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CN101459907B - 一种指示服务网关承载管理的方法 - Google Patents

一种指示服务网关承载管理的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种指示服务网关进行承载更新的方法，包含如下步骤：移动管理单元向服务网关发送建立承载请求消息，该消息中携带一承载更新指示，该承载更新指示用于指示服务网关是否立即更新服务网关和分组数据网网关之间的承载；服务网关接收到该建立承载请求消息后，根据该消息中携带的所述承载更新指示决定是否立即更新服务网关和分组数据网网关之间的承载。采用本发明的方法，服务网关根据承载更新指示决定是否立即进行更新，解决了现有技术中可能的更新滞后或提前的问题。

Description

一种指示服务网关承载管理的方法
技术领域
本发明涉及一种移动通讯系统分组域及其演进域中，指示服务网关承载管理的方法。
背景技术
随着Wimax(World Interoperability for Microwave Access，全球微波接入互通)的异军突起，第三代移动通信系统要保持其在移动通信领域的强有力的竞争力，必须提高其网络性能和降低网络建设及运营成本。因此，3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)的标准化工作组，目前正致力于研究PS Core(Packet Switch Core，包交换核心网)和UTRAN(Universal Mobile Telecommunication System Radio Access Network，全球移动通信系统无线接入网)的演进，这个研究的课题叫做系统架构演进(SystemArchitecture Evolution，简称SAE)，目的是使得演进的分组网(Evolved PacketCore，简称EPC)可提供更高的传输速率，更短的传输延时，优化分组，及支持E-UTRAN(Evolved UTRAN，演进的UTRAN)、UTRAN、WLAN(Wireless Local Area Network，无线局域网)及其他非3GPP的接入网络之间的移动性管理。
目前SAE的架构如图1所示，其中包含了如下网元：
E-RAN(Evolved RAN)：演进的无线接入网，可以提供更高的上下行速率，更低的传输延迟和更加可靠的无线传输。E-RAN中包含的网元是eNodeB(Evolved NodeB，演进的基站)，为用户的接入提供无线资源。
PDN(Packet Data Network)：分组数据网，为用户提供业务的网络。
E-Packet Core：演进的分组网，提供了更低的延迟，并允许更多的无线接入系统接入，包含了如下网元：
MME(Mobility Management Entity，移动管理实体)：控制面功能实体，临时存储用户数据的服务器，负责管理和存储UE上下文(比如UE/用户标识，移动性管理状态，用户安全参数等)，为用户分配临时标识，当UE驻扎在该跟踪区域或者该网络时负责对该用户进行鉴权；处理MME和UE之间的所有非接入层消息；触发在SAE的寻呼。MME是SAE系统的移动管理单元。在UMTS系统中移动管理单元是SGSN(Serving GPRS Support Node，服务GPRS支持节点)。
Serving GW(Gateway)：服务网关，该网关是一个用户面实体，负责用户面数据路由处理，终结处于空闲(ECM_IDLE)状态的UE的下行数据。管理和存储UE的SAE承载(bearer)上下文，比如IP承载业务参数和网络内部路由信息等。Serving GW是3GPP系统内部用户面的锚点，一个用户在一个时刻只能有一个Serving GW；
PDN GW：分组数据网网关，负责UE接入PDN的网关，分配用户IP地址，同时是3GPP和非3GPP接入系统的移动性锚点，PDN GW的功能还包括策略实施、计费支持。用户在同一时刻能够接入多个PDN GW。PCEF(Policy and Charging Enforcement Function，策略与计费实施功能实体)也位于PDN GW中。
PCRF(Policy and Charging Rules Function)：策略与计费规则功能实体，负责向PCEF提供策略控制与计费规则。
HSS(Home Subscriber Server)：归属用户服务器，永久存储用户签约数据，HSS存储的内容包括UE的IMSI(International Mobile SubscriberIdentification，国际移动用户识别码)、PDN GW的IP地址。
在物理上，Serving GW和PDN GW可能合一。EPC系统用户面网元包括Serving GW和PDN GW。
当UE(User Equipment，用户设备)在EPC发生移动时，UE可能发生移动性管理：UE移动至新的跟踪区列表时，UE与网络之间将发生TAU(Tracking Area Update，跟踪区更新)流程；当UE处于连接(ECM_CONNECTED)状态时，UE移动至新的eNodeB下，UE将发生HO(Handover，切换)流程。当UE发生TAU或者HO流程的时候，UE所连接的Serving GW都可能发生变化，因此Serving GW需要向PDN GW发送承载更新请求消息更新Serving GW与PDN GW之间的承载。
现有技术中Serving GW发生改变的TAU或者HO过程中，Serving GW与PDN GW发生承载更新时有两种方式，一种是Serving GW收到移动管理单元(MME或者SGSN)的建立承载请求消息后立即更新Serving GW与PDN GW之间的承载(如图2所示)；另外一种方式是Serving GW获得eNodeB的地址和TEID(Tunnel Endpoint Identifier，隧道终点标识)后才向PDN GW发送承载更新请求消息更新Serving GW与PDN GW之间的承载(如图3所示)。由于Serving GW更新Serving GW与PDN GW之间承载存在两种方式，如果移动管理单元不指示Serving GW何时进行更新ServingGW与PDN GW之间的承载，有可能出现Serving GW提前或滞后更新Serving GW与PDN GW之间的承载。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种指示Serving GW承载更新的方法，避免Serving GW提前或滞后更新Serving GW与PDN GW之间的承载的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种指示服务网关进行承载更新的方法，包含如下步骤：
移动管理单元向服务网关发送建立承载请求消息，该消息中携带一承载更新指示，该承载更新指示用于指示服务网关是否立即更新服务网关和分组数据网网关之间的承载；
服务网关接收到该建立承载请求消息后，根据该消息中携带的所述承载更新指示决定是否立即更新服务网关和分组数据网网关之间的承载。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述移动管理单元为移动性管理单元MME或者服务通用无线分组业务节点SGSN。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，在服务网关发生变化时，移动管理单元向服务网关发送建立承载请求消息。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，在跟踪区更新或路由区更新过程中，所述移动管理单元向服务网关发送建立承载请求消息时携带立即更新承载指示，所述服务网关收到该立即更新承载指示后，立即更新服务网关和分组数据网网关之间的承载。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，在切换过程中，所述移动管理单元向服务网关发送建立承载请求消息携带稍后更新承载指示，所述服务网关收到该稍后更新承载指示后，不立即更新服务网关和分组数据网网关之间的承载。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述服务网关收到该稍后更新承载指示后，所述服务网关在获得切换的目的接入点的地址和隧道终点标识TEID后才更新服务网关和分组数据网网关之间的承载。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，在切换过程中，所述移动管理单元向服务网关发送建立承载请求消息时未携带承载更新指示，所述服务网关收到该建立承载请求消息时，如果该消息中未携带承载更新指示，所述服务网关不立即更新服务网关和分组数据网网关之间的承载。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述服务网关收到建立承载请求消息时，如果该消息中未携带承载更新指示，所述服务网关在获得切换的目的接入点的地址和TEID后才更新服务网关和分组数据网网关之间的承载。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述目的接入点为全球移动通信系统无线接入网UTRAN或演进的基站eNodeB。
综上所述，本发明提供了一种指示Serving GW承载更新的方法，利用该方法，Serving GW很容易判断何时更新Serving GW与PDN GW之间的承载，从而避免Serving GW提前或者滞后更新Serving GW与PDN GW之间的承载。
附图说明
图1是现有技术中SAE架构图。
图2是现有技术中TAU的流程图，此流程图中包括Serving GW收到建立承载请求消息后立即更新Serving GW与PDN GW之间的承载。
图3是现有技术中HO的流程图，此流程图中包括Serving GW待获得eNodeB的地址和TEID后才更新Serving GW与PDN GW之间的承载。
图4是MME在向Serving GW发送建立承载请求消息中包含承载更新指示的TAU实施流程图。
图5是MME在向Serving GW发送建立承载请求消息中包含承载更新指示的HO实施流程图。
具体实施方式
本发明提出了一种指示Serving GW进行承载更新的方法，通过移动管理单元(MME或SGSN)在向Serving GW发送承载建立请求消息时在该消息中携带一个承载更新指示，该承载更新指示用于指示Serving GW是否立即更新Serving GW与PDN GW之间的承载，Serving GW根据收到的该承载更新指示获知是否立即更新Serving GW与PDN GW之间的承载。
本发明提出了一种指示Serving GW进行承载更新的方法，包含：
(a)移动管理单元向Serving GW发送建立承载请求消息，该消息中携带一个承载更新指示，该承载更新指示用于指示Serving GW是否立即更新Serving GW与PDN GW之间的承载；
(b)Serving GW接收建立承载请求消息后，根据该消息中携带的承载更新指示决定是否立即更新Serving GW与PDN GW之间的承载。
步骤(a)中，移动管理单元为MEE或SGSN。比如，在SAE系统中移动管理单元是MME，在UMTS系统中移动管理单元是SGSN。
步骤(a)中，在Serving GW发生改变的TAU或者HO过程中，移动管理单元需要向Serving GW发送建立承载请求消息。
步骤(b)中，Serving GW根据收到的承载更新指示决定是否立即更新Serving与PDN GW之间的承载，如果该承载更新指示为立即更新承载指示，要求服务网关立即更新Serving GW与PDN GW之间的承载，Serving GW向PDN GW发送承载更新请求消息；如果该承载更新指示为稍后更新承载指示，不需要服务网关立即更新Serving GW与PDN GW之间的承载，ServingGW不立即更新Serving GW与PDN GW之间的承载，稍后才向PDN GW发送承载更新请求消息，即Serving GW获得目的接入点(eNodeB或UTRAN)的地址和TEID后才向PDN GW发送承载更新请求消息。
步骤(a)中，移动管理单元向服务网关发送建立承载请求消息时也可以不携带承载更新指示，指示服务网关不立即更新服务网关和分组数据网网关之间的承载。步骤(b)中，服务网关收到建立承载请求消息时，如果消息中未携带承载更新指示，服务网关不立即更新服务网关和分组数据网网关之间的承载，即在服务网关在获得切换的目的接入点的地址(eNodeB或UTRAN)和TEID后才更新服务网关和分组数据网网关之间的承载。
下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。
如图4所示，UE进行TAU的过程中，当Serving GW发生变化时，MME向Serving GW发送建立承载请求消息中含有Serving GW是否立即更新Serving GW与PDN GW之间承载的指示。本实施例包括如下步骤：
步骤401，UE检测到当前的跟踪区不在登记的跟踪区列表中，UE向eNodeB发送TAU请求，该请求消息中带有UE的原GUTI(Globally UniqueTemporary Identity，全球唯一临时标识)。
步骤402，eNodeB根据原GUTI推导出MME，如果MME与该eNodeB无关，那么eNodeB重新选择一个新MME，eNodeB转发TAU请求消息至新MME。
步骤403，新MME向原MME发送上下文请求消息获取用户信息，该请求消息中包括原GUTI和TAU请求消息。如果UE被成功认证，原MME启动一个定时器。原MME向新MME回复上下文响应消息，该响应消息中包括UE的IMSI，安全参数，PDN GW的地址和TEID等。
步骤404，新MME决定是否重分配Serving GW，当前的Serving GW不能继续为用户服务的时候，新MME重新选择Serving GW。新MME需要向原MME发送上下文确认消息，该确认消息中包括Serving GW发生变化的指示。
步骤405，新MME为UE建立MM(移动性管理)上下文，同时新MME向新选择的Serving GW发送建立承载请求消息，该请求消息中带有IMSI，PDN GW的用户面地址和TEID。新MME判定该过程是TAU过程，所以新MME生成立即承载更新指示，并随建立承载请求消息一起发送至ServingGW，用于指示Serving GW立即更新Serving GW与PDN GW之间承载。
步骤406，新选择的Serving GW根据收到的建立承载请求消息中携带的立即承载更新指示消息，获知需要立即更新Serving GW与PDN GW之间承载，Serving GW向PDN GW发送更新承载请求消息，该请求消息中包括Serving GW的地址和TEID。
步骤407，PDN GW更新承载上下文，并且向Serving GW返回承载更新响应消息。
步骤408，Serving GW向MME返回建立承载的响应消息，该响应消息中包含Serving GW的用户面地址和TEID。
步骤409，由于原MME在上下文确认消息中获知Serving GW已经发生变化，因此原MME需要向原Serving GW发送释放承载的请求消息，该消息中包含释放原因和TEID，该释放原因用于指示原Serving GW不必释放Serving GW与PDN GW之间的承载。
步骤410，PDN GW向原Serving GW返回释放承载的响应消息。
步骤411，新MME向UE发送TAU接受消息，该消息中包括GUTI，跟踪区列表和安全参数等。
该实施例中省略了与发明无关的认证过程和位置更新过程。本实施例中在MME向新Serving GW发送建立承载的请求消息中指示Serving GW是否立即更新Serving GW与PDN GW之间承载的方法同样适用于新MME和原MME替换成其它的移动管理单元，新eNodeB和原eNodeB替换成其它接入点的跟踪区或路由区更新过程。
如图5所示，UE进行HO的过程中，当Serving GW发生变化时，MME向Serving GW发送建立承载请求消息中含有Serving GW是否立即更新Serving GW与PDN GW之间承载的指示。本实施例包括如下步骤：
步骤501，原eNodeB决定向目的eNodeB发起eNodeB间、核心网节点重分配的切换。
步骤502，原eNodeB向原MME发送切换请求消息。
步骤503，原MME根据MME选择功能选择新MME，并向新MME发送节点重分配请求消息，该消息中应包括PDN GW的地址，PDN GW的上行TEID，Serving GW的地址和上行TEID。
步骤504，新MME判断UE是否可以继续使用原来的Serving GW，如果原来的Serving GW不能继续使用，新MME选择合适的Serving GW。新MME判断该过程是HO过程，因此生成稍后更新承载指示，用于指示ServingGW稍后更新Serving GW与PDN GW之间的承载。新MME向新选择的Serving GW发送建立承载请求消息，该请求消息中携带稍后更新承载指示。
步骤505，新Serving GW根据收到的建立承载请求消息中携带的稍后更新承载指示后，获知待获得新eNodeB的地址和TEID后才进行更新Serving GW与PDN GW之间承载。新Serving GW分配Serving GW的地址和S1-U接口上行TEID，新Serving GW向新MME返回建立承载响应消息。
步骤506，新MME向新eNodeB发送切换请求消息，该消息在新eNodeB中建立UE上下文。
步骤507，新eNodeB向新MME发送切换请求确认消息。
步骤508，如果原eNodeB与新eNodeB间不可以使用直连方式，新MME通过向新Serving GW发送建立承载请求消息在新Serving GW建立转发参数。新MME判断该过程是HO过程，因此生成稍后更新承载指示，该指示消息用于指示Serving GW稍后更新Serving GW与PDN GW之间承载的指示消息，该稍后更新承载指示和建立承载请求消息一起发送给新ServingGW。
步骤509，新Serving GW根据收到的稍后更新承载指示，获知待获得新eNodeB的地址和TEID后才进行更新Serving GW与PDN GW之间的承载。新Serving GW向新MME返回建立承载的响应消息。
步骤510，新MME向原MME发送节点重分配响应消息。
步骤511，如果原eNodeB与新eNodeB间不使用直连方式，原MME更新原Serving GW的转发参数。原MME和原Serving GW间通过发送建立承载请求消息和响应更新转发参数。
步骤512，原MME向原eNodeB发送切换指示消息。
步骤513，原eNodeB将切换指示发送至UE。
步骤514，UE与新eNodeB小区同步后，UE向新eNodeB发送切换确认消息。原eNodeB可以将下行数据转发至UE，来自UE的上行数据可以转发给Serving GW。
步骤515，新eNodeB向新MME发送切换通知消息。
步骤516，新MME向原MME发送节点重分配完成的消息。
步骤517，原MME向新MME返回节点重分配完成的确认消息。
步骤518，新MME向新Serving GW发送承载更新的请求消息。
步骤519，新Serving GW是重新分配的，Serving GW分配地址和S5/S8接口下行TEID，并将这些参数随承载更新的请求消息一起发送给PDN GW，PDN GW可以根据这些地址和TEID向新Serving GW发送数据。
步骤520，PDN GW向新Serving GW返回承载更新的响应消息。
步骤521，新Serving GW向新MME返回承载更新的响应消息。
本实施例省略了与本发明无关的位置更新等过程。本实施例中在MME向新Serving GW发送建立承载的请求消息中指示Serving GW是否立即更新Serving GW与PDN GW之间承载的方法同样适用于新MME和原MME替换成其它的移动管理单元，新eNodeB和原eNodeB替换成其它接入点的切换过程。

Claims (6)

1.一种指示服务网关进行承载更新的方法，包含如下步骤：
移动管理单元向服务网关发送建立承载请求消息，该消息中携带一承载更新指示，该承载更新指示用于指示服务网关是否立即更新服务网关和分组数据网网关之间的承载；
服务网关接收到该建立承载请求消息后，根据该消息中携带的所述承载更新指示决定是否立即更新服务网关和分组数据网网关之间的承载。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动管理单元为移动性管理单元MME或者服务通用无线分组业务节点SGSN。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在服务网关发生变化时，移动管理单元向服务网关发送建立承载请求消息。
4.如权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，在跟踪区更新或路由区更新过程中，所述移动管理单元向服务网关发送建立承载请求消息时携带立即更新承载指示，所述服务网关收到该立即更新承载指示后，立即更新服务网关和分组数据网网关之间的承载。
5.如权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，在切换过程中，所述移动管理单元向服务网关发送建立承载请求消息携带稍后更新承载指示，所述服务网关收到该稍后更新承载指示后，不立即更新服务网关和分组数据网网关之间的承载。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述服务网关收到该稍后更新承载指示后，所述服务网关在获得切换的目的接入点的地址和隧道终点标识TEID后才更新服务网关和分组数据网网关之间的承载。
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