CN101047958B - 3gpp演进网络中漫游场景下用户网络附着方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及3GPP演进网络中漫游场景下用户网络附着方法及系统。该方法包括：A、终端向拜访演进核心网发送附着请求，拜访演进核心网为所述终端分配第一IP地址；B、拜访演进核心网解析出终端归属演进核心网信息，向终端归属演进核心网注册；C、归属演进核心网为所述终端分配第二IP地址，将所述第一IP地址和第二IP地址绑定；D、拜访演进核心网获知所述第一IP地址和第二IP地址的绑定关系，并将相关信息反馈给终端。本发明还公开了一种3GPP演进网络中漫游场景下用户网络附着系统。本发明在漫游情况下终端进行网络附着的时候，既在归属演进核心网又在漫游演进核心网为终端分别配置两个不同的IP地址，为终端接收或者发起归属网业务和漫游网业务做准备。

Description

3GPP演进网络中漫游场景下用户网络附着方法及系统 

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种3GPP演进网络中漫游场景下用户网络附着方法及系统。 

背景技术

为了保证未来10年以至更久的时间内第三代合作伙伴计划(3GPP The 3rdGeneration Partnership Project)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，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。 

演进的网络架构需要满足的几个原理如下： 

在终端接入网络的初始化阶段，基本的IP连接需要在演进的网络里建立起来； 

演进的网络架构必须将用户数据的时延最小化； 

演进网络架构中各功能模块的定义应避免功能重叠或者重复，以避免不必要的信令交互以及时延。 

如图1所示，是当前无线演进网络架构图，无线演进网络的核心网主要包含移动管理模块(MME)、用户面实体(UPE)、接入系统间锚点(Inter ASAnchor)三个逻辑功能模块，其中的MME是移动管理模块，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UMTS系统内部SGSN的控制平面部分；UPE是用户面 实体，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，它对于当前UMTS系统内部SGSN和GGSN的数据平面部分；Inter AS Anchor则充当不同接入系统间的用户面锚点。图中S1-S7为不同的接口。 

在演进的网络架构中终端必须是永久在线的，也就是说在用户进行网络附着的时候就需要建立一个默认的IP承载。图2为在非漫游场景下网络附着的流程，包括如下步骤： 

S01、网络发现及选择接入系统(Network Discovery and Access SystemSelection)。 

终端发现了SAE/LTE接入系统随后发起网络选择和接入。如果存在网络共享，则选择共享的一个网络。 

S02、终端向MME/UPE发起附着请求(Attach Request)，包括以前注册的信息，例如：临时标识等；如果终端没有以前的注册信息，则包括它的永久标识。 

考虑网络共享的情况下，附着请求消息要包括所选择的网络或者MME/UPE。 

考虑MME/UPE的冗余情况，演进的RAN会选择一个MME/UPE。 

附着请求可以包括默认IP接入承载的信息，例如：用户选择的IP地址或者APN。 

S03、如果以前的注册信息被终端上报，则MME/UPE会通过发送以前注册信息(old registration information)，向以前的MME/UPE检索用户的信息。 

S04、以前的MME/UPE发送用户信息(user information)给新的MME/UPE，例如：用户的永久标识。 

S05、用户或终端在新的MME/UPE进行鉴权(Authentication)。 

S06、MME/UPE向HSS注册成为终端的服务MME/UPE(Register MME)。 

S07、用户或终端在旧的MME/UPE上的信息被删除或者被注释为不存在 (Delete UE registration information)。 

S08、HSS确认新MME/UPE的注册(Confirm Registration)，授权默认IP接入承载的签约信息被传送至MME/UPE，默认承载相关的策略和计费控制信息也被传送至MME/UPE。 

S09、选择一个Inter AS Anchor(Selection of Intersystem Mobility AnchorGW)。 

IP地址配置由用户喜好或签约数据，或者HPLMN或者VPLMN的策略决定。 

S010、Inter AS Anchor根据决定的用户IP地址进行IP层配置(User PlaneRoute Configuration)。 

用户平面建立并且应用默认的策略和计费规程。 

S011、MME/UPE向演进的RAN提供默认承载的QoS配置(Configure IPBearer QoS)，例如：数据速率的上限。 

S012、MME/UPE发送接受终端的附着消息(Attach Accept)并且为终端分配临时标识，用户IP地址也发送至终端。 

在漫游场景下，会检查漫游限制，如果违反则拒绝附着。 

S013、终端确认附着成功(Attach Confirm)。 

上述现有技术中的网络附着流程只适用于终端在一个演进核心网中注册的情况，考虑终端在漫游情况下部分业务是从归属网络提供，而另一部分业务由漫游网络提供的，按照上述附着方案进行附着，实际上无法同时使用本地网络与漫游网络提供的业务。 

发明内容

本发明提供一种3GPP演进网络中漫游场景下用户网络附着方法及系统，用以解决现有技术中存在的通过现有网络附着流程无法同时使用本地网络与漫游网络提供业务的问题。 

本发明方法包括： 

一种3GPP演进网络中漫游场景下用户网络附着方法，包括： 

A、终端向拜访演进核心网发送附着请求，拜访演进核心网为所述终端分配第一IP地址； 

B、拜访演进核心网根据终端签约信息中默认的归属演进核心网的接入系统间锚点H-Anchor信息，或者漫游情况下归属演进核心网的接入点APN信息，解析出终端归属演进核心网中的H-Anchor，向终端归属演进核心网的H-Anchor发起携带有第一IP地址的注册请求； 

或拜访演进核心网根据终端签约信息中默认的归属演进核心网的核心接入网关H-ACGW信息，或者漫游情况下归属演进核心网的APN信息，解析出终端归属演进核心网中的H-ACGW，向终端归属演进核心网的H-ACGW发起携带有第一IP地址的注册请求； 

C、归属演进核心网的H-Anchor或者H-ACGW对所述终端进行鉴权，并在鉴权成功后，为所述终端分配第二IP地址，将所述第一IP地址和第二IP地址绑定； 

D、拜访演进核心网获知所述第一IP地址和第二IP地址的绑定关系，并将设定的临时标识、第一IP地址、第二IP地址以及其他参数反馈给终端。 

所述步骤A中，所述附着请求，由终端向下述网元发起： 

拜访演进核心网的MME/UPE；或 

拜访演进核心网的ACGW。 

所述步骤A中，还包括接收附着请求的网元对所述终端进行鉴权的步骤。 

所述步骤A中，还包括所述拜访演进核心网中接收附着请求的网元向终端归属演进核心网注册为终端的服务网元的步骤。 

所述步骤A中，还包括为所述终端进行IP层配置的步骤。 

所述第一IP地址采用如下方式分配：根据用户喜好分配，或根据签约数据分配；或根据拜访演进核心网策略分配，或由选择的拜访接入系统间锚点 Inter AS Anchor分配；或通过DHCP服务器分配。 

所述第二IP地址采用如下方式分配：根据用户喜好分配，或根据签约数据分配，或根据演进核心网策略分配，或由选择的归属接入系统间锚点Inter AS Anchor分配，或通过DHCP服务器分配。 

所述步骤C中，还包括归属演进核心网向拜访演进核心网返回所述第二IP地址的步骤。 

本发明系统包括： 

一种3GPP演进网络中漫游场景下用户网络附着系统，包括终端归属演进核心网和拜访演进核心网，还包括： 

第一IP地址分配单元，位于拜访演进核心网，根据终端附着请求，为所述终端分配第一IP地址； 

拜访演进核心网注册单元，位于拜访演进核心网，用于根据终端签约信息中默认的归属演进核心网的第二IP地址分配单元信息，或者漫游情况下归属演进核心网的接入点APN信息，解析出终端归属演进核心网中的第二IP地址分配单元，向终端归属演进核心网的第二IP地址分配单元注册； 

第二IP地址分配单元，位于归属演进核心网，在所述终端鉴权成功后，为所述终端分配第二IP地址 

绑定单元，位于拜访演进核心网，用于建立第一IP地址和第二IP地址的绑定关系。 

所述归属演进核心网包括： 

归属用户服务器，用于存储用户信息；和 

接入系统间锚点Inter AS Anchor，用于为所述终端提供接入服务。 

所述拜访演进核心网包括： 

MME/UPE，对所述终端进行控制面及用户面管理； 

接入系统间锚点Inter AS Anchor，用于为所述终端提供接入服务。 

本发明在漫游情况下终端进行网络附着的时候，既在归属演进核心网又在漫游演进核心网为终端分别配置两个不同的IP地址，为终端接收或者发起归属网业务和漫游网业务做准备。 

图1为现有技术中无线演进网络结构示意图； 

图2为现有技术中的网络附着流程示意图； 

图3为本发明的无线演进网络结构示意图； 

图4为本发明实施例1的流程示意图； 

图5为本发明实施例2的流程示意图； 

图6为本发明实施例3的流程示意图。 

下面结合说明书附图来说明本发明的具体实施方式。 

在现有技术中，网络附着流程只适用于终端在一个网络中注册的情况，考虑终端在漫游情况下部分业务是从归属网络提供，而另一部分业务由漫游网络提供。此时，终端进行附着的时候既要在漫游网络分配一个本地的IP地址，又要去归属网络分配一个归属网络的IP地址来作为终端请求归属网业务的IP地址。 

如图3所示，是本发明3GPP演进网络中漫游场景下用户网络附着系统的结构示意图，该系统包括终端归属演进核心网200和拜访演进核心网100，本发明在此基础上，增加设置： 

第一IP地址分配单元101，位于拜访演进核心网100，根据终端附着请求，为所述终端分配第一IP地址； 

拜访演进核心网注册单元102，位于拜访演进核心网100，用于向终端归属演进核心网注册； 

第二IP地址分配单元201，位于归属演进核心网200，为所述终端分配第二IP地址； 

绑定单元202，位于归属演进核心网200，用于建立第一IP地址和第二IP地址的绑定关系。 

上述系统中，终端归属演进核心网200还包括： 

归属用户服务器203，用于存储用户信息；和 

归属MME/UPE204，对所述终端进行控制面及用户面管理； 

归属Inter AS Anchor205，用于为所述终端提供接入服务。 

上述系统中，终端拜访演进核心网100还包括： 

拜访MME/UPE103，对所述终端进行控制面及用户面管理； 

拜访Inter AS Anchor104，用于为所述终端提供接入服务。 

结合本发明3GPP演进网络中漫游场景下用户网络附着系统，本发明可以有多个附着流程。 

方案1： 

如图3所示，是本发明方案1的流程示意图，从图中可见，主要包括以下步骤： 

S11、终端发现一个LTE/SAE接入网(漫游网络，V-PLMN，本发明所述的拜访演进核心网)，然后执行SAE/LTE网络接入，并且选择接入系统。 

考虑网络共享的情况下，附着请求消息要包括所选择的网络或者MME/UPE。 

考虑MME/UPE的冗余情况，演进的RAN会选择一个MME/UPE。 

S12、终端向选择的MME/UPE进行附着请求，包括其永久标识。 

考虑网络共享的情况下，附着请求消息要包括所选择的网络或者MME/UPE。 

考虑MME/UPE的冗余情况，演进的RAN会选择一个MME/UPE。 

附着请求可以包括默认IP接入承载的信息，例如：用户选择的IP地址或者APN。 

S13、MME/UPE对用户终端进行鉴权。 

S14、MME/UPE向归属演进核心网的HSS进行注册，成为终端的服务MME/UPE。 

S15、归属网络的HSS确认注册。 

授权默认IP接入承载的签约信息被传送至MME/UPE。默认承载相关的策略和计费控制信息也被传送至MME/UPE。终端在漫游情况下接入归属演进核心网的默认APN或者默认Inter AS Anchor(H-Anchor)信息也被传送至MME/UPE。 

S16、选择一个Inter AS Anchor(V-Anchor)，并配置IP地址(Anchor Selection&IP Address Allocation)。 

IP地址配置由用户喜好或签约数据，或者拜访演进核心网的策略或者由选择的V-Anchor分配或者通过DHCP服务器配置一个IP地址(V-IP)给终端。 

S17、MME/UPE建立到V-Anchor的路径(Route Path Update)。 

Inter AS Anchor(V-Anchor)根据决定的用户IP地址进行IP层配置。用户平面建立并且应用默认的策略和计费规程。 

S18、MME/UPE向演进的RAN提供默认承载的QoS配置(IP Bearer QoSConfiguration)，例如数据速率的上限。 

S19、MME/UPE根据终端签约信息中默认的归属演进核心网的Inter ASAnchor(H-Anchor)信息或者漫游情况下归属网默认的APN信息解析出归属网默认的Inter AS Anchor(H-Anchor)，然后直接向H-Anchor发送注册请求(Register to H-Anchor)，包括终端的永久标识、安全相关的信息以及为终端分配的V-IP。 

S110、H-Anchor对漫游网的MME/UPE以及终端进行鉴权。 

S111、进行归属网的IP地址配置(Home IP Address allocation)。IP地址配置由用户喜好或签约数据，或者归属演进核心网的策略或者由选择的H-Anchor自己分配或者通过DHCP服务器配置一个IP地址(H-IP)给终端，并将该IP 地址和V-IP做绑定。 

S112、H-Anchor向MME/UPE返回注册确认以及所分配的H-IP。 

S113、MME/UPE建立H-IP和V-IP的绑定关系，并且向终端返回附着接受消息，并且将设定的临时标识、V-IP、H-IP以及其他参数传送至终端。 

S114、终端确认附着成功。 

方案2： 

如图4所示，是本发明方案2的流程示意图，从图中可见，主要包括以下步骤： 

S21、终端发现一个LTE/SAE接入网(漫游网络，V-PLMN)，然后执行SAE/LTE网络接入，并且选择接入系统。 

考虑网络共享的情况下，附着请求消息要包括所选择的网络或者MME/UPE。 

考虑MME/UPE的冗余情况，演进的RAN会选择一个MME/UPE。 

S22、终端向选择的MME/UPE进行附着请求，包括其永久标识。 

考虑网络共享的情况下，附着请求消息要包括所选择的网络或者MME/UPE。 

考虑MME/UPE的冗余情况，演进的RAN会选择一个MME/UPE。 

附着请求可以包括默认IP接入承载的信息，例如：用户选择的IP地址或者APN。 

S23、MME/UPE对用户终端进行鉴权。 

S24、MME/UPE向归属网络的HSS进行注册，成为终端的服务MME/UPE。 

S25、归属网络的HSS确认注册。 

授权默认IP接入承载的签约信息被传送至MME/UPE。默认承载相关的策略和计费控制信息也被传送至MME/UPE。终端在漫游情况下接入归属网络的默认APN或者默认Inter AS Anchor(H-Anchor)信息也被传送至MME/UPE。 

S26、选择一个Inter AS Anchor(V-Anchor)。 

IP地址配置由用户喜好或签约数据，或者VPLMN的策略或者由选择的V-Anchor分配或者通过DHCP服务器配置一个IP地址(V-IP)给终端。 

S27、MME/UPE根据终端签约信息中默认的归属网络的Inter AS Anchor(H-Anchor)信息或者漫游情况下归属网默认的APN信息解析出归属网默认的Inter AS Anchor(H-Anchor)，然后通过V-Anchor向H-Anchor发送注册请求，包括终端的永久标识、安全相关的信息以及为终端配置的V-IP。 

S28、H-Anchor对V-Anchor以及终端进行鉴权。 

S29、进行归属网的IP地址配置(Home IP Address allocation)。 

IP地址配置由用户喜好或签约数据，或者归属演进核心网的策略或者由选择的H-Anchor自己分配或者通过DHCP服务器配置一个IP地址(H-IP)给终端，并将该IP地址和V-IP做绑定。 

S210、H-Anchor向V-Anchor返回注册确认以及所分配的H-IP。 

S211、Inter AS Anchor(V-Anchor)根据决定的用户IP地址进行IP层配置(Route Path Update)。用户平面建立并且应用默认的策略和计费规程。 

S212、MME/UPE向演进的RAN提供默认承载的QoS配置(IP Bearer QoSConfiguration)，例如数据速率的上限。 

S213、MME/UPE向终端返回附着接受消息，并且将设定的临时标识、V-IP、H-IP以及其他参数传送至终端。 

S214、终端确认附着成功。 

方案3： 

如图5所示，是本发明方案3的流程示意图，从图中可见，主要包括以下步骤： 

S31、终端发现一个LTE/SAE接入网(漫游网络，V-PLMN)，然后执行SAE/LTE网络接入，并且选择接入系统。 

考虑网络共享的情况下，附着请求消息要包括所选择的网络或者ACGW。 

考虑ACGW的冗余情况，演进的RAN会选择一个ACGW。 

S32、终端向选择的ACGW进行附着请求，包括其永久标识。 

考虑网络共享的情况下，附着请求消息要包括所选择的网络或者ACGW。 

考虑ACGW的冗余情况，演进RAN会选择一个ACGW。 

附着请求可以包括默认IP接入承载的信息，例如用户选择的IP地址或者APN。 

S33、ACGW(V-ACGW)对用户终端鉴权。 

S34、ACGW(V-ACGW)向归属网络的HSS进行注册(Register ACGW)，成为终端的服务ACGW(V-ACGW)。 

S35、归属网络的HSS确认注册。 

授权默认IP接入承载的签约信息被传送至V-ACGW。默认承载相关的策略和计费控制信息也被传送至V-ACGW。终端在漫游情况下接入归属演进核心网的默认APN或者默认ACGW(H-ACGW)信息也被传送只V-ACGW。 

S36、进行IP地址配置(Local IP Address allocation)。 

IP地址配置由用户喜好或签约数据，或者拜访演进核心网的策略或者由选择的V-ACGW自己分配或者通过DHCP服务器配置一个IP地址(V-IP)给终端。 

S37、V-ACGW根据终端签约信息中默认的归属网络的H-ACGW信息或者漫游情况下归属网默认的APN信息解析出归属网默认的H-ACGW，然后向H-ACGW发送注册请求(Register to H-ACGW)，包括终端的永久标识、安全相关的信息以及为终端分配的V-IP。 

S38、H-ACGW对V-ACGW以及终端进行鉴权。 

S39、进行归属网的IP地址配置(Home IP Address allocation)。 

IP地址配置由用户喜好或签约数据，或者归属演进核心网的策略或者由选择的H-ACGW自己分配或者通过DHCP服务器配置一个IP地址(H-IP)给 终端，并将该IP地址和V-IP做绑定。 

S310、H-ACGW向V-ACGW返回注册确认以及所分配的H-IP。 

S311、V-ACGW向演进的RAN提供默认承载的QoS配置，例如数据速率的上限。 

S312、V-ACGW向终端返回附着接受消息，并且将设定的临时标识、V-IP、H-IP以及其他参数传送至终端。 

S313、终端确认附着成功。 

本发明上述图4、5、6中，作为虚线部分表示的步骤，在实际应用中，可以根据系统需要而选择是否执行，也即该虚线部分可以省略。 

本发明上述三个方案，分别以不同的网络架构为基础设置了终端在漫游情况下的附着方案，在实际的应用中，可以根据不同的网元设置而采用不同的方案，但本质上都是相同的。 

本发明终端在漫游情况下终端进行网络附着的时候，既在归属网络又在漫游网络为终端分别配置两个不同的IP地址为终端接收或者发起归属网业务和漫游网业务做准备。该发明还根据不同的功能模块组合方式设计了不同的策略，这样为运营商进行不同情况下的网络配置打下了基础。 

本发明当终端在漫游时候，在归属网和漫游网络分别分配一个IP地址，这两个IP地址可以存在移动IP技术中的家乡地址(Home Address)和转交地址(Care-of Address)的对应关系。另外，两个IP地址哪个为默认IP(DefaultIP)是根据运营商的策略、运营商之间的漫游协议及用户的签约信息决定。 

本发明归属网络和拜访网络分配的两个IP地址都作为默认IP的情况，根据运营商的策略，以及运营商之间的漫游协议的具体情况，也是可能存在的，比如对一个用户根据起选择不同的业务，对应选择不同的默认IP地址。 

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。 

Claims (10)

1.一种3GPP演进网络中漫游场景下用户网络附着方法，其特征在于，包括：

A、终端向拜访演进核心网发送附着请求，拜访演进核心网为所述终端分配第一IP地址；

B、拜访演进核心网根据终端签约信息中默认的归属演进核心网的接入系统间锚点H-Anchor信息，或者漫游情况下归属演进核心网的接入点APN信息，解析出终端归属演进核心网中的H-Anchor，向终端归属演进核心网的H-Anchor发起携带有第一IP地址的注册请求；

或拜访演进核心网根据终端签约信息中默认的归属演进核心网的核心接入网关H-ACGW信息，或者漫游情况下归属演进核心网的APN信息，解析出终端归属演进核心网中的H-ACGW，向终端归属演进核心网的H-ACGW发起携带有第一IP地址的注册请求；

C、归属演进核心网的H-Anchor或者H-ACGW对所述终端进行鉴权，并在鉴权成功后，为所述终端分配第二IP地址，将所述第一IP地址和第二IP地址绑定；

D、拜访演进核心网获知所述第一IP地址和第二IP地址的绑定关系，并将设定的临时标识、第一IP地址、第二IP地址以及其他参数反馈给终端。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A中，所述附着请求，由终端向下述网元发起：

拜访演进核心网的MME/UPE；或

拜访演进核心网的ACGW。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤A中，还包括接收附着请求的网元对所述终端进行鉴权的步骤。

4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述步骤A中，还包括所述拜访演进核心网中接收附着请求的网元向终端归属演进核心网注册为终端的服务网元的步骤。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤A中，还包括为所述终端进行IP层配置的步骤。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一IP地址采用如下方式分配：根据用户喜好分配，或根据签约数据分配，或根据拜访演进核心网的策略分配，或由选择的拜访接入系统间锚点Inter AS Anchor分配；或通过DHCP服务器分配；

所述第二IP地址采用如下方式分配：根据用户喜好分配，或根据签约数据分配，或根据归属演进核心网策略分配，或由选择的归属接入系统间锚点Inter AS Anchor分配，或通过DHCP服务器分配。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C中，还包括归属演进核心网向拜访演进核心网返回所述第二IP地址的步骤。

8.一种3GPP演进网络中漫游场景下用户网络附着系统，包括终端归属演进核心网和拜访演进核心网，其特征在于，还包括：

第一IP地址分配单元，位于拜访演进核心网，根据终端附着请求，为所述终端分配第一IP地址；

拜访演进核心网注册单元，位于拜访演进核心网，用于根据终端签约信息中默认的归属演进核心网的第二IP地址分配单元信息，或者漫游情况下归属演进核心网的接入点APN信息，解析出终端归属演进核心网中的第二IP地址分配单元，向终端归属演进核心网的第二IP地址分配单元发起携带有第一IP地址的注册请求；

第二IP地址分配单元，位于归属演进核心网，在所述终端鉴权成功后，为所述终端分配第二IP地址；

绑定单元，位于拜访演进核心网，用于建立第一IP地址和第二IP地址的绑定关系。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述归属演进核心网包括：

归属用户服务器，用于存储用户信息；和

接入系统间锚点Inter AS Anchor，用于为所述终端提供接入服务。

10.如权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述拜访演进核心网包括：

MME/UPE，对所述终端进行控制面及用户面管理；

接入系统间锚点Inter AS Anchor，用于为所述终端提供接入服务。

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