在公共广域网(例如互联网)上发送越区切换信息

申请号 CN200680036321.0 申请日 2006-07-28 公开(公告)号 CN101278590A 公开(公告)日 2008-10-01
申请人 UBIQUISYS有限公司; 发明人 安德里亚·吉斯蒂娜; 理查德·伯恩;
摘要 将在 移动通信网络 内的基站(50)在公共广域网上连接到移动通信网络的核心网络。在基站和PLMN(120)的另一网络 节点 之间越区切换的情况下,在公共广域网上在基站和核心网络之间发送越区切换信息(130,132,134),例如嵌入在SIP消息或者UMA消息内。
权利要求

1.一种移动通信网络,包括:
PLMN,包括多个网络节点
核心网络锚定节点;和
访问点,用作移动通信网络内的基站,能够在公共广域网上建立到核心网络锚定节 点的通道化连接,以便,在PLMN的访问点和另一个网络节点之间越区切换的情况下, 在公共广域网上在PLMN的访问点和另一个网络节点之间发送越区切换信息。
2.如权利要求1要求保护的移动通信网络,其中在从PLMN的另一网络节点到访 问点的越区切换的情况下,该PLMN的另一网络节点适合于将越区切换信息发送给核 心网络锚定节点,该核心网络锚定节点适合于将越区切换信息发送给访问点。
3.如权利要求2要求保护的移动通信网络,其中该核心网络锚定节点适合于将越 区切换信息内嵌在SIP消息内在公共广域网上发送给访问点。
4.如权利要求2要求保护的移动通信网络,其中该核心网络锚定节点适合于将越 区切换信息内嵌在UMA消息内在公共广域网上发送给访问点。
5.如权利要求2要求保护的移动通信网络,其中访问点具有USIM接口,在访问 点活动时具有到核心网络锚定节点的通道化连接,以便该核心网络锚定节点能够使用所 述通道化连接将越区切换信息发送给访问点,而不需要移动设备在从PLMN的另一网 络节点越区切换到访问点之前执行向访问点的登记程序。
6.如权利要求1要求保护的移动通信网络,其中在从访问点向PLMN的另一网络 节点越区切换的情况下,核心网络节点适合于将越区切换信息发送给PLMN的另一网 络节点,因此,适合于将越区切换消息发送给访问点。
7.如权利要求6要求保护的移动通信网络,其中核心网络锚定节点适合于将越区 切换信息内嵌在SIP消息内在公共广域网上发送给访问点。
8.如权利要求7要求保护的移动通信网络,其中该核心网络锚定节点适合于将越 区切换信息内嵌在UMA消息内在公共广域网上发送给访问点。
9.如权利要求1要求保护的移动通信网络,其中在从访问点到PLMN的另一网络 节点越区切换的情况下,访问点生成到PLMN的新呼叫以达到现在在PLMN覆盖区域 下移动的UE,并将呼叫重新连接到另一方。
10.一种用于在移动通信网络内使用的核心网络节点,其中该核心网络节点包括 IMS-MSC,该IMS-MSC适合于在公共广域网上建立到在移动通信网络内用作基站的访 问点的通道化连接,以便,在访问点和PLMN的另一网络节点之间越区切换的情况下, 在公共广域网上在访问点和IMS-MSC之间发送越区切换信息。
11.一种用于在移动通信网络内使用的核心网络节点,其中该核心网络节点包括 SIP-MSC,该SIP-MSC适合于在公共广域网上建立到在移动通信网络内用作基站的访 问点的通道化连接,以便,在访问点和PLMN的另一网络节点之间越区切换的情况下, 在公共广域网上在访问点和SIP-MSC之间发送越区切换信息。
12.一种用于在移动通信网络内使用的核心网络节点,其中该核心网络节点包括 L-GANC,该L-GANC适合于在公共广域网上建立到在移动通信网络内用作基站的访问 点的通道化连接,以便,在访问点和PLMN的另一网络节点之间越区切换的情况下, 在公共广域网上在访问点和L-GANC之间发送越区切换信息。
13.一种在移动通信网络内实现越区切换的方法,其中该移动通信网络包括: PLMN,具有多个网络节点;核心网路锚定节点;和访问点,用作移动通信网络内的基 站,其中该基站在公共广域网上连接到核心网络锚定节点,该方法包括:在访问点和 PLMN的另一个网络节点之间越区切换的情况下,在公共广域网上在访问点和核心网络 锚定节点之间发送越区切换信息。
14.如权利要求13要求保护的方法,包括在公共广域网上在访问点和核心网络锚 定节点之间发送内嵌在相应SIP消息内的信息。
15.如权利要求13要求保护的方法,包括在公共广域网上在访问点和核心网络锚 定节点之间发送内嵌在相应UMA消息内的信息。
16.如权利要求13要求保护的方法,其中核心网络锚定节点包括IMS-MSC,该 IMS-MSC适合于在公共广域网上建立到在移动通信网络内用作基站的访问点的通道化 连接,以便,在访问点和PLMN的另一网络节点之间越区切换的情况下,在公共广域 网上在访问点和IMS-MSC之间发送越区切换信息。
17.如权利要求13要求保护的方法,其中核心网络锚定节点包括SIP-MSC,该 SIP-MSC适合于在公共广域网上建立到在移动通信网络内用作基站的访问点的通道化 连接,以便,在访问点和PLMN的另一网络节点之间越区切换的情况下,在公共广域 网上在访问点和SIP-MSC之间发送越区切换信息。
18.如权利要求13要求保护的方法,其中核心网络锚定节点包括L-GANC,该 L-GANC适合于在公共广域网上建立到在移动通信网络内用作基站的访问点的通道化 连接,以便,在访问点和PLMN的另一网络节点之间越区切换的情况下,在公共广域 网上在访问点和L-GANC之间发送越区切换信息。
19.如权利要求11要求保护的方法,其中访问点在时间周期上在一组可配置再次 尝试中再次尝试建立第二呼叫。
20.如权利要求11要求保护的方法,其中在UE在活动呼叫过程中变得不能达到 访问点的情况下,访问点决定尝试越区切换。
21.如权利要求11要求保护的方法,其中如果UE再次驻留到访问点上,访问点 停止经PLMN到UE的呼叫尝试,生成到UE的新呼叫和将该呼叫重新连接到另一方。
22.如权利要求11要求保护的方法,其中访问点向另一连接方播放通知,直到重 新连接到UE的新呼叫。
23.如权利要求11要求保护的方法,其中向UE提供有USIM应用,通过仅在由 访问点指定的小区标识符短列表内搜索,执行宏网络小区的更快小区重新选择。
24.如权利要求23要求保护的方法,其中USIM应用自动地应答由访问点生成的 呼叫以加速呼叫的重新连接。

说明书全文

背景技术

在蜂窝无线通信网络内,用户能够在网络的覆盖区域内使用通信设备,例如移动电 话或适当装备的计算机。通过提供在覆盖区域上分布的基站予以实现。当移动通信设备 在覆盖区域内移动时,它可以通过不同基站建立与网络的通信。提供机制以允许将通信 从一个基站越区切换到另一个基站,即使当电话呼叫或通信对话正在进行时。

已经建议提供一种基站,其并不具有到移动网络运营商的核心网络的专用连接,而 是在现有公共广域网上连接到核心网络。例如,基站可以定位在诸如个人客户或小型公 司等客户的居所内,并可以使用该客户的现有宽带互联网连接以建立与移动网络运营商 的核心网络的通信。

然而,它依然保持客户能够在蜂窝无线通信网络的基站和其它网络节点之间越区切 换通信的优点。

发明内容

根据本发明的第一方面,提供移动通信网络,包括:

PLMN,包括多个网络节点;

核心网络锚定节点;和

访问点,用作移动通信网络内的基站,能够在公共广域网上建立到核心网络锚定节 点的通道化连接,以便在PLMN的访问点和另一个网络节点之间越区切换的情况下, 在公共广域网上在PLMN的访问点和另一个网络节点之间发送越区切换信息。

根据本发明的第二方面,提供一种在移动通信网络内实现越区切换的方法,其中该 移动通信网络包括:PLMN,具有多个网络节点;核心网路锚定节点;和访问点,用作 移动通信网络内的基站,其中该基站在公共广域网上连接到核心网络锚定节点,该方法 包括:在PLMN的访问点和另一个网络节点之间越区切换的情况下,在公共广域网上 在访问点和核心网络锚定节点之间发送越区切换信息。

附图说明

为了更好地理解本发明,图示可以如何将其付诸实施,现在将通过例子参考附图, 在附图中:

图1是图示根据本发明的通信网络的方框示意图。

图2是更详细地图示根据本发明的网络的各方面的另一方框图

图3是图示在根据本发明的网络内可以如何处理呼叫的表格。

图4是更详细地图示根据本发明的网络的各方面的另一方框图。

图5图示根据本发明方面的越区切换程序。

图6图示根据本发明方面的另一越区切换程序。

图7图示根据本发明方面的另一越区切换程序。

图8图示根据本发明方面的另一越区切换程序。

图9是图示根据本发明的通信网络的方框示意图。

图10图示图9的网络组件之间的通信。

图11进一步图示图9的网络组件之间的通信。

图12图示根据本发明方面的程序。

图13图示根据把本发明方面的越区切换程序。

图14图示根据本发明方面的另一越区切换程序。

图15是更详细地图示根据本发明的网络的各方面的另一方框图。

具体实施方式

图1是图示系统结构的方框示意图。移动网络运营商(MNO)拥有和操作无线通 信网络,包括无线电网络10,其包括蜂窝基站网络(未图示),和核心网络20,其具有 到固定电话网络的连接。这些通常是常规的,除了如下面所描述的。
当在由无线通信网络覆盖的地区内漫游时,移动电话30能够建立与蜂窝基站之一 的无线连接,从而与固定电话网络内的其它电话通信,或者与已经建立它们自身的与蜂 窝基站的无线连接的其它移动电话通信,因而与固定电话网络通信。
根据本发明,例如在家庭或办公室40或者在需要附加无线覆盖的另一位置内,提 供其它基站或访问点50。此访问点50提供用于由其所处的居所业主使用,但是集成到 无线通信网络内。也就是说,通过固定或临时地向其分配一组信道中的一些信道,该访 问点共享分配给该无线通信网络的部分射频频谱。因而,与其它基站共享该组信道,所 述基站可以服务于宏小区、微小区、微微小区,甚至在公共广域网内的“毫微微小区”。 因此,当离开访问点50的相邻位置时,移动电话30可以从访问点50漫游到另一个基 站,或者当返回访问点50的相邻位置时,可以从另一基站漫游进入访问点50。
因此,访问点50用作相关无线通信网络内的基站。例如,它可以允许整个常规和 未修改移动电话30或者其它用户设备使用GSM/GPRS和/或UMTS空中接口建立用于 语音和/或数据服务的连接。当然,可以支持该访问点50使用任意适当蜂窝无线通信系 统的标准空中接口建立与移动电话30的连接。
访问点50具有在家庭或办公室40内用于以太网局域网(LAN)42的连接。如图1 所示,访问点50可以在以太网LAN 42上连接到一个或多个本地PC或服务器44。
访问点50可以在以太网LAN 42上连接到IP网关设备60。通过数字用户线路(DSL) 或者通过诸如数字多媒体有线网络等其它IP传输方法,IP网关设备60提供在诸如互联 网等IP网络70上到MNO网络的IP连接。因而,可以使用自家庭或办公室的现有IP 连接提供自访问点50的回程。使用通过UMA网关22的UMA标准,通过到MNO核 心网络或者无线电访问网络的连接可以提供到运营商网络20的灵活接口。此方法支持 使用基于网际协议的语音(VoIP)技术的数据和语音的低成本传输。
由UMA未许可网络控制器(UNC)12提供在IP网络70上从IP网关60到MNO 无线电访问网络10的连接,所述控制器已经由3GPP标准化为普通访问网络控制器 (GANC)。
也可以使用到无线电访问网络10的接口的其它非标准化解决方案作为替代方法, 如下文将更详细描述的。通过使用在访问点和诸如SIP网关或IP多媒体子系统等适当 网关之间的SIP接口,可以实现到运营商核心网络的直接连接。
在该图示的实施例中,DSL或电缆IP网关设备60包括规定用于POTS电话或传真 设备62的连接,和用于提供IPTV服务给TV 64的音频/视频连接。访问点50包括允许 将这些设备集成到MNO网络内,支持用户的复杂新服务的服务环境。
在本发明的替代实施方式内,可以将访问点50集成为在IP网关设备60内的组件; 随后,内部IP连接将嵌入的访问点组件链接到IP网关设备内的路由器功能。此配置可 以潜在地提供较低的整体成本,并便于运营商寻求提供统一数据、固定语音、多媒体和 移动服务的网关单元。
因此,当移动电话30处于家庭或办公室40内,或者在访问点50的覆盖区域内时, 它可以以与通过蜂窝无线通信网络内的任何其它基站相同的方式连接到MNO网络内。
图1还图示连接到IP网络70的网络服务器72。如将理解的,在IP网络70是互联 网的情况下,将大量服务器和其它设备连接到网络。如下文将更详细描述的,移动电话 30的用户可以通过访问点50访问这些设备。
图1还图示连接到IP网络70的管理系统74。由移动网络运营商提供管理系统74, 用于管理访问点50的操作,包括控制可用服务。
例如,如上所述,和如下文更详细描述的,移动电话30的用户可以在以太网LAN 42 上通过访问点50建立到一个或多个本地PC或服务器44的连接,或者通过IP网关设备 60到其连接到的另一设备的连接,或者通过IP网关设备60到连接到IP网络70的网络 服务器72的连接。可以在此无线通信网络的核心网络20上不传送业务的情况下,建立 这些连接。管理系统74能够定义设备或者IP地址,使用其可以建立此类连接。因此, 如果移动网络运营商期望,可以仅使用有限数量的设备或IP地址建立这些连接。
而且,管理系统74能够规定分配给访问点50的信道(其可以由频率、时隙和/或扩 频码定义,取决于特定蜂窝无线通信系统)。根据整体网络要求,可以半固定地或者可 以定期改变这些信道。
在此参考移动网络是UMTS网络的情况描述本发明,尽管将理解诸多细节也应用 于移动网络例如是GPRS网络的情况。
如图1所示,访问点50最好还包括USIM接口77。这允许将常规SIM卡插入到访 问点50内,随后允许访问点50向网络识别自身。
在本发明的一个方面内,提供一种允许诸如移动电话30或任何其它适当移动通信 设备等用户装置(UE)在移动网络的访问点50和另一网络节点之间越区切换的方法。 因此,这可以是相同技术的越区切换,其并未触发新呼叫建立。
根据网络拓扑和相邻小区的连接性,UMTS越区切换可能涉及不同的核心网络单 元。
通过使用SIP或者LGAN可以支持越区切换,这将在下文中更详细地讨论。
然而,越区切换触发判决和UE小区重新选择程序可应用于在此描述的全部越区切 换程序。
因为测量核心与越区切换判决相同,首先分析小区重新选择程序。具体而言,当在 空闲模式中时,UE使用来自广播信道的质量信息随时执行小区搜索。当符合质量标准 时,它将移动到新小区。在3GPP TS 25.304内定义普通程序,在空闲模式中的用户装 置(UE)程序和在连接模式中用于小区重新选择的程序。
更详细地,3GPP TS 25.304陈述:
UE应当根据其性能扫描全部射频信道以发现可用PLMN。在每个载波上,UE应 当搜索最强消息和读取其系统信息,从而发现该小区属于哪个PLMN。如果UE可以读 取PLMN标识,应当将所发现的PLMN作为高质量PLMN(但是没有RSCP值)报告 给NAS,如果满足下述高质量标准:
1.对于FDD小区,所测量的主CPICH RSCP值应当大于或等于-95dBm。
2.对于TDD小区,所测量的P-CCPCH RSCP应当大于或等于-84dBm。
这意味着UE将仅搜索每一频率的一个PLMN,因为它仅读取最强小区的SIB。这 禁止了在同一频率上具有2个PLMN的可能性,如果它们重叠-宏小区可能是最强的。 因此,如果将同一载波用于访问点50,则由访问点50广播的PLMN ID应当与公共ID 相同。
对于所有程序,由访问点50和其它类似访问点服务的小区在分离位置区域上。可 以将潜在的多个位置区域预留给那些访问点的用户。这意味着每个访问点到PLMN或 PLMN到访问点小区重新选择继之以位置登记程序(LAU或组合GPRS连接或GPRS 连接)。
在PLMN到访问点小区重新选择的情况下,PLMN小区并不在其覆盖区域内广播 访问点小区ID。注意到至多数十个访问点可以位于同一PLMN小区覆盖区域内。因此, UE根据上述程序发现访问点小区信号功率。当达到小区重新选择触发条件时,UE建 立与访问点的RRC层。
通过拒绝包含TMSI的RRC和强制UE作为替代发送IMSI,访问点可以在此阶段 执行用户屏蔽。此解决方案的优点在于将并不允许驻留到访问点上的UE立即发送回公 共覆盖区域。可选择地,对于已知和未授权的TMSI,例如最近已经努访问该访问点 的未许可UE之一,访问点可以拒绝该RRC请求,强制UE立即返回宏覆盖区。
可选地,访问点可以接受带有TMSI的RRC请求,等待UE发送包含相同TMSI 的位置登记请求,随后发送MM:标识_请求以在继续核心网络登记之前获取IMSI。这 减缓未许可UE返回公共覆盖区。
在访问点到PLMN小区重新选择的情况下,如果公共覆盖区域可以由访问点测量, 则访问点在广播信道内广播已知的优良相邻小区列表,以加速UE小区重新选择。应当 指出,在大多数情况下,当访问点覆盖区域与PLMN小区覆盖区域相比非常小时,仅 一个相邻小区足以覆盖全部小区重新选择情况。访问点还将已知的优良相邻小区列表添 加在到UE的RRC释放消息内。
如果同一PLMN覆盖区域在访问点周围不存在,则访问点可以选择地发送如由内 部规则定义的来自其它PLMN的已知优良小区列表(注意到管理系统74应当下载可能 的PLMN列表)。
当达到小区重新选择触发条件时,通过使用由访问点发送的信息或者所捕获的它驻 留的最后一个已知优良小区的相关内部信息,UE选择PLMN小区。注意到后一情况可 能是无效的,如果UE在移动到家庭区域内之前断电。
一旦UE已经选择PLMN小区,则它建立与其的RRC层,立即继之以位置登记。 在与核心网络的位置登记程序结束时,访问点接收来自核心网络的SIP:通知消息以解 决登记该UE。
如果UE丢失访问点覆盖区域,即由于访问点断电,移动站将使用来自驻留到其上 的先前小区的历史数据搜索小区,如果它们中没有一个具有良好信号,它将执行初始小 区搜索方法-这是整个频率范围的搜索。
在到不同PLMN的小区重新选择的情况下,如果射频规划未预留用于访问点部署 的载波,则由访问点广播的PLMN ID必需与公共网络PLMN ID相同。如果射频规划 已经预留用于访问点部署的载波,则由访问点广播的PLMN ID可以与公共网络PLMN ID相同,或者它可以不同。
现在将考虑越区切换触发判决。在此描述的用于全部越区切换的前提是UE处于连 接模式。
在访问点到PLMN越区切换的情况下,在该呼叫过程中,UE监视每秒多次的访问 点信号。访问点向UE发送信号电平阈值。UE保持与访问点的常规连接,直到该信号 已经低于以此方式确定的阈值之后,从而最小化与宏网络来回重复越区切换的概率。注 意到必需将此阈值设置到与轻微可察觉阈值质量恶化对应的电平。此外,访问点设置适 当高的滞后电平,以便仅当访问点信号低于越区切换阈值和PLMN相邻小区信号比访 问点信号高过该滞后电平时,UE触发该越区切换程序。
必需选择滞后电平,以便仅当PLMN信号明显优于访问点信号时触发越区切换。
在PLMN到访问点越区切换的情况下,当访问点信号高于如上文定义的信号阈值 加上滞后值时,与PLMN信号是否依然强壮无关,UE可以确定启动越区切换。
现在考虑使用SIP支持越区切换的情况,在此的讨论涉及MSC内越区切换(基于 Iu)的情况。在这种情况下,访问点50的MSC需要与核心网络MSC通信以交换MSC 内Iu接口的相关越区切换信息。呼叫保持锚定在始发MSC上直到它们断开连接,潜在 地随后越区切换到其它MSC。
可以使用为此类型的越区切换定义的程序实施用于与PLMN MSC对等的核心网络 的基于IMS的MSC。下文分析此解决方案。在此介绍的基于IMS的MSC解决方案的 等同替代使用到访问点的IETF SIP标准接口实施核心网络的IETF基于SIP的MSC, 并在全部其它功能中类似于基于IMS的MSC。
存在至少两种可能的解决方案。
首先,可以考虑MSC/IMS间越区切换。即,可以将MSC内基于Iu的模型扩展到 IMS。在这种情况下,IMS具有行为类似于到PLMN MSC的MSC的功能,并提供用于 SIP域内呼叫的锚定点。
其次,可以使用在访问点50内的呼叫控制功能以保持现有呼叫(例如通过播放音 乐或转移消息),和当UE移动到PLMN覆盖区时,通过PLMN建立到UE的新呼叫。 这可以通过USIM应用补充,从而具有到此新呼叫的自动应答。仅当从访问点50越区 切换到PLMN时,此解决方案有效。
现在将更详细地描述MSC/IMS内越区切换的情况。
IMS-MSC结构基于带有专用应用服务器的IMS标准结构。在试图描述普通功能和 建议可能的重复使用现有IMS功能和网络单元的下文中,标识IMS-MSC主功能。在此 描述的IMS-MSC解决方案还可以应用于IMS之前SIP解决方案(IETF SIP),其中 SIP-MSC照顾IMS-MSC的所述功能。在图2中图示普通IMS-MSC结构,包括其与移 动运营商的核心网络的连接性。在图15中图示普通SIP-MSC结构,包括其与移动运营 商的核心网络的连接性。SIP-MSC功能与IMS-MSC一对一映射,并执行类似功能。在 下文中将仅详细解释IMS-MSC。
如图2所示,访问点50位于客户的家庭或办公室40内,尽管将理解它可以位于任 意便利位置内。访问点50通过公共广域网连接到移动运营商的核心网络20,在这种情 况下,公共广域网包括客户的互联网服务供应商宽带互联网连接80(例如DSL,电缆, 等等)和移动网络运营商的IP网络82。
核心网络20具有到移动网络运营商的无线电访问网络10和到PSTN 84的连接。 移动电话30或者其它UE可以建立与无线电访问网络10或者访问点50的无线连接。
IMS-MSC 86包括IMS-MSC应用服务器88加上在3GPP标准内定义的其它功能。 具体而言,为了提供所需要的功能,IMS-MSC 86还包括如在3GPP TS 23.228,“IP多 媒体子系统;第2阶段”内描述的呼叫对话控制功能(CSCF)90,从而支持对终端用 户的SIP信令控制。它可以采取代理CSCF、询问CSCF或服务CSCF的形式。IMS-MSC 86还包括媒体网关(MGW)92,用于支持载体连接性,电路交换与IP适应和媒体代 码转换。IMS-MSC 86还包括同样如在3GPP TS 23.228,“IP多媒体子系统;第2阶段” 内描述的媒体网关控制器功能(MGCF)94,用于执行MGW控制和信令转换SIP/SS7。
与其它IMS应用共享这些单元,如果存在其它IMS应用的话。可以将诸如MRFP、 MRFC、SCIM、BGCF、GMLC、IM-SSF等其它IMS功能与IMS-MSC集成以提供完 整IMS服务,如果希望的话。
IMS-MSC应用服务器88包括IMS-MSC服务逻辑96。此功能支持整体IMS-MSC 服务逻辑,补充在下文中标识的功能和允许在它们之间的内部通信。它支持该单元的网 络管理和呼叫细节记录(CDR)的生成。它支持在IMS-MSC 86和CSCF 90之间的SIP 接口和在IMS-MSC 86和HSS 98之间的Diameter Sh接口。
IMS-MSC应用服务器88还包括I-VLR功能100。此功能为驻留到访问点50或者 其它访问点上的UE仿真UMTS MSC VLR。它通过MAP-D接口连接到HSS/HLR以交 换用户信息,它具有在HSS/HLR内关联的VLR编号。它还通过MAP-E接口连接到 PLMN MSC VLR,用于交换越区切换消息。
IMS-MSC应用服务器88还包括MSC电话应用服务器(TAS)功能102,包含用 于仿真UMTS MSC的呼叫控制服务逻辑。它用作用于驻留到访问点50或其它访问点 的UE的GMSC。
IMS-MSC应用服务器88还包括MAP Sigtran 104。这是在IMS-MSC功能和与 GSM/UMTS MSC 106,和PLMN内的其它MSC和与HSS/HLR 98的MAP接口之间的 互通功能。
可以选择将IMS-MSC结构与所有上述功能共同定位在同一机器内或者分布它们。 对于与其它系统,例如与3GPP出版43G MSC(分离结构MSC)共享MAP Sigtran功 能104和MSC TAS功能102的情况,推荐分布式结构。
由访问点向CSCF 90鉴权每个驻留UE,所述访问点例如用于与IMS核心网络通信 和在标准Uu接口上与UE通信的UE专用SIP客户机。随后,在向CSCF成功鉴权UE 结束时,S-CSCF 90在ISC接口上将SIP:登记消息转发给IMS-MSC AS 88。此消息包 含UE IMSI。
在接收到SIP:登记消息时,IMS-MSC AS 88在MAP-D接口上启动与HSS/HLR 98 的位置更新程序以向HSS/HLR 98通知现在服务UE的VLR编号和获取VLR用户信息 以存储在I-VLR 100内。放弃从HLR/HSS 98接收到的任意鉴权矢量。
可选择地,IMS-MSC AS 88可以请求由访问点50使用的UE加密资料的副本。将 这样一个请求封装在到访问点的SIP:MESSAGE上,应当亦如此。当IMS-MSC仅在 与另一PLMN MSC的越区切换程序过程中使用加密信息时,这是可选择的,最好由访 问点在该程序过程中发送加密资料。
在成功完成登记程序时,将访问点UE电路交换信息存储在IMS-MSC I-VLR 100 内,可选择地包括当前用于访问点50内无线电接口的加密密钥(Ik,CK),和指向由 IMS-MSC 86控制的媒体网关92的移动漫游编号(MRN)。
将当UE驻留到访问点50上时启动的全部呼叫通过IMS-MSC 86连接以支持越区 切换功能。将由与访问点50关联但是驻留到PLMN上的UE始发的呼叫照常与PLMN 核心网络连接。
对于每个呼叫,A和B方的可能组合包括下述情况:
A或B方是驻留到访问点50上的访问点UE;
A或B方是驻留到PLMN上的访问点UE;
A或B方是IMS-VoIP终端用户(或者类似地,用于基于IMS的服务,其中A或B 方是IMS应用服务器);
A或B方是PLMN/PSTN终端用户(这还应用于PLMN补充服务和其它服务,其 中A或B方是PLMN交换机或独立应用服务器)。
图3采取表格的形式,图示在A和B方是上述任意类型设备的情况下在任意越区 切换之前用于初始UE呼叫连接性的普通规则。
随后提供图4,作为例子,图示由PSTN终端用户(A方)始发和由驻留到访问点 上的UE(B方)结束的语音呼叫的连接性。用由部分110a至110g组成的虚线图示信 令连接性,而使用由部分112a至112d组成的实线图示载体连接性。
现在将详细描述从访问点50到PLMN的越区切换的情况。当UE登记在访问点50 内时,IMS-MSC 86参与登记程序,从而如上所述在I-VLR 100内存储用户信息。当终 端用户驻留到访问点50上时始发的语音呼叫通常通过IMS-MSC 86连接,尽管它也可 以进行直接从一个访问点支持UE到另一个访问点支持UE或VoIP用户的呼叫,而不 涉及核心网络支持。
当UE启动到PLMN的越区切换程序时,这由UE视为常规越区切换。在核心网络 内后续的程序通常与常规的MSC内越区切换相同,如在3GPP TS 23.009,“越区切换程 序”和3GPP TS 29.010,“在移动站-基站系统(MS-BSS)和基站系统-移动服务交换中 心(BSS-MSC)之间的信息单元映射;信令程序和移动应用部分(MAP)”中所描述的, 其中服务于UE的IMS-MSC 86是锚定MSC。
在图5中图示在IuCS和MAP-E接口上的UMTS信令程序,具体而言,参见图2, 图示从访问点50到由RNC 122控制的基站120的UE 30越区切换,图5图示在访问点 50(AP UE/RNS-A)、IMS-MSC-A 86、3G MSC-B 106和RNS-B 120之间交换的消息。
图6图示GSM信令程序。具体而言,参见图2,图示从访问点50到由BSS 122控 制的基站120的UE 30越区切换,图6图示在访问点50(APUE/BSS-A)、IMS-MSC-A 86、MSC-B 106和BSS-B/UE 120之间交换的消息。
现在描述图5所示的UMTS信令程序。如上所述,该越区切换程序通常类似于如 在3GPP规范内描述的常规MSC内越区切换程序,下面仅全面描述改变。如图6所示 的GSM程序是等同的,将不详细描述。
在访问点50和IMS-MSC 86之间IuCS越区切换消息的交换在SIP上通道化。将每 个消息作为负载封装到SIP:MESSAGE内。访问点50还支持用于本地呼叫处理的本地 MSC。然而,当符合越区切换条件时,不将访问点50内部RNC越区切换消息发送给 本地MSC,但是使用此SIP通道化发送给IMS-MSC 86。
当访问点(AP)将在SIP:MESSAGE消息内封装的IU-RELOC-REQUIRED消息 130发送给服务于该UE的IMS-MSC时,该程序开始。此消息包括加密资料信息(Ik, Ck和应用算法),IMS-MSC将其用于根据标准继续该程序。
在接收到封装在SIP:MESSAGE内的IU-RELOC-COMMAND 132时,访问点将 重新定位命令发送给UE。随后,UE将通过在那里建立RRC连接重新定位到PLMN小 区。
在接收到IU-REL-CMD/COM消息134时,访问点清除与终端用户的语音载体,清 除到核心网络单元的UE相关IPsec通道,解除例示UE SIP客户机。
MSC-B应当最好建立新电路连接,作为无译码机操作,如在3GPP TS 23.153“技 术规范组核心网络和终端:带外译码器控制;第2阶段”内定义的,从而避免在当前 MGW译码(由IMS-MSC控制的MGW)上的改变。
在应答消息136之后,IMS-MSC是用于现在在MSC-B内服务的呼叫的锚定点。
在呼叫释放138时,UE触发在PLMN内的位置登记程序以完成其重新定位,这最 终清除在IMS-MSC内的用户上下文。从此刻起,UE在PLMN内服务,而没有IMS-MSC 参与。
可选择地,IMS-MSC可以保持访问点UE用户数据作为停用表目,从而加速在访 问点覆盖区域内的任意随后访问点UE重新定位。
访问点并不支持跟踪命令,如果接收到的话,它由IMS-MSC忽略。
现在将考虑载体交换。在越区切换之前,通过由IMS-MSC 86控制的MGW 92连 接到UE的呼叫载体。将UE通过UMTS无线电电路交换连接到访问点50。访问点50 将CS语音转换成VoIP帧/自其转换,而没有代码转换(在RTP/IP上封装的AMR帧)。 使用与PDG的现有IPsec通道,访问点50通过RTP/IP连接到MGW 92。
到另一方的MGW连接性取决于在呼叫内涉及的另一方的类型。如果在呼叫内的另 一方是PSTN/PLMN终端用户,则MGW 92将该载体连接到CS PCM接口。如果在呼 叫内的另一方是IMS终端用户或者驻留在访问点50上的另一个UE,则MGW 92通过 RTP/IP连接载体。
在越区切换程序过程中,在PLMN上和在目标MSC 106和IMS-MSC受控MGW 92 之间建立新的CS载体。当此载体就绪时,IMS-MSC 86命令MGW 92切换到新CS载 体,并将向前的RTP/IP载体释放给访问点50。
在越区切换之后,到另一方的MGW连接性保持与越区切换之前相同,MGW通过 PCM连接到现在驻留在PLMN上的UE。与PLMN的新载体最好是无译码器的操作, 如在3GPP TS 23.153,“技术规范组核心网络和终端;带外译码器控制;第2阶段”定 义的。以这种方式,在越区切换时,MGW 92并不需要改变当前的译码操作。如果在 PLMN内不支持无译码器的操作,则MGW 92必需相应地改变当前的译码。
现在将详细描述从PLMN到访问点50的越区切换的情况。将当终端用户驻留到 PLMN上时启动的语音呼叫通过PLMN MSC 106连接到另一呼叫方。PLMN MSC 106 还在本地VLR内存储UE用户信息。
访问点50已经向核心网络登记,为此,它已经建立与PDG的IPsec安全以及用于 相关SIP消息的与P-CSCF的绑定。
当UE启动到访问点50的越区切换程序时,这由UE视为常规越区切换。在核心 网络内的后续程序通常与常规的MSC内越区切换相同,如在3GPP TS 23.009,“越区切 换程序”和3GPP TS 29.010,“在移动站-基站系统(MS-BSS)和基站系统-移动服务交 换中心(BSS-MSC)之间的信息单元映射;信令程序和移动应用部分(MAP)”中所描 述的,其中目标MSC是在访问点50内服务于UE的IMS-MSC 86。
在图7中图示在IuCS和MAP-E接口上的UMTS信令程序,具体而言,参见图2, 图示从由RSN 122控制的基站120到访问点50的UE 30越区切换,图7图示在RNS-A 120、3G MSC-A 106、IMS-MSC-B 86、访问点50(AP UE/RNS-B)和I-VLR-B 100之 间交换的消息。
图8图示GSM信令程序。具体而言,参见图2,图示从由BSS 122控制的基站120 到访问点50的UE 30越区切换,图8图示在BSS-A 120、MSC-A 106、IMS-MSC-B 86、 访问点50(AP UE/BSS-B)和I-VLR-B 100之间交换的消息。
现在描述图7所示的UMTS信令程序。如上所述,该越区切换程序通常类似于如 在3GPP规范内描述的常规MSC内越区切换程序,下面仅全面描述改变。如图8所示 的GSM程序是等同的,将不详细描述。
在访问点50和IMS-MSC 86之间的越区切换消息的交换在SIP上通道化。将每个 消息作为负载封装到SIP:MESSAGE内。
在接收到MAP-Prep-Handover请求消息154时,IMS-MSC 86绑定用于UE的信令 与通过处理小区ID信息获得的访问点标识。以这种方式,到UE的SIP信令使用该SIP 绑定和与该访问点50相关的IPsec通道。如果IMS-MSC 86不能达到访问点50,例如 因为在家庭内的DSL调制解调器关闭,则它拒绝该越区切换请求。
可以配置访问点50以仅处理来自特定移动设备的呼叫,如果如此,IMS-MSC 86 可选择地还检查在该请求内包含的IMSI是来自许可用户列表的许可IMSI。在否定匹配 的情况下,它拒绝该越区切换请求。
当访问点50接收到IU-RELOC-REQUEST 156时,它建立在UE标识和用于剩余呼 叫的IMS-MSC之间的临时关联。为了加速越区切换,访问点50并不请求完整的登记 程序,直到完成呼叫之后。当访问点50接收到IU-RELO-REQUEST消息156之后,它 首先检查在该请求内包含的IMSI是来自访问点50用户列表的许可IMSI。在否定匹配 的情况下,它拒绝该越区切换请求。如上所述,在涉及访问点50之前,IMS-MSC 86 可以选择地运行此检查。随后,访问点50将如在IU-RELOC-REQUEST消息156内接 收的用户信息存储在本地数据库内。此组信息包括规定加密算法和键控资料的加密信息 字段。访问点50随后设置UE信令和载体传输以使用IPsec通道和与访问点50关联的 P-CSCF绑定。从此刻时起,访问点50在UE客户机和核心访问点50功能之间本地地 路由选择在IPsec通道上接收的分组。随后,访问点50旁路用于剩余UE呼叫的本地 MSC功能。
如上所述,访问点50发送在SIP:MESSAGE内封装的IU-RELOC-REQUEST-ACK 消息158。
如果在MSC-A 106内使用无译码器操作,则IMS-MSC 86使用如在3GPP TS 23.153,“技术规范组核心网络和终端;带外译码器控制;第2阶段”内定义的无译码 器操作以支持剩余呼叫。
一旦接收到IAM消息160,IMS-MAC 86建立在与3G MSC-A 106的PCM接口和 连接到访问点50IP地址的RTP/IP载体之间的MGW92内的绑定。
当UE 30将第一RLC消息发送给访问点50时,访问点50本地地完成载体绑定, 和将在SIP:MESSAGE内封装的IU-RELOC-DETECT消息162发送给IMS-MSC 86。
在应答消息164之后,MSC-A 106是用于当前在IMS-MSC 86内服务的呼叫的锚定 点。
在呼叫释放时,访问点50释放与核心网络的临时UE绑定,UE触发在访问点50 内的位置登记程序以完成其重新定位。从此刻起,UE 30由IMS-MSC 86服务。
现在将考虑载体交换。在越区切换之前,通过PLMN MSC 106连接到UE 30的呼 叫载体。越区切换程序建立在PLMN MSC 106和由IMS-MSC 86控制的MGW 92之间 的载体,如图7所示。
IMS-MSC 86命令MGW 92绑定用于UE 30的PCM接口和连接到用于越区切换的 访问点50IP地址的RTP/IP载体。如果PLMN MSC 106在无译码器操作中操作,则 IMS-MSC 86命令MGW 92避免任何译码,否则IMS-MSC 86命令MGW 92建立PCM 到AMR译码。
访问点50通过使用与PDG的当前访问点相关IPsec通道建立UE载体。
IMS-MSC 86在承载IU-RELOC-REQUEST消息156的SIP:MESSAGE内添加扩 展以规定目标MGW 92的IP地址和端口号,用于访问点50以建立用于UE 30至该MGW 92的RTP/IP载体绑定。
访问点50在承载IU-RELOC-REQUEST ACK消息158的SIP:MESSAGE内添加 扩展以规定在访问点50内用于UE客户机的IP地址和端口号,用于MGW92以建立用 于UE 30的RTP/IP载体。此IP地址与在PDG上分配给访问点50的地址相同。
此此刻时起,在访问点50内检测到第一UE实体,此访问点50启动在与访问点50 关联的IPsec通道上路由选择所接收的载体分组。此时,将UE 30通过UMTS无线电电 路交换连接到访问点50。访问点50在没有译码的情况下(在RTP/IP上封装AMR帧) 将CS语音帧转换成VoIP帧或者从其转换。
在越区切换之后,PLMN MSC 86保持为用于呼叫的锚定MSC,直到该呼叫释放。
因而,使用核心网络节点的适当修改,为了定义IMS-MSC,可以实现越区切换。 还提供一种在不需要修改核心网络的情况下允许实现从访问点50到PLMN的越区切换 的系统。
通常来说,当符合越区切换条件时,访问点50释放与UE 30的当前呼叫,它生成 到现在驻留在PLMN上的UE 30的新呼叫。访问点呼叫控制机制保持与第三方的现有 呼叫,使用呼叫转移消息和/或音乐,并当应答到当前处于PLMN内的UE的新呼叫时, 重新连接该载体。
更具体地,考虑这样一种情况,其中UE 30当前处于与访问点50的连接状态,对 于通过核心网络连接的第三方始发或结束的呼叫,已经达到访问点50覆盖区域的边沿。
在这种越区切换情况下,UE必需尽可能长地延迟到PLMN的越区切换的启动。这 意味着必需将访问点50信号阈值设置成相当低的值,即当严重影响语音质量时,以便 终端用户在简单降低语音质量的情况下有时间重新动作,例如通过移动回到它先前具有 良好信号的位置。滞后电平与普通情况下的相同。
当符合上述条件时,访问点50和UE 30启动越区切换程序。UE 30可以有利地包 含用于管理越区切换的USIM应用。下文更详细地描述USIM应用。访问点50必需具 有安装有USIM应用的UE列表,并相应地动作。
如果UE具有USIM列表,则UE 30使用特定释放代码释放与访问点50的呼叫, 并如上所述启动小区重新选择程序。在接收到此特定释放代码时,访问点50启动如下 所述通过PLMN呼叫UE的程序。
如果UE并不具有USIM程序,则访问点50使用代码(它可以是常规代码或特定 代码)释放到UE的呼叫,和启动如下所述通过PLMN呼叫UE的程序。一旦接收到呼 叫释放,则UE 30如下所述启动小区重新选择程序。
越区切换的一种可能原因是当UE处于连接到访问点50的活动语音呼叫和完全丢 失与访问点50的信号时。这是使用此越区切换解决方案的可能情况,因为将越区切换 判决延迟到当访问点50信号非常低时。从此刻起,UE确定它已经丢失到访问点50的 连接,它本地地释放呼叫,和如下所述启动小区重新选择程序。
如果存在的话,可以使用USIM应用以缩短在丢失访问点50连接性直到当释放呼 叫时和小区重新选择程序启动之间的间隔。
类似地,访问点50使用类似定时器确定它已经丢失与UE的连接性,并继续如下 所述的越区切换动作。
在释放呼叫之后,UE以与上述小区重新选择程序相同的方式执行小区重新选择程 序。因为访问点50设置越区切换触发条件的方式,小区重新选择的结果非常类似于UE 驻留到PLMN小区上。在这种情况下,PLMN小区的小区id具有不同的LAC和UE此 后立即执行位置登记程序。
从此刻时起,访问点50确定它已经丢失到UE 30的连接性,通过自访问点50的直 接释放,通过定时器超时或者使用特定代码自UE的明确释放,访问点50使用音乐或 通知(“请勿挂机,此呼叫转移中”等等)保持第三方的现有呼叫,并开始通过核心网 络尝试UE编号的呼叫循环。此循环可以持续30和60秒之间的可配置时间,和每若干 秒重新尝试到UE的呼叫。
在UE触发小区重新选择时,该UE依然登记在位于访问点50内的HSS内,以便 将对于该UE的全部呼叫路由选择回到访问点50自身,直到该UE已经成功地完成在 PLMN内的位置登记。访问点50可以丢弃路由选择回到访问点50自身的呼叫,并在重 新尝试定时器之后重新尝试。
在规定完成呼叫尝试循环的时间内未从UE获得应答的情况下,访问点50将呼叫 释放给第三方,可选择地使用附加通知(“对不起,不能重新连接你的呼叫”、等等)。
如果第三方在任意时间上释放呼叫,则访问点50停止呼叫尝试程序和释放全部资 源。
当UE已经成功完成在PLMN内的位置登记时,将来自访问点50的下一个呼叫成 功地路由选择到UE。如果存在USIM应用,则USIM应用自动地应答使用访问点50 编号作为主叫方接收到的输入呼叫(可以提供短振铃音以向终端用户通知该连接再次建 立)。如果不存在USIM应用,则UE将该输入呼叫视为普通呼叫,可选择地使用联系 到访问点50编号的区别振铃音。这要求UE终端用户在重新连接呼叫之前明确地应答 该呼叫。
当访问点50从现在驻留到PLMN上的UE接收到成功呼叫建立通知时,它停止向 第三方播放音乐/通知,和连接第三方载体与一方是UE 30的新呼叫。从此时起,访问 点50继续与UE 30的呼叫,直到释放该呼叫。
如上所述,小区重新选择的结果非常类似于驻留在PLMN小区上的UE。然而,在 再次驻留到访问点50上的UE 30的情况下,重新启动到访问点50的RRC连接,同时 访问点50依然在执行越区切换程序,访问点50立即释放与核心网络的任何活动UE呼 叫试图,并本地地将呼叫建立发送给UE。可以以不同方式处理此呼叫。如果存在USIM 应用,则USIM应用自动地应答该呼叫,可选择地使用简短振铃音以向终端用户通知该 连接再次建立。如果不存在USIM应用,则UE将来自访问点50的新呼叫处理为普通 呼叫,可选择地使用与访问点50编号联系的区别振铃音。
当UE应答新呼叫时,访问点50动作如同它已经接收到来自UE的成功呼叫建立 通知,尽管在这种情况下,访问点50并不继续该呼叫。
如上所述,UE可以具有USIM应用以协助管理从访问点50到PLMN的越区切换, 而不需要核心网络的任何修改。USIM应用自动地检测到它处于“家庭模式”,解释访 问点50小区标识符。
USIM应用具有在其处于“家庭模式”时的已知良好相邻小区的简短列表(最多10 个,但是最好大约3个)。这些小区是在报告内测量的小区,和越区切换的可能目标。 可以从访问点50发送此列表。
如果符合越区切换条件(也就是,访问点50信号低于阈值,和PLMN小区信号以 滞后边界优于访问点50信号),则USIM应用将此呼叫丢弃给访问点50,或者发送带 有命令的DTMF/SMS消息,随后将该呼叫丢弃给访问点50。随后,它从已知良好相邻 列表中选择将要驻留的PLMN小区,立即启动位置登记,和在完成位置登记时等待输 入呼叫。
如果在可配置时间内(例如30-60妙)接收到输入呼叫,和呼叫标识符是访问点50 MSISDN,则它自动地应答以使用简短振铃音向终端用户通知再次建立该呼叫以重新连 接。
USIM应用可以利用SMS更新与访问点50通信。
因此,利用USIM应用,可以改善此越区切换方法。具体而言,在越区切换性能中, 即在丢失与访问点50的呼叫时和当重新连接PLMN内的呼叫时之间的延迟中存在改 进。通过缩短当丢失呼叫载体时UE努力保持与访问点50的连接性的时间间隔,通过 仅扫描在规定列表内的已知良好相邻小区,和通过自动地应答在PLMN内接收到的呼 叫,USIM应用可以加速该越区切换程序。
现在将描述3G L-UMA越区切换解决方案。参考UMTS技术描述该解决方案,该 解决方案同等应用于GSM技术,其中分别用在A、2G L-UMA和Um接口上的类似消 息替换IuCS、3G L-UMA和Uu消息。
根据网络拓扑结构和相邻小区连接性,UMTS越区切换可能涉及不同的核心网络单 元。在此描述的解决方案基于RNC间,MSC内(基于IuCS)的越区切换。此解决方 案要求3G L-GANC用作在IuCS接口上接收越区切换消息和将其发送给PLMN MSC的 PLMN RNC。此接口已经用于全部的剩余CS支持,和可以将到/自MSC的越区切换消 息保持为标准。3G L-GANC将越区切换消息封装在到访问点的3G L-UMA消息上,反 之亦然。此解决方案并不需要在合法CN系统内的附加集中器或特征。
如果RNC和3G L-GANC服务MSC并未重叠,以便在ZAP和PLMN之间移动的 UE需要改变服务MSC,则可能需要MSC间越区切换(基于Iu)。该程序可以按照在 上述段落内介绍的RNC间越区切换,附加地使用3GPP定义MSC间消息。
在此描述的用于3G L-UMA越区切换解决方案的普通原理是:
它基于RNC间越区切换程序;
在分别由MNO核心网络和具有完整标准接口的UE的越区切换程序内,将3G L-GANC和访问点视为RNC;
3G L-GANC和访问点使用3G L-UMA消息封装以交换IuCS越区切换消息;
对于PLMN到ZAP越区切换,3G L-GANC和访问点推迟UE登记,直到释放活动 呼叫之后。在接受呼叫越区切换之前,3G L-GANC和访问点应用IMSI筛选。在活动呼 叫管理过程中,访问点使用现有访问点安全关联和IPsec通道以保护到3G L-GANC的 UE访问。
图9是移动通信网络的方框示意图,其中使用修改版本的现有标准UMA接口将访 问点(AP)50连接到核心网络以支持回程。在此将其称作3G许可UMA(L-UMA)或 3G L-UMA。域3G L-UMA解决方案的主要目的是向驻留在域门访问点(ZAP)上的 UMTS UE提供在普通IP访问网络上的基于3GPP CS和PS服务的无缝访问。在图9中, 访问点(AP)50还包括图1所示的IP网关60的功能。
UMA或3GPP GAM标准定义在GANC控制器和UE之间的接口,Up接口。增强 Up接口以覆盖许可访问点和UMTS技术,其中此文献称作Up’接口。访问点50使用标 准化消息加上在Up’接口上的增强将其自身登记和鉴权为移动设备,和建立到核心网络 的安全IPSec通道。
图9图示单个UE 30,尽管多个UE可以驻留到单个访问点50上。UE是没有附加 客户的3GPP标准UMTS UE。它们可以是手机、PDA、PC卡或任何其它形式因素。
使用POTS或SIP电话62通过访问点50发出家庭号码呼叫。
PC客户机44控制本地服务优先级、联系和动态呼叫/对话行为。可以将软电话功能 包括在PC客户机内。
访问点50提供下述功能:
它提供在3GPP标准上的本地UMTS覆盖。
它包括USIM 180,其专用于访问点50规定、配置和与核心网络鉴权,并支持用于 家庭号码服务的UMTS服务。
它在3GPP标准Uu接口上与多个UE 30对接,本地地结束AS和NAS层。
它在POTS接口或者到独立VoIP(SIP)电话的家庭网络/以太网接口上与本地POTS 或SIP电话62对接。
它经以太网接口82在IP上与本地PC客户机44和软电话对接。
它经Itf-Zz接口与其它本地或远程访问点182对接。
它在不涉及CN网络信令的情况下发送本地服务,包括本地呼叫处理和本地互联网 下载。
它在Up’接口上通过普通IP访问网络70与L-GANC 184对接,用于RRC等同信令 和键控资料交换。
它在3GPP标准Uu(NAS)接口上通过Up’接口与CN合法NE(MSC 186,SGSN 188)接口,用于NAS层信令(MM,CC/SS/SMS,GMM,SM)。
它在Itf-Z接口上通过普通IP访问网络70和L-GANC安全网络190与管理系统 (ZMS)74对接,用于网络管理、服务管理、软件升级、故障报告、活动监视和故障 诊断。Itf-Z通过L-GANC安全网关170连接。
它在Gi-L(本地Gi)接口上与公共数据网络和互联网192接口,以在没有核心网 络的参与下提供到本地数据的直接访问和本地互联网下载服务。
普通IP访问网络70提供在访问点50,182和L-GANC 184之间和在访问点50,182 和互联网192之间的IP连接性。普通IP访问网络可以应用NAT/PAT,通常是常规的。
3G L-GANC 184是UMTS许可普通访问网络控制器。该L-GANC 184提供下述功 能:
它提供与UMTS结构内的RNC的功能等同的功能。
它提供在普通IP访问网络70上到核心网络的安全访问。
它包括用于鉴权和IPSec通道化的标准安全网关190。
它在3GPP标准Wm接口上与核心网络AAA 194接口,用于支持鉴权、授权和记帐 程序。
它在Up’接口上通过普通IP访问网络70与多个访问点50,182接口,用于RRC等 同信令和键控资料交换。
它提供用于在访问点50和ZMS 74之间的Itf-Z的安全传输。
它在3GPP标准Iu-CS接口上与核心网络MSC 186接口,用于支持电路交换服务。
它在3GPP标准Iu-PS接口上与核心网络SGSN 188接口,用于支持分组交换服务。
它提供用于在访问点50和核心网络MSC 186和SGSN 188之间的3GPP标准Uu (NAS)接口的安全传输。
它在3GPP标准Lb接口上与核心网络SMLC 196接口,用于支持在访问点网络内漫 游的UE的位置信息。
它在3GPP标准CBC-RNC接口上与核心网络CBC 198接口,用于支持小区广播服 务。
管理系统(ZMS)74提供用于访问点50的OAM&P功能。
更具体地:
它使用在DSL论坛TR-069规范内描述的程序和方法管理访问点50。
它负责在安装处理过程中提供访问点50。
它监视由所管理访问点报告的故障。
它提供用于运营商管理每个访问点50的配置的装置。
它提供具有安全性以限制用户已经访问的功能的用户接口。
它使用安全IP连接在Itf-Z上与访问点50对接。
它提供管理用于访问点的软件升级的装置。
它收集由访问点报告的性能量度。
它与客户服务和网络操作中心对接。
UMTS核心网络单元MSC 186,SGSN 188,AAA 194和HLR/HSS 200是3GPP标 准单元,将不作进一步描述。
图10图示3G L-UMA CS域控制平面,其中在UE和AP之间、在MSC和3G L-GANC 之间和在MSC和AP之间的通信根据UMTS 3GPP标准部分,使用TCP和更低层在IP 访问网络上在AP和3G L-GANC之间的通信根据常规IP联网,L-GA-CSR和L-GA-RC 层是3GL-UMA扩展。
Uu接口在3G UE和访问点(AP)之间。AP支持与UE的AS和NAS UMTS层, 如在3GPP标准内定义,具有用于R99/R4UE的后向兼容性。
Up’接口在AP和3G L-GANC之间。L-GA-CSR和L-GA-RC协议是对当前GAN标 准,3GPPTS 43.318,“到A/Gb接口的普通访问;第2阶段”的扩展,以支持许可UMTS 访问点(3G L-UMA解决方案),分别替代GA-CSR和GA-RC。附加地,L-GA-CSR协 议必需支持与AP的键控资料交换。
Up’接口传输通过IPsec ESP通道。每AP建立一个通道。可选择地,在安全访问网 络可用的情况下,可以使用其它传输层作为PPP、L2TP或PVC。
Iu-CS接口在3G L-GANC和3G MSC之间。将图10所示的协议栈称作具有IP上 Iu-CS的R5MSC。对于R99/R4UMTS MSC,3GPP标准3GPP TS 25.410,“UTRAN Iu 接口:普通方面和原理”和3GPPTS 25.413,“技术规范组无线电访问网络;UTRAN Iu 接口RANAP信令”定义具有下述协议栈:MTP3b、SSCF-NNI、SSCOP、在ATM上的 AAL5的ATM上的IuCS。
Uu(NAS)接口在AP和3G MSC之间。AP对接MSC作为3G UE的代理,具有 用于AP本地呼叫处理的互通功能和在UE和MSC之间NAS层消息的选择中继,在不 改变的情况下中继与核心网络服务相关的大部分NAS消息。本地呼叫处理程序并未涉 及核心网络单元。
通过Up’接口和Iu-CS接口经3G L-GANC透明地支持Uu(NAS)接口。
图11图示3G L-UMA CS域用户平面,其中在UE和AP之间、在MSC和3G L-GANC 之间的通信根据UMTS 3GPP标准部分,使用RTP/UDP和更低层在IP访问网络上在 AP和3G L-GANC之间的通信根据常规IP联网,编译码和速率适配层是3G L-UMA扩 展。
Uu接口在3G UE和AP之间。AP支持与UE的AS UMTS层和AMR/视频编译码 层,如在3GPP标准内定义,具有用于R99/R4UE的后向兼容性。不需要译码以支持 3G UE。
Up’接口在AP和3G L-GANC之间。编译码/速率适配层是对当前GAN标准3GPP TS 43.318,“到A/Gb接口的普通访问;第2阶段”的建议扩展以支持许可UMTS访问点。 Up’接口传输通过IPsec ESP通道。
Iu-CS接口在3G L-GANC和3G MSC之间。将图11所示的协议栈称作具有IP上 Iu-CS的R5MSC。对于R99/R4UMTS MSC,3GPP标准3GPP TS 25.410,“UTRAN Iu 接口:普通方面和原理”和3GPPTS 25.413,“技术规范组无线电访问网络;UTRAN Iu 接口RANAP信令”定义具有下述协议栈:在ATM上的AAL2的ATM上的IuCS。
下面定义用于3G L-UMA越区切换支持的相关安全和登记程序。
为了实现AP-3GL-GANC安全和登记,AP向CN安全GW鉴权(基于USIM的鉴 权),并建立IPsec ESP通道,随后该AP向3G L-GANC登记。
为了实现UE安全和登记,筛选UE用于由AP(由IMSI)本地地访问,随后AP 例示用于UE的3G L-UMA客户机(对于UE本身透明地)。从此刻起,在3G L-UMA 层和AP IPsec通道上承载与CN的UE信令。随后,UE向3G L-GANC登记,然后, 为了呼叫服务向CN MSC鉴权,使用AP用作代理,使用向MSC/SGSN的基于USIM 的MM层鉴权。
实现在UE和AP之间的无线电接口上的加密在于3G L-GANC在MM鉴权程序过 程中捕获UE加密资料(Ik,Ck和所使用的算法),MSC在RANAP安全模式命令内将 它们发送给3G L-GANC。随后,3G L-GANC在当前GA-CSR(URR)消息的3G L-UMA 扩展上将UE加密资料(Ik,Ck和所使用的算法)转发给AP。
图12图示使用3G L-UMA互通解决方案用于MM位置区域更新程序的消息流和用 于在AP上驻留的UE的加密。对于电路交换登记,随后的程序如下:
1202-AP和3G L-GANC已经建立IPsec ESP通道。
1202-通过将位置更新请求消息发送给AP,UE可以在空闲模式内执行PLMN和/ 或小区选择/重新选择。此消息可以包含UE的IMSI或TMSI。
1203-可以由AP启动识别程序以在位置更新请求消息内仅接收到TMSI的情况下 从UE获得IMSI。
1204-一旦成功建立IPsec通道,则AP生成和将URR登记请求消息发送给3G L-GANC以将UE登记给3G L-GANC。我们假设已经由AP发现服务3G L-GANC。
1205-从3G L-GANC接收URR登记接受消息,表示UE已经成功地登记到3G L-GANC上。
1206-将从UE接收到的原始位置更新请求消息传送给在URR UL直接传输包装器 内的3G L-GANC。
1207-3G L-GANC将位置更新请求传输给MSC内的MM子层。
1208-在3G MSC内支持鉴权和加密。MM子层生成包含3G RAND和AUTN参数 的鉴权请求消息。
1209-3G L-GANC生成包含鉴权请求的URR DL直接传输消息和将其发送给AP。
1210-AP接收URR DL直接传输和将鉴权请求消息发送给UE。
1211-UE执行3G鉴权程序,生成RES,将其在鉴权响应消息内发送给AP。
1212-AP将该鉴权响应消息在URR UL直接传输内发送给3G L-GANC。
1213-3G L-GANC接收URR UL直接传输和将鉴权响应消息发送给MSC。
1214-在MSC内验证在鉴权响应内包含的RES。通过将安全模式命令发送给3G L-GANC,其应当包含Ck和Ik加密和完整性密钥,支持加密。
1215-3G L-GANC将加密和完整性信息在修改的URR加密模式命令内发送给AP。
1216-AP生成包含UEA(加密算法)、UIA(完整性算法)、FRESH和MAC-I信息 的安全模式命令消息。注意到该UEA、UIA、FRESH和MAC-I可以来源于AP。
1217-将安全模式完成消息从UE发送给AP。
1218-AP生成修改的URR加密模式完成消息。
1219-3G L-GANC将加密模式完成消息发送给MSC。
1220-MSC将位置更新接受消息发送给3G L-GANC。
1221-3G L-GANC将包含该位置更新接受的URR UL直接传输消息发送给AP。
1222-AP将位置更新接受发送给UE以完成登记程序。
当UE开启从AP到PLMN的越区切换程序时,这由UE视为普通越区切换。在核 心网络内后续的程序与如在3GPP TS 23.009,“越区切换程序”内定义的组合无线电资 源硬改变(与核心网络内的交换机的硬越区切换)的基本3G_MSC内SRNS重新定位 程序相同。图13图示整个程序。
在3G L-UMA消息上通道化在AP和3G L-GANC之间IuCS越区切换消息的交换。 AP支持用于本地呼叫处理的本地RNC。当符合越区切换条件时,使用上面解释的3G L-UMA通道化,将AP RNC越区切换消息发送给3G L-GANC。
首先(步骤1301),AP将封装在3G L-UMA消息内的IU-RELOC-REQUIRED消息 发送给服务于UE的3G L-GANC。此消息包括加密资料信息(Ik、Ck和应用算法)。在 步骤1302,3G L-GANC将该消息作为标准IuCS消息转发给MSC,用于根据标准继续 该程序。
在接收到IU-RELOC-COMMAND(步骤1303)时,3G L-GANC将封装在3G L-UMA 消息内的完整消息(在步骤1304)转发给服务于UE的AP。
在接收到封装在3G L-UMA消息内的IU-RELOC-COMMAND时,AP(在步骤1305) 将RR-HO-COMMAND消息发送给UE。UE在这一阶段切换到PLMN小区。该程序按 照标准程序,直到PLMN RNS已经向MSC通知重新定位完成。
在接收到IU-RELEASE-COMMAND(步骤1306)时,3G L-GANC(在步骤1307) 将整个消息封装在3G L-UMA消息内转发给在越区切换之前服务于UE的AP。在接收 到封装在3G L-UMA消息内的IU-RELEASE-COMMAND时,AP清除与UE和3G LGANC的UE语音载体,解除例示UE 3G L-UMA,和解除登记UE。
在呼叫释放时,UE触发在PLMN内的位置登记以完成重新定位。可选择地,AP 和3G L-GANC可以保存用于UE的静止概况,从而加速在AP覆盖区域内的任意可能 的后续UE重新定位。
考虑载体交换,在越区切换之前,通过3G L-GANC将到AP UE的呼叫载体连接到 MSC。将UE通过UMTS无线电电路交换连接到AP。AP在没有译码的情况下(在RTP/IP 上封装的AMR帧)将CS语音帧转换成VoIP帧/从其转换。使用与SeGW的现有IPsec 通道,AP通过RTP/IP连接到3G L-GANC。根据所使用的IuCS协议栈,3G L-GANC 在IP或者在ATM上将载体连接到MSC。
在越区切换程序中,在PLMN上建立到MSC的新CS载体。当此载体就绪时,MSC 通过3G L-GANC和AP将重新定位命令发送给UE。
在越区切换之后,3G-LGANC和AP将该载体释放给MSC和UE。
当UE启动自PLMN至AP的越区切换程序时,这由UE视为普通越区切换。在核 心网络内后续的程序与如在3GPP TS 23.009,“越区切换程序”内定义的组合无线电资 源硬改变(与核心网络内的交换机的硬越区切换)的基本3G_MSC内SRNS重新定位 程序相同。图14图示整个程序。
在AP开始提供UMTS服务之前,它已经向核心网络3G L-GANC登记,为此,它 已经建立与3G L-GANC内SeGW的IPsec安全性。
在3G L-UMA消息上通道化在AP和3G L-GANC之间IuCS越区切换消息的交换。 当符合越区切换条件时(步骤1401),RNS-A将重新定位需求消息发送给MSC。给AP 分配小区标识符,将该小区标识符映射到为访问点服务预留的LAI。将LAI唯一地映射 到3G L-GANC,以便MSC能够使用标准程序确定目标3G L-GANC。AP支持本地RNC, 将其用作用于这种越区切换情况的目标RNS。
在接收到IU-RELOCATION-REQUEST(步骤1402),3G L-GANC检查为3G L-UMA 服务授权该UE。如果未授权,它拒绝重新定位命令,但是如果授权,则它暗中登记UE, 并在AP IPsec通道内将封装在3G L-UMA消息内的完整消息转发(步骤1403)给目标 AP。
如果3G L-GANC不能达到AP,例如因为在客户居所内的DSL调制解调器关闭, 则它拒绝该越区切换请求。
在接收到IU-RELOCATION-REQUEST时,AP检查为AP服务授权该UE(授权IMSI 列表检测)。如果未授权,则它拒绝重新定位命令,但是如果授权,则它暗中登记该UE, 并在AP IPsec通道上准备与3G L-GANC的CS载体。
IU-RELOCATION-REQUEST消息包括加密资料信息(Ik,Ck和应用算法),将其 存储在用于UE服务的AP内部数据库内。
为了加速越区切换,AP并不请求全部登记程序,直到释放该呼叫之后。
在步骤1404,AP将封装在3G L-UMA消息内的IU-RELOC-REQUEST-ACK发送给 3G L-GANC,并在步骤1405,3G L-GANC将IU-RELOC-REQUEST-ACK消息作为标 准IuCS消息转发给MSC,用于根据标准继续该程序。
在接收到越区切换命令之后(步骤1406),当UE将第一RLC消息发送给AP时, AP本地地完成载体绑定,和将封装在3G L-UMA消息内的IU-RELOC-DETECT消息发 送给3G L-GANC(步骤1407)。
在从UE接收到RR-HO-COMPLETE消息(步骤1408)时,AP将封装在3G L-UMA 消息内的IU-RELOC-COMPLETE消息发送给3G L-GANC(步骤1409)。3G L-GANC 将IU-RELOC-COMPLETE消息作为标准IuCS消息转发给MSC(步骤1410),用于根 据标准继续该程序。
在呼叫释放时,UE触发AP内的位置登记以完成其重新定位。在该程序过程中, UE可以由MSC重新鉴权,在这种情况下,AP通过3G L-GANC接收新的加密资料。 应当指出AP并不支持跟踪命令,如果接收到的话,由3G L-GANC忽略。
考虑载体交换,在越区切换之前,通过PLMN RNS和MSC连接到UE的呼叫载体。
在越区切换程序过程中,通过AP和3G L-GANC建立到MSC的新CS载体。使用 与SeGW的现有IPsec通道,AP经RTP/IP连接到3G L-GANC。根据所使用的IuCS协 议栈,3G L-GANC将在IP或ATM上的载体连接到MSC。当此载体就绪时,MSC通 过PLMN RNS将重新定位命令发送给UE。
在AP内的UE活动性检测时,AP完成在UE RAB和先前建立的核心网络载体之间 的载体绑定。
在越区切换之前,MSC释放到PLMN RNS的载体。
因此,描述了用于执行在访问点和网络节点之间越区切换的机制。在此描述的机制 涉及在访问点50和核心网络之间存在SIP接口的情况,以及存在3G L-GAN(UMA或 未许可移动访问)接口的情况。
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