CN101291536A - 一种移动性管理实体负载重平衡的切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种移动性管理实体负载重平衡的切换方法，包括：当源移动性管理实体需要对附着的一个或多个用户设备进行移动性管理实体负载重平衡切换时，源移动性管理实体向目标移动性管理实体发送的转发重定位请求中携带切换原因；目标移动性管理实体收到转发重定位请求后，若切换原因表示是移动性管理实体负载重平衡，则于核心网内的数据链路切换完成后发起用户设备的位置更新流程，并为该用户设备通过全球唯一临时标识重分配流程分配新的全球唯一临时标识，完成负载重平衡的切换。采用本发明的技术方案，当发生负载重平衡切换时，有效地保证了用户设备后续与网络互通的流程正常的进行及会话连续性。

Description

一种移动性管理实体负载重平衡的切换方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种在移动性管理实体负载重平衡场景下，为保持会话连续性的切换方法。

背景技术

为了保持第三代移动通信***在通信领域的竞争力，3GPP(3rdGeneration Partnership Project，第三代合作伙伴计划)标准工作组正致力于EPS(Evolved Packet System，演进分组域***)的研究。整个EPS***如图1所示，主要包括E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network，演进的通用陆地无线接入网络)和EPC(Evolved Packet Core，演进的分组核心网)两部分。该***的EPC能够支持用户从GERAN(GSM EDGE radioaccess network，GSM EDGE无线接入网)和UTRAN(Universal TerrestrialRadio Access Network，通用陆地无线接入网)的接入。

在EPC分组核心网中，主要包含了HSS(Home Subscriber Server，归属用户数据服务器)、MME(Mobility Management Entity，移动性管理实体)、S-GW(Serving Gateway，服务网关)和P-GW(PDN Gateway，分组数据网络网关)，其中：

HSS(Home Subscriber Server)：归属用户数据服务器，是用户签约数据的永久存放地点，位于用户签约的归属网；

MME(Mobility Management Entity)：移动性管理实体，是用户签约数据在当前网络的存放地点，负责终端到网络的NAS层(Non-Access Stratum，非接入层)信令管理、用户空闲模式下的跟踪和寻呼管理功能和承载管理；

S-GW(Serving Gateway，服务网关)：服务网关，是核心网到无线***的网关，负责终端到核心网的用户面承载、终端空闲模式下的数据缓存、网络侧发起业务请求的功能、合法窃听和分组数据路由和转发功能；

P-GW(PDN Gateway)：分组数据网络网关，是演进的分组域***(EPS)和该***外部网络的网关，负责终端的IP地址分配、计费功能、分组包过滤、策略应用等功能。

在EPS***中，如图2所示，多个MME可以构成一个池，称为MME pool(MME池)。这个概念的引入主要是为了更好地利用网络容量资源，防止个别MME出现过载或者容量没有充分利用的情况，并且可以明显降低网络的信令流量。MME load balance(移动性管理实体负载平衡)是MME池的一个功能，它能够使得eNB(基站)根据负荷分担算法为进入该池的UE(用户设备)选择接入到一个负载合适的MME上，尽量减少后续更改MME的可能性。如果UE接入到池中一个负载合适的MME，那么UE在该MME池覆盖范围内移动时不需要改变为之服务的MME，以避免由于MME变化引起核心网过多的交互信令和无线接口的信令开销。通过MME load balance这个功能，池内所有MME的负载能够达到一个平衡的状态，更加快速有效地为用户服务。

但是由于物理方面(掉电、硬件/软件故障、***重启等)造成的MME节点发生故障或者eNB没有及时感知MME的负载，而造成的某个MME过负载或者异常，导致该MME不能再为已经接入这个MME的UEs服务。为了处理这种异常状态，网络需要启动MME load rebalance(移动性管理实体负载重平衡)功能，如图2所示，这个功能通过已经过负载的MME通知eNB该MME已经过负载，eNB一方面需要重新设置该MME的权重以保证没有新的UE接入这个MME，另一方面还需要将已经接入这个MME的UE迁移到另外的未故障或未过载的MME下，重新达到负载平衡。

当前的MME间切换流程都是基于位置改变的场景，也即UE在不同的eNB间进行切换，由于此时的UE移动到源MME的跟踪区列表覆盖范围之外的TA(跟踪区)，因此当切换完成之后，UE会主动发起TAU(Tracking AreaUpdate，跟踪区更新)流程将UE所切换到的新MME的信息登记到HSS当中。但是在开启MME load rebalance功能以达到负载重平衡的场景下，UE并没有发生位置的改变，即UE在同一eNB下不同MME间进行切换，因为TA(跟踪区)没有变化，UE还在当前的跟踪区列表覆盖范围之内，因而不能够通过TAU来触发新MME的信息更新到HSS的注册信息中去，并且UE也无法获得新的GUTI(全球唯一临时标识)而导致核心网无法区分UE，这会引起后续UE与核心网方面信令互通的障碍，因此无法保证会话的连续。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种移动性管理实体负载重平衡的切换方法，当发生负载重平衡切换时，能有效地保证UE后续与网络互通的流程正常的进行及会话连续性。

为了解决上述问题，本发明提供了一种移动性管理实体负载重平衡的切换方法，包括：

当源移动性管理实体需要对附着的一个或多个用户设备进行移动性管理实体负载重平衡切换时，源移动性管理实体向目标移动性管理实体发送的转发重定位请求中携带切换原因；所述目标移动性管理实体收到所述转发重定位请求后，若切换原因表示是移动性管理实体负载重平衡，则于核心网内的数据链路切换完成后发起所述用户设备的位置更新流程，并为所述用户设备通过全球唯一临时标识重分配流程分配新的全球唯一临时标识，完成负载重平衡的切换。

进一步地，所述方法进一步包括：

(a)当源移动性管理实体由于超负荷或者发生故障需要对附着的一个或多个用户设备进行移动性管理实体负载重平衡切换时，源移动性管理实体向基站发送移动性管理实体负载重平衡切换命令，所述基站收到所述移动性管理实体负载重平衡切换命令后选择目标移动性管理实体，然后向所述源移动性管理实体返回目标移动性管理实体的标识或地址信息，执行步骤(b)；

(b)所述源移动性管理实体向目标移动性管理实体发送转发重定位请求，其中携带所述用户设备标识，目标移动性管理实体标识或其地址信息，以及切换原因，执行步骤(c)；

(c)所述目标移动性管理实体根据所述转发重定位请求中的切换原因判断出是移动性管理实体负载重平衡切换，则于核心网内的数据链路切换完成后发起所述用户设备的位置更新流程，并通过全球唯一临时标识重分配流程为所述用户设备分配新的全球唯一临时标识。

进一步地，所述步骤(b)中，通过以下方式中的任意一种携带所述切换原因：

在转发重定位请求中增加一个表示切换原因是移动性管理实体负载重平衡的信息单元参数；

在转发重定位请求中携带源基站的标识；

在切换原因值里面新增一个表示移动性管理实体负载重平衡的参数项。

进一步地，所述步骤(c)中，所述目标移动性管理实体发起位置更新的步骤包括：

目标移动性管理实体向归属用户数据服务器发起位置更新请求消息，其中携带用户设备标识；

所述归属用户数据服务器收到所述位置更新请求消息后，取消源移动性管理实体在归属用户数据服务器中的注册，删除所述用户设备在源移动性管理实体中的注册信息，并将所述用户设备的数据***所述目标移动性管理实体。

进一步地，所述步骤(c)中，所述归属用户数据服务器取消所述用户设备在源移动性管理实体中的注册信息的步骤包括：

归属用户数据服务器向源移动性管理实体发送位置取消信令，其中携带所述用户设备的标识、取消类型；

所述源移动性管理实体删除所述用户设备的注册信息后向归属用户数据服务器返回位置取消响应。

进一步地，所述步骤(c)中，目标移动性管理实体向所述用户设备发送全球唯一临时标识重分配命令，其中携带为其分配的新的全球唯一临时标识，所述用户设备收到所述全球唯一临时标识重分配命令后向其返回全球唯一临时标识重分配完成消息。

进一步地，所述步骤(c)中，目标移动性管理实体还为所述用户设备分配新的跟踪区列表，并在所述全球唯一临时标识重分配命令携带所述新的跟踪区列表。

综上所述，本发明提供了一种移动性管理实体负载重平衡的切换方法，当需要进行MME load rebalance切换时，源MME向目标MME发送转发重定位请求时携带切换原因，目标MME于核心网内的数据链路切换完成后主动发起对该UE的位置更新，并通过GUTI重分配流程为UE分配新的GUTI标识，因此，有效地保证了UE后续与网络互通的流程正常的进行及会话连续性。

附图说明

图1是相关技术演进分组网络(EPS)的***结构图；

图2是MME load rebalance功能的示意图；

图3是本发明实现MME load rebalance切换的总体流程图；

图4是本发明实施例中完成MME load rebalance切换的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种移动性管理实体负载重平衡的切换方法，如图3所示，当需要进行MME load rebalance切换时，源MME在向目标MME发送转发重定位请求时携带切换原因，目标MME收到转发重定位请求后，若判断切换原因是MME load rebalance，则于核心网内的数据链路切换完成后发起对该UE的位置更新流程，并通过GUTI重分配流程为UE分配新的GUTI标识。MME load rebalance的切换发生在同一MME池内的不同MME之间，但此时的UE仍然处于同一个eNB下。

当源MME由于超负荷或者发生故障等原因需要对附着的一个或多个UE进行MME load rebalance切换时，源MME会向需要转移的UE所连接的eNB发送MME load rebalance切换命令，一个MME load rebalance切换命令只代表为一个UE发起切换流程，如果有多个UE需要进行转移则该命令需要多次发送进行逐个切换，以下实施例为对一个UE进行切换流程的描述。

本实施例提供一种负载重平衡的切换方法，如图4所示，包括以下步骤：

步骤401：源MME由于超负荷或者发生故障等原因，需要通过切换过程将附着在下面的UE迁移到另外一个未超负荷的目标MME，因此向eNB发送MME load rebalance切换命令；

步骤402：eNB收到MME load rebalance切换命令后根据池内各MME负载能力等因素通过负荷分担算法选择合适的目标MME，并向源MME发送选择的目标MME的标识或者地址信息、需要进行数据转发的承载列表等参数，即进行核心网内的数据链路切换所需的参数；

连接到MME池的eNB都是有能力记录池中每个MME负载能力权重值的，因此它会综合各MME的物理容量、CPU处理能力等因素，通过具体的负荷分担算法(算法根据不同厂家的产品实现可能有所不同且与发明内容无关，因此不做详细介绍)在这个MME池内选出适合切换到的目标MME。

步骤403：源MME向目标MME发送转发重定位请求，除了包括UE标识(如可以是IMSI)、目标MME标识或者地址信息及移动管理上下文等参数外，还需要告知目标MME此次切换的原因是MME load rebalance；

告知目标MME此次切换原因的方式可以是以下方式中的任意一种：(1)在转发重定位请求中增加一个表示切换原因是MME load rebalance的IE(信息单元)参数；(2)在转发重定位请求中携带源eNB的标识，目标MME能够比较目标eNB的标识和源eNB的标识是否相同进而判断此次切换的类型是否是发生在同一个eNB下面的MME load rebalance；(3)在cause(切换原因)值里面新增一个表示MME load rebalance的参数项，如果采用第(3)种方式，各MME需要约定该参数项的含义，目标MME解析该新增的参数获得切换原因。

步骤404：目标MME收到转发重定位请求，获知切换原因是MME loadrebalance，然后向eNB发送切换请求消息，包括S-GW地址和用户面的上行TEID等参数，eNB重新创建UE的上下文、承载和安全上下文；

步骤405：eNB返回切换确认消息给目标MME，包括用户名隧道地址等信息；

步骤406：目标MME向源MME发送转发重定位响应消息；

步骤407：源MME向eNB发送切换命令，指示eNB完成切换；

步骤408：eNB完成切换后向目标MME发送切换完成通知，告知无线侧切换完毕；

步骤409：目标MME向源MME发送转发重定位完成，通知源MME切换完成；

步骤410：源MME向目标MME发送转发重定位完成应答；

步骤411：目标MME向S-GW发送更新承载请求，在S-GW重新记录eNB的地址和隧道标识等信息；

步骤412：如果在切换过程中同时进行了S-GW的重定位，那么新S-GW会为下行数据分配S-GW的地址和隧道标识等信息，并在向P-GW发送的更新承载请求消息中携带上述信息；

如果在切换过程中没有进行S-GW的重定位，那么此步骤可以省略不发送，S-GW的下行数据可以立即发送到eNB。

步骤413：如果P-GW收到更新承载请求消息，则向S-GW回复更新承载响应消息，在消息中包括P-GW的地址和TEID等信息；

步骤414：S-GW向目标MME返回更新承载响应，将S-GW指定的目的GTP-C隧道标识、自身的地址、以及P-GW的地址和隧道信息等返回给目标MME；

步骤415：核心网内的数据链路切换完成，上下行数据通过切换后的***进行传递；

步骤416：核心网内的数据链路切换完成后，因切换原因是MME loadrebalance，因此目标MME主动发起位置更新和GUTI重分配流程，即向HSS发起位置更新请求消息，通知HSS某UE的注册位置的改变，其中携带该UE的标识(IMSI)、目标MME地址等信息；

步骤417：HSS对UE保持单注册原则，因此需要取消源MME在HSS中的注册，并删除该UE在源MME中的注册信息，因此向源MME发送位置取消信令，其中携带该UE的标识(IMSI)、取消类型等信息，HSS只维护UE在目标MME的注册；

步骤418：源MME删除UE的注册信息，如移动管理上下文等数据，然后向HSS返回位置取消响应；

步骤419：HSS向目标MME***UE的数据；

步骤420：目标MME向HSS返回***用户数据响应；

步骤419与步骤417的执行不分先后顺序。

步骤421：HSS向目标MME返回位置更新确认消息；

步骤422：目标MME发起GUTI重分配流程为UE分配新的GUTI，如需要还可以分配新的跟踪区列表，目标MME向UE发送GUTI重分配命令，携带为其分配的新的GUTI，如果分配了新的跟踪区列表，还携带为其分配的新的跟踪区列表。

步骤423：UE给MME返回GUTI重分配完成消息。

通过上述UE位置更新流程将目标MME信息登记到HSS中，并通过GUTI重分配流程为UE分配新的GUTI，这样UE就能够成功注册到目标MME，保证后续与网络互通的流程能够正常地进行。

Claims (7)

1、一种移动性管理实体负载重平衡的切换方法，其特征在于：

当源移动性管理实体需要对附着的一个或多个用户设备进行移动性管理实体负载重平衡切换时，源移动性管理实体向目标移动性管理实体发送的转发重定位请求中携带切换原因；所述目标移动性管理实体收到所述转发重定位请求后，若切换原因表示是移动性管理实体负载重平衡，则于核心网内的数据链路切换完成后发起所述用户设备的位置更新流程，并为所述用户设备通过全球唯一临时标识重分配流程分配新的全球唯一临时标识，完成负载重平衡的切换。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

(a)当源移动性管理实体由于超负荷或者发生故障需要对附着的一个或多个用户设备进行移动性管理实体负载重平衡切换时，源移动性管理实体向基站发送移动性管理实体负载重平衡切换命令，所述基站收到所述移动性管理实体负载重平衡切换命令后选择目标移动性管理实体，然后向所述源移动性管理实体返回目标移动性管理实体的标识或地址信息，执行步骤(b)；

(b)所述源移动性管理实体向目标移动性管理实体发送转发重定位请求，其中携带所述用户设备标识，目标移动性管理实体的标识或其地址信息，以及切换原因，执行步骤(c)；

(c)所述目标移动性管理实体根据所述转发重定位请求中的切换原因判断出是移动性管理实体负载重平衡切换，则于核心网内的数据链路切换完成后发起所述用户设备的位置更新流程，并通过全球唯一临时标识重分配流程为所述用户设备分配新的全球唯一临时标识。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于：

所述步骤(b)中，通过以下方式中的任意一种携带所述切换原因：

在转发重定位请求中增加一个表示切换原因是移动性管理实体负载重平衡的信息单元参数；

在转发重定位请求中携带源基站的标识；

在切换原因值里面新增一个表示移动性管理实体负载重平衡的参数项。

4、如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤(c)中，所述目标移动性管理实体发起位置更新的步骤包括：

目标移动性管理实体向归属用户数据服务器发起位置更新请求消息，其中携带用户设备标识；

所述归属用户数据服务器收到所述位置更新请求消息后，取消源移动性管理实体在归属用户数据服务器中的注册，删除所述用户设备在源移动性管理实体中的注册信息，并将所述用户设备的数据***所述目标移动性管理实体。

5、如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤(c)中，所述归属用户数据服务器删除所述用户设备在源移动性管理实体中的注册信息的步骤包括：

归属用户数据服务器向源移动性管理实体发送位置取消信令，其中携带所述用户设备的标识、取消类型；

所述源移动性管理实体删除所述用户设备的注册信息后向归属用户数据服务器返回位置取消响应。

6、如权利要求2所述的方法，其特征在于：

所述步骤(c)中，目标移动性管理实体向所述用户设备发送全球唯一临时标识重分配命令，其中携带为其分配的新的全球唯一临时标识，所述用户设备收到所述全球唯一临时标识重分配命令后向其返回全球唯一临时标识重分配完成消息。

7、如权利要求6所述的方法，其特征在于：

所述步骤(c)中，目标移动性管理实体还为所述用户设备分配新的跟踪区列表，并在所述全球唯一临时标识重分配命令携带所述新的跟踪区列表。

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