CN102056137A - 一种本地网关选择信息获取的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种本地网关选择信息获取的方法及系统，用于解决移动性管理实体为本地IP访问连接选择到合适的本地网关的技术问题。本发明中，无线侧网元或家用基站网关动态地向移动性管理实体上报和更新本地网关选择信息，使得移动性管理实体可以为本地IP访问连接选择到合适的本地网关。由于采用动态配置，因此需要网管配置的数据量小、避免了私网拓扑结构的泄露，而且能够做到配置数据的修改较为灵活、方便。

Description

一种本地网关选择信息获取的方法及系统

技术领域

本发明涉及移动通信领域，具体涉及获取选择为本地IP访问连接服务的本地网关所需信息的方法及系统。

背景技术

第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project，简称为3GPP)演进的分组系统(Evolved Packet System，简称为EPS)由演进的通用移动通信系统陆地无线接入网(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network，简称为E-UTRAN)、移动管理单元(Mobility Management Entity，简称为MME)、服务网关(Serving Gateway，S-GW)、分组数据网络网关(Packet Data Network Gateway，简称为P-GW或者PDN GW)、归属用户服务器(Home Subscriber Server，简称为HSS)、3GPP的认证授权计费(Authentication、Authorization and Accounting，简称为AAA)服务器，策略和计费规则功能(Policy and Charging Rules Function，简称为PCRF)实体及其他支撑节点组成。图1a是根据相关技术的EPS系统架构的示意图，移动性管理实体负责移动性管理、非接入层信令的处理和用户移动管理上下文的管理等控制面的相关工作；S-GW是与E-UTRAN相连的接入网关设备，在E-UTRAN和P-GW之间转发数据，并且负责对寻呼等待数据进行缓存；P-GW则是EPS与分组数据网络(Packet Data Network，简称为PDN)网络的边界网关，负责PDN的接入及在EPS与PDN间转发数据等功能；S-GW和P-GW都属于核心网网关。

家用基站是一种小型、低功率的基站，部署在家庭及办公室等室内场所，主要作用是为了给用户提供更高的业务速率并降低使用高速率服务所需要的费用，同时弥补已有分布式蜂窝无线通信系统覆盖的不足。家用基站的优点是实惠、便捷、低功率输出、即插即用等。在家用基站系统中，家用基站为无线侧网元。家用基站可以直接连接到核心网络，如图1a所示，也可以通过家用基站网关这个逻辑网元接入到核心网络，如图1b所示，其中，家用基站网关主要功能为：验证家用基站的安全性，处理家用基站的注册，对家用基站进行运行维护管理，根据运营商要求配置和控制家用基站，负责交换核心网和家用基站的数据。

除了支持移动核心网络的接入以外，移动通信系统(包括家用基站系统)还可支持本地IP访问(LIPA，Local IP Access)功能，可实现终端对家用网络其他IP设备或者企业网络其他IP设备或者互联网络的本地接入。

为了实现本地IP访问功能，增设了本地网关，如图2、图3、图4所示。本地接入网关的增设可提供对本地IP访问技术的有力支持。如图2所示，本地网关可以和无线侧网元合设或者在无线侧网元附近(即外置)，如图3、图4所示，当存在家用基站网关的情况下，本地网关不仅可与家用基站合设或者在家用基站附近(即外置)，也可以和家用基站网关合设或者在家用基站网关附近(即内置)。本地网关可以是本地服务网关(Local Serving Gateway，L-SGW)、本地分组数据网络网关(Local Packet Data Network Gateway，L-PGW)、虚拟服务网关(Virtual Serving Gateway，V-SGW)、虚拟分组数据网络网关(Virtual Packet Data Network Gateway，V-PGW)、本地网关GPRS支持节点(Local Gateway General Packet Radio Service Support Node，L-GGSN)、外置本地网关L-GW(Local Gateway)。

以LTE(Long Term Evolution，长期演进)移动通信网络架构为例，图5显示了在图2、图3和图4的无线通信系统中本地IP访问和核心网连接的示意数据流图。

如图5所示，对于本地IP访问的连接，需要选择合适的本地网关来实现终端数据的本地传递，此时本地网关的选择需要考虑如下信息(统称为本地网关选择信息)：无线侧网元与本地网关的对应关系信息(即哪些本地网关能为哪些无线侧网元服务)、无线侧网元的位置信息。本地网关的选择是由移动性管理实体完成的，上述需要考虑的信息(如对应关系)可以静态的配置在移动性管理实体或DNS服务器中。但是采用静态配置会导致一些问题，如配置数据庞大，特别是对于家用基站场景；泄漏私网拓扑结构，尤其是对于企业网场景；配置数据修改不方便、不灵活等。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种本地网关选择信息获取的方法及系统，用于解决如何动态的为移动性管理实体提供和更新本地网关选择需要的信息，以便移动性管理实体可以为本地IP访问连接选择到合适的本地网关的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种本地网关选择信息获取的方法，包括：

无线侧网元或家用基站网关向移动性管理实体上报本地网关选择信息，所述本地网关选择信息包含当前无线侧网元与本地网关的对应关系信息和/或当前无线侧网元的位置信息。

进一步地，当所述本地网关选择信息发生改变时，所述无线侧网元或家用基站网关向所述移动性管理实体传送更新消息，更新所述移动性管理实体侧保存的所述本地网关选择信息。

进一步地，所述本地网关选择信息配置在无线侧网元或家用基站网关中，或由所述无线侧网元或家用基站网关从网管系统获取。

进一步地，在长期演进(LTE)系统中，所述无线侧网元为基站或家用基站；所述移动性管理实体为移动性管理单元(MME)或服务GPRS支持节点(SGSN)；所述本地网关为本地服务网关(L-SGW)、本地分组数据网络网关(L-PGW)。

进一步地，在UTRAN系统中，所述无线侧网元为基站、家用基站或无线网络控制器(RNC)；所述移动性管理实体为服务GPRS支持节点(SGSN)或移动交换中心(MSC)；所述本地网关为本地网关GPRS支持节点(L-GGSN)。

基于上述方法，本发明还提出一种本地网关选择信息获取的系统，包括：

本地网关选择信息上报装置，位于无线侧网元或家用基站网关，用于动态地向接收模块上报本地网关选择信息；所述本地网关选择信息包含当前无线侧网元与本地网关的对应关系信息和/或当前无线侧网元的位置信息；

本地网关选择信息接收装置，位于移动性管理实体，用于接收所述上报模块上报的所述本地网关选择信息，并在本地存储。

进一步地，当所述本地网关选择信息发生改变时，所述本地网关选择信息上报装置向所述本地网关选择信息接收装置传送更新消息，更新所述本地网关选择信息接收装置中保存的所述本地网关选择信息。

进一步地，所述本地网关选择信息配置在无线侧网元或家用基站网关中，或所述本地网关选择信息上报装置从网管系统获取。

进一步地，在长期演进(LTE)系统中，所述无线侧网元为基站或家用基站；所述移动性管理实体为移动性管理单元(MME)或服务GPRS支持节点(SGSN)；所述本地网关为本地服务网关(L-SGW)、本地分组数据网络网关(L-PGW)。

进一步地，在UTRAN系统中，所述无线侧网元为基站或家用基站或无线网络控制器(RNC)；所述移动性管理实体为服务GPRS支持节点(SGSN)、移动交换中心(MSC)；所述本地网关为本地网关GPRS支持节点(L-GGSN)。

本发明中，无线侧网元或家用基站网关动态地向移动性管理实体上报和更新本地网关选择信息，使得移动性管理实体可以为本地IP访问连接选择到合适的本地网关。由于采用动态配置，因此需要网管配置的数据量小、避免了私网拓扑结构的泄露，而且能够做到配置数据的修改较为灵活、方便。

附图说明

图1a为现有技术中移动通信网络连接示意图一；

图1b为现有技术中移动通信网络连接示意图二；

图2为现有技术中移动通信网络连接示意图三；

图3为现有技术中移动通信网络连接示意图四；

图4为现有技术中移动通信网络连接示意图五；

图5为现有技术中移动通信系统中本地IP接入数据流示意图；

图6为本发明本地网关选择信息上报流程图；

图7为本发明本地网关选择信息更新流程图；

图8为本发明UTRAN(Universal Terrestrial Radio Access Network，通用陆地无线接入网络)家用基站网络中本地网关选择信息上报和更新流程图；

图9为本发明LTE家用基站网络中存在家庭基站网关部署情况下本地网关选择信息上报流程图；

图10为本发明LTE家用基站网络中存在家庭基站网关部署情况下本地网关选择信息更新流程图。

具体实施方式

本发明的核心思想是通过S1接口或Iu接口动态的向移动性管理实体上报本地网关选择需要的信息，以便移动性管理实体为本地IP访问连接选择到合适的本地网关。

在本发明中，本地网关选择信息包含但不限于下列内容：无线侧网元与本地网关的对应关系信息(即哪些本地网关能为无线侧网元服务)、无线侧网元的位置信息。

在本发明中，S1接口是指LTE系统中无线侧网元与移动性管理实体之间的接口，当存在家用基站网关时，家用基站网关与移动性管理实体之间的接口也称之为S1接口。Iu接口是指UTRAN系统中，无线侧网元与移动性管理实体之间的接口，当存在家用基站网关时，家用基站网关与移动性管理实体之间的接口也称之为Iu接口。Iuh接口是指UTRAN系统中，无线侧网元与家用基站网关之间的接口。

下面结合附图和具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

以下实施例中，无线侧网元可以是基站、家用基站、RNC(无线网络控制器，Radio Network Controller)。移动性管理实体可以为MME(移动管理单元，Mobility Management Entity)、MSC(移动交换中心，Mobile Switching Centre)、SGSN(服务GPRS支持节点，Serving GPRS Support Node)。本地网关可以是L-SGW、L-PGW、L-GGSN。核心网接入网关可以是S-GW、SGSN。

图6是本发明在图2、图4架构的基础上，LTE系统中本地网关选择信息上报流程图，本实施例是用S1接口信令流程完成无线侧网元或家用基站网关向移动性管理实体上报本地网关选择信息的流程图，本实施例适用于LTE系统宏基站场景、LTE家用基站系统中存在家用基站网关且家用基站网关管理本地网关选择信息的场景，本信令流程如图6所示，本实施例具体步骤描述如下：

步骤601：无线侧网元或家用基站网关和移动性管理实体建立流控制传输协议(Stream Control Transmission Protocol，SCTP)连接；

步骤602：无线侧网元或家用基站网关向移动性管理实体发送“S1接口建立请求”消息，该消息中需要携带本地网关选择信息，包括当前无线侧网元与本地网关的对应关系信息和/或当前无线侧网元的位置信息；

其中本地网关选择信息可以是配置在无线侧网元或家用基站网关中，也可以是无线侧网元或家用基站网关从网管系统获取的。

步骤603：移动性管理实体收到“S1接口建立请求”消息后保存消息中携带的本地网关选择信息；

步骤604：移动性管理实体向无线侧网元或家用基站网关发送“S1接口建立请求应答”。

图7是本发明在图2、图4架构的基础上，LTE系统中本地网关选择信息更新流程图，本实施例是用S1接口信令流程完成无线侧网元或家用基站网关向移动性管理实体更新本地网关选择信息的流程图，本实施例适用于LTE系统宏基站场景、LTE家用基站系统中存在家用基站网关且家用基站网关管理本地网关选择信息的场景，本信令流程如图7所示，本实施例具体步骤描述如下：

步骤701：无线侧网元或家用基站网关和移动性管理实体建立SCTP连接；

步骤702：当本地网关选择信息发生改变时，无线侧网元或家用基站网关向移动性管理实体发送“配置更新”消息，该消息中需要携带改变的本地网关选择信息，包括当前无线侧网元与本地网关的对应关系信息和/或当前无线侧网元的位置信息；

其中本地网关选择信息可以是配置在无线侧网元或家用基站网关中，也可以是无线侧网元或家用基站网关从网管系统获取的。

步骤703：移动性管理实体收到“配置更新”消息后保存消息中携带的改变的本地网关选择信息；

步骤704：移动性管理实体向无线侧网元或家用基站网关发送“配置更新消息应答”。

图6、图7是以LTE为例进行描述，对于UTRAN系统中的相同场景(宏基站场景、基站系统中存在家用基站网关且家用基站网关管理本地网关选择信息的场景)同样适用，流程相同，此处不再详述。

在图6、图7的实施例中，无线侧网元可以是基站、RNC。移动性管理实体为MME、SGSN。本地网关可以是L-SGW、L-PGW、L-GGSN。

图8是本发明在图3架构的基础上，UTRAN系统中本地网关选择信息上报和更新流程图，本实施例是用Iuh接口信令流程完成无线侧网元向移动性管理实体上报和更新本地网关选择信息的流程图，本实施例适用于UTRAN家用基站系统中存在家用基站网关且家用基站管理本地网关选择信息的场景，本信令流程如图8所示，本实施例具体步骤描述如下：

步骤801：当无线侧网元开机上电时，或者当本地网关选择信息发生改变时，无线侧网元向家用基站网关发送“注册请求”消息，该消息中需要携带本地网关选择信息，包括当前无线侧网元与本地网关的对应关系信息和/或当前无线侧网元的位置信息；

其中本地网关选择信息可以是配置在无线侧网元中，也可以是无线侧网元从网管系统获取的。

步骤802：家用基站网关收到无线侧网元发的注册请求消息后保存消息中携带的本地网关选择信息；

步骤803：家用基站网关向移动性管理实体发送Iu接口消息，该消息可以是“上行信息交换请求消息”，消息中携带了本地网关选择信息，包括当前无线侧网元与本地网关的对应关系信息和/或当前无线侧网元的位置信息；

步骤804：移动性管理实体收到所述Iu接口消息后，保存消息中携带的本地网关选择信息，该消息可以是“上行信息交换请求消息”；

步骤805：家用基站网关向无线侧实体发送注册请求应答信息；

步骤806：移动性管理实体向家用基站网关返回步骤803的Iu接口消息应答，该消息可以是“上行消息交换请求消息应答”；

在图8的实施例中，无线侧网元是家用基站。移动性管理实体为SGSN。本地网关是L-GGSN。

图9是本发明在图3架构的基础上，LTE系统中本地网关选择信息上报流程图，本实施例是用S1接口信令流程完成无线侧网元或家用基站网关向移动性管理实体上报本地网关选择信息的流程图，本实施例适用于LTE家用基站系统中存在家用基站网关且家用基站管理本地网关选择信息的场景，本信令流程如图9所示，本实施例具体步骤描述如下：

步骤901：当无线侧网元开机上电时，无线侧网元向家用基站网关发送“S1接口建立请求”消息，该消息中需要携带本地网关选择信息，包括当前无线侧网元与本地网关的对应关系信息和/或当前无线侧网元的位置信息；

其中本地网关选择信息可以是配置在无线侧网元中，也可以是无线侧网元从网管系统获取的。

步骤902：家用基站网关收到无线侧网元发的“S1接口建立请求”消息后保存消息中携带的本地网关选择信息；

步骤903：家用基站网关向移动性管理实体发送“S1接口建立请求”消息，消息中携带了本地网关选择信息，包括当前无线侧网元与本地网关的对应关系信息和/或当前无线侧网元的位置信息；

步骤904：移动性管理实体收到消息后，保存消息中携带的本地网关选择信息；

步骤905：家用基站网关向无线侧网元发送连接建立请求应答信息；

步骤906：移动性管理实体向家用基站网关返回“S1接口建立请求应答消息”；

图10是本发明在图3架构的基础上，LTE系统中本地网关选择信息更新流程图，本实施例是用S1接口信令流程完成无线侧网元或家用基站网关向移动性管理实体更新本地网关选择信息的流程图，本实施例适用于LTE家用基站系统中存在家用基站网关且家用基站管理本地网关选择信息的场景，本信令流程如图10所示，本实施例具体步骤描述如下：

步骤1001：当本地网关选择信息发生改变时，无线侧网元向家用基站网关发送“基站配置更新”消息，该消息中需要携带改变的本地网关选择信息，包括当前无线侧网元与本地网关的对应关系信息和/或当前无线侧网元的位置信息；

其中本地网关选择信息可以是配置在无线侧网元中，也可以是无线侧网元从网管系统获取的。

步骤1002：家用基站网关收到无线侧网元发的“基站配置更新消息”后保存消息中携带的改变的本地网关选择信息；

步骤1003：家用基站网关向移动性管理实体发送基站配置更新消息，该消息中需要携带改变的本地网关选择信息，包括当前无线侧网元与本地网关的对应关系信息和/或当前无线侧网元的位置信息；

步骤1004：移动性管理实体保存收到的基站配置更新消息中携带的本地网关选择信息；

步骤1005：家用基站网关向无线侧网元发送基站配置更新应答信息；

步骤1006：移动性管理实体向家用基站网关返回基站配置更新请求应答；

在图9、图10的实施例中，无线侧网元是家用基站。移动性管理实体为MME。本地网关是L-SGW、L-PGW。

以上实施例不仅可以应用与家用基站系统，也同样适用于宏基站系统。在上述实施例中无线侧实体可以是基站、家用基站、无线网络控制器RNC。本地IP访问的无线侧实体可以与本地接入网关地址相同。

本地IP访问连接可以是本地IP访问用户本地网络、本地IP访问公司本地网络、本地IP访问互联网、互联网业务的分流操作。

本地IP访问的无线侧网元可以与本地网关地址相同。

本文中涉及到的本地IP访问可以指LIPA，其全称以Local IP Access表示，但不限制于这个特定的唯一称谓，本地IP访问还可以包括以下之一：本地IP访问用户本地网络、本地IP访问公司本地网络、本地IP访问互联网、互联网或公司或家庭业务的分流操作，以下不做赘述。

为实现本发明所述的本地网关选择信息获取的方法，本发明还提出实现所述方法的实现系统，包括本地网关选择信息上报装置和本地网关选择信息接收装置。

本地网关选择信息上报装置，位于无线侧网元或家用基站网关，用于动态地向接收模块上报本地网关选择信息；所述本地网关选择信息包含当前无线侧网元与本地网关的对应关系信息和/或当前无线侧网元的位置信息。

本地网关选择信息接收装置，位于移动性管理实体，用于接收所述上报模块上报的所述本地网关选择信息，并在本地存储。

进一步地，当所述本地网关选择信息发生改变时，所述本地网关选择信息上报装置向所述本地网关选择信息接收装置传送更新消息，更新所述本地网关选择信息接收装置中保存的所述本地网关选择信息。

所述本地网关选择信息配置在无线侧网元或家用基站网关中，或由所述本地网关选择信息上报装置从网管系统获取。

在长期演进(LTE)系统中，所述无线侧网元为基站或家用基站；所述移动性管理实体为移动性管理单元(MME)或服务GPRS支持节点(SGSN)；所述本地网关为本地服务网关(L-SGW)、本地分组数据网络网关(L-PGW)；

在UTRAN系统中，所述无线侧网元为基站或家用基站或无线网络控制器(RNC)；所述移动性管理实体为服务GPRS支持节点(SGSN)、移动交换中心(MSC)；所述本地网关为本地网关GPRS支持节点(L-GGSN)。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

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)

1.一种本地网关选择信息获取的方法，其特征在于，包括：

无线侧网元或家用基站网关向移动性管理实体上报本地网关选择信息，所述本地网关选择信息包含当前无线侧网元与本地网关的对应关系信息和/或当前无线侧网元的位置信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述本地网关选择信息发生改变时，所述无线侧网元或家用基站网关向所述移动性管理实体传送更新消息，更新所述移动性管理实体侧保存的所述本地网关选择信息。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述本地网关选择信息配置在无线侧网元或家用基站网关中，或由所述无线侧网元或家用基站网关从网管系统获取。

4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，在长期演进(LTE)系统中，所述无线侧网元为基站或家用基站；所述移动性管理实体为移动性管理单元(MME)或服务GPRS支持节点(SGSN)；所述本地网关为本地服务网关(L-SGW)、本地分组数据网络网关(L-PGW)。

5.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，在UTRAN系统中，所述无线侧网元为基站、家用基站或无线网络控制器(RNC)；所述移动性管理实体为服务GPRS支持节点(SGSN)或移动交换中心(MSC)；所述本地网关为本地网关GPRS支持节点(L-GGSN)。

6.一种本地网关选择信息获取的系统，其特征在于，包括：

本地网关选择信息上报装置，位于无线侧网元或家用基站网关，用于动态地向接收模块上报本地网关选择信息；所述本地网关选择信息包含当前无线侧网元与本地网关的对应关系信息和/或当前无线侧网元的位置信息；

本地网关选择信息接收装置，位于移动性管理实体，用于接收所述上报模块上报的所述本地网关选择信息，并在本地存储。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，当所述本地网关选择信息发生改变时，所述本地网关选择信息上报装置向所述本地网关选择信息接收装置传送更新消息，更新所述本地网关选择信息接收装置中保存的所述本地网关选择信息。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述本地网关选择信息配置在无线侧网元或家用基站网关中，或所述本地网关选择信息上报装置从网管系统获取。

9.根据权利要求6、7或8所述的系统，其特征在于，在长期演进(LTE)系统中，所述无线侧网元为基站或家用基站；所述移动性管理实体为移动性管理单元(MME)或服务GPRS支持节点(SGSN)；所述本地网关为本地服务网关(L-SGW)、本地分组数据网络网关(L-PGW)。

10.根据权利要求6、7或8所述的系统，其特征在于，在UTRAN系统中，所述无线侧网元为基站或家用基站或无线网络控制器(RNC)；所述移动性管理实体为服务GPRS支持节点(SGSN)、移动交换中心(MSC)；所述本地网关为本地网关GPRS支持节点(L-GGSN)。

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