CN106559917A - 用户设备初始附着方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用户设备初始附着方法及系统，在SGW和PGW的控制面功能及转发面(用户面)功能分离的架构下；所述方法包括：MME接收到UE的附着请求后，向SGW-C发送创建会话请求；SGW-C根据所述附着请求，建立SGW-C与SGW-U之间的会话；SGW-C向PGW-C发送创建会话请求；PGW-C接收到创建会话请求后，与PCRF建立IP-CAN会话连接；PGW-C为UE分配IP地址；PGW-C建立与PGW-U之间的会话，并向SGW-C发送创建会话响应；SGW-C向MME转发创建会话响应；MME通过eNodeB与UE确认会话建立；eNodeB通过MME和SGW-C，将eNodeB的TEID和eNodeB的IP地址信息传递给SGW-U，从而打通转发面数据传输通道。

Description

用户设备初始附着方法及系统
技术领域
本发明涉及附着技术，尤其涉及一种网关控制转发分离后用户设备(UE，User Equipment)初始附着的方法及系统。
背景技术
在目前长期演进(LTE，Long Term Evolution)/演进分组核心网(EPC，Evolved Packet Core)架构中，EPC网关设备中既包含路由转发功能、也包含信令处理甚至业务处理的相关功能，两类功能是紧耦合的关系，之间的通信取决于内部实现。网关类设备控制面与转发面之间的高度耦合，使得设备更新周期长，复合成本增加，非常不利于核心网的平滑演进。
遗憾的是，目前尚未有解决方案可供参考。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种用户设备初始附着方法及系统。
一种用户设备初始附着方法，移动网络中服务网关SGW和分组数据网关PGW的控制面功能及转发面功能分离；所述方法包括：
移动管理单元MME接收到用户设备UE的附着请求后，向SGW的控制面SGW-C发送创建会话请求；
SGW-C根据所述附着请求，建立SGW-C与SGW的转发面SGW-U之间的会话；
SGW-C向PGW的控制面PGW-C发送创建会话请求；
PGW-C接收到创建会话请求后，与策略与计费规则功能PCRF建立IP-CAN会话；PGW-C为用户UE分配IP地址；
PGW-C建立与PGW的转发面PGW-U之间的会话，并向SGW-C发送创建会话响应；
SGW-C向MME转发创建会话响应；
MME通过基站eNodeB与UE确认会话建立；
eNodeB以修改承载的形式，通过MME和SGW-C，向SGW-U传递eNodeB的隧道端点标识符TEID信息和eNodeB的IP地址信息；
UE通过eNodeB、SGW-U和PGW-U进行数据传递。
优选地，所述一个SGW-C连接有至少一个SGW-U；
所述一个PGW-C连接有至少一个PGW-U。
优选地，所述一个PGW-C连接有多个PGW-U时，所述PGW-C选择合适的PGW-U，从与该PGW-U对应的IP地址池中为所述UE分配IP地址。
优选地，所述PGW-C建立PGW-C与PGW-U之间的会话时，将UE分配到的IP地址通知PGW-U。
优选地，所述SGW-C向PGW-C发送的创建会话请求中，至少包含待建立会话涉及的PGW-U的IP地址信息。
一种用户设备初始附着系统，所述系统包括：eNodeB、MME、SGW、PGW和PCRF，其中，SGW和PGW的控制面功能及转发面功能分离；
MME，用于接收到UE的附着请求后，向SGW的控制面SGW-C发送创建会话请求；
SGW-C，用于根据所述附着请求，建立SGW-C与SGW的转发面SGW-U之间的会话；以及
向PGW的控制面PGW-C发送创建会话请求；
PGW-C，用于接收到创建会话请求后，与PCRF建立IP-CAN会话，并为用户UE分配IP地址；以及
建立PGW-C与PGW的转发面PGW-U之间的会话，并向SGW-C发送创建会话响应；
SGW-C，还用于向MME转发创建会话响应；
MME，还用于通过eNodeB与UE确认会话建立；
eNodeB，用于以修改承载的形式，通过MME和SGW-C，向SGW-U传递eNodeB的TEID和eNodeB的IP地址信息；
UE，用于通过eNodeB、SGW-U和PGW-U进行数据传递。
优选地，所述一个SGW-C连接有至少一个SGW-U；
所述一个PGW-C连接有至少一个PGW-U。
优选地，所述一个PGW-C连接有多个PGW-U时，所述PGW-C，还用于选择合适的PGW-U，从与该PGW-U对应的IP地址池中为所述UE分配IP地址。
优选地，所述PGW-C，还用于在建立PGW-C与PGW-U之间的会话时，将UE分配到的IP地址通知PGW-U。
优选地，所述SGW-C向PGW-C发送的创建会话请求中，至少包含待建立会话涉及的PGW-U的IP地址信息。
本发明实施例的技术方案中，MME接收到用户设备UE的附着请求后，向SGW的控制面发送创建会话请求；SGW的控制面根据所述附着请求，建立SGW的控制面与SGW的转发面之间的会话；SGW的控制面向PGW的控制面发送创建会话请求；PGW的控制面接收到创建会话请求后，与策略与计费规则功能PCRF建立IP-CAN会话；PGW的控制面为该UE分配IP地址；PGW的控制面建立PGW的控制面与PGW的转发面之间的会话，并向SGW的控制面发送创建会话响应；SGW的控制面向MME转发创建会话响应；MME通过基站与UE确认会话建立；基站通过MME和SGW的控制面，向SGW的转发面发送eNodeB的TEID和eNodeB的IP地址信息。本发明实施例使网关的控制面和转发面分离，简化了转发面设备功能，提高了数据转发效率。本发明实施例还对现有网元间接口进行最小化的改动，适应了扁平化的网络架构，更有利于网络架构的演进。
附图说明
图1为本发明实施例的用户设备初始附着方法的流程示意图；
图2为本发明实施例的网关控制面转发面分离后的网络架构示意图；
图3为本发明实施例的用户设备初始附着方法的流程示意图。
具体实施方式
为了能够更加详尽地了解本发明实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本发明实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明实施例。
本发明实施例中，是使通信系统中的服务网关(SGW，Serving GateWay)及分组数据网关(PGW，Packet Data Network GateWay)的控制面功能与转发面功能分离。分离后的网络增加了两种接口，即SGW的控制面与转发面之间的连接接口，PGW的转发面与转发面之间的连接接口。本发明实施例基于这一思想，提出了相应的初始附着的相关方法。
图1为本发明实施例的用户设备初始附着方法的流程示意图，如图1所示，本发明实施例的用户设备初始附着方法包括以下步骤：
步骤101，移动管理单元(MME，Mobility Management Entity)接收到UE的附着请求后，向SGW的控制面发送创建会话请求。
本发明实施例中，UE首先向基站发送附着请求，基站接收到UE发送的附着请求后，向MME转发该附着请求。
MME接收到UE的附着请求后，向SGW的控制面发送创建会话请求(createsession request)。
步骤102，SGW的控制面根据所述附着请求，建立SGW的控制面与SGW的转发面之间的会话。
SGW的控制面接收到附着请求后，在SGW的控制面与SGW的转发面之间建立会话。
步骤103，SGW的控制面向PGW的控制面发送创建会话请求。
SGW的控制面与SGW的转发面之间建立会话后，SGW的控制面向PGW的控制面发送创建会话请求(create session request)。
步骤104，PGW的控制面接收到创建会话请求后，与策略与计费规则功能(PCRF，Policy and Charging Rules Function)建立IP-CAN会话，并为该UE分配IP地址。
步骤105，PGW的控制面建立PGW的控制面与PGW的转发面之间的会话，并向SGW的控制面发送创建会话响应。
步骤106，SGW的控制面向MME转发创建会话响应。
步骤107，MME通过基站与UE确认会话建立。
步骤108，eNodeB通过MME和SGW的控制面，向SGW的转发面传递eNodeB的TEID和eNodeB的IP地址信息。
步骤109，UE通过eNodeB、SGW的转发面、PGW的转发面进行数据传输。
本发明实施例中，所述SGW的一个控制面连接有至少一个SGW的转发面；
所述PGW的一个控制面连接有至少一个PGW的转发面。
本发明实施例中，所述PGW的控制面建立PGW的控制面与PGW的转发面之间的会话时，将为UE分配到的IP地址通知PGW的转发面。
本发明实施例中，所述SGW的控制面向PGW的控制面发送的创建会话请求中至少包含待建立会话涉及的PGW的转发面的IP地址信息。
本发明实施例中，所述PGW的一个控制面连接有多个PGW的转发面时，所述PGW的控制面从相应的IP地址池中为该UE分配IP地址，。
以下通过具体示例，进一步阐明本发明实施例的技术方案的实质。
本发明实施例中，将核心网中SGW、PGW网关的控制面和转发面分离，控制面处理信令流程，转发面处理数据包转发。图2为本发明实施例的网关控制面转发面分离后的网络架构示意图，如图2所示，将SGW与PGW的控制面和转发面分离，SGW的控制面称为SGW-C，SGW的转发面称为SGW-U，PGW的控制面称为PGW-C，PGW的转发面称为PGW-U。SGW-C对SGW-U层面的数据转发进行统一管理，PGW-C对PGW-U层面的数据转发进行统一管理。而现有EPC网络架构中，SGW、PGW的控制面和转发面是合一设置的，没有控制面和转发面分离之说。
将控制面和转发面分离后，可以使得一个控制面设备对应多个转发面设备，便于转发面设备的扩容，增强数据转发的灵活性。如一个PGW-C可以控制多个PGW-U。在这种情况下，PGW-C上需要配置每个PGW-U相对应的IP地址池。PGW-C从相应的地址池中为UE分配地址，并建立到该PGW-U的连接通道。
PCRF下发的计费策略由PGW-C统一管理，并按需下发到PGW-U。PGW-U需要承担流量统计等与计费相关的功能，并上报到PGW-C，由PGW-C合成计费信息。
本发明实施例中，网络架构中新增两个接口，即SGW-C与SGW-U之间的接口，PGW-C与PGW-U之间的接口。因而，需要对现有的GPRS隧道协议(GPRS Tunnel Protocol)中的GTP控制面GTP-C的相关流程进行扩展，以实现SGW-C对转发面设备SGW-U的控制，PGW-C对转发面设备PGW-U的控制。
本发明实施例中，尽量保持网络中其他网元设备接口和协议不变。
图3为本发明实施例的用户设备初始附着方法的流程示意图，如图3所示，当核心网网关控制面与转发面分离后，用户初始附着流程包括以下步骤：
步骤1，eNodeB向MME发送attach request。
基站eNodeB接收到UE发送的attach request后，向MME转发该attachrequest。
步骤2，MME向SGW-C发送create session request。该消息中包含但不限于：MME控制面的隧道端点标识符(TEID，Tunnel Endpoint Identifier)(MMETEID for control plane)，SGW-U地址(SGW-U address)，PGW-C地址(PGW-Caddress)，PGW-U地址(PGW-U address)，PDN地址(PDN Address)。
步骤3，SGW-C与SGW-U建立控制面与转发面之间的会话(create sessionbetween CU)。其中SGW-C向SGW-U发送的消息中包含但不限于：SGW-CTEID，PGW-U address等(不需要包含PGW-C address)。SGW-U向SGW-C回复的消息中包含但不限于：SGW-U TEID。
步骤4，SGW-C向PGW-C发送create session request。该消息中包含但不限于：PGW-U address，SGW-U address，SGW-U TEID，SGW-C TEID，PDNAddress。
步骤5，PGW-C与PCRF建立IP-CAN。PGW-C向该UE的PDN连接分配IP地址。PGW-C向PCRF提供UE IP address，Default EPS Bearer QoS，并获取APN-AMBR、QCI、ARP等计费策略信息和QoS信息。
当PGW-C对应多个PGW-U时，PGW-C根据PGW-U的地址，从相应的IP地址池为该UE分配地址。
步骤6，PGW-C与PGW-U建立create session between CU。其中PGW-C向PGW-U发送的信息包括但不限于:SGW-U address，SGW-U TEID，PGW-CTEID，PDN Address(包含UE的IP地址)等信息。PGW-U向PGW-C回复的信息包括但不限于：PGW-U TEID。
步骤7，PGW-C向SGW-C发送create session response。该信息包括但不限于：PGW-U address，PGW-U TEID，PGW-C TEID，PDN Address(包含UE的IP地址)。
步骤8，SGW-C向MME发送create session response。该信息包括但不限于：PDN Address(包含UE的IP地址)，SGW-U address，SGW-U TEID，SGW-CTEID，PGW-C address，PGW-C TEID，PGW-U address，PGW-U TEID。
步骤9，MME向eNodeB发送initial context setup request/attach accept.该消息包括但不限于：SGW-U address，SGW-U TEID，SGW-C TEID，SGW-Caddress，PDN Address(包含UE的IP地址)。
步骤10，eNodeB向MME发送initial context response message/attachcomplete message。该消息包括但不限于：eNodeB TEID、eNodeB address。
步骤11，MME向SGW-C发送modify bearer request。该消息包括但不限于：eNodeB address，eNodeB TEID。
步骤12，SGW-C向SGW-U发送modify bearer between CU。该消息包括但不限于：eNodeB address，eNodeB TEID。
步骤13，SGW-C向MME发送modify bearer response。
步骤14，UE通过eNodeB向SGW-U和PGW-U发送上行数据包。
步骤15，下行数据包从PGW-U经过SGW-U和eNodeB到达UE。
如图3所示，本发明实施例的初始附着系统包括：eNodeB、MME、SGW、PGW和PCRF，其中，SGW和PGW的控制面功能及转发面功能分离；具体地，SGW的控制面称为SGW-C，SGW的转发面称为SGW-U，PGW的控制面称为PGW-C，PGW的转发面称为PGW-U。
MME，用于接收到UE的附着请求后，向SGW-C发送创建会话请求；
SGW-C，用于根据所述附着请求，建立SGW-C与SGW-U之间的会话；以及
向PGW-C发送创建会话请求；
PGW-C，用于接收到创建会话请求后，与PCRF建立IP-CAN会话，并为该UE分配IP地址；以及
建立PGW-C与PGW-U之间的会话，并向SGW-C发送创建会话响应；
SGW-C，还用于向MME转发创建会话响应；
MME，还用于通过基站与UE确认会话建立；
eNodeB，用于以修改承载的形式，通过MME和SGW-C，向SGW-U传递eNodeB的TEID和eNodeB的IP地址信息；
UE，用于通过eNodeB、SGW-U和PGW-U进行数据传递。
本发明实施例中，所述SGW的一个SGW-C连接有至少一个SGW-U；
所述PGW的一个PGW-C连接有至少一个PGW-U。
本发明实施例中，所述一个PGW-C连接有多个PGW-U时，所述PGW-C，还用于选择合适的PGW-U，从与该PGW-U对应的IP地址池中为所述UE分配IP地址。
本发明实施例中，所述PGW-C，还用于在建立PGW-C与PGW-U之间的会话时，将UE分配到的IP地址通知PGW-U。
本发明实施例中，所述SGW-C向PGW-C发送的创建会话请求中，至少包含待建立会话涉及的PGW-U的IP地址信息。
本领域技术人员应当理解，本发明实施例的初始附着系统中各网元所实现的功能可参照前述各实施例的初始附着方法的相关描述而理解。除SGW、PGW之外，其他网元的结构与现有系统中的对应网元的结构完全相同。
本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和智能设备，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个第二处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用户设备初始附着方法，其特征在于，移动网络中服务网关SGW和分组数据网关PGW的控制面功能及转发面功能分离；所述方法包括：
移动管理单元MME接收到用户设备UE的附着请求后，向SGW的控制面SGW-C发送创建会话请求；
SGW-C根据所述附着请求，建立SGW-C与SGW的转发面SGW-U之间的会话；
SGW-C向PGW的控制面PGW-C发送创建会话请求；
PGW-C接收到创建会话请求后，与策略与计费规则功能PCRF建立IP-CAN会话；PGW-C为用户UE分配IP地址；
PGW-C建立与PGW的转发面PGW-U之间的会话，并向SGW-C发送创建会话响应；
SGW-C向MME转发创建会话响应；
MME通过基站eNodeB与UE确认会话建立；
eNodeB以修改承载的形式，通过MME和SGW-C，向SGW-U传递eNodeB的隧道端点标识符TEID信息和eNodeB的IP地址信息；
UE通过eNodeB、SGW-U和PGW-U进行数据传递。
2.根据权利要求1所述的用户设备初始附着方法，其特征在于，所述一个SGW-C连接有至少一个SGW-U；
所述一个PGW-C连接有至少一个PGW-U。
3.根据权利要求2所述的用户设备初始附着方法，其特征在于，所述一个PGW-C连接有多个PGW-U时，所述PGW-C选择合适的PGW-U，从与该PGW-U对应的IP地址池中为所述UE分配IP地址。
4.根据权利要求3所述的用户设备初始附着方法，其特征在于，所述PGW-C建立PGW-C与PGW-U之间的会话时，将UE分配到的IP地址通知PGW-U。
5.根据权利要求1所述的用户设备初始附着方法，其特征在于，所述SGW-C向PGW-C发送的创建会话请求中，至少包含待建立会话涉及的PGW-U的IP地址信息。
6.一种用户设备初始附着系统，其特征在于，所述系统包括：eNodeB、MME、SGW、PGW和PCRF，其中，SGW和PGW的控制面功能及转发面功能分离；
MME，用于接收到UE的附着请求后，向SGW的控制面SGW-C发送创建会话请求；
SGW-C，用于根据所述附着请求，建立SGW-C与SGW的转发面SGW-U之间的会话；以及
向PGW的控制面PGW-C发送创建会话请求；
PGW-C，用于接收到创建会话请求后，与PCRF建立IP-CAN会话，并为用户UE分配IP地址；以及
建立PGW-C与PGW的转发面PGW-U之间的会话，并向SGW-C发送创建会话响应；
SGW-C，还用于向MME转发创建会话响应；
MME，还用于通过eNodeB与UE确认会话建立；
eNodeB，用于以修改承载的形式，通过MME和SGW-C，向SGW-U传递eNodeB的TEID和eNodeB的IP地址信息；
UE，用于通过eNodeB、SGW-U和PGW-U进行数据传递。
7.根据权利要求6所述的用户设备初始附着系统，其特征在于，所述一个SGW-C连接有至少一个SGW-U；
所述一个PGW-C连接有至少一个PGW-U。
8.根据权利要求7所述的用户设备初始附着系统，其特征在于，所述一个PGW-C连接有多个PGW-U时，所述PGW-C，还用于选择合适的PGW-U，从与该PGW-U对应的IP地址池中为所述UE分配IP地址。
9.根据权利要求8所述的用户设备初始附着系统，其特征在于，所述PGW-C，还用于在建立PGW-C与PGW-U之间的会话时，将UE分配到的IP地址通知PGW-U。
10.根据权利要求6所述的用户设备初始附着系统，其特征在于，所述SGW-C向PGW-C发送的创建会话请求中，至少包含待建立会话涉及的PGW-U的IP地址信息。
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