WO2009140919A1 - 一种基于无线分组网关的容灾方法、设备及系统 - Google Patents

Description

一种基于无线分组网关的容灾方法、 设备及系统 技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种基于无线分组网关的容灾 方法、 设备及系统。 背景技术

为了增强未来网络的竞争能力， 3GPP ( third Generation Partnership Project, 第三代合作项目） 正在研究一种全新的演进网络。 为了减少自然灾 害造成业务中断， 向用户提供高质量、 稳定的服务， 所述全新的演进网络提 出了 PGW POOL (Packet Data Network Gateway Pool, 分组数据网络网关资 源池） 的概念。

发明人在实现本发明的过程中， 发现现有技术中至少存在如下问题： 3GPP协议中并未给出 PGW POOL的具体实现方式，进而也没有给出基 于 PGW POOL实现容灾的具体实现方式。 发明内容

本发明的实施例提供了一种基于无线分组网关的容灾的具体实现方法、 设备及系统， 以降低由于当前无线分组网关不可用造成的网络风险。

本发明的实施例提供了一种基于无线分组网关的容灾方法， 包括： 当主用无线分组网关不可用时，根据获取的备用无线分组网关信息选择 所述主用无线分组网关的备用无线分组网关，所述备用无线分组网关与主用 无线分组网关拥有一段相同的地址池；

与所述备用无线分组网关建立路径连接。

本发明的实施例又提供了一种无线分组网关设备，用于将用户设备接入 到分组数据网络， 包括：

无线分组网关选择模块， 用于当主用无线分组网关不可用时， 根据获取 的备用无线分组网关信息选择所述主用无线分组网关对应的备用无线分组 网关， 所述备用无线分组网关与主用无线分组网关拥有一段相同的地址池； 路径建立模块，用于与所述无线分组网关选择模块选择的备用无线分组 网关建立路径连接。

本发明的实施例再提供了一种移动性管理网元或者服务网关实体， 包 括：

接收模块，用于接收主用无线分组网关设备发送的备用无线分组网关信 息；

选择模块，用于根据所述备用无线分组网关信息选择所述主用无线分组 网关设备对应的备用无线分组网关；

建立模块， 用于与所述选择的备用无线分组网关建立路径连接， 其中， 所述备用无线分组网关与主用无线分组网关设备拥有一段相同的地址池。

本发明的实施例提供了再一种基于无线分组网关的容灾系统， 包括： 无线分组网关设备， 用于当所述无线分组网关设备不可用时， 根据获取 的备用无线分组网关信息选择所述无线分组网关设备对应的备用无线分组 网关，将所述选择的备用无线分组网关信息发送给移动性管理网元或者服务 网关实体， 其中， 所述备用无线分组网关与无线分组网关设备拥有一段相同 的地址池；

移动性管理网元或者服务网关实体，用于与所述选择的备用无线分组网 关建立路径连接。

本发明的实施例再提供了一种基于无线分组网关的容灾系统， 包括： 无线分组网关设备， 用于当所述无线分组网关设备不可用时， 向移动性 管理网元或者服务网关实体发送备用无线分组网关信息；

移动性管理网元或者服务网关实体，用于根据所述备用无线分组网关信 息选择所述无线分组网关设备对应的备用无线分组网关，与所述选择的备用 无线分组网关建立路径连接， 其中， 所述备用无线分组网关与无线分组网关 设备拥有一段相同的地址池。 由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例中提供 了一种基于无线分组网关的容灾的具体实现方式， 从而可以降低网络风险， 提高服务质量。 附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部 分， 并不构成对本发明的限定。 在附图中：

图 1为应用本发明实施例提供的一种处理过程的系统示意图； 图 2为本发明实施例提供的一种获取备用无线分组网关信息的处理过程 示意图；

图 3为本发明实施例提供的另一种获取备用无线分组网关信息的处理过 程示意图；

图 4为本发明实施例提供的第三种获取备用无线分组网关信息的处理过 程示意图；

图 5为本发明实施例提供的一种切换 PGW的处理过程示意图； 图 6为本发明实施例提供的另一种切换 PGW的处理过程示意图； 图 7为本发明实施例提供的第三种切换 PGW的处理过程示意图； 图 8为本发明实施例提供的一种删除承载的处理过程示意图； 图 9为本发明实施例提供的一种切换接入网的处理过程示意图； 图 10为本发明实施例提供的一种跟踪区 /路由区更新的过程示意图； 图 11为本发明实施例提供的一种无线分组网关设备的结构示意图； 图 12为本发明实施例提供的第四种切换 PGW的处理过程示意图； 图 13为本发明实施例提供的一种基于无线分组网关的容灾系统的结构 示意图。 具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白， 下面结合实 施例和附图， 对本发明实施例做进一步详细说明。 在此， 本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明， 但并不作为对本发明的限定。

本发明实施例中， 当主用无线分组网关不可用 （如所述主用无线分组网 关发生故障、负荷均衡、过载、 需要维护、负载迁移或者出现路径故障）时， 选择所述主用无线分组网关的备用无线分组网关，所述备用无线分组网关与 主用无线分组网关拥有一段相同的地址池；所述地址池包括一个以上地址信 息如 IP地址等，所述地址信息用于分配给网络设备如用户设备 UE进行通信。 然后与所述备用无线分组网关建立路径连接。

上述本发明实施例还包括获取所述主用无线分组网关的备用无线分组 网关的信息的过程， 该过程具体可以包括： 在用户设备附着过程中， 或者在 用户设备与网络侧建立 PDN (Packet Data Network, 分组数据网） 连接过程 中， 或者在用户进行 PDP (Packet Data Protocol, 分组数据协议） 激活过程 中， 获取所述备用无线分组网关的信息（所述备用无线分组网关可以是用户 地址所在地址池对应的备用无线分组网关，也可以是所述主用无线分组网关 的所有备用无线分组网关）， 所述备用无线分组网关由主用无线分组网关进 行选择，具体可以是所述主用无线分组网关在无线分组网关资源池中进行选 择， 所述无线分组网关资源池由多个独立的无线分组网关组成， 拥有一段相 同的地址池的无线分组网关互为主备； 或者， 获取所述主用无线分组网关发 送的表示地址池与备用无线分组网关的对应关系的信息， 并从所述对应关系 的信息中获取所述备用无线分组网关的信息，所述表示地址池与备用无线分 组网关的对应关系的信息具体可以是地址池与备用无线分组网关的对应关 系信息， 或 APN (Access Point Name, 接入点名称）与备用无线分组网关的 对应关系信息， 或 PDN与备用无线分组网关的对应关系信息等等； 或者， 在用户设备的服务移动性管理网元发生改变时，获取源移动性管理网元发送 的所述备用无线分组网关的信息； 或者， 通过配置的无线分组网关之间的备 用关系获取所述主用无线分组网关的备用无线分组网关， 或者， 通过 DNS (Domain Name System, 域名管理系统）解析所述主用无线分组网关相关的 信息获取所述备用无线分组网关的信息，所述主用无线分组网关相关的信息 具体可以包括包含主用无线分组网关信息（如地址信息、别名等等）的 APN， 或 APN+主用无线分组网关地址， 或主用无线分组网关地址， 或主用无线分 组网关别名等等。 其中， 所述备用无线分组网关的信息具体可以是备用无线 分组网关的地址、 别名等等可以用于标识所述无线分组网关的信息。

上述主用无线分组网关的备用无线分组网关的信息具体可以由当前为 用户提供服务的移动性管理网元或者服务网关实体获取。

上述本发明实施例中，所述选择所述主用无线分组网关的备用无线分组 网关的过程具体可以包括： 根据获取的所述备用无线分组网关的信息， 选择 用户地址所在地址池的备用无线分组网关。 例如， 如果是根据表示地址池与 备用无线分组网关的对应关系的信息中获取所述备用无线分组网关的信息， 则可以根据所述地址池与备用无线分组网关的对应关系， 为用户设备选择与 该用户设备的地址所在地址池对应的备用无线分组网关； 如果是通过其他方 式获取所述备用无线分组网关的信息， 则根据所述备用无线分组网关的信 息，从中为用户设备选择与该用户设备的地址所在地址池对应的备用无线分 组网关。

上述本发明实施例中， 所述与所述备用无线分组网关的路径建立后， 所 述备用无线分组网关通过发布动态路由段信息更新用户的下行路由， 因此可 以避免每个用户都发布一条主机路由。

为了及时归还 IP地址， 防止主、 备用无线分组网关重复分配 IP地址， 上述本发明实施例中， 主用无线分组网关恢复可用后， 释放所述主用无线分 组网关和所述备用无线分组网关的相同的地址池的承载。 完成该操作后， 所 述备用无线分组网关向所述主用无线分组网关发送其释放的地址池信息，所 述主用无线分组网关激活所述地址池。

其中，所述释放所述主用无线分组网关和所述备用无线分组网关的相同 的地址池的承载的过程具体包括：

(一）获取所述主用无线分组网关的地址和所述备用无线分组网关的地 址； 根据所述主用无线分组网关的地址释放所述主用无线分组网关 PDN承 载； 根据所述备用无线分组网关的地址释放所述备用无线分组网关的 PDN 承载， 所述 PDN承载为所述主、 备用无线分组网关的相同的地址池的 PDN 承载；

或（二）释放所述备用无线分组网关中与主用无线分组网关相同的地址 池；

或 （三） 去激活所述备用无线分组网关。

为了及时归还 IP地址， 防止主、 备用无线分组网关重复分配 IP地址， 还提供了另外一种解决方案， 具体可以是： 当所述主用无线分组网关恢复可 用时，所述主用无线分组网关向所述备用无线分组网关发送地址池使用查询 请求； 所述备用无线分组网关向所述主用无线分组网关发送空闲地址信息。

在本发明实施例中， 所述无线分组网关具体可以是 PGW、 GGSN (Gateway GPRS Support Node,网关 GPRS支持节点， GPRS, General Packet Radio Service, 通用分组无线业务）、 PDSN (Packet Data Serving Node, 分组 数据服务节点）、 ASN-GW (Access Service Network Gateway, 接入服务网网 关）、 PDG (Packet Data Gateway, 分组数据网关） 等。

下面将结合附图对本发明实施例在实际应用过程中的具体实现方式进 行详细的说明。

应用实施例一

在如图 1所示的系统中， PGWPOOL (PGW资源池）中包含多个 PGW， 每个 PGW划分多个地址池， 拥有一段相同地址池的 PGW互为备份， 例如 PGW1和 PGW2共用地址池 1， 因此所述 PGW1和 PGW2互为备份 PGW， PGW2和 PGW3共用地址池 2， 因此所述 PGW2和 PGW3互为备份 PGW。

在 UE (User Equipment, 用户设备） 的附着过程中， 当建立 PDN连接 时， 主用 PGW在 PGWPOOL (PGW资源池）中查找对应的备用 PGW或者 备用 PGW列表，并将所述备用 PGW或者备用 PGW列表的信息在缺省承载 建立响应中通知移动性管理网元。其具体实现过程如图 2所示， 可以包括如 下步骤：

步骤 21、 UE 发送附着请求消息到移动性管理网元， 其中， 针对 GERAN/UTRAN (GSM/EDGE无线接入网 /通用陆地无线接入网）网络而言， 所述移动性管理网元为 SGSN (Serving GPRS Support Node, 服务 GPRS支 持节点），针对 EUTRAN (演进的 UMTS无线接入网， UMTS Universal Mobile Telecommunications System, 通用移动通信系统） 网络而言， 移动性管理网 元为 MME (Mobility Management Entity, 移动管理实体）， 对于非 3GPP网 络而言， 移动性管理网元指非 3GPP IP接入网关；

步骤 22、 UE与移动性管理网元和 HSS (Home Subscriber Server, 归属 网络服务器） 执行鉴权操作；

步骤 23、 移动性管理网元和 HSS之间执行位置更新和插入签约数据流 程， 具体操作方式可以是， 将移动性管理网元的地址注册到 HSS 中， 同时 HSS将 UE的签约数据插入到移动性管理网元中；

步骤 24、 移动性管理网元获取所述 UE的签约数据， 根据其中 UE签约 的缺省 APN选择主用 PGW (本应用实施例中，选择图 1所示系统中的 PGW2 为主用 PGW)， 并获取所述 PGW2的地址，然后发送创建缺省承载请求消息 到 SGW进行缺省 PDN连接的创建，所述移动性管理网元发送的创建缺省承 载请求消息中携带 PGW2地址、 EPS bearer ID (Evolved Packet System bearer Identity, 演进的分组系统承载标识） 等信息；

步骤 25、 SGW在 EPS承载表中为所述 UE新建上下文， 同时根据所述 移动性管理网元发送的创建缺省承载请求消息中的 PGW2 地址向所述 PGW2发送创建缺省承载请求消息， 所述 SGW发送的创建缺省承载请求消 息中携带 SGW地址、 SGW用户面 TEID (Tunnel Endpoint Identifier, 隧道 端点标识） 和 SGW控制面 TEID等信息；

步骤 26、 所述 PGW2返回创建缺省承载响应消息到 SGW， 所述 PGW2 发送的创建缺省承载响应消息中携带 PGW2地址、 PGW2 控制面 TEID、 PGW2用户面 TEID、 EPS bearer ID和备用 PGW信息或者备用 PGW列表信 息等信息， 其中， 所述备用 PGW信息或者备用 PGW列表信息可以是备用 PGW的地址或者别名等等用于识别所述备用 PGW的标识信息， 由 PGW2 (主用 PGW) 在 PGW资源池中获取；

步骤 27、 SGW返回创建缺省承载响应消息给移动性管理网元， 所述 SGW发送的创建缺省承载相应消息中携带 SGW地址、 SGW用户面 TEID、 SGW控制面 TEID和所述备用 PGW信息或者备用 PGW列表信息；

步骤 28、移动性管理网元获取根据 SGW发送的创建缺省承载响应消息 获取所述备用 PGW的信息或者备用 PGW列表的信息， 并发送附着接受消 息给 UE;

如果 UE的签约数据允许跟非 3GPP互通， 则继续执行如下操作： 移动 性管理网元发送更新位置请求消息到 HSS，消息中携带 UE使用的缺省 PDN 连接的 APN和 PGW2 (主用 PGW) 地址信息； HSS保存 UE使用的 APN 和 PGW2地址信息， 返回位置更新响应消息到移动性管理网元。

上述处理过程中， 如果需要和网络中的 PCRF (Policy and Charging Rule Function, 策略和计费规则功能实体） 交互获取 PCC (Policy Control and Charging, 策略控制和计费） 规则， 则在步骤 25和步骤 26之间还可以包括 如下步骤： 所述 PGW2通过所述 PCRF获取缺省 PCC规则。

上述获取的备用 PGW 的信息可以是所述主用 PGW对应的所有备用 PGW的信息， 也可以是与 UE地址所在地址池对应的备用 PGW信息。

经过上述 UE附着的操作过程后， 移动性管理实体获取了 PGW2 (主用 PGW) 对应的备用 PGW信息或者备用 PGW列表信息， 则在后续的操作过 程中， 如果所述 PGW2发生故障或与所述 PGW2的链接路径不可用时， 移 动性管理实体可以根据获取的备用 PGW信息为 UE正确选择备用的 PGW。 例如， 在图 1所示的系统中， UE地址所在地址池为地址池 1， 如果获取的 备用 PGW信息仅为地址池 1对应的 PGW1 的信息， 则选择 PGW1为备用 PGW, 如果获取的备用 PGW信息为 PGW1和 PGW3的信息， 则需要进一 步判断所述 PGW1和 PGW3中是否包含地址池 1， 由于 PGW1中包含地址 池 1， 因此选择所述 PGW1作为备用 PGW， 并将用户切换到备用 PGW上继 续为 UE服务 （UE的 IP地址不变）， 后续当 PGW2恢复正常使用时， 则仍 然调整 PGW2作为当前为 UE服务的 PGW， PGWl为备用 PGW。

由上述描述可知，应用实施例一给出了在 UE附着过程中获取备用 PGW 或者备用 PGW列表， 并进行主、 备用 PGW切换的方法， 实现了设备冗余 及基于 PGW POOL的容灾， 提高了业务的稳定性。

应用实施例二

本发明应用实施例给出了一种在 PDN连接建立过程中获取备用 PGW信 息或者备用 PGW列表信息的实现方式， 其具体实现方式如图 3所示， 可以 包括如下步骤：

步骤 31、 UE向移动性管理网元发起 PDN连接请求消息， 所述 PDN连 接请求消息中携带 APN和 PDN Address Allocation (PDN地址分配）等信息。

步骤 32、移动性管理网元根据所述 PDN连接请求消息中携带的 APN选 择主用 PGW， 并获取所述主用 PGW的地址，然后发送创建缺省承载请求消 息到 SGW进行缺省 PDN连接的创建，所述移动性管理网元发送的创建缺省 承载请求消息中携带主用 PGW地址和 EPS bearer ID等信息；

步骤 33、 SGW在 EPS承载表中为所述 UE新建上下文， 同时根据所述 移动性管理网元发送的创建缺省承载请求消息中的主用 PGW地址向所述主 用 PGW发送创建缺省承载请求消息， 所述 SGW发送的创建缺省承载请求 消息中携带 SGW地址、 SGW用户面 TEID和 SGW控制面 TEID等信息； 步骤 34、 所述主用 PGW返回创建缺省承载响应消息到 SGW， 所述主 用 PGW发送的创建缺省承载响应消息中携带主用 PGW地址、主用 PGW控 制面 TEID、 主用 PGW用户面 TEID、 EPS bearer ID和备用 PGW信息或者 备用 PGW列表信息等信息，其中，所述备用 PGW信息或者备用 PGW列表 信息可以是备用 PGW的地址或者别名等等用于识别所述备用 PGW的标识 信息， 由主用 PGW在 PGW资源池中获取；

步骤 35、 SGW返回创建缺省承载响应消息给移动性管理网元， 所述 SGW发送的创建缺省承载相应消息中携带 SGW地址、 SGW用户面 TEID、 SGW控制面 TEID和所述备用 PGW信息或者备用 PGW列表信息；

步骤 36、 移动性管理网元发送承载建立请求消息给 eNodeB, 所述承载 建立请求消息中还包括 PDN连接接受消息；

步骤 37、 eNodeB和 UE之间进行 RRC (Radio Resource Control, 无线 资源控制协议）连接重配置， eNodeB在所述 RRC连接重配置过程中将收到 的 PDN连接接受消息转发给 UE;

步骤 38、 eNodeB 发送承载建立响应消息给移动性管理网元， 所述 eNodeB 发送的承载建立响应消息中包含 eNodeB 地址、 eNodeB 的用户面 TEID和 eNodeB的控制面 TEID。

步骤 39、移动性管理网元将所述 eNodeB地址、 eNodeB的用户面 TEID 添加到 SGW中， 以更新所述信息。

如果 UE的签约数据允许跟非 3GPP互通， 则继续执行如下操作： 移动 性管理网元发送更新位置请求消息到 HSS，消息中携带 UE使用的缺省 PDN 连接的 APN和主用 PGW地址信息； HSS保存 UE使用的 APN和主用 PGW 地址信息， 返回位置更新响应消息到移动性管理网元。

上述处理过程中， 如果需要从 PCRF交互获取 PCC规则， 则在步骤 33 和步骤 34之间还可以包括如下步骤：所述主用 PGW通过所述 PCRF获取缺 省 PCC规则。

上述获取的备用 PGW 的信息可以是所述主用 PGW对应的所有备用 PGW的信息， 也可以是与 UE地址所在地址池对应的备用 PGW信息。

经过上述建立 PDN连接的操作过程后， 移动性管理实体获取了所述主 用 PGW的备用 PGW或者备用 PGW列表， 则在后续的操作过程中， 如果所 述主用 PGW发生故障或与所述主用 PGW的链接路径不可用时， 移动性管 理实体可以根据 UE地址所在地址池为其选择备用 PGW， 并切换到所述备 用 PGW上继续为 UE服务 （UE的 IP地址不变）， 所述备用 PGW可以是所 述移动性管理实体获取的所述备用 PGW， 也可以是所述移动性管理实体从 获取的备用 PGW列表中选择一个备用 PGW。 其中， 如果获取的备用 PGW 信息仅为 UE地址所在地址池对应的备用 PGW 的信息， 则选择所述备用 PGW, 如果获取的备用 PGW信息为主用 PGW对应的所有备用 PGW的信 息， 则需要进一步判断所述备用 PGW是否包含所述地址池， 并选择包含所 述地址池的备用 PGW。

另外， 在上述处理过程的步骤 35中， SGW发送给 MME的创建缺省承 载响应消息中还可以不包含备用 PGW或者备用 PGW列表信息， 即由 SGW 获取所述备用 PGW信息或者备用 PGW列表的信息，当主用 PGW发生故障 或与所述主用 PGW的链接路径不可用时，由 SGW根据 UE地址所在地址池 为其选择备用 PGW， 并切换到备用 PGW上继续为 UE服务（UE的 IP地址 不变）， 并将所述备用 PGW调整为主用 PGW。

由上述描述可知，应用实施例二给出了一种基于 PGWPOOL的 PDN连 接建立过程中获取备用 PGW信息的具体实现方式， 移动性管理网元或者 SGW在此过程中获取备用 PGW信息或者备用 PGW列表信息， 从而在主用 PGW出现故障时，可以通过切换到备用 PGW上以实现容灾，提高了系统的 稳定性。

应用实施例三

本应用实施例描述了在 MS (Mobile Station, 移动台） PDP激活过程中 获取备用 GGSN或者备用 GGSN列表的方法， 其具体实现方式如图 4所示， 可以包括如下步骤：

步骤 41、 MS向 SGSN发起激活 PDP请求消息， 所述激活 PDP请求消 息中包含 PDP类型、 PDP地址、 APN和 Qos (Quality of Service, 服务质量） 等信息；

步骤 42、 SGSN发送创建 PDP上下文请求消息到主用 GGSN,所述 PDP 上下文请求消息中包含 PDP类型、 PDP地址和 APN等信息；

步骤 43、 主用 GGSN向 SGSN返回创建 PDP上下文响应消息， 所述创 建 PDP上下文相应消息中包含 PDP地址、 主用 GGSN用户面的 TEID、 主 用 GGSN控制面的 TEID、 协商的 Qos和备用 GGSN信息或者备用 GGSN 列表信息， 其中， 主用 GGSN在 GGSN POOL中获取所述备用 GGSN或备 用 GGSN列表， 主用 GGSN和备用 GGSN共用一段相同的地址池， SGSN 收到根据主用 GGSN发送的消息获知所述主用 GGSN的备用 GGSN信息； 步骤 44、 UE与 RAN (Radio Access Network, 无线接入网） 进行无线 承载建立， RAN侧和 SGSN之间进行 Iu承载建立， 从而完成 RAB承载建 步骤 45、 SGSN发送激活 PDP接受消息给 MS， 所述激活 PDP接受消 息中包含 PDP类型、 PDP地址、 Qos等参数；

如果上述步骤 44中发现 Qos发生改变， 则在步骤 44和步骤 45之间还 包括如下步骤：

SGSN需要发送更新 PDP上下文请求消息到 GGSN, 更新 Qos; GGSN 发送更新 PDP上下文响应消息到 SGSN来确认新的 Qos参数。

上述获取的备用 GGSN的信息可以是所述主用 GGSN对应的所有备用 GGSN的信息， 也可以是与 MS地址所在地址池对应的备用 GGSN信息。如 果获取的备用 GGSN信息仅为 MS地址所在地址池对应的备用 GGSN的信 息，则在切换主、备用 GGSN时选择所述备用 GGSN,如果获取的备用 GGSN 信息为主用 GGSN对应的所有备用 GGSN的信息，则在切换主、备用 GGSN 时需要进一步判断所述备用 GGSN是否包含所述地址池，并选择包含所述地 址池的备用 GGSN。

经过上述 PDP激活处理后， 当 SGSN通过路径探测检测到主用 GGSN 发生故障或者与主用 GGSN连接的路径不可用时，可以立即将 MS的服务切 换到备用 GGSN上，实现容灾保护。由于选取的所述备用 GGSN与主用 GGSN 共用一段地址池 （该地址池为 MS地址所在地址池）， 因此可以保证 MS的 IP地址不发生改变， 从而与现有技术中的 GGSN容灾技术方案相比， 对于 处理动态 IP地址分配的 MS而言， 在 GGSN切换过程中无需重新进行激活 过程， 可以减小路由震荡， 缩短由于业务中断造成的时延。

应用实施例四

在本发明应用实施例中， 预先在移动性管理网元或 SGW上配置主备 PGW列表，或者，预先在 SGSN上配置主备 GGSN列表。所述主备 PGW (或 主备 GGSN) 列表用于描述各 PGW (或 GGSN) 之间的对应关系， 具体可 以是共用一段地址池的 PGW (或 GGSN) 互为主备， 所述主用 PGW (或主 用 GGSN) 和备用 PGW (或备用 GGSN) 共用一段地址池， 如果所述主用 PGW划分多个地址段， 则不同的地址段可以对应不同的备用 PGW， 另外， 同一地址段也可以对应多个备用 PGW。 当主用 PGW (或主用 GGSN)发生 故障时， 所述移动性管理网元或 SGW (或 SGSN)可以根据所述配置的主备 PGW (或主备 GGSN) 列表选择用户地址所在地址池对应的备用 PGW (或 备用 GGSN) 并切换路径继续为用户提供服务， 同时所述备用 PGW (或 GGSN) 发布主机路由到承载网更新用户的下行路由。 上述过程中， 如果是 SGW上配置了主备 PGW列表， 则所述 SGW在切换路径结束后， 还需要将 更新后的 PGW地址或者别名通知给移动性管理网元。

上述应用实施例四给出了另外一种获取备用 PGW信息或备用 GGSN信 息， 进而实现容灾的实现方式。 由上述描述可以看出， 由于所述备用 PGW (或备用 GGSN) 与主用 PGW (或主用 GGSN) 共用一段地址池， 因此保 证了在切换 PGW (或 GGSN) 的过程中不改变用户的 IP地址， 即用户不需 要重新激活， 因此可以减少由于业务中断造成的时延， 且降低了网络风险。

应用实施例五

本发明应用实施例给出了一种切换 PGW的具体实现方式。 在 PGW需 要维护或者即将发生故障时， 通知所有相关联的移动性管理网元进行 PGW 的重定向操作，具体可以是， PGW将地址池和备用 PGW的对应关系信息（或 者 APN和备用 PGW的对应关系， 或者 PDN连接号和备用 PGW的对应关 系， 等等可以表示一段地址池和备用 PGW的对应关系信息） 通知给移动性 管理网元， 移动性管理网元根据所述对应关系信息选择 UE的地址所在地址 池对应的备用 PGW， 并完成 PGW的重定向操作， 即将故障 PGW上激活的 UE迁移到备用 PGW上， 实现了容灾和负荷分担。 上述处理过程的具体实 现方式如图 5所示， 可以包括如下步骤：

步骤 51、 主用 PGW发送重定向命令 Redirect Command给相关联的 SGW, 所述 Redirect Command中包含 APN和备用 PGW的关系表 （也可以 是其他表示一段地址池和备用 PGW的关系表）；

步骤 52、 所述 SGW收到 PGW的重定向命令后， 转发该命令给关联的 MME;

步骤 53、移动性管理网元为 UE选择新的 SGW， 向所述新的 SGW发送 创建缺省承载请求消息， 请求建立缺省承载， 并根据原 SGW发送的重定向 命令中包含的关系表， 选择 UE地址所在地址池对应的备用 PGW， 所述移 动性管理网元发送的创建缺省承载请求消息中携带所述备用 PGW地址、 IMSI ( International Mobile Subscriber Identity, 国际移动用户识别码）、 MSISDN (The Mobile Station ISDN number,移动用户国际号码）、 EPS bearer ID和 PDN地址等信息， 其中， 在创建缺省承载请求消息携带 PDN地址是 为了确保所述 PDN地址与 UE原来的 PDN地址一致；

步骤 54、所述新的 SGW根据所述备用 PGW地址，创建与所述备用 PGW 之间的承载；

步骤 55、所述新的 SGW发送创建缺省承载响应消息给所述移动性管理 网元， 所述新的 SGW发送的创建缺省承载响应消息中携带隧道标识、 所述 新的 SGW地址、 所述新的 SGW用户面的 TEID、 所述新的 SGW控制面的 TEID禾口 EPS bearer ID;

步骤 56、由于 UE的服务 SGW发生改变，因此 MME删除 UE在原 SGW 上的资源， 另外， 还可以删除 UE在所述主用 PGW上的资源；

如果用户的签约数据允许该用户和非 3GPP互通， 则还可以继续执行如 下操作： 更新 UE在 HSS中的 PGW和 APN信息。

上述步骤 53至更新 UE在 HSS中的 PGW和 APN信息的过程可以重复 执行， 直到同一地址池的用户全部完成所述 PGW切换工作。

上述处理过程完成后， 还需要进行如下操作： 备用 PGW发布主机路由 段给业务网关， 这样可以避免每个 UE都发布一条主机路由。

上述处理过程的步骤 53 中， 如果所述移动性管理网元发送的创建承载 请求消息中不包含 PDN地址， 为了确保所述 PDN地址与 UE原来的 PDN 地址一致， 则所述主用 PGW 作为 DHCP ( Dynamic Host Configuration Protocol, 动态主机配置协议） 客户端通过用户标识向 DHCP服务器请求获 取 PDN地址。

本发明应用实施例五给出了一种通过切换 PGW实现容灾的具体实现过 程， 由上述描述可知， 由于在切换 PGW的过程中保证了 UE地址所在地址 池不变， 因此 UE在更换 PGW时无需更换 IP地址， 即不需要进行重新激活 的过程， 因此降低了网络风险， 减少了由于业务中断造成的时延。

应用实施例六

下面以 PGW为例说明切换无线分组网关的一种实现方式。

本发明应用实施例六给出了另外一种切换 PGW 的具体实现方式。 在 PGW需要维护或者即将发生故障时， 通知所有相关联的移动性管理网元进 行 PGW的重定向操作， 具体可以是， PGW将地址池和备用 PGW的对应关 系信息（或者 APN和备用 PGW的对应关系，或者 PDN连接号和备用 PGW 的对应关系， 等等可以表示一段地址池和备用 PGW的对应关系信息） 通知 给移动性管理网元， 移动性管理网元根据所述对应关系信息选择 UE的地址 所在地址池对应的备用 PGW， 并完成 PGW的重定向操作， 即将故障 PGW 上激活的用户迁移到备用 PGW上， 实现了容灾和负荷分担。 上述处理过程 的具体实现方式如图 6所示， 具体可以包括如下步骤：

步骤 61、 主用 PGW发送重定向命令 Redirect Command给相关联的 SGW, 所述 Redirect Command中携带 APN和备用 PGW的关系表 （也可以 是其他表示一段地址池和备用 PGW的关系表）；

步骤 62、 所述 SGW收到 PGW的重定向命令后， 转发该命令给所有关 联的移动性管理网元；

步骤 63、 移动性管理网元发送承载更新请求消息给 SGW， 并根据所述 SGW发送的重定向命令选择备用 PGW， 具体的选择备用 PGW的方法与应 用实施例五中步骤 53 的方法相同， 所述承载更新请求消息中携带用户标识 和备用 PGW地址、 APN和 EPS bearer ID;

步骤 64、 SGW根据步骤 63中移动性管理网元发送的承载更新请求消息 与所述备用 PGW进行承载创建和更新；

步骤 65、 SGW向移动性管理网元发送承载更新响应， 通知所述移动性 管理网元路径切换完成；

如果用户的签约数据允许该用户和非 3GPP互通，则继续执行如下操作： 更新用户在 HSS中的 PGW和 APN信息。

上述步骤 63至更新用户在 HSS中的 PGW和 APN信息的操作可以重复 多次， 直到同一地址池中的用户全部完成 PGW的切换。

上述处理过程完成后， 所述备用 PGW发布主机路由段或者主机路由给 业务网关。 本发明应用实施例六给出了另外一种通过切换 PGW实现容灾的具体实 现过程， 与应用实施例五提供的实现方案比较， 本发明应用实施例六提供的 技术方案无需为用户选择新的 SGW即可完成 PGW的切换过程。

应用实施例七

下面以 PGW为例说明切换无线分组网关的一种实现方式。

本发明应用实施例七给出了第三种切换 PGW的具体实现方式。 其中， 在主用 PGW需要维护或者故障时，所述主用 PGW通知 SGW做重定向操作， SGW切换路径结束后， 将备用 PGW地址通知给 MME。 如图 7所示， 其具 体实现方式可以包括如下步骤：

步骤 71、 主用 PGW发送重定向命令 Redirect Command给相关联的 SGW, 所述重定向命令中包含 APN和备用 PGW的关系表 （也可以是其他 表示一段地址段和备用 PGW的关系表）；

步骤 72、 SGW根据所述对应关系表选择 UE地址所在地址池对应的备 用 PGW， 并建立与所述备用 PGW的承载；

步骤 73、 SGW发送更新上下文消息到 MME以完成上下文更新， 所述 更新上下文消息中包含所述备用 PGW地址、 APN、 EPS Bearer ID和用户标 识等信息；

如果用户的签约数据允许该用户和非 3GPP互通，则继续进行如下操作： 更新用户在 HSS中的 PGW和 APN信息。

上述步骤 72到更新用户在 HSS中的 PGW和 APN信息的操作可以重复 执行， 直到同一地址池的用户全部完成 PGW的切换。

上述处理过程完成后， 所述备用 PGW发布主机路由段或主机路由给业 务网关， 这样可以避免每个用户都发布一条主机路由。

本发明应用实施例七给出了一种通过切换 PGW实现容灾的具体实现过 程， 由上述描述可知， 由于在切换 PGW的过程中保证了备用 PGW拥有 UE 地址所在地址池， 因此 UE在更换 PGW时无需更换 IP地址， 即不需要进行 重新激活的过程， 因此降低了网络风险， 减少了由于业务中断造成的时延。 应用实施例八

当主用无线分组网关恢复可用后， 备用无线分组网关还需要归还 IP地 址， 保证主用和备用的无线分组网关不重复分配 IP地址。 本发明应用实施 例八以 PGW为例， 给出了一种实现方法， 其具体实现方式可分为删除 PDN 承载和归还 IP地址两个过程， 其中， 删除 PDN承载的过程如图 8所示， 可 以包括如下步骤：

步骤 81、 UE发送 PDN释放请求消息， 所述 PDN释放请求消息中携带 LBI (Linked EPS Bearer ID, 关联 EPS承载标识）， 所述 LBI是跟所述 PDN 关联的缺省承载参数；

步骤 82、 MME向 SGW发送删除承载请求消息， 所述删除承载请求消 息中携带 MME用户面的 TEID、 MME控制面的 TEID和 LBI;

步骤 83、 SGW根据 TEID标识和 LBI参数， 向主用 PGW发送删除承 载请求消息， 所述删除承载请求消息中包含 SGW用户面的 TEID、 SGW控 制面对 TEID和 LBI;

步骤 84、 主用 PGW和 PCRF交互， 所述主用 PGW通知 PCRF响应的 EPS承载被删除；

步骤 85、 主用 PGW回复删除承载响应消息给 SGW;

步骤 86、 SGW与备用 PGW (即切换前的主用 PGW)、 PCRF交互， 删 除备用 PGW上相应 PDN连接的承载， 具体可以是 SGW向备用 PGW发送 删除承载请求消息， 所述删除承载请求消息中包含 SGW用户面的 TEID、 SGW控制面对 TEID和 LBI; 所述备用 PGW和 PCRF交互， 通知 PCRF相 应的 EPS 承载被删除； 备用 PGW回复删除承载响应消息给 SGW; 所述备 用 PGW发布主机路由， 更新下行路由；

步骤 87、 SGW回复删除承载响应消息给 MME;

步骤 88、 MME向 eNodeB发起删除承载资源消息， 删除 eNodeB上与 所述 PDN相关的无线承载资源，所述删除承载资源消息中还携带 PDN断开 响应， eNodeB向 UE转发所述删除承载资源消息， 将 PDN断开响应携带给 UE。

如果用户的签约数据允许该用户和非 3GPP 互通， 则需要更新用户在 HSS中的 PGW和 APN信息。

上述处理过程中， 步骤 83~85与步骤 86之间不存在时序先后， 即删除 主用 PGW的承载与删除备用 PGW的承载过程在时序上无先后顺序。

在上述步骤 82中，所述删除承载请求消息中还可以携带主用 PGW地址 和备用 PGW地址， 通过所述主备 PGW地址告知 SGW需要删除主备 PGW 上相应的 PDN连接对应的承载。 另外， 如果主用 PGW和备用 PGW对应的 SGW不相同， 则 MME分别向两个 SGW发送删除承载请求消息。

完成 PDN承载删除过程后，备用 PGW上原先激活的地址或地址池被去 激活， 此时， 将释放的地址或地址池通知给主用 PGW， 以实现 IP地址的归 还， 其具体实现过程为： 备用 PGW发送地址 （或地址池） 释放通知给主用 PGW, 所述消息中携带被释放的地址（或地址池）。 则所述地址（或地址池） 在主用 PGW上可用， 在备用 PGW上不可用。

由上述描述可知， 本发明实施例给出了归还 IP地址， 保证不重复分配 IP地址的具体实现方案， 对于动态地址分配的用户而言，在切换无线分组网 关后， 无需改变 IP地址， 从而降低了网络风险， 避免了由于业务中断造成 的时延。

应用实施例九

当用户由于位置改变需要切换 MME或 SGSN时， 新的 MME或 SGSN 获得无线分组网关主备关系列表。以 PGW为例，所述切换过程如图 9所示， 具体可以包括如下步骤：

步骤 91、 UE上报测量报告给源接入网， 源接入网根据 UE的测量报告 决定发起切换流程， 即发送切换请求消息给源 MME (或源 SGSN); 步骤 92、 源 MME (或源 SGSN) 选择目标 MME (或目标 SGSN), 并 向所述目标 MME (或 SGSN)发送转发切换请求消息， 所述源 MME (或源 SGSN)发送的转发切换请求消息中携带 UE的上下文信息， 包括主用 PGW 地址、 主用 PGW用户面 TEID、 主用 PGW控制面 TEID、 SGW地址、 SGW 用户面 TEID和 SGW控制面 TEID,还包括备用 PGW信息（地址或者别名）， 以便主 PGW发生故障后可以实现容灾。

步骤 93、 目标 MME (或目标 SGSN) 为用户分配上下文， 并向目标接 入网发送切换请求消息， 所述目标 MME (或目标 SGSN) 发送的切换请求 消息中携带上行数据的用户面 TEID、 上行数据的控制面 TEID和上行数据 地址；

步骤 94、 目标接入网发送切换请求响应消息给目标 MME (或目标 SGSN);

步骤 95、 目标 MME (或 SGSN)发送转发切换请求响应消息给源 MME (或 SGSN);

步骤 96、 源 MME (或 SGSN) 发送切换命令给源接入网；

步骤 97、 源接入网将所述切换命令发送给 UE， 指示 UE接入到目标接 入网；

步骤 98、 UE切换到目标接入网， 更新相应的承载上下文， 以继续原有 的业务；

步骤 99、 跟踪区发生变化， UE发起跟踪区更新流程， 给 UE分配一个 新的 GUTI (Globally Unique Temporary Identity, 全局唯一临时标识）。

由上述描述可知， 当 MME或 SGSN发生切换时， 目标 MME或 SGSN 会获取主用无线分组网关信息及相应的备用无线分组网关信息， 当主用无线 分组网关发生故障时， 仍然可以通过切换无线分组网关从而实现容灾。

应用实施例十

本发明应用实施例十给出了当用户进入一个新的跟踪区或者路由区时， 基于主备无线分组网关的处理过程， 其具体实现方式如图 10所示， 具体可 以包括如下步骤：

步骤 101、 UE 向其所在接入网发起跟踪区更新 （或路由区更新） 请求 消息， 所述跟踪区更新（或路由区更新）请求消息中携带用户的全局临时标 识；

步骤 102、 接入网为所述 UE选择一个新的 MME (或新的 SGSN), 并 将 UE发送的 TAU(或 RAU )请求消息转发给所述新的 MME(或新的 SGSN )， 及目标 MME (或目标 SGSN);

步骤 103、 所述目标 MME (或目标 SGSN)根据 UE的全局临时标识值 得出源 MME (或源 SGSN), 并发送上下文请求消息到所述源 MME (或源 SGSN) 以获取 UE的上下文信息；

步骤 104、 源 MME (或源 SGSN) 向目标 MME (或目标 SGSN) 发送 上下文响应消息， 所述上下文响应消息中包含 UE的上下文信息， 该 UE上 下文信息包括： 承载上下文、 移动性管理上下文、 SGW信令地址 UE的用 户面 TEID和 UE的控制面 TEID, 还有相关的备用 PGW信息或者 PGW列 表信息， 以便主 PGW发生故障后可以实现容灾；

步骤 105、 目标 MME (或目标 SGSN) 执行认证过程；

步骤 106、 目标 MME (或目标 SGSN) 发送上下文应答消息给源 MME (或源 SGSN);

步骤 107、 目标 MME (或目标 SGSN) 更新 SGW中 UE上下文信息； 步骤 108、 目标 MME (或目标 SGSN) 更新 HSS中 UE的 MME (或 SGSN) 信息；

步骤 109、 目标 MME (或目标 SGSN) 发送 TAU (或 RAU) 接受消息 给 UE;

步骤 1010、 UE发送 TAU (或 RAU) 完成消息给目标 MME (或目标 SGSN)。 由上述描述可知， 当用户进入一个新的 TA区或者 RA区时， 为用户进 行 MME或 SGSN的切换， 目标 MME或 SGSN会获取主用无线分组网关信 息及相应的备用无线分组网关信息， 当主用无线分组网关发生故障时， 仍然 可以通过切换无线分组网关从而实现容灾。

应用实施例十一

当主用无线分组网关发生故障后， 获取备用无线分组网关的信息（如地 址信息）还可以通过 DNS查询的方法得到，具体的查询方法可以是解析 APN 获取所述备用无线分组网关的信息， 或者解析 APN+主用无线分组网关地址 获取所述备用无线分组网关的信息，或者解析主用无线分组网关地址获取所 述备用无线分组网关的信息，或者解析主用无线分组网关的别名获取所述备 用无线分组网关的信息。

实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件 来完成， 前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中， 该程序在执行 时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括： ROM, RAM, 磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应用实施例十二

本发明实施例还提供一种分组数据网络网关设备，用于将用户设备接入 到分组数据网络， 其特征在于， 其结构如图 11 所示， 具体实现结构可以包 括：

无线分组网关选择模块 111， 用于当主用无线分组网关不可用 （如所述 主用无线分组网关发生故障、负载均衡、过载、需要维护或者出现路径故障) 时， 选择所述主用无线分组网关对应的备用无线分组网关， 所述备用无线分 组网关与主无线分组网关拥有一段相同的地址池；

路径建立模块 112， 用于与所述无线分组网关选择模块 111选择的备用 无线分组网关建立路径连接，具体的路径建立模块 112 包括获取所述主用无 线分组网关的承载上下文容器，发送所述承载上下文容器到备用无线分组网 关的模块， 以便备用无线分组网关根据承载上下文容器创建上下文， 路经建 立模块 112还可以包括获取重定向完成标识的模块， 以便备用无线分组网关 根据所述重定向完成标识更新主机路由。

上述分组数据网络网关设备可以被其他无线分组网关设备所代替。

本发明实施例所述装置还可以包括无线分组网关获取模块 113， 所述无 线分组网关获取模块 113具体可以包括：第一获取模块 1131，用于在用户设 备附着过程中，或者在用户设备与网络侧建立分组数据网 PDN连接过程中， 或者在用户设备进行分组数据协议 PDP激活过程中获取一个或多个所述备 用无线分组网关的信息，所述备用无线分组网关由主用无线分组网关根据用 户设备选择； 或者， 第二获取模块 1132， 用于获取所述主用无线分组网关发 送的表示地址池与备用无线分组网关的对应关系的信息， 并从所述对应关系 的信息中获取所述备用无线分组网关的信息； 或者， 第三获取模块 1133， 用 于在用户设备的服务移动性管理网元发生改变时，获取源移动性管理网元发 送的一个或多个所述备用无线分组网关的信息； 或者， 第四获取模块 1134， 用于通过配置的无线分组网关之间的备用关系获取所述主用无线分组网关 对应的备用无线分组网关； 或者， 第五获取模块 1135， 用于通过域名管理系 统 DNS解析所述主用无线分组网关相关的信息获取所述备用无线分组网关 的信息； 或者， 第六获取模块 1136， 用于接收创建缺省承载响应消息或者创 建 PDP上下文响应消息或者重定向请求消息， 从所述创建缺省承载响应消 息或者创建 PDP上下文响应消息或者重定向请求消息获取所述备用无线分 组网关的信息。

上述本发明实施例中，所述无线分组网关选择模块具体用于当主用无线 分组网关不可用时， 根据获取的所述备用无线分组网关的信息， 选择用户地 址所在地址池的备用无线分组网关。 例如， 如果是根据表示地址池与备用无 线分组网关的对应关系的信息中获取所述备用无线分组网关的信息，则可以 根据所述地址池与备用无线分组网关的对应关系， 为用户设备选择与该用户 设备的地址所在地址池对应的备用无线分组网关； 如果是通过其他方式获取 所述备用无线分组网关的信息， 则根据所述备用无线分组网关的信息， 从中 为用户设备选择与该用户设备的地址所在地址池对应的备用无线分组网关。

为防止主、 备用无线分组网关重复分配 IP地址， 本发明实施例提供的 设备还包括释放模块， 该模块具体可以用于当主用无线分组网挂恢复可用 后，释放所述主用无线分组网关和所述备用无线分组网关的相同的地址池的 承载。 其中， 所述释放所述主用无线分组网关和所述备用无线分组网关的相 同的地址池的承载的操作具体可以是： （一） 获取所述主用无线分组网关的 地址和所述备用无线分组网关的地址；根据所述主用无线分组网关的地址释 放所述主用无线分组网关 PDN承载； 根据所述备用无线分组网关的地址释 放所述备用无线分组网关的 PDN承载， 所述 PDN承载为所述主、 备用无线 分组网关的相同的地址池的 PDN承载； 或 （二） 释放所述备用无线分组网 关中与主用无线分组网关相同的地址池； 或（三）去激活所述备用无线分组 网关。

上述本发明实施例提供的设备， 由于能够根据获取的备用无线分组网关 的信息，在主用无线分组网关不可用时及时将业务切换到相应的备用无线分 组网关上， 因此可以降低网络风险， 为用户提供更好的服务。 且由于能够及 时释放备用无线分组网关的地址池资源， 因此有效防止了主、 备用无线分组 网关重复分配 IP地址的情况发生。

应用实施例十三

本发明应用实施例十三给出了主用 P-GW 上的用户设备迁移到备用 P-GW上的流程， 当主用无线分组网关不可用时， 如所述主用无线分组网关 发生故障、 负荷均衡、 过载、 需要维护、 负载迁移或者出现路径故障时， 需 要将主用 P-GW上的用户设备迁移到备用 P-GW上，主用 P-GW发送重定向 请求给 S-GW， S-GW将重定向请求发送给 MME。 MME发起在 S-GW和备 用 P-GW之间建立备份承载， 此时不转发数据。 当主用 P-GW地址池中的最 后一个 UE被重定向时， 在重定向请求消息中携带结束标识， 并通知所有相 关的 MME、 S-GW重定向完成。 MME将备用承载升级为主用承载， 并删除 原主用承载信息，逐用户将 HSS上的 P-GW的信息更新为备份 P-GW。 S-GW 发起激活连接备用 P-GW所有备份的承载， 并删除连接主 P-GW的承载。 P-GW向外部 PDN发布主机路由更新， 并开始转发数据和更新 PCRF上的 P-GW信息。 参见附图 12， 具体如下：

步骤 121、 主用 P-GW发送重定向请求消息给 S-GW, 其中， 重定向请 求消息中包含备用 P-GW地址和承载上下文容器，重定向请求消息中还可以 包含用户标识和 /或重定向进行标识，承载上下文容器主要为了让备用 P-GW 重用主用 P-GW的承载上下文信息， 该容器包含 Qos、 PCC规则、 计费信息 以及 DHCP信息等，以便备用 P-GW利用主用 PGW的信息来创建备份承载， 节省网络资源并减少了承载切换时间； 重定向进行标识表示主用 P-GW上

UE的正在重定向到备份 P-GW; 用户标识可以为 IMSI; 本实施例中的重定 向请求消息中以包含备用 P-GW地址、 承载上下文容器和用户标识为例； 步骤 122、 S-GW根据重定向请求消息获知 P-GW的迁移， 并保存备用 P-GW地址信息， S-GW将重定向请求消息发送给 UE所在的 MME;

步骤 123、 MME根据所述重定向请求消息保存用户相关的上下文信息 和备用 P-GW地址信息， 创建备份承载上下文， 并发送创建备份承载请求消 息给 S-GW,其中创建备份承载请求消息中包含备用 P-GW地址、用户标识、 承载上下文容器；

步骤 124、 S-GW创建备份承载上下文， 为备份承载分配新的 TEID, 发 送创建备份承载请求消息给备用 P-GW;

步骤 125、 备用 P-GW创建备份承载上下文， 并为备份承载分配 TEID, 发送创建备份承载响应消息给 S-GW, 其中创建备份承载响应消息包含备用 P-GW的控制面地址、 用户面地址和承载的 TEID信息， 此时 UE的用户面 数据仍然在主用承载上传输； 步骤 126、 S-GW发送创建备份承载响应消息给 MME， MME维护备份 P-GW相关的承载上下文信息， 其中建备份承载响应消息中包含用户标识、 备用 P-GW地址信息和 TEID, 具体为： 用户标识、 备用 P-GW的控制面地 址和控制面 TEID、 备用 P-GW的用户面地址和用户面 TEID;

步骤 127、MME发送重定向完成消息给 S-GW，通知 S-GW重定向完成， 其中重定向完成消息中包含用户标识， 以通知 S-GW哪些 UE已经完成了重 定向；

步骤 128、 S-GW发送重定向完成消息给 P-GW, 以通知 P-GW重定向 完成；

步骤 129、 P-GW对同一个地址段的其余 UE重复执行步骤 121—步骤

128， 直到将同一个地址段内的所有的 UE的承载备份到备用 P-GW上。

步骤 1210、 P-GW发送重定向请求消息给所有相关的 S-GW， P-GW删 除该地址段的所有 UE的信息，所述重定向请求消息中包含重定向完成标识， 表示主用 P-GW上的最后一个 UE将完成重定向到备用 P-GW;

步骤 1211、 S-GW转发重定向请求消息给所有相关的 MME， 其中重定 向请求消息中包含主用 P-GW地址、 备用 P-GW地址、 重定向完成标识； 步骤 1212、 MME获取重定向完成标识后， 将备用 P-GW相关的备份承 载上下文切换为主承载上下文， 并删除原主用 P-GW相关的承载上下文； 步骤 1213、 S-GW发送激活备份承载请求消息给备用 P-GW, 其中激活 备份承载请求消息中包含主用 P-GW地址；

步骤 1214、 备用 P-GW收到消息后， 在 PDN中发布主机路由更新， 即 更新主机路由网段信息；

步骤 1215、 P-GW向 S-GW返回激活备份承载响应消息， 此时 S-GW 和备用 P-GW开始在承载上传输用户面数据；

步骤 1216、 MME发送重定向完成消息给 S-GW。

步骤 1217、 S-GW发送重定向完成消息给 P-GW。 步骤 1218、 MME开始更新 HSS上的各用户的承载的 P-GW信息。 步骤 1219、 备用 P-GW更新 PCRF上的承载的 PCC规则中的 P-GW信 息， 后续业务交互需要下发 PCC规则时， PCRF将最新的 PCC规则下发到 备用 PGW完成承载建立或者修改。

当上述流程中重定向请求消息中不包含用户标识时， MME可以根据预 置策略自行决定迁移那些用户， 其中预置策略中可以包含用户状态、 用户优 先级、 业务优先级等参数。

应用实施例十四

本发明实施例提供了一种移动性管理网元或者服务网关实体， 包括： 接 收模块， 用于接收主用无线分组网关设备发送的备用无线分组网关信息； 选 择模块，用于根据所述备用无线分组网关信息选择所述主用无线分组网关设 备对应的备用无线分组网关； 建立模块， 用于与所述选择的备用无线分组网 关建立路径连接， 其中， 所述备用无线分组网关与所述主用无线分组网关设 备拥有一段相同的地址池。

应用实施例十五

本发明实施例提供了一种基于无线分组网关的容灾系统， 包括： 分组数 据网络网关设备， 用于当所述分组数据网络网关设备不可用时， 根据获取的 备用无线分组网关信息选择所述分组数据网络网关设备对应的备用无线分 组网关，将所述选择的备用无线分组网关信息发送给移动性管理网元或者服 务网关实体， 其中， 所述备用无线分组网关与所述分组数据网络网关设备拥 有一段相同的地址池； 移动性管理网元或者服务网关实体， 用于与所述选择 的备用无线分组网关建立路径连接。

上述分组数据网络网关设备可以被其他无线分组网关设备所代替。 应用实施例十六

本发明实施例提供了一种基于无线分组网关的容灾系统， 包括： 分组数 据网络网关设备， 用于当所述分组数据网络网关设备不可用时， 向移动性管 理网元或者服务网关实体发送备用无线分组网关信息；移动性管理网元或者 服务网关实体，用于根据所述备用无线分组网关信息选择所述分组数据网络 网关设备对应的备用无线分组网关，与所述选择的备用无线分组网关建立路 径连接， 其中， 所述备用无线分组网关与所述分组数据网络网关设备拥有一 段相同的地址池。

上述分组数据网络网关设备可以被其他无线分组网关设备所代替。

应用实施例十七

本发明实施例还提供一种基于无线分组网关的容灾系统，其结构如图 13 所示， 具体实现结构可以包括：

无线分组网关选择装置 131， 用于当主用无线分组网关不可用 （如所述 主用无线分组网关发生故障、负载均衡、过载、需要维护或者出现路径故障) 时， 选择所述主用无线分组网关的备用无线分组网关， 所述备用无线分组网 关与所述主用无线分组网关拥有一段相同的地址池；

路径建立装置 132， 用于与所述无线分组网关选择装置 131选择的备用 无线分组网关建立路径连接。

本发明实施例提供的系统中，所述无线分组网关选择装置 131具体用于 当主用无线分组网关不可用时， 根据获取的所述备用无线分组网关的信息， 选择用户地址所在地址池的备用无线分组网关。

上述本发明实施例中， 所述与所述备用无线分组网关的路径建立后， 所 述备用无线分组网关通过发布动态路由段信息更新用户的下行路由， 因此可 以避免每个用户都发布一条主机路由。

为防止主、 备用无线分组网关重复分配 IP地址， 上述本发明实施例提 供的系统中， 还可以包括释放装置 133， 所述释放装置 133具体可以用于当 主用无线分组网关恢复可用后，释放所述主用无线分组网关和所述备用无线 分组网关的相同的地址池的承载。 其中， 所述释放所述主用无线分组网关和 所述备用无线分组网关的相同的地址池的承载的操作具体是： （一） 获取所 述主用无线分组网关的地址和所述备用无线分组网关的地址；根据所述主用 无线分组网关的地址释放所述主用无线分组网关 PDN承载； 根据所述备用 无线分组网关的地址释放所述备用无线分组网关的 PDN承载，所述 PDN承 载为所述主、 备用无线分组网关的相同的地址池的 PDN承载； 或 （二） 释 放所述备用无线分组网关中与主用无线分组网关相同的地址池； 或（三）去 激活所述备用无线分组网关。 相应的， 当所述释放装置 133完成操作后， 所 述备用无线分组网关向所述主用无线分组网关发送其释放的地址池信息，所 述主用无线分组网关激活所述地址池。

另外， 在上述本发明实施例提供的系统中， 当所述不可用的主用无线分 组网关恢复可用时，所述主用无线分组网关向所述备用无线分组网关发送地 址池使用查询请求；所述备用无线分组网关向所述主用无线分组网关发送空 闲地址信息。

上述本发明实施例提供的系统中， 由于能够根据获取的备用无线分组网 关的信息，在主用无线分组网关不可用时及时将业务切换到相应的备用无线 分组网关上， 因此可以降低网络风险， 为用户提供更好的服务。 且由于能够 及时释放备用无线分组网关的地址池资源， 因此有效防止了主、 备用无线分 组网关重复分配 IP地址的情况发生。

以上所述， 仅为本发明较佳的具体实施方式， 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 轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。 因此， 本发明 的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

权利要求书

1、 一种基于无线分组网关的容灾方法， 其特征在于， 包括：

当主用无线分组网关不可用时，根据获取的备用无线分组网关信息选择 所述主用无线分组网关的备用无线分组网关，所述备用无线分组网关与主用 无线分组网关拥有一段相同的地址池；

与所述备用无线分组网关建立路径连接。

2、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 该方法还包括获取所述 主用无线分组网关的备用无线分组网关的信息的过程：

在用户设备附着过程中，或者在用户设备与网络侧建立分组数据网 PDN 连接过程中， 或者在用户设备进行分组数据协议 PDP激活过程中， 获取所 述备用无线分组网关的信息，所述备用无线分组网关由主用无线分组网关选 择；

或者，

接收创建缺省承载响应消息或者创建 PDP上下文响应消息或重定向请 求消息， 从所述创建缺省承载响应消息或者创建 PDP上下文响应消息或者 重定向请求消息获取所述备用无线分组网关的信息；获取所述主用无线分组 网关发送的表示地址池与备用无线分组网关的对应关系的信息， 并从所述对 应关系的信息中获取所述备用无线分组网关的信息；

或者，

在用户设备的服务移动性管理网元发生改变时，获取源移动性管理网元 发送的所述备用无线分组网关的信息；

或者，

通过配置的无线分组网关之间的备用关系获取所述主用无线分组网关 的备用无线分组网关的信息；

或者，

通过域名管理系统 DNS解析所述主用无线分组网关相关的信息获取所 述备用无线分组网关的信息。

3、 根据权利要求 2所述的方法， 其特征在于， 由当前为用户提供服务 的移动性管理网元或者服务网关实体获取所述主用无线分组网关的备用无 线分组网关的信息。

4、 根据权利要求 1~3任意一项所述的方法， 其特征在于， 所述选择所 述主用无线分组网关的备用无线分组网关的过程具体包括：

根据获取所述备用无线分组网关的信息，选择用户设备地址所在地址池 的备用无线分组网关。

5、 根据权利要求 1~3任意一项所述的方法， 其特征在于， 该方法还包 括：

主用无线分组网关恢复可用后，释放所述主用无线分组网关和所述备用 无线分组网关的相同的地址池的承载；

所述备用无线分组网关向所述主用无线分组网关发送其释放的地址池 信息；

所述主用无线分组网关激活所述地址池。

6、 根据权利要求 5所述的方法， 其特征在于， 所述释放所述主用无线 分组网关和所述备用无线分组网关的相同的地址池的承载具体包括：

获取所述主用无线分组网关的地址和所述备用无线分组网关的地址； 根据所述主用无线分组网关的地址释放所述主用无线分组网关 PDN承 载；

根据所述备用无线分组网关的地址释放所述备用无线分组网关的 PDN 承载， 所述 PDN承载为所述主、 备用无线分组网关的相同的地址池的 PDN 承载。

7、 根据权利要求 1~3任意一项所述的方法， 其特征在于， 该方法还包 括：

当所述主用无线分组网关恢复可用时，所述主用无线分组网关向所述备 用无线分组网关发送地址池使用查询请求；

所述备用无线分组网关向所述主用无线分组网关发送空闲地址信息。

8、 根据权利要求 1~3所述的方法， 其特征在于， 所述与备用无线分组 网关建立路径连接具体包括：

获取所述主用无线分组网关的承载上下文容器，发送所述承载上下文容 器到所述备用无线分组网关，所述备用无线分组网关根据所述承载上下文容 器创建上下文。

9、 根据权利要求 8所述的方法， 其特征在于， 所述与备用无线分组网 关建立路径连接还包括：

获取重定向完成标识，所述备用无线分组网关根据所述重定向完成标识 发布主机路由更新。

10、 根据权利要求 1~3所述的方法， 其特征在于， 所述方法还包括： 所述备用无线分组网关更新策略与计费规则功能设备中的无线分组网 关信息。

11、 一种无线分组网关设备， 用于将用户设备接入到分组数据网络， 其 特征在于， 包括：

无线分组网关选择模块， 用于当主用无线分组网关不可用时， 根据获取 的备用无线分组网关信息选择所述主用无线分组网关对应的备用无线分组 网关， 所述备用无线分组网关与主用无线分组网关拥有一段相同的地址池； 路径建立模块，用于与所述无线分组网关选择模块选择的备用无线分组 网关建立路径连接。

12、 根据权利要求 11所述的设备， 其特征在于， 所述设备还包括无线 分组网关获取模块， 所述无线分组网关获取模块具体包括：

第一获取模块， 用于在用户设备附着过程中， 或者在用户设备与网络侧 建立分组数据网 PDN连接过程中， 或者在用户设备进行分组数据协议 PDP 激活过程中， 获取所述备用无线分组网关的信息， 所述备用无线分组网关由 主用无线分组网关根据用户设备选择；

或者，

第二获取模块，用于获取所述主用无线分组网关发送的表示地址池与备 用无线分组网关的对应关系的信息， 并从所述对应关系的信息中获取所述备 用无线分组网关的信息；

或者，

第三获取模块， 用于在用户设备的服务移动性管理网元发生改变时， 获 取源移动性管理网元发送的所述备用无线分组网关的信息；

或者，

第四获取模块，用于通过配置的无线分组网关之间的备用关系获取所述 主用无线分组网关对应的备用无线分组网关；

或者，

第五获取模块， 用于通过域名管理系统 DNS解析所述主用无线分组网 关相关的信息获取所述备用无线分组网关的信息；

或者，

第六获取模块， 用于接收创建缺省承载响应消息或者创建 PDP上下文 响应消息或者重定向请求消息，从所述创建缺省承载响应消息或者创建 PDP 上下文响应消息或者重定向请求消息获取所述备用无线分组网关的信息。

13、 根据权利要求 11或 12所述的设备， 其特征在于， 所述无线分组网 关选择模块具体用于当主用无线分组网关不可用时，根据获取的所述备用无 线分组网关的信息， 选择用户设备地址所在地址池的备用无线分组网关。

14、 根据权利要求 11或 12所述的设备， 其特征在于， 该设备还包括释 放模块：

用于当主用无线分组网挂恢复可用后，释放所述主用无线分组网关和所 述备用无线分组网关的相同的地址池的承载。

15、 根据权利要求 11或 12所述的设备， 其特征在于， 所述路径建立模 块包括获取所述主用无线分组网关的承载上下文容器，发送所述承载上下文 容器到所述备用无线分组网关的模块。

16、 一种移动性管理网元或者服务网关实体， 其特征在于， 包括： 接收模块， 用于接收主用无线分组网关设备发送备用无线分组网关信 息；

选择模块，用于根据所述备用无线分组网关信息选择所述主用无线分组 网关设备对应的备用无线分组网关；

建立模块， 用于与所述选择的备用无线分组网关建立路径连接， 其中， 所述备用无线分组网关与所述主用无线分组网关设备拥有一段相同的地址 池。

17、 一种基于无线分组网关的容灾系统， 其特征在于， 包括： 无线分组网关设备， 用于当所述无线分组网关设备不可用时， 根据获取 的备用无线分组网关信息选择所述无线分组网关设备对应的备用无线分组 网关，将所述选择的备用无线分组网关信息发送给移动性管理网元或者服务 网关实体， 其中， 所述备用无线分组网关与所述无线分组网关设备拥有一段 相同的地址池；

移动性管理网元或者服务网关实体，用于与所述选择的备用无线分组网 关建立路径连接。

18、 一种基于无线分组网关的容灾系统， 其特征在于， 包括： 无线分组网关设备， 用于当所述无线分组网关设备不可用时， 向移动性 管理网元或者服务网关实体发送备用无线分组网关信息；

移动性管理网元或者服务网关实体，用于根据所述备用无线分组网关信 息选择所述无线分组网关设备对应的备用无线分组网关，与所述选择的备用 无线分组网关建立路径连接， 其中， 所述备用无线分组网关与所述无线分组 网关设备拥有一段相同的地址池。