专利名称：用于在基于单隧道gprs的无线通信系统中支持路由区域更新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。特别地，本实用新型涉及的是用于在 基于单隧道通用分组无线服务(GPRS)的无线通信系统中支持路由区域更 新的设备。
背景技术：
图1显示的是常规的GPRS/第三代(3G)无线通信系统架构100，其 中显示了不同的接口/协议以及处于不同网络实体之间的用户数据传送接 口。无线通信系统100包括至少一个服务GPRS支持节点(SGSN) 105以 及至少一个网关GPRS支持节点(GGSN) 110。该无线通信系统100还包 括通用陆地无线接入网络(UTRAN) 115，该网络包括一个或多个无线接入 网(RAN)、基站系统(BSS)以及无线网络控制器(RNC)(未显示)。系 统100还包括多个无线发射/接收单元(WTRU) 120，其中每一个都包括与 移动终端(MT) 130相耦合的终端设备(TE) 125。无线通信系统100中的 移动性可以借助下列操作来促进在GGSN110上锚定网际协议(IP)会话， 以及通过支持SGSN 105所提供的用于IP和非IP业务/服务的移动性管理 (MM)协议而对多级移动性加以考虑。
图2A显示的是如何在图1的常规无线通信系统100中建立双隧道，以 便为用户平面业务提供IP连接性。如图2A所示，GPRS隧道协议(GTP) 用户平面(GTP-U)隧道220是在GGSN 205与SGSN 210之间建立的，并 且在SGSN 210与无线网络控制器(RNC) 215之间建立了第二用户平面隧 道225。这两条隧道都是专用于同一个用户的。GTP隧道220具有用户平面
和控制平面。用户隧道225则是IP隧道，它具有用户平面以及用于控制消
息传递的RAN应用部分(RANAP)控制平面。
路由区域更新(RAU)被用于将划分为集群的无线通信系统内部的寻 呼业务量减至最少。每个集群都包含了一组小区(Node-B)。并且每个集群 都是由唯一的标识符(也就是路由区域标识符(ID))定义的。对无线通信 系统中这些穿越集群边界的WTRU来说，它们必须执行名为路由区域更新 的注册处理。在RAU中，WTRU会向核心网告知其在系统哪一个区域中运 行。如果WTRU接收到被叫，那么核心网会在最后一个已知的路由区域中 寻呼该WTRU。这样做可以消除在整个系统中发送用于WTRU的寻呼消息 的需要，而这转而会显著减少系统中的信令数量。由此，更多的处理功率可 以分配给用户业务。RAU有可能需要在GGSN与新的RNC之间建立新的 连接。与双隧道方法中已有的处理和消息格式相比，单隧道方法需要新的处 理和消息格式。
在向全IP网络(AIPN)的演进中，大多数服务和应用都会迁移到基于 IP的平台。这种迁移需要IP连接性，并且所产生的业务不必在SGSN终结。 因此，单隧道功能对减少SGSN上的延迟和处理功率而言是非常理想的。
实用新型内容
本实用新型涉及一种用于在GPRS/3G网络以及后续网络中通过使用单 隧道来支持路由区域更新的设备。无线发射/接收单元(WTRU)经由RNC 向SGSN发送激活分组数据协议(PDP)上下文请求，并且SGSN向GGSN 发送创建PDP上下文请求。所述创建PDP上下文请求包括PDP类型、PDP 地址、接入点名称(APN)、单隧道请求、RNC隧道端点标识(TEID)以 及服务质量(QoS)数据，由此在GGSN与RNC之间建立了单隧道。
在一个实施例中，WTRU经由RNC向SGSN发送路由区域更新请求消 息。SGSN则向GGSN发送更新PDP上下文请求消息。GGSN向SGSN发
送更新PDP上下文响应消息。SGSN则向RNC发送隧道建立请求消息，并 且在RNC与GGSN之间建立了单隧道。对切换操作来说，在GSN与另一 个RNC之间业己建立的先前的单隧道将被释放，并且路由区域更新将被接 受和完成。
从以下关于具体实施方式
的描述中可以更详细地了解本实用新型，这
些优选实施例是作为实例给出的，并且是结合一个或多个附图而被理解的， 其中
图1显示的是常规的GPRS和3G无线通信系统；
图2A显示的是双隧道的常规建立；
图2B显示的是根据本实用新型的单隧道的建立；
图3显示的是现有技术中的隧道协议栈；
图4显示的是根据本实用新型配置的单隧道协议栈；
图5显示的是根据本实用新型实施的单隧道建立过程(PDP上下文激
活)；
图6显示的是根据本实用新型一个实施例的单隧道的SGSN内部RNC 之间路由区域更新过程；以及
图7A和7B共同显示的是根据本实用新型另一个实施例的单隧道的 SGSN之间(intre-SGSN)路由区域更新过程。
具体实施方式
当下文引用时，术语"无线发射/接收单元(WTRU)"包括但不局限于 用户设备(UE)、移动站、固定或移动用户单元、寻呼机、蜂窝电话、个人 数字助理(PDA)、计算机或是能在无线环境中工作的其他类型的用户设备。 当下文引用时，术语"基站"包括但不局限于Node-B、站点控制器、接入
点(AP)或是其他任何能在无线环境中工作的接口设备。
本实用新型的特征既可以引入集成电路(ic)，也可以配置在包含众多 互连组件的电路中。
根据本实用新型，GPRS (3G或后续)系统中的移动性可以借助下列操 作来促进在归属GGSN上锚定IP会话，对多级移动性加以考虑，以及支 持SGSN所提供的用于非IP业务/服务的已有MM协议。
图2B显示的是根据本实用新型的单用户平面隧道方法。单用户平面隧 道230被用于减少SGSN 210'的延迟和处理功率。在图2A显示的双隧道方 法中，SGSN 210终止了连至RNC 215的GTP隧道220以及用户平面隧道 225，这意味着SGSN 210对在两个方向上传播的分组进行了解码，并且将 其转换成了两个隧道220和225所具有的不同协议格式。在图2B所示的单 隧道方法中，SGSN 210'仅仅经由两个分离的接口/协议(RANAP-C以及 GTP-C)而在GGSN 205，与RNC 215，之间建立了隧道。在单隧道方法中，SGSN 210，不再与用户平面业务有关。由此，用户业务在两个方向上都会无变化地
(也就是未改变)穿过SGSN 210'。此外，SGSN 210'也不再与用户平面处 理有关。只有RNC 215，和GGSN 205'才被允许执行/作用于用户平面业务。 SGSN 210，则仅仅管理与用户及其基于IP的业务相关联的控制业务，这其中 包括MM、 RAU等等。SGSN 210，通过使用GTP控制平面与GGSN 205'进 行通信以及使用RANAP控制平面与RNC 215'进行通信来连接RNC 215'以 及GGSN 205'。当在RNC之间进行切换时，SGSN 210'负责为GGSN 205'提 供新的RNC TEID信息以及单隧道230的建立。
图3显示的是根据现有GPRS协议的现有技术中的隧道协议栈。GTP-U 隧道在UTRAN(包括RAN、BSS以及RNC)与3G-SGSN之间以及3G-SGSN 与3G-GGSN之间传送(也就是隧道传输)用户数据。
图4显示的是根据本实用新型的单隧道协议栈中的用户平面，其中来 自UTRAN的用户平面隧道不会在3G-SGSN终结。取而代之的是，UTRAN
会在3G-GGSN终结。UTRAN和GGSN中显示的IP隧道可以基于GTP， 或是任何普通的IP隧道。在一个优选实施例中，其中使用了 GTP-U隧道作 为IP隧道。
图5是根据本实用新型的单隧道建立的信令图。单隧道功能通过减少 RNC与GGSN接口之间的协议转换的需要，以及在分组交换(PS)域的内 部在RNC/NRC与GGSN之间启动直接用户平面隧道，从而减少SGSN上 的延迟和处理功率。然而，单隧道方法不会消除由SGSN来为基于IP的业 务管理其控制业务的需要。对控制平面信令、MM以及呼叫/会话管理而言， SGSN仍旧是必需的，并且SGSN将会判定何时建立单隧道而不是双隧道。
就单隧道而言，SGSN应该通过向隧道的每个端点通知另一个端点的相 应TEID (也就是向GGSN通知RNC TEID以及向RNC通知GGSN TEID) 来为用户平面连接RAN/RNC TEID以及GGSN TEID。如果在RNC之间进 行切换，那么RNC将会负责更新并且为GGSN提供新的RNC TEID信息以 及单隧道建立。
图5显示的是根据本实用新型而在无线通信系统中实施的单隧道建立 过程(分组数据协议(PDP)上下文激活)，其中该系统包括WTRU 505、 无线接入网络(RAN) /无线网络控制器(RNC) 510、 SGSN 515以及GGSN 520。 WTRU 505向SGSN 515发送激活PDP上下文请求，该请求包含了 PDP 类型、PDP地址、APN、服务质量(QoS)数据等等(步骤525)。 SGSN515 验证该激活PDP上下文请求，选择APN，并且将APN映射到GGSN 520 (步 骤530)。 SGSN 515确定是否支持和/或请求单隧道，并且记录存在RNC TEID
(步骤530)。 SGSN 515创建PDP上下文请求，该请求包含了 PDP类型、 PDP地址、APN、单隧道请求、RNC TEID、 QoS等等(步骤535)。 GGSN 520 则创建PDP上下文响应，该响应包含了PDP类型、PDP地址、APN、表明 许可单隧道的指示符、GGSN TEID、 QoS等等(步骤540)。 WTRU 505和 RAN/RNC 510则建立无线接入承载(RAB)(步骤545)。在步骤550，
SGSN515和RAN/RNC 510交换隧道设置信令，该信令包含了移动站国际用 户名录号码(MSISDN)、 PDP地址以及GGSN TEID，而SGSN 515则在接 收到来自GGSN的隧道建立接受指示之后，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 便通过将关联于该请求的RNC TEID告知GGSN 520来建立新的隧道，并 且GGSN 520向SGSN515发送用以确认/拒绝隧道建立及相关属性(RNC TEID、 PDP类型、PDP地址、用户ID等等)的更新PDP上下文响应(步 骤565)。 SGSN515则将GGSN地址插入其PDP上下文，发送接收自GGSN 的PDP地址(步骤570)，并且预备下发至WTRU 505的响应。由此，如有 必要，SGSN 515将会更新GGSN 520中的PDP上下文，以便反应步骤545 的RAB建立所造成的QoS属性变化。在RAN/RNC 510与GGSN 520之间 将会交换隧道建立信令，这其中包括MSISDN、 PDP地址、RNCTEID以及 GGSNTEID (步骤575)。 SGSN515会向WTRU505发送表明存在单隧道的 激活PDP上下文接受信号(步骤580)。
图6显示的根据本实用新型而在无线通信系统中实施的单隧道的SGSN 内部RNC之间路由区域更新过程，其中该系统包括WTRU 605、旧的基站 系统(BSS) /RNC610、新的BSS/RNC615、 SGSN620、 GGSN 625以及归 属位置寄存器(HLR) 630。
仍旧参考图6，旧的隧道是在旧的BSS/RNC 610与GGSN 625之间建 立的(步骤635)。 WTRU 605向新的BSS/RNC 610以及SGSN 620发送路 由区域更新(RAU)请求，该请求可以包括分组临时移动用户标识(P-TMSI)、 旧的路由区域标识(RAI)、旧的P-TMSI签名、更新类型等等(步骤640)。 更新类型表示路由区域更新是否为周期性的。然后，在WTRU605、SGSN 620 以及HLR 630之间将会建立安全功能(步骤650)。 SGSN 620向GGSN 625 发送更新PDP上下文请求(步骤655)。然后，GGSN 625向SGSN 620发 送更新PDP上下文响应(步骤660)。 SGSN 620向新的BSS/RNC 615发送
隧道建立请求(步骤665)。在步骤655， SGSN 620通过在步骤660的更新 PDP上下文请求中向GGSN 625发送新的BSS/RNC 615的TEID而在GGSN 625与新的BSS/RNC 615之间建立新的隧道。如果许可该请求，那么GGSN 625会在步骤660中向SGSN620反向确认该请求。在步骤665， SGSN 620 借助隧道建立消息而向新的BSS/RNC 615发送GGSN 625的TEID，由此建 立新的BSS/RNC 615的隧道的另一端。在步骤670， BSS/RNC 615将会应 答该请求，并且向SGSN 620指示操作成功。现在，在步骤675中建立了新 的隧道。作为选择，在这里也可以存在附加的更新PDP上下文请求，并且 该请求取决于QoS属性的最终设置。然后，新的BSS/RNC 615会向SGSN 620 发送隧道建立响应(步骤670)。由此，在新的BSS/RNC 615与GGSN 625 之间建立了新的隧道(步骤675)。 一旦新的隧道成功建立，那么SGSN620 会在步骤680中通过向旧的BSS/RNC 610发送释放请求，从而释放旧的隧 道。而旧的BSS/RNC 610则会向SGSN 620发送释放响应(步骤685)。所 述SGSN620会向新的BSS/RNC 615以及WTRU 605发送路由区域更新接 受(步骤690)。然后，WTRU 605会向新的BSS/RNC 615以及SGSN 620 发送路由区域更新完成消息(步骤695)。
图7A和7B共同显示了根据本实用新型而在无线通信系统中实施的单 隧道的SGSN之间(intre-SGSN)路由区域更新过程，其中该系统包括WTRU 705、旧的BSS/RNC710、新的BSS/RNC 715、新的SGSN720、旧的SGSN 725、 GGSN728以及HLR730。
参考图7A，在旧的BSS/RNC 710与GGSN 728之间建立了旧的隧道(步 骤732)。 WTRU 705向新的BSS/KNTC 734以及新的SGSN 720发送路由区 域更新请求，该请求可以包括P-TMSI、旧的RAI、旧的P-TMSI签名、更 新类型等等(步骤734)。该更新类型表明所述路由区域更新是否为周期性 的。新的SGSN 720会向旧的SGSN 725发送SGSN上下文请求(步骤736)。 旧的SGSN725则向新的SGSN720发送SGSN上下文响应(步骤738)。然
后，在WTRU 705、新的SGSN 720以及HLR 730之间将会建立安全功能(步 骤740)。新的SGSN620向旧的SGSN725发送SGSN上下文应答消息(步 骤742)，并且会向GGSN 728发送更新PDP上下文请求(步骤655)，其中 该请求指示的是单隧道以及新的BSS/RNC 715的TEID。然后，GGSN 728 向新的SGSN 720发送更新PDP上下文响应(步骤746)。新的SGSN 720 则向新的BSS/RNC715发送隧道设置消息，该消息指示的是MSISDN、 PDP 地址以及GGSNTEID (步骤748)。然后，新的BSS/RNC 715向新的SGSN 发送隧道设置应答消息(步骤750)。由此，在新的BSS/RNC 715与GGSN 728 之间将会建立新的隧道(步骤752)。
对使用旧隧道的系统中的未决业务来说，出于服务连续性的考虑，这 些业务会从旧的BSS/RNC610转发到新的BSS/RNC615。参考图7B，在建 立了新的隧道之后，转发分组将会从新的SGSN 720发送到旧的SGSN 725 (步骤754)。在步骤754，转发分组将会从新的SGSN 720发送到旧的SGSN 725 (步骤754)。在步骤756，转发分组将会从旧的SGSN 725发送到旧的 BSS/RNC 710。在步骤758，分组将会从旧的BSS/RNC 710转发到新的 BSS/RNC715。在步骤760，旧的BSS/RNC 710会向旧的SGSN 725发送转 发分组应答消息。在步骤762，旧的SGSN 725会向新的SGSN 720发送转 发分组应答消息。在步骤764，新的SGSN会向HLR 730发送更新位置消 息。在步骤766， HLR730向旧的SGSN 725发送取消位置消息。在步骤768， 在旧的BSS/RNC 710与旧的SGSN 725之间将会交换释放信令(例如释放 请求消息和释放响应消息)。在步骤770，从SGSN 725以及HLR 730发送 取消位置应答消息。在步骤772， HLR 730会向新的SGSN 720发送插入用 户数据。在步骤774，新的SGSN 720会向HLR 730发送插入用户数据应答 消息。在步骤776， HLR 730会向新的SGSN 720发送更新位置应答消息。 在步骤778，新的SGSN 720会向新的BSS/RNC 715以及WTRU 705发送 路由区域更新接受消息。在步骤780， WTRU 705会向新的BSS/RNC以及
新的SGSN 720发送路由区域更新完成消息。
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。本实用新型提供的方法或流程图可以在由通用计算机或处理器 执行的计算机程序、软件或固件中实施，其中所述计算机程序、软件或固件 是以有形的方式包含在计算机可读存储介质中的。关于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、缓冲 存储器、半导体存储设备、内部硬盘和可移动磁盘之类的磁介质、磁光介质 以及CD-ROM碟片和数字通用光盘(DVD)之类的光介质。
举例来说，恰当的处理器包括通用处理器、专用处理器、常规处理 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)电路、任何一种集成电路(IC)和/或状态机。
与软件相关联的处理器可以用于实现一个射频收发机，以便在无线发 射接收单元(WTRU)、用户设备、终端、基站、无线网络控制器或是任何 主机计算机中加以使用。WTRU可以与采用硬件和/或软件形式实施的模块 结合使用，例如相机、摄像机模块、可视电话、扬声器电话、振动设备、扬 声器、麦克风、电视收发机、免提耳机、键盘、蓝牙⑧模块、调频(FM) 无线单元、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、视频游戏机模块、因特网浏览器和/ 或任何无线局域网(WLAN)模块。
权利要求1.一种无线通信系统，其特征在于包括无线发射/接收单元(WTRU)；与WTRU电耦合的无线网络控制器(RNC)；与RNC电耦合的服务通用分组无线服务(GPRS)支持节点(SGSN)；与SGSN电耦合的网关GPRS支持节点(GGSN)；以及耦合在GGSN与RNC之间的单隧道。
2. 如权利要求l所述的系统，其特征在于WTRU包括用于经由RNC 向SGSN发送激活分组数据协议(PDP)上下文请求消息的装置。
3. 如权利要求2所述的系统，其特征在于SGSN包括用于向GGSN 发送创建PDP上下文请求消息的装置，其中所述创建PDP上下文请求消 息包括单隧道请求、PDP地址以及RNC的隧道端点标识(TEID)。
4. 如权利要求3所述的系统，其特征在于SGSN包括用于确定是否 支持单隧道的装置，以及只在支持单隧道的情况下才将单隧道请求包含在 创建PDP上下文请求消息中的装置。
5. 如权利要求3所述的系统，其特征在于GGSN包括用于接收创建 PDP上下文请求消息的装置，以及响应于创建PDP上下文消息的接收而 向SGSN发送创建PDP上下文响应消息的装置，其中所述创建PDP上下 文响应消息包括PDP地址以及GGSN的TEID。
6. 如权利要求5所述的系统，其特征在于SGSN包括用于接收创建 PDP上下文响应消息的装置以及用于与RNC交换隧道设置信息的装置。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于SGSN包括用于将GGSN 的地址插入其PDP上下文的装置，以及用于将接收自GGSN的PDP地址 发送到RNC的装置，由此在GGSN与RNC之间建立单隧道。
专利摘要这里公开的是在基于单隧道通用分组无线服务(GPRS)的无线通信系统中支持路由区域更新过程的设备。无线发射/接收单元(WTRU)经由无线网络控制器(RNC)向服务通用分组无线服务(GPRS)支持节点(SGSN)发送路由区域更新请求消息。SGSN则向网关GPRS支持节点(GGSN)发送更新分组数据协议(PDP)上下文请求消息。GGSN向SGSN发送更新PDP上下文响应消息。SGSN则向RNC发送隧道建立请求消息，并且在RNC与GGSN之间建立单隧道。对切换操作来说，在GSN与另一个RNC之间业已建立的先前的单隧道将被释放，并且路由区域更新将被接受和完成。
文档编号H04W76/06GK201004704SQ200720001429
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