CN102387490A - 一种查询本地网关的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种查询本地网关的方法，包括：建立本地访问连接时，核心网移动性管理单元确定家用基站网关；家用基站网关查找用户附着的家用基站，并根据家用基站确定对应的本地网关。本发明还公开了一种查询本地网关的系统，通过本发明可以为用户查询到有效的本地网关，对现有设备改动小，并且减少了不必要的配置和接口功能扩展，实现简单。

Description

一种查询本地网关的方法和系统

技术领域

本发明涉及移动通信领域，特别是指一种查询本地网关的方法和系统。

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，这不可避免地会对现有核心网网络造成冲击，现有核心网网元不得不进行扩容才能为用户提供满意的服务。考虑到增长的数据多为因特网(Internet)业务造成的，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使用，主要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。用户可以通过家庭基站对家庭网络的其它IP设备、企业网络中的IP设备进行访问，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，标准组织定义的本地访问功能包括两种：一是选择性IP传输分流(SIPTO，Selected IP Traffic Offload)，应用于Internet网络或者其它特定IP网络的访问；一是本地IP接入(LIPA，Local IP Access)，应用于本地网络IP设备的访问。

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，也即本地网关，如图1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)，也可以和家庭基站网关合设、或者在家庭基站网关附近(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。如图1所示，对于本地访问的连接，本地访问数据路径从终端至无线侧网元至本地网关，数据传输不经过核心网。为了实现终端对家庭网络其他IP设备、互联网络或者其它特定IP网络的本地接入，可以建立两条本地访问连接，第一条本地访问数据路径直接访问互联网或者其它特定IP网络(互联网或者其它特定网络的IP连接，也即SIPTO连接)。第二条本地访问数据路径直接访问家庭网络其他IP设备(家庭网络IP连接，也即LIPA连接)。

图2所示为执行本地访问的系统架构图，其中，本地网关可以和无线侧网元合设或者分设，本架构以家庭基站情况为例。家庭基站收到的用户上行本地访问数据从家庭基站与本地网关间的接口发送，本地网关收到的用户下行本地访问数据也从该接口发送，该接口具有通用分组无线服务技术隧道协议(GTP)-C和GTP-U协议栈，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本地网关进行管理。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(移动性管理实体，Mobility Management Entity)、S1-U、S5接口均为标准化接口，本发明不做具体功能描述。

本地网关是支持本地访问功能的必备单元，核心网需要为用户选择一个适合的本地网关才能提供真正的本地数据分流，完成流量卸载的目的。因此本地网关的选择是核心网设备所必须支持的功能。目前标准上提出了两种本地网关选择方法。

方法一是通过域名系统(DNS，Domain Name System)进行查询，也即根据用户的当前位置(用户接入的基站信息)查找用户当前位置所对应的本地网关，此种方法需要将基站和本地网关的对应关系配置到DNS系统中，这会影响现有DNS设备的配置复杂度，并且需要增加动态DNS注册机制，实现复杂。

方法二是通过基站上报本地网关地址信息，这种方式需要基站上面配置本地网关地址信息，当用户从该基站接入时，基站将其上报给核心网。这种方式增加了网管系统的配置工作量，修改了现有的空口协议，并且核心网网元不启动已有的DNS方式进行网关查询对设备功能方面也是有影响的。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种查询本地网关的方法和系统，可以为用户查询到有效的本地网关，对现有设备改动小，并且减少了不必要的配置和接口功能扩展，实现简单。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种查询本地网关的方法，该方法包括：

建立本地访问连接时，核心网移动性管理单元确定家用基站网关；

所述家用基站网关查找用户附着的家用基站，并根据所述家用基站确定对应的本地网关。

其中，核心网移动性管理单元确定家用基站网关，具体包括：

所述核心网移动性管理单元向域名系统(DNS)发送DNS查询请求消息，所述DNS查询请求消息中携带查询输入参数；

DNS系统接收所述DNS查询请求消息，根据预先配置的查询输入参数与家用基站网关的对应关系，确定与所述查询输入参数对应的家用基站网关的地址或标识返回给所述核心网移动性管理单元；

所述核心网移动性管理单元根据所述家用基站网关的地址或者标识确定所述家用基站网关。

核心网移动性管理单元确定家用基站网关，具体包括：

所述核心网移动性管理单元根据自身配置的查询输入参数与家用基站网关的对应关系，确定与查询输入参数对应的家用基站网关的地址或者标识；

所述核心网移动性管理单元根据所述家用基站网关的地址或者标识确定所述家用基站网关。

所述移动性管理单元为移动性管理实体(MME)时，所述查询输入参数包括：跟踪区标识(TAI)、演进型基站标识(eNB ID)、用户接入的基站类型、和本地访问连接的类型中的一种或几种；

所述移动性管理单元为S4服务GPRS支持节点(SGSN)、或Gn/Gp SGSN时，所述查询输入参数包括：路由区域标识(RAI)、无线网络控制器标识(RNCID)、用户接入的基站类型、和本地访问连接的类型中的一种或几种。

所述家用基站网关查找用户附着的家用基站，具体为：

所述家用基站网关根据控制面消息中携带的参数确定用户附着的家用基站。

所述移动性管理单元为MME时，所述控制面消息为创建会话请求消息，所述参数为通用地面无线接入网演进全球小区标识(ECGI)标识；

所述移动性管理单元为S4SGSN时，所述控制面消息为创建会话请求消息，所述参数为国际移动用户识别码(IMSI)标识；

所述移动性管理单元为Gn/Gp SGSN时，所述控制面消息为创建PDP上下文请求消息，所述参数为IMSI标识。

所述家用基站网关根据家用基站确定对应的本地网关，具体包括：

所述家用基站和本地网关合设时，所述家用基站为本地网关；或者，

所述家用基站和本地网关分设时，所述家用基站网关根据自身配置的家用基站和本地网关的对应关系，确定所述家用基站对应的本地网关。

所述移动性管理单元为MME、或S4SGSN时，所述建立本地访问连接，包括：

根据控制面消息，在终端、所述家用基站、所述家用基站网关和服务网关之间建立本地访问连接在核心网侧的数据隧道；或者，在终端、所述家用基站、和服务网关之间建立本地访问连接在核心网侧的数据隧道；

根据控制面消息，在所述家用基站和所述本地网关之间建立本地访问连接的优化数据隧道。

所述建立本地访问连接在核心网侧的数据隧道时，所述控制面消息包括：创建会话请求消息、和创建会话响应消息；

所述建立本地访问连接的优化数据隧道时，所述控制面消息为承载建立请求消息。

所述移动性管理单元为Gn/Gp SGSN时，所述建立本地访问连接，包括：

根据控制面消息，在终端、所述家用基站、所述家用基站网关和所述Gn/GpSGSN之间建立本地访问连接在核心网侧的数据隧道；或者，在终端、所述家用基站和所述Gn/Gp SGSN之间建立本地访问连接在核心网侧的数据隧道；

根据控制面消息，在所述家用基站和所述本地网关之间建立本地访问连接的优化数据隧道。

所述建立本地访问连接在核心网侧的数据隧道时，所述控制面消息包括：创建PDP上下文请求消息、和创建PDP上下文响应消息；

所述建立本地访问连接的优化数据隧道时，所述控制面消息为承载建立请求消息。

所述建立本地访问连接的优化数据隧道，具体包括：

家用基站网关接收到所述移动性管理单元下的承载建立请求消息后，根据自身存储的本地网关的用户面隧道终点标识(TEID)信息和家用基站网关的用户面TEID信息的绑定关系，将自身的用户面TEID信息替换为本地网关的用户面TEID信息；并将携带本地网关的用户面TEID信息的承载建立请求消息下发给家用基站；

所述家用基站根据所述本地网关的用户面TEID信息建立与本地网关之间的本地访问连接的优化数据隧道，并依据所述本地网关的用户面TEID信息进行用户会话绑定。

本发明还提供了一种查询本地网关的系统，该系统包括：核心网移动性管理单元和家用基站网关；其中，

所述核心网移动性管理单元，用于确定所述家用基站网关；

所述家用基站网关，用于查找用户附着的家用基站，并根据所述家用基站确定对应的本地网关。

所述核心网移动性管理单元，还用于根据自身配置的查询输入参数与家用基站网关的对应关系，确定与查询输入参数对应的家用基站网关的地址或者标识；并根据所述家用基站网关的地址或标识确定所述家用基站网关；或者，

该系统进一步包括DNS子系统，用于在接收到所述核心网移动性管理单元发送的DNS查询请求消息时，根据预先配置的查询输入参数与家用基站网关的对应关系，确定与所述查询输入参数对应的家用基站网关的地址或标识，并返回给所述核心网移动性管理单元。

所述家用基站网关，还用于根据控制面消息中携带的参数确定用户附着的家用基站。

所述家用基站网关，还用于在所述家用基站和本地网关合设时，确定所述家用基站为本地网关；还用于在所述家用基站和本地网关分设时，根据自身配置的家用基站和本地网关的对应关系，确定所述家用基站对应的本地网关。

本发明查询本地网关的核心思想是：核心网侧确定一个家用基站网关作为本地网关代理，即核心网侧认为该家用基站网关是所要查询的本地网关，但实质上该家用基站网关并非真正的本地网关；然后，由家用基站网关来查询本地网关。如此，由家用基站网关来实现的本地网关查询方法，不需要改变DNS系统的配置，也不需要对现有的配置和接口进行扩展，实现起来非常简单。

附图说明

图1为本地访问和传统核心网访问的数据流路径示意图；

图2为执行本地访问的系统架构图；

图3为本发明实施例一查询本地网关的流程示意图；

图4为本发明实施例二查询本地网关的流程示意图；

图5为本发明实施例三查询本地网关的流程示意图；

图6为本发明实施例四查询本地网关的流程示意图；

图7为本发明查询本地网关的方法流程示意图

图8为本发明查询本地网关的系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。

本发明查询本地网关的核心思想是：核心网侧确定一个家用基站网关作为本地网关代理，即核心网侧认为该家用基站网关是所要查询的本地网关，但实质上该家用基站网关并非真正的本地网关；然后，由家用基站网关来查询本地网关。

下面通过具体的实施例来说明本发明的技术方案。

实施例一

在LTE网络终端发起本地访问PDN连接的建立过程中查询本地网关的流程如图3所示，包括以下步骤：

步骤301，终端发起公用数据网(PDN，Public Data Network)连接建立请求消息，其中包含正常的接入点名称(APN，Access Point Name)、或者特定的APN、或者特殊的指示用以表明本地访问请求。

这里，正常的APN是指标准定义的APN；特定的APN是指经过表意修饰的APN或者新定义的APN，在本发明中只用于本地访问业务；特殊的指示是指为了表明用户意愿(如本地访问请求)而新定义的参数。

步骤302，核心网移动性管理单元：MME判断是否允许用户建立本地访问PDN连接：MME根据301步消息中携带的正常APN结合用户签约数据判断是否允许用户建立SIPTO连接；或者，MME根据301步消息中携带的特定APN、或者特殊的指示结合用户签约数据判断是否允许用户建立LIPA连接。如果允许则执行以下步骤，否则拒绝用户的PDN连接建立请求消息。

步骤303，如果MME判定允许用户建立本地访问(LIPA或者SIPTO)PDN连接，那么启动DNS查询机制，向DNS系统发送DNS查询请求消息，采用现有技术的跟踪区标识(TAI，Tracking Area Identity)或者演进型基站标识(eNBID)(对于核心网移动性管理单元而言，eNB ID标识家用基站网关)作为查询输入参数。可选的，为了保证本地网关选择的正确性，MME还可以进一步判定用户接入的基站类型、或者本地访问PDN连接的类型(LIPA或者SIPTO)，将其作为查询输入参数进行本地网关查询。

步骤304，DNS系统将家用基站网关的地址或者标识作为本地网关信息，通过DNS查询响应返回给MME。此种方法需要在DNS设备中预先设置上述查询输入参数(这里可以是单个参数、也可以是参数组合)与家用基站网关的对应关系。

如果MME上配置了步骤303和步骤304所描述的查询输入参数和家用基站网关的对应关系，那么步骤303和步骤304可以省略，即在步骤302中，MME判定允许用户建立本地访问PDN连接时，直接根据查询输入参数和家用基站网关的对应关系，就可以得到家用基站网关的地址或者标识(即本地解析)，直接执行步骤305。

步骤305，MME根据家用基站网关的地址或者标识可以确定一个家用基站网关，并将该家用基站网关作为本地网关代理创建本地访问PDN连接(LIPA或者SIPTO)，在发送至服务网关(S-GW)的创建会话请求消息中携带从DNS系统获得的、或者本地解析出的家用基站网关的地址或者标识。

需要指出的是，之所以将家用基站网关作为本地网关代理是因为：这里选择的家用基站网关，并不是真正的本地网关，只是核心网侧认为该家用基站网关为本地网关，因此，本发明将其称之为本地网关代理。

步骤306，S-GW根据家用基站网关的地址或者标识找到该家用基站网关，并向其转发创建会话请求消息，消息中携带S-GW的地址、以及S-GW的控制面和用户面的隧道终点标识(TEID，Tunnel End Point identifier)信息，家用基站网关保存这些信息，用于建立数据隧道。

步骤307，家用基站网关收到创建会话请求消息后，根据消息中携带的E-UTRAN(通用地面无线接入网，Evolved Universal Terrestrial Radio AccesNetwork)全球小区标识(ECGI，E-UTRAN Cell Global Identifier)标识查找用户附着的家用基站(含本地网关功能)、即为真正的本地网关，则本地网关的查询完成。

步骤308，家用基站网关向家用基站(含本地网关功能)转发创建会话请求消息，其中携带家用基站网关的地址或标识、以及家用基站网关的用户面和控制面TEID信息，家用基站(含本地网关功能)保存这些信息，用于建立数据隧道。

步骤309，家用基站(含本地网关功能)根据收到的创建会话请求消息生成用户上下文，建立本地访问PDN连接在核心网侧的数据隧道。

步骤310，家用基站(含本地网关功能)向家用基站网关返回创建会话响应消息，消息中携带本地网关的地址、以及本地网关的用户面和控制面TEID信息。家用基站网关收到消息后，记录本地网关的用户面TEID信息和家用基站网关的用户面TEID信息的绑定关系。

步骤311，家用基站网关向S-GW返回创建会话响应消息，消息中携带家用基站网关的地址、以及家用基站网关的用户面和控制面TEID信息，S-GW保存这些信息，用于本地访问PDN连接在核心网侧的数据隧道的建立。

步骤312，S-GW向MME返回创建会话响应消息，消息中携带S-GW的地址、S-GW的用户面和控制面TEID信息、以及家用基站网关的用户面和控制面的TEID信息，MME保存这些信息，用于本地访问PDN连接在核心网侧的数据隧道的建立。至此，本地访问PDN连接在核心网侧的数据隧道建立完成。

上述步骤305～312是一个基于控制面消息(主要是消息中携带的数据隧道所经过的网元的用户面TEID信息)建立本地访问PDN连接在核心网侧的数据隧道的过程，该隧道建立在终端、家用基站、家用基站网关和S-GW之间。

步骤313，MM创建空口承载，发起承载建立请求消息，消息中携带家用基站网关的用户面TEID信息、以及PDN连接接受消息。

步骤314，家用基站网关根据310步中记录的绑定关系，将家用基站网关的用户面TEID信息替换成本地网关的用户面TEID信息。

步骤315，家用基站网关将承载建立请求消息发送至家用基站，消息中携带本地网关的用户面TEID信息和PDN连接接受消息。

步骤316，家用基站内部建立本地访问PDN连接的优化数据隧道：即该隧道建立在家用基站和本地网关之间，根据本地网关的用户面TEID信息进行用户会话绑定。

步骤317，家用基站发送无线资源控制协议(RRC，Radio Resource Control)连接重配置消息建立空口承载，并将PDN连接接受消息发送给终端。

步骤318，按照现有技术完成PDN连接过程的后续步骤，本实施例不做赘述。

实施例二

该实施例与实施例一的流程类似，不同的是：该实施例中本地访问PDN连接在核心网侧的数据隧道建立在终端、家用基站和S-GW之间，数据不通过家用基站网关转发，数据减少传输跳数，方便快捷。主要体现在：

步骤408，家用基站网关在转发创建会话请求消息时，将家用基站网关的控制面TEID信息和S-GW的用户面TEID信息发送给家用基站(含本地网关)。家用基站根据TEID信息区分控制面和用户面路径，将控制面消息发送到家用基站网关，用户面数据发送到S-GW。

而在实施例一的步骤308中，发送给家用基站(含本地网关)的创建会话请求消息中携带的是家用基站网关的地址、用户面和控制面的TEID信息，则家用基站直接将控制面消息、以及用户面数据都发送到家用基站网关；再由家用基站网关转发至S-GW。

步骤411，家用基站网关在响应创建会话请求消息时，在创建会话响应消息中携带家用基站网关的控制面TEID信息和本地网关的用户面TEID信息。S-GW根据TEID区分控制面和用户面路径的不同，将控制面消息发送至家用基站网关，将用户面数据发送至家用基站。

而在实施例一的步骤311中，发送给S-GW的创建会话响应消息中携带的是家用基站网关的地址、用户面和控制面的TEID信息，则S-GW直接将控制面消息、以及用户面数据都发送到家用基站网关；再由家用基站网关转发至家用基站。

综上所述，在建立本地访问PDN连接在核心网侧的数据隧道时，家用基站网关只进行用户面隧道标识替换，对控制面隧道标识不做处理，保证控制面消息经过家用基站网关转发。

如此，通过用户面数据建立起来的就是本地访问PDN连接在核心网侧的数据隧道，由此可见，在该实施例中，该隧道建立在终端、家用基站和S-GW之间。

实施例三

在UMTS网络终端发起本地访问分组数据协议(PDP，Package DataProtocol)连接的建立过程中查询本地网关的流程如图5所示，包括以下步骤：

步骤501，终端发起激活PDP上下文请求，其中包含正常的APN、或者特定的APN或者特殊的指示用以表明本地访问请求。

步骤502，核心网移动性管理单元S4服务GPRS支持节点(SGSN，ServingGPRS Support Node)判断是否允许用户建立本地访问PDP连接：S4SGSN根据501步消息中携带的正常APN结合用户签约数据判断是否允许用户建立SIPTO连接；或者，S4 SGSN根据501步消息中携带的特定APN、或者特殊的指示结合用户签约数据判断是否允许用户建立LIPA连接。如果允许则执行以下步骤，否则拒绝用户的激活PDP上下文请求消息。

步骤503，如果S4SGSN判定允许用户建立本地访问(LIPA或者SIPTO)PDP连接，那么启动DNS查询机制，向DNS系统发送DNS查询请求消息，采用路由区域标识(RAI，Routing Area Identification)或者无线网络控制器标识(RNC ID)(对于核心网移动性管理单元而言，RNC ID标识家用基站网关)作为查询输入参数。可选的，为了保证本地网关选择的正确性，S4 SGSN还可以进一步判定用户接入的基站类型、或者本地访问PDP连接的类型(LIPA或者SIPTO)，将其作为查询输入参数进行本地网关查询。

步骤504，DNS系统将家用基站网关的地址或者标识作为本地网关信息，通过DNS查询响应返回给S4 SGSN。此种方法需要在DNS设备中预先设置上述查询输入参数(这里可以是单个参数、也可以是参数组合)与家用基站网关的对应关系。

如果S4 SGSN上配置了步骤503和步骤504所描述的查询输入参数和家用基站网关的对应关系，那么步骤503和步骤504可以省略，即在步骤502中，S4 SGSN判定允许用户建立本地访问PDP连接时，直接根据查询输入参数和家用基站网关的对应关系，就可以得到家用基站网关的地址或者标识(即本地解析)，直接执行步骤505。

步骤505，S4 SGSN根据家用基站网关的地址或者标识可以确定一个家用基站网关，并将该家用基站网关作为本地网关代理创建本地访问PDP连接(LIPA或者SIPTO)，在发送至S-GW的创建会话请求消息中携带从DNS系统获得的、或者本地解析出的家用基站网关地址或者标识。

需要指出的是，之所以将家用基站网关作为本地网关代理是因为：这里选择的家用基站网关，并不是真正的本地网关，只是核心网侧认为该家用基站网关为本地网关，因此，本发明将其称之为本地网关代理。

步骤506，S-GW根据家用基站网关的地址或者标识找到该家用基站网关，并向其转发创建会话请求消息，消息中携带S-GW的地址、以及S-GW的控制面和用户面的TEID信息，家用基站网关保存这些信息，用于建立数据隧道。

步骤507，家用基站网关收到创建会话请求消息后，根据消息中携带的国际移动用户识别码(IMSI，International Mobile Subscriber Identification Number)标识查找用户附着的家用基站(含本地网关功能)、即为真正的本地网关，则本地网关的查询完成。

步骤508，家用基站网关向家用基站(含本地网关功能)转发创建会话请求消息，其中携带家用基站网关的地址、以及家用基站网关的用户面和控制面TEID信息，家用基站(含本地网关功能)保存这些信息，用户建立数据隧道。

步骤509，家用基站(含本地网关功能)根据收到的创建会话请求消息生成用户上下文，建立本地访问PDP连接在核心网侧的数据隧道。

步骤510，家用基站(含本地网关功能)向家用基站网关返回创建会话响应消息，消息中携带本地网关的地址、以及本地网关的用户面和控制面TEID信息。家用基站网关收到消息后，记录本地网关的用户面TEID信息和家用基站网关的用户面TEID信息的绑定关系。

步骤511，家用基站网关向S-GW返回创建会话响应消息，消息中携带家用基站网关的地址、以及家用基站网关的用户面和控制面TEID信息，S-GW保存这些信息，用于本地访问PDP连接在核心网侧的数据隧道的建立。

步骤512，S-GW向S4 SGSN返回创建会话响应消息，消息中携带S-GW的地址、S-GW的用户面和控制面TEID信息、以及家用基站网关的用户面和控制面TEID信息，S4 SGSN保存这些信息，用于本地访问PDP连接在核心网侧的数据隧道的建立。至此，本地访问PDP连接在核心网侧的数据隧道建立完成。

上述步骤505～512是一个基于控制面消息(主要是消息中携带的数据隧道所经过的网元的用户面TEID信息)建立本地访问PDP连接在核心网侧的数据隧道的过程，该隧道建立在终端、家用基站、家用基站网关和S-GW之间。

步骤513，S4 SGSN创建空口承载，发起承载建立请求消息，消息中携带家用基站网关的用户面TEID信息。

步骤514，家用基站网关根据510步中记录的绑定关系，将家用基站网关的用户面TEID信息替换成本地网关的用户面TEID信息。

步骤515，家用基站网关将承载建立请求消息发送至家用基站(含本地网关功能)，消息中携带本地网关的用户面TEID信息。

步骤516，家用基站(含本地网关功能)内部建立本地访问PDP连接的优化数据隧道：即该隧道建立在家用基站和本地网关之间，根据本地网关的用户面TEID信息进行用户会话绑定。

步骤517，按照现有技术完成PDP上下文激活过程的后续步骤，本实施例不做赘述。

另外，实施例三中的本地访问PDP连接在核心网侧的数据隧道也可以建立在终端、家用基站和S-GW之间，数据不通过家用基站网关转发，数据减少传输跳数，方便快捷，其具体原理同实施例二，此处不再赘述。

实施例四

在UMTS网络终端发起本地访问PDP连接的建立过程中查询本地网关的流程如图6所示，在该实例中核心网移动性管理单元为Gn/Gp SGSN，包括以下步骤：

步骤601，终端发起激活PDP上下文请求，其中包含正常的APN、或者特定的APN或者特殊的指示用以表明本地访问请求。

步骤602，核心网移动性管理单元Gn/Gp SGSN判断是否允许用户建立本地访问PDP连接：Gn/Gp SGSN根据601步消息中携带的正常APN结合用户签约数据判断是否允许用户建立SIPTO连接；或者，Gn/Gp SGSN根据601步消息中携带的特定APN、或者特殊的指示结合用户签约数据判断是否允许用户建立LIPA连接。如果允许则执行以下步骤，否则拒绝用户的激活PDP上下文请求消息。

步骤603，如果Gn/Gp SGSN判定允许用户建立本地访问(LIPA或者SIPTO)PDP连接，那么启动DNS查询机制，向DNS系统发送DNS查询请求消息，采用现有技术的RAI或者RNC ID(也即家用基站网关标识)作为查询输入参数。可选的，为了保证本地网关选择的正确性，Gn/Gp SGSN还可以进一步判定用户接入的基站类型、或者本地访问PDP连接类型(LIPA或者SIPTO)，将其作为查询输入参数进行本地网关查询。

步骤604，DNS系统将家用基站网关的地址或者标识作为本地网关信息，通过DNS查询响应返回给Gn/Gp SGSN。此种方法需要在DNS设备中预先设置上述查询输入参数(这里可以是单个参数、也可以是参数组合)与家用基站网关的对应关系。

如果Gn/Gp SGSN上配置了步骤603和步骤604所描述的查询输入参数和家用基站网关的对应关系，那么步骤603和步骤604可以省略，即在步骤602中，Gn/Gp SGSN判定允许用户建立本地访问PDP连接时，直接根据查询输入参数和家用基站网关的对应关系，就可以得到家用基站网关的地址或者标识(即本地解析)，直接执行步骤605。

步骤605，Gn/Gp SGSN根据家用基站网关的地址或者标识可以确定一个家用基站网关，并将该家用基站网关作为本地网关代理创建本地访问PDP连接(LIPA或者SIPTO)，在发送至家用基站网关的创建PDP上下文请求消息中携带Gn/Gp SGSN的用户面和控制面TEID信息。

需要指出的是，之所以将家用基站网关作为本地网关代理是因为：这里选择的家用基站网关，并不是真正的本地网关，只是核心网侧认为该家用基站网关为本地网关，因此，本发明将其称之为本地网关代理。

步骤606，家用基站网关根据创建PDP上下文请求消息中的IMSI标识查找用户附着的家用基站(含本地网关功能)、即为真正的本地网关，则本地网关的查询完成。

步骤607，家用基站网关向家用基站(含本地网关功能)转发创建PDP上下文请求消息，消息中携带家用基站网关的地址、用户面和控制面TEID信息，家用基站(含本地网关功能)保存这些信息，用户建立数据隧道。

步骤608，家用基站(含本地网关)根据收到的创建PDP上下文请求消息生成用户上下文，建立本地访问PDP连接在核心网侧的数据隧道。

步骤609，家用基站(含本地网关)向家用基站网关返回创建PDP上下文响应消息，消息中携带本地网关的地址、用户面和控制面TEID信息。家用基站网关收到消息后，记录本地网关的用户面TEID信息和家用基站网关的用户面TEID信息的绑定关系，用于本地访问PDP连接在核心网侧的数据隧道的建立。

步骤610，家用基站网关向Gn/Gp SGSN返回创建PDP上下文响应消息，消息中携带家用基站网关的地址、用户面和控制面TEID信息，Gn/Gp SGSN保存这些信息，用于本地访问PDP连接在核心网侧的数据隧道的建立。

上述步骤605～610是一个基于控制面消息(主要是消息中携带的数据隧道所经过的网元的用户面TEID信息)建立本地访问PDP连接在核心网侧的数据隧道的过程，该隧道建立在终端、家用基站、家用基站网关和Gn/Gp SGSN之间。

步骤611，Gn/Gp SGSN创建空口承载，发起承载建立请求消息，消息中携带家用基站网关的用户面TEID信息。

步骤612，家用基站网关根据609步中记录的绑定关系，将家用基站网关的用户面TEID信息替换为本地网关的用户面TEID信息。

步骤613，家用基站网关将承载建立请求消息发送至家用基站(含本地网关功能)，消息中携带本地网关的用户面TEID信息。

步骤614，家用基站(含本地网关功能)内部建立本地访问PDP连接的优化数据隧道：即该隧道建立在家用基站和本地网关之间，根据本地网关的用户面TEID信息进行用户会话绑定。

步骤615，按照现有技术完成PDP上下文激活过程的后续步骤，本实施例不做赘述。

另外，实施例四中的本地访问PDP连接在核心网侧的数据隧道也可以建立在终端、家用基站和Gn/Gp SGSN之间，数据不通过家用基站网关转发，数据减少传输跳数，方便快捷，具体需要对上述的流程作如下修改：

修改后的步骤607，家用基站网关在创建PDP上下文请求消息时，将家用基站网关的控制面TEID信息和Gn/Gp SGSN的用户面TEID信息发送给家用基站(含本地网关)。家用基站根据TEID信息区分控制面和用户面路径，将控制面消息发送到家用基站网关，将用户面数据发送到Gn/Gp SGSN。

而在原步骤607中，创建PDP上下文请求消息携带的是家用基站网关的地址、用户面和控制面TEID信息，则家用基站直接将控制面消息、以及用户面数据都发送到家用基站网关；再由家用基站网关转发至Gn/Gp SGSN。

修改后的步骤610，家用基站网关在向Gn/Gp SGSN发送的创建PDP上下文响应消息中携带家用基站网关的控制面TEID信息和家用基站的用户面TEID信息。Gn/Gp SGSN根据TEID信息区分控制面和用户面路径，将控制面消息发送给家用基站网关，将用户面数据发送给家用基站。

而在原步骤610中，创建PDP上下文响应消息中携带的是家用基站网关的地址、用户面和控制面TEID信息，则Gn/Gp SGSN直接将控制面消息、以及用户面数据都发送到家用基站网关；再由家用基站网关转发至家用基站。

本发明上述的方法同样适用于家用基站和本地网关分设的场景。不同之处在于：家用基站网关上需要预配置家用基站和本地网关的对应关系，家用基站网关根据创建会话请求消息、或者创建PDP上下文请求消息中的参数找到用户附着的家用基站，就可以找到对应的本地网关，以转发消息。在家用基站和本地网关分设情况下，本地访问连接的优化隧道的建立不是内部操作，而是由家用基站向对应的本地网关发起隧道建立，其中也需携带本地网关的用户面TEID信息，用以本地网关进行用户会话绑定。

综上所述，本发明查询本地网关的流程如图7所示，包括：

步骤701，建立本地访问连接时，核心网移动性管理单元确定家用基站网关。

这里，核心网移动性管理单元可以是MME、S4 SGSN、或Gn/Gp SGSN。

核心网移动性管理单元确定家用基站网关的方式有两种：

一是核心网移动性管理单元根据自身配置的查询输入参数与家用基站网关的对应关系，确定与查询输入参数对应的家用基站网关的地址或者标识；核心网移动性管理单元根据家用基站网关的地址或者标识确定家用基站网关；

一是核心网移动性管理单元向DNS系统发送DNS查询请求消息，DNS查询请求消息中携带查询输入参数；DNS系统接收DNS查询请求消息，根据预先配置的查询输入参数与家用基站网关的对应关系，确定与查询输入参数对应的家用基站网关的地址或者标识返回给核心网移动性管理单元；核心网移动性管理单元根据家用基站网关的地址或者标识确定家用基站网关。

不同的核心网移动性管理单元对应的查询输入参数也不同：

移动性管理单元为MME时，查询输入参数包括：TAI、eNB ID、用户接入的基站类型、和本地访问连接的类型中的一种或几种；

移动性管理单元为S4 SGSN、或Gn/Gp SGSN时，查询输入参数包括：RAI、RNC ID、用户接入的基站类型、和本地访问连接的类型中的一种或几种。

步骤702，家用基站网关查找用户附着的家用基站，并根据家用基站确定对应的本地网关。

家用基站网关根据控制面消息中携带的参数确定用户附着的家用基站，具体的：

移动性管理单元为MME时，控制面消息为创建会话请求消息，参数为ECGI标识；移动性管理单元为S4 SGSN时，控制面消息为创建会话请求消息，参数为IMSI标识；移动性管理单元为Gn/Gp SGSN时，控制面消息为创建PDP上下文请求消息，参数为IMSI标识。

根据上述参数确定用户附着的家用基站的实现为现有技术，此处不再赘述。

根据家用基站确定对应的本地网关时，分为两种情况：

一是家用基站和本地网关合设时：该家用基站就包含了本地网关功能、即为本地网关；

一是家用基站和本地网关分设时，家用基站网关根据自身配置的家用基站和本地网关的对应关系，确定该家用基站对应的本地网关。

另外，在本发明查询本地网关的过程中传输的控制面消息还用于建立本地访问连接，具体的：

移动性管理单元为MME、或S4 SGSN时，建立本地访问连接包括：

根据控制面消息(创建会话请求消息、和创建会话响应消息)，在终端、家用基站、家用基站网关和服务网关之间建立本地访问连接在核心网侧的数据隧道；或者，在终端、家用基站和服务网关之间建立本地访问连接在核心网侧的数据隧道；根据控制面消息(承载建立请求消息)，在家用基站和本地网关之间建立本地访问连接的优化数据隧道。

移动性管理单元为Gn/Gp SGSN时，建立本地访问连接包括：

根据控制面消息(创建PDP上下文请求消息、和创建PDP上下文响应消息)，在终端、家用基站、家用基站网关和Gn/Gp SGSN之间建立本地访问连接在核心网侧的数据隧道；或者，在终端、家用基站和Gn/Gp SGSN之间建立本地访问连接在核心网侧的数据隧道；根据控制面消息(承载建立请求消息)，在家用基站和本地网关之间建立本地访问连接的优化数据隧道。

具体的，建立本地访问连接的优化数据隧道为：家用基站网关接收到移动性管理单元下发的承载建立请求消息后，根据自身存储的本地网关的用户面TEID信息和家用基站网关的用户面TEID信息的绑定关系，将自身的用户面TEID信息替换为本地网关的用户面TEID信息；并将携带本地网关的用户面TEID信息的承载建立请求消息下发给家用基站；家用基站根据本地网关的用户面TEID信息建立与本地网关之间的本地访问连接的优化数据隧道，并依据本地网关的用户面TEID信息进行用户会话绑定。

需要指出的是，本地访问连接在核心网侧的数据隧道可以经过家用基站网关，也可以不经过家用基站网关。不经过家用基站网关时，数据不通过家用基站网关转发，数据减少传输跳数，方便快捷。

为了实现上述方法，本发明提供了一中查询本地网关的系统，如图8所示：包括：核心网移动性管理单元10和家用基站网关20；其中，

核心网移动性管理单元10，用于确定家用基站网关20；

家用基站网关20，用于查找用户附着的家用基站，并根据家用基站确定对应的本地网关。

其中，核心网移动性管理单元10，还用于根据自身配置的查询输入参数与家用基站网关的对应关系，确定与查询输入参数对应的家用基站网关20的地址或者标识；并根据家用基站网关20的地址或标识确定家用基站网关20；或者，

该系统进一步包括DNS子系统30，用于在接收到核心网移动性管理单元10发送的DNS查询请求消息时，根据预先配置的查询输入参数与家用基站网关的对应关系，确定与查询输入参数对应的家用基站网关20的地址或标识，并返回给核心网移动性管理单元10。

家用基站网关20，还用于根据控制面消息中携带的参数确定用户附着的家用基站。

家用基站网关20，还用于在家用基站和本地网关合设时，确定家用基站为本地网关；还用于在家用基站和本地网关分设时，根据自身配置的家用基站和本地网关的对应关系，确定家用基站对应的本地网关。

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。

Claims (16)

1.一种查询本地网关的方法，其特征在于，该方法包括：

建立本地访问连接时，核心网移动性管理单元确定家用基站网关；

所述家用基站网关查找用户附着的家用基站，并根据所述家用基站确定对应的本地网关。

2.根据权利要求1所述查询本地网关的方法，其特征在于，核心网移动性管理单元确定家用基站网关，具体包括：

所述核心网移动性管理单元向域名系统(DNS)发送DNS查询请求消息，所述DNS查询请求消息中携带查询输入参数；

DNS系统接收所述DNS查询请求消息，根据预先配置的查询输入参数与家用基站网关的对应关系，确定与所述查询输入参数对应的家用基站网关的地址或标识返回给所述核心网移动性管理单元；

所述核心网移动性管理单元根据所述家用基站网关的地址或者标识确定所述家用基站网关。

3.根据权利要求1所述查询本地网关的方法，其特征在于，核心网移动性管理单元确定家用基站网关，具体包括：

所述核心网移动性管理单元根据自身配置的查询输入参数与家用基站网关的对应关系，确定与查询输入参数对应的家用基站网关的地址或者标识；

所述核心网移动性管理单元根据所述家用基站网关的地址或者标识确定所述家用基站网关。

4.根据权利要求2或3所述查询本地网关的方法，其特征在于，

所述移动性管理单元为移动性管理实体(MME)时，所述查询输入参数包括：跟踪区标识(TAI)、演进型基站标识(eNB ID)、用户接入的基站类型、和本地访问连接的类型中的一种或几种；

所述移动性管理单元为S4服务GPRS支持节点(SGSN)、或Gn/Gp SGSN时，所述查询输入参数包括：路由区域标识(RAI)、无线网络控制器标识(RNCID)、用户接入的基站类型、和本地访问连接的类型中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述查询本地网关的方法，其特征在于，所述家用基站网关查找用户附着的家用基站，具体为：

所述家用基站网关根据控制面消息中携带的参数确定用户附着的家用基站。

6.根据权利要求5所述查询本地网关的方法，其特征在于，

所述移动性管理单元为MME时，所述控制面消息为创建会话请求消息，所述参数为通用地面无线接入网演进全球小区标识(ECGI)标识；

所述移动性管理单元为S4 SGSN时，所述控制面消息为创建会话请求消息，所述参数为国际移动用户识别码(IMSI)标识；

所述移动性管理单元为Gn/Gp SGSN时，所述控制面消息为创建PDP上下文请求消息，所述参数为IMSI标识。

7.根据权利要求1所述查询本地网关的方法，其特征在于，所述家用基站网关根据家用基站确定对应的本地网关，具体包括：

所述家用基站和本地网关合设时，所述家用基站为本地网关；或者，

所述家用基站和本地网关分设时，所述家用基站网关根据自身配置的家用基站和本地网关的对应关系，确定所述家用基站对应的本地网关。

8.根据权利要求1所述查询本地网关的方法，其特征在于，所述移动性管理单元为MME、或S4 SGSN时，所述建立本地访问连接，包括：

根据控制面消息，在终端、所述家用基站、所述家用基站网关和服务网关之间建立本地访问连接在核心网侧的数据隧道；或者，在终端、所述家用基站、和服务网关之间建立本地访问连接在核心网侧的数据隧道；

根据控制面消息，在所述家用基站和所述本地网关之间建立本地访问连接的优化数据隧道。

9.根据权利要求8所述查询本地网关的方法，其特征在于，

所述建立本地访问连接在核心网侧的数据隧道时，所述控制面消息包括：创建会话请求消息、和创建会话响应消息；

所述建立本地访问连接的优化数据隧道时，所述控制面消息为承载建立请求消息。

10.根据权利要求1所述查询本地网关的方法，其特征在于，所述移动性管理单元为Gn/Gp SGSN时，所述建立本地访问连接，包括：

根据控制面消息，在终端、所述家用基站、所述家用基站网关和所述Gn/GpSGSN之间建立本地访问连接在核心网侧的数据隧道；或者，在终端、所述家用基站和所述Gn/Gp SGSN之间建立本地访问连接在核心网侧的数据隧道；

根据控制面消息，在所述家用基站和所述本地网关之间建立本地访问连接的优化数据隧道。

11.根据权利要求10所述查询本地网关的方法，其特征在于，

所述建立本地访问连接在核心网侧的数据隧道时，所述控制面消息包括：创建PDP上下文请求消息、和创建PDP上下文响应消息；

所述建立本地访问连接的优化数据隧道时，所述控制面消息为承载建立请求消息。

12.根据权利要求9或11所述查询本地网关的方法，其特征在于，所述建立本地访问连接的优化数据隧道，具体包括：

家用基站网关接收到所述移动性管理单元下的承载建立请求消息后，根据自身存储的本地网关的用户面隧道终点标识(TEID)信息和家用基站网关的用户面TEID信息的绑定关系，将自身的用户面TEID信息替换为本地网关的用户面TEID信息；并将携带本地网关的用户面TEID信息的承载建立请求消息下发给家用基站；

所述家用基站根据所述本地网关的用户面TEID信息建立与本地网关之间的本地访问连接的优化数据隧道，并依据所述本地网关的用户面TEID信息进行用户会话绑定。

13.一种查询本地网关的系统，其特征在于，该系统包括：核心网移动性管理单元和家用基站网关；其中，

所述核心网移动性管理单元，用于确定所述家用基站网关；

所述家用基站网关，用于查找用户附着的家用基站，并根据所述家用基站确定对应的本地网关。

14.根据权利要求13所述查询本地网关的系统，其特征在于，

所述核心网移动性管理单元，还用于根据自身配置的查询输入参数与家用基站网关的对应关系，确定与查询输入参数对应的家用基站网关的地址或者标识；并根据所述家用基站网关的地址或标识确定所述家用基站网关；或者，

该系统进一步包括DNS子系统，用于在接收到所述核心网移动性管理单元发送的DNS查询请求消息时，根据预先配置的查询输入参数与家用基站网关的对应关系，确定与所述查询输入参数对应的家用基站网关的地址或标识，并返回给所述核心网移动性管理单元。

15.根据权利要求13所述查询本地网关的系统，其特征在于，

所述家用基站网关，还用于根据控制面消息中携带的参数确定用户附着的家用基站。

16.根据权利要求13所述查询本地网关的系统，其特征在于，

所述家用基站网关，还用于在所述家用基站和本地网关合设时，确定所述家用基站为本地网关；还用于在所述家用基站和本地网关分设时，根据自身配置的家用基站和本地网关的对应关系，确定所述家用基站对应的本地网关。

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