一种跟踪区更新方法及装置与流程

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种跟踪区更新方法及装置。

背景技术：

(一)EPC网络架构

演进型分组核心网(Evolved Packet Core，EPC)的网络基本架构如图1所示，其中移动性管理实体(Mobility Management Entity，MME)为控制面节点，负责核心网中的信令处理；服务网关(Serving Gateway，SGW)以及分组数据网网关(Packet Data Network Gateway，PGW)同时具有控制面功能和用户面功能，EPC的控制面采用GPRS隧道协议控制面部分(Control Plane Part of GPRS Tunneling Protocol，GTP-C；GPRS：General Packet Radio System，通用分组无线系统)协议，即MME、SGW、PGW之间通过GTP-C协议控制网络的工作流程。EPC的用户面由基站(eNB)、SGW和PGW构成，主要采用GPRS隧道协议用户面部分(User Plane Part of GPRS Tunneling Protocol，GTP-U)协议。

(二)EPC中的控制面和用户面分离

为了提高LTE网络的部署灵活性，提高网络的智能化水平以及降低网络的运维成本，运营商开始研究利用软件定义网络(Software Defined Network,SDN)/网络功能虚拟化(Network Function Virtualization，NFV)技术实现EPC的控制面和用户面分离，完成控制面的软件化以及功能重构，以及完成用户面的通用化。根据现有研究，未来EPC控制面与用户面分离后的架构如图2所示，该架构将SGW和PGW的控制面和用户面功能进行分离，使得SGW-C、PGW-C与MME组成EPC的控制面，SGW-U和PGW-U组成EPC的用户面。这样，控制面的网络功能实现虚拟化，用户面的功能更加简化，可以实现硬件设备的通用化。

(三)空闲态SGW改变TAU过程

根据现有的3GPP TS23.401的流程，当发生SGW改变的(Tracking Area Update，TAU)过程时，MME通知SGW和PGW进行核心网内演进型分组系统(Evolved Packet System，EPS)承载更新，具体过程如图3所示：

步骤301：空闲态UE发起TAU过程，MME接收UE的TAU请求，并决定为该UE选择新的SGW(简称N-SGW)，将切换SGW之前的SGW称为O-SGW；

步骤302：MME针对UE已经建立的每条分组数据网(Packet Data Network，PDN)连接，向该新的SGW发送一条创建会话请求(Create Session Request)消息，该创建会话请求消息中携带UE的该条PDN的PDN连接上下文、PDN控制面地址和隧道端点标识(Tunnel End Point Identifier，TEID)；

步骤303：该新的SGW根据收到的创建会话请求消息分配用户面下行SGW TEID，并发送修改承载请求(Modify Bearer Request)消息到PGW；

步骤304：PGW接收该修改承载请求消息，更新本地的PDN连接上下文，包括更新用户面下行SGW TEID，并向该新SGW返回修改承载响应(Modify Bearer Response)消息；

步骤305：该新SGW收到修改承载响应消息后创建本地的PDN连接上下文，并向MME返回创建会话响应(Create Session Response)消息；

步骤306：MME确定承载更新完成并继续TAU的后续流程。

当EPC网络实现控制面与用户面分离后，控制面和用户面之间需要使用信令进行交互，因此按照现有协议流程，网络中将会增加额外的信令消息，主要为网元功能的控制面进行用户面配置的信令。然后当UE在空闲态发生TAU过程时，网络中没有数据传输，也没有空口承载的建立，此时对核心网内不使用的GTP-U隧道进行用户面配置将会导致不必要的信令消耗。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种跟踪区更新方法及装置，用以解决EPC网络实现控制面与用户面分离后，在发生TAU过程时网络中没有数据传输，也没有空口承载的建立的情况下，为网元功能的控制面进行用户面配置导致的不必要的信令开销和用户面传输资源浪费的问题。

本发明实施例提供的具体技术方案如下：

第一方面，提供了一种跟踪区更新方法，包括：

服务网关SGW控制面功能实体在跟踪区更新过程中判断是否需要建立用户面承载；

所述SGW控制面功能实体若确定无需建立用户面承载，执行控制面的信令处理流程，根据所述控制面的信令处理流程生成并存储用户面的承载上下文，且不生成SGW用户面功能的配置信令。

实施中，所述方法还包括：

所述SGW控制面功能实体若确定需要建立用户面承载，执行控制面的信令处理流程，根据控制面的信令处理流程生成并存储用户面的承载上下文，并生成SGW用户面功能的配置信令，所述SGW用户面功能的配置信令中包括所述用户面的承载上下文，向所述SGW用户面功能实体发送所述SGW用户面功能的配置信令。

实施中，所述SGW控制面功能实体判断是否需要建立用户面承载之前，所述方法还包括：

所述SGW控制面功能实体接收移动性管理实体MME发送的创建会话请求消息；

所述SGW控制面功能实体确定所述创建会话请求消息中的承载上下文信息单元中携带更新PGW控制面的指示信息，确定进入跟踪区更新过程。

实施中，所述SGW控制面功能实体判断是否需要建立用户面承载，包括：

所述SGW控制面功能实体根据在跟踪区更新过程中是否有空口承载建立，判断是否需要建立用户面承载。

实施中，所述SGW控制面功能实体根据在跟踪区更新过程中是否有空口承载建立，判断是否需要建立用户面承载，包括：

所述SGW控制面功能实体接收移动性管理实体MME发送的创建会话请求消息，确定所述创建会话请求消息中的承载上下文信息单元中携带S1接口用户面演进基站的隧道端点标识，确定空口承载建立且需要建立用户面承载；

否则，确定没有空口承载建立且无需建立用户面承载。

实施中，所述方法还包括：

所述SGW控制面功能实体对SGW用户面功能实体进行配置之前，接收SGW用户面功能实体发送的下行数据包，若确定存储的承载上下文中存在所述下行数据包的GTP-U包头信息对应的承载上下文，触发下行链路数据通知过程。

实施中，所述方法还包括：

所述SGW控制面功能实体若确定存储的承载上下文中不存在所述GTP-U包头信息对应的承载上下文，配置所述SGW用户面功能实体丢弃接收所述下行数据包的承载上收到的数据包。

第二方面，提供了一种跟踪区更新装置，包括：

第一处理模块，用于在跟踪区更新过程中判断是否需要建立用户面承载；

第二处理模块，用于若所述第一处理模块确定无需建立用户面承载，执行控制面的信令处理流程，根据所述控制面的信令处理流程生成并存储用户面的承载上下文，且不生成SGW用户面功能的配置信令。

实施中，所述第二处理模块还用于：

若所述第一处理模块确定需要建立用户面承载，执行控制面的信令处理流程，根据控制面的信令处理流程生成并存储用户面的承载上下文，并生成SGW用户面功能的配置信令，所述SGW用户面功能的配置信令中包括所述用户面的承载上下文，向所述SGW用户面功能实体发送所述SGW用户面功能的配置信令。

实施中，还包括接收模块，用于：

接收移动性管理实体MME发送的创建会话请求消息；

所述第一处理模块还用于：

判断是否需要建立用户面承载之前，确定所述接收模块接收的所述创建会话请求消息中的承载上下文信息单元中携带更新PGW控制面的指示信息，确定进入跟踪区更新过程。

实施中，所述第一处理模块具体用于：

根据在跟踪区更新过程中是否有空口承载建立，判断是否需要建立用户面承载。

实施中，所述第一处理模块具体用于：

接收移动性管理实体MME发送的创建会话请求消息，确定所述创建会话请求消息中的承载上下文信息单元中携带S1接口用户面演进基站的隧道端点标识，确定空口承载建立且需要建立用户面承载；

否则，确定没有空口承载建立且无需建立用户面承载。

实施中，还包括第三处理模块，用于：

在所述第二处理模块对SGW用户面功能实体进行配置之前，接收SGW用户面功能实体发送的下行数据包，若确定存储的承载上下文中存在所述下行数据包的GTP-U包头信息对应的承载上下文，触发下行链路数据通知过程。

实施中，所述第三处理模块还用于：

若确定存储的承载上下文中不存在所述GTP-U包头信息对应的承载上下文，配置所述SGW用户面功能实体丢弃接收所述下行数据包的承载上收到的数据包。

基于上述技术方案，本发明实施例中，SGW的控制面功能实体在跟踪区更新过程中确定无需建立用户面承载的情况下，执行控制面的信令处理流程，根据该控制面的信令处理流程生成并存储用户面的承载上下文，并且不生成用户面的配置信令，从而解决了在发生TAU过程时网络中没有数据传输，也没有空口承载的建立的情况下，为网元功能的控制面进行用户面配置导致的不必要的信令开销的问题，减少了控制面和用户面之间的信令交互，降低了信令开销以及降低了资源消耗。

附图说明

图1为EPC的网络基本架构示意图；

图2为EPC控制面与用户面分离后的架构示意图；

图3为空闲态UE发起的TAU过程示意图；

图4为本发明实施例中TAU过程示意图；

图5为本发明实施例中SGW-C执行TAU过程的示意图；

图6为本发明实施例中SGW-C进行SGW用户面配置过程的示意图；

图7为本发明实施例中下行数据触发会话过程的示意图；

图8为本发明实施例中跟踪区更新装置的结构示意图；

图9为本发明实施例中设备结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

以下各实施中，SGW控制面功能实体(简称SGW-C)所指的为逻辑实体，可以是作为一个功能模块部署在一个网络设备中，也可以是作为一个单独的网络设备部署在网络中；同样，SGW用户面功能实体(简称SGW-U)所指的为逻辑实体，可以是作为一个功能模块部署在一个网络设备中，也可以是作为一个单独的网络设备部署在网络中。

本发明的主要思想为：在TAU过程中，网络中的SGW控制面功能实体在确定空口承载建立之前，执行控制面的信令处理流程，且不生成SGW的用户面功能的配置信令。SGW控制面功能实体在确定有空口承载建立的情况下，生成SGW用户面功能的配置信令，根据该SGW用户面功能的配置信令进行SGW用户面配置。

本发明实施例中，如图4所示，在控制面和用户面分离的EPC网络中，进行跟踪区更新的详细方法流程如下：

步骤401：SGW控制面功能实体在跟踪区更新过程中判断是否需要建立用户面承载。

实施中，SGW控制面功能实体确定进入跟踪区更新过程的具体过程如下：

SGW控制面功能实体接收移动性管理实体MME发送的创建会话请求(Create Session Request)消息；SGW控制面功能实体确定该创建会话请求消息中的承载上下文信息单元(Bearer Context Information Element，也称Bearer Context IE)中携带更新PGW控制面的指示信息，确定进入跟踪区更新过程。

实施中，SGW控制面功能实体根据在跟踪区更新过程中是否有空口承载建立，判断是否需要建立用户面承载。具体地，SGW控制面功能实体接收MME发送的创建会话请求消息，确定该创建会话请求消息中的承载上下文信息单元中携带S1接口用户面演进基站的隧道端点标识(S1-U Tunnel Endpoint Identifier，TEID)，确定空口承载建立且需要建立用户面承载；否则，确定没有空口承载建立且无需建立用户面承载。

步骤402：SGW控制面功能实体若确定无需建立用户面承载，执行控制面的信令处理流程，根据该控制面的信令处理流程生成并存储用户面的承载上下文，且不生成SGW用户面功能的配置信令。

实施中，SGW控制面功能实体若确定需要建立用户面承载，执行控制面的信令处理流程，根据控制面的信令处理流程生成并存储用户面的承载上下文，并生成SGW用户面功能的配置信令，该SGW用户面功能的配置信令中包括该用户面的承载上下文，向该SGW用户面功能实体发送该SGW用户面功能的配置。

实施中，SGW控制面功能实体对SGW用户面功能实体进行配置之前，接收SGW用户面功能实体发送的下行数据包，若确定存储的承载上下文中存在所述下行数据包的GTP-U包头信息对应的承载上下文，触发下行链路数据通知过程；若确定存储的承载上下文中不存在该GTP-U包头信息对应的承载上下文，配置SGW用户面功能实体丢弃接收该下行数据包的承载上收到的数据包。

以下通过几个具体实施例对本发明实施例中所提供的跟踪区更新过程进行详细说明。

第一具体实施例，UE处于空闲态且发生SGW改变的TAU过程中，SGW-C不向SGW-U发送配置信令。

该具体实施例中，SGW-C接收MME发送的Create Session Request消息，根据该消息中携带的操作指示(Operation Indication)和Bearer Context IE中的eNB TEID，确定发生SGW改变的TAU过程，则SGW-C仅创建相关的承载上下文，不向SGW-U发送SGW用户面功能的配置信令。具体如图5所示：

步骤501：UE发起TAU过程，向MME发送TAU请求；

步骤502：MME向SGW-C发送了Create Session Request消息；

步骤503：SGW-C检查从MME收到的消息中的Bearer Context IE是否携带操作指示(Operational Indication)以及S1-U eNB TEID，若携带Operation indication但没有携带S1-U eNB TEID，则SGW-C判断该过程为TAU过程，并执行步骤504；

步骤504：SGW-C分配下行S5/S8SGW TEID，并发送修改承载请求(Modify Bearer Request)消息至PGW控制面功能实体(简称PGW-C)，该修改承载请求消息中携带该下行S5/S8SGW TEID；

步骤505：PGW-C接收Modify Bearer Request消息，完成下行承载更新，并向SGW-C返回响应(Response)消息；

步骤506：SGW-C保存用户面承载上下文，但不向SGW-U发出SGW用户面功能的配置信令，并向MME发送创建会话响应，MME根据该创建会话响应完成TAU的后续流程。

第二具体实施，携带激活标识的TAU(TAU with active flag)或服务请求(Service Request)过程中，SGW-C向SGW-U发送SGW用户面功能的配置信令。

该具体实施例中，SGW-C接收MME发来的Modify Bearer Request消息时，根据消息中的Bearer Context IE中的eNB TEID，确定UE或网络将进行数据传输，因此SGW-C需根据保存的承载上下文，向SGW-U发送SGW用户面功能的配置信令，以更新SGW用户面数据路由/转发规则，配置用户面传输隧道。具体如图6所示：

步骤601：UE发起的TAU with active flag或者service request过程；

步骤602：MME请求eNB建立空口承载，空口承载建立完成后，MME获得eNB发来的S1-U eNB TEID；

步骤603：MME向SGW-C发送Modify Bearer Request或修改接入承载请求(Modify Access Bearers Request)消息，该Modify Bearer Request或修改接入承载请求中携带S1-U eNB TEID；

步骤604：SGW-C确定Modify Bearer Request或Modify Access Bearers Request消息中的Bearer Context IE中携带S1-U eNB TEID，则确定UE或网络需要进行数据传输，因此将配置SGW的用户面功能；

步骤605：SGW-C分配并保存上行S1-U SGW TEID，然后向MME返回修改承载响应(Modify Bearer Response)或修改接入承载响应(Modify Access Bearers Response)消息，该修改承载响应或修改接入承载响应中携带该上行S1-U SGW TEID；

步骤606：SGW-C检查保存的用户面承载上下文，获取所有未进行用户面配置的承载上下文，并根据获取的承载上下文生成SGW用户面功能的配置信令，将该SGW用户面功能的配置信令发送到SGW-U，使得SGW-U完成用户面数据路由/转发规则的配置。

第三具体实施例，下行数据触发的会话(Paging)。

该具体实施例中，在SGW-C对SGW-U进行用户面配置之前，SGW-U可能会收到PGW用户面功能实体(简称PGW-U)发来的下行数据包而无法路由，此时SGW-U需要首先缓存该下行数据包，然后解析该下行数据包的GTP-U包头，并将该GTP-U包头发送到SGW-C。SGW-C根据该GTP-U包头的S5/S8 SGW TEID进行承载上下文映射，若能够找到相应的EPS承载，则向MME发送下行数据通知(Downlink Data Notification，DDN)消息触发paging，否则配置SGW-U丢弃该数据包。具体如图7所示：

步骤701：PGW-U向SGW-U发送下行数据包；

步骤702：SGW-U缓存该下行数据包，如果SGW-U上存在该下行数据包的处理规则，但没有下行S1-U eNB TEID，则请求SGW-C触发DDN过程；如果SGW-U上没有该下行数据包的处理规则，则SGW-U解析该下行数据包的GTP-U包头，然后将该GTP-U包头信息发送到SGW-C，并执行步骤703；

步骤703：SGW-C根据接收到的下行数据包的GTP-U包头信息，匹配保存的承载上下文，若找到相匹配的承载上下文，则执行选项A：触发DDN过程，并执行网络触发的服务请求过程；否则，SGW-C确定丢弃该下行数据包，并执行选项B：生成相应的SGW用户面功能的配置信令发送到SGW-U，使得SGW-U完成用户面数据路由/转发规则的配置，配置SGW-U丢弃接收该下行数据包的承载所接收到的所有数据包。

基于同一发明构思，本发明实施例中提供了一种跟踪区更新装置，该装置的具体实施可参见上述方法实施例部分的描述，重复之处不再赘述，如图8所示，该装置主要包括：

第一处理模块801，用于在跟踪区更新过程中判断是否需要建立用户面承载；

第二处理模块802，用于若所述第一处理模块确定无需建立用户面承载，执行控制面的信令处理流程，根据所述控制面的信令处理流程生成并存储用户面的承载上下文，且不生成SGW用户面功能的配置信令。

实施中，所述第二处理模块802还用于：

若所述第一处理模块确定需要建立用户面承载，执行控制面的信令处理流程，根据控制面的信令处理流程生成并存储用户面的承载上下文，并生成SGW用户面功能的配置信令，所述SGW用户面功能的配置信令中包括所述用户面的承载上下文，向所述SGW用户面功能实体发送所述SGW用户面功能的配置信令。

实施中，还包括接收模块803，用于：

接收移动性管理实体MME发送的创建会话请求消息；

所述第一处理模块801还用于：

判断是否需要建立用户面承载之前，确定所述接收模块接收的所述创建会话请求消息中的承载上下文信息单元中携带更新PGW控制面的指示信息，确定进入跟踪区更新过程。

实施中，所述第一处理模块801具体用于：

根据在跟踪区更新过程中是否有空口承载建立，判断是否需要建立用户面承载。

一个具体实施中，所述第一处理模块801具体用于：

接收移动性管理实体MME发送的创建会话请求消息，确定所述创建会话请求消息中的承载上下文信息单元中携带S1接口用户面演进基站的隧道端点标识，确定空口承载建立且需要建立用户面承载；

否则，确定没有空口承载建立且无需建立用户面承载。

实施中，该装置还包括第三处理模块804，用于：

在所述第二处理模块对SGW用户面功能实体进行配置之前，接收SGW用户面功能实体发送的下行数据包，若确定存储的承载上下文中存在所述下行数据包的GTP-U包头信息对应的承载上下文，触发下行链路数据通知过程。

实施中，所述第三处理模块804还用于：

若确定存储的承载上下文中不存在所述GTP-U包头信息对应的承载上下文，配置所述SGW用户面功能实体丢弃接收所述下行数据包的承载上收到的数据包。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种设备，该设备的具体实施可参见上述方法实施例部分的描述，重复之处不再赘述，如图9所示，该设备主要包括处理器901和存储器902，其中，存储器902中保存有预设的程序，处理器901读取存储器902中保存的程序，按照该程序执行以下过程：

在跟踪区更新过程中判断是否需要建立用户面承载；

若所述第一处理模块确定无需建立用户面承载，执行控制面的信令处理流程，根据所述控制面的信令处理流程生成并存储用户面的承载上下文，且不生成SGW用户面功能的配置信令。

实施中，该设备还包括通信接口903，处理器901还用于：

若确定需要建立用户面承载，执行控制面的信令处理流程，根据控制面的信令处理流程生成并存储用户面的承载上下文，并生成SGW用户面功能的配置信令，所述SGW用户面功能的配置信令中包括所述用户面的承载上下文，通过通信接口903向所述SGW用户面功能实体发送所述SGW用户面功能的配置信令。

实施中，处理器901通过通信接口903接收移动性管理实体MME发送的创建会话请求消息；判断是否需要建立用户面承载之前，确定通过通信接口903接收的所述创建会话请求消息中的承载上下文信息单元中携带更新PGW控制面的指示信息，确定进入跟踪区更新过程。

实施中，处理器901具体用于根据在跟踪区更新过程中是否有空口承载建立，判断是否需要建立用户面承载。

实施中，处理器901具体用于通过通信接口903接收移动性管理实体MME发送的创建会话请求消息，确定所述创建会话请求消息中的承载上下文信息单元中携带S1接口用户面演进基站的隧道端点标识，确定空口承载建立且需要建立用户面承载；否则，确定没有空口承载建立且无需建立用户面承载。

实施中，处理器901还用于：

在对SGW用户面功能实体进行配置之前，通过通信接口903接收SGW用户面功能实体发送的下行数据包，若确定存储的承载上下文中存在所述下行数据包的GTP-U包头信息对应的承载上下文，触发下行链路数据通知过程。

实施中，处理器901还用于：

若确定存储的承载上下文中不存在所述GTP-U包头信息对应的承载上下文，配置所述SGW用户面功能实体丢弃接收所述下行数据包的承载上收到的数据包。

其中，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器代表的一个或多个处理器和存储器代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。通信接口提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。处理器负责管理总线架构和通常的处理，存储器可以存储处理器在执行操作时所使用的数据。

基于上述技术方案，本发明实施例中，SGW的控制面功能实体在跟踪区更新过程中确定无需建立用户面承载的情况下，执行控制面的信令处理流程，根据该控制面的信令处理流程生成并存储用户面的承载上下文，且不生成用户面的配置信令，SGW-C与SGW-U采用异步处理的方式，从而解决了在发生TAU过程时网络中没有数据传输，也没有空口承载的建立的情况下，为网元功能的控制面进行用户面配置导致的不必要的信令开销的问题，减少了控制面和用户面之间的信令交互，降低了信令开销以及降低了资源消耗。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

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。