CN101090362B - 一种分组域中单隧道协商的方法 - Google Patents
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Abstract
一种分组域中单隧道协商的方法，各网元通过协商可获知对方是否支持单隧道方案，SGSN向GGSN发送GTP消息时，如本SGSN支持单隧道，则在该消息中携带一个表示支持单隧道的标识Tag1；GGSN收到该消息后，根据消息中有无该标识Tag1判断SGSN是否支持单隧道；GGSN如判断出SGSN支持单隧道且本GGSN也支持单隧道，则在返回SGSN的GTP信息中携带一个表示GGSN支持单隧道的标识Tag2；SGSN收到返回消息后，根据消息有无该标识Tag2判断GGSN是否支持单隧道。本发明还可应用于分组域中单隧道协商中，以决定是否启动单隧道方案。本发明可以降低配置的复杂性，且具有更大的灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及第三代移动通信***分组域单隧道方案，尤其涉及网元间就是否支持单隧道方案进行协商的一种处理方法。
背景技术
GPRS(General Packet Radio Service，业务)是一个基于包交换的第二代移动通信网络，相关标准是由ETSI(European Telecommunication StandardsInstitute)来制定的。到了第三代移动通信***，GPRS演进为UMTSPS(Universal Mobile Telecommunication System Packet Switch)域，具体协议比如3GPP TS 23.060等。
UMTS PS的网络架构如图1所示。该网络架构中包含如下网元：
NodeB：为终端提供空口连接。
RNC(Radio Network Controller)：无线网络控制器，主要管理无线资源以及控制NodeB，NodeB和RNC总共叫RNS(Radio Network System，无线网络***)，终端通过RNS接入UMTS的分组核心网(Packet Core)。
SGSN(Serving GPRS Support Node)：服务GPRS支持节点，保存用户的路由区位置信息，负责安全和接入控制。SGSN通过Iu口和RNC相连。
GGSN(Gateway GPRS Support Node)：网关支持节点，负责分配终端的IP地址和到外部网络的网关功能，在内部和SGSN相连。
HLR(Home Location Register)：归属位置寄存器，保存用户的签约数据和当前所在的SGSN地址。
PDN(Packet Data Network)：分组数据网络，为用户提供基于分组的业务网。
在图1中传输的数据分为两种，用户面数据和信令面数据。用户面主要负责传输用户业务数据，而信令面主要负责管理用户面，包括用户面的建立、释放、修改等。在UMTS PS***中从UE到PDN的用户面路径至少经过3个网元：RNS、SGSN和GGSN。对应有两个隧道：RNS到SGSN的隧道和SGSN到GGSN的隧道，因此被称为双隧道方案。这两个隧道都是基于GTP(GPRS Tunneling Protocol，GPRS隧道协议)协议，该隧道也被称为GTP-U隧道。
随着IMS业务的逐步开展以及其他多媒体业务的推广，业务对传输层的延迟和性能要求越来越高。于是3GPP(the Third Generation PartnershipProject)组织正在研究将SGSN从用户面路径中剥离开来，作为单独的信令面网元，用户面只包含一个隧道：从RNS直接到GGSN的GTP-U隧道。该方案被称为单隧道方案，相关的研究规范是3GPP TR 23.873v400。单隧道方案如图2所示。
单隧道方案对于两个隧道方案来说，由于在用户面直接从RNC到GGSN，中间少了一个节点，因此数据的延迟比较小，更加有利于传输多媒体业务。但是在一些时候，仍然需要双隧道方案，比如在一些SGSN需要能够检测用户面数据的时候和SGSN/GGSN一方不支持单隧道方案的时候等，这个时候，SGSN仍然处于用户面路径中。采用单隧道还是双隧道是在建立业务的时候，由SGSN来进行判断的。因此SGSN必须要知道本次业务所用的GGSN是否支持单隧道。
根据3GPP TS23.060协议，SGSN通过UE在激活PDP上下文请求消息中带上来的APN(Access Point Name，接入点名字)可以找到本次业务的GGSN地址，因此目前已有的技术是SGSN是通过配置APN(Access PointName，接入点名字)关联的GGSN是否支持单隧道方案。由于网络中GGSN比较多，通过APN来进行配置必然增加了SGSN管理的复杂性。而且当GGSN进行升级为支持单隧道的时候，网络上所有SGSN都必须修改配置，因此这种在SGSN上根据APN来配置GGSN是否支持单隧道的静态配置方案几乎是不可能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种分组域中各网元通过协商获知对方是否支持单隧道方案的方法，可以降低配置的复杂性，且具有更大的灵活生。
在UMTS PS中，SGSN和GGSN之间的协议是基于GTP的，相关的规范参见3GPP TS 29.060。根据该规范，一个GTP数据包分为两个部分，一部分是GTP消息头，主要标识该GTP消息的目的地址以及后面的消息类型等信息。另外一部分是真正的GTP数据。
因此，为了解决上述技术问题，本发明可通过在GTP消息头部分的扩展域中增加一个信息单元，来标识发送该GTP消息的源端是否支持单隧道方案。这样最多通过来回两条消息，SGSN和GGSN之间就可以知道对方是否支持单隧道方案。
基于上述构思，本发明提供了一种分组域中各网元通过协商获知对方是否支持单隧道方案的方法，包括以下步骤：
(a)服务GPRS支持节点SGSN向网关支持节点GGSN发送GPRS隧道协议消息，即GTP消息时，如本SGSN支持单隧道，则在该消息中携带一个表示支持单隧道的标识Tag1；
(b)GGSN收到该消息后，判断消息中是否有该标识Tag1，如有，则SGSN支持单隧道，否则SGSN不支持单隧道；
(c)GGSN如判断出SGSN支持单隧道且本GGSN也支持单隧道，则在返回SGSN的GTP信息中携带一个表示GGSN支持单隧道的标识Tag2；
(d)SGSN收到返回消息后，判断消息中是否有该标识Tag2，如有，则GGSN支持单隧道，否则GGSN不支持单隧道。
进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述步骤(d)之后还包括以下步骤：
(e)GGSN判断更新PDP上下文请求消息是否包含RNC地址信息，如果是，则网络启动了单隧道，否，则网络没有启动单隧道；
(f)在GGSN收到下行数据报之后，如果启动了单隧道，则在向RNC发送的下行用户面GTP数据包中携带一个表示启动单隧道的标识Tag3；
(g)无线网络控制器RNC收到该GTP数据包后，判断包中是否有该标识Tag3，如有，获知网络启动了单隧道，该数据包来自GGSN用户面，否则，获知网络启动了双隧道，该数据包来自SGSN用户面。
进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述标识Tag1和Tag2为GTP消息头中增加的扩展头，如果SGSN或GGSN不支持单隧道，则GTP消息头中不携带该扩展头。
进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述标识Tag3为GTP数据包中包头中增加的扩展头，如果GGSN判断没有启动单隧道，则该GTP数据包中不携带该扩展头。
进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述步骤(a)SGSN如支持单隧道，是在向网关支持节点GGSN发送的第一条GTP消息中携带所述标识Tag1。
本发明要解决的技术问题是提供一种分组域中单隧道协商的方法，可以降低配置的复杂性，且具有更大的灵活性。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种分组域中单隧道协商的方法，包括以下步骤：
(A)终端通过RNS向服务GPRS支持节点SGSN发起激活PDP上下文请求，带有APN；
(B)SGSN进行签约检查之后，对APN进行分析获得GGSN的地址，然后向该GGSN发起创建PDP上下文请求，SGSN如判断自己支持单隧道方案，则在该请求消息中携带一个表示支持单隧道的标识Tag1；
(C)GGSN收到创建PDP上下文请求之后，创建PDP上下文，然后分配GGSN端的隧道号并在创建PDP上下文响应中带给SGSN，如果GGSN根据收到请求判断SGSN支持单隧道方案，且GGSN自己也支持单隧道方案，就在该消息中携带一个表示GGSN支持单隧道的标识Tag2；
(D)SGSN发起指配过程，SGSN根据GGSN是否支持单隧道方案及与启动单隧道相关的其他条件，比如有没有要求SGSN合法监听，用户没有Camel业务等，判断是否启动单隧道方案，如果启动，在RAB指配请求中带GGSN分配的隧道号以及GGSN地址信息；
(E)RNC收到RAB指配之后，获知GGSN端的隧道号和GGSN的地址信息，继续完成RAB指配过程，并分配RNC端的隧道号，成功之后返回RAB指配响应给SGSN，带RNC地址信息和分配的隧道号；
(F)SGSN收到之后，判断已经启动了单隧道方案，那么就将RNC的地址信息和隧道号在更新PDP上下文请求消息中带给GGSN；
(G)GGSN收到之后，判断存在RNC地址和隧道号，于是启动单隧道，建立RNC和GGSN之间的GTP-U隧道。
进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述标识Tag1和Tag2为GTP消息头中增加的扩展头，如果SGSN或GGSN不支持单隧道，则GTP消息头中不携带该扩展头。
进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述步骤(G)之后还包括以下步骤：
(H)GGSN判断更新PDP上下文请求消息是否包含RNC地址信息，如果是，则网络启动了单隧道。否，则网络没有启动单隧道。
(I)在GGSN收到下行数据报之后，如果启动了单隧道，则在向RNC发送的下行用户面GTP数据包中携带一个表示启动单隧道的标识Tag3；
(J)无线网络控制器RNC收到该GTP数据包后，判断包中是否有该标识Tag3，如有，获知网络启动了单隧道，该数据包来自GGSN用户面，否则，获知网络启动了双隧道，该数据包来自SGSN用户面。
进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述标识Tag3为GTP数据包中包头中增加的扩展头，如果GGSN判断没有启动单隧道，则该GTP数据包中不携带该扩展头。
由上可知，本发明分组域中各网元通过协商获知对方是否支持单隧道方案的方法以及单隧道协商方法在灵活性和配置的复杂性上，较之静态配置的方案显然具有更大的优势。
附图说明
图1是UMTS/GPRS的双隧道***架构图；
图2是UMTS/GPRS的单隧道***架构图；
图3是利用本发明分组域单隧道建立过程的一个实施例方法的流程图；
图4是利用本发明，RNC判断当前使用单隧道还是双隧道的一个实施例的流程图。
具体实施方式
为使得本发明的目的、技术方案和有点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
根据协议29.060，GTP消息头的扩展域可能包含多个扩展头，每个扩展头都包含如下部分：扩展头类型、扩展头内容和扩展头长度。如下表所示，其中扩展头长度4个字节算1个长度。
| 字节 | 内容 |
| 1 | 扩展头长度 |
| 2～m | 扩展头内容 |
| m+1 | 下一个扩展头类型(下一个扩展头类型为0表示后面无扩展头) |
为了增加本端是否支持单隧道方案的扩展头，需要新定义该扩展头，一个实施例中，扩展头类型定义为：
| 扩展头类型值 | 扩展头类型 |
| 00000010 | 是否支持单隧道指示 |
扩展头内容定义为：
其中第一个字节是扩展头长度，因为刚好4个字节，因此为1。第二和第三个字节是扩展头内容，为0xFF，第四个字节是下一个扩展头类型，如果为0，说明后面无扩展头。
以上是本发明中对GTP消息头进行扩充定义，以指示本端是否支持单隧道方案。下面结合图3，详细描述根据本发明，单隧道方案中用户面建立的一个实施例。
步骤301，终端通过RNS向SGSN发起激活PDP上下文请求，带APN；
步骤302，SGSN进行签约检查之后，对APN进行分析，获得GGSN的地址，然后向该GGSN发起创建PDP上下文请求，SGSN如判断自己支持单隧道方案，则在该请求消息的GTP消息头中带上所述的扩展头，以指示SGSN支持单隧道方案，SGSN可以分配隧道信息，也可以不分配隧道信息；
步骤303，GGSN收到创建PDP上下文请求之后，创建PDP上下文，然后分配GGSN端的隧道号并在创建PDP上下文响应中带给SGSN，如果GGSN根据收到请求判断SGSN支持单隧道方案，且GGSN自己也支持单隧道方案，就在该消息的GTP消息头中带上所述的扩展头，以指示GGSN也支持单隧道方案；
步骤304，SGSN发起RAB(Radio Access Bearer，无线接入承载)指配过程，SGSN根据GGSN是否支持单隧道方案，以及其他与启动单隧道相关的条件，比如有没有要求SGSN合法监听，用户没有Camel业务等，判断是否启动单隧道方案。如果要启动单隧道方案，则RAB指配请求中带GGSN分配的隧道号以及GGSN地址信息。如果不启动单隧道方案，则RAB指配请求中带SGSN分配的隧道号以及SGSN地址信息。后面仅考虑启动单隧道方案的情况；
步骤305，RNC收到RAB指配之后，获知GGSN端的隧道号和GGSN的地址信息，继续完成RAB指配过程，并分配RNC端的隧道号，成功之后返回RAB指配响应给SGSN，带RNC地址信息和分配的隧道号；
步骤306，SGSN收到之后，判断已经启动了单隧道方案，那么就将RNC的地址信息和隧道号在更新PDP上下文请求消息中带给GGSN；
步骤307，GGSN收到之后，判断存在RNC地址和隧道号，于是启动单隧道方案，这样就建立了RNC和GGSN之间的GTP-U隧道，GGSN返回SGSN更新PDP上下文响应；
步骤308，SGSN返回给终端激活PDP上下文响应，成功激活PDP上下文。
通过上述步骤，从RNC直接到GGSN之间的隧道就建立起来了。
图4说明的是利用本发明RNC可以知道目前采用双隧道方案还是单隧道方案。在RAB指配过程中，SGSN将网络侧的用户面信息带给RNC，而没有告诉RNC这个用户面信息是SGSN的还是GGSN的，因此RNC是无法知道SGSN采用单隧道方案还是双隧道方案的，而GGSN根据是否包含RNC地址信息是知道网络是否启动了单隧道方案。
在步骤401中，利用本发明，GGSN收到下行数据报之后，如果GGSN判断启动了单隧道，那么在下行的用户面GTP数据包包头中带上所述的扩展头；
在步骤402中，如果是双隧道方案，SGSN在下行用户面GTP数据包中不带所述的扩展头。
这样RNC在收到第一个下行用户面数据包的时候，就可以根据有无该扩展头判断出网络启动了单隧道方案，而且该数据包是来自于GGSN用户面而不是SGSN用户面。
虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式和细节上对其作各种各样的改变，而不偏离所附权力要求书所限定的本发明的精神和范围。
上述实施例是通过在GTP消息头或GTP数据包头中增加用于表示支持单隧道的扩展头来传递信息的，但是在其它实施方式中，也可以采用其它的标识。
Claims (8)
1.一种分组域中各网元通过协商获知对方是否支持单隧道方案的方法，包括以下步骤：
(a)服务GPRS支持节点SGSN向网关支持节点GGSN发送GPRS隧道协议消息，即GTP消息时，如本SGSN支持单隧道，则在该消息中携带一个表示支持单隧道的标识Tag1；
(b)GGSN收到该消息后，判断消息中是否有该标识Tag1，如有，则SGSN支持单隧道，否则SGSN不支持单隧道；
(c)GGSN如判断出SGSN支持单隧道且本GGSN也支持单隧道，则在返回SGSN的GTP信息中携带一个表示GGSN支持单隧道的标识Tag2；
(d)SGSN收到返回消息后，判断消息中是否有该标识Tag2，如有，则GGSN支持单隧道，否则GGSN不支持单隧道。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(d)之后还包括以下步骤：
(e)GGSN判断更新PDP上下文请求消息是否包含RNC地址信息，如果是，则网络启动了单隧道，否，则网络没有启动单隧道；
(f)在GGSN收到下行数据报之后，如果启动了单隧道，则在向RNC发送的下行用户面GTP数据包中携带一个表示启动单隧道的标识Tag3；
(g)无线网络控制器RNC收到该GTP数据包后，判断包中是否有该标识Tag3，如有，获知网络启动了单隧道，该数据包来自GGSN用户面，否则，获知网络启动了双隧道，该数据包来自SGSN用户面。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标识Tag1和Tag2为GTP消息头中增加的扩展头，如果SGSN或GGSN不支持单隧道，则GTP消息头中不携带该扩展头。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述标识Tag3为GTP数据包中包头中增加的扩展头，如果GGSN判断没有启动单隧道，则该GTP数据包中不携带该扩展头。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(a)SGSN如支持单隧道，是在向网关支持节点GGSN发送的第一条GTP消息中携带所述标识Tag1。
6.一种分组域中单隧道协商的方法，包括以下步骤：
(A)终端通过无线网络***RNS向服务GPRS支持节点SGSN发起激活PDP上下文请求，带有接入点名字APN；
(B)SGSN进行签约检查之后，对APN进行分析获得网关支持节点GGSN的地址，然后向该GGSN发起创建PDP上下文请求，SGSN如判断自己支持单隧道方案，则在该请求消息中携带一个表示支持单隧道的标识Tag1；
(C)GGSN收到创建PDP上下文请求之后，创建PDP上下文，然后分配GGSN端的隧道号并在创建PDP上下文响应中带给SGSN，如果GGSN根据收到请求判断SGSN支持单隧道方案，且GGSN自己也支持单隧道方案，就在该消息中携带一个表示GGSN支持单隧道的标识Tag2；
(D)SGSN发起指配过程，SGSN根据GGSN是否支持单隧道方案及与启动单隧道相关的其他条件，判断是否启动单隧道方案，如果启动，在无线接入承载RAB指配请求中带GGSN分配的隧道号以及GGSN地址信息；
(E)无线网络控制器RNC收到RAB指配之后，获知GGSN端的隧道号和GGSN的地址信息，继续完成RAB指配过程，并分配RNC端的隧道号，成功之后返回RAB指配响应给SGSN，带RNC地址信息和分配的隧道号；
(F)SGSN收到之后，判断已经启动了单隧道方案，那么就将RNC的地址信息和隧道号在更新PDP上下文请求消息中带给GGSN；
(G)GGSN收到之后，判断存在RNC地址和隧道号，于是启动单隧道，建立RNC和GGSN之间的GTP-U隧道；
(H)GGSN判断更新PDP上下文请求消息是否包含RNC地址信息，如果是，则网络启动了单隧道，否，则网络没有启动单隧道；
(I)在GGSN收到下行数据报之后，如果启动了单隧道，则在向RNC发送的下行用户面GTP数据包中携带一个表示启动单隧道的标识Tag3；
(J)无线网络控制器RNC收到该GTP数据包后，判断包中是否有该标识Tag3，如有，获知网络启动了单隧道，该数据包来自GGSN用户面，否则，获知网络启动了双隧道，该数据包来自SGSN用户面。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述标识Tag1和Tag2为GTP消息头中增加的扩展头，如果SGSN或GGSN不支持单隧道，则GTP消息头中不携带该扩展头。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述标识Tag3为GTP数据包中包头中增加的扩展头，如果GGSN判断没有启动单隧道，则该GTP数据包中不携带该扩展头。
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