CN100438469C - 一种选择服务核心网络节点的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种选择服务核心网络节点的方法，该方法包含：RNC接收UE发送的直传消息，RNC根据CN节点池中备CN节点的负载状况为UE选择服务CN节点；进一步地，RNC收到UE发送的直传消息后，如果RNC能够获取有效的路由参数，则选择对应于路由参数的CN节点作为UE的服务CN节点，如果RNC无法获取有效的路由参数，则根据CN节点池中各CN节点的负载状况为UE选择服务CN节点，这样，在RNC为UE选择服务CN节点时，充分考虑了CN节点池内各CN节点的负载差异，使UE在CN节点池内各CN节点的分布与每个CN节点的负载相关，使得容量和能力较低的CN节点承担相对较少的UE和业务，从而降低这些CN节点出现过载情况的概率。

Description

一种选择服务核心网络节点的方法

技术领域

本发明涉及核心网络技术，特别是指一种在核心网络节点池中选择服务核心网络节点的方法。

背景技术

根据第三代合作项目(3GPP，3rd Generation Partnership Project)标准，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，形成多对多的对应关系。RAN节点可为无线网络控制器(RNC，Radio Network Controller)或基站控制器(BSC，Basic StationController)。电路域的CN节点为移动交换中心(MSC，Mobile SwitchingCentre)，分组域的CN节点为服务通用分组无线业务支持节点(SGSN，Serving GPRS Support Node)。

3GPP标准中提出了池区域的概念，池区域是指多个RAN节点覆盖的区域，用户设备(UE，User Equipment)在池区域中漫游时，为该UE提供服务的CN节点可不改变，这样能够减少由于CN节点改变而引发的位置更新流程的执行次数，减少CN节点之间的信令交互。为UE提供服务的CN节点也可称为服务CN节点。

一个池区域通常由多个CN节点并行地提供服务，当然也可由一个CN节点提供服务。一个池区域由多个CN节点并行地提供服务时，这些CN节点就组成了一个CN节点池，即MSC池或SGSN池。一个CN节点池可同时为多个池区域提供服务，即一个CN节点池可与多个池区域相对应。

为了在一个CN节点池中唯一标识一个CN节点，CN节点池中的每个CN节点分配有一个或多个网络资源标识(NRI，Network ResourceIdentifier)，并通过操作维护将分配的NRI配置在CN节点中，用以标识一个CN节点池中的不同CN节点。当CN节点为UE分配临时移动用户标识(TMSI，Temporary Mobile Subscriber Identity)或分组临时移动用户标识(P-TMSI，Packet Temporary Mobile Subscriber Identity)时，在TMSI/P-TMSI中插入该CN节点的NRI。可变长度为0至10比特(bits)的NRI位于TMSI/P-TMSI的第23比特位至第14比特位。TMSI是由电路域的CN节点、即MSC为UE分配的；P-TMSI是由分组域的CN节点、即SGSN为UE分配的。TMSI/P-TMSI中NRI的实际有效比特长度取决于网络规划，并可通过操作维护中心(OMC，Operation and Maintenance Centre)进行配置。

一个池区域的每个RAN节点中配置有CN节点池中NRI与各CN节点之间的对应关系。CN节点池中，每个CN节点中配置有NRI与其他CN节点之间的对应关系。

UE进入池区域时，服务CN节点在为UE分配的TMSI/P-TMSI中携带该服务CN节点的NRI。在该池区域中，UE每次建立到CN节点的非接入层(NAS，Non-Access Stratum)连接时，RNC根据NRI将初始NAS消息路由至对应于NRI的CN节点。这样，可使UE在一个池区域内使用同一个CN节点。

UE发起业务呼叫时，将建立到CN节点的NAS信令连接；CN节点向UE发起呼叫，UE响应来自CN节点的寻呼请求时，将建立到CN节点的NAS信令连接；UE进行注册、位置区或路由区更新时，将建立到CN节点的NAS信令连接。以上描述的各情景均可在UE进入一个新的池区域时发生。

UE请求建立到CN节点的NAS信令连接之前，首先判断无线资源控制(RRC，Radio Resource Control)连接是否已经建立，如果RRC连接还未建立，则UE首先请求建立到RNC的RRC连接。RRC连接是指UE与RNC之间的信令连接。UE可通过自身存储的协议状态信息确定是否已经建立RRC连接。

RRC连接建立后或已经建立了RRC连接，UE通过RRC连接向RNC发送直传(INITIAL DIRECT TRANSFER)消息，指示RNC建立到相应CN节点的Iu连接、即NAS信令连接。UE将根据以下规则设置直传消息中的信元、域内非接入层节点选择器(IDNNS，Intra Domain NAS Node Selector)的路由参数(Routing Parameter)：如果UE具有有效的TMSI/P-TMSI，则通过TMSI/P-TMSI的第23比特位至第14比特位获取路由参数，即将CN节点的NRI作为路由参数；如果UE不具有有效的TMSI/P-TMSI，或UE是响应来自CN节点的国际移动用户标识(IMSI，International Mobile UserIdentifier)寻呼，则根据(IMSI Div10)Mod1000计算出V(Value)值，将该V(Value)值作为路由参数；如果UE中没有插入USIM卡，则根据(IMEI Div 10)Mod 1000计算出V(Value)值，将该V(Value)值作为路由参数，IMEI(International MobileEquipment Identity)为国际移动设备标识。以上所述对TMSI/P-TMSI是否有效的判断可根据TMSI/P-TMSI的所有比特位来完成，如果TMSI/P-TMSI的所有比特位均为1，则确定该TMSI/P-TMSI为无效，否则，确定该TMSI/P-TMSI为有效。

RNC收到直传消息后，根据直传消息中的信元IDNNS中的路由参数(Routing Parameter)为UE在CN节点池内选择一个CN节点为其提供服务。RNC与选定的CN节点建立Iu连接，将直传消息中携带的非接入层消息(NAS Message)路由至该CN节点。非接入层消息可为UE与CN节点交互的呼叫信令消息、或注册请求、或位置更新请求、或路由更新请求、或IMSI寻呼响应，等等。

根据3GPP标准中的规定，RNC根据以下规则在CN节点池中为UE选择服务CN节点：如果信元IDNNS中携带的路由参数是NRI，即该路由参数通过TMSI/P-TMSI获取，则RNC选择对应于NRI的CN节点作为UE的服务CN节点；如果信元IDNNS中携带的路由参数中携带的是V(Value)值，则RNC选择对应于V(Value)值的CN节点作为UE的服务CN节点，该V(Value)值即为RNC根据IMSI或IMEI计算出的，RNC中配置有CN节点池中V(Value)值与各CN节点之间的对应关系，V(Value)值的取值可为0至999；如果在UE向RNC发送直传消息之前，CN对UE发起寻呼请求，即直传消息中携带的非接入层消息为IMSI寻呼响应，则RNC根据收到CN节点对UE发起的寻呼请求时、临时存储的CN节点全球标识(Global CN-ID)为UE选择对应于Global CN-ID的CN节点作为UE的服务CN节点，GlobalCN-ID在全球范围内唯一标识CN节点。

根据以上描述可见，UE使用IMSI或IMEI作为标识，RNC根据(IMSI Div 10)Mod 1000或(IMEI Div 10)Mod 1000计算出的V(Value)值来为UE选择服务CN节点，使得每个CN节点被选中的概率相同，根本没有考虑CN节点池内各CN节点的负载差异，当CN节点池中的各CN节点的容量和能力差异较大时，容量和能力较低的CN节点出现过载的概率将大大提高；RNC无法判断UE是否为从其他池区域漫游至本地，由于不同池区域使用的NRI的长度有可能不同，因此RNC无法准确获取NRI，即使RNC能够通过直传消息获取NRI，但该NRI很可能属于其他CN节点池，这样，RNC以该NRI为依据在本池区域中为UE选择服务CN节点没有任何意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种选择服务核心网络节点的方法，在CN节点池中为UE选择服务CN节点时，充分考虑各CN节点的负载状况，有效降低CN节点过载的概率。

为了达到上述目的，本发明提供了一种选择服务核心网络节点的方法，该方法包含以下步骤：

A、无线网络控制器RNC接收用户设备UE发送的直传消息，RNC判断直传消息中携带的路由参数是否来自UE当前所在的CN节点池分配的临时标识，如果是，则执行步骤C，否则，执行步骤B；

B、RNC根据核心网络CN节点池中各CN节点的负载状况为UE选择服务CN节点；

C、RNC选择对应于路由参数的CN节点作为UE的服务CN节点。

进一步地，RNC判断出直传消息中携带的路由参数来自UE当前所在的CN节点池分配的临时标识之后，所述步骤C之前进一步包括：RNC判断路由参数是否来自UE当前所在位置区域分配的临时标识，如果是，则执行步骤C；否则，执行步骤B。

RNC判断路由参数来自非UE当前所在位置区域分配的临时标识之后，所述步骤B之前进一步包括以下步骤：

C01、RNC判断直传消息中是否携带有位置标识，如果是，则执行步骤C02，否则，执行步骤B；

C02、RNC判断存储的位置配置数据中是否有步骤C01中所述位置标识，如果是，则执行步骤C，否则，执行步骤B。

所述RNC中不仅存储有自身管辖的位置配置数据，还存储有该RNC所在池区域中其他RNC管辖的位置配置数据。

所述位置配置数据为：位置区标识LAI和/或路由区标识RAI。

所述判断步骤之后，所述步骤C之前进一步包括：RNC判断对应于路由参数的CN节点是否可用，如果是，则执行步骤C；否则，执行步骤B。

进一步地，RNC判断出直传消息中携带的路由参数来自非UE当前所在的CN节点池分配的临时标识之后，所述步骤B之前进一步包括：RNC确定出直传消息中携带的非接入层消息为寻呼响应后，判断是否存储有CN节点全球标识，如果是，则执行步骤D，否则，执行步骤B；

D、RNC选择对应于CN节点全球标识的CN节点作为UE的服务CN节点。

所述RNC判断出存储有CN节点全球标识之后，所述步骤D之前进一步包括：RNC判断对应于CN节点全球标识的CN节点是否可用，如果是，则执行步骤D；否则，执行步骤B。

所述CN节点全球标识是根据CN节点对UE发起的寻呼请求进行存储的。

所述步骤B之前进一步包括步骤B0：CN节点池中各CN节点向RNC发送负载信息。

所述负载信息为负载级别；或为具体负载状况。

如果所述负载信息为负载级别，则所述步骤B0为：CN节点池中各CN节点在其负载级别发生变化时，向RNC发送当前负载级别。

根据本发明提出的方法，UE请求建立到CN节点的NAS信令连接时，即RNC收到UE发送的直传消息后，RNC根据CN节点池中各CN节点的负载状况为UE选择服务CN节点。进一步地，RNC收到UE发送的直传消息后，如果RNC能够获取有效的路由参数，则选择对应于路由参数的CN节点作为UE的服务CN节点，如果RNC无法获取有效的路由参数，则根据CN节点池中各CN节点的负载状况为UE选择服务CN节点；如果RNC根据有效路由参数为UE选择的服务CN节点不可用，或该CN节点已经过载时，则RNC根据CN节点池中各CN节点的负载状况重新为UE选择服务CN节点，这样，在RNC为UE选择服务CN节点时，充分考虑了CN节点池内各CN节点的负载差异，使UE在CN节点池内各CN节点的分布与每个CN节点的负载相关，使得容量和能力较低的CN节点承担相对较少的UE和业务，从而降低这些CN节点出现过载情况的概率。

附图说明

图1示出了本发明中RNC为UE选择服务CN节点流程图。

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。

本发明中，UE请求建立到CN节点的NAS信令连接时，即RNC收到UE发送的直传消息后，RNC根据CN节点池中各CN节点的负载状况为UE选择服务CN节点。为避免UE在一个CN节点池中更换服务CN节点过于频繁，如避免UE在一个CN节点池中每次进行业务时，RNC都根据CN节点池中各CN节点的负载状况为UE选择服务CN节点，进一步地，RNC收到UE发送的直传消息后，如果RNC能够获取有效的路由参数、如NRI，则选择对应于路由参数的CN节点作为UE的服务CN节点，如果RNC无法获取有效的路由参数，则根据CN节点池中各CN节点的负载状况为UE选择服务CN节点；如果RNC根据有效路由参数为UE选择的服务CN节点不可用，或该CN节点已经过载时，则RNC根据CN节点池中各CN节点的负载状况重新为UE选择服务CN节点。有效路由参数是指该路由参数是由对应于UE当前所在池区域的CN节点池、即UE当前所在的CN节点池分配的。

依据现有3GPP标准，UE具有有效的TMSI/P-TMSI时，RNC根据TMSI/P-TMSI中携带的NRI来为UE选择服务CN节点。但是，NRI实际上是由UE进入一个新的池区域时，RNC为UE所选择的服务CN节点来决定的，这样，UE进入一个新的池区域时，由RNC选择的CN节点很大程度上决定了该UE后续在该池区域中进行业务所使用的CN节点。因此，在UE进入一个新的池区域时，根据本发明提出的方法，RNC将根据CN节点池中各CN节点的负载状态为UE选择服务CN节点。

RNC收到UE发送的直传消息后，首先判断直传消息中携带的路由参数是否来自UE当前所在的CN节点池分配的临时标识，如果路由参数来自UE当前所在的CN节点池分配的临时标识，则继续判断该路由参数是否来自UE当前所在位置区域分配的临时标识，如果是，则RNC选择对应于路由参数的CN节点作为UE的服务CN节点；如果不是，则RNC根据CN节点池各CN节点的负载状况，为UE选择服务CN节点。如果路由参数不是来自UE当前所在的CN节点池分配的临时标识，则RNC根据CN节点池各CN节点的负载状况，为UE选择服务CN节点，具体描述参见图1。

图1示出了本发明中RNC为UE选择服务CN节点流程图，如图1所示，RNC在CN节点池中为UE选择服务CN节点的具体实现过程包括以下步骤：

步骤101：RNC收到UE发送的直传消息后，确定直传消息中携带的路由参数的来源，如果路由参数为NRI，且该NRI来自UE当前所在位置区域分配的临时标识、如TMSI/P-TMSI，则执行步骤104；如果路由参数为NRI，但是该NRI来自非UE当前所在位置区域分配的TMSI/P-TMSI，则执行步骤102；如果路由参数为NRI，但是该NRI来自其他运营商网络分配的TMSI/P-TMSI，则执行步骤108；如果直传消息中携带的非接入层消息是寻呼响应，则执行步骤106；如果来自IMSI或IMEI，即路由参数为通过计算IMSI或IMEI得到的V值，则执行步骤108。由于UE中存储有TMSI/P-TMSI与位置标识之间的对应关系，该位置标识是对应于分配TMSI/P-TMSI的位置区域的，UE在向RNC发送直传消息时，会向RNC提供该信息，RNC自身又能够确定UE当前所在的位置区域，因此RNC能够确定TMSI/P-TMSI是否由UE当前所在位置区域分配。所述位置区域可为位置区(LA，LocationArea)，或为路由区(RA，Routing Area)。其他运营商是指RNC所属运营商以外的运营商，由于其他运营商分配的TMSI/P-TMSI与RNC所归属的运营商会有明显不同，如号段不同、号码长度不同，因此，RNC能够确定TMSI/P-TMSI是否由其他运营商分配。

步骤102：RNC判断直传消息中是否携带有位置标识，如果是，则执行步骤103；否则，执行步骤108。本发明中可在直传消息中增加一个新的可选参数，用来携带与UE当前TMSI/P-TMSI相对应的位置标识，该位置标识可为位置区标识(LAI，Location Area Identity)、或为路由区标识(RAI，Routing Area Identity)。由于UE中存储有TMSI/P-TMSI及与该TMSI/P-TMSI相对应的位置标识，对于具有有效TMSI/P-TMSI的UE，UE将存储的对应于TMSI/P-TMSI的位置标识与来自网络的系统消息中携带的位置标识进行比较，如果一致，则表明TMSI/P-TMSI是由UE当前所在位置区域分配的，UE仅在直传消息中指出路由参数；如果不一致，则表明TMSI/P-TMSI是由非UE当前所在位置区域分配的，UE在直传消息中指出路由参数的同时，进一步在直传消息中指出与TMSI/P-TMSI相对应的位置标识，此时，UE也可不在直传消息中指出位置标识。

步骤103：RNC中不仅配置有本RNC管辖的位置配置数据，还配置有该RNC所在池区域中其他RNC管辖的位置配置数据，该位置配置数据可为LAI和/或RAI。RNC判断自身存储的位置配置数据中是否有收到的直传消息中携带的位置标识，如果是，则表明路由参数NRI是由本地CN节点池、即UE当前所在CN节点池分配的，执行步骤104；否则，表明路由参数NRI不是由本地CN节点池分配的，UE是漫游至本地池区域的，执行步骤108。

步骤104：RNC判断对应于NRI的CN节点是否可用，如果是，则执行步骤105；否则，执行步骤108。

步骤105：RNC选择对应于NRI的CN节点作为UE的服务CN节点，结束当前服务CN节点选择流程。

步骤106：如果在UE向RNC发送直传消息之前，CN对UE发起寻呼请求，即直传消息中携带的非接入层消息为IMSI寻呼响应，RNC判断是否根据CN节点对UE发起的寻呼请求存储了Global CN-ID，如果是，则执行步骤107；否则，执行步骤108。

步骤107：RNC判断对应于Global CN-Id的CN节点是否可用，如果是，则执行步骤109，如果不是，则执行步骤108。

步骤108：RNC根据CN节点池各CN节点的负载状况，为UE选择服务CN节点，结束当前服务CN节点选择流程。

步骤109：RNC选择与存储的Global CN-ID相对应的CN节点作为UE的服务CN节点，结束当前服务CN节点选择流程。

CN节点池中各CN节点向池区域中的各RNC发送自身负载状况，这样，RNC就能够获知CN节点池中各CN节点的负载状况。为避免CN节点频繁向RNC发送自身负载状况，可将CN节点的负载状况划分为多个负载级别，如当前负载为满负载的10％以下为负载级别0，当前负载为满负载的10％至20％为负载级别1，等等，当CN节点的负载级别发生变化时，CN节点才向RNC发送自身负载状况，也可仅向RNC发送自身负载级别，也可在网络中设置负载信息中心，CN节点向负载信息中心发送自身负载状况或负载级别，负载信息中心对收到的CN节点的负载状况或负载级别进行存储，RNC通过与负载信息中心的交互获知CN节点的负载状况或负载级别。

如果RNC能够获知CN节点的具体负载状况，可选择当前负载最低的CN节点作为UE的服务CN节点。如果RNC只能获知CN节点的负载级别，且负载级别由高到低表示CN节点的具体负载状况由高到低，则RNC可选择当前负载级别最低的CN节点作为UE的服务CN节点。为避免在一段时间内所有UE都选择负载级别最低的CN节点，造成该CN节点的负载急剧上升，可针对不同负载级别设置不同选择概率，例如，负载级别0的选择概率为70％，负载级别1的选择概率为30％，等等，不同负载级别对应一个选择概率，该选择概率随CN节点负载级别的改变而改变，如果某CN节点的当前选择概率为70％，则RNC在根据CN节点负载状况为UE选择服务CN节点时，首先生成一个随机小数，如果该随机小数在0至0.7之间，则该CN节点将被RNC选中作为UE的服务CN节点，这样，可使CN节点的负载上升更加平缓，高负载的CN节点仍然有被RNC选中的可能，只是被选中的概率小一些。

根据以上描述可见，如果路由参数不是NRI，则RNC将根据CN节点池各CN节点的负载状况，为UE选择服务CN节点，而不是按照现有技术中根据V(Value)值，选择对应于V(Value)值的CN节点作为UE的服务CN节点，这样，在RNC为UE选择服务CN节点时，充分考虑了CN节点池内各CN节点的负载差异，使得容量和能力较低的CN节点出现过载的概率有效降低。

以上所述CN节点池是指与RNC所在池区域相对应的CN节点池，即为RNC所在池区域提供服务的CN节点池。

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 (12)

1、一种选择服务核心网络节点的方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：

A、无线网络控制器RNC接收用户设备UE发送的直传消息，RNC判断直传消息中携带的路由参数是否来自UE当前所在的CN节点池分配的临时标识，如果是，则执行步骤C，否则，执行步骤B；

B、RNC根据核心网络CN节点池中各CN节点的负载状况为UE选择服务CN节点；

C、RNC选择对应于路由参数的CN节点作为UE的服务CN节点。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，RNC判断出直传消息中携带的路由参数来自UE当前所在的CN节点池分配的临时标识之后，所述步骤C之前进一步包括：RNC判断路由参数是否来自UE当前所在位置区域分配的临时标识，如果是，则执行步骤C；否则，执行步骤B。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，RNC判断路由参数来自非UE当前所在位置区域分配的临时标识之后，所述步骤B之前进一步包括以下步骤：

C01、RNC判断直传消息中是否携带有位置标识，如果是，则执行步骤C02，否则，执行步骤B；

C02、RNC判断存储的位置配置数据中是否有步骤C01中所述位置标识，如果是，则执行步骤C，否则，执行步骤B。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述RNC中不仅存储有自身管辖的位置配置数据，还存储有该RNC所在池区域中其他RNC管辖的位置配置数据。

5、根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述位置配置数据为：位置区标识LAI和/或路由区标识RAI。

6、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤A之后，所述步骤C之前进一步包括：RNC判断对应于路由参数的CN节点是否可用，如果是，则执行步骤C；否则，执行步骤B。

7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

RNC判断出直传消息中携带的路由参数来自非UE当前所在的CN节点池分配的临时标识之后，所述步骤B之前进一步包括：RNC确定出直传消息中携带的非接入层消息为寻呼响应后，判断是否存储有CN节点全球标识，如果是，则执行步骤D，否则，执行步骤B；

D、RNC选择对应于CN节点全球标识的CN节点作为UE的服务CN节点。

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述RNC判断出存储有CN节点全球标识之后，所述步骤D之前进一步包括：RNC判断对应于CN节点全球标识的CN节点是否可用，如果是，则执行步骤D；否则，执行步骤B。

9、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述CN节点全球标识是根据CN节点对UE发起的寻呼请求进行存储的。

10、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B之前进一步包括：

B0、CN节点池中各CN节点向RNC发送负载信息。

11、根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述负载信息为负载级别；或为具体负载状况。

12、根据权利要求11所述的方法，其特征在于，如果所述负载信息为负载级别，则所述步骤B0为：CN节点池中各CN节点在其负载级别发生变化时，向RNC发送当前负载级别。

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