CN105376851B - 一种网络附着方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种网络附着方法及系统，包括：CN控制器接收到经由无线接入网RAN控制器透传的、由终端发送的附着请求；CN控制器对终端进行鉴权并完成服务质量QoS处理，为终端建立S1承载以及无线承载；CN控制器向交换网元下发用于数据传输的网元节点的地址和隧道端点标识符TEID信息。本发明的网络附着方法和系统，对传统附着流程给出一定修改，对于更换MME后的场景尤其表现出高效性，省去了在更换MME时的信令消耗，并且由于移动性管理实体MME和GW功能的合并，省去了S5/S8承载建立的过程，节省了相应的流程以及地址分配过程，提高了新型移动网络下的端到端时延性能。

Description

一种网络附着方法及系统

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种网络附着方法及系统。

背景技术

随着移动通信网络的发展，基于对移动互联网用户、业务及流量发展的需求，产业界引入移动软网络架构以及软件定义网络SDN技术对现有网络技术进行演进，实现移动网络高效性、灵活性和开放性。这种网络架构以演进分组系统EPS为基础，进一步实现了控制和转发的分离，网元功能由软件实现，将控制和路由功能集中在上层控制器(controller)中，下层交换机仅负责数据的转发功能。其中控制器中包含了传统的MME、SGW和PGW的信令承载及路由功能以及PCRF的策略控制功能。这些功能模块在控制器中相对独立，在统一的硬件平台上成为控制器的功能单元。同时无线接入侧(RAN)也将控制功能集中在RAN控制器中，形成如下网络架构。新的网络架构引入新的协议、接口和通信流程，简化了各网元间交互的流程，带来了传统通信流程的改变并需要对传统终端无感知，因此需要对传统的终端附着方法进行修改。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种网络附着方法，通过CN控制器完成终端的附着过程。

一种网络附着方法，包括：核心网CN控制器接收到经由无线接入网RAN控制器透传的、由终端发送的附着请求；所述CN控制器对所述终端进行鉴权并完成服务质量QoS处理，为所述终端建立S1承载以及无线承载；所述CN控制器向交换网元下发用于数据传输的网元节点的地址和隧道端点标识符TEID信息。

根据本发明的一个实施例，进一步的，所述CN控制器接收到经由RAN控制器透传的、由终端发送的附着请求包括：所述终端在NAS层向eNB-U发起附着请求消息Attachrequest；所述eNB-U在NAS层透传所述Attach Request消息给所述RAN控制器；所述RAN控制器将所述Attach Request消息转发给所述CN控制器。

根据本发明的一个实施例，进一步的，所述CN控制器对所述终端进行鉴权并完成服务质量QoS处理包括：所述CN控制器接收到所述终端返回的Identity response消息，在所述Identity response消息携带国际移动用户识别码IMSI号码；所述CN控制器通过所述IMSI号码对所述终端进行鉴权；所述CN控制器接收到所述终端返回的加密信息；其中，如果所述终端上次驻留后未进行去附着处理，则在所述CN控制器中删除所述终端上一次的上下文信息；所述CN控制器接收到HSS返回的Update Location Ack消息，所述Update LocationAck消息中包含所述终端的签约信息；当判断所述终端为跨跟踪区TA时，所述CN控制器确认所述终端在新的TA中，并为所述终端构建上下文信息；所述CN控制器确定EPS承载标识和QoS准则,并分配所述终端的IP地址、分组数据网关的IP地址和TEID号。

根据本发明的一个实施例，进一步的，所述为所述终端建立S1承载以及无线承载包括：所述CN控制器向所述RAN控制器发送Attach accept消息，所述Attach accept消息中包含所述终端的IP地址和承载信息；所述eNB-U发送RRC connection reconfiguration消息给所述终端，所述RRC connection reconfiguration消息中包含EPS无线承载信息，并将所述Attach accept消息发送到所述终端；所述终端返回RRC connectionreconfiguration Complete消息给RAN侧；所述RAN控制器将所述eNB-U的IP地址和TEID号通过Initial Context Setup Response消息发送给所述CN控制器，则EPS承载建立；所述RAN控制器将经由所述eNB-U透传、由所述终端发送的Attach Complete消息转发给所述CN控制器。

根据本发明的一个实施例，进一步的，所述CN控制器向交换网元下发各网元节点的地址和隧道端点标识符TEID信息包括：所述CN控制器通过openflow协议的消息将分配给所述终端的IP地址、所述eNB-U的IP地址和TEID号以及所述分组数据网关的IP地址和TEID号发送给所述分组数据网关。

本发明要解决的一个技术问题是提供一种网络附着系统，通过CN控制器完成终端的附着过程。

一种网络附着系统，包括:终端，用于发送附着请求；eNB-U,用于将所述附着请求透传给RAN控制器；RAN控制器，用于将所述附着请求转发给CN控制器；CN控制器，包括：鉴权和QoS单元，用于对所述终端进行鉴权并完成服务质量QoS处理；承载建立单元，用于为所述终端建立S1承载以及无线承载；信息下发单元，用于向交换网元下发各网元节点的地址和隧道端点标识符TEID信息。

根据本发明的一个实施例，进一步的，所述终端在NAS层向所述eNB-U发起附着请求消息Attach request；所述eNB-U在NAS层透传所述Attach Request消息给所述RAN控制器，所述RAN控制器将所述Attach Request消息转发给所述承载建立单元。

根据本发明的一个实施例，进一步的，所述鉴权和QoS单元接收所述终端返回的Identity response消息，其中，在所述Identity response消息携带国际移动用户识别码IMSI号码，通过所述IMSI号码对所述终端进行鉴权；所述鉴权和QoS单元接收到所述终端返回的加密信息；如果所述终端上次驻留后未进行去附着处理，则在所述CN控制器中删除所述终端上一次的上下文信息；所述鉴权和QoS单元接收到HSS返回的Update Location Ack消息，所述Update Location Ack消息中包含所述终端的签约信息；当判断所述终端为跨跟踪区TA时，确认所述终端在新的TA中，并为所述终端构建上下文信息；所述鉴权和QOS单元确定EPS承载标识和QoS准则,并分配所述终端的IP地址、分组数据网关的IP地址和TEID号。

根据本发明的一个实施例，进一步的，所述承载建立单元向所述RAN控制器发送Attach accept消息，所述Attach accept消息中包含所述终端的IP地址和承载信息；所述eNB-U还用于发送RRC connection reconfiguration消息给所述终端，所述RRCconnection reconfiguration消息中包含EPS无线承载信息，并将所述Attach accept消息发送到所述终端；所述终端返回RRC connection reconfiguration Complete消息给RAN侧；所述RAN控制器还用于将所述eNB-U的IP地址和TEID号通过Initial Context SetupResponse消息发送给所述承载建立单元，则EPS承载建立；将经由所述eNB-U透传、由所述终端发送的Attach Complete消息转发给所述承载建立单元。

根据本发明的一个实施例，进一步的，所述信息下发单元还用于通过openflow协议的消息将分配给所述终端的IP地址，所述eNB-U的IP地址和TEID号以及所述分组数据网关的IP地址和TEID号发送给所述分组数据网关。

本发明的网络附着方法和系统，节省了在更换MME时的信令消耗，并且由于移动性管理实体MME和GW功能的合并，省去了S5/S8承载建立的过程，节省了相应的流程以及地址分配过程，提高了新型移动网络下的端到端时延性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明的网络附着方法的一个实施例的流程图；

图2为根据本发明的网络附着方法的另一个实施例的消息交互图；

图3为根据本发明的网络附着系统的一个实施例的示意图；

图4为根据本发明的网络附着系统的一个实施例中CN控制器的示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合各个图和实施例对本发明的技术方案进行多方面的描述。

图1为根据本发明的网络附着方法的一个实施例的流程图，如图1所示：

步骤101，核心网CN控制器接收到经由无线接入网RAN控制器透传的、由终端发送的附着请求。

步骤102，CN控制器对终端进行鉴权并完成服务质量QoS处理，为终端建立S1承载以及无线承载。

步骤103，CN控制器向交换网元下发用于数据传输的网元节点的地址和隧道端点标识符TEID信息。

本发明的网络附着方法，基于新型移动软网络架构对网络附着流程所涉及的网元、接口和协议以及兼容性作考虑，保证了新型网络架构的安全性、高效性和灵活性，对于更换MME后的场景尤其表现出高效性，保证了新型网络架构与传统网络流程的兼容并节省了网络资源消耗。

本发明的网络附着方法，省去了在更换MME时的信令消耗，并且由于移动性管理实体MME和GW功能的合并，省去了S5/S8承载建立的过程，节省了相应的流程以及地址分配过程，提高了新型移动网络下的端到端时延性能。

图2为根据本发明的网络附着方法的另一个实施例的消息交互图。在一个实施例中，终端在非接入层NAS层向演进型eNB-U发起附着请求消息Attach request。演进型NodeB在NAS层透传Attach Request消息给RAN控制器。RAN控制器将Attach Request消息转发给CN控制器。RAN侧无需实现选择controller的功能(controller在逻辑上控制所有无线接入点)。eNB-U、eNodeB-U为用户面的eNB。

步骤1，终端在无线侧完成同步、随机接入并建立RRC链路成功后，在NAS层向eNodeB-U发起附着请求消息Attach request，首次附着时,终端携带IMSI以及UE网络能力等参数，对非首次登陆的情况终端上报S-TMSI信息等。

步骤2，NAS层透传Attach Request消息给CN controller(CN控制器)。

步骤3，附着请求消息经由RAN controller(RAN控制器)转发给CN controller。仅存在CN controller的情况下，RAN侧无需实现选择controller的功能。

在一个实施例中，CN控制器接收到终端返回的Identity response消息，在Identity response消息携带国际移动用户识别码IMSI号码。CN控制器通过IMSI号码对终端进行鉴权。CN控制器接收到终端返回的加密信息。如果终端上次驻留后未进行去附着处理，则在CN控制器中删除终端上一次的上下文信息。

CN控制器接收到HSS返回的Update Location Ack消息，Update Location Ack消息中包含终端的签约信息。当判断终端为跨跟踪区TA时，CN控制器确认终端在新的TA中，并为终端构建上下文信息；CN控制器确定EPS承载标识和QoS准则,并分配终端的IP地址、分组数据网关的IP地址和TEID号。

步骤4，终端在CN controller中未知，则CN controller发送Identity Request消息给UE要求获取IMSI，UE(终端)回复Identity response携带IMSI信息。

步骤5，通过IMSI号码对终端进行鉴权。

步骤6，加密信息获取。

步骤7，如终端上次驻留后未进行去附着，则需要在CN controller中删除上一次的上下文信息。

步骤8，CN controller向HSS发送Update Location Request消息更新位置信息，如TAI等。

步骤9，HSS向CN controller返回Update Location Ack，消息中包含签约信息，在跨TA的情况下CN controller确认终端在新的TA中，然后为终端构建上下文信息。

步骤10和11，CN controller中实现MME的功能模块发出内部消息create sessionrequest作用于各模块之间，模块间协商后得到EPS bearer identity和QoS,并分配UE IP地址，分组数据网关的IP地址和TEID号。

在一个实施例中，CN控制器向RAN控制器发送Attach accept消息，Attach accept消息中包含终端的IP地址和承载信息。Attach accept消息包含在S1 AP消息中，S1 AP消息包含CN控制器分配的分组数据网关的IP地址和TEID号。

eNB-U发送RRC connection reconfiguration消息给终端，RRC connectionreconfiguration消息中包含EPS无线承载信息，并将Attach accept消息发送到终端。终端返回RRC connection reconfiguration Complete消息给RAN侧。RAN控制器将eNB-U的IP地址和TEID号通过Initial Context Setup Response消息发送给CN控制器，则EPS承载建立。RAN控制器将经由eNB-U透传、由终端发送的Attach Complete消息转发给CN控制器。

步骤12，CN controller完成承载QoS、地址、GTP端口号分配后向RAN controller发送Attach accept消息，该消息中包含终端IP地址以及承载信息。该消息包含在S1AP消息中，包含了CN controller分配的分组数据网关地址和TEID号等。

步骤13，eNodeB发送RRC connection reconfiguration给UE，消息中包含EPSRadio Bearer信息，同时将Attach accepted消息给UE。

步骤14，UE回复RRC connection reconfiguration Complete给RAN侧。

步骤15，RAN controller将eNodeB-U的IP地址和TEID号通过Initial ContextSetup Response传递给CN controller,此时EPS承载建立完成。

步骤16，UE向eNodeB-U发送透传信息包含Attach Complete。

步骤17，eNodeB-U通过RAN controller将Attach Complete发给CN controller，表示终端已经可以发送上行数据给分组数据网关。

步骤18和19为CN controller内部模块间的指令，可以理解为将eNodeB-U的IP地址和TEID号传递给CN controller的其他功能实例。

步骤20，CN controller通过openflow协议将分配的终端IP地址，eNodeB-Ude IP地址和TEID号以及GW-D IP地址和TEID发送给分组数据网关。

本发明实施例中的网络附着方法，基于新型移动软网络架构对传统附着流程给出一定修改，不仅保证了新网络架构下附着及承载建立，且对传统终端无感知。

如图3、4所示，本发明提供一种网络附着系统，包括:终端21、eNB-U22、RAN控制器23和CN控制器24。终端21发送附着请求。eNB-U22将附着请求透传给RAN控制器。RAN控制器23将附着请求转发给CN控制器24。

CN控制器24包括：鉴权和QoS单元241、承载建立单元242和信息下发单元243。鉴权和QoS单元241对终端进行鉴权并完成服务质量QOS处理。承载建立单元242为终端建立S1承载以及无线承载，分配各节点地址并建立GTP隧道。信息下发单元243向交换网元下发各网元节点的地址和隧道端点标识符TEID信息。

在一个实施例中，终端21在NAS层向eNB-U22发起附着请求消息Attach request。eNB-U22在NAS层透传Attach Request消息给RAN控制器23，RAN控制器23将Attach Request消息转发给承载建立单元。

在一个实施例中，鉴权和QoS单元241接收终端返回的Identity response消息，其中，在Identity response消息携带国际移动用户识别码IMSI号码，通过IMSI号码对终端进行鉴权。

鉴权和QoS单元241接收到终端返回的加密信息。如果终端上次驻留后未进行去附着处理，则在CN控制器中删除终端上一次的上下文信息。

鉴权和QoS单元241接收到HSS返回的Update Location Ack消息，UpdateLocation Ack消息中包含终端的签约信息。当判断终端为跨跟踪区TA时，确认终端在新的TA中，并为终端构建上下文信息。鉴权和QoS单元241确定EPS承载标识和QoS准则,并分配终端的IP地址、分组数据网关的IP地址和TEID号。

在一个实施例中，承载建立单元242向RAN控制器发送Attach accept消息，Attachaccept消息中包含终端的IP地址和承载信息。eNB-U22还用于发送RRC connectionreconfiguration消息给终端21，RRC connection reconfiguration消息中包含EPS无线承载信息，并将Attach accept消息发送到终端21。

终端21返回RRC connection reconfiguration Complete消息给RAN侧。RAN控制器23还用于将eNB-U的IP地址和TEID号通过Initial Context Setup Response消息发送给承载建立单元242，则EPS承载建立，将经由eNB-U透传、由终端发送的Attach Complete消息转发给承载建立单元242。

根据本发明的一个实施例，信息下发单元243还用于通过openflow协议的消息将分配给终端的IP地址，eNB-U的IP地址和TEID号以及分组数据网关的IP地址和TEID号发送给分组数据网关。

上述实施例中提供的网络附着方法和系统，基于新型移动软网络架构对传统附着流程给出一定修改，保证了新型网络架构的安全性、高效性和灵活性，对于更换MME后的场景尤其表现出高效性，保证了新型网络架构与传统网络流程的兼容并节省了网络资源消耗。省去了在更换MME时的信令消耗，并且由于移动性管理实体MME和GW功能的合并，省去了S5/S8承载建立的过程，节省了相应的流程以及地址分配过程，提高了新型移动网络下的端到端时延性能。

可能以许多方式来实现本发明的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (6)

1.一种网络附着方法，其特征在于，包括：

核心网CN控制器接收到经由无线接入网RAN控制器透传的、由终端发送的附着请求；

其中，所述终端在NAS层向eNB-U发起附着请求消息Attach request；所述eNB-U在NAS层透传所述Attach Request消息给所述RAN控制器；所述RAN控制器将所述Attach Request消息转发给所述CN控制器；

所述CN控制器对所述终端进行鉴权并完成服务质量QoS处理，为所述终端建立S1承载以及无线承载；

所述CN控制器向交换网元下发用于数据传输的网元节点的地址和隧道端点标识符TEID信息；

其中，所述CN控制器通过openflow协议的消息将分配给所述终端的IP地址、所述eNB-U的IP地址和TEID号以及分组数据网关的IP地址和TEID号发送给所述分组数据网关。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述CN控制器对所述终端进行鉴权并完成服务质量QoS处理包括：

所述CN控制器接收到所述终端返回的Identity response消息，在所述Identityresponse消息携带国际移动用户识别码IMSI号码；

所述CN控制器通过所述IMSI号码对所述终端进行鉴权；

所述CN控制器接收到所述终端返回的加密信息；其中，如果所述终端上次驻留后未进行去附着处理，则在所述CN控制器中删除所述终端上一次的上下文信息；

所述CN控制器接收到HSS返回的Update Location Ack消息，所述Update LocationAck消息中包含所述终端的签约信息；当判断所述终端为跨跟踪区TA时，所述CN控制器确认所述终端在新的TA中，并为所述终端构建上下文信息；

所述CN控制器确定EPS承载标识和QoS准则,并分配所述终端的IP地址、分组数据网关的IP地址和TEID号。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述为所述终端建立S1承载以及无线承载包括：

所述CN控制器向所述RAN控制器发送Attach accept消息，所述Attach accept消息中包含所述终端的IP地址和承载信息；

所述eNB-U发送RRC connection reconfiguration消息给所述终端，所述RRCconnection reconfiguration消息中包含EPS无线承载信息，并将所述Attach accept消息发送到所述终端；

所述终端返回RRC connection reconfiguration Complete消息给RAN侧；

所述RAN控制器将所述eNB-U的IP地址和TEID号通过Initial Context SetupResponse消息发送给所述CN控制器，则EPS承载建立；

所述RAN控制器将经由所述eNB-U透传、由所述终端发送的Attach Complete消息转发给所述CN控制器。

4.一种网络附着系统，其特征在于，包括:

终端，用于发送附着请求；

eNB-U,用于将所述附着请求透传给RAN控制器；

RAN控制器，用于将所述附着请求转发给CN控制器；CN控制器，包括：

鉴权和QoS单元，用于对所述终端进行鉴权并完成服务质量QoS处理；

承载建立单元，用于为所述终端建立S1承载以及无线承载；

信息下发单元，用于向交换网元下发各网元节点的地址和隧道端点标识符TEID信息；

其中，所述终端在无线侧向所述eNB-U发起附着请求消息Attach request；所述eNB-U在NAS层透传所述Attach Request消息给所述RAN控制器，所述RAN控制器将所述AttachRequest消息转发给所述承载建立单元；所述信息下发单元还用于通过openflow协议的消息将分配给所述终端的IP地址，所述eNB-U的IP地址和TEID号以及分组数据网关的IP地址和TEID号发送给所述分组数据网关。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于：

所述鉴权和QoS单元接收所述终端返回的Identity response消息，其中，在所述Identity response消息携带国际移动用户识别码IMSI号码，通过所述IMSI号码对所述终端进行鉴权；

所述鉴权和QoS单元接收到所述终端返回的加密信息；如果所述终端上次驻留后未进行去附着处理，则在所述CN控制器中删除所述终端上一次的上下文信息；

所述鉴权和QoS单元接收到HSS返回的Update Location Ack消息，所述UpdateLocation Ack消息中包含所述终端的签约信息；当判断所述终端为跨跟踪区TA时，确认所述终端在新的TA中，并为所述终端构建上下文信息；

所述鉴权和QoS单元确定EPS承载标识和QoS准则,并分配所述终端的IP地址、分组数据网关的IP地址和TEID号。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于：

所述承载建立单元向所述RAN控制器发送Attach accept消息，所述Attach accept消息中包含所述终端的IP地址和承载信息；

所述eNB-U还用于发送RRC connection reconfiguration消息给所述终端，所述RRCconnection reconfiguration消息中包含EPS无线承载信息，并将所述Attach accept消息发送到所述终端；

所述RAN控制器还用于将所述eNB-U的IP地址和TEID号通过Initial Context SetupResponse消息发送给所述承载建立单元，则EPS承载建立；将经由所述eNB-U透传、由所述终端发送的Attach Complete消息转发给所述承载建立单元。