WO2012116623A1 - 一种移动通信系统和组网方法 - Google Patents

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WO2012116623A1
WO2012116623A1 PCT/CN2012/071686 CN2012071686W WO2012116623A1 WO 2012116623 A1 WO2012116623 A1 WO 2012116623A1 CN 2012071686 W CN2012071686 W CN 2012071686W WO 2012116623 A1 WO2012116623 A1 WO 2012116623A1
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WO
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local area
wireless local
area network
access point
communication system
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PCT/CN2012/071686
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毛磊
张银成
谢峰
奚进
韩立锋
许玲
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中兴通讯股份有限公司
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • 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]
    • H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
    • H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/08—Access point devices
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W92/00—Interfaces specially adapted for wireless communication networks
    • H04W92/02—Inter-networking arrangements

Definitions

  • the present invention relates to the field of wireless communication technologies, and in particular, to a mobile communication system and a networking method. Background technique
  • 3GPP System for Mobile Communications
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • LTE Long Term Evolution
  • WLAN IEEE defined Wireless local area network
  • 3gpp architecture and WLAN access 3GPP core network architecture are the main application forms of wireless communication, and are widely deployed.
  • LTE uses a different air interface technology than 3G, and adopts an air interface design based on Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) technology.
  • OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
  • a packet-based design concept is used in the system, that is, using a shared channel, the physical layer no longer provides a dedicated channel.
  • the system supports two duplex modes: FDD (Frequency Division Duplexing) and Time Division Duplexing (TDD).
  • FDD Frequency Division Duplexing
  • TDD Time Division Duplexing
  • 3G Third Generation
  • the access network only includes the evolved Node B (eNodeB, evolved Node B, referred to as eNB), no longer There is a radio network controller (RNC, Radio Network Controller).
  • eNodeB evolved Node B
  • RNC Radio Network Controller
  • the entire LTE system consists of three parts: the core network (EPC, Evolved Packet Core), the base station (eNodeB), and the user equipment (UE, User Equipment).
  • the EPC is responsible for the core network part, the EPC signaling processing part is called the mobility management entity (MME, Mobility Management Entity), the data processing part is called the service gateway (S-GW, Serving Gateway); the eNodeB is responsible for the access network part, also called E-UTRAN (Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network); UE refers to user terminal equipment.
  • EPC Evolved Packet Core
  • MME Mobility Management Entity
  • S-GW Serving Gateway
  • E-UTRAN Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network
  • UE refers to user terminal equipment.
  • the eNodeB is connected to the EPC through the SI interface; the eNodeBs are connected through the X2 interface; and the eNodeB is connected to the UE through the Uu interface.
  • LTE lacks the Iub interface.
  • the X2 interface is similar to the Iur interface, and the S1 interface is similar to the Iu interface, but it is greatly simplified.
  • the functions of the eNB include: Radio Resource Management (RRM) function; IP header compression and user data stream encryption; MME selection when the UE is attached; scheduled transmission of paging information; scheduled transmission of broadcast information; and setting and providing Measurement of the eNB, etc.
  • RRM Radio Resource Management
  • the functions of the MME include: paging message transmission; security control; mobility management in idle state; SAE bearer management; and encryption and integrity protection of non-access stratum (NAS, Non-Access Stratum) signaling.
  • NAS Non-Access Stratum
  • the functions of the S-GW include: routing and transmission of data, and encryption of user plane data.
  • Non-3GPP non-3GPP
  • 2 is mainly for the form of WLAN access 3GPP core network, which is usually a loosely coupled scheme of a WLAN system and a 3GPP system, and implements wireless compatibility authentication (WiFi, Wireless Fidelity) users in the 3GPP system core network authentication and charging, Access via WiFi.
  • Figure 2 shows a typical loosely coupled method.
  • the WiFi network is authenticated by the 3GPP Authentication, Authorization and Accounting (AAA) authentication server, and the unified service operation support system (BOSS, Business & Operation Support System) The system performs billing.
  • AAA 3GPP Authentication, Authorization and Accounting
  • BOSS Business & Operation Support System
  • WiFi Using WiFi for data distribution in hotspot areas can play a certain role in data traffic distribution.
  • the user experience is poor. Generally, the user needs to manually select the access network. It is difficult to implement smooth switching between the two access networks.
  • Multi-operator is difficult to network at the same time, because its working frequency band is unlicensed frequency band, multiple operators When networking in the same area, if there is no good coordination and unified planning, it will cause mutual interference;
  • the 3GPP core network does not control the behavior of users under WiFi.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide a mobile communication system and a networking method, which realize management of a wireless local area network user by a core network.
  • the present invention uses the following technical solutions:
  • a mobile communication system includes a wireless local area network and a core network, and the wireless local area network includes a wireless local area network access point, wherein:
  • the wireless local area network access point is configured to: access the core network by a mobility management entity.
  • the WLAN access point is further configured to: connect to the mobility management entity through an S1 interface or a simplified S1 interface or a newly defined interface.
  • the mobility management entity is configured to: control and manage terminals in the wireless local area network by using the wireless local area network access point based on a non-access stratum (NAS) protocol.
  • NAS non-access stratum
  • the wireless local area network access point is further configured to: transparently transmit NAS messages between the mobility management entity and the terminals in the wireless local area network.
  • the WLAN access point is further configured to: directly route the service data of the terminal in the WLAN to the Internet; or directly route the service data of the terminal in the WLAN to the packet data network gateway; or Traffic data of the terminal in the wireless local area network is routed to the packet data network gateway via the serving gateway.
  • a mobile communication system networking method includes: a wireless local area network access point accessing a core network through a mobile management entity.
  • the step of the WLAN access point accessing the core network by using the mobility management entity includes: the WLAN access point is connected to the mobility management entity by using an S1 interface or a simplified S1 interface or a newly defined interface.
  • the method also includes:
  • the mobility management entity controls and manages terminals in the wireless local area network through the wireless local area network access point based on a non-access stratum (NAS) protocol.
  • NAS non-access stratum
  • the method also includes:
  • the WLAN access point transparently transmits NAS messages between the mobility management entity and terminals in the WLAN.
  • the method also includes:
  • the wireless local area network access point directly routes the service data of the terminal in the wireless local area network to the Internet; or directly routes the service data of the terminal in the wireless local area network to the packet data network gateway; or, the wireless local area network is The service data of the terminal is routed to the packet data network gateway via the serving gateway.
  • the wireless local area network accesses the core network through the MME, and the MME controls and manages the users of the wireless local area network, thereby realizing controllability to users in the wireless local area network.
  • Figure 1 shows the network architecture of the LTE system
  • Figure 2 is a Non-3gpp access architecture
  • FIG. 3 is a network architecture diagram of a communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a WIFI protocol stack structure after being added to a NAS layer according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a structure of joining a NAS layer in a general protocol stack scenario according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a flowchart of a user initiated service request according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless local area network accesses the EPC through the MME.
  • the invention provides a mobile communication system, including a wireless local area network and a core network, and a wireless local area network Includes a wireless LAN access point (AP), where:
  • the WLAN access point is set to: access the core network through the MME.
  • the WLAN access point is further configured to: connect and communicate with the MME through an S1 interface or a simplified S1 interface or a newly defined interface.
  • the MME is configured to: control and manage terminals in the WLAN through the WLAN access point based on the NAS protocol.
  • the WLAN access point is further configured to: transparently transmit NAS messages between the mobility management entity and terminals in the WLAN.
  • the WLAN access point is further configured to: directly route the service data of the terminal in the WLAN to the Internet; or directly route the service data of the terminal in the WLAN to the packet data network gateway; or Traffic data of the terminal in the wireless local area network is routed to the packet data network gateway via the serving gateway.
  • the protocol stack and related technologies of the WLAN may be based on the IEEE 802.11 series, Wimax, UMTS, LTE/LTE-A, and the like.
  • a non-3 gp access technology such as WIFI, Wimax or other wireless local area network technology, is used in an air interface (a wireless interface between a wireless local area network access point and a terminal).
  • the WLAN access point is connected to the 3gpp core network, which is different from the existing WLAN access 3GPP core network.
  • the existing WLAN access to the 3GPP core network is directly connected to the P-GW (Packet Data Network Gateway).
  • the WLAN access point establishes a connection with the MME.
  • the interface can directly utilize the existing S1 interface protocol, or design a new interface protocol, or simplify on the basis of the existing S1 interface protocol, and only implement partial control functions. .
  • the terminal realizes the NAS connection with the MME and the corresponding NAS process through the WLAN access point, thereby realizing controllability to the user.
  • the MME can query and utilize the information stored in the Home Subscriber Server (HSS) during the control of the terminal.
  • HSS Home Subscriber Server
  • the present invention also provides a mobile communication system networking method, comprising: a wireless local area network access point accessing a core network through a mobility management entity.
  • the steps for the WLAN access point to access the core network through the mobility management entity include:
  • the WLAN access point is connected to the mobility management entity via an S1 interface or a simplified S1 interface or a newly defined interface.
  • the method further includes: the mobility management entity controls and manages the terminal in the wireless local area network by using the wireless local area network access point according to a non-access stratum (NAS) protocol.
  • NAS non-access stratum
  • the wireless local area network access point transparently transmits the NAS message between the mobility management entity and the terminal in the wireless local area network.
  • the method further includes: the wireless local area network access point directly routing the service data of the terminal in the wireless local area network to the Internet; or directly routing the service data of the terminal in the wireless local area network to the packet data network gateway; Alternatively, the service data of the terminal in the wireless local area network is routed to the packet data network gateway via the serving gateway.
  • FIG. 3 is a network architecture diagram of the present invention.
  • the LTE LAN AP (LTE LAN AP, which is a WLAN access point) is connected to the EPC.
  • the LTE LAN AP establishes a control plane connection with the MME.
  • Access to the 3GPP core network (continue to connect to the HSS) to achieve precise management and control of the user.
  • LTE LAN AP can implement local IP access (LIPA) function similar to 3GPP, and is locally routed to the Internet (Internet); that is, there is a logical local IP access inside the LTE LAN AP.
  • LIPA local IP access
  • Internet Internet
  • L-GW Gateway
  • the data will be routed through the L-GW local network and can go out to the Internet through the local network
  • Mode 2 The existing non-3GPP access architecture can be used.
  • the LTE LAN AP is directly connected to the P-GW, and the data is directly routed to the P-GW.
  • Mode 3 It can also be connected to the S-GW in the manner of the 3GPP access architecture, and then routed from the S-GW to the P-GW.
  • the LTE LAN AP acts as the only entity of the access network and implements all or part of the functions shown below:
  • Optional it can also implement functions such as data routing and IP address allocation.
  • EPC mainly include user authentication, mobility management, data and signaling encryption, etc. Through these controls, management and control of users and accurate billing operations are realized.
  • the above EPC function is mainly performed by the MME entity and the HSS entity;
  • the functions of the MME include:
  • interface connection management between the LTE LAN AP and the MME such as S1 interface connection management
  • NAS process such as the service request process (whether to accept the service initiated by the user), the authentication process, the attach process, etc.
  • the above functions can be selectively supported according to the characteristics of the service. For example, only the authentication of the terminal is implemented, and the MME does not need to perform other functions such as user switching control.
  • the functions of the HSS include:
  • Mobility management this function is used to support the movement of users in the CS domain, PS domain and IM core domain
  • HSS User security
  • HSS User identification processing
  • the method of determining the user is: according to IMSI and MSISDN in the CS domain; according to IMSI, MSISDN and IP address in the PS domain; IM According to the private user ID and public user ID in the core domain);
  • Access authentication when receiving the request of the MSC/VLR, SGSN, 3GPP AAA Server or CSCF, the HSS provides mobile access authentication to the user by checking whether the user can roam to the visited network);
  • HSS Service authentication not only provides basic authentication for MT call setup and service calls, but also provides relevant service change information to entities such as MSC / VLR, SGSN, 3GPP AAA Server and CSCF).
  • WIFI Voice over IP
  • PHY Physical Layer
  • MAC Medium Access Layer
  • FIG. 5 is a more general protocol stack structure.
  • the PHY and MAC are basically the necessary protocol layers in all access technologies.
  • the above RLC, PDCP and RRC can be used as optional levels.
  • the embodiments of the present invention are mainly directed to the joining of the NAS layer, and the protocol layer of the access layer is not limited.
  • the terminal and the AP have only two protocol layers below the application layer: the PHY layer and the MAC layer; since the WIFI is very weak for user management, and can access many different types of core networks, there is no Consider the core network's control functions for users.
  • the embodiment of the present invention is still referred to as the NAS layer by referring to the statement in the 3GPP.
  • the content in the NAS may not be interpreted. Only transparent transmission of NAS signaling is performed to assist in realizing control information interaction between the UE and the core network.
  • the S1 interface establishment process needs to be introduced between the AP and the MME.
  • the S1 connection is established between the AP and the MME through the operator configuration or user application, and the S1 connection may be heavy.
  • Process such as configuration and release, and also need to be introduced Processes such as load control and other exception handling.
  • the WIFI AP selects the MME for the UE and negotiates with the MME to establish an S1 bearer for the UE, and then the MME authenticates the user.
  • the specific process can refer to the 3GPP practice. Only legitimate users who pass the MME authentication can access the system.
  • Authentication process This process completes the identity identification and authentication for the user who initiated the service request, and ensures that the type of service requested by the user is the network authorized to the user. of.
  • Admission process The purpose of the admission process is to determine whether the requested resource is sufficient and to reserve the appropriate resources.
  • Attachment process A UE or user, if you want to receive services that can be provided after registration, you need to register in the network.
  • the MME obtains the mobile device identity of the UE, and queries the EIR (Device Identity Register). And in order to ensure the always-on IP connection, a default EPS bearer will be established during the initial attach process.
  • EIR Device Identity Register
  • Security control includes: ensuring that unauthorized EPS services are not established, ensuring the confidentiality of user identification, ensuring the confidentiality of user data and signaling, and providing integrity protection of signaling.
  • Mobility Management Process The purpose of the Mobility Management feature is to keep track of a user's current location.
  • the following is a terminal-triggered service request process in the system architecture according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the process includes:
  • the UE sends a NAS message service request (Service Request) to the MME through the LTE LAN AP; wherein the NAS message may be included in the Radio Resource Control (RRC) signaling, and the LTE LAN AP does not interpret the NAS message of the UE;
  • RRC Radio Resource Control
  • the LTE LAN AP transparently transmits the NAS message to the MME.
  • the NAS message includes information such as a small area identifier and a temporary identifier of the terminal.
  • the MME performs NAS authentication and security detection (Authentication/Security) on the UE; 4.
  • the MME sends an Initial Application Context Setup Request (Sla-AP, SI Application Protocol) to the LTE LAN AP, including user plane data routing information, quality of service (QoS) attributes of the EPS bearer, and security.
  • Se-AP Initial Application Context Setup Request
  • QoS quality of service
  • the MME signaling connection identifier the restricted cell list. This step will activate all existing EPS bearers on the air interface and the S1 interface.
  • the LTE LAN AP completes the Radio Bearer Establishment process.
  • the uplink data of the UE may start to be transmitted, and the LTE LAN AP will select which entity to forward the data to according to the routing information determined by the MME.
  • the LTE LAN AP is connected to the EPC on the user plane, so there are several data routing methods as follows:
  • the LTE LAN AP can implement the LIPA function similar to that in the 3GPP, and is locally routed to the Internet; that is, there is a logical L-GW inside the LTE LAN AP, and the data will pass through mode 2: the existing non- can be used.
  • the LTE LAN AP is directly connected to the P-GW; the data is directly routed to the P-GW.
  • Mode 3 It can also be connected to the S-GW in the manner of the 3GPP access architecture, and then routed by the S-GW to the P-GW. Among them, Figure 6 shows the mode 3.
  • the LTE LAN AP sends an S1-AP Initial Context Setup Complete message to the MME, which includes the address of the LTE LAN AP, the accepted EPS 7 identifier, the rejected EPS 7 identifier, Tunnel End Point Identifier (SI TEID).
  • SI TEID Tunnel End Point Identifier
  • the MME sends a Modify Bearer Request message to the S-GW, which includes the address of the LTE LAN AP, the downlink SI TEID of the accepted EPS bearer, the delayed downlink packet notification request, and the radio access type (RAT). , Radio Access Type ).
  • the S-GW can start transmitting downlink packets to the UE.
  • the S-GW sends a Modify Bearer Response message to the MME in response, and the process ends.
  • the wireless local area network accesses the core network through the MME, and the MME controls and manages the users of the wireless local area network, thereby realizing controllability and controllability for users in the wireless local area network. Therefore, the present invention has strong industrial applicability.

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Abstract

一种移动通信系统，包括无线局域网和核心网，所述无线局域网包括无线局域网接入点，所述无线局域网接入点通过移动管理实体接入所述核心网。本发明还提供一种移动通信系统组网方法。上述移动通信系统和组网方法，无线局域网通过MME接入核心网，由MME对无线局域网的用户进行控制和管理，实现对无线局域网内用户的可管可控。

Description

一种移动通信系统和组网方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域， 更具体地， 涉及一种移动通信系统和组 网方法。 背景技术
目前广泛应用的无线通信技术主要包括第三代合作伙伴组织 （ 3GPP, System for Mobile Communications ) /通用移动通信系统 ( UMTS, Universal Mobile Telecommunications System ) /长期演进 ( LTE, Long Term Evolution ) 和 IEEE定义的无线局 i或网络 ( WLAN, Wireless Local Area Networks ) , 3gpp 体系架构和 WLAN接入 3GPP核心网架构是目前无线通信的主要应用形式， 部署非常广泛。
首先介绍一下 3GPP接入体系中的 LTE架构， LTE釆用了与 3G不同的 空中接口技术， 釆用基于正交频分复用 （ OFDM , Orthogonal Frequency Division Multiplexing )技术的空中接口设计。 在系统中釆用了基于分组交换 的设计思想， 即使用共享信道， 物理层不再提供专用信道。 系统支持频分双 工 ( FDD, Frequency Division Duplexing )和时分双工 ( TDD, Time Division Duplexing )两种双工方式。 同时， 对传统第三代（3G, Third Generation )的 网络架构进行了优化， 釆用扁平化的网络结构， 接入网仅包含演进的节点 B ( eNodeB , evolved Node B , 简称 eNB ) , 不再有无线网络控制器（ RNC , Radio Network Controller ) 。
整个 LTE系统由核心网（ EPC, Evolved Packet Core )、基站（ eNodeB ) 和用户设备（UE, User Equipment )这三部分组成。 其中， EPC负责核心网 部分， EPC 信令处理部分称移动管理实体 ( MME , Mobility Management Entity ) , 数据处理部分称为服务网关 （ S-GW, Serving Gateway); eNodeB 负责接入网部分， 也称演进通用陆地无线接入网络（ E-UTRAN , Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network ) ； UE指用户终端设备。 如图 1所示， eNodeB与 EPC通过 SI接口连接； eNodeB之间通过 X2 接口连接； eNodeB与 UE通过 Uu接口连接。和 UMTS相比，由于 NodeB 和 RNC 融合为网元 eNodeB，所以 LTE少了 Iub接口。 X2接口类似于 Iur接口， S1接口类似于 Iu接口， 但有较大简化。
eNB的功能包括： 无线资源管理（RRM, Radio Resource Management ) 功能； IP头压缩及用户数据流加密； UE附着时的 MME选择； 寻呼信息的 调度传输； 广播信息的调度传输； 以及设置和提供 eNB的测量等。
MME的功能包括： 寻呼消息发送； 安全控制； 空闲（Idle )态的移动性 管理； SAE承载管理； 以及非接入层（NAS, Non- Access Stratum )信令的加 密及完整性保护等。
S-GW的功能包括： 数据的路由和传输， 以及用户面数据的加密。
下面介绍一下非 3GPP ( Non-3GPP )接入架构， 如图 2所示。 图 2主 要是针对 WLAN接入 3GPP核心网的形式， 其通常为 WLAN系统和 3GPP 系统松耦合的方案， 实现无线相容性认证（ WiFi , Wireless Fidelity )用户在 3GPP系统核心网认证和计费， 通过 WiFi进行接入。 图 2为一种典型的松耦 合方式， WiFi 网络通过 3GPP 的认证授权计费 （AAA, Authentication , Authorization and Accounting )认证服务器实现鉴权 , 并通过蜂窝网统一的业 务运营支撑系统（BOSS , Business & Operation Support System ) 系统进行计 费。
釆用 WiFi进行热点地区数据分流，能够起到一定的数据业务分流作用， 但是由于是两套不同的标准体系， 存在以下问题：
1、用户体验差， 通常情况下需要用户手动的选择接入的网络，很难实现 业务在两个接入网间的平滑切换；
2、链路质量难以得到保证， WiFi釆用的是非授权工业科学医学（ ISM,
Industrial Scientific Medical )频段， 存在和自用 WiFi、 微波炉等各种设备之 间的干 4尤；
3、 多运营商同时组网困难， 由于其工作频段为非授权频段， 多个运营商 在同一区域组网时， 如果没有很好的协调统一规划， 将造成相互的干扰；
4、 很难做到严格的用户控制， 如服务质量（QoS, Quality of Service ) 管理、 移动性管理等， 3GPP核心网并不能控制 WiFi下用户的行为。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种移动通信系统和组网方法， 实现核 心网对无线局域网用户的管理。
为了解决上述问题， 本发明釆用如下技术方案：
一种移动通信系统， 包括无线局域网和核心网， 所述无线局域网包括无 线局域网接入点， 其中：
所述无线局域网接入点设置成： 通过移动管理实体接入所述核心网。 其中， 所述无线局域网接入点还设置成： 通过 S1接口或简化的 S1接口 或新定义接口与所述移动管理实体连接。
其中， 所述移动管理实体设置成： 基于非接入层 （NAS )协议通过所述 无线局域网接入点对所述无线局域网内的终端进行控制和管理。
其中， 所述无线局域网接入点还设置成： 透传所述移动管理实体和所述 无线局域网内终端间的 NAS消息。
其中， 所述无线局域网接入点还设置成： 直接将所述无线局域网内终端 的业务数据路由至因特网； 或者， 将所述无线局域网内终端的业务数据直接 路由至分组数据网络网关； 或者， 将所述无线局域网内终端的业务数据经服 务网关路由至所述分组数据网络网关。
一种移动通信系统组网方法， 包括： 无线局域网接入点通过移动管理实 体接入核心网。
其中， 无线局域网接入点通过移动管理实体接入核心网的步骤包括： 所述无线局域网接入点通过 S1接口或简化的 S1接口或新定义接口与所 述移动管理实体连接。 该方法还包括：
所述移动管理实体基于非接入层（NAS )协议通过所述无线局域网接入 点对所述无线局域网内的终端进行控制和管理。
该方法还包括：
所述无线局域网接入点透传所述移动管理实体和所述无线局域网内终端 间的 NAS消息。
该方法还包括：
所述无线局域网接入点直接将所述无线局域网内终端的业务数据路由至 因特网； 或者， 将所述无线局域网内终端的业务数据直接路由至分组数据网 络网关； 或者， 将所述无线局域网内终端的业务数据经服务网关路由至所述 分组数据网络网关。
上述移动通信系统和组网方法， 无线局域网通过 MME接入核心网， 由 MME对无线局域网的用户进行控制和管理， 实现对无线局域网内用户的可 管可控。 附图概述
图 1是 LTE系统网络架构；
图 2是 Non-3gpp接入架构；
图 3是本发明实施例给出的通信系统网络架构图；
图 4 是本发明实施例的加入 NAS层后的 WIFI协议栈结构；
图 5是本发明实施例的通用协议栈场景下加入 NAS层的结构； 图 6是本发明实施例的用户发起业务请求流程图。 本发明的较佳实施方式
本发明的技术方案中， 无线局域网通过 MME接入 EPC。
本发明提供一种移动通信系统， 包括无线局域网和核心网， 无线局域网 包括无线局域网接入点 （AP ) , 其中：
无线局域网接入点设置成： 通过 MME接入核心网。
其中， 无线局域网接入点还设置成： 通过 S1接口或简化的 S1接口或新 定义的接口与所述 MME进行连接和通讯。
其中， 所述 MME设置成： 基于 NAS协议通过无线局域网接入点对无线 局域网内的终端进行控制和管理。
所述无线局域网接入点还设置成： 透传所述移动管理实体和所述无线局 域网内终端间的 NAS消息。
其中， 所述无线局域网接入点还设置成： 直接将所述无线局域网内终端 的业务数据路由至因特网； 或者， 将所述无线局域网内终端的业务数据直接 路由至分组数据网络网关； 或者， 将所述无线局域网内终端的业务数据经服 务网关路由至所述分组数据网络网关。
其中， 无线局域网的协议栈及相关技术可以基于 IEEE 802.11 系列、 Wimax、 UMTS, ： LTE/LTE-A等。
本发明实施例在空口 （无线局域网接入点与终端之间的无线接口）釆用 non-3 gp 接入技术， 如 WIFI、 Wimax或者其他无线局域网技术。
无线局域网接入点往上连接到 3gpp核心网， 不同于现有的 WLAN接入 3GPP核心网的方式（现有 WLAN接入 3GPP核心网的方式是直接连接到 P-GW (分组数据网络网关） ）， 无线局域网接入点与 MME建立连接， 该接 口可以直接利用现有的 S1 接口协议， 也可以设计新的接口协议， 或者在现 有 S1接口协议的基础上进行简化， 只实现部分控制功能。
终端通过无线局域网接入点实现与 MME之间的 NAS连接以及相应的 NAS过程， 实现对用户的可管可控。
其中， MME在进行终端的控制过程中， 可以查询和利用归属用户服务 器（HSS, Home Subscriber Server ) 中保存的信息。
本发明还提供一种移动通信系统组网方法， 包括： 无线局域网接入点通 过移动管理实体接入核心网。
其中， 无线局域网接入点通过移动管理实体接入核心网的步骤包括： 所 述无线局域网接入点通过 S1接口或简化的 S1接口或新定义接口与所述移动 管理实体连接。
其中， 所述方法还包括： 所述移动管理实体基于非接入层（NAS )协议 通过所述无线局域网接入点对所述无线局域网内终端进行控制和管理。
其中， 所述无线局域网接入点透传所述移动管理实体和所述无线局域网 内终端间的 NAS消息。
其中， 所述方法还包括： 所述无线局域网接入点直接将所述无线局域网 内终端的业务数据路由至因特网； 或者， 将所述无线局域网内终端的业务数 据直接路由至分组数据网络网关； 或者， 将所述无线局域网内终端的业务数 据经服务网关路由至所述分组数据网络网关。
图 3是本发明给出的网络架构图，长期演进局域网接入点（ LTE LAN AP , 是一种无线局域网接入点 )连接 EPC, 优选地， LTE LAN AP与 MME建立 控制面连接， 通过 MME接入 3GPP核心网 （往上继续连接到 HSS ) ， 以实 现用户的精密管理和控制。 接到 EPC不做限制， 因此这里有如下几种数据路由方式：
方式 1： LTE LAN AP可以实现类似 3GPP中的本地 IP接入（ LIPA, Local IP Access )功能， 由本地路由到因特网 （ Internet ) ； 也就是在 LTE LAN AP 内部有一个逻辑上的本地 IP接入网关（L-GW ) , 数据将通过 L-GW路由的 本地网络并可通过本地网络出去到 Internet
方式 2： 可以釆用现有 non-3GPP接入架构中的方式， LTE LAN AP直接 连接到 P-GW, 数据直接路由到 P-GW。
方式 3:也可以按照 3GPP接入架构的方式连接到 S-GW,再由 S-GW路 由到 P-GW。
LTE LAN AP作为接入网唯一实体， 实现如下所示全部或者部分功能：
1 ) RRM功能， 资源分配和调度；
2 ) IP 头压缩及用户数据流加密， 保证空口数据的安全性和提高传输效 率；
3 )UE附着时的 MME选择；针对 LTE LAN AP连接多个 MME的场景。
4 )寻呼信息的调度传输；
5 )广播信息的调度传输；
6 )设置和提供 eNB的测量；
7 )数据的发送和接收；
8 )可选的， 还可以实现数据路由和 IP地址分配等功能。
EPC的功能主要包括用户的鉴权、 移动性管理、 数据和信令加密等， 通 过这些控制， 来实现对用户的管理和控制以及精确的计费操作。 优选的， 上 述 EPC功能主要由 MME实体和 HSS实体来进行；
MME的功能包括：
1 )LTE LAN AP与 MME之间的接口连接管理，比如 S1接口连接管理；
2 )安全控制；
3 ) Idle态的移动性管理；
4 ) NAS 过程； 如业务请求过程（是否接纳该用户发起的业务） 、 鉴权 过程， 附着过程等
5 ) NAS信令的加密及完整性保护；
6 ) MME下的用户切换控制等。
上述功能，可以根据业务的特性有选择性的支持，如仅实现终端的鉴权， 则 MME不需要进行用户切换控制等其他功能。
HSS的功能包括：
1 )移动性管理（该功能用以支持用户在 CS域、 PS域和 IM核心域的移 动） ；
2 )生成用户安全信息（该功能能够生成 CS域、 PS域和 IM核心域的用 户认证数据， 完整性密钥和加密密钥） ；
3 )用户安全 ( HSS生成 CS域、 PS域和 IM核心域的认证数据， 完整性 密钥和加密密钥后， 向核心域的相关实体（即 MSC/VLR, SGSN, 3GPP AAA Server或 CSCF )提供这些数据， 完成对用户的接入进行认证；
4 )用户标识处理（HSS 能够提供系统中用户所有标识的关系， 并能惟 一确定用户， 确定用户的方法是： 在 CS域中根据 IMSI和 MSISDN; PS域 中根据 IMSI, MSISDN和 IP地址； IM核心域中根据私有用户标识和公共用 户标识） ；
5 )接入认证（ HSS在收到 MSC/VLR, SGSN。 3GPP AAA Server或者 CSCF 的请求时， 通过检查用户是否能够漫游到拜访地网络， 对用户提供移 动接入认证） ；
6 )业务认证（HSS不仅对 MT呼叫建立和业务调用提供基本认证， 还 向 MSC / VLR, SGSN, 3GPP AAA Server和 CSCF等实体提供相关的业务 变更信息 ) 。
下面以 WIFI为例 （指向图 4中的 Non-3 gpp AP )说明协议栈的改变： 如图 4所示， 该协议栈中除物理层（PHY, Physical Layer ) 、 媒体接入 层（ MAC, Media Access Layer ) 夕卜， 增加了 NAS协议层。
图 5是一个更加通用的协议栈结构， 其中 PHY、 MAC基本是所有接入 技术中必备的协议层，至于以上的 RLC、 PDCP和 RRC则可以作为可选层次。 本发明实施例主要针对 NAS层的加入， 对于接入层的协议层次不做限制。
在现有的 WIFI技术中， 终端和 AP在应用层以下仅两个协议层： PHY 层和 MAC层； 由于 WIFI对用户管理非常弱， 而且可以接入到很多种不同类 型的核心网， 因此没有考虑核心网对用户的控制功能。
因此， 为了提高网络（运营商）对用户的控制能力， 需要引入一个新的 协议层次，本发明实施例借鉴 3GPP中的说法，仍叫 NAS层，对于 WIFI AP, 可以不用解读 NAS中的内容， 仅进行 NAS信令的透传， 以协助实现 UE和 核心网之间的控制信息交互。
相应的， AP与 MME之间需要引入 S1接口建立过程， 在 AP准备连入 3GPP核心网时， 通过运营商配置或者用户申请， AP与 MME之间要进行 S1 连接建立， 并且可能进行 S1 连接重配置和释放等过程， 同时， 还需要引入 负载控制以及其他异常处理等过程。
当 WIFI AP与 MME的 S1接口建立成功后， 在 UE接入网络的过程中， WIFI AP将为该 UE选择 MME并与 MME协商建立针对该 UE的 S1承载， 然后 MME对该用户进行鉴权、 认证操作， 具体过程可参照 3GPP的做法。 只有 MME认证通过的合法用户才能接入系统。
下面是 MME完成的一些具体功能， 体现了对用户的管理和控制： 鉴权过程： 该过程针对发起业务请求的用户完成身份辨认和鉴定， 并且 确保用户所请求的业务类型是网络授权给该用户的。
接纳过程： 接纳过程的目的是判决请求的资源是否足够， 并且预留相应 资源。
附着过程： 一个 UE或者用户， 如果希望接收注册后才能提供的业务， 需要在网络中进行注册。 在初始附着过程， MME获取 UE的移动设备标识， 并向 EIR ( Equipment Identity Register, 设备标识注册）进行查询。 并且为了 保证 always-on的 IP连接， 在初始附着过程还会建立一条默认的 EPS承载。
安全控制： 安全控制包括： 保证不建立非授权的 EPS业务，保证用户标 识的保密性， 保证用户数据和信令的保密性， 提供信令的完整性保护。
移动性管理过程： 移动性管理功能的目的是保持跟踪某个用户的当前 位置。
下面是本发明实施例给出的系统架构下一个终端触发的业务请求过程， 如图 6所示， 该过程包括：
1. UE通过 LTE LAN AP发送 NAS消息业务请求（ Service Request )给 MME; 其中 NAS消息可以包含在无线资源控制 （ RRC )信令中， LTE LAN AP不解读 UE的 NAS消息；
2. LTE LAN AP透传该 NAS消息给 MME。 该 NAS消息中包含有小 区的标识、 终端的临时标识等信息；
3. MME对该 UE进行 NAS鉴权和安全性检测（ Authentication/Security ); 4. MME发送 SI应用协议（ Sl-AP, SI Application Protocol )初始上下 文建立请求（ Initial Context Setup Request )给 LTE LAN AP, 其中包括用户 面数据路由信息、 EPS承载的服务质量（QoS )属性、 安全相关的下 文 、 MME信令连接标识、 限制切换的小区列表。 这个步骤将在空口和 S1接口激 活所有存在的 EPS承载。
5. LTE LAN AP完成无线 载建立（ Radio Bearer Establishment )过程。
6. UE的上行数据可以开始传输 , LTE LAN AP将根据 MME确定的路 由信息选择将数据转发给哪个实体。 本发明中， 对于 LTE LAN AP 在用户 面上如何连接到 EPC不做限制， 因此这里有如下几种数据路由方式：
方式 1 : LTE LAN AP可以实现类似 3GPP中的 LIPA功能， 由本地路 由到 Internet; 也就是在 LTE LAN AP内部有一个逻辑上的 L-GW, 数据将通 方式 2: 可以釆用现有 non-3GPP接入架构中的方式， LTE LAN AP直 接连接到 P-GW; 数据直接路由到 P-GW。
方式 3: 也可以按照 3GPP接入架构的方式连接到 S-GW, 再由 S-GW 路由到 P-GW。 其中， 图 6所示是方式 3。
7. LTE LAN AP发送一个 S1-AP初始上下文建立完成（ Sl-AP Initial Context Setup Complete)消息给 MME, 其中包含 LTE LAN AP的地址、 被接 受的 EPS 7 载标识、 拒绝的 EPS 7 载标识、 隧道终端标识（ SI TEID, Tunnel End Point Identifier ) 。
8. MME发送承载修改请求（Modify Bearer Request )消息给 S-GW, 其 中包含 LTE LAN AP的地址、 所接受的 EPS承载的下行 SI TEID, 延迟的 下行数据包通知请求、 无线接入类型 （RAT, Radio Access Type ) 。 此时， S-GW可以开始传输下行数据包给 UE了。
9. S-GW发送承载修改响应（ Modify Bearer Response )消息给 MME作 为回应， 过程结束。
工业实用性 上述移动通信系统和组网方法， 无线局域网通过 MME接入核心网， 由 MME对无线局域网的用户进行控制和管理， 实现对无线局域网内用户的可 管可控。 因此本发明具有很强的工业实用性。

Claims

权 利 要 求 书
1、一种移动通信系统， 包括无线局域网和核心网， 所述无线局域网包括 无线局域网接入点， 其中：
所述无线局域网接入点设置成： 通过移动管理实体接入所述核心网。
2、 如权利要求 1所述的移动通信系统， 其中，
所述无线局域网接入点还设置成： 通过 S1接口或简化的 S1接口或新定 义接口与所述移动管理实体连接。
3、 如权利要求 1所述的移动通信系统， 其中，
所述移动管理实体设置成： 基于非接入层（NAS )协议通过所述无线局 域网接入点对所述无线局域网内的终端进行控制和管理。
4、 如权利要求 3所述的移动通信系统， 其中，
所述无线局域网接入点还设置成： 透传所述移动管理实体和所述无线局 域网内终端间的 NAS消息。
5、 如权利要求 1至 4中任一所述的移动通信系统， 其中，
所述无线局域网接入点还设置成： 直接将所述无线局域网内终端的业务 数据路由至因特网； 或者， 将所述无线局域网内终端的业务数据直接路由至 分组数据网络网关； 或者， 将所述无线局域网内终端的业务数据经服务网关 路由至所述分组数据网络网关。
6、 一种移动通信系统组网方法， 包括： 无线局域网接入点通过移动管理 实体接入核心网。
7、如权利要求 6所述的移动通信系统组网方法， 其中， 无线局域网接入 点通过移动管理实体接入核心网的步骤包括：
所述无线局域网接入点通过 S1接口或简化的 S1接口或新定义接口与所 述移动管理实体连接。
8、 如权利要求 6所述的移动通信系统组网方法， 该方法还包括： 所述移动管理实体基于非接入层（NAS )协议通过所述无线局域网接入 点对所述无线局域网内的终端进行控制和管理。
9、 如权利要求 8所述的移动通信系统组网方法， 该方法还包括： 所述无线局域网接入点透传所述移动管理实体和所述无线局域网内终端 间的 NAS消息。
10、 如权利要求 6至 9中任一所述的移动通信系统组网方法， 该方法还 包括：
所述无线局域网接入点直接将所述无线局域网内终端的业务数据路由至 因特网； 或者， 将所述无线局域网内终端的业务数据直接路由至分组数据网 络网关； 或者， 将所述无线局域网内终端的业务数据经服务网关路由至所述 分组数据网络网关。
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