CN102625411B - 一种网元过载的用户释放方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种网元过载的用户释放方法和系统，包括：用户设备(UE)在接入过程中，供者基站(DeNB)将UE接入的移动性管理单元(MME)(UE‑MME)通知给中继节点(RN)；当RN接入的MME(RN‑MME)发生过载时，RN判断RN‑MME与UE‑MME是否为同一个MME；如果否，由RN发起UE的释放或者切换；如果是，等待RN‑MME发起UE的释放。通过本发明，在MME发生过载以后，RN能够做出合理正确的操作而使MME负荷降低到合理水平。

Description

一种网元过载的用户释放方法及系统
技术领域
本发明涉及用户释放技术，特别是指一种网元过载的用户释放方法及系统。
背景技术
为了保持第三代移动通信系统在通信领域的竞争力，第三代合作伙伴计划(3GPP，3rd Generation Partnership Project)标准工作组正致力于演进分组域系统(EPS，Evolved Packet System)的研究。图1为EPS的系统结构图，如图1所示，EPS系统主要包括演进的通用陆地无线接入网络(E-UTRAN，EvolvedUniversal Terrestrial Radio Access Network)和演进的分组核心网(EPC，EvolvedPacket Core)两部分。该系统的EPC能够支持用户从GSM EDGE无线接入网(GERAN，GSM EDGE radio access network)和通用陆地无线接入网(UTRAN，Universal Terrestrial Radio Access Network)的接入。
在EPC分组核心网中，包含了归属用户数据服务器(HSS，Home SubscriberServer)、移动性管理单元(MME，Mobility Management Entity)、服务网关(SGW，Serving Gateway)、分组数据网络网关(PGW，PDN Gateway)、服务GPRS支持节点(SGSN，Serving GPRS Support Node)和策略与计费规则功能实体(PCRF，Policy and Charging Enforcement Function)，其中：
HSS是用户签约数据的永久存放地点，位于用户签约的归属网；
MME是用户签约数据在当前网络的存放地点，负责终端到网络的非接入(NAS，Non-Access Stratum)层信令管理、用户空闲模式下的跟踪和寻呼管理功能和承载管理；
SGW是核心网到无线系统的网关，负责终端到核心网的用户面承载、终端空闲模式下的数据缓存、网络侧发起业务请求的功能、合法窃听和分组数据路由和转发功能；
PGW是演进的分组域系统和该系统外部网络的网关，负责终端的IP地址分配、计费功能、分组包过滤、策略应用等功能。
SGSN是GERAN和UTRAN用户接入EPC网络的业务支持点，功能上与MME类似，负责用户的位置更新、寻呼管理和承载管理等功能。
PCRF负责向PCEF提供策略控制与计费规则。
在某些场景下，为了扩大无线覆盖范围，或者临时性增加无线提供接入用户的能力，引入了中继(Relay)节点的概念。图2为引入Relay之后的网络架构示意图，如图2所示，当引入了中继节点后，UE可以通过中继节点进行网络接入，其中：
中继节点(RN，Relay Node)，包含两部分功能，UE和中继节点。RN一方面作为UE接入网络，建立承载等相关操作，另一方面作为eNodeB为UE提供接入。
供者基站(DeNB，Donor eNodeB)，为RN提供了无线接入，终结了RN-UE(RN作为UE)的无线资源控制(RRC，Radio Resource Control)信令，终结了RN-eNodeB(RN作为eNodeB)的S1应用协议(S1AP)信令以及X2信令，同时内置了RN-UE的SGW和PGW。
当RN作为UE接入核心网时，为RN-UE提供服务的MME和eNodeB都需要有相应的增强功能，因此需要保证RN-UE能够选择到增强的eNodeB和MME。在实际网络应用中，接入MME的用户有限，因此会出现MME负荷过载的情况；当UE要接入符合过载的MME时，MME需要通知相应的eNodeB(即为该UE提供服务的eNodeB)，以便eNodeB为UE选择合适的MME接入，如图3所示。当网络中引入RN、DeNB后，由于UE的MME由DeNB选择，而RN并不知道DeNB所服务的UE到底通过哪个MME接入核心网，因此也不能在MME发生负荷过载以后做出合理正确的操作而使MME负荷降低到合理水平。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种网元过载的用户释放方法及系统，在MME发生过载以后，RN能够做出合理正确的操作而使MME负荷降低到合理水平。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供了一种网元过载的用户释放方法，该方法包括：
用户设备(UE)在接入过程中，供者基站(DeNB)将UE接入的移动性管理单元(MME)(UE-MME)通知给中继节点(RN)；
当RN接入的MME(RN-MME)发生过载时，RN判断所述RN-MME与所述UE-MME是否为同一个MME；如果否，由RN发起UE的释放或者切换；如果是，等待所述RN-MME发起UE的释放。
进一步地，RN判断所述RN-MME与所述UE-MME是否为同一个MME，具体为：RN比较所述RN-MME的全球唯一MME标识(GUMMEI)和所述UE-MME的GUMMEI是否相同，如果相同，判定所述RN-MME与所述UE-MME为同一个MME；如果不相同，判定所述RN-MME与所述UE-MME为不同的MME。
进一步地，所述接入过程为附着过程时，DeNB将UE-MME通知给RN，具体为：
所述DeNB将所述UE-MME的GUMMEI通过初始上下文建立请求消息发送给所述RN。
进一步地，所述接入过程为跟踪区更新(TAU)过程时，DeNB将UE-MME通知给RN，具体为：
所述DeNB将所述UE-MME的GUMMEI通过TAU接受消息发送给所述RN。
进一步地，所述附着过程、或TAU过程完成时，该方法还包括：
RN-MME发生过载时，所述RN-MME将携带自身的GUMMEI的过载通知消息通过DeNB发送给所述RN。
进一步地，所述RN发起UE的释放，包括：
RN通过DeNB向UE-MME发送S1释放请求消息；
UE-MME通过DeNB向RN返回S1释放指令消息；
RN向UE发送RRC释放请求消息，并在消息中携带释放原因值为“网络平衡所需”；
UE向RN发送RRC释放完成消息；
RN通过DeNB向UE-MME发送S1释放完成消息。
进一步地，所述RN发起UE的切换，包括：
RN要求UE上报测量信号，UE将测量得到的测量信号上报给RN；
RN向DeNB发送切换请求消息；
DeNB向RN发送切换响应消息；
DeNB向UE-MME发送路径切换请求消息；
UE-MME向DeNB发送路径切换响应消息。
本发明还提供了一种网元过载的用户释放系统，该系统包括：供者基站(DeNB)、中继节点(RN)和RN-MME，其中：
所述DeNB，用于在用户设备(UE)在接入过程中，将UE接入的移动性管理单元(MME)(UE-MME)通知给所述RN；
所述RN，用于在自身接入的MME(RN-MME)发生过载时，判断所述RN-MME与所述UE-MME是否为同一个MME；并在判断结果为否时，发起UE的释放或者切换；
所述RN-MME，用于在所述判断结果为是时，发起UE的释放。
进一步地，所述RN，还用于比较所述RN-MME的GUMMEI和所述UE-MME的GUMMEI是否相同，如果相同，判定所述RN-MME与所述UE-MME为同一个MME；如果不相同，判定所述RN-MME与所述UE-MME为不同的MME。
进一步地，所述DeNB，还用于在所述接入过程为附着过程时，将所述UE-MME的GUMMEI通过初始上下文建立请求消息发送给所述RN；还用于所述接入过程为跟踪区更新(TAU)过程时，将将所述UE-MME的GUMMEI通过TAU接受消息发送给所述RN。
本发明网元过载的用户释放方法的基本思想是，在用户接入过程中，DeNB将为用户选择的MME发送到RN，当RN检测到自身接入的MME发生过载时，RN决定是否释放用户，或者将用户切换到其它的eNodeB上，使MME达到负荷正常的目的。
附图说明
图1为演进分组网络的系统结构图；
图2为引入Relay之后的网络架构示意图；
图3为MME发生负荷过载后通知到eNodeB的流程图；
图4为本发明中网元过载的用户释放方法的流程图；
图5为本发明实施例一的网元过载的用户释放方法示意图；
图6为本发明实施例二的网元过载的用户释放方法示意图；
图7为本发明实施例三的网元过载的用户释放方法示意图；
图8为本发明实施例四的网元过载的用户释放方法示意图；
图9为本发明实施例五的网元过载的用户释放方法示意图；
图10为本发明实施例六的网元过载的用户释放方法示意图。
具体实施方式
本发明网元过载的用户释放方法的基本思想是，在用户接入过程中，DeNB将为用户选择的MME发送到RN，当RN检测到自身接入的MME发生过载时，RN决定是否释放用户，或者将用户切换到其它的eNodeB上，使MME达到负荷正常的目的。具体的，如图4所示为本发明中网元过载的用户释放方法的流程图，包括：
步骤401，UE在接入过程中，DeNB将UE接入的MME通知给RN。
UE接入的MME即为DeNB为UE选择的MME，记为UE-MME；另外，将RN接入的MME记为RN-MME。
这里，接入过程为附着过程、或跟踪区更新过程。
步骤402，当RN-MME发生过载时，由RN判断RN-MME与UE-MME是否为同一个MME；如果为不同的MME，执行步骤403；如果为同一个MME，执行步骤404。
步骤403，为不同的MME时，由RN发起UE的释放或者切换。
步骤404，为同一个MME时，等待RN-MME发起UE的释放。
下面通过具体的实施例来说明本发明的技术方案。
为了方便后续的描述，将UE接入的MME记为UE-MME，将RN接入的MME记为RN-MME。
如图5所示为本发明实施例一的网元过载的用户释放方法示意图，在该实施例中，接入过程为附着流程，UE-MME与RN-MME为同一个MME，由RN-MME发起UE的释放，如图5所示，该方法包括：
步骤501，UE向RN发送附着请求消息，携带UE的IMSI、和UE的网络能力等参数；
步骤502，RN将附着请求消息转发到DeNB；
步骤503，DeNB根据网络拓扑结构为UE选择提供服务的MME、即UE-MME，并将附着请求消息转发到UE-MME；
步骤504，UE-MME向DeNB发送初始上下文建立请求消息，携带承载ID和用户聚合最大速率(UE-AMBR，UE-Aggregate Maximum Bit Rate)，并在初始上下文建立请求消息中携带附着接受消息，在附着接受消息中携带全球唯一临时标识(GUTI，Globally Unique Temporary Identity)、跟踪区列表(TAI list，Tracking Area identity list)和承载ID等信息；
步骤505，DeNB向RN转发初始上下文建立请求，并将UE-MME的全球唯一MME标识(GUMMEI，Globally Unique MME Identifier)一起通过初始上下文建立请求发送给RN；
步骤506，RN向UE发送无线资源连接(RRC，Radio Resource Connection)重配置消息，消息中携带无线承载ID；
步骤507，UE向RN发送RRC重配置完成消息；
步骤508，RN向DeNB发送初始上下文建立响应消息；
步骤509，DeNB将初始上下文建立响应消息转发至UE-MME；
步骤510，UE向RN发送直传消息，直传消息中携带附着完成消息；
步骤511，RN将附着完成消息发送至DeNB；
步骤512，DeNB将附着完成消息发送至UE-MME；如此，附着过程完成。
步骤513，当RN-MME发生负荷过载时，RN-MME通过过载通知消息通知到DeNB，过载通知消息中携带过载RN-MME的GUMMEI；
步骤514，DeNB向RN转发过载通知消息，并在消息中携带过载RN-MME的GUMMEI；
步骤515，RN向DeNB发送过载通知响应消息；
步骤516，DeNB向RN-MME发送过载通知响应消息；
步骤517，RN在步骤505中获取了UE-MME的GUMMEI，在步骤514中获取了过载RN-MME的GUMMEI，比较两个GUMMEI，如果相同，则可以判定出RN-MME与UE-MME为同一个MME，因此RN-MME发生过载时，RN不做任何操作，等待RN-MME发起UE的释放。
如图6为本发明实施例二的网元过载的用户释放方法示意图，在该实施例中，接入过程为TAU流程，UE-MME与RN-MME为同一个MME，由RN-MME发起UE的释放，如图6所示，该方法包括：
步骤601，UE向RN发送跟踪区更新(TAU，Tracking Area Update)请求消息，携带GUTI和UE的网络能力等参数；在发送TAU请求消息的同时，将旧UE-MME的GUMMEI一起发送至RN；
步骤602，RN将TAU请求消息转发到DeNB；
步骤603，DeNB如果能够连接到旧UE-MME，那么DeNB就选择旧UE-MME供UE接入；如果DeNB不能连接到旧UE-MME，则DeNB根据网络拓扑结构为UE选择新UE-MME接入，并将TAU请求消息转发到新UE-MME；
步骤604，UE-MME向DeNB发送TAU接受消息，携带GUTI、和TAI list等信息；
步骤605，DeNB向RN转发TAU接受消息，并将UE-MME的GUMMEI一起发送至RN；
步骤606，RN向UE发送TAU接受消息；
步骤607，UE向RN发送直传消息，直传消息中携带TAU完成消息；
步骤608，RN将TAU完成消息发送至DeNB；
步骤609，DeNB将TAU完成消息发送至UE-MME；则，跟踪区更新过程完成。
步骤610，RN-MME发生过载时，通过过载通知消息通知到DeNB，过载通知消息中携带过载RN-MME的GUMMEI；
步骤611，DeNB向RN转发过载通知消息，并在消息中携带过载RN-MME的GUMMEI；
步骤612，RN向DeNB发送过载通知响应消息；
步骤613，DeNB向RN-MME发送过载通知响应消息；
步骤614，RN在步骤605中获取了UE-MME的GUMMEI，在步骤611中获取了过载RN-MME的GUMMEI，比较两个GUMMEI，如果相同，则可以判定出RN-MME与UE-MME为同一个MME，因此RN-MME发生过载时，RN不做任何操作，等待RN-MME发起UE的释放。
如图7为本发明实施例三的网元过载的用户释放方法示意图，在该实施例中，接入过程为附着流程，UE-MME与RN-MME为不同的MME，由RN发起UE的释放，如图7所示，该方法包括：
步骤701～步骤712的附着过程同步骤501～步骤512的附着过程，此处不再赘述。
步骤713，RN-MME发生过载时，通过过载通知消息通知到DeNB，过载通知消息中携带过载RN-MME的GUMMEI；
步骤714，DeNB向RN转发过载通知消息，并在消息中携带过载RN-MME的GUMMEI；
步骤715，RN向DeNB发送过载通知响应消息；
步骤716，DeNB向RN-MME发送过载通知响应消息；
步骤717，RN在步骤705中获取了UE-MME的GUMMEI，在步骤714中获取了过载RN-MME的GUMMEI，比较两个GUMMEI，如果不相同，则可以判定出RN-MME与UE-MME为不同的MME，此时，需要RN发起UE的释放，RN向DeNB发送S1释放请求消息；
步骤718，DeNB向UE-MME发送S1释放请求消息；
步骤719，UE-MME向DeNB发送S1释放指令消息；
步骤720，DeNB向RN转发S1释放指令消息；
步骤721，RN向UE发送RRC释放请求消息，并在消息中携带释放原因值为“网络平衡所需”；
步骤722，UE向RN发送RRC释放完成消息；
步骤723，RN向DeNB发送S1释放完成消息；
步骤724，DeNB向UE-MME发送S1释放完成消息；
步骤725，UE重新发起TAU流程，并且在RRC消息中不携带旧UE-MME的GUMMEI，这样eNodeB可以重新为UE选择MME。
如图8所示为本发明实施例四的网元过载的用户释放方法示意图，在该实施例中，接入过程为TAU流程，UE-MME与RN-MME为不同的MME，由RN发起UE的释放，如图8所示，该方法包括：
步骤801～步骤809的TAU流程与步骤601～步骤609的TAU流程相同，此处不再赘述。
步骤810，RN-MME发生过载时，RN-MME通过过载通知消息通知到DeNB，过载通知消息中携带过载RN-MME的GUMMEI；
步骤811，DeNB向RN转发过载通知消息，并在消息中携带过载RN-MME的GUMMEI；
步骤812，RN向DeNB发送过载通知响应消息；
步骤813，DeNB向RN-MME发送过载通知响应消息；
步骤814，RN在步骤805中获取了UE-MME的GUMMEI，在步骤811中获取了过载RN-MME的GUMMEI，比较两个GUMMEI，如果不同，则可以判定出RN-MME与UE-MME为不同的MME，此时，需要RN发起UE的释放，RN向DeNB发送S1释放请求消息；
步骤815，DeNB向UE-MME发送S1释放请求消息；
步骤816，UE-MME向DeNB发送S1释放指令消息；
步骤817，DeNB向RN转发S1释放指令消息；
步骤818，RN向UE发送RRC释放请求消息，并在消息中携带释放原因值为“网络平衡所需”；
步骤819，UE向RN发送RRC释放完成消息；
步骤820，RN向DeNB发送S1释放完成消息；
步骤821，DeNB向UE-MME发送S1释放完成消息；
步骤822，UE重新发起TAU流程，并且在RRC消息中不携带旧UE-MME的GUMMEI，这样eNodeB可以重新为UE选择MME。
如图9为本发明实施例五的网元过载的用户释放方法示意图，在该实施例中，接入过程为附着流程，UE-MME与RN-MME为不同的MME，由RN发起UE的切换，如图9所示，该方法包括：
步骤901～步骤912的附着过程同步骤501～步骤512的附着过程，此处不再赘述。
步骤913，当RN-MME发生过载时，当RN-MME通过过载通知消息通知到DeNB，过载通知消息中携带过载RN-MME的GUMMEI；
步骤914，DeNB向RN转发过载通知消息，并在消息中携带过载RN-MME的GUMMEI；
步骤915，RN向DeNB发送过载通知响应消息；
步骤916，DeNB向RN-MME发送过载通知响应消息；
步骤917，RN在步骤905中获取了UE-MME的GUMMEI，在步骤914中获取了过载RN-MME的GUMMEI，比较两个GUMMEI，如果不相同，则可以判定出RN-MME与UE-MME为不同的MME，此时，RN发起UE的切换：将UE切换到其它eNodeB。
RN要求UE上报测量信号，UE将测量到的测量信号上报至RN；
步骤918，RN向DeNB发送切换请求消息，
步骤919，DeNB向RN发送切换响应消息；
步骤920，DeNB向UE-MME发送路径切换请求消息；
步骤921，UE-MME向DeNB发送路径切换响应消息，开始执行UE接入的eNodeB的切换。
如图10所示为本发明实施例六的网元过载的用户释放方法示意图，在该实施例中，接入过程为TAU流程，UE-MME与RN-MME为不同的MME，由RN发起UE的切换，如图10所示，该方法包括：
步骤1001～步骤1009的TAU流程与步骤601～步骤609的TAU流程相同，此处不再赘述。
步骤1010，RN-MME发生过载时，RN-MME通过过载通知消息通知到DeNB，过载通知消息中携带过载RN-MME的GUMMEI；
步骤1011，DeNB向RN转发过载通知消息，并在消息中携带过载RN-MME的GUMMEI；
步骤1012，RN向DeNB发送过载通知响应消息；
步骤1013，DeNB向RN-MME发送过载通知响应消息；
步骤1014，RN在步骤1005中获取了UE-MME的GUMMEI，在步骤1011中获取了过载RN-MME的GUMMEI，比较两个GUMMEI，如果不同，则可以判定出RN-MME与UE-MME为不同的MME，此时，需要RN发起UE的切换：将UE切换至其它eNodeB。
RN要求UE上报测量信号，UE将测量到的测量信号上报至RN。
步骤1018，RN向DeNB发送切换请求消息；
步骤1019，DeNB向RN发送切换响应消息；
步骤1020，DeNB向UE-MME发送路径切换请求消息；
步骤1021，UE-MME向DeNB发送路径切换响应消息，开始执行UE接入的eNodeB的切换。
为了实现上述方法，本发明还提供了一种网元过载的用户释放系统，包括：DeNB、RN和RN-MME，其中：
DeNB，用于在用户设备(UE)在接入过程中，将UE接入的移动性管理单元(MME)(UE-MME)通知给RN；
RN，用于在自身接入的MME(RN-MME)发生过载时，判断RN-MME与UE-MME是否为同一个MME；并在判断结果为否时，发起UE的释放或者切换；
RN-MME，用于在判断结果为是时，发起UE的释放。
RN，还用于比较RN-MME的GUMMEI和UE-MME的GUMMEI是否相同，如果相同，判定RN-MME与UE-MME为同一个MME；如果不相同，判定RN-MME与UE-MME为不同的MME。
DeNB，还用于在接入过程为附着过程时，将UE-MME的GUMMEI通过初始上下文建立请求消息发送给RN；还用于接入过程为跟踪区更新(TAU)过程时，将将UE-MME的GUMMEI通过TAU接受消息发送给RN。
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 (7)

1.一种网元过载的用户释放方法，其特征在于，该方法包括：
用户设备(UE)在接入过程中，供者基站(DeNB)将UE接入的移动性管理单元(MME)(UE-MME)通知给中继节点(RN)；
当RN接入的MME(RN-MME)发生过载时，RN判断所述RN-MME与所述UE-MME是否为同一个MME；如果否，由RN发起UE的释放或者切换；如果是，等待所述RN-MME发起UE的释放；
其中，所述接入过程为附着过程时，DeNB将UE-MME通知给RN，具体为：所述DeNB将所述UE-MME的GUMMEI通过初始上下文建立请求消息发送给所述RN；
所述接入过程为跟踪区更新(TAU)过程时，DeNB将UE-MME通知给RN，具体为：所述DeNB将所述UE-MME的GUMMEI通过TAU接受消息发送给所述RN。
2.根据权利要求1所述网元过载的用户释放方法，其特征在于，RN判断所述RN-MME与所述UE-MME是否为同一个MME，具体为：RN比较所述RN-MME的全球唯一MME标识(GUMMEI)和所述UE-MME的GUMMEI是否相同，如果相同，判定所述RN-MME与所述UE-MME为同一个MME；如果不相同，判定所述RN-MME与所述UE-MME为不同的MME。
3.根据权利要求1所述网元过载的用户释放方法，其特征在于，所述附着过程、或TAU过程完成时，该方法还包括：
RN-MME发生过载时，所述RN-MME将携带自身的GUMMEI的过载通知消息通过DeNB发送给所述RN。
4.根据权利要求3所述网元过载的用户释放方法，其特征在于，所述RN发起UE的释放，包括：
RN通过DeNB向UE-MME发送S1释放请求消息；
UE-MME通过DeNB向RN返回S1释放指令消息；
RN向UE发送RRC释放请求消息，并在消息中携带释放原因值为“网络平衡所需”；
UE向RN发送RRC释放完成消息；
RN通过DeNB向UE-MME发送S1释放完成消息。
5.根据权利要求3所述网元过载的用户释放方法，其特征在于，所述RN发起UE的切换，包括：
RN要求UE上报测量信号，UE将测量得到的测量信号上报给RN；
RN向DeNB发送切换请求消息；
DeNB向RN发送切换响应消息；
DeNB向UE-MME发送路径切换请求消息；
UE-MME向DeNB发送路径切换响应消息。
6.一种网元过载的用户释放系统，其特征在于，该系统包括：供者基站(DeNB)、中继节点(RN)和RN-MME，其中：
所述DeNB，用于在用户设备(UE)在接入过程中，将UE接入的移动性管理单元(MME)(UE-MME)通知给所述RN；
所述RN，用于在自身接入的MME(RN-MME)发生过载时，判断所述RN-MME与所述UE-MME是否为同一个MME；并在判断结果为否时，发起UE的释放或者切换；
所述RN-MME，用于在所述判断结果为是时，发起UE的释放；
所述DeNB，还用于在所述接入过程为附着过程时，将所述UE-MME的GUMMEI通过初始上下文建立请求消息发送给所述RN；还用于所述接入过程为跟踪区更新(TAU)过程时，将所述UE-MME的GUMMEI通过TAU接受消息发送给所述RN。
7.根据权利要求6所述网元过载的用户释放系统，其特征在于，所述RN，还用于比较所述RN-MME的GUMMEI和所述UE-MME的GUMMEI是否相同，如果相同，判定所述RN-MME与所述UE-MME为同一个MME；如果不相同，判定所述RN-MME与所述UE-MME为不同的MME。
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