家庭基站系统中获取公网IP地址的方法及系统

摘要

本发明提供了一种家庭基站系统中获取公网IP地址的方法及系统，包括家庭基站向可靠网元请求公网IP地址，可靠网元提供可路由的公网IP地址并下发给家庭基站。本发明提供了一种家庭基站请求IP地址的机制，家庭基站通过向可靠网元请求，获得可路由的公网IP地址，保证了H(e)NB获得的IP地址是可路由的公网地址，从而正常地实现了LIPA。

说明书

技术领域

本发明涉及家庭基站系统技术，尤指一种家庭基站系统中获取公网IP地址的方法及系统。

背景技术

家庭基站是一种小型、低功率的基站，部署在家庭及办公室等室内场所。家庭基站的主要作用是给用户提供更高的业务速率，并降低使用高速率服务所需要的费用，同时弥补已有分布式蜂窝无线通信系统覆盖的不足。家庭基站的优点是实惠、便捷、低功率输出、即插即用等。在3G系统中称为家庭基站(HNB，Home NodeB)，在长期演进(LTE，Long Term)系统中称为家庭演进基站(HeNB，Home eNodeB)，可以合并表示为H(e)NB或者HNB/HeNB。下文中，家庭基站指HNB或HeNB。

家庭基站用户是通过家庭基站接入网(H(e)NB AN，Home(e)NodeB Access Network)连接到核心网(CN，Core Network)的，H(e)NB AN由H(e)NB和家庭基站网关(H(e)NB GW，Home(e)NodeB Gateway)共同组成。H(e)NB GW的主要功能为验证H(e)NB的安全性、处理H(e)NB的注册和接入控制、对H(e)NB进行运行维护管理、根据运营商要求配置和控制H(e)NB，以及负责交换核心网和H(e)NB的数据等。家庭基站管理系统(H(e)MS)最主要是为H(e)NB实现配置管理功能，比如位置信息的核实、为H(e)NB进行参数配置，主要涉及到CN级别的参数配置、RAN侧的参数配置以及RF的参数配置。在3G系统中家庭基站管理系统称为HMS，在长期演进LTE系统中称为家庭基站演进管理系统(HeMS)，可以合并表示为H(e)MS或者HMS/HeMS。下文中，家庭基站管理系统指HMS或HeMS。对3G系统，无线接入网和核心网接口继承宏基站和核心网接口为Iu接口；对LTE系统，无线接入网和核心网接口继承宏基站和核心网接口为S1接口。Iu口或者S1接口的物理连接存在于H(e)NBGW，从逻辑上看，Iu接口应用层协议RANAP(对LTE系统，S1接口应用层协议为S1-AP)可能分布在H(e)NB或者H(e)NB GW上，或者同时分布在H(e)NB和H(e)NB GW两个网元上。对LTE系统，HeNB可以直接连接到核心网，网络架构和宏基站类似。

如图1所示，用户可以通过家庭基站直接访问互联网及家庭网络的资源，以实现家庭基站的本地IP接入(LIPA，local IP access)功能。通过LIPA方式，一方面可以降低对移动核心网的资源占用，并且用户能够更加快速、便捷地使用Internet提供的业务；另一方面，也能满足运营商分流业务的需求。

在UMTS系统，终端正常访问Internet等外部网络时，需要通过服务网关支持节点(SGSN)以及GPRS网关支持节点(GGSN)完成来完成；对于LTE系统，则是通过服务网关(S-GW，Serving gateway)以及分组数据网关(PDN GW，Packet Data Network gateway，也可简称为P-GW)来完成的。SGSN、GGSN以及S-GW、P-GW均为核心网网元。

为了实现家庭基站支持LIPA的功能，需要将现有的部分核心网功能模块部署在H(e)NB上。对于HNB系统，需要将GGSN的功能甚至部分的SGSN功能部署在本地HNB上，而对于HeNB系统则需要将PDN GW甚至部分的S-GW功能部署在HeNB上。作为连接访问接入点名(APN，Access Point Name)的PDN GW以及GGSN要在家庭基站实现，需要一个公网地址来进行路由以访问Internet。

由于家庭基站的定位为即插即用的设备，其初始IP地址由初始连接的网络供应商提供，但是，由网络运营商提供的IP地址通常是私有地址，而无法保证其是满足LIPA功能所需的可路由的公网地址。如果该IP地址不是可路由的公网地址，那是无法正常实现LIPA的。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种家庭基站系统中获取公网IP地址的方法，能够保证H(e)NB获得可路由的公网地址，正常实现LIPA。

本发明的另一目的在于提供一种家庭基站系统中获取公网IP地址的系统，能够保证H(e)NB获得可路由的公网地址，正常实现LIPA。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种家庭基站系统中获取公网IP地址的方法，包括：

家庭基站向可靠网元请求公网IP地址；

可靠网元分配可路由的公网IP地址并下发给家庭基站。

该方法之前还包括：所述家庭基站在进行初始连接时，判断出家庭基站支持LIPA功能，并且由网络供应商提供给家庭基站的IP地址不满足LIPA功能对IP的要求。

所述可靠网元为与家庭基站间存在信息交互、能够提供可路由的公网IP地址的可靠的网元；

所述可靠网元为家庭基站网关，和/或家庭基站管理系统，和/或移动管理实体MME。

所述家庭基站为H(e)NB，所述可靠网元为H(e)MS；

所述家庭基站向可靠网元请求公网IP地址具体为：所述H(e)NB和安全网关建立安全通道后，将表示是否需要为H(e)NB分配IP地址的IP地址分配指示携带在参数配置请求中发送给H(e)MS；

所述将公网IP地址下发给家庭基站具体为：所述H(e)MS将分配的可路由的公网IP地址，携带在参数配置响应中传递给H(e)NB。

所述家庭基站为HNB，所述可靠网元为HNB GW；

所述家庭基站向可靠网元请求公网IP地址具体为：所述HNB将表示是否需要为HNB分配IP地址的IP地址分配指示携带在HNB注册请求中发送给HNB GW；

所述将公网IP地址下发给家庭基站具体为：所述HNB GW将分配的可路由的公网IP地址携带在HNB注册接受中传递给HNB。

所述家庭基站为HeNB，所述可靠网元为HeNB GW；

所述家庭基站向可靠网元请求公网IP地址具体为：所述HeNB将表示是否需要为HeNB分配IP地址的IP地址分配指示携带在S1接口建立请求中发送给HeNB GW；

所述将公网IP地址下发给家庭基站具体为：所述HeNB GW将分配的可路由的公网IP地址携带在S1接口建立响应中传递给HeNB。

所述家庭基站为HeNB，所述可靠网元为MME；

所述家庭基站向可靠网元请求公网IP地址具体为：所述HeNB将表示是否需要为HeNB分配IP地址的IP地址分配指示携带在S1接口建立请求中发送给MME；

所述将公网IP地址下发给家庭基站具体为：所述MME将分配的可路由的公网IP地址携带在S1接口建立响应中传递给HeNB。

所述家庭基站为HeNB，所述可靠网元为HeNB GW或MME；

所述家庭基站向可靠网元请求公网IP地址具体为：所述HeNB或MME将表示是否需要为HeNB分配IP地址的IP地址分配指示携带在基站配置更新请求中发送给HeNB GW；

所述将公网IP地址下发给家庭基站具体为：所述HeNB GW将分配的可路由的公网IP地址携带在基站配置更新响应中传递给HeNB或MME。

所述家庭基站为H(e)NB，所述可靠网元为H(e)MS；所述H(e)NB完成注册后，在运行过程中，

所述家庭基站向可靠网元请求公网IP地址具体为：所述H(e)NB将表示是否需要为H(e)NB分配IP地址的IP地址分配指示携带在新增消息中发送给H(e)MS；

所述将公网IP地址下发给家庭基站具体为：所述H(e)MS将分配的可路由的公网IP地址，携带在新增消息的响应中传递给H(e)NB。

一种家庭基站系统中获取公网IP地址的系统，该系统至少包括家庭基站和可靠网元，其中，

家庭基站，用于向可靠网元发送公网IP地址请求；

可靠网元，用于提供可路由的公网IP地址并下发给家庭基站。

所述可靠网元为与家庭基站间存在信息交互、能够提供可路由的公网IP地址的可靠的网元；

所述可靠网元为家庭基站网关，和/或家庭基站管理系统，和/或移动管理实体MME。

从上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明提供了一种家庭基站请求IP地址的机制，家庭基站通过向可靠网元请求，获得可路由的公网IP地址。保证了H(e)NB获得的IP地址是可路由的公网地址，从而正常地实现了LIPA。

附图说明

图1为具有LIPA功能的家庭基站系统的组成结构示意图；

图2为本发明获取公网IP地址的方法的流程图；

图3为本发明获取公网IP地址的系统的组成结构示意图；

图4为本发明第一实施例的流程示意图；

图5为本发明第二实施例的流程示意图；

图6为本发明第三实施例的流程示意图；

图7为本发明第四实施例的流程示意图；

图8为本发明第五实施例的流程示意图；

图9为本发明第六实施例的流程示意图。

具体实施方式

图2为本发明获取公网IP地址的方法的流程图，如图2所示，包括：

步骤200：家庭基站向可靠网元请求公网IP地址。

可靠网元为与家庭基站间存在信息交互、能够提供可路由的公网IP地址的可靠的网元，比如可以是家庭基站网关、家庭基站管理系统、移动管理实体(MME)等。

请求的方法可以是通过注册流程、S1连接建立流程、家庭基站配置更新过程、家庭基站参数配置过程、以及需要执行LIPA功能时向家庭基站管理系统请求等方式实现。

步骤201：可靠网元分配可路由的公网IP地址并下发给家庭基站。

可靠网元分配可路由的公网IP地址的实现方法很多，比如在可靠网元中预先设置地址池，在收到提供公网IP地址的请求时，从地址池中选择(随机或按照预设策略选择)一个IP地址；或者在收到提供公网IP地址的请求时，向专门提供IP地址的网元请求。关于可靠网元分配可路由的公网IP地址的具体实现，属于本领域技术人员惯用技术手段，这里不再赘述。

本发明方法强调的是，提供一种家庭基站请求IP地址的机制，以保证H(e)NB获得的IP地址是可路由的公网地址，从而正常实现LIPA。

本发明方法之前还可以包括：家庭基站在进行初始连接时，判断家庭基站是否支持LIPA功能，并且由网络供应商提供给家庭基站的IP地址是否满足LIPA功能对IP的要求，如果不满足且家庭基站支持LIPA，则继续执行步骤200。

对应本发明方法，还提供一种获取公网IP地址的系统，如图3所示，至少包括家庭基站和可靠网元，其中，

家庭基站，用于向可靠网元发送公网IP地址请求。

可靠网元，用于提供可路由的公网IP地址并下发给家庭基站。

所述可靠网元为与家庭基站间存在信息交互、能够提供可路由的公网IP地址的可靠的网元，比如可以是家庭基站网关、家庭基站管理系统、MME等。

下面结合几个实施例，对本发明方法进行详细描述。

图4为本发明第一实施例的流程示意图，第一实施例中，IP地址在对H(e)NB的配置(Provisioning)过程中由H(e)MS分配的实现方式，H(e)MS通过安全网关与H(e)NB进行交互，如图4所示，具体包括如下步骤：

步骤400：H(e)NB和安全网关建立安全通道。

步骤401：H(e)NB将自身的地理信息等参数通过参数配置请求通知到H(e)MS，同时，H(e)NB将IP地址分配指示携带在参数配置请求中发送给H(e)MS。

其中，IP地址分配指示用于表示是否需要为H(e)NB分配IP地址，比如将其设置为1表示需要为H(e)NB分配IP地址，设置为0表示不需要为H(e)NB分配IP地址，或者通过该信元的有无表示是否需要IP地址；

步骤402：H(e)MS根据获得的IP地址分配指示判断是否为H(e)NB分配IP地址，如果判断出需要分配IP地址，则H(e)MS为该H(e)NB提供一个可路由的公网地址IP，并且将该IP地址和家庭基站配置信息一起携带在参数配置响应中传递给H(e)NB。

步骤403：H(e)NB向H(e)NB GW发起建立流控制传输协议(SCTP)连接，并开始H(e)NB的注册流程。

图5为本发明第二实施例的流程示意图，第二实施例为在3G的家庭基站系统中，IP地址在HNB注册的过程中，通过HNB GW分配的实现方式。假设HNB完成初始化后未能分配到可路由的公网IP地址，如图5所示，具体包括如下步骤：

步骤500：HNB向HNB GW发送HNB注册请求(HNB Register Request)，在该HNB注册请求中携带IP地址分配指示。

步骤501a：HNB GW验证HNB的注册信息，如果验证通过且判断出HNB需要分配一个IP地址，则HNB GW分配IP地址，并通过HNB注册接受(HNB RegisterAccept)将分配的可路由的公网IP地址传递给HNB。

步骤501b：如果HNB未通过验证，HNB GW向HNB发送HNB注册拒绝(HNB Register Reject)消息。

图6为本发明第三实施例的流程示意图，第三实施例为在LTE的家庭基站系统中，IP地址在HeNB注册的过程中，通过HeNB GW分配的实现方式，假设HeNB完成初始化后未能分配到可路由的公网IP地址，如图6所示，具体包括如下步骤：

步骤600：HeNB向HeNB GW发送S1接口建立请求，该S1接口建立请求中携带有IP地址分配指示。

步骤601：HeNB GW根据接收到的IP地址分配指示，判断出HeNB需要分配一个IP地址，则HeNB GW分配IP地址，并通过S1接口建立响应将分配的可路由的公网IP地址传递给HeNB。

图7为本发明第四实施例的流程示意图，第四实施例为在LTE的家庭基站系统中，HeNB与MME直连的情况下，IP地址在HeNB注册的过程中，通过MME分配的实现方式，假设HeNB完成初始化后未能分配到可路由的公网IP地址，如图7所示，具体包括如下步骤：

步骤700：HeNB向MME发送S1接口建立请求，该S1接口建立请求中携带有IP地址分配指示。

步骤701：MME根据接收到的IP地址分配指示，判断出HeNB需要分配一个IP地址，则MME分配IP地址，并通过S1接口建立响应将分配的可路由的公网IP地址传递给HeNB。

图8为本发明第五实施例的流程示意图，第五实施例为在LTE的家庭基站系统中，家庭基站和家庭基站网关相连的情况下，通过基站配置更新过程分配IP地址的实现方法，如图8所示，具体包括如下步骤：

步骤800：HeNB和HeNB GW间完成S1连接建立时，HeNB不支持LIPA功能。

步骤801：在HeNB的LIPA功能打开后，HeNB向HeNB GW发送基站配置更新请求，并将IP地址分配指示携带在基站配置更新请求中发送给HeNBGW。

步骤802：HeNB GW根据接收到的IP地址分配指示，判断出HeNB需要分配一个IP地址，则HeNB GW分配IP地址，并通过基站配置更新响应将分配的可路由的公网IP地址传递给HeNB。

另外，在3G的家庭基站系统中，对于HNB完成注册的情况下才开启LIPA功能的情况，可以通过再次发起第二实施中的HNB注册过程(如图5所示)来获取IP地址。

对于图7所示的HeNB和MME连接的场景，在HeNB完成注册后才开启LIPA功能的情况，可以通过基站配置更新请求/响应消息交互完成IP地址的获取，此时负责IP地址分配的核心网网元是MME。

图9为本发明第六实施例的流程示意图，第六实施例为H(e)NB完成注册后，在运行过程中，由于需要执行LIPA功能而从H(e)MS获取IP地址的实现方式，如图9所示，具体包括如下步骤：

步骤900：H(e)NB向H(e)MS发送获取IP地址请求，通知H(e)MS，发起请求的H(e)NB需要分配可路由的公网IP地址。

步骤901：H(e)MS为H(e)NB分配IP地址，并且通过获取IP地址响应返回给H(e)NB。

其中，获取IP地址请求和获取IP地址响应为新增消息，用于实现IP地址的分配。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。