CN104284359A - 一种epc网络下跨地区容灾系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种EPC网络下跨地区容灾系统,在现有技术网络架构基础之上,增设分布在不同的地理位置上的备份移动性管理实体/服务网关,在实现对移动性管理实体/服务网关进行实时监测的同时,通过备份移动性管理实体/服务网关对用户设备上下文信息进行备份;与此相应,本发明还涉及EPC网络下跨地区容灾系统的控制方法,实现在移动性管理实体/服务网关出现故障时,备份移动性管理实体/服务网关能够及时投入到网络中进行工作,有效保证了整个网络工作的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种EPC网络下跨地区容灾系统及控制方法。
背景技术
随着无线技术的不断发展,社会和商业对移动服务的依赖也不断增加。因此,无论是对用户还是运营商而言,避免业务中断、保持服务的连续性都是至关重要的。
目前,造成系统出现灾难性问题的主要原因有以下几个方面:(1)系统资源故障,包括硬件故障和软件故障;(2)人为原因导致的故障;(3)自然原因导致的灾难,如:海难、飓风、地震。故障的发生会带来严重的经济损失,因此,确保移动网络能够有如固网一样的可靠性是一种必然趋势。虽然关于无线网络容灾和服务连续性的研究有很多,但是,却没有一种能够针对EPC网络进行的容灾方案。我们提出了一种LTE/EPC网络中的跨地区容灾解决方法,在网络元件损坏时,尤其是MME或S-GW损坏时,及时监测到该故障并保持服务连续性,提高了LTE/EPC网络的服务质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种针对EPC网络中的移动性管理实体/服务网关进行实时监测,并能够有效保证整个网络稳定工作的EPC网络下跨地区容灾系统。
与此相应,本发明所要解决的技术问题是提供一种针对EPC网络中的移动性管理实体/服务网关进行实时监测,采用备份切换的方式,有效保证整个网络稳定工作,提高EPC网络服务质量的基于本发明设计EPC网络下跨地区容灾系统的控制方法。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案:本发明设计了一种EPC网络下跨地区容灾系统,包括用户设备、网络操作管理维护模块、以及分别与网络操作管理维护模块相连接的分组数据网网关、移动性管理实体/服务网关、基站,其中,移动性管理实体/服务网关分别与分组数据网网关、基站相连接,用户设备接入基站;还包括备份移动性管理实体/服务网关,移动性管理实体/服务网关和备份移动性管理实体/服务网关分布在不同的地理位置上,其中,网络操作管理维护模块与备份移动性管理实体/服务网关相连接,备份移动性管理实体/服务网关分别与分组数据网网关、基站相连接,移动性管理实体/服务网关与备份移动性管理实体/服务网关之间相连接进行数据通信。
作为本发明的一种优选技术方案:所述移动性管理实体/服务网关和备份移动性管理实体/服务网关之间通过光纤或者Metro/Carrier以太网高速传输链路进行数据通信。
本发明所述一种EPC网络下跨地区容灾系统采用以上技术方案与现有技术相比,具有以下技术效果:本发明设计EPC网络下跨地区容灾系统,在现有技术网络架构基础之上,增设分布在不同的地理位置上的备份移动性管理实体/服务网关,在实现对移动性管理实体/服务网关进行实时监测的同时,通过备份移动性管理实体/服务网关对用户设备上下文信息进行备份,实现在移动性管理实体/服务网关出现故障时,能够及时将网络切换至备份移动性管理实体/服务网关工作,大大保证了整个网络工作的稳定性。
与此相应,本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案:本发明设计了一种基于本发明设计EPC网络下跨地区容灾系统的控制方法,包括如下步骤:
步骤001. 所述用户设备接入所述基站,所述网络操作管理维护模块控制所述分组数据网网关、移动性管理实体/服务网关、基站进行工作的同时,所述网络操作管理维护模块对相连接的移动性管理实体/服务网关和备份移动性管理实体/服务网关进行配置,控制所述备份移动性管理实体/服务网关和与其相连接的移动性管理实体/服务网关进行实时数据通信,对移动性管理实体/服务网关中的用户设备上下文信息进行实时备份;
同时,所述网络操作管理维护模块与移动性管理实体/服务网关进行实时通信,实时判断该移动性管理实体/服务网关是否出现故障,是则进入下一步骤,否则重复此步骤001;
步骤002. 网络操作管理维护模块分别向与该故障移动性管理实体/服务网关相连的分组数据网网关、基站、备份移动性管理实体/服务网关发送切换控制命令,该移动性管理实体/服务网关停止工作,备份移动性管理实体/服务网关调用其已备份的用户设备上下文信息结合分组数据网网关、基站进行工作。
作为本发明的一种优选技术方案:所述步骤001中,所述网络操作管理维护模块与移动性管理实体/服务网关进行实时通信,网络操作管理维护模块通过周期性向移动性管理实体/服务网关发送消息,并获得由周期性向移动性管理实体/服务网关反馈的响应消息的方式,实时判断该移动性管理实体/服务网关是否出现故障。
作为本发明的一种优选技术方案:所述步骤002中,当所述网络操作管理维护模块判断移动性管理实体/服务网关出现故障时,网络操作管理维护模块向与该故障移动性管理实体/服务网关相连的分组数据网网关、基站、备份移动性管理实体/服务网关发送切换控制命令,收到切换控制命令的分组数据网网关、基站分别开始缓冲该故障移动性管理实体/服务网关的用户设备上下行数据;然后与该故障移动性管理实体/服务网关相连的分组数据网网关、基站释放与该故障移动性管理实体/服务网关的连接,并与备份移动性管理实体/服务网关开始建立连接,该故障移动性管理实体/服务网关停止工作,用户设备重新与基站建立连接;最后,基站发送请求信息与备份移动性管理实体/服务网关建立连接。
作为本发明的一种优选技术方案:所述步骤001中还包括如下操作,若所述EPC网络中新增移动性管理实体/服务网关时,所述EPC网络下跨地区容灾系统按照如下方法进行控制:
所述网络操作管理维护模块为新增移动性管理实体/服务网关指定与其分布在不同的地理位置上的备份移动性管理实体/服务网关;然后所述网络操作管理维护模块分别为相互对应的新增移动性管理实体/服务网关与备份移动性管理实体/服务网关进行配置更新,使得新增移动性管理实体/服务网关与备份移动性管理实体/服务网关建立连接;接着,网络操作管理维护模块对相互对应的新增移动性管理实体/服务网关和备份移动性管理实体/服务网关进行负载更新;最后,网络操作管理维护模块更新新增移动性管理实体/服务网关与对应备份移动性管理实体/服务网关之间的对应切换方法。
本发明所述一种基于本发明设计EPC网络下跨地区容灾系统的控制方法采用以上技术方案与现有技术相比,具有以下技术效果:本发明设计EPC网络下跨地区容灾系统的控制方法,针对增设分布在不同的地理位置上的备份移动性管理实体/服务网关的EPC网络系统架构,在实现对移动性管理实体/服务网关进行实时监测的同时,控制备份移动性管理实体/服务网关对用户设备上下文信息进行备份,实现在移动性管理实体/服务网关出现故障时,备份移动性管理实体/服务网关能够及时投入到网络中进行工作,有效保证了整个网络工作的稳定性。
附图说明
图1是本发明设计的EPC网络下跨地区容灾系统模块示意图;
图2是本发明设计EPC网络下跨地区容灾系统控制方法的流程示意图;
图3是本发明设计EPC网络中新增移动性管理实体/服务网关时系统控制方法示意图;
图4是本发明设计EPC网络下跨地区容灾系统控制方法中控制切换示意图;
图5是本发明设计EPC网络下跨地区容灾系统控制方法中与备份移动性管理实体/服务网关建立承载示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示,本发明设计的一种EPC网络下跨地区容灾系统,包括用户设备、网络操作管理维护模块、以及分别与网络操作管理维护模块相连接的分组数据网网关、移动性管理实体/服务网关、基站,其中,移动性管理实体/服务网关分别与分组数据网网关、基站相连接,用户设备接入基站;还包括备份移动性管理实体/服务网关,移动性管理实体/服务网关和备份移动性管理实体/服务网关分布在不同的地理位置上,其中,网络操作管理维护模块与备份移动性管理实体/服务网关相连接,备份移动性管理实体/服务网关分别与分组数据网网关、基站相连接,移动性管理实体/服务网关与备份移动性管理实体/服务网关之间通过光纤或者Metro/Carrier以太网高速传输链路进行数据通信。
本发明设计EPC网络下跨地区容灾系统,在现有技术网络架构基础之上,增设分布在不同的地理位置上的备份移动性管理实体/服务网关,在实现对移动性管理实体/服务网关进行实时监测的同时,通过备份移动性管理实体/服务网关对用户设备上下文信息进行备份,实现在移动性管理实体/服务网关出现故障时,能够及时将网络切换至备份移动性管理实体/服务网关工作,大大保证了整个网络工作的稳定性。
与此相应,如图2所示,本发明还设计了基于本发明设计EPC网络下跨地区容灾系统的控制方法,包括如下步骤:
步骤001. 所述用户设备接入所述基站,所述网络操作管理维护模块控制所述分组数据网网关、移动性管理实体/服务网关、基站进行工作的同时,所述网络操作管理维护模块对相连接的移动性管理实体/服务网关和备份移动性管理实体/服务网关进行配置,控制所述备份移动性管理实体/服务网关和与其相连接的移动性管理实体/服务网关进行实时数据通信,对移动性管理实体/服务网关中的用户设备上下文信息进行实时备份;
同时,所述网络操作管理维护模块与移动性管理实体/服务网关进行实时通信,网络操作管理维护模块通过周期性向移动性管理实体/服务网关发送消息,并获得由周期性向移动性管理实体/服务网关反馈的响应消息的方式,实时判断该移动性管理实体/服务网关是否出现故障,是则进入下一步骤,否则重复此步骤001;
与此同时,如图3所示,若所述EPC网络中新增移动性管理实体/服务网关时,所述EPC网络下跨地区容灾系统按照如下方法进行控制:
所述网络操作管理维护模块为新增移动性管理实体/服务网关指定与其分布在不同的地理位置上的备份移动性管理实体/服务网关;然后所述网络操作管理维护模块分别为相互对应的新增移动性管理实体/服务网关与备份移动性管理实体/服务网关进行配置更新,使得新增移动性管理实体/服务网关与备份移动性管理实体/服务网关建立连接;接着,网络操作管理维护模块对相互对应的新增移动性管理实体/服务网关和备份移动性管理实体/服务网关进行负载更新;最后,网络操作管理维护模块更新新增移动性管理实体/服务网关与对应备份移动性管理实体/服务网关之间的对应切换方法。
步骤002. 网络操作管理维护模块分别向与该故障移动性管理实体/服务网关相连的分组数据网网关、基站、备份移动性管理实体/服务网关发送切换控制命令,该移动性管理实体/服务网关停止工作,备份移动性管理实体/服务网关调用其已备份的用户设备上下文信息结合分组数据网网关、基站进行工作。具体过程如下:
当所述网络操作管理维护模块判断移动性管理实体/服务网关出现故障时,网络操作管理维护模块向与该故障移动性管理实体/服务网关相连的分组数据网网关、基站、备份移动性管理实体/服务网关发送切换控制命令,收到切换控制命令的分组数据网网关、基站分别开始缓冲该故障移动性管理实体/服务网关的用户设备的上下行数据;然后与该故障移动性管理实体/服务网关相连的分组数据网网关、基站释放与该故障移动性管理实体/服务网关的连接,并与备份移动性管理实体/服务网关开始建立连接,该故障移动性管理实体/服务网关停止工作,用户设备重新与基站建立连接;最后,基站发送请求信息与备份移动性管理实体/服务网关建立连接。
本发明设计EPC网络下跨地区容灾系统的控制方法,针对增设分布在不同的地理位置上的备份移动性管理实体/服务网关的EPC网络系统架构,在实现对移动性管理实体/服务网关进行实时监测的同时,控制备份移动性管理实体/服务网关对用户设备上下文信息进行备份,实现在移动性管理实体/服务网关出现故障时,备份移动性管理实体/服务网关能够及时投入到网络中进行工作,有效保证了整个网络工作的稳定性。
本发明设计EPC网络下跨地区容灾系统及控制方法在实际应用过程当中,参照本发明设计技术方案架构EPC网络架构,其中增设分布在不同的地理位置上的备份移动性管理实体/服务网关MME/S-GW,移动性管理实体/服务网关MME/S-GW与备份移动性管理实体/服务网关MME/S-GW实现远程数据通信,然后如图2所示,针对EPC网络下跨地区容灾系统执行如下控制方法:
步骤001. 所述用户设备接入所述基站,所述网络操作管理维护模块OAM控制所述分组数据网网关P-GW、移动性管理实体/服务网关MME/S-GW、基站eNodeB进行工作的同时,所述网络操作管理维护模块OAM对相连接的移动性管理实体/服务网关MME/S-GW和备份移动性管理实体/服务网关MME/S-GW进行配置,控制所述备份移动性管理实体/服务网关MME/S-GW和与其相连接的移动性管理实体/服务网关MME/S-GW进行实时数据通信,对移动性管理实体/服务网关MME/S-GW中的用户设备UE上下文信息进行实时备份,如移动性管理实体/服务网关MME/S-GW所支持的基站eNodeB、跟踪区域(TA)列表等信息,本发明设计中,可以设计一个备份移动性管理实体/服务网关MME/S-GW对应多个移动性管理实体/服务网关MME/S-GW,实现与多个移动性管理实体/服务网关MME/S-GW的远程数据通信,对多个移动性管理实体/服务网关MME/S-GW中的用户设备UE上下文信息进行实时备份;
同时,所述网络操作管理维护模块OAM与移动性管理实体/服务网关MME/S-GW进行实时通信,网络操作管理维护模块OAM通过周期性向移动性管理实体/服务网关MME/S-GW发送消息,并获得由周期性向移动性管理实体/服务网关MME/S-GW反馈的响应消息的方式,实时判断该移动性管理实体/服务网关MME/S-GW是否出现故障,是则进入下一步骤,否则重复此步骤001;
与此同时,如图3所示,若所述EPC网络中新增移动性管理实体/服务网关MME/S-GW时,所述EPC网络下跨地区容灾系统按照如下方法进行控制:
所述网络操作管理维护模块OAM为新增移动性管理实体/服务网关MME/S-GW指定与其分布在不同的地理位置上的备份移动性管理实体/服务网关MME/S-GW;然后所述网络操作管理维护模块OAM分别为相互对应的新增移动性管理实体/服务网关MME/S-GW与备份移动性管理实体/服务网关MME/S-GW进行配置更新,使得新增移动性管理实体/服务网关MME/S-GW与备份移动性管理实体/服务网关MME/S-GW建立连接;接着,网络操作管理维护模块OAM对相互对应的新增移动性管理实体/服务网关MME/S-GW和备份移动性管理实体/服务网关MME/S-GW进行负载更新;最后,网络操作管理维护模块OAM更新新增移动性管理实体/服务网关MME/S-GW与对应备份移动性管理实体/服务网关MME/S-GW之间的对应切换方法。
步骤002. 网络操作管理维护模块OAM分别向与该故障移动性管理实体/服务网关MME/S-GW相连的分组数据网网关P-GW、基站eNodeB、备份移动性管理实体/服务网关MME/S-GW发送切换控制命令,该移动性管理实体/服务网关MME/S-GW停止工作,备份移动性管理实体/服务网关MME/S-GW调用其已备份的用户设备UE上下文信息结合分组数据网网关P-GW、基站eNodeB进行工作,其中,网络操作管理维护模块OAM向基站NodeB发送切换控制命令时,一般一个大型网络中,一个移动性管理实体/服务网关MME/S-GW要支持几百个基站eNodeB,这种集中给大量基站eNodeB发送切换控制命令的过程,可能会发生链接时延,从而导致性能下降,为了提高性能,本发明设计针对该种情况,采用混合方法向多个基站eNodeB发送切换控制命令,使基站eNodeB通过X2接口向邻近的基站eNodeB发送切换控制命令。
具体过程如下:
如图4所示,当所述网络操作管理维护模块OAM判断移动性管理实体/服务网关MME/S-GW出现故障时,网络操作管理维护模块OAM向与该故障移动性管理实体/服务网关MME/S-GW相连的分组数据网网关P-GW、基站eNodeB、备份移动性管理实体/服务网关MME/S-GW发送切换控制命令,收到切换控制命令的分组数据网网关P-GW、基站eNodeB分别开始缓冲该故障移动性管理实体/服务网关MME/S-GW的用户设备UE上下文信息;然后与该故障移动性管理实体/服务网关MME/S-GW相连的分组数据网网关P-GW、基站eNodeB释放与该故障移动性管理实体/服务网关MME/S-GW的连接,并与备份移动性管理实体/服务网关MME/S-GW开始建立连接,该故障移动性管理实体/服务网关MME/S-GW停止工作,用户设备UE重新与基站eNodeB建立连接;最后,基站eNodeB发送请求信息与备份移动性管理实体/服务网关MME/S-GW建立连接。
为了实现高效的故障切换策略,网络操作管理维护模块OAM需要跟踪网络中发生的所有变化,并且据此来更新相关的节点,诸如网络中会发生很多种变化,如载荷、配置和策略等。
如图5所示,与备份移动性管理实体/服务网关MME/S-GW建立承载的过程中,备份移动性管理实体MME收到来自用户设备UE的连接请求消息,并验证基于IMSI值的用户设备UE上下文信息,建立用户设备UE与备份移动性管理实体MME之间的通讯;由于EPS承载信息存在于备份移动性管理实体MME中,备份移动性管理实体MME通过发送承载建立请求消息发送至备份服务网关S-GW,其中包括用户设备UE承载列表、基站eNodeB地址和基站eNodeB TEIDs(承载通过TEID来识别);备份服务网关S-GW为此用户设备UE更新相应的EPS承载表项,并将此消息转发到相关分组数据网网关P-GW,其中包括服务网关S-GW的地址和服务网关S-GW的TEID。在为用户设备UE更新完EPS承载上下文表之后,分组数据网网关P-GW向备份服务网关S-GW发送响承载建立响应消息,其中包含用户面和控制面分组数据网网关P-GW地址以及分组数据网网关 P-GW TEID。通过承载重建响应消息,备份服务网关S-GW转发服务网关S-GW和分组数据网网关P-GW地址、服务网关S-GW和分组数据网网关P-GW TEID至备份移动性管理实体MME,成功地实现承载的重建;通过承载建立完成消息,移动性管理实体MME将此承载建立完成消息信息转发到基站eNodeB;如果承载重建成功,备份移动性管理实体MME和备份服务网关S-GW之间开始转发用户设备UE的上下文信息;如果承载重建不成功,它就发送承载建立失败消息。随后,基站eNodeB通过发送承载活性恢复消息来通知用户设备UE开始转移应用程序,此消息中提供备份移动性管理实体/服务网关MME/S-GW所接收的承载列表。与此同时,基站eNodeB将缓冲的上行数据发送给服务网关S-GW,分组数据网网关P-GW将缓冲的下行数据发送给服务网关S-GW。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (6)
1. 一种EPC网络下跨地区容灾系统,包括用户设备、网络操作管理维护模块、以及分别与网络操作管理维护模块相连接的分组数据网网关、移动性管理实体/服务网关、基站,其中,移动性管理实体/服务网关分别与分组数据网网关、基站相连接,用户设备接入基站;其特征在于:还包括备份移动性管理实体/服务网关,移动性管理实体/服务网关和备份移动性管理实体/服务网关分布在不同的地理位置上,其中,网络操作管理维护模块与备份移动性管理实体/服务网关相连接,备份移动性管理实体/服务网关分别与分组数据网网关、基站相连接,移动性管理实体/服务网关与备份移动性管理实体/服务网关之间相连接进行数据通信。
2. 根据权利要求1所述一种EPC网络下跨地区容灾系统,其特征在于:所述移动性管理实体/服务网关和备份移动性管理实体/服务网关之间通过光纤或者Metro/Carrier以太网高速传输链路进行数据通信。
3. 一种基于权利要求1至2中任意一项所述EPC网络下跨地区容灾系统的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤001. 所述用户设备接入所述基站,所述网络操作管理维护模块控制所述分组数据网网关、移动性管理实体/服务网关、基站进行工作的同时,所述网络操作管理维护模块对相连接的移动性管理实体/服务网关和备份移动性管理实体/服务网关进行配置,控制所述备份移动性管理实体/服务网关和与其相连接的移动性管理实体/服务网关进行实时数据通信,对移动性管理实体/服务网关中的用户设备上下文信息进行实时备份;
同时,所述网络操作管理维护模块与移动性管理实体/服务网关进行实时通信,通过实时判断该移动性管理实体/服务网关是否出现故障,是则进入下一步骤,否则重复此步骤001;
步骤002. 网络操作管理维护模块分别向与该故障移动性管理实体/服务网关相连的分组数据网网关、基站、备份移动性管理实体/服务网关发送切换控制命令,该移动性管理实体/服务网关停止工作,备份移动性管理实体/服务网关调用其已备份的用户设备上下文信息结合分组数据网网关、基站进行工作。
4. 根据权利要求3所述基于所述EPC网络下跨地区容灾系统的控制方法,其特征在于:所述步骤001中,所述网络操作管理维护模块与移动性管理实体/服务网关进行实时通信,网络操作管理维护模块通过周期性向移动性管理实体/服务网关发送消息,并获得由周期性向移动性管理实体/服务网关反馈的响应消息的方式,实时判断该移动性管理实体/服务网关是否出现故障。
5. 根据权利要求4所述基于所述EPC网络下跨地区容灾系统的控制方法,其特征在于:所述步骤002中,当所述网络操作管理维护模块判断移动性管理实体/服务网关出现故障时,网络操作管理维护模块向与该故障移动性管理实体/服务网关相连的分组数据网网关、基站、备份移动性管理实体/服务网关发送切换控制命令,收到切换控制命令的分组数据网网关、基站分别开始缓冲该故障移动性管理实体/服务网关的用户设备上下行数据;然后与该故障移动性管理实体/服务网关相连的分组数据网网关、基站释放与该故障移动性管理实体/服务网关的连接,并与备份移动性管理实体/服务网关开始建立连接,该故障移动性管理实体/服务网关停止工作,用户设备重新与基站建立连接;最后,基站发送请求信息与备份移动性管理实体/服务网关建立连接。
6. 根据权利要求5所述基于所述EPC网络下跨地区容灾系统的控制方法,其特征在于:所述步骤001中还包括如下操作,若所述EPC网络中新增移动性管理实体/服务网关时,所述EPC网络下跨地区容灾系统按照如下方法进行控制:
所述网络操作管理维护模块为新增移动性管理实体/服务网关指定与其分布在不同的地理位置上的备份移动性管理实体/服务网关;然后所述网络操作管理维护模块分别为相互对应的新增移动性管理实体/服务网关与备份移动性管理实体/服务网关进行配置更新,使得新增移动性管理实体/服务网关与备份移动性管理实体/服务网关建立连接;接着,网络操作管理维护模块对相互对应的新增移动性管理实体/服务网关和备份移动性管理实体/服务网关进行负载更新;最后,网络操作管理维护模块更新新增移动性管理实体/服务网关与对应备份移动性管理实体/服务网关之间的对应切换方法。
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