专利名称：非3gpp网接入3gpp核心网的系统、方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种非3GPP网接入3GPP核心网的系统、方法和设备。
背景技术：
随着WIFI (wireless fidelity)热点的大面积部署及智能终端的普及，更多的接入方式提供了全面、良好的信号覆盖，更多的终端也具备了蜂窝网和无线局域网(WLAN，Wireless Area Network)的接入能力，用户通过多种接入方式接入到移动运营商核心网不仅能够分担蜂窝网数据流量的压力，降低运营商部署成本，还可以为用户带来更为方便快捷的业务体验。当非第三代合作伙伴项目(XPP,The 3rd Generation Partnership Project)接入网络(如802.11无线网络、宽带接入网等)由运营商部署时，可以看作是可信的网络接入到运营商核心网。当前尚没有标准来规范如何实现终端通过可信非3GPP网络接入到3GPP核心网，进而实现切换和流移动性。为支持非3GPP网络接入到3GPP核心网，当前对非3GPP接入网内进行改造的主要方案思路包括:1、在无线接口对层三信令进行增强，这一方案需要增强IEEE 802.11 ;2、在互联网协议(IP, International Protocol)层之上设计独立于媒介的解决方案，这一方案需工程任务组(IETF, Internet Engineering Task Force)设计新的协议；3、宽带网论坛(BBF, Broadband Forum)增强接入点到接入网关间的信令协议，这一方案需要终端到接入点的解决方案作为补充；4、建立互联网安全性(IPSec)隧道，这一方案对可信网络接入来说，成本太高。由此可见，现有技术提供的方案都需要对终端和非3GPP网络进行底层的修改，增加了终端通过非3GPP网络接入3GPP核心网的复杂性。
发明内容
本发明实施例提供一种终端通过非3GPP网络接入3GPP核心网的系统、方法及设备，用以在不修改终端和接入网底层的前提下，支持终端通过非3GPP网络接入3GPP核心网，降低终端通过非3GPP网络接入3GPP核心网的复杂性。本发明实施例提供一种终端通过非3GPP网络接入3GPP核心网的系统，包括3GPP核心网设备，接入网关和终端，其中:所述终端，用于与非3GPP网络建立连接之后，向所述接入网关发送隧道建立请求，请求建立与所述接入网关之间的隧道，所述隧道建立请求中携带有公用数据网PDN连接类型；并接收所述接入网关发送的网络地址；所述接入网关，用于在接收到所述隧道建立请求之后，向3GPP核心网设备发送PDN连接建立请求，请求建立与所述3GPP核心网设备之间的TON连接，所述TON连接建立请求中携带有所述I3DN连接类型；在所述PDN连接建立成功之后，接收所述3GPP核心网设备分配给所述终端的网络地址，将所述网络地址发送给所述终端；所述3GPP核心网设备，用于根据所述PDN连接建立请求中携带PDN连接类型为所述终端分配网络地址；并将分配给所述终端的网络地址发送给所述接入网关。本发明实施例提供一种终端通过非3GPP网络接入3GPP核心网的方法，包括:接入网关接收终端发送的隧道建立请求，所述隧道建立请求中携带有公用数据网PDN连接类型；所述接入网关向3GPP核心网设备发送PDN连接建立请求，请求与所述3GPP核心网建立PDN连接，所述PDN连接建立请求中携带有所述PDN连接类型；以及接收所述3GPP核心网设备在TON连接建立成功之后，根据所述TON连接类型为所述终端分配的网络地址；所述接入网关将所述网络地址发送给所述终端。本发明实施例提供一种接入网关，包括:第一接收单元，用于接收终端发送的隧道建立请求，所述隧道建立请求中携带有公用数据网PDN连接类型；第一发送单元,用于向3GPP核心网设备发送PDN连接建立请求,请求建立与所述3GPP核心网设备之间的PDN连接，所述PDN连接建立请求中携带有所述PDN连接类型；第二接收单元，用于接收所述3GPP核心网设备在PDN连接建立成功之后，根据所述PDN连接类型为所述终端分配的网络地址；第二发送单元，用于将所述网络地址发送给所述终端。本发明实施例提供一种终端，包括:第一发送单元，用于与非3GPP网络建立连接之后，向接入网关发送隧道建立请求，请求建立与所述接入网关之间的隧道，所述隧道建立请求中携带有公用数据网PDN连接类型；接收单元，用于接收所述接入网关发送的网络地址，所述接入网关根据所述隧道建立请求中携带的TON连接类型向3GPP核心网设备请求分配给所述终端的网络地址。本发明实施例提供的非3GPP网络接入3GPP核心网的系统、方法及设备，终端向接入网关发送隧道建立请求，同时携带PDN连接请求相关的信息，接入网关在接收到终端发送的隧道建立请求之后，与3GPP核心网设备建立I3DN连接，然后向终端发送隧道建立请求的响应消息，并在该响应消息中携带3GPP核心网设备为终端分配的网络地址，至此，终端与接入网关之间的隧道建立完成，同时与3GPP核心网之间的PDN连接也建立完成。在上述过程中，无需对终端和非3GPP网络底层进行修改，便实现了终端通过非3GPP网络接入3GPP核心网，降低了终端通过非3GPP网络接入3GPP核心网的复杂性。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
图1为本发明实施例中，终端通过非3GPP网络接入3GPP核心网的场景示意图；图2为本发明实施例中，终端通过非3GPP网络接入3GPP核心网的方法实施流程示意图；图3a为本发明实施例中，接入网关和PGW之间采用PMIP隧道协议的协议栈示意图；图3b为本发明实施例中，接入网关和PGW之间采用GTP隧道协议的协议栈示意图；图4为本发明实施例中，终端通过非3GPP网络接入3GPP核心网的流程示意图；图5为本发明实施例中，为终端请求从3GPP接入方式切换到非3GPP接入方式的实施流程示意图；图6为本发明实施例中，终端同时通过3GPP网络和非3GPP网络接入3GPP核心网时，进行流移动性操作的流程示意图；图7为本发明实施例中，终端通过非3GPP网络接入3GPP核心网络的系统结构示意图；图8为本发明实施例中，接入网关的结构示意图；图9为本发明实施例中，终端的结构示意图。
具体实施例方式本发明实施例提供了一种当终端通过可信非3GPP网络(如WLAN)接入到移动运营商3GPP核心网时，非3GPP网络的具体实现方法。为了便于理解本发明实施例，以下以3GPP移动通信网场景为例，阐述本发明。本发明适用于终端通过非3GPP网络接入到3GPP核心网的场景。如图1所示，终端通过接入点接入到非3GPP网络，并通过接入网关接入到移动运营商的3GPP核心网进行信令的交互和数据通信。此时，终端可以通过非3GPP网络和3GPP网络同时接入到3GPP核心网，但目前尚未解决的问题包括:终端如何发起到3GPP核心网的公用数据网(PDN，Public Data Network)连接建立请求和连接释放请求；为支持业务的连续性，终端如何在建立连接时给出相关指示；为在非3GPP网络与3GPP网络间进行流移动性操作，非3GPP网络内如何实现。为了解决上述问题，本发明实施例在终端和接入网关之间建立隧道，通过该隧道传输与连接建立、切换和流移动性等相关的信令信息。以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明，并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。如图2所示，为本发明实施例提供的终端通过非3GPP网络接入3GPP核心网的方法实施流程示意图，包括:S201、接入网关接收终端发送的隧道建立请求，所述隧道建立请求中携带有TON连接类型；具体实施中，终端发现非3GPP网络，完成与非3GPP网络的连接和鉴权。终端检测发现当前有可信非3GPP网络(如WLAN)，则终端按照现有非3GPP接入方法与非3GPP接入网连接，并通过相应的鉴权。当终端接入非3GPP网络之后，向接入网关发起隧道建立请求，同时携带有PDN连接请求的相关信息，可以包括APN(接入点名称)，PDN连接类型，数据流描述信息、数据流标识符，多接入标识，切换指示等。其中，PDN连接类型可以为IPV4，和/或IPV6，即可以为IPV4，也可以为IPV6，或者是IPV4V6。
S202、接入网关向3GPP核心网设备发送TON连接建立请求，请求与该3GPP核心网建立PDN连接，该PDN连接建立请求中携带有所述PDN连接类型；接入网关在接收到终端发送的隧道建立请求之后，与3GPP核心网设备之间执行3GPP相关流程，对终端进行3GPP核心网设备的认证和授权，并建立与3GPP核心网设备之间的PDN连接，具体的，可以通过GPRS隧道协议(GTP，GPRS Tunnel Protocol)或代理移动IP(PMIP，Proxy Mobile IP)协议建立与3GPP核心网之间的GTP隧道或者PMIP隧道。S203、接收3GPP核心网设备在PDN连接建立成功之后，根据PDN连接建立请求中携带的PDN连接类型为终端分配的网络地址；3GPP核心网设备在建立与接入网关之间的GTP隧道或者PMIP隧道之后，为终端分配网络地址。具体的，若PDN连接请求中携带的PDN连接类型为IPV4时，3GPP核心网设备为该终端分配的网络地址为IPV4地址；若PDN连接请求中携带的PDN连接类型为IPV6时，3GPP核心网设备为该终端分配的网络地址为IPV6地址前缀；若PDN连接请求中携带的PDN连接类型为IPV4V6时，3GPP核心网设备为该终端分配的网络地址为IPV4地址或IPV6地址前缀。S204、接入网关将接收到的网络地址发送给终端。具体的，当接入网关接收到3GPP核心网设备发送的网络地址之后，向终端发送隧道建立请求的响应消息，同时在该响应消息中携带3GPP核心网设备为终端分配的网络地址。具体实施中，当终端需要去附着或者断开与3GPP核心网设备之间的PDN连接时，终端向接入网关发起隧道释放请求，该隧道释放请求中携带需要释放的PDN连接标识，其中，PDN连接标识可以为3GPP核心网设备为终端分配的网络地址。在与3GPP核心网设备的连接释放后，接入网关向终端返回隧道释放请求的响应消息，释放接入网关与终端之间的隧道，至此，终端与3GPP核心网设备间的TON连接释放。接入网关与终端之间的隧道协议可以但不限于采用会话发起协议(SIP，SessionInitial Protocol)，为了便于描述，以下实施例中均以终端和接入网关之间采用的隧道协议为SIP协议为例进行说明，但采用SIP协议并不用于限定本发明的其它实现方式。SIP协议是一种在IP网络上进行多媒体通信的信令协议。通用的SIP消息包括:开始行、消息头和消息体三部分，其中开始行和消息头字段与参数内容较固定，为实现与3GPP核心网的交互，本发明实施例中，通过对SIP消息体中的会话描述协议(SDP，SessionDescription Protocol)字段进行增强来实现终端与接入网关之间的信令交互。分别如图3a和图3b所示，为本发明实施例中，在终端和接入网关之间建立用于控制面的SIP隧道，终端、接入网关、核心网设备之间控制面的协议栈示意图，其中，核心网设备可以为公用数据网网关(PGW, Public Data Network Gateway)。图3a中，接入网关和PGW之间采用PMIP隧道协议进行信令交互。具体的，终端和接入网关之间:由下至上分别为物理层和数据链路层L1/L 2，网络层采用IP协议，传输层采用传输控制协议(TCP,Transmission Control Protocol)或者用户数据包协议(UDP,User Datagram Protocol),应用层采用SIP协议；接入网关和PGW之间:由下至上分别为物理层和数据链路层L1/L 2，网络层采用IPV4/IPV6协议，传输层和应用层均采用PMIPV6协议。
图3b中，接入网关和PGW之间采用GTP隧道协议进行信令交互。具体的，终端和接入网关之间:由下至上分别为物理层和数据链路层L1/L2，网络层采用Ip协议，传输层采用TCP/UDP协议，应用层采用SIP协议；接入网关和PGW之间:由下至上分别为物理层和数据链路层L1/L 2，网络层采用IPV4/IPV6协议，传输层采用UDP协议，应用层采用GTP-C协议。如图4所示，为本发明实施例中，终端通过非3GPP网络接入3GPP核心网的流程示意图，包括如下步骤:S401、终端检测发现非3GPP网络，与非3GPP网络建立连接，并通过相应的鉴权；S402、终端向接入网关发出SIP信令INVITE，发起隧道建立请求，同时携带用于初始附着的PDN连接建立请求相关的信息；具体的，在该SIP信令中，会话描述协议(SDP)中关键字取值如表I所示:表权利要求
1.一种终端通过非3GPP网络接入3GPP核心网的方法，其特征在于，包括: 接入网关接收终端发送的隧道建立请求，所述隧道建立请求中携带有公用数据网TON连接类型； 所述接入网关向3GPP核心网设备发送PDN连接建立请求，请求与所述3GPP核心网建立I3DN连接，所述PDN连接建立请求中携带有所述PDN连接类型； 所述接入网关接收所述3GPP核心网设备在TON连接建立成功之后，根据所述I3DN连接类型为所述终端分配的网络地址； 所述接入网关将所述网络地址发送给所述终端。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述终端与非3GPP网络建立连接之前，已通过3GPP网络接入3GPP核心网时，所述隧道建立请求中还携带有切换指示符；以及 所述方法，还包括: 所述接入网关向3GPP核心网设备发送PDN连接建立请求，在所述PDN连接请求中携带所述切换指示符，指示所述3GPP核心网设备将所述终端通过3GPP网络接入3GPP核心网时，分配给所述终端的网络地址重新分配所述终端。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述终端同时通过3GPP网络接入所述3GPP核心网时，所述方法，还包括: 所述接入网关接收所述终端发送的第一流移动性请求，所述第一流移动性请求中携带有要迁移的数据流的流标识和该数据流对应的要迁移到的接入方式，所述接入方式包括非3GPP接入方式和3GPP接入方式；并 在接收到所述第一流移动性请求之后，向所述3GPP核心网设备发送第二流移动性请求，所述第二流移动性请求中携带有要迁移的数据流的流标识和该数据流对应的要迁移到的接入方式； 所述3GPP核心网设备根据接收到的第二流移动性请求，若流标识对应的数据流要迁移到的接入方式为3GPP接入方式，则增加承载或对现有承载进行修改；若流标识对应的数据流要迁移到的接入方式为非3GPP接入方式，则对现有承载进行修改或删除。
4.一种接入网关，其特征在于，包括: 第一接收单元，用于接收终端发送的隧道建立请求，所述隧道建立请求中携带有公用数据网PDN连接类型； 第一发送单元，用于向3GPP核心网设备发送I3DN连接建立请求，请求建立与所述3GPP核心网设备之间的I3DN连接，所述I3DN连接建立请求中携带有所述I3DN连接类型； 第二接收单元，用于接收所述3GPP核心网设备在TON连接建立成功之后，根据所述I3DN连接类型为所述终端分配的网络地址； 第二发送单元，用于将所述网络地址发送给所述终端。
5.如权利要求4所述的接入网关，其特征在于， 所述第一接收单元，还用于在所述终端与非3GPP网络建立连接之前，已通过3GPP网络接入3GPP核心网时，接收终端发送的隧道建立请求，所述隧道建立请求中携带有I3DN连接类型和切换指示符； 所述第一发送单元，还用于将所述切换指示符携带在所述PDN连接请求中发送给所述3GPP核心网设备 ，指示所述3GPP核心网设备将所述终端通过3GPP网络接入3GPP核心网时，分配给所述终端的网络地址重新分配所述终端。
6.如权利要求4所述的接入网关，其特征在于，还包括: 第三接收单元，用于在所述终端通过3GPP网络同时接入所述3GPP核心网时，接收所述终端发送的第一流移动性请求，所述第一流移动性请求中携带有要迁移的数据流的流标识和该数据流对应的要迁移到的接入方式，所述接入方式包括非3GPP接入方式和3GPP接入方式； 第三发送单元，用于在接收到所述第一流移动性请求之后，向所述3GPP核心网设备发送第二流移动性请求，所述第二流移动性请求中携带有要迁移的数据流的流标识和该数据流对应的要迁移到的接入方式。
7.—种终端，其特征在于，包括: 第一发送单元，用于与非3GPP网络建立连接之后，向接入网关发送隧道建立请求，请求建立与所述接入网关之间的隧道，所述隧道建立请求中携带有公用数据网PDN连接类型； 接收单元，用于接收所述接入网关发送的网络地址，所述接入网关根据所述隧道建立请求中携带的PDN连接类型向3GPP核心网设备请求分配给所述终端的网络地址。
8.如权利要求7所述的终端，其特征在于， 所述第一发送单元，还用于与非3GPP网络建立连接之前，已通过3GPP网络接入3GPP核心网时,在所述隧道建立请求中携带切换指示符。
9.如权利要求7所述的终端，其特征在于，还包括: 存储单元，用于存储接入方式与`流标识映射表； 第二发送单元，当本终端同时通过3GPP网络同时接入3GPP核心网时，向所述接入网关发送流移动性请求，请求将3GPP接入方式的数据流迁移到非3GPP接入方式，或者将非3GPP接入方式的数据流迁移到3GPP接入方式，所述流移动性请求中携带有要迁移的数据流的流标识和该数据流对应的要迁移到的接入方式，所述接入方式包括非3GPP接入方式和3GPP接入方式。
10.一种终端通过非3GPP网络接入3GPP核心网的系统，其特征在于，包括3GPP核心网设备，接入网关和终端，其中: 所述终端，用于与非第三代合作伙伴项目3GPP网络建立连接之后，向所述接入网关发送隧道建立请求，请求建立与所述接入网关之间的隧道，所述隧道建立请求中携带有公用数据网PDN连接类型；并接收所述接入网关发送的网络地址； 所述接入网关，用于在接收到所述隧道建立请求之后，向3GPP核心网设备发送PDN连接建立请求，请求建立与所述3GPP核心网设备之间的PDN连接，所述PDN连接建立请求中携带有所述PDN连接类型；在所述PDN连接建立成功之后，接收所述3GPP核心网设备分配给所述终端的网络地址，将所述网络地址发送给所述终端； 所述3GPP核心网设备，用于根据所述TON连接建立请求中携带TON连接类型为所述终端分配网络地址；并将分配给所述终端的网络地址发送给所述接入网关。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述TON连接类型包括IPV4，和/或IPV6；以及 所述3GPP核心网设备，具体用于当所述PDN连接类型为IPV4时，分配给所述终端的网络地址为IPV4地址；当所述PDN连接类型为IPV6时，分配给所述终端的网络地址为IPV6地址的前缀；当所述PDN连接类型为IPV4和IPV6时，分配给所述终端的网络地址为IPV4地址或者IPV6地址的前缀。
12.如权利要求10所述的系统，其特征在于， 所述终端，还用于与非3GPP网络建立连接之前，已通过3GPP网络接入3GPP核心网时，在所述隧道建立请求中携带切换指示符；以及 所述接入网关，还用于在所述TON连接请求中携带所述切换指示符； 所述3GPP核心网设备，具体用于将所述终端通过3GPP网络接入3GPP核心网时，分配给所述终端的网络地址重新分配给所述终端。
13.如权利要求10所述的系统，其特征在于， 所述终端，还用于当同时通过3GPP网络接入3GPP核心网时，通过与接入网关之间的隧道向所述接入网关发送第一流移动性请求，请求将3GPP接入方式的数据流迁移到非3GPP接入方式，或者将非3GPP接入方式的数据流迁移到3GPP接入方式，所述第一流移动性请求中携带有要迁移的数据流的流标识和该数据流对应的要迁移到的接入方式，所述接入方式包括非3GPP接入方式和3GPP接入方式； 所述接入网关，还用于在接收到所述第一流移动性请求之后，向所述3GPP核心网设备发送第二流移动性请求，所述第二流移动性请求中携带有要迁移的数据流的流标识和该数据流对应的要迁移到的接入方式； 所述3GPP核心网设备，还用于在接收到第二流移动性请求之后，若流标识对应的数据流要迁移到的接入方式为3GPP接入方式，则增加承载或对现有承载进行修改；若流标识对应的数据流要迁移到的 接入方式为非3GPP接入方式，则对现有的承载进行修改或删除。
14.如权利要求10 13任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述终端与所述接入网关之间采用会话发起协议SIP作为隧道协议。
全文摘要
本发明公开了一种非3GPP网接入3GPP核心网的系统、方法和设备，其中，所述方法包括接入网关接收终端发送的隧道建立请求，所述隧道建立请求中携带有公用数据网PDN连接类型；所述接入网关向3GPP核心网设备发送PDN连接建立请求，请求与所述3GPP核心网建立PDN连接，所述PDN连接建立请求中携带有所述PDN连接类型；所述接入网关接收所述3GPP核心网设备在PDN连接建立成功之后，根据所述PDN连接类型为所述终端分配的网络地址；所述接入网关将所述网络地址发送给所述终端。
文档编号H04L29/06GK103108401SQ20111036186
公开日2013年5月15日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者孙滔, 邓辉 申请人:中国移动通信集团公司