帶有使用內部Iu－PS接口和IP傳輸層的RANIP網關的RLAN的製作方法
2023-05-12 03:56:06
專利名稱：帶有使用內部Iu－PS接口和IP傳輸層的RAN IP網關的RLAN的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及無線電信系統，尤其涉及時分雙工-無線區域網(TDD-RLAN)碼分多址(CDMA)系統以及這樣的系統與網際網路的連接和通信。
背景技術：
無線電信系統在本領域是眾所周知的。無線系統要求一個能在其中工作的有效帶寬。一般地，從將要在其中進行無線通信的特定物理區域的行政部門獲取許可，以將一部分無線通信的可用頻譜用於該特定地理區域。為了使用於無線電信系統工作的有限可用頻帶得到有效地使用，研發了碼分多址(CDMA)系統，它包括提供一種非常靈活的結構以提供並行無線通信服務的時分雙工(TDD)模式。所支持的無線通信服務可以是包括語音、傳真和許多其他數據通信服務的多種類型中的任何一種。
為了對CDMA系統提供全球連通性，已經建立了標準並正在實施。當前普遍使用的一個標準就是通常所說的全球移動通信系統(GSM)。在這之後就是所謂的第二代移動無線系統標準(2G)和它的修訂版(2.5G)。這些標準中的每一個都在現有標準上增加特點和增強以尋求改進。在1998年1月，歐洲電信標準協會-特別移動組(ESTI SMG)對用於被稱為通用移動電信系統(UMTS)的第三代無線系統的無線接入方案達成一致。為了進一步實施這個UMTS標準，於1998年11月成立了第三代合作項目(3GPP)。3GPP繼續致力於通用第三代移動無線標準。
圖1和2中展示了根據當前3GPP規範的一種典型UMTS系統結構。該UMTS網絡結構包括一個經由通常所說的IU接口與一個UMTS陸地無線接入網(UTRAN)相互連接的核心網(CN)，在當前已經公開的3GPP規範文件中對IU作了詳細規定。
UTRAN被配置成經由通常所說的Uu無線接口而通過用戶設備(UE)為用戶提供無線電信服務。UTRAN包括基站，在3GPP中通常稱為節點B，它們共同為與UE的無線通信提供地理覆蓋。在UTRAN中，一組或多組節點B經一個3GPP中稱作Iub的接口連接到一個無線電網絡控制器(RNC)。UTRAN可以有連接到不同RNC(在圖1中描述的例子中示出了兩個RNC)的多組節點B。在UTRAN中提供多個RNC時，經Iur接口進行RNC間的通信。
通常一個UE有一個用以進行該UE的註冊並處理計費和其他功能的歸屬(home)UMTS網絡(HN)。通過標準化Uu接口，UE能夠經例如服務不同地理區域的不同UMTS網絡進行通信。在這種情況下其它網絡通常稱作一個外部網絡(FN)。
在當前的3GPP規範下，一個UE的HN的核心網用來協調和處理驗證、授權和計費功能(AAA功能)。當一個UE在它的歸屬UMTS網絡之外移動時，HN的核心網通過協調AAA功能以方便UE使用一個外部網絡以便FN可以允許UE進行通信。為了協助執行該活動，核心網包括一個用於HN跟蹤UE的歸屬位置寄存器(HLR)和一個訪問位置寄存器(VLR)。提供了一個歸屬服務(home service)伺服器(HSS)與HLR一起處理AAA功能。
在當前的3GPP規範下，核心網，而不是UTRAN，被配置具有到外部系統例如公共陸地移動網(PLMN)、公共交換電話網(PSTN)、綜合服務數字網(ISDN)和其他經RT服務接口的實時(RT)服務的連通性。核心網也將支持和網際網路的非實時服務。核心網到其他系統的外部連通性，能使用戶在HN的UTRAN服務區域之外經由它們的歸屬UMTS網絡而使用UE來通信。在被訪問UMTS的UTRAN所服務的區域之外，訪問UE可以同樣地經由一個被訪問的UMTM網絡進行通信。
在當前的3GPP規範下，核心網經過網關移動交換中心(GMSC)提供RT服務的外部連通性。核心網經過一個網關GPRS支持節點(GGSN)提供稱為通用分組無線業務(GPRS)的NRT服務的外部連通性。在下文中，由於構成通信的TDD數據分組的通信速度和相關的緩衝，一種特殊NRT服務對於用戶來說看起來實際上就是一種實時通信。一個例子就是經過網際網路的語音通信，對於用戶來說看起來就是一個由交換網完成的普通電話呼叫，但是這實際上是利用提供分組數據服務的網際網路協議(IP)連接來完成的。
稱作GI的標準接口通常被用在CN的GGSN和網際網路之間。GI接口可以和移動網際網路協議，例如網際網路工程任務組(IETF)規定的移動IP v4或移動IP v6，一起使用。
在當前的3GPP規範下，為了對在3GPP系統中用於無線連接UE的外部源來的RT和NRT服務提供支持，UTRAN必須與CN合理地連接，而這就是Iu接口的功能。為了做到這一點，核心網包括一個耦合到GMSC的移動交換中心(MSC)和一個耦合到GGSN的服務GPRS支持節點(SGSN)。它們都與HRL結合在一起而MSC通常與訪問位置寄存器(VLR)組合在一起。
Iu接口分為用於電路交換通信(Iu-CS)的接口和用於經分組交換通信(Iu-PS)的接口。MSC經Iu-CS接口連接到UTRAN的RNC上。服務GPRS支持節點(SGSN)經用於分組數據服務的Iu-PS接口耦合到UTRAN的RNC上。
HLR/HSS典型地經一個通過移動應用部分(MAP)協議支持AAA功能的稱作Gr的接口與核心網，MSC和GMSC的CS側連接。CN的SGSN與GGSN使用通常所說的Gn和Gp接口進行連接。
對於3GPP系統和其他利用TDD-CDMA電信的系統，例如某些GSM系統，它們的共同點是前述的無線網絡和核心網之間連通性的分離。通常，無線電網絡，即3GPP中的UTRAN，經過一個無線接口與UE通信而核心網經RT和NRT服務連接與外部系統通信。本申請人已經認識到，這種標準化類型的結構最可能是核心網中AAA功能處理的結果。然而，本申請人進一步認識到，即使核心網中打算保留AAA功能，也可以通過從TDD-CDMA無線網絡到網際網路提供直接連通性得到顯著的優點和好處。
尤其是本申請人認識到，在3GPP中規定的用於實時服務的電路交換(CS)通信的Iu接口(Iu-CS接口)的現有功能，和在3GPP中規定的用於非實時服務的分組交換(CS)服務通信的Iu接口(Iu-PS接口)的現有功能分離，使人能容易地在UTRAN中提供IP網關，從而使UTRAN得以通過旁路對應於該功能的核心網的使用而直接連接到網際網路。而且，因此本申請人認識到，通過允許直接從UTRAN接入到網際網路，構成了一種無線區域網，這樣對於使用或不使用核心網都可以提供顯著的益處和優點。
典型的3GPP系統的進一步細節展示在圖3中。常規UMTS結構的UTRAN部分被分為兩個業務平面，即通常所說的控制平面(C-plane)和用戶平面(U-plane)。控制平面承載控制(信令)業務，而用戶平面傳輸用戶數據。UTRAN的無線電部分包括兩個接口在UE和節點B之間的Uu接口，以及節點B和RNC之間的Iub接口。如上面解釋的，在RNC和核心網之間的後端接口指的是Iu接口，它被分為用於進入MSC的電路交換連接的Iu-CS和用於進入SGSN的分組交換連接的Iu-PS。
關於UTRAN無線電部分的最重要的信令協議是無線電資源控制(RRC)，RRC管理空中接口的連接、無線信道和物理資源的分配。3GPP中，RRC信令根據無線連接控制(RLC)和介質接入控制(MAC)UMTS協議在UE和RNC之間傳送。總的來說，RNC負責無線電資源的分配/回收，和對例如連接管理、尋呼和切換等關鍵程序的管理。在Iub接口上，通過使用ATM物理層上的ATM適配層5(ALL5)協議和在AAL5上使用的例如服務特定協調功能(SSCF)和服務特定面向連接協議SSCOP等的中間協議，RRC/RLC/MAC消息典型地經異步傳輸模式(ATM)在傳輸層上傳送。
用戶平面數據(例如語音、分組數據、電路交換數據)使用RLC/MAC層以經由空中接口(介於UE和RNC之間)而可靠地傳輸。在Iub部分上，使用ATM物理層上運行的ATM適配層2(AAL2)協議(AAL2/ATMA)在UMTS-專用幀協議上產生這些數據流(用戶數據/RLC/MAC)。
Iu接口承載無線接入網應用部分協議(RANAP)。RANAP啟動在UTRAN上發生的不同無線電資源管理和移動性程序，同時也負責管理在RNC和SGSN/MSC之間陸地承載連接的建立/釋放。RANAP與使用AAL5的中間信令系統7(SS7)協議一起承載於AAL5/ATM上，該中間信令系統7(SS7)協議例如有應用於ALL5上的信令連接控制部分，即SSCF和服務特定面向連接協議(SSCOP)上的消息傳遞部分(SCCP/MTP)。網際網路協議典型地用在用於Iu-PS接口的AAL5/ATM上，以便在IP上使用中間流控制傳輸協議(SCTP)。在具有Iur接口的UTRAN中存在多個RNC時，IP也通用於ATM，並且，中間協議包括由IETF發展的SSCP、SCTP和SS7的消息傳遞部分第三級SCCP適配層(M3UA)。
對於用戶平面來說，在UTRAN和CN之間，電路交換語音/數據傳輸典型地在RNC和MSC之間經Iu-CS接口在AAL5/ATM上流過。
使用運行在用戶數據協議上的用於AAL5/ATM上的網際網路協議(UDP/IP)的GPRS通道協議(GTP)，分組交換數據在RNC和SGSN之間的Iu-PS接口上傳送。
本申請人認識到，這種結構可以通過提供用於UTRAN的直接IP連通得到改善。
實用新型內容本實用新型提供包括能連接到公共網絡的無線接入網協議(RANIP)網關的時分雙工-無線區域網路(TDD-RLAN)。該系統用作一個單獨的系統或合併到使用常規核心網的UMTS中，尤其是用於在核心網中跟蹤和實現AAA功能。
所述RLAN為多個用戶設備(UE)提供各UE和/或網際網路之間的並行無線電信服務。RLAN包括至少一個基站，該基站有一個用於和UE在選定的地理區域內進行時分雙工(TDD)碼分多址(W-CDMA)無線通信的收發信機。RLAN也具有耦合到一組基站的至少一個控制器，該控制器包括基站。該控制器控制該組基站的通信。一種新的無線接入網網際網路協議(RAN IP)網關(RIP GW)與所述控制器耦合。RAN IP網關具有一個帶有和網際網路連接的接入路由功能的網關通用分組無線業務(GPRS)支持節點(GGSN)。
所述RLAN可以包括多個基站，每個基站包括一個配置有Uu接口的收發信機以在選定的地理區域內與UE進行時分雙工UEUE(TDD)寬帶碼分多址(W-CDMA)的無線通信。RLAN還可以包括多個控制器，每個控制器都耦合到一組基站。
最好，所述RAN IP網關具有一個與RLAN中的一個或多個控制器耦合的服務GPRS支持節點(SGSN)。最好，所述控制器是根據3GPP規範的無線電網絡控制器(RNC)。最好，所述RNC使用一個具有配置為使用網際網路協議(IP)的較低傳輸層的堆棧分層協議連接與基站耦合。RLAN具有多個RNC時，RNC最好使用一個具有配置為使用網際網路協議(IP)的較低傳輸層的堆棧分層協議連接彼此耦合。
公開了使用無線區域網(RLAN)的多種移動管理方法，用於在一個相關的核心網(CN)支持UE的驗證、授權和計費(AAA)功能時，為多個UE提供並行無線電信服務。RLAN進行與RLAN服務區域內的各UE的TDD-CDMA通信。該RLAN具有一個RAN IP網關，該RAN IP網關具有和網際網路的GPRS連接並被配置用來把AAA功能信息傳送給相關的CN。
在一種方法中，在RLAN服務區域中的第一UE和該RLAN服務區域外的一個第二UE之間建立無線連接以進行用戶數據通信。使用核心網來實現用於所述第一和第二UE之間的所述通信的AAA功能。使用與網際網路的GPRS連接來傳輸上述第一和第二UE之間通信的用戶數據。該方法可以包括當第二UE從RLAN服務區域外向RLAN服務區域內移動時，繼續在第一和第二UE之間的無線通信，而斷開使用用以傳輸用戶數據的與網際網路的GPRS連接。該方法進一步包括上述第一UE或第二UE從RLAN服務區域內向RLAN服務區域外移動，通過重新使用上述用以傳輸用戶數據的與網際網路的GPRS連接來繼續在第一和第二UE之間的無線通信。
在另一種方法中，在RLAN服務區域內的第一UE和第二UE之間建立用於進行用戶數據通信的無線連接。使用核心網來實現用於所述第一和第二UE之間通信的AAA功能。當該第一UE或第二UE從RLAN服務區域內向RLAN服務區域外移動時，通過使用與網際網路的GPRS連接以傳輸繼續通信的用戶數據。
提供了另一種移動性管理方法，其中相關CN支持歸屬UE的AAA功能並且RAN IP網關的GPRS連接被配置用來通過網際網路傳送AAA功能信息到核心網。在一個歸屬UE和一個第二UE之間建立無線連接，用以進行用戶數據的通信。通過使用與網際網路的GPRS連接把AAA功能信息通過網際網路而傳送到核心網，使用該核心網來完成用以通信的AAA功能。
當上述歸屬UE或第二UE在RLAN服務區域內部或外部而建立無線連接時，就可以利用這種方法。當一個在RLAN服務區域內而另一個在RLAN服務區域外時，與網際網路的GPRS連接被用於在歸屬和第二UE之間傳輸通信的用戶數據。
該方法可以進一步包括當上述歸屬和第二UE其中之一移動而使二者都處於RLAN服務區域外部或內部時，則繼續它們之間的無線通信，而停止使用用以傳輸用戶數據的與網際網路的GPRS連接。該方法可以進一步包括當其中該歸屬或第二UE移動，使得一個處於RLAN服務區域內而另一個處於RLAN服務區域外時，通過使用用以傳輸用戶數據的與網際網路的GPRS連接而繼續通信。
在本實用新型的一個方面，RLAN具有作為控制裝置而耦合到基站的一個或多個用戶平面和控制平面伺服器。用戶平面伺服器被配置用來控制基站通信的用戶數據流。控制平面伺服器被配置用來控制用於基站通信的信令。最好，RAN IP網關具有一個耦合到用戶平面伺服器和至少一個控制平面伺服器的SGSN。最好，通過使用一個具有配置為使用網際網路協議(IP)的較低傳輸層的堆棧分層協議連接，用戶平面伺服器和控制平面伺服器彼此耦合，並與基站和RAN IP網關耦合。
可選地，可以為上述RLAN提供具有用於外部連接的脈衝編碼調製(PCM)埠的語音網關。該語音網關最好通過使用一個具有配置為使用網際網路協議(IP)的較低傳輸層的堆棧分層的協議連接，與用戶平面和控制平面伺服器(或一個使用RNC的RNC)耦合。
在本實用新型的另一個方面，RLAN具有一個或多個與基站耦合的無線電網絡控制器(RNC)和一個RNC IP網關，通過使用一個配置為使用網際網路協議(IP)的具有較低傳輸層的堆棧分層的協議連接，至少一個RAN經一個Iu-PS與該網關耦合。最好，通過使用一個具有配置為使用網際網路協議(IP)的較低傳輸層的堆棧分層協議連接，RNC與基站耦合或彼此耦合。最好每個基站具有一個被配置有用於在選中的地理區域中和UE進行時分雙工(TDD)寬帶碼分多址(W-CDMA)無線通信的Uu接口的收發信機，並且RAN IP網關具有一個與RNC耦合的SGSN。
在本實用新型的另一個方面，RLAN支持IP上的語音通信並有一個RAN IP網關，該網關具有一個用於與傳送語音數據的網際網路連接的GGSN。所述RLAN最好經網際網路服務提供者(ISP)連接到網際網路上，該ISP有一個可以使用已知的壓縮協議轉換壓縮語音數據和脈衝編碼調製(PCM)信令的語音網關，該協議可以是也可以不是UE與RLAN進行通信所使用的語音壓縮數據類型。
UE使用一個壓縮協議而RLAN經具有一個使用不同壓縮協議轉換壓縮數據和PCM信令的語音網關的ISP連接到網際網路上，RLAN包括一個用於在兩種不同壓縮協議的壓縮數據之間轉換的語音數據轉換器。最好，RAN IP網關包括語音數據轉換器，該轉換器例如被配置用來在AMR壓縮語音數據和G.729壓縮語音數據之間進行轉換。所述RLAN可以被配置有用戶平面和控制平面伺服器或RNC，但是最好該RLAN內的所有接口使用具有配置為使用網際網路協議(IP)的較低傳輸層的堆棧分層協議連接。
本實用新型進一步提供一種具有一個或多個無線網絡的電信網絡，用於對多個UE和相關的用於支持UE的AAA功能的CN提供並行無線電信服務，該電信網絡是一個歸屬網絡。一個或多個無線網絡是具有RAN IP網關的RLAN，該網關有一個配置有用於和網際網路連接的GI接口的GGSN並被配置用來傳送AAA功能信息給CN。最好，每個RLAN具有一個或多個基站，該基站具有一個被配置有用於在選中的地理區域中和UE進行W-CDMA無線通信的Uu接口的收發信機。最好，RLAN具有耦合到基站的控制器。最好，RLAN的RAN IP網關具有一個耦合到各自控制器上的SGSN。
上述RLAN可以被配置為沒有直接的CN連接，RAN IP網關被配置用於通過網際網路連接傳送數據來與CN進行AAA功能信息的通信。可選擇地，該RAN IP網關與CN耦合，用於經有限連接，例如支持連接的半徑/直徑或MAP支持連接或常規的Iu-CS接口，或完全常規的Iu接口，進行AAA功能信息的通信。
最好，上述RAN IP網關具有被配置用來經GI接口而和網際網路連接的GGSN。對於移動支持，GI接口最好以移動IPv4或移動IPv6進行配置。
從下面的詳細描述和附圖中可以看出，本實用新型的其他目的和優點對於本領域熟練的人員來說是顯而易見的。
圖1是根據當前3GPP規範的常規UMTS網絡的示意圖。
圖2是表示圖所示網絡的不同部件和接口的框圖。
圖3是圖1和2中說明的常規網絡的示意圖，表明了在信令和用戶數據平面中的不同部件接口的分層堆棧協議。
圖4是根據本實用新型所教導的包括有直接網際網路連接的RLAN的UMTS網絡的示意圖。
圖5是表示圖4所示網絡的不同部件的框圖。
圖6是表示網絡的一種變化方案的框圖，其中RLAN沒有與UMTS核心網直接連接。
圖7是圖6所示UMTS網絡中的信令數據流的示意圖。
圖8是圖4所示UMTS網絡的第二種變化方案的示意圖，其中RLAN與UMTS核心網有第一類型的有限連接。
圖9是圖4中說明的UMTS網絡的第二種變化方案的示意圖，其中RLAN與UMTS核心網有第二類型的有限連接。
圖10A和10B說明用於圖4、8和9中所示網絡的IP分組數據流的兩種變化方案，其中通過RLAN實現移動IP v4協議。
圖11A和11B說明用於圖4、8和9中所示網絡的IP分組數據流的兩種變化方案，其中通過RLAN實現移動IP v6協議。
圖12是根據本實用新型教導所構造的RLAN中的優選信令平面和用戶平面接口的示意圖。
圖13是根據本實用新型所教導的具有一個單獨的無線網絡控制器的RLAN的示意圖。
圖14是根據本實用新型教導所構造的具有多個無線網絡控制器的RLAN的示意圖。
圖15是RLAN的一種可選配置的示意圖，該RLAN具有根據本實用新型教導所構造的用於用戶數據和控制信令的分立的伺服器和可選的語音網關。
圖16是圖15中說明的RLAN的部件框圖。
圖17是說明一種優選協議棧的示意圖，該協議棧用於根據本實用新型教導所構造的RLAN的控制平面接口。
圖18是說明一種優選協議棧的示意圖，該協議棧用於根據本實用新型教導所構造的RLAN的用戶平面接口。
圖19、20、21是說明在用戶平面中的接口協議棧的三種變化方案的流程圖，該協議棧用於支持在UE(其具有和RLAN的無線連接)和ISP(其連接到具有語音網關的RLAN上)之間的語音通信。
圖22是說明在控制平面中的接口協議棧的一種變化方案的流程圖，該協議棧用於支持在UE(其具有和RLAN的無線連接)和ISP(其連接到具有語音網關的RLAN上)之間的語音通信。
首字母縮略詞表
具體實施方式
參照圖4，這裡示出了修改的具有一個帶有直接網際網路連接的無線區域網(RLAN)通用移動陸地系統(UMTS)網。如圖5所示，RLAN使用基站經一個無線接口與不同類型的用戶設備(UE)通信。最好該基站是3GPP中規定的節點B類型。一無線控制器耦合到所述基站來控制該無線接口。最好該無線控制器是根據3GPP規範製造的無線網絡控制器(RNC)。在常規3GPPUTRAN中使用時，可以採用節點B和RNC的不同組合。總起來說，RLAN基站進行無線通信的地理範圍限定了RLAN的服務覆蓋地區。
不像常規的UTRAN，本實用新型的RLAN包括一個無線接入網網際網路協議(RANIP)網關，它對RLAN服務覆蓋地區之外提供連通性，即通過和它的基站進行無線通信所服務的地理區域。如圖4和5中所說明的，RANIP網關有直接網際網路連接並且可以具有通過Iu接口與相關核心網的標準直接UMTS網絡連接。可選擇地，如圖6中所說明的，可以省去在相關核心網與RAN IP網關之間的直接接口，使得該RAN IP網關只能具有與網際網路的直接連接。在這種情況中，如圖7中所說明的，通過把控制和AAA功能信息傳送到用作歸屬CN的核心網，本實用新型的RLAN仍然可以構成UMTS的一部分。
圖8和9說明根據本實用新型教導所構造的RLAN的兩個獨立方案，其中RAN IP配置有一個用於與它的歸屬UMTS核心網建立有限的直接連接的控制信號埠。尤其是，該有限的連通性傳輸所需信息來為CN AAA提供功能支持。
RAN IP網關控制信號埠可以被配置為，如圖8中說明的，使用基於接入的半徑/直徑來提供控制信號數據，在這種情況中，核心網包括一個如3GPP中規定的中間工作單元(IWU)，它可以把AAA功能信息轉換為用以和核心網的HSS/HLR連接的常規移動應用部分(MAP)信令。可選擇地，如圖9中所說明的，RAN IP網關控制信號埠可以被配置作為標準Gr接口的子設備，該接口支持CN的HSS/HLR直接使用的MAP信令。
最好，RAN IP網關使用一個與網際網路的標準GI接口並可以作為一個與UMTS的核心網沒有任何關聯的獨立系統來使用。然而，為了支持移動性管理和RLAN的用戶UE的有效漫遊和切換服務，希望具有連接核心網的AAA功能，例如藉助於如圖7、8和9說明的不同變化方案。在這種情況下，加上在RLAN的RAN IP網關和網際網路之間的標準GI接口，就可以支持移動IP協議。這種移動IP協議的優選例子就是IETF規定的移動IP v4協議和移動IP v6協議。
圖10說明了在與RLAN無線連接的第一UE和在該RLAN的無線服務區域外的第二UE之間通信的IP分組數據流，其中在RLAN IP網關和網際網路之間的GI接口上使用移動IP v4。在這種情況中，從第一UE來的用戶數據以IP分組格式從RLAN的RAN IP網關通過網際網路發送到第二UE提供的地址。第二UE直接與在核心網中的第一UE的歸屬地址通信，因為在該例子中，第一UE具有作為其歸屬CN的CN。該CN接收從第二UE來的IP數據分組，然後CN把IP分組向前送到第一UE的當前位置，該當前位置作為第一UE的前向地址(FA)保存在該CN的HLR中。
在這個例子中，因為第一UE是「歸屬」，CN通過網際網路把IP分組傳送給用於對第一UE通信的RAN IP網關。當第一UE在RLAN外運動的情況中，它的位置在核心網註冊而且數據分組指向第一UE當前所處的地址——核心網使用該地址來把IP分組數據直接送到第一UE的當前位置。
圖10B說明了一個可選擇的實施方案，這裡使用反向路徑通道在GI接口上實現移動IP v4，以便RLAN把第一UE用戶數據的IP分組直接送到歸屬CN，在那裡以一種常規方式把它們中繼到第二UE。
當RLAN使用實現移動IP v6的GI接口而具有連通性時，在第一UE和第二UE之間的IP分組數據交換將包括綁定更新(bindingupdate)，如圖11A所說明的，這樣可以反映切換所需的IP分組的任何重新定向。圖11B說明了一個使用GI接口實現包括在RLAN和歸屬CN之間開挖通道的移動IP v6的可選擇實施方案。在這種情況下，CN直接跟蹤第一UE的位置信息並且第二UE可以以任何一種常規方式與第一UE的歸屬CN通信。
參照圖12，這裡示出了本實用新型的RLAN部件之間的優選接口結構。在RLAN經由基站(即節點B)之間的UE接口，最好是3GPP規定的與UE連接的標準Uu接口。在每個節點B和RNC之間的Iub接口最好實現於控制平面和用戶數據平面兩個平面中，這是因為分層堆棧協議具有作為傳輸層的網際網路協議(IP)。類似地，最好在RNC和RAN IP網關之間提供Iu-PS接口的至少一個子部分，這是具有作為傳輸層的IP的分層堆棧協議。
在SS7實現於ATM上的常規UMTS中，MTP3/SSCF/SSCOP層協助SS7棧頂層的SCCP插到下面的ATM棧。在結合本實用新型使用的優選IP方案中，MEUA/SCTP棧協助SCCP連接到IP上。實質上，就是在優選的基於IP的結構中，M3UA/SCTP棧代替了常規ATM上的SS7方案中使用的MTP3/SSCP/SSCOP層。這些標準協議棧體系結構的專門細節在IETF(網際網路)標準中進行了規定。對於辦公和學校內部門來說，代替ATS的IP的使用能節省成本以及PICO單元。
當RLAN有多個RNC時，對於使用IP傳輸層的信令平面和用戶平面二者而言，RNC均可以經具有分層堆棧協議的Iur接口進行連接。每個RNC都連接到一個或多個節點B，這些節點又依次服務於各自地理區域內的多個UE，這些地理區域可能重疊從而能夠進行RLAN服務區域內的切換。
與RLAN內的一個節點B通信的UE切換到該RLAN內的另一個節點B，即RLAN內切換(intra-RLAN handover)，以3GPP中對於UTRAN內切換所規定的一種常規方式來進行。然而，當與RLAN的節點B通信的UE運動到該RLAN服務區域之外時，切換可以通過RANIP網關利用IP分組服務來實現，最好用前面所討論的移動IP v4或IP v6來實現。
圖13說明了根據本實用新型的優選RLAN的子部件。RNC可以被分為由內部Iur接口連接的標準控制和服務無線網絡子系統(C-RNSs和S-RNSs)。在這種結構中，S-RNS功能耦合到RAN IP網關的SGSN子部件上，其中該網關支持標準SGSN功能的子集，也就是GPRS移動管理(GMM)、會話管理(SM)和短消息服務(SMS)。該SGSN子部件與GGSN子部件連接，GGSN子部件具有標準GGSN功能的子集，包括對SGNS子部件功能的接入路由和網關功能支持以及用於對網際網路外部連接的移動IP的GI接口。與GGSN子部件的SGSN子部件接口最好是經修改的Gn/Gp接口，它是用於CN的SGNS和GGSN的標準Gn/Gp接口的一個子集。
可選地，RAN IP網關具有AAA功能通信子部件，它可以連接到SGSN子部件並提供對相關CN的有限外部連通的埠。該埠支持與前面圖8和9討論有關的Gr接口或半徑/直徑接口。
可提供RLAN的多個RNC，它們通過Iu-PS接口與包含足夠連通性的SGSN子部分耦合，以支持SGSN子部件的功能。如果提供多個RNC，它們最好通過利用IP傳輸層的標準Iu接口耦合。
對於RLAN的不同子部件的傳輸層來說，IP的使用使其易於在獨立的計算機伺服器中實現RNC功能，從而獨立地處理通信的用戶數據和圖15中說明的信令。參考圖16，其中有一個部件框圖，這裡無線控制裝置在用戶平面的控制平面伺服器之間分開。除了基本PLAN部件，在圖15和16中還展示了可選的語音網關。
RLAN的每個節點B都利用IP傳輸層而具有與用戶平面伺服器的連接，該用戶平面伺服器傳輸用戶數據。RLAN的每個節點B還具有一個分立的與控制平面伺服器的連接，該連接經過具有IP傳輸層的標準Iub信號控制接口。用戶平面伺服器和控制平面伺服器都利用分層堆棧協議而連接到IP網關，最好該協議具有作為傳輸層的IP。
對於多個控制平面伺服器的配置，每一個都可以經標準Iur接口彼此耦合，但是只要求有一個直接連接到RAN IP網關(RIP IW)上。這樣允許共享用於控制信號處理的資源，當RLAN的一個區域變得遠比其他區域繁忙時，這可以用來在各控制平面伺服器之間分散信號處理。多個控制平面控制器和用戶平面伺服器可以連接於一網狀網中，用以經最好具有IP傳輸層的堆棧層協議來共享控制平面和用戶平面資源。
在提供了具有經過PCM電路的外部連通性的可選語音網關的情況下，控制平面和用戶平面伺服器經一個最好具有IP傳輸層的堆棧分層協議而耦合到該語音網關上。控制平面伺服器然後再經由IP傳輸層上的介質網關控制協議網關(Megaco)而與用戶平面伺服器耦合。Megaco是一個控制平面協議，其作為呼叫建立的一部分而在語音網關元件之間建立承載連接。
參考圖17和18，其分別示出了優選的控制平面和用戶平面協議棧，它們實現於RLAN的節點B、RNC(或者用戶平面伺服器和控制平面伺服器)以及RAN IP網關之間。在每幅圖中，都示出了經Uu接口實現的優選的空中協議棧，其中也示出了UE。
RLAN可以在其外部IP連接上配置有語音支持。在這種情況中，RIP網關與網際網路服務供應商(ISP)連接，而該網際網路服務供應商又具有PCM語音網關。該PCM語音網關把語音壓縮數據轉換為脈衝編碼調製(PCM)格式，以用於外部語音通信。
提供了使用編碼/解碼器(CODEC)以用於語音數據壓縮的聲碼器(Vocoder)。兩種通用類型的聲碼器格式是AMR聲碼器格式和G.729壓縮格式。圖19和21表示優選的用戶平面協議棧，該用戶平面協議棧實現為其中與RLAN連接的ISP語音網關使用和UE同樣類型的語音壓縮格式。圖19說明了AMR聲碼器格式；圖21說明了G.729聲碼器格式。語音IP簡單地作為規則的分組數據在IP接口上無改變地傳輸。
在UE利用不同的語音壓縮協議而不是ISP的語音網關的情況下，在RNC或RNC IP網關中設置一個轉換器。圖20表示優選的用戶平面協議棧，其中UE利用一個AMR聲碼器而ISP語音網關則利用G.729聲碼器。最好，RAN IP網關(RIP GW)包括AMR/G.729轉換器。在圖20所示情況中，轉換器把從節點B接收的AMR壓縮數據轉換為G.729格式的壓縮語音格式以用於由RIP GW輸出。在RLAN利用分立的用戶平面伺服器和控制平面伺服器的情況下，壓縮語音數據由用戶平面伺服器傳輸而轉換器可以位於用戶平面伺服器或IP網關中。
參考圖22，其示出了優選的控制協議棧結構，該控制協議棧結構使用由IP所承載的TCP/UDP上的用於會話發起協議的標準H.323格式(H.323/SIP)來支持語音。控制信令實質上與用戶平面中使用的語音數據壓縮格式類型同樣無關。
雖然本實用新型已經基於特殊的配置作了描述，但是在本實用新型的範圍內的各種變化方案對於本領域普通技術人員是顯而易見的。
權利要求1.一種用於為UE和/或網際網路之間的多個用戶設備(UE)提供並行無線電信服務的無線區域網(RLAN)，包括第一基站，其具有一收發信機，該收發信機被配置有一個Uu接口，該Uu接口用於在一選定的地理區域內與各UE進行時分雙工(TDD)寬帶碼分多址(W-CDMA)無線通信；與所述第一基站耦合的第一無線網絡控制器(RNC)，其使用一個具有較低傳輸層的堆棧分層協議連接來控制基站通信，該較低傳輸層配置為使用網際網路協議(IP)；無線接入網網際網路協議(RAN IP)網關，具有一個用以和網際網路連接的網關通用分組無線業務(GPRS)支持節點(GGSN)；所述無線接入網網際網路協議(RAN IP)網關具有一個服務GPRS支持節點(SGSN)，其使用具有一個較低傳輸層的堆棧分層協議連接而經由一個Iu-PS接口與所述RNC耦合，該較低傳輸層被配置為使用網際網路協議(IP)。
2.根據權利要求1的RLAN，其特徵在於進一步包括語音網關，其具有一個用於外部連接的脈衝編碼調製(PCM)埠；所述語音網關使用具有一個較低傳輸層的堆棧分層協議連接與所述第一RNC耦合，該較低傳輸層被配置為使用網際網路協議(IP)。
3.根據權利要求1的RLAN，其特徵在於包括多個基站，每一個都具有一個收發信機，該收發信機被配置有一個用於在一選定的地理區域內與各UE進行時分雙工(TDD)寬帶碼分多址(W-CDMA)無線通信的Uu接口；所述第一RNC使用具有一個較低傳輸層的堆棧分層協議連接與所述基站耦合，該較低傳輸層被配置為使用網際網路協議(IP)。
4.根據權利要求1的RLAN，其特徵在於進一步包括第二RNC，其使用具有一個較低傳輸層的堆棧分層協議連接與一個第二基站耦合，該較低傳輸層被配置為使用網際網路協議(IP)；和所述第一RNC使用具有一個較低傳輸層的堆棧分層協議連接與所述第二RNC耦合，該較低傳輸層被配置為使用網際網路協議(IP)。
5.根據權利要求4的RLAN，其特徵在於其中所述RAN IP網關SGSN與所述第二RNC耦合。
6.根據權利要求1的RLAN，其特徵在於包括多個基站，每一個都具有一個收發信機，該收發信機被配置有一個用於在一選定的地理區域內與各UE進行時分雙工(TDD)寬帶碼分多址(W-CDMA)無線通信的Uu接口；多個RNC，每一個都使用一個具有較低傳輸層的堆棧分層協議連接與所述多個基站中的一組基站耦合，該較低傳輸層被配置為使用網際網路協議(IP)；所述RAN IP網關服務GPRS支持節點(SGSN)使用一個具有較低傳輸層的堆棧分層協議連接與所述多個RNC耦合，該較低傳輸層被配置為使用網際網路協議(IP)；和各所述RNC使用一個具有較低傳輸層的堆棧分層協議連接而彼此耦合，該較低傳輸層被配置為使用網際網路協議(IP)。
專利摘要本實用新型提供一種包括能連接到公共網絡的無線接入網網際網路協議(RAN IP)網關的時分雙工－無線區域網(TDD－RLAN)。該系統可以用作一個單獨的系統或合併到使用常規核心網的UMTS中，尤其用於在核心網中跟蹤並實現AAA功能。
文檔編號H04L12/28GK2762444SQ03241589
公開日2006年3月1日 申請日期2003年3月26日 優先權日2002年3月26日
發明者P·R·奇特拉普, F·M·厄茲呂蒂爾克, B·G·基爾南, 晁宜居, N·P·梅農, S·A·拉赫曼 申請人:交互數位技術公司