专利名称：通过非3gpp技术接入3gpp演进网络的系统和方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，具体涉及一种通过非第三代合作组织(3GPP)技术接入3GPP演进网络的系统和方法。
背景技术：
随着通信技术的发展，3GPP正在尝试研究一种演进网络，以应用于未来通信。通常，可以将3GPP研究的所述演进网络称为3GPP演进网络；该3GPP演进网络主要由演进无线接入网(Evolved RAN)和演进分组核心网(Evolved Packet Core，EPC)组成。
参见图1，图1为现有技术的3GPP演进网络架构图。图1中，EPC中包括相连的移动性管理实体(MME)/用户面实体(UPE)和不同接入系统间锚点(Inter Access System Anchor，Inter AS Anchor)；MME/UPE与EvolvedRAN相连，Inter AS Anchor与外部网络、非3GPP网际协议接入网(non 3GPPIP Access Network)、3GPP网际协议接入网(3GPP IP Access Network)相连，该3GPP IP Access Network可以是无线局域网3GPP网际协议接入网(WLAN 3GPP IP Access Network)等；MME/UPE和Inter AS Anchor还与通用分组无线服务核心网(GPRS Core)相连。所述GPRS Core中包含有2.5G的通信实体，还包含有3G的GPRS业务支持节点(SGSN)、GPRS网关支持节点(GGSN)等通信实体。
再有，GPRS Core还可与全球移动通信系统/增强型全球移动通信系统数据传输速率无线接入网(GSM/EDGE RAN，GERAN)相连，也可以与通用地面无线接入网(UTRAN)等接入网相连；另外，归属用户服务器(HSS)与EPC相连，策略及计费规则功能(PCRF)实体分别与EPC和外部网络相连。
由于针对上述3GPP演进网络架构的通信协议还处于制定阶段，所以目前的通信协议中只是进行了如下的原则性描述用户终端(UE)可以通过非3GPP技术接入3GPP演进网络的EPC；但通信协议中尚未明确规定应如何使UE通过非3GPP技术接入3GPP演进网络。可见，目前尚缺少使UE通过非3GPP技术接入3GPP演进网络的实现方法，因此UE目前还不能顺利地通过非3GPP技术接入3GPP演进网络。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种通过非3GPP技术接入3GPP演进网络的系统，使UE能通过非3GPP技术接入3GPP演进网络。
本发明的另一目的在于提供一种通过非3GPP技术接入3GPP演进网络的方法，使UE能通过非3GPP技术接入3GPP演进网络。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的本发明公开了一种通过非3GPP技术接入3GPP演进网络的系统，其特征在于，该系统包括相连的非3GPP锚点(non 3GPP Anchor)和Inter AS Anchor；其中，non 3GPP Anchor，用于为通过非3GPP技术接入的UE建立支持接入的传输隧道；Inter AS Anchor，与外部网络相连，用于在自身与non 3GPP Anchor之间建立支持UE与外部网络通信的传输隧道。
所述non 3GPP Anchor进一步用于在建立所述传输隧道之前对UE进行身份鉴权、业务授权操作。
non 3GPP Anchor，进一步用于记录通过非3GPP技术接入的UE当前所在的接入网络信息；Inter AS Anchor，进一步用于跟踪并记录UE当前采用的接入方式和/或对UE执行与策略和计费相关的操作。
UE接入时应用的所述非3GPP技术是由与non 3GPP Anchor相连的non3GPP IP Access Network所支持的。
non 3GPP Anchor进一步与MME/UPE相连，和/或与GPRS Core相连；Inter AS Anchor进一步与GPRS Core和/或HSS相连。
non 3GPP Anchor建立的所述传输隧道是自身与UE之间的IP安全(Ipsec)隧道；Inter AS Anchor建立的所述传输隧道是GPRS隧道协议(GTP)隧道。
本发明还公开了一种通过非3GPP技术接入3GPP演进网络的方法，应用于由相连的non 3GPP Anchor、Inter AS Anchor所组成的演进分组核心网中；该方法包括以下步骤A.non 3GPP Anchor为通过非3GPP技术接入的UE建立支持接入的传输隧道；在Inter AS Anchor与non 3GPP Anchor之间建立支持UE与Inter AS Anchor所连接的外部网络通信的传输隧道；B.Inter AS Anchor为UE分配用于访问外部网络的IP地址。
步骤A是由所述UE通过非3GPP技术发来的业务请求所触发的。
步骤A中，non 3GPP Anchor建立所述传输隧道的过程为non 3GPP Anchor通过与non 3GPP IP Access Network的通信交互，建立non3GPP Anchor与UE之间的IPsec隧道；并将建立的该IPsec隧道作为UE与non3GPP Anchor进行后续数据传输时的传输隧道。
步骤A中，所述建立支持UE与Inter AS Anchor所连接的外部网络通信的传输隧道的过程为non 3GPP Anchor通过与Inter AS Anchor的通信交互，建立non 3GPP Anchor与Inter AS Anchor之间的GTP隧道；并将建立的该GTP隧道作为UE与外部网络进行后续数据传输时的传输隧道。
步骤A中，non 3GPP Anchor建立所述传输隧道的过程为non 3GPP Anchor通过与non 3GPP IP Access Network的通信交互，建立non3GPP Anchor与UE之间的IPsec隧道；并将建立的该IPsec隧道作为UE与non3GPP Anchor进行后续数据传输时的传输隧道；
所述建立支持UE与Inter AS Anchor所连接的外部网络通信的传输隧道的过程为non 3GPP Anchor通过与Inter AS Anchor的通信交互，建立non 3GPP Anchor与Inter AS Anchor之间的GTP隧道；并将建立的该GTP隧道作为UE与外部网络进行后续数据传输时的传输隧道。
步骤B中，分配所述IP地址的过程为non 3GPP Anchor向Inter AS Anchor发送针对UE的接入请求；Inter ASAnchor收到来自non 3GPP Anchor的接入请求时，为UE分配用于访问外部网络的IP地址，并将分配的IP地址发送给UE。
步骤A之前，由non 3GPP Anchor进一步对UE进行身份鉴权、业务授权操作。
与现有技术相比，本发明所提供的通过非3GPP技术接入3GPP演进网络的系统和方法，均可由非3GPP锚点为通过非3GPP技术接入的UE建立支持接入的传输隧道，并在Inter AS Anchor与非3GPP锚点之间建立支持UE与Inter AS Anchor所连接的外部网络通信的传输隧道；还由Inter ASAnchor为UE分配用于访问外部网络的IP地址。
可见，本发明所提供的系统和方法均保证UE能通过非3GPP技术顺利接入3GPP演进网络。
图1为现有技术的3GPP演进网络架构图；图2为本发明一较佳实施例的3GPP演进网络架构图；图3为基于图2所示的架构通过非3GPP技术接入3GPP演进网络的流程图；图4为本发明一较佳实施例的漫游时通过非3GPP技术接入3GPP演进网络的状态示意图；图5为本发明另一较佳实施例的漫游时通过非3GPP技术接入3GPP演进网络的状态示意图。
具体实施例方式
下面结合附图及具体实施例对本发明详细说明。
本发明所提供的通过非3GPP技术接入3GPP演进网络的系统和方法，均可由非3GPP锚点为通过非3GPP技术接入的UE建立支持接入的传输隧道，并在Inter AS Anchor与非3GPP锚点之间建立支持UE与Inter AS Anchor所连接的外部网络通信的传输隧道；还由Inter AS Anchor为UE分配用于访问外部网络的IP地址。
参见图2，图2为本发明一较佳实施例的3GPP演进网络架构图。图2中，EPC中包括两两相连的MME/UPE、Inter AS Anchor和non 3GPP Anchor；MME/UPE与Evolved RAN相连，Inter AS Anchor与外部网络相连，non 3GPPAnchor与non 3GPP IP Access Network、3GPP IP Access Network相连，该3GPP IP Access Network可以是WLAN 3GPP IP Access Network等。显然，UE接入EPC时所应用的非3GPP技术和3GPP技术是由non 3GPP IP AccessNetwork、3GPP IP Access Network所分别支持的。
并且，MME/UPE、Inter AS Anchor和non 3GPP Anchor还像图1中那样与GPRS Core相连，如MME/UPE、Inter AS Anchor和non 3GPP Anchor均与SGSN相连。再有，SGSN及其相连的GGSN还与GERAN相连，也可以与UTRAN等接入网相连；另外，HSS与EPC相连，PCRF实体分别与EPC和外部网络相连。
具体而言，Inter AS Anchor与SGSN、MME/UPE、non 3GPP Anchor相连的接口可以是S5接口，Inter AS Anchor与外部网络相连的接口可以是Gi接口；MME/UPE与SGSN、non 3GPP Anchor相连的接口可以是GTP接口，non 3GPP Anchor与SGSN相连的接口也可以是GTP接口；MME/UPE与Evolved RAN相连的接口可以是S1接口；non 3GPP Anchor与non 3GPP IPAccess Network、WLAN 3GPP IP Access Network这样的3GPP IP AccessNetwork相连的接口可以是S2接口；SGSN与GGSN相连的接口可以是Gn接口，SGSN、GGSN与GERAN、UTRAN相连的接口可以是Gb接口；HSS与EPC相连的接口可以是S6接口，PCRF实体与EPC相连的接口可以是S7接口，PCRF实体与外部网络相连的接口可以是Rx+接口。
从功能上讲，non 3GPP Anchor负责记录通过3GPP和非3GPP技术所接入的UE当前所在的接入网络信息，如当UE通过WLAN 3GPP IP AccessNetwork接入non 3GPP Anchor时，non 3GPP Anchor通过与UE之间的通信交互记录UE当前所在的接入网信息等。non 3GPP Anchor还具有鉴权、授权和统计服务器/代理(AAA Server/Proxy)的功能，能够对通过非3GPP技术接入的UE进行接入认证和业务授权等，如对UE进行目前常见的IP多媒体子系统(IMS)业务授权。通常，UE和non 3GPP Anchor之间的通信是基于IKEv2移动性和多归属(MOBIKE)协议的。
Inter AS Anchor，负责跟踪并记录UE当前采用的接入方式，如GPRS接入或非3GPP接入等；Inter AS Anchor还能为UE分配用于访问基于3GPP分组域业务的IP地址。再有，Inter AS Anchor还具有策略和计费实施功能(PCEF)，可执行与3G中相类似的策略和计费操作。在具体应用中，InterAS Anchor可以采用GTP协议与相连的各接入系统通信。
在实际应用中，当UE要通过非3GPP技术接入EPC时，UE会通过non3GPP IP Access Network向non 3GPP Anchor发送业务请求，该业务请求会基于目前所应用的DNS解析过程等寻址方式被成功传送给non 3GPPAnchor。
non 3GPP Anchor收到来自UE的业务请求时确认UE要接入EPC，进而对UE进行身份鉴权、业务授权操作。具体而言，non 3GPP Anchor可以实现自身所具有的AAA Server/Proxy功能，应用现有技术通过与UE的通信交互完成对UE的身份鉴权、业务授权操作。
再有，non 3GPP Anchor也可以以发送鉴权请求等方式请求HSS或AAAServer/Proxy对UE进行身份鉴权、业务授权，HSS或AAA Server/Proxy收到non 3GPP Anchor的鉴权请求时就应用现有技术通过与UE的通信交互完成对UE的身份鉴权、业务授权操作。当然，完成对UE的身份鉴权、业务授权操作时，HSS或AAA Server/Proxy会将鉴权成功或失败的鉴权结果以发送消息等方式通知给non 3GPP Anchor。
当成功完成对UE的身份鉴权、业务授权操作后，non 3GPP Anchor建立支持UE接入的传输隧道；还要在Inter AS Anchor与non 3GPP Anchor之间建立支持UE与外部网络通信的传输隧道。
具体而言，non 3GPP Anchor建立支持UE接入的所述传输隧道的过程通常为non 3GPP Anchor应用现有技术通过与non 3GPP IP Access Network的通信交互，建立目前比较常用的IPsec隧道；并将建立的该IPsec隧道作为UE与non 3GPP Anchor进行后续数据传输时的传输隧道。实际应用中，non 3GPP Anchor可以在所述IPsec隧道建立完成后向UE发送隧道建立成功消息，通知UE所述IPsec隧道已经成功建立。
在Inter AS Anchor与non 3GPP Anchor之间建立支持UE与外部网络通信的传输隧道的方法通常为non 3GPP Anchor应用现有技术通过与Inter ASAnchor的通信交互，建立目前比较常用的GTP隧道；并将建立的该GTP隧道作为UE与外部网络进行后续数据传输时的传输隧道。
除了要建立上述的传输隧道以外，还要由Inter AS Anchor为UE分配用于访问外部网络的IP地址。
分配所述IP地址的具体过程通常为non 3GPP Anchor向Inter ASAnchor发送针对UE的分组数据协议(PDP)上下文激活请求等接入请求；Inter AS Anchor收到来自non 3GPP Anchor的所述接入请求时，为UE分配用于访问外部网络的IP地址，并将分配的IP地址发送给UE。
Inter AS Anchor将IP地址发送给UE的过程通常为Inter AS Anchor将为UE分配的IP地址携带于PDP上下文激活响应消息中发送给non 3GPPAnchor，再由non 3GPP Anchor将该PDP上下文激活响应消息中所包含的所述IP地址发送给UE。具体而言，non 3GPP Anchor可以将所述IP地址携带于所述隧道建立成功消息中发送给UE。
至此，UE就可以通过non 3GPP anchor、Inter AS anchor与外部网络正常进行后续的数据通信了。
由以上所述可见，当成功建立了UE与non 3GPP anchor、Inter ASanchor、外部网络之间的传输隧道、并且为UE分配了用于访问外部网络的IP地址之后，UE就已经成功接入EPC了；至于在此之后UE与外部网络之间进行的数据通信过程，则是UE可以进一步执行的操作。再有，由于对UE进行所述身份鉴权、业务授权操作的主要目的在于提高通信安全性、以及区分不同用户终端所能接受的业务，因此对UE进行所述身份鉴权、业务授权的操作不是影响UE正常接入EPC的关键问题；显然，在实际应用中，也可以不对UE进行所述身份鉴权、业务授权操作，而是直接建立UE与non3GPP anchor、Inter AS anchor、外部网络之间的传输隧道、并且为UE分配用于访问外部网络的IP地址。
综上所述，图2所示的3GPP演进网络架构使UE能通过非3GPP技术顺利接入3GPP演进网络；并且3GPP演进网络中的关键通信实体是non3GPP anchor和Inter AS anchor。再有，不难看出，non 3GPP anchor和InterAS anchor的功能分别类似于SGSN、GGSN；因此，在实际应用中，要确定non 3GPP anchor和Inter AS anchor所执行的具体操作以及该操作所基于的通信协议时，就可以参考SGSN、GGSN所执行的相应操作以及该操作所基于的通信协议。
如果要基于图2所示的架构描述UE通过非3GPP技术接入3GPP演进网络的流程，则如图3所示。图3为基于图2所示的架构通过非3GPP技术接入3GPP演进网络的流程图，该流程所包括的步骤已经在图2中进行了详细描述，因此下面仅对图3所示流程中包括的步骤进行简要描述步骤310non 3GPP Anchor接收UE通过非3GPP技术发来的业务请求。当然，该业务请求通常是通过non 3GPP IP Access Network发送到non 3GPPAnchor的。
步骤320non 3GPP Anchor由自身或请求HSS和/或AAA Server等对UE进行身份鉴权、业务授权操作。在实际应用中，也可以不执行本步骤的操作。
步骤330non 3GPP Anchor建立支持UE接入的传输隧道，如IPsec隧道；在Inter AS Anchor与non 3GPP Anchor之间建立支持UE与外部网络通信的传输隧道，如GTP隧道。
步骤340Inter AS Anchor为UE分配用于访问外部网络的IP地址。
步骤330与步骤340之间通常不存在严格的时间先后顺序，可以同时执行步骤330和步骤340。
可见，图3所示的流程使UE能通过非3GPP技术顺利接入3GPP演进网络。
在实际应用中，通过非3GPP技术接入3GPP演进网络的EPC后的UE有可能从之前所位于的归属公共陆地移动网络(HPLMN)漫游到拜访公共陆地移动网络(VPLMN)，这将导致UE与外部网络之间的连接关系发生变化。具体而言，变化后的UE与外部网络之间的连接关系可以通过图4、图5表示。
图4中，UE通过VPLMN中的non 3GPP IP Access Network接入VPLMN中的non 3GPP anchor，并通过该non 3GPP anchor、HPLMN中的Inter ASAnchor与外部网络进行数据通信。
图5中，UE可以通过VPLMN中的non 3GPP IP Access Network接入VPLMN中的non 3GPP anchor，并通过该non 3GPP anchor、VPLMN中的InterAS Anchor与外部网络进行数据通信；再有，UE也可以通过VPLMN中的non 3GPP IP Access Network接入HPLMN中的non 3GPP anchor，并通过该non 3GPP anchor、HPLMN中的Inter AS Anchor与外部网络进行数据通信。
最后需要说明的是作为逻辑实体，MME、UPE、Inter AS Anchor可以分别设置于不同的物理实体中，也可以共同设置于相同的物理实体中，或者将其中的两个设置于相同的物理实体中。
由以上所述可以看出，本发明所提供的通过非3GPP技术接入3GPP演进网络的系统和方法，均保证UE能通过非3GPP技术顺利接入3GPP演进网络。
权利要求
1.一种通过非第三代合作组织3GPP技术接入3GPP演进网络的系统，其特征在于，该系统包括相连的非3GPP锚点non 3GPP Anchor和不同接入系统间锚点Inter AS Anchor；其中，non 3GPP Anchor，用于为通过非3GPP技术接入的用户终端UE建立支持接入的传输隧道；Inter AS Anchor，与外部网络相连，用于在自身与non 3GPP Anchor之间建立支持UE与外部网络通信的传输隧道。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述non 3GPP Anchor进一步用于在建立所述传输隧道之前对UE进行身份鉴权、业务授权操作。
3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于non 3GPP Anchor，进一步用于记录通过非3GPP技术接入的UE当前所在的接入网络信息；Inter AS Anchor，进一步用于跟踪并记录UE当前采用的接入方式和/或对UE执行与策略和计费相关的操作。
4.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，UE接入时应用的所述非3GPP技术是由与non 3GPP Anchor相连的非3GPP网际协议接入网non 3GPP IPAccess Network所支持的。
5.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于non 3GPP Anchor进一步与移动性管理实体MME/用户面实体UPE相连，和/或与通用分组无线服务核心网GPRS Core相连；Inter AS Anchor进一步与GPRS Core和/或归属用户服务器HSS相连。
6.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，non 3GPP Anchor建立的所述传输隧道是自身与UE之间的IP安全IPsec隧道；Inter AS Anchor建立的所述传输隧道是GPRS隧道协议GTP隧道。
7.一种通过非3GPP技术接入3GPP演进网络的方法，应用于由相连的non3GPP Anchor、Inter AS Anchor所组成的演进分组核心网EPC中；其特征在于，该方法包括以下步骤A.non 3GPP Anchor为通过非3GPP技术接入的UE建立支持接入的传输隧道；在Inter AS Anchor与non 3GPP Anchor之间建立支持UE与Inter AS Anchor所连接的外部网络通信的传输隧道；B.Inter AS Anchor为UE分配用于访问外部网络的IP地址。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤A是由所述UE通过非3GPP技术发来的业务请求所触发的。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤A中，non 3GPP Anchor建立所述传输隧道的过程为non 3GPP Anchor通过与non 3GPP IP Access Network的通信交互，建立non3GPP Anchor与UE之间的IPsec隧道；并将建立的该IPsec隧道作为UE与non3GPP Anchor进行后续数据传输时的传输隧道。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤A中，所述建立支持UE与Inter AS Anchor所连接的外部网络通信的传输隧道的过程为non 3GPP Anchor通过与Inter AS Anchor的通信交互，建立non 3GPP Anchor与Inter AS Anchor之间的GTP隧道；并将建立的该GTP隧道作为UE与外部网络进行后续数据传输时的传输隧道。
11.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤A中，non 3GPP Anchor建立所述传输隧道的过程为non 3GPP Anchor通过与non 3GPP IP Access Network的通信交互，建立non3GPP Anchor与UE之间的IPsec隧道；并将建立的该IPsec隧道作为UE与non3GPP Anchor进行后续数据传输时的传输隧道；所述建立支持UE与Inter AS Anchor所连接的外部网络通信的传输隧道的过程为non 3GPP Anchor通过与Inter AS Anchor的通信交互，建立non 3GPP Anchor与Inter AS Anchor之间的GTP隧道；并将建立的该GTP隧道作为UE与外部网络进行后续数据传输时的传输隧道。
12.如权利要求7至11任一项所述的方法，其特征在于，步骤B中，分配所述IP地址的过程为non 3GPP Anchor向Inter AS Anchor发送针对UE的接入请求；Inter ASAnchor收到来自non 3GPP Anchor的接入请求时，为UE分配用于访问外部网络的IP地址，并将分配的IP地址发送给UE。
13.如权利要求7至11任一项所述的方法，其特征在于，步骤A之前，由non 3GPP Anchor进一步对UE进行身份鉴权、业务授权操作。
全文摘要
本发明公开了通过非第三代合作组织(3GPP)技术接入3GPP演进网络的系统，该系统包括相连的非3GPP锚点、不同接入系统间锚点；非3GPP锚点用于为通过非3GPP技术接入的用户终端(UE)建立支持接入的传输隧道；不同接入系统间锚点用于在自身与非3GPP锚点之间建立支持UE与外部网络通信的传输隧道。本发明还公开了通过非3GPP技术接入3GPP演进网络的方法，由非3GPP锚点为通过非3GPP技术接入的UE建立支持接入的传输隧道，还建立支持UE与外部网络通信的传输隧道；并为UE分配用于访问外部网络的IP地址。本发明系统和方法均保证UE能通过非3GPP技术顺利接入3GPP演进网络。
文档编号H04L29/06GK1984021SQ20061008366
公开日2007年6月20日 申请日期2006年6月2日 优先权日2006年6月2日
发明者闫文俊, 王珊珊 申请人:华为技术有限公司