CN101388828B - 演进分组交换系统承载激活的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种演进分组交换(EPS)系统承载激活的方法，包括：PDN-GW接收到下行报文后，向HSS请求该报文地址对应的IMSI和S-GW地址；所述HSS将自身存储的IMSI及从MME获取的S-GW地址提供给PDN-GW；PDN-GW通过所述S-GW向UE发送承载激活请求；在S-GW和PDN-GW之间建立专有承载。本发明通过在PDN-GW和HSS之间增加接口，从而获取IMSI和S-GW地址，可以实现后续的承载激活过程，其中，HSS获取S-GW地址的方式有多种。本发明实现简单，能够实现EPS系统支持静态地址的承载激活。与上述方法相对应，本发明还提供了分组交换系统承载激活的装置。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信PDP(Packet Data Protocol，分组数据协议)承载激活技术领域，尤其涉及移动通信的LTE(Long Time Evolution，长期演进)中EPS(Evolved Packet System，演进型分组交换系统)承载激活的方法及PDN-GW(Packet Data Network-Gateway，分组数据网络网关)装置及HSS(Home Subscriber Server，用户归属服务器)装置。
背景技术
在移动通信系统支持静态IP地址的情况下，需要进行PDP激活。在传统的GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线业务)系统中，存在成熟的承载激活解决方案。
参见图1，为GPRS系统示意图。在UE(User Equipment，用户设备)向核心网发起PDP激活过程之前，会执行以下步骤。
[1]GGSN(Gateway GPRS support node，网关GPRS支撑节点)收到DLPDU(Downlink Protocol Data Unit下行协议数据单元)；
GGSN首先会根据该PDU的PDP地址判断是否已经建立了PDP Context(PDP上下文)，如果已经建立了，则无需发起PDP Context激活过程，直接把该PDU向下发送；如果没有建立，GGSN需要执行后续步骤，请求UE发起PDP激活过程。
[2]GGSN向HSS索要该PDP地址对应的IMSI(International MobileSubscriber Identity，移动用户身份标识)和SGSN(Serving GPRS switchingsupport node，服务GPRS支撑节点)地址；
[3]GGSN按照SGSN地址向SGSN发送PDU通知请求消息；
[4]SGSN请求UE发起PDP Context激活。
此后，UE向核心网发起PDP激活，最终在GGSN和SGSN之间建立专用承载。
然而由于EPS系统自身特点，上述GPRS系统中PDP承载激活的方案在EPS系统中却不适用。
参见图2，为当前EPS系统示意图。
其中，E-UTRAN(演进型UMTS接入网)是EPS系统的无线接入网络，MME(Mobility Management Entity，移动管理实体)主要负责移动性管理与会话管理；S-GW(Serving Gateway，服务网关)是UE接入EPS核心网的用户平面接入实体，PDN-GW是EPS系统接入外部PDN网络的网关，HSS是家乡用户注册服务器，RCRF(Policy and Charging Enforcement Function)为外部PDN网络与PDN-GW之间的策略控制与规划功能实体，SGSN为传统3G网络中的服务GPRS节点。从而不难看出，EPS系统中PDN-GW与HSS之间是不进行通信的，而且，用户面功能实体S-GW和控制面功能实体MME是分离的。
如果EPS系统支持静态IP地址，那么PDN-GW会接收到针对某一IP地址发送的DL PDU，此时，PDN-GW需要请求UE发起承载激活。但是，如果按照现有GPRS系统中承载激活的机制，PDN-GW需要从HSS获取IMSI和S-GW的地址，进而告知UE发起激活。但是，由于目前的EPS系统中PDN-GW与HSS不能通信，也即无法完成PDN-GW从HSS获取信息的任务。而且，由于用户面和控制面分别独立的布局，也即S-GW和MME是分别独立的，HSS仅和控制面MME连接，也即HSS仅保存控制面的IMSI，没有保存用户面的S-GW的地址，那么，即使PDN-GW能够访问HSS，也仅能获取IMSI，无从获知S-GW的地址。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种方法，以实现在EPS系统中进行承载激活。同时，本发明还提供一种EPS系统中承载激活的装置，即PDN-GW。
为此，本发明采用如下技术方案：
一种演进分组交换系统承载激活的方法，包括：PDN-GW接收到下行报文后，向HSS请求该报文地址对应的IMSI和S-GW地址；所述HSS将自身存储的IMSI及从MME获取的S-GW地址提供给PDN-GW；PDN-GW通过所述S-GW向UE发送承载激活请求；在S-GW和PDN-GW之间建立专有承载。
优选地，所述HSS获取S-GW地址的方式是：HSS查找所述报文地址对应的MME地址；HSS与所述MME建立连接，从MME获取所述报文地址对应的S-GE地址。
或者，所述HSS获取S-GW地址的方式是：在演进分组交换系统的信令更新过程中，MME将S-GW地址携带在更新信令中发送给HSS。
其中，所述信令更新过程是指位置更新过程或接入更新过程。
优选地，所述PDN-GW在接收到下行报文后，首先从HSS获取报文地址对应的IMSI；然后，所述方法还包括：判断自身是否保存有所述IMSI对应的S-GW的承载上下文信息：如果是，则直接通过所述S-GW向UE发送承载激活请求，否则，执行所述HSS从MME获取S-GW地址并提供给PDN-GW的步骤。
一种演进分组交换系统承载激活的PDN-GW，包括接收下行报文的接收单元，以及与S-GW通信的承载接口单元，还包括：上下文存储单元，用于存储S-GW承载的上下文信息；查找单元，用于根据下行报文地址查找所述上下文存储单元，如果查找到，则直接指示所述承载接口单元建立专用承载激活，否则，发出查找失败通知；HSS接口单元，用于与HSS通信；其中，在所述查找单元成功查找到S-GW承载的上下文信息使，仅从HSS获取所述下行报文地址对应的IMSI，当所述查找单元发出查找失败时，用于从HSS获取所述下行报文地址对应的IMSI和S-GW地址。
一种演进分组交换系统承载激活的HSS，包括与MME通信的MME接口单元，以及保存有IMSI和MME地址的存储单元，还包括：S-GW地址单元，用于保存所述MME接口单元获取的S-GW地址；PDN-GW接口单元，用于与PDN-GW通信，包括按照PDN-GW的路由请求向PDN-GW提供匹配的IMSI和S-GW地址；匹配单元，用于根据PDN-GW的路由请求，对所述存储单元进行匹配。
所述匹配单元，按照所述PDN-GW接口单元的路由请求，匹配所述存储单元中的MME地址；所述MME接口单元，按照所述匹配的MME地址，与所述MME建立连接，获取S-GW地址，并提供给所述S-GW地址单元存储。
所述S-GW地址单元从MME发送的更新信令中获取S-GW地址。
所述更新信令是指位置更新信令或接入更新信令。
对于上述技术方案的技术效果分析如下：
本发明通过在PDN-GW和HSS之间增加接口，从而获取IMSI和S-GW地址，可以实现后续的承载激活过程，其中，HSS获取S-GW地址的方式有多种，例如，可以根据PDN-GW请求的MME ID从MME获取，或者，在信令更新过程中MME主动将S-GW地址发送给HSS。本发明仅在PDN-GW和HSS之间增加接口，以及增加HSS从MME获取S-GW地址的流程即可实现，非常简单。对于支持静态地址的EPS系统，应用本发明可实现承载激活。
另外，PDN-GW可以在获取到IMSI后判断是否已与IMSI对应的S-GW建立了承载激活上下文，如果是，则可以直接通过该S-GW向UE发送承载激活请求，从而不需要从HSS获取S-GW地址，简化了实施流程。
附图说明
图1为现有技术GPRS系统示意图；
图2为现有技术EPS系统示意图；
图3为本发明改经的EPS系统示意图；
图4为本发明实施例一流程图；
图5为本发明实施例二中HSS获取S-GW ID流程图；
图6为本发明实施例三流程图；
图7为本发明PDN-GW装置结构示意图；
图8为本发明HSS装置结构示意图。
具体实施方式
本发明基于EPS系统架构，提出承载激活的方案，重点在于PDN-GW如何获取IMSI和S-GW ID，从而与S-GW建立连接，最终请求UE发起承载激活的过程。
如果EPS系统支持UE被分配静态IP地址，那么当PDN-GW收到针对某一IP地址的DL PDU时，PND-GW会根据DL TFT(Traffic Filter Template)检查该IP地址是否建立了PDP承载，如果没有，那么PDN-GW需要通过查询HSS，检索该IP地址对应的IMSI，然后，PDN-GW依据HSS返回的信息，判断是否应该发起承载激活的建立过程。
因此，PDN-GW需要访问HSS，也就是说PDN-GW与HSS之间要增加一个通信接口，参见图2，为本发明EPS系统示意图，其中，在现有EPS系统基础上，PDN-GW与HSS之间增加了接口s，以此，PDN-GW可以访问HSS，从而获取HSS保存IMSI。正如前面分析，PDN-GW还需要获取S-GWID，这是本发明重点对现有EPS系统工作流程上的改进之处。
下面结合附图，对本发明的整体流程作详细介绍。
首先介绍本发明方法实施例一：
在EPS系统中，HSS保存有数据包IP地址与IMSI的对应关系，以及IP地址和MME ID的对应关系；而IP地址与S-GW ID的对应关系则保存在MME中，因此，本实施例首先通过PDN-GW与HSS之间的接口s，获取IMSI和MME ID，然后再通过HSS与MME之间的接口，HSS向MME获取S-GW ID，再提供给PDN-GW。最终，PDN-GW根据收到的IMSI和S-GW ID，向所对应的S-GW发送专用承载建立请求。
参见图4，为本实施例的流程图，包括：
步骤401：P-GW接收到DL PDU。PDN-GW根据该PDU的IP地址检查DL TFT，判断是否已经给该IP建立了承载，如果没有建立，则PDN-GW决定发起承载建立过程，执行后续步骤；
步骤402：PDN-GW通过接口s向HSS发起路由消息，请求PDU IP地址对应的IMSI和MME ID；
如果HSS没有保存该IP对应的IMSI，则向PDN-GW返回未查找到的通知消息，此时，PDN-GW认为该IP地址使无效的，不会执行后续的流程。
步骤403：HSS根据MME ID，和相应MME建立连接，请求PDU IP对应的S-GW ID；
步骤404：MME向HSS返回IP地址对应的S-GW ID；
步骤405：HSS向PDN-GW返回携带有IMSI和S-GW ID的路由确认消息；
步骤406：PDN-GW根据接收到的S-GW ID，向相应S-GW发送专有承载建立请求；
步骤407～步骤4012：建立专有承载请求经MME、eNodeB(演进型基站)到达UE，然后，UE经eNodeB和MME向S-GW返回承载建立回复信息；
步骤4013：在S-GW和PDN-GW之间建立专有承载。
其中，步骤407至步骤4013是目前通信领域中常用的承载建立过程，具体实现细节本发明不作赘述。
可以，对于IMSI，PDN-GW可直接从HSS获取；对于S-GW ID，则是通过向HSS请求MME ID，再由HSS根据MME ID从MME获取S-GW ID，最终提供给PDN-GW。
本发明仅在PDN-GW和HSS建立接口，并增加HSS访问MME的步骤，即可实现，非常简单。
下面介绍本发明方法实施例二：
在实施例一中，HSS通过MME ID从MME获取S-GW ID，而本实施例中，是在系统信令更新过程中在更新信令中携带S-GW ID给HSS。
这里的信令更新过程，包括TAU(Tracking Area Update，位置更新)过程和接入更新(Attaching Update)过程等多种。在现有EPS系统中，当发生某事件导致信令更新时，切换后的MME会向HSS发送更新信令，其中携带有UE地址对应的IMSI，本实施例在此基础上，在更新信令上增加S-GW ID。
下面以位置更新过程为例，对本实施例进一步说明。参见图5，位置更新流程包括：
步骤501：UE所处位置发生了改变；
步骤502：UE经eNodeB、新MME向原MME发送TAU请求；
步骤503：原MME向新MME发送确认信息；
步骤504：新MME分别向HSS和UE发起鉴权过程；
步骤505：新MME告知原MME接管UE已就绪；
步骤506：新MME通过新S-GW向PDN-GW发起接管过程；
步骤507：新MME向HSS发送携带有UE对应的IMSI和S-GW ID的更新信令；
步骤508：原MME取消HSS中的位置记录；
步骤509：HSS向新MME发送位置更新过程的确认信息，新MME通知UE位置更新过程完毕。
其中，本实施例对TAU过程的主要改进在于步骤507，即在原携带IMSI的更新信令中增加了S-GW ID。对于其余步骤本发明不作限制，此处仅是为了描述清楚而作相应介绍。
在HSS从更新信令中获取了S-GW ID后，实际上承载激活的过程更加简化了。当PDN-GW向HSS发起路由请求时，HSS可直接将IMSI和S-GW ID提供给PDN-GW，而不必再通过MME ID从MME处获取。
下面介绍本发明方法实施例三：
在实施例一或实施例二的基础上，本实施例中PDN-GW增加了判断自身是否保存了到S-GW的承载上下文信息，如果保存了，在获取到IMSI基础上，则直接可以和S-GW建立连接，请求UE发送承载激活过程，否则，可以选择实施例一或实施例二的方法，从HSS获取S-GW ID。
参见图6，为本实施例流程图。包括：
步骤601：PDN-GW接收DL PDU。PDN-GW根据该PDU的IP地址，判断是否已经为该IP地址建立了激活承载，如果建立了，则不进行后续操作，否则，PDN-GW决定发起承载建立过程，执行后续步骤；
步骤602：PDN-GW向HSS发送路由消息，请求获取该IP地址对应的IMSI；
步骤603：PDN-GW接收HSS反馈的IMSI；
步骤604：PDN-GW针对该IMSI，判断是否保存有S-GW的承载上下文信息，如果有，执行步骤605，否则，执行步骤606；
步骤605：PDN-GW根据承载上下文信息，向相应的S-GW发起承载请求。后续流程与实施例一中的步骤407～4013相同。
步骤606：采用实施例一或者实施例二的方式从HSS获取S-GW ID，后续流程与实施例一的步骤406～4013相同。
可见，本实施例中，如果PDN-GW已经保存了S-GW的承载上下文信息，则直接与该S-GW建立连接，不需要从HSS获取，实现更为简单。
与上述方法相对应，本发明还提供一种演进分组交换系统承载激活的PDN-GW。参见图7，为PDN-GW结构示意图。它包括用于接收下行报文的接收单元701，以及与S-GW通信的承载接口单元702，另外，该PDN-GW还包括，上下文存储单元703、查找单元704以及HSS接口单元705。下面分别介绍。
上下文存储单元703，主要用于存储S-GW承载的上下文信息；
查找单元704，用于根据下行报文地址查找上下文存储单元703，如果查找到，则直接指示承载接口单元702建立专用承载激活，否则，发出查找失败通知；
HSS接口单元705，用于与HSS通信。其中，在查找单元704成功查找到S-GW承载的上下文信息使，仅从HSS获取所述下行报文地址对应的IMSI，当查找单元704发出查找失败时，用于从HSS获取所述下行报文地址对应的IMSI和S-GW地址。
另外，本发明还包括一种演进分组交换系统承载激活的HSS，该HSS结构示意图参见图8。它包括与MME通信的MME接口单元801，以及保存有IMSI和MME地址的存储单元802，而且，还包括S-GW地址单元803、PDN-GW接口单元804和匹配单元805，下面分别介绍。
S-GW地址单元803，主要用于保存S-GW地址；
PDN-GW接口单元804，主要用于与PDN-GW通信，其中包括按照PDN-GW的路由请求向PDN-GW提供匹配的IMSI和S-GW地址；
匹配单元805，主要用于根据PDN-GW的路由请求，对存储单元802进行匹配。
其中，S-GW地址单元803获取IMSI和S-GW地址的方式有多种，其中两种介绍如下。
一种方式是：匹配单元805按照PDN-GW接口单元804的路由请求，匹配存储单元802中的MME地址；MME接口单元801按照所匹配的MME地址与MME建立连接，获取S-GW地址，并提供给S-GW地址单元803存储。
另一种方式是：S-GW地址单元803从MME发送的更新信令中获取S-GW地址。所述更新信令是指位置更新信令或接入更新信令。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种演进分组交换系统承载激活的方法，其特征在于，包括：
分组数据网络网关PDN-GW接收到下行报文后，向用户归属服务器HSS请求该报文的报文地址对应的移动用户身份标识IMSI和服务网关S-GW地址；
所述HSS将自身存储的IMSI及从移动管理实体MME获取的S-GW地址提供给PDN-GW；
PDN-GW通过所述S-GW向用户设备UE发送承载激活请求；
在S-GW和PDN-GW之间建立专有承载。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述HSS获取S-GW地址的方式是：
HSS查找所述报文地址对应的MME地址；
HSS与所述MME建立连接，从所述MME获取所述报文地址对应的S-GW地址。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述HSS获取S-GW地址的方式是：
在演进分组交换系统的信令更新过程中，MME将S-GW地址携带在更新信令中发送给HSS；所述信令更新过程是指位置更新过程或接入更新过程。
4.一种演进分组交换系统承载激活的方法，其特征在于，包括：
PDN-GW在接收到下行报文后，首先从HSS获取报文地址对应的IMSI；
所述PDN-GW判断自身是否保存有所述IMSI对应的S-GW的承载上下文信息：
如果是，则PDN-GW直接通过所述S-GW向UE发送承载激活请求；否则，所述HSS从MME获取S-GW地址并提供给PDN-GW后，所述PDN-GW通过所述S-GW向UE发送承载激活请求；
在S-GW和PDN-GW之间建立专有承载。
5.一种演进分组交换系统承载激活的PDN-GW，包括接收下行报文的接收单元，以及与S-GW通信的承载接口单元，其特征在于，还包括：
上下文存储单元，用于存储S-GW承载的上下文信息；
查找单元，用于根据下行报文地址查找所述上下文存储单元，如果查找到，则直接指示所述承载接口单元建立专用承载激活，否则，发出查找失败通知；
HSS接口单元，用于与HSS通信；其中，在所述查找单元成功查找到S-GW承载的上下文信息时，仅从HSS获取所述下行报文地址对应的IMSI，当所述查找单元发出查找失败时，用于从HSS获取所述下行报文地址对应的IMSI和S-GW地址。
6.一种演进分组交换系统承载激活的HSS，包括与MME通信的MME接口单元，以及保存有IMSI和MME地址的存储单元，其特征在于，还包括：
S-GW地址单元，用于保存所述MME接口单元获取的S-GW地址；
PDN-GW接口单元，用于与PDN-GW通信，包括按照PDN-GW的路由请求向PDN-GW提供匹配的IMSI和S-GW地址；
匹配单元，用于按照所述PDN-GW接口单元的路由请求，匹配所述存储单元中的MME地址；
所述MME接口单元，按照所述匹配的MME地址，与所述MME建立连接，获取S-GW地址，并提供给所述S-GW地址单元存储。
7.根据权利要求6所述HSS，其特征在于，所述S-GW地址单元从MME发送的更新信令中获取S-GW地址，所述更新信令是指位置更新信令或接入更新信令。
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2007
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