WO2009140917A1

WO2009140917A1 - 建立用户面单隧道的方法、系统及其基站子系统

Info

Publication number: WO2009140917A1
Application number: PCT/CN2009/071871
Authority: WO
Inventors: 马新友; 苗立靖; 蔺波
Original assignee: 华为技术有限公司
Priority date: 2008-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2009-11-26
Also published as: CN101588570A; CN101588570B

Description

建立用户面单隧道的方法、系统及其基站子系统本申请要求于 2008 年 5 月 20 日提交中国专利局、申请号为 200810028185.1 , 发明名称为"建立用户面单隧道的方法、系统及其基站子系统"的中国专利申请的优先权，以及 2008年 12月 31 日提交中国专利局、申请号为 200810187472.7, 发明名称为"建立用户面单隧道的方法、系统及其基站子系统"的中国专利申请的优先权，两件在先申请文件的内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及电子通信领域，尤其涉及一种建立用户面单隧道的方法、系统及其基站子系统。

背景技术

GPRS (General Packet Radio Service, 通用分组无线业务 )是一个基于包交换的第二代移动通信网络。到了第三代移动通信系统， GPRS 演进为 UMTS PS ( Universal Mobile Telecommunication System Packet Switch, 通用移动通信系统分组交换）域。如图 1 所示，为 UMTS PS的网络架构，该网络架构中包含如下网元：

基站（NodeB ), 为终端提供空口连接；

RNC(Radio Network controller ), 为无线网络控制器，主要用于管理无线资源以及控制 NodeB, NodeB与 RNC 总称为 RNS(Radio Network System, 无线网络系统）， RNC 与 NodeB之间通过 Iub接口连接，终端通过 RNS接入 UMTS 的分组域网络核心网（Packet Core ) ；

SGSN (Serving GPRS Support Node ), 为服务 GPRS 支持节点，用于保存用户的路由区位置信息，负责安全和接入控制； SGSN通过 IuPS接口与 RNS 相连； IuPS接口包括控制面接口 IuPS-C接口、用户面接口 IuPS-U接口；

GGSN (Gateway GPRS Support Node ), 为网关 GPRS 支持节点，用于负责分配终端的 IP地址和到外部网络的网关功能，在内部通过 Gn-C接口、 Gn-U接口与 SGSN相连；

HLR ( Home Location Register ), 为归属位置寄存器，用于保存用户的签约数据和当前所在的 SGSN地址，通过 Gr接口与 SGSN相连，通过 Gc接口与 GGSN相连；

PDN ( Packet Data Network ) , 为分组数据网络，用于为用户提供基于分组的业务网，通过 Gi接口与 GGSN相连。

在图 1 中传输的数据分为两种，用户面数据和控制面数据。用户面主要负责传输用户业务数据，而控制面主要负责管理用户面，包括用户面的建立、译放、修改等。在 UMTS PS 系统中从 UE ( User Equipment, 用户设备 /终端）到 PDN 的用户面路径至少经过 3 个网元： RNC、 SGSN和 GGSN,对应地，有两个隧道： RNC 到 SGSN 的隧道、 SGSN到 GGSN 的隧道，因此被称为双隧道方案。这两个隧道都是基于 GTP (GPRS Tunneling Protocol, GPRS 隧道协议）协议，该隧道也被称为 GTP-U 隧道。

随着 IMS( IP Multimedia Subsystem, IP 多媒体子系统）业务的逐步开展以及其他多媒体业务的推广，业务对传输层的延迟和性能要求越来越高。于是 3GPP ( the Third Generation Partnership Project,第三代合作伙伴计划）组织正在研究将 SGSN从用户面路径中剥离开来，作为单独的控制面网元，用户面只包含一个隧道：从 RNC 直接到 GGSN 的 GTP-U 隧道，该方案被称为单隧道方案，如图 2 所示。

相对于双隧道方案来说，单隧道方案由于在用户面少了一个节点，因此数据的延迟比较小，更加有利于传输多媒体业务。

本发明人在实现本发明时发现，如图 3 所示的一种全球移动通信系统 ( GSM, Global System for Mobile ) /GPRS用户面协议栈，因为 Gb接口用户面协议采用的是 SNDCP ( Subnetwork Dependence Converage Protocol, 子网相关汇聚协议），并且基站控制器（ BSC, Base Station Controller )不处理用户面，传统的 GSM/GPRS网络架构与分组域网络结合的网络系统中，无法实现单隧道，同样的问题也存在于传统的 GSM/GPRS 网络架构与 S AE ( System Architecture Evolution, 系统架构演进）网络结合的网络系统中。

发明内容

本发明实施例提供一种建立用户面单隧道的方法、系统及基站子系统，以使传统的 GSM/GPRS 网络中的基站子系统与分组域网络 /SAE 网络之间建立用户面的单隧道。

本发明实施例提供一种基站子系统与分组域网络建立用户面单隧道的系统，包括基站子系统、 SGSN以及与所述 SGSN相耦接的 GGSN;

其中，所述基站子系统通过增强的分组域网络 Iu控制面接口（eluPS-C ) 与分组域网络的 SGSN相耦接；所述基站子系统通过增强的分组域网络 Iu用户面接口（ eluPS-U )与所述分组域网络的 GGSN相耦接；所述基站子系统通过所述 eluPS-U接口与所述 GGSN之间建立用户面单隧道。

本发明实施例提供一种基站子系统与系统架构演进网络建立用户面单隧道的系统，包括：基站子系统、移动性管理实体（MME ) 以及与所述移动性管理实体（MME )相耦接的服务网关（S-GW );

其中，所述基站子系统通过增强的 S1控制面接口（eSl-C )与系统架构演进网络中的移动性管理实体（MME )相耦接；所述基站子系统通过增强的用户面接口（eSl-U )与系统架构演进网络中的服务网关（S-GW )相耦接，所述基站子系统通过所述 eSl-U接口与所述 S-GW之间建立用户面单隧道。

本发明实施例提供一种基站子系统，用于与分组域网络建立用户面单隧道，至少包括：用户面接口增强模块，用于实现所述基站子系统通过 eluPS-U 接口与 GGSN相耦接并建立用户面单隧道；

控制面接口增强模块，用于实现所述基站子系统通过 eluPS-C接口与 SGSN相耦接。

本发明实施例提供一种基站子系统，用于与系统架构演进网络建立用户面单隧道，至少包括：用户面接口增强模块，用于实现所述基站子系统通过 eSl-U接口与服务网关（S-GW )相耦接并建立用户面单隧道；

控制面接口增强模块，用于实现所述基站子系统通过 eSl-C接口与移动性管理实体 ( MME )相耦接。。

本发明实施例提供一种基站子系统与分组域网络建立用户面单隧道的方法，包括：

基站子系统设置增强的分组域网络 Iu控制面接口（eluPS-C )与分组域网络的 SGSN相耦接；

设置增强的分组域网络 Iu用户面接口（eluPS-U )与分组域网络的 GGSN 相耦接；

所述基站子系统通过所述 eluPS-U接口与所述 GGSN之间建立用户面单隧道。

本发明实施例提供一种基站子系统与系统架构演进网络建立用户面单隧道的方法，包括：

基站子系统设置增强的 S1控制面接口（eSl-C ) 与系统架构演进网络的移动性管理实体（MME )相耦接；

设置增强的用户面接口（ eSl-U )与系统架构演进网络的服务网关（ S-GW ) 相耦接；

所述基站子系统通过所述 eSl-U接口与所述服务网关（S-GW )之间建立用户面单隧道。

实施本发明实施例，实现了传统的 GSM/GPRS网络中的基站子系统与分组域网络的 GGSN之间建立用户面的单隧道，也可以在 GSM/GPRS的基站子系统与 SAE 的服务网关（S-GW )之间建立用户面的单隧道，可以减少分组域网络的用户面时延，提高传输效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1是现有技术中一种 UMTS/GPRS的双隧道系统架构图；

图 2是现有技术中一种 UMTS/GPRS的单隧道系统架构图；

图 3是现有技术中 GSM/GPRS用户面协议栈；

图 4是本发明基站子系统与分组域网络（ UMTS )建立用户面单隧道的系统一个实施例的架构图；

图 5是本发明基站子系统与系统架构演进网络 ( SAE )建立用户面单隧道的系统一个实施例的架构图；

图 6是本发明基站子系统与分组域网络（ UMTS )建立用户面单隧道的系统的一个实施例中一种用户面协议栈示意图；

图 7是本发明基站子系统与分组域网络（ UMTS )建立用户面单隧道的系统的一个实施例中一种控制面协议栈示意图；

图 8是本发明基站子系统的一个实施例中增强接口的一种控制面协议栈示意图；

图 9是本发明基站子系统的一个实施例中增强接口的另一种控制面协议栈示意图；

图 10是本发明基站子系统的一个实施例结构示意图；

图 11是本发明基站子系统与系统架构演进网络（SAE )建立用户面单隧道的系统一个实施例中一种用户面协议栈示意图；

图 12是本发明基站子系统与系统架构演进网络（SAE )建立用户面单隧道的系统一个实施例中一种控制面协议栈示意图；

图 13是本发明基站子系统的另一个实施例结构示意图；

图 14是本发明基站子系统的再一个实施例的示意图；

图 15是本发明建立用户面单隧道的方法的一个实施例的流程图；图 16是本发明建立用户面单隧道的方法的一个实施例中实现 PDP上下文去激活的流程示意图；

图 17是本发明建立用户面单隧道的方法的另一个实施例的流程图；图 18是本发明实施例中为源 eBSS主动传递 BSS上下文到目标 eBSS的过程示意图；

图 19是本发明实施例中为目标 eBSS向源 eBSS请求以获取 BSS上下文的过程示意图；

图 20是本发明中利用 BSS间增强接口实现切换并且同时实现获取上下文的一个实施例的流程示意图；

图 21是本发明中利用 BSS间增强接口实现切换时传递上下文的另一个实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例通过对 GSM/GPRS的网络架构和 Gb接口协议栈进行改造来实现单隧道；同时通过对 SAE的网络架构和 S1接口协议栈进行改造来实现单隧道。

如图 4所示，是本发明基站子系统与分组域网络建立用户面单隧道的系统的一个实施例的系统架构图。从中可以看出，本发明实施例的系统包括：终端（未画出）、基站子系统（BSS )、分组域网络（UMTS ), 其中， BSS 包括基站控制器（BSC ) 以及基站收发信机（BST ); 分组域网络（UMTS ) 至少包括 SGSN以及与所述 SGSN相耦接的 GGSN。其中，该基站子系统通过增强的分组域网络 Iu控制面接口（ eluPS-C )与分组域网络的 SGSN相耦接；基站子系统通过增强的分组域网络 Iu用户面接口（eluPS-U )与分组域网络的 GGSN相耦接；基站子系统通过该 eluPS-U接口与 GGSN之间建立用户面单隧道，其中该 eluPS-C和 eluPS-U接口是对原 IuPS接口（ IuPS-C、 IuPS-U接口 ) 的修改和增强，在后文中会进行详述。

如图 5 所示，是本发明基站控制器与系统架构演进网络建立用户面单隧道的系统的一个实施例的系统架构图。从中可以看出，本发明实施例的系统包括：终端（未画出）、基站子系统（BSS )、系统架构演进网络（SAE ), 其中， BSS 包括基站控制器（BSC ) 以及基站收发信机（BST ); 系统架构演进网络（SAE ) 至少包括移动性管理实体（MME ) 以及与所述 MME相耦接的服务网关（S-GW )。其中，该基站子系统通过增强的 S1控制面接口（eSl-C ) 与系统架构演进网络中的移动性管理实体（MME )相耦接；该基站子系统通过增强的用户面接口（ eSl-U ) 与系统架构演进网络中的 S-GW ( Serving Gateway,服务网关）相耦接，所述基站子系统通过该 eSl-U接口与该 S-GW 之间建立用户面单隧道。其中该 eSl-C和 eSl-U接口是对原 S1接口（ Sl-C、 S1-U接口）的修改和增强，在后文中会进行详述。

如图 6所示，是图 4中用户面协议栈示意图；为了实现用户面单隧道，需要 BSS (如其中的 BSC )能进行用户面的处理，需要将 SNDCP协议和逻辑链路控制（ LLC, Logic Link Control )协议下移到 BSC中处理，并且要求 BSC 能够处理 GTP-U协议，故本发明的图 4中的实施例的用户面协议栈可以采用图 6的方式。

如图 7 所示，是图 5 中控制面协议栈示意图；为了支持单隧道，对 GSM/GPRS 的网络架构和 Gb接口协议栈进行了改造，由此带来了对控制面的影响。故 GSM/GPRS的控制面协议栈也需要改造，图 7即为本发明对应于图 4中的一种改造后的控制面协议栈。其中， BSS中的 BSC增加了无线接入网络应用部分 ( RANAP, Radio Access Network Application Part )十办议栈的处理，并且 LLC下移到 BSC进行处理。由于 2G的网络附加存储（ NAS, Network Attached Storage ) /BSSGP ( Base Subsystem GPRS Protocol,基站子系统 GPRS 协议 )和 3G的 NAS/RANAP ( Radio Access Network Application Part protocol, 无线接入网络应用协议）的差异，所以 BSC需要进行： 1 ) NAS层协议的适配； 2 ) BSSGP与 RANAP协议的适配等。

另夕卜，可以在基站子系统（BSS, Base Station Subsystem )上设置一个增强接口，以实现该 BSS与其他 BSS进行耦接，并在该两个 BSS之间进行信令或数据的传输。图 8所示为基站子系统上设置 Iur接口的控制面协议栈示意图；图 9所示为基站子系统上设置 X2接口的控制面协议栈示意图。可以理解的是，上述仅为举例，不排除进行部分增强来实现相同的功能。

在 BSS之间引入这种增强接口的目的，是基于如下的考虑：

其一、 SNDCP / LLC等协议处理实体 (SNDCP负责分组、打包、加密方式处理， LLC负责加密、重发、一点对多点的寻址等)从 SGSN 下移到 BSS后， SNDCP、 LLC相关的功能，由原来 SGSN集中处理的方式，变成分布到各个 BSS来处理的方式。对于跨越 BSS的移动性场景下， BSS之间需要的一些协调，比如 SNDCP/LLC协议处理实体负责的功能，在 BSS之间进行协调。

其二、由于 SNDCP/LLC等协议处理实体下移到 BSS, 在 BSS之间引入直接接口后，可以基于这个直接接口，完成 BSS之间的切换过程，避免切换过程对核心网带来信令负荷，减少时延。

如图 10所示，是本发明基站子系统的一个实施例示意图。在该实施例中，基站子系统 20中至少包括用户面接口增强模块 200,用于实现通过该 eluPS-U 接口与该 GGSN相耦接并建立两者间用户面单隧道；以及控制面接口增强模块 204, 用于实现通过该 eluPS-C接口与该 SGSN相耦接。

其中，用户面接口增强模块 200包括： SNDCP协议处理模块、 LLC协议处理模块以及 GTP-U协议处理模块，分别用于在该基站子系统中实现 SNDCP 协议、 LLC协议以及 GTP-U协议栈的处理能力。

该控制面接口增强模块 204包括：

NAS层协议适配模块，用于实现基站子系统 NAS层协议与分组域网络 NAS层协议之间的适配；以及

RANAP协议适配模块，用于实现基站子系统的 BSSGP协议与分组域网络 RANAP协议之间的适配。

如 11所示，是图 5中用户面协议栈示意图，为了实现用户面单隧道，需要 BSS (如其中的 BSC ) 能进行用户面的处理，需要将 SNDCP协议和 LLC 协议下移到 BSC中处理，并且要求 BSC能够处理 GTP-U协议，故本发明的图 5中的实施例的用户面协议栈可以采用图 11的方式。

如图 12 所示，是图 5 中控制面协议栈示意图；为了支持单隧道，对 GSM/GPRS 的网络架构和 Gb接口协议栈进行了改造，由此带来了对控制面的影响。故 GSM/GPRS的控制面协议栈也需要改造，图 12即为本发明对应于图 5中的一种改造后的控制面协议栈。其中， BSS中的 BSC增加了 S1AP ( SI application protocol, SI接口应用协议）协议栈的处理，并且 LLC下移到 BSC进行处理。由于 2G的 NAS/BSSGP协议和 3G的 SAE的 NAS/S1AP 协议的差异，所以 BSC需要进行： 1 ) NAS层协议的适配； 2 ) BSSGP与 S1AP 协议的适配等。

如图 13所示，是本发明基站子系统的另一实施例的示意图。在该实施例中，

基站子系统 20 中至少包括用户面接口增强模块 206, 用于实现通过该 eS 1 -U接口与该服务网关（ S-GW )相耦接并建立两者间的用户面单隧道；以及控制面接口增强模块 208 ,用于实现通过该 eS 1-C接口与该移动性管理实体 ( MME )相耦接。

其中，该用户面接口增强模块 206包括： SNDCP协议处理模块、 LLC协议处理模块以及 GTP-U 协议处理模块，分别用于在该基站子系统中实现 SNDCP协议、 LLC协议以及 GTP-U协议栈的处理能力。

该控制面接口增强模块 208包括：

NAS层协议适配模块，用于实现基站子系统 NAS层协议与系统架构演进网络的 NAS层协议之间的适配；

S 1AP协议适配模块，用于实现基站子系统 BSSGP协议与系统架构演进网络的 S 1AP协议之间的适配。

另外，基站子系统 20中还可包括 BSS间接口增强模块 210 , 用于实现该 BSS与其他 BSS进行耦接 (具体地通过 X2接口进行耦接），并在所述两个基站子系统之间进行信令或数据的传输。

进一步地，结合图 4的系统，其中：

该终端可包括用于经由基站子系统向 SGSN发送激活 PDP上下文请求消息的模块。

该 SGSN可包括用于向 GGSN发送创建 PDP上下文请求消息的模块。该 GGSN可包括：用于接收创建 PDP上下文请求消息的模块，以及响应该创建 PDP上下文请求消息，和向 SGSN发送创建 PDP上下文响应消息的模块，该创建 PDP 上下文响应消息包括 GGSN 的 TEID ( Tunnel Endpoint Identifier, 隧道端点标识 )和用户面地址。

其中，该 SGSN还可包括：用于接收创建 PDP上下文响应消息的模块，以及向基站子系统发送无线接入承载 ( RAB , Radio Access Bearer )指派请求消息的模块，该 RAB指派请求消息中携带有所述 GGSN的 TEID和用户面地址信息。

并同时结合图 14所示，该基站子系统还可包括：

RAB指派请求消息接收模块 201 ,用于接收来自 SGSN的 RAB指派请求消息；

用户面隧道建立模块 202 , 根据所述 GGSN的 TEID和用户面地址信息，建立所要基站控制器与 GGSN之间的用户面单隧道。

RAB指派响应消息生成模块 203 ,用于向所述 SGSN发送 RAB指派响应消息，携带有所述基站控制器的 TEID和用户面地址信息。相应地，结合图 5的系统，其中：

该终端可包括用于经由基站子系统向系统架构演进网络中移动性管理实体（MME )发送激活分组数据规程（PDP, Packet Data Protocol )上下文请求消息的模块。

该 MME可包括用于向 S-GW发送创建 PDP上下文请求消息的模块。该 S-GW可包括：用于接收创建 PDP上下文请求消息的模块，以及响应该创建 PDP上下文请求消息，和向 MME发送创建 PDP上下文响应消息的模块，该创建 PDP上下文响应消息包括 S-GW的 TEID和用户面地址。

其中，该 MME还可包括：用于接收创建 PDP上下文响应消息的模块，以及向基站子系统发送 RAB指派请求消息的模块，该 RAB指派请求消息中携带有该 S-GW的 TEID和用户面地址信息。

该基站子系统可以进一步包括：

RAB指派请求消息接收模块，用于接收来自 MME的 RAB指派请求消息，所述 RAB指派请求消息携带有服务网关（ S-GW )的 TEID和用户面地址信息；用户面隧道建立模块，根据所述服务网关 ( S-GW ) 的 TEID和用户面地址信息，建立与服务网关（S-GW )之间的用户面单隧道。为了更便于理解本发明，下述结合具体实施例的流程来进行说明。

如图 15所示，是本发明建立用户面单隧道的方法的一个实施例的流程图；在该流程图中，示出了由 UE发起的 PDP上下文激活程序，并且 BSS中的 BSC 与 GGSN建立用户面单隧道的过程。其中，

步骤 1101 , 终端（UE )通过 BSC 向 SGSN发起激活 PDP ( Packet Data Protocol, 分组数据协议）上下文请求；

步骤 1102, SGSN进行签约检查之后，然后获得 GGSN的地址。 SGSN 分配用户面隧道信息，然后向该 GGSN发起创建 PDP 上下文请求，携带 SGSN的地址和所分配的用户面隧道信息；步骤 1103 , GGSN创建 PDP上下文请求之后，保存 SGSN的地址信息和用户面隧道信息，创建 PDP上下文；

步骤 1104, GGSN分配 GGSN端的用户面隧道信息，并在创建 PDP上下文响应中与 GGSN的地址一起发送给 SGSN;

步骤 1105 , SGSN保存 GGSN的地址和用户面隧道信息，然后判断是否采用单隧道；

步骤 1106 ,如果 SGSN决定采用单隧道，那么就发起 RAB ( radio Access Bearer, 无线接入承载）指配过程，指示 BSC建立无线承载。在 RAB 指配请求消息中 SGSN将 GGSN的地址和用户面隧道信息发送给 BSC; 可以理解的是，如果 SGSN决定不采用单隧道，则根据现有的流程，在 RAB指配消息中携带有 SGSN的 TEID和用户面地址。后述是以 SGSN决定采用单隧道的处理情形进行说明。

步骤 1107, BSC收到 RAB 指配请求消息之后，于是知道了 GGSN端的地址和用户面隧道信息。 BSC继续完成 RAB 指配过程，并分配 BSC端的隧道号。成功之后，返回 RAB 指配响应给 SGSN, 携带有 BSC的地址和分配的用户面隧道信息；

步骤 1108, SGSN判断已经启动单隧道方案，则将 BSC的地址和用户面隧道信息在更新 PDP上下文请求消息中发送给 GGSN;

步骤 1109, GGSN收到之后，用收到的 BSC的地址和用户面隧道信息覆盖原先保存的 SGSN的地址和用户面隧道信息。于是就建立了 BSC和 GGSN 之间的 GTP-U 隧道 (即，单隧道）；

步骤 1110, GGSN返回 SGSN更新 PDP上下文响应；

步骤 1111 , SGSN返回给终端激活 PDP上下文响应，成功激活 PDP上下文。

需要说明的是，在步骤 1101之前，应该首先实现如下工作：

在基站子系统中设置增强的分组域网络 Iu控制面接口（eluPS-C )与分组域网络的 SGSN相耦接；设置增强的分组域网络 Iu用户面接口（ eluPS-U )与分组域网络的 GGSN相耦接。其中，进一步地，该设置增强的分组域网络 Iu 控制面接口（eluPS-C )与分组域网络的 SGSN相耦接的步骤包括：将基站子系统中的 NAS层协议与分组域网络 NAS层协议进行适配的步骤；以及将基站子系统中的 BSSGP协议与分组域网络 RANAP协议进行适配的步骤。该设置增强的分组域网络 Iu用户面接口（ eluPS-U )与分组域网络的 GGSN相耦接的步骤进一步包括：该 eluPS-U进行 SNDCP协议， LLC协议和 GTP-U协议处理的步骤。

需要将基站子系统中的 NAS层协议与分组域网络 NAS层协议的进行适配；以及将基站子系统中的 BSSGP协议与分组域网络 RANAP协议进行适配。

如图 16 所示，是本发明建立用户面单隧道的方法的一个实施例中实现 PDP上下文去激活的流程示意图。在该流程图中，示出了由 UE发起的步骤 SPDP上下文请求，并且 BSC与 GGSN译放无线接入承载的过程。其中，步骤 121 , UE向网络侧发送去激活 PDP上下文请求消息。

步骤 122, SGSN收到去激活 PDP上下文请求消息后，向 GGSN发送删除 PDP上下文请求消息。

步骤 123 , GGSN删除用户面隧道及存储的 RNC用户面地址；

步骤 124, GGSN向 SGSN返回删除 PDP上下文响应消息；

步骤 125, SGSN返回去激活 PDP上下文响应消息。

步骤 S126,则 BSC与 SGSN之间进行无线接入承载 ( RAB )的译放过程。如图 17所示，是本发明建立用户面单隧道的方法的一个实施例的流程图；在该流程图中，示出了由 UE发起的 PDP上下文激活程序，并且 BSC与 MME 建立用户面单隧道的过程。其中，

步骤 1301 ,终端 UE通过 BSS中的 BSC 向 MME发起激活 PDP ( Packet Data Protocol, 分组数据协议）上下文请求；

步骤 1302, MME进行签约检查之后，然后获得服务网关（S-GW )的地址。 MME分配用户面隧道信息，然后向该 S-GW发起创建 PDP上下文请求，携带 MME的地址和所分配的用户面隧道信息；

步骤 1303 , S-GW创建 PDP上下文请求之后，保存 MME的地址信息和用户面隧道信息，创建 PDP上下文；

步骤 1304, S-GW分配 MME端的用户面隧道信息，并在创建 PDP上下文响应中与 S-GW的地址一起发送给 MME;

步骤 1305 , MME保存 S-GW的地址和用户面隧道信息，然后判断是否采用单隧道；

步骤 1306, 如果 MME决定采用单隧道，那么就发起 RAB ( radio Access Bearer, 无线接入承载）指配过程，指示 BSC建立无线承载。在 RAB 指配请求消息中 MME将 S-GW的地址和用户面隧道信息发送给 BSS中的 BSC; 否则 , 携带有 MME的 TEID和用户面地址。

步骤 1307, BSC收到 RAB指配请求消息之后，于是知道了 S-GW端的地址和用户面隧道信息。 BSC继续完成 RAB 指配过程，并分配 BSC端的隧道号。成功之后，返回 RAB 指配响应给 MME, 携带有 BSC的地址和分配的用户面隧道信息；

步骤 1308, MME判断已经启动单隧道方案，则将 BSC的地址和用户面隧道信息在更新 PDP上下文请求消息中发送给 S-GW;

步骤 1309, S-GW收到之后，用收到的 BSC的地址和用户面隧道信息覆盖原先保存的 MME的地址和用户面隧道信息。于是就建立了 BSC和 S-GW 之间的 GTP-U 隧道 (即单隧道）；

步骤 1310, S-GW返回 MME更新 PDP上下文响应；

步骤 1311 , MME返回给终端激活 PDP上下文响应，成功激活 PDP上下文。

需要说明的是，在步骤 1301之前，应该首先实现如下工作：

在基站子系统中设置增强的 S1控制面接口（eSl-C )与系统架构演进网络的移动性管理实体（MME )相耦接；设置增强的用户面接口（eSl-U ) 与系统架构演进网络的服务网关（S-GW )相耦接；其中，进一步地，该设置增强的控制面接口（eSl-C )与移动性管理实体（MME )相耦接的步骤进一步包括：将基站子系统中的 NAS层协议与分组域网络 NAS层协议进行适配的步骤；以及将基站子系统中的 BSSGP协议与分组域网络 RANAP协议进行适配的步骤。该设置增强的用户面接口（eSl-U ) 与服务网关（S-GW )相耦接的步骤进一步包括：该 eluPS-U进行 SNDCP协议， LLC协议和 GTP-U协议处理的步骤。

下述结合图 18至图 21 , 增强 BSS ( eBSS )上下文恢复为例，结合一个切换流程，来说明利用 eBSS之间的 Iur接口，如何实现 eBSS之间的协调，以及跨越 eBSS的切换。

eBSS可以通过 eBSS之间的 BSS间增强接口（如 Iur或者 X2 ),获取 eBSS 的上下文（Context )。其中， BSS 上下文的信息元素主要包括：加密键（Kc, Ciphering key )、力口密键序歹¹ J号 ( Ciphering key sequence number )、 LLC层参数 ( LLC layer parameters )、 SNDCP XID参数 ( SNDCP XID parameters )、非连续接收参数（ DRX parameter )、终端无线接入能力（MS Radio Access Capability )、分组数据协议上下文状态（ PDP context status )、多媒体广播组播上下文状态（ MBMS context status )、国际移动用户识别码 ( IMSI, International Mobile Subscriber Identification Number ) , 基站子系统标识（ BSS-ID , BSS-Identification )等，实际运行中， eBSS Context信息元素可以是上述全部的内容，也可以是上述部分的内容。

如图 18所示，为源 eBSS主动传递 BSS上下文到目标 eBSS的过程；可选地，也可以采用如图 19所示的方式来传递 BSS上下文，其中，图 19为目标 eBSS向源 eBSS请求以获取 BSS上下文的过程。从中可以看出，在小区更新（Cell Update ), 路由区更新 ( Routeing Area Update )发生时，目标 eBSS 可以通过与源 eBSS之间的 BSS间增强接口，获得源 eBSS上的 eBSS 上下文信息，并根据来自源 eBSS的切换指示，来完成小区更新、路由区更新等的流程适配过程，可以将耦接到源 eBSS的用户切换到目标 eBSS上。

如图 20所示，示出了本发明中利用 BSS间增强接口实现切换并且同时实现获取上下文的一个实施例的流程示意图。在该实施例中，可利用 eBSS之间的 BSS间增强接口，可实现跨越 eBSS的切换，以及 BSS 上下文恢复的过程。

在该流程中，包括如下步骤：

步骤 S210、源 eBSS决定进行切换，确定目标 eBSS;

步骤 S211、源 eBSS向目标 eBSS发送切换请求，可以在这个消息中携带 eBSS上下文信息；

步骤 S212、目标 eBSS如果接受，则进行资源的预留；

步骤 S213、目标 eBSS回应源 eBSS, 可以在这个消息中携带 eBSS上下文的确认、为 UE分配的无线资源、时隙等；

步骤 S214、源 eBSS向 UE发起切换命令，促使其发起切换；

步骤 S215、 UE切换无线资源，向目标 eBSS发起接入；

步骤 S216、目标 eBSS向 UE发送包物理信息，进行同步；

步骤 S217、 UE发起上行 LLC PDU, 比如小区 /路由更新请求；

步骤 S218、目标 eBSS向 SGSN发送切换完成消息。在这个消息中可以携带建立（目标 eBSS与 SGSN之间的 ) Iu连接的 eBSS侧的相关参数；

步骤 S219、 SGSN向目标 eBSS发送切换完成响应消息。

后续可以由 SGSN或者目标 eBSS , 向源 eBSS发起源 eBSS与 SGSN之间的 Iu连接的释放过程。

如图 21所示，示出了本发明中利用 BSS间增强接口实现切换时传递上下文的另一个实施例的流程示意图。在该实施例中，可以利用 eBSS到 SGSN的切换消息携带上下文信息。该方法包括如下步骤：

步骤 S220、源 eBSS决定进行切换，确定目标 eBSS;

步骤 S221、源 eBSS向 SGSN发送切换需求消息，可以在这个消息中携带 eBSS上下文；

步骤 S221a、 SGSN向目标 eBSS发送切换请求消息，可以在这个消息中携带 eBSS上下文；

步骤 S222、目标 eBSS如果接受，则进行资源的预留；

步骤 S222 a、目标 eBSS向 SGSN发送切换响应消息，表明是否可以接入；步骤 S223、 SGSN回应源 eBSS , 可以在这个消息中携带 eBSS上下文的确认、为 UE分配的无线资源、时隙等；

步骤 S224、源 eBSS向 UE发起切换命令，促使其发起切换；

步骤 S225、 UE切换无线资源，向目标 eBSS发起接入；

步骤 S226、目标 eBSS向 UE发送包物理信息，进行同步；

步骤 S227、 UE发起上行 LLC PDU, 比如小区 /路由更新请求；

步骤 S228、目标 eBSS向 SGSN发送切换完成消息。在这个消息中可以携带建立（目标 eBSS与 SGSN之间的 ) Iu连接的 eBSS侧的相关参数；

步骤 S229、 SGSN向目标 eBSS发送切换完成响应消息。

从图 20和图 21可以看出， SGSN不需要在切换准备阶段以及执行阶段过多地进行参与，避免切换过程对核心网带来信令负荷，减少时延。

本发明技术方案，解决了传统 GSM/GPRS网络中不支持单隧道的问题。从而提供了一种在传统 GSM/GPRS网络中实现单隧道的可行方案，促进了网络演进和融合，节省和保护了运营商投资。另外，也可以在 SAE中实现单隧道技术，同样促进了网络演进和融合，节省和保护了运营商投资。

本发明实施例中以基站子系统中的 BSC为例进行了说明，本领域普通技术人员可以理解的是，基站子系统中可能存在其他能实现所述功能的单元，不影响本发明的实质，也应落入本发明的保护范围。况下单独使用，或在与或不与本发明的其他特征和元素结合的各种情况下使用。本发明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、緩冲存储器、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。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims

权利要求书

1、一种建立用户面单隧道的系统，其特征在于，包括基站子系统、服务 GPRS 支持节点 SGSN以及与所述 SGSN相耦接的网关 GPRS 支持节点 GGSN; 其中，所述基站子系统通过增强的分组域网络 Iu控制面接口 eluPS-C与分组域网络的 SGSN相耦接；所述基站子系统通过增强的分组域网络 Iu用户面接口 eluPS-U 与所述分组域网络的 GGSN 相耦接；所述基站子系统通过所述 eluPS-U接口与所述 GGSN之间建立用户面单隧道。

2、如权利要求 1所述的系统，其特征在于，所述基站子系统包括：用户面接口增强模块，用于实现基站子系统通过所述 eluPS-U接口与所述 GGSN相耦接并建立用户面单隧道；

控制面接口增强模块，用于实现所述基站子系统通过所述 eluPS-C接口与所述 SGSN相耦接。

3、如权利要求 2所述的系统，其特征在于，

所述用户面接口增强模块包括：

子网相关汇聚协议 SNDCP协议处理模块、用于实现 SNDCP协议栈的处理能力；

逻辑链路控制 LLC协议处理模块，用于实现 LLC协议栈的处理能力； GTP-U协议处理模块，用于实现 GTP-U协议栈的处理能力；

所述控制面接口增强模块包括：

网络附加存储 NAS层协议适配模块，用于实现基站子系统 NAS层协议与所述分组域网络的 NAS层协议之间的适配；以及

无线接入网络应用部分 RANAP 协议适配模块，用于实现基站子系统的 BSSGP协议与所述分组域网络的 RANAP协议之间的适配。

4、如权利要求 1所述的系统，其特征在于，所述 SGSN包括：

向基站子系统发送无线接入承载 RAB指派请求消息的模块，所述 RAB指派请求消息中携带有所述 GGSN的隧道端点标识 TEID和用户面地址信息。

5、如权利要求 4所述的系统，其特征在于，所述基站子系统包括：

RAB指派请求消息接收模块，用于接收来自所述 SGSN的所述 RAB指派请求消息；用户面隧道建立模块，根据所述 GGSN的隧道端点标识 TEID和用户面地址信息，建立所述基站子系统与 GGSN之间的用户面单隧道；

RAB指派响应消息生成模块，用于向所述 SGSN发送 RAB指派响应消息，携带有所述基站子系统的 TEID和用户面地址信息。

6、如权利要求 1至 5任一项所述的系统，其特征在于，所迷基站子系统进一步包括：

基站子系统 BSS间接口增强模块，用于实现所述基站子系统与其他基站子系统进行耦接，并在所述两个基站子系统之间进行信令或数据的传输。

7、一种建立用户面单隧道的系统，其特征在于，包括基站子系统、移动性管理实体 MME以及与所述移动性管理实体 MME相耦接的良务网关 S-GW; 其中，所述基站子系统通过增强的 S1控制面接口 eSl-C与所述移动性管理实体 MME相耦接；所述基站子系统通过增强的用户面接口 eSl-U与所述服务网关 S-GW相耦接，所述基站子系统通过所述 eSl-U接口与所述 S-GW之间建立用户面单隧道，其中所述 MME以及所述 S-GW位于系统构架演进网络中。

8、如权利要求 7所述的系统，其特征在于，所述基站子系统包括：用户面接口增强模块，用于实现所述基站子系统通过所述 eSl-U接口与所述服务网关 S-GW相耦接并建立所述用户面单隧道；

控制面接口增强模块，用于实现所述基站子系统通过所述 eSl-C接口与所述移动性管理实体 MME相耦接。

9、如权利要求 8所述的系统，其特征在于，其中，

所述用户面接口增强模块包括： SNDCP协议处理模块、 LLC协议处理模块以及 GTP-U协议处理模块；

所述控制面接口增强模块包括：

NAS层协议适配模块，用于实现基站子系统 NAS层协议与所述系统架构演进网络的 NAS层协议之间的适配；

S1接口应用协议 S1AP协议适配模块，用于实现基站子系统 BSSGP与系统架构演进网络的 S 1AP协议之间的适配。

10、如权利要求 7至 9任一项所述的系统，其特征在于，所述基站子系统进一步包括：基站子系统 BSS间接口增强模块，用于实现所述基站子系统与其他基站子系统进行耦接，并在所述两个基站子系统之间进行信令或数据的传输。

11、一种基站子系统，其特征在于，至少包括：

用户面接口增强模块，用于实现所述基站子系统通过 eluPS-U接口与 GGSN 相耦接并建立用户面单隧道；

控制面接口增强模块，用于实现所述基站子系统通过 eluPS-C接口与 SGSN 相耦接；

或者至少包括：

用户面接口增强模块，用于实现所述基站子系统通过 eSl-U接口与服务网关 S-GW相耦接并建立用户面单隧道；

控制面接口增强模块，用于实现所述基站子系统通过 eSl-C接口与移动性管理实体 MME相耦接。

12、如权利要求 11所述的基站子系统，其特征在于，

所述控制面接口增强模块包括：

NAS层协议适配模块，用于实现基站子系统 NAS层协议与分组域网络或系统架构演进网络的 NAS层协议之间的适配；以及

RANAP协议适配模块，用于实现基站子系统的 BSSGP协议与分组域网络或系统架构演进网络的 RANAP协议之间的适配。

13、如权利要求 11或 12所述的基站子系统，其特征在于，包括：

BSS 间接口增强模块，用于实现所述基站子系统与其他基站子系统进行耦接，并在所述两个基站子系统之间进行信令或数据的传输。

14、一种建立用户面单隧道的方法，其特征在于，包括：

基站子系统设置增强的分组域网络 Iu控制面接口 eluPS-C与分组域网络的 SGSN相耦接；

设置增强的分组域网络 Iu用户面接口 eluPS-U与分组域网络的 GGSN相耦接；

15、如权利要求 14所述的方法，其特征在于，所述设置增强的分组域网络 Iu控制面接口 eluPS-C与分组域网络的 SGSN相耦接的步骤进一步包括：

将基站子系统中的 NAS层协议与分组域网络 NAS层协议进行适配；以及将基站子系统中的 BSSGP协议与分组域网络 RANAP协议进行适配；所述设置增强的分组域网络 Iu用户面接口 eluPS-U与分组域网络的 GGSN 相耦接的步骤进一步包括：

所述 eluPS-U进行 SNDCP协议， LLC协议和 GTP-U协议处理。

16、如权利要求 14或者 15所述的方法，其特征在于，所述基站子系统通过所述 eluPS-U接口与所述 GGSN之间建立用户面单隧道的步骤进一步包括：接收来自分组域网络中 SGSN的 RAB指派请求消息 , 所述 RAB指派请求消息携带有分组域网络中 GGSN的 TEID和用户面地址信息；

向所述 SGSN发送 AB指派响应消息，携带有所述基站子系统的 TEID和用户面地址信息；

根据所述 GGSN的 TEID和用户面地址信息，建立与 GGSN之间的用户面单隧道。

17、如权利要求 14或者 15所述的方法，其特征在于，进一步包括：设置 Iur接口实现所述基站子系统与其他基站子系统进行耦接的步驟，以在所述两个基站子系统之间进行信令或数据的传输。

18、如权利要求 17的方法，其特征在于，进一步包括：

源基站子系统通过所述 Iur接口，向目标基站子系统传递 BSS上下文信息；源基站子系统根据所述目标基站子系统的回应，将耦接到所述源基站子系统的用户终端切换到所述目标基站子系统上。

19、一种建立用户面单隧道的方法，其特征在于，包括：

基站子系统设置增强的 S1控制面接口 eSl-C与系统架构演进网络的移动性管理实体 MME相耦接；

基站子系统设置增强的用户面接口 eSl-U与系统架构演进网络的服务网关 S-GW相耦接；

所述基站子系统通过所述 eSl-U接口与所述服务网关 S-GW之间建立用户面单隧道。

20、如权利要求 19所述的方法，其特征在于，所述设置增强的控制面接口 eSl-C与移动性管理实体 MME相耦接的步骤进一步包括：

将基站子系统中的 NAS层协议与分组域网络 NAS层协议进行适配；以及将基站子系统中的 BSSGP协议与分组域网络 RANAP协议进行适配；所述设置增强的用户面接口 eSl-U与服务网关 S-GW相耦接的步骤进一步包括：

所述 eluPS-U进行 SNDCP协议， LLC协议和 GTP-U协议处理。

21、如权利要求 19或者 20所述的方法，其特征在于，所述基站子系统通过所述 eSl-U接口与所述服务网关 S-GW之间建立用户面单隧道的步骤进一步包括：

接收来自系统架构演进网络中移动性管理实体 MME 的 RAB 指派请求消息，所述 RAB指派渚求消息携带有所述系统架构演进网络中服务网关 S-GW的 TEID和用户面地址信息；

根据所述服务网关 S-GW的 TEID和用户面地址信息 ,建立与所述服务网关 S-GW之间的用户面单隧道。

22、如权利要求 19或者 20所述的方法，其特征在于，进一步包括：设置 X2接口实现所述基站子系统与其他基站子系统进行耦接的步骤，以在所述两个基站子系统之间进行信令或数据的传输。

23、如权利要求 22的方法，其特征在于，进一步包括：

源基站子系统通过所述 X2接口，向目标基站子系统传递 BSS上下文信息；源基站子系统根据所述目标基站子系统的回应，将耦接到所述源基站子系统的用户终端切换到所述目标基站子系统上。