CN102523570A - 一种网络侧用户面实体选择方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种网络侧用户面实体选择方法，包括：用户设备向网络侧控制面实体发起业务请求；所述控制面实体获取所述用户设备的位置信息，并根据所述位置信息选择一个网络侧用户面实体为该用户设备服务。本发明针对控制面实体和用户面实体分离的网络架构，提供了一种可行的业务处理方法，是对现有技术的完善和补充。

Description

一种网络侧用户面实体选择方法
技术领域
本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种网络侧用户面实体选择方法。
背景技术
现有通用分组无线业务(General Package Radio Service，GPRS)/通用移动通信***(Universal Mobile Telecommunications System，UMTS)网络结构如图1所示，采用了与第二代移动通信***类似的结构，包括UMTS陆地无线接入网(UMTS Territorial Radio Access Network，UTRAN)、GSM/EDGE无线接入网(GSM/EDGE Radio Access Network，GERAN)、核心网(Core Network，CN)以及用户终端(User Equipment，UE)。其中，GERAN/UTRAN用于实现所有与无线有关的功能，而CN处理GPRS/UMTS***内所有的话音呼叫和数据连接，并用于实现与外部网络的交换和路由的功能。CN从逻辑上分为电路交换域(Circuit Switched Domain，CS)和分组交换域(Packet Switched Domain，PS)，分别支持话音和数据业务。
CS域包括移动交换中心服务器(MSC-Server)，媒体网关(MGW)和网关移动业务交换中心服务器(GMSC-Server)等节点。其中，MSC-Server用于传输CS域的控制面数据，实现移动性管理、呼叫控制以及鉴权加密等功能，GMSC-Server用于实现GMSC的呼叫控制和移动性控制的控制面功能，MGW用于实现用户面数据的传输。
PS域包括服务通用分组无线业务支持节点(SGSN)以及网关通用分组无线业务支持节点(GGSN)等节点。其中，GGSN主要负责和外部网络进行接口，同时，GGSN还负责实现用户面数据的传输。SGSN在PS域中的位置和CS域的MSC Server类似，其核心功能是实现路由转发、移动性管理、会话管理以及用户信息存储等功能。
归属位置寄存器(Home Location Register，HLR)用于存储用户签约信息，CS和PS域都使用这个设备。
3GPP为了增强未来网络的竞争能力，正在研究一种全新的演进网络架构，包括***架构演进(SAE)和接入网的长期演进(LTE)，其中演进的接入网称为E-UTRAN，现有技术中的一种演进的分组核心网络架构如图2所示，包括移动性管理实体(Mobility Management Entity，MME)、用户面实体(User PlaneEntity，UPE)以及不同接入***之间的用户面锚点(Inter Access System Anchor，Inter AS Anchor)三个逻辑功能实体。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等，对应于当前GPRS/UMTS***内部SGSN的控制平面部分；UPE负责空闲状态下为下行数据发起寻呼，管理保存IP承载参数和网络内路由信息等，对应于当前GPRS/UMTS***内部SGSN和GGSN的数据平面部分；Inter AS Anchor则充当不同接入***间的用户面锚点。策略和计费规则功能实体(Policy andCharging Rule Function，PCRF)用于策略控制决定和流计费控制功能。归属网络服务器(Home Subscriber Server，HSS)用于存储用户签约信息。
目前3GPP TR 23882协议中规定演进分组核心网中UE附着的实现流程，如图3所示，包括：
1、UE选择接入***和网络(Network Discovery and Access SystemSelection)；
2、UE发送附着请求消息(Attach Request)到当前MME/UPE；
3、如果附着请求消息中携带旧侧的(之前的)注册信息，则当前MME/UPE发送消息(Send old registration information)到旧侧的MME/UPE获取用户的信息；
4、旧侧MME/UPE发送用户信息(Send user information)给当前MME/UPE；
5、当前MME/UPE对UE进行鉴权(Authentication)；
6、将当前MME/UPE注册到HSS中(Register MME/UPE)；
7、在旧侧MME/UPE删除UE的信息(Delete UE registration information)；
8、HSS证实当前MME/UPE的注册(Confirm Registration)；
9、当前MME/UPE选择一个Inter AS Anchor(Selection of IntersystemMobility Anchor GW)；
10、Inter AS Anchor使用UE的分配IP地址进行IP层配置，UE和Inter ASAnchor间的用户平面被建立，缺省的计费和策略规则被使用；
11、当前MME/UPE提供缺省IP承载的QoS配置给演进的无线接入网；
12、当前MME/UPE接受UE的附着请求(Attach Accept)，并分配UE的临时标识；
13、UE确认附着成功(Attach Confirm)。
通过以上流程可以看出，现有23.882协议中用户附着流程是基于MME/UPE在同一个网络实体上来描述的，所以没有描述在用户附着过程中MME如何来选择UPE的问题。如果MME/UPE不在同一个网络实体的话，则在用户附着或者跟踪区注册(Tracking Area Registration)等流程中MME需要选择一个UPE来为这个用户服务。
另外，在现有UMTS***中，提出了一种单一隧道(One Tunnel)机制(即UMTS***中数据面直接在UTRAN和GGSN之间处理，而无需通过SGSN来处理)，在该One Tunnel下，需要进行GGSN选择。
发明内容
本发明提供一种网络侧用户面实体选择方法，实现对现有技术的完善和补充。
本发明方法包括：
A、用户设备向网络侧控制面实体发起业务请求；
B、所述控制面实体获取所述用户设备的位置信息，并根据所述位置信息选择一个网络侧用户面实体为该用户设备服务。
根据本发明的上述方法，在网络侧预先保存用户设备的位置信息和能提供服务的网络侧用户面实体的对应关系；
所述步骤B中，所述控制面实体获取用户设备的位置信息后，查询所述对应关系，选择出一个对应的网络侧用户面实体为该用户设备服务。
所述对应关系保存在网络侧控制面实体中或网络侧任意功能实体中。
所述位置信息和所述用户面实体的对应关系为：
一个位置信息对应一个能提供服务的所述用户面实体；或者
一个位置信息对应多个能提供服务的所述用户面实体。
当一个位置信息对应多个能提供服务的所述用户面实体时，根据负荷分担原则选择出其中一个用户面实体为该用户设备服务。
根据本发明的上述方法，所述步骤A中，所述用户设备向演进网络发起业务请求；演进接入网发送用户的业务请求到演进网络核心网的控制面实体，携带该用户设备的跟踪区信息；
所述步骤B中，所述演进网络核心网的控制面实体从所述业务请求消息中获取用户设备所在的跟踪区信息，查询保存的跟踪区信息与演进网络核心网用户面实体的对应关系，选择出一个与该用户设备所在跟踪区对应的演进网络核心网用户面实体为该用户设备服务。
根据本发明的上述方法，所述用户设备向演进网络发起附着请求、跟踪区更新请求或切换请求。
根据本发明的上述方法，所述步骤A中，所述用户设备向通用移动通信***UMTS的服务通用分组无线业务支持节点SGSN发起业务请求；
所述步骤B中，所述SGSN从用户上下文中获取该用户设备所在的路由区信息，查询保存的路由区信息与网关通用分组无线业务支持节点GGSN的对应关系，选择出一个与该用户设备所在路由区对应的GGSN为该用户设备服务。
根据本发明的上述方法，所述步骤A中，所述用户设备向UMTS的SGSN发起激活PDP上下文请求。
本发明有益效果如下：
(1)采用本发明，当用户设备向网络侧控制面实体发起业务请求时，由控制面实体获取该用户设备的位置信息，并根据该用户设备所在位置选择一个网络侧用户面实体为该用户设备服务。因此，本发明针对控制面实体和用户面实体分离的网络架构，提供了一种可行的业务处理方法，是对现有技术的完善和补充。
(2)采用本发明方法，可以在网络侧预先保存用户设备的位置信息和能提供服务的网络侧用户面实体的对应关系；控制面实体获取用户设备的位置信息后，通过查询保存的对应关系，选择出一个对应的网络侧用户面实体为该用户设备服务。其中，一个位置信息可以对应多个能提供服务的用户面实体，并根据负荷分担原则选择出其中一个用户面实体为该用户设备服务，不仅实现方法简单，且能实现用户面实体负荷分担，提高网络业务处理能力和性能。
(3)本发明方法可以应用到演进网络，在MME和UPE分离架构下，提供一种由MME根据用户设备所在跟踪区来选择相应UPE为用户设备服务的方法。
(4)本发明方法还可以应用到现有UMTS***中One Tunnel机制下的GGSN选择。
附图说明
图1为GPRS/UMTS网络结构示意图；
图2为现有技术中一种演进的分组核心网络架构示意图；
图3为3GPP TR 23.882协议中规定演进分组核心网中UE附着的实现流程图；
图4为本发明实施例一UE在演进网络发起附着请求的流程图；
图5为本发明实施例二UE在演进网络发起跟踪区注册的流程图；
图6为本发明实施例三UE在UMTS***中发起激活PDP上下文请求的流程图。
具体实施方式
本发明提供的网络侧用户面实体选择方法，包括：用户设备UE向网络侧控制面实体发起业务请求；控制面实体获取UE的位置信息，并根据该UE位置信息选择一个网络侧用户面实体为其服务。
在实际应用中，可以在网络侧预先保存UE的位置信息和能提供服务的网络侧用户面实体的对应关系；控制面实体获取用户设备的位置信息后，查询保存的对应关系，选择出一个对应的网络侧用户面实体为该UE服务。
UE的位置信息和能提供服务的网络侧用户面实体的对应关系可以保存在网络侧控制面实体中，或网络侧任意功能实体中。当一个位置信息对应多个能提供服务的用户面实体时，根据负荷分担原则选择出其中一个用户面实体。
下面结合附图用具体实施例对本发明的上述方法进行详细描述。
实施例一：
UE在演进网络中发起附着请求，由MME选择UPE为该UE服务。
具体信令流程如图4所示，包括：
1、UE选择接入***和网络(Network Discovery and Access SystemSelection)；
2、UE发送附着请求消息(Attach Request)到演进网络的当前MME；演进的无线接入网(Evolved RAN)在发送UE的附着请求消息到当前MME时携带这个UE的跟踪区(Trace Area)信息；
3、如果附着请求消息中携带旧侧的(UE之前的)注册信息，则当前MME发送消息(Send old registration information)到旧侧MME获取用户的信息；
4、旧侧MME发送用户信息(Send user information)给当前MME；
5、在当前MME对UE进行鉴权(Authentication)；
6、将当前MME注册到HSS中(Register MME)；
7、在旧侧MME删除用户的信息(Delete UE registration information)；
8、HSS证实当前MME的注册(Confirm Registration)；
9、当前MME根据用户所在的位置信息来选择用户所使用的一个UPE(Selection of UPE)；具体方法为：
当前MME从Evolved RAN发送的附着请求消息中获取UE所在的跟踪区信息，然后查询这个跟踪区能被哪些UPE服务(跟踪区和UPE之间的对应关系可以在MME中进行配置或者在其它网络侧实体中配置，如果跟踪区和UPE之间的对应关系配置在其它网络侧实体中，则当前MME查询对应实体来获取跟踪区所对应的UPE)；
MME根据查询结果，选择一个UPE来处理该UE的用户面；如果一个跟踪区能被多个UPE服务，则MME根据负荷分担等原则来选择其中的一个UPE；具体的负荷分担原则(例如选择当前负荷最小的UPE等)本发明对此不作限定；
10、建立UE和UPE、Inter AS Anchor间的用户平面，缺省的计费和策略规则被使用(User Plane Route Configuration)；
该步骤包括：
MME发送激活请求消息给选择的UPE；
UPE选择一个Inter AS Anchor；
UPE回激活响应消息给MME；
11、当前MME提供缺省IP承载的QoS配置给演进的无线接入网(Configure IP Bearer QoS)；
12、MME接受UE的附着请求(Attach Accept)，并分配UE的临时标识；
13、UE确认附着成功(Attach Confirm)。
上述流程中是以UPE和Inter AS Anchor为独立的网络实体为例，但本发明不限制其它的网络架构，例如UPE和Inter AS Anchor在一个网络实体中。
采用本发明方法的图4所示流程与现有技术附着流程的主要差异，体现在图4的步骤9中，由MME进行UPE的选择。
实施例二：
UE在演进网络中发起跟踪区注册请求，由MME选择UPE为该UE服务。
具体信令流程如图5所示，包括：
1、当发生跟踪区变化或者周期跟踪区更新定时器超时后UE发送跟踪区注册消息到演进网络核心网的MME；Evolved RAN在发送UE的跟踪区注册消息到MME时携带这个UE的跟踪区信息；
2、MME根据用户所在的位置信息来选择用户所使用的一个UPE(Selectionof UPE)；具体方法为：
MME从Evolved RAN发送的跟踪区注册消息中获取UE所在的跟踪区信息，然后查询这个跟踪区能被哪些UPE服务(跟踪区和UPE之间的对应关系可以在MME中进行配置或者在其它网络侧实体中配置，如果跟踪区和UPE之间的对应关系配置在其它网络侧实体中，则MME查询对应实体来获取跟踪区所对应的UPE)；
MME根据查询结果，选择一个UPE来处理该UE的用户面；如果一个跟踪区能被多个UPE服务，则MME根据负荷分担等原则来选择其中的一个UPE；具体的负荷分担原则(例如选择当前负荷最小的UPE等)本发明对此不作限定；
3、如果选择的UPE与原来用户上下文中的UPE不一致，则MME发送激活上下文请求消息到选择的UPE(即目的UPE)；
4、MME发送删除上下文请求消息到源UPE；
5、建立目的UPE和Inter AS Anchor之间的用户平面；
6、目的UPE发送激活上下文响应消息给MME；
7、源UPE发送删除上下文响应消息给MME；
8、MME证实用户的跟踪区注册。
实施例三：
UE在UMTS***中发起激活PDP上下文请求，由SGSN选择GGSN为该UE服务。
根据UE的位置信息来确定UE使用的用户面实体也可以应用到现有技术的UMTS***中One Tunnel机制下的GGSN选择上。具体信令流程如图6所示，包括：
1、UE发送“激活PDP上下文请求”消息到SGSN；
2、SGSN根据UE所在的位置信息来选择所使用的GGSN，如下方法为：
SGSN从它保存的用户上下文中获取用户所在的路由区(Route Area，RA)信息；
SGSN查询这个路由区能被哪些GGSN服务(路由区和GGSN之间的对应关系可以在SGSN中进行配置或者在其它网络实体中配置，如果路由区和GGSN之间的对应关系配置在其它网络侧实体中，由SGSN查询对应网络实体来获取路由区所对应的GGSN)；
SGSN根据查询结果，选择一个GGSN来处理该UE的用户面。如果一个路由区能被多个GGSN服务，则SGSN根据负荷分担等原则来选择其中的一个GGSN，具体的负荷分担原则(例如选择当前负荷最小的GGSN等)本发明对此不作限定；
3、SGSN发送“创建PDP上下文请求”消息到选择的GGSN；
4、GGSN回“创建PDP上下文响应”消息到SGSN；
5、SGSN通过无线接入承载指派流程(RAB Assignment)建立无线接入承载；
6、SGSN发“修改PDP上下文请求”消息给GGSN；
7、GGSN回“修改PDP上下文响应”消息给SGSN；
8、SGSN回“激活PDP上下文接受”消息给UE。
本发明用具体实施例公开了在MME和UPE分离的演进网络架构下，由MME根据UE所在跟踪区来选择相应UPE为UE服务的方法。
本发明方法还公开了现有UMTS***中One Tunnel机制下，由SGSN选择GGSN为UE服务的方法。
综上所述，采用本发明，当用户设备向网络侧控制面实体发起业务请求时，由控制面实体获取该用户设备的位置信息，并根据该用户设备所在位置选择一个网络侧用户面实体为该用户设备服务。因此，本发明针对控制面实体和用户面实体分离的网络架构，提供了一种可行的业务处理流程，是对现有技术的完善和补充。
采用本发明方法，可以在网络侧预先保存用户设备的位置信息和能提供服务的网络侧用户面实体的对应关系；控制面实体获取用户设备的位置信息后，通过查询保存的对应关系，选择出一个对应的网络侧用户面实体为该用户设备服务。其中，一个位置信息可以对应多个能提供服务的用户面实体，并根据负荷分担原则选择出其中一个用户面实体为该用户设备服务，实现方法简单，且能实现用户面实体负荷分担，提高网络业务处理能力和性能。
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 (11)

1.一种网络侧用户面实体选择方法，其特征在于，包括：
移动性管理实体MME接收演进的接入网E-UTRAN转发的用户设备附着请求消息，所述附着请求消息携带所述用户设备的跟踪区信息；
所述MME获取所述跟踪区信息，查询所述跟踪区信息与演进网络核心网用户面实体之间的对应关系，选择一个演进网络核心网用户面实体为所述用户设备服务，所述对应关系包括一个跟踪区信息对应多个能提供服务的演进网络核心网用户面实体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述跟踪区信息与演进网络核心网用户面实体之间的对应关系为网络侧配置的。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述MME获取所述跟踪区信息，查询所述跟踪区信息与演进网络核心网用户面实体之间的对应关系，选择一个演进网络核心网用户面实体为所述用户设备服务包括：
所述MME获取所述跟踪区信息；
所述MME查询配置在其它网络侧实体中的所述跟踪区信息与演进网络核心网用户面实体之间的对应关系；
所述MME获取所述跟踪区信息对应的演进网络核心网用户面实体UPE。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
如果一个跟踪区能被多个演进网络核心网用户面实体服务，则MME根据负荷分担原则来选择其中的一个演进网络核心网用户面实体。
5.一种网络侧用户面实体选择方法，其特征在于，包括：
用户设备UE通过演进的接入网E-UTRAN向移动性管理实体MME发送附着请求消息，所述附着请求消息由所述演进的接入网转发时携带所述用户设备的跟踪区信息，以使得所述MME获取所述跟踪区信息，查询所述跟踪区信息与演进网络核心网用户面实体之间的对应关系，选择一个演进网络核心网用户面实体为所述用户设备服务，所述对应关系包括一个跟踪区信息对应多个能提供服务的演进网络核心网用户面实体。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述MME接受UE的附着请求，所述UE接收所述MME分配的临时标识，所述UE确认附着成功。
7.一种网络侧用户面实体选择装置，其特征在于，包括：
用于接收演进的接入网E-UTRAN转发的用户设备附着请求消息单元，所述附着请求消息携带所述用户设备的跟踪区信息；
用于获取所述跟踪区信息，查询所述获取的所述跟踪区信息与演进网络核心网用户面实体之间的对应关系，选择一个演进网络核心网用户面实体为所述用户设备服务的单元，所述对应关系包括一个跟踪区信息对应多个能提供服务的演进网络核心网用户面实体。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，用于获取所述跟踪区信息，查询所述获取的所述跟踪区信息与演进网络核心网用户面实体之间的对应关系，选择一个演进网络核心网用户面实体为所述用户设备服务的单元具体用于：
获取所述跟踪区信息；
查询配置在其它网络侧实体中的所述跟踪区信息与演进网络核心网用户面实体之间的对应关系；
获取所述跟踪区信息对应的演进网络核心网用户面实体UPE。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
用于如果一个跟踪区能被多个演进网络核心网用户面实体服务，则MME根据负荷分担原则来选择其中的一个演进网络核心网用户面实体的单元。
10.一种网络侧用户面实体选择装置，其特征在于，包括：
用于通过演进的接入网E-UTRAN向移动性管理实体MME发送附着请求消息的单元，所述附着请求消息由所述演进的接入网转发时携带所述UE的跟踪区信息，以使得所述MME获取所述跟踪区信息，查询所述跟踪区信息与演进网络核心网用户面实体之间的对应关系，选择一个演进网络核心网用户面实体为所述用户设备服务，所述对应关系包括一个跟踪区信息对应多个能提供服务的演进网络核心网用户面实体。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
用于若所述MME接受UE的附着请求，接收所述MME分配的临时标识，确认附着成功的单元。
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