CN101969634B - 一种用户数据的同步方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用户数据的同步方法，包括：用户设备(UE)移动至新移动管理单元的覆盖区域下时，旧移动管理单元将是否需要触发承载更新流程的指示发送至新移动管理单元，新移动管理单元根据该指示决定是否触发承载更新流程。本发明还公开了一种用户数据的同步系统。通过本发明的方法和系统，避免了UE移动至新的移动管理单元时，出现新的移动管理单元中承载所使用的服务质量与更新后签约的承载服务质量不匹配的情况。

Description

一种用户数据的同步方法和系统

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种用户数据的同步方法和系统。

背景技术

随着全球微波接入互通(WiMax，World Interoperability for MicrowaveAccess)技术的异军突起，第三代移动通信系统要保持其在移动通信领域的竞争力，必须提高其网络性能，并降低网络建设及运营成本。因此，第三代合作伙伴计划(3GPP，3rd Generation Partnership Project)的标准化工作组，目前正致力于研究包交换核心网(PS Core，Packet Switch Core)和全球移动通信系统无线接入网(UTRAN，Universal Mobile Telecommunication System Radio AccessNetwork)的演进。该研究课题称为系统架构演进(SAE，System ArchitectureEvolution)，目的是使得演进的分组网(EPC，Evolved Packet Core)可提供更高的传输速率，更短的传输延时，优化分组，及支持演进的UTRAN(E-UTRAN，Evolved UTRAN)、UTRAN、无线局域网(WLAN，Wireless Local Area Network)及其他非3GPP的接入网络之间的移动性管理。

目前SAE的架构如图1所示，其中，演进的无线接入网(E-RAN，EvolvedRadio Access Network)中包含的网元是演进节点B(eNodeB，Evolved NodeB)，用于为用户的接入提供无线资源；分组数据网(PDN，Packet DataNetwork)是为用户提供业务的网络；EPC提供了更低的延迟，并允许更多的无线接入系统接入，其包括如下网元：

移动管理实体(MME，Mobility Management Entity)：控制面功能实体，临时存储用户数据的服务器，负责管理和存储用户设备(UE，User Equipment)的上下文(比如UE/用户标识、移动性管理状态、用户安全参数等)，为用户分配临时标识，当UE驻扎在该跟踪区域或者该网络时，负责对该用户进行鉴权；处理MME和UE之间的所有非接入层消息；触发在SAE的寻呼。MME是SAE系统的移动管理单元，在通用移动通信系统(UMTS，Universal MobileTelecommunications System)中，移动管理单元是服务通用分组无线服务(GPRS，General Packet Radio Service)支持节点(SGSN，Serving GPRS Support Node)。

服务网关(S-GW，Serving Gateway)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(ECM_IDLE)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。S-GW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S-GW。

分组数据网网关(P-GW，PDN Gateway)，是负责UE接入PDN的网关，分配用户IP地址，也是3GPP和非3GPP接入系统的移动性锚点，P-GW的功能还包括策略实施、计费支持。用户在同一时刻能够接入多个P-GW。策略与计费实施功能实体(PCEF，Policy and Charging Enforcement Function)也位于P-GW中。

策略与计费规则功能实体(PCRF，Policy and Charging Rules Function)负责向PCEF提供策略控制与计费规则。

归属用户服务器(HSS，Home Subscriber Server)永久存储用户签约数据，HSS存储的内容包括UE的国际移动用户识别码(IMSI，International MobileSubscriber Identification)、P-GW的IP地址。

在物理上，S-GW和P-GW可能合一，EPC系统用户面网元包括S-GW和P-GW。

当UE所处的覆盖区发生改变，例如，从一种无线接入技术(RAT，RadioAccess Technology)覆盖区移动到另一RAT覆盖区时，UE通过监听广播信道发现进入到了一个未注册的区域，为了保证UE与核心网之间的业务连续，则需要在新的RAT覆盖区下进行注册，因此，UE会发起接入RAT的跟踪区更新(TAU，Tracking Area Update)或者路由区更新(RAU，Routing Area Update)流程。如图2所示，为注册在UTRAN覆盖区下的UE移动到E-UTRAN覆盖区下引发的TAU流程。对于注册在E-UTRAN覆盖区下的UE移动到UTRAN覆盖区下引发的RAU流程，与图2类似。如图2所示，主要包括以下步骤：

步骤201，UE移动到MME下的E-UTRAN覆盖区，向MME发送跟踪区更新请求，请求在新的区域进行注册，请求消息中携带SGSN为UE分配的分组临时移动用户识别码(P-TMSI，Packet-Temporary Mobile Subscriber Identity)。

步骤202，新MME根据P-TMSI标识找到旧SGSN，向旧SGSN发送上下文请求信令进行上下文获取过程。

步骤203，旧SGSN将用户的移动管理和承载信息发送给新MME，即进行上下文响应。

步骤204，新MME收到上下文响应后对上下文进行确认。

步骤205，新MME向S-GW发起更新承载请求，请求消息中携带源GPRS隧道协议控制平面(GTP-C，GPRS Tunneling Protocol-Control)隧道标识和目的GTP-C隧道标识，S-GW更新承载的绑定关系。

步骤206，S-GW向P-GW发送更新承载请求，将S-GW的地址信息、隧道标识信息、接入技术类型等参数发送给P-GW。

步骤207，P-GW更新自身的上下文并向S-GW返回更新承载响应消息，响应消息内容包括P-GW的地址和隧道标识等。

步骤208，S-GW向新MME返回更新承载响应，将S-GW指定的目的GTP-C隧道标识、自身的地址、以及P-GW的地址和隧道信息等带给MME。

步骤209，新MME通过位置更新消息通知HSS注册位置的改变。

步骤210，HSS对UE保持单注册原则，向旧SGSN发送位置取消信令，只维护新MME的注册。

步骤211，旧SGSN向HSS返回位置取消响应。

步骤212，HSS对新MME的位置更新进行确认。

步骤213，如果新MME确认UE在当前的跟踪区内有效，则向UE发送跟踪区更新接受消息。

步骤214，如果新MME通过TAU流程为UE分配了一个新的全球唯一临时标识(GUTI，Globally Unique Temporary Identity)，那么UE会返回跟踪区更新完成消息向MME进行确认。

基于这种位置更新原则，如果UE在UTRAN覆盖区或者E-UTRAN之间频繁移动，或者在同覆盖区内由于信号强度等原因引起的频繁注册区选择都会引发大量的TAU或者RAU流程，这对空口来说会造成沉重的负担。因此，在EPS系统中，为了减少UE和核心网之间的空口信令，引入了空口信令减少(ISR，Idle mode Signaling Reduction)的功能。当激活了该功能之后，同时具有UTRAN和E-UTRAN接入功能的UE，可以同时注册到MME和SGSN。这样，当UE在两种不同的接入技术之间频繁移动时，UE就不会发起接入RAT的TAU或者RAU流程，从而减少了不必要的空口信令传输。

UE激活ISR的过程也是通过TAU或者RAU流程完成的，但是在某些步骤上有所不同。以采用TAU流程激活ISR功能为例对二者的不同之处进行说明，采用RAU流程激活ISR功能的流程与此情况类似。如图3所示，主要包括以下步骤：

步骤301，UE移动到MME下的E-UTRAN覆盖区，在向MME发送的跟踪区更新请求消息中除了携带UE在SGSN下分配的P-TMSI，还要携带UE是否支持ISR能力的信息。

步骤302，新MME根据P-TMSI标识找到旧SGSN，并向旧SGSN发送上下文请求信令进行上下文获取过程。

步骤303，旧SGSN将用户的移动管理和承载信息发送给新MME，并在返回的上下文响应消息中携带自身是否支持ISR能力的信息。

步骤304，新MME根据从旧SGSN收到的上下文信息判断是否进行ISR激活，如果进行ISR激活，那么新MME在给旧SGSN回复的上下文确认消息中带上ISR指示，以告知旧SGSN保留UE原来的上下文信息。

步骤305，新MME向S-GW发起更新承载请求，请求消息中携带源GTP-C隧道标识和目的GTP-C隧道标识，S-GW更新承载的绑定关系。更新承载请求消息中还包括激活ISR的指示，通知S-GW保留UE在旧SGSN下拥有的承载上下文信息。

步骤306，由于RAT发生了变化，S-GW向P-GW发送更新承载请求。

步骤307，P-GW更新自身的上下文并向S-GW返回更新承载响应信息。

步骤308，S-GW向新MME返回更新承载响应，将S-GW指定的目的GTP-C隧道标识、自身的地址以及P-GW的地址和隧道信息等带给MME。

步骤309，新MME通过位置更新消息通知HSS位置的改变，并通过相应标识将ISR激活的信息告知HSS，那么HSS就保持了E-UTRAN和UTRAN这两个域的双注册信息，不再向旧SGSN发送位置取消信息。

其中，对于上述的相应标识信息，目前是通过现有的位置更新类型这一消息单元指示为双注册。

步骤310，HSS判断UE是否激活了ISR，如果HSS对UE没有保持双注册，则向SGSN发送位置取消信令；如果激活了ISR，HSS对UE保持两个PS域的注册，因此不会向旧SGSN发送位置取消信令。在该流程中属于后一种情况。

步骤311，若SGSN收到位置取消信令，则SGSN会向HSS返回位置取消响应。对应于步骤310中的后一种情况，则SGSN无需返回位置取消响应。

步骤312，HSS对新MME的位置更新进行确认。

步骤313，如果新MME确认UE在当前的跟踪区内有效，则向UE发送跟踪区更新接受消息，在该消息中MME通过指示通知UE ISR功能已激活。

步骤314，如果新MME通过TAU流程为UE分配了一个新的GUTI标识，那么UE会返回跟踪区更新完成消息向MME进行确认。

ISR激活时，用户所连接的SGSN和MME都需要在HSS中进行注册，因此当HSS中的用户数据改变时，HSS需要将更新后的用户数据发送给SGSN和MME。当UE在MME和SGSN下都处于空闲状态时，MME和SGSN收到新的用户数据后，MME和SGSN将在用户进入连接状态以后才发起承载更新流程。但是如果UE由于移动进入至新的MME或SGSN覆盖区域，新的MME或SGSN获得用户签约数据后，无法确定是否需要发起承载更新流程，这样新的MME或SGSN中的承载所使用的服务质量与更新后签约的承载服务质量就无法匹配。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用户数据的同步方法和系统，以避免UE移动至新的移动管理单元时，出现新的移动管理单元中承载所使用的服务质量与更新后签约的承载服务质量不匹配的情况。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种用户数据的同步方法，该方法包括：

用户设备(UE)移动至新移动管理单元的覆盖区域下时，旧移动管理单元将是否需要触发承载更新流程的指示发送至所述新移动管理单元；

所述新移动管理单元根据所述指示决定是否触发承载更新流程。

该方法进一步包括：所述UE移动至新移动管理单元的覆盖区域下时，所述旧移动管理单元在上下文传递过程中，将是否需要触发承载更新流程的指示发送至新移动管理单元。

在UE移动至新移动管理单元的覆盖区域下之前，该方法进一步包括：

位于旧移动管理单元下且处于空闲状态的UE，在用户签约数据发生改变且有相关的激活承载需要触发更新时，所述旧移动管理单元只存储更新后的用户签约数据，并记录标识用以指示在UE进入连接状态时触发承载更新流程。

该方法进一步包括：如果所述新移动管理单元根据所述指示决定触发承载更新流程，则在所述新移动管理单元获得所述更新后的用户签约数据后触发承载更新流程。

所述移动管理单元为：移动管理实体(MME)或服务通用分组无线服务支持节点(SGSN)。

本发明还提供了一种用户数据的同步系统，该系统包括：旧移动管理单元和新移动管理单元，其中，

所述旧移动管理单元，用于在UE移动至新移动管理单元的覆盖区域下时，将是否需要触发承载更新流程的指示发送至所述新移动管理单元；

所述新移动管理单元，用于根据所述指示决定是否触发承载更新流程。

所述旧移动管理单元进一步用于，在所述UE移动至新移动管理单元的覆盖区域下时，在上下文传递过程中，将是否需要触发承载更新流程的指示发送至新移动管理单元。

所述旧移动管理单元进一步用于，当位于旧移动管理单元下且处于空闲状态的UE在用户签约数据发生改变且有相关的激活承载需要触发更新时，只存储更新后的用户签约数据，并记录标识用以指示在UE进入连接状态时触发承载更新流程。

所述新移动管理单元进一步用于，当根据所述指示决定触发承载更新流程时，在获得所述更新后的用户签约数据后触发承载更新流程。

移动管理单元为：MME或SGSN。

本发明所提供的一种用户数据的同步方法和系统，当UE移动至新移动管理单元的覆盖区域下时，旧移动管理单元将是否需要触发承载更新流程的指示发送至新移动管理单元，新移动管理单元根据该指示决定是否触发承载更新流程。通过本发明，避免了UE移动至新的移动管理单元时，出现新的移动管理单元中承载所使用的服务质量与更新后签约的承载服务质量不匹配的情况。

附图说明

图1为现有技术中演进分组网络系统的结构示意图；

图2为现有技术中进行正常跟踪区更新的信令流程图；

图3为现有技术中通过跟踪区更新流程激活ISR功能的信令流程图；

图4为本发明一种用户数据的同步方法流程图；

图5为本发明实施例中UE移动至新的MME时的用户数据同步方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。

为避免UE移动至新的移动管理单元时，出现新的移动管理单元中承载所使用的服务质量与更新后签约的承载服务质量不匹配的情况，本发明所提供的一种用户数据的同步方法，如图4所示，主要包括以下步骤：

步骤401，用户的ISR激活，位于旧移动管理单元下且处于空闲状态的UE在用户签约数据发生改变且有相关的激活承载需要触发更新时，该旧移动管理单元只存储更新后的用户签约数据，并记录标识用以指示在UE再次进入连接状态时需要触发承载更新流程。

步骤402，UE移动至新移动管理单元的覆盖区域下时，旧移动管理单元将是否需要触发承载更新流程的指示发送至该新移动管理单元。

步骤403，新移动管理单元根据该指示决定是否触发承载更新流程。

需要说明的是，旧移动管理单元可以在上下文传递过程中，将是否需要触发承载更新流程的指示发送至新移动管理单元。如果新移动管理单元根据该指示决定触发承载更新流程，则在新移动管理单元获得更新后的用户签约数据后触发承载更新流程。

另外，本发明所述的移动管理单元可以是MME或SGSN。下面以MME为例对上述用户数据的同步方法进一步详细说明。如图5所示，在UE移动至新MME的覆盖区域的情况下，相应的用户数据同步处理主要包括以下步骤：

步骤501，UE移动到新MME下的E-UTRAN覆盖区，在向新MME发送的跟踪区更新请求消息中除了携带UE在旧MME下分配的GUTI，还要携带UE是否支持ISR能力的信息。

步骤502，新MME根据GUTI标识找到旧MME，并向旧MME发送上下文请求信令进行上下文获取过程。

步骤503，旧MME将用户的移动管理和承载信息发送给新MME，并在返回的上下文响应消息中携带“用户签约数据改变、且有相关激活的承载需要更新”的标记传递给新MME。

该标记可以用一个单独的信息单元(IE，Information Element)来表示，当UE位于旧MME时并且用户签约数据发生改变，旧MME中相关的激活承载需要更新，此时旧MME需要记录，以便在UE再次进入连接状态时触发承载更新流程。旧MME需要将上述标记传递至新MME，旧MME可以用有无标记来通知新MME是否需要触发承载更新流程；旧MME也可以用IE中的“1”来指示新MME需要触发承载更新流程，用“0”来指示新MME不需要触发承载更新流程。

步骤504，新MME向旧MME返回上下文确认消息。

步骤505，新MME向S-GW发起更新承载请求，请求消息中携带源GPRS隧道协议控制平面(GTP-C，GPRS Tunneling Protocol-Control)隧道标识和目的GTP-C隧道标识、S-GW更新承载的绑定关系、UE的位置信息。

步骤506，S-GW向P-GW发送更新承载请求，该请求消息中携带UE的位置信息。

步骤507，P-GW更新自己的上下文并向S-GW返回更新承载响应。

步骤508，S-GW向新MME返回更新承载响应，将S-GW指定的目的GTP-C隧道标识、自身的地址以及P-GW的地址和隧道信息等携带给新MME。

步骤509，新MME通过位置更新消息向HSS通知UE位置的改变。

步骤510，HSS向旧MME发送位置取消信令。

步骤511，旧MME向HSS返回位置取消响应。

步骤512，HSS对新MME的位置更新进行确认，并将用户签约数据传递至新MME。

步骤513，如果新MME确认UE在当前的跟踪区内有效，则向UE发送跟踪区更新接受消息。

步骤514，如果新MME通过TAU流程为UE分配了一个新的GUTI标识，那么UE会返回跟踪区更新完成消息向MME进行确认。

步骤515，如果旧MME在步骤503中指示新MME需要触发承载更新流程，那么新MME向S-GW发送承载更新指令消息，该消息中携带承载标识(bearerID)、承载服务质量(QoS，Quality of Service)、接入点名称-聚合最大比特速率(APN-AMBR，Access Point Name-Aggregate Maximum Bit Rate)。

步骤516，S-GW向P-GW发送承载更新指令消息，该消息中携带承载ID、承载QoS、APN-AMBR。

步骤517，P-GW更改相关承载的QoS，并向S-GW发送承载更新请求消息，该请求消息中携带承载ID、更改后的承载QoS、APN-AMBR。

步骤518，S-GW更改相关承载的QoS，并向新MME发送承载更新请求消息，该请求消息中携带承载ID、更改后的承载QoS、APN-AMBR。

步骤519，新MME建立会话管理请求，该请求中包括承载ID、承载QoS，APN-AMBR；如果APN-AMBR发生改变，新MME需要根据APN-AMBR计算出新的UE-AMBR，新MME向eNodeB发送承载更新请求消息，该请求消息中包括会话管理请求、承载ID、承载QoS、UE-AMBR。

步骤520，eNodeB将更新后的承载QoS映射为无线承载QoS，并向UE发送无线资源连接重配置消息，该消息中携带无线承载QoS、会话管理请求、无线承载ID。

步骤521，UE向eNodeB发送无线资源连接重配置完成消息。

步骤522，UE的非接入层建立会话管理响应，并使用直传消息将会话管理响应发送至eNodeB。

步骤523，eNodeB向新MME发送承载更新响应消息。

步骤524，eNodeB向新MME发送直传消息，将会话管理响应发送至新MME。

步骤525，新MME向S-GW发送更新承载响应消息。

步骤526，S-GW向P-GW返回更新承载响应消息。

从上述流程可以看出，当UE移动进入新的MME或SGSN覆盖区域时，新的MME或SGSN获得用户签约数据后，通过承载的更新操作，可以保证新的MME或SGSN中的承载所使用的服务质量与更新后签约的承载服务质量相匹配。

需要说明的是，本实施例中是以UE从旧MME移动至新MME覆盖区域为例进行说明的，对于UE移动至新SGSN覆盖区域的情况，其处理方法与此类似，此处不再赘述。

对应上述用户数据的同步方法，本发明还提供了一种用户数据的同步系统，包括：旧移动管理单元和新移动管理单元。其中，旧移动管理单元，用于在UE移动至新移动管理单元的覆盖区域下时，将是否需要触发承载更新流程的指示发送至新移动管理单元；新移动管理单元，用于根据该指示决定是否触发承载更新流程。

较佳的，旧移动管理单元进一步用于，在UE移动至新移动管理单元的覆盖区域下时，在上下文传递过程中，将是否需要触发承载更新流程的指示发送至新移动管理单元。

较佳的，旧移动管理单元进一步用于，当位于旧移动管理单元下且处于空闲状态的UE在用户签约数据发生改变且有相关的激活承载需要触发更新时，只存储更新后的用户签约数据，并记录标识用以指示在UE进入连接状态时触发承载更新流程。

较佳的，新移动管理单元进一步用于，当根据该指示决定触发承载更新流程时，在获得更新后的用户签约数据后触发承载更新流程。

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)

1.一种用户数据的同步方法，其特征在于，该方法包括：

位于旧移动管理单元下且处于空闲状态的用户设备（UE）在用户签约数据发生改变且有相关激活承载需要触发更新时，所述旧移动管理单元只存储更新后的用户签约数据；

UE移动至新移动管理单元的覆盖区域下时，新移动管理单元向旧移动管理单元发送上下文请求信令进行上下文获取过程；

旧移动管理单元在返回的上下文响应消息中将用户的移动管理和承载信息和是否需要触发承载更新流程的指示发送至所述新移动管理单元；

所述新移动管理单元根据所述指示决定是否触发承载更新流程；

当所述新移动管理单元根据所述指示决定触发承载更新流程时，则在所述新移动管理单元获得所述更新后的用户签约数据后，所述新移动管理单元向服务网关S-GW发送承载更新指令消息，所述承载更新指令消息中至少携带承载标识、承载服务质量、接入点名称-聚合最大比特速率，以触发承载更新流程。

2.根据权利要求1所述用户数据的同步方法，其特征在于，该方法进一步包括：所述UE移动至新移动管理单元的覆盖区域下时，所述旧移动管理单元在上下文传递过程中，将是否需要触发承载更新流程的指示发送至新移动管理单元。

3.根据权利要求1或2所述用户数据的同步方法，其特征在于，在UE移动至新移动管理单元的覆盖区域下之前，该方法进一步包括：

位于旧移动管理单元下且处于空闲状态的UE，在用户签约数据发生改变且有相关的激活承载需要触发更新时，所述旧移动管理单元只存储更新后的用户签约数据，并记录标识用以指示在UE进入连接状态时触发承载更新流程。

4.根据权利要求1或2所述用户数据的同步方法，其特征在于，所述移动管理单元为：移动管理实体（MME）或服务通用分组无线服务支持节点（SGSN）。

5.一种用户数据的同步系统，其特征在于，该系统包括：旧移动管理单元和新移动管理单元，其中，

所述旧移动管理单元，用于当位于旧移动管理单元下且处于空闲状态的UE在用户签约数据发生改变且有相关激活承载需要触发更新时，只存储更新后的用户签约数据；还用于在UE移动至新移动管理单元的覆盖区域下时，在返回给新移动管理单元的上下文响应消息中将用户的移动管理和承载信息和是否需要触发承载更新流程的指示发送至所述新移动管理单元；

所述新移动管理单元，用于向旧移动管理单元发送上下文请求信令进行上下文获取过程，并根据旧移动管理单元返回的所述指示决定是否触发承载更新流程；还用于当根据所述指示决定触发承载更新流程时，在获得更新后的签约数据后，向服务网关S-GW发送承载更新指令消息，所述承载更新指令消息中至少携带承载标识、承载服务质量、接入点名称-聚合最大比特速率，以触发承载更新流程。

6.根据权利要求5所述用户数据的同步系统，其特征在于，所述旧移动管理单元进一步用于，在所述UE移动至新移动管理单元的覆盖区域下时，在上下文传递过程中，将是否需要触发承载更新流程的指示发送至新移动管理单元。

7.根据权利要求5或6所述用户数据的同步系统，其特征在于，所述旧移动管理单元进一步用于，当位于旧移动管理单元下且处于空闲状态的UE在用户签约数据发生改变且有相关的激活承载需要触发更新时，只存储更新后的用户签约数据，并记录标识用以指示在UE进入连接状态时触发承载更新流程。

8.根据权利要求5或6所述用户数据的同步系统，其特征在于，移动管理单元为：MME或SGSN。