CN101170808A - 异种接入***间的切换方法及切换*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种异种接入***间的切换方法,该方法包括:当用户设备UE在异种接入***间切换时,UE通过目的接入***接入到其在源接入***中所连接的接入***锚点IASA上。另外,本发明还公开了一种切换***以及一种包括IASA地址保存模块和IASA地址发送模块的用户设备,所述切换***包括:用户设备UE、目的接入***和源IASA。本发明能够使得在目的接入***中不需要通过域名***DNS解析过程查找IASA、HA或VPN GW等,可以减少UE切换时间;并且,本发明能够保证UE在源接入***和目的接入***中保持业务锚点一致,使得UE可以使用相同的IP地址和外部网络进行交互,减少业务中断,保证业务连续性。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术,尤其涉及异种接入***间的切换方法及切换***。
背景技术
为了增强未来移动网络的竞争能力,第三代合作伙伴计划(3GPP,The3rd Generation Partnership Project)将其下一阶段的主要发展方向锁定在多网络融合的演进***架构(SAE,System Architecture Evolution)上。参见图1所示的SAE网络架构示意图,用户既可以通过3GPP接入***接入演进分组核心网(Evolved Packet Core),也可以通过非3GPP(non 3GPP)接入***接入演进分组核心网。其中,所述3GPP接入***为通用分组无线业务***GPRS、或通用移动电话***UMTS、或演进***架构SAE等;所述非3GPP接入***为无线局域网WLAN、或微波存取全球互通网络WiMAX、或码分多址***CDMA、或CDMA2000等。
如图1所示,演进分组核心网Evolved Packet Core主要包括移动性管理实体(MME,Mobility Management Entity)/用户数据面实体(UPE,User PlaneEntity)、3GPP锚点(Anchor)和SAE Anchor三个逻辑功能模块。其中,MME负责控制面的移动性管理,包括用户上下文和移动状态管理、分配用户临时身份标识、安全功能等;UPE负责空闲状态下为下行数据发起寻呼,管理保存网际协议(IP)承载参数和网络内路由信息等;3GPP Anchor是2G/3G和长期演进(LTE,Long Term Evolution)接入***之间的锚点;SAEAnchor则充当不同接入***间的用户面锚点。
当3GPP Anchor和SAE Anchor合一组成接入***锚点(IASA,InterAccess Systems Anchor)作为所有接入技术在SAE中对外的业务锚点时,用户设备(UE,User Equipment)可以通过演进无线接入网(E-RAN,EvolvedRAN)、MME/UPE连接到IASA,此时,UE与MME/UPF之间使用移动性管理(MM,Mobility Management)/会话管理(SM,Session Management)协议进行通信,MME/UPE与IASA之间使用GPRS隧道协议(GTP,GPRSTunnel Protocol)进行通信;另外,UE也可以通过非3GPP网关(non 3GPPGW)连接到IASA,UE与non 3GPP GW使用特有的无线协议进行通信,UE与IASA之间使用移动因特网协议MIP(Mobile Internet Protocol)或MOBIKE协议(IKEv2 Mobility and Multihoming Protocol)进行通信。
当UE在3GPP接入***间移动时,服务GPRS支持节点(SGSN,ServingGPRS Support Node)之间以及SGSN与MME/UPE之间使用GTP协议把与UE有关的信息(如移动性管理上下文MM Context和分组数据协议上下文PDP Context)从旧的***传递到新的***;当UE在non 3GPP接入***间移动时,UE与IASA之间使用MIP/MOBIKE协议进行交互。
但是,当UE在异种接入***间移动时,比如从3GPP接入***切换到non 3GPP接入***、或者从non 3GPP接入***切换到3GPP接入***,由于MME/UPE和non 3GPP GW之间无法传递UE的业务信息,因此,在选择IASA时需要重新进行域名***(DNS,Domain Name System)解析的过程,这样容易增加UE切换的时间,并且,由于UE在切换到新的接入***时可能会锚在不同的IASA上,因此对于有业务正在进行的UE即业务激活态UE来说,容易造成业务的中断。比如,当处于业务激活态的UE从non3GPP接入***切换到3GPP接入***时,需要UE在3GPP接入***重新进行PDP Context激活过程,UE在3GPP接入***激活PDP Context时,由MME/UPE对UE提供的接入点名称(APN,Access Point Name)进行DNS解析,并从中选取一个结果作为本次业务的IASA,这种机制无法保证选取的IASA就是UE在non 3GPP接入***进行业务时所使用的IASA,而IASA的不同将导致UE正在进行的业务出现中断。
发明内容
有鉴于此,本发明的主要目的在于提供一种异种接入***间的切换方法及切换***,减少切换时间;
另外,本发明还提供了一种用户设备,为目的接入***提供IASA地址。
为达到上述目的,本发明提供的异种接入***间的切换方法如下:当用户设备UE在异种接入***间切换时,UE通过目的接入***接入到其在源接入***中所连接的接入***锚点IASA上。
本发明提供的切换***包括:用户设备UE、目的接入***和源接入***锚点IASA,其中,UE,用于在切换过程中将源IASA地址发送给目的接入***;目的接入***,用于接收UE发送来的源IASA地址,并接入到该源IASA地址所对应的源IASA上。
另外,本发明还提供了一种用户设备,该设备包括IASA地址保存模块和IASA地址发送模块,其中,IASA地址保存模块,用于保存IASA地址;IASA地址发送模块,用于从IASA地址保存模块获取IASA地址,并将获取的IASA地址发送给目的接入***。
由此可见,本发明中当UE在异种接入***间切换时,UE需要通过目的接入***接入到其在源接入***中所连接的IASA上,从而使得在目的接入***中不需要通过DNS解析过程查找IASA、HA或VPN GW等,减少了UE切换时间;并且,这样能够保证UE在源接入***和目的接入***中保持业务锚点一致,使得UE可以使用相同的IP地址和外部网络进行交互,解决了由于UE在异种接入***间切换而造成的业务中断问题,保证了业务连续性。
附图说明
图1为现有技术中的SAE网络架构示意图。
图2为本发明实施例一中UE的切换过程示意图。
图3为本发明实施例二中UE的切换过程示意图。
图4为本发明实施例三中UE的切换过程示意图。
图5为本发明实施例四中UE的切换过程示意图。
图6为本发明实施例中空闲态UE的业务激活过程示意图。
图7为本发明中的切换***结构示意图。
图8为IASA的一种实现结构示意图。
具体实施方式
本发明的基本思想是:当UE在异种接入***间切换时,UE通过目的接入***接入到其在源接入***中所连接的IASA即源IASA上。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,下面参照附图并举实施例,对本发明作进一步详细说明。
实施例一
当UE从non 3GPP接入***(源接入***)切换到3GPP接入***(目的接入***)时,UE需要在目的3GPP接入***中重新发起该APN的业务激活流程,此时,UE将从non 3GPP接入***中得到的IASA地址(源IASA地址)提供给3GPP接入***,3GPP接入***中的SGSN或MME/UPE得到该IASA地址后便不再发起DNS查询,而是使用UE提供的IASA地址。
参见图2所示,以non 3GPP接入***采用MIP协议为例,当UE从non3GPP接入***切换到3GPP接入***时,本实施例中的切换过程主要包括以下步骤:
步骤201:UE在non 3GPP接入***的业务数据路由是UE--non 3GPPGW--IASA。
步骤202:UE在检测到3GPP无线信号时,执行符合3GPP接入***规范的接入认证过程。
步骤203:UE向SGSN或MME/UPE发送PDP上下文激活请求(ActivePDP Context Request),执行业务激活流程,建立在3GPP接入***中的IP承载,并且,由于在该APN上的业务处于激活态,因此,UE在该消息中携带与该APN对应的IASA地址,即UE在源接入***中所使用的IASA地址。
需要说明的是,UE也可以通过其它方式将源IASA地址发送给SGSN或MME/UPE。
另外,UE还可在该消息中携带一个IASA分配标识,用来指示是否允许SGSN或MME/UPE重新分配IASA地址,比如,将该标识置为1时表示允许SGSN或MME/UPE分配IASA地址;将该标识置为0时表示不允许SGSN或MME/UPE分配IASA地址,而是使用UE提供的IASA地址。
在本实施例中,为了使源接入***和目的接入***中的业务锚点保持一致,UE可以使用相同的IP地址与外部网络进行交互,保证UE业务的连续性,SGSN或MME/UPE不能更改UE提供的IASA地址,需将IASA分配标识置为0。
步骤204:SGSN或MME/UPE收到UE发送来的Active PDP ContextRequest消息后,向该消息中携带的IASA地址所对应的IASA、即UE在源接入***中所使用的IASA(源IASA)发送PDP上下文建立请求(Create PDPContext Request)。
步骤205:IASA收到Create PDP Context Request消息后,启动Bi-casting机制,同时通过3GPP接入***和non 3GPP接入***向UE下发业务数据,并向SGSN或MME/UPE返回PDP上下文建立响应(Create PDP ContextResponse)。
此时,IASA无需重新为UE分配UE IP,UE仍然使用在源接入***中所使用的UE IP。
步骤206:SGSN或MME/UPE收到Create PDP Context Response消息后,向UE发送PDP上下文激活成功响应(Active PDP Context Accept)。
步骤207:UE收到Active PDP Context Accept消息后,通过non 3GPP接入***向IASA发起MIP去注册请求。
步骤208:IASA收到MIP去注册请求后,删除non 3GPP接入***中UE在IASA上的注册绑定关联信息,停止Bi-casting,并向UE返回MIP去注册响应。
步骤209:UE在3GPP接入***的业务数据路由是UE--3GPPMME/UPE--IASA。
实施例二
参见图3所示,以non 3GPP接入***采用MOBIKE协议为例,当UE从non 3 GPP接入***切换到3GPP接入***时,本实施例中的切换过程主要包括以下步骤:
步骤301~306:与步骤201~206一致,这里不再赘述。
步骤307:UE收到Active PDP Context Accept消息后,通过non 3GPP接入***向IASA发起隧道释放请求。
步骤308:IASA收到隧道释放请求后,进行隧道释放,并向UE返回隧道释放响应。
步骤309:UE在3GPP接入***的业务数据路由是UE--3GPPMME/UPE--IASA。
实施例三
当UE从3GPP接入***(源接入***)切换到non 3GPP接入***(目的接入***)时,如果UE是通过non 3GPP接入***并采用MIP协议连接到SAE网络,则UE使用其从3GPP接入***获取的IASA地址作为家乡代理(HA,Home Agent)地址;如果UE是通过non 3GPP接入***并采用MOBIKE协议连接到SAE网络,则UE使用其从3GPP接入***获取的IASA地址作为虚拟专用网网关(VPN GW)地址,从而保证UE能够通过目的non3GPP接入***接入到SAE网络中指定的IASA上。
参见图4所示,以non 3GPP接入***采用MIP协议为例,当UE从3GPP接入***切换到non 3GPP接入***时,本实施例中的切换过程主要包括以下步骤:
步骤401:UE在3GPP接入***的业务数据路由是UE--3GPPMME/UPE--IASA。
步骤402:UE在检测到non 3GPP无线信号时,执行符合non 3GPP接入***规范的接入认证过程。
步骤403:UE通过路由公告消息获得拜访网络的prefix信息。
步骤404:UE获得转交地址(CoA,Care of Address)。
如果是MIPv4 FA-CoA(移动IP协议版本4外地代理转交地址),则步骤404省略。
步骤405:UE使用其从3GPP接入***获取的IASA地址、即UE在源接入***中所使用的IASA地址作为HA地址,使用其从3GPP接入***得到的IP地址即UE IP作为家乡地址(HoA,Home Address),向其在源接入***中所使用的IASA发起MIP注册请求。
步骤406:IASA收到UE发起的MIP注册请求后,在HA上建立CoA地址和HoA地址的绑定关联,由于HA上有当前处于激活态的PDP上下文,所以当HA建立了新的绑定关联时,IASA开始启动Bi-casting机制,并向UE返回MIP注册响应。
其中,步骤406和步骤406实质上就是说,UE使用其在源接入***中所使用的IASA(源IASA)作为HA发起MIP注册,而无需通过解析获取HA地址,从而节省了切换时间。
步骤407:UE发起PDP去激活过程,向SGSN或MME/UPE发送PDP上下文去激活请求(Deactive PDP Context Request)。
步骤408:SGSN或MME/UPE收到来自UE的Deactive PDP ContextRequest消息后,向IASA发送PDP上下文删除请求(Delete PDP ContextRequest)。
步骤409:IASA收到Delete PDP Context Request消息后,删除该UE的PDP Context,释放该UE在3GPP***中占用的资源,停止Bi-casting,并向SGSN或MME/UPE返回PDP上下文删除响应(Delete PDP ContextResponse)。
步骤410:SGSN或MME/UPE收到Delete PDP Context Response消息后,向UE返回PDP上下文去激活成功响应(Deactive PDP Context Accept)消息。
步骤411:UE在non 3 GPP接入***的业务数据路由是UE--non 3GPPGW--IASA。
实施例四
参见图5所示,以non 3GPP接入***采用MOBIKE协议为例,当UE从3GPP接入***切换到non 3GPP接入***时,本实施例中的切换过程主要包括以下步骤:
步骤501:UE在3GPP接入***的业务数据路由是UE--3GPPMME/UPE--IASA。
步骤502:UE在检测到non 3GPP无线信号时,执行符合non 3GPP接入***规范的接入认证过程。
步骤503:UE获取在non 3GPP接入***中的IP地址即local IP地址。
步骤504:由于UE保存有在3GPP接入***得到的与该APN对应的IASA地址,因此不需要进行DNS过程,UE直接将其在源接入***中所使用的IASA地址作为VPN GW地址发起因特网密钥更新(IKE,Internet KeyExchange)过程,向其在源接入***中所使用的IASA(源IASA)发起IKE_SA_INIT请求,与该IASA交换IKE_SA_INIT消息。
步骤505:IASA收到UE发起的IKE_SA_INIT请求后,向UE返回IKE_SA_INIT响应。
步骤506:UE向IASA发送IKE_AUTH请求。
步骤507:IASA中记录了UE的local IP和remote IP(即UE在3GPP接入***得到的IP地址)的对应关系,IASA收到IKE_AUTH request消息后,启动Bi-casting机制,通过3GPP和non 3GPP两个数据通道向UE发送下行数据,并向UE返回IKE_AUTH响应,IKEv2协商过程结束。
其中,步骤504、505、506和507实质上就是说,UE使用其在源接入***中所使用的IASA(源IASA)作为VPN GW发起因特网协议安全(IPsec,Internet Protocol Security)隧道建立,而无需通过解析来获取VPN GW地址,从而节省了切换时间。
步骤508~512:与步骤407~411一致,这里不再赘述。
需要说明的是,当UE在non 3 GPP接入***接入时,UE会保存接入的IASA地址,而当UE在3GPP接入***接入时,UE则不会保存IASA地址,因此,为了适应本发明的需要,在3GPP接入***接入的UE需要进行IASA地址的获取。UE在3GPP接入***获取IASA地址的方式有很多种,比如,通过业务激活过程获取;或者,通过IASA在IP层发送的网间控制报文协议ICMP消息路由公告(Router Advertisement)来获取,也就是说,IASA通过Router Advertisement消息将自身地址发送给UE。
下面结合图6对UE通过业务激活过程获取IASA地址的方式进行详细说明。当UE附着在3GPP接入***并发起某个APN上的业务激活过程时,UE需要通过SGSN或MME/UPE获得IASA分配给UE的一个IP地址,用于访问外部网络;并且,此时UE还要获取IASA地址,当UE从3GPP接入***切换到non 3GPP接入***时,作为UE在non 3GPP接入时使用的SAE网络的业务锚点。
参见图6所示,空闲(idle)态UE在3GPP接入***的业务激活过程主要包括以下步骤:
步骤601:UE向SGSN或MME/UPE发送Active PDP Context Request消息,该消息中携带APN、IASA地址、UE IP以及IASA分配标识等信息,其中,IASA地址和UE IP为空或为一个静态IP地址,IASA分配标识用于指示是否允许SGSN或MME/UPE分配IASA地址,此处由于是空闲态UE的业务激活过程,因此,IASA分配标识应该置为允许SGSN或MME/UPE分配IASA地址的取值。
需要说明的是,Active PDP Context Request消息中也可以不携带IASA地址和IASA分配标识。
步骤602:SGSN或MME/UPE收到UE发送来的Active PDP ContextRequest消息后,对该消息中携带的APN进行DNS解析,选择一合适的IASA,然后,向该IASA发送Create PDP Context Request消息。
步骤603:IASA收到SGSN或MME/UPE发送来的Create PDP ContextRequest消息后,建立PDP上下文,如果UE没有静态IP,IASA则给UE分配一个合适的IP地址UE IP,并向SGSN或MME/UPE返回携带UE IP的Create PDP Context Response消息。
步骤604:SGSN或MME/UPE收到来自IASA的Create PDP ContextResponse消息后,发送Active PDP Context Accept消息给UE,并在该消息中携带UE IP和IASA地址。
UE收到Active PDP Context Accept消息后,对其中携带的UE IP和IASA地址进行保存。
需要说明的是,本发明所提到的切换不仅包括UE在业务激活态发生的切换、即处于业务激活态的UE在不同接入***间的移动,还包括UE在空闲态发生的切换,即处于空闲态的UE在不同接入***间的移动。
另外,本发明还提供了一种切换***,其具体结构参见图7所示,主要包括: UE、目的接入***和源IASA,其中,UE,用于在切换过程中将源IASA地址发送给目的接入***;目的接入***,用于接收UE发送来的源IASA地址,并接入到该源IASA地址所对应的源IASA上。
其中,所述UE可包括IASA地址保存模块和IASA地址发送模块,其中,IASA地址保存模块用于保存IASA地址;IASA地址发送模块用于从IASA地址保存模块获取IASA地址,并将获取的IASA地址发送给目的接入***。
另外,参见图8所示,IASA在具体实现时,可能会针对不同的接入***(AS,Access System)采用不同的接口地址进行互连,比如,IASA与SGSN或MME/UPE连接采用一个子网的IP地址,而IASA与non 3GPP GW连接则采用另一个子网IP地址。
当UE按照本发明所提供的方法在异种接入***间进行切换时,UE将会使用源IASA地址在目的接入***中进行一系列的操作,比如,当UE从3GPP接入***切换到non 3GPP接入***时,将采用其在3GPP接入***中使用的IASA地址作为HA地址或VPN GW地址发起MIP注册或IPsec隧道建立,此时如果IASA针对non 3GPP接入***的地址和3GPP接入***的地址不在一个子网内,那么,势必会导致MIP注册或IPsec隧道建立等操作的失败。
为了避免这种情况的发生,可以对本发明技术方案稍作修改,当UE从接入***接入时,网络侧同时为UE分配两个IASA地址,即3GPP IASA地址和non 3GPP IASA地址,UE对这两个IASA地址进行保存。其中,3GPPIASA地址是指IASA与SGSN或MME/UPE连接采用的IP地址;non 3GPPIASA地址是指IASA与non 3GPP GW连接采用的IP地址。
比如,当处于idle态的具有多种无线接入能力的UE在3GPP接入***进行业务激活时,SGSN或MME/UPE在APN解析后向一个3GPP IASA地址发起PDP上下文建立请求,该IASA收到请求后指定一个non 3GPP IASA地址返回给UE,UE同时保存获取的3GPP IASA地址和non 3GPP IASA地址;当UE在non 3GPP接入***接入时,通过DNS对APN解析后向一个non 3GPP IASA地址发起MIP注册或IPsec隧道建立,该IASA指定一个3GPP IASA地址返回给UE,UE同时保存获取的3GPP IASA地址和non3GPP IASA地址。这样,当UE从3GPP接入***切换到non 3GPP接入***时,就使用non 3GPP IASA地址发起MIP注册或IPsec隧道建立;当UE从non 3GPP接入***切换到3GPP接入***时,就使用3GPP IASA地址在3GPP接入***发起业务激活,从而避免了上述问题的发生。
另外,在本发明中可以将SGSN或MME/UPE等设备统称为3GPP接入网关。
以上所述对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明,所应理解的是,以上所述并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种异种接入***间的切换方法,其特征在于,该方法包括:当用户设备UE在异种接入***间切换时,UE通过目的接入***接入到其在源接入***中所连接的接入***锚点IASA上。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述异种接入***包括3GPP接入***和非3GPP接入***。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述源接入***为非3GPP接入***,所述目的接入***为3GPP接入***,
所述UE通过目的接入***接入到源IASA上包括:在3GPP接入***的业务激活过程中,UE将源IASA地址发送给3GPP接入网关,3GPP接入网关与源IASA建立分组数据协议上下文。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述UE将源IASA地址发送给3GPP接入网关包括:UE将源IASA地址携带在分组数据协议上下文激活请求中发送给3GPP接入网关。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述分组数据协议上下文激活请求进一步携带用于指示是否允许3GPP接入网关分配IASA地址的IASA分配标识;
所述3GPP接入网关与源IASA建立分组数据协议上下文之前进一步包括:3GPP网关根据分组数据协议上下文激活请求中携带的IASA分配标识判断是否需要进行IASA分配,若否,则与源IASA建立分组数据协议上下文。
6.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述源接入***为3GPP接入***,所述目的接入***为非3GPP接入***,
所述UE通过目的接入***接入到源IASA上包括:在切换过程中,UE使用源IASA地址作为家乡代理HA地址发起移动因特网协议MIP注册;
或者,在切换过程中,UE使用源IASA地址作为虚拟专用网网关VPN GW地址发起因特网协议安全IPsec隧道建立。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述切换之前进一步包括:UE获取其在3GPP接入***中所连接的IASA地址。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述UE获取IASA地址的方式包括:在3GPP接入***的业务激活过程中,3GPP接入网关将IASA地址携带在成功激活分组数据协议上下文消息中发送给UE;
或者,UE通过IASA发送的路由公告获取IASA地址。
9.根据权利要求3、4、5或8所述的方法,其特征在于,所述3GPP接入网关为服务通用分组无线业务支持节点SGSN、或移动性管理实体MME/用户数据面实体UPE。
10.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,IASA采用不同的接口地址与3GPP接入***和非3GPP接入***互连时,该方法进一步包括:网络侧同时为UE分配3GPP IASA地址和non 3GPP IASA地址,且UE对这两个IASA地址进行保存;
所述源接入***为非3GPP接入***,所述目的接入***为3GPP接入***时,所述UE通过目的接入***接入到源IASA上包括:在切换过程中,UE使用保存的3GPP IASA地址在3GPP接入***发起业务激活;
所述源接入***为3GPP接入***,所述目的接入***为非3GPP接入***时,所述UE通过目的接入***接入到源IASA上包括:在切换过程中,UE使用保存的non 3GPP IASA地址发起MIP注册或IPsec隧道建立。
11.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述切换包括UE在空闲态的切换和UE在业务激活态的切换。
12.根据权利要求2、3、4、5、6、7、8、10或11所述的方法,其特征在于,所述3GPP接入***为通用分组无线业务***GPRS、或通用移动电话***UMTS、或演进***架构SAE;
所述非3GPP接入***为无线局域网WLAN、或微波存取全球互通网络WiMAX、或码分多址***CDMA、或CDMA2000。
13.一种切换***,其特征在于,该***包括:用户设备UE、目的接入***和源接入***锚点IASA,其中,
UE,用于在切换过程中将源IASA地址发送给目的接入***;
目的接入***,用于接收UE发送来的源IASA地址,并接入到该源IASA地址所对应的源IASA上。
14.一种用户设备,其特征在于,该设备包括IASA地址保存模块和IASA地址发送模块,其中,
IASA地址保存模块,用于保存IASA地址;
IASA地址发送模块,用于从IASA地址保存模块获取IASA地址,并将获取的IASA地址发送给目的接入***。
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