在基于单隧道gprs无线通信系统中支持切换和服务无线电网络子系统再定位过程的设备的制作方法

专利名称：在基于单隧道gprs无线通信系统中支持切换和服务无线电网络子系统再定位过程的设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无线通信系统。更具体来说，本实用新型涉及一种在基于单隧道通 用分组无线电业务(GPRS)的无线通信系统中支持切换和服务无线电网络子系统(SRNS) 再定位过程的设备。
背景技术：
图1示出了传统的GPRS/第三代(3G)无线通信系统架构100，该架构100示出了 多种接口/协议以及各种网络实体之间的用户数据传递接口。该无线通信系统100包括至 少一个服务GPRS支持节点(SGSN) 105和至少一个网关GPRS支持节点(GGSN) 110。该 无线通信系统100进一步包括通用陆地无线电接入网络(UTRAN) 115,该UTRAN 115包 括一个或多个无线电接入网络(RAN)、基站系统(BSS)以及无线电网络控制器(RNC)(未 示出)。该系统100还包括多个无线发射/接收单元(WTRU) 120，每个WTRU 120包括耦 合至移动终端(MT) (130)的终端设备(TE) 125。通过稳定(anchor) GGSN110处的互 联网协议(IP)会话，并通过对SGSN 105所提供的针对IP和非IP业务/服务的移动性 管理(MM)协议进行支持而允许多层移动性，从而促进了所述无线通信系统100的移动 性。
图2A示出了在图1的传统无线通信系统100中如何建立双隧道从而为用户平面业 务(plane traffic)提供IP连通性。如图2A所示，GPRS隧道化协议(GTP)用户平面 (GTP-U)隧道200建立在GGSN 205和SGSN 210之间，并且第二用户平面隧道225建立 在SGSN210和无线电网络控制器(RNC) 215之间。两个隧道均专用于同一用户。GTP隧 道220具有用户平面和控制平面。用户隧道225是IP隧道，其具有用户平面和用于控制 消息发送的RAN应用部分(RANAP)控制平面。
当执行SGSN内部切换时，SGSN 210将隧道从旧RNC切换到新RNC。结合的硬切换
和SRNS再定位过程用于将通往RAN —侧的核心网(CN)连接点的RAN从源服务RNC(SRNC) 移动到目标RNC，而同时还执行RAN所决定的硬切换。在该过程中，对Iu链路进行再定 位。如果目标RNC像源SRNC —样连接至同一 SGSN，那么执行SGSN内部SRNS再定位过程。 如果改变了路由区域，那么在该过程之后的是SGSN内部路由区域更新过程。SGSN通过通 知其也对旧路由区域进行处理而检测到其是SGSN内部路由区域更新。在此情况下，SGSN 具有与WTRU有关的必要信息，并且不需要告知HLR关于新的WTRU位置。
如果目标RNC连接至不同于源SRNC的SGSN，那么执行SGSN间的SRNS再定位过程。 在该过程之后的是SGSN间路由区域更新过程。
路由区域更新(RAU)用于最小化被群分为若干集群的无线通信系统中的寻呼业务。 每个集群包括小区群组(NodeB)。每个集群由唯一的标识符(即路由区域标识符(ID)) 来定义。无线通信系统中穿过集群边界的那些WTRU必须执行称为路由区域更新的注册处 理。在该RAU， WTRU告知核心网关于WTRU正在系统的哪个区域中运行。如果WTRU接收 到终止呼叫，则核心网寻呼在最后已知路由区域中的WTRU。这消除了向整个系统中的WTRU 发送寻呼消息的需要，这进而极大地降低了系统间的信令量。因此，更多的处理功率被 分配给了用户业务。RAU可以要求在GGSN和新RNC之间建立新的连接。与两个隧道途径 中存在的处理和消息格式相比，需要针对单隧道途径的新处理和消息格式。
在向全IP网络(AIPN)演进的过程中，大多数服务和应用都迁移往基于IP的平台。 这种迁移要求IP连通性，并且所产生的业务在SGSN处不必终止。因此，单隧道功能期 望能够减少SGSN处的中继和处理功率。
发明内容
本实用新型涉及一种服务无线电网络子系统(SRNS)再定位的方法，该方法在包括 至少一个WTRU、源RNC、目标RNC、旧SGSN、新SGSN和GGSN的无线通信系统中实现。 旧GTP-U隧道建立在源RNC和GGSN之间。源RNC向旧SGSN发送再定位请求消息。该旧 SGSN向新SGSN发送转发再定位请求消息。该新SGSN向目标RNC发送再定位请求消息， 其指示单隧道操作、该GGSN的隧道终点身份(TEID)、 WTRU的标识号以及该WTRU的分组 数据协议(PDP)地址。新SGSN向GGSN发送更新PDP上下文请求消息，其指示单隧道操 作和目标RNC的TEID。 GGSN更新目标RNCTEID与WTRU的PDP地址和标识号的组合。新 GTP-U隧道建立在目标RNC和GGSN之间，并且旧GTP-U隧道被释放。


从以下优选实施方式的描述中可以更详细地了解本实用新型，这些优选实施方式是 作为实例给出的，并且是结合附图而被理解的，其中 图1示出了传统GPRS和3G无线通信系统； 图2A示出了传统双隧道的建立； 图2B示出了根据本实用新型的单隧道的建立； 图3示出了现有技术的隧道协议堆栈； 图4示出了根据本实用新型所配置的单隧道协议堆栈；
图5示出了根据本实用新型实施的单隧道建立过程(分组数据协议(PDP)上下文 激活)；
图6示出了根据本实用新型的利用单隧道途径来实施SRNS再定位过程和路由区域 更新之前的系统配置；
图7示出了根据本实用新型的利用单隧道途径来实施SRNS再定位过程和路由区域 更新之后的系统配置；
图8是根据本实用新型的SRNS再定位过程的信令图9示出了根据本实用新型的实施结合有单隧道的硬切换和SRNS再定位以及路由 区域更新过程之前的系统配置；
图10示出了根据本实用新型的实施结合有单隧道的硬切换和SRNS再定位以及路由 区域更新过程之后的系统配置；
图ll示出了根据本实用新型另一实施方式的实施结合有单隧道的硬切换和SRNS再 定位过程的信令图。
具体实施方式
当下文中提及时，术语"无线发射/接收单元(WTRU)"包括但不限于用户设备(UE)、 移动台、固定或移动用户单元、寻呼机、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、计算机或任 何能够在无线环境中运作的其他类型的用户设备。当下文中提及时，术语"基站"包括 但不限于Node-B、站点控制器、接入点(AP)或任何能够在无线环境中运作的其他类型 的接口连接设备。
本实用新型的特性可以结合在集成电路(IC)中或可以被配置在包括多个互联器件 的电路中。
根据本实用新型，通过稳定归属GGSN处的IP会话并允许多层移动性，并通过对SGSN 所提供的针对非IP业务/服务的现存MM协议进行支持，而促进了GPRS (3G或更高)系 统的移动性。
图2B示出了根据本实用新型的单用户平面隧道途径。单用户平面隧道230用于减 少SGSN210的中继和处理功率。在图2A所示的双隧道途径中，SGSN210将GTP隧道220 和通往RNC 215的用户平面隧道225 二者终止，这意味着SGSN 210对两个方向上传输的 分组进行解码并将它们转换为两个隧道220和225的不同协议格式。在图2B所示的单隧 道途径中，SGSN 210经由两个分离的接口/协议(RANAP-C和GTP-C)而仅仅建立GGSN 205 和RNC 215之间的隧道。在单隧道途径中，SGSN 210不再参与用户平面业务。因此，用 户业务在两个方向上都毫无改变地(即未被改变地)穿过SGSN210。 SGSN210不再参与 用户平面处理。只允许RNC 215和GGSN 205在用户平面业务上执行/工作。SGSN 210仅 管理与用户相关联的控制业务(包括MM、 RAU等等)和其基于IP的业务。SGSN210使用 GTP控制平面来与GGSN 205进行通信以及使用RANAP控制平面来与RNC 215进行通信从 而连接RNC 215和GGSN 205 。当RNC之间发生切换时，SGSN 210负责向GGSN 205提供 新RNC TEID信息以及单隧道230的建立。
图3示出了根据现存GPRS协议的现有技术隧道协议堆栈。GTP-U隧道在UTRAN (其 包括RAN、 BSS和RNC)和3G-SGSN之间以及3G-SGSN和3G-GGSN之间传递(即开隧道) 用户数据。
图4示出了根据本实用新型的单隧道协议堆栈中的用户平面，其中来自UTRAN的用 户平面隧道在3G-SGSN处不终止。取而代之的是，该UTRAN在3G-GGSN处终止。UTRAN 和GGSN中示出了 IP隧道可以是基于GTP的或是任何普通的IP隧道。在优选的实施方式 中，GTP-U隧道用作IP隧道。
图5是根据本实用新型的用于单隧道建立的方法的信令图。该单隧道功能通过减少 对RNC和GGSN接口之间协议转换的需要，并通过启用分组交换(PS)域中RAN/RNC和GGSN 之间的直接用户平面隧道，从而减少SGSN处的中继和处理功率。然而，单隧道途径将不 消除使SGSN管理针对基于IP业务的控制业务的需要。对于控制平面信令、MM和呼叫/ 会话管理而言，仍然需要SGSN，并且该SGSN决定何时建立单隧道而不是建立双隧道。
在单隧道的情况中，SGSN应当通过向隧道的每个端点通告其它端点的相应TEID(即 向GGSN通告RNC TEID以及向RNC通告GGSN TEID)而连接针对用户平面的RAN/RNC TEID 和GGSN TEID。在RNC之间切换的情况下，SGSN负责更新并向GGSN提供新RNC TEID信 息和单隧道的建立。
图5示出了根据本实用新型的单隧道建立过程(分组数据协议(PDP)上下文激活)， 该过程在包括WTRU 505、无线电接入网络(RAN) /无线电网络控制器(RNC) 510、 SGSN 515 和GGSN 520的无线通信系统中实施。WTRU 505向SGSN 515发送激活PDP上下文请求， 其包括PDP类型、PDP地址、APN、服务质量(QoS)数据等(步骤525)。 SGSN 515使激 活PDP上下文请求生效，选择APN，并将该APN映射到GGSN 520 (步骤530)。 SGSN 515 确定单隧道是否被支持和/或被请求，并且记录RNC TEID的存在(步骤530)。 SGSN 515 创建PDP上下文请求，其包括PDP类型、PDP地址、APN、单隧道请求、RNC TEID、 QoS 等(步骤535)。 GGSN 520创建PDP上下文响应，其包括PDP类型、PDP地址、APN、授予 单隧道的指示符、GGSN TEID、 QoS等(步骤540)。 WTRU 505和RAN/RNC 510建立无线电 接入承载(RAB)(步骤545)。在步骤550中，SGSN 515和RAN/RNC 510交换隧道设置信 令，其包括移动站国际用户目录号(MSISDN)、 PDP地址和GGSN TEID ，并且SGSN515在 从GGSN接收到接受指示以建立该隧道之后向RAN/RNC 510发送隧道建立信息。SGSN 515 向GGSN 520发送更新PDP上下文请求(步骤560)，以通过向GGSN 520告知与该请求相 关联的RNC TEID而建立该新隧道，并且GGSN 520向SGSN 515发送更新PDP上下文响应 (步骤565)以确认/拒绝该隧道和相关属性(RNC TEID、 PDP类型、PDP地址、用户ID 等)的建立。SGSN 515将GGSN地址插入到其PDP上下文中，发送从GGSN接收到的PDP 地址(步骤570)并且为将要向下发送至WTRU 505的响应做准备。因此，如果必要的话， SGSN 515更新GGSN 520中的PDP上下文以反映步骤545中RAN的建立所引起的任何QoS 属性方面的改变。在RAN/RNC 510和GGSN 520之间交换隧道建立信令，其包括MSISDN、 PDP地址、RNC TEID和GGSN TEID (步骤575)。 SGSN 515向WTRU 505发送激活PDP上下 文接受信号，其指示信号隧道的存在(步骤580)。
图6示出了根据本实用新型的实施切换过程之前的系统配置。 图7示出了根据本实用新型的利用单隧道途径来实施使用SRNS再定位和路由区域 更新的切换过程之后的系统配置。在执行了图8的SRNS再定位和路由区域更新之后，图 6所示的GGSN和源RNC之间的单隧道(当源RNC扮演服务RNC (SRNC)角色的时候)在
切换过程中切换到图7所示的GGSN和目标RNC之间的新单隧道(当目标RNC扮演SRNC 的角色时)。
图8是根据本实用新型一个实施方式的使用在无线通信系统中实施的单隧道途径的 SRNS再定位过程的信令图，所述无线通信系统包括WTRU805、源RNC 810、目标RNC 815、 旧SGSN 820、新SGSN825以及GGSN 830。
在步骤832中，在源RNC 810和GGSN 830之间建立旧隧道。
在步骤834中，源RNC 810决定执行/启动SRNS再定位。届时，上行链路和下行链 路用户数据均经由下列隧道中的至少一个隧道流动WTRU 805和源RNC 810之间的无线 电承载(数据经由充当漂移RNC的目标RNC 815流动)；源RNC 810和旧SGSN 820之间 的GTP用户平面隧道；以及旧SGSN 820和GGSN 830之间的GTP用户平面隧道。
在步骤836中，源RNC 810向旧SGSN 820发送再定位要求消息(包括再定位类型、 缘由、源ID、目标ID、源RNC至目标RNC的透明容器(container))。源RNC 810将再 定位类型设置为"WTRU未参与"。源RNC至百标RNC透明容器包括再定位协调的必要信息、 安全功能以及无线电源控制(RRC)协议上下文信息(包括WTRU能力)。
旧SGSN 820从目标ID确定SRNS再定位是SGSN内部的SRNS再定位还是SGSN之间 的SRNS再定位。在SGSN之间的SRNS再定位的情况下，旧SGSN 820通过向新SGSN 825 发送转发再定位请求消息(IMSI、 TEID信令、画上下文、PDP上下文、目标标识、RAN 透明容器、RANAP缘由)而启动再定位资源分配过程(步骤838)。对于分配至使用将RAN 节点内部域连接至多个CN节点的区域而言，旧SGSN 820在池区域(pool area)中可以 (如果其提供了将RAN节点内部域连接至多个CN节点的话)具有多个针对每个再定位目 标的目标SGSN，在此情况下，旧SGSN 820将从它们中间选择一个作为新SGSN 825。 PDP 上下文包含针对用户平面的GGSN地址和针对数据的上行链路TEID(旧SGSN 820和新SGSN 825将上行链路分组发送至该GGSN地址和针对数据的上行链路TEID)。同时，定时器在 旧SGSN 820中的MM和PDP上下文上开始。步骤838的转发再定位请求消息仅适用于SGSN 之间的SRNS再定位的情况。
在歩骤840中，新SGSN 825向目标RNC 815发送再定位请求消息(包括永久非接 入层(NAS) WTRU身份、缘由、CN域指示符、源RNC至目标RNC透明容器、待设置RAB)。
根据本实用新型，再定位请求消息还指示单隧道操作、GGSN 830的TEID以及WTRU 805的MSISDN与具有GGSN 830的TEID的PDP地址二者之间的关联。
在步骤842中，根据本实用新型建立RAB并且建立目标RNC 815处的隧道设置。在 目标RNC 815和新SGSN 825之间只设置RAB的Iu承载，因为当目标RNC 815扮演SRNC 的角色时将在WTRU 805和目标RNC 815之间对现存的RAN进行再定位。对于每个被请求 的RAB， RAB的信息元素可以包含诸如RAB ID、 RAB参数、传输层地址和Iu传送关联之 类的信息。RABID信息元素包含网络层服务接入点标识符(NSAPI)值，而RAB参数信息 元素提供服务质量(QoS)的概况(profile)。传输层地址是针对用户数据的SGSN地址， 而Iu传送关联对应于上行链路TEID数据。
在成功分配了针对包括Iu用户平面的接受RAB的所有必要资源之后，目标RNC815 向新SGSN825发送再定位请求应答消息(RAB设置、RAB设置失败)(步骤844)。每个待 设置的RAB由传输层地址和Iu传送关联进行定义，其中所述传输层地址是针对用户数据 的目标RNC815的地址，而Iu传送关联对应于针对用户数据的下行链路TEID。对于每个 待设置的RAB，目标RNC 815可以同时从源RNC 810和新SGSN 825 二者中接收下行链路 用户分组。
当分配了目标RNC 815和新SGSN 825之间的用于用户数据的传输的资源时，并且 新SGSN825己准备好进行SRNS的再定位时，转发再定位响应消息(缘由、RANAP缘由以 及RAB设置信息)被从新SGSN 825发送至旧SGSN 820 (步骤846)。该转发再定位响应 消息指示的是目标RNC815已准备好从源RNC810中接收所转发的下行链路PDU (即成功 地终止了再定位源分配过程)。RANAP缘由是来自目标RNC 815并待转发至源RNC 810的 信息。RAB设置信息是一个针对每个RAB的信息元素，其包含从源RNC 810转发至目标 RNC 815的数据的RNC TEID和RNC IP地址。如果目标RNC 815或新SGSN 825没有成功 分配资源，那么RAB设置信息元素仅包含NSAPI，其指示的是源RNC 810应释放与NSAPI 相关联的资源。步骤846的转发再定位响应消息仅适用于SGSN之间的SRNS再定位的情 况。
旧SGSN 820通过向源RNC 810发送再定位指令消息(待释放的RAB以及从属于数 据转发的RAB)而继续进行SRNS的再定位(步骤848)。旧SGSN 820基于QoS来确定从 属于数据转发的RAB，并且那些RAB将被包含在从属于数据转发的RAB中。对于每个从属 于数据转发的RAB,信息元素将包含RAB ID、传输层地址以及Iu传送相关。这些是目标 RNC 815在步骤844的再定位请求应答消息中己发送给新SGSN 825的相同传输层地址和 Iu传输关联，并且这些用于将下行链路PDU从源RNC 810转发至目标RNC 815。现在源
RNC 810准备好通过Iu接口将下行链路用户数据直接转发至目标RNC 815。该转发只针
对下行链路数据而执行。
在步骤850中，根据QoS概况，源RNC 810可以开始为从属于数据转发的RAB而将
数据转发至目标RNC815。在SRNS再定位处的数据转发将通过Iu接口来执行，这意味着 源RNC 810和目标RNC 815之间交换的数据在源RNC 810进行了复制，并且在IP层被路 由至目标RNC815。对于使用无损分组数据集中协议(PDCP)的每个无线电承载而言，与 已传送但尚未经应答的PDCP-PDU相关的GTP-PDU被复制并在IP层随它们相关的下行链 路PDCP序号一起被路由至目标RNC 815。源RNC 810继续传送下行链路数据的副本并接 收上行链路数据。在服务RNC的角色尚未被目标RNC 815接管之前，并且在下行链路用 户平面数据开始到达目的地RNC 815的时候，目标RNC 815可以根据相关的QoS概况来 缓存或丢弃到达的下行链路GTP-PDU。
应当注意的是，图8中所示的SRNS再定位过程的步骤850-876的次序并不必然地 反映出该事件的次序，并且可以以不同的次序执行或同时执行。例如，源RNC 810可以 在步骤850中开始数据转发，并且除了在步骤850触发步骤852的所要求的传递次序的 情况之外，可以几乎同时地发送再定位执行消息(步骤852)。目标RNC 815可以同时发 送再定位检测消息(步骤854)和RAN移动性信息消息(步骤856)。因此，目标RNC815 可以接收RAN移动性信息确认消息(步骤858)而同时数据转发(步骤850)正在进行， 并且在新SGSN 825接收更新PDP上下文响应消息(步骤862)之前。
在步骤852发送再定位执行消息用于源RNC 810中的上行链路和下行链路数据传输 之前，源RNC 810为RAN悬挂起来，这要求传递次序。源RNC 810将开始数据转发定时 器。当源RNC 810准备就绪时，源RNC 810通过经由Iur接口向目标RNC 815发送再定 位执行消息(SRNS上下文)而触发SRNS再定位的执行。该过程的目的在于将SRNS上下 文从源RNC 810传输到目标RNC 815，还在于将SRNS角色从源RNC 810转移给目标RNC 815。 SRNS上下文针对每个所关注的RAB进行发送，并且该SRNS上下文包含有接下来将在上行 链路和下行链路方向中发送的GTP-PDU的序号和将用于发送和接收来自WTRU 805的数据 的下一 PDCP序号。对于使用不要求的传递次序的PDP上下文(QoS概况)来说，目标RNC 815并不使用接下来将要传送的GTP-PDU的序号。PDCP序号仅由源RNC 810发送以用于 无线电承载，该无线电承载使用无损PDCP。当设置或重新配置了无线电承载时，由源RNC 810来选择无损PDCP的使用。
如果要求传递次序(QoS概况)，那么在PDP上下文的整个存活时间中应该保持连续 的GTP-PDU序列编号。因此，在对于使用所要求传递次序(QoS概况)的PDP上下文而言 的整个SRNS再定位过程期间，负责的GTP-U实体(RNC和GGSN)将分别就上行链路和下 行链路而言对属于同一 PDP上下文的用户分组指派连续的GTP-PDU序号。
在步骤854中，目标RNC 815在接收到再定位执行触发时向新SGSN 825发送再定 位检测消息。对于SRNS再定位类型"WTRU未参与"来说，再定位执行触发是在步骤852 从Iur接口接收到再定位执行消息。当在步骤854发送再定位检测消息时，目标RNC815 将开始SRNC操作。
在步骤856，目标RNC 815发送包含有WTRU信息元素和CN信息元素的RAN移动性 信息消息。该WTRU信息元素除其他之外包含新SRNC身份和用户无线电网络临时身份 (S-RNTI)。 CN信息元素除其他之外包含位置区域标识和路由区域标识。在对WTRU 805 存在的所有Iu信令连接中协调该过程。
目标RNC 815建立和/或重新开始RLC,并在目标RNC 815和WTRU 805之间交换PDCP 序号(PDCP序号(SNU)、 PDCP序号下行链路(SND))。 TOCP SND是在每个无线电承载中 WTRU 805接收的下一期望在序的下行链路分组的PDCP序号，该无线电承载使用源RNC 810 的无损PDCP。 PDCP SND确认SRNC再定位之前成功传送的所有移动终止的分组。如果PDCP SND确认接收到了从源RNC 810转发的分组，那么目标RNC 815将丢弃这些分组。PDCP SNU 是每个无线电承载中RNC接收的下一期望在序上行链路分组的PDCP序号，该无线电承载 使用源RNC 810中的无损PDCP。PDCP SNU确认SRNC再定位之前成功传输的所有源自WTRU 的分组。如果PDCP SNU确认接收到了在源RNC 810中接收到的分组，那么WTRU 805将 丢弃这些分组。
一旦在步骤856接收到RAN移动性信息消息，那么WTRU 805可以开始向目标RNC 815 发送上行链路用户数据。当WTRU 805对自身进行了重新配置，那么在步骤858，其向目 标RNC 815发送RAN移动性信息确认消息。这指示的是WTRU 805也准备好了从目标RNC 815 接收下行链路数据。
在步骤860中，新SGSN 825在步骤860向GGSN 830发送更新PDP上下文请求消息， 这指示了根据本实用新型的单隧道配置和目标RNC 815的TEID。作为响应，GGSN 830更 新具有PDP地址的目标RNC 815的TEID与WTRU 805的MSISDN的结合。因此，SGSN 825 发送GGSN 830将数据转发至的新连接的名称。 一旦接收到该信息，则GGSN 830更新与
此隧道(即新目的地)相关的信息。
对于所有的RAN而言，目标RNC 815开始数据的上行链路接收并开始向新SGSN 825 的上行链路GTP-P叫的传输，并且目标RNC 815开始处理已经缓存并到达的下行链路 GTP-rau，并且开始向WTRU 805的下行链路的传输。
一旦在步骤854接收到再定位检测消息，则CN可以将用户平面从源RNC 810切换 到目标RNC815。如果SRNS再定位是SGSN之间的SRNS再定位，那么新SGSN 825向所关 注的GGSN发送更新PDP上下文请求消息(新SGSN地址、SGSN TEID、协商的QoS)。 GGSN 更新GGSN的PDP上下文字段并且在步骤862返回更新PDP上下文响应(GGSNTEID)。然 后，在步骤864，根据本实用新型，在目标RNC 815和GGSN 830之间建立新GTP用户平 面隧道。
如果新SGSN 825已经从GGSN 830接收到更新PDP上下文响应消息，那么新SGSN 825 通过新GTP用户平面隧道将上行链路用户数据转发至GGSN 830。否则，新SGSN 825将上 行链路用户数据转发至GGSN 830的IP地址和TEID，其中该TEID是新SGSN 825之前在 步骤838通过转发再定位请求消息而接收到的。
当目标RNC 815在步骤858接收到RAN移动性信息确认消息时(即通过无线电协议 与WTRU 805成功地交换了目标RNC 815的ID和S-RNTI)，在步骤866，目标815通过向 新SGSN 825发送再定位完成消息而启动再定位完成过程。
再定位完成过程的目的在于通过目标RNC 815向CN指示SRNS再定位的完成。如果 用户平面在再定位检测时尚未切换并且一旦接收到再定位完成，CN将用户平面从源RNC 810切换到目标RNC 815。如果SRNS再定位是SGSN之间的SRNS再定位，那么在步骤868, 新SGSN 825通过发送转发再定位完成消息而向旧SGSN 820发信号通知SRNS再定位过程 的完成。
一旦接收到转发再定位完成消息，或者如果发生了 SGSN之间的SRNS再定位，那么 在步骤870，旧SGSN 820向新SGSN发送转发再定位完成应答消息。并且在步骤872，旧 SGSN 820向源RNC 810发送Iu释放命令消息。当RNC数据转发定时器到期时，在步骤 874，源RNC 810利用Iu释放完成消息进行响应。
在WTRU 805已完成RNTI再定位过程之后，并且如果新路由区域标识与旧的标识不 同，那么在步骤876， WTRU 805启动路由区域更新过程。
图9示出了根据本实用新型的实施结合有单隧道的硬切换和SRNS再定位以及路由
区域更新过程之前的系统配置。
图10示出了根据本实用新型的实施结合有单隧道的硬切换和SRNS再定位以及路由 区域更新过程之后的系统配置。
图11是根据本实用新型另一实施方式的在无线通信系统中实施的结合有单隧道的 硬切换和SRNS再定位过程的信令图，其中该无线通信系统包括WTRU1105、源RNClllO、 目标RNC 1115、旧SGSN 1120、新SGSN 1125和GGSN 1130。图11的过程可应用于SGSN 内部的SRNS再定位和SGSN之间的SRNS再定二者。而且，信令流程可应用于BSS至RNS 的再定位，反之亦可，以及应用于BSS至BSS的再定位。
在步骤1132中，在源RNC 1110和GGSN 1130之间建立旧隧道。
在步骤1134中，源RNC 1110决定执行/ 启动结合的硬切换和SRNS再定位。届 时，上行链路和下行链路用户数据均经由下列隧道中的至少一个隧道流动WTRU 1105 和源RNC 1110之间的无线电承载(没有漂移RNC可用)；源RNC 1110和旧SGSN 1120之 间的GTP用户平面隧道；以及旧SGSN 1120和GGSN 1130之间的GTP用户平面隧道。
在步骤1136，源RNC 1110向旧SGSN 1120发送再定位要求消息(包括再定位类型、 缘由、源ID、目标ID、源RNC至目标RNC的透明容器)。源RNC 1110将再定位类型设置 为"WTRU未参与"。源RNC至目标RNC透明容器包括再定位协调的必要信息、安全功能以 及RRC协议上下文信息(包括WTRU能力)。
旧SGSN 1120从目标ID确定SRNS再定位是SGSN内部的SRNS再定位还是SGSN之 间的SRNS再定位。在SGSN之间的SRNS再定位的情况中，旧SGSN 1120通过向新SGSN 1125 发送转发再定位请求消息(IMSI、 TEID信令、MM上下文、PDP上下文、目标标识、RAN 透明容器、RANAP缘由)而启动再定位资源分配过程(步骤1138)。对于分配至使用RAN 节点至多个CN节点的内部域连接的区域而言，旧SGSN 1120在池区域中可以(如果其提 供了 RAN节点至多个CN节点的内部域连接的话)具有多个针对每个再定位目标的目标 SGSN,在此情况下，旧SGSN 1120将从它们中间选择一个作为新SGSN 1125。 PDP上下文 包含针对用户平面的GGSN地址和针对数据的上行链路TEID(旧SGSN 1120和新SGSN 1125 将上行链路分组发送至该GGSN地址和针对数据的上行链路TEID)。同时，定时器在旧SGSN 1120中的固和PDP上下文上开始。步骤1138的转发再定位请求消息仅适用于SGSN之间 的SRNS再定位的情况。
在步骤1140中，新SGSN 1125向目标RNC 1115发送再定位请求消息(包括永久非
接入层(NAS)WTRU身份、缘由、CN域指示符、源RNC至目标RNC透明容器、待设置RAB)。 对于分配至使用RAN节点至多个CN节点的内部域连接的区域而言，如果旧SGSN 1120提 供了 RAN节点至多个CN节点的内部域连接的话，那么该旧SGSN 1120在池区域中可以具 有多个针对每个再定位目标的目标SGSN，在此情况下，旧SGSN 1120将从它们中间选择 一个作为新SGSN 1125。 PDP上下文包含针对用户平面的GGSN地址和针对数据的上行链 路TEID (旧SGSN 1120和新SGSN 1125将上行链路分组发送至该GGSN地址和针对数据的 上行链路TEID)。同时，定时器在旧SGSN 1120中的MM和PDP上下文上开始。转发再定 位请求消息仅适用于SGSN之间的SRNS再定位的情况。
根据本实用新型，再定位请求消息还指示单隧道操作、GGSN 1130的TEID以及WTRU 1105的MSISDN与具有GGSN 1130的TEID的PDP地址二者之间的关联。
在步骤1142中，根据本实用新型建立RAB并且建立目标RNC 1115处的隧道设置。 在目标RNC 1115和新SGSN 1125之间只设置RAB的Iu承载，因为当目标RNC 1115扮演 SRNC的角色时将在WTRU 1105和目标RNC 1115之间对现存的RAB进行再定位。对于每个 被请求RAB来说，RAB的信息元素可以包含诸如RAB ID、 RAB参数、传输层地址和Iu传 送关联之类的信息。RABID信息元素包含网络层服务接入点标识符(NSAPI)值，而RAB 参数信息元素提供服务质量(QoS)的概况。传输层地址是针对用户数据的SGSN地址， 而Iu传送关联对应于上行链路TEID数据。
在成功分配了针对包括Iu用户平面的接受RAB的所有必要资源之后，目标RNC 1115 向新SGSN 1125发送再定位请求应答消息(RAB设置、RAB设置失败)(步骤1144)。每个 待设置的RAB由传输层地址和Iu传送关联进行定义，其中所述传输层地址是针对用户数 据的目标RNC 1115的地址，而Iu传送关联对应于针对用户数据的下行链路TEID。对于 每个待设置的RAB，目标RNC 1115可以同时从源RNC 1110和新SGSN 1125 二者中接收下 行链路用户分组。
当分配了目标RNC 1115和新SGSN 1125之间的用于用户数据传送的资源时，并且 新SGSN 1125已准备好进行SRNS再定位时，转发再定位响应消息(缘由、RAN透明存储 器、RANAP缘由、目标RNC信息)从新SGSN 1125发送至旧SGSN 1120 (步骤1146)。该 转发再定位响应消息指示的是目标RNC 1115已准备好从源RNC 1110中接收所转发的下 行链路PDU (即成功地终止了再定位资源分配过程)。RAN透明容器和RANAP缘由是来自 目标RNC 1115的信息并被转发至源RNC 1110。目标RNC信息是一个针对每个待设置RAB
的信息元素，其包含从源RNC 1110转发至目标RNC 1115的数据的RNC TEID和RNC IP 地址。步骤1146的转发再定位响应消息仅适用于SGSN之间的SRNS再定位的情况。
旧SGSN 1120通过向源RNC 1110发送再定位指令消息(待释放的RAB以及从属于 数据转发的RAB)而继续进行SRNS的再定位(步骤1148)。旧SGSN 1120基于QoS来确 定从属于数据转发的RAB，并且那些RAB应该被包含在从属于数据转发的RAB中。对于每 个从属于数据转发的RAB,信息元素将包含RAB ID、传输层地址以及Iu传送相关。这些 是目标RNC 1115在步骤1144的再定位请求应答消息中已发送给新SGSN 1125的相同传 输层地址和Iu传输关联，并且这些用于将下行链路PDU从源RNC 1110转发至目标RNC 1115。现在源RNC1110准备好通过Iu接口将下行链路用户数据直接转发至目标RNC1115。 该转发只针对下行链路数据执行。
在步骤1150中，根据QoS概况，源RNC 1110可以开始为从属于数据转发的RAB而 将数据转发至目标RNC 1115。在SRNS再定位处的数据转发将通过Iu接口来执行，这意 味着源RNC 1110和目标RNC 1115之间交换的数据在源RNC 1110中被复制，并且在IP 层被路由至目标RNC 1115。对于使用无损分组数据集中协议(PDCP)的每个无线电承载 而言，与已传送但尚未经应答的PDCP-PDU相关的GTP-PDU被复制并在IP层随它们相关 的下行链路PDCP序号一起被路由至目标RNC 1115。源RNC 1110继续传送下行链路数据 的副本并接收上行链路数据。在服务RNC的角色尚未被目标RNC 1115接管之前，并且在 下行链路用户平面数据开始到达目的地RNC 1115的时候，目标RNC 1115可以根据相关 的QoS概况来缓存或丢弃到达的下行链路GTP-PDU。
应当注意的是，图11中结合有单隧道的硬切换和SRNS再定位过程的步骤1150-1184 的次序并不必然地反映事件发生的次序并且可以以不同的次序或同时执行。例如，源RNC 1110可以在步骤1150中开始数据转发，几乎同时地向WTRU 1105发送RRC消息和向旧 SGSN转发SRNS上下文消息。
在步骤1152中发送RRC消息之前，上行链路和下行链路传送在针对要求传递次序 的RAB的源RNC 1110中悬挂起来。RRC消息是例如针对RNS至RNS再定位的物理信道重 新配置，或者是系统间至针对BSS至RNS再定位的UTRAN切换，或者是来自UTRAN命令 的针对BSS再定位的切换，或者是针对BSS至BSS再定位的切换命令。当源RNC1110准 备就绪时，源RNC 1110通过向WTRU 1105发送在目标RNC 1115中提供给源RNC 1110透 明容器的RRC消息，例如物理信道重新配置(WTRU信息元素、CN信息元素)消息，而触
发SRNS的再定位的执行(步骤1152)。 WTRU信息元素除其他之外包括新SRNC身份和S-
RNTI。 CN信息元素除其他之外包括位置区域标识和路由区域标识。
源RNC 1110通过经由旧SGSN 1120和新SGSN 1125向目标RNC 1115发送转发SRNS 上下文消息(RAB上下文)而继续执行SRNS的再定位(步骤1154、 1156和1160)。从新 SGSN 1125至旧SGSN 1120，转发SRNS上下文消息由转发SRNS上下文应答消息进行应答
(步骤1158)。该过程的目的在于将SRNS上下文从源RNC lllO传送给目标RNC 1115， 并将SRNS角色从源RNC 1110转移给目标RNC 1115。针对每个所关注的RAB来发送SRNS 上下文，并且该SRNS上下文包含有接下来将在上行链路和下行链路方向中发送的GTP PDU 的序号和将用于发送和接收来自WTRU 1105的数据的下一PDCP序号。PCDP序号仅针对使 用无损PDCP的无线电承载而由源RNC 1110进行发送。无损TOCP的使用由源RNC 1110 在设置或重新配置无线电承载的时候进行选择。对于使用不要求的传递次序的PDP上下 文(QoS概况)来说，目标RNC 1115并不使用接下来将要传送的GTP-PDU的序号。
如果要求传递次序(QoS概况)，那么在PDP上下文的整个存活时间中应该保持连续 的GTP-PDU序列编号。因此，在对于使用所要求传递次序(QoS概况)的PDP上下文而言 的整个SRNS再定位过程期间，负责的GTP-U实体(RNC 1110和1115，以及GGSN 1130) 将分别对属于同一PDP上下文的上行链路和下行链路用户分组分配连续的GTP-PDU序号。 目标RNC 1115建立和/或重新开始RLC,并在目标RNC 1115和WTRU 1105之间交换 PDCP序号(PDCP-S图、PDCP-SND)。 PDCP-SND是WTRU 1105在每个无线电承载中接收的 下一期望在序的下行链路分组的PDCP序号，该无线电承载使用源RNC 1110中的无损 PDCP。 TOCP-SND确认SRNC再定位之前成功传输的所有移动终止的分组。如果PDCP-SND 确认接收到了从源RNC 1110转发的分组，那么目标RNC 1115将丢弃这些分组。PDCP-SNU 是每个无线电承载中RNC接收的下一期望在序上行链路分组的PDCP序号，该无线电承载 使用源RNC 1110中的无损PDCP。 PDCP-SNU确认SRNC再定位之前成功传输的所有移动原 始分组。如果PDCP-SNU确认接收到了源RNC lllO中接收到的分组，那么WTRU 1105将 丢弃这些分组。
目标RNC 1115在接收到再定位执行触发时向新SGSN 1164发送再定位检测消息(步 骤1164)。对于SRNS再定位类型"WTRU未参与"来说，可以从Uu接口接收再定位执行 触发(即当目标RNC 1115在较低层上检测到WTRU 1105时)。当在步骤1164发送了再定 位检测消息时，目标RNC1115开始SRNC操作。
在步骤1166中，新SGSN 1125向GGSN1130发送更新PDP上下文请求消息，这指示 了根据本实用新型的单隧道配置和目标RNC 1115的TEID。作为响应，GGSN1130更新具 有PDP地址的目标RNC 1115的TEID与WTRU 1105的MSISDN的结合。
对于所有的RAB而言，目标RMC 1115开始数据的上行链路接收并开始向新SGSN 1125 的上行链路GTP-PDU的传输，并且目标RNC 1115开始处理已经缓存和到达的下行链路 GTP-PDU，并且开始向WTRU 1105的下行链路传送。
一旦在步骤1164接收到再定位检测消息，则CN可以将用户平面从源RNC 1110切 换到目标RNC 1115。如果SRNS再定位是SGSN之间的SRNS再定位，那么新SGSN 1125 向所关注的GGSN发送更新PDP上下文请求消息(新SGSN地址、SGSN TEID、协商的QoS)。 GGSN更新其PDP上下文字段并且在步骤1170返回更新PDP上下文响应(GGSNTEID)。在 步骤1174，根据本实用新型，在目标RNC 1115和GGSN 1130之间建立新GTP用户平面隧 道。
如果新SGSN 1125已经从GGSN 1130接收到更新PDP上下文响应消息，那么新SGSN 1125通过新GTP用户平面隧道将上行链路用户数据转发至GGSN 1130。否则，新SGSN 1125 将上行链路用户数据转发至GGSN 1130的IP地址和TEID，其中该TEID是新SGSN 1125 之前在步骤1138通过转发再定位请求消息而接收到的。
当WTRU 1105对自己进行了重新配置，那么其向目标RNC 1115发送RRC消息(例 如物理信道重新配置完成消息)。如果在步骤1160接收到了具有序号的转发SRNS上下文 消息，那么与WTRU 1105之间的分组交换可以开始。如果尚未接收到该消息，那么目标 RNC 1115可以开始针对所有RAB的分组传输，这不需要保持传递次序。
当目标RNC 1115在步骤1168接收到RRC消息时，在步骤1172，目标RNC 1115通 过向新SGSN 1125发送再定位完成消息而启动再定位完成过程。再定位完成过程的目的 在于通过目标RNC 1115向CN指示SRNS再定位的完成。如果用户平面在再定位检测时尚 未切换并且一旦接收到再定位完成，CN将用户平面从源RNC 1110切换到目标RNC 1115。 如果SRNS再定位是SGSN之间的SRNS再定位，那么在步骤1176,新SGSN 1125通过发送 转发再定位完成消息而向旧SGSN 1120发信号通知SRNS再定位过程的完成。
一旦接收到转发再定位完成消息，或者如果发生了SGSN之间的SRNS再定位，那么 在步骤1178，旧SGSN1120向新SGSN发送转发再定位完成应答消息。并且在步骤1180， 旧SGSN 1120向源RNC 1110发送Iu释放命令消息。当RNC数据转发定时器到期时，在
步骤1182，源RNC lllO利用Iu释放完成消息进行响应。
在WTRU 1105己完成再定位过程之后，并且如果新路由区域标识与旧的标识不同， 那么在步骤1184， WTRU 1104启动路由区域更新过程。
虽然本实用新型的特征和元素在优选的实施方式中以特定的结合进行了描述，但 每个特征或元素可以在没有所述优选实施方式的其他特征和元素的情况下单独使 用，或在与或不与本实用新型的其他特征和元素结合的各种情况下使用。本实用新 型中描述的方法或流程图可以以由通用目的计算机或处理器来执行的切实实施在计 算机可读存储介质中的计算机程序、软件、固件来实现。计算机可读存储介质的实 例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、寄存器、缓存器、半导体存储 装置、诸如内部硬盘和可移动盘片之类的磁性介质、磁光介质以及诸如CD-ROM盘以 及数字多功能盘(DVD)之类的光学介质。
合适的处理器包括，例如，通用目的处理器、专用目的处理器、传统处理器、数字 信号处理器(DSP)、多个微处理器、与DSP核心相关联的一个或多个微处理器、控制器、 微控制器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、任何集成电路和/或状态 机。
与软件相关联的处理器可用于实现射频发射机，可在WTRU、用户设备、终端、基站、 无线电网络控制器或任何主机中使用。WTRU可以与实现为硬件和/或软件的模块结合使 用，例如相机、视频相机模块、视频电话、扬声器电话、振动装置、扬声器、麦克风、 电视收发机、免提耳机、键盘、蓝牙 模块、调频(FM)无线电单元、液晶显示器(LCD) 显示单元、有机发光二极管(OLED)显示单元、数字音乐播放器、媒体播放器、视频游 戏播放器模块、因特网浏览器和/或无线局域网(WLAN)模块。
权利要求1.一种用于实施服务无线电网络子系统(SRNS)再定位的无线通信系统，该系统包括(a)源无线电网络控制器(RNC)；(b)网关通用分组无线电业务(GPRS)支持节点(GGSN)，该GGSN经由第一GPRS隧道化协议(GTP)用户平面(GTP-U)隧道而耦合至目标RNC；以及(c)目标RNC，经由第二GTP-U隧道耦合至所述GGSN，其中，所述第二GTP-U隧道被建立在所述目标RNC和所述GGSN之间，并且所述第一GTP-U隧道在实施SRNS再定位时被释放。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括(d) 至少一个无线发射/接收单元(WTRli)，电耦合至所述源RNC和目标RNC中的至少一者；(e) 第一服务GPRS支持节点(SGSN)，电耦合至所述源RNC;以及(f) 第二SGSN，电耦合至所述第一SGSN和所述目标RNC，其中所述第二SGSN包括 用于向所述目标RNC发送再定位请求消息的装置和用于接收所述第一 SGSN所发送的转发 再定位请求消息的装置，所述再定位请求消息指示单隧道操作、GGSN的隧道终点身份(TEID)、所述WTRU的标识号以及所述WTRU的分组数据协议(PDP)地址。
3. 根据权利要求2所述的系统，其特征在于，其中所述第二SGSN包括用于向所述 GGSN发送更新PDP上下文请求消息的装置，该消息指示单隧道操作和所述目标RNC的 TEID。
4. 一种用于实施结合有单隧道的硬切换和服务无线电网络子系统(SRNS)再定位的 无线通信系统，该系统包括(a) 源无线电网络控制器(RNC);(b) 网关通用分组无线电业务(GPRS)支持节点(GGSN)，该GGSN经由第一 GPRS 隧道化协议(GTP)用户平面(GTP-U)隧道而耦合至目标RNC;以及 (c) 目标RNC，经由第二GTP-U隧道耦合至所述GGSN，其中，所述第二 GTP-U隧道 被建立在所述目标RNC和所述GGSN之间，并且所述第一 GTP-U隧道在实施结合有单隧道 的硬切换和SRNS再定位时被释放。
5. 根据权利要求4所述的系统，其特征在于，进一步包括(d) 至少一个无线发射/接收单元(WTRU)，电耦合至所述源RNC和目标RNC中的至 少一者；(e) 第一服务GPRS支持节点(SGSN)，电耦合至所述源RNC;以及(f) 第二SGSN,电耦合至所述第一SGSN和所述目标RNC，其中所述第二SGSN包括 用于向所述目标RNC发送再定位请求消息的装置和用于接收所述第一 SGSN所发送的转发 再定位请求消息的装置，所述再定位请求消息指示单隧道操作、GGSN的隧道终点身份(TEID)、所述WTRU的标识号以及所述WTRU的分组数据协议(PDP)地址。
6. 根据权利要求5所述的系统，其特征在于，其中，所述第二SGSN包括用于 向所述GGSN发送更新PDP上下文请求消息的装置，该消息指示单隧道操作和所述目 标RNC的TEID。
专利摘要本实用新型涉及用于在无线通信系统中实施服务无线网络子系统(SRNS)再定位过程的设备。当旧服务通用分组无线电业务(GPRS)支持节点(SGSN)指示的是源RNC要求SRNS再定位时，新SGSN向目标RNC发送再定位请求消息，以指示单隧道操作、网关GPRS支持节点(GGSN)的隧道终点身份(TEID)、无线发射/接收单元(WTRU)的标识号以及该WTRU的分组数据协议(PDP)地址。新SGSN向GGSN发送更新PDP上下文请求消息，以指示单隧道操作和目标RNC TEID。GGSN更新目标RNC TEID与WTRU PDP地址和标识号的组合。新隧道建立在目标RNC和GGSN之间，并且源RNC和GGSN之间的旧隧道被释放。
文档编号H04W76/06GK201004703SQ200720001428
公开日2008年1月9日 申请日期2007年1月30日 优先权日2006年3月8日
发明者卡梅尔·M·沙恩 申请人:美商内数位科技公司