一种下行数据传输方法及装置
技术领域
本发明涉及通信技术,尤其涉及一种下行数据传输方法及装置。
背景技术
针对小数据的高效率传输,3GPP(3rd Generation Partnership Project,第三代移动通信标准化组织)提出了多种方法,其中一种是使用无状态的组合网关(combinedgateway,CGW)来进行小数据传输,然而该方法只适用于上行小数据传输,不能用于空闲态UE(User Equipment,用户设备)的下行小数据传输。
现有的EPS(Evolved Pscket System,演进分组系统,E-UTRAN(演进的通用陆地无线接入网)和EPC(分组核心演进)合称EPS)系统没有定义low cost(低开销)数据传输方法,因此为了传输很少的数据,都需要完成全部的用户平面的连接建立,资源分配等过程,所以效率低下。使用无状态网关和缩减的信令过程来完成小数据传输可以提高数据传输的效率。具体实现方法包括附着过程和服务请求过程:
附着(attach)过程包括:
步骤1:UE向MME(Mobile Managenment Entity,移动管理实体)发送PDN(PacketData Network,分组数据网)连接建立请求,请求中携带request APN(request AccessPoint Name请求接入点名称);
步骤2:在支持缩减信令和无状态CGW的网络中,MME根据UE的request APN确定选择CGW,并从本地的与requested APN关连的地址池中分配私有IPv4地址或者IPv6地址,地址池中与CGW和APN关连的地址范围不能出现重叠。这是一种新的地址分配方法,CGW无需记录分配给UE的地址。
步骤3:MME将CGW的地址传给UE,由于MME和CGW之间不再有信令交互,所有MME需要本地知道与APN关连的CGW。
步骤4:MME主动根据requested APN信息向UE提供PCO(protocol configurationoptions,协议配置选项),而不是从PGW获取。
步骤5:每个MME被分配了一组上行数据包IP地址(CGW的S1-U IP地址),后续的service request过程中,MME都需要向eNodeB(基站)提供该地址。
步骤6:由于MME为每个设备分配与APN相关的给定服务区的上行TEID(TerminalEquipment Identifier终端设备标识),因此CGW无需为每个UE分配上行TEID,完全由MME代劳。在service request过程中,MME将此TEID传给eNodeB,使得每个上行数据包都能够被路由到CGW。当UE移动出service area(服务范围)后,UE会收到新的TEID。
步骤7:在eNodeB向CGW发送第一个上行数据包时,会携带MME提供的额外的信息,用于在CGW执行必要的功能。额外的信息包括:eNodeB的传输地址,TEID,用于计费的设备ID(标识),以及可选的合法监听ID和位置信息等。在attach和service request过程中,MME可以向eNodeB提供各种additional(附加)信息来最后传给CGW。这样使得CGW无需维护任何与UE相关的状态信息。
步骤8:在CGW收到上行数据包后,CGW创建设备上下文(device context)来保存第一个上行数据包的扩展头中携带的控制信息以及设备的IP(Internet protocol,因特网协议)地址。只要无线承载连接保持,CGW就需要维护该设备上下文。只要device context存在,CGW可以转发下行数据到UE。如果设备处于空闲态并且CGW没有device context,CGW将丢弃该数据包,如果CGW转发到eNodeB,而eNodeB发现radio bearer(无线链路)变成inactive(停止),则eNodeB丢弃数据包。
步骤9:当设备变为inactive,eNB可能会发dummy packet(虚拟数据包)到CGW通知CGW释放device context,从而减少收到不能投递的数据包。
步骤10:当设备移出service area,设备需要re-attach(重新附着)到新的service area。如果UE请求additional bearer(额外承载),MME需要deactivate(去激活)现有的PDN连接,并按照现有流程建立到相同APN的PDN连接。
步骤11:当UE从EPC detach(去附着),MME分配给UE的资源将被回收到资源池(IP地址,TEID等)。
Service request(服务请求)过程包括:
步骤1:UE发起Service Request过程;
步骤2:MME收到Service Request请求后,请求eNodeB建立UE上下文;
步骤3:当eNB和SGW(服务网关)支持优化承载重建并且UE只有一条PDNconnection(连接)时,eNB可以将eNodeB tunnel ID(基站隧道标识)和CGW context信息通过第一个上行GTP-U(GPRS Tunneling Protocol for the User plane,用户层面的GPRS隧道协议)数据包传给SGW。如果eNB没有收到UE的数据包,则发送dummy(虚拟)上行GTP-U数据包到SGW。eNodeB收到的第一个下行数据包即为对之前的上行数据包的确认。随后的上行数据包无需携带additional information(附加信息)。
步骤4:eNB在收到SGW的确认后,发起S1-AP Initial Context Setup Complete(S1-AP初始上下文建立完成),通知MME SGW上的承载建立成功。
上述方法均是针对连接态的UE进行的下行数据传输方法,若UE处于空闲状态,则无法寻呼到UE,不能实现下行数据的传输。
现有方法中没有提供针对空闲态UE的下行数据的传输方法。
发明内容
本发明实施例提供一种下行数据传输方法及装置,以实现在已释放UE上下文时,CGW接收到下行数据包后,能够进行下行数据包的传输。
一种数据传输方法,包括:
组合网关CGW接收到下行数据包,并确定不存在接收该下行数据包的用户设备UE的上下文;
CGW根据所述下行数据包的目的因特网协议IP地址,查询该下行数据包对应的UE的标识和当前服务所述UE的移动管理实体MME的标识;
CGW根据所述MME标识及UE标识,将所述下行数据包传输至所述UE。
一种数据传输方法,包括:
移动管理实体MME接收组合网关CGW发送的携带所述用户设备UE标识的新下行数据通知消息;
MME根据所述UE标识寻呼所述UE。
一种数据传输装置,包括:
确定单元,用于接收到下行数据包,并确定不存在接收该下行数据包的用户设备UE的上下文;
查询单元,用于根据所述下行数据包的目的因特网协议IP地址,查询该下行数据包对应的UE的标识和当前服务所述UE的移动管理实体MME标识;
传输单元,用于根据所述MME标识及UE标识,将所述下行数据包传输至所述UE。
一种数据传输装置,包括:
接收单元,用于接收组合网关CGW发送的携带所述用户设备UE标识的新下行数据通知消息;
寻呼单元,用于根据所述UE标识寻呼所述UE。
本发明实施例提供一种下行数据传输方法及装置,预先对应存储了UE的IP地址和MME标识及UE标识,在已释放UE上下文时,CGW接收到下行数据包后,确定不存在接收该下行数据包的UE的上下文,则根据下行数据包的目的IP地址,查询该下行数据包对应的UE的标识和当前服务所述UE的MME标识,从而根据MME标识及UE标识,将下行数据包传输至UE,实现了在已释放UE上下文时,CGW接收到下行数据包后,能够进行下行数据包的传输。
附图说明
图1为本发明实施例提供的下行数据传输方法流程图之一;
图2为本发明实施例提供的一种较具体的下行数据传输方法流程图;
图3为本发明实施例提供的针对实施例一的下行数据传输方法流程图;
图4为本发明实施例提供的针对实施例二的下行数据传输方法流程图;
图5为本发明实施例提供的下行数据传输方法流程图之二;
图6为本发明实施例提供的下行数据传输装置结构示意图之一;
图7为本发明实施例提供的下行数据传输装置结构示意图之二。
具体实施方式
本发明实施例提供一种下行数据传输方法及装置,预先对应存储了UE的IP地址和MME标识及UE标识,在已释放UE上下文时,CGW接收到下行数据包后,确定不存在接收该下行数据包的UE的上下文,则根据下行数据包的目的IP地址,查询该下行数据包对应的UE的标识和当前服务所述UE的MME标识,从而根据MME标识及UE标识,将下行数据包传输至UE,实现了在已释放UE上下文时,CGW接收到下行数据包后,能够进行下行数据包的传输。
如图1所示,本发明实施例提供的数据传输方法,包括:
步骤S101、CGW接收到下行数据包,并确定不存在接收该下行数据包的UE的上下文;
步骤S102、CGW根据下行数据包的目的IP地址,查询该下行数据包对应的UE的标识和当前服务所述UE的MME标识;
步骤S103、CGW根据MME标识及UE标识,将下行数据包传输至UE。
由于预先对应存储了UE的IP地址和MME标识、UE标识,所以在CGW确定不存在接收该下行数据包的UE的上下文时,可以从存储UE的IP地址和MME标识、UE标识的网元中,通过下行数据包的目的IP地址,查询到与该目的IP地址对应存储的MME标识和UE标识,即该下行数据包对应的UE的标识和当前服务所述UE的MME标识,再根据该MME标识及UE标识,将该下行数据包发送给该用户设备。
当多个CGW共用一个存储IP地址和MME标识、UE标识的网元时,可以进一步对应UE的IP地址、MME标识、UE标识存储CGW的标识,从而提高查询结果的准确性。
通常,MME在建立PDN连接后,即可在设定网元中存储UE的IP地址、MME标识、UE标识的对应关系,此时,在接收到下行数据包,并确定不存在接收该下行数据包的UE的上下文前,还包括:
MME建立与UE、CGW间的PDN连接,并在设定网元中存储分配给UE的IP地址与MME标识、UE标识、CGW标识的对应关系。
为节省网元中的存储空间,同时为保证查询结果的准确性,在释放PDN连接后,需要进一步删除建立该PDN连接时存储的分配给UE的IP地址与MME标识、UE标识、CGW标识的对应关系,此时,还包括:
MME确认释放与UE、CGW间的PDN连接后,通知设定网元删除存储的分配给UE的IP地址与MME标识、UE标识、CGW标识的对应关系。
其中,用来存储分配给UE的IP地址与MME标识、UE标识、CGW标识的对应关系的设定网元,可以是与该UE建立通路的CGW,也可以是DNS(Data Network Service,数据网络业务)服务器、HSS(Home Subscriber Server,归属用户服务器)等各个CGW均可访问的网元,还可以是专用于存储存储分配给UE的IP地址与MME标识、UE标识、CGW标识的对应关系的服务器。
较佳的,该设定网元具体为:DNS服务器、HSS或者CGW。
此时,CGW根据下行数据包的目的IP地址,查询该下行数据包对应的UE的标识和当前服务所述UE的MME标识,具体包括:
CGW根据下行数据包的目的IP地址,从DNS服务器、HSS或者自身维护的数据中查询该下行数据包对应的UE的标识和当前服务所述UE的MME标识。
较佳的,步骤S103中,CGW根据MME标识及UE标识,将下行数据包传输至UE,具体包括:
CGW向MME发送携带UE标识的新下行数据通知消息,触发MME根据UE标识寻呼UE;
UE、基站及CGW间的通路建立后,CGW向UE发送下行数据包。
具体的,针对空闲态UE,当无状态的CGW收到发送给该UE的下行数据包后,由于没有该UE的上下文,所以只能根据下行数据的目的IP地址来确定其下行数据通路,如图2所示,具体方法包括:
步骤S201、CGW收到下行数据包后,如果没有UE context,则根据数据包的目的IP地址及CGW ID去查询,获取分配该IP地址的MME Identity和获得该IP地址的UE的IMSI;
步骤S202、CGW构建新下行数据通知消息(new downlink data notification,NDDN)到MME,由于MME和CGW之间没有建立信令连接,因此该NDDN中应当携带UE的IMSI以及根据MME identity确定的MME地址;
步骤S203、MME根据NDDN中的UE IMSI,向该UE发起寻呼,恢复UE、eNodeB和CGW间的数据通路。
需要注意的是,MME需将分配给UE的IP地址、UE的IMSI、CGW ID以及MME Identity进行保存,例如在DNS Server或HSS中进行保存;当eNodeB通过inactive timer删除空口承载后,应通知CGW删除其建立的UE context,可以通过dummy packet方法通知,也可以通过MME发送S1接口的消息通知;当UE删除所建立的PDN连接后,MME回收IP地址等资源,并将DNSServer或HSS上保存的UE IP地址,IMSI以及MME Identity删除。
下面通过具体的实施例对本发明实施例提供的数据传输方法进行详细说明:
实施例一、
该实施例中,分配给UE的IP地址,UE的IMSI,MME ID及CGW ID的对应关系存储在DNS Server中,并通过数据面dummy packet触发CGW进行UE context释放。
如图3所示,该数据传输方法包括:
步骤S301、在PDN连接建立过程中,MME给UE分配IP地址;
步骤S302、MME向DNS Server插入分配给UE的IP地址、UE的IMSI、MME ID及CGW ID四元组;
步骤S303、UE通过stateless CGW的方法来建立UE、eNodeB和CGW之间的通路;
步骤S304、在eNodeB上的inactive timer超时后通过数据面dummy packet触发CGW进行UE context释放;
步骤S305、CGW释放UE context;
步骤S306、当CGW收到下行数据包,而没有UE context时,CGW根据下行数据包的目的IP地址及CGW ID来获取对应的MME ID和UE IMSI;
步骤S307、CGW构造NDDN消息,消息中携带UE的IMSI,发往MME ID所指示的MME;
步骤S308、MME发起paging UE的过程;
步骤S309、UE收到paging消息后,发起service request过程,恢复UE、eNodeB、CGW间的数据通路,实现下行数据包的传输;
步骤S310、在为UE建立的PDN连接释放后,MME需要通知DNS Server将存储的IMSI、MME ID、UE IP地址和CGW ID四元组删除。
当分配给UE的IP地址,UE的IMSI,MME ID及CGW ID的对应关系存储在HSS中时,具体实施方式与实施例一相同,仅把DNS服务器替换为HSS即可。
实施例二、
该实施例中,分配给UE的IP地址,UE的IMSI,MME ID及CGW ID的对应关系存储在与CGW合并设置或对应设置的数据库中,并通过MME发送S1接口的消息触发CGW进行UEcontext释放。
如图4所示,该数据传输方法包括:
步骤S401、在PDN连接建立过程中,MME给UE分配IP地址;
步骤S402、MME向DNS Server插入分配给UE的IP地址、UE的IMSI及MME ID三元组;
步骤S403、UE通过stateless CGW的方法来建立UE、eNodeB和CGW之间的通路;
步骤S404、在eNodeB上的inactive timer超时后,eNodeB发起S1 Release过程;
步骤S405、MME使用新的Release Access bearer消息请求CGW进行UE context释放,该消息使用UE ID或者IMSI进行路由;
步骤S406、CGW释放UE context;
步骤S407、当CGW收到下行数据包,而没有UE context时,CGW根据下行数据包的目的IP地址来获取对应的MME ID和UE IMSI;
步骤S408、CGW构造NDDN消息,消息中携带UE的IMSI,发往MME ID所指示的MME;
步骤S409、MME发起paging UE的过程;
步骤S410、UE收到paging消息后,发起service request过程,恢复UE、eNodeB、CGW间的数据通路,实现下行数据包的传输;
步骤S411、在为UE建立的PDN连接释放后,MME需要通知DNS Server将存储的IMSI、MME ID和UE IP地址三元组删除。
本发明实施例还相应提供一种针对MME侧的数据传输方法,如图5所示,包括:
步骤S501、MME接收CGW发送的携带UE标识的新下行数据通知消息;
步骤S502、MME根据UE标识寻呼UE。
CGW在接收到下行数据包后,如果确定存在接收该下行数据包的UE的上下文,则直接将下行数据包发送给该UE即可,如果确定不存在接收该下行数据包的UE的上下文,则根据下行数据包中的目的IP地址查询接收该下行数据包的UE标识和MME标识,进而可以向MME发送携带UE标识的新下行数据通知消息,MME接收到该新下行数据通知消息后,即可根据UE标识寻呼UE,重新建立UE的上下文,使得CGW能够将下行数据包发送给UE,实现了在已释放UE上下文时,CGW接收到下行数据包后,能够进行下行数据包的传输。
其中,MME接收CGW发送的携带UE标识的新下行数据通知消息前,还包括:
MME建立与UE、CGW间的PDN连接,并在设定网元中存储分配给UE的IP地址与MME标识、UE标识、CGW标识的对应关系。
此时,还包括:
MME确认释放与UE、CGW间的PDN连接后,通知设定网元删除存储的分配给UE的IP地址与MME标识、UE标识、CGW标识的对应关系。
本发明实施例还相应提供一种数据传输装置,该装置可以具体为CGW,如图6所示,包括:
确定单元601,用于接收到下行数据包,并确定不存在接收该下行数据包的UE的上下文;
查询单元602,用于根据下行数据包的目的IP地址,查询该下行数据包对应的UE的标识和当前服务所述UE的MME标识;
传输单元603,用于根据MME标识及UE标识,将下行数据包传输至UE。
其中,查询单元602具体用于:
CGW根据下行数据包的目的IP地址,从DNS服务器、HSS或者自身维护的数据中查询该下行数据包对应的UE的标识和当前服务所述UE的MME标识。
传输单元603具体用于:
向MME发送携带UE标识的新下行数据通知消息,触发MME根据UE标识寻呼UE;
在UE、基站及CGW间的通路建立后,向UE发送下行数据包。
本发明实施例还相应提供一种数据传输装置,该装置可以具体为MME,如图7所示,该装置包括:
接收单元701,用于接收CGW发送的携带UE标识的新下行数据通知消息;
寻呼单元702,用于根据UE标识寻呼UE。
进一步,该装置还包括:
连接建立单元,用于建立与UE、CGW间的PDN连接,并在设定网元中存储分配给UE的IP地址与MME标识、UE标识、CGW标识的对应关系。
此时,该装置还包括:
连接释放单元,用于确认释放与UE、CGW间的PDN连接后,通知设定网元删除存储的分配给UE的IP地址与MME标识、UE标识、CGW标识的对应关系。
本发明实施例提供一种下行数据传输方法及装置,预先对应存储了UE的IP地址和MME标识及UE标识,在已释放UE上下文时,CGW接收到下行数据包后,确定不存在接收该下行数据包的UE的上下文,则根据下行数据包的目的IP地址,查询该下行数据包对应的UE的标识和当前服务所述UE的MME标识,从而根据MME标识及UE标识,将下行数据包传输至UE,实现了在已释放UE上下文时,CGW接收到下行数据包后,能够进行下行数据包的传输。
本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。