專利名稱：一種簡化的3g核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制面結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)領(lǐng)域數(shù)字信息的傳輸技術(shù)，包括各種分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，例如通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)網(wǎng)絡(luò)、通用移動通信系統(tǒng)(UMTS)網(wǎng)絡(luò)以及這些網(wǎng)絡(luò)和全球移動通信系統(tǒng)(GSM)網(wǎng)絡(luò)混合組網(wǎng)而成的網(wǎng)絡(luò)。
隨著移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的演進(jìn)，GSM網(wǎng)絡(luò)和GPRS網(wǎng)絡(luò)的功能將逐漸融合，形成一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)，稱為第三代移動通信(3G)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)既可以處理電路域的話音業(yè)務(wù)，也可以處理分組域的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，此外還可以處理各種已經(jīng)出現(xiàn)的業(yè)務(wù)和還未出現(xiàn)的新業(yè)務(wù)。在3G網(wǎng)絡(luò)中同樣存在SGSN和GGSN這兩個功能實(shí)體，但在3G網(wǎng)絡(luò)中的SGSN和GGSN的功能要比GPRS網(wǎng)絡(luò)中的SGSN和GGSN的功能強(qiáng)大，尤其是SGSN，在實(shí)現(xiàn)上有很大不同。為了加以區(qū)分，在SGSN功能實(shí)體的名稱前加一個前綴，表明它所處的階段，慣例是稱GPRS網(wǎng)絡(luò)中的SGSN為2G-SGSN，而3G網(wǎng)絡(luò)中的SGSN為3G-SGSN或者簡稱為SGSN。GGSN因?yàn)榭梢詫?shí)現(xiàn)兼容，所以可以不加區(qū)分，統(tǒng)一用GGSN來指代。
未來的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是一種分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將業(yè)務(wù)層和控制層、承載層相分離，業(yè)務(wù)層只處理各種應(yīng)用業(yè)務(wù)，控制層根據(jù)業(yè)務(wù)層的要求，控制承載層上承載通道的建立，各層之間采用開放的接口，彼此可以獨(dú)立演進(jìn)而不會影響其他層面。按照第三代移動通信的3GPP標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，本著控制和承載相分離的原則，將SGSN分離實(shí)現(xiàn)，即將分組域網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)體SGSN分離成兩部分負(fù)責(zé)處理控制信令的SGSN服務(wù)器(SGSN SERVER)和負(fù)責(zé)處理用戶數(shù)據(jù)的分組域媒體網(wǎng)關(guān)(PS-MGW)，SGSN SERVER和PS-MGW之間出現(xiàn)一個新的標(biāo)準(zhǔn)接口Mp接口，該接口可使用H.248或通用分組無線業(yè)務(wù)隧道控制協(xié)議(GTP-C)下傳控制命令和上傳需要的計(jì)費(fèi)信息等信令消息。在分離之后，兩個功能實(shí)體可以分別演進(jìn)，在組網(wǎng)時可以靈活選擇。經(jīng)過這種分離之后，3G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就基本上具備了分層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的布局。
在SGSN進(jìn)行分離的過程中，需要對各個接口進(jìn)行劃分，根據(jù)接口的功能分別劃分到控制面和用戶面。這些接口包括SGSN與移動交換中心(MSC)/拜訪位置寄存器(VLR)之間的接口Gs、SGSN與短消息服務(wù)-移動交換中心網(wǎng)關(guān)(SMS-GMSC)或短消息服務(wù)-內(nèi)部工作移動交換中心(SMS-IWMSC)之間的接口Gd、SGSN與歸屬位置寄存器(HLR)之間的接口Gr、SGSN與服務(wù)控制點(diǎn)(SCP)之間的接口Ge、SGSN與設(shè)備標(biāo)識寄存器(EIR)之間的接口Gf等，以及今后出現(xiàn)新的功能實(shí)體之后，彼此之間會出現(xiàn)的新的接口。
按照現(xiàn)有規(guī)范中的分離方法來分離SGSN，得到如

圖1所示的現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分離示意圖。該圖在此僅僅起到示意的作用，并不是3G網(wǎng)絡(luò)中的所有接口，只顯示了與本發(fā)明相關(guān)的幾個接口和功能實(shí)體。圖中實(shí)線代表該接口上既可以傳送用戶數(shù)據(jù)，也可以傳送控制信令，虛線表示該接口上只能傳送控制信令消息。無線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)和SGSN之間的Iu接口，其用戶面和控制面本來使用的就是不同的協(xié)議，因而容易分離。同一個公共陸地移動網(wǎng)(PLMN)內(nèi)的GPRS支撐節(jié)點(diǎn)(GSN，是SGSN與GGSN的總稱)之間的Gn接口和不同PLMN內(nèi)的GPRS支撐節(jié)點(diǎn)(GSN，是SGSN與GGSN的總稱)之間的Gp接口，該Gn或Gp接口上使用的是GPRS隧道協(xié)議(GTP協(xié)議)，由于其本身是由兩個協(xié)議——處理用戶面的通用分組無線業(yè)務(wù)隧道用戶協(xié)議(GTP-U)和處理控制面的GTP-C協(xié)議組成的，因而也易于分離實(shí)現(xiàn)。但在劃分Gb接口時，由于其用戶面和控制面結(jié)合的很緊密，數(shù)據(jù)包要依次經(jīng)過Llbis層、Network Service層、BSSGP層、邏輯鏈控制層(LLC)解包，到LLC層才可以識別用戶面數(shù)據(jù)和控制面信令，如圖2、圖3中所示，圖2是Gb接口的協(xié)議棧在用戶面中的位置，圖3是Gb接口的協(xié)議棧在控制面中的位置。因此要想將Gb分為控制面和用戶面兩個層面，要到LLC層才可以進(jìn)行。
為了不對現(xiàn)有的實(shí)現(xiàn)過程產(chǎn)生大的影響，目前的做法是將原來的GPRS網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)處理Gb接口的功能實(shí)體2G-SGSN全部放在了3G-SGSN SERVER上實(shí)現(xiàn)，組成2G-SGSN/SGSN SERVER，即這個分離后的SGSN SERVER中還包含一個完整的2G-SGSN。Gb接口成為BSS和2G-SGSN/SGSNSERVER之間的接口，在這個接口上既傳送控制信令也傳送用戶數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)在2G-SGSN/SGSN SERVER中經(jīng)過2G-SGSN的處理，處理過程與GPRS中的完全一樣，然后封裝成GTP包從Gn接口發(fā)送到GGSN，這個Gn接口上因?yàn)橐獋魉瓦@些GTP包，因而也要同時傳送控制信令和用戶數(shù)據(jù)。由圖1中可以看到，Gn接口的連線為實(shí)線。
如果沒有Gb接口的存在，根據(jù)分離的結(jié)果，SGSN SERVER上只需要處理控制信令，使用GTP-C協(xié)議，從而網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在實(shí)現(xiàn)上可以得到簡化，但是因?yàn)閷b接口的實(shí)現(xiàn)也放在了2G-SGSN/SGSN SERVER功能實(shí)體中，使得SGSN SERVER中不得不將2G-SGSN的功能全部實(shí)現(xiàn)，實(shí)質(zhì)上沒有真正實(shí)現(xiàn)完全意義上的分離，對Gb接口的處理使得分離后的控制面部分沒有得到應(yīng)有的簡化，違背了分離的目的，抵消了實(shí)現(xiàn)分離帶來的好處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種簡化的3G核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制面結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方法，通過采用一種新的實(shí)現(xiàn)分離結(jié)構(gòu)的方法，簡化控制面設(shè)備結(jié)構(gòu)，減輕控制面設(shè)備SGSN SERRVER的負(fù)擔(dān)，降低設(shè)備成本。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種簡化的3G核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制面結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方法，將通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)GPRS支撐節(jié)點(diǎn)(SGSN)功能實(shí)體分離為SGSN服務(wù)器(2G-SGSN/SGSN SERVER)和分組域媒體網(wǎng)關(guān)(PS-MGW)，SGSN服務(wù)器與分組域媒體網(wǎng)關(guān)(PS-MGW)之間采用標(biāo)準(zhǔn)接口Mp連接，其特征在于包括以下處理步驟A.將原本連接于基站系統(tǒng)(BSS)與SGSN服務(wù)器之間的Gb接口，改為連接于基站系統(tǒng)(BSS)與分組域媒體網(wǎng)關(guān)(PS-MGW)之間；B.將原來在SGSN服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)的Gb接口功能改為由分組域媒體網(wǎng)關(guān)(PS-MGW)處理；C.讓設(shè)置于SGSN服務(wù)器與同一公共陸地網(wǎng)(PLMN)內(nèi)的GPRS支撐節(jié)點(diǎn)(GSN)之間、原本既傳送用戶面數(shù)據(jù)又傳送控制面信令的Gn接口，改為Gn-c接口，該接口只傳送控制面信令；D.讓設(shè)置于SGSN服務(wù)器與不同PLMN內(nèi)的GSN之間、原本既傳送用戶面數(shù)據(jù)又傳送控制面信令的Gp接口，改為Gp-c接口，該接口只傳送控制面信令。
所述的分組域媒體網(wǎng)關(guān)(PS-MGW)處理Gb接口的功能包括用戶面數(shù)據(jù)的傳送及控制面信令的傳送。
所述的Gb接口的控制面信令是通過所述的Mp接口由分組域媒體網(wǎng)關(guān)(PS-MGW)傳送至SGSN服務(wù)器。
所述的Gb接口的控制面信令是通過內(nèi)部私有協(xié)議利用專用鏈路由分組域媒體網(wǎng)關(guān)(PS-MGW)傳送至SGSN服務(wù)器。
由于將過去在SGSN SERVER設(shè)備上實(shí)現(xiàn)的2G-SGSN用戶面功能放在PS-MGW設(shè)備上實(shí)現(xiàn)，從而SGSN SERVER設(shè)備的結(jié)構(gòu)得以簡化，優(yōu)化了用戶數(shù)據(jù)的傳送，降低了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性；而PS-MGW設(shè)備本身就是用于處理用戶數(shù)據(jù)的，增加用戶面功能之后，不會對該功能實(shí)體產(chǎn)生影響，從而網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的實(shí)現(xiàn)上可以得到簡化；Gb接口設(shè)置在PS-MGW與BSS之間，根據(jù)分離的結(jié)果，SGSN SERVER上只需要處理控制信令，使用GTP-C協(xié)議；Gb接口功能放在PS-MGW上實(shí)現(xiàn)，使得處理控制信令的控制面功能實(shí)體SGSN SERVER的實(shí)現(xiàn)變得簡單，不需實(shí)現(xiàn)和Gb接口用戶面有關(guān)的處理，帶來了結(jié)構(gòu)上的簡化，進(jìn)而帶來設(shè)備成本的降低；在簡化了SGSN SERVER結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上沒有增加PS-MGW實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性，Gb接口用戶數(shù)據(jù)的傳輸效率并未因此降低。
通過分析分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)的流程和Gb接口的功能，可發(fā)現(xiàn)Gb接口的主要功能是進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)傳送的，其控制信令的傳送只占到很小的一部分，所占的比例大約是16％，因而更適合將Gb接口放在用戶面上實(shí)現(xiàn)。
PS-MGW功能實(shí)體的主要作用是接收來自SGSN SERVER的控制信令，根據(jù)信令內(nèi)容建立相應(yīng)的用戶面隧道，對收到的分組數(shù)據(jù)包進(jìn)行封裝/解封裝，從所建立相應(yīng)的用戶面隧道中傳送給對端功能實(shí)體如GGSN、RNC、BSS，所以它的功能是進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)的傳送。
參見圖4，圖中示意出經(jīng)過改進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)分離結(jié)構(gòu)。BSS(BSC與BTS的總稱)與PS-MGW間設(shè)置Gb接口，由于將Gb接口的功能全部放在PS-MGW上實(shí)現(xiàn)，使原本復(fù)雜的2G-SGSN/SGSN SERVER只需要完成各種控制功能，無需再實(shí)現(xiàn)GTP-U等和控制面無關(guān)的協(xié)議，所以本網(wǎng)的GGSN與實(shí)體SGSNSERVER之間的Gn-c接口、外網(wǎng)的GGSN與實(shí)體SGSN SERVER之間的Gp-c接口都只傳送控制面信令，其中，用Gn-c、Gp-c表示出與圖中其他Gn接口(用戶面PS-MGW與本網(wǎng)的GGSN之間為Gn接口)、Gp接口(用戶面PS-MGW與外網(wǎng)的GGSN之間為Gp接口)的不同，用增加的下標(biāo)特別表明這個接口只傳送控制面信令。
Gb接口放在PS-MGW上實(shí)現(xiàn)之后，有少量的控制信令需要和SGSN服務(wù)器的控制面進(jìn)行交互，對這部分信令可以根據(jù)實(shí)際情況靈活處理，既可以封裝在H.248協(xié)議或者GTP-C協(xié)議中利用Mp接口傳送，也可以根據(jù)具體情況使用內(nèi)部私有協(xié)議傳送。比如當(dāng)SGSN SERVER和PS-MGW是同一個設(shè)備商的產(chǎn)品時，在組網(wǎng)時可以將這兩個設(shè)備合設(shè)，這時兩個設(shè)備之間無需實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)接口，只用自己內(nèi)部私有協(xié)議采用專線就可以實(shí)現(xiàn)SGSN SERVER對PS-MGW的控制，從而簡化了很多處理。實(shí)際中可以有多種實(shí)現(xiàn)方法，為了不限制其實(shí)現(xiàn)，在此不對該部分信令的實(shí)現(xiàn)做規(guī)定，所以在圖4中SGSNSERVER和PS-MGW之間除了原有的Mp接口之外，還有一條沒有標(biāo)記的虛線，表示對這部分控制信令的處理。
對照圖1與圖4，可見，將Gb接口放在PS-MGW上實(shí)現(xiàn)，使得原本復(fù)雜的2G-SGSN/SGSN SERVER只需要完成各種控制功能，無需再實(shí)現(xiàn)GTP-U等和控制面無關(guān)的協(xié)議，不但減輕了控制面設(shè)備SGSN SERRVER的負(fù)擔(dān)，對用戶面設(shè)備PS-MGW也沒有造成影響，因而是一種比較合理的實(shí)現(xiàn)方式；同時Gb接口放在PS-MGW上實(shí)現(xiàn)不會給用戶面帶來任何復(fù)雜度，對于少量控制信令的處理，可以用Mp接口實(shí)現(xiàn)，也沒有增加復(fù)雜度；3G網(wǎng)絡(luò)中的SGSN SERVER無需實(shí)現(xiàn)Gb接口的協(xié)議棧。
權(quán)利要求
1.一種簡化的3G核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制面結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方法，將通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)GPRS支撐節(jié)點(diǎn)(SGSN)功能實(shí)體分離為SGSN服務(wù)器(2G-SGSN/SGSN SERVER)和分組域媒體網(wǎng)關(guān)(PS-MGW)，SGSN服務(wù)器與分組域媒體網(wǎng)關(guān)(PS-MGW)之間采用標(biāo)準(zhǔn)接口Mp連接，其特征在于包括以下處理步驟A.將原本連接于基站系統(tǒng)(BSS)與SGSN服務(wù)器之間的Gb接口，改為連接于基站系統(tǒng)(BSS)與分組域媒體網(wǎng)關(guān)(PS-MGW)之間；B.將原來在SGSN服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)的Gb接口功能改為由分組域媒體網(wǎng)關(guān)(PS-MGW)處理；C.讓設(shè)置于SGSN服務(wù)器與同一公共陸地網(wǎng)(PLMN)內(nèi)的GPRS支撐節(jié)點(diǎn)(GSN)之間、原本既傳送用戶面數(shù)據(jù)又傳送控制面信令的Gn接口，改為Gn-c接口，該接口只傳送控制面信令；D.讓設(shè)置于SGSN服務(wù)器與不同PLMN內(nèi)的GSN之間、原本既傳送用戶面數(shù)據(jù)又傳送控制面信令的Gp接口，改為Gp-c接口，該接口只傳送控制面信令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種簡化的3G核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制面結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述的分組域媒體網(wǎng)關(guān)(PS-MGW)處理Gb接口的功能包括用戶面數(shù)據(jù)的傳送及控制面信令的傳送。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種簡化的3G核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制面結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述的Gb接口的控制面信令是通過所述的Mp接口由分組域媒體網(wǎng)關(guān)(PS-MGW)傳送至SGSN服務(wù)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種簡化的3G核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制面結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述的Gb接口的控制面信令是通過內(nèi)部私有協(xié)議利用專用鏈路由分組域媒體網(wǎng)關(guān)(PS-MGW)傳送至SGSN服務(wù)器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種3G核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制面結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方法，在將分組域功能實(shí)體SGSN分離成SGSNSERVER和PS－MGW時，兩設(shè)備之間采用標(biāo)準(zhǔn)Mp接口。本發(fā)明將Gb接口連接于基站系統(tǒng)與PS－MGW之間；將原來在SGSN SERVER設(shè)備上實(shí)現(xiàn)的2G－SGSN用戶面功能放在原本就是處理用戶數(shù)據(jù)的PS－MGW上實(shí)現(xiàn)，并利用原Mp接口或通過私有協(xié)議傳送與這部分用戶面功能相關(guān)的控制信息；讓設(shè)置于SGSN服務(wù)器與同一公共陸地網(wǎng)(PLMN)內(nèi)的GPRS支撐節(jié)點(diǎn)(GSN)及不同PLMN內(nèi)的GSN之間原本既傳送用戶面數(shù)據(jù)又傳送控制面信令的Gn接口、Gp接口，分別改為只傳送控制面信令的Gn－c接口、Gp－c接口，有利于優(yōu)化用戶數(shù)據(jù)的傳送、減輕網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制面的負(fù)擔(dān)和降低設(shè)備實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性。
文檔編號H04L12/64GK1412992SQ0113629
公開日2003年4月23日 申請日期2001年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月15日
發(fā)明者王功遠(yuǎn), 武亞娟 申請人:華為技術(shù)有限公司