专利名称：演进分组交换系统承载激活的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及移动通信PDP (Packet Data Protocol,分组数据协议)承载激 活技术领域，尤其涉及移动通信的LTE (Long Time Evolution,长期演进)中 EPS (Evolved Packet System,演进型分组交换系统)岸义载激活的方法及 PDN-GW (Packet Data Network-Gateway,分组数据网络网关)装置及HSS (Home Subscriber Server,用户归属服务器)装置。
背景技术：
在移动通信系统支持静态IP地址的情况下，需要进行PDP激活。在传 统的GPRS (General Packet Radio Service,通用分组无线业务)系统中，存在 成熟的承载激活解决方案。
参见图1,为GPRS系统示意图。在UE (User Equipment,用户设备) 向核心网发起PDP激活过程之前，会执行以下步骤。 GGSN ( Gateway GPRS support node,网关GPRS支才掌节,泉)》1欠到DL PDU (Downlink Protocol Data Unit下行协议数据单元)；
GGSN首先会根据该PDU的PDP地址判断是否已经建立了 PDP Context (PDP上下文)，如果已经建立了，则无需发起PDP Context激活过程，直接 把该PDU向下发送；如果没有建立，GGSN需要执行后续步骤，请求UE发 起PDP激活过程。 GGSN向HSS索要该PDP地址对应的IMSI (International Mobile Subscriber Identity,移动用户身份标识)和SGSN (Serving GPRS switching support node,服务GPRS支撑节点)地址； GGSN按照SGSN地址向SGSN发送PDU通知请求消息； SGSN请求UE发起PDP Context激活。
此后，UE向核心网发起PDP激活，最终在GGSN和SGSN之间建立专 用承载。
然而由于EPS系统自身特点，上述GPRS系统中PDP承载激活的方案
在EPS系统中却不适用。
参见图2，为当前EPS系统示意图。
其中，E-UTRAN (演进型UMTS接入网)是EPS系统的无线接入网络， MME (Mobility Management Entity,移动管理实体)主要负责移动性管理与 会话管理；S-GW ( Serving Gateway,服务网关)是UE接入EPS核心网的用 户平面接入实体，PDN-GW是EPS系统接入外部PDN网络的网关，HSS是 家乡用户注册月l务器，RCRF (Policy and Charging Enforcement Function)为 外部PDN网络与PDN-GW之间的策略控制与规划功能实体，SGSN为传统 3G网络中的服务GPRS节点。从而不难看出，EPS系统中PDN-GW与HSS 之间是不进行通信的，而且，用户面功能实体S-GW和控制面功能实体MME 是分离的。
如果EPS系统支持静态IP地址，那么PDN-GW会接收到针对某一 IP 地址发送的DLPDU,此时，PDN-GW需要请求UE发起承载激活。但是，如 果按照现有GPRS系统中承载激活的机制，PDN-GW需要从HSS获取IMSI 和S-GW的地址，进而告知UE发起激活。但是，由于目前的EPS系统中 PDN-GW与HSS不能通信，也即无法完成PDN-GW从HSS获取信息的任务。 而且，由于用户面和控制面分别独立的布局，也即S-GW和MME是分别独 立的，HSS仅和控制面MME连接，也即HSS仅保存控制面的IMSI,没有保 存用户面的S-GW的地址，那么，即使PDN-GW能够访问HSS,也仅能获取 IMSI,无从获知S-GW的地址。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种方法，以实现在EPS系统中进行承载激活。 同时，本发明还提供一种EPS系统中承载激活的装置，即PDN-GW。
为此，本发明采用如下技术方案
一种演进分组交换系统承载激活的方法，包括PDN-GW接收到下行报 文后，向HSS请求该净艮文地址对应的IMSI和S-GW地址；所述HSS将自身 存储的IMSI及从MME获取的S-GW地址提供给PDN-GW; PDN-GW通过
所述S-GW向UE发送承载激活请求；在S-GW和PDN-GW之间建立专有承 载。
优选地，所述HSS获取S-GW地址的方式是HSS查找所述报文地址对 应的MME地址；HSS与所述MME建立连接，从MME获取所述报文地址对 应的S-GE地址。
或者，所述HSS获取S-GW地址的方式是在演进分组交换系统的信令 更新过程中，MME将S-GW地址携带在更新信令中发送给HSS。 其中，所述信令更新过程是指位置更新过程或接入更新过程。 优选地，所述PDN-GW在接收到下行报文后，首先从HSS获取报文地址 对应的IMSI;然后，所述方法还包括判断自身是否保存有所述IMSI对应 的S-GW的承载上下文信息如果是，则直接通过所述S-GW向UE发送承
的步骤。
一种演进分组交换系统承载激活的PDN-GW,包括接收下行报文的接收 单元，以及与S-GW通信的承载接口单元，还包括上下文存储单元，用于 存储S-GW承载的上下文信息；查找单元，用于根据下行报文地址查找所述 上下文存储单元，如果查找到，则直接指示所述承载接口单元建立专用承载 激活，否则，发出查找失败通知；HSS接口单元，用于与HSS通信；其中， 在所述查找单元成功查找到S-GW承载的上下文信息使，仅从HSS获取所述 下行才艮文地址对应的IMSI,当所述查找单元发出查找失败时，用于从HSS获 取所述下4于净艮文地址对应的IMSI和S-GW地址。
一种演进分组交换系统7K载激活的HSS,包括与MME通信的MME接口 单元，以及保存有IMSI和MME地址的存储单元，还包括S-GW地址单元， 用于保存所述MME接口单元获取的S-GW地址；PDN-GW接口单元，用于 与PDN-GW通信，包括按照PDN-GW的路由请求向PDN-GW提供匹配的 IMSI和S-GW地址；匹配单元，用于根据PDN-GW的路由请求，对所述存 储单元进行匹配。
所述匹配单元，按照所述PDN-GW接口单元的路由请求，匹配所述存储 单元中的MME地址；所述MME接口单元，按照所述匹配的MME地址，与 所述MME建立连接，获取S-GW地址，并提供给所述S-GW地址单元存储。
所述S-GW地址单元从MME发送的更新信令中获取S-GW地址。
所述更新信令是指位置更新信令或接入更新信令。
对于上述技术方案的技术效果分析如下
本发明通过在PDN-GW和HSS之间增加接口 ，从而获取IMSI和S-GW 地址，可以实现后续的承载激活过程，其中，HSS获取S-GW地址的方式有 多种，例如，可以根据PDN-GW请求的MME ID从MME获取，或者，在信 令更新过程中MME主动将S-GW地址发送给HSS。本发明-f又在PDN-GW和 HSS之间增加接口 ，以及增加HSS从MME获取S-GW地址的流程即可实现， 非常简单。对于支持静态地址的EPS系统，应用本发明可实现承载激活。
另外，PDN-GW可以在获取到IMSI后判断是否已与IMSI对应的S-GW 建立了承载激活上下文，如果是，则可以直接通过该S-GW向UE发送承载激 活请求，从而不需要从HSS获取S-GW地址，简化了实施流程。
图1为现有技术GPRS系统示意图； 图2为现有技术EPS系统示意图； 图3为本发明改经的EPS系统示意图； 图4为本发明实施例一流程图5为本发明实施例二中HSS获取S-GW ID流程图6为本发明实施例三流程图7为本发明PDN-GW装置结构示意图8为本发明HSS装置结构示意图。
具体实施例方式
本发明基于EPS系统架构，提出承载激活的方案，重点在于PDN-GW如
何获取IMSI和S-GW ID,从而与S-GW建立连接，最终请求UE发起承载激 活的过程。
如果EPS系统支持UE被分配静态IP地址，那么当PDN-GW收到针对 某一 IP地址的DL PDU时，PND-GW会根据DL TFT ( Tra伍c Filter Template) 检查该IP地址是否建立了 PDP承载，如果没有，那么PDN-GW需要通过查 询HSS,检索该IP地址对应的IMSI,然后，PDN-GW依据HSS返回的信息， 判断是否应该发起承载激活的建立过程。
因此，PDN-GW需要访问HSS,也就是说PDN-GW与HSS之间要增加 一个通信接口，参见图2,为本发明EPS系统示意图，其中，在现有EPS系 统基础上，PDN-GW与HSS之间增加了接口 s,以此，PDN-GW可以访问 HSS,从而获取HSS保存IMSI。正如前面分析，PDN-GW还需要获取S-GW ID,这是本发明重点对现有EPS系统工作流程上的改进之处。
下面结合附图，对本发明的整体流程作详细介绍。
首先介绍本发明方法实施例一
在EPS系统中，HSS保存有数据包IP地址与IMSI的对应关系，以及IP 地址和MME ID的对应关系；而IP地址与S-GW ID的对应关系则保存在MME 中，因此，本实施例首先通过PDN-GW与HSS之间的接口 s,获取IMSI和 MME ID，然后再通过HSS与MME之间的接口 ， HSS向MME获取S-GW ID， 再提供给PDN-GW。最终，PDN-GW根据收到的IMSI和S-GW ID,向所对 应的S-GW发送专用承载建立请求。
参见图4，为本实施例的流程图，包括
步骤401: P-GW接收到DL PDU。 PDN-GW根据该PDU的IP地址检查 DL TFT,判断是否已经给该IP建立了承载，如果没有建立，则PDN-GW决 定发起承载建立过程，执行后续步骤；
步骤402: PDN-GW通过接口 s向HSS发起路由消息，请求PDU IP地址 对应的IMSI和MME ID;
如果HSS没有保存该IP对应的IMSI,则向PDN-GW返回未查找到的通 知消息，此时，PDN-GW认为该IP地址使无效的，不会执行后续的流程。
步骤403: HSS根据MMEID,和相应MME建立连接，请求PDU IP对 应的S-GWID;
步骤404: MME向HSS返回IP地址对应的S-GW ID;
步骤405: HSS向PDN-GW返回携带有IMSI和S-GW ID的路由确认消
自
步骤406: PDN-GW根据接收到的S-GW ID,向相应S-GW发送专有承 载建立请求；
步骤407 ~步骤4012:建立专有承载请求经MME、 eNodeB (演进型基 站)到达UE,然后，UE经eNodeB和MME向S-GW返回承载建立回复信息；
步骤4013:在S-GW和PDN-GW之间建立专有承载。
其中，步骤407至步骤4013是目前通信领域中常用的承载建立过程，具 体实现细节本发明不作赘述。
可以，对于IMSI， PDN-GW可直接从HSS获取；对于S-GW ID,则是 通过向HSS请求MME ID，再由HSS根据MME ID从MME获取S-GW ID, 最终提供给PDN-GW。
本发明仅在PDN-GW和HSS建立接口 ，并增加HSS访问MME的步骤， 即可实现，非常简单。
下面介绍本发明方法实施例二
在实施例一中，HSS通过MME ID从MME获取S-GW ID,而本实施例 中，是在系统信令更新过程中在更新信令中携带S-GWID给HSS。
这里的信令更新过程，包括TAU (Tracking Area Update,位置更新)过 程和接入更新(Attaching Update )过程等多种。在现有EPS系统中，当发生 某事件导致信令更新时，切换后的MME会向HSS发送更新信令，其中携带 有UE地址对应的IMSI，本实施例在此基础上，在更新信令上增加S-GWID。
下面以位置更新过程为例，对本实施例进一步说明。参见图5,位置更新 流牙呈包4舌
步骤501: UE所处位置发生了改变；
步骤502: UE经eNodeB 、新MME向原MME发送TAU请求；
步骤503:原MME向新MME发送确认信息； 步骤504:新MME分别向HSS和UE发起鉴权过程； 步骤505:新MME告知原MME接管UE已就绪； 步骤506:新MME通过新S-GW向PDN-GW发起接管过程； 步骤507:新MME向HSS发送携带有UE对应的IMSI和S-GW ID的更 新信令；
步骤508:原MME取消HSS中的位置记录；
步骤509: HSS向新MME发送位置更新过程的确认信息，新MME通知 UE位置更新过程完毕。
其中，本实施例对TAU过程的主要改进在于步骤507,即在原携带IMSI 的更新信令中增加了 S-GW ID。对于其余步骤本发明不作限制，此处仅是为 了描述清楚而作相应介绍。
在HSS从更新信令中获取了 S-GWID后，实际上承载激活的过程更加筒 化了 。当PDN-GW向HSS发起路由请求时，HSS可直接将IMSI和S-GW ID 提供给PDN-GW,而不必再通过MME ID从MME处获取。
下面介绍本发明方法实施例三
在实施例一或实施例二的基础上，本实施例中PDN-GW增加了判断自身 是否保存了到S-GW的承载上下文信息，如果保存了 ，在获取到IMSI基础上， 则直接可以和S-GW建立连接，请求UE发送承载激活过程，否则，可以选择 实施例一或实施例二的方法，从HSS获取S-GWID。
参见图6，为本实施例流程图。包括
步骤601: PDN-GW接收DL PDU。 PDN-GW根据该PDU的IP地址， 判断是否已经为该IP地址建立了激活承载，如果建立了，则不进行后续操作， 否则，PDN-GW决定发起承载建立过程，执行后续步骤；
步骤602: PDN-GW向HSS发送路由消息，请求获取该IP地址对应的 IMSI;
步骤603: PDN-GW接收HSS反馈的IMSI;
步骤604: PDN-GW针对该IMSI，判断是否保存有S-GW的承载上下文 信息，如果有，执行步骤605,否则，执行步骤606;
步骤605: PDN-GW根据承载上下文信息，向相应的S-GW发起承载请 求。后续流程与实施例一中的步骤407 ~ 4013相同。
步骤606:采用实施例一或者实施例二的方式从HSS获取S-GW ID,后 续流程与实施例一的步骤406 ~ 4013相同。
可见，本实施例中，如果PDN-GW已经保存了 S-GW的承载上下文信息， 则直接与该S-GW建立连接，不需要从HSS获取，实现更为简单。
与上述方法相对应，本发明还提供一种演进分组交换系统承载激活的 PDN-GW。参见图7，为PDN-GW结构示意图。它包括用于接收下行报文的 接收单元701 ，以及与S-GW通信的承载接口单元702，另外，该PDN-GW 还包括，上下文存储单元703、查找单元704以及HSS接口单元705。下面分 别介绍。
上下文存储单元703，主要用于存储S-GW承载的上下文信息； 查找单元704,用于根据下行报文地址查找上下文存储单元703，如果查
找到，则直接指示承载接口单元702建立专用承载激活，否则，发出查找失
败通知；
HSS接口单元705，用于与HSS通信。其中，在查找单元704成功查找 到S-GW承载的上下文信息使,仅从HSS获取所述下行报文地址对应的IMSI， 当查找单元704发出查找失败时，用于从HSS获取所述下行报文地址对应的 IMSI和S-GW地址。
另外，本发明还包括一种演进分组交换系统承载激活的HSS,该HSS结 构示意图参见图8。它包括与MME通信的MME接口单元801,以及保存有 IMSI和MME地址的存储单元802,而且，还包括S-GW地址单元803、 PDN-GW接口单元804和匹配单元805,下面分别介绍。
S-GW地址单元803 ，主要用于保存S-GW地址；
PDN-GW接口单元804,主要用于与PDN-GW通信，其中包括按照 PDN-GW的路由请求向PDN-GW提供匹配的IMSI和S-GW地址；
匹配单元805,主要用于根据PDN-GW的路由请求，对存储单元802进 行匹配。
其中，S-GW地址单元803获取IMSI和S-GW地址的方式有多种，其中 两种介绍i口下。
一种方式是匹配单元805按照PDN-GW接口单元804的路由请求，匹 配存储单元802中的MME地址；MME接口单元801按照所匹配的MME地 址与MME建立连接，获取S-GW地址，并提供给S-GW地址单元803存储。
另 一种方式是S-GW地址单元803从MME发送的更新信令中获取S-GW 地址。所述更新信令是指位置更新信令或接入更新信令。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普 通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润 饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1、一种演进分组交换系统承载激活的方法，其特征在于，包括分组数据网络网关PDN-GW接收到下行报文后，向用户归属服务器HSS请求该报文地址对应的移动用户身份标识IMSI和服务网关S-GW地址；所述HSS将自身存储的IMSI及从移动管理实体MME获取的S-GW地址提供给PDN-GW；PDN-GW通过所述S-GW向用户设备UE发送承载激活请求；在S-GW和PDN-GW之间建立专有承载。
2、 根据权利要求l所述方法，其特征在于，所述HSS获取S-GW地址的 方式是HSS查找所述净艮文地址对应的MME地址；HSS与所述MME建立连接，从所述MME获取所述报文地址对应的S-GE 地址。
3、 根据权利要求l所述方法，其特征在于，所述HSS获取S-GW地址的 方式是在演进分组交换系统的信令更新过程中，MME将S-GW地址携带在更新 信令中发送给HSS。
4、 根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述信令更新过程是指位置 更新过程或接入更新过程。
5、 根据权利要求1至4中任一项所述方法，其特征在于，所述PDN-GW在接收到下行报文后，首先从HSS获取报文地址对应的 IMSI;然后，所述方法还包括判断自身是否保存有所述IMSI对应的S-GW的 ^K载上下文信息如果是，则直接通过所述S-GW向UE发送承载激活请求，
6、 一种演进分组交换系统承载激活的PDN-GW，包括接收下行报文的接 收单元，以及与S-GW通信的承载接口单元，其特征在于，还包括上下文存储单元，用于存储S-GW承载的上下文信息；查找单元，用于一艮据下行报文地址查找所述上下文存储单元，如果查找 到，则直接指示所述承载接口单元建立专用承载激活，否则，发出查找失败通知；HSS接口单元，用于与HSS通信；其中，在所述查找单元成功查找到S-GW 承载的上下文信息使，仅从HSS获取所述下行报文地址对应的IMSI,当所述 查找单元发出查找失败时，用于从HSS获取所述下行报文地址对应的IMSI 和S-GW地址。
7、 一种演进分组交换系统承载激活的HSS,包括与MME通信的MME 接口单元，以及保存有IMSI和MME地址的存储单元，其特征在于，还包括S-GW地址单元，用于保存所述MME接口单元获取的S-GW地址； PDN-GW接口单元，用于与PDN-GW通信，包括按照PDN-GW的路由 请求向PDN-GW提供匹配的IMSI和S-GW地址；匹配单元，用于根据PDN-GW的路由请求，对所述存储单元进行匹配。
8、 根据权利要求7所述HSS,其特征在于，所述匹配单元，按照所述PDN-GW接口单元的路由请求，匹配所述存储 单元中的MME地址；所述MME接口单元，按照所述匹配的MME地址，与所述MME建立连 接，获取S-GW地址，并提供给所述S-GW地址单元存储。
9、 根据权利要求7所述HSS,其特征在于，所述S-GW地址单元从MME 发送的更新信令中获取S-GW地址。
10、 根据权利7所述HSS,其特征在于，所述更新信令是指位置更新信 令或接入更新^f言令。
全文摘要
本发明公开了一种演进分组交换(EPS)系统承载激活的方法，包括PDN-GW接收到下行报文后，向HSS请求该报文地址对应的IMSI和S-GW地址；所述HSS将自身存储的IMSI及从MME获取的S-GW地址提供给PDN-GW；PDN-GW通过所述S-GW向UE发送承载激活请求；在S-GW和PDN-GW之间建立专有承载。本发明通过在PDN-GW和HSS之间增加接口，从而获取IMSI和S-GW地址，可以实现后续的承载激活过程，其中，HSS获取S-GW地址的方式有多种。本发明实现简单，能够实现EPS系统支持静态地址的承载激活。与上述方法相对应，本发明还提供了分组交换系统承载激活的装置。
文档编号H04L12/56GK101388828SQ20071012159
公开日2009年3月18日 申请日期2007年9月10日 优先权日2007年9月10日
发明者梁华瑞, 熊春山 申请人:大唐移动通信设备有限公司