专利名称：用于支持路由区域更新的设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种无线通信系统。更特别地，本实用新型涉及一种
在基于长期演进型(LTE)通用分组无线电业务(GPRS)的系统中用于支 持路由区域更新(RAU)的设备。
背景技术：
图1显示的是传统的GPRS/第三代(3G)无线通信系统架构100,该 架构显示了各种网络实体之间的各种接口 /协议以及用户数据传输接口 。该 无线通信系统100包括至少一个服务GPRS支持节点(SGSN) 105以及 至少一个网关GPRS支持节点(GGSN) 110。此外，该无线通信系统100 还包括通用陆地无线电接入网络(UTRAN) 115，其中该网络包括一个或 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)(未显示)。另外，该系统100还包括多个无线发射/接收单元 (WTRU) 120，其中每一个单元都包括与移动终端(MT) 130相耦合的 终端设备(TE)125。通过在GGSN 110上锚定网际协议(IP)会话，以 及通过支持用于SGSN 105所提供的IP和非IP业务/服务的移动性管理 (MM)协议来提供多级移动性，有助于促进无线通信系统100中的移动 性。
图2A显示的是如何在图1的传统无线通信系统100中建立双隧道来 为用户平面业务提供IP连接性。如图2A所示，在GGSN 205与SGSN 210 之间建立了 GPRS隧道化协议(GTP)用户平面(GTP-U)隧道220,而 在SGSN 210与无线电网络控制器(RNC) 215之间则建立了第二用户平 面隧道225。这两个信道全都专用于同一个用户。GTP隧道220具有用户 平面和控制平面。用户隧道225则是具有用户平面和用于控制消息传递的 RAN应用部分(RANAP)控制平面的IP隧道。
图3显示的是在各种网络实体之间具有各种接口/协议以及用户数据传 输接口的基于长期演进(LTE)的网络的系统架构演进(SAE)。无线通 信系统300包括演进型分组核心305，该核心305包括至少一个移动性管 理实体(MME) /用户平面实体(UPE) 310以及至少一个接入系统(AS) 间的锚点315，该锚点也称为接入网关(AGW)。演进型无线电接入网络 320包括至少一个演进型Node-B (eNodeB)。该无线通信系统300还包 括上文中参考图1所描述的GPRS核心325,该核心包括至少一个通用陆 地无线电接入网络(UTRAN) 330以及至少一个用于全球移动通信系统 (GSM )演进的GPRS增强数据速率(EDGE)无线电接入网络(GERAN ) 335。通过将网际协议(IP)会话锚定在AGW 315上，以及通过支持由 AGW 315提供的用于IP业务/服务的移动性管理(MM)协议来提供多级 移动性，有助于促进无线通信系统300中的WTRU (未显示)移动性。
基于LTE的网络是面向全IP网络(AIPN)的演进。对即时消息传递 这类从网络运营商产生的IP业务量以及非第三代合作伙伴项目(3GPP) IP业务量(也就是无线局域网(WLAN)业务量)来说，这些业务量是通 过AGW315锚定和路由的。
路由区城更新(RAU)可用于将聚集为簇的无线通信系统内部的寻呼 业务量减至最小。每个簇都包括一組小区(Node-B)。并且每个簇都是由 唯一标识符(也就是路由区域标识符(ID))定义的。在无线通信系统中， 穿越簇边界的这些WTRU必须执行名为路由区域更新的注册处理。在RAU 中，WTRU会向核心网络告知其工作时所在的系统的区域。如果WTRU 接收到终止的呼叫，那么核心网络会在最后一个已知路由区域中寻呼该 WTRU。这样做可以避免在整个系统中发送用于该WTRU的寻呼消息的必 要，而这转而会显著减少系统中的信令量。由此可以为用户业务分配更多 的处理功率。RAU有可能需要在GGSN与新RNC之间建立新连接。与双 隧道方法中已有的那些处理和消息格式相对的是，单隧道方法需要新的处 理和消息格式。
在LT匿中，其中一个目的是通过将IP会话锚定在接入网关(AGW) 以及通过提供多级移动性和支持现有GPRS/3G移动性管理(MM )协议而 促进移动性以及降低开发成本。在LTE中，大多数服务和应用正朝着基于 IP的平台迁移。与GPRS中的情况一样，这种迁移需要IP连接性，此外 在移动性管理实体(MME) /用户平面实体(UPE)上，所产生的业务是不 会终止的。
实用新型内容
本实用新型涉及一种用于在基于LTE GTP的系统中支持路由区域更 新的设备。根据本实用新型，在AGW与eNodeB之间将会建立单GTP隧 道。WTRU向新eNodeB发送路由区域更新请求，该eNodeB将这个路由 区域更新请求转发到MME。而MME则向AGW发送更新分组数据协议 (PDP)上下文请求，由此在新eNodeB与AGW之间建立新隧道。对MME 之间的路由区城更新来说，WTRU向新eNodeB发送路由区域更新请求， eNodeB将这个路由区域更新请求转发到新MME。所述新MME向AGW 发送MME上下文请求。AGW向新MME发送MME上下文响应。所述新 MME则向AGW发送更新PDP上下文请求，由此在新eNodeB与AGW 之间建立新隧道。
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显示的是传统的GPRS/3G无线通信系统架构； 图2A显示的是传统的GTP用户平面隧道的建立； 图2B显示的是根据本实用新型的单GTP隧道的建立； 图3显示的是基于LTE的无线通信系统的系统架构演进(SAE); 图4显示的是传统的隧道协议栈； 图5显示的是根据本实用新型的LTE GTP协议栈； 图6是传统隧道建立过程的流程6
图7是根据本实用新型的LTE单GTP隧道建立(LTE附着)过程的 流程图8显示的是根据本实用新型的GTP eNodeB内MME之间的RA更
新；
图9显示的是根据本实用新型的MME内的RA更新的方法的流程图； 图10显示的是根据本实用新型的用于以LTE GTP为基础的系统的
MME之间的RA更新；以及
图11A和11B合在一起是根据本实用新型的用于MME之间的RA更
新的方法的流程图。
具体实施方式
下文引用的术语"无线发射/接收单元(WTRU)"包括但不局限于用 户设备(UE)、移动站、固定和移动用户单元、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任何类型的用 户设备。此外，下文引用的术语"基站"包括但不局限于Node-B、站点控 制器、接入点(AP)或是能在无线环境中工作的其他任何类型的接口设备。
本实用新型的特征既可以被引入到集成电路(IC)中，也可以被配置 在包含众多互连组件的电路中。
根据本实用新型，通过将IP会话锚定在归属GGSN并提供多级移动 性，以及通过支持SGSN所提供的用于非IP业务/服务的现有MM协议， 有助于促进GPRS (3G或更高的)系统中的移动性。
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260可用于减小MME/UPE 255的延迟和处理功率。在图2A所示的 双隧道方法中，SGSN 210将GTP隧道220和用户平面隧道225终结于 RNC 215，这意味着SGSN 210将会解码那些在两个方向中传播的分组， 并且会将其转换成这两个隧道220和225所具有的不同协议格式。在图2B 显示的单隧道方法中，MME/UPE 255只在AGW 265与eNodeB 250之间 经由两个独立接口/协议(RANAP-C和GTP-C )来建立隧道。在这种单隧
道方法中，MME/UPE 255并未包含在用户平面业务中。由此在两个方向 上，用户业务会在保持不变的情况下(也就是未变更)经过MME/UPW 255。 只有eNod B 250和AGW 265才被允许执行/作用于用户平面业务。 MME/UPE 255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。MME/UPE 255与eNodeB 250以及AGW 265 相连，由此使用GTP控制平面来与AGW265进行通信，并且使用RANAP 控制平面来与eNodeB 250进行通信。当在eNodeB之间发生切换时，
道260的建立负责。
图4显示的是根据现有GPRS协议的现有技术的隧道协议栈。GTP-U 隧道在UTRAN (其中包括RAN、 BSS以及RNC)与3G-SGSN之间以及 在3G-SGSN与3G-GGSN之间传送(也就是隧道化传送)用户数据。
图5显示的是根据本实用新型的隧道协议栈，其中用户平面隧道是在 eNodeB与AGW之间建立的。图5所示的IP隧道可以是基于GTP或任 何一种通用的IP隧道。在优选实施方式中，该GTP-U隧道是作为IP隧道 使用的。
图6是用于单隧道建立的方法的传统信令图。所述单隧道功能将会通 过减小对于RNC与GGSN接口之间的协议转换的需要以及通过在分组交 换(PS)域中启用RAN/RNC与GGSN之间的直达用户平面隧道，来减 小SGSN处的延迟和处理能力。但是，单隧道方法不会消除由SGSN来管 理与基于IP的业务有关的控制业务量的需要。对控制平面信令、MM以及 呼叫/会话管理来说，SGSN仍旧是必需的，并且SGSN将会确定是建立单 隧道还是建立双隧道。
对单隧道而言，SGSN应该通过向隧道的每个端点告知另一个端点的 相应TE，D (也就是将RNC TEID告知GGSN以及将GGSN TEID告知 RNC )来连接用于用户平面的RAN/RNC TEID以及GGSN TEID。对RNC 之间的切换来说，SGSN负责更新以及为GGSN提供新RNC TEID信息， 并且负责建立单隧道。
图7显示的是根据本实用新型的LTE单GTP隧道建立(LTE附着) 过程70CK分姐数据协议(PDP )上下文激活)，该过程是在包括WTRU 705、 eNodeB 710、 MME/UPE 715以及AGW 720的无线通信系统中实施的。 WTRU 705向*NodeB 710以及MME/UPE 715发送LTE附着请求消息， 其中该消息包括PDP类型、PDP地址、APN、服务质量(QoS)数据等 等(步骤72§) 。 MME/UPE 715中的MME则会验证LTE附着请求，选 择APN并且将该APN映射到AGW720 (步骤730) 。 MME/UPE715确 定是否支持和/或请求单隧道，并且注意到GTP TEID的存在(步骤730 )。 该MMEAJP匿715创建PDP上下文请求，并且该请求包含PDP类型、PDP 地址、APN、服务质量(QoS)数据等等(步骤735) 。 AGW720则创建 PDP上下文响应，并且该响应包含PDP类型、PDP地址、APN、用于表 明准许建立GTP隧道的指示符、AGW TEID、 QoS等等(步骤740)。 WTRU 705和eNodeB 710建立无线电接入承栽(RAB )(步骤745)。 在步骤750中，MME/UPE 715和eNodeB 710将会交换隧道设置信令， 其中该信令包含移动站国际用户目录号码(MSISDN)、PDP地址以及AGW TEID，并且MME/UPE 715会在接收到来自AGW 720的接受指示之后向 eNodeB 71 发送隧道建立信息，以便建立隧道。MME/UPE 715则会向 AGW 720发送更新PDP上下文请求(步骤760)，以便通过将与该请求 相关的AGW TEID告知AGW 720来建立新隧道，并且AGW 720会向 MME/UPE715发送更新PDP上下文响应(步骤765)，由此确认/拒绝建 立隧道以及相关属性(RNCTEID、 PDP类型、PDP地址、用户ID等等)。 MME/UPE 715会在其PDP上下文中插入AGW地址，并且发送从AGW 720接收的PDP地址(步骤770)，以及预备下发到WTRU 705的响应。 由此如有必要，MME/UPE715将会更新AGW720中的PDP上下文，以 反映步骤745的RAB建立处理所导致的QoS属性变化。在eNodeB 710 与AGW 720之间将会交换隧道建立信令，其中该信令包括MSISDN、 PDP 地址、eNoieBTEID以及AGWTEID (步骤775)。所述MME/UPE715 会向WTRU 705发送激活PDP上下文接受信号，该信号指示的是单个隧
道的存在(步骤780)。
图8显示的是根据本实用新型的在GTP eNodeB内MME之间的RA更新。
图9显示的是根据本实用新型而在GTP eNodeB内MME内的路由区 域更新过程900，其中该过程是在包括WTRU 905、旧eNodeB 910、新 eNodeB 915、 MME 920、 AGW 925以及归属位置寄存器(HLR) 930的 无线通信系统中实施的。
仍旧参考困9,旧隧道是在旧eNodeB 910与AGW 925之间建立的(步 骤935) 。 WTRU 905向新eNodeB 915以及MME 920发送路由区域更 新(RAU)请求(步骤940)，该请求可以包括分组临时移动用户标识 (P-TMSI)、旧路由区域标识(RAI)、旧P-TMSI签名、更新类型等等。 该更新类型表示所述路由区域更新是否具有周期性。然后，在WTRU 905、 MME 920以及HLR930之间将会建立安全功能(步骤950) 。 MME 920 会向AGW925发送更新PDP上下文请求(步骤955)。然后，AGW 925 会向MME 920发送更新PDP上下文响应(步骤960) 。 MME 920则向 新eNocteB915发送隧道建立请求(步骤965)。在步骤955中，MME 920
915的TEID，从而在AGW 925与新eNodeB 915之间建立新隧道。如果 该请求得到许可，那么AGW 925会在步骤960中向MME 920反向确认 该请求。在步稞965中，MME 920会通过借助隧道建立请求消息向新 eNodeB 91S发送AGW 925的TEID，由此建立隧道的另 一端与新eNodeB 915的连接，在步骤970中，新eNodeB 915将会应答该请求，并且通过 发送隧道建立响应消息来向MME 920指示操作成功。现在，在步骤975 中将会建立新隧道。
作为逸择，根据QoS属性的最终设置，附加的更新PDP上下文请求 也是可以存在的。由此，新eNodeB 915会向MME 920发送隧道建立响 应(步骤970)。然后，在新eNodeB 915与AGW 925之间将会建立新 隧道(步骤975)。 一旦成功建立了新隧道，那么MME920会通过在步骤
980中向旧aNodeB 920发送释》文i青求，从而释i文旧隧道。而旧eNodeB 则会向薩E920发送释放响应(步骤985)。从MME 920会向新eNodeB 915和WTRU 905发送路由区域更新接受(步骤990 )。然后则会从WTRU 905向新eNtdeB 915以及MME 920发送路由区域更新完成消息(步骤 995)。
图10显示的是根据本实用新型用于以LTE GTP为基础的系统的 MME之间的RA更新。
图11A和11B合在一起显示了根据本实用新型LTE GTP MME之间 的路由区域更新过程1100，其中该过程是在包括WTRU 1105、旧eNodeB 1110、新eNodeB 1115、豸斤MME 1120、旧MME 1125、 AGW 1128以 及HLR 113Q的无线通信系统中实施的。
参考图11A,旧隧道是在旧eNodeB 1110与AGW 1128之间建立的 (步骤1132) . WTRU 1105向新eNodeB 1115以及新MME 1120发送 路由区域更新请求(步骤1134),该请求可以包括P-TMSI、旧RAI、旧 P-TMSI签名、更新类型等等。该更新类型表示的是所述路由区域更新是否 是周期性的.新MME 1120会向旧MME 1125发送MME上下文请求(步 骤1136)。旧MME 1125则向新MME 1120发送MME上下文响应(步 骤1138)。在WTRU 1105、新MME 1120以及HLR1130之间将会建立 安全功能(步骤1140)。新MME 1120会向旧MME 1125发送MME上 下文应答消息(步骤1142)，并且会向AGW 1128发送更新PDP上下文 请求(步骤1144)，其中该请求指示单隧道以及新eNodeB 1115的TEID。 然后，AGW 1128会向新MME 1120发送更新PDP上下文响应(步骤 1146)。新MME 1120则向新eNpdeB 1115发送隧道设置消息(步骤 1148)，其中该消息指示的是MSISDN、 PDP地址以及eNodeB TEID。 然后，新eNodeB "15会向新MME 1120发送隧道设置应答消息。之后 则会在新eNodeB 1115与AGW 1128之间建立新隧道(步骤1152)。
对使用了旧隧道的系统中的未决业务来说，为了实现服务连续性，这 些业务将会从旧eNodeB 1110转发到新eNodeB 1115。参考图7B，在建
立了新隧道之后，转发分组将会从新MME 1120发送到旧MME 1125 (步 骤1154).在步骤1156中，转发分组将会从旧MME 1125发送到旧eNodeB 1110。在步寡1158中，分组将会从旧eNodeB 1110转发到新eNodeB 1115。在步樣1160中，旧eNodeB 1110会向旧MME 1125发送转发分 组应答消息。在步骤1162中，旧MME 1125会向新MME 1120发送转发 分组应答消息。在步骤1164中，新MME 1120会向HLR 1130发送更新 位置消息。在步骤1166中，HLR 1130会向旧MME 1125发送取消位置 消息。在步骤1168中，在旧eNodeB 1110与旧MME 1125之间将会交换 释放信令(例如释放请求消息以及释放响应消息)。在步骤1170中，取 消位置应答消息将会从旧MME 1125发送到HLR 1130。在步骤1172中， 插入用户数据将会从HLR 1130发送到新MME 1120。在步骤1174中， 新MME 1120会向HLR 1130发送插入用户数据应答消息。在步骤1176 中，HLR 1130会向新MME 1120发送更新位置应答消息。在步骤1178 中，新MME 1120会向新eNodeB 1115以及WTRU 1105发送路由区域 更新接受消息。在步骤1180中，WTRU 1105会向新eNodeB 1115和新 MME 1120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
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、緩沖存储器、半导体存储设备、诸如内部硬盘以及可移动磁盘之 类的磁介质、磁光介质以及诸如CD-ROM碟片和数字多功能光盘(DVD) 之类的光介质。
例如，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、其他任何集成电路(IC)和/或状态机。
与软件相关的处理器可用于实现射频收发信机，以便在无线发射接收 单元(WTRU)、用户设备(UE)、终端、基站、无线电网络控制器(RNC) 或是任何一种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、视频电路、扬声器电话、 振动设备、杨声器、麦克风、电视收发信机、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1.一种在基于长期演进通用分组无线电业务隧道化协议的系统中用于支持路由区域更新的设备，其特征在于，该设备包括演进型Node-B；与演进型NodeB进行通信的移动性管理实体；与移动性管理实体进行通信的接入网关；以及与演进型NodeB进行通信的无线发射/接收单元，其中该无线发射/接收单元被配置成经由演进型NodeB而向移动性管理实体发送长期演进附着请求消息，接收由移动性管理实体发送的包含分组数据协议地址和接入网关的TEID的创建分组数据协议上下文请求消息，以及在接入网关与演进型NodeB之间建立单隧道。
2. 根搪权利要求1所述的设备，其特征在于，接入网关包括用于确定 是否支持单隧道的装置，由此接入网关只在支持单隧道的情况下才将单隧道请求包含在创建分组数据协议上下文请求消息中。
3. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，接入网关包括用于响应 于所述创建分组数据协议上下文请求消息的接收而向移动性管理实体发送 创建分组数据协议上下文响应消息的装置，所述创建分组数据协议上下文 响应消息包含分组数据协议地址以及接入网关的TEID。
4. 根振权利要求3所述的设备，其特征在于，接入网关包括用于接收 所述创建分组数据协议上下文响应消息以及与演进型NodeB交换隧道设 置信息的装置。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，移动性管理实体包括用于在移动性管理实体的分组数据协议上下文中插入接入网关的地址 的装置；以及用于将从接入网关接收的分组数据协议地址发送到演进型NodeB的 装置，由此在接入网关与演进型NodeB之间建立单隧道。
专利摘要公开了一种在基于长期演进(LTE)通用分组无线电业务(GPRS)隧道化协议(GTP)的系统中用于支持路由区域(RA)更新的设备。无线发射/接收单元(WTRU)向新演进型Node-B(eNodeB)以及移动性管理实体(MME)发送RA更新请求。而MME则向接入网关(AGW)发送更新分组数据协议(PDP)上下文请求，由此在新eNodeB与AGW之间建立新隧道。对MME之间的路由区域更新来说，WTRU向新eNodeB和新MME发送RA更新请求。所述新MME向AGW发送MME上下文请求。AGW向新MME发送MME上下文响应。所述新MME则向AGW发送更新PDP上下文请求，由此在新eNodeB与AGW之间建立新隧道。
文档编号H04W36/08GK201057653SQ200720147009
公开日2008年5月7日 申请日期2007年4月19日 优先权日2006年4月19日
发明者卡梅尔·M·沙恩 申请人:美商内数位科技公司