CN101212461A - 异构ip网络切换时的数据传输方法及系统和核心网网关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异构IP网络切换时的数据传输方法及异构IP网络系统和核心网网关，所述异构IP网络由核心网网关作为不同接入系统间的锚点，用户终端在所述异构IP网络中准备切换时，通过源网络向所述核心网网关发送保留业务的指示信息；所述核心网网关根据该指示信息将发往该用户终端的业务数据进行缓存；在切换完成后，所述用户终端通过目标网络向所述核心网网关发送取消保留的指示信息；所述核心网网关根据该指示信息将缓存的业务数据发送到该用户终端。采用本发明，激活态用户终端在异构IP网络之间切换的时候，可减少丢包率，并且可减少切换时延。

Description

异构IP网络切换时的数据传输方法及系统和核心网网关

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种异构IP网络的切换时的数据传输方法，以及异构IP网络系统和核心网网关。

背景技术

3GPP系统包括无线接入网络(Radio Access Network，RAN)和核心网络，其中无线接入网络用于处理所有与无线有关的功能，核心网络处理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。核心网从逻辑上分为电路交换域(Circuit Switched Domain，CS)和分组交换域(PacketSwitched Domain，PS)。

参见图1，为3GPP分组域PS部分示意图。

如图1所示，3GPP的PS部分核心网中主要的网元有SGSN(服务GPRS支持节点)、GGSN(网关GPRS支持节点)。其中SGSN提供核心网与无线接入系统的连接以及分组型数据业务的移动性管理、会话管理功能；GGSN则作为移动通信系统与其它公用数据网间的接口，同时还具有查询位置信息的功能。

为了增强未来网络的竞争能力，3GPP系统架构演进(SAE)成为3GPP的下一阶段的研究发展主要方向。SAE网络是一个多种网络技术融合的架构，用户可以使用3GPP接入系统接入3GPP核心网络，也可以通过非3GPP接入系统(例如：WLAN，WiMAX等等)接入3GPP网络。

参见图2，为3GPP TR 23882中定义的SAE网络架构示意图。

SAE网络架构是融合3GPP接入技术与non-3GPP接入技术的网络，其中，

UTRAN是已有的3GPP接入技术之一，通过Iu接口连接GPRS核心网，GPRS核心网通过S3和S4两个接口连接演进核心网的MME/UPE和SAEAnchor；

Evolved RAN(又称LTE)是3GPP下一代无线接入技术，通过S1接口连接演进核心网；

Non-3GPP接入技术通过S2a接口融入演进网，在这个接口上使用的是MIP协议(Mobile IP，移动IP协议)或MOBIKE协议(IKEv2 Mobility andMultihoming Protocol，因特网密钥更新的移动性和多宿协议)，比如，MobileIPv4和Mobile IPv6。

如图2所示，SAE的核心网主要包含MME/UPE、3GPP Anchor和SAEAnchor三个逻辑功能模块。其中，MME是移动管理模块，负责控制面的移动性管理，包括MM Context(移动性管理上下文)和移动状态管理，分配用户临时身份标识、安全功能等；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；3GPP anchor是2G/3G和LTE(Long Term Evolution，接入网的长期演进)接入系统间的锚点；SAEAnchor则充当不同接入系统间的用户面锚点。3GPP anchor和SAE anchor可以合一为IASA(Inter AS Anchor，接入系统间锚点)，作为所有接入技术在SAE中对外的业务锚点。

UE可以通过eNB-MME/UPE连接到IASA，此时UE与MME之间用移动性管理/会话管理(MM/SM)协议，MME/UPE与IASA之间使用GTP(GPRSTunneling Protocol，GPRS隧道协议)；UE也可以通过non-3GPP网关连接到IASA，UE与non-3GPP网关使用特有的无线协议，UE与IASA之间使用MIP或MOBIKE。

3GPP中使用的核心协议是GTP协议。GTP协议主要包括PDP(PacketData Protocol context，分组数据协议)上下文激活、PDP上下文修改、PDP上下文去激活过程。其中PDP上下文保存了用户面进行隧道转发的所有信息，包括RNC/GGSN的用户面IP地址、隧道标识和QoS(Quality of Service，服务质量)等。

GPRS系统的UE在进行业务数据传输前需要发起PDP上下文激活过程，其目的是为了获得GGSN为UE分配的一个IP地址。在业务进行过程中，当有一些参数发生改变的时候，会发起对PDP上下文的修改过程，对PDP上下文的修改可以由很多种情况触发。在业务结束或其他情况下，需要发起对PDP上下文去激活流程。

在图1所示的3GPP SAE中，UE通过non 3GPP接入SAE中，可以使用MIP协议或者MOBIKE协议。

MIP协议使得移动节点(MN，该MN在无线通信网络中即UE)无论在网络的附着点如何改变，该移动节点总是保持HoA(Home Address，家乡地址)不变。当MN离开家乡网络移动到一个外地网络，将获得一个CoA(Care ofAddress，转交地址)，并通过向HA(Home Agent，家乡代理)发起MIP注册过程，在HA上创建一个HoA地址和CoA地址的关联。当发往MN的数据报文到达HA时，HA会根据它所记录的CoA提供的MN当前的位置信息，将该数据包正确地路由到MN。

MIP协议规定了MIPv4的两种实现方式：MIPv4 FA-CoA和MIPv4Co-CoA，图3和图4分别示出了两种MIPv4的实现方式。其主要区别在于：MIPv4 FA-CoA中，HA上记录为FA(Foreign Agent，外地代理)的地址和MNHoA地址的关联，FA上记录的是MN的HoA和MN的链路层地址(例如MAC地址)的关联。MIP隧道终结在FA；MIPv4 Co-CoA中，HA上记录为MN在外地网络获得的本地IP地址和MN HoA地址的关联，MIP隧道终结在MN。

MOBIKE协议用于在两个IP节点之间建立IPsec隧道。两个IP节点分别表示为发起端和响应端。发起端在自己所处的网络中拥有一个本地IP地址，发起端用本地IP地址创建与响应端之间的IPsec隧道。在建立IPsec隧道的过程中，响应端为发起端再分配一个远程IP，并且响应端记录远程IP与本地IP之间的对应关系。当发往远程IP的数据报文到达响应端时，响应端会根据它所记录的本地IP，将该数据包正确地路由到发起端。

当发起端因为移动的原因，本地IP发生了变化，发起端通过INFORMATIONAL消息来更新相应的IPSec隧道。

在3GPP SAE中，UE会在不同的接入系统(2G、3G、non 3GPP)之间移动。为了保证更好的服务质量，激活态UE在这些系统中移动的时候需要保持业务连续性、减少丢包率。业务连续性是靠UE的IP地址不变来达到的。目前，关于解决丢包问题的主流技术有data forwarding和bi-casting两种技术。

Data Forwarding技术中，3GPP沿用release 99 Packet Duplicationmechanism所谓的包复制机制，当切换发生时RNC(Radio Link Controller，无线链路控制器)将数据包复制成两份，一份经由原路径送到UE，另一份由RNC传送至UE移动到的RNC。

Bi-Casting技术在作封包的bi-casting是由核心网来执行的，因此SGSN与GGSN可以执行bi-casting的动作。当切换是跨SGSN时包bi-casting由GGSN来执行，当切换范围是在同一个SGSN的范围之内包bi-casting由SGSN来执行。

上面描述的两种方法都需要支持后向切换，即UE所在源网络可以通知目标网络为UE准备好资源，在同一种网络中可以通过网元之间的接口来实现。对于异构IP网络之间切换，如果处于激活态的UE具有多无线技术接入能力，则UE可以在保持源网络中的连接同时，在目标网络中创建新的连接，然后通过源和目标两个连接同时传送数据，来实现异构IP网络间的无损切换。但是，如果UE不具有多无线技术接入能力，则UE必须先中断与源网络的连接，并接入目标网络开始重新创建连接。在这个切换过程中，首先，由于数据仍是源源不断的被发送到旧网络，而UE无法通过源网络接收数据，从而导致极大的数据丢包；其次，如果源网络检测到它无法联系UE，将会发起与该UE相关的会话的释放过程，如此一来，即使随后UE从目标网络成功地创建了连接，也必须重新与用户终端进行交互，获取用户终端信息，进行会话的创建。

发明内容

本发明实施例提供两种异构IP网络切换时的数据传输方法，用以解决现有技术中存在的在异构IP网络中切换时的丢包问题。

基于相同的技术构思，本发明实施例还提供一种异构IP网络系统和一种核心网网关。

本发明实施例提供的第一种异构IP网络的切换方法中，所述异构IP网络由核心网网关作为不同接入系统间的锚点，该方法包括以下步骤：

所述用户终端通过源网络向所述核心网网关发送保留业务的指示信息；

所述核心网网关根据该指示信息将发往该用户终端的业务数据进行缓存。

上述方法中，所述用户终端准备从所述源网络切出时，向所述核心网网关发送请求保留业务的消息；

所述核心网网关根据该请求消息将发往该用户终端的业务数据进行缓存。

本发明实施例提供的第二种异构IP网络的切换方法中，所述异构IP网络由核心网网关作为不同接入系统间的锚点，并且所述核心网网关缓存有用户终端的业务数据，该方法包括以下步骤：

所述用户终端通过目标网络向所述核心网网关发送取消保留的指示信息；

所述核心网网关根据该指示信息将缓存的业务数据发送到该用户终端。

上述方法中，若所述核心网网关在指定时间内未收到所述用户终端发送的取消保留的指示信息，则删除缓存的所述用户终端的业务数据。

上述方法中，所述用户终端切换到目标网络后，向所述核心网网关发送请求取消保留的消息；

所述核心网网关根据该请求消息将缓存的业务数据发送到该用户终端。

本发明实施例提供的异构IP网络系统，包括用户终端、第一网络、第二网络和核心网网关，所述核心网网关与所述第一网络和第二网络连接，所述用户终端包括检测模块和指示信息发送模块，所述核心网网关包括保留业务处理模块、取消保留处理模块和存储模块；

所述检测模块，用于在获知所述用户终端准备从所述第一网络切出时，向所述指示信息发送模块发送切换开始的指示；在获知所述用户终端切换到所述第二网络后，向所述指示信息发送模块发送切换完成的指示；

所述指示信息发送模块，用于在接收到切换开始的指示后，通过所述第一网络向位于核心网网关的所述保留业务处理模块发送保留业务的指示信息；在接收到切换完成的指示后，通过所述第二网络向所述取消保留处理模块发送取消保留的指示信息；

所述保留业务处理模块，用于根据接收到的所述保留业务的指示信息，将发往所述用户终端的业务数据缓存到所述存储模块；

所述取消保留处理模块，用于根据接收到的所述取消保留的指示信息，将所述存储模块中保存的业务数据发送到所述用户终端。

所述核心网网关还包括定时器和删除处理模块；

所述定时器用于在所述保留业务处理模块接收到所述保留业务的指示信息后开始计时；在所述取消保留处理模块接收到所述取消保留的指示信息后停止计时；

所述删除处理模块用于当定时器超时且所述取消保留处理模块未收到所述取消保留的指示信息时，将所述存储模块中保存的所述用户终端的业务数据删除。

本发明实施例提供的核心网网关，包括保留业务处理模块、取消保留处理模块和存储模块；

所述存储模块，用于存储发往所述用户终端的业务数据；

所述保留业务处理模块，用于接收用户终端发送的保留业务的指示信息，并根据该指示信息将发往所述用户终端的业务数据缓存到所述存储模块；

所述取消保留处理模块，用于接收用户终端发送的取消保留的指示信息，并根据该指示信息将所述存储模块中保存的业务数据发送到相应的用户终端。

上述核心网网关，还包括定时器和删除处理模块；

所述定时器用于在所述保留业务处理模块接收到所述保留业务的指示信息后开始计时；在所述取消保留处理模块接收到所述取消保留的指示信息后停止计时；

所述删除处理模块用于当定时器超时时，将所述存储模块中保存的所述用户终端的业务数据删除。

本发明实施例的有益效果如下：

1、本发明实施例通过在网络切换开始时，由用户终端指示核心网网关缓存发往用户终端的业务数据，解决了现有技术中，对于不具有多无线技术同时接入能力的用户终端在异构IP网络之间切换的时候，丢失掉发往该用户终端的业务数据的问题，使用户终端的相应业务得以保留。

2、本发明实施例通过在切换完成后，由用户终端指示核心网网关将缓存的业务数据发送到用户终端，因而减少了因网络切换引起的丢包率。

3、本发明实施例通过在核心网网关中设置定时器，以控制缓存业务数据在核心网网关中保存的时间，当定时器超时并且核心网网关未收到取消保留的指示信息时，将缓存的用户终端的业务数据删除，以节省核心网网关的存储空间。

附图说明

图1为3GPP分组域PS部分示意图；

图2为3GPP TR 23882中定义的SAE网络架构示意图；

图3为MIPv4 FA-CoA注册过程示意图；

图4为MIPv4 Co-CoA注册过程示意图；

图5为本发明实施例的网络切换流程示意图；

图6为本发明第一实施例的网络切换流程示意图；

图7为本发明第二实施例的网络切换流程示意图；

图8为本发明第三实施例的网络切换流程示意图；

图9为本发明第四实施例的网络切换流程示意图；

图10为本发明第六实施例的网络切换流程示意图；

图11为本发明实施例的异构IP网络系统结构示意图；

图12为本发明实施例的核心网网关结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图对本发明进行详细描述。

参见图5，为本发明实施例的网络切换流程示意图。

如图5所示，UE决定开始切换时，通过源网络发送保留业务的指示给核心网网关，收到该指示的核心网网关将进行保留业务的相关操作(保存该UE信息、缓存发往该UE的业务数据)。当UE成功切换到目标网络后，发送取消保留的指示给核心网网关，收到该指示的核心网网关将缓存的业务数据通过新的连接传送给该UE。

下面结合附图，以6个实施例对本发明进行详细描述。

实施例1

本实施例描述UE从UTRAN或Evolved RAN切换到non-3GPP接入系统(non-3GPP接入系统与SAE Anchor之间采用MIP协议通信)的过程，由于从Evolved RAN切换到non-3GPP接入系统的过程与从UTRAN切换到non-3GPP接入系统的过程相似，以下仅描述前者的切换过程，在下述流程中，将MME/UPE替换为SGSN，即为后者的切换过程。

参见图6，为本发明第一实施例的网络切换流程示意图，UE通过UE——MME/UPE——SAE Anchor的路径传送业务数据，UE从Evolved RAN切换到non-3GPP接入系统的过程中，UE的业务数据的传输过程具体步骤包括：

1～3、UE检测到non-3GPP无线信号，决定切换到non-3GPP接入系统，于是发起更新PDP上下文流程，其中：

步骤1、UE发送修改PDP上下文请求(Modify PDP Context Request)到MME/UPE，携带保留业务的指示信息(hold on参数)，指示将相关业务设置为保留状态；UE也可以发起PDP上下文去活过程，指示将相关业务设置为保留状态；

步骤2、MME/UPE发送更新PDP上下文请求(Update PDP ContextRequest)，携带保留业务的指示信息(hold on参数)；SAE Anchor按照指示将相关业务迁移为保留状态并缓存发往UE的业务数据，返回更新PDP上下文响应(Update PDP Context Response)。

Hold on参数值可以为1或0，本实施例中，hold on参数的参数值为1表示要保留业务，参数值为0表示取消保留。SAE Anchor收到值为1的hold on参数后，保存该UE在网络侧的一些基本信息，比如上下文、地址信息等，并且将发往该UE的业务数据(如视频、音频数据)进行缓存。

步骤3、MME/UPE向UE发送修改PDP上下文接受消息(Modify PDPContext Accept)。

4～6、UE切换到non 3GPP接入系统，其中：

步骤4、UE切换到non 3GPP接入系统，执行符合non-3GPP接入系统规范的接入认证过程；

步骤5、认证通过后，UE收到代理公告消息，得到拜访网络的前缀信息；

步骤6、UE获得CoA(如果是MIPv4 FA-CoA，则省略这一步)。

7、UE向SAE Anchor发起MIP注册过程，在注册消息中携带取消保留的指示信息(hold on参数)。在MIP注册过程中，UE使用在3GPP网络得到的IP地址作为HoA，把SAE Anchor作为HA。SAE Anchor把下行通路由GTP隧道转换为MIP隧道。

SAE Anchor收到值为0(表示取消保留)的hold on参数后，将缓存的发往该UE的业务数据发送到该UE。

8、SAE Anchor发起PDP上下文的删除过程。

UE在non 3GPP系统接入时的数据路由是UE——non 3GPP网关——SAEAnchor。

本实施例中，UE支持MIP协议。若UE不支持MIP协议，则在UE通过目标网络发起注册时，触发代理服务器(Proxy MIP)代理该UE向SAE Anchor进行注册。

实施例2

本实施例描述UE从UTRAN或Evolved RAN切换到non-3GPP接入系统的过程(non-3GPP接入系统与SAE Anchor之间采用MOBIKE协议通信)，由于从Evolved RAN切换到non-3GPP接入系统的过程与从UTRAN切换到non-3GPP接入系统的过程相似，以下仅描述前者的切换过程，在下述流程中，将MME/UPE替换为SGSN，即为后者的切换过程。

参见图7，为本发明第二实施例的网络切换流程示意图，UE通过UE——MME/UPE——SAE Anchor的路径传送业务数据，UE从Evolved RAN切换到non-3GPP接入系统的过程中，UE的业务数据的传输过程具体步骤包括：

1～3、UE检测到non-3GPP无线信号，决定切换到non-3GPP接入系统，于是发起更新PDP上下文流程，其中：

步骤1、UE发送修改PDP上下文请求(Modify PDP Context Request)到MME/UPE，携带保留业务的指示信息(hold on参数)，指示将相关业务设置为保留状态；UE也可以发起PDP Context去活过程，指示将相关业务设置为保留状态；

步骤2、MME/UPE发送更新PDP上下文请求(Update PDP ContextRequest)，携带保留业务的指示信息(hold on参数)；SAE Anchor按照指示将相关业务迁移为保留状态并缓存UE的业务数据，返回更新PDP上下文响应(Update PDP Context Response)；

Hold on参数值可以为1或0，本实施例中，hold on参数的参数值为1表示要保留业务，参数值为0表示取消保留。SAE Anchor收到值为1的hold on参数后，保存该UE在网络侧的一些基本信息，比如上下文、地址信息等，并且将发往该UE的业务数据(如视频、音频数据)进行缓存。

步骤3、MME/UPE向UE发送修改PDP上下文接受消息(Modify PDPContext Accept)。

4～6、UE切换到non 3GPP接入系统，其中：

步骤4、UE切换到non 3GPP接入系统，执行符合non-3GPP接入系统规范的接入认证过程；

步骤5、认证通过后，UE在non-3GPP网络中获得IP地址，即local IP地址；

步骤6、UE通过DNS过程获取SAE Anchor的IP地址(这一步骤可以省略)。

7～10、UE发起创建IPSec隧道流程，其中：

步骤7、UE与SAE Anchor交换IKE_SA_INIT消息；

步骤8、UE向SAE Anchor发送IKE_AUTH request消息，携带取消保留的指示信息(hold on参数)；

步骤9、EAP over IKE过程，详细过程可以参考3GPP TS 33.234；

步骤10、SAE Anchor向UE发送IKE_AUTH response，IKEv2协商过程结束，IPSec隧道建立成功。

SAE Anchor收到值为0(表示取消保留)的hold on参数后，将缓存的发往该UE的业务数据发送到该UE。

11、SAE Anchor发起PDP上下文的删除过程。

UE在non 3GPP系统接入时的数据路由是UE——non 3GPP网关——SAEAnchor。

实施例3

本实施例描述UE从non-3GPP接入系统(non-3GPP接入系统与SAEAnchor之间采用MOBIKE协议通信)切换到UTRAN或Evolved RAN的过程，由于从non-3GPP接入系统切换到Evolved RAN的过程与切换到UTRAN的过程相似，以下仅描述前者的切换过程，在下述流程中，将MME/UPE替换为SGSN，即为后者的切换过程。

参见图8，为本发明第三实施例的网络切换流程示意图，UE在non 3GPP系统接入时按照路由路径：UE——non 3GPP网关——SAE Anchor传送业务数据，UE从non-3GPP接入系统切换到Evolved RAN的过程中，UE的业务数据的传输过程具体步骤包括：

1、UE决定切换，发起更新IPSec隧道流程。UE向SAE Anchor发送informational request消息，携带保留业务的指示信息(hold on参数)；

Hold on参数值可以为1或0，本实施例中，hold on参数的参数值为1表示要保留业务，参数值为0表示取消保留。SAE Anchor收到值为1的hold on参数后，保存该UE在网络侧的一些基本信息，比如上下文、地址信息等，并且将发往该UE的业务数据(如视频、音频数据)进行缓存。

2、UE附着到3GPP网络。

3、UE在3GPP系统中创建PDP上下文，并在该过程中向SAE Anchor发送取消保留的指示信息(hold on参数)。SAE Anchor收到值为0(表示取消保留)的hold on参数后，将缓存的发往该UE的业务数据发送到该UE。

UE在SAE系统接入时的数据路由是UE——3GPP MME/UPE——SAEAnchor。

实施例4

本实施例描述UE从non-3GPP接入系统(non-3GPP接入系统与SAEAnchor之间采用MIP协议通信)切换到UTRAN或Evolved RAN的过程，由于从non-3GPP接入系统切换到Evolved RAN的过程与切换到UTRAN的过程相似，以下仅描述前者的切换过程，在下述流程中，将MME/UPE替换为SGSN，即为后者的切换过程。

参见图9，为本发明第四实施例的网络切换流程示意图，UE在non 3GPP系统接入时按照路由路径：UE——non 3GPP GW——SAE Anchor传送业务数据，UE从non-3GPP接入系统切换到Evolved RAN的过程中，UE的业务数据的传输过程具体步骤包括：

1、UE决定切换，发起MIP注册更新流程。在MIP注册更新流程中，UE通过MIP注册请求消息，携带保留业务的指示信息(hold on参数)；

Hold on参数值可以为1或0，本实施例中，hold on参数的参数值为1表示要保留业务，参数值为0表示取消保留。SAE Anchor收到值为1的hold on参数后，保存该UE在网络侧的一些基本信息，比如上下文、地址信息等，并且将发往该UE的业务数据(如视频、音频数据)进行缓存。

2、UE附着到3GPP网络。

3、UE在3GPP系统中创建PDP上下文，并在该过程中向SAE Anchor发送取消保留的指示信息(hold on参数)。SAE Anchor收到值为0(表示取消保留)的hold on参数后，将缓存的发往该UE的业务数据发送到该UE。

UE在SAE系统中的数据路由是UE——3GPP MME/UPE——SAE Anchor。

本实施例中，UE支持MIP协议。若UE不支持MIP协议，则在UE通过源网络发起注册更新时，触发代理服务器(Proxy MIP)代理该UE向SAE Anchor进行注册更新。

实施例5

本实施例描述两个non-3GPP接入系统间的切换过程，包括以下四种情况：

(1)源网络和目标网络与SAE Anchor通过MIP协议通信。当UE从源网络切换到目标网络时，UE在源网络中通过向SAE Anchor发起MIP注册更新过程，将保留业务的指示信息发送给SAE Anchor，SAE Anchor将UE在网络侧的一些基本信息进行保存并缓存发往该UE的业务数据；UE在目标网络中通过向SAE Anchor发起MIP注册过程，将取消保留的指示信息发送给SAEAnchor，SAE Anchor将缓存的业务数据通过目标网络发送到UE；

(2)源网络与SAE Anchor通过MIP协议通信，目标网络与SAE Anchor通过MOBIKE协议通信。当UE从源网络切换到目标网络时，UE在源网络中通过向SAE Anchor发起MIP注册更新过程，将保留业务的指示信息发送给SAE Anchor，SAE Anchor将UE在网络侧的一些基本信息进行保存并缓存发往该UE的业务数据；UE在目标网络中通过发起的创建IPSec隧道过程中的IKE_AUTH请求消息将取消保留的指示信息发送给SAE Anchor，SAE Anchor将缓存的业务数据通过目标网络发送到UE；

(3)源网络与SAE Anchor通过MOBIKE通信，目标网络通过MIP协议与SAE Anchor通信。当UE从源网络切换到目标网络时，UE在源网络中通过发起的更新IPSec隧道过程中的IKE_AUTH请求消息将保留业务的指示信息发送给SAE Anchor，SAE Anchor将UE在网络侧的一些基本信息进行保存并缓存发往该UE的业务数据；UE在目标网络中通过发起MIP注册过程将取消保留的指示信息发送给SAE Anchor；SAE Anchor将缓存的业务数据通过目标网络发送到UE；

(4)源网络和目标网络都通过MOBIKE协议与SAE Anchor通信。当UE从源网络切换到目标网络时，UE在源网络中通过发起的更新IPSec隧道过程中的IKE_AUTH请求消息将保留业务的指示信息发送给SAE Anchor；UE在目标网络中通过发起的创建IPSec隧道过程将取消保留的指示信息发送给SAEAnchor；SAE Anchor将缓存的业务数据通过目标网络发送到UE。

本实施例中，UE支持MIP协议。若UE不支持MIP协议，则在UE通过源网络发起注册更新时，触发Proxy MIP代理该UE向SAE Anchor进行注册更新；或者在UE通过目标网络发起注册时，触发Proxy MIP代理该UE向SAEAnchor进行注册。

上述实施例1～5中，如果UE处于网络边缘，还没有切换到目标网络，又回到源网络时，由于在切换开始时已向SAE Anchor发送保留业务的指示信息(例如参数为1的hold on参数)，则此时需要向SAE Anchor发送取消保留的指示信息(例如值为0的hold on参数)；SAE Anchor收到值为0的hold on参数后，将缓存的业务数据通过源网络发送到该UE，该UE继续在源网络中进行通信。

上述实施例1～5描述的网络切换过程中，UE是在现有消息中增加指示位来通知网关缓存UE的业务数据或者将缓存的业务数据发送到UE，还可以通过新增消息来指示通知网关相应的操作。下面以实施例6进行详细描述。

实施例6

本实施例以从Evolved RAN切换到non-3GPP接入系统的过程为例，描述通过新增加消息来指示通知网关进行保留/取消保留的过程。

参见图10，为本发明第六实施例的网络切换流程示意图，UE在3GPP系统内的数据路由是UE——3GPP MME/UPE——SAE Anchor，UE从EvolvedRAN接入系统切换到non-3GPP的过程中，UE的业务数据的传输过程具体步骤包括：

1～3、UE向MME/UPE发起保留业务的流程，其中：

步骤1、UE向MME/UPE发送请求保留业务的消息(Hold on消息)；

步骤2、MME/UPE转发该消息给SAE Anchor；SAE Anchor向MME/UPE返回响应消息(Hold On Ack)；

步骤3、UE收到Hold On Ack。

SAE Anchor收到hold on消息后，保存该UE在网络侧的一些基本信息，比如上下文、地址信息等，并且将发往该UE的业务数据(如视频、音频数据)进行缓存。

4～6、UE接入non 3GPP系统。

7、UE向SAE Anchor发起MIP注册过程。UE使用在3GPP网络得到的IP地址作为HoA，把SAE Anchor作为HA。SAE Anchor把下行通路由GTP隧道，换为MIP隧道。

8、UE向SAE Anchor发送请求取消保留的消息(Cancel Hold On Request)；

SAE Anchor收到Cancel Hold On Request消息后，将缓存的发往该UE的业务数据发送到该UE。

9、由于SAE Anchor了解UE没有多种接入系统同时附着的能力，因此，它发起针对那些没有连接MIP隧道的PDP上下文的删除过程。

UE在non 3GPP系统接入时的数据路由是UE——non 3GPP GW——SAEAnchor。

上述流程中，如果UE处于网络边缘，还没有切换到目标网络，又回到源网络时，由于此前已指示SAE Anchor保留业务，则需要指示SAE Anchor取消业务保留状态，继续在源网络中进行通信。

为避免UE切换失败而导致SAE Anchor收不到取消保留的指示，从而导致缓存的用户业务数据占用SAE Anchor资源，在本发明的上述实施例中，可以在SAE Anchor收到保留业务的指示后启动定时器计时，若在规定的时间内一直未收到UE发送的取消保留的指示，则SAE Anchor在定时器超时后将缓存的用户业务数据删除，并发起会话释放过程。

基于相同技术构思，本发明还提供一种异构网络IP系统。

参见图11，为本发明实施例的异构IP网络系统结构示意图。该系统包括用户终端、第一网络、第二网络和核心网网关，核心网网关与第一网络和第二网络连接，用户终端包括检测模块和指示信息发送模块，核心网网关包括保留业务处理模块、取消保留处理模块、删除处理模块和定时器。

检测模块获知用户终端准备从第一网络切出时，向指示信息发送模块发送切换开始的指示；指示信息发送模块收到开始切换的指示后，向位于核心网网关的保留业务处理模块发送保留业务的指示信息；保留业务处理模块接收到保留业务的指示信息后，将该用户终端的在核心网网关上的信息(如IP地址等信息)保存到存储模块，并将发往该用户终端的业务数据(如视音频数据)存储到存储模块。

检测模块在获知用户终端切换到第二网络后，向指示信息发送模块发送切换完成的指示；指示信息发送模块接收到切换完成的指示后，向位于核心网网关的取消保留处理模块发送取消保留业务的指示信息；取消保留处理模块接收到取消保留业务的指示信息后，将存储模块中保存的业务数据发送到该用户终端。

在切换完成后，核心网网关还可利用这些保存的用户终端的信息与用户终端建立通信连接。

核心网网关还包括定时器和删除处理模块，定时器用于在保留业务处理模块收到保留业务的指示信息后开始计时，在取消保留处理模块接收到取消保留的指示信息后停止计时；删除处理模块在定时器超时时，将存储模块中保存的该用户终端的业务数据删除。

基于相同技术构思，本发明还提供一种核心网网关。

参见图12，为本发明实施例的核心网网关结构示意图，该核心网网关包括保留业务处理模块、取消保留处理模块、存储模块、删除处理模块和定时器。

保留业务处理模块接收用户终端发送的保留业务的指示信息，并根据该指示信息，将发往该用户终端的业务数据缓存到存储模块；保留业务处理模块在收到保留业务的指示后，启动定时器开始计时。

取消保留处理模块接收用户终端发送的取消保留的指示信息，并根据该指示信息，将存储模块中保存的该用户终端的业务数据发送到该用户终端。取消保留处理模块接收到取消保留的指示信息后还向定时器发送停止计时的指令。

定时器接收到停止计时的指令后停止计时。当定时器由于未接收到取消保留处理模块发送的停止计时指令而计时超时时，则通知删除处理模块将存储模块中保存的该用户终端的业务数据删除。

综上所述，本发明实施例通过在网络切换开始时，由用户终端指示核心网网关保存用户终端在网络侧的信息，并缓存发往用户终端的业务数据，将发往用户终端的业务数据保存在网络侧，以免将发往用户终端的数据丢失；在切换完成后，由用户终端指示核心网网关将缓存的业务数据发送到用户终端，从而可减少激活态UE在异构IP网络之间切换的时候的丢包率。本发明实施例的核心网网关中设置有定时器，当定时器超时并且核心网网关未收到取消保留的指示信息时，将缓存的用户终端的业务数据删除，以节省核心网网关的存储空间。另外，通过在切换开始时保存用户终端的一些基本信息，不会因用户终端在切换出源网络时释放会话连接而删除网络侧的用户终端信息，因而可以在UE切换到目标网络或在UE未完成切换重新回到源网络时，核心网网关可利用这些保存的用户终端信息与该用户终端建立通信连接，以减少切换时延。

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 (23)

1.一种异构IP网络切换时的数据传输方法，所述异构IP网络由核心网网关作为不同接入系统间的锚点，其特征在于，包括以下步骤：

所述用户终端通过源网络向所述核心网网关发送保留业务的指示信息；

所述核心网网关根据该指示信息将发往该用户终端的业务数据进行缓存。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用户终端准备从所述源网络切出时，向所述核心网网关发送请求保留业务的消息；

所述核心网网关根据该请求消息将发往该用户终端的业务数据进行缓存。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述源网络为3G网络，且所述3G网络与所述核心网网关间的通信协议为GTP协议，则所述用户终端在准备从所述3G网络切出时，向所述核心网网关发起修改PDP上下文流程，并在发送到所述核心网网关的消息中携带所述保留业务的指示信息，将该指示信息发送到所述核心网网关。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述修改PDP上下文流程中，所述用户终端向核心网网元发送修改PDP上下文请求消息，携带所述保留业务的指示信息；

所述核心网网元向所述核心网网关发送更新PDP上下文请求消息，携带所述保留业务的指示信息。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述源网络为非3G网络，且所述非3G网络与所述核心网网关间的通信协议为MIP协议，则所述用户终端在准备从所述非3G网络切出时，向所述核心网网关发起注册更新流程，并在发送到所述核心网网关的消息中携带所述保留业务的指示信息，将该指示信息发送到所述核心网网关。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述注册更新流程中，所述用户终端向所述核心网网关发送注册请求消息，携带所述保留业务的指示信息。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述源网络为非3G网络，且所述用户终端不支持MIP协议时，则所述用户终端在准备从所述非3G网络切出时，由代理服务器代理所述用户终端向所述核心网网关发起注册更新流程，并在发送到所述核心网网关的消息中携带所述保留业务的指示信息，将该指示信息发送到所述核心网网关。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述源网络为非3G网络，且所述非3G网络与所述核心网网关间的通信协议为MOBIKE协议，则所述用户终端在准备从所述非3G网络切出时，向所述核心网网关发起隧道更新流程，并在发送到所述核心网网关的消息中携带所述保留业务的指示信息，将该指示信息发送到所述核心网网关。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述隧道更新流程中，所述用户终端向所述核心网网关发送更新隧道的请求消息，携带所述保留业务的指示信息。

10.一种异构IP网络切换时的数据传输方法，所述异构IP网络由核心网网关作为不同接入系统间的锚点，并且所述核心网网关缓存有用户终端的业务数据，其特征在于，包括以下步骤：

所述用户终端通过目标网络向所述核心网网关发送取消保留的指示信息；

所述核心网网关根据该指示信息将缓存的业务数据发送到该用户终端。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，若所述核心网网关在指定时间内未收到所述用户终端发送的取消保留的指示信息，则删除缓存的所述用户终端的业务数据。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述用户终端切换到目标网络后，向所述核心网网关发送请求取消保留的消息；

所述核心网网关根据该请求消息将缓存的业务数据发送到该用户终端。

13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述目标网络为3G网络，且所述3G网络与所述核心网网关间的通信协议为GTP协议，则所述用户终端在切换到目标网络后，向所述核心网网关发起创建PDP上下文流程，并在发送到所述核心网网关的消息中携带所述取消保留业务的指示信息，将该指示信息发送到所述核心网网关。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，在所述创建PDP上下文流程中，所述用户终端向核心网网元发送激活PDP上下文请求消息，携带所述取消保留的指示信息；

所述核心网网元向所述核心网网关发送创建PDP上下文请求消息，携带所述取消保留的指示信息。

15.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述目标网络为非3G网络，且所述非3G网络与所述核心网网关间的通信协议为MIP协议，则所述用户终端在切换到所述非3G网络后，向所述核心网网关发起注册流程，并在发送到所述核心网网关的消息中携带所述取消保留的指示信息，将该指示信息发送到所述核心网网关。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，在所述注册流程中，所述用户终端向所述核心网网关发送注册请求消息，携带所述取消保留的指示信息。

17.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述目标网络为非3G网络，且所述用户终端不支持MIP协议时，则所述用户终端在切换到所述非3G网络时，由代理服务器代理所述用户终端向所述核心网网关发起注册流程，并在发送到所述核心网网关的消息中携带所述保留业务的指示信息，将该指示信息发送到所述核心网网关。

18.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述目标网络为非3G网络，且所述非3G网络与所述核心网网关间的通信协议为MOBIKE协议，则所述用户终端在切换到所述非3G网络后，向所述核心网网关发起隧道创建流程，并在发送到所述核心网网关的消息中携带所述取消保留的指示信息，并将该指示信息发送到所述核心网网关。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，在所述隧道创建流程中，所述用户终端向所述核心网网关发送进行鉴权的请求消息，携带所述取消保留的指示信息。

20.一种异构IP网络系统，包括用户终端、第一网络、第二网络和核心网网关，所述核心网网关与所述第一网络和第二网络连接，其特征在于，所述用户终端包括检测模块和指示信息发送模块，所述核心网网关包括保留业务处理模块、取消保留处理模块和存储模块；

所述检测模块，用于在获知所述用户终端准备从所述第一网络切出时，向所述指示信息发送模块发送切换开始的指示；在获知所述用户终端切换到所述第二网络后，向所述指示信息发送模块发送切换完成的指示；

所述指示信息发送模块，用于在接收到切换开始的指示后，通过所述第一网络向位于核心网网关的所述保留业务处理模块发送保留业务的指示信息；在接收到切换完成的指示后，通过所述第二网络向所述取消保留处理模块发送取消保留的指示信息；

所述保留业务处理模块，用于根据接收到的所述保留业务的指示信息，将发往所述用户终端的业务数据缓存到所述存储模块；

所述取消保留处理模块，用于根据接收到的所述取消保留的指示信息，将所述存储模块中保存的业务数据发送到所述用户终端。

21.如权利要求20所述的系统，其特征在于，所述核心网网关还包括定时器和删除处理模块；

所述定时器用于在所述保留业务处理模块接收到所述保留业务的指示信息后开始计时；在所述取消保留处理模块接收到所述取消保留的指示信息后停止计时；

所述删除处理模块用于当定时器超时且所述取消保留处理模块未收到所述取消保留的指示信息时，将所述存储模块中保存的所述用户终端的业务数据删除。

22.一种核心网网关，其特征在于，包括保留业务处理模块、取消保留处理模块和存储模块；

所述存储模块，用于存储发往所述用户终端的业务数据；

所述保留业务处理模块，用于接收用户终端发送的保留业务的指示信息，并根据该指示信息将发往所述用户终端的业务数据缓存到所述存储模块；

所述取消保留处理模块，用于接收用户终端发送的取消保留的指示信息，并根据该指示信息将所述存储模块中保存的业务数据发送到相应的用户终端。

23.如权利要求22所述的核心网网关，其特征在于，还包括定时器和删除处理模块；

所述定时器用于在所述保留业务处理模块接收到所述保留业务的指示信息后开始计时；在所述取消保留处理模块接收到所述取消保留的指示信息后停止计时；

所述删除处理模块用于当定时器超时时，将所述存储模块中保存的所述用户终端的业务数据删除。

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