CN101690332A - 在多媒体移动网络中提供语音业务的***和方法 - Google Patents

在多媒体移动网络中提供语音业务的***和方法 Download PDF

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Abstract

在演进通用移动电信***陆地无线接入网络(eUTRAN)小区中接收非语音分组交换业务的用户设备(UE)响应于语音业务寻呼，进行到电路交换GSM/演进无线接入网络(GERAN)/UTRAN小区的切换。在用eUTRAN的eNodeB使用所述UE的测量报告历史记录来选择要切换的电路交换小区。在GERAN/UTRAN的电路交换域中建立语音业务，以确保与UE移动性无关的业务连续性，如果在所述eUTRAN小区内建立语音业务，则所述业务连续性将是不可能的。CS核心网络的移动交换中心(MSC)和演进分组核心的移动性管理实体(MME)之间的类似Gs的接口提供了寻呼请求和要执行的位置更新规程的接口。

Description

在多媒体移动网络中提供语音业务的***和方法
技术领域
本发明涉及多媒体网络。更具体而非限制性地来讲，本发明致力于一种在多媒体移动网络中提供语音业务的***和方法。
背景技术
UMTS(通用移动电信***)陆地无线接入网络(UTRAN)是一种以无线方式提供多媒体业务的3G技术。也被称为长期演进(LTE)和演进分组核心(EPC)的演进UTRAN(eUTRAN)的部署要求将电话业务从传统电路交换(CS)***转到分组交换(PS)***，其中电话业务例如是IMS多媒体电话业务(MTSI)所提供的电话业务。这就要求网际协议(IP)多媒体子***(IMS)先于eUTRAN和EPC被广泛部署。
提供一种在引入eUTRAN和EPC时允许重新使用已部署的CS核心网络设施来支持语音业务的架构将是有利的。
发明内容
一方面，本发明致力于一种包括移动性管理实体的演进分组核心网络，所述移动性管理实体被配置为：确认(identify)用户设备的语音业务要求；识别对类似Gs的(Gs-like)接口的支持；以及响应于所述语音业务要求并响应于对类似Gs的接口的支持的识别，将所述用户设备切换到电路交换小区。
另一方面，本发明致力于一种移动电信设备，其被配置为接收从分组交换小区到电路交换小区的切换，并在切换规程完成时执行与所述电路交换小区的电路交换呼叫建立规程。
又一方面，本发明致力于一种eNodeB，其被配置为：接受与用户设备有关的切换命令；获得所述用户设备的测量报告；以及将所述用户设备切换到所述测量报告中指示的电路交换小区，其中，响应于所述用户设备对语音业务的请求而接受所述切换命令。
再一方面，本发明致力于一种用户设备建立语音业务的方法。所述方法包括接收从分组交换小区切换到电路交换小区的切换命令，并在切换规程完成时，执行与所述电路交换小区的电路交换呼叫建立规程。
再一方面，本发明致力于一种向运行在演进通用移动电信***陆地无线接入网络(eUTRAN)小区的分组交换域中的用户设备(UE)提供语音业务的方法。所述方法包括以下步骤：生成语音业务要求；确定电路交换小区；以及基于以上生成和确定步骤，在电路交换域中建立所述UE与所述电路交换小区之间的语音业务。
再一方面，本发明致力于一种包括多个电路交换小区以及演进分组***(EPS)的网络。所述EPS包括多个演进UTRAN小区(eUTRAN)和至少一个演进分组核心(EPC)。所述EPC被配置为响应于语音业务要求，将运行在至少一个所述eUTRAN小区中的用户设备(UE)切换到至少一个所述电路交换小区。
再一方面，本发明致力于一种演进分组核心建立语音业务的方法，该方法包括以下步骤：确认语音业务要求；以及执行从分组交换小区到电路交换小区的切换。
附图说明
在以下部分中，将参照附图中所说明的示例性实施方式来描述本发明，在附图中：
图1是本发明实施方式中所利用的网络的示意性表示；
图2是提供从eUTRAN小区进行的分组交换切换的方法的流程图；
图3示出了图1的网络的接口；
图4示出了UE网络附着规程；而
图5示出了终端(terminating)语音呼叫。
具体实施方式
图1中概况示出了网络10。CS核心网络(CN)11包括媒体网关(MGW)21和移动交换中心(MSC)22。CS域的其他方面也假设存在，例如归属位置寄存器(HLR)等，但是为了清楚而被省略。CS核心网络11通过2G/3G无线接入网络(RAN)小区(例如，GERAN(GSM/Edge无线接入网络)或UTRAN 14)，从公共交换电话网(PSTN)23向用户设备(UE)12提供语音业务。网络10还包括演进分组***(EPS)，所述演进分组***包括通过一个或更多个eUTRAN小区来提供PS业务(包括语音)的eUTRAN 16。通过包括服务网关19和移动性管理实体(MME)15的演进分组核心(EPC)网络18，从分组数据网络17提供PS业务。MME 15提供符合eUTRAN标准的控制方面，包括空闲模式UE位置跟踪以及寻呼规程。
在图1的网络10中，可以在PS域中通过eUTRAN小区或者在CS域中通过GERAN/UTRAN小区向UE 12提供语音业务，这是因为预期这些小区提供的覆盖区域包含极大程度的重叠。在本实施例中，我们认为UE 12，也被称作移动台(MS)，运行在由eUTRAN 16控制的eUTRAN小区(也被称作LTE小区)内，所述eUTRAN小区具有不包括语音组件的一个或更多个在用分组业务(active packet service)，即，eUTRAN小区内没有正在进行的语音业务。当需要语音业务时，可以在PS域中将其建立为当前eUTRAN小区内的VoIP业务。然而，如果由于在初始LTE部署时不存在IMS业务而使得eUTRAN业务的进行(roll out)是阶段性的，则可能存在被GERAN/UTRAN覆盖区域重叠的eUTRAN覆盖区域。在这些重叠区域中，当UE 12接近eUTRAN覆盖的边缘时，由于缺少与IMS业务部署相关联的域转换功能(domain transfer function，DTF)，使得eUTRAN小区内发起的语音业务的连续性可能无法实现。这样，在不支持IMS时允许在eUTRAN小区内建立语音呼叫将导致在UE要离开LTE覆盖区域时这些呼叫掉线。而如果在期望语音业务时UE 12离开eUTRAN小区(即使eUTRAN覆盖仍然可用)并且利用2G(GERAN)或3G(UTRAN)小区的重叠覆盖区域，则可以使用2G/3G小区在CS域中建立该语音业务，而不用担心过早掉线(如果是建立在eUTRAN小区内则可能发生)，这是因为2G/3G小区覆盖被认为是普遍存在的。因此，在一个实施方式中，在UE 12位于LTE覆盖内时要求建立语音业务触发了UE 12从eUTRAN小区到GERAN/UTRAN小区的切换，在所述GERAN/UTRAN小区内，在CS域中建立了期望的语音呼叫。
现在将参照图1以及图2的流程图100来描述向运行在eUTRAN小区的分组交换域内的UE提供语音业务的方法。在步骤101处，EPC 18的MME 15从CS核心网络11的MSC 22接收到语音呼叫寻呼。MME 15将该寻呼转发给eUTRAN小区的eNodeB 33(在图3中示出)。MME发送给eNodeB的寻呼指示了需要在CS域中建立语音呼叫。eNodeB 33知道针对UE 12的一个或更多个在用PS业务，因此能够访问eUTRAN 16中的UE 12的测量报告历史记录(步骤102)。eNodeB 33使用现有的测量报告历史记录来确定可被选为PS切换候选的相邻GERAN/UTRAN小区(步骤103)(即，eNodeB 33在选择候选GERAN/UTRAN小区之前不需要从UE获取额外的信道测量历史记录)。eNodeB向UE发送一寻呼，并且一旦接收到寻呼应答，它就选择这些相邻小区之一(步骤104)，并触发PS切换规程(步骤105)。对于间接MT语音业务请求的情况，MME使用一般的寻呼规程来触发UE的寻呼，其中，它发送给eNodeB的寻呼不指示应该执行到GERAN/UTRAN小区的RAT间PS切换。一旦响应于寻呼尝试(通过eNodeB)从UE接收到了业务请求，MME就会认识到必须进行到GERAN/UTRAN的RAT间PS切换，因此可以通过命令eNodeB针对该UE执行到GERAN/UTRAN小区的RAT间PS切换来应答该业务请求(即，不在分组交换域中执行呼叫建立规程)。eNodeB 33然后使用现有的测量报告历史记录来确定可以被选为PS切换候选的相邻GERAN/UTRAN小区，选择这些相邻小区之一，随后触发PS切换规程，就如同上面每一步骤103-105所讨论的那样。在切换规程中，向UE 12发送了将其引导至所选GERAN/UTRAN小区的PS切换命令。PS切换命令包括指示需要建立MT CS域语音呼叫的“事件码(cause code)”。UE 12因此到达GERAN/UTRAN小区14，并且在PS切换规程完成之后，(即，在LTE小区内进行的非语音业务被指派了无线资源以在被选中切换的GERAN/UTRAN小区中使用)，UE立即如在CS域中针对语音进行寻呼那样继续工作。即，UE 12向MSC 22发送了寻呼应答。然后按照MT/MO呼叫建立的传统规程，在UE 12与GERAN/UTRAN 14以及CS CN11之间建立CS域语音业务。
如果UE 12和GERAN/UTRAN 14并非都支持双传送模式(dualtransfer mode)，则一旦在CS域中建立了语音业务，则PS资源就会掉线。如果UE和GERAN/UTRAN 14都支持双传送模式，则与CS域话音业务所需资源并行地维护PS资源。到UTRAN小区的PS切换情况可以认为与到GERAN小区的PS切换是逻辑上等同的，在所述GERAN小区中支持双传送模式，因为UTRAN本身允许PS域和CS域业务并行地运行。
无论在哪种情况(支持或不支持双传送模式)下，在从eUTRAN小区进行PS切换之后，都不需要执行随后的小区内切换(即，指派语音业务所需的CS域资源)，因为作为传统MT和MO语音业务建立规程的一部分，CS域资源是在目标GERAN/UTRAN小区内指派的。如果不支持双传送模式，则作为eUTRAN到GERAN切换规程的一部分而由目标GERAN小区指派的PS资源仅在CS业务被建立之前被保持，随后被显示或隐式释放。
如果UE 12和GERAN/UTRAN 14并非都支持双传送模式，或者eUTRAN小区中的在用PS业务集并未延迟敏感到对于小区改变严格需要PS切换的程度，则UE 12或eUTRAN 16仍然可以触发到GERAN/UTRAN小区的PS切换，以最小化在CS域中建立期望语音业务时的延迟。
图3中示出了表示网络接口的框图。用户设备12通过GERAN/UTRAN 14进行电路交换接入，所述GERAN/UTRAN 14通过A/Iu接口28与CS核心网络11进行通信。UE 12还与eUTRAN 16的eNodeB 33进行通信。eUTRAN 16通过S1接口29与演进分组核心(EPC)18进行接口通信，这在3GPP中是已知的。
在典型的电路交换通用分组无线业务(GPRS)网络中，由服务GPRS支持节点(SGSN)来执行PS域移动性管理，其中在SGSN与MSC之间设置了Gs接口，以将CS域位置更新信息提供给MSC。在EPS网络中，由演进分组核心(EPC)18的移动性管理实体(MM)15来执行移动性管理。因此，为了维持MSC服务器22中的CS域移动性管理功能，在EPC 18的MME 15与CS核心网络11的MSC服务器22之间设置了“类似Gs”的接口26。类似Gs的接口26可以用于CS域位置更新规程(正常情况下是在PS切换规程期间在GERAN小区内被触发的)，从而可以将CS寻呼消息从MSC服务器22发送到MME 15。
类似Gs的接口的存在可以用作MME确定何时执行到CS核心网络的PS切换的触发器。对于直接MT语音业务请求的情况，MME可以向eNodeB发送表明应该执行到GERAN/UTRAN小区的RAT间PS切换的寻呼(即，不在分组交换域中执行呼叫建立规程)，在此情况下，eNodeB向UE发送一信令消息，所述信令消息用作寻呼。一旦接收到对该寻呼的应答，eNodeB就使用现有的测量历史记录来命令UE执行到GERAN/UTRAN小区的RAT间PS切换。对于间接MT语音业务请求的情况，MME使用一般寻呼规程来触发UE的寻呼(即，它必须验证该UE在eUTRAN小区内实际可用)，其中，它发送给eNodeB的寻呼并不表明应该执行到GERAN/UTRAN小区的RAT间PS切换。一旦响应于寻呼尝试(通过eNodeB)从UE接收到了业务请求并知道其支持到MSC的类似Gs的接口，MME就会认识到必须进行到GERAN/UTRAN小区的RAT间PS切换，因此可以通过命令eNodeB针对该UE执行到GERAN/UTRAN小区的RAT间PS切换来应答该业务请求(即，不在分组交换域中执行呼叫建立规程)。
在另一与直接情况有关的实施方式中，一旦从UE获得寻呼应答(即，证实UE存在于特定E-UTRAN小区内)，eNodeB就有权来触发PS切换规程，并因此向UE发送PS切换命令。当MME使用其发送给eNodeB的寻呼来有效传达它知道存在类似Gs的接口的情况时，这是可能的。
在3GPP CS域中，位置区(LA)和服务区(SA)都是用于各种目的的基本概念，例如，用于支持基于地理区域的CS业务“控制”。位置区和服务区的概念可以固有地被EPS支持和/或用LTE跟踪区与2G/3G小区结构(即，LA和SA)来支持。
如上所述，通过移动性管理实体(MME)15来提供EPS移动性管理。图4中示出了移动性管理的实例和UE的网络附着的特定实例。UE设置有建立CS语音业务所需的标识符。UE向eNodeB发送附着请求，这使得在MME注册之前对UE进行认证。在运行于LTE覆盖内时(即，不需要建立语音业务时)，可以使用LTE跟踪区(TA)到位置区(LA)映射，通过MME 15向MSC服务器22触发CS位置更新。应该注意到，CS附着可以是嵌入式的，并且CS位置更新规程可以由UE触发(例如，广播中可见的LA结构)，或者可以由MME触发(基于从LTE/SAE的TA结构的映射)。一旦建立基本IP承载，就可以将标识符(例如，LA)发送给UE。当UE漫游到其他LTE覆盖区域时，可以使用相同的概念。即，LTE TA更新规程可以包括CS位置更新规程。
在发起起始CS语音业务之前，使用PS切换将UE移动到2G/3G小区。在到达2G/3G小区之后，所有后续的呼叫建立信令都等同于2G/3G起始呼叫，并且不涉及eUTRAN和EPC。
图5中描绘了当eUTRAN在用时进行的终端呼叫处理。包括国际移动用户标识(IMSI)的寻呼请求51起始于MSC服务器22中，并被发送给MME 15。MME 15通过S1接口将该寻呼请求发送给eNodeB 33，然后可以使用无线资源控制(RRC)连接将寻呼通知延及UE 12。在UE 12处接收到寻呼通知可以使其仅将寻呼应答(即，不包括测量报告信息)发送给eNodeB 33，该寻呼应答随后触发eNodeB使用现有的测量报告信息向UE 12发送PS切换命令(即，MT CS域语音业务建立的直接情况)。在呼叫建立信令之前，(使用PS切换)将UE移动到2G/3G小区。在到达2G/3G小区之后，所有后续的呼叫建立信令都与用于传统模式工作的信令相同，其中，当UE由2G/3G小区来提供服务时，例如使用NodeB 52和无线网络控制器53来触发2G/3G终端呼叫。
本领域技术人员可以想到的是，目前描述的实施方式对已有2G/3G机制有所影响(leverage)。然而，对2G/3G RAN却没有任何影响，并且对2G/3G核心网络的影响程度很小，不需要新的协议。
目前描述的实施方式可以被理解为具有成本效益的“间隙滤波器(gap filter)”，以提供CS语音业务，所述CS语音业务为运营商提供多一点的时间在部署eUTRAN时转移到MTSI。
本文所使用的术语和描述符遵从演进分组***和长期演进技术的3GPP标准中使用的标准术语。为清楚起见，省略了对不构成创新概念的部分的特征、接口和性能的描述。
本领域技术人员应该认识到，可以在广泛的应用中修改和改变本申请中描述的创新概念。因此，申请专利的主题的范围不应该受上面所讨论的任何具体示例性教导的限制，而是由所附权利要求书来限定。

Claims (37)

1.一种移动性管理实体，该移动性管理实体被配置为：
接收与用户设备有关的语音业务寻呼；
转发所述语音业务寻呼，所述语音业务寻呼要求所述用户设备在电路交换小区中建立语音呼叫；
响应于所转发的语音业务寻呼，从所述用户设备接收业务请求；以及
请求所述用户设备到所述电路交换小区的切换规程。
2.根据权利要求1所述的移动性管理实体，其中，切换规程请求产生了针对所述用户设备的切换命令。
3.根据权利要求2所述的移动性管理实体，其中，所述切换命令指示了所述电路交换小区。
4.根据权利要求2所述的移动性管理实体，其中，所述切换命令包括电路交换语音业务要求的指示。
5.根据权利要求4所述的移动性管理实体，其中，所述指示包括所述语音业务寻呼。
6、根据权利要求1所述的移动性管理实体，该移动性管理实体还被配置为触发电路交换核心网络的位置区。
7.根据权利要求6所述的移动性管理实体，该移动性管理实体还被配置为使用长期演进跟踪区到所述位置区的映射，向移动交换中心触发所述位置区。
8.根据权利要求7所述的移动性管理实体，该移动性管理实体还被配置为支持到所述移动交换中心的类似Gs的接口。
9.根据权利要求8所述的移动性管理实体，该移动性管理实体还被配置为通过所述类似Gs的接口来执行电路交换位置更新规程。
10.根据权利要求8所述的移动性管理实体，该移动性管理实体还被配置为响应于识别所述类似Gs的接口而发起所述切换规程。一种移动电信设备，该移动电信设备被配置为：
接收指示了电路交换小区的切换命令；以及
响应于所述切换命令而建立与所述电路交换小区的语音业务。
11.根据权利要求10所述的移动电信设备，该移动电信设备还被配置为在到所述电路交换小区的切换结束时，向所述电路交换小区提供寻呼应答。
12.根据权利要求10所述的移动电信设备，该移动电信设备还被配置为从eUTRAN小区接收所述切换命令，所述移动电信设备与该eUTRAN小区存在一个或更多个非语音分组交换业务。
13.一种在电信网络中操作用户设备的方法，该方法包括以下步骤：
接收指示了电路交换小区的切换命令；以及
响应于所述切换命令而建立与所述电路交换小区的语音业务。
14.根据权利要求13所述的方法，该方法还包括以下步骤：在到所述电路交换小区的切换结束时，向所述电路交换小区提供寻呼应答。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，接收所述切换命令的步骤包括：从eUTRAN小区接收所述切换命令，所述移动电信设备与该eUTRAN小区存在一个或更多个非语音分组交换业务。
16.一种在包括演进分组核心的网络中提供语音业务的方法，该方法包括以下步骤：
在所述演进分组核心中接收与用户设备有关的语音业务寻呼；
访问所述用户设备的测量报告历史记录；
根据所述测量报告历史记录来确定电路交换小区；以及
发起所述用户设备到所述电路交换小区的切换规程。
17.根据权利要求16所述的方法，该方法还包括以下步骤：向所述用户设备提供切换命令。
18.根据权利要求16所述的方法，该方法还包括以下步骤：将所述演进分组核心的跟踪区映射到电路交换核心的位置区。
19.一种向运行在演进通用移动电信***陆地无线接入网络eUTRAN小区的分组交换域中的用户设备UE提供语音业务的方法，该方法包括以下步骤：
在演进分组核心中接收语音业务寻呼；
基于所述语音业务寻呼来访问所述UE的测量报告历史记录，以确定一个或更多个可用电路交换小区；
选择所述一个或更多个可用电路交换小区中的一个；以及
发起所述UE从所述eUTRAN小区到所述一个或更多个可用电路交换小区中被选中的一个的切换规程，所述切换规程在所述电路交换小区的电路交换域和所述UE之间建立语音业务。
20.根据权利要求19所述的方法，该方法还包括以下步骤：在所述切换规程完成时，所述UE通过被选中的电路交换小区来发送寻呼应答。
21.根据权利要求19所述的方法，该方法还包括以下步骤：从所述eUTRAN小区向所述UE发送切换命令。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述切换命令指示了所述被选中的电路交换小区。
23.根据权利要求21所述的方法，其中，所述切换命令包括电路交换语音业务要求的指示。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述指示包括所述语音业务寻呼。
25.根据权利要求23所述的方法，该方法还包括以下步骤：在所述切换规程完成时，所述UE通过被选中的电路交换小区来发送寻呼应答。
26.根据权利要求19所述的方法，该方法还包括以下步骤：停止一个或更多个分组交换业务。
27.根据权利要求19所述的方法，该方法还包括以下步骤：将所述演进分组核心的跟踪区映射到电路交换核心的位置区。
28.根据权利要求19所述的方法，其中，所述语音业务寻呼是从移动交换中心接收的。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述语音业务寻呼是所述演进分组核心的移动性管理实体通过与所述移动交换中心的类似Gs的接口接收的。
30.根据权利要求29所述的方法，该方法还包括以下步骤：通过所述类似Gs的接口针对所述UE来执行电路交换位置更新规程。
31.一种演进通用移动电信***陆地无线接入网络eUTRAN，该网络包括：
至少一个包括至少一个eNodeB的eUTRAN小区；
其中，所述至少一个eNodeB被配置为接收针对所述eNodeB所服务的用户设备UE的语音业务的寻呼，并使用所述用户设备UE的测量报告历史记录将所述UE切换到电路交换小区。
32.根据权利要求31所述的网络，其中，所述至少一个eNodeB被配置为使用所述测量报告历史记录来选择针对所述切换的可用电路交换小区。
33.根据权利要求31所述的网络，其中，所述至少一个eNodeB被配置为向所述UE发送切换命令。
34.根据权利要求33所述的网络，其中，所述切换命令指示了被选中的可用电路交换小区。
35.根据权利要求31所述的网络，该网络还包括：
至少一个包括移动性管理实体的演进分组核心EPC；以及
所述移动性管理实体与电路交换核心网络的移动交换中心之间的类似Gs的接口；
其中，所述eUTRAN网络被配置为响应于识别到存在所述类似Gs的接口而将所述UE切换到电路交换小区。
36.根据权利要求31所述的网络，其中，所述语音业务的寻呼是所述移动性管理实体通过所述类似Gs的接口从所述移动交换中心接收的。
37.根据权利要求36所述的网络，其中，所述EPC被配置为通过所述类似Gs的接口来执行电路交换位置更新规程。
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