CN101617515B - 涉及通信网络服务请求激活的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于在包交换电信网络的服务请求的装置和方法。该网络包括被配置成与第二服务器(230)通信的第一服务器(240)，第一服务器(240)被配置为处理来自外部网络(260)的数据，第二服务器(230)被配置为处理与用户设备(210)的通信。该方法包括：在激活用户(210)对话信息的过程中由该第一服务器(240)接收包括两组通道端点标识符和IP地址的数据，并且丢弃通道端点标识符和IP地址中与网络控制器对应的一组。

Description

涉及通信网络服务请求激活的方法和装置
技术领域
本发明涉及电信网络和系统，尤其涉及无线包交换通信系统。
背景技术
在不远的将来，将会在3GPP中引入单通道解决方案(One TunnelSolution)/直接通道(Direct Tunnel)(OTS/DT)的特性。但是，在错误指示处理方面的问题还没有实际的解决方案。
当DT/OTS激活时，最有可能在错误指示情形下采用的过程是网络发起的服务请求(使用协议数据单元(PDU)通知)或者网关GRPS支持节点(GGSN)发起的包数据协议(PDP)上下文修改。
当结合DT/OTS采用建议的PDU通知过程时，还在GGSN中(在图1的第2和第7步骤之间)引入了关键状态机器(critic statemachine)。图1描述了网络发起的服务请求过程的信令图，该网络发起的服务请求过程用于重新建立RAB并且包含以下步骤：
1)GSSN接收针对在PMM-IDLE状态下的用户设备(UE)的下行链路PDP PDU。
2)GSSN向SGSN发送与PDP上下文相关的PDU通知请求消息。SGSN向GGSN返回PDU通知响应(原因)消息以确认它请求UE重新激活PDP上下文。
3)SGSN向无线网络控制器(RNC)发送寻呼消息。RNC通过向UE发送寻呼消息寻呼UE。
4)UE向SGSN发送服务请求消息。服务类型指定寻呼响应。
5)SGSN执行安全模式过程。
6)如果PDP上下文的资源将要重新被建立，那么SGSN向RNC发送无线接入承载分配请求(包括RAB ID、GGSN TEID、QoS简档、GGSN IP地址)消息。
7)从RAN接收IP地址和TEID之后，SGSN向每个相关的GGSN发送更新PDP上下文请求(包括RAN地址、RAN TEID、协商的QoS)消息。每个GGSN更新其PDP上下文域并且返回更新PDP上下文响应(TEID)消息。重新建立起RAN和GGSN之间的通道。
8)GGSN发送下行链路包。
现有的问题包括：
建议的过程会在Gn上使用不必要的信令容量，这会导致主干的过负载。
当建议的更新PDP上下文请求突增时，GGSN有过负载的风险。
当处理建议的更新PDP上下文请求突增时，服务GPRS支持节点(SGSN)有过负载的风险。
在SGSN和GGSN同步之前，下行链路有效负载包有丢失的风险。
发明内容
本发明提供了解决上述问题的方法和装置。本发明的其他优点可以包括：
使得优化用于OTS/DT的信令成为可能，因此无需在SGSN和RNC之间移动通道端点(从GGSN p-o-w)就可以完成隐含的无线接入承载(RAB)的保持。
使得GGSN的错误指示处理以智能方式进行成为可能。目前，还没有已知的解决方案。
在重新建立过程中不会丢弃有效负载包。
另外，本发明在优化Gn和GGSN资源的同时也改善了DT/OTS。本发明还提供了只可在“需要的时候”发生的网络发起服务请求，并且在RNC重新启动之后，使得SGSN和GGSN中的PDP上下文可用。另外，Gn上的额外负载随时间扩展，而无需执行任何的对其的跟踪(节流)。
因为这些原因，本文提供了一种在包交换电信网络中的服务请求的方法。该网络包括配置成与第二服务器通信的第一服务器。该方法包括：在激活用户会话信息的过程中，由第一服务器接收包括两组通道端点标识符和IP地址的数据，以及丢弃通道端点标识符和IP地址中对应于网络控制器的一组。非常优选的是，第一服务器是网关GPRS支持节点GGSN，第二服务器是服务GPRS支持节点SGSN。用户会话信息包括包数据协议PDP上下文并且网络控制器是无线网络控制器RNC。
优选地，如果SGSN同时从RNC接收到故障信号并且无线接入承载RAB和到控制器的连接接口被移除，那么就在SGSN中内部释放RAB。本方法还包括由GGSN接收下行链路有效负载包并且将该包传送到SGSN。SGSN检测RAB的缺失并应用遗留处理过程(legacyhandling procedure)。根据本方法将RAB分配请求发送到网络控制器，并且GGSN在请求中包括用户平面通道端点标识符和IP地址。当从RNC接收到RAB分配响应时，采用更新PDP上下文过程以SGSN和RNC用户平面TEID和IP地址来更新GGSN。
本发明还涉及在通信网络节点中使用的装置，包括处理通信数据和通信控制信息的处理单元、存储器和接口单元以及各自具有各自的连接接口的通信单元。接口单元被配置为在激活用户会话信息的过程中接收包括两组通道端点标识符和IP地址的数据和在激活的会话期间由服务器接收包括两组通道端点标识符和IP地址的数据，以及该处理单元被配置为处理和丢弃通道端点标识符和IP地址中涉及网络控制器的一组。因此，该装置是网关GPRS支持节点。该装置被配置为作为GPRS骨干网络和外部包数据网络之间的接口，并且被配置成将来自SGSN的GPRS包转换成合适的包数据协议PDP格式并且具有在相应的包数据网络上将这些包发送出去的装置，并且该处理单元被配置为将输入数据包的PDP地址转换为目标用户的地址并且还包括在其位置寄存器中存储用户的当前SGSN地址和简档的装置。该装置还包括执行验证和收费(charging)功能的功能单元。
本发明还涉及在通信网络节点中使用的装置，包括处理通信数据和通信控制信息的处理单元、存储器和接口单元以及各自具有各自的连接接口的通信单元。提供了一种通信装置用于将其通道端点标识和IP地址和无线网络控制器通道端点标识和IP地址一起传送给网关GPRS支持节点。因此该装置是服务GPRS支持节点SGSN。该装置被配置为在该装置的地理服务区域内传输来往于用户设备的数据包，并被配置用于包路由和传输、移动管理、逻辑链路管理、以及验证和收费功能。该装置还可以具有用于存储在向该SGSN注册的所有用户的包数据网络中使用的用户简档和位置信息的寄存器。
本发明还涉及包括被配置为与服务GPRS支持节点SGSN通信的网关GPRS支持节点GGSN的电信基础设施节点，GGSN被配置为处理来自外部网络的数据以及SGSN被配置为处理与用户设备(MS)的通信。GGSN被配置为接收包括两组通道端点标识符和IP地址的激活PDP上下文，以及GGSN被配置为丢弃通道端点标识符和IP地址中对应于网络控制器的一组并且使用通道端点标识符和IP地址中对应于SGSN的另一组。
本发明可以实现为硬件或者软件应用，因此本发明涉及在包交换电信网络的服务请求中使用的计算机程序。该网络包括配置成与第二服务器通信的第一服务器。第一服务器被配置为处理来自外部网络的数据，该第二服务器被配置为处理与用户设备的通信。该计算机程序包括：用于在激活用户会话信息的过程中接收包括两组通道端点标识符和IP地址的数据的指令集，以及用于丢弃通道端点标识符和IP地址中与网络控制器相应的一组的指令集。
附图说明
参考在附图中描述的一些非限定的实施例来描述本发明，其中：
图1是网络发起服务请求过程；
图2是示例性网络图；
图3是根据本发明的用于Iu模式的PDP上下文激活过程；
图4描述关于用户设备的方框图；以及
图5描述关于网络服务器的方框图。
具体实施方式
图2描述了示例性的通信网络200，包括移动站(MS)210、包括RNC 221的网络基站220、SGSN服务器230、GGSN网关240、连接网络250以及通信网络260。
根据本发明，在激活PDP上下文过程中，RNC用户平面通道端点标识符(TEID)和IP地址与SGSN用户平面TEID和IP地址一起在发至GGSN的更新PDP上下文请求中传送。在图3的信令图(结合图2的说明)中描述了这些步骤。在该例子中，步骤包括Iu模式：
1)MS 210发送激活PDP上下文请求消息到SGSN 230。MS可使用PDP地址来指示它是否需要使用静态PDP地址或者它是否需要使用动态PDP地址。MS可使用接入点名称来选择到某一包数据网络的参考点和/或选择服务。接入点名称是指示用户希望连接的包数据网络和/或服务的逻辑名称，请求的QoS指示期望的QoS简档(QoSprofile)。协议配置选项可以用于传送可选的PDP参数和/或请求到GGSN 240。
如果SGSN决定在RNC 221和GGSN之间建立直接通道，那么SGSN在步骤3“RAB分配过程”中向RNC提供直接通道特定参数并且在步骤4中发起PDP上下文更新过程从而更新GGSN中的下行链路数据的IP地址和TEID。
2)SGSN使用MS和PDP上下文订阅记录(PDP contextSubscription records)提供的PDP类型(可选)、PDP地址(可选)和接入点名称(可选)来验证该激活PDP上下文请求。
如果不可以导出GGSN地址或者如果SGSN根据规则确定激活PDP上下文请求是无效的，那么SGSN拒绝PDP上下文激活请求。
如果可以导出GGSN地址，那么SGSN为请求的PDP上下文建立TEID。SGSN可根据其能力和当前负载来限定请求的QoS属性，并且它可以根据订阅的QoS简档来限定请求的QoS属性。
SGSN向受影响的GGSN发送建立PDP上下文请求消息。SGSN向GGSN发送服务网络标识。接入点名称是根据该过程所选APN的APN网络标识符。GGSN可使用接入点名称来找到包数据网络并且可选地为这个APN激活服务。选择模式表明是否选择了订阅的APN，或是否选择了MS发送的非订阅的APN或者是SGSN选择的非订阅的APN。GGSN可在确定是否接受或者拒绝PDP上下文激活的时候使用选择模式。例如，如果APN需要订阅，那么GGSN被配置为只接受由SGSN利用选择模式指明的请求订阅的APN的PDP上下文激活。收费特性(charging characteristics)表明PDP上下文负责哪种收费(charging)。最大APN限定表明任何已经激活的PDP上下文所要求的最严格的限定。如果不存在已经激活的PDP上下文，那么将这个值设为最低限定类型。如果GGSN接收到最大APN限定，那么GGSN检查最大APN限定值是否不和与这个PDP上下文请求相关联的APN限定值相冲突。如果不存在冲突则允许该请求，否则SGSN向MS发送包括适当的错误原因的PDP上下文激活拒绝消息，从而该请求被拒绝。NRS表示SGSN对网络请求的承载控制的支持。如上所述，如果SGSN支持该过程，则SGSN只表明它支持它，并且MS先前也已经在激活PDP上下文请求消息中向SGSN表明它支持它。
GGSN在其PDP上下文表中建立新的条目并产生收费Id。新的条目允许GGSN在SGSN和包数据网络之间路由PDP PDU以及开始收费。GGSN可根据其能力和当前负载限定协商的QoS。然后GGSN向SGSN返回建立PDP上下文响应(TEID、PDP地址、协议配置选项、协商的QoS、收费Id、禁止有效负载压缩、APN限定、原因、所需要的CGI/SAI/RAI变更报告、BCM)消息。禁止有效负载压缩表明SGSN应当协商没有用于这个PDP上下文的数据压缩。如果GGSN分配了PDP地址，则包括PDP地址。如果运营商将GGSN配置成将外部PDN地址分配用于请求的APN，那么PDP地址可以被例如设为0.0.0.0，表明在完成PDP上下文激活过程之后MS和外部PDN协商出PDP地址。只要当PDP上下文在激活状态，GGSN就中继、修改和监控这些协商，并且使用GGSN发起的PDP上下文修改过程将当前使用的PDP地址传递给SGSN和MS。协议配置选项包括GGSN可传送给MS的可选的PDP参数。这些可选的PDP参数可以由MS在激活PDP上下文请求消息中请求，或者可以主动地由GGSN发送。协议配置选项通过SGSN透明地发送。在骨干网络上发送建立PDP上下文消息。
如果从SGSN接收的协商的QoS与被激活的PDP上下文不兼容，那么GGSN拒绝建立PDP上下文请求消息。GGSN运营商配置兼容的QoS简档。
如果从GGSN接收了这个PDP上下文的APN限定，那么SGSN存储这个PDP上下文的这个值并且SGSN根据存储的最大APN限定值检查这个接收到的值以确保在值之间不存在冲突。如果这个检查的结果导致PDP上下文被拒绝，那么SGSN发起PDP上下文去激活并且返回适当的错误原因。如果接受了PDP上下文，它就确定(新的)最大APN限定值。如果没有先前存储的最大APN限定值，那么将最大APN限定设为接收到的APN限定值。
GGSN根据NRS和运营商策略来导出BCM以及MS优选的承载控制模式(如果其先前在建立PDP上下文请求消息中被接收)。所导出的BCM被发送到MS，表明在激活的PDP地址/APN对中适用于所有PDP上下文的承载控制模式。
3)通过RAB分配过程建立RAB。
4)在QoS属性已经被降级的情况下，SGSN会通过向受影响的GGSN发送更新PDP上下文请求从而通知GGSN降级的QoS属性。更新PDP上下文请求也包括用于用户通信量的RAN通道端点标识符数据和RAN(IP)地址。GGSN通过向SGSN发送更新PDP上下文响应确认新的QoS属性。如果在步骤3中SGSN建立了直接通道，则它也发送更新PDP上下文请求并且包括用于用户平面的RNC地址和用于下行链路数据的TEID以及SGSN TEID和IP地址和DTI来指示GGSN应用直接通道特定错误处理。
5)SGSN在它的PDP上下文中插入NSAPI和GGSN地址。如果MS已经请求了动态地址，则将从GGSN接收的PDP地址插入到PDP上下文。SGSN根据协商的QoS选择无线优先级和包流Id，并且向MS返回激活PDP上下文接受消息。如果MS在MS网络能力中表明它不支持BSS包流过程，那么SGSN将不包括包流Id。
用于用户通信量的通道端点标识符数据和RAN地址也可以用于通知GGSN，OTS/DT在这个PDP上下文上是激活的。
能够去除网络发起服务请求或者SGSN发起的更新PDP上下文请求的原因如下：
1.如果RNC重新启动并且OTS/DT是激活的，那么将错误指示发送到GGSN，因为该错误指示具有两个TEID(一个用于RAN，一个用于SGSN)和分配给PDP上下文的IP地址(尽管一次只使用一个)，所以GGSN可以推导出它就是发送消息的RNC。
2.GGSN然后可以丢弃正在使用的TEID/IP地址(指向RNC)，并且改为切换到第二对(指向SGSN)而根本没有任何信令的需要。
3.同时，因为出错和因为RAB和Iu被移除了，SGSN从RNC接收重置信号。在SGSN中内部地释放RAB。
4.下行链路有效负载包到达GGSN并且该包将被传送到SGSN。
5.SGSN发现不存在RAB并应用遗留处理(legacy handling)。
6.当将RAB分配请求发送到RNC时，GGSN用户平面TEID和IP地址被包括。
7.当从RNC接收RAB分配响应时，再一次使用更新PDP上下文过程以SGSN和RNC用户平面TEID和IP地址来更新GGSN。
图4在示例性的方框图中描述了根据本发明的用户设备400。处理单元401(例如处理器)被配置为运行用于操作设备的通信部分的指令集。处理器401又可以使用易失性或非易失性解决方案的至少一个存储器单元402、403(例如RAM或者闪存)。用户接口单元404可通过使用任何合适类型的用户接口设备(例如键盘、小键盘和/或其它类型的按键或者甚至是声控解决方案)与设备的用户进行交互。用户设备400可以被配置为具有通信接口405，该通信接口405用于通过通信网关与通信网络进行通信，并且该用户设备400还可以进一步被配置为具有单独的与外部或内部单元或装置通信的通信接口406；例如，如果用户设备400是膝上计算机的一部分，那么单独的通信接口可以连接到内部的膝上计算机的处理和通信部分，用于在通信网络和膝上计算机的任何应用之间传递信息。
指令集可以在生产的时候就插入到设备中、采用到电信网络的无线通信链路下载、或采用到通信网络的其它链路下载，例如但不限于移动电话和PC之间的同步链路(未示出)、膝上计算机和通信网络(例如因特网)之间的TCP/IP链路、以及例如又连接到因特网的PC和PDA之间的无线链路(例如使用蓝牙、802.11、802.15或者802.16系列的无线通信协议的至少一个)。
图5在示例性的方框图中描述了根据本发明的基础设施节点(服务器)(GGSN或者SGSN)，其中处理单元501处理通信数据和通信控制信息。基础设施节点500还包括易失性存储器(例如RAM)502和/或非易失性存储器(例如硬盘或者闪存)503以及接口单元504。基础设施节点500还可包括下行流通信单元505和上行流通信单元506，下行流通信单元505和上行流通信单元506的每一个具有各自的连接接口(未示出)。基础设施节点中的所有单元可以直接相互通信或者通过处理单元501间接进行通信。用于处理连接到网络的移动单元的往返通信的软件至少部分地在这个节点中执行并且也可以被存储在这个节点中；但是，该软件也可以在节点启动后或者在例如服务间隔中的稍后阶段进行动态加载。该软件可以实现为计算机程序产品并发布和/或存储在可移动计算机可读媒介上，例如磁盘、CD(光盘)、DVD(数字视频盘)、闪存或者类似的可移动存储媒介(例如压缩闪存、SD安全数字、存储棒、miniSD，MMC多媒体卡、智能媒介、transflash、XD)、HD-DVD(高清DVD)、或者蓝光DVD、基于USB(通用串行总线)的可移动存储媒介、磁带媒介、光存储媒介、磁-光媒介、磁泡存储器，或者发布为通过网络(例如以太网、ATM、ISDN、PSTN、X.25、因特网、局域网(LAN)、或者类似的能够将数据包传送到基础设施节点的网络)传播的信号。
GGSN作为GPRS骨干网和外部包数据网络(无线网络和IP网络)之间的接口。它将来自SGSN的GPRS包转换成合适的包数据协议(PDP)格式(例如IP或者X.25)并且在相应的包数据网络上将这些数据传送出去。在另一个方向上，输入数据包的PDP地址被转换成目标用户的地址。重新编址的包被发送到负责的SGSN。为了这个目的，GGSN包括用于在它的位置寄存器中存储用户的当前SGSN地址及用户简档的装置。GGSN还执行验证和收费功能。根据本发明的GGSN还包括执行本发明教导的装置(软件或硬件)，如上所述，即在GGSN中的接口单元被配置为从SGSN和RNC接收包括两组TEID和IP地址的数据，并且处理和丢弃TEID和IP地址中与RNC相关的一组。
SGSN负责在它的地理服务区域内传输往来于移动站的数据包。它的任务包括包路由和传送、移动管理(连接/断开和位置管理)、逻辑链路管理、和验证及收费功能。SGSN的位置寄存器存储向这个SGSN注册的所有GPRS用户的位置信息(例如，当前小区、当前VLR)和用户简档(例如，IMSI、在包数据网络中使用的地址)。
应当注意到，专用于特别的网络标准的那些术语在实施例中作为例子给出，本发明不排除具有相同功能的实体和项目的类似用语。

Claims (15)

1.一种在包交换电信网络中进行服务请求的方法，所述网络包括网关GPRS支持节点GGSN(240)，配置成与服务GPRS支持节点SGSN(230)通信，方法包括：在激活用户(210)会话信息期间，由所述GGSN(240)接收在来自所述SGSN的消息中的包括两组通道端点标识符和IP地址的数据，第一组所述通道端点标识符和IP地址包含用于无线网络控制器RNC用户平面的通道端点标识符和IP地址，而第二组所述通道端点标识符和IP地址包含所述SGSN(230)的用户平面通道端点标识符和IP地址，并且丢弃所述通道端点标识符和IP地址中对应于所述无线网络控制器的一组。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述用户会话信息包括包数据协议PDP上下文。
3.根据权利要求1到2中的任一权利要求所述的方法，其中如果所述SGSN从所述RNC接收到故障信号并且到所述RNC的连接接口和无线接入承载RAB被移除了，那么在所述SGSN中内部释放所述RAB。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括由所述GGSN接收下行链路有效负载包并且将所述包传送到SGSN。
5.根据权利要求4所述的方法，所述SGSN检测RAB的缺失并应用遗留处理过程。
6.根据权利要求5所述的方法，向所述无线网络控制器发送RAB分配请求，并且所述GGSN在所述请求中包括用户平面通道端点标识符和IP地址。
7.根据权利要求6所述的方法，其中当从所述RNC接收到RAB分配响应时，使用更新PDP上下文过程，以所述SGSN和RNC用户平面通道端点标识符TEID和IP地址更新所述GGSN。
8.一种在通信网络节点(500)中使用并且配置成与服务GPRS支持节点SGSN(230)通信的网关GPRS支持节点GGSN(240)，包括处理通信数据和通信控制信息的处理单元(501)、存储器(502)、以及接口单元(504)和各自具有各自的连接接口的通信单元(505、506)，其特征在于，所述接口单元被配置成在激活用户会话信息期间接收包括两组通道端点标识符和IP地址的数据，在激活的会话期间，由所述GGSN接收在来自所述SGSN的消息中的包括两组通道端点标识符和IP地址的数据，第一组所述通道端点标识符和IP地址包含用于无线网络控制器用户平面的通道端点标识符和IP地址，而第二组所述通道端点标识符和IP地址包含所述SGSN(230)的用户平面通道端点标识符和IP地址，并且所述处理单元被配置为处理和丢弃所述通道端点标识符和IP地址中涉及所述无线网络控制器的一组。
9.根据权利要求8的GGSN，被配置作为在GPRS骨干网络和外部包数据网络之间的接口，并且被配置成将来自SGSN的GPRS包转换成合适的包数据协议PDP格式以及具有在相应的包数据网络上将所述包发送出去的装置，并且所述处理单元被配置成将输入数据包的PDP地址转换为目标用户的地址以及所述GGSN还包括在其位置寄存器内存储用户的当前SGSN地址和简档的装置。
10.根据权利要求8所述的GGSN，包括执行验证和收费功能的功能单元。
11.一种在通信网络节点(500)中使用的服务GPRS支持节点SGSN(230)，包括处理通信数据和通信控制信息的处理单元(501)、存储器(502)、以及接口单元(504)和各自具有各自的连接接口的通信单元(505、506)，其特征在于，所述SGSN向网关GPRS支持节点传送消息，该消息包含其通道端点标识、IP地址、无线网络控制器通道端点标识和IP地址。
12.根据权利要求11所述的SGSN，被配置为用于以下功能：在该装置的地理服务区域内传输往来于用户设备的数据包、包路由和传输、移动管理、逻辑链路管理以及验证和收费。
13.根据权利要求11所述的SGSN，具有存储向这个SGSN注册的所有用户的在包数据网络中使用的用户简档和位置信息的寄存器。
14.一种电信基础设施节点，包括网关GPRS支持节点GGSN，配置成与服务GPRS支持节点SGSN通信，所述GGSN被配置为处理来自外部网络的数据以及所述SGSN被配置成处理与用户设备(MS)的通信，其特征在于，所述GGSN被配置成接收包括两组通道端点标识符和IP地址的激活PDP上下文，第一组所述通道端点标识符和IP地址包含用于无线网络控制器用户平面的通道端点标识符和IP地址，而第二组所述通道端点标识符和IP地址包含所述SGSN的用户平面通道端点标识符和IP地址，以及所述GGSN被配置为丢弃所述通道端点标识符和IP地址中与所述无线网络控制器对应的一组并且使用通道端点标识符和IP地址中与所述SGSN对应的另一组。
15.一种在包交换电信网络中的服务请求过程中使用的方法，所述网络包括网关GPRS支持节点GGSN(240)，被配置成与服务GPRS支持节点SGSN(230)通信，所述GGSN被配置为处理来自外部网络(260)的数据，而所述SGSN被配置为处理与用户设备(210)的通信，其特征在于，所述方法包括：在激活用户(210)会话信息期间接收包括两组通道端点标识符和IP地址的数据，第一组所述通道端点标识符和IP地址包含用于无线网络控制器用户平面的通道端点标识符和IP地址，而第二组所述通道端点标识符和IP地址包含所述SGSN的用户平面通道端点标识符和IP地址，以及丢弃所述通道端点标识符和IP地址中与所述无线网络控制器对应的一组。
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