移動通信系統(tǒng)、網(wǎng)關裝置、核心網(wǎng)裝置和通信方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及移動通信系統(tǒng)、網(wǎng)關裝置、核心網(wǎng)裝置和通信方法。
【背景技術】
[0002]最近的移動通信系統(tǒng)包括諸如宏小區(qū)基站、微微小區(qū)基站和毫微微小區(qū)基站等的各種基站。宏小區(qū)基站形成小區(qū)半徑為Ikm以上的宏小區(qū)，微微小區(qū)基站形成小區(qū)半徑的級別為0.5km?1.5km的微微小區(qū)，并且毫微微小區(qū)基站形成小區(qū)半徑的級別為1m?500m的毫微微小區(qū)。當然，毫微微小區(qū)和微微小區(qū)特別被稱為小小區(qū)。在本說明書中，適當?shù)厥褂眯g語“小小區(qū)”。
[0003]形成小小區(qū)通常存在兩個目的:第一個目的是補充覆蓋，第二個目的是增加容量。
[0004]關于第一個目的，宏小區(qū)基站的無線電波由于建筑物的壁而丟失并且難以到達住宅的內部。因此在住宅內部安裝形成小小區(qū)的基站，并且該基站通過發(fā)射無線電波使得即使在住宅內部也能夠接收到足夠的移動通信服務。
[0005]關于第二個目的，近年來，隨著便攜式電話的普及和智能電話的崛起，用戶業(yè)務(以分組數(shù)據(jù)為代表的用戶數(shù)據(jù))急劇增加。在小小區(qū)中，減小基站的小區(qū)半徑使得能夠減少每個小區(qū)所容納的人數(shù)并且增加整體容量。這樣，用以減小基站的小區(qū)半徑的小小區(qū)解決方案由于能夠應對急劇增加的用戶業(yè)務，因而變得更加普遍。
[0006]接著說明應用了小小區(qū)的移動通信系統(tǒng)。
[0007]圖1示出LTE(LongTerm Evolut1n，長期演進)移動通信系統(tǒng)的結構的概要。圖1示出以下要說明的允許啟動RAN(Rad1 Access Ne twork，無線接入網(wǎng))上的SIPTO(Selected IP Traffic Of f load(選擇IP業(yè)務卸載)，其中IP是因特網(wǎng)協(xié)議(InternetProtocol)的縮寫)的系統(tǒng)。
[0008]在圖1中，UE(User Equipment，用戶設備)101和102是便攜式終端。
[0009]S-GW(Serving_Gateway，服務網(wǎng)關)108、111和117是在核心網(wǎng)中發(fā)送用戶數(shù)據(jù)(U(User，用戶)面)的裝置。
[0010]P-GW(PDN-Gateway(PDN-網(wǎng)關)，PDN:Packet Data Network(分組數(shù)據(jù)網(wǎng)))107、112和 119是具有與EPC(Evolved Packet Core，演進型分組核心)、IMS( IP MultimediaSubsystem，IP多媒體子系統(tǒng))或外部分組網(wǎng)(例如，諸如因特網(wǎng)106、113和120等的外部網(wǎng))的接口的裝置。
[0011 ] MME(Mobility Management Entity，移動管理實體)115是在核心網(wǎng)中進行信號控制以及UE 101和102的移動管理并且選擇UE 101和102的用戶數(shù)據(jù)的路徑(S卩，S-GW和P-GW)的核心網(wǎng)裝置。
[0012]eNB(evolved NodeB，演進型NodeB) 103是進行與UE 101的無線通信的基站。
[0013]HeNB(Home eNB，家庭eNB)104是執(zhí)行與UE 102的無線通信的基站。
[0014]HeNB 104表示LTE毫微微小區(qū)基站，并且eNB 103表示除毫微微小區(qū)基站以外的LTE基站，并且eNB 103可以是微微小區(qū)基站或宏小區(qū)基站。
[0015]盡管圖1未示出，但HNB(Home NodeB，家庭NodeB)表示3G(第三代)毫微微小區(qū)基站，NodeB表示除毫微微小區(qū)基站以外的3G基站，并且NodeB可以是微微小區(qū)基站或宏小區(qū)基站O
[0016]盡管圖1未示出，但在本說明書中適當?shù)厥褂靡韵驴s寫。
[0017]使用(H)eNB表示 HeNB 或 eNB。
[0018]使用H(e)NB 表示 HNB 或 HeNB。
[0019]使用(H)(e) NB 表示 HNB、HeNB、NodeB 和 eNB 中的任何之一。
[0020]HeNB-Gff 114容納多個eNB 103或多個HeNB 104,HeNB-Gff 114是將這些裝置連接至核心網(wǎng)并且在核心網(wǎng)與HeNB 104或eNB 103之間對用戶數(shù)據(jù)和控制信號(C(Control)面)進行中繼的網(wǎng)關裝置。另外，HeNB-GW 114還可以容納具備諸如WiFi(Wireless Fidelity,無線保真)等的其它無線通信能力的基站。
[0021 ]盡管圖1未示出，但容納3G毫微微小區(qū)基站的網(wǎng)關裝置被稱為HNB-GW。
[0022]SeGff(Security Gateway，安全網(wǎng)關)109和 110建立與HeNB 104和eNB 103的IPsec隧道并且提供安全通信。
[0023]HSS(Home Subscriber Server，歸屬用戶服務器)116保持使用UE 101 和 102的各用戶的信息，并且在存在來自MME 115的針對與用戶有關的信息的詢問的情況下返回該信息。
[0024]在MME 115選擇S-GW或P-GW的情況下使用DNS(Domain Name System，域名系統(tǒng))118。
[0025]MME 115基于UE 101和102正在接入的基站的TAC(Tracking Area Code，跟蹤區(qū)域碼)和RAC(Routing Area Code，路由區(qū)域碼)的信息，來使用現(xiàn)有技術的DNS機制以選擇發(fā)送UE 101和102的用戶數(shù)據(jù)的S-GW或P-GW。
[0026]另外，在僅通過TAC和RAC的信息無法選擇適當?shù)腟-GW或P-GW的情況下，MME 115考慮諸如UE 101和102正在訪問的RNC(Rad1 Network Controller，無線網(wǎng)絡控制器)、eNB的RNC-1D或eNB-1D等的信息，并且使用現(xiàn)有技術的DNS機制來選擇發(fā)送UE 101和102的用戶數(shù)據(jù)的S-GW或P-GW ο
[0027]如上所述，本系統(tǒng)能夠啟動RAN上的SIPT0(SIPT0 above RAN)。在SIPTO中，假定從UE發(fā)送至因特網(wǎng)的用戶數(shù)據(jù)要在與該UE所接入的基站接近的卸載(offload)點處進行卸載。
[0028]在圖1中，示出作為S-GW的三個S-GW 108、111和117。
[0029]在這些S-GW中，S-GW 117是核心網(wǎng)中在沒有啟動SIPTO的情況下所使用的節(jié)點。
[0030]S-Gff 108是在啟動SIPTO的情況下被選擇為卸載點的用于卸載的S-GW，并且是在UE 101正在訪問eNB 103的狀況下啟動SIPTO的情況下當從eNB 103觀看時在地理或網(wǎng)絡拓撲方面最近的S-GW。
[0031]S-Gff 111是在啟動SIPTO的情況下被選擇為卸載點的用于卸載的S-GW，并且是在UE 102正在訪問HeNB 104的狀況下啟動SIPTO的情況下當從HeNB 104觀看時在地理或網(wǎng)絡拓撲方面最近的S-GW。
[0032]在圖1中，示出作為P-GW的三個P-GW 107、112和119。
[0033]在這些P-GW中，P_GW 119是核心網(wǎng)中在沒有啟動SIPTO的情況下所使用的節(jié)點。
[0034]P-Gff 107是在啟動SIPTO的情況下被選擇為卸載點的用于卸載的P-GW，并且是在UE 101正在訪問eNB 103的狀況下啟動SIPTO的情況下當從eNB 103觀看時在地理或網(wǎng)絡拓撲方面最近的P-GW。
[0035]P-Gff 112是在啟動SIPTO的情況下被選擇為卸載點的用于卸載的P-GW，并且是在UE 102正在訪問HeNB 104的狀況下啟動SIPTO的情況下當從HeNB 104觀看時在地理或網(wǎng)絡拓撲方面最近的P-GW。
[0036]SeGff 109和110可以安裝在核心網(wǎng)中，或者可以安裝在回程網(wǎng)(Backhau INetwork) 105中。不針對SeGW 109和110的安裝位置施加任何特殊限制。
[0037]同樣地，HeNB-GW 114可以安裝在核心網(wǎng)中，或者可以安裝在回程網(wǎng)105中。不針對HeNB-Gff 114的安裝位置施加任何特殊限制。
[0038]同樣地，用于卸載的S-GW 108和111以及P-GW 107和112可以安裝在核心網(wǎng)中，或者可以安裝在回程網(wǎng)105中。另外，可以在HeNB 104和eNB 103中設置用于卸載的S-GW和P-GW的功能。不針對用于卸載的S-GW 108和111或P-GW 107和112的安裝位置施加任何特殊限制。
[0039]接著詳細說明HeNB-GW 114。
[0040]容納形成小小區(qū)的基站的網(wǎng)關裝置被稱為小小區(qū)網(wǎng)關。這里將HeNB-GW114描述為容納多個HeNB 104的小小區(qū)網(wǎng)關。
[0041]如現(xiàn)有技術(3GPPTS36.300Verl 1.5.0,3GPP: 3rd Generat1n PartnershipProjeCt(第三代合作伙伴計劃))所示，安裝HeNB-GW 114作為小小區(qū)網(wǎng)關，這不僅使得與MME 115的SI接口的C面(縮寫為S1-C)的線路能夠集中，而且還使得與S-GW 117的SI接口的U面(縮寫為S1-U)的線路能夠集中。
[0042]針對0面，]\??115執(zhí)行SCTP(Stream Control Transmiss1n Protocol，流控制傳輸協(xié)議)的HEARTBEAT信號的發(fā)送和接收以監(jiān)視SI接口上的鏈路的狀態(tài)。然而，HeNB-Gff 114所進行的多個HeNB 104的捆綁消除了MME 115相對于各HeNB 104發(fā)送并接收HEARTBEAT信號的需要，并且MME 115僅需要相對于HeNB-GW 114發(fā)送并接收HEARTBEAT信號即可。換句話說，HeNB-GW 114通過相對于各HeNB 104發(fā)送并接收SCTP HEARTBEAT信號來監(jiān)視鏈路的狀態(tài)，由此可以減少MME 115的信號負荷。
[0043]另一方面，針對U面，S-GW117利用GTP-U(GPRS Tunneling Protocol-User(GPRS隧道協(xié)議-用戶)，其中GPRS是General Packet Rad1 Service(通用分組無線服務))的ECHO過程來監(jiān)視GTP-U的路徑的正常性。然而，HeNB-Gff 114所進行的多個HeNB 104的捆綁消除了 S-GW 117相對于各HeNB 104實現(xiàn)ECHO過程的需要，并且S-GW 117僅需要相對于HeNB-Gff 114實現(xiàn)ECHO過程即可。換句話說，HeNB-GW 114通過相對于各HeNB 104實現(xiàn)ECHO過程來監(jiān)視U面的狀態(tài)，作為結果，可以減少S-GW 117上的信號負荷。
[0044]此外，在核心網(wǎng)中，已經(jīng)向核心網(wǎng)中的設備分配了 IP地址。在隨后引入大量的HeNB104(級別例如為數(shù)十萬)的情況下，出現(xiàn)在一些情況下由于提供方可以分配的IP地址的限制而將變得需要諸如重新分配IP地址等的重構的可能性。
[0045]然而，HeNB 104與核心網(wǎng)之間的HeNB-GW 114的安裝使得經(jīng)由HeNB-GW 114所發(fā)送的用戶數(shù)據(jù)和控制信號能夠首先在HeNB-GW 114處終止并且使得地址能夠被HeNB-GW 114的地址替換。這樣，在核心網(wǎng)中僅需要準備HeNB-GW 114的IP地址并且可以維持核心網(wǎng)與HeNB 104之間的IP地址空間的獨立性。這樣，HeNB-GW 114的存在使得能夠在不對核心網(wǎng)的IP地址的設置產(chǎn)生任何影響的情況下容易引入HeNB 104。因此，HeNB-Gff 114針對大量的HeNB 104實現(xiàn)了集中功能。
[0046]另外，由于假定HeNB104將安裝在住宅和企業(yè)中，因此還假定與宏小區(qū)基站相比電源將更頻繁地接通和斷開。如果在這些時間HeNB-GW 114不存在，則在HeNB 104的電源由于MME 115與HeNB 104之間的SCTP鏈路的故障以及S-GW 117與HeNB 104之間的U面的故障而斷開的情況下，MME 115和S-GW 117中將會出現(xiàn)許多警報。然而，如果HeNB-GW 114存在，則即使在HeNB 104關閉的情況下也不會對MME 115側的SCTP鏈路或S-GW 117側的U面產(chǎn)生任何影響，因此將不會發(fā)生警報。
[0047]因而，在安裝了大量的HeNB 104的狀況下，變得需要HeNB-GW 114，從而既減少MME115和S-GW 117上的信號負荷，又消除斷開HeNB 104的電源的情況下MME 115和S-GW 117的警報。
[0048]現(xiàn)有技術文獻
[0049]非專利文獻
[0050]非專利文獻1:3GPP 了536.300版本11.5.0
[0051]非專利文獻2:3GPP丁523.401版本12.1.0
[0052]非專利文獻3:3GPPTS29.303版本 12.0.0
[0053]非專利文獻4:3GPPTS36.413版本11.4.0
[0054]非專利文獻5:3GPPTS32.782版本11.0.0
[0055]非專利文獻6:3GPPTS32.752版本11.0.1
[0056]非專利文獻7:3GPPTS36.932版本 12.0.0
[0057]非專利文獻8:3GPPTS23.060版本 12.I.0
[0058]非專利文獻9:3GPPTS25.413版本11.4.0
[0059]非專利文獻10:3GPP TS32.642版本11.4.0

【發(fā)明內容】

[0060]發(fā)明要解決的問題
[0061]如上所述，近年來，作為用戶業(yè)務的急劇增加的對策，減小基站的小區(qū)半徑的大小的小小區(qū)解決方案變得普及。另外，諸如Hotspot(熱點)2.0等的移動通信網(wǎng)絡和無線LAN(Local Area Network，局域網(wǎng))的協(xié)作技術也變得普及。
[0062]諸如上述的小小區(qū)解決方案等的技術是針對無線線路的對策，但有線線路同樣存在以下問題:回程網(wǎng)的線路成本和分組網(wǎng)產(chǎn)品(諸如S-GW和P-GW等)的設備成本由于用戶業(yè)務的急劇增加而增加。作為針對該問題的對策，建立了上述的SIPTO技術作為用于3GPP中使MN0(Mobile Network Operator，移動網(wǎng)絡運營商)的用戶數(shù)據(jù)迂回并引導該用戶數(shù)據(jù)至因特網(wǎng)的技術。
[0063]3GPP中所規(guī)定的SIPTO方式可以大致分為以下三種方式。
[0064]方式1:在RAN上的節(jié)點處卸載的方式(RAN上的SIPT0)(參見3GPP TS23.401版本12.1.0的第4.3.15章節(jié)中的描述)。
[0065]方式2:在本地網(wǎng)絡中具備S-GW和L-GW(Local_Gateway，本地網(wǎng)關)功能的獨立GW處卸載的方式(參考3GPP TS23.401版本12.1.0的第4.3.15a.2章節(jié)的“SIPTO at theLocal Network with stand-alone Gff(with S-Gff and L-Gff collocated)funct1n”)
[0066]方式3:在本地網(wǎng)絡中具備L-GW功能的H(e)NB處卸載的方式(參見3GPP TS23.401版本 12.1.0的第4.3.15a.3章節(jié)中的 “SIPTO at the Local Network with L-Gff funct1ncollocated with the(H)eNB”)
[0067]以下詳細說明SIPTO方式I?3。
[0068](I)方式1:RAN上的卸載的方式(RAN上的SIPTO)
[0069]參考圖1來說明方式I。
[0070]在該方式I中，向RAN(例如，在圖1中，與包括eNB 103和HeNB 104的網(wǎng)絡相對應)上的節(jié)點進行卸載。
[0071]在現(xiàn)有技術(3GPP TS23.401版本12.1.0)中，