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CN102415150B - 一种连接用户设备ue的电信网络中的方法、节点及系统 - Google Patents

一种连接用户设备ue的电信网络中的方法、节点及系统 Download PDF

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CN102415150B
CN102415150B CN201080018362.3A CN201080018362A CN102415150B CN 102415150 B CN102415150 B CN 102415150B CN 201080018362 A CN201080018362 A CN 201080018362A CN 102415150 B CN102415150 B CN 102415150B
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Abstract

本发明涉及用于处理用户设备的连接从分组交换网络到电路交换网络的切换的解决方案。这提供为节点和系统中实现的方法。所述方法在连接用户设备、即UE(101)的电信网络(100)中提供，UE无线地(111)与网络通信。该方法包括以下步骤：检测(301)要求从基于分组交换(即PS)的网络(102)到基于电路交换(即CS)的网络(103)的切换；在源移动性管理节点(104)中启动单无线电话音呼叫连续性，即SVRCC；通过关于话音有关参数的信息和PS到CS切换指示符，启动(303)非话音分量的PC到CS切换；执行(304)切换；从目标移动性管理节点(105)发送(305)带有非话音有关参数和PS到CS切换指示符的更新请求到服务网关，即SGW(107)；将更新请求从SGW转发(306)到分组数据网络网关，即PGW(108)；在PGW中接收更新请求，检测PS到CS切换指示符，以及在PGW中处理(307)PS到CS切换指示符。

Description

一种连接用户设备UE的电信网络中的方法、节点及系统
技术领域
本发明涉及用于处理用户设备的连接从分组交换网络到电路交换网络的切换的解决方案。 
背景技术
在演进通用地面无线电接入网络(EUTRAN)中，实时IP多媒体子系统(IMS)和诸如因特网接入等非实时服务均可使用演进分组核心(EPC)来提供。EUTRAN覆盖最初将受到限制，并且因此，现有话音数据和数据呼叫必须可能切换到例如UTRAN和GERAN。UTRAN/GERAN网络部署通常依赖遗留电路交换(CS)核心网络来处理话音呼叫，而例如非实时数据服务可通过GPRS核心网络来提供。市场上支持UTRAN和GERAN话音呼叫的并行CS基础设施的部署预期将在长时间内继续存在。 
为了能够处理此情形，3GPP发行版8中在TS 23.2016和TS 23.216中定义了称为单无线电话音呼叫连续性(SRVCC)的可选功能性。 
TS 23.216描述用于锚定在IMS中的电路交换呼叫的在EUTRAN接入与3GPP 1xCS之间和在EUTRAN接入与3GPP UTRAN/GERAN接入之间及在UTRAN(HSPA)接入与3GPP UTRAN/GERAN接入之间SRVCC的第2阶段功能性。 
GPRS包括保留功能，其允许在UE离开覆盖范围时与释放的无线电接入承载(RAB)相关联的活动PDP上下文保留在核心网络(CN)中。当UE回到覆盖范围中时，RAB随后能够在以后阶段重新建立。在用于上行链路和下行链路的最大比特率(MBR)设为0Kbit/s时，保留与保证比特率(GBR)服务质量(QoS)相关联的PDP上下文。 
当执行从EUTRAN到带有双传输模式(DTM)分组交换(PS)切换支持的UTRAN/GERAN的SRVCC时，如TS 23.216第6.2.2.2节中所述的，存在可导致话音呼叫永久掉话的一个潜在竞争条件。移动性管理实体(MME)区分或“分割”话音承载与所有其它PS承载，并且启动其向MSC服务器和SGSN的重定位。在一段时间后，MSC服务器或MGW启动向IP多媒体子系统(IMS)的会话传输，IMS或P-CSCF将通过使用Rx接口来删除受影响的媒体分量，从而更新PCRF中的服务会话信息-步骤“A”。 
与此过程并行的是，MSC服务器/MGW响应到源MME的切换请求，而该ME又启动到UE的切换命令。UE随后转入UTRAN/GERAN，并且切换完成。最后，S4-SGSN通过服务网关(SGW)更新承载。SGW将请求转发到分组数据网络网关(PGW)。由于话音承载不能由S4-SGSN建立，因此，S4-SGSN将通过触发向SGW和PGW的承载上下文停用来释放那些承载。在PGW接收话音承载已停用的指示时，它将通过Gx接口向PCRF报告此情况-步骤“B”。 
PCRF现在将能够匹配通过Rx收到的信息和通过Gx收到的信息，并采取必需的动作，例如，删除PGW中安装的PCC规则。 
然而，在这些过程中，步骤“B”有时可在步骤“A”之前发生。如果情况是如此，则PCRF将必须假设话音承载已丢失，并向P-CSCF报告此情况。TS23.228描述在与IMS有关的承载丢失情况下，P-CSCF可实际上启动整个IMS会话的释放。 
例如TS 23.060中描述的保留功能在EUTRAN EPS中不受支持，但它也能够添加到EPS；然而，随后在指示承载已保留-HO到PS时，将必须发送全部QoS信息元素(IE)。允许从MME/S4-SGSN发送QoSIE将最终导致允许从MME/S4-SGSN进行QoS更新的风险，这增加了PGW中的大量复杂性。 
发明内容
因此，本发明的目的是解决这些问题中的一些问题。这通过在GPRS隧道化版本2协议中引入新指示符来完成，该指示符用于： 
1.在通过S3接口从EUTRAN到UTRAN/GERAN切换的情况下，从源MME到目标S4-SGSN，以及 
2.在通过S16接口的UTRAN/GERAN中的SGSN重定位的情况下，从源S4-SGSN到目标S4-SGSN，以及 
3.通过S4接口从S4-SGSN到目标SGW，以及 
4.通过S5/S8接口从SGW到PGW， 
用信号通知EPS承载有关话音例如根据SRVCC的原则已切换到CS域。 
根据本发明的解决方案在多个方面提供，其中，第一方面是一种连接用户设备、即UE的电信网络中的方法，所述用户设备无线地与网络通信。该方法包括以下步骤：检测到要求从基于分组交换(PS)的网络到基于电路交换(CS)的网络的切换；在源移动性管理节点中启动单无线电话音呼叫连续性(SRVCC)；通过关于话音有关参数的信息和PS到CS切换指示符来启动非话音分量的PS到CS切换；执行切换；从目标移动性管理节点发送带有非话音有关参数和PS到CS切换指示符的更新请求到服务网关(SGW)；将更新请求从SGW转发到分组数据网络网关(PGW)；在PGW中接收更新请求，检测PS到CS切换指示符，以及在PGW中处理PS到CS切换指示符。 
在PGW中处理的步骤包括等待来自策略和计费规则功能节点(PCRF)的判定。该方法可还包括以下步骤：从PCRF接收删除相关联话音呼叫服务的授权的判定和释放承载资源。 
在PGW中处理的步骤可包括将PS到CS切换指示符信息传送到策略和计费规则功能节点。源和/或目标移动性管理节点可以是MME或SGSN之一。 
可要求从E-UTRAN或从基于UTRAN-HSPA的网络到基于UTRAN/GERAN的网络的切换。 
启动切换的步骤可通过前向重定向请求消息来执行。该方法可还包括以下步骤：在PGW中接收话音服务在PS域中不再被授权的指示和释放PGW中资源。 
本发明的另一方面提供了一种将用户设备(UE)无线连接到电信网络的所述网络中的节点。该节点可配置成在要求从基于分组交换(PS)的网络到基于电路交换(CS)的网络的切换时从服务网关(SGW)接收与单无线电话音呼叫连接性事件(SRVCC)有关的更新请求，其中该节点还配置成在更新请求中检测与话音分量有关的PS到CS切换指示符，并且处理PS到CS切换指示符。 
该节点可配置成等待来自策略和计费规则功能节点(PCRF)的判定，或者配置成将与PS到CS切换指示符有关的信息传送到PCRF。所述节点可以是分组数据网络网关节点。 
本发明仍有的另一方面是提供一种电信网络中的系统。该系统包括分组数据网络网关(PGW)、移动性管理节点(MME)和服务网关节点(SGW)。MME可布置成获得对于用户设备的要求切换消息、启动话音和非话音分量的承载分割、以及将更新请求发送到布置成将更新请求转发到PGW的SGW，其中更新请求包括非话音有关参数和分组交换到电路交换切换指示符。 
本发明的优点是它有效地解决了可导致正在进行的电话呼叫不必要的丢失的IMS的竞争条件。指示符因此有利地是强制性的，以便支持EPC中的SRVCC。这意味着在所有以下网络节点：MME、S4-SGSN、SGW、PGW中及可能在PCRF中可能需要支持。 
引入单独的指示符而不再使用作为QoS IE一部分的保留指示，这将避免从MME/S4-SGSN引入QoS更新有关的将来问题，否则，这将增加PGW中的大量复杂性。它也避免了在EPS中引入完整的保留机制(这本来会在GPRS中造成大量混淆)。 
附图说明
下面将参照附图中所示的示范实施例，以非限制性方式更详细地描述本发明，其中： 
图1示意示出根据本发明的网络； 
图2在顺序图中示意示出根据本发明的网络节点之间的交互； 
图3在框图中示意示出根据本发明的方法；以及 
图4在框图中以示意示出根据本发明的装置。 
具体实施方式
在图1中，引用标号100概括表示根据本发明的电信网络。该网络包括含有移动性管理节点、网关及策略和计费功能节点的核心网络。本发明解决了两种不同无线电接入技术之间的切换期间的问题。在图1所示示例中，示出了从基于3GPP EUTRAN的网络到基于3GPP UTRAN/GERAN的网络的切换。在图1的网络示例中，UE 101附连到基于EUTRAN的接入网络102(AGW)，该接入网络提供到核心网络100的接入。在核心网络中，移动性管理实体(MME)104为UE提供移动性处理，并且参与例如话音会话到基于UTRAN/GERAN的接入网络103的传输。 
此外，该网络包括SGSN 105、服务网关(SGW)107、分组数据网络网关(PGW)108、策略和计费规则功能节点(PCRF)109及处理UTRAN/GERAN网络部分中话音有关问题的移动交换中心(MSC)106。该网络还连接到IP多媒体子系统(IMS)110。 
本发明处理一种情况，其中要执行从带有话音和非话音承载能力的网络到主要处理话音承载的网络的话音承载的切换。本发明在从EUTRAN到UTRAN/GERAN的单无线电话音呼叫连续性(SRVCC)和在从UTRAN(HSPA)到UTRAN/GERAN的SRVCC均适用。 
参照图2，它示出从EUTRAN到带有双传输模式(DTM)和分组交换(PS)切换(HO)支持的UTRAN/GERAN的SRVCC的顺序流的示例。即使例示了从EUTRAN到UTRAN的SRVCC，也应注意，本发明也 对使用基于S4的SGSN时从带有高速分组接入(HSPA)的UTRAN到带有DTM HO的UTRAN/GERAN的SRVC的情况有效。 
图2在顺序图中示出从EUTRAN到带有DTM HO的UTRAN/GEARN的切换情况。UE 101向源网络102(例如，EUTRAN)发送201一个或几个指示链路质量的测量报告，以及根据报告的内容，源网络(NW)做出切换判定202，并决定触发到UTRAN/GEARN的SRVCC切换。源NW向MME 104发送203要求切换(HO)消息，包括与目标ID，常规源到目标透明容器，可选的另外参数有关的信息以及这是用于CS+PS切换的指示，MME 104又做出承载分割(即分离话音和数据连接)的判定204，并向MSC服务器和SGSN启动承载重定位。MME(源)向MSC服务器/媒体网关(MGW)229发送205指示分组交换(PS)到电路交换(CS)切换请求的消息。MSC/MGW服务器将准备HO消息发送206到目标MSC 106。目标MSC将重定位/切换请求发送207到目标无线电区域网络(RN)103。在一个实施例中，步骤205-207可更详细地包括源MME通过向MSC服务器发送SRVCC PS到CS请求(目标ID、STN-SR、MSISDN、源到目标透明容器、MM上下文)消息而启动话音承载的PS-CS切换过程。基于要求切换消息中收到的目标ID来选择MSC服务器。目标ID也由MSC服务器用于识别目标RNS/BSS。该消息包括仅与CS域相关的信息。作为在EUTRAN附连过程期间下载的预订简档的一部分，MME从HSS收到STN-SR和MSISDN。MM上下文包含安全有关的信息。CS安全密钥由MME从E-UTRAN/EPS域密钥来推导。CS安全密钥在MM上下文中发送。MSC服务器通过将准备切换请求消息发送到目标MSC，将PS-CS切换请求与CS MSC间切换请求交互工作。目标MSC通过将重定位请求/切换请求(另外的源到目标透明容器)消息发送到目标RNS/BSS，请求用于CS重定位的资源分配。 
MME将前向重定位请求发送208到目标SGSN 105。此前向重定位请求包括不仅用于非话音分量的EPS承载信息，而且包括关于话音 有关承载的信息及它们已切换到CS域的指示符；例如，请求可包括源到目标透明容器、MM上下文及PDN连接。这指示目标S4-SGSN无需尝试为这些承载建立无线电接入承载(RAB)。目标SGSN与目标无线电网络(RNS)/基站(BSS)子系统103交换209重定位/切换请求和请求确认。目标SGSN将随后发送210前向重定位响应到MME。目标RN还发送211重定位/切换请求确认消息到目标MSC。响应于此，目标MSC和MSC服务器交换212准备切换响应和建立电路消息。MSC服务器随后向IP多媒体子系统(IMS)发送213用于会话传输的启动(STN-SR)的消息，并且MSC服务器还向MME发送216PS到CS响应消息。同时，IMS将处理会话传输问题，并且更新远程分支214和释放IMS接入分支215。MME将发送217切换命令到源网络，源网络又发送218从EUTRAN的切换命令到UE，由此，UE调谐219到UTRAN/GERAN网络中。 
随后，在UE、源NW、MME、MSC服务器、目标MSC、SGSN及目标RN中执行220切换检测。 
目标RN将重定位/切换完成消息发送221到目标MSC，并且目标MSC与MSC服务器交换222语音启用服务(SES)切换消息。MSC服务器与MME交换223PS到CS完成确认消息，并且发送224更新位置消息到适当的归属订户服务器(HSS)或归属位置寄存器(HLR)225。目标RN发送226重定位/切换完成消息到SGSN，SGSN又与MME交换227前向重定位完成确认消息。最后，SGSN、SGW、PGW及PCRF交换228更新承载消息，该消息包括与话音有关承载有关的信息及指示话音承载已切换到CS域的切换指示符。更新承载消息源于SGSN，并发送到SGW，但可转发到PGW和PCRF。目标SGSN可通过SGW来更新承载；PS到CS HO指示符被设置用于话音承载。 
应注意，在Gn/Gp SGSN的情况下，可不为话音承载用信号发送PS到CS指示符。相反，多比特率(MBR)参数可设为等于0以指示到CS域的HO。 
PGW因此了解情况，并且注意到哪些承载已切换到CS域。PGW可直接将此信息转发到PCRF，包括切换指示符，或者它可等待PCRF判定以通过Gx删除相关联话音呼叫服务的授权。在发生此情况时，PGW将在内部释放与承载关联的可能资源。 
参照图3，以下方法步骤示出本发明的一般示例： 
301.在服务网络检测到要求到UTRAN/GERAN的切换(HO)时，带有话音承载和非话音承载的UE当前在EUTRAN中或在UTRAN(HSPA)中。 
302.由于目标网络(NW)依赖用于话音的遗留电路交换(CS)域，因此，源移动性管理实体(MME)或源S4-SGSN为话音承载(分量)启动到目标MSC服务器的SRVCC。 
303.并行的是，为非话音承载启动普通PS到PS切换。然而，包括话音承载，并且PS到CS切换指示符已设置。 
304.随后执行切换，即，UE转换到UTRAN/GERAN。 
305.目标S4-SGSN将包括成功建立的非话音承载和为话音承载所设置的PS到CS指示符的更新请求发送到SGW。 
306.SGW将消息转发到PGW。 
307.PGW接收请求。PGW借助于PS到CS指示符而得知话音承载已切换到CS域。PGW等待PCRF判定，或者向PCRF报告信息。 
图4示出在电信网络基础设施中布置成处理根据本发明的方法的部分的节点400。该节点包括至少一个处理器401、至少一个存储器单元402和至少一个通信接口403。处理器可包括任何适合类型的处理单元，诸如，例如微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。处理器布置成执行指令集，如软件或硬件指令集。例如，软件指令可被存储在存储器单元中，存储器单元可包括易失或非易失性存储器类型。存储器单元可包括具有计算机可读存储类型的任何适合存储器，例如硬盘、RAM、EPROM、闪速存储器等等。存储器也可用于统计资料、软件数据等的中间存储。 此外，处理器布置成利用通信接口与网络中的其它节点通信。通信接口优选是分组类型的，并且优选地利用诸如例如以太网等公共标准化协议。基础设施网络中的所有节点包括类似的硬件架构。在本发明中，MME、SGSN和PGW在切换过程中使用切换指示符。 
本发明可在多种不同情况/网络配置中使用。切换指示符在GPRS隧道化版本2协议中使用，并且可适用于以下情况的至少一个，并且指示符用于 
1.在通过S3接口从EUTRAN到UTRAN/GERAN切换的情况下，从源MME到目标S4-SGSN，以及 
2.在通过S16接口的UTRAN/GERAN中SGSN重定位的情况下，从源S4-SGSN到目标S4-SGSN，以及 
3.通过S4接口从S4-SGSN到目标SGW，以及 
4.通过S5/S8接口从SGW到PGW， 
用信号通知EPS承载有关话音例如根据SRVCC的原则已切换到CS域。 
基于此信息，PGW可采取本地动作，或者它能够将此信息转发到PCRF。 
在本地动作的情况下，PGW例如可避免向PCRF通知与话音承载有关的承载资源已丢失(情况1)。备选的是，PGW可向PCRF通知承载已丢失，但指示符随后通过Gx接口传递(情况2)。对于情况2，PCRF可通过更新的策略判定来响应PGW。 
最终，PCRF将通过Rx接口接收话音在PS域中不再被授权的信息。 
对于情况1，PCRF将随后通过Gx接口向PGW通知，服务不再被授权。PGW随后可在内部释放资源。 
对于情况2，PCRF将通过Rx接口收到的信息与通过Gx接口收到的信息相关。如果必需的话，PCRF将向PGW更新其策略判定。 
在两种情况下，均避免了背景部分中所述的竞争条件。 
应注意，“包括”一词并不排除所列元素或步骤外其它元素或步骤的存在，并且元素前的词语“一(a或an)”并不排除存在多个此类元素。还应注意，任何引用标号不限制权利要求的范围，本发明可至少部分借助于硬件和软件来实现，以及几个“部件”或“单元”可由相同的硬件项来表示。 
上面提到和描述的实施例只作为示例来提供，并且不应限制本发明。本领域的技术人员将明白如下面专利权利要求中所要求权利的本发明范围内的其它解决方案、使用、目的和功能。 
缩写 
3GPP    第三代合作伙伴项目 
AGW     接入网关 
APN     接入点名称 
ARP     分配和保持优先级 
BSC     基站控制器 
BSS     基站子系统 
DTM     双传输模式 
eNB     演进节点B 
EPC     演进分组核心 
EPS     演进分组系统 
E-UTRAN 演进UTRAN 
GBR     保证比特率 
GCS     网关控制会话 
GGSN    网关GPRS支持节点 
GPRS    通用分组无线电服务 
GTP     GPRS隧道化协议 
GW      网关 
HI      切换指示符 
HLR     归属位置寄存器 
HO      切换 
HSPA    高速分组接入 
ICS     IP-CAN会话 
IE      信息元素 
IMS     IP多媒体子系统 
IP      因特网协议 
IP-CAN  IP连接性接入网 
MBR     多比特率 
MGW     媒体网关 
MME     移动性管理实体 
MSC     移动交换中心 
PBA     代理绑定确认 
PBU     代理绑定更新 
PCC     策略和计费控制 
PCEF    策略和计费执行功能 
PCRF    策略和计费规则功能 
PDN GW  分组数据网络网关 
PDN     分组数据网络 
PDP     分组数据协议 
PMIP    代理移动IP 
QoS     服务质量 
RAT     无线电接入技术 
RNC     无线电网络控制器 
RNS     无线电网络子系统 
SAE     系统架构演进 
SGSN    服务GPRS支持节点 
SRVCC   单无线电话音呼叫连续性 
UE      用户设备 
UMTS     通用移动电信系统 
UTRAN    通用地面无线电接入网络 

Claims (2)

1.一种连接用户设备UE（101）的电信网络(100)中的方法，所述用户设备无线地(111)与所述网络通信，所述方法包括以下步骤：
-       检测(301)到要求从基于分组交换PS的网络(102)到基于电路交换CS的网络(103)的切换；
-       在源移动性管理节点(104)中启动（302）单无线电话音呼叫连续性SRVCC；
-       通过关于话音有关参数的信息和PS到CS切换指示符来启动(303)非话音分量的PS到CS切换；
-       执行(304)切换；
-       从目标移动性管理节点(105)发送(305)带有非话音有关参数和所述PS到CS切换指示符的更新请求到服务网关SGW (107)；
-       将所述更新请求从所述SGW转发(306)到分组数据网络网关PGW (108)；
-       在所述PGW中接收所述更新请求，检测所述PS到CS切换指示符，以及在所述PGW中处理（307）所述PS到CS切换指示符。
2.如权利要求1所述的方法，其中在所述PGW中处理的步骤包括等待来自策略和计费规则功能节点PCRF (109)的判定。
3. 如权利要求2所述的方法，还包括从所述PCRF接收删除相关联话音呼叫服务的授权的判定和释放承载资源的步骤。
4. 如权利要求1所述的方法，其中在所述PGW中处理的步骤包括将所述PS到CS切换指示符信息传送到策略和计费规则功能节点(109)。
5. 如权利要求1所述的方法，其中所述源移动性管理节点是MME或SGSN之一。
6. 如权利要求1所述的方法，其中所述目标移动性管理节点是MME或SGSN之一。
7. 如权利要求1所述的方法，其中要求从基于E-UTRAN的网络到基于UTRAN/GERAN的网络的切换。
8. 如权利要求1所述的方法，其中要求从基于UTRAN-HSPA的网络到基于UTRAN/GERAN的网络的切换。
9. 如权利要求1所述的方法，其中启动切换的步骤通过前向重定位请求消息(208)来执行。
10. 如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：在所述PGW中接收话音服务在所述PS域中不再被授权的指示和释放所述PGW中的资源。
11. 一种将用户设备UE无线连接(111)到电信网络(100)的所述网络中的节点(108)，其中所述节点配置成在要求从基于分组交换PS的网络(102)到基于电路交换CS的网络(103)的切换时从服务网关SGW (107)接收与单无线电话音呼叫连接性事件SRVCC有关的更新请求，特征在于所述节点还配置成在所述更新请求中检测与话音分量有关的PS到CS切换指示符，并且处理所述PS到CS切换指示符。
12. 如权利要求11所述的节点，配置成等待来自策略和计费规则功能节点PCRF (109)的判定。
13. 如权利要求11所述的节点，配置成将与所述PS到CS切换指示符有关的信息传送到策略和计费规则功能节点(109)。
14. 如权利要求11所述的节点，其中所述节点是分组数据网络网关节点。
15. 一种电信网络(100)中的系统，包括：
-       分组数据网络网关(108)PGW；
-       移动性管理节点(104)MME；以及
-       服务网关节点(107)SGW；
其中所述MME布置成获得对于用户设备的要求切换消息、启动话音和非话音分量的承载分割、以及将更新请求发送到布置成将所述更新请求转发到所述PGW的所述SGW，其中所述更新请求包括非话音有关参数和分组交换到电路交换切换指示符。
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