CN101959275B - 为用户终端确定服务网关的及拓扑关系的通知方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种为用户终端确定服务网关的方法，包括：服务网关SGW确定与所述SGW连接的演进的基站eNB和所述SGW之间的拓扑关系，并通知移动管理实体MME；所述MME根据所述拓扑关系为所述用户终端确定SGW。本发明同时公开了一种拓扑关系的通知方法，包括：SGW上电时，或确定与所述SGW连接的eNB和所述SGW之间的拓扑关系更新时，通知MME。本发明同时公开了实现前述方法的装置。本发明的MME在为UE确定SGW时，所依据的SGW与eNB之间的拓扑关系是相当准确的，所确定出的SGW将缩短UE接入业务的延时，提升了UE的业务的服务质量。

Description

为用户终端确定服务网关的及拓扑关系的通知方法与装置
技术领域
本发明涉及为用户终端(UE，User Equipment)确定服务网关(SGW，ServingGateway)的技术，尤其涉及一种演进的分组系统(EPS，Evolved Packet System)中为用户终端确定服务网关的方法与装置，以及拓扑关系的通知方法与装置。
背景技术
第三代合作伙伴计划(3GPP，3rd Generation Partnership Project)定义的下一代移动无线网络的系统称为EPS。图1是EPS的网络结构示意图，如图1所示，EPS包含了如下网元：
演进的无线接入网(E-RAN，Evolved Radio Access Network)，提供了更高的上下行速率，更低的传输延迟和更加可靠的无线传输。E-RAN中包含的网元是演进的基站(eNB，Evolved NodeB)，为UE的接入提供无线资源。
GSM演进的增强数据速率无线接入网络(GREAN，Enhanced Data Rate forGSM Evolution Radio Access Network)，即2G/2.5G无线接入网络。
3G无线接入网络(UTRAN，UMTS(Universal Mobile TelecommunicationsSystem)Terrestrial Radio Access Network)，用于为UE提供各种无线接入业务。
归属用户服务器(HSS，Home Subscriber Server)，永久存储用户签约数据。
分组数据网(PDN，Packet Data Network)，为用户提供业务的网络。
演进的分组网(E-Packet Core)，提供了更低的业务延迟，并允许更多的无线接入系统接入。包含了如下网元：移动管理实体(MME，Mobility ManagementEntity)，为控制面的功能实体，临时存储用户数据的服务器，负责管理和存储UE上下文(比如UE的用户标识、移动性管理状态以及用户安全参数等)，为用户分配临时标识，当UE驻扎在该跟踪区域(TA，Tracking Area)或者该网络是负责对该用户进行鉴权的网络时，为用户分配接入的SGW；处理MME和UE之间的所有非接入层消息；触发在系统架构演进(SAE，System ArchitectureEvolution)的寻呼。
SGW，该网关是一个用户面实体，负责用户面数据路由处理，终结处于空闲状态的UE的下行数据。管理和存储UE的SAE承载(bearer)上下文，比如IP承载业务参数和网络内部路由信息等。是3GPP系统内部用户面的锚点，一个用户在一个时刻只能有一个SGW。
分组数据网网关(PGW或PDN GW)，负责UE接入PDN的网关，分配用户IP地址，同时是3GPP和非3GPP接入系统的移动性锚点。用户在同一时刻能够接入多个PDN GW。
策略和合计费规则功能实体(PCRF，Policy and Charging RuleFunctionality)，该功能实体主要根据业务信息和用户签约信息以及运营商的配置信息产生控制用户数据传递的服务质量(Qos，Quality of Service)规则以及计费规则。该功能实体也可以控制接入网中承载的建立和释放。
业务GPRS支持节点(SGSN，Serving GPRS Support Node)，UTRAN和GREAN接入时的移动性管理节点，临时存储用户数据的服务器，负责管理和存储UE上下文(比如比如UE的用户标识、移动性管理状态以及用户安全参数等)，为用户分配临时标识，当UE驻扎在该路由区域或者该网络是负责对该用户进行鉴权。
在EPS网络中，用户使用哪个SGW是由MME选择确定的。对于SGW的选择协议要求根据网络拓扑关系进行选择。特别是必须选择与该用户接入的eNB相连的SGW，如果选择的SGW与该用户接入的eNB不相连，将导致后续用户数据无法传输。同时，网络中还存在虽然某些SGW与用户接入的eNB相连，但是可能该SGW与eNB间存在多跳路由，如果一旦选择这样的SGW，将导致后续的数据传输时延加大。出现这些问题的关键就是进行SGW选择的MME无法知道SGW与eNB间的网络拓扑关系。
目前MME上采取的获取SGW及其与eNB之间拓扑关系的方法，只能是在MME上静态配置。但是静态配置的方法带来的数据配置工作量巨大，即任何一个运营商网络内的eNB、SGW，及任何一个漫游网络的eNB、SGW都需要进行拓扑静态配置。另外如果其中一个eNB或SGW的拓扑关系改变了，带来的全网修改配置的工作量也是巨大的。而且，如果eNB与SGW之间的拓扑关系发生了变化，将直接导致为用户终端所选择的SGW错误，从而使UE接入失败。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种为用户终端确定服务网关的方法与装置，MME能够利用SGW上报的SGW与eNB之间的拓扑关系为用户终端确定SGW，能使用户终端的通信延迟达到较小值。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种为用户终端确定服务网关的方法，包括：
服务网关SGW确定与所述SGW连接的eNB和所述SGW之间的拓扑关系，并通知移动管理实体MME；以及
所述MME根据所述拓扑关系为所述用户终端确定SGW。
优选地，所述与所述SGW连接的eNB和所述SGW之间的拓扑关系为：所述SGW以及与所述SGW相连且物理路径较短的eNB列表。
优选地，与所述SGW相连且物理路径较短的eNB，包括：与所述SGW相连且与所述SGW之间传输消息的响应时间小于设定阈值的eNB。
优选地，所述MME根据所述拓扑关系为所述用户终端确定SGW，包括：
确定所述用户终端当前接入的eNB的标识信息，利用所述eNB的标识信息在所述拓扑关系中查找出eNB列表中包含了所述eNB的标识信息的SGW，作为所述用户终端接入的SGW。
优选地，所述eNB的标识信息包括eNB的IP地址、eNB的全局域名FQDN或eNB的媒体接入控制MAC地址，所述拓扑关系中的eNB列表为包括所述eNB的IP地址、eNB的FQDN或eNB的MAC地址信息的列表。
优选地，所述与所述SGW连接的eNB和所述SGW之间的拓扑关系为：所述SGW以及所述SGW辖区内的跟踪区TA列表。
优选地，所述MME根据所述拓扑关系为所述用户终端确定SGW，包括：
确定所述用户终端当前接入的eNB的TA列表，在所述拓扑关系中查找出与所述用户终端当前接入的eNB的TA列表交集最大的SGW，作为所述用户终端接入的SGW。
优选地，所述拓扑关系通知所述MME，包括：
所述SGW上电时以及确定所述拓扑关系更新时，通过上电时的建立请求消息或接入过程中的更新消息通知所述MME。
一种拓扑关系的通知方法，包括：
SGW上电时，或确定与所述SGW连接的eNB和所述SGW之间的拓扑关系更新时，通知MME。
优选地，所述SGW通过上电时的建立请求消息或接入过程中的更新消息将所述拓扑关系通知所述MME。
优选地，所述与所述SGW连接的eNB和所述SGW之间的拓扑关系为：所述SGW以及与所述SGW相连且物理路径较短的eNB列表；其中，与所述SGW相连且物理路径较短的eNB，为与所述SGW相连且与所述SGW之间传输消息的响应时间小于设定阈值的eNB。
优选地，所述与所述SGW连接的eNB和所述SGW之间的拓扑关系为：所述SGW以及所述SGW辖区内的跟踪区TA列表。
一种为用户终端确定服务网关的装置，包括：
第一确定单元，用于确定与SGW连接的eNB和所述SGW之间的拓扑关系；
通知单元，用于将所述拓扑关系通知MME；以及
第二确定单元，位于所述MME中，用于根据所述拓扑关系为所述用户终端确定SGW。
优选地，所述与所述SGW连接的eNB和所述SGW之间的拓扑关系为：所述SGW以及与所述SGW相连且物理路径较短的eNB列表。
优选地，与所述SGW相连且物理路径较短的eNB，包括：与所述SGW相连且与所述SGW之间传输消息的响应时间小于设定阈值的eNB。
优选地，所述第二确定单元包括：
第一确定模块，用于确定所述用户终端当前接入的eNB的标识信息；
查找模块，用于利用所述eNB的标识信息在所述拓扑关系中查找出eNB列表中包含了所述eNB的标识信息的SGW；以及
第二确定模块，用于将所述查找模块查找出的SGW作为所述用户终端接入的SGW。
优选地，所述与所述SGW连接的eNB和所述SGW之间的拓扑关系为：所述SGW以及所述SGW辖区内的跟踪区TA列表。
优选地，所述第二确定单元包括：
第一确定模块，用于确定所述用户终端当前接入的eNB的TA列表；
查找模块，用于在所述拓扑关系中查找出与所述用户终端当前接入的eNB的TA列表交集最大的SGW；以及
第二确定模块，用于将所述查找模块查找出的SGW作为所述用户终端接入的SGW。
一种拓扑关系的通知装置，包括：
确定单元，用于在SGW上电时，确定与所述SGW连接的eNB和所述SGW之间的拓扑关系并触发通知单元，或确定与所述SGW连接的eNB和所述SGW之间的拓扑关系更新时触发通知单元；以及
通知单元，用于将所述拓扑关系通知MME。
优选地，所述通知单元通过SGW上电时的建立请求消息或更新消息将所述拓扑关系通知所述MME。
优选地，所述与所述SGW连接的eNB和所述SGW之间的拓扑关系为：所述SGW以及与所述SGW相连且物理路径较短的eNB列表；其中，与所述SGW相连且物理路径较短的eNB，为与所述SGW相连且与所述SGW之间传输消息的响应时间小于设定阈值的eNB。
优选地，所述与所述SGW连接的eNB和所述SGW之间的拓扑关系为：所述SGW以及所述SGW辖区内的跟踪区TA列表。
本发明中，SGW上电或确定SGW与eNB之间的拓扑关系变化时，将主动向MME通知所述SGW及与其连接的eNB之间的拓扑关系，这样，MME在为UE确定SGW时，所依据的SGW与eNB之间的拓扑关系是相当准确的，所确定出的SGW将缩短UE接入业务的延时，提升了UE的业务的服务质量。本发明方案实现简单且实用。
附图说明
图1是EPS的网络结构示意图；
图2是本发明拓扑关系的通知方法的流程图；
图3是本发明为用户终端确定服务网关的方法的流程图；
图4是本发明拓扑关系的通知装置的组成结构示意图；
图5是本发明为用户终端确定服务网关的装置的组成结构示意图；
图6是本发明第二确定单元的一种组成结构示意图；
图7是本发明第二确定单元的另一种组成结构示意图。
具体实施方式
本发明的基本思想是：SGW上电或确定SGW与eNB之间的拓扑关系变化时，将主动向MME通知所述SGW及与其连接的eNB之间的拓扑关系，这样，MME在为UE确定SGW时，所依据的SGW与eNB之间的拓扑关系是相当准确的，所确定出的SGW将缩短UE接入业务的延时，提升了UE的业务的服务质量。本发明方案实现简单且实用。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。
图2是本发明拓扑关系的通知方法的流程图，如图2所示，本发明拓扑关系的通知方法包括以下步骤：
步骤200：SGW在上电时确定该SGW及与其连接的eNB之间的拓扑关系，并向MME发送请求消息，该消息可以被称为建立请求消息，其中携带所述拓扑关系。其中，所述拓扑关系包括所述SGW以及与所述SGW相连且物理路径较短的eNB列表，或所述SGW以及所述SGW辖区内的TA列表。其中，与所述SGW相连且物理路径较短的eNB为，与所述SGW相连且与所述SGW之间传输消息的响应时间小于设定阈值的eNB。阈值的设置根据经验值而设定，如3毫秒ms，10ms等。eNB列表可以是包括eNB的IP地址、eNB的MAC地址或eNB的全局域名(FQDN，Fully Qualified Domain Name)在内的各种eNB标识列表。
当SGW确定所述SGW及与其相连的eNB之间的拓扑关系更新时，将向MME发送更新消息，更新消息中携带所述拓扑关系。消息中所携带的所述拓扑关系可以是所述SGW以及与所述SGW相连且物理路径较短的eNB列表，以及所述SGW以及所述SGW辖区内的TA列表。
本步骤中，建立请求消息及更新消息均可为新设置的消息体，用于专门将所述拓扑关系通知给MME。建立请求消息或更新消息也可以是为现有消息的扩展消息，在其中携带所述拓扑关系即可。
步骤201：MME保存从建立请求消息或更新消息中得到的所述拓扑关系，并存储。当消息中同时携带所述SGW以及与所述SGW相连且物理路径较短的eNB列表，以及所述SGW以及所述SGW辖区内的TA列表时，同时存储所述SGW及其eNB列表以及所述SGW及其TA列表。
步骤202：MME向SGW返回建立请求响应消息或更新响应消息。通知所述SGW获取了所述拓扑关系。
图3是本发明为用户终端确定服务网关的方法的流程图，如图3所示，本发明为用户终端确定服务网关的方法包括以下步骤：
步骤300：SGW在上电时确定该SGW及与其连接的eNB之间的拓扑关系，并向MME发送请求消息，该消息可以被称为建立请求消息，其中携带所述拓扑关系。该步骤实现方式与步骤200完全相同。
步骤301：MME保存从建立请求消息或更新消息中得到的所述拓扑关系，并存储。该步骤实现方式与步骤201完全相同。
步骤302：MME向SGW返回建立请求响应消息或更新响应消息。通知所述SGW获取了所述拓扑关系。
步骤303：在UE的业务接入流程中，当MME需要为从用户选择SGW时，根据SGW提供的SGW及其eNB列表或SGW及其TA进行选择。UE的业务接入流程包括附着请求、跟踪去更新流程、切换流程等。其中MME根据每个SGW提供拓扑关系进行SGW选择是指：如果SGW提供的是eNB列表，则MME在选择SGW时要优先选择提供的eNB列表中包含了用户当前使用的eNB的SGW。MME确定UE当前接入的eNB的标识信息，利用所述eNB的标识信息在所述拓扑关系中查找出eNB列表中包含了所述eNB的标识信息的SGW，作为所述用户终端接入的SGW。eNB的标识信息包括eNB的IP地址、eNB的MAC地址或eNB的FQDN。如果SGW提供的是TA列表，则MME在选择SGW时要优先选择提供的TA列表与UE当前使用的eNB管辖的TA列表交集最大的SGW，并且MME在为用户分配TA列表时，要根据选择的SGW管辖的TA列表进行分配。
图4是本发明拓扑关系的通知装置的组成结构示意图，如图4所示，本发明拓扑关系的通知装置包括确定单元40和通知单元41，其中，确定单元40用于在SGW上电时，确定与所述SGW连接的eNB和所述SGW之间的拓扑关系并触发通知单元41，或确定与所述SGW连接的eNB和所述SGW之间的拓扑关系更新时触发通知单元41；通知单元41用于将所述拓扑关系通知MME。通知单元41通过SGW上电时的建立请求消息或更新消息将所述拓扑关系通知所述MME。建立请求消息或更新消息为新设置的专用于将所述拓扑关系通知MME的消息，或为现有消息的扩展，在其中携带所述拓扑关系。所述与所述SGW连接的eNB和SGW之间的拓扑关系为：所述SGW以及与所述SGW相连且物理路径较短的eNB列表；其中，与所述SGW相连且物理路径较短的eNB，为与所述SGW相连且与所述SGW之间传输消息的响应时间小于设定阈值的eNB。所述与所述SGW连接的eNB和SGW之间的拓扑关系为：所述SGW以及所述SGW辖区内的跟踪区TA列表。
本领域技术人员应当理解，图4所示的拓扑关系的通知装置是为实现前述的拓扑关系的通知方法而设置的，图4所示的装置中各单元的功能可参照图2所示方法的描述而理解，各单元的功能可通过运行于处理器上的程序而实现，也可通过具体的逻辑电路而实现。
图5是本发明为用户终端确定服务网关的装置的组成结构示意图，如图5所示，本发明为用户终端确定服务网关的装置包括第一确定单元50、通知单元51和第二确定单元52，其中，第一确定单元50用于确定与SGW连接的eNB和所述SGW之间的拓扑关系；通知单元51用于将所述拓扑关系通知MME；第二确定单元52，位于MME中，用于根据所述拓扑关系为所述用户终端确定SGW。其中，第一确定单元50及通知单元51的功能与图4中的确定单元40及通知单元41的功能完全相同，这里不再赘述其细节。与所述SGW连接的eNB和SGW之间的拓扑关系为：所述SGW以及与所述SGW相连且物理路径较短的eNB列表，或者为，所述SGW以及所述SGW辖区内的TA列表。与所述SGW相连且物理路径较短的eNB为：与所述SGW相连且与所述SGW之间传输消息的响应时间小于设定阈值的eNB。
图6是本发明第二确定单元的一种组成结构示意图，如图6所示，对应于拓扑关系为所述SGW以及与所述SGW相连且物理路径较短的eNB列表的情况，本发明第二确定单元包括第一确定模块520、查找模块521和第二确定模块522，其中，第一确定模块520用于确定所述用户终端当前接入的eNB的标识信息；查找模块521用于利用所述eNB的标识信息在所述拓扑关系中查找出eNB列表中包含了所述eNB的标识信息的SGW；第二确定模块522用于将查找模块521查找出的SGW作为所述用户终端接入的SGW。
图7是本发明第二确定单元的另一种组成结构示意图，如图7所示，对应于拓扑关系为与所述SGW连接的eNB和SGW之间的拓扑关系的情况，本发明第二确定单元包括第一确定模块523、查找模块524和第二确定模块525，其中，第一确定模块523用于确定所述用户终端当前接入的eNB的TA列表；查找模块524用于在所述拓扑关系中查找出与所述用户终端当前接入的eNB的TA列表交集最大的SGW；第二确定模块525用于将查找模块524查找出的SGW作为所述用户终端接入的SGW。
本领域技术人员应当理解，图6、图7所示的第二确定单元可参照前述图3中的相关描述而理解，各模块的功能可通过运行于处理器上的程序而实现，也可通过具体的逻辑电路而实现。
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。

Claims (8)

1.一种为用户终端确定服务网关的方法，其特征在于，包括：
服务网关SGW确定与所述SGW连接的演进的基站eNB和所述SGW之间的拓扑关系，并通知移动管理实体MME；以及
所述MME根据所述拓扑关系为所述用户终端确定SGW；
所述拓扑关系为所述SGW以及与所述SGW相连且物理路径较短的eNB列表、或为所述SGW以及所述SGW辖区内的跟踪区TA列表；其中，eNB列表为包括所述eNB的IP地址、eNB的FQDN或eNB的MAC地址信息的列表；
所述拓扑关系为所述SGW以及所述SGW辖区内的跟踪区TA列表时，所述MME根据所述拓扑关系为所述用户终端确定SGW，包括：
确定所述用户终端当前接入的eNB的TA列表，在所述拓扑关系中查找出与所述用户终端当前接入的eNB的TA列表交集最大的SGW，作为所述用户终端接入的SGW。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拓扑关系为所述SGW以及与所述SGW相连且物理路径较短的eNB列表时，与所述SGW相连且物理路径较短的eNB，包括：与所述SGW相连且与所述SGW之间传输消息的响应时间小于设定阈值的eNB。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述MME根据所述拓扑关系为所述用户终端确定SGW，包括：
确定所述用户终端当前接入的eNB的标识信息，利用所述eNB的标识信息在所述拓扑关系中查找出eNB列表中包含了所述eNB的标识信息的SGW，作为所述用户终端接入的SGW。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述eNB的标识信息包括eNB的IP地址、eNB的全局域名FQDN或eNB的媒体接入控制MAC地址。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拓扑关系通知所述MME，包括：
所述SGW上电时以及确定所述拓扑关系更新时，通过上电时的建立请求消息或接入过程中的更新消息通知所述MME。
6.一种为用户终端确定服务网关的装置，其特征在于，包括：
第一确定单元，用于确定与SGW连接的eNB和所述SGW之间的拓扑关系；
通知单元，用于将所述拓扑关系通知MME；以及
第二确定单元，位于所述MME中，用于根据所述拓扑关系为所述用户终端确定SGW；
所述拓扑关系为所述SGW以及与所述SGW相连且物理路径较短的eNB列表、或为所述SGW以及所述SGW辖区内的跟踪区TA列表；其中，eNB列表为包括所述eNB的IP地址、eNB的FQDN或eNB的MAC地址信息的列表；
所述第二确定单元包括：
第一确定模块，用于确定所述用户终端当前接入的eNB的TA列表；
查找模块，用于在所述拓扑关系中查找出与所述用户终端当前接入的eNB的TA列表交集最大的SGW；以及
第二确定模块，用于将所述查找模块查找出的SGW作为所述用户终端接入的SGW。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，与所述SGW相连且物理路径较短的eNB，包括：与所述SGW相连且与所述SGW之间传输消息的响应时间小于设定阈值的eNB。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二确定单元包括：
第一确定模块，用于确定所述用户终端当前接入的eNB的标识信息；
查找模块，用于利用所述eNB的标识信息在所述拓扑关系中查找出eNB列表中包含了所述eNB的标识信息的SGW；以及
第二确定模块，用于将所述查找模块查找出的SGW作为所述用户终端接入的SGW。
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