CN103636283A - 网关系统、设备和通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种网关系统和通信方法。该网关系统包括：控制面实体，与移动性管理网元连接或与移动性管理网元集成，用于为UE分配IP地址，并根据所述IP地址配置用户面实体连接RAN、PDN或其他网关的数据路径；一个或多个用户面实体，位于PDN和RAN之间，独立于控制面实体并且与控制面实体连接，用于在控制面实体配置的数据路径上转发数据。本发明实施例的网关系统由独立的控制面实体和用户面实体构成，控制面实体负责数据路径的配置，用户面实体负责数据路径上的数据转发，从而可以独立地改变用户面实体的数目以适应网络流量的变化，而无需替换所有的网关实体，使得网络部署更加方便且成本更低。

Description

网关系统、 设备和通信方法 技术领域
本发明实施例涉及无线通信领域， 并且更具体地， 涉及网关系统、 设备 和通信方法。 背景技术
通用陆地无线接入网 （UTRAN , Universal Terrestrial Radio Access Network )用于实现通用移动陆地业务（UMTS, Universal Mobile Terrestrial Service )网络中无线接入功能。 UTRAN通常包含多个无线网络控制器（ RNC, Radio Network Controller )和无线传输节点 NodeB。 GSM/EDGE无线接入网 ( GERAN, GSM/EDGE Radio Access Network ), 用于实现通用分组无线业 务（ GPRS： General Packet Radio Service )网络中无线接入功能。 GERAN通 常包含多个基站和基站控制器（BSC, Base Station Controller )„ 服务通用分 组无线业务支持节点 （SGSN, Serving GPRS Supporting Node ), 用于实现 GPRS/UMTS网络中路由转发、 移动性管理、 会话管理以及用户信息存储等 功能。 网关通用分组无线业务支持节点 （GGSN, Gateway GPRS Supporting Node )用于连接外部分组数据网络（ PDN, Packet Data Network )。 这些 PDN 可以是互联网 （ Internet )、 虚拟私有网络（ VPN , Virtual Private Network )、 互联网协议（ IP , Internet Protocol )多媒体业务（ IMS , IP Multimedia Service ) 网络， 或者由运营商提供的无线应用协议 （WAP , Wireless Application Protocol ) 网络。 归属位置寄存器（HLR, Home Location Register )用于存储 用户关于网络业务的签约信息和鉴权数据。 SGSN、 GGSN和 HLR通常作为 核心网 （Core Network ) 网元。 一般核心网中通常有多个 SGSN、 GGSN和 HLR等网元。 3GPP TS 23.060标准中描述了 GPRS网络的架构和流程。
用户设备 ( UE , User Equipment )通过无线空中接口接入 UTRAN或者 GERAN。 UE先通过 UTRAN/GERAN发起请求在 SGSN上附着的过程。 SGSN 从 HLR获取用户的签约数据和鉴权数据。 SGSN对用户完成鉴权后， 通知 UE附着接受。 当 UE需要使用业务时， UE向 SGSN发起建立分组数据协议 上下文（PDP Context, Packet Data Protocol Context )请求。 PDP Context用 于管理在 SGSN和 GGSN之间传输用户数据的 GPRS 隧道协议（ GTP , GPRS Tunnel Protocol )。 SGSN 根据用于签约信息中的接入点名 （Access Point Name, APN )找到关联的 GGSN, 并请求 GGSN创建 PDP Context。 GGSN 接收到创建 PDP Context请求后向 SGSN返回为 UE分配的 IP地址和 GTP 隧道端点标识（TEID, Tunnel End Identifier )。 SGSN向 UE返回建立 PDP Context成功消息， 并通知 UTRAN或者 GERAN建立相应的无线空口连接， 用于传输用户数据。 UE的上行数据通过 UTRAN/GERAN经过 SGSN, 由 GGSN转发给相应的 PDN。 来自外部的 PDN的下行数据由 GGSN根据 UE 的 IP地址， 通过相应的 GTP隧道传输给 UE所在的 SGSN, 再由 SGSN通 过 GERAN/UTRAN发送给 UE。
一般而言， 通用计算平台更适于处理移动性管理、 会话管理（即， PDP 转发方面的性能十分强大， 一般超过通用计算平台的十倍以上， 但信令处理 性能十分孱弱。 GGSN等网关为了最大幅度地提高用户数据转发吞吐量， 往 往采用路由器平台。 SGSN则偏重于处理用户设备的控制面信令， 通常采用 通用计算平台。
在 3GPP的标准版本 R99 ~ R6阶段， SGSN既负责处理控制面的移动性 管理信令、会话管理信令，又负责将用户面数据从 RNC转发给 GGSN。 SGSN 一般采用通用计算平台， 处理信令的能力很强， 数据转发能力很弱。 一旦用 户数据流量快速增长时，就需要 SGSN不断扩容或者大大增加 SGSN的数量， 成本艮高。
为此，在 3GPP标准版本 R7阶段，采用了将通过在 GGSN和 RNC建立 直连隧道（ Direct Tunnel )的方式，用户面的数据直接从 RNC发送给 GGSN, 并且由 GGSN转发到外部的 Internet 在这种场景下， SGSN主要处理控制 面的信令，不再转发用户面的数据。但是，在用户漫游等一些 RNC和 GGSN 之间不能建立直连隧道的场景限制下， SGSN必须保留一部分用户面的转发 功能， 用来转发用户面的数据， 增加的 SGSN的复杂度。
为了克服这些缺点， 在 3GPP标准版本 R8阶段， 发展出一种全新的演 进网络， 包括： 演进的通用陆地无线接入网 （E-UTRAN, Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network ), 用于实现所有与演进网络无线有关的功 能； 移动性管理实体（MME, Mobility Management Entity ), 负责控制面的 移动性管理， 包括用户上下文和移动状态管理， 分配用户临时身份标识 ( TMSI, Temporary Mobile Subscriber Identity )等；服务网关（ S-GW, Serving Gateway ), 是 3GPP接入网络间的用户面锚点， 终止 E-TURAN的接口； 分 组数据网络网关（ P-GW , Packet Data Network Gateway )是 3GPP接入网络 和非 3GPP接入网络之间的用户面锚点，和外部分组数据网络（ PDN, Packet Data Network )的接口。 归属用户服务器（ HSS , Home Subscriber Server )用 于存储用户签约信息。 MME、 S-GW, P-GW和 HSS通常作为核心网的网元。
当用户设备通过无线空口接入 E-UTRAN后， 先附着到 MME上， MME 从归属用户服务器（HSS , Home Subscriber Server )获取用户的签约数据和 鉴权信息， 发起对 UE进行鉴权的过程。 MME完成鉴权过程后， 由用户设 备或者 MME发起建立用于传输用户数据的承载的过程。在该过程中， MME 通知 S-GW为用户建立承载，在通知消息中携带 P-GW的地址和用户所在的 E-UTRAN网元的地址信息。 S-GW为用户建立从 E-UTRAN到 P-GW的用 于传输用户数据的承载。 P-GW将来自外部 PDN的下行数据通过承载转发 给 UE, 并将来自 UE的上行数据转发给相应的 PDN。
为了能兼容已有的 UTRAN 和 GERAN 的接入网络。 UE 可以通过
UTRAN或者 GERAN和 SGSN接入 MME,并且可以通过 UTRAN/GERAN, SGSN建立和 S-GW之间的 GTP隧道连接。 S-GW将 GTP隧道转换为相应 的连接 P-GW 的承载， 用于传输用户数据。 UTRAN也可以建立直接连接 S-GW的 GTP隧道。
MME成为只处理控制面信令的网元， S-GW和 P-GW主要负责转发用 户面数据。 S-GW和 P-GW可以合并为一个网元， 一般统称为网关。
随着移动互联网业务的发展、企业网业务的丰富以及多种制式的移动接 入网络的融合， 需要网关设备在完成基本的数据转发功能的基础上， 逐渐在 向更精细化的业务控制和计费发展，从而支撑运营商更丰富的业务实施和控 制。 在演进网络中， 网关仍然需要保留有大量的对外的信令接口。 这些信令 接口包括： MME和网关之间的 GTP-C承载接口、 PCRF和网关之间的策略 控制与计费 （PCC )接口、 计费系统和网关之间的计费接口、 合法监听设备 和网关之间合法监听接口、 DHCP ( Dynamic Host Configuration Protocol , 动 态主机配置协议 )服务器和网关之间的 DHCP接口、 AAA ( Authentication, Authorization and Accounting ,鉴权、授权和计费 )服务器和网关之间的接口、 VPN和网关之间的 L2TP( Layer Two Tunnelling Protocol,层 2隧道协议）/GRE ( Generic Routing Encapsulation, 通用路由去†装 )十办议接口。
大量的网关对外的信令接口会带来大量的接口信令。 以路由器为平台的 网关在处理大量的接口信令时，受限于硬件平台，处理信令的性能十分低下， 特别是专用的路由转发处理器芯片几乎没有任何处理信令的能力。 网关为了 能处理大量的接口信令， 势必要在路由器平台上增加大量的通用计算处理器 芯片等硬件， 使得网关设备的硬件平台非常复杂， 成本过高， 不利于移动分 组数据网络的推广和部署。 发明内容
本发明实施例提供一种网关系统、 设备和通信方法， 能够灵活部署移动 分组数据网络。
第一方面， 提供了一种网关系统， 包括： 控制面实体和至少一个用户面 实体， 所述控制面实体， 用于为用户设备 UE分配互联网协议 IP地址， 根据 所述 IP地址生成数据路径的配置信息， 发送所述数据路径的配置信息至所 述用户面实体， 所述数据路径用于所述用户面实体连接无线接入网络 RAN、 分组数据网络 PDN或者其他网元； 所述用户面实体， 位于所述 PDN和所述 RAN之间， 与所述控制面实体相连， 用于接收所述控制面实体发送的所述 数据路径的配置信息， 根据所述数据路径的配置信息， 在所述数据路径上转 发所述 UE的上下行数据。
第二方面， 提供了一种控制面网关设备， 包括： 互联网协议 IP地址分 配模块， 用于为用户设备 UE分配 IP地址； 数据路径配置模块， 用于根据所 述 IP地址分配模块分配的 IP地址生成数据路径的配置信息， 发送所述数据 路径的配置信息至用户面网关设备，所述数据路径用于所述用户面网关设备 连接无线接入网络 RAN、 分组数据网络 PDN或其他网元， 其中所述用户面 网关设备位于 PDN和 RAN之间。
第三方面， 提供了一种用户面网关设备， 包括： 数据路径管理模块， 与 控制面网关设备连接， 用于从所述控制面网关设备接收数据路径的配置信 息， 根据所述数据路径的配置信息管理所述数据路径； 数据转发模块， 与所 述数据路径管理模块连接， 用于在所述数据路径管理模块所管理的数据路径 上转发用户设备 UE的上下行数据， 其中所述数据路径用于所述用户面网关 设备连接无线接入网络 RAN、 分组数据网络 PDN或其他网元， 所述用户面 网关设备位于 PDN和 RAN之间且独立于所述控制面网关设备。 第四方面， 提供了一种网关系统中的通信方法， 所述网关系统包括控制 面实体以及至少一个用户面实体， 所述控制面实体独立于所述用户面实体， 所述用户面实体位于分组数据网络 PDN和无线接入网络 RAN之间，所述方 法包括： 所述控制面实体为用户设备 UE分配互联网协议 IP地址，根据所述 IP地址生成数据路径的配置信息，发送所述数据路径的配置信息至所述用户 面实体， 所述数据路径用于所述用户面实体连接无线接入网络 RAN、 分组 数据网络 PDN或其他网元； 所述用户面实体接收所述控制面实体发送的所 述数据路径的配置信息， 在所述数据路径上转发所述 UE的上下行数据。
本发明实施例的网关系统由彼此独立的控制面实体和用户面实体构成， 控制面实体负责数据路径的配置， 用户面实体负责数据路径上的数据转发， 所有的网关实体， 使得网络部署更加方便且成本更低。 附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案， 下面将对实施例或现有技 术描述中所需要使用的附图作筒单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图 仅仅是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造 性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。
图 1是本发明一个实施例的网关系统的框图；
图 2是本发明实施例的网关系统可应用的通信系统的示意结构图； 图 3是本发明一个实施例的控制面网关设备的示意框图；
图 4是本发明一个实施例的用户面网关设备的示意框图；
图 5是本发明另一实施例的网关系统的示意结构图；
图 6是本发明另一实施例的网关系统的示意结构图；
图 7是本发明另一实施例的网关系统的示意结构图；
图 8是本发明另一实施例的网关系统的示意结构图；
图 9是本发明一个实施例的通信方法的流程图；
图 10是 GW-C和 GW-U之间配置数据路径的流程的示意图；
图 11是 S AE网络架构下本发明实施例的网关系统和其他网元之间的通 信流程的示意图； 图 12是本发明一个实施例的网关系统和其他网元之间的通信流程的示 意图；
图 13是本发明另一实施例的网关系统和其他网元之间的通信流程的示 意图；
图 14是本发明另一实施例的网关系统为 UE激活 PDP的流程的示意图； 图 15是本发明另一实施例的网关系统与 Radius或者 Diameter服务器的 交互流程的示意图；
图 16是本发明另一实施例的网关系统的策略控制流程的示意图； 图 17是本发明另一实施例的网关系统的策略控制流程的示意图。 具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例是本发明一部分实施例， 而不是 全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有作出创 造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。
本发明的技术方案， 可以应用于各种通信系统， 例如： 全球移动通信系 统（ GSM, Global System of Mobile communication ), 码分多址（ CDMA, Code Division Multiple Access ) 系统， 宽带码分多址（ WCDMA, Wideband Code Division Multiple Access Wireless ),通用分组无线业务 ( GPRS , General Packet Radio Service ), 长期演进（LTE, Long Term Evolution )等。
用户设备 （ UE , User Equipment ) , 也可称之为移动终端 （ Mobile Terminal ),移动用户设备等， 可以经无线接入网（例如， RAN, Radio Access Network )与一个或多个核心网进行通信， 用户设备可以是移动终端， 如移 动电话（或称为"蜂窝"电话）和具有移动终端的计算机， 例如， 可以是便携 式、 袖珍式、 手持式、 计算机内置的或者车载的移动装置， 它们与无线接入 网交换语言和 /或数据。
无线接入网络中可以包含一个或者多个基站系统。无线接入网络的基站 系统， 可以包括支持 GSM 或 CDMA 的一个或者多个 BTS ( BTS , Base Transceiver Station ) 以及基站交换中心 （ BSC, Basestation Switch Center ), 也可以包括支持 WCDMA的一个或者多个节点 B ( NodeB ) 以及 RNC (无 线网络控制器）， 还可以是支持 LTE 的一个或者多个演进型基站 （eNB 或 e-NodeB, evolutional Node B ), 本发明并不限定。
移动性管理网元， 可以是 UTRAN或 GERAN 中的 SGSN, 也可以是 E-UTRAN中的 MME, 或者可以是 UTRAN/GERAN或 E-UTRAN联合组网 时的 SGSN、 MME或两者的组合， 本发明并不限定。
在本发明实施例中， 当描述为一个部件与另一部件 "连接" 时， 这两个 部件可以是直接连接， 或者是经由一个或多个其他部件的间接连接。 上述直 接或间接连接可包括有线和 /或无线方式的连接。有线方式可包括但不限于各 种介质构成的线缆，如光纤、导电线缆或半导体线路等； 或者包括其他形式， 如内部总线、 电路、 背板等。 无线方式是能够实现无线通信的连接方式， 包 括但不限于射频、红外线、蓝牙等。 两个部件之间可存在内部或外部的接口， 所述接口可以是物理接口或逻辑接口。
图 1是本发明一个实施例的网关系统的框图。 图 1的网关系统 100包括 控制面实体 101 , 以及一个或多个用户面实体 102-1至 102-N, 其中 N为正 整数。 下文中， 如果不需要区分不同的用户面实体， 则可以将用户面实体 102-1至 102-N统称为用户面实体 102。
控制面实体 101用于为 UE分配 IP地址， 并根据 IP地址配置用户面实 体 102 连接无线接入网络（Radio Access Network, RAN ), 分组数据网络 (Packet Data Network, PDN)或者其他网元的数据路径。 示例性的， 根据 IP地 址配置数据路径可以包括： 根据为 UE分配的 IP地址，生成数据路径的配置 信息， 发送该数据路径至用户面实体 102。
控制面实体可以与移动性管理实体连接或者与移动性管理实体集成。控 制面实体也可以连接服务网关（ S-GW ) ,所述服务网关连接移动性管理实体。
另外， 控制面实体 （GW-C ) 可以称为控制面网关 （Control Plane Gateway ) , 也可以称为网关控制器（ Gateway Controller )、控制节点（ Control Node )或者控制网关（ Control Gateway )。
控制面实体 101与移动性管理网元集成，是指控制面实体 101与移动性 管理网元可以实现在同一平台上。 控制面实体 101与移动性管理网元连接， 是指控制面实体 101 与移动性管理网元可以由独立的平台实现并且彼此连 接， 但实现两者的平台可以是相同类型或不同类型的， 本发明实施例对此不 作限制。
用户面实体 102位于 PDN和 RAN之间， 与控制面实体 101连接。 用户 面实体 102用于接收控制面实体 101发送的数据路径的配置信息，在控制面 实体 101配置的数据路径上转发 UE的上下行数据。
另夕卜，用户面实体（ GW-U )可以称为用户面网关（ User Plane Gateway ), 也可以称为分组数据转发网关（ Packet Data Forwarding Gateway )、 转发节点 ( Forwarding Node )或者交换节点 ( Switch Node )。
换句话说， 用户面实体 102是数据路径连接的节点， 但控制面实体 101 不是数据路径连接的节点。
作为本发明的另一个实施例， 本系统的控制面实体 101 和用户面实体 102还可以进一步扩展其功能。
示例性的，控制面实体 101可以进一步用于从多个用户面实体或者网络 管理网元获取所述多个用户面实体的负载信息，从所述多个用户面实体中选 择负载最轻的用户面实体， 根据所述 IP地址以及所述负载最轻的用户面实 体的信息， 生成所述数据路径的配置信息， 发送所述数据路径的配置信息至 所述负载最轻的用户面实体。
示例性的， 控制面实体 101 可以进一步用于从所述用户面实体获取 IP 地址资源或从所述控制面实体的内部配置获取 IP地址资源， 从所述 IP地址 资源中为所述 UE分配 IP地址。
示例性的，控制面实体 101可以进一步用于转发所述用户面实体和所述 PDN之间的 IP消息。
示例性的， 用户面实体 102还可以用于收集所述数据路径的使用信息， 发送所述使用信息至所述控制面实体； 对应的， 控制面实体 102还可以用于 接收所述使用信息， 根据所述使用信息生成话单， 将所述话单上报给计费系 统。
示例性的，控制面实体 101还可以用于从内部配置或位于所述控制面实 体外部的策略与计费规则功能 PCRF装置获取策略信息， 从所述策略信息中 获取 QoS信息， 所述数据路径的配置信息包括所述 QoS信息； 对应的， 用 户面实体 102还可以用于在所述数据路径上转发所述 UE的上下行数据时， 根据所述 QoS信息控制所述 UE的上下行数据的服务质量。
因此，本发明实施例的网关系统由彼此独立的控制面实体和用户面实体 构成， 控制面实体负责数据路径的配置， 用户面实体负责数据路径上的数据 需替换所有的网关实体， 使得网络部署更加方便且成本更低。 同时由于采用 了控制面和用户面分离的架构， 相对于原有的网关设备， 筒化了设备的设计 与实现， 并且提高了处理性能。
例如， 当未来移动宽带的平均每用户流量大幅增长时， 只要筒单增加用 户面实体， 就可以分担流量， 而无需对控制面实体进行过多改造， 这样使得 网络部署更加筒单和可靠。
可选地， 作为一个实施例， 在一个通信系统中， 可能存在一组或多组网 关系统 100, 从整体上替代 S-GW、 P-GW或 GGSN的全部或部分功能， 或 者替代它们的任意组合。
图 2是本发明实施例的网关系统可应用的通信系统的示意结构图。为了 筒洁， 在图 2的通信系统 200中， 只描绘了一组网关系统的一个控制面实体 ( GW-C ) 101 和一个用户面实体（GW-U ) 102, 但是本发明实施例的通信 系统中， 网关系统、 控制面实体和用户面实体的数目不受限制。
此外， 通信系统 200还包括 UE 201、 RAN 202、 移动性管理网元 203、 PDN 204等。 本发明实施例对这些网元的数目也不作限制。
RAN 202可以包括各种系统（例如， GERAN、 UTRAN或者 E-UTRAN ) 的接入网网元， 如 RNC、 eNodeB等。 PDN 204可以是 WAP、 Internet, VPN 等形式， 本发明实施例对此不作限制。
可选地， 作为一个实施例， 控制面实体 101可以由通用计算平台实现， 用户面实体 102可以由专用路由器平台实现。通用计算平台适合于处理接口 信令； 专用路由器平台的信令处理能力相对较低， 但数据转发的效率较高。 这样能够筒化硬件平台的设计， 降低硬件平台的成本， 大大提升网关控制面 实体和用户面实体的处理性能。
移动性管理网元 203可以是 MME和 /或 SGSN, —般由通用计算平台实 现。 因此， 作为另一实施例， 可将控制面实体 101和移动性控制网元 203集 成在一起， 如图 2的虚线框 205所示， 这样能够精筒系统中的网元数目。
在图 2的实施例中， UE 201和 RAN 202之间的无线链路、 RAN 202和 GW-U 102之间的连接、 以及 GW-U 102和 PDN 204之间的连接构成了 UE 201的数据路径。 但 UE 201的数据路径不限于这样的具体形式。 例如， 数 据路径可以是在 RAN和 GW-U之间、 GW-U和其他网关之间的用于转发 UE 的数据的连接或者隧道， 例如， GTP 隧道、 GRE连接、 业务数据流等。 数 据路径可以是承载粒度的， 也可以是业务数据流粒度的。 数据路径也可以是 在用户面网关和 PDN的 VPN之间的数据连接。
图 3是本发明一个实施例的控制面网关设备的示意框图。 图 3的控制面 网关设备 30是图 1的控制面实体 101的一个例子，包括 IP地址分配模块 31 和数据路径配置模块 32。
IP地址分配模块 31用于为用户设备 UE分配 IP地址。 数据路径配置模 块 32用于根据 IP地址分配模块 31分配的 IP地址生成数据路径的配置信息。 数据路径配置模块 32还可以发送所生成的数据路径的配置信息至用户面网 关设备 40,当然也可以由其他具备发送功能的模块发送配置信息至用户面网 关设备 40。 上述数据路径用于用户面网关设备 40连接 RAN、 PDN或其他 网元， 其中用户面网关设备 40位于 PDN和 RAN之间且独立于控制面网关 设备 30。
上述的 IP地址分配模块 31或者数据路径配置模块 32,可以通过相应的 处理器、 电路、 接收器或者发射器来实现。
下面还将结合具体例子更加详细地描述控制面网关设备 (或称为控制面 实体、 网关控制器、 控制节点、 控制网关等） 的具体例子。
应注意， 图 3中， IP地址分配模块 31和数据路径配置模块 32之间的连 接可以是直接连接， 也可以是经由一个或多个其他模块的间接连接， 本发明 实施例对此不作限制。
图 4是本发明一个实施例的用户面网关设备的示意框图。 图 4的用户面 网关设备 40是图 1的用户面实体 102的一个例子， 包括数据路径管理模块 41和数据转发模块 42。
数据路径管理模块 41与控制面网关设备（例如图 1所示的控制面实体 101或者图 3所示的控制面网关设备 30 )连接， 用于从控制面网关设备接收 数据路径的配置信息， 根据配置信息管理数据路径。
数据转发模块 42与所述数据路径管理模块 41连接，用于在数据路径管 理模块 41所管理的数据路径上转发数据， 例如转发用户设备 UE的上下行 数据。
上述数据路径用于用户面网关设备 40连接 RAN、 PDN或其他网关。 另 夕卜， 用户面网关设备 40位于 PDN和 RAN之间且独立于上述控制面网关设 备。 应注意， 图 4中， 数据路径管理模块 41和数据转发模块 42之间的连接 可以是直接连接， 也可以是经由一个或多个其他模块的间接连接， 本发明实 施例对此不作限制。
示例性的， 图 4中的数据路径管理模块 41可以通过处理器实现， 或者 相应的电路实现， 数据转发模块， 可以通过接收器或者发射器实现。
图 5是本发明另一实施例的网关系统的示意结构图。 图 5的网关系统包 括 GW-C 310和 GW-U 320。 为了筒洁， 图 5中仅仅描绘了一个 GW-C和一 个 GW-U, 但本发明实施例中网关系统的各个实体的数目不受限制。
如图 5所示， GW-C 310包括数据路径配置模块 311 , 用于生成转发 UE 上下行数据的数据路径的配置信息。 数据路径配置模块 311还可以发送所生 成的数据路径的配置信息至 GW-U 320。
GW-U 320包括数据路径管理模块 321和数据转发模块 322。 数据路径 管理模块 321与 GW-C 310的数据路径配置模块 311连接， 用于从数据路径 配置模块 311接收上述配置信息， 根据上述配置信息管理转发 UE的上下行 数据的数据路径。 数据路径的管理可包括数据路径的建立、 修改、 更新或删 除等。
数据转发模块 322与数据路径管理模块 321连接， 用于在数据路径管理 模块 321所管理的数据路径上转发 UE的上下行数据。
可选地， 作为一个实施例， 数据路径配置模块 311生成的配置信息可包 括以下中的至少一个： GW-C 310的标识信息、 GW-U 320在数据路径上的对 端网元的标识信息、 数据路径信息、 数据路径的关联信息等等。
可选地，作为另一实施例，上述标识信息可包括以下中的至少一个： IP 地址、 MAC ( Media AccessControl , 媒体接入控制）地址、 端口号、 协议 类型等等。
可选地，作为另一实施例，上述数据路径信息可包括以下中的至少一个： 数据路径协议、 数据路径标识、 PDN连接信息、 承载信息、 QoS ( Quality of Service, 服务质量）信息、 业务数据流信息、 计费方式信息。
数据路径协议的例子包括 GTPvl、 L2TP、 GRE、 IPsec等。 数据路径标 识的例子包括承载标识、 L2TP协议的隧道标识、 GRE key、隧道标识等。 PDN 连接信息的例子包括 PDN连接标识、 APN等。 承载信息的例子包括承载标 识、 专有承载标识等。 QoS信息的例子包括 QCI ( QoS Class Identifier, QoS 分类标识）、 最大带宽、 保证带宽、 ARP ( Allocation/Retention Priority, 分配 和预留优先级）、 DSCP ( Differentiated Services Code Point,差分服务代码点 ) 信息、 业务数据流信息 （包含一个或者多个 IP五元组过滤器， 以及业务数 据流相关的 QoS信息）。 QCI通常用于指示承载或者业务数据流的数据传输 时延和丟包率等信息。
可选地，作为另一实施例，上述对端网元可包括以下中的至少一个： RAN 网元、 VPN网元、 S-GW、 P-GW、分组数据网关 PDG、用于数据转发的 SGSN 等等。 例如， 对端网元可以是 GW-U在数据路径上的相邻节点。
可选地， 作为另一实施例， 上述数据路径的关联信息可包括以下中的至 少一个： UE与数据路径的关联信息、 UE的业务数据流与数据路径的关联 信息、 连接 PDN的数据路径和连接 RAN的数据路径之间的关联信息、 连接 PDN的数据路径和连接其他网关的数据路径之间的关联信息、连接其他网关 的数据路径和连接 RAN的数据路径之间的关联信息。
数据路径的关联信息通常用于当 GW-U收到下行数据包的时候，用于将 该数据包转发到相关联的数据路径上。 例如， 数据路径的关联信息通常可以 使用 UE信息。 UE信息通常包括以下信息中的至少一种： UE的 IP地址、 MAC地址、 其他用于标识该 UE的信息（例如， IMSI、 MSISDN或者 IMEI 等）。例如，当 GW-U收到下行数据包的时候可以根据数据包的目的 IP地址， 将数据包转发到与目的 IP地址相匹配的转发 UE的上下行数据的数据路径 上。
数据路径的关联信息还可以使用业务数据流信息， 例如数据包的 IP五 元组（源 IP地址、 目的 IP地址、 源端口号、 目的端口号和协议类型）。 在此 情况下， 如果一个 UE有多条数据路径， 则 GW-U还可以将下行数据包转发 到具有与数据包的 IP五元组相匹配的业务数据流信息的数据路径上。
数据路径的关联信息也可以是连接 PDN的数据路径和连接 RAN的数据 路径之间的关联信息。当连接 PDN的数据路径发送下行数据包给 GW-U时， GW-U可以根据关联信息将下行数据包转发到相应的连接到 RAN的数据路 径上。反之， 当连接 RAN的数据路径发送上行行数据包给 GW-U时， GW-U 可以根据关联信息将下行数据包转发到相应的连接到 PDN的数据路径上。 本领域技术人员可以根据上述关联信息的例子构造其他形式的关联信息， 这 些实现方式均落入本发明实施例的范围内。 可选地，作为另一实施例，如果一个 GW-C 310需要配置多个 GW-U 320 的数据路径， 则数据路径配置模块 311还可以综合考虑多个 GW-U 320的负 载情况。 例如， 数据路径配置模块 311可以从多个 GW-U 320或者网络管理 网元获取多个 GW-U 320的负载信息， 并根据多个 GW-U 320的负载信息， 向负载较轻的或者最轻的 GW-U 320发送数据路径的配置信息。 或者， 数据 路径配置模块 311可以根据多个 GW-U 320的负载权重信息， 生成数据路径 的配置信息， 使得多个 GW-U 320之间的负载保持均衡。 这样能够使得用户 面实体的负载更加均衡， 提高系统效率。
可选地， 作为另一实施例， 如图 5所示， GW-C 310还可以包括会话管 理模块 312。 会话管理模块 312与数据路径配置模块 311连接。 会话管理模 块 312用于处理会话信令。 会话信令包括以下中的至少一个： GW-C 310和 移动性管理网元 MME/SGSN之间的 GTP-C消息（Sll、 S4或者 GnGp接口 消息）、 RAN (例如， GERAN、 UTRAN或者 E-UTRAN )和 GW-U 320之间 的接口 （ S1-U接口或者 Iu接口）上传输的 GTP-U消息、 GW-U 320和 PDN 之间的 IP消息 （包括鉴权、 授权和计费消息、 L2TP消息和 GRE协议消息 等）。 GTP-C消息包括为 UE创建、 修改（更新 )和删除承载或者 PDP等的 交互消息， 这些承载或者 PDP用于在 GW-U和 RAN之间转发 UE的用户面 的数据。 GTP-U消息的例子包括但不限于回声（ Echo )消息和错误指示（ Error Indication ) 消息等。
可选地， 作为另一实施例， 如图 5所示， GW-U 320还可以包括 IP消息 转发模块 323, 与 GW-C 310的会话管理模块 312和 GW-U 320的数据转发 模块 322连接， 用于经由数据转发模块 322在 PDN和会话管理模块 312之 间转发上述 IP消息。 IP消息是 GW-C 310管理 GW-U 320和 PDN的 VPN 网关之间的 IP路径的管理消息， 例如可包括 L2TP、 GRE和其他 IP路径管 理消息。 可选地， IP消息转发模块 323可以与数据转发模块 322合并为一个 模块， 这样可以直接将 IP消息转发给 GW-C 310或者 PDN。
可选地， 作为另一实施例， 如图 5所示， GW-C 310还可以包括 IP地址 分配模块 313。 IP地址分配模块 313为 UE分配 IP地址。 例如， IP地址分配 模块 313可以与 GW-C 310的会话管理模块 312连接， 用于基于会话管理模 块 312的请求为 UE分配 IP地址。 IP地址分配模块 313可以直接将所分配 的 IP地址发送给数据路径配置模块 311 ,也可以经由会话管理模块 312将所 分配的 IP地址发送给数据路径配置模块 311 , 本发明实施例对此不作限制。 例如， 当 UE发起建立接入网络的连接 (承载或者 PDP ) 的时候， 会话 管理模块 312可请求 IP地址分配模块 313为 UE的分配 IP地址。 IP地址分 配模块 313可以从 GW-U 320获取 IP地址资源（例如 IP池）或从 GW-C 310 的内部配置获取 IP地址资源，从 IP地址资源中为 UE选择 IP地址并将所选 择的 IP地址分配给 UE。 或者， IP地址分配模块 313可以从位于 GW-C 310 外部的服务器（如图 5例示的 AAA服务器或 DHCP服务器）获取 IP地址并 将所获取的 IP地址分配给 UE。
图 6是本发明另一实施例的网关系统的示意结构图。 图 6的网关系统包 括 GW-C 410和 GW-U 420。 为了筒洁， 图 6中仅仅描绘了一个 GW-C和一 个 GW-U, 但本发明实施例中网关系统的各个实体的数目不受限制。
在图 6的实施例中， 与图 5相同的模块使用相同的附图标记， 因此适当 省略重复的描述。
如图 6所示， GW-C 410还可以包括客户端模块 411。 客户端模块 411 与会话管理模块 312连接， 并与 PDN中的服务器 430连接， 用于在 UE新 建数据路径时获取服务器 430对 UE鉴权或授权的结果。 上述 PDN中的服 务器 430可以是 Radius ( Remote Authentication Dial In User Service , 远程鉴 权拨入用户服务 )或 Diameter服务器。
可选地， 客户端模块 411还可以通过和服务器 430的交互， 获得 UE的 新建 7 载的 IP地址， 并由 IP地址分配模块将该 IP地址分配给 UE的新建 7 载的 IP地址。 另外， 客户端模块 411还可以通过和服务器 430的交互， 获 得 VPN的对端网元信息和数据路径信息。
这样， 能够使得 UE更加安全地接入外部 PDN。
图 7是本发明另一实施例的网关系统的示意结构图。 图 7的网关系统包 括 GW-C 510和 GW-U 520。 为了筒洁， 图 7中仅仅描绘了一个 GW-C和一 个 GW-U, 但本发明实施例中网关系统的各个实体的数目不受限制。
在图 7的实施例中， 与图 5相同的模块使用相同的附图标记， 因此适当 省略重复的描述。
如图 7所示， GW-C 510还包括 PCEF ( Policy and Charging Enforcement Function, 策略控制和计费执行功能）模块 511。 PCEF模块 511与数据路径 配置模块 311连接或与会话管理模块 312连接，用于从内部配置或位于 GW-C 510外部的 PCRF( Policy and Charging Rules Function,策略与计费规则功能） 装置获取策略信息， 从策略信息中获取 QoS信息， 并向数据路径配置模块 311发送 QoS信息或通过会话管理模块 312向数据路径配置模块 311发送 QoS信息。
数据路径配置模块 311可以接收 QoS信息，在所生成的配置信息的数据 路径信息中包括该 QoS信息。数据转发模块 322可以在转发 UE的上下行数 据的过程中根据该 QoS信息控制上下行数据的服务质量。
这样可以实现 UE的数据传输的 QoS控制。
图 8是本发明另一实施例的网关系统的示意结构图。 图 8的网关系统包 括 GW-C 610和 GW-U 620。 为了筒洁， 图 8中仅仅描绘了一个 GW-C和一 个 GW-U, 但本发明实施例中网关系统的各个实体的数目不受限制。
在图 8的实施例中， 与图 6相同的模块使用相同的附图标记， 因此适当 省略重复的描述。 另外， 在图 8的 GW-U 620中， 转发模块 621同时实现 IP 消息转发功能和数据转发功能， 对应于图 6中数据转发模块 322和 IP消息 转发模块 323的组合， 但转发模块 621也可以类似地由两个模块来实现， 本 发明实施例对此不作限制。
如图 8所示， GW-C 610还包括计费模块 611。与 GW-U 620的转发模块 621 (或者数据转发模块 322 )连接， 并且与位于 GW-C 610外部的计费系统 640连接。
转发模块 621 (或者数据转发模块 322 )可以收集数据路径的使用信息， 例如数据路径的数据流量， 以及业务数据流的数据流量、 时长等信息， 并将 使用信息上报给计费模块 611。 计费模块 611可根据该使用信息生成话单， 并将所生成的话单上报给计费系统 640。
一般在 UE的连接建立的过程中，会话管理模块 312会通知计费模块 611 连接建立， 计费模块 611会通知会话管理模块 312计费方式信息（用户使用 信息上报方式： 例如， 上报时间间隔、 流量间隔和上报粒度等）。
当 GW-C 610配置数据路径给 GW-U 620时， 数据路径配置信息中的数 据路径信息中会包含计费方式信息。 GW-U 620的数据路径管理模块 321将 计费方式信息配置在数据路径中。 转发模块 621 (或者数据转发模块 322 ) 按照计费方式将使用信息上报给计费模块 611。
这样， 能够实现网关系统的计费功能。 上面描述了本发明实施例的网关系统的一些例子。 应注意， 上述例子并 不意图穷举本发明实施例的网关系统的所有可能的实施形式。 例如， 可以对 图 3-图 8的实施例中描述的各个模块进行重新组合、合并或分拆， 这样的修 改的网关系统均落入本发明实施例的范围内， 只要该网关系统能够实现控制 面功能和用户面功能的分离即可。
图 9是本发明一个实施例的通信方法的流程图。 图 9的方法可以由图 1 的网关系统 100执行。 该网关系统 100包括控制面实体（GW-C ) 以及一个 或多个用户面实体（GW-U ),控制面实体与移动性管理网元连接或与移动性 管理网元集成， 用户面实体位于 PDN和 RAN之间， 独立于控制面实体并且 与控制面实体连接。
701 ,控制面实体配置用户面实体连接 RAN、 PDN或者其他网元的数据 路径。例如，控制面实体根据为 UE分配的 IP地址生成数据路径的配置信息， 并发送数据路径的配置信息至用户面实体。 其中， 这里的其他网元可以是除 了控制面实体和用户面实体的其他网关。
702, 用户面实体在控制面实体配置的数据路径上转发 UE 的上下行数 据。 例如， 用户面实体接收控制面实体发送的数据路径的配置信息， 根据该 配置信息， 在该数据路径上转发 UE的上下文。
本发明实施例的网关系统由彼此独立的控制面实体和用户面实体构成， 控制面实体负责数据路径的配置， 用户面实体负责数据路径上的数据转发， 所有的网关实体， 使得网络部署更加方便且成本更低。 同时由于采用了控制 面和用户面分离的架构，相对于原有的网关设备，筒化了设备的设计与实现， 并且提高了处理性能。 图 9的方法可以由图 1-图 8中的网关系统实现， 因此适当省略重复的描 述。
可选地， 作为一个实施例， 在步骤 701 中， 控制面实体可生成转发 UE 的上下行数据的数据路径的配置信息， 并将配置信息发送给用户面实体。 在 步骤 702中， 用户面实体可从控制面实体接收配置信息， 根据配置信息管理 转发 UE的上下行数据的数据路径， 并且在所管理的数据路径上转发 UE的 上下行数据。 可选地， 作为另一实施例， 配置信息可包括以下中的至少一个： 用户面 实体的标识信息、 用户面实体在数据路径上的对端网元的标识信息、 数据路 径信息、 数据路径的关联信息。
可选地， 作为另一实施例， 标识信息可包括以下中的至少一个： IP地 址、 MAC地址、 端口号、 协议类型。
可选地， 作为另一实施例， 数据路径信息可包括以下中的至少一个： 数 据路径协议、 数据路径标识、 PDN连接信息、 承载信息、 QoS信息、 业务数 据流信息、 计费方式信息。
可选地， 作为另一实施例， 数据路径的关联信息可包括以下中的至少一 个： UE与数据路径的关联信息、 UE的业务数据流与数据路径的关联信息、 连接 PDN的数据路径和连接 RAN的数据路径之间的关联信息、 连接 PDN 的数据路径和连接其他网关的数据路径之间的关联信息、连接其他网关的数 据路径和连接 RAN的数据路径之间的关联信息。
可选地， 作为另一实施例， 对端网元可包括以下中的至少一个： RAN 网元、 VPN网元、 S-GW、 P-GW、 PDG、 用于数据转发的 SGSN。
可选地， 作为另一实施例， 在步骤 701之前， 控制面实体可以在接收到 UE的建立连接请求时， 为 UE分配 IP地址。
例如， 控制面实体可以从用户面实体获取 IP地址资源或从控制面实体 的内部配置获取 IP地址资源， 从 IP地址资源中为 UE选择 IP地址并将所选 择的 IP地址分配给 UE。 或者控制面实体可以从位于控制面实体外部的服务 器获取 IP地址并将所获取的 IP地址分配给 UE。
可选地， 作为另一实施例， 控制面实体可以在接收到 UE的建立连接请 求时， 向控制面实体外部的服务器（如 Radius或 Diameter服务器 )发送接 入请求消息或者授权和鉴权请求消息， 并根据服务器返回的接入响应消息或 者鉴权和授权应答消息， 为 UE分配 IP地址。 此时可以保证 UE更安全地进 行数据传输。
可选地，作为另一实施例，在步骤 701之前，控制面实体可以接收 PCRF 装置发送的针对 UE的策略信息， 并从策略信息中获取 QoS信息， 以便在所 生成的数据路径的配置信息中包括该 QoS信息。此时可以更好地保证 UE的 数据传输的服务质量。
可选地，作为另一实施例，用户面实体还可以收集数据路径的使用信息， 并将使用信息上报给控制面实体。 控制面实体可以根据使用信息生成话单， 并将所生成的话单上报给计费系统。 这样可以实现 UE的数据传输的计费功 h
匕。
下面结合具体例子， 更加详细地描述本发明实施例的网关系统的通信方 法。
图 10是 GW-C和 GW-U之间配置数据路径的流程的示意图。图 10的方 法可以由图 1-图 8中的网关系统实现。
801、 GW-C收到建立连接的消息（例如，创建会话、创建 PDP等消息）。 该消息中可以包含 UE的 IP地址类型（ PDN类型）、接入点名 APN, 对端网 元信息 （可选）和数据路径标识信息 （可选）。
802、 GW-C为 UE分配 IP地址。 可选地， GW-C分配的 IP地址可以是 从 GW-C内部的地址池中获取的，也可以是从外部的 DHCP服务器或者 AAA 服务器中获取的 IP地址。 如果 UE的 IP地址类型为 IPv4, 则 GW-C为 UE 分配 IPv4地址。 如果 UE的 IP地址类型（ PDN类型）为 IPv6, 则 GW-C为 UE分配 IPv6地址前缀。 如果 UE的 IP地址类型 （ PDN类型） 为 IPv4v6, 贝' J GW-C既要为 UE分配 IPv4地址，也要分配 IPv6地址前缀。可选地， GW-C 上可以配置该 APN的 IP地址类型（ PDN类型 ), 并根据配置的 IP地址类型 和 UE的 IP地址类型确定为 UE分配 IPv4和 /或者 IPv6地址。
可选地， 如果请求的 APN是 VPN业务， GW-C需要和 VPN中的服务 器（ Radius/Diameter/DHCP服务器）进行交互， 完成 VPN的接入鉴权过程， 并且获得对端 VPN网元信息 （ IP地址和端口号）和数据路径信息 （数据路 径协议和数据路径标识）。
803、 GW-C发送配置（建立）数据路径消息给 GW-U。 通常情况下， 该 消息中携带有至少一条数据路径的配置信息。数据路径的配置信息包括本端 网元（GW-U )信息 （可选）、 对端网元信息 （可选）、 数据路径信息和数据 路径关联信息 （例如 UE的 IP地址）。 一般而言， 该消息中携带的至少是一 条连接到 RAN的数据路径的配置信息。
可选地， 在所请求的连接是 VPN的业务的场景下， 该消息中还可以携 带至少一条 GW-U和 PDN之间的数据路径的配置信息， 数据路径的配置信 息包括本网元（GW-U )信息、 对端网元信息、 数据路径信息和数据路径关 联信息。 对端网元信息包括 VPN网元信息。 数据路径信息中包括连接 VPN 的数据路径的协议和数据路径标识（例如 L2TP隧道标识、会话标识、 GRE key 等)。
804、 GW-U建立用于传输数据的数据路径。
805、 GW-U返回配置（建立）数据路径的响应消息给 GW-C。如果 GW-C 在配置 （建立）数据路径消息中没有本端网元（GW-U )信息， 则 GW-U可 以在响应消息中携带本端网元信息。
806、 GW-C返回连接建立响应消息。该消息中包含有本端网元（GW-U ) 信息、 UE的 IP地址信息。
如果在建立连接请求消息中没有包含对端网元信息，则可以进一步执行 步骤 807至 810。
807、 GW-C收到连接修改请求消息（例如，修改承载请求或者更新 PDP 请求） 中携带有对端网元信息。
808、 GW-C发送配置 （修改）数据路径请求消息， 在消息中包含对端 网元信息。
809、 GW-U 更新已建立的数据路径的配置信息中的对端网元信息。
GW-U返回配置（修改）数据路径响应消息。
810、 GW-C返回连接修改响应消息。
可选地， 在步骤 802之前， GW-C可以从 GW-U获取 IP地址资源， 并 从获取的 IP地址资源中为 UE分配 IP地址。
可选地， 在步骤 803之前， GW-C可以从 GW-U或者本地配置获取本端 网元（ GW-U M言息，并将本端网元信息通过配置数据路径消息发送给 GW-U。
可选地，在步骤 804, GW-U可以自行分配数据路径标识， 并在步骤 805 中将数据路径标识发送给 GW-C。
可选地， 在步骤 803之前， GW-C可以从 GW-U或者本地配置获取数据 路径标识资源， 并且从数据路径标识资源中分配数据路径标识， 并通过配置 (建立 )数据路径消息发送给 GW-U。
可选地， 在步骤 803之前， GW-C可以从多个 GW-U或者网络管理网元 获取多个 GW-U的负载信息， 并根据多个 GW-U的负载信息， 选择负载较 轻的 GW-U配置数据路径。 或者， 根据多个 GW-U的负载权重信息， 选择 GW-U配置数据路径， 使得多个 GW-U之间的负载保持均衡。
本发明实施例的网关系统由彼此独立的控制面实体和用户面实体构成， 控制面实体负责数据路径的配置， 用户面实体负责数据路径上的数据转发， 所有的网关实体， 使得网络部署更加方便且成本更低。 同时由于采用了控制 面和用户面分离的架构，相对于原有的网关设备，筒化了设备的设计与实现， 并且提高了处理性能。
例如， 当未来移动宽带的平均每用户流量大幅增长时， 只要筒单增加用 户面实体， 就可以分担流量， 而无需对控制面实体进行过多改造， 这样使得 网络部署更加筒单和可靠。
在 SAE网络架构下， 为 UE建立承载的过程包括附着流程和 UE请求 PDN连接流程。图 11是 SAE网络架构下本发明实施例的网关系统和其他网 元之间的通信流程的示意图。
图 11的流程包含了附着流程和 UE请求 PDN连接流程的合集。 其中步 骤 901、 902、 909、 911 中对应附着流程的消息名称中有 "附着"， 对应 UE 请求 PDN连接流程的消息名称中有 "PDN连接"。
901、 UE发送附着请求或者 PDN连接请求消息给 eNodeB, 消息中包含
PDN类型信息 （例如： IPv4、 IPv6或者 IPv4v6 )和 APN (可选）。
902、 eNodeB将 UE的附着请求或者 PDN连接请求消息发送给 MME。
903、 MME发送创建会话请求消息。 该消息中可以包含该 UE的 IP地 址类型 （ PDN类型）、 接入点名 APN。
904、 GW-C为 UE分配 IP地址。
905、 GW-C发送配置（建立）数据路径消息给 GW-U。 该消息中携带有 至少一条数据路径的配置信息， 数据路径的配置信息包括本网元（GW-U ) 信息 （可选）、 数据路径信息和数据路径关联信息。 一般而言， 消息中携带 的至少是一条连接到 eNodeB的数据路径的配置信息。
906、 GW-U建立用于传输数据的数据路径。
907、 GW-U返回配置（建立）数据路径的响应消息给 GW-C。
908、 GW-C返回创建会话响应消息。 消息中包含有本端网元（GW-U ) 信息 （IP地址）、 本端网元的数据路径标识信息 （TEID )、 UE的 IP地址信 息。
909、 MME发送附着接受消息或者 PDN连接接受消息给 eNodeB。
910、 eNodeB和 UE进行无线资源控制连接重配置过程。 911、 eNodeB发送附着完成消息或者 PDN连接完成消息给 MME。 消息 中包含 eNodeB的对端网元信息 （ IP地址 )和 eNodeB的对端数据路径标识 信息 （TEID )。
912、 GW-C收到承载修改请求消息中携带有对端网元信息。
913、 GW-C发送配置 （修改）数据路径请求消息， 在消息中包含对端 网元信息和对端数据路径标识信息。
914、 GW-U 更新已建立的数据路径的配置信息中的对端网元信息和对 端数据路径标识信息。 GW-U返回配置（修改）数据路径响应消息。
915、 GW-C返回承载修改响应消息。
另一方面， 在漫游场景或者 S-GW和 P-GW分离的场景下， 如果 GW-C 和 GW-U作为 P-GW, 则 MME通过 S-GW连接 GW-C。 为 UE建立 载的 过程包括附着流程和 UE请求 PDN连接流程。 图 12是该场景下本发明实施 例的网关系统和其他网元之间的通信流程的示意图。
1001、 UE发送附着请求或者 PDN连接请求消息给 eNodeB, 消息中包 含 PDN类型信息 （例如： IPv4、 IPv6或者 IPv4v6 )和 APN (可选）。
1002、 eNodeB将 UE的附着请求或者 PDN连接请求消息发送给 MME。
1003、 MME发送创建会话请求消息。 消息中可以包含该 UE的 IP地址 类型 （ PDN类型）、 接入点名 APN。
1004、 S-GW发送创建会话请求消息给 GW-C。 消息中可以包含该 UE 的 IP地址类型（ PDN类型）、接入点名 APN、 S-GW的对端网元信息和 S-GW 的对端数据路径标识（TEID )。
1005、 GW-C为 UE分配 IP地址。
1006、 GW-C发送配置（建立）数据路径消息给 GW-U。 消息中携带有 至少一条数据路径的配置信息， 数据路径的配置信息包括本网元信息 ( GW-U ) (可选）、 对端网元信息（ S-GW )数据路径信息（包含 S-GW的对 端数据路径标识）和数据路径关联信息。 一般而言， 消息中携带的至少是一 条连接到 eNodeB的数据路径的配置信息。
1007、 GW-U建立用于传输数据的数据路径。
1008、 GW-U返回配置（建立）数据路径的响应消息给 GW-C。
1009、 GW-C发送创建会话响应消息。 消息中包含有本端网元（GW-U ) 信息、 本端网元的数据路径标识信息 （TEID )、 UE的 IP地址信息。 1010、S-GW发送创建会话响应消息。消息中包含有 S-GW的地址、 TEID、 UE的 IP地址信息。
1011、 MME发送附着接受消息或者 PDN连接接受消息给 eNodeB。 1012、 eNodeB和 UE进行无线资源控制连接重配置过程。
1013、 eNodeB发送附着完成消息或者 PDN连接完成消息给 MME。 消 息中包含 eNodeB的 IP地址和 eNodeB的 TEID。
1014、 MME发送 7 载修改请求消息中携带有 eNodeB 的 IP 地址和 eNodeB的 TEID。
1015、 S-GW返回承载修改响应消息。
另一方面， 在漫游场景或者 S-GW和 P-GW分离的场景下， 如果 GW-C 和 GW-U作为 S-GW, 则 GW-C和 GW-U还需要连接 P-GW。 为 UE建立承 载的过程包括附着流程和 UE请求 PDN连接流程。 图 13是该场景下本发明 实施例的网关系统和其他网元之间的通信流程的示意图。
1101、 UE发送附着请求或者 PDN连接请求消息给 eNodeB , 消息中包 含 PDN类型信息 （例如： IPv4、 IPv6或者 IPv4v6 )和 APN (可选）。
1102、 eNodeB将 UE的附着请求或者 PDN连接请求消息发送给 MME。
1103、 MME发送创建会话请求消息。 消息中可以包含该 UE的 IP地址 类型 （ PDN类型）、 接入点名 APN和 UE的信息 （ IMSI或者 MSISDN )。
1104a, GW-C为分配本端网元信息 （ GW-U的 IP地址）和本网元的数 据路径标识（TEID )。 GW-C发送创建会话请求消息给 P-GW, 消息中携带 本网元信息和本网元的数据路径标识。
1104b, P-GW发送创建会话响应消息给 GW-C, 消息中携带对端网元信 息 ( P-GW的地址 )和对端网元的数据路径标识（ P-GW的 TEID )、 UE的 IP 地址。
1105、 GW-C发送配置（建立）数据路径消息给 GW-U。 消息中携带有 至少两条数据路径的配置信息。 其中一条是连接到 eNodeB的数据路径， 另 一条是连接到 P-GW的数据路径。 连接到 eNodeB的数据路径的配置信息包 括本网元信息 （GW-U ) (可选）、 数据路径信息和数据路径关联信息 （例如 UE的信息）。连接到 P-GW的数据路径的配置信息包括本网元信息（ GW-U ) (可选）、 对端网元信息、 数据路径信息 （包括本网元和对端网元的 TEID ) 和数据路径关联信息 （例如 UE的信息）。 1106、 GW-U建立用于传输数据的数据路径。
1107、 GW-U返回配置（建立）数据路径的响应消息给 GW-C。
1108、 GW-C返回创建会话响应消息。 消息中包含有本端网元（GW-U ) 信息 （IP地址）、 本端网元的数据路径标识信息 （TEID )、 UE的 IP地址信 息。
1109、 MME发送附着接受消息或者 PDN连接接受消息给 eNodeB。
1110、 eNodeB和 UE进行无线资源控制连接重配置过程。
1111、 eNodeB发送附着完成消息或者 PDN连接完成消息给 MME。 消 息中包含 eNodeB的对端网元信息 （ IP地址）和 eNodeB的对端数据路径标 识信息 （TEID )。
1112、 GW-C收到承载修改请求消息中携带有对端网元信息和对端数据 路径标识信息。
1113、 GW-C发送配置 （修改）连接 eNodeB的数据路径消息， 在消息 中包含对端网元信息和对端数据路径标识信息。
1114、 GW-U更新已建立的数据路径的配置信息中的对端网元信息和对 端数据路径标识信息。 GW-U返回配置（修改）数据路径响应消息。
1115、 GW-C返回承载修改响应消息。
图 14是本发明另一实施例的网关系统为 UE激活 PDP的流程的示意图。 图 14的实施例应用于 GPRS网络架构。
1201、 UE (移动台 MS )发送激活 PDP请求消息给 SGSN, 消息中包含
PDN类型信息 （例如： IPv4、 IPv6或者 IPv4v6 )和 APN (可选）。
1202、 SGSN发送创建 PDP请求消息。 消息中可以包含该 UE的 IP地 址类型（ PDN类型）、 接入点名 APN、 SGSN的对端网元信息（用户面 IP地 址 )和对端数据路径标识（用户面 TEID )。
1203、 GW-C为 UE分配 IP地址。
1204、 GW-C发送配置（建立）数据路径消息给 GW-U。 消息中携带有 至少一条数据路径的配置信息， 数据路径的配置信息包括本网元信息
( GW-U ) (可选）、 数据路径信息 （SGSN 的对端网元信息和对端数据路径 标识）和数据路径关联信息 （UE的 IP地址）。 一般而言， 消息中携带的至 少是一条连接到 eNodeB的数据路径的配置信息。
1205、 GW-U建立用于传输数据的数据路径。 1206、 GW-U发送配置（建立）数据路径的响应消息给 GW-C。
1207、 GW-C发送创建 PDP响应消息给 SGSN。 消息中包含有本端网元 ( GW-U )信息（ IP地址 )、本端网元的数据路径标识信息（ GW-U的 TEID )、
UE的 IP地址信息。
1208、 SGSN发送激活 PDP接受消息给 UE ( MS )。
图 15是本发明另一实施例的网关系统与 Radius或者 Diameter服务器的 交互流程的示意图。 图 15的网关系统中， GW-C具有客户端模块， 例如图 6 的客户端模块 411。
1301、 GW-C收到建立连接的消息（例如，创建会话、创建 PDP等消息）。 消息中可以包含该 UE的 IP地址类型 （ PDN类型）、 接入点名 APN、 UE的 鉴权信息 （例如， 用户名、 密码等）， 对端网元信息 （可选）和数据路径标 识信息 （可选）。
1301a, GW-C根据 APN的配置获取相应的 Radius或者 Diameter服务 器的域名或者地址， 向 Radius或者 Diameter服务器发送接入请求或者授权 和鉴权 ( AA )请求消息。 消息中包含有请求的 IP地址类型和 UE的鉴权信 息。
1301b, Radius或者 Diameter服务器返回接入响应消息或者授权和鉴权 ( AA )应答消息。 消息中携带为 UE分配的 IPv4地址和 /或者 IPv6前缀。
1302、 GW-C将 lb中获取的 IP地址分配给 UE。 如果 UE的 IP地址类 型为 IPv4, 则 GW-C为 UE分配 IPv4地址。 如果 UE的 IP地址类型 （ PDN 类型） 为 IPv6, 则 GW-C为 UE分配 IPv6地址前缀。 如果 UE的 IP地址类 型 （ PDN类型） 为 IPv4v6, 则 GW-C既要为 UE分配 IPv4地址， 也要分配 IPv6地址前缀。更进一步的， GW-C上可以配置该 APN的 IP地址类型（ PDN 类型 ),并根据配置的 IP地址类型和 UE的 IP地址类型确定为 UE分配 IPv4 和 /或者 IPv6地址。
1303、 GW-C发送配置（建立）数据路径消息给 GW-U。 通常情况下， 消息中携带有至少一条数据路径的配置信息，数据路径的配置信息包括本端 网元信息（GW-U ) (可选）、 对端网元信息（可选）、 数据路径信息和数据路 径关联信息 （UE的 IP地址）。 一般而言， 消息中携带的至少是一条连接到 RAN的数据路径的配置信息。
可选地， 请求的连接是 VPN的业务的场景下， 消息中还可以携带至少 一条 GW-U和 PDN之间的数据路径的配置信息， 数据路径的配置信息包括 本网元信息 （GW-U )、 对端网元信息、 数据路径信息和数据路径关联信息。 对端网元信息包括 VPN网元信息。数据路径信息中包括连接 VPN的数据路 径的协议和数据路径标识（例如 L2TP隧道标识、 会话标识、 GRE key等）。
1304、 GW-U建立用于传输数据的数据路径。
1305、 GW-U返回配置（建立）数据路径的响应消息给 GW-C。如果 GW-C 在配置 （建立）数据路径消息中没有本端网元（GW-U )信息， 则 GW-U可 以在响应消息中携带本端网元信息。
1306、 GW-C返回连接建立响应消息。 消息中包含有本端网元（GW-U ) 信息、 UE的 IP地址信息。
如果在建立连接请求消息中没有包含对端网元信息，则可以进一步执行 步骤 1307 ~ 1310。
1307、 GW-C收到连接修改请求消息（例如，修改承载请求或者更新 PDP 请求） 中携带有对端网元信息。
1308、 GW-C发送配置（修改）数据路径请求消息， 在消息中包含对端 网元信息。
1309、 GW-U 更新已建立的数据路径的配置信息中的对端网元信息。 GW-U返回配置（修改）数据路径响应消息
1310、 GW-C返回连接修改响应消息。
这样可以保证 UE更安全地进行数据传输。
图 16是本发明另一实施例的网关系统的策略控制流程的示意图。 图 16 的实施例应用于初始建立连接的过程。 图 16 的网关系统中 GW-C 可包括 PCEF模块， 如图 7所示的 PCEF模块 511。
1401、 GW-C收到建立连接的消息（例如，创建会话、创建 PDP等消息）。 消息中可以包含该 UE的 IP地址类型（ PDN类型）、接入点名 APN、 对端网 元信息 （可选）和数据路径标识信息 （可选）。
1402、 GW-C获取的 IP地址分配给 UE。如果 UE的 IP地址类型为 IPv4, 则 GW-C为 UE分配 IPv4地址。如果 UE的 IP地址类型（ PDN类型）为 IPv6, 贝' J GW-C为 UE分配 IPv6地址前缀。 如果 UE的 IP地址类型 （ PDN类型） 为 IPv4v6, 则 GW-C既要为 UE分配 IPv4地址， 也要分配 IPv6地址前缀。 可选地， GW-C上可以配置该 APN的 IP地址类型 （ PDN类型 ), 并根据配 置的 IP地址类型和 UE的 IP地址类型确定为 UE分配 IPv4和 /或者 IPv6地 址。
1402a, GW-C发送信用控制请求消息 （ CCR )给 PCRF, 消息中包含 UE的 IP地址、 PDN标识（ APN )和业务数据流信息 （可选）。
1402b, PCRF根据 UE的策略签约进行决策， 得到策略信息， 并将策略 信息发送给 GW-C。 GW-C从策略信息中得到业务数据流信息和 QoS信息（包 括， 带宽、 优先级、 服务质量类型标识（QCI )等信息）。
1403、 GW-C发送配置（建立）数据路径消息给 GW-U。 通常情况下， 消息中携带有至少一条数据路径的配置信息，数据路径的配置信息包括本端 网元信息（GW-U ) (可选）、 对端网元信息（可选）、 数据路径信息（包括从 策略信息中得到的业务数据流信息和 QoS信息 )和数据路径关联信息 （UE 的 IP地址）。 一般而言， 消息中携带的至少是一条连接到 RAN的数据路径 的配置信息。
1404、 GW-U建立用于传输数据的数据路径。 GW-U根据数据路径信息 中的业务数据流信息和 QoS信息对数据路径中的业务数据流进行 QoS控制。
1405、 GW-U返回配置（建立）数据路径的响应消息给 GW-C。如果 GW-C 在配置 （建立）数据路径消息中没有本端网元（GW-U )信息， 则 GW-U可 以在响应消息中携带本端网元信息。
1406、 GW-C返回连接建立响应消息。 消息中包含有本端网元（GW-U ) 信息、 UE的 IP地址信息。
如果在建立连接请求消息中没有包含对端网元信息，则可以进一步执行 步骤 1407 ~ 1410。
1407、 GW-C收到连接修改请求消息（例如，修改承载请求或者更新 PDP 请求） 中携带有对端网元信息。
1408、 GW-C发送配置（修改）数据路径请求消息， 在消息中包含对端 网元信息。
1409、 GW-U 更新已建立的数据路径的配置信息中的对端网元信息。 GW-U返回配置（修改）数据路径响应消息。
1410、 GW-C返回连接修改响应消息。
这样可以根据策略保证 UE的数据传输的服务质量。
图 17是本发明另一实施例的网关系统的策略控制流程的示意图。 图 17 的实施例由应用服务器（AF, Application Function )发起业务。 此时会触发 PCRF向 GW-C ( PCEF ) 配置策略信息的流程。 图 17的网关系统中 GW-C 可包括 PCEF模块， 如图 7所示的 PCEF模块 511。
1501、 应用服务器（ AF )向 PCRF发送业务信息。 业务信息中包含业务 数据流信息、 业务所需的服务质量信息 （带宽、 时延等）和 UE的标识（IP 地址、 PDN标识、 IMSI等）。
1502、 PCRF返回响应， 并根据业务信息和 UE的策略签约信息决策， 生成该业务的策略信息。
1503、 PCRF将业务的策略信息配置到 GW-C ( PCEF )。
1504、 PCEF根据业务的策略信息中的 QoS信息， 确定建立或者修改连 接。 如果 QCI与已有的连接相同， 则修改已有的连接。 如果 QCI与已有的 连接不同， 则建立新的连接。 PCEF 发送建立或者修改连接请求消息给 MME/SGSN。 消息中携带 QoS信息、 本端网元信息和数据路径信息。
1505、 MME/SGSN和 RAN交互， 建立或者修改连接， 发送建立或者修 改连接响应消息。 如果是建立数据路径， 则在响应消息中携带对端网元信息 和数据路径信息。
1506、 GW-C发送配置数据路径消息给 GW-U。 如果是新建连接， 则包 含有新增的数据路径的本端网元信息（GW-U )、 对端网元信息、 数据路径信 息 (包括从策略信息中得到的业务数据流信息和 QoS信息 )和数据路径关联 信息 （UE的 IP地址）。 如果是修改已有的连接， 消息中包含有已有的数据 路径的关联信息和数据路径信息 （包括数据路径的标识和 QoS信息）。
1507、 GW-U新建或者修改数据路径，根据配置的 QoS信息控制数据路 径中的业务数据流。
1508、 GW-U发送配置数据路径响应给 GW-C。
1509、 GW-C发送应答消息给 PCRF。
PCRF后续还会通知 AF传输资源已经建立。
这样可以根据策略保证 UE的数据传输的服务质量。
本发明实施例能够解决网关处理接口信令的瓶颈的问题，将网关的接口 信令处理功能和用户面转发数据功能分离。例如可以将接口信令处理功能放 在通用计算平台上， 成为网关控制节点。 将用户面转发数据的功能放在专用 的路由器平台上， 成为网关转发节点。 将网关控制节点和网关转发节点分离 的方式， 可以筒化硬件平台的设计， 降低硬件平台的成本， 有利于加快移动 分组数据网络部署。
本领域普通技术人员可以意识到， 结合本文中所公开的实施例描述的各 示例的单元及算法步骤， 能够以电子硬件 （例如处理器， 接收机， 发射机， 存储器， 总线系统等）、 或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。 这些功 能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束 功能， 但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到， 为描述的方便和筒洁， 上述描 述的系统、 装置和单元的具体工作过程， 可以参考前述方法实施例中的对应 过程， 在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中， 应该理解到， 所揭露的系统、 装置和 方法， 可以通过其它的方式实现。 例如， 以上所描述的装置实施例仅仅是示 意性的， 例如， 所述单元的划分， 仅仅为一种逻辑功能划分， 实际实现时可 以有另外的划分方式， 例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个 系统， 或一些特征可以忽略， 或不执行。 另一点， 所显示或讨论的相互之间 的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口， 装置或单元的间接耦合 或通信连接， 可以是电性， 机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作 为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元， 即可以位于一个地方， 或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或 者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外， 在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元 中， 也可以是各个单元单独物理存在， 也可以两个或两个以上单元集成在一 个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使 用时， 可以存储在一个计算机可读取存储介质中。 基于这样的理解， 本发明 的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部 分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质 中， 包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机， 服务器， 或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。 而前 述的存储介质包括： U盘、移动硬盘、只读存储器（ ROM , Read-Only Memory )、 随机存取存储器（RAM, Random Access Memory ), 磁碟或者光盘等各种可 以存储程序代码的介质。
以上所述， 仅为本发明的具体实施方式， 但本发明的保护范围并不局限 于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内， 可轻易 想到变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。 因此， 本发明的保护 范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (31)

  1. 权利要求
    1、 一种网关系统， 其特征在于， 包括： 控制面实体和至少一个用户面 实体；
    所述控制面实体，用于为用户设备 UE分配互联网协议 IP地址，根据所 述 IP地址生成数据路径的配置信息， 发送所述数据路径的配置信息至所述 用户面实体， 所述数据路径用于所述用户面实体连接无线接入网络 RAN、 分组数据网络 PDN或者其他网元；
    所述用户面实体， 位于所述 PDN和所述 RAN之间， 与所述控制面实体 相连， 用于接收所述控制面实体发送的所述数据路径的配置信息， 根据所述 数据路径的配置信息， 在所述数据路径上转发所述 UE的上下行数据。
  2. 2、 如权利要求 1所述的网关系统， 其特征在于， 所述数据路径的配置 信息包括以下中的至少一个： 所述用户面实体的标识信息、 所述用户面实体 在所述数据路径上的对端网元的标识信息、 所述数据路径的路径信息、 所述 数据路径的关联信息。
  3. 3、 如权利要求 2所述的网关系统， 其特征在于，
    所述标识信息包括以下中的至少一个： IP地址、 媒体接入控制 MAC地 址、 端口号、 协议类型； 或者，
    所述数据路径的路径信息包括以下中的至少一个： 所述数据路径的协 议、 所述数据路径的标识、 PDN连接信息、 承载信息、 服务质量 QoS信息、 业务数据流信息、 计费方式信息； 或者，
    所述数据路径的关联信息包括以下中的至少一个： 所述 UE与所述数据 路径的关联信息、 所述 UE的业务数据流与所述数据路径的关联信息、 连接 PDN的数据路径和连接 RAN的数据路径之间的关联信息、 连接 PDN的数 据路径和连接其他网元的数据路径之间的关联信息、连接其他网元的数据路 径和连接 RAN的数据路径之间的关联信息。
  4. 4、 如权利要求 2或 3所述的网关系统， 其特征在于， 所述对端网元包 括以下中的至少一个： RAN网元、虚拟私有网络 VPN网元、服务网关 S-GW、 分组数据网络网关 P-GW、 分组数据网关 PDG、 用于数据转发的服务通用分 组无线业务支持节点 SGSN。
  5. 5、 如权利要求 1-4任一项所述的网关系统， 其特征在于，
    所述控制面实体进一步用于，从多个所述用户面实体或者网络管理网元 获取所述多个用户面实体的负载信息，从所述多个用户面实体中选择负载最 轻的用户面实体， 根据所述 IP地址以及所述负载最轻的用户面实体的信息， 生成所述数据路径的配置信息，发送所述数据路径的配置信息至所述负载最 轻的用户面实体。
  6. 6、 如权利要求 1-5任一项所述的网关系统， 其特征在于， 所述控制面 实体进一步用于， 从所述用户面实体获取 IP地址资源或从所述控制面实体 的内部配置获取 IP地址资源，从所述 IP地址资源中为所述 UE分配 IP地址。
  7. 7、 如权利要求 1-6任一项所述的网关系统， 其特征在于， 所述控制面 实体还用于处理会话信令， 所述会话信令包括以下中的至少一个： 所述控制 面实体和所述移动性管理网元之间的通用分组无线业务隧道协议控制 GTP-C消息、 所述 RAN和所述用户面实体之间的接口上传输的通用分组无 线业务隧道协议用户 GTP-U消息、 所述用户面实体和所述 PDN之间的 IP 消息。
  8. 8、 如权利要求 7所述的网关系统， 其特征在于， 所述用户面实体还用 于转发所述用户面实体和所述 PDN之间的 IP消息。
  9. 9、 如权利要求 1-8任一所述的网关系统， 其特征在于， 所述控制面实 体还用于在所述 UE新建数据路径时获取所述 PDN中的服务器对所述 UE鉴 权或授权的结果。
  10. 10、 如权利要求 1-9任一项所述的网关系统， 其特征在于，
    所述用户面实体还用于收集所述数据路径的使用信息，发送所述使用信 息至所述控制面实体；
    所述控制面实体还用于接收所述使用信息， 根据所述使用信息生成话 单， 将所述话单上报给计费系统。
  11. 11、 如权利要求 1-10任一项所述的网关系统， 其特征在于，
    所述控制面实体还用于从内部配置或位于所述控制面实体外部的策略 与计费规则功能 PCRF装置获取策略信息，从所述策略信息中获取 QoS信息， 所述数据路径的配置信息包括所述 QoS信息；
    所述用户面实体还用于在所述数据路径上转发所述 UE 的上下行数据 时， 根据所述 QoS信息控制所述 UE的上下行数据的服务质量。
  12. 12、如权利要求 1-11任一项所述的网关系统， 其特征在于， 所述控制面 实体由通用计算平台实现， 或者所述用户面实体由专用路由器平台实现。 13、 如权利要求 1-12任一项所述的网关系统， 其特征在于， 所述控制 面实体包括以下中的至少一种： 控制面网关、 网关控制器、 控制节点、 控制 网关； 或者
    所述用户面实体包括以下中的至少一种： 用户面网关、 分组数据转发网 关、 路由转发节点、 交换节点。
  13. 14、 一种控制面网关设备， 其特征在于， 包括：
    互联网协议 IP地址分配模块， 用于为用户设备 UE分配 IP地址； 数据路径配置模块， 用于根据所述 IP地址分配模块分配的 IP地址生成 数据路径的配置信息， 发送所述数据路径的配置信息至用户面网关设备， 所 述数据路径用于所述用户面网关设备连接无线接入网络 RAN、 分组数据网 络 PDN或其他网元， 其中所述用户面网关设备位于 PDN和 RAN之间。
  14. 15、 如权利要求 14所述的设备， 其特征在于， 还包括：
    会话管理模块， 与所述数据路径配置模块和所述 IP地址分配模块连接， 用于处理会话信令， 所述会话信令包括以下中的至少一个： 所述控制面实体 和所述移动性管理网元之间的通用分组无线业务隧道协议控制 GTP-C消息、 所述 RAN和所述用户面实体之间的接口上传输的通用分组无线业务隧道协 议用户 GTP-U消息、 所述用户面实体和所述 PDN之间的 IP消息。
  15. 16、 如权利要求 14或 15所述的设备， 其特征在于，
    所述 IP地址分配模块具体用于从所述用户面实体获取 IP地址资源或从 所述控制面实体的内部配置获取 IP地址资源， 从所述 IP地址资源中为所述 UE选择 IP地址并将所选择的 IP地址分配给所述 UE, 或者
    所述 IP地址分配模块具体用于从位于所述控制面实体外部的服务器获 取 IP地址并将所获取的 IP地址分配给所述 UE。
  16. 17、 如权利要求 15所述的设备， 其特征在于， 所述控制面实体还包括 客户端模块， 与所述会话管理模块连接， 并与所述 PDN中的服务器连接， 用于在所述 UE新建数据路径时获取所述服务器对所述 UE鉴权或授权的结 果。
  17. 18、 如权利要求 17所述的设备， 其特征在于， 所述客户端模块还用于 从所述服务器获取 IP地址， 并向所述 IP地址分配模块发送从所述服务器获 取的 IP地址，
    所述 IP地址分配模块具体用于将从所述服务器获取的 IP地址分配给所 述 UE。
  18. 19、 如权利要求 14-18任一项所述的设备， 其特征在于， 所述控制面实 体还包括计费模块， 与位于所述控制面实体外部的计费系统连接，
    所述计费模块用于从所述用户面网关设备接收所述数据路径的使用信 息， 根据所述使用信息生成话单， 并将所生成的话单上报给所述计费系统。
  19. 20、 如权利要求 15所述的设备， 其特征在于， 所述控制面实体还包括 策略控制和计费执行功能 PCEF模块， 与所述数据路径配置模块连接或与所 述会话管理模块连接，用于从内部配置或位于所述控制面实体外部的策略与 计费规则功能 PCRF装置获取策略信息， 从所述策略信息中获取 QoS信息， 向所述数据路径配置模块发送所述 QoS 信息或通过所述会话管理模块向所 述数据路径配置模块发送所述 QoS信息；
    所述数据路径配置模块还用于接收所述 QoS信息，在所生成的配置信息 的所述数据路径信息中包括所述 QoS信息。
  20. 21、 一种用户面网关设备， 其特征在于， 包括：
    数据路径管理模块， 与控制面网关设备连接， 用于从所述控制面网关设 备接收数据路径的配置信息，根据所述数据路径的配置信息管理所述数据路 径；
    数据转发模块， 与所述数据路径管理模块连接， 用于在所述数据路径管 理模块所管理的数据路径上转发用户设备 UE的上下行数据，
    其中所述数据路径用于所述用户面网关设备连接无线接入网络 RAN、 分组数据网络 PDN或其他网元， 所述用户面网关设备位于 PDN和 RAN之 间且独立于所述控制面网关设备。
  21. 22、 如权利要求 21所述的设备， 其特征在于， 还包括互联网协议 IP消 息转发模块， 与所述控制面网关设备连接， 并且与所述数据转发模块连接， 用于经由所述数据转发模块在所述 PDN和所述控制面网关设备之间转发 IP 消息。
  22. 23、 如权利要求 21或 22所述的设备， 其特征在于， 所述数据路径管理 模块接收的配置信息包括以下中的至少一个： 所述用户面网关设备的标识信 息、 所述用户面网关设备在所述数据路径上的对端网元的标识信息、 数据路 径信息、 所述数据路径的关联信息。
  23. 24、 一种网关系统中的通信方法， 其特征在于， 所述网关系统包括控制 面实体以及至少一个用户面实体， 所述控制面实体独立于所述用户面实体， 所述用户面实体位于分组数据网络 PDN和无线接入网络 RAN之间，所述方 法包括：
    所述控制面实体为用户设备 UE分配互联网协议 IP地址， 根据所述 IP 地址生成数据路径的配置信息，发送所述数据路径的配置信息至所述用户面 实体， 所述数据路径用于所述用户面实体连接无线接入网络 RAN、 分组数 据网络 PDN或其他网元；
    所述用户面实体接收所述控制面实体发送的所述数据路径的配置信息， 在所述数据路径上转发所述 UE的上下行数据。
  24. 25、 如权利要求 24所述的方法， 其特征在于， 所述配置信息包括以下 中的至少一个： 所述用户面实体的标识信息、 所述用户面实体在所述数据路 径上的对端网元的标识信息、 数据路径信息、 所述数据路径的关联信息。
  25. 26、 如权利要求 25所述的方法， 其特征在于， 所述标识信息包括以下 中的至少一个： 互联网协议 IP地址、 媒体接入控制 MAC地址、 端口号、 协 议类型； 或者，
    所述数据路径信息包括以下中的至少一个： 数据路径协议、 数据路径标 识、 PDN连接信息、 承载信息、 服务质量 QoS信息、 业务数据流信息、 计 费方式信息； 或者，
    所述数据路径的关联信息包括以下中的至少一个： 所述 UE与所述数据 路径的关联信息、 所述 UE的业务数据流与所述数据路径的关联信息、 连接 PDN的数据路径和连接 RAN的数据路径之间的关联信息、 连接 PDN的数 据路径和连接其他网关的数据路径之间的关联信息、连接其他网关的数据路 径和连接 RAN的数据路径之间的关联信息。
  26. 27、 如权利要求 26所述的方法， 其特征在于， 所述对端网元包括以下 中的至少一个： RAN网元、 虚拟私有网络 VPN网元、 服务网关 S-GW、 分 组数据网络网关 P-GW、 分组数据网关 PDG、 用于数据转发的服务通用分组 无线业务支持节点 SGSN。
  27. 28、 如权利要求 24~27任一所述的方法， 其特征在于， 所述控制面实体 为 UE分配 IP地址，包括：所述控制面实体在接收到 UE的建立连接请求时， 为所述 UE分配 IP地址。
  28. 29、 如权利要求 28所述的方法， 其特征在于， 所述控制面实体在接收 到 UE的建立连接请求时， 为所述 UE分配 IP地址， 包括：
    所述控制面实体从所述用户面实体获取 IP地址资源或从所述控制面实 体的内部配置获取 IP地址资源，从所述 IP地址资源中为所述 UE选择 IP地 址并将所选择的 IP地址分配给所述 UE, 或者
    所述控制面实体从位于所述控制面实体外部的服务器获取 IP地址并将 所获取的 IP地址分配给所述 UE。
  29. 30、 如权利要求 28所述的方法， 其特征在于， 所述控制面实体在接收 到 UE的建立连接请求时， 为所述 UE分配 IP地址， 包括：
    所述控制面实体在接收到 UE的建立连接请求时， 向所述控制面实体外 部的服务器发送接入请求消息或者授权和鉴权请求消息， 并根据所述服务器 返回的接入响应消息或者鉴权和授权应答消息， 为所述 UE分配 IP地址。
  30. 31、 如权利要求 24至 30任一项所述的方法， 其特征在于， 在所述控制 面实体生成数据路径的配置信息之前， 所述方法还包括：
    所述控制面实体接收策略与计费规则功能 PCRF装置发送的针对所述 UE的策略信息，
    所述控制面实体从所述策略信息中获取 QoS信息，以便在所生成的数据 路径的配置信息中包括所述 QoS信息。
  31. 32、 如权利要求 24-31任一项所述的方法， 其特征在于， 所述方法还包 括：
    所述用户面实体收集所述数据路径的使用信息， 并将所述使用信息上报 给所述控制面实体，
    所述控制面实体根据所述使用信息生成话单， 并将所生成的话单上报给 计费系统。
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