CN101686498B - 一种实现负载转移的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种实现负载转移的方法，包括：接收第一服务网关的过载信息或负载转移请求；将用户设备UE转移到未过载的第二服务网关，并创建与该第二服务网关之间的承载；更新所述第二服务网关与相应的分组数据网络网关之间对应的承载信息。根据本发明实施例，在判定需要对服务网关的负载进行转移时，给待转移的UE选择一个新的服务网关并建立到新的服务网关的对应承载以完成转移。这样通过对用户面节点进行的负载重分配，在服务网关上实现负载转移，避免服务网关过载，便于维护操作和管理。

Description

一种实现负载转移的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及实现负载转移的方法及装置。

背景技术

目前在3GPP中，各厂商积极研究长期演进网络（LTE，Long TermEvolved）/系统架构演进网络（SAE，System Architecture Evolved），LTE的目的是提供一种能够降低时延、提高用户数据速率、改进的系统容量和覆盖的低成本的网络，使用PS域业务，承载网络都为IP承载。已确定的LTE/SAE网络架构如所示。

在演进的分组核心网中，移动性管理实体（MME，Mobility ManagementEntity）的功能是保存UE的移动性管理上下文，如用户的标识，移动性管理状态、位置信息等，并对非接入层(NAS，Non Access Stratum)信令进行处理，负责NAS信令的安全等。

SAE网关(SAE GW)包括服务网关(S-GW，Serving Gateway)和分组数据网络网关（P-GW，PDN Gateway）两部分。S-GW与P-GW是两个逻辑实体，可以存在于同一个或不同的物理实体上。

服务网关S-GW上保存UE的用户面上下文，如UE的IP地址和路由信息，执行合法监听、分组数据路由功能等。S-GW与MME之间的接口是S11，负责MME、S-GW之间通信，进行UE的移动性管理信息与会话控制信息等交互。

MME通过S1-MME，S-GW通过S1-U与E-UTRAN网络连接，分别负责控制面和用户面的功能。同时MME通过S3接口，S-GW通过S4接口分别与2G/3G SGSN连接，分别负责UE在3G和SAE网络之间的移动性控制面锚点和用户面锚点功能。

P-GW负责UE接入到分组数据网的用户面锚点功能，通过SGi参考点与外部分组数据网进行通信，具有分组路由和转发的功能，并负责策略计费增强功能、基于每个用户的分组过滤功能等。P-GW通过S5接口与S-GW进行相连，传递承载建立/修改/删除等控制信息，以及分组数据路由等。

策略计费规则功能(PCRF，Policy and Charging Rules Function)实体通过S7接口向P-GW——作为策略计费执行功能PCEF（Policy and ChargingEnforcement Function）——传递QoS和计费策略控制信息等。

现有技术中，当MME因为过载或者维护原因需要对负载进行重分配时，对于处于连接模式的UE，MME将释放S1连接，eNB释放对应的RRC连接并指示UE重新发起TAU，在UE执行TAU时，eNB将给UE选择一个新的MME以实现MME的转移；对于正在执行TAU或者Attach的UE，MME在执行完对应的流程后将按照如上连接态的方法对负载进行转移；对于处于空闲态的UE，MME将首先寻呼UE等UE转为连接态后按照如上的方法对负载进行转移。

综上，发明人发现，现有技术中的负载转移方案不能有效的减轻网络节点的负载。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种实现负载转移的方法及装置，可实现服务网关S-GW上负载转移。

本发明实施例提供的一种实现负载转移的方法，包括：

MME根据负载信息判定第一服务网关过载，或者接收第一服务网关的过载信息或负载转移请求，所述负载转移请求为第一服务网关要求对某个或某些UE的负载进行转移的请求；

将用户设备UE转移到未过载的第二服务网关，并创建与所述第二服务网关之间的承载。

本发明实施例还提供一种实现负载转移的装置，包括：

第一接收单元，用于接收第一服务网关的负载信息或负载转移请求，所述负载转移请求为第一服务网关要求对某个或某些UE的负载进行转移的请求；

过载判断单元，用于根据负载信息判定所述第一服务网关是否过载；

负载调度单元，用于调度服务网关的负载；

承载创建单元，用于创建与服务网关之间的承载；

当所述过载判断单元判定第一服务网关过载；或者所述第一接收单元接收到第一服务网关的负载转移请求；所述负载调度单元将用户设备UE转移到未过载的第二服务网关，并所述承载创建单元创建与所述第二服务网关之间的承载。

本发明实施例提供的实现负载转移的技术方案中，在判定需要对服务网关S-GW的负载进行转移时，给待转移的UE选择一个新的S-GW并建立到新的S-GW的对应承载以完成转移。这样通过对用户面节点S-GW进行的负载重分配，在服务网关S-GW上实现负载转移，避免服务网关过载，便于维护操作和管理。

附图说明

图1为本发明实施例一中提供的负载转移流程示意图；

图2为本发明实施例二中提供的负载转移流程示意图；

图3为本发明实施例三中提供的负载转移流程示意图；

图4为本发明实施例四中提供的负载转移流程示意图；

图5为本发明实施例提供的实现负载转移的装置构成示意图；

图6为现有技术中的LTE/SAE系统网络架构示意图。

具体实施方式

发明人发现现有技术中，当MME过载时，MME收到下行信令后，可以不触发给UE发寻呼消息以控制UE响应寻呼消息的数量，从而减轻负担，但是，即使过载的MME不触发寻呼消息，也需要接收S-GW发送的下行信令消息，如果短时间内有大量的信令发送到MME，仍然会对MME造成较大的冲击而不能达到减轻负载的目的。另外，现有技术对服务节点的负载转移处理只局限于MME，对于用户面节点S-GW的负载转移并没有涉及。因此为从根本上减轻MME的负荷，本发明各实施例提供了处理网络节点过载的负载转移方案。

下面基于LTE/SAE网络架构对本发明的具体实施例进行描述。

实施例一

本实施例提供的服务网关S-GW的负载转移方案，是在用户终端UE进行跟踪区更新（TAU，Tracking Area Update）的情况下进行负载转移，参照图1，其流程包括如下步骤：

101，UE发送跟踪区更新TAU请求消息给移动性管理实体MME。

由于移动性管理实体MME在收到TAU请求消息之前已经知悉服务网关S-GW的负载状态信息，具体可通过下述方式：

S-GW过载后通过显式的消息通知MME；或者，MME通过“S-GW选择的负载均衡机制”判定S-GW已经过载。

另外，即使S-GW没有过载，为运营维护管理也可以决定对S-GW的负载进行转移，此时S-GW通过显式的消息通知MME，例如，负载转移请求消息。

102，MME接收UE发送的TAU请求，判定S-GW已经过载或者是S-GW要求对某个或者某些UE的负载进行转移，则MME给该执行TAU的UE选择一个新的未过载的S-GW（即使是周期性TAU也要选择一个新的S-GW，现有技术中周期性TAU是不能改变S-GW的）对原S-GW进行负载转移。

103，MME发送创建承载请求消息给新的S-GW，该新的S-GW与分组数据网络网关P-GW进行交互，更新对应的承载信息。

104，MME收到新的S-GW的创建承载响应消息后，可以执行步骤106，对原S-GW对应承载的删除（如果是S-GW过载情况下的负载转移，可以不执行此步骤）；如果是S-GW通过显式消息触发的负载转移，MME也可以反馈响应消息给原S-GW来确认负载已经转移，此时不需要执行承载删除流程。

105，MME给UE响应TAU接受消息；

步骤106，删除与原S-GW之间对应的承载。

步骤105和106没有严格的时序限制。

实施例二

本实施例提供的服务网关S-GW的负载转移方案，是在用户终端UE进行业务请求（Service Request）的情况下进行负载转移，参照图2，其流程包括如下步骤：

201，UE发送业务请求Service Request消息给MME；

移动性管理实体MME在收到业务请求消息之前已经知悉服务网关S-GW的负载状态信息，具体可通过下述方式：

S-GW过载后通过显式的消息通知MME；或者，MME通过“S-GW选择的负载均衡机制”判定S-GW已经过载。

另外，即使S-GW没有过载，为运营维护管理也可以决定对S-GW的负载进行转移，此时S-GW通过显式的消息通知MME，例如，负载转移请求消息。

202，MME接收业务请求消息，判定S-GW已经过载或者是S-GW要求对某个或者某些UE的负载进行转移，则MME给所述UE选择一个新的未过载的S-GW来对原S-GW进行负载转移。

203，MME发送创建承载请求消息给新的S-GW，S-GW更新对应的承载信息到P-GW。

204，MME收到新的S-GW的创建承载响应消息后，进行无线接入承载（RAB，Radio Access Bearer）的建立，eNB为MME分配下行承载信息；

205，无线接入承载RAB建立成功后，MME发起到S-GW的承载更新，将步骤204中eNB分配的下行承载信息通知S-GW。

206，（可选）删除原S-GW对应承载。

如果是S-GW过载情况下的负载转移，可以不执行该步骤；如果是S-GW通过显式信令触发的负载转移，MME也可以反馈响应消息给原S-GW来确认负载已经转移，此时不需要执行承载删除。

实施例三

本实施例提供的服务网关S-GW的负载转移方案，是用户终端UE在空闲Idle状态下进行负载转移，参照图3，其流程包括如下步骤：

301，MME预先获知S-GW的负载情况；

S-GW过载后通过显式的消息通知MME；或者，MME通过“S-GW选择的负载均衡机制”判定S-GW已经过载；在S-GW没有过载的情况下，S-GW也可根据需要决定对负载进行转移，此时S-GW通过显式的消息通知MME，例如，负载转移请求消息。

302，MME判定S-GW已经过载或者是S-GW要求对某个或者某些UE的负载进行转移，则MME给这个UE选择一个新的未过载的S-GW来对原S-GW上的负载进行转移，此时UE处于Idle状态，UE完全不需要参与负载的转移过程；

303，MME发送创建承载请求消息给新的S-GW，S-GW与所述P-GW进行交互，更新对应的承载信息；

304，MME收到新的S-GW的创建承载响应消息后，将原S-GW对应承载的删除。

如果是S-GW过载情况下的负载转移，可以不执行此步骤；如果是S-GW通过显式信令触发的负载转移，MME也可以反馈响应消息给原S-GW来确认负载已经转移，此时不需要执行承载删除。

实施例四

本实施例提供的服务网关S-GW的负载转移方案，是对处于连接模式下的UE进行负载转移，参照图4，其流程包括如下步骤：

401,当MME判定需要对S-GW的负载进行转移时，假如UE正处于连接状态，这时MME可以释放S1连接，并在S1释放release消息中携带特殊原因值指示是S-GW负载转移或者是重新TAU；eNB释放对应的RRC连接，并在RRC连接释放消息中指示UE发起TAU；

402,UE发起TAU流程，后续流程与实施例一中步骤101至105相同，在此不再赘述。

在以上所述实施例中，MME获取S-GW负载信息的方式还可以在创建或者更新承载的过程中，S-GW通过响应消息通知MME负载信息。如果S-GW过载，MME可以选择新的S-GW创建或者更新承载。

MME发送创建承载请求消息给S-GW，S-GW过载时在返回的响应消息中携带原因值指示已经过载，MME收到响应消息后选择一个新的S-GW将承载转移到新的S-GW。以上的创建承载请求/响应也可以是更新承载请求/响应。

实施例五

参照图，本发明实施例还提供一种实现负载转移的装置500，包括：

第一接收单元510，用于接收第一服务网关的负载信息或负载转移请求；

过载判断单元520，用于根据负载信息判定所述第一服务网关是否过载；

负载调度单元530，用于调度服务网关的负载；

承载创建单元540，用于创建与服务网关之间的承载；

当所述过载判断单元520判定第一服务网关过载；或者所述第一接收单元510接收到第一服务网关的负载转移请求；所述负载调度单元530将用户设备UE转移到未过载的第二服务网关，并所述承载创建单元540创建与所述第二服务网关之间的承载。

承载更新单元550，用于更新服务网关的承载信息；

所述承载创建单元540创建与所述第二服务网关之间的承载之后，所述承载更新单元550更新所述第二服务网关与分组数据网络网关之间对应的承载信息。

进一步地，当将用户设备UE分配到未过载的第二服务网关S-GWⅡ是在接收到用户设备UE发送的跟踪区更新TAU请求后进行时，该装置还包括：

第二接收单元560，用于接收来自用户设备UE的请求消息，该请求消息包括下述之一：跟踪区更新TAU请求、业务请求；

第一发送单元570，用于发送响应消息给该用户设备UE；

所述第二接收单元560接收到用户设备UE的请求消息，在创建与该第二服务网关S-GW Ⅱ之间的承载后，第一发送单元570发送相应的响应消息给该用户设备UE。

该装置还包括：

连接控制单元580，用于控制与基站之间的连接；

第二发送单元590，用于发送消息给该基站；

当UE正处于连接状态，第一接收单元510接收到第一服务网关S-GWⅠ的过载信息或负载转移请求，控制单元580指示释放与基站之间的连接并指示所述用户设备UE进行跟踪区更新TAU；并在第二发送单元590发送给基站的释放连接消息中携带S-GW负载转移的原因信息；

连接控制单元580指示基站释放对应的RRC连接，并在RRC连接释放消息中携带用于指示UE发起跟踪区更新TAU的指令信息。

实施例六

本实施例提供的一种控制负载的方法中，在MME过载的情况下，限制发送数据或者信令给所述MME，具体处理流程如下：

步骤S601，获取MME过载的信息；

MME过载后，通知S-GW。

MME通知S-GW过载的方式可以是通过新的消息，例如负载指示消息通知S-GW；当MME负载正常后，也通过显式消息通知S-GW，例如，负载恢复消息；也可以是在下行数据通知确认Downlink Data NotificationACK消息中携带特殊原因值或者参数通知S-GW。对应地，当MME负载正常后通过Downlink Data Notification ACK消息中携带特殊原因值或者参数通知S-GW。

步骤S602，对发送给MME的下行数据或者信令进行限制；

S-GW在得到MME过载的信息后，在有下行数据或者信令到达S-GW时，暂时不发送所述下行数据或信令给MME，或者S-GW根据业务信息有选择地发送下行信令给MME，以减轻MME的负荷。

当P-GW有下行数据或者信令到达S-GW后，如果S-GW已经得到MME过载的信息，则S-GW可以将发给MME的下行数据或者信令缓存，或者根据业务信息有选择性的给MME下发信令来减轻MME的负荷，例如，只允许紧急呼叫的信令下发给MME。

以上所有实施例中都是以MME为例，但是对通用移动通信系统UMTS网络中的SGSN同样适用，在此不再赘述。

综上所述，本发明实施例提供的实现负载转移的技术方案中，在判定需要对S-GW的负载进行转移时，给待转移的UE选择一个新的S-GW并建立到新的S-GW的对应承载以完成转移。这样通过对用户面节点S-GW进行的负载重分配，在实现服务网关S-GW上负载转移，避免服务网关过载，便于维护操作和管理。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

本领域技术人员可以理解，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (12)

1.一种实现负载转移的方法，其特征在于，包括：

MME根据负载信息判定第一服务网关过载，或者接收第一服务网关的过载信息或负载转移请求，所述负载转移请求为第一服务网关要求对某个或某些UE的负载进行转移的请求；

将用户设备UE转移到未过载的第二服务网关，并创建与所述第二服务网关之间的承载。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

更新所述第二服务网关与分组数据网络网关之间对应的承载信息。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收第一服务网关的过载信息或负载转移请求，具体包括：

接收创建承载响应消息或者更新承载响应消息中携带特殊指示；或

接收单独的过载或者负载转移请求通知消息。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述将用户设备UE转移到未过载的第二服务网关前还包括接收用户设备UE发送的位置区更新请求；

所述创建与该第二服务网关之间的承载后还包括发送接受所述位置区更新请求的信息给所述用户设备UE。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述位置区更新为路由区更新RAU或跟踪区更新TAU。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将用户设备UE转移到未过载的第二服务网关前还包括接收用户设备UE发送的业务请求；

所述创建与该第二服务网关之间的承载后还包括建立与所述用户设备UE之间的承载。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据负载信息判定第一服务网关过载后，还包括：

当UE正处于连接状态时，释放与基站之间的连接，在发送给基站的释放连接消息中携带服务网关负载转移的原因信息，或者指示UE进行位置区更新；

所述基站释放对应的无线连接，并在无线连接释放消息中指示UE发起位置区更新;

所述位置区更新为路由区更新RAU或跟踪区更新TAU。

8.一种实现负载转移的装置，其特征在于，包括：

第一接收单元，用于接收第一服务网关的负载信息或负载转移请求，所述负载转移请求为第一服务网关要求对某个或某些UE的负载进行转移的请求；

过载判断单元，用于根据负载信息判定所述第一服务网关是否过载；

负载调度单元，用于调度服务网关的负载；

承载创建单元，用于创建与服务网关之间的承载；

当所述过载判断单元判定第一服务网关过载；或者所述第一接收单元接收到第一服务网关的负载转移请求；所述负载调度单元将用户设备UE转移到未过载的第二服务网关，并所述承载创建单元创建与所述第二服务网关之间的承载。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：

承载更新单元，用于更新服务网关的承载信息；

所述承载创建单元创建与所述第二服务网关之间的承载之后，所述承载更新单元更新所述第二服务网关与分组数据网络网关之间对应的承载信息。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述将用户设备UE转移到未过载的第二服务网关是在接收到用户设备UE发送的位置区更新请求后进行的，该装置还包括：

第二接收单元，用于接收来自用户设备UE的请求消息，所述请求包括下述之一：位置区更新请求、业务请求；

第一发送单元，用于发送响应消息给所述用户设备UE；

所述第二接收单元接收到用户设备UE的请求消息，在创建与该第二服务网关之间的承载后，所述第一发送单元发送相应的响应消息给所述用户设备UE。

11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：

控制单元，用于控制与基站之间的连接；

第二发送单元，用于发送消息给所述基站；

当UE正处于连接状态，所述第一接收单元接收到第一服务网关的过载信息或负载转移请求，所述控制单元指示释放与基站之间的连接并指示所述用户设备UE进行位置区更新；并在所述第二发送单元发送给基站的释放连接消息中携带服务网关负载转移的原因信息；

所述控制单元指示所述基站释放对应的无线连接，并在无线连接释放消息中携带用于指示UE发起位置区更新的指令信息。

12.如权利要求10或11所述的装置，其特征在于，

所述位置区更新为路由区更新RAU或跟踪区更新TAU。

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