背景技术
随着全球微波接入互通(World Interoperability for Microwave Access,简称WiMax)技术的发展,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(3rd Generation Partnership Project,简称3GPP)的标准化工作组目前正致力于研究包交换核心网(Packet Switch Core,简称PS Core)和全球移动通信系统无线接入网(Universal Mobile TelecommunicationSystem Radio Access Network,简称UTRAN)的演进,该研究课题称为系统架构演进(System Architecture Evolution,简称SAE),目的是使得演进的分组网(Evolved Packet Core,简称EPC)可提供更高的传输速率,更短的传输延时,优化分组,及支持UTRAN、演进的UTRAN(Evolved UTRAN,简称E-UTRAN)、无线局域网(Wireless Local Area Network,简称WLAN)及其它非3GPP的接入网络之间的移动性管理。
目前SAE架构如图1所示,演进的无线接入网(Evolved Radio AccessNetwork,简称E-RAN)中包含的网元是演进节点B(Evolved NodeB,简称eNodeB),用于为用户的接入提供无线资源;分组数据网(PDN,PacketData Network)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(Mobility Management Entity,简称MME)是控制面功能实体,临时存储用户数据的服务器,负责管理和存储用户设备(UserEquipment,简称UE)的上下文信息(例如用户标识、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系统的移动管理实体,在通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunications System,简称UMTS)中,移动管理实体是服务通用分组无线服务支持节点(Serving GPRS SupportNode,简称SGSN,其中GRRS指General Packet Radio Service)。
服务网关(Serving Gateway,简称SGW)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。SGW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,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,PGW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PGW。策略与计费实施功能实体(Policy and Charging Enforcement Function,简称PCEF)也位于PGW中。
策略与计费规则功能实体(Policy and Charging Rules Function,简称PCRF)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,InternationalMobile Subscriber Identification)、PGW的IP地址。
图1中还标示了两个实体间的连接接口如Gr,S11等。
在物理上,SGW和PGW可能合一,EPC系统用户面网元包括SGW和PGW。当SGW与PGW不合一时,SGW与PGW之间的接口协议为GPRS隧道协议(GPRS Tunneling Protocol,简称GTP)或者代理移动IP协议(ProxyMobile Internet Protocol,简称PMIP)。
当SGW与PGW之间能够正常连接时,SGW与PGW需要支持相同的协议,当SGW与PGW支持不同协议的时候,SGW与PGW之间需要使用转换代理(IWP,Inter working Proxy)进行协议转换才能正常连接。如图2和图3所示。
当UE所处的覆盖区发生变化时,UE有可能发生切换、路由区更新过程或者跟踪区更新过程,为了保证业务连续性,在切换、路由区更新过程或者跟踪区更新过程中PGW必须保持不变。当SGW与PGW支持不同的接口协议时,IWP进行协议转化,为了降低切换、路由区更新过程或者跟踪区更新过程中的复杂度,IWP尽量要保持不变,这样可以节省IWP与PGW之间的信令开销以及选择IWP带来的巨大开销。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种选择协议转换代理的方法和系统,降低用户终端在切换过程、路由区更新过程或者跟踪区更新过程中信令开销及选择IWP带来的开销。
为了解决上述问题,本发明提供了一种选择转换代理的方法,包括:用户终端从源移动管理单元的覆盖区域移动到新移动管理单元的覆盖区域后,所述新移动管理单元选择一转换代理用于在新服务网关和分组数据网网关间进行协议转换,所述转换代理为源服务网关与所述分组数据网网关进行协议转换的转换代理。
进一步地,上述方法还具有以下特点:
所述用户终端附着到所述源移动管理单元所在的网络时,所述源移动管理单元保存所述转换代理的标识信息;所述用户终端从所述源移动管理单元的覆盖区域移动到所述新移动管理单元的覆盖区域后,所述新移动管理单元从所述源移动管理单元处获知所述转换代理的标识信息,并将所述转换代理的标识信息通知至所述新服务网关,所述新服务网关根据所述标识信息选择所述转换代理用于所述新服务网关与所述分组数据网网关间的协议转换。
进一步地,上述方法还具有以下特点:
所述用户终端移动到新的跟踪区时,所述新移动管理单元从所述源移动管理单元处获知所述转换代理的标识信息的方式是:所述新移动管理单元向所述源移动管理单元发送上下文请求消息,所述源移动管理单元在向所述新移动管理单元返回的上下文响应消息中携带所述转换代理的标识信息;所述新移动管理单元将所述转换代理的标识信息通知至新服务网关的方式是:所述新移动管理单元向所述新服务网关发送会话请求消息,并在此会话请求消息中携带所述标识信息。
进一步地,上述方法还具有以下特点:
所述用户终端从源演进的节点B切换到新演进的节点B中时,所述新移动管理单元从所述源移动管理单元处获知所述转换代理的标识信息的方式是:所述源演进的节点B向源移动管理单元发送切换请求消息,所述源移动管理单元向新移动管理单元发送节点重分配请求消息,并在此节点重分配请求消息中携带所述标识信息;所述新移动管理单元将所述转换代理的标识信息通知至新服务网关的方式是:所述新移动管理单元向所述新服务网关发起会话请求消息,并在此会话请求消息中携带所述标识信息。
进一步地,上述方法还具有以下特点:
所述源移动管理单元和所述新移动管理单元指移动管理实体或者服务通用分组无线服务支持节点。
进一步地,上述方法还具有以下特点:
所述标识信息包括所述转换代理的隧道端点标识和IP地址,或者包括所述转换代理的隧道端点标识和完全域名。
为了解决上述技术问题,本发明还提供了一种选择协议转换代理的系统,包括:用户终端、用户终端进行位置移动前所在的源移动管理单元和源服务网关、用户终端进行位置移动后所在的新移动管理单元和新服务网关、分组数据网网关;所述新移动管理单元,用于选择一转换代理用于在新服务网关和分组数据网网关间进行协议转换,所述转换代理为源服务网关与所述分组数据网网关进行协议转换的转换代理。
进一步地,上述系统还具有以下特点:
所述源移动管理单元,用于在所述用户终端附着到所述源移动管理单元所在的网络时,保存所述转换代理的标识信息;所述新移动管理单元,还用于在用户终端从所述源移动管理单元的覆盖区域移动到所述新移动管理单元的覆盖区域后,从所述源移动管理单元处获知所述转换代理的标识信息,并将所述转换代理的标识信息通知至所述新服务网关;所述新服务网关,用于根据所述标识信息选择所述转换代理用于所述新服务网关与所述分组数据网网关间的协议转换。
进一步地,上述系统还具有以下特点:
所述新移动管理单元,还用于在用户终端移动到新的跟踪区时,向所述源移动管理单元发送上下文请求消息,并从所述源移动管理单元返回的上下文响应消息中获知所述转换代理的标识信息,向所述新服务网关发送会话请求消息,并在此会话请求消息中携带所述标识信息;所述源移动管理单元,用于在收到所述新移动管理单元发送的上下文请求消息后,向此新移动管理单元返回上下文响应消息,并在此上下文响应消息中携带所述转换代理的标识信息。
进一步地,上述系统还具有以下特点:
所述系统还包括用户终端进行位置移动前所在的源演进的节点B,用户终端进行位置移动后所在的新演进的节点B;所述源演进的节点B,用于向源移动管理单元发送切换请求消息;所述源移动管理单元,用于收到所述源演进的节点B发送的切换请求消息后,向新移动管理单元发送节点重分配请求消息,并在此节点重分配请求消息中携带所述标识信息;所述新移动管理单元,还用于获知所述转换代理的标识信息后,向所述新服务网关发送会话请求消息,并在此会话请求消息中携带所述标识信息。
进一步地,上述系统还具有以下特点:
所述源移动管理单元和所述新移动管理单元指移动管理实体(MME)或者服务通用分组无线服务支持节点(SGSN)。
进一步地,上述系统还具有以下特点:
所述标识信息包括所述转换代理的隧道端点标识和IP地址,或者包括所述转换代理的隧道端点标识和完全域名。
本发明在用户终端在切换过程、路由区更新过程或者跟踪区更新过程中选择同一个IWP,可以有效降低信令开销选择IWP带来的开销,提高系统性能。
具体实施方式
实施例中,选择协议转换代理的系统包括:用户终端、用户终端进行位置移动前所在的源移动管理单元、源服务网关和源演进的节点B、用户终端进行位置移动后所在的新移动管理单元、新服务网关和新演进的节点B、分组数据网网关。移动管理单元(包括源移动管理单元和新移动管理单元)指移动管理实体(MME)或者服务通用分组无线服务支持节点(SGSN)。
源移动管理单元,用于在用户终端附着到源移动管理单元所在的网络时,保存源服务网关和分组数据网网关进行协议转换的转换代理的标识信息。在用户终端移动到新的跟踪区的情况下,收到新移动管理单元发送的上下文请求消息后,向此新移动管理单元返回上下文响应消息,并在此上下文响应消息中携带所述转换代理的标识信息。在用户终端从源演进的节点B切换到新演进的节点B的情况下,收到源演进的节点B发送的切换请求消息后,向新移动管理单元发送节点重分配请求消息,并在此节点重分配请求消息中携带所述转换代理的标识信息。
新移动管理单元,用于选择一转换代理用于在新服务网关和分组数据网网关间进行协议转换,此转换代理为源服务网关与分组数据网网关进行协议转换的转换代理,具体包括,在用户终端从源移动管理单元的覆盖区域移动到新移动管理单元的覆盖区域后,从源移动管理单元处获知所述转换代理的标识信息,并将此转换代理的标识信息通知至新服务网关。在用户终端移动到新的跟踪区的情况下,向源移动管理单元发送上下文请求消息,并从源移动管理单元返回的上下文响应消息中获知所述转换代理的标识信息,向新服务网关发送会话请求消息,并在此会话请求消息中携带所述标识信息。在用户终端从源演进的节点B切换到新演进的节点B的情况下,获知所述转换代理的标识信息后,向新服务网关发送会话请求消息,并在此会话请求消息中携带所述转换代理的标识信息。
新服务网关,用于根据从新移动管理单元获知的所述标识信息选择所述转换代理用于新服务网关与分组数据网网关间的协议转换。
实施例中,用户终端从源移动管理单元的覆盖区域移动到新移动管理单元的覆盖区域后,新移动管理单元选择一转换代理用于在新服务网关和分组数据网网关间进行协议转换,此转换代理为源服务网关与分组数据网网关进行协议转换的转换代理。下述图4所示的实现方法只是实现上述方案的一种方式,当然还可以根据其它流程实现上述方案。
如图4所示,选择协议转换代理的方法具体包括:
步骤401,用户终端附着到源移动管理单元所在的网络时,源移动管理单元保存源服务网关和分组数据网网关进行协议转换的转换代理的标识信息;
步骤402,用户终端从源移动管理单元的覆盖区域移动到新移动管理单元的覆盖区域后,新移动管理单元从所述源移动管理单元处获知转换代理的标识信息;
步骤403,新移动管理单元将转换代理的标识信息通知至新服务网关,新服务网关根据标识信息选择此转换代理用于新服务网关与分组数据网网关间的协议转换。
下面以两个具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。
具体实施例一:
如图5所示,UE附着到源移动管理单元(以MME为例)所在的网络时,源移动管理单元保存转换代理的标识信息,具体包括以下步骤:
步骤501,UE向MME发送附着(Attach)请求,请求在E-UTRAN网络注册,请求消息中携带UE的全球移动用户标识(International MobileSubscriber Identity,简称IMSI)或者源全球唯一临时标识(Globally UniqueTemporary Identity,简称GUTI);
步骤502,MME向HSS发送位置更新更新消息,该请求消息中携带UE的IMSI;
步骤503,HSS向MME发送位置更新确认消息,该确认消息中携带UE的用户数据;
步骤504,MME获得UE的用户数据后向SGW发送建立会话请求消息请求建立默认承载,请求消息中携带PGW的控制面地址,IWP的控制面地址,默认承载的服务质量(Quality of Service,简称QoS),接入点的总最大速率(Access Point Name-Aggregate Maximum Bearer Rate,简称APN-AMBR),承载标识(Bearer ID);
步骤505,SGW向IWP发送建立会话请求消息请求建立默认承载,请求消息中携带请求消息中携带SGW的用户面地址和用户面隧道端点标识(Tunneling Endpoint Identity,简称TEID),PGW的控制面地址,默认承载的服务质量(Quality of Service,简称QoS),接入点的总最大速率(Access PointName-Aggregate Maximum Bearer Rate,简称APN-AMBR),承载标识(BearerID);
步骤506,IWP向PGW发送代理绑定请求消息;
步骤507,PGW向IWP回复代理绑定确认消息;
步骤508,IWP向SGW发送建立会话响应消息,响应消息中携带IWP控制面的TEID,IWP的用户面地址和TEID,PGW的地址和通用路由封装键值(Generic Routing Encapsulation Key,简称GRE Key),承载标识(BearerID),上行业务流模板(Traffic Flow Template,简称TFT);
步骤509,SGW向MME发送建立会话响应消息,响应消息中携带SGW控制面的TEID,SGW的用户面地址和TEID,IWP控制面的TEID,IWP的用户面地址和TEID,承载标识(Bearer ID),上行TFT;
步骤510,MME向eNodeB发送附着接受消息,该消息中携带UE的GUTI,跟踪区标识(Tracking Area Identity,简称TAI)表,承载标识(BearerID),包括上行TFT和承载QoS会话管理配置信息;
步骤511,eNodeB向UE发送RRC连接重配置消息,该消息中携带无线承载ID,并且eNodeB将附着接受消息一起发送给UE;
步骤512,UE向eNodeB发送RRC连接重配置完成消息,该消息中携带承载ID;
步骤513,eNodeB向MME转发附着完成消息;
步骤514,MME向SGW发送更新承载请求消息,请求消息中携带eNodeB的用户面地址和TEID;
步骤515,SGW向MME返回更新承载响应消息。
如图6所示,用户终端移动到新的跟踪区时,选择转换代理的方法具体包括以下步骤:
步骤601,UE移动到新的跟踪区后,向新MME发送跟踪区更新请求,请求在新的区域进行注册,该请求消息中携带源MME为UE分配的GUTI。
步骤602,新MME根据GUTI标识找到源MME,发送上下文请求信令进行上下文获取过程。
步骤603,源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IWP的标识信息。
源MME向新MME提供的IWP的标识信息包括IWP的隧道端点标识和IP地址,或者包括IWP的隧道端点标识和完全域名;新MME可以根据IWP的完全域名得到IWP的IP地址。此标识信息中还可以包括通用路由封装键值(GRE Key)。
步骤604,新MME收到上下文响应消息后对上下文进行确认;
步骤605,新MME向新SGW发送会话建立请求消息,请求消息中携带IWP的隧道端点标识和IP地址,PGW的GRE Key和IP地址,承载QoS等;
步骤606,新SGW向IWP发起更新承载请求,请求消息中携带此SGW的隧道端点标识和IWP的隧道端点标识,IWP更新承载的绑定关系;
步骤607,IWP向PGW发送代理绑定更新消息。
步骤608,PGW更新自己的上下文并向SGW返回代理绑定更新确认信息。
步骤609,IWP向新SGW返回更新承载响应。
步骤610,新SGW向MME返回会话建立响应消息,响应消息中携带有此SGW的隧道端点标识和自身的地址;
步骤611,新MME通过位置更新消息通知HSS注册位置的改变。
步骤612,HSS向源MME发送位置取消信令,只维护新MME的注册。
步骤613,源MME向HSS返回位置取消响应。
步骤614,HSS对新MME的位置更新进行确认。
步骤615,源MME向源SGW发送释放会话请求消息,SGW释放上下文信息;
步骤616,源SGW向源MME返回释放会话响应消息;
步骤617,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618,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新MME进行确认。
在步骤610,或步骤614,或步骤618完成后,新MME保存转换代理的标识信息,并在UE进行位置移动,移动到另一MME(用MME2表示)覆盖范围内时,向此MME2提供其保存转换代理的标识信息。
具体实施例二:
用户终端UE附着到源移动管理单元(以MME为例)所在的网络时,源移动管理单元保存所述转换代理的标识信息的步骤与具体实施例一中描述的相同。
如图7所示,用户终端移动到新的跟踪区时,选择转换代理的方法具体包括以下步骤:
步骤701,原eNodeB决定向新eNodeB发起eNodeB切换,进行核心网节点重分配。
步骤702,原eNodeB向源MME发送切换请求消息。
步骤703,源MME根据MME选择功能选择新MME,并向新MME发送节点重分配请求消息,该消息中包括PGW的地址和GRE Key,SGW的地址和上行TEID,且源MME在重分配请求消息中携带IWP的标识信息;
源MME向新MME提供的IWP的标识信息包括IWP的隧道端点标识和IP地址,或者包括IWP的隧道端点标识和完全域名;新MME可以根据IWP的完全域名得到IWP的IP地址。此标识信息中还可以包括通用路由封装键值(GRE Key)。
步骤704,新MME向SGW发送会话建立请求消息,请求消息中携带IWP的隧道端点标识和IP地址,PGW的GRE Key和IP地址,承载QoS等;
步骤705,SGW向MME返回会话建立响应消息,响应消息中携带有此SGW的隧道端点标识和自身的地址;
步骤706,新MME向新eNodeB发送切换请求消息,请求在新eNodeB中建立UE上下文。
步骤707,新eNodeB向新MME发送切换请求确认消息。
步骤708,新MME向源MME发送节点重分配响应消息。
步骤709,源MME向原eNodeB发送切换指示消息。
步骤710,原eNodeB将切换指示消息转发至UE。
步骤711,UE与新eNodeB进行小区同步后,向新eNodeB发送切换确认消息。
步骤712,新eNodeB向新MME发送切换通知消息。
步骤713,新MME向源MME发送节点重分配完成的消息。
步骤714,源MME向新MME返回节点重分配完成的确认消息。
步骤715,新MME向SGW发起更新承载请求,请求消息中携带新eNodeB的用户面隧道标识和IP地址;
步骤716,新SGW向IWP发送更新承载请求,将SGW的地址信息、隧道标识信息、UE的位置信息等参数发送给IWP;
步骤717,IWP向PGW发送代理绑定更新消息;
步骤718,PGW向IWP返回代理绑定确认消息;
步骤719,IWP更新自身的上下文,并向新SGW返回更新承载响应消息。
步骤720,新SGW向新MME返回更新承载响应消息。
在步骤703,或步骤705,或步骤707,或步骤712,步骤720完成后,新MME保存转换代理的标识信息,并在UE进行位置移动,移动到另一MME(用MME2表示)覆盖范围内时,向此MME2提供其保存转换代理的标识信息。
上述具体实施例一和二中,均以MME作为移动管理单元进行说明。在实际应用中,移动管理单元还可以是SGSN,新的SGSN从源SGSN处获知源服务网关与所述分组数据网网关进行协议转换的转换代理的标识信息,并选择此转换代理用于在新服务网关和分组数据网网关间进行协议转换。
通过上述方法,使得协议转换代理在移动性管理过程中保持不变,从而有效降低了网元交互的信令。
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。