CN100450097C - 一种演进网络中漫游用户数据路由方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种演进网络中漫游用户数据路由方法，其中：在漫游网络侧保存经漫游网络无线接入网接入的漫游用户的漫游地地址与该漫游用户的归属地地址的映射关系；在漫游网络侧转发漫游网络上行发送的数据报文时，根据所述的映射关系获取数据报文目的地址映射的漫游地地址，并将所述的数据报文转发到该漫游地地址。使漫游用户的数据不必路由回到归属网络，而是直接通过漫游地网络直接传送给目的地，从而提升漫游用户的业务质量。

Description

一种演进网络中漫游用户数据路由方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，其特别涉及第三代移动通讯系统中演进的移动通信网络系统架构及在该网络系统架构下漫游移动用户数据面路由优化的需求，具体的讲是一种演进网络中漫游用户数据路由方法。

背景技术

为了保证10年以至更久的时间内第三代合作项目(3GPP)系统的竞争力，一个接入技术演进的工作正在3GPP组织内部进行。特别是为了加强3GPP系统处理快速增长的IP数据业务的能力，在3GPP系统内使用分组技术需要进一步的增强。这类技术演进中最重要的几个部分包括：减少时延和反应时间、更高速的用户数据速率、增强的系统容量和覆盖范围以及运营商整体成本的降低。并且，演进的网络结构对于现有网络的后向兼容性也是一个重要的指标。

如图1所示，无线演进网络的核心网主要包含移动管理实体(MME)、用户面实体(UPE)、不同接入系统间的用户面锚点(InterASAnchor)三个逻辑功能体，其中：MME负责控制面的移动性管理，包括用户上下文和移动状态管理，分配用户临时身份标识、安全功能等，它对应于当前通用无线通信系统(UMTS)内部服务GPRS支持节点(SGSN)的控制平面部分；UPE负责空闲状态下为下行数据发起寻呼，管理保存IP承载参数和网络内路由信息等，它对应于当前UMTS系统内部SGSN和GPRS网关节点(GGSN)的数据平面部分；InterASSystemAnchor则充当不同接入系统间的用户面锚点。所述的GPRS是指通用分组无线业务。在图1中，演进的无线接入网(Evolved RAN)、演进的分组核心网(Evolved Packet Core)以及接口S1至S7为新的功能元件和界面。

所谓漫游，就是移动用户移动到非归属网络，由非归属网络提供接入。演进网络为提升漫游用户的业务质量，要求能对漫游用户的用户面路由进行优化。由于在未来演进网络中，移动用户的所有业务包括分组、语音和多媒体等都通过IP承载，因此上面的路由优化有非常强烈的现实需求，例如漫游用户在漫游地和漫游地内的其他移动用户之间的通话将是漫游用户的一项主要业务，如果不进行优化，业务数据还需要通过归属网络路由转发，不仅浪费网络资源，而且降低用户的业务质量，所以对漫游用户数据的路由优化是非常有必要的。然而，目前还没有明确的策略和方法来实现演进网络中，漫游用户的路由优化。

在现有技术中，为满足漫游用户数据路由优化的需求，可以考虑由漫游地网络为漫游用户分配IP，这样漫游用户使用该IP地址进行业务的数据流的路由自然就不必都通过用户的归属网络路由。然而，是否允许由漫游地网络分配IP必须是用户归属网络和漫游网络协商后决定。考虑到存在虽然归属网络可以允许用户在漫游地的业务数据路由优化，但不允许漫游网络分配IP地址的情况，此时也必须考虑对应的解决漫游用户数据的路由优化的方法。

如图2a所示，为现有技术中漫游用户和漫游地其它用户通过GSM EDGE无线接入网(GERAN)的通信数据路由。其中，漫游用户MSa的归属网络为A，MSa漫游到异地网络B，MSb代表在网络B接入的其他用户，它或者是B网络本地用户，或者是其他网络来的漫游用户，甚至也是A网络的用户。如果：

1)如果MSb同样是A网络漫游到B网络的用户，路由如图2a中的短虚线所示，或参见图2b的虚线所示的路由。

2)如果MSb是B网络用户，路由如图2a中的长虚线所示，或参见图2c的虚线所示的路由。

3)如果MSb是其他非A网络的漫游用户，路由和2)大同小异，只是通过GPRS核心网(CORE)后可能要经过MSb归属网络的InterASAnchor然后连接到Internet。

如图3所示，为现有技术中漫游用户和漫游地其它用户通过演进的无线接入网(Evolved RAN)的通信数据路由。其中，漫游用户MSa的归属网络为A，MSa漫游到异地网络B，MSb代表在网络B接入的其他用户，它或者是B网络本地用户，或者是其他网络来的漫游用户，甚至也是A网络的用户。如果：

1′)如果MSb同样是A网络漫游到B网络的用户，路由如图3中的短虚线所示的路由。

2′)如果MSb是B网络用户，路由如图3中的长虚线所示的路由。

3′)如果MSb是其他非A网络的漫游用户，路由和2′)大同小异，只是通过MME和UPE后可能要经过MSb归属网络的InterASAnchor然后连接到Internet。

如图4所示，为现有技术中漫游用户和漫游地其它用户通过GERAN和Evolved RAN的通信数据路由。其中，漫游用户MSa的归属网络为A，MSa漫游到异地网络B，MSb代表在网络B接入的其他用户，它或者是B网络本地用户，或者是其他网络来的漫游用户，甚至也是A网络的用户。如果：

1″)如果MSb同样是A网络漫游到B网络的用户，路由如图4中的短虚线所示的路由。

2″)如果MSb是B网络用户，路由如图4中的长虚线所示的路由。

3″)如果MSb是其他非A网络的漫游用户，路由和2″)大同小异，只是通过MME和UPE后可能要经过MSb归属网络的InterASAnchor然后连接到Internet。

从上述的路由可知，现有技术中即使漫游用户和通信目的地都处于同一个漫游网络中，漫游用户和通信目的地之间的数据都必须路由回到归属网络，然后通过漫游地网络传送。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种演进网络中漫游用户数据路由方法，使漫游用户的数据不必路由回到归属网络，而是直接通过漫游地网络直接传送给目的地，从而提升漫游用户的业务质量。

本发明的技术方案为：当漫游用户从漫游网络无线接入网接入时，在漫游网络网关设备上保存漫游地地址与该漫游用户的归属地地址之间的映射关系；

当所述漫游网络接收到发送给所述漫游用户的上行数据报文时，根据所述数据报文的目的地址以及所述的映射关系，获得所述漫游用户的漫游地地址，将所述数据报文发送给所述漫游用户。

本发明所述的方法包括以下步骤：漫游网络的网关设备在所述的漫游用户建立或更新IP连接承载时，获取所述漫游用户归属网络为该漫游用户分配的归属地IP地址，并保存所述归属地IP地址和所述漫游用户的漫游地地址的映射关系；在转发漫游网络下用户发送的上行数据报文前，查询所述的映射关系，如果所述数据报文的目的地址能匹配到相应的漫游地地址，则根据该漫游地地址转发所述的数据报文。

所述的漫游用户在当前网关设备覆盖网络下移动时，如果漫游地地址变化，则更新所述的映射关系。

当所述的漫游用户离开当前网关设备，接入到其他网关设备时，删除所述的映射关系。

所述的漫游网络无线接入网包括：演进的无线接入网(Evolved RAN)、UMTS陆地无线接入网(UTRAN)、GSM EDGE无线接入网(GERAN)、non 3GPP IP接入网、WLAN 3GPP IP接入网、互联网。

所述的网关设备包括：GPRS核心网的网关设备、演进无线网络的移动管理实体(MME)和/或演进无线网络的用户面实体(UPE)、演进无线网络的本地锚点(Local Anchor)。

所述的漫游用户包括：移动终端、或其它通信节点。

所述的漫游地地址是指能够和漫游用户通信的本地地址：IP地址、本地链路、本地端口、隧道等。

本发明的有益效果在于，解决了未来演进网络中漫游用户的数据面路由优化问题。本发明不要求由漫游地网络分配IP，即在归属网络为用户分配IP地址的情况下，如果归属网络和漫游地网络协商允许漫游用户数据路由优化时，仍然能实现漫游用户在漫游地的用户面数据路由优化。

附图说明

图1为现有技术中无线演进网络(非漫游场景)架构图；

图2a为现有技术中漫游用户和漫游地其它用户通过GERAN的通信数据路由示意图；

图2b为现有技术中同样是A网络漫游到B网络的用户之间通过GERAN的通信数据路由简化的示意图；

图2c为现有技术中漫游用户和漫游地用户通过GERAN的通信数据路由简化的示意图；

图3为现有技术中漫游用户和漫游地其它用户通过Evolved RAN的通信数据路由示意图；

图4为现有技术中漫游用户和漫游地其它用户通过GERAN和Evolved RAN的通信数据路由示意图；

图5为本发明方法的流程图；

图6为本发明实施例1的漫游用户和漫游地其它用户通过GERAN的通信数据路由示意图；

图7为本发明实施例2的漫游用户和漫游地其它用户通过Evolved RAN的通信数据路由示意图；

图8为本发明实施例3的漫游用户和漫游地其它用户通过GERAN和EvolvedRAN的通信数据路由示意图。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明的具体实施方式。如图5所示，本发明提供了第三代合作项目演进网络中漫游用户数据路由方法，其步骤为：漫游网络的网关设备在所述的漫游用户建立或更新IP连接承载时，获取所述漫游用户归属网络为该漫游用户分配的归属地IP地址，并保存所述归属地IP地址和所述漫游用户的漫游地地址的映射关系；

在转发漫游网络下用户发送的上行数据报文前，查询所述的映射关系，如果所述数据报文的目的地址能匹配到相应的漫游地地址，则根据该漫游地地址转发所述的数据报文。

所述的漫游用户在当前网关设备覆盖网络下移动时，如果漫游地地址变化，则更新所述的映射关系。

当所述的漫游用户离开当前网关设备，接入到其他网关设备时，删除所述的映射关系。

本发明的主要思想，就是通过漫游网络网关设备，保存经网关设备接入的移动用户的本地可寻址地址或者数据通道和用户业务层数据报文使用的IP地址的映射关系。在转发本网络下用户发送的数据报文前，根据数据报文的目的地址，查询上述保存的映射关系，如果查询发现数据报文的目的地址和某本地地址存在映射，即说明数据报文的目的地位于本网关管理的本地网络中，则直接将该数据报文根据查询获得本地地址转发，避免数据包路由到本地网络外才能回来。本发明方法的具体步骤归纳如下：

步骤1、漫游地网关设备在移动终端建立或更新IP连接承载时，获取归属网络为其分配的IP地址，并保存该IP地址和终端在本网络的本地地址或者数据通道的映射关系。

步骤2、转发本地网络下用户发送的上行数据报文前，查询上述映射关系，如果能匹配到相应的本地地址，则根据本地地址转发，否则正常转发。

步骤3、移动终端在本网关设备覆盖网络下移动时，如果本地地址变化，则更新上述的映射关系。

步骤4、当移动终端离开本网关设备，接入到其他网关设备时，删除上述保存的映射。

在本发明的以下实施例中，需要说明的是：

1、本文实施例附图中移动用户MSa的归属网络为A，漫游到异地网络B，移动用户MSb代表在网络B接入的其他用户，它或者是B网络本地用户，或者是其他网络来的漫游用户，甚至也是A网络的用户。

2、本文提到的移动用户只是为描述方便，为抽象概念，它可以是移动终端或者其他通信节点。

3、上述的本地地址或数据通道，可以是IP地址、本地链路、本地端口、隧道等可以和用户通信的本地“地址”。

实施例1

如图6所示，采用本发明方法，漫游地网络B的GPRS CORE中的网关设备，可以在漫游用户建立IP连接承载过程中，获取归属网络为移动用户分配的IP地址IPA，并保存IPA和用户在B网络可寻址地址AddB的映射关系。因为移动用户MSa在漫游网络B中通过GSM EDGE无线接入网(GERAN)接入时，网络为其分配的IP地址必须通过GPRS CORE中的网关设备下发，所以该IP对GPRS CORE中的网关设备是可见和能获取的。

这里AddrB可以是一个本地IP地址，比如采用移动IP技术时，漫游网络网关设备作为外地代理为用户分配的转交地址；AddrB也可以是一个数据通道标识，比如GTP隧道；AddrB也可以是其他本地的链路地址等。总之，AddrB一定是漫游地网络网关设备可以寻址到用户a的本地地址或者数据通道。

这样当GPRS CORE中的网关设备转发用户数据报文时，查询上述保存的映射关系，如果能查询到存在对应的映射关系，其目的地址为移动用户的IP地址IPA时，便可以根据映射的本地地址AddrB把用户数据报文进行转发处理，从而使得所有用户MSb通过GPRS CORE中的网关设备发往用户MSa的数据报文，都不需要先发往用户MSa的归属网络A，而直接在本地网络路由给用户MSa。对称地，当通信另一方用户MSb也是漫游用户，上述方法同样适用，因此不论用户MSb是否漫游用户，MSa发往MSb的数据也都直接通过漫游地的GPRS CORE中的网关设备进行路由优化，直接转发给MSb，从而获得如图6所示的优化后效果。

用户MSa和MSb通过UTRAN接入的情况完全类似，这里不再赘述。

实施例2

如图7所示，采用本发明方法，漫游地网络B中的网关设备MME/UPE，可以在漫游用户建立IP连接承载过程中，获取归属网络为移动用户分配的IP地址IPA，并保存IPA和用户在B网络可寻址地址AddB的映射关系。因为移动用户在漫游网络B中通过演进的无线接入网(Evolved RAN)接入时，网络为其分配的IP地址必须通过演进网络的MME/UPE下发，所以该IP对演进网络的网关设备MME/UPE是可见和能获取的。

这里AddrB可以是一个本地IP地址，比如采用移动IP技术时，漫游网络网关设备作为外地代理为用户分配的转交地址；AddrB也可以是一个隧道标识，比如GTP隧道；AddrB也可以是本地链路地址等；总之，AddrB一定是漫游地网络的网关设备MME/UPE可以寻址到用户MSa的地址。

这样当演进网络中的网关设备转发用户数据报文时，查询上述保存的映射关系，如果能查询到存在对应的映射关系，其目的地址为移动用户的IP地址IPA时，便可以根据映射到的本地地址AddrB把用户数据报文进行转发处理，从而使得所有用户MSb通过演进网络的网关设备发往用户MSa的数据报文，都不需要先发往用户MSa归属的网络A，而直接在本地网络路由给用户MSa。对称地，当通信另一方用户MSb也是漫游用户，上述方法同样适用，因此不论用户MSb是否漫游用户，MSa发往MSb的数据也都直接通过漫游地的网关设备MME/UPE进行路由优化，直接发给MSb，从而获得如图7所示的优化后效果。

移动用户通过non 3GPP IP Access或者WLAN 3GPP IP Access接入情况，基本类似，这里不在赘述。

对比上述实施例1、2，显然漫游地的网关设备因用户所处的接入系统不同而不同。

实施例3

如图8所示，采用本发明方法，移动用户MSa在漫游地网络B接入时，不论通过何种接入系统接入，都需要通过一个B网络中的本地锚点Local Anchor连接到归属网络的Inter AS Anchor，因此该本地锚点可以在漫游用户建立IP连接承载过程中，获取归属网络为移动用户分配的IP地址IPA，并保存IPA和用户在B网络可寻址地址AddB的映射关系。因为移动用户MSa在漫游网络B中不论通过何种接入系统接入时，网络为其分配的IP地址必须通过B网络中的本地锚点Local Anchor下发，所以该IP对本地锚点Local Anchor是可见和能获取的。

这里AddrB可以是一个本地IP地址，比如采用移动IP技术时，漫游网络网关设备作为外地代理为用户分配的转交地址；AddrB也可以是一个隧道标识，比如GTP隧道；AddrB也可以是本地链路地址等；总之，AddrB一定是漫游地网络的网关设备本地锚点Local Anchor可以寻址到用户MSa的地址。

这样当演进网络中的网关设备本地锚点Local Anchor转发用户数据报文时，查询上述保存的映射关系，如果能查询到存在对应的映射关系，其目的地址为移动用户的IP地址IPA时，便可以根据映射到的本地地址AddrB把用户数据报文进行转发处理，从而使得所有用户MSb通过演进网络的网关设备本地锚点发往用户MSa的数据报文，都不需要先发往用户MSa归属的网络A，而直接在本地网络路由给用户MSa。对称地，当通信另一方用户MSb也是漫游用户，上述方法同样适用，因此不论用户MSb是否漫游用户，MSa发往MSb的数据也都直接通过漫游地的网关设备本地锚点Local Anchor进行路由优化，直接发给MSb，从而获得如图8所示的优化后效果。

移动用户通过non 3GPP IP Access或者WLAN 3GPP IP Access接入情况，基本类似，这里不在赘述。

需要说明的，为描述简便，本发明中的示意图中MME和UPE画在一起，但不排除可以分离。另外，移动锚点Inter AS Anchor的网络位置不影响本发明的适用性，比如不排除移动锚点和UPE共存于同一网络节点的可能。上述实施例子中适用的移动用户可以是移动终端或者其他任何通信节点。

此外，上述的路由优化前提必须是用户归属网络和漫游网络协商后允许进行路由优化。考虑到上述协商本身需要移动用户在漫游地注册或者建立IP连接承载时进行，并需要漫游地的网关设备参与，所以漫游地的网关设备完全清楚所有漫游用户的协商结果，并可以根据此结果，决定是否为该用户启用本发明的路由优化方法。

本发明提出一种漫游用户数据面路由的优化方法，解决未来演进网络中漫游用户的数据面路由优化问题。该方法不要求由漫游地网络分配IP，即在归属网络为用户分配IP地址的情况下，如果归属网络和漫游地网络协商允许漫游用户数据路由优化，通过漫游地网关保存和查询用户IP地址和用户在漫游地网络中的可寻址地址或者可达数据通道的映射关系，优化漫游用户和漫游地其他通信节点之间的数据面路由，提高对应数据业务的性能，给漫游用户带来更好的业务感受。

以上具体实施方式仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。

Claims (9)

1.一种演进网络中漫游用户数据路由方法，其特征在于：

当漫游用户从漫游网络无线接入网接入时，在漫游网络网关设备上保存漫游地地址与该漫游用户的归属地地址之间的映射关系；

当所述漫游网络从所述漫游网络无线接入网接收到发送给所述漫游用户的上行数据报文时，根据所述数据报文的目的地址以及所述的映射关系，获得所述漫游用户的漫游地地址，将所述数据报文发送给所述漫游用户。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于包括以下步骤：

漫游网络的网关设备在所述的漫游用户建立或更新IP连接承载时，获取所述漫游用户归属网络为该漫游用户分配的归属地IP地址，并保存所述归属地IP地址和所述漫游用户的漫游地地址的映射关系；

在转发漫游网络下用户发送的上行数据报文前，查询所述的映射关系，如果所述数据报文的目的地址能匹配到相应的漫游地地址，则根据该漫游地地址转发所述的数据报文。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的漫游用户在当前网关设备覆盖网络下移动时，如果漫游地地址变化，则更新所述的映射关系。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述的漫游用户离开当前网关设备，接入到其他网关设备时，删除所述的映射关系。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的漫游用户在当前网关设备覆盖网络下移动时，如果漫游地地址变化，则更新所述的映射关系；

当所述的漫游用户离开当前网关设备，接入到其他网关设备时，删除所述的映射关系。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的漫游网络无线接入网包括：演进的无线接入网、UMTS陆地无线接入网、GSM EDGE无线接入网、non 3GPP IP接入网、WLAN 3GPP IP接入网、互联网。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的网关设备包括：GPRS核心网的网关设备、演进无线核心网的移动管理实体和/或演进无线网络的用户面实体、演进无线网络的本地锚点。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的方法，其特征在于，所述的漫游用户包括：移动终端、或其它通信节点。

9.根据权利要求1至7任意一项所述的方法，其特征在于，所述的漫游地地址是指能够和漫游用户通信的本地地址：IP地址、本地链路、本地端口、隧道。

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