用于在基于IP的通信系统（LTE/SAE）和基于PDP上下文的通信系统（UMTS/GPRS）之间准备连接转移的方法和装置

摘要

在用于在无线通信中提供系统互操作的方法和装置中，在经由诸如LTE/SAE的基于IP的系统连接移动台时，基于IP的客户端-服务器应用维护一组适当的PDP上下文。应用客户端位于移动台中，服务器位于网络内在基于IP的系统(103)和基于PDP上下文的系统(111)之间的公共锚点(115)处。将PDP上下文更新为最新的，但保持PDP上下文直到发生移动台从基于IP的系统(111)进行切换。

说明书

本申请是申请日为2007年10月1日、申请号为200780035731.8的发 明专利申请“用于在基于IP的通信系统(LTE/SAE)和基于PDP上下文的 通信系统(UMTS/GPRS)之间准备连接转移的方法和装置”的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2006年9月29日递交的名称为“METHODAND APPARATUSFORSYSTEMINTEROPERABILITYINWIRELESS COMMUNICATIONS”的美国临时申请No.60/848,216的优先权。将该申请 的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明一般涉及无线通信领域，更具体地涉及无线通信中的系统互操 作。

背景技术

无线通信系统广泛地用以提供各种类型的通信内容，比如语音、数据 等。这些系统可以是能够通过共享可用系统资源(例如，带宽和发射功率) 来支持与多个用户进行通信的多址系统。这种多址系统的例子包括码分多 址(CDMA)系统、时分多址(TDMA)系统、频分多址(FDMA)系统、 3GPP长期演进(3GPPLTE)系统以及正交频分多址(OFDMA)系统。

通常，无线多址通信系统能够同时支持多个无线终端的通信。每个终 端经由前向链路和反向链路上的传输与一个或多个基站进行通信。前向链 路(或者下行链路)是指从基站到终端的通信链路，并且反向链路(或者 上行链路)是指从终端到基站的通信链路。该通信链路可以经由单输入单 输出、多输入单输出或者多输入多输出(MIMO)系统来建立。

为了实现新的、更先进的技术需要升级通信网络，这通常是一种压力。 然而，这经常涉及大量的投资以及设备和所涉及不同实体之间使用的协议 之间的兼容问题。因此，总是存在一种对于有助于在这些实体之间进行通 信的方法和装置的需求。

发明内容

下面给出了一个或多个方面的简要概述以便提供对这些方面的基本理 解。该概述不是对所有预期方面的广泛概括，而是旨在既不指出所有方面 的关键或重要元素，也不限定任意或所有方面的范围。其目的仅是以简化 形式给出一个或多个方面的一些概念，来作为后面给出的更具体描述的前 序。

根据一方面，一种用于通信网络中的系统互操作的方法，包括：建立 与第一通信系统内的移动站的活动相关的上下文信息，其中所述第一通信 系统不是基于上下文的系统；使所述上下文信息更新为最新的；在该移动 站连接到第一通信系统时保持所述上下文信息；以及当该移动站切换到第 二通信系统时将所述上下文信息投入使用，其中所述第二通信系统是基于 上下文的通信系统。

在另一方面，一种用于通信网络中的系统互操作的装置，包括：用于 建立与第一通信系统内的移动站的活动相关的上下文信息的模块，其中所 述第一通信系统不是基于上下文的系统；用于使所述上下文信息更新为最 新的模块；用于在该移动站连接到第一通信系统时保持所述上下文信息的 模块；以及用于当该移动站切换到第二通信系统时将所述上下文信息投入 使用的模块，其中所述第二通信系统是基于上下文的通信系统。

为了实现前述及相关目的，一个或多个方面包括此后全面描述并在权 利要求中特别指出的特征。以下描述和附图具体给出了一个或多个方面的 某些示例方面。但是，这些方面仅指出了可以运用各个方面的原理的各种 方式中的一小部分，并且所述方面旨在包括所有这些方面及其等价体。

附图说明

图1示出了根据本发明的网络和用户设备连接的示例性实施例；

图2示出了基于IP的SAE系统的非漫游结构的示例性实施例；以及

图3示出了基于IP的SAE系统的漫游结构的示例性实施例。

具体实施方式

现在参照附图描述各种实施例，其中使用相同的参考标号来全文指代 相同的元件。在以下描述中，为了说明的目的，给出了大量具体细节以便 提供对一个或多个实施例的全面理解。然而，显而易见，这些实施例可以 在没有这些具体细节的情况下实施。在其它实例中，以方框图形式示出了 公知结构和设备以便有助于描述这些实施例。

这里描述的技术可以用于各种无线通信网络，比如码分多址(CDMA) 网络、时分多址(TDMA)网络、频分多址(FDMA)网络、正交FDMA (OFDMA)网络、单载波FDMA(SC-FDMA)网络等。术语“网络”和 “系统”经常互换使用。CDMA网络可以实现诸如通用陆地无线接入 (UTRA)、cdma2000等的无线电技术。UTRA包括宽带-CDMA(W-CDMA) 和低码片率(LCR)。cdma2000涵盖IS-2000、IS-95和IS-856标准。TDMA 网络可以实现诸如全球移动通信系统(GSM)的无线电技术。通用分组无 线业务(GPRS)是设计用于GSM网络的技术。OFDMA网络可以实现诸 如演进UTRA(E-UTRA)、IEEE802.11、IEEE802.16、IEEE802.20、 等无线电技术。UTRA、E-UTRA和GSM是通用移动电信系 统(UMTS)的一部分。长期演进(LTE)是即将发布的使用E-UTRA的 UMTS版本。UTRA、E-UTRA、GSM、UMTS和LTE在来自名为“第3 代合作伙伴计划”(3GPP)的组织的文档中进行描述。cdma2000在来自名 为“第3代合作伙伴计划2”(3GPP2)的组织的文档中进行描述。这些各 种无线电技术和标准是本领域公知的。

在实施例中，这里描述的方法和装置的目的是在使用分组数据协议 (PDP)上下文的系统和不使用PDP上下文的基于因特网协议(IP)的系 统之间提供兼容。一种使用例子是在基于IP的系统和基于PDI上下文的系 统之间支持平滑切换或会话连续性。

上述基于IP的系统可以是3GPP系统结构演进(SAE)系统、演进的 3GPP2系统、Wimax系统、Flash-OFDM系统、Flarion系统、IEEE系统或 者任何其它不基于PDP上下文的系统。

上述基于PDP上下文的系统可以是GPRS系统、UMTS分组交换系统、 GERAN系统或者任何其它利用PDP上下文的系统。

为清楚起见，下面针对3GPPSAE系统和GPRS系统来描述技术的某 些方面，并且在大部分以下描述中使用了SAE和GPRS的术语。

使用术语PDP上下文作为系统中的具体承载的实例。除基于PDP上下 文的系统之外，本文的基本思想还可以用于基于其它承载的系统，比如基 于点到点协议(PPP)连接、承载、或者任何其它层2或层3承载的系统。

术语GPRS类型系统适用于通过接入接口基于承载进行传输的任何系 统。

术语用户设备(UE)、移动台、移动设备等指代用于接入至少一个上 述系统的终端用户设备。可以通过无线电、无线或有线接口进行接入。

在一个实施例中，要解决的问题是支持在基于PDP的系统和基于IP 的系统之间的快速系统间切换。在没有具体配置的情况下，在切换到基于 PDP的系统之后建立PDP上下文会占用太多时间以至于不能实现系统间的 平滑变化。其原因是，当移动台经由基于IP的系统进行连接时，PDP信息 或任何其它承载信息没有本地更新为最新的。下面描述这里提出的具体配 置。

以下描述使用基于IP的3GPPSAE作为基于IP的系统的实例，但是该 描述也适用于演进的3GPP2系统、Wimax、FlashOFDM、IEEE系统或任 何其它不具有PDP上下文的系统。用作基于PDP上下文的系统的实例的系 统是3GPPGPRS系统，但是该描述可适用于任何其它基于承载传输的系 统。

在一个实施例中，一方面是即使当经由基于IP的系统进行连接时也维 护PDP上下文。通过经过基于IP的系统的透明隧道来建立并管理PDP上 下文，使得PDP上下文信息在移动设备处和系统中的核心网节点处均可用， 以便提供到基于PDP上下文的系统(如GPRS)的平滑切换。

现在参照图1，在一方面，在经由通过基于IP的系统103的IP隧道 102连接用户设备(UE)101或移动台时，基于IP的客户端-服务器应用维 护一组适当的PDP上下文。应用客户端105位于移动台101处，应用服务 器107位于网络内在基于IP的系统和基于PDP上下文的系统111(例如， GPRS)之间的公共锚点109处。该应用监视移动台经由基于IP的系统使 用的一组服务，并且建立通过GPRS系统来承载该组相同的服务所需的PDP 上下文。这些PDP上下文在移动台和网络服务器处均被更新为最新的，但 是另一方面保持这些PDP上下文。当需要切换到GPRS时，将PDP上下文 移动到PDP上下文终端点：移动协议栈、在基于IP的系统处的“备用SGSN (standbySGSN)”功能113、以及在基于IP的系统处的GGSN(网关GPRS 支持节点)终端(GGSNTermination)115。对于GPRS系统，“备用SGSN” 功能模拟传统SGSN(服务GPRS支持节点)，以用于根据3GPP规范文件 TS23.060的SGSN间过程，并且GGSN终端模拟传统GGSN。

基于PDP的网络中的SGSN使用GPRS隧道协议(GTP)通过标准 Gn接口(在图1中描绘为GTP/Gn)来与基于IP的系统处的“GGSN终端” 通信。

基于PDP的网络中的SGSN使用GTP通过标准Gp接口(在图1中描 绘为GTP/Gp)来与基于IP的系统处的“备用SGSN”通信。

移动设备通过基于IP的系统无论使用了什么服务，都在UE处和在网 络侧管理PDP上下文的节点处维护能够支持同样一组服务的(保持的)PDP 上下文。当通过基于IP的系统的该组服务变化时，则对(保持的)PDP上 下文执行必要的修改(如果有修改)。基于IP的系统本身不知道在移动台 处以及在网络中的隧道端点处所维护的保持的PDP上下文。

下面更具体地描述图1中所示的每个元件。

GGSN终端：这是基于IP的系统内的功能，在这里终止经由GPRS系 统的连接。对于GPRS而言，“GGSN终端”作用是GPRS系统的常规GGSN。

备用SGSN：这是基于IP的系统内的功能，其模拟基于IP的系统的 SGSN功能。对于GPRS而言，“备用SGSN”作用是GPRS系统的常规SGSN。

PDP兼容应用：这是基于IP的应用，其用于当经由基于IP的系统连 接移动台时对PDP上下文进行管理。该应用包括在UE处的“PDP兼容应 用客户端”(PCAC)和在基于IP的系统处的“PDP兼容应用服务器”(PCAS) 之间的信令，以便透明地维护在UE和系统之间的一组适当的PDP上下文， 以帮助可能发生的系统间切换。

当UE保持通过基于IP的系统进行连接时，只是使PDP上下文信息更 新为最新的，并且保持该PDP上下文信息以用于潜在的系统间变化。

通过在客户端和服务器之间的IP隧道上交换GPRSSM和MM类型消 息来执行PCAS和PCAC之间的通信。通过基于IP的SAE系统来实现IP 隧道。

PDP兼容应用服务器(PCAS)：这是在基于IP的系统处的服务器，其 管理网络侧的PDP上下文信息。PCAS通过基于IP的隧道与UE处的PCAC 进行通信。PCAS也与基于IP的系统网络功能“备用SGSN”和“GGSN 终端”进行通信，以保持这三个实体同步。

PDP兼容应用客户端(PCAC)：这是UE侧的客户端，其在UE通过 基于IP的系统进行连接时维护PDP上下文信息。当UE保持通过基于IP 的系统进行连接时，只是使PDP上下文信息更新为最新的，并且保持该PDP 上下文信息以用于潜在的系统间改变。在系统间改变时，从UE处的实际 PDP上下文终端点移动该PDP上下文信息。

从基于IP的系统切换到GPRS

当将要发起从基于IP的系统到基于PDP的系统的交换/切换时，将来 自“PDP兼容应用客户端”的保持的PDP上下文信息复制到移动台(UE) 处的实际将要激活的PDP上下文终端点。同样，将来自“PDP兼容应用服 务器”的PDP上下文信息复制到网络(GGSN)内的实际将要激活的PDP 上下文终端点。同样，对于基于PDP的系统(例如，GPRS)而言，使PDP 上下文信息在类似SGSN(“备用SGSN”)的位置可用。

在切换期间，如果需要，基于PDP的系统中的目标SGSN与“备用源 SGSN”进行通信，就像其在基于PDP的系统内在切换中与真实源SGSN 进行通信一样。基于IP的系统中的“GGSN终端”像目标GPRS系统中的 GGSN一样操作。

从GPRS切换到基于IP的系统

当移动台通过GPRS系统连接时，该连接仍然通过基于IP的系统处的 “GGSN终端”来路由。基于通过GPRS系统为用户建立的PDP上下文， 基于IP的系统可以在该基于IP的系统内预建立/建立通过该基于IP的系统 传输一组相同服务的能力。这可以包括将适当IPQoS策略分布或准备到基 于IP的系统内的适当节点中。如果必要，可以建立通过GPRS连接的隧道， 以便在UE处准备/建立必要的基于IP的上下文。

当UE在GPRS内时的过程

除了在该文档中讨论的例外情况之外，系统的UE和GPRS特定部分 应当按照针对GPRS系统所规定的进行操作。

当UE在基于IP的SAE内时的过程

当UE经由基于IP的SAE连接到系统时，SAE传输不需要PDP上下 文信息。然而，PDP上下文信息必须被更新为最新的，以准备好用于切换 到基于PDP上下文的系统(比如GPRS)。为了将PDP上下文信息更新为 最新的，PCAC和PCAS交换应用层信令，其内容与为将PDP上下文信息 更新为最新的而在UE和SGSN之间针对GPRS规定的内容相似。

通过以PCAC取代UE并以通过基于IP的系统的IP隧道取代底层 GPRS传输，能够根据TS23.060获得将要交换的信息。

PDP状态存储在UE处的PCAC中以及在基于IP的系统处的PCAS中， 并且当将要发生切换或交换到GPRS时使用该PDP状态。

应当将PCAS和PCAC处的PDP上下文信息总是保持在这样一种状态， 即，GPRS上存在的同样类型的PDP上下文应当能够承载在可能的系统间 切换事件中被移动到GPRS系统上进行传输的一组IP流。

系统间过程

基于IP的系统和基于GPRS的系统之间的过程与在例如3GPPTS 23.060的GPRS规范中描述的那些过程相似。

关于从基于IP的系统切换到GPRS系统，TS23.060中的过程应当说 明如下：

●“原有SGSN”由基于IP的系统中的(在SAE锚点内的)“备用 SGSN”功能来表示。

●GGSN由基于IP的系统中的(在SAE锚点内的)“GGSN终端”功 能来表示。

●源GPRS系统内的过程由基于IP的系统内的适当过程来替代。

关于从基于GPRS的系统切换到基于IP的系统，TS23.060中的过程 应当说明如下：

●“新的SGSN”由基于IP的系统中的(在SAE锚点内的)“备用 SGSN”功能来表示。

●GGSN由基于IP的系统中的(在SAE锚点内的)“GGSN终端”功 能来表示。

●目标GPRS系统内的过程由基于IP的系统内的适当过程来替代。

现在参照图2和图3，图中描绘了示例性结构图。图2示出了可以应用 上述类型SAE-GPRS互操作的基于IP的SAE系统的示例性非漫游结构。 在该实例中，PCAS位于演进的分组核心(EPC)内的SAE锚点处。图3 示出了可以应用上述类型SAE-GPRS互操作的基于IP的SAE系统的示例 性漫游结构。

本领域技术人员应当理解，可以使用各种不同的方法和技术中的任何 一种来表示信息和信号。例如，在以上整个说明书中所提及的数据、指令、 命令、信息、信号、比特、符号和码片可以用电压、电流、电磁波、磁场 或磁性粒子、光场或光粒子或者其任何组合来表示。

本领域技术人员还应当注意，结合这里公开的实施例所描述的各种示 例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以实现为电子硬件、计算机软件或 两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经在各种示 意性组件、方块、模块、电路和步骤中对其功能进行了整体描述。这种功 能是实现为软件还是实现为硬件取决于具体应用以及加到整个系统上的设 计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现所述的 功能，但是这种实现判定不应被解释为导致脱离本发明的范围。

结合这里公开的实施例所描述的各种示例性逻辑块、模块和电路可以 利用下列部件来实现或执行：通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用 集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、 分立门或晶体管逻辑、分立硬件组件、或者设计用于执行这里所述功能的 这些部件的任何组合。通用处理器可以是微处理器，但是可选地，处理器 可以是任何传统处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器也可以实 现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一 个或多个微处理器结合DSP核、或任何其它这种配置。

结合这里公开的实施例所描述的方法或算法的步骤可以直接包含在硬 件中、由处理器执行的软件模块中、或这两者的组合中。软件模块可以位 于RAM存储器、闪存存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM 存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域已知的任何其它 存储介质形式。将示例性存储介质耦合到处理器，使得处理器能够从该存 储介质中读取信息或向该存储介质写入信息。作为替换，所述存储介质可 以与处理器集成在一起。处理器和存储介质可以位于ASIC中。ASIC可以 位于用户终端中。作为替换，处理器和存储介质可以作为分立部件位于用 户终端中。

为使本领域普通技术人员能够实现或者使用本发明，上面围绕本发明 所公开方面进行了描述。对于本领域普通技术人员来说，对这些方面的各 种修改是显而易见的，并且，本申请定义的总体原理也可以在不脱离本发 明精神和保护范围的基础上适用于其它方面。因此，本发明并不限于本申 请所给出的这些方面，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围 相一致。