CN101141822A - 一种无线网络的网关选择方法 - Google Patents

Abstract

一种无线网络的网关选择方法，若3GPP AAA Server对UE进行认证成功，则家乡3GPP AAA Server决定PDN GW的选择功能信息参数并决定UE是否通过拜访地PDG接入3GPP网络，将返回消息发送给拜访地3GPP AAAProxy；若返回消息中不携带不允许UE通过拜访地PDG接入3GPP网络的指示参数，则拜访地3GPP AAA Proxy忽略选择功能信息参数并向拜访地PDG转发返回消息；最后拜访地PDG授权UE接入网络。应用本发明，解决了当3GPP演进网络为家乡网络，演进网络之前的3GPP网络为拜访地网络的漫游场景，UE通过非信任非3GPP IP接入网接入的网关选择的问题。

Description

一种无线网络的网关选择方法

技术领域

本发明涉及无线通信网络，尤其涉及一种无线网络的网关选择方法。

背景技术

随着Wimax(World Interoperability for Microwave Access，全球微波接入互通)的异军突起，第三代移动通信系统要保持其在移动通信领域的强有力的竞争力，必须提高其网络性能和降低网络建设和运营成本。因此，3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)的标准化工作组，目前正致力于研究对PS Core(Packet Switch Core，包交换核心网)和UTRAN(Universal Mobile Telecommunication System Radio Access Network，全球移动通信系统无线接入网)的演进，整个系统称为EPS(Evolved Packet System，演进的分组域系统)。其中对PS Core演进(简称E-PS Core)的研究课题叫做系统架构演进(System Architecture Evolution，简称SAE)，目的是使得E-PSCore可提供更高的传输速率，更短的传输延时，优化分组，及支持E-UTRAN(Evolved UTRAN，演进的UTRAN)、UTRAN、WLAN(Wireless Local AreaNetwork，无线局域网)及其他非3GPP的接入网络之间的移动性管理。

目前SAE非3GPP IP接入的架构如图1所示，其中包含了如下网元：

E-UTRAN(Evolved UTRAN)：演进的无线接入网，可以提供更高的上下行速率，更低的传输延迟和更加可靠的无线传输。E-UTRAN中包含的网元是eNodeB(Evolved NodeB)，为终端的接入提供无线资源。

HSS(Home Subscriber Server)：归属用户服务器，永久存储用户签约数据。

MME(Mobility Management Entity，移动管理实体)：控制面功能实体，临时存储用户数据的服务器，负责管理和存储UE上下文(比如UE/用户标识，移动性管理状态，用户安全参数等)，为用户分配临时标识，当UE驻扎在该跟踪区域或者该网络是负责对该用户进行鉴权；处理MME和UE之间的所有非接入层消息；触发在SAE的寻呼。

S-GW(Serving Gateway)：服务网关，该网关是一个用户面实体，负责用户面数据路由处理，终结处于空闲状态的UE的下行数据。管理和存储UE的SAE承载(bearer)上下文，比如IP承载业务参数和网络内部路由信息等。是3GPP系统内部用户面的锚点，一个用户在一个时刻只能有一个S-GW。在非3GPP IP接入的漫游情况下，S-GW作为拜访网络的本地锚点。

PDN GW (PDN Gateway)：分组数据网网关，负责UE接入PDN的网关，分配用户IP地址，同时是3GPP和非3GPP接入系统的移动性锚点。用户在同一时刻能够接入多个PDN GW。

ePDG(Evolved Packet Data Gateway)：演进的分组数据网关，是I-WLAN接入网络中PDG(Packet Data Gateway)的演进与增强。非信任的非3GPP接入网必须通过ePDG才能接入E-PS Core。

3GPP AAA(Authentication，Authorization，Accounting)：为通过非3GPPIP接入网接入的UE提供鉴证，鉴权以及计费服务。

S2a：提供了可信任非3GPP IP接入网与PDN Gateway之间用户面相关的控制和移动性支持。支持MIPV4FA Mode和PMIPv6移动性管理协议。

S2b：提供了ePDG和PDN Gateway之间用户面相关的控制和移动性支持。支持PMIPv6移动性管理协议

S2c：提供了UE和PDN Gateway之间用户面相关的控制和移动性支持。可应用与可信任或非信任非3GPP IP接入网或3GPP接入网。支持DSMIPv6移动性管理协议。

在SAE中，当UE接入网络时，PDN GW选择功能为UE选择适当的PDN GW。在移动终端的接入认证过程中，HSS/AAA为PDN GW选择功能提供必要的信息。在SAE中，对HSS/AAA提供的信息有如下规定：

HSS/AAA给PDN GW选择功能提供的信息或者为PDN GW的IP地址列表和APN(Access Point Name)；或者为APN和是否可选择拜访地陆地移动网络(VPLMN，Visited PLMN)的PDN GW的指示。

当HSS/AAA为PDN GW选择功能提供的是APN和是否可选择VPLMN的PDN GW的指示时，若该指示表示可在VPLMN选择PDN GW，则PDNGW选择功能先尝试根据APN从VPLMN中选择PDN GW，若失败，PDN GW选择功能再从HPLMN中根据APN选择PDN GW。

当UE通过非信任非3GPP网络接入到3GPP网络时，必须经过ePDG，在采用PMIPv6协议时，PDN GW的选择功能将定位在ePDG；在采用DSMIPv6时，UE可以通过多种方法获取PDN GW的选择功能信息：(1)通过3GPP接入的attach过程获取；(2)通过在建立IPSec隧道的过程中从ePDG获取。(3)通过DHCP获取；(4)通过DNS查找获取。

I-WLAN接入网络是一种已经得到成功应用并部署的无线网络，它解决了3GPP网络与WLAN网络的互连互通。但是，I-WLAN接入网络并不仅仅局限于3GPP与WLAN的互连互通，任何具有与WLAN类似能力的其他IP接入网络都能通过I-WLAN接入网的WLAN 3GPP IP接入与3GPP网络实现互连互通或通过WLAN Derect IP接入直接连到Internet。

I-WLAN网络架构如图2所示，其中包含的网元如下：

PDG(Packet Data Gateway)：分组数据网关，是UE和PDG之间IPSec隧道的终点，对数据进行封装和接封装。在IPSec隧道的建立过程中，通过3GPP AAA Server对UE进行鉴权。为UE分配远程IP地址，并与其本地IP地址进行绑定，在PDN和UE之间执行路由，为UE通过WLAN接入3GPP提供服务。与ePDG相比，显然PDG并不支持PDN GW的选择功能。

WAG(WLAN-Access gateway)：WLAN接入网关，将WLAN与3GPP网络隔离开来，为3GPP网络提供安全保障，进行数据过滤和策略执行。在漫游的情况下也提供计费功能。

如图3所示的漫游场景：UE是EPS的签约用户，其家乡网络为EPS，现在UE所在的拜访地网络为Pre-SAE(Previous SAE，即EPS之前的3GPP网络，因此不支持EPS所新增的功能)网络，但该拜访地网络支持I-WLAN。UE在接入认证过程中，通过拜访网络的3GPP AAA Proxy和家乡网络的HSS/3GPP AAA Server，UE和接入网络进行相互认证。当认证成功后，家乡网络将对UE进行授权，由于UE是EPS的签约用户，因此HSS/3GPP AAAServer将在授权返回消息中携带PDN GW选择功能的信息参数。由于拜访网络的3GPP AAA Proxy(3GPP AAA代理服务器)是Pre-SAE的，它并不支持PDN GW选择功能信息参数。这时，将有两种情况发生：(1)若PDN GW选择功能参数是非强制的(即当3GPP AAA Proxy无法识别该参数，可以不处理这个参数)，这时又可分两种情况：(a)若家乡网络授权UE可以通过拜访地网络PDN GW接入3GPP网络，现在UE可以通过拜访地的PDG接入3GPP也是可以接受的：(b)若家乡网络没有授权UE通过拜访地网络PDN GW接入3GPP网络，但由于3GPP AAA Proxy只是简单的忽略PDN GW选择功能参数，UE仍可以通过拜访地网络的PDG接入3GPP网络。(2)若PDN GW选择功能参数是强制的(即当3GPP AAA Proxy无法识别该参数，它将丢弃该消息或返回出错消息)，这时不管家乡网络是否授权UE通过拜访地网络PDN GW接入3GPP网络，UE都无法接入3GPP，甚至无法通过PDG接入。

综上所述，当前需要一种当3GPP演进网络为家乡网络，演进网络之前的3GPP网络为拜访地网络的漫游场景，UE通过非信任非3GPP IP接入网接入的网关选择的技术方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无线网络的网关选择方法，解决了当3GPP演进网络为家乡网络，演进网络之前的3GPP网络为拜访地网络的漫游场景，UE通过非信任非3GPP IP接入网接入的网关选择的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种无线网络的网关选择方法，应用于第三代合作伙伴计划3GPP演进网络为家乡网络和演进网络之前的3GPP网络为拜访地网络的状态下，包括以下步骤，

a、终端UE通过非信任非3GPP IP接入网接入时，家乡3GPP演进网络鉴证，鉴权、计费服务器3GPP AAA Server对UE进行认证，若认证成功，则家乡3GPP AAA Server决定分组数据网网关PDN GW的选择功能信息参数，并决定UE是否通过拜访地网络的分组数据网关PDG接入3GPP网络，家乡3GPP AAA Server将返回消息发送给拜访地演进网络之前的3GPP网络鉴证，鉴权、计费代理服务器3GPP AAA Proxy；

b、拜访地3GPP AAA Proxy收到家乡3GPP AAA Server发送的返回消息后，若返回消息中没有携带不允许UE通过拜访地网络PDG接入3GPP网络的指示参数，则忽略所述PDN GW的选择功能信息参数，并向拜访地网络PDG转发所述返回消息；

c、拜访地网络PDG收到所述返回消息后，授权UE通过拜访地网络PDG接入3GPP网络。

进一步地，上述方法还可包括，拜访地的所述非信任非3GPP IP接入网通过3GPP AAA Server和HSS对拜访的UE进行接入认证或隧道认证。

进一步地，上述方法还可包括，所述步骤a中，所述家乡3GPP AAAServer根据所述UE的签约信息决定PDN GW的选择功能信息参数，同时根据漫游协议和网络策略，决定UE是否通过拜访地网络的PDG接入3GPP或外部数据网络。

进一步地，上述方法还可包括，所述家乡3GPP AAA Server决定UE是否通过拜访地网络的PDG接入3GPP或外部数据网络时，

若家乡3GPP AAA Server不允许UE通过拜访地网络PDG接入3GPP或外部数据网络，则返回消息中携带不允许UE通过拜访地网络PDG接入3GPP或外部数据网络的指示参数；

若家乡3GPP AAA Server允许UE通过拜访地网络的PDG接入3GPP或外部数据网络，则返回消息中不携带不允许UE通过拜访地网络PDG接入3GPP或外部数据网络的指示参数。

进一步地，上述方法还可包括，所述PDN GW的选择功能信息参数是非强制的；所述家乡3GPP AAA Server不允许UE通过拜访地网络PDG接入3GPP或外部数据网络的指示参数是强制的。

进一步地，上述方法还可包括，所述步骤b中，

所述拜访地3GPP AAA Proxy收到家乡3GPP AAA Server发送的返回消息后，若返回消息中没有携带不允许通过拜访地网络PDG接入3GPP或外部数据网络的指示参数，则忽略所述PDN GW的选择功能信息，并向拜访地网络PDG转发所述返回消息。

进一步地，上述方法还可包括，所述步骤b中，

若所述返回消息中携带不允许UE通过拜访地网络PDG接入3GPP或外部数据网络的指示参数，则拜访地3GPP AAA Proxy丢弃该返回消息或向家乡3GPP AAA Server返回出错消息，结束流程。

进一步地，上述方法还可包括，所述步骤a中，若所述认证失败，则结束流程。

与现有技术相比，应用本发明，解决了当3GPP演进网络为家乡网络，演进网络之前的3GPP网络为拜访地网络的漫游场景，UE通过非信任非3GPP IP接入网接入的网关选择的问题。

附图说明

图1是非漫游时EPS与非3GPP IP接入网络互通架构图；

图2是非漫游时I-WLAN架构图；

图3是当3GPP演进网络为家乡网络和演进网络之前的3GPP网络为拜访地网络时，UE非信任非3GPP接入的漫游场景图；

图4是本发明具体实施方式中一种无线网络的网关选择方法的流程图；

图5是本发明实例中在3GPP演进网络为家乡网络，演进网络之前的3GPP网络为拜访地网络的漫游场景下，UE通过非信任非3GPP接入网访问3GPP业务时的认证鉴权流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图4所示，一种无线网络的网关选择方法，应用于3GPP演进网络为家乡网络和演进网络之前的3GPP网络为拜访地网络的状态下，包括以下步骤，

步骤110、UE通过非信任非3GPP IP接入网接入时，家乡3GPP AAAServer对UE进行认证，若认证成功，则执行步骤120；否则，结束流程；

拜访地的非信任非3GPP IP接入网通过3GPP AAA Server(和HSS)对拜访的UE进行接入认证或隧道认证。

步骤120、家乡3GPP AAA Server根据所述UE的签约信息决定PDN GW的选择功能信息参数，同时根据漫游协议和网络策略决定UE是否可以通过拜访地网络的PDG接入3GPP或外部数据网络，家乡3GPP AAA Server将返回消息发送给拜访地3GPP AAA Proxy；

若家乡3GPP AAA Server不允许UE通过拜访地网络PDG接入3GPP或外部数据网络，则返回消息中携带不允许UE通过拜访地网络PDG接入3GPP或外部数据网络的指示参数；若家乡3GPP AAA Server允许UE通过拜访地网络的PDG接入3GPP或外部数据网络，则返回消息中不携带不允许UE通过拜访地网络PDG接入3GPP或外部数据网络的指示参数。

其中PDN GW的选择功能信息参数是非强制的，而不允许通过拜访地网络PDG接入3GPP或外部数据网络的指示参数是强制的。

步骤130、拜访地3GPP AAA Proxy收到家乡3GPP AAA Server发送的返回消息后，若返回消息中没有携带不允许UE通过拜访地网络PDG接入3GPP或外部数据网络的指示参数，则执行步骤140；否则，执行步骤150；

步骤140、拜访地3GPP AAA Proxy忽略其中的PDN GW的选择功能信息参数，并向拜访地网络PDG转发所述返回消息，执行步骤160；

步骤150、拜访地3GPP AAA Proxy丢弃所述返回消息或向家乡3GPPAAA Server返回出错消息，结束流程；

若返回消息中携带了不允许UE通过拜访地网络PDG接入3GPP或外部数据网络的指示参数，则拜访地3GPP AAA Proxy丢弃该返回消息或向家乡3GPP AAA Server返回出错消息，结束流程。

步骤160、拜访地网络PDG收到所述返回消息，授权UE通过拜访地网络PDG接入3GPP或外部数据网络。

下面结合具体实例对本发明作进一步说明。

如图5所示，本实例描述了在3GPP演进网络为家乡网络，演进网络之前的3GPP网络为拜访地网络的漫游场景下，UE通过非信任非3GPP接入网访问3GPP业务时的认证鉴权流程，包括以下步骤，

步骤501、UE与PDG建立IKE(Internet密钥交换)安全联盟，UE发送用户身份标识NAI(Network Access Identifier，网络接入标识)和接入点名W-APN (WLAN Access Point Name)，并采用EAP-AKA(可扩展身份验证协议-密钥认同协议)方法进行隧道认证成功；

步骤502、PDG向3GPP AAA Server发送授权请求消息，其中携带W-APN；

步骤503、3GPP AAA Server根据用户的签约信息、漫游协议以及网络策略决定是否可以建立隧道和是否允许通过拜访地PDG接入3GPP网络或外部数据网络，如果允许建立隧道并允许通过拜访地PDG接入3GPP网络或外部数据网络，则执行步骤504a；如果允许建立隧道但不允许通过拜访地PDG接入3GPP网络或外部数据网络，则执行步骤504b；

步骤504a、3GPP AAA Server允许UE通过PDG接入3GPP或外部数据网络，向3GPP AAA Proxy发送授权-应答消息，携带PDN GW选择功能信息，执行步骤505a；

所述PDN GW选择功能信息是非强制的。

步骤505a、3GPP AAA Proxy收到授权-应答消息，忽略消息中的PDNGW选择功能信息，并向PDG转发，执行步骤506a；

步骤506a、PDG收到授权-应答消息，忽略消息中的PDN GW选择功能信息，并向UE发送IKE_认证响应消息。执行步骤507a；

步骤507a、UE收到EAP成功消息，接入认证鉴权成功。

步骤504b、3GPP AAA Server不允许UE通过PDG接入3GPP或外部数据网络，向3GPP AAA Proxy发送授权-应答消息，携带PDN GW选择功能信息和不允许PDG接入指示，执行步骤505b；

所述不允许PDG接入指示是强制的。

步骤505b、3GPP AAA Proxy收到授权应答-消息，消息中携带不允许PDG接入指示，由于3GPP AAA Proxy无法识别该参数，并且该参数是强制的，所以3GPP AAA Proxy丢弃该消息。执行步骤506b；

步骤506b、在505b中3GPP AAA Proxy丢弃消息，会话超时，鉴权失败，结束流程。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种无线网络的网关选择方法，应用于第三代合作伙伴计划3GPP演进网络为家乡网络和演进网络之前的3GPP网络为拜访地网络的状态下，包括以下步骤，

a、终端UE通过非信任非3GPP IP接入网接入时，家乡3GPP演进网络鉴证、鉴权、计费服务器3GPP AAA Server对UE进行认证，若认证成功，则家乡3GPP AAA Server决定分组数据网网关PDN GW的选择功能信息参数，并决定UE是否通过拜访地网络的分组数据网关PDG接入3GPP网络，家乡3GPP AAA Server将返回消息发送给拜访地演进网络之前的3GPP网络鉴证、鉴权、计费代理服务器3GPP AAA Proxy；

b、拜访地3GPP AAA Proxy收到家乡3GPP AAA Server发送的返回消息后，若返回消息中没有携带不允许UE通过拜访地网络PDG接入3GPP网络的指示参数，则忽略所述PDN GW的选择功能信息参数，并向拜访地网络PDG转发所述返回消息；

c、拜访地网络PDG收到所述返回消息后，授权UE通过拜访地网络PDG接入3GPP网络。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，拜访地的所述非信任非3GPP IP接入网通过3GPP AAA Server和HSS对拜访的UE进行接入认证或隧道认证。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a中，所述家乡3GPP AAA Server根据所述UE的签约信息决定PDN GW的选择功能信息参数，同时根据漫游协议和网络策略，决定UE是否通过拜访地网络的PDG接入3GPP或外部数据网络。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述家乡3GPP AAA Server决定UE是否通过拜访地网络的PDG接入3GPP或外部数据网络时，

若家乡3GPP AAA Server不允许UE通过拜访地网络PDG接入3GPP或外部数据网络，则返回消息中携带不允许UE通过拜访地网络PDG接入3GPP或外部数据网络的指示参数；

若家乡3GPP AAA Server允许UE通过拜访地网络的PDG接入3GPP或外部数据网络，则返回消息中不携带不允许UE通过拜访地网络PDG接入3GPP或外部数据网络的指示参数。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述PDN GW的选择功能信息参数是非强制的；所述家乡3GPP AAA Server不允许UE通过拜访地网络PDG接入3GPP或外部数据网络的指示参数是强制的。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤b中，

所述拜访地3GPP AAA Proxy收到家乡3GPP AAA Server发送的返回消息后，若返回消息中没有携带不允许通过拜访地网络PDG接入3GPP或外部数据网络的指示参数，则忽略所述PDN GW的选择功能信息，并向拜访地网络PDG转发所述返回消息。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤b中，

若所述返回消息中携带不允许UE通过拜访地网络PDG接入3GPP或外部数据网络的指示参数，则拜访地3GPP AAA Proxy丢弃该返回消息或向家乡3GPP AAA Server返回出错消息，结束流程。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a中，若所述认证失败，则结束流程。

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