CN102098798A

CN102098798A - 一种选择性ip数据分流的实现方法及装置

Info

Publication number: CN102098798A
Application number: CN2011100330421A
Authority: CN
Inventors: 周燕飞; 张娟
Original assignee: China Academy of Telecommunications Technology CATT
Current assignee: China Academy of Telecommunications Technology CATT; Datang Mobile Communications Equipment Co Ltd
Priority date: 2011-01-30
Filing date: 2011-01-30
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2031-01-30
Also published as: CN102098798B

Abstract

本发明公开了一种选择性IP数据分流的实现方法，用于实现per IP流(flow)粒度的SIPTO传输。所述方法包括：核心网控制节点收到终端发送的连接请求后，决定激活每因特网协议流per IP flow的SIPTO时，通过第一NAS消息向终端发送指示，指示终端在当前连接建立完成后对相同接入点名称APN再次发送连接请求；核心网控制节点再次收到连接请求后，为终端选择家庭基站关联的本地网关，并通过第二NAS消息将被分流数据对应的业务流模板TFT发送给终端。本发明还公开了用于实现所述方法的装置。

Description

一种选择性IP数据分流的实现方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，特别是涉及选择性IP数据分流的实现方法及装置。

背景技术

SIPTO(Selective IP Traffic Offload，选择性IP(因特网协议)数据分流)技术是一种允许核心网为UE(用户设备，或为MS(移动终端))选择一个距其接入点最近的网关、从而使得UE的一部分数据通过该网关直接进入PDN(Packet Data Network，分组数据网络)的技术。SIPTO在PDN连接建立过程中激活，具体由核心网控制节点根据签约数据和运营商策略等判断是否可以激活SIPTO。PDN技术适用于第三代通信***(3G)和长期演进(LTE)***，在3G***中PDN连接称为PDP Context(Packet Data Protocol context，分组数据协议上下文)。

目前3GPP(第三代移动通信技术)Release 10(版本10，R10)阶段的SIPTO技术仅针对宏基站，在per(每)APN(Access Point Name，接入点名称)粒度上实现，由核心网控制节点判断一个IP连接是否可激活SIPTO，具体为：当终端请求连接建立时，核心网控制节点根据签约数据判读请求的APN是否可激活SIPTO，如果签约允许，且核心网控制节点的配置数据允许对该APN执行SIPTO，则为终端选择距其接入点较近的网关，以获得较短的用户面路径。

R11阶段，要求SIPTO策略的粒度可以是任一APN下的per IP Flow Class(每IP流类)，或特定APN下的per IP Flow Class。然而，现有技术尚无在perIP flow(每IP流)粒度上实现SIPTO的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供一种选择性IP数据分流的实现方法及装置，用于实现per IP流(flow)粒度的SIPTO传输。

一种选择性IP数据分流的实现方法，应用于网络侧，包括以下步骤：

核心网控制节点收到终端发送的连接请求后，决定激活每因特网协议流per IP flow的SIPTO时，通过第一NAS消息向终端发送指示，指示终端在当前连接建立完成后对相同接入点名称APN再次发送连接请求；

核心网控制节点再次收到连接请求后，为终端选择家庭基站关联的本地网关，并通过第二NAS消息将被分流数据对应的业务流模板TFT发送给终端。

一种选择性IP数据分流SIPTO的实现方法，应用于终端侧，包括以下步骤：

终端发送连接请求后，通过第一NAS消息接收核心网控制节点发送的指示；

终端根据收到的指示，在当前连接建立完成后对相同接入点名称APN再次发送连接请求；

终端再次发送连接请求后，通过第二NAS消息接收核心网控制节点发送的被分流数据对应的业务流模板TFT。

一种核心网控制节点设备，包括：

接口模块，用于收到终端发送的连接请求后，决定激活每因特网协议流perIP flow的SIPTO时，通过第一NAS消息向终端发送指示，指示终端在当前连接建立完成后对相同接入点名称APN再次发送连接请求；

控制模块，用于再次收到连接请求后，为终端选择家庭基站关联的本地网关，并指示接口模块通过第二NAS消息将被分流数据对应的业务流模板TFT发送给终端。

一种终端设备，包括：

接收模块，用于发送连接请求后，通过第一NAS消息接收核心网控制节点发送的指示；

发送模块，用于根据收到的指示，在当前连接建立完成后对相同接入点名称APN再次发送连接请求；

接收模块还用于通过第二NAS消息接收核心网控制节点发送的被分流数据对应的业务流模板TFT。

本发明实施例中核心网控制节点通过向终端发送指示来强制终端再次发送连接请求，再次收到连接请求时，为该终端选择本地网关，以便激活SIPTO，并向终端发送TFT(Traffic Flow Template，业务流模板)，以便实现per IP flow粒度的SIPTO传输。

附图说明

图1为本发明实施例中SIPTO的网络侧实现方法流程图；

图2为本发明实施例中SIPTO的终端侧实现方法流程图；

图3为本发明实施例中SIPTO的详细实现方法流程图；

图4为本发明实施例中通过MME实现SIPTO的方法流程图；

图5为本发明实施例中通过SGSN实现SIPTO的方法流程图；

图6为本发明实施例中核心网控制节点设备的主要结构图；

图7为本发明实施例中核心网控制节点设备的详细结构图；

图8为本发明实施例中终端设备的结构图。

具体实施方式

参见图1，本实施例中SIPTO的网络侧实现方法流程如下：

步骤101：核心网控制节点收到终端发送的连接请求后，决定激活per IPflow的SIPTO时，通过第一NAS(非接入层)消息向终端发送指示，指示终端在当前连接建立完成后对相同接入点名称(APN)再次发送连接请求。

步骤102：核心网控制节点再次收到连接请求后，为终端选择家庭基站关联的本地网关，并通过第二NAS消息将被分流数据对应的TFT发送给终端。

与网络侧相对的，终端需要接收指示和TFT，下面对终端侧的实现过程进行介绍。

参见图2，本实施例中SIPTO的终端侧实现方法流程如下：

步骤201：终端发送连接请求后，通过第一NAS消息接收核心网控制节点发送的指示。

步骤202：终端根据收到的指示，在当前连接建立完成后对相同APN再次发送连接请求。

步骤203：终端通过第二NAS消息接收核心网控制节点发送的被分流数据对应的TFT。

下面结合终端侧和网络侧，详细介绍SIPTO的实现过程。

参见图3，本实施例中SIPTO的详细实现方法流程如下：

步骤301：终端发送连接请求。

步骤302：核心网控制节点根据终端的签约数据中的SIPTO策略或本地配置的SIPTO策略，判断是否激活per IP flow的SIPTO，若是，则继续步骤303，否则按照现有技术处理。例如，核心网控制节点查询终端的签约数据中的SIPTO策略，发现请求的APN允许SIPTO且签约数据包含被分流数据对应的TFT，则决定激活per IP flow的SIPTO。或者，核心网控制节点查询本地配置的SIPTO策略，发现要求具有特定特征的数据(如HTTP数据)都必须采用per IP flow的SIPTO，则决定激活per IP flow的SIPTO。

步骤303：核心网控制节点判断终端当前的小区是否为家庭基站小区，若是，则继续步骤304，否则按照现有技术处理。如何判断当前小区是否家庭基站小区属于现有技术，本实施例中不再详细说明。

其中，步骤302与303之间的执行顺序无严格要求。

步骤304：核心网控制节点通过第一NAS消息向终端发送指示，指示终端在当前连接建立完成后对相同APN再次发送连接请求。

核心网控制节点为了避免无限期等待终端再次发送连接请求，或者为了区分终端首次发送连接请求还是再次发送连接请求，可以在发送指示后，启动定时器。

步骤305：终端根据收到的指示，在当前连接建立完成后对相同APN再次发送连接请求。

核心网控制节点在定时器超时前收到连接请求时，继续下面的步骤，如果定时器超时后收到连接请求，按照首次收到连接请求处理。

步骤306：核心网控制节点再次收到连接请求后，为终端选择家庭基站关联的本地网关。

步骤307：核心网控制节点通过第二NAS消息将被分流数据对应的TFT发送给终端。

在不同的网络中，核心网控制节点可以是不同的实体，如为移动性管理实体(MME)或服务GPRS(通用分组无线业务)支持节点(SGSN)。由于实体不同，所以SIPTO的实现过程也略有不同，下面通过两个实施例来详细介绍。

参见图4，本实施例中通过MME实现SIPTO的方法流程如下：

步骤401：UE(用户设备)发送分组数据网络连接请求(PDN ConnectivityRequest)消息。

步骤402：MME根据终端的签约数据中的SIPTO策略或本地配置的SIPTO策略，判断是否激活per IP flow的SIPTO，若是，则继续步骤403，否则按照现有技术处理。

步骤403：MME判断终端当前的小区是否为家庭基站小区，若是，则继续步骤404，否则按照现有技术处理。

其中，步骤402和403无严格执行先后。

步骤404：MME建立核心网内部承载。该过程包括：MME向服务网关(Serving GW)发送创建会话请求(Create Session Request)消息；Serving GW向PDN GW(分组数据网络网关)转发Create Session Request消息；PDN GW与PCRF(策略控制和计费规则功能)进行IP-CAN Sessionestablishment/modification(IP用户接入网会话建立或修改)；之后，PDN GW向Serving GW发送创建会话响应(Create Session Response)消息；Serving GW将Create Session Response转发给MME。

步骤405：MME向UE发送携带有指示(indication)的第一NAS消息。本实施例中第一NAS消息可具体为激活默认演进分组***承载上下文请求(ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT REQUEST)消息。其中，ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT REQUEST消息可以承载在MME向家庭基站(如家庭演进基站(HeNB))发送的承载建立请求(Bearer SetupRequest)消息中。HeNB可以通过RRC(无线资源控制)连接重建(RRCConnection Reconfiguration)消息将ACTIVATE DEFAULT EPS BEARERCONTEXT REQUEST消息带给UE。并且，所述指示可以通过扩展第一NAS消息中表示原因值的信息单元的取值来实现，例如扩展ACTIVATE DEFAULTEPS BEARER CONTEXT REQUEST消息中的ESM cause(EPS(演进分组***)***的会话管理原因)来实现，即增加原因的取值来表示本实施例中的指示。

步骤406：MME与UE建立空口与S1接口的承载，即建立连接。该过程包括：UE向HeNB发送RRC连接重建完成(RRC Connection ReconfigurationComplete)消息；HeNB向MME发送承载建立响应(Bearer Setup Response)消息；UE向HeNB发送直接转移(Direct Transfer)消息；HeNB向MME发送PDN连接完成(PDN Connectivity Complete)消息；MME向Serving GW发送修改承载请求(Modify Bearer Request)消息；Serving GW向PDN GW转发Modify Bearer Request消息；PDN GW向Serving GW返回修改承载响应(Modify Bearer Response)消息；MME向HSS发送通知请求(Notify Request)消息；HSS向MME返回通知响应(Notify Response)消息。其中，S1为接入网与核心网之间的接口。

步骤407：UE根据指示再次发送PDN Connectivity Request消息。

步骤408：MME为UE选择家庭基站关联的本地网关，并建立连接。

步骤409：MME向UE发送携带有分流数据对应的TFT的第二NAS消息。本实施例中第二NAS消息可具体为修改演进分组***承载上下文请求(MODIFY EPS BEARER CONTEXT REQUEST)消息。

参见图5，本实施例中通过SGSN实现SIPTO的方法流程如下：

步骤501：MS(移动终端)通过无线接入网(RAN)向SGSN发送激活分组数据协议上下文请求(Activate PDP Context Request)消息，以请求建立IP连接。

步骤502：SGSN根据终端的签约数据中的SIPTO策略或本地配置的SIPTO策略，判断是否激活per IP flow的SIPTO，若是，则继续步骤503，否则按照现有技术处理。

步骤503：SGSN判断终端当前的小区是否为家庭基站小区，若是，则继续步骤504，否则按照现有技术处理。

其中，步骤502和503无严格执行先后。

步骤504：SGSN建立核心网内部承载。该过程包括：SGSN向GGSN(Gateway GPRS Support Node，网关GPRS支持节点)发送创建PDP(PacketData Protocol，分组数据协议)上下文请求(Create PDP Context Request)消息；GGSN向SGSN返回创建PDP上下文响应(Create PDP Context Response)消息；SGSN通过RAN向MS发送无线接入承载建立(Radio Access Bearer Setup)消息；SGSN向RAN发送启动跟踪(Invoke Trace)消息；SGSN向GGSN发送更新PDP上下文请求(Update PDP Context Request)消息；GGSN向SGSN返回更新PDP上下文响应(Update PDP Context Response)消息。

步骤505：SGSN向MS发送携带有指示的第一NAS消息。本实施例中第一NAS消息可具体为激活分组数据协议上下文接受(Activate PDP ContextAccept)消息。其中，所述指示可以通过扩展第一NAS消息中表示原因值的信息单元的取值来实现，例如通过扩展Activate PDP Context Accept消息中的SM cause(会话管理原因)来实现，即增加原因的取值来表示本实施例中的指示。

步骤506：SGSN与MS建立承载，即建立连接。

步骤507：MS根据指示再次发送Activate PDP Context Request消息。

步骤508：SGSN为MS选择家庭基站关联的本地网关，并建立连接。

步骤509：SGSN向MS发送携带有分流数据对应的TFT的第二NAS消息。本实施例中第二NAS消息可具体为修改分组数据协议上下文(MODIFY PDPContext)消息。

通过以上描述了解了SIPTO的实现过程，该过程主要由核心网控制节点和终端实现，下面针对这两个设备的内部结构和功能进行介绍。

参见图6，本实施例中核心网控制节点设备包括：接口模块601和控制模块602。核心网控制节点设备可以是MME或SGSN等。

接口模块601，与其它设备连接，用于收发各种消息，如收到终端发送的连接请求后，决定激活每因特网协议流per IP flow的SIPTO时，通过第一NAS消息向终端发送指示，指示终端在当前连接建立完成后对相同接入点名称APN再次发送连接请求。

控制模块602用于再次收到连接请求后，为终端选择家庭基站关联的本地网关，并指示接口模块通过第二NAS消息将被分流数据对应的业务流模板TFT发送给终端。

核心网控制节点设备还包括：判断模块603，参见图7所示。判断模块603用于根据终端的签约数据中的SIPTO策略或本地配置的SIPTO策略，判断是否激活每因特网协议流per IP flow的SIPTO。判断模块603还用于用于判断终端当前的小区是否为家庭基站小区。接口模块601在判断为家庭基站小区时，向终端发送指示。

接口模块601还用于向终端发送指示后，启动核心网控制节点设备中的定时器(本图未示出)。控制模块602在定时器超时前再次收到连接请求后，为终端选择家庭基站关联的本地网关。

情况一：核心网控制节点设备为移动性管理实体MME。所述连接请求为分组数据网络PDN连接请求。此时，接口模块601通过第一NAS消息向终端发送指示。本实施例中第一NAS消息可具体为激活默认演进分组***承载上下文请求(ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT REQUEST)消息。控制模块602指示接口模块601通过第二NAS消息，将被分流数据对应的TFT发送给终端。本实施例中第二NAS消息可具体为修改演进分组***承载上下文请求(MODIFY EPS BEARER CONTEXT REQUEST)消息

情况二：核心网控制节点设备为服务GPRS支持节点SGSN。所述连接请求为激活分组数据协议上下文请求(Activate PDP Context Request)。接口模块601通过第一NAS消息向终端发送指示。本实施例中第一NAS消息可具体为激活分组数据协议上下文接受(Activate PDP Context Accept)消息。控制模块602指示接口模块601通过第二NAS消息，将被分流数据对应的TFT发送给终端。本实施例中第二NAS消息可具体为修改分组数据协议上下文(MODIFYPDP Context)消息。

参见图8，本实施例中终端设备包括：接收模块801和发送模块802。接收模块801和发送模块802可以属于同一接口。终端设备可以具体为UE或MS。

接收模块801用于接收各种消息，如发送连接请求后，通过第一NAS消息接收核心网控制节点发送的指示。

发送模块802用于发送各种消息，如根据收到的指示，在当前连接建立完成后对相同接入点名称(APN)再次发送连接请求。

接收模块801还用于再次发送连接请求后，通过第二NAS消息接收核心网控制节点发送的被分流数据对应的业务流模板(TFT)。

针对情况一：核心网控制节点为移动性管理实体(MME)。所述连接请求为分组数据网络(PDN)连接请求。接收模块801通过第一NAS消息，接收MME发送的指示。本实施例中第一NAS消息可具体为激活默认演进分组***承载上下文请求(ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT REQUEST)消息。接收模块801通过第二NAS消息，接收MME发送的被分流数据对应的业务流模板(TFT)。本实施例中第二NAS消息可具体为修改演进分组***承载上下文请求(MODIFY EPS BEARER CONTEXT REQUEST)消息。

针对情况二：核心网控制节点为服务GPRS支持节点(SGSN)。所述连接请求为激活分组数据协议上下文请求(Activate PDP Context Request)。接收模块801通过第一NAS消息，接收SGSN发送的指示。本实施例中第一NAS消息可具体为激活分组数据协议上下文接受(Activate PDP Context Accept)消息。接收模块801通过第二NAS消息，接收SGSN发送的被分流数据对应的(TFT)。本实施例中第二NAS消息可具体为修改分组数据协议上下文(MODIFY PDPContext)消息。

本发明实施例中核心网控制节点通过向终端发送指示来强制终端再次发送连接请求，再次收到连接请求时，为该终端选择本地网关，以便激活SIPTO，并向终端发送TFT(Traffic Flow Template，业务流模板)，以便实现per IP flow粒度的SIPTO传输。本发明实施例还通过定时器来避免核心网控制节点无限期等待终端再次发送的连接请求，或者以此来区分终端是首次还是再次发送连接请求。以及，针对不同的网络，核心网控制节点可能是不同的实体，本发明实施例提供了不同的SIPTO的实现方案，以满足各种网络的需求。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种选择性IP数据分流SIPTO的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，核心网控制节点向终端发送指示之前，还包括步骤：核心网控制节点根据终端的签约数据中的SIPTO策略或本地配置的SIPTO策略，判断是否激活每因特网协议流per IP flow的SIPTO。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，核心网控制节点向终端发送指示之前，还包括步骤：核心网控制节点判断终端当前的小区是否为家庭基站小区；

核心网控制节点向终端发送指示的步骤包括：判断为家庭基站小区时，核心网控制节点向终端发送指示。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，核心网控制节点向终端发送指示后，还包括步骤：启动定时器；

核心网控制节点再次收到连接请求后，为终端选择家庭基站关联的本地网关的步骤包括：核心网控制节点在定时器超时前再次收到连接请求后，为终端选择家庭基站关联的本地网关。

5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，核心网控制节点为移动性管理实体MME或服务GPRS支持节点SGSN。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述指示为：通过扩展第一NAS消息中的原因值信息单元取值来表示所述指示。

7.一种选择性IP数据分流SIPTO的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，核心网控制节点为移动性管理实体MME或服务GPRS支持节点SGSN。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述指示为：通过扩展第一NAS消息中的原因值信息单元取值来表示所述指示。

10.一种核心网控制节点设备，其特征在于，包括：

11.如权利要求10所述的核心网控制节点设备，其特征在于，还包括：判断模块，用于根据终端的签约数据中的SIPTO策略或本地配置的SIPTO策略，判断是否激活每因特网协议流per IP flow的SIPTO。

12.如权利要求10所述的核心网控制节点设备，其特征在于，还包括：判断模块，用于判断终端当前的小区是否为家庭基站小区；

接口模块在判断为家庭基站小区时，向终端发送指示。

13.如权利要求10所述的核心网控制节点设备，其特征在于，接口模块还用于向终端发送指示后，启动核心网控制节点设备中的定时器；

控制模块在定时器超时前再次收到连接请求后，为终端选择家庭基站关联的本地网关。

14.如权利要求10至13中任一项所述的核心网控制节点设备，其特征在于，核心网控制节点设备为移动性管理实体MME或服务GPRS支持节点SGSN。

15.如权利要求10所述的核心网控制节点设备，其特征在于，所述指示为：通过扩展第一NAS消息中的原因值信息单元取值来表示所述指示。

16.一种终端设备，其特征在于，包括：

17.如权利要求16所述的终端设备，其特征在于，核心网控制节点为移动性管理实体MME或服务GPRS支持节点SGSN。

18.如权利要求16所述的终端设备，其特征在于，所述指示为：通过扩展第一NAS消息中的原因值信息单元取值来表示所述指示。