CN101964968B - 一种移动网络中域名查询的方法及系统 - Google Patents

一种移动网络中域名查询的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种移动网络中域名查询的方法及系统，用于解决现有技术中UE不能直接与切换前连接的PDN GW建立DSMIPv6绑定，需要执行家乡代理转换过程，延缓UE接入网络的速度的技术问题。通过本发明，由于可直接通过域名服务器查询HSS从而获得家乡代理的地址，因此可以有效加快移动节点接入业务的速度，减少网络资源的浪费。

Description

一种移动网络中域名查询的方法及系统
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种移动网络中域名查询的方法及系统。
背景技术
移动IP协议是一种在因特网（Internet）上提供移动功能的网络层方案，使节点在切换链路时不中断正在进行的通信。特别是移动IP提供了一种IP路由机制，使得在移动节点接入外地链路时仍然可以通过其家乡地址被访问。
移动节点(Mobile Node，MN)：指移动IP中能够从一个链路的连接点移动到另一个连接点，同时，仍能通过其家乡地址被访问的节点。在本发明中的用户设备(User Equipment，UE)又可称为移动节点。
家乡代理(Home Agent，HA)：指移动节点家乡链路上的一个路由器。当移动节点离开家乡链路时，能截取其家乡链路上的目的地址为移动节点家乡地址的数据包，通过隧道转发到移动节点注册的转交地址。HA是MN的家乡代理，它是MN的家乡网络前缀的拓扑锚点，并且管理MN的绑定状态。
家乡地址(Home Address，HoA)：指分配给移动节点的永久的IP地址，属于移动节点的家乡链路。标准的IP路由机制会把发给移动节点家乡地址的分组发送到其家乡链路。
转交地址(Care of Address，CoA)：指移动节点访问外地链路时获得的IP地址。这个IP地址的子网前缀是外地子网前缀。
绑定(Binding)：是MN的IPv6家乡网络前缀和/或IPv4家乡地址与CoA之间的关联关系。
图1是演进的分组系统（Evolved Packet System，EPS）系统架构图。为了保持第三代移动通信系统在移动通信领域的强有力的竞争力，必须提高其网络性能以及降低网络建设和运营成本。因此，3GPP（3rd Generation PartnershipProject，第三代合作伙伴计划）的标准化工作组目前正致力于研究核心网系统下一代演进，即演进的分组核心网（Evolved Packet Core，EPC），目的是能为用户提供更高的传输速率，更短的传输时延。EPC系统支持演进的通用陆地无线接入网（Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network，E-UTRAN）的接入；EPC系统支持非3GPP（Non-3GPP）接入网的接入，如全球微波互联接入（Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX）网。
如图1所示，用户设备（User Equipment，UE）处于非漫游情况下，UE通过Non-3GPP接入网（包括信任的和不信任的Non-3GPP接入网）接入EPC。图中的网元还包括有：服务网关（Serving Gateway，S-GW）、分组数据网络网关（PDN GW，Packet Data Network GateWay，P-GW）、归属用户服务器（HomeSubscriber Server，HSS）和演进的分组数据网关（Evolved Packet Data Gateway，ePDG）。
如图1所示的非3GPP接入网包括以下两种类型：
信任的非3GPP接入网（Trusted Non3GPP Access）：3GPP网络和该非3GPP接入系统之间存在信任关系，非3GPP接入系统可以直接接入P-GW。
不信任的非3GPP接入网（Untrusted Non3GPP Access）：3GPP网络和该非3GPP接入系统之间不存在信任关系，非3GPP接入系统必须首先接入3GPP网络的ePDG，再接入P-GW。这时UE与ePDG之间建立一个安全隧道，保证UE与3GPP网络之间数据的安全传输。
当UE作为移动节点(MN)通过非3GPP接入网接入EPS网络（如图1）时，双栈移动IP协议第六版（DS-MIPv6，Dual Stack MIPv6）被用来保持用户IP地址不变，以维持用户业务连续性，此时P-GW具有家乡代理（HA）的功能。信任的非3GPP接入网或者演进的分组数据网关（ePDG）会为UE分配转交地址（CoA）。当UE使用移动性业务时，UE发起因特网密钥交换第2版（InternetKey Exchange version2，IKEv2）与HA建立安全联盟，HA会为UE分配IP地址（HoA）并把该地址发给UE。
图2是现有技术中用户设备从演进的UTRAN切换到非3GPP接入网的流程图，具体步骤如下：
步骤201、UE通过演进的UTRAN和服务网关接入PDN GW，HSS中保存有对于UE当前使用的业务接入P-GW，该业务用APN（Access point name，接入点名称）标识，该P-GW称为目标P-GW；
步骤202、UE切换到非3GPP接入网络，建立与信任的非3GPP网络或者ePDG的连接；
步骤203、UE启动双栈移动IPv6（Dual Stack Mobile IPv6，DSMIPv6）协议栈，开始查找HA的IP地址，现有技术中UE获取家乡代理（HA）的IP地址，即P-GW地址的方式可以是通过DNS（Domain Name System，域名系统）服务器查询：UE发送HA-APN（家乡代理-接入点名称，Home Agent-Access PointName）给域名服务器（DNS Server），该HA-APN的格式可以是internet.ha-apn.mnc012.mcc345.pub.3gppnetwork.org，其中internet标识UE想要接入的业务，HA-APN表示UE需要查询一个HA，mnc是移动网络码（MobileNetwork code），mcc是移动国家码(Mobile Country code），pub.3gppnetwork.org是运营商标识，用来表示3GPP运营商网络；DNS服务器查找自身保存的该HA-APN对应的PDN GW的IP地址，查找到一些PDN GW的IP地址，将其以列表的形式返回给UE；
步骤204、UE获取到DNS Server返回的PDN GW的地址列表，从其中选取一个地址，该地址对应的PDN GW不是目标PDN GW，是初始PDN GW，UE与其建立安全联盟，在建立该安全联盟的过程中，初始PDN GW从HSS获取到目标PDN GW的地址，将其发给UE，并且指示该UE重定向到目标PDNGW，指示家乡代理转换；
步骤205、UE与步骤204中获取到的目标PDN GW建立DSMIPv6安全联盟和绑定关系，完成切换，实现业务连续。
从上述步骤可知，现有技术中，UE不能直接与切换前连接的PDN GW建立DSMIPv6绑定，需要一个家乡代理转换的过程，这个转换过程浪费了网络的资源，延缓了UE接入网络的速度，影响用户体验。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种移动网络中域名查询的方法及系统，用于解决现有技术中UE不能直接与切换前连接的PDN GW建立DSMIPv6绑定，需要执行家乡代理转换过程，延缓UE接入网络的速度的技术问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种移动网络中域名查询的方法，当用户设备UE通过演进的通用陆地无线接入网E-UTRAN接入到3GPP演进的分组核心网后向非3GPP接入网切换时，其特征在于，包括：
UE向域名服务器发送查询家乡代理HA的IP地址的查询请求；
域名服务器查询归属用户服务器HSS，获得家乡代理HA的IP地址；
域名服务器将所述家乡代理HA的IP地址发送给UE。
进一步地，在非漫游场景下，所述方法具体包括：
A1、UE向域名服务器发送携带用户身份标识和家乡代理-接入点名称HA-APN的查询请求；
A2、域名服务器转发UE的查询请求给HSS；
A3、HSS查找所述UE的与所述HA-APN中的业务部分相对应的家乡代理HA的IP地址，并将查询结果发送给所述域名服务器；
A4、域名服务器将所述家乡代理HA的IP地址转发给UE。
进一步地，在非漫游场景下，所述域名服务器指归属地域名服务器HPLMNDNS Server，由运营商预先将所述归属地域名服务器设置在UE中。
进一步地，在漫游场景下，所述域名服务器包括拜访地域名服务器VPLMNDNS Server和归属地域名服务器HPLMN DNS Server，查询家乡代理HA的IP地址时，通过拜访地域名服务器转发查询请求到归属地域名服务器，由归属地域名服务器查询归属用户服务器HSS，从而获得家乡代理HA的IP地址。
进一步地，在漫游场景下，所述方法具体包括：
B1、UE发送携带HA-APN和用户身份标识的查询请求给拜访地域名服务器VPLMN DNS Server；
B2、拜访地域名服务器将查询请求转发给用户身份标识所对应的归属地域名服务器HPLMN DNS Server；
B3、归属地域名服务器将查询请求中HA-APN中的业务部分和用户身份标识转发给HSS；
B4、所述HSS查找到自身保存的所述HA-APN中的业务部分对应的家乡代理HA的IP地址，并将该地址通过拜访地域名服务器和归属地域名服务器转发给所述UE。
进一步地，所述用户身份标识为国际移动用户识别码IMSI，所使用IMSI中包括移动台国家代码MCC和移动台网络代码MNC。
进一步地，若所述HSS发送给域名服务器的是家乡代理的网络标识ID，则域名服务器需根据所述家乡代理的网络标识ID查询家乡代理HA的IP地址，然后将其发送给UE。
基于上述方法，本发明还提出相应的实现系统，具体方案如下：
一种移动网络中域名查询的系统，包括用户设备UE、域名服务器DNSServer、归属用户服务器HSS，UE接入到3GPP演进的分组核心网后向非3GPP接入网切换时，各模块及具体功能如下：
设备UE，用于向域名服务器发送携带用户身份标识和家乡代理-接入点名称HA-APN的查询请求；并接收域名服务器发送的查询结果的响应；
域名服务器DNS Server，用于转发UE的查询请求给HSS；将HSS反馈的查询结果反馈给所述UE；
归属用户服务器HSS，用于根据所述查询请求查找所述UE的与所述HA-APN中的业务部分相对应的家乡代理HA的IP地址，并将查询结果反馈给所述域名服务器。
进一步地，在非漫游场景下，所述域名服务器指归属地域名服务器HPLMNDNS Server，由运营商预先将所述归属地域名服务器设置在UE中。
进一步地，在漫游场景下，所述域名服务器包括:
拜访地域名服务器：用于接收UE发送的携带HA-APN和用户身份标识的查询请求，并将查询请求转发给所述用户身份标识对应的归属地域名服务器；并负责将归属地域名服务器反馈的查询结果转发给UE；
归属地域名服务器：用于转发拜访地域名服务器发送的查询请求给HSS；在所述HSS查找到所述UE的与所述HA-APN中的业务部分相对应的家乡代理HA的IP地址后，将HSS的反馈结果转发给所述拜访地域名服务器。
进一步地，所述用户身份标识为国际移动用户识别码IMSI，所使用IMSI中包括移动台国家代码MCC和移动台网络代码MNC。
进一步地，若所述HSS发送给域名服务器的是家乡代理的网络标识ID，则域名服务器需根据所述家乡代理的网络标识ID查询家乡代理HA的IP地址，然后将其反馈给UE。
通过本发明，由于可直接通过域名服务器查询HSS从而获得家乡代理的IP地址，因此可以有效加快移动节点接入业务的速度，减少网络资源的浪费。
附图说明
图1为现有技术的EPS系统示意图；
图2为现有技术的家乡代理转换流程图；
图3为本发明在非漫游场景下进行域名查询的架构图；
图4为本发明进行非漫游场景下的域名查询的流程图；
图5为本发明在漫游场景下进行域名查询的架构图；
图6为本发明进行漫游场景下的域名查询的流程图。
具体实施方式
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。
实施例1：
图3是本发明的非漫游场景下架构示意图，与现有技术中非漫游场景下的架构示意图1相比，有如下两处改动：
改动1、修改原有的UE与DNS Server之间的接口，并命名为D1接口，UE在DNS查询报文中需要携带自己的身份标识，如国际移动用户识别码（international mobile subscriber identity，IMSI）。
改动2、增加了D2接口，该接口位于DNS Server与HSS之间，用于查询HSS中保存的用户已经接入的APN和PDN GW的ID或者IP地址。
图4为本发明基于图3的架构进行非漫游场景下的域名查询的流程图，在3GPP网络中P-GW具有家乡代理HA的功能，具体步骤为：
步骤401，UE通过演进的UTRAN和服务网关接入目标PDN GW；
步骤402，UE向非3GPP接入网切换，建立与信任的非3GPP或者ePDG之间的连接；
步骤403，UE启动DSMIPv6协议栈，开始查询家乡代理HA的IP地址；
UE通过D1接口向DNS Server发送查询报文，该查询报文中需要携带用户身份IMSI和HA-APN。
所述HA-APN为internet.ha-apn.mnc012.mcc345.pub.3gppnetwork.org；其中UE与DNS Server之间需要建立安全以及信任关系，实际运行时，可以由运营商在UE中预先设置一些可信任的归属地域名服务器HPLMN（Home PublicLand Mobile Network）DNS Server，UE需要做DNS查询时，与这些DNS Server交互；
此外这种在UE中预先设置DNS Server的方法也可以应用于用户处于漫游状态下，如果归属网络运营商提供给UE的是归属地的DNS Server，即HPLMNDNS Server，此时UE可以直接与HPLMN DNS Server联系，而不需要通过拜访地网络域名服务器VPLMN（Visit Public Land Mobile Network）DNS Server，不存在实施例2的场景；
步骤404，DNS Server收到上述查询报文后，将HA-APN中的ha-apn部分去掉，保留internet.mnc012.mcc345.pub.3gppnetwork.org，即为APN，将其和用户身份IMSI通过D2接口发给HSS，查询HSS中保存的该用户的internet业务的PDN GW的ID或IP地址；
步骤405，HSS查找到自身保存的该用户的internet业务的PDN GW的ID或IP地址，将该ID或者IP地址发给DNS Server；
该步骤中所述的PDN GW对于UE来说是HA，但对于HSS来说是PDNGW，是指同一个网元，IP地址也一样。对UE来说，接入的是DSMIP协议中的HA，对于HSS来说，保存的是PDN GW的IP地址。
步骤406，当HSS返回的是PDN GW的IP地址时，DNS Server可以直接将该地址返回给UE；当HSS返回的是PDN GW的ID时，DNS Server需要查询自身保存的该ID对应的IP地址，将该IP地址发给UE；
步骤407，UE获取到HA(PDN GW)的IP地址后，与其建立DSMIPv6安全联盟和DSMIPv6隧道，该PDN GW是切换前UE在演进的UTRAN连接到的PDN GW，因此切换锚点不变，并且实现了业务连续。
实施例2：
图5为本发明的漫游场景下的架构示意图，该图为省略图，省略了归属地和拜访地网络架构中其它的实体，与现有技术中非漫游场景下的架构示意图3相比，增加了拜访地VPLMN DNS Server与归属地HPLMN DNS Server之间的接口，并命名为D3接口。该接口需要对现有不同运营商DNS Server之间的接口进行修改，需要增加传递用户身份信息，如IMSI。
图6为本发明基于图5的架构进行漫游场景下的域名查询的流程图，在该切换场景中，用户已经通过演进的UTRAN接入PDN GW，之后向非3GPP接入网切换，切换过程中发起查询家乡代理HA的IP地址的请求，所述用户已经接入的PDN GW可以是拜访地的，也可以是归属地的。具体步骤如下：
步骤601，UE发送DNS查询请求给拜访地的VPLMN DNS Server，查询请求中携带HA-APN和用户身份IMSI；
UE通过D1接口将DNS查询报文发给拜访地的VPLMN DNS Server，其中UE与VPLMN DNS Server之间需要建立安全以及信任关系，实际运行时，可以由运营商在UE中预先设置一些可信任的VPLMN DNS Server，漫游状态下UE需要做DNS查询时，选择拜访地的VPLMN DNS Server，与这些DNSServer交互；
步骤602，VPLMN DNS Server根据IMSI中的移动台国家代码MCC和移动台网络代码MNC与自身的MCC和MNC不同，判断出该用户为漫游用户，因此将该查询报文通过D3接口转发给IMSI中的MCC和MNC对应的HPLMNDNS Server；
步骤603，HPLMN DNS Server收到上述查询报文后，将HA-APN中的ha-apn部分去掉，保留internet.mnc012.mcc345.pub.3gppnetwork.org，即为APN，将其和用户身份IMSI通过D2接口发给HSS，查询HSS中保存的该用户的internet业务的PDN GW的ID或IP地址；
步骤604，HSS查找到自身保存的该用户的internet业务的PDN GW的ID或IP地址，将该ID或者IP地址发给HPLMN DNS Server；
该步骤中所述的PDN GW对于UE来说是HA，但对于HSS来说是PDNGW，是指同一个网元，IP地址也一样。对UE来说，接入的是DSMIP协议中的HA，对于HSS来说，保存的是PDN GW的IP地址。
步骤605，HPLMN DNS Server将获取到的PDN GW的IP地址发给VPLMNDNS Server；
步骤606，VPLMN DNS Server将获取到的PDN GW的IP地址发给UE。
实施例3：
本发明实现移动网络中域名查询系统的结构如图5所示，所述系统包括用户设备UE、域名服务器DNS Server、归属用户服务器HSS；在非漫游场景下所述域名服务器仅包括归属地域名服务器，而在非漫游场景下则包括拜访地域名服务器和归属地域名服务器。UE接入到3GPP演进的分组核心网后向非3GPP接入网切换时，各模块通过消息交互来查询获得家乡代理HA的IP地址。所述系统各模块组成及功能如下：
设备UE用于向域名服务器发起家乡代理HA的IP地址查询，并在查询到所述家乡代理HA的IP地址后执行业务的切换，保证业务的连续。查询请求中携带用户身份标识及HA-APN。
域名服务器DNS Server，用于转发UE的查询请求给HSS；将HSS反馈的查询结果反馈给所述UE；若在非漫游场景下，可由运营商预先将所述归属地域名服务器设置在UE中，UE直接与其进行交互；在漫游场景下，可由运营商预先将所述拜访地网络域名服务器设置在UE中，UE直接与其进行交互；在漫游场景下，查询请求需要通过拜访地域名服务器和归属地域名服务器转发到HSS，拜访地域名服务器根据查询请求中的用户身份标识IMSI来找到对应的归属地域名服务器，并将查询请求转发给它；归属地域名服务器接收到拜访地域名服务器发送的查询请求后将其转发给HSS。
归属用户服务器HSS用于根据所述查询请求查找所述UE的与所述HA-APN中的业务部分相对应的家乡代理HA的IP地址，并将查询结果通过域名服务器转发给UE，在漫游场景下查询结果需通过归属地域名服务器和拜访地域名服务器转发给UE。
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 (10)

1.一种移动网络中域名查询的方法，当用户设备UE通过演进的通用陆地无线接入网E-UTRAN接入到3GPP演进的分组核心网后向非3GPP接入网切换时，其特征在于，包括：
UE向域名服务器发送查询家乡代理HA的IP地址的查询请求；
域名服务器查询归属用户服务器HSS，获得家乡代理HA的IP地址；
域名服务器将所述家乡代理HA的IP地址发送给UE；
在漫游场景下，所述域名服务器包括拜访地域名服务器VPLMN DNSServer和归属地域名服务器HPLMN DNS Server，查询家乡代理HA的IP地址时，通过拜访地域名服务器转发查询请求到归属地域名服务器，由归属地域名服务器查询归属用户服务器HSS，从而获得家乡代理HA的IP地址。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在非漫游场景下，所述方法具体包括：
A1、UE向域名服务器发送携带用户身份标识和家乡代理-接入点名称HA-APN的查询请求；
A2、域名服务器转发UE的查询请求给HSS；
A3、HSS查找所述UE的与所述HA-APN中的业务部分相对应的家乡代理HA的IP地址，并将查询结果发送给所述域名服务器；
A4、域名服务器将所述家乡代理HA的IP地址转发给UE。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在非漫游场景下，所述域名服务器指归属地域名服务器HPLMN DNS Server，由运营商预先将所述归属地域名服务器设置在UE中。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具体包括：
B1、UE发送携带家乡代理-接入点名称HA-APN和用户身份标识的查询请求给拜访地域名服务器VPLMN DNS Server；
B2、拜访地域名服务器将查询请求转发给用户身份标识所对应的归属地域名服务器HPLMN DNS Server；
B3、归属地域名服务器将查询请求中HA-APN中的业务部分和用户身份标识转发给HSS；
B4、所述HSS查找到自身保存的所述HA-APN中的业务部分对应的家乡代理HA的IP地址，并将该地址通过拜访地域名服务器和归属地域名服务器转发给所述UE。
5.根据权利要求2或4所述的方法，其特征在于，所述用户身份标识为国际移动用户识别码IMSI，所使用IMSI中包括移动台国家代码MCC和移动台网络代码MNC。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述HSS发送给域名服务器的是家乡代理的网络标识ID，则域名服务器需根据所述家乡代理的网络标识ID查询家乡代理HA的IP地址，然后将其发送给UE。
7.一种移动网络中域名查询的系统，包括用户设备UE、域名服务器DNSServer、归属用户服务器HSS，UE接入到3GPP演进的分组核心网后向非3GPP接入网切换时，其特征在于，
设备UE，用于向域名服务器发送携带用户身份标识和家乡代理-接入点名称HA-APN的查询请求；并接收域名服务器发送的查询结果的响应；
域名服务器DNS Server，用于转发UE的查询请求给HSS；将HSS反馈的查询结果反馈给所述UE；
归属用户服务器HSS，用于根据所述查询请求查找所述UE的与所述HA-APN中的业务部分相对应的家乡代理HA的IP地址，并将查询结果反馈给所述域名服务器；
在漫游场景下，所述域名服务器包括:
拜访地域名服务器：用于接收UE发送的携带HA-APN和用户身份标识的查询请求，并将查询请求转发给所述用户身份标识对应的归属地域名服务器；并负责将归属地域名服务器反馈的查询结果转发给UE；
归属地域名服务器：用于转发拜访地域名服务器发送的查询请求给HSS；在所述HSS查找到所述UE的与所述HA-APN中的业务部分相对应的家乡代理HA的IP地址后，将HSS的反馈结果转发给所述拜访地域名服务器。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，在非漫游场景下，所述域名服务器指归属地域名服务器HPLMN DNS Server，由运营商预先将所述归属地域名服务器设置在UE中。
9.根据权利要求7或9所述的系统，其特征在于，所述用户身份标识为国际移动用户识别码IMSI，所使用IMSI中包括移动台国家代码MCC和移动台网络代码MNC。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，若所述HSS发送给域名服务器的是家乡代理的网络标识ID，则域名服务器需根据所述家乡代理的网络标识ID查询家乡代理HA的IP地址，然后将其反馈给UE。
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