用户面服务网关选择方法及系统与流程

本发明涉及通信领域，具体涉及一种用户面服务网关选择方法及系统。

背景技术：

3gpp(3rdgenerationpartnershipproject，第三代合作伙伴计划)对下一代移动无线网络的项目叫系统架构演进(systemarchitectureevolution，简称sae)。sae的架构如图1所示，其中包含了如下网元：

e-ran(evolvedran)：演进的无线接入网，可以提供更高的上下行速率，更低的传输延迟和更加可靠的无线传输。e-ran中包含的网元是enodeb(evolvednodeb，演进型基站)，为终端的接入提供无线资源。

hss(homesubscriberserver)：归属用户服务器，永久存储用户签约数据。

mme(mobilitymanagemententity，移动管理实体)：控制面功能实体，临时存储用户数据的服务器，负责管理和存储ue上下文(比如ue/用户标识，移动性管理状态，用户安全参数等)，为用户分配临时标识，当ue驻扎在该跟踪区域或者该网络是负责对该用户进行鉴权；处理mme和ue之间的所有非接入层消息；触发在sae的寻呼。

sgsn(servinggprssupportnode，服务gprs支持节点)，支持gb或iu接入的gprs，临时存储用户数据的服务器，负责管理和存储gmm上下文和pdp上下文；处理sgsn和ue之间的所有非接入层消息；

servinggw(gateway)：服务网关，该网关是一个用户面实体，负责用户面数据路由处理，终结处于空闲状态的ue的下行数据。管理和存储ue的sae承载(bearer)上下文，比如ip承载业务参数和网络内部路由信息等。是3gpp系统内部用户面的锚点，一个用户在一个时刻只能有一个servinggw；

pdngw：分组数据网网关，负责ue接入pdn的网关，分配用户ip地址， 同时是3gpp和非3gpp接入系统的移动性锚点。用户在同一时刻能够接入多个pdngw。

pcrf(policyandchargingrulefunctionality)：策略和合计费规则功能实体，该功能实体主要根据业务信息和用户签约信息以及运营商的配置信息产生控制用户数据传递的qos(qualityofservice，服务质量)规则以及计费规则。该功能实体也可以控制接入网中承载的建立和释放。

随着需求增长，eps网关逐步产生了一些约束。用户数据流处理集中在pdn出口网关，造成网关设备功能繁杂，可扩展性差。网关的控制面与转发面高度耦合，不利于核心网平滑演进。转发面扩容需求频度高于控制面，紧耦合导致控制面转发面同步扩容，设备更新周期短导致复合成本增加。网络层数据转发难以识别用户、业务特征，仅能根据上层传递的qos转发，导致网络资源利用低效，难以依据用户和业务特性对数据流进行精细控制。此外，大量策略需要手工配置，导致管理复杂度增加，运营成本居高不下。因此，需要将分组域网关中的控制功能与转发功能进一步分离，以适应网络发展和市场应用的需求。

图2是基于的非漫游场景下gw控制面和用户面分离的架构。该架构将原先的eps架构中的s/pgw拆分成了gwc(gatewaycontroller)和用户面服务网关gwu(gatewayuser)两类功能网元。

gwc：包括控制面服务网关sgwc和控制面分组数据网网关pgwc，分别对应sgw和pgw的控制面，负责负荷分担、gwu的选择、ip地址和隧道标识的分配、策略和计费控制等功能。

gwu：包括用户面服务网关sgwu和控制面分组数据网网关pgwu，分别对应sgw和pgw的用户面，负责s/pgw的用户面相关功能，包括数据流识别和深度包解析、qos处理和承载绑定，下行寻呼数据的缓存等功能。

对接的用户面和控制面接口分别对应到s/pgwc和s/pgwu上，其余相应接口功能对照原eps架构。

gw控制面和用户面分离之后，解决了现有eps网关存在的诸多上述问题，但同时也引入了新的技术问题。例如，导致现有的切换机制在部分场景下不能 支持数据流的正确可靠的传输。现在机制中，mme根据用户位置和签约信息等进行sgw的选择。当用户位置发生移动引发切换和跟踪区更新流程时，mme仅判断是否需要进行服务网关sgw的重选，并进行sgw选择和上下行数据传送路径的信息更新。若判断需要进行sgw的重选，则根据更新后的位置信息和签约信息重新选择合适的sgw，并将新选择的sgw上行用户面地址和隧道标识等信息发送给enodeb，更新上行数据传送路径信息，确保上行数据的正确传送。并将新的enodeb信息，例如enodeb下行用户面地址和隧道标识发送给sgw，更新下行数据传送路径信息，保证下行数据的正确传送。若不需要进行sgw的重选，则将当前的sgw的上行用户面地址和隧道标识等信息发送给新的enodeb,并将新的enodeb下行用户面地址和隧道标识传送给当前的sgw。进行上下行数据通道的重建。

当sgw控制面和用户面功能分离后，mme根据现有机制进行的gw选择实际是控制面服务网关sgwc的选择。则根据如上所述机制，在sgwc不需要切换但用户面服务网关sgwu会重选的场景下则无法实现数据的正确转发。例如，基于s1的切换流程。mme收到原enodeb的切换请求消息后，mme在sgwc不需要变更，将会将当前所使用的sgwu地址和隧道标识下发给新的enodeb，但此处新的enodeb获取到的不一定是最终的sgwu地址和隧道标识，因为在该后续流程中sgwu可能会进行重选，此时就会发生上下行数据通道建立错误，上行数据到达enodeb后会往老的sgwu传送，可能导致无法和sgwu连接或是sgwu收到后丢弃，导致无法正确上传。无法保证业务的连续性和数据的完整性。

技术实现要素：

本发明要解决的主要技术问题是，提供一种用户面服务网关选择方法及系统，解决服务网关控制面和用户面功能分离后，现有在用户终端切换或跟踪区更新时直接沿用老的用户面服务网关导致上下行数据通道建立错误，进而无法保证业务的连续性和数据的完整性的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用户面服务网关选择方法，包括：

控制面服务网关接收移动管理实体在用户终端切换或跟踪区更新时所发送的该用户终端当前的位置信息；

所述控制面服务网关根据所述位置信息确定所述用户终端当前所需的目标用户面服务网关；

所述控制面服务网关将所述目标用户面服务网关的属性信息发给所述移动管理实体。

在本发明的一种实施例中，控制面服务网关接收移动管理实体在用户终端切换或跟踪区更新时所发送的该用户终端当前的位置信息之前，还包括：

控制面服务网关接收移动管理实体在所述用户终端发起附着请求时所发送的所述用户终端当前的位置信息；

控制面服务网关根据所述位置信息确定所述用户终端当前所需的目标用户面服务网关；

控制面服务网关将确定的目标用户面服务网关的属性信息发给所述移动管理实体。

在本发明的一种实施例中，所述位置信息包括用户终端当前的跟踪区，所述控制面服务网关本地预先设置有包含跟踪区与用户面服务网关对应关系的第一对应关系表，或所述控制面服务网关本地预先设置有包含位置组织标识与用户面服务网关对应关系的第三对应关系表；所述控制面服务网关根据所述位置信息确定所述用户终端当前所需的目标用户面服务网关包括：

所述控制面服务网关根据所述跟踪区和所述第一对应关系表确定出所述用户终端当前所需的目标用户面服务网关；

或，所述控制面服务网关接收移动管理实体根据所述跟踪区和本地预设的第二对应关系表确定出的所述用户终端当前所关联的目标位置组织标识，根据 该目标位置组织标识和所述第三对应关系表确定出所述用户终端当前所需的目标用户面服务网关；所述第二对应关系表包含跟踪区与位置组织标识对应关系。

在本发明的一种实施例中，所述位置信息包括用户终端当前的跟踪区所关联的位置组标识；所述控制面服务网关上预设有包含位置组织标识与用户面服务网关对应关系的第三对应关系表；所述控制面服务网关根据所述位置信息确定所述用户终端当前所需的目标用户面服务网关包括：

所述控制面服务网关根据接收到的位置组织标识和所述第三对应关系表确定出所述用户终端当前所需的目标用户面服务网关。

在本发明的一种实施例中，所述属性信息包括用户面服务网关的地址和隧道标识。

在本发明的一种实施例中，所述控制面服务网关将确定的目标用户面服务网关的属性信息发给所述移动管理实体包括：所述控制面服务网关在创建会话响应消息或修改承载响应消息中增加所述目标用户面服务网关的属性信息，然后将所述创建会话响应消息或修改承载响应消息发给所述移动管理实体。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种用户面服务网关选择方法，包括：

移动管理实体在用户终端切换或跟踪区更新时，将所述用户终端当前的位置信息发给控制面服务网关；

移动管理实体接收所述控制面服务网关反馈的目标用户面服务网关的属性信息，所述目标用户面服务网关为所述控制面服务网关根据所述位置信息确定的；

移动管理实体将所述目标用户面服务网关的属性信息发给新的基站。

在本发明的一种实施例中，移动管理实体在用户终端切换或跟踪区更新之前，在所述用户终端发起附着请求时，将所述用户终端当前的位置信息发给控 制面服务网关；

移动管理实体接收所述控制面服务网关反馈的目标用户面服务网关的属性信息，所述目标用户面服务网关为所述控制面服务网关根据所述位置信息确定的；

移动管理实体将所述目标用户面服务网关的属性信息发给所述用户终端所请求的基站。

在本发明的一种实施例中，所述移动管理实体将所述用户终端当前的位置信息发给控制面服务网关包括：

所述移动管理实体在创建会话请求消息或修改承载请求消息增加所述用户终端当前的位置信息，然后将所述创建会话请求消息或修改承载请求消息发给所述控制面服务网关。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种用户面服务网关选择系统，包括移动管理实体和控制面服务网关；

移动管理实体用于在用户终端切换或跟踪区更新时，将所述用户终端当前的位置信息发给所述控制面服务网关，还用于接收所述控制面服务网关反馈的目标用户面服务网关的属性信息，并将其发给新的基站完成切换或跟踪区更新；

所述控制面服务网关用于根据所述位置信息确定所述用户终端当前所需的目标用户面服务网关，并将所述目标用户面服务网关的属性信息发给所述移动管理实体。

在本发明的一种实施例中，所述移动管理实体还用于在所述用户终端切换或跟踪区更新之前，在所述用户终端发起附着请求时，将所述用户终端当前的位置信息发给控制面服务网关，以及接收所述控制面服务网关反馈的目标用户面服务网关的属性信息，并将所述目标用户面服务网关的属性信息发给所述用 户终端所请求的基站完成附着流程；

所述控制面服务网关还用于接收所述移动管理实体在用户终端发起切换或跟踪区更新时所发送的该用户终端当前的位置信息之前，接收所述移动管理实体在所述用户终端发起附着请求时所发送的所述用户终端当前的位置信息，根据所述位置信息确定所述用户终端当前所需的目标用户面服务网关，并将该目标用户面服务网关的属性信息发给所述移动管理实体。

本发明的有益效果是：

本发明提供的用户面服务网关选择方法及系统，mme在用户终端切换或跟踪区更新时，获取该用户终端当前的位置信息并发给控制面服务网关；控制面服务网关则可根据该位置信息确定用户终端当前所需的目标用户面服务网关；并将该目标用户面服务网关的属性信息发给mme；这样控制面服务网关根据用户终端当前最新的位置信息为该用户终端确定其当前所需的用户面服务网关，mme将该用户面服务网关的属性信息发给基站完成切换或跟踪区更新。本发明在用户终端切换或跟踪区更新时，控制面服务网关会根据mme下发的用户终端当前的位置信息进行用户面服务网关的重新确定，并不是直接沿用之前的，因此可保证上下行数据通道的正确建立，进而保证业务的连续性和数据的完整性。

附图说明

图1为一种epc架构示意图；

图2为一种非漫游场景下gw控制面和用户面分离的架构示意图；

图3为本发明实施例一中在用户终端切换或跟踪区更新时选择用户面服务网关的流程示意图；

图4为本发明实施例一中在用户终端附着过程中选择用户面服务网关的流程示意图；

图5为本发明实施例二中在用户终端附着过程中选择用户面服务网关的流程示意图；

图6为本发明实施例二中在用户终端在跟踪区更新过程中选择用户面服务网关的流程示意图；

图7为本发明实施例二中在用户终端在普通切换过程中选择用户面服务网关的流程示意图；

图8为本发明实施例二中在用户终端在路径切换过程中选择用户面服务网关的流程示意图。

具体实施方式

本发明中的用户终端切换或跟中区更新的过程中，移动管理实体会获取用户终端当前的位置信息，并将当前的位置信息发给控制面服务网关，控制面服务网关则可根据该位置信息确定出用户终端当前真正所需的目标用户面服务网关，并将该目标用户面服务网关的属性信息发给移动管理实体，移动管理实体则将该属性信息发给基站完成切换或跟踪区更新。本发明在用户终端切换或跟踪区更新过程中会根据用户终端当前的位置信息进行用户面服务网关的重新确定，而不是直接沿用之前的，因此可保证上下行数据通道建立成功。下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

请参见图3所示，本实施例提供的用户面服务网关选择方法以下步骤：

s301：mme在用户终端切换或跟踪区更新时，获取该用户终端当前的位置信息并发给控制面服务网关；

s302：控制面服务网关根据接收到的位置信息确定该用户终端当前所需的 目标用户面服务网关；

s303：控制面服务网关将该目标用户面服务网关的属性信息发给mme；

s304：mme将该目标用户面服务网关的属性信息发给基站，以供完成切换或跟踪区更新。基站获取到正确用户面服务网关的属性信息，根据该属性信息可以保证后续上下行数据通道建立成功。本实施例中的属性信息包括但不限于用户面服务网关的地址和隧道标识。

本实施例中，不但在用户终端切换或跟踪区更新过程中，根据用户终端当前的位置信息为该用户终端确定目标用户面服务网关。在用户终端发起附着过程中，也可以通过用户终端的位置信息为该用户终端选择当前附着流程所需的目标用户面服务网关。此时的过程请参见图4所示，包括：

s401：mme在用户终端发起附着请求时，获取该用户终端当前的位置信息并发给控制面服务网关；

s402：控制面服务网关接收mme发送的位置信息；

s403：控制面服务网关根据位置信息确定用户终端当前附着过程所需的目标用户面服务网关；

s404：控制面服务网关将确定的目标用户面服务网关的属性信息发给mme；

s405：mme将收到的目标用户面服务网关的属性信息发给用户终端所请求的基站完成附着流程。

应当理解的是，在本实施例中，用户终端附着过程中，也可不采用用户终端当前的位置信息为其确定目标用户面服务网关，而直接采用现有的其他任意一种附着机制。只要其后续在用户终端切换或跟踪区更新时采用图3所示的方案为用户终端确定目标用户面服务网关都在本实施例范围内。

本实施例中，mme所获取的用户终端的位置信息可以包括用户终端当前的跟踪区ta，后续可以根据跟踪区与用户面服务网关的直接对应关系，或根据跟踪区域用户面服务网关的间接对应关系，确定出目标用户面服务网关。下面分别对以上两种情况进行说明。

利用跟踪区与用户面服务网关的直接对应关系：

此时可以在控制面服务网关本地预先设置有包含跟踪区与用户面服务网关对应关系的第一对应关系表；该设置可以由mme完成，也可以由其他网元或设备完成；

控制面服务网关收到用户终端当前的位置信息后，即可获取到该用户终端当前的跟踪区，根据该跟踪区在第一对应关系表中即可查找到对应的目标用户面服务网关。

利用跟踪区与用户面服务网关的简接对应关系：

此时可以在移动管理实体本地预先设置有包含跟踪区与位置组织标识对应关系的第二对应关系表、在控制面服务网关设置包含位置组织标识与用户面服务网关对应关系的第三对应关系表；该设置也可以由mme完成，或由其他网元或设备完成；

移动管理实体接收到用户终端当前的位置信息后，即可获取到该用户终端当前的跟踪区，然后根据跟踪区在第二对应关系表中查找到用户终端当前关联的目标位置组织标识，将该目标位置组织标识发给控制面服务网关；控制面服务网关根据该目标位置组织标识在第三对应关系表确找到用户终端当前所需的目标用户面服务网关。

本实施例中，mme所获取的用户终端的位置信息也可以是包括用户终端当前的跟踪区所关联的位置组标识；此时只要需要在控制面服务网关上预设包含位置组织标识与用户面服务网关对应关系的第三对应关系表即可；mme向控制面服务网关发送的位置信息则是该用户终端当前位置(例如ta)所关联的位置组织标识；控制面服务网关根据接收到的位置组织标识在第三对应关系表中即可确定出用户终端当前所需的目标用户面服务网关。

本实施例中，mme获取用户终端当前位置关联的位置组织标识时，也可以通过预先配置用户终端位置(例如跟踪区)与位置组织标识的对应关系列表获取，该表中可能是一个跟踪区对应一个位置组织标识，也可能是多个跟踪区对应一个位置组织标识。且该表可以配置在mme上，由mme根据该表和用户终端当前的位置查找到对应的位置组标识；在一些实施例中也可以设置在用户终端上， 由用户终端进行查找到位置组织标识，并反馈给mme。

应当理解的是，本实施例中控制面服务网关根据终端位置信息确定的目标用户面服务网关可能是之前老的用户面服务网关，也可能是新的目标用户面服务网关。对于是老的用户面服务网关的情况，由于mme已经知晓该用户面服务网关的地址以及隧道标识，因此此时向mme反馈的属性信息可以仅包含识别该用户面服务网管的标识信息即可；当然也可以直接添加地址和隧道标识。

应当理解的是，本实施例中mme向控制面服务网关发送用户终端的位置信息时，其可以利用现有的协议消息，在现有的协议消息中增加该位置信息发给控制面服务网关，也可以在现有协议基础上，增加一条独立的消息单独来发送该位置信息。对应的，控制面服务网关向mme发送目标用户面服务网关的属性消息时，其也可以直接利用现有协议中的各消息将该属性消息添加进去并发给mme，也可以在现有协议基础上，增加一条独立的消息单独来发送该属性信息。下面以在利用现有协议消息进行示意说明。

在附着过程中，mme可以在创建会话请求消息中增加用户终端当前的位置信息，然后将创建会话请求消息发给控制面服务网关。控制面服务网关则可在创建会话响应消息中增加目标用户面服务网关的属性信息，然后将创建会话响应消息发给mme。

在切换或跟踪区更新过程中，mme可以在创建会话请求消息或修改承载请求消息增加用户终端当前的位置信息，然后将创建会话请求消息或修改承载请求消息发给所述控制面服务网关。控制面服务网关则可在创建会话响应消息或修改承载响应消息中增加目标用户面服务网关的属性信息，然后将创建会话响应消息或修改承载响应消息发给mme。

应当理解的是，上述示例中所用到的示例消息都仅是作为一种示例，并不排除利用现有协议中的其他协议消息完成上述信息的转发。

实施例二：

为了更好的理解本发明，本实施例结合用户终端附着、切换、跟踪区更新几种具体的应用场景对本发明的方案进行进一步解释说明。

如图5所示，是用户附着到mme过程中的一个示例。

s501：用户终端发起附着消息至网络；

s502：移动管理实体mme向控制面服务网关sgwc发送创建会话请求消息，消息中包括用户终端当前位置关联的位置组标识；

s503：控制面服务网关sgwc根据mme携带的位置组标识选择目标用户面服务网关sgwu；

s504：控制面服务网关sgwc向目标用户面服务网关sgwu发送创建用户面请求消息；

s505：目标用户面服务网关sgwu向控制面服务网关sgwc回复创建用户面响应消息；

s506：控制面服务网关sgwc向分组数据网网关发送创建会话请求消息；

s507：分组数据网网关向控制面服务网关sgwc回复创建会话响应消息；

s508：控制面服务网关sgwc向移动管理实体发送创建会话响应消息，该创建会话响应消息中包含目标用户面服务网关的属性信息；

s509，进行附着的其他流程处理；

如图6所示，是sgwu改变的跟踪区更新过程中的一个示例；

s601：用户发起跟踪区更新消息至网络；

s602：移动管理实体向控制面服务网关sgwc发送创建会话请求消息或修改承载请求消息，消息中包括位置组标识；

s603：控制面服务网关sgwc根据mme携带的位置组标识选择目标用户面服务网关sgwu；

s604：控制面服务网关sgwc向目标用户面服务网关sgwu发送创建用户面请求消息；

s605：目标用户面服务网关sgwu向控制面服务网关sgwc回复创建用户面响应消息；

s606：控制面服务网关sgwc向分组数据网网关发送修改承载请求消息；

s607：分组数据网网关向控制面服务网关sgwc回复修改承载响应消息；

s608：控制面服务网关sgwc向移动管理实体发送创建会话响应消息或修改承载响应消息，消息中包含目标用户面服务网关的属性消息；

s609：移动管理实体向新的基站反馈属性消息；

s610：进行跟踪区更新的其他流程处理。

如图7所示，是sgwu改变的“普通切换”过程的一个示例。

s701：无线接入网元发送切换请求消息；

s702：移动管理实体向控制面服务网关sgwc发送创建会话请求消息或修改承载请求消息，消息中包括位置组标识；

s703：控制面服务网关sgwc根据mme携带的位置组标识选择目标用户面服务网关sgwu；

s704：控制面服务网关sgwc向目标用户面服务网关sgwu发送创建用户面请求消息；

s705：目标用户面服务网关sgwu向控制面服务网关sgwc回复创建用户面响应消息；

s706：控制面服务网关sgwc向移动管理实体发送创建会话响应消息或修改承载响应消息；消息中包含目标用户面服务网关的属性消息；

s707：移动管理实体向新的基站反馈属性消息；

s708：进行切换的其他流程处理；

s709：移动管理实体向控制面服务网关sgwc发送修改承载请求消息；

s710：控制面服务网关sgwc向分组数据网关发送修改承载请求消息；

s711：分组数据网关向控制面服务网关sgwc发送修改承载响应消息；

s712：控制面服务网关sgwc向移动管理实体发送修改承载响应消息；

s713：进行切换的其他流程处理.

如图8所示，是sgwu改变的路径切换过程的一个示例。

s801：无线接入网元发送路径切换请求消息；

s802：移动管理实体向控制面服务网关sgwc发送创建会话请求消息或修改承载请求消息，消息中包括位置组标识；

s803：控制面服务网关sgwc根据mme携带的位置组标识选择目标用户面服务网关sgwu；

s804：控制面服务网关sgwc向目标用户面服务网关sgwu发送创建用户面请求消息；

s805：目标用户面服务网关sgwu向控制面服务网关sgwc回复创建用户面响应消息；

s806：控制面服务网关sgwc向分组数据网网关发送修改承载请求消息；

s807：分组数据网网关向控制面服务网关sgwc回复修改承载响应消息；

s808：控制面服务网关sgwc向移动管理实体发送创建会话响应消息或修改承载响应消息；消息中包含目标用户面服务网关的属性消息；

s809：移动管理实体向新的基站反馈属性消息；

s810：进行路径切换的其他流程处理；

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。