CN102065469A - 一种减少ip地址需求的方法和移动网络系统 - Google Patents

Abstract

一种减少IP地址需求的方法和移动网络系统，应用于包括边界隧道路由器的移动网络，终端从移动网络获取用于标识本终端的非IP地址的终端标识(EID)；终端以本终端的EID为源地址，以通信对端的EID为目的地址进行报文封装，得到EID报文，并在终端和边界隧道路由器之间实现EID报文的发送和接收。因为使用非IP地址，因此本发明可以减少IP地址需求。

Description

一种减少IP地址需求的方法和移动网络系统

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种减少IP地址需求的方法和移动网络系统。

背景技术

由于移动网络的灵活性和便利性等特征，以及价格越来越适合大众消费市场等等原因，移动网络获得高速发展，例如现在的移动网络用户数量已经超过了固定网络用户数量。而且，移动网络的IP(Internet Protocol)化标准过程现在已经基本上实现。对长期演进和系统架构演进(Long Term Evolution/System Architecture Evolution，简称LTE/SAE)网络，已经只支持分组交换(Packet Switched，简称PS)域，而不再支持传统的电路交换(Circuit Switched，简称CS)域，所有网络业务基本上都通过IP网络机制来实现。一般而言，一个移动网络的终端设备，都至少需要分配一个IP地址，以实现网络通信。由于移动网络的用户数量庞大，这样就需要大量的IP地址。

图1是典型的第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project，简称3GPP)长期演进(Long Term Evolution，简称LET))/系统结构演进(SAE System Architecture Evolution，简称SAE)网络结构图。其中，UE是用户终端设备，演进的基站节点(evolved NodeB，简称eNB)为基站设备，S-GW(Serving Gateway)为服务网关，分组数据网络网关(Packet Data Network Gateway，简称P-GW或PDN GW)用于连接外部IP网络。移动性管理单元(Mobility Management Entity，简称MME)负责管理功能，而策略控制和计费规则功能(Policy and Charging Rules Function)实现策略和计费控制。P-GW为用户进行IP地址分配，并需要在UE和P-GW之间，经过eNB和S-GW，建立起有关默认承载和专用承载，从而实现有关业务的连接。

图2是LTE/SAE网络典型的注册和IP地址分配流程图，包括以下步骤：

步骤201，随机接入过程。用户注册到网络，需要通过这个过程，使得终端和网络建立一个无线资源控制(Radio Resource Control，简称RRC)连接。

步骤202，终端向MME发送一个注册请求，包括它的识别码。该识别码可以是国际移动用户识别码(International Mobile SubscriberIdentity，简称IMSI)，也可以是一个有效的S-临时移动用户识别码(S-Temporary Mobile Subscriber Identity，简称S-TMSI)。

步骤203，认证和密钥协商(Authentication and Key Agreement，简称AKA)认证过程。MME提取到用户识别码，开始认证和密钥协商过程，实现网络和终端间的相互认证。

步骤204，MME和归属用户服务器(Home Subscriber Server，简称HSS)之间进行位置更新和插入用户数据(以及确认)过程。

步骤205，MME向P-GW发承载建立请求。

步骤206，P-GW进行用户的IP地址分配等，并返回创建承载响应。在这个消息中，返回分配给用户的IP地址。

步骤207，MME发送初始上下文请求消息给eNB，其中包括发给UE的注册接受(也称为连接接受)消息，注册接受消息中携带IP地址等信息；

步骤208，eNB向UE发RRC连接重配置消息，其中带有发给UE的注册接受消息，注册接受消息中携带IP地址等信息。

步骤209，RRC连接重配置完成后，UE向eNB发送RRC连接重配置响应消息。

步骤210，eNB向MME发注册完成(也称为连接完成)消息。

步骤211，UE在获得IP地址后，就可以通过已经建立的默认/专用承载进行有关的业务过程(例如WWW浏览和IMS应用等)。

网络需要为进行网络业务的每个移动终端均分配一IP地址。在IPv4地址已经接近耗尽的情况下，如何获得大量的IP地址，来满足移动网络的IP业务的实现，对运营商而言，是一个比较大的挑战。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种减少IP地址需求的方法和相应的移动网络系统。

在IP网络研究领域，多年以来，已经在研究用户位置和身份ID相分离的技术，其基本思路是，目前的IP地址具有双重语义，一是IP地址标记了用户的位置信息，另一个是IP地址还唯一标记了终端/用户的身份。为解决网络路由的可扩展性问题、移动性问题、以及多连接/多宿主(Multi-homing)等问题，已经发展了或者正在发展多种技术，例如主机身份协议(Host Identity Protocol，简称HIP)、位置和身份分离协议(Locator/ID Separation Protocol，简称LISP)等。通过位置和身份分离技术，主机通过终端标识(Endpoint ID，简称EID)来进行标记，EID可标识终端用户身份；通过EID到边界隧道路由器的接口IP地址/路由定位器(Routing Locator，简称RLOC)的映射，在边界隧道路由器上进行报文的IP隧道封装，在骨干网络上进行传递，从而达到解决目前IP网络中存在的路由可扩展性问题，并可以进一步解决其他如移动性等问题。

在移动网络的机制中，可通过IMSI用来唯一确定UE，在经过认证后，再申请IP地址，并通过IP地址来标记UE并进行有关通信。但是，在IP地址和IMSI之间虽然没有唯一对应的关系，在某种程度上来说，信息是冗余的，可以只选择其中的一个。结合ID和位置分离的思路，可以用非IP地址来充当终端标识(EID)，并通过EID来实现通信，从而可以极大地降低对IP地址的需求。EID是根据某种策略制定的编号体制中的编号。

为了解决上述问题，本发明提供了一种可减少IP地址需求的方法，应用于包括边界隧道路由器的移动网络，该方法包括：

终端从移动网络获取用于标识本终端的非IP地址的终端标识(EID)；

终端以本终端的EID为源地址，以通信对端的EID为目的地址进行报文封装，得到EID报文，并在终端和边界隧道路由器之间实现EID报文的发送和接收。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

所述终端的EID为电话号码、临时移动台标识(TMSI)、国际移动用户标识号(IMSI)、IMSI导出的编号、域名、身份证号码、护照号码或驾驶证号码。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

所述移动网络还包括无线接入网、接入网关和IP网络，且边界隧道路由器与接入网关合设，表示为接入网关/边界隧道路由器；接入网关/边界隧道路由器建立到终端的承载时记录该终端的EID与该承载的对应关系；

终端发送EID报文时，通过与接入网关/边界隧道路由器之间的承载将该EID报文发送到接入网关/边界隧道路由器；接入网关/边界隧道路由器收到后，将本接入网关/边界隧道路由器的位置标识符(RLOC)和根据通信对端EID以及EID-RLOC的对应关系查询得到的RLOC作为源、目的地址，对该EID报文做IP封装，将得到的IP报文转发到IP网络；

接入网关/边界隧道路由器收到封装有EID报文的下行IP报文后，解封装得到该EID报文，根据该EID报文中作为目的地址的EID找到对应的承载，通过该承载将该EID报文转发到目的终端。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

所述移动网络还包括无线接入网、接入网关和IP网络，边界隧道路由器位于IP网络中；接入网关建立到终端的承载时记录该终端的EID与该承载的对应关系，接入网关与边界隧道路由器之间建立有IP隧道；

终端发送EID报文时，先通过与接入网关之间的承载将该EID报文发送到接入网关；该接入网关对收到的该EID报文做IP隧道封装后通过IP隧道转发到边界隧道路由器，该边界隧道路由器对收到的报文解IP隧道封装得到该EID报文，将本边界隧道路由器的位置标识符(RLOC)和根据通信对端EID以及EID-RLOC的对应关系查询得到的RLOC作为源、目的地址，对该EID报文做IP封装，得到的IP报文转发到IP网络；

边界隧道路由器收到封装有EID报文的下行IP报文后，解封装得到该EID报文，对该EID报文做IP隧道封装后通过IP隧道转发到接入网关；该接入网关对收到的报文解IP隧道封装得到EID报文，根据该EID报文中作为目的地址的EID找到对应的承载，通过该承载将该EID报文转发到目的终端。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

所述移动网络为长期演进和系统架构演进(LTE/SAE)网络、WiMAX网络或3G网络；所述接入网关为所述移动网络中连接在无线接入网和IP网络之间进行报文转发的一个或多个网元。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

终端封装的报文中包含一个用于指示报文的源、目的地址类型的指示字段，所述源、目的地址类型至少包括IP地址和非IP地址的EID；移动网络根据所述指示字段决定报文的不同处理方法。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

终端的EID是终端向移动网络中的动态主机配置协议(DHCP)服务器申请IP地址时，由DHCP服务器返回给终端的；或者，是终端接入到移动网络时，由移动网络的网元返回给终端的；或者EID存贮在终端中，终端使用该EID之前需要通过移动网络的认证；

DHCP服务器或移动网络的网元返回给终端的EID是该终端用户在签约时分配的EID，或者，是DHCP服务器或移动网络的网元根据该终端用户的签约信息和设定的生成策略生成的EID。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

所述移动网络为长期演进和系统架构演进(LTE/SAE)网络，所述接入网关为服务网关(S-GW)和分组数据网络网关(P-GW)；终端通过以下过程从移动网络获取本终端EID：

终端接入移动网络并通过认证后，P-GW收到MME发送的创建承载请求，在创建承载的过程中获取或生成该终端的EID，记录该承载与该终端的EID的对应关系，并通过创建承载响应将该终端的EID发送到该MME；该MME再通过与该终端间的无线接入网侧的承载建立及确认过程，将该终端的EID返回到该终端。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

通信对端的EID是终端请求域名服务器解析得到的，所述域名服务器支持对非IP地址格式的EID的解析。

相应地，本发明还提供了一种可减少IP地址需求的移动网络系统，包括终端和移动网络，所述移动网络包括边界隧道路由器，其中：

所述终端用于从移动网络获取本终端的非IP地址的终端标识(EID)，以本终端EID为源地址，以通信对端EID为目的地址进行报文封装得到EID报文，并在所述终端和所述边界隧道路由器之间实现EID报文的发送和接收。

进一步地，上述移动网络系统还可具有以下特点：

所述移动网络还包括无线接入网、接入网关和IP网络，所述边界隧道路由器与接入网关合设，表示为接入网关/边界隧道路由器；

所述终端在发送EID报文时，是通过与接入网关/边界隧道路由器之间的承载将该EID报文发送到接入网关/边界隧道路由器，并通过该承载接收接入网关/边界隧道路由器发来的EID报文；

所述接入网关/边界隧道路由器用于在收到上行EID报文后，将本接入网关/边界隧道路由器的位置标识符(RLOC)和根据通信对端EID以及EID-RLOC对应关系查询得到的RLOC作为源、目的地址，对该EID报文做IP封装，将得到的IP报文转发到IP网络；以及收到封装有EID报文的下行IP报文后，解封装得到该EID报文，根据该EID报文中作为目的地址的EID和记录的终端EID与承载的对应关系找到对应的承载，通过该承载将该EID报文转发到目的终端。

进一步地，上述移动网络系统还可具有以下特点：

所述移动网络还包括无线接入网、接入网关和IP网络，所述边界隧道路由器位于IP网络，与接入网关之间建立有IP隧道；

所述终端在发送EID报文时，先通过与接入网关之间的承载将该EID报文发送到接入网关，并通过该承载接收接入网关发来的EID报文；

所述接入网关用于对上行的EID报文做IP隧道封装后通过IP隧道转发到边界隧道路由器；及对经IP隧道发来的报文解IP隧道封装得到EID报文，根据该EID报文中作为目的地址的EID和记录的终端EID与承载的对应关系找到对应的承载，通过该承载将该EID报文转发到目的终端；

所述边界隧道路由器用于对IP隧道发来的报文解IP隧道封装得到EID报文，将本边界隧道路由器的RLOC和根据通信对端EID及EID-RLOC对应关系查询得到的RLOC作为源、目的地址，对该EID报文做IP封装，得到的IP报文转发到IP网络；收到封装有EID报文的下行IP报文后，解封装得到EID报文，对该EID报文做IP隧道封装后通过IP隧道转发到接入网关。

进一步地，上述移动网络系统还可具有以下特点：

所述移动网络为长期演进和系统架构演进(LTE/SAE)网络、WiMAX网络或3G网络；所述接入网关为所述移动网络中连接在无线接入网和IP网络之间进行报文转发的一个或多个网元。

进一步地，上述移动网络系统还可具有以下特点：

所述终端封装的报文中包含一个用于指示报文的源、目的地址类型的指示字段，所述源、目的地址类型包括IP地址的EID和非IP地址的EID；

所述移动网络根据所述指示字段决定报文的不同处理方法。

进一步地，上述移动网络系统还可具有以下特点：

所述终端还用于向移动网络的动态主机配置协议(DHCP)服务器申请IP地址，并接收DHCP服务器返回的本终端的EID；所述DHCP服务器用于收到终端的IP地址请求后将该终端的EID返回给该终端，返回给终端的EID是该终端用户签约时分配的EID或根据终端用户的签约信息和设定的EID生成策略生成的EID；或者

所述终端还用于在接入到移动网络时接收从移动网络返回的本终端的EID；所述移动网络的网元用于在终端接入时将该终端的EID返回给该终端，返回给终端的EID是该终端用户签约时分配的EID或根据终端用户的签约信息和设定的EID生成策略生成的EID；或者

所述终端存储有本终端的EID，终端使用该EID之前需要通过移动网络的认证。

进一步地，上述移动网络系统还可具有以下特点：

所述移动网络还包括域名服务器，所述域名服务器支持对非IP地址格式的EID的解析。

上述方案通过将身份和位置分离的思路应用到移动网络，从而可以显著降低移动网络对IP地址的要求，并可以进一步解决其他如移动性、路由扩展性等问题。

附图说明

图1是典型的3GPP LTE/SAE网络结构图；

图2是LTE/SAE网络典型的注册/IP地址分配流程图；

图3a和图3b分别是本发明实施例一及其变例的移动网络系统的架构示意图；

图4a和图4b分别是本发明实施例二、三的架构示意图；

图5a和图5b是二种LTE/SAE网络演进后的网络架构图；

图6是本发明实施例一方法的流程图；

图7和图8分别是本发明实施例二、三的方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

实施例一

如图3a所示，本实施例的可减少IP地址需求的移动网络系统包括终端和移动网络，移动网络包括无线接入网、接入网关和IP网络，边界隧道路由器与接入网关合设，表示为接入网关/边界隧道路由器，此时边界隧道路由器也可视为接入网关扩展的一个功能实体。接入网关/边界隧道路由器与IP网络相连。图中略去了控制面的功能实体(可以是HSS、AAA服务器、移动性管理节点等)其中：

终端用于从移动网络获取本终端的非IP地址的终端标识(EID)，以本终端EID为源地址，以通信对端EID为目的地址进行报文封装得到EID报文，在所述终端和边界隧道路由器之间实现EID报文的发送和接收，具体地，是通过与接入网关/边界隧道路由器之间的承载将该EID报文发送到接入网关/边界隧道路由器，并通过该承载接收接入网关/边界隧道路由器发来的EID报文；

无线接入网用于为终端提供接入服务，并在终端和接入网关/边界隧道路由器之间转发报文；

接入网关/边界隧道路由器用于在收到上行EID报文后，将本接入网关/边界隧道路由器的位置标识符(RLOC)和根据通信对端EID以及EID-RLOC对应关系查询得到的RLOC作为源、目的地址，对该EID报文做IP封装，将得到的IP报文转发到IP网络；以及收到封装有EID报文的下行IP报文后，解封装得到该EID报文，根据该EID报文中作为目的地址的EID和记录的终端EID与承载的对应关系找到对应的承载，通过该承载将该EID报文转发到目的终端。

所述终端还用于在接入到移动网络时接收从移动网络返回的本终端的EID；所述移动网络的网元用于在终端接入时将该终端的EID返回给该终端，返回给终端的EID是该终端用户签约时分配的EID或根据终端用户的签约信息和设定的EID生成策略生成的EID。

所述移动网络为长期演进和系统架构演进(LTE/SAE)网络、WiMAX网络或3G网络；所述接入网关为所述移动网络中连接在无线接入网和IP网络之间进行报文转发的一个或多个网元。

本实施例方法的流程如图6所示，包括：

步骤601，终端的无线接入过程，主要包括信道同步等等过程；

步骤602，终端的接入认证过程，或者和网络之间的相互认证过程。这里可以支持各种不同的认证机制；

步骤603，在接入认证通过以后，接入网关/边界隧道路由器接收到承载建立的消息，获取一个EID，在随后的承载建立中记录建立的承载与该EID的对应关系；

本实施例中，为该终端分配的是非IP地址的EID。接入网关可以从终端归属服务器(如HSS/HLR)获取终端用户签约时分配的EID。接入网关与该归属服务器没有接口时，也可以由其他节点从终端归属服务器获取该EID并传递给接入网关。或者，也可以由接入网关根据该终端用户的签约信息和设定的EID生成策略为用户生成一个EID，该EID可以与IMSI相对应。

该EID与IP地址不同，可以是临时移动台标识(Temporary Mobile Station Identifier，TMSI)，IMSI(由于安全的考虑，一般不建议这样做)、电话号码、身份证号码、域名、护照号码、驾驶证号码或者其他编码格式的号码，具体做哪一种选择，并不影响方法的有效性和适应性，都可以节省IP地址。

步骤604，无线接入网络侧的承载建立及确认过程，通过该过程将EID传送到终端；

步骤605，终端进行IP网络业务连接，将本终端的EID作为源地址，将通信对端的EID作为目的地址封装在报文中，文中将封装得到的该报文称为EID报文，然后通过与终端EID对应的承载将该EID报文发送到接入网关/边界隧道路由器；

终端可以在进行IP网络业务连接如WWW浏览，或IMS等业务发起通信，发送上述EID报文。

如果通信对端是本移动网络用户，其EID也是非IP地址，如果是传统网络的用户，则也可能采用IP地址格式。文中，也将报文中作为源地址的终端的EID称为源EID，将报文中作为目的地址的通信对端的EID称为目的EID。

如果终端要请求域名服务器(DNS)解析得到通信对端的EID，则DNS中需要升级以支持对非IP地址的EID的解析。

终端通过与边界隧道路由器之间的承载发送EID报文，该发送过程可以包括隧道封装和解封装的处理，隧道封装方式有很多，如L2TPv3、IP-in-IP、GRE和IPsec等，视具体的系统而定，本发明不局限于任何一种特定的隧道封装方式。

步骤606，接入网关/边界隧道路由器收到EID报文后，将本接入网关/边界隧道路由器的位置标识符(RLOC)和根据通信对端EID以及EID-RLOC对应关系查询得到的RLOC作为源、目的地址，对该EID报文做IP封装，并将封装好的IP报文转发到IP网络；

接入网关/边界隧道路由器可以从本地或映射服务器查询到与通信对端EID对应的RLOC。如基于LISP协议时，也即通信对端接入的接入网关/边界隧道路由器(上行接口)的IP地址。

关于EID和RLOC的对应关系的查询的具体实现，如采用目前的LISP协议的方案时，可以用LISP的重叠逻辑拓扑(Alternative Logical Topology，ALT)加映射服务器(MS)实现，先在本地保存的EID-RLOC的对应关系查找，如查找不到，再通过映射服务器机制而查询获得。本发明也可以使用其他已有的身份标识与位置分离网络中的查询方法。

步骤607，接入网关/边界隧道路由器从IP网络中接收下行的封装有EID报文的IP报文；

如果IP网络发来的IP报文可能是传统的IP报文，也可能是封装有EID报文的IP报文时，可以在IP报文中包含指示报文类型的字段以便接入网关/边界隧道路由器识别。其他实施例同此。

步骤608，接入网关/边界隧道路由器将IP报文解封装，得到EID报文，找到与该EID报文中目的EID对应的承载；

步骤609，接入网关/边界隧道路由器通过与目的EID对应的承载将EID报文发送给终端(UE/MS)。一般需要进行相应的承载封装。

上述移动网络为长期演进和系统架构演进(LTE/SAE)网络、WiMAX网络或3G网络；所述接入网关为所述移动网络中连接在无线接入网和IP网络之间进行报文转发的一个或多个网元。

基于现有移动网络实现时，现有移动网络的网关设备(包括P-GW、S-GW)、基站设备和UE要支持EID的承载类型，具体的，不同于现有网络的基于IP地址的承载建立，支持基于EID的承载类型并进行有关的分组报文封装和转发。移动网络的网元中也需要支持EID和IP地址混合封装的分组报文。为此，可以在报文中设置一个用于指示源、目的地址类型的指示字段，所述源、目的地址类型至少包括IP地址和非IP地址的EID；移动网络的网元(如接入网关，边界隧道路由器)根据所述指示字段决定报文的不同处理方法，如对报文中IP地址格式和非IP地址格式的地址采用不同的解析方法。

实施例一的一个变例

该变例的架构如图3b所示。与实施例一的区别是边界隧道路由器与接入网关分开设置，即边界隧道路由器位于接入网关之后而在IP网络之中，且边界隧道路由器与接入网关之间建立有IP隧道，两者之间通过IP隧道来传送报文。

相应地，该移动网络系统中：

终端用于从移动网络获取本终端的非IP地址的终端标识(EID)，以本终端EID为源地址，以通信对端EID为目的地址进行报文封装得到EID报文，经所述边界隧道路由器实现EID报文的发送和接收。但在发送EID报文时，先通过与接入网关之间的承载将该EID报文发送到接入网关，并通过该承载接收接入网关发来的EID报文。

接入网关用于对上行的EID报文做IP隧道封装后通过IP隧道转发到边界隧道路由器；及对经IP隧道发来的报文解IP隧道封装得到EID报文，根据该EID报文中作为目的地址的EID和记录的终端EID与承载的对应关系找到对应的承载，通过该承载将该EID报文转发到目的终端；

边界隧道路由器用于对IP隧道发来的报文解IP隧道封装得到EID报文，将本边界隧道路由器的RLOC和根据通信对端EID及EID-RLOC对应关系查询得到的RLOC作为源、目的地址，对该EID报文做IP封装，得到的IP报文转发到IP网络；收到封装有EID报文的下行IP报文后，解封装得到EID报文，对该EID报文做IP隧道封装后通过IP隧道转发到接入网关。

其具体的流程，相对于上述实施例流程来说，需增加边界隧道路由器与接入网关之间的一段报文转发的处理。

在上行方向

在步骤605中，终端先通过与终端EID对应的承载发送到接入网关；接入网关收到后对该EID报文进行IP隧道封装，再通过IP隧道发送到边界隧道路由器；相应地，在步骤606中，边界隧道路由器对收到的报文解IP隧道封装后得到EID报文。

接入网关和边界隧道路由器可以保存终端EID与两者之间建立的IP隧道的对应关系，收到EID报文后根据EID报文中源EID找到对应的IP隧道。如果接入网关和边界隧道路由器之间只建立一条IP隧道，也可以不保存该对应关系。下行方向同此。

在下行方向

在步骤608中，边界隧道路由器对IP报文解封装得到EID报文后，先进行IP隧道封装，通过IP隧道发送到接入网关；接入网关收到后解IP隧道封装得到EID报文，再通过与该EID报文中目的EID对应的承载发送到目的终端。

另外，终端还可以向移动网络中的动态主机配置协议(DHCP)服务器申请IP地址，并接收DHCP服务器返回的本终端的EID；相应地，DHCP服务器用于收到终端的IP地址请求后将该终端的EID返回给该终端，返回给终端的EID可以是该终端用户签约时分配的EID，也可以是根据终端用户的签约信息和设定的EID生成策略生成的。当然DHCP服务器需要扩展支持EID。在具体的实现方面，和普通的IP地址分配略有不同，因为DHCP的IP地址分配是可以随意地挑选一个IP地址，而EID是需要和具体的用户对应起来。

第二实施例

本实施例方法是第一实施例应用于LTE/SAE系统时的一个示例，边界隧道路由器与P-GW合设，表示为P-GW/边界隧道路由器，对应的系统架构图如图4a所示。应用该方法时，需要对P-GW和UE进行升级，支持有关位置和身份分离机制，并进一步需要实现本实施案例中的有关功能。因为本发明的EID的编号体制与IP地址的编号体制不同，无线接入网网元(如eNB)和接入网关(如S-GW、P-GW)也需要做相应的扩展，主要是有关承载的对应关系发生了变化，这里已经不再和IP地址进行对应，而需要和EID进行对应。

本实施例方法的流程如图7所示，包括：

步骤701-705，同步骤201-205。

步骤706，P-GW/边界隧道路由器在收到MME经S-GW发送的承载创建请求后，获取该终端的EID，在随后的承载建立中记录建立的承载与该EID的对应关系；

由于支持位置和身份分离机制，P-GW/边界隧道路由器确定不需要为终端分配IP地址，而是以获取或生成的非IP地址的EID作为终端的EID。终端的EID可以保存在终端归属的服务器如HSS或HLR中，在终端接入的认证过程中，由MME从HSS或HLR获取该EID并通过承载建立请求发送到P-GW/边界隧道路由器。也可以由MME或P-GW或S-GW根据用户签约信息和设定的EID生成策略为终端生成EID。

步骤707，P-GW/边界隧道路由器向MME返回创建承载响应，并携带此移动终端的EID；

步骤708，MME向eNB发送初始上下文请求消息，其中包括发给UE的注册接受消息，注册接受消息中携带UE的EID等信息；

步骤709，eNB向UE发RRC连接重配置消息，其中带有发给UE的注册接受消息，注册接受消息中携带UE的EID；

步骤710、RRC连接重配置完成后，UE向eNB发送RRC连接重配置响应消息；

步骤711，eNB向MME发注册完成消息；

步骤712，UE进行IP网络业务连接(例如，WWW浏览，或者IMS业务等)时，使用获得的本UE的EID作为源地址，通信对端的EID作为目的地址来封装报文，通过与P-GW/边界隧道路由器之间的承载发送到P-GW/边界隧道路由器；

由于存在非IP地址和IP地址的EID作为源、目的地址的可能性，因此UE发出的分组报文中可以包含一个报文源和目的地址类别指示字段，以便网络中的网元可以灵活并正确处理。

步骤713，P-GW/边界隧道路由器解析收到的EID报文后，查询得到目的EID对应的RLOC，将目的EID对应的RLOC作为目的地址，将本边界隧道路由器的RLOC作为源地址，将EID报文作为该IP报文的有效载荷部分，完成IP报文封装，并将得到的IP报文发送到IP网络；

步骤714，IP网络进行IP报文转发；

步骤715，P-GW/边界隧道路由器收到IP网络发来的封装有EID报文的IP报文后，对该IP报文解封装，得到EID报文，再查找到与目的EID对应的P-GW/边界隧道路由器与终端之间的承载；

步骤716，P-GW/边界隧道路由器通过对应的承载将EID报文转发到UE，UE收到后交协议栈的上层进行处理，从而实现业务。

在本例中，实施例二中的接入网关对应于图1所示网络中的P-GW，或PGW和S-GW。需说明的是，LTE的架构在演进变化后，可能会出现图5a所示网络架构，此时，实施例二中的接入网关则对应于在演进基站和IP网络之间的接入网关。如出现图5b所示的网络架构，即演进基站和GW合一的网络实体时，则接入网关对应于该合一的网络实体。图5a和5b没有示出边界隧道路由器，在图5a中，边界隧道路由器可以与GW合设或在GW之后而位于IP网络之中，在图5b中，边界隧道路由器可以与eNB/GW合设或在eNB/GW之后而位于IP网络之中。

第三实施例

本实施例也是应用于LTE/SAE网络，但边界隧道路由器是在P-GW之后而位于IP网络之中，因此相应的流程中，需要增加对P-GW到边界隧道路由器之间的IP隧道建立和在报文传递时的处理。

本实施例方法的具体流程如图8所示，包括：

步骤801～805，同步骤701～705；

步骤806，P-GW在收到MME经S-GW发送的承载创建请求后，获取该终端的EID，在随后建立的承载过程中记录建立的承载与该EID的对应关系，此外，还与边界隧道路由器交互，在P-GW和边界隧道路由器间形成一个IP隧道；

P-GW和边界隧道路由器之间形成的隧道具体的可以是IP隧道，例如通用路由封装(General Routing Encapsulation，简称GRE)隧道，或者其他IP隧道，以保证EID报文可以通过无线接入网络侧的承载到达边界隧道路由器。

步骤807～812，同步骤707～712；

步骤813，P-GW收到EID报文后，进行IP隧道封装；

步骤814，P-GW通过IP隧道将该EID报文发送到边界隧道路由器；

步骤815，边界隧道路由器对报文解IP隧道封装，后续处理同步骤713；

步骤816，IP网络中进行IP报文转发；

步骤817，边界隧道路由器收到封装有EID报文的下行IP报文后，解封装得到EID报文，并对EID报文做IP隧道封装；

步骤818，边界隧道路由器通过IP隧道将IP隧道封装的EID报文发送到P-GW；

步骤819，P-GW收到报文后解IP隧道封装得到EID报文，找到与该EID报文中目的EID对应的承载；

步骤820，P-GW通过该承载将该EID报文发送到终端。

基于图6、7和图8的系统，在LTE/SAE网络中，UE也可以通过DHCP来进行IP地址申请。具体的，在网络系统中部署了DHCP服务器，以及/或者DHCP中继、DHCP代理等网络功能，以支持IP地址的分配。在一个新的示例中，终端以DHCP方式申请IP地址时，由于支持非IP地址的EID，动态主机配置协议(Dynamic Host Configuration Protocol，简称DHCP)服务器向该终端返回该终端的EID。DHCP服务器返回给终端的EID是该终端用户签约时分配的EID或根据终端用户的签约信息和设定的EID生成策略生成的EID。终端使用该EID来进行业务连接，具体的网络结构和处理方式，参见前述的流程和方法。相应地，DHCP的协议和流程需要进行扩展支持对EID的支持。

第四实施例

本实施例中，将用户签约时分配的EID存储在UE中。

在具体部署时，由于EID可以唯一确定终端用户的身份，因此运营商必须有某种机制来实现其唯一性，可认证，并可以灵活地进行分配和使用，前述实施例可以保证具体的实现。在本实施例中，既然EID是运营商唯一确定的，因此可以在用户开户的过程中，将EID直接存储在UE中，该EID可以由移动网络来生成，从移动网络获取得到。这样可以简化前述案例中的流程。通过移动网络对本终端的认证后，终端可以直接使用EID来进行通信，而不需要在身份认证后，由P-GW或DHCP服务器将EID返回给UE。其他有关的内容，与终端发起通信的报文传输过程，和前述实施例一致。

第五实施例

本实施例，是第一实施例在WiMAX网络的应用。WiMAX网络具有和第一实施例类似的结构(当然其具体的流程和实现机制上，也有相当的差距)，由UE/MS(Mobile Station，移动站/移动终端)，BS(Base Station)基站，AGW(接入业务网络网关，Access Service Network Gateway)，以及认证、授权和计费(Authentication，Authorization，and Accounting，简称AAA)等其他一些网元组成。同样可以对应到上述图3a～3b的架构，本实施例的地址分配，位置和身份分离机制和功能，以及有关承载等等，都会继续存在。主要是有关承载的范围发生了一些变化，在名称可能不一样。但是，同样可以通过引入位置和身份分离的机制，在现有WiMAX网络结构和流程的基础上，通过非IP地址的EID来实现通信，从而可以大大减少IP地址的需求。

同样，第一实施例的思想，也可以应用到其他3G网络，从而可以减少对IP地址的需求。

上述方法和系统通过在移动网络中引入位置和身份分离的IP网络工作机制，EID采用非IP地址格式，从而可以大量减少移动网络对IP地址的需求。采用本发明方法，可以实现一种新的移动网络系统，极大地降低对IP地址的需求。

上述方法和系统支持移动网络的结构演进。即在网元发生变化，但是基本功能结构还得以保持的情况下，位置和身份分离机制的使用，仍然，可以降低移动网络对IP地址的需求。

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 (16)

1.一种可减少IP地址需求的方法，其特征在于，应用于包括边界隧道路由器的移动网络，该方法包括：

终端从移动网络获取用于标识本终端的非IP地址的终端标识(EID)；

终端以本终端的EID为源地址，以通信对端的EID为目的地址进行报文封装，得到EID报文，并在终端和边界隧道路由器之间实现EID报文的发送和接收。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述终端的EID为电话号码、临时移动台标识(TMSI)、国际移动用户标识号(IMSI)、IMSI导出的编号、域名、身份证号码、护照号码或驾驶证号码。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述移动网络还包括无线接入网、接入网关和IP网络，且边界隧道路由器与接入网关合设，表示为接入网关/边界隧道路由器；接入网关/边界隧道路由器建立到终端的承载时记录该终端的EID与该承载的对应关系；

终端发送EID报文时，通过与接入网关/边界隧道路由器之间的承载将该EID报文发送到接入网关/边界隧道路由器；接入网关/边界隧道路由器收到后，将本接入网关/边界隧道路由器的位置标识符(RLOC)和根据通信对端EID以及EID-RLOC的对应关系查询得到的RLOC作为源、目的地址，对该EID报文做IP封装，将得到的IP报文转发到IP网络；

接入网关/边界隧道路由器收到封装有EID报文的下行IP报文后，解封装得到该EID报文，根据该EID报文中作为目的地址的EID找到对应的承载，通过该承载将该EID报文转发到目的终端。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述移动网络还包括无线接入网、接入网关和IP网络，边界隧道路由器位于IP网络中；接入网关建立到终端的承载时记录该终端的EID与该承载的对应关系，接入网关与边界隧道路由器之间建立有IP隧道；

终端发送EID报文时，先通过与接入网关之间的承载将该EID报文发送到接入网关；该接入网关对收到的该EID报文做IP隧道封装后通过IP隧道转发到边界隧道路由器，该边界隧道路由器对收到的报文解IP隧道封装得到该EID报文，将本边界隧道路由器的位置标识符(RLOC)和根据通信对端EID以及EID-RLOC的对应关系查询得到的RLOC作为源、目的地址，对该EID报文做IP封装，得到的IP报文转发到IP网络；

边界隧道路由器收到封装有EID报文的下行IP报文后，解封装得到该EID报文，对该EID报文做IP隧道封装后通过IP隧道转发到接入网关；该接入网关对收到的报文解IP隧道封装得到EID报文，根据该EID报文中作为目的地址的EID找到对应的承载，通过该承载将该EID报文转发到目的终端。

5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于：

所述移动网络为长期演进和系统架构演进(LTE/SAE)网络、WiMAX网络或3G网络；所述接入网关为所述移动网络中连接在无线接入网和IP网络之间进行报文转发的一个或多个网元。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

终端封装的报文中包含一个用于指示报文的源、目的地址类型的指示字段，所述源、目的地址类型至少包括IP地址和非IP地址的EID；移动网络根据所述指示字段决定报文的不同处理方法。

7.如权利要求1或2或3或4所述的方法，其特征在于：

终端的EID是终端向移动网络中的动态主机配置协议(DHCP)服务器申请IP地址时，由DHCP服务器返回给终端的；或者，是终端接入到移动网络时，由移动网络的网元返回给终端的；或者EID存贮在终端中，终端使用该EID之前需要通过移动网络的认证；

DHCP服务器或移动网络的网元返回给终端的EID是该终端用户在签约时分配的EID，或者，是DHCP服务器或移动网络的网元根据该终端用户的签约信息和设定的生成策略生成的EID。

8.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于：

所述移动网络为长期演进和系统架构演进(LTE/SAE)网络，所述接入网关为服务网关(S-GW)和分组数据网络网关(P-GW)；终端通过以下过程从移动网络获取本终端EID：

终端接入移动网络并通过认证后，P-GW收到MME发送的创建承载请求，在创建承载的过程中获取或生成该终端的EID，记录该承载与该终端的EID的对应关系，并通过创建承载响应将该终端的EID发送到该MME；该MME再通过与该终端间的无线接入网侧的承载建立及确认过程，将该终端的EID返回到该终端。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

通信对端的EID是终端请求域名服务器解析得到的，所述域名服务器支持对非IP地址格式的EID的解析。

10.一种可减少IP地址需求的移动网络系统，包括终端和移动网络，所述移动网络包括边界隧道路由器，其特征在于：

所述终端用于从移动网络获取本终端的非IP地址的终端标识(EID)，以本终端EID为源地址，以通信对端EID为目的地址进行报文封装得到EID报文，并在所述终端和所述边界隧道路由器之间实现EID报文的发送和接收。

11.如权利要求10所述的移动网络系统，其特征在于：

所述移动网络还包括无线接入网、接入网关和IP网络，所述边界隧道路由器与接入网关合设，表示为接入网关/边界隧道路由器；

所述终端在发送EID报文时，是通过与接入网关/边界隧道路由器之间的承载将该EID报文发送到接入网关/边界隧道路由器，并通过该承载接收接入网关/边界隧道路由器发来的EID报文；

所述接入网关/边界隧道路由器用于在收到上行EID报文后，将本接入网关/边界隧道路由器的位置标识符(RLOC)和根据通信对端EID以及EID-RLOC对应关系查询得到的RLOC作为源、目的地址，对该EID报文做IP封装，将得到的IP报文转发到IP网络；以及收到封装有EID报文的下行IP报文后，解封装得到该EID报文，根据该EID报文中作为目的地址的EID和记录的终端EID与承载的对应关系找到对应的承载，通过该承载将该EID报文转发到目的终端。

12.如权利要求10所述的移动网络系统，其特征在于：

所述移动网络还包括无线接入网、接入网关和IP网络，所述边界隧道路由器位于IP网络，与接入网关之间建立有IP隧道；

所述终端在发送EID报文时，先通过与接入网关之间的承载将该EID报文发送到接入网关，并通过该承载接收接入网关发来的EID报文；

所述接入网关用于对上行的EID报文做IP隧道封装后通过IP隧道转发到边界隧道路由器；及对经IP隧道发来的下行报文解IP隧道封装得到EID报文，根据该EID报文中作为目的地址的EID和记录的终端EID与承载的对应关系找到对应的承载，通过该承载将该EID报文转发到目的终端；

所述边界隧道路由器用于对IP隧道发来的报文解IP隧道封装得到EID报文，将本边界隧道路由器的RLOC和根据通信对端EID及EID-RLOC对应关系查询得到的RLOC作为源、目的地址，对该EID报文做IP封装，得到的IP报文转发到IP网络；收到封装有EID报文的下行IP报文后，解封装得到EID报文，对该EID报文做IP隧道封装后通过IP隧道转发到接入网关。

13.如权利要求11或12所述的移动网络系统，其特征在于：

所述移动网络为长期演进和系统架构演进(LTE/SAE)网络、WiMAX网络或3G网络；所述接入网关为所述移动网络中连接在无线接入网和IP网络之间进行报文转发的一个或多个网元。

14.如权利要求10或11或12所述的移动网络系统，其特征在于：

所述终端封装的报文中包含一个用于指示报文的源、目的地址类型的指示字段，所述源、目的地址类型包括IP地址的EID和非IP地址的EID；

所述移动网络根据所述指示字段决定报文的不同处理方法。

15.如权利要求10或11或12所述的移动网络系统，其特征在于：

所述终端还用于向移动网络的动态主机配置协议(DHCP)服务器申请IP地址，并接收DHCP服务器返回的本终端的EID；所述DHCP服务器用于收到终端的IP地址请求后将该终端的EID返回给该终端，返回给终端的EID是该终端用户签约时分配的EID或根据终端用户的签约信息和设定的EID生成策略生成的EID；或者

所述终端还用于在接入到移动网络时接收从移动网络返回的本终端的EID；所述移动网络的网元用于在终端接入时将该终端的EID返回给该终端，返回给终端的EID是该终端用户签约时分配的EID或根据终端用户的签约信息和设定的EID生成策略生成的EID；或者

所述终端存储有本终端的EID，终端使用该EID之前需要通过移动网络的认证。

16.如权利要求10所述的移动网络系统，其特征在于：

所述移动网络还包括域名服务器，所述域名服务器支持对非IP地址格式的EID的解析。

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