CN103687055A - 一种承载分配和管理的方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种承载分配和管理的方法及设备，eNodeB和SGW根据MME的指示在UE进入空闲态后保存所述用户终端承载上下文信息；所述UE从空闲态发起IP数据传输时，所述eNodeB根据所保存的所述UE承载上下文信息恢复与所述SGW间的数据传输隧道，并传输IP数据；和/或；所述SGW收到发送至处于空闲态的所述UE的IP数据时，根据所保存的所述UE承载上下文信息，恢复与所述eNodeB间的数据传输隧道，并传输IP数据。本发明应用于大量终端接入到网络中并频繁间隙地发送小数据量的场景下，能有效降低终端从空闲态进入连接态后承载恢复所带来的信令开销，能减少网络资源的消耗，提高网络负载能力。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种承载资源分配和管理的方法及系统及设备。
背景技术
在新一代的无线通讯接入技术中，用户终端(User Equipment，简称为UE)通过演进的通用移动通信系统陆地无线接入网(Evolved UniversalTerrestrial Radio Access Network，简称为E-UTRAN)基站系统，接入到演进的分组服务网络(Evolved Packet System，简称为EPS)中，可获得永久在线的IP服务能力。在UE附着到网络时，网络即为UE分配一个在附着周期内持续不变的IP地址。在附着周期内的任意时刻，应用服务器(ApplicationServer，简称为AS)所发送的数据请求可以直接使用该IP向该UE发送下行IP数据。
图1是UE通过E-UTRAN基站系统接入到EPS分组网络的架构示意图，由基站系统和核心网系统两部分构成。基站系统即E-UTRAN基站系统，主要网元为演进的NodeB基站(Evolved NodeB，简称为eNodeB)。核心网系统，主要网元包括移动性管理实体(Mobility Management Entity，简称为MME)、服务网关(Serving Gateway，简称为S-GW，或SGW)、分组数据网络网关(Packet Data Network Gateway，简称为PDN GW，或P-GW，或PGW)、归属用户服务器(Home Subscriber Server，简称为HSS)。其中，MME负责分配和管理用户面资源，并将该用户面承载资源映射到eNodeB上的空口资源、以及SGW/PGW上的用户面承载上。当UE长时间处于不活动状态时候，基站eNodeB将发起无线资源释放过程，释放为终端分配的无线空口承载资源、以及eNodeB和SGW之间的S1接口上的用户面承载资源，此后UE进入空闲态。当UE在空闲态想要发送数据时候，eNodeB需要和MME交互以恢复为UE分配的承载资源，包括eNodeB上的空口承载资源、eNodeB和SGW之间的S1接口的用户面承载资源。
图2描述了UE附着到网络后在空闲态(RRC-IDLE态)要发起上行数据传输时的承载资源的恢复过程，当UE处于空闲态，想要向远端(如应用服务器)发送数据时，UE必须先建立RRC连接，恢复到连接态。
图2包括步骤S201-209：
S201，UE向eNodeB发送RRC连接请求(RRC Connection Request)消息，其中携带UE的标识信息，这里使用临时移动签约标识(S-TemporaryMobile SubscriberIdentity，简称为S-TMSI)。
在空闲态下，UE利用#0号信令无线承载资源(Signaling Radio Bearer，简称为SRB)即SRB0发起RRC连接请求消息。SRB0是共享的信令无线承载资源，所设计的每UE的消息容量非常小，一般只用于发起初始的RRC消息，携带最必须的信元，如UE的ID，在这里UE所提供的ID是S-TMSI。
S202，eNodeB收到RRC连接请求消息后，向UE发送RRC连接建立(RRC Connection Setup)消息。
该消息用于指示UE建立#1号信令无线承载即SRB1，SRB1是每用户分配的，可以携带一定长度的NAS信令。当分配完SRB1后，UE可以使用SRB1信令无线承载来发起NAS消息。
S203，UE向eNodeB发送RRC连接建立完成(RRC Connection SetupComplete)消息。在该消息中，UE携带要发送的NAS消息。在这里，UE所携带的NAS消息是服务请求(Service Request，简称为SR)消息。
在该步骤中，UE使用SRB1信令无线承载来发送NAS消息。SRB1信令无线承载本身也有一定的容量限制，不能使用来发送大的NAS消息。在后续步骤中，eNodeB会指示UE建立#2号信令无线承载即SRB2，以及数据无线承载(Data Radio Bearer，简称为DRB)，这两中无线承载可以携带容量较大的NAS消息。DRB通常还用于传输IP数据流。
S204，eNodeB收到UE的RRC连接建立完成消息后，获取其中的NAS消息，将NAS消息封装在S1接口的初始UE传输(Initial UE Transfer)消息中，发送给MME。所有UE发送的NAS消息，均被eNodeB透传给MME。
S205，MME收到UE发送的服务请求(Service Request)消息后，将UE转入连接态(EMM-CONNECTED)。同时，MME向eNodeB发送初始化上下文请求(Initial Context Request)消息，在该消息中包含UE的安全密钥、EPS承载上下文信息、UE被分配的SGW地址、UE的无线能力等。
S206，eNodeB向UE发起安全模式建立(Security Mode Command)消息，要求UE使用加密方法来传输后续信令和数据。
当eNodeB收到S205步MME发送的初始化UE上下文请求(Initial UEContext Request)消息后，eNodeB使用其中的安全密钥来向UE发起安全模式建立请求。
S207，UE向eNodeB回复安全模式建立完成(Security Mode Complete)消息，表示安全模式请求已接收，安全模式已建立完成。其后，UE和网络间使用加密方式来发送信令和数据。
S208，eNodeB向UE发送RRC连接重配置请求(RRC ConnectionReconfiguration Request)消息，其中携带具体的无线承载(Radio AccessBearer，简称为RAB)信息。
通过该RAB信息，eNodeB要求UE建立所指明的无线承载，这些无线承载具体包括#2号信令无线承载即SRB2，以及若干个数据无线承载DRB，这些DRB和UE的核心网承载一一对应。
S209，UE向eNodeB发送RRC连接重配置完成(RRC ConnectionReconfiguration Complete)消息，表明无线承载配置已经完成。
在S209步执行后，UE可以使用SRB2来发起容量较大的NAS消息；还可以发送上行的IP数据流，eNodeB将该IP数据流发送给UE所对应的SGW，SGW进一步发送给PGW。
S210，收到UE发送的RRC连接重配置完成消息后，eNodeB向MME返回初始上下文配置响应(Initial Context Setup Response)消息。
S211，MME收到eNodeB发送的初始上下文配置响应消息后，向SGW/PGW发送承载修改请求(Modify Bearer Request)消息。
在本步骤中，MME根据UE/eNodeB对承载的接收情况通知SGW/PGW对承载进行修改。该消息同时让SGW恢复和eNodeB之间的S1-U的承载资源。
S212，SGW/PGW向MME返回承载修改响应(Modify Bearer Response)消息。
在步骤S212后，SGW可接收UE发送的上行IP数据包，并前转给PGW。
S213，在eNodeB收到UE的RRC请求后，eNodeB为UE设置一个去活定时器，在定时器超期后，如果UE已经不活动，则触发资源释放过程。
S214，eNodeB上的UE去活定时器到期，UE不活动，则eNodeB向MME发起S1接口上的UE上下文释放请求(UE Context Release Request)消息。
S215，MME收到eNodeB发起的UE上下文释放请求(UE Context ReleaseRequest)消息后，向SGW发送释放接入承载请求(Release Access BearerRequest)消息。
S216，SGW释放了和eNodeB之间的S1-U接口的承载后，向MME返回释放接入承载响应(Release Access bearer Response)消息。
S217，MME向eNodeB发送UE上下文释放命令(UE Context ReleaseCommand)消息。
S218，eNodeB收到MME的UE上下文释放命令(UE Context ReleaseCommand)消息后，如果UE当前可及则向UE发送无线承载释放(RRCConnection Release)消息，另一方面eNodeB释放UE的上下文信息。
S219，eNodeB向MME返回UE上下文释放完成(UE Context ReleaseComplete)消息；
经过步骤S214～S219，当UE不活动后，eNodeB将释放UE的无线承载、UE上下文、S1-U接口的承载上下文，MME将释放UE的上下文并将UE置入空闲态，SGW将释放S1-U接口的承载上下文。
图2示出了UE从空闲态进入到连接态，恢复承载资源，发起数据传输，并最终又进入空闲态的流程。在该流程中，为了能将IP数据发送给SGW，eNodeB需要首先寻找到SGW并恢复和SGW之间的数据传输隧道，而这需要eNodeB和MME交互并从MME获得SGW和S1接口的承载相关信息。当大量终端频繁地发起小数据传输，并在发送小数据传输后又很快进入空闲态的情况下，现有流程很容易导致网络信令负荷过多，容易造成控制网元的拥塞。另一方面，这些终端所发送的数据流量远小于这些终端从空闲态进入连接态所引起的信令流量，导致了系统的效率极低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种承载分配和管理的方法及设备，解决大量终端接入到网络中并频繁间隙地发送小数据量的场景下，网络信令负荷较多，系统数据处理效率低的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种承载分配和管理的方法，其中，演进的无线节点B(eNodeB)和服务网关(SGW)根据移动性管理实体(MME)的指示在用户终端(UE)进入空闲态后保存所述用户终端承载上下文信息；所述UE从空闲态发起IP数据传输时，所述eNodeB根据所保存的所述UE承载上下文信息恢复与所述SGW间的数据传输隧道，并传输IP数据；和/或；所述SGW收到发送至处于空闲态的所述UE的IP数据时，根据所保存的所述UE承载上下文信息，恢复与所述eNodeB间的数据传输隧道，并传输IP数据。
进一步地，上述方法还可以具有以下特点：
所述MME指示所述eNodeB和所述SGW在UE进入空闲态后保存所述UE承载上下文信息是指：在所述UE附着过程中或在所述UE从连接态转入空闲态过程中，所述MME指示所述eNodeB和所述SGW在UE进入空闲态后保存所述UE承载上下文信息。
进一步地，上述方法还可以具有以下特点：
在所述UE附着过程中，所述MME收到所述eNodeB发送的初始UE传输消息后，向所述SGW发送会话创建请求消息并在此消息中指示所述SGW保存所述UE承载上下文信息，所述MME向所述eNodeB发送初始化上下文建立请求消息并在此消息中指示所述SGW保存所述UE承载上下文信息。
进一步地，上述方法还可以具有以下特点：
在所述UE从连接态转入空闲态过程中，所述MME收到所述eNodeB发送的UE上下文释放请求后，向所述SGW发送释放用户终端接入承载请求消息并在此消息中指示所述SGW保存所述UE承载上下文信息，所述MME向所述eNodeB发送释放用户终端接入承载命令消息并在此消息中指示所述SGW保存所述UE承载上下文信息。
进一步地，上述方法还可以具有以下特点：
所述MME根据以下条件决定向所述eNodeB和所述SGW作出所述指示：
所述UE的行为模式信息；
eNodeB和/或SGW对UE承载上下文信息保留的能力。
进一步地，上述方法还可以具有以下特点：
所述UE的行为模式信息是指以下一种或多种属性：单连接单承载属性，频繁小数据传输属性，频繁状态切换属性。
进一步地，上述方法还可以具有以下特点：
所述UE的行为模式信息是所述MME从UE签约数据中获得的所述UE的行为模式，或者是所述MME对所述UE的行为进行分析出的所述UE的行为模式。
进一步地，上述方法还可以具有以下特点：
所述UE承载上下文信息是指与所述UE在连接态的UE承载上下文信息一致的UE承载上下文信息，或者是指能够使所述eNodeB和所述SGW互相寻到并恢复两者间隧道的UE承载上下文信息。
进一步地，上述方法还可以具有以下特点：
所述eNodeB所保存的UE承载上下文信息至少包括：SGW地址、SGW的隧道端标识(TEID)。
进一步地，上述方法还可以具有以下特点：
所述SGW所保存的UE承载上下文信息至少包括：eNodeB地址、eNodeB的隧道端标识(TEID)。
进一步地，上述方法还可以具有以下特点：
UE承载上下文信息还包括：UE的承载ID、UE的平均最大比特率。
进一步地，上述方法还可以具有以下特点：
所述eNodeB使用所保存的UE承载上下文信息产生要发往UE的无线接入承载(RAB)信息，包括以下方式：
保存的所述UE承载上下文信息包括完整的RAB信息，所述eNodeB向UE发送该RAB信息；
保存所述UE承载上下文信息仅包括SGW地址、SGW的TEID、UE的承载ID、UE的平均最大比特率(AMBR)，所述eNodeB使用这些信息产生要发往UE的RAB信息；
保存所述UE承载上下文信息仅包括SGW地址、SGW的TEID，所述eNodeB根据预配置策略产生要发往UE的RAB信息。
进一步地，上述方法还可以具有以下特点：
所述eNodeB和所述SGW之间恢复数据传输隧道并传输IP数据后，所述eNodeB在置活定时器到期后判断UE应置入连接态，向所述MME发送初始UE传输消息，所述MME将所述UE的状态置为连接态；
或者，所述eNodeB和所述SGW之间恢复数据传输隧道并传输IP数据后，所述SGW收到所述UE的上行数据后，通知所述MME将所述UE的状态置为连接态。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种演进的无线节点B，其中，所述演进的无线节点B(eNodeB)包括用户终端(UE)承载上下文存储模块和传输模块；
所述UE承载上下文存储模块，用于根据移动性管理实体(MME)的指示在用户终端(UE)进入空闲态后保存所述用户终端承载上下文信息；
所述传输模块，用于所述UE从空闲态发起IP数据传输时，根据所保存的所述UE承载上下文信息恢复与所述SGW间的数据传输隧道，并传输IP数据。
进一步地，上述演进的无线节点B还可以具有以下特点：
所述UE承载上下文信息是指与所述UE在连接态的UE承载上下文信息一致的UE承载上下文信息，或者是指能够使所述eNodeB和所述SGW互相寻到并恢复两者间隧道的UE承载上下文信息。
进一步地，上述演进的无线节点B还可以具有以下特点：
所述UE承载上下文信息至少包括：SGW地址、SGW的隧道端标识(TEID)；或者还包括UE的承载ID、UE的平均最大比特率。
进一步地，上述演进的无线节点B还可以具有以下特点：
所述传输模块，还用于在所述UE承载上下文存储模块保存的所述UE承载上下文信息包括完整的RAB信息时，向UE发送该RAB信息；
还用于在所述UE承载上下文存储模块保存的所述UE承载上下文信息仅包括SGW地址、SGW的TEID、UE的承载ID、UE的平均最大比特率(AMBR)时，使用这些信息产生要发往UE的RAB信息；
还用于在所述UE承载上下文存储模块保存的所述UE承载上下文信息仅包括SGW地址、SGW的TEID时，根据预配置策略产生要发往UE的RAB信息。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种服务网关，其中，所述服务网关包括用户终端(UE)承载上下文存储模块和传输模块；
所述UE承载上下文存储模块，用于根据移动性管理实体(MME)的指示在用户终端(UE)进入空闲态后保存所述用户终端承载上下文信息；
所述传输模块，用于收到发送至处于空闲态的所述UE的IP数据时，根据所保存的所述UE承载上下文信息，恢复与所述eNodeB间的数据传输隧道，并传输IP数据。
进一步地，上述服务网关还可以具有以下特点：
所述UE承载上下文信息是指与所述UE在连接态的UE承载上下文信息一致的UE承载上下文信息，或者是指能够使所述eNodeB和所述SGW互相寻到并恢复两者间隧道的UE承载上下文信息。
进一步地，上述服务网关还可以具有以下特点：
所述UE承载上下文信息至少包括：eNodeB地址、eNodeB的隧道端标识(TEID)；或者还包括UE的承载ID、UE的平均最大比特率。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种移动性管理实体，其中，所述移动性管理实体(MME)包括用户设备(UE)承载上下文信息保存指示模块；用于向演进的无线节点B(eNodeB)和服务网关(SGW)指示在用户终端(UE)进入空闲态后保存所述用户终端承载上下文信息。
进一步地，上述移动性管理实体还可以具有以下特点：
所述UE承载上下文信息保存指示模块，还用于在所述UE附着过程中或在所述UE从连接态转入空闲态过程中，指示所述eNodeB和所述SGW在UE进入空闲态后保存所述UE承载上下文信息。
进一步地，上述移动性管理实体还可以具有以下特点：
所述UE承载上下文信息保存指示模块，还用于根据以下条件决定向所述eNodeB和所述SGW作出所述指示：
所述UE的行为模式信息；
eNodeB和/或SGW对UE承载上下文信息保留的能力。
进一步地，上述移动性管理实体还可以具有以下特点：
所述UE的行为模式信息是指以下一种或多种属性：单连接单承载属性，频繁小数据传输属性，频繁状态切换属性。
进一步地，上述移动性管理实体还可以具有以下特点：
所述UE的行为模式信息是所述MME从UE签约数据中获得的所述UE的行为模式，或者是所述MME对所述UE的行为进行分析出的所述UE的行为模式。
本发明应用于大量终端接入到网络中并频繁间隙地发送小数据量的场景下，能有效降低终端从空闲态进入连接态后承载恢复所带来的信令开销，能减少网络资源的消耗，提高网络负载能力。
附图说明
图1是现有技术E-UTRAN接入情境下的系统架构示意图；
图2是现有技术下，UE从空闲态进入连接态后发起数据传输，在数据传输完成后又进入空闲态的流程示意图；
图3是本方案中承载分配和管理的方法的流程示意图；
图4是本方案中MME在UE附着过程指示保存UE承载上下文信息的流程示意图；
图5是本方案中MME在UE从连接态转入空闲态过程中指示保存UE承载上下文信息的流程示意图；
图6是本方案中UE在空闲态下发起上行数据传输的流程示意图；
图7是对图6流程的改进，UE在空闲态下发起上行数据传输，eNodeB设置定时器将UE转入连接态流程示意图；
图8是对图6流程的改进，UE在空闲态下发起上行数据传输，SGW通知MME将UE转入连接态的流程示意图；
图9是本方案中UE在空闲态网络将下行数据发送给UE的流程示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图3所示，承载分配和管理的方法包括：
演进的无线节点B(eNodeB)和服务网关(SGW)根据移动性管理实体(MME)的指示在用户终端(UE)进入空闲态后保存所述用户终端承载上下文信息；
所述UE从空闲态发起IP数据传输时，所述eNodeB根据所保存的所述UE承载上下文信息恢复与所述SGW间的数据传输隧道，并传输IP数据；和/或；所述SGW收到发送至处于空闲态的所述UE的IP数据时，根据所保存的所述UE承载上下文信息，恢复与所述eNodeB间的数据传输隧道，并传输IP数据。
UE承载上下文信息是指与所述UE在连接态的UE承载上下文信息一致的UE承载上下文信息，或者是指能够使所述eNodeB和所述SGW互相寻到并恢复两者间隧道的UE承载上下文信息。
eNodeB所保存的UE承载上下文信息至少包括：SGW地址、SGW的隧道端标识(TEID)。
SGW所保存的UE承载上下文信息至少包括：eNodeB地址、eNodeB的隧道端标识(TEID)。
UE承载上下文信息还包括：UE的承载ID、UE的平均最大比特率。这些信息可以让UE的IP数据跑在正确的承载上，并接受最大带宽控制。
所述MME根据以下条件决定向所述eNodeB和所述SGW作出所述指示：
所述UE的行为模式信息；
eNodeB和/或SGW对UE承载上下文信息保留的能力。
所述UE的行为模式信息是指以下一种或多种属性：单连接单承载属性(Single PDN Single Bearer，简称为SPSB)(指明仅对该UE分配单个连接单个承载(即缺省承载))，频繁的小数据传输属性(指明UE在超过预设频率的小数据传输)，频繁的状态切换属性(指明UE在超过预设频率的状态切换)。
所述UE的行为模式信息是所述MME从UE签约数据中获得的所述UE的行为模式，或者是所述MME对所述UE的行为进行分析出的所述UE的行为模式。
MME指示eNodeB和SGW在UE进入空闲态时保留UE承载上下文信息，可以发生在UE初始附着的流程中(如图4所示)，也可以发生在UE进入空闲态的流程中(如图5所示)。
图4是MME在UE附着流程中指示eNodeB和SGW为UE保留承载，具有包括步骤401至418：
S401，UE向eNodeB发送RRC连接请求(RRC Connection Request)消息，携带IMSI作为UE的标识。
S402，eNodeB向UE发送RRC连接建立(RRC Connection Setup)消息，以建立信令无线承载SRB1。
S403，UE向eNodeB发送RRC连接建立完成(RRC Connection SetupComplete)消息。在该消息中，UE携带NAS消息，该NAS消息为附着(Attach)消息。
S404，eNodeB收到UE的RRC连接建立完成(RRC connection SetupComplete)消息后，取出其中的NAS消息，这里是Attach消息，封装在S1接口的初始UE传输(Initial UE Transfer)消息中，发往MME。
S405，MME收到eNodeB转发的Attach消息后，向HSS发送位置更新请求(Location Update Request)消息。
S406，HSS收到MME发送的位置更新请求(Location Update Request)消息后，执行注册验证，向MME返回位置更新响应(Location UpdateResponse)消息。在该消息中，同时返回UE的签约数据。
在图4所示的流程中，在步骤中S406中，HSS在UE的签约数据中携带指示，可以携带UE行为模式指示，包括：A，单连接单承载指示，指示了对该UE仅分配单连接单承载(即缺省承载)；B，频繁的小数据传输指示，指示UE具有超过预设频率的发起IP小数据传输行为；C，频繁的状态切换指示，指示UE具有超过预设频率的在空闲态和连接态间切换的行为。
其中，单连接单承载指示，具体地，可以是：在UE的签约数据中，有一个明确的单连接单承载指示；或者，在UE的签约数据中，仅设置一个APN，并且该APN的属性被设置为仅允许缺省承载。
S407，MME判断SGW需要保存UE承载上下文信息时，向SGW/PGW发送会话创建请求(Session Create Request)消息，要求为UE创建承载，并携带承载保留指示(Retain Bearer Indication，简称为RBI)，要求SGWB保存UE承载上下文信息。
MME可以根据UE的签约数据中的指示判定对该UE是否启用在空闲态保存UE承载上下文信息的方法，进一步可根据eNodeB/SGW的能力决定是否要指示eNodeB/SGW在空闲态保持UE承载上下文信息。
MME还可以对UE进行监测后分析出的UE的行为模式(包括A，单连接单承载属性，B，频繁的小数据传输行为，C频繁的状态切换行为)，根据分析得出的UE的行为模式判定对该UE是否启用在空闲态保存UE承载上下文信息的方法，进一步可根据eNodeB/SGW的能力决定是否要指示eNodeB/SGW在空闲态保持UE承载上下文信息。
S408，SGW/PGW为UE创建承载，向MME返回会话创建响应(SessionCreate Response)消息。
S409，MME判断eNodeB需要保存UE承载上下文信息时，向eNodeB初始上下文建立请求(Initial Context Setup Request)消息，在此消息携带承载保留指示(Retain Bearer Indication，简称为RBI)，要求eNodeB保存UE承载上下文信息，并且还携带安全密钥、UE的无线能力、无线接入承载列表(Radio Access Bearers，RAB)等信息。同时MME在该消息中携带NAS消息-附着接收(Attach Accept)消息，表明UE的附着请求已接收
在该步骤中，MME同时将SGW的地址携带给eNodeB。
S410，eNodeB向UE发起安全模式建立(Security Mode Command)消息，要求UE使用加密方法来传输后续信令和数据。
S411，UE向eNodeB回复安全模式建立完成(Security Mode Complete)消息，表示安全模式请求已接收，安全模式已建立完成。
S412，eNodeB向UE发送RRC连接重配置请求(RRC ConnectionReconfiguration Request)消息，其中携带具体的无线承载(Radio AccessBearer，简称为RAB)信息。在该RRC消息中，eNodeB同时携带NAS消息-附着接收(Attach Accept)消息。
S413，UE向eNodeB发送RRC连接重配置完成(RRC ConnectionReconfiguration Complete)消息，表明无线承载配置已经完成。
S414，收到UE发送的RRC连接重配置完成消息后，eNodeB向MME返回初始上下文配置响应(Initial Context Setup Response)消息。在该消息中，eNodeB携带了eNodeB的地址、eNodeB的隧道端点ID(Tunnel Endpoint ID，简称为TEID)。
S415，UE向eNodeB发送直接传输(Direct Transfer)消息，用以携带NAS消息，这里UE携带附着完成(Attach Complete)消息。
S416，eNodeB向MME发送上行NAS传输(Uplink NAS Transfer)消息，其中携带UE发送的附着完成(Attach Complete)消息。在本消息中，携带eNodeB的地址、eNodeB的TEID。
S417，MME SGW/PGW发送承载修改请求(Modify Bearer Request)消息。在本消息中，MME同时将eNodeB的地址、eNodeB的TEID携带给SGW。
S418，SGW/PGW向MME返回承载修改响应(Modify Bearer Response)消息。
上述方法中，当eNodeB收到MME发送的承载保留指示后，在本地存储UE的承载上下文，及时UE在进入空闲态，eNodeB也不会释放该UE的承载上下文。具体地，eNodeB在UE进入空闲态后需要保存的UE承载上下文信息，至少包括：SGW的地址、SGW的TEID。额外地，还可以包括：缺省承载ID、UE的平均最大带宽(Average Maximum Bit Rate，简称为AMBR)。
相应地，SGW在UE进入空闲态所保存的UE的承载上下文信息，至少包括：eNodeB的地址、eNodeB的TEID。额外地，还可以包括：缺省承载ID、UE的平均最大带宽AMBR。
承载ID是关联UE承载、eNodeB上的无线承载、SGW/PGW上的EPS承载的必须手段。当UE具有多个承载时，数据传输必须指明承载ID。提供缺省承载ID，表明数据仅在缺省承载上传输。在UE仅具有单连接单承载时，即使不提供承载ID，也可以实现UE承载、无线承载、EPS承载的关联。
保存UE的最大带宽AMBR信息，使得eNodeB/SGW能对数据传输进行带宽控制。
图5是MME在UE转入空闲态的流程中指示eNodeB和SGW为UE保留承载，具有包括步骤501至507：
S501，eNodeB上的UE不活动定时器到期，此时UE没有任何信令和数据流传输，eNodeB决定发起S1连接释放过程；
S502，eNodeB向MME发送S1接口UE上下文释放请求(S1 UE ContextRelease Request)消息；
S503，MME向SGW发送释放承载请求(Release Bearer Request)消息。在该消息中，携带保存UE承载上下文信息的指示；
S504，SGW接收到MME发送的释放承载请求消息后，向MME返回释放承载请求响应(Release Bearer Response)消息；
在本步骤中，SGW标记UE进入空闲态，并保存部分的UE承载上下文信息，如：eNodeB地址、eNodeB的TEID。
S505，MME向eNodeB发送S1接口UE上下文释放命令(S1UE ContextRelease Command)消息，在该消息中，携带保存UE承载上下文信息的指示；
S506，如果UE可及，则eNodeB向UE发送RRC连接释放(RRCConnection Release)消息，释放UE的无线承载；
S507，eNodeB向MME返回S1接口UE上下文释放完成(S1UE ContextRelease Complete)消息；
在本步骤中，eNodeB标记UE进入空闲态，并保存部分的UE承载上下文信息，如：SGW地址、SGW的TEID。
在图5的流程中，MME在UE进入空闲态的流程中，分别指示eNodeB和SGW保存UE承载上下文信息。
在本流程中，MME判断是否指示eNodeB和SGW保存UE承载上下文的方法与图4中所示的方法相同。
图6是根据本发明的实施例，UE在空闲态发起IP数据传输的流程图，包括601至607：
S601，UE向eNodeB发送RRC连接请求(RRC Connection Request)消息，其中携带UE的S-TMSI；
S602，eNodeB收到RRC连接请求消息后，向UE发送RRC连接建立(RRC Connection Setup)消息；
S603，UE向eNodeB发送RRC连接建立完成(RRC Connection SetupComplete)消息。在该消息中，UE携带要发送的NAS消息。在这里，UE所携带的NAS消息是服务请求(Service Request，简称为SR)消息；
S603a，eNodeB收到UE发送的RRC连接建立完成(RRC ConnectionSetup Complete)消息后，根据在eNodeB上所保存的信息：UE的状态(标记为空闲态)、UE承载上下文信息，判断可以使用保存的UE承载上下文来恢复eNodeB和SGW之间的数据传输隧道；
S604，eNodeB向UE发起安全模式建立(Security Mode Command)消息，要求UE使用加密方法来传输后续信令和数据；
在本步骤中，如果在前述流程中eNodeB所保存的UE承载上下文信息中包括安全密钥参数，则eNodeB可以直接使用该安全密钥参数向UE发起安全模式建立请求。或者，在前述流程中eNodeB在保存UE承载上下文信息时没有保存安全密钥数据，则eNodeB可以使用预配置的安全密钥参数向UE发起安全模式建立请求。
S605，UE向eNodeB返回安全模式建立完成(Security Mode Complete)消息；
S606，eNodeB向UE发送RRC连接重配置请求(RRC ConnectionReconfiguration Request)消息，其中携带具体的无线承载(Radio AccessBearer，简称为RAB)信息；
在本步骤中，eNodeB使用在前述流程中所保存的UE承载上下文信息来产生要发往UE的RAB信息。eNodeB可以根据如下方法来产生RAB信息：
-如果eNodeB在前述流程中保存UE承载上下文信息时保存了完整的RAB信息，则eNodeB向UE发送该RAB信息；或者，
-如果eNodeB仅保存了SGW地址、SGW的TEID、UE的承载ID、UE的AMBR，则eNodeB使用这些信息产生要发往UE的RAB信息；或，
-如果eNodeB仅保存了SGW地址、SGW的TEID，则eNodeB根据预配置策略产生要发往UE的RAB信息。比如，eNodeB使用特殊值(如将承载ID设置为0)来填充承载ID，使用预定义的带宽来填充AMBR信息。
S607，UE向eNodeB发送RRC连接重配置完成(RRC ConnectionReconfiguration Complete)消息，表明无线承载配置已经完成；
在步骤S607后，UE即可发起上行的IP数据传输。当eNodeB收到UE发送的IP数据后，根据eNodeB所保存的UE承载上下文信息，获得SGW的地址和SGW的TEID，恢复和SGW间的数据传输隧道，经过该隧道将UE发送的IP数据发送给SGW。SGW在收到IP数据后，将IP数据转发给PGW。
通过图6的流程，eNodeB可以使用所保存的UE承载上下文信息，来快速地恢复IP数据传输链路，包括恢复eNodeB和SGW之间的数据传输隧道(S1用户面连接)、eNodeB和UE的无线承载资源(RAB)。
然而，图6所示的流程，存在一个缺陷：eNodeB、MME、SGW均没有将UE从空闲态置入连接态。由于eNodeB没有和MME交互，eNodeB没有将UE发送的服务请求(Service Request)消息转发给MEM，从而MME也无法将UE从空闲态置入连接态。而MME也没有发送任何消息给SGW，从而SGW也没有将UE置入连接态。未将UE置入连接态有可能会给后续流程造成一些错误和不优化。
为了解决图6流程的问题，提出了图7、图8所示的方法。图7的流程中，eNodeB在UE发起RRC连接后一定时间后，eNodeB发起和MME的交互，将UE置入连接态。图8的流程中，eNodeB向SGW发送IP数据时，触发SGW和MME的交互，将MME置入连接态。
图7是图6流程的改进，UE在空闲态发起IP数据的流程图包括步骤701至714：
S701～S707，和图6的S601～S607一致，UE发起RRC连接请求，eNodeB使用所保存的UE承载上下文信息指示UE建立无线接入承载RAB；
额外地，在步骤S703中，eNodeB需要将UE在RRC连接建立完成消息中携带的NAS消息(Service Request)消息缓存在本地。
S707a，eNodeB对该UE设置一置活定时器；
在本步骤中，eNodeB设置该置活定时器的作用是，在UE发起RRC连接后，监视UE的活动的持久性，从而决定是否将UE置入连接态。比如：如果UE发起RRC只是为了传输少量的IP数据，传输完后又进入静默期，则无需将UE置入连接态，即不需要触发eNodeB和MME的交互。如果UE发起RRC连接后，在定时器周期内具有持久性的活动，则将UE置入连接态。
S708，在置活定时器到期后，若eNodeB判断应将UE置入连接态，则eNodeB向MME发送初始UE传输(Initial UE Transfer)消息，其中携带UE在步骤S703中携带的NAS消息，即服务请求(Service Request)消息；
S709，MME收到UE发送的服务请求(Service Request)消息后，将UE转入连接态。同时，MME向eNodeB发送初始化上下文请求(Initial ContextRequest)消息，在该消息中包含UE的安全密钥、EPS承载上下文信息、UE被分配的SGW地址、UE的无线能力等；
S710，eNodeB收到MME发送的初始化上下文请求(Initial ContextRequest)消息后，向UE发送RRC连接重配置请求(RRC ConnectionReconfiguration Request)消息，要求UE重新配置无线接入承载RAB；
S711，UE执行无线接入承载配置，向eNodeB返回RRC连接重配置完成(RRC Connection Reconfiguration Complete)消息；
S712，eNodeB向MME返回初始上下文配置响应(Initial UE ContextSetup Response)消息；
在该步骤中，eNodeB删除所保存的UE为空闲态的标志，即表示当前UE为连接态。
S713，MME收到eNodeB发送的初始上下文配置响应消息后，向SGW/PGW发送承载修改请求(Modify Bearer Request)消息；
在该步骤中，SGW删除所保存的UE为空闲态的标志，即表示当前UE为连接态。
S714，SGW/PGW向MME返回承载修改响应(Modify Bearer Response)消息。
图8是图6流程的改进，UE在空闲态发起IP数据的流程图包括步骤801至814：
S801～S807，和图6的S601～S607一致，UE发起RRC连接请求，eNodeB使用所保存的UE承载上下文信息指示UE建立无线接入承载RAB；
额外地，在步骤S803中，eNodeB需要将UE在RRC连接建立完成消息中携带的NAS消息(Service Request)消息缓存在本地。
S808，SGW收到UE的上行IP数据后，向MME发送通知消息(Notification)，通知UE进入活动态；
S809，MME向eNodeB发送初始化上下文请求(Initial Context Request)消息，用以设置UE上下文信息；
S810，eNodeB收到MME发送的初始化上下文请求(Initial ContextRequest)消息后，向UE发送RRC连接重配置请求(RRC ConnectionReconfiguration Request)消息，要求UE重新配置无线接入承载RAB；
S811，UE执行无线接入承载配置，向eNodeB返回RRC连接重配置完成(RRC Connection Reconfiguration Complete)消息；
S812，eNodeB向MME返回初始上下文配置响应(Initial UE ContextSetup Response)消息；
在该步骤中，eNodeB删除所保存的UE为空闲态的标志，即表示当前UE为连接态。
S813，MME收到eNodeB发送的初始上下文配置响应消息后，向SGW/PGW发送承载修改请求(Modify Bearer Request)消息；
在该步骤中，SGW删除所保存的UE为空闲态的标志，即表示当前UE为连接态。
S814，SGW/PGW向MME返回承载修改响应(Modify Bearer Response)消息。
使用图7、8的流程，eNodeB、SGW、MME可将UE从空闲态置入连接态。
图9是根据本发明的实施例1，UE在空闲态时，发送IP数据给UE的流程图，具有如下步骤：
S901，PGW收到下行的IP数据，发送给SGW；
S902，SGW检查当前UE的状态为空闲态，决定向MME发起下行数据通知(Downlink Data Notification)消息；
S903，SGW向MME发送下行数据通知(Downlink Data Notification)消息；
S904～S905，MME向eNodeB发送寻呼(Paging)消息，eNodeB寻呼UE；
S906，UE收到寻呼后，发起服务请求(Service Request)过程，流程如图6、7、8所示；
S907，UE响应寻呼后，SGW根据保存的UE承载上下文信息，恢复和eNodeB间的数据传输隧道，将IP数据发送给UE；
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
Claims (25)
1.一种承载分配和管理的方法，其中，
演进的无线节点B(eNodeB)和服务网关(SGW)根据移动性管理实体(MME)的指示在用户终端(UE)进入空闲态后保存所述用户终端承载上下文信息；
所述UE从空闲态发起IP数据传输时，所述eNodeB根据所保存的所述UE承载上下文信息恢复与所述SGW间的数据传输隧道，并传输IP数据；和/或；所述SGW收到发送至处于空闲态的所述UE的IP数据时，根据所保存的所述UE承载上下文信息，恢复与所述eNodeB间的数据传输隧道，并传输IP数据。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述MME指示所述eNodeB和所述SGW在UE进入空闲态后保存所述UE承载上下文信息是指：在所述UE附着过程中或在所述UE从连接态转入空闲态过程中，所述MME指示所述eNodeB和所述SGW在UE进入空闲态后保存所述UE承载上下文信息。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，
在所述UE附着过程中，所述MME收到所述eNodeB发送的初始UE传输消息后，向所述SGW发送会话创建请求消息并在此消息中指示所述SGW保存所述UE承载上下文信息，所述MME向所述eNodeB发送初始化上下文建立请求消息并在此消息中指示所述SGW保存所述UE承载上下文信息。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，
在所述UE从连接态转入空闲态过程中，所述MME收到所述eNodeB发送的UE上下文释放请求后，向所述SGW发送释放用户终端接入承载请求消息并在此消息中指示所述SGW保存所述UE承载上下文信息，所述MME向所述eNodeB发送释放用户终端接入承载命令消息并在此消息中指示所述SGW保存所述UE承载上下文信息。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述MME根据以下条件决定向所述eNodeB和所述SGW作出所述指示：
所述UE的行为模式信息；
eNodeB和/或SGW对UE承载上下文信息保留的能力。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述UE的行为模式信息是指以下一种或多种属性：单连接单承载属性，频繁小数据传输属性，频繁状态切换属性。
7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，
所述UE的行为模式信息是所述MME从UE签约数据中获得的所述UE的行为模式，或者是所述MME对所述UE的行为进行分析出的所述UE的行为模式。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述UE承载上下文信息是指与所述UE在连接态的UE承载上下文信息一致的UE承载上下文信息，或者是指能够使所述eNodeB和所述SGW互相寻到并恢复两者间隧道的UE承载上下文信息。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述eNodeB所保存的UE承载上下文信息至少包括：SGW地址、SGW的隧道端标识(TEID)。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述SGW所保存的UE承载上下文信息至少包括：eNodeB地址、eNodeB的隧道端标识(TEID)。
11.如权利要求9或10所述的方法，其特征在于，
UE承载上下文信息还包括：UE的承载ID、UE的平均最大比特率。
12.如权利要求1、8或9所述的方法，其特征在于，
所述eNodeB使用所保存的UE承载上下文信息产生要发往UE的无线接入承载(RAB)信息，包括以下方式：
保存的所述UE承载上下文信息包括完整的RAB信息，所述eNodeB向UE发送该RAB信息；
保存所述UE承载上下文信息仅包括SGW地址、SGW的TEID、UE的承载ID、UE的平均最大比特率(AMBR)，所述eNodeB使用这些信息产生要发往UE的RAB信息；
保存所述UE承载上下文信息仅包括SGW地址、SGW的TEID，所述eNodeB根据预配置策略产生要发往UE的RAB信息。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述eNodeB和所述SGW之间恢复数据传输隧道并传输IP数据后，所述eNodeB在置活定时器到期后判断UE应置入连接态，向所述MME发送初始UE传输消息，所述MME将所述UE的状态置为连接态；
或者，所述eNodeB和所述SGW之间恢复数据传输隧道并传输IP数据后，所述SGW收到所述UE的上行数据后，通知所述MME将所述UE的状态置为连接态。
14.一种演进的无线节点B，其中，
所述演进的无线节点B(eNodeB)包括用户终端(UE)承载上下文存储模块和传输模块；
所述UE承载上下文存储模块，用于根据移动性管理实体(MME)的指示在用户终端(UE)进入空闲态后保存所述用户终端承载上下文信息；
所述传输模块，用于所述UE从空闲态发起IP数据传输时，根据所保存的所述UE承载上下文信息恢复与所述SGW间的数据传输隧道，并传输IP数据。
15.如权利要求14所述的演进的无线节点B，其特征在于，
所述UE承载上下文信息是指与所述UE在连接态的UE承载上下文信息一致的UE承载上下文信息，或者是指能够使所述eNodeB和所述SGW互相寻到并恢复两者间隧道的UE承载上下文信息。
16.如权利要求14或15所述的演进的无线节点B，其特征在于，
所述UE承载上下文信息至少包括：SGW地址、SGW的隧道端标识(TEID)；或者还包括UE的承载ID、UE的平均最大比特率。
17.如权利要求16所述的演进的无线节点B，其特征在于，
所述传输模块，还用于在所述UE承载上下文存储模块保存的所述UE承载上下文信息包括完整的RAB信息时，向UE发送该RAB信息；
还用于在所述UE承载上下文存储模块保存的所述UE承载上下文信息仅包括SGW地址、SGW的TEID、UE的承载ID、UE的平均最大比特率(AMBR)时，使用这些信息产生要发往UE的RAB信息；
还用于在所述UE承载上下文存储模块保存的所述UE承载上下文信息仅包括SGW地址、SGW的TEID时，根据预配置策略产生要发往UE的RAB信息。
18.一种服务网关，其中，
所述服务网关包括用户终端(UE)承载上下文存储模块和传输模块；
所述UE承载上下文存储模块，用于根据移动性管理实体(MME)的指示在用户终端(UE)进入空闲态后保存所述用户终端承载上下文信息；
所述传输模块，用于收到发送至处于空闲态的所述UE的IP数据时，根据所保存的所述UE承载上下文信息，恢复与所述eNodeB间的数据传输隧道，并传输IP数据。
19.如权利要求18所述的服务网关，其特征在于，
所述UE承载上下文信息是指与所述UE在连接态的UE承载上下文信息一致的UE承载上下文信息，或者是指能够使所述eNodeB和所述SGW互相寻到并恢复两者间隧道的UE承载上下文信息。
20.如权利要求18或19所述的服务网关，其特征在于，
所述UE承载上下文信息至少包括：eNodeB地址、eNodeB的隧道端标识(TEID)；或者还包括UE的承载ID、UE的平均最大比特率。
21.一种移动性管理实体，其中，
所述移动性管理实体(MME)包括用户设备(UE)承载上下文信息保存指示模块；用于向演进的无线节点B(eNodeB)和服务网关(SGW)指示在用户终端(UE)进入空闲态后保存所述用户终端承载上下文信息。
22.如权利要求21所述的移动性管理实体，其特征在于，
所述UE承载上下文信息保存指示模块，还用于在所述UE附着过程中或在所述UE从连接态转入空闲态过程中，指示所述eNodeB和所述SGW在UE进入空闲态后保存所述UE承载上下文信息。
23.如权利要求21所述的移动性管理实体，其特征在于，
所述UE承载上下文信息保存指示模块，还用于根据以下条件决定向所述eNodeB和所述SGW作出所述指示：
所述UE的行为模式信息；
eNodeB和/或SGW对UE承载上下文信息保留的能力。
24.如权利要求23所述的移动性管理实体，其特征在于，
所述UE的行为模式信息是指以下一种或多种属性：单连接单承载属性，频繁小数据传输属性，频繁状态切换属性。
25.如权利要求23或24所述的移动性管理实体，其特征在于，
所述UE的行为模式信息是所述MME从UE签约数据中获得的所述UE的行为模式，或者是所述MME对所述UE的行为进行分析出的所述UE的行为模式。
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