CN104702715B - 动态主机配置协议网际协议版本4地址释放的方法和系统 - Google Patents

动态主机配置协议网际协议版本4地址释放的方法和系统 Download PDF

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Abstract

一种用于在移动通信系统中通过分组数据网络网关(PGW)释放网际协议(IP)地址的方法，所述方法包括：向终端分配IP版本4(IPv4)地址和IP版本6(IPv6)地址以用于终端和PGW之间的分组数据网络(PDN)连接；确定发生释放IPv4地址的事件；向服务网关(SGW)发送绑定撤销请求消息，该消息包括指示释放IPv4地址的信息，而保持PDN连接；从SGW接收响应于绑定撤销请求消息的绑定撤销确认消息。

Description

动态主机配置协议网际协议版本4地址释放的方法和系统
本申请是申请日为2009年08月13日、申请号为“200980131475.1”、发明名称为“用于处理动态主机配置协议网际协议版本4地址释放的方法和系统”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本公开一般涉及第三代合作伙伴计划(3GPP)演进分组核心(EPC)的领域，更具体地，涉及以基于代理移动网际协议(PMIP)或通用分组无线服务(GPRS)穿隧(tunneling)协议(GTP)的网络、处理动态主机配置协议(DHCP)网际协议版本4(IPv4)地址释放请求的方法和系统。
背景技术
3GPP EPC通过S5或S8接口支持两种类型的协议。这里，S5将具有用户设备(UE)正居于归属运营商(Home operator)中的上下文，而S8将具有该UE正利用被访运营商(visited operator)进行漫游的另一个上下文。两种类型协议包括GTP和PMIP。UE行为独立于协议。UE具有与服务网关(SGW)相连接的第2层(Layer 2，L2)。S5或S8连接能够用于GTP或PMIP。
在基于GTP的S5或S8连接中，在SGW和分组数据网络(PDN)GW之间形成GTP隧道。对于基于PMIP的S5或S8连接，在UE和PDN GW之间形成PMIP隧道。
在现有技术中，PDN在UE、移动管理实体(MME)、SGW和PDN GW中包括连接相关上下文。该上下文可以包括或可以不包括IP地址。
可将PDN连接分配给IPv4地址和IPv6地址中的至少一个。绑定撤销(BR)由本地移动锚点(Local Mobility Anchor，LMA)使用，以撤销对特定UE的绑定。此外，对于利用基于PMIP的S5或S8的PDN连接，IP地址构成PDN GW和SGW之间的PMIP隧道的主要部分。
发明内容
技术问题
根据PMIP版本6(PMIPv6)，在没有对UE分配IP地址的情况下，绑定缓存条目(Binding Cache Entry，BCE)和绑定更新列表(BUL)不能被维持。然而，在现有技术中，当IP地址被删除时，PDN连接可能丢失。
考虑到前述的内容，需要以基于PMIP或GTP的网络处理DHCP版本4(IPv4)地址释放请求的有效技术。
技术方案
本发明已经做出以解决至少上述问题和/或缺点，并提供至少下述优点。因此，这里描述的本公开的实施例提供用于以基于PMIP或GTP的网络处理DHCP IPv4地址释放请求的方法和系统。
根据本发明的实施例，提供用于在3GPP EPC的PMIPv6中使用DHCP释放来释放IPv4地址的方法。该方法包括从SGW向PDN GW发送DHCP释放请求、从PDN GW向SGW发送BR或PDN断开、从SGW向PDN GW确认BR、以及删除用于激活的PDN连接的IPv4连接。
根据本发明的另一个实施例，提供用于在通过DHCP释放删除IP地址之后使用DHCP请求重新分配IPv4地址的方法。该方法包括从SGW向PDN GW传送IP地址更新请求、由SGW从PDN GW接收实际IP地址确认、以及由SGW重新附接(re-attach)该实际IP地址。
根据本发明的另一个实施例，提供用于在3GPP EPC和SGW的PMIPv6中删除DHCP释放的系统。SGW还包括用于在SGW和PMIP移动接入网关(MAG)之间发送DHCP释放请求的DHCP中继器。该系统也包括PDN GW，该PDN GW包括DHCP服务器。DHCP服务器包括用于撤销对于UE的绑定的本地移动锚点。该系统还包括在SGW和UE之间的用于发送DHCP释放请求的链路(link)。而且，该系统包括SGW和PDN GW服务器之间的PMIPv6或GPRS。该系统也包括在SGW和PDN GW之间的用于发送释放请求的穿隧的(tunneled)链路。
更具体地，根据本发明的另一个实施例，提供一种用于在移动通信系统中通过分组数据网络网关(PGW)释放网际协议(IP)地址的方法，所述方法包括:向用户设备(UE)分配IP版本4(IPv4)地址和IP版本6(IPv6)地址以用于终端和PGW之间的分组数据网络(PDN)连接；响应于确定释放IPv4地址，向服务网关(SGW)发送绑定撤销请求消息，该消息包括指示释放IPv4地址的信息，而保持PDN连接；从SGW接收响应于绑定撤销请求消息的绑定撤销确认消息。
技术效果
根据本发明，在基于PMIP或GTP的网络中，可以有效地处理DHCP IPv4地址释放请求。进一步根据本发明，在释放用于UE的IP地址分配之后，能够维持激活的PDN连接。
附图说明
当结合附图时从以下详细说明中，本发明的上述及其他方面、特色和优点将更加清楚，其中：
图1示出根据本发明实施例的、在3GPP分组核心演进(EPC)的代理移动网际协议版本6(PMIPv6)中删除动态主机配置协议(DHCP)释放的系统；
图2是示出根据本发明实施例的、用于在3GPP EPC的PMIPv6中使用DHCP释放来释放IP版本4地址的方法的流程图；
图3是示出根据本发明实施例的、用于在通过DHCP释放删除IP地址之后使用DHCP版本4请求再分配IP版本4地址的方法的流程图；
图4是示出根据本发明实施例的、用于删除在服务网关(SGW)和分组数据网络网关(PDN GW)之间的连接的方法的流程图；
图5是示出根据本发明实施例的、用于在UE请求IP地址之后触发DHCP释放的方法的流程图；
图6是示出根据本发明实施例的、用于开始对于PDN GW的分组数据断开过程的方法的流程图；
图7是示出根据本发明实施例的、用于使用伪IP地址保持连接在SGW和PDN GW之间为动态的方法的流程图；
图8是示出根据本发明实施例的、用于以伪IP地址重新接上实际IP地址的方法的流程图；
图9是示出根据本发明实施例的、用于删除PDN开始的IP版本4地址的方法的流程图；以及
图10是示出根据本发明实施例的、用于删除SGW开始的IP版本4地址的方法的流程图。
具体实施方式
在附图中，类似的参考标号可以指代相同或功能上相似的元件。这些参考标号用在详细说明中，以示出本公开的各种实施例以及解释本公开的各个方面和优点。
而且，本领域技术人员将理解，附图中元件是为了简单和清楚的目的而示出的，并且可以不按比例绘出。例如，附图中一些元件的尺寸可能相对于其他的元件被夸大，以改善对本公开各种实施例的理解。
应当看到，各种方法步骤和系统组件已经在附图中用传统符号来表示，仅示出了与用于对本发明的理解有关的细节。此外，对本领域普通技术人员容易理解的细节可能没被公开。另外，在本公开中，诸如第一和第二、源和目标等等的关系术语可以用来区分一个实体与另一个实体，而不必暗示这样的实体之间的任何实际关系或次序。
这里描述的本公开的实施例提供了用于以基于代理移动网际协议(PMIP)或通用分组无线服务(GPRS)穿隧协议(GTP)的网络来处理动态主机配置协议(DHCP)网际协议版本4(IPv4)地址释放请求的方法和系统。
图1示出根据本发明实施例、用于删除第三代合作伙伴计划(3GPP)演进分组核心(EPC)的PMIPv6中的DHCP释放的系统。环境100包括用户设备(UE)105，例如移动电话、计算机、录像摄像机、电视机和个人数字助理(PDA)。网络110连接到服务网关(SGW)115和PDN GW125。SGW还包括DHCP中继器120，其被用来在UE和PMIPv6LMA之间发送DHCP释放请求。
PDN GW 125包括DHCP服务器130。而且，虽然未示出，PDN GW 125也包括用于撤销对于UE的绑定的本地移动锚点(LMA)。链路存在于SGW和UE之间，并且PMIPv6隧道存在于SGW和PDN GW服务器之间，用于发送DHCP释放请求。
图2是示出根据本发明实施例的、用于使用3GPP EPC的PMIPv6中的DHCP释放来释放IPv4地址的方法。
在步骤205，该方法通过激活UE和SGW之间的PDN连接和为UE分配IPv4地址来开始。UE使用DHCP以获得该IP地址。并且激活SGW和PDN GW之间的连接。
在步骤210，从SGW向PDN GW发送DHCP释放请求。分配给UE的IP地址被释放。DHCP服务器还以与PDN GW有关的LMA功能触发IP地址释放过程。DHCP服务器接收DHCP释放消息，并且分配给UE的IP地址被释放。DHCP服务器还以与PDN GW有关的LMA功能(function)触发IP地址释放过程。LMA包括对SGW的指示，例如在PMIPv6消息中的比特或标志。该LMA指示指出由LMA的开始而不删除PDN连接。因此，上述处理将PDN连接保持为激活。然后通过PDN GW在SGW、移动管理实体(MME)和UE中保持该连接激活，来删除PDN连接上下文。
在步骤215，从PDN GW向SGW发送绑定撤销(BR)或PDN断开。
根据本发明的实施例，通过分配伪IP地址来发送BR以保持PDN连接激活。
根据本发明的另一个实施例，提供专用于要删除的IPv4的标志。
在步骤220，从SGW向PDN GW提供BR确认(ACK)。
在步骤225，删除用于激活的PDN连接的IPv4连接。SGW在接收到DHCP释放请求之后删除该连接并更新PDN连接以删除IP地址配置信息。
根据本发明的实施例，删除IPv4连接包括去除实际IP地址并从PDN GW向SGW更新伪IP地址以保持PDN连接激活。
根据本发明的实施例，SGW解释DHCP请求并发起向PDN GW的代理绑定更新(PBU)。
图3是示出根据本发明实施例的、用于在通过DHCP释放来删除IP地址之后使用DHCP版本4请求来重新分配IPv4地址的方法的流程图。
在步骤310，从SGW向PDN GW发送IP地址更新请求。包括具有伪IP地址的PDN连接上下文的SGW向PDN GW发送PBU，其具有分配归属地址(Home Address，HoA)的指示。作为处理PBU的一部分，PDN GW分配IP地址并以实际IP地址进行回复。
在步骤315，PDN GW将实际IP地址ACK发送给SGW。
在步骤320，当接收到IP地址确认时，由SGW来重新附接实际IP地址。UE确认从DHCP服务器接收的IP地址。
根据本发明的实施例，SGW和PDN GW之间的PMIPv6可以被删除。如果UE请求用于PDN连接的IPv4地址，则在SGW和PDN GW之间更新PMIP隧道。
图4是示出根据本发明实施例的、用于删除SGW和PDN网关之间的连接的方法的流程图。在步骤1，通过分配IPv4地址激活用于UE的PDN连接。UE使用DHCP来获得该IP地址并在IP栈中配置一个或多个参数。在步骤2，UE通过将关于释放IP地址的请求传送给SGW来开始用于释放该IP地址的DHCP释放。DHCP释放请求由SGW，即DHCP中继器，中继到PDN GW。DHCP服务器位于PDN GW。如果DHCP服务器接收到DHCP释放请求，则分配给UE的IP地址将被释放。DHCP服务器以与PDN GW相关的LMA功能触发IP地址释放过程。在步骤3，LMA开始PMIP绑定撤销过程。绑定撤销过程由PDN GW使用，用于删除PDN连接，并且一个指示被用来区分绑定撤销过程和PDN断开过程。在保持PDN连接激活的同时，LMA向SGW指出由LMA进行的绑定撤销程序的开始，以便删除PDN GW的S5或S8上下文。例如，能够由PMIPv6消息中的比特或标志来指出仅S5或S8连接指示(S5 or S8connection only indication)。SGW删除S5和S8上下文中的一个，由此在SGW、移动管理实体(MME)和UE中维持激活的PDN连接。SGW接收绑定撤销指示(BRI)并删除S5和S8中的一个，然后更新PDN连接以删除IP地址配置信息。在步骤4，SGW向PDN GW发送BR ACK。
根据本发明的实施例，SGW能够解释DHCP请求，然后开始向PDN GW的PBU。
图5是示出根据本发明实施例的、用于在UE请求IP地址之后触发DHCP释放的方法的流程图。
在步骤1，UE对被分配了IPv4地址的PDN连接的该IPv4地址进行释放。也就是说，UE执行DHCP释放过程。在步骤2，UE开始DHCP发现过程以取得IPv4地址。
在步骤3，SGW包括与用于UE的PDN连接相关的上下文，并且DHCP发现消息由包括在SGW中的DHCP中继器缓存。接下来，SGW开始PBU过程以通过向PDN GW发送代理绑定更新(PBU)来获得IP地址。PDN GW以与新PDN连接同样的方式正常处理该PBU并分配IP地址。PBU被包括在发送到SGW的PMIP绑定确认(PBA)中。
在步骤4，SGW中的DHCP中继器将DHCP发现从UE转送到PDN GW。
在步骤5，从SGW向UE发送DHCP提供(offer)。DHCP提供包括在PBA中分配的IP地址。
根据本发明的实施例，IP地址可以是先前分配的IP地址。根据另一个实施例，新IP地址可以被分配。
在步骤6，UE通过发送关于被分配的IP地址的DHCP请求来确认从PDN GW中的DHCP服务器接收的IP地址。DHCP事务通过DHCP服务器确认DHCP请求来完成。
图6是示出根据本发明实施例的、用于开始对于PDN GW的分组数据断开过程的方法的流程图。
在步骤1，用于UE的PDN连接是激活的。也就是说，UE被分配以IPv4地址，并使用DHCP来获得该IP地址和配置IP栈中的一个或多个参数。
在步骤2，该UE决定释放该IP地址。更具体地说，因为UE已经使用DHCP来配置该IP地址，所以UE通过向SGW发送DHCP释放请求来开始用于释放该IP地址的DHCP释放。然后DHCP释放请求由包括在SGW中的DHCP中继器来中继到DHCP服务器。
在步骤3，在接收DHCP释放请求之后，分配给UE的IP地址由PDN GW释放。DHCP服务器触发PDN GW并开始用于PDN GW断开过程的过程。该过程释放网络和UE中的PDN连接(S5或S8)上下文。
根据本发明的另一个实施例，SGW可以在步骤2解释DHCP请求，并向UE和向PDN GW发起PDN断开过程。
图7是示出根据本发明实施例的、用于使用伪IP地址保持在SGW和PDN GW之间的动态连接的方法的流程图。
分配给UE的IP地址被用于MAG和LMA之间的穿隧(tunneling)。MAG和LMA之间的S5或S8隧道建立PDN连接。这里，S5将具有UE正居于本地PLMN中的上下文，而S8将具有UE在被访PLMN中漫游的另一个上下文。隧道能够被修改以在绑定高速缓存条目(BCE)中提供伪IP地址。BCE包括UE网络接入标识符(NAI)和接入点名称(APN)，用于识别PDN连接，并在将来针对进一步的事务要对它们进行识别，所述进一步的事务诸如PDN断开程序或由UE发起的DHCP发现信息触发的IP地址重新附接。
在步骤1，用于UE的PDN连接是激活的。也就是说，UE被分配以IPv4地址，并使用DHCP用于获得该IP地址和配置IP栈中的一个或多个参数。
在步骤2，UE决定释放该IP地址并将DHCP释放请求发送到SGW。DHCP释放请求由包括在SGW中的DHCP中继器来中继到PDN GW。如图4中所示，在接收DHCP释放请求之后，分配给UE的IP地址被PDN GW释放。更具体地说，DHCP服务器以与PDN GW相关的LMA功能触发IP地址释放过程。
在步骤3，PDN GW将IP地址更新信息发送到SGW，包括伪IP地址，例如(0.0.0.0)。更新了的IP地址消息可以是具有用于更新绑定更新列表(BUL)的任选字段的绑定撤销。IP地址消息以临时IP地址替换分配给UE的HoA。BUL中的条目指出PDN连接不与任何IP地址相关。
在步骤4，SGW将IP地址更新ACK发送到PDN GW。
根据本发明的另一个实施例，SGW能够解释DHCP请求并且能够向PDN GW发起IP地址更新消息。此后，DHCP释放请求由包括在SGW中的DHCP中继器来中继到PDN GW。
图8是示出根据本发明实施例的、用于给实际IP地址重新附接伪IP地址的方法的流程图。
在步骤1，UE释放用于PDN连接的IPv4地址，UE已经对该PDN连接分配了该IPv4地址，如图7中所描写的。
在步骤2，UE请求IPv4地址。也就是说，UE开始DHCP发现过程以取得IP地址。
在步骤3，SGW包括具有伪IP地址的PDN连接上下文。SGW将具有分配HoA的指示的PBU传送到PDN GW。PDN GW分配IP地址并以实际IP地址回应。
在步骤4，SGW中的DHCP中继器将DHCP发现消息从UE转送到PDN GW。
在步骤5，DHCP提供包含与在确定的PBA中分配IP地址相同的IP地址。该IP地址可以与先前分配给相同UE的IP地址相同。
在步骤6，UE通过发送关于被分配的IP地址的DHCP请求来确认从PDN GW中的DHCP服务器接收的IP地址。DHCP事务通过DHCP服务器确认该DHCP请求来完成。
根据本发明的实施例，SGW将DHCP请求转送到PDN GW。PDN GW能够分配新IP地址并将新IP地址消息发送到SGW。替代地，根据该本发明的另一个实施例，SGW能够解释DHCP中继消息以获得分配给UE的IP地址，并且能够根据分配的IP地址调整BUL。
根据本发明的实施例，在UE通过保持伪DHCP服务器来请求释放IP地址之后，通过将IP地址与隧道一起保持激活，来保持PDN连接激活。伪DHCP服务器与PDN GW相关。相关的伪DHCP服务器可以不分配资源。相反，伪DHCP服务器以PDN GW指出的IP地址回复。PDN GW能够管理PDN GW IP地址或者能够联络独立DHCP服务器以得到用于多个UE的IP地址的分配。因此，由相关的DHCP服务器对IP地址释放请求的处理不释放由其他UE使用的IP地址。
如果UE以被分配的IPv4或IPv6地址连接到PDN连接，并且DHCP释放过程释放IPv4地址，则LMA中的BCE和MAG中的BUL被更新以去除该IPv4地址。
为了去除IPv4地址，LMA将绑定撤销消息发送到MAG。绑定撤销消息包括仅仅IPv4地址将被撤销的指示。IPv4地址的这个撤销通过将单独的指示符包括在BRI中或者通过将IPv6本地网络前缀(HNP)排除在BRI之外来进行。
图9是示出根据本发明实施例的、用于删除PDN发起的IP版本4地址的方法的流程图。
在步骤1，用于UE的PDN连接是激活的并且UE被分配以IPv4和IPv6地址。UE使用DHCP用于获得该IP地址并且可能用于配置一个或多个IP参数。
在步骤2，UE决定释放该IP地址并将DHCP释放消息发送到SGW，该DHCP释放消息由SGW中继到与PDN GW相关的DHCP服务器。
在步骤3，DHCP服务器触发仅用于IPv4地址的BRI。SGW释放IPv4地址并且能够触发与IPv4地址对应的资源的释放。SGW以BRA确认BRI。
根据本发明的实施例，IPv4地址能够在从UE收到DHCP释放消息之后被去除，SGW能够以生命期(lifetime)零开始PBU以便以释放IPv4地址的指示来注销绑定。能够通过将IPv4地址包括在PBU中或通过将特殊指示符包括在PBU中来实现IPv4的释放。
图10是示出根据本发明实施例的、用于删除SGW发起的IP版本4地址的方法的流程图。
在步骤1，用于UE的PDN连接是激活的并且UE被分配以IPv4和IPv6地址。UE使用DHCP以获得该IP地址用于配置一个或多个IP参数。
在步骤2，UE决定释放该IP地址并且将DHCP释放消息传送到SGW。
在步骤3，DHCP中继器以触发用于IPv4的PBU的指示来触发PBU(生命期＝0)。
根据本发明的实施例，PBU可以仅仅包括IPv4地址，以向LMA指出该请求是关于IPv4地址的。PDN GW释放IPv4地址并且使用PBA来确认PBU。
在步骤4，来自UE的DHCP请求被中继到与PDN GW相关的DHCP服务器。为UE分配的IPv4地址被释放。当从绑定更新列表(BUL)收到IPv4删除消息时，SGW能够发起用于更新使用中的最近的IP地址的服务GPRS支持节点(SGSN)的“更新载体(bearer)”消息。
在前述说明中，已经参考具体的实施例描述了本公开及其优点。然而，本领域普通技术人员将清楚，在不脱离以下权利要求中阐述的本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种修改和变化。因此，说明和附图被认为是本公开说明性的示例，而不是为了限定性的。全部这样的可能的修改都是为了包括在本放开的范围内。

Claims (10)

1.一种用于在移动通信系统中通过分组数据网络网关(PGW)释放网际协议(IP)地址的方法，所述方法包括:
向用户设备(UE)分配IP版本4(IPv4)地址和IP版本6(IPv6)地址以用于UE和PGW之间的分组数据网络(PDN)连接；
响应于确定释放IPv4地址，从服务网关(SGW)接收动态主配置协议(DHCP)释放请求；
向所述SGW发送绑定撤销请求消息，该消息包括指示释放IPv4地址的信息，而保持PDN连接；以及
从SGW接收响应于绑定撤销请求消息的绑定撤销确认消息。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
如果PGW从SGW接收动态主机配置协议(DHCP)释放请求则确定发生释放IPv4地址的事件。
3.如权利要求2所述的方法，其中由SGW中的DHCP中继器将DHCP释放请求消息中继到PGW中的DHCP服务器。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述PGW被配置为用作DHCPv4服务器。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述SGW被配置为用作DHCPv4中继代理。
6.一种移动通信系统中的分组数据网络网关(PGW)，所述PGW用于：
向用户设备(UE)分配IP版本4(IPv4)地址和IP版本6(IPv6)地址以用于UE和PGW之间的分组数据网络(PDN)连接，用于响应于确定释放IPv4地址而从服务网关(SGW)接收动态主配置协议(DHCP)释放请求，向所述SGW发送绑定撤销请求消息，该消息包括指示释放IPv4地址的信息，而保持PDN连接，以及用于接收响应于绑定撤销请求消息的绑定撤销确认消息。
7.如权利要求6所述的PGW，其中如果PGW从SGW接收动态主机配置协议(DHCP)释放请求，则所述PGW确定发生释放IPv4地址的事件。
8.如权利要求7所述的PGW，其中由SGW中的DHCP中继器将DHCP释放请求消息中继到PGW中的DHCP服务器。
9.如权利要求6所述的PGW，其中所述PGW被配置为用作DHCPv4服务器。
10.如权利要求6所述的PGW，其中所述SGW被配置为用作DHCPv4中继代理。
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