CN101369912B - 一种用户设备上下文更新方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种当用户设备在3GPP演进系统和非3GPP系统之间移动的过程中，用户设备UE在3GPP系统中更新UE上下文的方法及装置，当UE从3GPP演进系统移动至非3GPP系统时，通过对该UE的UE上下文进行更新，保存了该UE的UE上下文，并将UE的状态设置为去附着状态，避免了UE在3GPP演进系统和非3GPP系统中同时存在用户信息的问题。并且当UE从非3GPP系统移动回3GPP演进系统后，移动性管理实体使用保存的该用户设备的UE上下文，加快了为UE建立承载的过程，相应地减少了网络信令的开销，减轻了网络负担，同时也保证了UE在切换回3GPP演进系统后的承载和切换前的在3GPP演进系统中承载服务质量(QoS)的一致性。

Description

一种用户设备上下文更新方法与装置 

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种用户设备(User Equipment，UE)上下文更新的方法与装置。 

背景技术

在3GPP演进系统(System Architecture Evolution，SAE)中，非3GPP系统(Non-3GPP)系统会和SAE系统共同部署，对于终端用户来说则存在两种不同系统间频繁移动的问题。非3GPP系统和3GPP演进系统之间的互通是一种松耦合的关系，系统之间的移动性管理是基于IP层的机制。当UE从3GPP演进系统移动到非3GPP系统后再移动回3GPP演进系统时，需要保证UE的所有IP承载的服务质量(QoS)的一致性，同时应尽可能减少UE的认证时的消息数据，加快认证的过程。 

在传统的3GPP系统中，分组数据协议(PDP，Packet Data Protocol)上下文只在有数据需要传送时才需要激活，并且在传统的3GPP系统中有周期性的位置更新机制，可以保证UE离开3GPP系统时删除相应的UE上下文(UEContext)。但3GPP演进系统却不一样，当UE注册到3GPP演进系统时，UE将激活至少一个缺省承载(Default Bearer)，并有可能激活一个或者多个其他专用的SAE承载，对应地，将被分配一个或者多个IP地址。当UE离开3GPP演进系统移动到一个非3GPP系统时，由于没有相应的过程通知原3GPP演进系统的移动性管理实体(Mobility Management Entity，MME)，因此移动性管理实体并不知道当前UE已经离开了3GPP演进系统而移动到了非3GPP系统，这样就会造成该UE的用户信息在3GPP演进系统和非3GPP系统中同时存在的情况。 

当UE完成在非3GPP系统内的接入流程后，归属用户服务器(HomeSubscriber Server，HSS)会获知UE已从原3GPP演进系统接入至非3GPP系统，并通知原3GPP演进系统中的移动性管理实体该用户设备已经离开3GPP演进系统，该移动性管理实体将该UE的UE上下文的状态设置为无效，删除该用户设备的UE上下文。 

相应地，当用户设备从非3GPP系统移动回3GPP演进系统后，其在3GPP演进系统内执行的附着(Attach)过程如图1所示。图1中：步骤1～2为该UE移动回3GPP演进系统后，向3GPP演进系统中当前为UE服务的移动管理性实体(下面称为新移动性管理实体，new MME)发出附着请求，步骤3～5是UE、移动性管理实体、归属用户服务器之间执行的鉴权流程。因为前述该UE从原3GPP演进系统移动至非3GPP系统时，原3GPP演进系统中的移动管理性实体(下面称为旧移动性管理实体，old MME)已经将该UE的UE context设置为无效，所以当其移回3GPP系统时新移动性管理实体只能获取该UE的ID，即国际移动用户标识码(IMSI，International Mobile Subscriber Identity)，而不能获取其他有关的UE上下文信息。因此，该UE需要在3GPP演进系统内重新进行鉴权认证，建立UE上下文，包括：认证五元组(Authentication Quintets)、承载上文(bearer contexts)等，然后才能在3GPP演进系统中重新建立承载。 

当新移动性管理实体收到UE的附着请求时(Attach Request)之后，由于此时新移动性管理实体中没有储存该UE的UE上下文，所以只能在图1的步骤5中使用归属用户服务器产生的鉴权数据对用户设备重新进行鉴权(Authentication)。当用户设备频繁地在3GPP系统和非3GPP演进系统之间移动时，就将加大系统的信令开销，增加网络负担，同时还不能保证用户设备移动前和移动后再返回3GPP演进系统时承载的服务质量(QoS，Quality ofService)的一致性。 

发明内容 

本发明提供一种用户设备上下文更新方法与装置，实现用户在3GPP演进系统和非3GPP系统之间移动时使用少量信令交互快速建立承载。 

本发明提供了一种用户设备上下文更新方法，包括： 

当用户设备UE从3GPP演进系统移动到非3GPP系统后，网络侧归属用户服务器通知移动性管理实体进行UE上下文的更新； 

移动性管理实体更新UE上下文并保存； 

当所述UE从非3GPP系统移动回3GPP演进系统后，当前为UE服务的移动性管理实体根据本地保存所述UE的UE上下文的状况执行该UE接入3GPP演进系统的附着流程。 

归属用户服务器获取到UE在非3GPP系统内发起注册请求后，确定出该UE从3GPP演进系统移动到非3GPP系统。 

移动性管理实体更新UE上下文，具体包括：移动性管理实体将该UE的状态设置为去附着状态；并标识该UE移动到非3GPP系统中。 

移动性管理实体更新UE上下文后，向归属用户服务器返回UE上下文更新确认消息。 

当UE从非3GPP系统移动回3GPP演进系统后，当前为UE服务的移动性管理实体检测出本地保存有该UE的UE上下文，根据本地保存的该UE的UE上下文执行该UE接入3GPP演进系统的附着流程。 

当UE从非3GPP系统移动回3GPP演进系统后，当前为UE服务的移动性管理实体检测出本地没有保存有该UE的UE上下文，则从上一次为该UE服务的移动性管理实体中获取该UE的UE上下文，使用获取的UE上下文执行该UE接入3GPP演进系统的附着流程。 

从上一次为UE服务的移动性管理实体中获取UE的UE上下文，具体包括： 

当前为UE服务的移动性管理实体向上一次为该UE服务的移动性管理实体发送移动性管理实体MME上下文请求消息； 

上一次为该UE服务的移动性管理实体返回MME上下文响应消息，在上下文响应消息中携带本地保存的该UE的UE上下文信息。 

本发明还提供了一种用户设备上下文更新装置，包括：接收单元、处理单元、更新单元和存储单元； 

接收单元，用于接收归属用户服务器发送的UE上下文更新消息并通知给处理单元； 

处理单元，用于根据接收的UE上下文更新消息，通知更新单元对存储单元中存储的该UE的UE上下文进行更新； 

更新单元，用于对存储单元中保存的该UE的UE上下文进行更新； 

存储单元，用于保存该UE的UE上下文。 

上述用户设备上下文更新装置还包括发送单元； 

接收单元还用于接收MME上下文请求消息，并通知给所述处理单元； 

处理单元还用于根据接收的MME上下文请求消息，通知所述发送单元从所述存储单元中获取UE上下文； 

发送单元，用于发送UE上下文给发起MME上下文请求消息的实体。 

上述用户设备上下文更新装置还包括： 

获取单元，用于发起MME上下文请求消息，并接收返回的MME上下文响应消息，获取MME上下文响应消息中携带的UE上下文，并将获取到的UE上下文发送给存储单元。 

更新单元还用于在进行UE上下文更新后，向处理单元返回更新确认消息； 

处理单元还用于接收到更新确认消息后，通过发送单元向归属用户服务器发送更新确认消息。 

用户设备上下文管理装置集成于3GPP演进系统中的移动性管理实体中。 

本发明提供了一种当UE在3GPP演进系统和非3GPP系统之间移动的过程中，UE在3GPP演进系统中的UE上下文的更新方法及装置。当UE从3GPP演进系统移动至非3GPP系统时，通过对UE的UE上下文进行更新(将UE 状态设置为去附着状态)并保存UE上下文，当UE从非3GPP系统移动回3GPP演进系统后，当前为UE服务的移动性管理实体可以使用本地(或从3GPP演进系统中上一次为该UE服务的移动性管理实体中)保存的UE上下文进行鉴权认证和承载建立，省去了现有技术中该UE需要在3GPP演进系统内通过归属用户服务器重新进行鉴权认证，并重新建立UE上下文的信令交互流程，从而加快了为该UE建立承载的过程，相应地减少了网络信令的开销，减轻了网络负担，同时由于UE移动回3GPP演进系统后使用的UE上下文与移动前相同，因此保证了UE在移动回3GPP演进系统后建立的承载和移动前承载的服务质量(QoS)的一致性。 

附图说明

图1为现有技术中UE从非3GPP系统接入3GPP演进系统时执行附着的信令交互流程图； 

图2为本发明实施例提供的UE从3GPP演进系统接入非3GPP系统后，UE上下文更新信令交互流程图； 

图3为本发明实施例提供的UE从非3GPP接入3GPP演进系统时执行附着的信令交互流程图之一； 

图4为本发明实施例提供的UE从非3GPP接入3GPP演进系统时执行附着的信令交互流程图之二； 

图5A为本发明实施例提供的UE上下文更新装置结构示意图之一； 

图5B为本发明实施例提供的UE上下文更新装置结构示意图之二。 

具体实施方式

下面结合附图，用具体实施例详细阐述UE在3GPP演进系统和非3GPP系统之间移动过程中，UE在3GPP演进系统中的UE上下文(UE Context)更新的过程。 

实施例1： 

当UE从3GPP演进系统移动至非3GPP系统，并完成非3GPP系统内的接入流程后，在非3GPP系统内通过S2a/S2b/S2c接口已经建立IP连接。此时，对在原3GPP演进系统中的移动性管理实体中保存的该UE的UE上下文进行更新，更新的信令交互流程见图2。 

在更新步骤开始之前，在原3GPP演进系统中，UE与PDN网关(PDN GW)之间已经建立了承载。 

步骤1、UE选择接入非3GPP系统，并且按照非3GPP系统的接入规范建立媒体接入控制(Media Access Control，MAC)层的连接； 

步骤2、UE发起认证和授权(Authentication)过程； 

步骤3、认证和授权成功后，认证、授权、计费服务器(Authentication，Authorization and Accounting Server，AAA server)通过Wx^*接口向归属用户服务器发起注册过程，当归属用户服务器收到认证、授权、计费服务器发送的注册消息之后，归属用户服务器获知该UE已经从3GPP演进系统移动到了非3GPP系统； 

步骤4、归属用户服务器向原3GPP系统中移动性管理实体发送更新旧的UE上下文(Update old UE context)的消息，通知移动性管理实体更新该UE的状态； 

步骤5、上述移动性管理实体将该UE的状态设置为去附着(Detached)的状态，同时标识UE移动到非3GPP系统中，保存该UE的UE上下文，然后向归属用户服务器返回更新旧的UE上下文确认(Update old UE contextACK)消息； 

步骤6、归属用户服务器向认证、授权、计费服务器发送确认注册(ConfirmRegister)的消息； 

步骤7、上述移动性管理实体向服务网关(Serving GW)和PDN网关发送删除承载请求(Delete Bearer Request)消息，通知服务网关和PDN网关删除该UE在原3GPP演进系统中的承载； 

步骤8、服务网关和PDN网关向移动性管理实体发送删除承载响应的消息，通知移动性管理实体已经完成删除承载操作。 

当UE从非3GPP系统移动回3GPP演进系统时，需要执行附着(Attach)过程。在3GPP演进系统中，在当前为UE服务的移动性管理实体收到该UE发出的附着请求(Attach Request)消息后，该移动性管理实体会检查本地是否保存有该UE的UE上下文，此时会出现下列两种情况： 

第一种情况，如果UE离开3GPP演进系统时为UE服务的移动性管理实体以及UE从非3GPP系统移回至3GPP演进系统时为UE服务的移动性管理实体管理是同一个移动性管理实体，那么这个移动性管理实体中就保存着该UE的UE上下文，可以直接使用该移动性管理实体中保存的UE上下文继续进行上述该UE在3GPP演进系统内的附着过程。具体附着流程如图3所示，包括： 

步骤1、UE向演进基站(eNodeB)发送附着请求； 

步骤2、eNodeB向3GPP演进系统中为该UE服务的移动性管理实体转发该UE的附着请求； 

步骤3、3GPP演进系统中为该UE服务的移动性管理实体检查出已本地保存有该UE的UE上下文，则向该UE发出身份请求(Identity Request)消息，UE返回身份响应(Identity Response)消息； 

步骤4、UE、当前服务的移动性管理实体(MME)、用户归属服务器(HSS)之间执行认证和授权流程； 

步骤5、当前服务的移动性管理实体发送删除承载请求(Delete BearerRequest)消息给服务网关和PDN网关，请求删除该UE的旧的承载，服务网关和PDN网关删除了该UE的旧的承载之后，返回删除承载响应(Delete BearerResponse)消息给当前服务的移动性管理实体； 

步骤6、当前服务的移动性管理实体向服务网关发送建立缺省承载请求(Create Default Bearer Request)消息，请求为该UE建立缺省承载； 

步骤7、服务网关向PDN网关发送建立缺省承载请求(Create DefaultBearer Request)消息，请求PDN网关也为该UE建立缺省承载； 

步骤8、PDN网关与策略与计费功能实体(Policy and Charging RuleFunction，PCRF)之间进行策略及计费的信令交互(PCRF Interaction)； 

步骤9、PDN网关回复创建缺省承载响应(Create Default Bearer Response)消息给服务网关； 

步骤10、服务网关发送创建缺省承载响应(Create Default Bearer Response)消息给当前服务的移动性管理实体； 

步骤11、当前服务的移动性管理实体发送附着接受(Attach Accept)消息给eNodeB； 

步骤12、eNodeB向UE发送无线承载建立请求(Radio Bearer establishmentrequest)消息； 

步骤13、UE回复无线承载建立响应(Radio Bearer establishment response)消息给eNodeB； 

步骤14、eNodeB给当前服务的移动性管理实体发送附着完成(AttachComplete)的消息。 

图3中实线标注的步骤是该UE在3GPP演进系统中附着流程必不可少的步骤，其他虚线标出的步骤为可选性步骤。 

第二种情况，3GPP演进系统中，当前为UE服务的移动性管理实体判断本地没有存储该UE的UE上下文，表明当前为UE服务的移动性管理实体(新的移动性管理实体)与UE离开3GPP演进系统前为该UE服务的移动性管理实体(旧的移动性管理实体)不是同一个移动性管理实体，由于旧的移动性管理实体中保存有该UE的UE上下文，所以新的移动性管理实体只需要向旧的移动性管理实体发送请求就可以得到已保存的UE上下文来进行下一步的附着流程，而不需要从零开始重新建立该UE的UE上下文。其具体的流程如图4所示，包括： 

步骤1、UE向eNodeB发送附着请求； 

步骤2、eNodeB向当前为UE服务的移动性管理实体(新的移动性管理实体)转发该UE的附着请求； 

步骤3、新的移动性管理实体向旧的移动性管理实体发出MME上下文请求(MME Context Request)的消息，目的是从旧的移动性管理实体中获取该UE的UE上下文，旧的移动性管理实体返回MME上下文响应(MME ContextResponse)消息给新的移动性管理实体，该消息中包含该UE的UE上下文； 

步骤4、新的移动性管理实体向该UE发出身份请求(Identity Request)的消息，UE向新的移动性管理实体返回身份响应(Identity Response)消息； 

步骤5、UE、新的移动性管理实体(MME)、归属用户服务器之间执行认证和授权流程，由于新的移动管理性实体获取的是旧的移动性管理实体中保存的该UE的UE上下文，上述UE上下文中包含有该UE的鉴权数据，新的移动性管理实体可以直接对该UE进行鉴权步骤，而无需要求归属用户服务器产生鉴权数据，从而加快了鉴权的速度； 

步骤6、新的移动性管理实体发送删除承载请求(Delete Bearer Request)消息给服务网关和PDN网关，请求删除该UE的承载，服务网关和PDN网关删除了该UE的承载之后，返回删除承载响应(Delete Bearer Response)消息给新的移动性管理实体； 

步骤7、新的移动性管理实体向归属用户服务器发送更新地址(UpdateLocation)的消息，请求更新UE的地址； 

步骤8、归属网络服务器向旧的移动性管理实体发出取消UE地址(CancelLocation)的消息，旧的移动性管理实体取消了之后返回取消地址确认消息(Cancel Location ACK)给归属用户服务器； 

步骤9、旧的移动性管理实体向服务网关和PDN网关发送删除承载的请求(Delete Bearer Request)消息，当服务网关和PDN网关删除了该UE的承载之后，返回确认消息给旧的移动性管理实体； 

步骤10、网络归属服务器给新的移动性管理实体发送插入签约用户数据(Insert Subscriber Data)的消息，新的移动性管理实体返回插入签约用户数据确认(Insert Subscriber Data ACK)消息给网络归属服务器； 

步骤11、网络归属服务器向新的移动性管理实体发送更新UE地址确认(Update Location ACK)的消息； 

步骤12至步骤20与分别与图3中的步骤6至步骤14相同，在此不再赘述。 

实施例2： 

根据实施例1提供的在3GPP演进系统中的更新UE上下文的方法，本实施例公开了一种UE上下文更新装置，其结构如图5A所示，包括：接收单元、处理单元、更新单元、存储单元；其中： 

接收单元501，用于接收归属用户服务器发送的UE上下文更新消息并通知给处理单元502； 

处理单元502，用于根据接收的UE上下文更新消息，通知所述更新单元503对所述存储单元504中存储的该UE的UE上下文进行更新； 

更新单元503，用于对所述存储单元504中保存的该UE的UE上下文进行更新； 

存储单元504，用于保存该UE的UE上下文。 

当上述UE上下文更新装置接收到MME上下文请求消息或者需要发送MME上下文请求消息时，一个较佳的例子是在上述UE上下文更新装置基础上增加发送单元和获取单元。如图5B所示，其中： 

接收单元501还用于接收实体或装置发送的MME上下文请求消息，并通知给所述处理单元502； 

处理单元502还用于根据接收的MME上下文请求消息，通知所述发送单元505从所述存储单元504中获取UE上下文； 

发送单元505，用于发送UE上下文给发起MME上下文请求消息的实体 或装置； 

上述情况是指本装置接收到MME上下文请求消息后，将本地保存的UE上下文发送给请求UE上下文的实体或装置。 

更进一步所述UE上下文更新装置还包括： 

获取单元506，用于向其他保存有UE上下文的实体或装置发起MME上下文请求消息，请求获取该UE的UE上下文，并接收返回的MME上下文响应消息，获取MME上下文响应消息中携带的UE上下文后，将获取到的UE上下文发送给存储单元保存。 

使用获取单元506时是由于本地没有保存该UE的UE上下文，需要从上一次为该UE服务的相关实体获取其保存的该UE的UE上下文。 

上述UE上下文更新装置可以集成于3GPP演进系统中的移动性管理实体中。 

使用本发明实施例中UE上下文更新的方法及装置，该UE从非3GPP系统接入3GPP演进系统的附着流程中，由于3GPP演进系统中旧的移动性管理实体中保存了该UE在离开3GPP演进系统前的UE上下文，同时该UE上下文中包含了该UE在离开3GPP系统之前的关于所有承载服务质量(QoS)的参数，这样，在UE从非3GPP系统再移动回3GPP演进系统时，附着流程以及承载建立过程中，可以使用保存的UE上下文进行鉴权认证和承载建立，不需要重新获取鉴权数据进行鉴权认证，也不需要执行重新建立UE上下文的信令交互流程，从而加快该UE建立承载的过程，减少信令开销。由于UE移动回3GPP演进系统后使用的UE上下文与移动前相同，因此可以保证该UE移动回3GPP演进系统后的承载的服务质量与移动前的承载的服务质量的一致性。 

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。 

Claims (12)

1.一种用户设备上下文更新方法，其特征在于，包括：

当用户设备UE从3GPP演进系统移动到非3GPP系统后，网络侧归属用户服务器通知移动性管理实体进行所述UE上下文的更新；

所述移动性管理实体更新所述UE上下文并保存；

当所述UE从非3GPP系统移动回3GPP演进系统后，当前为UE服务的移动性管理实体根据本地保存所述UE的UE上下文的状况执行该UE接入3GPP演进系统的附着流程。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述归属用户服务器获取到所述UE在非3GPP系统内发起注册请求后，确定出所述UE从3GPP演进系统移动到非3GPP系统。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动性管理实体更新UE上下文，具体包括：

所述移动性管理实体将所述UE的状态设置为去附着状态；并标识该UE移动到非3GPP系统中。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

移动性管理实体更新所述UE上下文后，向所述归属用户服务器返回UE上下文更新确认消息。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述UE从非3GPP系统移动回3GPP演进系统后，当前为UE服务的移动性管理实体检测出本地保存有该UE的UE上下文，根据本地保存的该UE的UE上下文执行该UE接入3GPP演进系统的附着流程。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述UE从非3GPP系统移动回3GPP演进系统后，当前为UE服务的移动性管理实体检测出本地没有保存有所述UE的UE上下文，则从上一次为所述UE服务的移动性管理实体中获取所述UE的UE上下文，使用获取的UE上下文执行该UE接入3GPP演进系统的附着流程。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述从上一次为所述UE服务的移动性管理实体中获取所述UE的UE上下文，具体包括：

当前为UE服务的移动性管理实体向上一次为该UE服务的移动性管理实体发送移动性管理实体MME上下文请求消息；

所述上一次为该UE服务的移动性管理实体返回MME上下文响应消息，在上下文响应消息中携带本地保存的该UE的UE上下文信息。

8.一种用户设备上下文更新装置，其特征在于，包括：接收单元、处理单元、更新单元和存储单元；

所述接收单元，用于接收归属用户服务器发送的UE上下文更新消息并通知给所述处理单元；

所述处理单元，用于根据接收的UE上下文更新消息，通知所述更新单元对所述存储单元中存储的该UE的UE上下文进行更新；

所述更新单元，用于对所述存储单元中保存的该UE的UE上下文进行更新；

所述存储单元，用于保存该UE的UE上下文。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括发送单元；

所述接收单元还用于接收MME上下文请求消息，并通知给所述处理单元；

所述处理单元还用于根据接收的MME上下文请求消息，通知所述发送单元从所述存储单元中获取UE上下文；

所述发送单元，用于发送UE上下文给发起MME上下文请求消息的实体。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：

获取单元，用于发起MME上下文请求消息，并接收返回的MME上下文响应消息，获取MME上下文响应消息中携带的UE上下文，并将获取到的UE上下文发送给存储单元。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述更新单元还用于在进行UE上下文更新后，向所述处理单元返回更新确认消息；

所述处理单元还用于接收到更新确认消息后，通过所述发送单元向所述归属用户服务器发送所述更新确认消息。

12.如权利要求8至11任一所述的装置，其特征在于，所述用户设备上下文管理装置集成于3GPP演进系统中的移动性管理实体中。

Images