CN103596289B - 一种演进分组***中的小规模核心网及典型应用的方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种演进分组***中的小规模核心网。该核心网包括：集成于一体的NAS模块、S1AP模块、SCTP模块、GTPU模块和控制模块，NAS模块、S1AP模块、SCTP模块依次连接且均分别与控制模块和GTPU模块连接，模块之间采用自定义消息进行通信，其中：NAS模块，用于实现移动管理实体的非接入协议层功能；S1AP模块，用于实现移动管理实体的S1接口应用协议层功能；SCTP模块，用于实现移动管理实体的流控制传输协议层功能；GTPU模块，用于实现服务网关和PDN网关实体的隧道协议层功能；控制模块，用于协调控制所述NAS模块、S1AP模块、SCTP模块和GTPU模块实现各模块功能。本申请还公开了基于上述核心网的S1建立、附着、去附着过程的实现方法。本申请实施例可以减少成本、提高组网效率。

Description

一种演进分组***中的小规模核心网及典型应用的方法

技术领域

本申请涉及移动通信技术领域，特别涉及一种演进分组***中小规模核心网及其典型应用的方法。

背景技术

为适应业务带宽要大、传输时延要小以及网络覆盖要广等多方面的现实应用需求，3GPP推出了一种演进技术，即演进分组***（Evolved Packet System，EPS），该***是3GPP标准委员会制定的3G UMTS中最新的演进标准，其内容主要包括无线接口长期演进（Long Term Evolution，LTE）和***架构演进（System Architecture Evolution，SAE）。参见图1，EPS***由核心网（Evolved Packet Core，EPC）、基站（eNodeB）和用户设备（UE）三部分组成，其中：EPC负责核心网部分，eNode B负责接入网部分（又称E-UTRAN）。

根据3GPP对演进分组***相关协议的规定，EPC核心网（参见图1）由移动管理实体（Mobility Management Entity，MME）、服务网关（Serving Gate Way，S-GW）、PDN网关（PDNGateway PDN，P-GW）、归属地签约用户服务器（Home Subscriber Server，HSS）、GPRS服务支持节点（Serving GPRS Support Node，SGSN）、策略和计费规则功能体（Policy andCharging Rules Function，PCRF）等组成，每个功能实体均以独立的设备存在，各实体有不同的功能分配，相互配合，共同完成核心网EPC的功能实现。具体而言：MME负责UE在EPC中的移动性管理，包括对空闲状态用户设备UE的移动性管理控制、EPS承载控制、安全控制、寻呼等；S-GW负责UE用户平面数据的传送、转发和路由切换等；P-GW提供到外部PDN的连接等功能；HSS用于存储用户签约信息的数据库；SGSN用于2G/3G和E-UTRAN3GPP接入网间移动时EPC节点间信令的交互，PDN和S-GW的选择等。这个功能的实现依赖于接口协议栈进行。参见图1所示，若不考虑网络间的切换则涉及的主要接口包括：MME和E-UTRAN间的S1-MME接口、MME和S-GW间的S11接口、MME和HSS间的S6a接口、MME和SGSN间的S3接口、S-GW和E-UTRAN间的S1-U接口、S-GW和P-GW间的S5接口、S-GW和SGSN间的S4接口、P-GW和PCRF间的Gx接口、P-GW和PDN间的SGi接口、PCRF和应用功能AF间的接口。不同接口之间采用的协议栈不完全相同，图2（a）～（g）示出了不同接口之间采用的协议情形。由此可见，实现核心网EPC是一个***复杂的工程，需要大量的协议，复杂的组网操作。

然而，在某些小规模组网环境时（比如，特定的LTE测试、LTE专网），只需要使用EPC的部分或者主要功能，在该情况下，如果仍然搭建一个庞大而复杂的核心网***，必然增加成本，降低演进分组***核心网组建效率。同时，基于庞大而复杂的核心网***的各种应用的效率也较低。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种演进分组***中的小规模核心网及典型应用的方法，以避免在小规模场景下仍然搭建一个庞大而复杂的核心网***，从而减少成本、提高演进分组***中核心网的构建效率。

本申请实施例提供的演进分组***中的小规模核心网包括：集成于一体的NAS模块、S1AP模块、SCTP模块、GTPU模块和控制模块，所述NAS模块与所述S1AP模块连接、所述S1AP模块与所述SCTP模块连接，所述NAS模块、S1AP模块、SCTP模块均分别与控制模块和GTPU模块连接，模块与模块之间采用以核心网标准通信协议消息为基础、保留有实现两模块各自功能的必要字段的自定义消息进行通信，其中：

所述NAS模块，用于实现核心网侧移动管理实体（MME）的非接入协议层（NAS）的功能；

所述S1AP模块，用于实现核心网侧移动管理实体的S1接口应用协议层（S1AP）的功能

所述SCTP模块，用于实现核心网侧移动管理实体的流控制传输协议层（SCTP）的功能；

所述GTPU模块，用于实现核心网侧服务网关（S-GW）和PDN网关（P-GW）实体的隧道协议层（GTPU）的功能；

所述控制模块，用于协调控制所述NAS模块、S1AP模块、SCTP模块和GTPU模块实现各模块的功能。

优选地，所述小规模核心网还包括与NAS模块连接的鉴权模块，用于实现鉴权参数的计算，并通过接口函数的方式供所述NAS模块调用。

本申请还提供了一种基于前述的小规模核心网的S1建立方法。该方法包括：

SCTP模块接收基站发起的关联建立请求后与基站对等层进行握手操作建立关联；

关联建立完成后SCTP模块接收基站发送的S1建立请求；

SCTP模块接收到S1建立请求后将该S1建立请求转发给S1AP模块，以便S1AP模块进行审核和基站资源分配；

SCTP模块接收到S1AP模块发送的S1建立确认消息后向基站转发该确认消息以完成S1的建立。

优选地，所述方法还包括：S1AP模块进行审核和基站资源分配后，构造S1建立指示的自定义消息传送给控制模块，由控制模块进行基站资源分配以便将分配结果通过自定义消息通知给NAS模块、GTPU模块。

本申请还提供了一种基于前述的小规模核心网的附着过程的实现方法。该方法包括：

控制模块接收到经SCTP模块、S1AP模块和NAS模块解析解码的由基站发送的初始UE消息后，对消息参数和资源进行审核；

经审核允许接入后，控制模块控制GTPU模块进行隧道的配置增加处理，控制NAS模块、S1AP模块进行上下文建立过程处理，控制GTPU模块进行隧道的配置修改处理以便完成附着过程。

本申请还提供了一种基于前述的小规模核心网的去附着过程的实现方法。该方法包括：

控制模块接收到经SCTP模块、S1AP模块和NAS模块解析解码的由基站发送的包含有去附请求的消息后，对消息参数和资源进行审核；

经审核允许UE去附着后，控制模块通知NAS模块进行NAS层的去附着处理，控制S1AP模块进行上下文释放处理，控制NAS模块、GTPU模块进行UE本地相关资源的释放处理以便完成去附着过程。

优选地，所述控制模块接收到经SCTP模块、S1AP模块和NAS模块解析解码的由基站发送的包含有去附请求消息具体包括：

SCTP模块接收到基站发送的去附着请求消息后，将该消息传送给S1AP模块；

S1AP模块根据接收到的消息构造自定义的上行NAS传输指示消息并发送给NAS模块；

NAS模块设置相应的状态和标志，并构造自定义的去附着请求消息发送给控制模块，控制模块收到包含有去附着请求的消息。

优选地，所述控制模块通知NAS模块进行NAS层的去附着处理，控制S1AP模块进行上下文释放处理具体包括：

控制模块构造自定义的去附着响应消息发送给NAS模块；

NAS模块更新状态，并构造自定义的包含去附着接收消息下行NAS传输指示消息发送给S1AP模块；

S1AP模块接收到消息后，构造下行NAS传输消息发送给SCTP模块，由SCTP模块将其发送给基站；

NAS模块通过自定义的上下文释放命令消息通知控制模块进行上下文释放过程；

控制模块接收到消息后更新相应的状态及标志，并构造自定义的S1AP上下文释放请求消息，并发送给S1AP模块；

S1AP模块设置相应的状态及标志，并构造UE上下文释放命令消息发送给SCTP模块，由SCTP模块发送给基站；

SCTP接收到基站与UE进行上下文建立释放处理后构造的UE上下文释放完成消息后，将该消息发送给S1AP模块；

S1AP模块收到该消息后，进行UE相关资源的释放，并构造自定义的的S1AP上下文释放响应消息发送给控制模块。

优选地，所述控制NAS模块、GTPU模块进行UE本地相关资源的释放处理以便完成去附着过程具体包括：

控制模块释放UE相关资源，通过自定义的上下文释放指示消息通知NAS模块，并构造自定义的配置删除指示消息发送给GTPU模块；

NAS模块和GTPU模块收到该消息后，释放相应的资源。

本申请实施例针对小规模组网环境需要，以协议为中心划分功能模块，将各功能模块集于一体，在各模块之间通过在原标准通信协议基础上选取必要的字段组成的自定义消息进行通信。与现有技术相比，本申请实施例的小规模核心网（迷你核心网）避免了以功能实体为独立设备，省去了功能实体接口协议栈，简化了组件网络的流程、节省组网成本，提高了演进分组***核心网的处理效率。同时，基于小规模核心网的各种典型应用，比如S1建立、附着过程以及去附着过程均能在不同程度上提高工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的EPC各网元的拓扑结构图；

图2（a）～（g）为现有技术中主要接口间使用的协议栈的示意图；

图3为本申请的小规模核心网的模块组成图；

图4为采用本申请的小规模核心网的S1建立过程的信令图；

图5为采用本申请的小规模核心网的附着过程的信令图；

图6为采用本申请的小规模核心网的去附着过程的信令图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

参见图3，该图示出了本申请的一个实施例的小规模核心网的模块组成结构图。为方便理解，图中还示出了小规模核心网与UE、eNodeB以及业务转发器之间的信号连接关系，需要说明的是：这些迷你核心网之外的网络元件并不包含在本申请的技术方案之内，本申请的小规模核心网（以下称迷你核心网）能够完成传统核心网的主要功能，该迷你核心网与网外的其他网络元件的连接关系可以采用任何已知的或者正在研发过程中的连接方式，比如，迷你核心网与UE、eNodeB间的接口，可以采用3GPP中协议中的标准方式：LET-Uu、S1-U等。由图可知，本申请实施例的一种演进分组***中的小规模核心网包括：

NAS模块201、S1AP模块202、SCTP模块203、GTPU模块204和控制模块205，这些模块集成于一体，这里的“集成”是相对于现有技术设备中每个功能实体均以独立的设备存在而言的，而且，这些集成的功能模块不再以传统的功能实体为基准进行的划分，而是以协议为基准进行划分，比如，现有技术的模块划分为移动管理实体MME、服务网关S-GW、PDN网关P-GW等，本申请实施例基于MME功能实体需要用到的NAS、S1AP、SCTP、GTPC等协议、S-GW功能实体需要用到的GTPC、GTPU等协议以及其他模块使用的其他协议，将功能模块划分为NAS模块、S1AP模块、SCTP模块和GTPU模块，在进行这些模块划分后，为统一协调各模块的工作，设置了控制模块。

各功能模块完成的功能如下：NAS模块201，用于实现核心网侧移动管理实体（MME）的非接入协议层（NAS）的功能；S1AP模块202，用于实现核心网侧移动管理实体的S1接口应用协议层（S1AP）的功能；SCTP模块203，用于实现核心网侧移动管理实体的流控制传输协议层（SCTP）的功能；GTPU模块204，用于实现核心网侧服务网关（S-GW）和PDN网关（P-GW）实体的隧道协议层（GTPU）的功能；控制模块205，用于协调控制所述NAS模块、S1AP模块、SCTP模块和GTPU模块实现各模块的功能。

上述功能模块之间的连接关系如图所示：NAS模块201与S1AP202模块连接、S1AP模块202与SCTP模块203连接，NAS模块201、S1AP模块202、SCTP模块203均分别与控制模块205和GTPU模块204连接。这里的连接既表达物体实体上的连接关系，也表达信号之间的流转关系。此外，在这些模块与模块之间的连接线路中传输的消息与传统的详细不同，现有技术的传输消息是各独立设备的模块之间采用的标准通信协议消息，而本申请实施例将功能模块集成于一体，且功能模块之间的划分出现变化，在这些模块之间传输的消息是改造后的消息，这里的改造主要体现为以原标准通信协议为基础，根据各功能模块之间实现各自功能的实际需要选择标准通信协议中的必要的字段进行自定义，自定义的过程即是简化、整合现有技术的传输消息的过程。比如，现有技术的核心网中，由于MME、SGW、PGW均为一个单独设备，MME和SGW间具有会话建立、承载修改两组标准信令交互，SGW和PGW间具有会话建立、承载修改两组标准信令交互。而本申请实施例将核心网的各功能模块集中于一体，可以对各模块之间的消息传输进行简化：将MME和SGW、SGW和PGW间的四组会话建立、承载修改相关的标准信令交互简化为控制模块和GTPU模块间的隧道的配置增加、配置修改两组自定义消息交互即可。

上述实施例针对小规模组网环境需要，以协议为中心划分功能模块，将各功能模块集于一体，在各模块之间通过在原标准通信协议基础上选取必要的字段组成的自定义消息进行通信。与现有技术相比，上述实施例的小规模核心网（迷你核心网）避免了以功能实体为独立设备，省去了功能实体接口协议栈，简化了组件网络的流程、节省了组网成本，提高了演进分组***核心网的处理效率。

对于上述效果，为便于理解，这里以协议的减少为例进行说明：由前述的图1可知现有技术的核心网实现的协议包括：MME功能实体需要实现的主要协议栈包括：NAS、S1AP、SCTP、Diameter、GTPC协议，SGW功能实体需要实现的主要协议栈包括：GTPC、GTPU协议，PGW功能实体需要实现的主要协议栈包括：GTPC、GTPU协议。HSS功能实体需要实现的主要协议栈包括：Diameter、SCTP协议。而本申请实施例的核心网实现的协议则只需要包括：NAS、S1AP、SCTP、GTPU协议，MME和S-GW、S-GW和P-GW实体间的各接口协议不再需要实现，仅通过控制模块采用相对简单的自定义消息交互的方式对各模块进行协调组织即可，在上述装置实施例包含安全模块的情况下，MME和HSS实体间的鉴权参数处理功能通过接口函数的方式提供给NAS模块调用，也不再需要实现S6a接口的Diameter、SCTP等协议。由此可见，本申请实施例的迷你核心网采用的协议数量大为减少。

需要说明的是：有些情况下，基于实际需要，可以对上述实施例进行改进以提高性能或者增加新的功能。比如，为了保证核心网的安全性能，在上述实施例中增加鉴权模块，该鉴权模块与NAS模块连接，用于实现鉴权参数的计算，代替现有技术中MME和HSS实体间的鉴权参数的处理功能。而且，基于各功能模块集成于一体的情形，还可以要求鉴权模块与NAS模块通过接口函数的方式传递消息。还比如，在上述实施例中增加一个操作***平台模块，将该模块作为封装操作***任务的运行平台，负责为上层模块提供服务，这些服务包括：任务处理、消息收发处理、内存操作、信号量处理、网络操作等，其提供服务的方式也可以是通过接口函数的方式提供给各上层模块。

上述实施例描述本申请提供的演进分组***中的小规模核心网的组成。基于这种小规模核心网，可以实现核心网的一系列功能应用，比如：进行移动管理、会话管理、S1建立、上下文管理、E-RAB管理、寻呼、NAS传输、UE切换、eNodeB和迷你核心网间的信令传输、分组数据传输等。这些功能应用由于采用本申请的新的核心网（迷你核心网），实现效率上得到较大改进。为了便于说明本申请的技术方案，下面重点对三种典型应用进行说明：一是基于迷你核心网的S1建立过程的实现，二是基于迷你核心网的附着过程的实现，三是基于迷你核心网的去附着过程的实现。

参见图4，该图示出了基于迷你核心网实现S1建立过程的信令图。该过程包括：

步骤S401：eNodeB与SCTP模块之间进行关联建立过程。由于关联过程是S1建立过程的基础，在进行S1建立过程之前，需要先在SCTP层建立关联。SCTP模块接收到eNodeB模块的关联建立请求后，迷你核心网的SCTP模块与eNodeB的对等层通过INIT、INIT ACK、COOKIEECHO、COOKIE ACK等四路握手过程完成关联的建立。

步骤S402：关联建立完成后，eNodeB向SCTP模块发送S1SETUPREQUEST消息以启动S1建立过程。

步骤S403：SCTP模块接收到S1SETUP REQUEST消息后将该消息传送给S1AP模块。

步骤S404：S1AP模块收到S1SETUP REQUEST消息后，进行相应的审核，审核完成后向SCTP模块发送S1SETUP RESPONSE消息，以便SCTP模块将该消息发送给eNodeB。这里的审核主要是对PlmnId的审核，如果迷你核心网已配置的PlmnId与基站的PlmnId值不符，则S1建立失败。

步骤S405：S1AP模块完成S1建立过程后，构造自定义的S1建立指示消息，并将该自定义的指示消息发送给控制模块CC。这里自定义的S1建立指示消息包括S1建立过程中的一些重要参数，通过该指示消息将这些参数传递给控制模块，以便控制模块对这些参数进行保存。

步骤S406：控制模块CC收到S1建立指示消息后，分配基站相关资源，完成S1建立过程。

参见图5，该图示出了基于迷你核心网实现附着过程的信令图。该过程包括：

步骤S501：eNodeB接收UE在发起附着过程中通过RRC Connection SetupComplete消息传送来的Attach request等相关信息。UE发起附着过程时，首先要与eNodeB间建立RRC连接，在这个过程中最后会将Attach request信息通过RRC Connection SetupComplete消息传给eNodeB。

步骤S502：eNodeB将Attach request等相关信息通过INITIAL UE MESSAGE消息传送给SCTP模块；

步骤S503：SCTP模块收到该消息后将其传送给S1AP模块。

步骤S504：S1AP模块收到包含Attach request信息的INITIAL UE MESSAGE消息后，构造自定义的包含Attach request信息的初始UE消息指示并发送给NAS模块。

步骤S505：NAS模块收到包含Attach request信息的初始UE消息指示后，进行相应审核及UE相关资源分配，并构造自定义的接入指示消息发送给控制模块CC。审核通常包括四个大方向的审核，相应地，初始UE消息指示的类型包括：Tracking Area UpdateRequest、Attach Request、Detach Request、Service Request。这里的审核主要是审核UE状态、ENB状态等是否正确。UE资源分配主要是指分配UE控制块，用于保存NAS模块的有用信息。

步骤S506：控制模块CC收到接入指示消息后，进行相应的审核及UE相关资源的分配，并构造自定义的配置增加请求消息以指示GTPU模块进行隧道增加处理。这里的审核主要是UE状态、ENB状态等的审核。UE资源分配主要是分配UE控制块，用于保存控制模块的有用信息。

步骤S507：GTPU模块接收到配置增加请求消息后，根据该消息的指示完成隧道的增加处理，并构造会自定义的配置增加响应消息通知控制模块CC。

步骤S508：控制模块CC收到配置增加响应消息后，更新控制模块CC保存的隧道相关信息，并构造自定义的CC-NAS的上下文建立请求消息，以通知NAS模块开始进行上下文建立相关过程。

步骤S509：NAS模块收到CC-NAS的上下文建立请求消息后，决定是否进行鉴权及安全模式过程，如果否，则保存相关UE信息，并构造自定义的NAS-S1AP的上下文建立请求消息发送给S1AP模块；如要是，则调用安全模块的鉴权参数计算接口函数得到相关信息并保存，并构造自定义的包含Authentication request信息的下行NAS传输指示消息发送给S1AP模块。

步骤S510：S1AP模块收到下行NAS传输指示消息后，根据该消息构造DOWNLINK NASTRANSPORT消息，并发送给SCTP模块以便SCTP模块将其发送给eNodeB。

步骤S511：eNodeB收到DOWNLINK NAS TRANSPORT消息后，根据该消息构造DLInformationTransfer消息，并发送给UE。

步骤S512：eNodeB接收到UE处理鉴权过程成功后发送的包含Authenticationresponse信息的ULInformationTransfer消息后，根据该消息构造UPLINK NAS TRANSPORT消息，并发送给SCTP模块；

步骤S513：SCTP模块收到包含Authentication response信息的UPLINK NASTRANSPORT消息后将其传给S1AP模块。

步骤S514：S1AP模块收到的UPLINK NAS TRANSPORT消息后，构造自定义的上行NAS传输指示消息，并发送给NAS模块。

步骤S515：NAS模块收到上行该消息NAS传输指示消息后，保存相关鉴权信息、发起安全模式过程，并构造自定义的包含Security mode command信息的下行NAS传输指示消息发送给S1AP模块。

步骤S516：S1AP模块收到下行NAS传输指示消息后，根据该消息构造DOWNLINK NASTRANSPORT消息，并发送给SCTP模块以便SCTP模块将其发送给eNodeB。

步骤S517：eNodeB接收到DOWNLINK NAS TRANSPORT消息后，根据其构造DLInformationTransfer消息，并发送给UE。

步骤S518：eNodeB接收UE处理安全模式过程成功后发送的包含Security modecomplete信息的ULInformationTransfer消息，根据该消息构造UPLINK NAS TRANSPORT消息并发送给SCTP模块。

步骤S519：SCTP模块接收到包含Security mode complete信息的UPLINK NASTRANSPORT消息后将其传给S1AP模块。

步骤S520：S1AP模块接收到UPLINK NAS TRANSPORT消息后，构造自定义的上行NAS传输指示消息，并发送给NAS模块。

步骤S521：NAS模块接收到上行NAS传输指示消息后，保存相关安全模式信息、启动上下文建立相关过程，并构造自定义的NAS-S1AP的上下文建立请求消息发送给S1AP模块。

步骤S522：S1AP模块接收到NAS-S1AP的上下文建立请求消息后，保存相关信息，并根据该消息构造INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息发送给SCTP模块以便SCTP模块将其发送给eNodeB。

步骤S523：eNodeB接收到INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息后，与UE进行上下文建立过程相关处理，并构造INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE消息发送给SCTP模块，以便SCTP模块将其传送给S1AP模块。

步骤S524：S1AP模块接收到INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE消息后，保存相关UE信息，并根据该消息构造NAS-S1AP的上下文建立响应消息发送给NAS模块。

步骤S525：eNodeB接收到UE完成附着过程后发送的包含Attach complete信息的ULInformationTransfer消息，根据该消息构造UPLINK NAS TRANSPORT消息发送给SCTP模块，以便SCTP模块将其传给S1AP模块。

步骤S526：S1AP模块接收到UPLINK NAS TRANSPORT消息后，构造自定义的上行NAS传输指示消息，并发送给NAS模块。

步骤S527：NAS模块接收NAS-S1AP的上下文建立响应消息和包含Attach complete信息的上行NAS传输指示消息后，保存相关信息，并构造自定义的CC-NAS上下文建立响应消息发送给控制模块CC以便控制模块CC模块保存UE相关信息。

步骤S528：控制模块CC通过自定义的配置修改请求消息通知GTPU模块进行隧道信息更新。

步骤S529：GTPU模块接收到配置修改请求消息后，完成隧道信息更新的处理，并通过自定义的配置修改响应消息通知控制模块CC以便控制模块CC更新相关信息完成附着过程处理。

参见图6，该图示出了基于迷你核心网实现去附着过程的信令图。该过程包括：

步骤S601：eNodeB接收到UE发起去附着过程中发送的包含Detach request 信息的ULInformationTransfer消息后，将Detach request信息通过UPLINK NAS TRANSPORT消息传给SCTP模块收以便SCTP模块将其传送给S1AP模块。

步骤S602：S1AP模块接收到UPLINK NAS TRANSPORT消息后，构造自定义的上行NAS传输指示消息，并发送给NAS模块。

步骤S603：NAS模块接收到上行NAS传输指示消息后，设置相应状态及标志，并构造自定义的去附着请求消息发送给控制模块CC。

步骤S604：控制模块CC接收到去附着请求消息后，进行相应的审核及检查，设置相应的状态及标志，并构造自定义的去附着响应消息发送给NAS模块。

步骤S605：NAS模块接收到去附着响应消息后，更新状态信息，并构造自定义的包含Detach accept信息的下行NAS传输指示消息发送给S1AP模块。

步骤S606：S1AP模块收到下行NAS传输指示消息后，根据该消息构造DOWNLINK NASTRANSPORT消息，并发送给SCTP模块以便SCTP模块将其发送给eNodeB。

步骤S607：NAS模块通过自定义的包含去附着触发标志为TRUE的上下文释放命令消息通知控制模块CC进行上下文释放过程。

步骤S608：控制模块CC接收到上下文释放命令消息后，更新相应状态及标志，并构造自定义的CC-S1AP上下文释放请求消息发送给S1AP模块。

步骤S609：S1AP模块接收到CC-S1AP上下文释放请求消息后，设置相应状态及标志，并构造UE CONTEXT RELEASE COMMAND消息发送给SCTP模块，以便SCTP模块将其发送给eNodeB。

步骤S610：eNodeB收到UE CONTEXT RELEASE COMMAND消息后，与UE进行上下文建立释放相关的各种处理，并构造UE CONTEXT RELEASE COMPLETE消息发送给SCTP模块，以便SCTP模块将其传给S1AP模块。

步骤S611：S1AP模块接收到UE CONTEXT RELEASE COMPLETE消息后，进行UE相关资源释放，并构造自定义的CC-S1AP上下文释放响应消息发送给控制模块CC。

步骤S612：控制模块CC模块接收到CC-S1AP上下文释放响应消息后，释放UE相关资源，并通过自定义的包含去附着触发标志为TRUE的上下文释放指示消息通知NAS模块，并构造自定义的配置删除指示消息发送给GTPU模块。

步骤S613：NAS模块和GTPU模块收到相应消息后，释放相应资源完成去附着处理过程。

需要说明的是：为了叙述的简便，本说明书的上述实施例以及实施例的各种变形实现方式重点说明的都是与其他实施例或变形方式的不同之处，各个情形之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于装置实施例的几个改进方式而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例的各单元可以是或者也可以不是物理上分开的，既可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络环境下。在实际应用过程中，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种演进分组***中的小规模核心网，其特征在于，包括：

集成于一体的NAS模块、S1AP模块、SCTP模块、GTPU模块和控制模块，所述NAS模块与所述S1AP模块连接、所述S1AP模块与所述SCTP模块连接，所述NAS模块、S1AP模块、SCTP模块均分别与控制模块和GTPU模块连接，模块与模块之间采用以核心网标准通信协议消息为基础、保留有实现两模块各自功能的必要字段的自定义消息进行通信，其中：

所述NAS模块，用于实现核心网侧移动管理实体(MME)的非接入协议层(NAS)的功能；

所述S1AP模块，用于实现核心网侧移动管理实体的S1接口应用协议层(S1AP)的功能；

所述SCTP模块，用于实现核心网侧移动管理实体的流控制传输协议层(SCTP)的功能；

所述GTPU模块，用于实现核心网侧服务网关(S-GW)和PDN网关(P-GW)实体的隧道协议层(GTPU)的功能；

所述控制模块，用于协调控制所述NAS模块、S1AP模块、SCTP模块和GTPU模块实现各模块的功能；

所述GTPU模块与所述控制模块间通过隧道的配置增加与配置修改的自定义消息实现MME与S-GW以及S-GW与P-GW间的交互。

2.根据权利要求1所述的小规模核心网，其特征在于，所述小规模核心网还包括与NAS模块连接的鉴权模块，用于实现鉴权参数的计算，并通过接口函数的方式供所述NAS模块调用。

3.一种基于权利要求1或2所述的小规模核心网的S1建立方法，其特征在于，该方法包括：

SCTP模块接收基站发起的关联建立请求后，与基站对等层进行握手操作建立关联；

关联建立完成后SCTP模块接收基站发送的S1建立请求；

SCTP模块接收到S1建立请求后将该S1建立请求转发给S1AP模块，以便S1AP模块进行审核；

SCTP模块接收到S1AP模块发送的S1建立确认消息后，向基站转发该 确认消息以完成S1的建立。

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：

S1AP模块完成S1建立过程之后，构造S1建立指示的自定义消息传送给控制模块，由控制模块进行基站资源分配。

5.一种基于权利要求1或2所述的小规模核心网的附着过程的实现方法，其特征在于，该方法包括：

控制模块接收到经SCTP模块、S1AP模块和NAS模块解析解码的由基站发送的初始UE消息后，对消息参数和资源进行审核，其中，包括：

基站将Attach request相关信息通过初始UE消息传送给SCTP模块；

SCTP模块收到初始UE消息后将其传送给S1AP模块；

S1AP模块收到包含Attach request信息的初始UE消息后，构造自定义的包含Attachrequest信息的初始UE消息指示并发送给NAS模块；

NAS模块收到包含Attach request信息的初始UE消息指示后，进行相应审核及UE相关资源分配，并构造自定义的接入指示消息发送给控制模块；

控制模块收到接入指示消息后，进行相应的审核及UE相关资源的分配；

经审核允许接入后，控制模块控制GTPU模块进行隧道的配置增加处理，控制NAS模块、S1AP模块进行上下文建立过程处理，控制GTPU模块进行隧道的配置修改处理以便完成附着过程，其中，包括：

控制模块收到接入指示消息后，构造自定义的配置增加请求消息以指示GTPU模块进行隧道增加处理；

GTPU模块接收到配置增加请求消息后，根据该消息的指示完成隧道的增加处理，并构造自定义的配置增加响应消息通知控制模块；

控制模块收到配置增加响应消息后，更新控制模块保存的隧道相关信息，并构造自定义的CC-NAS的上下文建立请求消息，以通知NAS模块开始进行上下文建立相关过程；

NAS模块收到CC-NAS的上下文建立请求消息后，决定是否进行鉴权及安全模式过程，如果否，则保存相关UE信息，并构造自定义的NAS-S1AP的上下文建立请求消息发送给S1AP模块；如要是，则调用安全模块的鉴权参数计算接口函数得到相关信息并保存，并构造自定义的包含Authentication request信息的下行NAS传输指示消息发送给S1AP模块；

S1AP模块收到下行NAS传输指示消息后，根据该消息构造下行NAS传输消息，并发送给SCTP模块以便SCTP模块将其发送给基站；

基站收到下行NAS传输消息后，根据该消息构造DLInformationTransfer消息，并发送给UE；

基站接收到UE处理鉴权过程成功后发送的包含Authentication response信息的ULInformationTransfer消息后，根据该消息构造上行NAS传输消息，并发送给SCTP模块；

SCTP模块收到包含Authentication response信息的上行NAS传输消息后将其传给S1AP模块；

S1AP模块收到所述包含Authentication response信息的上行NAS传输消息后，构造自定义的上行NAS传输指示消息，并发送给NAS模块；

NAS模块收到该上行NAS传输指示消息后，保存相关鉴权信息、发起安全模式过程，并构造自定义的包含Security mode command信息的下行NAS传输指示消息发送给S1AP模块；

S1AP模块收到下行NAS传输指示消息后，根据该消息构造下行NAS传输消息，并发送给SCTP模块以便SCTP模块将其发送给基站；

基站接收到下行NAS传输消息后，根据其构造DLInformationTransfer消息，并发送给UE；

基站接收UE处理安全模式过程成功后发送的包含Security mode complete信息的ULInformationTransfer消息，根据该消息构造上行NAS传输消息并发送给SCTP模块；

SCTP模块接收到包含Security mode complete信息的上行NAS传输消息后将其传给S1AP模块；

S1AP模块接收到上行NAS传输消息后，构造自定义的上行NAS传输指示消息，并发送给NAS模块；

NAS模块接收到上行NAS传输指示消息后，保存相关安全模式信息、启动上下文建立相关过程，并构造自定义的NAS-S1AP的上下文建立请求消息发送给S1AP模块；

S1AP模块接收到NAS-S1AP的上下文建立请求消息后，保存相关信息，并根据该消息构造INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息发送给SCTP模块以便SCTP模块将其发送给基站；

基站接收到INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息后，与UE进行上下文建立过程相关处理，并构造INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE消息发送给SCTP模块，以便SCTP模块将其传送给S1AP模块；

S1AP模块接收到INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE消息后，保存相关UE信息，并根据该消息构造NAS-S1AP的上下文建立响应消息发送给NAS模块；

基站接收到UE完成附着过程后发送的包含Attach complete信息的ULInformationTransfer消息，根据该消息构造上行NAS传输消息发送给SCTP模块，以便SCTP模块将其传给S1AP模块；

S1AP模块接收到上行NAS传输消息后，构造自定义的上行NAS传输指示消息，并发送给NAS模块；

NAS模块接收NAS-S1AP的上下文建立响应消息和包含Attach complete信息的上行NAS传输指示消息后，保存相关信息，并构造自定义的CC-NAS上下文建立响应消息发送给控制模块以便控制模块模块保存UE相关信息；

控制模块通过自定义的配置修改请求消息通知GTPU模块进行隧道信息更新；

GTPU模块接收到配置修改请求消息后，完成隧道信息更新的处理，并通过自定义的配置修改响应消息通知控制模块以便控制模块更新相关信息完成附着过程处理。

6.一种基于权利要求1或2所述的小规模核心网的去附着过程的实现方法，其特征在于，该方法包括：

控制模块接收到经SCTP模块、S1AP模块和NAS模块解析解码的由基站发送的包含有去附请求的消息后，对消息参数和资源进行审核，其中，包括：

eNodeB接收到UE发起去附着过程中发送的包含Detach request信息的ULInformationTransfer消息后，将Detach request信息通过上行NAS传输消 息传给SCTP模块收以便SCTP模块将其传送给S1AP模块；

S1AP模块接收到上行NAS传输消息后，构造自定义的上行NAS传输指示消息，并发送给NAS模块；

NAS模块接收到上行NAS传输指示消息后，设置相应状态及标志，并构造自定义的去附着请求消息发送给控制模块；

控制模块接收到去附着请求消息后，进行相应的审核及检查，设置相应的状态及标志；

经审核允许UE去附着后，控制模块通知NAS模块进行NAS层的去附着处理，控制S1AP模块进行上下文释放处理，控制NAS模块、GTPU模块进行UE本地相关资源的释放处理以便完成去附着过程，其中，包括：

控制模块接收到去附着请求消息后，构造自定义的去附着响应消息发送给NAS模块；

NAS模块接收到去附着响应消息后，更新状态信息，并构造自定义的包含Detachaccept信息的下行NAS传输指示消息发送给S1AP模块；

S1AP模块收到下行NAS传输指示消息后，根据该消息构造DOWNLINK NAS传输消息，并发送给SCTP模块以便SCTP模块将其发送给eNodeB；

NAS模块通过自定义的包含去附着触发标志为TRUE的上下文释放命令消息通知控制模块进行上下文释放过程；

控制模块接收到上下文释放命令消息后，更新相应状态及标志，并构造自定义的CC-S1AP上下文释放请求消息发送给S1AP模块；

S1AP模块接收到CC-S1AP上下文释放请求消息后，设置相应状态及标志，并构造UECONTEXT RELEASE COMMAND消息发送给SCTP模块，以便SCTP模块将其发送给eNodeB；

eNodeB收到UE CONTEXT RELEASE COMMAND消息后，与UE进行上下文建立释放相关的各种处理，并构造UE CONTEXT RELEASE COMPLETE消息发送给SCTP模块，以便SCTP模块将其传给S1AP模块；

S1AP模块接收到UE CONTEXT RELEASE COMPLETE消息后，进行UE相关资源释放，并构造自定义的CC-S1AP上下文释放响应消息发送给控制模块；

控制模块模块接收到CC-S1AP上下文释放响应消息后，释放UE相关资源，并通过自定义的包含去附着触发标志为TRUE的上下文释放指示消息通知NAS模块，并构造自定义的配置删除指示消息发送给GTPU模块；

NAS模块和GTPU模块收到相应消息后，释放相应资源完成去附着处理过程。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制模块接收到经SCTP模块、S1AP模块和NAS模块解析解码的由基站发送的包含有去附请求消息具体包括：

SCTP模块接收到基站发送的去附着请求消息后，将该消息传送给S1AP模块；

S1AP模块根据接收到的消息构造自定义的上行NAS传输指示消息并发送给NAS模块；

NAS模块设置相应的状态和标志，并构造自定义的去附着请求消息发送给控制模块，控制模块收到包含有去附着请求的消息。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制模块通知NAS模块进行NAS层的去附着处理，控制S1AP模块进行上下文释放处理具体包括：

控制模块构造自定义的去附着响应消息发送给NAS模块；

NAS模块更新状态，并构造自定义的包含去附着接收消息下行NAS传输指示消息发送给S1AP模块；

S1AP模块接收到消息后，构造下行NAS传输消息发送给SCTP模块，由SCTP模块将其发送给基站；

NAS模块通过自定义的上下文释放命令消息通知控制模块进行上下文释放过程；

控制模块接收到消息后更新相应的状态及标志，并构造自定义的S1AP上下文释放请求消息，并发送给S1AP模块；

S1AP模块设置相应的状态及标志，并构造UE上下文释放命令消息发送给SCTP模块，由SCTP模块发送给基站；

SCTP接收到基站与UE进行上下文建立释放处理后构造的UE上下文释 放完成消息后，将该消息发送给S1AP模块；

S1AP模块收到该消息后，进行UE相关资源的释放，并构造自定义的S1AP上下文释放响应消息发送给控制模块。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制NAS模块、GTPU模块进行UE本地相关资源的释放处理以便完成去附着过程具体包括：

控制模块释放UE相关资源，通过自定义的上下文释放指示消息通知NAS模块，并构造自定义的配置删除指示消息发送给GTPU模块；

NAS模块和GTPU模块收到该消息后，释放相应的资源。