WO2011006404A1

WO2011006404A1 - 本地ip访问连接建立的实现方法及系统

Info

Publication number: WO2011006404A1
Application number: PCT/CN2010/073776
Authority: WO
Inventors: 霍玉臻; 周娜
Original assignee: 中兴通讯股份有限公司
Priority date: 2009-07-17
Filing date: 2010-06-10
Publication date: 2011-01-20
Also published as: CN101959175A; CN101959175B

Description

本地 IP访问连接建立的实现方法及系统

技术领域

本发明涉及移动通信领域，具体涉及本地 IP访问连接建立的实现方法及系统。

背景技术

第三代合作伙伴计划（ 3rd Generation Partnership Project, 筒称为 3GPP ) 演进的分组系统（ Evolved Packet System , 简称为 EPS ) 由演进的通用移动通信系统陆地无线接入网 ( Evolved Universal Mobile Telecommunications System Terrestrial Radio Access Network, 简称为 E-UTRAN ) 、移动性管理实体 ( Mobility Management Entity, 简称为 MME )、月良务网关（ Serving Gateway, S-GW ) 、分组数据网络网关（ Packet Data Network Gateway, 简称为 P-GW 或者 PDN GW)、归属用户服务器（ Home Subscriber Server, 简称为 HSS ) 、 3 GPP的认证授权计费（Authentication, Authorization and Accounting , 简称为 AAA )服务器，策略和计费规则功能（ Policy and Charging Rules Function, 简称为 PCRF ) 实体及其他支撑节点组成。

图 1是根据相关技术的 EPS的系统架构的示意图。如图 1所示， MME 负责移动性管理、非接入层信令的处理和用户移动性管理上下文的管理等控制面的相关工作； S-GW是与 E-UTRAN相连的接入网关设备，在 E-UTRAN 和 P-GW之间转发数据，并且负责对寻呼等待数据进行緩存； P-GW则是 EPS 与分组数据网络（ Packet Data Network , 筒称为 PDN )之间的边界网关，负责 PDN的接入及在 EPS与 PDN间转发数据等功能； PCRF是策略和计费规则功能实体，它通过接收接口 Rx和运营商网络协议（Internet Protocol, 简称为 IP )业务网络相连 , 获取业务信息 , 此外，它通过 Gx/Gxa/Gxc接口与网络中的网关设备相连，负责发起 IP 承载的建立，保证业务数据的服务质量 ( Quality of Service, 简称为 QoS ) ，并进行计费控制。

家用基站是一种小型、低功率的基站，部署在家庭及办公室等室内场所，其主要作用是向用户提供更高的业务速率并降低使用高速率服务所需要的费用，同时弥补已有分布式蜂窝无线通信系统覆盖的不足。家用基站的优点是实惠、便捷、低功率输出、即插即用等。

家用基站可以直接连接到核心网络，也可以通过家用基站网关这个逻辑网元接入到核心网络，如图 1所示。其中，家用基站网关主要功能为：验证家用基站的安全性，处理家用基站的注册，对家用基站进行运行维护管理，根据运营商要求配置和控制家用基站，负责交换核心网和家用基站的数据。接入网关可以是 S-GW (服务网关， Serving Gateway ) 、 P-GW (分组数据网网关， Packet Data Network Gateway )、 SGSN(服务通用分组无线业务（ GPRS ) 支持节点， Serving GPRS Support Node )、 GGSN(网关 GPRS支持节点， Gateway GPRS Support Node )„本地接入网关可以是 L-SGW(本地 SGW, Local SGW )、 L-PGW (本地 PGW, Local PGW ) 、 V-SGW (虚拟 SGW, Virtual SGW ) 、 V-PGW (虚拟 PGW, Virtual PGW ) 、 L-GGSN (本地 GGSN, Local GGSN ) , 还可以是数据分流功能实体。本地接入网关可以和无线侧实体合设，也可以和家用基站网关合设，还可以设置在无线侧实体或家用基站网关附近。

除了支持移动核心网络的接入以外，移动通信系统（包括家用基站系统）还可支持本地 IP访问功能，实现终端对家用网络中其他 IP设备或者互联网络的本地接入。

图 2是现有技术在图 1家用基站系统的基础上，用户初始接入时建立本地 IP访问连接的过程的流程图，其具体步骤描述如下：

步骤 201 , 用户在进行通信前建立 RRC ( Radio Resource Control, 无线资源控制）连接作为信令消息或者业务数据的承载；

步骤 202, 用户发送初始化 NAS ( Non-Access-Stratum, 非接入层）消息进行附着操作；

步骤 203，无线侧实体将初始的用户消息发给移动性管理实体，并转发

NAS消息至移动性管理实体；

步骤 204 , 移动性管理实体开启鉴权以及安全流程，对用户进行验证；步骤 205，移动性管理实体根据 APN ( Access Point Name，接入点名称）或本地访问标识（这些标识可以在步骤 203消息中携带）发现需建立本地 IP 访问连接后，向 L-SGW发送会话建立请求；

步骤 206, 接收到移动性管理实体发送的请求消息， L-SGW将会话建立请求消息发送给 L-PGW;

步骤 207, L-PGW向 L-SGW返回会话建立响应；

步骤 208, L-SGW向移动性管理实体发送会话建立响应；

步骤 209, 移动性管理实体向家用基站发起初始上下文建立请求；步骤 210，执行 RRC连接配置过程；

步骤 211 , 家用基站向移动性管理实体返回初始上下文建立响应；步骤 212, 终端向无线侧实体发送直传消息，包含附着完成消息；步骤 213 , 无线侧实体向移动性管理实体发送附着完成消息；

步骤 214，移动性管理实体向 L-SGW发送承载更新请求，携带无线侧实体的地址和无线侧实体的隧道标识；

步骤 215, 该步可选。如果在 214步中携带了切换指示，则 L-SGW向 L-PGW发送承载更新请求。

步骤 216，该步可选。 L-PGW向 L-SGW返回承载更新响应。

步骤 217, L-SGW向移动性管理实体返回承载更新响应。

在上述本地 IP访问连接建立过程中，只存在一个数据隧道（L-PGW至 L-SGW 至无线侧实体），若每当用户空闲时就将 L-SGW切换到核心网的 S-GW，则会导致 L-SGW与 S-GW之间的频繁切换，增加系统负荷，延长用户接入时间；当用户空闲时，若 L-SGW保持不变，则需要在无线侧实体中緩存下行数据，增加了无线侧实体的成本和负荷，尤其是对家用基站系统；若为避免上述问题而在建立本地 IP访问连接时选择核心网的 S-GW为用户服务，则该本地 IP访问连接需要经过核心网，因此数据的传递速度受到一定的制约。创建两个数据隧道虽然可以解决上述问题，但现有技术中还未提供明确的解决方案。发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种本地 IP访问连接建立的实现方法和系统，有效地实现两条数据隧道的创建机制。

为解决上述技术问题，本发明提供一种本地 IP访问连接建立的实现方法，包括以下步骤：

移动性管理装置发起主连接建立并将主连接信息通知本地接入网关；所述主连接的路径是从终端至无线侧实体至本地接入网关；以及

所述移动性管理装置相关联地发起辅连接建立，并将辅连接信息通知所述本地接入网关；所述辅连接的路径是从核心网接入网关至本地接入网关。

优选地，所述主连接及辅连接信息包括承载标识及承载状态，所述主连接与辅连接通过使用相同的承载标识或通过使用专用的关联标识相关联，所述承载状态为激活或空闲，或者用主连接或辅连接表示。

优选地，所述发起主连接建立并将主连接信息通知所述本地接入网关的步骤，以及所述发起辅连接建立并将辅连接信息通知所述本地接入网关的步骤并行执行，且在所述发起主连接建立的步骤之前，所述方法还包括：移动性管理装置根据接入点名称（ APN )或本地访问标识确定需要建立本地 IP访问连接。

优选地，在所述发起主连接建立并将主连接信息通知所述本地接入网关的步骤，以及所述发起辅连接建立并将辅连接信息通知所述本地接入网关的步骤之后，所述方法还包括：所述本地接入网关根据所述主连接及辅连接信息为下行数据选择正确的承载并转发；以及所述本地接入网关相关联地修改或释放所述主连接及辅连接。

优选地，所述无线侧实体是基站或家用基站；所述移动性管理装置为移动性管理实体（ MME )；所述本地接入网关包括本地服务网关（ L-SGW )和本地分组数据网络网关（ L-PGW )；所述核心网接入网关为服务网关 ( S-GW )；所述 MME发起主连接建立并将主连接信息通知所述本地接入网关的步骤包括：

所述 MME向所述 L-SGW发送会话建立请求消息，并在消息中指示该会话对应的 7 载为主连接以及所述 MME为该 7|载分配的 7 载标识；

接收到 MME发送的消息后，所述 L-SGW将会话建立请求消息连同该承载为主连接的指示一起发送给所述 L-PGW, 所述 L-SGW保存该承载为主连接的指示；

所述 L-PGW收到请求消息后向所述 L-SGW返回会话建立响应，并根据请求消息中的指示标识该承载为主连接；以及

所述 L-SGW向所述 MME发送会话建立响应；

所述 MME发起辅连接建立，并将辅连接信息通知所述本地接入网关的步骤包括：

所述 MME向所述 S-GW发送会话建立请求消息，并在消息中指示该会话对应的承载为辅连接以及所述 MME为该承载分配的承载标识；所述 MME 为辅连接分配的承载标识与所述 MME为主连接分配的承载标识相同，或者，所述 MME为辅连接分配的载标识与所述 MME为主连接分配的载标识不同，但所述 ΜΜΕ向所述 L-SGW或 S-GW发送的会话建立请求消息中携带所述 ΜΜΕ分配的专用的关联标识；

接收到所述 ΜΜΕ发送的消息后，所述 S-GW将会话建立请求消息连同该承载为辅连接的指示一起发送给所述 L-PGW, 所述 S-GW保存该承载为辅连接指示；

所述 L-PGW收到请求消息后向所述 S-GW返回会话建立响应，并根据请求消息中的指示标识该承载为辅连接；以及

所述 S-GW向所述 ΜΜΕ发送会话建立响应。

优选地，所述无线侧实体是基站、家用基站或无线网络控制器（RNC )；所述移动性管理装置及核心网接入网关是服务通用分组无线业务（ GPRS )支持节点（ SGSN )；所述本地接入网关是本地网关 GPRS支持节点（ L-GGSN )；所述 SGSN发起主连接建立并将主连接信息通知所述 L-GGSN的步骤包括：所述 SGSN向所述 L-GGSN发送 PDP上下文建立请求消息，并在消息中指示该 PDP上下文对应的承载为主连接及对应的承载标识；

接收到所述 SGSN发送的请求消息后，所述 L-GGSN向所述 SGSN返回 PDP上下文建立响应，并根据请求消息中的指示标识该承载为主连接；执行无线接入承载建立流程；以及

所述 SGSN返回 PDP上下文激活接受消息给终端；

所述 SGSN发起辅连接建立并将辅连接信息通知所述 L-GGSN的步骤包括：

所述 SGSN向所述 L-GGSN发送 PDP上下文建立请求消息 ,并在消息中指示该 PDP上下文对应的承载为辅连接以及对应的承载标识；所述辅连接对应的承载标识与所述主连接对应的承载标识相同，或者，所述辅连接对应的承载标识与所述主连接对应的承载标识不同，但所述 SGSN向所述 L-GGSN 发送的所述 PDP上下文建立请求消息中的至少一个携带所述 SGSN分配的专用的关联标识；以及

所述 L-GGSN收到请求消息后向所述 SGSN返回 PDP上下文建立响应，并根据请求消息中的指示标识该承载为辅连接。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种本地 IP访问连接建立的实现系统，包括移动性管理装置及本地接入网关，其中：

所述移动性管理装置，设置为相关联地发起主连接和辅连接建立以及将主连接及辅连接信息通知所述本地接入网关；所述主连接的路径是从终端至无线侧实体至所述本地接入网关，所述辅连接的路径是从核心网接入网关至所述本地接入网关；

所述本地接入网关，设置为创建主连接及辅连接并保存主连接及辅连接信息。

优选地，所述本地接入网关还设置为根据所述主连接及辅连接信息为下行数据选择正确的承载并转发，以及相关联地修改或释放所述主连接及辅连接。

优选地，所述系统还包括所述核心网接入网关，设置为创建辅连接并保存辅连接信息。

优选地，所述无线侧实体是基站、家用基站、无线网络控制器（RNC )；所述移动性管理装置是移动性管理实体（MME ) 、移动交换中心（MSC )或服务通用分组无线业务（GPRS ) 支持节点（SGSN ) ；所述本地接入网关包括本地服务网关（ L-SGW )和本地分组数据网络网关（ L-PGW ) ，或者是本地网关 GPRS支持节点（ L-GGSN ) ；核心网接入网关是服务网关（ S-GW ) 或 SGSN₀

本发明提供了一种为本地 IP访问同时建立两条数据隧道的技术方案，其中，核心网移动性管理装置（如， MME、 SGSN )在创建第一条数据隧道时，标识该隧道为主连接，并同时发起第二条数据隧道的建立，且标识为辅连接，以便本地接入网关可以同时保存两条数据隧道信息，并可以准确选择数据流使用的隧道，从而解决了为本地 IP访问同时建立多连接的问题，有效地实现了两条数据隧道的创建机制。

附图概述

图 1为现有技术中移动通信网络连接示意图；

图 2为现有技术中用户初始接入时建立本地 IP连接的流程图；

图 3a为本发明 LTE移动通信系统中本地 IP接入数据流示意图；图 3b为本发明 UTRAN移动通信系统中本地 IP接入数据流示意图；图 4为本发明本地 IP访问连接建立的实现方法的示意图；

图 5是本发明 LTE系统中用户初始接入时建立本地 IP连接的流程图；图 6是本发明 LTE系统中多 PDN连接建立过程中进行本地 IP连接建立的流程图；

图 7是本发明 LTE系统中本地 IP连接承载修改的流程图；

图 8是本发明 LTE系统中本地 IP连接承载释放的流程图；

图 9是本发明提供的 UTRAN系统中用户进行 PDP上下文激活时建立本地 IP连接的流程图；图 10是本发明提供的 UTRAN系统中用户对本地 IP连接进行 PDP上下文修改的流程图；

图 11是本发明提供的 UTRAN系统中用户对本地 IP连接进行 PDP上下文删除的流程图。

本发明的较佳实施方式

本发明方法和系统的主要思想是，为支持本地 IP访问的用户同时建立经过核心网的本地 IP访问路径和不经过核心网的本地 IP访问路径两条路径，其中，不经过核心网的本地 IP访问路径，作为主连接，实现数据的快速传递，经过核心网的本地 IP访问路径，作为辅连接，可实现空闲状态终端的下行数据的緩存。

本发明中，本地 IP访问可以是本地 IP访问用户本地网络、本地 IP访问公司本地网络、本地 IP访问互联网、互联网业务的分流操作、特定 IP数据分流。

图 3a显示了 LTE ( Long Term Evolution, 长期演进）移动通信网络架构中，本地 IP访问的示意数据流：第一条本地 IP访问数据路径从终端至无线侧实体至本地接入网关（L-SGW, L-PGW ) , 数据传输不经过核心网，效率较高，且不需要无线侧实体进行数据緩存；另一条本地 IP访问数据路径从核心网接入网关（S-GW ) 至本地接入网关（L-PGW ) ，其中核心网 S-GW可緩存空闲态终端的下行数据。终端处于连接态时可从第一条本地 IP访问数据路径传送数据，而终端进入空闲态后，数据可从第二条本地 IP访问数据路径进行传输。

图 3b显示了在 UTRAN ( Universal Mobile Telecommunications System Terrestrial Radio Access Network,通用移动通信系统陆地无线接入网络 )移动通信网络架构中，本地 IP访问的示意数据流。如同 LTE网络中的本地 IP访问连接，在 UTRAN网络架构中同样可以建立两条本地 IP访问数据路径，第一条本地 IP访问数据路径从终端至无线侧实体至本地接入网关（ L-GGSN ) , 数据传输不经过核心网，效率较高，且不需要无线侧实体进行数据緩存；另一条本地 IP访问数据路径，从核心网 SGSN至本地接入网关（ L-GGSN ) , 其中核心网 SGSN可緩存空闲态终端的下行数据。终端位于连接态时可从第一条本地 IP访问数据路径传送数据，而终端进入空闲态后，数据可从第二条本地 IP访问数据路径进行传输。

如图 3a及 3b，本地接入网关的增设可提供对本地 IP访问技术的有力支持，该网关可以和无线侧实体合设，也可以和家用基站网关合设，还可以设置在无线侧实体或家用基站网关附近。

如图 4所示，本发明的本地 IP访问连接建立的方法，在会话和承载建立过程中包括以下步驟：

步骤 401 : 主连接建立步骤，移动性管理装置发起主连接建立并将主连接信息通知本地接入网关，所述主连接的路径是从终端至无线侧实体至本地接入网关；

步骤 402: 辅连接建立步骤，所述移动性管理装置相关联地发起辅连接建立，并将辅连接信息通知所述本地接入网关，所述辅连接的路径是从核心网接入网关至本地接入网关。

所述主连接及辅连接信息包括承载标识及承载状态（承载状态为激活或空闲，或者用主连接或辅连接表示），所述主连接及辅连接通过使用相同的承载标识关联或使用专用的关联标识进行关联。

所述主连接建立步骤和所述辅连接建立步骤可以并行执行，且在所述主连接建立步骤和所述辅连接建立步骤之前，所述移动性管理装置根据接入点名称（ APN )或本地访问标识确定需要建立本地 IP访问连接。

所述方法在主连接建立及辅连接步骤之后，还包括下行数据转发步骤及承载维护步骤，所述下行数据转发步骤包括：所述本地接入网关根据所述主连接及辅连接信息为下行数据选择正确的承载并转发；所述承载维护步骤包括：所述本地接入网关相关联地修改或释放所述主连接及辅连接。

本发明所描述的移动性管理装置、无线侧实体、本地接入网关及核心网接入网关均为逻辑功能实体。

下面结合附图和具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

以下实施例中，图 5至图 8描述了 LTE架构的应用场景，其中，无线侧实体可以是基站或家用基站，移动性管理装置为 MME (移动性管理实体， Mobility Management Entity )，本地接入网关包括 L-SGW (本地 SGW， Local SGW )及本地 L-PGW (本地 PGW, Local PGW ) , 核心网接入网关是 S-GW。

图 5是本发明在图 1 系统的基础上， LTE系统中在用户初始接入时建立本地 IP连接的流程图，本实施例包括如下步骤：

步骤 501，用户在进行通信前建立 RRC ( Radio Resource Control, 无线资源控制 ) 连接作为信令消息或者业务数据的承载；

步骤 502, 用户发送初始化 NAS ( Non-Access-Stratum, 非接入层）消息进行附着操作；

步骤 503，无线侧实体将初始的用户消息发给移动性管理装置（ MME )，并转发 NAS消息至移动性管理装置；

步骤 504, 移动性管理装置开启鉴权以及安全流程，对用户进行验证；步骤 505a, 移动性管理装置根据 APN ( Access Point Name,接入点名称）或本地访问标识（这些标识可以在步骤 503消息中携带 )发现需建立本地 IP 连接，并选择使用位于无线侧实体 /家用基站网关上的 L-SGW; MME 向 L-SGW发送会话建立请求消息，并在消息中指示该承载为主连接或激活的连接以及 MME为该承载分配的承载标识，同时该消息还可以携带本地 IP访问标识；

MME也可以为该连接分配一个专用的关联标识，用来关联主连接和辅连接。若 MME分配了专用的关联标识，则需要携带在该消息中发送给 L-SGW。

步骤 506a, 接收到 MME发送的消息后， L-SGW将会话建立请求消息连同该承载为主连接或激活的连接的指示一起发送给 L-PGW, 其中可以携带本地 IP访问标识， L-SGW保存该承载为主连接或激活的连接的指示；

步骤 507a， L-PGW收到请求消息后向 L-SGW返回会话建立响应，并根据请求消息中的指示标识该承载为主连接或激活的连接；步骤 508a, L-SGW向 MME发送会话建立响应；

步骤 505b, 当移动性管理装置（ MME )在建立本地 IP连接的主连接时，还需要建立辅连接，此时 MME选择使用位于核心网的 S-GW, MME向 S-GW 发送会话建立请求消息，并在消息中指示该承载为辅连接或空闲连接， MME 不再为此辅连接分配单独的承载标识，此辅连接使用 MME为关联的主连接在步骤 505a中分配的承载标识，同时该消息还可以携带本地 IP访问标识；若 MME在步骤 505a中分配了专用的关联标识，则此辅连接可以使用该关联标识作为承载标识；

步骤 506b，接收到 MME发送的消息后， S-GW将会话建立请求消息连同该承载为辅连接或空闲连接的指示一起发送给 L-PGW, 其中可以携带本地 IP访问标识， S-GW保存该承载为辅连接或空闲连接的指示；

步骤 507b, L-PGW收到请求消息后向 S-GW返回会话建立响应，并根据请求消息中的指示标识该承载为辅连接或空闲连接；

步骤 508b， S-GW向 MME发送会话建立响应；

对于辅连接， MME不会再向无线侧实体发起无线侧连接的建立过程；上述步骤 505a-508a和 505b-508b可以是并行的步骤，当在步骤 505a中 MME决定建立本地 IP连接后，步骤 505b-508b即可以和步骤 505a-508a并行执行。当步骤 508a执行结束后即可执行步骤 509，不需要等待步骤 508b执行完成；

步骤 509, MME向无线侧实体发起初始上下文建立请求；

步骤 510, 执行 RRC连接配置过程；

步骤 511，无线侧实体向 MME返回初始上下文建立响应；

步骤 512, 终端向无线侧实体发送直传消息，其中包含附着完成信息; 步骤 513 , 无线侧实体向 MME发送附着完成消息；

步骤 514, MME向 L-SGW发送承载更新请求；

步骤 515, L-SGW可能向 L-PGW发送承载更新请求；

步骤 516, L-PGW向 L-SGW返回 7 载更新响应。步骤 517, L-SGW向 MME返回承载更新响应。

图 6是本发明在图 1系统的基础上，在用户初始接入后进行本地 IP连接建立的流程图。本实施例包括如下步骤：

步骤 601，终端已经附着到网络，具有核心网的 PDN连接；

步骤 602，终端经无线侧实体向 MME发起 PDN连接请求消息；步骤 603a, 移动性管理装置（ MME )根据 APN ( Access Point Name, 接入点名称）或本地访问标识（这些标识可以在步骤 602消息中携带）发现需建立本地 IP连接，并选择使用位于无线侧实体 /家用基站网关上的 L-SGW。 MME向 L-SGW发送会话建立请求消息，并在消息中指示该承载为主连接或激活的连接以及 MME为该承载分配的承载标识，同时该消息还可以携带本地 IP访问标识；

步骤 604a, 接收到 MME发送的消息后， L-SGW将会话建立请求消息连同该承载为主连接或激活的连接的指示一起发送给 L-PGW, 其中可以携带本地 IP访问标识， L-SGW保存该承载为主连接或激活的连接的指示；

步骤 605a, L-PGW收到请求消息后向 L-SGW返回会话建立响应，并根据请求消息中的指示标识该承载为主连接或激活的连接；

步骤 606a, L-SGW向 MME发送会话建立响应；

步骤 603b, 当移动性管理装置在建立本地 IP连接的主连接时，还需要建立辅连接，此时 MME选择使用位于核心网的 S-GW, MME向 S-GW发送会话建立请求消息，并在消息中指示该承载为辅连接或空闲连接， MME不再为此辅连接分配单独的承载标识，此辅连接使用 MME为主连接在步骤 603a中分配的承载标识，同时该消息还可以携带本地 IP访问标识；若 MME在步骤 603a中分配了专用的关联标识，则此辅连接可以使用该关联标识作为承载标识；

步骤 604b，接收到 MME发送的消息后， S-GW将会话建立请求消息连同该承载为辅连接或空闲连接的指示一起发送给 L-PGW, 其中可以携带本地 IP访问标识。 S-GW保存该承载为辅连接或空闲连接的指示；步骤 605b, L-PGW收到请求消息后向 S-GW返回会话建立响应，并根据请求消息中的指示标识该承载为辅连接或空闲连接；

步骤 606b， S-GW向 MME发送会话建立响应；

上述步骤 603a-606a和 603b-606b可以是并行的步骤，当在步骤 603a中

MME决定建立本地 IP访问连接后，步骤 603b-606b即可以和步骤 603a-606a 并行执行。当步骤 606a执行结束后即可执行步骤 607, 不需要等待步骤 606b 执行完成。

步骤 607-615与步骤 509-517相同。

应用图 5和图 6所示的流程，为用户的本地 IP访问同时建立了两条隧道。为同一个用户， L-PGW保存了具有相同承载标识的两条承载，及这两条承载的状态（主连接 /激活或辅连接 /空闲）， L-PGW根据这些信息为下行数据选择正确的承载。

图 7是本发明在图 1系统的基础上，在用户初始接入后进行本地 IP连接承载修改的流程图。本实施例以终端发起承载修改为例，包括如下步骤：步骤 701 , 当终端已经附着到网络，且具有本地 IP连接时，终端经无线侧实体向移动性管理装置（MME )发起本地 IP连接承载修改请求，终端发送承载资源修改请求消息给 MME，消息中携带需要修改的承载的标识；步骤 702 , MME向 L-SGW发送承载资源命令消息；

步骤 703 ,接收到 MME发送的消息后， L-SGW向 L-PGW发送承载资源命令消息；

步骤 704， L-PGW收到消息后触发本地 IP连接主连接的承载修改， L-PGW 向 L-SGW发送承载更新请求消息，消息中携带需要更新的承载的标识；步骤 705 , L-SGW向 MME转发承载更新请求消息；

步骤 706 , MME向无线侧实体发起会话管理请求和承载修改请求；步骤 707，执行 RRC连接配置过程；

步骤 708, 无线侧实体向 MME返回承载^ ί 改响应；步骤 709 , 终端发起直传消息；

步骤 710, 无线侧实体向 ΜΜΕ发送会话管理响应消息；

步骤 711 , ΜΜΕ向 L-SGW发送承载更新响应；

步骤 712， L-SGW向 L-PGW发送承载更新响应；

步骤 713 , L-PGW收到承载更新响应后 , 判断此处修改的本地 IP连接的承载还存在具有相同承载标识的辅连接承载，则触发辅连接的承载修改， L-PGW向 S-GW发送承载更新请求消息，消息中携带需要修改的承载的标识；步骤 714， S-GW判断出此处需要修改的是辅连接承载，则更新本地承载信息后直接向 L-PGW返回承载更新响应。

本流程以终端发起承载修改为例进行说明。 LTE 系统中其他网元发起承载修改的流程与该流程相似，此处不再详述。

图 8是本发明在图 1系统的基础上，在用户初始接入后进行本地 IP连接承载删除的流程图。本实施例以 MME发起承载删除为例，包括如下步骤：步骤 801 , 当终端已经附着到网络，且具有本地 IP连接时，由于本地原因（如异常等），需要释放无线资源；终端删除相应的承载信息，无线侧实体向移动性管理装置（MME )发送无线资源释放指示消息，消息中携带需要释放的 ? 载的标识；

步骤 802， ΜΜΕ向 L-SGW发送承载删除命令消息；

步骤 803 ,接收到 ΜΜΕ发送的消息后， L-SGW向 L-PGW发送承载删除命令消息；

步骤 804a， L-PGW 收到消息后触发本地 IP 连接主连接的承载释放， L-PGW向 L-SGW发送承载删除请求消息，消息中携带需要删除的承载的标识；

步骤 805a, L-SGW向 MME转发承载删除请求消息；

步骤 806, MME向无线侧实体发起承载去激活请求；

步骤 807 , 执行 RRC连接配置过程；

步骤 808, 无线侧实体向 MME返回承载去激活响应；步骤 809 , 终端发起直传消息；

步骤 810, 无线侧实体向 ΜΜΕ发送 EPS承载去激活接受消息；步骤 811a, MME向 L-SGW发送承载删除响应；

步骤 812a， L-SGW向 L-PGW发送承载删除响应；

步骤 804b ,当 L-PGW在步骤 804a中触发本地 IP连接主连接的承载释放后 , 判断此处释放的本地 IP连接的承载还存在具有相同承载标识的辅连接承载，则可以同时触发辅连接的承载删除， L-PGW向 S-GW发送承载删除请求消息，消息中携带需要删除的承载的标识；

步骤 805b, S-GW判断出此处需要删除的是辅连接承载，则删除本地承载信息后直接向 L-PGW返回承载删除响应；

步骤 804b、 805b与步骤 804a、 805a可以是并行的步骤。

本流程以 MME发起承载删除为例进行说明。 LTE系统中其他网元发起承载删除的流程与该流程相似，此处不再详述。

在图 5至图 8的示例中 , 本地接入网关为 L-PGW和 L-SGW, 且 L-SGW 位于无线侧网元 /家庭基站网关处。对于 L-SGW不存在时 PDN连接建立流程与本流程相似，只是 MME需要直接和 L-PGW进行消息交互，流程中不再有 L-SGW的参与，此处不再详述。对于 L-SGW位于核心网时 PDN连接建立流程与本流程相同，只是 MME需要和核心网的 SGW进行消息交互，此处不再详述。

图 9至图 11描述了基于 UTRAN系统的应用场景，其中，无线侧实体可以 ^^站、家用基站、 RNC (无线网络控制器， Radio Network Controller ) , 移动性管理装置及核心网接入网关均为 SGSN (服务 GPRS支持节点， Serving GPRS Support Node )，本地接入网关是 L-GGSN(本地 GGSN， Local GGSN )。

图 9是本发明在 UTRAN系统的基础上，在用户初始接入完成后进行 PDP ( Packet Data Protocol , 分组数据协议）上下文激活时建立本地 IP连接的流程图。本实施例包括如下步骤：

步骤 901，终端通过执行附着流程，成功附着到网絡；

步骤 902, 终端通过无线侧实体发送 PDP上下文激活请求消息给移动性管理装置（ SGSN ) ,消息中携带需要建立的承载的标识 NSAPI ( Network layer Service Access Point Identifier , 网絡层业务接入点标识）；

步骤 903 , SGSN根据 APN ( Access Point Name, 接入点名称）或本地访问标识（这些标识可以在步骤 902消息中携带）发现需建立本地 IP连接，选择使用位于无线侧实体 /家用基站网关上的 L-GGSN, SGSN向 L-GGSN发送 PDP 上下文建立请求消息，并在消息中指示该承载为主连接或激活的连接 NSAPI (这个标识是由终端发送的），同时该消息中还可以携带本地 IP访问标识；

SGSN也可以为该连接分配一个专用的关联标识，用来关联主连接和辅连接。若 SGSN 分配了专用的关联标识，则需要携带在该消息中发送给 L-GGSN₀

步骤 904,接收到 SGSN发送的请求消息后， L-GGSN向 SGSN返回 PDP 上下文建立响应，并根据请求消息中的指示标识该承载为主连接或激活的连接；

步骤 905, 执行无线接入承载建立流程；

步骤 906 , SGSN可能向 L-GGSN发送 PDP上下文更新请求，通知 L-GGSN 修改后的 QoS参数；

步骤 907， L-GGSN向 SGSN返回 PDP上下文更新响应；

步骤 908, SGSN向终端发送 PDP上下文激活接受消息；

步骤 909, 当 SGSN在建立本地 IP连接的主连接时，还需要建立辅连接，

SGSN向 L-GGSN发送 PDP上下文建立请求消息，并在消息中指示该承载为辅连接或空闲连接，在该消息中用来标识该承载的标识仍然为上述步骤中用来标识主连接的 NSAPI, 同时该消息还可以携带本地 IP访问标识；若 SGSN 在步骤 903 中分配了专用的关联标识，则此辅连接可以使用该关联标识作为载标识；

步骤 910, L-GGSN收到请求消息后向 SGSN返回 PDP上下文建立响应，并根据请求消息中的指示标识该承载为辅连接或空闲连接；

对于辅连接， SGSN不会再向无线侧实体发起无线侧承载的建立过程。当 SGSN在步骤 905后不需要更新 L-GGSN时，上述步骤 909、 910, 可以在步骤 905后直接执行，否则步骤 909、 910需要在步骤 907后执行。

图 10是本发明在 UTRAN系统的基础上，在用户初始接入完成后对本地 IP连接进行 PDP上下文修改的流程图。本实施例以终端发起 PDP上下文修改为例，包括如下步骤：

步骤 1001 , 终端通过执行附着流程，成功附着到网络；

步骤 1002,终端通过无线侧实体发送 PDP上下文修改请求消息给移动性管理装置（ SGSN ) , 消息中携带需要修改的承载的标识 NSAPI;

步骤 1003， SGSN向 L-GGSN发送 PDP上下文更新请求消息；步骤 1004 ,接收到 SGSN发送的消息后， L-GGSN触发本地 IP连接主连接的承载修改，并向 SGSN返回 PDP上下文更新响应消息，消息中携带需要爹改的 ? 载的标识；

步骤 1005，执行无线接入承载修改流程；

步骤 1006, SGSN 可能向 L-GGSN发送 PDP 上下文更新请求，通知 L-GGSN修改后的 QoS参数；

步骤 1007, L-GGSN向 SGSN返回 PDP上下文更新响应；

步骤 1008， SGSN向终端发送 PDP上下文修改接受消息；

步骤 1009, 当 L-GGSN在步骤 1004中触发本地 IP连接的主连接承载修改后，判断此处修改的本地 IP连接的承载还存在具有相同承载标识 NSAPI 的辅连接承载，则触发辅连接的承载修改， L-GGSN向 SGSN发送 PDP上下文更新请求消息，并在消息中携带需要修改的承载的标识；

步骤 1010, SGSN判断出此处需要修改的是辅连接承载，则更新本地承载信息后直接向 L-GGSN返回 PDP上下文更新响应；

当 SGSN在步骤 1005后需要更新 L-GGSN时，上述步骤 1009、 1010, 需要在步骤 1006后再次执行；

为避免重复执行步骤 1009和 1010，还可以釆用另一种方法，即 L-GGSN 在步骤 1004后启动定时器，而不是直接执行步骤 1009。当定时器超时前收到步骤 1006 中的消息，则清除定时器，并执行步骤 1009; 当定时器超时后仍未收到步骤 1006中的消息，则直接执行步骤 1009。

本实施例以终端发起 PDP上下文修改为例， UTRAN系统中其他网元发起的 PDP上下文修改的流程与此流程类似 , 此处不再详述。

图 11是本发明在 UTRAN系统的基础上，在用户初始接入完成后对本地

IP连接进行 PDP上下文删除的流程图。本实施例以终端发起 PDP上下文删除为例，包括如下步骤：

步骤 1101 , 终端通过执行附着流程，成功附着到网络；

步骤 1102，终端通过无线侧实体发送 PDP上下文去激活请求消息给移动性管理装置（SGSN ) ，消息中携带需要修改的承载的标识 NSAPI;

步骤 1103a, SGSN向 L-GGSN发送 PDP上下文删除请求消息；步骤 1104a, L-GGSN接收到 SGSN发送的消息后，触发本地 IP连接主连接的承载释放。 L-GGSN向 SGSN返回 PDP上下文删除响应消息，消息中携带需要删除的承载的标识；

步骤 1105, SGSN向终端发送 PDP上下文去激活接受消息；

步骤 1106, 执行无线接入承载释放流程；

步骤 1103b，当 L-GGSN在步骤 1104a中触发本地 IP连接的主连接承载释放后，判断此处释放的本地 IP连接的承载还存在具有相同承载标识 NSAPI 的辅连接承载，则触发辅连接的承载释放， L-GGSN向 SGSN发送 PDP上下文删除请求消息，并在消息中携带需要删除的承载的标识；

步骤 1104b , SGSN判断出此处需要删除的是辅连接承载，则删除本地承载信息后直接向 L-GGSN返回 PDP上下文删除响应；

本实施例以终端发起 PDP上下文删除为例， UTRAN系统中其他网元发起 PDP上下文删除的流程与此流程类似，此处不再详述。

为了简化描述，以上实施例仅以不存在家用基站网关且本地接入网关位于无线侧实体或其附近的情况为例来说明为本地 IP访问建立两条数据隧道的方法。存在家用基站网关的情况与之类似。当然，存在家用基站网关，且本地接入网关位于无线侧实体或其附近时，移动性管理装置与无线侧实体之间的消息和移动性管理装置与本地接入网关之间的消息将经由家用基站网关传递。当存在家用基站网关，且本地接入网关位于家用基站网关或其附近时，移动性管理装置与无线侧实体之间的消息将经由家用基站网关传递，而移动性管理装置与本地接入网关之间的消息不需要家用基站网关转发。在这些情况下，为本地 IP访问建立两条数据隧道的方法与上述实施例的方法极为相似，故在此不再重复描述。

以上实施例不仅可以应用于家用基站系统，而且适用于宏基站系统。在上述实施例中无线侧实体可以^ &站、家用基站和无线网络控制器（RNC ) 。本地 IP访问的无线侧实体可以与本地接入网关具有相同的地址。

为了实现以上方法，本发明还提供一种本地 IP访问连接建立实现系统，该系统包括移动性管理装置及本地接入网关，其中：

所述移动性管理装置，设置为相关联地发起主连接和辅连接建立以及将主连接及辅连接信息通知所述本地接入网关；所述主连接的路径是从终端至无线侧实体至本地接入网关，所述辅连接的路径是从核心网接入网关至本地接入网关；

所述主连接及辅连接信息包括承载标识及承载状态，所述主连接与辅连接通过使用相同的承载标识或通过使用专用的关联标识相关联；所述承载状态为激活或空闲，或者用主连接或辅连接表示。

本地接入网关，设置为：创建主连接及辅连接并保存主连接及辅连接信息，根据所述主连接及辅连接信息为下行数据选择正确的承载并转发，以及相关联地修改或释放所述主连接及辅连接。

所述无线侧实体是基站、家用基站、无线网络控制器（RNC ) ；移动性管理装置为移动性管理实体（MME ) 、移动交换中心（MSC ) 或服务 GPRS 支持节点（ SGSN );本地接入网关可以是 L-SGW、 L-PGW、 V-SGW、 V-PGW、 L-GGSN,还可以是数据分流功能实体。本地接入网关可以和无线侧实体合设，也可以和家用基站网关合设，还可以设置在无线侧实体或家用基站网关附近；核心网接入网关是 S-GW、 SGSN。

当然，为了完整地实现本地 IP访问连接的建立，还应包括其他网元，如核心网接入网关及无线侧实体等，其中核心网接入网关用于创建辅连接并保存辅连接信息。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。

工业实用性

本发明提供了一种为本地 IP访问同时建立两条数据隧道的方法，由核心网移动性管理装置（如， MME、 SGSN )在创建第一条数据隧道时，标识该隧道为主连接，并同时发起第二条数据隧道的建立，且标识为辅连接，以便本地接入网关可以同时保存两条数据隧道的信息，并可以准确选择数据流使用的隧道，从而解决了为本地 IP访问同时建立多连接的问题，有效地实现了两条数据隧道的创建机制。

Claims

权利要求书

1、一种本地 IP访问连接建立的实现方法，包括以下步骤：

2、如权利要求 1所述的方法，其中，所述主连接及辅连接信息包括承载标识及承载状态，所述主连接与辅连接通过使用相同的承载标识或通过使用专用的关联标识相关联，所述承载状态为激活或空闲，或者用主连接或辅连接表示。

3、如权利要求 1所述的方法，其中，所述发起主连接建立并将主连接信息通知所述本地接入网关的步骤，以及所述发起辅连接建立并将辅连接信息通知所述本地接入网关的步骤并行执行，且在所述发起主连接建立的步骤之前，所述方法还包括：移动性管理装置根据接入点名称（APN ) 或本地访问标识确定需要建立本地 IP访问连接。

4、如权利要求 1所述的方法，其中，在所述发起主连接建立并将主连接信息通知所述本地接入网关的步骤，以及所述发起辅连接建立并将辅连接信息通知所述本地接入网关的步骤之后，所述方法还包括：所述本地接入网关根据所述主连接及辅连接信息为下行数据选择正确的承载并转发；以及所述本地接入网关相关联地修改或释放所述主连接及辅连接。

5、如权利要求 1至 4中任一项所述的方法，其中，所述无线侧实体是基站或家用基站；所述移动性管理装置为移动性管理实体（MME )；所述本地接入网关包括本地服务网关（ L-SGW )和本地分组数据网絡网关（ L-PGW )；所述核心网接入网关为服务网关（S-GW )；所述 MME发起主连接建立并将主连接信息通知所述本地接入网关的步骤包括：

所述 MME向所述 L-SGW发送会话建立请求消息，并在消息中指示该会话对应的载为主连接以及所述 MME为该 ? 载分配的 7 载标识；

接收到 ΜΜΕ发送的消息后，所述 L-SGW将会话建立请求消息连同该承载为主连接的指示一起发送给所述 L-PGW, 所述 L-SGW保存该承载为主连接的指示；

所述 L-SGW向所述 MME发送会话建立响应；

所述 MME向所述 S-GW发送会话建立请求消息，并在消息中指示该会话对应的 ^载为辅连接以及所述 MME为该 ? 载分配的 7 载标识；所述 ΜΜΕ 为辅连接分配的承载标识与所述 ΜΜΕ为主连接分配的承载标识相同；或者，所述 ΜΜΕ为辅连接分配的 ? 载标识与所述 ΜΜΕ为主连接分配的载标识不同，但所述 ΜΜΕ向所述 L-SGW或 S-GW发送的会话建立请求消息中携带所述 ΜΜΕ分配的专用的关联标识；

所述 S-GW向所述 ΜΜΕ发送会话建立响应。

6、如权利要求 1至 4中任一项所述的方法，其中，所述无线侧实体是基站、家用基站或无线网络控制器（RNC ) ；所述移动性管理装置及核心网接入网关是服务通用分组无线业务（GPRS ) 支持节点（SGSN ) ；所述本地接入网关是本地网关 GPRS支持节点（ L-GGSN )；所述 SGSN发起主连接建立并将主连接信息通知所述 L-GGSN的步骤包括：

所述 SGSN向所述 L-GGSN发送 PDP上下文建立请求消息 ,并在消息中指示该 PDP上下文对应的承载为主连接及对应的承载标识；

所述 SGSN返回 PDP上下文激活接受消息给终端；

所述 SGSN向所述 L-GGSN发送 PDP上下文建立请求消息，并在消息中指示该 PDP上下文对应的承载为辅连接以及对应的承载标识；所述辅连接对应的承载标识与所述主连接对应的承载标识相同；或者，所述辅连接对应的承载标识与所述主连接对应的承载标识不同，但所述 SGSN向所述 L-GGSN 发送的所述 PDP上下文建立请求消息中的至少一个携带所述 SGSN分配的专用的关联标识；以及

所述 L-GGSN收到请求消息后向所述 SGSN返回 PDP上下文建立响应 , 并根据请求消息中的指示标识该承载为辅连接。

7、一种本地 IP访问连接建立的实现系统，包括移动性管理装置及本地接入网关，其中：

8、如权利要求 7所述的系统，其中，所述主连接及辅连接信息包括承载标识及承载状态，所述主连接与辅连接通过使用相同的承载标识或通过使用专用的关联标识相关联，所述承载状态为激活或空闲，或者用主连接或辅连接表示。

9、如权利要求 7所述的系统，其中，所述本地接入网关还设置为根据所述主连接及辅连接信息为下行数据选择正确的承载并转发，以及相关联地修改或释放所述主连接及辅连接。

10、如权利要求 7所述的系统，其中，所述系统还包括所述核心网接入网关，设置为创建辅连接并保存辅连接信息。

11、如权利要求 7至 10中任一项所述的系统，其中，所述无线侧实体是基站、家用基站、无线网络控制器（RNC ) ；所述移动性管理装置是移动性管理实体（ MME )、移动交换中心（ MSC )或服务通用分组无线业务（ GPRS ) 支持节点（ SGSN )；所述本地接入网关包括本地服务网关（ L-SGW )和本地分组数据网络网关（ L-PGW )，或者是本地网关 GPRS支持节点（ L-GGSN )；核心网接入网关是服务网关（S-GW )或 SGSN。