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CN102918925B - 汇聚传输系统、装置和数据分流汇聚方法 - Google Patents

汇聚传输系统、装置和数据分流汇聚方法 Download PDF

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CN102918925B
CN102918925B CN201180001977.XA CN201180001977A CN102918925B CN 102918925 B CN102918925 B CN 102918925B CN 201180001977 A CN201180001977 A CN 201180001977A CN 102918925 B CN102918925 B CN 102918925B
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Abstract

一种汇聚传输系统,包括数据分流汇聚点、无线蜂窝接入点和无线局域网WLAN接入点;所述数据分流汇聚点,用于与用户设备UE协商确定数据分流策略;按照与所述UE协商确定的数据分流策略,使用所述WLAN无线承载传输部分用户数据,所述WLAN无线承载是通过将无线蜂窝系统的部分无线承载配置为WLAN无线链路得到的;以及使用无线蜂窝系统其余的无线承载传输其余部分用户数据,其中,所述无线承载为无线蜂窝系统承载通道的无线部分,所述无线蜂窝系统承载通道是通过无线蜂窝系统的控制面信令建立的;所述WLAN接入点,用于与所述UE和所述数据分流汇聚点传输所述部分用户数据;所述无线蜂窝接入点,用于与所述UE和所述数据分流汇聚点传输所述用户数据的其余部分。

Description

汇聚传输系统、装置和数据分流汇聚方法
技术领域
本发明涉及通信领域,特别涉及一种汇聚传输系统、装置和数据分流汇聚方法。
背景技术
随着智能手机的迅猛发展,越来越多的移动通信终端都集成了WLAN(WirelessLocalAreaNetwork,无线局域网;通常称为WiFi,WirelessFidelity,无线保真技术)的通信模块;另一方面,随着人们对移动宽带需求的不断增加,现有的无线蜂窝通信系统的承受到越来越大的数据流量的压力。
一个可行的方法是把无线蜂窝技术和WLAN技术相互融合,利用WLAN分流移动蜂窝通信系统的数据流量,以便提高蜂窝系统用户的体验。但是,现有的WLAN组网方式都一个共同的特点,就是WLAN是完全独立的一个网络。这样,对于没有固网资源的移动运营商,需要为WLAN网络重新建设一套传输网络,大大增加了网络建设的周期和成本。因为WLAN网络和蜂窝网络是独立的,IP分组的传输延迟相差很大而且无法控制,同一个IP数据流在这样两个网络上传输会造成严重的乱序,从而导致业务质量的下降。
由此可见,现有的相互融合方式,大大增加网络建设的周期和成本,而且使得移动通信网络业务质量不高。
发明内容
本发明实施例提供一种汇聚传输系统、装置和数据分流汇聚方法,以减少网络建设的周期和成本,提高移动通信网络的业务质量。
本发明实施例提供一种汇聚传输系统,包括数据分流汇聚点、无线蜂窝接入点和无线局域网WLAN接入点;
所述数据分流汇聚点,用于与用户设备UE协商确定数据分流策略;按照与所述UE协商确定的数据分流策略,使用所述WLAN无线承载传输部分用户数据,所述WLAN无线承载是通过将无线蜂窝系统的部分无线承载配置为WLAN无线链路得到的;以及使用无线蜂窝系统其余的无线承载传输其余部分用户数据,其中,所述无线承载为无线蜂窝系统承载通道的无线部分,所述无线蜂窝系统承载通道是通过无线蜂窝系统的控制面信令建立的;
所述WLAN接入点,用于与所述UE和所述数据分流汇聚点传输所述部分用户数据;
所述无线蜂窝接入点,用于与所述UE和所述数据分流汇聚点传输所述用户数据的其余部分。
另一方面,本发明实施例还提供一种数据分流汇聚方法,其特征在于,所述方法包括:
用于与用户设备UE协商确定数据分流策略;
与用户设备UE协商确定数据分流策略;按照与所述UE协商确定的数据分流策略,使用所述WLAN无线承载传输部分用户数据,所述WLAN无线承载是通过将无线蜂窝系统的部分无线承载配置为WLAN无线链路得到的;以及使用无线蜂窝系统其余的无线承载传输其余部分用户数据,其中,所述无线承载为无线蜂窝系统承载通道的无线部分,所述无线蜂窝系统承载通道是通过无线蜂窝系统的控制面信令建立的。
另一方面,本发明实施例还提供一种数据分流汇聚点,包括:
分流方式协商模块,用于与用户设备UE协商确定数据分流策略;
分流决定模块,用于按照与所述UE协商确定的数据分流策略,使用所述WLAN无线承载传输部分用户数据,所述WLAN无线承载是通过将无线蜂窝系统的部分无线承载配置为WLAN无线链路得到的;以及使用无线蜂窝系统其余的无线承载传输其余部分用户数据,其中,所述无线承载为无线蜂窝系统承载通道的无线部分,所述无线蜂窝系统承载通道是通过无线蜂窝系统的控制面信令建立的。
另一方面,本发明实施例提供一种上行数据分流方法,所述方法包括:
UE获得上行用户数据;
按照与数据分流汇聚点协商确定的数据分流策略,使用WLAN无线承载传输部分上行用户数据给所述数据分流汇聚点,并使用所述无线蜂窝系统通道传输其余部分上行用户数据给所述数据分流汇聚点,以使所述数据分流汇聚点将所述部分上行用户数据和所述其余部分上行用户数据汇聚为上行用户数据。
另一方面,本发明实施例提供一种UE,包括:
上行用户数据获取模块,用于获得上行用户数据;
上行数据分流模块,用于按照与数据分流汇聚点协商确定的数据分流方式,使用WLAN无线承载传输部分上行用户数据给所述数据分流汇聚点,并使用所述无线蜂窝系统通道传输其余部分上行用户数据给所述数据分流汇聚点,以使所述数据分流汇聚点将所述部分上行用户数据和所述其余部分上行用户数据汇聚为上行用户数据。
本发明实施例通过以上技术方案,WLAN无线承载是通过将无线蜂窝系统的部分无线承载配置为WLAN无线链路得到的,这样数据分流汇聚点用WLAN的无线承载部分或全部地替代无线蜂窝系统的无线承载,对核心网完全透明,不用修改蜂窝网即可实现WLAN的接入,减少了网络建设的周期和成本。WLAN的无线承载可以作为无线空口增强技术,能较大幅提高数据传输速率,有效提升用户体验,提高了移动通信网络的业务质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1本发明实施例提供一种无线蜂窝网络和WLAN融合方案;
图2本发明实施例提供一种无线蜂窝网络和WLAN融合方案;
图3本发明实施例提供一种I-WLAN组网方案;
图4本发明实施例提供一种I-WLAN组网方案;
图5本发明实施例提供一种汇聚传输系统的结构图;
图6本发明实施例提供一种汇聚传输系统的架构图;
图7本发明实施例提供一种汇聚传输系统的架构图;
图8本发明实施例提供一种用户数据传输的示意图;
图9本发明实施例提供一种数据分流汇聚方法;
图10本发明实施例提供一种上行数据分流方法流程图;
图11本发明实施例提供一种PS域UMTS承载示意图;
图12本发明实施例提供一种UE和RNC的端到端隧道方式示意图;
图13本发明实施例提供一种UE和RNC的端到端隧道方式示意图;
图14本发明实施例提供一种协议栈示意图;
图15本发明实施例提供一种汇聚传输系统应用在HNB系统中的应用架构图;
图16本发明实施例提供一种汇聚传输系统应用在HNB系统中的应用架构图;
图17本发明实施例提供一种数据传输示意图;
图18本发明实施例提供一种数据传输示意图;
图19本发明实施例提供一种汇聚传输系统结构图;
图20本发明实施例提供一种汇聚传输系统的具体应用架构图;
图21本发明实施例提供一种汇聚传输系统的具体应用架构图;
图22本发明实施例提供一种数据分流汇聚点的结构图;
图23本发明实施例一种UE结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
为使本领域普通技术人员更好的了解本发明实施例的技术方案,下面对一些相关技术进行介绍。
将无线蜂窝技术和WLAN技术相互融合,利用WLAN分流移动蜂窝通信系统的数据流量,可以大大提高蜂窝系统用户的体验。
无线蜂窝网络和WLAN融合有多种方案,最简单的方案是图1和图2所示的AP(接入点,AccessPoint)+AC(AP控制器,APController)的独立WLAN网络组网方案。
如图1所示,AP是WLAN的接入点,WLAN终端通过关联和认证过程之后,可以与AP进行通信,AC起着路由交换与管理AP的功能,其中AC对外的接口为IP接口。因此,来自AP的用户IP数据分组可以经由AC进入外部IP分组网络,典型的就是Internet(互联网)。为了对用户进行鉴权、认证和计费,AC与AAA服务器(验证、授权、计费,Authentication、AuthorizationandAccounting)相连,通常用户通过输入运营商提供的账户名和密码来接入WLAN网络。
在图2所示的WLAN网络中,承载鉴权、认证和计费的是移动运营商的GPRS(GeneralPacketRadioService,通用无线分组业务)、UMTS(UniversalMobileTelecommunicationsSystem,通用移动通信系统)或LTE(LongTermEvolution,长期演进技术)等移动通信网络内的3GPPAAA服务器。其中3GPPAAA服务器与HLR(HomeLocationRegister,归属位置寄存器)相连。这样,无需用户输入账户名和密码等手工操作,而可以由手机利用SIM(SubscriberIdentityModule,客户识别模块)卡或USIM(UniversalSubscriberIdentityModule,全球用户识别模块)卡上存储的用户签约信息,自动完成用户的鉴权和认证操作,从而大大简化和方便了用户对WLAN网络的使用。
尽管独立WLAN网络的组网方案比较简单,但无法与移动通信网络进行互操作,包括WLAN与移动通信网络的切换、通过WLAN访问移动通信网络的PS(Packet-SwitchedDomain,分组交换域)业务(如IMS(IPMultimediaSubsystem,IP多媒体子系统)业务),也无法重用GPRS、UMTS或LTE等移动通信网络已有的网络设备。由于WLAN所使用的非许可频谱很容易受到各种干扰,而且WLANAP通常架设在热点地区而不是进行连续覆盖的组网,因此,当WLAN网络受到干扰变得无法使用,或者因为用户的移动离开了AP的覆盖范围时,将该用户切换到GPRS、UMTS或LTE等移动通信网络就显得非常重要。为此,在一个实施例中,可以利用3GPP的I-WLAN(InterworkingWLAN,互操作的WLAN)组网方式,如图3和图4所示。
以GPRS和UMTS系统为例,如图3所示,AC通过TTG(TunnelTerminating Gateway,隧道终结网关)与GGSN(GatewayGPRSSupportNode,网关GPRS支持节点)相连。其中,GGSN是GPRS和UMTS系统与外部IP网络之间的网关,TTG起到通过3GPP标准的Gn接口与GGSN相连的作用。这样,将WLAN网络通过TTG连接到GGSN,就可以实现与GPRS、UMTS或LTE等移动通信网络的互操作,并重用移动通信网络已有的鉴权、认证、计费、策略控制/流量监管等功能。图4所示I-WLAN组网方式除了TTG功能和GGSN功能合并为PDG(PacketDataGateway,分组数据网关)外,与图3所示I-WLAN组网方式相同。图3中的HA集成在了GGSN上。
3GPP基于I-WLAN的方式,在Release10中进一步提出了IFOM(IPFlowMobilityandSeamlessWLANOffloading,IP流移动性和无缝WLAN分流)来进一步增强用户体验。其主要特征是,允许UE(UserEquipment,用户设备)利用GPRS、UMTS或LTE等移动通信网络和I-WLAN网络,分别传输该UE的不同IP数据流,从而实现更加灵活的数据分流,并提高用户的峰值速率。
无论是独立的WLAN还是I-WLAN,现有的WLAN组网方式都一个共同的特点,就是WLAN是完全独立的一个网络。这样,对于没有固网资源的移动运营商,需要为WLAN网络重新建设一套传输网络,大大增加了网络建设的周期和成本。
因此,为了降低运营商网络建设的周期和成本,提高移动通信网络用户的传速率,本发明实施例提供一种汇聚传输系统,如图5所示,该系统包括,数据分流汇聚点110,无线蜂窝接入点120和WLANAP130,其中:
数据分流汇聚点110,用于与用户设备UE协商确定数据分流策略;按照与所述UE协商确定的数据分流策略,将无线蜂窝系统原有的部分无线承载配置为WLAN无线承载,并使用所述WLAN无线承载传输部分用户数据;以及使用无线蜂窝系统其余的无线承载传输其余部分用户数据,其中,所述无线承载为无线蜂窝系统承载通道的无线部分,所述无线蜂窝系统承载通道是通过无线蜂窝系统的控制面信令建立的。
通过上述功能,数据分流汇聚点,使用WLAN无线承载传输部分用户面数据,并使用无线蜂窝系统通道传输其余部分用户面数据。
在一个实施例中,数据分流汇聚点还用于使用通用无线蜂窝系统通道传输控制面消息;
无线蜂窝AP120,用于与所述UE和所述数据分流汇聚点传输所述部分用户数据。
WLANAP130,用于与所述UE和所述数据分流汇聚点传输所述用户数据的其余部分。
可选地,当无线蜂窝系统为UMTS时,在一个实施例中,数据分流汇聚点110通过应用层分流控制信令,与UE协商确定数据分流方式;该应用层分流控制信令由所述数据分流汇聚点利用至少一条UMTS承载中的一条传输的;该至少一条UMTS承载是通过UMTS空口的控制面为UE建立的。
具体地,在一个实施例中,数据分流汇聚点110,在下行方向:用于对获得的UE的下行用户数据进行分流,分流出利用无线蜂窝AP120传输的第一部分数据和利用WLANAP130传输的第二部分数据;分别向无线蜂窝AP120和WLANAP130传输第一部分数据和第二部分数据;在上行方向:用于分别从无线蜂窝AP120和WLANAP130接收UE的第一部分上行用户数据和第二部分上行用户数据;将该第一部分上行用户数据和该第二部分上行用户数据汇聚为上行用户数据,并将该上行用户数据发送给蜂窝网络。
在一个实施例中,数据分流汇聚点110从WLANAP130接收的UE的第二部分上行用户数据;将从无线蜂窝AP120接收到的UE的第一部分上行用户数据和从WLANAP130接收的UE的第二部分上行用户数据汇聚为上行用户数据,将该上行用户数据发送给蜂窝网络。
无线蜂窝AP120,在下行方向,用于接收数据分流汇聚点110传输的该第一部分数据并通过空口发送该第一部分数据;在上行方向,用于接收UE发送的第一部分上行用户数据,并传输给数据分流汇聚点110。
WLANAP130,在下行方向,用于接收数据分流汇聚点110传输的该第二部分数据并通过空口发送该第二部分数据;在上行方向,用于接收UE发送的第二部分上行用户数据,并传输给数据分流汇聚点110。
在一个实施例种,无线蜂窝系统承载通道可以为UMTS通道,下面的实施例将以UMTS通道进行说明。
本发明实施例通过以上技术方案,WLAN无线承载是通过将无线蜂窝系统的部分无线承载配置为WLAN无线链路得到的,这样数据分流汇聚点用WLAN的无线承载部分或全部地替代无线蜂窝系统的无线承载,对核心网完全透明,不用修改蜂窝网即可实现WLAN的接入,减少了网络建设的周期和成本。WLAN的无线承载可以作为无线空口增强技术,能较大幅提高数据传输速率,有效提升用户体验,提高了移动通信网络的业务质量。
需要说明的是,图5所示的汇聚传输系统有多个具体的应用架构。例如可以应用在,UMTS系统,UMTSHNB系统,GPRS系统,EDGE系统,CDMA2000系统和EVDO系统等。数据分流汇聚点110在不同的蜂窝网络中有所不同,如在UMTS中是RNC,在UMTSHNB中是HNBGW或HNB,在GPRS中是BSC,在EDGE中是BSC,在CDMA2000中是BSC、在EVDO中是BSC。
如图9所示,本发明实施例提供一种数据分流汇聚方法,包括:
S120用于与用户设备UE协商确定数据分流策略;
可选地,S120具体可以为:通过分流控制信令,与所述UE协商确定数据分流方式;所述分流控制信令通过所述数据分流汇聚点和所述UE之间的应用层消息传递;或者,所述分流控制信令通过所述分流汇聚点和所述UE之间的RRC消息传递。
S130按照与所述UE协商确定的数据分流策略,使用所述WLAN无线承载传输部分用户数据,所述WLAN无线承载是通过将无线蜂窝系统的部分无线承载配置为WLAN无线链路得到的;以及使用无线蜂窝系统其余的无线承载传输其余部分用户数据,其中,所述无线承载为无线蜂窝系统承载通道的无线部分,所述无线蜂窝系统承载通道是通过无线蜂窝系统的控制面信令建立的。
可选地,S130可以包括:
在下行方向,将所述UE的下行用户数据进行分流,分流出利用所述无线蜂窝接入点传输第一部分数据和利用WLAN接入点传输的第二部分数据,并分别向所述无线蜂窝接入点和所述WLAN接入点传输所述第一部分数据和所述第二部分数据;
在上行方向,分别从所述无线蜂窝接入点和所述WLAN接入点接收UE的第一部分上行用户数据和第二部分上行用户数据,将所述第一部分上行用户数据和所述第二部分上行用户数据汇聚为上行用户数据,并将所述上行用户数据发送给蜂窝网络。
可选地,在一个实施例中,该方法还可以包括:
S101,与WLAN接入点建立逻辑接口,通过所述逻辑接口的控制面发送管理控制信息,以对所述WLAN接入点进行管理和控制。
S103,建立第一对应关系,所述第一对应关系为UE的MAC地址与所述数据分流汇聚点和WLANAP之间的用户面接口的UDP端口号的对应关系。
S105,建立第二对应关系,所述第二对应关系为所述UE的MAC地址和与所述UE的所有承载通道的对应关系。
可选地,在一个实施例中,S105可以包括:
接收所述UE通过所述分流控制信令发送的所述UE的国际移动用户识别码IMSI和MAC地址;
根据保存的所述UE的IMSI与所述UE的所有承载通道的对应关系,建立所述UE的MAC地址和与所述UE的所有承载通道的对应关系。
在一个实施例中还可以包括:
S107,当使用WLAN无线承载进行用户数据传输时,所述数据分流汇聚点和所述UE建立至少一条端到端隧道;其中,每一个端到端隧道传输一个所UE的经WLAN无线承载传输的数据流。
S109,建立第三对应关系,所述第三对应关系为所述端到端的隧道和所述UE的承载通道的对应关系。
端到端隧道的隧道号可以为封装用户IP分组的外层UDP/IP分组中的UDP端口号,或者为对应于所述端到端隧道的无线接入承载标识RABID。
S111,解析通过无线蜂窝系统空口传输的用户数据,得到所述UE的相应PDN连接的IP地址;建立第四对应关系,所述第四对应关系为所述UE的所有PDN连接的IP地址与所述UE的承载通道的对应关系。
在一个实施例中,所述UE的每个PDN连接对应一个承载通道。
这样,可选地,在一个实施例中,S130可以包括:
在上行方向,接收所述需要通过WLAN无线承载传输的上行数据流;所述需要通过WLAN无线承载传输的上行数据流是所述WLAN接入点通过相应的UDP端口发送给所述数据分流汇聚点的;
根据所述第一对应关系,获得所述UDP端口对应的MAC地址;
根据所述第二对应关系,找到具有所述MAC地址的UE对应的全部承载通道;
利用第三对应关系,找到与传输所述部分或全部上行数据流的各个端到端隧道对应的UE的承载通道;将所述部分或全部数据流分别转发到所述对应的UE的承载通道;
在下行方向,接收通过相应的下行UE承载通道传输的不同的下行数据流,所述不同的下行数据流是GGSN利用DL-TFT功能,对UE的下行数据分解得到的;
所述数据分流汇聚点根据与UE协商的数据分流策略,确定出使用WLAN无线承载传输的部分或全部所述下行数据流,将所述部分或全部下行数据流,根据所述第三对应关系,分别映射到和传输所述部分或全部所述下行数据流的各个UE承载通道对应的端到端隧道,通过相应的UDP端口发送给所述WLAN接入点;以使所述WLAN接入点则利用所述UDP端口号,根据所述第一对应关系,将来自所述UDP端口的该UE的所有下行数据分组,通过WLAN空口发送到与所述UDP端口号对应的MAC地址的UE。
这样,可选地,在一个实施例中,S130可以包括:
在上行方向,在上行方向,接收UE的所有上行数据分组;所述所有上行分组是所述WLAN接入点通过相应的UDP端口发送给所述数据分流汇聚点的;
根据所述第一对应关系,获得所述UDP端口对应的MAC地址;
根据所述第二对应关系,找到具有所述MAC地址的UE对应的全部承载通道
对所述UE的经由所述WLAN无线承载传输的所有上行数据分组,按照UE在不同的PDN连接中的IP地址区分为至少一路数据流,利用所述第四对应关系,将所述至少一路数据流分别转发到对应的UE的承载通道;
在下行方向,通过内置的分组过滤器,将UE的每个PDN连接的下行数据流分别分解为不同的下行数据流;
根据与UE协商的数据分流策略,将所述下行数据流的部分或全部,通过相应的UDP端口发送给所述WLAN接入点,以使所述WLAN接入点则利用所述UDP端口号,根据所述第一对应关系,将来自所述UDP端口的该UE的所有下行数据分组,通过WLAN空口发送到与所述UDP端口号对应的MAC地址的UE。
在一个实施例中,该方法还可以包括:
S113,通过所述分流控制信令,通知UE在当前位置上存在可接入的WLAN接入点,使所述UE启动WLAN进行数据分流;或者,
通过所述分流控制信令,通知UE在当前位置上不存在可接入的WLAN接入点,使所述UE结束WLAN数据分流。
S115,通过所述分流控制信令,接收所述UE试图关联的WLAN接入点的基本服务集标识BSSID;
将所述BSSID与自身所保存的相连接的WLAN接入点的BSSID列表进行匹配,当匹配成功时,使所述UE和所述UE试图关联的WLAN接入点建立关联。
S117,当所述UE离开时,将原先由WLAN通道进行分流传输的所述部分用户面数据数据,重新配置为由所述无线蜂窝系统通道进行传输,并通过所述分流控制信令通知所述UE与当前所关联的WLAN接入点进行去关联。
在一个实施例中,还可以包括如的认证过程:
将所述UE的MAC地址发送给WLAN接入点,或者通过所述分流控制信令从所述UE接收IP地址,并将所述UE的MAC地址和IP地址发送给WLAN接入点;
通过所述分流控制信令,与所述UE协商WLAN空口的加密算法和所述加密算法的密钥,并将所述加密算法和所述加密算法的密钥发送给所述WLAN接入点,以便所述WLAN接入点建立所述MAC地址和所述加密算法的密钥之间的绑定关系或者建立所述MAC地址、所述IP地址和所述加密算法的密钥之间的绑定关系,将满足绑定关系的UE视为已经认证的合法终端。
本发明实施例通过以上技术方案,数据分流汇聚点用WLAN的无线承载部分或全部地替代无线蜂窝系统的无线承载,对核心网完全透明,不用修改蜂窝网即可实现WLAN的接入,减少了网络建设的周期和成本。WLAN的无线承载可以作为无线空口增强技术,能大幅提高数据传输速率,有效提升用户体验,提高了移动通信网络的业务质量。
如图10所示,本发明一个实施例还提供一种上行数据分流方法,其特征在于,所述方法包括:
S220,UE获得上行用户数据;
S230,按照与数据分流汇聚点协商确定的数据分流策略,使用WLAN无线承载传输部分上行用户数据给所述数据分流汇聚点,并使用所述无线蜂窝系统通道传输其余部分上行用户数据给所述数据分流汇聚点,以使所述数据分流汇聚点将所述部分上行用户数据和所述其余部分上行用户数据汇聚为上行用户数据。
可选地,该方法还可以包括:
S201,通过分流控制信令,与用户设备协商确定数据分流方式;所述分流控制信令通过所述数据分流汇聚点和所述UE之间的应用层消息传递;或者,所述分流控制信令通过所述分流汇聚点和所述UE之间的RRC消息传递
S203,UE通过所述分流控制信令,向所述数据分流汇聚点发送自身的IMSI和MAC地址,以使所述数据分流汇聚点根据自身保存的所述UE的IMSI与所述UE的所有承载通道的对应关系,建立所述UE的MAC地址和与所述UE的所有承载通道的对应关系。
S205,当使用WLAN无线承载进行用户数据传输时,所述UE和所述数据分流汇聚点建立至少一条端到端隧道;其中,每一个端到端隧道传输一个所述UE的经WLAN无线承载传输的数据流。
端到端隧道的隧道号可以为封装用户IP分组的外层UDP/IP分组中的UDP端口号,或者为对应于所述端到端隧道的无线接入承载标识RABID。
S207,通过无线蜂窝系统空口的控制面,与一个或多个分组数据网PDN之间建立PDN连接,其中每个PDN连接对应一个承载通道,并且每个PDN连接分配一个IP地址。
S209,在第二PDN所分配的IP地址与先前第一PDN所分配的IP地址重复的情况下,请求所述第二PDN重新为所述UE分配IP地址。
S211,建立所述UE的所有PDN连接的IP地址与应用层的对应关系。
这样,在一个实施例中,S230可以包括:
通过上行业务流模板UL-TFT将上行用户数据分解为上行数据流;
通过所述端到端隧道向所述数据分流汇聚点发送全部或部分数据流,其中所述全部或部分上行数据流携带所述端到端隧道的隧道号。
这样,在一个实施例中,S230可以包括:
通过位于无线蜂窝系统收发模块之外的分组过滤器,将来自应用层的每个PDN连接的上行用户数据分解为上行数据流;
根据所述数据分流策略,通过WLAN空口发送全部或部分用户数据流,其中所述全部或部分用户数据流携带与应用层对应的IP地址。
在一个实施例中,该方法还可以包括:
S213,接收通过WLAN空口发送的用户的下行数据流;
S215,提取所述下行数据流中携带的目的IP地址;
S217,将所述下行数据流转发到与所述目的IP地址对应的应用层。
在一个实施例中,在UE翔宇一个WLANAP进行关联时,该方法还可以包括:
UE通过所述分流控制信令,将其试图关联的WLANAP的BSSID发送给所述数据分流汇聚点,以使所述数据分流汇聚点将所述BSSID与自身所保存的相连接的WLAN接入点的BSSID列表进行匹配,当匹配成功时,使所述UE和所述UE试图关联的WLAN接入点建立关联。
本发明实施例通过以上技术方案,数据分流汇聚点用WLAN的无线承载部分或全部地替代无线蜂窝系统的无线承载,对核心网完全透明,不用修改蜂窝网即可实现WLAN的接入,减少了网络建设的周期和成本。WLAN的无线承载可以作为无线空口增强技术,能大幅提高数据传输速率,有效提升用户体验,提高了移动通信网络的业务质量。
由于上述各个系统的原理都很类似,本发明实施例以UMTS系统来具体进行说明。图6和图7是本发明实施例提供的两种汇聚传输系统的架构图,在图6和图7所提供的汇聚传输系统中,UMTS网络和WLAN网络实现了紧耦合。
如图6所示SGSN(ServingGPRSSupportNode,服务GPRS支持节点)、GGSN、PCRF(Policychargingandrulesfunction,策略和计费规则功能)、HLR、3GPPAAAServer等都是现有3GPP协议体系所定义的PS域核心网(CoreNetwork)网元。
其中,SGSN与GGSN之间的接口为Gn接口,GGSN与外部分组数据网(如IP网络)的接口为Gi接口,SGSN与HLR之间的接口为Gr接口,GGSN与PCRF之间的接口为Gx接口。RNC(RadioNetworkController,无线网络控制器)和NodeB(节点B)是UMTS无线接入网的网元,其中,NodeB(无线蜂窝AP120的一种具体形态)即为移动通信系统中常见的基站,它通过Iub接口和RNC相连,RNC则通过Iu接口连接到SGSN。
如图6所示,在本发明实施例所提供的汇聚传输系统架构中,RNC即为前述实施例中的数据分流汇聚点110。
WLANAP逻辑上连接到RNC,具体的方式在一个实施例中可以是与NodeB共站址并连接到RNC,或者在一个实施例中可以是,WLANAP与NodeB不共站址,但经由NodeB连接到RNC,或者在一个实施例中可以是WLANAP与NodeB不共站址直接连接到RNC。其中,WLANAP与NodeB共站址时,WLANAP和NodeB可以是同一物理设备,即NodeB中同时集成了WLANAP的功能,也可以是两个独立的物理设备;WLANAP与NodeB不共站址时,若WLAN经由NodeB连接到RNC,NodeB和WLANAP之间通常采用IP线路。同时,RNC还连接到AAA服务器,以便完成对WLAN用户的接入认证。其中,RNC与AAA服务器连接方式与前述现有WLAN网络中AC或TTG与AAA服务器的连接方式相同。如图6所示,上述AAA服务器在一个实施例中可以采用3GPPAAAServer。在图6中所示的系统架构中,3GPPAAAServer与HLR相连。这样,无需用户输入账户名和密码等手工操作,而可以由手机利用SIM卡或USIM卡上存储的用户签约信息,自动完成用户的鉴权和认证操作,从而大大简化和方便了用户对WLAN网络的使用。
在图6所示的汇聚传输系统架构中,RNC除了具有现有3GPP协议体系所定义的UMTS相关功能外,还具有对用户数据流在UMTS和WLAN之间进行分流的功能,即,对用户面数据使用WLAN无线承载和/或UMTS通道进行传输,对UMTS控制面消息仍使用UMTS通道进行传输。另外,在图6所示的实施例中,RNC还包括现有WLAN网络中的AC的控制与管理功能,即,RNC与WLANAP之间建立逻辑接口,通过该逻辑接口的控制面发送管理控制信息,对WLANAP进行管理和控制。在一个实施例中,RNC对WLANAP进行管理和控制可以包括:RNC对连接到该RNC的WLANAP的安全认证、网管、协调和管理WLANAP之间的干扰等功能。
图7是本发明实施例提供的另外一种汇聚传输系统架构图,在图7所示的系统架构中,UMTS和WLAN实现了紧耦合。与图6所示的系统架构不同的是,本实施例中的数据分流汇聚点RNC没有集成AC的功能,也就是说本实施例中,AC作为独立的设备与RNC相连。
在本实施例中,RNC除了具有现有3GPP协议体系所定义的UMTS相关功能外,还具有对用户数据流在UMTS和WLAN之间进行分流的功能,即,对用户面数据使用WLAN无线承载和/或UMTS通道进行传输,对控制面消息使用UMTS通道进行传输。
在本实施例中,AC与WLANAP之间建立逻辑接口,通过逻辑接口的控制面发送管理控制信息,以对WLANAP进行管理和控制。在一个实施例中,AC对WLANAP进行管理和控制可以包括:对连接到RNC的WLANAP的安全认证、网管、协调和管理WLANAP之间的干扰等对WLAN相关的管理和控制功能。
也就是说,在本实施例中,不将前述现有WLAN网络中的AC的控制与管理功能(包括对连接到该RNC的WLANAP的安全认证、网管、协调和管理WLANAP之间的干扰等对WLAN相关的管理和控制功能)集成在RNC中。而是用独立的设备AC(APController,AP控制器)来执行这些功能,AC与RNC和AAA服务器连接,AC与RNC之间传输层可采用IP线路。
如图6和图7所示,由于RNC直接或通过AC与AAA服务器(可以为3GPPAAA服务器)相连,因此RNC可以统计分别通过UMTS空口和WLAN空口的用户数据流量、时长等信息,并将这些信息提供给AAA服务器,AAA服务器根据这些信息生成相关的话单信息,将相关的话单信息提交给离线或在线计费系统,从而使系统能够完成所需的计费功能。
如图6和图7所示,SGSN与RNC之间的Iu接口分为控制面和用户面,分别经过不同的传输协议进行传输。其中,控制面协议称为RANAP(RadioAccessNetworkApplicationPart,无线接入网应用部分),该协议通过信令传输协议SIGTRAN进行传输。PS域的用户面协议是透明的,即用户数据承载在GTP-U(GPRSTunnellingProtocol-Userplane,用户面GPRS隧道协议)隧道上。其中,GTP-U隧道由GTP-U头部的TEID(TunnelEndpointIdentifier,隧道端点标识),以及UDP/IP层的UDP端口号和IP地址的组合唯一标识,以下将唯一标识GTP-U隧道的TEID、UDP端口号和IP地址组合称为GTP-U隧道标识。
Iub接口也分为控制面和用户面。当Iub接口采用ATM传输时,Iub接口的用户面协议Iub-FP(FrameProtocol,帧协议)承载在AAL2(ATMAdaptationLayer2overATM,ATM适配层2)上,当采用IP传输时,Iub接口的用户面协议Iub-FP承载在UDP上。具体来说,每个公共信道采用一个传输通道来传输,每个专用信道采用一个专用的传输通道来传输;专用信道包括DCH(DedicatedChannel,专用信道)和E-DCH(EnhancedDCH,增强的专用信道);传输通道包括AAL2/ATM或UDP/IP,不同的传输通道由传输地址(AAL2连接号或UDP端口号)来区分。
如前所述,在图6所示的系统架构中,RNC除了具有现有3GPP协议体系所定义的UMTS相关功能外,RNC还与WLANAP之间建立管理通道,通过管理通道发送管理控制信息,以对WLANAP进行管理和控制;对用户面数据使用WLAN无线承载和/或UMTS通道进行传输,对UMTS空口的控制面消息使用UMTS通道进行传输。
在图6所示的系统架构中,RNC与WLANAP之间存在一个逻辑接口,该逻辑接口分为控制面和用户面,该逻辑接口的制面用于传输与WLAN相关的管理和控制信息,以对WLANAP进行管理和控制;控制面还用于传输用户面管理和控制相关的信息,以对RNC与WLANAP之间的用户面传输通道进行管理;用户面则用于传输分流到WLANAP经由WLAN网络传输的用户数据流。其中,用户面采用UDPoverIP方式传输,控制面则采用TCPoverIP或SCTPoverIP方式传输。
如前所述,在图7所示的系统架构中,RNC除了具有现有3GPP协议体系所定义的UMTS相关功能外,RNC还对用户面数据使用WLAN无线承载和/或UMTS通道进行传输,对UMTS空口的控制面消息使用UMTS通道进行传输。而AC负责与WLANAP之间建立管理通道,通过管理通道发送管理信令,对WLANAP进行管理和控制。
在图7所示的系统架构中,AC与WLANAP之间也存在一个逻辑接口,该逻辑接口的控制面可采用TCPoverIP或SCTPoverIP方式传输,用于传输与WLAN相关的管理和控制信息,以对WLANAP进行管理和控制;RNC与WLANAP之间的逻辑接口同样分为控制面和用户面,控制面主要传输用户面管理和控制相关的信息,以对RNC与WLANAP之间的用户面传输通道进行管理;用户面则用于传输分流到WLANAP经由WLAN网络传输的用户数据流。
特别地,在一个实施例中,图6中RNC与WLANAP之间的逻辑接口及图6中AC与WLANAP之间的逻辑接口,在RNC和NodeB之间的分段(这种情况存在于,RNC和NodeB共站址或者,RNC和NodeB不共站址,但RNC通过NodeB连接到RNC时),采用隧道方式与Iub接口共传输,即当Iub接口为ATM传输时,隧道为AAL2/ATM隧道,当Iub接口为IP传输时,隧道为UDP/IP隧道。
图8是本发明实施例提供的用户数据传输的示意图。以下行方向为例,用户数据经由Gi接口到达GGSN;然后通过GTP-U隧道经由SGSN到达RNC;达到RNC的用户数据首先经过用户数据分流被分离为两个部分,以便分别经过UMTS和WLAN的空口进行传输。
其中,经过UMTS传输的部分与标准的UMTS协议传输流程完全相同。即,经PDCP/RLC/MAC协议栈处理,由Iub接口用户面协议Iub-FP发送到NodeB(Iub-FP图中未示出),再经由MAC-hs(HSDPAMAC层)和物理层(PHY)形成下行无线信号,最后通过调制到射频发射出去。
经由WLAN空口传输的部分,直接传输到WLANAP或经NodeB转发到WLANAP(这种情况发生在,WLANAP与NodeB不共站址,WLANAP通过NodeB连接到RNC时),再经过WLAN的MAC层和物理层后通过WLAN空口进行传输。
如图8所示,在一个实施例中,在RNC侧和NodeB侧还有复用/解复用操作,当WLANAP与NodeB不共站址时,用来负责实现经WLAN空口传输的用户数据与Iub接口共传输。
具体来说,RNC侧的复用/解复用操作,将Iub-FP数据和经WLAN空口传输的用户数据分别承载在不同的传输通道上,然后复用在Iub接口的物理线路上,即在Iub接口上共传输。针对上述不同的通道,在一个实施例中,当Iub采用ATM传输时,可以将用户数据承载在AAL2通道上;在一个实施例中,当Iub采用IP传输时,可以将用户数据承载在UDP通道上。
NodeB侧的复用/解复用操作,则将这复用在一起的两路数据分开,其中经WLAN传输的用户数据,当WLANAP与NodeB不共站址时,通过UDP端口号区分不同的WLANAP,并将所述用户数据通过UDPoverIP的方式发送到相应的WLANAP。其中,在一个实施例中,上述复用/解复用操作既可以由RNC和NodeB完成;在一个实施例中,上述复用/解复用操作也可以由外置设备来完成。上行方向的过程与下行方向相反,不再赘述。
本发明实施例通过以上技术方案,数据分流汇聚点用WLAN的无线承载部分或全部地替代UMTS的无线承载,对核心网完全透明,不用修改蜂窝网即可实现WLAN的接入,减少了网络建设的周期和成本。WLAN的无线承载可以作为无线空口增强技术,能大幅提高数据传输速率,有效提升用户体验,提高了移动通信网络的业务质量。
下面以图6和图7中的系统架构为例,来具体介绍本发明实施例提供的数据分流汇聚方案,以及系统中各个设备的功能作用。为便于描述本发明实施例的方案,下面先对UMTS承载的机制作概要的介绍:
一个UE可以和多个PDN(PacketDataNetwork,分组数据网)建立连接(即,可以建立多个PDN连接),一个PDN连接至少包括一条UMTS承载。一条UMTS承载是UMTS网络进行QoS(服务质量)控制的基本单位,为了从用户应用层数据分组中区分出某UMTS承载上的分组,每条UMTS承载对应一个TFT(TrafficFlowTemplate,业务流模板),TFT是一组分组过滤器(packetfilter),每个分组过滤器典型地包含访问的远程服务器的IP地址、协议类型、端口范围等特征,用于匹配和分离出具有相同特征的IP分组。因此,通过TFT用户数据流被分解为多个IP数据流(一个IP数据流包括多个IP分组),这些多个IP数据流经过不同的UMTS承载在UMTS网络中进行传输。
图11是本发明实施例提供的一种PS域UMTS承载示意图。如图11所示,上行或下行方向的UMTS承载由UE到RAN(RadioAccessNetwork,无线接入网,包括NodeB和RNC)的无线承载、RAN到SGSN的Iu承载、SGSN到GGSN的Gn承载分段构成,并通过GGSN连接到外部分组数据网PDN(典型为IP网络)到达对端应用层。其中,UE到RAN的无线承载(RadioBearer,RB)和RAN到SGSN的Iu承载统称为无线接入承载(RadioAccessBearer,RAB),RAN到SGSN的Iu承载和SGSN到GGSN的Gn承载统称为PDPContext(分组数据协议上下文)。
在上行方向,UE采用上行TFT(UL-TFT)对来自应用层的每个分组进行匹配,从而分解成不同的上行IP流,并通过相应的上行UMTS承载进行发送,为此,UE保存了与该UE的每一个上行UMTS承载唯一对应的标识,即上行RABID,RNC也利用上行RABID与该UE的一个上行UMTS承载相对应,同时RNC也保存有与上行RABID唯一对应的Iu接口GTP-U隧道标识。因此,当UE同时与多个PDN建立连接时,一个上行RABID唯一对应一个PDN连接的一个上行IP数据流。
在下行方向,对端应用层的下行分组经过外部分组数据网络到达GGSN后,由GGSN采用下行TFT(DL-TFT)对每个下行分组进行匹配,从而分解成不同的下行IP流,并通过相应的下行UMTS承载进行发送。类似地,RNC和UE都利用下行RABID与该UE的下行UMTS承载唯一对应,同时RNC也保存有与下行RABID唯一对应的Iu接口GTP-U隧道标识。因此,当UE同时与多个PDN建立连接时,一个下行RABID唯一对应一个PDN连接的一个下行IP数据流。
在一个实施例中,PS域的UMTS承载由PDPContext激活过程建立,并可以通过PDPContext修改过程进行修改,也可以通过PDPContext去激活过程进行删除。而一个UE的同一个PDN连接至少包括一条UMTS承载,即一个UE的同一PDN连接可能建立多个PDPContext。在一个实施例中,PDPContext保存了用户面数据在GGSN、SGSN和RNC之间进行隧道转发的所有信息,包括GGSN、SGSN和RNC的用户面IP地址、GTP-U隧道标识等。只有当PDPContext处于活跃状态时Iu接口和Gn接口的GTP-U隧道才是打开的,用户的数据分组才能在RNC与GGSN之间传输。需要说明的是,PDPContext的活跃和非活跃状态,是由非接入层控制的,而与无线空口的状态无关,不受无线空口是否为UMTS的影响。
如果UE没有静态IP地址,那么UE的IP地址是在第一个PDPContext建立时由网络分配的,同一个PDN连接的不同PDPContext具有相同的IP地址。也就是说,UE的IP地址是指UE在相应的PDN连接中的IP地址(即,UE在相应的PDN中的IP地址),例如UE和两个PDN建立连接,那么UE的IP地址,就是指UE分别在这两个PDN中的IP地址。以下实施例中,关于UE的IP地址均为此概念。由于不同PDN中的IP地址是完全无关的,因此,当某个UE同时与多个PDN建立连接时,可能出现同一个UE在不同PDN中的IP地址正好相同的情况。
因此,本发明实施例提供的数据分流汇聚方法中,由UMTS网络的控制面(ControlPlane)功能按照标准的UMTS协议建立用户面(UserPlane)的一个或多个PDPContext。在下行方向,RNC则将每个PDPContext映射到UMTS的无线链路、或者WLAN的无线链路、或者同时映射到UMTS和WLAN的无线链路;在上行方向,UE则将每个PDPContext映射到UMTS的无线链路、或者WLAN的无线链路、或者同时映射到UMTS和WLAN的无线链路。因此,控制面消息(包括NAS(Non-AccessStratum非接入层)和AS(AccessStratum,接入层)消息)仍然通过UMTS通道来进行传输,而用户面数据则可以部分或全部地通过WLAN无线承载来传输,即,可以对用户面数据使用WLAN无线承载和/或UMTS通道进行传输。
下面分两个方案对本发明实施例提供的数据分流汇聚方案进行详细地介绍。
方案一:
在方案一的一个实施例中,GGSN/UE基于TFT进行IP流分解,重用了UMTS已有的IP流承载机制:
在下行方向:
1、GGSN利用已有的DL-TFT功能,将UE的下行数据流分解为不同的下行IP流(IPFlow);各个下行IP流在核心网通过相应的下行GTP-U隧道到达RNC;
2、RNC将承载所述下行IP流的下行GTP-U隧道的部分或全部与相应的下行WLAN无线承载相连,而将承载所述下行IP流的下行GTP-U隧道的剩余部分与相应的下行UMTS无线承载相连;
这样,这些下行IP流的部分或全部被分流到WLAN空口,从而实现下行用户数据在UMTS和WLAN空口的分流和汇聚传输。
在上行方向:
1、UE利用已有的UL-TFT功能,对UE的上行数据流进行分解,区分为不同的上行IP流(IPFlow);
2、UE将上述上行IP流的部分或全部通过相应的上行WLAN无线承载进行发送,而将上述上行IP流的剩余部分通过相应的上行UMTS无线承载进行发送;
3、RNC将承载上述上行IP流的上行GTP-U隧道的部分或全部与相应的上行WLAN无线承载相连,而将承载上述上行IP流的上行GTP-U隧道的剩余部分与相应的上行UMTS无线承载相连;
4、RNC将相应的经由上行WLAN无线承载的所述上行IP流的部分或全部转发到相应的上行GTP-U隧道,而将相应的经由上行UMTS无线承载的所述上行IP流的剩余部分转发到相应的上行GTP-U隧道,从而实现上行用户数据在UMTS和WLAN空口的分流和汇聚传输。
由上所述,也就是说,RNC需要针对UE完成将该UE的部分或全部GTP-U隧道与该UE的WLAN无线承载连接的操作,包括在上行方向将承载上行IP流的GTP-U隧道的部分或全部与相应的上行WLAN无线承载相连,而将承载上行IP流的GTP-U隧道的剩余部分与相应的上行UMTS无线承载相连,以及在下行方向将承载下行IP流的GTP-U隧道的部分或全部与相应的下行WLAN无线承载相连,而将承载下行IP流的GTP-U隧道的剩余部分与相应的下行UMTS无线承载相连。
在一个实施例中,RNC和WLANAP建立UE的MAC地址与RNC和WLANAP之间的用户面接口的相应UDP端口号的对应关系;
在一个实施例中,WLANAP利用UE的MAC地址唯一辨识一个UE,而RNC和WLANAP之间的用户面接口可以利用UDP端口号区分不同的UE。因此,RNC可以和WLANAP建立UE的MAC地址与RNC和WLANAP之间的用户面接口的相应UDP端口号的对应关系。
这样,只要是来自该MAC地址的UE的上行数据分组,均由WLANAP接收并通过相应的UDP端口发送给RNC;RNC则利用上述UDP端口号,根据RNC和WLANAP之间的用户面接口的UDP端口号与UE的MAC地址的对应关系,将上述上行数据分组与相应UE的承载通道(即GTP-U隧道)相对应。
在一个实施例中,RNC根据RNC和WLANAP之间的用户面接口的UDP端口号与UE的MAC地址的对应关系,将该UE的需经由WLAN空口传输的下行数据分组通过所述UDP端口发送到WLANAP;WLANAP接收通过某个UDP端口传输的来自RNC的下行数据分组,并根据该UDP端口号查找到对应UE的MAC地址,从而通过WLAN空口将所述下行数据分组发送到相应MAC地址的UE。
在一个实施例中,RNC建立UE的MAC地址和与该UE的所有承载通道的对应关系:
如前所述,RNC从与RNC与WLANAP的接口只能获得UDP端口号,或者UE的MAC地址的信息,为了与相应UE的承载通道(即GTP-U隧道)相对应,RNC需要建立UE的MAC地址与该UE的所有承载通道(即GTP-U隧道)的对应关系。
为此,UE通过UE和RNC之间的应用层分流控制信令,将自己的IMSI(InternationalMobileSubscriberIdentity,国际移动用户识别码)和自己的MAC地址告诉RNC。
其中,IMSI是移动蜂窝网络里一个UE的唯一标识,RNC保存有每个UE的IMSI与该UE的所有承载通道(即GTP-U隧道)的对应关系。
这样,RNC通过UE和RNC之间的应用层分流控制信令接收到UE的IMSI和MAC地址后,RNC利用UE的IMSI与MAC地址,建立起UE的MAC地址与该UE的所有承载通道(即GTP-U隧道)的对应关系。
在一个实施例中,当使用WLAN空口传输数据时,RNC还需要建立端到端隧道和UE的承载的对应关系:
在一个实施例中,WLAN空口并不对UE的经由WLAN空口传输的部分或全部IP流进行区分,因此,为了在下行方向UE能够区分经WLAN空口传输的该UE的不同IP流,而在上行方向RNC能够分辨该UE的不同IP流并将各IP流发送到相应的GTP-U隧道,RNC和UE还需要建立一致的经由WLAN空口传输的部分或全部IP流与相应承载的对应关系。
为此,在本发明的一个实施例中,UE和RNC建立多条端到端隧道,一个端到端隧道传输一个该UE的经WLAN空口传输的IP流,因此,根据UE与RNC之间的端到端隧道的隧道号,RNC和UE就能确定经由WLAN空口传输的部分或全部IP流与相应承载的对应关系。
在现有UMTS系统中,在UE和RNC都保存有每个UE的UMTS承载的标识,即RABID和RBID,其中RABID和RBID是一一对应的,并与相应的UMTS承载相对应。也就是说,只要UE和RNC通过UE和RNC之间的应用层分流控制信令,协商好经由WLAN空口传输的部分或全部IP流的UE与RNC之间端到端隧道的隧道号与相应承载的RABID或RBID的对应关系,RNC和UE就能确定经由WLAN空口传输的部分或全部IP流与相应承载的对应关系。
这样,在上行方向,RNC可以根据隧道号区分同一UE的不同PDN连接,以及同一PDN连接的不同PDPContext的上行IP流,以便通过相应的Iu接口的GTP-U隧道发送到SGSN;在下行方向,RNC将该UE的来自不同GTP-U隧道的下行IP流,通过相应的UE与RNC之间的端到端隧道经WLAN空口发送到UE,这样,UE可以根据UE与RNC之间的端到端隧道的隧道号,区分该UE的不同PDN连接。
如图12所示,在一个实施例中提供了一种UE和RNC的端到端隧道方式示意图。根据图12,用户IP分组(即,内层IP分组)被封装在一个外层UDP/IP分组中。对于上行方向的IP分组,用户IP分组的IP分组头部(即,图12中的内层IP分组头部)的源地址为该UE的IP地址,目的地址为远端服务器的IP地址。外层IP分组的IP分组头部的源地址为该UE的IP地址,目的地址为该UE的服务RNC的IP地址,外层IP分组的UDP头部的UDP端口号,即为上述端到端隧道的隧道号。
如图13所示,在一个实施例中提供了另一种UE和RNC的端到端隧道方式示意图。与图12所示的UE和RNC的端到端隧道方式不同的是,本实施例中,在用户IP分组的前面,为一个隧道层字段,用于指示该端到端隧道对应承载的RABID。
可选地,在一个实施例中,可以采用IPSec(InternetProtocolSecurity,互联网协议安全)协议对上述UE与RNC之间端到端隧道进行加密,以保证数据安全。
当然,在其它实施例中,除了采用图12和图13所示隧道方式,还可以通过其它方式实现UE与RNC之间端到端隧道,如采用IPSec、IEEE802.2LLC(LogicalLinkControl,逻辑链路控制)等协议来实现,本发明实施例不做特别的限定。
在一个实施例中,如图14所示提供了一种UE、WLANAP和RNC的与本发明相关的协议栈示意图。可以看到,一部分用户数据(图14中所示“用户数据A”)经过UMTS空口进行传输,同时,UMTS空口还负责传输UE和RNC之间的应用层分流控制信令,该应用层分流控制信令可以通过TCP协议传输。通过WLAN空口传输了另外一部分用户数据(图14中所示“用户数据B”),如上所述,该部分的用户数据经由UE与RNC之间的端到端隧道传输。RNC和WLANAP之间的数据面接口采用UDP/IP方式传输,控制面接口采用TCP/IP或SCTP/IP方式传输。
WLANAP利用UE的MAC地址唯一辨识一个UE,而RNC和WLANAP之间的数据面接口UDP端口号区分不同的UE,因此WLANAP和RNC都会保存UE的MAC地址与RNC和WLANAP之间的数据面接口相应UDP端口号的对应关系。这样,只要是来自该MAC地址的所有上行数据分组,均由WLANAP接收并通过相应的UDP端口发送给RNC,同时WLANAP接收通过某个UDP端口传输的来自RNC的下行数据分组,并根据该UDP端口查找到对应UE的MAC地址,从而将所述下行数据分组发送到该MAC地址的UE。
最后,用户的所有数据(图14中所示“用户数据A+B”)通过Iu接口用户面的GTP-U隧道在RNC与SGSN之间进行传输。
根据图14可知,UMTS空口还用于传输UE和RNC之间的应用层分流控制信令,该信令可以通过TCP协议传输。
UE和RNC辨识上述应用层分流控制信令的第一种方式是:系统为所述应用层分流控制信令分配一个专用的承载通道,这样,只要在该专用承载上传输的信息,UE和RNC都作为应用层分流控制信令进行处理。
UE和RNC辨识上述应用层分流控制信令的第二种方式是:通过传输所述应用层分流控制信令的UE侧地址,或者RNC侧的IP地址,来辨识上述应用层分流控制信令。
在一个实施例中,UE侧地址可以为,UE在建立PDPContext时获得的IP地址;RNC侧IP地址,可以采用系统配置的特定IP地址(UE可用域名方式通过DNS获得其服务RNC的IP地址)。
这样,当RNC接收到目的地址为该特定IP地址的IP分组时,即认为该IP分组承载的是来自UE的应用层分流控制信令;同样,当UE接收到源地址为该特定IP地址的IP分组时,即认为该IP分组承载的是来自RNC的应用层分流控制信令。所述特定的IP地址位于外部PDN的IP地址空间,为避免所述应用层分流控制信令与UE的数据分组相互混淆,所述特定的IP地址可以采用保留的IP地址,以IPv4为例,可以采用192.168.0.0到192.168.255.255中的地址。
UE和RNC辨识所述应用层分流控制信令的第三种方式是:通过传输所述应用层分流控制信令的UE侧地址,或者RNC侧的IP地址,或者传输所述应用层分流控制信令的采用特定的TCP端口的TCP协议,来辨识上述应用层分流控制信令。
在一个实施例中,UE侧地址可以为UE在建立PDPContext时获得的IP地址;RNC侧的IP地址,可以采用系统配置的特定IP地址(UE可用域名方式通过DNS获得其服务RNC的IP地址),
当RNC接收到目的地址为所述特定IP地址且TCP端口号为所述特定的TCP端口时,即认为该TCPoverIP分组承载的是来自UE的应用层分流控制信令;同样,当UE接收到源地址为所述特定IP地址且TCP端口号为所述特定的TCP端口时,即认为该TCPoverIP分组承载的是来自RNC的应用层分流控制信令。所述特定的IP地址位于外部PDN的IP地址空间,为避免所述应用层分流控制信令与UE的数据分组相互混淆,所述特定的IP地址可以采用保留的IP地址,以IPv4为例,可以采用192.168.0.0到192.168.255.255中的地址,所述特定的TCP端口则采用不常用的TCP端口(例如,0~1024为常用TCP端口号)。
一、下面的实施例对UMTS与WLAN汇聚传输的建立过程进行描述。
1、首先,如果UE有上行数据需要传输而PDPContext处于非活跃状态,UE将通过UMTS空口发起PDPContext的激活过程,获得相应的PDN连接的IP地址并建立至少一条UMTS承载,如果用户开启了WLAN分流功能,UE和RNC可以利用所述UMTS承载发起UE和RNC之间的应用层分流控制信令过程,从而建立起UMTS与WLAN的汇聚传输。
2、RNC可以通过应用层分流控制信令,通知UE当前位置上存在可接入的WLANAP,从而开启WLAN功能模块以便启动WLAN分流;RNC也可以通过应用层分流控制信令,通知UE当前位置上不存在可接入的WLANAP,从而关闭WLAN功能模块以降低UE功耗。
由于WLANAP通常分布在热点区域且不连续覆盖,因此UE一直开启WLAN收发模块会产品不必要的电量消耗,另一方面,RNC能够获得UE的位置信息,如RNC可以获知UE所在的小区,可以通过UMTS空口上的无线测量获得UE是否处于小区中心,或者某几个相邻小区的边缘等信息,因此,RNC可以通过应用层分流控制信令,通知UE当前位置上存在可接入的WLANAP,从而开启WLAN功能模块以便启动WLAN分流;RNC也可以通过应用层分流控制信令,通知UE当前位置上不存在可接入的WLANAP(如UE离开了WLAN热点区域,或者WLAN因为干扰严重、负载过大等原因限制用户接入等),从而关闭WLAN功能模块以降低UE功耗。
3、当UE检测到可接入的WLANAP后,可获取该WLANAP的BSSID(BasicServiceSetIdentity,基本服务集标识)。BSSID用于唯一标识该WALNAP。
4、UE通过UE和RNC之间的应用层分流控制信令,将其试图关联的WLANAP的BSSID发送给RNC;进一步地,UE还可以通过UE和RNC之间的应用层分流控制信令,将自己的MAC地址发送给RNC。
通常一个WLANAP的BSSID为其MAC地址,RNC则保存有它所连接的全部WLANAP的BSSID列表,这样,UE就可以通过UE和RNC之间的应用层分流控制信令,将自己的MAC地址和试图关联的WLANAP的BSSID发送给RNC。
5、RNC将该BSSID与其所保存的相连接的WLANAP的BSSID列表进行匹配,如果匹配不成功,则通知UE不要对该WLANAP发起关联;如果匹配成功,则通知UE可以发起对该WLANAP的关联及WLAN认证过程。
在一个实施例中,上述WLAN认证过程可以采用基于SIM或USIM的认证方式,具体的过程可以参考IETF的规范RFC4186和RFC4187等标准。
在一个实施例中,所述WLAN认证过程也可以采用基于UE的WLANMAC地址或WLANMAC地址与IP地址的自动认证方式。具体来说,UE将自己的WLANMAC地址,或还包括自己的IP地址通过UE和RNC之间的应用层分流控制信令告诉RNC,RNC则将该UE的WLANMAC地址,或还包括自己的IP地址发送给上述BSSID匹配成功且已关联的WLANAP;另外,UE还通过UE和RNC之间的应用层分流控制信令与RNC协商WLAN空口的加密算法与所述加密算法的密钥,RNC则将所述协商的WLAN空口加密算法与所述加密算法的密钥发送给上述BSSID匹配成功且已关联的WLANAP,这样,该WLANAP就建立了该UE的WLANMAC地址与所述加密算法的密钥的绑定关系,或者该UE的WLANMAC地址、IP地址与所述加密算法的密钥的绑定关系。这样,只有满足所述绑定关系的UE,该WLANAP才视为合法且准许接入。
6、当UE关联到该WLANAP且成功认证后,UE通过UE和RNC之间的应用层分流控制信令,或者该WLANAP通过其与RNC之间的控制面接口,通知RNC该UE(用MAC地址标识UE)已经接入该WLANAP,RNC则保存该UE与其所接入的WLANAP的BSSID的对应关系。
在一个实施例中,当UE因为移动而关联到该RNC所连接的其它WLANAP时,RNC将更新该UE与其所接入的新的WLANAP的BSSID的对应关系。这样,利用这个对应关系,RNC总能将分流到WLAN的下行用户数据发送到该UE当前所接入的WLANAP处,从而经该WLANAP发送给UE。
二、UE和RNC通过UE和RNC之间的应用层分流控制信令,进行如下UMTS与WLAN汇聚传输建立的准备工作:
(1)UE通过UE和RNC之间的应用层分流控制信令,将自己的IMSI和MAC地址告诉RNC,RNC利用UE的IMSI与MAC地址,建立起UE的MAC地址与该UE的所有承载通道(即GTP-U隧道)的对应关系。
(2)UE还通过UE和RNC之间的应用层分流控制信令,协商并确定该UE的数据分流策略。
数据分流策略,在一个实施例中可以是,分别对上行和下行,确定哪些IP流(分别与RABID、RBID与GTP-U隧道标识等一一对应)通过WLAN空口传输(剩余的通过UMTS空口传输)。例如,假定某UE的一个PDN连接建立了4个PDPContext,分别对应4条IP流,经协商将第1、4条IP流通过WLAN空口进行传输,而将第2、3条IP流通过UMTS空口进行传输。
另外,在一个实施例中,上述数据分流策略还可以包括经由UMTS空口和WLAN空口传输的数据流量的比例或者优先级。例如,如果运营商的资费政策中规定WLAN接入免费,或者经由WLAN的流量资费低于UMTS的资费,用户更愿意优先选择通过WLAN来进行数据传输;又如,在用户电池电量不足时,用户更倾向于选择耗电比较少的空口来传输数据,从而延长终端的电池时间。系统则在用户选择的基础上进一步依据一定的原则来做出选择,例如,系统可根据这两个空口的拥塞情况做出选择,当WLAN干扰比较大而导致传输速率下降较大时,系统会在用户选择的基础上,将流量分流到UMTS空口。
(3)UE还通过UE和RNC之间的应用层分流控制信令,协商好经由WLAN空口传输的部分或全部IP流的UE与RNC之间端到端隧道的隧道号与相应承载的RABID或RBID的对应关系,如前所述,利用该对应关系,RNC和UE就能确定经由WLAN空口传输的部分或全部IP流与相应承载的对应关系。
(4)RNC和该UE所接入的WLANAP,通过RNC和该WLANAP之间的控制面接口,协商RNC和该WLANAP之间的用户面接口传输该UE的上行数据和/或下行数据的UDP端口号,WLANAP和RNC可以建立UE的MAC地址与RNC和WLANAP之间的用户面接口的相应UDP端口号的对应关系。
在完成上述操作后,即可开始UMTS与WLAN的汇聚传输:
如前所述,在上行方向,UE利用UL-TFT功能对UE的上行数据流进行分解,区分为不同的上行IP流;
UE再根据与RNC协商的数据分流策略,将需要通过WLAN空口传输的部分或全部上行IP流,映射到相应的UE与RNC之间的端到端隧道,经由WLAN空口发送到WLANAP;
WLANAP将来自该MAC地址的UE的所有上行数据分组,通过相应的UDP端口发送给RNC;
RNC则利用所述UDP端口号,根据RNC和WLANAP之间的用户面接口的UDP端口号与UE的MAC地址的对应关系,找到相应UE的承载通道(即GTP-U隧道),并利用UE与RNC之间的端到端隧道号与所述部分或全部IP流的相应GTP-U隧道的对应关系,将所述部分或全部IP流分别转发到相应的上行GTP-U隧道。同时,UE按UMTS现有标准将所述上行IP流的剩余部分经由相应的上行UMTS无线承载发送到RNC,RNC再分别转发到相应的上行GTP-U隧道。这样,就实现了上行用户数据在UMTS和WLAN空口的汇聚传输。
在下行方向,GGSN利用DL-TFT功能,将UE的下行数据流分解为不同的下行IP流,所述下行IP流通过相应的下行GTP-U隧道到达RNC;
RNC再根据与UE协商的数据分流策略,将所述下行IP流的部分或全部,分别映射到相应的UE与RNC之间的端到端隧道,通过相应的UDP端口发送给WLANAP;
WLANAP则利用所述UDP端口号,根据RNC和WLANAP之间的用户面接口的UDP端口号与UE的MAC地址的对应关系,将来自该UDP端口的该UE的所有下行数据分组,通过WLAN空口发送到所述MAC地址的UE;
UE利用UE与RNC之间的端到端隧道号与所述部分或全部IP流的对应关系,区分该UE的不同PDN连接的IP流。同时,RNC按UMTS现有标准将所述下行IP流的剩余部分经由相应的下行UMTS无线承载发送到UE。这样,就实现了下行用户数据在UMTS和WLAN空口的汇聚传输。
另外,当因UE移动导致其将要离开当前服务RNC时,RNC将接收到UE的RNC重定位(RNCRelocation)请求,在RNC决定启动RNC重定位之前,RNC首先对分流进行重配,将原先由WLAN分流的用户数据流重新配置为由UMTS进行传输,并通过UE和RNC之间的应用层分流控制信令通知UE与当前所接入的WLANAP进行去关联,或通过RNC与WLANAP的控制面接口,通知该UE当前所接入的WLANAP对该UE进行去关联,去关联成功后RNC再启动RNC重定位过程。当RNC重定位完成UE切换到新的RNC后,若当前有可接入的WLANAP,UE重新按照上述过程接入到当前服务RNC所连接的WLANAP,从而重新建立UMTS和WLAN的汇聚传输。
需要说明的是,UE和RNC之间的分流控制除了如上所述作为承载在用户面的应用层信令以外,还可以直接对现有标准中UE和S-GW之间的RRC(RadioResourceControl,无线资源控制)协议进行扩展,增加本发明中的UE和S-GW之间的应用层分流控制信令所完成的各种功能,即利用RRC信令来传输本发明实施例中的UE和RNC之间的分流控制相关的信息,此时可以将传输UE和RNC之间的分流控制相关的信息的RRC信令称为RRC分流控制信令。
本发明实施例通过以上技术方案,数据分流汇聚点用WLAN的无线承载部分或全部地替代UMTS的无线承载,对核心网完全透明,不用修改蜂窝网即可实现WLAN的接入,减少了网络建设的周期和成本。WLAN的无线承载可以作为无线空口增强技术,能大幅提高数据传输速率,有效提升用户体验,提高了移动通信网络的业务质量。
方案二:
在方案二的一个实施例中,基于RNC内置/UE外置分组过滤器进行IP流分解:
在本实施例中,UE的一个PDN连接只建立一个PDPContext,即GGSN与RNC之间只有一个GTP-U隧道。
在下行方向,不使用GGSN的DL-TFT功能来对UE的下行数据流进行分解。
1、在RNC中内置分组过滤器,将UE的每个PDN连接的下行数据流分别分解为不同的下行IP流(IPFlow);
2、RNC根据与UE协商的数据分流策略,将所述下行IP流的部分或全部发送到WLANAP,从而通过WLAN空口传输到UE,同时将所述下行IP流的剩余部分通过UMTS空口传输到UE,从而实现下行用户数据在UMTS和WLAN空口的分流和汇聚传输。
在上行方向:
1、UE利用UMTS收发模块(通常是一个独立的ASIC芯片)外置的分组过滤器,将来自应用层的每个PDN连接的上行数据流分解为不同的上行IP流;
2、UE根据与RNC协商的数据分流策略,将所述上行IP流的部分或全部通过WLAN空口发送到WLANAP;
3、WLANAP将所述上行IP流的部分或全部进一步传输到RNC,同时将所述上行IP流的剩余部分通过UMTS空口传输到RNC;
4、RNC将来自WLAN空口和UMTS空口的所述PDN连接的全部上行IP流,转发到所述PDN连接对应的上行GTP-U隧道,从而实现上行用户数据在UMTS和WLAN空口的分流和汇聚传输。
在一个实施例中,RNC和WLANAP建立RNC和WLANAP之间的用户面接口的UDP端口号与UE的MAC地址的对应关系;
在一个实施例中,WLANAP利用UE的MAC地址唯一辨识一个UE,而RNC和WLANAP之间的用户面接口可以利用UDP端口号区分不同的UE。因此,RNC可以和WLANAP建立UE的MAC地址与RNC和WLANAP之间的用户面接口的相应UDP端口号的对应关系。
这样,只要是来自该MAC地址的UE的上行数据分组,均由WLANAP接收并通过相应的UDP端口发送给RNC;RNC则利用所述UDP端口号,根据RNC和WLANAP之间的用户面接口的UDP端口号与UE的MAC地址的对应关系,将上述上行数据分组与相应UE的承载通道(即GTP-U隧道)相对应。
在一个实施例中,RNC根据RNC和WLANAP之间的用户面接口的UDP端口号与UE的MAC地址的对应关系,将该UE的需经由WLAN空口传输的下行数据分组通过所述UDP端口发送到WLANAP;WLANAP接收通过某个UDP端口传输的来自RNC的下行数据分组,并根据该UDP端口号查找到对应UE的MAC地址,从而通过WLAN空口将所述下行数据分组发送到相应MAC地址的UE。在一个实施例中,RNC建立UE的MAC和承载通道的对应关系:
如前所述,RNC从与RNC与WLANAP的接口只能获得UDP端口号,或者UE的WLANMAC地址的信息,为了与相应UE的承载通道(即GTP-U隧道)相对应,RNC需要建立UE的WLANMAC地址与该UE的所有承载通道(即GTP-U隧道)的对应关系。在本实施例中,尽管UE的一个PDN连接只建立一个PDPContext,即GGSN与RNC之间只有一个GTP-U隧道,但因为UE可能同时和多个PDN建立连接,因此,在RNC中一个UE仍可能对应多个GTP-U隧道。
为此,UE通过UE和RNC之间的应用层分流控制信令,将自己的IMSI和自己的MAC地址告诉RNC。
其中,IMSI是移动蜂窝网络里一个UE的唯一标识,RNC保存有每个UE的IMSI与该UE的所有承载通道(即GTP-U隧道)的对应关系。
这样,RNC通过UE和RNC之间的应用层分流控制信令接收到UE的IMSI和MAC地址后,RNC利用UE的IMSI与WLANMAC地址,就能建立起UE的MAC地址与该UE的所有承载通道(即GTP-U隧道)的对应关系。
在一个实施例中,还需要区分同一UE的不同PDN连接:
如前所述,尽管UE的一个PDN连接只建立一个PDPContext,即GGSN与RNC之间只有一个GTP-U隧道。但因为UE可能同时和多个PDN建立连接,因此,在RNC中一个UE仍可能对应多个GTP-U隧道,而在UE侧也需要区分同一UE的不同PDN连接,以便将相应PDN连接的上行数据提供给相应的应用层。由于WLANAP无法对UE的经由WLAN空口传输的同一UE的不同PDN连接的IP流进行区分,因此RNC和UE都需要提供对UE的经由WLAN空口传输的同一UE的不同PDN连接的IP流进行区分的方法。
为此,一个实施例是采用IP地址区分同一UE的不同PDN连接所对应的IP流。具体来说,由于不同PDN中的IP地址是完全无关的,因此,当某个UE同时与多个PDN建立连接时,可能出现同一个UE在不同PDN连接中所分配的IP地址正好相同的情况。因此,为了能够利用IP地址区分同一UE的不同PDN连接,要求不同PDN连接所分配的IP地址不能相同。在实际系统中,由于IP地址空间巨大,出现正好两个或以上PDN为同一UE分配了相同的IP地址的概率非常小,如果出现第二个PDN连接所分配的IP地址正好与第一个PDN连接所分配的IP地址相同的情况,UE可以要求网络重新分配第二个PDN连接的IP地址,从而避免出现这样特殊的情况。
这样,可以先通过UMTS空口进行数据传输,UE通过解析该UE的各下行UMTS承载上的用户IP分组的目的地址(即为该UE的相应PDN连接的IP地址),建立起该UE的所有PDN连接的IP地址与相应的应用层的对应关系;RNC则通过解析该UE的各上行UMTS承载上的用户IP分组的源地址(即为该UE的相应PDN连接的IP地址),建立起该UE的所有PDN连接的IP地址与相应的GTP-U隧道的对应关系。一旦RNC和UE建立好所述对应关系,就可以通过UE和RNC之间的应用层分流控制信令,将上行和/或下行的部分或全部IP流通过WLAN空口来传输,从而建立起UMTS和WLAN的汇聚传输。
同样地,图14提供的一种UE、WLANAP和RNC的与本发明相关的协议栈示意图,也适应于本方案二。
根据图14,可以看到,一部分用户数据(图中所示“用户数据A”)经过UMTS空口进行传输,另外一部分用户数据(图中所示“用户数据B”)则通过WLAN空口传输。RNC和WLANAP之间的数据面接口采用UDPoverIP方式传输,控制面接口采用TCPoverIP或SCTPoverIP方式传输,最后,用户的所有数据(图中所示“用户数据A+B”)通过Iu接口用户面的GTP-U隧道在RNC与SGSN之间进行传输。
UMTS空口还用于传输UE和RNC之间的应用层分流控制信令,该信令可以通过TCP协议传输。
UE和RNC辨识所述应用层分流控制信令的第一种方式是:通过传输所述应用层分流控制信令的UE侧地址,或者RNC侧的IP地址,来辨识上述应用层分流控制信令。
在一个实施例中,UE侧地址可以为,UE在建立PDPContext时获得的IP地址;RNC侧IP地址,可以采用系统配置的特定IP地址(UE可用域名方式通过DNS获得其服务RNC的IP地址)。
这样,当RNC接收到目的地址为该特定IP地址的IP分组时,即认为该IP分组承载的是来自UE的应用层分流控制信令;同样,当UE接收到源地址为该特定IP地址的IP分组时,即认为该IP分组承载的是来自RNC的应用层分流控制信令。所述特定的IP地址位于外部PDN的IP地址空间,为避免所述应用层分流控制信令与UE的数据分组相互混淆,所述特定的IP地址可以采用保留的IP地址,以IPv4为例,可以采用192.168.0.0到192.168.255.255中的地址。
UE和RNC辨识所述应用层分流控制信令的第二种方式是:通过传输所述应用层分流控制信令的UE侧地址,或者RNC侧的IP地址,或者传输所述应用层分流控制信令的采用特定的TCP端口的TCP协议,来辨识上述应用层分流控制信令。
在一个实施例中,UE侧地址可以为UE在建立PDPContext时获得的IP地址;RNC侧的IP地址,可以采用系统配置的特定IP地址(UE可用域名方式通过DNS获得其服务RNC的IP地址),
当RNC接收到目的地址为所述特定IP地址且TCP端口号为所述特定的TCP端口时,即认为该TCPoverIP分组承载的是来自UE的应用层分流控制信令;同样,当UE接收到源地址为所述特定IP地址且TCP端口号为所述特定的TCP端口时,即认为该TCPoverIP分组承载的是来自RNC的应用层分流控制信令。所述特定的IP地址位于外部PDN的IP地址空间,为避免所述应用层分流控制信令与UE的数据分组相互混淆,所述特定的IP地址可以采用保留的IP地址,以IPv4为例,可以采用192.168.0.0到192.168.255.255中的地址,所述特定的TCP端口则采用不常用的TCP端口(例如,0~1024为常用TCP端口号)。
一、下面的实施例对UMTS与WLAN汇聚传输的建立过程进行描述。
1、首先,如果UE有上行数据需要传输而PDPContext处于非活跃状态,UE将通过UMTS空口发起PDPContext的激活过程,获得相应的PDN连接的IP地址并为该PDN连接建立一条UMTS承载,如果用户开启了WLAN分流功能,UE和RNC可以利用所述UMTS承载发起UE和RNC之间的应用层分流控制信令过程,从而建立起UMTS与WLAN的汇聚传输。
2、RNC可以通过应用层分流控制信令,通知UE当前位置上存在可接入的WLANAP,从而开启WLAN功能模块以便启动WLAN分流;RNC也可以通过应用层分流控制信令,通知UE当前位置上不存在可接入的WLANAP,从而关闭WLAN功能模块以降低UE功耗。
由于WLANAP通常分布在热点区域且不连续覆盖,因此UE一直开启WLAN收发模块会产品不必要的电量消耗,另一方面,RNC能够获得UE的位置信息,如RNC可以获知UE所在的小区,可以通过UMTS空口上的无线测量获得UE是否处于小区中心,或者某几个相邻小区的边缘等信息,因此,RNC可以通过应用层分流控制信令,通知UE当前位置上存在可接入的WLANAP,从而开启WLAN功能模块以便启动WLAN分流;RNC也可以通过应用层分流控制信令,通知UE当前位置上不存在可接入的WLANAP(如UE离开了WLAN热点区域,或者WLAN因为干扰严重、负载过大等原因限制用户接入等),从而关闭WLAN功能模块以降低UE功耗。
3、当UE检测到可接入的WLANAP后,可获取该WLANAP的BSSID(BasicServiceSetIdentity,基本服务集标识)。BSSID用于唯一标识该WALNAP。
4、UE通过UE和RNC之间的应用层分流控制信令,将其试图关联的WLANAP的BSSID发送给RNC;进一步地,UE还可以通过UE和RNC之间的应用层分流控制信令,将自己的MAC地址发送给RNC。
通常一个WLANAP的BSSID为其MAC地址,RNC则保存有它所连接的全部WLANAP的BSSID列表,这样,UE就可以通过UE和RNC之间的应用层分流控制信令,将自己MAC地址和试图关联的WLANAP的BSSID发送给RNC。
5、RNC将该BSSID与其所保存的相连接的WLANAP的BSSID列表进行匹配,如果匹配不成功,则通知UE不要对该WLANAP发起关联;如果匹配成功,则通知UE可以发起对该WLANAP的关联及WLAN认证过程。
在一个实施例中,WLAN认证过程可以采用基于SIM或USIM的认证方式,具体的过程可以参考IETF的规范RFC4186和RFC4187等标准。
在一个实施例中,所述WLAN认证过程也可以采用基于UE的WLANMAC地址或WLANMAC地址与IP地址的自动认证方式。具体来说,UE将自己的WLANMAC地址,或还包括自己的IP地址通过UE和RNC之间的应用层分流控制信令告诉RNC,RNC则将该UE的WLANMAC地址,或还包括自己的IP地址发送给上述BSSID匹配成功且已关联的WLANAP;另外,UE还通过UE和RNC之间的应用层分流控制信令与RNC协商WLAN空口的加密算法与所述加密算法的密钥,RNC则将所述协商的WLAN空口加密算法与所述加密算法的密钥发送给上述BSSID匹配成功且已关联的WLANAP,这样,该WLANAP就建立了该UE的WLANMAC地址与所述加密算法的密钥的绑定关系,或者该UE的WLANMAC地址、IP地址与所述加密算法的密钥的绑定关系。这样,只有满足所述绑定关系的UE,该WLANAP才视为合法且准许接入。
6、当UE关联到该WLANAP且成功认证后,UE通过UE和RNC之间的应用层分流控制信令,或者该WLANAP通过其与RNC之间的控制面接口,通知RNC该UE(用WLANMAC地址标识UE)已经接入该WLANAP,RNC则保存该UE与其所接入的WLANAP的BSSID的对应关系。
在一个实施例中,当UE因为移动而关联到该RNC所连接的其它WLANAP时,RNC将更新该UE与其所接入的新的WLANAP的BSSID的对应关系。这样,利用这个对应关系,RNC总能将分流到WLAN的下行用户数据发送到该UE当前所接入的WLANAP处,从而经该WLANAP发送给UE。
二、与此同时,UE和RNC通过UE和RNC之间的应用层分流控制信令,进行如下UMTS与WLAN汇聚传输建立的准备工作:
(1)UE通过UE和RNC之间的应用层分流控制信令,将自己的IMSI和MAC地址告诉RNC,RNC利用UE的IMSI与MAC地址,建立起UE的MAC地址与该UE的所有承载通道(即GTP-U隧道)的对应关系。
(2)UE还通过UE和RNC之间的应用层分流控制信令,协商并确定该UE的数据分流策略。
数据分流策略,在一个实施例中可以是,如何对用户的对上行和下行数据流进行分解,也就是上行UE侧的分组过滤器和下行RNC侧的分组过滤器的设置方式;另外,在一个实施例中,上述数据分流策略还可以包括经由UMTS空口和WLAN空口传输的数据流量的比例或者优选级。例如,如果运营商的资费政策中规定WLAN接入免费,或者经由WLAN的流量资费低于UMTS的资费,用户更愿意优先选择通过WLAN来进行数据传输;又如,在用户电池电量不足时,用户更倾向于选择耗电比较少的空口来传输数据,从而延长终端的电池时间。系统则通常根据UMTS和WLAN空口的无线资源情况(如干扰和拥塞情况)进行优化选择,例如,当WLAN干扰比较大而导致传输速率下降较大时,系统更倾向将流量分流到UMTS空口。
(3)使用UMTS空口传输该UE的上下行数据,UE可以通过解析该UE的各下行UMTS承载上的用户IP分组的目的地址(即为该UE的相应PDN连接的IP地址),建立起该UE的所有PDN连接的IP地址与相应的应用层的对应关系;RNC则通过解析该UE的各上行UMTS承载上的用户IP分组的源地址(即为该UE的相应PDN连接的IP地址),建立起该UE的所有PDN连接的IP地址与相应的GTP-U隧道的对应关系。
(4)RNC和该UE所接入的WLANAP,通过RNC和该WLANAP之间的控制面接口,协商RNC和该WLANAP之间的用户面接口说传输该UE的上行数据和/或下行数据的UDP端口号,WLANAP和RNC可以建立UE的MAC地址与RNC和WLANAP之间的用户面接口的相应UDP端口号的对应关系。
在完成上述操作后,即可开始UMTS与WLAN的汇聚传输。
如前所述,在上行方向,UE利用UMTS收发模块(通常是一个独立的ASIC芯片)外置的分组过滤器,将来自应用层的每个PDN连接的上行数据流分解为不同的上行IP流;
UE再根据与RNC协商的数据分流策略,将所述上行IP流的部分或全部通过WLAN空口发送到WLANAP;
WLANAP将来自该MAC地址的UE的所有上行数据分组,通过相应的UDP端口发送给RNC;
RNC则利用上述UDP端口号,根据RNC和WLANAP之间的用户面接口的UDP端口号与UE的MAC地址的对应关系,找到相应UE的承载通道(即GTP-U隧道),并对该UE的经由WLAN传输的所有上行数据分组,按照源IP地址(对应不同的PDN连接)的不同划分为至少一路数据流,利用上述建立的该UE的所有PDN连接的IP地址与相应的GTP-U隧道的对应关系,将所述至少一路数据流分别转发到相应的GTP-U隧道。同时,UE按UMTS现有标准将所述上行IP流的剩余部分经由相应的上行UMTS无线承载发送到RNC,RNC再分别转发到相应的上行GTP-U隧道。这样,就实现了上行用户数据在UMTS和WLAN空口的汇聚传输。
在下行方向,RNC通过内置的分组过滤器,将UE的每个PDN连接的下行数据流分别分解为不同的下行IP流;
RNC再根据与UE协商的数据分流策略,将所述下行IP流的部分或全部,通过相应的UDP端口发送给WLANAP;
WLANAP则利用所述UDP端口号,根据RNC和WLANAP之间的用户面接口的UDP端口号与UE的MAC地址的对应关系,将来自该UDP端口的该UE的所有下行数据分组,通过WLAN空口发送到具有上述MAC地址的UE;
UE将对来自WLAN空口的所有上行数据分组,按照目的IP地址(对应不同的PDN连接)的不同划分为至少一路数据流,并利用上述建立的该UE的所有PDN连接的IP地址与相应的应用层的对应关系,将所述至少一路数据流分别转发到相应的应用层。同时,RNC按UMTS现有标准将所述下行IP流的剩余部分经由相应的下行UMTS无线承载发送到UE。这样,就实现了下行用户数据在UMTS和WLAN空口的汇聚传输。
另外,当因UE移动导致其将要离开当前服务RNC时,RNC将接收到UE的RNC重定位(RNCRelocation)请求,在RNC决定启动RNC重定位之前,RNC首先对分流进行重配,将原先由WLAN分流的用户数据流重新配置为由UMTS进行传输,并通过UE和RNC之间的应用层分流控制信令通知UE与当前所接入的WLANAP进行去关联,或通过RNC与WLANAP的控制面接口,通知该UE当前所接入的WLANAP对该UE进行去关联,去关联成功后RNC再启动RNC重定位过程。当RNC重定位完成UE切换到新的RNC后,若当前有可接入的WLANAP,UE重新按照上述过程接入到当前服务RNC所连接的WLANAP,从而重新建立UMTS和WLAN的汇聚传输。
需要说明的是,UE和RNC之间的分流控制除了如上所述作为承载在用户面的应用层信令以外,还可以直接对现有标准中UE和RNC之间的RRC(RadioResourceControl,无线资源控制)协议进行扩展,增加本发明中的UE和S-GW之间的应用层分流控制信令所完成的各种功能,即利用RRC信令来传输本发明实施例中的UE和RNC之间的分流控制相关的信息,此时可以将传输UE和RNC之间的分流控制相关的信息的RRC信令称为RRC分流控制信令。
根据上述内容,方案二与利用UMTS的TFT的方案一相比,可以在UMTS/WLAN之间动态调度IP流,控制灵活。同时,避免了UE需要获取接入层的承载标识如RABID或RBID,以及需要UMTS的收发模块输出UL-TFT所输出的经由WLAN分流的IP流的问题(这些都需要UMTSModemASIC进行修改),更易于实现。
本发明实施例通过以上技术方案,数据分流汇聚点用WLAN的无线承载部分或全部地替代UMTS的无线承载,对核心网完全透明,不用修改蜂窝网即可实现WLAN的接入,减少了网络建设的周期和成本。WLAN的无线承载可以作为无线空口增强技术,能大幅提高数据传输速率,有效提升用户体验,提高了移动通信网络的业务质量。
在一个实施例中,图5所示的汇聚传输系统还可以应用在HNB(HomeNodeB家庭节点B)系统中。这时数据分流汇聚点110为HNBGW(HomeNodeBGateway,家庭节点B网关)。当汇聚传输系统还可以应用在HNB系统中,系统的各个节点的功能类似于前面图6和图7中的功能,在HNB系统中,具体的数据分流方法和数据汇聚传输过程与方案一和方案二类似,只是此时,数据分流汇聚点110为HNBGW,无线蜂窝节点为HNB,在此对具体的分流过程和数据汇聚传输过程不再赘述,下面仅仅对一些设备的功能和用户的数据传输进行简要描述。
图15所示为汇聚传输系统应用在HNB系统中的应用架构图,在图15中,UMTSHNB和WLAN实现了紧耦合。图15中所示HNBGW和HNB是3GPP协议体系所定义的UMTS家庭基站接入网络的网元。
其中,HNB通过Iuh接口和HNBGW相连,HNBGW则通过Iu接口连接到SGSN。Iu接口分为控制面和用户面,分别经过不同的传输协议进行传输。其中,控制面RUA(RadioAccessNetworkApplicationPart(RANAP)UserAdaption,无线接入网应用部分用户适配)的传输层协议采用SCTP(StreamControlTransmissionProtocol,流控传输协议),用户面传输层协议为承载在UDP上的GTP-U协议。也就是说,用户数据承载在GTP-U隧道中,其中,GTP-U隧道由GTP-U头部的TEID、以及UDP/IP层的UDP端口号和IP地址的组合唯一标识。为便于表述,以下将标识GTP-U隧道的TEID、及其UDP/IP层的UDP端口号和IP地址组合称为GTP-U隧道标识。
图16示出了另外一种汇聚传输系统应用在HNB系统中的应用架构图。与图10所示架构不同的是,不将前述现有WLAN网络中的AC的控制与管理功能,包括对连接到该HNBGW的WLANAP的安全认证、网管、协调和管理WLANAP之间的干扰等对WLAN相关的管理和控制功能集成在HNBGW中,而是作为独立的设备AC与HNBGW和AAA服务器连接。AC与RNC之间可采用IP接口,HNBGW只是起到转发AC与WLANAP之间承载WLAN相关管理和控制IP分组的功能。
在图15所示架构中,HNBGW与WLANAP之间存在一个逻辑接口,该接口分为控制面和用户面,控制面用于传输与WLAN相关的管理和控制信息及移动性管理相关的信息,用户面则用于传输分流到WLANAP经由WLAN传输的用户数据流。其中,用户面采用UDPoverIP方式传输,控制面则采用TCPoverIP或SCTPoverIP方式传输。
在图16所示架构中,AC与WLANAP之间也存在一个逻辑接口,可采用TCPoverIP或SCTPoverIP方式传输,用于传输与WLAN相关的管理和控制信息,而HNBGW与WLANAP之间接口的控制面则主要传输移动性管理相关的信息。
UMTS和WLAN汇聚传输的用户数据分流功能,可以在HNB中实现(仅当HNB和WLANAP集成时),也可以在HNBGW中实现。图17给出了用户数据分流功能在HNB中的情况下用户数据传输示意图。以下行方向为例,用户数据经由Gi接口到达GGSN,然后通过Gn接口的GTP-U隧道经由SGSN到达HNBGW,然后再经Iu接口的GTP-U隧道到达HNB(HNB和WLANAP集成),到达HNB的用户数据首先经过用户数据分流单元被分离为两个部分,以便分别经过UMTS和WLAN的空口进行传输。
图18进一步给出了用户数据分流功能在HNBGW中实现的情况下用户数据传输的示意图,该方式对HNB与WLANAP集成在一起的情况,以及HNB与WLANAP各自独立覆盖的情况都是适用的。用户数据在HNBGW中经过HNBGW功能处理后,经过用户数据分流单元被分离为两个部分:经由UMTS传输的用户数据,通过Iuh的用户面传输通道即GTP-U/UDP/IP发送到HNB;而经由WLAN传输的的用户数据经过UDP/IP发送到WLANAP,从而用户数据分别经由UMTS和WLAN两个空口进行传输。上行方向的过程与下行方向相反,在此不再赘述。
另外,为了实现UE同时与宏基站NodeB与按照家庭基站的架构如图15和图16组网的WLANAP(例如WLANAP与HNB集成在一起)汇聚传输,如果WLANAP与所述宏基站NodeB所连接的SGSN之间存在IP链路,用户数据分流功能还可以在SGSN中实现。这样,用户数据经SGSN分解为两部分后,可以分别经由所述宏基站和WLANAP进行传输。
如图19所示,本发明实施例还给出了一种汇聚传输系统,与图5提供的系统架构相比,本发明实施例还包括:
本地网关设备140,用于将WLAN传输的数据从数据分流汇聚点分流到外部IP网络。
在本实施例中给出如何让只有WLAN接入功能的终端(如只有WLAN接入的平板电脑、笔记本电脑、虽然具有蜂窝系统接入功能和WLAN接入功能但因为不是当前网络运营商的用户而无法使用蜂窝系统接入的终端等)接入到前述UMTS与WLAN汇聚网络的方案。
首先,只有WLAN接入功能的终端没有蜂窝网络接入能力,因此,与同时具有蜂窝系统接入功能和WLAN接入功能的双模终端不同,只有WLAN接入功能的终端并不需要考虑蜂窝与WLAN的切换问题。而且,WLAN通常用于在热点地区,也就是说,WLAN不是连续覆盖的,不可能实现跨不同区域热点的移动性。因此,对只有WLAN接入功能的终端主要实现在某个热点区域内的WLANAP之间的切换就能够满足需要。
图20和图21给出了图19所示的汇聚传输系统的两种具体应用架构图。在图20、图21所示的网络架构中,一个数据分流汇聚点(如RNC、HNBGW等)可以连接多个热点区域的WLANAP(热点区域之间可以连续覆盖也可以不连续覆盖),不同数据分流汇聚点之间的WLAN没有连续的WLAN覆盖,是相对独立的WLAN服务区。
基于上面的分析,跨数据分流汇聚点(如RNC、HNBGW等)的WLAN移动性是不需要的。因此,数对于WLAN-Only的终端,其数据不需要经过UMTS核心网,而可以直接从数据分流汇聚点分流到外部IP网络。为此,如图20、图/22所示,数据分流汇聚点(如RNC、HNBGW等)与一个LGW(LocalGateway,本地网关)相连,所述LGW与所述数据分流汇聚点之间为IP接口,控制面可以通过TCPoverIP或SCTPoverIP来传输,用户面数据可以经过UDPoverIP进行传输。当然,在一个实施例中,上述LGW也可以和所述数据分流汇聚点集成,由数据分流汇聚点直接连接外部IP网络。
在一个实施例中,LGW也可以由一个功能简化的较小容量的GGSN来实现,其中LGW与RNC之间的接口可以采用蜂窝系统分组域的GTP(GPRS隧道协议)传输协议,即控制面采用GTP-C、用户面采用GTP-U的方式,其中,GTP-C和GTP-U均承载在UDP/IP上。或者,也可以在数据分流汇聚点和GGSN间配置接口,这样,数据分流汇聚点可以把WLAN-Only终端的数据通过这个接口直接传输到GGSN。
上述LGW的主要功能是通过UDPoverIP将来自数据分流汇聚点的用户数据传输到外部IP网络,同时还包括但不限于通常的分组数据网关功能:为终端自动分配IP地址的DHCP(DynamicHostConfigurationProtocol,动态主机设置协议)服务器、防火墙或网络地址转化功能、深度包检测功能(DeepPacketInspection,DPI)、数据流监管(Policing)功能、分组路由功能(将用户IP分组发送到相应的PDN)等。
与双模终端的鉴权和认证通常基于SIM/USIM卡不同,只有WLAN接入功能的终端通常没有蜂窝终端设备的,因此,用户的鉴权和认证仍然采用基于用户名和密码的方式,即用户自动或手动方式输入系统分配的用户名和密码来实现用户的鉴权和认证。
这样,当同一个数据分流汇聚点下的WLANAP之间有连续的覆盖时,WLAN-Only的终端可以基于现有的WLAN协议实现跨AP之间的切换。以图19为例,当WLAN-Only的终端在发现可接入的WLANAP后,关联到该AP并用系统分配的用户名和密码进行WLAN鉴权和认证,鉴权请求信息会通过WLANAP和RNC之间的控制面接口发送到RNC,RNC通过向AAA服务器查询从而对用户的合法性进行确定,当鉴权成功后,系统利用LGW中的DHCP功能,为该终端分配IP地址,这样该终端就可以通过该WLANAP进行数据传输。
与此同时,RNC会记录该终端的MAC地址、IP地址,以及当前关联的WLANAP的BSSID。其中,BSSID通常配置为WLANAP的MAC地址。而一个RNC也保存有它所连接的全部WLANAP的BSSID列表。这样,RNC就保存了该终端的MAC/IP地址与所关联的WLANAP的BSSID的对应关系。当UE因为移动而关联到该RNC所连接的其它的WLANAP时,RNC将更新该终端的MAC/IP地址与所关联的WLANAP的BSSID的对应关系。利用该对应关系,RNC就能将该终端的下行数据发送到其关联的WLANAP。
由于GSM的分组域(如GPRS、EDGE等)的分组核心网采用了与UMTS类似的GPRS核心网架构,其无线接入网架构上与UMTS也类似,即包括BTS(BaseTransceiverStation,收发信基地站即基站)和BSC(basestationcontroller,基站控制器)。因此,除了协议细节的不同外,本发明实施例所提出的系统架构和方案等,同样可以适用于GPRS/EDGE与WLAN的汇聚传输。对其它的3G系统,如CDMA2000、EVDO等与WLAN的汇聚传输,本发明实施例所提出的基本原理也是适用的。
也就是说,图5所示的汇聚传输系统有多个具体的应用架构。例如可以应用在,UMTS系统,UMTSHNB系统,GPRS系统,EDGE系统,CDMA2000系统和EVDO系统等。数据分流汇聚点110在不同的蜂窝网络中有所不同,如在UMTS中是RNC,在UMTSHNB中是HNBGW,在GPRS中是BSC,在EDGE中是BSC,在CDMA2000中是BSC、在EVDO中是BSC。
如图22所示,在一个实施例中,可以总结性地,根据上述各种系统结构的实施例,以及各个系统架构中各个设备的功能,提供一种数据分流汇聚节点,包括:
分流方式协商模块2608,用于与用户设备UE协商确定数据分流策略;
具体地,分流方式协商模块2608可以通过分流控制信令,与所述UE协商确定数据分流方式;所述分流控制信令通过所述数据分流汇聚点和所述UE之间的应用层消息传递;或者,所述分流控制信令通过所述分流汇聚点和所述UE之间的RRC消息传递。
分流决定模块2630,用于按照与所述UE协商确定的数据分流策略,使用所述WLAN无线承载传输部分用户数据,所述WLAN无线承载是通过将无线蜂窝系统的部分无线承载配置为WLAN无线链路得到的;以及使用无线蜂窝系统其余的无线承载传输其余部分用户数据,其中,所述无线承载为无线蜂窝系统承载通道的无线部分,所述无线蜂窝系统承载通道是通过无线蜂窝系统的控制面信令建立的。
也就是说,这样就可以使用WLAN无线承载传输部分用户面数据,并使用所述无线蜂窝系统通道传输其余部分用户面数据。
在一个实施例中,分流决定模块2640可以包括:
下行数据分流单元,用于将UE的下行用户数据进行分流,分流出利用所述无线蜂窝接入点传输第一部分数据和利用所述WLAN接入点传输的第二部分数据;
下行传输单元,用于分别向所述无线蜂窝接入点和所述WLAN接入点传输所述第一部分数据和所述第二部分数据。
在一个实施例中,分流决定模块2612还可以包括:
上行接收单元,用于分别从所述无线蜂窝接入点和WLAN接入点接收UE的第一部分上行用户数据和第二部分上行用户数据;
上行汇聚单元,用于将所述第一部分上行用户数据和所述第二部分上行用户数据汇聚为上行用户数据;
上行传输单元,用于并将所述上行用户数据发送给蜂窝网络。
可选地,如图22中的虚线框所示,该数据分流汇聚点还可以包括:
管理控制模块2609,用于与WLAN接入点建立逻辑接口,通过所述逻辑接口的控制面发送管理控制信息,以对所述WLAN接入点进行管理和控制;
在一个实施例中,所述WLAN接入点用于用于接收所述数据分流汇聚点用WLAN无线承载传输的部分用户面数据,将所述部分用户面数据通过空口发送。
第一建立模块2610,用于用于建立第一对应关系,所述第一对应关系为UE的MAC地址与所述数据分流节点和WLANAP之间的用户面接口的UDP端口号的对应关系。
第二建立模块2611,用于建立第二对应关系,所述第二对应关系为所述UE的MAC地址和与所述UE的所有承载通道的对应关系。
在一个实施例种,第二建立模块2611可以包括:
接收单元,用于接收所述UE通过所述分流控制信令发送的所述UE的国际移动用户识别码IMSI和MAC地址;对应关系建立单元,用于根据保存的所述UE的IMSI与所述UE的所有承载通道的对应关系,建立所述UE的MAC地址和与所述UE的所有承载通道的对应关系。
隧道建立模块2612,用于当使用WLAN无线承载进行用户数据传输时,所述数据分流汇聚点和所述UE建立至少一条端到端隧道;其中,每一个端到端隧道传输一个所UE的经WLAN无线承载传输的数据流。
第三建立模块2613,用于建立第三对应关系,所述第三对应关系为所述端到端的隧道和所述UE的承载通道的对应关系。
第四建立模块2614,用于解析通过无线蜂窝系统空口传输的用户数据,得到所述UE的相应PDN连接的IP地址,建立第四对应关系,所述第四对应关系为所述UE的所有PDN连接的IP地址与所述UE的承载通道的对应关系;所述UE的每个PDN连接对应一个承载通道。
WLAN接入点通知模块2614,用于通过所述应用层分流控制信令,通知UE在当前位置上存在可接入的WLAN接入点,使所述UE启动WLAN进行数据分流;或者,通过所述应用层分流控制信令,通知UE在当前位置上不存在可接入的WLAN接入点,使所述UE结束WLAN数据分流。
BSSID接收模块2615,用于通过所述应用层分流控制信令,接收所述UE试图关联的WLAN接入点的基本服务集标识BSSID;
匹配模块2616,用于将所述BSSID与自身所保存的相连接的WLAN接入点的BSSID列表进行匹配;
关联模块2617,用于当匹配成功时,使所述UE和所述UE试图关联的WLAN接入点建立关联。
重新配置模块2618,用于当所述UE离开时,将原先由WLAN通道进行分流传输的所述部分用户面数据数据,重新配置为由所述无线蜂窝系统通道进行传输;
去关联模块2619,用于通过所述应用层分流控制信令通知所述UE与当前所关联的WLAN接入点进行去关联。
地址收发模块2620,用于通过所述应用层分流控制信令,接收所述UE的媒体接入控制MAC地址,将所述MAC地址发送给所述WLAN接入点,以使所述WLAN接入点根据所述MAC地址完成所述UE的安全认证。
可选地,上述分流汇聚点还以用于:
将所述UE的MAC地址发送给WLAN接入点,或者通过所述分流控制信令从所述UE接收IP地址,并将所述UE的MAC地址和IP地址发送给WLAN接入点;
通过所述分流控制信令,与所述UE协商WLAN空口的加密算法和所述加密算法的密钥,并将所述加密算法和所述加密算法的密钥发送给所述WLAN接入点,以便所述WLAN接入点建立所述MAC地址和所述加密算法的密钥之间的绑定关系或者建立所述MAC地址、所述IP地址和所述加密算法的密钥之间的绑定关系,将满足绑定关系的UE视为已经认证的合法终端。
本发明实施例通过以上技术方案,数据分流汇聚点用WLAN的无线承载部分或全部地替代UMTS的无线承载,对核心网完全透明,不用修改蜂窝网即可实现WLAN的接入,减少了网络建设的周期和成本。WLAN的无线承载可以作为无线空口增强技术,能大幅提高数据传输速率,有效提升用户体验,提高了移动通信网络的业务质量。
如图23所示,在一个实施例中,可以总结性地,根据上述各种系统结构的实施例,以及各个系统架构中各个设备的功能,提供一种UE,包括:
上行用户数据获取模块2720,用于获得上行用户数据;
上行数据分流模块2730,用于按照与数据分流汇聚点协商确定的数据分流方式,使用WLAN无线承载传输部分上行用户数据给所述数据分流汇聚点,并使用所述无线蜂窝系统通道传输其余部分上行用户数据给所述数据分流汇聚点,以使所述数据分流汇聚点将所述部分上行用户数据和所述其余部分上行用户数据汇聚为上行用户数据。。
可选地,在一个实施例中,如图23中的虚线框所示,该UE还可以包括:
上行分流协商模块2701,用于通过分流控制信令,与用户设备协商确定数据分流方式;所述分流控制信令通过所述数据分流汇聚点和所述UE之间的应用层消息传递;或者,所述分流控制信令通过在所述分流汇聚点和所述UE之间的RRC消息传递。
隧道建立模块2703,当使用WLAN无线承载进行用户数据传输时,所述数据分流汇聚点建立至少一条端到端隧道;其中,每一个端到端隧道传输一个所UE的经WLAN无线承载传输的数据流;
PDN连接建立模块2705,用于通过无线蜂窝系统空口的控制面,一个或多个分组数据网PDN之间建立PDN连接,其中每个PDN连接对应一个承载通道,并且每个PDN连接分配一个IP地址;
PDN对应关系建立模块2707,用于建立所述UE的所有PDN连接的IP地址与应用层的对应关系。
位于无线蜂窝系统收发模块之外的分组过滤器2709,用于将来自应用层的每个PDN连接的上行用户数据分解为上行数据流;
WLAN发送模块2710,根据所述数据分流策略,通过WLAN空口发送全部或部分用户数据流,其中所述全部或部分用户数据流携带与应用层对应的IP地址。
关联发起模块2712,用于通过所述应用层分流控制信令,将所述UE试图关联的WLANAP的BSSID发送给所述数据分流汇聚点,以使所述数据分流汇聚点将所述BSSID与自身所保存的相连接的WLAN接入点的BSSID列表进行匹配,当匹配成功时,使所述UE和所述UE试图关联的WLAN接入点建立关联。
本发明实施例通过以上技术方案,数据分流汇聚点用WLAN的无线承载部分或全部地替代UMTS的无线承载,对核心网完全透明,不用修改蜂窝网即可实现WLAN的接入,减少了网络建设的周期和成本。WLAN的无线承载可以作为无线空口增强技术,能大幅提高数据传输速率,有效提升用户体验,提高了移动通信网络的业务质量。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory,ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory,RAM)等。
以上所述仅为本发明的几个实施例,本领域的技术人员依据申请文件公开的可以对本发明进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (78)

1.一种汇聚传输系统,其特征在于,包括数据分流汇聚点、无线蜂窝接入点和无线局域网WLAN接入点;
所述数据分流汇聚点,用于与用户设备UE协商确定数据分流策略;按照与所述UE协商确定的数据分流策略,使用所述WLAN无线承载传输部分用户数据,所述WLAN无线承载是通过将无线蜂窝系统的部分无线承载配置为WLAN无线链路得到的;以及使用无线蜂窝系统其余的无线承载传输其余部分用户数据,其中,所述无线承载为无线蜂窝系统承载通道的无线部分,所述无线蜂窝系统承载通道是通过无线蜂窝系统的控制面信令建立的;
所述WLAN接入点,用于与所述UE和所述数据分流汇聚点传输所述部分用户数据;
所述无线蜂窝接入点,用于与所述UE和所述数据分流汇聚点传输所述用户数据的其余部分。
2.如权利要求1所述的汇聚传输系统,其特征在于,所述数据分流汇聚点具体用于通过分流控制信令,与所述UE协商确定数据分流策略;
所述分流控制信令通过在所述数据分流汇聚点和所述UE之间的应用层消息传递;或者,所述分流控制信令通过在所述数据分流汇聚点和所述UE之间的无线资源控制RRC消息传递。
3.如权利要求1所述的汇聚传输系统,其特征在于,所述数据分流汇聚点具体用于,
在下行方向,将所述UE的下行用户数据进行分流,分流出利用所述无线蜂窝接入点传输第一部分数据和利用所述WLAN接入点传输的第二部分数据,并分别向所述无线蜂窝接入点和所述WLAN接入点传输所述第一部分数据和所述第二部分数据;
在上行方向,分别从所述无线蜂窝接入点和所述WLAN接入点接收UE的第一部分上行用户数据和第二部分上行用户数据,将所述第一部分上行用户数据和所述第二部分上行用户数据汇聚为上行用户数据,并将所述上行用户数据发送给蜂窝网络。
4.如权利要求3所述的汇聚传输系统,其特征在于,所述无线蜂窝接入点具体用于,
在下行方向,用于接收所述第一部分数据并通过空口发送所述第一部分数据;在上行方向,用于接收UE发送的第一部分上行用户数据,并传输给所述数据分流汇聚点;
所述WLAN接入点,具体用于:
在下行方向,接收所述第二部分数据并通过空口发送所述第二部分数据;在上行方向,接收UE发送的第二部分上行用户数据,并传输给所述数据分流汇聚点。
5.如权利要求1所述的汇聚传输系统,其特征在于,所述数据分流汇聚点还用于:
与所述WLAN接入点建立逻辑接口,通过所述逻辑接口的控制面发送管理控制信息,以对所述WLAN接入点进行管理和控制。
6.如权利要求5所述的汇聚传输系统,其特征在于,在所述数据分流汇聚点为无线网络控制器RNC,所述无线蜂窝接入点为节点BNodeB,且所述WLAN接入点连接到所述NodeB的情况下:
所述RNC和所述WLAN接入点之间的逻辑接口,在RNC和NodeB之间的分段,采用AAL2/ATM隧道或UDP/IP隧道方式与Iub接口共传输;所述Iub接口为所述RNC和所述NodeB之间的接口。
7.如权利要求2所述的汇聚传输系统,其特征在于,所述数据分流汇聚点还用于,建立第一对应关系,所述第一对应关系为UE的媒体接入控制MAC地址与所述数据分流汇聚点和WLANAP之间的用户面接口的UDP端口号的对应关系。
8.如权利要求7所述的汇聚传输系统,其特征在于,所述数据分流汇聚点还用于,建立第二对应关系,所述第二对应关系为所述UE的MAC地址和与所述UE的所有承载通道的对应关系。
9.如权利要求8所述的汇聚传输系统,其特征在于,所述数据分流汇聚点具体用于:
接收所述UE通过所述分流控制信令发送的所述UE的国际移动用户识别码IMSI和MAC地址;
根据自身保存的所述UE的IMSI与所述UE的所有承载通道的对应关系,建立所述UE的MAC地址和与所述UE的所有承载通道的对应关系。
10.如权利要求9所述的汇聚传输系统,其特征在于,所述数据分流汇聚点还用于,当使用WLAN无线承载进行用户数据传输时,所述数据分流汇聚点和所述UE建立至少一条端到端隧道;其中,每一个端到端隧道传输一个所述UE的经所述WLAN无线承载传输的数据流。
11.如权利要求10所述的汇聚传输系统,其特征在于,所述数据分流汇聚点还用于,建立第三对应关系,所述第三对应关系为所述端到端的隧道和所述UE的承载通道的对应关系。
12.如权利要求11所述的汇聚传输系统,其特征在于,所述端到端隧道的隧道号为封装用户IP分组的外层UDP/IP分组中的UDP端口号,或者为对应于所述端到端隧道的无线接入承载标识RABID。
13.如权利要求11所述的汇聚传输系统,其特征在于,所述UE的每个分组数据网PDN连接对应一个承载通道,所述数据分流汇聚点还用于:
解析通过无线蜂窝系统空口传输的用户数据,得到所述UE的相应PDN连接的IP地址;
建立第四对应关系,所述第四对应关系为所述UE的所有PDN连接的IP地址与所述UE的承载通道的对应关系。
14.如权利要求13所述的汇聚传输系统,其特征在于,
所述数据分流汇聚点具体用于:
在上行方向,接收需要通过WLAN无线承载传输的上行数据流;所述需要通过WLAN无线承载传输的上行数据流是所述WLAN接入点通过相应的UDP端口发送给所述数据分流汇聚点的;
根据所述第一对应关系,获得所述UDP端口对应的MAC地址;
根据所述第二对应关系,找到具有所述MAC地址的UE对应的全部承载通道;
利用第三对应关系,找到与传输所述部分或全部上行数据流的各个端到端隧道对应的UE的承载通道;将所述部分或全部数据流分别转发到所述对应的UE的承载通道;
在下行方向,接收通过相应的下行UE承载通道传输的不同的下行数据流,所述不同的下行数据流是GGSN利用DL-TFT功能,对UE的下行数据分解得到的;
所述数据分流汇聚点根据与UE协商的数据分流策略,确定出使用WLAN无线承载传输的部分或全部所述下行数据流,将所述部分或全部下行数据流,根据所述第三对应关系,分别映射到和传输所述部分或全部所述下行数据流的各个UE承载通道对应的端到端隧道,通过相应的UDP端口发送给所述WLAN接入点;所述WLAN接入点则利用所述UDP端口号,根据所述第一对应关系,将来自所述UDP端口的该UE的所有下行数据分组,通过WLAN空口发送到与所述UDP端口号对应的MAC地址的UE。
15.如权利要求13所述的汇聚传输系统,其特征在于,所述数据分流汇聚点具体用于:
在上行方向,接收UE的所有上行数据分组;所述所有上行分组是所述WLAN接入点通过相应的UDP端口发送给所述数据分流汇聚点的;
根据所述第一对应关系,获得所述UDP端口对应的MAC地址;
根据所述第二对应关系,找到具有所述MAC地址的UE对应的全部承载通道;
对所述UE的经由所述WLAN无线承载传输的所有上行数据分组,按照UE在不同的PDN连接中的IP地址区分为至少一路数据流,利用所述第四对应关系,将所述至少一路数据流分别转发到对应的UE的承载通道;
在下行方向,通过内置的分组过滤器,将UE的每个PDN连接的下行数据分组分别分解为不同的下行数据流;
根据与UE协商的数据分流策略,将所述下行数据流的部分或全部,通过相应的UDP端口发送给所述WLAN接入点,以使所述WLAN接入点则利用所述UDP端口号,根据所述第一对应关系,将来自所述UDP端口的该UE的所有下行数据分组,通过WLAN空口发送到与所述UDP端口号对应的MAC地址的UE。
16.如权利要求1所述的汇聚传输系统,其特征在于,所述数据分流汇聚点还用于通过所述分流控制信令,通知UE在当前位置上存在可接入的WLAN接入点,使所述UE启动WLAN进行数据分流;或者,
通过所述分流控制信令,通知UE在当前位置上不存在可接入的WLAN接入点,使所述UE结束WLAN数据分流。
17.如权利要求1所述的汇聚传输系统,其特征在于,所述数据分流汇聚点还用于通过所述分流控制信令,接收所述UE试图关联的WLAN接入点的基本服务集标识BSSID,将所述BSSID与自身所保存的相连接的WLAN接入点的BSSID列表进行匹配,当匹配成功时,使所述UE和所述UE试图关联的WLAN接入点建立关联。
18.如权利要求17所述的汇聚传输系统,其特征在于,当所述UE离开所述数据分流汇聚点时,所述数据分流汇聚点还用于,将原先由WLAN无线承载进行分流传输的所述部分用户面数据,重新配置为由所述无线蜂窝系统无线承载进行传输,并通过所述分流控制信令通知所述UE与当前所关联的WLAN接入点进行去关联。
19.如权利要求2所述的汇聚传输系统,其特征在于,所述数据分流汇聚点,通过系统分配专用的承载通道,来辨识所述分流控制信令;或者,通过传输所述分流控制信令的数据分流汇聚点侧的IP地址,来辨识所述分流控制信令;或者,通过传输所述分流控制信令的特定TCP端口和数据分流汇聚点侧的IP地址,来辨识所述分流控制信令。
20.如权利要求2所述的汇聚传输系统,其特征在于,所述汇聚传输系统还包括本地网关设备,所述本地网管设备与所述数据分流汇聚点相连,用于在所述UE不接入所述无线蜂窝接入点而只通过所述WLAN接入点传输数据的情况下,从所述数据分流汇聚点接收所述UE的上行用户数据,并将所述上行用户数据发送给外部IP网络,和/或从外部IP网络接收所述UE的下行用户数据,并将所述下行用户数据发送给所述数据分流汇聚点。
21.如权利要求10所述的汇聚传输系统,其特征在于,所述数据流为IP流。
22.如权利要求1所述的汇聚传输系统,其特征在于,所述汇聚传输系统应用在UMTS系统,UMTS家庭基站HNB系统,GPRS系统,EDGE系统,CDMA2000系统和EVDO系统中的任意一种系统;
所述数据分流汇聚点在UMTS中是RNC,在UMTS家庭基站中是HNBGW,在GPRS中是BSC,在EDGE中是BSC,在CDMA2000中是BSC,在EVDO中是BSC。
23.一种数据分流汇聚方法,其特征在于,所述方法包括:
用于与用户设备UE协商确定数据分流策略;
与用户设备UE协商确定数据分流策略;按照与所述UE协商确定的数据分流策略,使用WLAN无线承载传输部分用户数据,所述WLAN无线承载是通过将无线蜂窝系统的部分无线承载配置为WLAN无线链路得到的;以及使用无线蜂窝系统其余的无线承载传输其余部分用户数据,其中,所述无线承载为无线蜂窝系统承载通道的无线部分,所述无线蜂窝系统承载通道是通过无线蜂窝系统的控制面信令建立的。
24.如权利要求23所述的数据分流汇聚方法,其特征在于,所述与用户设备UE协商确定数据分流策略,包括:
通过分流控制信令,与所述UE协商确定数据分流方式;所述分流控制信令通过所述数据分流汇聚点和所述UE之间的应用层消息传递;或者,所述分流控制信令通过所述数据分流汇聚点和所述UE之间的RRC消息传递。
25.如权利要求23所述的数据分流汇聚方法,其特征在于,所述按照与所述UE协商确定的数据分流策略,使用WLAN无线承载传输部分用户数据;以及使用无线蜂窝系统其余的无线承载传输其余部分用户数据,包括:
在下行方向,将所述UE的下行用户数据进行分流,分流出利用所述无线蜂窝接入点传输第一部分数据和利用WLAN接入点传输的第二部分数据,并分别向所述无线蜂窝接入点和所述WLAN接入点传输所述第一部分数据和所述第二部分数据;
在上行方向,分别从所述无线蜂窝接入点和所述WLAN接入点接收UE的第一部分上行用户数据和第二部分上行用户数据,将所述第一部分上行用户数据和所述第二部分上行用户数据汇聚为上行用户数据,并将所述上行用户数据发送给蜂窝网络。
26.如权利要求23所述的数据分流汇聚方法,其特征在于,所述方法还包括:
与WLAN接入点建立逻辑接口,通过所述逻辑接口的控制面发送管理控制信息,以对所述WLAN接入点进行管理和控制。
27.如权利要求23所述的数据分流汇聚方法,其特征在于,所述方法还包括:
建立第一对应关系,所述第一对应关系为UE的MAC地址与所述数据分流汇聚点和WLANAP之间的用户面接口的UDP端口号的对应关系。
28.如权利要求27所述的数据分流汇聚方法,其特征在于,所述方法还包括:
建立第二对应关系,所述第二对应关系为所述UE的MAC地址和与所述UE的所有承载通道的对应关系。
29.如权利要求28所述的数据分流汇聚方法,其特征在于,所述建立第二对应关系,包括:
接收所述UE通过所述分流控制信令发送的所述UE的国际移动用户识别码IMSI和MAC地址;
根据保存的所述UE的IMSI与所述UE的所有承载通道的对应关系,建立所述UE的MAC地址和与所述UE的所有承载通道的对应关系。
30.如权利要求29所述的数据分流汇聚方法,其特征在于,所述方法还包括:
当使用WLAN无线承载进行用户数据传输时,所述数据分流汇聚点和所述UE建立至少一条端到端隧道;其中,每一个端到端隧道传输一个所UE的经WLAN无线承载传输的数据流。
31.如权利要求30所述的数据分流汇聚方法,其特征在于,所述方法还包括:
建立第三对应关系,所述第三对应关系为所述端到端的隧道和所述UE的承载通道的对应关系。
32.如权利要求31所述的数据分流汇聚方法,其特征在于,所述端到端隧道的隧道号为封装用户IP分组的外层UDP/IP分组中的UDP端口号,或者为对应于所述端到端隧道的无线接入承载标识RABID。
33.如权利要求32所述的数据分流汇聚方法,其特征在于,所述UE的每个PDN连接对应一个承载通道,所述方法还包括:
解析通过无线蜂窝系统空口传输的用户数据,得到所述UE的相应PDN连接的IP地址;
建立第四对应关系,所述第四对应关系为所述UE的所有PDN连接的IP地址与所述UE的承载通道的对应关系。
34.如权利要求33所述的数据分流汇聚方法,其特征在于,所述按照与所述UE协商确定的数据分流策略,使用WLAN无线承载传输部分用户数据;以及使用无线蜂窝系统其余的无线承载传输其余部分用户数据,包括:
在上行方向,接收需要通过WLAN无线承载传输的上行数据流;所述需要通过WLAN无线承载传输的上行数据流是所述WLAN接入点通过相应的UDP端口发送给所述数据分流汇聚点的;
根据所述第一对应关系,获得所述UDP端口对应的MAC地址;
根据所述第二对应关系,找到具有所述MAC地址的UE对应的全部承载通道;
利用第三对应关系,找到与传输所述部分或全部上行数据流的各个端到端隧道对应的UE的承载通道;将所述部分或全部数据流分别转发到所述对应的UE的承载通道;
在下行方向,接收通过相应的下行UE承载通道传输的不同的下行数据流,所述不同的下行数据流是GGSN利用DL-TFT功能,对UE的下行数据分解得到的;
所述数据分流汇聚点根据与UE协商的数据分流策略,确定出使用WLAN无线承载传输的部分或全部所述下行数据流,将所述部分或全部下行数据流,根据所述第三对应关系,分别映射到和传输所述部分或全部所述下行数据流的各个UE承载通道对应的端到端隧道,通过相应的UDP端口发送给所述WLAN接入点;以使所述WLAN接入点则利用所述UDP端口号,根据所述第一对应关系,将来自所述UDP端口的该UE的所有下行数据分组,通过WLAN空口发送到与所述UDP端口号对应的MAC地址的UE。
35.如权利要求33所述的数据分流汇聚方法,其特征在于,所述按照与所述UE协商确定的数据分流策略,使用WLAN无线承载传输部分用户数据;以及使用无线蜂窝系统其余的无线承载传输其余部分用户数据,包括:
在上行方向,在上行方向,接收UE的所有上行数据分组;所述所有上行分组是所述WLAN接入点通过相应的UDP端口发送给所述数据分流汇聚点的;
根据所述第一对应关系,获得所述UDP端口对应的MAC地址;
根据所述第二对应关系,找到具有所述MAC地址的UE对应的全部承载通道
对所述UE的经由所述WLAN无线承载传输的所有上行数据分组,按照UE在不同的PDN连接中的IP地址区分为至少一路数据流,利用所述第四对应关系,将所述至少一路数据流分别转发到对应的UE的承载通道;
在下行方向,通过内置的分组过滤器,将UE的每个PDN连接的下行数据流分别分解为不同的下行数据流;
根据与UE协商的数据分流策略,将所述下行数据流的部分或全部,通过相应的UDP端口发送给所述WLAN接入点,以使所述WLAN接入点则利用所述UDP端口号,根据所述第一对应关系,将来自所述UDP端口的该UE的所有下行数据分组,通过WLAN空口发送到与所述UDP端口号对应的MAC地址的UE。
36.如权利要求23所述的数据分流汇聚方法,其特征在于,所述方法还包括:通过所述分流控制信令,通知UE在当前位置上存在可接入的WLAN接入点,使所述UE启动WLAN进行数据分流;或者,
通过所述分流控制信令,通知UE在当前位置上不存在可接入的WLAN接入点,使所述UE结束WLAN数据分流。
37.如权利要求23所述的数据分流汇聚方法,其特征在于,所述方法还包括:
通过所述分流控制信令,接收所述UE试图关联的WLAN接入点的基本服务集标识BSSID;
将所述BSSID与自身所保存的相连接的WLAN接入点的BSSID列表进行匹配,当匹配成功时,使所述UE和所述UE试图关联的WLAN接入点建立关联。
38.如权利要求37任一项所述的数据分流汇聚方法,其特征在于,所述方法还包括:
当所述UE离开时,将原先由WLAN通道进行分流传输的所述部分用户面数据数据,重新配置为由所述无线蜂窝系统通道进行传输,并通过所述分流控制信令通知所述UE与当前所关联的WLAN接入点进行去关联。
39.如权利要求23所述的数据分流汇聚方法,其特征在于,所述方法还包括:
将所述UE的MAC地址发送给WLAN接入点,或者通过所述分流控制信令从所述UE接收IP地址,并将所述UE的MAC地址和IP地址发送给WLAN接入点;
通过所述分流控制信令,与所述UE协商WLAN空口的加密算法和所述加密算法的密钥,并将所述加密算法和所述加密算法的密钥发送给所述WLAN接入点,以便所述WLAN接入点建立所述MAC地址和所述加密算法的密钥之间的绑定关系或者建立所述MAC地址、所述IP地址和所述加密算法的密钥之间的绑定关系,将满足绑定关系的UE视为已经认证的合法终端。
40.如权利要求30所述的数据分流汇聚方法,其特征在于,所述用户数据流为IP流。
41.一种数据分流汇聚点,其特征在于,包括:
分流方式协商模块,用于与用户设备UE协商确定数据分流策略;
分流决定模块,用于按照与所述UE协商确定的数据分流策略,使用WLAN无线承载传输部分用户数据,所述WLAN无线承载是通过将无线蜂窝系统的部分无线承载配置为WLAN无线链路得到的;以及使用无线蜂窝系统其余的无线承载传输其余部分用户数据,其中,所述无线承载为无线蜂窝系统承载通道的无线部分,所述无线蜂窝系统承载通道是通过无线蜂窝系统的控制面信令建立的。
42.如权利要求41所述的数据分流汇聚点,其特征在于,所述分流方式协商模块具体用于:
分流方式协商模块,用于通过分流控制信令,与所述UE协商确定数据分流方式;所述分流控制信令通过所述数据分流汇聚点和所述UE之间的应用层消息传递;或者,所述分流控制信令通过所述数据分流汇聚点和所述UE之间的RRC消息传递。
43.如权利要求42所述的数据分流汇聚点,其特征在于,所述分流决定模块包括:
下行数据分流单元,用于将UE的下行用户数据进行分流,分流出利用所述无线蜂窝接入点传输第一部分数据和利用WLAN接入点传输的第二部分数据;
下行传输单元,用于分别向所述无线蜂窝接入点和所述WLAN接入点传输所述第一部分数据和所述第二部分数据。
44.如权利要求42或43所述的数据分流汇聚点,其特征在于,所述分流决定模块还包括:
上行接收单元,用于分别从所述无线蜂窝接入点和WLAN接入点接收UE的第一部分上行用户数据和第二部分上行用户数据;
上行汇聚单元,用于将所述第一部分上行用户数据和所述第二部分上行用户数据汇聚为上行用户数据;
上行传输单元,用于并将所述上行用户数据发送给蜂窝网络。
45.如权利要求41所述的数据分流汇聚点,其特征在于,所述数据分流汇聚点还包括:
管理控制模块,用于与WLAN接入点建立逻辑接口,通过所述逻辑接口的控制面发送管理控制信息,以对所述WLAN接入点进行管理和控制。
46.如权利要求42所述的数据分流汇聚点,其特征在于,所述数据分流汇聚点还包括:
第一建立模块,用于建立第一对应关系,所述第一对应关系为UE的MAC地址与所述数据分流节点和WLANAP之间的用户面接口的UDP端口号的对应关系。
47.如权利要求42或46所述的数据分流汇聚点,其特征在于,所述数据分流汇聚点还包括:
第二建立模块,用于建立第二对应关系,所述第二对应关系为所述UE的MAC地址和与所述UE的所有承载通道的对应关系。
48.如权利要求47所述的数据分流汇聚点,其特征在于,所述第二建立模块具体包括:
接收单元,用于接收所述UE通过所述分流控制信令发送的所述UE的国际移动用户识别码IMSI和MAC地址;
对应关系建立单元,用于根据保存的所述UE的IMSI与所述UE的所有承载通道的对应关系,建立所述UE的MAC地址和与所述UE的所有承载通道的对应关系。
49.如权利要求41、42、或46所述的数据分流汇聚点,其特征在于,所述数据分流汇聚点还包括:
隧道建立模块,用于当使用WLAN无线承载进行用户数据传输时,所述数据分流汇聚点和所述UE建立至少一条端到端隧道;其中,每一个端到端隧道传输一个所UE的经WLAN无线承载传输的数据流。
50.如权利要求49所述的数据分流汇聚点,其特征在于,还包括:
第三建立模块,用于建立第三对应关系,所述第三对应关系为所述端到端的隧道和所述UE的承载通道的对应关系。
51.如权利要求49所述的数据分流汇聚点,其特征在于,所述端到端隧道的隧道号为封装用户IP分组的外层UDP/IP分组中的UDP端口号,或者为对应于所述端到端隧道的无线接入承载标识RABID。
52.如权利要求41、42、或46所述的数据分流汇聚点,其特征在于,所述数据分流汇聚点还包括:
第四建立模块,用于解析通过无线蜂窝系统空口传输的用户数据,得到所述UE的相应PDN连接的IP地址,建立第四对应关系,所述第四对应关系为所述UE的所有PDN连接的IP地址与所述UE的承载通道的对应关系;所述UE的每个PDN连接对应一个承载通道。
53.如权利要求42所述的数据分流汇聚点,其特征在于,所述数据分流汇聚点还包括:
WLAN接入点通知模块,用于通过所述分流控制信令,通知UE在当前位置上存在可接入的WLAN接入点,使所述UE启动WLAN进行数据分流;或者,通过所述分流控制信令,通知UE在当前位置上不存在可接入的WLAN接入点,使所述UE结束WLAN数据分流。
54.如权利要求41所述的数据分流汇聚点,其特征在于,所述数据分流汇聚点还包括:
BSSID接收模块,用于通过所述分流控制信令,接收所述UE试图关联的WLAN接入点的基本服务集标识BSSID;
匹配模块,用于将所述BSSID与自身所保存的相连接的WLAN接入点的BSSID列表进行匹配;
关联模块,用于当匹配成功时,使所述UE和所述UE试图关联的WLAN接入点建立关联。
55.如权利要求41所述数据分流汇聚点,其特征在于,所述数据分流汇聚点还包括:
重新配置模块,用于当所述UE离开时,将原先由WLAN通道进行分流传输的所述部分用户面数据数据,重新配置为由所述无线蜂窝系统通道进行传输;
去关联模块,用于通过所述分流控制信令通知所述UE与当前所关联的WLAN接入点进行去关联。
56.如权利要求41所述数据分流汇聚点,其特征在于,所述数据分流汇聚点还包括:
地址收发模块,用于通过所述分流控制信令,接收所述UE的媒体接入控制MAC地址,将所述MAC地址发送给所述WLAN接入点,以使所述WLAN接入点根据所述MAC地址完成所述UE的安全认证。
57.如权利要求49所述的数据分流汇聚点,其特征在于,所述数据流为IP流。
58.一种上行数据分流方法,其特征在于,所述方法包括:
UE获得上行用户数据;
按照与数据分流汇聚点协商确定的数据分流策略,使用WLAN无线承载传输部分上行用户数据给所述数据分流汇聚点,所述WLAN无线承载是通过将无线蜂窝系统的部分无线承载配置为WLAN无线链路得到的,并使用所述无线蜂窝系统通道传输其余部分上行用户数据给所述数据分流汇聚点,以使所述数据分流汇聚点将所述部分上行用户数据和所述其余部分上行用户数据汇聚为上行用户数据。
59.如权利要求58所述的上行数据分流方法,其特征在于,所述方法还包括:
通过分流控制信令,与用户设备协商确定数据分流方式;所述分流控制信令通过所述数据分流汇聚点和所述UE之间的应用层消息传递;或者,所述分流控制信令通过所述数据分流汇聚点和所述UE之间的RRC消息传递。
60.如权利要求58所述的上行数据分流方法,其特征在于,所述方法还包括:
UE通过分流控制信令,向所述数据分流汇聚点发送自身的IMSI和MAC地址,以使所述数据分流汇聚点根据自身保存的所述UE的IMSI与所述UE的所有承载通道的对应关系,建立所述UE的MAC地址和与所述UE的所有承载通道的对应关系。
61.如权利要求58所述的上行数据分流方法,其特征在于,所述方法还包括:
当使用WLAN无线承载进行用户数据传输时,所述UE和所述数据分流汇聚点建立至少一条端到端隧道;其中,每一个端到端隧道传输一个所述UE的经WLAN无线承载传输的数据流。
62.如权利要求58所述的上行数据分流方法,其特征在于,在所述UE通过分流控制信令,向所述数据分流会聚点发送自身的IMSI和MAC地址之前,所述方法还包括:
通过无线蜂窝系统空口的控制面,一个或多个分组数据网PDN之间建立PDN连接,其中每个PDN连接对应一个承载通道,并且每个PDN连接分配一个IP地址。
63.如权利要求60所述的上行数据分流方法,其特征在于,还包括:
在第二PDN所分配的IP地址与先前第一PDN所分配的IP地址重复的情况下,请求所述第二PDN重新为所述UE分配IP地址。
64.如权利要求60所述的上行数据分流方法,其特征在于,还包括:
建立所述UE的所有PDN连接的IP地址与应用层的对应关系。
65.如权利要求61所述的上行数据分流方法,所述按照与数据分流汇聚点协商确定的数据分流策略,使用WLAN无线承载传输部分上行用户数据给所述数据分流汇聚点,并使用所述无线蜂窝系统通道传输其余部分上行用户数据给所述数据分流汇聚点,包括:
通过上行业务流模板UL-TFT将上行用户数据分解为上行数据流;
通过所述端到端隧道向所述数据分流汇聚点发送全部或部分数据流,其中所述全部或部分上行数据流携带所述端到端隧道的隧道号。
66.如权利要求61所述的上行数据分流方法,其特征在于,所述端到端隧道的隧道号为封装用户IP分组的外层UDP/IP分组中的UDP端口号,或者为对应于所述端到端隧道的无线接入承载标识RABID。
67.如权利要求62所述的上行数据分流方法,其特征在于,所述按照与数据分流汇聚点协商确定的数据分流策略,使用WLAN无线承载传输部分上行用户数据给所述数据分流汇聚点,并使用所述无线蜂窝系统通道传输其余部分上行用户数据给所述数据分流汇聚点,包括:
通过位于无线蜂窝系统收发模块之外的分组过滤器,将来自应用层的每个PDN连接的上行用户数据分解为上行数据流;
根据所述数据分流策略,通过WLAN空口发送全部或部分用户数据流,其中所述全部或部分用户数据流携带与应用层对应的IP地址。
68.如权利要求58所述的上行数据分流方法,其特征在于,还包括:
接收通过WLAN空口发送的用户的下行数据流;
提取所述下行数据流中携带的目的IP地址;
将所述下行数据流转发到与所述目的IP地址对应的应用层。
69.如权利要求58-66任一项所述的上行数据分流方法,其特征在于,所述方法还包括:
UE通过分流控制信令,将其试图关联的WLANAP的BSSID发送给所述数据分流汇聚点,以使所述数据分流汇聚点将所述BSSID与自身所保存的相连接的WLAN接入点的BSSID列表进行匹配,当匹配成功时,使所述UE和所述UE试图关联的WLAN接入点建立关联。
70.如权利要求61所述的上行数据分流方法,其特征在于,所述数据流为IP流。
71.一种UE,其特征在于,包括:
上行用户数据获取模块,用于获得上行用户数据;
上行数据分流模块,用于按照与数据分流汇聚点协商确定的数据分流方式,使用WLAN无线承载传输部分上行用户数据给所述数据分流汇聚点,所述WLAN无线承载是通过将无线蜂窝系统的部分无线承载配置为WLAN无线链路得到的,并使用所述无线蜂窝系统通道传输其余部分上行用户数据给所述数据分流汇聚点,以使所述数据分流汇聚点将所述部分上行用户数据和所述其余部分上行用户数据汇聚为上行用户数据。
72.如权利要求71所述的UE,其特征在于,所述UE还包括:
上行分流协商模块,用于通过分流控制信令,与用户设备协商确定数据分流方式;所述分流控制信令通过所述数据分流汇聚点和所述UE之间的应用层消息传递;或者,所述分流控制信令通过在所述数据分流汇聚点和所述UE之间的RRC消息传递。
73.如权利要求72所述的UE,其特征在于,所述UE还包括:
隧道建立模块,当使用WLAN无线承载进行用户数据传输时,所述数据分流汇聚点建立至少一条端到端隧道;其中,每一个端到端隧道传输一个所UE的经WLAN无线承载传输的数据流。
74.如权利要求72所述的UE,其特征在于,所述UE还包括:
PDN连接建立模块,用于通过无线蜂窝系统空口的控制面,一个或多个分组数据网PDN之间建立PDN连接,其中每个PDN连接对应一个承载通道,并且每个PDN连接分配一个IP地址。
75.如权利要求74所述的UE,其特征在于,所述UE还包括:
PDN对应关系建立模块,用于建立所述UE的所有PDN连接的IP地址与应用层的对应关系。
76.如权利要求75所述的UE,其特征在于,所述UE还包括:
位于无线蜂窝系统收发模块之外的分组过滤器,用于将来自应用层的每个PDN连接的上行用户数据分解为上行数据流;
WLAN发送模块,根据所述数据分流策略,通过WLAN空口发送全部或部分用户数据流,其中所述全部或部分用户数据流携带与应用层对应的IP地址。
77.如权利要求71所述的UE,其特征在于,所述UE还包括:
关联发起模块,用于通过所述分流控制信令,将所述UE试图关联的WLANAP的BSSID发送给所述数据分流汇聚点,以使所述数据分流汇聚点将所述BSSID与自身所保存的相连接的WLAN接入点的BSSID列表进行匹配,当匹配成功时,使所述UE和所述UE试图关联的WLAN接入点建立关联。
78.如权利要求73或76所述的UE,其特征在于,所述数据流为IP流。
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