專利名稱：寬帶碼分多址系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信系統(tǒng)，特別涉及寬帶碼分多址系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
在寬帶碼分多址(以下簡(jiǎn)稱為WCDMA)R99(Release 99，以下簡(jiǎn)稱為R99)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)請(qǐng)參見(jiàn)圖1。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要是便于第二代的全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱為2G GSM)與第2.5代的通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)(以下簡(jiǎn)稱為GPRS)向WCDMA的過(guò)渡。WCDMA R99的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分為無(wú)線網(wǎng)(以下簡(jiǎn)稱為RAN)和核心網(wǎng)(以下簡(jiǎn)稱為CN)兩個(gè)部分。核心網(wǎng)CN又分為電路域核心網(wǎng)(以下簡(jiǎn)稱為CS CN)和分組域核心網(wǎng)(以下簡(jiǎn)稱為PS CN)。除了RAN采用了新的技術(shù)外，WCDMA R99的CS CN基本沿用了已有的GSM核心網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，PS CN基本沿用了GPRS已有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
WCDMA R4(Release R4，以下簡(jiǎn)稱R4)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)請(qǐng)參見(jiàn)圖2。除了對(duì)CS CN把移動(dòng)交換機(jī)(以下簡(jiǎn)稱為MSC)分為了移動(dòng)交換機(jī)服務(wù)器(以下簡(jiǎn)稱為MSC Server)和媒體網(wǎng)關(guān)(以下簡(jiǎn)稱為MGW)外，其他沒(méi)有太大的變化。在R5(Release 5)/R6(Release 6)(請(qǐng)參見(jiàn)圖3)，除了增加IP多媒體子系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱IMS)域，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基本沒(méi)有變化。
在WCDMA R99的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)請(qǐng)參見(jiàn)圖1。WCDMA R4的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)請(qǐng)參見(jiàn)圖2.R4中除了對(duì)CS CN把MSC分為了MSC Server和MGW外，其他沒(méi)有太大的變化；到了WCDMA R5，CS CN沒(méi)有什么變化，在RAN引入了高速下行鏈路分組接入(以下簡(jiǎn)稱為HSDPA)，在CN引入了IMS。R6中，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基本沒(méi)有變化。
WCDMA網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展時(shí)至今日，不斷暴露出如下問(wèn)題1.隨著新技術(shù)的不斷引入，WCDMA中的實(shí)體越來(lái)越多，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，這給運(yùn)營(yíng)商的快速部署網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)行維護(hù)等各種方面造成很大的困難。
2.引入了HSDPA后，為實(shí)現(xiàn)快速調(diào)度與快速的傳輸，原來(lái)在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器(以下簡(jiǎn)稱RNC)上的媒體接入控制(以下簡(jiǎn)稱為MAC)層部分實(shí)體功能，基于基站(以下簡(jiǎn)稱Node B)的無(wú)線資源管理(以下簡(jiǎn)稱為RRM)等功能移植至Node B上。另外，在Node B上實(shí)現(xiàn)了更強(qiáng)大的混合自動(dòng)重傳(以下簡(jiǎn)稱HARQ)等功能后，在RNC上的無(wú)線鏈路控制(以下簡(jiǎn)稱為RLC)上的自動(dòng)重傳(以下簡(jiǎn)稱為ARQ)功能顯得微不足道。
3.不僅WCDMA網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)體和接口越來(lái)越多，信令過(guò)程也很復(fù)雜，例如一個(gè)單純的PS業(yè)務(wù)接通就需要建立無(wú)線資源控制(以下簡(jiǎn)稱為RRC)連接，分組域移動(dòng)性(以下簡(jiǎn)稱為PMM)連接，認(rèn)證，安全模式控制，創(chuàng)建分組數(shù)據(jù)協(xié)議上下文(以下簡(jiǎn)稱為PDP context)，無(wú)線接口承載(以下簡(jiǎn)稱為RAB)建立等過(guò)程，這就勢(shì)必造成會(huì)話(以下簡(jiǎn)稱為Session)的接續(xù)的時(shí)延過(guò)長(zhǎng)。
4.消息的不斷拆裝和映射也對(duì)接續(xù)時(shí)延造成了一定的影響。如從用戶設(shè)備(以下簡(jiǎn)稱為UE)發(fā)出的一條移動(dòng)性管理(以下簡(jiǎn)稱為MM)消息就要從空口先在Node B上映射為Iub(RNC與Node B之間的接口)用戶面(以下簡(jiǎn)稱為UP)，通過(guò)Iub接口傳送給RNC，然后再在RNC映射到無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用部分(以下簡(jiǎn)稱為RANAP)，通過(guò)Iu接口(RNC與核心網(wǎng)之間的接口)才能發(fā)送到CN中的對(duì)等實(shí)體進(jìn)行處理。這勢(shì)必也增大了時(shí)延。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新的WCDMA網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，來(lái)解決目前存在的一些問(wèn)題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，一種WCDMA網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括增強(qiáng)的無(wú)線網(wǎng)，用于實(shí)現(xiàn)空中接口功能與控制無(wú)線資源；增強(qiáng)的PS域核心網(wǎng)，用于分組包的處理和傳輸；電路域核心網(wǎng)(以下簡(jiǎn)稱CS CN)，用于電路域信令和數(shù)據(jù)的傳輸。
本發(fā)明從簡(jiǎn)化WCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化消息流程等角度考慮設(shè)計(jì)了一種新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)的接口協(xié)議棧與基本流程等，可以減小session建立的時(shí)間。


圖1WCDMA R99網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；圖2WCDMA R4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；圖3WCDMA R5/R6的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；圖4新的WCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；圖5一種新的WCDMA網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)下的會(huì)話建立方法；具體實(shí)施方式
針對(duì)c中列舉的目前WCDMA網(wǎng)絡(luò)存在的4個(gè)問(wèn)題，解決方案如下(1)簡(jiǎn)化WCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在不影響網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的前提下，減少網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)體；(2)對(duì)無(wú)線網(wǎng)中的實(shí)體，即RNC與Node B進(jìn)行功能的合并與重整；(3)簡(jiǎn)化消息流程，盡量合并某些流程，減小呼叫接續(xù)時(shí)延；(4)盡量減少消息的拆裝和映射。
基于上述原則，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種全新的WCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明所設(shè)計(jì)的WCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，基于RNC功能的弱化，進(jìn)一步增強(qiáng)NodeB的功能，增強(qiáng)后的Node B稱為Node B+；同時(shí)去除RNC這個(gè)實(shí)體。，把原控制RNC(以下簡(jiǎn)稱為CRNC)的基本功能，RLC/MAC，RRM等與無(wú)線網(wǎng)相關(guān)的功能全部移植到Node B+中，分組數(shù)據(jù)會(huì)聚協(xié)議(以下簡(jiǎn)稱為PDCP)主要處理IP頭壓縮，與IP核心網(wǎng)的功能密切相關(guān)，故原來(lái)在RNC上的PDCP模塊移植到核心網(wǎng)側(cè)。這樣，R99中的Iub，Iur接口(RNC與RNC之間的接口)也就相應(yīng)的去除，呼叫接續(xù)時(shí)延也就相應(yīng)的減少。另外，在核心網(wǎng)側(cè)，CS CN還是不變。借鑒承載和控制分離的思想，PS CN包括兩個(gè)實(shí)體，一個(gè)負(fù)責(zé)處理控制面信令，這里簡(jiǎn)稱為PCCN(PS CNControl Node)；另一個(gè)負(fù)責(zé)用戶面?zhèn)鬏?，這里簡(jiǎn)稱為PCUN(PS CN UserNode)。
本發(fā)明的WCDMA系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)請(qǐng)參見(jiàn)圖4。新的WCDMA系統(tǒng)包括增強(qiáng)的無(wú)線網(wǎng)(以下簡(jiǎn)稱E-RAN)，增強(qiáng)的PS域核心網(wǎng)(簡(jiǎn)稱為E-PS CN)與CS CN，其中CS CN仍沿用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，沒(méi)有新的發(fā)明，在此不再詳細(xì)說(shuō)明。其中E-RAN是由基站及其基站之間的互連組成的網(wǎng)絡(luò)，這里的基站是已有WCDMA系統(tǒng)中基站Node B的增強(qiáng)(以下簡(jiǎn)稱為NodeB+)。Node B+是實(shí)現(xiàn)大部分的空中接口功能與控制無(wú)線資源的一個(gè)實(shí)體，包括空中接口物理層/數(shù)據(jù)鏈路層的功能以及空中接口的安全/移動(dòng)性功能，單個(gè)基站的無(wú)線資源的管理與分配等。Node B+之間互連以傳遞移動(dòng)性相關(guān)信息。Node B+分別與PCCN(PS CN Control Node)與PCUN(PS CN User Node)連接以傳遞控制面和用戶面信息從而完成呼叫的接續(xù)。E-PS CN包括PCCN和PCUN，PCCU負(fù)責(zé)控制信令的處理，PCUN負(fù)責(zé)用戶面數(shù)據(jù)的傳送。PCCN連接PCUN以控制用戶面承載資源的建立。PCCN和PCUN與GGSN互連以通過(guò)GGSN與Internet互連。PCCN與GGSN連接七號(hào)信令網(wǎng)(圖4中的SS7 network)，以通過(guò)七號(hào)信令向歸屬位置寄存器(圖4中的HLR)以進(jìn)行位置注冊(cè)，尋找路由等。
一、E-RAN本發(fā)明的無(wú)線網(wǎng)E-RAN只包括Node B一種實(shí)體，稱為Node B+。Node B+除了原Node B的功能外，還包括了CRNC的除了PDCP，Iur接口協(xié)議棧，服務(wù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)遷移(以下簡(jiǎn)稱為SRNS Relocation)，RRC連接的建立，釋放等功能。具體來(lái)說(shuō)，Node B+的功能如下(1)所有空中接口物理層的功能，包括信道編/解碼，調(diào)制/解調(diào)等等；(2)原有的MAC/RLC的所有功能，包括傳輸信道到物理信道的映射，HARQ協(xié)議等；(3)把非接入層(以下簡(jiǎn)稱為NAS)信令透?jìng)鞯絇CCN；(4)把用戶面的PDCP PDU傳送到PCUN；(5)單個(gè)Node B內(nèi)的接入控制功能包括用戶的接入控制，擁塞控制，系統(tǒng)信息廣播等；(6)空口安全方面的處理，包括加密與完整性保護(hù)；(7)移動(dòng)性方面的功能，包括小區(qū)更新(以下簡(jiǎn)稱為Cell update)，軟切換(softer handover)等；
(8)單個(gè)Node B內(nèi)的RRM功能，包括傳輸信道/物理信道的配置/重配/修改/釋放，信道碼/功率等的分配策略，初始接入的監(jiān)測(cè)與處理，功率控制等；新增Node B+之間的接口，這里稱為IuN。IuN接口的功能如下(1)inter Node B+之間的cell update傳送臨小區(qū)的信息；(2)inter Node B+之間的切換時(shí)，把原緩存(簡(jiǎn)稱為buffer)中沒(méi)有發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)Node B+。
二、E-PS本發(fā)明的新的分組域核心網(wǎng)E-PS CN結(jié)構(gòu)包括兩種實(shí)體，一個(gè)負(fù)責(zé)處理控制面信令，這里簡(jiǎn)稱為PCCN(PS CN Control Node)；另一個(gè)負(fù)責(zé)用戶面?zhèn)鬏敚@里簡(jiǎn)稱為PCUN(PS CN User Node)。
1.PCCN的功能包括部分原RNC的功能，原SGSN，GGSN中信令處理的功能。具體來(lái)說(shuō)，PCCN的功能如下(1)NAS所有的信令處理功能，包括PMM/SM等；(2)安全方面的功能，包括用戶的認(rèn)證，完整性保護(hù)與加密算法，密鑰的協(xié)商等；(3)GPRS隧道協(xié)議控制部分(以下簡(jiǎn)稱為GTP-C)的功能；(4)IP地址的分配與路由；(5)暫存用戶數(shù)據(jù)，相當(dāng)于原拜訪位置寄存器(以下簡(jiǎn)稱為VLR)的功能；(6)用戶面?zhèn)鬏斮Y源的分配與管理；2.PCUN的功能就相對(duì)簡(jiǎn)單，原SGSN，GGSN中用戶面?zhèn)鬏數(shù)墓δ堋?br> 具體來(lái)說(shuō)，PCUN的功能如下(1)PDCP協(xié)議棧的處理；(2)GPRS隧道協(xié)議控制部分(以下簡(jiǎn)稱為GTP-U)的功能；新設(shè)計(jì)三個(gè)接口
(1)PCCN與PCUN的之間的接口，這里稱為Pn接口，其功能用于傳送PCCN為PCUN的用戶面?zhèn)鬏斮Y源的協(xié)商，建立/修改/釋放等；(2)PCCN與PCCN之間的接口，這里稱為Pc接口，其功能主要為GTP-C的接續(xù)；(3)PCUN與PCUN之間的接口，這里稱為Pu接口，其功能主要為GTP-U的傳送；如圖5所示，本發(fā)明的基本處理流程如下1.UE發(fā)起附著(以下簡(jiǎn)稱為attach)，觸發(fā)建立UE與E-PS CN之間的PMM連接；2.Node B+的RRM首先對(duì)UE啟動(dòng)接入控制，根據(jù)目前本基站的或者本小區(qū)的無(wú)線資源占用情況和此UE的無(wú)線環(huán)境情況，為UE分配空中接口資源，包括傳輸信道/物理信道的配置信息；3.啟動(dòng)認(rèn)證與安全模式控制過(guò)程；4.PMM連接建立完成后，UE可以發(fā)起某種PS業(yè)務(wù)，觸發(fā)PDPcontext的創(chuàng)建；5.在UE，Node B+與PCCN之間創(chuàng)建無(wú)線承載RAB；6.PCCN為PCUN分配用戶面?zhèn)鬏敵休d資源；7.PDP context創(chuàng)建完成后，可以在UE，Node B+與PCUN之間傳送用戶數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的特點(diǎn)如下(1)仍遵照無(wú)線網(wǎng)RAN和核心網(wǎng)CN，核心網(wǎng)CN中電路域CS與分組域PS分離的原則，有利于RAN和CN，CS和PS各自的演化和新技術(shù)的應(yīng)用，避免其中的一部分采用新的技術(shù)而對(duì)另外一個(gè)部分造成重大影響；(2)PS CN與WCDMA R4以后版本的CS CN原則上是一樣的，都是根據(jù)控制面與用戶面，信令與傳輸分離的原則，分為兩個(gè)實(shí)體，一個(gè)負(fù)責(zé)處理控制面信令，另一個(gè)負(fù)責(zé)用戶面?zhèn)鬏?。這樣一方面有利于運(yùn)營(yíng)商對(duì)控制面信令和用戶面?zhèn)鬏斂梢苑謩e擴(kuò)容，從而減少運(yùn)營(yíng)商的資本性支出(以下簡(jiǎn)稱為CAPEX)和運(yùn)營(yíng)支出(以下簡(jiǎn)稱為OPEX)，(這也是長(zhǎng)期演進(jìn)計(jì)劃(簡(jiǎn)稱LTE)的一個(gè)需求之一)。
(3)進(jìn)一步簡(jiǎn)化空中接口協(xié)議棧，首先，簡(jiǎn)化層次，RLC與MAC合為一層；另外，信道映射進(jìn)一步簡(jiǎn)化，現(xiàn)有的信道結(jié)構(gòu)分為邏輯信道，傳輸信道與物理信道三層，層層進(jìn)行映射，也占用了一定的時(shí)延。由于傳輸信道高速共享-共享控制信道(以下簡(jiǎn)稱HS-SCCH)，高速共享-數(shù)據(jù)共享信道(以下簡(jiǎn)稱HS-DSCH)在HSDPA中仍占有重要的地位，而RLC的功能弱化并合并到MAC以后，邏輯信道的作用就微乎其微。所以，保留傳輸信道，去除邏輯信道，形成傳輸信道與物理信道的兩層信道結(jié)構(gòu)。其信道映射關(guān)系也只有傳輸信道與物理信道之間的一種映射關(guān)系。
(4)進(jìn)一步精簡(jiǎn)的信令流程。首先，將鑒權(quán)過(guò)程與安全模式控制過(guò)程合二為一。另外，原來(lái)的信令接續(xù)過(guò)程要建立兩層的連接，首先是UE與RNC之間的RRC連接，其次再建立UE與CN之間的信令連接。RNC在新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中已經(jīng)去除，可以去除原來(lái)的RRC連接，只建立UE到CN之間的信令連接。
權(quán)利要求
1.一種WCDMA網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括增強(qiáng)的無(wú)線網(wǎng)，用于實(shí)現(xiàn)空中接口功能與控制無(wú)線資源；增強(qiáng)的PS域核心網(wǎng)，用于分組包的處理與傳輸；電路域核心網(wǎng)，用于電路域信令和數(shù)據(jù)的傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括增強(qiáng)的PS域核心網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括增強(qiáng)的PS域核心網(wǎng)與七號(hào)信令網(wǎng)連接，用于向歸屬位置寄存器進(jìn)行位置注冊(cè)、尋找路由。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述增強(qiáng)的無(wú)線網(wǎng)包括實(shí)體Node B+。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述Node B+至少為一個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括Node B+之間的接口，用于小區(qū)更新時(shí)傳送臨小區(qū)的信息和不同Node B+之間切換時(shí)把原緩存器中沒(méi)有發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)Node B+。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述增強(qiáng)的PS域核心網(wǎng)包括PCCN，PCUN與GGSN，其中，PCCN負(fù)責(zé)處理控制面信令，PCUN負(fù)責(zé)處理用戶面?zhèn)鬏敗?br> 8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于所述PCCN至少為一個(gè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于所述PCUN至少為一個(gè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括PCCN和PCUN之間的接口，用于傳送PCCN為PCUN的用戶面?zhèn)鬏斮Y源的協(xié)商，建立/修改/釋放等。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括PCCN與PCCN之間的接口，用于GTP-C的接續(xù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括PCUN與PCUN之間的接口，用于GTP-U的傳送。
13.一種WCDMA網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)下的會(huì)話建立方法，包括步驟UE觸發(fā)建立UE與增強(qiáng)的PS域核心網(wǎng)之間的PMM連接；Node B+的RRM首先對(duì)UE啟動(dòng)接入控制，為UE分配空中接口資源；PCCN啟動(dòng)認(rèn)證與安全模式控制；PMM連接建立完成后，UE發(fā)起PS業(yè)務(wù)，觸發(fā)PDP context的創(chuàng)建；在UE、Node B+與PCCN之間創(chuàng)建無(wú)線承載；PCCN為PCUN分配用戶傳輸承載資源；PDP context創(chuàng)建完成后，在UE、Node B與PCUN之間傳送用戶數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種WCDMA網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括增強(qiáng)的無(wú)線網(wǎng)，用于實(shí)現(xiàn)空中接口功能與控制無(wú)線資源；增強(qiáng)的PS域核心網(wǎng)，用于處理分組包的傳輸；電路域核心網(wǎng)，用于電路域信令和數(shù)據(jù)的傳輸。本發(fā)明從簡(jiǎn)化WCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化消息流程等角度考慮設(shè)計(jì)了一種新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)的接口協(xié)議棧與基本流程等，可以減小session建立的時(shí)間。
文檔編號(hào)H04W80/02GK1933611SQ200510103018
公開(kāi)日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2005年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月15日
發(fā)明者劉美麗 申請(qǐng)人:北京三星通信技術(shù)研究有限公司, 三星電子株式會(huì)社