CN105704763A - 一种网络切换方法及移动管理实体 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种网络切换方法及移动管理实体，涉及用以解决现有技术中网络切换的数据转发通道建立时各网元的参数的整合和消息的转发浪费大量网络资源的问题。所述方法包括：在用户设备UE进行网络切换前，源MME向目标基站发送资源分配请求消息，以使目标网络为所述UE分配网络资源；所述源MME接收来自所述目标基站的资源分配响应消息，所述资源分配响应消息包括为所述UE分配的HSGW地址和HSGW通用路由封装密钥HSGWGRE Key；所述源MME向服务网关SGW发送所述HSGW地址和PDN数据转发消息，其中，所述PDN数据转发消息中携带所述HSGW GRE Key。

Description

一种网络切换方法及移动管理实体

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种网络切换方法及移动管理实体。

背景技术

LTE(LongTermEvolution，长期演进)是由3GPP(The3rdGenerationPartnershipProject，第三代合作伙伴计划)组织制定的UMTS(UniversalMobileTelecommunicationsSystem，通用移动通信系统)技术标准的长期演进。LTE中的很多标准接手于3GUMTS的更新并最后成为4G移动通信技术，对2G和基于CDMA技术的3G系统是革命性的改进。

在2G/3G系统和网络已经商用多年的情况下，现有2G/3G网络向LTE的演进不可能一步到位，2G/3G和LTE共存的局面将会延续相当长一段时间，相应的也就需要处理好用户在2G/3G和LTE网络之间的切换。

例如，当UE(userequipment，用户设备)由LTE网络切换到CDMA2000网络时，为解决LTE与CDMA2000之间切换的时延问题，3GPP/3GPP2引入了LTE和CDMA2000之间的优化切换机制，即允许UE在离开源系统前，能够通过源系统(E-UTRAN)执行目标系统(eHRPD(evolvedHighRatePacketData，演进的高速分组数据))附着和业务激活，并使目标系统进行相应的业务配置，从而最小化UE的业务中断时间。

优化切换的重要工作之一是使各网元间达成协议建立一个临时的数据转发通道，以便将切换过程中LTE制式下E-UTRAN系统的数据能够转发到CDMA2000制式下eHRPD系统，然后再转发给UE。在此过程中，由于需要LTE制式下的各个网元与CDMA2000制式下的各网元之间传递多种消息和参数，且各种参数的接收格式和转发格式存在不一致性，因此参数的整合和消息的转发浪费了大量的网络资源。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种网络切换方法及装置，用以解决现有技术中网络切换的数据转发通道建立时各网元的参数的整合和消息的转发浪费大量网络资源的问题。

一方面，本发明的实施例提供一种网络切换方法，包括：在用户设备UE进行网络切换前，源MME(MobilityManagementEntity，移动管理实体)向目标基站发送资源分配请求消息，以使目标网络为所述UE分配网络资源；所述源MME接收来自所述目标基站的资源分配响应消息，所述资源分配响应消息包括为所述UE分配的HSGW(HRPDServiceGateway，高速分组数据服务网关)地址和HSGW通用路由封装密钥HSGWGREKey；所述源MME向服务网关SGW发送所述HSGW地址和PDN(PacketDataNetwork，分组数据网)数据转发消息，其中，所述PDN数据转发消息中携带所述HSGWGREKey，以使在所述UE进行网络切换时，所述SGW通过所述HSGW地址和所述HSGWGREKey标识的GRE通道，将数据转发给HSGW。

进一步的，所述源MME向目标基站发送资源分配请求消息之前，所述方法还包括：所述源MME接收来自源基站的切换准备指示消息；所述源MME向目标基站发送资源分配请求消息包括：所述源MME根据接收的所述切换准备指示消息，向所述目标基站发送资源分配请求消息。

可选的，所述GRE通道与所述HSGW的接口为S103接口；所述源MME向服务网关SGW发送所述HSGW地址和分组数据网PDN数据转发消息之前，所述方法还包括：所述源MME确定自身是否支持S103接口的数据转发。

可选的，所述资源分配响应消息还包括目标网络的切换状态参数，用于指示所述UE即将切换到的目标网络的状态。

可选的，所述HSGW地址为1个，所述PDN数据转发消息为至少2个。

另一方面，本发明还提供一种MME，包括：第一发送单元，用于在用户设备UE进行网络切换前，向目标基站发送资源分配请求消息，以使目标网络为所述UE分配网络资源；接收单元，用于接收来自所述目标基站的资源分配响应消息，所述资源分配响应消息包括为所述UE分配的HSGW地址和HSGWGREKey；第二发送单元，用于向SGW发送所述HSGW地址和PDN数据转发消息，其中，所述PDN数据转发消息中携带所述HSGWGREKey，以使在所述UE进行网络切换时，所述SGW通过所述HSGW地址和所述HSGWGREKey标识的GRE通道，将数据转发给HSGW。

进一步的，所述MME还包括：接收单元，用于在向目标基站发送资源分配请求消息之前，接收来自源基站的切换准备指示消息；所述第一发送单元，具体用于根据接收的所述切换准备指示消息，向所述目标基站发送资源分配请求消息。

可选的，所述GRE通道与所述HSGW的接口为S103接口；所述MME还包括：确定单元，用于在向SGW发送所述HSGW地址和PDN数据转发消息之前，确定所述MME自身是否支持S103接口的数据转发。

可选的，所述资源分配响应消息还包括目标网络的切换状态参数，用于指示所述UE即将切换到的目标网络的状态。

可选的，所述HSGW地址为1个，所述PDN数据转发消息为至少2个。

本发明实施例提供的网络切换方法及MME，在建立网络切换时的数据传输通道的过程中，源MME向目标基站发送资源分配请求消息后，可以接收来自所述目标基站的资源分配响应消息从而获知用于数据转发的HSGW地址和HSGWGREKey，并向SGW发送PDN数据转发消息以建立PDN数据连接，由于仅将HSGWGREKey携带在PDN数据转发消息中，而把HSGW地址从各组PDN数据转发消息中提出来单独作为一个参数发送，这就避免了在各个PDN数据转发消息中重复发送同样的HSGW地址，从而有效减少了建立数据传输通道需要传输的数据量；同时，由于源MME从目标基站接收HSGW地址时，HSGW地址也是作为一个单独的参数发送的，即，源MME在接收和发送HSGW地址时的数据格式是一致的，从而有效简化了参数整合程序并维护了各个网元间数据传输协议的一致性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的网络切换方法的一种流程图；

图2是本发明优选实施例中网络切换方法所应用的网络的一种结构示意图；

图3是本发明实施例中将HSGW地址作为PDN级别的参数来发送时，PDN数据转发消息的结构示意图；

图4是图3对应的PDN数据转发消息的参数携带场景描述图；

图5是本发明实施例中将HSGW地址作为用户级别的参数来发送时，PDN数据转发消息的结构示意图；

图6是图5对应的PDN数据转发消息的参数携带场景描述图；

图7是本发明优选实施例中网络切换方法的一种详细流程图；

图8是本发明实施例提供的MME的一种结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

如图1所示，本发明的实施例提供一种网络切换方法，包括：

S11，在用户设备UE进行网络切换前，源MME向目标基站发送资源分配请求消息，以使目标网络为所述UE分配网络资源；

S12，所述源MME接收来自所述目标基站的资源分配响应消息，所述资源分配响应消息包括为所述UE分配的HSGW地址和HSGW通用路由封装密钥HSGWGREKey；

S13，所述源MME向SGW发送所述HSGW地址和PDN数据转发消息，其中，所述PDN数据转发消息中携带所述HSGWGREKey，以使在所述UE进行网络切换时，所述SGW通过所述HSGW地址和所述HSGWGREKey标识的GRE通道，将数据转发给HSGW。

本发明实施例提供的网络切换方法，在建立网络切换时的数据传输通道的过程中，源MME向目标基站发送资源分配请求消息后，可以接收来自所述目标基站的资源分配响应消息从而获知用于数据转发的HSGW地址和HSGWGREKey，并向SGW发送PDN数据转发消息以建立PDN数据连接，由于仅将HSGWGREKey携带在PDN数据转发消息中，而把HSGW地址从各组PDN数据转发消息中提出来单独作为一个参数发送，这就避免了在各个PDN数据转发消息中重复发送同样的HSGW地址，从而有效减少了建立数据传输通道需要传输的数据量；同时，由于源MME从目标基站接收HSGW地址时，HSGW地址也是作为一个单独的参数发送的，即，源MME在接收和发送HSGW地址时的数据格式是一致的，从而有效简化了参数整合程序并维护了各个网元间数据传输协议的一致性。

本实施例中，源网络和目标网络之间各网元的结构关系可如图2所示。

需要说明的是，在网络切换时的数据传输隧道的建立过程中，要明确负责转发数据的HSGW的IP地址，即HSGW地址，还要明确数据传输中，每个PDN数据连接的路径。根据29.274协议，在步骤S12中，源MME接收目标基站的资源分配响应消息时，消息中携带的HSGW地址是用户级别的，而携带的GREkey却是PDN级别的。也就是说每条资源分配响应消息中仅包括一个HSGW地址，但却包括多个PDN数据转发消息，其中每条PDN数据转发消息都需要携带GREkey信息。HSGW地址和各个GREkey一起可以定义出网络切换时的数据转发通道GRE通道。可选的，在本发明的一个实施例中，HSGW地址为1个，PDN数据转发消息为至少2个。

但现有技术的29.274协议同时还规定，源MME向SGW发送的消息均为PDN数据转发消息，也就是说将HSGW地址也包括在PDN数据转发消息中，从而增加了需要传输的数据量。其PDN数据转发消息的结构和携带场景可分别如图3和图4所示。其中，图3为将HSGW地址作为PDN级别的参数来发送时，PDN数据转发消息的结构示意图，图4为图3对应的PDN数据转发消息的携带场景描述简图。

与此相反，本发明的实施例，在步骤S13中，将HSGW地址从PDN数据转发消息中提取出来，单独作为一个参数向SGW发送，一方面减小了传输数据量，另一方面保证了源MME的数据接收格式和转发格式的一致性，有效简化了参数的整合。其PDN数据转发消息的结构和携带场景可分别如图5和图6所示。其中，图5为将HSGW地址作为用户级别的参数来发送时，PDN数据转发消息的结构示意图，图6为图5对应的PDN数据转发消息的携带场景描述简图。

具体而言，源MME是源网络LTE网络下的移动管理实体，其获知UE正在经历从一个网络到另一个网络的转换是需要通过UE当前所在基站，即源基站进行消息上报或请求来实现的。因此，本实施例中，在步骤S11的源MME向目标基站发送资源分配请求消息之前，还可进一步包括：源MME接收来自源基站的切换准备指示消息。可选的，对于CDMA2000系统，该消息可以为上行S1CDMA2000隧道(UplinkS1CDMA2000Tunneling)消息，源MME根据该消息可知源基站已经启动切换准备。

当然，对于其他系统，还可以为其他形式的消息，本发明的实施例对此不做限定。基于此，步骤S11中，源MME向目标基站发送资源分配请求消息可具体包括：源MME根据接收的所述切换准备指示消息，向所述目标基站发送资源分配请求消息。

目标基站，也就是UE即将切换到的网络中的基站。可选的，目标基站可以通过A11信令与HSGW通信，使HSGW为UE分配对应的数据转发地址和GREKey信息。具体的，目标基站向HSGW发送的A11请求消息中可包含APN(AccessPointName，接入点名称),PGW(PacketGateway，分组数据网关)IP和上行GREkey。而HSGW向目标基站发送的A11响应消息中可包含通过S101接口转发的HSGW地址和GREkey信息。其中，GREkey是PDN级别的，也就是说，对于需要数据转发的每个PDN连接都设有一个GREkey，相应的，目标基站传递给源MME的GREkey信息也是PDN级别的。相对的，HSGW地址却是用户级别的。HSGW地址和每个数据连接的GREkey都可以作为资源分配响应消息中的参数，此外，可选的，资源分配响应消息还可包括目标网络的切换状态参数，用于指示UE即将切换到的目标网络的状态，原基站已经做好了网络切换准备。

当源MME接收到目标基站发送给它的资源分配响应消息后，即向SGW发送消息，启动创建数据前转隧道过程，以便在源网络和目标网络之间搭建起一个临时的数据传输隧道，实现网络的无缝切换。根据目标网络的不同，数据前转隧道与目标网络的接口也相应的不同。在本发明的一个实施例中，可以通过S103接口使目标网络的HSGW与GRE通道建立连接。

为了保证数据能够通过一个适合的接口顺利传输，优选的，在步骤S13源MME向服务网关SGW发送所述HSGW地址和分组数据网PDN数据转发消息之前，本发明实施例提供的网络切换方法还可包括：源MME确定自身是否支持S103接口的数据转发。

在步骤S13中，源MME向SGW发送HSGW地址和PDN数据转发消息，从而建立了前转隧道，这样，在UE进行网络切换时，源网络中的SGW就可以将UE与源网络之间的通信数据，通过HSGW地址和HSGWGREKey标识的GRE通道，转发给HSGW，HSGW可以进一步将数据转发给目标基站，并进一步转发给正在发生网络切换的UE，从而保证UE可以在网络间进行无缝切换。

下面通过具体实施例来对本发明提供的网络切换方法进行详细说明。如图7所示，在本发明的一个实施例中，网络切换方法可包括如下步骤：

步骤301，eNB(LTE网络下的基站)发送上行S1CDMA2000隧道(UplinkS1CDMA2000Tunneling)消息给MME。该消息包括如下参数：HRPD消息，SectorID(Sectoridentity，扇区编号)，CDMA2000切换请求指示(CDMA2000HORequiredIndication)，其中，SectorID静态配置在eNB上，SectorID填充了eHRPD的小区信息，CDMA2000切换请求指示，用于指示MME切换准备已经启动；

步骤302，MME发送直接传递请求消息给eAN(CDMA2000网络下的基站)，请求eAN分配无线资源；

步骤303，eAN通过A11信令，让HSGW分配对应的数据转发地址和GREKey信息。A11请求消息中包含APN,PGWIP和上行GREkey。A11响应消息包含S101转发的HSGW地址和GREkey信息。对于需要数据转发的每个PDN连接有一个GREkey；

步骤304，eAN给MME发送直接传递请求(DirectTransferRequest)消息，该消息可包括如下参数：S101会话ID，HRPDTCA消息，用于数据转发的HSGW地址和GREkey，CDMA2000切换状态；

步骤305，MME判断步骤204的直接传递请求消息中如果携带了用于数据转发的HSGW转发地址和GREkey，且MME也支持经过S103接口的数据转发，则向SGW发起创建S103接口数据前转隧道过程，携带PDN级别的S103PDNDataForwardingInfo和S103HSGWIPADDRESS给SGW，其中S103PDNDataForwardingInfo里不再包括S103HSGWIPADDRESS。

步骤306，SGW返回创建S103接口数据前转隧道响应给MME，携带S1-U口的SGW地址、TEID；

步骤307，MME给eNB发送下行S1CDMA2000隧道消息，携带HRPD消息，SGW的数据转发隧道信息(S-GWaddress，S1-U上行TEID(S1-UUPLINKTunnelEndpointIdentifier，S1-U上行隧道终点标识))，CDMA2000切换状态；

步骤308，切换过程中E-UTRAN收到的数据通过转发隧道Enb-SGW-HSGW，转发给eHRPD中的HSGW，由HSGW进一步分发给eAN。

本实施例提供的网络优化切换方法，各协议的一致性得到了保障，不会出现二义性，同时由于减少了消息中信息携带，从而大大节约了MME和SGW之间的网间流量。

相应的，如图8所示，本发明还提供一种MME，包括：

第一发送单元40，用于在用户设备UE进行网络切换前，向目标基站发送资源分配请求消息，以使所述目标基站为所述UE分配网络资源；

接收单元42，用于接收来自所述目标基站的资源分配响应消息，所述资源分配响应消息包括为所述UE分配的HSGW地址和HSGWGREKey；

第二发送单元44，用于向SGW发送所述HSGW地址和PDN数据转发消息，其中，所述PDN数据转发消息中携带所述HSGWGREKey，以使在所述UE进行网络切换时，所述SGW通过所述HSGW地址和所述HSGWGREKey标识的GRE通道，将数据转发给HSGW。

本发明实施例提供的MME，在建立网络切换时的数据传输通道的过程中，其第一发送单元40能够向目标基站发送资源分配请求消息，接收单元42能够在第一发送单元40发送完上述消息后，接收来自所述目标基站的资源分配响应消息，从而获知用于数据转发的HSGW地址和HSGWGREKey，其第二发送单元44还可以向SGW发送PDN数据转发消息以与SGW建立PDN数据连接，由于第二发送单元44仅将HSGWGREKey携带在PDN数据转发消息中，而把HSGW地址从各组PDN数据转发消息中提出来单独作为一个参数发送，这就避免了在各个PDN数据转发消息中重复发送同样的HSGW地址，从而有效减少了建立数据传输通道需要传输的数据量；同时，由于源MME从目标基站接收HSGW地址时，HSGW地址也是作为一个单独的参数发送的，即，源MME在接收和发送HSGW地址时的数据格式是一致的，从而有效简化了参数整合程序并维护了各个网元间数据传输协议的一致性。

可选的，所述MME，还可包括：接收单元，用于在向目标基站发送资源分配请求消息之前，接收来自源基站的切换准备指示消息；第一发送单元40，可具体用于根据接收的所述切换准备指示消息，向所述目标基站发送资源分配请求消息。

可选的，GRE通道与HSGW的接口可以为S103接口；那么，MME还可包括：确定单元，用于在向SGW发送所述HSGW地址和PDN数据转发消息之前，确定所述MME自身是否支持S103接口的数据转发。

进一步的，资源分配响应消息还包括目标网络的切换状态参数，用于向源MME指示出所述UE即将切换到的目标网络的状态。

可选的，所述HSGW地址可以为1个，所述PDN数据转发消息可以为至少2个。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims (10)

1.一种网络切换方法，其特征在于，包括：

在用户设备UE进行网络切换前，源移动管理实体源MME向目标基站发送资源分配请求消息，以使目标网络为所述UE分配网络资源；

所述源MME接收来自所述目标基站的资源分配响应消息，所述资源分配响应消息包括为所述UE分配的高速分组数据服务网关HSGW地址和HSGW通用路由封装密钥HSGWGREKey；

所述源MME向服务网关SGW发送所述HSGW地址和分组数据网PDN数据转发消息，其中，所述PDN数据转发消息中携带所述HSGWGREKey，以使在所述UE进行网络切换时，所述SGW通过所述HSGW地址和所述HSGWGREKey标识的GRE通道，将数据转发给HSGW。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述源MME向目标基站发送资源分配请求消息之前，所述方法还包括：

所述源MME接收来自源基站的切换准备指示消息；

所述源MME向目标基站发送资源分配请求消息包括：

所述源MME根据接收的所述切换准备指示消息，向所述目标基站发送资源分配请求消息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述GRE通道与所述HSGW的接口为S103接口；

所述源MME向服务网关SGW发送所述HSGW地址和分组数据网PDN数据转发消息之前，所述方法还包括：

所述源MME确定自身是否支持S103接口的数据转发。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述资源分配响应消息还包括目标网络的切换状态参数，用于指示所述UE即将切换到的目标网络的状态。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述HSGW地址为1个，所述PDN数据转发消息为至少2个。

6.一种移动管理实体MME，其特征在于，包括：

第一发送单元，用于在用户设备UE进行网络切换前，向目标基站发送资源分配请求消息，以使目标网络为所述UE分配网络资源；

接收单元，用于接收来自所述目标基站的资源分配响应消息，所述资源分配响应消息包括为所述UE分配的HSGW地址和HSGWGREKey；

第二发送单元，用于向SGW发送所述HSGW地址和PDN数据转发消息，其中，所述PDN数据转发消息中携带所述HSGWGREKey，以使在所述UE进行网络切换时，所述SGW通过所述HSGW地址和所述HSGWGREKey标识的GRE通道，将数据转发给HSGW。

7.根据权利要求6所述的MME，其特征在于，还包括：

接收单元，用于在向目标基站发送资源分配请求消息之前，接收来自源基站的切换准备指示消息；

所述第一发送单元，具体用于根据接收的所述切换准备指示消息，向所述目标基站发送资源分配请求消息。

8.根据权利要求6所述的MME，其特征在于，

所述GRE通道与所述HSGW的接口为S103接口；

所述MME还包括：

确定单元，用于在向SGW发送所述HSGW地址和PDN数据转发消息之前，确定所述MME自身是否支持S103接口的数据转发。

9.根据权利要求6所述的MME，其特征在于，所述资源分配响应消息还包括目标网络的切换状态参数，用于指示所述UE即将切换到的目标网络的状态。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的MME，其特征在于，所述HSGW地址为1个，所述PDN数据转发消息为至少2个。