一種通用移動通信系統網絡與演進網絡互連的系統與方法
2023-12-08 17:50:41
專利名稱：一種通用移動通信系統網絡與演進網絡互連的系統與方法
技術領域：
本發明涉及網絡互連技術，特別是指一種通用移動通信系統(UMTS，Universal Mobile Telecommunications System)網絡與演進網絡互連的系統與方法。
背景技術：
UMTS網絡是第三代合作夥伴計劃(3GPP，3rd Generation PartnershipProiect)組織定義的無線通信網絡技術標準，已經發布了R99、R4、R5和R6四個版本。
圖1示出了現有UMTS網絡的組網示意圖，如圖1所示，UMTS網絡由核心網絡(CN，Core Network)和UMTS陸地無線接入網絡(UTRAN，UMTS Terrestrial Radio Access Network)組成。CN包括電路域和分組域兩部分，其中，電路域包括移動交換中心(MSC，Mobile Switch Center)/拜訪位置寄存器(VLR，Visiting Location Register)和歸屬位置寄存器(HLR，Home Location Register)，分組域包括服務通用分組無線業務(GPRS，GeneralPacket Radio Service)支持節點(SGSN，Serving GPRS Support Node)和網關GPRS支持節點(GGSN，Gateway GPRS Support Node)。UTRAN包括一個以上的無線網絡子系統(RNS，Radio Network Subsystem)，每個RNS由一個無線網絡控制器(RNC，Radio Network Controller)和一個以上基站(Node B)組成。UTRAN與電路域CN的接口為電路交換(CS，CircuitSwitch)的Iu接口，簡稱為Iu-CS接口；與分組域CN的接口為分組交換(PS，Packet Switch)的Iu接口，簡稱為Iu-PS接口。
Iu接口是無線接入網絡(RAN，Radio Access Network)與CN的關鍵接口，通過Iu接口將無線資源的管理和控制隔離在UTRAN內，使得CN只需關注業務的提供，而無需再考慮接入技術。R99和R4兩個版本的UMTS網絡是基於異步傳輸模式(ATM，Asynchronous Transfer Mode)進行傳輸的，主要體現在RAN與CN之間的Iu接口、RNS之間的Iur接口、RNC與Node B之間的Iub接口的傳輸協議採用ATM技術。R5版本及R5版本後，UMTS網絡支持網際協議(IP，Internet Protocol)傳輸，主要體現在RAN與CN之間的Iu接口、RNS之間的Iur接口、RNC與Node B之間的Iub接口的傳輸協議採用IP技術。
用戶設備(UE，User Equipment)與UTRAN之間的接口為空中接口Uu，Uu接口的控制面由無線資源控制(RRC，Radio Resource Control)層、無線鏈路控制(RLC，Radio Link Control)層、媒體接入控制(MAC，MediumAccess Control)層和L1層組成，用戶面由分組數據會聚協議(PDCP，PacketData Convergence Protocol)層、RLC層、MAC層和L1層，RRC層、PDCP層、RLC層和MAC層位於UTRAN的RNC中，L1層位於UTRAN中的NodeB中。L1即為通常所說的物理層，主要指無線信道。
圖2A示出了現有UMTS網絡中UE、UTRAN和SGSN的控制面協議示意圖，如圖2A所示，RRC協議、RLC協議、MAC協議和L1協議是同時存在於UE和UTRAN的對等協議；而無線接入網絡應用部分(RANAP，Radio Access Network Application Part)協議、信令連接控制部分(SCCP，Signalling Connection Application Control Part)協議、信息傳輸部分(MTP，Message Transfer Part)第三級用戶適配層(M3UA，MTP3-User AdaptationLayer)協議/流控制傳輸協議(SCTP，Stream Control Transmission Protocol)/IP、L2協議和L1協議是同時存在於UTRAN和SGSN的對等協議；GPRS移動性管理(GMM，GPRS Mobility Management)協議/會話管理(SM，SessionManagement)協議/短消息業務(SMS，Short Message Service)協議是同時存在於UE和SGSN的對等協議。對等協議是指位於兩端的協議需要進行消息交互來完成整個通信過程。其中，Iu接口的RANAP協議為上行數據和下行數據提供了透明的傳輸通道，用於承載在UE和SGSN的上層GMM/SM/SMS之間交互的信令消息，中繼(Relay)層在UTRAN內部實現RRC協議與RANAP協議相互映射的功能。
圖2B示出了現有UMTS網絡中UE、UTRAN和SGSN的用戶面協議示意圖，如圖2B所示，PDCP、RLC協議、MAC協議、L1協議是同時存在於UE和UTRAN的對等協議；而GPRS用戶面隧道協議(GTP-U，GPRSTunnelling Protocol-User)、用戶數據報協議(UDP，User Data Protocol)、IP、L2協議和L1協議是同時存在於UTRAN和SGSN的對等協議；IP/端對端協議(PPP，Peer-Peer Protocol)是同時存在於UE與SGSN的對等協議。其中，GTP-U可建立數據隧道，用於承載上層協議IP/PPP的數據包，Relay層在UTRAN內部實現PDCP與GTP-U相互映射的功能。
當前，3GPP正在研究UMTS網絡向後演進的下一代網絡，本文中將該網絡稱為演進網絡(Evolved Network)，並制定演進網絡的相關技術標準。演進網絡將具有很多新的特點，例如，只提供分組型業務，語音、視頻電話等實時業務也將以分組的方式來提供；實現全IP網絡，即網絡中各節點設備通過IP網絡互連，每個用戶終端設備也分配有IP位址；支持與UMTS網絡之間的切換和漫遊；對於實時業務，系統間切換的時間不超過300毫秒，對於非實時業務，系統間切換的時間不超過500毫秒。
為實現演進網絡與UMTS網絡之間的切換和漫遊，3GPP提出如圖3所示的解決方法，圖3中右邊為UMTS網絡，左邊是演進網絡，由於演進網絡只提供分組型業務，因此，圖3中僅對UMTS網絡的分組域與演進網絡之間的互連關係進行描述。演進網絡由演進後的無線接入網絡(EvolvedRAN)和演進後的分組核心網絡(Evolved Packet Core Network)組成。演進後的分組核心網絡及GGSN到網際網路(Internet)的接口都是Gi接口，R1接口是演進網絡中接入網絡與核心網絡之間的接口，採用GPRS隧道協議(GTP，GPRS Tunnelling Protocol)；Iu接口是UMTS網絡中UTRAN與CN之間的接口；Gn接口是UMTS網絡中SGSN與GGSN之間的接口。為實現演進網絡與UMTS網絡之間的切換和漫遊，SGSN與演進分組核心網絡互連，二者之間的接口仍然採用Gn接口，能夠減小對SGSN的影響。雙模UE(Hybrid UE)是指既能夠在UMTS網絡中使用、也能夠在演進網絡中使用的用戶終端設備。
當雙模UE接入UMTS網絡、且該UMTS網絡中的SGSN與演進網絡互連時，雙模UE將被SGSN通過Gn接口註冊到演進網絡。雙模UE的上行業務數據首先通過Uu接口由雙模UE到達UTRAN，從UTRAN通過Iu接口到達SGSN，然後從SGSN通過Gn接口到達演進分組核心網絡，最後從演進分組核心網絡通過Gi接口到達Internet；雙模UE的下行業務數據從Internet通過Gi接口到達演進分組核心網絡，從演進分組核心網絡通過Gn接口到達SGSN，然後從SGSN通過Iu接口到達UTRAN，最後從UTRAN通過Uu接口到達雙模UE。
為了減小對UMTS網絡的影響，SGSN將保持不變且仍然執行移動性管理功能。為使雙模UE能夠在UTRAN和演進網絡之間進行切換和漫遊，演進分組核心網絡也需要執行移動性管理功能。Gn接口的切換流程將被用於實現雙模UE在兩個網絡之間的切換。
根據以上描述可見，為保證雙模UE能夠在UMTS網絡內、以及UMTS網絡與演進網絡之間進行切換和漫遊，SGSN和演進分組核心網絡都需要執行移動性管理，而且相互之間需要協作，這不僅增加了Gn接口的信令，而且降低了移動性管理的效率。另外，當雙模UE從演進接入網絡移動到只有UMTS網絡覆蓋的區域時，將執行系統間切換以保證業務的連續性，此時，需要建立演進分組核心網絡與SGSN之間的Gn接口和UTRAN與SGSN之間的Iu接口兩段數據鏈路，這無疑會導致切換時間的增加，而3GPP對系統間切換的時間作了苛刻的要求。
發明內容
有鑑於此，本發明的一個目的在於提供一種通用移動通信系統網絡與演進網絡互連的系統，本發明的另一目的在於提供一種通用移動通信系統網絡與演進網絡互連的方法，提高移動性管理的效率。
為了達到上述目的，本發明提供了一種通用移動通信系統網絡與演進網絡互連的系統，包括UMTS網絡和演進網絡，UMTS網絡至少包括通用移動通信系統陸地無線接入網絡UTRAN，演進網絡至少包括演進分組核心網絡，所述UTRAN用於接入演進分組核心網絡；所述演進分組核心網絡用於向用戶提供分組業務。
所述UTRAN與演進分組核心網絡中的網際互連功能IWF單元相連。
所述UTRAN中的無線網絡控制器RNC與演進分組核心網絡相連。
所述UTRAN通過R3接口與演進分組核心網絡相連。
所述R3接口的控制面接口協議包括L1協議、L2協議、網際協議IP、流控制傳輸協議SCTP、信息傳輸部分第三級用戶適配層協議M3UA、信令連接控制部分SCCP協議和增強的無線接入網絡應用部分RANAP協議。
所述R3接口的用戶面接口協議包括L1協議、L2協議、網際協議IP、用戶數據報協議UDP和服務通用分組無線業務用戶面隧道協議GTP-U。
該系統進一步包括雙模用戶設備UE，用於在演進網絡或UMTS網絡中供用戶使用，所述雙模UE內包括用於UMTS網絡的協議棧和用於演進網絡的協議棧。
為了達到上述目的，本發明還提供了一種通用移動通信系統網絡與演進網絡互連的方法，UMTS網絡中的UTRAN與演進分組核心網絡相連，該方法包含步驟A雙模UE通過UMTS網絡中的UTRAN接入演進分組核心網絡。
所述步驟A為雙模UE的註冊請求通過UMTS網絡中的UTRAN路由至演進分組核心網絡；或，UMTS網絡中的服務通用分組無線業務支持節點SGSN與演進分組核心網絡相連，所述步驟A為雙模UE的註冊請求通過UMTS網絡中的UTRAN路由SGSN，然後SGSN將該註冊請求路由至演進分組核心網絡。
雙模UE通過Uu接口與UTRAN進行通信，UTRAN通過R3接口與演進分組核心網絡進行通信，演進分組核心網絡通過Gi接口與網際網路進行通信，所述步驟A之後進一步包括雙模UE的上行業務數據通過Uu接口由雙模UE到達UTRAN，然後從UTRAN通過R3接口到達演進分組核心網絡，最後從演進分組核心網絡通過Gi接口到達網際網路。
演進分組核心網絡通過Gi接口與網際網路進行通信，UTRAN通過R3接口與演進分組核心網絡進行通信，雙模UE通過Uu接口與UTRAN進行通信，所述步驟A之後進一步包括雙模UE的下行業務數據通過Gi接口由網際網路到達演進分組核心網絡，然後從演進分組核心網絡通過R3接口到達UTRAN，最後從UTRAN通過Uu接口到達雙模UE。
所述雙模UE包括用於UMTS網絡的協議棧和用於演進網絡的協議棧。
所述用於UMTS網絡的協議棧的控制面協議包括L1協議、媒體接入控制MAC協議、無線鏈路控制RLC協議、無線資源控制RRC協議和通用分組無線業務移動性管理協議/會話管理協議/短消息業務協議；所述用於演進網絡的協議棧的控制面協議包括演進控制面Uu接口協議和用於進行移動性管理及會話管理的演進上層協議。
所述步驟A之前進一步包括所述UTRAN廣播的系統消息中指明UTRAN與演進分組核心網絡存在互連關係，雙模UE根據來自UTRAN的系統消息，設置L1協議、MAC協議、RLC協議、RRC協議和演進上層協議有效。
所述用於UMTS網絡的協議棧的用戶面協議包括L1協議、MAC協議、RLC協議、分組數據匯聚協議PDCP和IP/端對端協議PPP；所述用於演進網絡的協議棧的用戶面協議包括演進用戶面Uu接口協議和IP/PPP。
所述UTRAN廣播的系統消息中指明UTRAN與演進分組核心網絡存在互連關係，雙模UE根據來自UTRAN的系統消息，設置L1協議、MAC協議、RLC協議、PDCP和演IP/PPP有效。
根據本發明提出的方案，只要UMTS網絡與演進網絡存在互連關係，即UMTS網絡中的UTRAN與演進網絡中的演進分組核心網絡互連，當雙模UE在UMTS網絡與演進網絡之間進行切換和漫遊時，雙模UE的移動性管理和會話管理等功能就可由演進分組核心網絡來執行，大大提高了移動性管理和會話管理的效率；並且，當雙模UE從演進接入網絡移動到只有UMTS網絡覆蓋的區域時，只需要建立演進分組核心網絡與UTRAN之間的一段數據鏈路，減少了數據鏈路上所需節點設備的數量，縮短了演進網絡與UMTS網絡之間進行切換的時間，更容易滿足3GPP對系統間切換時間的苛刻要求。
由於雙模UE的註冊請求可由UTRAN通過R3接口直接路由至演進分組核心網絡，無需通過SGSN向演進分組核心網絡轉發，同樣縮短了雙模UE到演進分組核心網絡的註冊時間。
將UTRAN與演進分組核心網絡連接在一起的R3接口可採用與Iu接口相同的接口協議，最大程度地降低了對現有UTRAN的影響。R3接口與R1接口的用戶面協議均採用GTP，對於演進分組核心網絡而言，能夠極大地降低設備的複雜度和開發成本。
圖1示出了現有UMTS網絡的組網示意圖；圖2A示出了現有UMTS網絡中UE、UTRAN和SGSN的控制面協議示意圖；圖2B示出了現有UMTS網絡中UE、UTRAN和SGSN的用戶面協議示意圖；圖3示出了現有UMTS網絡與演進網絡互連結構示意圖；圖4示出了本發明中UMTS網絡與演進網絡互連結構示意圖；圖5示出了本發明中R3接口協議棧示意圖；圖6A示出了本發明中雙模UE、UTRAN和演進分組核心網絡的控制面協議示意圖；圖6B示出了本發明中雙模UE、UTRAN和演進分組核心網絡的用戶面協議示意圖；圖7A示出了本發明中雙模UE通過UTRAN接入演進分組核心網絡所使用的協議棧示意圖；圖7B示出了本發明中雙模UE通過UTRAN接入演進分組核心網絡的業務數據路徑示意圖；圖8A示出了本發明中雙模UE通過演進接入網絡接入演進分組核心網絡所使用的協議棧示意圖；圖8B示出了本發明中本發明中雙模UE通過演進接入網絡接入演進分組核心網絡的業務數據路徑示意圖；圖9A示出了本發明中雙模UE通過UTRAN接入SGSN所使用的協議棧示意圖；圖9B示出了本發明中本發明中雙模UE通過UTRAN接入SGSN的業務數據路徑示意圖。
具體實施例方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖對本發明作進一步的詳細描述。
本發明中，將UMTS網絡中的UTRAN與演進網絡中的分組核心網絡相連，從而當雙模UE在UMTS網絡與演進網絡之間進行切換和漫遊時，僅由演進分組核心網絡執行移動性管理，提高移動性管理的效率；並且，當雙模UE從演進接入網絡移動到只有UMTS網絡覆蓋的區域時，只需要建立演進分組核心網絡與UTRAN之間的一段數據鏈路，節省了切換時間，更容易滿足3GPP對系統間切換時間的苛刻要求。
進一步地，UTRAN與演進分組核心網絡之間可通過R3接口相連，該R3接口採用與Iu接口基本相同的協議，以減小對現有UTRAN的影響；並且，在Iu接口協議的基礎上進行功能增強以滿足特殊需求。
另外，可通過演進分組核心網絡中的功能實體網際互連功能(IWF，Interworking Function)單元實現與UTRAN進行通信的接口協議，並完成演進網絡與UTRAN的互連。
圖4示出了本發明中UMTS網絡與演進網絡互連結構示意圖，如圖4所示，UMTS網絡中的UTRAN直接通過R3接口接入演進分組核心網絡。雙模UE接入UTRAN時，UTRAN通過R3接口將雙模UE註冊到演進分子核心網絡。雙模UE在UTRAN中的移動性管理由演進分組核心網絡來集中完成。雙模UE的上行業務數據首先通過Uu接口由雙模UE到達UTRAN，然後從UTRAN通過R3接口到達演進分組核心網絡，最後從演進分組核心網絡通過Gi接口到達Internet；雙模UE的下行業務數據從Internet通過Gi接口到達演進分組核心網絡，然後從演進分組核心網絡通過R3接口到達UTRAN，最後從UTRAN通過Uu接口到達雙模UE。具體可由演進分組核心網絡中的IWF來實現與Iu-PS接口基本相同的R3接口的協議，參見圖5所示，能夠減小對現有UTRAN的影響，IWF同時完成R3接口協議與演進上層協議(Evolved Uplayer Protocol)之間的相互映射。UTRAN與演進分組核心網絡相連，具體可為UTRAN中的RNC與演進分組核心網絡中的IWF單元相連。
圖5示出了本發明中R3接口協議棧示意圖，如圖5所示，為減小對現有UTRAN的影響，R3接口採用與Iu接口基本相同的接口協議，傳輸層採用IP技術，用戶面由GTP-U/UDP來承載，控制面包括RANAP協議、SCCP、M3UA協議和SCTP。所述RANAP協議可為增強的RANAP協議，增強RANAP協議是指在現有RANAP協議的基礎上，增加一些新特性以滿足R3接口的特殊需求，例如，為實現雙模UE在演進網絡與UMTS網絡之間的切換，對RANAP協議的一些流程進行改動，或增加具有新的含義的信息參數等，至於具體如何增強RANAP協議並非本發明的重點，因此，在此不再贅述。
圖6A示出了本發明中雙模UE、UTRAN和演進分組核心網絡的控制面協議示意圖，如圖6A所示，R3接口與Iu接口採用基本相同的控制面接口協議，增強RANAP協議、SCCP協議、M3UA協議/SCTP/IP、L2協議和L1協議是同時存在於UTRAN和演進分組核心網絡的對等協議，Relay層在UTRAN內部實現RRC協議與增強RANAP協議相互映射的功能；UTRAN中，除RANAP協議需要增強外，其餘協議均無需修改，因此，對現有的UTRAN的影響被降到最低。雙模UE內有兩個協議棧的控制面協議，一個是用於UMTS網絡的協議棧的控制面協議，即雙模UE與UTRAN和SGSN進行通信的控制面協議，RRC協議、RLC協議、MAC協議和L1協議是同時存在於雙模UE和UTRAN的對等協議，GMM協議/SM協議/SMS協議是同時存在於雙模UE和SGSN的對等協議；另一個是用於演進網絡的協議棧的控制面協議，即雙模UE與演進接入網絡和演進分組核心網絡進行通信的控制面協議，由於雙模UE與演進接入網絡進行通信的控制面接口協議正在制定，因此，本發明中將雙模UE與演進接入網絡進行通信的空中接口控制面協議描述為演進控制面Uu接口協議(Evolved Uu Protocol)，演進上層協議是同時存在於雙模UE和演進分組核心網絡的對等協議。雙模UE的上層協議包括UMTS網絡的GMM協議/SM協議/SMS協議和演進網絡的演進上層協議，演進上層協議執行與GMM協議/SM協議/SMS協議基本相同的功能。演進上層協議是演進分組核心網絡中實現移動性管理和會話管理等功能的協議，由於相關協議正在制定，因此，本發明中將演進網絡中實現移動性管理和會話管理等功能的協議統稱為演進上層協議。
圖6B示出了本發明中雙模UE、UTRAN和演進分組核心網絡的用戶面協議示意圖，如圖6B所示，R3接口與Iu接口採用相同的用戶面接口協議，GTP-U、UDP/IP、L2協議和L1協議是同時存在於UTRAN和演進分組核心網絡的對等協議，Relay層在UTRAN內部實現PDCP與GTP-U相互映射的功能；無需改變UTRAN內的用戶面協議，因此，現有的UTRAN的用戶面協議不受任何影響。雙模UE內有兩個用戶面協議棧，一個是用於UMTS網絡的協議棧的用戶面協議，即雙模UE與UTRAN進行通信的用戶面協議，PDCP、RLC協議、MAC協議、L1協議是同時存在於UE和UTRAN的對等協議，IP/PPP是同時存在於雙模UE和SGSN的對等協議；另一個是用於演進網絡的協議棧的控制面協議，即雙模UE與演進接入網絡進行通信的用戶面協議，由於雙模UE與演進接入網絡進行通信的用戶面接口協議正在制定，因此，本發明中將雙模UE與演進接入網絡進行通信的空中接口協議描述為演進用戶面Uu接口協議(Evolved Uu Protocol)。IP/PPP是同時存在於雙模UE和演進分組核心網絡的對等協議。由於UMTS網絡和演進網絡的上層協議都是IP，因此，雙模UE在UMTS網絡和演進網絡中的上層協議都是IP/PPP。
由於演進網絡中的接入網絡與分組核心網絡之間的R1接口採用GTP，GTP包括GTP-U和GPRS控制面隧道協議(GTP-C，GPRS TunnellingProtocol-Control)，由此可見，R3接口和R1接口的用戶面都採用GTP-U，能夠降低R3接口的開發難度和成本，有利於實現UTRAN與演進分組核心網絡之間的互連。
由於UMTS網絡與演進網絡互連，這樣，雙模UE使用的協議以及雙模UE與Internet之間的數據路徑，將隨著雙模UE接入不同的接入網絡而不同，下面將對雙模UE接入不同接入網絡的情況進行詳細描述。
UMTS網絡與演進網絡互連，即UMTS網絡中的UTRAN與演進網絡中的演進分組核心網絡互連，UTRAN可在廣播的系統消息中指明UTRAN與演進分組核心網絡存在互連關係。UMTS網絡與演進網絡存在互連關係時，雙模UE無論是接入演進接入網絡、還是接入UTRAN，都需要註冊到演進分組核心網絡。當雙模UE位於UTRAN時，會通過UTRAN接入演進分組核心網絡。
雙模UE通過UTRAN接入演進分組核心網絡時，雙模UE可根據收到的系統消息確定當前是通過UTRAN接入演進分組核心網絡的，因此，雙模UE將協議層RRC、RLC、MAC和L1設置為有效，將演進控制面Uu接口協議設置為無效，將上層協議演進上層協議設置為有效，將GMM協議/SM協議/SMS協議設置為無效，如圖7A所示，圖中灰色字體表示相應協議層無效，黑色字體表示相應協議層有效。雙模UE的註冊請求通過UTRAN路由至演進分組核心網絡；如果仍然保留SGSN與演進分組核心網絡之間互連的Gn接口，則雙模UE的註冊請求也可由UTRAN通過Iu接口發送至SGSN，然後由SGSN通過Gn接口路由至演進分組核心網絡。
相應地，對於用戶面協議棧而言，雙模UE將協議層PDCP、RLC、MAC和L1設置為有效，將演進用戶面Uu接口協議設置為無效，上層協議IP/PPP始終有效。
雙模UE通過UTRAN接入演進分組核心網絡時，如圖7B所示，雙模UE的上行業務數據首先通過Uu接口由雙模UE到達UTRAN，然後從UTRAN通過R3接口到達演進分組核心網絡，最後從演進分組核心網絡通過Gi接口到達Internet；雙模UE的下行業務數據從Internet通過Gi接口到達演進分組核心網絡，然後從演進分組核心網絡通過R3接口到達UTRAN，最後從UTRAN通過Uu接口到達雙模UE。
雙模UE通過演進接入網絡接入演進分組核心網絡時，此時的雙模UE相當於一個僅支持演進網絡的單模UE。雙模UE能夠根據當前使用的頻率或來自演進網絡的系統消息，確定當前是通過演進接入網絡接入演進分組核心網絡的，因此，雙模UE將演進控制面Uu接口協議設置為有效，將協議層RRC、RLC、MAC和L1設置為無效，將上層協議演進上層協議設置為有效，將GMM協議/SM協議/SMS協議設置為無效，如圖8A所示，圖中灰色字體表示相應協議層無效，黑色字體表示相應協議層有效。雙模UE的註冊請求通過演進接入網絡路由至演進分組核心網絡。
相應地，對於用戶面協議棧而言，雙模UE將演進用戶面Uu接口協議設置為有效，將協議層PDCP、RLC、MAC和L1設置為無效，上層協議IP/PPP始終有效。
雙模UE通過演進接入網絡接入演進分組核心網絡時，如圖8B所示，雙模UE的上行業務數據首先通過演進用戶面Uu接口由雙模UE到達演進接入網絡，然後從演進接入網絡通過R1接口到達演進分組核心網絡，最後從演進分組核心網絡通過Gi接口到達Internet；雙模UE的下行業務數據從Internet通過Gi接口到達演進分組核心網絡，然後從演進分組核心網絡通過R1接口到達演進接入網絡，最後從演進接入網絡通過演進用戶面Uu接口到達雙模UE。
UMTS網絡與演進網絡不存在互連關係，即UMTS網絡中的UTRAN與演進網絡中的演進分組核心網絡不互連，UTRAN可在廣播的系統消息中指明UTRAN與演進分組核心網絡不存在互連關係。雙模UE通過UTRAN接入SGSN時，此時的雙模UE相當於一個僅支持UMTS網絡的單模UE。UMTS網絡與演進網絡存在互連關係時，如果雙模UE位於UTRAN中，既可以通過UTRAN接入演進分組核心網絡，也可以通過UTRAN接入SGSN，則雙模UE通過UTRAN接入SGSN時，也可視為僅支持UMTS網絡的單模UE。
雙模UE通過UTRAN接入SGSN時，雙模UE可根據收到的系統消息確定當前是通過UTRAN接入SGSN的，因此，雙模UE將協議層RRC、RLC、MAC和L1設置為有效，將演進控制面Uu接口協議設置為無效，將GMM協議/SM協議/SMS協議設置為有效，將上層協議演進上層協議設置為無效，如圖9A所示，圖中灰色字體表示相應協議層無效，黑色字體表示相應協議層有效。雙模UE的註冊請求通過UTRAN路由至SGSN。
相應地，對於用戶面協議棧而言，雙模UE將協議層PDCP、RLC、MAC和L1設置為有效，將演進用戶面Uu接口協議設置為無效，上層協議IP/PPP始終有效。
雙模UE通過UTRAN接入SGSN時，如圖9B所示，雙模UE的上行業務數據首先通過Uu接口由雙模UE到達UTRAN，然後從UTRAN通過Iu接口到達SGSN，再從SGSN通過Gn接口到達GGSN，最後從GGSN通過Gi接口到達Internet；雙模UE的下行業務數據從Internet通過Gi接口到達GGSN，然後通過Gn接口到達SGSN，再從SGSN通過Iu接口到達UTRAN，最後從UTRAN通過Uu接口到達雙模UE。
以上所述各協議層對業務數據的處理與現有制定的規則基本相同，因此，在此不再贅述。
總之，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種通用移動通信系統UMTS網絡與演進網絡互連的系統，包括UMTS網絡和演進網絡，UMTS網絡至少包括通用移動通信系統陸地無線接入網絡UTRAN，演進網絡至少包括演進分組核心網絡，其特徵在於所述UTRAN用於接入演進分組核心網絡；所述演進分組核心網絡用於向用戶提供分組業務。
2.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述UTRAN與演進分組核心網絡中的網際互連功能IWF單元相連。
3.根據權利要求1或2所述的系統，其特徵在於，所述UTRAN中的無線網絡控制器RNC與演進分組核心網絡相連。
4.根據權利要求1或2所述的系統，其特徵在於，所述UTRAN通過R3接口與演進分組核心網絡相連。
5.根據權利要求4所述的系統，其特徵在於，所述R3接口的控制面接口協議包括L1協議、L2協議、網際協議IP、流控制傳輸協議SCTP、信息傳輸部分第三級用戶適配層協議M3UA、信令連接控制部分SCCP協議和增強的無線接入網絡應用部分RANAP協議。
6.根據權利要求4所述的系統，其特徵在於，所述R3接口的用戶面接口協議包括L1協議、L2協議、網際協議IP、用戶數據報協議UDP和服務通用分組無線業務用戶面隧道協議GTP-U。
7.根據權利要求1或2所述的系統，其特徵在於，該系統進一步包括雙模用戶設備UE，用於在演進網絡或UMTS網絡中供用戶使用，所述雙模UE內包括用於UMTS網絡的協議棧和用於演進網絡的協議棧。
8.一種通用移動通信系統網絡與演進網絡互連的方法，其特徵在於，UMTS網絡中的UTRAN與演進分組核心網絡相連，該方法包含A、雙模UE通過UMTS網絡中的UTRAN接入演進分組核心網絡。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述步驟A為雙模UE的註冊請求通過UMTS網絡中的UTRAN路由至演進分組核心網絡；或，UMTS網絡中的服務通用分組無線業務支持節點SGSN與演進分組核心網絡相連，所述步驟A為雙模UE的註冊請求通過UMTS網絡中的UTRAN路由SGSN，然後SGSN將該註冊請求路由至演進分組核心網絡。
10.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，雙模UE通過Uu接口與UTRAN進行通信，UTRAN通過R3接口與演進分組核心網絡進行通信，演進分組核心網絡通過Gi接口與網際網路進行通信，所述步驟A之後進一步包括雙模UE的上行業務數據通過Uu接口由雙模UE到達UTRAN，然後從UTRAN通過R3接口到達演進分組核心網絡，最後從演進分組核心網絡通過Gi接口到達網際網路。
11.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，演進分組核心網絡通過Gi接口與網際網路進行通信，UTRAN通過R3接口與演進分組核心網絡進行通信，雙模UE通過Uu接口與UTRAN進行通信，所述步驟A之後進一步包括雙模UE的下行業務數據通過Gi接口由網際網路到達演進分組核心網絡，然後從演進分組核心網絡通過R3接口到達UTRAN，最後從UTRAN通過Uu接口到達雙模UE。
12.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述雙模UE包括用於UMTS網絡的協議棧和用於演進網絡的協議棧。
13.根據權利要求12所述的方法，其特徵在於，所述用於UMTS網絡的協議棧的控制面協議包括L1協議、媒體接入控制MAC協議、無線鏈路控制RLC協議、無線資源控制RRC協議和通用分組無線業務移動性管理協議/會話管理協議/短消息業務協議；所述用於演進網絡的協議棧的控制面協議包括演進控制面Uu接口協議和用於進行移動性管理及會話管理的演進上層協議。
14.根據權利要求13所述的方法，其特徵在於，所述步驟A之前進一步包括所述UTRAN廣播的系統消息中指明UTRAN與演進分組核心網絡存在互連關係，雙模UE根據來自UTRAN的系統消息，設置L1協議、MAC協議、RLC協議、RRC協議和演進上層協議有效。
15.根據權利要求12所述的方法，其特徵在於，所述用於UMTS網絡的協議棧的用戶面協議包括L1協議、MAC協議、RLC協議、分組數據匯聚協議PDCP和IP/端對端協議PPP；所述用於演進網絡的協議棧的用戶面協議包括演進用戶面Uu接口協議和IP/PPP。
16.根據權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述UTRAN廣播的系統消息中指明UTRAN與演進分組核心網絡存在互連關係，雙模UE根據來自UTRAN的系統消息，設置L1協議、MAC協議、RLC協議、PDCP和演IP/PPP有效。
全文摘要
本發明公開了一種通用移動通信系統網絡與演進網絡互連的系統及方法，包括UMTS網絡和演進網絡，UMTS網絡中的UTRAN與演進網絡中的演進分組核心網絡相連，雙模UE通過UMTS網絡中的UTRAN接入演進分組核心網絡。根據本發明，只要UTRAN與演進分組核心網絡互連，當雙模UE在UMTS網絡與演進網絡之間進行切換和漫遊時，雙模UE的移動性管理和會話管理等功能就可由演進分組核心網絡來執行，大大提高了移動性管理和會話管理的效率；並且，當雙模UE從演進接入網絡移動到只有UMTS網絡覆蓋的區域時，只需要建立演進分組核心網絡與UTRAN之間的一段數據鏈路，減少了數據鏈路上所需節點設備的數量，縮短了演進網絡與UMTS網絡之間進行切換的時間，更容易滿足3GPP對系統間切換時間的苛刻要求。
文檔編號H04L12/46GK1960311SQ20051011833
公開日2007年5月9日 申請日期2005年11月1日 優先權日2005年11月1日
發明者周四紅, 張文林, 劉嵐, 張海 申請人:華為技術有限公司