CN102238518A - 一种获取家用基站位置信息的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种获取家用基站位置信息的方法和系统，均可由家用基站将自身位置信息上报给家用基站管理系统，由策略和计费规则功能从家用基站管理系统获取家用基站的位置信息。本发明获取家用基站位置信息的方法和系统，提供了由策略和计费规则功能获取用户设备当前接入的家用基站的位置信息的技术支持，这使得对后续用户设备进行通信质量控制的操作得以实现，进而保证了用户设备访问业务的服务质量，提高了用户满意度。

Description

一种获取家用基站位置信息的方法和系统

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种获取家用基站位置信息的方法和系统。

背景技术

3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)的EPS(Evolved Packet System，演进的分组系统)由E-UTRAN(Evolved UniversalTerrestrial Radio Access Network，演进的通用地面无线接入网)、MME(MobilityManagement Entity，移动管理单元)、S-GW(Serving Gateway，服务网关)、P-GW(Packet Data Network Gateway，分组数据网络网关)、HS S(Home SubscriberServer，归属用户服务器)组成，具体架构如图1所示。

其中，MME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，用于在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，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。

若EPS系统支持PCC(Policy and Charging Control，策略计费控制)，PCRF(Policy and Charging Rules Function，策略和计费规则功能)进行策略和计费规则的制定，并通过接收接口Rx和运营商IP(Internet Protocol，网络协议)业务网络中的AF(Application Function，应用功能)相连，获取业务信息以生成PCC策略的业务信息。当S-GW与P-GW之间的S5接口采用GTP协议时，P-GW中驻留了PCEF(Policy and Charging Enforcement Function，策略和计费执行功能)，PCRF与P-GW间通过Gx接口交换信息，负责发起承载的建立、修改和释放，保证业务数据的服务质量(Quality ofService，QoS)，并进行计费控制。当S-GW与P-GW的S5接口采用PMIP(Proxy Mobile IP，代理移动IP)时，S-GW中驻留BBERF(Bearer Binding and Event Report Function，承载绑定和事件报告功能)，并且S-GW与PCRF之间通过Gxc接口交换信息，由BBERF负责发起承载的建立、修改和释放，保证业务数据的服务质量，由PCEF进行计费控制。

为了向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，EPS支持家用基站的接入。具体而言，家用基站可以包含演进的家用基站HeNB(Home evolved NodeB)和普通的家用基站HNB(Home NodeB)。其中，HeNB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，其优点是实惠、便捷、低功率输出、即插即用、宽带接入、使用单模终端等。HeNB通常通过租用的固网线路接入EPS的核心网。为了保障接入的安全，核心网中引入安全网关SeGW进行屏蔽，HeNB与SeGW之间的数据采用IPSec进行封装。HeNB可以直接连接到核心网的MME和S-GW，也可以通过HeNB GW连接到MME和S-GW。同时，引入了网元HeMS(Home eNodeB Management System，家用基站管理系统)对HeNB进行管理。

图1、图2、图3分别为非漫游场景、家乡路由漫游场景和本地疏导漫游场景下HeNB接入EPS的架构示意图。此外，通用移动通信系统(Universal MobileTelecommunications System，UMTS)也支持HNB的接入，接入时的具体架构如图4所示。

由于HeNB接入的固网线路的QoS通常受到HeNB的拥有者与固网运营商的签约限制，因此3GPP用户设备(UE)通过HeNB接入3GPP核心网访问业务时所需的QoS不能超过固网运营商所能提供的网线线路的QoS；否则，UE访问业务的QoS将得不到保障。因此，PCRF在为3GPP UE的业务访问所需的QoS进行授权时必须与固网中的BPCF(Broadband Policy Control Function，宽带策略控制功能)进行交互，以便能够得到固网的QoS授权。而BPCF为了能够完成QoS授权，就必须要获知该3GPP UE接入的HeNB所接入的固网线路，从而根据该线路当前可用的资源对PCRF请求的业务QoS需求进行授权。

但是，目前尚不存在由PCRF获取UE当前接入的家用基站(HeNB/HNB)位置信息(即家用基站所接入的固网位置信息)的技术支持，这使得对UE进行通信质量控制的操作无法实现，进而导致UE访问业务的QoS得不到保障，降低了用户满意度。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种获取家用基站位置信息的方法和系统，基于此使得对UE进行通信质量控制的操作得以实现。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种获取家用基站位置信息的方法，家用基站将自身位置信息上报给家用基站管理系统，PCRF从家用基站管理系统获取家用基站的位置信息。

上报所述位置信息的过程是在家用基站向家用基站管理系统注册的过程中实现的，具体过程包括：

家用基站向家用基站管理系统发送携带有自身位置信息的通知请求，家用基站管理系统保存收到的通知请求中所包含的信息，并返回应答消息。

PCRF获取所述位置信息的过程包括：

PCRF接收接入所述家用基站的UE的小区标识，并根据收到的小区标识确定该UE是通过家用基站接入的，进而向家用基站管理系统发送包含所述小区标识的位置信息查询消息；

家用基站管理系统查询来自PCRF的位置信息查询消息中所包含的小区标识所对应的家用基站位置信息，并通过位置信息查询应答消息将查询到的家用基站位置信息返回给PCRF。

PCRF接收所述小区标识的过程是在所述UE建立或修改IP-CAN会话的过程中实现的。

UE建立或修改IP-CAN会话的过程没有BBERF存在，PCRF接收所述小区标识的过程包括：

PCEF收到携带有UE当前接入小区的小区标识的请求建立或修改IP-CAN会话消息；

PCEF向PCRF发送携带有所述小区标识的IP-CAN会话建立或修改指示消息。

UE建立或修改IP-CAN会话的过程有BBERF存在，PCRF接收所述小区标识的过程包括：

BBERF所驻留的网关收到携带有UE当前接入小区的小区标识的请求建立或修改IP-CAN会话消息；

BBERF向PCRF发送携带有所述小区标识的网关控制会话建立或修改消息。

所述位置信息是家用基站连接的RGW(Residential GateWay，家庭网关)的公共IP地址，或是RGW的线路标识，或是家用基站拥有者与固网签约的用户免。

所述家用基站包含演进的家用基站HeNB和普通的家用基站HNB，所述家用基站管理系统包含演进的家用基站管理系统HeMS和普通的家用基站管理系统HMS。

一种获取家用基站位置信息的系统，该系统包括家用基站、家用基站管理系统、PCRF，所述家用基站管理系统与PCRF之间新建有通信连接；其中，

所述家用基站，用于将自身位置信息上报给所述家用基站管理系统；

所述PCRF，用于从所述家用基站管理系统中获取所述位置信息。

所述位置信息是家用基站连接的RGW的公共IP地址，或是RGW的线路标识，或是家用基站拥有者与固网签约的用户名。

所述家用基站包含HeNB和HNB，所述家用基站管理系统包含HeMS和HMS。

PCRF获取所述位置信息的操作是基于对UE的小区标识的接收而实现的，PCRF接收所述小区标识的过程是在所述UE建立或修改IP-CAN会话的过程中实现的；

在UE建立或修改IP-CAN会话的过程没有BBERF存在时，该系统进一步包括：PCEF；

在UE建立或修改IP-CAN会话的过程有BBERF存在时，该系统进一步包括：BBERF。

本发明获取家用基站位置信息的方法和系统，提供了由PCRF获取UE当前接入的家用基站的位置信息的技术支持，这使得对后续UE进行通信质量控制的操作得以实现，进而保证了UE访问业务的QoS，提高了用户满意度。

附图说明

图1为非漫游场景下HeNB接入EPS的架构示意图；

图2为家乡路由漫游场景下HeNB接入EPS的架构示意图；

图3为本地疏导漫游场景下HeNB接入EPS的架构示意图；

图4为非漫游场景下HNB接入UMTS的架构示意图；

图5为本发明一实施例的家用基站管理系统与PCRF的连接关系示意图；

图6为本发明一实施例的家用基站上报位置信息的流程图；

图7为本发明一实施例的PCRF获取家用基站位置信息的流程图；

图8为本发明另一实施例的PCRF获取家用基站位置信息的流程图；

图9为本发明获取家用基站位置信息的流程简图；

图10为本发明一实施例的获取家用基站位置信息的装置图。

具体实施方式

参见图5，图5为本发明一实施例的家用基站管理系统与PCRF的连接关系示意图。图5中，PCRF与家用基站管理系统之间新增接口Ph，用于PCRF获取家用基站的位置信息，即家用基站所接入的固网设备标识以及固网线路标识。

需要说明的是，基于家用基站可以包含HeNB和HNB这一情况，家用基站管理系统也可以包含HeMS和普通的家用基站管理系统HMS。

在实际应用中，首先需要由家用基站将自身的位置信息上报给家用基站管理系统，所述的上报操作可以如图6所示在家用基站注册时进行，也可以在家用基站也UE正常通信时进行。

参见图6，图6为本发明一实施例的家用基站上报位置信息的流程图，该流程包括以下步骤：

步骤601：家用基站上电后，通过固网线路与家用基站管理系统建立安全的IP连接。

步骤602：家用基站向家用基站管理系统发送通知请求，该通知请求中可以携带有家用基站的设备标识以及当前的位置信息，该位置信息可以是家用基站连接的RGW的公共IP地址，也可以是RGW的线路标识，还可以是HeNB拥有者与固网签约的用户名等。

步骤603：家用基站管理系统保存收到的通知请求中所包含的信息，并返回应答消息。

步骤604：家用基站管理系统向家用基站发送用于进行参数值设置的消息，该消息中包括家用基站接入核心网的S1接口IP地址以及基站的配置信息，所述配置信息中包括家用基站的小区标识。

步骤605：家用基站保存收到的参数值设置消息中所包含的信息，并返回参数值设置应答消息。

在家用基站将自身的位置信息上报给家用基站管理系统之后，PCRF就可以从家用基站管理系统中获取家用基站位置信息。具体的家用基站位置信息获取过程会因UE建立IP-CAN(IP-Connectivity Access Network，IP连接访问网络)会话时是否有BBERF存在而产生细微的区别，下面以图7、图8分别描述。

参见图7，图7为本发明一实施例的PCRF获取家用基站位置信息的流程图。需要说明的是，图7所示流程基于图1的非漫游架构，并且UE建立IP-CAN会话的过程没有BBERF存在。图7所示流程包括以下步骤：

步骤701：在UE请求建立IP-CAN会话的过程中，PCEF收到请求建立IP-CAN会话消息，该请求建立IP-CAN会话消息中携带有用户的用户标识和请求接入的PDN网络的PDN标识以及UE当前接入小区的小区标识；

对于EPS系统，该步骤中，PCEF收到UE当前接入小区的小区标识的具体过程如下：

在UE的附着流程中，UE向eNodeB发送附着请求消息，eNodeB再向MME发送附着请求消息，并在该附着请求消息中携带UE当前所在小区的小区标识；随后MME向S-GW发送创建会话请求消息，该创建会话请求消息中携带有UE当前所在小区的小区标识，S-GW再向P-GW发送创建会话请求消息，该创建会话请求消息中携带有UE当前所在小区的小区标识，这样位于P-GW的PCEF就获得了UE当前所在小区的小区标识；

或者，在UE建立另外的PDN连接流程中(即UE在附着以后，还可以建立另外一个PDN连接，这时选择的P-GW和附着时选择的P-GW可能不同)，UE向MME发送PDN连接请求，之后MME向S-GW发送连接请求消息，该连接请求消息中携带有UE当前所在小区的小区标识，S-GW再向P-GW发送创建会话请求消息，该创建会话请求消息中携带有UE当前所在小区的小区标识。这样，位于P-GW的PCEF就获得了UE当前接入小区的小区标识。

又如，在UMTS系统中，PCEF收到UE当前所在小区的小区标识的过程与在EPS系统中的情况类似，UE当前所在小区的小区标识可以由NodeB发送给RNC，RNC再发送给SGSN，再由SGSN发送给GGSN。这样，位于GGSN的PCEF就可获得UE当前接入小区的小区标识。

步骤702：PCEF向PCRF发送IP-CAN会话建立指示消息，该IP-CAN会话建立指示消息中携带有用户标识、PDN标识、为UE分配的地址IP Address以及PCEF所接收到的UE当前接入小区的小区标识。

步骤703：PCRF根据用户标识、PDN标识与SPR进行交互以获取签约信息，并根据获取的签约信息制定策略再下发给PCEF，所制定的策略包括PCC规则和事件触发器等。

步骤704：PCEF所在网关向UE返回应答建立IP-CAN会话，该应答消息中携带有UE的IP Address。

步骤705：PCRF根据UE的小区标识确定该UE是通过HeNB接入的，进而向家用基站管理系统发送位置信息查询消息，该位置信息查询消息中携带有步骤702中接收到的小区标识。

步骤706：家用基站管理系统接收来自PCRF的位置信息查询消息，查询该消息中所包含的小区标识所对应的家用基站位置信息，并通过位置信息查询应答消息将查询到的家用基站位置信息返回给PCRF。

参见图8，图8为本发明另一实施例的PCRF获取家用基站位置信息的流程图。需要说明的是，图8所示流程基于图1的非漫游架构，并且UE建立IP-CAN会话的过程有BBERF存在。图8所示流程包括以下步骤：

步骤801：在UE请求建立IP-CAN会话的过程中，BBERF所驻留的网关收到请求建立IP-CAN会话消息，该消息中携带有用户的用户标识和请求接入的PDN网络的PDN标识以及UE当前接入小区的小区标识。

在EPS系统中，BBERF收到UE当前所在小区的小区标识的具体过程如下：

在UE的附着流程中，UE向eNodeB发送附着请求消息，eNodeB再向MME发送附着请求消息，并在该附着请求消息中携带UE当前所在小区的小区标识。之后MME向S-GW发送创建会话请求消息，该创建会话请求消息中携带有UE当前所在小区的小区标识。这样，位于S-GW的BBERF就获得了UE当前所在小区的小区标识；

或者，在UE建立另外的PDN连接流程中(即UE在附着以后，还可以建立另外一个PDN连接，这时选择的P-GW可能和附着时选择的P-GW不同)，UE向MME发送PDN连接请求，再由MME向S-GW发送连接请求消息，该连接请求消息中携带有UE当前所在小区的小区标识。这样，位于S-GW的BBERF就获得了UE当前接入小区的小区标识以及eNodeB的负荷信息。

步骤802：BBERF向PCRF发送网关控制会话建立消息，该网关控制会话建立消息中携带有用户标识、PDN标识、UE当前接入小区的小区标识。PCRF接收上述网关控制会话建立消息并保存其中所包含的信息。

步骤803：PCRF根据所保存的用户标识、PDN标识与SPR进行交互以获取签约信息，并根据所获取的签约信息制定策略。其中，PCRF制定的策略包括PCC规则、QoS规则和事件触发器等。

之后，PCRF将制定的所述策略携带于网关会话建立确认消息中发送给BBERF，由BBERF接收该网关会话建立确认消息，并应用其中所包含的QoS规则以及事件触发器等进行安装和执行。

步骤804：BBERF驻留的网关向PCEF所驻留的网关发送请求建立IP-CAN会话消息，该请求建立IP-CAN会话消息中携带有用户标识和PDN标识。

步骤805：PCEF收到请求建立IP-CAN会话消息后，向PCRF发送IP-CAN会话建立指示消息，该IP-CAN会话建立指示消息中携带有用户标识、PDN标识以及网关为UE分配的IP Address。

步骤806：PCRF接收到IP-CAN会话建立指示消息后，根据其中所包含的用户标识以及PDN标识将步骤802中所建立的网关控制会话和步骤805中所建立的IP-CAN会话进行关联，并向PCEF返回IP-CAN会话建立确认消息，该IP-CAN会话建立确认消息中携带有步骤803中所制定的PCC规则和事件触发器等。PCEF则根据收到的PCC规则和事件触发器等进行安装和执行。

步骤807：PCEF所驻留的网关向BBERF所驻留的网关返回应答建立IP-CAN会话消息，该应答建立IP-CAN会话消息中携带有为UE分配的IPAddress。

步骤808：BBERF所驻留的网关接收所述应答建立IP-CAN会话消息，并向UE返回应答建立IP-CAN会话消息，该应答建立IP-CAN会话消息中携带有所述IP Address。

步骤809：PCRF根据UE的小区标识确定该UE是通过HeNB接入的，进而向家用基站管理系统发送位置信息查询消息，该位置信息查询消息中携带有步骤802中接收到的小区标识。

步骤810：家用基站管理系统接收来自PCRF的位置信息查询消息，查询该消息中所包含的小区标识所对应的家用基站位置信息，并通过位置信息查询应答消息将查询到的家用基站位置信息返回给PCRF。

图7、图8的流程描述的是UE在建立IP-CAN会话的过程中上报小区标识给PCRF，PCRF从而能够根据小区标识从家用基站管理系统中获取UE的位置信息。实际上，在IP-CAN会话修改的过程中，PCEF或BBERF也会上报小区标识，如UE在宏基站或其他家用基站接入后发生移动(即跨基站的移动)，PCEF或BBERF收到请求修改IP-CAN会话的消息，该消息中携带UE当前接入的家用基站的小区标识，PCEF或BBERF进一步将小区标识上报给PCRF，PCRF将根据新上报的小区标识在家用基站管理系统中查询UE当前的位置信息。

与图7、图8所示流程类似，对于图2、图3所示的漫游架构，位于拜访地的V-PCRF同样能够根据UE的小区标识确定该UE是通过HeNB接入的，进而向家用基站管理系统发送携带所述小区标识的位置信息查询消息。家用基站管理系统则可以根据收到的小区标识查询该UE接入的家用基站的位置信息，并通过应答消息将查询到的家用基站位置信息返回给V-PCRF。

另外，如果在运营商的拜访网络中存在若干个家用基站管理系统，那么PCRF还需要选择家用基站所注册的家用基站管理系统。具体而言，由于每个家用基站管理系统都需要向其注册的家用基站分配小区标识，并且每个小区标识都是全球唯一的；因此可以认为运营商规划时，每个家用基站管理系统可分配的小区标识区间是不重叠的。所以可以在PCRF上配置小区标识区间与家用基站管理系统之间的对应关系。这样，当PCRF在UE的IP-CAN会话建立过程中获取UE当前接入的家用基站小区标识时，就可以根据所述对应关系找到家用基站注册的家用基站管理系统。

在实际应用中，也可以在网络中部署一个功能网元，该功能网元在一个运营商网络中是唯一的。当家用基站向家用基站管理系统注册时，家用基站管理系统将家用基站小区标识和位置信息的对应关系保存到该功能网元中。这样，PCRF向该功能网元查询即可获得所需的家用基站位置信息。

由以上所述可见，本发明获取家用基站位置信息的方法可以表示如图9所示。参见图9，图9为本发明获取家用基站位置信息的流程简图，该流程包括以下步骤：

步骤910：新建家用基站管理系统与PCRF之间的通信连接。

步骤920：家用基站将自身位置信息上报给家用基站管理系统。

步骤930：PCRF从家用基站管理系统获取家用基站的位置信息。

为了保证上述操作能够顺利实施，可以进行如图10所示的设置。参见图10，图10为本发明一实施例的获取家用基站位置信息的装置图，该装置包括相连的家用基站、家用基站管理系统、PCRF。

在具体应用时，家用基站管理系统与PCRF之间新建有通信连接，并且家用基站能够将自身位置信息上报给家用基站管理系统，以便PCRF从家用基站管理系统获取该位置信息。在获取位置信息的过程中，图10所示系统中还可以进一步包括PCEF甚至BBERF等功能实体，以便PCRF能够与PCEF甚至BBERF进行通信交互，最终实现家用基站位置信息的获取。图10所示功能实体所能实现的操作，在前述流程中已经详细描述，在此不再赘述。

综上所述可见，无论是方法还是系统，本发明获取家用基站位置信息的技术，提供了由PCRF获取UE当前接入的家用基站的位置信息的技术支持，这使得对后续UE进行通信质量控制的操作得以实现，进而保证了UE访问业务的QoS，提高了用户满意度。

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，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种获取家用基站位置信息的方法，其特征在于：

家用基站将自身位置信息上报给家用基站管理系统，PCRF从家用基站管理系统获取家用基站的位置信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，上报所述位置信息的过程是在家用基站向家用基站管理系统注册的过程中实现的，具体过程包括：

家用基站向家用基站管理系统发送携带有自身位置信息的通知请求，家用基站管理系统保存收到的通知请求中所包含的信息，并返回应答消息。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，PCRF获取所述位置信息的过程包括：

PCRF接收接入所述家用基站的用户设备UE的小区标识，并根据收到的小区标识确定该UE是通过家用基站接入的，进而向家用基站管理系统发送包含所述小区标识的位置信息查询消息；

家用基站管理系统查询来自PCRF的位置信息查询消息中所包含的小区标识所对应的家用基站位置信息，并通过位置信息查询应答消息将查询到的家用基站位置信息返回给PCRF。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，PCRF接收所述小区标识的过程是在所述UE建立或修改IP-CAN会话的过程中实现的。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，UE建立或修改IP-CAN会话的过程没有承载绑定和事件报告功能BBERF存在，PCRF接收所述小区标识的过程包括：

策略和计费执行功能PCEF收到携带有UE当前接入小区的小区标识的请求建立或修改IP-CAN会话消息；PCEF向PCRF发送携带有所述小区标识的IP-CAN会话建立或修改指示消息。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，UE建立或修改IP-CAN会话的过程有BBERF存在，PCRF接收所述小区标识的过程包括：

BBERF所驻留的网关收到携带有UE当前接入小区的小区标识的请求建立或修改IP-CAN会话消息；

BBERF向PCRF发送携带有所述小区标识的网关控制会话建立或修改消息。

7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述位置信息是家用基站连接的家庭网关RGW的公共IP地址，或是RGW的线路标识，或是家用基站拥有者与固网签约的用户名。

8.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述家用基站包含演进的家用基站HeNB和普通的家用基站HNB，所述家用基站管理系统包含演进的家用基站管理系统HeMS和普通的家用基站管理系统HMS。

9.一种获取家用基站位置信息的系统，其特征在于，该系统包括家用基站、家用基站管理系统、PCRF，所述家用基站管理系统与PCRF之间新建有通信连接；其中，

所述家用基站，用于将自身位置信息上报给所述家用基站管理系统；

所述PCRF，用于从所述家用基站管理系统中获取所述位置信息。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述位置信息是家用基站连接的RGW的公共IP地址，或是RGW的线路标识，或是家用基站拥有者与固网签约的用户名。

11.根据权利要求9或10所述的系统，其特征在于，所述家用基站包含HeNB和HNB，所述家用基站管理系统包含HeMS和HMS。

12.根据权利要求9或10所述的系统，其特征在于，PCRF获取所述位置信息的操作是基于对UE的小区标识的接收而实现的，PCRF接收所述小区标识的过程是在所述UE建立或修改IP-CAN会话的过程中实现的；

在UE建立或修改IP-CAN会话的过程没有BBERF存在时，该系统进一步包括：PCEF；

在UE建立或修改IP-CAN会话的过程有BBERF存在时，该系统进一步包括：BBERF。

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