CN101931937B - 下行报文转发方法及服务网关 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种下行报文转发方法及服务网关。其中，该方法包括：在用户设备从源eNB切换到目的eNB的过程中，在源eNB向用户设备发送切换命令消息之后，用户设备与目的小区取得同步之前，源S-GW在接收到源eNB通过源eNB与源S-GW之间的第一反传隧道转发的第一包数据后，将接收到的来自PDN的下行报文缓存，并禁止向源eNB发送该下行报文；在接收到源eNB通过第一反传隧道发送的报文结束标识之后，源S-GW通过与目的侧的第二反传隧道将缓存的下行报文转发给目的侧。通过本发明，可以减少报文的转发次数，提高下行报文的传输速率。

Description

下行报文转发方法及服务网关
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种下行报文转发方法及服务网关。
背景技术
在演进的无线接入网(Evolved UTRAN，简称为E-UTRAN)中，演进的基站(E-UTRAN NodeB，简称为eNB)和核心网的移动管理实体(Mobility Management Entity，简称为MME)以及服务网关(Serving Gateway，简称为S-GW)之间的接口如图1所示，核心网的MME或S-GW与eNB之间的接口为S1接口，eNB之间的接口为X2接口。在用户设备(User Equipment，简称为UE)的切换过程中，数据包的转发可以通过X2或S1口实现，首选为X2接口，当无法利用X2接口实现转发时，采用S1接口转发数据。
目前，23.401协议描述了S1切换(即采用S1接口转发数据)的流程为：源eNB接收到来自UE的测量报告后决定切换，源eNB向源MME发送切换需求(Handover Required)消息；如果源MME和源S-GW无法单独完成切换时，则需要再布置目的MME和/或目的S-GW，源MME向目的MME发送前向再布置请求(ForwardRelocation Request)消息；目的MME完成相关承载建立后，向目的eNB发送切换请求(Handover Request)消息；目的eNB向目的MME回复切换请求确认(Handover Request Acknowledge)消息，目的MME通知目的S-GW建立反传隧道；目的MME向源MME回复前向再布置响应(Forward Relocation Response)消息，源MME通知源S-GW建立反传隧道；源MME发送切换命令(HandoverCommand)给源eNB。
源eNB向UE发送Handover Command消息后就不再发送下行报文，并开始转发数据。UE在接收到Handover Command消息后、与新小区取得同步之前，分组数据网(Packet Data Network，简称为PDN)报文会通过源S-GW到达源eNB，再通过源eNB转发给源S-GW，最后，源S-GW通过反传隧道将这些报文转发给目的S-GW或者目的eNB。由此可知，在该阶段的下行报文会经历从源S-GW到源eNB再到源S-GW的无用转发，源eNB和源S-GW将重复处理这些报文，从而浪费了源eNB和源S-GW的资源，同时，增加了报文到达UE的时间。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种改进的下行报文转发方法及服务网关，用以解决现有技术中源eNB和源S-GW重复处理下行报文而造成源eNB和源S-GW资源浪费的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种下行报文转发方法。
根据本发明的下行报文转发方法包括：在用户设备从源eNB切换到目的eNB的过程中，在源eNB向用户设备发送切换命令消息之后，用户设备与目的小区取得同步之前，源S-GW在接收到源eNB通过源eNB与源S-GW之间的第一反传隧道转发的第一包数据后，将接收到的来自PDN的下行报文缓存，并禁止向源eNB发送该下行报文；在接收到源eNB通过第一反传隧道发送的报文结束标识之后，源S-GW通过与目的侧的第二反传隧道将缓存的下行报文转发给目的侧。
根据本发明的另一个方面，提供了一种服务网关。
根据本发明的服务网关包括：第一接收单元、第二接收单元、缓存单元和反传单元。其中，第一接收单元，用于通过该服务网关与源eNB之间的反传隧道接收源eNB转发的数据，其中，该数据包括：源eNB已接收到的需要发送给正在切换的用户设备的报文和需要转发给该服务网关的报文结束标识；第二接收单元，用于接收来自分组数据网的下行报文；缓存单元，用于在第一接收单元接收到源eNB转发的第一包数据时，缓存第二接收单元接收到的来自分组数据网的下行报文；反传单元，用于将第一接收单元接收到的数据反传到目的侧，并在第一接收单元接收到上述报文结束标识时，将缓存单元缓存的下行报文以及该报文结束标识转发给目的侧。
通过本发明的上述至少一个方案，源S-GW在接收到源eNB通过反传隧道转发的第一包数据后，不再将接收到的来自PDN的下行报文转发给源eNB，而是缓存来自PDN的下行报文，在接收到源eNB发送的报文结束标识(End Marker)时，源S-GW将缓存的下行报文发送给目的侧，从而避免了下行报文在源eNB和源S-GW之间的无用的转发，避免了源eNB和源S-GW对下行报文的重复处理而造成对源eNB和源S-GW资源的浪费，减少了报文的转发次数，提高了下行报文的传输效率。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为相关技术中E-UTRAN中基站之间以及基站与MME/S-GW之间的接口连接示意图；
图2为根据本发明实施例的下行报文转发方法的流程图；
图3为根据本发明实施例的一种信令流与数据流的示意图；
图4为实施例一信令流与数据流的示意图；
图5为实施例一的流程图；
图6为实施例二信令流与数据流的示意图；
图7为实施例二的流程图；
图8为实施例三信令流与数据流的示意图；
图9为实施例三的流程图；
图10为根据本发明实施例的服务网关的结构示意图。
具体实施方式
功能概述
当UE在源eNB和目的eNB之间进行切换时，在UE接收到Handover Command消息后、与新小区取得同步之前，发送给UE的下行报文需要由源侧转发到目的侧，按照现有技术，在该阶段，PDN发送的下行报文通过源S-GW到达源eNB，再通过源eNB转发给源S-GW，造成源eNB和源S-GW需要对下行报文进行重复处理，针对该问题，本发明实施例提出了一种改进的下行报文转发方案。在本发明实施例中，源S-GW一旦接收到源eNB反传的数据包，便不再将来自PDN的下行报文转发给源eNB，而是缓存PDN下发的报文，直至将源eNB中原有的针对UE的数据转发给目的侧后，再将缓存的下行报文转发给目的侧。
在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
根据本发明实施例，首先提供了一种下行报文转发方法，该方法用于采用S1切换时，在UE从源eNB切换到目的eNB的过程中，在源eNB向UE发送handover command消息之后，UE与目的小区取得同步之前，转发发送给该UE的下行报文。
图2为根据本发明实施例的下行报文转发方法的流程图，如图2所示，根据本发明实施例的下行报文转发方法主要包括以下步骤(步骤S201-步骤S203)：
步骤S201：在接收到源eNB通过其与源S-GW之间的第一反传隧道转发的第一包数据后，源S-GW将接收到的来自PDN的下行报文缓存，并禁止将该下行报文转发给源eNB；
步骤S203：在接收到源eNB通过第一反传隧道转发的报文结束标识(End Marker)之后，源S-GW通过与目的侧的第二反传隧道将缓存的下行报文转发给目的侧。
以下进一步描述上述各处理的细节。
(一)步骤S201
在具体实施过程中，如图3所示，步骤S201的处理可以通过以下信令流步骤触发(在图3中，实线表示信令流，点线表示数据流，在后续图中同样采用该表示方法)：
步骤1，源eNB接收到来自UE的测量报告后决定切换，源eNB向源MME发送切换需求(Handover Required)消息；
步骤2，如果源MME和源S-GW无法单独完成切换时(即源MME和目的MME不相同，源S-GW和目的S-GW不相同)，则需要再布置目的MME和/或目的S-GW，源MME向目的MME发送前向再布置请求(Forward Relocation Request)消息；
步骤3，目的MME完成相关承载建立后，向目的eNB发送切换请求(Handover Request)消息；
步骤4，目的eNB向目的MME回复切换请求确认(HandoverRequest Acknowledge)消息，目的MME通知目的S-GW建立反传隧道；
步骤5，目的MME向源MME回复前向再布置响应(ForwardRelocation Response)消息，源MME通知源S-GW建立反传隧道(包括源S-GW与源eNB之间的上述第一反传隧道和源S-GW与目的eNB(目的eNB与源eNB同归属于源S-GW的情况)或目的S-GW之间的第二反传隧道(目的eNB与源eNB归属于不同S-GW的情况))；
步骤6，源MME发送切换命令(Handover Command)给源eNB；
步骤7，源eNB接收Handover Command消息后，向UE发送Handover Command消息。
在上述步骤7之后到UE与目的小区取得同步之前，由于源eNB不能再向UE发送下行报文，因此，源eNB需要将已接收到的发送该UE的数据转发，因此，源eNB通过与源S-GW之间的反传隧道(即第一反传隧道)，将其已接收到的发送数据反传至源S-GW，源S-GW接收到源eNB返回的第一包数据，触发步骤S201。源S-GW不再将PDN下发给该UE的报文发送给源eNB，而是将PDN下发的报文缓存。
(二)步骤S203
源eNB在向UE发送handover command消息后，开始将已接收到的需要发送给该UE的报文通过上述第一反传隧道转发给源S-GW，源S-GW将该数据通过源S-GW与目的侧(目的eNB或目的S-GW)之间的第二反传隧道转发给目的侧。源eNB在将其已接收到的所有需要发送给UE的数据反传后，通过第一反传隧道向源S-GW转发报文结束标识(End Marker)，源S-GW在接收到该EndMarker之后，可以删除源eNB与源S-GW之间的上述第一反传隧道。
源S-GW在接收到源eNB通过第一反传隧道发送的报文结束标识之后，源S-GW将缓存的PDN下发的下行报文通过与目的侧的第二反传隧道转发给目的侧，在将缓存的下行报文转发给目的侧完成之后，源S-GW将该报文结束标识转发给目的侧，然后，源S-GW可以删除其与目的侧之间的第二反传隧道。
在实际应用中，源S-GW可能接收到来自一个或多个PDN下发的下行报文。
在具体实施过程中，目的eNB可能与源eNB归属于同一S-GW(即源S-GW)，也可能归属于不同的S-GW，如果目的eNB归属于源S-GW，则上述第二反传隧道为目的eNB与源S-GW之间的反传隧道，目的侧为目的eNB，由目的eNB接收源S-GW转发的数据(具体如图3所示，源S-GW将数据转发到目的eNB)，其中，该数据包括：上述的来自PDN的下行报文、源eNB转发的报文以及报文结束标识。
如果目的eNB与源eNB归属于不同的S-GW，则上述第二反传隧道为目的eNB归属的目的S-GW与源S-GW之间的反传隧道，上述的目的侧为目的S-GW，由目的S-GW接收源S-GW转发的数据，同样，该数据包括：上述的来自PDN的下行报文、源eNB转发的报文以及报文结束标识。
在目的eNB与源eNB归属于不同的S-GW的情况下，目的S-GW接收到源S-GW转发的数据之后，目的S-GW通过其与目的eNB之间的第三反传隧道将接收到的源S-GW转发的数据转发给目的eNB。
优选地，在目的S-GW将源S-GW转发的数据转发完成之后，目的S-GW删除其与目的eNB之间的第三反传隧道。
通过本发明实施例提供的上述方案，可以减少在S1切换时报文的转发次数。
为了进一步理解本发明实施例的提供的上述技术方案，下面通过具体实施例进行描述。
实施例一
在本实施例中，目的eNB和源eNB归属于同一MME和S-GW，即本实施例为MME、S-GW内的S1切换。
图4为本实施例中执行S1切换时，S-GW处理下行报文的数据和信令流的示意图，如图4所示，在本实施例中，发生S1切换时，切换信令流与图3相似，区别之处在于，由于源MME与目的MME为相同，因此，图4在图3的基础上减少了消息2和消息5。
图5为本实施例中源eNB向UE发送handover command消息后，数据转发的流程图，如图5所示，源eNB转发数据主要包括以下步骤：
步骤501，发生S1切换，源eNB发出handover command消息后，开始通过其与源S-GW之间的反传隧道转发报文(需要发送给发生切换的UE的报文)至源S-GW；
步骤502，当接收到第一包源eNB转发的报文后，源S-GW不再将来自核心网PDN报文发送给源eNB，而是直接缓存在源S-GW；
步骤503，源S-GW将源eNB转发的报文通过反传隧道发送给目的eNB，源S-GW接收到源eNB转发报文End Marker，删除与源eNB之间的反传隧道；
在具体实施过程中，源S-GW在接收到源eNB转发的报文后，即通过其与目的eNB之间的反传隧道转发给目的eNB。
步骤504，源S-GW将缓存的PDN报文通过反传隧道转发给目的eNB；
步骤505，源S-GW将End Marker转发给目的eNB，删除与目的eNB之间的反传隧道。
实施例二
本实施例以MME内、跨SGW的S1切换为例进行说明。
图6为本实施例中进行S1切换时数据流和信令流的流向示意图，如图6所示，在本实施例中信令流与图4基本相同，数据流为源eNB至源S-GW再至目的S-GW，最后到达目的eNB。
图7为本实施例中，源eNB再向UE发送handover command消息之后，转发数据流的流程图，如图7所示，在本实施例中源S-GW转发数据主要包括以下步骤：
步骤701，发生S1切换，源eNB发出handover command消息后，开始通过其与源S-GW之间的反传隧道转发报文至源S-GW；
步骤702，当接收到第一包源eNB发出的转发报文后，源S-GW不再将来自核心网PDN报文发送给源eNB，而是直接缓存在源S-GW；
步骤703，将源eNB转发的报文通过反传隧道转发给目的S-GW，源S-GW接收到源eNB转发报文End Marker，删除与源eNB之间的反传隧道；
步骤704，源S-GW将缓存的PDN报文通过反传隧道转发给目的S-GW；
步骤705，源S-GW将End Marker转发给目的S-GW，删除与目的S-GW之间的反传隧道；
步骤706，目的S-GW将转发报文(包括源S-GW缓存的报文和源eNB反传的报文)和End Marker通过反传隧道转发给目的eNB，删除与目的eNB之间的反传隧道。
实施例三
本实施例以跨MME、跨SGW的S1切换为例进行说明。
图8为本实施例中进行S1切换时数据流和信令流的流向示意图，如图8所示，在本实施例中信令流与图3基本相同，数据流与图6相似。
图9为本实施例中，源eNB再向UE发送handover command消息之后，转发数据流的流程图，如图9所示，在本实施例中源S-GW转发数据主要包括以下步骤：
步骤901，发生S1切换，源eNB发出handover command消息后，开始通过其与源S-GW之间的反传隧道转发已经接收到的需要发送给UE的报文至源S-GW；
步骤902，当接收到第一包源eNB发出的转发报文后，源S-GW不再将核心网PDN报文发送给源eNB，而是直接缓存在源S-GW；
步骤903，源S-GW将源eNB转发的报文通过反传隧道转发给目的S-GW，源S-GW接收到源eNB转发报文End Marker，删除与源eNB之间的反传隧道；
步骤904，源S-GW将缓存的PDN报文通过反传隧道转发给目的S-GW；
步骤905，源S-GW将End Marker转发给目的S-GW，删除与目的S-GW之间的反传隧道；
步骤906，目的S-GW将转发报文和End Marker通过反传隧道转发给目的eNB，删除与目的eNB之间的反传隧道。
根据本发明实施例，还提供了一种服务网关。
图10为根据本发明实施例的服务网关的结构示意图，如图10所示，根据本发明实施例的服务网关主要包括：第一接收单元1、第二接收单元3、缓存单元5和反传单元7。其中，第一接收单元1，用于通过服务网关与源eNB之间的反传隧道接收源eNB转发的数据，其中，该数据包括：源eNB已接收到的需要发送给正在切换的用户设备的报文和需要转发给源S-GW的报文结束标识；第二接收单元3，用于接收来自分组数据网的下行报文；缓存单元5与第二接收单元3连接，用于在第一接收单元1接收到源eNB转发的第一包数据时，缓存第二接收单元3接收到的来自分组数据网的下行报文；反传单元7与第一接收单元1和缓存单元5连接，用于将第一接收单元1接收到的数据转发到目的侧，在第一接收单元1接收到报文结束标识时，将缓存单元5缓存的下行报文转发给目的侧，并将上述报文结束标志转发给目的侧。
优选地，为了减少隧道带来的开销，该服务网关还可以包括：删除单元2与第一接收单元1连接，用于在第一接收单元1接收到报文结束标识后，删除服务网关与源eNB之间的反传隧道。
优选地，该删除单元2还可以在反传单元7将第一接收单元1接收的数据以及缓存单元5缓存的下行报文反传给目的侧结束之后，删除服务网关与目的侧之间的反传隧道。
如上所述，借助本发明实施例提供的技术方案，源S-GW在接收到源eNB通过反传隧道转发的第一包数据后，不再将接收到的来自PDN的下行报文转发给源eNB，而是缓存来自PDN的下行报文，在接收到源eNB转发的报文结束标识(End Marker)时，源S-GW将缓存的下行报文转发给目的侧，从而避免了下行报文在源eNB和源S-GW之间的无用的转发，避免了源eNB和源S-GW对下行报文的重复处理而造成对源eNB和源S-GW资源的浪费，减少了报文的转发次数，提高了下行报文的传输效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种下行报文转发方法，用于在用户设备从源演进的基站eNB切换到目的eNB的过程中，在源eNB向用户设备发送切换命令消息之后，所述用户设备与目的小区取得同步之前，源服务网关S-GW转发发送给所述用户设备的下行报文，其特征在于，所述方法包括：
在接收到源eNB通过所述源eNB与源S-GW之间的第一反传隧道转发的第一包数据后，所述源S-GW将接收到的来自分组数据网PDN的下行报文缓存，并禁止向所述源eNB发送所述下行报文；
在接收到所述源eNB通过所述第一反传隧道发送的报文结束标识之后，所述源S-GW通过与目的侧的第二反传隧道将缓存的下行报文转发给目的侧。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在接收到所述源eNB转发的所述报文结束标识之前，所述方法还包括：
所述源eNB将已接收到的需要发送给所述用户设备的报文通过所述第一反传隧道转发给所述源S-GW；
所述源S-GW将所述源eNB转发的报文通过所述第二反传隧道发送给所述目的侧。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在接收到所述源eNB通过所述第一反传隧道转发的报文结束标识之后，所述方法还包括：
所述源S-GW删除与所述源eNB之间的所述第一反传隧道。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述源S-GW将缓存的下行报文转发给目的侧完成之后，所述方法还包括：
所述源S-GW将所述报文结束标识转发给所述目的侧；
所述源S-GW删除与所述目的侧之间的所述第二反传隧道。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，如果目的eNB归属于所述源S-GW，则所述第二反传隧道为所述目的eNB与所述源S-GW之间的反传隧道，所述目的侧为所述目的eNB，由所述目的eNB接收所述源S-GW转发的数据，其中，所述数据包括：来自所述PDN的下行报文、所述源eNB转发的报文以及所述报文结束标识。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，如果目的eNB与源eNB归属于不同的S-GW，则所述第二反传隧道为目的eNB归属的目的S-GW与所述源S-GW之间的反传隧道，所述目的侧为所述目的S-GW，由所述目的S-GW接收所述源S-GW转发的数据，其中，所述数据包括：来自所述PDN的下行报文、所述源eNB转发的报文以及所述报文结束标识。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述目的S-GW接收到所述源S-GW转发的数据之后，所述方法还包括：
所述目的S-GW通过其与目的eNB之间的第三反传隧道将接收到的所述源S-GW转发的数据转发给所述目的eNB。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述目的S-GW将所述源S-GW转发的数据转发完成之后，所述方法还包括：
所述目的S-GW删除其与所述目的eNB之间的所述第三反传隧道。
9.一种服务网关，其特征在于，包括：
第一接收单元，用于通过所述服务网关与源演进的基站eNB之间的反传隧道接收所述源eNB转发的数据，其中，所述数据包括：所述源eNB已接收到的需要发送给正在切换的用户设备的报文和需要转发给所述服务网关的报文结束标识；
第二接收单元，用于接收来自分组数据网的下行报文；
缓存单元，用于在所述第一接收单元接收到所述源eNB转发的第一包数据时，缓存所述第二接收单元接收到的来自所述分组数据网的下行报文；
反传单元，用于将所述第一接收单元接收到的数据反传到目的侧，并在所述第一接收单元接收到所述报文结束标识时，将所述缓存单元缓存的下行报文以及所述报文结束标识转发给所述目的侧。
10.根据权利要求9所述的服务网关，其特征在于，所述服务网关还包括：
删除单元，用于在所述第一接收单元接收到所述报文结束标识后，删除所述服务网关与所述源eNB之间的所述反传隧道；和/或
在所述反传单元将所述第一接收单元接收的数据以及所述缓存单元缓存的下行报文反传给所述目的侧结束之后，删除所述服务网关与所述目的侧之间的反传隧道。
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