无线网络中用户设备切换方法及其系统的制作方法

专利名称：无线网络中用户设备切换方法及其系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信领域，特别涉及用户设备的切换技术。
技术背景随着通信的逐步发展，人们对于移动通信的要求愈来愈高，现有的第三代合作伙伴项目(3rd Generation Partnership Project,简称"3GPP，，)的网络 构架和协议已经无法满足用户对于移动通信的高要求，于是3GPP提出了一 种服务于未来通信需求的演进网络的概念。为了保证未来IO年以至更久的时间内3GPP系统的竟争力，特别是为了 加强3GPP系统处理快速增长的IP数据业务的能力，3GPP从2004年下半年 开始启动了长期演进(Long Term Evolution,简称"LTE")项目，以及系 统架构演进(System Architecture Evolution,简称"SAE")项目，LTE和 SAE统称为演进网络。演进网络具有很多新的特点，例如只提供分组业务，语音、视频电话 等实时业务以分组方式提供；实现全IP网络，网络节点设备通过IP网络互 连，每个用户设备(User Equipment,简称"UE")完成网络附着后，网络 为其分配IP地址；更好的网络拓朴结构以提高网络的可靠性，设备之间可建 立多对多关系，多个设备共同承担网络负载实现负载均衡；同时支持网际协 议版本6( Internet Protocol version 6，简称"IPv6")和网际协议版本4( Internet Protocol version 4，简称"IPv4"),支持用户分组数据的路由优化。图1描述了演进网络的结构。演进网络由三部分组成演进无线接入网 (Evolved Radio Access Network,简称"E-RAN")、演进分组核心网(Evolved PacketCore,简称"EPC")和UE。演进分组核心网中有四个逻辑功能实体 移动性管理实体(Mobility Management Entity,简称"MME")、用户面实 体(User Plane Entity,简称"UPE" ) 、 3GPP锚点(3GPP Anchor)和分组 凄t据网才妾入网关(Packet Data Network Gateway,简称"PDN GW" ) 。 MME 实现移动性管理和S1接口的控制面功能(S1接口是eNodeB与MME 、 eNodeB 与UPE之间的接口 ) ， UPE实现用户面数据的加密、头压缩、数据帧处理功 能，3GPP锚点作为UE在3GPP网络内移动时的用户面锚点，PDN网关作为 3GPP系统接入外部PDN的接入点，也是业务锚点。业务锚点是指无论UE 如何移动，用户的业务数据必须经过的节点。四个逻辑功能实体MME、 UPE、 3GPP锚点和PDN网关如何部署在具体的物理设备，3GPP组织目前没 有明确。图1是一种最可能的部署方式，MME部署在一个设备中，而UPE、 3GPP锚点和PDN网关部署在用户面网关设备(GW， Gateway )中，E-RAN 与MME之间为SI接口的控制面(Sl-c ) , E-RAN与UPE之间为SI接口用 户面(Sl-u ) 。 E-RAN由若干eNodeB (演进基站)组成，eNodeB之间的接 口为X2接口 (图中未示出X2接口 ) 。 GW与PDN的接口为SGi接口， PDN 是所有外部分组数据网络的总称，它可以是Internet网络、企业网络、或其 他特定的网络。演进网络中，UE开机之后将执行网络附着，目的是注册UE和更新UE 的位置。UE执行网络附着时，网络为UE建立缺省IP承载并分配IP地址， 缺省IP承载为用户提供永远在线，并用于传输对计费和策略无特殊要求的分 组业务数据，例如基于Internet的业务。UE成功附着到网络后，可发起业务 建立，或者由网络侧发起业务的建立，网络侧将为UE建立专用IP承载，专 用承栽用于承载特定的业务，例如IP多媒体核心网子系统(IP Multimedia Subsystem ，简称"IMS")业务、Mobile TV (移动电视)、Audio/Video Phone (音频/视频电话)业务。E-RAN与UPE之间的数据传输通道被称为接入承 载，它通常对应一条数据隧道，例如通用无线分组服务隧道协议用户面协议 (GPRS Tunneling Protocol User,简称"GTP-U")隧道，每个接入承载分 配有唯一的接入承载标识(Tunnel Endpoint Identifier,简称"TEID")。在演进网络中，UE主要有两种状态空闲态(LTE-Idle)和激活态 (LTE-Active )。空闲态下，仅MME和UPE有UE的通信上下文信息，网 络侧为UE分配IP地址和临时标识。激活态下，E-RAN为UE建立通信上下 文信息，E-RAN为UE分配无线信道资源，UE与网络侧之间可传输分组数 据和信令消息。UE完成网络附着、或建立分组业务时，处于激活态。对于 激活态UE，若长时间没有数据传输(包括分组业务数据和信令数据)，或 者网络附着后无业务激活，则由激活态进入空闲态，此时UE到MME和UPE 之间的所有资源和连接将被释放，包括UE与E-RAN之间的无线连接、E-RAN 与MME之间的信令连接、E-RAN与UPE之间的接入承载(即数据隧道)。 当UE与网络之间有数据传输或者其他信令活动(例如位置更新活动)时， UE再迁移到激活态。演进网络中，所有i殳备将采用IP传输网络互连，因此eNodeB、 MME 和GW之间可建立多对多关系，即任何eNodeB与任何MME可建立控制面 连接、任何eNodeB与任何GW可建立用户面连接、任何MME与任何GW 之间可建立信令连接。为降低MME之间频繁切换导致的信令负载，将SAE/LTE网络的某覆盖 区域作为一个池区域(Pool Area) , UE在池区域内移动时不改变服务MME， 而为这个覆盖区域提供服务的所有MME组成MME池。池区域可以是一个 城市的范围，也可以是一个地区或省份的范围，甚至可以是一个国家的范围。 本文中，将池区域称为"本地域"。 一个本地域内的UPE可用划分为若干 UPE池，例如根据UPE提供服务的地域划分成不同UPE池。对于UPE、 3GPP 锚点和PDN网关部署在同一个GW设备的情况，UPE池就是GW池。图2描述的是一个本地域网络的典型配置。m个eNodeB的覆盖区组成
本i也i或，本i也i或中的x个MME组成的MME池和y个GW组成的GW池为 该本地域内的所有UE提供服务。MME与eNodeB之间的虛线表示控制面接 口， GW与eNodeB之间的实线表示用户面接口 。 UE在本地域内移动时，由 同 一个MME和GW为该UE提供服务(称为该UE的服务MME和服务GW ), 因此避免了 MME间和GW间的切换。只有特殊情况下，UE的服务MME和 /或GW才发生改变，例如当MME或GWi殳备过载或重启时，其中的部分或 全部UE需要转移到其他设备中，而且一旦UE转移到新的MME或GW，该 UE的服务MME或服务GW即为转移后的新MME或GW，由转移之后的服 务MME和/或GW—直为UE提供服务，除非再次发生设备过载或重启。图 2中，UE移动时会接入不同的eNodeB，但是接入的MME和GW却不改变。对每个UE而言，其归属地的本地域为该UE的归属本地域，漫游地的 本地域为该UE的漫游本地域。另外，将那些必须通过归属本地域网络接入 外部网络PDN的业务称为"归属业务"，而将那些通过漫游本地域网络即可 接入外部网络PDN的业务称为"本地业务"。可以在签约用户数据中指出业 务是归属业务还是本地业务，或者由漫游本地域网络根据漫游协议、接入点 名称(APN， Access Point Name )或其他信息(例如业务的服务质量和运营 策略)判断业务是归属业务还是本地业务。UE漫游时，从漫游本地域接入演进分组核心网，漫游本地域网络为UE 建立缺省IP承载并分配本地IP地址。UE在漫游本地域激活业务时，若激活 的是归属业务，业务数据由漫游地GW路由到归属地GW，再由归属地GW 经SGi接口接入PDN，如图3中的路径a所示；若激活的是本地业务，业务 数据由漫游地GW直接经SGi接口接入PDN，如图3中的路径b所示。对于 归属业务，漫游地GW主要充当UPE和3GPP锚点角色，而归属地GW主要 充当PDN网关角色；对于本地业务，漫游地GW同时充当UPE、 3GPP锚点 和PDN网关。归属本地域中，只有GW而无MME为UE提供服务。
对于覆盖范围比4交大的SAE/LTE网络，将整个网络作为一个本地域会 导致网络规划复杂，而且无论UE如何移动，信令消息必须回到一个固定的 服务MME、业务数据必须回到一个固定的服务GW,当UE远距离移动时， 导致信令和用户数据的传输时延太长，且造成网络传输资源被极大地浪费。 因此，通常将覆盖范围比较大的SAE/LTE网络划分成多个本地域，每个本地 域的覆盖范围控制在一个合适的范围。每个本地域的大小取决于运营商的网 络规划，而且随着用户数量的增加、业务流量的增加和网络的不断优化，各 本地域的覆盖范围和设备的部署也随之调整。以中国为例，SAE/LTE网络建 设初期，大致需要建设50个左右的本地域，然后逐步增加到100多个本地域。 通常，两个本地域之间应覆盖连续，以保证用户在两个本地域网络的边界能 够正常使用业务。当移动用户乘坐高速交通工具时(例如高速列车或高速汽 车)，用户在使用业务期间可能穿过若干个本地域，此时应保证用户使用的 业务不被中断，至少应保证实时业务不被中断，例如正在进行的语音或视频 通话不能被中断。当移动用户低速跨越两个本地域边界区域时，也应保证用 户使用的业务不被中断，至少应保证实时业务不被中断。另一方面，SAE/LTE 网络中，用户数据的路由应尽可能优化，即选择到达PDN最近的路径，以减 少用户数据在传输网络中不必要的迂回。UE在一个覆盖范围合适的本地域内移动时，无论是否发生eNodeB间切 换，服务MME和GW都不改变，因此可以保证业务的连续性，而且用户数 据的路由也比较优化。但是，当UE跨本地域移动时(尤其是UE激活了业 务时)，如何保证业务连续性的同时提高用户数据的路由优化，是SAE/LTE 网络需要解决的问题。然而现有技术中，还没有SAE/LTE网络中UE在激活态跨本地域切换时 如何保证业务连续性，并同时提高路由优化的解决方案
发明内容
本发明各实施方式要解决的主要技术问题是提供一种无线网络中用户 设备切换方法及其系统，使得用户业务体验和网络路由优化得到较好的平衡。为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了 一种无线网络中用户设备切换方法，包含以下步骤在切换过程中，网络侧对用户设备当前使用的至少一项业务分别判断是 否需要保证连续性，如果是则保持该业务的业务锚点不变，否则将该业务的 业务锚点迁移到目标侧网络。本发明的实施方式还提供了 一种无线网络中用户设备切换系统，至少包含在切换过程中，对用户设备当前使用的至少 一项业务分别判断是否需要 保证业务连续性的设备；在需要保证业务连续性时保持该业务的业务锚点不变的设备；在不需要保证业务连续性时将该业务的业务锚点迁移到目标侧网络的 设备。本发明各实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于在切换过程中，根据业务连续性的要求决定是否要迁移业务锚点。对需 要保证连续性的业务保持业务锚点不变，可以提升用户业务体验，将不需要 保证连续性的业务的业务锚点迁移到目标侧网络，可以使路由得到优化，达 到节约网络传输资源和缩短业务数据传输时延的目的。通过对业务连续性要 求的判断，可以使用户业务体验和网络路由优化得到较好的平衡，从而满足 运营商"在保证业务连续性前提下最大限度地进行路由优化，，的需求。对于归属业务可以判定为需要保证业务连续性，对于本地业务，可以根
据业务的QoS要求、用户的签约数据、运营商的运营策略、漫游协议、网络 设备的处理能力等因素判断是否需要保证业务连续性。通过提供实用的判断 方法，使本发明的技术方案实施起来更为容易。源MME向目标MME提供源UPE的标识、业务锚点的标识和业务锚点 的上行隧道标识，使得目标MME可以判断这3个逻辑节的部署关系，从而 可以正确判定是否需要在源UPE和目标UPE之间分配隧道资源。目标MME尽量选择相同的网关作为所有目标业务锚点和UPE，这样可 以尽少地使用额外的通信资源连接业务锚点和UPE。


图1是现有技术中演进网络的结构示意图；图2是现有技术中本地域网络的配置示意图；图3是现有技术中漫游场景下的业务路由路径示意图；图4是根据本发明第 一 实施方式的无线网络U E切换方法流程图；图5是根据本发明第二实施方式的无线网络UE切换方法流程图；图6是根据本发明第三实施方式的无线网络UE切换方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发 明作进一步地详细描述。在本发明各实施方式中，在UE需要进行跨区域切换时，网络侧设备(如 目标MME)根据业务连续性的要求决定是否要迁移业务锚点。对需要保证 连续性的业务保持业务锚点不变，以确保用户的业务体验，将不需要保证连 续性的业务的业务4笛点迁移到目标侧网络，以优化^各由，达到节约网络传输 资源和缩短业务数据传输时延的目的。本发明各实施方式中主要包括以下几大部分一、 源MME向目标MME提供UE的上下文(UE Context)和业务锚点 信息。源MME决定执行跨本地域切换或者源MME收到目标MME请求转移 UE上下文时，源MME将存储的UE Context提供给目标MME。除此之外， 源MME还同时向目标MME提供UE当前激活业务的业务锚点信息(如业务 锚点所在GW的标识或者IP地址)以及业务锚点的隧道信息(如业务锚点 的上行隧道标识TEID)。UE Context至少包括移动性管理上下文(MM Context)、分组数据协议 上下文(PDP Context)、安全上下文(Security Context)、签约用户凄t据 (Subscriber Data)和终端能力(UE Capability )。二、 目标MME判断各业务锚点是否需要迁移到目标本地域，若需要迁 移，目标MME在目标本地域内重新选择一个GW作为迁移后的目标业务锚 点。目标MME还在目标本地域内，为UE选择目标UPE。目标MME主要根据UE当前使用的各项业务是否需要保证连续性，来 判断其业务锚点是否可迁移到目标本地域。如果业务需要保证连续性，则保 持该业务的业务锚点不变，否则将该业务的业务锚点迁移到目标侧网络。对 于需要保持连续性的业务，不迁移其业务锚点，从而在用户使用该业务的过 程中，即使发生跨本地域的切换，也不会中断其业务，可以提升用户业务体 验；对于不需要保持连续性的业务，将其业务锚点迁移到目标本地域，可以 使路由得到优化，达到节约网络传输资源和缩短业务数据传输时延的目的。 在这里，可以有两种情况， 一种是分别判断各业务的连续性，对于需要保持 连续性的业务，不迁移其业务锚点，对于不需要保持连续性的业务，迁移其 业务锚点；另一种情况是只要有一个业务需要保持其业务连续性，那么该UE 的所有业务的业务锚点均不迁移。业务连续性的判断通常由目标MME进行， {旦也可以由源MME进4亍该判断。目标MME #4居源MME下发的UE上下文和业务的业务锚点信息，结 合目标网络的信息进行业务连续性要求的判断。通过对业务连续性要求的判 断，可以使用户业务体验和网络路由优化得到较好的平衡，从而满足运营商 "在保证业务连续性前提下最大限度地进行路由优化，，的需求。具体可以通 过以下方式判断该业务是否需要保证连续性如果该业务为归属业务(即该业务必须从归属地网络的SGi接口接入外 部PDN网络，例如某些虚拟专用网VPN业务即属于归属业务)，则判定需 要保证该业务的连续性。通常而言，归属业务的业务锚点位于归属网络中的 GW，且不改变。如果该业务为本地业务(即该业务可直接从拜访地网络的SGi接口接入 外部PDN网络，例如Internet类业务即属于本地业务)，则可以根据业务类 型、业务的服务质量要求(Quality of Service,简称"QoS")、用户的签约 数据、运营商的运营策略、漫游协议、网络设备的处理能力等信息，判断是 否需要保证该业务的连续性。根据是否需要保持连续性确定业务锚点是否需 要迁移。通常而言，迁移前，业务锚点位于该业务被激活时UE所在网络中 的GW。具体判断本地业务是否需要保持连续性的方法可以有以下几种方法1:定义一个"业务连续，，参数，在用户签约数据中静态设置业务 的"业务连续"参数的值，根据"业务连续"参数值判定是否需要保证该业 务连续性；或者通过业务QoS和其他特性参数判断业务是否要求业务连续。 对于要求业务连续的业务，业务锚点不迁移，而对于不要求业务连续的业务，业务锚点迁移到目标本地域。
方法2: 4艮据切:换前该业务在源网络侧Sl -接口隧道资源是否释放，判断 业务锚点是否迁移，若该业务在Sl接口的隧道资源未释放，表明业务处于 激活状态，则该业务的业务锚点不迁移，若某业务在Sl接口的隧道资源已 经释放，表明业务处于空闲态，则该业务的业务锚点迁移到目标本地域。方法3:根据用户签约数据中的用户级别判断是否需要保证业务连续性， 对于VIP用户，用户当前激活的所有业务均需要保持连续性，其业务锚点均 不迁移；对于普通用户，再根据方法1或2来判断，或者规定普通用户当前 激活的所有业务均不需保持业务连续性，当前激活的所有业务的业务锚点都 迁移到目标本地域。方法4:预先将具有特定QoS特征的业务或者指定的几种业务设置为需 要保持业务连续性，对于这些业务，其业务锚点不迁移；除特定业务以外的 其它业务，均确认为不需要保持业务连续性，其业务锚点都迁移到目标本地 域。对于无需保持连续性的本地业务，将该业务的业务锚点迁移到目标侧网 络。在目标本地域重新选择GW作为业务锚点和/或目标UPE。目标MME选择GW作为业务锚点和/或UPE时，需要考虑很多因素， 例如GW设备负载和状态、用户的签约数据、GW与PDN的接口配置、GW 的能力，等等。对于一个UE而言，所有业务通过一个UPE，但不同的业务 其业务锚点可能位于不同的GW,因此在各约束条件允许时，目标MME选 择相同的网关作为所有目标业务锚点和UPE ，这样可以尽少地使用额外的通 信资源连接业务锚点和UPE。三、目标侧为UE分配和建立切换所需要的资源，包括目标eNodeB为UE分配所需要的无线资源并建立无线信道、配置协议参数；目标UPE和目标eNodeB为UE建立Sl接口隧道，例如GTP隧道；
目标UPE为UE建立无损(lossless )业务所需要的用于接收来自源UPE 转发的下^于未成功发送^t据的隧道，例如GTP隧道；若目标MME和/或UPE不支持当前UE在控制面和用户面使用的加密算 法，目标MME和/或UPE为UE重新协商加密算法和参数；若缺省IP承载切换到目标本地域，目标UPE所在GW为缺省IP承载建 立到PDN的^t据连4^,目标UPE所在GW为UE分配目标本地域的本地IP 地址；目标MME为UE分配临时标识、指定跟踪区标识。四、UPE成功迁移到目标本地域后，若业务锚点与目标UPE不在相同 的GW，则由目标UPE发起路由更新，建立目标UPE与业务锚点之间的隧 道。业务锚点与UPE可能位于相同的本地域网络，也可能位于不同的本地域 网络。以上对本发明各实施方式的原理进行了说明，下面对本发明第一实施方 式进行详细描述。本发明第一实施方式涉及一种无线网络UE切换方法，主 要描述了在源eNodeB与目标eNodeB之间没有X2接口时，激活态UE跨本 地域切换的流程，如图4所示。在步骤401中，源eNodeB根据测量报告决定将UE切换到目标eNodeB。接着进入步骤402,由于源eNodeB与目标eNodeB之间没有X2接口 ， 在本步骤中，源eNodeB向源MME发送切换请求Handover Required消息， 该切换请求消息中包含目标eNodeB的标识(Target Id )。接着进入步骤403,源MME收到切换请求后，由于目标eNodeB与源 MME和源UPE之间均未配置SI接口 ，且目标eNodeB属于其他本地域，因 此源MME决定执行跨本地域切换流程。源MME向目标MME发送 "Relocation Required"消息，消息中包含UE上下文、Targetld、 UPE标识
(UPE Id )、业务锚点标识(Anchor Id )、业务锚点的上4亍隧道标识(TEID )。
其中，UE上下文至少包括移动性管理上下文，分组数据协议上下文， 安全上下文，签约用户数据，终端能力信息；
Target Id为目标eNodeB的标识，该标识可以是eNodeB Id或者eNodeB 的IP地址;
UPE Id是源UPE的标识。可以是源UPE的IP地址，或者源UPE所在 GW的Id或IP地址。
Anchor Id是业务锚点的标识。可以是Anchor的IP地址，或者，也可以 是Anchor所在GW的Id或IP地址。
TEID是源UPE到业务锚点的上行隧道标识。如果业务锚点与源UPE位 于相同GW,则不携带TEID。
接着进入步骤404，目标MME判断各业务是否需要保持连续性，根据 连续性确定相应业务的业务锚点是否需要迁移到目标本地域，将不需要保持 连续性的业务的业务锚点迁移到目标本地域。并在目标本地域重新选择一个 UPE作为该UE的服务UPE，目标MME向所选UPE请求资源。由于需要保 持连续性的业务，不迁移其业务锚点，从而在用户使用该业务的过程中，即 使发生跨本地域的切换，也不会中断其业务，可以提升用户业务体验；对于 不需要保持连续性的业务，将其业务锚点迁移到目标本地域，可以使路由得 到优化，达到节约网络传输资源和缩短业务数据传输时延的目的。在这里， 可以有两种情况， 一种是分别判断各业务的连续性，对于需要保持连续性的 业务，不迁移其业务锚点，对于不需要保持连续性的业务，迁移其业务锚点； 另一种情况是只要有一个业务需要保持其业务连续性，那么该UE的所有业 务的业务锚点均不迁移。
在进行连续性判断时，对于归属业务，目标MME直接判定其需要保持 业务的连续性，业务锚点位于归属网络，不进行迁移。
对于本地业务，目标MME可冲艮据业务的业务类型、业务的QoS要求、 用户的签约数据、运营商的运营策略、漫游协议、网络设备的处理能力等信 息，判断业务是否需要保持连续性。具体的判断方法可以是原理中说明的四 种方法中的任一种。
若需要保持业务的连续性，则不迁移该业务的业务锚点。如果不需要保 持业务连续性，则将该业务的业务锚点迁移到目标本地域中，目标MME在 目标本地域中选择一个GW作为该业务的业务锚点。UE有多个业务需要迁 移业务锚点时，目标MME需要为每个业务选择业务锚点，且尽量选择相同 的GW作为这些业务的业务锚点，这样可以尽少地使用额外的通信资源连接 业务锚点和UPE。目标MME还在目标本地域中选4奪一个GW，将该GW中 的UPE作为UE的服务UPE (即目标UPE),同样，尽选择相同的GW作 为业务锚点和服务UPE。
若业务锚点不迁移，则切换后的业务锚点即为步骤403中Anchor Id指 示的GW。
目标MME选择GW作为业务锚点和服务UPE时，需要考虑很多因素， 例如GW设备负载和状态、业务的APN信息、本地网络的PDN配置、GW 支持的加密能力，等等。具体的选择方式不在本发明的范围中。
目标MME向所选UPE请求资源，发送Resource Request消息，在该消 息中包含业务的PDP上下文信息、源UPE中使用的安全算法和参数 (Security Params )、业务锚点的标识和TEID。对于业务锚点要迁移的业务 而言，其业务锚点的标识是目标MME选择的GW的IP地址，而对业务锚点 不迁移的业务，其业务锚点的标识即是步骤403中源MME发送的业务锚点 的标识；本步骤中的TEID即是步骤403中源MME提供的TEID。
接着进入步骤405,目标UPE为UE分配所需要的资源，并将分配的资 源参数经Resource Ack消息反馈给目标MME。所分配和反馈的资源及其参
数包括
目标UPE为UE分配Sl接口的上行隧道资源；
对于无损业务，若业务锚点不迁移且业务锚点与源UPE位于不同的G W, 目标UPE分配UPE-UPE间接口下行隧道资源，用于将源UPE中未成功发送 的下行数据转发到目标UPE;
若目标UPE不支持当前UE在用户面使用的加密算法，则目标UPE为 UE重新协商加密算法和参数；
若缺省IP承载的业务锚点迁移到目标本地域，则目标UPE所在GW为 UE分配本地IP地址。
接着进入步骤406，目标MME请求目标eNodeB为UE分配资源，发送 Reloation Request消息，在该消息中包含接入承载的QoS参数、目标UPE的 IP地址、为S1 *接口上行隧道标识TEID 。
接着进入步骤407，目标eNodeB根据请求为UE配置无线资源、建立无 线信道。
接着进入步骤408，目标eNodeB通过Relocation R叫uest Ack消息将所 分配资源的参数反馈给目标MME,所反馈的资源参数包括目标eNodeB的 IP地址、SI接口下行隧道标识TEID、 RR Container。其中，RR Container是 目标eNodeB为UE分配的无线资源参数，包括无线信道参数、无线接口协 议配置参数等。RR Container在之后的步骤中先被转移到源eNodeB,最后发 送给UE。
接着进入步骤409，目标MME将SI接口下行隧道信息(目标eNodeB 的IP地址和下行隧道标识TEID )发送给目标UPE。
接着进入步骤410，目标UPE向目标MME返回响应。此时，目标侧Sl 接口上行/下行隧道被成功建立。至此，目标侧的无线资源和传输承载已经准
备就绪。
接着进入步骤411,目标MME指示源MME执行迁移，发送Relocation Command消息，在该消息中包含
new MM Params，是目标MME为UE重新分配的移动性管理(Mobility Management,简称"MM")参数，例如本地IP地址、临时标识、位置信 息TAI、 Periodic TA Timer (周期跟踪区定时器)、不连续接收(Discontinuous Reception,简称"DRX" ) Cycle length (周期长度:);
RR Container,是目标eNodeB为UE分配的无线参数；
Security Params，是MME和/或UPE为UE重新确定的用于控制面和/ 或用户面的加密参数。若目标MME不支持当前UE在控制面使用的加密算 法，则目标MME为UE重新协商加密算法和参数；
UPE IP,即目标UPE的IP地址；
TEID，是步骤405中分配的UPE-UPE接口下行隧道，用于将源UPE中 未成功发送的下行数据转发到目标UPE。
接着进入步骤412或414,这两个步骤之间没有先后关系。
在步骤412中，源MME向源eNodeB返回切换请求响应Handover Command消息，在该响应消息中包含步骤407中目标eNodeB为UE分配 的无线资源参数RR Container 、 NAS Container携带的是"new MM Params" 和"Securiy Param",它们将在之后的步骤中被eNodeB转发给UE。
接着进入步骤413 ，源eNodeB命令UE执行切换，发送Handover消息， 在消息中指出UE所需要的无线参数和MME要发送给UE的"new MM Params"和"Securiy Param"。接着进入步骤418。
在步骤414中，若步骤411中携带有UPEIP和TEID，则源MME向源 UPE发送Data Forward R叫uest消息，指示UPE转发下行未成功发送的业务
数据，在Data Forward Request消息中包含目标UPE的IP地址(即步骤411 中的UPE IP )和用于接收转发数据的隧道标识(即步骤411中的TEID )。
接着进入步骤415,源UPE向目标UPE转发下行未成功发送的业务数据。
接着进入步骤416,源UPE将上/下行PDU序列号反馈给源MME。
接着进入步骤417，源MME将上/下行PDU序列号反馈给目标MME, 再由目标MME发送到目标UPE，以便目标UPE能够正确处理来自源UPE 的转发的下行数据和来自UE的上行数据。
在步骤418中，UE才艮据步骤413中源eNodeB发送的Handover消息， 执行切换，建立指定的无线信道，配置协议参数。接着进入步骤420。
如果目标eNodeB和UE在物理信道上同步，且层2协议层(例如RLC ) 收到同步指示，则说明目标eNodeB已经探测到UE并与UE建立了物理连接， 则进入步骤419,目标eNodeB向目标MME发送一条Relocation Detect消息， 指出本eNodeB已经-险测到该UE。
在步骤420中，UE正确切换到目标eNodeB的物理信道并完成信道同步， 之后向eNodeB发送Handover Complete消息，指示该UE已经完成到目标 eNodeB的切换。
接着进入步骤421,目标eNodeB收到UE的Handover Complete消息后， 向目标MME指示迁移完成。
接着进入步骤422，目标MME向源MME发送Forward Relocation Complete消息，指示跨本地域切换完成。
接着进入步骤423,源MME向目标MME返回确认，指示已经收到 Forward Relocation Complete消息。
在步骤424中，MME发起切换的源侧资源的释放。主要释放源eNodeB
中的无线资源、S1接口承载资源、源UPE资源和源MME资源。值得一提 的是，如果当前该业务的业务锚点与源UPE位于相同GW,则该GW中作为 业务锚点的资源(例如IP地址、到PDN的连接、上行隧道资源)不释放。
在步骤425中，目标MME向目标UPE返回UPE迁移完成的指示。
若业务锚点与目标UPE位于不同的GW,则接着进入步骤426，否则直 接进入步骤429。目标UPE向业务锚点发送Routing Update R叫uest消息，在 该消息中包含目标UPE的IP地址(UPE IP )、 UPE分配的下行隧道标识TEID。
接着进入步骤427，业务锚点分配上行隧道资源、更新下行隧道信息， 将下行隧道切换到目标UPE。其中，若业务锚点未改变，则本步骤中业务锚 点可以不再新分配上行隧道资源，直接使用原来的上行隧道资源。
接着进入步骤428，业务锚点向目标UPE返回响应，指出分配的上行隧 道信息，主要包含业务锚点标识(Anchor IP)和分配的下行隧道标识TEID。
此时目标UPE与业务锚点之间的隧道被成功建立。
接着进入步骤429，目标UPE向目标MME返回迁移完成应答，指示目 标UPE到业务锚点的路由更新完成。
值得一提的是，通常目标MME选择同一个GW作为UPE和业务锚点， 此时UPE与业务锚点之间的流程由设备内部处理，可以省略。另外，步骤 425至步骤429还可以在步骤421和步骤422之间完成，或者同时执行。
本发明第二实施方式同样涉及一种无线网络UE切换方法，与第一实施 方式大致相同，其区别仅在于，在第 一 实施方式中，源eNodeB与目标eNodeB 之间没有X2接口 ，而在本实施方式中，源eNodeB与目标eNodeB之间存在 X2接口 ，源eNodeB向目标eNodeB请求执行切换，目标eNodeB根据自身 与源MME和UPE之间未配置S1接口这一情况，判断需要执行跨本地域切 换，目标eNodeB拒绝该切换请求，由源eNodeB触发跨本地域切换流程。
具体如图5所示。
在步骤500中，源eNodeB根据测量报告决定将UE切换到目标eNodeB。 源eNodeB向目标eNodeB请求切换，发送Handover Request消息，在该消息 中包含该UE在源eNodeB中的上下文，该UE上下文包括eNodeB为UE 分配的临时标识、位置信息TAI、空口的安全参数，等；RRParams是空口 L2/L3的协议参数；eNodeB IP和TEID指定的隧道用于在迁移完成前目标 eNodeB和源eNodeB之间传输上行数据；MME Id是源MME的标识，它可 以是MME的IP地址。
接着进入步骤501,由于目标eNodeB与源MME和源UPE之间未配置 SI 4妄口 ，因此目标eNodeB拒绝该切换请求，返回拒绝切换的响应消息，并 在该消息中指示源eNodeB发起跨本地域切换。接着进入步骤502。
步骤502至步骤529与步骤402至步骤429相类似，在此不再赘述。
本发明第三实施方式同样涉及一种无线网络UE切换方法，与第一、第 二实施方式大致相同，其区别在于，在第一、第二实施方式中，进行跨本地 域切换的UE是激活态的UE,而在本实施方式中，进行跨本地域切换的UE 是空闲态(LTE-Idle态)的UE。具体如图6所示。
在步骤601中，UE进入目标本地域覆盖区，通过接收目标本地域网络 的系统广播消息，获知跟踪区(Tracking Area,简称"TA")发生改变，UE 发起跟踪区更新(Tracking Area Updating,简称"TAU")流程。UE向目标 MME发送跟踪区更新请求Tracking Area Updating Request消息，消息携带有 UE中存储的位置信息TAI和Temporary Id(临时标识)——即源本地域内的 TAI和源本地域内分配的Temporary Id。
接着进入步骤602，目标MME内无该UE的上下文(Context)，通过 TAU R叫uest消息中携带的TAI和Temporary Id可确定源MME ，并向该源 MME发送上下文转移请求Context Transfer R叫uest消息。4妄着进入步骤603,源MME向目标MME返回上下文转移响应Context Transfer Response消息，在该消息中包含UE上下文、UPE标识(UPE Id )、 业务锚点标识(Anchor Id)、业务锚点的上行隧道标识(TEID )。其中，UE上下文至少包括移动性管理上下文，分组数据协议上下文， 安全上下文，签约用户数据，终端能力信息；UPE Id是源UPE的标识。可以是源UPE的IP地址，或者源UPE所在 GW的Id或IP地址。Anchor Id是业务锚点的标识。可以是Anchor的IP地址，或者，也可以 是Anchor所在GW的Id或IP地址。TEID是源UPE到业务锚点的上行隧道标识。如果业务锚点与源UPE位 于相同GW,则不携带TEID。接着进入步骤604，目标MME判断各业务是否需要保持连续性，根据 连续性确定相应业务的业务锚点是否需要迁移到目标本地域，将不需要保持 连续性的业务的业务锚点迁移到目标本地域。并在目标本地域重新选择一个 UPE作为该UE的服务UPE，目标MME向所选UPE请求资源。具体的连续 性判断方法和操作与步骤404相同，在此不再赘述。由于对于需要保持连续 性的业务，不迁移其业务锚点，从而在用户使用该业务的过程中，即使发生 跨本地域的切换，也不会中断其业务，可以提升用户业务体验；对于不需要 保持连续性的业务，将其业务锚点迁移到目标本地域，可以使路由得到优化， 达到节约网络传输资源和缩短业务数据传输时延的目的。接着进入步骤605，进行路由更新。路由更新的过程与步骤426至步骤 428描述的相同，在此不再赘述。接着进入步骤606，目标UPE为UE分配所需要的资源，并将分配的资 源参数经Resource Ack消息反馈给目标MME。所分配和反馈的资源及其参 数与步骤405中相同。
4妻着进入步骤607，目才示MME向源MME返回上下文举争移响应确i人 Context Transfer Response Ack消息，指出Context转移确-〖人完成，在该消息 中包含new MM Params，是目标MME为UE重新分配的MM参数，例如本 地IP地址、临时标识、位置信息TAI、 Periodic TA Timer (周期跟踪区定时 器)、DRX Cycle length ( DRX周期长度)；Security Params,是MME和/或UPE为UE重新确定的用于控制面和/ 或用户面的加密参数。若目标MME和/或UPE不支持当前UE在控制面和/ 或用户面使用的加密算法，则目标MME和/或UPE为UE重新协商加密算法 和参数；UPE IP，即目标UPE的IP地址；TEID,是步骤606中分配的UPE-UPE接口下行隧道，用于将源UPE中 未成功发送的下行数据转发到目标UPE。接着进入步骤608，步骤608至步骤611与步骤414至417相同。在步骤612中，目标MME向UE返回跟踪区更新接受Tracking Area Updating Accept消息，指示TAU被接受，在该消息中包含Security Pamms，为目标MME和/或UPE为UE重新确定安全算法和参 数，它是可选参数；MM Context,是MME为UE分配的MM参数，例如本地IP地址、 (Packet Temporary Mobile Subscriber Identity,简称"P画TMSI" )、 TAI、 Periodic TA Timer 、 DRX Cycle length 。接着进入步骤613， UE向目标MME返回TAU完成消息，确认TAU执 行完成。接着进入步骤614,源侧释放MME和UPE资源、以及上下文信息。
值得一4是的是，如果业务锚点与源UPE位于同一 GW，则GW中只释》文 UPE资源，而业务锚点的资源(例如IP地址、到PDN的连接、业务锚点的 上行隧道资源)不释放。本发明第四实施方式涉及一种无线网络中UE切换系统，包含在切换 过程中，对UE当前使用的各项业务分别判断是否需要保证业务连续性的设 备；在需要保证业务连续性时保持该业务的业务锚点不变的设备；在不需要 保证业务连续性时将该业务的业务锚点迁移到目标侧网络的设备。由于对于 需要保持连续性的业务，不迁移其业务锚点，从而在用户使用该业务的过程 中，即使发生跨本地域的切换，也不会中断其业务，可以提升用户业务体验；对于不需要保持连续性的业务，将其业务锚点迁移到目标本地域，可以使路 由得到优化，达到节约网络传输资源和缩短业务数据传输时延的目的。其中，该用于判断是否需要保证业务连续性的设备可以通过以下方式进行判断如果该业务为归属业务，则判定需要保证该业务的连续性；如果该业务为本地业务，则至少根据以下信息之一判断是否需要保证该 业务的连续性业务的类型、业务的服务质量要求、用户的签约数据、运营 商的运营策略、漫游协议、网络设备的处理能力。通过对业务连续性要求的 判断，可以使用户业务体验和网络路由优化得到较好的平衡，从而满足运营 商"在保证业务连续性前提下最大限度地进行路由优化，，的需求。具体可以根据用户签约数据中表示业务连续性的参数值或业务服务质 量参数值，判定是否需要保证本地业务连续性；或者，如果该本地业务在源网络侧Sl接口的隧道资源未释放，则判定 需要保证连续性，否则判定不需要保证连续性；或者，根据用户签约数据中的用户级别判断是否需要保证业务连续性；
或者，如果该本地业务属于预先i殳定的业务类型之一，则判定需要保证 连续性，否则判定不需要保证连续性。该用于判断是否需要保证业务连续性的设备可以是目标MME，或者源 MME。该切换系统还包含源MME，用于将UE的上下文和业务的业务锚点信息 发送给目标MME，供该目标MME进行判断。该UE上下文至少包括以下之 一移动性管理上下文，分组数据协议上下文，安全上下文，签约用户数据， 终端能力。该目标MME还用于根据源MME发送的源UPE的标识、业务锚点的标 识和业务锚点的上行隧道标识，判断这3个逻辑节点的部署关系，以此确定 是否分配UPE-UPE间接口隧道资源。目标MME还用于为UE选择目标UPE，如果该UE的业务锚点需要迁 移到目标侧网络，则该目标MME还用于在目标本地j或内选择网关作为迁移 后的目标业务锚点。至少#4居以下因素之一在目标本地域内选择网关作为迁 移后的目标业务锚点和/或UPE:网关设备负载和状态、用户的签约数据、网 关与分组数据网的接口配置、网关的能力。在各约束条件允许时，该目标 MME选择相同的网关作为所有目标业务锚点和UPE，这样可以尽少地使用 额外的通信资源连接业务锚点和UPE。如果目标UPE与业务锚点不在相同网 关，则该目标UPE还用于发起路由更新，建立该目标UPE与业务锚点之间 的隧道。在目标側网络还包含为UE分配和建立切换所需要的资源的设备，包含 以下之一或其任意组合为UE分配所需要的无线资源并建立无线信道、配置协议参数的设备；为UE建立目标UPE和目标演进基站节点间的Sl接口隧道的设备；
为UE建立无损业务所需要的用于接收来自源UPE转发的下行未成功发 送数据的隧道的设备；若目标MME和/或UPE不支持当前UE在控制面和用户面使用的加密算 法，则为UE重新协商加密算法和参数的设备；在缺省IP承载切换到目标本地域时，为缺省IP承载建立到分组数据网 的数据连接的设备，为UE分配目标本地域的本地IP地址的设备；为UE分配临时标识、指定跟踪区标识的设备。综上所述，在本发明的各实施方式中，在切换过程中，根据业务连续性 的要求决定是否要迁移业务锚点。对需要保证连续性的业务保持业务锚点不 变，可以提升用户业务体验，将不需要保证连续性的业务的业务锚点迁移到 目标側网络，可以使路由得到优化，达到节约网络传输资源和缩短业务数据 传输时延的目的。通过对业务连续性要求的判断，可以使用户业务体验和网 络路由优化得到较好的平衡，从而满足运营商"在保证业务连续性前提下最 大限度地进行路由优化"的需求。对于归属业务可以判定为需要保证业务连续性，对于本地业务，可以根 据业务的QoS要求、用户的签约数据、运营商的运营策略、漫游协议、网络 设备的处理能力等因素判断是否需要保证业务连续性。通过提供实用的判断 方法，使本发明的技术方案实施起来更为容易。源MME向目标MME提供源UPE的标识、业务锚点的标识和业务锚点 的上行隧道标识，使得目标MME可以判断这3个逻辑节的部署关系，从而 可以正确判定是否需要在源UPE和目标UPE之间分配隧道资源。目标MME尽量选择相同的网关作为所有目标业务锚点和UPE，这样可 以尽少地使用额外的通信资源连接业务锚点和UPE 。在上面的各实施方式中，由目标MME判断是否需要保证业务连续性，
本发明并不限于这种情况，也可以由源MME判断是否需要保证业务连续性， 源MME的判断方法与目标MME的判断方法类似，区别在于源MME可能 需要从目标MME获得目标侧网络的相关信息。虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和 描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各 种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
权利要求
1. 一种无线网络中用户设备切换方法，其特征在于，包含以下步骤在切换过程中，网络侧对用户设备当前使用的至少一项业务判断是否需要保证业务连续性，如果是则保持该业务的业务锚点不变，否则将该业务的业务锚点迁移到目标侧网络。
2. 根据权利要求1所述的无线网络中用户设备切换方法，其特征在于， 通过以下方式判断所述业务是否需要保证连续性如果所述业务为归属业务，则判定需要保证该业务的连续性；或者，如果所述业务为本地业务，则至少根据以下信息之一判断是否需要保证 该业务的连续性业务的类型、业务的服务质量要求、用户的签约数据、运营商的运营策 略、漫游协议、网络设备的处理能力。
3. 根据权利要求2所述的无线网络中用户设备切换方法，其特征在于， 通过以下方式之一 判断所述本地业务是否需要保证连续性根据用户签约数据中表示业务连续性的参数值或业务服务质量参数值， 判定是否需要保证本地业务连续性；或者，如果所述本地业务在源网络侧Sl接口的隧道资源未释放，则判定需要 保证连续性，否则判定不需要保证连续性；或者，根据用户签约数据中的用户级别判断是否需要保证业务连续性；或者，如果所述本地业务属于预先设定的业务类型之一，则判定需要保证连续 性，否则判定不需要保证连续性。
4. 根据权利要求1所述的无线网络中用户设备切换方法，其特征在于， 由目标移动性管理实体MME对用户设备当前使用的各项业务分别判断是否 需要保证连续性；在所述判断步骤之前还包含以下步骤源MME向所述目标MME发送用户设备的上下文和业务的业务锚点信息；所述目标MME根据来自所述源MME的用户设备的上下文和业务的业 务锚点信息，结合目标网络的信息进行所述判断。
5. 根据权利要求4所述的无线网络中用户设备切换方法，其特征在于， 所述用户设备的上下文至少包括以下之一移动性管理上下文，分组数据协议上下文，安全上下文，签约用户数据， 终端能力。
6. 根据权利要求4所述的无线网络中用户设备切换方法，其特征在于， 所述源MME向所述目标MME发送的信息中包含源UPE的标识、业务锚点 的标识和业务锚点的上行隧道标识；所述目标MME根据源UPE 、目标UPE和业务锚点的标识判断这3个 逻辑节点的部署关系，以此确定是否分配UPE-UPE间接口隧道资源。
7. 根据权利要求4至6中任一项所述的无线网络中用户设备切换方法， 其特征在于，还包含以下步骤所述目标MME为所述用户设备选择目标用户面实体UPE,如果该用户 设备的业务锚点需要迁移到目标侧网络，则该目标MME在目标本地域内选 择网关作为迁移后的目标业务锚点；所述目标侧网络为用户设备分配和建立切换所需要的资源；UPE成功迁移到目标本地域后，如果业务锚点与目标UPE不在相同的 网关，则该目标UPE发起路由更新，建立该目标UPE与业务锚点之间的隧 道。
8. 根据权利要求7所述的无线网络中用户设备切换方法，其特征在于， 至少根据以下因素之一在目标本地域内选择网关作为迁移后的目标业务锚 点和/或UPE:网关设备负载和状态、用户的签约数据、网关与分组数据网的接口配置、 网关的能力。
9. 根据权利要求8所述的无线网络中用户设备切换方法，其特征在于， 在各约束条件允许时，所述目标MME选择相同的网关作为所有目标业务锚 点和UPE。
10. 根据权利要求7所述的无线网络中用户设备切换方法，其特征在于， 所述目标侧网络为用户设备分配和建立所需资源的步骤至少包含以下子步 骤之一目标演进基站节点为用户设备分配所需要的无线资源并建立无线信道、 配置协议参数；目标UPE和目标演进基站节点为用户设备建立Sl接口隧道；目标UPE为用户设备建立无损业务所需要的用于接收来自源UPE转发 的下行未成功发送数据的隧道；若目标MME和/或UPE不支持当前用户设备在控制面和用户面使用的 加密算法，目标MME和/或UPE为用户设备重新协商加密算法和参数；若缺省IP承载切换到目标本地域，目标UPE所在网关为缺省IP承载 建立到分组数据网的数据连接，目标UPE所在网关为用户设备分配目标本 地域的本地IP地址；目标MME为用户设备分配临时标识、指定跟踪区标识。
11. 根据权利要求1至6中任一项所述的无线网络中用户设备切换方法， 其特征在于，所述网络侧判定所述用卢设备当前使用的业务中有至少 一项需要保持 业务连续性时，保持该用户设备当前使用的所有业务的业务锚点不变，否则 将该用户设备当前使用的所有业务的业务锚点均迁移到目标侧网络。
12. —种无线网络中用户设备切换系统，其特征在于，至少包含在切换过程中，对用户设备当前使用的至少 一项业务分别判断是否需要 保证业务连续性的设备；在需要保证业务连续性时保持该业务的业务锚点不变的设备；在不需要保证业务连续性时将该业务的业务锚点迁移到目标侧网络的 设备。
13. 根据权利要求12所述的无线网络中用户设备切换系统，其特征在 于，所述判断是否需要保证业务连续性的设备是目标MME。
14. 根据权利要求13所述的无线网络中用户设备切换系统，其特征在 于，还包含源MME,用于将所述用户设备的上下文和业务业务锚点信息发 送给所述目标MME，供该目标MME进行所述判断。
15. 根据权利要求13所述的无线网络中用户设备切换系统，其特征在 于，所述目标MME还用于为所述用户设备选择目标UPE,如果该用户设备 的业务锚点需要迁移到目标侧网络，则该目标MME还用于在目标本地域内 选择网关作为迁移后的目标业务锚点；如杲所述目标UPE与所述业务锚点不在相同网关时，该目标UPE还用 于发起路由更新，建立该目标UPE与业务锚点之间的隧道；在目标侧网络还包含为用户设备分配和建立切换所需要的资源的设备。
全文摘要
本发明涉及无线通信领域，公开了一种无线网络中用户设备切换方法及其系统，使得用户业务体验和网络路由优化得到较好的平衡。本发明中，在切换时根据业务连续性的要求决定是否要迁移业务锚点。对需要保证连续性的业务保持业务锚点不变，可以提升用户业务体验，将不需要保证连续性的业务的业务锚点迁移到目标侧网络，可以使路由得到优化，达到节约网络传输资源和缩短业务数据传输时延的目的。对于归属业务可以判定为需要保证业务连续性，对于本地业务，可以根据业务的类型、业务的QoS要求、用户的签约数据、运营商的运营策略、漫游协议、网络设备的处理能力等因素判断是否需要保证业务连续性。
文档编号H04Q7/38GK101212810SQ20061017259
公开日2008年7月2日 申请日期2006年12月27日 优先权日2006年12月27日
发明者岚 刘, 周四红, 戬 张, 朱文若, 郭小龙 申请人:华为技术有限公司