CN101060698A - 移动通信系统中实现负荷均衡的方法及其通信设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动通信系统中实现负荷均衡的方法，包括：通过UE的接入指示标识，接入网节点确定用来接入该UE的核心网节点的选择范围；在所述选择范围中根据核心网节点的当前负荷参数选择其中之一；向选定的核心网节点传递该UE的接入信令。本发明还公开了一种应用上述方法的接入网节点。本发明实现了由所有UE触发的业务在CN节点中的负荷分担，对支持接入网共享的移动通信系统实现了各个运营商的CN节点之间的负荷均衡，提高了移动通信系统的稳定性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信系统的核心网接入，尤其涉及移动通信系统核心网接入中实现负荷均衡的方法及应用该方法的通信设备。
背景技术
在现有的移动通信网络中，UE(User Equipment，用户设备)通过RNC(Radio Network Controller，无线网络控制器)接入CN(Core Network，核心网络)节点。在电路域接入UE的CN节点通常为MSC/VLR(Mobile SwitchingCenter/Visitor Location Register，移动交换中心/拜访位置寄存器)，在分组域接入UE的CN节点通常为SGSN(Service GPRS Supporting node，服务GPRS支持节点)。
当RNC不能解释UE在Uu接口(UE与无线接入网相连接的接口)的初始直接传输信令中的IDNNS(Intra Domain NAS Node Selector，内域非接入层节点选择)值，或者说当RNC从UE的IMSI(International Mobile SubscriberIdentity，国际移动用户标识)中导出的NRI(Network Resource Identifier，网络资源标识)值无法映射到一个有效的CN节点时，现有的移动通信标准中规定RNC可以将UE通过其他的有效CN节点接入到核心网。
上述情形主要发生在UE指定的CN节点处于过载状态或者因其他原因导致的异常情况下。同时，尽管现有的移动通信标准规定了在非正常情况下共享无线接入网和UE接入负荷均衡的思想，但并未提供具体的实现方法。
3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作组织)在Release 6中开始引入了网络共享技术，用来解决多个核心网运营商共享同一个无线接入网的技术问题。网络共享技术在本质上不仅提供了一种无线系统资源共享的方式，而且为业务量在具有漫游协定的不同核心网运营商网络节点之间的平衡分布奠定了基础。
在LTE/SAE(Long Time Evolution/System Architecture Evolution，长期演进项目/系统架构演进)中，已经对在Iu接口(连接无线接入网和核心网的接口)采用负荷均衡机制和对无线接入网的共享提出了要求，但同样尚未提供具体实现方案。
发明内容
本发明要解决的是UE接入核心网时负荷均衡的实现问题。
本发明所述移动通信系统中实现负荷均衡的方法包括以下步骤：
通过用户终端UE的接入指示标识，接入网节点确定用来接入该UE的核心网节点的选择范围；
在所述选择范围中根据核心网节点的当前负荷参数选择其中之一；
向选定的核心网节点传递该UE的接入信令。
优选地，所述方法还包括：根据UE的接入指示标识确定其指定的核心网节点和指定的运营商标识；
所述确定用来接入UE的核心网节点的选择范围具体为：当UE指定的核心网节点无法接入该UE时，将具有UE指定的运营商标识并且与接入网节点具有连接关系的有效核心网节点作为选择范围。
可选地，所述UE指定的核心网节点无法接入该UE，包括以下之一：
UE指定的核心网节点处于过载或失效状态；
与接入网节点具有连接关系并且具有UE指定的运营商标识的核心网节点中不包括UE指定的核心网节点。
优选地，所述方法还包括：根据UE的接入指示标识确定其指定的运营商标识；
所述确定用来接入UE的核心网节点的选择范围具体为：将具有UE指定的运营商标识并且与接入网节点具有连接关系的有效核心网节点作为选择范围。
优选地，所述确定用来接入UE的核心网节点的选择范围还包括：当具有UE指定的运营商标识的核心网节点无法接入该UE时，将具有其他运营商标识并且与接入网节点具有连接关系的有效核心网节点作为选择范围。
可选地，所述具有UE指定的运营商标识的核心网节点无法接入该UE包括以下之一：
与接入网节点具有连接关系并且具有UE指定的运营商标识的核心网节点处于过载或失效状态；
与接入网节点具有连接关系的核心网节点均不具有UE指定的运营商标识。
优选地，所述方法在选择具有不同于UE指定的核心网运营商标识的核心网节点后还包括：
接入网节点通知该UE其核心网接入运营商的变化；
根据UE返回的是否接受运营商变更的信息决定是否继续其接入过程。
优选地，当与接入网节点具有连接关系的核心网节点均处于过载或失效状态时，接入网节点拒绝该UE的接入请求。
可选地，所述接入网节点为控制平面锚节点CP Anchor；所述核心网节点为移动管理实体/用户平面实体MME/UPE节点；所述负荷参数为MME/UPE的负荷级别。
优选地，所述在选择范围中根据当前负荷参数选择一个核心网节点具体为：
选择负荷级别最低的核心网节点；
如果具有最低负荷级别的核心网节点超过1个，采用随机数算法从中进行选择。
优选地，所述负荷级别根据核心网节点的信令连接、附着的UE数目和/或用户平面和控制平面流量来确定；
所述方法还包括：接入网节点从与其具有连接关系的核心网节点接收其负荷级别信息。
可选地，所述接入网节点为无线网络控制器RNC；所述核心网节点为移动交换中心/拜访位置寄存器MSC/VLR节点或服务通用分组无线业务支持节点SGSN。
优选地，接入网节点从与其具有连接关系的核心网节点接收其负荷参数信息。
本发明提供了一种移动通信系统中的接入网节点，包括UE信令模块、核心网CN节点选择模块和CN节点信令模块，其中：
UE信令模块用来从UE的接入信令中解析出其接入指示标识；
CN节点信令模块用来与和接入网节点具有连接关系的CN节点进行信令传输；
CN节点选择模块用来通过UE的接入指示标识确定用来接入该UE的CN节点的选择范围，根据CN节点的当前负荷参数选择其中之一，并通过CN节点信令模块向选择的CN节点传递该UE的接入信令。
优选地，所述接入网节点还包括CN节点状态模块，用来保存CN节点信令模块的传输信令中包括当前负荷参数的CN节点状态信息。
优选地，述接入网节点还包括CN节点标识模块，用来保存与接入网节点具有连接关系的CN节点及其对应的运营商标识。
可选地，所述通过UE的接入指示标识确定CN节点的选择范围具体为：
当UE的接入指示标识指定的CN节点无法接入该UE时，CN节点选择模块优先以与指定CN节点具有相同运营商标识的有效CN节点作为选择范围；
不存在具有相同运营商标识的有效CN节点时，以具有其他运营商标识的有效CN节点为选择范围。
可选地，所述通过UE的接入指示标识确定CN节点的选择范围具体为：
优先以具有UE接入指示标识所指定的运营商标识的有效CN节点作为选择范围；
不存在具有相同运营商标识的有效CN节点时，以具有其他运营商标识的有效CN节点为选择范围。
优选地，所述接入网节点为RNC或CP Anchor节点。
本发明还提供了一种共享无线接入网的移动通信系统中实现负荷均衡的方法，包括以下步骤：
当UE接入信令中指定运营商的CN节点无法接入该UE时，接入网节点在所连接的其他运营商的CN节点中根据当前负荷参数选择其中之一；
向选定的核心网节点传递该UE的接入信令。
优选地，所述方法还包括：接入网节点接收连接的CN节点的负荷参数信息。
可选地，所述UE指定运营商的CN节点无法接入该UE包括以下之一：
与接入网节点具有连接关系并且属于UE指定运营商的CN节点处于过载或失效状态；
与接入网节点具有连接关系的CN节点均不属于UE指定的运营商。
本发明通过将所指定CN节点无法接入的UE由根据当前负荷参数选择的其他CN节点进行接入，实现了由所有UE触发的业务在CN节点中的负荷分担，提高了移动通信系统的稳定性和可靠性；
进一步地，对支持接入网共享的移动通信系统，本发明通过将指定运营商无法提供接入的UE由其他运营商最低负荷的CN节点进行接入，实现了各个运营商的CN节点之间的负荷均衡。
附图说明
图1为本发明在LTE/SAE系统中的应用环境示例；
图2为本发明所述负荷均衡方法实施例一的流程图；
图3为本发明所述负荷均衡方法实施例二的流程图；
图4为本发明所述负荷均衡方法实施例三的流程图；
图5为本发明所述方法应用于LTE/SAE系统的优选实现方式中UE接入流程图；
图6为本发明优选实现方式中确定负荷级别最低的CN节点的流程图；
图7为本发明所述接入网节点的结构示意图。
具体实施方式
在本发明中，CN节点为核心网中具有UE接入功能的网络节点，例如当前移动通信系统中电路域的MSC/VLR、分组域的SGSN、或LTE/SAE系统中的MME/UPE(Mobility Management Entity/User Plane Entity，移动管理实体/用户平面实体)节点；接入网节点具有将UE的接入控制信令传递给负责导引该UE接续的CN节点的功能，例如当前移动通信系统中的RNC、或者LTE/SAE系统中的CP Anchor(Control Plane Anchor，控制平面锚节点)。本发明中的当前移动通信系统可能是GSM(Global System for Mobilecommunications，全球移动通信系统)、CDMA(Code Division Multiple Access，码分多址接入)、WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址)或TD-SCDMA(Time Division Synchronous Code Division MultipleAccess，时分同步码分多址)等系统。
当UE接入网络时，承载其接入请求的信令通过基站到达接入网节点。接入网节点根据UE接入信令中的NRI确定CN节点来负责导引该UE的后续接续过程。在本发明中，根据移动通信网络的具体运营情况和该UE的设定，所确定的CN节点可能是该UE在NRI中指定的CN节点，也可能是与所指定CN节点属于同一个运营商的其他CN节点；在核心网络支持接入网共享的条件下，还可能是其他运营商的CN节点。
图1所示为采用MOCN(Multiple Operator Core Network，多运营商核心网)方式的LTE/SAE系统，为本发明应用的共享接入网的一种系统架构示例。在图1中，核心网中MME/UPE节点131和132属于第一运营商，MME/UPE节点133和134属于第二运营商，接入网中CP Anchor节点110与E-Node B(Evolution Node B，演进基站)121和122具有信令连接。CP Anchor节点110与所有运营商的MME/UPE节点之间都具有信令连接，根据接入UE的MME/UPE节点的不同，E-Node B 121和122可能与所有运营商的MME/UPE节点建立接续。可见，接入网在两个运营商的核心网之间处于共享的状态。
本发明所述负荷均衡方法实施例一的流程如图2所示。在步骤S201，接入网节点接收所连接的CN节点的负荷参数。
在LTE/SAE系统中，标准规定对于CN节点MME/UPE的负荷状态可以利用若干负荷级别来表示，如利用L1、L2直至Ln依次表示其负荷级别，其中L1的负荷级别最低表示节点仅有1/n的负荷，Ln的负荷级别最高表示节点拥有100％的负荷，其他级别按某种方式灵活设置，例如可以是均布居中或其他方式。另外，以F表示MME/UPE节点处于失效状态。MME/UPE节点对自身负荷级别的评估可以基于该节点正在处理的信令连接、附着的UE数量以及当前用户平面和控制平面流量。
无论是对LTE/SAE系统还是对当前移动通信系统，CN节点的负荷参数的设置和评估都可以根据具体的网络环境确定。同样，CN节点将其评估的自身负荷参数通知接入网节点的方式也可以根据具体应用环境设定，比如可以由CN节点定期通知接入网节点当前负荷参数，也可以在CN节点启动、恢复正常工作状态和负荷参数发生变化时将当前负荷参数通知接入网节点。
接入网节点上保存有与其具有连接关系的所有CN节点的当前工作状态和负荷参数。CN节点的当前处于正常还是失效的工作状态可以通过接入网节点与该CN节点间的通信是否发生异常来判断。当CN节点能够正常进行UE接入时，称之为有效的CN节点，此时该CN节点不会处于过载和失效状态。
在步骤S202，UE向接入网节点请求接入。
从步骤S203至步骤S210，接入网节点按照一定的规则在与其具有连接关系的CN节点中根据UE接入信令中的接入指示标识确定一个选择范围，在此选择范围中的每一个都有可能被接入网节点选择用来接入该UE。确定这一选择范围的原则要受到实际组网环境的功能限制，例如是否支持接入网共享，在支持接入网共享的情况下还可能受到各运营商之间关于共享的协定的影响。而本实施例与后续两个实施例的区别也在于确定选择范围的原则不同，这些实施例只是本发明给出的几种较为合理的实现方式。
在步骤S203，接入网节点解析UE的接入信令，根据接入信令中的接入指示标识确定UE指定的CN节点，如NRI标识所映射的CN节点即为该UE指定的CN节点。
在步骤S204，判断指定的CN节点能否接入UE，如果是，由指定的CN节点导引该UE的后续接续过程；如果否，执行步骤S205。
接入网节点对UE接入的处理在其指定的CN节点有效，即该CN节点能够接入该UE的情况下与现有技术中相同。指定的CN节点不能接入该UE的情况主要包括以下两种：其一是UE指定的CN节点是与接入网节点具有连接关系的节点，但处于无效或过载状态；其二是按照NRI指示表示确定的CN节点无法映射到任何一个与本接入网节点具有连接关系的CN节点。
在步骤S205，接入网节点确定UE指定的CN节点所对应的运营商标识。例如，通过解析接入信令中的NRI标识，接入网节点能够确定UE指定CN节点所具有的运营商标识。
在步骤S206，判断UE指定的运营商标识是否有效，即该运营商标识是否对应于与本接入网节点具有签约关系的某个运营商，如果是，执行步骤S207；如果否，转步骤S209。
在步骤S207，将与接入网节点具有连接关系的CN节点中具有UE指定运营商标识的有效CN节点，即属于UE指定运营商的有效CN节点作为选择范围。
在步骤S208，判断是否存在属于UE指定运营商的有效CN节点，如果是，转步骤S211；如果否，对不支持接入网在不同运营商之间共享的组网环境，接入网节点只能拒绝该UE的接入请求，对支持接入网共享的组网环境，执行步骤S209。
在步骤S209，将与接入网节点具有连接关系的CN节点中其运营商标识与UE指定运营商不同的有效CN节点作为选择范围，即将具有其他运营商标识的有效CN节点作为选择范围。本步骤中包括两种情况，一种是当指定运营商标识有效时，本步骤中的选择范围可能涵盖连接至接入网节点的除指定运营商外其他所有运营商的CN节点；另一种是当指定运营商标识无效时，本步骤中的选择范围可能涵盖连接至接入网节点的所有运营商的CN节点。
在步骤S210，判断是否存在其他运营商的有效CN节点，如果是，执行步骤S211；如果否，则与接入网节点连接的所有CN节点都无法接入该UE，拒绝该UE的接入请求。
在步骤S211，接入网节点在选择范围中根据当前负荷参数确定具有最小负荷的CN节点，向其传递该UE的接入信令来进行该UE的接入，以实现负荷均衡。
本步骤中确定具有最小负荷CN节点的具体实现与所采用的负荷参数有关，在出现具有相同负荷参数的情况时，可以在具有相同最小负荷参数的超过1个CN节点中按照任意方法确定一个负责该UE的接入。
图3所示为本发明所述负荷均衡方法实施例二的流程。本实施例与实施例一的不同之处在于忽略UE在接入信令中指定的CN节点，而优先在UE指定运营商所有与接入网节点连接的CN节点中选择接入UE的CN节点。具体流程如下：
在步骤S310，接入网节点接收所连接的CN节点的负荷参数。
在步骤S320，UE向接入网节点请求接入。
在步骤S330，接入网节点由UE接入信令中的接入指示标识确定UE指定的运营商标识，如根据解析NRI标识可以得知UE指定的CN节点所对应的运营商标识。
在步骤S340，判断UE指定的运营商标识是否有效，如果是，执行步骤S350；如果否，转步骤S370。
在步骤S350，将所有与接入网节点具有连接关系的CN节点中具有UE指定运营商标识的有效CN节点作为选择范围。
在步骤S360，判断是否存在具有指定运营商标识的有效CN节点，如果是，转步骤S390；如果否，对不支持接入网在不同运营商之间共享的组网环境，接入网节点只能拒绝该UE的接入请求，对支持接入网共享的组网环境，执行步骤S370。
在步骤S370，将与接入网节点具有连接关系的CN节点中运营商标识与UE指定运营商不同的有效CN节点作为选择范围，即将具有其他运营商标识的有效CN节点作为选择范围。
在步骤S380，判断是否存在具有其他运营商标识的有效CN节点，如果是，执行步骤S390；如果否，则与接入网节点连接的所有CN节点都无法接入该UE，拒绝该UE的接入请求。
在步骤S390，接入网节点在选择范围中根据当前负荷参数确定具有最小负荷的CN节点，向其传递该UE的接入信令。
图4所示为本发明所述负荷均衡方法实施例三的流程，实施例三适用于接入网共享的情况，即多个核心网运营商共享同一个无线接入网的情形。在步骤S410，接入网节点接收所连接的CN节点的负荷参数信息。
在步骤S420，UE向接入网节点请求接入。
在步骤S430，接入网节点由UE接入信令中的接入指示标识确定UE指定的运营商，如根据解析NRI标识可以得知UE指定的CN节点所对应的运营商。
在步骤S440，接入网节点选择指定运营商的CN节点为该UE提供接入。在指定运营商的CN节点中如何确定接入该UE的CN节点可以由运营商根据各自的网络情况确定。
在步骤S450，判断是否存在指定运营商的有效CN节点，如果是，由选定的指定运营商的CN节点接入该UE；如果否，执行步骤S460。导致本步骤判断结果为否的包括以下两种情况：其一是UE指定的运营商无效，与接入网节点连接的所有节点都不属于UE指定的运营商，即UE指定的运营商不是与接入网节点具有签约关系的运营商；其二是UE指定运营商的所有CN节点都处于无效或过载状态，无法接入该UE。
在步骤S460，接入网节点在其连接的其他运营商的CN节点中选择负荷最小的CN节点，向其传递该UE的接入信令。对应于步骤S450中的两种情况，当指定运营商标识有效时，本步骤中CN节点的选择范围可能包括连接至接入网节点的除指定运营商外其他所有运营商的CN节点；当指定运营商标识无效时，本步骤中CN节点的选择范围可能包括连接至接入网节点的所有运营商的CN节点。
在步骤S470，判断是否存在其他运营商的有效CN节点，如果是，向确定的其他运营商的CN节点传递该UE的接入信令，由其接入该UE；如果否，拒绝该UE的接入请求。
需要说明的是，在支持接入网共享的组网环境中，通常UE在接入通信系统前已经完成了对运营商的选择。在上述三个实施例中，如果能够接入该UE的CN节点与该UE指定的运营商不同，包括UE指定的运营商标识无效和UE指定运营商的CN节点无法接入该UE，则根据UE的设置，接入网节点可能需要向UE征询是否接受运营商的变更，在UE返回接受运营商变更信息时向选定CN节点递送该UE的接入信令，在UE返回拒绝运营商变更信息时拒绝该UE的接入请求。当然，UE也可以有是否允许网络侧变更运营商的缺省设置，如果该UE设置为接受所有的运营商，则接入网节点可以直接向选定的CN节点递送该UE的接入信令；如果该UE设置为不接受运营商的变更，则接入网节点在其指定的运营商不存在有效CN节点时即可拒绝该UE的接入请求。
以下以共享接入网的LTE/SAE系统为例来说明本发明所述负荷均衡方法的一种优选实现方式，UE的接入流程如图5所示。
在步骤S501，UE请求接入LTE/SAE共享网络。
在步骤S502，接入网节点CPAnchor解析接入信令中的网络标识NRI。
在步骤S503，CP Anchor节点将NRI拆解为CN节点指示及其对应的运营商标识。CN节点指示为UE在接入信令中指示的接入CN节点。
在步骤S504，判断运营商标识是否有效，即运营商标识是否能够对应于与该CP Anchor节点具有签约关系的某个运营商。如果是，转步骤S507；如果否，执行步骤S505。
在步骤S505，在所有与该CP Anchor节点具有连接关系的CN节点中选择负荷最低的CN节点。
在步骤S506，判断是否不存在有效的CN节点能够接入该UE，如果是，拒绝该UE的接入请求；如果否，转步骤S514。
在步骤S507，CP Anchor节点判断UE的CN节点指示是否有效，并且该指示所映射的CN节点也有效，如果同时有效，则所映射的CN节点为接入该UE的节点，转步骤S516；否则执行步骤S508。CN节点指示有效为CN节点指示对应于某个与本CP Anchor节点具有连接关系的CN节点。
在步骤S508，在UE指定运营商的其他CN节点中选择负荷最低的CN节点。
在步骤S509，判断该是否不存在该运营商的有效CN节点，如果是，执行步骤S510；如果否，转步骤S514。
在步骤S510，在其他运营商的CN节点中选择负荷最低的CN节点。
在步骤S511，判断是否不存在其他运营商的有效CN节点，如果是，拒绝该UE的接入请求；如果否，当UE设置为接受运营商变更时，转步骤S514；当UE设置为运营商变更时征询用户意见时，执行步骤S512。
在步骤S512，CP Anchor节点向UE发送信令指示运营商变更，并询问UE是否接受变更后的运营商为其提供服务。
在步骤S513，判断UE返回的信令中是否认可运营商的变更，如果是，执行步骤S514；如果否，拒绝该UE的接入请求。
在步骤S514，CP Anchor节点判断是否所选择CN节点的数量超过1个，如果是，执行步骤S515；如果否，转步骤S516。
在步骤S515，采用随机数算法在所选择的CN节点中确定1个CN节点，用来进行该UE的接入。
在步骤S516，CP Anchor节点中转UE的接入信令至确定的CN节点。
在步骤S517，接收到CP Anchor节点递送的UE接入信令的CN节点导引该UE的后续接续过程。
在图5所示的优选实现方式中，当UE在接入信令中指定的运营商标识无效时，CP Anchor节点在以非指定运营商的CN节点接入该UE时未征询该UE是否同意。如果在此种情况下需要征求UE是否接受运营商变更的意见，可做如下修改：步骤S506中当判断结果为否时转步骤S512。
在LTE/SAE共享网络环境下CP Anchor节点要根据MME/UPE节点传递过来的信令指示来判断某个MME/UPE节点的负荷级别，并根据节点间通信的异常流程来判断某个MME/UPE节点是否处于失效状态，例如根据CPAnchor节点与该MME/UPE节点的链路通信是否中断来判断。
当采用标准规定的L1、L2直至Ln负荷级别作为CN节点MME/UPE节点的负荷参数、F表示MME/UPE节点处于失效的工作状态时，步骤S505、S508、S510中选择负荷最低的MME/UPE节点的详细流程如图6所示。
在步骤S610，CP Anchor节点查询选择范围内MME/UPE节点的负荷级别和工作状态。步骤S505中，选择范围为所有与CP Anchor节点具有连接关系的MME/UPE节点；步骤S508中，选择范围为所有与CP Anchor节点具有连接关系的UE指定运营商的MME/UPE节点；步骤S510中，选择范围为所有与CP Anchor节点具有连接关系的非UE指定运营商的MME/UPE节点。
在步骤S620，判断选择范围中是否有负荷级别为Ln或状态为F的MME/UPE节点，如果是，执行步骤S630；如果否，转步骤S640。
在步骤S630，在选择范围中去除级别为Ln和/或状态为F的MME/UPE节点，即保留选择范围内的有效MME/UPE节点。
在步骤S640，确定负荷级别最低的MME/UPE节点。负荷级别最低的MME/UPE可能有超过1个。
可见，在上述优选实现方式中，对UE的接入处理共存在以下六类处理情形：
对第一类情形，UE在接入LTE/SAE系统时给E-UTRAN(EvolutionUniversal Terrestrial Radio Access Network，演进通用地面无线接入网)的CPAnchor节点所指示的共享网络环境中的MME/UPE节点没有发生业务过载，也没有因为其他情况导致节点失效。此时CP Anchor节点将根据UE所指示的标识，例如NRI直接选择其映射的MME/UPE节点，并根据此MME/UPE节点对应的路由将接入信令递送给此MME/UPE节点，然后由该MME/UPE节点导引UE的后续接续过程；
对第二类情形，UE给E-UTRAN的CP Anchor节点所指示的共享网络环境中的MME/UPE节点已经发生业务过载或者因为其他情况导致了节点失效。此时，CP Anchor节点将忽略UE所指示的标识，例如NRI中对MME/UPE节点的指示，但是要应用通过解析此标识所导出的核心网运营商标识。CP Anchor节点检查此运营商是否有其他MME/UPE节点与其相连。如果此运营商还有其他MME/UPE节点与CP Anchor节点相连，那么在该运营商范围内使用负荷均衡的原理在其他与本CP Anchor节点具有直接连接关系，或者说具有IuFlex(接入网节点与多个CN节点相连接的技术)连接关系的MME/UPE节点组中选择一个有效的MME/UPE节点，并根据此MME/UPE节点对应的路由将接入信令递送给此MME/UPE节点，然后由该MME/UPE节点导引UE的后续接续过程。如果CP Anchor节点无法在该运营商范围内找到一个有效的MME/UPE节点，则按下述第五类情形处理；
对第三类情形，CP Anchor节点在解析LTE/SAE共享网络环境下UE的接入信令时，发现UE所指示的CN节点标识，例如NRI不能映射到共享网络环境中任何一个与本CP Anchor节点有直接连接关系的MME/UPE节点，但是根据此标识部分的运营商标识却可以对应到一个与该共享网络具有签约协定的运营商，即该标识部分的部分字段可用。此时，CP Anchor节点将在该运营商范围内使用负荷均衡的原理选择一个有效的MME/UPE节点，并根据此MME/UPE节点对应的路由将接入信令递送给此MME/UPE节点，然后由该MME/UPE节点导引UE的后续接续过程。如果CPAnchor节点无法在该运营商范围内找到一个有效的MME/UPE节点，则按下述第五类情形处理；
对第四类情形，CP Anchor节点在解析LTE/SAE共享网络环境下UE的接入信令时，发现UE所指示的CN节点标识，例如NRI不能映射到共享网络环境中任何一个与本CP Anchor节点有直接连接关系的MME/UPE节点，也不能根据此标识部分的运营商标识对应到一个与该共享网络具有签约协定的运营商。此时CP Anchor节点要基于所有与本CP Anchor节点具有直接连接关系的MME/UPE节点组通过负荷均衡的原理选择一个有效的MME/UPE节点，并根据此MME/UPE节点对应的路由将接入信令递送给此MME/UPE节点，然后由该MME/UPE节点导引UE的后续接续过程。
对第五类情形，UE在第二类情形和第三类情形时无法找到一个有效的MME/UPE节点。此时CP Anchor节点要基于与本CP Anchor节点具有直接连接关系的其他运营商的MME/UPE节点组通过负荷均衡的原理选择一个有效的MME/UPE节点，并根据此MME/UPE节点对应的路由将接入信令递送给此MME/UPE节点，然后由该MME/UPE节点导引UE的后续接续过程。此时，负荷均衡原理的应用可能导致为UE服务的运营商不是该UE首选接入的运营商。MME/UPE节点采用信令指示的方式通知该UE运营商的变化。作为可选项，根据对UE的设置，移动用户有机会选择是否接受此次运营商的变化，MME/UPE节点则根据移动用户是否接受运营商的变更来判断是否继续导引其接入过程。
对第六类情形，CP Anchor节点即使在LTE/SAE共享网络环境下应用负荷均衡的原理也无法找到一个有效的MME/UPE节点来为该UE提供接入服务，这表明整个系统已经过载，CP Anchor节点将决定拒绝该UE的此次接入请求。
图7所示为应用本发明所述负荷均衡方法的接入网节点的结构示意图。CN节点选择模块730分别与UE信令模块710、CN节点状态模块720、CN节点标识模块740和CN节点信令模块750连接；CN信令节点模块750还与CN节点状态模块720和节点标识模块740相连接。
UE信令模块710在接入网节点接收到UE的接入信令后，从接入信令中的解析出UE的接入指示标识，如NRI标识；如果该UE指定的CN节点因为处于过载或失效的工作状态无法接入该UE，CN节点选择模块730通过UE的接入指示标识在与接入网节点具有连接关系的CN节点中确定一个用来接入该UE的选择范围，根据选择范围内CN节点的当前负荷参数选择其中之一；CN节点选择模块730通知CN节点信令模块750所选定的CN节点和该UE的接入信令，由CN节点信令模块750向选定的CN节点递送该UE的接入信令。CN节点信令模块750同时负责与CN节点传输其他的信令。
当采用的CN节点负荷参数是在现有技术中接入网节点尚未从CN节点得到的信息，由CN节点状态模块740保存通过CN节点信令模块750接收的信令中包括当前负荷参数的CN节点状态信息，例如可以是负荷级别、CN节点是否工作正常等信息。
CN节点选择模块730确定CN节点选择范围和在该范围内选择CN节点的方式可以根据通信系统的具体情况决定。如果采用与运营商相关的选择方式，可以由CN节点标识模块740保存当前所有与接入网节点具有连接关系的CN节点以及其对应的运营商标识。
此时，可以采用如下两种与运营商相关的选择范围确定方式：其一是优先确定UE接入指示标识指定的CN节点；在指定CN节点无法接入该UE时，以具有相同运营商标识的有效CN节点作为选择范围；如果不存在具有相同运营商标识的有效CN节点，则以具有其他运营商标识的有效CN节点为选择范围。其二是优先以具有UE接入指示标识所指定的运营商标识的有效CN节点作为选择范围；不存在具有相同运营商标识的有效CN节点时，以具有其他运营商标识的有效CN节点为选择范围。
具有图7所示结构的接入网节点可以是当前移动通信系统中的RNC，也可以是LTE/SAE系统中的CP Anchor节点。
综上，本发明实现了移动通信系统中由所有UE触发的业务量在各运营商CN节点中的负荷均衡；当应用于接入网共享的组网环境时，本发明解决了LTE/SAE中各个运营商的CN节点之间的负荷均衡问题；从而使得LTE/SAE系统可以保证在一定程度实现各运营商CN节点间的负荷分担，提高了系统的稳定性和可靠性。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (22)
1.一种移动通信系统中实现负荷均衡的方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过用户终端UE的接入指示标识，接入网节点确定用来接入该UE的核心网节点的选择范围；
在所述选择范围中根据核心网节点的当前负荷参数选择其中之一；
向选定的核心网节点传递该UE的接入信令。
2.如权利要求1所述移动通信系统中实现负荷均衡的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据UE的接入指示标识确定其指定的核心网节点和指定的运营商标识；
所述确定用来接入UE的核心网节点的选择范围具体为：当UE指定的核心网节点无法接入该UE时，将具有UE指定的运营商标识并且与接入网节点具有连接关系的有效核心网节点作为选择范围。
3.如权利要求2所述移动通信系统中实现负荷均衡的方法，其特征在于，所述UE指定的核心网节点无法接入该UE，包括以下之一：
UE指定的核心网节点处于过载或失效状态；
与接入网节点具有连接关系并且具有UE指定的运营商标识的核心网节点中不包括UE指定的核心网节点。
4.如权利要求1所述移动通信系统中实现负荷均衡的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据UE的接入指示标识确定其指定的运营商标识；
所述确定用来接入UE的核心网节点的选择范围具体为：将具有UE指定的运营商标识并且与接入网节点具有连接关系的有效核心网节点作为选择范围。
5.如权利要求2至4任意一项所述移动通信系统中实现负荷均衡的方法，其特征在于，所述确定用来接入UE的核心网节点的选择范围还包括：当具有UE指定的运营商标识的核心网节点无法接入该UE时，将具有其他运营商标识并且与接入网节点具有连接关系的有效核心网节点作为选择范围。
6.如权利要求5所述移动通信系统中实现负荷均衡的方法，其特征在于，所述具有UE指定的运营商标识的核心网节点无法接入该UE包括以下之一：
与接入网节点具有连接关系并且具有UE指定的运营商标识的核心网节点处于过载或失效状态；
与接入网节点具有连接关系的核心网节点均不具有UE指定的运营商标识。
7.如权利要求5所述移动通信系统中实现负荷均衡的方法，其特征在于，所述方法在选择具有不同于UE指定的核心网运营商标识的核心网节点后还包括：
接入网节点通知该UE其核心网接入运营商的变化；
根据UE返回的是否接受运营商变更的信息决定是否继续其接入过程。
8.如权利要求1所述移动通信系统中实现负荷均衡的方法，其特征在于，所述方法还包括：当与接入网节点具有连接关系的核心网节点均处于过载或失效状态时，接入网节点拒绝该UE的接入请求。
9.如权利要求1所述移动通信系统中实现负荷均衡的方法，其特征在于：所述接入网节点为控制平面锚节点CP Anchor；所述核心网节点为移动管理实体/用户平面实体MME/UPE节点；所述负荷参数为MME/UPE的负荷级别。
10.如权利要求9所述移动通信系统中实现负荷均衡的方法，其特征在于，所述在选择范围中根据当前负荷参数选择一个核心网节点具体为：
选择负荷级别最低的核心网节点；
如果具有最低负荷级别的核心网节点超过1个，采用随机数算法从中进行选择。
11.如权利要求9所述移动通信系统中实现负荷均衡的方法，其特征在于：所述负荷级别根据核心网节点的信令连接、附着的UE数目和/或用户平面和控制平面流量来确定；
所述方法还包括：接入网节点从与其具有连接关系的核心网节点接收其负荷级别信息。
12.如权利要求1所述移动通信系统中实现负荷均衡的方法，其特征在于：所述接入网节点为无线网络控制器RNC；所述核心网节点为移动交换中心/拜访位置寄存器MSC/VLR节点或服务通用分组无线业务支持节点SGSN。
13.如权利要求12所述移动通信系统中实现负荷均衡的方法，其特征在于，所述方法还包括：接入网节点从与其具有连接关系的核心网节点接收其负荷参数信息。
14.一种移动通信系统中的接入网节点，其特征在于，包括UE信令模块、核心网CN节点选择模块和CN节点信令模块，其中：
UE信令模块用来从UE的接入信令中解析出其接入指示标识；
CN节点信令模块用来与和接入网节点具有连接关系的CN节点进行信令传输；
CN节点选择模块用来通过UE的接入指示标识确定用来接入该UE的CN节点的选择范围，根据CN节点的当前负荷参数选择其中之一，并通过CN节点信令模块向选择的CN节点传递该UE的接入信令。
15.如权利要求14所述的接入网节点，其特征在于：所述接入网节点还包括CN节点状态模块，用来保存CN节点信令模块的传输信令中包括当前负荷参数的CN节点状态信息。
16.如权利要求14或15所述的接入网节点，其特征在于：所述接入网节点还包括CN节点标识模块，用来保存与接入网节点具有连接关系的CN节点及其对应的运营商标识。
17.如权利要求16所述的接入网节点，其特征在于，所述通过UE的接入指示标识确定CN节点的选择范围具体为：
当UE的接入指示标识指定的CN节点无法接入该UE时，CN节点选择模块优先以与指定CN节点具有相同运营商标识的有效CN节点作为选择范围；
不存在具有相同运营商标识的有效CN节点时，以具有其他运营商标识的有效CN节点为选择范围。
18.如权利要求16所述的接入网节点，其特征在于，所述通过UE的接入指示标识确定CN节点的选择范围具体为：
优先以具有UE接入指示标识所指定的运营商标识的有效CN节点作为选择范围；
不存在具有相同运营商标识的有效CN节点时，以具有其他运营商标识的有效CN节点为选择范围。
19.如权利要求15所述的接入网节点，其特征在于：所述接入网节点为RNC或CP Anchor节点。
20.一种共享无线接入网的移动通信系统中实现负荷均衡的方法，其特征在于，包括以下步骤：
当UE接入信令中指定运营商的CN节点无法接入该UE时，接入网节点在所连接的其他运营商的CN节点中根据当前负荷参数选择其中之一；
向选定的核心网节点传递该UE的接入信令。
21.如权利要求20所述共享无线接入网的移动通信系统中实现负荷均衡的方法，其特征在于，所述方法还包括：接入网节点接收连接的CN节点的负荷参数信息。
22.如权利要求20所述共享无线接入网的移动通信系统中实现负荷均衡的方法，其特征在于，所述UE指定运营商的CN节点无法接入该UE包括以下之一：
与接入网节点具有连接关系并且属于UE指定运营商的CN节点处于过载或失效状态；
与接入网节点具有连接关系的CN节点均不属于UE指定的运营商。
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