专利名称：一种移动终端重新附着网络的方法
技术领域：
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种移动终端重新附着网络的方法。
背景技术：
通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunications System，UMTS)是3GPP组织定义的一种第三代无线通信网络。UMTS网络由核心网、无线接入网和用户设备组成。核心网包括电路域和分组域，电路域提供基于电路交换的业务(例如语音业务)，而分组域提供基于分组交换的业务(例如Internet访问)。无线接入网提供无线的空中接口，用户设备是用户使用的终端设备。
参见图1，为现有技术中的UMTS网络结构示意图。由于本发明只涉及核心网的分组域，因此核心网的电路域部分在图1中被省略。分组域核心网由服务GPRS支持节点(Serving GPRS Support Node，SGSN)、网关GPRS支持节点(Gateway GPRS Support，GGSN)和归属位置寄存器(Home Location Register，HRL)组成；无线接入网由无线网络控制器(Radio Network Controller，RNC)和小区基站NodeB组成。每个RNC可连接若干个NodeB，每个SGSN可连接若干个RNC。NodeB与RNC之间为Iub接口，RNC与SGSN之间为Iu接口，SGSN与GGSN之间为Gn或者Gp接口，GGSN与分组数据网络(Packet DataNetwork，PDN)之间为Gi接口，SGSN与HLR之间为Gr接口，GGSN与HLR之间为Gc接口。PDN是UMTS网络外所有分组数据网络的总称，它可以是Internet网络或企业网络等。由RNC和NodeB组成的无线接入网在UMTS网络中，被称为UMTS陆地无线接入网络(UMTS Terrestrial Radio AccessNetwork，UTRAN)。其中，Iu接口是无线接入网与核心网的关键接口，无线资源的管理和控制被Iu接口隔离在接入网内，使得核心网只关注业务的提供。
当前，3GPP组织正在研究UMTS网络向后演进的下一代网络(也称为演进网络)，并制定演进网络的技术标准。演进网络具有很多新的特点，例如只提供分组型业务，语音、视频电话等实时业务也将以分组的方式来提供；实现全IP网络，网络中各节点设备通过IP网络互连，每个移动终端附着后分配IP地址；演进网络的拓扑结构可提高网络的可靠性。
参见图2，为现有技术中演进网络的主要组成部分示意图。演进网络由三部分组成演进无线接入网E-RAN(Evolved Radio Access Network)、演进分组核心网(Evolved Packet Core，EPC)和移动台(Mobile Station，MS，即移动终端)。EPC中有三个逻辑功能实体移动性管理实体(Mobility ManagementEntity，MME)、用户面实体(User Plane Entity，UPE)和接入系统间锚点(InterAS Anchor，IASA)。MME用于实现移动性管理，UPE用于实现分组会话管理和用户面分组数据的处理，IASA用于实现演进网络与外部分组数据网PDN的接入，以及演进网络与其他非3GPP网络(如无线局域网WLAN)之间的切换和漫游功能。E-RAN主要提供无线的空中接口(例如无线信道)，以及无线资源相关的功能(例如功率控制、无线资源管理)。E-RAN与EPC之间为S1接口，EPC与外部分组数据网PDN之间的接口为Gi接口。
三个逻辑功能实体MME、UPE和IASA如何部署在不同的物理设备，3GPP组织目前没有确定，有四种可能的方式，方式一MME/UPE/IASA三个逻辑功能实体位于同一个物理设备；方式二MME/UPE合并于一个物理设备，而IASA位于另一个物理设备；方式三UPE与IASA合并在一个物理设备，而MME位于另一个物理设备；方式四MME/UPE/IASA三个实体相互分离；本发明适用于以上四种方式，为了更清楚地描述本发明的技术特征，本发明以方式二为例，即如图2所示，MME/UPE合并于一个物理设备，而IASA位于另一个物理设备。
参见图3，为现有技术中演进网络的MME/UPE池组网结构。在演进网络组网结构中，E-RAN、MME/UPE和Inter AS Anchor等设备间采用IP传输网络互连，E-RAN与MME/UPE之间是多对多的互连关系，即一个E-RAN与若干个MME/UPE互连。若干MME/UPE设备组成一个MME/UPE池，与MME/UPE池内所有MME/UPE互连的E-RAN的覆盖区形成池区域(Pool Area)。E-RAN与MME/UPE之间采用IP网络互连，任意E-RAN与任意MME/UPE互连。另外，不同的池区域可以重叠，即一个E-RAN可以同时与不同MME/UPE池内的MME/UPE互连。Inter AS Anchor与MME/UPE之间也是采用IP网络互连，图3中只标注出一个Inter AS Anchor的组网结构。
MS在一个池区域内，由相同的MME/UPE为其提供接入服务，即MS在同一个池区域内移动，即使接入的E-RAN发生改变，但为其服务的MME/UPE(称为“服务MME/UPE”)保持不变(特殊情况下除外，例如当MME/UPE过载时，部分MS将被转移到其他负载较低的MME/UPE，并由新的MME/UPE为UE提供服务)。MS在池区域内初始执行网络附着时，由E-RAN为MS选择服务MME/UPE。E-RAN可根据静态配置数据、或轮询、或负载信息来选择MME/UPE作为MS的服务MME/UPE。
在演进网络中，MS开机之后须先搜索和选择网络并执行网络附着，成功附着到演进网络之后，MS才能使用演进网络提供的业务。网络附着就是MS注册到EPC的过程。在网络附着过程中，演进网络对MS进行鉴权，然后为MS分配临时标识和IP地址、创建通信上下文信息、建立缺省IP承载。缺省IP承载主要用于提供“永远在线”的IP分组业务，以及传输对业务策略和计费无特殊要求的用户数据，例如无须计费的业务、IMS注册信令数据等。
参见图4，为现有技术中演进网络的网络附着流程示意图，MS进行网络附着的步骤包括1、开机后MS搜索网络。若发现若干个网络(例如UMTS网络、演进网络)，MS需要选择合适的网络。在此，MS选择了演进网络(关于如何选择网络已超出本发明范围，在此不祥述)。
2、MS向MME/UPE发送附着请求消息，消息中携带有MS标识MS发送的附着请求首先被E-RAN接收，并由其为MS选择一个合适的MME/UPE，并将附着请求消息路由到该MME/UPE(关于E-RAN如何选择MME/UPE已超出本发明范围，在此不祥述)。
3、家乡用户服务器(Home Subscriber Server，HSS)和MME/UPE对MS进行鉴权(关于鉴权过程已超出本发明范围，在此不祥述)。
4、鉴权成功后，MME/UPE向HSS发送注册请求消息，消息中至少携带MS标识和服务MME/UPE标识。
5、HSS存储注册请求消息中的信息，如MS标识和服务MME/UPE标识。
6、HSS向服务MME/UPE应答一条注册确认消息，在消息中携带用户在HSS中的签约数据。
7、完成到HSS的注册后，MME/UPE为MS分配临时标识和IP地址(IP地址也可由Inter AS Anchor分配)、为MS创建通信上下文信息、在MME/UPE和Inter AS Anchor之间建立一个缺省的IP承载、在Evolved-RAN和MME/UPE之间建立缺省IP承载所需要的无线接入承载(Radio Access Bearer，RAB)、在Evolved-RAN和MS之间建立缺省IP承载所需要的无线承载(Radio Bearer，RB)。MS和IASA可以使用该缺省IP连接传输IP分组数据，这些IP分组数据可能是应用层的分组业务数据，也可能是应用层的信令数据，例如IMS的SIP信令。
8、MME/UPE向MS应答一条附着接受消息，消息中至少携带MS的临时标识和IP地址。
9、MS存储附着接受消息中携带的临时标识、IP地址等参数。若附着确认消息中携带有新的临时标识或IP地址，MS在存储后，向MME/UPE应答一条附着确认消息，指示新的临时标识或IP地址已经被使用。至此，MS已经成功注册到演进网络，获得了临时标识和IP地址。
10、在网络附着后，如果MS具有IP多媒体子系统(IP Multimedia System，IMS)能力且用户需要使用IMS业务，MS将执行IMS注册。IMS注册过程中，所有IMS信令消息由步骤6建立的缺省IP连接来传输。(关于IMS注册过程已超出本发明范围，在此不祥述)11、MS执行网络附着和IMS注册之后，如果缺省IP连接上无数据传输，缺省IP连接在E-RAN内的资源和数据连接被释放，但MME/UPE与IASA之间的缺省IP承载被保留。释放后，MS在E-RAN内的通信上下文信息被删除、所有资源(包括无线信道资源和传输承载资源)被释放，MS处于LTE-Idle空闲状态，但MS的IP地址保持不变。
演进网络中，MS有两种状态空闲态LTE-Idle和激活态LTE-Active。MS完成网络注册之后若没有数据传输，则由LTE-Active态释放到LTE-Idle态。LTE-Idle态下，仅MME/UPE有MS的上下文信息，MME/UPE保留分配的IP地址和缺省IP承载，MME/UPE与UE之间没有数据链路。若MS与网络之间需要传输数据或者执行其他信令活动(例如位置更新活动)时，MS再迁移到LTE-Active态。LTE-Active态下，E-RAN有MS的上下文信息，MS分配有无线信道资源，MS与网络之间可随时传输分组数据和信令消息。
演进网络中，将网络覆盖区划分为不同的跟踪区TA(Tracking Area)，每个跟踪区有一个唯一的跟踪区标识TAI(Tracking Area Identity)。当MS从一个TA移动到另一个TA时，MS执行跟踪区更新TAU(Tracking Area Update)，目的是在MME/UPE中更新当前MS所在跟踪区的TAI。除此之外，MS也会周期性地执行跟踪区更新，更新的周期时间由网络指定，通常周期为40分钟到几个小时。
如果MME/UPE失效(例如设备故障、设备损坏、系统瘫痪或掉电)，不仅MME/UPE内所有正在进行的通信业务被中断，而且由于MS没有可用的服务MME/UPE，MS的被叫业务无法建立，所有MS必须在完成一次新的TAU之后才能建立下行的被叫业务。如果MS未移动到新的跟踪区，那么必须等到控制周期跟踪区更新的周期定时器超时之后，MS才会执行TAU，在此期间，如果MS不发起业务呼叫，而网络有下行数据需要发送给MS时，网络无法与MS建立业务连接，下行的被叫业务无法建立。
参见图5，为现有技术中当MME/UPE失效时的下行业务建立过程示意图。MME/UPE1和MME/UPE2属于同一个MME/UPE池(MME/UPE池内的其他MME/UPE未在图中标注出来)，MME/UPE1中有分别处于两种状态的MS处于LTE-Active态的MS，正在进行通信业务；处于LTE-Idle态的MS，附着在MME/UPE1中，MME/UPE1为这些MS分配有IP地址，并保留MME/UPE1到IASA的缺省IP承载。当MME/UPE1失效时，MS下行业务重新建立的过程包括1、MME/UPE1失效，LTE-Active态的MS正在进行的通信业务被中断，所有通信上下文信息丢失；LTE-Idle态MS的缺省IP承载被异常释放，所有通信上下文也丢失。
2、在MS未发起TAU之前，如果MS也未发起新的业务呼叫(即MS作为主叫的业务)，此时外部分组网络有分组数据要发送给MS，分组数据从外部数据网络PDN路由到IASA。由于MME/UPE1失效，MME/UPE1到IASA的所有数据链路不存在，IASA无法转发分组数据，分组数据被丢弃，下行业务不能建立。
3、由于MME/UPE1失效，所有MS将被异常释放到LTE-Idle态。MS在LTE-Idle态时，将启动一个控制周期性TAU的定时器。周期定时器超时，或者LTE-Idle态MS移动到新的TA，MS将发起TAU流程。
4～12、LTE-Idle态MS执行TAU并进行IMS注册，TAU的流程与图4中的步骤2～10所示的网络附着流程类似。
由于MME/UPE1失效，E-RAN将重新为MS选择服务MME/UPE，并将TA更新请求消息路由到新的MME/UPE。在此，MME/UPE2被选择作为新的服务MME/UPE，因此TA更新请求消息被路由到MME/UPE2，由其向进行注册处理。完成注册后，MME/UPE2为MS分配临时标识和IP地址、为MS创建通信上下文信息、在MME/UPE2和IASA之间建立一个缺省的IP连接。
13、MS成功重新注册到演进网络获得临时标识和IP地址之后，从PDN发送来的下行分组数据将被IASA通过缺省IP承载发送到MME/UPE2。此时MME/UPE2是MS的服务MME/UPE，因此它记录有MS的位置信息(即MS当前所在的TA)和状态信息。由于MS处于LTE-Idle态，因此MME/UPE2将寻呼MS，MS响应寻呼并将激活到LTE-Active态，MS与MME/UPE2之间的数据链路被建立，MME/UPE2便可将下行分组数据经E-RAN发送给MS。
现有技术的缺点在于MME/UPE设备失效后，附着在该MME/UPE内的大部分MS在很长一段时间内(跟踪区更新的周期比较长)无法建立下行业务，严重影响用户的正常通信活动。
在UMTS网络中，参见图1，SGSN的功能和角色与演进网络的MME/UPE相同，GGSN的功能和角色与演进网络的Inter AS Anchor相同，HLR和HSS都是存储用户签约信息数据的存储器。如果SGSN失效(例如设备故障、设备损坏、系统瘫痪或掉电)，不仅SGSN内所有正在进行的通信业务被中断，而且由于UE没有可用的服务SGSN，UE的被叫业务无法建立，所有UE必须在完成一次新的路由区更新之后才能建立下行的被叫业务。如果UE未移动到新的路由区，那么必须等到控制周期路由区更新的周期定时器超时之后，UE才会执行路由区更新(RoutingArea Update，RAU)，在此期间，如果UE不发起业务呼叫，而网络有下行数据需要发送给UE时，网络无法与UE建立业务连接，下行的被叫业务无法建立。
因此，在UMTS网络中，同样存在因SGSN失效导致用户在很长时间内不能建立下行被叫业务的问题。
发明内容
本发明提供一种移动终端重新附着网络的方法，用以解决现有技术中当服务核心网设备失效后，在一段时间内网络无法为受影响的用户建立下行业务的问题。
本发明方法包括所述移动终端附着的服务核心网设备失效时，启动该服务核心网设备预先为所述移动终端指定的备用核心网设备寻呼所述移动终端，指示所述移动终端重新执行网络附着。
根据本发明的上述方法，所述移动终端向所述服务核心网设备发起网络附着或执行位置更新时，所述服务核心网设备为该移动终端指定所述备用核心网设备。
所述服务核心网设备为移动终端指定所述备用核心网设备后，向用户信息存储器发起注册请求，携带所述服务核心网设备的标识、所述备用核心网设备的标识、移动终端所在的位置区标识、移动终端标识和移动终端的IP地址；所述用户信息存储器存储上述信息。
所述服务核心网设备指定同一核心网设备池中的设备为所述移动终端的备用核心网设备。
根据本发明的上述方法，预先在所述服务核心网设备中设置其备用核心网设备的配置参数，所述服务核心网设备根据该配置参数为附着于其上的移动终端指定备用核心网设备。
所述服务核心网设备为所有移动终端指定相同的备用核心网设备，或所述服务核心网设备为不同移动终端指定不同的备用核心网设备。
所述服务核心网设备根据移动终端标识分段，为不同段的移动终端指定不同的备用核心网设备；或/并所述服务核心网设备根据核心网设备的容量情况，为移动终端指定备用核心网设备。
根据本发明的上述方法，用户信息存储器获知所述服务核心网设备失效后，通过向所述备用核心网设备发送指示消息启动所述备用核心网设备，并指示所述备用核心网设备寻呼所述移动终端。
所述用户信息存储器通过操作维护系统提供的信息获知所述服务核心网设备失效；或通过网关设备提供的信息获知所述服务核心网设备失效。
所述网关设备获知所述服务核心网设备失效，包括所述网关设备通过检测与所述服务核心网设备间的承载链路，获知所述服务核心网设备失效；或所述网关设备通过操作维护系统提供的信息获知所述服务核心网设备失效。
所述网关设备检测到与所述服务核心网设备间的承载链路发生故障时，获知该服务核心网设备失效；或所述网关设备在检测与所述服务核心网设备间的承载链路时，从底层设备向其提供的信息中获知所述服务核心网设备失效。
所述网关设备获知所述服务核心网设备失效后，向所述用户信息存储器发送通知消息，携带附着于所述服务核心网设备的移动终端标识或/和该移动终端的IP地址；所述用户信息存储器查询与该移动终端标识或/和IP地址对应的备用核心网设备标识和该移动终端所在的位置区标识。
所述操作维护系统向所述用户信息存储器提供失效的服务核心网设备标识；所述用户信息存储器查询附着于所述服务核心网设备的移动终端标识、该移动终端所在的位置区标识、该移动终端的IP地址和备用核心网设备标识。
所述用户信息存储器向所述备用核心网设备标识对应的备用核心网设备发送的指示消息，携带有查询到的移动终端标识和位置区标识，以及发起网络附着的指示信息；所述备用核心网设备向无线接入网请求在指定位置区内发送寻呼消息，指示所述移动终端发起网络附着。
根据本发明的上述方法，所述移动终端通过无线接入网发起网络附着请求时，所述无线接入网为该移动终端选择所述备用核心网设备或同一核心网设备池中的其他核心网设备作为该移动终端的新的服务核心网设备。
所述备用核心网设备请求所述无线接入网向移动终端发送寻呼消息时，所述无线接入网临时存储寻呼请求消息携带的移动终端标识和备用核心网设备标识；所述无线接入网根据所述移动终端标识和所述备用核心网设备标识，将该移动终端的网络附着请求消息路由到所述备用核心网设备，由其执行网络附着。
根据本发明的上述方法，当核心网为演进分组核心网时，所述核心网设备为移动性管理实体/用户面实体MME/UPE，所述网关设备为接入系统间锚点IASA，所述用户信息存储器为家乡用户服务器HSS。
当核心网为3G网络的核心网时，所述核心网设备为服务通用分组无线业务支持节点SGSN，所述网关设备为网关通用分组无线业务支持节点GGSN，所述用户信息存储器为家乡位置寄存器HLR。
本发明的有益效果如下(1)本发明通过在服务核心网设备中为移动终端指定备用核心网设备，一旦服务核心网设备失效，备用核心网设备及时通知移动终端重新执行网络附着，使由于服务核心网设备失效导致的网络无法为用户建立下行业务的时间被极大地缩短，最大限度地保证用户通信活动的正常进行。
(2)服务核心网设备为移动终端指定备用设备时，可根据移动终端标识分段或核心网设备池中各核心网设备的容量情况，为不同移动终端指定不同的备用核心网设备，有效地均衡了核心网设备的负载，避免了由一个备用核心网设备处理大量移动终端的网络附着请求而导致过载。
图1为现有技术中的UMTS网络结构示意图；图2为现有技术中演进网络的主要组成部分示意图；图3为现有技术中演进网络的MME/UPE池组网结构；图4为现有技术中演进网络的网络附着流程图；图5为现有技术中当MME/UPE失效时的下行业务建立过程示意图；图6为本发明的MME/UPE向HSS注册的流程图；图7为本发明的MS重新附着到备用MME/UPE的流程图。
具体实施例方式
本发明的思路是服务MME/UPE请求HSS注册时，为MS指定一个备用的MME/UPE；在该服务MME/UPE失效后，HSS获得MME/UPE失效的通知，请求备用MME/UPE寻呼MS并指示MS重新执行网络附着。MS重新进行网络附着后，用户的所有通信活动便能够正常进行。
在移动终端执行网络附着，或者因跟踪区改变而发起跟踪区更新时，该移动终端的服务MME/UPE为该移动终端指定备用的MME/UPE。下面以移动终端首次进行网络附着的流程为例，描述服务MME/UPE为移动终端指定备用MME/UPE的过程。由于在网络附着流程中，MME/UPE完成向HSS注册后的后继流程与现有技术相同，现仅对MS发起附着请求，到完成HSS注册的过程进行描述。
参见图6，本发明的MME/UPE向HSS注册的流程图。其中，MME/UPE合并于一个物理设备，而IASA位于另一个物理设备，具体步骤包括1、MS开机并选择演进网络。
2、MS向E-RAN发送附着请求消息，携带MS标识。E-RAN为MS选择MME/UPE1作为服务MME/UPE，并将附着请求发送到MME/UPE1。
3、MME/UPE1为该移动终端指定MME/UPE2作为该移动终端备用的MME/UPE(注图6中未标出MME/UPE2)。
服务MME/UPE为每个发起附着请求的MS指定一个备用MME/UPE，备用MME/UPE与服务MME/UPE位于同一个MME/UPE池。在MME/UPE池中，每个MME/UPE中都配置有备用MME/UPE数据。该数据可由操作维护系统(Operation & Maintenance，O&M)平台配置的静态数据指定。指定备用MME/UPE有几种方法一为附着于同一个服务MME/UPE的所有MS指定一个相同的备用MME/UPE。例如，MME/UPE池内有3个MME/UPE，分别是MME/UPE1、MME/UPE2和MME/UPE3。在MME/UPE1中，为所有附着于其上的MS指定MME/UPE2为备用MME/UPE；在MME/UPE2中，为所有附着于其上的MS指定MME/UPE3为备用MME/UPE；在MME/UPE3中，为所有附着于其上的MS指定MME/UPE1为备用MME/UPE。
采用这种指定备用设备的方法，一旦某个MME/UPE失效，该MME/UPE内的所有MS都将重新附着到同一个备用MME/UPE中，这将急剧增加备用MME/UPE的负载。
方法二根据MS的标识分段(MS的标识可以是永久性标识，如国际移动用户标识码IMSI，或临时标识，如P-TMSI)，为同一段的MS指定相同的备用MME/UPE，为不同段的MS指定不同的备用MME/UPE。例如，MME/UPE池内有4个MME/UPE，分别是MME/UPE1、MME/UPE2、MME/UPE3和MME/UPE4。
在MME/UPE1中，进行如下的配置-若IMSI mode 3＝0，则备用MME/UPE为MME/UPE2；-若IMSI mode 3＝1，则备用MME/UPE为MME/UPE3；-若IMSI mode 3＝2，则备用MME/UPE为MME/UPE4；在MME/UPE2中，进行如下的配置-若IMSI mode 3＝0，则备用MME/UPE为MME/UPE3；-若IMSI mode 3＝1，则备用MME/UPE为MME/UPE4；
-若IMSI mode 3＝2，则备用MME/UPE为MME/UPE1；以次类推，在MME/UPE2和MME/UPE3中也根据MS的标识分段，配置备用MME/UPE。
采用这种方法，当某个MME/UPE失效时，附着于其上的所有MS将由若干个备用MME/UPE来分担。通过调整配置数据，还可以实现一定的负载均衡，例如，MME/UPE3的容量很大，而MME/UPE4的容量很小，则可以不为MME/UPE4配置数据，而给MME/UPE3配置更多的数据。
此步骤中采用上述第二种指定备用MME/UPE的方法，由MME/UPE1为移动终端指定MME/UPE2作为备用设备。
4、MME/UPE1和HSS对该移动终端进行鉴权(图中未标识鉴权过程)。鉴权成功后，MME/UPE1向HSS发送一条注册请求消息，注册请求消息中至少携带有-MS标识，MS标识可以是MS的临时标识，或者是永久性标识，或者既有临时标识也有永久性标识；-服务MME/UPE标识，即MME/UPE1标识；-备用MME/UPE标识，即MME/UPE2标识；-跟踪区标识TAI，即MS当前位置所属跟踪区的标识；-IP地址，即网络为MS分配的IP地址5、HSS收到注册请求后，存储请求消息中携带的信息。
6、HSS向MME/UPE1应答注册确认消息，表明HSS已经更新了MS的位置等信息。
向HSS完成注册后，MME/UPE1为MS分配临时标识和IP地址、在MME/UPE1与IASA之间建立缺省IP承载、在E-RAN内为MS分配无线资源并建立数据链路的过程同现有技术。
MS附着到服务MME/UPE后，处于空闲态LET-Idle下的MS，其缺省IP连接和E-RAN内的资源(无线信道资源和传输承载资源)被释放，MS在E-RAN内的通信上下文信息被删除；处于激活态LET-Active下的MS，可利用E-RAN配置的资源和缺省IP连接传输分组数据和信令消息，使用演进网络提供的业务。
当服务MME/UPE由于设备故障、设备损坏、系统瘫痪或掉电等原因失效时，需要及时将附着于其上的MS迁移到备用MME/UPE或MME/UPE池中其他可用的MME/UPE。
参见图7，为本发明MS重新附着到备用MME/UPE的流程图。MME/UPE1是MS当前的服务MME/UPE，MME/UPE2是MME/UPE1为附着其上的MS指定的备用MME/UPE。MME/UPE1中有两种状态的MS处于LTE-Active态的MS，正在进行通信业务；处于LTE-Idle态的MS，附着在MME/UPE1中，MME/UPE1为这些MS分配有IP地址，并保留MME/UPE1到IASA的缺省IP承载。MME/UPE1失效后，MS重新附着到MME/UPE2的流程具体包括1、MME/UPE1失效。
失效的原因可能为设备故障、设备损坏、系统瘫痪或掉电。MME/UPE1中，LTE-Active态MS正在进行的通信业务被中断，所有通信上下文信息丢失；LTE-Idle态MS的缺省IP承载被异常释放，所有通信上下文也丢失。
2、IASA获知MME/UPE1失效。
IASA可通过如下方法获知MME/UPE1失效方法一通过检测MME/UPE1到IASA之间的缺省IP承载获知MME/UPE1是否失效。如果IP承载故障，如链路被异常释放，或者底层设备已经检测到MME/UPE1失效并发送了故障通知信息，则IASA获知MME/UPE1失效。例如，若MME/UPE1与IASA之间采用GPRS隧道协议，GTP隧道作为缺省IP承载，则当GTP-U探测到隧道发生故障时，IASA判断MME/UPE1失效。
方法二通过MME/UPE1的操作维护系统获知MME/UPE1是否失效。当MME/UPE1失效时，由操作维护系统通过O&M命令通知与MME/UPE1有连接的IASA，指出MME/UPE1失效。
3、IASA向HSS发送通知消息，指出MME/UPE1失效。
当IASA是通过上述方法一检测到MME/UPE1失效时，IASA可通过与MME/UPE1之间的缺省IP承载获知附着于MME/UPE1上的MS标识或/和IP地址；IASA向HSS发送通知消息，携带该MS标识或/和IP地址。MS标识可以是MS的临时标识，或者永久性标识，也可以两者都包括。此时，IASA在发送给HSS的通知消息中携带MS标识或/和IP地址，以及MME/UPE1的标识。
当IASA是通过上述方法二获知MME/UPE1失效时，IASA从O&M命令中获取到MME/UPE1的标识。此时，IASA在发送给HSS的通知消息中携带MME/UPE1的标识。
4、HSS向MME/UPE2发送重附着指示消息，请求MME/UPE2寻呼MS，指示MS立即执行网络附着。
HSS收到IASA发送的通知消息后，获知MME/UPE1失效。HSS首先根据通知消息携带的MS标识或/和IP地址或MME/UPE1标识，查询MS的登记信息，其中包括该MS标识和IP地址，该MS的备用MME/UPE标识(MME/UPE2的标识)和MS当前所在位置的跟踪区标识TAI。然后，HSS向MME/UPE2发送指示消息，请求MME/UPE2指示MS立即执行网络附着。指示消息中至少携带MS标识、MS的IP地址、TAI和指示原因。原因参数指出寻呼MS的原因，例如“重新网络附着(Re-attach)”HSS除通过IASA获知服务MME/UPE失效外，还可通过其他方式获知服务MME/UPE失效。例如MME/UPE1失效后，操作维护系统直接通过O&M命令通知HSS，指出MME/UPE1失效。
5、MME/UPE2收到指示消息后，寻呼MS，指示MS立即执行网络附着。
MME/UPE2收到指示消息后，查询是否有对应于MS标识的上下文信息。由于未发现存储有对应于MS标识的通信上下文，因此，MME/UPE2根据指示消息中携带的跟踪区标识TAI(TAI确定了寻呼MS的覆盖范围)，向TAI覆盖范围内的所有E-RAN发送寻呼请求消息。寻呼请求消息中携带MS标识和寻呼原因，寻呼原因参数指示MS立即执行网络附着。
6、E-RAN广播寻呼消息，指示MS立即执行网络附着。
E-RAN收到MME/UPE2的寻呼请求消息后，临时存储消息中携带的MS标识，并记录发送寻呼请求的MME/UPE2的标识(即备用MME/UPE标识)。E-RAN在寻呼信道上广播寻呼消息，寻呼消息中指出寻呼原因。E-RAN如何广播寻呼信道，以及MS如何判断寻呼消息是否发送给自己，超出本发明范围，这里不详述。
7、MS收到寻呼消息后立即执行网络附着。
MS收到寻呼消息后，由于寻呼原因指示MS立即执行网络附着，因此MS向网络发送附着请求消息，消息中指出MS的标识。
由于步骤6中E-RAN临时存储了MME/UPE2的标识和MS标识，因此，E-RAN收到附着请求消息后，若判断该请求消息是该MS发送的请求消息，则将该请求消息路由到MME/UPE2中。
8、MS执行网络附着流程。
MS完成网络附着后，MME/UPE2成为MS的服务MME/UPE，同时，MME/UPE2再次向HSS注册新的备用MME/UPE。网络附着结束后，MME/UPE2为MS重新分配临时标识和IP地址，并重新为MS建立到IASA的缺省IP承载，MS的上/下行业务正常建立。
在上述流程中，若在步骤6中E-RAN未临时存储MME/UPE2的标识和MS标识，则E-RAN在收到MS发送的附着请求后，根据MME/UPE池中各设备的负载情况或采用其他机制(例如，按固定顺序选择的方式)为MS选择服务MME/UPE。
以上本发明的流程也适用于UMTS网络。在UMTS网络中，服务SGSN为UE指定备用的SGSN，并在SGSN请求HLR注册时将备用SGSN标识注册到HLR。当SGSN失效时，GGSN可通过链路检测获知SGSN失效并上报HLR，HLR获知SGSN失效。HLR还可以通过O&M命令获知SGSN失效。一旦HLR获知SGSN失效，HLR指示备用SGSN寻呼指定的UE(这些UE是附着在失效SGSN中的UE)。UE收到寻呼后，执行网络附着并附着到备用SGSN中。
在UMTS网络中，UE重新附着到备用SGSN的详细过程与图7的流程类似，这里不再详细描述。
通过以上流程描述可知，本发明通过在MME/UPE1中为移动终端指定备用设备MME/UPE2，当HSS获知MME/UPE1失效时，及时通知MME/UPE2指示移动终端立即执行网络附着，使由于MME/UPE1失效导致的用户下行业务不能建立的时间被极大地缩短，最大限度地保证用户通信活动正常进行。另外，MME/UPE1为移动终端指定备用设备时，可根据移动终端标识分段或MME/UPE池中各设备的容量情况，为不同移动终端指定不同的备用设备，有效地均衡了MME/UPE负载，避免了由一个备用设备同时处理大量移动终端的网络附着请求而导致过载。
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。
权利要求
1.一种移动终端重新附着网络的方法，包括所述移动终端附着的服务核心网设备失效时，启动该服务核心网设备预先为所述移动终端指定的备用核心网设备寻呼所述移动终端，指示所述移动终端重新执行网络附着。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动终端向所述服务核心网设备发起网络附着或执行位置更新时，所述服务核心网设备为该移动终端指定所述备用核心网设备。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述服务核心网设备为移动终端指定所述备用核心网设备后，向用户信息存储器发起注册请求，携带所述服务核心网设备的标识、所述备用核心网设备的标识、移动终端所在的位置区标识、移动终端标识和移动终端的IP地址；所述用户信息存储器存储上述信息。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述服务核心网设备指定同一核心网设备池中的设备为所述移动终端的备用核心网设备。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，预先在所述服务核心网设备中设置其备用核心网设备的配置参数，所述服务核心网设备根据该配置参数为附着于其上的移动终端指定备用核心网设备。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述服务核心网设备为所有移动终端指定相同的备用核心网设备，或所述服务核心网设备为不同移动终端指定不同的备用核心网设备。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述服务核心网设备根据移动终端标识分段，为不同段的移动终端指定不同的备用核心网设备；或/并所述服务核心网设备根据核心网设备的容量情况，为移动终端指定备用核心网设备。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用户信息存储器获知所述服务核心网设备失效后，通过向所述备用核心网设备发送指示消息启动所述备用核心网设备，并指示所述备用核心网设备寻呼所述移动终端。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述用户信息存储器通过操作维护系统提供的信息获知所述服务核心网设备失效；或通过网关设备提供的信息获知所述服务核心网设备失效。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述网关设备获知所述服务核心网设备失效，包括所述网关设备通过检测与所述服务核心网设备间的承载链路，获知所述服务核心网设备失效；或所述网关设备通过操作维护系统提供的信息获知所述服务核心网设备失效。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述网关设备检测到与所述服务核心网设备间的承载链路发生故障时，获知该服务核心网设备失效；或所述网关设备在检测与所述服务核心网设备间的承载链路时，从底层设备向其提供的信息中获知所述服务核心网设备失效。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述网关设备获知所述服务核心网设备失效后，向所述用户信息存储器发送通知消息，携带附着于所述服务核心网设备的移动终端标识或/和该移动终端的IP地址；所述用户信息存储器查询与该移动终端标识或/和IP地址对应的备用核心网设备标识和该移动终端所在的位置区标识。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述操作维护系统向所述用户信息存储器提供失效的服务核心网设备标识；所述用户信息存储器查询附着于所述服务核心网设备的移动终端标识、该移动终端所在的位置区标识、该移动终端的IP地址和备用核心网设备标识。
14.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述用户信息存储器向所述备用核心网设备标识对应的备用核心网设备发送的指示消息，携带有查询到的移动终端标识和位置区标识，以及发起网络附着的指示信息；所述备用核心网设备向无线接入网请求在指定位置区内发送寻呼消息，指示所述移动终端发起网络附着。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动终端通过无线接入网发起网络附着请求时，所述无线接入网为该移动终端选择所述备用核心网设备或同一核心网设备池中的其他核心网设备作为该移动终端的新的服务核心网设备。
16.权利要求15所述的方法，其特征在于，所述备用核心网设备请求所述无线接入网向移动终端发送寻呼消息时，所述无线接入网临时存储寻呼请求消息携带的移动终端标识和备用核心网设备标识；所述无线接入网根据所述移动终端标识和所述备用核心网设备标识，将该移动终端的网络附着请求消息路由到所述备用核心网设备，由其执行网络附着。
17.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当核心网为演进分组核心网时，所述核心网设备为移动性管理实体/用户面实体MME/UPE，所述网关设备为接入系统间锚点IASA，所述用户信息存储器为家乡用户服务器HSS。
18.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当核心网为3G网络的核心网时，所述核心网设备为服务通用分组无线业务支持节点SGSN，所述网关设备为网关通用分组无线业务支持节点GGSN，所述用户信息存储器为家乡位置寄存器HLR。
全文摘要
本发明公开了一种移动终端重新附着网络的方法，包括移动终端附着的服务核心网设备失效时，启动该服务核心网设备预先为所述移动终端指定的备用核心网设备寻呼所述移动终端，指示所述移动终端重新执行网络附着。采用本发明，可实现在服务核心网设备失效后，使附着在该服务核心网设备中的移动终端能够很快发起网络附着并附着到其他的核心网设备中，以保证用户的下行业务可以正常建立，最大限度地保证用户通信业务的正常进行。
文档编号H04W28/08GK101052212SQ20061007291
公开日2007年10月10日 申请日期2006年4月3日 优先权日2006年4月3日
发明者周四红 申请人:华为技术有限公司