專利名稱：非3gpp網接入3gpp核心網的系統、方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及移動通信技術領域，尤其涉及一種非3GPP網接入3GPP核心網的系統、方法和設備。
背景技術：
隨著WIFI (wireless fidelity)熱點的大面積部署及智能終端的普及，更多的接入方式提供了全面、良好的信號覆蓋，更多的終端也具備了蜂窩網和無線局域網(WLAN，Wireless Area Network)的接入能力，用戶通過多種接入方式接入到移動運營商核心網不僅能夠分擔蜂窩網數據流量的壓力，降低運營商部署成本，還可以為用戶帶來更為方便快捷的業務體驗。當非第三代合作伙伴項目(XPP,The 3rd Generation Partnership Project)接入網絡(如802.11無線網絡、寬帶接入網等)由運營商部署時，可以看作是可信的網絡接入到運營商核心網。當前尚沒有標準來規范如何實現終端通過可信非3GPP網絡接入到3GPP核心網，進而實現切換和流移動性。為支持非3GPP網絡接入到3GPP核心網，當前對非3GPP接入網內進行改造的主要方案思路包括:1、在無線接口對層三信令進行增強，這一方案需要增強IEEE 802.11 ;2、在互聯網協議(IP, International Protocol)層之上設計獨立于媒介的解決方案，這一方案需工程任務組(IETF, Internet Engineering Task Force)設計新的協議；3、寬帶網論壇(BBF, Broadband Forum)增強接入點到接入網關間的信令協議，這一方案需要終端到接入點的解決方案作為補充；4、建立互聯網安全性(IPSec)隧道，這一方案對可信網絡接入來說，成本太高。由此可見，現有技術提供的方案都需要對終端和非3GPP網絡進行底層的修改，增加了終端通過非3GPP網絡接入3GPP核心網的復雜性。

發明內容
本發明實施例提供一種終端通過非3GPP網絡接入3GPP核心網的系統、方法及設備，用以在不修改終端和接入網底層的前提下，支持終端通過非3GPP網絡接入3GPP核心網，降低終端通過非3GPP網絡接入3GPP核心網的復雜性。本發明實施例提供一種終端通過非3GPP網絡接入3GPP核心網的系統，包括3GPP核心網設備，接入網關和終端，其中:所述終端，用于與非3GPP網絡建立連接之后，向所述接入網關發送隧道建立請求，請求建立與所述接入網關之間的隧道，所述隧道建立請求中攜帶有公用數據網PDN連接類型；并接收所述接入網關發送的網絡地址；所述接入網關，用于在接收到所述隧道建立請求之后，向3GPP核心網設備發送PDN連接建立請求，請求建立與所述3GPP核心網設備之間的TON連接，所述TON連接建立請求中攜帶有所述I3DN連接類型；在所述PDN連接建立成功之后，接收所述3GPP核心網設備分配給所述終端的網絡地址，將所述網絡地址發送給所述終端；所述3GPP核心網設備，用于根據所述PDN連接建立請求中攜帶PDN連接類型為所述終端分配網絡地址；并將分配給所述終端的網絡地址發送給所述接入網關。本發明實施例提供一種終端通過非3GPP網絡接入3GPP核心網的方法，包括:接入網關接收終端發送的隧道建立請求，所述隧道建立請求中攜帶有公用數據網PDN連接類型；所述接入網關向3GPP核心網設備發送PDN連接建立請求，請求與所述3GPP核心網建立PDN連接，所述PDN連接建立請求中攜帶有所述PDN連接類型；以及接收所述3GPP核心網設備在TON連接建立成功之后，根據所述TON連接類型為所述終端分配的網絡地址；所述接入網關將所述網絡地址發送給所述終端。本發明實施例提供一種接入網關，包括:第一接收單元，用于接收終端發送的隧道建立請求，所述隧道建立請求中攜帶有公用數據網PDN連接類型；第一發送單元,用于向3GPP核心網設備發送PDN連接建立請求,請求建立與所述3GPP核心網設備之間的PDN連接，所述PDN連接建立請求中攜帶有所述PDN連接類型；第二接收單元，用于接收所述3GPP核心網設備在PDN連接建立成功之后，根據所述PDN連接類型為所述終端分配的網絡地址；第二發送單元，用于將所述網絡地址發送給所述終端。本發明實施例提供一種終端，包括:第一發送單元，用于與非3GPP網絡建立連接之后，向接入網關發送隧道建立請求，請求建立與所述接入網關之間的隧道，所述隧道建立請求中攜帶有公用數據網PDN連接類型；接收單元，用于接收所述接入網關發送的網絡地址，所述接入網關根據所述隧道建立請求中攜帶的TON連接類型向3GPP核心網設備請求分配給所述終端的網絡地址。本發明實施例提供的非3GPP網絡接入3GPP核心網的系統、方法及設備，終端向接入網關發送隧道建立請求，同時攜帶PDN連接請求相關的信息，接入網關在接收到終端發送的隧道建立請求之后，與3GPP核心網設備建立I3DN連接，然后向終端發送隧道建立請求的響應消息，并在該響應消息中攜帶3GPP核心網設備為終端分配的網絡地址，至此，終端與接入網關之間的隧道建立完成，同時與3GPP核心網之間的PDN連接也建立完成。在上述過程中，無需對終端和非3GPP網絡底層進行修改，便實現了終端通過非3GPP網絡接入3GPP核心網，降低了終端通過非3GPP網絡接入3GPP核心網的復雜性。本發明的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。


圖1為本發明實施例中，終端通過非3GPP網絡接入3GPP核心網的場景示意圖；圖2為本發明實施例中，終端通過非3GPP網絡接入3GPP核心網的方法實施流程示意圖；圖3a為本發明實施例中，接入網關和PGW之間采用PMIP隧道協議的協議棧示意圖；圖3b為本發明實施例中，接入網關和PGW之間采用GTP隧道協議的協議棧示意圖；圖4為本發明實施例中，終端通過非3GPP網絡接入3GPP核心網的流程示意圖；圖5為本發明實施例中，為終端請求從3GPP接入方式切換到非3GPP接入方式的實施流程示意圖；圖6為本發明實施例中，終端同時通過3GPP網絡和非3GPP網絡接入3GPP核心網時，進行流移動性操作的流程示意圖；圖7為本發明實施例中，終端通過非3GPP網絡接入3GPP核心網絡的系統結構示意圖；圖8為本發明實施例中，接入網關的結構示意圖；圖9為本發明實施例中，終端的結構示意圖。
具體實施例方式本發明實施例提供了一種當終端通過可信非3GPP網絡(如WLAN)接入到移動運營商3GPP核心網時，非3GPP網絡的具體實現方法。為了便于理解本發明實施例，以下以3GPP移動通信網場景為例，闡述本發明。本發明適用于終端通過非3GPP網絡接入到3GPP核心網的場景。如圖1所示，終端通過接入點接入到非3GPP網絡，并通過接入網關接入到移動運營商的3GPP核心網進行信令的交互和數據通信。此時，終端可以通過非3GPP網絡和3GPP網絡同時接入到3GPP核心網，但目前尚未解決的問題包括:終端如何發起到3GPP核心網的公用數據網(PDN，Public Data Network)連接建立請求和連接釋放請求；為支持業務的連續性，終端如何在建立連接時給出相關指示；為在非3GPP網絡與3GPP網絡間進行流移動性操作，非3GPP網絡內如何實現。為了解決上述問題，本發明實施例在終端和接入網關之間建立隧道，通過該隧道傳輸與連接建立、切換和流移動性等相關的信令信息。以下結合說明書附圖對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明，并且在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。如圖2所示，為本發明實施例提供的終端通過非3GPP網絡接入3GPP核心網的方法實施流程示意圖，包括:S201、接入網關接收終端發送的隧道建立請求，所述隧道建立請求中攜帶有TON連接類型；具體實施中，終端發現非3GPP網絡，完成與非3GPP網絡的連接和鑒權。終端檢測發現當前有可信非3GPP網絡(如WLAN)，則終端按照現有非3GPP接入方法與非3GPP接入網連接，并通過相應的鑒權。當終端接入非3GPP網絡之后，向接入網關發起隧道建立請求，同時攜帶有PDN連接請求的相關信息，可以包括APN(接入點名稱)，PDN連接類型，數據流描述信息、數據流標識符，多接入標識，切換指示等。其中，PDN連接類型可以為IPV4，和/或IPV6，即可以為IPV4，也可以為IPV6，或者是IPV4V6。
S202、接入網關向3GPP核心網設備發送TON連接建立請求，請求與該3GPP核心網建立PDN連接，該PDN連接建立請求中攜帶有所述PDN連接類型；接入網關在接收到終端發送的隧道建立請求之后，與3GPP核心網設備之間執行3GPP相關流程，對終端進行3GPP核心網設備的認證和授權，并建立與3GPP核心網設備之間的PDN連接，具體的，可以通過GPRS隧道協議(GTP，GPRS Tunnel Protocol)或代理移動IP(PMIP，Proxy Mobile IP)協議建立與3GPP核心網之間的GTP隧道或者PMIP隧道。S203、接收3GPP核心網設備在PDN連接建立成功之后，根據PDN連接建立請求中攜帶的PDN連接類型為終端分配的網絡地址；3GPP核心網設備在建立與接入網關之間的GTP隧道或者PMIP隧道之后，為終端分配網絡地址。具體的，若PDN連接請求中攜帶的PDN連接類型為IPV4時，3GPP核心網設備為該終端分配的網絡地址為IPV4地址；若PDN連接請求中攜帶的PDN連接類型為IPV6時，3GPP核心網設備為該終端分配的網絡地址為IPV6地址前綴；若PDN連接請求中攜帶的PDN連接類型為IPV4V6時，3GPP核心網設備為該終端分配的網絡地址為IPV4地址或IPV6地址前綴。S204、接入網關將接收到的網絡地址發送給終端。具體的，當接入網關接收到3GPP核心網設備發送的網絡地址之后，向終端發送隧道建立請求的響應消息，同時在該響應消息中攜帶3GPP核心網設備為終端分配的網絡地址。具體實施中，當終端需要去附著或者斷開與3GPP核心網設備之間的PDN連接時，終端向接入網關發起隧道釋放請求，該隧道釋放請求中攜帶需要釋放的PDN連接標識，其中，PDN連接標識可以為3GPP核心網設備為終端分配的網絡地址。在與3GPP核心網設備的連接釋放后，接入網關向終端返回隧道釋放請求的響應消息，釋放接入網關與終端之間的隧道，至此，終端與3GPP核心網設備間的TON連接釋放。接入網關與終端之間的隧道協議可以但不限于采用會話發起協議(SIP，SessionInitial Protocol)，為了便于描述，以下實施例中均以終端和接入網關之間采用的隧道協議為SIP協議為例進行說明，但采用SIP協議并不用于限定本發明的其它實現方式。SIP協議是一種在IP網絡上進行多媒體通信的信令協議。通用的SIP消息包括:開始行、消息頭和消息體三部分，其中開始行和消息頭字段與參數內容較固定，為實現與3GPP核心網的交互，本發明實施例中，通過對SIP消息體中的會話描述協議(SDP，SessionDescription Protocol)字段進行增強來實現終端與接入網關之間的信令交互。分別如圖3a和圖3b所示，為本發明實施例中，在終端和接入網關之間建立用于控制面的SIP隧道，終端、接入網關、核心網設備之間控制面的協議棧示意圖，其中，核心網設備可以為公用數據網網關(PGW, Public Data Network Gateway)。圖3a中，接入網關和PGW之間采用PMIP隧道協議進行信令交互。具體的，終端和接入網關之間:由下至上分別為物理層和數據鏈路層L1/L 2，網絡層采用IP協議，傳輸層采用傳輸控制協議(TCP,Transmission Control Protocol)或者用戶數據包協議(UDP,User Datagram Protocol),應用層采用SIP協議；接入網關和PGW之間:由下至上分別為物理層和數據鏈路層L1/L 2，網絡層采用IPV4/IPV6協議，傳輸層和應用層均采用PMIPV6協議。
圖3b中，接入網關和PGW之間采用GTP隧道協議進行信令交互。具體的，終端和接入網關之間:由下至上分別為物理層和數據鏈路層L1/L2，網絡層采用Ip協議，傳輸層采用TCP/UDP協議，應用層采用SIP協議；接入網關和PGW之間:由下至上分別為物理層和數據鏈路層L1/L 2，網絡層采用IPV4/IPV6協議，傳輸層采用UDP協議，應用層采用GTP-C協議。如圖4所示，為本發明實施例中，終端通過非3GPP網絡接入3GPP核心網的流程示意圖，包括如下步驟:S401、終端檢測發現非3GPP網絡，與非3GPP網絡建立連接，并通過相應的鑒權；S402、終端向接入網關發出SIP信令INVITE，發起隧道建立請求，同時攜帶用于初始附著的PDN連接建立請求相關的信息；具體的，在該SIP信令中，會話描述協議(SDP)中關鍵字取值如表I所示:表權利要求
1.一種終端通過非3GPP網絡接入3GPP核心網的方法，其特征在于，包括: 接入網關接收終端發送的隧道建立請求，所述隧道建立請求中攜帶有公用數據網TON連接類型； 所述接入網關向3GPP核心網設備發送PDN連接建立請求，請求與所述3GPP核心網建立I3DN連接，所述PDN連接建立請求中攜帶有所述PDN連接類型； 所述接入網關接收所述3GPP核心網設備在TON連接建立成功之后，根據所述I3DN連接類型為所述終端分配的網絡地址； 所述接入網關將所述網絡地址發送給所述終端。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述終端與非3GPP網絡建立連接之前，已通過3GPP網絡接入3GPP核心網時，所述隧道建立請求中還攜帶有切換指示符；以及 所述方法，還包括: 所述接入網關向3GPP核心網設備發送PDN連接建立請求，在所述PDN連接請求中攜帶所述切換指示符，指示所述3GPP核心網設備將所述終端通過3GPP網絡接入3GPP核心網時，分配給所述終端的網絡地址重新分配所述終端。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，當所述終端同時通過3GPP網絡接入所述3GPP核心網時，所述方法，還包括: 所述接入網關接收所述終端發送的第一流移動性請求，所述第一流移動性請求中攜帶有要遷移的數據流的流標識和該數據流對應的要遷移到的接入方式，所述接入方式包括非3GPP接入方式和3GPP接入方式；并 在接收到所述第一流移動性請求之后，向所述3GPP核心網設備發送第二流移動性請求，所述第二流移動性請求中攜帶有要遷移的數據流的流標識和該數據流對應的要遷移到的接入方式； 所述3GPP核心網設備根據接收到的第二流移動性請求，若流標識對應的數據流要遷移到的接入方式為3GPP接入方式，則增加承載或對現有承載進行修改；若流標識對應的數據流要遷移到的接入方式為非3GPP接入方式，則對現有承載進行修改或刪除。
4.一種接入網關，其特征在于，包括: 第一接收單元，用于接收終端發送的隧道建立請求，所述隧道建立請求中攜帶有公用數據網PDN連接類型； 第一發送單元，用于向3GPP核心網設備發送I3DN連接建立請求，請求建立與所述3GPP核心網設備之間的I3DN連接，所述I3DN連接建立請求中攜帶有所述I3DN連接類型； 第二接收單元，用于接收所述3GPP核心網設備在TON連接建立成功之后，根據所述I3DN連接類型為所述終端分配的網絡地址； 第二發送單元，用于將所述網絡地址發送給所述終端。
5.如權利要求4所述的接入網關，其特征在于， 所述第一接收單元，還用于在所述終端與非3GPP網絡建立連接之前，已通過3GPP網絡接入3GPP核心網時，接收終端發送的隧道建立請求，所述隧道建立請求中攜帶有I3DN連接類型和切換指示符； 所述第一發送單元，還用于將所述切換指示符攜帶在所述PDN連接請求中發送給所述3GPP核心網設備 ，指示所述3GPP核心網設備將所述終端通過3GPP網絡接入3GPP核心網時，分配給所述終端的網絡地址重新分配所述終端。
6.如權利要求4所述的接入網關，其特征在于，還包括: 第三接收單元，用于在所述終端通過3GPP網絡同時接入所述3GPP核心網時，接收所述終端發送的第一流移動性請求，所述第一流移動性請求中攜帶有要遷移的數據流的流標識和該數據流對應的要遷移到的接入方式，所述接入方式包括非3GPP接入方式和3GPP接入方式； 第三發送單元，用于在接收到所述第一流移動性請求之后，向所述3GPP核心網設備發送第二流移動性請求，所述第二流移動性請求中攜帶有要遷移的數據流的流標識和該數據流對應的要遷移到的接入方式。
7.—種終端，其特征在于，包括: 第一發送單元，用于與非3GPP網絡建立連接之后，向接入網關發送隧道建立請求，請求建立與所述接入網關之間的隧道，所述隧道建立請求中攜帶有公用數據網PDN連接類型； 接收單元，用于接收所述接入網關發送的網絡地址，所述接入網關根據所述隧道建立請求中攜帶的PDN連接類型向3GPP核心網設備請求分配給所述終端的網絡地址。
8.如權利要求7所述的終端，其特征在于， 所述第一發送單元，還用于與非3GPP網絡建立連接之前，已通過3GPP網絡接入3GPP核心網時,在所述隧道建立請求中攜帶切換指示符。
9.如權利要求7所述的終端，其特征在于，還包括: 存儲單元，用于存儲接入方式與`流標識映射表； 第二發送單元，當本終端同時通過3GPP網絡同時接入3GPP核心網時，向所述接入網關發送流移動性請求，請求將3GPP接入方式的數據流遷移到非3GPP接入方式，或者將非3GPP接入方式的數據流遷移到3GPP接入方式，所述流移動性請求中攜帶有要遷移的數據流的流標識和該數據流對應的要遷移到的接入方式，所述接入方式包括非3GPP接入方式和3GPP接入方式。
10.一種終端通過非3GPP網絡接入3GPP核心網的系統，其特征在于，包括3GPP核心網設備，接入網關和終端，其中: 所述終端，用于與非第三代合作伙伴項目3GPP網絡建立連接之后，向所述接入網關發送隧道建立請求，請求建立與所述接入網關之間的隧道，所述隧道建立請求中攜帶有公用數據網PDN連接類型；并接收所述接入網關發送的網絡地址； 所述接入網關，用于在接收到所述隧道建立請求之后，向3GPP核心網設備發送PDN連接建立請求，請求建立與所述3GPP核心網設備之間的PDN連接，所述PDN連接建立請求中攜帶有所述PDN連接類型；在所述PDN連接建立成功之后，接收所述3GPP核心網設備分配給所述終端的網絡地址，將所述網絡地址發送給所述終端； 所述3GPP核心網設備，用于根據所述TON連接建立請求中攜帶TON連接類型為所述終端分配網絡地址；并將分配給所述終端的網絡地址發送給所述接入網關。
11.如權利要求10所述的系統，其特征在于，所述TON連接類型包括IPV4，和/或IPV6；以及 所述3GPP核心網設備，具體用于當所述PDN連接類型為IPV4時，分配給所述終端的網絡地址為IPV4地址；當所述PDN連接類型為IPV6時，分配給所述終端的網絡地址為IPV6地址的前綴；當所述PDN連接類型為IPV4和IPV6時，分配給所述終端的網絡地址為IPV4地址或者IPV6地址的前綴。
12.如權利要求10所述的系統，其特征在于， 所述終端，還用于與非3GPP網絡建立連接之前，已通過3GPP網絡接入3GPP核心網時，在所述隧道建立請求中攜帶切換指示符；以及 所述接入網關，還用于在所述TON連接請求中攜帶所述切換指示符； 所述3GPP核心網設備，具體用于將所述終端通過3GPP網絡接入3GPP核心網時，分配給所述終端的網絡地址重新分配給所述終端。
13.如權利要求10所述的系統，其特征在于， 所述終端，還用于當同時通過3GPP網絡接入3GPP核心網時，通過與接入網關之間的隧道向所述接入網關發送第一流移動性請求，請求將3GPP接入方式的數據流遷移到非3GPP接入方式，或者將非3GPP接入方式的數據流遷移到3GPP接入方式，所述第一流移動性請求中攜帶有要遷移的數據流的流標識和該數據流對應的要遷移到的接入方式，所述接入方式包括非3GPP接入方式和3GPP接入方式； 所述接入網關，還用于在接收到所述第一流移動性請求之后，向所述3GPP核心網設備發送第二流移動性請求，所述第二流移動性請求中攜帶有要遷移的數據流的流標識和該數據流對應的要遷移到的接入方式； 所述3GPP核心網設備，還用于在接收到第二流移動性請求之后，若流標識對應的數據流要遷移到的接入方式為3GPP接入方式，則增加承載或對現有承載進行修改；若流標識對應的數據流要遷移到的 接入方式為非3GPP接入方式，則對現有的承載進行修改或刪除。
14.如權利要求10 13任一權利要求所述的系統，其特征在于，所述終端與所述接入網關之間采用會話發起協議SIP作為隧道協議。
全文摘要
本發明公開了一種非3GPP網接入3GPP核心網的系統、方法和設備，其中，所述方法包括接入網關接收終端發送的隧道建立請求，所述隧道建立請求中攜帶有公用數據網PDN連接類型；所述接入網關向3GPP核心網設備發送PDN連接建立請求，請求與所述3GPP核心網建立PDN連接，所述PDN連接建立請求中攜帶有所述PDN連接類型；所述接入網關接收所述3GPP核心網設備在PDN連接建立成功之后，根據所述PDN連接類型為所述終端分配的網絡地址；所述接入網關將所述網絡地址發送給所述終端。
文檔編號H04L29/06GK103108401SQ20111036186
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月15日 優先權日2011年11月15日
發明者孫滔, 鄧輝 申請人:中國移動通信集團公司