CN105578539A - 一种支持多pdn连接的优化切换的方法和相应网络节点 - Google Patents
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Abstract
一种支持多PDN连接的优化切换的方法和相应网络节点，HSGW对UE用同一接入点名称APN建立的每一PDN连接，向PDN网关发送请求消息，为该PDN连接请求对应的通用路由封装键GRE？KEY信息；PDN网关收到所述请求消息后，在返回给所述HSGW的响应消息中携带该PDN连接对应的GRE？KEY信息；所述HSGW收到所述响应消息后，保存该PDN连接对应的GRE？KEY信息。本发明在UE优化切换到eHRPD下且该UE用一个APN建立了多个PDN连接时，可以实现数据业务的快速恢复。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种支持多PDN连接的优化切换处理方法及相应的网络节点。
背景技术
第四代移动通信网络，即长期演进系统(LongTimeEvolution，简称为LTE)也已开始广泛部署。LTE网络和演进型高速分组数据(evolvedHighRatePacketData，简称为eHRPD)网络的共存必然要持续相当长的一段时间，这要求二者能够互操作，图1是相关技术的LTE与eHRPD互操作网络架构图，如图1所示，用户设备(UserEquipment，简称为UE)在2种网络下可以快速切换。在LTE网络和eHRPD网络，为了保证数据业务的服务质量(QualityofService，简称为QoS)，会为不同QoS要求的数据业务创建对应的专有承载。在LTE网络和eHRPD网络之间切换的时候，源网络中已经建立的专有承载，在目的网络中需要恢复起来。
为加快从LTE到eHRPD的切换过程，3GPP和3GPP2相关协议定义了LTE到eHRPD的优化切换功能。根据3GPP2X.S0057-Bv1.012章的描述，LTE到eHRPD的优化切换包含预注册过程和实际切换过程。通过增加预注册来缩短移动终端从LTE移动eHRPD期间业务中断的时间。优化切换要求移动管理实体(MobilityManagementEntity，简称为MME)和演进的接入网络/演进的分组控制功能(evolvedAccessNetwork/evolvedPacketControlFunction，简称为eAN/ePCF)111之间存在S101隧道，服务网关(ServingGateway，简称为SGW)104和HRPD服务网关(HRPDServingGateway，简称为HSGW)110之间存在S103隧道。
预注册过程。当UE106还在LTE下的时候，基于无线层的触发，会通过S101隧道发起预注册的过程。在预注册的过程中，HSGW110上会建立A10连接，建立PPP会话，完成鉴权的过程；在LTE网络下已经建立的分组数据网(PacketDataNetwork，简称为PDN)连接，在eHRPD下也被创建。
实际切换过程。UE106到了eHRPD覆盖下，HSGW110和PDN网关(PDNGateway)105建立PMIPv6(ProxyMobileIPv6，代理移动IP版本6)会话，上下行数据路径修改成在HSGW110和PDN网关105之间传输。UE106在LTE网络下的资源被释放掉。
图2是相关技术的优化切换预注册的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：
步骤201，UE106在LTE网络下接入成功，检测到eHRPD下无线信号，通过S101隧道到eHRPD进行预注册；
步骤202，eAN/ePCF111向HSGW110发送A11RRQ(注册请求)，携带隧道模式字段，并且值为1(值为1表示UE106在LTE网络下，通过S101隧道发送信令到eHRPD网络)；
步骤203，HSGW110收到A11RRQ，根据隧道模式字段的值为1，可知道是预注册开始，给eAN/ePCF111返回A11RRP(注册应答)；
步骤204，UE106，HSGW110完成LCP(链路控制协议)协商，UE，HSGW110以及3GPP2AAAProxy(3GPP2鉴权授权计费代理服务器)108完成鉴权过程，HSGW110保存LCP和鉴权的信息。3GPP2AAAProxy108要和3GPPAAAServer(3GPP鉴权授权计费服务器)107，归属签约服务器(HomeSubscriberServer，简称为HSS)101一起完成对UE106的鉴权授权功能；
步骤205，UE106和HSGW110发起设备商定义的网络控制协议(VendorSpecificNetworkControlProtocol，简称为VSNCP)协商。UE106在VSNCP配置请求中携带UE的标识信息和APN，及UE的地址，如果有IPv6服务的话，携带IPv6接口ID；如果有IPv4服务的话携带IPv4地址；如果用一个APN建立了多个PDN连接，携带PDN连接标识(VSNCP协议中的字段名称用户上下文标识：UserContextIdentifier)。
步骤206，HSGW110向策略与计费规则功能实体(PolicyandChargingRulesFunction，简称为PCRF)102发起建立网关控制会话的请求；
步骤207，PCRF102返回建立网关控制会话的请求的响应消息；
步骤208，HSGW110向UE106发VSNCP配置应答消息；
步骤209，HSGW110向UE106发VSNCP配置请求消息；
步骤210，UE106向HSGW110发VSNCP配置应答消息，完成UE106和HSGW110之间的VSNCP协商的过程；由于HSGW110收到A11RRQ中隧道模式字段的值为1，所以HSGW110不和PDN网关105进行PBU/PBA信令交互来建立PMIPv6会话。
步骤211，PCRF102发起网络侧建立专有承载的过程，以恢复UE106在LTE下已经建立的专有承载。为此，PCRF102发起网关控制和Qos规则下发请求消息；
步骤212，HSGW110给PCRF102返回网关控制和Qos规则下发响应消息；
步骤213，HSGW110收到PCRF102的消息，向UE106发资源预留协议(ResourceReservationProtocol，简称为RSVP)Resv消息，TFT操作码为流建立请求。
步骤214，UE106发RSVPResv消息，请求安装TFT；
步骤215，HSGW110向UE106发RSVPResvconf消息，完成协商；
步骤216，由步骤213触发，根据需要，eAN/ePCF111和HSGW110通过A11消息建立流和新的A10辅连接；至此，HSGW110已经建立的UE106的上下文，专有承载也已经建立起来；
步骤218，完成预注册后，UE106并不一定很快切换到eHRPD下。当UE106在LTE下有PDN连接的增加，修改，删除的时候，UE106会通过隧道和HSGW110进行VSNCP协商来更新会话。同样，PCRF102也会发起专有承载的增加，删除，更新，以保证和LTE下同步。
图3是相关技术的激活状态下优化切换(即实际切换)的流程图，如图3所示，该流程包括如下步骤：
步骤301，UE106完成预注册后，准备切换到eHRPD下；
步骤302，UE106发HRPD(高速分组数据)连接请求消息给E-UTRAN(演进的通用陆基无线接入网)请求建立传输信道。这个请求被转发给MME；
步骤303，MME将APN对应的GREKEY信息通过HRPD连接请求消息发送给eAN/ePCF111。
步骤304，eAN/ePCF111发A11RRQ给HSGW110，携带隧道模式字段，值为1，并且携带PDN网关105地址，APN(AccessPointName)，GREKEY(通用路由封装键)信息；
步骤305，HSGW110收到A11RRQ，响应A11RRP消息，携带HSGW110的地址，APN，S103隧道的GREKEY信息；
步骤306，eAN/ePCF111向MME发送HRPD业务信道分配消息，携带携带HSGW110的地址，APN，S103隧道的GREKEY信息；
步骤307，MME转发业务信道分配消息给E-UTRAN。此消息潜入在S101隧道消息内。该消息会被转发给UE106。完成上述过程后，下行数据从PDN网关105到达SGW后，SGW通过S103隧道转发给HSGW110，HSGW110在发送到eAN/ePCF111网元；
步骤308，UE106切换到了eHRPD网络的无线下；这个时候，如果UE106发送上行数据，HSGW110就可以根据步骤305中从A11RRQ中获取的信息将UE106的上行数据发送到PDN网关105。
步骤309，eAN/ePCF111发A11RRQ给HSGW110，携带隧道模式字段，值为0，表明UE106在eHRPD的无线下了；
步骤310，HSGW110给eAN/ePCF111返回A11RRP消息；
步骤311，由步骤309触发，HSGW110向PDN网关105发PBU消息；
步骤312，PDN网关105返回响应消息PBA，携带GREKEY等信息；
步骤313，如果UE106有在LTE下开始建立，还没建立完成的PDN连接，UE106发起在eHRPD下建立该PDN连接。至此，优化切换过程完成。
由上述的预注册，以及激活状态下优化切换过程中可以看出，HSGW110在步骤308之后就可以转发上行数据了，不需要等到步骤312之后。这是因为在步骤305，HSGW110获得了PDN连接对应的GREKEY，在收到上行数据的时候，根据APN找到这个用户的PDN连接，就可以使用该GREKEY发送给PDN网关。不幸的是，当存在同一个APN下建立了多个PDN连接的时候，由于根据APN信息无法确定是哪一个PDN连接的GREKEY，导致无法转发。一直到步骤312，HSGW110收到PBA之后，才可以获得每一个PDN连接的GREKEY，才可以正常转发上行数据。
因此，在相关技术中，存在UE向eHRPD优化切换的过程中，当存在同一个APN下建立了多个PDN连接的时候，上行数据中断时间较长的缺陷。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种支持多分组数据网络PDN连接的优化切换的方法，应用于演进型高速分组数据服务网关HSGW，所述方法包括：
在长期演进系统LTE网络到演进型高速分组数据eHRPD网络的优化切换的预注册过程中，HSGW对用户设备UE用同一接入点名称APN建立的每一PDN连接，向PDN网关发送请求消息，为该PDN连接请求对应的通用路由封装键GREKEY信息；
所述HSGW接收所述PDN网关针对所述请求消息返回的响应消息，保存所述响应消息中携带的PDN连接对应的GREKEY信息。
较佳地，
所述请求消息是代理绑定更新PBU消息，所述PBU消息携带预注册指示信息和唯一标识该PDN连接的标识信息，所述预注册指示信息用于指示PBU消息是在优化切换的预注册过程中发送的。
较佳地，
所述预注册指示信息是PBU消息中单独定义的一个厂商自定义移动选项；或者，是PBU消息中已经存在的切换指示字段新增加的一个值。
较佳地，
所述HSGW向所述PDN网关发送请求消息，为该PDN连接请求对应的GREKEY信息，包括：
在所述HSGW和所述UE为该PDN连接进行的设备商定义的网络控制协议VSNCP协商过程中，所述HSGW收到所述UE发送的VSNCP配置请求，所述VSNCP配置请求中携带唯一标识该PDN连接的标识信息，所述唯一标识该PDN连接的标识信息包括：所述UE的标识信息、所述APN和该PDN连接的标识信息；
所述HSGW向所述PDN网关发送PBU消息，携带预注册指示信息和所述唯一标识该PDN连接的标识信息。
较佳地，
所述方法还包括在所述预注册过程后所述UE发起的实际切换过程中，所述HSGW如果收到所述UE发送的PDN连接的上行数据，则根据保存的所述PDN连接对应的GREKEY信息，将所述上行数据封装到GRE隧道中并发送到对应的PDN网关。
有鉴于此，本发明还提供了一种支持多分组数据网络PDN连接的优化切换的方法，应用于分组数据网络PDN网关，所述方法包括：
在长期演进系统LTE网络到演进型高速分组数据eHRPD网络的优化切换的预注册过程中，PDN网关接收演进型高速分组数据服务网关HSGW发送的请求消息，所述请求消息用于为一PDN连接请求对应的通用路由封装键GREKEY信息；
所述PDN网关向所述HSGW返回响应消息，在所述响应消息中携带该PDN连接对应的GREKEY信息。
较佳地，
所述请求消息是代理绑定更新PBU消息，所述PBU消息携带预注册指示信息和唯一标识该PDN连接的标识信息，所述预注册指示信息用于指示PBU消息是在优化切换的预注册过程中发送的；
所述响应消息是代理绑定确认PBA消息，所述PBA消息中携带唯一标识该PDN连接的标识信息和该PDN连接对应的GREKEY信息。
有鉴于此，本发明还提供了一种支持多分组数据网络PDN连接的优化切换的方法，应用于长期演进系统LTE网络到演进型高速分组数据eHRPD网络的优化切换的预注册过程，所述方法包括：
对用户设备UE用同一接入点名称APN建立的每一PDN连接，执行以下处理：
演进型高速分组数据服务网关HSGW向PDN网关发送请求消息，为该PDN连接请求对应的通用路由封装键GREKEY信息；
所述PDN网关收到所述请求消息后，在返回给所述HSGW的响应消息中携带该PDN连接对应的GREKEY信息；
所述HSGW收到所述响应消息后，保存该PDN连接对应的GREKEY信息。
较佳地，
所述请求消息是代理绑定更新PBU消息，所述PBU消息携带预注册指示信息和唯一标识该PDN连接的标识信息，所述预注册指示信息用于指示PBU消息是在优化切换的预注册过程中发送的；
所述响应消息是代理绑定确认PBA消息，所述PBA消息中携带唯一标识该PDN连接的标识信息和所述GREKEY信息。
较佳地，
所述预注册指示信息是PBU消息中单独定义的一个厂商自定义移动选项；或者
所述预注册指示信息是PBU消息中已经存在的切换指示字段新增加的一个值。
较佳地，
所述HSGW向所述PDN网关发送请求消息，为该PDN连接请求对应的GREKEY信息，包括：
在所述HSGW和所述UE为该PDN连接进行的设备商定义的网络控制协议VSNCP协商过程中，所述HSGW收到所述UE发送的VSNCP配置请求，所述VSNCP配置请求中携带唯一标识该PDN连接的标识信息，其中包括所述UE的标识信息、所述APN的信息和该PDN连接的标识信息；
所述HSGW向所述PDN网关发送PBU消息，携带预注册指示信息和唯一标识该PDN连接的标识信息。
较佳地，
所述方法还包括：在所述预注册过程后所述UE发起的实际切换过程中，所述HSGW如果收到所述UE发送的PDN连接的上行数据，所述HSGW根据保存的所述PDN连接对应的GREKEY信息，将所述上行数据封装到GRE隧道中并发送到对应的PDN网关。
有鉴于此，本发明又提供了一种演进型高速分组数据服务网关HSGW，包括长期演进系统LTE网络到演进型高速分组数据eHRPD网络的优化切换的预注册处理模块，所述预注册处理模块包括：
信息请求单元，用于对用户设备UE用同一接入点名称APN建立的每一PDN连接，向分组数据网络网关PDN网关发送请求消息，为该PDN连接请求对应的通用路由封装键GREKEY信息；
信息存储单元，用于接收所述PDN网关针对所述请求消息返回的响应消息，保存所述响应消息中携带的PDN连接对应的GREKEY信息。
较佳地，
所述信息请求单元向PDN网关发送的请求消息是代理绑定更新PBU消息，所述PBU消息中携带预注册指示信息和唯一标识该PDN连接的标识信息，所述预注册指示信息用于指示PBU消息是在优化切换的预注册过程中发送的，所述预注册指示信息是PBU消息中单独定义的一个厂商自定义移动选项，或者是PBU消息中已经存在的切换指示字段新增加的一个值。
较佳地，
所述HSGW还包括：LTE网络到eHRPD网络的优化切换的实际切换处理模块，所述实际切换处理模块包括：
上行数据转发单元，用于在预注册过程后所述UE发起的实际切换过程中，如果收到所述UE发送的PDN连接的上行数据，则根据保存的所述PDN连接对应的GREKEY信息，将所述上行数据封装到GRE隧道中并发送到对应的PDN网关。
有鉴于此，本发明再提供了一种分组数据网络PDN网关，包括长期演进系统LTE网络到演进型高速分组数据eHRPD网络的优化切换的预注册处理模块，所述预注册处理模块包括：
消息接收单元，用于接收演进型高速分组数据服务网关HSGW发送的请求消息，所述请求消息用于为一PDN连接请求对应的通用路由封装键GREKEY信息；
消息响应单元，用于接收到所述请求消息后，向所述HSGW返回响应消息，在所述响应消息中携带该PDN连接对应的GREKEY信息。
较佳地，
所述消息接收单元接收的所述请求消息为是代理绑定更新PBU消息，所述PBU消息携带预注册指示信息和唯一标识该PDN连接的标识信息，所述预注册指示信息用于指示PBU消息是在优化切换的预注册过程中发送的；
所述消息响应单元向所述HSGW返回的响应消息为代理绑定确认PBA消息，所述PBA消息中携带唯一标识该PDN连接的标识信息和该PDN连接对应的GREKEY信息。
相应地，本发明还提供了一种支持多分组数据网络PDN连接的优化切换的系统，包括演进型高速分组数据eHRPD网络和长期演进系统LTE网络，其中，所述eHRPD网络中的演进型高速分组数据服务网关HSGW采用本发明提供的上述HSGW；所述LTE网络中的分组数据网络PDN网关采用本发明提供的上述PDN网关。
上述方案可以克服现有技术中存在的UE优化切换到eHRPD下，当存在用一个APN建立了多个PDN连接的时候，上行数据中断时间较长的缺陷，提供UE从LTE优化切换到eHRPD下时数据业务的快速恢复。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是相关技术的LTE与eHRPD互操作网络架构图；
图2是相关技术的优化切换预注册的信令流程图；
图3是相关技术的激活状态下优化切换的信令流程图；
图4是本发明实施例HSGW执行的优化切换预注册的流程图；
图5是本发明实施例PDN网关执行的优化切换预注册的流程图；
图6是本发明实施例支持多PDN连接的优化切换预注册的流程图；
图7是本发明实施例支持多PDN连接的优化切换预注册的信令流程图；
图8是本发明实施例的预注册指示移动选项的结构图；
图9是本发明实施例的HSGW的模块图；及
图10是本发明实施例的PDN网关的模块图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本实施例是在3GPP2和3GPP协议定义优化切换功能基础上，通过对优化切换过程的改进实现的。根据前面相关技术的分析，导致上行数据中断时间较长的缺陷的原因是在同一个APN下建立了多个PDN连接的时候，HSGW110无法获得PDN连接上对应的GREKEY(文中的GREKEY均指HSGW向PDN网关发送数据时使用GREKEY，在不同的标准中，也称为PDN网关GREKEY或上行GREKEY)。PDN连接对应的GREKEY是PDN网关105分配的，解决这个问题的一种方法就是HSGW110向PDN网关105请求GREKEY信息。
如图4所示，本实施例HSGW执行的支持多PDN连接的优化切换的方法包括：
步骤110，在LTE网络到eHRPD网络的优化切换的预注册过程中，HSGW对UE用同一接入点名称APN建立的每一PDN连接，向PDN网关发送请求消息，为该PDN连接请求对应的通用路由封装键GREKEY信息；
较佳地，上述请求消息是代理绑定更新(PBU，ProxyBindingUpdate)消息，所述PBU消息携带预注册指示信息和唯一标识该PDN连接的标识信息，所述预注册指示信息用于指示PBU消息是在优化切换的预注册过程中发送的。所述预注册指示信息可以是PBU消息中单独定义的一个厂商自定义移动选项，或者，是PBU消息中已经存在的切换指示字段新增加的一个值。
本实施例中，较佳地，HSGW向所述PDN网关发送请求消息，为该PDN连接请求对应的GREKEY信息，包括：
在所述HSGW和所述UE为该PDN连接进行的设备商定义的网络控制协议VSNCP协商过程中，所述HSGW收到所述UE发送的VSNCP配置请求，所述VSNCP配置请求中携带唯一标识该PDN连接的标识信息，其中包括所述UE的标识信息、所述APN和该PDN连接的标识信息；
所述HSGW向所述PDN网关发送PBU消息，携带预注册指示信息和唯一标识该PDN连接的标识信息。
步骤120，HSGW接收PDN网关针对所述请求消息返回的响应消息，保存所述响应消息中携带的PDN连接对应的GREKEY信息。
本实施例中，较佳地，上述响应消息是代理绑定确认(PBA，ProxyBindingAcknowledgement)消息，所述PBA消息中携带唯一标识该PDN连接的标识信息和所述GREKEY信息。
在所述预注册过程后所述UE发起的实际切换过程中，所述HSGW如果收到所述UE发送的PDN连接的上行数据，所述HSGW根据保存的所述PDN连接对应的GREKEY信息，将所述上行数据封装到GRE隧道中并发送到对应的PDN网关，从而完成上行数据的及时转发。
如图5所示，本实施例PDN网关执行的支持多PDN连接的优化切换的方法包括：
步骤210，在LTE网络到eHRPD网络的优化切换的预注册过程中，PDN网关接收HSGW发送的请求消息，所述请求消息用于为一PDN连接请求对应的通用路由封装键GREKEY信息；
较佳地，所述请求消息是代理绑定更新PBU消息，所述PBU消息携带预注册指示信息和唯一标识该PDN连接的标识信息，所述预注册指示信息用于指示PBU消息是在优化切换的预注册过程中发送的。
步骤220，PDN网关向所述HSGW返回响应消息，在所述响应消息中携带该PDN连接对应的GREKEY信息。
较佳地，所述响应消息是代理绑定确认PBA消息，所述PBA消息中携带唯一标识该PDN连接的标识信息和该PDN连接对应的GREKEY信息。
相应地，本发明实施例支持多PDN连接的优化切换预注册的流程如图6所示，在LTE网络到eHRPD网络的优化切换的预注册过程中，对用户设备UE用同一接入点名称APN建立的每一PDN连接，执行以下处理：
步骤310，HSGW向PDN网关发送请求消息，为该PDN连接请求对应的通用路由封装键GREKEY信息；
较佳地，所述请求消息是代理绑定更新PBU消息，所述PBU消息携带预注册指示信息和唯一标识该PDN连接的标识信息，所述预注册指示信息用于指示PBU消息是在优化切换的预注册过程中发送的。相应地，所述响应消息是代理绑定确认PBA消息，所述PBA消息中携带唯一标识该PDN连接的标识信息和所述GREKEY信息。其中，所述预注册指示信息是PBU消息中单独定义的一个厂商自定义移动选项；或者，所述预注册指示信息是PBU消息中已经存在的切换指示字段新增加的一个值。
本步骤可以包括：在所述HSGW和所述UE为该PDN连接进行的设备商定义的网络控制协议VSNCP协商过程中，所述HSGW收到所述UE发送的VSNCP配置请求，所述VSNCP配置请求中携带唯一标识该PDN连接的标识信息，其中包括所述UE的标识信息、所述APN的信息和该PDN连接的标识信息；然后，所述HSGW向所述PDN网关发送PBU消息，携带预注册指示信息和唯一标识该PDN连接的标识信息。
步骤320，PDN网关收到所述请求消息后，在返回给所述HSGW的响应消息中携带该PDN连接对应的GREKEY信息；
步骤330，HSGW收到所述响应消息后，保存该PDN连接对应的GREKEY信息。
本步骤之后，在所述预注册过程后所述UE发起的实际切换过程中，所述HSGW如果收到所述UE发送的PDN连接的上行数据，所述HSGW根据保存的所述PDN连接对应的GREKEY信息，将所述上行数据封装到GRE隧道中并发送到对应的PDN网关。
根据本实施例优化切换的预注册的具体信令流程如图7所示，包括：
步骤401，UE106在LTE网络下接入成功，检测到eHRPD下无线信号，通过S101隧道到eHRPD进行预注册；
步骤402，eAN/ePCF111向HSGW110发送A11RRQ(注册请求)，携带隧道模式字段，并且值为1(值为1表示UE106在LTE网络下，通过S101隧道发送信令到eHRPD网络)；
步骤403，HSGW110收到A11RRQ，根据隧道模式字段的值为1，可知道是预注册开始，给eAN/ePCF111返回A11RRP(注册应答)；
步骤404，UE106，HSGW110完成LCP(链路控制协议)协商，UE，HSGW110以及3GPP2AAAProxy(3GPP2鉴权授权计费代理服务器)108完成鉴权过程，HSGW110保存LCP和鉴权的信息。3GPP2AAAProxy108要和3GPPAAAServer(3GPP鉴权授权计费服务器)107，归属签约服务器(HomeSubscriberServer，简称为HSS)101一起完成对UE106的鉴权授权功能；
步骤405，UE106和HSGW110发起设备商定义的网络控制协议(VendorSpecificNetworkControlProtocol，简称为VSNCP)协商。UE106在VSNCP配置请求中携带UE的标识信息和APN，用UE的地址，如果有IPv6服务的话，携带IPv6接口ID；如果有IPv4服务的话携带IPv4地址；如果UE用一个APN建立了多个PDN连接，携带PDN连接的标识字段。
上述UE的标识信息、APN和PDN连接的标识信息组成了唯一标识一PDN连接的标识信息。
步骤406，HSGW110向策略与计费规则功能实体(PolicyandChargingRulesFunction，简称为PCRF)102发起建立网关控制会话的请求；
步骤407，PCRF102返回建立网关控制会话的请求的响应消息；
步骤408，HSGW110向PDN网关105发PBU消息，携带预注册指示信息和所述唯一标识一PDN连接的标识信息；
所述预注册指示信息用于指示PBU消息是在优化切换的预注册过程中发送的。通过在PBU消息中携带预注册指示信息，可以将预注册时发送的PBU和其他场景下发送的PBU区分开。而通过在PBU消息中携带唯一标识一PDN连接的信息，使得UE既使用一个APN建立多个PDN连接，也可以唯一标识该PDN连接。
步骤409，PDN网关105收到PBU消息，发现携带了预注册指示信息，不对该PMIPv6会话进行切换处理，返回PBA消息作为响应，携带所述唯一标识一PDN连接的标识信息及该标识信息所唯一标识的PDN连接对应的GREKEY信息。
上述PDN网关通过PBA消息发送给HSGW的PDN连接对应的GREKEY信息在HSGW通过GRE隧道发送UE的该PDN连接的上行数据时需要使用。HSGW110收到PBA消息后，保存该PDN连接对应的GREKEY信息如保存到该PDN连接的上下文中。
表1描述了PBA消息携带的PMIPv6的移动选项：
如上表所示，PBA消息的“移动节点标识”字段中写入UE的标识信息，“业务选择移动选项”字段中写入APN，“PDN连接标识”字段中写入PDN连接的标识信息，共同构成了所述唯一标识一PDN连接的标识信息。而“通用路由封装键”字段中写入的是该标识信息所唯一标识的PDN连接对应的GREKEY信息。PBA消息还可以携带其他信息。
步骤410，HSGW110向UE106发VSNCP配置应答消息；
步骤411，HSGW110向UE106发VSNCP配置请求消息；
步骤412，UE106向HSGW110发VSNCP配置应答消息，完成UE106和HSGW110之间的VSNCP协商的过程；由于HSGW110收到A11RRQ中隧道模式字段的值为1，所以HSGW110不和PDN网关105进行PBU/PBA信令交互来建立PMIPv6会话。
步骤413，PCRF102发起网络侧建立专有承载的过程，以恢复UE106在LTE下已经建立的专有承载。为此，PCRF102发起网关控制和Qos规则下发请求消息；
步骤414，HSGW110给PCRF102返回网关控制和Qos规则下发响应消息；
步骤415，HSGW110收到PCRF102的消息，向UE106发资源预留协议(ResourceReservationProtocol，简称为RSVP)Resv消息，TFT操作码为流建立请求。
步骤416，UE106发RSVPResv消息，请求安装TFT；
步骤417，HSGW110向UE106发RSVPResvconf消息，完成协商；
步骤418，由步骤415触发，根据需要，eAN/ePCF111和HSGW110通过A11消息建立流和新的A10辅连接；至此，HSGW110已经建立的UE106的上下文，专有承载也已经建立起来；
步骤405到步骤418是针对一个PDN连接进行的VSNCP协商过程和专有承载建立过程(可选)。如果UE用同一APN建立了多个PDN连接，则对其中的每一PDN连接，进行步骤405到步骤418的协商过程，在每次协商过程中，HSGW通过上述方式从PDN网关获取一个PDN连接对应的GREKEY信息，最后获取到所有多个PDN连接对应的GREKEY信息。如果UE用多个APN建立了多个PDN连接，以同样的方式对每一APN建立的一个或多个PDN连接进行处理即可。
步骤419，完成预注册后，UE106并不一定很快切换到eHRPD下。当UE106在LTE下有PDN连接的增加，修改，删除的时候，UE106会通过隧道和HSGW110进行VSNCP协商来更新会话。同样，PCRF102也会发起专有承载的增加，删除，更新，以保证和LTE下同步。
经过上述预注册的过程中的步骤408和步骤409，HSGW110可以获得PDN连接对应的GREKEY信息。
激活状态下优化切换的过程同现有技术，见图2。采用本发明后，在步骤308之后和步骤318之前，无论是否存在同一个APN上有多个PDN连接，HSGW110都能够处理UE106发送来的上行数据，进行正确的GRE封装后，发送给PDN网关105。
步骤408中的PBU消息携带的移动选项可以如表2所示。
表2PBU携带移动选项
表2中，预注册指示信息是单独定义的一个厂商自定义移动选项。优选地，所述单独定义的厂商自定义移动选项可以定义成一个特定厂商扩展的移动选项，即预注册指示选项，当且仅当优化切换预注册时，在PBU中携带该字段，具体结构可参见图8，包括：
Type＝19，表示厂商自定义的移动选项；
Length＝8
VendorID＝3902，表示特定厂商
Subtype＝1，表示为预注册指示选项。
Data，始终设置为0，接收时忽略该字段。
表2中，“移动节点标识”字段中写入UE的标识信息，“业务选择移动选项”字段中写入APN，“PDN连接标识”字段中写入PDN连接的标识信息，共同构成了唯一标识一PDN连接的标识信息。
优选地，步骤408中的PBU消息还可以如表3所示。
表3PBU携带移动选项
如表3所示，“预注册指示”复用已经存在的切换指示选项，并且新增加一个值，来表示发送PBU消息的场景是“优化切换预注册”。RFC5213当前定义的切换指示字段的值为0到5，优化切换预注册可以定义为6或者除了0到5之外的任何值。
相应地，本实施例提供了一种演进型高速分组数据服务网关HSGW，包括长期演进系统LTE网络到演进型高速分组数据eHRPD网络的优化切换的预注册处理模块，其中，如图9所示，所述预注册处理模块包括：
信息请求单元10，用于对UE用同一接入点名称APN建立的每一PDN连接，向分组数据网络网关PDN网关发送请求消息，为该PDN连接请求对应的通用路由封装键GREKEY信息；
信息存储单元20，用于接收所述PDN网关针对所述请求消息返回的响应消息，保存所述响应消息中携带的PDN连接对应的GREKEY信息。
较佳地，
所述信息请求单元向PDN网关发送的请求消息是代理绑定更新PBU消息，所述PBU消息中携带预注册指示信息和唯一标识该PDN连接的标识信息，所述预注册指示信息用于指示PBU消息是在优化切换的预注册过程中发送的，所述预注册指示信息是PBU消息中单独定义的一个厂商自定义移动选项，或者是PBU消息中已经存在的切换指示字段新增加的一个值。
较佳地，
所述信息请求单元向所述PDN网关发送请求消息，为该PDN连接请求对应的GREKEY信息，包括：
所述信息请求单元在与所述UE为该PDN连接进行的设备商定义的网络控制协议VSNCP协商过程中，接收到所述UE发送的VSNCP配置请求，所述VSNCP配置请求中携带唯一标识PDN连接的信息，所述唯一标识该PDN连接的标识信息包括：所述UE的标识信息、所述APN和该PDN连接的标识信息；及，所述信息请求单元向所述PDN网关发送PBU消息，携带预注册指示信息和所述唯一标识PDN连接的信息。
较佳地，
所述HSGW还包括：LTE网络到eHRPD网络的优化切换的实际切换处理模块，所述实际切换处理模块包括：
上行数据转发单元，用于在预注册过程后所述UE发起的实际切换过程中，如果收到所述UE发送的PDN连接的上行数据，则根据保存的所述PDN连接对应的GREKEY信息，将所述上行数据封装到GRE隧道中并发送到对应的PDN网关。
相应地，本实施例还提供了一种分组数据网络网关，包括长期演进系统LTE网络到演进型高速分组数据eHRPD网络的优化切换的预注册处理模块，如图10所示，所述预注册处理模块包括：
消息接收单元50，用于接收演进型高速分组数据服务网关HSGW发送的请求消息，所述请求消息用于为一PDN连接请求对应的通用路由封装键GREKEY信息；
消息响应单元60，用于接收到所述请求消息后，向所述HSGW返回响应消息，在所述响应消息中携带该PDN连接对应的GREKEY信息。
较佳地，
所述消息接收单元接收的所述请求消息为是代理绑定更新PBU消息，所述PBU消息携带预注册指示信息和唯一标识该PDN连接的标识信息，所述预注册指示信息用于指示PBU消息是在优化切换的预注册过程中发送的；
所述消息响应单元向所述HSGW返回的响应消息为代理绑定确认PBA消息，所述PBA消息中携带唯一标识该PDN连接的标识信息和该PDN连接对应的GREKEY信息。
相应地，本实施例还提供了一种支持多分组数据网络PDN连接的优化切换的系统，包括演进型高速分组数据eHRPD网络和长期演进系统LTE网络，其中，所述eHRPD网络中的演进型高速分组数据服务网关HSGW采用本实施例提供的上述HSGW；所述LTE网络中的分组数据网络PDN网关采用本实施例提供的上述PDN网关。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (18)
1.一种支持多分组数据网络PDN连接的优化切换的方法，应用于演进型高速分组数据服务网关HSGW，所述方法包括：
在长期演进系统LTE网络到演进型高速分组数据eHRPD网络的优化切换的预注册过程中，HSGW对用户设备UE用同一接入点名称APN建立的每一PDN连接，向PDN网关发送请求消息，为该PDN连接请求对应的通用路由封装键GREKEY信息；
所述HSGW接收所述PDN网关针对所述请求消息返回的响应消息，保存所述响应消息中携带的PDN连接对应的GREKEY信息。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述请求消息是代理绑定更新PBU消息，所述PBU消息携带预注册指示信息和唯一标识该PDN连接的标识信息，所述预注册指示信息用于指示PBU消息是在优化切换的预注册过程中发送的。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：
所述预注册指示信息是PBU消息中单独定义的一个厂商自定义移动选项；或者，是PBU消息中已经存在的切换指示字段新增加的一个值。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于：
所述HSGW向所述PDN网关发送请求消息，为该PDN连接请求对应的GREKEY信息，包括：
在所述HSGW和所述UE为该PDN连接进行的设备商定义的网络控制协议VSNCP协商过程中，所述HSGW收到所述UE发送的VSNCP配置请求，所述VSNCP配置请求中携带唯一标识该PDN连接的标识信息，所述唯一标识该PDN连接的标识信息包括：所述UE的标识信息、所述APN和该PDN连接的标识信息；
所述HSGW向所述PDN网关发送PBU消息，携带预注册指示信息和所述唯一标识该PDN连接的标识信息。
5.如权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述预注册过程后所述UE发起的实际切换过程中，所述HSGW如果收到所述UE发送的PDN连接的上行数据，则根据保存的所述PDN连接对应的GREKEY信息，将所述上行数据封装到GRE隧道中并发送到对应的PDN网关。
6.一种支持多分组数据网络PDN连接的优化切换的方法，应用于分组数据网络PDN网关，所述方法包括：
在长期演进系统LTE网络到演进型高速分组数据eHRPD网络的优化切换的预注册过程中，PDN网关接收演进型高速分组数据服务网关HSGW发送的请求消息，所述请求消息用于为一PDN连接请求对应的通用路由封装键GREKEY信息；
所述PDN网关向所述HSGW返回响应消息，在所述响应消息中携带该PDN连接对应的GREKEY信息。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：
所述请求消息是代理绑定更新PBU消息，所述PBU消息携带预注册指示信息和唯一标识该PDN连接的标识信息，所述预注册指示信息用于指示PBU消息是在优化切换的预注册过程中发送的；
所述响应消息是代理绑定确认PBA消息，所述PBA消息中携带唯一标识该PDN连接的标识信息和该PDN连接对应的GREKEY信息。
8.一种演进型高速分组数据服务网关HSGW，包括长期演进系统LTE网络到演进型高速分组数据eHRPD网络的优化切换的预注册处理模块，其特征在于，所述预注册处理模块包括：
信息请求单元，用于对用户设备UE用同一接入点名称APN建立的每一PDN连接，向分组数据网络网关PDN网关发送请求消息，为该PDN连接请求对应的通用路由封装键GREKEY信息；
信息存储单元，用于接收所述PDN网关针对所述请求消息返回的响应消息，保存所述响应消息中携带的PDN连接对应的GREKEY信息。
9.如权利要求8所述的HSGW，其特征在于：
所述信息请求单元向PDN网关发送的请求消息是代理绑定更新PBU消息，所述PBU消息中携带预注册指示信息和唯一标识该PDN连接的标识信息，所述预注册指示信息用于指示PBU消息是在优化切换的预注册过程中发送的，所述预注册指示信息是PBU消息中单独定义的一个厂商自定义移动选项，或者是PBU消息中已经存在的切换指示字段新增加的一个值。
10.如权利要求8或9所述的HSGW，其特征在于：
还包括：LTE网络到eHRPD网络的优化切换的实际切换处理模块，所述实际切换处理模块包括：
上行数据转发单元，用于在预注册过程后所述UE发起的实际切换过程中，如果收到所述UE发送的PDN连接的上行数据，则根据保存的所述PDN连接对应的GREKEY信息，将所述上行数据封装到GRE隧道中并发送到对应的PDN网关。
11.一种分组数据网络PDN网关，其特征在于，包括长期演进系统LTE网络到演进型高速分组数据eHRPD网络的优化切换的预注册处理模块，所述预注册处理模块包括：
消息接收单元，用于接收演进型高速分组数据服务网关HSGW发送的请求消息，所述请求消息用于为一PDN连接请求对应的通用路由封装键GREKEY信息；
消息响应单元，用于接收到所述请求消息后，向所述HSGW返回响应消息，在所述响应消息中携带该PDN连接对应的GREKEY信息。
12.如权利要求11所述的PDN网关，其特征在于：
所述消息接收单元接收的所述请求消息为是代理绑定更新PBU消息，所述PBU消息携带预注册指示信息和唯一标识该PDN连接的标识信息，所述预注册指示信息用于指示PBU消息是在优化切换的预注册过程中发送的；
所述消息响应单元向所述HSGW返回的响应消息为代理绑定确认PBA消息，所述PBA消息中携带唯一标识该PDN连接的标识信息和该PDN连接对应的GREKEY信息。
13.一种支持多分组数据网络PDN连接的优化切换的方法，应用于长期演进系统LTE网络到演进型高速分组数据eHRPD网络的优化切换的预注册过程，所述方法包括：
对用户设备UE用同一接入点名称APN建立的每一PDN连接，执行以下处理：
演进型高速分组数据服务网关HSGW向PDN网关发送请求消息，为该PDN连接请求对应的通用路由封装键GREKEY信息；
所述PDN网关收到所述请求消息后，在返回给所述HSGW的响应消息中携带该PDN连接对应的GREKEY信息；
所述HSGW收到所述响应消息后，保存该PDN连接对应的GREKEY信息。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于：
所述请求消息是代理绑定更新PBU消息，所述PBU消息携带预注册指示信息和唯一标识该PDN连接的标识信息，所述预注册指示信息用于指示PBU消息是在优化切换的预注册过程中发送的；
所述响应消息是代理绑定确认PBA消息，所述PBA消息中携带唯一标识该PDN连接的标识信息和所述GREKEY信息。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于：
所述预注册指示信息是PBU消息中单独定义的一个厂商自定义移动选项；或者
所述预注册指示信息是PBU消息中已经存在的切换指示字段新增加的一个值。
16.如权利要求14或15所述的方法，其特征在于：
所述HSGW向所述PDN网关发送请求消息，为该PDN连接请求对应的GREKEY信息，包括：
在所述HSGW和所述UE为该PDN连接进行的设备商定义的网络控制协议VSNCP协商过程中，所述HSGW收到所述UE发送的VSNCP配置请求，所述VSNCP配置请求中携带唯一标识该PDN连接的标识信息，其中包括所述UE的标识信息、所述APN的信息和该PDN连接的标识信息；
所述HSGW向所述PDN网关发送PBU消息，携带预注册指示信息和唯一标识该PDN连接的标识信息。
17.如权利要求13至15任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述预注册过程后所述UE发起的实际切换过程中，所述HSGW如果收到所述UE发送的PDN连接的上行数据，所述HSGW根据保存的所述PDN连接对应的GREKEY信息，将所述上行数据封装到GRE隧道中并发送到对应的PDN网关。
18.一种支持多分组数据网络PDN连接的优化切换的系统，包括演进型高速分组数据eHRPD网络和长期演进系统LTE网络，其特征在于：
所述eHRPD网络中的演进型高速分组数据服务网关HSGW采用如权利要求8或9或10中所述的HSGW；
所述LTE网络中的分组数据网络PDN网关采用如权利要求11或12中的PDN网关。
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