專(zhuān)利名稱(chēng)：移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)及其數(shù)據(jù)傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信技術(shù)，特別涉及移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)及其數(shù)據(jù)傳輸方法。
背景技術(shù)：
通用移動(dòng)通信系統(tǒng)(Universal Mobile Telecommunications System，簡(jiǎn)稱(chēng)“UMTS”)是采用寬帶碼分多址(Wideband Code Division Multiple Access，簡(jiǎn)稱(chēng)“WCDMA”)空中接口技術(shù)的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)，通常也把UMTS系統(tǒng)稱(chēng)為WCDMA通信系統(tǒng)。UMTS系統(tǒng)采用了與第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)類(lèi)似的結(jié)構(gòu)，如圖1所示，包括通用移動(dòng)通信系統(tǒng)地面無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)(UMTSTerrestrial Radio Access Network，簡(jiǎn)稱(chēng)“UTRAN”)和核心網(wǎng)(Core Net，簡(jiǎn)稱(chēng)“CN”)。其中UTRAN用于處理所有與無(wú)線(xiàn)有關(guān)的功能，而CN處理UMTS系統(tǒng)內(nèi)所有的話(huà)音呼叫和數(shù)據(jù)連接，并實(shí)現(xiàn)與外部網(wǎng)絡(luò)的交換和路由功能。CN從邏輯上分為電路交換(Circuit Switching，簡(jiǎn)稱(chēng)“CS”)域和分組交換(Packet Switching，簡(jiǎn)稱(chēng)“PS”)域。UTRAN、CN與用戶(hù)設(shè)備(UserEquipment，簡(jiǎn)稱(chēng)“UE”)一起構(gòu)成了整個(gè)UMTS系統(tǒng)。
UTRAN的結(jié)構(gòu)如圖2所示，它包含一個(gè)或多個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(RadioNetwork Subsystem，簡(jiǎn)稱(chēng)“RNS”)。每一個(gè)RNS由一個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制器(RadioNetwork Controller，簡(jiǎn)稱(chēng)“RNC”)和一個(gè)或多個(gè)基站(NodeB)組成。
NodeB是WCDMA系統(tǒng)的基站(即無(wú)線(xiàn)收發(fā)信機(jī))，包括無(wú)線(xiàn)收發(fā)信機(jī)和基帶處理部件。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的Iub接口和RNC互連，主要完成Uu接口物理層協(xié)議的處理。它的主要功能是擴(kuò)頻、調(diào)制、信道編碼及解擴(kuò)、解調(diào)、信道解碼，還包括基帶信號(hào)和射頻信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換等功能。
RNC是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制器，用于控制UTRAN的無(wú)線(xiàn)資源，主要完成連接建立和斷開(kāi)、切換、宏分集合并、無(wú)線(xiàn)資源管理控制等功能。具體如下(1)執(zhí)行系統(tǒng)信息廣播與系統(tǒng)接入控制功能；(2)切換和RNC遷移(Relocation，或重定位)等移動(dòng)性管理功能；(3)宏分集合并、功率控制、無(wú)線(xiàn)承載分配等無(wú)線(xiàn)資源管理和控制功能。
UTRAN中使用了Iu系列接口，包括Iu，Iur和Iub接口。
Iu接口是連接UTRAN和CN的接口。類(lèi)似于全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GlobalSystem for mobile Communication，簡(jiǎn)稱(chēng)“GSM”)系統(tǒng)的A接口和Gb接口。Iu接口是一個(gè)開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)接口。Iu接口控制面協(xié)議是無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)應(yīng)用部分(Radio Access Network Application Part，簡(jiǎn)稱(chēng)“RANAP”)，用戶(hù)面協(xié)議是通用無(wú)線(xiàn)分組服務(wù)隧道協(xié)議(GPRS Tunneling Protocal，簡(jiǎn)稱(chēng)“GTP”)協(xié)議。
Iur接口是連接RNC之間的接口，Iur接口是UMTS系統(tǒng)特有的接口，用于對(duì)RAN中移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)管理。比如在不同的RNC之間進(jìn)行軟切換時(shí)，移動(dòng)臺(tái)所有數(shù)據(jù)都是通過(guò)Iur接口從正在工作的RNC傳到候選RNC。Iur是開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)接口。Iur接口控制面協(xié)議是RNSAP，用戶(hù)面協(xié)議是Iur FP(幀協(xié)議，F(xiàn)rame Protocol)。
Iub接口是連接NodeB與RNC的接口，Iub接口也是一個(gè)開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)接口。Iub接口控制面協(xié)議是NBAP，用戶(hù)面協(xié)議是Iub FP。
用戶(hù)通過(guò)UMTS網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)UTRAN中所使用的用戶(hù)面和控制面協(xié)議棧如圖3所示。
圖3中RRC協(xié)議實(shí)現(xiàn)的功能包括廣播由非接入層提供的信息，廣播與接入層相關(guān)的信息，建立、維持及釋放UE和UTRAN之間的一個(gè)RRC連接，建立、重配置及釋放無(wú)線(xiàn)承載，分配、重配置及釋放用于RRC連接的無(wú)線(xiàn)資源，無(wú)線(xiàn)資源控制(Radio Resource Control，簡(jiǎn)稱(chēng)“RRC”)連接移動(dòng)功能管理，為高層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(Protocol Data Unit，簡(jiǎn)稱(chēng)“PDU”)選路由，請(qǐng)求服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service，簡(jiǎn)稱(chēng)“QoS”)的控制，UE測(cè)量上報(bào)和報(bào)告控制，外環(huán)功率控制，加密控制，慢速動(dòng)態(tài)信道分配，尋呼，空閑模式下初始小區(qū)選擇和重選，上行鏈路專(zhuān)用信道(Dedicate Channel，簡(jiǎn)稱(chēng)“DCH”)上無(wú)線(xiàn)資源的仲裁，RRC消息完整性保護(hù)和小區(qū)廣播業(yè)務(wù)(CellBroadcast Service，簡(jiǎn)稱(chēng)“CBS”)控制。
無(wú)線(xiàn)鏈路控制(Radio Link Control，簡(jiǎn)稱(chēng)“RLC”)協(xié)議的功能包括分割和重組，串聯(lián)，填充，用戶(hù)數(shù)據(jù)的傳送，錯(cuò)誤檢測(cè)，按序發(fā)送高層PDU，副本檢測(cè)，流控，非證實(shí)數(shù)據(jù)傳送模式序號(hào)檢查，協(xié)議錯(cuò)誤檢測(cè)和恢復(fù)，加密，掛起和恢復(fù)功能。RLC協(xié)議提供透明模式(Transparent Mode，簡(jiǎn)稱(chēng)“TM”)、非確認(rèn)模式(Unacknowledged Mode，簡(jiǎn)稱(chēng)“UM”)和確認(rèn)模式(AcknowledgedMode，簡(jiǎn)稱(chēng)“AM”)三種數(shù)據(jù)傳輸模式。TM是透明模式傳輸，該模式使用固定的SDU大小，對(duì)時(shí)延要求較高，通常用于傳輸語(yǔ)音業(yè)務(wù)或者信令，UM是無(wú)應(yīng)答模式傳輸，該模式使用可變SDU大小，對(duì)時(shí)延要求也較高，通常用于傳輸流媒體等業(yè)務(wù)，AM是應(yīng)答模式傳輸，該模式對(duì)時(shí)延要求不高，但對(duì)誤碼率要求很高，通常用于傳輸全球網(wǎng)(World Wide Web，簡(jiǎn)稱(chēng)“WWW”)等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
媒體訪(fǎng)問(wèn)控制(Medium Access Control，簡(jiǎn)稱(chēng)“MAC”)協(xié)議的功能包括邏輯信道和傳輸信道之間的映射，為每個(gè)傳輸信道選擇適當(dāng)?shù)膫魉透袷?，UE數(shù)據(jù)流之間的優(yōu)先級(jí)處理，UE之間采用動(dòng)態(tài)預(yù)安排方法的優(yōu)先級(jí)處理，下行共享信道(Downlink Shared Channel，簡(jiǎn)稱(chēng)“DSCH”)和前向接入信道(Forward Access Channel，簡(jiǎn)稱(chēng)“FACH”)上幾個(gè)用戶(hù)的數(shù)據(jù)流之間的優(yōu)先級(jí)處理，公共傳輸信道上UE的標(biāo)識(shí)，將高層PDU復(fù)接為通過(guò)傳輸信道傳送給物理層的傳送塊，并將通過(guò)傳輸信道來(lái)自物理層的傳送塊復(fù)接為高層PDU，業(yè)務(wù)量檢測(cè)，動(dòng)態(tài)傳輸信道類(lèi)型切換，透明RLC加密，接入業(yè)務(wù)級(jí)別選擇。
分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議(Packet Data Convergence Protocol，簡(jiǎn)稱(chēng)“PDCP”)子層功能在發(fā)送與接收實(shí)體中分別執(zhí)行IP數(shù)據(jù)流的頭部壓縮與解壓縮(如，IPv4和IPv6的TCP/IP和RTP/UDP/IP頭壓縮)，頭部壓縮有RFC2507和RFC3095兩種算法，頭部壓縮方法對(duì)應(yīng)與特定的網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、或上層協(xié)議的組合；傳輸用戶(hù)數(shù)據(jù)，將非接入層送來(lái)的PDCP-SDU轉(zhuǎn)發(fā)到RLC層，將多個(gè)不同的無(wú)線(xiàn)承載(Radio Bearer，簡(jiǎn)稱(chēng)“RB”)復(fù)用到同一個(gè)RLC實(shí)體；為無(wú)線(xiàn)承載維護(hù)PDCP序列號(hào)以支持服務(wù)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(Serving RadioNetwork Subsystem，簡(jiǎn)稱(chēng)“SRNS”)的無(wú)損遷移。PDCP子層使用RLC子層提供的業(yè)務(wù)。
第三代合作伙伴項(xiàng)目(3rd Generation Partnership Project，簡(jiǎn)稱(chēng)“3GPP”)考慮到未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的競(jìng)爭(zhēng)能力，目前正在討論網(wǎng)絡(luò)在未來(lái)該如何演進(jìn)，有很多種演進(jìn)方案在3GPP展開(kāi)了討論，網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的目的是希望提供一種低時(shí)延、高數(shù)據(jù)速率、高系統(tǒng)容量和覆蓋、低成本、完全基于IP的網(wǎng)絡(luò)。
網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)有多種候選方案，其中比較流行的有兩層節(jié)點(diǎn)架構(gòu)和三層節(jié)點(diǎn)架構(gòu)，目前有一種演進(jìn)的三層節(jié)點(diǎn)的架構(gòu)如圖4所示。在這種演進(jìn)架構(gòu)中，以前RNC被分成兩個(gè)元素?zé)o線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)(Radio Access Network，簡(jiǎn)稱(chēng)“RAN”)的特殊部分都放到RAN服務(wù)器(RAN Server)中，小區(qū)相關(guān)的控制功能都放到iNodeB中。另外，用戶(hù)業(yè)務(wù)(PDCP/RLC/MAC等)的小區(qū)相關(guān)處理也都放到iNodeB中完成。Iu接口流量分割成控制面(Iu_c)和用戶(hù)面(Iu_u)。Iu_c在RAN Server中處理，Iu_u在iNodeB中處理。RAN Server和iNodeB之間的控制信息通過(guò)新的Iu_c*接口傳送。在圖4所示的架構(gòu)下，控制面和用戶(hù)面的協(xié)議棧分別如圖5和圖6所示。
在該架構(gòu)下，跟小區(qū)相關(guān)的協(xié)議處理被完全放到iNodeB中，而RAN的特殊部分都放在RAN Server(RAN服務(wù)器)中。另外，RAN Server啟動(dòng)iNodeB中無(wú)線(xiàn)承載的建立以及Iu_u承載的建立。它還負(fù)責(zé)Iu_c和Iu_c*接口上信令承載的建立。尋呼和CS/PS的協(xié)調(diào)作為一個(gè)完整功能放在RAN Server中實(shí)現(xiàn)，帶有動(dòng)態(tài)上下文(Context)的UE的管理也在RAN Server中實(shí)現(xiàn)。RANAP(RAN應(yīng)用部分)終止于RAN Server并在RAN Server中處理。無(wú)線(xiàn)資源控制(Radio Resource Control，簡(jiǎn)稱(chēng)“RRC”)過(guò)程由RANAP啟動(dòng)，通過(guò)Iu_c*接口在特定的iNodeB中執(zhí)行。IP用來(lái)通過(guò)Iu_c*接口尋址iNodeB，必要的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層和傳輸網(wǎng)絡(luò)層都需要進(jìn)一步研究。
在現(xiàn)有演進(jìn)架構(gòu)下，頭壓縮和加密是兩塊十分重要的功能，頭壓縮和加密等功能在上述架構(gòu)分別放在iNodeB的PDCP層和RLC層中實(shí)現(xiàn)。
在iNodeB中實(shí)現(xiàn)頭壓縮和加密功能會(huì)帶來(lái)以下問(wèn)題首先，由于無(wú)線(xiàn)資源管理協(xié)議棧下移到iNodeB，iNodeB之間的切換將非常頻繁，UE在iNodeB間切換時(shí)將有大量的與頭壓縮和加密相關(guān)的context(上下文)需要在Iur接口進(jìn)行遷移，由此可能導(dǎo)致Iur接口發(fā)生流量擁塞，而該接口的資源是非常寶貴的。
其次，在Iu_u接口的數(shù)據(jù)得不到壓縮和加密，該接口的數(shù)據(jù)安全性和帶寬使用效率都會(huì)受到嚴(yán)重影響。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)及其數(shù)據(jù)傳輸方法，使得現(xiàn)有演進(jìn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架下頭壓縮和加密在iNodeB實(shí)現(xiàn)所帶來(lái)的流量擁塞問(wèn)題得以解決。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，包含IP接入網(wǎng)關(guān)、和多個(gè)用于小區(qū)無(wú)線(xiàn)資源管理的基站，還包含至少一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)用戶(hù)平面服務(wù)器，與IP接入網(wǎng)關(guān)及多個(gè)下屬基站連接，用于實(shí)現(xiàn)用戶(hù)面數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅?huì)聚功能，其中包含對(duì)用戶(hù)面數(shù)據(jù)包的頭壓縮和加密功能；至少一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)控制平面服務(wù)器，分別與所述中間節(jié)點(diǎn)用戶(hù)平面服務(wù)器、IP接入網(wǎng)關(guān)及多個(gè)下屬基站連接，用于無(wú)線(xiàn)承載管理和下屬基站間的移動(dòng)性管理。
其中，所述IP接入網(wǎng)關(guān)用于實(shí)現(xiàn)核心網(wǎng)側(cè)移動(dòng)性管理、會(huì)話(huà)管理、分組路由和轉(zhuǎn)發(fā)、以及計(jì)費(fèi)功能。
此外，所述中間節(jié)點(diǎn)控制平面服務(wù)器通過(guò)與所述中間節(jié)點(diǎn)用戶(hù)平面服務(wù)器之間的接口，控制該中間節(jié)點(diǎn)用戶(hù)平面服務(wù)器的用戶(hù)面承載管理和功能實(shí)體配置。
此外，對(duì)于控制面，所述基站在空口接口側(cè)的協(xié)議層從下到上依次為無(wú)線(xiàn)層1、增強(qiáng)的媒體訪(fǎng)問(wèn)控制層、無(wú)線(xiàn)資源控制層；所述基站在與所述中間節(jié)點(diǎn)控制平面服務(wù)器之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、傳輸網(wǎng)絡(luò)層、和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層。
此外，對(duì)于控制面，所述中間節(jié)點(diǎn)控制平面服務(wù)器在與所述基站之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、傳輸網(wǎng)絡(luò)層、和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層；所述中間節(jié)點(diǎn)控制平面服務(wù)器在與所述IP接入網(wǎng)關(guān)之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、流控制傳輸協(xié)議層、信令連接控制部分，無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)應(yīng)用部分。
此外，對(duì)于控制面，所述IP接入網(wǎng)關(guān)在與所述中間節(jié)點(diǎn)控制平面服務(wù)器之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為
層1、層2、IP層、流控制傳輸協(xié)議層、信令連接控制部分，無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)應(yīng)用部分。
此外，對(duì)于用戶(hù)面，所述基站在空中接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為無(wú)線(xiàn)層1、和增強(qiáng)的媒體訪(fǎng)問(wèn)控制層；所述基站在與所述中間節(jié)點(diǎn)用戶(hù)平面服務(wù)器之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、和上層。
此外，對(duì)于用戶(hù)面，所述中間節(jié)點(diǎn)用戶(hù)平面服務(wù)器在與所述基站之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、上層、和頭壓縮加密層，其中該頭壓縮加密層用于對(duì)用戶(hù)面數(shù)據(jù)包進(jìn)行頭壓縮和加密，該頭壓縮加密層與用戶(hù)設(shè)備空口接口側(cè)的頭壓縮加密層相對(duì)應(yīng)；所述中間節(jié)點(diǎn)用戶(hù)平面服務(wù)器在與所述IP接入網(wǎng)關(guān)之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議層、通用無(wú)線(xiàn)分組服務(wù)隧道協(xié)議層。
此外，對(duì)于用戶(hù)面，所述IP接入網(wǎng)關(guān)在與所述中間節(jié)點(diǎn)用戶(hù)平面服務(wù)器之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議層、通用無(wú)線(xiàn)分組服務(wù)隧道協(xié)議層、IP層、和應(yīng)用層，其中較上方的IP層和應(yīng)用層與用戶(hù)設(shè)備空中接口側(cè)的IP層和應(yīng)用層相對(duì)應(yīng)。
此外，所述增強(qiáng)的媒體訪(fǎng)問(wèn)控制層包含媒體訪(fǎng)問(wèn)控制和無(wú)線(xiàn)鏈路控制功能。
此外，所述無(wú)線(xiàn)層1是無(wú)線(xiàn)空中接口的物理層協(xié)議，包括正交頻分復(fù)用協(xié)議和多輸入多輸出協(xié)議。
此外，所述上層是隧道封裝協(xié)議或其它傳輸協(xié)議。
本發(fā)明還提供了一種移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸方法，應(yīng)用于上文所述的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，包含以下步驟當(dāng)所述中間節(jié)點(diǎn)用戶(hù)平面服務(wù)器收到來(lái)自基站的用戶(hù)面數(shù)據(jù)包時(shí)，對(duì)該數(shù)據(jù)包進(jìn)行頭部解壓縮和解密，再發(fā)向相應(yīng)的目標(biāo)網(wǎng)元；當(dāng)所述中間節(jié)點(diǎn)用戶(hù)平面服務(wù)器收到發(fā)向基站的用戶(hù)面數(shù)據(jù)包時(shí)，對(duì)該數(shù)據(jù)包進(jìn)行頭部壓縮和加密，再發(fā)向相應(yīng)的目標(biāo)基站。
通過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)的主要區(qū)別在于，將相當(dāng)于現(xiàn)有演進(jìn)網(wǎng)絡(luò)RAN Server的中間節(jié)點(diǎn)(Intermediate Node，簡(jiǎn)稱(chēng)“IN”)擴(kuò)展為中間節(jié)點(diǎn)控制平面服務(wù)器(IN Control Plane Server，簡(jiǎn)稱(chēng)“IN CPS”)和中間節(jié)點(diǎn)用戶(hù)平面服務(wù)器(IN User Plane Server，“IN UPS”)，IN UPS用于實(shí)現(xiàn)用戶(hù)面數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅?huì)聚和集中處理功能，其中包括用戶(hù)面頭壓縮和加密功能，IN CPS等同于RAN Server的控制面功能。
這種技術(shù)方案上的區(qū)別，帶來(lái)了較為明顯的有益效果，即因?yàn)轭^壓縮和加密在IN UPS進(jìn)行，與頭壓縮和加密相關(guān)的Context(上下文)存放在IN UPS中，所以UE切換時(shí)不再需要在基站間遷移這些Context；又因?yàn)橐粋€(gè)IN UPS對(duì)應(yīng)多個(gè)基站，這些基站一般是相鄰的，大部分的切換在同一個(gè)IN UPS的范圍內(nèi)進(jìn)行，所以大多數(shù)情況下與頭壓縮和加密相關(guān)的Context根本不需要遷移，只有當(dāng)切換在不同的IN UPS之間進(jìn)行時(shí)才需要在IN UPS間遷移Context，而這種情況發(fā)生的概率較低，所以從總體上說(shuō)減輕了Iur接口的流量負(fù)荷，大大節(jié)省了該接口寶貴的帶寬。
由于Iur接口帶寬的利用率大大提高，使得Iur接口快速切換的時(shí)延大大降低，真正實(shí)現(xiàn)了快速切換。
因?yàn)轭^壓縮和加密在IN UPS進(jìn)行，所以基站與IN UPS之間傳遞的用戶(hù)數(shù)據(jù)是經(jīng)過(guò)頭壓縮和加密的，即Iu_e接口的數(shù)據(jù)得到了壓縮和加密，節(jié)省了該路徑上的帶寬資源，防止了外部對(duì)該接口用戶(hù)數(shù)據(jù)的竊聽(tīng)。
綜上所述，本發(fā)明方案滿(mǎn)足了演進(jìn)的全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)的高速率、低時(shí)延、大量分組語(yǔ)音(Voice over IP，簡(jiǎn)稱(chēng)“VoIP”)的傳輸要求。


圖1是UMTS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是UTRAN結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是UTRAN控制面和用戶(hù)面協(xié)議棧；圖4是現(xiàn)有技術(shù)中一種基于iNodeB和RAN服務(wù)器的演進(jìn)架構(gòu)；圖5是上述現(xiàn)有技術(shù)的控制面協(xié)議棧；圖6是上述現(xiàn)有技術(shù)的用戶(hù)面協(xié)議棧；圖7是根據(jù)本發(fā)明一較佳實(shí)施方式的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明一較佳實(shí)施方式的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的控制面協(xié)議棧示意圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明一較佳實(shí)施方式的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的用戶(hù)面協(xié)議棧示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
本發(fā)明一較佳實(shí)施方式的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)如圖7所示。
在該移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，通信的網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)包括基站，IP接入網(wǎng)關(guān)、IN UPS以及IN CPS。IN UPS負(fù)責(zé)用戶(hù)面數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅?huì)聚和集中處理功能，IN CPS負(fù)責(zé)RAN Server中間節(jié)點(diǎn)的控制面功能，也就是說(shuō)，IN UPS與IN CPS屬于同一層節(jié)點(diǎn)。
下面對(duì)該移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中各實(shí)體間的連接進(jìn)行說(shuō)明。
IP接入網(wǎng)關(guān)分別與IN CPS和IN UPS相連，IP接入網(wǎng)關(guān)和和IN CPS之間的接口是Iu_c接口，IP接入網(wǎng)關(guān)和IN UPS之間的接口是Iu_u接口，IN CPS分別與IN UPS和各個(gè)基站相連，IN CPS和IN UPS之間的接口是Iu_i接口，IN CPS和各個(gè)基站之間的接口是Iu_c*接口，IN UPS和各個(gè)基站之間的接口是Iu_e接口，基站和基站之間的接口是Iur接口。由于本實(shí)施方式的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的IN CPS和IN UPS是對(duì)現(xiàn)有演進(jìn)網(wǎng)絡(luò)中的RAN Server中間節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)展，因此，與IN CPS和IN UPS相關(guān)的接口Iu_u，Iu_e，Iu_i，都是對(duì)現(xiàn)有演進(jìn)網(wǎng)絡(luò)新增加的接口，其中，Iu_u和Iu_e接口是對(duì)原來(lái)Iu_u接口的進(jìn)一步劃分，Iu_u實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有3G Iu接口的用戶(hù)面功能，Iu_e實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有3G Iub接口的用戶(hù)面功能，IN CPS和IN UPS之間的Iu_i接口協(xié)議類(lèi)似現(xiàn)有的基站節(jié)點(diǎn)應(yīng)用部分(Node-B Application Part，簡(jiǎn)稱(chēng)“NBAP”)或RRC協(xié)議的改進(jìn)，IN CPS通過(guò)Iu_i接口控制IN UPS的用戶(hù)面承載管理和功能實(shí)體配置。
下面對(duì)該移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中各實(shí)體的功能進(jìn)行說(shuō)明。
IP接入網(wǎng)關(guān)用于實(shí)現(xiàn)核心網(wǎng)側(cè)移動(dòng)性管理、會(huì)話(huà)管理、分組路由和轉(zhuǎn)發(fā)、以及計(jì)費(fèi)等功能，它是由原有3G系統(tǒng)的服務(wù)通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)支持節(jié)點(diǎn)(Serving GPRS Support Node，簡(jiǎn)稱(chēng)“SGSN”)和網(wǎng)關(guān)通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)支持節(jié)點(diǎn)(Gateway GPRS Support Node，簡(jiǎn)稱(chēng)“GGSN”)的功能合并而成的。
基站用于小區(qū)相關(guān)的無(wú)線(xiàn)資源管理和Uu接口以及Iu_e接口用戶(hù)面的管理，對(duì)控制面而言，基站可以自主的管理它的無(wú)線(xiàn)資源，這些無(wú)線(xiàn)資源都是在需要時(shí)通過(guò)Iu_c*接口向IN CPS申請(qǐng)得到的。由于小區(qū)相關(guān)的無(wú)線(xiàn)資源管理下移到基站，因此，基站還通過(guò)Iur接口控制各個(gè)基站之間的軟切換。另外，對(duì)于用戶(hù)面而言，基站還負(fù)責(zé)在空中接口側(cè)協(xié)議層的信道映射、重傳、無(wú)損遷移等等功能。
IN UPS是對(duì)現(xiàn)有演進(jìn)網(wǎng)絡(luò)中的RAN Server中間節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展后負(fù)責(zé)用戶(hù)面功能的新增節(jié)點(diǎn)，用于負(fù)責(zé)Iu_u和Iu_e接口的用戶(hù)面管理的功能，主要實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)用戶(hù)面數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅?huì)聚和集中處理功能，目的是在該會(huì)聚點(diǎn)實(shí)現(xiàn)相對(duì)集中的用戶(hù)面頭壓縮和加密功能。IN UPS的用戶(hù)面承載的建立是由IN CPS通過(guò)Iu_i接口來(lái)控制的。
IN CPS是對(duì)現(xiàn)有演進(jìn)網(wǎng)絡(luò)中的RAN Server中間節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展后負(fù)責(zé)控制面功能的新增節(jié)點(diǎn)，用于負(fù)責(zé)中間節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的移動(dòng)性管理和控制面/用戶(hù)面所使用的Iu(Iu_c，Iu_c*，Iu_i，Iu_u，Iu_e)承載管理，還通過(guò)Iu_c*接口負(fù)責(zé)啟動(dòng)無(wú)線(xiàn)承載的建立。另外，IN CPS通過(guò)Iu_c*接口負(fù)責(zé)微移動(dòng)性(即中間節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的移動(dòng)性比如尋呼和基站重定位等)的管理。在IN CPS中實(shí)現(xiàn)尋呼和CS/PS的協(xié)調(diào)以及帶有動(dòng)態(tài)上下文的UE的管理，同時(shí)，IN CPS還負(fù)責(zé)終止從IP接入網(wǎng)關(guān)過(guò)來(lái)的無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)應(yīng)用部分(Radio Access NetworkApplication Part，簡(jiǎn)稱(chēng)“RANAP”)協(xié)議的處理?？梢?jiàn)，除用戶(hù)流量處理外，IN CPS和以前的RAN Server基本類(lèi)似。就Iu接口的控制面而言，從IAGW來(lái)看，IN CPS和現(xiàn)有3G的RNC沒(méi)有不同。就Iu_e接口的用戶(hù)面而言，基站負(fù)責(zé)了無(wú)線(xiàn)移動(dòng)性(即相鄰基站之間的移動(dòng)性比如軟切換，更軟切換)的管理，而IN CPS通過(guò)Iu_c*接口負(fù)責(zé)微移動(dòng)性(即中間節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的移動(dòng)性比如尋呼和基站重定位等)的管理。
以上對(duì)本實(shí)施方式的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說(shuō)明，下面分別對(duì)該移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的控制面協(xié)議棧以及用戶(hù)面協(xié)議棧進(jìn)行介紹。
本實(shí)施方式中移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的控制面協(xié)議棧如圖8所示。
基站在在空口接口側(cè)的協(xié)議層，也就是在Uu接口側(cè)的協(xié)議層從下到上依次為無(wú)線(xiàn)層1、增強(qiáng)的媒體訪(fǎng)問(wèn)控制層和無(wú)線(xiàn)資源控制層；在與IN CPS之間的接口側(cè)協(xié)議層，也就是在Iu_c*接口側(cè)的協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、傳輸網(wǎng)絡(luò)層和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層。其中，所述增強(qiáng)的媒體訪(fǎng)問(wèn)控制層包含媒體訪(fǎng)問(wèn)控制和無(wú)線(xiàn)鏈路控制功能，所述無(wú)線(xiàn)層1是無(wú)線(xiàn)空中接口的物理層協(xié)議，包括正交頻分復(fù)用協(xié)議和多輸入多輸出協(xié)議。
IN CPS在與基站之間的接口側(cè)協(xié)議層，也就是在Iu_c*接口側(cè)的協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、傳輸網(wǎng)絡(luò)層、和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層；在與IP接入網(wǎng)關(guān)之間的接口側(cè)協(xié)議層，也就是在Iu_c接口側(cè)的協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、流控制傳輸協(xié)議層、信令連接控制部分和RANAP。
IP接入網(wǎng)關(guān)在與IN CPS之間的接口側(cè)協(xié)議層，也就是在Iu_c接口側(cè)的協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、流控制傳輸協(xié)議層、信令連接控制部分和RANAP。
本實(shí)施方式中移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的用戶(hù)面協(xié)議棧如圖9所示。
基站在空口接口側(cè)的協(xié)議層，也就是在Uu接口側(cè)的協(xié)議層從下到上依次為無(wú)線(xiàn)層1、和增強(qiáng)的媒體訪(fǎng)問(wèn)控制層；在與IN UPS之間的接口側(cè)協(xié)議層，也就是Iu_e接口側(cè)的協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、和上層。其中，所述增強(qiáng)的媒體訪(fǎng)問(wèn)控制層包含媒體訪(fǎng)問(wèn)控制和無(wú)線(xiàn)鏈路控制功能，所述無(wú)線(xiàn)層1是無(wú)線(xiàn)空中接口的物理層協(xié)議，包括正交頻分復(fù)用(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，簡(jiǎn)稱(chēng)“OFDM”)協(xié)議和多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output，簡(jiǎn)稱(chēng)“MIMO”)協(xié)議，所述上層是隧道封裝協(xié)議或其它傳輸協(xié)議。
IN UPS在與基站之間的接口側(cè)協(xié)議層，也就是Iu_e接口側(cè)的協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、上層、和頭壓縮加密層，其中，所述頭壓縮加密層用于對(duì)用戶(hù)面數(shù)據(jù)包進(jìn)行頭壓縮和加密，該頭壓縮加密層與用戶(hù)設(shè)備空口接口側(cè)的頭壓縮加密層相對(duì)應(yīng)，所述上層是隧道封裝協(xié)議或其它傳輸協(xié)議；在與IP接入網(wǎng)關(guān)之間的接口側(cè)協(xié)議層，也就是Iu_u接口側(cè)的協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議層、通用無(wú)線(xiàn)分組服務(wù)隧道協(xié)議層。
IP接入網(wǎng)關(guān)在與IN UPS之間的接口側(cè)協(xié)議層，也就是Iu_u接口側(cè)的協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議層、通用無(wú)線(xiàn)分組服務(wù)隧道協(xié)議層、IP層、和應(yīng)用層，其中較上方的IP層和應(yīng)用層與用戶(hù)設(shè)備空中接口側(cè)的IP層和應(yīng)用層相對(duì)應(yīng)。
在本實(shí)施方式的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)IN UPS收到來(lái)自基站的用戶(hù)面數(shù)據(jù)包時(shí)，對(duì)該數(shù)據(jù)包進(jìn)行頭部解壓縮和解密，再發(fā)向相應(yīng)的目標(biāo)網(wǎng)元，比如IP接入網(wǎng)關(guān)或其它基站；當(dāng)IN UPS收到發(fā)向基站的用戶(hù)面數(shù)據(jù)包時(shí)，對(duì)該數(shù)據(jù)包進(jìn)行頭部壓縮和加密，再發(fā)向相應(yīng)的目標(biāo)基站。
由此可見(jiàn)，本實(shí)施方式通過(guò)將頭壓縮和加密放置在中間節(jié)點(diǎn)IN UPS中進(jìn)行，使得與頭壓縮和加密相關(guān)的Context(上下文)存放在IN UPS中，因此避免了在UE切換時(shí)，基站間大量的頭壓縮和加密的context的遷移。另外，由于一個(gè)IN UPS對(duì)應(yīng)多個(gè)基站，這些基站一般是相鄰的，大部分的切換在同一個(gè)IN UPS的范圍內(nèi)進(jìn)行，所以大多數(shù)情況下與頭壓縮和加密相關(guān)的Context根本不需要遷移，只有當(dāng)切換在不同的IN UPS之間進(jìn)行時(shí)才需要在IN UPS間遷移Context，而這種情況發(fā)生的概率較低，所以從總體上說(shuō)減輕了Iur接口的流量負(fù)荷，大大節(jié)省了該接口寶貴的帶寬。由于Iur接口帶寬的利用率大大提高，因此Iur接口快速切換的時(shí)延大大降低，真正實(shí)現(xiàn)了快速切換。而且，因?yàn)轭^壓縮和加密在IN UPS進(jìn)行，所以基站與IN UPS之間傳遞的用戶(hù)數(shù)據(jù)是經(jīng)過(guò)頭壓縮和加密的，即Iu_e接口的數(shù)據(jù)得到了壓縮和加密，節(jié)省了該路徑上的帶寬資源，防止了外部對(duì)該接口用戶(hù)數(shù)據(jù)的竊聽(tīng)。由此可見(jiàn)，本實(shí)施方式滿(mǎn)足了演進(jìn)的全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)的高速率、低時(shí)延以及VoIP的傳輸要求。
雖然通過(guò)參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施方式，已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了圖示和描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，包含IP接入網(wǎng)關(guān)、和多個(gè)用于小區(qū)無(wú)線(xiàn)資源管理的基站，其特征在于，還包含至少一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)用戶(hù)平面服務(wù)器，與IP接入網(wǎng)關(guān)及多個(gè)下屬基站連接，用于實(shí)現(xiàn)用戶(hù)面數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅?huì)聚功能，其中包含對(duì)用戶(hù)面數(shù)據(jù)包的頭壓縮和加密功能；至少一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)控制平面服務(wù)器，分別與所述中間節(jié)點(diǎn)用戶(hù)平面服務(wù)器、IP接入網(wǎng)關(guān)及多個(gè)下屬基站連接，用于無(wú)線(xiàn)承載管理和下屬基站間的移動(dòng)性管理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述IP接入網(wǎng)關(guān)用于實(shí)現(xiàn)核心網(wǎng)側(cè)移動(dòng)性管理、會(huì)話(huà)管理、分組路由和轉(zhuǎn)發(fā)、以及計(jì)費(fèi)功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述中間節(jié)點(diǎn)控制平面服務(wù)器通過(guò)與所述中間節(jié)點(diǎn)用戶(hù)平面服務(wù)器之間的接口，控制該中間節(jié)點(diǎn)用戶(hù)平面服務(wù)器的用戶(hù)面承載管理和功能實(shí)體配置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，對(duì)于控制面，所述基站在空口接口側(cè)的協(xié)議層從下到上依次為無(wú)線(xiàn)層1、增強(qiáng)的媒體訪(fǎng)問(wèn)控制層、無(wú)線(xiàn)資源控制層；所述基站在與所述中間節(jié)點(diǎn)控制平面服務(wù)器之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、傳輸網(wǎng)絡(luò)層、和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，對(duì)于控制面，所述中間節(jié)點(diǎn)控制平面服務(wù)器在與所述基站之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、傳輸網(wǎng)絡(luò)層、和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層；所述中間節(jié)點(diǎn)控制平面服務(wù)器在與所述IP接入網(wǎng)關(guān)之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、流控制傳輸協(xié)議層、信令連接控制部分，無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)應(yīng)用部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，對(duì)于控制面，所述IP接入網(wǎng)關(guān)在與所述中間節(jié)點(diǎn)控制平面服務(wù)器之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、流控制傳輸協(xié)議層、信令連接控制部分，無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)應(yīng)用部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，對(duì)于用戶(hù)面，所述基站在空中接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為無(wú)線(xiàn)層1、和增強(qiáng)的媒體訪(fǎng)問(wèn)控制層；所述基站在與所述中間節(jié)點(diǎn)用戶(hù)平面服務(wù)器之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、和上層。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，對(duì)于用戶(hù)面，所述中間節(jié)點(diǎn)用戶(hù)平面服務(wù)器在與所述基站之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、上層、和頭壓縮加密層，其中該頭壓縮加密層用于對(duì)用戶(hù)面數(shù)據(jù)包進(jìn)行頭壓縮和加密，該頭壓縮加密層與用戶(hù)設(shè)備空口接口側(cè)的頭壓縮加密層相對(duì)應(yīng)；所述中間節(jié)點(diǎn)用戶(hù)平面服務(wù)器在與所述IP接入網(wǎng)關(guān)之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議層、通用無(wú)線(xiàn)分組服務(wù)隧道協(xié)議層。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，對(duì)于用戶(hù)面，所述IP接入網(wǎng)關(guān)在與所述中間節(jié)點(diǎn)用戶(hù)平面服務(wù)器之間的接口側(cè)協(xié)議層從下到上依次為層1、層2、IP層、用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議層、通用無(wú)線(xiàn)分組服務(wù)隧道協(xié)議層、IP層、和應(yīng)用層，其中較上方的IP層和應(yīng)用層與用戶(hù)設(shè)備空中接口側(cè)的IP層和應(yīng)用層相對(duì)應(yīng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4或7所述的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述增強(qiáng)的媒體訪(fǎng)問(wèn)控制層包含媒體訪(fǎng)問(wèn)控制和無(wú)線(xiàn)鏈路控制功能。
11.根據(jù)權(quán)利要求4或7所述的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述無(wú)線(xiàn)層1是無(wú)線(xiàn)空中接口的物理層協(xié)議，包括正交頻分復(fù)用協(xié)議和多輸入多輸出協(xié)議。
12.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述上層是隧道封裝協(xié)議或其它傳輸協(xié)議。
13.一種移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸方法，應(yīng)用于權(quán)利要求1所述的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，包含以下步驟當(dāng)所述中間節(jié)點(diǎn)用戶(hù)平面服務(wù)器收到來(lái)自基站的用戶(hù)面數(shù)據(jù)包時(shí)，對(duì)該數(shù)據(jù)包進(jìn)行頭部解壓縮和解密，再發(fā)向相應(yīng)的目標(biāo)網(wǎng)元；當(dāng)所述中間節(jié)點(diǎn)用戶(hù)平面服務(wù)器收到發(fā)向基站的用戶(hù)面數(shù)據(jù)包時(shí)，對(duì)該數(shù)據(jù)包進(jìn)行頭部壓縮和加密，再發(fā)向相應(yīng)的目標(biāo)基站。
全文摘要
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信技術(shù)，公開(kāi)了一種移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)及其數(shù)據(jù)傳輸方法，使得現(xiàn)有演進(jìn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架下頭壓縮和加密在iNodeB實(shí)現(xiàn)所帶來(lái)的流量擁塞問(wèn)題得以解決。本發(fā)明中，將相當(dāng)于現(xiàn)有演進(jìn)網(wǎng)絡(luò)RAN Server的IN擴(kuò)展為IN CPS和INUPS，IN UPS用于實(shí)現(xiàn)用戶(hù)面數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅?huì)聚和集中處理功能，其中包括用戶(hù)面頭壓縮和加密功能，IN CPS則等同于RAN Server的控制面功能。
文檔編號(hào)H04W28/06GK1960506SQ20051003093
公開(kāi)日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2005年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月1日
發(fā)明者羅龍 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司