专利名称：因特网高速分组接入的制作方法
技术领域：
本发明涉及将高速分组接入应用于因特网环境。
背景技术：
在第三代移动网络(称为UMTS，通用移动电信系统)的当前规范中，该系统利用已经为所有主要的第二代系统所用的同一公知架构。当前UMTS网络的系统架构的框图在图1中呈现。该UMTS网络架构包括核心网络(CN)、UMTS地面无线接入网络(UTRAN)和用户设备(UE)。核心网络还连接到外部网络即因特网、PSTN(公共交换电话网络)和/或ISDN(集成数字服务网络)。
UTRAN架构包括数个无线网络子系统(RNS)。RNS进一步划分成无线网络控制器(RNC)和数个基站(BTS，在3GPP规范中称为节点B)。在这一架构中，在网元之间有数个不同连接。Iu接口将CN连接到UTRAN。Iur接口实现信令信息和用户平面信息在两个RNC之间的交换。在第二代移动网络的架构中没有等效于Iur的接口。跨经Iur接口的无线网络层(RNL)信令协议被称为无线网络子系统应用部分(RNSAP)。RNSAP在Iur接口的两端终结为RNC。Iub接口连接RNC和节点B。Iub接口允许RNC向节点指示所需的无线资源以便例如添加和删除由节点B控制的小区从而支持在UE与C-RNC(控制RNC)之间的专用连接上传送用来控制广播和寻呼信道的信息以及要在广播和寻呼信道上传送的信息。一个节点B可以服务于一个或多个小区。UE通过Uu无线接口连接到节点B。UE还包括用户身份模块(USIM)和移动设备(ME)。它们通过Cu接口来连接。通过网关MSC(移动服务交换中心)(对于电路交换网络)或者GGSN[网关GPRS(群分组无线系统)支持节点](对于分组交换网络)来实现通向外部网络的连接。
用于UTRAN接口的一般协议模型在图2中示出并且在下文中具体描述。所示架构基于层和平面在逻辑上相互独立这一原理。
协议结构包括两个主要层即无线网络层和传送网络层(TNL)。这些在图2的水平平面中呈现。所有与UTRAN有关的问题只有在无线网络层中才是可见的，而传送网络层代表被选择用于UTRAN的标准传送技术。UTRAN具有对于TNL的某些具体要求。例如，实时要求，即必须控制传输延迟并且使传输延迟保持为小。
在基于WCDMA的系统中，高速数据传输可以例如借助于所谓的高速下行链路分组接入(HSDPA)技术来实现。高速下行链路分组接入(HSDPA)可以包括比如快速混合自动重复请求(HARQ)、自适应编码和调制(AMC)和/或快速小区选择(FCS)这样的功能。这些功能为本领域技术人员所知，因此不进行具体说明。对HSPDA的这些和其它功能的更具体的描述例如可以在标题为“Physical Layer Aspectsof UTRA High Speed Downlink Packet Access”的2000版中的第三代伙伴项目技术报告第3G TR25.848号中找到。
HSPA(高速分组接入)包括高速下行链路分组接入(HSDPA)和/或高速上行链路分组接入(HSUPA)。在HSPA中，在高速下行链路共享信道(HS-DSCH)上接收数据的每个用户设备也分配有关联专用信道(DCH)。该专用信道可以映射到物理层中的专用物理信道(DPCH)。DPCH在上行链路和下行链路中都通常划分成专用物理数据信道(DPDCH)和专用物理控制信道(DPCCH)。比如功率控制命令、传送格式信息和专用导频符号这样的数据在DPCCH上传输。比如分集反馈信息这样的信息也可以在上行链路中的DPCCH上传输。HS-DSCH可以映射到物理层中的一个或数个高速物理下行链路共享信道(HS-PDSCH)。
通常在下行链路和上行链路中都提供关联专用信道。专用信道通常用来运送与HSDPA有关的信息/信令以及其它专用数据如语音和控制数据。用户设备可以同时与数个基站通信。例如，关联专用信道可以处于软切换中。
发明内容
本发明的一个实施例是一种用于将高速分组接入(HSPA)用户设备连接到因特网节点的系统。该系统包括HSPA用户设备、用于从HSPA用户设备接收信号的基站节点和集成于基站节点中的适配器，其中适配器使HSPA用户设备能够联通到因特网节点。
本发明的另一实施例是一种用于使高速分组接入(HSPA)用户设备能够与因特网节点通信的方法。该方法包括提供联通到无线系统的HSPA用户设备；集成适配器；以及经由适配器将HSPA用户设备连接到因特网节点。
本发明的另一实施例是一种用于使高速分组接入(HSPA)用户设备能够与因特网节点通信的适配器。该适配器包括协议栈，其中该协议栈包括网际协议/移动IP(IP/MIP)协议。
图1是当前UMTS网络的系统架构的框图；图2图示了用于UTRAN接口的一般协议模型；图3图示了根据本发明示例性实施例的系统；图4图示了图3中所示系统的可选实施例；图5图示了HSPA系统的另一实施例；图6图示了用于联网到邻近系统的图5中所示系统的实施例；图7图示了用于联网到邻近系统的图5中所示系统的实施例；以及图8和图9图示了根据本发明一个实施例用于认证和计费的示例性系统。
具体实施例方式
本发明在一个实施例中涉及将HSPA应用于因特网环境。因特网HSDPA将经由常规因特网节点利用因特网，并且使得3GPPHSDPA/HSUPA用户设备通过适当的转换设备联通到因特网节点。例如，本发明的实施例包括对于基于网际协议的话音(VoIP)的支持，并且与L1之上的HSDPA和HSUPA载体相兼容。可以以上至250km/h的速度提供对用户设备的移动性支持。
图3图示了根据本发明的HSPA因特网系统的示例性实施例。图3图示了用于在HSPA因特网系统30中包含的用户设备UE 32、节点B 34、HSPA适配器36和移动性锚点38的用户平面(U-平面)协议栈。用户设备(UE)32是3GPP和HSPA兼容的。用于UE的协议层包括以下诸层用户IP数据、网络互联介质接口协议(MIP)层、分组数据收敛协议、无线链路控制(RLC)、介质访问控制(MAC)实体和WCDMA实体。
UE 32和节点B或者基站34经由Uu空中接口来连接。用于节点B 34的U-平面协议栈包括诸层MAC-hs和MAC-e、HS-DSCH/、异步传输模式(ATM)层和物理层(PHY)。
根据示例性实施例的HSPA系统还包括HSPA适配器36。适配器36包含使得具有HSPA功能的UE能够联通到因特网节点的必要协议栈。适配器36经由lub接口连接到节点B PHY层。在另一实施例中适配器结合到基站收发器(BTS)中。用于HSPA适配器36的U-平面栈协议层包括PDCP、RLC、MAC-d、HS-DSCH/E-DSCH帧协议、ATM适配层2(AAL2)和AAL5。适配器的诸层还包括ATM层和PHY层。HSPA适配器36还包括IP/移动IP(IP/MIP)层。IP/MIP层实现通向因特网节点的连接并实现系统移动性。
根据本发明的这一示例性实施例，HSPA因特网系统还包括移动性锚点(anchor)38。移动性锚点38经由它们各自的PHY层连接到HSPA适配器36。移动性锚点38的协议层包括用户IP数据、网间MIP和L2层。移动性锚点38还包括IP本地MIP协议层。IP本地MIP协议层有助于系统移动性。
图4图示了图3中所示系统的另一示例性实施例。UE 42和节点B44的协议栈与图3中所示相同。然而，根据本实施例的HSPA适配器46包括通用分组无线服务(GPRS)隧道协议(GTP)、用户数据报协议(UDP)和IP而不是图3中所示IP本地MIP层。另外，根据本实施例的HSPA系统还包括通过每个设备的PHY层连接到HSPA适配器48的网关GPRS支持节点(GGSN)。在可选的实施例中，HSPA适配器经由ATM交换机和站点交换机(未示出)连接到GGSN。
GGSN协议层包括上文讨论的PHY、ATM、AAL5、IP、UDP和GTP层。此外，L2协议与ATM、AAL5、IP、UDP和GTP层位于同一层次。由于在这一系统中提供了HSPA适配器46，所以用户IP数据能够从UE 42联通到GGSN 48。
在本发明的另一示例性实施例中，HSPA系统实施于控制平面(C-平面)中。图5图示了实施于C-平面中的HSPA因特网系统。根据本实施例的系统包括UE 52、节点B或者基站54和HSPA适配器56。控制平面通过空中接口控制UE 52以便控制空中接口和终端。
在根据本示例性实施例的HSPA系统中，UE 52协议层包括GPRS移动性管理/会话管理层(GMM/SM)。GMM子层支持用户移动性、移动性数据的注册和管理。此子层也检查用户终端的身份以及所允许的服务的身份。会话管理子层SM管理所有与分组交换呼叫的管理有关的功能，但是它不检测用户移动性。会话管理子层SM建立、维护和释放连接。
UE 52的协议层还包括通过逻辑信道(未示出)与MAC层通信的无线链路控制(RLC)层。无线资源控制(RRC)层用来提供去往和来自各种基础层的控制信号。MAC层和WCDMA层与上文所述相同。
经由Uu接口连接到UE 52的WCDMA层的节点B 54还包括PHY、ATM和LLA2以及帧协议(FP)。在可选的实施例中，FP包括FP寻呼信道(即-PCH)、FP随机接入信道(FP-RACH)、FP前向接入信道(FP-FACH)和FP专用信道(FA-DCH)的组合。节点B的PHY经由lub接口连接到HSPA适配器56的PHY。
HSPA适配器56的C-平面协议栈包括上文讨论的ATM、AAL2、FP、MAC、RLC、RRC和GMM/SM层。HSPA适配器还包括HSPA应用协议。
图6图示了本发明的另一示例性实施例。图6中所示实施例是实现联网到邻近系统的在C-平面中实施的HSPA系统。邻近或者远程系统的联网是通过包括与关联远程基站相集成的至少一个远程适配器来实现的。
节点B 62协议栈包括PHY、ATM和ATM适配层5(AAL5)。节点B 62的协议栈还包括服务特定的面向连接的协议(SSCOP)、服务特定的协调功能-用户网络接口(SSCF-UNI)、节点B应用部分(NBAP)、3G协议如Q2150.2。顶层是接入链路控制应用协议(AICAP)。节点B经由lub接口直接地或者通过ATM交换机连接到HSPA适配器62的物理层。HSPA适配器64协议栈包括上文针对节点B 62描述的所有协议栈。此外，HSPA适配器还包括HSPA应用协议。
根据本示例性实施例，HSPA适配器64实现与远程适配器66和67的通信。
用于远程适配器的协议层包括通过其来连接另一远程适配器的PHY层。在PHY之上的协议是ATM、L2和AAL5层。在ATM、L2和AAL5之上还提供IP协议。流控制传输协议(SCTP)在IP之上。I-HSPA应用协议(ISHAP)协议的子集在SCTP之上。ISHAP通过包括为切换而预备I-HSPA BTS所需要的所有信令来增强I-HSPA(BTS和适配器)间的移动性。这包括但不限于UE L1预备和上下文传送。如图5中所示，其它远程适配器经由PHY层来连接。
图7图示了图5中所示实施例的可选实施例。根据本示例性实施例，系统实施于C-平面上。该系统包括UE 72、节点B 74、HSPA适配器75、服务GPRS支持节点(SGSN)76和GGSN 78。UE 72协议栈包括WCDMA L1、在WCDMA之上的MAC、在MAC之上的RLC、在RLC之上的RRC和在RRC之上的GMM/SM协议。通过它们各自的WCDMA层，UE 72通过Uu接口连接到节点B 74。
节点B 74包括上文讨论的WCDMA、PHY、ATM、AAL2、MAC和FP协议。在可选的实施例中，FP包括FP寻呼信道(FP-PCH)、FP随机接入信道(FP-RACH)、FP前向接入信道(FP-FACH)和FP专用信道(FA-DCH)的组合。
HSPA适配器75通过PHY层经由lub接口连接到节点B 74。然而，节点B 74和HSPA适配器75可以通过与节点B 74相集成的ATM交换机(未示出)来连接。根据图7中所示实施例的HSPA适配器包括上文讨论的PHY和ATM协议。HSPA适配器还包括在ATM之上的AAL2和AAL5、分别在AAL2和AAL5之上的FP和IP、分别在FP和IP之上的MAC和SCTP。RLC在MAC层之上而RRC在RLC层之上。HSPA适配器还包括无线接入网络应用部分(RANAP)层。RANAP使得I-HSPA能够与基于标准的SGSN通信。因此，实现了具有I-HSPA的完全SGSN功能性。
如上所言，根据本实施例的HSPA系统还包括SGSN 76。SGSN 76通过它们各自的PHY层直接地连接到HSPA适配器75。在可选的实施例中，HSPA适配器经由ATM交换机(未示出)连接到SGSN。SGSN包括在PHY层之上的L2和在L2层之上的IP。SGSN还包括在IP层之上的SCTP和UDP。RANAP层在SCTP层之上而GMM/SM层在RANAP层之上。SGSN还包括在UDP层之上的GTP。
根据本实施例的系统还包括经由它们各自的PHY层连接到SGSN76的GGSN 78。GGSN包括在PHY之上的L2层。在IP之上还提供IP层。根据本实施例的GGSN还包括在IP之上的UDP和在UDP之上的GTP。
图8图示了HSPA因特网系统的另一示例性实施例。根据本实施例，提供了HSPA UE认证。认证是确定实体是否就是它所声称的实体这一过程。另外，在HSPA因特网系统中，可以提供如下授权，该授权向UE提供进行某些事务或者具有某些事物的许可。根据本实施例，通过将UE 82和AAA服务器86连接到HSPA适配器84来提供认证/授权。根据本实施例的UE 82的协议栈包括L1层和L2层以及移动性管理(MM)。
图8示出了根据本实施例用于HSPA适配器84的协议栈。该协议栈包括L1和L2层、在L2层之上的IP和在IP之上的UDP层以及在UDP协议之上的Radius。RANAP的至少一部分(RANAP’)在Radius层之上。根据本实施例，在HSPA适配器84中，MM消息被映射到RANAP’消息或者通过RANAP’透明地运送。HSPA适配器84经由它们各自的L1连接到AAA服务器86。
AAA服务器86包括L1、L2、IP、UDP、Radius和RANAP’协议栈。AAA服务器程序处理对于接入到计算机资源的用户请求并且提供认证、授权和记账服务。
在图8所示的HSPA系统中包括归属位置寄存器(HLR)。用于HLR的协议栈包括L1、消息传送(MTP)2、MTP 3、SCCP、事务能力应用部分(TCAP)和移动应用部分(MAP)。
图9图示了本发明当前实施例的记账部分。根据本实施例，HSPA系统为主机系统实现记账和离线收费。这例如通过度量用户在接入期间消耗的资源来完成，该资源包括但不限于用户已经发送和/或接收的数据量。根据本实施例，HSPA适配器92被集成到BTS站点中。HSPA适配器的协议层连接到认证、授权和记账(AAA)服务器94。
以下将讨论上文未说明的在图9中所示的协议层。在HSPA适配器910和AAA服务器920中示出的Radius层是HSPA适配器用来与AAA服务器920通信的标准。AAA服务器程序处理对于接入到计算机资源的用户请求并且提供认证、授权和记账服务。
另外，AAA服务器920包括文件传送协议(FTP)，该FTP连接到收费数据记录生成器(CG)/计费系统930的关联FTP。另外，AAA服务器920包括GPT的至少一个子集，该子集连接到CG/计费系统的关联GTP。
本领域技术人员将容易地理解到，可以利用在次序上与上文公开的次序不同的步骤和/或利用在配置上与上文公开的配置不同的硬件元件来实现上文讨论的本发明。例如，本发明可以至少实施为计算机产品，该计算机产品包括计算机可读代码、芯片组或者ASIC或者配置用以实施本方法或者系统的处理器。因此，虽然已经基于优选实施例描述了本发明，但是对于本领域技术人员而言显然的是在保持于本发明的精神和范围之内的同时，某些修改、变化和可选的构造将是不言而喻的。此外，本发明涉及3GPP2。本发明具体地涉及用于3GPP2分组数据网络的WLAN网络互联标准化，并且也可以使用于3GPP网络中。
权利要求
1.一种用于将高速分组接入(HSPA)用户设备连接到因特网节点的系统，所述系统包括HSPA用户设备；用于从所述HSPA用户设备接收信号的基站节点；以及集成于所述基站节点中的适配器，其中所述适配器使得所述HSPA用户设备能够联通到因特网节点。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述适配器经由所述系统的用户平面(U-平面)来集成。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述适配器经由所述系统的控制平面(C-平面)来集成。
4.根据权利要求1所述的系统，还包括至少一个远程适配器，其中所述至少一个远程适配器集成到关联远程基站中。
5.根据权利要求1所述的系统，还包括认证、授权和记账(AAA)服务器，其中所述适配器实现在所述HSPA用户设备与所述AAA服务器之间的通信。
6.根据权利要求1所述的系统，其中提供所述HSPA用户设备的移动性支持。
7.根据权利要求1所述的系统，还包括移动性实体，其中所述移动性实体提供系统移动性支持。
8.一种使得高速分组接入(HSPA)用户设备能够与因特网节点通信的方法，所述方法包括提供联通到无线系统的HSPA用户设备；集成适配器；以及经由所述适配器将所述HSPA用户设备连接到所述因特网节点。
9.根据权利要求8所述的方法，其中集成所述适配器通过在所述无线系统的用户平面上实施所述适配器来实现。
10.根据权利要求8所述的方法，其中集成所述适配器通过在所述无线系统的控制平面上实施所述适配器来实现。
11.根据权利要求8所述的方法，还包括配置所述适配器用以与至少一个远程适配器通信。
12.根据权利要求8所述的方法，还包括配置所述适配器用以与认证、授权和计费节点通信。
13.一种用于使得高速分组接入(HSPA)用户设备能够与因特网节点通信的适配器，所述适配器包括协议栈，其中所述协议栈包括网际协议/媒体接口协议(IP/MIP)协识。
14.根据权利要求13所述的适配器，其中所述适配器集成到基站节点中。
15.根据权利要求13所述的适配器，其中所述适配器实施于无线系统的用户平面中。
16.根据权利要求13所述的适配器，其中所述适配器实施于无线系统的控制平面中。
17.根据权利要求13所述的适配器，其中所述适配器实现用户认证、授权和计费。
18.一种用于在通信系统中使得HSPA用户设备能够接入因特网节点的设备，所述设备包括HSPA用户设备装置；用于从所述HSPA用户设备装置接收信号的基站装置；以及适配器装置，集成于所述基站装置中，其中所述适配器使得所述HSPA用户设备能够联通到因特网节点。
19.根据权利要求18所述的设备，还包括至少一个远程适配器装置。
20.一种嵌入在计算机可读介质上的计算机程序，使计算机执行根据权利要求8所述的步骤。
全文摘要
一种用于将高速分组接入(HSPA)用户设备连接到因特网节点的系统。该系统包括HSPA用户设备、用于从HSPA用户设备接收信号的基站节点和集成于基站节点中的适配器，其中适配器使得HSPA用户设备能够联通到因特网节点。
文档编号H04W92/14GK1993965SQ200580026754
公开日2007年7月4日 申请日期2005年6月29日 优先权日2004年6月29日
发明者阿里·克伊纳斯拉蒂, 朱阿·T·埃克基拉, 安尼·阿克基南, 阿里·奥尔马, 萨米·于斯克拉, 佩特蒂·帕斯基 申请人:诺基亚公司