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CN101272614B - 一种选择网络设备的方法和系统及装置 - Google Patents

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CN101272614B CN2007101116594A CN200710111659A CN101272614B CN 101272614 B CN101272614 B CN 101272614B CN 2007101116594 A CN2007101116594 A CN 2007101116594A CN 200710111659 A CN200710111659 A CN 200710111659A CN 101272614 B CN101272614 B CN 101272614B
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Abstract

本发明实施例中公开了一种选择网络设备的方法和系统及装置。包括：用户设备UE接入演进的节点ENB，当UE需要进行新的网络设备选择时，ENB从预先设置的信息中选择Primary Pool或优先级最高的Pool；从所述选择的Primary Pool或优先级最高的Pool内选择网络设备。应用本发明能够有效地减少MME和服务网关迁移的次数，提高网络的运行效率；同时通过具有或开启新业务功能的UE选择附着在Pool内具有新业务功能的网络设备，适应了业务发展的多样性需求，节省了设备开销。

Description

一种选择网络设备的方法和系统及装置
技术领域
本发明涉及接入网连接到多个核心网(Flex)技术，特别涉及一种选择网络设备的方法和系统及装置。
背景技术
通用移动通信系统(UMTS，Universal Mobile TelecommunicationsSystem)是采用WCDMA空中接口技术的第三代移动通信系统，因此通常也把UMTS系统称为WCDMA通信系统。UMTS系统的结构与第二代移动通信系统结构相类似，包括无线接入网络(RAN，Radio Access Network)、核心网络(CN，Core Network)和用户设备(UE，User Equipment)。其中，RAN用于执行所有与无线有关的功能；而CN负责执行UMTS系统内用户位置管理、业务管理等功能，并实现与外部网络的交换和路由功能。CN从逻辑上可分为电路交换域(CS，Circuit Switched Domain)和分组交换域(PS，Packet Switched Domain)。
为了提高UMTS系统性能，目前国际正在进行一项系统架构演进(SAE，System Architecture Evolution)的项目。图1为UMTS系统采用SAE的结构示意图。如图1所示，该系统包括UE11、演进的UMTS系统无线接入网络(EUTRAN，Enhanced UMTS Terrestrial RAN)12及CN13。其中，
UE11与EUTRAN12通过LTE-Uu接口相连；EUTRAN12中包含有演进的节点Node B，简称为ENB，也可能还有其他节点，在后续的描述中，统一以ENB来代替这些节点，用于接收来自UE11的消息，根据负载平衡信息选择CN13中相应的网络设备；CN13负责执行UMTS系统内用户位置管理、业务管理等功能，并实现与外部网络的交换和路由功能，包括：移动管理实体(MME，Mobility Management Entity)131、服务网关(Serving SAEGateway)132、分组数据网网关(PDN SAE GW，Packet Data Network SAEGateway)133、策略控制与计费规则功能实体(PCRF，Policy Control andCharging Rules Function)134及归属用户系统(HSS，Home SubscriberSystem)135。
MME131，具有控制面功能，用于与UE的控制面消息处理，移动性管理(记录UE位置信息)，寻呼、认证等，通过S1-MME接口与EUTRAN12相连。
服务网关132，具有用户面功能，用于传递UE的数据，通过S1-U接口和S11接口分别与EUTRAN12和MME131相连，MME131和服务网关132合起来类似UTRAN的GPRS业务支持节点(SGSN，Serving GPRS SupportNode)，如图中虚线所示，通过S4接口与SGSN相连；MME131通过基于GTP协议的S3接口与SGSN相连。
PDN网关133，具有策略执行、包过滤等功能，通过SGi接口与外部数据网络相连，类似UTRAN的GPRS网关支持节点(GGSN，Gateway GPRSSupport Node)。
PCRF 134，用于执行策略相关控制功能，通过S7接口和Rx+接口分别与PDN网关133和外部数据网络相连。
HSS135，用于保存用户签约数据，通过S6a接口与MME131相连。
实际应用中，服务网关132与PDN网关133可以处于同一物理节点，也可以处于不同的物理节点；类似地，MME131和服务网关132也可以是同一个物理节点，也可以是分离的物理节点。当服务网关132与PDN网关133或MME131和服务网关132处于同一物理节点，则其之间的接口信令转为内部节点消息。
传统的UMTS系统模式中，一个接入网节点只能连接一个核心网节点，在系统架构演进的UMTS系统中，一个接入网节点可以连接一个或一个以上的核心网节点，即Flex技术，Flex指的是接入网连接到多个核心网(Intra-domain connection of Radio Access N etwork(RAN)nodes to multipleCore Network(CN)nodes)，即在一个池(Pool)内，有多个CN节点，如MME与Pool内的所有EUTRAN节点，如ENB相连。当一个UE初始进入Pool，EUTRAN节点能够根据负载分担等原则选择一个CN节点，这样只要UE不移动出这个Pool，UE的接入始终锚定在选定的CN节点。
图2为采用SAE的UMTS系统内Pool的结构示意图。如图2所示，多个MME形成一个MME Pool；多个服务网关形成一个服务网关Pool，MMEPool区域内的ENB与该Pool内所有的MME都有连接，同理，服务网关Pool区域内的ENB与该Pool内所有的服务网关都有连接。当UE初始进入某Pool区域，可以根据负载平衡等原则选择Pool内负载较轻的一个MME或服务网关，如果UE一旦选定Pool内的MME或服务网关，那么只要在这个Pool内移动，则不必更换MME或服务网关，避免频繁的CN节点的迁移(Relocation)，直到UE移动出该Pool区域。为了后面叙述的方便，后续中统一以MME Pool为例进行说明，服务网关Pool与此相类似，这样，通过UE选择Pool内的其它节点，可以避免系统内发生CN节点故障时导致整个故障的CN节点的区域UE无法接入引发的单点故障。
Pool区域包含完整的跟踪区(TA，Tracking Area)，可能会发生一个ENB属于多个Pool(如MME Pool，服务网关Pool)的Pool重叠(PoolOverlapping)。
图3为现有MME Pool的结构示意图。如图3所示，多个MME形成一个MP1(MME Pool 1)，另有多个MME形成一个MP2(MME Pool 2)，ENB 1和ENB2属于MP1，与MP1中的所有MME都有接口；ENB4和ENB5属于MP2，与MP2中的所有MME都有接口；ENB3属于两个MME Pool，即与MP1和MP2中的所有MME都有接口，是MP1和MP2的Overlapping部分。当UE进入ENB 1时，从MP1中选择一个MME，移动过程中从ENB 1到ENB2以及到ENB3都不需要更改MME，直到进入ENB4，由于该ENB4只属于MP2，与源MME没有接口，则需要UE重新选择MP2中的MME；而当UE从ENB4再返回ENB3，由于ENB3与MP2有连接，因此不需要重新选择MME，直到进入ENB2才会再次选择MME，发生MME Relocation，如果ENB3与MP2没有接口，那么UE在ENB3和ENB4之间来回移动，则要发起乒乓MME Relocation，也就是说，Pool overlapping避免了乒乓MME或服务网关Relocation。
TA Overlapping和multi-TA是目前TA概念中的两种可能方案，TAOverlapping是指每次只能分配UE一个TA，ENB可以同时属于两个TA，当TA变化时，发起TA更新(TAU，TA Update)；而multi-TA是指一个UE可以分配多个TA(TA list)，而每个小区只广播一个TA ID(TAidentification)。这样，当UE在分配的这些TA内移动时，不必发起TAU(需要发起周期性位置更新除外)，如果移动到一个不在该UE的TA list的一个TA时，则需要发起TAU，TAU后UE收到新的TA list。
图4为现有Pool与Multi-TA结合的结构示意图。如图4所示，当系统不存在Pool Overlapping时，例如，MP2与TA2的ENB2/3都没有连接(图中未示出)，则在MP1中UE分配TA list{TA1，TA2}，当移动到TA3时发起TAU，分配TA list{TA3，TA4}，这样，UE在TA2和TA3之间来回移动会导致乒乓TAU和乒乓MME Relocation。
当存在Pool Overlapping时，例如，MP2与TA2的ENB2/3都有连接(图中虚线所示)，UE在MP1可分配TA list{TA1，TA2}，在进入TA3后可分配TA list{TA2，TA3，TA4}，则UE在TA2和TA3之间来回移动，避免了乒乓TAU和乒乓MME Relocation。
在上述示例中，由于有了Pool的概念，当UE进入一个新的区域或附着(Attach)或发生切换时，就涉及到UE如何选择合适的网络节点的问题，现有技术中，只是根据负载平衡信息从Pool内选择一个轻负载的节点，但这样带来的问题是，现有技术并没有考虑ENB属于多个Pool的情况，如果选择不当，发生CN节点迁移的概率较大。此外，各个Pool之间或Pool内不同节点可能具有不同的能力，为了降低网络成本及提高网络的运行效率，这样也会涉及如何选择合适的节点以满足UE需要的业务。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种选择网络设备的方法，降低CN节点迁移概率，提高网络的运行效率。
本发明实施例还提供一种选择网络设备的系统，降低网络成本，提高网络的运行效率。
本发明实施例的技术方案具体是这样实现的：
一种选择网络设备的方法，该方法包括：
用户设备UE接入演进的节点ENB，当UE需要进行新的网络设备选择时，ENB从预先设置的信息中选择Primary Pool或优先级最高的Pool；
从所选择的Primary Pool或优先级最高的Pool内选择网络设备，具体包括：
ENB从所述选择的Primary Pool或优先级最高的Pool内选择移动管理实体MME或服务网关Serving SAE GW；和/或
ENB从所述选择的Primary Pool或优先级最高的Pool内选择MME，MME选择UE接入的ENB的服务网关Primary Pool或优先级最高的Pool，再选择Pool内的服务网关。
一种选择网络设备的系统，该系统包含ENB，其中
所述ENB，用于保存预先设置的Primary Pool信息和/或Pool的优先级信息，当需要为UE进行新的网络设备选择时，从预先设置的信息中选择Primary Pool或优先级最高的Pool，再选择Pool内的网络设备，包括信息保存单元和信息选择单元，其中，
信息保存单元，用于保存预先设置的Primary Pool信息和/或Pool的优先级信息；
信息选择单元，用于当UE需要进行新的网络设备选择时，从预先设置的信息中选择Primary Pool或优先级最高的Pool，从所述选择的Primary Pool或优先级最高的Pool内选择移动管理实体MME或服务网关Serving SAEGW；和/或
ENB从所述选择的Primary Pool或优先级最高的Pool内选择MME，MME从所述选择的Primary Pool或优先级最高的Pool内选择Serving SAEGW。
一种ENB，该ENB包括信息保存单元和信息选择单元，其中，
信息保存单元，用于保存预先设置的Primary Pool信息和/或Pool的优先级信息；
信息选择单元，用于当UE需要进行新的网络设备选择时，从预先设置的信息中选择Primary Pool或优先级最高的Pool，从所述选择的Primary Pool或优先级最高的Pool内选择移动管理实体MME或服务网关Serving SAEGW；和/或
ENB从所述选择的Primary Pool或优先级最高的Pool内选择MME，MME从所述选择的Primary Pool或优先级最高的Pool内选择Serving SAEGW。
由上述技术方案可见，本发明实施例的选择网络设备的方法和系统及装置，通过根据UE或ENB的位置信息选择Primary Pool或优先级最高的Pool，然后根据负载平衡等原则，选择Pool内的具体设备；当Pool存在不同能力的设备时，通过EUTRAN选择合适能力的设备，或CN要求EUTRAN重新选择节点，或当业务需要的时候进行节点的迁移；有效地减少了MME或服务网关Relocation的次数，提高了网络的运行效率；以及通过具有或开启新业务功能的UE选择附着在Pool内具有新业务功能的网络设备，适应了业务发展的多样性需求，节省了设备开销。
附图说明
图1为UMTS系统采用SAE的结构示意图。
图2为采用SAE的UMTS系统内Pool的结构示意图。
图3为现有技术中MME Pool的结构示意图。
图4为现有技术中Pool与Multi-TA结合的结构示意图。
图5为Pool Overlapping部分是完整TA的结构示意图。
图6为Pool与TA Overlapping结合的结构示意图。
图7为本发明实施例的选择网络设备的系统结构示意图。
图8为本发明实施例的ENB结构示意图。
图9为本发明实施例的选择网络设备的方法流程示意图。
图10为本发明实施例的选择不同能力网络设备的方法流程示意图。
图11为本发明实施例的选择不同能力网络设备的另一方法流程示意图。
图12为本发明实施例的选择网络设备的TAU方法流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例是根据UE或ENB的位置信息及预先设置的信息中选择Primary Pool或优先级最高的Pool，然后根据负载平衡等原则，选择Pool内的具体设备；当Pool存在不同能力的设备时，通过EUTRAN选择合适能力的设备，或CN要求EUTRAN重新选择节点，或当业务需要的时候进行节点的迁移。
首先，基于Pool的概念，推导出如下一些推论(以MME为例进行说明，服务网关与此类似)：
推论1：Overlapping部分是完整的TA。
如前所述，Pool由完整的TA组成，因此，一个TA不能跨Pool，即一个TA如果由多个ENB组成，那么不能其中某些ENB完全属于一个Pool，另外某些ENB完全属于另一个Pool。
图5为Pool Overlapping部分是完整TA的结构示意图。如图5所示，当UE进入ENB1时，从MP1中选择一个MME，移动过程中从ENB1到ENB2，TA发生变化，需要发起TAU，但不需要进行MME或Pool更换；从ENB2到ENB3，TA未发生变化，不需要发起TAU；从ENB3到ENB4，TA发生变化，由于ENB4与源MME没有接口，需要进行MME和Pool更换；当从ENB4返回到ENB3，TA发生变化，但不需要进行MME或Pool更换；从ENB3到ENB2，TA未发生变化，不需要发起TAU；从ENB2到ENB1，TA发生变化，由于ENB 1与源MME没有接口，需要进行MME和Pool更换。如果图中ENB3与MP1没有接口，则MP1就不是由完整的TA组成，破坏了Pool的定义。
此外，基于图5，对本发明实施例涉及的Primary Pool及Pool优先级作具体说明。
Primary Pool和Neighboring Pool都是针对某个ENB的。如果一个UE从这个ENB接入，选择一个CN节点迁移和Pool改变的概率最小的Pool，这个Pool就叫做这个ENB的Primary Pool，这个ENB的其它Pool就叫做这个ENB的Neighboring Pool。
ENB也可以是配置一个Pool list，按照优先级排列。优先级最高的就类似于Primary Pool，UE接入这个ENB，如果该ENB与UE原先注册的CN节点没有连接关系，则应该注册到这个ENB的优先级最高的这个Pool中的一个CN节点。
图中，ENB2和ENB 3为MP1和MP2的overlapping部分，ENB2由于位置靠近MP1，定义MP1为ENB2的主要的池(Primary Pool)，将MP2定义为ENB2的邻居池(Neighboring Pool)，类似地，ENB3由于位置靠近MP2，定义MP2为ENB3的Primary Pool，将MP1定义为ENB3的NeighboringPool；或者，为ENB定义一个Pool的优先级列表，例如，ENB2的Pool配置(MP1，MP2，MP3)，表示MP1的优先级大于MP2，MP2的优先级大于MP3。
实际应用中，如果一个ENB属于多个(＞＝2)Pool，那么该ENB的PrimaryPool或Neighboring Pool可以有多个。
当一个新的UE进入ENB，如UE开机后驻扎在ENB2，或移动或切换到ENB2时，当该ENB需要为UE选择新的MME或服务网关时，即该ENB与UE的源MME或服务网关无接口，或无源CN节点，或源CN节点故障或负载超过门限，或其他原因，优先选择Primary Pool或优先级最高的Pool内的网络设备，例如，UE初始接入(如Attach)到ENB2后，优先选择MP1，然后Attach到MP1中的MME，这样，当UE在移动到ENB1或ENB3时，就不需要发起MME Relocation；否则，如果选择MP2中的MME，则UE在移动到ENB 1时，由于ENB 1与MP2没有接口，导致发起MME Relocation。
实际应用中，还可以定义ENB的服务网关的Primary Pool和NeighboringPool以及服务网关Pool的优先级列表。
推论2：在TA Overlapping的情况下，Pool Overlapping部分可以不是完整的TA。
在图5中，一个空闲状态的UE从ENB1顺序移动到ENB4，再返回来，如果该UE每次只能分配一个TA，则在变化TA的时候要发起TAU，而MMERelocation只发生在ENB3到ENB4和ENB2到ENB1的时刻，即不会发生乒乓MME Relocation。实际应用中，ENB也可以同时属于两个TA。
图6为Pool与TA Overlapping结合的结构示意图。如图6所示，ENB3同时属于两个TA，即TA1和TA2，广播两个TA的ID，在MP1只能看到TA1看不到TA2，MP2看不到TA1，这样，Pool Overlapping的部分可以少于一个TA区域。在UE从ENB3到ENB4，TA发生变化，需要进行MME和Pool更换；从ENB3返回到ENB2，TA发生变化，也需要进行MME和Pool更换。
推论3：Multi-TA与Pool的应用原则：分配给UE的TA list不能跨Pool，也就是说，不能分配一个TA是UE注册的MME所管理不到的，如果这样，将导致寻呼无法下发到该TA(MME要求其他Pool的MME转发寻呼除外)。
基于上述三个推论，下面对本发明实施例提供的选择网络设备的系统进行详细描述。
图7为本发明实施例一种选择网络设备的系统结构示意图。如图7所示，该系统包括：UE701、ENB702、MME703、HSS704及服务网关705。其中，
UE701，用于向ENB702发送初始直传消息；
ENB702，预先设置Primary Pool信息和/或Pool的优先级，用于接收UE701发送的初始直传消息，当需要选择新的MME或服务网关时，根据UE701的位置信息从预先设置的信息中选择Primary Pool或优先级最高的Pool；再根据能力信息和/或负载平衡等原则，选择Pool内的MME703或服务网关705，如果需要选择新的服务节点且由MME703选择服务网关时，当发现MME703没有配置服务网关705Primary Pool信息，在向MME703发送的消息中携带ENB702配置的服务网关705Primary Pool信息；
MME703，用于接收ENB702发送来的消息，如果需要选择新的服务网关705且由MME703选择服务网关时，当MME703配置了ENB702的服务网关705Pool信息，直接根据配置信息选择服务网关705Primary Pool或优先级最高的服务网关705Pool，再根据能力信息和/或负载平衡等原则，选择Pool内的服务网关705；如果MME703没有配置ENB702的服务网关705Pool信息，从接收的消息中获取服务网关705Pool信息，再根据能力信息和/或负载平衡等原则，选择Pool内的服务网关705；
也可以是，某个特殊设备保存ENB的连接的Pool信息，ENB或MME可向该特殊设备进行查询，了解ENB的Pool信息或获得ENB的PrimaryPool。
HSS704，用于与MME703进行交互，对UE进行注册及更新UE701位置信息；
服务网关705，用于接收MME703发送来的消息，激活UE701相关业务。
下面对本发明实施例提供的选择ENB进行详细描述。
图8为本发明实施例ENB结构示意图。如图8所示，该ENB包括信息保存单元和信息选择单元，其中，
信息保存单元，用于保存预先设置的Primary Pool信息和/或Pool的优先级信息；
信息选择单元，用于当UE需要进行新的网络设备选择时，从预先设置的信息中选择Primary Pool或优先级最高的Pool，再选择Pool内的网络设备。
下面对本发明实施例提供的选择网络设备的方法进行详细描述。
图9为本发明实施例一种选择网络设备的方法流程示意图。如图9所示，在ENB中预先设置Primary Pool信息和/或Pool的优先级，该方法包括：
步骤901，UE接入ENB，当需要选择新的MME或服务网关时，ENB从预先设置的信息中选择Primary Pool或优先级最高的Pool；
本步骤中，每个Overlapping部分的ENB配置有Primary Pool和Neighboring Pool，和/或Pool优先级列表。当UE初始接入，例如Attach或发生切换时，ENB选择自身配置的MME Primary Pool或优先级最高的MMEPool。
步骤902，ENB根据能力信息和/或负载平衡信息，选择MME PrimaryPool或优先级最高的MME Pool内的MME，向MME发送初始UE消息，当需要选择新的服务网关时，MME选择服务网关Primary Pool或优先级最高的服务网关Pool，再根据能力信息和/或负载平衡等原则，选择该Pool内的服务网关。
本步骤中，ENB根据负载平衡等原则从相应Pool内选择MME或者服务网关；服务网关的选择可以通过ENB进行选择，也可以由MME来进行选择，初始UE消息包括附着请求、重定向标识等内容；
如果ENB选择的MME配置了ENB的服务网关Primary Pool信息，则MME直接根据配置信息选择服务网关Primary Pool；
如果ENB选择的MME没有配置，只在ENB配置有服务网关PrimaryPool信息，则ENB向MME发送初始UE消息时，携带ENB配置的服务网关Pool信息，如携带该服务网关Primary Pool或优先级最高的服务网关Pool的网络资源标识(NRI，Network Resource Identification)值或整个服务网关Pool优先级列表；
MME为ENB选择服务网关Primary Pool后，根据能力信息和/或负载平衡等原则选择该服务网关Primary Pool内的服务网关。
在后续的UE切换或移动过程中，当ENB需要重新选择网络实体时，如果目标ENB与源MME或源服务网关有接口或无其他异常(如源节点故障等)，即使该源MME或源服务网关不在该ENB的Primary Pool内，目标ENB也将保持源MME或源服务网关不变，防止乒乓Relocation的发生。
实际应用中，如果ENB存在多个Primary Pool或者多个最高优先级的Pool，则ENB可以随机选择某个Pool，也可以按照一定算法选择其中一个Pool，还可以是根据负载情况直接从这些最高优先级相同的Pool中的所有MME/服务网关中进行选择，类似将这些Pool看成是一个Primary Pool。
此外，还可以按照以下方法进行MME/服务网关选择：
选择与ENB连接的可能属于不同Pool的所有MME或服务网关中负载最轻的MME或服务网关；
或者，当Primary Pool或优先级最高的Pool达到一定的条件，例如，当Primary Pool或优先级最高的Pool中的设备负载都较高或者没有UE所需的能力的设备或这些设备负载比较高时，则在附着或切换等过程中，选择Neighboring Pool或次最高优先级的Pool，再根据能力信息和/或负载平衡等原则选择其中的MME或服务网关；
或者，虽然ENB与源MME或服务网关仍然有接口，但由于源节点故障或其负载或链路原因达到一定门限，则ENB可选择Primary Pool或优先级最高的Pool或其他Pool，并进一步在其中选择合适的MME或服务网关。
或者，在ENB选择MME或服务网关；或MME选择服务网关过程中，MME所在的Pool对MME的选择有辅助作用，即MME所在的Pool对MME的选择算法进行加权，也就是说，根据MME所在Pool的不同优先级对MME的选择算法进行加权。举例来说，假设UE接入的ENB连接到三个不同优先级的Pool：Pool1/Pool2/Pool3；其中Pool1中有MME1/MME2，其负载分别为80％、70％；Pool2中有MME3/MME4，其负载分别为50％、60％；Pool3中有MME5/MME6，其负载分别为45％、50％，网络配置Pool1的优先级系数为1；Pool2的优先级系数为1.2；Pool3的优先级系数为1.5；则ENB选择MME是通过比较下述的加权计算结果：MME1＝80％*1＝80％；MME2＝70％*1＝70％；MME3＝50％*1.2＝60％；MME4＝60％*1.2＝72％；MME5＝45％*1.5＝67.5％；MME6＝50％*1.5＝75％，这样，尽管Pool 1作为UE的优先级最高的Pool，处于Pool3的MME5作为整个负载最轻的设备，但根据加权计算结果，处于Pool2的MME3的综合负载最低，因此选择MME3作为最终选择的MME。本例以负载情况为例介绍了ENB配置Pool优先级对选择MME产生的影响，相当于先把所有不同Pool内的MME看作是一个Pool内的MME，再根据其所在Pool的优先级进行加权，最后根据加权算法结果来选择合适的MME。实际应用中，ENB选择服务网关或MME选择服务网关与ENB选择MME相类似，在此不再赘述。
在上述实施例中，一个Pool内所有的网络设备，如MME或服务网关的能力是一致的，这样EUTRAN从一个Pool选择网络设备，只是根据负载平衡信息选择轻负载的网络设备。更进一步地，如果一个Pool内存在不同能力的网络设备时，例如，随着移动网络引入语音连续(SAE VCC)、多媒体广播多播业务(MBMS，Multicast/Broadcast Multimedia Scheme)等新业务，如果要求Pool内的所有网络设备都具有这样的功能，必然带来比较大的设备费用开销，但如果一个Pool内只有部分网络设备具有某些特殊业务功能，而其他网络设备不具有这些功能，普通UE选择附着在普通网络设备上，具有或开启特殊业务功能的UE选择附着在特殊业务功能的网络设备上，举例来说，对于具有MBMS能力UE，选择具备MBMS能力的MME或服务网关，这样，该UE就可以使用MBMS业务，节省了网络设备开销。
图10为本发明实施例一种选择不同能力网络设备的方法流程示意图。如图10所示，该方法包括：
步骤1001，UE与EUTRAN节点中的ENB建立无线资源控制(RRC，Radio Resource Control)连接；
步骤1002，UE向ENB发送初始直传Initial Direct Transfer的RRC消息；
本步骤中，UE向ENB发送的Initial Direct Transfer消息，或是RRCCONNECTION REQUEST消息中，携带该UE需要网络设备具备某种业务能力的信息元素(IE，Information Element)，如MBMS能力；或者是RNC通过RRC UE CAPABILITY ENQUIRY消息向UE询问，UE通过UECAPABILITY INFORMATION告知ENB自身需要接入具备某种业务能力的核心网节点；或者是UE向CN节点发送的非接入层(NAS，Non-AccessStratum)消息或ENB到MME的增强型无线接入网络应用部分(E-RANAP，Evolved Radio Access Network Application Part)消息中携带该UE对网络设备的能力要求的IE。
步骤1003，ENB接收RRC消息，向MME发送初始UE消息Initial UEMessage，为该UE选择合适的网络设备；
本步骤中，ENB接收RRC消息，可能获取该UE对网络设备的能力信息，指示ENB选择具备UE能力的网络设备，如果ENB能够通过自身配置信息或查询相关实体得到具备所述能力的设备信息，则选择其中一个具备该能力的设备，其中可能包括，先选择Primary Pool或优先级最高的Pool，再根据负载平衡等原则从该Pool中选取满足UE业务能力的MME。
实际应用中，可能ENB没有选择到具备UE所需能力的设备，如ENB没有配置相关能力信息。这样，如果MME接收包含附着请求及重定向标识的Initial UE Message，发现自身不支持UE的业务要求，向ENB发送重路由Reroute Command消息，ENB再选择其它的MME，并发送Initial UEMessage，直至选择具备UE能力的网络设备；也可以是当MME接收包含附着请求、重定向标识及国际移动用户识别码(IMSI，Internet Mobile SubscriberIdentification)的Initial UE Message，发现自身不支持UE的业务要求时，通过自身配置或从其他实体查询等途径获取具备UE能力的网络设备，向ENB发送重路由Reroute Command消息，携带该具备UE能力的网络设备地址信息，ENB直接向该具备UE能力的网络设备发送Initial UE Message。
步骤1004，网络设备向UE返回认证及加密消息Authentication&Ciphering；
本步骤中，如果ENB选择了满足UE业务能力的MME，MME与HSS交互以及MME与UE之间进行认证、鉴权，注册，MME向UE返回认证及加密消息；否则，接收初始UE消息或NAS消息，获取该UE对网络设备的能力要求，如果该MME不支持UE业务，该MME向ENB返回重路由消息Reroute Command，其中可携带要求选择网络设备能力的信息，也可不携带任何信息，通知ENB选择具备UE业务能力的MME，ENB选择具备UE业务能力的MME并向该MME发送RRC Initial Direct Transfer message，注册成功，MME向UE返回认证及加密消息；或者是网络设备本身能够某种途径，例如，通过查询网络设备实体，查询到具备UE业务能力的网络设备并通知ENB，然后指示ENB向该MME发送RRC Initial Direct Transfermessage，注册成功，MME向UE返回认证及加密消息。如果网络限制UE注册到选定的MME上，如区域限制，尽管该MME具备UE业务能力的功能，但UE无法Attach到该节点，则MME仍然要向ENB发送重路由消息继续选择合适的节点或拒绝该UE注册。
步骤1005，如果MME允许UE注册，则MME与HSS交互，进行位置信息更新；
步骤1006，网络设备向ENB返回重路由完成消息Reroute Complete；
步骤1007，ENB向UE发送Direct Transfer消息，携带附着接受信息；
步骤1008，UE向相应MME发送附着完成消息Attach Complete，继续后续流程。
实际应用中，还可以是，在经过UE的认证后，获知网络确实允许UE使用该业务后才进行节点的选择(即如果选择后的节点不具备该业务，则重新进行如上节点的选择)。否则UE可能并没有开启或网络禁止该UE使用该业务，结果却耗费精力来选择具有该业务的节点。
上述实施例中，UE在一开始Attach或TAU时就选择合适的网络设备，如果该UE附着到该网络设备期间没有使用UE所需的业务，随着具有某种业务功能的UE的增多，使某些具有特殊业务功能的网络设备负担增加，但实际上，可能真正使用该业务的UE并没有增加多少。因此，更进一步地，本方法还可以是，当只有UE使用特殊业务功能时才转移到合适的网络设备。例如，当UE附着到某个网络设备时，在某个时候，该UE请求SAE VCC或MBMS业务，此时，如果该网络设备不能支持该业务，则该网络设备发起类似Relocation过程，将该UE切换到支持该业务能力的某个网络设备上去，切换完成后，再继续处理该UE的业务请求。
图11为本发明实施例一种选择不同能力网络设备的另一方法流程示意图。本实施例以MBMS业务为例，其他业务与此流程不同，但思想都是在当要使用该业务时，当发现目前所处的设备不支持该业务，则进行设备的迁移。如图11所示，该方法包括：
步骤1101，UE与SGSN A进行PDP上下文PDP Context激活；
步骤1102，UE向GGSN发送Internet组管理协议(IGMP，Internet GroupManagement Protocol)j oin消息；
步骤1103，GGSN向广播/组播服务中心(BM-SC，Broadcast/MulticastServing Center)发送MBMS认证请求MBMS Authorization Request消息；
步骤1104，BM-SC向GGSN返回MBMS认证响应MBMS AuthorizationResponse消息；
步骤1105，GGSN向SGSN A发送MBMS通知请求MBMS NotificationRequest消息；
步骤1106，SGSN A接收MBMS Notification Request消息，发现自身没有MBMS能力时，查询配置或其它实体，如向HSS查询得到支持MBMS能力的SGSN B；
步骤1107，SGSN A向SGSN B发送迁移请求Relocation Request消息；
本步骤中，SGSN A查询得到支持MBMS能力的SGSN B，并触发从SGSN A到SGSN B的Relocation Request过程，可能在SGSN A和HSS交互中发现UE没有开通MBMS业务时，不会发生Relocation。
步骤1108，SGSN A到SGSN B的迁移过程，具体迁移流程略；
步骤1109，SGSN B向SGSN A发送重迁移请求确认消息；
步骤1110，SGSN A向GGSN发送MBMS通知响应MBMS NotificationResponse消息，携带SGSN B地址信息；
步骤1111，GGSN向SGSN B发送MBMS通知请求MBMS NotificationRequest消息；
步骤1112，SGSN B向GGSN返回MBMS通知响应MBMS NotificationResponse消息；
步骤1113，SGSN B向UE发送MBMS Context激活请求Request MBMSContext Activation消息；
步骤1114，UE向SGSN B返回激活MBMS Context请求Activate MBMSContext Request消息。
本步骤中，UE将移动管理(MM，Mobility Management)context、PDPcontext和MBMS UE Context从SGSN A转移到SGSN B上，当这个过程完成后，SGSN A发送MBMS Notification Response通知GGSN使用SGSN B使用SGSN B建立MBMS业务。
对于不同的业务，其Relocation的流程不尽相同，但只有在UE要使用某些业务时，如果目前附着的网络节点无法支持该业务，才进行节点的Relocation，Relocation后的目标节点可以是原Pool内的节点，或是选择新的Primary Pool内的节点。
实际应用中，如果还存在具有不同能力的Pool，选择合适的Pool来服务UE与选择不同能力的网络设备相类似，在此不再赘述。
上述实施例中，如果UE进入一个新的TA，不属于UE分配的TA表中，UE需要发起TAU。而且，该UE接入的ENB与原来的MME或服务网关没有接口或某些异常情况，如源MME或服务网关故障或负载过重时，需要选择一个新的MME或服务网关。
图12为本发明实施例一种选择网络设备的TAU方法流程示意图。如图12所示，该方法包括：
步骤1201，UE进入一个不在自身TA list中的TA，向ENB发送TAU请求TAU Request消息；
本步骤中，UE进入一个新的TA，该TA不在分配的TA list中，而且，该UE接入的ENB与原来的MME或服务网关没有接口(本实施例以与源MME和服务网关都没有接口为例进行说明)。
步骤1202，ENB发现与源MME(S-MME)没有连接，选择ENB的PrimaryMME Pool或优先级最高的MME Pool，并从中选择一个相应的MME；
步骤1203，ENB向选择的目标MME(T-MME)转发TAU Request消息；
步骤1204，T-MME向S-MME发送上下文请求Context Request消息，S-MME向T-MME返回上下文响应Context Response消息，T-MME更新UE的上下文Context信息；
步骤1205，T-MME发现ENB与源服务网关(S-Serving SAE GW)间没有建立连接，选择ENB的服务网关Primary Pool或优先级最高的服务网关Pool，再从中选择目标服务网关(T-Serving SAE GW)；
实际应用中，也可以在步骤1104和步骤1105间执行T-MME与HSS以及T-MME与UE相互之间的鉴权、认证等过程。
步骤1206，T-MME向目标服务网关发送创建承载上下文请求CreateBearer Context Request消息；
步骤1207，目标服务网关向分组数据网关发送更新承载上下文请求Update Bearer Context Request消息，分组数据网关返回更新承载上下文响应Update Bearer Context Response消息；
本步骤中，目标服务网关更新分组数据网关中所有UE使用的S5/S8承载。
步骤1208，目标服务网关向T-MME发送创建承载上下文响应CreateBearer Context Response消息；
步骤1209，T-MME向HSS进行注册；
步骤1210，HSS删除S-MME中UE的上下文Context信息；
步骤1211，S-MME删除源服务网关中UE的承载上下文Bearer Context信息；
步骤1212，HSS向T-MME发送注册确认Register MME Ack消息；
步骤1213，T-MME向UE发送TAU接受TAU Accept消息。
如上当ENB只连接一个Pool时，选择Primary Pool或优先级最高的Pool不是一个真正的选择过程，只需选择其连接的Pool即可。
以上描述了在SAE网络中，通过EUTRAN进行接入时，由ENB来进行MME或服务网关的选择。在实际应用中，当UE从2G/3G接入系统接入时，上述ENB被SGSN替换，即由SGSN进行Pool的选择和进一步MME或服务网关的选择。在系统内切换或异常情况发生时，ENB被MME替换，即由源MME进行Pool的选择和进一步MME或服务网关的选择。
由上可以看出，本发明实施例的选择网络设备的方法和系统及装置，通过根据UE的位置信息选择Primary Pool或优先级最高的Pool，然后根据负载平衡等原则，选择Pool内的具体设备；当Pool存在不同能力的设备时，通过EUTRAN选择合适能力的设备，或CN要求EUTRAN重新选择节点，或当业务需要的时候进行节点的迁移；有效地减少了MME和服务网关Relocation的次数，提高了网络的运行效率；以及通过具有或开启新业务功能的UE选择附着在Pool内具有新业务功能的网络设备，适应了业务发展的多样性需求，节省了设备开销。
以上举较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种选择网络设备的方法，其特征在于，该方法包括：
A.用户设备UE接入演进的节点ENB，当UE需要进行新的网络设备选择时，ENB从预先设置的信息中选择Primary Pool或优先级最高的Pool；
B.从所选择的Primary Pool或优先级最高的Pool内选择网络设备，具体包括：
ENB从所述选择的Primary Pool或优先级最高的Pool内选择移动管理实体MME或服务网关Serving SAE GW；和/或
ENB从所述选择的Primary Pool或优先级最高的Pool内选择MME，MME选择UE接入的ENB的服务网关Primary Pool或优先级最高的Pool，再选择Pool内的服务网关。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：预先设置主要的池Primary Pool信息和/或Pool的优先级。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，MME选择UE接入的ENB的服务网关Primary Pool或优先级最高的Pool，再选择Pool内的服务网关包括：
如果ENB选择的MME配置了ENB的服务网关Pool信息，MME直接根据预先设置的信息中选择服务网关Primary Pool或优先级最高的服务网关Pool；否则，ENB向MME发送初始UE消息时，携带ENB配置的服务网关Pool信息；
MME为ENB选择服务网关Primary Pool或优先级最高的服务网关Pool后，从选定的Pool内选择服务网关。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述UE进行新的网络设备选择包括：UE初始接入ENB时，进行新的网络设备选择；或ENB与UE的源MME或服务网关无连接时，进行新的网络设备选择；或源MME或服务网关故障或其负载超过一定门限时，进行新的网络设备选择；或链路发生故障时，进行新的网络设备选择；或
在后续的接入或切换过程中，当与ENB连接的源MME或服务网关负载或链路超过预定条件，ENB或MME选择MME或服务网关Primary Pool或优先级最高的Pool或其他Pool，再选择MME或服务网关。
5.根据权利要求1或3或4所述的方法，其特征在于：进一步包括：
如果Primary Pool或优先级最高的Pool中的网络设备负载超过预定条件，选择Neighboring Pool或次最高优先级的Pool，再选择该Pool中的MME或服务网关。
6.根据权利要求1或3或4所述的方法，其特征在于：进一步包括：
ENB选择MME或服务网关；或MME选择服务网关过程中，根据MME或服务网关所在Pool的优先级对MME或服务网关的选择算法进行加权。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当Pool内存在不同能力的网络设备时，所述方法进一步包括：预先设置连接的网络设备的能力信息；
UE接入ENB，当UE需要进行新的网络设备选择时，UE向ENB发送初始直传消息中携带UE所需的能力信息；
ENB根据所述UE对网络设备的能力信息和/或负载平衡信息从选定的Pool内选择MME或服务网关。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述选择MME或服务网关包括：
ENB根据预先设置的网络设备的能力信息从Primary Pool或优先级最高的Pool中选取具备UE所需能力的MME或服务网关；
或者，通过接收的非接入层NAS消息中包含的信息元素IE字段获取该UE需要网络设备具备的能力信息，网络设备通过增强型无线接入网络应用部分E-RANAP消息指示ENB选择具备UE所需能力的网络设备；
或者，通过接收的NAS消息中包含的IE字段获取该UE需要网络设备具备的能力信息，网络设备自身查询到具备UE能力的其它网络设备，并将该网络设备信息通知ENB，ENB再直接选择该具备UE能力的网络设备；
或者，通过重路由不断尝试，直到找到具备UE能力的网络设备。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当UE使用特殊业务功能时，该方法进一步包括：如果网络中该UE附着的网络设备不支持该业务，当需要使用该业务时，该网络设备发起迁移请求，将UE切换到支持该UE业务能力的其它网络设备，切换完成后，再继续处理该UE的业务请求。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当UE分配两个或以上跟踪区TA时，所述TA为该UE附着的Pool内的TA。
11.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当UE进入一个新的TA，而且，该UE接入的ENB与原来的MME或服务网关没有接口，或原来的MME或服务网关故障或负载超过预设门限时，该方法为：
A0.UE向ENB发送跟踪区更新TAU请求消息，ENB选择Primary MMEPool，并从中选择MME；
B0.如果需要更换服务网关，且MME进行服务网关选择时，MME选择ENB的服务网关Primary Pool，再从中选择服务网关；
C.服务网关更新承载上下文，向MME发送创建承载上下文响应消息；
D.MME与归属用户系统HSS交互，向UE发送TAU接受消息。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步骤B0进一步包括：
B 1.目标MME选择ENB的服务网关Primary Pool，再从中选择目标服务网关；
B2.目标MME向目标服务网关发送创建承载上下文请求消息；
B3.目标服务网关向分组数据网关发送更新承载上下文请求消息，分组数据网关返回更新承载上下文响应消息。
13.一种选择网络设备的系统，其特征在于，该系统包含ENB，其中
所述ENB，用于保存预先设置的Primary Pool信息和/或Pool的优先级信息，当需要为UE进行新的网络设备选择时，从预先设置的信息中选择Primary Pool或优先级最高的Pool，再选择Pool内的网络设备，包括信息保存单元和信息选择单元，其中，
信息保存单元，用于保存预先设置的Primary Pool信息和/或Pool的优先级信息；
信息选择单元，用于当UE需要进行新的网络设备选择时，从预先设置的信息中选择Primary Pool或优先级最高的Pool，从所述选择的Primary Pool或优先级最高的Pool内选择移动管理实体MME或服务网关Serving SAEGW；和/或
ENB从所述选择的Primary Pool或优先级最高的Pool内选择MME，MME从所述选择的Primary Pool或优先级最高的Pool内选择Serving SAEGW。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，当Pool内存在不同能力的网络设备时，所述ENB进一步用于保存预先设置连接的网络设备的能力信息；
所述ENB，当需要进行MME或服务网关的选择时，从预先设置的信息中选择Primary Pool或优先级最高的Pool；根据UE所需的能力信息和/或负载平衡信息，选择Pool内的MME或服务网关，向MME发送初始UE消息；
当需要进行服务网关的选择且服务网关是由MME进行选择时，所述MME选择所述ENB的服务网关Primary Pool或优先级最高的Pool，再根据UE所需的能力信息和/或负载平衡信息，选择Pool内的服务网关。
15.一种ENB，其特征在于，该ENB包括信息保存单元和信息选择单元，其中，
信息保存单元，用于保存预先设置的Primary Pool信息和/或Pool的优先级信息；
信息选择单元，用于当UE需要进行新的网络设备选择时，从预先设置的信息中选择Primary Pool或优先级最高的Pool，从所述选择的Primary Pool或优先级最高的Pool内选择移动管理实体MME或服务网关Serving SAEGW；和/或
ENB从所述选择的Primary Pool或优先级最高的Pool内选择MME，MME从所述选择的Primary Pool或优先级最高的Pool内选择Serving SAEGW。
16.根据权利要求15所述的ENB，其特征在于，信息保存单元进一步用于保存预先设置连接的网络设备的能力信息。
17.根据权利要求15或16所述的ENB，其特征在于，在从2G/3G接入系统接入时，所述ENB为服务GPRS支持节点SGSN，由SGSN进行Pool的选择和进一步MME的选择；在系统内切换或异常情况发生时，所述ENB为MME。
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Application publication date: 20080924

Assignee: Apple Computer, Inc.

Assignor: Huawei Technologies Co., Ltd.

Contract record no.: 2015990000755

Denomination of invention: Method, system and device for selecting network equipment

Granted publication date: 20101208

License type: Common License

Record date: 20150827

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