分配IP地址的方法、装置、网关及系统与流程

本发明涉及通信技术领域，特别是指一种分配ip地址的方法、装置、网关及系统。

背景技术：

随着移动通信技术的不断成熟和用户需求的不断提升，高速分组数据(highratepacketdata，简称hrpd)网络在不断演进。为了实现与演进通用无线接入网络(evolveduniversalterrestrialradioaccessnetwork，简称e-utran)的互操作，hrpd演进为演进高速分组数据网(evolvedhighratepacketdata，简称ehrpd)。

ehrpd网络由以下网元构成：演进的接入网(evolvedaccessnetwork，简称ean)、演进的分组控制功能(evolvedpacketcontrolfunction，简称epcf)、高速分组数据服务网关(hrpdservinggateway，简称hsgw)等；其中，e-utran网络由以下网元构成：移动性管理实体(mobilitymanagemententity，简称mme)、分组数据网网关(packetdatanetworkgateway，简称pgw)、服务网关(servinggateway，简称sgw)、演进的节点b(evolvednodeb，简称enodeb)等。

ehrpd系统中，hsgw支持用户设备(userequipment，简称ue)发起的多分组数据网pdn(packetdatanetwork，简称pdn)连接建立。pdn连接是用户设备和外部分组数据网络间经过ehrpd接入网和演进核心分组(evolvedpacketcore，简称epc)建立的ip连接。pgw为用户设备的每个pdn连接分配一个ipv4地址或ipv6地址，或者一对ipv4和ipv6地址。

用户设备和hsgw之间支持建立一个点对点(pointtopointprotocol，简称ppp)会话，多个pdn连接共用一个ppp会话。ppp会话可以多次协商厂 商专用网络控制协议(vendorspecificnetworkcontrolprotocol,简称vsncp)，通过多次协商vsncp建立多个pdn连接。hsgw提供移动接入网关mag(mobileaccessgateway，简称mag)的功能，同pgw间的s2a接口协议为pmipv6。

正常情况下，用户设备的接入区域可以通过epcf的ip地址来获取，epcf的ip参数是在用户设备接入时epcf和hsgw之间的a11接口消息中携带的，hsgw与pgw之间通过接口s2a传递相关参数，s2a接口正常无法传递epcf的ip地址，故pgw是无法感知到用户设备的接入区域，即无法知道用户设备所属的epcf的ip地址。所以pgw就无法根据用户设备的接入区域指定分配指定的ip地址。

技术实现要素：

本发明提供一种分配ip地址的方法、装置、网关及系统，能够解决现有技术中存在的pgw无法根据用户设备的接入区域分配指定的ip地址的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：

一种分配ip地址的方法，包括：

高速分组数据服务网关hsgw获取用户设备所属的演进的分组控制功能实体epcf的ip地址；

所述hsgw通过代理绑定更新pbu消息，将所述epcf的ip地址传送给分组数据网网关pgw；

所述hsgw从所述pgw获取用户设备的ip地址，并发送给所述用户设备；其中，所述用户设备的ip地址是所述pgw根据所述epcf的ip地址为所述用户设备分配的。

其中，所述高速分组数据服务网关hsgw获取用户设备所属的演进的分组控制功能实体epcf的ip地址的步骤包括：

所述hsgw从所述epcf发送的注册请求消息中，获取所述epcf的ip地址。

其中，所述hsgw通过代理绑定更新pbu消息，将所述epcf的ip地址传送给分组数据网网关pgw的步骤包括：

所述hsgw通过在所述pbu消息的扩展字段携带epcf的ip地址，将所述epcf的ip地址传送给所述pgw。

其中，所述hsgw从所述pgw获取用户设备的ip地址，并发送给所述用户设备的步骤包括：

所述hsgw通过代理绑定确认pba消息从所述pgw获取用户设备的ip地址；

所述hsgw通过配置确认vsncpconfigure-ack消息，将所述用户设备的ip地址发送给所述用户设备。

本发明的实施例还提供一种分配ip地址的装置，包括：

第一获取模块，用于获取用户设备所属的演进的分组控制功能实体epcf的ip地址；

第一发送模块，用于通过代理绑定更新pbu消息，将所述epcf的ip地址传送给分组数据网网关pgw；

第二发送模块，用于从所述pgw获取用户设备的ip地址，并发送给所述用户设备；其中，所述用户设备的ip地址是所述pgw根据所述epcf的ip地址为所述用户设备分配的。

其中，所述第一获取模块具体用于：从所述epcf发送的注册请求消息中，获取所述epcf的ip地址。

其中，所述第一发送模块具体用于：通过在所述pbu消息的扩展字段携带所述epcf的ip地址，将所述epcf的ip地址传送给所述pgw。

其中，所述第二发送模块具体用于：通过代理绑定确认pba消息从所述pgw获取用户设备的ip地址；

所述hsgw通过配置确认vsncpconfigure-ack消息，将所述用户设备的ip地址发送给所述用户设备。

本发明的实施例还提供一种网关，包括：如上所述的分配ip地址的装置。

本发明的实施例还提供一种分配ip地址的方法，包括：

分组数据网网关pgw通过代理绑定更新pbu消息从高速分组数据服务 网关hsgw获取用户设备所属的演进的分组控制功能实体epcf的ip地址；

所述pgw根据所述epcf的ip地址为所述用户设备分配一所述用户设备的ip地址，并将所述用户设备的ip地址发送给所述hsgw。

其中，所述pgw根据所述epcf的ip地址为所述用户设备分配一所述用户设备的ip地址的步骤包括：

所述pgw根据所述epcf的ip地址，配置指定的地址池信息，并通过所述指定的地址池信息为所述用户设备分配用户设备的ip地址；

所述pgw通过代理绑定确认pba消息将所述用户设备的ip地址传送给所述hsgw。

本发明的实施例还提供一种分配ip地址的装置，包括：

第二获取模块，用于通过代理绑定更新pbu消息从高速分组数据服务网关hsgw获取用户设备所属的演进的分组控制功能实体epcf的ip地址；

分配模块，用于根据所述epcf的ip地址为所述用户设备分配一所述用户设备的ip地址，并将所述用户设备的ip地址发送给所述hsgw。

其中，所述分配模块具体用于：根据所述epcf的ip地址，配置指定的地址池信息，并通过所述指定的地址池信息为所述用户设备分配用户设备的ip地址；所述pgw通过代理绑定确认pba消息将所述用户设备的ip地址传送给所述hsgw。

本发明的实施例还提供一种网关，包括如上所述的分配ip地址的装置。

本发明的实施例还提供一种分配ip地址的系统，包括：高速分组数据服务网关hsgw和分组数据网网关pgw，其中：所述hsgw为如上所述的网关；所述pgw为如上所述的网关。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，通过hsgw获取用户设备所属的演进的epcf的ip地址；且hsgw通过pbu消息将所述epcf的ip地址传送给pgw，并由所述pgw根据所述epcf的ip地址，为用户设备分配ip地址。解决了pgw不能依据用户设备的接入区域信息为用户设备分配ip地址的缺陷，从而实现了pgw网元能够根据用户设备的接入区域信息分配指定的ip地址，便于运营商对用户设备的管理和维护。

附图说明

图1为本发明不同网元之间互操作的架构示意图；

图2为本发明分配ip地址的方法流程图；

图3为本发明分配ip地址的另一种方法流程图；

图4为本发明分配ip地址的操作流程图；

图5为本发明分配ipv4地址的操作流程图；

图6为本发明分配ip地址的装置示意图；

图7为本发明分配ip地址的另一种装置示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有技术中pgw网元不能基于用户设备的接入区域信息(如用户所属的epcf的ip地址)为用户设备分配指定的ip地址的问题，提供一种分配ip地址的方法、装置、网关及系统，可以实现pgw网元根据用户设备的接入区域信息为用户设备分配ip地址，便于运营商对用户设备的管理和维护。

如图1所示，本发明的技术方案是基于长期演进(longtermevolution，简称lte)组网架构和演进高速分组数据网(evolvedhighratepacketdata，简称ehrpd)组网架构的，所述lte架构包括：演进型节点b(evolvednodeb，简称nodeb)网元、移动性管理实体(mobilitymanagemententity，简称mme)网元、归属签约用户服务器hss网元、服务网关(servinggateway，简称sgw)网元、分组数据网网关(packetdatanetworkgateway，简称pgw)网元、策略与计费规则功能单元(policyandchargingrulesfunction，简称pcrf)网元、运营商的ip服务承载网(外部互联网)和3gpp-aaa服务器；

其中，所述hss网元与mme网元通过s6a接口并依据diameter协议连接，所述hss网元与3gpp-aaa服务器通过swx接口连接，所述mme网元与enodeb网元通过s1-mme接口并依据s1-ap协议连接，所述mme网元 与sgw网元通过s11接口并依据gtpv2-c协议连接，所述enodeb网元与sgw网元通过s1-u接口并依据gtp-u协议连接，所述sgw网元与pgw网元通过s5接口并依据gtpv2-c和gtp-u协议连接，所述pcrf网元与pgw网元通过gx接口并依据diameter协议连接，所述pcrf网元与运营商的ip服务承载网(外部互联网)通过rx接口并依据diameter协议连接，所述pgw网元与3gpp-aaa服务器通过s6b接口连接；

进一步的，当有多个enodeb网元时，它们之间通过x2接口连接；所述用户设备通过lte用户网络与lte架构网络相连接；

所述ehrpd组网架构包括：hsgw网元、3gpp2-aaa代理网元、an-aaa服务器、ean/epcf网元以及hrpd-bts网元；

其中，所述hsgw网元与3gpp2-aaa代理网元通过pi*接口连接；

所述hsgw网元与ean/epcf网元通过a10/a11接口连接；

所述ean/epcf网元与an-aaa服务器通过a12接口连接，所述ean/epcf网元与hrpd-bts网元连接；

当有多个ean/epcf网元时，它们之间由a13/a16接口连接；

所述用户设备通过hrpdairinterface接口与ehrpd架构网络相连接。

如图1所示，所述lte组网架构和ehrpd组网架构之间的交互主要通过let组网架构中的pcrf网元与ehrpd组网架构中的hsgw网元，并通过gxa接口完成的；

所述let组网架构中的pgw网元与ehrpd组网架构中的hsgw网元通过s2a接口完成；

所述let组网架构中的3gpp-aaa服务器与ehrpd组网架构中的3gpp2-aaa代理网元通过sta接口完成。

如图2所示，为本发明分配ip地址的方法流程图，具体步骤如下：

步骤21：高速分组数据服务网关hsgw获取用户设备所属的演进的分组控制功能实体epcf的ip地址；

步骤22：所述hsgw通过代理绑定更新pbu(proxybindingupdate，简称pbu)消息，将所述epcf的ip地址传送给分组数据网网关pgw；

步骤23：所述hsgw从所述pgw获取用户设备的ip地址，并发送给所 述用户设备；

其中，所述用户设备的ip地址是所述pgw根据所述epcf的ip地址为所述用户设备分配的。

该实施例通过hsgw获取用户设备所属的演进的epcf的ip地址；且所述hsgw通过pbu消息将所述epcf的ip地址传送给pgw，并由所述pgw根据所述epcf的ip地址，为用户设备分配ip地址。解决了pgw不能依据用户设备的接入区域信息为用户设备分配ip地址的缺陷，从而实现了pgw网元能够根据用户设备的接入区域信息分配指定的ip地址，便于运营商对用户设备的管理和维护。

本发明的一具体实施例中，步骤21具体可以包括：

所述hsgw从所述epcf发送的注册请求消息(a11-registrationrequest，简称a11-rrq)中，获取所述epcf的ip地址；

其中，所述epcf与所述用户设备建立空口连接后，将所述注册请求消息中携带的所述epcf的ip地址传送给所述hsgw。

本发明的一具体实施例中，步骤22具体可以包括：

所述hsgw通过在所述pbu消息的扩展字段携带epcf的ip地址，将所述epcf的ip地址传送给所述pgw。

其中，所述pbu消息的扩展字段为在s2a接口pbu消息中扩展的新的厂商特定的移动选项(venderspecificmobilityoption)，通过扩展的新的venderspecificmobilityoption，把所述用户设备终端的接入区域信息(如epcf的ip地址)携带给所述pgw，其具体值从所述hsgw收到的所有的注册请求消息(a11-registrationrequest，简称a11-rrq)中的epcfip字段中获取，a11-rrq消息携带epcf1的ip信息给hsgw。当然，本发明的其它实施例中，hsgw也可以通过其它形式将epcfip地址发送给pgw。

本发明的一具体实施例中，步骤23具体可以包括：

所述hsgw通过代理绑定确认消息(proxybindingacknowledgement，简称pba)从所述pgw获取用户设备的ip地址；

所述hsgw通过配置确认vsncpconfigure-ack消息，将所述用户设备的ip地址发送给所述用户设备；

进一步的，所述vsncpconfigure-ack消息携带分配给用户设备的ip地址信息，以及其他信息等。

如图3所示，本发明的实施例还提供一种分配ip地址的方法，具体步骤包括：

步骤31：分组数据网网关pgw通过代理绑定更新pbu消息从高速分组数据服务网关hsgw获取用户设备所属的演进的分组控制功能实体epcf的ip地址；

步骤32：所述pgw根据所述epcf的ip地址为所述用户设备分配一所述用户设备的ip地址，并将所述用户设备的ip地址发送给所述hsgw。

在一具体实施例中，所述步骤32具体包括：

所述pgw根据所述epcf的ip地址，配置指定的地址池信息，并通过所述指定的地址池信息为所述用户设备分配用户设备的ip地址；

所述pgw通过pba消息将所述用户设备的ip地址传送给所述hsgw。

下面结合具体的流程说明上述方法的实现过程：

如图4所示，描述出了本发明的所述hsgw从所述pgw获取用户设备的ip地址，并发送给所述用户设备的方法流程图，具体步骤如下：

步骤411：用户设备向epcf1发起分组数据网络建立连接请求；

步骤412：所述epcf1回复用户设备，所述epcf1与用户设备空口连接建立完成；

所述epcf1获取了用户设备所属的演进的分组控制功能实体epcf1的ip地址；

步骤413：所述epcf1给hsgw发送注册请求消息(a11-registrationrequest，简称a11-rrq)；

其中，所述a11-rrq消息把携带的epcf1的ip地址传送给hsgw；

步骤414：所述hsgw给所述epcf1回复所有登记的答复响应消息(a11-registrationreply，简称a11-rrp)；所述hsgw成功接收epcf1的ip地址；进一步的，所述epcf1的ip地址的传送过程还会经过其余中间认证等流程；

步骤415：所述u用户设备向pgw发起ip地址请求消息后，hsgw向 pgw发送代理绑定更新pbu消息；

所述pbu消息通过扩展字段，将所述epcf的ip地址携带在所述扩展字段中，并发送给所述pgw；

步骤416：所述pgw在本地根据epcf1的ip地址，为用户设备配置指定的地址池信息；

步骤417：所述pgw响应pba消息，所述pba消息中携带有所述pgw在所述地址池信息中为所述用户设备分配的ip地址；

所述用户设备获得用户设备的ip地址，并与分组数据网pdn建立连接；

步骤418：当用户设备从初始接入的区域移动到另外一个区域时，需进行跨epcf的切换流程；

步骤419：切换后的epcf2发送a11-rrq消息给hsgw，携带epcf2的ip地址传送给所述hsgw；

步骤420：所述hsgw给epcf2响应a11-rrp消息，所述a11-rrq消息把携带的epcf2的ip地址传送给了hsgw；

步骤421：所述hsgw发送pbu消息给pgw，所述pbu消息通过扩展字段，将所述epcf2的ip地址携带在所述扩展字段中，并发送给所述pgw。

步骤422：所述pgw根据pbu消息，检查到用户设备所属的epcf的ip地址有变化，pgw根据本地配置，选择让用户设备使用原来的ip地址，或者pgw为用户设备分配新的ip地址；

其中，所述pgw为用户设备分配新的ip地址时，会先将用户设备踢下线，待用户设备重新上线时，pgw为用户设备按照步骤417的方式为用户设备重新分配新的ip地址；

步骤423：回复pba消息，所述pgw响应pba消息，并通过接口刷新用户设备的网络连接。

如图5所示，描述出了本发明所述hsgw从所述pgw获取用户设备的ipv4地址，并发送给所述用户设备的方法流程图，具体步骤如下：

步骤511：所述用户设备向epcf1发起连接请求；

步骤512：所述epcf1通过回复用户设备，与所述用户设备建立空口连接；所述epcf1获取了用户设备所属的演进的epcf1的ip地址；

步骤513：所述epcf1给hsgw发送a11-rrq消息，a11-rrq消息携带epcf1的ip地址并传送给所述hsgw；

步骤514：所述hsgw给所述epcf1响应a11-rrp消息；这个过程中所述epcf1将epcf1的ip地址传送给所述hsgw；

其中，根据上述步骤，所述用户设备认证成功并附着到ehrpd上接入网络；

所述hsgw收到用户设备发送的vsncpconfigure-request消息，指明是初始附着，并请求在pdn网络连接建立过程中分配ipv4地址；

步骤515：所述hsgw通过pbu消息中的扩展字段将epcf1的ip地址传送给pgw，并请求分配ipv4地址，同时pbu消息会在所述扩展字段中将epcf1的ip地址带给pgw；

步骤516：所述pgw与hss/aaa交互，获取aaa下发的一些其他用户设备签约属性；

步骤517：所述pgw在本地根据epcf1的ip地址配置指定的地址池信息；

步骤518：所述pgw为用户设备分配ip地址，并通过pba消息将ip地址传送到hsgw；

其中，所述hsgw从pba消息中获取分配给用户设备的ipv4地址，并向用户设备发送vsncpconfigure-ack，携带分配给用户设备的ipv4地址信息，以及其他信息等；

步骤519：所述hsgw向用户设备发送vsncpconfigure-ack消息，将所述用户设备的ipv4地址发送给所述用户设备；

步骤520:所述hsgw向用户设备发送vsncpconfigure-request消息，所述vsncpconfigure-request消息包含pdn-id配置选项，还会将在hss/aaa下发的一些信息通过vsncpconfigure-request传送给用户设备，比如apn-ambr配置选项等；

步骤521：所述用户设备响应vsncpconfigure-ack消息，接入流程完成，至此，用户设备可以使用pgw分配的指定ipv4地址进行数据服务；

步骤522：所述用户设备移动到新的接入区域，进行跨epcf切换流程；所述用户设备之前已经接入到网络；

步骤523：epcf2给hsgw发送a11-rrq消息；

所述a11-rrq消息携带epcf2的ip地址，并把所述epcf2的ip地址传送给所述hsgw；

步骤524：所述hsgw给epcf2响应a11-rrp消息；所述hsgw成功接收epcf2的ip地址；

步骤525：所述pbu消息刷新携带的epcf2的ip地址；

步骤526：所述pgw根据本地配置，选择让用户设备使用原来的ip地址，或者为用户设备分配新的ip地址；

其中，所述pgw为用户设备分配新的ip地址时，会将用户设备用户设备踢下线，用户设备用户设备重新上线时，pgw为用户设备按照步骤517为用户设备重新分配新的ip地址；

步骤527：回复pba消息，所述pgw响应pba消息，并通过接口刷新用户设备的网络连接。

以上实施例中，通过hsgw获取用户设备所属的演进的分组控制功能实体epcf的ip地址；且hsgw通过pbu消息将所述epcf的ip地址传送给pgw，并由所述pgw根据所述epcf的ip地址，将所述pgw终端的ip地址分配给所述用户设备。

当用户设备从一个接入区域切换到另外一个接入区域，也就是进行了跨epcf切换，hsgw则从切换后的epcf发送的a11-rrq消息中获取新的epcf的ip地址，在pbu消息中使用扩展字段将切换后的epcf的ip地址带给pgw。所述pgw可以根据本地配置的策略选择让用户设备继续使用原来分配的ip地址或者给用户设备重新分配新的ip地址。

与上述图2所示方法对应的，本发明的实施例中还提供一种分配ip地址的装置；

如图6所示，本发明的分配ip地址的装置包括：

第一获取模块611，用于获取用户设备所属的演进的分组控制功能实体epcf的ip地址；

第一发送模块612，用于通过代理绑定更新pbu消息，将所述epcf的ip地址传送给分组数据网网关pgw；

第二发送模块613，用于从所述pgw获取用户设备的ip地址，并发送给所述用户设备；

其中，所述用户设备的ip地址是所述pgw根据所述epcf的ip地址为所述用户设备分配的。

其中，所述第一获取模块611具体用于：从所述epcf发送的注册请求消息中，获取所述epcf的ip地址；其中，所述epcf与所述用户设备建立空口连接后，将所述注册请求消息中携带的所述epcf的ip地址传送给所述hsgw。

所述第一发送模块612具体用于：所述hsgw通过在所述pbu消息的扩展字段携带所述epcf的ip地址，将所述epcf的ip地址传送给所述pgw。

所述第二发送模块613具体用于：通过代理绑定确认pba消息从所述pgw获取用户设备的ip地址；

通过配置确认vsncpconfigure-ack消息，将所述用户设备的ip地址发送给所述用户设备。

本发明的实施例中还提供一种网关，该网关具体可以是高速分组数据服务网关hsgw，该网关包括：如图6所述的分配ip地址的装置。

与上述图3所示方法对应的，本发明的实施例还提供一分配ip地址的装置，如图7所示，该装置包括：

第二获取模块711，用于通过代理绑定更新pbu消息从高速分组数据服务网关hsgw获取用户设备所属的演进的分组控制功能实体epcf的ip地址；

分配模块712，用于根据所述epcf的ip地址为所述用户设备分配一所述用户设备的ip地址，并将所述用户设备的ip地址发送给所述hsgw。

其中，所述分配模块712具体用于：根据所述epcf的ip地址，配置指定的地址池信息，并通过所述指定的地址池信息为所述用户设备分配用户设备的ip地址；所述pgw通过代理绑定确认pba消息将所述用户设备的ip地址传送给所述hsgw。

以上实施例中，通过pgw从所述hsgw获取用户设备所属的演进的分组控制功能实体epcf的ip地址；并根据所述epcf的ip地址为所述用户设备分配一所述用户设备的ip地址。

在所述pgw网元中，设置不同的接入区域绑定指定的ip地址池，这样， 根据用户设备的请求，pgw可以根据接入区域为用户设备分配一个指定的ipv4地址或ipv6地址，或者一对ipv4和ipv6地址。

本发明解决了pgw不能获取到用户设备的接入区域信息的缺陷，从而实现了让pgw网元能够根据用户设备的接入区域信息分配指定的ipv4地址或者ipv6地址，便于运营商对用户的管理和维护。

由于pgw为用户设备的pdn连接分配ipv4地址和分配ipv6地址的流程类似，本发明不再对pgw为用户设备的pdn连接分配ipv6地址进行详细描述。

本发明的实施例中还提供网关，具体的，该网关可以为pgw，该网关包括如图7所示的分配ip地址的装置。

本发明的实施例中还提供一种分配ip地址的系统；所述系统包括：hsgw和pgw，其中：所述hsgw为如上述实施例中所述的网关；所述pgw为如上述实施例中所述的网关。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。