CN1160979C

CN1160979C - 移动通信系统内的分组数据业务

Info

Publication number: CN1160979C
Application number: CNB008141681A
Authority: CN
Inventors: ��Ƥ�¡��; 塔皮奥·萨沃南
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Airbus Defence and Space Oy
Priority date: 1999-10-22
Filing date: 2000-10-18
Publication date: 2004-08-04
Anticipated expiration: 2020-10-18
Also published as: US7411922B1; FI110562B; EP1224819B1; WO2001030092A1; DK1224819T3; AU7927800A; FI19992297L; CN1378756A; EP1224819A1; ATE537683T1

Abstract

借助一个最初被定义为被在一个其它分组模式通信网内使用的标准接口(Gn)，将一个移动通信网(TETRA PLMN)的交换与管理基础设施(SwMI)连接到一个网关节点(GGSN)，以提供一个到外部通信网(PDN)的分组模式连接。结果是，已被定义和开发的用于这个标准接口(Gn)的协议和信令消息，可被用于激活、去活和更新在基础设施(SwMI)和网关分组节点(GGSN)之间的逻辑分组数据协议，并可被用于在两者之间隧道发送数据分组。标准网关分组节点(GGSN)及其全部现有的互连功能也可被用于提供分组数据业务，以及移动网络(TETRA PLMN)内的互联。因此，开发和定义在移动网络内路由以及互连的独立分组数据的要求将被避免，或被减至最低程度。另一方面，已开发的用于交换和管理基础设施(SwMI)的分组数据业务、协议以及移动性管理可被利用。

Description

移动通信系统内的分组数据业务

技术领域

本发明涉及移动通信系统内的分组模式传输。

背景技术

移动通信系统通常是指任何一个当用户在其服务区内移动时，起动一个无线通信的电信系统。典型的移动通信系统是公用陆地移动网(PLMN)。移动通信网经常是一个接入网，该接入网向用户提供一个到外部网络，主机，或由具体业务提供商提供的业务的无线接入。

TETRA(地面集群无线电系统)是一个由ETSI(欧洲电信标准协会)定义的标准，该标准用于数字专业移动无线电或专用移动无线电(PMR)系统。TERTA系统被开发后主要用于专业或政府用户，比如警察、军队、炼油厂等等。

开发移动通信网的一个主要目标是提供新数据传输业务，比如分组数据通信，尤其是IP(因特网协议)业务。因此，一个新TERTA分组数据协议(PDP)在ETSI内的标准化之下。TETRA PDP将扩展传统网络，使其像一个IP子网一样工作。

TETRA PDP通过提供增加的容量以及TETRA的可用性，扩展数据通信业务。TETRA分组数据被建立在基本TETRA无线链路协议栈的上部，它提供传送较高层协议的业务机制。由TETRA PDP支持的网络层协议包括版本4和6的因特网协议(IP)。因而，TETRA分组数据扩展TETRA网络，使其起移动IP方案内IP子网的作用，这使得应用进程设计员可以在一个标准化很好的环境内建立他们的应用。

在技术规范草案中只为TETRA PDP定义了两个参考点。这两个参考点分别在一个IP分组模式设备(TE)和一个移动终端(MT)，以及MT和TETRA的交换与管理基础设施(SwMI)之间。换句话说，ETSI的技术规范草案从空中接口的角度定义了TETRA PDP如何运行，并定义了如何将一个IP分组模式终端设备TE(例如PC或膝上型电脑)连接到一个TETRA移动终端MT。SwMI内的参考点，以及SwMI和外部IP网络间的参考点都未被定义。换句话说，ETSI技术规范草案并未定义如何将TETRA PDP连接到提供用户感兴趣的IP业务的外部IP网络。结果是，SwMI的内部结构，及其与外部IP网络的互连依赖于具体实施方式。

在本文中，TETRA PDP的互连性可被分为三部分：1)与外部IP网络，例如因特网和专用内联网的互连；2)独立TETRA网络间的互连；以及3)TETRA PDP与其它移动通信网间的互连。

在TETRA PDP与外部IP网络间的互连中，用户对TETRA PDP的要求可能有所变化。基本要求自然是相同的：用户想使用位于外部IP网络、因特网或一个内联网上的基于IP的应用。在用户看来，一个用户终端和应用业务之间的网络仅仅是IP数据报的一个传送媒体。但是，即使基本功能是相同的，建立连接的方式，以及分组从一个网络路由到另一个网络的方式仍会变化。

当PDP语境被建立时(即用户的IP地址被激活，数据可被转移)，接下来的的问题在用户间可能会有所不同：1)分配IP地址(例如，使用一个静态分配还是一个动态分配，以及是由运营商的地址空间还是由用户的地址空间分配IP地址)；2)用户鉴权(例如，使用的鉴权方法，是由运营商还是由用户执行鉴权)；3)用户授权；4)IP业务加密(不加密，端到端加密，互连网络间加密)；以及5)业务的隧道发送。

不同用户的路由要求也可能有很大不同：

i)所有来自一个TETRA用户的移动站MS的分组被路由到用户的内联网，不考虑分组内的IP目的地址。在这种情况下，用户的内联网提供所有用户想要使用的业务，例如到因特网的接入就是通过用户自己的网络提供的。可能的技术方案包括隧道发送协议，比如GRE、L2TP以及IPSEC隧道模式。具体的IP路由技术也可能被使用，比如MPLS。

ii)所有来自TETRA用户的移动站的分组通过TETRA运营商的因特网网关被路由到因特网。在这种情况下，从TETRA运营商的网络没有到其用户的内联网的直接连接，但所有来自MS的IP分组都被路由到因特网。这表示TETRA运营商像一个因特网业务提供商(ISP)一样工作。

iii)TETRA运营商在他们自己的IP网络上提供基于IP的业务。在这种情况下，运营商在自己的网络上有IP业务，并将它们提供给TETRA用户。这些业务可以包括e-mail，WAP业务，以及为用户定制的业务。

iv)剩下的要求可能是上述基本方案的结合。在这种下，TETRA运营商的用户使用在若干IP网络上提供的业务。如比，在用户自己的内联网上有一些重要业务，TETRA运营商在其自己的网络上提供一些具体的IP业务，而因特网接入被通过TETRA运营商的因特网网关路由。

TETRA网络间的IP互连应当向TETRA用户提供在多个SwMI内，即在多个TETRA网络内使用TETRA PDP业务的可能性。例如，一个用户应该可以在一个原籍SwMI内激活用于IP业务的PDP语境，接着访问一个外部SwMI，并且无需任何附加装置就可以继续使用IP业务。

目前没有满足上述互连要求的已实现的技术方案。

发明内容

本发明的目的在于改进一个分组数据接入网络到其它网络的互连性。

根据本发明，提供了一种移动通信网，包括

多个带有分组数据能力的移动站，

一个带有用于移动站的移动性管理能力的交换和管理基础设施，它带有一个在所述基础设施和相应移动站之间被激活的第一类型的逻辑分组数据连接，

其特征在于

借助一个最初被定义为被在另一个分组无线电网内的分组节点之间使用的标准接口，将一个网关分组节点连接到所述交换和管理基础设施，以提供一个到外部通信网的分组模式连接，

所述交换和管理基础设施以及网关分组节点被用于激活一个第二类型的逻辑分组数据连接，以及根据对于所述标准接口定义的协议和信令消息，在基础设施和网关分组节点之间隧道发送数据分组。

根据本发明的另一个方面，提供了一种建立从移动通信网到外部通信网的分组模式通信的方法，所述移动通信网包括多个移动站以及一个交换和管理基础设施，所述方法包括步骤：

在一个移动站和带有一个基础设施专用的网络层协议的交换和管理基础设施之间，激活一个逻辑连接，

使用交换和管理基础设施的移动性管理，以管理具有所述逻辑连接的移动站的移动性，

其特征在于，还包括以下步骤：

借助一个最初被定义为被在另一个分组网络内的分组节点间使用的标准接口，将交换和管理基础设施互连到一个网关分组节点，

使用被定义为用于所述标准接口的协议和信令消息，以激活交换和管理基础设施和网关分组节点之间的逻辑连接。

优选地，所述交换和管理基础设施(SwMI)包括一个中继功能，该中继功能将所述逻辑连接的识别符映像到一起。

优选地，所述标准接口至少包括一个根据ETSI技术规范GSM09.60 V 7.0.0(1999-04)的Gn接口的一部分。

本发明的基本构思在于，借助一个最初被定义为被在一个其它分组模式通信网内使用的标准接口，将一个移动通信网的交换与管理基础设施连接到一个分组节点，以提供一个到外部通信网的分组模式连接。结果是，已被定义和开发的用于这个标准接口的协议和信令消息，可被用于激活、去活和更新一个在基础设施和一个分组节点之间的逻辑分组数据协议，并可被用于在两者之间隧道发送数据分组。一个标准网关分组节点及其全部现有的互连功能也可被用于提供分组数据业务，以及移动网络内的互联。因此，开发和定义在移动网络内路由以及互连的独立分组数据的要求将被避免，或被减至最低程度。另一方面，已开发的用于交换和管理基础设施的分组数据业务、协议以及移动性管理可被利用。

在本发明的优选实施例中，GPRS的Gn接口被用作一个TETRA交换和管理基础设施和一个网关GPRS支持节点(GGSN)之间的接口。GGSN负责与外部网络，例如分组数据网(PDN)，GPRS网络，通用移动电信系统(UMTS)，的互连，或者与其它TETRA网络的互连。本发明能够使用TETRA移动性管理(MM)，以及TETRA原籍数据库(HDB)和TETRA访问者数据库(VDB)功能，以代替GPRS移动性管理，以及HLR和VLR功能。Gn接口和GGSN的使用允许利用移动分组数据世界的标准基本组成部件，以及用于一些特征的主流无线数据实现方式(GSM，GPRS)，以代替在TETRA的交换和管理基础设施内实现它们。本发明也提供到GGSN发展道路的接入，因为所有在GPRS内产生的GGSN的进步都可以被方便地用于TETRA系统。

此外，被定义为在GPRS内的SGSN和GGSN之间的Gp接口可被用于独立TETRA LPMN内的GGSN之间的互连，这样，可将分组数据从一个TETRA网络隧道发送到另一个TETRA网络。

附图说明

下文将借助优选实施例，并参照附图详细描述本发明。在附图中：

图1示出了TETRA PDP的传输平面，

图2示出了使用GGSN的TETRA PDP的体系结构，

图3示出了使用GGSN的TETRA PDP的传输平面，

图4示出了一个PDP语境激活进程的信令图，

图5示出MS始发的PDP语境去活进程的信令图，

图6示出了一个SwMI始发的PDP语境去活进程的信令图，

图7示出了带有两个Gn网关的SwMI，

图8示出了Gn网关间位置更新的信令图，以及

图9示出了独立TETRA PLMN间的IP互连。

具体实施方式

下文将本发明的优选实施例描述为被在一个TETRA网络内执行，该TETRA网络使用GPRS的Gn接口以互连到其它网络，但本发明并不仅限于此。

首先示出根据现行ETSI技术规范的TETRA PDP体系结构以及GPRS体系结构，以便于描述本发明。

TETRA PDP体系结构

基本TETRA网络体系结构被称为交换和管理基础设施(SwMI)。SwMI包括所有能使用户经过该SwMI相互通信的设备和装置。应当注意，SwMI的确切结构和运行与本发明无关。通常，SwMI可能是任何一个提供交换和移动性管理功能的移动网络基础设施。芬兰诺基亚公司实现的TETRA网络体系结构包括数字交换局DXT，基站BTS被连接到该数字交换局DXT。TETRA利用一个分布式用户数据库结构，该分布式用户数据库结构包括一个原籍数据库(HDB)，其内包括关于用户原籍网内的个人和/或组用户的永久信息；还包括一个访问者数据库(VDB)，其内包括关于访问网络的个人和/或组用户的暂时信息。每个DXT通常都被装备一个VDB。其中一些DXT向其它电信网提供一个网关。

SwMI通过一个空中接口R0，与一个TETRA移动终端MT或一个移动站MS通信。MT被通过一个接口R1连接到终端设备TE。此外，TETRA标准内定义了一个用于互连不同TETRA网络的系统间接口(ISI)。

TETRA PDP通过提供增加的容量以及TETRA的可用性，扩展数据通信业务。TETRA PDP目前的情况在1999年8月的ME 04版本ETS 300 392-2的第19款内公开，它被合并于此，作为一个参考。图1示出了当一个使用IP协议的应用位于一个移动站MS内时的TETRA分组数据协议栈。MS例如可能是一个IP分组模式终端设备(TE)，比如一个个人计算机(PC)，和一个带有一个IP分组数据支持的TETRA移动终端(MT)的结合。MS和SwMI内的协议栈通常包括以下协议：子网相关会聚协议(SNDCP)、移动链路实体(MLE)、逻辑链路控制(LLD)、媒体接入控制(MAC)以及第1层空中接口(AI-1)。

TETRA技术规范内定义了第1层空中接口(AI-1)，它提供一个通过空中接口R0的物理TETRA信道。MAC控制无线电信道的接入信令(请求和允许)进程、以及LLC帧在TETRA物理信道上的映射。逻辑链路控制(LLC)层提供了一条MS和SwMI之间的链路。MLE协议鉴别器实体(数据传送)将TETRA分组数据信令以及数据路由到同层实体(SwMI/MS)处的对应TETRA分组数据业务接入点(SAP)。

TETRA分组数据被建立在基本TETRA协议栈的MLE层的上部，它提供传送不同的较高层协议的业务机制。采用的仅用于分组数据业务的第一个协议是SNDCP。SNDCP是一个TETRA专用的网络层协议，它有两个主要功能：1)协商以及保持MS和SwMI之间的TETRA PDP语境，以及2)控制MS和SwMI之间的PDP数据传送。

在MS可以得到到任意一个SNDCP业务的接入之前，它首先要经过一个被称为PDP语境激活的分组数据登记进程。PDP语境激活由MS启动。在PDP语境激活内，一个PDP地址(例如一个IPv4地址)和其它被在数据传送期间内使用的参数，以及该PDP地址到一个TETRA用户身份ITSI的连接被协商。为每个PDP地址建立一个特有的PDP语境，该PDP地址在网络上是有效的(即准备好传送或接收数据)。除了PDP地址以及ITSI，PDP语境还包括一个SNDCP业务接入点识别符(CNSAP)，或者，更常见地是包括一个NSAPI(网络业务接入点识别符)，通过该NSAPI，上层协议可以得到NSAPI的业务。在MS以及SwMI内储存的两个TETRA PDP语境可在MS和SwMI之间建立一个逻辑连接。

图1内，MS内的应用使用IP协议层，该IP协议层在SNDCP层的上部。SwMI内有一个IP路由和中继层。尽管在TETRA技术规范内较好地定义了R0(以及R1)接口的其它协议，但SwMI内的IP路由和中继层的实现方式以及到外部网络的连接超出了ETSI技术规范的范围。

GPRS体系结构

根据GPRS技术规范的GPRS基础设施包括GPRS支持节点(GSNs)，即一个GPRS网关支持节点(GGSN)以及一个GPRS服务支持节点(SGSN)。SGSN的主要功能是检测在其服务区内的新GPRS移动站，处理登记新MS以及GPRS寄存器的过程，向/从GPRS MS传送/接收数据分组，以及保存一个在其服务区内的MS的位置记录。预约信息被储存在一个GPRS寄存器(HLR)内，移动台的身份(例如MS-ISDN或IMSI)间的映射以及PDP地址也被储存在其内。GPRS寄存器起一个数据库的作用，SGSN可向该数据库询问一个在其服务区内的新MS是否被允许加入该GPRS网络。在一个PLMN内的SGSN和GGSN由一个运营商内基干网络互连，该运营商内基干网络例如可以借助一个本地网，比如一个IP网络来执行。在一个PLMN内的SGSN的GGSN之间的接口是在ETSI/GSM09.60技术规范内定义的Gn接口。GPRS基干网络内的GSN节点间的协议在一个PLMN内的Gn接口处，以及在GP接口处被称为GPRS隧道协议(GTP)。GTP允许通过GPRS基干在GSN之间隧道发送多协议分组。

GPRS网关支持节点(GGSN)的主要功能包括与外部数据网的相互作用。GGSN将一个运营商的GPRS网络互连到外部系统，例如其它运营商的GPRS系统，数据网络，例如一个IP网络(因特网)或X.25网络，以及服务中心。GGSN包括GPRS用户的PDP地址以及路由信息，即SGSN地址。路由信息被作为协议数据单元(PDUs)从外部网络到MS的当前接入点，即服务SGSN的GTP隧道。

为了接入GPRS业务，MS首先应当通过完成一个GPRS附加使网络知道它的存在。这项操作在MS和SGSN之间建立了一个逻辑链路，并使得MS可用于通过GPRS的SMS，经过SGSN的寻呼，以及输入GPRS数据的通知。更特别的是，当MS附加到GPRS网络时，即它完成了GPRS附加进程，SGSN生成一个移动性管理语境(MM语境)，而在MS和协议层内的SGSN之间建立了一个逻辑链路LLC(逻辑链路控制)。该MM语境被储存在SGSN和MS之内。SGSN的MM语境可能包括用户数据，比如用户的IMSI(国际移动用户身份码)，TLLI，以及位置和路由信息等等。

为了发送和接收GPRS数据，MS应当通过请求一个PDP语境激活进程，以激活它希望使用的分组数据地址。这项操作使MS为对应和GGSN所知，而与外部数据网的互联可以开始。更特别的是，MS、GGSN以及SGSN内生成了一个或多个PDP语境，它们被储存在于MM语境有关的服务SGSN内。PDP语境定义了不同的数据传输参数，例如PDP类型(例如X.25或IP)，PDP地址(例如IP地址)，以及业务QoS和NSAPI(网络业务接入点识别符)的质量。不同的GSN节点内的两个关联PDP语境定义一个GTP隧道。该隧道由一个包括IMSI以及NSAPI的隧道ID(TID)表示。MS用一个特定消息，“激活PDP语境请求”，激活PDU语境，在该特定消息内，MS给出关于TLLI、PDP类型、PDP地址以及所需的QoS和NSAPI的信息，并可选择地给出接入点名称APN。SGSN向GGSN发送一个生成PDP语境消息，GGSN生成PDP语境并将其发送到SGSN。SGSN将PDP语境在一个Active PDP Context Response消息内发送到MS，MS和GGSN之间建立了一个虚拟连接或链路。结果是，SGSN将所有来自MS的数据转发到GGSN，而GGSN将所有从外部网络接收的且寻址到MS的分组数据转发到SGSN。PDP语境被储存在MS、SGSN以及GGSN之内。当MS漫游到一个新SGSN的区时，新SGSN向旧SGSN请求MM和PDP语境。带有Gn接口和GGSN的TETRA PDP。

具有Gn接口和GGSN的TETRA PDP

图2示出了根据本发明优选实施例的系统体系结构。借助通用分组无线电业务(GPRS)的Gn接口以及GPRS网关支持节点(GGSN)，一个使用分组数据协议的基本TETRA网络被互连到其它分组数据网(PDN)，一个外部主机，或其它通信网络。

在图2内，GGSN位于一个被称为PLMN内基干网的专用IP网络内。SwMI和PLMN内基干的结合被称作一个TETRA PLMN。全部TETRA PLMN通常由一个TETRA运营商控制。SwMI以及PLMN内基干网被与ETSI GPRS技术规范内定义的Gn接口互连。但是，根据本发明的TETRA PLMN内并未利用SGSN，以及GPRS的移动性管理特征。这种方法能够使用TETRA移动性管理(MM)、TETRA原籍数据库(HDB)以及访问者数据库，以代替GPRS MM，HLR和VLR功能。因此，TETRA SwMI内无需新的或修改过的移动性特征。另一方面，标准GPRS GGSN可被用作将TETRA PDP互连到其它网络，以代替在TETRA网络内利用特定于TETRA的技术方案来实现。这样做的结果是非常低的成本以及很少的开发和标准化工作。GPRS内的所有将来的发展都可被立即引入TETRA PDP。TETRA SwMI的最低要求是，IP路由和中继层被修改以支持，至少在一定程度上支持Gn接口，并使该Gn接口适应TETRA PDP。

因此，SwMI的主要功能除了提供用于GGSN的Gn接口的功能外，还可能包括TETRA SwMI的标准功能，即网络接入控制，移动性管理，无线电资源管理，基站功能以及HDB/VDB功能。另一方面，GGSN提供了与外部IP网络的互连，例如IP地址分配、IP路由、IP用户鉴权、IP隧道以及IP加密。

图2内的附图标记有以下含义：

TETRA PLMN：一个TETRA网络，它是一个TETRA SwMI和一个PLMN内基干的结合。

SwMI：一个TETRA的交换和管理基础设施。

HDB：一个数据库，它包括关于个人和/或组用户的信息，位于用户的原籍SwMI内。

GGSN：一个网关GPRS支持节点。

Intra-PLMN Backbone：一个互连IP网络节点的专用IP网络，例如GGSN。

PDN：一个IP分组数据网，例如因特网或一个专用内联网。

Host：一个主计算机，例如一个e-mail服务器或一个普通的PC。

R1：分组模式TE和MT之间的TETRA参考点。

R0：在TETRA空中接口上的，用于IP分组数据的参考点。

Gn，此处：与一个TETRA PLMN内的SwMI和GGSN之间的参考点相同。

Gi，此处：一个PLMN内基干和一个外部IP PDN之间的参考点。

图3示出了TETRA PDP和GGSN之间的传输和信令平面。协议结构是TETRA和GPRS技术规范内的传输平面的组合。连接由SwMI内的一个中继功能生成，它在Ro和Gn接口间中继PDP PDU。

上文已参照图1描述了TETRA协议栈。在Gn接口内，GPRS隧道协议(GTP)在SwMI和GGSN之间隧道发送用户数据以及信令消息。用户数据报协议(VDP)和传输控制协议(TCP)是可替换的协议。它们可被用作使用基础IP层在SwMI和GGSN之间传送GTP信令。第一层(L1)和第二层(L2)是物理的，而数据链路层在协议栈的下部。

ETSI GSM 09.60技术规范内定义了通过Gn接口的GTP协议。但是，对于图2和3的TETRA系统内SwMI和GGSN之间的GTP信令，只有一部分被定义用于GPRS的信令消息是必需的。似乎至少需要支持以下GTP信令消息：“生成PDP语境请求”，“生成PDP语境响应”，“更新PDP语境请求”，“更新PDP语境响应”，“删除PDP语境请求”以及“删除PDP语境响应”。当然更好的是，以下的消息也被支持：“回声请求”，“回声响应”，“不支持的版本”以及“错误指示”。

下文将描述利用标准TETRA PDP和GPRS信令消息的PDP语境激活及去活进程的实例。

PDP语境激活进程

图4示出了一个成功的PDP语境激活进程。以下将逐个解释有编号的步骤。

1.MS将一个“SN激活的PDP语境命令PDU”通过和TETRA PDP技术规范内定义的一样的R0接口发送到SwMI。这个消息是一个SNDCP协议消息，此处以缩写SN指示它。MS在单元‘命令中的地址类型识别符’内指示它希望使用的IP地址的形式(静态或动态)。

2.接收到“SN激活的PDP语境命令PDU”后，SwMI内的SNDCP实体即生成一个TETRA PDP语境。通过将ITSI和从MS接收的NSAPI结合起来，SwMI生成一个用于被请求的PDP语境的TID(隧道识别符)。从HDB内的用户数据恢复了用于ITSI的接入点名称(APN)。SNDCP层实体经过中继层与GTP层通信。PLMN内基干的DNS功能用于将APN转换为GGSN的IP地址。如果MS请求一个动态地址，那么SwMI让GGSN分配该动态地址。SwMI向涉及的GGSN发送一个“生成PDP语境请求”(TID，APN)。

3.GGSN在其PDP语境表内创建一个新条目(一个PDP语境)，并生成一个计费Id。新条目允许GGSN在SwMI和外部PDP网络间路由PDP PDUS，并可以开始计费。接着，GGSN向SwMI返回一个“生成PDP语境响应”消息。如果GGSN分配一个PDP地址，一个PDP地址(即IP地址)被包括在内。

4.SwMI将NSAPI以及GGSN地址插入它的PDP语境。结果是，GGSN和SwMI都生成了PDP语境，且两者之间建了一个根据GPRSGn接口技术规范的虚拟连接或GTP隧道。NSAPI和ITSI将PDP语境连接到一个特定SNDCP实体以及TETRA PDP语境。中继功能根据已分配的IP地址将一个预定的原语发送到SwMI内的SNDCP层。SNDCP实体完成TETRA PDP语境的生成，并将一个“SN激活的PDP语境接受PDU”返回到MS。MS内的有关SNDCP实体完成TETRAPDP实体的生成，并向IP以及应用层指示已分配IP地址。MS和SwMI之间此时建立了一个逻辑连接。PDU，例如IP数据报，此时可被从MS传送到SwMI，并进一步被传送到GGSN，从GGSN到MS的相反方向与此类似。SwMI内的中继功能根据PDP语境信息，例如TID、NSAPI、ITSI、GGSN地址以及IP地址等等，在逻辑连接的MS-SwMI部分和SwMI-GGSN部分之间中继分组。这取决于具体实现方式。SwMI此时可以将PDP PDU路由到MS。或从MS路由PDP PDU。GGSN面向与GPRS技术规范内定义的一样的外部网络操作。

在以上实例中，不同的PDP语境被生成后用于SwMI内和R0接口和Gn接口。但是，如果要求的话，在SNDCP层内将这两个PDP语境结合为一个修改过的PDP语境是可能的。在这种情况下，中继层提供了一个SNDCP层和GTP隧道间的连接。MS始发的PDP语境去活进程

图5示出了一个MS始发的PDP语境去活进程。以下将逐个解释有编号的步骤。

1.MS将一个“SN激活的PDP语境命令PDU”发送到SwMI。

2.SwMI将一个包括TID的“删除PDP语境请求”消息发送到GGSN。

3.GGSN除去PDP语境。如果MS是一个动态PDP地址，那么GGSN删除该PDP地址，并使其可为后续的其它MS的激活所用。GGSN将一个包括TID的“删除PDP语境响应”消息返回到SwMI。

4.SwMI除去PDP语境，并向MS返回一个“SN激活的PDP语境接受PDU”。

结果是，在MS、SwMI以及GGSN内，用于R0和Gn接口的PDP语境被去活。

SwMI始发的PDP语境去活进程

图6示出了一个SwMI始发的PDP语境去活进程。以下将逐个解释有编号的步骤。

1.SwMI将一个包括TLD的“删除PDP语境请求”消息发送到GGSN。SwMI可能在其从GGSN接收到一个响应之前发送一个“SN去活的PDP语境命令PDU”。

2.GGSN除去PDP语境，并将一个包括TID的“删除PDP语境响应”消息返回到SwMI。如果MS使用一个动态PDP地址，那么GGSN删除该SwMI地址，并使其可为后续的其它MS的激活所用。

3.SwMI将一个“SN激活的PDP语境命令PDU”发送到MS。

4.SwMI将一个“SN激活的PDP语境接受PDU”发送到SwMI。

TETRA移动性管理

正如以上所指出的那样，本发明的一个优点是，图2所示的TETRA PLMN的TETRA PDP部分使用TETRA技术规范内定义的

TETRA移动性管理。

另一方面，GGSN知道用于每个PDP语境的GTP隧道另一端的IP地址，即SwMI(GGSN的PDP语境内的SGSN地址字段)内的Gn接口的地址。如果SwMI有多个Gn接口，且在MS漫游时有效Gn接口改变，SwMI必须向对应的GGSN发送更新Gn接口的地址的信号。这可以通过使用在GPRS技术规范内定义的GTP信令消息“更新PDP语境请求”来完成。为了方便描述SwMI和GGSN之间的位置更新信令，一个称为Gn网关而新实体被定义。

Gn网关位于SwMI内，每个SwMI可能有一个或若干个Gn网关。Gn网关以各种方式参与TETRA移动性管理。首先，每个Gn网关负责一组TETRA基站BS。一组BS的数量依赖于有关的设备和配置。Gn网关有一个或多个Gn接口，即被连接到PLMN内基于网的带有GTP信令支持的IP网关。Gn网关负责在其Gn接口以及其服务的TBS之间路由T-PDU(在GTP隧道上隧道发送的TETRA负载)。当MS从一个Gn网关的区漫游到另一个Gn网关的区时，新Gn网关负责向GGSN发送信号，并负责与旧Gn网关通讯。Gn网关和GGSN之间的信令是GTP信令，而两个Gn网关之间的信令是SwMI内信令，执行依赖于它。Gn网关的一个典型执行是安排其与一个TETRA交换局DXT联系起来：当服务DXT在SwMI内改变时，Gn网关实体当然也改变。图7示出了一个带有两个Gn网关以及该SwMI和PLMN内基干间的两个Gn接口的SwMI。

Gn网关间位置更新

图8示出了一个Gn网关间位置更新进程。以下将解释每个步骤。

1.MS从图7所示的Gn网关-1的区漫游到图7所示的Gn网关-2的区，并将一个“U位置更新命令PDU”发送到Gn网关-2的一个BS。

2.一个Gn网关-1和Gn网关-2间的SwMI内信令，它与TETRA网络内的移动性管理有关。

3.在SwMI内完成了Gn-Gateway改变之后，新Gn网关-2向GGSN发送一个包括用于Gn网关-2的Gn接口的IP地址，以及TID的“更新PDP语境请求”。

4.GGSN用新Gn地址以及TID更新其PDP语境域，并返回一个包括TID的“更新PDP语境响应”。

5.最终，Gn网关-2的BS向MS发送一个“U位置更新接受PDU”。

结果是，MS和GGSN间的数据传送可继续通过新Gn网关。独立TETRA网络间的互连

如图9所示，根据本发明的TETRA PLMN体系结构也允许一个独立TETRA网络间的相对简单的互连。TETRA PLMN-1和TETRAPLMN-2都可和以上参照图2描述的TETRA PLMN类似。访问者数据库VDB是一个包括关于个人和/或组用户的暂时信息的数据库，它位于受访SwMI内。独立网络的SwMI由ETS 300 392-3-1技术规范内定义的系统间接口(ISI)互连。因此，TETRA相关的移动性管理和互连可像被定义为用于TETRA那样的被执行。根据GPRS技术规范，独立PLMN内的PLMN内基干可由经过边界网关BG的GP接口互连起来。因此，不同PLMN内的GGSN之间可以使用GTP隧道和GPRS信令。例如假设当有一个到GGSN1的有效连接时，MS从PLMN-1漫游到PLMN-2。SwMI-1和SwMI将首先执行使用TETRA专用的ISI信令的PLMN间切换。同时也改变Gn网关。新Gn网关在ISI信令内得到GGSN地址，接着经过BG2，GP接口以及BG1，向GGSN1发送“更新PDP语境请求”(包括用于新Gn网关的Gn接口的IP地址，以及TID)。GGSN1用新Gn地址以及TID更新它的PDP语境域，并返回一个包括TID的“更新PDP语境响应”。这样，SwMI-2和GGSN1之间建立了一个GTP隧道。无需新的接口或信令协议以支持PLMN间漫游内的移动和路由。

符合GPRS技术规范的Gn接口以及GGSN也允许与其它网络的互连，例如与UMTS(通用移动通信系统)或支持GPRS运行的GSM(全球移动通信系统)的互连。

以上描述仅示出了本发明的优选实施例，但本发明并不仅限于这些实例，而有可能在所附权利要求书的范围和精神内有所变化。

Claims

1.一种移动通信网，包括

多个带有分组数据能力的移动站(MS)，

一个带有用于移动站(MS)的移动性管理能力的交换和管理基础设施(SwMI)，它带有一个在所述基础设施(SwMI)和相应移动站(MS)之间被激活的第一类型的逻辑分组数据连接，

其特征在于

借助一个最初被定义为被在另一个分组无线电网内的分组节点之间使用的标准接口(Gn)，将一个网关分组节点(GGSN)连接到所述交换和管理基础设施(SwMI)，以提供一个到外部通信网(PDN)的分组模式连接，

所述交换和管理基础设施(SwMI)以及网关分组节点(GGSN)被用于激活一个第二类型的逻辑分组数据连接，以及根据对于所述标准接口(Gn)定义的协议和信令消息，在基础设施(SwMI)和网关分组节点(GGSN)之间隧道发送数据分组。

2.如权利要求1的通信网，其特征在于

在移动站(MS)与交换和管理基础设施(SwMI)之间，所述第一类型的逻辑连接在网络层协议层(SNDCP)内被激活，

在所述标准接口(Gn)处，所述第二类型的逻辑连接在隧道协议层(GTP)内被激活，

所述交换和管理基础设施(SwMI)包括一个用于在所述第一和第二类型逻辑连接之间中继数据分组，并适配信令协议(如SNDCP，GTP)的中继功能(Relay)，以提供一个端到端数据传送，以及用于移动站(MS)和网关分组节点(GGSN)之间逻辑连接的激活和去活的端到端信令进程。

3.如权利要求1或2的通信网，其特征在于，所述交换和管理基础设施(SwMI)包括一个中继功能，该中继功能将所述逻辑连接的识别符映像到一起。

4.如权利要求1或2的通信网，其特征在于，所述交换和管理基础设施(SwMI)被用于从该交换和管理基础设施(SwMI)内使用的一个用户身份和/或一个逻辑连接身份，导出在标准接口协议处使用的用户身份或一个隧道身份。

5.如权利要求1或2的通信网，其特征在于，所述标准接口至少包括一个根据ETSI技术规范GSM 09.60 V 7.0.0(1999-04)的Gn接口的一部分。

6.如权利要求5的通信网，其特征在于，所述交换和管理基础设施(SwMI)在Gn接口内至少支持以下隧道协议(GTP)消息：“生成PDP语境请求”，“生成PDP语境响应”，“更新PDP语境请求”，“更新PDP语境响应”，“删除PDP语境请求”以及“删除PDP语境响应”。

7.如权利要求6的通信网，其特征在于，所述交换和管理基础设施(SwMI)在Gn接口内还支持以下隧道协议(GTP)消息：“回声请求”，“回声响应”，“不支持的版本”以及“错误指示”。

8.如权利要求1或2的通信网，其特征在于，所述交换和管理基础设施(SwMI)包括两个或更多个内部网关实体(Gn网关-1，-2)，每一个内部网关实体带有到所述网关分组节点(GGSN)的所述标准接口(Gn)，并且，所述交换和管理基础设施(SwMI)被用于当一个移动站(MS)在基础设施(SwMI)内漫游时，借助一个内部信令以及移动性管理改变内部网关实体，并且，新内部网关实体被用作将新网关实体的地址发送到所述网关分组节点(GGSN)，以更新第二类型的逻辑分组数据连接。

9.如权利要求1或2的通信网，其特征在于，所述交换和管理基础设施(SwMI-1)包括一个到一个独立移动通信网(TETRA PLMN-2)内的一个相似的交换和管理基础设施(SwMI-2)的信令接口(Gn)，并且，所述网关分组节点(GGSN-1)带有一个到所述独立移动通信网内的一个相似的网关分组节点(GGSN-2)的第二标准接口(Gp)，所述第二标准接口(Gp)最初被定义为被在所述其它移动通信网内的网关分组节点之间使用。

10.一种建立从移动通信网(TETRA PLMN)到外部通信网(PDN)的分组模式通信的方法，所述移动通信网包括多个移动站(MS)以及一个交换和管理基础设施(SwMI)，所述方法包括步骤：

在一个移动站(MS)和带有一个基础设施专用的网络层协议(SNDCP)的交换和管理基础设施(SwMI)之间，激活一个逻辑连接，

使用交换和管理基础设施(SwMI)的移动性管理，以管理具有所述逻辑连接的移动站(MS)的移动性，

其特征在于，还包括以下步骤：

借助一个最初被定义为被在另一个分组网络内的分组节点间使用的标准接口(Gn)，将交换和管理基础设施(SwMI)互连到一个网关分组节点(GGSN)，

使用被定义为用于所述标准接口(Gn)的协议和信令消息，以激活交换和管理基础设施(SwMI)和网关分组节点(GGSN)之间的逻辑连接。

11.如权利要求10的方法，其特征在于，标准接口至少包括一个根据ETSI技术规范GSM 09.60 V 7.0.0(1999-04)的Gn接口的一部分。