终端的本地交换方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种终端的本地交换方法及系统。
【背景技术】
[0002]随着无线多媒体业务的发展，人们对高数据速率和用户体验的需求日益增长，从而对传统蜂窝网络的系统容量和覆盖提出了较高要求。而且，社交网络、近距离数据共享、本地广告等应用的流行使得人们对了解附近感兴趣的人或事物并与之通信的PS(Proximity Services,邻近服务)的需求逐渐增加。传统的以基站为中心的蜂窝网络在高数据速率以及邻近服务的支持方面存在明显的局限性，在这种需求背景下，代表未来通信技术发展新方向的D2D (Device-to-Device,设备到设备)技术应运而生。D2D技术的应用，可以减轻蜂窝网络的负担、减少用户设备的电池功耗、提高数据速率，并改善网络基础设施的鲁棒性，很好地满足上述高数据速率业务和邻近服务的要求。本地交换技术属于D2D技术的一个分支，本地交换技术是指两个终端进行通信时，用户数据不需要走完整的核心网流程，而是由基站直接对用户数据进行转发。进行本地交换的两个终端可以在同一个基站的覆盖范围下，由该基站进行数据转发，也可以分别在两个相邻的基站覆盖范围下，由这两个基站联合进行数据转发。
[0003]LTE (Long Term Evolut1n,长期演进)技术目前不支持本地交换,在同一基站覆盖范围下，或相邻基站覆盖范围下，点对点数据交换需通过SGW (Serving Gateway,服务网关)和PGW (Packet Data Network Gateway,分组数据网关)的转发处理。这种数据交换方法增加了 SGW和PGW网关和传输网络的负荷，此外，由于数据传输的路径长，数据在基站需要经过复杂的处理，用户数据传输的时延大，传输的速度受到影响。
[0004]针对相关技术中通过LTE技术进行数据转发的方式会增加核心网的网络设备的负荷、用户数据的传输时延的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种终端的本地交换方法及系统，以至少解决相关技术中通过LTE技术进行数据转发的方式会增加核心网的网络设备的负荷、用户数据的传输时延的问题。
[0006]根据本发明的一个方面，提供了一种终端的本地交换方法，包括:演进型基站eNB协同第一终端和第二终端建立本地承载，其中，本地承载是指本地交换过程中需要使用的专用于设备到设备D2D的承载；eNB通过本地承载转发第一终端和第二终端之间的业务数据以实现本地交换。
[0007]优选地，演进型基站eNB协同第一终端和第二终端建立本地承载，包括:在分组数据网关PGW发起本地承载建立流程后，eNB分别向第一终端和第二终端发起第一无线资源控制RRC连接重配流程、第二无线资源控制RRC连接重配流程；在第一 RRC连接重配和第二RRC连接重配均成功的情况下，eNB确定本地承载的建立已经完成，否则，根据第一终端和/或第二终端反馈的建立失败消息，重新向第一终端和/或第二终端发起RRC连接重配流程，直至完成本地承载的建立。
[0008]优选地，分组数据网关PGW发起本地承载建立流程，包括:PGW接收到第一终端发送的本地承载建立请求消息后，为第一终端生成第一传输流模板TFT，并在第一 TFT中增加本地交换的地址类型和第二终端的IP地址，其中，本地承载建立请求消息包括:第一终端的IP地址和第二终端的IP地址；PGW根据第二终端的IP地址为第二终端生成第二 TFT，并在第二 TFT中增加本地交换的地址类型和第一终端的IP地址；PGW生成第一本地承载建立消息，其中，第一本地承载建立消息是从PGW到移动管理实体MME的消息，本地承载建立消息包括:第一终端的IP地址、由第一 TFT和第二 TFT组成的本地交换TFT对，以及服务质量QoS参数；PGW通过服务网关SGW将第一本地承载建立消息发送给MME，由MME根据第一本地承载建立消息生成第二本地承载建立消息，其中，第二本地承载建立消息是从MME到eNB的消息，第二本地承载建立消息包括:第一终端的第一 UE ID、第二终端的第二 UE ID、第一终端的第一 E-RAB ID、第二终端的第二 E-RAB ID，以及QoS参数。
[0009]优选地，eNB分别向第一终端和第二终端发起第一无线资源控制RRC连接重配流程、第二无线资源控制RRC连接重配流程，包括:
[0010]eNB向第一终端发起第一无线资源控制RRC连接重配流程，包括:eNB根据第一E-RAB ID生成第一终端到eNB的第一数据无线承载DRB，并生成对应于第一 DRB的第一 DRBID、第一逻辑信道，以及第一 LC ID，其中，第一 LC ID的保留值用于在进行本地交换的过程中标识第一逻辑信道；eNB生成对应于第一终端的第一 RRC连接重配消息，其中，第一 RRC连接重配消息包括:第一DRB ID、第一LC ID以及对应于第一终端的第一NAS消息，第一NAS消息携带有第一 TFT ；eNB向第一终端发送第一 RRC连接重配消息，发起第一 RRC连接重配流程；
[0011]eNB向第二终端发起第二无线资源控制RRC连接重配流程，包括:eNB根据第二E-RAB ID生成第二终端到eNB的第二数据无线承载DRB，并生成对应于第二 DRB的第二 DRBID、第二逻辑信道，以及第二 LC ID，其中，第二 LC ID的保留值用于在进行本地交换的过程中标识第二逻辑信道；eNB生成对应于第二终端的第二 RRC连接重配消息，其中，第二 RRC连接重配消息包括:第二 DRB ID、第二 LC ID,以及对应于第二终端的第二 NAS消息，第二NAS消息携带有第二 TFT ；eNB向第二终端发送第二 RRC连接重配消息，发起第二 RRC连接重配流程；
[0012]其中，第一 DRB和第二 DRB存在固定的绑定关系，第一 DRB ID和第二 DRB ID存在固定的绑定关系，第一 DRB ID和第二 DRB ID组成DRB ID对。
[0013]优选地，在eNB分别向第一终端和第二终端发起第一无线资源控制RRC连接重配流程、第二无线资源控制RRC连接重配流程之后，包括:第一终端将第一 TFT绑定到第一DRB,并执行第一 RRC连接重配的其他操作；第二终端将第二 TFT绑定到第二 DRB，并执行第二 RRC连接重配的其他操作。
[0014]优选地，在第一 RRC连接重配和第二 RRC连接重配均成功的情况下，包括:第一终端向eNB发送第一 RRC连接重配完成消息；第二终端向eNB发送第二 RRC连接重配完成消肩、O
[0015]优选地，在eNB接收到第一 RRC连接重配完成消息和第二 RRC连接重配完成消息的情况下，包括:eNB向第一终端发送第一 RRC配置结束消息，向第二终端发送第二 RRC配置结束消息。
[0016]优选地，eNB通过本地承载转发第一终端和第二终端之间的业务数据以实现本地交换，包括:在接收第一终端发送的调用请求SR信令后，eNB向第一终端发送UL grant信令，其中，UL grant信令中携带第一终端发送业务数据时使用的上行资源；eNB通过空口接收来自第一终端的业务数据，并对业务数据进行PHY层、MAC层及RLC层的处理，使业务数据到达HXP层；eNB为第二终端分配用于在接收业务数据时使用的缓存；eNB通过缓存将业务数据发送给第二终端。
[0017]优选地，eNB通过缓存将业务数据发送给第二终端，采用以下方式之一:
[0018]方式一，eNB业务数据置于TOCP层后，通过缓存将发送给第二终端；
[0019]方式二，eNB业务数据置于TOCP层之上后，通过缓存将发送给第二终端；
[0020]其中，采用方式一进行数据发送时，对业务数据进行加密处理，包括:当第一终端到eNB的第一数据无线承载DRB的上行数据包计数值达到第一计数阈值时，eNB向第一终端发送第一 Countercheck消息以使第一终端按照LTE流程对业务数据进行计数检查；当第二终端到eNB的第二数据无线承载DRB的下行数据包计数值达到第二技术阈值时，eNB向第二终端发送第二 countercheck消息以使第二终端按照LTE流程对业务数据进行计数检查。
[0021]优选地，在演进型基站eNB协同第一终端和第二终端建立本地承载之前，该方法还包括:eNB或分组数据网关PGW判断是否能够进行本地交换。
[0022]优选地，eNB判断是否能够进行本地交换，包括:在第一终端进行附着的过程中，eNB接收移动管理实体MME发送的第一终端的IP地址，并保存第一终端的IP地址；在第二终端进行附着的过程中，eNB接收MME发送的第二终端的IP地址，并保存第二终端的IP地址；当接收到第一终端发送的携带有第二终端的IP地址的本地交换请求消息时，eNB判断本地是否已经保存了第二终端的IP地址，在判断结果为是的情况下，确定第一终端和第二终端能够进行本地交换；在判断结果为否的情况下，eNB向相邻eNB查询相邻eNB是否已经保存了第二终端的IP地址，如果查询结果为是，确定第一终端和第二终端能够进行本地交换，如果查询结果为否，确定第一终端和第二终端不能进行本地交换。
[0023]优选地，在确定第一终端和第二终端能够进行本地交换的情况下，包括:eNB向第一终端发送本地交换请求响应消息,其中，本地交换请求响应消息用于指示第一终端能够与第二终端进行本地交换，并启动本地承载的建立流程。
[0024]优选地，PGff判断是否能够进行本地交换，包括:在第一终端成功和第二终端附着成功后，PGff建立与第一终端和第二终端之间的LTE承载；PGW接收第一终端发送的业务数据，其中，业务数据中包括:第一终端的IP地址和第二终端的IP地址；PGW根据第一终端的IP地址和第二终端的IP地址，判断第一终端和第二终端是否均位于eNB下且eNB支持本地交换功能，或者第一终端和第二终端是否分别位于eNB和相邻eNB下且eNB和相邻eNB均支持本地交换功能，如果判断结果为是，确定第一终端和第二终端能够进行本地交换，如果判断结果为否，确定第一终端和第二终端不能进行本地交换。
[0025]根据本发明的另一方面，提供了一种终端的本地交换系统，包括:演进型基站eNB、第一终端、第二终端、分组数据网关PGW、服务网关SGW以及移动管理实体MME，其中，eNB包括:建立模块，用于协同第一终端和第二终端建立本地承载，其中，本地承载是指本地交换过程中需要使用的专用于设备到设备D2D的承载；转发模块，用于通过本地承载转发第一终端和第二终端之间的业务数据以实现本地交换。
[0026]优选地，建立模块包括:发起模块，用于在PGW发起本地承载建立流程后，分别向第一终端和第二终端发起第一无线资源控制RRC连接重配流程、第二无线资源控制RRC连接重配流程；处理模块，用于在第一 RRC连接重配和第二 RRC连接重配均成功的情况下，确定本地承载的建立已经完成，否则，根据第一终端和/或第二终端反馈的建立失败消息，重新向第一终端和/或第二终端发起RRC连接重配流程，直至完成本地承载的建立。
[0027]优选地，PGW用于发起本地承载建立流程，PGff包括:第一接收模块，用于接收第一终端发送的本地承载建立请求消息；第一生成模块，用于为第一终端生成第一传输流模板TFT，并在第一 TFT中增加本地交换的地址类型和第二终端的IP地址，其中，本地承载建立请求消息包括:第一终端的IP地址和第二终端的IP地址；第二生成模块，用于根据第二终端的IP地址为第二终端生成第二 TFT，并在第二 TFT中增加本地交换的地址类型和第一终端的IP地址；第三生成模块，用于生成第一本地承载建立消息，其中，第一本地承载建立消息是从PGW到MME的消息，本地承载建立消息包括:第一终端的IP地址、由第一 TFT和第二TFT组成的本地交换TFT对，以及服务质量QoS参数；第一发送模块，用于通过SGW将第一本地承载建立消息发送给MME以使MME根据第一本地承载建立消息生成第二本地承载建立消息，其中，第二本地承载建立消息是从MME到eNB的消息，第二本地承载建立消息包括:第一终端的第一 UE ID、第二终端的第二 UE ID、第一终端的第一 E-RAB ID、第二终端的第二E-RAB ID，以及QoS参数。
[0028]优选地，发起模块包括:第一生成单元，用于根据第一 E-RAB ID生成第一终端到eNB的第一数据无线承载DRB，并生成对应于第一 DRB的第一 DRB ID、第一逻辑信道，以及第一 LC ID，其中，第一 LC ID的保留值用于在进行本地交换的过程中标识第一逻辑信道；第二生成单元，用于生成对应于第一终端的第一 RRC连接重配消息，其中，第一 RRC连接重配消息包括:第一 DRB ID、第一 LC ID以及对应于第一终端的第一 NAS消息,第一 NAS消息携带有第一 TFT;第一发送单元，用于向第一终端发送第一 RRC连接重配消息，发起第一 RRC连接重配流程；第三生成单元，用于根据第二 E-RAB ID生成第二终端到eNB的第二数据无线承载DRB，并生成对应于第二 DRB的第二 DRB ID、第二逻辑信道，以及第二 LC ID，其中，第二 LC ID的保留值用于在进行本地交换的过程中标识第二逻辑信道；第四生成单元，用于生成对应于第二终端的第二 RRC连接重配消息，其中，第二 RRC连接重配消息包括:第二DRB ID、第二 LC ID,以及对应于第二终端的第二 NAS消息，第二 NAS消息携带有第二 TFT ；第二发送单元，用于向第二终端发送第二 RRC连接重配消息，发起第二 RRC连接重配流程；其中，第一 DRB和第二 DRB存在固定的绑定关系，第一 DRB ID和第二 DRB ID存在固定的绑定关系，第一 DRB ID和第二 DRB ID组成DRB ID对。
[0029]优选地，第一终端包括:第一绑定模块，用于在发起模块向第一终端发起第一 RRC连接重配流程之后，将第一 TFT绑定到第一 DRB，并执行第一 RRC连接重配的其他操作；第二终端包括:第二绑定模块，用于在发起模块向第二终端发起第二 RRC连接重配流程之后，将第二 TFT绑定到第二 DRB，并执行第二 RRC连接重配的其他操作。
[0030]优选地，第一终端还包括:第二发送模块，用于在第一 RRC连接重配成功的情况下，向eNB发送第一 RRC连接重配完成消息；第二终端还包括:第三发送模块，用于在第二RRC连接重配成功的情况下，向eNB发送第二 RRC连接重配完成消息。
[0031]优选地，建立模块还包括:第四发送模块，用于在接收到第一 RRC连接重配完成消息和第二 RRC连接重配完成消息的情况下，向第一终端发送第一 RRC配置结束消息，向第二终端发送第二 RRC配置结束消息。
[0032]优选地，转发模块包括:第二接收模块，用于接收第一终端发送的调用请求SR信令；第五发送模块，用于向第一终端发送UL grant信令，其中，UL grant信令中携带第一终端发送业务数据时使用的上行资源；第三接收模块，用于通过空口接收来自第一终端的业务数据，并对业务数据进行PHY层、MAC层及RLC层的处理，使业务数据到达TOCP层；分配模块，用于为第二终端分配用于在接收业务数据时使用的缓存；第六发送模块，用于通过缓存将业务数据发送给第二终端。
[0033]优选地，第六发送模块通过缓存将业务数据