CN102281532A - 识别用户设备的方法和装置及临时标识传递和分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种演进网络中识别用户设备的方法、装置以及移动性管理实体。该方法包括：接收为接入演进网络的用户设备分配系统架构演进的临时移动用户标识S-TMSI，该S-TMSI包括：资源池标识、移动性管理实体标识和用户设备的临时标识；利用该S-TMSI临时识别演进网络内的用户设备。该装置包括：接收单元和临时识别单元。该移动性管理实体包括临时标识分配单元。另外，本发明还提供一种临时标识的传递和分配方法、根据临时标识的收发信息的方法。本发明通过在S-TMSI设置资源池标识，以加快接入设备更新的与处理问题，并简化运营商的对网络资源的配置，同时节省无线空口资源。

Description

识别用户设备的方法和装置及临时标识传递和分配方法

技术领域

本发明涉及通信技术，特别是涉及临时的移动用户标识。

背景技术

随着网络的发展，在3GPP中，各厂商积极研究长期演进网络(LTE，LongTerm Evolved)/系统架构演进网络(SAE，System Architecture Evolved)，其结构示意图如图1所示，包括：

移动性管理实体11(MME，Mobility Management Entity)的功能是保存UE的移动性管理上下文，如用户的标识，移动性管理状态、位置信息等，并对非接入层(NAS，Non Access Stratum)信令进行处理，负责NAS信令的安全等。

SAE网关12(SAE GW)包括服务网关121(S-GW，Serving Gateway)和分组数据网络网关122(P-GW，PDN Gateway)。S-GW与P-GW是两个逻辑实体，可以存在于同一个或不同的物理实体上。

该S-GW上保存UE的用户面上下文，如UE的IP地址和路由信息，执行合法监听、分组数据路由功能等。S-GW与MME之间的接口S11，负责MME、S-GW之间通信，进行UE的移动性管理信息与会话控制信息等交互。

MME11通过S1-MME，S-GW通过S1-U分别与演进通用陆地无线接入网E-UTRAN，(Evolved-Universal Terrestrial Radio Access Network)负责控制面和用户面的连接。同时MME11通过S3接口，S-GW通过S4接口分别与2G/3GSGSN连接，分别负责UE在3G和SAE网络之间的移动性控制面锚点和用户面锚点功能。

该P-GW122负责UE接入到分组数据网的用户面锚点功能，通过SGi参考点与外部分组数据网进行通信，具有分组路由和转发的功能，并负责策略计费增强功能、基于每个用户的分组过滤功能等。P-GW122通过S5接口与S-GW121进行相连，传递承载建立/修改/删除等控制信息，以及分组数据路由等。

策略计费规则功能13(PCRF，Policy and Charging Rules Function)通过S7接口向P-GW传递QoS和计费策略控制信息等。

在该系统演进网络架构中涉及到临时移动用户标识TMSI(TemporaryMobile Subscriber Identity)的概念。在现有UMTS系统中，也涉及到TMSI概念。在CS域下称为TMSI，在PS域下称为分组临时移动用户标识P-TMSI(PacketTMSI)，其引入的目的是防止国际移动用户标识IMSI(International MobileSubscriber Identity)在空口暴露而导致被人跟踪等，泄露用户的私密性。因此，在用户附着网络后，SGSN或MSC会分配给UE一个TMSI或P-TMSI，比如，服务通用分组无线业务GPRS(General Packet Radio Service)支持节点SGSN(Serving GPRS Supporting Node)给UE分配P-TMSI，移动交换中心MSC(Mobile Switching Centre)给UE分配TMSI。该TMSI在UE的位置区(LA，Location Area)或该P-TMSI在路有区(RA，Routing Area)是唯一的，其中，一个LA可以有若干个RA。当用户接入网络时，会用TMSI或P-TMSI来作为用户的标识，当用户有下行寻呼时，也通过TMSI或P-TMSI来寻呼UE，若UE在寻呼信道上发现包含自己的TMSI或P-TMSI的寻呼信息，就发起接入。

此外，该TMSI/P-TMSI的作用还有在UE接入新的核心网结点时，在未引入Iu-flex的概念下，新的节点通过LAI或RAI(LA或RA标识)来查找旧的节点来获取UE的上下文，由于Iu-flex的存在，只通过LAI/RAI来查找旧节点是不够的，因此还要通过结合TMSI/P-TMSI来一起确定旧节点。其中，该Iu-flex，即在Iu接口上，存在接入网络设备和核心网设备之间多对多的对应关系，比如，一个RNC连接多个SGSN，而一个SGSN也可以接入多个RNC。该多个SGSN就组成一个资源池(Pool)，在一个Pool内，有多个核心网节点(如SGSN)与Pool内的所有无线接入网(RAN，Radio Access Network)节点(如RNC)相连，而不是传统模式的一个接入网节点只能连接一个核心网节点。

另外，TMSI/P-TMSI还可以在Iu-flex的情况下由RAN根据TMSI/P-TMSI中的信息来找到UE注册的节点。具体实现过程为：

TMSI/P-TMSI中有0到10可配置的bit来表示网络资源标识(NRI，NetworkResource Identifier)，NRI是在资源池(Pool)内用来区别不同的核心网节点的，这样，当UE第一次接入Pool时，RAN节点通过NAS节点选择功能(NNSF，NAS node selection Function)，根据负载分担等原则选择一个合适的核心网节点，在该Pool内移动，该UE始终不会更改该节点，其原理就是，核心网节点给UE分配一个TMSI或P-TMSI，其中携带代表该核心网节点的NRI，这样，当UE在接入时，在向RAN发送的初始直传消息(Initial Direct Transfer)中携带TMSI或P-TMSI，RAN节点根据接收到TMSI/P-TMSI中的NRI，直接选择NRI对应的原来注册的核心网结点上，这样就实现了在Pool内移动不改变核心网节点的目的。当然，在UE移动出Pool后，由于RAN节点找不到对应的NRI，因此会重新选择新的核心网节点，UE在新的Pool内移动仍然不会改变该节点。

其中，现有的TMSI/P-TMSI的组成共32bit，包括：若干bit的用于区分PS/CS(一般为两位)、可配置的0到10bit用于NRI(0表示没有flex)、若干位用于重启动(restart)标记和若干位的其他bit，其中，该bit可以根据网络部署情况进行适应型分配。

例如，在一个TMSI/P-TMSI中，其中2bit用来区分是TMSI还是P-TMSI；5bit用于restart标记，该标记的主要目的是防止节点重起引起分配已经分配的TMSI，导致TMSI分配重复；此外，还有7bit用于NRI，剩下18bit可用作每个核心网设备分配UE的标识。

再比如，目前，现有技术在Pool内设计TMSI/P-TMSI的示意图，如图2所示，包括Pool21，Pool22、Pool23、Pool24、Pool25和Pool26。其中，Pool21的NRI包括16至20；Pool22的NRI包括11至15；Pool23的NRI包括1；Pool24的NRI包括6至10；Pool25的NRI包括1至5；Pool26的NRI包括11。其过程为：如图所示，假如网络状况为：Pool21、Pool22、Pool24和Pool25有重叠部分，每个Pool中有5个核心网设备，该设备用不同的NRI来区别，在不相邻的Pool中，可以使用重复的NRI，因为不会影响NAS节点选择功能和UE在寻呼区域TMSI的唯一性。假设每个核心网设备最大能附着100万用户，而Pool重叠区域中有1200万用户，其他区域的用户数较少。

在该网络中，20个核心网设备足够附着1200万用户。NRI可设为5bit(因为2^5＝32，可供32个核心网设备标识)，每个设备的独立分配的标识为21bit(100万＝2^20，可供200万用户)，2bit为PS/CS区别用，剩下32-5-21-2＝4bit用作restart使用。

在SAE网络中，仍然有Flex的设计，类似现有方法，在一个Pool内，有多个CN节点(如MME)与Pool内的所有RAN节点(如ENB)相连，当一个UE初始进入pool，RAN节点能够根据负载分担原则等选择一个CN节点，这样UE在这个pool内移动或接入，始终锚定在选定的CN节点。而由于SAE网络中存在MME和S-GW两个与ENB连接的节点，就有MME Pool和S-GW Pool两个概念，且在SAE网络中，也允许Pool的Overlapping(重叠)，此外，SAE网络规定，MME Pool或S-GWPool包含完整的位置区域(TA，Track area)。TA是类似UMTS网络中LA/RA的概念。

请参阅图3，为现有技术中MME Pool为重叠区域内临时用户标识分配的示意图，在该图中，假设UE每次分配一个TA，UE第一次进入MME Pool1，如UE进入ENB1，则从MME Pool 1(简称MP1)中选择一个MME，在移动过程中从ENB1到ENB2到ENB3都不需要更改MME，直到进入ENB4，由于该ENB与源MME没有接口(该ENB4只属于MP2)，则需要重新选择MP2中的MME。图中ENB2和ENB3属于两个MME Pool，即与两个Pool中的所有MME都有接口，于是ENB2和ENB3就是MME Pool 1和2的重叠(overlapping)部分。该Overlapping的益处在于，当UE从ENB4再返回ENB3，由于ENB3与MME Pool2有连接，因此不需要重新选择MME，直到进入ENB1才会再次选择MME，即overlapping避免了乒乓效应(relocation)。试想如果ENB3与MME Pool2没有接口，那么UE在ENB3和ENB4之间来回移动，则要发起乒乓效应。

对于TA概念，SAE网络允许分配给UE多个TA，这与UMTS网络是不同的，UTMS网络下，网络只能分配给UE一个LA或RA。这样如果上图中UE在Pool注册，且分配TA list为TA1和TA2，则UE在ENB1和ENB2之间来回移动也不需要发起更新了，即UE在分配的TA list内移动时不需要发起更新的。

在现有技术中，当在Pool内为接入用户设备添加、修改或删除核心网节点的NRI中，都需要考虑其它相邻Pool的情况，避免NRI重复出现，如果为接入的用户设备分配NRI，也需要通知其它的Pool，防止在相邻的Pool中出现重复NRI。另外，在移动用户的接入网络过程中，需要遍历所有网络资源标识，其处理过程复杂，处理速度慢，用户的满意度低。

此外，在现有UMTS中，在UE接入RAN时发送的无线资源控制RRC消息中携带初时直传消息(Initial Direct Transfer)，在该Initial Direct Transfer包括一个域内非接入层节点选择(Intra Domain NAS Node Selector)字段，其中可以包括P-TMSI。此外，在Initial Direct Transfer消息中，还可以携带NAS字段，NAS为UE直接到核心网的消息，如RAU或Attach Request，在RAU或AttachRequest中也可以包括P-TMSI，因此P-TMSI在Initial Direct Transfer中存在2个。这样对无线空口而言，资源浪费较多。

发明内容

本发明实施例提供一种演进网络中识别用户设备的方法及装置，通过在S-TMSI设置资源池标识，以加快接入设备更新的与处理问题，并简化运营商的对网络资源的配置。

本发明实施例解决的另一技术问题是提供一种演进网络中的移动性管理实体、S-TMSI传递和分配方法以及根据S-TMSI收发信息的方法，以减少无线空口资源的浪费。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种演进网络中识别用户设备的方法，所述方法包括步骤：

当用户设备接入演进网络时，所述演进网络为该用户设备分配系统架构演进的临时移动用户标识S-TMSI，所述S-TMSI包括：资源池标识、移动性管理实体标识和用户设备的临时标识；

利用所述S-TMSI临时识别接入演进网络内的用户设备。

本发明实施例还提供一种演进网络中识别用户设备的装置，所述装置包括：

接收单元，用于接收携带接入演进网络的用户设备分配系统架构演进的临时移动用户标识S-TMSI的接入请求，所述S-TMSI包括：资源池标识、移动性管理实体标识和用户设备的临时标识；

临时识别单元，用于利用所述S-TMSI临时识别接入演进网络内的用户设备。

本发明实施例还提供一种演进网络中的移动性管理实体，包括：

临时标识分配单元，当用户设备接入演进网络时，用于为该用户设备分配系统架构演进的临时移动用户标识S-TMSI，所述S-TMSI包括：资源池标识、移动性管理实体标识和用户设备的临时标识。

本发明实施例还一种S-TMSI传递方法，适用于用户设备向核心网传递S-TMSI，包括步骤：

在用户设备接入网络时，向无线接入网发送携带初始直传消息的无线资源控制请求消息，该请求消息中包括S-TMSI和非接入层消息，该非接入层消息中不携带S-TMSI；

所述无线接入网在与移动性管理实体之间的接口S1建立信令连接时，通过接口S1将所述S-TMSI放入初始用户设备消息中，并通过初始用户设备消息将S-TMSI提供给核心网节点。

本发明实施例再提供一种S-TMSI的分配方法，包括步骤：

计算分配S-TMSI，其中，所述S-TMSI满足：根据所述S-TMSI计算的寻呼组与根据国际移动用户标识计算的寻呼组一致；

当寻呼用户设备时，将携带S-TMSI的寻呼消息发送到无线接入网，所述寻呼消息中不携带国际移动用户标识；

所述无线接入网根据S-TMSI计算用户设备的寻呼组，并对用户设备进行寻呼。

本发明实施例又提供一种根据S-TMSI收发信息的方法，包括步骤：

若S-TMSI在移动性管理实体内唯一，则在附着流程中，新移动性管理实体向旧移动性管理实体发送携带S-TMSI的标识请求消息或上下文请求消息，所述请求消息中不携带旧的区域标识；或者，在移动性管理实体的位置更新过程中，新移动性管理实体向旧移动性管理实体获取用户设备上下文的请求消息，所述请求消息中包括S-TMSI，不携带旧的位置标识信息；

当接收到该消息的移动性管理实体不是该用户设备的旧移动性管理实体时，所述移动性管理实体根据所述消息中的S-TMSI解析到真正的旧移动性管理实体的地址。

由上述技术方案可知，本发明实施例通过在S-TMSI中设置不同的标识，即资源池标识、移动性管理实体标识和用户设备的临时标识，当用户设备接入演进网络时，为该用户设备分配所述S-TMSI，并利用所述S-TMSI临时识别接入演进网络内的用户设备。本实施例由于在S-TMSI中配置了资源池标识，当用户设备接入演进网络中，加快该用户设备的更新与处理过程，同时也简化了运营商对网络资源的配置，从而也提高了用户的满意度。此外，本发明实施例在发送的所述消息中只携带S-TMSI，而不必携带旧的区域标识，从而节省了无线空口资源。

附图说明

图1为现有技术中长期演进网络/系统架构演进网络结构示意图；

图2为现有技术在Pool内设计TMSI/P-TMSI的示意图；

图3为现有技术中MME Pool为重叠区域内临时用标识分配的示意图；

图4为本发明实施例中演进网络中识别用户设备的方法流程图；

图5为本发明实施例在PLMN内设置Pool-id唯一的示意图；

图6为本发明实施例中移动管理实体重新选择的流程图；

图7为本发明实施例S-TMSI重新分配的第一应用实例的流程图；

图8为本发明实施例S-TMSI重新分配的第二应用实例的流程图；

图9为本发明实施例S-TMSI重新分配的第三应用实例的流程图；

图10为本发明实施例S-TMSI传递方法的流程图；

图11为本发明实施例S-TMSI分配方法的流程图；

图12为图11该S-TMSI分配方法的具体信令流程图；

图13本发明实施例根据S-TMSI收发信息的方法的流程图；

图14为本发明实施例中演进网络中识别用户设备的装置的结构示意图；

图15为本发明实施例中演进网络中的移动性管理实体的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作详细的说明。

请参阅图4，为本发明实施例演进网络中识别用户设备的方法流程图，该方法包括：

步骤401：接收为接入演进网络的用户设备分配的系统架构演进的临时移动用户标识S-TMSI，该S-TMSI包括：资源池标识、移动性管理实体标识和用户设备的临时标识；

其中，用户设备在接入过程被分配新的S-TMSI，一般在：UE第一次接入网络，或UE从其他Pool进入新的Pool区域，或UE发起位置更新过程网络决定给UE分配新的S-TMSI等情况下。

步骤402：利用该S-TMSI临时识别接入演进网络内的用户设备。

也就是说，本发明实施例在系统架构演进的临时移动用户标识(SAE-TMSI，System Architecture Evolved-Temporary Mobile Subscriber Identity，下述简称S-TMSI)中增加资源池标识(Pool-id)、移动性管理实体标识(MME-id)和用户设备的临时标识(UE temporary id)。其中，该Pool-id是在Pool内配置的id，可以在公共陆地移动网(PLMN，Public Land MobileNetwork)内唯一，也可以在PLMN内重复，但相邻的具有overlapping部分的Pool中Pool-id不能重复，其最佳的实时方式是：在相邻且没有overlapping部分的Pool中设置的Pool-id也不重复；该MME-id是在Pool内MME的id，在该Pool内唯一；该UE temporary id是每个MME可分配给UE的唯一id。

优选的，在本实施例中，该S-TMSI中还可以增加重启标识(restart-id)，即S-TMSI的字段中包括：Pool-id、MME-id、UE temporary id和restart-id，其最佳的设置方式是在该S-TMSI字节中以该的方式顺序添加。其中，该restart-id是防止MME重启时导致分配重复的标识，该restart-id可以根据重启次数递增或递减，也可以是带有时间数值。

优选的，在本实施例中，该S-TMSI中还可以增加：区分通信系统类型的标识。比如，区分通用移动通信系统UMTS/系统网络演进架构SAE或用于区分其它不同系统的标识，即S-TMSI的字段中包括：Pool-id、MME-id、UEtemporary id和区别UMTS/SAE的id，当然，也可以包括初区别UMTS/SAE外，其它不同系统的id。其最佳的设置方式是在该S-TMSI字节中以该的方式顺序添加。该区分UMTS/SAE(或其它系统)的id，一般在S-TMSI与TMSI/P-TMSI使用一样bit位数(即32bit位)时，可重复使用TMSI/P-TMSI的PS/CS位，如00/01代表CS；10代表SAE，11代表PS等。

优选的，在本实施例中，该S-TMSI中还可以同时增加：restart-id和区别UMTS/SAE(或其它系统)的id。即S-TMSI的字段中包括：Pool-id、MM E-id、UE temporary id、restart-id和区别UMTS/SAE(或其它系统)的id。其最佳的设置方式是在该S-TMSI字节中以该的方式顺序添加。

需要说明的，本发明实施例所涉及到的id，其id的长度可以根据实际网络情况进行配置。但是，对于该S-TMSI的设计并不限于上述公开的方式，也可以包括其它相应的方式，在此不再详细的说明。

本发明实施例中在S-TMSI中增加Pool-id、MME-id、UE temporary id和/或restart-id和/或区别UMTS/SAE(或其他系统)的id，其使用S-TMSI的优点以在S-TMSI包括Pool-id、MME-id和UE temporary id为例来说明：

由于在S-TMSI中包括有Pool-id，其在Pool内可以自行配置MME-id，而不用考虑相邻Pool的MME的配置情况。这与现有技术明显的不同，在现有技术中(比如图2所示)，相邻的4个Pool中不能分配相同的网络资源NRI(该NRI相当于本发明实施例中的MME id，由于二者处于不同的网络(NRI处于UMTS系统，而MME id处于SAE中)，因此名称也不同)，因为，如果分配相同的NRI，将导致在重叠(overlapping)区域可能有多个UE分配到相同的TMSI/P-TMSI，导致混乱，无法寻呼到合适的UE；也就是说，在现有技术中，当添加/修改/删除核心网节点配置的NRI时，需要考虑其他相邻Pool的情况，避免出现重复；设置好某核心网节点的NRI后，也需要通知其他Pool防止重复出现相同的NRI。而对于本发明实施例来说，由于在Pool内配置了Pool-id，其相邻的Pool设置的Pool-id不同，在此基础上，在Pool内部添加/修改/删除MME节点，设置MME-id时，可自行在Pool内设置MME-id，只要在本Pool内避免出现相同的MME-id即可，不需要考虑其他Pool的情况。即本发明实施例由于在Pool内配置了Pool-id，在本Pool内配置MME时可以不考虑相邻Pool的配置情况。

对于本发明实施例来说，在UE接入ENB时，由于携带S-TMSI，且该S-TMSI至少包括：Pool-id、MME-id和UE temporary id；当该ENB接收S-TMSI时，首先根据其中的Pool-id判断UE接入是那个Pool，如果在当前的Pool中存在该Pool-id的配置，则再根据MME-id选择对应MME，并为该UE选择该MME，完成UE的接入。如果在ENB中没有配置该Pool-id时，可直接进行新的MME的重新选择，而不必遍历所有NRI。

另外，对于本发明实施例来说，在全PLMN内设置唯一的Pool-id的好处在于：

如果在全PLMN内，Pool-id设置不重复，则S-TMSI在PLMN唯一，通过S-TMSI可以直接查找到old MME，这是因为，当UE接入新的核心网实体时，新的核心网实体根据该UE携带S-TMSI中的Pool-id和MME-id即可查找到原核心网实体。而现有技术必须通过结合位置区域标识TAI才能找到原用户设备接入的核心网实体。本发明实施例的实现过程比现有技术处理简单，节省网络资源。

当Pool-id在全PLMN唯一时，UE在接入网络时，就不需要提供Old TAI标识了，如在附属请求(Attach Request)或位置更新请求(TAU Request)消息等非接入层消息中，不需要携带Old TAI信息。

当然，当UE接入网络时，RAN也可以在初始UE消息(Initial UE Message)中添加UE的旧LAI/RAI信息，其目的是为了区别不同位置区中分配相同的TMSI/P-TMSI，让核心网节点通过TMSI结合LAI来唯一确定UE，因此，本发明实施例也可以不将UE当前的TAI加入初始UE消息中。

也就是说，当S-TMSI中的资源池标识在公共陆地移动网唯一时，在用户设备接入新移动性管理实体，新移动性管理实体从该用户设备中携带的S-TMSI中的资源池标识和移动性管理实体标识获取原移动性管理实体的地址信息；或者当S-TMSI中的资源池标识在公共陆地移动网中为多个时，则利用该用户设备的旧的位置区域标识或该旧的位置区域标识结合S-TMSI，来获取原移动性管理实体的地址信息。

由于一个MME内的S-TMSI唯一，在UE附着(UE attach)过程中，new MME向old MME取UE IMSI的标识请求(Identification Request)中不必携带old TAI信息。但在flex情况下，new MME通过old TAI、S-TMSI来获取old MME的地址信息(如果S-TMSI在全PLMN唯一，则new MME通过S-TMSI就可获取oldMME的地址信息)，如果new MME获取的old MME地址信息并不是真正的oldMME，则该MME通过S-TMSI能向真正的old MME转发Identification Request。而现有的UMTS下之所以要携带old RAI信息，是为了与P-TMSI一起唯一确定UE。因为在一个SGSN内，可能出现重复的P-TMSI，但一个RAI内肯定是唯一的P-TMSI。即UE在附着过程中，从新MME向旧的MME请求IMSI标识，由于新MME根据old TAI和/或S-TMSI已获取old MME的地址信息，则向该oldMME发送标识请求时只需携带S-TMSI参数而不用再携带old TAI信息，当该old MME就是UE原来注册的MME时，old MME根据S-TMSI信息检索UE的IMSI并通过标识响应消息返回给新的MME，如果收到标识请求的MME不是UE真正的old MME时，该MME根据S-TMSI将该消息转发给真正的old MME，old MME再根据S-TMSI检索IMSI并反馈给new MME。而在现有的UMTS系统中，IMSI需要根据S-TMSI与TAI结合起来一起确定。

在本发明实施例中，可以使得S-TMSI至少在Pool内是唯一的，由于位置区域概念(TA concept)使用多个或多种位置区域注册(multi-TA registration)的方式，如果UE分配的位置区域列表(TA list)可以不同，则要保证在各UE分配的TA list中相同TA中不能存在重复S-TMSI，因此，本发明的最佳实施例是S-TMSI在Pool内唯一，此外，在有重叠(Overlapping)的Pool之间，也不能有相同的S-TMSI，否则可能在overlapping部分出现重复的S-TMSI。但并不限于这种方式，也可以是其它的方式，在此不再详细的说明。

为了便于说明，请参阅图5，为本发明实施例在PLMN内设置Pool-id不唯一的示意图。在该图中，在一个区域内有6个Pool，每个Pool设置一个Pool-id，且Pool-id的设置不唯一，即非相邻的Pool中可以配置相同的Pool-id，即标号为51和55的Pool-id都设置为1，标号53和56的Pool-id＝2，标号52的Pool-id＝3，标号54的Pool-id＝4，这样在PLMN内可重复使用PLMN-id，从而节省了bit位，但在有overlapping的Pool之间，不能使用重复配置的Pool-id，为了防止在overlapping部分出现重复的S-TMSI。即在不相邻的Pool内是可以允许有重复的S-TMSI出现的，因为分配给一个UE的TA list是不会跨Pool的，因此不会出现相同的区域内有重复的S-TMSI的情况。在没有overlapping的相邻Pool之间，原则上可以分配重复的Pool-id，但一般情况下不建议此配置。因为一个空闲(idle)状态的UE从一个Pool进入相邻Pool，会发起TAU过程，如果这两个Pool分配重复的Pool-id，则可能导致该UE接入的ENB直接选择相邻Pool中的对应MME-id的MME，不会触发新的MME选择；或者说当UE的S-TMSI中的MME-id在两个Pool都有时，也不会触发新的MME选择。

请一并参阅图3和图5，假设MME Pooll的Pool-id＝1，MME Pool2的Pool-id＝2，使用本发明实施例该技术方案，当UE第一次进入Pool，接入ENB1，ENB1发现其S-TMSI内的Pool-id没有配置，或不等于1，则直接进行新的MME的选择，可以根据负载平衡等原则选择一个MME。当UE移动到ENB2，并发起接入时，ENB2根据S-TMSI中的Pool-id和MME-id，直接选择到原来的MME上。当UE移动到ENB4时，触发TAU过程，ENB4发现Pool-id没有配置(ENB4只配置Pool-id＝2)，则直接进行新的MME的选择过程。在更换MME时，new MME要向old MME取UE的Context，当S-TMSI的Pool-id为全PLMN唯一时，newMME直接根据UE的S-TMSI中的Pool-id和MME-id即可获取old MME的地址信息。当Pool-id在全PLMN中不唯一时，new MME要根据UE的old TAI来获取oldMME的地址信息。在flex的情况下，还要结合S-TMSI中的信息一同确定oldMME的地址信息。

另外，当网络中出现：当相邻的无Overlapping区域的Pool配置相同的Pool-id时，一个UE从一个Pool移动到其相邻同Pool-id的Pool时发起TAU，初始直传消息到达RAN(无线接入网，一般是指ENB)侧，RAN节点根据UE携带的S-TMSI中的Pool-id与MME-id(假设该MME-id在新Pool也存在)，则不会触发新的MME选择过程，因为将TAU请求发送到Pool-id与MME-id相同的MME上(实际上该MME是新Pool的MME，不是原来的MME)；还有另外一种情况，相邻或不相邻的Pool配置相同的Pool-id，当UE detach时，将原来的S-TMSI保存下来，当UE detach后移动到新的Pool再次attach，当新的Pool与UE detach时Pool的Pool-id相同，且新Pool也存在UE的S-TMSI中的MME-id时，同样新的MME选择过程也不会触发。在这种情况下，接入的MME不一定是最适合的，最好能触发新的MME的选择过程。为此，本发明还提出一种上述情况下重新选择MME的流程。具体流程参考图6。该图6为本发明实施例中触发移动管理实体重新选择的流程图；在该图中，由于可能出现Pool-id与MME-id与S-TMSI中Pool-id与MME-id相同但实际MME发生改变的情况，本实施例以TAU为例来说明，具体重选择的过程为：

步骤601：UE向ENB发送初始DT消息(Initial DT Message)，该消息中包括：非接入层消息(NAS Non-Access Stadium)TAU Request、S-TMSI；TAURequest中可能还包括TAI；

步骤602：当该ENB接收到该初始DT消息后，ENB根据S-TMSI中携带的Pool-id和MME-id，选择与Pool-id和MME-id相同的MME(比如为MME 1)；

步骤603：该ENB向该MMEl发送Initial UE Message，该信息中携带TAURequest消息；

步骤604：该MME1收到TAU Request后，根据TAI信息得知MME1并不是UE的原来的MME(除了TAI，在flex的情况下可能还根据NAS中的S-TMSI一起确定原来的MME)；于是MME1可能决定进行新的MME选择，触发后续605至607步骤。

步骤605：该MME1向ENB反馈重路由命令(Reroute Command)；

步骤606：该ENB收到重路由命令后，执行重新选择，如选择的新的MME为MME2；

步骤607：该ENB向MME2发送Initial DT Message。

当然，对于本发明实施例在实际发送的Attach或其他过程也可能出现这样的情况，比如，当选择的MME(比如MME1)发现不是UE原来的MME时(可以根据UE携带的old TAI等信息得知原来的MME)，该选择的MME1可触发新的MME(比如MME2)的选择，也可以是ENB直接进行新的MME(比如MME2)的选择，并将网络接入服务器(NAS，Network Access Server)消息转给新的MME2，该选择的MME1发送Reroute Command消息到RAN，让RAN进行新的MME2的选择并将消息重新发到新的MME2上；还可以是选择的MME1重新选择新的MME2，将NAS消息直接转给新的MME2；还可以是选择的MME1重新选择新的MME2，并将新的MME2的信息通知RAN，RAN进一步向新的MME2发起接入。触发新的MME2发送Reroute Command；或触发新的MME2的选择的前提也可以是选择的MME1的负载超过一定门限不适合承载新的UE；或选择的MME1发现该请求为TAU或Attach等非时延要求高的NAS请求，否则可能不触发新的MME2选择过程。

另外，本发明实施例还可以通过下述过程避免重选择的现象发生，如在UE接入RAN时，除了将S-TMSI上报以外，还将old TAI也报给RAN节点，当RAN节点发现该TAI不属于本Pool时，即可直接进行新的核心网节点的选择。即在UE接入RAN时发送的Initial Direct Transfer消息中的Intra Domain NASNode Selector还包括TAI。

此外，本发明实施例还可以根据实际网络情况进行S-TMSI中的各id配置。比如：当设置每省一个Pool，每个MME的容量为100万用户，每省最多6个相邻Pool，每省最多1亿用户的话。S-TMSI可设置为：UE temporary id为21bit(每MME最大供200万用户)，Pool-id为3bit(可重复使用，最大供8个相邻Pool)，每个Pool中需要100个MME(一亿用户/100万)，MME-id需7bit(最大供128个MME)，假设S-TMSI固定为36bit(SAE的S-TMSI可能会扩展，假设S-TMSI组成为S-TMSI＝Pool-id+MME-id+UE temporary id+restart-id)，则可剩下5bit用于restart。

当网络情况为，如北京网络，北京最多2000万用户，每MME的最大容量为250万用户，每省需要唯一的Pool-id。则Pool-id为6bit(供64个Pool，每省唯一一个也够了)，UE temporary id为22bit(可供400万用户)，Pool内的MME为8个，MME-id为3bit或4bit(为方便扩展)，这样可剩下36-6-22-4＝4bit用于restart-id。

上述例子是以S-TMSI为固定的情况下，各id可根据网络情况进行灵活配置的例子。

此外，本发明实施例还提供当满足重分配的预定条件时，该演进网络为该用户设备重新分配S-TMSI。

请参阅图7，为本发明实施例该S-TMSI重新分配的第一应用实例的流程图。

由于S-TMSI在大范围内是唯一的，S-TMSI可能在较长时间内都可以不发生改变，但出于私密性的考虑，S-TMSI应该定期发生变化，网络可进行S-TMSIreallocation(S-TMSI重新分配)，该重分配的预定条件可以是，reallocation可通过在周期性位置更新n次后，或换MME后，或换n次MME后触发等。如MME设计一个counter(计数器)，当UE每接入网络或周期性更新，counter加1，当到达门限n时，S-TMSI重新分配，并发送给UE，同时counter复位。其具体的实现过程为：

步骤701：当UE接入MME，即向MME发送位置更新请求；

步骤702：MME接收位置更新请求，通过计数器记录位置更新的次数，当计数器记录的次数达到一定的门限时，执行步骤703

步骤703：MME为该用户设备分配新的S-TMSI，并将计数器复位；

步骤704：同时，MME向该用户反馈位置更新接受消息，该消息中携带新的S-TMSI。

也就是说，当MME的Counter到达门限(比如counter每UE接入递增或每UE改变MME递增或每UE发起TAU递增)，则MME分配新的S-TMSI，并发送给UE，之后Counter复位。

还请参阅图8，为本发明实施例该S-TMSI重新分配的第二应用实例的流程图。此外，网络还可以根据timer(计时器)，当timer到期，则进行S-TMSI的重新分配，当timer到期，如果UE处于idle状态，可以在UE下次接入网络时进行S-TMSI的分配，或者网络对UE进行寻呼，来进行S-TMSI的reallocation。具体的实现过程为：

步骤801：当MME给UE分配S-TMSI后将开启定时器Timer，当timer达到预定的期限时；执行步骤802；

步骤802：MME向UE发送Paging，即对UE进行寻呼；

步骤803：UE向MME发送服务请求消息，该消息中携带新的S-TMSI；

步骤804：MME为该用户分配新的S-TMSI，并对计时器复位；

步骤805：MME向该UE发送S-TMSI分配消息(S-TMSI Reallocation)，该消息中包括new S-TMSI；

步骤806：UE向MME反馈S-TMSI Reallocation接受消息。

在图8中，当MME给UE分配S-TMSI后将开启定时器Timer，且当Timer到期后，MME应该给UE分配新的S-TMSI并发给UE，上例中是Timer到期后，如果UE处于Idle状态，则MME对UE进行寻呼，UE接入后给UE分配新的S-TMSI。当UE处于Active状态时，可直接执行步骤805和806，将分配的S-TMSI发送给UE，不必寻呼UE。也可以是Timer到期后，UE下次接入时分配新的S-TMSI给UE，步骤类似图8，但没有寻呼过程。

再请参阅图9，为本发明实施例该S-TMSI重新分配的第三应用实例的流程图。由UE侧来维护类似上面的Timer和Counter，在Timer或Counter到期后，UE主动发起S-TMSI Reallocation的流程，具体过程包括：

在图9中，UE自身维护S-TMSI是否应该分配，如UE设置Timer到期，则发起TAU请求，其中包含要求网络重新分配S-TMSI的请求。网络收到请求后，分配新的S-TMSI并发送给UE。具体的实现过程为：

步骤901：当用户设备的时间到期后；向MME发送TAU请求，该请求中包括S-TMSI重新分配的请求标识(即步骤902)；

步骤903：MME为该用户分配新的S-TMSI，并通过位置更新接受消息反馈给该用户设备(即步骤904)；

步骤905：该UE向MME发送位置更新完成消息。

此外，关于接入网识别S-TMSI的方法，在现有UMTS中，在UE接入RAN时发送的RRC消息中携带Initial Direct Transfer，在该Initial Direct Transfer包括一个Intra Domain NAS Node Selector字段，其中可以包括P-TMSI。此外，在Initial Direct Transfer消息中，还可以携带NAS字段，NAS为UE直接到核心网的消息，如RAU或Attach Request，在RAU或Attach Request中也可以包括P-TMSI，因此P-TMSI在Initial Direct Transfer中存在2个。这样对无线空口而言，资源浪费较多。目前有两种方式来解决这个问题。

此外，本发明实施例还提供一种S-TMSI传递方法，该方法适用于用户设备向核心网传递S-TMSI，其结构示意图详见图10，该方法包括：

步骤100：在用户设备接入网络时，向无线接入网发送携带初始直传消息的无线资源控制请求消息，该请求消息中包括S-TMSI和非接入层消息，该非接入层消息中不携带S-TMSI；

即在用户设备接入无线接入网络时，向无线接入网发送携带初始直传消息的无线资源控制请求消息，在该消息中包括携带S-TMSI和非接入层消息NAS，而在该NAS消息中(如Attach、TAU请求等)则不需要再携带S-TMSI了。

步骤101：该无线接入网在与移动性管理实体之间的接口S1建立信令连接时，通过接口S1将该S-TMSI放入初始用户设备消息中，并通过初始用户设备消息将S-TMSI提供给核心网节点。

即核心网通过初始用户设备消息中携带的S-TMSI获取该S-TMSI信息，而不是通过NAS消息中携带的S-TMSI获取该S-TMSI信息，从而节省了在NAS中再次携带S-TMSI的开销，降低了空口及S1接口的资源开销。

本实施例也就是说，在SAE系统中，S-TMSI包含在Initial Direct Transfer的RRC部分，如Intra Domain NAS Node Selector字段内，RAN节点在进一步连接S1-MME连接时，将S-TMSI放入建立S1-AP的消息中。即初始NAS消息本来是在RRC和S1-AP分别承载的，原来的P-TMSI是通过NAS由UE直接提供给核心网节点，而在本实施例中，该S-TMSl只提供一次，不在NAS中携带了，只在RRC中携带，由UE提供给RAN，RAN再通过S1-AP初始建立消息提供给核心网节点。

本发明实施例再提供一种S-TMSI的分配方法，该方法的流程图如图11所示，该方法包括：

步骤110：计算分配的S-TMSI，其中，该S-TMSI满足：根据该S-TMSI计算出来的寻呼组与根据国际移动用户标识计算出来的寻呼组一致；

步骤111：当寻呼用户设备时，将携带S-TMSI的寻呼消息发送到无线接入网，而该寻呼消息中不携带国际移动用户标识；

步骤112：该无线接入网根据S-TMSI计算用户设备的寻呼组，并对用户设备进行寻呼。

也就是说，本实施例要求MME为用户设备分配的S-TMSI通过某种算法使得根据S-TMSI计算出来的寻呼组与根据IMSI计算出来的寻呼组一致，如果二者一致，则在下发寻呼中，MME只需要携带S-TMSI而不必再携带IMSI到RAN侧，RAN根据S-TMSI计算UE的寻呼组并对UE进行寻呼。

在该方法中，MME分配S-TMSI要通过某种算法使得根据S-TMSI计算出来的寻呼组与根据IMSI计算出来的寻呼组一致，这样在使用DRX(非连续接收)技术时，在下发寻呼中，MME只需要携带S-TMSI而不必再携带IMSI到RAN侧，RAN根据S-TMSI计算出来的寻呼组与IMSI一致，因此不必将IMSI下发到RAN，节省了无线空口资源，而且也避免了IMSI在RAN侧暴露。

该计算寻呼组具体算法不做限制，例如通过取模运算，假如网络需要12个寻呼组，根据(IMSI mod 12)+1来算出每个IMSI的寻呼组，即将IMSI作为数字，除以12，获取其余数(从0到11)，余数为0表示寻呼组1，余数为1表示寻呼组2，依次类推。本实施例只是举一个简单算法，对具体算法不做限制。在本特定算法基础上，只要保证网络生成的S-TMSI满足根据该算法得出的寻呼组与IMSI算出的寻呼组一致即可。

本实施例具体如图12中，用户设备UE向演进基站ENB发送无线链路资源控制RRC消息的初始直传(Initial DT)消息，该初始直传消息中携带NAS消息为附着请求(Attach Request)，在该NAS消息中为了节省资源，可以不携带S-TMSI信息，而只在RRC消息中携带S-TMSI；当ENB收到该消息后，根据RRC中的S-TMSI进行MME的选定或重新选择，再将NAS消息及S-TMSI携带到ENB到MME的S1-AP消息的初始UE消息中，这样MME获取了NAS消息及S-TMSI。也就是说，向MME发送初始用户设备消息，该消息中包括：S-TMSI和附着请求；之后可能还向旧的MME发送标识请求，该标识请求中包括S-TMSI(如前该，可以不必携带old TAI了)，该旧的MME向新的MME反馈标识响应，如图12中虚线所示。对于附着的其它实现过程，在此不再赘述。

此外，本发明实施例还提供一种根据S-TMSI收发信息的方法，该方法的流程图如图13所示。在该方法中新移动性管理实体向旧移动性管理实体发送标识请求或上下文请求中，不必携带旧的区域标识，具体包括：

步骤131：如果S-TMSI在移动性管理实体内唯一，则在附着流程中，新移动性管理实体向旧移动性管理实体发送携带S-TMSI的标识请求消息或上下文请求消息，该请求消息中不携带旧的区域标识；或者，在移动性管理实体的位置更新过程中，新移动性管理实体向旧移动性管理实体获取用户设备上下文的请求消息中，该请求消息中包括S-TMSI，不携带旧的位置标识信息；

步骤132：当接收到该消息的移动性管理实体不是该用户设备的旧移动性管理实体时，该移动性管理实体根据该消息中的S-TMSI解析到旧移动性管理实体的地址。

本发明实施例还提供一种演进网络中识别用户设备的装置，其结构示意图如图14所示。该装置包括：接收单元141和临时识别单元142。其中，该接收单元141，用于接收为接入演进网络的用户设备分配系统架构演进的临时移动用户标识S-TMSI，该S-TMSI包括：资源池标识、移动性管理实体标识和用户设备的临时标识；该临时识别单元142，用于利用该S-TMSI临时识别接入演进网络内的用户设备。

其中，该临时识别单元142包括：判断子单元1421、选择子单元1422和重新选择子单元1423(图中虚线所示)。该判断子单元1421，用于判断该用户设备的接入请求携带S-TMSI中的资源池标识和移动性管理实体标识是否与当前的资源池中配置相同，并将是的判断结果发送给选择子单元1422，将否的判断结果发送重新选择子单元1423；该选择子单元1422，用于根据该是的判断结果为该用户设备选择对应的移动性管理实体；该重新选择子单元1423，用于根据该否则的判断结果、负载平衡原则以及S-TMSI中的资源池标识在公共陆地移动网中是否唯一，重新选择对应的移动性管理实体。

该装置可以集成在演进无线接入网络实体中。

本发明实施例还提供一种演进网络中的移动性管理实体，其结构示意图详见图15，该装置包括：临时标识分配单元151和/或临时标识重分配单元152。其中该临时标识分配单元151，当用户设备接入演进网络时，用于为该用户设备分配系统架构演进的临时移动用户标识S-TMSI，该S-TMSI包括：资源池标识、移动性管理实体标识和用户设备的临时标识。临时标识重分配单元152，用于为满足重分配的预定条件用户设备重新分配S-TMSI。其中，该临时标识重分配单元152至少包括一种：预定门限重分配子单元1521和/或定时器重分配子单元1522和/或位置更新重分配子单元1523和/或重分配子单元1524。该预定门限重分配子单元1521，用于在移动性管理实体的更新计数达到预定门限时，为该用户设备重新分配S-TMSI；该定时器重分配子单元1522，用于在移动性管理实体分配S-TMSI后开启的定时器到期后，为该用户设备重新分配S-TMSI；该位置更新重分配子单元1523，用于接收到用户设备设置的定时器到期，发送的带有S-TMSI的位置更新请求时，为该用户设备重新分配S-TMSI。该重分配子单元1524，用于接收在用户设备记录更新的位置区域或单位时间内的计数达到预定门限时，发起带有S-TMSI的位置更新请求或S-TMSI重分配请求，并为该用户设备重新分配S-TMSI。

优选的，本实施例中的临时标识分配单元151可以与图14中的接收单元141相连，而本实施例中的预定门限重分配子单元1521、定时器重分配子单元1522、位置更新重分配子单元1523和重分配子单元1524可以与图14中的选择子单元142或重新选择子单元143分别相连。

由此可见，本发明实施例通过在S-TMSI中设置不同的标识，该S-TMSI结合SAE网络的特点，加入Pool-id。由于TA既念采用Multi-TA Registration的方式，每个UE可分配多个TA，为保证不出现TA内有相同的S-TMSI，则需要S-TMSI在Pool内唯一。且具有Overlapping的相邻Pool也不应该出现相同的S-TMSI，因此通过Pool-id进行Pool的区分可保证S-TMSI的在UE的注册区域唯一性。Pool-id可在整个PLMN内唯一，这样S-TMSI在整个PLMN都是唯一的，这样的优势在于新的MME可通过UE的S-TMSI即可找到旧的MME来获取UE上下文，不需要结合TAI了，因此UE没有必要携带TAI了。当然，Pool-id也可在PLMN内不唯一，在无Overlapping的Pool间可重复，但尽量设置相邻的Pool间不重复，以防止无法触发新的MME选择；该方式可节省S-TMSI的bit位，但新的MME需要结合TAI来寻找旧的MME。

以上该仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种移动性管理实体MME的选择方法，其特征在于，包括如下步骤：演进基站ENB接收UE发送的携带系统架构演进的临时移动用户标识S-TMSI的RRC消息，

ENB根据所述S-TMSI中的资源池标识、移动性管理实体标识进行MME的选定或者重新选择。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：ENB向MME发送S-TMSI。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述资源池标识在公共陆地移动网中唯一；或无重叠的资源池中重复；所述移动性管理实体标识在该资源池内唯一；所述用户设备的临时标识在移动性管理实体内唯一。

4.一种移动性管理实体MME的选择装置，其特征在于，包括：演进基站ENB，用于接收UE发送的携带系统架构演进的临时移动用户标识S-TMSI的RRC消息，

所述ENB，还用于根据所述S-TMSI中的资源池标识、移动性管理实体标识进行MME的选定或者重新选择。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，

所述ENB还用于向MME发送S-TMSI。

6.一种移动性管理实体MME的选择方法，其特征在于，包括如下步骤：

用户设备UE接收MME为其分配的系统架构演进的临时移动用户标识S-TMSI；

所述用户设备向演进基站ENB发送RRC消息，其中所述RRC消息携带S-TMSI，以使ENB根据所述S-TMSI中的资源池标识、移动性管理实体标识进行MME的选定或者重新选择。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述资源池标识在公共陆地移动网中唯一；或无重叠的资源池中重复；所述移动性管理实体标识在该资源池内唯一；所述用户设备的临时标识在移动性管理实体内唯一。

8.一种用户设备UE，其特征在于，

所述用户设备用于接收移动性管理实体MME为其分配的系统架构演进的临时移动用户标识S-TMSI；

所述用户设备用于向演进基站ENB发送RRC消息，其中所述RRC消息携带S-TMSI，以使ENB根据所述S-TMSI中的资源池标识、移动性管理实体标识进行MME的选定或者重新选择。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述资源池标识在公共陆地移动网中唯一；或无重叠的资源池中重复；所述移动性管理实体标识在该资源池内唯一；所述用户设备的临时标识在移动性管理实体内唯一。

10.一种根据S-TMSI收发信息的方法，其特征在于，包括步骤：

若S-TMSI在移动性管理实体内唯一，则在附着流程中，新移动性管理实体向旧移动性管理实体发送携带S-TMSI的标识请求消息或上下文请求消息，所述请求消息中不携带旧的区域标识；或者，在移动性管理实体的位置更新过程中，新移动性管理实体向旧移动性管理实体获取用户设备上下文的请求消息，所述请求消息中包括S-TMSI，不携带旧的位置标识信息；

当接收到所述消息的移动性管理实体不是该用户设备的旧移动性管理实体时，所述移动性管理实体根据所述消息中的S-TMSI解析到真正的旧移动性管理实体的地址。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述的S-TMSI包括资源池消息、移动性管理实体标识和用户设备的临时标识。

12.一种根据S-TMSI收发信息的装置，其特征在于，包括：

若S-TMSI在移动性管理实体内唯一，则在附着流程中，新移动性管理实体用于向旧移动性管理实体发送携带S-TMSI的标识请求消息或上下文请求消息，所述请求消息中不携带旧的区域标识；或者，在移动性管理实体的位置更新过程中，新移动性管理实体向旧移动性管理实体获取用户设备上下文的请求消息，所述请求消息中包括S-TMSI，不携带旧的位置标识信息；

当接收到所述消息的移动性管理实体不是该用户设备的旧移动性管理实体时，所述移动性管理实体用于根据所述消息中的S-TMSI解析到真正的旧移动性管理实体的地址。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述的S-TMSI包括资源池消息、移动性管理实体标识和用户设备的临时标识。

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