有必要，SGSN 515将会更新GGSN 520中的PDP上下文，以便反应步骤545的RAB建立所造成的QoS属性变化。在RAN/RNC 510与GGSN 520之间将会交换隧道建立信令，这其中包括MSISDN、PDP地址、RNC TEID以及GGSN TEID(步骤575)。SGSN 515会向WTRU505发送表明存在单隧道的激活PDP上下文接受信号(步骤580)。
图6显示的根据本实用新型而在无线通信系统中实施的单隧道的SGSN内部RNC之间路由区域更新过程，其中该系统包括WTRU 605、旧的基站系统(BSS)/RNC 610、新的BSS/RNC 615、SGSN 620、GGSN 625以及归属位置寄存器(HLR)630。
仍旧参考图6，旧的隧道是在旧的BSS/RNC 610与GGSN 625之间建立的(步骤635)。WTRU 605向新的BSS/RNC 610以及SGSN 620发送路由区域更新(RAU)请求，该请求可以包括分组临时移动用户标识(P-TMSI)、旧的路由区域标识(RAI)、旧的P-TMSI签名、更新类型等等(步骤640)。更新类型表示路由区域更新是否为周期性的。然后，在WTRU 605、SGSN 620以及HLR 630之间将会建立安全功能(步骤650)。SGSN 620向GGSN 625发送更新PDP上下文请求(步骤655)。然后，GGSN 625向SGSN 620发送更新PDP上下文响应(步骤660)。SGSN 620向新的BSS/RNC 615发送隧道建立请求(步骤665)。在步骤655，SGSN 620通过在步骤660的更新PDP上下文请求中向GGSN 625发送新的BSS/RNC 615的TEID而在GGSN625与新的BSS/RNC 615之间建立新的隧道。如果许可该请求，那么GGSN625会在步骤660中向SGSN620反向确认该请求。在步骤665，SGSN 620借助隧道建立消息而向新的BSS/RNC 615发送GGSN 625的TEID，由此建立新的BSS/RNC 615的隧道的另一端。在步骤670，BSS/RNC 615将会应答该请求，并且向SGSN 620指示操作成功。现在，在步骤675中建立了新的隧道。作为选择，在这里也可以存在附加的更新PDP上下文请求，并且该请求取决于QoS属性的最终设置。然后，新的BSS/RNC 615会向SGSN 620发送隧道建立响应(步骤670)。由此，在新的BSS/RNC 615与GGSN 625之间建立了新的隧道(步骤675)。一旦新的隧道成功建立，那么SGSN 620会在步骤680中通过向旧的BSS/RNC 610发送释放请求，从而释放旧的隧道。而旧的BSS/RNC 610则会向SGSN 620发送释放响应(步骤685)。所述SGSN620会向新的BSS/RNC 615以及WTRU 605发送路由区域更新接受(步骤690)。然后，WTRU 605会向新的BSS/RNC 615以及SGSN 620发送路由区域更新完成消息(步骤695)。
图7A和7B共同显示了根据本实用新型而在无线通信系统中实施的单隧道的SGSN之间(intre-SGSN)路由区域更新过程，其中该系统包括WTRU705、旧的BSS/RNC 710、新的BSS/RNC 715、新的SGSN 720、旧的SGSN725、GGSN 728以及HLR 730。
参考图7A，在旧的BSS/RNC 710与GGSN 728之间建立了旧的隧道(步骤732)。WTRU 705向新的BSS/RNC 734以及新的SGSN 720发送路由区域更新请求，该请求可以包括P-TMSI、旧的RAI、旧的P-TMSI签名、更新类型等等(步骤734)。该更新类型表明所述路由区域更新是否为周期性的。新的SGSN 720会向旧的SGSN 725发送SGSN上下文请求(步骤736)。旧的SGSN 725则向新的SGSN 720发送SGSN上下文响应(步骤738)。然后，在WTRU 705、新的SGSN 720以及HLR 730之间将会建立安全功能(步骤740)。新的SGSN 620向旧的SGSN 725发送SGSN上下文应答消息(步骤742)，并且会向GGSN 728发送更新PDP上下文请求(步骤655)，其中该请求指示的是单隧道以及新的BSS/RNC 715的TEID。然后，GGSN 728向新的SGSN 720发送更新PDP上下文响应(步骤746)。新的SGSN 720则向新的BSS/RNC 715发送隧道设置消息，该消息指示的是MSISDN、PDP地址以及GGSN TEID(步骤748)。然后，新的BSS/RNC 715向新的SGSN发送隧道设置应答消息(步骤750)。由此，在新的BSS/RNC 715与GGSN 728之间将会建立新的隧道(步骤752)。
对使用旧隧道的系统中的未决业务来说，出于服务连续性的考虑，这些业务会从旧的BSS/RNC 610转发到新的BSS/RNC 615。参考图7B，在建立了新的隧道之后，转发分组将会从新的SGSN 720发送到旧的SGSN 725(步骤754)。在步骤754，转发分组将会从新的SGSN 720发送到旧的SGSN725(步骤754)。在步骤756，转发分组将会从旧的SGSN 725发送到旧的BSS/RNC 710。在步骤758，分组将会从旧的BSS/RNC 710转发到新的BSS/RNC 715。在步骤760，旧的BSS/RNC 710会向旧的SGSN 725发送转发分组应答消息。在步骤762，旧的SGSN 725会向新的SGSN 720发送转发分组应答消息。在步骤764，新的SGSN会向HLR 730发送更新位置消息。在步骤766，HLR 730向旧的SGSN 725发送取消位置消息。在步骤768，在旧的BSS/RNC 710与旧的SGSN 725之间将会交换释放信令(例如释放请求消息和释放响应消息)。在步骤770，从SGSN 725以及HLR 730发送取消位置应答消息。在步骤772，HLR 730会向新的SGSN 720发送插入用户数据。在步骤774，新的SGSN 720会向HLR 730发送插入用户数据应答消息。在步骤776，HLR 730会向新的SGSN 720发送更新位置应答消息。在步骤778，新的SGSN 720会向新的BSS/RNC 715以及WTRU 705发送路由区域更新接受消息。在步骤780，WTRU 705会向新的BSS/RNC以及新的SGSN 720发送路由区域更新完成消息。
虽然本实用新型的特征和元素在优选的实施方式中以特定的结合进行了描述，但每个特征或元素可以在没有所述优选实施方式的其他特征和元素的情况下单独使用，或在与或不与本实用新型的其他特征和元素结合的各种情况下使用。本实用新型提供的方法或流程图可以在由通用计算机或处理器执行的计算机程序、软件或固件中实施，其中所述计算机程序、软件或固件是以有形的方式包含在计算机可读存储介质中的。关于计算机可读存储介质的实例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、寄存器、缓冲存储器、半导体存储设备、内部硬盘和可移动磁盘之类的磁介质、磁光介质以及CD-ROM碟片和数字通用光盘(DVD)之类的光介质。
举例来说，恰当的处理器包括：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核心相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、任何一种集成电路(IC)和/或状态机。
与软件相关联的处理器可以用于实现一个射频收发机，以便在无线发射接收单元(WTRU)、用户设备、终端、基站、无线网络控制器或是任何主机计算机中加以使用。WTRU可以与采用硬件和/或软件形式实施的模块结合使用，例如相机、摄像机模块、可视电话、扬声器电话、振动设备、扬声器、麦克风、电视收发机、免提耳机、键盘、蓝牙模块、调频(FM)无线单元、液晶显示器(LCD)显示单元、有机发光二极管(OLED)显示单元、数字音乐播放器、媒体播放器、视频游戏机模块、因特网浏览器和/或任何无线局域网(WLAN)模块。

Claims (7)

1.一种无线通信系统，其特征在于包括：
无线发射/接收单元(WTRU)；
与WTRU电耦合的无线网络控制器(RNC)；
与RNC电耦合的服务通用分组无线服务(GPRS)支持节点(SGSN)；
与SGSN电耦合的网关GPRS支持节点(GGSN)；以及
耦合在GGSN与RNC之间的单隧道。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于WTRU包括用于经由RNC向SGSN发送激活分组数据协议(PDP)上下文请求消息的装置。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于SGSN包括用于向GGSN发送创建PDP上下文请求消息的装置，其中所述创建PDP上下文请求消息包括单隧道请求、PDP地址以及RNC的隧道端点标识(TEID)。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于SGSN包括用于确定是否支持单隧道的装置，以及只在支持单隧道的情况下才将单隧道请求包含在创建PDP上下文请求消息中的装置。
5.如权利要求3所述的系统，其特征在于GGSN包括用于接收创建PDP上下文请求消息的装置，以及响应于创建PDP上下文消息的接收而向SGSN发送创建PDP上下文响应消息的装置，其中所述创建PDP上下文响应消息包括PDP地址以及GGSN的TEID。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于SGSN包括用于接收创建PDP上下文响应消息的装置以及用于与RNC交换隧道设置信息的装置。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于SGSN包括用于将GGSN的地址插入其PDP上下文的装置，以及用于将接收自GGSN的PDP地址发送到RNC的装置，由此在GGSN与RNC之间建立单隧道。
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