專利名稱：演進(jìn)的無線系統(tǒng)與傳統(tǒng)的無線系統(tǒng)間的切換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信系統(tǒng)中從演進(jìn)的無線系統(tǒng)LTE到傳統(tǒng)的無線系統(tǒng)Pre-LTE的一種切換方法。
背景技術(shù)：
SAE(System Architecture Evolution，系統(tǒng)演進(jìn)架構(gòu))系統(tǒng)的架構(gòu)請參見圖1，核心網(wǎng)包括SAE EPC(Evolved Packet Core)和GPRS核心網(wǎng)里的SGSN；SAE EPC連接到的接入系統(tǒng)為Evolved RAN(Radio Access Network)，又稱為LTE，SGSN連接到的接入系統(tǒng)為UTRAN/GERAN，通稱為Pre-LTE。LET廣義上代表一種長期演進(jìn)的技術(shù)，在本文中是作為一種“演進(jìn)的無線系統(tǒng)”，Pre-LTE是作為一種“傳統(tǒng)的無線系統(tǒng)”。
圖中各網(wǎng)元的定義如下SGSN(Serving GPRS supporting node，GPRS服務(wù)節(jié)點(diǎn))2G/3G網(wǎng)絡(luò)分組域功能實(shí)體，負(fù)責(zé)移動(dòng)性管理、會(huì)話管理、轉(zhuǎn)發(fā)用戶數(shù)據(jù)包、存儲(chǔ)UE上下文信息、產(chǎn)生臨時(shí)標(biāo)識(shí)并將其分配給UE，并且負(fù)責(zé)對用戶進(jìn)行鑒權(quán)等；MME(Mobility Management Entity，移動(dòng)性管理節(jié)點(diǎn))控制面功能實(shí)體，負(fù)責(zé)管理和存儲(chǔ)UE上下文(比如UE/用戶標(biāo)識(shí)，移動(dòng)性管理狀態(tài)，用戶安全參數(shù)等)，產(chǎn)生臨時(shí)標(biāo)識(shí)并將其分配給UE，當(dāng)UE駐扎在該跟蹤區(qū)域或者該網(wǎng)絡(luò)是負(fù)責(zé)對該用戶進(jìn)行鑒權(quán)；AGW(Access GateWay，接入網(wǎng)關(guān))，由功能實(shí)體UPE，3GPP Anchor，和SAE Anchor組成，各功能實(shí)體描述如下UPE(User Plane Entity，用戶面節(jié)點(diǎn))用戶面功能實(shí)體，用戶面數(shù)據(jù)路由處理，終結(jié)處于閑置狀態(tài)的UE的下行數(shù)據(jù)， 當(dāng)發(fā)往UE的下行數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)， 發(fā)起尋呼，管理和存儲(chǔ)UE的上下文，該上下文包括比如IP承載業(yè)務(wù)或者網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部路由信息的參數(shù)等。其中2G/3G UPE指為2G/3G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的UPE，2G/3G UPE也是SGSN+GGSN；SAE UPE是SAE網(wǎng)絡(luò)中的UPE。
3GPP Anchor用戶面錨點(diǎn)，是邊界域B的數(shù)據(jù)入口點(diǎn)。負(fù)責(zé)邊界域B內(nèi)部的移動(dòng)性管理，并且是邊界域B的邊界網(wǎng)關(guān)，負(fù)責(zé)將用戶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到邊界域B內(nèi)的不同的UPE。
SAE Anchor，多種接入系統(tǒng)間的移動(dòng)性管理錨點(diǎn)，該錨點(diǎn)是支持3GPP內(nèi)部以及3GPP和非3GPP定義的多種接入系統(tǒng)間的移動(dòng)性管理的用戶面功能實(shí)體。SAE Anchor具有移動(dòng)IP歸屬代理的功能。
目前3GPP組織只確定了LTE/SAE系統(tǒng)的架構(gòu)圖，對于LTE與Pre-LTE的切換正是目前的研究熱點(diǎn)。在設(shè)計(jì)切換方法時(shí)需要考慮以下原則1)對現(xiàn)有系統(tǒng)(這里指SGSN)的改動(dòng)越小越好；2)能滿足數(shù)據(jù)無丟失；3)切換時(shí)延越小越好；LTE/SAE系統(tǒng)是支持后向切換的，也就是支持先在目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)中準(zhǔn)備好無線資源，再做無線切換。這樣做的好處是可以盡可能地降低切換時(shí)延，減少丟包。這樣的切換稱為后向切換。
現(xiàn)有的GPRS系統(tǒng)中的SRNS重定位流程是一個(gè)后向切換過程。圖2是現(xiàn)有UMTS系統(tǒng)(TS23.090 V7.1.0)中的一個(gè)SRNS重定位的流程。圖2中定義的SRNS重定位步驟描述如下201、Source-RNC決定需要執(zhí)行SRNS重定位。此時(shí)，上下行用戶數(shù)據(jù)經(jīng)過如下隧道傳輸MS(移動(dòng)臺(tái))與Source-SRNC間的隧道；Source-SRNC與old-SGSN間的GTP-U隧道；old-SGSN與GGSN間的GTP-U隧道；202、Source-SRNC發(fā)送“重定位請求”消息給old-SGSN。該消息包括了安全信息、RRC上下文有關(guān)信息(包括MS能力)以及其他切換所需信息；203、old-SGSN根據(jù)目的RNC確定該重定位是否是在SGSN內(nèi)部還是跨SGSN。若是跨SGSN，old-SGSN向new-SGSN發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)重定位請求”。該消息中包括IMSI、隧道端點(diǎn)信息、移動(dòng)性管理狀態(tài)(MM)上下文、PDP上下文以及從Source-SRNC發(fā)來的其他相關(guān)信息，如RAB信息；204、New-SGSN發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)重定位請求”消息給target-RNC(目標(biāo)RNC)。New-SGSN與Target-RNC間建立Iu連接，并為UE預(yù)留無線資源；205、當(dāng)Target-RNC與New-SGSN間的資源預(yù)留成功后，并且SGSN準(zhǔn)備好SRNS重定位時(shí)，New-SGSN向Old-SGSN發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)重定位響應(yīng)”消息。該消息中帶有Target-RNC準(zhǔn)備接受轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)用的隧道ID信息。該消息表示Targe-RNC已經(jīng)準(zhǔn)備好從Source-SRNC接受轉(zhuǎn)發(fā)的下行數(shù)據(jù)單元；206、Old-SGSN向Source-RNC發(fā)送“重定位命令”消息，該消息中將步驟205中轉(zhuǎn)發(fā)用的隧道信息發(fā)送給Source-RNC；207、Source-SRNC根據(jù)QoS開始向Target-RNC轉(zhuǎn)發(fā)下行數(shù)據(jù)；208、Source-SRNC在發(fā)送RRC消息給UE之前，對那些需要按序傳送的數(shù)據(jù)流，經(jīng)過Source-SRNC的上下行數(shù)據(jù)傳送應(yīng)掛起。RRC消息通知UE在目的系統(tǒng)中重新配置無線通道。該RRC消息中將Target-RNC發(fā)來的物理通道配置信息發(fā)送給UE，以加速切換流程。物理通道重配置信息包括了Target-RNC的ID和UE在Target-RNC中的S-RNTI。當(dāng)UE完成重配置，它發(fā)送RRC消息給Target-RNC，通知其物理通道重配置完成；209、Source-SRNC通過old-SGSN和new-SGSN向target-RNC發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)SRNS上下文”消息。Target-RNC收到該消息后發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)SRNS上下文響應(yīng)”消息給Source-SRNC。Source-RNC上下文中含有下一上行PDCP序列號(hào)、下一下行PDCP序列號(hào)、下一上行和下行GTP序列號(hào)；210、當(dāng)Target-RNC收到重定位執(zhí)行觸發(fā)后應(yīng)發(fā)送“重定位發(fā)現(xiàn)”消息給New-SGSN。重定位執(zhí)行觸發(fā)來自RNC的下層協(xié)議的指示；211、Target-RNC收到適當(dāng)?shù)腞RC消息，比如，物理通道重配置完成，Target-RNC發(fā)送“重定位完成“消息給New-SGSN；212、當(dāng)收到“重定位完成”消息后，若SRNS重定位是跨SGSN的，New-SGSN向Old-SGSN發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)SRNS重定位完成”消息；
213、當(dāng)收到“重定位完成”消息后，New-SGSN與GGSN間更新PDP上下文，將從GGSN到Old-SGSN的隧道切換到從GGSN到New-SGSN；214、當(dāng)收到“轉(zhuǎn)發(fā)SRNS重定位完成”后，Old-SGSN向Source-RNC發(fā)送Iu釋放命令消息。當(dāng)Source-RNC中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)定時(shí)器超時(shí)后，Source-RNC發(fā)送Iu釋放完成消息給Old-SGSN；215、若路由區(qū)發(fā)生了改變，UE發(fā)起路由區(qū)更新流程。
圖2中的C1-C3是智能網(wǎng)相關(guān)的CAMEL流程，與本發(fā)明無關(guān)，在這里不再贅述。
本發(fā)明切換方法要求Pre-LTE系統(tǒng)支持后向切換。A/Gb模式的GERAN不支持后向切換，本發(fā)明不予考慮。UTRAN和Iu模式的GERAN(GSM/EDGE無線接入網(wǎng))均支持后向切換，因此，UTRAN或Iu模式的GERAN與LTE間的切換可采用本發(fā)明所述方法，但目前還沒有一個(gè)可行的實(shí)現(xiàn)方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提出一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中的LTE與Pre-LTE間的切換方法，無需升級(jí)現(xiàn)有系統(tǒng)，切換時(shí)延小，數(shù)據(jù)丟失可降到最小。
為了盡可能地減少對現(xiàn)有SGSN的影響，本發(fā)明在LTE與Pre-LTE切換時(shí)，是將LTE系統(tǒng)裝成一個(gè)Pre-LTE系統(tǒng)，在切換的過程中使得SGSN以為正在進(jìn)行的切換是一個(gè)SRNS重定位過程。因此，當(dāng)從LTE切換到Pre-LTE時(shí)，SGSN在切換中的作用類似SGSN在SRNS重定位流程中的new-SGSN的功能，MME則充當(dāng)了old-SGSN的功能；當(dāng)從Pre-LTE切換到LTE時(shí)，SGSN在切換中類似于SRNS重定位流程中的old-SGSN，MME則充當(dāng)了new-SGSN的功能。MME進(jìn)行新舊系統(tǒng)信令和上下文信息的轉(zhuǎn)換，具有類似信令網(wǎng)關(guān)的功能。
基于以上構(gòu)思，本發(fā)明提供了一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中從演進(jìn)的無線系統(tǒng)LTE切換到傳統(tǒng)的無線系統(tǒng)Pre-LTE的方法，包括以下步驟
(a)LTE決定切換后，向移動(dòng)性管理節(jié)點(diǎn)MME發(fā)送“切換請求”，MME再向目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的GPRS服務(wù)節(jié)點(diǎn)SGSN發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)重定位請求”；(b)SGSN通知支持后向切換的傳統(tǒng)的無線系統(tǒng)PRE-LTE為移動(dòng)終端UE分配無線資源，并根據(jù)RAB信息與PRE-LTE建立Iu連接，然后向MME發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)重定位響應(yīng)”消息；(c)MME向接入網(wǎng)關(guān)AGW發(fā)送“重定位命令”，如有需按序傳輸?shù)南滦袛?shù)據(jù)流，AGW停止向LTE發(fā)送該數(shù)據(jù)流，開始向SGSN發(fā)送該數(shù)據(jù)流，同時(shí)向MME發(fā)送該數(shù)據(jù)流的斷點(diǎn)信息，SGSN緩存下行數(shù)據(jù)；(d)MME向LTE發(fā)送切換命令，并將所述斷點(diǎn)信息發(fā)送到SGSN，SGSN再發(fā)送給PRE-LTE，完成SRNS上下文轉(zhuǎn)發(fā)流程；(e)PRE-LTE和UE協(xié)商建立無線承載RB，PRE-LTE向SGSN發(fā)送“重定位完成”消息；(f)SGSN與AGW之間進(jìn)行PDP上下文更新，建立用戶面路徑，同時(shí)通知MME釋放到AGW的用戶面路徑和PRE-LTE的無線資源。
以上步驟中，MME還用于完成不同協(xié)議之間的信令格式和上下文信息的轉(zhuǎn)換。
基于以上構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中從傳統(tǒng)的無線系統(tǒng)Pre-LTE切換到演進(jìn)的無線系統(tǒng)LTE的方法，包括以下步驟(A)Pre-LTE決定切換后，向GPRS服務(wù)節(jié)點(diǎn)SGSN發(fā)送“重定位請求”，SGSN向移動(dòng)性管理節(jié)點(diǎn)MME發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)重定位請求”消息；(B)MME通過AGW通知LTE或直接通知LTE為UE分配無線信道，AGW通知，在LTE與AGW間建立用戶面路徑，AGW開始向LTE轉(zhuǎn)發(fā)需按序傳輸?shù)南滦袛?shù)據(jù)包，同時(shí)向SGSN發(fā)送下行數(shù)據(jù)；(C)AGW向MME發(fā)送“切換請求響應(yīng)”，攜帶無線信息的配置信息，由MME經(jīng)SGSN、Pre-LTE轉(zhuǎn)發(fā)給移動(dòng)終端UE，Pre-LTE通知UE切換到新網(wǎng)絡(luò)，并告之為其分配的信道信息；(D)Pre-LTE通過SGSN將SRNS上下文轉(zhuǎn)發(fā)給MME，MME再將其發(fā)送給AGW；(E)UE與LTE之間的無線信道配置完成后，LTE通知AGW將AGW和SGSN間的數(shù)據(jù)通道切換到AGW和LTE間，AGW停止向SGSN發(fā)送下行數(shù)據(jù)；(F)LTE通知MME切換完成，MME再通知SGSN釋放與Pre-LTE間的lu接口資源，切換完成。
以上步驟中，MME還用于完成不同協(xié)議之間的信令格式和上下文信息的轉(zhuǎn)換。
可以看出，本發(fā)明給出了一種解決LTE與Pre-LTE間切換的方法，該方法能做到無需升級(jí)現(xiàn)有的SGSN，并且將切換點(diǎn)放在目的網(wǎng)絡(luò)資源準(zhǔn)備好之后，從而將數(shù)據(jù)丟失降到最小，并降低了切換時(shí)延。


圖1是SAE系統(tǒng)框圖。
圖2是TS23.060中的SRNS重定位流程圖。
圖3是LTE與Pre-LTE切換的邏輯結(jié)構(gòu)圖。
圖4是第一實(shí)施例從LTE切換到Pre-LTE的關(guān)鍵步驟的示意圖。
圖5是第二實(shí)施例從Pre-LTE切換到LTE的關(guān)鍵步驟的示意圖。
圖6A和圖6B分別是第一實(shí)施例切換前和切換后的數(shù)據(jù)路徑圖。
圖7是第一實(shí)施例的切換流程圖從LTE切換到Pre-LTE。
圖8A和圖8B分別是第二實(shí)施例切換前和切換后的數(shù)據(jù)路徑圖。
圖9是第二實(shí)施例的切換流程圖從Pre-LTE切換到LTE。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)LTE到Pre-LTE的切換。在切換過程中MME模擬SRNS重定位過程中的SGSN。當(dāng)從LTE切換到Pre-LTE時(shí)，MME模擬圖2中的old-SGSN；當(dāng)從Pre-LET切換到LTE時(shí)，MME模擬圖2中的new-SGSN。MME與SGSN的接口兼容TS23.060中定義的Gn接口。AGW則充當(dāng)了GGSN的角色。MME承擔(dān)LTE和Pre-LTE間數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換、消息轉(zhuǎn)換等任務(wù)。
LTE與Pre-LTE間切換的邏輯結(jié)構(gòu)如圖3所示，其中，除TR23.882v1.2.3中已定義功能外，MME還具有如下功能模塊與SGSN消息接口，該接口依照TS23.060中定義的Gn接口；與eNB的S1接口；與AGW的接口；數(shù)據(jù)翻譯和信息映射模塊，負(fù)責(zé)各接口間消息格式的轉(zhuǎn)換、消息數(shù)據(jù)單元的映射，特別是QoS的映射。eNB是“演進(jìn)的節(jié)點(diǎn)B”，是演進(jìn)的無線系統(tǒng)LTE的網(wǎng)元。本文中LTE的功能就是由該網(wǎng)元完成的，但不排除其它可能。
為了能支持無丟包和數(shù)據(jù)的按序傳輸，AGW可同時(shí)將下行數(shù)據(jù)發(fā)送到LTE和Pre-LTE兩條路徑。LTE和Pre-LTE的RAN(無線接入網(wǎng))網(wǎng)元不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，也不通過SGSN、MME轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。AGW同時(shí)應(yīng)能記錄斷點(diǎn)信息，并與MME做斷點(diǎn)信息交互。
MME和AGW在滿足上述功能要求的前提下遵從TS23.060中定義的硬切換SRNS重定位流程。
第一實(shí)施例本實(shí)施例是當(dāng)UE從LTE切換到Pre-LTE的情況。切換的關(guān)鍵步驟如圖4所示。切換前和切換后的數(shù)據(jù)路徑分別如圖6A和圖6B所示。實(shí)施方式流程圖如圖7所示，為了簡化，圖7中將用戶面結(jié)點(diǎn)集成為一個(gè)節(jié)點(diǎn)AGW，但該實(shí)施例對用戶面單元按邏輯功能分成不同實(shí)體時(shí)依然適用。其中從LTE到Pre-LTE的切換有如下關(guān)鍵步驟，如圖4所示步驟一、LTE向MME發(fā)送“切換請求”；步驟二、MME向SGSN發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)重定位請求”消息；步驟三、SGSN通知支持后面切換的RAN側(cè)(即Pre-LTE)為UE分配無線資源，并且，SGSN按TS23.090中的SRNS重定位流程與RAN側(cè)建立Iu連接；步驟四、SGSN向MME發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)重定位響應(yīng)”消息，MME通知AGW停止向LTE發(fā)送需按序傳輸?shù)南滦袛?shù)據(jù)包，開始向SGSN發(fā)送該下行數(shù)據(jù)包，SGSN緩存下行數(shù)據(jù)；步驟五、MME向AGW詢問斷點(diǎn)信息；步驟六、MME向SGSN發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)SRNS上下文”消息，將AGW的斷點(diǎn)信息發(fā)送給SGSN；步驟七、MME向LTE發(fā)送切換命令，UE切換到Pre-LTE；步驟八、SGSN按TS23.090中的步驟進(jìn)行PDP上下文更新。
需注意的是，以上步驟并不是嚴(yán)格按照發(fā)生的先后順序描述的，具體的操作順序應(yīng)以詳細(xì)流程中的描述為準(zhǔn)。
本實(shí)施例切換的詳細(xì)步驟見圖7，以從LTE切換到UTRAN為例，切換到Iu模式的GERAN是相似的，不再重復(fù)。如圖所示包括以下步驟701、eNB根據(jù)UE檢測到的信號(hào)強(qiáng)度決定需要進(jìn)行切換；702、eNB向MME發(fā)送切換請求，該請求中包含用戶信息(如PTMSI)、目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)信息(如目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)路由區(qū))、RAB信息等；703、MME根據(jù)702中的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)信息找到對應(yīng)的SGSN，MME向SGSN發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)重定位請求”消息，該消息帶有UE的MM上下文和所述RAB信息等，MME需將SAE的MM上下文轉(zhuǎn)換為SGSN的MM上下文(包括安全上下文的轉(zhuǎn)換)，并將eNB發(fā)來的RAB信息轉(zhuǎn)換為SGSN能識(shí)別的RAB信息；704、SGSN向UTRAN發(fā)送“重定位請求”消息，消息中帶有安全上下文、UE用戶信息、RAB信息等，安全上下文從“轉(zhuǎn)發(fā)重定位請求”消息中的MM上下文中獲取；705、UTRAN根據(jù)RAB信息與SGSN間建立所需的Iu連接；706、Iu口切換準(zhǔn)備完成，UTRAN成功為UE分配無線通道資源后，UTRAN向SGSN發(fā)送“重定位請求應(yīng)答”消息，并攜帶UE的無線資源配置信息；
707、SGSN向MME發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)重定位請求應(yīng)答”消息，SGSN在該消息中將“數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)隧道ID”和UE的無線資源配置信息帶給MME；708、MME向AGW發(fā)送“重定位命令”消息，將所述“數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)隧道ID”發(fā)送給AGW；709、AGW收到“重定位命令”消息后，對那些需要按序傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流，AGW停止向eNB發(fā)送下行數(shù)據(jù)，AGW向MME發(fā)送“重定位命令響應(yīng)”消息，對那些需要按序傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流，AGW在該消息中將“下一待確認(rèn)上行PDCP序列號(hào)”和“下一上行GTP序列號(hào)”發(fā)送給MME；對于不需要按序傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流，AGW可以一直在原有路徑，即向eNB發(fā)送，直到步驟720中AGW和SGSN之間完成PDP上下文更新后再切換到新的路徑上來。
710、MME向eNB發(fā)送“切換命令”消息，攜帶UE的無線資源配置信息，通知eNB切換準(zhǔn)備工作已完成，可以開始無線口切換了，eNB再將UE的無線資源配置信息發(fā)送給UE；711、AGW收到“重定位命令”消息后，停止向eNB發(fā)送下行數(shù)據(jù)包，并且開始將下行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給SGSN，SGSN緩存下行數(shù)據(jù)；712、MME將AGW發(fā)送來的序列號(hào)轉(zhuǎn)換成SRNS上下文格式，并給SGSN發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)SRNS上下文”消息，該消息中帶有“SRNS上下文”；713、SGSN收到“轉(zhuǎn)發(fā)SRNS上下文”消息后，給UTRAN發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)SRNS上下文”消息，將SRNS上下文發(fā)送給UTRAN；714、UTRAN收到“轉(zhuǎn)發(fā)SRNS上下文”消息后，保存SRNS上下文信息，并且給SGSN發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)SRNS上下文響應(yīng)”消息；715、SGSN給MME發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)SRNS上下文響應(yīng)”消息，SRNS上下文轉(zhuǎn)發(fā)流程結(jié)束；716、UTRAN根據(jù)“轉(zhuǎn)發(fā)SRNS上下文”消息中的SRNS上下文及步驟704中“重定位請求”消息中的RAB信息與UE協(xié)商建立無線承載RB，UE與UTRAN交換上下行PDCP序列號(hào)，雙方均可從斷點(diǎn)處繼續(xù)發(fā)送上下行數(shù)據(jù)包；
717、UTRAN向SGSN發(fā)送“重定位完成”消息，數(shù)據(jù)鏈路已成功切換到從UTRAN經(jīng)過SGSN的新路徑；718、SGSN向MME發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)重定位完成”消息，通知MME切換已完成，LTE/SAE資源可釋放；719、SGSN向AGW發(fā)送“PDP上下文更新”消息，建立從SGSN到AGW的用戶面路徑；720、AGW向SGSN發(fā)送“PDP上下文更新響應(yīng)”，從SGSN到AGW的用戶面路徑建立完成；721、MME向eNB發(fā)送“S1接口釋放”消息，通知eNB釋放無線資源，并釋放到AGW的用戶面路徑；722、eNB釋放無線口資源，釋放S1接口資源，向MME發(fā)送“S1接口釋放響應(yīng)”消息；723、MME向SGSN發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)重定位完成響應(yīng)”；724、UE與MME間執(zhí)行位置區(qū)更新。
以上步驟的先后順序并不完全等同于步驟中事件發(fā)生的先后順序，在切換過程中存在一些并行的事件，這可以從步驟間的邏輯關(guān)系和圖示中清楚地知道。下面的實(shí)施例也是一樣的。
需注意的是，如果UE當(dāng)前沒有需按序傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)，則在切換過程中可以省略上述流程中與“SRNS上下文”相關(guān)的步驟，在步驟709中AGW向MME發(fā)送的“重定位命令”消息也可以不包括“下一待確認(rèn)上行PDCP序列號(hào)”和“下一上行GTP序列號(hào)”。
第二實(shí)施例本實(shí)施例是當(dāng)UE從Pre-LTE切換到LTE的情況。切換的關(guān)鍵步驟如圖5所示。切換前和切換后的數(shù)據(jù)路徑分別如圖8A和圖8B所示。實(shí)施方式流程圖如圖9所示，為了簡化，圖9中將用戶面結(jié)點(diǎn)集成為一個(gè)節(jié)點(diǎn)AGW，但該實(shí)施例對用戶面單元按邏輯功能分成不同實(shí)體時(shí)依然適用。其中
從Pre-LTE到LTE的切換有如下關(guān)鍵步驟，如圖5所示步驟一、Pre-LTE向SGSN發(fā)送“重定位請求”；步驟二、SGSN向MME發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)重定位請求”消息；步驟三、MME向AGW發(fā)切換請求，AGW與LTE之間建立S1用戶面承載并為UE分配無線通道，AGW同時(shí)向SGSN和eNB發(fā)送下行數(shù)據(jù)；步驟四、MME通過SGSN發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)重定位響應(yīng)”消息給Pre-LTE；Pre-LTE通知UE切換到新網(wǎng)絡(luò)；步驟五、Pre-LTE通過SGSN將SRNS上下文轉(zhuǎn)發(fā)給MME，MME將之發(fā)送給AGW；步驟六、UE與LTE間建立RB后，LTE通知MME切換完成，MME通知SGSN切換完成，釋放原有資源。
本實(shí)施例切換的詳細(xì)步驟見圖9，以從UTRAN切換到LTE為例，從Iu模式的GERAN切換到LTE也是相似的。如圖所示包括以下步驟901、UTRAN根據(jù)UE檢測到的信號(hào)強(qiáng)度決定需要進(jìn)行切換；902、UTRAN向SGSN發(fā)送“重定位請求”消息，該請求中包含RRC上下文有關(guān)信息(包括MS能力)、以及其他切換所需信息。這些信息將協(xié)助UE快速切換到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)；903、SGSN向UTRAN發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)重定位請求”消息。消息中帶有步驟902中的UTRAN發(fā)送給SGSN的信息、SGSN中的MM上下文、SGSN中的PDP上下文，其中PDP上下文中帶有GGSN的IP地址和上行GTP-U隧道ID；904、MME將SGSN發(fā)來的MM上下文轉(zhuǎn)換成SAE的MM上下文格式，并且將從UTRAN發(fā)來的UMTS承載信息映射成SAE承載信息、從UE的安全上下文中推導(dǎo)出所需的密鑰，向AGW發(fā)送“切換請求”消息，該消息中帶有需建立承載的RB信息、安全相關(guān)信息等；905、AGW向eNB發(fā)送“承載建立請求”消息，以建立S1用戶面承載，并為UE分配無線通道。AGW將用戶面加密用密鑰和算法帶給eNB；906、eNB向AGW發(fā)送“承載建立響應(yīng)”消息，eNB將無線通道配置信息也放在響應(yīng)消息單元中帶給AGW；907、對需要按順序發(fā)送的數(shù)據(jù)流，AGW開始向eNB轉(zhuǎn)發(fā)下行數(shù)據(jù)包，此時(shí)，AGW同時(shí)向SGSN和eNB發(fā)送下行數(shù)據(jù)；908、AGW向MME發(fā)送“切換請求響應(yīng)”，在該消息將“承載建立響應(yīng)”消息中的無線信道配置信息發(fā)送給MME；909、MME向SGSN發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)重定位請求響應(yīng)”。該消息表明目的網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)準(zhǔn)備好了UE的接入，該消息中帶有所述無線信道配置信息；910、SGSN向UTRAN發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)重定位命令”，該消息中帶有UE的所述無線信道配置信息；911、收到“轉(zhuǎn)發(fā)重定位命令”消息后，UTRAN將無線信道配置信息發(fā)送給UE，以加速無線接口切換的時(shí)延，然后停止和UE之間的數(shù)據(jù)傳輸，并釋放空口資源(或在步驟922時(shí)再釋放)，UTRAN向SGSN發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)SRNS上下文”消息，該消息中帶有每個(gè)承載的切換斷點(diǎn)信息，即下一應(yīng)接收的上行PDCP消息的序列號(hào)和下一應(yīng)發(fā)送的GTP-U的序列號(hào)；912、SGSN向MME發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)SRNS上下文消息”，轉(zhuǎn)發(fā)911消息中的SRNS上下文；913、MME向AGW發(fā)送SRNS上下文；914、AGW向MME發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)SRNS上下文響應(yīng)”消息。
915、MME向SGSN發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)SRNS上下文響應(yīng)”消息；916、UTRAN向UE發(fā)送RRC消息，通知UE進(jìn)行無線信道重配置，該消息中帶有eNB為其分配的信道信息；917、UE與eNB間建立RB；918、UE向eNB發(fā)送RRC消息，通知它無線信道配置完畢；919、eNB向AGW發(fā)送“路徑更新”消息，將SGSN與AGW間的數(shù)據(jù)通路切換到eNB與AGW間；
920、AGW向eNB發(fā)送“路徑更新響應(yīng)”消息，停止向SGSN轉(zhuǎn)發(fā)下行數(shù)據(jù)流；921、eNB發(fā)送“切換完成”給MME，MME給SGSN發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)重定位完成”消息；922、SGSN發(fā)送“Iu釋放”給UTRAN；923、UTRAN釋放Iu接口資源，并發(fā)送“Iu釋放響應(yīng)”給SGSN；924、SGSN發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)重定位完成響應(yīng)”給MME，MME發(fā)送“切換完成響應(yīng)給eNB，切換完成；925、UE與MME間執(zhí)行跟蹤區(qū)更新。
上述流程中的步驟905至908是LTE是通知AGW，由AGW通知eNB為UE分配無線資源并建立與eNB之間的承載的，但在另一實(shí)施例中，也可以是MME直接通知LTE為UE分配無線資源。
可以看出，本發(fā)明給出了一種解決LTE與Pre-LTE間切換的方法，該方法能做到無需升級(jí)現(xiàn)有的SGSN，并且將切換點(diǎn)放在目的網(wǎng)絡(luò)資源準(zhǔn)備好之后，從而將數(shù)據(jù)丟失降到最小，且降低了切換時(shí)延。
權(quán)利要求
1.一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中從演進(jìn)的無線系統(tǒng)LTE切換到傳統(tǒng)的無線系統(tǒng)Pre-LTE的方法，包括以下步驟(a)LTE決定切換后，向移動(dòng)性管理節(jié)點(diǎn)MME發(fā)送“切換請求”，MME再向目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的GPRS服務(wù)節(jié)點(diǎn)SGSN發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)重定位請求”；(b)SGSN通知支持后向切換的傳統(tǒng)的無線系統(tǒng)PRE-LTE為移動(dòng)終端UE分配無線資源，并根據(jù)RAB信息與PRE-LTE建立Iu連接，然后向MME發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)重定位響應(yīng)”消息；(c)MME向接入網(wǎng)關(guān)AGW發(fā)送“重定位命令”，如有需按序傳輸?shù)南滦袛?shù)據(jù)流，AGW停止向LTE發(fā)送該數(shù)據(jù)流，開始向SGSN發(fā)送該數(shù)據(jù)流，同時(shí)向MME發(fā)送該數(shù)據(jù)流的斷點(diǎn)信息，SGSN緩存下行數(shù)據(jù)；(d)MME向LTE發(fā)送切換命令，并將所述斷點(diǎn)信息發(fā)送到SGSN，SGSN再發(fā)送給PRE-LTE，完成SRNS上下文轉(zhuǎn)發(fā)流程；(e)PRE-LTE和UE協(xié)商建立無線承載RB，PRE-LTE向SGSN發(fā)送“重定位完成”消息；(f)SGSN與AGW之間進(jìn)行PDP上下文更新，建立用戶面路徑，同時(shí)通知MME釋放到AGW的用戶面路徑和PRE-LTE的無線資源。以上步驟中，MME還用于完成不同協(xié)議之間的信令格式和上下文信息的轉(zhuǎn)換。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(a)進(jìn)一步分為(a1)LTE決定需要進(jìn)行切換后，向MME發(fā)送切換請求，該請求中包含用戶信息、目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)信息和RAB信息；(a2)MME根據(jù)所述目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)信息找到對應(yīng)的SGSN，將系統(tǒng)演進(jìn)架構(gòu)SAE的MM上下文轉(zhuǎn)換為SGSN的MM上下文，包含安全上下文，并將LTE發(fā)來的RAB信息轉(zhuǎn)換為SGSN能識(shí)別的RAB信息，向SGSN發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)重定位請求”消息，攜帶UE的MM上下文和所述RAB信息。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(b)進(jìn)一步分為(b1)SGSN向UTRAN發(fā)送“重定位請求”消息，攜帶安全上下文、UE用戶信息、RAB信息。(b2)UTRAN根據(jù)RAB信息與SGSN間建立所需的Iu連接；(b3)Iu口切換準(zhǔn)備完成，UTRAN成功為UE分配無線通道資源后，向SGSN發(fā)送“重定位請求應(yīng)答”消息，攜帶UE的無線資源配置信息；(b4)SGSN向MME發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)重定位請求應(yīng)答”消息，攜帶“數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)隧道ID”和UE的無線資源配置信息。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(c)進(jìn)一步分為(c1)MME向AGW發(fā)送“重定位命令”消息，將所述“數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)隧道ID”發(fā)送給AGW；(c2)AGW收到“重定位命令”消息后，如有需要按序傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流，AGW停止向LTE發(fā)送下行數(shù)據(jù)，向MME發(fā)送“重定位命令響應(yīng)”消息，在該消息中攜帶需按序傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流的斷點(diǎn)信息“下一待確認(rèn)上行PDCP序列號(hào)”和“下一上行GTP序列號(hào)”；同時(shí)AGW開始向SGSN發(fā)送需按序傳輸?shù)南滦袛?shù)據(jù)流；對于不需要按序傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流，AGW可以一直在原有路徑，即向LTE發(fā)送，直到AGW和SGSN之間完成PDP上下文更新后，再切換到新的路徑上來。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(d)進(jìn)一步分為(d1)MME向LTE發(fā)送“切換命令”消息，攜帶UE的無線資源配置信息，LTE再將UE的無線資源配置信息發(fā)送給UE；(d2)MME將AGW發(fā)送來的序列號(hào)轉(zhuǎn)換成SRNS上下文格式，并給SGSN發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)SRNS上下文”消息，該消息中帶有“SRNS上下文”；(d3)SGSN收到“轉(zhuǎn)發(fā)SRNS上下文”消息后，給UTRAN發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)SRNS上下文”消息，將SRNS上下文發(fā)送給UTRAN；(d4)UTRAN收到“轉(zhuǎn)發(fā)SRNS上下文”消息后，保存SRNS上下文信息，并且給SGSN發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)SRNS上下文響應(yīng)”消息；(d5)SGSN給MME發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)SRNS上下文響應(yīng)”消息，SRNS上下文轉(zhuǎn)發(fā)流程結(jié)束。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(e)進(jìn)一步分為(e1)UTRAN根據(jù)“轉(zhuǎn)發(fā)SRNS上下文”消息中的SRNS上下文及步驟704中“重定位請求”消息中的RAB信息與UE協(xié)商建立無線承載RB，如有需按序傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流，UE與UTRAN交換上下行PDCP序列號(hào)，雙方均可從斷點(diǎn)處繼續(xù)發(fā)送上下行數(shù)據(jù)包；(e2)UTRAN向SGSN發(fā)送“重定位完成”消息，數(shù)據(jù)鏈路已成功切換到從UTRAN經(jīng)過SGSN的新路徑。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(f)進(jìn)一步分為(f1)SGSN向MME發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)重定位完成”消息，通知MME切換已完成，LTE/SAE資源可釋放；(f2)SGSN向AGW發(fā)送“PDP上下文更新”消息，建立從SGSN到AGW的用戶面路徑；(f3)AGW向SGSN發(fā)送“PDP上下文更新響應(yīng)”，從SGSN到AGW的用戶面路徑建立完成；(f3)MME向LTE發(fā)送“S1接口釋放”消息，通知LTE釋放無線資源，并釋放到AGW的用戶面路徑；(f4)LTE釋放無線口資源，釋放S1接口資源，向MME發(fā)送“S1接口釋放響應(yīng)”消息；(f5)MME向SGSN發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)重定位完成響應(yīng)”。
8.一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中從傳統(tǒng)的無線系統(tǒng)Pre-LTE切換到演進(jìn)的無線系統(tǒng)LTE的方法，包括以下步驟(A)Pre-LTE決定切換后，向GPRS服務(wù)節(jié)點(diǎn)SGSN發(fā)送“重定位請求”，SGSN向移動(dòng)性管理節(jié)點(diǎn)MME發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)重定位請求”消息；(B)MME通過AGW通知LTE或直接通知LTE為UE分配無線信道，AGW通知，在LTE與AGW間建立用戶面路徑，AGW開始向LTE轉(zhuǎn)發(fā)需按序傳輸?shù)南滦袛?shù)據(jù)包，同時(shí)向SGSN發(fā)送下行數(shù)據(jù)；(C)AGW向MME發(fā)送“切換請求響應(yīng)”，攜帶無線信息的配置信息，由MME經(jīng)SGSN、Pre-LTE轉(zhuǎn)發(fā)給移動(dòng)終端UE，Pre-LTE通知UE切換到新網(wǎng)絡(luò)，并告之為其分配的信道信息；(D)Pre-LTE通過SGSN將SRNS上下文轉(zhuǎn)發(fā)給MME，MME再將其發(fā)送給AGW；(E)UE與LTE之間的無線信道配置完成后，LTE通知AGW將AGW和SGSN間的數(shù)據(jù)通道切換到AGW和LTE間，AGW停止向SGSN發(fā)送下行數(shù)據(jù)；(F)LTE通知MME切換完成，MME再通知SGSN釋放與Pre-LTE間的lu接口資源，切換完成。以上步驟中，MME還用于完成不同協(xié)議之間的信令格式和上下文信息的轉(zhuǎn)換。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述步驟(A)進(jìn)一步分為(A1)Pre-LTE決定需要進(jìn)行切換后，向SGSN發(fā)送“重定位請求”消息，該請求中包含RRC上下文有關(guān)信息以及其他協(xié)助UE快速切換到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的信息；(A2)SGSN向PRE-LTE發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)重定位請求”消息，攜帶步驟(a1)中發(fā)送給SGSN的信息、SGSN中的MM上下文、SGSN中的PDP上下文，其中PDP上下文中帶有GGSN的IP地址和上行GTP-U隧道ID。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述步驟(B)進(jìn)一步分為(B1)MME將SGSN發(fā)來的MM上下文轉(zhuǎn)換成SAE的MM上下文格式，并且將從PRE-LTE發(fā)來的UMTS承載信息映射成SAE承載信息、從UE的安全上下文中推導(dǎo)出所需的密鑰，向AGW發(fā)送“切換請求”消息，攜帶需建立承載的RB信息和安全相關(guān)信息；(B2)AGW向LTE發(fā)送“承載建立請求”消息，以建立S1用戶面承載，并為UE分配無線通道，AGW將用戶面加密用密鑰和算法帶給LTE；(B3)LTE向AGW發(fā)送“承載建立響應(yīng)”消息，攜帶UE的無線通道配置信息；(B4)對需要按順序發(fā)送的數(shù)據(jù)流，AGW開始向LTE轉(zhuǎn)發(fā)下行數(shù)據(jù)流，同時(shí)向SGSN發(fā)送下行數(shù)據(jù)流。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述步驟(C)進(jìn)一步分為(C1)AGW向MME發(fā)送“切換請求響應(yīng)”，在該消息將“承載建立響應(yīng)”消息中的無線信道配置信息發(fā)送給MME；(C2)MME向SGSN發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)重定位請求響應(yīng)”。該消息表明目的網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)準(zhǔn)備好了UE的接入，該消息中帶有所述無線信道配置信息；(C3)SGSN向PRE-LTE發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)重定位命令”，該消息中帶有UE的所述無線信道配置信息；(C4)收到“轉(zhuǎn)發(fā)重定位命令”消息后，PRE-LTE將無線信道配置信息發(fā)送給UE，然后停止和UE之間的數(shù)據(jù)傳輸。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述步驟(D)進(jìn)一步分為(D1)PRE-LTE向SGSN發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)SRNS上下文”消息，該消息中帶有每個(gè)承載的切換斷點(diǎn)信息，即下一應(yīng)接收的上行PDCP消息的序列號(hào)和下一應(yīng)發(fā)送的GTP-U的序列號(hào)；(D2)SGSN向MME發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)SRNS上下文消息”，轉(zhuǎn)發(fā)911消息中的SRNS上下文；(D3)MME向AGW發(fā)送SRNS上下文；(D4)AGW向MME發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)SRNS上下文響應(yīng)”消息。(D5)MME向SGSN發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)SRNS上下文響應(yīng)”消息。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述步驟(E)進(jìn)一步分為(E1)PRE-LTE向UE發(fā)送RRC消息，通知UE進(jìn)行無線信道重配置，該消息中帶有LTE為其分配的信道信息；(E2)UE與LTE間建立RB；(E3)UE向LTE發(fā)送RRC消息，通知它無線信道配置完畢；(E4)LTE向AGW發(fā)送“路徑更新”消息，將SGSN與AGW間的數(shù)據(jù)通路切換到LTE與AGW間；(E5)AGW向LTE發(fā)送“路徑更新響應(yīng)”消息，停止向SGSN轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)流。
14.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述步驟(F)進(jìn)一步分為(F1)LTE發(fā)送“切換完成”給MME，MME給SGSN發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)重定位完成”消息；(F2)SGSN發(fā)送“Iu釋放”給PRE-LTE；(F3)PRE-LTE釋放Iu接口資源，并發(fā)送“Iu釋放響應(yīng)”給SGSN；(F4)SGSN發(fā)送“轉(zhuǎn)發(fā)重定位完成響應(yīng)”給MME，MME發(fā)送“切換完成響應(yīng)給LTE，切換完成。
全文摘要
一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中的LTE與Pre－LTE間的切換方法，在LTE與Pre－LTE切換時(shí)，是將LTE系統(tǒng)裝成一個(gè)Pre－LTE系統(tǒng)，在切換的過程中使得SGSN以為正在進(jìn)行的切換是一個(gè)SRNS重定位過程。當(dāng)從LTE切換到Pre－LTE時(shí)，SGSN在切換中的作用類似SGSN在SRNS重定位流程中的new－SGSN的功能，MME則充當(dāng)了old－SGSN的功能；當(dāng)從Pre－LTE切換到LTE時(shí)，SGSN在切換中類似于SRNS重定位流程中的old－SGSN，MME則充當(dāng)了new－SGSN的功能。MME進(jìn)行新舊系統(tǒng)信令和上下文信息的轉(zhuǎn)換，具有類似信令網(wǎng)關(guān)的功能。本發(fā)明LTE與Pre－LTE間的切換方法無需升級(jí)現(xiàn)有系統(tǒng)，切換時(shí)延小，數(shù)據(jù)丟失可降到最小。
文檔編號(hào)H04W36/14GK101087475SQ200610108900
公開日2007年12月12日 申請日期2006年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月21日
發(fā)明者宗在峰, 朱進(jìn)國, 吳瑟 申請人:中興通訊股份有限公司