技术领域

本发明涉及移动通信领域， 尤其涉及一种减少 IP地址需求的方法和移动 网络系统。

背景技术

由于移动网络的灵活性和便利性等特征， 以及价格越来越适合大众消费 市场等等原因， 移动网络获得高速发展， 例如现在的移动网络用户数量已经 超过了固定网络用户数量。 而且， 移动网络的 IP ( Internet Protocol )化标准 过程现在已经基本上实现。对长期演进和系统 架构演进（ Long Term Evolution/ System Architecture Evolution, 简称 LTE/SAE ) 网络， 已经只支持分组交换 ( Packet Switched,简称 PS )域，而不再支持传统的电路交换（ Circuit Switched, 简称 CS )域， 所有网络业务基本上都通过 IP网络机制来实现。 一般而言， 一个移动网络的终端设备， 都至少需要分配一个 IP地址， 以实现网络通信。 由于移动网络的用户数量庞大， 这样就需要大量的 IP地址。

图 1是典型的第三代合作伙伴计划 （3rd Generation Partnership Project, 简称 3GPP )长期演进（ Long Term Evolution,简称 LET ) )/系统结构演进（ SAE System Architecture Evolution, 简称 SAE ) 网络结构图。 其中， UE是用户终 端设备， 演进的基站节点 （evolved NodeB, 简称 eNB )为基站设备， S-GW ( Serving Gateway )为月良务网关， 分组数据网络网关 ( Packet Data Network Gateway, 简称 P-GW或 PDN GW )用于连接外部 IP网络。 移动性管理实体 ( Mobility Management Entity, 简称 MME ) 负责管理功能， 而策略控制和计 费规则功能（ Policy and Charging Rules Function )实现策略和计费控制。 P-GW 为用户进行 IP地址分配， 并需要在 UE和 P-GW之间， 经过 eNB和 S-GW, 建立起有关默认承载和专用承载， 从而实现有关业务的连接。

图 2是 LTE/SAE网络典型的注册和 IP地址分配流程图， 包括以下步骤： 步骤 201 , 随机接入过程。 用户注册到网络， 需要通过这个过程， 使得 终端和网络建立一个无线资源控制 （Radio Resource Control, 简称 RRC )连 接。

步骤 202, 终端向 MME发送一个注册请求， 包括它的识别码。 该识别码 可以是国际移动用户识别码（ International Mobile Subscriber Identity , 简称 IMSI ) , 也可以是一个有效的 S-临时移动用户识别码（ S-Temporary Mobile Subscriber Identity, 简称 S-TMSI ) 。

步骤 203 ,认证和密钥协商（ Authentication and Key Agreement,简称 AKA ) 认证过程。 MME提取到用户识别码， 开始认证和密钥协商过程， 实现网络和 终端间的相互认证。

步骤 204, MME和归属用户服务器（ Home Subscriber Server, 简称 HSS ) 之间进行位置更新和插入用户数据（以及确认 ）过程。

步骤 205 , MME向 P-GW发承载建立请求。

步骤 206, P-GW进行用户的 IP地址分配等， 并返回创建承载响应。 在 这个消息中， 返回分配给用户的 IP地址。

步骤 207, MME发送初始上下文请求消息给 eNB, 其中包括发给 UE的 注册接受 （也称为连接接受） 消息， 注册接受消息中携带 IP地址等信息； 步骤 208 , eNB向 UE发 RRC连接重配置消息， 其中带有发给 UE的注 册接受消息， 注册接受消息中携带 IP地址等信息。

步骤 209, RRC连接重配置完成后， UE向 eNB发送 RRC连接重配置响 应消息。

步骤 210, eNB向 MME发注册完成（也称为连接完成 ) 消息。

步骤 211 , UE在获得 IP地址后， 就可以通过已经建立的默认 /专用承载 进行有关的业务过程 (例如 WWW浏览和 IMS应用等） 。

网络需要为进行网络业务的每个移动终端均分 配一 IP地址。 在 IPv4地 址已经接近耗尽的情况下， 如何获得大量的 IP地址， 来满足移动网络的 IP 业务的实现， 对运营商而言， 是一个比较大的挑战。

发明内容 本发明要解决的技术问题是提供一种减少 IP地址需求的方法和相应的移 动网络系统。

在 IP网络研究领域， 多年以来， 已经在研究用户位置和身份 ID相分离 的技术， 其基本思路是， 目前的 IP地址具有双重语义， 一是 IP地址标记了 用户的位置信息， 另一个是 IP地址还唯一标记了终端 /用户的身份。为解决网 络路由的可扩展性问题、 移动性问题、 以及多连接 /多宿主 （Multi-homing ) 等问题，已经发展了或者正在发展多种技术， 例如主机身份协议（Host Identity Protocol, 简称 HIP ) 、 位置和身份分离协议（Locator/ Identity Separation Protocol, 简称 LISP ) 等。 通过位置和身份分离技术， 主机通过终端标识 ( Endpoint Identity, 简称 EID )来进行标记， EID可标识终端用户身份； 通 过 EID到边界隧道路由器的接口 IP地址 /路由定位器（ Routing Locator, 简 称 RLOC )的映射， 在边界隧道路由器上进行报文的 IP隧道封装， 在骨干网 络上进行传递， 从而达到解决目前 IP网络中存在的路由可扩展性问题， 并可 以进一步解决其他如移动性等问题。

在移动网络的机制中， 可通过 IMSI用来唯一确定 UE, 在经过认证后， 再申请 IP地址， 并通过 IP地址来标记 UE并进行有关通信。 但是， 在 IP地 址和 IMSI之间虽然没有唯一对应的关系，在某种程� �上来说，信息是冗余的， 可以只选择其中的一个。 结合 ID和位置分离的思路， 可以用非 IP地址来充 当终端标识 (EID), 并通过 EID来实现通信， 从而可以极大地降低对 IP地址 的需求。 EID是根据某种策略制定的编号体制中的编号。

为了解决上述问题， 本发明提供了一种减少 IP地址需求的方法， 应用于 包括边界隧道路由器的移动网络， 该方法包括：

终端从移动网络获取用于标识本终端的非 IP地址的终端标识 (EID);以及 终端以本终端的 EID为源地址， 以通信对端的 EID为目的地址进行艮文 封装， 得到 EID报文， 并在终端和边界隧道路由器之间实现 EID报文的发送 和接收。

上述方法还可具有以下特点：

所述终端的 EID为电话号码、 临时移动台标识 (TMSI)、 国际移动用户标 识号 (IMSI)、 IMSI导出的编号、 域名、 身份证号码、 护照号码或驾驶证号码。 上述方法还可具有以下特点：

所述移动网络还包括无线接入网、 接入网关和 IP网络， 且边界隧道路由 器与接入网关合设，表示为接入网关 /边界隧道路由器； 接入网关 /边界隧道路 由器建立到终端的承载时记录该终端的 EID与该承载的对应关系；

终端发送 EID 文时， 该方法还包括：

通过与接入网关 /边界隧道路由器之间的承载将该 EID报文发送到接入网 关 /边界隧道路由器； 接入网关 /边界隧道路由器收到后， 将本接入网关 /边界 隧道路由器的位置标识符 (RLOC)和根据通信对端 EID以及 EID-RLOC的对应 关系查询得到的 RLOC作为源、 目的地址， 对该 EID报文做 IP封装， 将得到 的 IP · ^艮文转发到 IP网络；

接入网关 /边界隧道路由器收到封装有 EID报文的下行 IP报文后， 解封 装得到该 EID报文，根据该 EID报文中作为目的地址的 EID找到对应的承载， 通过该承载将该 EID报文转发到目的终端。

上述方法还可具有以下特点：

所述移动网络还包括无线接入网、 接入网关和 IP网络， 边界隧道路由器 位于 IP网络中；接入网关建立到终端的承载时记录� ��终端的 EID与该承载的 对应关系， 接入网关与边界隧道路由器之间建立有 IP隧道；

终端发送 EID报文时， 该方法还包括： 先通过与接入网关之间的承载将 该 EID报文发送到接入网关；该接入网关对收到的 该 EID报文做 IP隧道封装 后通过 IP隧道转发到边界隧道路由器，该边界隧道路� ��器对收到的报文解 IP 隧道封装得到该 EID报文，将本边界隧道路由器的位置标识符 (RLOC)和根据 通信对端 EID以及 EID-RLOC的对应关系查询得到的 RLOC作为源、 目的地 址， 对该 EID报文做 IP封装， 得到的 IP报文转发到 IP网络；

边界隧道路由器收到封装有 EID报文的下行 IP报文后， 解封装得到该

EID报文， 对该 EID报文做 IP隧道封装后通过 IP隧道转发到接入网关； 该 接入网关对收到的报文解 IP隧道封装得到 EID报文，根据该 EID报文中作为 目的地址的 EID找到对应的承载，通过该承载将该 EID报文转发到目的终端。 上述方法还可具有以下特点：

所述移动网络为长期演进和系统架构演进（ LTE/SAE)网络、 WiMAX 网 络或 3G网络； 所述接入网关为所述移动网络中连接在无线接 入网和 IP网络 之间进行报文转发的一个或多个网元。

上述方法还可具有以下特点：

终端封装的报文中包含一个用于指示报文的源 、 目的地址类型的指示字 段， 所述源、 目的地址类型至少包括 IP地址和非 IP地址的 EID; 移动网络根 据所述指示字段决定报文的不同处理方法。

上述方法还可具有以下特点：

终端的 EID是终端向移动网络中的动态主机配置协议（ DHCP )服务器 申请 IP地址时， 由 DHCP服务器返回给终端的； 或者， 是终端接入到移动网 络时， 由移动网络的网元返回给终端的； 或者 EID存贮在终端中， 终端使用 该 EID之前需要通过移动网络的认证；

DHCP服务器或移动网络的网元返回给终端的 EID是该终端用户在签约 时分配的 EID, 或者， 是 DHCP服务器或移动网络的网元根据该终端用户� � 签约信息和设定的生成策略生成的 EID。

上述方法还可具有以下特点：

所述移动网络为长期演进和系统架构演进（ LTE/SAE)网络， 所述接入网 关为服务网关 (S-GW)和分组数据网络网关 (P-GW); 终端通过以下过程从移动 网络获取本终端 EID：

该方法还包括： 终端接入移动网络并通过认证后， P-GW收到 MME发 送的创建承载请求， 在创建承载的过程中获取或生成该终端的 EID, 记录该 承载与该终端的 EID的对应关系， 并通过创建承载响应将该终端的 EID发送 到该 MME;该 MME再通过与该终端间的无线接入网侧的承载建 立及确认过 程， 将该终端的 EID返回到该终端。

上述方法还可具有以下特点：

通信对端的 EID是终端请求域名服务器解析得到的， 所述域名服务器支 持对非 IP地址格式的 EID的解析。 相应地， 本发明还提供了一种减少 IP地址需求的移动网络系统， 包括终 端和移动网络， 所述移动网络包括边界隧道路由器， 其中： 终端 EID为源地址，以通信对端 EID为目的地址进行报文封装得到 EID报文， 并在所述终端和所述边界隧道路由器之间实现 EID报文的发送和接收。

上述移动网络系统还可具有以下特点：

所述移动网络还包括无线接入网、 接入网关和 IP网络， 所述边界隧道路 由器与接入网关合设， 表示为接入网关 /边界隧道路由器；

所述终端在发送 EID报文时，通过与接入网关 /边界隧道路由器之间的承 载将该 EID报文发送到接入网关 /边界隧道路由器，并通过该承载接收接入网 关 /边界隧道路由器发来的 EID报文；

所述接入网关 /边界隧道路由器用于在收到上行 EID报文后，将本接入网 关 /边界隧道路由器的位置标识符（RLOC)和根据通 信对端 EID 以及 EID-RLOC对应关系查询得到的 RLOC作为源、 目的地址， 对该 EID 4艮文做 IP封装， 将得到的 IP报文转发到 IP网络； 以及收到封装有 EID报文的下行 IP报文后， 解封装得到该 EID报文， 根据该 EID报文中作为目的地址的 EID 和记录的终端 EID与承载的对应关系找到对应的承载， 通过该承载将该 EID 报文转发到目的终端。

上述移动网络系统还可具有以下特点：

所述移动网络还包括无线接入网、 接入网关和 IP网络， 所述边界隧道路 由器位于 IP网络， 与接入网关之间建立有 IP隧道；

所述终端还用于在发送 EID报文时， 先通过与接入网关之间的承载将该 EID报文发送到接入网关， 并通过该承载接收接入网关发来的 EID报文； 所述接入网关用于对上行的 EID报文做 IP隧道封装后通过 IP隧道转发 到边界隧道路由器； 及对经 IP隧道发来的报文解 IP隧道封装得到 EID报文， 根据该 EID ^艮文中作为目的地址的 EID和记录的终端 EID与承载的对应关系 找到对应的承载， 通过该承载将该 EID报文转发到目的终端； 所述边界隧道路由器用于对 IP隧道发来的报文解 IP隧道封装得到 EID 报文，将本边界隧道路由器的 RLOC和根据通信对端 EID及 EID-RLOC对应 关系查询得到的 RLOC作为源、 目的地址， 对该 EID报文做 IP封装， 得到的 IP报文转发到 IP网络； 收到封装有 EID报文的下行 IP报文后， 解封装得到 EID报文， 对该 EID报文做 IP隧道封装后通过 IP隧道转发到接入网关。

上述移动网络系统还可具有以下特点：

所述移动网络为长期演进和系统架构演进（ LTE/SAE)网络、 WiMAX 网 络或 3G网络； 所述接入网关为所述移动网络中连接在无线接 入网和 IP网络 之间进行报文转发的一个或多个网元。

上述移动网络系统还可具有以下特点：

所述终端封装的报文中包含一个用于指示报文 的源、 目的地址类型的指 示字段， 所述源、 目的地址类型包括 IP地址的 EID和非 IP地址的 EID;

所述移动网络根据所述指示字段决定报文的不 同处理方法。

上述移动网络系统还可具有以下特点：

所述终端还用于向移动网络的动态主机配置协 议（DHCP )服务器申请

IP地址， 并接收 DHCP服务器返回的本终端的 EID; 所述 DHCP服务器用于 收到终端的 IP地址请求后将该终端的 EID返回给该终端，返回给终端的 EID 成策略生成的 EID; 或者

所述终端还用于在接入到移动网络时接收从移 动网络返回的本终端的

EID; 所述移动网络的网元用于在终端接入时将该终 端的 EID返回给该终端， 息和设定的 EID生成策略生成的 EID; 或者

所述终端还用于存储有本终端的 EID, 终端使用该 EID之前需要通过移 动网络的认证。

上述移动网络系统还可具有以下特点：

所述移动网络还包括域名服务器， 所述域名服务器支持对非 IP地址格式 的 EID的解析。 一种减少 IP地址需求的移动网络， 所述移动网络包括边界隧道路由器， 所述移动网络为终端提供非 IP地址的终端标识 (EID),使得所述终端以本终端 EID为源地址， 以通信对端 EID为目的地址进行报文封装得到 EID报文， 并 在所述终端和所述边界隧道路由器之间实现 EID报文的发送和接收。

所述移动网络还包括无线接入网、 接入网关和 IP网络， 所述边界隧道路 由器与接入网关合设， 表示为接入网关 /边界隧道路由器；

所述接入网关 /边界隧道路由器用于在收到上行 EID报文后，将本接入网 关 /边界隧道路由器的位置标识符（RLOC)和根据通 信对端 EID 以及 EID-RLOC对应关系查询得到的 RLOC作为源、 目的地址， 对该 EID报文做 IP封装， 将得到的 IP报文转发到 IP网络； 以及收到封装有 EID报文的下行 IP报文后， 解封装得到该 EID报文， 根据该 EID报文中作为目的地址的 EID 和记录的终端 EID与承载的对应关系找到对应的承载， 通过该承载将该 EID 报文转发到目的终端；

所述 EID报文由终端通过与接入网关 /边界隧道路由器之间的承载发送到 接入网关 /边界隧道路由器。

所述移动网络还包括无线接入网、 接入网关和 IP网络， 所述边界隧道路 由器位于 IP网络， 与接入网关之间建立有 IP隧道；

所述接入网关用于对上行的 EID报文做 IP隧道封装后通过 IP隧道转发 到边界隧道路由器； 及对经 IP隧道发来的下行报文解 IP隧道封装得到 EID 报文，根据该 EID报文中作为目的地址的 EID和记录的终端 EID与承载的对 应关系找到对应的承载，通过该承载将该 EID报文转发到目的终端；所述 EID 报文由终端先通过与接入网关之间的承载发送 到接入网关；

所述边界隧道路由器用于对 IP隧道发来的报文解 IP隧道封装得到 EID 报文，将本边界隧道路由器的 RLOC和根据通信对端 EID及 EID-RLOC对应 关系查询得到的 RLOC作为源、 目的地址， 对该 EID报文做 IP封装， 得到的 IP报文转发到 IP网络； 收到封装有 EID报文的下行 IP报文后， 解封装得到 EID报文， 对该 EID报文做 IP隧道封装后通过 IP隧道转发到接入网关。

所述移动网络为长期演进和系统架构演进（ LTE/SAE)网络、 WiMAX 网 络或 3G网络； 所述接入网关为所述移动网络中连接在无线接 入网和 IP网络 之间进行报文转发的一个或多个网元；

所述移动网络还包括域名服务器， 所述域名服务器支持对非 IP地址格式 的 EID的解析。

所述终端封装的报文中包含一个用于指示报文 的源、 目的地址类型的指 示字段， 所述源、 目的地址类型包括 IP地址的 EID和非 IP地址的 EID;

所述移动网络根据指示字段决定报文的不同处 理方法。

一种减少 IP地址需求的终端， 所述终端用于从移动网络获取本终端的非 IP地址的终端标识 (EID), 以本终端 EID为源地址， 以通信对端 EID为目的 地址进行报文封装得到 EID报文， 并在所述终端和所述边界隧道路由器之间 实现 EID 4艮文的发送和接收。

所述终端还用于在发送 EID报文时，通过与接入网关 /边界隧道路由器之 间的承载将该 EID报文发送到接入网关 /边界隧道路由器，并通过该承载接收 接入网关 /边界隧道路由器发来的 EID报文。

所述终端还用于在发送 EID报文时， 先通过与接入网关之间的承载将该

EID报文发送到接入网关， 并通过该承载接收接入网关发来的 EID报文。

所述终端还用于向移动网络的动态主机配置协 议（DHCP )服务器申请 IP地址， 并接收 DHCP服务器返回的本终端的 EID; 所述 DHCP服务器收到 终端的 IP地址请求后将该终端的 EID返回给该终端，返回给终端的 EID是该 终端用户签约时分配的 EID或根据终端用户的签约信息和设定的 EID生成策 略生成的 EID; 或者

所述终端还用于在接入到移动网络时接收从移 动网络返回的本终端的 EID; 所述移动网络的网元在终端接入时将该终端的 EID返回给该终端， 返 和设定的 EID生成策略生成的 EID; 或者

所述终端还用于存储有本终端的 EID, 终端使用该 EID之前需要通过移 动网络的认证。 上述方案通过将身份和位置分离的思路应用到 移动网络， 从而可以显著 降低移动网络对 IP地址的要求， 并可以进一步解决其他如移动性、 路由扩展 性等问题。 附图概述

图 1是典型的 3GPP LTE/SAE网络结构图；

图 2是 LTE/SAE网络典型的注册 /IP地址分配流程图；

图 3a和图 3b分别是本发明实施例一及其变例的移动网络� ��统的架构示 意图；

图 4a和图 4 b分别是本发明实施例二、 三的架构示意图；

图 5a和图 5b是二种 LTE/SAE网络演进后的网络架构图；

图 6是本发明实施例一方法的流程图；

图 7和图 8分别是本发明实施例二、 三的方法的流程图。 本发明的较佳实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详 细说明。

实施例一

如图 3a所示， 本实施例的可减少 IP地址需求的移动网络系统包括终端 和移动网络， 移动网络包括无线接入网、 接入网关和 IP网络， 边界隧道路由 器与接入网关合设， 表示为接入网关 /边界隧道路由器， 此时边界隧道路由器 也可视为接入网关扩展的一个功能实体。接入 网关 /边界隧道路由器与 IP网络 相连。 图中略去了控制面的功能实体（可以是 HSS、 AAA服务器、 移动性管 理节点等）其中：

终端用于从移动网络获取本终端的非 IP地址的终端标识 (EID),以本终端 EID为源地址， 以通信对端 EID为目的地址进行报文封装得到 EID报文， 在 所述终端和边界隧道路由器之间实现 EID报文的发送和接收， 具体地， 是通 过与接入网关 /边界隧道路由器之间的承载将该 EID报文发送到接入网关 /边 界隧道路由器，并通过该承载接收接入网关 /边界隧道路由器发来的 EID报文； 无线接入网用于为终端提供接入服务， 并在终端和接入网关 /边界隧道路 由器之间转发报文；

接入网关 /边界隧道路由器用于在收到上行 EID报文后， 将本接入网关 / 边界隧道路由器的位置标识符 (RLOC)和根据通信对端 EID以及 EID-RLOC对 应关系查询得到的 RLOC作为源、 目的地址， 对该 EID报文做 IP封装， 将得 到的 IP报文转发到 IP网络； 以及收到封装有 EID报文的下行 IP报文后， 解 封装得到该 EID报文，根据该 EID报文中作为目的地址的 EID和记录的终端 EID与承载的对应关系找到对应的承载， 通过该承载将该 EID报文转发到目 的终端。

所述终端还用于在接入到移动网络时接收从移 动网络返回的本终端的 EID; 所述移动网络的网元用于在终端接入时将该终 端的 EID返回给该终端， 息和设定的 EID生成策略生成的 EID。

所述移动网络为长期演进和系统架构演进（ LTE/SAE)网络、 WiMAX 网 络或 3G网络； 所述接入网关为所述移动网络中连接在无线接 入网和 IP网络 之间进行报文转发的一个或多个网元。

本实施例方法的流程如图 6所示， 包括：

步骤 601 , 终端的无线接入过程， 主要包括信道同步等等过程； 步骤 602, 终端的接入认证过程， 或者和网络之间的相互认证过程。 这 里可以支持各种不同的认证机制；

步骤 603 , 在接入认证通过以后， 接入网关 /边界隧道路由器接收到承载 建立的消息， 获取一个 EID, 在随后的承载建立中记录建立的承载与该 EID 的对应关系；

本实施例中， 为该终端分配的是非 IP地址的 EID。 接入网关可以从终端 归属服务器（如 HSS/HLR )获取终端用户签约时分配的 EID。 接入网关与该 归属服务器没有接口时， 也可以由其他节点从终端归属服务器获取该 EID并 传递给接入网关。 或者， 也可以由接入网关根据该终端用户的签约信息 和设 定的 EID生成策略为用户生成一个 EID , 该 EID可以与 IMSI相对应。

该 EID与 IP地址不同，可以是临时移动台标识 ( Temporary Mobile Station Identifier, TMSI), IMSI (由于安全的考虑， 一般不建议这样做） 、 电话号 码、 身份证号码、 域名、 护照号码、 驾驶证号码或者其他编码格式的号码， 具体做哪一种选择， 并不影响方法的有效性和适应性， 都可以节省 IP地址。

步骤 604, 无线接入网络侧的承载建立及确认过程， 通过该过程将 EID 传送到终端；

步骤 605, 终端进行 IP网络业务连接， 将本终端的 EID作为源地址， 将 通信对端的 EID作为目的地址封装在报文中， 文中将封装得到的该报文称为 EID报文， 然后通过与终端 EID对应的承载将该 EID报文发送到接入网关 / 边界隧道路由器；

终端可以在进行 IP网络业务连接如 WWW浏览， 或 IMS等业务发起通 信， 发送上述 EID报文。

如果通信对端是本移动网络用户， 其 EID也是非 IP地址， 如果是传统网 络的用户， 则也可能釆用 IP地址格式。 文中， 也将报文中作为源地址的终端 的 EID称为源 EID,将 ^艮文中作为目的地址的通信对端的 EID称为目的 EID。

如果终端要请求域名服务器 (DNS)解析得到通信对端的 EID, 则 DNS中 需要升级以支持对非 IP地址的 EID的解析。

终端通过与边界隧道路由器之间的承载发送 EID报文， 该发送过程可以 包括隧道封装和解封装的处理， 隧道封装方式有很多， 如 L2TPv3、 IP-in-IP, GRE和 IPsec等， 视具体的系统而定， 本发明不局限于任何一种特定的隧道 封装方式。

步骤 606, 接入网关 /边界隧道路由器收到 EID报文后， 将本接入网关 / 边界隧道路由器的位置标识符 (RLOC)和根据通信对端 EID以及 EID-RLOC对 应关系查询得到的 RLOC作为源、 目的地址， 对该 EID报文做 IP封装， 并将 封装好的 IP · ^艮文转发到 IP网络；

接入网关 /边界隧道路由器可以从本地或映射服务器查� �到与通信对端 EID对应的 RLOC。如基于 LISP协议时，也即通信对端接入的接入网关 /边界 隧道路由器（上行接口） 的 IP地址。

关于 EID和 RLOC的对应关系的查询的具体实现， 如釆用目前的 LISP 协议的方案时， 可以用 LISP的重叠逻辑拓朴（ Alternative Logical Topology, ALT )加映射服务器（MS )实现， 先在本地保存的 EID-RLOC的对应关系查 找， 如查找不到， 再通过映射服务器机制而查询获得。 本发明也可以使用其 他已有的身份标识与位置分离网络中的查询方 法。

步骤 607, 接入网关 /边界隧道路由器从 IP网络中接收下行的封装有 EID 报文的 IP报文；

如果 IP网络发来的 IP报文可能是传统的 IP报文， 也可能是封装有 EID 报文的 IP报文时， 可以在 IP报文中包含指示报文类型的字段以便接入网� �� / 边界隧道路由器识别。 其他实施例同此。

步骤 608, 接入网关 /边界隧道路由器将 IP报文解封装， 得到 EID报文， 找到与该 EID报文中目的 EID对应的承载；

步骤 609, 接入网关 /边界隧道路由器通过与目的 EID对应的承载将 EID 报文发送给终端 (UE/MS：)。 一般需要进行相应的承载封装。

上述移动网络为长期演进和系统架构演进（LTE /SAE)网络、 WiMAX 网 络或 3G网络； 所述接入网关为所述移动网络中连接在无线接 入网和 IP网络 之间进行报文转发的一个或多个网元。

基于现有移动网络实现时， 现有移动网络的网关设备 (包括 P-GW、

S-GW )、 基站设备和 UE要支持 EID的承载类型， 具体的， 不同于现有网络 的基于 IP地址的承载建立，支持基于 EID的承载类型并进行有关的分组报文 封装和转发。移动网络的网元中也需要支持 EID和 IP地址混合封装的分组报 文。 为此， 可以在报文中设置一个用于指示源、 目的地址类型的指示字段， 所述源、 目的地址类型至少包括 IP地址和非 IP地址的 EID; 移动网络的网元 (如接入网关， 边界隧道路由器）根据所述指示字段决定报文 的不同处理方 法， 如对 4艮文中 IP地址格式和非 IP地址格式的地址釆用不同的解析方法。 实施例一的一个变例

该变例的架构如图 3b所示。与实施例一的区别是边界隧道路由器� ��接入 网关分开设置， 即边界隧道路由器位于接入网关之后而在 IP网络之中， 且边 界隧道路由器与接入网关之间建立有 IP隧道， 两者之间通过 IP隧道来传送 报文。

相应地， 该移动网络系统中：

终端用于从移动网络获取本终端的非 IP地址的终端标识 (EID),以本终端 EID为源地址， 以通信对端 EID为目的地址进行报文封装得到 EID报文， 经 所述边界隧道路由器实现 EID报文的发送和接收。 但在发送 EID报文时， 先 通过与接入网关之间的承载将该 EID报文发送到接入网关， 并通过该承载接 收接入网关发来的 EID报文。

接入网关用于对上行的 EID报文做 IP隧道封装后通过 IP隧道转发到边 界隧道路由器； 及对经 IP隧道发来的报文解 IP隧道封装得到 EID报文， 根 据该 EID ^艮文中作为目的地址的 EID和记录的终端 EID与承载的对应关系找 到对应的承载， 通过该承载将该 EID报文转发到目的终端；

边界隧道路由器用于对 IP隧道发来的报文解 IP隧道封装得到 EID报文， 将本边界隧道路由器的 RLOC和根据通信对端 EID及 EID-RLOC对应关系查 询得到的 RLOC作为源、 目的地址， 对该 EID报文做 IP封装， 得到的 IP报 文转发到 IP网络； 收到封装有 EID报文的下行 IP报文后， 解封装得到 EID 报文， 对该 EID报文做 IP隧道封装后通过 IP隧道转发到接入网关。

其具体的流程， 相对于上述实施例流程来说， 需增加边界隧道路由器与 接入网关之间的一段报文转发的处理。

在上行方向

在步骤 605中， 终端先通过与终端 EID对应的承载发送到接入网关； 接 入网关收到后对该 EID报文进行 IP隧道封装， 再通过 IP隧道发送到边界隧 道路由器； 相应地， 在步骤 606中， 边界隧道路由器对收到的报文解 IP隧道 封装后得到 EID报文。

接入网关和边界隧道路由器可以保存终端 EID与两者之间建立的 IP隧道 的对应关系 , 收到 EID报文后根据 EID报文中源 EID找到对应的 IP隧道。 如果接入网关和边界隧道路由器之间只建立一 条 IP隧道， 也可以不保存该对 应关系。 下行方向同此。

在下行方向

在步骤 608中， 边界隧道路由器对 IP报文解封装得到 EID报文后， 先进 行 IP隧道封装， 通过 IP隧道发送到接入网关； 接入网关收到后解 IP隧道封 装得到 EID报文，再通过与该 EID报文中目的 EID对应的承载发送到目的终 端。

另外， 终端还可以向移动网络中的动态主机配置协议 （ DHCP )服务器申 请 IP地址， 并接收 DHCP服务器返回的本终端的 EID; 相应地， DHCP服 务器用于收到终端的 IP地址请求后将该终端的 EID返回给该终端，返回给终 端的 EID可以是该终端用户签约时分配的 EID, 也可以是根据终端用户的签 约信息和设定的 EID生成策略生成的。当然 DHCP服务器需要扩展支持 EID。 在具体的实现方面， 和普通的 IP地址分配略有不同， 因为 DHCP的 IP地址 分配是可以随意地挑选一个 IP地址， 而 EID是需要和具体的用户对应起来。

第二实施例

本实施例方法是第一实施例应用于 LTE/SAE系统时的一个示例，边界隧 道路由器与 P-GW合设， 表示为 P-GW/边界隧道路由器， 对应的系统架构图 如图 4a所示。 应用该方法时， 需要对 P-GW和 UE进行升级， 支持有关位置 和身份分离机制， 并进一步需要实现本实施案例中的有关功能。 因为本发明 的 EID的编号体制与 IP地址的编号体制不同， 无线接入网网元（如 eNB ) 和接入网关（如 S-GW、 P-GW )也需要做相应的扩展， 主要是有关承载的对 应关系发生了变化， 这里已经不再和 IP地址进行对应， 而需要和 EID进行对 应。

本实施例方法的流程如图 7所示， 包括：

步骤 701-705, 同步骤 201-205。

步骤 706, P-GW/边界隧道路由器在收到 MME经 S-GW发送的承载创建 请求后， 获取该终端的 EID, 在随后的承载建立中记录建立的承载与该 EID 的对应关系；

由于支持位置和身份分离机制， P-GW/边界隧道路由器确定不需要为终 端分配 IP地址， 而是以获取或生成的非 IP地址的 EID作为终端的 EID。 终 端的 EID可以保存在终端归属的服务器如 HSS或 HLR中， 在终端接入的认 证过程中 , 由 MME从 HSS或 HLR获取该 EID并通过承载建立请求发送到 P-GW/边界隧道路由器。 也可以由 MME或 P-GW或 S-GW根据用户签约信 息和设定的 EID生成策略为终端生成 EID。

步骤 707, P-GW/边界隧道路由器向 MME返回创建承载响应， 并携带此 移动终端的 EID;

步骤 708, MME向 eNB发送初始上下文请求消息， 其中包括发给 UE的 注册接受消息， 注册接受消息中携带 UE的 EID等信息；

步骤 709 , eNB向 UE发 RRC连接重配置消息， 其中带有发给 UE的注 册接受消息， 注册接受消息中携带 UE的 EID;

步骤 710、 RRC连接重配置完成后， UE向 eNB发送 RRC连接重配置响 应消息；

步骤 711 , eNB向 MME发注册完成消息；

步骤 712, UE进行 IP网络业务连接 (例如， WWW浏览， 或者 IMS业 务等)时， 使用获得的本 UE的 EID作为源地址， 通信对端的 EID作为目的地 址来封装报文， 通过与 P-GW/边界隧道路由器之间的承载发送到 P-GW/边界 隧道路由器；

由于存在非 IP地址和 IP地址的 EID作为源、 目的地址的可能性， 因此 UE发出的分组报文中可以包含一个报文源和目� ��地址类别指示字段，以便网 络中的网元可以灵活并正确处理。

步骤 713 , P-GW/边界隧道路由器解析收到的 EID报文后， 查询得到目 的 EID对应的 RLOC, 将目的 EID对应的 RLOC作为目的地址， 将本边界隧 道路由器的 RLOC作为源地址， 将 EID报文作为该 IP报文的有效载荷部分， 完成 IP报文封装， 并将得到的 IP报文发送到 IP网络； 步骤 714 , IP网络进行 IP 4艮文转发；

步骤 715, P-GW/边界隧道路由器收到 IP网络发来的封装有 EID报文的 IP报文后， 对该 IP报文解封装， 得到 EID报文， 再查找到与目的 EID对应 的 P-GW/边界隧道路由器与终端之间的承载；

步骤 716, P-GW/边界隧道路由器通过对应的承载将 EID报文转发到 UE,

UE收到后交协议栈的上层进行处理， 从而实现业务。

在本例中， 实施例二中的接入网关对应于图 1所示网络中的 P-GW, 或 PGW和 S-GW。 需说明的是， LTE的架构在演进变化后， 可能会出现图 5a 所示网络架构， 此时， 实施例二中的接入网关则对应于在演进基站和 IP网络 之间的接入网关。如出现图 5b所示的网络架构， 即演进基站和 GW合一的网 络实体时， 则接入网关对应于该合一的网络实体。 图 5a和 5b没有示出边界 隧道路由器， 在图 5a中， 边界隧道路由器可以与 GW合设或在 GW之后而 位于 IP 网络之中， 在图 5b 中， 边界隧道路由器可以与 eNB/GW合设或在 eNB/GW之后而位于 IP网络之中。

第三实施例

本实施例也是应用于 LTE/SAE网络，但边界隧道路由器是在 P-GW之后 而位于 IP网络之中， 因此相应的流程中， 需要增加对 P-GW到边界隧道路由 器之间的 IP隧道建立和在报文传递时的处理。

本实施例方法的具体流程如图 8所示， 包括：

步骤 801~805, 同步骤 701~705；

步骤 806, P-GW在收到 MME经 S-GW发送的承载创建请求后， 获取该 终端的 EID,在随后建立的承载过程中记录建立的承载� �该 EID的对应关系， 此外， 还与边界隧道路由器交互， 在 P-GW和边界隧道路由器间形成一个 IP 隧道；

P-GW和边界隧道路由器之间形成的隧道具体的� �以是 IP隧道， 例如通 用路由封装（General Routing Encapsulation, 简称 GRE ) 隧道， 或者其他 IP 隧道，以保证 EID报文可以通过无线接入网络侧的承载到达边 界隧道路由器。 步骤 807~812, 同步骤 707~712；

步骤 813 , P-GW收到 EID报文后， 进行 IP隧道封装；

步骤 814, P-GW通过 IP隧道将该 EID报文发送到边界隧道路由器； 步骤 815, 边界隧道路由器对报文解 IP隧道封装， 后续处理同步骤 713; 步骤 816 , IP网络中进行 IP 4艮文转发；

步骤 817, 边界隧道路由器收到封装有 EID报文的下行 IP报文后， 解封 装得到 EID报文， 并对 EID报文做 IP隧道封装；

步骤 818,边界隧道路由器通过 IP隧道将 IP隧道封装的 EID报文发送到 P-GW;

步骤 819, P-GW收到报文后解 IP隧道封装得到 EID报文，找到与该 EID 才艮文中目的 EID对应的承载；

步骤 820 , P-GW通过该承载将该 EID ^艮文发送到终端。

基于图 6、 7和图 8的系统， 在 LTE/SAE网络中， UE也可以通过 DHCP 来进行 IP地址申请。 具体的， 在网络系统中部署了 DHCP服务器， 以及 /或 者 DHCP中继、 DHCP代理等网络功能， 以支持 IP地址的分配。 在一个新的 示例中， 终端以 DHCP方式申请 IP地址时， 由于支持非 IP地址的 EID, 动 态主机配置协议（ Dynamic Host Configuration Protocol, 简称 DHCP )服务器 向该终端返回该终端的 EID。 DHCP服务器返回给终端的 EID是该终端用户 签约时分配的 EID或根据终端用户的签约信息和设定的 EID生成策略生成的 EID。 终端使用该 EID来进行业务连接， 具体的网络结构和处理方式， 参见 前述的流程和方法。 相应地， DHCP的协议和流程需要进行扩展支持对 EID 的支持。

第四实施例

本实施例中， 将用户签约时分配的 EID存储在 UE中。

在具体部署时， 由于 EID可以唯一确定终端用户的身份， 因此运营商必 须有某种机制来实现其唯一性， 可认证， 并可以灵活地进行分配和使用， 前 述实施例可以保证具体的实现。 在本实施例中， 既然 EID是运营商唯一确定 的， 因此可以在用户开户的过程中， 将 EID直接存储在 UE中， 该 EID可以 由移动网络来生成， 从移动网络获取得到。 这样可以简化前述案例中的流程。 通过移动网络对本终端的认证后， 终端可以直接使用 EID来进行通信， 而不 需要在身份认证后， 由 P-GW或 DHCP服务器将 EID返回给 UE。 其他有关 的内容， 与终端发起通信的 文传输过程， 和前述实施例一致。

第五实施例

本实施例， 是第一实施例在 WiMAX网络的应用。 WiMAX网络具有和 第一实施例类似的结构（当然其具体的流程和 实现机制上，也有相当的差距）， 由移动站 /移动终端 （ Mobile Station, UE/MS ) , 基站（ Base Station, BS ) , 接入业务网络网关 （ Access Service Network Gateway, AGW ) , 以及认证、 授权和计费 （ Authentication, Authorization, and Accounting, 简称 AAA )等其 他一些网元组成。 同样可以对应到上述图 3a~3b的架构， 本实施例的地址分 配， 位置和身份分离机制和功能， 以及有关承载等等， 都会继续存在。 主要 是有关承载的范围发生了一些变化， 在名称可能不一样。 但是， 同样可以通 过引入位置和身份分离的机制， 在现有 WiMAX网络结构和流程的基础上， 通过非 IP地址的 EID来实现通信， 从而可以大大减少 IP地址的需求。

同样， 第一实施例的思想， 也可以应用到其他 3G 网络， 从而可以减少 对 IP地址的需求。

上述方法和系统通过在移动网络中引入位置 和身份分离的 IP网络工作机 制， EID釆用非 IP地址格式， 从而可以大量减少移动网络对 IP地址的需求。 釆用本发明方法， 可以实现一种新的移动网络系统， 极大地降低对 IP地址的 需求。

上述方法和系统支持移动网络的结构演进。 即在网元发生变化， 但^^ 本功能结构还得以保持的情况下， 位置和身份分离机制的使用， 仍然， 可以 降低移动网络对 IP地址的需求。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已， 并不用于限制本发明， 对于本 领域的技术人员来说， 本发明可以有各种更改和变化。 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。

工业实用性

本发明通过将身份和位置分离的思路应用到移 动网络， 从而可以显著降 低移动网络对 IP地址的要求， 并可以进一步解决其他如移动性、 路由扩展性 等问题。