用于本地路由數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于本地路由數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和方法。該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括用于交換數(shù)據(jù)分組的接口并且還包括分組過(guò)濾器，該分組過(guò)濾器用于連接到復(fù)制移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的錨點(diǎn)的數(shù)據(jù)連接上下文的本地錨點(diǎn)，并且用于基于包含于所述數(shù)據(jù)分組中的至少一個(gè)目的地址來(lái)確定所述數(shù)據(jù)分組是否具有所述本地網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的目的地。
【專利說(shuō)明】用于本地路由數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和方法
[0001]本申請(qǐng)為申請(qǐng)?zhí)?00910137875.5、申請(qǐng)日2009年5月5日、名稱為“用于本地路由數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和方法”的分案申請(qǐng)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明一般涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，具體地涉及具有pico或femto無(wú)線基站的本地網(wǎng)絡(luò)。

【背景技術(shù)】
[0003]在蜂窩無(wú)線系統(tǒng)中，越來(lái)越多的無(wú)線用戶設(shè)備單元(UE)經(jīng)由至一個(gè)或多個(gè)核心網(wǎng)的無(wú)線接入網(wǎng)而通信。用戶設(shè)備可以是移動(dòng)電話設(shè)備、膝上型電腦、PDA或任何其他無(wú)線設(shè)備。
[0004]無(wú)線接入網(wǎng)覆蓋了被分成多個(gè)小區(qū)的地理區(qū)域。每個(gè)小區(qū)由至少一個(gè)基站服務(wù)。小區(qū)被定義成由基站的無(wú)線基站設(shè)備提供無(wú)線覆蓋的地理區(qū)域。每個(gè)小區(qū)由唯一的身份標(biāo)識(shí)，該身份在小區(qū)內(nèi)被廣播?；就ㄟ^(guò)無(wú)線接口與基站范圍內(nèi)的用戶設(shè)備單元(UE)通信。
[0005]近來(lái)，所謂的femto無(wú)線基站已經(jīng)被引入以用在住宅或較小的商務(wù)環(huán)境中。這種住宅或較小的商務(wù)環(huán)境可以構(gòu)成本地網(wǎng)絡(luò)。Femto基站通過(guò)寬帶(例如DSL或電纜)將本地網(wǎng)絡(luò)連至服務(wù)提供商的核心網(wǎng)。Femto基站使得服務(wù)提供商能夠擴(kuò)展室內(nèi)服務(wù)范圍，尤其是在接入被限制或不可用的地方。它包括典型的基站功能性但是將其擴(kuò)展成允許更簡(jiǎn)單的自包含部署，例如包含具有回傳以太網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)B、RNC和SGSN的UMTS基站。網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(GGSN)用作通用分組無(wú)線系統(tǒng)(GPRS)無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與其他例如互聯(lián)網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)之間的網(wǎng)關(guān)。GGSN是實(shí)現(xiàn)用戶終端在GPRS/UMTS網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)性的錨點(diǎn)。它維持對(duì)于將協(xié)議數(shù)據(jù)單元(TOU)經(jīng)由隧道傳送至服務(wù)于特定移動(dòng)用戶的SGSN所必需的選路。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)是UMTS無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)中負(fù)責(zé)控制節(jié)點(diǎn)B (即連至該控制器的基站)的管理單元。服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)負(fù)責(zé)從和向在其地理服務(wù)區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)遞送數(shù)據(jù)分組。在核心網(wǎng)側(cè)，SGSN與一個(gè)或多個(gè)GGSN相連。在無(wú)線接入網(wǎng)側(cè)，SGSN與RNC相連。節(jié)點(diǎn)B是UMTS無(wú)線接入網(wǎng)中的、負(fù)責(zé)在一個(gè)或多個(gè)小區(qū)中從/向用戶設(shè)備進(jìn)行無(wú)線發(fā)射/接收的邏輯網(wǎng)絡(luò)組件。節(jié)點(diǎn)B與其覆蓋范圍內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)用戶設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)側(cè)的RNC相連。
[0006]盡管為了應(yīng)用femto無(wú)線基站需要更多地關(guān)注UMTS，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，該方法可以容易地適用于所有標(biāo)準(zhǔn)，包括GSM、CDMA2000、TD-SCDMA和WiMAX方案。然而，本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是以UMTS網(wǎng)絡(luò)作為例子來(lái)說(shuō)明的。
[0007]UMTS femto基站是用于家庭和公司的低成本、低功率的UMTS接入點(diǎn)。移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商非常關(guān)注將femto基站用作改進(jìn)室內(nèi)覆蓋以及從室外U MTS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)卸載業(yè)務(wù)的解決方案。對(duì)于終端用戶而言，femto基站提供了在家中使用常規(guī)蜂窩電話來(lái)進(jìn)行便宜的語(yǔ)音呼叫和數(shù)據(jù)或多媒體會(huì)話的可能性。同樣，對(duì)于移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商而言，femto基站提供了在減輕其主網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)的同時(shí)提供高帶寬終端用戶服務(wù)的可能性。
[0008]在femto基站解決方案中，存在femto基站的不同實(shí)現(xiàn)。不同femto基站方法之間的主要區(qū)別在于家庭基站上的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)功能性和可以對(duì)主網(wǎng)絡(luò)減負(fù)的相應(yīng)程度。
[0009]Femto基站的一個(gè)共同特征是在移動(dòng)設(shè)備之間被交換或被發(fā)送給本地網(wǎng)絡(luò)中的固定設(shè)備的數(shù)據(jù)總是經(jīng)過(guò)移動(dòng)核心網(wǎng)。
[0010]為此，一種實(shí)現(xiàn)方式是經(jīng)由femto網(wǎng)關(guān)(即femto基站與移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)之間的用于提供聚集和安全網(wǎng)關(guān)功能性的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備)、在GTP(GPRS隧道協(xié)議)隧道上將所有基于分組的終端用戶數(shù)據(jù)服務(wù)從住宅側(cè)的femto基站傳送至移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的核心網(wǎng)中的SGSN或在一些情況下直接傳送至GGSN。從技術(shù)和商業(yè)這兩個(gè)角度來(lái)看，這對(duì)于被發(fā)送至互聯(lián)網(wǎng)或者位于自己的住宅或公司環(huán)境之外的終端用戶的業(yè)務(wù)而言是一種很好的方法。此外，它提供femto基站與宏小區(qū)之間的切換可能性，因?yàn)橐苿?dòng)性鋪點(diǎn)位于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中(在GGSN中)。
[0011]然而，對(duì)于在與femto基站相同的本地網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的移動(dòng)設(shè)備與PC/膝上型電腦/機(jī)頂盒之間被交換的、或在移動(dòng)設(shè)備與連至femto基站的另一移動(dòng)設(shè)備之間被交換的數(shù)據(jù)而言，這個(gè)解決方案不但昂貴而且低效，因?yàn)樗袠I(yè)務(wù)在被發(fā)送回住宅之前必須經(jīng)過(guò)運(yùn)營(yíng)商的核心網(wǎng)。隨著移動(dòng)終端變得越來(lái)越強(qiáng)大并且支持各種不同的多媒體應(yīng)用，針對(duì)住宅設(shè)備與移動(dòng)終端的之間的數(shù)據(jù)交換和同步的需求不斷增加，因此需要更好的解決方案。
[0012]當(dāng)前，利用用戶設(shè)備(UE)的單個(gè)IP地址將用戶業(yè)務(wù)錨定在兩個(gè)不同的位置(家庭網(wǎng)絡(luò)中的本地業(yè)務(wù)和運(yùn)營(yíng)商核心網(wǎng)中的外部業(yè)務(wù))是不可能的。
[0013]GPRS規(guī)范使得用戶能夠與單個(gè)或多個(gè)GGSN建立多個(gè)“PDP上下文”會(huì)話。在這種情況下，每個(gè)GGSN從其本地地址池中的一個(gè)不同的IP地址分配給終端。GGSN選擇機(jī)制是基于由UE在分組數(shù)據(jù)協(xié)議(TOP)建立期間所指定的APN(接入點(diǎn)名稱)的。利用這種解決方案，可以將GGSN之一定位在本地網(wǎng)絡(luò)中以處理本地業(yè)務(wù)。然而，這個(gè)解決方案具有多個(gè)缺點(diǎn):
[0014]1.終端需要處理多個(gè)IP地址，例如選擇針對(duì)每個(gè)應(yīng)用或?qū)Φ裙?jié)點(diǎn)的正確IP地址所產(chǎn)生的多宿問(wèn)題。
[0015]2.哪個(gè)IP地址被用于哪個(gè)會(huì)話對(duì)于應(yīng)用不是透明的。對(duì)于IPv4而言，每個(gè)終端的多個(gè)IP地址迅速導(dǎo)致公共IPv4地址的短缺。這又迫使運(yùn)營(yíng)商分配專用地址，這導(dǎo)致NAT(網(wǎng)絡(luò)地址和端口轉(zhuǎn)換)的已知問(wèn)題，像應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)引入那樣。
[0016]3.該解決方案涉及APN管理。終端用戶需要向本地GGSN明確地請(qǐng)求PDP上下文，其不是透明的。
[0017]4.當(dāng)用戶從他的femto基站切換至室外宏小區(qū)時(shí)，本地錨點(diǎn)需要被釋放。同樣，從femto基站到室外基站中斷了本地會(huì)話。
[0018]因此，需要一種能夠克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]本發(fā)明的目的是提供一種能夠利用單個(gè)IP地址將用戶業(yè)務(wù)錨定在兩個(gè)不同位置的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的另一目的是提供一種用于從移動(dòng)核心網(wǎng)卸載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的方法。
[0020]本發(fā)明提供了一種用于服務(wù)于與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)相連的本地網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括用于交換數(shù)據(jù)分組的接口。所述設(shè)備還包括被安排用于連接到本地錨點(diǎn)的分組過(guò)濾器，該本地錨點(diǎn)復(fù)制移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的錨點(diǎn)的數(shù)據(jù)連接上下文。分組過(guò)濾器也被安排用于基于包含于數(shù)據(jù)分組中的目的地址而確定數(shù)據(jù)分組是否具有本地網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的目的地。
[0021]在有利的實(shí)施例中，本地錨點(diǎn)包含于所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中。
[0022]優(yōu)選地，所述設(shè)備還被安排用于存儲(chǔ)用于轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)分組的規(guī)則。
[0023]本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通常是femto基站或家庭網(wǎng)關(guān)。
[0024]在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是femto基站的情況下，所述分組過(guò)濾器優(yōu)選地按照GTP協(xié)議或MIP協(xié)議操作。
[0025]本發(fā)明還涉及一種本地網(wǎng)絡(luò)，其包括至少一個(gè)如前文所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和用于復(fù)制移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的錨點(diǎn)的數(shù)據(jù)連接上下文的本地錨點(diǎn)。如已經(jīng)提及的那樣，所述本地錨點(diǎn)可以有利地集成到所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中。
[0026]在另一方面中，本發(fā)明涉及一種用于從移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)卸載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的方法，由此所述移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)連接到本地網(wǎng)絡(luò)。該方法包括下列步驟:
[0027]-利用所述本地網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的分組過(guò)濾器、基于待交換的數(shù)據(jù)分組中的目的地址來(lái)確定該待交換的數(shù)據(jù)分組是否具有所述本地網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的目的地，由此所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的分組過(guò)濾器連接到復(fù)制移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的錨點(diǎn)的數(shù)據(jù)連接上下文的本地錨點(diǎn)，
[0028]-如果是，則將該數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)至所述本地網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的目的地址，
[0029]-否則，將該數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)至所述移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。
[0030]在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述方法還包括利用數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則來(lái)配置所述分組過(guò)濾器的步驟。
[0031]在有利的實(shí)施例中，所述移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)由寬帶接入網(wǎng)而連接到本地網(wǎng)絡(luò)。
[0032]確定的步驟可以有利地基于目的地址并結(jié)合包含于所述數(shù)據(jù)分組中的其他數(shù)據(jù)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1示出了本發(fā)明的各種實(shí)施例；
[0034]圖2不出了包括femto基站和豕庭網(wǎng)關(guān)的端到端解決方案的功能圖；
[0035]圖3示出了會(huì)話建立的示例；
[0036]圖4示出了下行鏈路分組的轉(zhuǎn)發(fā)；
[0037]圖5示出了上行鏈路分組的轉(zhuǎn)發(fā)。

【具體實(shí)施方式】
[0038]本發(fā)明提供了一種對(duì)用戶設(shè)備和移動(dòng)核心網(wǎng)透明的解決方案，其實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)終端與通常連至同一本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的IP主機(jī)之間的高效數(shù)據(jù)交換，同時(shí)非本地業(yè)務(wù)仍以傳統(tǒng)方式在移動(dòng)核心網(wǎng)中被路由。在這里，透明性是指對(duì)于本地和外部IP通信均使用單個(gè)IP地址以及當(dāng)執(zhí)行向或從室外基站的切換時(shí)維持IP會(huì)話連續(xù)性的能力。
[0039]本地?cái)?shù)據(jù)傳送的一些例子是:
[0040]-將最新的圖片從移動(dòng)終端上載至臺(tái)式PC或TV機(jī)頂盒，
[0041]-將最新的mp3播放列表下載至移動(dòng)終端，
[0042]-同步郵件、聯(lián)系地址和日歷數(shù)據(jù)，
[0043]-將音頻圖書(shū)下載至移動(dòng)終端，
[0044]-下載最新的鈴音、背景、GIF等，和
[0045]-同一家庭或小型公司中的成員之間的基于MS的多媒體和語(yǔ)音服務(wù)。
[0046]盡管重要的應(yīng)用領(lǐng)域是針對(duì)住宅femto基站的，然而如這里描述的相同機(jī)制也可以應(yīng)用于公司環(huán)境，并且如已經(jīng)提到的那樣應(yīng)用于其他蜂窩解決方案，例如WiMAX，CDMA2000，TD-SCDMA或LTE (長(zhǎng)期演進(jìn)，第四代移動(dòng)電話標(biāo)準(zhǔn))。
[0047]為了解決多重IP地址和GGSN選擇的問(wèn)題，第二鏡像/虛擬GGSN被弓丨入本地網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)連接到femto基站時(shí),所有新的和現(xiàn)有的分組數(shù)據(jù)協(xié)議(F1DP)上下文被自動(dòng)復(fù)制到本地GGSN。本地PDP上下文關(guān)聯(lián)于與其外部對(duì)應(yīng)體相同的IP地址和屬性。這樣做高效地創(chuàng)建了兩個(gè)數(shù)據(jù)錨點(diǎn)，一個(gè)本地和一個(gè)外部錨點(diǎn)，這兩個(gè)錨點(diǎn)都能夠過(guò)濾進(jìn)入的分組并將其轉(zhuǎn)發(fā)至正確的PDP上下文。
[0048]除了本地GGSN鏡像之外，GTP分組過(guò)濾器或業(yè)務(wù)流模板對(duì)于確定要向其上行發(fā)送分組的GGSN實(shí)例而言也是必需的。GTP分組過(guò)濾器的任務(wù)是基于目的IP地址、可能地結(jié)合內(nèi)部GTP分組的其他參數(shù)來(lái)確定目標(biāo)GGSN。如果目的地址對(duì)應(yīng)于本地網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的IP地址或連至同一 femto基站(同一本地網(wǎng)絡(luò)中的另一 femto基站)的移動(dòng)終端，則GTP隧道被重新定向至復(fù)制核心網(wǎng)絡(luò)中的GGSN的數(shù)據(jù)上下文的本地錨點(diǎn)，所有其他分組被發(fā)送至移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)中的GGSN。
[0049]對(duì)于從本地PC或IP主機(jī)被發(fā)送至連接到本地網(wǎng)絡(luò)中的femto基站的移動(dòng)終端的分組而言，在家庭網(wǎng)關(guān)需要類似的過(guò)濾器。作為目的地址而具有用戶設(shè)備單元(UE)地址的分組必須被家庭網(wǎng)關(guān)重新定向至服務(wù)femto基站。通過(guò)家庭網(wǎng)關(guān)與femto基站之間的專用信令消息或通過(guò)由femto基站使用ICMP(互聯(lián)網(wǎng)控制消息協(xié)議)重定向和無(wú)償ARP(地址解析協(xié)議)，能夠設(shè)定正確的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則。ICMP重定向確保當(dāng)無(wú)償ARP消息允許將移動(dòng)終端的IP地址關(guān)聯(lián)于femto基站的MAC地址時(shí)第三層選路表被調(diào)整。
[0050]由于上行鏈路和下行鏈路過(guò)濾由本地網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)單元(femto基站和家庭網(wǎng)關(guān))執(zhí)行，因此整個(gè)過(guò)程對(duì)于移動(dòng)終端和移動(dòng)核心網(wǎng)二者都是透明的。
[0051]從femto基站至室外覆蓋的切換可以如下進(jìn)行。當(dāng)在本地網(wǎng)絡(luò)內(nèi)完成分組過(guò)濾時(shí)，從室內(nèi)femto至室外蜂窩網(wǎng)絡(luò)的GPRS會(huì)話切換導(dǎo)致所有分組被轉(zhuǎn)發(fā)至移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的GGSN。當(dāng)femto基站檢測(cè)到移動(dòng)終端已經(jīng)切換會(huì)話時(shí)，它必須指示家庭網(wǎng)關(guān)重設(shè)針對(duì)該特定終端的第二層和第三層轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則。重設(shè)第二層和第三層轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則導(dǎo)致去往用戶設(shè)備的分組被家庭網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)至核心網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)錨點(diǎn)。該移動(dòng)錨點(diǎn)又將分組遞送至當(dāng)前連接到宏小區(qū)的移動(dòng)設(shè)備。這確保了切換發(fā)生之后的服務(wù)連續(xù)性。
[0052]從室外基站到femto基站的切換可以如下進(jìn)行。室外基站到femto基站的切換對(duì)應(yīng)于當(dāng)前GPRS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)已知的SGSN間的切換。在SGSN間切換期間，所有PDP上下文信息從舊的SGSN被推送至femto基站的目標(biāo)SGSN。在PDP上下文信息中，所有必需的信息被復(fù)制并且被推送至本地GGSN。在femto基站已檢測(cè)到用戶設(shè)備已成功切換會(huì)話之后，它按照前面說(shuō)明的方法來(lái)配置家庭網(wǎng)關(guān)和femto基站的分組過(guò)濾器中的合適的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則。
[0053]上面描述的解決方案是基于3GPP TS 23.060和組合節(jié)點(diǎn)B、RNC和SGSN功能性且連至運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的GGSN的femto基站的。相同的原理也可以一個(gè)用于其他femto基站實(shí)現(xiàn)變型，如下文所說(shuō)明的那樣。圖1示出了三個(gè)變型。
[0054]在一個(gè)實(shí)施例中，femto基站組合了節(jié)點(diǎn)B和RNC功能性并且與運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的SGSN相連。在用戶平面內(nèi)，RNC和SGSN之間的接口是基于GTP-U的并且等同于SGSN與GGSN之間的接口。
[0055]可選地，femto基站可以組合所有GPRS功能性(節(jié)點(diǎn)B、RNC、SGSN、GGSN)并且經(jīng)由移動(dòng)IP(MIP)接口而連至運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的MIP歸屬代理(HA)。盡管協(xié)議是不同的(MIP與GTP)，然而可以像在GTP實(shí)施例中那樣應(yīng)用相同的過(guò)濾標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則。
[0056]作為另一個(gè)選項(xiàng)，femto基站可以在相關(guān)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)支持“直接隧道”特征的情況下組合節(jié)點(diǎn)B和RNC功能性。直接隧道化是3GPP中說(shuō)明的一個(gè)選項(xiàng)，其將SGSN功能性限制成純粹的控制實(shí)體。數(shù)據(jù)平面從RNC被直接隧道傳送至GGSN。這個(gè)方案組合了利用基于網(wǎng)絡(luò)的SGSN的方案的控制面的優(yōu)點(diǎn)(例如更安全且受限的歸屬位置寄存器(HLR)信令)和在集中式GGSN方案中可用的最佳數(shù)據(jù)路徑。
[0057]相同的原理也適用于WiMAX或基于LTE的結(jié)構(gòu)以及其后繼者，其中錨點(diǎn)分別稱為歸屬代理(HA)和分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)(PDN-GW)。
[0058]圖2示出了經(jīng)由基于DSL的寬帶接入網(wǎng)與移動(dòng)核心網(wǎng)中的錨點(diǎn)互連的femto基站的功能圖。移動(dòng)核心網(wǎng)中的錨點(diǎn)是GGSN。所述femto基站是包括節(jié)點(diǎn)B/RNC、SGSN、GTP過(guò)濾器和本地GGSN功能性的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。所述femto基站經(jīng)由包括DSL調(diào)制解調(diào)器和路由器以及NAT功能性的網(wǎng)關(guān)與本地網(wǎng)絡(luò)互連。網(wǎng)關(guān)還包括用于經(jīng)由DSL線與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)互連的裝置。一個(gè)或多個(gè)無(wú)線用戶設(shè)備(UE)與femto基站通信以交換數(shù)據(jù)分組。
[0059]標(biāo)號(hào)I的鏈路代表基站與移動(dòng)核心網(wǎng)中的錨點(diǎn)之間的、用于在UE與外部網(wǎng)絡(luò)間交換數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)路徑。在這個(gè)實(shí)施例中，標(biāo)號(hào)I的鏈路上的UE數(shù)據(jù)分組通過(guò)GTP(GPRS隧道協(xié)議)而被隧道化。
[0060]標(biāo)號(hào)2的鏈路代表用于在連至femto基站的無(wú)線UE與IP主機(jī)或連至本地網(wǎng)絡(luò)的PC之間通信的本地?cái)?shù)據(jù)路徑。通過(guò)標(biāo)號(hào)2的鏈路交換的數(shù)據(jù)分組未被隧道化。標(biāo)號(hào)I和2的鏈路代表邏輯鏈路而非物理鏈路。
[0061 ] 對(duì)于來(lái)自UE的上行鏈路分組而言，GTP過(guò)濾器基于上行鏈路分組的目的地址來(lái)確定數(shù)據(jù)分組是應(yīng)當(dāng)被發(fā)送至本地GGSN還是移動(dòng)核心網(wǎng)中的GGSN。外部數(shù)據(jù)沿著標(biāo)號(hào)I的鏈路而被發(fā)送至移動(dòng)核心網(wǎng)中的GGSN。具有本地IP主機(jī)作為目的地的數(shù)據(jù)由本地GGSN處理。本地GGSN端接GTP隧道化并且將本地分組轉(zhuǎn)發(fā)至網(wǎng)關(guān)，該網(wǎng)關(guān)又將該分組遞送給本地IP主機(jī)。
[0062]對(duì)于下行鏈路分組而言，是由網(wǎng)關(guān)來(lái)確定分組應(yīng)被發(fā)送至外部網(wǎng)絡(luò)(通過(guò)DSL鏈路)還是本地femto基站。該網(wǎng)關(guān)基于接收自本地IP主機(jī)的分組的目的IP地址來(lái)執(zhí)行這個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)。如果目的IP地址匹配于連接到本地femto基站的UE之一的地址，則該網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的femto基站。家庭網(wǎng)關(guān)的分組過(guò)濾器中的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則由femto基站在檢測(cè)到具有激活PDP上下文的連接上的UE時(shí)動(dòng)態(tài)地設(shè)置。
[0063]圖3示出了用于按照3GPP TS 23.060建立GPRS PDP上下文的典型信令流。添加了附加的步驟從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的本地?cái)?shù)據(jù)選路。前兩個(gè)消息表示UE連接到femto基站所必需的信令。必需的信息被存儲(chǔ)在HLR(歸屬位置寄存器)中。在連接到femto基站之后，UE可以開(kāi)始建立去往移動(dòng)核心網(wǎng)中的錨點(diǎn)的PDP上下文。在PDP上下文激活期間，在femto基站與移動(dòng)核心網(wǎng)之間交換所有必需的信息以成功地建立從UE至移動(dòng)核心網(wǎng)的IP會(huì)話。所交換的信息可以包括所需要的QoS、UE的IP地址、GGSN的選擇等等。能支持優(yōu)化的本地?cái)?shù)據(jù)選路的femto基站基于在PDP上下文激活期間交換的信息來(lái)創(chuàng)建GGSN的本地復(fù)制。GTP分組過(guò)濾器也能夠與本地錨點(diǎn)一起基于預(yù)設(shè)置的配置信息。在成功的PDP上下文激活之后，已經(jīng)創(chuàng)建兩個(gè)錨點(diǎn)，一個(gè)在移動(dòng)核心網(wǎng)中的用于外部數(shù)據(jù)的錨點(diǎn)和一個(gè)用于本地?cái)?shù)據(jù)交換的本地錨點(diǎn)，這兩個(gè)錨點(diǎn)都能夠接收進(jìn)入的UE數(shù)據(jù)分組并且將它們轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的UE。
[0064]最后一步包括利用與分配給UE的IP地址相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則來(lái)更新網(wǎng)關(guān)。這可以通過(guò)組合ICMP重定向和無(wú)償ARP或通過(guò)femto基站與網(wǎng)關(guān)之間的直接信令來(lái)完成。這個(gè)新的IP轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則確保具有作為目的地址的UE地址的分組被中繼到服務(wù)于該UE的femto基站O
[0065]在成功的PDP上下文激活之后(如圖3所示)，所有正確的功能就位以正確地路由數(shù)據(jù)分組。圖4示出了處理由本地IP主機(jī)發(fā)送給連至本地femto基站的UE的外部和本地?cái)?shù)據(jù)分組中的差異。分組過(guò)濾標(biāo)準(zhǔn)在上面兩個(gè)方框中說(shuō)明。圖的上半部示出了由本地IP主機(jī)發(fā)送給連至本地femto基站的UE的下行鏈路分組處理。
[0066]由本地IP主機(jī)發(fā)送的分組被網(wǎng)關(guān)攔截并且將其目的IP地址與網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)表中的條目相比較。對(duì)于連接到本地femto基站的UE而言,轉(zhuǎn)發(fā)表中的條目指向femto基站的MAC地址。在圖中，UE IP地址用HoA(歸屬地址)表示。網(wǎng)關(guān)將具有UE IP地址作為目的地的分組路由至本地femto基站。在femto基站內(nèi)，本地GGSN復(fù)制處理進(jìn)入的分組并且將其置于正確的PDP上下文。
[0067]圖的下半部(虛線以下)表示由UE通過(guò)femto基站發(fā)送給本地IP主機(jī)或連至外部網(wǎng)的IP主機(jī)的分組的處理。
[0068]UL轉(zhuǎn)發(fā)表由femto基站中的GTP分組過(guò)濾器使用以確定分組是應(yīng)當(dāng)被發(fā)送至本地GGSN還是遠(yuǎn)程GGSN。GTP隧道中的內(nèi)部分組的IP目的地址匹配于IP子網(wǎng)掩碼(10.255.255.255)。如果目的地在同一子網(wǎng)內(nèi)，則GTP隧道就被轉(zhuǎn)發(fā)至本地GGSN實(shí)例。本地GGSN端接GTP隧道并將明文IP分組轉(zhuǎn)發(fā)至本地網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)。該網(wǎng)關(guān)將分組直接轉(zhuǎn)發(fā)至本地IP主機(jī)。當(dāng)目的IP地址與本地主機(jī)的子網(wǎng)不匹配時(shí)，所有GTP隧道化分組被轉(zhuǎn)發(fā)至停駐于移動(dòng)核心網(wǎng)中的GGSN。
[0069]如果不再需要，則PDP上下文可以被釋放。圖5示出了這種PDP上下文釋放。除了標(biāo)準(zhǔn)的PDP上下文釋放過(guò)程之外，PDP上下文的釋放導(dǎo)致了網(wǎng)關(guān)的分組過(guò)濾規(guī)則的刪除和本地GGSN中的相關(guān)PDP上下文信息的釋放。當(dāng)UE切換至宏小區(qū)時(shí)也需要類似的動(dòng)作。GTP分組過(guò)濾器復(fù)制所有去往本地GGSN的GTP-C消息。在收到來(lái)自移動(dòng)網(wǎng)中的GGSN的TOP上下文釋放確認(rèn)后，femto基站釋放網(wǎng)關(guān)中針對(duì)該UE地址的分組轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則。在針對(duì)該UE地址的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則被重設(shè)之后，網(wǎng)關(guān)停止將分組轉(zhuǎn)發(fā)至本地錨點(diǎn)而是通過(guò)寬帶接入網(wǎng)發(fā)送它們。
[0070]本發(fā)明因而描述了關(guān)于終端用戶和設(shè)備的透明機(jī)制，其組合了錨定在針對(duì)外部數(shù)據(jù)的移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)與歸屬環(huán)境中的設(shè)備間的優(yōu)化本地業(yè)務(wù)。本發(fā)明以對(duì)移動(dòng)終端和移動(dòng)核心網(wǎng)均為透明的方式而解決了 UMTS移動(dòng)終端與家庭設(shè)備之間的本地業(yè)務(wù)交換。
[0071]盡管參考特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明不限于前面說(shuō)明的實(shí)施例的細(xì)節(jié)，并且本發(fā)明可以以各種不脫離其精神和范圍的改變和修改而得到體現(xiàn)。本發(fā)明的實(shí)施例因而是說(shuō)明性而非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定而不是前面的描述，因此包含了在與權(quán)利要求等價(jià)的含義和范圍內(nèi)的所有改變。換言之，設(shè)想覆蓋了在基本原理的精神和范圍內(nèi)并且其基本屬性在本申請(qǐng)中被主張權(quán)利的所有的修改、變型或等價(jià)物。此外，本專利申請(qǐng)的讀者應(yīng)當(dāng)理解，詞語(yǔ)“包括”并不排除其他單元或步驟，詞語(yǔ)“一個(gè)”并不排除多個(gè)，并且例如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、處理器或另一集成單元的單個(gè)單元可以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求中描述的幾個(gè)裝置的功能。權(quán)利要求中的任何參考標(biāo)記不應(yīng)但被看作對(duì)各個(gè)有關(guān)權(quán)利要求的限制。說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中使用的術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”、“a”、“b”、“c”等被用來(lái)區(qū)分相似的單元或步驟而并非規(guī)定順序或時(shí)序。類似地，術(shù)語(yǔ)“上”、“下”等指示用于進(jìn)行描述而并非表示相對(duì)位置。應(yīng)當(dāng)理解，所使用的術(shù)語(yǔ)在合適的情況下是可互換的，并且本發(fā)明的實(shí)施例能夠按照本發(fā)明以其他順序操作，或者以與上文所說(shuō)明的不同的方向操作。
【權(quán)利要求】
1.一種用于服務(wù)于與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)連接的本地網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括用于交換數(shù)據(jù)分組的接口，其特征在于，還包括分組過(guò)濾器，該分組過(guò)濾器用于連接到復(fù)制所述移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的錨點(diǎn)的數(shù)據(jù)連接上下文的本地錨點(diǎn)，并且用于基于包含于所述數(shù)據(jù)分組中的目的地址來(lái)確定該數(shù)據(jù)分組是否具有在所述本地網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的目的地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其中，所述本地錨點(diǎn)包含于所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其中，所述分組過(guò)濾器用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其中，所述設(shè)備是femto基站。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其中，所述分組過(guò)濾器是按照GTP協(xié)議或MIP協(xié)議操作的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其中，所述設(shè)備是網(wǎng)關(guān)。
7.一種本地網(wǎng)絡(luò)，包括根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)的至少一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和用于復(fù)制移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的錨點(diǎn)的數(shù)據(jù)連接上下文的本地錨點(diǎn)。
8.一種用于從移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)卸載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的方法，所述移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與本地網(wǎng)絡(luò)相連，所述方法包括下列步驟: -利用所述本地網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的分組過(guò)濾器、基于待交換的數(shù)據(jù)分組中的目的地址來(lái)確定所述待交換的數(shù)據(jù)分組是否具有在所述本地網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的目的地，由此所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備內(nèi)的所述分組過(guò)濾器連接到用于復(fù)制移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的錨點(diǎn)的數(shù)據(jù)連接上下文的本地錨點(diǎn)， -如果是，則將所述數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)至所述本地網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所述目的地址， -否則，將所述數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)至所述移動(dòng)核心網(wǎng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括利用數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則來(lái)配置所述分組過(guò)濾器。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其中，所述移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)由寬帶接入網(wǎng)而與所述本地網(wǎng)絡(luò)相連。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述確定的步驟是基于所述目的地址并結(jié)合包含于所述數(shù)據(jù)分組中的其他數(shù)據(jù)的。
【文檔編號(hào)】H04W8/08GK104270738SQ201410527954
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2009年5月5日 優(yōu)先權(quán)日:2008年5月7日
【發(fā)明者】S·勒魯瓦, A·烏列 申請(qǐng)人:阿爾卡特朗訊公司