WO2011140697A1 - 旁路业务的实现方法、网络单元、网络单元代理和系统 - Google Patents

旁路业务的实现方法、网络单元、网络单元代理和系统 Download PDF

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WO2011140697A1
WO2011140697A1 PCT/CN2010/072562 CN2010072562W WO2011140697A1 WO 2011140697 A1 WO2011140697 A1 WO 2011140697A1 CN 2010072562 W CN2010072562 W CN 2010072562W WO 2011140697 A1 WO2011140697 A1 WO 2011140697A1
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network element
pdp context
proxy
local
ggsn
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PCT/CN2010/072562
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温海波
宾梵翔
郑军
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上海贝尔股份有限公司
阿尔卡特朗讯公司
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W8/00—Network data management
    • H04W8/02—Processing of mobility data, e.g. registration information at HLR [Home Location Register] or VLR [Visitor Location Register]; Transfer of mobility data, e.g. between HLR, VLR or external networks
    • H04W8/08—Mobility data transfer
    • H04W8/082—Mobility data transfer for traffic bypassing of mobility servers, e.g. location registers, home PLMNs or home agents
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/10—Connection setup
    • H04W76/12—Setup of transport tunnels
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/04—Large scale networks; Deep hierarchical networks
    • H04W84/042—Public Land Mobile systems, e.g. cellular systems
    • H04W84/045—Public Land Mobile systems, e.g. cellular systems using private Base Stations, e.g. femto Base Stations, home Node B

Definitions

  • the present invention relates to the field of communications, and in particular to a technology for implementing bypass data services via a Femtocell (HNB/HeNB). Background technique
  • Femtocell ⁇ picocell
  • ⁇ picocell is one of the hottest topics in the telecommunications field. It is a low-power wireless access point that works within the licensed spectrum to connect standard mobile devices to mobile operators' networks using residential DSL or wired broadband connections.
  • Figure 1 shows the typical structure of a Femtocell.
  • HNB Home Node B
  • the HNB subsystem defines the Iuh interface between the HNB and the HNB-GW (HNB Gateway), as shown in Figure 2.
  • HNB provides wireless coverage indoors, which integrates standard Node B functionality with standard RNC (Radio Network Controller) radio resource management capabilities.
  • the HNB-GW is located in the mobile operator network, aggregates services from many HNBs and sends the aggregated traffic to the mobile core network through the standard Iu-CS/Iu-PS interface. From the mobile core network, the HNB-GW is like an RNC, which shields the specific details of the HNBs connected to the HNB-GW, rather than letting the network elements in the mobile core network see the RNC functions on many HNBs.
  • LIPA Local IP Access
  • SIPTO Select IP Traffic Offload
  • 3GPP TS 23.829 has proposed and analyzed different structures for LIPA services and SIPTO services, without making any decisions about what structure to ultimately adopt.
  • a local GGSN Gateway GPRS Support Node
  • the SGSN Server GPRS Support Node
  • the SGSN in the mobile core must maintain a large amount of local GGSN record information about LIPA and SIPTO services, and needs to be directly with the HNB.
  • Local GGSN communication which will put a heavy burden on the SGSN.
  • the local GGSN is implemented in the HNB.
  • the LIPA and SIPTO services will also be between different HNBs. Switching, it is clear that LIPA and SIPTO services will be sent to the mobile terminal through different local GGSNs.
  • 3GPP TS 25.467 proposes a procedure for resolving the handover of UEs between different HNBs (Note: these HNBs are connected to the same HNB-GW and belong to the same CSG group), it does not send any information to the SGSN in the mobile core. This will result in subsequent mobility management, business continuity, and the like being unresolved. Summary of the invention
  • a method for bypassing data traffic via a pseudo-picocell base station wherein the user equipment is already connected to a pseudo-picocell base station
  • the method includes: the user equipment sends an Activate PDP Context Request message to the first network element in the core network to request to bypass the PDN connection establishment; if the first network element discovers the access included in the Activate PDP Context Request message
  • the point name is LIPA or SIPTO, and then the local network element proxy on the second network element in the access network is selected based on the access point name;
  • the first network unit sends a create PDP context request message to the second network element
  • the local network element agent finds a suitable local network element and forwards the create PDP context request message to the local network element; after receiving the create PDP context request message, the local network element prepares a corresponding PDP context, and then sends Back to create a PDP context response message with the assigned IP address;
  • the method further includes: after establishing a corresponding radio access bearer, performing an update of the PDP context between the first network element and the local network element via the local network element proxy; the first network element sending an activation a PDP context accept message to the user equipment; and the user equipment utilizes from the first network element
  • the parameters configure themselves and enjoy the bypass service via the assigned IP address.
  • a network element proxy for implementing a bypass service, wherein the network element proxy presents a local network element of a bypass service for a first network element in a core network, for an HNB
  • the local network unit in the presentation is presented as a first network element, the function comprising: for finding a suitable local network element and forwarding the created PDP context upon receiving a create PDP context request message from a first network element in the core network Requesting a message to the first device of the local network element; and for forwarding the message to the first network element upon receipt of a Create PDP Context Response message with the assigned IP address from the local network element
  • the second device thereby establishing a corresponding radio access bearer.
  • a network element for providing a service to a user equipment in a core network comprising: an activation PDP context request for receiving a bypass PDN connection from the user equipment
  • the message is a first device that selects a local network element proxy to bypass the service based on the access point name included in the message; and a second device for transmitting a create PDP context request message to the selected local network element proxy.
  • a communication system comprising: at least one user equipment; a local network unit serving as a gateway between the user equipment and an external network; acting as a proxy for the local network unit A network element agent according to the invention; and a network element according to the invention for providing services to said at least one user equipment in a core network.
  • Figure 1 schematically shows a Femtocell deployment structure
  • FIG. 2 shows schematically the HNB subsystem
  • FIG. 3 schematically illustrates a bypass reference model based on the inventive concept
  • 4 shows an example of a network structure for bypass service based on the inventive concept
  • FIG. 5 shows an example of a bypass PDN (Packet Data Network) connection establishment process based on the inventive concept
  • FIG. 6 is a flow diagram of a method for bypassing data traffic via an HNB, in accordance with one embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a block diagram of a network element agent in accordance with one embodiment of the present invention
  • Figure 8 is a block diagram of a network element in accordance with one embodiment of the present invention
  • Figure 9 is a schematic illustration of the E-UTRAN HeNB logical structure.
  • Fig. 10 schematically shows a bypass reference model for LTE. detailed description
  • the present invention proposes a network architecture for LIPA and SIPTO services, and a solution for efficiently establishing a bypass service PDN connection.
  • the existing network structure needs to be modified as follows: - A GGSN proxy is added to the HNB-GW, whereby the local GGSN proxy hides a large number of details of the local GGSN from the SGSN in the mobile core network. From the perspective of the SGSN, the GGSN proxy is the local GGSN for the bypass service (ie LIPA service, SIPTO service); from the perspective of the HNB local GGSN, the GGSN proxy is the SGSN.
  • the bypass service ie LIPA service, SIPTO service
  • a new information element (ie, Bypass Capability IE) is defined for the HNB registration request message. This new information element contains an indication of whether the HNB can support LIPA services, SIPTO services, and the IP address of the corresponding local GGSN.
  • Bypass Capability IE is defined for the HNB registration request message. This new information element contains an indication of whether the HNB can support LIPA services, SIPTO services, and the IP address of the corresponding local GGSN.
  • the SGSN selects the GGSN proxy on the HNB-GW as the GGSN for the bypass traffic (ie LIPA and SIPTO traffic).
  • the bypass traffic ie LIPA and SIPTO traffic.
  • the SGSN selects the GGSN proxy to bypass the service and sends a Create PDP Context Request message to the GGSN proxy; the GGSN proxy finds the appropriate local GGSN and forwards the Create PDP Context Request; and switches within the HNB-GW for the bypass service Switching within the closed subscriber group does not trigger a modified PDP context procedure between the GGSN proxy and the SGSN.
  • Fig. 3 schematically shows a reference model for a bypass service in which a local GGSN is added in the HNB and a GGSN proxy is added to the HNB-GW.
  • Figure 4 schematically shows the network structure for bypass services.
  • an HNB registration request message is sent to the HNB-GW, and a Bypass Capability Information Element (IE) is added to the registration request message to indicate the bypass capability of the HNB.
  • IE Bypass Capability Information Element
  • the HNB-GW may know the bypass capability of the HNB and also maintain local GGSN information for the GGSN agent to select the appropriate local GGSN if a bypass PDN connection needs to be established. The following is an example of this information element.
  • IE/group name exists in range IE type and parameter semantic description
  • the octet string size is 16
  • the octet string size is 16
  • the SGSN in the mobile core regards the GGSN proxy on the HNB-GW as the local GGSN for the bypass service. That is, when the UE under one HNB requests the bypass service (LIPA service or SIPTO service), the SGSN selects the GGSN proxy as the local GGSN of the service, and sends a create PDP context request message to the GGSN proxy on the HNB-GW. The proxy in turn forwards the message to the appropriate local GGSN closest to the UE's connection point.
  • Figure 4 shows an example of such a PDN setup procedure for bypass traffic.
  • the UE sends an Activate PDP Context Request message to request a bypass PDN connection setup.
  • the APN Access Point Name
  • the UE sends an Activate PDP Context Request message to request a bypass PDN connection setup.
  • the APN Access Point Name
  • the message must be the specified LIPA or SIPTO service.
  • the SGSN finds that the APN in the Activate PDP Context Request message is LIPA or SIPTO service, it selects the corresponding GGSN proxy to serve as the local GGSN for the bypass service and sends a Create PDP Context Request message to the corresponding HNB-GW.
  • the GGSN agent finds the appropriate local GGSN and sends the Create PDP Context Request to the local GGSN.
  • the local GGSN After receiving the Create PDP Context Request message, the local GGSN prepares The corresponding PDP context (this includes IP address assignment, which can be done via RADIUS or DHCP), and then sends back a Create PDP Context Response message containing the assigned IP address.
  • the GGSN proxy can perform the corresponding action, that is, record the PDP context information, and forward the response message to the SGSN and the like.
  • the PDP context update is performed between the SGSN and the GGSN Pr oxy (actually the local GGSN), so that the RNC on the HNB establishes direct communication with the local GGSN, that is, the bypass data is directly sent to the local GGSN by the RNC module on the HNB. Module.
  • the SGSN sends an Activate PDP Context Accept message to the UE.
  • the UE configures itself with parameters from the SGSN, including the assigned local IP address, to enjoy the bypass service.
  • the GGSN proxy on the HNB-GW hides the details of the local GGSN for bypass traffic. If the UE moves between different HNBs (under the same HNB-GW and with the mobility within the C SG group), from the perspective of the SGSN, the UE does not replace its local GGSN for bypass service, so Any PDP context update message needs to be exchanged between the GGSN proxy and the SGSN. The burden on the SGSN is thus greatly reduced.
  • the bypass service LIPA and SIPTO services
  • LIPA and SIPTO service provision can be simplified without affecting other network elements in the mobile core.
  • a method for bypassing data traffic via an HNB in accordance with one embodiment of the present invention is described below with reference to FIG.
  • the method of this embodiment is applicable to, for example, the structures shown in Figs. 3 and 4.
  • the user equipment sends an Activate PDP Context Request message to the first network element in the core network to request a bypass PDN connection setup.
  • the user equipment is, for example, the UE in FIG. 4, and the first network unit is, for example, FIG. SGSN.
  • the UE after the UE is connected to the HNB (including the UE registration to the HNB-GW), the UE sends an Activate PDP Context Request message with the APN to the SGSN.
  • step 602 if the first network element finds that the access point name is LIPA or SIPTO service, the local network element proxy on the second network element in the access network is selected based on the access point name.
  • the second network element is, for example, the HNB-GW in FIG. 4
  • the local network element agent is, for example, the GGSN agent in FIG.
  • the SGSN finds that the APN is a LIPA or SIPTO service, the GGSN proxy on the HNB-GW is selected.
  • the first network element sends a Create PDP Context Request message to a local network element proxy on the second network element.
  • the SGSN sends a Create PDP Context Request message to the GGSN proxy on the HNB-GW.
  • the local network element agent finds a suitable local network element and forwards the create PDP context request message to the local network element.
  • the local network element is, for example, the local GGSN in FIG.
  • the GGSN agent finds the appropriate local GGSN and forwards the Create PDP Context Request message to the local GGSN, e.g., by looking up in its table.
  • the local network element prepares a corresponding PDP context and then sends back a Create PDP Context Response message with the assigned IP address.
  • the local GGSN prepares a corresponding PDP context, and then sends back a Create PDP Context Response message including the assigned IP address to the GGSN proxy, where the PDP context includes an IP address assignment, and the IP address assignment may be, for example, This is done by obtaining the address from the DHCP/AAA server on the local network through RADIUS or DHCP.
  • the local network element proxy forwards the create PDP context response message to the first network element in the core network, thereby establishing a corresponding radio access bearer.
  • the GGSN proxy will create the PDP.
  • the context response message is forwarded to the SGSN in the mobile core.
  • a corresponding radio access bearer is established.
  • step 607 after the corresponding radio access bearer is established, an update of the PDP context is performed between the first network element and the local network unit via the local network element proxy.
  • the SGSN sends a modify PDP context request to the GGSN proxy, and the proxy forwards the packet to the local GGSN; the corresponding response message is sent by the local GGSN to the GGSN proxy, and then forwarded to the SGSN.
  • the first network element sends an Activate PDP Context Accept message to the user equipment.
  • the SGSN sends an Activate PDP Context Accept message to the UE.
  • the user equipment configures itself with parameters from the first network element and enjoys the bypass service via the assigned IP address. Specifically, the UE configures itself with parameters from the SGSN and enjoys the bypass service via the assigned IP address.
  • the GGSN agent on the HNB-GW shields this mobility. From the perspective of the SGSN, the UE does not change its local GGSN for bypass traffic, so there is no need to exchange any PDP context update messages between the GGSN proxy and the SGSN. Therefore, the burden on the SGSN is greatly reduced.
  • the GGSN agent hides a large number of local GGSNs for LIPA and SIPTO services, it simplifies the implementation of LIPA and SIPTO services without affecting the mobile core.
  • a network element proxy for implementing a bypass service is provided. This will be described below in conjunction with the drawings.
  • FIG. 7 illustrates a network element proxy 700 in accordance with one embodiment of the present invention.
  • the network element proxy 700 includes a first device 701 and a second device 702.
  • the first device 701 is used to receive A suitable local network element is found from the first PDP Context Request message of the first network element in the core network and the Create PDP Context Request message is forwarded to the local network element. For example, upon receiving a Create PDP Context Request message from the SGSN in the mobile core, the first device 701 finds the appropriate local GGSN by looking up in the table and forwards the request message to the local GGSN.
  • the second device 702 is configured to forward the message to the first network element upon receiving a Create PDP Context Response message from the local network element with the assigned IP address. For example, the second device 702 forwards the message to the SGSN upon receiving a Create PDP Context Response message from the local GGSN with the assigned IP address, thereby establishing a corresponding radio access bearer.
  • the network element proxy 700 of the present embodiment and the first device 701 and the second device 702 included therein may be implemented in software, hardware, or a combination of software and hardware.
  • those skilled in the art are familiar with a variety of devices that can be used to implement these components, such as: a processor, a microcontroller, an application specific integrated circuit (ASIC), a programmable logic device (PLD), and/or a field programmable gate array. (FPGA), etc.
  • the network element proxy of this embodiment may be implemented integrally with the network unit, or may be implemented independently of each other, and the various components of the network element proxy may also be physically implemented separately and operatively connected to each other.
  • the network element agent 700 described above in connection with FIG. 7 can implement the method described above for bypassing data traffic via the HNB.
  • the network element proxy 700 when the UE moves between different HNBs (under the same HNB-GW and with the mobility within the CSG group), the UE does not replace it for bypassing from the perspective of the SGSN.
  • the local GGSN of the service so there is no need to exchange any PDP context update messages between the GGSN proxy and the SGSN.
  • the burden on the SGSN is thus greatly reduced.
  • the GGSN agent provides a large number of local GGSNs for LIPA and SIPTO services, it simplifies the provision of LIPA and SIPTO without affecting the mobile core.
  • a network element for providing a service to a user equipment in a core network is provided. I will explain it below with reference to the drawings. Bright.
  • FIG. 8 illustrates a network element 800 in accordance with one embodiment of the present invention.
  • the network unit 800 includes a first device 801 and a second device 802.
  • the first device 801 is configured to select a local network element proxy to bypass the service based on the access point name included in the message upon receiving the Activate PDP Context Request message from the user equipment regarding the bypass PDN connection. For example, when receiving the Activate PDP Context Request message from the UE, the first device 801 selects the local GGSN proxy to bypass traffic based on the APN included in the message.
  • the second device 802 is configured to send a Create PDP Context Request message to the selected local network element proxy. For example, the second device 802 sends a Create PDP Context Request message to the selected local GGSN Agent.
  • the network unit 800 of the present embodiment and the first device 801 and the second device 802 included therein may be implemented in software, hardware, or a combination of software and hardware.
  • those skilled in the art are familiar with a variety of devices that can be used to implement these components, such as a <1> processor, microcontroller, dedicated off-circuit (ASIC), programmable device (PLD), and/or field programmable gate array. (FPGA) Interconnect. , ' , , ,
  • the network unit 800 described above in connection with FIG. 8 can implement the previously described method for bypassing data traffic via the HNB.
  • the network unit 800 when the UE moves between different HNBs (under the same HNB-GW and with the mobility within the CSG group), the UE does not replace it for the bypass service from the perspective of the SGSN.
  • the local GGSN therefore does not require any PDP context update messages to be exchanged between the GGSN proxy and the SGSN.
  • the burden on the SGSN is thus greatly reduced.
  • the GGSN agent provides a large number of local GGSNs for LIPA and SIPTO, it simplifies the provision of LIPA and SIPTO without affecting the mobile core.
  • a communication system comprising at least one user equipment, a local network unit serving as a gateway between the user equipment and an external network, a local network element proxy acting as a proxy for the local network element, and for the at least one user in the core network A network unit that provides services.
  • the system can also include other network elements, such as routers and the like.
  • the UE moves between different HNBs (under the same HNB-GW and within the CSG group mobility), from the perspective of the SGSN, the UE does not replace it.
  • the local GGSN is used for bypassing traffic, so there is no need to exchange any PDP context update messages between the GGSN proxy and the SGSN.
  • Fig. 8 schematically shows the E-UTRAN HeNB logical structure.
  • the Home eNB Gateway (HeNB-GW) allows the S1 interface between the HeNB and the EPC to be extended to support a large number of HeNBs.
  • the HeNB-GW is used as a hub of C-Plane, specifically an S1-MME interface.
  • the solution of the present invention can also be applied to the structure. It is not mentioned here.
  • Figure 9 schematically shows a bypass reference model for LTE.
  • the P-GW proxy on the HeNB-GW corresponds to the GGSN proxy of the HNB-GW in the UMTS.
  • the solution of the present invention can be applied to the model. It is not mentioned here.

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Abstract

本发明提供了用于旁路经由HNB的数据业务的方法、用作本地网络单元的代理的网络单元代理、在核心网中为UE提供业务的网络单元及相应的系统。该方法包括：UE发送激活PDP上下文请求消息；如果SGSN发现该请求消息中的APN是LIPA或SIPTO，则选择HNB-GW上的GGSN代理；SGSN发送创建PDP上下文请求消息至HNB-GW；GGSN代理找到合适的本地GGSN并发送该创建PDP上下文请求消息至该GGSN；该GGSN准备PDP上下文然后发回创建PDP上下文响应消息；GGSN代理将该响应转发至SGSN；在SGSN和GGSN之间执行PDP上下文的更新；SGSN发送激活PDP上下文接受消息至UE；UE利用来自SGSN的参数配置其自身并经由所分配的IP地址享用旁路服务。

Description

旁路业务的实现方法、 网络单元、 网络单元代理和系统
技术领域 本发明涉及通信领域， 具体地涉及经由 Femtocell ( HNB/HeNB ) 实现旁路数据业务的技术。 背景技术
目前， Femtocell (亳微微蜂窝基站 )是电信领域中最热门的话题之一。 它是一种低功率无线接入点，在授权频谱内工作以利用住宅 DSL或有线宽 带连接将标准移动设备连接到移动运营商的网络。 图 1 示出了 Femtocell 的典型结构。
在 3GPP中， Femtocell称作家庭节点 B ( HNB ) 。 HNB子系统定义 了 HNB与 HNB-GW ( HNB网关）之间的 Iuh接口， 如图 2所示。 HNB 在室内提供了无线覆盖， 它集成了标准的 Node B的功能以及标准的 RNC (无线网络控制器）的无线资源管理功能。 HNB-GW位于移动运营商网络， 汇聚来自众多 HNBs的业务并将汇聚的业务流通过标准的 Iu-CS/Iu-PS接 口送到移动核心网。 从移动核心网看， HNB-GW像是一个 RNC , 其屏蔽 了连接到 HNB-GW的 HNBs的具体细节， 而不是让移动核心网中网元看 到众多 HNB上的 RNC功能。
3GPP中提出了本地 IP接入 ( Local IP Access, LIPA )和选择 IP业务 旁路（ Select IP Traffic Offload, SIPTO )用来不仅旁路来自移动无线接入 网的数据业务也旁路来自移动核心的数据业务。
3GPPTS 23.829已经提出并分析了针对 LIPA业务和 SIPTO业务的 不同结构， 没有对最终采用什么结构做出决定。在 UMTS系统的多数 结构中， 在 HNB中使用本地 GGSN (网关 GPRS支持节点）来实现旁路 业务 /流量。 移动核心中的 SGSN (服务 GPRS支持节点）必须维护大量的 关于 LIPA和 SIPTO业务的本地 GGSN记录信息，并且需要直接与 HNB 中的本地 GGSN通信， 这将给 SGSN造成很大的负担。此外， 本地 GGSN 实现在 HNB中， 如果移动终端 ( User Equipment, UE )在不同的 HNB 之间切换， 同时 UE有通过 HNB的旁路业务时， 此时 LIPA和 SIPTO业 务也将在不同的 HNB间切换， 显然 LIPA和 SIPTO业务将通过不同的本 地 GGSN送到移动终端。3GPP TS 25.467虽然提出了解决 UE在不同 HNB 间 （注： 这些 HNB连接到同一个 HNB-GW, 并且属于同一个 CSG组的） 切换的流程， 但并没有向移动核心中的 SGSN发送任何信息， 这将导致随 后的移动性管理、 业务连续性等得不到解决。 发明内容
为了解决上述现有技术中的问题， 根据本发明的一个方面， 提出了一 种用于对经由亳微微蜂窝基站的数据业务实现旁路的方法， 其中， 该用户设备已经连接到亳微微蜂窝基站， 该方法包括： 用户设备 向核心网中的第一网络单元发送激活 PDP上下文请求消息以请求 旁路 PDN连接建立； 如果该第一网络单元发现所述激活 PDP上 下文请求消息中所包含的接入点名称是 LIPA或 SIPTO , 则基于 该接入点名称选择接入网中的第二网络单元上的本地网络单元代 理； 所述第一网络单元发送创建 PDP上下文请求消息至所述第二 网络单元； 所述本地网络单元代理找到合适的本地网络单元并转 发该创建 PDP上下文请求消息至该本地网络单元； 在收到该创建 PDP上下文请求消息后，该本地网络单元准备相应的 PDP上下文， 然后发回具有所分配的 IP地址的创建 PDP上下文响应消息； 以 及所述本地网络单元代理将该创建 PDP上下文响应消息转发至所 述核心网中的第一网络单元， 由此建立相应的无线接入承载。 该 方法还包括： 建立相应的无线接入承载之后， 在所述第一网络单 元和所述本地网络单元之间经由所述本地网络单元代理执行 PDP 上下文的更新； 所述第一网络单元发送激活 PDP上下文接受消息 至所述用户设备； 和所述用户设备利用来自所述第一网络单元的 参数配置其自身并且经由所分配的 IP地址享用旁路服务。
根据本发明的另一个方面， 提出了一种用于实现旁路业务的网络单 元代理， 其中， 该网络单元代理对于核心网中的第一网络单元呈 现为旁路业务的本地网络单元，对于 HNB中的本地网络单元呈现 为第一网络单元， 其功能包括包括： 用于在收到来自核心网中的 第一网络单元的创建 PDP上下文请求消息时找到合适的本地网络 单元并转发该创建 PDP上下文请求消息至该本地网络单元的第一 装置； 和用于在收到来自所述本地网络单元的具有所分配的 IP地 址的创建 PDP上下文响应消息时将该消息转发至所述第一网络单 元的第二装置， 由此建立相应的无线接入承载。
根据本发明的又另一个方面，提出了一种用在核心网中为用户设备 提供业务的网络单元， 包括： 用于在收到来自所述用户设备的关 于旁路 PDN连接的激活 PDP 上下文请求消息时基于该消息中所 包含的接入点名称选择本地网络单元代理来旁路业务的第一装 置； 和用于发送创建 PDP上下文请求消息至所选择的本地网络单 元代理的第二装置。
根据本发明的又另一个方面， 提出了一种通信系统， 包括： 至少一 个用户设备； 用作所述用户设备与外部网络之间的网关的本地网 络单元； 用作所述本地网络单元的代理的根据本发明的网络单元 代理； 和用在核心网中为所述至少一个用户设备提供业务的根据 本发明的网络单元。 附图说明
通过阅读下面结合附图对本发明具体实施例的说明， 本发明的上述及 其他特征和优点将变得更加明显。 其中：
图 1示意性地示出了 Femtocell部署结构；
图 2示意性地示出了 HNB子系统；
图 3示意性地示出了基于本发明思想的旁路参考模型； 图 4示出了基于本发明思想的用于旁路业务的网络结构的一个例子； 图 5示出了基于本发明思想的旁路 PDN (分组数据网）连接建立过程 的一个例子；
图 6是根据本发明一个实施例的用于旁路经由 HNB的数据业务的 方法的流程图；
图 7是根据本发明一个实施例的网络单元代理的框图； 图 8是根据本发明一个实施例的网络单元的框图；
图 9示意性地示出了 E-UTRAN HeNB逻辑结构； 和
图 10示意性地示出了针对 LTE的旁路参考模型。 具体实施方式
本发明提出了一种针对 LIPA和 SIPTO业务的网络架构，以及一种用 于高效地建立旁路业务 PDN连接的解决方案。
根据本发明的方案， 需要对现有网络结构进行如下更改： - 在 HNB-GW上添加 GGSN代理， 由此本地 GGSN代理对 移动核心网中的 SGSN隐藏了大量的本地 GGSN的细节。从 SGSN 的角度看， GGSN 代理是用于旁路业务 （即 LIPA 业务、 SIPTO 业务）的本地 GGSN; 从 HNB本地 GGSN的角度来看， GGSN代 理是 SGSN。
- 在 HNB-GW 为每个处于工作状态的 HNB 维护其本地 GGSN信息。 为 HNB注册请求消息定义新的信息元素（即旁路能 力 IE )。这个新的信息元素包含关于 HNB是否能支持 LIPA业务、 SIPTO业务的指示以及相应的本地 GGSN的 IP地址。 当 HNB向 HNB-GW注册时通过携带新定义的 IE传递本地 GGSN相关信息 到 HNB-GW。
- SGSN选择 HNB-GW上的 GGSN代理作为用于旁路业务（即 LIPA和 SIPTO业务） 的 GGSN。 当收到来自 UE (用户设备） 的 关于 （针对 LIPA或 SIPTO业务） 旁路 PDN连接的激活 PDP上 下文请求消息时， SGSN选择 GGSN代理来旁路业务并且发送创 建 PDP上下文请求消息给 GGSN代理； 该 GGSN代理找到合适 的本地 GGSN并且转发该创建 PDP上下文请求；针对旁路业务的 HNB-GW 内切换和闭合用户组内切换不会触发 GGSN 代理与 SGSN之间的修改 PDP上下文过程。
应当指出， 本发明的方案也可以应用于 LTE (长期演进） 技 术。
图 3 示意性地示出了关于旁路服务的参考模型， 其中本地 GGSN被添加在 HNB中，并且 GGSN代理被添加到 HNB-GW中。
图 4 示意性地示出了用于旁路业务的网络结构。 存在两个主 要的网络功能： 一个是 HNB-GW 上的 GGSN代理， 其对 SGSN 隐藏了用于旁路业务的本地 GGSN 的细节； 另一个是具有 HNB 的本地网络中的本地 GGSN (实际上， 本地 GGSN既可以实现在 HNB中也可以实现于 HNB附近， 或甚至对于 SIPTO实现在回程 网络中） ， 该本地 GGSN实现用于旁路业务的 Gi接口功能。
应当指出， 当 HNB 注册到 HNB-GW上时， 向 HNB-GW发 送 HNB注册请求消息， 并且在该注册请求消息中添加了旁路能力 信息元素 （IE ) 以指示 HNB的旁路能力。 如果 HNB支持旁路服 务（即 LIPA业务、 SIPTO业务） ， 针对 LIPA业务的本地 GGSN 和针对 SIPTO业务的本地 GGSN被包含在内。 在收到 HNB注册 请求后， HNB-GW可以知道该 HNB的旁路能力，并且还为 GGSN 代理维护本地 GGSN信息以在需要建立旁路 PDN连接的情况下选 择合适的本地 GGSN。 以下是这个信息元素的一个示例。 IE/组名称 存在 范围 IE类型和参数 语义描述
LIPA服务 o
>LIPA M 枚举类型（ 指示这个 HNB是否支持 LIPA
是
否）
>本地 GGSN的 IP地址 M 八位字节字符串 (4..16) 八位字节字符串大小为 4代表 IPv4
地址。
八位字节字符串大小为 16代表
IPv6地址。
SIPTO服务 O
>SIPTO M 枚举类型（ 指示这个 HNB是否支持 SIPTO
是
否）
>本地 GGSN的 IP地址 M 八位字节字符串 (4..16) 八位字节字符串大小为 4代表 IPv4
地址。
八位字节字符串大小为 16代表
IPv6地址。 如上文所述， 当 UE 连至 HNB 时， 移动核心中的 SGSN将 HNB-GW上的 GGSN代理当作用于旁路业务的本地 GGSN。也就 是说， 当一个 HNB下的 UE请求旁路服务 （ LIPA业务或 SIPTO 业务） 时， SGSN选择 GGSN代理作为该服务的本地 GGSN, 将 创建 PDP上下文请求消息发送至 HNB-GW上的 GGSN代理， 该 代理又将该消息转发至与 UE 的连接点最接近的合适的本地 GGSN。图 4示出了这样的用于旁路业务的 PDN建立过程的示例。
下面参考图 5的信令流程， 说明旁路 PDN连接建立过程的一 个例子。
首先， UE发送激活 PDP上下文请求消息以请求旁路 PDN连 接建立。 在这里， 该消息中的 APN (接入点名称） 必须是指定的 LIPA或 SIPTO业务。
接着， 当 SGSN发现该激活 PDP 上下文请求消息中的 APN 是 LIPA或 SIPTO业务时， 它选择相应的 GGSN代理用作用于旁 路业务的本地 GGSN并且发送创建 PDP上下文请求消息至相应的 HNB-GW , 然后 GGSN代理找到合适的本地 GGSN并发送该创建 PDP上下文请求至该本地 GGSN。
接着， 在收到创建 PDP上下文请求消息后， 本地 GGSN准备 相应的 PDP上下文 （这包括 IP地址分配， 该 IP地址分配可以通 过 RADIUS或 DHCP来完成） ， 然后发送回包含所分配的 IP地 址的创建 PDP上下文响应消息。
然后， GGSN代理可以进行相应的动作， 即记录 PDP上下文 信息， 并且转发该响应消息至 SGSN等。
由此， 建立了相应的无线接入承载。
在 SGSN与 GGSN Pr oxy (实际上是 local GGSN ) 之间执行 PDP上下文的更新， 使得在 HNB上的 RNC和 local GGSN建立 直接的通信， 即旁路数据直接由 HNB 上的 RNC 模块送给 local GGSN模块。
接着， SGSN发送激活 PDP上下文接受消息至 UE。
最后， UE用来自 SGSN的参数（包括所分配的本地 IP地址） 配置其自身， 进而享用旁路服务。
由此可见， HNB-GW上的 GGSN代理隐藏了用于旁路业务的 本地 GGSN 的细节。 如果 UE在不同的 HNB之间移动 （同一个 HNB-GW下并且同 C SG组内移动性） ， 则从 SGSN的角度来看， UE并未更换其用于旁路业务的本地 GGSN, 因此不需要在 GGSN 代理与 SGSN之间交换任何 PDP上下文更新消息。 SGSN的负担 因而大大减轻。 此外， 经由 HNB-GW 上的 GGSN代理， 旁路业 务 （ LIPA和 SIPTO 业务） 可以被有效地提供给连接到 HNB 的 UE。 同时， 通过采用本发明的方案， 可以简化 LIPA和 SIPTO服 务提供而不会对移动核心中的其他网络单元造成影响。
下面参照图 6 描述根据本发明一个实施例的用于旁路经由 HNB 的数据业务的方法。 本实施例的方法适用于例如图 3和图 4 所示的结构。
在步骤 601 中， 用户设备向核心网中的第一网络单元发送激 活 PDP上下文请求消息以请求旁路 PDN连接建立。 在这里， 所 述用户设备例如是图 4中的 UE , 所述第一网络单元例如是图 4中 的 SGSN。 具体地， 在本实施例中， 在 UE 已连至 HNB (包括 UE 注册到 HNB-GW ) 后， UE 向 SGSN发送具有 APN的激活 PDP 上下文请求消息。
在步骤 602 中， 如果该第一网络单元发现所述接入点名称是 LIPA或 SIPTO 业务， 则基于该接入点名称选择接入网中的第二 网络单元上的本地网络单元代理。 在这里， 所述第二网络单元例 如是图 4中的 HNB-GW , 所述本地网络单元代理例如是图 4中的 GGSN代理。 具体地， 在本实施例中， 如果 SGSN发现 APN是 LIPA或 SIPTO业务， 则选择 HNB-GW上的 GGSN代理。
在步骤 603中， 所述第一网络单元发送创建 PDP上下文请求 消息至所述第二网络单元上的本地网络单元代理。 具体地， 在本 实施例中， SGSN发送创建 PDP上下文请求消息至 HNB-GW上的 GGSN代理。
在步骤 604 中， 所述本地网络单元代理找到合适的本地网络 单元并转发该创建 PDP上下文请求消息至该本地网络单元。 在这 里， 所述本地网络单元例如是图 4 中的本地 GGSN。 具体地， 在 本实施例中， GGSN 代理例如通过在其表中查找来找到合适的本 地 GGSN并转发该创建 PDP上下文请求消息至该本地 GGSN。
在步骤 605中， 在收到该创建 PDP上下文请求消息后， 该本 地网络单元准备相应的 PDP 上下文， 然后发回具有所分配的 IP 地址的创建 PDP上下文响应消息。 具体地， 在本实施例中， 本地 GGSN准备相应的 PDP上下文， 然后向 GGSN代理发回包含所分 配的 IP地址的创建 PDP上下文响应消息， 其中 PDP上下文包括 IP地址分配， 该 IP地址分配例如可以通过 RADIUS或 DHCP向 本地网络中的 DHCP/AAA server获取地址来完成。
在步骤 606中， 所述本地网络单元代理将该创建 PDP上下文 响应消息转发至所述核心网中的第一网络单元， 由此建立相应的 无线接入承载。具体地，在本实施例中， GGSN代理将该创建 PDP 上下文响应消息转发至移动核心中的 SGSN。相应的无线接入承载 被建立。
在步骤 607 中， 建立相应的无线接入承载之后， 在所述第一 网络单元和所述本地网络单元之间经由所述本地网络单元代理执 行 PDP上下文的更新。 具体地， 在本实施例中， SGSN发送修改 PDP上下文请求给 GGSN代理， 而由该代理转发给本地 GGSN; 相应的响应消息由本地 GGSN 发送给 GGSN 代理， 再转发至 SGSN。
在步骤 608中， 所述第一网络单元发送激活 PDP上下文接受 消息至所述用户设备。 具体地， 在本实施例中， SGSN 发送激活 PDP上下文接受消息至 UE。
最后， 在步骤 609 中， 所述用户设备利用来自所述第一网络 单元的参数配置其自身并且经由所分配的 IP地址享用旁路服务。 具体地， UE利用来自 SGSN的参数配置其自身并且经由所分配的 IP地址享用旁路服务。
通过以上描述可知， 通过采用本实施例的用于旁路经由 HNB 的数据业务的方法， 当 UE 在不同的 HNB 之间移动 （ 同一个 HNB-GW 下并且同 CSG 组内移动性） 时， 由于 HNB-GW 上的 GGSN代理屏蔽了这种移动性， 从 SGSN的角度来看 UE 并未更 换其用于旁路业务的本地 GGSN，因此无需在 GGSN代理与 SGSN 之间交换任何 PDP上下文更新消息。 所以 SGSN的负担因而大大 减轻。 同时， 由于 GGSN代理针对 LIPA和 SIPTO业务提供隐藏 了大量本地 GGSN, 因此简化了 LIPA和 SIPTO业务的实现同时 没有对移动核心造成影响。
在同一发明构思下， 根据本发明的另一个方面， 提供了一种用于实现 旁路业务的网络单元代理。 下面就结合附图对其进行说明。
图 7示出了根据本发明一个实施例的网络单元代理 700。 该网络单元 代理 700包括第一装置 701和第二装置 702。第一装置 701用于在收到来 自核心网中的第一网络单元的创建 PDP上下文请求消息时找到合 适的本地网络单元并转发该创建 PDP上下文请求消息至该本地网 络单元。 例如， 当收到来自移动核心中的 SGSN的创建 PDP上下 文请求消息时， 第一装置 701 通过在表中查找来找到合适的本地 GGSN并将该请求消息转发至该本地 GGSN。 第二装置 702用于 在收到来自所述本地网络单元的具有所分配 IP 地址的创建 PDP 上下文响应消息时将该消息转发至所述第一网络单元。 例如， 第 二装置 702 当收到来自本地 GGSN的具有所分配 IP地址的创建 PDP 上下文响应消息时将该消息转发至 SGSN , 由此建立相应的 无线接入承载。
在实施上， 本实施例的网络单元代理 700以及其包含的第一装置 701 和第二装置 702， 可以以软件、 硬件或软件和硬件组合的方式来实现。 例 如， 本领域技术人员熟悉多种可用来实现这些部件的设备， 诸如»1：理器、微控 制器、 专用集成电路 ( ASIC )、 可编程逻辑设备 ( PLD )和 /或现场可编程门阵 列（FPGA )等。本实施例的网络单元代理可以和网络单元集成在一起实现， 也可以各自独立实现， 并且该网络单元代理的各个组成部分也可以物理地 分开实现而操作上地相互连接。
在操作上， 上述结合图 7说明的网络单元代理 700， 可以实现前面描 述的用于旁路经由 HNB的数据业务的方法。通过使用该网络单元代理 700, 当 UE在不同的 HNB之间移动 （同一个 HNB-GW下并且同 C SG组内移动性） 时， 从 SGSN的角度来看 UE并未更换其用于 旁路业务的本地 GGSN, 因此无需在 GGSN代理与 SGSN之间交 换任何 PDP上下文更新消息。 SGSN的负担因而大大减轻。 同时， 由于 GGSN代理针对 LIPA和 SIPTO 业务提供隐藏了大量本地 GGSN, 因此简化了 LIPA和 SIPTO提供而没有对移动核心造成 影响。
在同一发明构思下，才艮据本发明的又另一个方面，提供了一种用在核 心网中为用户设备提供业务的网络单元。下面就结合附图对其进行说 明。
图 8示出了根据本发明一个实施例的网络单元 800。 该网络单元 800 包括第一装置 801和第二装置 802。 第一装置 801用于在收到来自所述 用户设备的关于旁路 PDN连接的激活 PDP上下文请求消息时基 于该消息中所包含的接入点名称选择本地网络单元代理来旁路业 务。 例如， 第一装置 801 当收到来自 UE的激活 PDP上下文请求 消息时，基于该消息中所包含的 APN来选择本地 GGSN代理来旁 路业务。 第二装置 802用于发送创建 PDP上下文请求消息至所选 择的本地网络单元代理。 例如， 第二装置 802发送创建 PDP上下 文请求消息至所选择的本地 GGSN代理。
在实施上， 本实施例的网络单元 800以及其包含的第一装置 801和第 二装置 802， 可以以软件、硬件或软件和硬件组合的方式来实现。 例如， 本 领域技 员熟悉多种可用来实现这些部件的设备， 诸如»1理器、 微控制器、 专用滅电路 ( ASIC )、可编^ 辑设备 ( PLD )和/或现场可编程门阵列 ( FPGA ) 互连接。、 ' 、 、
在操作上， 上述结合图 8说明的网络单元 800, 可以实现前面描述的 用于旁路经由 HNB的数据业务的方法。通过使用该网络单元 800， 当 UE在不同的 HNB之间移动 （同一个 HNB-GW下并且同 C SG组 内移动性） 时， 从 SGSN的角度来看 UE 并未更换其用于旁路业 务的本地 GGSN , 因此无需在 GGSN代理与 SGSN之间交换任何 PDP 上下文更新消息。 SGSN 的负担因而大大减轻。 同时， 由于 GGSN代理针对 LIPA和 SIPTO提供隐藏了大量本地 GGSN, 因 此简化了 LIPA和 SIPTO提供而没有对移动核心造成影响。
在同一发明构思下， 根据本发明的又另一个方面， 还提出了一种通信 系统， 该通信系统包括至少一个用户设备、 用作所述用户设备与外 部网络之间的网关的本地网络单元、 用作所述本地网络单元的代 理的本地网络单元代理、 和用在核心网中为所述至少一个用户设 备提供业务的网络单元。此外，所^ it信系统还可以包括其他网络单元， 例如路由器等。
例如， 在本实施例的通信系统中， 如果 UE在不同的 HNB之间移 动 （同一个 HNB-GW 下并且同 C SG组内移动性） ， 则从 SGSN 的角度来看， UE并未更换其用于旁路业务的本地 GGSN, 因此不 需要在 GGSN代理与 SGSN之间交换任何 PDP上下文更新消息。 具体的操作流程可以参见上文对根据本发明实施例的用于旁路经由 HNB 的数据业务的方法的描述， 在此不对其进行赘述。
此外， 图 8示意性地示出了 E-UTRAN HeNB逻辑结构。 家庭 eNB网 关（HeNB-GW )允许 HeNB 与 EPC之间的 S1接口扩展成支持大量的 HeNB。 HeNB-GW用作 C-Plane的集线器， 具体地是 S1-MME接口。 本 发明的方案也可以适用于该结构。 在此不再对其进行赞述。
图 9 示意性地示出了针对 LTE 的旁路参考模型。 HeNB-GW 上的 P-GW代理对应于 UMTS中的 HNB-GW的 GGSN代理。 同样，本发明的 方案也可以适用于该模型。 在此不再对其进行赞述。
以上虽然通过一些示例性的实施例对本发明的用于旁路经由 HNB 的数据业务的方法、 网络单元代理、 网络单元和系统进行了详细的描述， 但是以上这些实施例并不是穷举的， 本领域技术人员可以在本发明的精神 和范围内实现各种变化和修改。 因此， 本发明并不限于这些实施例， 本发 明的范围仅由所附权利要求为准。

Claims

权利要求
1. 一种用于旁路经由亳微微蜂窝基站的数据业务的方法，其 中， 该用户设备已经连接到亳微微蜂窝基站， 该方法包括下列步 用户设备向核心网中的第一网络单元（ SGSN )发送激活 PDP 上下文请求消息以请求旁路 PDN连接建立；
如果该第一网络单元发现所述激活 PDP上下文请求消息中所 包含的接入点名称是 LIPA或 SIPTO , 则基于该接入点名称选择 接入网中的第二网络单元 （ HNB-GW ) 上的本地网络单元代理 ( GGSN代理 ) ；
所述第一网络单元发送创建 PDP上下文请求消息至所述第二 网络单元；
所述本地网络单元代理找到合适的本地网络单元并转发该创 建 PDP上下文请求消息至该本地网络单元；
在收到该创建 PDP上下文请求消息后， 该本地网络单元准备 相应的 PDP上下文， 然后发回具有所分配的 IP地址的创建 PDP 上下文响应消息； 以及
所述本地网络单元代理将该创建 PDP上下文响应消息转发至 所述核心网中的第一网络单元， 由此建立相应的无线接入承载。
2. 根据权利要求 1所述的方法， 还包括：
建立相应的无线接入承载之后， 在所述第一网络单元和所述 本地网络单元之间经由所述本地网络单元代理执行 PDP上下文的 更新；
所述第一网络单元发送激活 PDP上下文接受消息至所述用户 设备； 和
所述用户设备利用来自所述第一网络单元的参数配置其自身 并且经由所分配的 IP地址享用旁路服务。
3. 根据权利要求 1或 2所述的方法， 其中， 所述第一网络单 元是 SGSN， 所述第二网络单元是 HNB-GW , 并且所述本地网络 单元是本地 GGSN。
4. 根据权利要求 1至 3中任一项所述的方法， 其中， 所述激 活 PDP上下文请求消息中的接入点名称对于 LIPA业务或 SIPTO 业务都是已知的接入点名称。
5. 根据权利要求 1至 4中任一项所述的方法， 其中， 准备相 应的 PDP上下文包括用于旁路业务的 IP地址分配。
6. 根据权利要求 1至 5中任一项所述的方法， 其中， 所述本 地网络单元代理在将所述创建 PDP上下文响应消息转发至所述第 一网络单元之前， 记录所述 PDP上下文信息。
7. 根据权利要求 1至 6中任一项所述的方法， 其中， 亳微微 蜂窝基站通过向所述第二网络单元发送注册请求消息来注册到所 述第二网络单元， 其中该注册请求消息中添加了旁路能力信息元 素以指示该亳微微蜂窝基站的旁路能力。
8. 一种用于实现旁路业务的网络单元代理， 其中， 该网络单 元代理对于核心网中的第一网络单元呈现为旁路业务的本地网络 单元， 对于本地网络单元呈现为第一网络单元， 其功能包括： 用于在收到来自核心网中的第一网络单元的创建 PDP上下文 请求消息时找到合适的本地网络单元并转发该创建 PDP上下文请 求消息至该本地网络单元的第一装置； 和
用于在收到来自所述本地网络单元的具有所分配的 IP 地址 的创建 PDP上下文响应消息时将该消息转发至所述第一网络单元 的第二装置， 由此建立相应的无线接入承载。
9. 根据权利要求 8所述的网络单元代理， 其中， 找到合适的 本地网络单元是通过在该网络单元代理的表中找到该合适的本地 网络单元来实现的。
10.根据权利要求 8或 9所述的网络单元代理， 其中， 该网络 单元代理是 GGSN代理， 所述第一网络单元是 SGSN, 并且所述 本地网络单元是本地 GGSN。
1 1.根据权利要求 8至 10中任一项所述的网络单元代理， 其 中， 所述网络单元代理在将所述创建 PDP上下文响应消息转发至 所述第一网络单元之前， 记录所述 PDP上下文信息。
12. —种用在核心网中为用户设备提供业务的网络单元， 包 括 ··
用于在收到来自所述用户设备的关于旁路 PDN 连接的激活 PDP 上下文请求消息时基于该消息中所包含的接入点名称选择本 地网络单元代理来旁路业务的第一装置； 和
用于发送创建 PDP上下文请求消息至所选择的本地网络单元 代理的第二装置。
13.根据权利要求 12所述的网络单元， 其中， 选择本地网络 单元代理是基于所述接入点名称来选择的。
14.根据权利要求 12或 13所述的网络单元， 其中， 所述网络 单元是 SGSN, 并且所述本地网络单元代理是 GGSN代理。
15.根据权利要求 12至 14中任一项所述的网络单元， 其中， 所述激活 PDP上下文请求消息中的接入点名称对于 LIPA业务或 SIPTO业务都是已知的接入点名称。
16. 一种通信系统， 包括：
至少一个用户设备；
用作所述用户设备与外部网络之间的网关的本地网络单元； 用作所述本地网络单元的代理的根据权利要求 8至 1 1所述的 网络单元代理； 和
用在核心网中为所述至少一个用户设备提供业务的根据权利 要求 12至 15所述的网络单元。
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