CN103716899A

CN103716899A - 一种lte制式家庭基站系统中提高网关稳定性的方法和装置

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Publication number: CN103716899A
Application number: CN201210370405.5A
Authority: CN
Inventors: 刘隽
Original assignee: NANJING BRANCH OF ZTE CORP
Current assignee: NANJING BRANCH OF ZTE CORP; ZTE Corp
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2032-09-28
Also published as: JP5908180B2; EP2890206A4; CN103716899B; JP2016500211A; WO2014048320A1; RU2605000C2; RU2015112210A; AU2013324828A1; HK1210900A1; EP2890206A1; KR101650674B1; AU2013324828B2; US20150257180A1; KR20150082182A; US9380617B2; ES2746108T3; EP2890206B1

Abstract

本发明公开了一种LTE制式家庭基站系统中提高网关稳定性的方法和装置，利用本发明在HeNB GW与单个MME之间建立多条SCTP链接，突破了HeNB GW与MME之间一条SCTP链接所带来的限制，能够在所使用的协议的基础上提高HeNB GW的容量和稳定性。本发明是基于现网规划、系统实时或周期性统计数据确定所需要的SCTP链接的数目，既能满足现网使用需求，又不至于浪费系统资源建立空闲链接。本发明在HeNB和HeNB GW之间建立S1链接时，优先选择当前流量小挂接无线接入点AP较少的SCTP链接驻留HeNB，能够平衡系统负载，确保核心网寻呼消息顺利下发，提高系统稳定性。

Description

一种LTE制式家庭基站系统中提高网关稳定性的方法和装置

技术领域

本发明涉及移动通信中的家庭基站技术领域，特别是涉及一种LTE制式家庭基站系统中提高网关稳定性的方法和装置。

背景技术

本文涉及到的英文缩写及其解释：

3G：3rd-Generation，第三代移动通信技术；

LTE：Long Term Evolution，长期演进系统；

GSM：Global System of Mobile Communication，全球移动通讯系统；

EPC：Evolved Packet Core，分组演进核心；

eNB，eNodeb：Evolved Node B，演进型基站；

E-URTAN：Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network，演进型通用陆地无线接入网；

UE：User Equipment，用户终端；

MME：Mobility Management Entity，移动管理实体，是主要处理信令相关的核心网元；

S GW：Serving Gateway，服务网关，是主要处理业务相关的核心网元；

Femto：家庭基站系统，主要包括家庭基站和Femto网关；

HNB：Home Node B，使用3G制式的家庭基站；

HeNB：Home eNB，使用LTE制式的家庭基站；

HeNB GW：Home eNB Gateway，HeNB网关；

SCTP：Stream Control Transmission Protocol，流控制传输协议；

TAC：Tracking Area Code，跟踪区域码；

CSG：Closed Subscriber Group，闭合用户组；

PLMN：Public Land Mobile Network，公共陆地移动网络；

HeMS：Home eNB management system，HeNB的管理系统；

Global eNB ID，全网eNB标识；

AP：Access Point，无线接入点；

LTE系统是对第三代移动通信系统的演进，整个LTE系统由eNB、EPC和UE三部分组成，图1所示为LTE系统的网络架构图，eNB是演进型基站，EPC负责核心网部分，包括MME和S GW，UE是用户终端，其中，E-URTAN侧的多个eNB通过S1接口接入MME/S GW，各eNB之间通过X2接口连接。

随着宏网网络（3G网络或LTE网络）规模不断扩大，用户数量不断增加，用户的数据带宽需求不断加大。由于3G网络和LTE网络的使用频率较高，与GSM相比，其信号穿透能力较差，因此室内覆盖成为网络优化的一个难点，一般会采用设立室内分布系统的方式来实现3G网络或LTE网络的室内覆盖。但是，在现有条件下，室内分布系统一般只能架设在一些酒店、中高档小区或公共热点场所。对于一般的居民小区，受限于各种条件，还无法架设室内分系统，因此，室内3G或者LTE信号很弱甚至根本没有信号，对用户体验造成很大影响。

为此已提出一种Femto系统，即家庭基站系统，其采用的公共宽带或者运营商传输接入是通过因特网接入到安全网关及运营商的核心网，从而为用户提供无线信号覆盖，可改善用户体验，是室内覆盖补盲、补热的重要技术。关于Femto系统，其主要由家庭基站和femto网关组成，其中家庭基站根据其采用的无线技术不同分为使用3G制式的家庭基站和使用LTE制式的家庭基站HeNB。

图2所示为LTE制式的Femto系统网元架构图，在LTE系统引入HeNB GW，其下链接多个HeNB。首先，HeNB GW通过S1链路一对多地连接多个HeNB，其次，HeNB GW通过S1链路还一对多地接入多个MME/S GW进行负荷分担和容灾备份。另外，HeNB也可通过S1直接接入MME/S GW。在图2的LTE制式Femto系统架构中，从各网元的连接关系可以看到，对于MME，HeNB GW相当于宏站eNodeb；对于HeNB，HeNB GW相当于MME，因此无论是HeNB直接与MME/S GW链接，还是HeNB经过HeNB GW与MME/S GW链接，其间的S1接口的定义和功能是完全一致的。LTE制式的Femto系统的其它网元还包括HeMS（图2中未示出），用于配置HeNB的相关参数。

对于宏网基站eNB，目前的协议规定，一个MME与一个eNB之间有且只能有一条SCTP链接，这个在宏网eNB的时候是没有问题的，因为一个宏基站下的用户数有限，一条SCTP已经能够满足上层业务的需要。但是，在引入HeNB GW之后，一个HeNB GW下面可能链接几万甚至几十万的HeNB，用户数急剧增加，如果仍然按照协议是远远无法满足组网需求的，一个HeNB GW与一个MME之间只建立一条SCTP链接，很难满足超大容量用户的需求，一旦用户数增加到一定程度，大量的信令丢失或数据包丢失不可避免，网关稳定性无法保证。

发明内容

为了解决现有技术中HeNB GW容量无法满足实际组网需求的问题，本发明提供了一种LTE制式家庭基站系统中提高网关稳定性的方法和装置。

一方面，本发明的LTE制式家庭基站系统中提高网关稳定性的方法包括：S101，网关HeNB GW确定需要在HeNB GW和单个移动管理实体MME之间建立多个SCTP链接，并为同一MME下的不同SCTP链接之上的S1接口设置不同的全网eNB标识Global eNB ID；S102，HeNB GW建立与MME之间的多个SCTP链接，以及S103，HeNB GW针对所建立的每个SCTP链接，通过S1建立请求通知MME该SCTP链接承载的上层应用配置信息，在该SCTP链接上建立S1链接。

进一步地，HeNB GW可根据现网规划或者根据实时或定期的系统统计数据确定需要建立的SCTP链接的数目；当根据实时或定期的系统统计数据确定需要建立的SCTP链接的数目时，根据本次系统统计数据确定当前需要建立的SCTP链接的数目之后，通过删除或增加上次建立的所述HeNB GW和所述MME之间的SCTP链接，形成当前需要的SCTP链接的数目。

进一步地，上述方法还包括，S104，LTE制式的家庭基站HeNB向HeNBGW发出S1建立请求，HeNB GW收到请求后，在满足需求的每个MME与HeNB GW之间的多个SCTP链接中，选择一个SCTP链接驻留该HeNB，如果有多个MME满足需求，最终可能会有多个SCTP连接驻留该HeNB，用于传输该HeNB的S1消息，HeNB GW再根据该HeNB发出的S1建立请求及其携带的上层应用配置信息，在该HeNB和HeNB GW之间建立一条S1链接。

其中，所述选择是指挑选当前流量最少或挂接无线接入点AP最少的SCTP链接进行驻留。

另一方面，本发明还提供了一种LTE制式家庭基站系统中提高网关稳定性的装置，其包括：SCTP链接数确定处理模块，用于使网关HeNB GW确定需要在HeNB GW和单个移动管理实体MME之间需要建立多个SCTP链接，并为同一MME下的不同SCTP链接之上的S1接口设置不同的全网eNB标识Global eNB ID；SCTP链接建立处理模块，用于使HeNB GW建立HeNB GW与MME之间的多个SCTP链接；以及S1链接建立处理模块，用于使HeNB GW针对所建立的每个SCTP链接，通过S1建立请求通知MME该SCTP链接承载的上层应用配置信息，在该SCTP链接上建立S1链接。

本发明有益效果如下：

1.提供了一种在HeNB GW与单个MME之间建立多条SCTP链接的方法，突破了HeNB GW与MME之间一条SCTP链接所带来的限制，能够在所使用的协议的基础上提高HeNB GW的容量和稳定性。

2.基于现网规划、系统实时或周期性统计数据，确定所需要的SCTP链接的数目，既能满足现网使用需求，又不至于浪费系统资源建立空闲链接。

3.在HeNB和HeNB GW之间建立S1链接时，优先选择当前流量较小或挂接AP较少的SCTP链接驻留HeNB，能够平衡系统负载，确保S1口消息顺利传递，提高系统稳定性。

附图说明

图1是现有技术中LTE系统的网络架构图。

图2是现有技术中LTE制式Femto系统架构图。

图3是现有技术中MME与HeNB之间的协议栈示意图。

图4是本发明提高网关稳定性的方法流程图。

图5是本发明第一实施例处理流程图。

图6是本发明第二实施例处理流程图。

图7是本发明提高网关稳定性的装置示意图。

具体实施方式

以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

在本领域，流控制传输协议SCTP在两个端点之间提供稳定、有序的数据传递服务，无线网络层协议S1AP建立在流控制传输协议SCTP之上，S1AP是LTE系统接入网和核心网接口S1-MME的应用层协议，控制接入网和核心网之间信令和数据的传输，如图3所示。

本发明提供了一种LTE制式家庭基站系统中提高网关HeNB GW的稳定性的方法，通过在HeNB GW和MME之间建立多条SCTP链接，再针对每个SCTP链接，通过S1建立请求通知MME该SCTP链接承载的上层应用配置信息。基于此，在每条SCTP链接之上建立一条S1链接达到扩大HeNB GW容量，避免数据丢失，提高传输稳定性的目的。

如图4所示，上述方法具体包括：

S101，HeNB GW确定需要建立的多个传输层SCTP链接的数目；并且，为了使一个HeNB GW与单个MME之间可建立多个SCTP链接，需要实现以下情况：在单个MME看来，之后在各个SCTP上建立的每个S1链接是归属于不同的eNB的，因此，针对要建立的SCTP链接，需要为同一MME下的不同SCTP链接之上的S1接口设置不同的全网eNB标识Global eNB ID（按照协议，Global eNB ID包含PLMN Identity和eNB ID信息，两者决定一个eNB，也即设置不同的Global eNB ID相当于虚拟出不同的eNB）；

S102，HeNB GW在其自身与MME之间建立所需要的多个SCTP链接；

S103，针对每个SCTP链接，HeNB GW通过S1建立请求通知MME该SCTP链接承载的上层应用配置信息，以在该SCTP链接上建立S1链接。

所建立的每个S1链接均可用来传输S1口消息，从而可以对HeNB与MME之间的S1消息进行有效的负荷分担，减少甚至避免一条SCTP可能出现的丢包情况，提高HeNB GW的容量和稳定性。

图5所示为本发明第一实施例流程图，根据静态配置预估需要建立的SCTP链接数目，按照该流程在HeNB GW与单个MME之间建立该数目的SCTP链接。

S201，根据现网规划的HeNB GW用户情况或运营商要求的HeNB GW容量情况，HeNB GW预估其与单个MME之间需要建立的SCTP链接数，并为每个SCTP链接之上的S1接口设置不同的Global eNB ID。

确定需要的SCTP链接数目时，可根据需要的S1链接数目间接计算，即如果小区中需要支持的TAC、CSG和PLMN数目越多，则S1链接数目应越多（根据协议，一个S1连接最多携带256个TAC，256个CSG，6个PLMN），则需要的SCTP链接数目必然越多。

S202，HeNB GW向MME发起SCTP建立流程，建立多个SCTP链接。

S203，针对每个建好的SCTP链接，HeNB GW向MME发无线网络层的S1链接建立请求，并携带上层应用配置信息，以通知MME该SCTP链接承载的上层应用配置信息，具体包括对应的Global eNB ID、跟踪区域码、公共陆地移动网络标识、封闭用户组标识、默认寻呼不连续接收、eNB名称等。基于此，在各个SCTP链接上分别建立一条S1链接，MME在S1建立应答消息中将MME的S1配置信息发送给HeNB GW。

其中，在SCTP上建立S1链接的具体方法是，如果MME允许S1建立，则本网元建立对应的S1，并发送S1建立响应，向HeNB GW返回S1建立应答消息，其中携带MME的S1配置信息，如MME名称、公共陆地移动网络标识、MME组标识、MME码字、相对MME能力等；如果MME不允许S1建立（例如当核心网不支持HeNB GW配置时），则建立失败，向HeNB GW返回S1建立失败消息。

按照本实施例的方法对系统中每个MME进行相同的操作，在HeNB GW和每个MME之间分别建立多个SCTP链接，用于分担系统数据传输。

上述HeNB GW按照现网规划等确定需要建立的SCTP链接数属于静态配置，也可以通过动态的方法确定需要建立的SCTP链接数。图6所示为本发明第二实施例的流程图，其根据实时或定期的统计数据动态地确定需要建立的SCTP链接数。

S301，HeNB GW根据实时或定期的系统统计数据确定需要与单个MME之间建立SCTP链接的数目，并为每个需要建立的S1链接分配一个Global eNBID。

其中，所述统计数据可以是实时的或统计周期内的HeNB数目、用户数、信令流量或丢包率等，需要处理的统计数据越多，应建立的SCTP越多，S1链接也越多，例如，假如本次统计更新后发现单个MME下TAC数目多余256*N个，则本次决策出的的S1链接数目为N+1。这样做的好处是，如果系统中新加入了家庭基站，可动态地及时调整SCTP链接数，自动达到合理的数目。

对于一次统计数据结果，后续的处理流程与第一实施例相同。

当再一次得到统计数据结果后，HeNB GW根据该更新的统计数据确定当前需要的SCTP链接的数目，在前一次配置的基础上，通过删除、增加与每个MME之间的SCTP链接，实现在HeNB GW与每个MME之间形成所需数目的SCTP链接，在合理的前提下最大程度地满足系统资源需求。

为了传输HeNB与MME之间的S1口消息，按照上述方案在网关HeNBGW和各个MME之间建立多个SCTP链接，继而建立S1链接之后，还需要建立HeNB和HeNB GW之间的一条S1链接，具体方法是：HeNB向HeNB GW发出S1建立请求，HeNB GW收到请求后，在满足需求（即MME支持该HeNB的S1建立请求消息中的全部或部分PLMN时）的每个MME与HeNB GW之间的多个SCTP链接中，选择一个SCTP链接驻留该HeNB，成功驻留后向该HeNB回复S1链接建立响应，驻留失败则回复S1链接建立失败消息，如果有多个MME满足需求，最终可能会有多个SCTP连接驻留该HeNB，用于传输该HeNB的S1消息。

其中，从多个SCTP链接中选择一个SCTP链接进行HeNB驻留时，应按照负载均衡的原则考虑，优先选择当前挂接无线接入点AP最少的SCTP链接进行驻留（或流量最小的SCTP驻留）。成功驻留后，再根据该HeNB发出的S1建立请求及携带的上层应用配置信息，在该HeNB和HeNB GW之间建立一条S1链接。当HeNB GW收到MME的寻呼消息后，可根据寻呼消息的SCTP链接找到满足寻呼要求的HeNB进行寻呼，而不是在整个HeNB GW下找满足寻呼需求的HeNB进行寻呼，可避免该MME在其它SCTP上下发的相同寻呼消息被重复发送到同一个AP。

另外，为了提高LTE制式家庭基站系统的网关稳定性，本发明还提供了一种长期演进系统LTE制式家庭基站系统中提高网关稳定性的装置，如图7所示，其包括：SCTP链接数确定处理模块401，用于使网关HeNB GW确定需要在HeNB GW和单个移动管理实体MME之间需要建立多个SCTP链接，并为同一MME下的不同SCTP链接之上的S1接口设置不同的全网eNB标识Global eNB ID；SCTP链接建立处理模块402，用于使HeNB GW建立HeNB GW与MME之间的多个SCTP链接；以及，S1链接建立处理模块403，用于使HeNBGW针对所建立的每个SCTP链接，通过S1建立请求通知MME该SCTP链接承载的上层应用配置信息，在该SCTP链接上建立S1链接。

其中，所述SCTP链接数确定处理模块401可根据现网规划或者根据实时或定期的系统统计数据确定需要建立的SCTP链接的数目，其中，当根据实时或定期的系统统计数据确定需要建立的SCTP链接的数目时，所述SCTP链接数确定处理模块根据本次系统统计数据确定当前需要建立的SCTP链接的数目之后，通过删除、增加所述HeNB GW和所述MME之间的SCTP链接，形成当前需要的SCTP链接的数目。

另外，所述LTE制式家庭基站系统中提高网关稳定性的装置还包括SCTP链接选择处理模块，用于当LTE制式的家庭基站HeNB向HeNB GW发出S1建立请求，HeNB GW收到请求之后，在满足需求的每个MME与HeNB GW之间的多个SCTP链接中，选择一个SCTP链接驻留该HeNB，再根据该HeNB发出的S1建立请求及其携带的上层应用配置信息，在该HeNB和HeNB GW之间建立一条S1链接，如果有多个MME满足需求，最终可能会有多个SCTP连接驻留该HeNB，用于传输该HeNB的S1消息。

将本发明的上述装置用于LTE制式家庭基站系统中，可实现在网关HeNBGW与单个MME之间建立多条SCTP链接，达到提高HeNB GW稳定性的目的。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims

1.一种长期演进系统LTE制式家庭基站系统中提高网关稳定性的方法，其特征在于，包括：

S101，网关HeNB GW确定需要在HeNB GW和单个移动管理实体MME之间需要建立多个SCTP链接，并为同一MME下的不同SCTP链接之上的S1接口设置不同的全网eNB标识Global eNB ID；

S102，HeNB GW建立HeNB GW与MME之间的多个SCTP链接；

S103，HeNB GW针对所建立的每个SCTP链接，通过S1建立请求通知MME该SCTP链接承载的上层应用配置信息，在该SCTP链接上建立S1链接。

2.如权利要求1所述的提高网关稳定性的方法，其特征在于，所述HeNBGW根据现网规划确定需要建立的SCTP链接的数目，或者，根据实时或定期的系统统计数据确定需要建立的SCTP链接的数目。

3.如权利要求2所述的提高网关稳定性的方法，其特征在于，当根据实时或定期的系统统计数据确定需要建立的SCTP链接的数目时，根据本次系统统计数据确定当前需要建立的SCTP链接的数目之后，通过删除或增加上次建立的所述HeNB GW和所述MME之间的SCTP链接，形成当前需要的SCTP链接的数目。

4.如权利要求1-3中任一权利要求所述的提高网关稳定性的方法，其特征在于，步骤S103之后还包括：

S104，LTE制式的家庭基站HeNB向HeNB GW发出S1建立请求，HeNBGW收到请求后，在满足需求的MME与HeNB GW之间的多个SCTP链接中，选择一个SCTP链接驻留该HeNB，再根据该HeNB发出的S1建立请求及其携带的上层应用配置信息，在该HeNB和HeNB GW之间建立一条S1链接。

5.如权利要求4所述的提高网关稳定性的方法，其特征在于，选择一个SCTP链接驻留是指挑选当前流量最小或挂接无线接入点AP最少的SCTP链接进行驻留。

6.一种长期演进系统LTE制式家庭基站系统中提高网关稳定性的装置，其特征在于，包括：

SCTP链接数确定处理模块，用于使网关HeNB GW确定需要在HeNB GW和单个移动管理实体MME之间需要建立多个SCTP链接，并为同一MME下的不同SCTP链接之上的S1接口设置不同的全网eNB标识Global eNB ID；

SCTP链接建立处理模块，用于使HeNB GW建立HeNB GW与MME之间的多个SCTP链接；

S1链接建立处理模块，用于使HeNB GW针对所建立的每个SCTP链接，通过S1建立请求通知MME该SCTP链接承载的上层应用配置信息，在该SCTP链接上建立S1链接。

7.如权利要求6所述的提高网关稳定性的装置，其特征在于，所述SCTP链接数确定处理模块根据现网规划确定需要建立的SCTP链接的数目，或者，根据实时或定期的系统统计数据确定需要建立的SCTP链接的数目。

8.如权利要求7所述的提高网关稳定性的装置，其特征在于，当所述SCTP链接数确定处理模块根据实时或定期的系统统计数据确定需要建立的SCTP链接的数目时，所述SCTP链接数确定处理模块根据本次系统统计数据确定当前需要建立的SCTP链接的数目之后，通过删除或增加上次建立的所述HeNB GW和所述MME之间的SCTP链接，形成当前需要的SCTP链接的数目。

9.如权利要求6-8中任一权利要求所述的提高网关稳定性的装置，其特征在于，所述装置还包括：

SCTP链接选择处理模块，用于当LTE制式的家庭基站HeNB向HeNB GW发出S1建立请求，HeNB GW收到请求之后，在满足需求的MME与HeNB GW之间的多个SCTP链接中，选择一个SCTP链接驻留该HeNB，再根据该HeNB发出的S1建立请求及其携带的上层应用配置信息，在该HeNB和HeNB GW之间建立一条S1链接。

10.如权利要求9所述的提高网关稳定性的装置，其特征在于，所述SCTP链接选择处理模块选择一个SCTP链接驻留是指挑选当前流量最小或挂接无线接入点AP最少的SCTP链接进行驻留。