使得在第二代和第三代分组数据网之间能够进行通信的方法、设备和系统

摘要

使得在第一网络与第二网络之间能够进行通信,其中在第一网络中控制功能和用户功能被组合在第一节点中,在第二网络中用户功能和控制功能分别在第二节点和第三节点上被分开地实施。进行关于所接收的数据是否包含控制数据的判决。如果是的话,则从接收数据中提取控制数据,并把控制数据转发到用于处理控制功能的第三节点。控制数据被使用于资源管理。提取和转发可以在第一、第二、或第三节点或这些节点之间的任何地方来执行。如果接收的数据不包含控制数据,则把控制数据加到第三节点,并且转发到第二节点。第一网络可以是第二代数据分组网络,例如全球分组无线业务(GPRS)网络,以及第二网络可以是第三代分组数据网络,例如通用移动电信系统(UMTS)网络。

说明书

                        背景

本发明总的涉及一种使得在网络之间能够进行通信的方法、设备和系统。更具体地，本发明涉及使得在第二代与第三代网络之间能够进行通信的方法、设备和系统。

有许多类型的公共地面移动网(PLMN)，例如全球移动通信系统(GSM)、用于移动通信的数字蜂窝系统(DCS 1800)、和个人通信系统(PCS)。这些网络将各种各样的业务和设施提供给正在移动无线通信网的各个小区之间漫游的移动用户。这些网络支持电路交换通信。

全球分组无线业务(GPRS)已被开发来支持分组交换通信。GPRS是在第二代系统(例如，第二代GSM系统)中得到支持的。

通用移动电信系统(UMTS)当前正在第三代合作者计划(3GPP)内被标准化，这是开发第三代标准的跨地区的合作计划，这个第三代标准是可以在尽可能多的地区中被接受的。UMTS是建立在GSM系统的成就的基础上的。

UMTS支持电路交换数据通信和分组交换数据通信。因此，UMTS对于快速和有效地交换话音和非话音数据是很有用的。

图1显示支持电路交换和分组交换通信的示例性网络。在图1上，移动台(MS)与一个或多个公共地面移动网(PLMN)通信。第一网络(PLMN1)被看作为原籍PLMN(HPLMN)，它包括原籍位置寄存器(HLR)，在其中包含用户对网络的用户数据。HPLMN也包括网关GPRS支持节点(GGSN)，使得能够进行分组交换通信。PLMN2和PLMN3被看作为访问的PLMN。与HPLMN不同，每个PLMN包括一个或多个用于为移动台执行电路交换的移动交换中心(MSC)，以及一个或多个用于存储有关正在网络中漫游的用户对其它网络的数据的访问者位置寄存器(VLR)。PLMN也包括服务的GPRS支持节点(SGSN)，用于支持分组交换通信。

PLMN1的HLR与VLR1、VLR2和VLR3进行通信，用于当用户漫游到由这些VLR中的一个VLR提供服务的区域时更新用户信息。

SGSN在网络中是与MSC/VLR处在同一个分级结构水平的，它以类似于VLR的方式工作，但是它是用于分组交换通信的。SGSN跟踪GPRS用户的位置，执行保密功能，以及处理接入控制。SGSN与HLR进行通信，以便得到用户概况资料。在SGSN之间也互相通信，以及PLMN3的SGSN与基站子系统(BSS)进行通信，BSS又与被连接到VLR2的MSC通信和与MS通信。

GGSN是用于在GPRS网络和公共数据网之间的分组数据的互联节点。GGSN通过互联网协议(IP)基干设施而连接到SGSN。从GPRS到互联网的用户数据通过IP基干设施被打包发送出去。

为了完成在GPRS与UMTS分组数据网之间的漫游，需要在网络之间传送信令以及转发用户数据。然而，对于GPRS和UMTS网络的网络结构是不同的，因此使得很难进行网络之间的交互工作。

在第二代GPRS网络中，进行的是节点到节点的通信，如图2所示。第二代GPRS支持节点(2G-GSN)(例如GGSN和SGSN)通过使用GPRS隧道(tunnel)协议(GTP)互相通信，例如在“GPRS TunnellingProtocol(GTP)across the Gn and Gp Interface(在Gn和Gp接口上的GPRS隧道协议)”，GSM 09.60 ver.6.7.O release 1997，DraftETSI EN 301 347 v6.7.0(2000年7月)中描述的那样。

在第三代UMTS网络中，通信是在两个不同的层面进行的，如图3所示。在图3上，第三代GSN(3G-GSN)服务器使用GPRS隧道控制协议(GTP-C)互相通信，以及3G-GSN网关也使用GPRS隧道用户协议(GTP-U)互相通信。3G-GSN网关也使用网关控制协议(GCP)与3G-GSN通信。3G-GSN网关和服务器可以是GGSN和/或SGSN。

当第二代GPRS节点(2G-GSN)试图与第三代UMTS节点(3G-GSN)交互工作时会出现问题，因为2G-GSN节点和3G-GSN节点支持不同类型的协议。如图4所示，用于2G-GSN节点之间通信的GTP为传送用户和控制数据提供隧道，而用于3G-GSN服务器之间通信的GTP-C只为传送控制数据提供隧道，以及用于3G-GSN网关之间通信的GTP-U只可为传送用户数据提供隧道。但是没有可以用来使得2G-GSN与3G-GSN服务器或3G-GSN网关进行通信的协议。另外，GTP只能对一个节点寻址，而3G-GSN服务器和3G-GSN网关被放置在两个不同的节点。

当前，没有提供许可2G-GSN节点与3G-GSN服务器或3G-GSN网关进行交互的方法。

因此，需要这样一种技术，它许可2G-GSN节点与3G-GSN服务器或3G-GSN网关进行交互，以便许可在GPRS与UMTS网络之间进行漫游。

                     发明概要

所以，本发明的一个目的是许可不同的网络(诸如第二代GPRS和第三代UMTS网络)进行交互。本发明的另一个目的是许可用户在不同的网络之间漫游。

按照示例性实施例，这些和其它目的是通过一种用于在第一网络与第二网络之间进行通信的方法、设备和系统而达到的，其中在第一网络中控制功能和用户功能被组合在第一节点，而在第二网络中用户功能在第二节点上被实施，以及控制功能在第二节点上被实施。作出关于所接收的数据是否包括控制数据的判决。如果是的话，从该数据中提取控制数据，并把它转发到第三节点。控制数据被使用于资源管理。提取和转发可以在第一、第二、或第三节点或这些节点之间的任何地方来执行。如果接收的数据不包含控制数据，则把控制数据附加到第三节点并且转发到第二节点。第一网络可以是第二代数据分组网络，例如全球分组无线业务(GPRS)网络，以及第二网络可以是第三代分组数据网络，例如通用移动电信系统(UMTS)网络。

                      附图简述

通过结合附图阅读本说明，可以明白本发明的特征、目的、和优点，其中相同的参考数字是指相同的元件，其中：

图1显示支持电路交换通信和分组交换通信的示例性网络；

图2显示示例性第二代GPRS通信结构；

图3显示示例性第三代UMTS通信结构；

图4显示当试图在UMTS与GPRS网络之间进行交互时遇到的问题；

图5A和5B显示用于在第二代GPRS网络与第三代UMTS网络之间进行通信的示例性系统；

图6显示GTP标题；以及

图7显示一种用于在第二代GPRS网络与第三代UMTS网络之间进行通信的方法。

                     详细说明

下面描述使不同的网络能够互相通信的方法和设备的示例性实施例。通过使用协议分离器把用户数据与控制数据分开，有可能进行通信。

图5A和5B显示能够在第二代GPRS网络与第三代UMTS网络之间进行通信的示例性系统。

在图5A上，显示从2G-GSN节点到3G-GSN网关的方向上的通信，而在图5B上，显示从3G-GSN网关到2G-GSN节点的方向上的通信。

参照图5A，当控制数据从2G-GSN节点传送到3G-GSN网关时，GTP协议分离器从GTP隧道提取控制数据，并把它发送到3G-GSN网关。在图5A上，GTP协议分离器被包括在3G-GSN网关中。3G-GSN网关处理来自2G-GSN节点的用户数据，就好像它是2G-GGSN那样。3G-GSN服务器处理控制数据，以及在服务器-网关控制环路上，通过使用控制协议(例如网关控制协议(GCP))执行资源管理。资源管理是在3G-SGSN服务器中执行的功能，该功能在允许用户连接到服务器之前检验在硬盘和CPU存储器空间方面是否有足够的资源。如果没有留下资源，则将拒绝用户接入到服务器。将会看到，可以使用许多形式的GCP，例如，H.248，XCP，或互联网工程特别任务组(IETF)MEGACO。

为了在3G-GSN网关中利用协议分离器功能接收的数据中区分控制数据和用户数据，在每个分组的GTP标题中提供两个域：版本号码域和消息类型域。版本号码域可以是GTP标题的第1个八位位组中的比特6-8，正如在GSM09.60，ver.6.7.0(它在上面已经被引用，现在把它直接在此引用，以供参考)中描述的那样。在版本号码域中的数值0有利地对应于GTP，以及其它的数值可被使用来表示其它的GTP版本，例如，一个用以综合控制数据和用户数据的协议。在GTP标题中的消息类型域可以是GTP标题的第2个八位位组，它优选地具有预定的数值，例如255(十进制)，其它数值表示控制数据包。

图6是GTP标题的概貌，它包括二十个八位位组，即，包括上述的版本号码域和消息类型域，以及几个其它的域，包括多个空闲1比特，一个标志SNN，一个长度，它表示GTP消息的八位位组的长度，顺序号，它是用于信令消息的事务处理识别号，和用于在隧道中传送的原先的分组(即，在GTP隧道中传送的有用负载)的增加的顺序号，数据流标签(它用于清晰地识别GTP流)，隧道识别号(TID)。将会看到，图6只显示可以使用的GTP标题的许多配置中的一个配置。

GTP协议分离器功能连同服务器-网关控制环路一起，使得能够在GPRS传统的网络结构与UMTS服务器-网关网络结构之间进行通信。有利地，所有的接口遵从可应用的标准。

在相反方向(即，从3G-GSN网络到2G-GSN网络的方向)上的控制信令是更简单的，如图5B所示。3G-GSN服务器发送GTP-C消息到3G-GSN网关，后者把这个消息变换成GTP，并将它们转发到2G-GSN节点。在从3G-GSN网关的GTP分离器到3G-GSN服务器的GTP-C链路上的命令导致产生在返回到到3G-GSN网关的GCP链路上的新的命令。

由输入的GTP分组触发的3G-GSN网关中的事件(如图5B所示)触发一个GCP通知，这个GCP通知被发送到3G-GSN服务器。3G-GSN服务器然后把GTP-C分组发送到3G-GSN网关，3G-GSN网关把这些分组变换成GTP分组，并把它转发到2G-GSN节点。

通过在3G-GSN网关中实施GTP协议分离器和服务器-网关控制环路，有可能与第二代GPRS网络完全集成在一起。用户业务是在3G-GSN网关中处理的，以及控制业务在相应的3G-GSN服务器之间被转发。所以，对于服务器不需要任何附加的协议。另外，网络操作者不需要附加的设备，就可以使得UMTS网络与GPRS进行交互。变换器使得操作者能够把UMTS引入到有限的区域，而不影响2G-GSN节点。这样，在传统的网络结构与服务器-网关网络结构之间能够进行通信，当这些结构进行通信时，IP地址问题得以解决。传统的组合的节点(2G-GSN)不需要被升级以便与服务器-网关节点(3G-GSN)通信。

3G-GSN网关起到2G-SGSN节点的作用，用于上行链路通信，即，用于从3G-GSN网关到2G-SGSN节点的业务。然而，当2G-GSN节点是一个GPRS GGSN时，也有可能用于下行链路业务。在这样的情形下，对于下行链路业务，GTP仍旧到达3G-GSN网关，但3G-GSN网关起到2G-SGSN的作用。

虽然以上是对于GTP协议分离器位于3G-GSN网关中的情形描述的，但GTP协议分离器可以实际上位于分开的方块或节点。在硬件方面，GTP分离器可以用被安装在印刷电路板上(优选地，是在节点中现有的接口板上)的集成电路的形式来实施，诸如现场可编程门阵列(FPGA)或其它专用集成电路(ASIC)。

图7显示用于在不同的网络之间进行通信的示例性方法。方法从步骤700开始，在步骤700，通过检测GTP标题确定在协议分离器处接收的数据是否包含控制数据。如果接收的数据包含控制数据，则在步骤710，从接收的数据中分离出控制数据，并在步骤720传送到3G-GSN服务器。然后在步骤730-760，3G-GSN服务器通过GCP把用于资源管理的命令发送到3G-GSN网关。如果在步骤700确定接收的数据没有包含控制数据，则3G-GSN网关只处理分组，以及在步骤770，把它转发到2G-GSN。

本领域技术人员将会看到，本发明可以以其它特定的形式来实施，而不背离它的基本特性。所以，上述的实施例应当在所有方面都被看作为是说明的而不是限制的。