3G LTE中用于RAT间切换的方法、用户设备和通信系统

摘要

本发明提供了一种在通信系统中实现RAT间切换的方法，所述通信系统包括使用第一无线接入技术的第一网络和使用第二无线接入技术的第二网络。当用户设备从所述第一网络移动到所述第二网络并且要进行切换时，响应于由所述第二网络发送的切换确认(HOcfm)，将采用非IP包格式并且在所述第一网络或者在所述用户设备中缓冲的协议数据单元(PDU)处理成IP包；如果所述PDU在所述第一网络中缓冲，将处理的IP包从所述第一网络转发到所述第二网络；以及在所述用户设备转换到所述第二网络之后，重新发送处理的IP包。本发明还提供了一种对应本发明的所述方法的用户设备和通信系统。

说明书

技术领域

本发明涉及电信领域，并且更特别地，涉及3G LTE中基于IP包转发的无线接入技术间(RAT间)切换。

背景技术

在全球范围内，第三代(3G)移动服务已推出多年。为了3G技术在未来10年甚至更长时间里保持竞争力，第三代合作伙伴项目(3GPP)已经启动了项目LTE(长期演进)/SAE(系统架构演进)。该演进关注的主要目标是增加数据速率、提高频谱效率、提高覆盖范围，以对运营商和用户越来越多的需求提供更好的支持。特别是，SAE关注整个系统架构的演进，以简化网络并提供集成，而LTE一般涉及无线接入技术和接入网络架构。

LTE/SAE使用演进的节点B(以下简称e节点B)和接入网关(aGW)。该配置从等同的3G网络架构中去除UMTS陆地无线接入网络(UTRAN)的无线网络控制器(RNC)以及核心网络的服务通用包无线服务支持节点(SGSN)，以构造更简单的移动网络。LTE/SAE还包括允许与诸如WCDMA和WiMAX的其他相关无线技术充分交互的实体。

例如，传统3G网络被认为使用基于通用移动电信系统(UMTS)的技术、标准和系统。图1和图2分别示出UMTS和演进的UMTS(e-UMTS)的架构。如图1所示，传统UMTS网络100通常由三个域组成：核心网络(CN)、UTRAN和用户设备(UE)。核心网络包括SGSN，SGSN是该网络的控制中心。UTRAN一方面经由被称为“Uu”接口(或无线接口)的接口与移动终端UE通信，另一方面经由被称为“Iu”接口的接口与CN通信。在UTRAN中，节点B经由被称为“Iub”接口的接口与基站控制器RNC通信。

如图2所示，RNC出于简化网络和减小延迟的目的被取消了。e-UTRAN主要包括演进的节点B，并且RAC的功能被分布到e节点B和接入网关(aGW)。传统网络中SGSN的功能包括在aGW中，aGW是MME/SAE(移动性管理实体/系统架构演进)网关。每一个e节点B借助特定格式的网状连接或部分网状连接被连接到接入网关。e节点B可以连接到多个aGW，反之亦然。e节点B之间的接口被称为X2(未示出)，e节点B和CN(或接入网关)之间的接口被称为S1。为了简明扼要，仅示出一个aGW和一个e节点B。

e-UTRAN和UTRAN的架构差异很大，如何处理LTE与传统3G之间的RAT间切换已经成为一个难题。在当前阶段，一些公司讨论了用于RAT间切换的基于协议数据单元(PDU)的转发策略。所谓的优势之一是对传统系统不会有任何影响。在传统3G系统中，下行链路用户面数据被缓冲为RLC PDU(无线链路控制-协议数据单元)格式。而对于上行链路用户面数据，RLC PDU在RLC层中被缓冲。RLC PDU可以包含序列号、可能的填充、加密信息和3G包数据汇聚协议(PDCP)处理信息。而在LTE系统中，用户面数据可被缓冲为IP包、PDCP PDU、RLC PDU等格式。另一点是，传统系统和LTE系统可以具有不同的用户面处理过程。例如，3G系统中的健壮性报头压缩(ROHC)可以不同于LTE系统。LTE中的加密可以不同于传统3G系统的加密。

根据PDU层转发，RLC PDU在3G到LTE切换场景中被转发到LTE系统，并且由于以上提到的不同系统中的不同过程，这些转发的RLC PDU不能在LTE系统中被处理，反之亦然。因此，需要提出一种用于传统3G系统和LTE系统之间的RAT间切换的切换策略。

发明内容

本发明规定将缓冲的数据有效载荷改变成IP包格式并且转发到目标网络。所述目标网络优选地在用户设备转换到所述目标网络后重新发送所述IP包。

用于RAT间切换的该IP包转发策略的目的如下：

-不需要上下文传送。举例来说，这些IP包是在ROHC过程之前，因而不需要传送ROHC上下文。

-避免包丢失。在源系统中失败的那些包有机会在所述目标系统中被重新发送。

-最小化Uu接口中的重复传输。只有所述源系统中失败的那些包将被转发和重新发送。

根据本发明的一个方面，提供了一种当用户设备从使用第一无线接入技术的第一网络移动到使用第二无线接入技术的第二网络并且要进行切换时，在通信系统中实现无线接入技术间切换的方法，所述通信系统包括所述第一网络和所述第二网络。所述方法包括以下步骤：响应于由所述第二网络发送的切换确认(HOcfm)，将非IP包格式并且在所述第一网络或者在所述用户设备中缓冲的协议数据单元(PDU)处理成IP包；如果所述PDU在所述第一网络中缓冲，从所述第一网络向所述第二网络转发所述处理的IP包；以及在所述用户设备转换到所述第二网络后重新发送所述处理的IP包。

根据本发明的另一方面，提供了一种用户设备。所述用户设备适于与使用第一无线接入技术的第一网络通信或者与使用第二无线接入技术的第二网络通信。当所述用户设备从所述第一网络移动到所述第二网络并且要进行切换时，所述用户设备包括：处理装置，用于响应于由所述第二网络发送的切换确认，将采用非IP包格式并且在所述用户设备中缓冲的协议数据单元(PDU)处理成IP包；以及重发装置，用于在所述用户设备转换到所述第二网络后重新发送所述处理的IP包。

另外，提供了一种根据本发明的通信系统。所述通信系统包括使用第一无线接入技术的第一网络和使用第二无线接入技术的第二网络。当用户设备从所述第一网络移动到所述第二网络并且要进行切换时，所述第一网络包括：处理装置，用于响应于由所述第二网络发送的切换确认，将采用非IP包格式并且在所述第一网络中缓冲的PDU处理成IP包；以及转发装置，用于从所述第一网络向所述第二网络转发所述处理的IP包。所述第二网络包括重发装置，所述重发装置用于在所述用户设备转换到所述第二网络后重新发送所述处理的IP包。

附图说明

从以下结合附图读取的对本发明的详细实现的说明书中，将更好地理解本发明的特征、优势和目的，在所述附图中：

图1示出代表传统3G系统的UMTS的架构。

图2示出代表LTE/SAE系统的演进的UMTS(e-UMTS)的架构。

图3示出执行根据本发明实施例的用于基于IP转发的RAT间切换的方法的通信系统的示意图。

图4示出根据本发明实施例的用于基于IP转发的RAT间切换的方法的流程图。

图5示出执行根据本发明实施例的用于基于IP转发的RAT间切换的方法的通信系统的示意图。

图6示出根据本发明另一实施例的用于基于IP转发的RAT间切换的方法的流程图。

图7示出在根据本发明的通信系统中使用的处理装置的实施例。

图8示出用户设备的实施例。

具体实施方式

接下来，将结合附图详细描述本发明的各种实施例。

如上所述，图1和图2是UMTS和演进的UMTS(e-UMTS)的示意性框图。

接下来，将参考图3和图4描述本发明的实施例。图3示出执行本发明的用于基于IP转发的RAT间切换的方法的架构的示意图。在图3中，带箭头的虚线是控制信息的路由，所述控制信息即该情况中的切换确认，带箭头的实线是用户面数据的路由，所述用户面数据即处理的IP包。

图4示出本发明的用于基于IP转发的RAT间切换的方法的流程图。对本领域技术人员应当显而易见的是，UMTS和演进的UMTS均具有实施各种功能的各种网络单元，图中仅示出与本发明相关的那些。

在该实施例中，RAT间切换发生在从传统3G系统到LTE系统。在图3的传统系统中，RNC 301配备有处理装置311，SGSN 302配备有转发装置312。重发装置313例如位于e节点B中。应当注意，该图中的功能框的相对位置仅是代表性的，本发明不受此结构的限制。例如，处理装置311和转发装置312可被结合到一个功能框中。UE 305与使用UMTS陆地无线接入技术(UTRA)的UTRAN通信。应当注意，UE 305配备有多RAT能力，诸如UTRAN、e-UTRAN、如有必要的话GSM等。S1是e节点B和MME/SAE网关(GW 303)之间的接口：S1-C是控制面上的S1接口，S1-U是用户面上的S1接口。当UE 305移动到使用eUTRA的eUTRAN中时，要进行RAT间切换。这对本领域技术人员是已知的，所以没有必要进行更详细的描述。图4示出关于下行链路数据处理从UTRAN到eUTRAN的切换的流程图。

对于下行链路(节点B向UE传输数据)数据处理，如图3和图4中所示：

未被UE确认的AM RLC PDU和之前未向UE发送的AM/UM/TMRLC PDU在3G传统系统的RNC 301中缓冲。众所周知，无线链路控制(RLC)层中的PDU被称为RLC PDU。AM、UM、TM是三种RLC模式，其中，AM是确认模式，UM是未确认模式，TM是透明模式。RLC PDU可以包含序列号、可能的填充、加密信息和3G包数据汇聚协议(PDCP)处理信息，其中，PDCP在UMTS 3G网络中被用来将高层协议特征映射到底层无线接口协议的特征，提供对高层协议的协议透明性。PDCP还提供协议控制信息压缩。

E-节点B 304通过接口S1-C(S1-控制面)向MME/SAE GW 303发送切换确认(HOcfm)消息，MME/SAE GW 303然后通过接口S3向SGSN302转发HOcfm，SGSN 302通过Iu-C(Iu-控制面)向3G RNC 301转发HOcfm，该切换确认的路由借助图3中的带箭头的虚线示出，该过程在图4的步骤401中示出。响应于该切换确认，RNC 301中的处理装置311在步骤402处理缓冲的RLC PDU。举例来说，装置311提取PDU的序列号，如果PDU有填充则取消所述填充，如果PDU被加密则解密PDU，以及如果PDU被压缩则解压缩PDU，以便这些RLC PDU能够基于状态报告和其他信息被改变回IP包。在此之后，RNC 301通过接口Iu-U向SGSN 302转发那些IP包，并且指示这些是转发IP包，SGSN 302在步骤403通过S4接口向LTE系统的MME/SAE GW 303转发这些IP包，该IP包转发的路由借助图3中的带箭头的实线示出。然后，在步骤404，LTE系统中的重发装置313，即e-UMTS，重新发送从UMTS系统，即传统3G接收的所有IP包以避免数据丢失。在UE侧，UE向高层递送接收的RLC服务数据单元(RLC SDU)以避免数据丢失。

对于上行链路(UE向节点B传输数据)数据处理：

RNC 301向高层递送接收的RLC SDU以避免数据丢失。在UE侧，UE应当处理没有被源3G RNC确认的所有缓冲的AM RLC PDU，将它们转变成IP包。另外，UE应当处理之前未被传输的所有缓冲的AM/UM/TMRLC PDU，将它们转变成IP包。在转换到UMTS系统即LTE系统后，UE在LTE系统中重新发送所有缓冲的IP包以避免数据丢失。

根据以上描述，可以看出，对于下行链路数据处理，处理和转发步骤在传统3G(UMTS)系统中发生，而重新发送步骤是由目标系统即e-UMTS系统实现的，因为PDU在UMTS系统中缓冲。对于上行链路数据处理，PDU在用户设备中缓冲，转发步骤不是必要的。UE响应于HOcfm将缓冲的PDU处理成IP包，并且在转换到e-UMTS系统后自己重新发送处理的IP包。

接下来，将参考图5和图6描述本发明的另一实施例。

图5和图6分别示出在从LTE系统到传统3G系统的RAT间切换的情况中，架构的示意图，以及本发明的基于IP转发的RAT间切换的方法的流程图。图5中，带箭头的虚线是控制信息的路由，所述控制信息即该情况中的切换确认，带箭头的实线是用户面数据即处理的IP包的路由。

在该情况中，由RNC 301发送的HOcfm消息通过SGSN 302和MME/SAE GW 303，到达e节点B。HOcfm通过Iu-C、S3和S1-C接口，这从图5中可以清楚看到。

对于下行链路数据处理，主要步骤如图6中所示：

到目前为止，数据有效载荷将如何在LTE系统中缓冲仍是开放的。缓冲的数据可以是IP包或非IP包。因此，处理过程对于IP包和非IP包是不同的。如果缓冲的数据有效载荷在LTE(e-UMTS)系统中是IP包格式，则不需要将缓冲的数据转变成IP包的过程。这些IP包包括基于当前状态报告、HARQ反馈和其他信息未被UE确认的IP包以及之前未向UE发送的IP包。如步骤603中所示，e-NodeB经由S1-U通过MME/SAE GW 303向目标系统转发这些IP包。如果数据有效载荷在LTE系统中以非IP包格式缓冲，所述非IP包格式诸如基于当前状态报告、HARQ反馈和其他信息未被UE确认的数据有效载荷和/或之前未向UE发送的数据有效载荷，e-NodeB 304首先将缓冲的数据有效载荷转变成IP包格式，如图6中的步骤602所示。举例来说，e-节点B 304中的装置311提取PDU的序列号，如果PDU有填充则取消所述填充，如果PDU被加密则对PDU解密，以及如果PDU被压缩则解压缩PDU，以便这些非IP包可以被改变回IP包。在此之后，e-节点B 304然后通过MME/SAE GW 303向目标系统转发那些IP包，如步骤603所示。目标系统，即UMTS系统，在步骤604重新发送从e-UMTS系统接收的所有IP包以避免数据丢失，这可以通过位于RNC 301中的重发装置313来实现。UE向高层递送接收的RLC SDU，并且丢弃不能被重装到RLC SDU中的所有接收的RLC PDU。

对于上行链路数据处理：

e节点B 304向LTE用户面实体递送所有接收的IP包，同时不能被重装到RLC SDU中的RLC PDU被丢弃。

在UE侧：

如果数据有效载荷是采用IP包格式缓冲的，则不需要将缓冲的数据转变成IP包的过程。UE直接向目标系统转发IP包。转换后，UE应当重新发送它们。否则，如果数据有效载荷是采用其他格式缓冲的，UE应当将仍旧缓冲的数据有效载荷转变成IP包格式，如以上描述的步骤那样，然后在转换后在目标系统(UMTS系统)中自己重新发送处理的IP包。

已参考两种场景描述了传统3G系统和LTE系统之间基于IP包转发的RAT间切换机制。在该基于IP转发的RAT间切换机制中，源系统中失败的包可以在目标系统中被重新发送，这使数据丢失最小化并且有助于改善UE的体验。只有源系统中未被确认的那些包在目标系统中被重新发送，所以Uu接口中的重复传输被最小化，这有助于避免目标系统中的无线资源浪费。此外，该转发是基于IP包的，IP包是在ROHC过程前缓冲的。则不需要向目标系统传送ROHC上下文，因此不需要状态传送。

图7示出在根据本发明的通信系统中使用的处理装置的实施例。可以看出，处理装置311包括输入模块、处理模块和输出模块。输入模块的作用是接收源网络中缓冲的PDU和由目标网络发送的HOcfm。响应于接收HOcfm，处理模块将缓冲的PDU转变成IP包。如上所述，该过程包括提取PDU的序列号，如果PDU有填充则取消所述填充，如果PDU被加密则对PDU解密，以及如果PDU被压缩则解压缩PDU，这取决于PDU的具体结构。输出模块向转发装置递送处理的IP包。对于本领域技术人员显而易见的是，输出模块可与转发装置相结合。

图8示出用户设备305的实施例。UE 305配备了多RAT能力，诸如传统3G系统中的UTRA、LTE系统中的e-UTRA以及需要的话其他无线接入技术。进一步地，UE 305包括用于将缓冲的PDU处理成IP包的装置311。处理装置311进一步包括：输入模块，用于接收切换确认消息(HOcfm)和缓冲的PDU；处理模块，用于将缓冲的PDU转变为IP包；以及输出模块，用于向重发装置313输出处理的IP包。装置313的主要功能是当它从源网络转换到目标网络时在目标系统中重新发送处理的IP包。

虽然以上详细描述了实现基于IP转发的RAT间切换的方法、用户设备和通信系统，但上述实施例不是穷举性的，在本发明的精神和范围内，本领域技术人员可以做出众多变化和修改。因此，本发明不限于那些实施例，本发明的范围仅由所附权利要求书定义。