第五代系统中因特网协议多媒体接入网子系统信令的制作方法

交叉引用

本发明根据35u.s.c.§119要求如下优先权：编号为62/655,137，申请日为2018年4月9日，名称为“5gsmenhancementoninterworking”的美国临时专利申请，上述美国专利文档在此一并作为参考。

本发明的实施方式一般涉及无线通信，并且，更具体地，涉及通过演进分组系统(evolvedpacketsystem，eps)和第五代系统(5thgenerationsystem，5gs)的交互(interworking)支持因特网协议(internetprotocol，ip)多媒体子系统信令的方法。

背景技术：

多年来，无线通信网络呈指数增长。长期演进(long-termevolution，lte)系统提供了简单网络架构带来的高峰值数据速率、低延迟、改进的系统容量以及低运行成本。lte系统，又称第四代(4thgeneration，4g)系统，还提供了与较旧网络的无缝集成，例如全球移动通信系统(globalsystemformobilecommunications，gsm)、码分多址(codedivisionmultipleaccess，cdma)和通用移动电信系统(universalmobiletelecommunicationssystem，umts)。在lte系统中，演进通用地面无线接入网(evolveduniversalterrestrialradioaccessnetwork，e-utran)包括与多个称为用户设备(userequipment，ue)的移动台通信的多个演进node-b(enodeb或enb)。第三代合作伙伴计划(3^rdgenerationpartnerproject，3gpp)网络通常包括第二代(2ndgeneration，2g)/第三代(3rdgeneration，3g)/4g系统的混合。下一代移动网络(nextgenerationmobilenetwork，ngmn)董事会已经决定将未来ngmn活动的重点放在定义5gnr系统的端到端的需求上。

在4geps中，当lte通信系统接入到分组数据网络(packetdatanetwork，pdn)时，pdn连接过程是一个重要进程。pdn连接过程的目的是在ue和pdn之间建立默认eps承载(bearer)。在5g中，协议数据单元(protocoldataunit，pdu)会话建立是4g中pdn连接过程的并行过程。pdu会话定义了ue和提供pdu连接服务的数据网络之间的关联。每个pdu会话由pdu会话标识(pdusessionid，psi)标识，并且包括多个服务质量(qualityofservice，qos)流和qos规则。在5g网络中，qos流是用于qos管理的最佳粒度(granularity)，可实现更灵活的qos控制。5g中qos流的概念与4g中eps承载相似。当添加qos流时，网络向ue提供qos流描述信息元素(informationelement，ie)，其包括qos流描述的列表。每个qos流描述包括qos流标识(qosflowidentifier，qfi)、qos流操作代码、多个qos流参数以及qos流参数列表。参数列表中包括的每个参数都包含标识了相应参数的参数标识符。参数标识符之一可以是eps承载标识(epsbeareridentity，ebi)，ebi用于标识映射到qos流或者与qos流相关的eps承载。

如3gpp中提出的，ip多媒体子系统(ipmultimediasubsystem，ims)是通过ip网络向ue提供ip多媒体服务的接入网。历史上，移动电话通过电路交换(circuit-switched，cs)网络而不是严格地通过ip分组交换(packet-switched，ps)网络来提供语音呼叫服务。通过ip传送语音或其他多媒体服务的替代方法已经在智能手机上应用(例如，voip或skype)，但未在整个行业中标准化。ims是提供这种标准化的体系结构框架。ims能够通过不同类型接入网与ue进行通信，如无线局域网(wirelesslocalareanetwork，wlan)、以太网(ethernetnetwork)、pdn或其他类型接入网。ims是一种通过lte或通过nr拨打ps呼叫(ip语音或lte语音或nr语音)而不是回退到2g/3g传统cs呼叫的新方法。会话发起协定(sessioninitiationprotocol，sip)用于ims信令。

由3gpp指定，当建立具有用于sip信令的qos流的5gspdu会话时，ue可以通过在pdu会话建立请求(pdusessionestablishmentrequest)消息的扩展协议配置选项信息元素(extendedprotocolconfigurationoptionsinformationelement，epcoie)中设置ip多媒体接入网(ipmultimediacorenetwork，imcn)子系统信令标记(imcnsubsystemsignalingflag)向网络指示所述请求是针对sip信令的。在5gs中，需要在5g会话管理(5gsessionmanagement，5gsm)消息中包括“imcnsubsystemsinglingflag”用于1)ue向网络指示为imcn子系统信令建立pdu会话，以及2)网络向ue指示哪个qos流用于imcn子系统信令。然而，考虑5gs中引入的新功能，在单个5gsm消息中可以包括不同qos流上的多个qos流描述操作。当发生eps和5gs系统间(inter-system)改变时，eps承载可与多个qos流相关联。因此，在系统间改变之后，ue可能无法确定哪个qos流或哪个eps承载用于imcn子系统信令。

技术实现要素：

提出了一种当eps和5gs之间进行系统间改变时通过eps承载或qos流支持ims信令的方法。当发生从5gs到eps的系统间改变时，pdu会话转换为具有多个eps承载的pdn连接。从5gs中用于ims信令的qos流映射的eps承载是eps中用于ims信令的eps承载。当发生从eps到5gs的系统间改变时，pdn连接转换为具有多个qos流的pdu会话。不管eps中哪个eps承载用于ims信令，与默认qos规则相关联的qos流是5gs中ims信令的qos流。

在一个实施方式中，ue在5gs中保持pdu会话。pdu会话配置有一个或更多个qos流，并且从所述一个或更多个qos流中选择用于ims信令的qos流。ue执行从5gs到eps的系统间改变。所述一个或更多个qos流映射到与pdu会话对应的pdn连接的eps承载。ue确定映射到qos流的eps承载用于ims信令。ue通过eps中已确定的eps承载发送和接收ims信令。

在另一个实施方式中，ue在eps中保持pdn连接。pdn连接配置有一个或更多个eps承载，并且从所述一个或更多个eps承载中选择用于ims信令的eps承载。ue执行从eps到5gs的系统间改变。每个eps承载映射到与pdn连接对应的pdu会话的一个或更多个qos流。ue确定包括默认qos规则的qos流，所述qos流用于5gs中pdu会话的ims信令。ue通过5gs中已确定的qos流发送和接收ims信令。

下面的详细描述中描述了其他实施方式和优点。所述发明内容并非旨在定义本发明。本发明由权利要求限定。

附图说明

附图描述了本发明的实施方式，其中相同的数字表示相同的部件。

图1描述了根据新颖方面的支持ims信令的示例性5g/4g网络。

图2描述了根据本发明实施方式的ue和网络实体的简化框图。

图3描述了从5gs到eps的系统间改变后eps中支持ims信令的第一实施方式。

图4描述了从eps到5gs的系统间改变后5gs中支持ims信令的第二实施方式。

图5描述了从5gs和eps之间系统间改变后5gs/eps中ue和网络实体之间的序列流。

图6是根据新颖方面的从5gs到eps的系统间改变后支持ims信令的方法流程图。

图7是根据新颖方面的从eps到5gs的系统间改变后支持ims信令的方法流程图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的一些实施方式，其示例见附图。

图1描述了根据新颖方面的支持ims信令的示例性5g/4g网络。5gnr网络100包括用户设备ue101、基站gnb/enb102、接入和移动管理功能(accessandmobilitymanagementfunction，amf)/会话管理功能(sessionmanagementfunction，smf)103以及包括pdn网关(gateway，gw)105和ipims服务器106的5g/4g接入网5gc/epc104。ue101及其服务基站gnb102属于无线接入网(radioaccessnetwork，ran)120的一部分。在接入层(accessstratum，as)层，ran120经由无线接入技术(radioaccesstechnology，rat)向ue101提供无线接入。在非接入层(non-accessstratum，nas)层，amf/smf103与gnb102和5gc104进行通信，对5g网络100中的无线接入设备进行接入和移动管理和pdu会话管理。ue101配置有一个射频(radiofrequency，rf)收发器或多个rf收发器以通过不同rat/cn进行不同应用服务。ue101可以是智能手机、可穿戴装置、物联网(internetofthing，iot)装置、平板计算机等。

5gs网络是psip网络。这意味着网络以ip分组的形式发送所有数据业务，并向用户提供永久在线(always-on)ip连接。当ue加入5gs网络时，可以为ue分配pdn地址(即，可以在pdn上使用的地址)，使其连接到pdn上。在4g中，pdn连接过程在ue和pdn之间建立默认eps承载。在5g中，pdu会话建立过程是4g中pdn连接过程的并行过程。pdu会话定义了ue和提供pdu连接服务的数据网络之间的关联。在5g网络中，qos流是用于qos管理的最佳粒度，可实现更灵活的qos控制。5g中qos流的概念与4g中eps承载上下文相似。

在5gs中，每个pdu会话由psi标识，并且包括多个qos流和qos规则。每个qos流由pdu会话中唯一的qfi标识。可以存在与相同qos流相关的不止一个qos规则。对于每个pdu会话建立，都需要向ue发送默认qos规则，并且所述规则与qos流相关。在pdu会话中，应有且仅有一个默认qos规则。与默认qos规则相关联的qos流有时称为默认qos流。另一方面，在eps中，每个pdn连接由pdn连接id识别并且包括多个eps承载。

当添加qos流时，网络向ue提供qos流描述ie，其包括qos流描述的列表。每个qos流描述包括qfi、qos流操作代码、多个qos流参数以及qos流参数列表。参数列表中包括的每个参数都包含标识相应参数的参数标识符。参数标识符之一可以是ebi，ebi用于标识映射到qos流或者与qos流相关的eps承载。当进行从5gs到eps的系统间改变时，pdu会话转换为pdn连接，并且qos流映射到对应eps承载。类似地，当进行从eps到5gs的系统间改变时，pdu会话转换为pdn连接，并且eps承载映射到对应qos流。

如3gpp中提出的，ims是通过ip网络向ue提供ip多媒体服务的接入网。sip用于ims信令。当建立具有用于sip信令的qos流的5gspdu会话时，ue可以通过在pdusessionestablishmentrequest消息的epcoie中设置imcn子系统信令标记向网络指示所述请求是针对sip信令的。在5gs中，需要在5gsm消息中包括imcn子系统信令标记“imcnsubsystemsinglingflag”用于1)ue向网络指示为imcn子系统信令建立pdu会话，以及2)网络向ue指示哪个qos流用于imcn子系统信令。然而，考虑5gs中引入的新功能，在单个5gsm消息中可以包括不同qos流上的多个qos流描述操作。当发生eps和5gs之间的系统间改变时，eps承载可与多个qos流相关联。因此，在eps和5gs之间的系统间改变后，ue可能无法确定哪个qos流或哪个eps承载用于imcn子系统信令。

因此，提出了一种当eps和5gs之间进行系统间改变时通过eps承载或qos流支持ims信令的方法。当发生从5gs到eps的系统间改变时，从用于5gs中的ims信令的qos流映射的eps承载是eps中ims信令的eps承载。当发生从eps到5gs的系统间改变时，不管eps中哪个eps承载用于ims信令，与默认qos规则相关联的qos流是5gs中ims信令的qos流。在图1的示例中，ue101在5g系统中建立pdu会话#1。pdu会话#1包括两个qos流，qos流#1和qos流#2。qos流#1是默认qos流并且映射到ebi＝1的eps承载。qos流#2也映射到ebi＝2的eps承载。qos流#1用于5gs中的ims信令。当发生到eps的系统间改变时，pdu会话#1转换为具有ebi＝1的默认eps承载的pdn连接#1，qos流#1和qos流#2都映射到默认eps承载。ebi＝1的默认eps承载用于eps的ims信令。当发生从eps到5gs的系统间改变时，与默认qos规则相关联的qos流#1用于5gs中的ims信令。

图2描述了根据本发明的实施方式的无线装置(例如，ue201和网络实体211)的简化框图。网络实体211可以是基站或amf/smf。网络实体211具有天线215，其发送和接收无线电信号。rf收发器模块214与天线耦合，从天线215接收rf信号，将它们转换为基带信号，并发送到处理器213。rf收发器214还转换从处理器213接收的基带信号，将它们转换为rf信号，并发送到天线215。处理器213处理接收到的基带信号并调用不同的功能模块以执行基站211中的功能。存储器212存储程序指令和数据220以控制基站211的操作。在图2的示例中，网络实体211还包括协议栈280和一组控制功能模块和电路290。pdu会话和pdn连接处理电路231处理pdu/pdn建立和修改过程。ims管理电路232为ue处理ims注册和信令。系统间电路233处理切换和系统间改变功能。配置和控制电路234提供不同参数以配置和控制ue相关功能，包括移动管理和pdu会话管理。

类似地，ue201具有存储器202、处理器203和rf收发器模块204。rf收发器204与天线205耦合，从天线205接收rf信号，将它们转换为基带信号，并发送到处理器203。rf收发器204还转换从处理器203接收的基带信号，将它们转换为rf信号，并发送到天线205。处理器203处理接收到的基带信号并调用不同的功能模块和电路以执行ue201中的功能。存储器202存储程序指令和数据210以由处理器控制ue201的操作。合适的处理器包括，例如，特殊目的处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、多个微处理器、与dsp核相关的一个或更多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可程序设计门阵列(fileprogrammablegatearray，fpga)电路以及其他类型集成电路(integratedcircuit，ic)和/或状态机。可以使用与软件相关联的处理器来实现和配置ue201的特征。

ue201还包括一组执行ue201功能任务的功能模块和控制电路。协议栈260包括与连接到接入网的amf/smf/mme实体进行通信的nas层、用于更高层配置和控制的rrc层、pdcp/rlc层、mac层和phy层。系统模块和电路270可以由硬件、固件、软件及其任何组合来实现和配置。当处理器通过存储器中的程序指令执行功能模块和电路时，他们相互配合，使ue201能够执行网络中的实施方案和功能任务及特征。在一个示例中，系统模块和电路270包括执行与网络的pdu会话和pdn连接建立和修改过程的pdu会话和pdn连接处理电路221、处理ims注册和sip信令的ims管理电路222、处理切换和系统间改变功能的系统间处理电路223以及处理配置和控制参数以进行移动管理和和会话管理的配置和控制电路224。

图3描述了从5gs到eps的系统间改变后eps中支持ims信令的第一实施方式。在图3的实施方式中，首先在5gs中建立或者从eps中传送pdu会话1(psi＝1)。pdu会话包括三个qos流。每个qos流描述包括qfi、qos流操作代码、多个qos流参数以及qos流参数列表。参数列表中包括的每个参数都包含标识参数的参数标识符。参数标识符之一可以是ebi，ebi用于标识映射到qos流或者与qos流相关的eps承载。在此示例中，qos流1和qos流2与ebi＝1的eps承载相关联，qos流3与ebi＝2的eps承载相关联。qos流1是包括默认qos规则的qos流。pdu会话1的5gsm参数可由5gcn提供和修改。当ue执行从5gs到eps的系统间改变时，pdu会话1转换为对应pdn连接1。pdu会话1的5gsm参数映射到pdn连接1。因此，pdn连接1具有两个eps承载，ebi＝1的eps承载是默认eps承载并且与qos流1和流2相关联，ebi＝2的eps承载是专用eps承载并且与qos流3相关联。

对于ims服务，ue需要使用sip信令注册到ims服务器。当建立具有用于sip信令的qos流的5gspdu会话时，ue可以通过在pdusessionestablishmentrequest消息的epcoie中设置imcn子系统信令标记向网络指示所述请求是针对sip信令的。在5gs中，需要在5gsm消息中包括imcn子系统信令标记“imcnsubsystemsinglingflag”用于1)ue向网络指示为imcn子系统信令建立pdu会话，以及2)网络向ue指示哪个qos流用于imcn子系统信令。默认qos规则的qos流用于imcn子系统信令。

当发生5gs到eps的系统间改变时，eps承载可与多个qos流相关联。因此，在系统间改变之后，ue可能无法确定哪个eps承载用于imcn子系统信令。在图3的示例中，pdu会话1的qos流1用于ims信令。由于qos流1与ebi＝1的默认eps承载相关联，默认eps承载用于eps中的ims信令。请注意ebi＝1的eps承载与多个qos流(例如，qos流1和qos流2)相关联，只要这些qos流之一用于5gs中的ims信令，相应eps承载则用于eps中的ims信令。此外，网络可以修改不同qos流(例如，qos流3)用于ims信令。在此情况下，由于ebi＝2的eps承载映射到qos流3，ebi＝2的eps承载在系统间改变后用于eps中的ims信令。

图4描述了从eps到5gs的系统间改变后5gs中支持ims信令的第二实施方式。在图4的实施方式中，首先在eps中建立或者从5gs中传送pdn连接1。pdn连接1包括ebi＝1的默认eps以及ebi＝2的专用eps。为与5gs交互，默认eps承载与对应pdu会话的qos流1和qos流2相关联，专用eps承载与qos流3相关联。pdn连接的eps承载上下文和5gsm参数可由epc提供和修改。在一个示例中，可以通过承载修改过程在pcoie中设置imcn子系统信令标志，将ebi＝2的专用eps承载用于ims信令。

当发生从eps到5gs的系统间改变时，eps承载与多个qos流相关联。因此，ue无法确定在系统间改变后哪个qos流用于imcn子系统信令。在图4的示例中，eps承载1映射到qos流1和qos流2，eps承载2映射到qos流3。由于ebi＝2的eps用于eps中的ims信令，qos流3有可能用于5gs中的ims信令。然而，为了避免eps承载与多个qos流相关联时的潜在混乱，不论对应eps承载关联如何，最好始终将默认qos流用于5gs的ims信令。

图5描述了从5gs和eps之间系统间改变后支持ims信令的5gs/eps中ue和网络实体之间的序列流。步骤511中，ue501在5gs502中建立pdu会话。在pdu会话建立过程期间，添加一个或更多个qos流描述。ue501可以在pco/epcoie中设置imcn子系统信令标记。当已建立pdu会话时，默认qos规则的qos流用于ims信令。在步骤512中，ue501使用所述qos流执行ims注册并从ims服务器504接收ims服务。在步骤513中，ue501执行从5gs到eps的系统间改变。在步骤521中，5gs中的pdu会话转换为eps503中的pdn连接，承载5gsm参数。用于ims信令的qos流映射到相关eps承载，所述eps承载用于步骤522中的ims注册和信令。在步骤523中，ue501执行另一个系统间转换，从eps返回到5gs。在步骤531中，pdn连接转换回5gs中的对应pdu会话。不论哪个eps承载用于eps中的ims信令，包括默认qos规则的qos流用于5gs中的ims信令。在步骤532中，ue501使用默认qos规则的qos流执行ims注册并从ims服务器504接收ims服务。

图6是根据本发明新颖方面的从eps到5gs的系统间改变后支持ims信令的方法流程图。在步骤601中，ue在5gs中保持pdu会话。pdu会话配置有一个或更多个qos流，并且从所述一个或更多个qos流中选择qos流用于ims信令。在步骤602中，ue执行从5gs到eps的系统间改变。所述一个或更多个qos流映射到与pdu会话对应的pdn连接的eps承载。在步骤603中，ue确定映射到用于ims信令的qos流的eps承载。在步骤604中，ue通过eps中已确定的eps承载发送和接收ims信令。

图7是根据本发明新颖方面的从5gs到eps的系统间改变后支持ims信令的方法流程图。在步骤701中，ue在eps中保持pdn连接。pdn连接配置有一个或更多个eps承载，并且从所述一个或更多个eps承载中选择用于ims信令的eps承载。在步骤702中，ue执行从eps到5gs的系统间改变。每个eps承载映射到与pdn连接对应的pdu会话的一个或更多个qos流。在步骤703中，ue确定包括默认qos规则的qos流，所述qos流用于5gs中pdu会话的ims信令。步骤704中，ue通过5gs中已确定的qos流发送和接收ims信令。

尽管已经结合用于指导目的的某些特定实施方式描述了本发明，但本发明不限于此。因此，在不背离权利要求中阐述的本发明的范围的情况下，可以实现对所述实施方式的各种特征的各种修改、改编和组合。