WO2008113300A1

WO2008113300A1 - Procédé, système et appareil pour sélectionner des dispositifs de réseau

Info

Publication number: WO2008113300A1
Application number: PCT/CN2008/070552
Authority: WO
Inventors: Xiaolong Guo; Xiaobo Wu
Original assignee: Huawei Technologies Co., Ltd.
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2008-03-20
Publication date: 2008-09-25

Description

一种选择网络设备的方法和系统及装置技术领域

本发明涉及接入网连接到多个核心网（Flex )技术，特别涉及一种选择网络设备的方法和系统及装置。发明背景

通用移动通信系统 ( UMTS , Universal Mobile Telecommunications System )是采用 WCDMA空中接口技术的第三代移动通信系统，因此通常也把 UMTS系统称为 WCDMA通信系统。 UMTS系统的结构与第二代移动通信系统结构相类似，包括无线接入网络（RAN, Radio Access Network ), 核心网络（CN, Core Network ) 和用户设备 ( UE , User Equipment )„ 其中， RAN用于执行所有与无线有关的功能；而 CN负责执行 UMTS系统内用户位置管理、业务管理等功能，并实现与外部网络的交换和路由功能。 CN 从逻辑上可分为电路交换域（CS , Circuit Switched Domain )和分组交换域 ( PS , Packet Switched Domain )₀

为了提高 UMTS 系统性能，目前国际正在进行一项系统架构演进 ( SAE, System Architecture Evolution ) 的项目。图 1为 UMTS系统采用 SAE的结构示意图。如图 1所示，该系统包括 UE11、演进的 UMTS 系统无线接入网络（EUTRAN, Enhanced UMTS Terrestrial RAN ) 12及 CN13。其中，

UE11与 EUTRAN12通过 LTE-Uu接口相连； EUTRAN 12中包含有演进的节点 Node B, 筒称为 ENB, 也可能还有其他节点，在后续的描述中，统一以 ENB来代替这些节点，用于接收来自 UE11的消息，根据负载平衡信息选择 CN13中相应的网络设备； CN13负责执行 UMTS系统内用户位置管理、业务管理等功能，并实现与外部网络的交换和路由功能，包括：移动管理实体（MME, Mobility Management Entity ) 131 , 服务网关（ Serving SAE Gateway ) 132、分组数据网网关（ PDN SAE GW, Packet Data Network SAE Gateway ) 133, 策略控制与计费规则功能实体 ( PCRF, Policy Control and Charging Rules Function ) 134及归属用户系统 ( HSS, Home Subscriber System ) 135。

MME131 , 具有控制面功能，用于与 UE的控制面消息处理，移动性管理（记录 UE位置信息），寻呼、认证等，通过 S1-MME接口与 EUTRAN12相连。

服务网关 132, 具有用户面功能，用于传递 UE的数据，通过 S1-U 接口和 S11接口分别与 EUTRAN12和 MME131相连， MME131和服务网关 132合起来类似 UTRAN的 GPRS业务支持节点（SGSN, Serving GPRS Support Node ), 如图中虚线所示，通过 S4接口与 SGSN相连； MME131通过基于 GTP协议的 S3接口与 SGSN相连。

PDN网关 133, 具有策略执行、包过滤等功能，通过 SGi接口与外部数据网络相连，类似 UTRAN的 GPRS网关支持节点（ GGSN, Gateway GPRS Support Node )。

PCRF134, 用于执行策略相关控制功能，通过 S7接口和 Rx+接口分别与 PDN网关 133和外部数据网络相连。

HSS135, 用于保存用户签约数据，通过 S6a接口与 MME131相连。实际应用中，月良务网关 132与 PDN网关 133可以处于同一物理节点，也可以处于不同的物理节点；类似地， MME131和月良务网关 132也可以是同一个物理节点，也可以是分离的物理节点。当服务网关 132与 PDN 网关 133或 MME131和服务网关 132处于同一物理节点，则其之间的接口信令转为内部节点消息。传统的 UMTS系统模式中，一个接入网节点只能连接一个核心网节点，在系统架构演进的 UMTS系统中，一个接入网节点可以连接一个或一个以上的核心网节点，即 Flex技术， Flex指的是接入网连接到多个核心网 ( Intra-domain connection of Radio Access Network (RAN) nodes to multiple Core Network (CN) nodes ), 即在一个池（Pool ) 内，有多个 CN 节点，如 MME与 Pool内的所有 EUTRAN节点，如 ENB相连。当一个 UE初始进入 Pool, EUTRAN节点能够根据负载分担等原则选择一个 CN 节点，这样只要 UE不移动出这个 Pool, UE的接入始终锚定在选定的 CN节点。

图 2为采用 SAE的 UMTS系统内 Pool的结构示意图。如图 2所示，多个 MME形成一个 MME Pool; 多个月良务网关形成一个月良务网关 Pool, MME Pool区域内的 ENB与该 Pool内所有的 MME都有连接，同理，服务网关 Pool区域内的 ENB与该 Pool内所有的服务网关都有连接。当 UE初始进入某 Pool区域，可以根据负载平衡等原则选择 Pool内负载较轻的一个 MME或服务网关，如果 UE—旦选定 Pool内的 MME或服务网关，那么只要在这个 Pool内移动，则不必更换 MME或服务网关，避免频繁的 CN节点的迁移（ Relocation ), 直到 UE移动出该 Pool区域。为了后面叙述的方便，后续中统一以 MME Pool为例进行说明，服务网关 Pool与此相类似，这样，通过 UE选择 Pool内的其它节点，可以避免系统内发生 CN节点故障时导致整个故障的 CN节点的区域 UE无法接入引发的单点故障。

Pool区域包含完整的跟踪区（TA, Tracking Area ), 可能会发生一个 ENB属于多个 Pool (如 MME Pool, 服务网关 Pool )的 Pool重叠 ( Pool Overlapping )。

图 3为现有 MME Pool的结构示意图。如图 3所示，多个 MME形成一个 MPl ( MME Pool 1 ), 另有多个 MME形成一个 MP2 ( MME Pool 2 ), ENBl和 ENB2属于 MPl ,与 MPl中的所有 MME都有接口； ENB4 和 ENB5属于 MP2, 与 MP2中的所有 MME都有接口； ENB3属于两个 MME Pool,即与 MP1和 MP2中的所有 MME都有接口，是 MP1和 MP2 的 Overlapping部分。当 UE进入 ENB1时，从 MP1中选择一个 MME, 移动过程中从 ENB1到 ENB2以及到 ENB3都不需要更改 MME, 直到进入 ENB4, 由于该 ENB4只属于 MP2, 与源 MME没有接口，则需要 UE重新选择 MP2中的 MME; 而当 UE从 ENB4再返回 ENB3 , 由于 ENB3与 MP2有连接，因此不需要重新选择 MME, 直到进入 ENB2才会再次选择 MME,发生 MME Relocation,如果 ENB3与 MP2没有接口，那么 UE 在 ENB3 和 ENB4 之间来回移动，则要发起乒乓 MME Relocation, 也就是说， Pool overlapping避免了乒乓 MME或月良务网关 Relocation。

TA Overlapping和 multi-TA是目前 TA概念中的两种可能方案， TA Overlapping是指每次只能分配 UE—个 TA, ENB可以同时属于两个 TA, 当 TA变化时，发起 TA更新 ( TAU, TA Update ); 而 multi-TA是指一个 UE可以分配多个 TA ( TA list ), 而每个小区只广播一个 TA ID ( TA identification )。这样，当 UE在分配的这些 TA内移动时，不必发起 TAU (需要发起周期性位置更新除外 ),如果移动到一个不在该 UE的 TA list 的一个 TA时，则需要发起 TAU , TAU后 UE收到新的 TA list。

图 4为现有 Pool与 Multi-TA结合的结构示意图。如图 4所示，当系统不存在 Pool Overlapping时，例如， MP2与 TA2的 ENB2/3都没有连接（图中未示出），则在 MP1中 UE分配 TA list{TAl,TA2}，当移动到 TA3时发起 TAU, 分配 TA list{TA3, TA4} , 这样， UE在 TA2和 TA3 之间来回移动会导致乒乓 TAU和乒乓 MME Relocation 当存在 Pool Overlapping时，例如， MP2与 TA2的 ENB2/3都有连接（图中虚线所示）， UE在 MP1可分配 TA list{TAl, TA2} , 在进入 TA3 后可分配 TA list{TA2, TA3, TA4} , 则 UE在 TA2和 TA3之间来回移动，避免了乒乓 TAU和乒乓 MME Relocation

在上述示例中，由于有了 Pool的概念，当 UE进入一个新的区域或附着（Attach )或发生切换时，就涉及到 UE如何选择合适的网络节点的问题，现有技术中，只是根据负载平衡信息从 Pool内选择一个轻负载的节点，但这样带来的问题是，现有技术并没有考虑 ENB属于多个 Pool 的情况，如果选择不当，发生 CN节点迁移的概率较大。此外，各个 Pool 之间或 Pool内不同节点可能具有不同的能力，为了降低网络成本及提高网络的运行效率，这样也会涉及如何选择合适的节点以满足 UE需要的业务。发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种选择网络设备的方法，降低 CN 节点迁移概率，提高网络的运行效率。

本发明实施例还提供一种选择网络设备的系统，降低网络成本，提高网络的运行效率。

本发明实施例的技术方案具体是这样实现的：

一种选择网络设备的方法，该方法包括：

用户设备 UE需要选择网络设备时，从预先设置的信息中选择主要的池 Primary Pool或优先级最高的 Pool;

从所选择的 Primary Pool或优先级最高的 Pool内为所述 UE选择所述网络设备。

一种跟踪区更新的方法，该方法包括：收到跟踪区更新 TAU请求，选择移动管理实体 MME的主要的池 Primary Pool或优先级最高的 Pool,从所述 MME的 Primary Pool或优先级最高的 Pool中选择 MME;

如果需要更换服务网关，选择服务网关的 Primary Pool或优先级最高的 Pool, 从所述的选择服务网关的 Primary Pool或优先级最高的 Pool 中选择服务网关；

所述服务网关更新承载上下文，向所述 MME发送创建承载上下文响应消息；

向用户设备 UE发送 TAU接受消息。

一种通信设备，该设备包括第一信息选择单元和第二信息选择单元，其中，

第一信息选择单元，当需要为用户设备 UE选择网络设备时，用于从预先设置的信息中为所述 UE选择 Primary Pool或优先级最高的 Pool, 第二信息选择单元，用于从所选择的 Primary Pool或优先级最高的 Pool内为所述 UE选择所述网络设备。

一种选择网络设备的系统，该系统包括移动管理实体、第一信息选择单元和第二信息选择单元；

所述第一信息选择单元，当需要为用户设备 UE选择移动管理实体时，用于为所述用户设备选择移动管理实体 Primary Pool或优先级最高的 Pool,

所述第二信息选择单元，用于从所选择的移动管理实体 Primary Pool 或优先级最高的 Pool内为所述 UE选择所述移动管理实体。

由上述技术方案可见，本发明实施例的选择网络设备的方法和系统及装置，通过根据 UE或 ENB的位置信息选择 Primary Pool或优先级最高的 Pool, 然后根据负载平衡等原则，选择 Pool内的具体设备；当 Pool 存在不同能力的设备时，通过 EUTRAN选择合适能力的设备，或 CN要求 EUTRAN重新选择节点，或当业务需要的时候进行节点的迁移；有效地减少了 MME或服务网关 Relocation的次数，提高了网络的运行效率；以及通过具有或开启新业务功能的 UE选择附着在 Pool内具有新业务功能的网络设备，适应了业务发展的多样性需求，节省了设备开销。附图简要说明

图 1为 UMTS系统采用 SAE的结构示意图。

图 2为采用 SAE的 UMTS系统内 Pool的结构示意图。

图 3为现有技术中 MME Pool的结构示意图。

图 4为现有技术中 Pool与 Multi-TA结合的结构示意图。

图 5为 Pool Overlapping部分是完整 TA的结构示意图。

图 6为 Pool 与 TA Overlapping结合的结构示意图。

图 7为本发明实施例的选择网络设备的系统结构示意图。

图 8为本发明实施例的 ENB结构示意图。

图 9为本发明实施例的选择网络设备的方法流程示意图。

图 10为本发明实施例的选择不同能力网络设备的方法流程示意图。图 11 为本发明实施例的选择不同能力网络设备的另一方法流程示意图。

图 12为本发明实施例的选择网络设备的 TAU方法流程示意图。实施本发明的方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例是根据 UE或 ENB的位置信息及预先设置的信息中选择 Primary Pool或优先级最高的 Pool, 然后根据负载平衡等原则，选择 Pool内的具体设备；当 Pool存在不同能力的设备时，通过 EUTRAN选择合适能力的设备，或 CN要求 EUTRAN重新选择节点，或当业务需要的时候进行节点的迁移。

首先，基于 Pool的概念，推导出如下一些推论 (以 MME为例进行说明，服务网关与此类似）：

推论 1 : Overlapping部分是完整的 TA。

如前所述， Pool由完整的 TA组成，因此，一个 TA不能跨 Pool, 即一个 TA如果由多个 ENB组成，那么不能其中某些 ENB完全属于一个 Pool, 另外某些 ENB完全属于另一个 Pool。

图 5为 Pool Overlapping部分是完整 TA的结构示意图。如图 5所示，当 UE进入 ENB1时，从 MP1中选择一个 MME, 移动过程中从 ENB1 到 ENB2, TA发生变化，需要发起 TAU, 但不需要进行 MME或 Pool 更换；从 ENB2到 ENB3, TA未发生变化，不需要发起 TAU; 从 ENB3 到 ENB4, TA发生变化，由于 ENB4与源 MME没有接口，需要进行 MME和 Pool更换；当从 ENB4返回到 ENB3 , TA发生变化，但不需要进行 MME或 Pool更换；从 ENB3到 ENB2, TA未发生变化，不需要发起 TAU; 从 ENB2到 ENB1 , TA发生变化，由于 ENB1与源 MME没有接口，需要进行 MME和 Pool更换。如果图中 ENB3与 MP1没有接口，则 MP1就不是由完整的 TA组成，破坏了 Pool的定义。

此外，基于图 5 , 对本发明实施例涉及的 Primary Pool及 Pool优先级作具体说明。

Primary Pool和 Neighboring Pool都是针对某个 ENB的。如果一个 UE从这个 ENB接入，选择一个 CN节点迁移和 Pool改变的概率最小的 Pool, 这个 Pool就叫 #文这个 ENB的 Primary Pool, 这个 ENB的其它 Pool就叫 #文这个 ENB的 Neighboring Pool。

ENB也可以是配置一个 Pool list, 按照优先级排列。优先级最高的就类似于 Primary Pool, UE接入这个 ENB, 如果该 ENB与 UE原先注册的 CN节点没有连接关系，则应该注册到这个 ENB的优先级最高的这个 Pool中的一个 CN节点。 ENB通过选择优先级最高的 Pool, 降低了改变 MME或服务网关 Serving SAE GW的概率。

图中， ENB2和 ENB 3为 MP1和 MP2的 overlapping部分， ENB2 由于位置靠近 MP1 , 定义 MP1为 ENB2的主要的池（ Primary Pool ), 将 MP2定义为 ENB2的邻居池（Neighboring Pool ), 类似地， ENB3由于位置靠近 MP2,定义 MP2为 ENB3的 Primary Pool,将 MP1定义为 ENB3 的 Neighboring Pool;或者，为 ENB定义一个 Pool的优先级列表，例如， ENB2的 Pool配置（ MP1 , MP2, MP3 ), 表示 MP1的优先级大于 MP2, MP2的优先级大于 MP3。

实际应用中，如果一个 ENB属于多个（ >=2 ) Pool, 那么该 ENB的 Primary Pool或 Neighboring Pool可以有多个。

当一个新的 UE进入 ENB, 如 UE开机后驻扎在 ENB2, 或移动或切换到 ENB2时，当该 ENB需要为 UE选择新的 MME或服务网关时，即该 ENB与 UE的源 MME或服务网关无接口，或无源 CN节点，或源 CN节点故障或负载超过门限，或其他原因，优先选择 Primary Pool或优先级最高的 Pool内的网络设备，例如， UE初始接入（如 Attach )到 ENB2 后，优先选择 MP1 , 然后 Attach到 MP1中的 MME, 这样，当 UE在移动到 ENB1或 ENB3时，就不需要发起 MME Relocation; 否则，如果选择 MP2中的 MME, 贝' J UE在移动到 ENB1时，由于 ENB1与 MP2没有接口，导致发起 MME Relocation

实际应用中，还可以定义 ENB 的服务网关的 Primary Pool 和 Neighboring Pool以及服务网关 Pool的优先级列表。

推论 2：在 TA Overlapping的情况下， Pool Overlapping部分可以不是完整的 TA。

在图 5中，一个空闲状态的 UE从 ENB1顺序移动到 ENB4,再返回来，如果该 UE每次只能分配一个 TA,则在变化 TA的时候要发起 TAU, 而 MME Relocation只发生在 ENB3到 ENB4和 ENB2到 ENB1的时刻，即不会发生乒乓 MME Relocation 实际应用中， ENB也可以同时属于两个 TA。

图 6为 Pool 与 TA Overlapping结合的结构示意图。如图 6所示， ENB3同时属于两个 TA, 即 TA1和 TA2, 广播两个 TA的 ID, 在 MP1 只能看到 TA1看不到 TA2, MP2看不到 TA1 , 这样， Pool Overlapping 的部分可以少于一个 TA区域。在 UE从 ENB3到 ENB4, TA发生变化，需要进行 MME和 Pool更换；从 ENB3返回到 ENB2, TA发生变化，也需要进行 MME和 Pool更换。

推论 3： Multi-TA与 Pool的应用原则：分配给 UE的 TA list不能跨 Pool, 也就是说，不能分配一个 TA是 UE注册的 MME所管理不到的，如果这样，将导致寻呼无法下发到该 TA ( MME要求其他 Pool的 MME 转发寻呼除外 )。

基于上述三个推论，下面对本发明实施例提供的选择网络设备的系统进行详细描述。

图 7为本发明实施例一种选择网络设备的系统结构示意图。如图 7 所示，该系统包括： UE701、 ENB702、 MME703、 HSS704及服务网关 705。其中，

UE701 , 用于向 ENB702发送初始直传消息；

ENB702, 预先设置 Primary Pool信息和 /或 Pool的优先级，用于接收 UE701发送的初始直传消息，当需要选择新的 MME或服务网关时，根据 UE701的位置信息从预先设置的信息中选择 Primary Pool或优先级最高的 Pool; 再根据能力信息和 /或负载平衡等原则，选择 Pool 内的 MME703或服务网关 705,如果需要选择新的服务节点且由 MME703选择服务网关时，当发现 MME703没有配置服务网关 705Primary Pool信息，在向 MME703 发送的消息中携带 ENB702 配置的服务网关 705Primary Pool信息；

MME703, 用于接收 ENB702发送来的消息，如果需要选择新的服务网关 705且由 MME703选择服务网关时，当 MME703配置了 ENB702 的服务网关 705 Pool信息，直接根据配置信息选择服务网关 705Primary Pool或优先级最高的服务网关 705Pool, 再根据能力信息和 /或负载平衡等原则，选择 Pool内的服务网关 705; 如果 MME703没有配置 ENB702 的服务网关 705Pool信息，从接收的消息中获取服务网关 705 Pool信息，再根据能力信息和 /或负载平衡等原则，选择 Pool内的服务网关 705;

也可以是，某个特殊设备保存 ENB 的连接的 Pool信息， ENB或 MME可向该特殊设备进行查询，了解 ENB的 Pool信息或获得 ENB的 Primary Pool。

HSS704,用于与 MME703进行交互，对 UE进行注册及更新 UE701 位置信息；

服务网关 705, 用于接收 MME703发送来的消息，激活 UE701相关业务。

实际应用中，在从 2G/3G接入系统接入时，上述 ENB为服务 GPRS 支持节点 SGSN,由 SGSN进行 Pool的选择和进一步进行 MME的选择；在系统内切换或异常情况发生时，上述 ENB为 MME。

上述系统中，也可以包括下述单元：第一信息选择单元，当需要为 UE701 选择 MME703 时，用于为 UE701选择 MME703的 Primary Pool或优先级最高的 Pool;

第二信息选择单元，用于从所选择的 MME703的 Primary Pool或优先级最高的 Pool内为所述 UE选择 MME703;

第四信息选择单元，当需要为 UE701选择服务网关 705时，用于为所述用户设备选择服务网关 Primary Pool或优先级最高的 Pool;

第五信息选择单元，用于从所选择的服务网关 Primary Pool或优先级最高的 Pool内为所述 UE选择所述服务网关。

下面对本发明实施例提供的选择 ENB进行详细描述。

图 8为本发明实施例 ENB结构示意图。如图 8所示，该 ENB包括信息保存单元和信息选择单元，其中，

信息保存单元，用于保存预先设置的 Primary Pool信息和 /或 Pool 的优先级信息；

信息选择单元，用于当 UE需要进行新的网络设备选择时，从预先设置的信息中选择 Primary Pool或优先级最高的 Pool,再选择 Pool内的网络设备。

信息选择单元包括第一信息选择单元和第二信息选择单元，其中，第一信息选择单元，当需要为 UE选择网络设备时，用于从预先设置的信息中为 UE选择 Primary Pool或优先级最高的 Pool,

第二信息选择单元，用于从所选择的 Primary Pool或优先级最高的 Pool内为 UE选择网给设备。

该 ENB还可以进一步包括能力信息获取单元，用于获取 UE所需的能力信息。

第二信息选择单元还可以进一步包括第三信息选择单元，用于根据 UE所需的能力信息和 /或负载平衡信息从所选择的 Primary Pool或优先级最高的 Pool内为 UE选择网络设备。

SGSN结构与 ENB相类似，在此不再赘述。图 9为本发明实施例一种选择网络设备的方法流程示意图。如图 9 所示，在 ENB中预先设置 Primary Pool信息和 /或 Pool的优先级，该方法包括：

步骤 901 , UE接入 ENB ,当需要选择新的 MME或服务网关时， ENB 从预先设置的信息中选择 Primary Pool或优先级最高的 Pool;

本步骤中，每个 Overlapping部分的 ENB 配置有 Primary Pool和 Neighboring Pool, 和 /或 Pool优先级列表。当 UE初始接入，例如 Attach 或发生切换时， ENB选择自身配置的 MME Primary Pool或优先级最高的 MME Pool。

步骤 902, ENB根据能力信息和 /或负载平衡信息，选择 MME Primary Pool或优先级最高的 MME Pool内的 MME,向 MME发送初始 UE消息，当需要选择新的服务网关时， MME选择服务网关 Primary Pool或优先级最高的服务网关 Pool, 再根据能力信息和 /或负载平衡等原则，选择该 Pool内的服务网关。

本步骤中， ENB根据负载平衡等原则从相应 Pool内选择 MME或者服务网关；服务网关的选择可以通过 ENB进行选择，也可以由 MME来进行选择，初始 UE消息包括附着请求、重定向标识等内容；

如果 ENB选择的 MME配置了 ENB的服务网关 Primary Pool信息，则 MME直接根据配置信息选择服务网关 Primary Pool;

如果 ENB选择的 MME没有配置，只在 ENB配置有服务网关 Primary Pool信息，则 ENB向 MME发送初始 UE消息时，携带 ENB配置的服务网关 Pool信息，如携带该服务网关 Primary Pool或优先级最高的服务网关 Pool的网给资源标识 ( NRI, Network Resource Identification )值或整个服务网关 Pool优先级列表；

MME为 ENB选择服务网关 Primary Pool后，根据能力信息和 /或负载平衡等原则选择该服务网关 Primary Pool内的服务网关。

在后续的 UE切换或移动过程中，当 ENB需要重新选择网络实体时，如果目标 ENB与源 MME或源服务网关有接口或无其他异常（如源节点故障等；)，即使该源 MME或源服务网关不在该 ENB的 Primary Pool内，目标 ENB也将保持源 MME或源服务网关不变，防止乒乓 Relocation的发生。

实际应用中，如果 ENB存在多个 Primary Pool或者多个最高优先级的 Pool, 则 ENB可以随机选择某个 Pool, 也可以按照一定算法选择其中一个 Pool,还可以是根据负载情况直接从这些最高优先级相同的 Pool 中的所有 MME/服务网关中进行选择，类似将这些 Pool 看成是一个 Primary Pool。

此外，还可以按照以下方法进行 MME/服务网关选择：

选择与 ENB连接的可能属于不同 Pool的所有 MME或服务网关中负载最轻的 MME或服务网关；

或者，当 Primary Pool或优先级最高的 Pool达到一定的条件，例如，当 Primary Pool或优先级最高的 Pool中的设备负载都较高或者没有 UE 所需的能力的设备或这些设备负载比较高时，则在附着或切换等过程中，选择 Neighboring Pool或次最高优先级的 Pool, 再根据能力信息和 / 或负载平衡等原则选择其中的 MME或服务网关；

或者，虽然 ENB与源 MME或服务网关仍然有接口，但由于源节点故障或其负载或链路原因达到一定门限，则 ENB 可选择 Primary Pool 或优先级最高的 Pool或其他 Pool,并进一步在其中选择合适的 MME或服务网关。

或者，在 ENB选择 MME或服务网关；或 MME选择服务网关过程中， MME所在的 Pool对 MME的选择有辅助作用，即 MME所在的 Pool 对 MME的选择算法进行加权，也就是说，根据 MME所在 Pool的不同优先级对 MME的选择算法进行加权。举例来说，假设 UE接入的 ENB 连接到三个不同优先级的 Pool: Pooll/Pool2/Pool3 ; 其中 Pooll 中有 MME1/MME2, 其负载分别为 80%、 70%; Pool2中有 MME3/MME4, 其负载分别为 50%、 60%; Pool3中有 MME5/MME6, 其负载分别为 45 %、 50 % ,网络配置 Pooll的优先级系数为 1; Pool2的优先级系数为 1.2; Pool3的优先级系数为 1.5; 则 ENB选择 MME是通过比较下述的加权计算结果： MME1=80%*1=80% ； MME2=70%*1=70% ； MME3=50%* 1.2=60%; MME4=60%* 1.2=72%; MME5=45%* 1.5=67.5%; MME6=50%*1.5=75%,这样，尽管 Pooll作为 UE的优先级最高的 Pool, 处于 Pool3的 MME5作为整个负载最轻的设备，但根据加权计算结果，处于 Pool2的 MME3的综合负载最低，因此选择 MME3作为最终选择的 MME。本例以负载情况为例介绍了 ENB配置 Pool优先级对选择 MME 产生的影响，相当于先^ 所有不同 Pool内的 MME看作是一个 Pool内的 MME, 再根据其所在 Pool的优先级进行加权，最后根据加权算法结果来选择合适的 MME。当然，也可以进行"加操作"的加权，如在 ENB 配置 Pooll加权值为 0%, Pool2加权值为 10%, Pool3加权值为 20%, 则对 MME 进行比较： MME1 算出负载为 80%+0%=80%； MME2 为 70%+0%=70%； MME3为 50%+10%=60%； MME4为 60%+10%=70%； MME5为 45%+20%=65%； MME6为 50%+20%=70%, 因此 ENB选择 "负载" （不是实际负载）最小的 MME3。此外，不同 ENB (处于 overlapping区域）也可以配置不同的加权值，如距离 Pooll最近的 ENB 配置 Pool2/3的加权值较大，离 Pooll次近的 ENB配置 Pool2/3的加权值稍小，而距离 Pool2最近的 ENB配置 Pooll/3的加权值较大等等。

当存在不同能力的 MME或月良务网关时，不同的 MME甚至还可以有不同的加权值来影响 MME的选择。如 MME1的容量为 100万用户， MME2为 150万用户， MME3容量为 100万用户， MME4为 200万用户， MME5为 200万用户， MME6为 150万用户；结合上面描述的方法，设 MME1的加权为 1; MME2为 1.5; MME3为 1; MME4为 2; MME5 为 2; MME6为 1.5; 那么 ENB选择 MME的算法为：通过计算各 MME 上的负载， MME1为（80%+0%)/1=80%； MME2为（70%+0%)/1.5=47%； MME3为（50%+10%)/1=60%； MME4为（60%+10%)/2=35%； MME5为 (45%+20%)/2=32.5%； MME6为（50%+20%)/1.5=47%；因此根据计算后负载， ENB选择 "计算后负载最轻" 的 MME5。

实际应用中， ENB选择服务网关或 MME选择服务网关与 ENB选择 MME相类似，在此不再赘述。

在上述实施例中，一个 Pool内所有的网络设备，如 MME或服务网关的能力是一致的，这样 EUTRAN从一个 Pool选择网络设备，只是根据负载平衡信息选择轻负载的网络设备。更进一步地，如果一个 Pool 内存在不同能力的网络设备时，例如，随着移动网络引入语音连续（SAE VCC )、多媒体广播多播业务（MBMS, Multicast/Broadcast Multimedia Scheme )等新业务，如果要求 Pool 内的所有网络设备都具有这样的功能，必然带来比较大的设备费用开销，但如果一个 Pool内只有部分网络设备具有某些特殊业务功能，而其他网络设备不具有这些功能，普通 UE选择附着在普通网络设备上，具有或开启特殊业务功能的 UE选择附着在特殊业务功能的网络设备上，举例来说，对于具有 MBMS能力 UE, 选择具备 MBMS能力的 MME或服务网关，这样，该 UE就可以使用 MBMS业务，节省了网络设备开销。

图 10 为本发明实施例一种选择不同能力网络设备的方法流程示意图。如图 10所示，该方法包括：

步骤 1001 , UE与 EUTRAN节点中的 ENB建立无线资源控制（ RRC, Radio Resource Control )连接；

步骤 1002, UE向 ENB 发送初始直传 Initial Direct Transfer的 RRC 消息；

本步骤中， UE向 ENB 发送的 Initial Direct Transfer消息，或是 RRC CONNECTION REQUEST消息中，携带该 UE需要网络设备具备某种业务能力的信息元素（IE, Information Element ), 如 MBMS能力；或者是 RNC通过 RRC UE CAPABILITY ENQUIRY消息向 UE询问， UE通过 UE CAPABILITY INFORMATION告知 ENB自身需要接入具备某种业务能力的核心网节点；或者是 UE 向 CN 节点发送的非接入层（NAS, Non- Access Stratum ) 消息或 ENB到 MME的增强型无线接入网络应用部分 ( E-RANAP, Evolved Radio Access Network Application Part ) 消息中携带该 UE对网络设备的能力要求的 IE。

步骤 1003, ENB接收 RRC消息，向 MME发送初始 UE消息 Initial UE Message , 为该 UE选择合适的网络设备；

本步骤中， ENB接收 RRC消息，可能获取该 UE对网络设备的能力信息，指示 ENB选择具备 UE能力的网络设备，如果 ENB能够通过自身配置信息或查询相关实体得到具备所述能力的设备信息，则选择其中一个具备该能力的设备，其中可能包括，先选择 Primary Pool或优先级最高的 Pool,再根据负载平衡等原则从该 Pool中选取满足 UE业务能力的 MME。

实际应用中，可能 ENB没有选择到具备 UE所需能力的设备，如 ENB没有配置相关能力信息。这样，如果 MME接收包含附着请求及重定向标识的 Initial UE Message,发现自身不支持 UE的业务要求，向 ENB 发送重路由 Reroute Command消息， ENB再选择其它的 MME, 并发送 Initial UE Message,直至选择具备 UE能力的网络设备；也可以是当 MME 接收包含附着请求、重定向标识及国际移动用户识别码（IMSI, Internet Mobile Subscriber Identification ) 的 Initial UE Message, 发现自身不支持 UE的业务要求时，通过自身配置或从其他实体查询等途径获取具备 UE 能力的网络设备，向 ENB发送重路由 Reroute Command消息，携带该具备 UE能力的网络设备地址信息， ENB直接向该具备 UE能力的网络设备发送 Initial UE Message。

步骤 1004, 网络设备向 UE返回认证及加密消息 Authentication & Ciphering;

本步骤中，如果 ENB选择了满足 UE业务能力的 MME, MME与 HSS交互以及 MME与 UE之间进行认证、鉴权，注册， MME向 UE返回认证及加密消息；否则，接收初始 UE消息或 NAS消息，获取该 UE 对网络设备的能力要求，如果该 MME不支持 UE业务，该 MME向 ENB返回重路由消息 Reroute Command , 其中可携带要求选择网络设备能力的信息，也可不携带任何信息，通知 ΕΝΒ选择具备 UE业务能力的 MME, ΕΝΒ选择具备 UE业务能力的 ΜΜΕ并向该 ΜΜΕ发送 RRC Initial Direct Transfer message , 注册成功， MME向 UE返回认证及加密消息；或者是网络设备本身能够某种途径，例如，通过查询网络设备实体，查询到具备 UE 业务能力的网络设备并通知 ENB, 然后指示 ENB 向该 MME发送 RRC Initial Direct Transfer message, 注册成功， MME向 UE 返回认证及加密消息。如果网络限制 UE注册到选定的 MME上，如区域限制，尽管该 MME具备 UE业务能力的功能，但 UE无法 Attach到该节点，则 MME仍然要向 ENB发送重路由消息继续选择合适的节点或拒绝该 UE注册。

步骤 1005, 如果 MME允许 UE注册，则 MME与 HSS交互，进行位置信息更新；

步骤 1006,网络设备向 ENB返回重路由完成消息 Reroute Complete; 步骤 1007, ENB向 UE发送 Direct Transfer消息，携带附着接受信息；

步骤 1008, UE向相应 MME发送附着完成消息 Attach Complete, 继续后续流程。

实际应用中，还可以是，在经过 UE的认证后，获知网络确实允许 UE使用该业务后才进行节点的选择（即如果选择后的节点不具备该业务，则重新进行如上节点的选择）。否则 UE可能并没有开启或网络禁止该 UE使用该业务，结果却耗费精力来选择具有该业务的节点。

上述实施例中， UE在一开始 Attach或 TAU时就选择合适的网络设备，如果该 UE附着到该网络设备期间没有使用 UE所需的业务，随着具有某种业务功能的 UE的增多，使某些具有特殊业务功能的网络设备负担增加，但实际上，可能真正使用该业务的 UE并没有增加多少。因此，更进一步地，本方法还可以是，当只有 UE使用特殊业务功能时才转移到合适的网络设备。例如，当 UE附着到某个网络设备时，在某个时候，该 UE请求 SAE VCC或 MBMS业务，此时，如果该网络设备不能支持该业务，则该网络设备发起类似 Relocation过程，将该 UE切换到支持该业务能力的某个网络设备上去，切换完成后，再继续处理该 UE的业务请求。

图 11 为本发明实施例一种选择不同能力网络设备的另一方法流程示意图。本实施例以 MBMS 业务为例，其他业务与此流程不同，但思想都是在当要使用该业务时，当发现目前所处的设备不支持该业务，则进行设备的迁移。如图 11所示，该方法包括：

步骤 1101 , UE与 SGSN A进行PDP上下文 PDP Context激活；步骤 1102, UE向 GGSN发送 Internet组管理协议 ( IGMP, Internet Group Management Protocol ) join消息；

步骤 1103 , GGSN向广播 /组播服务中心（BM-SC, Broadcast/Multicast 步骤 1104 , BM-SC 向 GGSN 返回 MBMS 认证响应 MBMS Authorization Response消息；

步骤 1105 , GGSN 向 SGSN A 发送 MBMS 通知请求 MBMS

Notification Request消息；

步骤 1106, SGSN A接收 MBMS Notification Request消息，发现自身没有 MBMS能力时，查询配置或其它实体，如向 HSS查询得到支持 MBMS能力的 SGSN B;

步骤 1107, SGSN A向 SGSN B发送迁移请求 Relocation Request消息；

本步骤中， SGSN A查询得到支持 MBMS能力的 SGSN B, 并触发从 SGSN A到 SGSN B的 Relocation Request过程，可能在 SGSN A和 HSS交互中发现 UE没有开通 MBMS业务时，不会发生 Relocation

步骤 1108, SGSN A到 SGSN B的迁移过程，具体迁移流程略；步骤 1109, SGSN B向 SGSN A发送重迁移请求确认消息；步骤 1110 , SGSN A 向 GGSN 发送 MBMS 通知响应 MBMS Notification Response消息，携带 SGSN B地址信息；

步骤 1111 , GGSN 向 SGSN B 发送 MBMS 通知请求 MBMS Notification Request消息；步骤 1112 , SGSN B 向 GGSN 返回 MBMS 通知响应 MBMS Notification Response消息；

步骤 1113 , SGSN B向 UE发送 MBMS Context激活请求 Request MBMS Context Activation消息；

步骤 1114, UE向 SGSN B返回激活 MBMS Context请求 Activate MBMS Context Request消息。

本步骤中， UE将移动管理（MM , Mobility Management ) context, PDP context和 MBMS UE Context从 SGSN A转移到 SGSN B上，当这个过程完成后， SGSN A发送 MBMS Notification Response通知 GGSN 使用 SGSN B使用 SGSN B建立 MBMS业务。

对于不同的业务，其 Relocation的流程不尽相同，但只有在 UE要使用某些业务时，如果目前附着的网络节点无法支持该业务，才进行节点的 Relocation, Relocation后的目标节点可以是原 Pool内的节点，或是选择新的 Primary Pool内的节点。

实际应用中，如果还存在具有不同能力的 Pool, 选择合适的 Pool 来服务 UE与选择不同能力的网络设备相类似，在此不再赘述。

上述实施例中，如果 UE进入一个新的 TA, 不属于 UE分配的 TA 表中， UE需要发起 TAIL 而且，该 UE接入的 ENB与原来的 MME或服务网关没有接口或某些异常情况，如源 MME或服务网关故障或负载过重时，需要选择一个新的 MME或服务网关。

图 12为本发明实施例一种选择网络设备的 TAU方法流程示意图。如图 12所示，该方法包括：

步骤 1201 , UE进入一个不在自身 TA list中的 TA,向 ENB发送 TAU 请求 TAU Request消息；

本步骤中， UE进入一个新的 TA, 该 TA不在分配的 TA list中，而且，该 UE接入的 ENB与原来的 MME或服务网关没有接口（本实施例以与源 MME和服务网关都没有接口为例进行说明）。

步骤 1202, ENB发现与源 MME ( S-MME ) 没有连接，选择 ENB 的 Primary MME Pool或优先级最高的 MME Pool, 并从中选择一个相应的 MME;

步骤 1203, ENB向选择的目标 MME ( T-MME )转发 TAU Request 消息；

步骤 1204, T-MME向 S-MME发送上下文请求 Context Request消息， S-MME向 T-MME返回上下文响应 Context Response消息， T-MME 更新 UE的上下文 Context信息；

步骤 1205 , T-MME发现 ENB与源服务网关（ S- Serving SAE GW ) 间没有建立连接，选择 ENB的服务网关 Primary Pool或优先级最高的服务网关 Pool , 再从中选择目标服务网关（ T- Serving SAE GW );

实际应用中，也可以在步骤 1104和步骤 1105间执行 T-MME与 HSS 以及 T-MME与 UE相互之间的鉴权、认证等过程。

步骤 1206, T-MME向目标服务网关发送创建承载上下文请求 Create Bearer Context Request消息；

步骤 1207, 目标服务网关向分组数据网关发送更新承载上下文请求 Update Bearer Context Request消息，分组数据网关返回更新载上下文响应 Update Bearer Context Response消息；

本步骤中，目标服务网关更新分组数据网关中所有 UE使用的 S5/S8 承载。

步骤 1208,目标服务网关向 T-MME发送创建承载上下文响应 Create Bearer Context Response消息；

步骤 1209, T-MME向 HSS进行注册；步骤 1210, HSS删除 S-MME中 UE的上下文 Context信息；步骤 1211 , S-MME删除源服务网关中 UE 的载上下文 Bearer Context信息；

步骤 1212, HSS向 T-MME发送注册确认 Register MME Ack消息；步骤 1213 , T-MME向 UE发送 TAU接受 TAU Accept消息。

如上当 ENB只连接一个 Pool时，选择 Primary Pool或优先级最高的 Pool不是一个真正的选择过程，只需选择其连接的 Pool即可。

此外，基于 Pool 的原理，即一旦 UE在初始选择过程中选择一个 MME, 那么 UE在 Pool内的整个移动过程中都不能更换 MME, 这可能导致路由不够优化，或者导致部分 MME的负载较大，本发明还提供以下选择网给设备的方法：

方法 <1>. 当 UE决定要更改 NAS节点（如 MME ) 时，如果 UE处于激活（Active )状态， UE向网络侧发送指示，并重新接入网络，如果 UE处于空闲（Idle )状态，接入网络，后续过程二者相同， UE在接入过程，在 RRC消息中携带特殊信息，如指示或原因值等， RAN节点（如 ENB )根据该特殊信息，重新选择 NAS节点（如 MME )。

方法 <2>. 当 UE接入网络， RAN节点（如 ENB ) 决定要更改 NAS 节点（如 MME ), 则 RAN节点重新选择 NAS节点，并将 UE的 NAS 信息转发至该新选择的 NAS节点。 RAN节点决定要更改 NAS节点的触发条件可以是 MME的负载较大（如 0&M向 RAN节点通知 NAS节点的负载信息），或 UE原来的 MME的路由不够优化，或其他原因。

方法 <3>. UE接入网络后，源 NAS 节点决定要转移该用户到其他 NAS节点。源 NAS节点可发送 UE特殊指令要求 UE重新接入，并选择其他 NAS节点，或 NAS节点发送指令给 RAN节点，要求 RAN节点选择其他 NAS节点。以上描述了在 SAE网络中，通过 EUTRAN进行接入时，由 ENB来进行 MME或服务网关的选择。在实际应用中，当 UE从 2G/3G接入系统接入时，上述 ENB被 SGSN替换，即由 SGSN进行 Pool的选择和进一步进行 MME或服务网关的选择。在系统内切换或异常情况发生时， ENB被 MME替换，即由源 MME进行 Pool的选择和进一步进行 MME 或服务网关的选择。

由上可以看出，本发明实施例的选择网络设备的方法和系统及装置，通过根据 UE的位置信息选择 Primary Pool或优先级最高的 Pool, 然后根据负载平衡等原则，选择 Pool内的具体设备；当 Pool存在不同能力的设备时，通过 EUTRAN 选择合适能力的设备，或 CN 要求 EUTRAN重新选择节点，或当业务需要的时候进行节点的迁移；有效地减少了 MME和服务网关 Relocation的次数，提高了网络的运行效率；以及通过具有或开启新业务功能的 UE选择附着在 Pool内具有新业务功能的网络设备，适应了业务发展的多样性需求，节省了设备开销。

以上举较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

权利要求书

1、一种选择网络设备的方法，其特征在于，该方法包括：当用户设备 UE需要选择网络设备时，从预先设置的信息中选择主要的池 Primary Pool或优先级最高的 Pool;

2、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：预先设置主要的池 Primary Pool信息和 /或 Pool的优先级。

3、根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，所述从所选择的 Primary Pool或优先级最高的 Pool内为所述用户选择所述网络设备具体为：

基站 ENB从所述选择的 Primary Pool或优先级最高的 Pool内为所述用户选择移动管理实体 MME或服务网关 Serving SAE GW; 和 /或

ENB从所述选择的 Primary Pool或优先级最高的 Pool内选择 MME, 所述 MME选择所述 ENB服务网关的 Primary Pool或优先级最高的 Pool , 从所述 ENB服务网关的 Primary Pool或优先级最高的 Pool中为所述用户选择服务网关。

4、根据权利要求 3所述的方法，其特征在于，所述 MME选择所述 ENB服务网关的 Primary Pool或优先级最高的 Pool 具体为：

如果所述 MME配置所述 ENB的服务网关 Pool信息，所述 MME 根据预先设置的信息选择所述 ENB服务网关 Primary Pool或优先级最高的服务网关 Pool;

如果所述 MME未配置所述 ENB的服务网关 Pool信息，获取所述 ENB的服务网关 Pool信息，所述 MME根据所述获取的信息选择所述 ENB服务网关 Primary Pool或优先级最高的服务网关 Pool。

5、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述用户设备 UE需要选择网络设备的情况包括：

UE初始接入 ENB时，进行新的网络设备选择；或 ENB与 UE的源 MME或服务网关无连接时，进行新的网络设备选择；或源 MME或服务网关故障或其负载超过一定门限时，进行新的网络设备选择；或链路发生故障时，进行新的网络设备选择；或

在后续的接入或切换过程中，当与 ENB连接的源 MME或服务网关负载或链路超过预定条件。

6、根据权利要求 1或 3或 4或 5所述的方法，其特征在于：进一步包括：

如果从 Primary Pool或优先级最高的 Pool中选择的所述网络设备负载超过预定条件，选择 Neighboring Pool或次最高优先级的 Pool, 选择所述 Neighboring Pool或次最高优先级的 Pool中的 MME或服务网关。

7、根据权利要求 1或 3或 4或 5所述的方法，其特征在于：为所述 UE选择所述网络设备包括：

当进行网络设备选择时，根据所述网络设备所在 Pool的优先级对所述网络设备进行加权计算，根据加权算法的结果选择所述用户的网络设备。

8、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，为所述 UE选择所述网络设备包括：

获取所述 UE所需的能力信息；

根据所述 UE所需的能力信息和 /或负载平衡信息从选定的 Pool内选择网络设备。

9、根据权利要求 8所述的方法，其特征在于，所述根据所述 UE所需的能力信息和 /或负载平衡信息从选定的 Pool内选择网络设备具体为： ENB根据预先设置的网络设备的能力信息从 Primary Pool或优先级最高的 Pool中选取具备 UE所需能力的 MME或服务网关；

或者，通过重路由不断尝试，直到找到具备 UE能力的网络设备。

10、根据权利要求 8所述的方法，其特征在于，所述根据所述 UE 所需的能力信息和 /或负载平衡信息从选定的 Pool 内选择网络设备具体为：

根据所述网络设备所在 Pool的优先级和所述 UE所需的能力信息和 /或负载平衡信息，对所述网络设备进行加权计算，根据加权算法的结果选择所述用户的网络设备。

11、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：当所述 UE需要使用特殊业务功能时，如果选择的所述网络设备不支持该业务，所述网络设备发起迁移请求，将所述 UE切换到支持该 UE业务能力的其它网络设备。

12、一种跟踪区更新的方法，其特征在于，该方法包括：

收到跟踪区更新 TAU请求，选择移动管理实体 MME的主要的池 Primary Pool或优先级最高的 Pool,从所述 MME的 Primary Pool或优先级最高的 Pool中选择 MME;

向用户设备 UE发送 TAU接受消息。

13、根据权利要求 12所述的方法，其特征在于，所述服务网关更新承载上下文，向所述 MME发送创建承载上下文响应消息步骤之前进一步包括：

所述 MME向所述服务网关发送创建承载上下文请求消息；所述服务网关向分组数据网关发送更新承载上下文请求消息；从分组数据网关收到更新承载上下文响应消息。

14、根据权利要求 12或 13所述的方法，其特征在于，服务 GPRS 支持节点 SGSN选择移动管理实体 MME的 Primary Pool或优先级最高的 Pool ,从所述 MME的 Primary Pool或优先级最高的 Pool中选择 MME。

15、一种通信设备，其特征在于，该设备包括第一信息选择单元和第二信息选择单元，其中，

16、根据权利要求 15所述的通信设备，其特征在于，该设备进一步包括能力信息获取单元，用于获取所述 UE所需的能力信息。

17、根据权利要求 16所述的通信设备，其特征在于，所述第二信息选择单元进一步包括第三信息选择单元，用于根据所述 UE所需的能力信息和 /或负载平衡信息从所选择的 Primary Pool或优先级最高的 Pool 内为所述 UE选择所述网络设备。

18、一种选择网络设备的系统，该系统包括移动管理实体，其特征在于，所述系统进一步包括第一信息选择单元和第二信息选择单元；所述第一信息选择单元，当需要为用户设备 UE选择移动管理实体时，用于为所述用户设备选择移动管理实体 Primary Pool或优先级最高的 Pool, 所述第二信息选择单元，用于从所选择的移动管理实体 Primary Pool 或优先级最高的 Pool内为所述 UE选择所述移动管理实体。

19、根据权利要求 18所述的系统，其特征在于，该系统进一步包括服务网关。

20、根据权利要求 19所述的系统，其特征在于，该系统进一步包括第四信息选择单元，当需要为用户设备 UE选择服务网关时，用于为所述用户设备选择服务网关 Primary Pool或优先级最高的 Pool; 第五信息选择单元，用于从所选择的服务网关 Primary Pool 或优先级最高的 Pool内为所述 UE选择所述服务网关。