CN102378399B - 用户设备接入方法、装置及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用户设备接入方法、装置及***。上述方法包括：在用户设备侧和演进的分组数据网关侧增加协议栈；用户设备采用增加的协议栈的协议接入演进的分组数据网关ePDG。根据本发明提供的技术方案，可以使用户设备采用增加的协议栈的协议顺利接入ePDG，从而使得部分3GPP网络需要的信息可以通过增加的协议栈的协议获取，实现相关技术中无法实现的功能。

Description

用户设备接入方法、装置及***

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种用户设备接入方法、装置及***。

背景技术

为了保持第三代移动通信***在移动通信领域的强有力的竞争力，必须提高其网络性能以及降低网络建设和运营成本。因此，第三代合作伙伴计划(3rdGenerationPartnershipProject，简称为3GPP)的标准化工作组目前正致力研究核心网***下一代演进——演进的分组核心网(EvolvedPacketCore，简称为EPC)，目的是能为用户提供更高的传输速率，更短的传输时延。EPC***支持演进的通用陆地无线接入网(EvolvedUniversalTerrestrialRadioAccessNetwork，简称为E-UTRAN)的接入；EPC***支持Non-3GPP接入网的接入，例如，无线局域网(WirelessLocalAreaNetwork，简称为WLAN)接入网。

图1是演进的分组***(EvolvedPacketSystem，简称为EPS)的***架构图。如图1所示，用户设备(UserEquipment，简称为UE)处于非漫游情况下，UE可以通过不信任的Non-3GPP接入网接入EPC以及UE通过E-UTRAN接入EPC的示意图。

图1所示的网元还包括：移动管理单元(MobilityManagementEntity，简称为MME)、服务网关(ServingGateway，简称为S-GW)、分组数据网络网关(PacketDataNetworkGateWay，简称为P-GW)、归属用户服务器(HomeSubscriberServer，简称为HSS)、3GPP认证授权计费服务器(3GPPAAA服务器)，演进的分组数据网关(EvolvedPacketDataGateway，简称为ePDG)。其中，MME负责移动性管理、非接入层(Non-AccessStratum，简称为NAS)信令的处理、用户的移动管理上下文的管理等控制面相关工作；S-GW是与E-UTRAN相连的接入网关设备，在E-UTRAN和P-GW之间转发数据；P-GW是3GPPEPS与公共陆地移动网络(HomePublicLandMobileNetwork，简称为HPLMN)提供的IP业务的边界网关，负责IP业务的接入、在EPS与IP业务网间转发数据。

不信任的非3GPP接入网(UntrustedNon3GPPAccess)：3GPP网络和该非3GPP接入***之间不存在信任关系，非3GPP接入***必须首先接入3GPP网络的ePDG，再通过S2b接口接入P-GW。这时UE与ePDG之间建立一个安全隧道，保证UE与3GPP网络之间数据的安全传输。其中，S2b接口使用代理移动IP协议第六版(ProxyMobileInternetProtocolversion6，简称为PMIPv6)或者GPRS隧道协议(GPRSTunnelProtocol，简称为GTP)。

会话发起协议(SessionInitiationProtocol，SIP)可以用来建立，改变和终止基于IP网络的用户间的呼叫。

在图1中，UE与MME之间使用NAS协议，主要用来支持UE的移动性管理和会话管理，其中，会话管理包括：建立和维持UE到PGW之间的IP连接。

图2是相关技术中UE与ePDG之间的控制面协议栈示意图。其中，L2/L1为数据链路层和物理层，IPv4/v6为IP层，英特网密钥交换第二版(InternetKeyExchangeVersion2，简称为IKEv2)用来在UE和ePDG之间协商密钥以及建立IP安全(IPsecurity，简称为IPSec)隧道。

图3是UE通过不信任的非3GPP接入网接入EPC的流程图。如图3所示，该流程主要包括以下处理：

步骤S302：ePDG与UE之间建立安全联盟，同时EPC网络和UE之间进行安全认证；

步骤S304：ePDG完成对UE的认证之后，向PGW发起PDN连接建立请求消息。

其中，当S2b使用PMIPv6时，该消息为代理绑定更新，PGW接收到该消息后发送代理绑定确认，其中包含为该UE分配的地址；当S2b使用GTP时，该消息为建立会话请求，PGW接收到该消息后发送建立会话回复，其中包含该UE分配的地址。

步骤S306：ePDG发送IKEv2消息通知UE上述PGW分配的IP地址，完成IPSec隧道的建立。

当UE接入3GPP网络时，对于某些分组数据网(packetdatanetwork，简称为PDN)，UE需要进行在该PDN网络中的外部认证，此时UE需要将认证信息(例如，用户名/密码等)，通过协议配置选项(protocolconfigurationoption，简称为PCO)发给PGW，之后PGW与外部PDN对该用户进行认证，并将认证结果返回给UE。

然而，相关技术中，由于IKEv2协议的局限，在某些情况下，用户设备无法采用IKEv2协议接入至演进的分组数据网关，从而使得部分3GPP网络需要的信息无法通过IKEv2协议获取，导致部分功能无法实现。

例如：当UE通过图2方式接入3GPP网络时，步骤301中UE无法将外部认证信息发送给ePDG，所以PGW无法获取到外部认证信息，导致无法对用户进行外部PDN网络的认证。

例如，当UE在E-UTRAN和WLAN同时接入EPC时，如果保持UE使用同一个IP地址接入同一个外部PDN网络，目前的IKEv2协议无法将用户希望在WLAN接入的IP流(IPflow)信息发给ePDG，所以网络无法实现流的迁移。

发明内容

针对相关技术中部分3GPP网络需要的信息无法通过IKEv2协议获取，部分功能无法实现的问题而提出本发明，为此，本发明的主要目的在于提供一种改进的用户设备接入方法及***，以解决上述问题至少之一。

根据本发明的一个方面，提供了一种用户设备接入方法。

根据本发明的用户设备接入方法包括：在用户设备侧和演进的分组数据网关侧增加协议栈；用户设备采用增加的协议栈的协议接入演进的分组数据网关ePDG。

根据本发明的另一方面，提供了一种用户设备接入装置。

根据本发明的用户设备接入装置包括：设置模块，用于在用户设备侧和演进的分组数据网关ePDG侧增加协议栈；接入模块，用于采用增加的协议栈的协议使用户设备接入ePDG。

根据本发明的又一方面，提供了一种用户设备接入***。

根据本发明的用户设备接入***包括：用户设备，用于采用增加的协议栈的协议接入演进的分组数据网关ePDG，其中，增加的协议栈分布在用户设备侧和演进的分组数据网关侧；ePDG，用于与用户设备建立连接。

通过本发明，在现有协议栈中增加协议栈，用户设备采用增加的协议栈的协议接入ePDG。解决了相关技术中部分3GPP网络需要的信息无法通过IKEv2协议获取，部分功能无法实现的问题，进而可以使用户设备采用增加的协议栈的协议顺利接入ePDG，从而使得部分3GPP网络需要的信息可以通过增加的协议栈的协议获取，实现相关技术中无法实现的功能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是演进的分组***的***架构图。

图2是相关技术中UE与ePDG之间的控制面协议栈示意图；

图3是UE通过不信任的非3GPP接入网接入EPC的流程图；

图4为根据本发明实施例的用户设备接入方法的流程图；

图5为根据本发明优选实施例的协议栈的示意图；

图6为根据本发明实例一的用户设备接入方法的流程图；

图7为根据本发明实例二的用户设备接入方法的流程图；

图8为根据本发明实施例的用户设备接入装置的结构框图；

图9为根据本发明实施例的用户设备接入***的结构框图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图4为根据本发明实施例的用户设备接入方法的流程图。如图4所示，该用户设备接入方法包括：

步骤S402：在用户设备侧和演进的分组数据网关侧增加协议栈；

步骤S404：用户设备采用增加的协议栈的协议接入演进的分组数据网关(ePDG)。

相关技术中，由于现有协议的局限，部分3GPP网络需要的信息(例如，外部认证信息和流迁移信息)无法通过现有协议获取，导致部分功能无法实现。采用上述方法，可以使用户设备通过上述增加的协议栈的协议接入ePDG，使得部分3GPP网络需要的信息通过增加的协议栈的协议获取，实现相关技术中无法实现的功能。

优选地，上述增加的协议栈可以位于基于英特网密钥交换第二版(IKEv2)协商的IPsec协议栈上。具体可以参见图5。

优选地，在执行上述步骤S404之前，还可以包括以下处理：

(1)ePDG与用户设备建立安全联盟；

(2)ePDG对用户设备的认证后向分组数据网关PGW发送连接建立请求；

(3)ePDG接收来自于PGW的连接建立响应，其中，连接建立响应携带有为用户设备分配的地址；

(4)ePDG将上述地址通知用户设备。

优选地，上述增加的协议栈的协议可以为：网络附加存储(NetworkAttachedStorage，简称为NAS)、会话启动协议(SessionInitiationProtocol，简称为SIP)、动态主机设置协议(DynamicHostConfigurationProtocol，简称为DHCP)、域名***(DomainNameSystem，简称为DNS)、广域网管理协议(TechnicalReport069，简称为TR069)、点到点协议(Point-to-PointProtocol，简称为PPP)或资源预留协议(ResourceReSerVationProtocol，简称为RSVP)。

优选地，上述步骤S404可以进一步包括以下处理：

(1)用户设备采用增加的协议栈的协议将接入请求发送至ePDG；

(2)用户设备接收来自于ePDG的成功响应。

在优选实施过程中，如果上述增加的协议栈为SIP协议栈，接入请求为SIP注册请求，成功响应为注册成功响应。

在优选实施过程中，如果上述增加的协议栈为NAS协议栈时，接入请求为附着请求，成功响应为附着接纳响应。

优选地，在执行上述步骤S404之后，用户设备可以采用增加的协议栈的协议向ePDG发送消息，其中，该消息携带有认证信息和/或IP流信息。

其中，当UE需要完成外部PDN网络认证时，用户设备需要向ePDG发送认证信息，例如，认证信息可以包含用户名/密码等信息。

其中，当UE需要完成流迁移时，用户设备可以向ePDG发送流迁移信息，流迁移信息为UE希望在WLAN侧传输的IP流的信息，例如，数据流模板(trafficflowtemplate，简称为TFT)信息，该模板信息可以包含源地址、目标地址、源端口号、目标端口号和协议类型等信息。

优选地，上述增加的协议栈为SIP协议栈时，上述消息为邀请消息或选项消息。

优选地，上述增加的协议栈为NAS协议栈时，消息为请求承载资源修改消息。

优选地，在用户设备向ePDG发送消息之后，还可以包括以下处理：

(1)ePDG将认证信息和/或IP流信息发送至PGW；

(2)ePDG接收来自于PGW的认证结果和/或流迁移结果；

(3)ePDG将认证结果和/或流迁移结果发送至用户设备。

优选地，在上述增加的协议栈为SIP协议栈时，认证信息和/或IP流信息可以携带在代理绑定更新或修改承载命令中；认证结果和/或流迁移结果可以携带在代理绑定确认或更新承载请求中；认证结果和/或流迁移结果可以携带在ePDG给用户设备发送的响应消息中。

优选地，在上述增加的协议栈为NAS协议栈时，认证信息和/或IP流信息可以携带在代理绑定更新或修改承载命令中；认证结果和/或流迁移结果可以携带在代理绑定确认或更新承载请求中；认证结果和/或流迁移结果可以携带在ePDG给用户设备发送的会话管理请求中。

以下结合图6和图7的示例描述上述优选实施过程。

图6是根据本发明实例一的流程图。在该实例中，UE完成IKEv2协议栈流程后，启动SIP协议栈，以进行外部PDN网络认证或者流迁移。其中，在执行流迁移时，UE已经在3GPP网络(如E-UTRAN)建立了一个PDN连接，希望在WLAN也建立到同一个PDN网络的连接，并使用相同的IP地址。如图6所示，根据本发明实施例的用户接入网络的方法包括以下步骤：

步骤S602，当UE需要完成外部PDN网络认证时，该步骤与步骤S302相同；

当UE需要完成流迁移时，该步骤中，UE发送流迁移指示给ePDG；

步骤S604，当UE需要完成外部PDN网络认证时，该步骤与步骤S304相同；

当UE需要完成流迁移时，该步骤中，ePDG需要将UE发来的流迁移指示发送给PGW；而PGW需要根据收到的流迁移指示，将在E-UTRAN为UE分配的IP地址发给ePDG；

步骤S606，该步骤与步骤S306相同；

步骤S608，UE向ePDG发起SIP注册请求；

步骤S610，ePDG回复200OK给UE，完成UE的注册；

步骤S612，UE向ePDG发送邀请(INVITE)消息或选项(OPTION)消息。

其中，当UE需要完成外部PDN网络认证时，上述邀请消息包含认证信息，例如，用户名/密码等；

其中，当UE需要完成流迁移时，上述邀请包含UE希望在WLAN侧传输的IP流的信息，例如，数据流模板(trafficflowtemplate，简称为TFT)，其中包含源地址、目标地址、源端口号、目标端口号和协议类型等；

步骤S614，当S2b使用PMIPv6时，ePDG发送代理绑定更新给PGW；当S2b使用GTP时，ePDG发送修改承载命令给PGW；上述消息中包含步骤S612中UE发来的信息；

步骤S616，当PGW接收到了UE发来的外部认证信息，PGW根据自身配置的该PDN网络执行认证的策略，与外部PDN网络中的认证网元交互，完成外部认证；

当PGW接收到UE发来的流迁移信息(例如，TFT)，PGW需要发起将该TFT对应的IP流迁移到非3GPP接入(WLAN)侧；

根据S2b使用的协议，PGW回复ePDG：代理绑定更新(PMIPv6)或者修改承载请求(GTP)，其中携带认证接入和/或流迁移信息(PGW确认的TFT)；

在优选实施过程中，当S2b使用GTP时，ePDG对PGW回复更新承载回复，确认承载更新完成；

步骤S618，ePDG将步骤S616中接收到的信息通过200OK发给UE，完成外部认证和/或流迁移。

图7是根据本发明方法实例二的流程图。在该实例中，当UE完成IKEv2协议栈流程后，启动NAS协议栈，以进行外部PDN网络认证或者流迁移。其中流迁移时，UE已经在3GPP网络(如E-UTRAN)建立了一个PDN连接，希望在WLAN也建立到同一个PDN网络的连接，并使用相同的IP地址。如图7所示，根据本发明实施例的用户接入网络的方法包括以下步骤：

步骤S702-S706与步骤S602-S606基本相同；

步骤S708，UE启动NAS协议栈，发起附着请求；

步骤S710，ePDG回复附着接纳给UE，完成UE注册；

步骤S712，UE向ePDG发送请求承载资源修改。

其中，当UE需要完成外部PDN网络认证时，其中包含认证信息，如用户名/密码等；

其中，当UE需要完成流迁移时，其中包含UE希望在WLAN侧传输的IP流的信息，比如TFT(trafficflowtemplate，数据流模板)，其中包含源地址、目标地址、源端口号、目标端口号和协议类型等；

步骤S714-步骤S716与步骤S614-步骤S616相同；

步骤S718，ePDG向UE发送会话管理请求，其中包含步骤S716中收到的信息；

步骤S720，UE向ePDG发送会话管理回复，确认收到会话管理请求；

步骤S722，ePDG向PGW发送更新承载回复，确认承载更新完成。

需要注意的是，图6与图7分别描述了上述增加的协议栈为SIP协议栈和NAS协议栈时，用户设备接入ePDG的优选实施方式。当上述增加的协议栈为DHCP、DNS、PPP等协议栈时，用户设备接入ePDG的流程与上述流程基本类似，此处不再赘述。

图8为根据本发明实施例的用户设备接入装置的结构框图。如图8所示，该用户设备接入装置包括：设置模块80和接入模块82。

设置模块80，用于在用户设备侧和ePDG侧增加协议栈；

接入模块82，用于采用上述增加的协议栈的协议使用户设备接入ePDG。

采用上述装置，可以使用户设备通过上述增加的协议栈的协议接入ePDG，使得部分3GPP网络需要的信息通过增加的协议栈的协议获取，实现相关技术中无法实现的功能。

优选地，上述增加的协议栈的协议包括但不限于：NAS、SIP、DHCP、DNS、TR069、PPP、或RSVP。

优选地，上述增加的协议栈可以设置在基于英特网密钥交换第二版(IKEv2)协商的IPsec协议栈上。具体可以参见图5。

在上述增加的协议栈为NAS协议栈或SIP协议栈时，上述接入模块82的优选工作方式具体可以参见图6和图7。需要注意的是，当上述增加的协议栈为DHCP、DNS、PPP等协议栈时，上述接入模块82的优选工作方式与上述优选工作方式基本类似，此处不再赘述。

图9为根据本发明实施例的用户设备接入***的结构框图。如图9所示，该用户设备接入***可以包括：用户设备90和ePDG92。

用户设备90，用于采用增加的协议栈的协议接入演进的分组数据网关ePDG，其中，增加的协议栈分布在用户设备侧和演进的分组数据网关侧；

ePDG92，用于与用户设备建立连接。

优选地，上述增加的协议栈的协议包括但不限于：NAS、SIP、DHCP、DNS、TR069、PPP、或RSVP。

优选地，上述增加的协议栈可以设置在基于英特网密钥交换第二版(IKEv2)协商的IPsec协议栈上。具体可以参见图5。

优选地，用户设备90，还用于采用增加的协议栈的协议将接入请求发送至ePDG，接收来自于ePDG的成功响应。

优选地，用户设备90，还用于采用增加的协议栈的协议向ePDG发送消息，其中，消息携带有认证信息和/或IP流信息。

优选地，ePDG92，还用于将认证信息和/或IP流信息发送至PGW，接收来自于PGW的认证结果和/或流迁移结果，将认证结果和/或流迁移结果发送至用户设备。

上述用户设备90和ePDG92相互结合的优选实施方式具体可以参见图6和图7的描述，此处不再赘述。

需要注意的是，图6与图7分别描述了上述增加的协议栈为SIP协议栈和NAS协议栈时，用户设备90接入ePDG92的优选实施方式。当上述增加的协议栈为DHCP、DNS、PPP等协议栈时，用户设备90接入ePDG92的优选实施方式与上述优选实施方式基本类似，此处不再赘述。

综上所述，通过本发明的上述实施例，可以使用户设备通过上述增加的协议栈的协议接入ePDG，使得部分3GPP网络需要的信息通过增加的协议栈的协议获取，实现相关技术中无法实现的功能。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种用户设备接入方法，其特征在于，包括：

在用户设备侧和演进的分组数据网关侧增加协议栈；

用户设备采用所述增加的协议栈的协议接入演进的分组数据网关ePDG；

其中，所述增加的协议栈位于基于英特网密钥交换第二版IKEv2协商的IPsec协议栈上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述增加的协议栈的协议包括：

网络附加存储NAS协议、会话启动协议SIP、动态主机设置协议DHCP、域名***DNS协议、广域网管理协议TR069、点到点协议PPP、或资源预留协议RSVP。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，在所述用户设备接入所述演进的分组数据网关之前，还包括：

所述ePDG与所述用户设备建立安全联盟；

所述ePDG对所述用户设备的认证后向分组数据网关PGW发送连接建立请求；

所述ePDG接收来自于所述PGW的连接建立响应，其中，所述连接建立响应携带有为所述用户设备分配的地址；

所述ePDG将所述地址通知所述用户设备。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述用户设备接入所述ePDG包括：

所述用户设备采用所述增加的协议栈的协议将接入请求发送至所述ePDG；

所述用户设备接收来自于所述ePDG的成功响应。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述增加的协议栈为SIP协议栈时，所述接入请求为SIP注册请求，所述成功响应为注册成功响应。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述增加的协议栈为NAS协议栈时，所述接入请求为附着请求，所述成功响应为附着接纳响应。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述用户设备接入所述ePDG之后，还包括：

所述用户设备采用所述增加的协议栈的协议向所述ePDG发送消息，其中，所述消息携带有认证信息和/或IP流信息。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述增加的协议栈为SIP协议栈时，所述消息为邀请消息或选项消息。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述增加的协议栈为NAS协议栈时，所述消息为请求承载资源修改消息。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述用户设备向所述ePDG发送消息之后，还包括：

所述ePDG将所述认证信息和/或所述IP流信息发送至PGW；

所述ePDG接收来自于所述PGW的认证结果和/或流迁移结果；

所述ePDG将所述认证结果和/或所述流迁移结果发送至所述用户设备。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述增加的协议栈为SIP协议栈时，

所述认证信息和/或所述IP流信息携带在代理绑定更新或修改承载命令中；

所述认证结果和/或所述流迁移结果携带在代理绑定确认或更新承载请求中；

所述认证结果和/或所述流迁移结果携带在所述ePDG给所述用户设备发送的响应消息中。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述增加的协议栈为NAS协议栈时，

所述认证信息和/或所述IP流信息携带在代理绑定更新或修改承载命令中；

所述认证结果和/或所述流迁移结果携带在代理绑定确认或更新承载请求中；

所述认证结果和/或所述流迁移结果携带在所述ePDG给所述用户设备发送的会话管理请求中。

13.一种用户设备接入装置，其特征在于，包括：

设置模块，用于在用户设备侧和演进的分组数据网关ePDG侧增加协议栈，其中，所述增加的协议栈位于基于英特网密钥交换第二版IKEv2协商的IPsec协议栈上；

接入模块，用于采用所述增加的协议栈的协议使所述用户设备接入所述ePDG。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述增加的协议栈包括：

网络附加存储NAS协议、会话启动协议SIP、动态主机设置协议DHCP、域名***DNS协议、广域网管理协议TR069、点到点协议PPP、或资源预留协议RSVP。

15.一种用户设备接入***，其特征在于，包括：

用户设备，用于采用增加的协议栈的协议接入演进的分组数据网关ePDG，其中，所述增加的协议栈分布在用户设备侧和演进的分组数据网关侧，且所述增加的协议栈位于基于英特网密钥交换第二版IKEv2协商的IPsec协议栈上；

所述ePDG，用于与所述用户设备建立连接。

16.根据权利要求15所述的***，其特征在于，

所述用户设备，还用于采用所述增加的协议栈的协议将接入请求发送至所述ePDG，接收来自于所述ePDG的成功响应。

17.根据权利要求15所述的***，其特征在于，

所述用户设备，还用于采用所述增加的协议栈的协议向所述ePDG发送消息，其中，所述消息携带有认证信息和/或IP流信息。

18.根据权利要求17所述的***，其特征在于，

所述ePDG，还用于将所述认证信息和/或所述IP流信息发送至分组数据网关PGW，接收来自于所述PGW的认证结果和/或流迁移结果，将所述认证结果和/或所述流迁移结果发送至所述用户设备。