CN108124288B - 用于s1接口切换、网络组建的方法及网络系统 - Google Patents

用于s1接口切换、网络组建的方法及网络系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于S1接口切换、网络组建的方法及网络系统，其中：移动性管理实体(MME)设备获取其自身的身份标识；根据所述身份标识，所述移动性管理实体(MME)设备向域名解析服务器(DNS)发出查询请求，所述查询请求针对服务网关(SGW)的S11接口的IP地址；接收所述服务网关的IP地址，并执行S1接口的切换。

Description

用于S1接口切换、网络组建的方法及网络系统
技术领域
本申请涉及核心网络领域，更具体地，本申请涉及一种用于在4G网络中S1接口切换及网络组建的方法。
背景技术
在4G网络中，传统的电路交换(Circuit Switched，简称CS)域网元已经消失，语音、数据等业务采用分组交换(Packet Switch，简称PS)域核心网作为承载。4G网络中的PS域核心网也被称为EPC(Evolved packet core)核心网，在图1中示出了EPC核心网的网络拓扑结构，其中，虚线表示控制面的连接，实线表示用户面的连接。如图1所示，其中的主要网元包括：(1)eNodeB，负责无线资源管理，它集成了部分类似于2G/TD基站和基站控制器的功能；(2)移动性管理实体(MME)，作为4G接入下的控制面网元，负责移动性管理功能；(3)服务网关(Serving Gateway，简称SGW),作为用户面接入网关，相当于传统全球网络服务GPRS支持节点(Global network Serving GPRS Support Node，简称Gn SGSN)的用户面功能；(4)分组数据网络网关(Packet Data Network Gateway，简称PGW)，作为边界网关，提供承载控制、计费、地址分配和非3GPP接入等功能，它相当于传统的网关GPRS支持节点(GatewayGPRS Support Node，简称GGSN)；(5)归属签约用户服务器(Home Subscriber Server，简称HSS)，作为用户数据管理的网元，提供鉴权和签约等功能；(6)域名服务器(Domain NameServer，简称DNS)，负责附着、跟踪区更新(Tracking Area Update，简称TAU)等业务流程中的网元地址解析。
在EPC核心网中，SGW网元的地位非常重要，它起到承上启下的作用：它在无线层与eNodeB互连并处理用户数据，以及在核心网层与PGW网元互连并完成数据包的路由和转发功能。
在现有的4G网络中，跟踪区(Tracking Area)是LTE系统为用户设备(UserEquipment，简称UE)的位置管理而设立的概念；每个SGW设备都归属于一个以TA为标识的SGW服务区域，当终端所在的TA超过原服务区域时，则需要重新选择SGW设备。由此可见，在现有的4G网络中，TA与SGW设备之间存在映射关系。
S1接口是LTE网络中的eNodeB与EPC核心网之间的通信接口。如图1所示，S1接口又分为两个，其中，S1-MME接口用于控制平面，位于eNodeB与MME设备之间，用于传送会话管理和移动性管理信息；以及S1-U接口，该接口用于用户平面，位于eNodeB与SGW设备之间，用于在eNodeB和SGW设备之间建立隧道以传递用户数据。
MME设备在接收关于S1接口的切换请求之后，需要寻找对应的SGW设备来为该用户建立数据连接的承载通道。在目前使用的4G网络的S1接口切换技术中，由于TA与SGW设备之间存在映射关系，因此MME设备是通过目标跟踪区识别码(target Tracking AreaIdentity，简称target TAI)参数来选择SGW设备的。
在现有网络中，S1接口切换的过程可以分为MME设备不变且SGW设备不变、MME设备不变且SGW设备改变、MME设备改变且SGW设备不变和MME设备改变且SGW设备改变四种场景。
图2示出了MME设备不变且SGW设备改变的S1接口切换过程。在图2中，方框内的部分即为选择SGW设备以及建立承载的步骤，并且，虚线部分表示整个方法流程中可选的步骤。这里，MME设备选择服务SGW设备的过程是通过MME设备查找SGW设备的S11接口的IP地址来完成的，在这一过程中，需要EPC网络中的DNS设备进行解析。在EPC网络的DNS设备上存储有TA与SGW设备之间的映射关系。通过查询DNS设备，MME设备可以获得服务SGW设备的S11接口的IP地址。
图3示出了MME设备改变且SGW设备改变的S1接口切换过程。在图3中，方框内的部分即为选择SGW设备以及建立承载的步骤，并且，虚线部分表示整个方法流程中可选的步骤。这里，类似于图2中所示的方法，目标MME设备通过DNS设备对目标TA进行解析，然后通过TA与SGW设备之间的映射关系，获得目标SGW设备的S11接口的IP地址，从而完成S1接口的切换。
上述S1接口切换的方式存在一些问题。主要存在于以下两点：
(1)使用TA来解析SGW设备会增加信令网及DNS设备的负荷。在4G网络中的切换流程中，MME设备根据UE上报的新的TA信息，通过查询域名服务器(Domain Name Server，简称DNS)来解析得到SGW设备的IP地址。在实际网络中，由于4G网络中eNodeB的业务覆盖范围小于2G/3G的基站，如果用户在ECM-CONNECTED(连接态)下移动，很容易触发切换流程，且解析过程需要经过名称权威指针(Naming Authority Pointer，简称NAPTR)、服务定位(SRV)以及A记录查询，这必然造成信令网及DNS设备负荷的增加，尤其是在上下班的高峰时段中。此外，在现有网络中，S1接口切换的场景较多。如前所述，根据TA、MME设备、SGW设备的业务覆盖范围，S1接口的切换存在四种场景：MME设备不变且SGW设备不变、MME设备不变且SGW设备改变、MME设备改变且SGW设备不变和MME设备改变且SGW设备改变，切换场景较为复杂。
(2)EPC网络中的DNS设备的局数据制作繁多，不易维护。由于各省的TA多达数百甚至上千，EPC网络中的DNS设备需要制作本省所有以及本省和邻省交界处TA与SGW设备的映射关系，数据制作量非常大，并且TA信息更新频繁，不易维护。如果TA与SGW设备之间映射的解析数据更新不及时或不准确，将影响用户终端设备的连接、位置更新、切换等流程，用户将无法正常使用数据网络，从而影响用户终端设备的使用体验。
有鉴于存在的上述问题，有必要提供一种新的S1接口的切换方法以降低DNS设备的负荷和维护难度，以及提高S1接口切换的效率和数据制作的准确性。
发明内容
为了解决上述问题的一个或多个，本申请提供了一种用于S1接口切换的方法，其中：获取移动性管理实体(MME)设备的身份标识；根据所述身份标识，向域名解析服务器(DNS)发出查询请求，所述查询请求针对与所述移动性管理实体(MME)设备相对应的服务网关(SGW)设备的S11接口的IP地址；接收所述服务网关设备的S11接口的IP地址，并执行S1接口的切换。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于S1接口切换的方法，其中：所述移动性管理实体设备的身份标识是全球唯一的。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于S1接口切换的方法，其中：如果在S1接口的切换过程中，所述移动性管理实体设备不变，则不发出所述查询请求。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于网络组建的方法，其中：移动性管理实体(MME)设备与服务网关(SGW)设备之间存在映射关系。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于网络组建的方法，其中：移动性管理实体设备与服务网关(SGW)之间的所述映射关系存储在域名解析服务器(DNS)设备上。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于网络组建的方法，其中：所述移动性管理实体设备的身份标识是全球唯一的。
根据本发明的另一方面，提供了一种网络系统，包括：移动性管理实体(MME)设备；服务网关(SGW)设备；以及域名服务器(DNS)设备，其中：所述移动性管理实体设备与所述服务网关设备之间存在映射关系，并且所述映射关系存储于所述域名服务器设备上。
根据本发明的另一方面，提供了一种网络系统，其中：所述移动性管理实体设备的身份标识是全球唯一的。
基于上述方法和系统，可以有效地降低DNS设备的负荷和维护难度，以及提高S1接口切换的效率和数据制作的准确性。
附图说明
本申请的以上方面和其他方面将参照附图通过下面对示例性实施例的详细描述变得更加显然，其中：
图1示出了EPC核心网的网络拓扑结构的框图；
图2根据一个实施例，示出了一种S1接口切换的方法的流程图；
图3根据一个实施例，示出了一种S1接口切换的方法的流程图；
图4根据一个实施例，示出了一种S1接口切换的方法的流程图；
图5根据一个实施例，示出了一种S1接口切换的方法的流程图；
图6根据一个实施例，示出了一种S1接口切换的方法的流程图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本发明造成不必要的模糊。
在现有网络中，S1接口的切换存在四种切换场景，较为复杂。此外，由于SGW设备与TA之间所存在的映射关系，TA的变化将会导致SGW设备的改变，从而导致DNS设备在查询过程中的负荷。
在本申请中，我们通过在MME设备与SGW设备之间建立映射关系，可以有效降低信令网及DNS设备的负荷。作为示例，MME设备与SGW设备之间的这一映射关系可以存储在EPC网络中的DNS设备上。
MME设备的设备身份标识可以利用MME域名标识，该标识的结构为：
mmec<MMEC>.mmegi<MMEGI>.mme.epc.mnc<MNC>.mcc<MCC>.3gppnetwor k.org。
其中，mnc<MNC>.mcc<MCC>为移动网络码和移动国家码，这里，移动运营商可以被唯一指定；mmec<MMEC>.mmegi<MMEGI>为MME POOL编码及MME编码，具有全球唯一性。
在本申请中，MME设备与SGW设备之间存在映射关系，因此，通过具有全球唯一性的MME域名标识，可以唯一确定与该MME设备相对应的SGW设备。作为示例，若该映射关系存储于DNS设备上，在已知目标MME设备的情况下，当需要同与目标MME设备相对应的SGW设备建立S1连接时，可以根据该目标MME设备的标识查询该DNS设备，以获取该SGW设备的S11接口的IP地址。
在之前对现有技术的描述中，S1接口的切换存在四种切换场景。在本申请中，通过在MME设备与SGW设备之间建立映射关系，S1接口的切换场景可以减少为两种，即MME设备不变和MME设备改变的情形下的S1接口的切换。
图4根据一种实施例，示出了一种用于S1接口切换的方法400的流程图。该流程图仅是示例，其不应不适当地限制权利要求书的范围。本领域的技术人员在该示图的基础上将可进行适应性地变化、替代和修改。此外，在可行的情况下，部分步骤不一定要按照图4所示的顺序执行，而是可以并行地执行或者改变顺序。虽然在以下的说明中以DNS设备作为服务器的示例，但是本领域技术人员能够理解，该方法也能够用于各种其他设备。
在步骤401中，获取移动性管理实体(MME)设备的身份标识。作为示例，该身份标识可以为该MME设备的域名标识，并且该域名标识具有全球唯一性。
在步骤402中，根据该MME设备的身份标识，向域名解析服务器(DNS)设备发出查询请求，所述查询请求针对与该MME设备相对应的服务网关(SGW)设备的S11接口的IP地址。
在步骤403中，从DNS设备接收被返回的SGW设备的S11接口的IP地址。
在步骤404中，执行S1接口的切换。在这一步骤中，通过利用该IP地址，eNodeB与目标SGW设备的S11接口建立S1连接。
需要注意的是，如果在S1接口的切换过程中MME设备不变，则与之相对应的SGW设备也保持不变，此时不需发出查询请求，即可完成S1接口的切换过程。
图5示出了根据本发明的一个实施例的S1接口切换的方法的流程图。该流程图仅是示例，其不应不适当地限制权利要求书的范围。本领域的技术人员在该示图的基础上将可进行适应性地变化、替代和修改。此外，在可行的情况下，部分步骤不一定要按照图5所示的顺序执行，而是可以并行地执行或者改变顺序。
图5中所示的S1接口切换的方法用于MME设备不变的环境，并且，虚线部分表示整个方法流程中可选的步骤。如图5所示，该流程图中不存在查找目标SGW设备的过程，eNodeB仍然与原MME设备和原SGW设备建立新的S1连接。
图6示出了根据本发明的一个实施例的S1接口切换的方法的流程图。该流程图仅是示例，其不应不适当地限制权利要求书的范围。本领域的技术人员在该示图的基础上将可进行适应性地变化、替代和修改。此外，在可行的情况下，部分步骤不一定要按照图6所示的顺序执行，而是可以并行地执行或者改变顺序。
图6中所示的S1接口切换的方法用于MME设备改变的环境，并且，虚线部分表示整个方法流程中可选的步骤。如图6所示，在该方法流程中，目标MME设备根据其自身的设备标识查询DNS设备，以获取切换后的服务SGW设备的IP地址。eNodeB与新的MME设备和SGW设备建立新的S1连接。
在一种示例实现方式中，SGW、MME、eNodeB等是网络元件，这旨在涵盖网络应用、服务器、路由器、交换机、网关、网桥、负载平衡器、防火墙、处理器、模块或可操作来交换信息。在其它实施例中，这些操作和/或特征可以在这些元件的外部被提供，或者被包括在一些其它网络设备中以实现其预期功能。可替代地，这些元件中的一个或多个元件可以包括可以协作以实现如本文中所概述的操作和/或特征的软件(或往复式软件)。在其它实施例中，这些设备中的一个或多个设备可以包括辅助以上操作的任何合适的算法、硬件、软件、组件、模块、接口或对象。这可以包括允许数据或信息的有效交换的适当的算法和通信协议。
关于与通信系统相关联的内部接口，SGW、MME、eNodeB等中的每一者可以包括相应的存储器元件用于存储信息，信息被用于实现如本文所概述的无线电信道状态和基站拥塞状态分布技术。此外，这些设备中的每一者可以包括处理器，处理器运行软件或算法来执行如本说明书中所讨论的无线电信道状态和基站拥塞状态分布活动。这些设备还可以将信息保持在任何合适的存储器元件(例如，随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、专用集成电路(ASIC)等)、软件、硬件中或在适当的情况下且基于特定需求将信息保持在任何其它合适的组件、设备、元件或对象中。本文所讨论的任何存储器项应当被解释为被涵盖在广义术语“存储器元件”中。可以在任何数据库、寄存器、控制列表、缓存或存储结构中提供被跟踪或被发送到SGW、MME、eNodeB等的信息：所有的信息可以在任何合适的时间段处被引用。任何此种存储选项可以被包括在如本文所用的广义术语“存储器元件”中。类似地，本文所描述的任何潜在的处理元件、模块和机器应当被解释为被涵盖在广义术语“处理器”中。网络元件和用户设备(例如，移动节点)中的每一者还可以包括合适的接口用于在网络环境中接收、发送和/或以其它方式传送数据或信息。
注意在某些示例实现方式中，如本文所概述的无线电信道状态和基站拥塞状态分布技术可以由编码在一种或多种有形介质中的逻辑来实现，有形介质可以包括非暂态介质(例如，将被处理器(或其它类似的机器等)执行的ASIC中提供的嵌入式逻辑、DSP指令、软件(潜在地包括对象代码和源代码))。在这些实例的一些实例中，存储器元件(可以存储被用于本文所描述的操作的数据和信息。这包括能够存储软件、逻辑、代码或处理器指令的存储器元件，软件、逻辑、代码或处理器指令被执行以实现本文所描述的动作。
处理器可以执行与数据或信息相关联的任何类型的指令以实现本文所详细描述的操作。在一个示例中，处理器可以将元件或物品(例如，数据)从一种状态或事物变换为另一状态或事物。在另一示例中，本文所概述的动作可以用固定逻辑或可编程逻辑(例如，由处理器执行的软件/计算机指令)来实现，本文所标识的元件可以是一些类型的可编程处理器、可编程数字逻辑(例如，现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、EPROM、EEPROM)或包括数字逻辑、软件、代码、电子指令的ASIC或以上元件的任何合适的组合。
本申请中，通过在MME设备和SGW设备之间建立映射关系，从而简化了S1接口的切换场景，并有效降低了信令网和DNS设备的负荷以及DNS设备的维护难度，提高了S1接口的切换效率和数据制作的准确性。基于以上思路以及方式，通过替代和/或等价的实施方式以实现本申请的目的，均应认为属于本发明的范围之内。
以上描述了本申请的优选实施例，但是，该实施例仅是示例性的，而不是要限制本申请的范围，本申请的范围由所附权利要求书及其等同物限定。
此外，尽管已经详细描述了本申请及其优势，但应该理解，可以在不背离所附权利要求限定的本申请的主旨和范围的情况下，进行各种不同的改变、替换和更改；而且，本申请的范围并不仅限于本说明书中描述的系统、方法和步骤的实施例。作为本领域的普通技术人员应当理解，通过本申请，现有的或今后开发的用于执行和根据本申请所采用的技术方案基本相同的方式或获得基本相同结果的方法和步骤根据本申请可以被使用。

Claims (3)

1.一种用于S1接口切换的方法，其中：
获取移动性管理实体MME设备的身份标识；
根据所述身份标识，向域名解析服务器DNS发出查询请求，所述查询请求针对与所述移动性管理实体MME设备相对应的服务网关SGW设备的S11接口的IP地址；
接收所述服务网关设备的S11接口的IP地址，并执行S1接口的切换。
2.如权利要求1所述的方法，其中：
所述移动性管理实体设备的身份标识是全球唯一的。
3.如权利要求1所述的方法，其中：
如果在S1接口的切换过程中，所述移动性管理实体设备不变，则不发出所述查询请求。
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