CN100372396C - 一种实现核心网络节点负载分担的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实现核心网络节点负载分担的方法，该方法包含：池区域中的核心网络CN节点向网络管理器NM上报负载信息；NM汇总池区域中所有CN节点的负载信息后，向所述池区域中的所有CN节点下发，收到负载信息的CN节点存储所述负载信息；确定需要进行负载分担时，CN节点根据存储的负载信息发起负载分担。根据本发明提出的方法，NM将池区域中各CN节点上报的负载信息下发给该池区域中的CN节点，使得CN节点能够准确获取其所在池区域中的其他CN节点的负载情况，从而在需要进行负载分担时，根据获取到的所在池区域中的其他CN节点的负载情况发起负载分担流程，无需增加新的网络设备，就能够合理、有效地实现CN节点的负载分担。
Description
技术领域
本发明涉及负载分担技术，特别是指一种实现核心网络节点负载分担的方法。
背景技术
3GPP规范中描述无线接入网络(RAN，Radio Access Network)节点可与多个核心网络(CN，Core Network)节点相连，RAN节点可为基站控制器(BSC，Basic Station Controller)或无线网络控制器(RNC，Radio NetworkController)。池区域(pool-area)是指处于其中漫游的用户设备(UE，UserEquipment)可不需要更改服务CN节点的区域。一个或多个CN节点并行地为处于一个池区域中的UE提供服务，该池区域的处理流程被这些CN节点共同分担。CN节点可为移动交换中心(MSC，Mobile Switch Center)或服务通用分组无线业务支持节点(SGSN，Serving GPRS Supporr Node)，这样，池区域就相应地被称为MSC池或SGSN池。
网络资源标识(NRI，Network Resource Identifier)可唯一标识一个池区域中的单个CN节点。NRI是服务CN节点分配给UE的临时移动终端标识(TMSI，Temporary Mobile Station Identity)或分组临时移动终端标识(P-TMSI，Packet Temporary Mobile Station Identity)的组成部分，NRI占据TMSI/P-TMSI中的一些比特(bit)位。一个CN节点可使用的NRI是可配置的。
在Iu模式下，UE接入时，向RAN节点发送的无线资源控制(RRC，Radio Resource Control)直传消息(RRC-Initial-Direct-Transfer)的接入层(AS，Access Stratum)部分填写一个域内非接入层节点选择器(IDNNS，Intra Domain NAS Node Selector)信元，该IDNNS信元包含一个固定长度为10比特的路由参数，该路由参数包含V值或NRI。IDNNS信元中还包含一个指示标识，用于指示路由参数的来源，如果路由参数是由TMSI/P-TMSI推导出的，则路由参数中包含NRI；如果路由参数是由国际移动终端标识(IMSI，Intemational Mobile Station Identity)推导出的，则路由参数中包含V值。RAN节点根据IDNNS信元中包含的V值或NRI，将来自UE的消息转发至相应CN节点。
目前，要求某些情况下将负载比较平稳地从一个CN节点转移到另一个CN节点，这些情况可为日常维护、CN节点过载等情况，虽然3GPP规范对CN节点发起负载分担的流程、即一个CN节点将负载迁移至另一CN节点的过程进行了描述，但是，由于CN节点之间根本无法准确获知其所在池区域中其他CN节点的负载情况，尤其是在各CN节点来自不同厂家时，使得由CN节点发起的负载分担流程如同空谈。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种实现核心网络节点负载分担的方法，使得CN节点能够获知池区域中其他CN节点的负载情况，从而有效地实现CN节点的负载分担。
为了达到上述目的，本发明提供了一种实现核心网络节点负载分担的方法，该方法包含以下步骤：
A、池区域中的核心网络CN节点向网络管理器NM上报负载信息；
B、NM汇总池区域中所有CN节点的负载信息后，向所述池区域中的所有CN节点下发，收到负载信息的CN节点存储所述负载信息；
C、确定需要进行负载分担时，CN节点根据存储的负载信息发起负载分担。
其中，所述步骤A为：池区域中的CN节点定时向NM上报负载信息。
其中，步骤B中所述向池区域中的所有CN节点下发，为：定时向池区域中的所有CN节点下发；或为：在触发事件发生时，向池区域中的所有CN节点下发。
其中，所述步骤C为：NM确定需要进行负载分担时，向CN节点发送负载分担指示，CN节点根据收到的负载分担指示及存储的负载信息发起负载分担；或所述步骤C为：CN节点确定需要进行负载分担时，该CN节点根据存储的负载信息发起负载分担。
所述负载信息包括：CN节点的网络资源标识NRI和负载情况信息。
步骤C中所述CN节点根据存储的负载信息发起负载分担包括以下步骤：
C1、需要将负载迁移到目标CN节点的源CN节点收到用户设备UE发送的位置更新请求后，为UE重新分配包含有目标CN节点NRI的临时标识，并向UE提供该临时标识；
C2、UE向RAN节点发送携带有所述临时标识的位置更新请求，RAN节点根据临时标识中包含的NRI将该位置更新请求转发至目标CN节点；
C3、目标CN节点收到位置更新请求后，接受UE发起的位置更新。
步骤C3中所述目标CN节点收到位置更新请求之后，进一步包括：目标CN节点通知归属位置寄存器HLR更新UE的位置信息。
如果UE在分组网络中发起位置更新，则所述临时标识中进一步包括所述源CN节点的NRI；步骤C3中所述接受UE发起的位置更新之前，进一步包括：目标CN节点根据临时标识中包含的所述源CN节点的NRI，与所述源CN节点进行交互，获取对应于UE的分组数据协议上下文信息。
根据本发明提出的方法，NM将池区域中各CN节点上报的负载信息下发给该池区域中的CN节点，使得CN节点能够准确获取其所在池区域中的其他CN节点的负载情况，从而在需要进行负载分担时，根据获取到的所在池区域中的其他CN节点的负载情况发起负载分担流程，无需增加新的网络设备，就能够合理、有效地实现CN节点的负载分担。
附图说明
图1示出了NM与CN节点的连接关系示意图；
图2示出了本发明中实现CN节点负载分担流程图；
图3示出了分组域中SGSN进行负载迁移流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
由于通信网络中各节点会向网络管理器(NM，Network Manager)上报本节点的性能统计信息，该性能统计信息中至少包括负载信息，这样，NM就能够准确获知池区域中各CN节点的负载信息，如池区域中各CN节点的实时承载信息，因此，本发明中，NM将池区域中各CN节点上报的负载信息下发给该池区域中的CN节点，使得CN节点能够准确获取其所在池区域中的其他CN节点的负载情况，从而在需要进行负载分担时，根据获取到的所在池区域中的其他CN节点的负载情况发起负载分担流程。
图1示出了NM与CN节点的连接关系示意图，如图1所示，NM与MSC池中的各MSC相连，与SGSN池中的各SGSN相连，MSC或SGSN向NM上报本节点的负载信息。NM收到MSC池中各MSC的负载信息后，向MSC池中每个MSC下发该MSC池中其他MSC的负载信息；MSC确定需要进行负载分担时，根据获取到的所在MSC池中的其他MSC的负载情况发起负载分担流程。同样地，NM收到SGSN池中各SGSN的负载信息后，向SGSN池中每个SGSN下发该SGSN池中其他SGSN的负载信息；在SGSN确定需要进行负载分担时，根据获取到的所在SGSN池中的其他SGSN的负载情况发起负载分担流程。NM向MSC或SGSN下发的负载信息可通过NM与MSC或SGSN之间的标准接口进行传送。
图2示出了本发明中实现CN节点负载分担流程图，如图2所示，实行CN节点负载分担的过程包括以下步骤：
步骤201：池区域中各CN节点向NM上报本节点的负载信息。CN节点可定时向NM上报本节点的负载信息，也可在CN节点收到NM的负载信息上报指示后，向NM上报本节点的负载信息。所述负载信息中携带有CN节点的NRI和负载情况信息，负载情况信息可为CN节点满负荷的百分比、最大用户数量、当前用户数量、CPU拥塞情况等。
步骤202：NM收到池区域中各节点的负载信息后，向池区域中每个CN节点下发该池区域中其他CN节点的负载信息；NM可进一步对池区域中所有CN节点的负载信息进行汇总，然后再向池区域中每个CN节点下发。NM可定时向池区域中每个CN节点下发该池区域中其他CN节点的负载信息；也可触发事件发生时，向池区域中每个CN节点下发该池区域中其他CN节点的负载信息，该触发事件可为NM根据操作指示下发各CN节点的负载信息；也可为NM根据获取到的CN节点负载信息，确定某个CN节点负载过重时下发各CN节点的负载信息。
步骤203：CN节点对收到的、NM下发的所在池区域中的各CN节点的负载信息进行存储。
步骤204：确定需要进行负载分担时，CN节点根据存储的所在池区域中的其他CN节点的负载信息发起负载分担流程。可由NM或CN节点确定是否需要负载分担，如果为NM确定需要进行负载分担，则NM向需要迁移负载的CN节点发送负载分担指示，CN节点根据收到的负载分担指示发起负载分担流程。例如，NM根据操作指示确定是否需要进行负载分担，如NM收到的操作指示为将某CN节点上的负载全部迁移至所在池区域中的其他CN节点上；或根据池区域中各CN节点的负载信息确定是否需要进行负载分担，如某CN节点的负载已达到满负荷的85％，此时需要进行负载分担；或CN节点根据本节点的负载情况及存储的所在池区域中的其他CN节点的负载信息，确定是否需要进行负载分担，如某CN节点确定本节点的负载已达到满负荷的80％，存储的池区域中的其他CN节点的负载信息中表明另一CN节点的负载为满负荷的10％，此时需要进行负载分担。
以下将需要将负载迁移到目标CN节点的CN节点称为源CN节点，接受源CN节点负载的CN节点称为目标CN节点，以下对CN节点发起负载分担流程进行描述。
电路域中，即UE在电路网络中发起位置更新，源MSC收到通过RNC转发的、来自UE的位置更新请求后，确定需要进行负载分担，源MSC可根据存储的所在MSC池中其他MSC的负载信息，选择其中负载最小的MSC作为目标MSC，或任意选择一个负载未达到设定满负荷百分比的MSC作为目标MSC，如源MSC从未达到满负荷的50％的MSC中任意选择一个MSC作为目标MSC；源MSC执行TMSI重新分配流程，使得UE获知重新分配的TMSI，该重新分配的TMSI中包含有目标MSC的NRI；然后源MSC拒绝UE发起的位置更新，向UE返回位置更新响应，该位置更新响应中携带有差错原因值；UE收到该位置更新响应后，向RNC发送位置更新请求，该位置更新请求中携带有重新分配的TMSI；RNC收到位置更新请求后，根据该位置更新请求中携带的TMSI中包含的NRI，将该位置更新请求转发至对应于该NRI的目标MSC，目标MSC接受UE的位置更新请求，并通知HLR更新UE的位置信息；后续过程中，UE进行业务时，由目标MSC为UE提供服务，从而实现MSC的负载分担。
分组域中，即UE在分组网络中发起位置更新，通过定义不同的P-TMSI，使得用户发起位置更新时，能够根据相关的上下文由源SGSN迁移至目标SGSN，并将相关的用户承载由源SGSN迁移至目标SGSN，具体实现过程如图3所示：
步骤301～步骤302：UE通过RAN节点向源SGSN发送位置更新请求后，确定需要进行负载分担，源SGSN重新分配UE的P-TMSI，该重新分配的P-TMSI中包含有目标SGSN的NRI和源SGSN的NRI，源SGSN可根据存储的所在SGSN池中其他SGSN的负载信息，选择其中负载最小的SGSN作为目标SGSN，或任意选择一个负载未达到设定满负荷百分比的SGSN作为目标SGSN，如源SGSN从未达到满负荷的30％的SGSN中任意选择一个SGSN作为目标SGSN；然后源SGSN向UE返回位置更新响应，该位置更新响应中携带有重新分配的P-TMSI和非常小的位置更新周期，如0.1秒。
步骤303：UE收到位置更新响应后，根据位置更新响应中携带的位置更新周期，在该位置更新周期到期时向RAN节点发送位置更新请求，该位置更新请求中携带有重新分配的P-TMSI；RAN节点收到位置更新请求后，根据该位置更新请求中携带的P-TMSI中包含的目标SGSN的NRI，将该位置更新请求转发至目标SGSN。
步骤304～步骤305：目标SGSN收到位置更新请求后，根据该位置更新请求中携带的P-TMSI中包含的源SGSN的NRI，与源SGSN进行交互，以获取对应于UE的分组数据协议上下文(PDP Context，Packet Data ProtocolContext)信息，并且，目标SGSN通知位置归属寄存器(HLR，Home LocationRegister)更新UE的位置信息。
步骤306：HLR更新了UE的位置信息后，通知源SGSN删除对应于UE的相关位置信息。
步骤307：目标SGSN通过RAN节点向UE返回位置更新响应，通知UE已接受其发起的位置更新，后续过程中，UE进行业务时，由目标SGSN向UE提供服务，从而实现SGSN的负载分担。该步骤还可在执行完步骤304或步骤305之后就立即执行。
步骤306与步骤307之间没有明显的执行顺序，可先执行步骤306，再执行步骤307；也可先执行步骤307，再执行步骤306；还可同时执行步骤306和步骤307。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种实现核心网络节点负载分担的方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：
A、池区域中的核心网络CN节点向网络管理器NM上报负载信息；
B、NM汇总池区域中所有CN节点的负载信息后，向所述池区域中的所有CN节点下发，收到负载信息的CN节点存储所述负载信息；
C、确定需要进行负载分担时，CN节点根据存储的负载信息发起负载分担。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述步骤A为：池区域中的CN节点定时向NM上报负载信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B中所述向池区域中的所有CN节点下发，为：定时向池区域中的所有CN节点下发；或为：在触发事件发生时，向池区域中的所有CN节点下发。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C为：NM确定需要进行负载分担时，向CN节点发送负载分担指示，CN节点根据收到的负载分担指示及存储的负载信息发起负载分担。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C为：CN节点确定需要进行负载分担时，该CN节点根据存储的负载信息发起负载分担。
6.根据权利要求1至5任一所述的方法，其特征在于，所述负载信息包括：CN节点的网络资源标识NRI和负载情况信息。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤C中所述CN节点根据存储的负载信息发起负载分担包括以下步骤：
C1、需要将负载迁移到目标CN节点的源CN节点收到用户设备UE发送的位置更新请求后，为UE重新分配包含有目标CN节点NRI的临时标识，并向UE提供该临时标识；
C2、UE向RAN节点发送携带有所述临时标识的位置更新请求，RAN节点根据临时标识中包含的NRI将该位置更新请求转发至目标CN节点；
C3、目标CN节点收到位置更新请求后，接受UE发起的位置更新。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤C3中所述目标CN节点收到位置更新请求之后，进一步包括：目标CN节点通知归属位置寄存器HLR更新UE的位置信息。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，如果UE在分组网络中发起位置更新，
则所述临时标识中进一步包括所述源CN节点的NRI；
步骤C3中所述接受UE发起的位置更新之前，进一步包括：目标CN节点根据临时标识中包含的所述源CN节点的NRI，与所述源CN节点进行交互，获取对应于UE的分组数据协议上下文信息。
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