专利名称：一种实现负载均衡的系统及方法
技术领域：
本发明涉及移动通信技术领域，特别是指一种实现负栽均衡的系统及方法。
背景技术：
通用移动通信系统(UMTS)是第三代合作伙伴计划(3GPP)組织制定的 一种第三代移动通信系统的技术标准。目前，3GPP组织在研究UMTS网络向 后演进的下一代网络，本文中将该网络称为"演进网络"，并制定演进网络的技 术标准。演进网络具有很多新的特点，例如只提供分组型业务，语音、视频 电话等实时业务以分组的方式来提供；实现全因特网协_汉(IP)网络，网络中 各节点设备通过IP网络互连，每个用户设备完成网络附着后，网络为其分配 IP地址；更好的网络拓朴结构以提高网络的可靠性，设备之间可建立多对多关 系，多个设备共同承担网络负载实现负栽均衡。
图l描述了演进网络的结构。参见图l所示，演进网络由三部分组成，包 :括演进无线接入网(Evolved Radio Access Network, E-RAN)、演进分组核心网 (Evolved Packet Core, EPC )和用户设备(User Equipment, UE )。 E画RAN是 指由若千演进基站(eNodeB)组成的演进无线接入网。演进分组核心网中有四 个逻辑功能实体，即移动性管理实体(Mobility Management Entity, MME)、 用户面实体(User Plane Entity, UPE)、 3GPP锚点(3GPP Anchor)和SAE锚 点(SAEAnchor)。 MME实现移动性管理和SI接口的控制面功能，UPE实现 用户数据的加密、头压缩、数据帧处理功能，3GPPAnchor作为2G/3G与演进 网络之间移动时的用户面锚点，SAE Anchor作为3GPP系统与非3GPP系统之 间移动时的用户面锚点。四个逻辑功能实体MME、 UPE、 3GPPAnchor和SAE
Anchor如何部署在不同的物理设备，3GPP组织目前没有确定。图1描迷的是 MME和UPE部署在不同设备，而3GPP Anchor和SAE Anchor部署在同一设 备的情况，E-RAN与MME/UPE之间为Sl接口 ，其中E-RAN与MME的接 口为控制面接口 Sl-c， E-RAN与UPE之间的接口为用户面接口 Sl-u。
演进网络的实际建设中，将部署一个以上的MME和UPE设备，并由这些 MME和UPE共同承担网络的负载。在演进网络中，如何实现若干MME和 UPE设备共同承担网络负栽，是需要研究的课题。
3GPP制定的TS23.236技术标准中，提供了 一种针对UMTS网络中CN节 点负栽均衡的方法，核心网(CN)包括移动交换中心(MSC)和服务GPRS 支持节点(SGSN)，下面以SGSN为例说明该方法。
RNC与SGSN通过IP网络互连，形成多对多关系。若干个SGSN组成一 个SGSN池，每个SGSN分配有1个或若干个网络资源标识(Network Resource Identity, NRI)，所有与这些SGSN互连的接入网络控制器(RNC)所覆盖的 范围称为池区域(PoolArea)。 UE第一次在池区域内执行网络附着时，由RNC 在SGSN池内选择一个SGSN为UE提供服务，UE附着到该SGSN，该SGSN 即为该UE的服务SGSN。 UE成功附着后，服务SGSN为UE分配临时标识 P-TMSI，并在P-TMSI中指出服务SGSN的NRI,服务SGSN还为UE提供一 个用于控制周期路由区更新的周期时间(PeriodTime)。在池区域内，UE每次 执行网络、路由区更新或发起业务呼叫时，在发送给RNC的消息中指出服务 SGSN的NRI, RNC根据NRI选择UE的服务SGSN,因此UE在池区域内， 由同 一个SGSN为UE提供服务。
当SGSN过栽或执行维护操作时，例如SGSN设备重启，由SGSN决定转移部 分UE或全部UE到SGSN池内的其他SGSN中。转移的方法如下
在UE执行网络附着或路由区更新时，服务SGSN判断是否需要转移UE，若 需要转移，服务SGSN为UE分配一个P-TMSI,该P-TMSI中携带一个特殊的Null NRI。同时，服务SGSN为UE提供一个时间很短的周期时间(PeriodTime), 大约4秒。服务SGSN接受UE的附着请求，并在发给UE的消息中指出携带有Null NRI的P-TMSI和时间很短的周期时间。
UE根据新的周期时间启动周期路由更新定时器，在定时器超时时，UE使用 新的P-TMSI发起路由区更新。RNC根据自身配置的SGSN的NullNRI,发现UE 提供的NRI是特殊的Null NRI, RNC重新为UE选择服务SGSN并将路由区更新 请求消息路由到新的SGSN中。UE执行正常的路由区更新过程，并附着到新的 SGSN中。至此，UE从一个SGSN转移到另一个SGSN,并将一直由新的SGSN 为UE提供服务，该SGSN为新的服务SGSN。新的服务SGSN为UE重新分配 P-TMSI并指定正常的周期时间，P-TMSI中指出SGSN的正常NRI。
上述针对UMTS网络中CN节点负载均衡的方法的缺点在于
1) 转移UE的时间比较长，从SGSN决定转移UE到UE转移到新的SGSN,至 少需要一个周期时间，例如4秒；
2) 转移过程消息交互频繁，UE与SGSN需要建立、释放两次信令连接，导 致网络开销过大，如果短时间内转移的UE比较多，会导致设备负载加重。
而且，由于SGSN既实现控制面又实现用户面功能，而在演进网络中，MME 实现控制面功能，UPE实现用户面功能，当MME和UPE设置在不同设备时， MME设备和UPE设备之间可建立多对多的控制和被控制关系，因此上述方法不 能应用在MME和UPE分离的演进网络中，必须重新设计负载均衡的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种实现负载均衡的系统及方法，以 解决演进网络中负载不均衡的问题。
本发明提供的一种实现负载均衡的方法，应用于至少包括演进无线接入网 E-RAN、 一个以上移动性管理实体MME的系统中，该方法包括
A. E-RAN收到来自用户设备的初始消息时，E-RAN为该用户设备选择 服务MME，发送连接请求至服务MME;
B.如果服务MME需要转移用户设备，为该用户设备选择目标MME，该 用户设备附着到目标MME。
步骤B中该用户设备附着到目标MME步骤可以包括 Bll 、服务MME向E-RAN发送连接拒绝响应，其中含有目标MME标识； B12、 E-RAN收到连接拒绝响应后，向目标MME发送连接请求； B13、目标MME收到连接请求后，向E-RAN发送连接响应消息。 在步骤B13之后，该方法可以进一步包括
B131、目标MME根据初始消息中用户设备的临时标识和跟踪区标识确定 用户设备原附着的MME的地址，并从原附着的MME转移出该用户设备的通 信上下文；
B132、目标MME从归属位置寄存器获得该用户设备的用户信息，对该用 户设备进行鉴权，如果鉴权通过，则为该用户设备分配临时标识；否则，结束 本流程。
步骤B中该用户设备附着到目标MME的步骤可以包括
B21 、服务MME向目标MME发送连接请求消息，其中连接请求消息中 含有转移指示；
B22、目标MME接受连接请求，并直接向E-RAN应答连接响应消息，目
标MME与E-RAN建立信令连接。
步骤B21中服务MME向目标MME发送连接请求消息的方式可以为 服务MME直接将收到的连接请求消息的数据包通过传输层发给目标
MME，或服务MME将连接请求消息封装在MME间接口的信令消息中发送给
目标MME。
步骤A中初始消息可以携带有附着请求消息或跟踪区更新请求消息。 步骤A中E-RAN选择服务MME的方法可以为根据静态配置数据选择 服务MME，或者根据MME的负载信息选择MME。
步骤B中服务MME可以根据如下一种或几种因素确定该用户设备是否需
要转移MME:
MME负栽超过一定上限、MME需要系统重启、MME收到命令指示需要 转移出部分用户设备。
所述系统还包括一个以上用户面实体UPE,在步骤B之后，该方法可以进 一步包括
C.该用户设备附着的MME为该用户设备选择UPE,将用户设备附着到 所选的UPE中。
步骤C可以包括
Cll、该用户设备附着的MME为该用户设备选择UPE，并向该UPE发送 UPE附着请求；
C12、 UPE为用户设备创建通信上下文、分配临时标识和IP地址；
C13、建立UPE与用户设备之间的用户面链路，UPE与用户设备协商加密
的算法和参数，然后向MME发送附着接受消息；
C14、 MME收到附着接受消息后，通知用户设备附着完成。
步骤Cll中MME根据UPE的负载和状态、用户设备签约数据的业务信
息、路由优化以及家乡代理地址中的一种或几种因素选择。
所述系统还包括一个以上UPE,在步骤B之后，该方法可以进一步包括 该用户设备附着的MME将该用户设备附着在上一次附着的服务UPE中。 本发明提供的一种实现负栽均衡的系统包括与用户设备连接的E-RAN、
一个以上MME,其中，
E-RAN,用于接收到来自用户设备的初始消息，从所述一个以上MME中
为用户设备选择J艮务MME,并发送连接请求给服务MME;
服务MME，用于接收到连接请求后，确定是否需要转移用户设备，如果
需要转移，从所述一个以上MME中为用户设备选择目标MME;
目标MME,用于为所述用户设备提供移动性管理和控制面功能。 该系统还包括一个以上UPE，则所述目标MME，可以进一步用于确定是
否需要转移用户设备的服务UPE,如果是，则从所述一个以上UPE中选择目 标UPE，否则，将该用户设备上一次附着的服务UPE作为目标UPE; 目标UPE，可以用于为所述用户设备提供用户面处理功能。 通过上迷方案可知，本发明的方法利用若干MME共同承担网络的信令负 载，由于若干MME都是独立的物理实体，因此当MME过载时，MME判断 是否需要转移UE，如果需要，则MME可以为用户设备选择负栽较低的MME 作为目标MME，并将来自E-RAN连接请求直接或通过E-RAN发送给目标 MME， UE转移到MME,而无需建立、释放两次信令连接。因此，本发明转 移UE的方法简单、速度快。
图1为演进网络的结构示意图2为实现本发明系统的组网结构示意图3为实现本发明方法的流程示意图4为本发明中E-RAN重路由的服务MME转移方案的流程示意图； 图5为本发明中MME重路由的服务MME转移方案的流程示意图。
具体实施例方式
参见图2所示，实现本发明的系统包括E-RAN、 MME资源池、UPE资源 池。其中，MME资源池包括一个以上MME, UPE资源池包括一个以上UPE。 每个池区域内的移动用户由一个MME资源池和一个UPE资源池提供服务。该 池区域由k个E-RAN覆盖区组成，即E-RAN! ~ E-RANk。 MME资源池由m 个MME组成，即MME, ~ MMEm; UPE资源池由n个UPE组成，即UPE, ~ UPEn。 E-RAN与MME和UPE之间互连，形成多对多关系，即任意E-RAN 与任意MME和UPE互连，UPE与锚相连。其中，锚包括3GPP锚和SAE锚， E-RAN可以通过IP网络与MME和UPE连接。在本发明中，3GPP锚和SAE
锚可以都作为一个独立的物理实体单独设置，也可以是设置在同一个物理实体
中。MME和UPE可以都作为一个独立的物理实体单独i殳置，也可以是设置在 同一个物理实体中，当MME与UPE设置在同一个物理实体中时，本发明中描 述的MME与UPE之间的流程作为设备内部流程。当MME与UPE设置在不 同的物理实体中时MME与UPE可以通过多种方式互连，具体采用何种方式本 发明不作限定，两者之间可以通信即可。
由于MME和UPE之间为多对多关系，因此，1个MME控制若干UPE, 而1个UPE可以由若干MME控制。当然，MME与UPE之间的实际控制与被 控制关系取决于网络的实际配置。
在本发明的系统中，E-RAN用于接收到来自用户设备的初始消息，从所述 一个以上MME中为用户设备选择服务MME，并发送连接请求给服务MME;
服务MME，用于接收到连接请求后，确定是否需要转移用户设备，如果 需要转移，从所述一个以上MME中为用户设备选择目标MME;目标MME 用于为所述用户设备提供移动性管理和控制面功能。
所述目标MME,还可以进一步用于确定是否需要转移用户设备的服务 UPE，如果是，则从所述一个以上UPE中选择目标UPE,否则，将该用户设 备上一次附着的服务UPE作为目标UPE;目标UPE，可以用于为所述用户设 备提供用户面处理功 負b。
本发明的方法利用MME资源池为池区域内的UE提供服务，共同承担网 络负载。正常情况下，UE在池区域内由同一个MME为其提供服务。为了实 现MME池内不同MME之间的负载平衡，当UE执行网络附着或跟踪区更新 过程时，MME根据负载和/或状态，决定并转移UE到其他MME中。 参见图3所示，实现本发明的方法包括以下步骤
步骤301: UE与E-RAN建立无线连接。UE与E-RAN之间如何建立无线 连接，可以采用多种方式，但具体采用何种方式，不在本发明讨论范围之内。 步骤302:当E-RAN收到来自用户设备的初始消息时，E-RAN为该用户
设备选择服务MME,发送连接请求至服务MME。
所述初始消息是指在空中接口中，用于承栽UE发给MME的第 一条消息 的空口消息，例如，UE发给MME的第一条消息可以是附着请求消息，或者 跟踪区更新请求消息、或者业务请求消息，这些消息作为消息数据被携带在初 始消息中。
所述服务MME,是指由E-RAN为UE选择并为UE提供服务的MME。 如果UE已经在当前池区域内完成网络附着，服务MME就是UE当前附着的 MME,否则服务MME与附着MME不是同一个MME,例如，当UE从其他 池区域漫游到本池区域后第一次网络附着时，附着MME位于其他MME池， 而服务MME位于当前MME池。
当UE开机时，首先需要执行网络附着，此时UE需要向E-RAN发送含有 附着请求消息的初始消息。在UE已经附着到网络后，UE需要周期或定时的 进行跟踪区更新，此时UE需要向E-RAN发送含有跟踪区更新请求消息的初 始消息。
步骤303:服务MME判断是否需要转移MME,如果需要，则为该UE选 择目标MME,该UE附着到目标MME，执行步骤304，如果不需要，该UE 附着到服务MME,执行步骤304。
步骤304:该UE完成后续的UPE附着过程。
在后续的UPE附着的过程中，该用户设备附着的MME可以重新选择UPE， 将用户设备附着到所选的UPE中，也可以直接将该UE附着到上一次附着的服 务UPE。
如果重新选择UPE，将用户设备附着到所选的UPE中是这样实现的 该用户设备附着的MME为该用户设备选择UPE,并向该UPE发送UPE 附着请求；UPE为用户设备创建通信上下文、分配临时标识和IP地址；建立 UPE与用户设备之间的用户面链路，UPE与用户设备协商加密的算法和参数， 然后向MME发送附着接受消息；MME收到附着接受消息后，通知用户设备
附着完成。这里，MME可以根据UPE的负栽和状态、用户设备签约数据的业 务信息、路由优化以及本地代理地址中的 一种或几种因素选择UPE。
在一个池区域内， 一旦UE成功附着到演进网络，将由同一个MME和UPE 为UE提供服务，本发明中将UE附着的MME和UPE称为附着MME和附着UPE。 在完成附着后，UE每次接入网络时，需要向E-RAN指出附着MME的MMEID， E-RAN根据MME ID选择服务MME,并将来自UE的信令消息路由到服务 MME,因此可以保证UE在池区域内每次接入网络时，都由附着MME为UE提 供服务。但是，为均衡网络负载，在某些情况下需要在MME池内不同MME之 间转移UE，比如MME负载超过一定上限，为避免MME严重过栽，将部分 UE转移到其他负栽较低的MME; MME需要系统重启，在系统重启之前一段时 间内，将所有UE转移到其他MME中；0&M操作命令指示MME转移部分UE到 其他MME，例如，MME资源池中配置了新的MME，如新增MME,或系统 重启之后的MME,为使新的MME能够快速承担网络的负载，可通过0&M命令 指示负载较高的MME转移部分UE到新的MME。
下面举具体实施例详细描述本发明中UE在MME之间转移方案。
UE在MME之间进行转移的核心思想是当UE请求附着或跟踪区更新时， 由服务MME决定是否转移UE，且由服务MME决定转移后的目标MME， UE只 需执行一次网络附着或跟踪区更新便直接转移到目标MME。若目标MME能够 控制当前的附着UPE, UE转移到目标MME后，仍然由当前附着UPE为UE提供 服务。当然，目标MME也可以选择其他UPE为UE提供服务，例如，当前的附 着UPE负载过重或需要重启时。
基于以上思想，UE在MME之间进行转移有两种解决方案。 一种是E-RAN 重路由方案， 一种是MME重路由方案。
方案一E-RAN重路由方案。该方案的特点是，服务MME指示E-RAN将附 着请求或跟踪区更新请求消息重新路由到指定目标MME中，由目标MME与 E-RAN处理附着请求或跟踪区更新。
图4以UE执行跟踪区更新为例，描迷E-RAN重路由方案的详细流程。
参见图4所示，本实施例进行跟踪区更新的具体过程如下 步骤401:用户开机后，UE搜索网络并选择了演进网络，UE与E-RAN 建立无线连接，E-RAN为UE分配必要的信道资源，以便UE完成后续的流程 处理，例如网络附着流程、跟踪区更新流程。
步骤402: UE与E-RAN建立无线连接后，向E-RAN发送一条初始消息，初 始消息中含有跟踪区更新请求消息，同时向E-RAN指出路由参数，即UE的 附着MME标识MMEID。 UE执行跟踪区更新之前，通常已经执行了网络附着， 并附着到某MME和UPE中。
步骤403: E-RAN根据UE指示的MMEID选择服务MME，向服务MME发送 连接请求消息，跟踪区更新请求消息作为消息数据携带在连接请求消息中，消 息中还携带E-RAN为该UE分配的连接标识。这里，连接请求是指E-RAN发送 给MME的、针对某UE的第一条信令消息，用于为某个UE建立E-RAN和MME 之间的信令连接。
步骤404:服务MME收到连接请求后，决定转移UE并为UE选择目标MME。 决定转移UE的原因可能是以下一种或几种，但不限于这些原因 1 ) MME负载超过一定上限；
2) MME需要系统重启；
3) 0&M操作命令指示MME转移部分UE到其他MME。 MME收到连接请求 消息后，若消息中携带的是附着请求或跟踪区更新请求，则MME转移该UE， MME为UE选择目标MME。
MME不能选择已经过载的MME、或正在进行维护的MME、或将重启的 MME,作为目标MME,应该优先选择能够控制当前附着UPE的MME,以便UE 转移到目标MME之后由相同的IIPE为UE提供服务。
步骤405:服务MME向E-RAN应答连接拒绝消息，在消息中指示E-RAN将 跟踪区更新请求消息重路由到指定的目标MME中。
连接拒绝消息中至少携带目标MME的标识、转移指示或拒绝原因、跟踪 区更新请求消息。在步骤403之前，若E-RAN临时存储了跟踪区更新请求消息， 那么连接拒绝消息中就可以不携带跟踪区更新请求消息。
步骤406: E-RAN收到连接拒绝消息后，由于消息中携带了转移指示，或者 拒绝原因指明是UE转移，且消息中指出了转移后的目标MME标识，E-RAN向 目标MME发送连接请求消息，并在消息中携带转移指示参数，跟踪区更新请 求消息仍然作为消息数据被携带在连接请求消息中。E-RAN可以重新为连接分 配连接标识，也可是继续使用步骤403中分配的连接标识。
步骤407:目标MME收到连接请求消息后接受连接请求，向E-RAN应答一 条连接响应消息，消息中指出E-RAN分配的连接标识。由于步骤406的连接请 求消息中已经指示UE是被转移的UE,因此，通常目标MME不再转移该UE, 除非目标MME已经过载，若决定再次转移UE,执行步骤405。
步骤408:目标MME从连接请求消息中获得跟踪区更新请求消息，目标MME 根据跟踪区更新请求消息携带的UE标识，检查该UE是否在该MME中已经有通 信上下文。由于是转移的UE，因此目标MME向附着MME，即以前UE附着的 MME，请求转移UE的通信上下文。若UE是从其他池区域漫游到本地池区域， 则步骤408中的附着MME位于其他池区域内，而不是图中的月l务MME。
步骤409: MME从归属位置寄存器(HSS)获得该UE的用户信息，对该 UE进行鉴权，如果鉴权通过，则执行步骤410;如果鉴权失败，则结束本流 程。
这里，如果UE是第一次附着，核心网络侧需要对UE进行鉴权，但是如 何对UE进行鉴权超出本发明范围。对于UE不是第一次附着网络的情况，网 络侧也可以根据具体情况决定是否对UE鉴权，例如，运营商可以设定每次UE 附着时都必须通过鉴权，也可以决定对第一次附着的进行鉴权，对非首次附着 的不进行鉴权。
步骤410:目标MME为该l正分配临时标识，临时标识中指出目标MME
的MMEID。 MMEID可以是网络资源标识NRI，也可以是MME的实际标识 或其他类型的标识。
步骤411:目标MME根据跟踪区更新请求消息中指出的UPE ID确定当前UE 的附着UPE。如果目标MME不能控制UPE ID指示的附着UPE,则目标MME重 新为UE选择UPE并完成附着。目标MME向服务UPE发送一条更新请求，消息 中携带目标MME为UE分配的临时标识以及目标MME ID。
步骤412:服务UPE收到UPE更新请求消息后，首先检查该UE是否确实已经 附着在本UPE中，然后更新UE在UPE中的通信上下文，即存储目标MME为UE 分配的临时标识，更新目标MMEID,即将存储的原服务MME ID替换成目标 MME ID。 UPE更新UE通信上下文时，可以为UE重新分配临时标识和/或IP地 址，但通常不必再分配，因为一旦重新分配IP地址，会导致UE重新执行IMS附 着。
步骤413:服务UPE向目标MME应答一条UPE更新确认消息。若步骤412中， 服务UPE为UE重新分配临时标识和/或IP地址，则UPE更新确认消息中应携带临 时标识和/或IP地址。
步骤414: MME向HSS发送位置更新消息，使HSS更新UE的位置并从 HSS获取用户的签约数据，位置更新消息中至少携带跟踪区标识(TAID )、MME ID和UE标识，例如永久性标识(IMSI )。
步骤415: HSS存储位置更新消息中的信息，如TAID、 MME ID和UE标 识，然后向MME应答一条位置更新确认消息，确认消息中携带有用户在HSS 中的签约数据。当然，用户的签约数据也可以由HSS通过其他消息发送给 MME, MME收到签约数据后，再应答一条确认消息，例如，HSS向MME发 送完位置更新确认消息后，再向MME发送一条插入签约数据消息，MME应 答一条插入签约数据确认消息。但HSS可能不必向目标MME传递用户的签约 数据。
步骤416:由于UE附着到目标MME，因此HSS指示原附着MME释放UE的通
信上下文，同时原附着MME指示UPE释放UE通信上下文和缺省IP承载，但由 于在步骤412中服务UPE已经更新了UE的通信上下文，服务UPE中存储的是目 标MME ID而不是原附着MME ID,因此UPE会拒绝原附着MME的释放请求， 从而避免服务UPE释放UE的通信上下文和缺省IP承载。如果步骤411中目标 MME选择的不是原附着UPE，则原附着UPE将接受原附着MME的指示，释放 UE通信上下文和缺省IP承栽。
步骤417:由于UPE需要实现对用户面数据的加密，因此UE附着到UPE 时，UPE与UE需要协商加密的算法和参数。
UPE与UE协商加密算法和参数，可以有两种方式 方式一，UPE与UE协商时交换的信令消息由MME透传； 方式二， UPE与UE直接通过用户面提供的控制帧协商。 当然，本发明并不限定UPE与UE如何协商加密算法和参数。 步骤418: UPE向MME发送一条UPE附着接受消息，消息中至少携带 UPE为UE分配的IP地址和临时标识。
步骤419: MME收到该附着接受消息后，向UE应答一条附着接受消息， 消息中至少携带MME和UPE为UE分配的临时标识和IP地址，以及MME ID 和UPE ID。其中，MME ID和UPE ID可以是网络资源标识NRI，也可以是 MME/UPE的实际标识或其他类型的标识。
步骤420: UE收到该附着接受消息后，存储附着接受消息中携带的临时 标识和IP地址等^，并向MME应答一条附着完成消息，指示新的临时标识 和IP地址已经被^使用。
图4以UE执行跟踪区更新为例，说明E-RAN重路由方案的机制和过程，对 于UE执行网络附着时的转移过程，与图4完全相同，仅仅是UE与MME之间交 互的消息是附着请求、附着接受和附着完成消息。
方案二 MME重路由方案。该方案的特点是，MME将来自E-RAN的连接 请求消息直接路由到指定的目标MME,由目标MME与E-RAN建立信令连接并
处理附着请求或跟踪区更新。
图5以UE执行跟踪区更新为例，描述MME重路由方案的详细流程。 参见图5所示，本发明中MME重路由的具体流程如下 步骤501:与图4中步骤401相同。 步骤502:与图4中步骤402相同。 步骤503:与图4中步骤403相同。 步骤504:与图4中步骤404相同。
步骤505:服务MME向目标MME发送一条连接请求消息，其中连接请求消 息中含有转移指示。
这里，服务MME向目标MME发送连接请求消息的方式，可以是服务MME 直接将收到的连接请求消息的数据包通过传输层发给目标MME,也可以是服 务MME将连接请求消息封装在MME间接口的信令消息中发送给目标MME。
步骤506:目标MME接受连接请求，并直接向E-RAN应答连接响应消息， 目标MME与E-RAN建立信令连接。
步骤507~519:与图5中步骤408 ~ 420相同，这里不再重复描迷。
图5以UE执行跟踪区更新为例，说明MME重路由方案的机制和过程，对于 UE执行网络附着时的转移过程，与图5完全相同，仅仅是UE与MME之间交互 的消息是附着请求、附着接受和附着完成消息。
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。
权利要求
1、一种实现负载均衡的方法，应用于至少包括演进无线接入网E-RAN、一个以上移动性管理实体MME的系统中，其特征在于，该方法包括以下步骤A.E-RAN收到来自用户设备的初始消息时，为该用户设备选择服务MME，发送连接请求至服务MME；B.如果服务MME需要转移用户设备，为该用户设备选择目标MME，该用户设备附着到目标MME。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B中该用户设备附着 到目标MME步骤包括Bll 、服务MME向E-RAN发送连接拒绝响应，其中含有目标MME标识； B12、 E-RAN收到连接拒绝响应后，向目标MME发送连接请求； B13、目标MME收到连接请求后，向E-RAN发送连接响应消息。
3、 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤B13之后，该方法 进一步包括B131、目标MME根据初始消息中用户设备的临时标识和跟踪区标识确定 用户设备原附着的MME的地址，并从原附着的MME转移出该用户设备的通 信上下文；B132、目标MME从归属位置寄存器获得该用户设备的用户信息，对该用 户设备进行鉴权，如果鉴权通过，则为该用户设备分配临时标识；否则，结束 本流程。
4、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B中该用户设备附着 到目标MME的步骤包括B21、服务MME向目标MME发送连接请求消息，其中连接请求消息中 含有转移指示；B22、目标MME接受连接请求，并直接向E-RAN应答连接响应消息，目 标MME与E-RAN建立信令连接。
5、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤B21中服务MME向 目标MME发送连接请求消息的方式为服务MME直接将收到的连接请求消息的数据包通过传输层发给目标 MME，或服务MME将连接请求消息封装在MME间接口的信令消息中发送给 目标MME。
6、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A中初始消息携带有 附着请求消息或跟踪区更新请求消息。
7、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A中E-RAN选择服务 MME的方法为根据静态配置数据选择服务MME,或者根据MME的负栽信 息选择MME。
8、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B中服务MME是根 据如下一种或几种因素确定该用户设备是否需要转移MME:MME负载超过一定上限、MME需要系统重启、MME收到命令指示需要 转移出部分用户设备。
9、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述系统还包括一个以上 用户面实体UPE,在步骤B之后，该方法进一步包括C.该用户设备附着的MME为该用户设备选择UPE,将用户设备附着到 所选的UPE中。
10、 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤C包括Cll、该用户设备附着的MME为该用户设备选择UPE,并向该UPE发送 UPE附着请求；C12、 UPE为用户设备创建通信上下文、分配临时标识和IP地址； C13、建立UPE与用户设备之间的用户面链路，UPE与用户设备协商加密 的算法和参数，然后向MME发送附着接受消息；C14、 MME收到附着接受消息后，通知用户设备附着完成。
11、 根据权利要求IO所述的方法，其特征在于，步骤Cll中MME根据 UPE的负栽和状态、用户设备签约数据的业务信息、路由优化以及家乡代理地 址中的 一种或几种因素选择。
12、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述系统还包括一个以上 UPE，在步骤B之后，该方法进一步包括该用户设备附着的MME将该用户设备附着在上一次附着的服务UPE中。
13、 一种实现负栽均衡的系统，其特征在于，该系统包括与用户设备连 接的E-RAN、 一个以上MME，其中，E-RAN，用于接收到来自用户设备的初始消息，从所述一个以上MME中 为用户设备选择服务MME,并发送连接请求给服务MME;服务MME，用于接收到连接请求后，如果确定是否需要转移用户设备， 则从所述一个以上MME中为用户设备选择目标MME;目标MME，用于为所述用户设备提供移动性管理和控制面功能。
14、 根据权利要求13所述的系统，其特征在于，该系统还包括一个以上 UPE，所述目标MME,进一步用于确定是否需要转移用户设备的服务UPE，如 果是，从所述一个以上UPE中选择目标UPE,否则，将该用户设备上一次附 着的服务UPE作为目标UPE;目标UPE，用于为所述用户设备提供用户面处理功能。
全文摘要
本发明公开了一种实现负载均衡的方法，应用于至少包括演进无线接入网(E-RAN)、一个以上移动性管理实体(MME)的系统中，该方法为E-RAN收到来自用户设备的初始消息时，E-RAN为该用户设备选择服务MME，发送连接请求至服务MME；如果服务MME需要转移用户设备，为该用户设备选择目标MME，该用户设备附着到目标MME。同时，本发明还公开了一种实现负载均衡的系统。本发明利用若干MME共同承担网络的信令负载，由于每个MME都是独立的物理实体，当MME过载时，UE能够快速转移到其他MME。
文档编号H04L12/24GK101114927SQ200610099478
公开日2008年1月30日 申请日期2006年7月24日 优先权日2006年7月24日
发明者岚 刘, 叶文林, 周四红, 胡伟华 申请人:华为技术有限公司