專利名稱：用于在切換情景中減少控制信令的方法
技術領域：
本發明涉及用于在電信網絡中的移動性管理的技術方案，并且特別涉及用于在關
于切換情景的網絡中減少控制信令的技術方案。本發明關注移動性管理方面和在移動網絡 中以活動模式處理移動方用戶數據。
背景技術：
在例如LTE (E-UTRAN)等系統中的移動性管理包括用戶的IDLE模式管理和ACTIVE 模式管理。在空閑模式中，移動方在移動網絡中到處移動而不發送或接收數據，網絡在大約 的程度上知道它的位置，例如，可知道移動方位于哪個追蹤/路由區域中，但不知道它的確 切小區(cell)。 在活動模式中UE到處移動并且同時發送和接收數據(連續地或間歇地)。網絡 (麗)必須要知道UE的位置直至精確的小區和基站。對于系統，特別是具有很小的小區的系 統、例如LTE (Long TermEvolution)等，對于處于活動模式的用戶設備(UE)，可存在在麗中 將有非常多的信令以便對麗更新UE的當前位置的問題。在分層NW系統中(例如GPRS或 Mobitex)，將有沿麗分布樹向上的信令以僅在新和舊小區公用的最下面的節點中更新路 由信息。因此，麗信令將被限制。在另一方面，SAE/LTE指定為平的IP架構系統并且第一 公用節點同時是頂端節點。在頂端核心NW節點中，隧道交換和相關信令將是非常頻繁的。
因此，存在為例如SAE/LTE等平架構系統的處于活動模式的UE指定產生更加高效 的移動性信令的技術方案的需要。

發明內容
本發明的目的是為活動移動方提供更加高效的移動性管理。 這在本發明的許多方面中提供，其中提供的第一方面是啟用互聯網協議(即IP) 的無線通信網絡中的移動性管理的方法，其包括步驟 使用IP組播(multicast)用于連接到通信網關的進入活動模式的用戶設備(即 UE)的單播會話的數據傳送； 在外部IP網絡和通信網絡之間的網絡網關(即SAE GW)中分配IP組播地址； 告知移動性管理實體(即匪E)關于IP組播地址； 將IP組播地址告知在UE和基礎結構網絡之間的通信網關； 從通信網關向基礎結構網絡中的路由器發送控制消息以使這些路由器知道該通 信網關將接收分配的IP組播地址的組播數據； 在網絡網關中使用IP組播地址用于發送用戶平面數據下行到UE ;
使用在基礎結構網絡中的啟用IP的路由器以傳送用戶平面數據到通信網關。
該方法可還包括允許額外至少一個通信網關接收相同IP組播地址的數據的步 驟。該方法可還包括步驟 在匪E中從UE接收UE已經改變連接到第二通信網關的信號；
從匪E將IP組播地址告知新的通信網關。 該方法可還包括步驟 在第二通信網關中從UE接收IP組播地址； 從第二通信網關向基礎結構網絡中的路由器發送控制消息以使這些路由器知道 該通信網關將接收分配的IP組播地址的組播數據。 該方法可還包括步驟 獲得關于與UE當前連接到的通信網關相鄰的至少一個通信網關的信息； 在接收分配的組播地址的數據時包括該相鄰通信網關。 該方法可還包括步驟 使用網絡網關的IP組播地址和源IP地址兩者用于識別會話和要接收什么組播數 據。 本發明的另一個方面，提供在啟用互聯網協議的無線通信網絡中的基礎結構網關 裝置，其包括 用于運行指令集的處理單元； 用于存儲指令集和數據的存儲器； 上行通信接口 ； 下行通信接口 ； 其中處理單元設置成 使用IP組播用于連接到通信網關的進入活動模式的用戶設備(即UE)的單播會
話的數據傳送； 分配IP組播地址； 告知移動性管理實體(即匪E)關于IP組播地址； 將IP組播地址告知在UE和基礎結構網絡之間的通信網關； 使用IP組播地址用于發送用戶平面數據下行到UE。 本發明的再另一個方面，提供在啟用互聯網協議的無線通信網絡中的移動終端， 其包括 處理單元； 存儲器； 設置成與通信網關通信的通信接口 ； 其中移動終端設置成當改變連接從第一通信網關到第二通信網關時獲取互聯網 協議組播地址并且將該地址通信到通信網關。 本發明的再另一個方面，提供啟用互聯網協議的無線通信網絡，其包括 至少一個網絡網關； 至少一個移動性管理實體； 移動終端和通信網絡之間的至少一個通信網關； 其中網絡設置成操作如權利要求1的方法。 在本發明中提供在通信網絡基礎結構裝置中使用的計算機程序，包括指令集用 于 使用IP組播用于連接到通信網關的進入活動模式的用戶設備(即UE)的單播會話的數據傳送； 分配IP組播地址； 告知移動性管理實體(即匪E)關于IP組播地址； 將IP組播地址告知在UE和基礎結構網絡之間的通信網關； 在網絡網關中使用IP組播地址用于發送用戶平面數據下行到UE。 此外，本發明的另一個方面，提供在啟用互聯網協議的無線通信網絡中的基礎結
構移動性管理裝置，其包括 用于運行指令集的處理單元； 用于存儲指令集和數據的存儲器； 通信接口 ； 其中處理單元設置成 獲得關于用于連接到通信網關的移動終端的互聯網協議組播地址的信息；
將IP組播地址告知在UE和基礎結構網絡之間的通信網關。 本發明中的技術方案通常可應用于3GPP以及非3GPP系統的移動性管理。益處對 于具有平IP架構的系統是最明顯的。它在此應用于作為平IP架構的SAE/LTE ;然而，它可 應用于其他平IP架構。 其他的益處是單播、雙播和組播(MBMS)業務量的統一對待。
本發明還提供允許軟切換的雙播模式。 本發明提供使網絡網關(例如SAE GW)免于控制業務量，減少在基礎結構網絡中 遇到瓶頸的風險的優勢。


本發明將在下面以非限制性的方式并且參照在附圖中圖示的示范性實施例更加 詳細地描述。
圖1示意性地圖示根據本發明的網絡。
圖2示意性地圖示根據本發明的基礎結構裝置。 圖3示意性地圖示根據本發明的移動終端。 圖4示意性地圖示根據本發明的在會話激活期間的方法。 圖5示意性地圖示根據本發明的在切換期間的方法。 圖6圖示根據本發明的在切換情景中的網絡。
具體實施例方式
在圖1中，標號IO大體上指示根據本發明的網絡。網絡包括至少一個eNodeB 1 或任何其他用于連接無線終端6與基礎結構網絡、基礎結構骨干IP網絡2與至少一個路由 器或開關3的適合的互連裝置。SAE(系統架構演進)網關4(GW)通過S1U接口連接到骨干 IP網絡2。移動性管理實體5 (匪E)通信地連接到SAE GW4，并且通過Sl匪E接口 9通信地 連接到骨干IP網絡2。 IP網絡連接到SAE GW。 eNodeB 1設置成使用任何適合的通信協議 與移動終端6(UE，用戶設備)無線通信，移動終端6例如移動電話、便攜式電腦、PDA(個人 數字助理)智能電話和其他具有適合于互連裝置1使用的當前通信協議的無線通信接口的
6設備。 本發明可實現為在一個或若干基礎結構裝置200 (如在圖2中圖示的)中的軟件， 基礎結構裝置200包括處理單元201、至少一個存儲器202和到其他用于運行裝置200的部 件的接口 203。然而，這些其他部件對于技術人員是已知的并且不包括在本說明中。此外， 裝置200可具有至少一個下行204通信接口和上行205通信接口 (應該注意到這些可并入 相同的物理通信接口中，物理通信接口例如以太網連接或類似的)。存儲器可包括易失的和 /或非易失的存儲器類型，其包括但不局限于RAM、DRAM、ROM、EEPROM、硬盤、閃存或類似的。 處理單元201可包括任何適合的用于運行程序指令集的計算裝置，其包括但不局限于微處 理器、FPGA(現場可編程門陣列)、ASIC(專用集成電路)、數字信號處理器，等等。
類似地，圖3示出根據本發明的移動終端6，300，其與基礎結構裝置200類似地運 行，其具有處理單元301、存儲器302、到終端6，300的其他的部件的接口 303和用于與基礎 結構網絡2(并且此外)通過例如eNodeB 1無線通信的通信接口 304。存儲器和處理器可 以是與關于基礎結構裝置200提到的類似的類型。 在終端300和基礎結構裝置200之間的通信接口 304和204設置為任何適合的類 型(例如2.5G、3G及以上)的無線接口 (直接或間接地使用另外的基礎結構裝置(沒有示 出))。 在空閑模式中，UE 6到處移動并且它的位置通過追蹤/路由區域被匪E 5所知。 在活動模式中，UE正接收并且向在外部PDN(分組數據網絡)(例如互聯網)上的端點發送 數據。SAE GW 4是到外部PDN 7的GW，并且用戶平面路徑通過SAE GW和當前的eNodeBl 在PDN和UE之間建立。當UE移動到新的小區時，路徑必須在SAEGW中轉換成能夠向連接 到新的eNodeB的UE發送DL (下行)數據。傳統上(例如在GPRS中)，這通過保持PDP (分 組數據協議)上下文和通過麗(網絡)的GTP(GPRS隧道協議)隧道而在會話管理中完成。 然而，在該技術方案中存在問題；當小區是很小的并且架構是平的時，為了更新每個UE的 所有隧道到正確的eNodeB，將存在大量到SAE GW的信令。 在本技術方案中，IP組播用作SAE GW 4和eNodeB 1之間的傳送機制，其用于處于 活動模式的UE 6的用戶平面傳送，即IP組播用作對于單播數據的傳送協議。在單播模式 中的用戶數據包將被封裝并且在骨干中使用IP組播傳送來傳送。GTP用戶平面協議將不被 使用。過程將是當UE進入活動模式時，它將向SAE GW 4或匪E 5發送信號以激活UP (用 戶平面)。匪E或SAE GW將分配IP組播地址；備選地IP多播地址從選擇的SAE GW請求并 且從選擇的SAE GW接收。利用SSM(源特定組播)的使用，SAE GW源地址也將在載體建立 信令中提供并且在IGMP Join中由eNodeB使用。利用IP組播的S匪擴展(RFC 4607)的 使用，獲得在SAE GW和eNodeB之間的IP組播路徑的更快的建立將是可能的，當在小區之 間移動時這在移動性方面是重要的。包括IP MC地址的激活消息被發送到SAE GW(或如果 SAE GW是提供IP組播地址的實體則被SAE GW已知)以及發送到eNodeB (備選地到UE)。 SAE GW將向分配的IP MC地址發送UE DL數據。eNode B將接收發送到IP MC地址的數 據，并且因此向骨干麗發送IGMP Join (或類似的控制信息以使網絡知道屬于特定的組播 組的期望，例如，如在IGMPv3中使用的成員資格報告消息)。骨干IP麗2是啟用組播的， 其中路由器3與IP組播兼容。路由器將接收IGMP Join并且轉發該消息使得發送到骨干 的特定的IP MC地址的所有數據包將傳遞到加入的eNode B。 SAE GW將向IP MC地址發送DL UP數據而實際上不知道UE的位置以及該UP在哪個eNode B結束。
當UE移動到新的eNode B時，UE向麗發送信號，例如，向匪E發送信號，指示新的位置(eNode B)并且匪E向新的eNode B發送UE會話的用戶平面的IP MC地址，該新的eNode B現在通過向骨干發送IGMP Join而加入IP MC會話。骨干建立新的傳輸路徑使得業務量現在被發送到新的eNode B并且UE可以接收會話數據。注意，沒有到不知道UE的位置的SAE GW的信令，但僅需要將UP業務量在啟用IP MC的骨干上發送出。備選方法將是在激活情況下由匪E告知UE關于IP MC地址。在這種情況下，當UE移動到新的eNode B時，UE可以啟動新的eNode B進行IGMP Join。 UE告知新的eNode B關于IP MC地址并且新的eNode B進行IGMP Join到骨干網。匪E可以或可以不被告知關于小區改變。
提出的方法的另外的可能性將使有效的HO(切換)更容易，其通過告知圍繞UE當前位于的小區的多個小區也加入IP MC傳送。然后，如果UE移動進入相鄰小區，新的eNodeB已經具有DL業務流(traffic stream)并且它可以傳遞到UE而沒有中斷。這將稍后在本文中關于圖6更詳細地論述。 注意利用到IP組播的源特定組播(S匪)擴展(IETF RFC 4607，4604，4608)，源地址用于IP MC路由。在這種情況下，路由和路由表的構建更加有效。并且源地址將在目的地、即在eNode B中總是可用的，并且eNode B將還使用源地址用于為討論的會話發送UL(上行)業務量，使得UL將轉向正確的SAE GW，其將用作UL和DL業務量的錨定點。
本文概括的移動性是十分普遍的并且還可以用于非3GPP移動性以及一般可用于根據S匪IP MC RFC是啟用IP組播的任意麗中。 對于SAE GW，單播DL業務量和MBMS組播DL業務量的處理將是相同的并且將主要在業務量的源方面不同(BM-SC用于SGmb&SGi上的MBMS業務量而SGi上的外部/內部PDN用于單播業務量)。GTP不被使用，并且IP MC地址代替GTP TEIDs而被使用。
現在將給出參照圖4的會話激活的示例方法 401.UE連到網絡(在匪E中注冊并且驗證等等)。UE希望激活數據會話(等同于在GPRS中進行激活PDP上下文)，并且向匪E發送激活消息。 402.匪E分配載體，這利用例如QoS、模式等等正確載體特性(使用在本文論述的
上下文中不令人感興趣的一些方法)。匪E選擇SAE GW(例如使用APN)并且還在SAE GW
和eNode B之間分配傳送載體(等同于在GPRS中使用的GTP隧道)，即匪E分配IP組播地
址，SAE GW將使用該IP組播地址用于向eNode B發送該UP傳送通道的UP數據DL。 IP組
播地址的分配可備選地在SAE GW中作為過程的部分或當從匪E請求時完成。 403.匪E向SAE GW發送載體參數(包括IP MC地址)。SAEGW為UE的會話創建上下文。 404.匪E向eNode B發送載體參數(包括IP MC地址)。eNodeB為UE的會話創建上下文。 405. eNode B向啟用IP MC的骨干麗發送IGMP Join,該骨干麗在SAE GW和eNode B之間創建傳送路徑。 406. UE可以在UP路徑上通過eNode B和SAE GW開始向和從外部PDN(例如互聯網)發送和接收數據。SAE GW不必關心UE的位置而將僅向IP MC骨干發送出DL數據，該骨干將管理傳遞該數據到正確的eNode B。
現在將給出參照圖5在活動模式中用于處理到新小區的切換的示例方法 501.UE處于活動模式并且具有進行中的用戶平面會話并且移動進入新小區并且
通過新eNode B是可達的。 502. UE用信號通知匪E小區改變。 503.匪E向新eNode B指示IP MC地址(由SAE GW使用以傳送DL UP數據業務量)。同樣指示源IP地址(如果SSM被使用則eNodeB將在IGMP Join中使用該源IP地址)以發送UL用戶平面業務量用于該UE的會話。 504.新eNode B向骨干發送IGMP Join以加入會話的傳送并且開始接收該UE的UP業務量。 505.啟用IP MC的麗為該會話(即為IP MC地址)的DL數據路徑構建分布樹。
506.新eNode B開始接收發送到UE的DL數據。 507.通知舊eNode B(或會話超時)并且舊eNode B發送IGMPLeave，以便停止向舊eNode B的有用負荷的傳遞。 注意在HO過程中沒有到SAE GW的信令。SAE GW不知道UE的位置，但將僅向IPMC骨干發送出DL數據，該IP MC骨干將數據包路由到正確的eNode B。
注意如果其中載體傳送信息(即IP MC傳送地址)發送到UE(上面的圖表)的備選方法被簡化，使得不涉及匪E，但由UE直接告知新eNode B關于IP MC地址。
圖6圖示根據本發明的在網絡中的切換實例，其中來自應用服務器601的數據將被傳送下行到UE 6。然而，在該進程期間UE 6移動到新位置并且因而連接到另一個eNodeB l'。數據然后需要重新定向到新的eNode B l'。數據傳送到SAE GW 4并且在那里轉發到為UE1記下的MC地址。在這種情況下它將被轉發向(602)最后已知的eNode B 1而經過路由器606和607最終連接(603)到eNode B 1。然而，路由器606已經被告知到MC地址的數據現在(也)將向現在反而連接UE的新eNode B l'轉發。當UE移動時新eNode Bl'將新情況告知(使用適合的MC控制消息收發)上游路由器608和606，從而路由器606也可以通過新的路徑604轉發數據。當UE已經離開舊eNode B并且完全與它斷開連接時，舊eNode B將新情況告知(使用適合的MC控制消息收發)上游路由器607和606從而路由器606可停止在603路徑上轉發數據。 在本發明的一個實施例中，在適當等級的上游路由器606可被告知存在在不久的將來UE 1將改變eNode B的某些可能性并且還可被告知關于哪個eNode B可能連接到該UE。在該情況下向兩個(或更多)方向同時發送數據是可能的，所謂的雙播技術方案UE當前位于的方向和向不久將來UE將可能連接到的eNode B 1'的方向。這樣預期UE 6的移動并且減小釋放數據的風險。當實際上知道UE在進行從一個eNode B 1轉移到另一個eNode B 1'的進程中以便使用本發明的組播技術方案提供有效軟切換時可使用相同的雙播技術方案。 總的來說IP組播地址可分配給224. 0. 0. 0至239. 255. 255. 255并且分配給源特定組播使用的子范圍是232. 0. 0. 0至232. 255. 255. 255 (232/8)。對應于IPv6的是FF3x: :/32。在該范圍中的一些地址可被保留，但當源特定組播根據RFC4607、4604和4608而使用時多達1600萬個地址對于每個源地址是可用的。對于每個SAE GW， SSM特定IP組播地址范圍可以再次使用。這意味技術方案是可縮放的并且任意數量的會話可以僅通過增加另外的SAE GW而支持，其中每個SAE GW具有它自己唯一的IP地址(即SSM源地址)。
本發明的優勢中的一些是在啟用IP組播的平架構移動麗中的高效信令和簡化的移動性管理。 應該注意單詞"包括"不排除除那些列出的之外其他元素或步驟的存在并且在元素前面的單詞"一"或"一個"不排除多個這樣的元素的存在。還應該注意任何參考符號不限制權利要求的范圍，本發明可至少部分利用硬件和軟件實現，并且若干"裝置"可用同一項硬件表示。 上文提到的和描述的實施例僅給作示例并且不應該限制于本發明。在如下文描述的專利權利要求中要求權利的本發明的范圍內的其他技術方案、使用、目的和功能應該對于本領域內技術人員是明顯的。
0104]定義和縮寫
0105]BS基站PDU協議數據單元
0106]DL下行RNC無線電網絡控制器
0107]eNodeBE-UTRAN節點BSAE系統架構演進
0108]GPRS通用分組無線業務SSM源特定組播
0109]GTPGPRS隧道貫穿協議TEID隧道端點標識
0110]GW網關UE用戶設備
0111 ]IP互聯網協議上行
0112]LTE長期演進UL-SCH上行共享通道
0113]MAC媒體訪問控制UMTS通用移動電信系統
0114]MBMS多媒體廣播組播服務UP用戶平面
0115]MC組播UPE用戶平面實體
0116]MCCH組播控制通道U_plane用戶平面
0117]MCH組播通道VoIP經由IP的話音
0118]匪E移動性管理實體WCDMA寬帶碼分多址
0119]MS移動站WLAN無線局域網
0120]NodeBUT廳基站PDN分組數據網絡
0121]E-UT廳演進UMTS地面無線電接入網絡
0122]UTRAUMTS地面無線電接入
0123]UT廳UMTS地面無線電接入網絡
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權利要求
一種啟用互聯網協議、即IP的無線通信網絡中的移動性管理的方法，其包括步驟使用IP組播用于連接到通信網關(1)的進入活動模式的用戶設備(6)、即UE的單播會話的數據傳送；在外部IP網絡和所述通信網絡之間的網絡網關(4)、即SAE GW中分配IP組播地址；告知移動性管理實體(5)、即MME關于所述IP組播地址；將所述IP組播地址告知在所述UE和基礎結構網絡(2)之間的所述通信網關(1)；從所述通信網關向所述基礎結構網絡中的路由器(3)發送控制消息以使這些路由器知道所述通信網關將接收分配的IP組播地址的組播數據；在所述網絡網關中使用所述IP組播地址用于發送用戶平面數據下行到所述UE；在所述基礎結構網絡中使用啟用IP的路由器以傳送所述用戶平面數據到所述通信網關。
2. 如權利要求l所述的方法，還包括允許額外至少一個通信網關用于接收相同IP組播 地址的數據的步驟。
3. 如權利要求2所述的方法，還包括步驟在匪E中從UE接收UE已經改變連接到第二通信網關(l')的信號； 從所述匪E將所述IP組播地址告知新的通信網關。
4. 如權利要求2所述的方法，還包括步驟 在第二通信網關中從所述UE接收IP組播地址；從所述第二通信網關向所述基礎結構網絡中的路由器發送控制消息以使這些路由器 知道所述通信網關將接收所述分配的IP組播地址的組播數據。
5. 如權利要求2所述的方法，還包括步驟獲得關于與UE當前連接到的所述通信網關相鄰的至少一個通信網關的信息； 在接收所述分配的組播地址的數據時包括所述相鄰通信網關。
6. 如權利要求2至5中的任一項所述的方法，還包括步驟使用所述網絡網關的IP組播地址和源IP地址兩者用于識別會話和要接收什么組播數據。
7. 在啟用互聯網協議的無線通信網絡(2)中的基礎結構網關裝置(4)，其包括 用于運行指令集的處理單元(201); 用于存儲指令集和數據的存儲器(202);上行通信接口 (205); 下行通信接口 (204);其中所述處理單元設置成使用IP組播用于連接到通信網關(1)的進入活動模式的用戶設備(6)、即UE的單播會 話的數據傳送；分配IP組播地址；告知移動性管理實體(5)、即匪E關于所述IP組播地址；將所述IP組播地址告知在所述UE和所述基礎結構網絡之間的所述通信網關；使用所述IP組播地址用于發送用戶平面數據下行到所述UE。
8. 在啟用互聯網協議的無線通信網絡中的移動終端(6)，其包括處理單元(301); 存儲器(302);設置成與通信網關(1)通信的通信接口 (304);其中所述移動終端設置成當改變連接從第一通信網關(i)到第二通信網關(r )時獲 取互聯網協議組播地址并且將該地址通信到通信網關。
9. 啟用互聯網協議的無線通信網絡(2)，其包括 至少一個網絡網關(4); 至少一個移動性管理實體(5);移動終端(6)和所述通信網絡(2)之間的至少一個通信網關(1); 其中所述網絡設置成操作如權利要求1所述的方法。
10. 在通信網絡基礎結構裝置(4)中使用的計算機程序，包括指令集用于使用IP組播用于連接到通信網關(1)的進入活動模式的用戶設備(6)、即UE的單播會 話的數據傳送；分配IP組播地址；告知移動性管理實體(5)、即匪E關于所述IP組播地址；將所述IP組播地址告知在所述UE(6)和所述基礎結構網絡(2)之間的所述通信網關(1);在所述網絡網關(4)中使用所述IP組播地址用于發送用戶平面數據下行到所述 UE (6)。
11. 在啟用互聯網協議的無線通信網絡(2)中的基礎結構移動性管理裝置(5)，其包括用于運行指令集的處理單元； 用于存儲指令集和數據的存儲器； 通信接口 ；其中所述處理單元設置成獲得關于用于連接到通信網關的移動終端的互聯網協議組播地址的信息； 將所述IP組播地址告知在所述UE和所述基礎結構網絡之間的所述通信網關。
全文摘要
本發明涉及用于在無線通信網絡(2)中使用連接到通信網關(1)的移動終端(6)(UE)的IP組播地址的方法、裝置和程序。當UE連接到另一個通信網關(V)時，IP組播地址用于更新向其中的UE傳送信息的基礎結構網絡中的路由器(3)，這可從新的通信網關或從移動性管理實體(5)中更新，而使網絡網關(4)(例如SAE網關)免于控制業務量，從而減少在基礎結構網絡(2)中的瓶頸風險。
文檔編號H04L12/18GK101743768SQ200780053777
公開日2010年6月16日 申請日期2007年7月13日 優先權日2007年7月13日
發明者G·里德內爾, H·勒內克 申請人:艾利森電話股份有限公司