专利名称：演进网络架构中隧道建立、释放方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种演进网络架构中隧道建立、释放方法及装置。
背景技术：
UMTS(Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统)是采用WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址接入)空中接口技术的第三代移动通信系统，通常也将UMTS系统称为WCDMA通信系统。UMTS系统采用了与第二代移动通信系统类似的结构，包括无线接入网(RAN，Radio Access Network)和核心网(CN，Core Network)。其中RAN用于处理所有与无线有关的功能，而CN用于处理UMTS系统内所有的话音呼叫和数据连接，并实现与外部网络的交换和路由功能。CN从逻辑上分为电路交换域(CS，Circuit Switched Domain)和分组交换域(PS，Packet SwitchedDomain)。陆地无线接入网(UTRAN，UMTS Territorial Radio Access NetworkUMTS)、CN与用户设备(UE，User Equipment)一起构成整个UMTS系统，其系统结构如图1所示其中，UTRAN网络结构如图2所示它包含一个或多个无线网络子系统(RNS，Radio Network Subsystem)。一个RNS由一个无线网络控制器(RNC，Radio Network Controller)和一个或多个Node B(基站)组成。RNC用来分配和控制与之相连或相关的Node B的无线资源。Node B则完成与RNC之间的Iub接口和与UE之间的Uu接口的数据流的转换，同时也参与一部分无线资源管理。
3G PS域的核心网结构如图3所示
其中，服务通用分组无线业务支持节点(SGSN，Serving GPRS SupportNode)是分组交换(PS，Packet Switched)网络的一个基本的组成网元。其主要的作用就是为本SGSN服务区域的UE转发输入/输出的IP分组，其地位类似于CS域中的拜访移动业务交换中心(VMSC，Visited Mobile Switching Center)。
网关通用分组无线业务支持节点(GGSN，Gateway GPRS Support Node)也是为了在UMTS网络中提供PS业务功能而引入的一个网元功能实体，提供数据包在PS网和外部数据网之间的路由和封装。用户选择哪一个GGSN作为网关，是在PDP上下文激活过程中根据用户的签约信息以及用户请求的接入点名(APN，Access Point Name)确定的。
为了保证IP流的正确传输，需要使用隧道技术。3GPP在Release 7之前的Release版本中，在RNC与核心网的SGSN(通用分组无线业务服务支持节点)之间使用了GTP(GPRS Tunneling Protocol，GPRS隧道协议)协议，并且对于每一个用户，若其IP地址不同或/与所使用Session(会话)的服务质量(QoS，Quality of Service)不同均要使用一个不同的GTP隧道；这个GTP的隧道决定了在其上面Session的QoS。QoS不同，就建立不同的隧道；并且即使QoS相同，如果APN(接入点名)不一样，同样也会使用不同的隧道。
随着第三代移动通信技术的发展，网络规划和优化工作越来越重要。由于移动用户数的快速增长和新业务的不断出现，要求系统在支持多种业务并满足一定QoS(服务质量)条件下，获得良好的网络容量，满足一定的无线覆盖要求，同时通过调整容量、覆盖、质量之间的均衡关系提供最佳的服务。
目前在3GPP中，各厂商都在积极研究3G的长期演进(LTE，Long TermEvolution)系统，LTE的目的是提供一种能够降低时延、提高用户数据速率、改进系统容量和覆盖的低成本网络。只使用PS域业务，承载网络都为IP承载。基于这种目的，衍生出很多新的网络架构，一种比较流行的网络架构如图4所示
其中，eNode B(evolved Node B)是演进的Node B，至少具有空口协议栈的物理层(PHY，Physical Sublayer & Physical Layer)和媒体接入控制(MAC，Media Access Control)层，其他协议栈位置不定，并采用新的物理层技术(如正交频分复用OFDM)。
eGSN(evolved GPRS Support Node)是演进的GSN(GPRS Support Node)，由移动性管理实体(MME，Mobility Management Entity)和用户面实体(UPE，User Plane Entity)组成。MME用于管理和存储UE上下文(如空闲状态的UE的标识、UE的移动性状态、用户安全参数等)，还产生临时标识分配给UE，对UE能否驻扎在某TA(Tracking Area，跟踪区)或公共陆地移动网(PLMN，Public Land Mobile Network)进行检查，也会对UE进行鉴权。UPE用于终结空闲状态的UE的下行数据，当有下行数据到达UE，触发或发起寻呼；它管理或存储UE上下文(如IP承载参数或网络路由信息)，在合法监听中执行用户业务的数据复制等。
控制面服务器(CPS，Control Plane Server)用于完成小区间eNode B的无线资源管理，并承担部分RRC(无线资源控制)功能。
归属用户服务器(HSS，Home Subscriber Server)负责保存用户相关信息用户ID，编号和寻址信息；用户安全信息鉴权和认证等网络接入控制；用户位置信息；用户基本数据信息。
Anchor(锚点)是支持UE在不同接入系统之间移动的用户面实体，支持不同接入系统间的切换。
从逻辑功能来区分，eGSN分离为MME和UPE。但从物理节点来看，各逻辑实体有多种组合方式，如CPS与MME、UPE合并为一个物理节点，eNodeB为一个物理节点；或eNode B与CPS合并为一个物理节点，MME、UPE合并为一个物理节点等等。
同样，为了保证IP流的正确传输，需要在eNode B与UPE之间使用隧道技术。但UPE和eNode B为两个用户面实体，为了建立UPE到eNode B的隧道，需要UPE与eNode B相互了解对方地址。在网络演进中，MME与UPE可能会分离，且一个MME可能对应一个或多个UPE，也可能CPS与eNode B分离，这样，就存在UPE与eNode B之间如何通过信令使得两个节点相互了解对方地址的问题。目前并没有一个明确的解决方案。
而且网络演进要求UE在网络附着时将建立默认的IP连接，并且要求Idle(空闲)状态的UE的下行数据中止于UPE，如果UPE具有eNode B的隧道信息可以直接将数据下发到eNode B。因此，为了减少网络信令，UE处于Idle(空闲)状态时，需要释放UE到UPE之间的用户面连接，即释放UE到eNodeB的无线资源控制(RRC，Radio Resource Control)连接和UPE到eNode B的隧道连接，保留UPE到Anchor的连接。对于如何释放UPE到eNode B的隧道连接，目前也没有一个明确的解决方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种演进网络架构中隧道建立方法，以使两个用户面实体之间能够相互了解对方地址，有效地建立起数据传输隧道，保证业务数据的正确传输。
本发明的另一个目的是提供一种演进网络架构中隧道释放方法，以使UE进入空闲状态后，有效地释放掉相应的隧道连接，减少演进系统中UE在eNodeB间移动时需要进行路由更新的处理，减少网络信令，提高系统效率。
本发明的另一个目的是提供一种演进网络架构中隧道的建立和释放装置，以在演进网络架构中有效地建立起数据传输隧道，保证业务数据的正确传输，提高系统效率。
为此，本发明提供如下的技术方案一种演进网络架构中隧道建立方法，所述演进网络架构包括逻辑实体演进基站eNode B、控制面服务器CPS、用户面实体UPE和移动性管理实体MME，所述方法包括步骤A、用户设备UE在网络附着过程中或者从空闲状态进入激活状态时，eNode B和UPE中任一方获取对方的地址信息；B、获取到对方地址信息的eNode B或UPE通过它们之间的信令接口将自己的地址信息发送给对方；C、eNode B和UPE分别记录对方的地址信息，建立eNode B和UPE之间的隧道。
所述步骤A包括用户设备UE在网络接入过程中将其记录的UPE标识传送给eNode B；eNode B根据所述UPE标识查找网络配置信息，获取UPE的地址信息。
所述步骤A具体为UE在网络附着过程中或者从空闲状态进入激活状态时，eNode B通过CPS和MME进行信令交互，获取UPE的地址信息。
所述eNode B通过CPS和MME进行信令交互，获取UPE的地址信息的步骤包括MME通过激活分组数据协议PDP上下文过程获取UPE的地址信息；MME向CPS发送无线接入承载RAB指配请求消息，并在该消息中携带UPE的地址信息；CPS通过触发无线资源重配置过程将UPE的地址信息传送给eNode B。
所述MME通过激活分组数据协议PDP上下文过程获取UPE的地址信息的步骤包括UE向MME发送激活PDP上下文请求消息；MME收到所述激活PDP上下文请求消息后，向UPE发送建立或激活PDP上下文请求消息；UPE建立或激活PDP上下文后，向MME发送建立或激活PDP上下文响应消息，并在该消息中携带UPE的地址信息。
所述CPS通过触发无线资源重配置过程将所述UPE的地址信息传送给eNode B的步骤包括CPS向eNode B发送无线资源重配置请求消息，并在该消息中携带UPE的地址信息；eNode B收到所述无线资源重配置请求消息后，向CPS发送无线资源重配置响应消息。
所述步骤A具体为UE在网络附着过程中或者从空闲状态进入激活状态时，UPE通过CPS和MME进行信令交互，获取eNode B的地址信息。
所述UE在网络附着过程中或者从空闲状态进入激活状态时，UPE通过CPS和MME进行信令交互，获取eNode B的地址信息的步骤包括CPS通过初始直传消息获取eNode B的地址信息；CPS将获取的eNode B的地址信息传送给MME；MME通过激活或建立PDP上下文请求消息将eNode B的地址信息传送给UPE。
所述CPS通过初始直传消息获取eNode B的地址信息的步骤包括UE接入网络时向eNode B发送附着请求消息；eNode B将UE的附着请求消息转发给CPS，CPS根据该消息获知eNode B的地址信息。
所述CPS通过初始直传消息获取eNode B的地址信息的步骤包括UE发起RRC建立请求给eNode B；
eNode B将该消息采用面向连接的信令承载转发至CPS；CPS从该消息中或从底层承载中获取eNode B的地址信息。
所述CPS将获取的eNode B的地址信息传送给MME的步骤具体为CPS通过无线接入承载指配响应消息将eNode B的地址信息传送给MME。
所述CPS将获取的eNode B的地址信息传送给MME的步骤具体为CPS通过初始直传消息将eNode B的地址信息传送给MME。
所述步骤B具体为获取到对方地址信息的eNode B或UPE通过它们之间的信令接口向对方发送建立隧道请求消息，并在该消息中携带自己的地址信息。
当CPS和eNode B为一个物理节点时，eNode B和CPS之间的信令交互为该物理节点的内部消息流程；当CPS和MME为一个物理节点时，CPS和MME之间的信令交互为该物理节点的内部消息流程；当MME和UPE为一个物理节点时，MME和UPE之间的信令交互为该物理节点的内部消息流程。
一种演进网络架构中隧道释放方法，所述演进网络架构包括逻辑实体演进基站eNode B、控制面服务器CPS、用户面实体UPE和移动性管理实体MME，所述方法包括步骤当用户设备UE在网络附着完成后或者从激活状态进入空闲状态时，由用户设备UE或者MME或者CPS或者UPE或者eNode B发起链路释放；如果是MME释放或者UE或CPS通知MME释放链路，则MME通知UPE释放用户面隧道；UPE收到MME的释放用户面隧道命令后或者UPE发起链路释放，UPE通过其与eNode B之间的信令接口向eNode B发送隧道释放命令；如果是CPS发起释放，则CPS通知eNode B释放用户面隧道；eNode B收到CPS的释放用户面隧道命令后或者eNode B发起链路释放，eNode B通过其与UPE之间的信令接口向UPE发送隧道释放命令；收到隧道释放命令的eNode或UPE进行隧道释放，标记eNode B和UPE之间的隧道无效或者删除该隧道的相关信息。
所述方法进一步包括释放CPS与MME之间的接口；释放CPS与UE之间的无线资源控制连接；无线资源控制连接释放后，CPS向eNode B发起无线资源释放过程，请求eNode B释放对应的无线资源。
当CPS和eNode B为一个物理节点时，eNode B和CPS之间的信令交互为该物理节点的内部消息流程；当CPS和MME为一个物理节点时，CPS和MME之间的信令交互为该物理节点的内部消息流程；当MME和UPE为一个物理节点时，MME和UPE之间的信令交互为该物理节点的内部消息流程。
一种演进网络架构中隧道的建立和释放装置，包括逻辑实体演进基站eNode B、控制面服务器CPS、用户面实体UPE和移动性管理实体MME，eNode B和UPE之间具有信令接口；eNode B和UPE中任一方在用户设备UE进行网络附着过程中或者从空闲状态进入激活状态时获取对方的地址信息，然后通过它们之间的信令接口将自己的地址信息发送给对方，eNode B和UPE分别记录对方的地址信息，建立eNode B和UPE之间的隧道；当UE在网络附着完成后或者从激活状态进入空闲状态时，MME和CPS中任一方向对方发送隧道释放命令，对方收到命令后，标记eNode B和UPE之间的隧道无效或者删除该隧道的相关信息。
CPS通过初始直传消息获取eNode B的地址信息。
MME在UE进行网络附着过程中，通过建立或激活分组数据协议PDP上下文过程与UPE进行信息交互，获取UPE的地址信息；MME在UE从空闲状态进入激活状态时，通过更新PDP上下文过程与UPE进行信息交互，获取UPE的地址信息。
MME通过无线接入承载指配过程从CPS获取eNode B的地址信息，并将UPE的地址信息传送给CPS。
CPS通过无线资源重配置过程获取eNode B的地址信息，并将UPE的地址信息传送给eNode B。
由以上本发明提供的技术方案可以看出，本发明使两个用户面实体eNodeB和UPE借助于控制面服务器CPS和MME进行信令交互，使eNode B或UPE其中任一方通过CPS和/或MME获取对方的地址信息，然后通过eNode B与UPE之间的信令接口，向另一方直接发起隧道建立请求，通过该请求将自己的地址信息传送给对方，从而建立起eNode B和UPE之间的隧道，保证了UE通过该隧道进行IMS(因特网多媒体子网)的注册以及业务数据传输等过程。当UE进入空闲状态后，如果需要释放隧道，不论发起方是哪个逻辑实体，eNode B或UPE其中任一方接到释放用户面隧道的通知后，通过eNode B与UPE之间的信令接口，向另一方直接发起隧道释放请求，另一方响应该请求并释放相关资源，标记eNode B到UPE之间的隧道无效或者删除隧道的相关信息。通过eNode B和UPE之间用户面隧道的释放，有效地减少了演进系统中UE在eNode B间移动时需要进行路由更新的处理，减少网络信令，提高了效率。
图1是现有UMTS系统结构示意图；图2是现有技术中UTRAN网络结构示意图；图3是现有技术中PS域网络结构示意图；图4是一种3G演进网络架构示意图；图5是本发明隧道建立方法的实现流程图；图6是本发明隧道建立方法第一实施例的消息流程；图7是本发明方法中移动终端作为被叫进入激活状态时隧道建立的消息流程；图8是本发明隧道建立方法第二实施例的消息流程；图9是本发明隧道建立方法第三实施例的消息流程；图10是本发明隧道建立方法第四实施例的消息流程；图11是本发明隧道释放方法的消息流程；图12是本发明装置的原理框图。
具体实施例方式
本发明并不局限应用于目前所称的3G系统网络，更可应用于基于3G网络架构所发展的其他网络系统，只要其满足该网络架构。但为更方便清楚说明本发明的创造点，以下以3G网络为例说明。
在3G系统演进网络架构中，由于eNode B和UPE是两个用户面实体，当UE在网络附着过程中或者从空闲状态进入激活状态时，需要在eNode B和UPE之间建立隧道，以保证UE的IMS注册及业务数据的正确传输等过程，所以本发明利用控制面服务器CPS和移动性管理实体MME进行信令交互，使eNode B或UPE其中任一方通过CPS和/或MME获取对方的地址信息，然后通过eNode B与UPE之间的信令接口，向另一方直接发起隧道建立请求，通过该请求将自己的地址信息传送给对方，从而建立起eNode B和UPE之间的隧道。当UE从激活状态转入空闲状态后，如果需要释放隧道，不论发起方是哪个逻辑实体，eNode B或UPE其中任一方接到释放用户面隧道的通知后，通过eNode B与UPE之间的信令接口，向另一方直接发起隧道释放请求，另一方响应该请求并释放相关资源，标记eNode B到UPE之间的隧道无效或者删除隧道的相关信息。
本技术领域人员知道，3G系统演进网络架构从逻辑节点来看，包括eNode B、CPS、eGSN等，而eGSN由UPE和MME两个功能实体组成，MME和UPE是否分离尚未确定。而从物理节点来看，各逻辑节点之间又有多种组合方式，比如，CPS与MME、UPE合并为一个物理节点，eNode B为一个物理节点；或者eNode B与CPS合并为一个物理节点，MME、UPE合并为一个物理节点等方式。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将针对各逻辑节点不同的组合方式，结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
首先，参照图4所示3G演进网络架构，MME和UPE为不同物理节点，CPS和eNode B也为不同物理节点。
在这种网络架构下，为了建立eNode B和UPE之间的隧道，需要UPE与eNode B相互了解对方的地址信息。并且在网络演进中，一个MME可以对应一个或多个UPE。在这种情况下，需要借助于CPS和/或MME使两个用户面实体eNode B和UPE其中任一个了解对方地址，然后，获得对方地址后的eNode B和UPE即可向另一方发送隧道建立请求，同时将自己的地址信息传送给对方，使对方获知自己的地址，从而建立起eNode B和UPE之间的隧道。
下面基于图4所示网络架构，详细说明本发明隧道建立的消息流程。
参照图5，图5示出了本发明隧道建立方法的实现流程，包括以下步骤步骤501UE在网络附着过程中或者从空闲状态进入激活状态时，eNodeB和UPE中任一方获取对方的地址信息。
eNode B或UPE可以借助于CPS和/或MME的消息交互，在发送的消息中携带eNode B或UPE的地址信息，从而使对方获知自己的地址信息。具体消息及传送方式将在后面详细描述。
步骤502获取到对方地址信息的eNode B或UPE通过它们之间的信令接口将自己的地址信息发送给对方。
本发明是在基于eNode B和UPE之间具有信令接口的情况。当eNode B和UPE中任一方知道对方的地址后，就可以直接通过该信令接口向对方发送消息，并将自己的地址信息通过该消息带给对方。这样，就可以使eNode B和UPE相互了解对方的地址。
步骤503eNode B和UPE分别记录对方的地址信息，建立eNode B和UPE之间的隧道。
参照图6，图6是本发明隧道建立方法第一实施例的消息流程在该实施例中，通过建立/激活PDP上下文过程MME获取UPE的地址信息，通过RAB(无线接入承载)过程MME将UPE的地址信息传送给CPS，然后，再通过无线资源重配置过程CPS将UPE的地址信息传送给eNode B。这样，eNode B就可通过其与UPE之间的信令接口，向UPE发送建立隧道请求消息，通过该消息将自己的地址信息传送给UPE，从而建立起eNode B和UPE之间的隧道。具体流程如下1.UE向MME发起激活或建立PDP上下文请求消息，要求激活默认的IP连接。
2.MME将激活或建立PDP上下文请求转给UPE，或MME发送类似该建立PDP上下文请求消息给UPE，要求UPE建立PDP上下文。
当MME与UPE是一对多的关系时，MME可能需要根据负载分担等对UPE进行选择，选择一个合适的UPE建立PDP上下文。
3.如果需要建立UPE到Anchor的隧道，UPE发送建立PDP上下文请求消息给Anchor建立隧道；或MME向Anchor发送消息建立隧道。
如果不需要建立UPE到Anchor的隧道，则可直接进入下一步。
4.Anchor返回建立PDP上下文响应消息给UPE或MME，Anchor到UPE的隧道建立。
5.UPE返回激活或建立PDP上下文响应消息给MME，可以在该激活或建立PDP上下文响应消息携带UPE的地址信息(如使用GTP，还需要包括UPE分配的TEID)。此外，MME也可以从底层信息或从第2步了解选定的UPE的地址信息。从底层信息了解选定的UPE的地址信息是指从信令的承载得出地址信息(如信令承载为IP，那么从IP包的源IP地址即可知道UPE的地址)。
6.MME发送RAB(无线接入承载)指配消息给CPS，要求建立无线接入承载。该消息中携带UPE的地址信息(也可能包括GTP的TEID等信息)。
7.CPS根据RAB指配消息中的Qos信息发送无线资源重配置请求消息给eNode B进行无线资源重配置(之前建立RRC已经进行过一次配置，因此是重配置)，该消息中可以携带UPE的地址信息；UPE的地址信息也可以通过其他消息由CPS通知到eNode B。
8.eNode B配置无线信道，记录UPE的地址信息(也可能包括其他相关信息，如TEID)，之后返回无线资源重配置响应消息给CPS。
9.CPS收到eNode B返回的消息后，发起RB(无线承载)建立过程。
10.RB建立后，CPS返回RAB指配响应消息给MME。
11.由于eNode B知道了UPE的地址，因此可以直接向UPE发送建立隧道请求消息，在该消息中包含eNode B的地址信息。
12.UPE收到隧道建立请求消息后，建立相应资源，向eNode B返回建立隧道响应消息。
13.UPE记录eNode B的地址信息，更新路由信息。
14.UPE和eNode B互相了解对方地址，隧道就建立了。
15.隧道建立后，MME向UE发送激活PDP上下文接受消息。
在UE网络附着之后，UE具有了默认的IP连接，在进行业务数据传输中，可能不需要再进行PDP激活，只需要完成RAB指配过程，建立eNode B与eGSN之间的隧道。
下面以UE作为被叫为例进行说明，其消息交互流程如图7所示1.有下行数据到达Anchor(如果存在Anchor，否则可能直接到达UPE)。
2.Anchor如果不知道UE所处的UPE，则在HSS中进行查询，向HSS发送路由信息；HSS将查询结果通过发送路由信息确认消息发送给Anchor。
3.Anchor根据路由信息将数据发送到UPE。如果Anchor不存在，则下行数据会直接到达UPE。
由于UE处于空闲状态，UPE没有UE的下行路由信息。
4.UPE触发寻呼请求，向MME发送PDU(协议数据单元)通知请求消息，要求MME寻呼UE，UPE可以在寻呼请求中携带自己的地址信息，以防止MME不了解UE的默认的IP连接所处的UPE；UPE也可以在寻呼请求中不携带自己的地址信息，MME从底层信息或记录的UE的默认的IP连接所处的UPE信息了解该UPE的地址。
5.MME查询UE所处的TA(跟踪)区域。
6.MME在UE所处的TA区域发起对UE的寻呼，UE收到寻呼后，建立RRC(无线资源控制)连接，进行寻呼响应和鉴权加密等NAS(非接入层)操作。
7.网络触发UE发起PDP上下文激活或业务请求，或者不进行其他操作(比如，PDP上下文请求等)直接进行RAB指配过程。
8.由于有数据下发，MME发起RAB指配过程，通过RAB指配请求消息携带UPE的地址信息(如果是建立GTP隧道，还需要包括TEID等信息)。
9.CPS根据RAB指配消息中的Qos信息发送无线资源重配置请求消息给eNode B进行无线资源重配置(之前建立RRC已经进行过一次配置)，可以在该消息中携带UPE的地址信息；或者UPE的地址信息在其他消息中由CPS通知到eNode B(如果是建立GTP隧道，还包括TEID等信息)。
10.其他过程，比如，eNode B配置无线信道，记录UPE的地址信息(如果是建立GTP隧道，还包括TEID等信息)，之后返回无线资源重配置响应和RAB响应等。
11.eNode B得到UPE的地址信息后，发起建立隧道请求给UPE，在该消息中携带eNode B的地址信息(如果是建立GTP隧道，还包括TEID等信息)。这样，UPE能够了解该隧道对应哪个PDP上下文。
12.UPE收到隧道建立请求消息后，建立相应资源，向eNode B返回建立隧道响应消息。
13.UPE更新路由信息，记录eNode B的地址信息(如果是建立GTP隧道，还包括TEID等信息)。
14.eNode B和UPE相互了解了对方的地址信息，即可建立起Node B和UPE之间的隧道。
15.UPE在建立好的隧道上将数据下发给eNode B，由eNode B负责发送给UE。
在上述描述的实施例中，eNode B通过无线资源重配置过程获得CPS得到的UPE的地址信息。此外，eNode B还可以通过UE在网络接入过程中，获取UE记录的UPE标识，然后，根据eNode B自身记录的网络配置信息，获知该标识对应的UPE地址。
在UE附着后，就会选择一个UPE作为其服务UPE，UE记录该服务UPE的标识。UE在移动过程中，可能更换服务UPE，如果UE更换了TA(TrackingArea，跟踪区)，则会发起TA更新过程，在该过程中，如果更改了UPE，UE会更新其携带的UPE标识。
在接入过程中，如果UE记录有服务UPE标识，那么在接入eNode B的过程中，就可以将该标识(还可以有UPE分配的TEID等信息)发送给eNodeB，eNode B根据该标识获得UPE的地址，然后，通过其与UPE之间的信令接口，直接向该UPE发起隧道建立过程。
上述隧道建立的详细过程如图8所示1.UE在网络接入过程中将其记录的服务UPE的标识传送给eNode B。eNode B根据网络的配置信息得到与该标识对应的UPE的地址信息。
2.各逻辑实体之间的其他过程，比如，建立RRC，对UE鉴权等。
3.eNode B了解了UPE的地址信息，就可以发起建立隧道请求给UPE，在该消息中携带eNode B的地址信息(如果是建立GTP隧道，还包括TEID等信息)。这样，UPE能够了解该隧道对应哪个UE。
4.UPE收到隧道建立请求消息后，建立相应资源，向eNode B返回建立隧道响应消息。
5.UPE更新路由信息，记录eNode B的地址信息(如果是建立GTP隧道，还包括TEID等信息)。
6.eNode B和UPE相互了解了对方的地址信息，即可建立起Node B和UPE之间的隧道。
7.UPE在建立好的隧道上将数据下发给eNode B，由eNode B负责发送给UE。
在上面描述的实施例中，都是先由eNode B获知UPE的地址信息，然后通过其与UPE之间的信令接口，建立起它们之间的隧道。在本发明中，也可以由先UPE获取eNode B的地址信息。下面对此进行详细说明。
参照图9，图9是本发明隧道建立方法第三实施例的消息流程在该实施例中，UE发起RRC建立请求时，eNode B将该消息采用面向连接的信令承载转发至CPS，使CPS从该消息中或从底层承载中得到eNode B的地址信息。然后，由CPS通过初始直传消息将eNode B的地址信息传送给MME，当UE需要激活一个PDP上下文建立用户面隧道时，MME通过激活/建立PDP上下文过程将eNode B的地址信息传送给UPE，这样，UPE就可通过和eNode B之间的信令接口，建立起与eNode B之间的隧道。其具体流程如下1.UE发起RRC建立请求给eNode B，eNode B将该消息采用面向连接的信令承载转发至CPS，CPS从该消息中或从底层承载中可以得到该eNode B的地址。之后UE与CPS之间建立RRC连接。
2.UE发送NAS(非接入层)消息Attach Request(附着请求)消息给网络，eNode B将其转至CPS，CPS建立与MME的面向连接的信令承载，如SCCP/M3UA/SCTP(信令连接控制部分/消息传递部分第三级用户适配层/流控传送协议)，通过初始直传消息发送给MME，其中包括eNode B的地址信息，如果需要，还可以包括UE的标识信息(该标识信息可由eNode B产生，在第1b步发给CPS)，该标识的作用是在UPE发送隧道建立请求，eNode B能联系到该隧道是与哪个UE对应。
3.其他一些过程，如鉴权加密，UE发起IMS(国际移动用户识别)注册，激活PDP context等，与本发明无关，省略。当UE需要激活一个PDP上下文，建立用户面隧道时，MME从UPE池中选择一个UPE，该过程不是必须的，使用虚框标示。
4.MME向UPE发送激活或建立PDP上下文请求给UPE，其中携带获取的eNode B地址信息。
5.UPE通过获取的eNode B地址信息，向该eNode B发起隧道建立请求，其中携带必要的隧道建立参数(如TEID等)，eNode B收到隧道建立请求，分配隧道资源，配置完毕后发送隧道建立请求响应给UPE。通过该过程，eNodeB与UPE相互了解对方地址，建立起隧道。
6.隧道建立后，UPE向MME通知隧道建立信息，发送激活或建立PDP上下文响应给MME。
除上述图9所示实施例之外，本发明还可以通过RAB指配过程将CPS获取的eNode B的地址信息传送给UPE。
参照图10所示本发明隧道建立方法的第四实施例1.UE和CPS之间无线资源连接控制建立完成后，UE向eNode B发送附着请求消息。
2.eNode B向CPS转发UE的附着请求，CPS知道该消息来自哪个eNodeB，从而得知eNode的地址信息。CPS可以通过两种方法了解eNodeB的地址信息从信令承载了解(类似上面从底层消息中得知的方法)；在信令中添加eNodeB的地址这样的IE(信息元素)，CPS读出后了解。
3.其他一些过程，如鉴权加密，UE发起IMS(国际移动用户识别)注册，激活PDP context等，与本发明无关，省略。
4.MME发送RAB(无线接入承载)指配消息给CPS，要求建立无线接入承载。
5.其他一些过程，如CPS根据RAB指配消息中的Qos信息发送无线资源重配置请求消息对eNode B进行重配置(之前建立RRC已经进行过一次配置，因此是重配置)；eNode B配置无线信道，之后返回无线资源重配置响应消息；CPS收到eNode B返回的消息后，发起RB(无线承载)建立过程等。
6.RB建立后，CPS向MME返回RAB指配响应消息，并在该消息中携带eNode B的地址信息。
7.MME收到后，向UPE发送激活/建立PDP上下文请求消息，在该消息中携带eNode B的地址信息。
8.UPE记录获取的eNode B地址信息，并通过该地址向eNode B发起隧道建立请求，其中携带必要的隧道建立参数(如TEID等)。
9.eNode B收到隧道建立请求，分配隧道资源，配置完毕后发送隧道建立请求响应给UPE。
10.通过该过程，eNode B与UPE相互了解对方地址，建立起隧道。
11.隧道建立后，UPE向MME通知隧道建立信息，发送激活或建立PDP上下文响应给MME。
在UE网络附着之后，UE具有了默认的IP连接，在进行业务数据传输中，可能不需要再进行PDP激活，只需要完成RAB指配过程，建立eNode B与eGSN之间的隧道。
在UE网络附着之后，UE的默认IP连接建立在某UPE上，MME一般会记录该UPE的地址信息，当UE从空闲转为激活状态后，MME因为保留有UPE的地址，可以不必向UPE取地址信息，直接利用RAB指配过程将UPE地址信息(MME可以开始只保留UPE的地址，在要建立隧道期间，生成其他信息，如TEID，然后一起发给eNode B)发送给eNode B。至于eNode B的地址怎么传给UPE，可以使用上面的方法(RAB指配响应或初始直传消息，这时的初始直传消息就是paging response(寻呼响应)或service Request(服务请求)或其他消息了，不是attach request)，MME得到eNode B地址信息后将该地址信息传给UPE。在向UPE传送eNode B地址信息时，MME不一定使用activate/create PDP context(激活/建立PDP上下文)消息，也可以使用其他的消息或新的消息，如Route Update Request(路由更新请求)消息等。
如果UE发起其他非默认IP连接的业务，则会建立新的PDP context，则可根据上面的描述重新建立隧道。
CPS除了可以作为一个独立的物理节点外，还可以和eNode B或MME合为一个物理节点。当eNode B和CPS为一个物理节点时，上述eNode B和CPS之间的信令交互为该物理节点的内部消息流程；当CPS和MME为一个物理节点时，上述CPS和MME之间的信令交互为该物理节点的内部消息流程。
在网络附着之后或通信之后，UE从激活状态进入空闲状态，如果需要释放RAB承载，则需要释放eNode B与UPE之间的隧道。
基于图4所示网络架构的隧道释放过程如图11所示1.UE从激活状态转为空闲状态，如果需要释放隧道，如呼叫释放。呼叫释放的具体发起可能是UE，也可能是MME或者CPS等。
2.如果是MME发起释放或UE通知MME释放时，MME通知UPE释放用户面的隧道。
3.UPE向eNode B发起用户面的隧道释放请求，eNode B响应并释放相关资源。或者第一步是由CPS或eNode B发起的释放过程，由eNode B向UPE发起隧道释放请求，UPE响应并释放相关资源。(同时释放掉eNode B与UPE之间的信令连接)。
4.隧道释放后，UPE标记到eNode B的隧道无效，或删除隧道的相关信息，隧道释放。
5.开始释放控制面的信令连接，释放掉MME/CPS之间的接口。
6.CPS与UE释放RRC连接。
7.RRC连接释放后，CPS向eNode B发起无线资源释放过程，请求eNodeB释放无线资源。
在上述流程中，也可以先释放控制面连接，然后再释放用户面连接。
上述隧道释放的流程同样适用于其他网络架构，如果某些实体合并为一个节点，则这些实体之间的信令变为内部消息。
在上述实施例中，以MME、UPE作为独立的物理节点描述了隧道的建立过程。同样，本发明方法还可以应用于各种不同的网络结构，比如，CPS和eNodeB或MME合为一个物理节点，MME、UPE为一个物理节点等情况。如果某些实体合并为一个物理节点，那么这些实体之间的信令转为内部消息。
参照图12，图12是本发明装置的原理框图该装置包括演进基站eNode B、控制面服务器CPS、用户面实体UPE和移动性管理实体MME。
在该装置中，eNode B和UPE中任一方在UE进行网络附着过程中或者从空闲状态进入激活状态时获取对方的地址信息，然后通过它们之间的信令接口将自己的地址信息发送给对方，eNode B和UPE分别记录对方的地址信息，建立eNode B和UPE之间的隧道；当UE在网络附着完成后或者从激活状态进入空闲状态时，MME和CPS中任一方向对方发送隧道释放命令，对方收到命令后，标记eNode B和UPE之间的隧道无效或者删除该隧道的相关信息。
MME在UE进行网络附着过程中，可以通过建立或激活分组数据协议PDP上下文过程与UPE进行信息交互，获取UPE的地址信息。MME在UE从空闲状态进入激活状态时，可以通过更新PDP上下文过程与UPE进行信息交互，获取UPE的地址信息，然后通过RAB指配过程将UPE的地址信息传送给CPS，再由CPS通过无线资源重配置过程将其传送给eNode B，从而使eNode B获知UPE的地址。另外，eNode B也可以通过UE在接入过程中记录的UPE的标识信息，查找网络的配置信息，获取与该标识信息对应的UPE的地址。
eNode B可以通过初始直传消息将其地址信息传送给CPS，然后由CPS通过初始直传消息或通过RAB指配响应消息将该地址信息传送给MME，然后再由MME通过激活或建立PDP上下文请求消息将其传送给UPE，从而使UPE获知eNode B的地址信息。
这样，eNode B和UPE中任一方获取到对方的地址后，则可以通过它们之间的信令接口将自己的地址信息传送给对方，双方相互获知对方的地址后，即可建立起隧道，供用户面数据传输使用。
当UE在网络附着完成后或者从激活状态进入空闲状态时，eNode B和UPE中任一方通过它们之间的信令接口向对方发起隧道释放命令，对方收到该命令后，删除它们之间的隧道和相关资源，或者标记隧道无效。
隧道建立和释放的具体消息流程可参照本发明方法实施例中的描述，而且在实际应用时可以根据需要通过合适的消息传送eNode B和UPE地址信息，在此不再赘述。
由以上实施例可见，本发明在建立隧道时，借助于控制面的其他实体进行信息传递，使用户面的不同实体中任一个了解对方的地址和建立隧道的其他相关信息，然后通过两个实体之间的信令接口发起建立隧道请求，并将自己的地址通过该请求传送给对方，使对方也了解自己的地址，从而建立起隧道，保证业务数据的传输。由于演进架构中的各逻辑节点可以任意组合，如全分离，或者CPS/MME/UPE合并，或者CPS/eNode B合并、MME/UPE分离；或者CPS/eNode B分离、MME/UPE合并等组合方式，因此本发明并不限于以上实施例，本发明可以适用于各种不同的网络架构。
虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。
权利要求
1.一种演进网络架构中隧道建立方法，所述演进网络架构包括逻辑实体演进基站eNode B、控制面服务器CPS、用户面实体UPE和移动性管理实体MME，其特征在于，所述方法包括步骤A、用户设备UE在网络附着过程中或者从空闲状态进入激活状态时，eNode B和UPE中任一方获取对方的地址信息；B、获取到对方地址信息的eNode B或UPE通过它们之间的信令接口将自己的地址信息发送给对方；C、eNode B和UPE分别记录对方的地址信息，建立eNode B和UPE之间的隧道。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A包括用户设备UE在网络接入过程中将其记录的UPE标识传送给eNode B；eNode B根据所述UPE标识查找网络配置信息，获取UPE的地址信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A具体为UE在网络附着过程中或者从空闲状态进入激活状态时，eNode B通过CPS和MME进行信令交互，获取UPE的地址信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述eNode B通过CPS和MME进行信令交互，获取UPE的地址信息的步骤包括MME通过激活分组数据协议PDP上下文过程获取UPE的地址信息；MME向CPS发送无线接入承载RAB指配请求消息，并在该消息中携带UPE的地址信息；CPS通过触发无线资源重配置过程将UPE的地址信息传送给eNode B。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述MME通过激活分组数据协议PDP上下文过程获取UPE的地址信息的步骤包括UE向MME发送激活PDP上下文请求消息；MME收到所述激活PDP上下文请求消息后，向UPE发送建立或激活PDP上下文请求消息；UPE建立或激活PDP上下文后，向MME发送建立或激活PDP上下文响应消息，并在该消息中携带UPE的地址信息。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述CPS通过触发无线资源重配置过程将所述UPE的地址信息传送给eNode B的步骤包括CPS向eNode B发送无线资源重配置请求消息，并在该消息中携带UPE的地址信息；eNode B收到所述无线资源重配置请求消息后，向CPS发送无线资源重配置响应消息。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A具体为UE在网络附着过程中或者从空闲状态进入激活状态时，UPE通过CPS和MME进行信令交互，获取eNode B的地址信息。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述UE在网络附着过程中或者从空闲状态进入激活状态时，UPE通过CPS和MME进行信令交互，获取eNode B的地址信息的步骤包括CPS通过初始直传消息获取eNode B的地址信息；CPS将获取的eNode B的地址信息传送给MME；MME通过激活或建立PDP上下文请求消息将eNode B的地址信息传送给UPE。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述CPS通过初始直传消息获取eNode B的地址信息的步骤包括UE接入网络时向eNode B发送附着请求消息；eNode B将UE的附着请求消息转发给CPS，CPS根据该消息获知eNode B的地址信息。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述CPS通过初始直传消息获取eNode B的地址信息的步骤包括UE发起RRC建立请求给eNode B；eNode B将该消息采用面向连接的信令承载转发至CPS；CPS从该消息中或从底层承载中获取eNode B的地址信息。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述CPS将获取的eNode B的地址信息传送给MME的步骤具体为CPS通过无线接入承载指配响应消息将eNode B的地址信息传送给MME。
12.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述CPS将获取的eNode B的地址信息传送给MME的步骤具体为CPS通过初始直传消息将eNode B的地址信息传送给MME。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B具体为获取到对方地址信息的eNode B或UPE通过它们之间的信令接口向对方发送建立隧道请求消息，并在该消息中携带自己的地址信息。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当CPS和eNode B为一个物理节点时，eNode B和CPS之间的信令交互为该物理节点的内部消息流程；当CPS和MME为一个物理节点时，CPS和MME之间的信令交互为该物理节点的内部消息流程；当MME和UPE为一个物理节点时，MME和UPE之间的信令交互为该物理节点的内部消息流程。
15.一种演进网络架构中隧道释放方法，所述演进网络架构包括逻辑实体演进基站eNode B、控制面服务器CPS、用户面实体UPE和移动性管理实体MME，其特征在于，所述方法包括步骤当用户设备UE在网络附着完成后或者从激活状态进入空闲状态时，由用户设备UE或者MME或者CPS或者UPE或者eNode B发起链路释放；如果是MME释放或者UE或CPS通知MME释放链路，则MME通知UPE释放用户面隧道；UPE收到MME的释放用户面隧道命令后或者UPE发起链路释放，UPE通过其与eNode B之间的信令接口向eNode B发送隧道释放命令；如果是CPS发起释放，则CPS通知eNode B释放用户面隧道；eNode B收到CPS的释放用户面隧道命令后或者eNode B发起链路释放，eNode B通过其与UPE之间的信令接口向UPE发送隧道释放命令；收到隧道释放命令的eNode或UPE进行隧道释放，标记eNode B和UPE之间的隧道无效或者删除该隧道的相关信息。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括释放CPS与MME之间的接口；释放CPS与UE之间的无线资源控制连接；无线资源控制连接释放后，CPS向eNode B发起无线资源释放过程，请求eNode B释放对应的无线资源。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，当CPS和eNode B为一个物理节点时，eNode B和CPS之间的信令交互为该物理节点的内部消息流程；当CPS和MME为一个物理节点时，CPS和MME之间的信令交互为该物理节点的内部消息流程；当MME和UPE为一个物理节点时，MME和UPE之间的信令交互为该物理节点的内部消息流程。
18.一种演进网络架构中隧道的建立和释放装置，包括逻辑实体演进基站eNode B、控制面服务器CPS、用户面实体UPE和移动性管理实体MME，其特征在于eNode B和UPE之间具有信令接口；eNode B和UPE中任一方在用户设备UE进行网络附着过程中或者从空闲状态进入激活状态时获取对方的地址信息，然后通过它们之间的信令接口将自己的地址信息发送给对方，eNode B和UPE分别记录对方的地址信息，建立eNode B和UPE之间的隧道；当UE在网络附着完成后或者从激活状态进入空闲状态时，MME和CPS中任一方向对方发送隧道释放命令，对方收到命令后，标记eNode B和UPE之间的隧道无效或者删除该隧道的相关信息。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，CPS通过初始直传消息获取eNode B的地址信息。
20.根据权利要求18或19所述的装置，其特征在于，MME在UE进行网络附着过程中，通过建立或激活分组数据协议PDP上下文过程与UPE进行信息交互，获取UPE的地址信息；
21.根据权利要求18或19所述的装置，其特征在于，MME在UE从空闲状态进入激活状态时，通过更新PDP上下文过程与UPE进行信息交互，获取UPE的地址信息。
22.根据权利要求18或19所述的装置，其特征在于，MME通过无线接入承载指配过程从CPS获取eNode B的地址信息，并将UPE的地址信息传送给CPS。
23.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，CPS通过无线资源重配置过程获取eNode B的地址信息，并将UPE的地址信息传送给eNode B。
全文摘要
本发明公开了一种演进网络架构中隧道建立、释放方法，所述演进网络架构包括逻辑实体演进基站eNode B、控制面服务器CPS、移动性管理实体MME、用户面实体UPE，包括用户设备UE在网络附着过程中或者从空闲状态进入激活状态时，eNode B和UPE中任一方获取对方的地址信息；然后通过它们之间的信令接口将自己的地址信息发送给对方，从而建立起隧道。当UE在网络附着完成后或者从激活状态进入空闲状态时，eNode B和UPE中任一方通过它们之间的信令接口通知对方释放隧道，对方收到通知后释放相关资源。利用本发明，可以有效地建立和释放数据传输隧道，保证业务数据的正确传输。
文档编号H04W76/02GK101039507SQ20061006484
公开日2007年9月19日 申请日期2006年3月14日 优先权日2006年3月14日
发明者郭小龙 申请人:华为技术有限公司