CN107231672B - 核心网系统、接入控制方法及核心网网元 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种核心网系统、接入控制方法及核心网网元，该核心网系统包括：核心网网元，用于接收终端的接入请求，并依据所述接入请求，进行终端的移动性管理策略的配置和下发、会话管理策略的配置和下发以及Qos策略的配置和下发；与所述核心网网元连接的服务网关，用于依据所述移动性管理策略、会话管理策略以及Qos策略进行终端的用户面的管理；与所述核心网网元以及所述服务网关均连接的分组数据网关，用于依据所述移动性管理策略、会话管理策略以及Qos策略进行数据转发。该核心网系统实现了MME和PCRF的融合，简化了网络结构和网络信令流程，同时增强了网络功能，实现了网络的智能化管理。

Description

核心网系统、接入控制方法及核心网网元

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种核心网系统、接入控制方法及核心网网元。

背景技术

随着LTE(Long Term Evolution，长期演进)网络的发展、4G用户数的稳步上升，用户群体呈现出多样性的同时，也呈现出一定的规律。例如，部分用户长期呈现出低移动性，如数据卡用户；部分用户在上下班高峰期呈现规律的移动性而工作时间呈现很低的移动性；部分用户长期高移动性，如出租车司机；部分用户大多在固定的时间段有数据收发，如物联网用户；部分用户长期低流量但是上网时间长，大部分时间是小包数据，如动感地带用户。

不仅用户呈现规律性，而且区域也呈现出一定的规律性，如商场中大部分用户流量较高、业务突发性强；如科技园写字楼等地下班期间用户流量基本为零。

由于用户和网络的多样性，如果所有用户与所有区域均采用相同的移动性管理策略、QoS(Quality of Service，服务质量)策略，将会使得网络资源的使用变得不均衡，如高移动性用户得不到精细的移动性管理，而低移动性用户又管理过度浪费网络资源；高价值用户得不到应有的高速保障，而低价值用户又浪费了部分网络带宽。

为此，3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)网络引入了PCRF(Policy and Charging Rules Function，策略与计费规则功能)网元，针对不同类型的用户、不同的时间段、不同的位置区域进行QoS策略管理。QoS参数通过PCRF下发给PGW(PDN GateWay，PDN网关)、进而传给MME(Mobility Management Entity，移动管理实体)、eNodeB等网元，从而进行端到端的差异化Qos控制。

但是，现有网络架构中，用户会话建立修改等流程信令迂回，且存在用户QoS频繁更新的情况。如果涉及到PCRF与MME之间的新功能定义，涉及两个接口协议的同步修订，PCRF与PGW之间采用Diameter协议接口，PGW、SGW(Serving GateWay，服务网关)、MME之间采用GTPv2协议接口进行信令传输，针对新功能的修订，需要同步修改两个协议定义，且尽管Diameter协议可以支持灵活扩展，但是GTPv2协议主要目标为对用户会话的管理，不能支持无限制的扩展，对于新场景定义产生了较大的困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核心网系统、接入控制方法及核心网网元，实现了MME和PCRF的融合，简化了网络结构和网络信令流程，同时增强了网络功能，实现了网络的智能化管理。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的一种核心网系统，包括：

核心网网元，用于接收终端的接入请求，并依据所述接入请求，进行终端的移动性管理策略的配置和下发、会话管理策略的配置和下发以及Qos策略的配置和下发；

与所述核心网网元连接的服务网关，用于依据所述移动性管理策略、会话管理策略以及Qos策略进行终端的用户面的管理；

与所述核心网网元以及所述服务网关均连接的分组数据网关，用于依据所述移动性管理策略、会话管理策略以及Qos策略进行数据转发。

其中，还包括：

与所述核心网网元连接的归属用户服务器，用于根据接收终端的接入请求，向所述核心网网元反馈终端的用户签约数据。

其中，所述核心网网元包括：

MME模块，用于依据所述接入请求，进行终端的移动性管理策略的配置和下发、会话管理策略的配置和下发；

PCRF模块，用于依据所述接入请求，进行终端的Qos策略的配置和下发。

其中，所述核心网网元与分组数据网关之间通过Gx接口进行交互。

本发明还提供一种接入控制方法，所述方法包括：

获取终端的接入请求；

根据所述接入请求，进行终端的移动性管理策略的配置和下发、会话管理策略的配置和下发以及Qos策略的配置和下发。

其中，根据所述接入请求，进行终端的移动性管理策略的配置和下发的步骤包括：

接收终端的附着请求消息；

根据所述终端的附着请求消息，将所述终端的移动性管理策略的配置通过归属用户服务器下发至所述终端，并对所述终端进行鉴权和位置更新。

其中，根据所述接入请求，进行终端的会话管理策略的配置和下发的步骤包括：

向分组数据网关发送建立会话请求消息；

根据所述建立会话请求消息，经所述分组数据网关的响应将所述终端的会话管理策略下发至所述终端，并建立所述终端的默认承载。

其中，所述根据所述建立会话请求消息，经所述分组数据网的响应将所述终端的会话管理策略下发至所述终端，并建立所述终端的默认承载的步骤，包括：

获取所述分组数据网关返回的建立会话请求响应消息；

根据所述建立会话请求响应消息将所述终端的会话管理策略下发至所述终端，并建立所述终端的默认承载。

其中，根据所述接入请求，进行终端的会话管理策略的配置和下发的步骤还包括：

向服务网关发送修改承载请求消息；

根据所述修改承载请求消息，将经所述分组数据网关的响应将所述终端的会话管理策略下发至所述终端，并对所述终端的承载进行修改。

本发明实施例还提供一种核心网网元，包括：

获取模块，用于获取终端的接入请求；

策略配置下发模块，用于根据所述接入请求，进行终端的移动性管理策略的配置和下发、会话管理策略的配置和下发以及Qos策略的配置和下发。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

本发明实施例的上述方案中，通过将MME和PCRF融合为一个核心网网元，简化了网络结构和网络信令流程，同时该核心网网元具备移动性管理和会话管理的策略配置和下发功能，增强了网络功能，实现了网络的智能化管理。

附图说明

图1为本发明实施例的核心网网络系统的系统架构示意图；

图2为本发明实施例的接入控制方法的基本步骤示意图；

图3为本发明实施例的核心网网元的组成结构示意图；

图4为本发明实施例的核心网系统下终端的具体附着流程示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有技术中用户会话建立修改等流程信令迂回，且存在用户QoS频繁更新的问题，提供一种核心网网络系统，实现了MME和PCRF的融合，简化了网络结构和网络信令流程，同时增强了网络功能，实现了网络的智能化管理。

第一实施例

如图1所示，本发明实施例提供一种核心网系统，包括：

核心网网元，用于接收终端的接入请求，并依据所述接入请求，进行终端的移动性管理策略的配置和下发、会话管理策略的配置和下发以及Qos策略的配置和下发；

与所述核心网网元连接的服务网关，用于依据所述移动性管理策略、会话管理策略以及Qos策略进行终端的用户面的管理；

与所述核心网网元以及所述服务网关均连接的分组数据网关，用于依据所述移动性管理策略、会话管理策略以及Qos策略进行数据转发。

这里需要说明的是，移动性管理策略包括：附着/去附着，切换及漫游，跟踪区域更新及终端可达性管理等；会话管理策略包括：核心网络承载的建立、修改、释放等；Qos策略包括：网络资源的规划与分配，比如传输的带宽规划与分配、传送时延以及数据的丢包率的设置等。

进一步地，所述核心网系统还包括：

与所述核心网网元连接的归属用户服务器，用于根据接收终端的接入请求，向所述核心网网元反馈终端的用户签约数据。

这里需要说明的是，归属用户服务器主要负责终端的签约信息管理与鉴权。

具体地，所述核心网网元包括：

MME模块，用于依据所述接入请求，进行终端的移动性管理策略的配置和下发、会话管理策略的配置和下发；

PCRF模块，用于依据所述接入请求，进行终端的Qos策略的配置和下发。

这里，将MME模块与PCRF模块融合于一个网元中，也就是核心网网元中，使得核心网网元同时具备了MME和PCRF的所有功能，而且该核心网网元还具备移动性管理和会话管理的策略配置和下发功能，可实现不同类型、不同时间段以及不同位置区域的终端的移动性管理和会话管理。

更具体地，所述核心网网元与分组数据网关之间通过Gx接口进行交互。

这里，核心网网元与分组数据网关之间直接Gx接口连接，可节省途径网元，比如分组数据网关、服务网关等，额外的信令开销。例如，来自分组数据网络中数据的转发分配可直接通过Gx接口经核心网网元发送至终端，不再需要经由分组数据网关、服务网关才能下发至MME，再通过MME发送至终端。

本发明实施例的核心网系统，通过将MME和PCRF融合为一个核心网网元，简化了网络结构和网络信令流程，节省额外的信令开销，同时该核心网网元具备移动性管理和会话管理的策略配置和下发功能，增强了网络功能，实现了网络的智能化管理。

第二实施例

如图2所示，本发明实施例还提供一种接入控制方法，包括：

步骤11，获取终端的接入请求；

步骤12，根据所述接入请求，进行终端的移动性管理策略的配置和下发、会话管理策略的配置和下发以及Qos策略的配置和下发。

本发明实施例的接入控制方法，通过核心网网元对终端进行移动性管理策略的配置和下发、会话管理策略的配置和下发以及Qos策略的配置和下发，简化了网络信令流程，节省额外的信令开销，实现了网络的智能管理。

本发明实施例中所述步骤12中根据所述接入请求，进行终端的移动性管理策略的配置和下发的步骤可进一步包括：

步骤121，接收终端的附着请求消息；

这里需要说明的是，用户注册到网络的过程称之为附着，在附着过程中将终端的有关信息登记到网络实体。终端在附着成功后才可接收来自网络的服务。

步骤122，根据所述终端的附着请求消息，将所述终端的移动性管理策略的配置通过归属用户服务器下发至所述终端，并对所述终端进行鉴权和位置更新。

这里，鉴权主要是对用户信息的认证和安全参数的传递。

本发明实施例中所述步骤12中根据所述接入请求，进行终端的会话管理策略的配置和下发的步骤可进一步包括：

步骤123，向分组数据网关发送建立会话请求消息；

这里，建立会话请求消息是核心网网元通过服务网关发送至分组数据网关上的。

步骤124，根据所述建立会话请求消息，经所述分组数据网关的响应将所述终端的会话管理策略下发至所述终端，并建立所述终端的默认承载。

这里，默认承载是满足默认QoS的数据和信令的用户承载，为用户提供IP连接的承载，也就是，为终端分配IP地址，终端可接入分组数据网关。

更进一步地，所述步骤124还可包括：

步骤1241，获取所述分组数据网关返回的建立会话请求响应消息；

这里需要说明的是，建立会话请求响应消息中携带着建立终端默认承载的会话策略。

步骤1242，根据所述建立会话请求响应消息将所述终端的会话管理策略下发至所述终端，并建立所述终端的默认承载。

这里需要说明的是，核心网网元与终端之间的会话建立过程，核心网网元直接将终端的会话管理策略，例如分组数据网关分配给终端的IP地址等，下发至终端，信令流程得到了简化，省去了其他网元的信令转发传递。

本发明实施例中所述步骤12中根据所述接入请求，进行终端的会话管理策略的配置和下发的步骤还可进一步包括：

步骤125，向服务网关发送修改承载请求消息；

步骤126，根据所述修改承载请求消息，将经所述分组数据网关的响应将所述终端的会话管理策略下发至所述终端，并对所述终端的承载进行修改。

这里需要说明的是，核心网网元与终端之间进行承载修改，核心网网元直接将终端的会话管理策略，例如，终端当前服务基站的地址和标识S1承载的消息下发至终端，信令流程得到了简化，省去了其他网元的信令转发传递。

本发明实施例的接入控制方法，通过核心网网元对终端进行移动性管理策略的配置和下发、会话管理策略的配置和下发以及Qos策略的配置和下发，简化了网络信令流程，节省额外的信令开销，实现了网络的智能管理。

第三实施例

如图3所示，本发明实施例还提供一种核心网网元，包括：

获取模块21，用于获取终端的接入请求；

策略配置下发模块22，用于根据所述接入请求，进行终端的移动性管理策略的配置和下发、会话管理策略的配置和下发以及Qos策略的配置和下发。

具体地，本发明实施例中所述策略配置下发模块22可包括：

接收子模块，用于接收终端的附着请求消息；

这里需要说明的是，用户注册到网络的过程称之为附着，在附着过程中将终端的有关信息登记到网络实体。终端在附着成功后才可接收来自网络的服务。

第一策略配置下发子模块，用于根据所述终端的附着请求消息，将所述终端的移动性管理策略的配置通过归属用户服务器下发至所述终端，并对所述终端进行鉴权和位置更新。

这里，鉴权主要是对用户信息的认证和安全参数的传递。

具体地，本发明实施例中所述策略配置下发模块22还可包括：

第一发送子模块，用于向分组数据网关发送建立会话请求消息；

这里，建立会话请求消息是核心网网元通过服务网关发送至分组数据网关上的。

第二策略配置下发子模块，用于根据所述建立会话请求消息，经所述分组数据网关的响应将所述终端的会话管理策略下发至所述终端，并建立所述终端的默认承载。

这里，默认承载是满足默认QoS的数据和信令的用户承载，为用户提供IP连接的承载，也就是，为终端分配IP地址，终端可接入分组数据网关。

更具体地，所述第二策略配置下发子模块还可具体包括：

获取单元，用于获取所述分组数据网关返回的建立会话请求响应消息；

这里需要说明的是，建立会话请求响应消息中携带着建立终端默认承载的会话策略。

策略配置下发单元，用于根据所述建立会话请求响应消息将所述终端的会话管理策略下发至所述终端，并建立所述终端的默认承载。

这里需要说明的是，核心网网元与终端之间的会话建立过程，核心网网元直接将终端的会话管理策略，例如分组数据网关分配给终端的IP地址等，下发至终端，信令流程得到了简化，省去了其他网元的信令转发传递。

具体地，本发明实施例中所述策略配置下发模块22还可包括：

第二发送子模块，用于向服务网关发送修改承载请求消息；

第三策略配置下发子模块，用于根据所述修改承载请求消息，将经所述分组数据网关的响应将所述终端的会话管理策略下发至所述终端，并对所述终端的承载进行修改。

这里需要说明的是，核心网网元与终端之间进行承载修改，核心网网元直接将终端的会话管理策略，例如，终端当前服务基站的地址和标识S1承载的消息下发至终端，信令流程得到了简化，省去了其他网元的信令转发传递。

本发明实施例的核心网网元，将MME和PCRF融合为一个核心网网元，简化了网络结构和网络信令流程，节省额外的信令开销，同时该核心网网元具备移动性管理和会话管理的策略配置和下发功能，增强了网络功能，实现了网络的智能化管理。

第四实施例

如图4所示，为本发明实施例的核心网系统下终端的具体附着流程示意图。下面就该图具体说明核心网系统下的终端的附着实施过程。

步骤S01，一终端开机发起附着，向基站发起附着请求消息；

步骤S02，基站向核心网网元发送附着请求消息；

这里，所述附着请求消息中携带有终端的IMSI(International MobileSubscriber Identity，国际移动用户识别码)。

IMSI为国际上为唯一识别一个移动终端用户所分配的号码。

步骤S03，核心网网元接收附着请求消息后，向归属用户服务器发送鉴权信息请求消息；

这里，所述鉴权信息请求消息中也携带有该终端的IMSI。

步骤S04，归属用户服务器响应鉴权信息回复消息给核心网网元；

这里，该鉴权信息回复消息中携带有EPS安全向量。

步骤S05，核心网网元发起鉴权安全流程；

这里，鉴权流程在核心网网元与终端之间进行。

步骤S06，核心网网元向归属用户服务器发送更新位置请求消息；

步骤S07，归属用户服务器响应更新位置回复消息；

这里，该更新位置回复消息中携带有签约数据；

步骤S08，位置更新成功后，核心网网元发送建立会话请求消息给服务网关，请求建立默认承载；服务网关发送建立会话请求消息给分组数据网关；

步骤S09，分组数据网关响应建立会话响应消息给服务网关，然后服务网关响应建立会话响应消息给核心网网元；

步骤S010，核心网网元发送初始上下文建立请求消息给基站；

这里，该初始上下文建立请求消息中携带有附着接受消息，该附着接受消息中携带有激活默认EPS承载上下文请求消息，要求建立默认承载；

步骤S011，基站将附着接受消息发送给终端；

步骤S012，终端返回附着完成消息；

步骤S013，基站返回初始上下文建立响应消息；

这里，本步骤建立默认承载成功。

步骤S014，基站向核心网网元返回附着完成消息；

步骤S015，核心网网元向服务网关发送修改承载请求消息；

这里，发送修改承载请求消息是为了更新基站的地址和及隧道端点标识符TEID。

步骤S016，服务网关响应修改承载响应消息。

这样，整个附着流程结束。

需要说明的是，若该核心网网元如果需要发起策略配置，例如移动性管理配置，则向分组数据网关下发订阅的策略配置；之后，分组数据网关直接向该核心网网关返回策略处理结果。无需再经过其他的网元进行配置的转发，简化流程。

本发明实施例的上述具体实施方案中，通过将MME和PCRF融合为一个核心网网元，简化了网络结构和网络信令流程，节省额外的信令开销，同时该核心网网元具备移动性管理和会话管理的策略配置和下发功能，增强了网络功能，实现了网络的智能化管理。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种核心网系统，其特征在于，包括：

核心网网元，用于接收终端的接入请求；所述核心网网元包括MME模块和PCRF模块：

MME模块，用于依据所述接入请求，进行终端的移动性管理策略的配置和下发、会话管理策略的配置和下发，包括：向分组数据网关发送建立会话请求消息；获取所述分组数据网关返回的建立会话请求响应消息；根据所述建立会话请求响应消息将所述终端的会话管理策略下发至所述终端，并建立所述终端的默认承载；

PCRF模块，用于依据所述接入请求，进行终端的Qos策略的配置和下发；

与所述核心网网元连接的服务网关，用于依据所述移动性管理策略、会话管理策略以及Qos策略进行终端的用户面的管理；

与所述核心网网元以及所述服务网关均连接的分组数据网关，用于依据所述移动性管理策略、会话管理策略以及Qos策略进行数据转发，其中，将MME和PCRF融合为一个核心网网元，核心网网元与分组数据网关之间直接Gx接口连接。

2.根据权利要求1所述的核心网系统，其特征在于，还包括：

与所述核心网网元连接的归属用户服务器，用于根据接收终端的接入请求，向所述核心网网元反馈终端的用户签约数据。

3.一种接入控制方法，其特征在于，将MME和PCRF融合为一个核心网网元，核心网网元与分组数据网关之间直接Gx接口连接，方法包括：

获取终端的接入请求；

根据所述接入请求，进行终端的移动性管理策略的配置和下发、会话管理策略的配置和下发以及Qos策略的配置和下发；

根据所述接入请求，进行终端的会话管理策略的配置和下发的步骤包括：向分组数据网关发送建立会话请求消息；

获取所述分组数据网关返回的建立会话请求响应消息；

根据所述建立会话请求响应消息将所述终端的会话管理策略下发至所述终端，并建立所述终端的默认承载。

4.根据权利要求3所述的接入控制方法，其特征在于，根据所述接入请求，进行终端的移动性管理策略的配置和下发的步骤包括：

接收终端的附着请求消息；

根据所述终端的附着请求消息，将所述终端的移动性管理策略的配置通过归属用户服务器下发至所述终端，并对所述终端进行鉴权和位置更新。

5.根据权利要求3所述的接入控制方法，其特征在于，根据所述接入请求，进行终端的会话管理策略的配置和下发的步骤还包括：

向服务网关发送修改承载请求消息；

根据所述修改承载请求消息，将经分组数据网关的响应将所述终端的会话管理策略下发至所述终端，并对所述终端的承载进行修改。

6.一种核心网网元，其特征在于，将MME和PCRF融合为一个核心网网元，核心网网元与分组数据网关之间直接Gx接口连接，核心网网元包括：

获取模块，用于获取终端的接入请求；

策略配置下发模块，用于根据所述接入请求，进行终端的移动性管理策略的配置和下发、会话管理策略的配置和下发以及Qos策略的配置和下发；

其中，根据所述接入请求，进行终端的会话管理策略的配置和下发包括：向分组数据网关发送建立会话请求消息；

获取所述分组数据网关返回的建立会话请求响应消息；

根据所述建立会话请求响应消息将所述终端的会话管理策略下发至所述终端，并建立所述终端的默认承载。

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