移动台代理、基站子系统和网络适配方法

专利名称：移动台代理、基站子系统和网络适配方法
技术领域：
本发明涉及无线通信领域，特别是涉及移动台代理、基站子系统和网络适配方法。
背景技术：
移动通信的发展形成了多种无线通信系统，如第二代移动通信系统(2G):全球移动通信系统(GSM, Global System for Mobile Communication)、通用分组无线系统 (GPRS, General Packet Radio System)、增强数据速率 GSM 业务(EDGE, Enhanced Data rates for GSM service)、码分多址(CDMA, Code Division Multiple Access),第三代移动通信系统(3G):统一移动通信系统(UMTS, Universal Mobile Telecommunications System，也称为宽带码分多址(WCDMA，Wideband CDMA))、时分-同步码分多址(TD-SCDMA， Time Division-Synchronous CDMA),下一代移动通信系统长期演进(LTE, Long Term Evolution)。各种无线通信系统标准的最大区别一般在无线空口(空中接口)技术，网络与无线空口技术有标准体系配套关系，不同系统的无线接入网(RAN,Radio Access Network) 和核心网(CN，Core Network)在网络结构、协议栈上也有一定差别。GPRS叠加在现有的GSM系统上，在GSM网络中引入分组交换的功能实体，支持移动用户分组业务，GPRS传输协议栈结构如图I所示移动台(MS, Mobile Station)是向用户提供应用接口和服务的功能单元,负责无线接口中与网络端对应的另一实体的通信功能，其功能和总体协议结构都是遵循标准的。 MS(例如手机、车载台)与基站子系统(BSS,Base Station System)之间通过Um接口(空口 )进行消息传输，BSS与核心网的GPRS服务支持节点(SGSN, Serving GPRS Supporting Node)之间的核心网接口为Gb接口。Gb接口采用帧中继(FR，Frame Relay)作为底层传输，采用基站子系统GPRS协议(BSSGP，BSS GPRS protocol)进行信令管理，信令控制在逻辑链路控制(LLC, Logical Link Control)层以下与数据传输共用协议栈，即Gb接口的控制面(控制信令平面)和用户面(用户传输平面)没有分离，传输资源在控制面和用户面共享。在用户面，MS和SGSN之间采用子网相关汇聚协议(SNDCP, Sub-network dependent convergence protocol)进行数据传输,在控制面,MS和SGSN之间米用GPRS移动性管理协议/会话管理(GMM/SM,GPRS Mobility Management/Session Management,图中未不出)实现移动性管理及网络接入的相关控制。EDGE是GPRS的增强，提供新的调制方式和信道编码，以提高分组域业务带宽。 EDGE对GPRS的改动限于空口的无线链路控制(RLC，Radio Link Control)、媒体接入控制 (MAC, Media Access Control)协议层和物理层，没有更改GPRS的网络体系结构。GPRS从理论上每MS数据速率最大为160kbit/s，EDGE空口使用8个时隙时，从理论上数据速率最大为 473kbit/s。WCDMA和TD-SCDMA是第三代移动通信系统，最大数据速率可达到2000kbit/s， 二者采用的核心网规范基本相同，只是空口技术的不同，高速分组接入(HSPA，High-Speed Packet Access)是WCDMA的空口技术的进一步改进，提高了分组业务的数据速率。UMTS的基站子系统为陆地无线接入网(UTRAN,UMTS Terrestrial Radio Access Network),其与核心网的接口是 Iu 接口，分组域接口为 Iu PS (Iu for Packet Switched Domain)接口，UMTS 的Iu PS接口的协议栈结构如图2所示Iu接口是一个开放的标准接口，Iu PS接口控制面协议包括无线接入网络应用协议(RANAP, Radio Access Network Application Protocol)、7 号信令系统(SS7, Signaling System Number 7)、流控制传输协议(SCTP, Stream Control Transmission Protocol) ；Iu PS接口用户面协议包括GPRS隧道协议用户面(GTPU，GPRS Tunneling Protocol for User Plane),用户数据报协议(UDP, User Datagram Protocol)。LTE 是第三代合作伙伴项目(3GPP, the 3rd Generation Partnership Project) 的长期演进项目，核心是全IP、无线宽带和扁平架构。LTE采用两层扁平化网络结构，核心网接口是SI接口，其协议栈结构如图3所示，SI接口是基于Iu接口的RANAP修改，在控制面，SI接口应用协议(Sl-AP)替代Iu-PS接口的RANAP ;在用户面，采用增强的GTPU，即 GTPU'。目前LTE正处于标准制定过程中。移动通信网络要向下一代通信系统演进，以支持新业务需求，满足数据业务快速发展的需要。按照标准体系之间的关系，网络演进过程有多种路线2G向3G、下一代移动通信系统演进，如GPRS(EDGE) — WCDMA (HSPA) — LTE ;或者跨过3G，2G直接演进到下一代移动通信系统，如GPRS (EDGE) — LTE ;或者在同一代移动通信系统中对某些技术进行改进，提高性能，如 GPRS — EDGE、GPRS (EDGE) — GERAN (GSM EDGE 无线接入网)。如前所述，采用标准体系进行网络升级时，空口技术一般都有修改，由于与空口技术的配套，不同系统的接入网和核心网在网络结构、协议栈上也有一定差别，不同系统的移动台不能直接接入异系统的核心网。请同时参考图I、图2和图3，不同系统的核心网接口， 即Gb接口(2G)、Iu PS接口(3G)、S1接口(下一代移动通信系统)之间的差别主要有接入层(信令及过程和接入有关)协议处理不同，特别是Gb接口的差别较大；由于协议栈演化与空口技术相关，三种系统的非接入层(NAS,Non Access Stratum)消息及处理流程等也有一些差别。因此，现有GPRS (EDGE)进行网络演进，会存在以下缺点由于GPRS网络的Gb接口的控制面和用户面没有分离，资源对所有用户共享，其与控制面和用户面分离的3G网络的核心网接口差别大，网络演进困难；GPRS (EDGE)网络在空口技术改进后，而Gb接口带宽、时延构成瓶颈，Gb接口切换质量差，不能完全满足分组数据业务发展，由于Gb接口协议栈与3G、下一代移动通信系统的核心网接口协议栈的差别大，因而不能直接采用更优化的核心网接口(如Iu PS接口、SI 接口)；标准体系的网络升级是一种设备的替换，一般不能保证后向兼容，GPRS (EDGE)网络的MS不能在新网络中使用，如GPRS (EDGE)手机不能接入Iu PS接口的核心网，对网络的改进形成制约；实际的网络升级需要考虑后向兼容、平滑演进来节省成本，考虑的重点依次是移动台、其次是基站、最后是核心网，当运营商已有大量的存量网络时，如果不能做到后向兼容移动台或网络，网络升级成本大，已有的投资无法保护，因而会带来巨大的投资浪费。同样地，3G网络也有向统一的LTE核心网演进的需要，但不同网络体系的核心网不统一，使网络演进时不能单独的改进核心网，核心网接口不统一造成网络互通和统一管理的困难，阻碍了网络的平滑演进。请继续参考图4，3GPP提出了 Rel’ 5版本GERAN作为GSM/EDGE的演进版本，即 GPRS (EDGE)向GERAN的演进，其是同一代移动通信系统中的演进，使2G网络可以连接到3G 核心网。GERAN包括用户面协议栈和控制面协议栈，其对空口和核心网接口协议都有改动。 GERAN采用Iu接口，将UTRAN和GSM结合起来，通过接口融合(Gb接口、Iu接口)使GERAN 连接到3G核心网，Iu接口修改很小，基本符合标准。GERAN主要的修改在空口协议用户面的 SNDCP、LLC 被 UTRAN 的分组数据汇聚协议(F1DCPjacket Data Convergence Protocol) 取代，控制面引入无线资源控制(RRC,Radio Resource Control)并重新定义,对RLC和MAC 协议进行修改，通过空口协议的改进，GERAN提供与UTRAN类似的业务。但是，请同时参考图I和图4，GERAN与GPRS (EDGE)相比，对无线协议进行了巨大的改动，增加了空口协议的复杂性；GERAN无线接口的改动对基站子系统和移动台的影响很大，需要对基站子系统和移动台进行相应的改动，已存在的GPRS(EDGE)移动台不能在 GERAN网络中使用。因此，GPRS(EDGE)向GERAN的演进同样也不能保证平滑演进、后向兼容，造成已有投资的巨大浪费。

发明内容
本发明实施例提供了一种移动台代理、基站子系统和网络适配方法，可以使移动台、网络在网络演进过程中后向兼容，并能够实现网络平滑演进。本发明一方面提供一种移动台代理，移动台代理用于连接第一网络的空口协议栈接入层和第二网络的核心网接口协议栈的接入层；移动台代理还用于将第一网络移动台的信令消息转换为对应的第二网络的核心网的信令消息；移动台代理将转换得到的第二网络的核心网的信令消息转发到第二网络的核心网接口协议栈的接入层；移动台代理将第二网络的核心网的信令消息转换为对应的第一网络的移动台的信令消息；移动台代理将转换得到的第一网络的移动台信令消息转发到第一网络的空口协议栈的接入层。本发明另一方面还提供一种基站子系统，包括包括第一网络的空口协议栈的接入层；第二网络的核心网协议栈的接入层；如上的移动台代理。本发明另一方面还提供一种网络适配方法，包括下述步骤将第一网络移动台的信令消息转换为对应的第二网络的核心网的信令消息；将转换得到的第二网络的核心网的信令消息转发到第二网络的核心网接口协议栈的接入层；将第二网络的核心网的信令消息转换为对应的第一网络的移动台的信令消息；将转换得到的第一网络的移动台信令消息转发到第一网络的空口协议栈的接入层。本发明的实施例中，通过在基站子系统中使用移动台代理，可以在保留空口的基础上，改进接入网和核心网结构，使第一网络(现有网络)的移动台可以后向兼容，极大保护已有投资；采用核心网接口替换，与第二网络(新网络)达到共核心网，提高了网络性能， 提升了演进能力；在网络改进时，核心网接口基本符合标准，系统间的互通和兼容能力得到提闻；使用移动台代理，对现有网络的改动较小，易于实施。


图I是GPRS (2G)的传输协议栈结构；图2是UMTS(3G)的核心网接口(Iu PS接口)的协议栈结构；图3是LTE的核心网接口(SI接口)的协议栈结构；图4是GERAN的用户面和控制面的协议栈结构；图5是本发明实施方式的包括有移动台代理的网络体系的协议栈结构示意图；图6是本发明实施例GPRS (EDGE) +Iu PS接口的网络体系的协议栈结构；图7A至71是图6所示网络体系的业务流程的消息处理方法的流程图；图8是本发明实施例GPRS (EDGE) +SI接口的网络体系的协议栈结构；图9A至9E是图8所示网络体系的业务流程的消息处理方法的流程图；图10是本发明实施例UMTS+S1接口的网络体系的协议栈结构；图IlA至IlD是图10所示网络体系的业务流程的消息处理方法的流程图。
具体实施例方式本发明实施例通过基站子系统中的移动台代理(MSA, Mobile Station Agent)实现移动台和核心网的适配，对原网络的移动台发送的消息进行处理，转换为新网络的核心网可接收的消息，即模拟新网络的移动台；对新网络的核心网发送的消息进行处理，转换为原网络的移动台可接收的消息，即模拟原网络的核心网。因此，在系统演进时，只需在基站子系统中实现移动台代理的适配，核心网的演进不会影响到原有移动台，无线接口(空口) 可以保持不变。所述移动台代理连接第一网络(即原网络)的空口协议栈的接入层和第二网络 (即新网络)的核心网接口协议栈的接入层，对第一网络的移动台和第二网络的核心网的信令消息和数据进行适配和转发。所述移动台代理包括控制面移动台代理，连接第一网络的空口控制面协议栈的接入层和第二网络的核心网接口控制面协议栈的接入层，对所述第一网络的移动台和第二网络的核心网的信令消息进行适配和转发；用户面移动台代理，连接第一网络的空口用户面协议栈的接入层和第二网络的核心网接口用户面协议栈的接入层，对所述第一网络的移动台和第二网络的核心网的数据进行适配和转发。所述控制面移动台代理包括移动性管理适配单元，将所述第一网络的移动台的信令消息转换为对应的第二网络的核心网的信令消息，将所述第二网络的核心网的信令消息转换为对应的第一网络的移动台的信令消息，保持第一网络的移动台、第二网络的核心网的移动性管理状态一致；会话管理适配单元，将所述第一网络的移动台的信令消息转换为对应的第二网络的核心网的信令消息，将所述第二网络的核心网的信令消息转换为对应的第一网络的移动台的信令消息，建立或释放用户面承载；信令转发单元，将所述转换的第一网络的移动台的信令消息转发到第一网络的空口控制面协议栈的接入层，将所述转换的第二网络的核心网的信令消息转发到第二网络的核心网接口控制面协议栈的接入层。所述用户面移动台代理包括数据转发单元，将所述第一网络的空口用户面协议栈的接入层的数据转发到第二网络的核心网接口用户面协议栈的接入层，将所述第二网络的核心网接口用户面协议栈的接入层的数据转发到第一网络的空口用户面协议栈的接入层。所述用户面移动台代理还包括标识映射单元，对所述第一网络的空口用户面协议栈的接入层或第二网络的核心网接口用户面协议栈的接入层的数据进行标识映射。图5是本发明实施方式的包括有移动台代理的网络体系的协议栈结构示意图。如图5所示，所述的网络体系包括移动台、基站子系统和核心网。其中，所述移动台是第一网络的移动台，其和基站子系统通过空口传输信令消息和数据；所述核心网是第二网络的核心网，其和基站子系统通过核心网接口传输信令消息和数据。第一网络的移动台的空口协议栈结构包括物理层、接入层和非接入层。第二网络的核心网的核心网协议栈结构包括物理层、接入层和非接入层。基站子系统包括第一网络的空口协议栈的物理层、接入层，分别与所述第一网络的移动台的空口协议栈的物理层、接入层对应；第二网络的核心网协议栈的物理层、接入层，分别与所述第二网络的核心网的核心网协议栈的物理层、接入层对应；移动台代理，位于基站子系统中，在第一网络的空口和第二网络的核心网接口之间，连接所述第一网络的空口协议栈的接入层和第二网络的核心网接口协议栈的接入层， 对第一网络的移动台和第二网络的核心网的信令消息和数据进行适配和转发。在上述基站子系统中，所述第一网络的空口协议栈的接入层包括第一网络的空口控制面协议栈的接入层和第一网络的空口用户面协议栈的接入层；所述第二网络的核心网协议栈的接入层包括第二网络的核心网控制面协议栈的接入层和第二网络的核心网用户面协议栈的接入层；所述移动台代理包括控制面移动台代理、连接所述第一网络的空口控制面协议栈的接入层和第二网络的核心网接口控制面协议栈的接入层、对所述第一网络的移动台和第二网络的核心网的信令消息进行适配和转发，用户面移动台代理、连接所述第一网络的空口用户面协议栈的接入层和第二网络的核心网接口用户面协议栈的接入层、对所述第一网络的移动台和第二网络的核心网的数据进行适配和转发。本发明实施例还提供一种网络适配方法，包括将所述第一网络的移动台的信令消息转换为对应的第二网络的核心网的信令消 将所述第二网络的核心网的信令消息转换为对应的第一网络的移动台的信令消将所述转换得到的第一网络的移动台的信令消息、第二网络的核心网接口协议栈的接入层的数据转发到第一网络的空口协议栈的接入层；将所述转换得到的第二网络的核心网的信令消息、第一网络的空口协议栈的接入层的数据转发到第二网络的核心网接口协议栈的接入层。上述将所述转换得到的第一网络的移动台的信令消息、第二网络的核心网接口协议栈的接入层的数据转发到第一网络的空口协议栈的接入层是指将所述转换的第一网络的移动台的信令消息转发到第一网络的空口控制面协议栈的接入层，将第二网络的核心网接口用户面协议栈的接入层的数据转发到第一网络的空口用户面协议栈的接入层。上述将所述转换得到的第二网络的核心网的信令消息、第一网络的空口协议栈的接入层的数据转发到第二网络的核心网接口协议栈的接入层是指将所述转换的第二网络的核心网的信令消息转发到第二网络的核心网接口控制面协议栈的接入层，第一网络的空口用户面协议栈的接入层的数据转发到第二网络的核心网接口用户面协议栈的接入层。上述网络适配方法还包括保持第一网络的移动台、第二网络的核心网的移动性管理状态一致。上述网络适配方法还包括对所述第一网络的空口用户面协议栈的接入层或第二网络的核心网接口用户面协议栈的接入层的数据进行标识映射。下面结合附图和实施例对本发明技术方案进行详细说明。图6是本发明实施例GPRS (EDGE) +Iu PS接口的网络体系的协议栈结构，即原网络为GPRS (EDGE)，新网络中核心网为UMTS核心网。核心网接口采用Iu PS接口替换Gb接口， 在BSS中采用MSA，实现2G的移动台、BSS和3G的核心网的适配。本实施例的MSA包括控制面MSA和用户面MSA，其中，控制面MSA，连接GPRS (EDGE) 的空口控制面协议栈的接入层和UMTS的Iu-PS接口控制面协议栈的接入层，对GPRS (EDGE) 的MS和UMTS的核心网的信令消息进行适配和转发；用户面MSA，连接GPRS (EDGE)的空口用户面协议栈的接入层和UMTS的Iu-PS接口用户面协议栈的接入层，对GPRS (EDGE)的MS 和UMTS的核心网的数据进行适配和转发。GPRS (EDGE)的 BSS 通过 Iu PS 接口与 3G 的 SGSN 直接相连。Gb 接口的 SNDCP，LLC 协议与空口有关，因此从SGSN下移到BSS，Gb接口的其他协议被Iu PS接口的协议替换。 其中，在控制面，Iu PS接口的RANAP替代Gb接口的BSSGP的信令管理功能，传输层采用7 号信令系统(SCCP、M3UA)作为承载；在用户面，GTPU协议承担Gb接口的原用户面功能。在控制面，控制面MSA位于BSS协议栈的LLC，RANAP协议之上；在用户面，用户面 MSA位于SNDCP和GTPU之上。MSA分别对信令流程和用户面数据传输进行适配，包括移动性和切换的适配，对NAS信令的适配，LLC与RANAP之间信令转发，3G与GPRS的服务质量 (Qos, Quality of service)参数映射,安全认证,用户面寻址和映射等。本实施例的控制面MSA包括移动性管理适配单元、会话管理适配单元和信令转发单元。所述移动性管理适配单元对移动性流程的适配如下所述(I)MSA在LLC和RANAP之间，MSA的适配使3G SGSN与MS保持移动性管理(MM， Mobility Management)状态的一致，即 UMTS PS 域的 MM/GPRS 的 MM(PMM/GMM)状态的一致。 其中，MS执行GPRS的GMM状态过程，GMM的状态含义向Iu接口模式调整；3G SGSN执行Iu PS接口的PMM状态过程，PMM的状态含义与Iu接口模式相同。(2)在附着、小区更新、路由区/位置区更新、寻呼等流程中，MSA触发或控制RANAP 流程进行适配，必要时可以构造NAS消息。(3)MSA对NAS层或RANAP层消息进行参数转换如安全认证参数，Qos参数等。所述会话管理适配单元对会话流程的适配如下所述Iu PS接口取代Gb 口后，在会话流程中，通过RANAP的无线接入承载(RAB, Radio Access Bearer)指派流程来建立/释放用户面承载(包括GTPU隧道和空口资源)。所述信令转发单元，互相转发GPRS (EDGE)的空口控制面协议栈的LLC层、UMTS的 Iu-PS接口控制面协议栈的RANAP层的信令消息。本实施例的用户面MSA包括标识映射单元和数据转发单元。所述标识映射单元对用户面数据传输的适配如下所述在SNDCP，LLC协议下移到BSS后，临时逻辑链路标识 (TLLI, Temporary Logical Link Identity)的维护到BSS 终止,MSA 需要负责 TLLI 和 Iu接口的GTPU隧道标识之间的映射。所述数据转发单元，在数据传输时，互相转发GPRS (EDGE) 的空口用户面协议栈的SNDCP层、UMTS的Iu-PS接口用户面协议栈的GTPU层的数据。下面以图7A至71为例，结合图6说明本实施例GPRS (EDGE)+Iu PS接口的网络体系的业务流程。图7A是图6所示网络体系的附着(Attach)流程的消息处理方法的流程图，其中， 虚线表示可选步骤，LLC-PDU是指MS通过LLC协议发送的上层消息，为NAS消息。步骤Sll，GPRS (EDGE)的MS发起Attach流程，将包含有附着请求(Attach Req) 的LLC-PDU消息发送到BSS。步骤S12，BSS的MSA收到LLC-PDU消息后，对MS的NAS消息进行适配，包括从 LLC-PDU消息中解析Attach Req消息，对Attach Req消息进行GPRS (EDGE)与UMTS之间的参数转换。然后，MSA将Attach Req消息转发到RANAP，构造包含Attach Req的RANAP初始用户(Initial UE)消息。步骤S13，BSS发起Initial UE流程，通过BSS的Iu接口向SGSN发送包含Initial UE消息的连接请求(CR, Connect Request)消息。步骤S14，SGSN收到CR消息后，通过BSS的Iu接口向BSS回传连接证实(CC， Connect Confirm)消息，建立 Iu 连接。步骤S15,由SGSN发起的移动台标识(Identity Function)过程,为可选的步骤。步骤S16,由SGSN发起的鉴权(安全认证,Security Function)过程,为可选的步骤。步骤S17和S18,由SGSN发起的位置更新(Update Location)过程，为可选的步骤。步骤S17，SGSN向归属位置寄存器(HLR，Home Location Register)发送位置更新请求 (Update Location Req)消息；步骤 S18,HLR 向 SGSN 回传位置更新应答(Update Location Ack)消息。步骤S19, SGSN通过直传消息，向MS回应附着接受(Attach Accept)消息。步骤S20,如果临时移动用户标识(TMSI, Temporary Mobile Subscriber Identity)有更新,MS通过直传消息，向SGSN回送附着完成(Attach Complete)消息。SGSN 收到Attach Complete消息后,释放Iu连接。图7B是图6所示网络体系的去附着(Detach)流程的消息处理方法的流程图，其中，虚线表示可选步骤。步骤S21，GPRS(EDGE)的MS发起Detach流程，将包含有去附着请求(Detach Req) 的LLC-PDU消息发送到BSS。步骤S22，BSS的MSA收到LLC-PDU消息后，对NAS消息进行适配，包括从LLC-PDU 消息中解析Detach Req消息，对Detach Req消息进行GPRS (EDGE)与UMTS之间的参数转换。然后将Detach Req消息转发到RANAP，构造包含有Detach Req的RANAP Initial UE消息。步骤S23，BSS发起Initial UE流程，通过BSS的Iu接口向SGSN发送包含Initial UE消息的CR消息。步骤S24，SGSN收到CR消息后，通过BSS的Iu接口向BSS回传CC消息，建立Iu连接。步骤S25, SGSN发起释放分组数据协议上下文(PDP Context, Packet Data Protocol Context)流程，SGSN 向 GGSN 发送释放 PDP 上下文请求(Delete PDP Context Req)消息。步骤S26, GGSN 向 SGSN 回传释放 PDP 上下文响应(Delete PDP Context Rsp)消息。步骤S27, SGSN通过直传消息，向MS回应去附着接受(Detach Accept)消息,并释放Iu连接。图7C是图6所示网络体系的小区更新流程的消息处理方法的流程图，其中，虚线表示可选步骤。图7C所示的小区更新流程使用路由区更新请求(RAU Req, Routing Area Update Request)，是在PDP未激活，未进行业务，内部SGSN(即SGSN未改变)进行的。步骤S31, GPRS (EDGE)的MS进入相同路由区(RA, Routing area)的新小区，向新的BSS发送LLC-PDU消息，MS的GMM状态迁入准备状态(READY)。步骤S32，BSS的MSA收到LLC-PDU消息，根据LLC-PDU类型，构造RAUReq消息(因为RA没有变化，TYPE填成periodic RA update)，并向Iu接口转发RAU Req消息。步骤S33，BSS的Iu接口构造包含有RAU Req和新的全球小区标识(new CGI，new Cell Global Identity)的 RANAP Initial UE 消息，并将 Initial UE 消息发送给 SGSN。步骤S34，SGSN收到包含Initial UE消息的CR消息后，通过BSS的Iu接口向BSS 回传CC消息，建立Iu连接。步骤S35,由 SGSN 发起的 Security Function 过程。步骤S36，SGSN判断PMM状态为已连接(Connected)，PDP未激活，没有分配RAB， SGSN释放与原BSS的Iu连接。然后，SGSN通过直传消息，向BSS的MSA回应路由区更新接受(RAU Accept)消息。BSS的MSA启动定时器，超时后由MSA发起Iu释放请求(Iu Release Req)，触发Iu连接释放，MS的GMM状态从READY迁入待命状态(STANDBY)，SGSN的PMM状态从CONNECTED迁入空闲状态(IDLE)，即保持MS与SGSN中GMM/PMM状态的一致。图7D是图6所示网络体系的小区更新流程的消息处理方法的流程图，其中，虚线表示可选步骤。图7D所示的小区更新流程使用RAU Req，是在PDP激活，进行业务，内部 SGSN进行的。步骤S41，GPRS (EDGE)的MS进入相同RA的新小区，向新的BSS发送LLC-PDU消息，MS的GMM状态迁入准备状态(READY)。步骤S42，BSS的MSA收到LLC-PDU消息，根据LLC-PDU类型，构造RAU Req消息 (因为RA没有变化，TYPE填成periodic RA update)，并向Iu接口转发RAU Req消息。步骤S43，BSS 的 Iu 接口构造包含有 RAU Req 和 new CGI 的 RANAP Initial UE 消息，并将Initial UE消息发送给SGSN0
步骤S44，SGSN收到包含有Initial UE的CR消息后，通过BSS的Iu接口向BSS 回传CC消息，建立Iu连接。步骤S45,由 SGSN 发起的 Security Function 过程。步骤S46，SGSN判断PMM状态为Connected，PDP激活，已分配RAB，SGSN向原BSS 发送包含有RAB ID的服务无线网络子系统(SRNS, Serving Radio Network Subsystem)数据前向指令(Data Forward Command),向原BSS请求数据。步骤S47，原BSS向SGSN发送前向数据包(Forward Packets)，然后，SGSN释放与原BSS的Iu连接。步骤S48，SGSN通过直传消息，向BSS的Iu接口回应RAU Accept消息。步骤S49，SGSN发起RAB指派(此处可能需要PMM针对GPRS用户作修改)，SGSN 向BSS的Iu接口发送RAB指派请求(Rab Assign Req)消息。步骤S50，BSS 的 Iu 接口向 SGSN 回送 RAB 指派响应(Rab Assign Rsp)消息，SGSN 更新PDP上下文，通知GTPU恢复数据传输。图7E是图6所示网络体系的小区更新流程的消息处理方法的流程图，其中，虚线表示可选步骤。图7E所示的小区更新流程采用RANAP重定位(relocation)流程。步骤S51，GPRS (EDGE)的MS进入相同RA的新小区，向新的BSS发送LLC-PDU消息，MS的GMM状态迁入准备状态(READY)。步骤S52，新的BSS的MSA收到LLC-PDU消息，根据LLC-PDU类型，触发重定位，构造重定位需求(Relocation Required)消息,并转发到BSS的Iu接口。步骤S53，BSS 的 Iu 接口构造包含有 Relocation Required 和 new CGI 的 CR 消息，并发送给SGSN。由于在协议中Relocation Required消息是原BSS发送的，而本步骤 Relocation Required消息由新的BSS发送，因此需要3G SGSN作相应的修改。步骤S54，SGSN收到CR消息后，通过BSS的Iu接口向BSS回传CC消息，建立Iu 连接，并发送重定位请求(Relocation Request)消息。步骤S55，SGSN判断PMM状态为Connected，如果PDP未激活，则SGSN释放与新的 BSS的Iu连接；如果PDP激活，已分配RAB，则在新的BSS上建立承载，SGSN发起RAB指派， 向BSS的Iu接口发送Rab Assign Req消息,执行下面的流程。步骤S56, BSS 的 Iu 接口向 SGSN 回送 Rab Assign Rsp 消息。步骤S57，BSS的Iu接口向SGSN回应重定位应答(Relocation Ack)消息。步骤S58，SGSN 向原 BSS 发送包含有 RAB ID 的 SRNS Data Forward Command,向原BSS请求数据。步骤S59，原 BSS 向 SGSN 发送前向 SRNS 上下文(Forward SRNS Context)消息。步骤S60，SGSN接收到原BSS发送的Forward SRNS Context消息后，转发给BSS 的Iu接口。步骤S61,BSS的Iu接口回送重定位完成(Relocation Compete)消息,SGSN释放与原BSS的Iu连接。SGSN更新PDP上下文，恢复数据传输。图7F是图6所示网络体系的路由区/位置区更新流程的消息处理方法的流程图， 其中，虚线表示可选步骤。图7F所示的路由区/位置区更新流程是在PDP未激活，业务未进行，SGSN内部进行的。
步骤S71，GPRS (EDGE)的MS在附着之后(即Attached状态)，进入新路由区，向新的BSS发送RAU Req消息，MS的状态迁入GMM-READY。步骤S72，BSS的MSA收到RAU Req消息，向Iu接口转发RAU Req消息。步骤S73，BSS的Iu接口构造包含有RAU Req的RANAP Initial UE消息，并将 Initial UE消息发送给SGSN0步骤S74，SGSN收到包含Initial UE消息的CR消息后，通过BSS的Iu接口向BSS 回传CC消息，建立Iu连接。步骤S75,由 SGSN 发起的 Security Function 过程。步骤S76，SGSN判断PMM状态为CONNECTED或空闲(IDLE)，PDP未激活，没有分配RAB，SGSN释放与原BSS的Iu连接。然后，SGSN通过直传消息，向BSS的MSA回应RAU Accept 消息。步骤S77，MS通过直传消息，向SGSN回送路由区更新完成(RAU Complete)消息。 SGSN收到RAU Complete消息后,释放Iu连接。图7G是图6所示网络体系的路由区/位置区更新流程的消息处理方法的流程图， 其中，虚线表示可选步骤。图7G所示的路由区/位置区更新流程是在PDP激活，业务进行， SGSN内部进行的。步骤S81，GPRS (EDGE)的MS在附着之后(即Attached状态)，进入新路由区，向新的BSS发送RAU Req消息，MS的状态迁入GMM-READY。步骤S82，BSS的MSA收到RAU Req消息，向Iu接口转发RAU Req消息。步骤S83，BSS的Iu接口构造包含有RAU Req的RANAP Initial UE消息，并将 Initial UE消息发送给SGSN0步骤S84，SGSN收到包含Initial UE消息的CR消息后，通过BSS的Iu接口向BSS 回传CC消息，建立Iu连接。步骤S85,由 SGSN 发起的 Security Function 过程。步骤S86，SGSN判断PMM状态为CONNECTED，PDP激活，已分配RAB，SGSN向原BSS 发送包含有RAB ID的SRNS Data Forward Command,向原BSS请求数据。步骤S87，原BSS向SGSN发送前向数据包(Forward Packets)，然后，SGSN释放与原BSS的Iu连接。步骤S88，SGSN通过直传消息，向BSS的Iu接口回应RAU Accept消息。步骤S89，SGSN 发起 RAB 指派，即 SGSN 向 BSS 的 Iu 接口发送 Rab Assign Req 消
肩、O步骤S90，BSS 的 Iu 接口向 SGSN 回送 Rab Assign Rsp 消息，SGSN 更新 PDP 上下文,通知GTPU恢复数据传输。图7H是图6所示网络体系的寻呼流程的消息处理方法的流程图。步骤S91，3G SGSN需要发送下行数据时，PMM状态处于IDLE，向BSS的Iu接口发送寻呼(Paging)消息。步骤S92，BSS的Iu接口将Paging消息转发给BSS的MSA。步骤S93，BSS的MSA接收到Paging消息后，构造GPRS寻呼请求(GPRS Paging Request)消息，并发送给GPRS的MS。
步骤S94,MS 收到 GPRS Paging Request 消息后，GMM 状态从 Standby 迁入 Ready, 向BSS的MSA返回一个非空(not NULL)的LLC帧(frame)作为寻呼应答。步骤S95，BSS的MSA收到LLC帧后，判断MM状态，构造服务请求(Service Req) 消息，发起服务请求流程，将Service Req消息发送到BSS的Iu接口。步骤S96, BSS的Iu接口构造包含有Service Req的Initial UE消息并发送给 SGSN,向SGSN请求连接。图71是图6所示网络体系的PDP上下文激活(MS发起)流程的消息处理方法的流程图，其中，虚线表示可选步骤。步骤S100，GPRS (EDGE)的MS在附着后，发送包含激活请求(Active Req)消息的 LLC_PDU 消息至Ij BSS0步骤S101，BSS的MSA对LLC_PDU消息进行适配，将Active Req消息转发到BSS 的Iu接口。步骤S102，BSS的Iu接口构造包含Active Req的RANAP直传消息，并发送到SGSN。步骤S103,由 SGSN 发起的 Security Function 过程。步骤S104，SGSN向GGSN发送创建PDP请求(Create PDP Req)消息，请求创建I3DP 上下文。步骤S105, GGSN 向 SGSN 回应创建 PDP 响应(Create PDP Rsp)消息。步骤S106, SGSN发起RAB指派，向BSS的Iu接口发送Rab Assign Req消息。步骤S107, BSS 的 Iu 接口向 SGSN 回送 Rab Assign Rsp 消息。步骤S108，承载建立后，SGSN向GGSN发送更新PDP请求(Update PDP Req)消息， 通知GGSN更新PDP上下文。步骤S109, GGSN 向 SGSN 回应更新 PDP 响应(Update PDP Rsp)消息。步骤S110, SGSN通过直传消息，向MS发送激活接受(Active Accept)消息。综合上述说明，本实施例的MSA对业务流程的适配方法和GPRS (EDGE)的MS的GMM 状态、3G SGSN的PMM状态变化如下表所述
权利要求
1.一种移动台代理，其特征在于，所述移动台代理用于连接第一网络的空口协议栈接入层和第二网络的核心网接口协议栈的接入层；所述移动台代理还用于将所述第一网络移动台的信令消息转换为对应的所述第二网络的核心网的信令消息；所述移动台代理将所述转换得到的第二网络的核心网的信令消息转发到第二网络的核心网接口协议栈的接入层；所述移动台代理将所述第二网络的核心网的信令消息转换为对应的所述第一网络的移动台的信令消息；所述移动台代理将转换得到的所述第一网络的移动台信令消息转发到所述第一网络的空口协议栈的接入层。
2.根据权利要求I所述的移动台代理，其特征在于，所述移动台代理包括，控制面移动台代理和用户面移动台代理，其中所述控制面移动台代理，用于连接所述第一网络的空口控制面协议栈的接入层和所述第二网络的核心网接口控制面协议栈的接入层；所述用户面移动台代理，用于连接所述第一网络的空口用户面协议栈的接入层和所述第二网络的核心网接口用户面协议栈的接入层。
3.根据权利要求2所述的移动台代理，其特征在于，所述控制面移动台代理包括 移动性管理适配单元，用于在移动性管理流程中，将所述第一网络的移动台的信令消息转换为对应的所述第二网络的核心网的信令消息，将所述第二网络的核心网的信令消息转换为对应的所述第一网络的移动台的信令消息，保持所述第一网络的移动台、所述第二网络的核心网的移动性管理状态一致；会话管理适配单元，用于在会话管理流程中，将所述第一网络的移动台的信令消息转换为对应的所述第二网络的核心网的信令消息，将所述第二网络的核心网的信令消息转换为对应的第一网络的移动台的信令消息，建立或释放用户面承载；信令转发单元，将所述转换得到的第一网络的移动台的信令消息转发到第一网络的空口控制面协议栈的接入层，将所述转换得到的第二网络的核心网的信令消息转发到第二网络的核心网接口控制面协议栈的接入层。
4.根据权利要求2所述的移动台代理，其特征在于，所述用户面移动台代理包括数据转发单元，所述数据转发单元用于将所述第一网络的空口用户面协议栈的接入层的数据转发到所述第二网络的核心网接口用户面协议栈的接入层，将所述第二网络的核心网接口用户面协议栈的接入层的数据转发到第一网络的空口用户面协议栈的接入层。
5.根据权利要求4所述的移动台代理，其特征在于，所述用户面移动台代理还包括标识映射单元，所述标识映射单元用于对所述第一网络的空口用户面协议栈的接入层或所述第二网络的核心网接口用户面协议栈的接入层的数据进行标识映射。
6.一种基站子系统，其特征在于，包括第一网络的空口协议栈的接入层；第二网络的核心网协议栈的接入层；跟据权利要求1-5中任一项所述的移动台代理。
7.根据权利要求6所述的基站子系统，其特征在于，所述第一网络的空口协议栈的接入层包括所述第一网络的空口控制面协议栈的接入层和所述第一网络的空口用户面协议栈的接入层；所述第二网络的核心网协议栈的接入层包括所述第二网络的核心网控制面协议栈的接入层和所述第二网络的核心网用户面协议栈的接入层。
8.根据权利要求7所述的基站子系统，其特征在于，所述第一网络的空口控制面协议栈的接入层包括媒体接入控制层(MAC)，与所述媒体接入控制层连接的无线链路控制层(RLC)，与所述无线链路控制层连接的逻辑链路控制层(LLC)；所述第一网络的空口用户面协议栈的接入层包括媒体接入控制层，与所述媒体接入控制层连接的无线链路控制层，与所述无线链路控制层连接的逻辑链路控制层，与所述逻辑链路控制层连接的子网相关汇聚协议层(SNDCP)。
9.根据权利要求8所述的基站子系统，其特征在于，所述第二网络的核心网控制面协议栈的接入层包括流控制传输协议层(SCTP)，与所述流控制传输协议层连接的7号信令系统层(SS7)，与所述I号信令系统层连接的无线接入网应用协议层(RANAP)；所述第二网络的核心网用户面协议栈的接入层包括用户数据报协议层(UDP)，与所述用户数据报协议层连接的通用分组无线系统隧道协议用户面层(GTPU)。
10.根据权利要求8所述的基站子系统，其特征在于，所述第二网络的核心网控制面协议栈的接入层包括流控制传输协议层，与所述流控制传输协议层连接的SI接口应用协议层(Sl-AP)；所述第二网络的核心网用户面协议栈的接入层包括用户数据报协议层，与所述用户数据报协议层连接的通用分组无线系统隧道协议用户面层。
11.根据权利要求7所述的基站子系统，其特征在于，所述第一网络的空口控制面协议栈的接入层包括媒体接入控制层，与所述媒体接入控制层连接的无线链路控制层，与所述无线链路控制层连接的无线资源控制层(RRC)； 所述第一网络的空口用户面协议栈的接入层包括媒体接入控制层，与所述媒体接入控制层连接的无线链路控制层，与所述无线链路控制层连接的分组数据汇聚协议层 (PDCP)。
12.根据权利要求11所述的基站子系统，其特征在于，所述第二网络的核心网控制面协议栈的接入层包括流控制传输协议层，与所述流控制传输协议层连接的SI接口应用协议层；所述第二网络的核心网用户面协议栈的接入层包括用户数据报协议层，与所述用户数据报协议层连接的通用分组无线系统隧道协议用户面层。
13.一种网络适配方法，其特征在于，包括下述步骤将第一网络移动台的信令消息转换为对应的第二网络的核心网的信令消息；将所述转换得到的所述第二网络的核心网的信令消息转发到所述第二网络的核心网接口协议栈的接入层；将所述第二网络的核心网的信令消息转换为对应的所述第一网络的移动台的信令消将转换得到的所述第一网络的移动台信令消息转发到所述第一网络的空口协议栈的接入层。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括保持所述第一网络的移动台和所述第二网络的核心网的移动性管理状态一致。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括对所述第一网络的空口用户面协议栈的接入层或所述第二网络的核心网接口用户面协议栈的接入层的数据进行标识映射。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述将第一网络的移动台的信令消息转换为对应的第二网络的核心网的信令消息，具体包括，将所述第一网络的移动台的信令消息进行解析和参数转换，构造对应的所述第二网络的核心网的信令消息。
17.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，将所述第一网络的移动台的信令消息转换为对应的第二网络的核心网的信令消息，具体包括，根据所述第一网络的移动台的信令消息类型，构造对应的所述第二网络的核心网的信令消息。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，还包括在核心网接收到所述对应的所述第二网络的核心网的信令消息后，通过承载指派消息建立用户面承载。
19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括在核心网接收到所述对应的所述第二网络的核心网的信令消息后，通过初始用户上下文建立消息建立用户面承载。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，还包括还包括，在建立用户面承载后， 构造对应的所述第一网络的移动台的信令消息。
21.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，将所述第二网络的核心网的信令消息转换为对应的第一网络的移动台的信令消息，具体包括，对第二网络的核心网的信令消息进行解析和参数转换，构造对应的第一网络的移动台的信令消息。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，将所述第一网络的移动台的信令消息转换为对应的第二网络的核心网的信令消息，具体包括，根据所述第一网络的移动台的信令消息和移动性管理状态，构造对应的所述第二网络的核心网的信令消息。
全文摘要
一种移动台代理、基站子系统和网络适配方法。所述移动台代理用于连接第一网络的空口协议栈接入层和第二网络的核心网接口协议栈的接入层、将第一网络移动台的信令消息转换为对应的第二网络的核心网的信令消息、将转换得到的第二网络的核心网的信令消息转发到第二网络的核心网接口协议栈的接入层以及将第二网络的核心网的信令消息转换为对应的第一网络的移动台的信令消息，并将转换得到的第一网络的移动台信令消息转发到第一网络的空口协议栈的接入层。在网络演进过程中，所述移动台代理可以使移动台、网络后向兼容，并且能够实现平滑演进。
文档编号H04W88/12GK102595649SQ20121002476
公开日2012年7月18日 申请日期2007年11月5日 优先权日2007年11月5日
发明者吴健, 崔宗芳, 朱俊, 苗立靖, 陈勇智 申请人:上海华为技术有限公司