CN101651592A - 家用基站网关消息处理的方法 - Google Patents

Abstract

一种家用基站网关消息处理的方法，包括步骤：家用基站网关接收到家用基站发送的消息，所述消息包含指示器和RANAP消息；如果指示器指示透明传输，家用基站网关将所述RANAP消息转发给核心网络节点；如果指示器指示非透明传输，家用基站网关解析所述RANAP消息，并将解析后的所述RANAP消息发送给核心网络节点。通过本发明给出的方法，降低了3G HNB的复杂度，减少Iu－h接口的信令交互，减少了建立用户平面的延迟。

Description

家用基站网关消息处理的方法

技术领域

本发明涉及通信领域，特别是，涉及一种指示家用基站网关处理消息的方法。

背景技术

SAE的系统结构如图1所示。下面是对图1 SAE系统结构的描述。

101用户设备(以下简称UE)是用来接收数据的终端设备。102 EUTRAN是演进系统SAE中的无线接入网络，也可以叫ENB，负责给LTE手机提供接入无线网络的接口，并且与手机的移动管理实体103MME和用户平面实体104 Serving Gateway通过S1接口连接。103MME负责管理用户设备的移动上下文、会话上下文，保存用户与安全有关的信息。104 Serving Gateway主要提供用户平面的功能。S1-MME接口负责给UE提供无线接入承载建立，将UE发送给MME的消息进行从无线接入网的转发。103MME和104 ServingGateway结合起来的功能与原来的106SGSN(通用分组无线业务(以下简称GPRS)支持节点)有些类似，MME与Serving Gateway有可能处于同一个物理实体。105PDN Gateway负责计费、合法监听等功能。Serving Gateway和PDN Gateway有可能处于同一个物理实体。106SGSN是现在UMTS中为数据的传输提供路由的。现有的SGSN是根据接入点名字(以下简称APN)来找到对应的网关GPRS支持节点(以下简称GGSN)。107 HSS是用户设备的家乡归属子系统，它负责保存用户的信息，包括用户设备的当前位置，服务节点的地址，用户的安全有关的信息，用户设备激活的分组数据协议(以下简称PDP)上下文等等。108PCRF通过S7接口提供Qos政策和计费准则。

通常，用户数据流是经过105PDN Gateway到104 Serving Gateway，Serving Gateway通过GPRS隧道协议(以下简称GTP)通道把数据发送给UE所在的ENB，ENB把数据发送给相应的用户设备。

EPC是演进的核心网络，包括MME和S-GW。其中每一个eNB都与MME池(Pool)中的多个MME相连。每一个eNodeB都与S-GW Pool中的多个S-GW相连。ENodeB和eNodeB之间的接口叫做X2接口。

图2是3G HNB的系统结构图。3G HNB是用在家庭的基站，还可以应用于大学，公司等场所。HNB是即插即用的。与普通的宏基站的区别在于：通常不是所有的用户设备都可以接入HNB。比如只有用户家庭的用户设备可以接入家里的HNB，或者此家人同意其它可以接入的用户设备。在一个公司只有公司的员工和其公司允许的合作伙伴可以接入。有相同接入用户群的一组HNB(如用在同一公司的HNB)称为闭合用户组(以下简称CSG，Closed Subscriber Group)。在3GHNB系统下，闭合用户组列表记录的是可以接入到某个HNB的用户的永久标识，例如，IMSI。3G HNB连接到家用基站网关，家用基站网关连接到SGSN上面。HNB和家用基站网关之间是Iuh接口。家用基站网关和SGSN之间是传统的Iu接口。

以下的描述中和图中，把家用基站网关简称为GW或者HNB GW。

Iu接口的传输层使用的是SCCP连接，在Iu接口建立用户的信令连接，是通过SCCP层发送一个SCCP的标识而建立起来的。Iu-h接口的传输层使用的是SCTP连接，在Iu-h接口建立用户的信令连接，是通过HNB，GW各分配一个UE的标识，然后相互交换，或者某一个实体，HNB或者GW，分配一个UE的标识，通知给对端，当对端收到了UE的标识，Iu-h的信令连接就建立起来了。

在目前的实现方法，在上行，HNB根据是否建立了用户的专用的信令连接，来决定发送哪种消息。如果还没有建立专用的Iu-h信令连接，HNB发送Connectionless Transfer消息发送给GW，如果在已建立的Iu-h信令连接上传输RANAP，HNB发送“直接传输”消息发送给GW。GW收到“直接传输“消息，GW不需要解析这类消息中包含的RANAP消息，直接把RANAP消息转发给CN。其中有一个例外，是当HNB发送RANAP消息“初始UE消息”的时候，需要用一个特殊的Iu-h的消息，因为发送这条RANAP消息的时候，HNB需要通知GW一个信息元素IDNNS，根据这个信息元素，GW可以找到对应的CN节点。在下行，GW收到从CN来的消息，如果是在已建立的Iu信令发送的RANAP消息，GW不解析RANAP消息，GW直接把这类消息转发给HNB。图三是现有技术的实现方法。

301步骤：HNB发送第一条用户发送的NAS消息给GW，比如是NAS消息“Service Request”，根据现在的协议规定，第一条从HNB发出的RANAP消息是“初始UE消息“，HNB把NAS消息包含在“初始UE消息”中，发送给GW。在Iu-h接口上，新定义了一个消息，“初始消息“，用来传输”初始UE消息“，为了GW能找到正确的核心节点，HNB需要把IDNNS告诉给GW，所以“初始消息“中还包含IDNNS。消息里面还包含用户的Context Id。Context Id是Iu-h接口上面的信令连接的标识。“初始消息”里面还包含用户Iu-h的信令连接标识，这个标识是这个之前的UE的注册过程中得到的。UE的注册过程如下：当UE跟HNB建立RRC连接后，HNB从UE那里得到UE的永久标识，然后，HNB发送UE注册消息给GW，包含UE的永久标识。GW发送响应消息，消息里面包含了用户的Context Id。就是说，在HNB发送“初始消息”之前，已经建立了Iu-h的用户连接。

或者通过一个适配层对RANAP“初始UE消息”进行封装，给适配层定义一个结构格式，通过格式头里面的一个信息元素，表示里面传输的是RANAP“初始UE消息“，这个结构格式里面还包含IDNNS和用户的contextId。

302步骤，步骤301的消息中包含IDNNS，GW收到这条消息后，根据IDNNS找到对应的CN节点，GW发送初始UE消息给对应的CN节点，比如SGSN。利用IDNNS信息寻找相应的CN节点，可以参考现有技术，在此不做赘述。Iu接口的信令连接就建立了。

303步骤，SGSN发送NAS响应消息，比如NAS“Service Response“消息给UE。在Iu接口上传输的消息叫“直接传输”，消息中包含了NAS“Service Response”消息。

304步骤，因为已经建立的Iu的信令连接，是从已建立的有连接的信令连接上收到的RANAP消息，GW不解析这个消息，通过“直接传输”转发给HNB。

305步骤，当SGSN需要建立用户的用户平面的时候，SGSN发送RABAssignment Request消息，给GW。在304和305之间还可能有其他的过程，因为跟现在3GPP定义的过程一样，在本发明中省略。

306步骤，因为是从已建立的有连接的信令连接上收到的RANAP消息，GW不解析这个消息，把消息通过“直接传输”转发给HNB。

307步骤，HNB发送“地址分配请求”消息给GW，包含了SGSN分配的上行数据的接收地址消息。

308步骤，GW给Iu-h端口上行数据接收分配地址，给Iu端口下行数据接收分配地址，并且把这两个地址通过响应消息“地址分配响应”消息发送给HNB。

307和308的步骤，也可以通过用户平面的信令来实现。

309步骤，HNB把GW分配的Iu端口的下行数据接收地址，包含在RABAssignment Response消息中，把RAB Assignment Response消息包含在Iu-h消息“直接传输”发送给GW。

310步骤，因为是收到的“直接传输”消息，GW不解析其中的RANAP消息，直接把RANAP消息转发给SGSN。

如上所述，因为GW不需要解析有连接的RANAP消息，需要新定义用户平面或者控制平面的消息。307和308步骤就是需要新定义的过程，在目前的3GPP协议中是不支持的。当需要释放Iu接口的时候，也需要重新定义一个单独的Iu-h的消息来通知GW。这样。信令的交互过程比较多，延迟比较大，HNB的复杂度增大。另外，虽然根据现有技术，可以使GW对下行的有连接的RANAP消息不解析，只解析无连接的RANAP消息，但是GW需要具有RANAP解析的能力。现有技术不能减少GW的复杂度。

发明内容

本发明的目的是提供一种家用基站网关消息处理的方法。

按照本发明的一方面，一种家用基站网关消息处理的方法，包括步骤：

家用基站网关接收到家用基站发送的消息，所述消息包含指示器和RANAP消息；

如果指示器指示透明传输，家用基站网关将所述RANAP消息转发给核心网络节点；

如果指示器指示非透明传输，家用基站网关解析所述RANAP消息，并将解析后的RANAP消息发送给核心网络节点。

按照本发明的另一方面，一种指示家用基站网关处理消息的方法，包括步骤：

家用基站发送消息给家用基站网关，所述消息包含指示器和RANAP消息；

家用基站网关根据指示器的指示处理所述RANAP消息；

家用基站网关将处理后的所述RANAP消息发送给核心网络节点。

按照本发明的另一方面，一种指示家用基站网关处理消息的方法，包括步骤：

家用基站发送消息给家用基站网关，所述消息包含用户的永久标识和RANAP消息；

如果用户能接入家用基站，家用基站网关发送消息给核心网络节点，所述消息包括RANAP消息；

如果用户不能接入家用基站，则家用基站网关发送“接入拒绝”消息给所述家用基站。

通过本发明给出的方法，降低了3G HNB的复杂度，减少Iu-h接口的信令交互，减少了建立用户平面的延迟。

附图说明

图1是SAE的网络结构图；

图2是3G HNB的结构图；

图3是现有技术的示意图；

图4是本发明实施例1的示意图；

图5是本发明的Iu接口释放的信令流程图(实施例2)；

图6是本发明实施例3的示意图；

图7是本发明实施例4的示意图；

图8是本发明实施例5的示意图。

具体实施方式

本发明的实施例如图4所示。下面是对该图的详细说明。在下面的描述中对与本发明无关的技术忽略了详细的技术说明。在下述的实施例中都省略了空中接口的部分，空中接口信令跟目前的实现方式一样。

401步骤：HNB收到第一条用户发送的NAS消息，比如是NAS消息“Service Request“。NAS消息包含在RRC消息“初始上行传输”中从UE发送到了HNB。HNB需要把NAS消息发送给CN，HNB是通过RANAP消息“初始UE消息”把NAS消息发送给CN。在Iu-h发送的时候，RANAP是通过Iu-h的信令“初始信令”，发送给GW。消息中包含IDNNS，还包含HNB为用户分配的用户Context Id。

RANAP信令也可以封装在一个适配层的结构格式中，通过格式头里面的一个信息元素，表示里面传输的是RANAP“初始UE消息”。消息中还包含IDNNS信息。还包含HNB给用户分配的Context Id。

Iu-h的信令“初始信令”消息中还包含用户的永久标识，永久标识可以是IMSI，IMEI等。以下以IMSI为例子。可以把IMSI替换成其他的UE的永久标识。这个IMSI是UE发送给HNB的。HNB把IMSI报告给GW，让GW可以进行用户的接入控制。

402步骤，如果GW在收到“初始信令”以前已经进行了UE的接入控制，GW在之前做接入控制，就是UE的注册过程，还包含步骤：

HNB在发送401步骤的消息之前，发送“UE注册请求”消息给HNB GW，消息里面包含IMSI。

GW根据IMSI和事前保存的HNB的用户列表，判断用户是否可以接入到这个HNB上面。如果可以，发送“UE注册响应”消息给HNB，消息包含UE的IMSI，然后，HNB进行401的步骤。如果不可以接入，发送“接入拒绝”消息给HNB，消息包含UE的IMSI。HNB不进行401的步骤，而是给UE发送空中接口的消息，拒绝用户接入到这个HNB上面。

那GW在401的步骤前已经做了接入控制，知道用户是否可以接入到此HNB，那GW根据401消息里面的IMSI，检查接入控制的结果，如果UE不可以接入到此HNB，那GW发送“接入拒绝”消息给HNB，消息里面包含用户的永久标识，还可以包含拒绝原因，通知HNB，网络不能给这个用户提供业务，不进行下面的步骤。如果UE可以接入到此HNB，那进行下面的步骤。

根据本发明，在401步骤前面，可以不用进行UE注册的过程。根据401消息里面的IMSI，GW进行UE的接入控制，GW事先保存了HNB的用户列表，用户列表记录了可以接入HNB的用户的永久标识。如果401消息里面的IMSI没有在HNB的用户列表上面，那GW判断用户不能接入这个HNB，发送“接入拒绝”消息给HNB，消息里面包含用户的永久标识，还可以包含拒绝原因，通知HNB，网络不能给这个用户提供业务。不进行下面的步骤。如果UE可以接入到此HNB，那进行下面的步骤。

步骤401的消息中包含IDNNS，GW收到这条消息后，根据IDNNS找到对应的CN节点，GW发送RANAP“初始UE消息”给对应的CN节点，比如SGSN。Iu接口的信令连接就建立了。

403步骤，SGSN发送NAS响应消息，比如NAS“Service Response”消息给UE。在Iu接口上传输的RANAP消息叫“直接传输”，消息中包含了“Service Response”消息。

404步骤，GW发送Iu-h接口的消息“直接传输”消息给HNB。消息中包含GW给用户分配的Context Id。

405步骤，SGSN发送“RAB Assignment Request”消息给GW，

406步骤，GW解析这个消息，保存SGSN分配的上行数据接收地址，并且GW分配Iu-h端口上行数据接收的地址，然后把RAB Assignment Request消息中包含的SGSN分配的上行数据的接收地址替换成GW分配的上行数据接收地址，然后发送“直接传输”消息给HNB。

407步骤，HNB发送“直接传输”消息给GW，包含了RANAP“RABAssignment Response”消息，“直接传输”消息里面包含一个指示器，指示GW需要解析这个消息。这个指示器的实现方式可以通过消息里面的一个IE表示。

也可以通过用不同的消息名称来表示GW需要对Iu-h接口UE专用的信令上传输的RANAP消息进行解析。比如，本步骤的消息名称叫“非透明传输”和“透明传输”，这时，HNB不能仅仅根据是否有用户的Iu-h连接来决定发送消息，而需要根据消息的类型来决定发送哪种消息，有些消息，是通过用户专用的Iu-h连接传输，但是需要GW进行解析，此时，不能发送“透明传输”，而需要发送“非透明传输”消息。通过消息名称，GW知道要对其中包含的RANAP消息进行解析。

这个指示器的实现方式还可以通过定义Iu-h接口适配层的结构格式，结构格式包含了头，和封装的RANAP消息。通过格式头里面的一个信息元素表示RANAP消息是“非透明传输”或者“透明传输”。如果GW收到了“非透明传输”的指示，就对结构格式里面包含的RANAP消息进行解析。

408步骤，GW解析步骤407的消息，如果有指示器指示需要进行RANAP消息的解析，GW对RANAP消息进行解码。GW解析了407步骤的RANAP消息，发现是“RAB Assignment Response”消息，GW保存HNB分配的下行数据接收地址，GW分配在Iu口上的下行数据接收的地址，然后把“RAB Assignment Response”中包含的HNB分配的下行数据接收地址，替换成GW分配的下行数据接收地址。然后GW发送“RAB Assignment Response”消息给SGSN。

图5是Iu接口释放的信令流程图。

501步骤，SGSN发送“Iu释放命令”消息，消息中包含要释放的RAB标识和释放的原因。

502步骤，GW解析这个消息，释放这个用户的资源，不包含此用户的Iu信令连接。然后发送“直接传输”消息给HNB，消息中包含501步骤消息的内容。

503步骤，HNB发送“直接传输”消息给GW，包含了RANAP“Iu释放完成”消息，“直接传输”消息里面包含一个指示器，指示GW需要解析这个消息。这个指示器可以通过消息里面的一个IE表示。

这个指示器也可以通过用不同的消息名称来表示。比如，本步骤的消息名称叫“非透明传输”和“透明传输”，这时，HNB不能仅仅根据是否有用户的Iu-h连接来决定发送消息，而需要根据消息的类型来决定发送哪种消息，通过消息名称，GW知道要对其中包含的RANAP消息进行解析。

这个指示器的实现方式还可以通过定义Iu-h接口适配层的结构格式，结构格式包含了头，和封装的RANAP消息。通过格式头里面的一个信息元素“非透明传输”或者“透明传输”来表示RANAP消息是否透明传输。如果GW收到了“非透明传输”的指示，就对结构格式里面包含的RANAP消息进行解析。

504步骤，根据指示器的指示，GW解析步骤503的消息，释放这个用户的所有信息，包含Iu-h接口的信令连接，并且发送响应消息给SGSN。发送消息以后，GW释放Iu接口的信令接连。

图6是Iu接口释放的信令流程图。

601步骤，核心网节点(比如SGSN)发送“Iu释放命令”消息，消息中包含要释放的RAB标识和释放的原因。消息发送给GW。

602步骤，因为是通过有连接的Iu信令连接发送过来的，GW不解析RANAP消息，通过Iu-h信令“直接传输”透明传输到HNB。“直接传输”消息里面包含RANAP消息“Iu释放命令”，“直接传输”消息里面还包含域标识，指示RANAP对应的是PS域，还是CS域。

603步骤，HNB解析“直接传输”消息和里面包含的RANAP消息，知道要释放一个域的信令连接，HNB释放对应的资源，HNB发送Iu-h的消息“直接传输”消息给GW，“直接传输”里面包含RANAP消息“Iu释放完成”，“直接传输”消息里面还可以包含域标识，指示RANAP对应的是PS域，还是CS域。

因为每个域建立了一个UE的上下文，HNB找到释放的域对应的UE的上下文标识，HNB还可以在“直接传输”消息里面包含要释放的UE的上下文标识，根据这个UE上下文标识，GW释放对应的UE的资源，并转发“直接传输”消息里面包含RANAP消息给核心网节点。进行604步骤后，过程结束，不进行605和606的步骤。

604步骤，GW不解析RANAP消息，直接把RANAP消息透明传输给对应的核心网节点。然后可以进行605和606的步骤。

605步骤，因为每个域建立了一个UE的上下文，HNB找到释放的域对应的UE的上下文标识，发送消息“信令释放请求”给GW，消息里面包含UE的上下文标识，GW收到消息后，释放UE的上下文标识对应的所有的资源。

如果这个UE只建立的一个域的连接，那HNB只保存了一个域的UE上下文，释放了这个上下文，HNB上面就没有UE的信息了，那HNB可以发送“UEde-registration请求”消息给HNB GW。释放GW上面这个UE对应的所有资源。

606步骤，GW然后发送响应消息给HNB。

图7是Iu接口释放的信令流程图。

701步骤，核心网节点(比如SGSN)发送“Iu释放命令”消息，消息中包含要释放的RAB标识和释放的原因。消息发送给HNB GW。

702步骤，HNB GW解析消息，发现要释放这个域的信令连接，GW释放这个用户对应这个域的资源，不包含此用户的Iu信令连接。然后发送“直接传输”消息给HNB，消息中包含701步骤的RANAP消息。“直接传输”消息里面包含域标识，指示RANAP对应的是PS域，还是CS域。或者包含UE上下文标识。

703步骤，HNB释放用户对应这个域的资源，HNB发送“直接传输”消息给GW，包含了RANAP“Iu释放完成”消息，消息还包含域标识，指示RANAP对应的是PS域，还是CS域。

因为每个域建立了一个UE的上下文，HNB找到释放的域对应的UE的上下文标识，HNB还可以在“直接传输”消息里面包含要释放的UE的上下文标识，根据这个UE上下文标识，GW释放对应的UE的资源，并转发“直接传输”消息里面包含RANAP消息给核心网节点。进行704步骤后，过程结束，不进行705和706的步骤。

704步骤，GW发送703步骤的响应消息给核心网节点。核心网节点释放这个用户的Iu信令连接的资源。

705步骤，因为每个域建立了一个UE的上下文，HNB找到释放的域对应的UE的上下文标识，发送消息“信令释放请求”给GW，消息里面包含UE的上下文标识，GW收到消息后，释放UE的上下文标识对应的所有的资源。

如果这个UE只建立的一个域的连接，那HNB只保存了一个域的UE上下文，释放了这个上下文，HNB上面就没有UE的信息了，那HNB可以发送“UEde-registration请求”消息给HNB GW。释放GW上面这个UE对应的所有资源。

706步骤，GW然后发送响应消息给HNB。图8是Iu接口释放的信令流程图。

801步骤，核心网节点(比如SGSN)发送“Iu释放命令”消息，消息中包含要释放的RAB标识和释放的原因。消息发送给HNB GW。

802步骤，HNB GW解析消息，发现要释放这个域的信令连接，GW找到对应的UE上下文，释放这个用户对应这个域的资源，不包含此用户的Iu信令连接。然后发送“信令释放请求”消息给HNB，消息中包含801步骤的RANAP消息。“信令释放请求”消息里还包含UE上下文标识。

如果这个UE只建立的一个域的连接，那HNB GW只保存了一个域的UE上下文，释放了这个上下文，HNB GW上面就没有UE的信息了，那HNB GW可以发送“UE de-registration请求”消息给HNB。消息中包含801步骤的RANAP消息，还包含UE的标识IMSI，或者还包含UE上下文标识，释放HNB上面这个UE对应的所有资源。

803步骤，HNB释放用户对应这个域的资源，HNB发送“信令释放响应”消息给GW，包含了RANAP“Iu释放完成”消息，还包含要释放的UE的上下文标识。

HNB或者发送“UE de-registration响应”消息给GW。消息包含RANAP“Iu释放完成”消息，还包含UE的标识IMSI，或者还包含UE的上下文标识。

804步骤，GW释放对应的UE的资源，并转发803步骤的消息里面包含RANAP消息给核心网节点。

尽管本发明按照所述的实施例进行了描述，需要指出的是，这些实施例都是用来解释，而不是用来对本发明进行限定。本领域的普通技术人员能够很容易对这些实施例进行更改、增加、删除任何步骤而不脱离本发明的精神和范围。步骤里面的消息名称都是示意性的，在实际中，可以用其他的消息名称。

Claims (10)

1.一种家用基站网关消息处理的方法，包括步骤：

家用基站网关接收到家用基站发送的消息，所述消息包含指示器和RANAP消息；

如果指示器指示透明传输，家用基站网关将所述RANAP消息转发给核心网络节点；

如果指示器指示非透明传输，家用基站网关解析所述RANAP消息，并将解析后的RANAP消息发送给核心网络节点。

2.一种指示家用基站网关处理消息的方法，包括步骤：

家用基站发送消息给家用基站网关，所述消息包含指示器和RANAP消息；

家用基站网关根据指示器的指示处理所述RANAP消息；

家用基站网关将处理后的所述RANAP消息发送给核心网络节点。

3.根据权利要求2所述，其特征在于，家用基站网关根据指示器的指示透明转发所述RANAP消息给核心网络节点。

4.一种指示家用基站网关处理消息的方法，包括步骤：

家用基站发送消息给家用基站网关，所述消息包含用户的永久标识和RANAP消息；

如果用户能接入家用基站，家用基站网关发送消息给核心网络节点，所述消息包括RANAP消息；

如果用户不能接入家用基站，则家用基站网关发送“接入拒绝”消息给所述家用基站。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述“接入拒绝”消息包括用户的永久标识。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述“接入拒绝”消息还包括拒绝原因。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述家用基站发送消息给家用基站网关还包括家用基站给用户分配的UE上下文标识。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于还包括步骤：

家用基站网关发送消息给家用基站释放信令连接，所述消息包含要释放的UE上下文标识。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于还包括步骤：

家用基站发送消息给家用基站网关请求释放信令连接，所述消息包含要释放的UE上下文标识。

10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述永久标识包括IMSI或IMEI。

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