CN1997207A - 移动通信系统中用户设备开机注册接入的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动通信系统中用户设备开机注册接入的方法，所述移动通信系统包括：无线接入网、位于核心网的移动性管理实体、归属位置寄存器HSS，所述方法包括步骤：用户设备进行无线资源请求时，将非接入层附着请求信息发送给无线接入网；无线接入网将收到的所述非接入层附着请求信息转发给核心网的移动性管理实体，触发核心网对用户设备的鉴权工作；核心网对用户设备的鉴权完成后接受用户设备的附着时，向用户设备分配默认的IP连接。利用本发明，可以加快用户设备附着至网络的过程，减少接入时延，并使UE附着至网络后具有默认的IP连接。

Description

移动通信系统中用户设备开机注册接入的方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种移动通信系统中用户设备开机注册接入的方法。

背景技术

3G系统网络基本结构如图1所示：其中，RAN为无线接入网，控制和处理空中接口无线资源；SGSN为服务GPRS(通用分组无线业务)支持节点，负责用户的呼叫控制；GGSN为网关GPRS支持节点，负责与其它网络的互通；HSS为归属位置寄存器，负责保存用户的签约信息、位置信息等内容。

在现在的3G系统中，UE(用户设备)开机接入网络时，需要先与无线接入网建立无线资源连接，当无线资源连接建立成功后，再在这个连接上发送空中接口层3消息Attach Request(附着请求)，向核心网网络请求接入，继而触发网络执行鉴权、位置登记等过程，并且在附着过程结束后，UE进入空闲状态。

现有3G系统中UE进行PS(分组交换)域网络附着的大致流程如图2所示：

1.UE首先发送RRC CONNECTION REQUEST(无线资源控制连接请求)向无线接入网请求建立无线资源连接。

2.RAN在检查有可用的资源之后，向UE指示RRC CONNECTION SETUP(无线资源控制连接建立)，并向UE分配相应的无线网络临时标识。

3.UE在收到RAN的RRC连接建立后，完成相关无线资源的配置，返回RRC CONNECTION SETUP COMPLETE(无线资源控制连接完成)，由此无线资源连接即建立完毕。

4.无线资源连接建立成功后，UE在这个连接上向新的SGSN发送ATTACH REQUEST(附着请求)消息，请求接入到网络，消息中带有UE原来的临时标识P-TMSI(Packet Temporary Mobile Subscriber Identity，临时移动用户识别码)或在P-TMSI无效的情况下带有IMSI(国际移动用户识别码)。

5.新的SGSN根据ATTACH REQUEST消息中所带P-TMSI标识是否有效，判断向原SGSN执行请求UE的永久标识(即IMSI)的过程，或向UE执行询问其永久标识的过程。

如果UE在ATTACH REQUEST消息中携带了IMSI，则上述两种请求UE永久标识的过程都不执行。

6.新的SGSN发起向UE的鉴权过程，以及与HSS之间执行鉴权相关过程。

7.鉴权成功后，HSS要求原SGSN删除关于UE的原有位置信息(如果有)，向新的SGSN添加UE的用户数据，并更新HSS中关于UE位置信息的记录。

8.上述过程完成后，网络即可向UE发送ATTACH ACCEPT(附着接受)消息，指示附着过程执行的结果(成功或失败)。

9.UE向新的SGSN发送Attach Complete(附着完成)消息。

10-12.之后释放Iu连接和RRC连接，则整个UE附着过程结束。

由图2所示流程可见，在3G系统现有的实现方式中，当UE与无线接入网建立无线资源连接时，核心网侧(包括SGSN、HSS等)不作任何动作，直到无线资源连接建立完毕、UE发出建立请求后才处理UE的网络附着。而无线资源连接建立过程需要进行资源的协商与分配，耗费较多的时间，因此会产生较多的时延，包括：

1)核心网等待无线资源连接建立而产生的时延；

2)无线接入网等待核心网进行UE标识查询(Identification过程)的时延。

另外，在附着完成后，UE进入空闲状态，当UE请求进入激活状态时，网络才与UE之间建立IP连接，也就是说，UE虽然附着到了网络，但是在空闲状态时UE与网络之间不具有默认的IP连接，这样在UE从空闲状态迁移到激活状态时首先要建立IP连接，影响UE进入激活状态的速度。

发明内容

本发明的目的是提供一种移动通信系统中用户设备开机注册接入的方法，以克服现有技术中UE开机附着时间长、并且进入空闲状态后不具有默认IP连接的缺点，加快UE附着至网络的过程，减少接入时延。

为此，本发明提供如下的技术方案：

一种移动通信系统中用户设备开机注册接入的方法，所述移动通信系统包括：无线接入网、位于核心网的移动性管理实体、归属位置寄存器HSS，所述方法包括以下步骤：

A、用户设备进行无线资源请求时，将非接入层附着请求信息发送给无线接入网；

B、无线接入网将收到的所述非接入层附着请求信息转发给核心网的移动性管理实体，触发核心网对用户设备的鉴权工作；

C、核心网对用户设备的鉴权完成后接受用户设备的附着时，向用户设备分配默认的IP连接。

所述步骤A具体为：

开机后，用户设备向演进无线接入网发送带有所述非接入层附着请求信息的无线资源连接请求消息。

所述步骤B包括：

B1、无线接入网收到所述无线资源请求消息后，将该消息中包含的非接入层附着请求信息透明传输给用户设备所属的移动性管理实体，使移动性管理实体对用户设备进行鉴权；

B2、移动性管理实体根据该用户设备标识触发其与HSS之间的鉴权过程；

B3、移动性管理实体与HSS之间的鉴权过程完成后，通知用户设备建立所需的无线资源连接；

B4、用户设备的无线资源连接建立完成后，触发移动性管理实体与用户设备之间的鉴权过程。

所述步骤B2包括：

B21、移动性管理实体根据收到的非接入层附着请求信息获取用户设备的标识；

B22、如果移动性管理实体能够识别该标识，则直接使HSS对具有该标识的用户设备进行鉴权；

B23、如果移动性管理实体不能识别该标识，则向用户设备的源移动性管理实体请求该用户设备的永久标识；

B24、如果通过所述源移动性管理实体获得了该用户设备的永久标识，则使HSS根据该永久标识对用户设备进行鉴权；否则，直接进到步骤B3通知用户设备建立所需的无线资源连接；

B25、HSS向所述移动性管理实体返回鉴权结果消息。

所述步骤B3包括：

B31、移动性管理实体向无线接入网发送下行传输消息；如果所述移动性管理实体通过HSS对所述用户设备进行了鉴权，则在该下行传输消息中携带非接入层鉴权请求信息；如果所述移动性管理实体未获得所述用户设备的永久标识，则在该下行传输消息中携带非接入层标识查询请求信息。

B32、无线接入网收到所述下行传输消息后，向用户设备发送带有所述非接入层鉴权请求信息或者标识查询请求信息的无线资源连接建立消息，通知用户设备建立所需的无线资源连接。

所述步骤B4包括：

B41、用户设备的无线资源连接建立完成后，向无线接入网返回无线资源连接建立完成消息；

B42、无线接入网收到所述无线资源连接建立完成消息后，向所述移动性管理实体返回上行传输消息；

B43、移动性管理实体收到所述上行传输消息后，完成与用户设备之间的鉴权过程。

如果用户设备收到的无线资源连接建立消息中带有所述非接入层鉴权请求信息，则在其向无线接入网返回的无线资源连接建立完成消息中携带用户设备的无线能力信息及鉴权响应信息；并在无线接入网向移动性管理实体返回的上行传输消息中将所述鉴权响应信息透明传送给所述移动性管理实体；

如果用户设备收到的无线资源连接建立消息中带有所述非接入层标识查询请求信息，则在其向无线接入网返回的无线资源连接建立完成消息中携带标识查询响应信息；并在无线接入网向移动性管理实体返回的上行传输消息中将所述标识查询响应信息透明传送给所述移动性管理实体。

所述步骤B43包括：

如果移动性管理实体收到的上行传输消息中带有所述鉴权响应信息，则在用户设备已建立的无线资源连接上进行与用户设备间的鉴权过程；

如果移动性管理实体收到的上行传输消息中带有所述标识查询响应信息，则移动性管理实体执行与HSS之间鉴权过程，并在用户设备已建立的无线资源连接上进行与用户设备间的鉴权过程。

所述方法进一步包括：

核心网对用户设备的鉴权完成后，移动性管理实体通知HSS更新用户设备的位置信息；

HSS通知所述源移动性管理实体删除用户设备的位置信息，并向所述移动性管理实体中插入所述用户设备的用户数据。

由以上本发明提供的技术方案可以看出，本发明利用有线网络的处理速度比无线网络快的特点，使UE在进行无线资源连接请求的同时，将UE请求接入的非接入层信息发送给无线接入网，无线接入网将该非接入层信息透传给核心网，使核心网提前查询UE的标识信息并视情况请求HSS开始对UE的鉴权过程。如果标识查询成功，则在无线资源建立过程中，可以完成移动性管理实体与UE之间的鉴权；如果标识查询失败，也可以在UE的无线资源建立后，再触发HSS对UE的鉴权过程。这种方法有效地减少了附着过程中空中接口的信令，加快了UE附着至网络的过程，减少了接入时延。而且网络在接受UE的附着时，向UE分配默认的IP连接，加快了UE从空闲状态进入激活状态的速度。

附图说明

图1是现有3G系统网络结构示意图；

图2是现有3G系统中UE进行分组交换域网络附着流程；

图3是3GPP演进系统基本网络结构示意图；

图4是本发明方法的实现流程；

图5是本发明方法中UE开机附着信令第一示例；

图6是本发明方法中UE开机附着信令第二示例。

具体实施方式

本发明的核心在于UE在进行无线资源连接请求的同时，将UE请求接入的非接入层信息发送给无线接入网，无线接入网将该非接入层信息透传给核心网，使核心网提前查询UE的标识信息并视情况请求HSS开始对UE的鉴权过程。如果标识查询成功，则在无线资源建立过程中，可以完成移动性管理实体与UE之间的鉴权；如果标识查询失败，也可以在UE的无线资源建立后，再触发HSS对UE的鉴权过程。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面首先对演进无线接入网作简单说明。

参照图3，图3示出了3GPP演进系统基本网络结构：

其中，Evolved RAN是3G系统演进后的无线接入网。Evolved PS CN是3G系统演进后的分组域核心网，在Evolved PS CN中有负责UE移动性管理的实体及负责控制UE的用户平面数据传输的实体，比如，MME(移动性管理实体)和UPE(用户平面实体)，MME和UPE可以分开也可以处于一个物理实体中。HSS是归属位置寄存器，负责保存用户的签约信息、位置信息等内容。为了描述方便，在后面所示的流程图中，MME和UPE放在一个实体中。

基于上述3GPP演进系统网络结构，本发明方法为UE开机附着过程提供了快速接入的实现过程。

下面结合附图和实施方式对本发明作详细说明。

参照图4，图4示出了本发明方法的实现流程，包括以下步骤：

步骤401：用户设备进行无线资源请求时，将非接入层附着请求信息发送给无线接入网。

非接入层附着请求信息至少包括：UE的永久标识或临时标识、UE的网络能力、附着类型。

步骤402：无线接入网将收到的所述非接入层附着请求信息转发给核心网的移动性管理实体，触发核心网对用户设备的鉴权工作。

步骤403：核心网对用户设备的鉴权完成后接受用户设备的附着时，向用户设备分配默认的IP连接。

下面结合图3所示3GPP演进系统基本网络结构，进一步详细说明本发明方法中UE开机附着时的信令交互过程。

参照图5，图5是本发明方法中UE附着信令第一示例：

在该示例中，核心网中的New MME/UPE不能识别UE的临时标识，向该临时标识所属的Old MME/UPE查询UE的永久标识，并且Old MME/UPE返回查询成功的结果。也就是说，New MME/UPE通过Old MME/UPE获得UE的永久标识。

该信令流程具体如下：

1.UE开机后，向Evolved RAN(演进无线接入网)发送无线资源连接请求消息，该请求消息中包含以下信息：

UE的临时标识(如P-TMSI)或永久标识(如IMSI)；

非接入层信息(对无线接入网透明)：包括附着请求信息，其中应包含UE的网络能力、附着类型、加密参数等信息。

2.Evolved RAN收到无线资源连接请求消息后，配置空中接口的无线网络各子层，准备建立无线资源链路连接；同时Evolved RAN向UE的NewMME/UPE发送初始连接请求消息，建立与MME/UPE的连接。在初始连接请求消息中将无线资源连接请求中包含的附着请求信息透明传输给MME/UPE，触发有线网络侧的工作。

3.如果New MME/UPE不能识别附着请求信息中携带的UE临时标识，则向该临时标识所属的Old MME/UPE发送标识请求消息，要求查询UE的永久标识。Old MME/UPE返回标识响应消息，在该消息中包含UE临时标识查询成功的结果。

4.New MME/UPE利用查到的用户ID执行与HSS间的鉴权过程。

5.New MME/UPE向Evolved RAN发送下行传输消息，在该消息中携带的信息包括非接入层信息：鉴权请求信息(对无线接入网透明)。

6.Evolved RAN向UE下发无线资源连接建立消息，并在该消息中携带New MME/UPE发送的非接入层信息。

7.UE在完成无线资源连接的建立后，向Evolved RAN返回无线资源连接建立完成消息，在该消息中携带以下信息：

接入层信息：UE的无线能力；

非接入层信息：鉴权响应消息(对无线接入网透明)。

8.Evolved RAN向New MME/UPE发送上行传输消息，在该消息中携带非接入层信息：鉴权响应消息(对无线接入网透明)。

9.New MME/UPE通知HSS更新UE的位置信息，HSS要求Old MME/UPE删除关于UE的位置信息，并向New MME/UPE中插入UE的用户数据。

10.New MME/UPE向UE发送附着接受消息，通知UE附着接受，在该消息中包含UE默认IP连接参数，还可能包含分配的新的临时标识。

参照图6，图6是本发明方法中UE附着信令第二示例：

在该示例中，核心网中的New MME/UPE不能识别UE的临时标识，向该临时标识所属的Old MME/UPE查询UE的永久标识，并且Old MME/UPE返回查询失败的结果。也就是说，New MME/UPE通过Old MME/UPE没有获得UE的永久标识。

该信令流程具体如下：

1.UE开机后，向Evolved RAN(演进无线接入网)发送无线资源连接请求消息，该请求消息中包含以下信息：

UE的临时标识(如P-TMSI)或永久标识(如IMSI)；

非接入层信息(对无线接入网透明)：包括附着请求信息，其中应包含UE的网络能力、附着类型、加密参数等信息。

2.Evolved RAN收到无线资源连接请求消息后，配置空中接口的无线网络各子层，准备建立无线资源链路连接；同时Evolved RAN向UE的NewMME/UPE发送初始连接请求消息，建立与MME/UPE的连接。在初始连接请求消息中将无线资源连接请求中包含的附着请求信息透明传输给MME/UPE，触发有线网络侧的工作。

3.如果New MME/UPE不能识别附着请求信息中携带的UE临时标识，则向该临时标识所属的Old MME/UPE发送标识请求消息，要求查询UE的永久标识。Old MME/UPE返回标识响应消息，在该消息中包含UE临时标识查询失败信息。

4.New MME/UPE向Evolved RAN发送下行传输消息，在该消息中携带的信息包括非接入层信息：标识查询请求，要求UE提供永久性标识(对无线接入网透明)。

5.Evolved RAN向UE下发无线资源连接建立消息，并在该消息中携带New MME/UPE发送的非接入层信息。

6.UE在完成无线资源连接的建立后，向Evolved RAN返回无线资源连接建立完成消息，在该消息中携带非接入层信息：标识查询响应消息(对无线接入网透明)。

7.Evolved RAN向New MME/UPE发送上行传输消息，在该消息中携带非接入层信息：标识查询响应消息(对无线接入网透明)。

8.New MME/UPE发起与HSS间的鉴权过程，并在已建立的无线资源连接上执行与UE间的鉴权过程。

9.New MME/UPE通知HSS更新UE的位置信息，HSS要求Old MME/UPE删除关于UE的位置信息，并向New MME/UPE中插入UE的用户数据。

10.New MME/UPE向UE发送附着接受消息，通知UE附着接受，在该消息中包含UE默认IP连接参数，还可能包含分配的新的临时标识。

可见，利用本发明，不仅大大减少了UE开机附着过程中的信令交互，而且与现有3G系统相比，核心网可以提前处理对UE的认证或鉴权过程，加快了UE附着至网络的过程，减少了接入时延。

虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。

Claims (9)

1、一种移动通信系统中用户设备开机注册接入的方法，所述移动通信系统包括：无线接入网、位于核心网的移动性管理实体、归属位置寄存器HSS，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

A、用户设备进行无线资源请求时，将非接入层附着请求信息发送给无线接入网；

B、无线接入网将收到的所述非接入层附着请求信息转发给核心网的移动性管理实体，触发核心网对用户设备的鉴权工作；

C、核心网对用户设备的鉴权完成后接受用户设备的附着时，向用户设备分配默认的IP连接。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A具体为：

开机后，用户设备向演进无线接入网发送带有所述非接入层附着请求信息的无线资源连接请求消息。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤B包括：

B1、无线接入网收到所述无线资源请求消息后，将该消息中包含的非接入层附着请求信息透明传输给用户设备所属的移动性管理实体，使移动性管理实体对用户设备进行鉴权；

B2、移动性管理实体根据该用户设备标识触发其与HSS之间的鉴权过程；

B3、移动性管理实体与HSS之间的鉴权过程完成后，通知用户设备建立所需的无线资源连接；

B4、用户设备的无线资源连接建立完成后，触发移动性管理实体与用户设备之间的鉴权过程。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤B2包括：

B21、移动性管理实体根据收到的非接入层附着请求信息获取用户设备的标识；

B22、如果移动性管理实体能够识别该标识，则直接使HSS对具有该标识的用户设备进行鉴权；

B23、如果移动性管理实体不能识别该标识，则向用户设备的源移动性管理实体请求该用户设备的永久标识；

B24、如果通过所述源移动性管理实体获得了该用户设备的永久标识，则使HSS根据该永久标识对用户设备进行鉴权；否则，直接进到步骤B3通知用户设备建立所需的无线资源连接；

B25、HSS向所述移动性管理实体返回鉴权结果消息。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤B3包括：

B31、移动性管理实体向无线接入网发送下行传输消息；如果所述移动性管理实体通过HSS对所述用户设备进行了鉴权，则在该下行传输消息中携带非接入层鉴权请求信息；如果所述移动性管理实体未获得所述用户设备的永久标识，则在该下行传输消息中携带非接入层标识查询请求信息。

B32、无线接入网收到所述下行传输消息后，向用户设备发送带有所述非接入层鉴权请求信息或者标识查询请求信息的无线资源连接建立消息，通知用户设备建立所需的无线资源连接。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤B4包括：

B41、用户设备的无线资源连接建立完成后，向无线接入网返回无线资源连接建立完成消息；

B42、无线接入网收到所述无线资源连接建立完成消息后，向所述移动性管理实体返回上行传输消息；

B43、移动性管理实体收到所述上行传输消息后，完成与用户设备之间的鉴权过程。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

如果用户设备收到的无线资源连接建立消息中带有所述非接入层鉴权请求信息，则在其向无线接入网返回的无线资源连接建立完成消息中携带用户设备的无线能力信息及鉴权响应信息；并在无线接入网向移动性管理实体返回的上行传输消息中将所述鉴权响应信息透明传送给所述移动性管理实体；

如果用户设备收到的无线资源连接建立消息中带有所述非接入层标识查询请求信息，则在其向无线接入网返回的无线资源连接建立完成消息中携带标识查询响应信息；并在无线接入网向移动性管理实体返回的上行传输消息中将所述标识查询响应信息透明传送给所述移动性管理实体。

8、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤B43包括：

如果移动性管理实体收到的上行传输消息中带有所述鉴权响应信息，则在用户设备已建立的无线资源连接上进行与用户设备间的鉴权过程；

如果移动性管理实体收到的上行传输消息中带有所述标识查询响应信息，则移动性管理实体执行与HSS之间鉴权过程，并在用户设备已建立的无线资源连接上进行与用户设备间的鉴权过程。

9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

核心网对用户设备的鉴权完成后，移动性管理实体通知HSS更新用户设备的位置信息；

HSS通知所述源移动性管理实体删除用户设备的位置信息，并向所述移动性管理实体中插入所述用户设备的用户数据。

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