CN102396275B - 用于控制通信网络的方法、服务器、包括服务器的系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于操作通信网络的方法，该通信网络包括用户设备可以同时在其中注册的至少两个无线接入网络(10-1，10-2)，以及针对至少两个无线接入网络(10-1，10-2)中的每一个的、控制面中的服务实体(14-1，14-2)。所述方法包括步骤：将主角色分配给一个服务实体(14-2)以及将从角色分配给另外的一个或多个服务实体(14-1)；以及当被分配了从角色的服务实体(14-1)需要执行控制面信令时(s18)，由该服务实体向被分配了主角色的服务实体(14-2)发送(s20)信令消息，从而执行(s22)该控制面信令。还公开了充当服务实体的服务器、包括这种服务器的系统以及可在服务器上执行的计算机程序。

Description

用于控制通信网络的方法、服务器、包括服务器的系统
技术领域
本发明涉及用于控制通信网络的方法、配置为充当针对无线接入网络(RANS)的控制面服务实体的服务器、包括这种服务器的系统、以及在服务器上执行的计算机程序。该方法、服务器、系统和计算机程序特别地可用于控制其中用户设备可以同时在两个或多个不同的RAN中注册的通信网络。
背景技术
在通信网络中，诸如在电信网络中，在给定的地理环境中可以共存不同的RAN。特别地，在给定的地理环境中可以共存基于RAN的不同技术。同时部署不同的RAN技术可能是因下述情况造成的：无线接入提供商之间的竞争，有意提供补充技术，或者不同技术或不同代的技术之间的过渡情形。
在以呼叫控制为例的上下文中，呼叫常常一方面涉及控制面或信令面，以及另一方面涉及用户面。控制面或信令面负责建立和管理网络上的两点之间的连接，负责更新UE所在的位置，等等。
用户面负责以有线或无线方式传送用户数据。
当在给定环境中有不同的RAN技术可用时，UE可以同时在两个或多个这种可用的不同RNA中注册。然而，常常需要附加的控制面信令来管理这种配置，从而导致控制面中的网络节点或服务器(也称为服务实体)上所需的计算能力增加。
需要提供显著解决或者部分解决上述的更好地管理控制面信令的问题的方法、服务器和计算机程序。
发明内容
在独立权利要求中定义了这种方法和服务器。在从属权利要求中定义了有利的实施例。
在一个实施例中，该方法用于操作通信网络。该通信网络包括用户设备(UE)可以同时在其中注册的至少两个无线接入网络(RAN)。针对至少两个无线接入网络中的每一个，该通信网络还包括控制面中的服务实体。该方法包括步骤：将主角色分配给一个服务实体以及将从角色分配给另外的一个或多个服务实体；以及当被分配了从角色的服务实体需要执行控制面信令时，由该服务实体向被分配了主角色的服务实体发送信令消息，从而执行该控制面信令。
在该实施例中，当UE同时在两个或多个RAN中注册时，被分配了主角色的服务实体(本文也称为主控制面服务实体或简称为主服务实体)用于处理控制面信令，诸如核心网信令。例如，这可能发生在UE同时附接到通用陆地无线接入网(UTRAN)和演进通用陆地无线接入网(E-UTRAN)的时候，UTRAN和E-UTRAN构成了基于RAN的两种不同的技术。向服务实体分配主角色减少了控制面信令节省，诸如减少了核心网信令。这还改善了控制面服务实体之间的控制面管理同步，从而减少了交换时的等待时间，这在阅读具体实施方式时将更加全面和明显。
此外，如果待执行的控制面信令涉及服务实体和外部网络节点之间的通信，诸如归属订户系统(HSS)或归属位置寄存器(HLR)，提供主服务实体可以部分地或者完全减轻了外部网络节点与被分配了从角色的服务实体(在本文也称为从控制面服务实体或者简称为从服务实体)进行交互的需求。
本发明不限于UE同时注册到UTRAN和E-UTRAN。其还应用于同时在不同的RAN中注册的UE，无论这些RAN是3GPP RAN、非3GPP RAN、或者是两者的混合。允许UE同时在不止一个类型的RAN中注册实现了信令缩减，并且提高了交换速度。然而，控制面信令则涉及不同的控制面服务实体。本发明提供了一种包括主服务实体的机制，改善了总的控制面管理，其中该主服务实体充当针对从服务实体的控制面信令代理。
本文中，通信网络可以是用于数据通信的任何网络，诸如移动通信网络中内的核心网、或者固定电话通信网络。在一个实施例中，该通信网络是下述中的任意一种：电路交换核心网、分组交换核心网、针对异步传输模式(ATM)和/或网际协议(IP)传送的电路交换核心网、全球移动通信系统(GSM)和/或通用移动通信系统(UMTS)环境中的电路交换核心网、以及分组交换网络。
信令或控制面是一种或一组协议和机制，以及作为扩展，还是实现这些机制、用于设立和管理连接(诸如提供移动管理)的网络节点。
用户面是一种或一组协议和机制，以及作为扩展，还是实现这些机制、用于传送用户数据的网络节点。在一个实施例中，用户面实现承载功能，诸如用于提供承载控制和传输资源功能。
用户设备(UE)是通信设备，例如是移动电话、个人数字助理、无线膝上型计算机等等，但不限于此。
如果已经执行了信令以使得UE的身份和位置为RAN所知，则称UE在RAN中进行了注册。这可以包括将RAN特定的订阅相关的信息(用户简档)插入订阅数据库、将用户认证和授权信息插入专用认证和授权数据库、以及将用户的物理位置插入位置寄存器数据库。
如果网络和UE之间的通信通过RAN是激活的，则称UE附接在RAN中或附接到RAN。
在一个实施例中，服务实体是通信网络内的计算机服务器。在一个实施例中，向服务实体分配角色涉及命令该服务实体以符合该角色期望的行为的方式进行操作。这可以涉及在服务实体配置中设置标志等等。
在一个实施例中，分配主角色和从角色以逐个用户设备的基础来执行。也即，可以针对第一UE向一个服务实体分配主角色，而针对第二UE向该服务实体分配从角色。这增加了系统的灵活性，并且实现了精细粒度的网络管理。
在一个实施例中，通信网络进一步包括服务器，该服务器包括与用户设备有关的位置信息。在该实施例中，需要执行的控制面信令包括与服务器的交互。本文中，与数据库的交互例如包括查询、更新等 等。
该实施例通过主服务实体能够实现优化。主服务实体面对包括关于UE的位置信息在内的服务器充当中继功能。主服务实体获得这样的信息，否则该信息仅能通过从服务实体与包括关于UE的位置信息在内的服务器直接通信才能获得。主服务实体可以进一步在下述意义上优化：利用其主角色，其可以实现相对于简单地中继信息而言更积极的角色。例如，主服务实体可以用于主动预留资源。
在一个实施例中，分配主角色是基于与每个服务实体关联的无线接入网络的技术类型。这使得可以利用预配置角色来简单实现。
在该实施例中，主角色可以例如被分配给移动管理实体(MME)，而从角色可以被分配给GPRS(通用分组无线服务)服务支持节点(SGSN)。MME与E-UTRAN关联，而SGSN与UTRAN关联。在该情形中，有可能部署具有HSS或HLR的网络，而不需要激活7号信令系统(SS7)(它在SGSN和HSS或HLR的接口上使用)。事实上，所有的信令业务可以通过MME和S6a接口(S6a接口或S6a参考点支持用于认证/授权到演进系统的用户接入(AAA接口)的订阅和认证数据在MME和HSS之间的传送)。这还减少了同时向HSS或HLR注册的不同服务实体之间的同步丢失的风险。因此，有可能通过经由其他域中继SS7业务，减少或者消除从电路交换(CS)或分组交换(PS)域到HLR的SS7业务。
在一个实施例中，分配主角色是基于用户设备接入与服务实体关联的无线接入网络的时间顺序。通过使主角色的分配基于到RAN的接入顺序，而不是或者不仅是将主角色的分配绑定到具体的RAN技术，可以避免非必要的代理主服务实体的使用，特别是在UE到RAN的首次附接时，更是如此。
在一个实施例中，分配主角色是基于用户设备接入与服务实体关联的无线接入网络的时间顺序，并且该方法在分配步骤之后，进一步包括步骤：检测用户设备接入其他无线接入网络，基于该其他无线接入网络的技术类型来判断是否转移主角色，以及如果判断步骤的结果是肯定的，则将主角色转移到该其他无线接入网络的服务实体。
在一个实施例中，在检测步骤之前，当用户设备接入该其他无线 接入网络时，用户设备发送标识用户设备已经注册的一个或多个无线接入网络的信息。
在一个实施例中，本发明还涉及配置成针对无线接入网络充当控制面中的服务实体以及配置成能够被分配从角色的服务器。当该服务器被分配了从角色并且当该服务器需要执行控制面信令时，该服务器被配置为向针对另一个无线接入网络充当控制面中的服务实体且被分配了主角色的另一个服务器发送信令消息，从而执行控制面信令。
在一个实施例中，本发明还涉及配置成针对无线接入网络充当控制面中的服务实体以及配置成能够被分配主角色的服务器。当该服务器被分配了主角色时，该服务器被配置为接受和处理来自针对另一个无线接入网络充当控制面中的服务实体且被分配了从角色的另一个服务器的信令消息，从而执行控制面信令。
在一个实施例中，本发明还涉及配置成针对无线接入网络充当控制面中的服务实体以及配置成能够被分配主角色或从角色的服务器。当该服务器本被分配了从角色并且当该服务器需要执行控制面信令时，该服务器被配置为向针对另一个无线接入网络充当控制面中的服务实体且被分配了主角色的另一个服务器发送信令消息，从而执行控制面信令。相反，当该服务器被分配了主角色时，该服务器被配置为接受和处理来自针对另一个无线接入网络充当控制面中的服务实体且被分配了从角色的另一个服务器的信令消息，从而执行控制面信令。
在上述服务器中的任何一个的一个实施例中，待执行的控制面信令包括与包括关于用户设备的位置信息在内的服务器的交互。
在一个实施例中，本发明还涉及包括至少两个如上所述的能够被分配主角色或者从角色的服务器的系统。服务器使得用户设备能够同时在该至少两个服务器被配置为充当服务实体所针对的无线接入网络中注册。该系统被配置为：基于服务器被配置为充当服务实体所针对的无线接入网络的技术类型，将主角色分配给该至少两个服务器中的一个。
在一个实施例中，本发明还涉及包括至少两个如上所述的能够被分配主角色或者从角色的服务器的系统。服务器使得用户设备能够同 时在该至少两个服务器被配置为充当服务实体所针对的无线接入网络中注册。在该实施例中，该系统配置为：基于用户设备接入服务器被配置为充当服务实体所针对的无线接入网络的时间顺序，将主角色分配给该至少两个服务器中的一个。
在一个实施例中，该系统还被配置成检测用户设备接入其他无线接入网络，基于该其他无线接入网络的技术类型来判断是否转移主角色，以及如果判断步骤的结果是肯定的，则将主角色转移到该其他无线接入网络的服务实体。
在一个实施例中，在检测步骤之前，当用户设备接入该其他无线接入网络时，用户设备发送标识用户设备已经注册的一个或多个无线接入网络的信息。
在一个实施例中，本发明还涉及计算机程序，所述计算机程序包括配置为当在上述服务器之一上执行时使得服务器根据其上述配置进行操作的指令。
附图说明
现在将结合附图来描述本发明的实施例，在附图中：
图1和图2分别示意性地示出了在本发明的两个实施例中的网络配置；
图3是示出在本发明的一个实施例的方法中执行的步骤的流程图；
图4是示出在本发明的一个实施例的方法中的导致主角色转移的步骤的流程图；
图5和图6是分别示出在示例性场景中执行的网络配置和步骤，以帮助理解本发明解决的问题；
图7示意性地示出了本发明的一个实施例中的第一场景的第一方面，即方法，其中在预配置了从角色和主角色的情况下进行主/从角色交互，并且其中UE首先附接在GERAN/UTRAN网络上；
图8a和8b示意性地示出了本发明的一个实施例中的第一场景的第二方面，其中在预配置了从角色和主角色的情况下进行主/从角色交 互，并且其中UE首先附接在E-UTRAN网络上；
图9a、9b、10a和10b示出了本发明的一个实施例中的第二场景，其中具有主从协商(即，没有预配置主角色和从角色)；以及
图11示意性地示出了本发明的一个实施例中的第三场景，即第三方法，其中同时附接在不止一个RAN上。
具体实施方式
现在将结合具体实施例描述本发明。应该注意，这些具体实施例用于向本领域技术人员提供更好的理解，而不是旨在以任何方式限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书限定。
图1示意性地示出了在本发明的一个实施例中的网络配置。UE 12能够接入RAN 10-1和RAN 10-2二者。对于每个RAN 10-1、RAN 10-2，在控制面中提供了相应的服务实体14-1、14-2。
控制面中的服务实体之一被分配了主角色，而控制面中的其他服务实体均被分配了从角色。尽管图1中示出了一个从服务实体，然而可以存在不止一个从服务实体。在图1中，星形标记指示主角色被分配给了服务实体14-2。三角形标记指示从角色被分配给了服务实体14-1。
当UE 12通过RAN 10-1进行通信或者希望通过RAN 10-1进行通信时，可能需要服务于RAN 10-1的服务实体14-1执行控制面信令。如果如此，则从服务实体14-1向主服务实体14-2发送s20信息消息。作为结果，服务实体14-2进行必要的处理以完成服务实体14-1所需的控制面信令。例如，主服务实体14-2与其他网络节点交互s22，以执行控制面信令。
图2示意性地示出了在本发明的一个实施例中的网络配置，其中，与图1示出的实施例相比，图2中的主服务实体14-2被示出为与数据库24进行交互s22，以执行用于从服务实体14-1的控制面信令，即代表从服务实体14-1执行控制面信令。数据库24可以包括关于UE 12的位置信息。
在图1和图2中，从UE 12到RAN 10-1、10-2的虚线箭头指示 UE 12可以同时在两个RAN中注册。在一个实施例中，UE 12能够同时在两个RAN中注册，但是不能够同时与两个RAN通信。在另一个实施例中，UE 12能够同时在两个RAN中注册，且能够同时与两个RAN通信。
两个RAN可以例如是UTRAN和E-UTRAN，以及同时注册到两个RAN可以例如发生在下述情形中。当空闲模式信令节省(ISR)是激活的时候(参见3GPP TS 23.401：“General Packet Radio Service(GPRS)enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network(E-UTRAN)access″(Release 8)v8.0.0(本文中称为″参考文献[1]″)，Annex J)”)，发生同时注册到两个RAN 10-1、10-2。将主角色分配给控制面服务实体实现了控制面信令的缩减，例如核心网信令的缩减，因此提高了ISR模式所获得的总的信令缩减。
图3示意性地示出在本发明的一个实施例的方法的步骤。在已经向控制面服务实体分配了s16主角色和从角色之后，如果从服务实体需要执行控制面信令(步骤s18，“是”)，向主服务实体发送s20信令消息。
图4示意性地示出了本发明的一个实施例中的方法的步骤。具体地，描述了导致主角色转移到其他RAN的步骤。
在已经分配了s16主角色和从角色(图4中未示出，但是是可以执行图4的步骤之前的必要前提)之后，UE接入s26其他RAN。这可以例如由UE检测到在UE的地理区域中可用的另外的RAN来触发。于是，基于该新RAN的技术来判断s28是否转移主角色。在一个实施例中，当UE在两个RAN(包括UTRAN和E-UTRAN)中注册时，默认将主角色分配给与E-UTRAN关联的服务实体。
如果判断步骤的结果是肯定的s30，即如果需要将主角色分配给新RAN，则将主角色转移到s32其他RAN。
图5和图6示意性地示出了帮助理解本发明所解决的问题的示例场景。
3GPP已经引入了演进的分组系统(EPS)中的空闲模式信令节省(ISR)(参见参考文献[1]，Annex J)的概念，以便减少在LTE空闲 状态下进行无线接入技术(RAT)间小区重选期间的与移动性相关的信令。当同时在UTRAN网络(图5中标为“510-1”)和E-UTRAN网络(图5中标为“510-2”)二者中注册，且考虑了所得的寻呼和寻呼区域相对于位置更新之间的折中时，ISR限制了无线级(radio level)的信令。
图5示出了在使用ISR模式时，核心信令中涉及的功能。
GPRS(通用分组无线服务)服务支持节点(SGSN)514-1和移动管理实体(MME)514-2节点二者跟踪对应接入上的用户数据和位置。换言之，UE 512独立地在UTRAN/GERAN 514-1接入网络和E-UTRAN 514-2接入网络二者上注册(其中GERAN代表GSM EDGE无线接入网络，EDGE即增强数据速率GSM演进)。归属订户服务器(HSS)524知道该同时注册，并且通过使用Gr接口(如图所示面向SGSN 514-1)和S6a接口(如图所示面向MME 514-2)、利用相应的用户数据来更新SGSN 514-1和MME 514-2二者。
当UE 512、HSS 524、服务网关(SGW)534、MME 514-2和SGSN 514-1支持ISR功能时，在UE 512中ISR模式可以是激活的。如果当前使用的无线接入技术(RAT)中出现承载改变，则激活ISR的UE 512内部设置标记或字段“需要ISR同步”。
当使用了ISR并且在改变至另一RAT时UE 512指示“需要ISR同步”，则引起在新RAT的核心网络节点中的上下文更新。
当激活ISR的UE 512从UTRAN注册区域寻呼信道(URA PCH)510-1移动到E-UTRAN 510-2，其发起更新。如果没有“需要ISR同步”，“更新类型”被设为“URA PCH处理”；否则“更新类型”是“ISR同步”。在其他情形下(即没有ISR同步且没有URA_PCH处理)，当移出注册区域时，UE 512发起“更新类型”为“RA更新”或“TA更新”的更新；以及在当前RAT定期定时器期满时，或者在当UE 512暂留在其他RAT上，UE 512改变RAT且其记为当前RAT定期定时器期满时，UE 512发起“更新类型”为“定期更新”的更新。
图6示出的例子示出了由于在通信网络中使用ISR模式而引入的可能的行为。
在标为1-3的步骤期间，即
1.从UE 512到SGSN 514-1的附接请求(P-TMSI(如果其可用)；和/或STMSI(如果其可用))，其中P-TMSI代表“分组临时移动订户标识”，以及其中S-TMSI与演进架构(EPS)中的P-TMSI类似；
2.上下文获取和更新位置，以及
3.从SGSN 514-1到UE 512的附接接受(P-TMSI，RAI)，其中RAI代表“路由区域标识”，
UE 512执行UTRAN 510-1中的附接，其中如果之前没有执行HSS 524中的位置更新，则执行HSS 524中的位置更新，以存储SGSN 514-1地址。
UE 512然后移动到E-UTRAN 510-2(标为“RAT改变”的框)，其中RAT代表无线接入技术。
在标为4-6的步骤期间，即
4.“TAU请求(P-TMSI(如果其可用)，S-TMSI)”，其中TAU代表跟踪区域更新，
5.上下文获取和更新位置，以及
6.TAU接受(S-TMSI，TA列表)，
UE512执行TAU过程，其中如果之前没有执行HSS 524中的位置更新，则执行HSS 524中的位置更新，以存储MME 514-2地址。
可以看出，HSS 524还没有向SGSN 514-1发送“取消位置”，因此该时刻用户注册在网络510-1和510-2二者中。因为MME 514-2和SGSN 514-1都知道支持ISR模式，所以没有发送该“取消位置”。为了在附接到网络时获取该知识，UE 512发送它所位于的小区的标识。因此，MME 514-2和SGSN 514-1能够动态地找到先前为UE 512提供服务的节点，并且可以询问它是否支持ISR。如果先前的节点在执行它们的相应定位时不支持ISR，则发出请求的节点向HSS 524指示不生成这样的“取消位置”(在图5和图6的例子中，SGSN 514-1和MME 514-2二者都支持ISR)。在参考文献[1]中可以找到关于ISR行为的更多信息。
根据图5和图6示出的示例场景，可以看出ISR技术方案关注于 限制EPS中的“空中(on the air)”信令，但是保持核心网传统接口上的当前信令。首先，这可能导致核心网信令的总量增加，因为UE 512同时注册在两个不同的RAN 510-1、510-2中。这降低了RAN上的ISR模式实现的资源效率。其次，可能出现不同控制面服务实体(即SGSN 514-1和MME 514-2)之间的同步问题，因为UE 512是3GPP注册的，而核心网在服务实体中同时维护UE上下文的两个实例。当ISR模式结束时，实例之一继续被使用。第三，这可能导致在用户面级(例如，承载、PDN连接、PDP上下文、数据隧道等等)可能出现的不可预知的事件行为，因为两个控制面服务实体在为同一UE 512提供服务。其还在核心网中保持针对UTRAN和E-UTRAN两个级别的信令。
当UE同时在利用不同的RAN技术(不限于3GPP RAN技术)操作的两个RAN中注册时，可能出现上述问题。例如，有可能UE同时注册在WiMAX和LTE中，或者在I-WLAN或在WiMAX等等中。这也许也可节省不同RAN之间的空闲模式信令，以及允许UE在不同的RAN中进行预注册，以降低交换等待时间。在该情形下，当UE同时在UTRAN和E-UTRAN中注册时，会出现与参考ISR模式的使用所描述的问题类似的核心网信令问题。
现在参考图7到图11，更详细地描述本发明的实施例，特别地以场景的形式来描述。通过这些实施例，将突出作为主服务实体的控制面服务实体的选择和与其对应的从服务实体的信令交互。
当MME 14-2被选择作为用于处理分组数据网络中的控制面信令的主服务实体时，使用表达“主MMS”来表示这种MME。然而本发明不限于该情形。还有可能定义“主SGSN”、“主移动接入网关”、“主CDMA2000控制面实体”(例如主eAN、PCF)、针对I-WLAN网络的“主ePDG”、或者“主AAA”，等等。
在一个实施例中，UE 12在到UTRAN 10-1和E-UTRAN 10-2的附接上指示其支持到两个网络的同时附接，例如ISR模式。
在一个实施例中，MME 14-2和SGSN 14-1彼此交互。在主MME 14-2和SGSN 14-1之间关联的整个期间，从HSS 24的角度看，主MME 14-2可被看作是中继功能。然而，在从SGSN 14-1的角度看，主MME 14-2 可被看作是主服务实体。
为了简单起见，在图7到图11中仅示出了去往和来自核心EPS网络的接口。基于首次附接是如何执行的以及基于是否针对主角色的分配进行了协商，可以出现下面的多种场景。
第一场景涉及在3GPP网络中的附接上的主从交互，其中基于RAN技术来分配针对控制面服务实体的从角色和主角色。在图7(首先附接到GERAN/UTRAN网络10-1)和图8a、8b(首先附接到E-UTRAN网络10-2)中分别示意性地示出了第一场景的不同变体(或不同方面)。
参考图7，UE 12首先附接在GERAN/UTRAN网络10-1上(在图7中示出)，并且后来移动到E-UTRAN 10-2(在图7中未示出)。
(步骤1)UE 12在GERAN/UTRAN 12中执行GPRS附接请求，以便获得对GPRS服务的接入。如果这是初始附接，则UE 12向SGSN 14-1提供其国际移动订户标识(IMSI)和UE 12支持ISR模式的指示。
(步骤2)因为UE 12已经指示其支持在UTRAN 10-1和E_UTRAN 10-2无线网络二者中的同时注册，所以SGSN 14-1联系对应的配对MME 14-2(将被用作主MME)，并且经由Gn接口请求它执行UE 12在UTRAN 10-1和E-UTRAN 10-2两个网络中的注册。
一旦已经附接，UE 12在SGSN 14-1和MME 14-2上进行注册。当UE 12接着出现在另一无线接入网络时，其执行注册区域更新(RAU)或者跟踪区域更新(TAU)。
备选地，主-从关系可以改变，不将主角色绑定到服务实体14-1和14-2中的任何一个，而是可以取决于UE 12首先附接到的RAN，即取决于UE 12接入RAN所依照的时间顺序。这需要SGSN 14-1和MME 14-2二者处都有代理功能。换言之，服务实体14-1和142需要配置为使得其都能够被分配主角色。
(步骤3)主MME 14-2代表SGSN 14-1向HSS24执行认证机制。换言之，其请求在UTRAN网络中使用认证矢量(在该阶段，其可以将针对E-UTRAN网络10-2的认证矢量的请求留作稍后的在到E-UTRAN网络10-2的实际交换时的请求，以便确保所提供的认证矢量不会过时)。于是，主MME 14-2被HSS 24理解为SGSN代理。
(步骤4)MME 14-2向SGSN 14-1发送认证矢量。SGSN 14-1接着执行认证，以及，如果有效，则SGSN 14-1要求MME 14-2进行确认并且执行位置更新。由SGSN 14-1向UE 12分配P-TMSI。MME 14-2还可以分配临时的非受信“哑”S-TMSI，使得UE 12可以指示分配给它的MME 14-2。
(步骤5)主MME 14-2执行针对HSS 24的、指示HSS 24必需存储SGSN 14-1和MME 14-2二者地址的“更新位置”。主MME 14-2还要求HSS 24向主MME 14-2发送针对两个分组核心网(GPRS或者UMTS核心网，以及EPS网络)的所有分组数据。
(步骤6)一旦HSS 24已经向MME 14-2发送了所有的分组数据，MME 14-2存储数据，以及MME 14-2向SGSN 14-1发送对应于UTRAN接入的数据(所有的分组数据都被存储，以便在后续SGSN间交换时不从HSS 24获取；如果在目标服务实体中有任何订阅数据不是有效的，则发送错误或执行对HSS 24的特定请求以获取正确数据)。
(步骤7)“更新位置”被确认并且附接被接受。因此，UE 12已经可用P-TMSI、S-TMSI、以及关于ISR模式是激活的指示。SGSN 14-1和MME 14-2都在HSS 24中存储其地址以及它们需要获取的用户数据。
(步骤8-在图7中未示出)如果稍后RAN改变到E-UTRAN 10-2，则可以使用S-TMSI来定位主MME 14-2。
图8a、8b示出了初始附接是首先在E-UTRAN网络10-2中执行的情形(第一场景的第二变体或方面)：
(步骤1)首先参考图8a，UE 12向MME 14-2执行E-UTRAN附接请求，以便获得对UMTS或GPRS服务的接入。如果这是初始附接，则UE 12向MME 14-2提供IMSI和UE 12支持ISR模式的指示。
(步骤2)因为UE 12已经指示其支持到UTRAN 10-1和E_UTRAN 10-2二者的同时注册，所以MME 14-2将自身标记为“主MME”(即，分配自身为主角色)，用于可能的稍后到UTRAN 10-1的附接。
(步骤3)主MME 14-2向HSS24执行认证机制(在该阶段，其可以将针对UTRAN网络10-1的认证矢量的请求留作稍后的在到UTRAN网络10-1的实际交换时的请求，以便确保所提供的认证矢量不会过 时)。
(步骤4)MME 14-2执行认证，以及如果有效，其分配S-TMSI。
(步骤5)主MME 14-2执行针对HSS 24的、指示HSS 24必需存储其地址的“更新位置”。主MME 14-2还要求HSS 24向主MME 14-2发送所有分组数据。
(步骤6)当HSS 24向MME 14-2发送分组数据时，MME 14-2存储该分组数据。
(步骤7)“更新位置”被确认并且附接被接受。因此，UE 12已经可用S-TMSI。
(步骤8)现在转向图8b，如果接着RAN改变到E-UTRAN 10-1，则UE 12向SGSN 14-1指示其支持ISR模式。另外，UE 12向SGSN 14-1发送订户的针对EPC的临时标识(例如，S_TMSI或者全球唯一临时标识(GUTI))，该临时标识是在MME 14-2中分配的。该针对EPC的临时标识使得SGSN 14-1能够找到MME 14-2。
(步骤9)基于针对MME 14-2的上下文请求，MME 14-2向SGSN 14-1返回关于必需将MME 14-2视为主MME的指示。
(步骤10)SGSN 14-1确认MME 14-2是主，并且SGSN 14-1要求MME 14-2执行认证。
(步骤11)MME 14-2代表SGSN 14-1向HSS 24请求认证矢量。
(步骤12)MME 14-2向SGSN 14-1发送认证矢量，SGSN 14-1执行认证，以及如果有效，则SGSN 14-1要求MME 14-2进行确认并且执行位置更新。于是，在SGSN 14-1中向UE 12分配P-TMSI。
(步骤13)MME 14-2向HSS 24执行指示HSS 24需要存储SGSN和MME两者地址的“更新位置”。此时，不需要“插入订户数据”消息，因为在MME 14-2中分组数据已经有效，以及MME 14-2指示HSS 24不发送分组数据。
(步骤14)“位置更新”被确认并且附接被接受。因此，UE 12已经可用P-TMSI、S-TMSI、以及关于ISR模式是激活的指示。SGSN 14-1和MME 14-2都在HSS 24中存储其地址以及它们需要获取的用户数据。
现在转到图9a、9b、10a和10b，第二场景涉及3GPP网络中的附 接上的具有主-从控制面服务实体协商的主-从交互。当UE 12需要附接到RAN 10-1、10-2二者时，在服务实体14-1、14-2之间协商主-从关系。第二场景与参考图7、8a和8b描述的第一场景不同，并且引入了更多的灵活性。
参考图9a和9b，如果UE 12首先附接到GERAN/UTRAN 10-1，以及接着移动到E-UTRAN 10-2，则：
(步骤1)如图9a所示，UE 12执行到GERAN/UTRAN 10-1的常规附接，以及UE 12指示支持ISR模式。这暗示了SGSN 14-1向旧SGSN或者旧MME请求上下文，认证UE 12，以及向HLR/HSS 24执行“位置更新”。UE 12在HSS 24中注册，因为SGSN地址可用。
(步骤2)现在转到图9b，当UE 12将RAN技术改变到E-UTRAN 10-2，其还向MME 14-2提供IMSI、GPRS P-TMSI和关于UE 12支持ISR模式的指示。
(步骤3)MME 14-2于是通知SGSN 14-1MME 14-2承担主角色。SGSN 14-1接受，并且向MME 4-2转发所有的上下文数据。SGSN 14-1将经由MME 14-2发送/接收将来的HSS信令。
(步骤4，s22)MME 14-2认证UE 12并且向HSS发送指示UE 12支持ISR模式以及MME 14-2被分配了针对当前分配的SGSN14-1的主角色的“更新位置”。HSS 24将向MME 14-2发送旨在针对SGSN 14-1的任何消息。
参考图10a和10b，如果UE 12首先附接到E-UTRAN 10-2，然后移动到GERAN/UTRAN 10-1，则：
(步骤1)如图10a所示，UE 12执行到E-UTRAN 10-2的常规附接，以及其指示支持ISR模式。这暗示了SGSN 14-1向旧SGSN或者旧MME请求上下文，认证UE 12，以及向HLR/HSS 24执行“位置更新”。UE 12在HSS 24中注册，因为MME地址可用。
(步骤2)现在转到图1b，当UE 12附接到GERAN/UTRAN 10-1，其向SGSN 14-1也提供IMSI、LTE STMSI或者GUTI以及关于UE 12支持ISR模式的指示。
(步骤3)SGSN 14-1向UE 12分配的MME 14-2(从S-TMSI或者 GUTI获得)发送请求，请求MME 14-2承担主角色。如果MME 14-2接受，SGSN 14-1向MME 14-2转发所有上下文数据。SGSN 14-1将经由MME 14-2发送/接收将来的HSS信令。
(步骤4，s22)MME 14-2认证UE 12并且向HSS 24发送指示UE 12支持ISR模式以及MME 14-2被分配了针对当前分配的SGSN 14-1的主角色的“更新位置”。HSS 24将首先向MME 14-2发送旨在针对SGSN 14-1的任何消息。
在第二种场景的两种情形中(如图9a、9b、10a、10b所示)，一旦在HSS 24中MME 14-2被标记为主控者，在GERAN/UTRAN和SGSN中的UE 12所需的所有信令数据和参数都被发送给MME 14-2，包括特定的GPRS订阅数据和认证数据。MME 14-2将转发数据给所分配的SGSN 14-1。
因此，在SGSN 14-1和HSS 24之间需要较少的SS7信令。如果UE 12首先附接到UTRAN 10-1(如图9a、9b所示)，在SGSN 14-1和HSS 24之间仅需要少量的SS7信令，直到UE 12附接到E-UTRAN 10-2。在该情形下，MME 14-2变成主控者，并且经由MME 14-2执行所有的信令，因此不再需要SS7。
图11中示出的第三场景涉及与超过两个的不同RAN中的同时注册有关的主-从交互。上述第一和第二场景涉及在UE同时在两个RAN(UTRAN和E-UTRAN)中注册时确定主服务实体的机制，这在3GPP网络中支持ISR模式时是可能的。该机制还可应用于UE同时注册到超过两个不同RAN(不一定是3GPP网络)的情形。
该机制在下述意义上与参考第一和第二场景(与3GPP无线接入网络有关)描述的机制类似：
(i)UE 12注册在多个不同RAN 14-1、14-2、14-i中。在第三场景中，存在超过两个从服务实体，即三个从服务实体14-1、14-i、14-i。
(ii)当附接到每个RAN 14-1、14-2、14-i时，UE 12包括与在其他RAN中执行的附接有关的信息。这使得不同的控制面服务实体能够容易地确定在其他RAN中已经分配给同一UE 12的其他控制面服务 实体的地址。
(iii)在不同核心网服务实体14-1、14-2、14-i之间触发协商过程，以便确定将主角色分配给哪个服务实体。在上述第一和第二场景中以及在第三场景中，MME 14-2被分配了主角色。
(iv)于是，由MME 14-2处理针对所有服务实体的控制面信令。该信令可以包括联系s22 HSS 24。
第四场景(未在附图中示出)涉及在电路交换和任何分组交换网络之间的主-从交互。在上述同时注册到RAN 10-1、10-2、10-i的场景下，UE 12通常在一个时刻仅能够接入RAN 10-1、10-2、10-i中的一个。在这种场景下，与ISR模式类似的机制可以避免频繁的注册和去注册所隐含的工作负担。
本发明的主控制面服务实体和从实体的使用还可以应用于多个同时附接的情形，而没有在同一时刻的任何互斥要求。
3G系统中的第四示例性场景暗含了电路交换(CS)和分组交换(PS)域。在该情形下，对于具有CS能力的PS附接的订户，存在针对HLR 24的两个同时的注册。来自移动交换中心(MSC)或者与MSC关联的访客位置寄存器(VLR)的注册，以及来自SGSN的注册。
通过应用第四场景，以及使用例如MSC/VLR作为主服务实体、使用SGSN作为从服务实体，可以不需要Gr接口，或者至少Gr接口限制用于仅支持PS的UE。如果在组合的SGSN/MME的情形下偏好使用Gr或者S6接口，则也可能需要使用SGSN作为主服务实体以及使用MSC/VLR作为从服务实体的对应方法。
在第四场景中，在IP多媒体子系统(IMS)实体和核心网实体之间可能存在主-从交互。进一步的扩展允许多媒体域控制面服务实体和诸如先前描述的核心网之类的任何核心网中的服务实体之间的任何主-从交互。
例如，UE可初始注册在分组核心网域中，并且稍后注册在IMS域中。两个注册都由HSS处理。在这种情形下，如果MME位于归属地网络中，可以定义诸如MME的主控制面服务实体，而从控制面服务实体可以例如是代理呼叫会话扩展功能(P-CSCF)或者服务CSCF(S-CSCF)。 在该示例中，为了处理CSCF和HSS之间的Cx信令(Cx接口用于I-CSCF/S-CSCF和HSS之间的通信)，使用了来自MME的S6a接口。相反的方案也是可能的，即定义主CSCF，于是Cx接口处理S6a信令等。
第五场景(未在附图中示出)涉及交换中的主-从交互。
如果UE执行SGSN间变化，而不改变MME，则旧SGSN向新SGSN指示被分配了主角色的MME。新SGSN于是通知主MME：已经分配了新SGSN。MME继而更新HSS，并且检索新SGSN所需的任何数据。
如果UE执行MME间变化，这可能导致主-从配对的重新协商。
第六场景涉及与激活的PDP上下文或者EPS承载有关的主-从交互，其中具有主MME和从SGSN。当UE执行“UE请求的PDN连接”过程时，针对具有非3GPP接入的移动性，MME可以向HSS发送包括公共数据网络网关(PDN GW)地址和接入点名称(APN)的“更新位置请求”，如参考文献[1]中的条款5.10.2所规定的那样。注意，上面陈述中使用“可以”是由于与针对具有非3GPP接入的移动性的要求的依赖关系。在特定的情况下，发送“更新位置请求”可能变为强制要求。
尽管参考文献[1]或者3GPP TS 23.060：″General Packet Radio Service(GPRS)；Service Description；Stage 2″(Release 7)v7.6.0没有包括，但是可能需要针对HSS的类似更新以支持在2G/3G接入和LTE之间的对多个公共数据网络(PDN)的连接的移动性。下面的描述基于这样的假设：上面的两个参考规范针对该要求进行了适应性修改。
当激活ISR的UE向具有相对于主MME的从关系的SGSN执行PDP上下文激活或者第二PDP上下文激活时，利用PDN GW地址和APN更新HSS所需的更新过程不是直接发送给HSS，而是发送给主MME。MME继而更新HSS。
这通过MME能够进行优化，因为向MME立即通知了新激活的PDP上下文。在预期当前的eNodeB在将来将交换到E-UTRAN时，MME可以例如预留资源或者设立到当前的eNodeB的相应隧道。
第七场景涉及与激活的PDP上下文或者EPS承载相关的主-从交互，其中具有主SGSN和从MME。
当激活ISR的UE执行UE请求的PDN连接过程时，MME向主SGSN 而不是HSS发送更新位置请求(如参考文献[1]中的条款5.10.2所规定的那样)。主SGSN继而更新HSS。第七场景基于上述两个参考规范(分别是版本v.8.0.0和v.7.6.0)中的状态，没有其他假设。
根据本发明的物理实体(包括服务实体和UE)可以包括或者存储计算机程序，所述计算机程序包括当所述计算机程序在物理实体上执行时进行根据本发明的一个实施例的步骤的指令。本发明还涉及用于执行根据本发明的方法的计算机程序，以及涉及存储用于执行根据本发明的方法的计算机程序的任何计算机可读介质。
本文中使用了术语“服务实体”、“服务器”、“用户设备”(或者“UE”)，不存在关于可以如何分布这些单元以及关于可以如何集中这些单元的任何限制。也即，服务实体或服务器或者用户设备的构成单元可以分布在用于实现预期功能的不同的软件或硬件组件或设备中。也可以集中多个不同的单元来提供预期的功能。
服务实体或服务器或者用户设备的上述单元中的任何一个可以以硬件、软件、现场可编程阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、固件等来实现。
在本发明的其他实施例中，上述服务实体中的任意一个分别被用于执行服务实体的功能的服务装置或者服务单元替换。在本发明的其他实施例中，上述步骤中的任何一个可以使用计算机可读指令来实现，例如以计算机可理解的过程、方法等的形式来实现，以任何计算机语言(诸如C、C++、Java、汇编语言、Visual Basic等)来实现、和/或以固件、集成电路等等上的嵌入式软件的形式来实现。
尽管已经基于详细示例描述了本发明，但是详细示例仅用于为本领域技术人员提供更好的理解，而不是旨在限制本发明的范围。相反，本发明的范围由所附的权利要求书限定。

Claims (14)

1.一种用于操作通信网络的方法，所述通信网络包括用户设备(12)可以同时在其中注册的至少两个无线接入网络(10-1，10-2)以及针对所述至少两个无线接入网络(10-1，10-2)中的每一个的、控制面中的服务实体(14-1，14-2)，所述方法包括步骤：
将主角色分配给一个服务实体(14-2)以及将从角色分配给另外的一个或多个服务实体(14-1)(s16)；以及
只要被分配了从角色的服务实体(14-1)需要执行针对包括关于用户设备的位置信息在内的服务器的控制面信令(s18)，由该被分配了从角色且需要执行控制面信令的服务实体(14-1)向被分配了主角色的服务实体(14-2)发送(s20)信令消息，从而由被分配了主角色的服务实体执行(s22)所述控制面信令。
2.根据权利要求1所述的方法，其中
所述通信网络还包括包含关于所述用户设备(12)的位置信息在内的服务器(24)；以及
所述需要执行的控制面信令包括与所述服务器(24)的交互。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中分配主角色是基于与每个服务实体(14-1，14-2)关联的无线接入网络(10-1，10-2)的技术类型。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中分配主角色是基于用户设备(12)接入与服务实体(14-1，14-2)关联的无线接入网络(10-1，10-2)的时间顺序。
5.根据权利要求4所述的方法，在分配步骤(s16)之后，还包括步骤：
检测(s26)用户设备接入其他无线接入网络，
基于该其他无线接入网络的技术类型来判断(s28)是否转移主角色，以及
如果判断步骤的结果是肯定的(s30)，则将主角色转移到(s32)该其他无线接入网络的服务实体。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，在检测步骤(s26)之前，当用户设备(12)接入该其他无线接入网络时，用户设备(12)发送标识用户设备(12)已经注册的一个或多个无线接入网络的信息。
7.服务器(14-1)，配置成针对无线接入网络(10-1)充当控制面中的服务实体以及配置成能够被分配从角色，其中
当所述服务器(14-1)被分配了从角色时并且只要所述服务器(14-1)需要执行针对包括关于用户设备的位置信息在内的服务器的控制面信令，所述服务器(14-1)被配置为向针对另一个无线接入网络(10-2)充当控制面中的服务实体且被分配了主角色的另一个服务器(14-2)发送(s20)信令消息，从而由被分配了主角色的服务器(14-2)执行(s22)所述控制面信令。
8.服务器(14-2)，配置成针对无线接入网络(10-2)充当控制面中的服务实体以及配置成能够被分配主角色，其中
当所述服务器(14-2)被分配了主角色时，所述服务器(14-2)被配置为接受和处理来自针对另一个无线接入网络(10-1)充当控制面中的服务实体且被分配了从角色的另一个服务器(14-1)的信令消息，从而只要该另一个服务器(14-1)需要执行针对包括关于用户设备的位置信息在内的服务器的控制面信令，就执行(s22)所述控制面信令。
9.服务器(14-1，14-2)，配置成针对无线接入网络(10-1，10-2)充当控制面中的服务实体以及配置成能够被分配主角色或从角色，其中
当所述服务器(14-1)被分配了从角色时并且只要所述服务器(14-1)需要执行针对包括关于用户设备的位置信息在内的服务器的控制面信令，所述服务器(14-1)被配置为向针对另一个无线接入网络充当控制面中的服务实体且被分配了主角色的另一个服务器(14-2)发送(s20)信令消息，从而由被分配了主角色的另一个服务器(14-2)执行(s22)所述控制面信令；以及
当所述服务器(14-2)被分配了主角色时，所述服务器(14-2)被配置为接受和处理来自针对另一个无线接入网络充当控制面中的服务实体且被分配了从角色的另一个服务器的信令消息，从而只要该另一个服务器(14-1)需要执行针对包括关于用户设备的位置信息在内的服务器的控制面信令，就执行(s22)所述控制面信令。
10.根据权利要求7-9中的任意一项所述的服务器(14-1，14-2)，其中所述需要执行(s22)的控制面信令包括与包含关于所述用户设备(12)的位置信息在内的服务器(24)的交互。
11.包括至少两个根据权利要求9所述的服务器(14-1，14-2)的系统，所述服务器(14-1，14-2)使得用户设备(12)能够同时在所述至少两个服务器(14-1，14-2)被配置成充当服务实体所针对的无线接入网络(10-1，10-2)中注册，
所述系统配置为：基于服务器(14-1，14-2)被配置成充当服务实体所针对的无线接入网络(10-1，10-2)的技术类型，将主角色分配给(s16)所述至少两个服务器中的一个，以及
所述系统被配置为使得将从角色分配给(s16)所述至少两个服务器(14-1，14-2)中的其他服务器。
12.包括至少两个根据权利要求9所述的服务器(14-1，14-2)的系统，所述服务器(14-1，14-2)使得用户设备(12)能够同时在所述至少两个服务器(14-1，14-2)被配置成充当服务实体所针对的无线接入网络(10-1，10-2)中注册，
所述系统配置为：基于用户设备(12)接入服务器(14-1，14-2)被配置成充当服务实体所针对的无线接入网络(10-1，10-2)的时间顺序，将主角色分配给(s16)所述至少两个服务器中的一个，以及
所述系统被配置为使得将从角色分配给(s16)所述至少两个服务器(14-1，14-2)中的其他服务器。
13.根据权利要求12所述的系统，还配置为：
检测(s26)用户设备(12)接入其他无线接入网络，
基于该其他无线接入网络的技术类型来判断(s28)是否转移主角色，以及
如果判断步骤的结果是肯定的(s30)，则将主角色转移到该其他无线接入网络的服务实体。
14.根据权利要求13所述的系统，还配置为：在所述检测步骤(s26)之前，当用户设备(12)接入该其他无线接入网络时，用户设备(12)发送标识用户设备(12)已经注册的一个或多个无线接入网络(10-1，10-2)的信息。
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