CN101009907A - 演进网络架构中隧道建立、释放方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种演进网络架构中隧道建立、释放方法，所述演进网络架构包括逻辑实体：演进基站eNode B、控制面服务器CPS、移动性管理实体MME、用户面实体UPE，包括：用户设备UE在网络附着过程中或者从空闲状态进入激活状态时，eNode B和用户面实体UPE通过CPS及移动性管理实体MME进行信令交互建立eNode B和UPE之间的隧道；当UE在网络附着完成后或者从激活状态进入空闲状态时，eNode B和UPE通过CPS及MME进行信令交互删除所述隧道。本发明公开了一种演进网络架构中隧道的建立和释放装置。利用本发明，可以有效地建立和释放数据传输隧道，保证业务数据的正确传输。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种演进网络架构中隧道建立、释放方法及装置。
背景技术
UMTS(Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统)是采用WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址接入)空中接口技术的第三代移动通信系统，通常也将UMTS系统称为WCDMA通信系统。UMTS系统采用了与第二代移动通信系统类似的结构，包括无线接入网(RAN，Radio Access Network)和核心网(CN，Core Network)。其中RAN用于处理所有与无线有关的功能，而CN用于处理UMTS系统内所有的话音呼叫和数据连接，并实现与外部网络的交换和路由功能。CN从逻辑上分为电路交换域(CS，Circuit Switched Domain)和分组交换域(PS，Packet SwitchedDomain)。陆地无线接入网(UTRAN，UMTS Territorial Radio Access NetworkUMTS)、CN与用户设备(UE，User Equipment)一起构成整个UMTS系统，其系统结构如图1所示：
其中，UTRAN网络结构如图2所示：
它包含一个或多个无线网络子系统(RNS，Radio Network Subsystem)。一个RNS由一个无线网络控制器(RNC，Radio Network Controller)和一个或多个Node B(基站)组成。RNC用来分配和控制与之相连或相关的Node B的无线资源。Node B则完成与RNC之间的Iub接口和与UE之间的Uu接口的数据流的转换，同时也参与一部分无线资源管理。
3G PS域的核心网结构如图3所示：
其中，服务通用分组无线业务支持节点(SGSN，Serving GPRS SupportNode)是分组交换(PS，Packet Switched)网络的一个基本的组成网元。其主要的作用就是为本SGSN服务区域的UE转发输入/输出的IP分组，其地位类似于CS域中的拜访移动业务交换中心(VMSC，Visited Mobile Switching Center)。
网关通用分组无线业务支持节点(GGSN，Gateway GPRS Support Node)也是为了在UMTS网络中提供PS业务功能而引入的一个网元功能实体，提供数据包在PS网和外部数据网之间的路由和封装。用户选择哪一个GGSN作为网关，是在PDP上下文激活过程中根据用户的签约信息以及用户请求的接入点名(APN，Access Point Name)确定的。
为了保证IP流的正确传输，需要使用隧道技术。3GPP在Release7之前的Release版本中，在RNC与核心网的SGSN(通用分组无线业务服务支持节点)之间使用了GTP(GPRS Tunneling Protocol，GPRS隧道协议)协议，并且对于每一个用户，若其IP地址不同或/与所使用Session(会话)的服务质量(QoS，Quality of Service)不同均要使用一个不同的GTP隧道；这个GTP的隧道决定了在其上面Session的QoS。QoS不同，就建立不同的隧道；并且即使QoS相同，如果APN(接入点名)不一样，同样也会使用不同的隧道。
随着第三代移动通信技术的发展，网络规划和优化工作越来越重要。由于移动用户数的快速增长和新业务的不断出现，要求系统在支持多种业务并满足一定QoS(服务质量)条件下，获得良好的网络容量，满足一定的无线覆盖要求，同时通过调整容量、覆盖、质量之间的均衡关系提供最佳的服务。
目前在3GPP中，各厂商都在积极研究3G的长期演进(LTE，Long TermEvolution)系统，LTE的目的是提供一种能够降低时延、提高用户数据速率、改进系统容量和覆盖的低成本网络。只使用PS域业务，承载网络都为IP承载。基于这种目的，衍生出很多新的网络架构，一种比较流行的网络架构如图4所示：
其中，eNode B(evolved Node B)是演进的Node B，至少具有空口协议栈的物理层(PHY，Physical Sublayer&Physical Layer)和媒体接入控制(MAC，Media Access Control)层，其他协议栈位置不定，并采用新的物理层技术(如正交频分复用OFDM)。
eGSN(evolved GPRS Support Node)是演进的GSN(GPRS Support Node)，由移动性管理实体(MME，Mobility Management Entity)和用户面实体(UPE，User Plane Entity)组成。MME用于管理和存储UE上下文(如空闲状态的UE的标识、UE的移动性状态、用户安全参数等)，还产生临时标识分配给UE，对UE能否驻扎在某TA(Tracking Area，跟踪区)或公共陆地移动网(PLMN，Public Land Mobile Network)进行检查，也会对UE进行鉴权。UPE用于终结空闲状态的UE的下行数据，当有下行数据到达UE，触发或发起寻呼；它管理或存储UE上下文(如IP承载参数或网络路由信息)，在合法监听中执行用户业务的数据复制等。
控制面服务器(CPS，Control Plane Server)用于完成小区间eNode B的无线资源管理，并承担部分RRC(无线资源控制)功能。
归属用户服务器(HSS，Home Subscriber Server)负责保存用户相关信息：用户ID，编号和寻址信息；用户安全信息：鉴权和认证等网络接入控制；用户位置信息；用户基本数据信息。
Anchor(锚点)是支持UE在不同接入系统之间移动的用户面实体，支持不同接入系统间的切换。
从逻辑功能来区分，eGSN分离为MME和UPE。但从物理节点来看，各逻辑实体有多种组合方式，如CPS与MME、UPE合并为一个物理节点，eNodeB为一个物理节点；或eNode B与CPS合并为一个物理节点，MME、UPE合并为一个物理节点等等。
同样，为了保证IP流的正确传输，需要在eNode B与UPE之间使用隧道技术。但UPE和eNode B为两个用户面实体，为了建立UPE到eNode B的隧道，需要UPE与eNode B相互了解对方地址。在网络演进中，MME与UPE可能会分离，且一个MME可能对应一个或多个UPE，也可能CPS与eNode B分离，这样，就存在UPE与eNode B之间如何通过信今使得两个节点相互了解对方地址的问题。目前并没有一个明确的解决方案。
而且网络演进要求UE在网络附着时将建立默认的IP连接，并且要求Idle(空闲)状态的UE的下行数据中止于UPE，如果UPE具有eNode B的隧道信息可以直接将数据下发到eNode B。因此，为了减少网络信令，UE处于Idle(空闲)状态时，需要释放UE到UPE之间的用户面连接，即释放UE到eNodeB的无线资源控制(RRC，Radio Resource Control)连接和UPE到eNode B的隧道连接，保留UPE到Anchor的连接。对于如何释放UPE到eNode B的隧道连接，目前也没有一个明确的解决方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种演进网络架构中隧道建立方法，以使两个用户面实体之间能够相互了解对方地址，有效地建立起数据传输隧道，保证业务数据的正确传输。
本发明的另一个目的是提供一种演进网络架构中隧道释放方法，以使UE进入空闲状态后，有效地释放掉相应的隧道连接，减少演进系统中UE在eNodeB间移动时需要进行路由更新的处理，减少网络信令，提高系统效率。
本发明的目的是提供一种演进网络架构中隧道的建立和释放装置，以在演进网络架构中有效地建立起数据传输隧道，保证业务数据的正确传输，提高系统效率。
为此，本发明提供如下的技术方案：
一种演进网络架构中隧道建立方法，所述演进网络架构包括逻辑实体：演进基站eNode B、控制面服务器CPS、用户面实体UPE和移动性管理实体MME，所述方法包括：
用户设备UE在网络附着过程中或者从空闲状态进入激活状态时，eNodeB和UPE通过CPS和MME进行信令交互，获取对方地址信息，建立eNode B和UPE之间的隧道。
所述UE在网络附着过程中，eNode B和UPE通过CPS和MME进行信今交互，获取对方地址的步骤之前还包括：
MME通过激活分组数据协议PDP上下文过程获取UPE的地址信息。
所述MME通过激活分组数据协议PDP上下文过程获取UPE的地址信息的步骤包括：
UE向MME发送激活PDP上下文请求消息；
MME收到所述激活PDP上下文请求消息后，向UPE发送建立或激活PDP上下文请求消息；
UPE建立或激活PDP上下文后，向MME发送建立或激活PDP上下文响应消息，并在该消息中携带UPE的地址信息。
所述eNode B和UPE通过CPS和MME进行信令交互，获取对方地址信息的步骤包括：
MME向CPS发送无线接入承载RAB指配请求消息，并在该消息中携带所述UPE的地址信息；
CPS通过触发无线资源重配置过程将所述UPE的地址信息传送给eNodeB，并获取eNode B的地址信息；
UE与CPS之间无线承载建立过程完成后，CPS向MME发送RAB响应消息，并在该消息中携带获取的eNode B的地址信息；
MME收到eNode B的地址信息后，将eNode B的地址信息通知UPE。
所述CPS通过触发无线资源重配置过程将所述UPE的地址信息传送给eNode B，并获取eNode B的地址信息的步骤包括：
CPS向eNode B发送无线资源重配置请求消息，并在该消息中携带用户面实体UPE的地址信息；
eNode B收到所述无线资源重配置请求消息后，向CPS发送无线资源重配置响应消息，并在该消息中携带其地址信息。
可选地，所述方法进一步包括：
通过初始直传消息，CPS获取eNode B的地址信息，具体包括：
UE接入网络时向eNode B发送附着请求消息；
eNode B将UE的附着请求消息转发给CPS，CPS根据该消息获知eNode B的地址信息。
可选地，所述方法进一步包括：
CPS通过初始直传消息将获取的eNode B的地址信息传送给MME。
所述UE在网络附着过程中，eNode B和UPE通过CPS和MME进行信今交互，获取对方地址的步骤之前还包括：
MME通过建立或激活PDP上下文过程将所述eNode B的地址信息传送给UPE。
可选地，所述eNode B和UPE通过CPS和MME进行信令交互，获取对方地址信息的步骤包括：
MME通过无线接入承载RAB指配过程将获取的UPE的地址信息传送给CPS；
CPS通过触发无线资源重配置过程将UPE的地址信息传送给eNode B。
可选地，所述eNode B和UPE通过CPS和MME进行信令交互，获取对方地址信息的步骤包括：
MME通过无线接入承载RAB指配过程将记录的UPE的地址信息传送给CPS；
CPS通过触发无线资源重配置过程将UPE的地址信息传送给eNode B；
MME将eNode B的地址信息通过PDP上下文更新消息传送给UPE。
可选地，所述eNode B和UPE通过CPS和MME进行信令交互，获取对方地址信息的步骤包括：
MME通过无线接入承载RAB指配过程将记录的UPE的地址信息传送给CPS，并从CPS获取eNode B的地址信息；
CPS通过触发无线资源重配置过程将所述UPE的地址信息传送给eNodeB：
MME将eNode B的地址信息通过PDP上下文更新消息传送给UPE。
当CPS和eNode B为一个物理节点时，eNode B和CPS之间的信令交互为该物理节点的内部消息流程；
当CPS和MME为一个物理节点时，CPS和MME之间的信令交互为该物理节点的内部消息流程；
当MME和UPE为一个物理节点时，MME和UPE之间的信令交互为该物理节点的内部消息流程。
一种演进网络架构中隧道释放方法，所述演进网络架构包括逻辑实体：演进基站eNode B、控制面服务器CPS、用户面实体UPE和移动性管理实体MME，所述方法包括步骤：
当UE在网络附着完成后或者从激活状态进入空闲状态时，释放MME和CPS之间的接口；
MME释放与CPS之间的接口后，向UPE发送隧道释放命令；
UPE收到所述隧道释放命令后，标记eNode B和UPE之间的隧道无效或者删除该隧道的相关信息。
优选地，所述方法进一步包括：
CPS释放与MME之间的接口后，向UE发起无线资源控制连接释放过程，释放CPS与UE之间的无线资源控制连接；
无线资源控制连接释放后，CPS向eNode B发起无线资源释放过程，请求eNode B释放对应的无线资源。
当CPS和eNode B为一个物理节点时，eNode B和CPS之间的信令交互为该物理节点的内部消息流程；
当CPS和MME为一个物理节点时，CPS和MME之间的信令交互为该物理节点的内部消息流程；
当MME和UPE为一个物理节点时，MME和UPE之间的信令交互为该物理节点的内部消息流程。
一种演进网络架构中隧道的建立和释放装置，包括逻辑实体：演进基站eNode B、控制面服务器CPS、用户面实体UPE和移动性管理实体MME，
eNode B和UPE通过CPS和MME进行信令交互，获取对方地址信息，建立eNode B和UPE之间的隧道；
当UE在网络附着完成后或者从激活状态进入空闲状态时，eNode B和UPE通过CPS和MME进行信令交互删除eNode B和UPE之间的隧道。
可选地，CPS通过初始直传消息获取eNode B的地址信息。
MME在UE进行网络附着过程中，通过建立或激活分组数据协议PDP上下文过程与UPE进行信息交互，获取UPE的地址信息；
MME在UE从空闲状态进入激活状态时，通过更新PDP上下文过程与UPE进行信息交互，获取UPE的地址信息。
MME通过无线接入承载指配过程从CPS获取eNode B的地址信息，并将UPE的地址信息传送给CPS。
CPS通过无线资源重配置过程获取eNode B的地址信息，并将UPE的地址信息传送给eNode B。
由以上本发明提供的技术方案可以看出，本发明使两个用户面实体eNodeB和UPE借助于控制面服务器CPS和MME进行信今交互，相互获取对方的地址信息，从而有效地建立起eNode B和UPE之间的隧道，保证了UE通过该隧道进行IMS(因特网多媒体子网)的注册以及业务数据传输等过程；当UE进入空闲状态后，通过释放eNode B和UPE之间的接口释放掉相应的隧道连接，减少了演进系统中UE在eNode B间移动时需要进行路由更新的处理，减少网络信令，提高了效率。
附图说明
图1是现有UMTS系统结构示意图；
图2是现有技术中UTRAN网络结构示意图；
图3是现有技术中PS域网络结构示意图；
图4是一种3G演进网络架构示意图；
图5是基于图4所示网络架构隧道建立方法第一实施例的消息流程；
图6是基于图4所示网络架构移动终端作为被叫进入激活状态时隧道建立的消息流程；
图7是基于图4所示网络架构隧道建立方法第二实施例的消息流程；
图8是基于图4所示网络架构隧道释放的消息流程；
图9是另一种3G演进网络架构示意图；
图10是基于图8所示网络架构隧道建立的消息流程；
图11是基于图8所示网络架构隧道释放的消息流程；
图12是本发明装置的原理框图。
具体实施方式
本发明并不局限应用于目前所称的3G系统网络，更可应用于基于3G网络架构所发展的其他网络系统，只要其满足该网络架构。但为更方便清楚说明本发明的创造点，以下以3G网络为例说明。
在3G系统演进网络架构中，由于eNode B和UPE是两个用户面实体，当UE在网络附着过程中或者从空闲状态进入激活状态时，需要在eNode B和UPE之间建立隧道，以保证UE的IMS注册及业务数据的正确传输等过程，所以本发明的核心在于：利用控制面服务器CPS和移动性管理实体MME进行信令交互，使eNode B和UPE分别通过CPS和MME获取对方的地址信息，从而有效地建立起eNode B和UPE之间的隧道；当UE进入空闲状态后，通过释放eNode B和UPE之间的接口释放掉相应的隧道连接。
本技术领域人员知道，3G系统演进网络架构从逻辑节点来看，包括：eNode B、CPS、eGSN等，而eGSN由UPE和MME两个功能实体组成，MME和UPE是否分离尚未确定。而从物理节点来看，各逻辑节点之间又有多种组合方式，比如，CPS与MME、UPE合并为一个物理节点，eNode B为一个物理节点；或者eNode B与CPS合并为一个物理节点，MME、UPE合并为一个物理节点等方式。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将针对各逻辑节点不同的组合方式，结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
首先，参照图4所示3G演进网络架构，MME和UPE为不同物理节点，CPS和eNode B也为不同物理节点。
在这种网络架构下，为了建立eNode B和UPE之间的隧道，需要UPE与eNode B相互了解对方的地址信息。并且在网络演进中，一个MME可以对应一个或多个UPE。在这种情况下，需要借助于CPS和MME使两个用户面实体eNode B和UPE相互了解对方地址，建立隧道。
基于图4所示网络架构的隧道建立的消息流程如图5所示：
1.UE向MME发起激活或建立PDP上下文请求消息，要求激活默认的IP连接。
2.MME将激活或建立PDP上下文请求转给UPE，或MME发送类似该建立PDP上下文请求消息给UPE，要求UPE建立PDP上下文。
当MME与UPE是一对多的关系时，MME可能需要根据负载分担等对UPE进行选择，选择一个合适的UPE建立PDP上下文。如果使用GTP协议建立隧道，MME还需要生成隧道节点标识TEID。
3.如果需要建立UPE到Anchor的隧道，UPE发送建立PDP上下文请求消息给Anchor建立隧道；或MME向Anchor发送消息建立隧道。
如果不需要建立UPE到Anchor的隧道，则可直接进入下一步。
4.Anchor返回建立PDP上下文响应消息给UPE或MME，Anchor到UPE的隧道建立。
5.UPE返回激活或建立PDP上下文响应消息给MME，可以在该激活或建立PDP上下文响应消息携带UPE的地址信息，池然MME也可以从底层信息或从第2步了解选定的UPE的地址信息。从底层信息了解选定的UPE的地址信息是指从信令的承载得出地址信息(如信今承载为IP，那么从IP包的源IP地址即可知道UPE的地址)。
6.MME发送RAB(无线接入承载)指配消息给CPS，要求建立无线接入承载。该消息中携带UPE的地址信息(也可能包括GTP的TEID等信息)。
7.CPS根据RAB指配消息中的Qos信息发送无线资源重配置请求消息给eNode B进行无线资源重配置(之前建立RRC已经进行过一次配置，因此是重配置)，该消息中可以携带UPE的地址信息；UPE的地址信息也可以通过其他消息中由CPS通知到eNode B。
8.eNode B配置无线信道，记录UPE的地址信息(也可能包括其他相关信息，如TEID)，之后返回无线资源重配置响应消息给CPS，其中可以携带eNode B的地址信息。eNode B的地址信息也可以通过其他渠道从eNode B发往CPS。
9.CPS收到eNode B返回的消息后，发起RB(无线承载)建立过程。
10.RB建立后，CPS返回RAB指配响应消息给MME，其中携带eNodeB的地址信息。
11.MME收到RAB指配响应消息后，将eNode B的地址信息通知UPE。
12.UPE记录eNode B的地址信息，更新路由信息。
13.UPE和eNode B互相了解对方地址，隧道就建立了。
14.隧道建立后，MME向UE发送激活PDP上下文接受消息。
在UE网络附着之后，UE具有了默认的IP连接，在进行业务数据传输中，可能不需要再进行PDP激活，只需要完成RAB指配过程，建立eNode B与eGSN之间的隧道。
下面以UE作为被叫进行说明，其消息交互流程如图6所示：
1.有下行数据到达Anchor(如果存在Anchor，否则可能直接到达UPE)。
2.Anchor如果不知道UE所处的UPE，则在HSS中进行查询，向HSS发送路由信息；HSS将查询结果通过发送路由信息确认消息发送给Anchor。
3.Anchor根据路由信息将数据发送到UPE。
如果Anchor不存在，则下行数据会直接到达UPE。
由于UE处于空闲状态，UPE没有UE的下行路由信息。
5.UPE触发寻呼请求，向MME发送PDU(协议数据单元)通知请求消息，要求MME寻呼UE，UPE可以在寻呼请求中携带自己的地址信息，以防止MME不了解UE的默认的IP连接所处的UPE；UPE也可以在寻呼请求中不携带自己的地址信息，MME从底层信息或记录的UE的默认的IP连接所处的UPE信息了解该UPE的地址。
6.MME查询UE所处的TA(跟踪)区域，如果是建立GTP隧道，MME还需要生成隧道节点标识TEID等信息，也可以是在上一步由UPE生成TEID等信息并通过寻呼请求携带给MME。
7.MME在UE所处的TA区域发起对UE的寻呼，UE收到寻呼后，建立RRC(无线资源控制)连接，进行寻呼响应和鉴权加密等NAS(非接入层)操作。
8.网络触发UE发起PDP上下文激活或业务请求，或者不进行其他操作(比如，PDP上下文请求等)直接进行RAB指配过程。
9.由于有数据下发，MME发起RAB指配过程，通过RAB指配请求消息携带UPE的地址信息(如果是建立GTP隧道，还包括TEID等信息)。
10.CPS根据RAB指配消息中的Qos信息发送无线资源重配置请求消息给eNode B进行无线资源重配置(之前建立RRC已经进行过一次配置)，该消息中可以携带UPE的地址信息；或者UPE的地址信息在其他消息中由CPS通知到eNode B(如果是建立GTP隧道，还包括TEID等信息)。
11.eNode B配置无线信道，记录UPE的地址信息(可能还包括TEID等信息)，之后返回无线资源重配置响应消息给CPS，其中可以携带eNode B的地址信息。当然，也可以通过其他渠道将eNode B的地址信息从eNode B发往CPS。
12.CPS收到eNode B返回的消息后，发起RB(无线承载)建立过程。
13.RB建立后，CPS返回RAB指配响应消息，其中携带eNode B地址信息。
14.MME完成RAB指配后，响应UPE，向UPE发送PDU通知响应消息，在响应消息中携带eNode B的地址信息(如果是建立GTP隧道并且由MME生成TEID，还包括TEID等信息)。
15.UPE更新路由信息，记录eNode B的地址信息(如果是建立GTP隧道，还包括TEID等信息)。
16.eNode B和UPE相互了解了对方的地址信息，即可建立起Node B和UPE之间的隧道。
17.UPE在建立好的隧道上将数据下发给eNode B，由eNode B负责发送给UE。
在上述描述的实施例中，CPS是通过无线资源重配置过程获知的eNode B的地址信息。在本发明中，CPS还可以通过初始直传消息获知eNode B的地址信息。
参照图7所示基于图4所示网络架构的另一种隧道建立的消息流程：
1.UE和CPS之间无线资源连接控制建立完成后，UE向eNode B发送附着请求消息。
2.eNode B向CPS转发UE的附着请求，CPS知道该消息来自哪个eNodeB，从而得知eNode的地址信息。CPS可以通过两种方法了解eNode B的地址信息：从信令承载了解(类似上面从底层消息中得知的方法)；在信令中添加eNode B的地址这样的IE(信息元素)，CPS读出后了解。
3.CPS通过面向连接的信令承载在初始直传消息中将eNode B的地址信息传送给MME，在该例中，CPS向MME发送连接请求，在该请求中携带获知的eNode B的地址信息；CPS也可以在随后的RAB指配过程中将eNode B的地址信息传送给MME。
4.MME向CPS回应连接完成消息。
5.UE向MME发起激活或建立PDP上下文请求消息，要求激活默认的IP连接。
6.MME将激活或建立PDP上下文请求转给UPE或发送类似建立PDP上下文请求消息给UPE，要求UPE建立PDP上下文。
如果MME已经获知了eNode B的地址信息，则可以在该消息中携带该信息；当然也可以在随后的通知UPE更新PDP上下文的消息中将eNode B的地址信息传送给UPE；还可以通过其他消息将eNode B的地址信息传送给UPE。
当MME与UPE是一对多的关系时，MME需要根据负载分担等对UPE进行选择，选择一个合适的UPE建立PDP上下文。如果使用GTP协议建立隧道，MME还需要生成隧道节点标识TEID。
7.如果需要建立UPE到Anchor的隧道，UPE发送建立PDP上下文请求消息给Anchor建立隧道(如果UPE能够处理SM(Session Management会话管理)，UPE与Anchor有控制面接口)或通过MME向Anchor发送消息建立隧道。
8.Anchor返回建立PDP上下文响应消息给UPE或MME，Anchor到UPE的隧道建立。
9.UPE返回激活或建立PDP上下文响应消息给MME，可以在该消息中携带UPE的地址信息，也可以由MME从底层信息或从第2步了解选定的UPE的地址。
10.MME发送RAB(无线接入承载)指配消息给CPS，要求建立无线接入承载。该消息中携带UPE的地址信息(可能包括GTP的TEID等信息)。
11.CPS根据RAB指配消息中的Qos信息发送无线资源重配置请求消息对eNode B进行重配置(之前建立RRC已经进行过一次配置，因此是重配置)，该消息中携带UPE的地址信息；UPE的地址信息也可以通过其他消息中由CPS通知到eNode B。
12.eNode B配置无线信道，记录UPE的地址信息(还可以包括其他相关信息，如TEID)，之后返回无线资源重配置响应消息。
13.CPS收到eNode B返回的消息后，发起RB(无线承载)建立过程。
14.RB建立后，CPS返回RAB指配响应消息。如果先前CPS没有通过其他消息将eNode B的地址信息通知MME，则可在该消息中携带eNode B的地址信息。
15.MME收到后，向UPE发送RAB指配响应消息。如果先前没有通过激活或建立PDP上下文请求消息将eNode B的地址信息通知给UPE，则可以在该该消息中携带eNode B的地址信息。
16.UPE记录eNode B的地址信息，更新路由信息。
17.UPE和eNode B互相了解对方地址，隧道就建立了。
18.隧道建立后，MME向UE发送激活PDP上下文接受消息。
在UE网络附着之后，UE具有了默认的IP连接，在进行业务数据传输中，可能不需要再进行PDP激活，只需要完成RAB指配过程，建立eNode B与eGSN之间的隧道。
在UE网络附着之后，UE的默认IP连接建立在某UPE上，MME一般会记录该UPE的地址信息，当UE从空闲转为激活状态后，MME因为保留有UPE的地址，可以不必向UPE取地址信息，直接利用RAB指配过程将UPE地址信息(MME可以开始只保留UPE的地址，在要建立隧道期间，生成其他信息，如TEID，然后一起发给eNode B)发送给eNode B。至于eNode B的地址怎么传给UPE，可以使用上面的两种方法(RAB指配响应或初始直传消息，这时的初始直传消息就是paging response(寻呼响应)或service Request(服务请求)或其他消息了，不是attach request)，MME得到eNode B地址信息后将该地址信息传给UPE。在向UPE传送eNode B地址信息时，MME不一定使用activate/create PDP context(激活/建立PDP上下文)消息，也可以使用其他的消息或新的消息，如Route Update Request(路由更新请求)消息等。
如果UE发起其他非默认IP连接的业务，则会建立新的PDP context，则可根据上面的描述建立和释放隧道。
CPS除了可以作为一个独立的物理节点外，还可以和eNode B或MME合为一个物理节点。当eNode B和CPS为一个物理节点时，上述eNode B和CPS之间的信令交互为该物理节点的内部消息流程；当CPS和MME为一个物理节点时，上述CPS和MME之间的信令交互为该物理节点的内部消息流程。
在网络附着之后或通信之后，UE从激活状态进入空闲状态，如果需要释放RAB承载，则需要释放eNode B与UPE之间的隧道。
基于图4所示网络架构的隧道释放过程如图8所示：
1.释放MME和CPS之间的接口。
2.MME释放与CPS之间的接口后，向UPE发送隧道释放命令。
3.UPE收到隧道释放命令后，标记eNode B和UPE之间的隧道无效或者删除该隧道的相关信息。
4.CPS释放与MME之间的接口后，向UE发起无线资源控制连接释放过程，释放CPS与UE之间的无线资源控制连接。
5.无线资源控制连接释放后，CPS向eNode B发起无线资源释放过程，请求eNode B释放对应的无线资源。
上述隧道释放的流程同样适用于其他网络架构，如果某些实体合并为一个节点，则这些实体之间的信令变为内部消息。
前面已经提到，MME和UPE可以位于同一个物理节点，即节点eGSN。参照图9所示的另一种3G演进网络架构， MME和UPE位于同一个物理节点，即节点eGSN，CPS和eNode B为不同物理节点。
在该架构中，UE在网络附着过程中或者从空闲状态进入激活状态时，eNode B和eGSN通过CPS进行无线接入承载指配过程建立eNode B和eGSN之间的隧道；当UE在网络附着完成后或者从激活状态进入空闲状态时，eNode B和eGSN通过CPS进行信令交互删除eNode B和eGSN之间的隧道。
在网络附着过程中，由于要建立默认的IP连接，并且之后要进行IMS的注册等过程，需要激活PDP上下文并建立eNode B与UPE之间的隧道。
图10示出了基于图9所示网络架构建立隧道的消息流程：
1.UE向eGSN发起激活或建立PDP上下文请求，要求激活默认的IP连接。
2.eGSN收到激活PDP上下文请求消息后，建立PDP上下文。
3.如果需要建立eGSN到移动锚点Anchor的隧道，eGSN发送建立PDP上下文请求消息给Anchor建立隧道。
4.Anchor返回建立PDP上下文响应消息给eGSN，Anchor到eGSN的隧道建立。
5.eGSN发送RAB(无线接入承载)指配消息给CPS，要求建立无线接入承载。该消息中携带eGSN的地址信息，如果使用GPRS隧道协议GTP，还需要携带隧道节点标识TEID等信息。
6.CPS根据RAB指配消息中的Qos(服务质量)信息发送无线资源重配置请求消息对eNode B进行重配置(之前建立RRC已经进行过一次配置，因此是重配置)，该消息中携带eGSN的地址信息；或者eGSN的地址信息在其他消息中由CPS通知到eNode B。
7.eNode B配置无线信道，记录eGSN的地址信息和其他相关信息(如TEID)，之后返回无线资源重配置响应消息给CPS，其中携带eNode B的地址信息。eNode B的地址信息也可以通过其他消息从eNode B发往CPS。
8.CPS收到后，发起RB(无线承载)建立过程。
9.RB建立后，CPS向eGSN返回RAB指配响应消息，其中携带eNode B的地址信息。
10.eGSN收到RAB指配响应消息后，记录eNode B的地址信息，更新路由信息。
11.eGSN和eNode B互相了解对方地址，隧道就建立了。
12.隧道建立后，eGSN向UE发送激活PDP上下文接受消息。
在UE网络附着之后，UE具有了默认的IP连接，在进行业务数据传输中，可能不需要再进行PDP激活，只需要完成RAB指配过程，建立eNode B与eGSN之间的隧道。
在网络附着之后或通信之后，UE从激活状态进入空闲状态，如果需要释放RAB承载，则需要释放eNode B与eGSN之间的隧道。
同样，在图9所示网络架构中，CPS也可以通过初始直传消息获知eNodeB的地址信息，具体消息流程与图7所示消息流程类似，在此不再详细描述。
图11示出了基于图9所示网络架构中删除隧道的消息流程：
1.释放eGSN和CPS之间的接口；
2.eGSN释放与CPS之间的接口后，eGSN标记eNode B和eGSN之间的隧道无效或者删除该隧道的相关信息；
3.CPS释放与eGSN之间的接口后，向UE发起无线资源控制连接释放过程，释放CPS与UE之间的无线资源控制连接；
4.无线资源控制连接释放后，CPS向eNode B发起无线资源释放过程，请求eNode B释放对应的无线资源。
前面已经提到，CPS除了可以作为一个独立的物理节点外，还可以和eNode B或eGSN合为一个物理节点。当CPS和eNode B为一个物理节点时，上述CPS和eNode B之间的信令交互过程则演变为该物理节点的内部消息流程。同样，当CPS和eGSN为一个物理节点时，CPS和eGSN之间的信令交互过程则演变为该物理节点的内部消息流程。
在上述实施例中，以MME、UPE作为独立的物理节点描述了隧道的建立过程。同样，本发明方法还可以应用于各种不同的网络结构，比如，CPS和eNodeB或MME合为一个物理节点，MME、UPE为一个物理节点等情况。如果某些实体合并为一个物理节点，那么这些实体之间的信令转为内部消息。
参照图12，图12是本发明装置的原理框图：
该装置包括：演进基站eNode B、控制面服务器CPS、用户面实体UPE和移动性管理实体MME。
利用该装置，可以在演进网络架构中，可以有效地在不能进行信令交互的两个用户面实体之间建立起数据传输隧道，提高系统性能。
在该装置中，eNode B和UPE通过CPS和MME进行信令交互，获取对方地址信息，建立eNode B和UPE之间的隧道。MME在UE进行网络附着过程中，可以通过建立或激活分组数据协议PDP上下文过程与UPE进行信息交互，获取UPE的地址信息。MME在UE从空闲状态进入激活状态时，可以通过更新PDP上下文过程与UPE进行信息交互，获取UPE的地址信息。
MME通过无线接入承载指配过程从CPS获取eNode B的地址信息，并将UPE的地址信息传送给CPS；然后由CPS通过无线资源重配置过程获取eNodeB的地址信息，并将UPE的地址信息传送给eNode B。
CPS除了上述通过无线资源重配置过程获取eNode B的地址信息，并将UPE的地址信息传送给eNode B，还可以通过初始直传消息获取eNode B的地址信息。
当UE在网络附着完成后或者从激活状态进入空闲状态时，eNode B和UPE通过CPS和MME进行信令交互删除eNode B和UPE之间的隧道。
隧道建立和释放的具体消息流程可参照本发明方法实施例中的描述，而且在实际应用时可以根据需要通过合适的消息传送eNode B和UPE地址信息，在此不再赘述。
由以上实施例可见，由于两个用户面实体eNode B和UPE不能进行控制面信令交互，因此本发明在建立隧道时，借助于控制面的其他实体进行信息传递，使用户面的不同实体能够互相了解对方的地址和建立隧道的其他相关信息，从而建立起隧道，保证业务数据的传输。由于演进架构中的各逻辑节点可以任意组合，如全分离，或者CPS/MME/UPE合并，或者CPS/eNode B合并、MME/UPE分离；或者CPS/eNode B分离、MME/UPE合并等组合方式，因此本发明并不限于以上实施例，本发明可以适用于各种不同的网络架构。
虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。
Claims (22)
1、一种演进网络架构中隧道建立方法，所述演进网络架构包括逻辑实体：演进基站eNode B、控制面服务器CPS、用户面实体UPE和移动性管理实体MME，其特征在于，所述方法包括：
用户设备UE在网络附着过程中或者从空闲状态进入激活状态时，eNodeB和UPE通过CPS和MME进行信令交互，获取对方地址信息，建立eNode B和UPE之间的隧道。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述UE在网络附着过程中，eNode B和UPE通过CPS和MME进行信令交互，获取对方地址的步骤之前还包括：
MME通过激活分组数据协议PDP上下文过程获取UPE的地址信息。
3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述MME通过激活分组数据协议PDP上下文过程获取UPE的地址信息的步骤包括：
UE向MME发送激活PDP上下文请求消息；
MME收到所述激活PDP上下文请求消息后，向UPE发送建立或激活PDP上下文请求消息；
UPE建立或激活PDP上下文后，向MME发送建立或激活PDP上下文响应消息，并在该消息中携带UPE的地址信息。
4、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述eNode B和UPE通过CPS和MME进行信令交互，获取对方地址信息的步骤包括：
MME向CPS发送无线接入承载RAB指配请求消息，并在该消息中携带所述UPE的地址信息；
CPS通过触发无线资源重配置过程将所述UPE的地址信息传送给eNodeB，并获取eNode B的地址信息；
UE与CPS之间无线承载建立过程完成后，CPS向MME发送RAB响应消息，并在该消息中携带获取的eNode B的地址信息；
MME收到eNode B的地址信息后，将eNode B的地址信息通知UPE。
5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述CPS通过触发无线资源重配置过程将所述UPE的地址信息传送给eNode B，并获取eNode B的地址信息的步骤包括：
CPS向eNode B发送无线资源重配置请求消息，并在该消息中携带用户面实体UPE的地址信息；
eNode B收到所述无线资源重配置请求消息后，向CPS发送无线资源重配置响应消息，并在该消息中携带其地址信息。
6、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
通过初始直传消息，CPS获取eNode B的地址信息。
7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述通过初始直传消息，CPS获取eNode B的地址信息的步骤包括：
UE接入网络时向eNode B发送附着请求消息；
eNode B将UE的附着请求消息转发给CPS，CPS根据该消息获知eNode B的地址信息。
8、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
CPS通过初始直传消息将获取的eNode B的地址信息传送给MME。
9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述UE在网络附着过程中，eNode B和UPE通过CPS和MME进行信令交互，获取对方地址的步骤之前还包括：
MME通过建立或激活PDP上下文过程将所述eNode B的地址信息传送给UPE。
10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述eNode B和UPE通过CPS和MME进行信令交互，获取对方地址信息的步骤包括：
MME通过无线接入承载RAB指配过程将获取的UPE的地址信息传送给CPS；
CPS通过触发无线资源重配置过程将UPE的地址信息传送给eNode B。
11、根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述eNode B和UPE通过CPS和MME进行信令交互，获取对方地址信息的步骤包括：
MME通过无线接入承载RAB指配过程将记录的UPE的地址信息传送给CPS；
CPS通过触发无线资源重配置过程将UPE的地址信息传送给eNode B；
MME将eNode B的地址信息通过PDP上下文更新消息传送给UPE。
12、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述eNode B和UPE通过CPS和MME进行信令交互，获取对方地址信息的步骤包括：
MME通过无线接入承载RAB指配过程将记录的UPE的地址信息传送给CPS，并从CPS获取eNode B的地址信息；
CPS通过触发无线资源重配置过程将所述UPE的地址信息传送给eNodeB；
MME将eNode B的地址信息通过PDP上下文更新消息传送给UPE。
13、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
当CPS和eNode B为一个物理节点时，eNode B和CPS之间的信令交互为该物理节点的内部消息流程；
当CPS和MME为一个物理节点时，CPS和MME之间的信令交互为该物理节点的内部消息流程；
当MME和UPE为一个物理节点时，MME和UPE之间的信令交互为该物理节点的内部消息流程。
14、一种演进网络架构中隧道释放方法，所述演进网络架构包括逻辑实体：演进基站eNode B、控制面服务器CPS、用户面实体UPE和移动性管理实体MME，其特征在于，所述方法包括步骤：
当UE在网络附着完成后或者从激活状态进入空闲状态时，释放MME和CPS之间的接口；
MME释放与CPS之间的接口后，向UPE发送隧道释放命令；
UPE收到所述隧道释放命令后，标记eNode B和UPE之间的隧道无效或者删除该隧道的相关信息。
15、根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
CPS释放与MME之间的接口后，向UE发起无线资源控制连接释放过程，释放CPS与UE之间的无线资源控制连接；
无线资源控制连接释放后，CPS向eNode B发起无线资源释放过程，请求eNode B释放对应的无线资源。
16、根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，
当CPS和eNode B为一个物理节点时，eNode B和CPS之间的信令交互为该物理节点的内部消息流程；
当CPS和MME为一个物理节点时，CPS和MME之间的信令交互为该物理节点的内部消息流程；
当MME和UPE为一个物理节点时，MME和UPE之间的信令交互为该物理节点的内部消息流程。
17、一种演进网络架构中隧道的建立和释放装置，包括逻辑实体：演进基站eNode B、控制面服务器CPS、用户面实体UPE和移动性管理实体MME，其特征在于：
eNode B和UPE通过CPS和MME进行信令交互，获取对方地址信息，建立eNode B和UPE之间的隧道；
当UE在网络附着完成后或者从激活状态进入空闲状态时，eNode B和UPE通过CPS和MME进行信令交互删除eNode B和UPE之间的隧道。
18、根据权利要求17所述的装置，其特征在于，
CPS通过初始直传消息获取eNode B的地址信息。
19、根据权利要求17或18所述的装置，其特征在于，
MME在UE进行网络附着过程中，通过建立或激活分组数据协议PDP上下文过程与UPE进行信息交互，获取UPE的地址信息；
20、根据权利要求17或18所述的装置，其特征在于，
MME在UE从空闲状态进入激活状态时，通过更新PDP上下文过程与UPE进行信息交互，获取UPE的地址信息。
21、根据权利要求17或18所述的装置，其特征在于，
MME通过无线接入承载指配过程从CPS获取eNode B的地址信息，并将UPE的地址信息传送给CPS。
22、根据权利要求17所述的装置，其特征在于，
CPS通过无线资源重配置过程获取eNode B的地址信息，并将UPE的地址信息传送给eNode B。
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