СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ПЕРЕДАЧИ СОЕДИНЕНИЯ МЕЖДУ СИСТЕМОЙ СВЯЗИ НА ОСНОВЕ IP (LTE/SAE) И СИСТЕМОЙ СВЯЗИ НА ОСНОВЕ КОНТЕКСТА PDP (UMTS/GPRS)
METHOD AND DEVICE TO PREPARE TRANSFER OF CONNECTION BETWEEN COMMUNICATION SYSTEM BASED ON IP (LTE/SAE) AND COMMUNICATION SYSTEM BASED ON PDP CONTEXT (UMTS/GPRS)

Ссылка на родственную заявку
Данная заявка испрашивает приоритет предварительной патентной заявки США № 60/848 216, поданной 29 сентября 2006 г., под названием “METHOD AND APPARATUS FOR SYSTEM INTEROPERABILITY IN WIRELESS COMMUNICATIONS”. Эта заявка в полном объеме включена сюда посредством ссылки.
Область техники
Настоящее изобретение относится, в целом, к беспроводной связи и, в частности, к взаимодействию систем при осуществлении беспроводной связи.
Уровень техники
Системы беспроводной связи широко распространены для обеспечения различных типов коммуникационного содержания, например, голоса, данных и т.д. Эти системы могут быть системами множественного доступа, которые способны поддерживать связь с множеством пользователей за счет совместного использования доступных системных ресурсов (например, полосы пропускания и мощности передачи). Примеры таких систем множественного доступа включают в себя системы множественного доступа с кодовым разделением (CDMA), системы множественного доступа с временным разделением (TDMA), системы множественного доступа с частотным разделением (FDMA), системы Long Term Evolution (LTE) 3GPP и системы ортогонального множественного доступа с частотным разделением (OFDMA).
В общем случае, система беспроводной связи множественного доступа может непрерывно поддерживать связь для множества беспроводных терминалов. Каждый терминал осуществляет связь с одной или несколькими базовыми станциями посредством передач по прямой и обратной линиям связи. Прямая (или нисходящая) линия связи - это линия связи от базовых станций к терминалам, и обратная (или восходящая) линия связи - это линия связи от терминалов к базовым станциям. Эта линия связи может устанавливаться посредством системы с одним входом и одним выходом, несколькими входами и выходом сигнала или несколькими входами и несколькими выходами (MIMO).
В общем случае, существует тенденция к обновлению сетей связи для реализации новых, более совершенных технологий. Однако для этого часто требуются сложные исследования, и возникают вопросы совместимости между оборудованием и протоколами, используемыми между разными объектами. Поэтому существует постоянная необходимость в способах и устройствах для облегчения связи между этими объектами.
Раскрытие изобретения
Ниже в упрощенной форме представлено раскрытие одного или нескольких аспектов изобретения для обеспечения принципиального понимания таких аспектов. Это раскрытие не является исчерпывающим обзором всех мыслимых аспектов изобретения и не призвано ни выявлять ключевые или критические элементы всех аспектов, ни ограничивать объем любых или всех аспектов. Его единственной целью является представление некоторых концепций одного или нескольких аспектов в упрощенной форме в качестве вступления перед более подробным описанием, которое представлено ниже.
Согласно одному аспекту способ взаимодействия систем в сетях связи содержит этапы, на которых: устанавливают контекстную информацию, связанную с активностью мобильной станции в первой системе связи, причем упомянутая первая система связи не является системой на основе контекста; поддерживают упомянутую контекстную информацию в обновленном состоянии; поддерживают упомянутую контекстную информацию в замороженном состоянии, пока мобильная станция подключена к первой системе связи; и вводят в использование упомянутую контекстную информацию, когда мобильная станция переключается на вторую систему связи, причем упомянутая вторая система связи является системой связи на основе контекста.
Согласно другому аспекту устройство для взаимодействия систем в сетях связи содержит: средство для установления контекстной информации, связанной с активностью мобильной станции в первой системе связи, причем первая система связи не является системой на основе контекста; средство для поддержания упомянутой контекстной информации в обновленном состоянии; средство для поддержания упомянутой контекстной информации в замороженном состоянии, пока мобильная станция подключена к первой системе связи; и средство для введения в использование упомянутой контекстной информации, когда мобильная станция переключается на вторую систему связи, причем упомянутая вторая система связи является системой связи на основе контекста.
Для достижения вышеописанных и связанных с ними целей один или несколько аспектов содержат признаки, полностью описанные ниже и конкретно указанные в формуле изобретения. В нижеследующем описании и прилагаемых чертежах подробно представлены некоторые иллюстративные аспекты одного или нескольких аспектов. Эти аспекты указывают, однако, лишь несколько различных способов, которые позволяют использовать принципы различных аспектов, и описанные аспекты призваны включать в себя все такие аспекты и их эквиваленты.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - иллюстративный вариант осуществления сетей и соединений пользовательского оборудования согласно настоящему изобретению.
Фиг.2 - иллюстративный вариант осуществления нероуминговой архитектуры для системы SAE на основе IP.
Фиг.3 - иллюстративный вариант осуществления роуминговой архитектуры для системы SAE на основе IP.
Осуществление изобретения
Различные варианты осуществления описаны ниже со ссылкой на чертежи, на которых всюду подобные ссылочные позиции указывают на подобные элементы. В нижеследующем описании, в целях объяснения, многочисленные конкретные детали изложены для обеспечения полного понимания одного или нескольких вариантов осуществления. Однако можно видеть, что такой(ие) вариант(ы) осуществления можно осуществлять на практике без этих конкретных деталей. В других примерах общеизвестные конструкции и устройства показаны в форме блок-схемы для облегчения описания одного или нескольких вариантов осуществления.
Описанные здесь методы можно использовать для различных сетей беспроводной связи, например, сетей множественного доступа с кодовым разделением (CDMA), сетей множественного доступа с временным разделением (TDMA), сетей множественного доступа с частотным разделением (FDMA), сетей ортогонального FDMA (OFDMA), сетей FDMA с одной несущей (SC-FDMA) и т.д. Термины “сети” и “системы” часто используются взаимозаменяемо. Сеть CDMA может реализовать технологию радиосвязи, например, UTRA (Универсальный наземный радиодоступ), cdma2000 и т.д. UTRA включает в себя широкополосный CDMA (W-CDMA) и LCR (с низкой скоростью элементарных посылок). cdma2000 охватывает стандарты IS-2000, IS-95 и IS-856. Сеть TDMA может реализовать технологию радиосвязи, например Глобальную систему мобильной связи (GSM). Радиослужба пакетной передачи данных (GPRS) - это технология, предназначенная для сетей GSM. Сеть OFDMA может реализовать технологию радиосвязи, например расширенный UTRA (E-UTRA), IEEE 802.11, IEEE 802.16, IEEE 802.20, Flash-OFDM и т.д. UTRA, E-UTRA и GSM составляют часть универсальной системы мобильной связи (UMTS). Долгосрочная эволюция (LTE) является предстоящим выпуском UMTS, который использует E-UTRA. UTRA, E-UTRA, GSM, UMTS и LTE описаны в документах организации под названием “Партнерский проект третьего поколения” (3GPP). cdma2000 описан в документах организации под названием “Партнерский проект третьего поколения 2” (3GPP2). Эти различные технологии и стандарты радиосвязи известны в данной области техники.
Согласно варианту осуществления назначением описанных здесь способа и устройства является обеспечение совместимости между системой, использующей контексты протокола пакетной передачи данных (PDP), и системой на основе интернет-протокола (IP) без контекстов PDP. Один случай использования обеспечивает мягкие передачи обслуживания, или непрерывность сеанса, между системой на основе IP и системой на основе контекста PDP.
Упомянутая система на основе IP может представлять собой систему Эволюции Системной Архитектуры (SAE) 3GPP, систему расширенного 3GPP2, систему Wimax, систему Flash-PFDM, систему Flarion, систему IEEE или любую другую систему, не основанную на контекстах PDP.
Для ясности, конкретные аспекты технологий описаны ниже применительно к системе SAE 3GPP и к системе GPRS, и в нижеприведенном описании в основном используется терминология SAE и GPRS.
Термин «контекст PDP» используется как пример конкретного носителя внутри системы. Идея охватывает и другие системы на основе носителей, отличные от систем на основе контекстов PDP, например, системы на основе соединения двухточечной связи (PPP), однонаправленного канала или любого другого носителя 2 уровня или 3 уровня.
Термины системы типа GPRS применимы к любой системе с транспортом на основе носителя по интерфейсу доступа.
Термины «пользовательское оборудование» (UE), «мобильная станция», «мобильное устройство» и пр. относятся к устройству конечного пользователя, используемому для доступа к, по меньшей мере, одной из упомянутых систем. Доступ может осуществляться по радио-, беспроводному или проводному интерфейсу.
Согласно варианту осуществления задача, подлежащая решению, состоит в обеспечении быстрого межсистемного переключения между системой на основе PDP и системой на основе IP. Без конкретных приспособлений установление контекстов PDP после переключения на систему на основе PDP занимает слишком много времени для достижения хоть какой-либо гладкости при смене систем. Причина в том, что информация PDP или любая другая информация носителя, в принципе, не поддерживается в обновленном состоянии, пока мобильная станция поддерживает соединение через систему на основе IP. Конкретные приспособления, предложенные здесь, описаны ниже.
В нижеприведенном описании используется SAE на основе IP 3GPP в качестве примера системы на основе IP, но оно также применимо к системе расширенного 3GPP2, WiMax, Flash OFDM, системе IEEE или любой другой системе, не имеющей контекстов PDP. Система, используемая в качестве примера системы на основе контекста PDP, является системой 3GPP GPRS, но описание применимо к любой другой системе с транспортом на основе носителя.
Согласно варианту осуществления один аспект состоит в сохранении контекстов PDP даже при подключении через систему на основе IP. Контексты PDP устанавливаются и управляются через прозрачный туннель внутри системы на основе IP так, чтобы контекстная информация PDP являлась всегда доступной как в мобильном устройстве, так и в узле базовой сети в системе для обеспечения мягкой передачи обслуживания в систему на основе контекста PDP (наподобие GPRS).
Согласно фиг.1, в одном аспекте, клиент-серверное приложение на основе IP сохраняет надлежащий набор контекстов PDP, пока пользовательское оборудование (UE) 101, или мобильное устройство, подключено через IP-туннель 102 в системе 103 на основе IP. Клиент 105 приложения постоянно размещен в мобильном устройстве 101, а сервер 107 приложения постоянно размещен в сети в общей точке 109 привязки между системой на основе IP и системой 111 на основе контекста PDP (такой как, например, GPRS). Приложение отслеживает набор услуг, который мобильное устройство использует через систему на основе IP и устанавливает контексты PDP, которые понадобились бы для выполнения того же набора услуг через систему GPRS. Эти контексты PDP поддерживаются в обновленном состоянии как в мобильном устройстве, так и в сетевом сервере, но, однако, они поддерживаются в замороженном состоянии. При необходимости передачи обслуживания в GPRS контексты PDP перемещаются в точки завершения контекста PDP: стек протокола мобильной связи, функцию 113 “состояния ожидания SGSN” в системе на основе IP, и в завершение 115 GGSN (Узел поддержки шлюза GPRS) - также в системе на основе IP. Для системы GPRS функция “состояние ожидания SGSN” эмулирует традиционный SGSN (Узел поддержки обслуживания GPRS) для меж-SGSN процедур согласно документу спецификации 3GPP TS 23.060, и завершение GGSN эмулирует традиционный GGSN.
SGSN в сети на основе PDP осуществляет связь с “завершением GGSN” в системе на основе IP с использованием протокола туннелирования GPRS (GTP) по стандартному интерфейсу Gn (обозначаемому как GTP/Gn на фиг.1).
SGSN в сети на основе PDP осуществляет связь с “состоянием ожидания SGSN” в системе на основе IP с использованием GTP по стандартному интерфейсу Gp (обозначаемому как GTP/Gp на фиг.1).
Какие бы услуги не использовались для мобильного устройства внутри системы на основе IP, контексты PDP (в замороженном состоянии), способные поддерживать аналогичный набор услуг, сохраняются в UE и в узле, управляющем контекстами PDP со стороны сети. Когда набор услуг внутри системы на основе IP изменяется, выполняются необходимые модификации (если предусмотрены) набора контекстов PDP (в замороженном состоянии). Сама по себе система на основе IP не проинформирована о сохраняемых в замороженном состоянии контекстах PDP в мобильном устройстве и в конечной точке туннеля в сети.
Далее описывается более подробно каждый элемент, показанный на фиг.1.
Завершение GGSN:
Это функция в системе на основе IP, где завершаются соединения через систему GPRS. С точки зрения GPRS, “Завершение GGSN” действует как обычный GGSN системы GPRS.
Состояние ожидания SGSN
Это функция в системе на основе IP, которая имитирует функцию SGSN системы на основе IP. С точки зрения GPRS, “Состояние ожидания SGSN” действует как обычный SGSN системы GPRS.
Приложение совместимости PDP
Это приложение на основе IP, которое используется для управления контекстами PDP, когда мобильная станция подключена через систему на основе IP. Приложение содержит сигнализацию между “клиентом приложения совместимости PDP” (PCAC) в UE и “сервером приложения совместимости PDP” (PCAS) в системе на основе IP для прозрачного сохранения подходящего набора контекстов PDP между UE и Системой, чтобы помогать осуществлять возможное межсистемное переключение.
Когда UE остается подключенным через систему на основе IP, контекстная информация PDP просто поддерживается в обновленном состоянии, иначе она поддерживается в замороженном состоянии для возможного межсистемного изменения.
Связь между PCAS и PCAC осуществляется путем обмена сообщениями GPRS типов SM и MM по IP-туннелю между клиентом и сервером. IP-туннель обеспечивается в системе SAE на основе IP.
Сервер приложения совместимости PDP (PCAS)
Это сервер в системе на основе IP, сохраняющий контекстную информацию PDP на стороне сети. PCAS осуществляет связь по IP-туннелю с PCAC в UE. PCAS также осуществляет связь с сетевыми функциями “Состояние ожидания SGSN” и “Завершение GGSN” системы на основе IP для поддержания синхронизации этих трех объектов.
Клиент приложения совместимости PDP (PCAC)
Это клиент на стороне UE, сохраняющий контекстную информацию PDP, пока UE подключено через систему на основе IP. Когда UE остается подключенным через систему на основе IP, контекстная информация PDP просто поддерживается в обновленном состоянии, иначе она поддерживается в замороженном состоянии для возможного межсистемного изменения. При межсистемной изменении информация PD перемещается из реальной конечной точки контекста PDP в UE.
Переключение от системы на основе IP на GPRS
При инициировании переключения/передачи обслуживания от системы на основе IP к системе на основе PDP контекстная информация PDP в замороженном состоянии из “клиента приложения совместимости PDP” копируется в конечную точку контекста PDP, которая действительно будет активирована, на мобильной станции (UE). Аналогично, контекстная информация PDP из “сервера приложения совместимости PDP” копируется в конечную точку контекста PDP, которая действительно будет активирована в сети (GGSN). Аналогично, контекстная информация PDP становится доступной в размещении, которое похоже на SGSN (“состояние ожидания SGSN”) с точки зрения системы на основе PDP (например, GPRS).
При осуществлении передачи обслуживания, в случае необходимости, целевой SGSN системы на основе PDP осуществляет связь с “состоянием ожидания исходной SGSN”, как если бы он осуществлял связь с реальным исходным SGSN при передаче обслуживания внутри системы на основе PDP. “Завершение GGSN ” системы на основе IP ведет себя, как GGSN целевой системы GPRS.
Переключение от GPRS к системе на основе IP
Когда мобильная станция подключена через систему GPRS, соединение по-прежнему маршрутизируется через “Завершение GGSN ” в системе на основе IP. На основании контекстов PDP, установленных для пользователя в системе GPRS, система на основе IP может предварительно установить/установить возможности внутри системы на основе IP для транспортировки аналогичного набора услуг в системе на основе IP. Это может включать в себя распространение или подготовку соответствующих политик QoS IP на соответствующие узлы в системе на основе IP. При необходимости можно установить туннель через соединение GPRS для подготовки/установления необходимых контекстов на основе IP в UE.
Процедуры, когда UE находится в GPRS
Конкретные части системы, соответствующие UE и GPRS, должны вести себя, как указано для системы GPRS, но с учетом исключений, рассмотренных в этом документе.
Процедуры, когда UE находится в SAE на основе IP
Когда UE подключено к системе через SAE на основе IP, контекстная информация PDP не требуется для цели транспорта SAE. Однако контекстную информацию PDP нужно поддерживать в обновленном состоянии, чтобы быть готовым к передаче обслуживания в систему на основе контекста PDP (наподобие GPRS). Для поддержания контекстной информации PDP в обновленном состоянии PCAC и PCAS обмениваются сигнализацией прикладного уровня, содержание которой аналогично указанному для GPRS между UE и SGSN для поддержания контекстной информации PDP в обновленном состоянии.
Информацию, которой необходимо обмениваться, можно получить из TS 23.060, заменив UE на PCAC и нижележащий транспорт GPRS - на IP-туннель через систему на основе IP.
Состояния PDP сохраняются в PCAC на UE и PCAS в системе на основе IP и вводятся в использование перед осуществлением передачи обслуживания или переключения в GPRS.
Контекстная информация PDP на PCAS и PCAC всегда должна поддерживаться в таком состоянии, чтобы существование аналогичного типа контекстов PDP по GPRS было способно выполнять набор IP-потоков, перемещенных для транспортировки по системе GPRS в возможном случае межсистемной передачи обслуживания.
Межсистемные процедуры
Процедуры между системой на основе IP и системой на основе GPRS. Процедуры аналогичны описанным в спецификациях GPRS, например TS 23.060 3GPP.
Применительно к переключению с системы на основе IP на систему GPRS процедуры, описанные в TS 23.060, следует интерпретировать следующим образом:
• “старый SGSN” представляется функцией “Состояние ожидания SGSN” (в точке привязки SAE) системы на основе IP
• GGSN представляется функцией “Завершение GGSN ” (в точке привязки SAE) системы на основе IP
• Процедуры в исходной системе GPRS заменяются соответствующими процедурами в системе на основе IP.
Применительно к переключению с системы на основе GPRS на систему на основе IP, процедуры, описанные в TS 23.060, следует интерпретировать следующим образом:
• “новый SGSN” представляется функцией “Состояние ожидания SGSN” (в точке привязки SAE) системы на основе IP
• GGSN представляется функцией “Завершение GGSN ” (в точке привязки SAE) системы на основе IP
• Процедуры в целевой системе GPRS заменяются соответствующими процедурами в системе на основе IP.
На фиг.2 и 3 изображены иллюстративные схемы архитектур. На фиг.2 представлена иллюстративная нероуминговая архитектура для системы SAE на основе IP, где можно применять взаимодействие систем SAE-GPRS вышеописанного типа. В этом примере PCAS располагается в точке привязки SAE в Расширенном Пакетном Ядре (EPC). На фиг.3 представлена иллюстративная роуминговая архитектура для системы SAE на основе IP, где можно применять взаимодействие систем SAE-GPRS вышеописанного типа.
Специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что информацию и сигналы можно представить с использованием любого из разнообразных технологий и методов. Например, данные, инструкции, команды, информацию, сигналы, биты, символы и чипы, которые могли быть упомянуты в вышеприведенном описании, могут представляться напряжениями, токами, электромагнитными волнами, магнитными полями или частицами, оптическими полями или частицами, или любой их комбинацией.
Специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что различные иллюстративные логические блоки, модули, схемы и этапы алгоритма, описанные в связи с раскрытыми здесь вариантами осуществления, можно реализовать в виде электронного аппаратного обеспечения, компьютерного программного обеспечения или их комбинаций. Чтобы отчетливо проиллюстрировать эту взаимозаменяемость аппаратного и программного обеспечения, различные иллюстративные компоненты, блоки, модули, схемы и этапы описаны выше, в основном, применительно к их функциональным возможностям. Реализуются ли такие функциональные возможности в виде аппаратного обеспечения или программного обеспечения, зависит от конкретного применения и ограничений конструкции, налагаемых на систему в целом. Специалисты в данной области техники могут реализовать описанные функциональные возможности по-разному для каждого конкретного применения, но такие решения по вариантам осуществления не следует интерпретировать как отклоняющиеся от объема настоящего изобретения.
Различные иллюстративные логические блоки, модули и схемы, описанные в связи с раскрытыми здесь вариантами осуществления, можно реализовать или осуществлять посредством процессора общего назначения, цифрового сигнального процессора (DSP), специализированной интегральной схемы (ASIC), программируемой вентильной матрицы (FPGA), или другого программируемого логического устройства, дискретной вентильной или транзисторной логики, дискретных аппаратных компонентов, или любой их комбинации, способной осуществлять описанные здесь функции. Процессор общего назначения может представлять собой микропроцессор, но альтернативно процессор может представлять собой любой традиционный процессор, контроллер, микроконтроллер или конечный автомат. Процессор также можно реализовать в виде комбинации вычислительных устройств, например, комбинации DSP и микропроцессора, совокупности микропроцессоров, одного или нескольких микропроцессоров в сочетании с ядром DSP, или любой другой подобной конфигурации.
Этапы способа или алгоритма, описанные в связи с раскрытыми здесь вариантами осуществления, можно реализовать непосредственно в аппаратном обеспечении, в программном модуле, выполняемом процессором, или в их комбинации. Программный модуль может размещаться в оперативной памяти, флэш-памяти, постоянной памяти, ЭППЗУ, ЭСППЗУ, регистрах, на жестком диске, сменном диске, CD-ROM, или на любом другом носителе хранения, известном в данном уровне техники. Иллюстративный носитель хранения подключен к процессору, благодаря чему процессор может считывать информацию с носителя хранения и записывать информацию на него. Альтернативно носитель хранения может быть объединен с процессором. Процессор и носитель хранения могут размещаться в ASIC. ASIC может находиться на пользовательском терминале. Альтернативно процессор и носитель хранения могут размещаться на пользовательском терминале как дискретные компоненты.
Вышеприведенное описание раскрытых вариантов осуществления призвано дать возможность специалисту в данной области техники применять или использовать настоящее изобретение. Специалист в данной области техники может предложить различные модификации этих вариантов осуществления, и установленные здесь общие принципы можно применять к другим вариантам осуществления без отхода от сущности и объема изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не подлежит ограничению представленными здесь вариантами осуществления, но отвечает широчайшему объему, согласующемуся с раскрытыми здесь принципами и новыми признаками.