無線通信系統的毫微微蜂窩中支持本地網際網路協議接入的方法和裝置的製作方法

2024-02-10 06:35:15

專利名稱：無線通信系統的毫微微蜂窩中支持本地網際網路協議接入的方法和裝置的製作方法
無線通信系統的毫微微蜂窩中支持本地網際網路協議接入的方法和裝置技術領域
本發明一般涉及無線通信，而且具體地，涉及在無線通信系統中通過擴展具有分組數據網絡(PDN)網關功能的毫微微蜂窩的能力來向附著到毫微微蜂窩的用戶設備(UE) 高效率地提供本地網際網路協議(IP)接入服務的方法和裝置。
背景技術：
毫微微蜂窩是被設計為提供大約10米的短距離覆蓋範圍、用在家庭或小企業中並且具有到核心網絡的寬帶連接的小的蜂窩基站。毫微微蜂窩通過為用戶在室內提供高質量和固定-移動融合服務來擴展蜂窩網絡覆蓋範圍。
第三代夥伴計劃(3GPP)長期演進(LTE)系統包括演進節點B (eNB)和家庭 eNB (HeNB)。eNB表示宏基站，而HeNB表示毫微微基站。
3GPP LTE支持利用舊式宏基站部署毫微微基站。毫微微基站可以由電信商或用戶安裝以擴展覆蓋範圍和容量或用於特定服務供應。通常，毫微微蜂窩提供幾米直到宏蜂窩的尺寸的服務覆蓋區域。
常規無線通信系統中，即使毫微微基站可以直接連接到PDN，連接到毫微微基站的 UE也經由服務網關和PDN網關接入PDN。
因此，存在對本地IP接入服務的新需求用於提供與本地IP網絡的直接通信而不佔用電信商網絡。為了滿足此需求，已經提出將PDN網關功能集成到毫微微基站中。發明內容
技術問題
然而，在該提出的其中毫微微基站集成毫微微基站網關和本地網關(PDN網關和/ 或服務網關)的功能的系統結構中，當毫微微基站的內部服務網關和PDN網關與移動管理實體(MME)交換控制消息時，出於許多原因，宏服務網關和宏PDN網關與MME之間的控制消息交換是不可能的。
首先，因為可以有如此大量的毫微微基站，即，比宏服務網關的數量多幾千或幾萬倍，所以通過將毫微微基站的本地服務網關和本地PDN網關的信息連同宏服務網關的信息一起登記來獲得接入信息、並接著稍後搜索對應的登記信息是低效率且實際上不可能的。
第二，當使用毫微微基站網關來管理大量毫微微基站時，因為毫微微基站網關工作以使得在MME看來毫微微基站網關管理下的所有毫微微基站被顯示為單個毫微微基站， 所以MME不能在毫微微基站之間進行區分。
第三，因為在服務網關與MME之間交換的控制消息使用國際移動用戶身份(IMSI) 來標識每UE信息，但是在基站與MME之間交換的控制消息使用服務臨時移動用戶身份 (S-TMSI)來標識每UE信息，所以當僅僅接收到包含在MME發送的消息中的IMSI時，基站中的本地服務網關或本地PDN網關無法標識服務UE的基站。
技術方案
為了至少解決現有技術的上述問題，本發明提供在無線通信系統中用於支持連接到毫微微基站的UE的本地IP接入的方法和裝置。
在被配置為支持本地IP接入的無線通信系統中，該無線通信系統包括具有PDN網關功能的毫微微基站，根據服務基站的位置確定從UE到本地IP接入網絡的數據路徑。當 UE進入空閒模式同時建立UE-毫微微基站-毫微微基站的本地PDN網關的數據路徑時，UE 在它的操作模式被切換到活動模式之前不能接收數據，因為UE-毫微微基站的毫微微本地 PDN網關的數據路徑被破壞。而且因為在數據路徑上沒有毫微微基站的本地PDN網關與MME 之間的控制信令之間的直接連接，在毫微微基站內沒有用於向MME通知目的地為UE的數據以便觸發UE轉變到活動模式的本地服務網關。
當UE進入空閒模式同時建立UE-毫微微基站-本地PDN網關的數據路徑時，毫微微基站釋放用於UE的資源，因而僅僅毫微微基站的本地PDN網關保持在毫微微基站內。因此，為了向MME通知目的地為該UE的數據，本地PDN網關應當具有與MME的直接連接，並且本地PDN網關應當使用該連接通知本地PDN網關內有緩衝的數據。然而，因為有許多毫微微基站；所以對於MME來說，對於所有毫微微基站具有兩個控制連接-一個用於毫微微基站以及另一用於毫微微基站的本地PDN網關，是很大的負擔。
為了減少MME的負擔，毫微微基站的本地PDN網關可以經由宏S-GW(服務網關) 連接到MME。對於該情況，MME僅僅具有到毫微微基站的一個控制連接。然後，經由宏服務網關建立數據路徑和控制路徑二者。對於空閒UE，數據路徑連接宏服務網關-毫微微基站的本地PDN網關，而且控制路徑連接MME-宏服務網關-毫微微基站的本地PDN網關。對於活動UE，數據路徑連接UE-毫微微基站-宏服務網關-毫微微基站的本地PDN網關，而且控制路徑連接UE-毫微微基站-MME-宏服務網關-毫微微基站的本地PDN網關。因此，需要通過使用連接UE-毫微微基站-毫微微基站的本地PDN網關的直接隧道來提高活動UE的數據路徑效率，並且還通過經由毫微微基站與MME之間的現有控制連接實現通用分組無線服務(GPRQ隧道協議(GTP)控制消息到本地PDN網關的傳輸來提高活動UE的控制路徑效率。
根據本發明的實施例，一種在無線通信系統中用於支持毫微微蜂窩的本地網際網路協議(IP)接入的方法包括從用戶設備(UE)接收服務請求；向移動管理實體(MME)發送包括關於本地網關的信息的初始UE消息；存儲在由MME發送的初始上下文設置請求中攜帶的承載信息；從UE接收分組數據網絡(PDN)連通性請求；向MME轉發PDN連通性請求；從MME 接收創建會話請求；以及建立與本地網關的無線承載，本地網關與毫微微蜂窩共在一處。
根據本發明的另一實施例，一種在無線通信系統中用於支持本地網際網路協議(IP) 接入的裝置包括毫微微蜂窩，從用戶設備(UE)接收服務請求，向移動管理實體(MME)發送包括關於本地網關的信息的初始UE消息，存儲在由MME發送的初始上下文設置請求中攜帶的承載信息，從UE接收分組數據網絡(PDN)連通性請求，並且向MME轉發PDN連通性請求； 本地服務網關，從MME接收創建會話請求，並建立無線承載；以及本地PDN網關，連接到具有核心網絡的PDN並建立與服務網關的無線承載。
根據本發明的另一實施例，一種在包括毫微微基站的無線通信系統中的數據路徑配置方法包括當用戶設備(UE)處於活動狀態時，為該活動UE建立連接支持本地網際網路協議(IP)接入功能並且與毫微微基站共在一處的本地分組數據網絡(PDN)網關、毫微微基站和UE的第一數據路徑；為空閒UE建立連接本地PDN網關、毫微微基站、服務網關的第二數據路徑；當UE從活動狀態轉變到空閒狀態以及反之時，根據UE狀態，即空閒或活動，切換該兩個數據路徑。
有益效果
如上所述，當UE請求本地IP接入時，HeNB/HeNB GW激活本地網關功能(L-PGW，有或者沒有L-SGW)以便與IP網絡交換數據而不經過核心網絡，結果提高了數據傳輸效率。通過使用HeNB/HeNB GW中的本地網關的中繼功能和安全功能，可以提高HeNB/HeNB GW與屬於核心網絡的MME之間的通信的安全性。HeNB/HeNB Gff向MME通知本地IP接入功能的激活，以使得MME支持活動模式中的UE使用UE-HeNB/HeNB Gff-HeNB/HeNB GW中的L-PGW的 LIPA直接隧道，導致優化數據和控制路徑。


通過下面結合附圖的詳細描述，本發明的上述和其它方面、特徵和優點將更加明顯，其中
圖1是示出根據本發明的實施例的無線通信系統的網絡架構的圖2是示出根據本發明的另一實施例的無線通信系統的網絡架構的圖3是示出根據本發明的另一實施例的無線通信系統的網絡架構的圖4是示出根據本發明的另一實施例的無線通信系統的網絡架構的圖5是示出根據本發明的另一實施例的無線通信系統的網絡架構的圖6是示出根據本發明的另一實施例的無線通信系統的網絡架構的圖7是示出在如圖1和2所示的系統中用於支持本地IP接入服務的網絡實體的操作的信令圖8和9是示出在如圖3所示的無線通信系統中用於配置PDN連接以提供本地IP 接入服務的網絡實體的操作的信令圖10和11是示出在如圖4所示的無線通信系統中用於配置PDN連接以提供本地 IP接入服務的網絡實體的操作的信令圖12是示出在如圖5所示的無線通信系統中用於配置PDN連接以提供本地IP接入服務的網絡實體的操作的信令圖13是示出在如圖6所示的無線通信系統中用於配置PDN連接以提供本地IP接入服務的網絡實體的操作的信令圖14是示出根據本發明的實施例的包括HeNB的無線通信系統的網絡架構的圖15是示出在如圖14所示的系統中用於活動模式中的UE接入IP網絡而建立的數據路徑的圖16是示出根據本發明的實施例的在如圖14所示的系統中用於活動模式中的UE 接入IP網絡而建立的控制路徑的圖17是示出根據本發明的示範性實施例的在如圖14所示的系統中用於空閒模式中的UE接入IP網絡而建立的數據和控制路徑的圖18是示出根據本發明的實施例的系統中用於活動模式中的UE接入IP網絡而建立的數據路徑的圖19是示出根據本發明的實施例的系統中用於活動模式中的UE接入IP網絡而建立的控制路徑的圖20是示出根據本發明的實施例的包括HeNB的無線通信系統的網絡架構的圖21是示出在如圖20所示的系統中用於為在活動模式下工作的UE建立數據路徑的網絡實體的操作的信令圖22是示出根據本發明的實施例的當在轉變到空閒模式之後為UE接收尋呼消息重新配置數據路徑時的網絡實體的操作的信令圖23是示出根據本發明的實施例的當在轉變到空閒模式之後UE接收尋呼消息時的網絡實體的操作的信令圖M是示出根據本發明的實施例的包括通過合併PDN網關(即，L-PGW)和服務網關(S卩，L-SGW)而具有擴展功能的毫微微基站(即，HeNB)的無線通信系統的圖25是示出根據本發明的實施例的包括通過合併PDN網關(S卩，L-PGW)而具有擴展功能的HeNB的無線通信系統的圖沈是示出根據本發明的實施例的包括通過合併PDN網關(即，L-PGW)和服務網關(即，L-SGW)而具有擴展功能的HeNB網關(GW)的無線通信系統的圖27是示出根據本發明的實施例的包括通過合併PDN網關(即，L-PGW)而具有擴展功能的HeNB Gff的無線通信系統的圖28是示出根據本發明的實施例的無線通信系統中通過合併L PGff和L-SGW和用於管理信息的MME而具有擴展功能的HeNB/HeNB GW的操作的信令圖四是示出根據本發明的實施例的無線通信系統中用於使用存儲的本地網關信息來選擇數據被發送到的網關的網絡實體的操作的信令圖30是示出根據本發明的實施例的無線通信系統中的HeNB/HeNB GW和用於毫微微基站信息獲取的DNS伺服器的操作的信令圖；以及
圖31是根據本發明的實施例的無線通信系統中的用於選擇HeNB/HeNB Gff的網絡實體的操作的信令圖。
具體實施方式
以下將參考附圖詳細描述本發明的各個實施例。附圖中通篇使用相同的引用數字指代相同或相似的部分。描述的本發明的特徵和優點可以在一個或多個實施例中以任何合適的方式組合，並且本領域技術人員將認識到，本發明可以在沒有特定實施例的特定特徵或優點中的一個或多個的情況下被實踐。可以省略合併於此的公知功能和結構的詳細描述以避免混淆本本發明的主題。
另外，雖然下面參考3GPP LTE標準描述本發明，然而本發明不限於3GPP LTE系統。
在下面的描述中，本地IP接入(LIPA)服務是其中UE的數據被直接傳送到本地網絡(即，本地IP接入網絡)而不通過核心網絡的服務。
下面的描述中，本地IP接入網絡可以是與核心網絡不同類的任何類型的網絡(例如，網際網路和用於家庭網絡服務的家庭網絡)。
圖1是示出根據本發明的實施例的無線通信系統的網絡架構的示意圖。
參考圖1，無線通信系統包括UE 100、包括本地PDN網關(L-PGW)IOl和本地服務網關(L-SGW) 102的毫微微基站103、宏基站(或eNB) 108、毫微微基站網關(或HeNB Gff) 104,MME 105、宏服務網關(S-GW) 106、以及 PDN 網關(P-GW) 107。S-Gff 106 和 P-GW 107 包括在核心網絡中。
UE 100可以經由eNB 108或HeNB 103接入核心網絡。
L-PGff 101是在HeNB 103中實現的本地PDN網關，而L-SGW 102是在HeNB 103中實現的本地服務網關。
HeNB 103通過MME 105連接到核心網絡以向UE 101提供移動通信服務。HeNB 103可以被稱為封閉用戶組(CSG)蜂窩，其允許特定組的UE接入。CSG蜂窩可以是安裝在小的區域中(例如，在家庭之內)的家庭蜂窩、或用於覆蓋相對大的區域的企業/本地網絡蜂窩。根據本發明的實施例，HeNB 103允許登記的UE接入用於移動通信服務，並且在系統信息塊(SlB)消息中廣播CSG-ID。
HeNB Gff 104 將 HeNB 103 連接到 MME 105。
MME 105管理空閒模式中的UE並且選擇S-GW 106和P-GW 107。而且，MME 105負責與漫遊和驗證有關的功能。此外，MME 105處理由UE 100產生的承載信令。
S-Gff 106在UE 100在基站(包括eNB 108和HeNB 103)之間或在3GPP無線接入網絡之間的切換中充當移動錨(anchor)。
P-Gff 107將IP位址分配給UE 100，執行核心網絡的分組數據相關功能，並且充當 3GPP無線接入網絡與非3GPP無線接入網絡之間的移動錨。P-GW107還負責承載帶寬確定以及轉發和路由功能。
eNB 108是負責宏蜂窩的基站。eNB 108建立與UE 100的無線信道並且管理無線資源。例如，eNB 108廣播包括宏蜂窩中需要的控制信息的系統信息並且分配用於與UE 100通信的無線資源。eNB 108還可以基於由UE 100反饋的測量報告確定切換並且向UE 100發送切換命令。eNB 108包括用於無線資源管理的諸如無線資源協議(RRP)的控制協議。
圖1和2是示出根據本發明的實施例的無線通信系統的網絡架構的圖，而圖7是示出在如圖1和2所示的系統中用於支持本地IP接入的網絡實體的操作的信令圖。
參考圖1和7，HeNB 103或HeNB Gff 104根據動態主機配置協議(DHCP)或靜態配置被分配IP位址並且建立與MME 105的連接。更具體地，HeNB Gff 104在步驟201向MME 105發送包括它自己的標識符(ID)的Sl SETUP REQUEST (Si設置請求)消息，並且在步驟 202 從MME 105 接收 Sl SETUP RESPONSE (Si 設置響應)消息。HeNB 103 在步驟 203 向 HeNB Gff 104發送包括它的ID的Sl SETUP REQUEST消息，並且在步驟204從HeNB Gff 104接收 Sl SETUP RESPONSE 消息。
在HeNB 103與HeNB Gff 104之間的連接以及HeNB Gff 104與MME105之間的連接之後，UE 100在步驟205經由HeNB 103向MME 105發送SERVICE REQUEST(服務請求)消息。為了向MME 105傳遞UE的消息，HeNB 103在步驟206向HeNB Gff 104發送包括UE的 SERVICE REQUEST 消息的 INITIAL (初始)UE 消息。除了 UE 的 SERVICE REQUEST 消息之外， INITIAL UE消息可以包括本地網關信息(Local GW-info)，其包括用於交換諸如L-PGW 101和L-SGW 103的IPv4和/或IPv6地址和埠的控制消息的信息。
在步驟207，HeNB Gff 104存儲用於在HeNB Gff 104與MME 105之間使用的S-TMSI 以及在INITIAL UE消息中攜帶的本地GW-info，並且將INITIAL UE消息轉發給MME 105。
在步驟208，MME 105將包括關於用於UE的無線承載的建立的信息的INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST (初始上下文設置請求)消息發送給HeNB Gff 104。HeNB Gff 104 在步驟 209 將 INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息轉發給 HeNB 103。
在步驟210，HeNB 103存儲與用於UE 100的無線承載的建立有關的信息，並且經由 HeNB Gff 104 向 MME 105 發送 INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE (初始上下文設置響應) 消息。HeNB GW 在步驟 211 將 INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE 消息轉發給 MME 105。
在無線承載建立信息被發送到HeNB 103之後，UE 100在步驟212向HeNB 103發送用於本地IP接入的PDN CONNECTIVITY REQUEST (PDN連通性請求)消息。HeNB 103在步驟 213 將 PDN CONNECTIVITY REQUEST 消息轉發給 HeNB Gff 104，而 HeNB Gff 104 在步驟 214 將 PDN CONNECTIVITY REQUEST 消息轉發給 MME 105。
在步驟215，MME 105檢查該請求是否用於本地IP接入。如果確定該請求用於本地IP接入，則在步驟216，MME使用從INITIAL UE消息獲得的本地網關信息直接向L-SGW 102發送CREATE SESSION REQUEST(創建會話請求)消息。
在接收到CREATE SESSION REQUEST 消息後，L-SGff 102 在步驟 217 建立與 L-PGW 101的請求的無線承載，即，直接連接L-SGW 102和L-PGW101的承載。在步驟218，L-SGff 102向MME 105發送CREATE SESSION RESPONSE消息用於報告承載建立結果。
在步驟219，MME 105 通過參考 CREATE SESSION RESPONSE 消息檢查在 L-SGW 102 與L-PGW 101之間建立的承載，並且經由HeNB 103向UE發送用於建立無線承載的BEARER SETUP REQUEST消息和用於接受PDN連接的PDN CONNECTIVITY ACCEPT (PDN連通性接受) 消息。在接收到 BEARER SETUP REQUEST 禾Π PDN CONNECTIVITY ACCEPT 消息後，HeNB 103 在步驟220建立與UE 100的無線承載並且向UE 100轉發PDN CONNECTIVITY ACCEPT消息。
在無線承載的建立之後，HeNB 103在步驟221向MME 105發送BEARER SETUP RESPONSE 消息，而 UE 100 在步驟 222 向 HeNB 103 發送 PDN CONNECTIVITY COMPLETE (PDN 連通性完成)消息。HeNB 103在步驟223將PDN CONNECTIVITY COMPLETE消息轉發給MME。
在接收到PDN CONNECTIVITY COMPLETE 消息後，MME 105 確定在 L-SGW 102 或 L-PGff 101中是否需要更新與無線承載有關的信息。如果確定在L-SGW 102或L-PGW 101 中需要無線承載信息更新，則MME 105在步驟224向HeNB 103中的L-SGW 102發送包括更新承載信息的MODIFY BEARER REQUEST (修改承載請求)消息。響應於MODIFY BEARER REQUEST 消息，L-SGW 102 在步驟 225 向 MME 105 發送 MODIFY BEARER RESPONSE (修改承載響應)消息。如果接收到MODIFY BEARER REQUEST消息，則MME結束本地PDN連接建立過程。
另外，在步驟203在INITIAL UE消息中發送的本地GW-info可以在步驟210由 INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE 消息攜帶。
圖7的方法也可以應用於如圖2所示的系統，其中通過牽涉S-GW 1060僅僅將 L-PGff 1010包括在HeNB 1030中。使用圖2的系統結構，圖1所示的實施例中從MME 105 向L-SGW 102和L-PGW 101發送的消息代之以經由SGW 1060從MME 1050向L-PGW 1010發送。
圖3和4是示出根據本發明的實施例的無線通信系統的網絡架構的圖，而圖8到 11是示出在如圖3和4所示的系統中用於支持本地IP接入的網絡實體的操作的信令圖。
參考圖3和8，HeNB 4103或HeNB Gff 4104根據DHCP或靜態配置被分配IP位址並且建立與MME 4105的連接。更具體地，HeNB Gff 4104在步驟401向MME 4105發送包括它的 ID 的 Sl SETUP REQUEST (Si 設置請求)消息。在步驟 402，MME 4105 向 HeNB Gff 4104 發送Sl SETUP RESPONSE(Si設置響應)消息。
在步驟403，HeNB 4103 還向 HeNB Gff 4104 發送包括它的 ID 的 S1SETUP REQUEST 消息。在接收到Sl SETUP REQUEST消息後，HeNB GW4104在步驟404向HeNB 4103發送Sl SETUP RESPONSE消息，從而在HeNB 4103和HeNB Gff 4104之間建立連接。
在HeNB 4103 與 HeNB Gff 4104 之間以及在 HeNB Gff 4104 與 MME4105 之間建立連接之後，UE在步驟405向HeNB 4103發送SERVICE REQUEST (服務請求)消息。在步驟406， HeNB 4103 向 HeNB Gff 4104 發送指示從 UE 接收到 SERVICE REQUEST 消息的 INITIAL UE 消息。INITIAL UE消息攜帶包括控制消息交換所需的信息的本地網關信息(本地GW-info)， 諸如L-PGW 4101和L-SGW 4102的IPv4和/或IPv6地址和埠。
HeNB Gff 4104在步驟407存儲S-TMSI作為用於在MME 4105與HeNB4103之間使用的UE ID以及由INITIAL UE消息攜帶的本地GW-info，並且分配用於處理從MME 4105向 L-SGff 4102發送的信息的SGW代理。在步驟408，HeNB Gff 4104將INITIAL UE消息轉發到 MME 405。
在接收到INITIAL UE消息後，MME 4105在步驟409向HeNB Gff 4104發送包括與用於UE 100的無線承載的建立有關的信息的INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息。HeNB Gff 4104 在步驟 410 將 INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息轉發給 HeNB 4103。
在接收到INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息後，HeNB 4103 在步驟 411 存儲與用於UE 4100的無線承載的建立有關的信息並且向HeNB Gff 4104發送INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE 消息。HeNB Gff 4104 在步驟 412 將 INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE 轉發給 MME 4105。
在步驟413，在HeNB 4103已經獲得與用於UE的無線承載的建立有關的信息之後， UE 4100 向 HeNB 4103 發送 PDN C0N-NECTIVITY REQUEST 消息。發送 PDN CONNECTIVITY REQUEST消息以請求用於本地IP接入的PDN連接建立。HeNB 4103在步驟414和415將 PDN CONNECTIVITY REQUEST 消息經由 HeNB Gff 4104 轉發給 MME 4105。
在接收到PDN CONNECTIVITY REQUEST 消息後，MME 4105 在步驟 416 確定 PDN C0NNECTIVITYREQUEST消息是否是為了本地IP接入的目的而發送。
當確定PDN CONNECTIVITY REQUEST消息是為本地IP接入的目的而發送時，MME 4105在步驟417向HeNB Gff 4104發送包括在步驟408從INITIAL UE消息獲得的本地網關信息的 CREATE SESSION REQUEST (創建會話請求)消息。CREATE SESSION REQUEST 消息可以包括與用於服務網關與MME 4104之間使用的UE ID相同的IMSI、與用於在HeNB與 MME4105之間使用的UE ID相同的S-TMSI、以及從步驟408中的INITIAL UE消息獲得的 L-PGW信息。
CREATE SESSION REQUEST消息還可以包括關於從步驟408中的INITIAL UE消息獲得的L-SGW 4102的信息。關於L-SGW 4102的信息可以包括關於由HeNB Gff 4104分配的SGW代理4110的信息，以使得CREATESESSION REQUEST消息傳送到HeNB Gff 4104中的 SGW 代理 4110。
在接收到CREATE SESSION REQUEST 消息後，HeNB Gff 4104 在步驟 418 保存從 CREATE SESSION REQUEST 消息提取的 IMSI 和 S-TMSI 並且分配 MME 代理 4109。此後，HeNB Gff 4104參考S-TMSI和從步驟406中的INITIAL UE消息獲得的本地GW-info來搜索L-SGW 以接收 CREATE SESSION REQUEST 消息。
參考圖3 禾口 9，HeNB Gff 4104 在步驟 419 將 CREATE SESSION REQUEST 消息轉發至Ij HeNB 4103 中找到的 L-SGW 4102。在轉發 CREATE SESSION REQUEST 消息之前，HeNB Gff 4104分配MME代理4109，以使得經由MME代理4109中繼目的地為MME 4105的控制消息。 CREATE SESSION REQUEST消息包括關於MME代理4109的地址和埠的信息以及用於控制面的發送者完整隧道端點標識符(F-TEID)，其等於由HeNB GW4104分配的代理MME TEID0
在接收到CREATE SESSION REQUEST 消息後，L-SGW 4102 在步驟 420 請求 L-PGW 4101 創建 L-SGW 4102 與 L-PGW 4101 之間的會話。在步驟 421，L-SGff 4102 向 HeNB Gff 4104中的MME代理4109發送CREATE SESSION RESPONSE (創建會話響應)消息。HeNB Gff 4104在步驟422將包括在CREATE SESSION RESPONSE消息中的發送者F-TEID重置為SGW 代理 4110 的 ID 並且將 CREATE SESSION RESPONSE 消息轉發給 MME 4105。
在步驟423，MME 4105發送用於請求來自HeNB Gff 4104的無線承載建立的BEARER SETUP REQUEST(承載設置請求)消息以及指示PDN連接被接受的PDN CONNECTIVITY ACCEPT 消息。在接收到 BEARER SETUPREQUEST 和 PDN CONNECTIVITY ACCEPT 消息後，HeNB Gff 4104 在步驟似4 將 BEARER SETUP REQUEST 禾口 PDN CONNECTIVITY ACCEPT 消息轉發給 HeNB 4103。在步驟425，HeNB 4103建立與UE 4100的無線承載(RRC連接)。
在UE 4100與HeNB 4103之間的RRC連接建立之後，HeNB 4103在步驟似6向HeNB Gff 4104發送指示RRC連接建立的BEARER SETUP RESPONSE消息。HeNB Gff 4104在步驟 427 將 BEARER SETUP RESPONSE 消息轉發給 MME 4105。
在從HeNB 4103 向 MME 4105 發送 BEARER SETUP RESPONSE 消息之後，UE 4100 在步驟似8向HeNB 4103發送指示用於本地IP接入的PDN連接建立的完成的PDN CONNECTIVITY COMPLETE 消息。HeNB 4103 在步驟 4 將 PDN CONNECTIVITY COMPLETE 消息轉發給HeNB Gff 4104，而 HeNB Gff 4104 在步驟 430 將 PDN CONNECTIVITY C0MIPLETE 消息轉發給 MME 4105。
當與無線承載有關的信息被更新時，MME 4105在步驟431和432經由SGW代理 4110 向 L-SGW 4102 發送 MODIFY BEARER REQUEST 消息。在步驟 433，L-SGff 4102 與 HeNB 4103中的L-PGW 4101更新無線承載相關信息。此後，在步驟434和435，L-SGW 4102經由 MME代理4109向MME4105發送MODIFY BEARER RESPONSE消息，從而完成本地PDN連接建立。
在上述過程中，本地GW-info由步驟403中的Sl SETUP REQUEST消息和步驟410 中的 INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息攜帶。當不需要更新L-SGW 4102和L-PGW 4101 中的相應信息時，在無線承載的建立之後，不執行步驟431到435。
參考圖3、8、和9描述的過程也可以應用在如圖4所示的網絡架構中，其包括在 HeNB 5103中實現的L-PGW 5105並且使用宏SGW 5106。該情況下，可以根據如圖10和11所示的過程建立數據路徑。
圖10和11所示的用於如圖4所示的網絡架構的數據路徑建立過程與圖8和9所示的用於如圖3所示的網絡架構的不同在於，圖10的步驟507中在HeNB Gff 5104中分配 PGW代理5112，而圖8的步驟407中在HeNB GW4104中分配SGW代理4110。因此，與步驟 408中發送的INITIAL UE消息不同，圖10的步驟508中發送的INITIAL UE消息僅僅攜帶 PGW代理5112的接入信息。此外，與圖8的步驟417中從MME 4105向SGW代理4110發送 CREATE SESSION REQUEST 消息不同，圖 10 的步驟517 中經由宏 SGW 5106從MME 5105 向 PGW 代理5112發送CREATE SESSION REQUEST消息。步驟518中由宏SGW 5106發送的CREATE SESSION REQUEST 消息包括與步驟 517 中由 MME 5105 發送的 CREATE SESSION REQUEST 消息相同的IMSI和S-TMSI。
與圖8的步驟418不同，圖11的519步驟中分配SGW代理5111，並且步驟520中從 HeNB Gff 5104 向 HeNB 5103 發送的 CREATE SESSION REQUEST 消息包括對於 SGW 代理 5111的接入信息。步驟522中經由HeNB Gff 5104從HeNB 5103向SGW 5106發送的CREATE SESSION RESPONSE消息包括對於PGW代理5112重置的發送者F-TEID。此外，步驟523中從SGW 5106轉發給MME 5105的CREATE SESSION RESPONSE消息包括對於宏SGW 5106重置的發送者F-TEID。另外，當需要更新時，從HeNB GW5104向HeNB 5103發送M0DIFYBEARER REQUEST消息，用於經由SGW代理5111向L-GW傳送步驟534中修改的承載信息。
圖10的步驟509到516與圖8的步驟409到416相同，而圖11的步驟524到531 與圖9的步驟423到430相同。因此，不會展示重複的描述。
本地Gff-info由步驟503中的SISETUP REQUEST消息和步驟512中的INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息攜帶。
當不需要更新宏SGW 5106L-PGW 5101中的相應信息時，在無線承載的建立之後， 不執行步驟523到536。
圖5和6是示出根據本發明的實施例的無線通信系統的網絡架構的圖，而圖12和 13是示出在如圖5和6所示的系統中用於支持本地IP接入的網絡實體的操作的信令圖。
參考圖5、6、12、和13，HeNB 6103根據DHCP或靜態配置被分配IP位址，並且建立與MME 6105的連接。更具體地，HeNB 6103在步驟601向MME 6105發送S1SETUP REQUEST 消息。S1SETUP REQUEST消息可以包括如圖28所示的共處一處的本地SGW或本地PGW信息。在步驟 602，MME 6105 向 HeNB 6103 發送 S1SETUP RESPONSE 消息，從而建立 HeNB6103 與MME 6105之間的連接。
在HeNB 6103與MME 6105之間的連接建立之後，UE 6100在步驟603向HeNB 6103 發送 SERVICE REQUEST 消息。在步驟 604，HeNB 6103 向 MME 6105 發送 INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息。INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息包括包含 L-PGW 6101 和 L-SGW 6102的IPv4和/或IPv6地址和埠的本地GW_info以及由UE 6100發送的SERVICE REQUEST 消息。
在接收到INITIAL UE消息後，MME 6105在步驟605保存包括作為用於HeNB 6103 和MME 6105之間使用的UE ID的S-TMSI的UE信息和由INITIAL UE消息攜帶的本地 GW-info，並且向 HeNB 6103 發送 INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息。INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息包括在UE 6100與HeNB 6103之間建立無線承載所需的信息。響應於INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息，HeNB 6103 在步驟 606 向 MME6105 發送 INITIAL CONTEXT SETUP COMPLETE 消息。
在初始上下文設置的完成之後，UE 6100在步驟607向HeNB 6103發送PDN CONNECTIVITY REQUEST消息以建立用於本地IP接入的PDN連接。HeNB 6103在步驟608 將 PDN CONNECTIVITY REQUEST 消息轉發給 MME 6105。
在接收到PDN CONNECTIVITY REQUEST 消息後，MME 6105 識別 PDN CONNECTIVITY REQUEST消息是用於本地IP接入的PDN連通性請求。當PDN CONNECTIVITY REQUEST消息是用於本地IP接入的PDN連通性請求時，MME 6105在步驟609向HeNB 6103發送包括用在被發送到L-SGW 6102的原始CREATE SESSION REQUEST消息中的作為UE ID的IMSI和用於用在 HeNB 6103 禾Π MME 6105 之間的作為 UE ID 的 S-TMSI 的 CREATE SESSION REQUEST 消息。MME 6105是指從INITIAL UE消息獲得的本地網關信息，以便直接向本地SGW 6102 傳送 CREATE SESSION REQUEST 消息。
在接收到CREATE SESSION REQUEST 消息後，L-SGW 6102 在步驟 610 與 L-PGW 6101 建立由CREATE SESSION REQUEST消息指示的承載。在步驟611，L-SGff 6102向MME 6105 發送CREATE SESSION RESPONSE消息用於通知承載建立結果。
在接收到CREATE SESSION RESPONSE消息後，MME 6105在步驟612確認承載建立並且向HeNB 6103發送用於建立無線承載的BEARER SETUP REQUEST消息和用於通知PDN 連接建立的接受的PDN CONNECTIVITY ACCEPT消息。
如果接收到BEARER SETUP REQUEST 禾口 PDN CONNECTIVITY ACCEPT 消息，貝Ij HeNB 6103在步驟613與UE 6100建立無線承載(RRC連接)。在步驟614，HeNB 6103向MME 6105 發送包括RRC連接結果的BEARER SETUP RE SPONSE消息。
在RRC 連接建立之後，UE 6100 在步驟 615 向 HeNB 6103 發送 PDN C0N-NECTIVITY COMPLETE 消息。HeNB 6103 在步驟 616 將 PDN CONNECTIVITY COMPLETE 消息轉發給 MME 6105。
在步驟617，MME 6105向L-SGW 6102發送用於更新無線承載信息的MODIFY BEARER REQUEST消息。在步驟618，L-SGW 6102請求L-PGW6101更新無線承載信息並且接收響應。在步驟619，L-SGff 6102響應於MODIFY BEARER REQUEST消息向MME 6105發送 MODIFY BEARER RESPONSE消息，從而完成本地連接建立過程。
步驟604中在INITIAL UE消息中發送的本地GW_info可以由步驟601中的Sl SETUP REQUEST 消息和步驟 606 中的 INITIAL CONTEXT SETUP COMPLETE 消息攜帶。步驟 609 中從MME 6105 向 HeNB 6103 發送的 CREATE SESSION REQUEST 消息可以包括 S-TMSI 而沒有IMSI。
另外，網絡可以如圖6所示配置，其中HeNB 7103僅僅包括L-PGW7101，並且宏服務網關7106執行圖5的L-SGW 6102的功能。
使用圖6的網絡架構，如圖13所示，MME 7105在步驟709向SGW 7106發送CREATE SESSION REQUEST 消息，而 SGW 7106 在步驟 710 將 CREATE SESSION REQUEST 消息轉發給 HeNB 7103 的 L-PGW 7101。兩個 CREATE SESSION REQUEST 消息都包括 S-TMSI。
因此，L-PGW 7101在步驟711向宏SGW 7106發送用於通知承載建立結果的CREATE SESSION RESPONSE 消息，而宏 SGW 7106 在步驟 712 將 CREATE SESSION RESPONSE 消息轉發給 MME 7105。
圖13的步驟701到709與圖12的步驟601到609相同，而步驟713到719與圖 12的步驟612到618相同。因此，不會展示重複的描述。
圖 13 中，從 SGW 7101 向 HeNB 7103 發送的 CREATE SESSIONREQUEST 消息可以包括S-TMSI而沒有IMSI。
如上所述，連接到HeNB的UE可以直接接入本地IP接入服務而不通過載波網絡。 因為HeNB負責本地網關(本地PGW，有或者沒有L-SGW)的功能，所以連接到HeNB的UE可以直接接入PDN，而不涉及核心網絡，結果改善了數據傳輸效率。因為HeNB負責網關中繼功能，所以可以使用安全功能作為本地網關，因而提高了 HeNB與核心網絡的MME之間的通信安全。
圖14是示出根據本發明的實施例的包括HeNB的無線通信系統的網絡架構的圖。
參考圖14，無線通信系統包括UE 100、具有L-PGW 120的擴展功能的毫微微基站 (HeNB) 110, MME 130, SGff 140, PGff 150、宏基站(或 eNB) 160、和 IP 網絡 170。
圖15是示出在如圖14所示的系統中用於活動模式中的UE接入IP網絡而建立的數據路徑的圖。
參考圖15，通過UE與HeNB 110之間的無線UL 111、通過HeNB 110與SGW 140之間的SlUL 141、通過SGW 140與L-PGW 120之間的S5UL、以及L-PGW 120與IP網絡170之間的IP網絡接口傳遞從UE 100向IP網絡170發送的上行鏈路(UL)數據。
從IP網絡170向UE 100發送的下行鏈路(DL)數據通過相反的路徑傳遞。即，從 IP網絡170向UE 100發送的DL數據通過L-PGW 120與SGW140之間的S5DL 142、通過SGW 140與HeNB 110之間的SlDL 112、以及通過HeNB 110與UE 100之間的無線DL 101傳遞。
為了處理UL和DL數據，MME 130具有關於L-PGW的S5UL 121禾Π SlUL 141以及用於UE 100的SGW 140的S5DL 142的承載信息191。雖然在圖15中承載信息191僅僅列出了數據面的S5DL，然而它也可以包括上述其它信息。
圖16是示出在如圖14所示的系統中用於活動模式中的UE接入IP網絡而建立的控制路徑的圖。
參考圖16，活動模式中的UE 100通過在UE 100和HeNB 110之間建立的RRC連接 10向L-PGff 120發送控制消息。
從UE 100向L-PGW 120發送的控制消息通過一系列的UE 100與HeNBllO之間的 RRC 鏈路、HeNB 110 與 MME 130 之間的 S1-AP 接口 11、ΜΜΕ130 與 SGW 140 之間的 SllGTP 接口 12、以及SGW 140與L-PGW 120之間的S5GTP接口 13傳遞。如上對於圖15所述，從 L-PGff 120向UE 100發送的控制消息通過相反的路徑傳遞。
圖17是示出根據本發明的實施例的在如圖14所示的系統中用於空閒模式中的UE 接入IP網絡而建立的數據和控制路徑的圖。
參考圖17，當UE 100在空閒模式下工作時，HeNB 110擦除UE信息和用於與UE 100的數據通信的承載信息(關於SlDL 101和無線UL 111)。然而，HeNB 110保持關於 SGff 140中的SlUL 141和S5DL 142的信息、關於L-PGW 120中的S5UL 121的信息、以及 MME 130中的承載信息191。
如果目的地為在空閒模式下工作的UE 100的DL數據到達L-PGW 120，則在建立對於UE 100的數據和控制路徑的同時，L-PGW 120通過S5DL 142向SGW 140發送DL數據 192。該情況下，SGff 140向MME 130發送DL數據通知消息193同時緩衝DL數據192。
如果接收到DL數據通知消息193 JlJMME 130向HeNB 110發送尋呼觸發消息194。 在接收到尋呼觸發消息194後，HeNB 110向UE 100發送尋呼消息，指示UE 100從空閒模式轉變到活動模式。
圖18是示出根據本發明的實施例的系統中用於活動模式中的UE接入IP網絡而建立的數據路徑的圖。
參考圖18，從UE 100向IP網絡170發送的UL數據通過一系列的UE 100與HeNB 110之間的無線UL IlUHeNB 110與SGW 140之間的S5UL 121、以及L-PGW 120與IP網絡 170之間的IP鏈路傳遞。因此，UL數據可以通過最短的數據路徑傳遞。
L-PGff 120 處的 DL 數據通過 L-PGW 120 與 HeNB 110 之間的 SlDL 和 HeNB 110 與 UE 100之間的無線DL發送，結果通過最短的數據路徑傳遞。
除了存儲在圖18的MME中的信息之外，MME 130還存儲包括關於在活動模式下工作的UE 100的SlDL的信息的承載信息196。此外，L-GW存儲用於空閒UE的S5DL 142和用於活動UE的SlDL 112 二者，並且當UE狀態從空閒狀態改變到活動狀態時切換哪一個被實際使用，反之亦然。為了幫助L-GW切換，MME應當向L-GW給出關於UE狀態的改變的指不。
雖然MME 130的承載信息196包括關於圖18中的UE 100的數據面的S5DL和SlDL 的信息，然而本發明不限於此。另外，下面將參考圖22更詳細地描述用於配置圖18的數據路徑的過程。
圖19是示出根據本發明的實施例的系統中用於活動模式中的UE接入IP網絡而建立的控制路徑的圖。
參考圖19，從UE 100向MME 130發送的控制消息通過一系列的UE 100與HeNB 110之間的RRC連接10以及HeNB 110與MME 130之間的Sl-AP接口 11傳遞。從MME 130 向L-PGW 120發送的控制消息使用GTP消息容器通過一系列的MME 130與HeNB 110之間的Sl-AP接口 10以及HeNB 110與L-PGW 120之間的內部路徑傳遞。
圖20是示出根據本發明的實施例的包括HeNB的無線通信系統的網絡架構的圖。
參考圖20，無線通信系統包括UE 100、具有L-PGW 120的擴展功能的HeNB 110、 HeNB Gff 130、宏(或服務)SGW 140, MME 150、宏(或 PDN)PGW 160、和 IP 網絡 170。
如果具有如圖18所示建立的數據路徑的在活動模式下工作的UE 100轉變到空閒模式，則利用如參考圖17描述的尋呼過程來執行數據路徑重新配置。另外，下面將參考圖 22更詳細地描述數據路徑重新配置過程。此外，下面將參考圖23更詳細地描述根據UE從空閒模式到活動模式的操作模式轉變的數據路徑重新配置。
圖21是示出根據本發明的實施例的在如圖20所示的系統中用於為在活動模式下工作的UE建立數據路徑的網絡實體的操作的信令圖。
參考圖21，UE 100首先在步驟2100建立與HeNB 110的無線資源控制(RRC)連接，並且向HeNB 110發送SERVICE REQUEST消息以使用本地IP接入服務建立PDN連接。 在步驟 2105，HeNB 110 向 MME 130 發送包括 SERVICE REQUEST 消息的 INITIAL UE 消息。 INITIAL UE消息還包括本地GW信息(本地GW_info)，其包括關於HeNB 110的L-PGW 120的信息和最佳控制消息使能指示符(optimal_ctrl_enable_indicator)。本地GW-info包括諸如用於L-PGW接收控制消息的地址(IP位址或正式域名(FQDN))和GPRS隧道協議隧道終點ID(TEID)的接入信息。optimal_ctrl_enable_indicator指示可以處理通過HeNB 110與MME之間的控制連接(參見圖19)在GTP消息容器中從MME 130向L-PGW 120發送的GTP控制消息。
如果接收到INITIAL UE消息，則MME 130在步驟2110激活由UE 100使用的所有承載。一旦承載被激活，UE 100就在步驟2115向MME 130發送PDN CONNECTIVITYREQUEST 消息。此時，指示目標接入網絡的PDN CONNECTIVITY REQUEST消息的接入點名稱(APN)被設置為「本地IP接入」。
在接收到PDN CONNECTIVITY REQUEST消息後，MME 130檢查APN以確定目標網絡是否為本地IP網絡請求，並且檢查本地GW-info以確定是否能夠支持本地IP接入功能。對於該決定，MME檢查初始UE消息中的L-GW信息。(其它的選擇是使用如圖28、四、30、31所示的DNS或Sl設置過程)。MME 130基於檢查結果選擇PGW和/或SGW。
如果確定使用L-PGW 120而且如果本地GW-info包括FQDN，則MME130使用域名伺服器(DNS)獲得網絡的IP位址。如果確定使用L-PGW 120以及用於將活動模式中的UE的數據路徑直接連接到L-PGW的LIPA直接路徑，則MME130在步驟2120向SGW 140發送包含具有 IMSI 的 S-TMSI 的 CREATE SESSION REQUEST 消息。
SGff 140 將包括在 CREATE SESSION REQUEST 消息中的 S-TMSI 識別為使用 L-PGW 的指示符。如果CREATE SESSION REQUEST消息包括S-TMSI，貝丨J SGff 140在步驟2125將 CREATE SESSION REQUEST 消息轉發給 L-PGW 120。此時，SGW 140 通過用 S-TMSI 替代 IMSI 來重置UE ID。此外，SGW 140將包括在由MME 130發送的CREATE SESSION REQUEST消息中的LIPA直接隧道開啟指示符識別為指示不需要SGW 140向UE 100分配資源因而不分配用於數據路徑的任何資源的指示符。此時，可以分配用於在空閒模式下使用的S5DL或當圖 22的2225步驟中UE從活動模式轉變到空閒模式時需要的數據路徑的資源。
在處理接收到的CREATE SESSION REQUEST消息之後，SGff 140在步驟2125將具有作為 UE ID 的 S-TMSI 的 CREATE SESSION REQUEST 消息轉發給 L-PGff 120。
在接收到CREATE SESSION REQUEST消息後，L-PGW 120在步驟2130分配需要的資源並且向 SGW 140 發送 CREATE SESSION RESPONSE 消息。SGW 140 在步驟 21；35 向 MME 130轉發CREATE SESSION RESPONSE消息。此時，如果沒有分配用於UE的數據傳輸的任何資源，則SGW 140將資源信息(Si UL 141和S5 DL 142)設置為啞數據或者開啟CREATE SESSI0NRESP0NSE消息中的LIPA直接隧道標記。
在接收到CREATE SESSION RESPONSE 消息後，MME 130 在步驟 2140 向 HeNB 110 發送BEARER SETUP REQUEST消息。當接收到LIPA直接隧道標記後，代替SGW的TEID的地址，BEARER SETUP REQUEST 消息包括從 CREATE SESSION RESPONSE 消息獲得的 L-PGW 120 的地址和TEID作為用於在HeNB 110處發送通過無線UL 111接收到的數據的目的地地址。 當MME 130確定使用GTP控制消息作為用於傳送HeNB 110和MME 130之間的控制消息的容器時，MME 將 optimal_cntrl_enable_indicator 插入 BEARER SETUP REQUEST 消息中以指示GTP控制消息的使用。BEARER SETUP REQUEST消息可以與PDN connection acc印t消息一起發送。
在接收到BEARER SETUP REQUEST 禾口 PDN CONNECTIVITY ACCEPT 消息後，HeNB 110 在步驟2145設置與UE 100的無線承載，並且在步驟2150向MME 130發送包含關於被分配用於接收DL數據的SlDL 112的信息的BEARER SETUP RESPONSE消息。
在接收到BEARER SETUP RESPONSE後，MME 130保存關於用於HeNB 110接收下行鏈路數據的SlDL 112的信息，而UE在步驟2155向MME 130發送PDN CONNECTIVITY COMPLETE 消息。
如果接收到BEARER SETUP RESPONSE 消息和 PDNCONNECTIVITY COMPLETE 消息二者，則MME 130在步驟2160向通過步驟2130和2135從CREATE SESSION RESPONSE消息獲得的L-PGW 120的控制消息接收地址發送由HeNB 110配置的包括關於SlDL 112的信息的MODIFY BEARER REQUEST消息，以使得通過SlDL發送從L-PGW 120接收到的數據。 M0DIFYBEARER REQUEST消息可以以三種方式發送。第一種方式是使用通過HeNB 110與MME 130之間的控制連接的容器。第二種方式是使用利用UE INITIAL消息、S1SETUP消息或DNS 詢問獲得的L-GW控制地址，即，直接向L-GW控制地址發送MODIFY BEARER REQUEST。第三種方式是經由SGW，S卩，MME向S-GW發送具有LIPA直接隧道標記的MODIFY BEARER REQUEST, 然後S-GW僅僅向L-GW傳遞接收到的MODIFY BEARER REQUEST而不處理。
如果接收到MODIFY BEARER REQUEST消息，則L-PGW 120保存由HeNB 110分配的關於SlDL的信息並且如參考圖18描述建立LIPA直接隧道，並在步驟2165M0DIFY BEARER RESPONSE消息轉發給通過步驟2120和2125從CREATE SESSION REQUEST消息獲得的MME 130的控制消息接收地址。發送M0DIFYBEARER RESP0SNE也可以以三種方式完成利用通過Sl-ME接口的GTP-C容器、利用L-GW控制地址、以及利用S-GW傳遞。
圖22是示出根據本發明的實施例的當在轉變到空閒模式之後為UE接收尋呼消息重新配置數據路徑時的網絡實體的操作的信令圖。
參考圖22，如果UE 100從活動模式轉變到空閒模式(例如根據諸如不活動的原因)，HeNB 110在步驟2200向MME 130發送用於釋放UE的上下文的UE CONTEXT RELEASE REQUEST (UE上下文釋放請求)消息。
如果接收到UE CONTEXT RELEASE REQUEST 消息，則 MME 130 在步驟 2210 向 SGW 140發送MODIFY BEARER REQUEST消息，用於將下行鏈路數據路徑從L-PGW 120與HeNB 110 之間的SlDL 112(參見圖18)切換到L-PGW與SGW 140之間的S5DL 142(參見圖17)。SGff 140 在步驟 2215 將 MODIFY BEARER REQUEST 消息轉發給 L-PGW 120。另外，MODIFY BERARER REQUEST可以在圖22中的SlAP =UE上下文釋放命令中的容器之內傳遞。
由MME 130發送的MODIFY BEARER REQUEST消息包含用於指示用於本地IP接入 (LIPA)直接隧道的承載的數據路徑被切換的S-TMSI。MODIFY BEARER REQUEST消息還包括已經運行而為了控制消息發送效率沒有向SGW 140通知的最近的承載相關信息，諸如承載的禁能、激活、和修改，以便在SGW 140中更新關於承載的信息。
更具體地，如果接收到MODIFY BEARER REQUEST消息，則SGW 140檢查包括在 MODIFY BEARER REQUEST消息中的S-TMSI以識別LIPA直接隧道的路徑切換，並且利用從 MODIFY BEARER REQUEST消息提取的關於修改的承載的信息分配用於接收和緩衝目的地為 UE 100的下行鏈路數據的資源。另外，SGW 140更新它的承載信息。如果當MME 130已經在圖21的步驟2120接收到CREATE SESSION請求時它沒有被分配用於上行鏈路和下行鏈路數據的資源，則可以在UE轉變到空閒模式的狀態中分配在接收到MODIFY BEARER REQUEST 消息的時間點的諸如TEID的資源。該情況下，由SGW 140發送的MODIFY BEARER REQUEST 消息包括關於修改的承載的信息作為更新結果。
在接收到MODIFY BEARER REQUEST 消息後，L-PGW 120 在步驟 2220 基於從 MODIFY BEARER REQUEST消息提取的SGW 140的承載信息將下行鏈路數據路徑從在L-PGW 120與 HeNB 110之間建立的SlDL 112切換為L-PGW 120與SGW 140之間的SOTL 142。在步驟 2225，L-PGW 120向SGW140發送包括數據路徑切換結果的MODIFY BEARER RESPONSE消息。 SGff 140 在步驟 2230 將 MODIFY BEARER REQUEST 消息轉發給 MME130。
如果接收到MODIFY BEARER RESPONSE消息，則MME 130在步驟2235保存指示在 HeNB 110上駐留的UE使用LIPA直接隧道用於HeNB處的承載的UE上下文。在步驟2240， MME 130向HeNB 110發送UEC0NTEXT RELEASE COMMAND (UE上下文釋放命令)消息，用於釋放分配給UE 100的資源和信息和無線承載。在接收到UE CONTEXT RELEASE COMMAND消息後，HeNB 110在步驟2245向UE 100發送RRC CONNECTION RELEASE(連接釋放)消息並且釋放分配給UE 100的資源。在步驟2250，HeNB 110向MME 130發送包括資源釋放結果的 UE CONTEXT RELEASE COMPLETE (UE 上下文釋放完成)消息。
圖23是示出根據本發明的實施例的當在轉變到空閒模式之後UE接收尋呼消息時的網絡實體的操作的信令圖。
參考圖23，如果目的地為UE 100的下行鏈路數據到達L-PGW 120，則L-PGW 120 在步驟2300向SGW 140發送下行鏈路數據。SGW 140在步驟2305向MME 130發送DOWNLINK DATA NOTIFICATION(下行鏈路數據通知)消息同時緩衝下行鏈路數據。在接收到DOWNLINK DATA NOTIFICATION消息後，MME 130在步驟2310向根據UE 100的位置定義的跟蹤區域內的ENB發送PAGING(尋呼)消息。如果接收到PAGING消息，則HeNB 110在步驟2315通過尋呼信道廣播PAGING消息。
如果接收到PAGING消息，則UE 100在步驟2320向MME 130發送SERVICE REQUEST 消息用於接收下行鏈路數據。在步驟2325，MME 130向HeNB 110發送INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息。INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息包括關於要被用於向 L-PGW 120傳輸上行鏈路數據的S5UL 111的信息。在步驟2330，HeNB 110建立UE上下文並且重新配置與 UE 100 的 RRC 連接。HeNB 110 存儲從 INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息提取的關於S5UL 111的信息，以使得通過重新配置的無線承載接收到的上行鏈路數據可以通過HeNB 110和L-PGW 120之間的S5UL 111被發送到L-PGW。
在為SlDL 112分配用於接收下行鏈路數據的TEID之後，HeNB 110在步驟2335向 MME 130發送包括SlDL分配和無線承載分配結果的INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE消息。在步驟2340，MME 130向從圖21的步驟2130中接收到的CREATE SESSION RESPONSE 消息提取的L-PGW120的控制消息地址發送MODIFY BEARER REQUEST消息。MODIFY BEARER REQUEST消息可以包括從步驟23；35中接收到的INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE消息提取的關於L-PGW 120與HeNB 110之間的SlDL 112的信息，以便建立如圖18所示的用於下行鏈路數據的LIPA直接隧道。如圖21和圖22中所完成的，修改承載請求可以經由具有 LIPA直接隧道標記的S-GW或使用INITIAL CONTEXT STEUP REQUEST消息2325中的容器發送。
在接收到MODIFY BEARER REQUEST消息後，L-PGW 120在步驟2345配置LIPA直接隧道並且向MME 130發送包括LIPA直接隧道配置結果的MODIFY BEARER RESPONSE消息。
圖對是示出根據本發明的實施例的包括通過合併本地PDN網關(即，L-PGW)和本地服務網關(即，L-SGW)而具有擴展功能的毫微微基站(或HeNB)的無線通信系統的圖。
參考圖M，HeNB 2410使用DHCP或靜態配置被分配IP位址並且建立與MME 2420 的連接。為了建立與MME 2420的連接，HeNB 2410向MMEM20發送包括它的ID的S1SETUP REQUEST消息並且從MME 2410接收響應。
在HeNB MlO與MME M20之間建立連接之後，UE M50向HeNB MlO發送SERVICE REQUEST消息。HeNB 2410向MME 2420發送INITIAL UE消息，用於通知接收到SERVICE REQUEST消息並且獲得關於UE M50的信息。INITIAL UE消息包括本地網關信息(本地 GW-info)，其包括用於交換控制消息的L-PGff 2415和L-SGff 2413的IPv4和/或IPv6地址和埠。
圖25是示出根據本發明的實施例的包括通過合併本地PDN網關(即，L-PGW)而具有擴展功能的HeNB的無線通信系統的圖。
參考圖25，HeNB 2510 包括 L-PGW 2515，而MME 2520 經由 SGW 2530 向 L-PGW 2510發送消息。
圖沈是示出根據本發明的實施例的包括通過合併L-PGW和L-SGW而具有擴展功能的HeNB Gff的無線通信系統的圖。圖沈所示的系統中，當UE處於活動模式時，在HeNB Gff 2620 中激活 L-PGW 2627 和 L-SGW 洸25。
參考圖沈，從UE 2610向IP網絡發送的上行鏈路數據通過一系列UL (在UE 2610 與 HeNB 2615 之間建立的無線 UL、HeNB 2615 與 HeNB GW2620 的 L-SGW 2625 之間的 S1UL、 和L-SGff 2625與L-PGff 2627之間的S5UL)以及L-SGff 2625與IP網絡之間的IP鏈路傳遞。
此外，下行鏈路數據從L-PGW洸27通過一系列DL(L-PGW洸27與L-SGW洸25之間的SOTL、L-SGW洸25與HeNB洸15之間的Sl DLjPHeNB洸15與UE洸10之間的無線 DL)傳遞。
圖27是示出根據本發明的實施例的包括通過合併L-PGW而具有擴展功能的HeNB GW的無線通信系統的圖。圖27所示的系統中，當UE 2710處於空閒模式時，在HeNB Gff 2720 中激活L-PGW功能。
參考圖27，如果目的地為UE 2710的下行鏈路數據到達L-PGW 2725，則L-PGW 2725向SGW 2740發送下行鏈路數據。SGW 2740向MME 2730發送下行鏈路數據通知消息同時緩衝下行鏈路數據。在接收到下行鏈路數據通知消息後，MME 2730向根據UE 2710的位置定義的跟蹤區域內的ENB發送尋呼消息。如果接收到尋呼消息，則HeNB 2715廣播尋呼消息以使得UE 2710接收尋呼消息。
在接收到尋呼消息後，UE 2710向MME 2730發送SERVICE REQUEST消息。如果接收到 SERVICE REQUEST 消息，則 MME 2730 向 HeNB GW2720 發送 INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息。INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息包括關於用於向 L-PGW 2720 發送上行鏈路數據的S5UL的信息。HeNB Gff 2720建立UE上下文並且設置與UE 2710的無線承載。HeNB Gff 2720保存關於L-PGW 2725的S5UL的信息以便向L-PGW2725發送通過無線承載接收到的上行鏈路數據。
圖28是示出根據本發明的實施例的無線通信系統中通過合併L-PGW和L-SGW和用於管理信息的MME而具有擴展功能的HeNB/HeNB Gff的操作的信令圖。
HeNB/HeNB Gff根據DHCP或靜態配置被分配IP位址並且建立與MME的連接。更具體地，HeNB/HeNB GW在步驟觀00向MME發送包括本地網關信息(本地GW_info)的S1SETUP REQUEST消息，該本地網關信息包括L-PGW和L-SGW的IPv4和/或IPv6地址和埠。如果接收到S1SETUP REQUEST消息，則MME在步驟觀10存儲UE信息和本地GW_info，該UE 信息包括作為用於在HeNB/HeNB Gff與MME之間識別UE的UE ID的S-TMSI。在步驟2820， MME向HeNB/HeNB Gff發送包括在UE與HeNB/HeNB Gff之間建立無線承載所需的信息的Sl SETUP RESPONSE消息。當HeNB和HeNB Gff 二者具有L-GW功能時，HeNB GW可以在它的Sl Setup REQUEST消息中包括幾個HeNB的L-GW信息。
圖四是示出根據本發明的實施例的無線通信系統中用於使用存儲的本地網關信息來選擇數據被發送到的網關的網絡實體的操作的信令圖。
參考圖^，UE 首先在步驟 2900 向 HeNB/HeNB GW 發送 SERVICE REQUEST 消息(RRC 消息)。HeNB/HeNB Gff在步驟四10將SERVICE REQUEST消息轉發給MME。被發送到MME的 SERVICE REQUEST消息包括關於HeNB/HeNB GW中的本地網關的信息。本地網關信息包括諸如L-PGW的控制消息接收地址(IP位址或FQDN)和TEID (GPRS隧道協議隧道終點ID)的接入fe息。
在接收到SERVICE REQUEST消息後，MME激活由UE使用的所有承載。此後，UE 向MME發送用於請求激活本地IP接入服務的PDN CONNECTIVITY REQUEST消息。PDN CONNECTIVITY REQUEST消息包括指示「本地IP接入」的接入點名稱(APN)。APN指示目標接入網絡。MME在步驟四20檢查APN是否指示本地IP接入(LIPA)，並且如果是，則使用存儲的本地Gff-info選擇與HeNB/HeNB Gff共在一處的SGW/PGW。
在步驟2930，MME 向 SGW/PGW 發送 CREATE SES SION REQUEST 消息。CREATE SESSION REQUEST消息包括作為臨時的UE ID的S-TMSI以及LIPA直接隧道開啟指示符。 響應於 CREATE SESSION REQUEST 消息，SGW/PGW 在步驟 2940 向 MME 發送 CREATE SESSION RESPONSE消息。在步驟四50，MME響應於SERVICE REQUEST消息向HeNB/HeNB GW發送 SERVICE RESPONSE 消息。HeNB/HeNB Gff 在步驟 2960 將 SERVICERESP0NSE 消息轉發給 UE。
圖30是示出根據本發明的實施例的無線通信系統中的HeNB/HeNB GW和用於毫微微基站信息獲取的DNS伺服器的操作的信令圖。
參考圖30，HeNB/HeNB Gff在步驟3010向域名服務(DNS)伺服器發送用於登記本地網關信息的REGISTER REQUEST(登記請求)消息。DNS伺服器提供映射到IP位址的主機名。本地網關信息包括諸如與HeNB/HeNBGW共在一處的L-PGW和L-SGW的IPv4和/或 IPv6地址和埠的信息。如果接收到REGISTER REQUEST消息，則DNS伺服器在步驟3020 存儲HeNB Id，即，ECGI和本地網關信息。在步驟3030，DNS伺服器向HeNB/HeNB GW發送指示本地網關信息的登記的REGISTER RESPONSE(登記響應)消息。
圖31是根據本發明的實施例的無線通信系統中的用於選擇HeNB/HeNBGW的網絡實體的操作的信令圖。
參考圖31，UE 首先在步驟 3100 向 HeNB/HeNB Gff 發送 SERVICE REQUEST 消息。HeNB/HeNB GW 在步驟 3110 將 SERVICE REQUEST 消息轉發給 MME。被發送到 MME 的 SERVICE REQUEST消息包括ECGI (eNB蜂窩全局id)。在接收到SERVICE REQUEST消息時，MME激活由UE使用的所有承載。此後，UE向MME發送用於請求激活本地IP接入服務的PDN CONNECTIVITY REQUEST 消息。PDN CON-NECTIVITY REQUEST 消息包括指示「本地 IP 接入」 的 APN。MME在步驟3120檢查PDN CONNECTIVITY REQUEST消息中的APN是否指示「本地 IP接入(LIPA) 」。圖30中的過程將與ECGI匹配的L-Gff的信息登記到DNS伺服器。因此， MME通過向DNS伺服器發送詢問來獲得L-GW的信息。為此，在步驟3130，MME向DNS伺服器發送詢問消息，用於請求關於選擇的HeNB/HeNB Gff的信息。在接收到詢問消息時，DNS伺服器在步驟3140檢索關於相應的HeNB/HeNB Gff的信息並且向MME發送RESPONSE消息。如果從DNS伺服器接收到RESPONSE消息，則MME在步驟 3150 向 HeNB/HeNB Gff 的 L-SGW/L-PGW 發送 CREATE SESSION REQUEST 消息。CREATE SESSION REQUEST消息包括作為臨時的UE ID的S-TMSI以及LIPA直接隧道開啟指示符。 在步驟 3160，HeNB/HeNB Gff 的 L-SGW/L-PGW 向 MME 發送 CREATE SESSION RESPONSE 消息。在接收到CREATE SESSION RESPONSE 消息後，MME 在步驟 3170 響應於 SERVICE REQUEST 消息向 HeNB/HeNB GW 發送 SERVICE RESPONSE 消息。HeNB/HeNB GW 在步驟 3180 將SERVICE RESPONSE消息轉發給UE。因此，當UE請求本地IP接入時，HeNB/HeNB Gff激活本地網關功能(L-PGW，有或者沒有L-SGW)以便與IP網絡交換數據而不經過核心網絡，結果提高了數據傳輸效率。通過使用HeNB/HeNB GW中的本地網關的中繼功能和安全功能，可以提高HeNB/HeNB GW與屬於核心網絡的MME之間的通信的安全性。HeNB/HeNB Gff向MME通知本地IP接入功能的激活，以使得MME支持活動模式中的UE使用UE-HeNB/HeNB Gff-HeNB/HeNB Gff中的L-PGW的 LIPA直接隧道，結果優化了數據和控制路徑。當MME使用LIPA直接隧道時，MME向服務網關通知LIPA直接隧道的使用，以使得服務網關不向活動模式的UE分配任何資源，特別是用於上行鏈路數據的資源。這防止了服務網關中的資源的浪費。當在活動模式下工作的UE轉變到空閒模式時，數據路徑從LIPA直接隧道切換到服務網關-HeNB/HeNB GW中的本地PDN網關的鏈路以使能尋呼過程。當HeNB包括用於支持本地IP接入功能的本地PDN網關功能時，可以為UE提供 UE-HeNB-HeNB中的本地PDN網關的高效的數據路徑，而不考慮SGW的位置。當UE在空閒模式下工作時，可以通過使用S-TMSI作為被發送到HeNB中的本地 PDN網關的消息中的臨時的UE ID來接收數據並且防止UE的保密信息暴露給HeNB。雖然以上已經詳細描述本發明的特定實施例，然而顯然應當理解，本領域技術人員可以想到的這裡教導的基本發明構思的許多變化和/或修改將仍然落入由所附權利要求書及其等價物限定的本發明的精神和範圍內。
權利要求
1.一種在無線通信系統中用於支持毫微微蜂窩的本地網際網路協議(IP)接入的方法， 該方法包括從用戶設備(UE)接收服務請求；向移動管理實體(MME)發送包括關於本地網關的信息的初始UE消息； 存儲在由MME發送的初始上下文設置請求中攜帶的承載信息； 從UE接收分組數據網絡(PDN)連通性請求； 將PDN連通性請求轉發給MME ； 從MME接收創建會話請求；以及建立與本地網關的無線承載，本地網關與毫微微蜂窩共在一處。
2.如權利要求1所述的方法，其中該初始UE消息包括關於本地服務網關和本地PDN網關的信息。
3.如權利要求2所述的方法，其中該關於本地服務網關和本地PDN網關的信息包括本地服務網關和本地PDN網關的IP位址。
4.如權利要求2所述的方法，其中所述建立無線承載包括從MME向本地服務網關發送PDN連通性請求。
5.如權利要求2所述的方法，其中所述建立無線承載包括在本地服務網關與本地PDN 網關之間建立承載。
6.一種在無線通信系統中用於支持本地網際網路協議(IP)接入的裝置，該裝置包括 毫微微蜂窩，從用戶設備(UE)接收服務請求，向移動管理實體(MME)發送包括關於本地網關的信息的初始UE消息，存儲在由MME發送的初始上下文設置請求中攜帶的承載信息，從UE接收分組數據網絡(PDN)連通性請求，並且將PDN連通性請求轉發給MME ； 本地服務網關，從MME接收創建會話請求，並且建立無線承載；以及本地PDN網關，其連接到具有核心網絡的PDN，並且建立與服務網關的無線承載。
7.—種在包括毫微微基站的無線通信系統中的數據路徑配置方法，該方法包括 當用戶設備(UE)處於活動狀態時，建立連接UE、毫微微基站、和與毫微微基站共在一處的本地分組數據網絡(PDN)網關的第一數據路徑，本地PDN網關支持本地網際網路協議 (IP)接入功能；以及當UE從活動狀態轉變到空閒狀態時，建立連接UE、毫微微基站、服務網關、和本地PDN 網關的第二數據路徑。
8.如權利要求7所述的數據路徑配置方法，其中建立第一數據路徑包括 從UE接收PDN連通性請求；以及在毫微微基站與本地PDN網關之間設置數據鏈路。
9.如權利要求7所述的數據路徑配置方法，其中建立第一數據路徑包括 從UE接收PDN連通性請求；以及使用在MME與毫微微基站之間建立的控制連接在毫微微基站與本地PDN網關之間設置數據鏈路。
10.如權利要求7所述的數據路徑配置方法，其中建立第二數據路徑包括在本地PDN 網關與本地服務網關之間設置數據鏈路，以用於UE接收尋呼信號。
全文摘要
一種在無線通信系統中用於向附著到包括分組數據網絡(PDN)網關功能的毫微微蜂窩的用戶設備(UE)提供本地IP接入服務的方法和裝置。該方法包括從用戶設備(UE)接收服務請求；向移動管理實體(MME)發送包括關於本地網關的信息的初始UE消息；存儲在由MME發送的初始上下文設置請求中攜帶的承載信息；從UE接收分組數據網絡(PDN)連通性請求；將PDN連通性請求轉發給MME；從MME接收創建會話請求；以及建立與本地網關的無線承載，本地網關與毫微微蜂窩共在一處。
文檔編號H04W40/24GK102550083SQ201080029527
公開日2012年7月4日 申請日期2010年4月30日 優先權日2009年4月30日
發明者崔成豪, 林彩權, 裵範植, 趙晟娟 申請人:三星電子株式會社