CN102281600B - 一种实现本地切换的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现本地切换的方法和装置，均可由源无线接入网元通过无线接入网元间接口向目标无线接入网元发送切换命令；目标无线接入网元根据收到的切换命令，与数据分流网关进行隧道更新。本发明方法和装置，均可保证终端进行不经由核心网的切换，不存在经由核心网的数据迂回，因而能够有效减轻核心网控制面信令的负荷。并且，由于终端切换所涉及的数据不经由核心网，因此能够明显降低对本地数据的安全隐患。

Description

一种实现本地切换的方法和装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种实现本地切换的方法和装置。

背景技术

随着空口速率的不断提升，加之数据用户的增加，未来用户数据量会呈现爆发性的增长，这会对现有核心网网络造成冲击，现有核心网网元需要进行扩容以便为用户提供满意的服务。考虑到增长的数据多涉及Internet业务，移动运营商希望在不改变现有网络的基础上进行本地internet数据分流，避免大量数据冲击核心网并且能够满足用户需求，由此提出了本地访问的概念。

家庭基站(HNB，Home NodeB)的引入扩展了本地访问的应用范围。家庭基站作为某些用户的专属资源，部署在家庭、团体、公司或者学校等私人场所，主要用于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。用户可以通过家庭基站对家庭网络中的其它IP设备、企业网络中的IP设备进行访问，上述这种应用也称为本地访问，因为数据流也不会通过核心网进行发送。

综上，3GPP标准组织定义本地访问功能包括：应用于Internet网络访问的选择IP传输分流(Selected IP Traffic Offload，SIPTO)和应用于本地网络IP设备访问的本地IP接入(Local IPAccess，LIPA)两种。

为了实现本地访问功能，网络中增设了执行数据分流功能的网关。如图1所示，数据分流网关可以和无线接入网元合设或者设置在无线接入网元附近(即外置)，也可以和无线接入网关合设或者设置在无线接入网关附近(即外置)。对于支持本地访问的用户，可以同时建立传统的核心网访问数据路径和本地访问数据路径。

对于本地访问的连接，本地访问数据路径从终端经由无线接入网元至数据分流网关，数据传输不经过核心网。为了实现终端对家庭网络中的其他IP设备或者互联网的本地接入，可以建立两条本地访问连接，其中一条访问连接(互联网IP连接，也即SIPTO连接)的本地访问数据路径直接访问互联网，另一条访问连接(家庭网络IP连接，也即LIPA连接)的本地访问数据路径直接访问家庭网络中的其他IP设备。

图2所示为用于执行本地访问的系统架构图，其中的数据分流网关可以和无线接入网元合设或者分设，本架构以家庭基站为例。家庭基站收到的用户上行本地访问数据从家庭基站与数据分流网关间的接口发送，数据分流网关收到的用户下行本地访问数据也从该接口发送，该接口具有GTP-C和GTP-U协议栈，目前尚未有标准化的名称。本地访问连接由控制面网元通过服务网关作用到数据分流网关以进行管理。分组数据网关用于转发核心网数据。核心网上下行数据通过家庭基站、服务网关、分组数据网关发送。架构中的S1-MME、S1-U、S5等接口均为标准化接口。

从部署场景看，终端在家庭基站间移动时可能会导致切换过程的发生，按照现有技术实现切换时需要由核心网参与建立数据的转发通道，使得本地数据的一部分可能会迂回到核心网。这种处理机制不仅增加核心网控制面信令的负荷，对本地数据来说也会增加安全隐患。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种实现本地切换的方法和装置，减轻核心网控制面信令的负荷。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种实现本地切换的方法，该方法包括：

源无线接入网元通过无线接入网元间接口向目标无线接入网元发送切换命令；目标无线接入网元根据收到的切换命令，与数据分流网关进行隧道更新。

发送所述切换命令的过程包括：

源无线接入网元通过无线接入网元间的控制面接口直接向目标无线接入网元发送所述切换命令；

或者，源无线接入网元通过无线接入网元与无线接入网关之间的控制面接口，经由无线接入网关向目标无线接入网元发送所述切换命令。

发送所述切换命令之前，该方法进一步包括：

进行切换类型的判决，如果源无线接入网元与目标无线接入网元同属一个内部网络，则确定要启动本地切换过程，发送所述切换命令。

无线接入网元间存在控制面接口时，由源无线接入网元进行切换类型的所述判决；

无线接入网元间不存在控制面接口，而是无线接入网元与无线接入网关之间存在控制面接口时，由无线接入网关进行切换类型的所述判决。

所述切换命令是以切换请求的形式发送的，所述隧道更新的过程包括：目标无线接入网元向数据分流网关发送承载修改请求，数据分流网关根据收到的承载修改请求进行用于终端本地访问数据传输的隧道更新。

所述切换命令携带有包含地址、网关标识、隧道标识在内的数据分流网关信息。

一种实现本地切换的装置，该装置包括本地切换触发单元、隧道更新单元；其中，

所述本地切换触发单元，用于在确定进行本地切换时向所述隧道更新单元发送切换命令；

所述隧道更新单元，用于根据收到的切换命令，进行支持终端本地访问数据传输的隧道更新。

无线接入网元间存在控制面接口时，所述本地切换触发单元与所述隧道更新单元直连，所述切换命令由所述本地切换触发单元直接发送到所述隧道更新单元；

无线接入网元间不存在控制面接口，而是无线接入网元与无线接入网关之间存在控制面接口时，所述本地切换触发单元通过无线接入网关与所述隧道更新单元相连，所述切换命令由所述本地切换触发单元通过所述无线接入网关发送到所述隧道更新单元。

该装置进一步包括切换判决单元，用于针对终端进行涉及终端切换的切换判断，以确定终端是否需要进行切换，并在确定需要切换时通知所述本地切换触发单元。

所述切换命令携带有包含地址、网关标识、隧道标识在内的数据分流网关信息；

无线接入网元间存在控制面接口时，所述本地切换触发单元设置于源无线接入网元中；无线接入网元间不存在控制面接口，而是无线接入网元与无线接入网关之间存在控制面接口时，所述本地切换触发单元设置于无线接入网关中；

所述隧道更新单元设置于目标无线接入网元中。

本发明方法和装置，能够有效减轻核心网控制面信令的负荷。

附图说明

图1为现有技术的本地访问和传统核心网访问的数据流路径示意图；

图2为现有技术中用于执行本地访问的系统架构图；

图3为本发明实施例一的实现本地切换的流程图；

图4为本发明实施例二的实现本地切换的流程图；

图5为本发明实施例三的实现本地切换的流程图；

图6为本发明实现本地切换的流程简图；

图7为本发明一实施例的实现本地切换的装置图。

具体实施方式

总体而言，可以使家庭基站间的切换在本地网络完成，不需要核心网参与，因此数据没有经由核心网的迂回。在具体应用时，源无线接入网元可以进行切换判决，选定切换类型。

具体而言，源无线接入网元可以根据目标家庭基站等目标无线接入网元的标识、闭合用户组(CSG)ID、地址等信息判定执行何种切换。如果目标无线接入网元与源无线接入网元同属一个内部网络，那么启动不经由核心网的本地切换，否则启动现有技术的核心网辅助切换。

启动本地切换时，源无线接入网元直接通过无线接入网元间接口向目标无线接入网元发送切换命令和缓存数据，所述切换命令包括数据分流网关的地址信息。目标无线接入网元根据收到的切换命令中的数据分流网关地址信息与数据分流网关进行交互，以进行用于支持终端本地访问数据传输的隧道更新，使后续的本地访问数据能够直接发送到目标无线接入网元。

所述无线接入网元包括家庭基站、宏基站等无线设备。无线接入网元间的控制面接口通常为标准化的X2接口。针对无线接入网元而言，应用于家庭基站的家庭基站网关以及应用于宏基站的宏基站网关，可以统称为无线接入网关。

上述操作思路可以表示如图3至图5所示。

参见图3，图3为本发明实施例一的实现本地切换的流程图。当终端处于连接状态时，本地访问用户数据在终端、源家庭基站和数据分流网关间传递。

图3所示流程包括以下步骤：

步骤301：源家庭基站发送测量控制消息给终端。

步骤302：终端收到测量控制消息后向源家庭基站返回测量报告。其中包括用户相邻小区的信号强度、CSG ID、小区标识等信息。

步骤303：源家庭基站根据测量报告结合本地策略发现当前小区不适合用户接入，则选择合适的目标家庭基站进行用户切换并开始数据缓存。此时源家庭基站进行切换类型的判决，如果源家庭基站根据目标家庭基站的标识、CSGID、配置的地址信息等发现与目标家庭基站同属一个内部网络，也即存在家庭基站间的控制面和用户面接口，那么启动本地切换过程；否则启动现有技术的核心网辅助切换过程。

步骤304：当确定要启动本地切换过程时，源家庭基站直接向目标家庭基站发送切换请求消息，该消息中携带数据分流网关的信息，包括地址、网关标识、隧道标识等。

步骤305：目标家庭基站预留无线资源后返回切换请求确认消息。

步骤306：源家庭基站通过RRC连接重配置消息指示终端进行切换。

步骤307：终端同步到目标家庭基站下的小区，源家庭基站向目标家庭基站发送缓存的用户数据。目标家庭基站根据数据分流网关的TEID信息等将用户上行数据发送到数据分流网关，所述用户上行数据包括缓存的用户上行数据及用户向目标家庭基站发出的上行数据。缓存的下行数据此时可以通过无线承载发送到终端。

步骤308：目标家庭基站发送承载修改请求消息至数据分流网关，其中包括目标家庭基站的下行TEID信息。此时数据分流网关不再向源家庭基站发送下行数据，转而向目标家庭基站发送；并且，数据分流网关采用数据终结标识指示源家庭基站数据终结，以便数据在目标家庭基站进行排序。

步骤309：数据分流网关根据收到的承载修改请求消息进行用于支持终端本地访问数据传输的隧道更新，之后向目标家庭基站回复承载修改请求响应消息，告知目标家庭基站隧道更新完成。

步骤310：源家庭基站发送路径交换请求消息给核心网控制面网元，以通知核心网控制面网元终端切换完毕。所述核心网控制面网元可以表现为不同的装置，如MME、SGSN等。

步骤311：核心网控制面网元回复路径交换响应消息。

步骤312：目标家庭基站指示源家庭基站进行无线资源释放。

参见图4，图4为本发明实施例二的实现本地切换的流程图。本实施例为有家庭基站网关部署的场景，并且家庭基站间不存在直接的控制面接口，而存在直接的用户面接口。家庭基站仅与家庭基站网关间存在控制面接口。

当终端处于连接状态时，本地访问用户数据在终端、源家庭基站和数据分流网关间传递。

图4所示流程包括以下步骤：

步骤401：源家庭基站发送测量控制消息给终端。

步骤402：终端收到测量控制消息后向源家庭基站返回测量报告。其中包括用户相邻小区的信号强度、CSG ID、小区标识等信息。

步骤403：源家庭基站根据测量报告结合本地策略发现当前小区不适合用户接入，则选择合适的目标家庭基站进行用户切换并开始数据缓存。

步骤404：源家庭基站向家庭基站网关发送切换请求消息，其中携带数据分流网关信息，具体包括：地址、网关标识、隧道标识等。

步骤405：家庭基站网关进行切换类型的判决，如果家庭基站网关根据目标家庭基站的标识、CSG ID、配置的地址信息等发现与源家庭基站同属一个内部网络，即存在家庭基站间的用户面接口，那么启动本地切换过程；否则启动现有技术的核心网辅助切换过程。

步骤406：当确定要启动本地切换过程时，家庭基站网关向目标家庭基站发送切换请求消息，其中携带数据分流网关信息。

步骤407：目标家庭基站预留无线资源后向家庭基站网关返回切换请求确认消息。

步骤408：家庭基站网关向源家庭基站返回切换请求确认消息。

步骤409：源家庭基站通过RRC连接重配置消息指示终端进行切换。

步骤410：终端同步到目标家庭基站小区，源家庭基站向目标家庭基站发送缓存的用户数据。目标家庭基站根据数据分流网关的TEID信息等将用户上行数据发送到数据分流网关，所述用户上行数据包括缓存的用户上行数据及用户向目标家庭基站发出的上行数据。缓存的下行数据此时可以通过无线承载发送到终端。

步骤411：目标家庭基站发送承载修改请求消息至数据分流网关，其中包括目标家庭基站的下行TEID信息。此时数据分流网关不再向源家庭基站发送下行数据，转而向目标家庭基站发送；并且数据分流网关采用数据终结标识指示源家庭基站数据终结，以便数据在目标家庭基站进行排序。

步骤412：数据分流网关根据收到的承载修改请求消息进行用于支持终端本地访问数据传输的隧道更新，之后向目标家庭基站回复承载修改请求响应消息，告知目标家庭基站隧道更新完成。

步骤413：源家庭基站发送路径交换请求消息给核心网控制面网元，以通知核心网控制面网元终端切换完毕。

步骤414：核心网控制面网元回复路径交换响应消息。

步骤415：目标家庭基站指示源家庭基站进行无线资源释放。

参见图5，图5为本发明实施例三的实现本地切换的流程图。本实施例为有家庭基站网关部署的场景，并且家庭基站间不存在直接的控制面接口，也不存在直接的用户面接口；所有用户面、控制面的信息都由家庭基站网关转发。

当终端处于连接状态时，本地访问用户数据在终端、源家庭基站和数据分流网关间传递。

图5所示流程包括以下步骤：

步骤501：源家庭基站发送测量控制消息给终端。

步骤502：终端收到测量控制消息后向源家庭基站返回测量报告。其中包括用户相邻小区的信号强度、CSG ID、小区标识等信息。

步骤503：源家庭基站根据测量报告结合本地策略发现当前小区不适合用户接入，则选择合适的目标家庭基站进行用户切换并开始数据缓存。

步骤504：源家庭基站向家庭基站网关发送切换请求消息，其中携带数据分流网关信息，具体包括：地址、网关标识、隧道标识等。

步骤505：家庭基站网关进行切换类型的判决，如果家庭基站网关根据目标家庭基站的标识、CSG ID、配置的地址信息等发现与源家庭基站同属一个内部网络，即存在家庭基站间的用户面接口，那么启动本地切换过程；否则启动现有技术的核心网辅助切换过程。

步骤506：当确定要启动本地切换过程时，家庭基站网关向目标家庭基站发送切换请求消息，其中携带数据分流网关信息。

步骤507：目标家庭基站预留无线资源后向家庭基站网关返回切换请求确认消息。

步骤508：家庭基站网关向源家庭基站返回切换请求确认消息。

步骤509：源家庭基站通过RRC连接重配置消息指示终端进行切换。

步骤510：终端同步到目标家庭基站小区，源家庭基站向目标家庭基站发送缓存的用户数据，该用户数据通过家庭基站网关转发。目标家庭基站根据数据分流网关的TEID信息等将用户上行数据发送到数据分流网关，所述用户上行数据包括缓存的用户上行数据及用户向目标家庭基站发出的上行数据。缓存的下行数据此时可以通过无线承载发送到终端。

步骤511：目标家庭基站发送承载修改请求消息至数据分流网关，其中包括目标家庭基站的下行TEID信息。此时数据分流网关不再向源家庭基站发送下行数据，转而向目标家庭基站发送；并且数据分流网关采用数据终结标识指示源家庭基站数据终结，以便数据在目标家庭基站进行排序。

步骤512：数据分流网关根据收到的承载修改请求消息进行用于支持终端本地访问数据传输的隧道更新，之后向目标家庭基站回复承载修改请求响应消息，告知目标家庭基站隧道更新完成。

步骤513：源家庭基站发送路径交换请求消息给核心网控制面网元，以通知核心网控制面网元终端切换完毕。

步骤514：核心网控制面网元回复路径交换响应消息。

步骤515：目标家庭基站指示源家庭基站进行无线资源释放。

上述各流程中所描述的数据分流网关的信息，可以在消息中直接发送或者通过消息中的透明容器传递。另外，上述的基站可以是不同网络对应接入网部分的基站，如家庭基站、宏基站等。核心网控制面网元和数据分流网关在不同网络中可能具有不同的名称，例如在EPS系统中核心网控制面网元为MME、数据分流网关为本地P-GW；而在3G GPRS系统中核心网控制面网元为SGSN、数据分流网关为本地GGSN。

结合上述各流程可见，本发明实现本地切换的操作思路可以表示如图6所示。参见图6，图6为本发明实现本地切换的流程简图，该流程包括以下步骤：

步骤610：终端进行切换时，源无线接入网元通过无线接入网元间接口向目标无线接入网元发送切换命令。

步骤620：目标无线接入网元根据收到的切换命令，与数据分流网关进行用于支持终端本地访问数据传输的隧道更新。

为了保证上述流程能够顺利进行，可以进行如图7所示的设置。参见图7，图7为本发明一实施例的实现本地切换的装置图，该装置包括相连的切换判决单元、本地切换触发单元、隧道更新单元。

切换判决单元通常设置于源家庭基站等源无线接入网元中。本地切换触发单元的设置位置则比较灵活，如：当没有部署有家庭基站网关，并且家庭基站等无线接入网元间存在直接的控制面接口时，本地切换触发单元可以设置于源无线接入网元中；当部署有家庭基站网关，并且家庭基站等无线接入网元间不存在直接的控制面接口时，本地切换触发单元可以设置于家庭基站网关中。隧道更新单元通常设置于目标无线接入网元或数据分流网关中。当然，上述各单元也可以分别独立设置，只要各单元能够通过通信交互顺利实现终端的本地切换即可。

具体应用时，切换判决单元能够针对终端进行涉及终端切换的切换判断等操作，以确定终端是否需要进行切换，并在确定需要切换时通知本地切换触发单元。本地切换触发单元判断终端是否能够进行不经由核心网的本地切换，并在确定可以进行本地切换时通知隧道更新单元，由隧道更新单元进行用于支持终端切换的隧道更新。为了保证隧道更新能够顺利进行，在确定可以进行本地切换时，针对隧道更新单元的通知中应该包含数据分流网关的信息，当本地切换触发单元确定终端需要进行本地切换时，可以向隧道更新单元发送包含数据分流网关信息的切换命令(如：切换请求)；隧道更新单元可以根据所述数据分流网关信息向数据分流网关发送表明终端要进行本地切换的通知，以触发数据分流网关进行用于支持终端本地访问数据传输的隧道更新。

上述各单元所能执行的具体操作已经在前述的各流程中详细描述，在此不再赘述。

综上所述可见，无论是方法还是装置，本发明实现本地切换的技术，均可保证终端进行不经由核心网的切换，不存在经由核心网的数据迂回，因而能够有效减轻核心网控制面信令的负荷。并且，由于终端切换所涉及的数据不经由核心网，因此能够明显降低对本地数据的安全隐患。

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 (9)

1.一种实现本地切换的方法，其特征在于，该方法包括：

源无线接入网元通过无线接入网元间接口向目标无线接入网元发送切换命令；目标无线接入网元根据收到的切换命令，与数据分流网关进行隧道更新；

其中，所述切换命令携带有包含地址、网关标识、隧道标识在内的数据分流网关信息；

所述隧道更新的过程包括：目标无线接入网元根据收到的切换命令中携带的数据分流网关的信息，向所述数据分流网关发送承载修改请求，所述数据分流网关根据收到的承载修改请求进行用于终端本地访问数据传输的隧道更新。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，发送所述切换命令的过程包括：

源无线接入网元通过无线接入网元间的控制面接口直接向目标无线接入网元发送所述切换命令；

或者，源无线接入网元通过无线接入网元与无线接入网关之间的控制面接口，经由无线接入网关向目标无线接入网元发送所述切换命令。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，发送所述切换命令之前，该方法进一步包括：

进行切换类型的判决，如果源无线接入网元与目标无线接入网元同属一个内部网络，则确定要启动本地切换过程，发送所述切换命令。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：

无线接入网元间存在控制面接口时，由源无线接入网元进行切换类型的所述判决；

无线接入网元间不存在控制面接口，而是无线接入网元与无线接入网关之间存在控制面接口时，由无线接入网关进行切换类型的所述判决。

5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述切换命令是以切换请求的形式发送的。

6.一种实现本地切换的装置，其特征在于，该装置包括本地切换触发单元、隧道更新单元；其中，

所述本地切换触发单元，用于在确定进行本地切换时向所述隧道更新单元发送切换命令；所述切换命令携带有包含地址、网关标识、隧道标识在内的数据分流网关信息；

所述隧道更新单元，用于根据收到的切换命令，进行支持终端本地访问数据传输的隧道更新；

其中，所述隧道更新单元进行隧道更新的过程包括：所述隧道更新单元根据收到的切换命令中携带的数据分流网关的信息，向所述数据分流网关发送承载修改请求，所述数据分流网关根据收到的承载修改请求进行用于终端本地访问数据传输的隧道更新。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：

无线接入网元间存在控制面接口时，所述本地切换触发单元与所述隧道更新单元直连，所述切换命令由所述本地切换触发单元直接发送到所述隧道更新单元；

无线接入网元间不存在控制面接口，而是无线接入网元与无线接入网关之间存在控制面接口时，所述本地切换触发单元通过无线接入网关与所述隧道更新单元相连，所述切换命令由所述本地切换触发单元通过所述无线接入网关发送到所述隧道更新单元。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括切换判决单元，用于针对终端进行涉及终端切换的切换判断，以确定终端是否需要进行切换，并在确定需要切换时通知所述本地切换触发单元。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，

无线接入网元间存在控制面接口时，所述本地切换触发单元设置于源无线接入网元中；无线接入网元间不存在控制面接口，而是无线接入网元与无线接入网关之间存在控制面接口时，所述本地切换触发单元设置于无线接入网关中；

所述隧道更新单元设置于目标无线接入网元中。