一種移動性管理實體負載重平衡的切換方法
2023-10-22 07:41:32 1
專利名稱：一種移動性管理實體負載重平衡的切換方法
技術領域：
本發明涉及通信技術領域，尤其涉及一種在移動性管理實體負載重平衡 場景下，為保持會話連續性的切換方法。
背景技術：
為了保持第三代移動通信系統在通信領域的竟爭力，3GPP (3rd Generation Partnership Project,第三代合作夥伴計劃)標準工作組正致力於EPS (EvolvedPacket System,演進分組」成系統)的研究。整個EPS系統如圖1所
演進的通用陸地無線接入網絡)和EPC (Evolved Packet Core,演進的分組核 心網)兩部分。該系統的EPC能夠支持用戶從GERAN (GSM EDGE radio access network, GSM EDGE無線才妄入網)和UTRAN (Universal Terrestrial Radio Access Network,通用陸地無線接入網)的接入。
在EPC分組核心網中，主要包含了 HSS (Home Subscriber Server,歸屬 用戶數據伺服器)、MME (Mobility Management Entity,移動性管理實體)、 S-GW ( Serving Gateway,服務網關)和P-GW (PDN Gateway,分組數據網 絡網關)，其中
HSS (Home Subscriber Server):歸屬用戶數據伺服器，是用戶籤約數據 的永久存放地點，位於用戶籤約的歸屬網；
MME (Mobility Management Entity):移動性管理實體，是用戶籤約數 據在當前網絡的存放地點，負責終端到網絡的NAS層(Non-Access Stratum, 非接入層)信令管理、用戶空閒模式下的跟蹤和尋呼管理功能和承載管理；
S-GW ( Serving Gateway ，服務網關)服務網關，是核心網到無線系統 的網關，負責終端到核心網的用戶面承載、終端空閒模式下的數據緩存、網絡側發起業務請求的功能、合法竊聽和分組數據路由和轉發功能；
P-GW (PDN Gateway):分組數據網絡網關，是演進的分組域系統(EPS ) 和該系統外部網絡的網關，負責終端的IP位址分配、計費功能、分組包過濾、 策略應用等功能。
在EPS系統中，如圖2所示，多個MME可以構成一個池，稱為MMEpool (MME池)。這個概念的引入主要是為了更好地利用網絡容量資源，防止個 別MME出現過載或者容量沒有充分利用的情況，並且可以明顯降低網絡的 信令流量。MME load balance (移動性管理實體負載平衡)是MME池的一個 功能，它能夠使得eNB(基站)根據負荷分擔算法為進入該池的UE(用戶設備) 選才奪接入到一個負載合適的MME上，儘量減少後續更改MME的可能性。 如果UE接入到池中 一個負載合適的MME，那麼UE在該MME池覆蓋範圍 內移動時不需要改變為之服務的MME,以避免由於MME變化引起核心網過 多的交互信令和無線接口的信令開銷。通過MME load balance這個功能，池 內所有MME的負載能夠達到一個平衡的狀態，更加快速有效地為用戶服務。
4旦是由於物理方面(掉電、^硬體/軟體故障、系統重啟等)造成的MME 節點發生故障或者eNB沒有及時感知MME的負載，而造成的某個MME過 負載或者異常，導致該MME不能再為已經接入這個MME的UEs服務。為 了處理這種異常狀態，網絡需要啟動MME load rebalance (移動性管理實體負 載重平衡)功能，如圖2所示，這個功能通過已經過負載的MME通知eNB 該MME已經過負載，eNB —方面需要重新設置該MME的權重以保證沒有 新的UE接入這個MME，另 一方面還需要將已經接入這個MME的UE遷移 到另外的未故障或未過載的MME下，重新達到負載平衡。
當前的MME間切換流程都是基於位置改變的場景，也即UE在不同的 eNB間進行切換，由於此時的UE移動到源MME的跟蹤區列表覆蓋範圍之 外的TA(跟蹤區)，因此當切換完成之後，UE會主動發起TAU( Tracking Area Update,跟蹤區更新)流程將UE所切換到的新MME的信息登記到HSS當 中。但是在開啟MME load rebalance功能以達到負載重平衡的場景下，UE並 沒有發生位置的改變，即UE在同一 eNB下不同MME間進行切換，因為TA(跟 蹤區)沒有變化，UE還在當前的跟蹤區列表覆蓋範圍之內，因而不能夠通過TAU來觸發新MME的信息更新到HSS的註冊信息中去，並且UE也無法獲 得新的GUTI(全球唯一臨時標識)而導致核心網無法區分UE,這會引起後續 UE與核心網方面信令互通的障礙，因此無法保證會話的連續。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種移動性管理實體負載重平衡的切換 方法，當發生負載重平衡切換時，能有效地保證UE後續與網絡互通的流程 正常的進行及會話連續性。
為了解決上述問題，本發明提供了一種移動性管理實體負載重平衡的切 換方法，包括
當源移動性管理實體需要對附著的一個或多個用戶設備進行移動性管理 實體負載重平衡切換時，源移動性管理實體向目標移動性管理實體發送的轉 發重定位請求中攜帶切換原因；所述目標移動性管理實體收到所述轉發重定 位請求後，若切換原因表示是移動性管理實體負載重平衡，則於核心網內的 數據鏈路切換完成後發起所述用戶設備的位置更新流程，並為所述用戶設備 通過全^求唯一臨時標識重分配流程分配新的全球唯一臨時標識，完成負載重 平衡的切換。
進一步地，所述方法進一步包括
(a) 當源移動性管理實體由於超負荷或者發生故障需要對附著的一個或 多個用戶設備進行移動性管理實體負栽重平衡切換時，源移動性管理實體向 基站發送移動性管理實體負載重平衡切換命令，所述基站收到所述移動性管 理實體負載重平衡切換命令後選擇目標移動性管理實體，然後向所述源移動 性管理實體返回目標移動性管理實體的標識或地址信息，執行步驟(b);
(b) 所述源移動性管理實體向目標移動性管理實體發送轉發重定位請求， 其中攜帶所述用戶設備標識，目標移動性管理實體標識或其地址信息，以及 切換原因，執行步驟(c);
(c) 所述目標移動性管理實體根據所述轉發重定位請求中的切換原因判 斷出是移動性管理實體負栽重平衡切換，則於核心網內的數據鏈路切換完成後發起所述用戶設備的位置更新流程，並通過全球唯一臨時標識重分配流程 為所述用戶設備分配新的全球唯一臨時標識。
進一步地，所述步驟(b)中，通過以下方式中的任意一種攜帶所述切換原
因
在轉發重定位請求中增加一個表示切換原因是移動性管理實體負載重平
衡的信息單元參數；
在轉發重定位請求中攜帶源基站的標識；
在切換原因值裡面新增一個表示移動性管理實體負載重平衡的參數項。
進一步地，所述步驟(c)中，所述目標移動性管理實體發起位置更新的步 驟包括
目標移動性管理實體向歸屬用戶數據伺服器發起位置更新請求消息，其 中攜帶用戶設備標識；
所述歸屬用戶數據伺服器收到所述位置更新請求消息後，取消源移動性 管理實體在歸屬用戶數據伺服器中的註冊，刪除所述用戶設備在源移動性管 理實體中的註冊信息，並將所述用戶設備的數據插入所述目標移動性管理實體。
進一步地，所述步驟(c)中，所述歸屬用戶數據伺服器取消所述用戶設備 在源移動性管理實體中的註冊信息的步驟包括
歸屬用戶數據伺服器向源移動性管理實體發送位置取消信令，其中攜帶 所述用戶設備的標識、取消類型；
所述源移動性管理實體刪除所述用戶設備的註冊信息後向歸屬用戶數據 伺服器返回位置取消響應。
進一步地，所述步驟(c)中，目標移動性管理實體向所述用戶設備發送全 球唯一臨時標識重分配命令，其中攜帶為其分配的新的全球唯一臨時標識， 所述用戶設備收到所述全球唯一臨時標識重分配命令後向其返回全球唯一臨 時標識重分配完成消息。
進一步地，所述步驟(c)中，目標移動性管理實體還為所述用戶設備分配 新的跟蹤區列表，並在所述全球唯一臨時標識重分配命令攜帶所述新的跟蹤區列表。
綜上所述，本發明提供了一種移動性管理實體負栽重平衡的切換方法，
當需要進行MME load rebalance切換時，源MME向目標MME發送轉發重定 位請求時攜帶切換原因，目標MME於核心網內的數據鏈路切換完成後主動 發起對該l正的位置更新，並通過GUTI重分配流程為UE分配新的GUTI標 識，因此，有效地保證了 UE後續與網絡互通的流程正常的進行及會話連續性。
圖l是相關技術演進分組網絡(EPS)的系統結構圖2是MME load rebalance功能的示意圖3是本發明實現MME load rebalance切換的總體流程圖4是本發明實施例中完成MME load rebalance切換的流程圖。
具體實施例方式
本發明提供一種移動性管理實體負載重平衡的切換方法，如圖3所示， 當需要進行MME load rebalance切換時，源MME在向目標MME發送轉發重 定位請求時攜帶切換原因，目標MME收到轉發重定位請求後，若判斷切換 原因是MME load rebalance,則於核心網內的數據鏈路切換完成後發起對該 UE的位置更新流程，並通過GUTI重分配流程為UE分配新的GUTI標識。 MME load rebalance的切換發生在同一 MME池內的不同MME之間，但此時 的UE仍然處於同一個eNB下。
當源MME由於超負荷或者發生故障等原因需要對附著的一個或多個UE 進行MME load rebalance切換時，源MME會向需要轉移的UE所連4妄的eNB 發送MME load rebalance切換命令， 一個MME load rebalance切換命令只代 表為一個UE發起切換流程，如果有多個UE需要進行轉移則該命令需要多次 發送進行逐個切換，以下實施例為對一個UE進行切換流程的描述。
本實施例提供一種負載重平衡的切換方法，如圖4所示，包括以下步驟步驟401:源MME由於超負荷或者發生故障等原因，需要通過切換過程 將附著在下面的UE遷移到另外一個未超負荷的目標MME，因此向eNB發 送MME load rebalance切^吳命令；
步驟402: eNB收到MME load rebalance切換命令後根據池內各MME 負載能力等因素通過負荷分擔算法選擇合適的目標MME,並向源MME發送 選擇的目標MME的標識或者地址信息、需要進行數據轉發的承載列表等參 數，即進行核心網內的數據鏈路切換所需的參數；
連接到MME池的eNB都是有能力記錄池中每個MME負載能力權重值 的，因此它會綜合各MME的物理容量、CPU處理能力等因素，通過具體的 負荷分擔算法(算法根據不同廠家的產品實現可能有所不同且與發明內容無 關，因此不做詳細介紹)在這個MME池內選出適合切換到的目標MME。
步驟403:源MME向目標MME發送轉發重定位請求，除了包括UE標 識(如可以是IMSI)、目標MME標識或者地址信息及移動管理上下文等參數 外，還需要告知目標MME此次切換的原因是MME load rebalance;
告知目標MME此次切換原因的方式可以是以下方式中的任意一種(1) 在轉發重定位請求中增加一個表示切換原因是MME load rebalance的正(信息 單元)參數；(2)在轉發重定位請求中攜帶源eNB的標識，目標MME能夠比較 目標eNB的標識和源eNB的標識是否相同進而判斷此次切換的類型是否是發 生在同 一個eNB下面的MME load rebalance; (3)在cause(切換原因)值裡面新 增一個表示MME load rebalance的參數項，如果釆用第(3)種方式，各MME 需要約定該參數項的含義，目標MME解析該新增的參數獲得切換原因。
步驟404:目標MME收到轉發重定位請求，獲知切換原因是MME load rebalance,然後向eNB發送切換請求消息，包括S-GW地址和用戶面的上行 TEID等參數，eNB重新創建UE的上下文、承載和安全上下文；
步驟405: eNB返回切換確認消息給目標MME，包括用戶名隧道地址等 信息；
步驟406:目標MME向源MME發送轉發重定位響應消息； 步驟407:源MME向eNB發送切換命令，指示eNB完成切換；步驟408: eNB完成切換後向目標MME發送切換完成通知，告知無線 側切換完畢；
步驟409:目標MME向源MME發送轉發重定位完成，通知源MME切 換完成；
步驟410:源MME向目標MME發送轉發重定位完成應答；
步驟411:目標MME向S-GW發送更新承載請求，在S-GW重新記錄 eNB的地址和隧道標識等信息；
步驟412:如果在切換過程中同時進行了 S-GW的重定位，那麼新S-GW 會為下行數據分配S-GW的地址和隧道標識等信息，並在向P-GW發送的更 新承載請求消息中攜帶上述信息；
如果在切換過程中沒有進行S-GW的重定位，那麼此步驟可以省略不發 送，S-GW的下行數據可以立即發送到eNB。
步驟413:如果P-GW收到更新承載請求消息，則向S-GW回復更新承 載響應消息，在消息中包括P-GW的地址和TEID等信息；
步驟414: S-GW向目標MME返回更新承載響應，將S-GW指定的目的 GTP-C隧道標識、自身的地址、以及P-GW的地址和隧道信息等返回給目標 MME;
步驟415:核心網內的數據鏈路切換完成，上下行數據通過切換後的系 統進4於傳遞；
步驟416:核心網內的數據鏈路切換完成後，因切換原因是MME load rebalance,因此目標MME主動發起位置更新和GUTI重分配流程，即向HSS 發起位置更新請求消息，通知HSS某UE的註冊位置的改變，其中攜帶該UE 的標識(IMSI)、目標MME地址等信息；
步驟417: HSS對UE保持單註冊原則，因此需要取消源MME在HSS 中的註冊，並刪除該UE在源MME中的註冊信息，因此向源MME發送位置 取消信令，其中攜帶該l正的標識(IMSI)、取消類型等信息，HSS只維護UE 在目標MME的註冊；
步驟418 :源MME刪除UE的註冊信息，如移動管理上下文等數據，然後向HSS返回位置取消響應；
步驟419: HSS向目標MME插入UE的數據；
步驟420:目標MME向HSS返回插入用戶數據響應；
步驟419與步驟417的執行不分先後順序。
步驟421: HSS向目標MME返回位置更新確認消息；
步驟422:目標MME發起GUTI重分配流程為UE分配新的GUTI，如 需要還可以分配新的跟蹤區列表，目標MME向UE發送GUTI重分配命令， 攜帶為其分配的新的GUTI，如果分配了新的跟蹤區列表，還攜帶為其分配的 新的跟蹤區列表。
步驟423: UE給MME返回GUTI重分配完成消息。
通過上述UE位置更新流程將目標MME信息登記到HSS中，並通過 GUTI重分配流程為UE分配新的GUTI，這樣UE就能夠成功註冊到目標 MME，保證後續與網絡互通的流程能夠正常地進行。
權利要求
1. 一種移動性管理實體負載重平衡的切換方法，其特徵在於當源移動性管理實體需要對附著的一個或多個用戶設備進行移動性管理實體負載重平衡切換時，源移動性管理實體向目標移動性管理實體發送的轉發重定位請求中攜帶切換原因；所述目標移動性管理實體收到所述轉發重定位請求後，若切換原因表示是移動性管理實體負載重平衡，則於核心網內的數據鏈路切換完成後發起所述用戶設備的位置更新流程，並為所述用戶設備通過全球唯一臨時標識重分配流程分配新的全球唯一臨時標識，完成負載重平衡的切換。
2、 如權利要求l所述的方法，其特徵在於，所述方法進一步包括(a) 當源移動性管理實體由於超負荷或者發生故障需要對附著的一個或 多個用戶設備進行移動性管理實體負載重平衡切換時，源移動性管理實體向 基站發送移動性管理實體負載重平衡切換命令，所述基站收到所述移動性管 理實體負載重平衡切換命令後選擇目標移動性管理實體，然後向所述源移動 性管理實體返回目標移動性管理實體的標識或地址信息，執行步驟(b);(b) 所述源移動性管理實體向目標移動性管理實體發送轉發重定位請求， 其中攜帶所述用戶設備標識，目標移動性管理實體的標識或其地址信息，以 及切換原因，執行步驟(c);(c) 所述目標移動性管理實體根據所述轉發重定位請求中的切換原因判 斷出是移動性管理實體負載重平衡切換，則於核心網內的數據鏈路切換完成 後發起所述用戶設備的位置更新流程，並通過全球唯一臨時標識重分配流程 為所述用戶"&備分配新的全3求f啦一 臨時標識。
3、 如權利要求2所述的方法，其特徵在於 所述步驟(b)中，通過以下方式中的任意一種攜帶所述切換原因在轉發重定位請求中增加一個表示切換原因是移動性管理實體負載重平 衡的信息單元參數；在轉發重定位請求中攜帶源基站的標識；在切換原因值裡面新增一個表示移動性管理實體負載重平衡的參數項。
4、 如權利要求2所述的方法，其特徵在於所述步驟(c)中，所述目標 移動性管理實體發起位置更新的步驟包括目標移動性管理實體向歸屬用戶數據伺服器發起位置更新請求消息，其 中攜帶用戶設備標識；所述歸屬用戶數據伺服器收到所述位置更新請求消息後，取消源移動性 管理實體在歸屬用戶數據伺服器中的註冊，刪除所述用戶設備在源移動性管 理實體中的註冊信息，並將所述用戶設備的數據插入所述目標移動性管理實 體。
5、 如權利要求4所述的方法，其特徵在於所述步驟(c)中，所述歸屬 用戶數據^^務器刪除所述用戶設備在源移動性管理實體中的註冊信息的步驟 包括歸屬用戶數據伺服器向源移動性管理實體發送位置取消信令，其中攜帶 所述用戶設備的標識、取消類型；所述源移動性管理實體刪除所述用戶設備的註冊信息後向歸屬用戶數據 伺服器返回位置取消響應。
6、 如權利要求2所述的方法，其特徵在於所述步驟(c)中，目標移動性管理實體向所述用戶設備發送全球唯一臨時 標識重分配命令，其中攜帶為其分配的新的全球唯一臨時標識，所述用戶設 備收到所述全球唯一臨時標識重分配命令後向其返回全球唯一臨時標識重分 配完成消息。
7、 如權利要求6所述的方法，其特徵在於所述步驟(c)中，目標移動性管理實體還為所述用戶設備分配新的跟蹤區 列表，並在所述全球唯一臨時標識重分配命令攜帶所述新的跟蹤區列表。
全文摘要
本發明提供一種移動性管理實體負載重平衡的切換方法，包括當源移動性管理實體需要對附著的一個或多個用戶設備進行移動性管理實體負載重平衡切換時，源移動性管理實體向目標移動性管理實體發送的轉發重定位請求中攜帶切換原因；目標移動性管理實體收到轉發重定位請求後，若切換原因表示是移動性管理實體負載重平衡，則於核心網內的數據鏈路切換完成後發起用戶設備的位置更新流程，並為該用戶設備通過全球唯一臨時標識重分配流程分配新的全球唯一臨時標識，完成負載重平衡的切換。採用本發明的技術方案，當發生負載重平衡切換時，有效地保證了用戶設備後續與網絡互通的流程正常的進行及會話連續性。
文檔編號H04Q7/22GK101291536SQ20081010864
公開日2008年10月22日 申請日期2008年5月30日 優先權日2008年5月30日
發明者飛 盧, 朱進國, 爽 梁, 靜 王 申請人:中興通訊股份有限公司