一种无线网络中移动终端激活业务时的路由方法

摘要

无线网络中移动终端激活业务时的路由方法，可适应无线接入系统与核心网全IP互通的需要，对池所管理的用户数量不再有限制。所述移动终端事先保存了MME ID和Pool ID，包括以下步骤：(a)移动终端的业务请求消息和标识信息发送到无线接入网络单元，所述标识信息包括MME ID、Pool ID和PLMN ID；(b)所述无线接入网络单元判断所述标识信息中的Pool ID是该无线接入网络单元所连的核心网服务节点池的ID，且该核心网服务节点池属于PLMN ID所指定的PLMN，且MME ID不为空，则所述无线接入网络单元根据PLMN ID、Pool ID和MME ID组成核心网服务节点的域名，将所述终端的业务请求消息发送给该域名对应的核心网服务节点。

说明书

技术领域

本发明涉及无线网络，特别涉及无线网络中移动终端激活业务时的路由方法。

背景技术

在3GPP发布的有关WCDMA的版本5(以下简称R5)中描述了一种核心网节点共同管理一组无线网络控制器(RNC)的方法，亦即所谓“池”的概念。一个核心网节点池定义为：一个MS(Mobile Station，移动台)漫游却不必改变核心网服务节点(Serving CN Node)的区域；一个池由一个或多个核心网服务节点共同服务；RNC管理的所有小区均属于同一个池。

在R5中，NRI(Network Resource Identifier)用来标识不同的核心网服务节点。当移动终端首次在某池中注册时，RNC根据负荷分担原则为其分配一个核心网服务节点，并将移动终端的注册请求消息发送给该核心网服务节点。在成功注册后，核心网服务节点会将自己所对应的NRI发送给移动终端，移动终端保存该NRI。

池中的所有RNC中均配置了一个NRI到核心网服务节点IP地址的映射表。当移动终端再次在该池中发送非接入层消息(NAS)时，移动终端在消息中带有NRI。RNC根据NRI从配置的映射表中查找核心网服务节点的IP地址，并把来自移动终端的非接入层消息(NAS消息)转发给该核心网服务节点。

在R5中，为了兼容以前的版本(R99和R4)，NRI规划为TMSI(临时移动用户识别码)的一部分。这限制了一个池所管理的用户数最多不得超过2^TMSI个。并且，TMSI的一部分还要用作其他管理功能，比如拜访用户寄存器(VLR)的重起标志等，池所实际管理的用户数比2^TMSI少。这限制了池的扩展。

并且，在R5中，NRI与核心网服务节点IP地址的映射表是在RNC中配置的。该配置工作量随着RNC的增多而增加，配置工作量是RNC的数量与核心网服务节点数量的乘积，这也限制了池的扩展。

R5中的这种路由方法尚且能适应3G(第三代移动通信系统)的需求，因为RNC与核心网服务节点间的连通性在3G网络中实际上是有一定限制的。但随着IP化不断深入，无线接入系统与核心网间可以做到全IP互通，可以将池配置得很大，以达到更多资源共享，此时目前的路由方法就不能再满足需要了。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种移动终端激活业务时的路由方法，可适应无线接入系统与核心网全IP互通的需要，对池所管理的用户数量不再有限制。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种无线网络中移动终端激活业务时的路由方法，所述移动终端事先保存了核心网服务节点标识MME ID和核心网服务节点池标识Pool ID，包括以下步骤：

(a)移动终端的业务请求消息和标识信息发送到无线接入网络单元，所述标识信息包括MME ID、Pool ID和公众陆地移动网标识PLMN ID；

(b)所述无线接入网络单元判断所述标识信息中的Pool ID是该无线接入网络单元所连的核心网服务节点池的ID，且该核心网服务节点池属于PLMN ID所指定的PLMN，且MME ID不为空，则所述无线接入网络单元根据PLMN ID、Pool ID和MME ID组成核心网服务节点的域名，将所述终端的业务请求消息发送给该域名对应的核心网服务节点。

进一步地，上述方法还可包括以下特点：在所述步骤(a)中，所述移动终端的业务请求消息和标识信息通过与无线接入网络单元之间的无线资源控制消息的初始直传消息传送给所述无线接入网络单元。

进一步地，上述方法还可包括以下特点：在所述步骤(b)中，所述无线接入网络单元生成的核心网服务节点池的域名为MME ID.Pool ID.PLMNID。

进一步地，上述方法还可包括以下特点：所述核心网服务节点为移动性管理实体，所述无线接入网络单元为演进型节点B。

进一步地，上述方法还可包括以下特点：所述移动终端在注册时或者在跟踪区更新时保存MME ID和Pool ID。

进一步地，上述方法还可包括以下特点：移动终端的注册和跟踪区更新过程包括以下步骤：

(A)移动终端将附着请求消息或跟踪区更新请求消息和最后一次注册时的标识信息发送到无线接入网络单元，所述标识信息包括MME ID、PoolID和PLMN ID；

(B)所述无线接入网络单元判断若所述PLMN ID有效，MME ID和Pool ID无效，则根据所述PLMN ID生成供所述终端连接的该PLMN对应的核心网服务节点池的域名，根据所述域名访问该核心网服务节点池对应的资源管理服务器；

(C)所述资源管理服务器为所述终端分配核心网服务节点，由所述资源管理服务器或无线接入网络单元将所述附着请求消息或跟踪区更新请求消息发送给所述资源管理服务器分配的核心网服务节点；

(D)所述核心网服务节点收到附着请求消息或跟踪区更新请求消息后，向归属用户服务器注册，向移动终端发送成功响应消息，消息中携带当前核心网服务节点的标识信息，包括MME ID、PoolID，或者还包括PLMNID；

(E)所述移动终端收到成功响应消息后，保存其中的标识信息。

进一步地，上述方法还可包括以下特点：在所述步骤(A)中，所述移动终端的附着请求消息或跟踪区更新请求消息和所述标识信息通过与无线接入网络单元之间的无线资源控制消息的初始直传消息传送给所述无线接入网络单元。

进一步地，上述方法还可包括以下特点：在所述步骤(B)中，所述无线接入网络单元根据移动终端所请求的PLMN ID选择对应的Pool ID，所述生成的核心网服务节点池的域名为PoolID.PLMN ID。

进一步地，上述方法还可包括以下特点：在所述步骤(B)中，所述无线接入网络单元访问资源管理服务器，由资源管理服务器分配核心网服务节点采用以下方法之一：所述无线接入网络单元将从移动终端发来的附着请求消息或跟踪区更新请求消息发送给所述资源管理服务器，所述资源管理服务器根据负荷分担原则为所述移动终端分配核心网服务节点，并将所述附着请求消息或跟踪区更新请求消息重定向到该分配的核心网服务节点；或者，所述无线接入网络单元根据所述域名向资源管理服务器请求分配核心网服务节点，资源管理服务器根据负荷分担原则为移动终端分配核心网服务节点后，所述无线接入网络单元将所述附着请求消息或跟踪区更新请求消息转发给所述资源管理服务器分配的核心网服务节点。

进一步地，上述方法还可包括以下特点：所述无线接入网络单元将所述附着请求消息或跟踪区更新请求消息转发给所述资源管理服务器分配的核心网服务节点，是根据核心网服务节点的域名查找域名解析服务器获得所述核心网服务节点的IP地址，再将所述非接入层消息转发过去。

进一步地，上述方法还可包括以下特点：在所述步骤(D)中，所述核心网服务节点向归属用户服务器注册后，所述归属用户服务器向其返回用户的签约信息。

进一步地，上述方法还可包括以下特点：当所述非接入层消息为附着请求消息时，在所述步骤(D)中，所述核心网服务节点建立IP承载后，再向移动终端发送成功响应消息。

进一步地，上述方法还可包括以下特点：所述PLMN ID有效是指PLMNID值不为空，且该无线接入网络单元归属于该PLMN ID标识的公共陆地移动网络；所述Pool ID有效是指Pool ID值不为空，且该核心网服务节点池是管理该无线接入网络单元的某一核心网服务节点池的Pool ID，且所述PLMN ID与Pool ID对应的核心网服务节点池的PLMN ID一致；所述MMEID有效是指MME ID值不为空，且所对应的Pool ID有效。

本发明提供了一种在由多个无线接入网络单元与多个核心网服务节点组成的网络中，无线接入网络单元将消息有效路由到某一核心网服务节点的方法。本发明所述方案基于IP架构，可以适应无线接入系统与核心网全IP互通的需要。本发明采用了一种新的参数：使用一个独立于TMSI的标识符MME ID来标识池中的核心网服务节点，而不再使用TMSI字段作为标识，因此对池所管理的用户数量没有限制。另外，可做到无需在无线接入网络单元中配置映射表，由RAN查询某集中控制单元获取核心网服务结点的IP地址，减轻了无线接入网络单元的工作量，节约系统资源。

附图说明

图1为多个无线接入网络单元与多个核心网络节点间的组网结构图；

图2为本发明第一实施例流程图；

图3为本发明第二实施例流程图；

图4为本发明第三实施例流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对发明作进一步详细说明。

本发明针对R5中存在的问题作了如下改进：

首先，在一个池中的核心网服务节点不再用TMSI的字段作标识，而是使用一个独立于TMSI的标识符MME ID(MME Identifier)来标识；

其次，不需要将MME ID与核心网服务节点的IP地址间的映射手工在无线接入网络单元中配置，而是由无线接入网络单元RAN查询某集中控制单元(如DNS服务器或资源管理服务器)获取核心网服务节点的IP地址。

本实施例核心网服务节点的全局标识由公共陆地移动网络的标识(PLMN ID)、核心网服务节点池的标识(Pool ID)和池中的核心网服务节点的标识(MME ID)共同组成。一个核心网服务节点池是指共同管理一组无线接入网络(RAN)的一组核心网服务节点，当移动终端在该核心网服务节点池所管理的无线接入网络(RAN)中移动时核心网服务节点保持不变。一个核心网服务节点池还管理一组跟踪区，每个跟踪区对应一个跟踪区标识符，跟踪区标识符(Tracking Area ID，TAI)在整个公共地面移动网络PLMN(Public Land Mobile Network，PLMN)中唯一。Pool ID可以是它所管理的某一跟踪区的标识符(TAI)，也可以是一个独立于跟踪区标识的标识符。Pool ID和PLMN ID可组成某一核心网服务节点池的域名，唯一标识该核心网服务节点池。

当无线接入网络单元收到处于空闲状态的移动终端发来的非接入层消息(NAS消息)时，检查其中是否携带有标识信息，所述标识信息包括PLMNID、Pool ID和MME ID，根据标识信息的有效情况的不同采取如下不同的处理：

①如果无线接入网络单元收到的PLMN ID、Pool ID和MME ID均有效，则将标识信息MME ID、Pool ID、PLMN ID组成移动终端的核心网服务节点的域名，唯一标识该核心网服务节点。根据该域名，无线接入网络单元查询DNS服务器或资源管理服务器获取核心网服务节点的IP地址，从而与之通信，将移动终端的非接入层消息发送给核心网服务节点；

无线接入网络单元将MME ID、Pool ID和PLMN ID组成核心网服务节点域名的一种可选的生成域名的方法是：域名＝MME ID.Pool ID.PLMN ID。

②如果无线接入网络单元收到的PLMN ID和Pool ID有效，但收到的MME ID无效，则构造核心网服务节点池的域名，根据该域名访问管理该无线接入网络单元的核心网服务节点池所对应的资源管理服务器，由资源管理服务器根据负荷分担原则为移动终端分配一个核心网服务节点，无线接入网络单元将移动终端的非接入层消息发送给核心网服务节点；

上述资源管理服务器可以是独立设置的服务器，也可以分布在各核心网服务节点中；

③如果无线接入网络单元收到的PLMN ID有效，但收到的Pool ID和MME ID无效，则首先根据PLMN ID确定Pool ID(一个PLMN只有一个MME Pool与一个无线接入网络单元相连)，再构造核心网服务节点池的域名，根据该域名访问该核心网服务节点池所对应的资源管理服务器，由资源管理服务器分配核心网服务节点，无线接入网络单元将移动终端的非接入层消息发送给核心网服务节点；

④如果无线接入网络单元收到的PLMN ID、Pool ID和MME ID均无效，则向UE返回失败消息。

上述有效的PLMN ID是指PLMN ID值不为NULL，且该无线接入网络单元归属于该PLMN ID标识的公共陆地移动网络；有效的Pool ID是指PoolID值不为NULL，且该核心网服务节点池是管理该无线接入网络单元的某一核心网服务节点池的Pool ID，且前述PLMN ID与Pool ID对应的核心网服务节点池的PLMN ID一致；有效的MME ID是指MME ID值不为NULL，且所对应的Pool ID有效。无线接入网络单元可以同时由多个核心网服务节点池管理，但管理同一无线接入网络单元的多个核心网服务节点池之间是相互独立，无相互作用。

在核心网服务节点成功注册该移动终端后，在核心网服务节点发送给移动终端的响应消息中将该核心网服务节点的MME ID和其所在核心网服务节点池的Pool ID以及对应的公共地面移动网络的PLMN ID发送给移动终端，以便移动终端在下次发起新的业务请求时将最新的MME ID、Pool ID和PLMN ID携带给无线接入网络单元，使无线接入网络单元能够找到其所注册的核心网服务节点。

所述非接入层消息是移动终端与核心网服务节点间的消息，接入消息是UE与无线接入网络单元间的消息。在无线接入网络单元与UE间，非接入层消息也是通过接入消息来传输的。为了省去无线接入网络单元解码非接入层消息的麻烦，而将MME ID、Pool ID、PLMN ID放在接入消息中传输。

第一实施例

如图2所示，本实施例是当移动终端首次在网络中注册时的流程。本实施例应用于系统架构演进(SAE)中，对照图1，图2中的MME(MobilityManagement Entity，移动性管理实体)对应图1中的核心网服务节点，eNB(演进型节点B)对应图1中的无线接入网络单元，UE(用户设备)对应图1中的移动终端。

注册流程包括以下步骤：

步骤201，UE的附着请求消息通过UE与eNB之间的RRC(无线资源控制)消息的初始直传消息传送，初始直传消息中包括UE与MME间的附着请求消息(非接入层消息)和UE上次注册时的标识信息，所述标识信息包括：MME ID(移动性管理实体标识)、Pool ID(核心网服务节点池标识)、PLMN ID(公众陆地移动网标识)；

由于发送附着请求消息时UE是初次在网络中注册，UE将初始直传消息的MME ID和Pool ID设置为NULL，即无效，PLMN ID设置为UE所选择网络的PLMN ID；在非接入层消息中(附着请求消息)，UE携带上次注册所在的MME的MME ID、Pool ID和PLMN ID，并且可选地，UE还可携带上次注册所在的TAI(跟踪区ID)。

步骤202，eNB收到初始直传消息后，解析出标识信息，判断所述标识信息中的PLMN ID是否有效，如果是，执行下一步，否则eNB直接返回失败响应给UE，注册过程结束；

步骤203，如果eNB判断PLMN ID有效，MME ID和Pool ID无效，则eNB根据PLMN ID为UE选择该PLMN对应的MME池，并决定所要连接的MME池的Pool ID(eNB中配置有所连接的多个MME池的分别对应的POOL ID，以及每个POOL ID所对应的PLMN ID)，生成MME池的域名，如：Pool ID.PLMN ID，eNB根据该域名访问这个MME池所对应的资源管理服务器，并由该MME池所对应的资源管理服务器根据负荷分担原则给UE分配MME；

分配MME可采用以下两种方法，如图中虚框a和b所示。

第一种方法：

A1，eNB将从UE发来的附着请求消息发送给所生成的域名所对应的资源管理服务器；

A2，资源管理服务器根据负荷分担原则为UE分配MME，并将附着请求消息重定向到该分配的MME，即直接将附着请求消息发送给MME。

资源管理服务器可以是一个或多个独立设置的服务器，也可以将该功能分布在MME池中的所有MME里。若分配的MME为资源管理服务器自身，则不需执行步骤A2。

第二种方法：

B1，eNB根据所生成的域名向资源管理服务器请求分配MME；

B2，资源管理服务器根据负荷分担原则给UE分配MME；

此时，资源管理服务器是独立设置的一个或多个服务器，可以将该服务器的功能集成到域名解析服务器DNS中。

B3，eNB将从UE收到的附着请求消息转发给资源管理服务器分配的MME。

eNB向MME转发消息时，先查找该MME的IP地址，再将消息转发过去。

步骤204，MME收到附着请求消息后，判断附着请求消息中是否携带了有效的老Pool ID(或老TAI)和老MME ID，如果是，执行下一步，否则，转步骤207；

步骤205，MME根据附着请求消息中携带的老Pool ID(或老TAI)和老MME ID解析出UE最后一次注册所在的老MME的域名，并根据该域名通过DNS解析获得所述老MME的IP地址，并向该老MME发送请求传送UE上下文消息，所述UE上下文消息包括用户密钥、签约属性等用户信息；

由于一个MME Pool管理一组TA，并且TA是全局唯一的，因此当两个MME池的TA不重叠时TAI可用来标识MME Pool。

步骤206，老MME将UE的上下文消息发送给此时的MME；

步骤207，根据需要MME决定是否需要对用户进行认证(例如，如果用户为新用户，或上次的认证快要过期时)，如果是，则MME对UE进行认证，执行下一步，否则，直接执行下一步；

步骤208，MME向归属用户服务器HSS注册自己为该UE服务；

步骤209，HSS收到MME的注册消息后，向老MME发送删除用户上下文消息的命令；

步骤210，老MME将用户上下文删除或标识为不存在；

步骤211，HSS向MME插入用户签约信息；

步骤212，在MME的控制下建立缺省IP承载(即分配IP，建立连接)；

该步骤还需核心网用户面单元的参与，不在本发明讨论范围之内，不赘加描述。

步骤213，MME向UE发送注册确认消息(或称为附着接受消息)，若核心网服务节点判定MME ID发生了改变(即与移动终端发送的非接入消息中的MME ID不一致)，则核心网服务节点在所述确认消息中携带最新标识信息，包括MME ID、Pool ID，或者还包括PLMN ID；

步骤214，UE收到注册确认消息后，保存其中的标识信息，向MME返回注册成功确认(或称为附着接受确认消息)。

UE保存其中的标识信息，以便下次接入时能将非接入层消息正确路由到该MME。

第二实施例

如图3所示，本实施例是移动终端保持在同一MME池所管理的无线接入网范围内时，在空闲状态激活某业务时的流程。在本流程中，UE在发起业务请求前已保存了有效的MME ID和Pool ID。其步骤如下所述：

步骤301，UE的业务请求消息通过UE与eNB之间的RRC消息的初始直传消息传送，初始直传消息中包括业务请求消息(非接入层消息)和UE最后一次注册时的标识信息，所述标识信息包括MME ID、Pool ID和PLMNID；

在初始直传消息中携带标识信息是为了使得eNB寻路时无需解析非接入层消息(这里即业务请求)。

步骤302，eNB收到初始直传消息后，解析出标识信息，判断所述标识信息中的Pool ID是该eNB所连的某个MME池的ID，且该MME池属于PLMN ID所指定的PLMN，且MME ID不为NULL，则eNB根据PLMN ID、Pool ID和MME ID组成MME的域名，如：MME ID.Pool ID.PLMN ID；

步骤303，eNB根据上述域名找到所述MME(将域名转换为IP地址定位到MME)，在UE与该MME间建立关联(如将RRC与信令链路绑定)，将UE的业务请求消息发送给该MME；

MME收到业务请求消息后，根据需要对所述UE进行认证。后续的非接入层消息在MME与UE间直接转发，eNB无需再次解析域名。

第三实施例

如图4所示，本实施例是移动终端在空闲状态下移动到另一个MME池所管理的无线接入网范围时的跟踪区更新流程。在本流程中，UE内保存的Pool ID不是目前要接入的MME池的ID，因此，UE内保存的Pool ID和MME ID无效。其步骤如下所述：

步骤401，UE检测到跟踪区发生变化时(小区广播的跟踪区列表与UE所保存的跟踪区列表无交集)，发送跟踪区更新请求消息，UE的跟踪区更新请求消息通过UE与eNB之间的RRC消息初始直传消息传送，初始直传消息中包括跟踪区更新请求消息(非接入层消息)和UE最后一次注册时的标识信息，所述标识信息包括：MME ID、Pool ID和PLMN ID；

所述跟踪区更新请求消息是发送给MME的，此消息需通过UE与eNB间的RRC消息初始直传消息传送到eNB。

步骤402，eNB收到初始直传消息后，解析出标识信息，判断所述标识信息中的PLMN ID是否有效，如果是，执行下一步，否则eNB直接返回失败响应给UE，注册过程结束；

步骤403，eNB判定PLMN ID有效，MME ID和Pool ID无效，根据PLMNID决定所要连接的MME池的Pool ID，并生成域名，如：Pool ID.PLMN ID，eNB根据该域名访问该MME池所对应的资源管理服务器，并由该资源管理服务器根据负荷分担原则给UE分配一个MME；

在本实施例中，Pool ID与同一PLMN中管理该eNB的Pool ID不同，MME池发生改变，此时MME ID和Pool ID虽然不是NULL，但是仍为无效，需重新分配MME。

分配MME有如下两种方法，如图中虚框a和b所示。

第一种方法：

A1，eNB将从UE发来的跟踪更新请求消息发送给所生成的域名所对应的资源管理服务器；

A2，资源管理服务器根据负荷分担原则为UE分配MME，并将跟踪更新请求消息重定向到该分配的MME。

资源管理服务器可以是一个或多个独立设置的服务器，也可以将该功能分布在MME池中的所有MME里。若分配的MME为资源管理服务器自身，则不需执行步骤A2。

第二种方法：

B1，eNB根据所生成的域名向资源管理服务器请求分配MME；

B2，资源管理服务器根据负荷分担原则给UE分配MME；

此时，资源管理服务器是独立设置的一个或多个服务器。可以将该服务器的功能集成到域名解析服务器DNS中。

B3，eNB将从UE收到的跟踪更新请求消息转发给资源管理服务器分配的MME。

eNB向MME转发消息时，先查找集中控制单元中该MME的IP地址，再将消息转发过去。

步骤404，MME收到跟踪更新请求消息后，判断跟踪更新请求消息中是否携带了有效的老Pool ID(或老TAI)和老MME ID，如果是，执行下一步，否则，执行步骤407；

步骤405，MME根据跟踪更新请求消息中的老Pool ID(或老TAI)和老MME ID解析出UE最后一次注册所在的老MME的IP地址，并向该OldMME发送请求传送UE上下文消息；

步骤406，老MME将UE的上下文消息发送给此时的MME，所述UE上下文消息包括用户密钥、签约属性等用户信息；

步骤407，根据需要MME决定是否需要对用户进行认证(例如，如果用户为新用户，或上次的认证快要过期时)，如果是，则新MME对UE进行认证，执行下一步，否则，直接执行下一步；

步骤408，MME向HSS注册自己为该UE服务；

步骤409，HSS收到MME的注册消息后，向老MME发送删除用户上下文的命令；

步骤410，老MME将用户上下文删除或标识为不存在；

步骤411，HSS向MME插入用户签约信息；

步骤412，MME向UE发送跟踪区更新接受消息，在该消息中携带有标识信息，包括MME ID、Pool ID，或者还包括PLMN ID；

步骤413，UE收到跟踪区更新接受消息后，保存其中的标识信息，向MME确认跟踪区更新成功。

UE保存其中的标识信息，以便下次接入时能将非接入层消息正确路由到该MME。