用于在lte系统中的小数据传输的永久在线的承载的制作方法
【专利说明】用于在LTE系统中的小数据传输的永久在线的承载
[0001]优先权请求
[0002]本申请要求于2012年9月28日提交的美国临时申请序列号N0.61/707784的优先权，该申请的全部内容通过引用的方式被并入本文。
技术领域
[0003]本文所描述的实施例概括而言涉及无线网络和通信系统。
【背景技术】
[0004]在LTE (长期演进)蜂窝系统中，正如第三代合作伙伴计划(3GPP)的LTE规范中所阐述的，移动终端(其中，终端在LTE系统中被称为用户设备或者UE)连接至基站(在LTE系统中被称为演进型节点B或者eNB)，基站为UE提供了到连接至外部网络(例如，互联网)的LTE系统的其他网络实体的连接。提供这样的网络连接涉及:在LTE系统的不同部件之间设立被称为承载的双向数据路径。当UE从空闲状态转变为连接状态时设立这些承载，而当UE空闲时，为了提高效率，则将这些承载拆除。然而，一些LTE应用可能会涉及频繁的小数据传输，其中，在每次这样的传输之后，UE均转变为空闲状态。在这些情况下重复地设立和拆除承载导致大量的信令开销。减少所述信令开销是本公开的目的。
【附图说明】
[0005]图1示出了 LTE系统的主要网络实体；
[0006]图2示出了节省Sl-MME信令的永久在线的Sl-U承载的操作示例；
[0007]图3示出了具有永久在线指示符的RRC连接请求的示例；
[0008]图4示出了永久在线的Sl-U承载的增强型附着过程的示例；
[0009]图5示出了增强型S1-释放消息序列的示例；
[0010]图6示出了 SI释放呼叫流决策的示例；
[0011]图7示出了利用S-GW重定位的跟踪区更新的示例；
[0012]图8示出了修改的服务请求的示例；
[0013]图9示出了永久在线的Sl-U承载的下行链路数据传输的示例；
[0014]图10示出了利用S-GW重定位的eNB重定位的示例；
[0015]图11示出了在X2接口上将安全上下文从旧eNB传输至新eNB的示例；
[0016]图12示出了使用配置传输过程将安全上下文从旧eNB传输至新eNB的示例。
【具体实施方式】
[0017]LTE的高级架构可以被描述为包括三个主要部分:用户设备(UE);演进型UMTS陆地无线接入网(E-UTRAN)以及演进型分组核心(EPC)，其中，E-UTRAN连同EPC—起被称为EPS(演进型分组系统)。UE可以是蜂窝电话或者与由单个部件(演进型节点B(eNB))组成的E-UTRAN进行无线通信的其他装置。eNB与EPC进行通信，继而EPC与在外部世界(例如，互联网)中的分组数据网络进行通信。
[0018]图1示出了 LTE系统的主要网络实体，其中，特定实体可以包括:处理电路系统，在其附图标记中加入后缀“a”；网络接口电路系统，在其附图标记中加入后缀“b”；以及具有一个或者多个天线的射频(RF)收发机，在其附图标记中加入后缀“c”。eNB 105向UE 100提供RF通信链路，RF通信链路有时被称为LTE无线或者空中接口。eNB是在被称作小区的一个或者多个地理区域中服务UE的基站。UE每次与一个eNB进行通信，并且随着UE移动，在被称为“移交”的过程中，可以切换至另一 eNB。eNB向其小区中的所有UE提供上行链路数据信道和下行链路数据信道，并且在UE与EPC之间转发数据业务。eNB还通过向UE发送信令消息来控制它们的低级操作。EPC的主要部件被示出为:MME 110(移动管理实体)、HSS125(归属用户服务器)、S-GW 115(服务网关)、以及P-GW 120 (分组数据网络(PDN)网关)。MMW控制UE的高级操作，所述高级操作包括:对通信会话、安全性和移动性的管理。每一个UE都被分配给可以随着UE的移动而改变的单个服务MME。HSS是包含有关所有网络运营商的订户的信息的中央数据库。P-GW是与外部世界的接触，并且与一个或者多个分组数据网络(例如，互联网)交换数据的EPC的点。S-GW充当了在eNB与P-GW之间的路由器。和MME —样，每一个UE都被分配给可以随着UE的移动而改变的单个服务S-GW。
[0019]空中接口在UE与eNB之间提供了通信路径。网络接口在eNB与EPC之间以及在EPC的不同部件之间提供了通信路径。网络接口包括:在eNB与MME之间的Sl-MME接口 ；在eNB与S-GW之间的Sl-U接口 ；在不同的eNB之间的X2接口 ；在不同的MME之间的SlO接口；在MME与HSS之间的S6a接口；在S-GW与P-GW之间的S5/S8接口 ；以及在P-GW与PDN之间的SGi接口。这些网络接口可以代表在底层传送网络上传输的数据。
[0020]在高电平下，在图1中的网络实体依靠分组流在所述网络实体之间的接口上进行通信，其中，分组流被称为由具体协议所设立的承载。UE与eNB使用数据无线承载和信令无线承载(SRB) 二者在空中接口上进行通信。eNB利用类似名字的承载(S1-MME承载还可以被称为Sl-AP (SI应用协议)承载)在Sl-MME网络接口上与MME通信，并且在Sl-U网络接口上与S-GW通信。数据无线承载、Sl-U承载、以及S5/S8承载的组合被称为EPS承载。每当UE连接至PDN时，EPC均设立被称为默认承载的一个EPS承载。UE随后可以接收被称为专用承载的其他EPS承载。
[0021]以上所论述的每一个接口均与网络实体使用来交换数据的协议栈相关联。将在LTE中的协议分为用户平面协议和控制平面协议。用户平面通过所谓的AS(接入层)来携带用户数据，并且包括用于以下接口的协议:在UE与eNB之间的空中接口 ；在eNB与S-GW之间的Sl-U接口 ；以及在S-GW与P-GW之间的S5/S8接口。Sl-U和S5/S8接口的用户平面部分使用GTP协议(GPRS (通用分组无线业务)隧道协议)，以用于传送IP分组。GTP封装原始IP分组，以确保分组在UE与适当的eNB之间流动。
[0022]控制平面负责控制在UE与网络之间的连接，并且包括用于在UE与eNB之间的空中接口的协议栈，RRC(无线资源控制)协议位于该协议栈的顶部。RRC是用于AS的主要控制协议，其负责使用RRC信令在eNB与UE之间建立无线承载，并且配置更低层。在UE与MME之间运行并且在UE中位于RRC上方的控制平面协议被称为NAS (非接入层)协议，并且包括EMM (EPS移动性管理)协议和ESM (EPS会话管理协议)。NAS协议由MME使用，以管理UE与EPC的连通性。因为NAS协议不存在于eNB中，因此RRC和Sl-AP (SI应用协议)分别在UE与eNB之间以及在eNB与MME之间被用作NAS消息的传送协议。
[0023]在当前的3GPP LTE架构中，UE执行若干步骤，以用于将自身附着至EPS。首先，它建立与eNB的RRC连接来设立SRB (信令无线承载)，从而从所谓的RRC_空闲(RRC_IDLE)状态移至RRC_连接(RRC_CONNECTED)状态。在建立RRC连接之后，UE设立Sl-MME承载。随后，设立S5/S8、S1-U、以及无线承载来形成EPS承载。至网络的该附着在每个UE的基础上发生，并且涉及大量不同数据隧道的创建。当UE进入RRC_空闲状态时，仅保留S5/S8EPS承载上下文，并且释放Sl-U、Sl-AP和无线承载。当UE返回RRC_连接状态时，必须在每个UE的基础上重建这些承载。一些UE应用可能会频繁地发送小数据，这会使UE在空闲状态与连接状态之间转换。随着UE在空闲状态与连接状态之间转变，必须频繁地重建无线承载和Sl-U承载，这将导致大量的信令开销。
[0024]永久在线的Sl-U承载
[0025]对于在重建隧道的同时避免过多信令开销的解决方案是具有默认的、永久在线的Sl-U承载。当UE进入RRC_空闲模式时，可以保持相关联的Sl-U信息，从而当UE从空闲状态醒来时，不需要重建Sl-U承载。即，当处于RRC_空闲状态的UE转变至RRC_连接状态时，仅需要建立无线承载，而不需要Sl-MME信令。在图2中示出的阶段I至10是根据一个实施例的方案，其涉及UE、eNB、S-GW、以及P-GW。阶段I是创建由无线承载、S5/S8承载、以及永久在线的Sl-U承载组成的EPS承载的UE的附着过程。在阶段2中，UE处于连接模式，并且正在利用频繁的小数据传输来运行应用。在阶段3中，在eNB处的用户不活动定时器到期，这告诉eNB将UE置于空闲模式。在阶段4中，当RRC连接由eNB释放时，UE保留用于永久在线的Sl-U承载的、S-GW IP (互联网协议)地址和S-GW TIED (隧道端点标识符)。在阶段5中，eNB保留UE上下文；以及在阶段6中，S-GW保留有关永久在线的Sl-U承载的信息并且维持S5/S8承载。在阶段7中，UE进入空闲模式。在阶段8中，UE向eNB发出NAS服务请求(例如，因为其具有数据需要发送)并且将保留的S-GW信息在消息中附带给eNB。在阶段8a中，重建无线承载，以及在阶段Sb中，eNB使用附带的S-GW信息将无线承载连接至永久在线的Sl-U承载。在阶段9中，S-GW使用保留的上下文信息将永久在线的Sl-U承载映射到S5/S8承载。由此，在阶段10中，在不涉及Sl-MME信令的情况下，重建EPS承载。
[0026]呼叫流的修改
[0027]下面所描述的是对现有呼叫流进行修改，以便实现永久在线的Sl-U承载的概念。对附着过程、S1-释放过程、服务请求过程、S-GW重分配过程、以及移交过程的修改进行了描述。当UE请求永久在线的Sl-U承载时，eNB和MME 二者都需要感知。在一个实施例中，在RRC信令中使用“永久在线指示符”来通知eNB。RRC连接请求消息包括UE身份和建立原因。介绍了新的建立原因，即，永久在线的Sl-U承载，以便指示UE想要创建如图3所示的永久在线的Sl-U承载，图3列出了 RRC连接请求消息的IE(信息单元)。所述永久在线指示符通知eNB:S1-U承载为静态的、永久在线的承载，以及在S1-释放过程期间，eNB不应该删除UE上下文。增加的建立原因提供了对于要求用于移动发起接入或者移动终止接入的永久在线的Sl-U承载的请求的指示。
[0028]可以通过使eNB在如上所描述的接收到Sl-U承载的UE请求之后，在Sl-AP初始UE消息中转发永久在线指示符作为“RRC建立原因”信息单元的一部分，从而使MME可以感知要求永久在线的Sl-U承载的UE请求。可替代的，NAS消息还可以用于向MME传达:它需要建立永久在线的S1-U承载。关于附着请求消息，新指示符可以以如下中的一种方式来发送信号:1)可以增强用于指示所请求的附着的类型的字段EPS附着类型，以指示具有Sl-U永久在线的承载的新附着类型；2)以及，附加的更新类型IE可以用于指示具有Sl-U永久在线的承载的新附着类型；或者，3)可以在附着请求消息中定义新IE。相似地，其他NAS消息(例如，服务请求或者追踪区域更新请求)可以包括永久在线的Sl-U指示。在接收到具有永久在线的Sl-U指示的NAS请求之后，通知MME:将建立永久在线的承载，从而使MME在SI释放期间不删除UE上下文信息。
[0029]附着过程的增强
[0030]可以适当地修改在3GPP TS 23.401的5.3.2章节中所描述的附着过程，从而有助于使用永久在线指示符来创建用于包括MTC(机器类型通信)应用在内的应用的永久在线的承载。在一个实施例中，当UE频繁地发送/接收小数据时，UE可以首先指示:其需要永久在线的承载。该指示可以被附带在RRC连接请求消息上或者在附着请求消息上。该指示通知eNB在S1-释放期间不要删除UE上下文。相同的指示还可以被发送至MME和S-GW，以便在请求永久在线的Sl-U承载时保留UE上下文和EPS承载信息。
[0031]在一个实施例中，允许MME对永久在线的Sl-U承载的需要进行验证。取决于用户简档或者其他用户行为，网络运营商可以任选地在HSS中的用户订阅简档中(使用永久在线的S1-U)配置最佳的附着。如果该参数被激活，则该参数被下载至MME作为更新位置过程的一部分。在MME将创建会话请求消息发送至S-GW，从而创建永久在线的承载之前，MME验证在HSS中的订阅数据，并且如下面图4的阶段11所示的确认对永久在线的承载的需要。
[0032]在一个实施例中，以如下方式来通知S-GW永久在线的Sl-U承载。MME