СЕТЕВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ, ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ И СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ МАРШРУТИЗАЦИЕЙ
NETWORK ELEMENTS, INTEGRATED CIRCUITS AND ROUTING CONTROL METHODS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области сетевых элементов, интегральных схем и способов управления маршрутизацией. Изобретение можно применить, например, к сетевому элементу и способу управления прозрачной маршрутизацией с приспособлением к условиям с использованием маршрута с выборочной разгрузкой IP-трафика (SIPTO) в Усовершенствованной наземной сети радиодоступа универсальной мобильной системы связи (UMTS) (E-UTRAN).
Уровень техники
Усовершенствованная базовая сеть с коммутацией пакетов (EPC) является базовой сетью на основе Интернет-протокола (IP), определенной в Выпуске 8 Проекта партнерства 3-го поколения (3GPP), для использования технологией долгосрочного развития (LTE) и другими технологиями доступа. Целью EPC является предоставление упрощенной архитектуры всех базовых IP-сетей для эффективного предоставления доступа к различным услугам, например предоставляемым в IMS (мультимедийная IP-подсистема). Усовершенствованную базовую сеть с коммутацией пакетов 3GPP предоставляет средство, с которым устройство беспроводной связи/мобильное устройство (на языке 3GPP называемое Пользовательское оборудование (UE)) могут осуществить доступ к Сети с коммутацией пакетов (PDN). Единственным средством, посредством которого UE может осуществить доступ к PDN в настоящем стандарте, является шлюз (GW) PDN. Это требует, чтобы трафик пересек всю Усовершенствованную базовую сеть с коммутацией пакетов (EPC) прежде, чем он достигнет GW PDN. EPC состоит по существу из Объекта управления мобильностью (MME) и Шлюзов независимого доступа для маршрутизации дейтаграмм IP пользователя. В настоящее время UE получает доступ к PDN посредством сети EPC (иногда называемой базовой сетью) через GW PDN и интерфейс SGi.
Выборочная разгрузка IP-трафика (SIPTO) является известным механизмом, который предоставляет средство, посредством которого узел радиодоступа (например, eNodeB (eNB), или Домашний Узел B, или Домашний усовершенствованный Узел В (H(e)NB)) может непосредственно обмениваться IP-данными с внешними PDN. На фиг.1 изображен первый известный механизм 100 с использованием SIPTO. Здесь UE 105 обменивается IP-данными с внешней PDN 135 через EPC. Обмен IP-данными 130 осуществляется через eNB или H(e)NB 120 и серверный шлюз (S-GW) или GW 125 PDN. Обмен IP-данными 115 коммутируется из eNB или H(e)NB 120 через узел поддержки функций шлюза системы пакетной радиосвязи общего пользования (GPRS) (GGSN) или GW 110 PDN с соединением с eNB или H(e)NB 120. Далее непосредственно обмениваются IP-данными с внешней PDN 135.
На фиг.2 изображен второй известный механизм 200 с использованием SIPTO. Здесь UE 205 обменивается IP-данными с внешней PDN 235 через EPC. Обмен IP-данными 230 осуществляется через eNB или H(e)NB 220 и серверный шлюз (S-GW) или GW 225 PDN. И опять же, в отличие от обмена IP-данными через EPC сеть может принять решение использовать прямое соединение SIPTO. Здесь обмен IP-данными 215 передается через eNB или H(e)NB 220 и модуль трансляции обозначений адресов (NAT) и маршрутизатор 210 с соединением с eNB или H(e)NB 220. Далее непосредственно обмениваются IP-данными с внешней PDN 235.
Соответственно, для использования SIPTO UE должно создать дополнительное выделенное соединение PDN для активации коммутатора для соединения SIPTO (называемого 'переключение' SIPTO). Следовательно, по существу, UE должно инициировать упомянутое переключение. Кроме того, не существует возможности мобильности для соединений от SIPTO до любого доступа не-SIPTO, или наоборот, за исключением случаев, когда обеспечена возможность Мобильного IP поверх линий связи 3GPP (что в настоящее время запрещается в Вып. 9 разработки стандарта 3GPP). Наконец, SIPTO-переключение должно происходить по требованию, т.е. UE должно знать о том, что существуют корректные условия для использования SIPTO, и, соответственно, UE должно принимать возбуждающее воздействие для обеспечения возможности переключения на использование соединения PDN SIPTO.
Несмотря на многочисленные вышеупомянутые ограничения такой прямой обмен данными между UE и сервером PDN с использованием соединения SIPTO предоставляет несколько преимуществ. Например, прямой обмен данными с использованием SIPTO позволяет Оператору сети иметь возможность разгружать трафик данных. Кроме того, в некоторых случаях может быть достигнуто лучшее быстродействие для конечного пользователя, например, в ситуации Корпоративной сети или Домашней сети, когда сеть, с которой соединяется конечный пользователь, находится физически близко к конечному пользователю или даже прикреплена к узлу радиодоступа. В некоторых случаях SIPTO может также предоставлять доступ к сетям, к которым иначе нельзя осуществить доступ, в частности к домашним сетям (например, домашний eNodeB, предоставляющий доступ к домашней WLAN).
Раскрытие изобретения
Техническая проблема
Тем не менее, в дополнение к вышеупомянутым ограничениям при использовании механизма SIPTO существует несколько неотъемлемых проблем.
Во-первых, доступ SIPTO задуман как требование отдельного соединения PDN. Это означает, что UE должно получить новый IP-адрес и начать новое соединение или модифицировать существующее соединение клиента с целевой сетью. Это требует обновлений существующих UE и, в частности, клиентского программного обеспечения для поддержки SIPTO, так как UE должно знать о доступности SIPTO и выполнять конкретные действия для обеспечения возможности переключения своего существующего соединения IP на использование альтернативного соединения SIPTO.
Во-вторых, обычно понимают, что при использовании SIPTO для прямого обмена IP-данными требуется назначение нового IP-адреса как результат дополнительного соединения PDN. Несмотря на то что мобильность IP-адреса может, по возможности, поддерживаться посредством некоторых механизмов, существуют только три варианта, которые рассматривались до настоящего времени. В первом варианте рассматривается возможность использовать "якорь" мобильности в режиме радиодоступа для того, чтобы посредством этого предоставить исходящую IP-мобильность в пределах дальности радиосвязи, обеспечиваемой узлом радиодоступа. Недостатком этого первого рассматриваемого варианта является необходимость обеспечения возврата маршрутов IP к тромбонной согласующей секции, к границе сети Оператора сети. Так как основной целью SIPTO, по меньшей мере, с точки зрения Оператора сети является разгрузка трафика данных транзитного соединения, то это является главным недостатком. Во втором варианте рассматривается использование мобильного IP в пределах PDN, к которой и SIPTO, и GW PDN обеспечивают возможность доступа. IP-адрес, обеспеченный системой 3GPP, после этого становится 'адресом для передачи (CoA)', зарегистрированным в Домашнем агенте Мобильного IP в PDN. Применение этого рассматриваемого варианта является строго ограниченным, так как Мобильный IP через доступ 3GPP запрещен в Выпуске 8 и Выпуске 9 3GPP, и, соответственно, только в новых терминалах и базовых сетях можно применять этот механизм. В третьем варианте рассматривается предоставление поддержки мобильности. Здесь UE утрачивает все установленные сеансы, когда оно перемещается в ситуации разгрузки SIPTO. Как и в первом рассматриваемом варианте, во избежание проблем с работой пользователя, для того чтобы 'скрыть' нарушение непрерывности обслуживания от конечного пользователя, в клиентском программном обеспечении требуется значительное изменение.
В-третьих, другие возможные подходы могут оказаться сложными и потенциально подразумевают существенные дополнительные затраты. Например, один подход, который обсуждается в настоящее время, включает в себя использование множества функций базовой сети (CN) в узле радиодоступа. Однако этот подход не пользуется спросом у большинства операторов мобильной связи, так как они опасаются того, что это повысит удельную цену функции SIPTO. Другой подход, который обсуждается в настоящее время, включает в себя использование функций NAT в узле радиодоступа. Однако этот подход усложняет функции, относящиеся к L3, например конфигурация DHCP, DNS, а также взаимодействие приложений. Соответственно, сложная конфигурация и шлюзы могут быть необходимыми для любого нетривиального развертывания. Это препятствует решению для услуги SIPTO для предприятия.
Предыдущие проблемы также применимы к известному механизму использования трансляции обозначений адресов (NAT) для осуществления доступа к внешним PDN. Кроме того, для принятия подхода NAT требуются шлюзы на прикладном уровне. Кроме того, требования к конфигурации NAT могут противоречить услугам конфигурирования, обеспечиваемым сетью переключения (в частности, использование технологий протокола динамического конфигурирования хоста (DHCP)). Кроме того, использование NAT препятствует надлежащей работе сервера доменных имен (DNS). Еще одной проблемой, связанной с потенциальным использованием NAT, является то, что невозможно поддерживать идентичный IP-адрес для UE независимо от того, использует ли UE SIPTO или нет. Следовательно, клиент-серверные сеансы будут прерываться при вставке NAT, даже несмотря на то что новые соединения PDN не являются необходимыми.
Соответственно, существует потребность в улучшенном сетевом элементе, интегральной схеме для него и способе управления маршрутизацией.
Решение проблемы
Соответственно, целью изобретения является уменьшение, облегчение или устранение одного или нескольких вышеупомянутых недостатков отдельно или в любой комбинации. Аспекты изобретения предоставляют сетевой элемент, интегральную схему и способ для управления прозрачной маршрутизацией с приспособлением к условиям, как описано в прилагаемой формуле изобретения.
Согласно аспектам изобретения предоставлен способ, элемент базовой сети, интегральная схема и код компьютерной программы, содержащий код, выполненные с возможностью идентификации того, обеспечена ли возможность использования маршрута с возможностью выборочной транспортировки по протоколу Интернет (SIPTO), по меньшей мере, одним устройством беспроводной связи.
Согласно дополнительным аспектам изобретения предоставлен способ, элемент базовой сети, интегральная схема и код компьютерной программы, содержащий код, выполненные с возможностью определения того, поддерживается ли выборочная разгрузка IP-трафика (SIPTO) для маршрутизации IP-данных между внешней сетью с коммутацией пакетов и устройством беспроводной связи.
Согласно дополнительным аспектам изобретения предоставлен способ, элемент базовой сети, интегральная схема и код компьютерной программы, содержащий код, выполненные с возможностью маршрутизации данных протокола Интернет (IP) в сети связи, которая содержит базовую транспортную сеть Оператора сети.
Согласно дополнительным аспектам изобретения предоставлен способ, элемент базовой сети, интегральная схема и код компьютерной программы, содержащий код, выполненные с возможностью поддержки SIPTO внутри объединенного транспортно-сетевого уровня (TNL), содержащего маршрутизатор внешней сети с коммутацией пакетов (PDN).
В примерах, описанных далее в этом документе, описан подход SIPTO (и в некоторых случаях прозрачный подход SIPTO с приспособлением к условиям), который является прозрачным для работы устройства беспроводной связи (или пользовательского оборудования (UE)). Соответственно, предпочтительно, устройство беспроводной связи не требует дополнительного соединения PDN, и при этом он не требует специального клиентского программного обеспечения UE для поддержки. Кроме того, подход SIPTO не требует, чтобы UE, Выпуск 10, предоставляло какие-либо дополнительные специальные функции, и при этом устройство беспроводной связи не должно выполнять какие-либо процедуры мобильности. Предпочтительно, унаследованные устройства беспроводной связи поддерживаются описанными механизмами. По меньшей мере, один описанный пример является т.н. «оппортунистическим» (т.е. с приспособлением к условиям), так как его можно применять тогда, когда появляется возможность с использованием идентичной конфигурации. Мобильность можно поддерживать посредством манипуляции маршрутизацией. В одном примере "якорь" мобильности UE может оставаться GW PDN в EPC независимо от того, маршрутизируется ли трафик в или через нее в случае SIPTO. Предпочтительно, механизмы SIPTO, описанные в этом документе, не требуют использования трансляции сетевых адресов (NAT), шлюза на прикладном уровне, сокрытия конфигурации или других функций. Предпочтительно, механизмы SIPTO, описанные в этом документе, также не требуют включения функций базовой сети (CN) в узел радиодоступа.
Эти и другие аспекты изобретения будут очевидны из вариантов осуществления, описанных далее в этом документе, и их разъяснения со ссылкой на эти варианты осуществления.
Положительные эффекты изобретения
Согласно настоящему изобретению описан подход SIPTO (и в некоторых случаях прозрачный подход SIPTO с приспособлением к условиям), который является прозрачным для операций устройства беспроводной связи (или пользовательского оборудования (UE)). Соответственно, устройство беспроводной связи не требует дополнительного соединения PDN, и при этом он не требует специального клиентского программного обеспечения UE для поддержки. Кроме того, этот подход SIPTO не требует, чтобы UE, Выпуск 10, предоставляло какие-либо дополнительные специальные функции, и при этом устройство беспроводной связи не должно выполнять какие-либо процедуры мобильности.
Краткое описание чертежей
Далее описаны детали, аспекты и варианты осуществления изобретения только в качестве примера, со ссылкой на чертежи. Элементы на чертежах изображены для простоты и ясности, и они не обязательно вычерчены в масштабе. Для облегчения понимания используется сквозная нумерация.
На фиг.1 изображен известный прямой обмен IP-данными, применяемый в узле радиодоступа, с использованием GGSN или GW PDN и механизма SIPTO.
На фиг.2 изображен известный прямой обмен IP-данными, применяемый в узле радиодоступа, с использованием NAT плюс Маршрутизатор и механизма SIPTO.
На фиг.3 изображен пример сети с поддержкой потока IP-данных до и после установки SIPTO.
На фиг.4 изображена примерная сеть с поддержкой активации прозрачной маршрутизации (OTR) с приспособлением к условиям для SIPTO.
На фиг.5 изображена примерная сеть с механизмом деактивации SIPTO с OTR.
На фиг.6 изображен пример модификаций Процедуры прикрепления для TS 23.401, 5.3.2.1.
На фиг.7 изображен пример выделения IP-адресов на основе местоположения UE с использованием APN SIPTO.
На фиг.8 и 9 изображен пример модификаций TS 23.401, 5.5.1.1.2: процедуры хэндовера (с и без перемещения S-GW) на основе X2.
На фиг.10-13 изображены примерные модификации процедур хэндовера между различными технологиями радиодоступа (RAT) E-UTRAN.
На фиг.14 изображен пример процедуры активации прозрачной маршрутизации с приспособлением к условиям.
На фиг.15 изображен пример процедуры деактивации прозрачной маршрутизации с приспособлением к условиям.
На фиг.16 изображен пример топологии базовой транспортной сети Операторов сети.
На фиг.17 изображен пример обеспечения возможности оптимизированной маршрутизации с использованием механизмов TE MPLS.
На фиг.18 изображена типичная вычислительная система, которая может быть применена для реализации функциональности обработки сигналов в вариантах осуществления изобретения.
Варианты осуществления изобретения
Примеры изобретения описаны на основе прозрачного механизма с приспособлением к условиям для использования выборочной разгрузки IP-трафика (SIPTO), посредством которой поддерживается прямой обмен IP-данными между UE и внешней PDN. В частности, UE может осуществлять доступ к PDN с использованием соединения SIPTO посредством узла радиодоступа, например eNB или H(e)NB, который может выполнять SIPTO. Управление прозрачной маршрутизацией с приспособлением к условиям для SIPTO использует первый маршрутизатор, который соединен с узлом радиодоступа, и второй маршрутизатор, который находится на пути маршрутизации сети PDN или Базовой сети ISP, при этом известно, что существует другой маршрут (через SIPTO), который обходит домашнюю линию связи (транспортную линию связи базовой сети Операторов). Однако специалисту в данной области техники будет понято, что идея изобретения, описанная в этом документе, может быть реализована в любом типе сети передачи IP-данных, в которой могут быть применены разные варианты маршрутизации.
Примеры, описанные в этом документе, обеспечивают возможность идентичного соединения PDN, используемого между UE и внешней PDN, что, следовательно, является более эффективным, чем решение, изображенное на фиг.1, в котором добавляют GGSN или GW PDN к узлу радиодоступа. Кроме того, примеры, описанные в этом документе, являются предпочтительно прозрачными для UE. Соответственно, UE нет необходимости знать то, что существует услуга SIPTO, так как UE может осуществлять доступ к PDN, как определено в Выпуске 99 3GPP, и без требования какой-либо модификации UE. Кроме того, нет необходимости в поддержке IP-мобильности клиента в UE, например в виде Клиентского модуля MIP, и все же клиентский сеанс может быть сохранен посредством манипуляции/коммутации путей маршрутизации. Это в отличие от обычных процедур мобильного IP, которые сохраняют маршрут в UE посредством поддержания пути пересылки из домашней линии связи.
В примерах, описанных в этом документе, подробно описывается сетевой элемент и способ маршрутизации данных протокола Интернет (IP) в сети связи, которая содержит базовую транспортную сеть Оператора сети. Способ (и связанные с ним модули в сетевом элементе) содержит в узле радиодоступа: прием запроса из устройства беспроводной связи на доступ к внешней сети с коммутацией пакетов (PDN); определение местоположения запрашивающего устройства беспроводной связи; и определение того, что существует возможность выборочной разгрузки IP-трафика (SIPTO) для маршрутизации IP-данных между внешней сетью с коммутацией пакетов и устройством беспроводной связи в определенном местоположении в дополнение к маршруту IP через базовую транспортную сеть Оператора сети. В ответ на это способ также содержит инициирование выделения IP-адресов, которое впоследствии обеспечивает маршрутизацию IP-данных между устройством беспроводной связи и внешней PDN через маршрут SIPTO с обходом базовой сети Оператора сети при активации маршрута SIPTO.
На фиг.3 изображен пример сети с поддержкой потока IP-данных до и после установки SIPTO. Как изображено, сеть вначале предоставляет первый поток 305 IP-данных между UE 315 и сервером 345 во внешней PDN 340 с использованием обычных элементов архитектуры 3GPP. Например, UE 315 функционально соединен с узлом 320 радиодоступа, который в свою очередь функционально соединен с сетевым объектом в виде узла поддержки обслуживания GPRS SGSN или объекта 325 управления мобильностью для потока 317 данных плоскости управления (C-плоскости), и SGSN или серверным шлюзом (S-GW) 330 для потока 318 данных плоскости пользователя (U-плоскости). И SGSN/MME 325, и SGSN/S-GW 330 функционально соединены с GGSN или PDN-GW 335, который в свою очередь функционально соединен с внешним сервером 345 PDN. Однако UE может переместиться в зону обслуживания узла радиодоступа (eNB, H(e)NB), который обеспечивает поддержку SIPTO, как изображено во второй сети 310 потока IP-данных. Соответственно, сеть 310, в которую осуществляют роуминг, может определять, что поддержка SIPTO (a) обеспечивается для UE, (b) является предпочтительной и (c) является возможной для внешнего сервера 345 PDN, с которым соединяется UE 315. В этом случае SIPTO должна рассматриваться как возможность и быть инициирована.
Как изображено, после инициирования SIPTO сеть 310, в которую осуществляют роуминг, предоставляет второй поток IP-данных между UE 315 и внешним сервером 345 PDN через узел 320 радиодоступа. В частности, узел 320 радиодоступа функционально соединен с первым маршрутизатором 350 для поддержки потока 380 данных U-плоскости, который в свою очередь функционально соединен со вторым маршрутизатором 355, функционально соединенным с внешним сервером 340 PDN через соединение SIPTO. В частности, не существует изменения для потока данных C-плоскости, который по-прежнему пересекает SGSN или MME 325 в GGSN или PDN-GW 335. Второй маршрутизатор 355 может находиться во внешней PDN 340, как изображено, или находится в другом месте на пути 380 SIPTO. Соответственно, изменение потока IP-данных требует модификации поведения маршрутизации в узле 320 радиодоступа, а также в PDN 340 и из нее. Предпочтительно, путь в целевую внешнюю PDN 340, несмотря на то что другой, не требует какого-либо изменения в UE 315 или в состоянии или конфигурации клиентского программного обеспечения, исполняющегося в UE 315.
Предпочтительно, унаследованные UE могут использовать такие соединения SIPTO, как соединение SIPTO на фиг.3.
После установки соединения SIPTO UE может покинуть зону охвата узла радиодоступа, который предоставляет доступ SIPTO. Кроме того, возможность, которая указывала на использование SIPTO, может прекратиться, или соединение PDN UE может быть завершено и т.д. В любом из этих случаев сеанс SIPTO должен быть завершен, возможно, с самим соединением PDN. Здесь функции, управляющие сеансом SIPTO, должны уметь определять это изменение состояния (или их должны информировать о нем) и очищать это состояние для возврата ситуации потока IP-данных, которая была до установки SIPTO с точки зрения узла радиодоступа.
Соответственно, в одном примере SIPTO можно использовать для разгрузки трафика U-плоскости из CN для оптимизации использования ограниченных ресурсов и, возможно, предоставления увеличения быстродействия для клиента и даже для оператора сети PDN. Предусматривается, что использование такого соединения SIPTO должно находиться под управлением оператора мобильной связи.
В одном примере модификация маршрутизации между сервером 345 PDN и вторым маршрутизатором 355 может выполняться внутри PDN 340 или в транзитной сети между первым маршрутизатором 350 и PDN 340. В одном примере, если второй маршрутизатор 355 находится внутри PDN 340, то между оператором мобильной связи и оператором PDN может существовать совместное соглашение для обмена информацией об обновлении маршрутизации. Например, у оператора мобильной связи может быть соглашение с клиентом предприятия о предоставлении информации об обновлении маршрутизации, когда UE 315 выполняет SIPTO в корпоративную сеть. У оператора мобильной связи может также быть соглашение с оператором стационарной сети. В этом случае оператор мобильной связи может обмениваться информацией об обновлении маршрутизации с оператором стационарной сети, когда имеет место соединение SIPTO. В любом случае маршрут потока IP-данных между первым маршрутизатором 350 и вторым маршрутизатором 355 является предпочтительным перед маршрутом через P-GW, по меньшей мере тогда, когда (услуга) SIPTO является активированной. Ниже описаны примерные архитектуры, поддерживающие функционирование второго маршрутизатора 355, которые изображены на фиг.16 и фиг.17.
В одном примере согласно фиг.3 первый маршрутизатор 350 и второй маршрутизатор 355 могут быть совмещены внутри идентичного физического объекта (например, в узле 320 радиодоступа) для предоставления непосредственного соединения между объектами, например, внутри домашней сети. Соответственно, в этом примере только в соединении PDN с домашней сетью путь в U-плоскости коммутируется, посредством чего обеспечивается возможность других соединений PDN для доступа к базовой сети, упомянутому(ым) и другому(им) GW PDN и т.д. В одном примере управление доступом для предоставления соединения SIPTO может существовать только для авторизованных UE в установленных границах, например, Оператором и с согласия владельца H(e)NB. Такой авторизацией могут управлять объекты внутри базовой сети.
В одном примере совместное соглашение может существовать между Оператором, транзитной сетью и сетью PDN для реализации коммутации пути, которая обеспечит возможность маршрутизации по оптимизированному пути. В этом примере из CN могут передаваться сообщения для активации SIPTO для первоначальных и происходящих в настоящее время соединений с PDN. Кроме того, в этом примере сообщения могут также передаваться из сети для деактивации SIPTO, когда соединение PDN прекращается, или UE перемещается в новый (целевой) узел радиодоступа. Соответственно, при удалении мобильности от узла радиодоступа также могут отправляться сообщения, которые могут деактивировать SIPTO, или из eNB, или из H(e)NB, или из MME базовой сети. Соответственно, эти условия формируют триггер для взаимодействия между первым маршрутизатором 350 в узле радиодоступа и вторым маршрутизатором 355 в PDN 340, посредством которого деактивируется соединение SIPTO и вызывается действующая коммутация пути обратно к использованию базовой сети Операторов сети. Кроме того, упомянутый триггер также инициирует операцию очистки в PDN 340, которая обновляет путь маршрутизации в базовую сеть Операторов. Кроме того, узел радиодоступа может быть сконфигурирован для определения того, существует ли возможность SIPTO, для оказания поддержки в ситуации ограничения ресурсов, например, на основе сообщения об исчерпании ресурса S1. Узел радиодоступа также может информировать PDN о том, что активирована (услуга) SIPTO, для того чтобы второй маршрутизатор мог быть сконфигурирован для приема и передачи потока IP-данных в узел радиодоступа/из узла радиодоступа. Наконец, в таком совместном режиме установка состояния маршрутизации и очищение в сети PDN, или транзитной сети ISP в сеть PDN для поддержки возможности соединения SIPTO должны быть возможны для управления ими из eNB, H(e)NB, MME или внешней PDN в зависимости от разных условий, которые могут инициировать возможность SIPTO.
В настоящее время соединение PDN создается посредством или сообщения «Первоначальное прикрепление» или инициируемой UE процедуры Дополнительное соединение PDN из E-UTRAN или посредством Активации PDP-контекста. В каждом случае существует сообщение, возвращаемое в eNB/H(e)NB. В некоторых примерах настоящего изобретения эти сообщения адаптированы и дополнительно содержат управляющее сообщение для активации и авторизации SIPTO. Аналогично при хэндовере в eNB/H(e)NB отправляется информация, которая указывает на то, должно ли быть установлено соединение SIPTO, как описано ниже.
Согласно фиг.4 изображена следующая примерная сеть, которая поддерживает активацию прозрачной маршрутизации (OTR) с приспособлением к условиям для SIPTO. Как изображено, сеть предоставляет множество потоков 405, 410 IP-данных между первым и вторым UE 415, 417 и внешними PDN 440, 438 с использованием обычных элементов архитектуры 3GPP. Например, первое UE 415 беспроводным образом соединено с первым узлом 420 радиодоступа в виде H(e)NB или макро-eNB с возможностью выполнения разгрузки интернета с приспособлением к условиям. Первый узел 420 радиодоступа функционально соединен с первым маршрутизатором 450 первого провайдера услуг интернета (ISP-1) 422. Сеть поддерживает первый поток IP-данных с неоптимизированным путем 470 маршрутизации. Здесь ISP-1 450 соединен с сетевым объектом 3GPP в виде GGSN или PDN-GW 435, который, в свою очередь, функционально соединен с брандмауэром или узлом-посредником 442 через специфичную для Оператора IP-сеть 441. Брандмауэр или узел-посредник 442 функционально соединены с первой внешней PDN 440 через второй маршрутизатор 455.
Сеть также поддерживает второй поток IP-данных с использованием оптимизированного пути 480 маршрутизации, причем SIPTO является активированной. Соответственно, макросота eNB 420 может знать о том, что она авторизована для выполнения разгрузки интернета для первого UE для конкретного соединения PDN с первой PDN 440. Соответственно, если макро-eNB 420 имеет достаточные возможности конфигурации для доведения 'туннеля/соединения' с разгрузкой интернета из первого маршрутизатора 450, определяет то, что существует согласованно работающий маршрутизатор в первой PDN 440, например второй маршрутизатор 455, и определяет то, что обеспечена возможность поддержки SIPTO для первого UE 415, то может быть рассмотрено и активировано соединение SIPTO с внешним сервером 440 PDN, с которым соединен UE 415. В этом случае должна быть рассмотрена возможность прямого соединения SIPTO, использующего оптимизированный путь 480 маршрутизации между первым маршрутизатором 450 и вторым маршрутизатором 455, и оно должно быть инициировано. В одном примере не требуется, чтобы сам eNB 420 должен знать о разных соединениях PDN UE 415, а только о том, какой из однонаправленных каналов EPS авторизован для использования SIPTO и для какого eNB (он) может осуществить доступ к PDN непосредственно.
В одном примере согласованно работающий второй маршрутизатор 455 обеспечивает возможность лучшего пути маршрутизации в IP-адрес первого UE, как изображено в отношении фиг.16 и фиг.17, чем путь маршрутизации через сеть операторов и через интерфейс SGi. Трафик плоскости пользователя (восходящая линия связи и нисходящая линия связи) между первым UE 415 и первой PDN 440 пересекает базовую точку завершения IP SIPTO, между eNB, H(e)NB и сетью с коммутацией пакетов, которая используется для разгрузки трафика (т.е. транзитное соединение), когда имеет место Возможность для SIPTO. Заслуживает упоминания то, что пока оптимизированный путь маршрутизации не начал использоваться для всей сети, некоторый трафик может продолжать отправляться в первое UE 415 посредством интерфейса SGi.
В одном примере второй маршрутизатор 455 находится внутри первой PDN 455, как изображено, где оператор мобильной связи обменивается информацией о маршрутизации с оператором PDN. В качестве альтернативы в следующем примере второй маршрутизатор 455 находится внутри транзитной сети между первым eNB 420 и PDN 440, где оператор мобильной связи обменивается информацией о маршрутизации с оператором транзитной сети.
Аналогично для полноты второе UE 417 беспроводным образом соединено со вторым узлом 419 радиодоступа, в виде H(e)NB или eNB. Второй узел 419 радиодоступа функционально соединен с третьим маршрутизатором 452 второго провайдера услуг интернета (ISP-2) 423. Соответственно, сеть поддерживает третий поток IP-данных с неоптимизированным путем 475 маршрутизации. Здесь ISP-2 423 соединен с сетевым объектом 3GPP в виде GGSN или PDN-GW 435, который, в свою очередь, функционально соединен с брандмауэром или узлом-посредником 442 через специфичную для Оператора IP-сеть 441. Брандмауэр или узел-посредник 442 также функционально соединены со второй внешней PDN 438 через четвертый маршрутизатор 457.
Аналогично сеть также поддерживает четвертый поток IP-данных с использованием оптимизированного пути 485 маршрутизации, причем (услуга) SIPTO является активированной. Соответственно, сеть 410 может определять, что поддержка SIPTO является (a) обеспеченной для второго UE 417, (b) предпочтительной и (c) возможной для внешнего сервера 438 PDN, с которым соединен UE 417. В этом случае должна быть рассмотрена возможность прямого соединения SIPTO, использующего оптимизированный путь 485 маршрутизации между третьим маршрутизатором 452 и четвертым маршрутизатором 457, и оно должно быть инициировано.
Предпочтительно, нет необходимости, чтобы первое или второе UE 415, 417 знали о том, что происходит переключение на прямое соединение SIPTO. Кроме того, нет необходимости, чтобы первое UE 415 или второе UE 417 были адаптированы для поддержки такого соединения SIPTO, так как определение того, использовать ли прямое соединение SIPTO, инициируется соответствующим узлом радиодоступа (eNB или H(e)NB) 420, 419.
После активации соединения SIPTO с OTR должно быть аккуратно деактивировано соединение SIPTO на некотором этапе.
Согласно фиг.5 изображен пример сети 500 после деактивации SIPTO с OTR. Как изображено, второй маршрутизатор теперь маршрутизирует трафик в P-GW после деактивации SIPTO.
Как упоминалось ранее, существует несколько условий, которые могут вызвать деактивацию (оптимизированного) пути маршрутизации соединения SIPTO, например UE может больше не быть авторизовано для использования SIPTO, или условия 'перегрузки' могут больше не применяться для SIPTO. В качестве альтернативы, может требоваться, чтобы было деактивировано соединение SIPTO, когда UE перемещается за пределы зоны охвата своего обслуживающего eNB или H(e)NB, который обеспечивает упомянутое переключение, или маршрут/соединение/туннель SIPTO разорваны маршрутизатором, например первым маршрутизатором 450 по фиг.4. В любом из вышеупомянутых случаев после деактивации маршрута SIPTO второй маршрутизатор пересылает весь трафик DL, предназначенный для UE в GW PDN (например, через SGi) и прекращает использование предпочтительного пути маршрутизации SIPTO с OTR в PDN. Весь трафик DL из PDN для UE далее отправляется посредством SGi.
В одном примере может быть применен набор политик для определения того, должна ли SIPTO с OTR быть активирована. Например, может быть выполнено одно или несколько из следующих определений:
(i) Оператор сети обеспечивает возможность данному устройству беспроводной связи (UE) осуществить доступ к SIPTO (для каждой данной PDN)? В этом примере в профиль абонента HSS может быть включено новое поле для указания на то, имеет ли устройство беспроводной связи (UE) доступ к SIPTO (для каждой данной PDN).
(ii) Оператор сети обеспечивает возможность переключения данному H(e)NB или eNB на использование SIPTO (для каждой данной PDN)? Здесь MME сконфигурирован для управления функционированием H(e)NB или eNB и выполнения этого определения, и он информирует eNB или H(e)NB о том, обеспечена ли возможность SIPTO, например, в элементе информации (IE), отправляемом в рамках процедуры Прикрепления, изображенной на фиг.6, как описано ниже.
(iii) Владелец H(e)NB обеспечивает ему возможность переключения (для каждой данной APN), причем это конфигурируется в H(e)NB?
Согласно фиг.6 изображен пример 600 модификаций Процедуры прикрепления TS 23.401, 5.3.2.1 для передачи фактической информации об авторизации в eNB или H(e)NB. Как изображено, модифицированный MME отправляет в eNodeB сообщение 605 «Согласие на прикрепление» (содержащее APN, GUTI, Тип PDN, Адрес PDN, Список TAI, Идентификационный номер Однонаправленного канала EPS, Запрос Управления сеансом, Варианты конфигурации протокола, KSIASME, порядковый номер NAS, NAS-MAC, Указание поддержки сеанса Передачи речи через PS IMS, индикатор Поддержка службы аварийной радиосвязи и, в частности, Индикатор «Возможность SIPTO обеспечена»). Следовательно, MME устанавливает индикатор «Возможность SIPTO обеспечена» в ИСТИНА только тогда, когда абонентская политика UE включает в себя параметр «Возможность SIPTO обеспечена», установленный в ИСТИНА, для соединенной APN, и политика оператора обеспечивает возможность eNB выполнять активацию SIPTO. В противном случае индикатор «Возможность SIPTO обеспечена» устанавливается в ЛОЖЬ. eNB, принимающий индикатор «Возможность SIPTO обеспечена», установленный в ИСТИНА, в сообщении 606 «Согласие на прикрепление», может выполнять обработку SIPTO плоскости пользователя, как описано в нижеследующем разделе. Аналогичная модификация может быть применена к разделу 5.10.2 относительно UE, запрашивающего соединение PDN, в сообщении «Запрос установки однонаправленного канала/Согласие на возможность соединения».
Согласно фиг.7 изображена примерная блок-схема 700 механизма выделения IP-адреса на основе местоположения UE с использованием APN SIPTO. Для того чтобы P-GW/GGSN выделил IP-адрес, который будет в пути маршрутизации, который обеспечивает возможность SIPTO (если появляется возможность), может потребоваться, чтобы Индикатор «Возможность SIPTO обеспечена» также достиг P-GW, например, в процедуре «Прикрепление/Возможность соединения PDN». Это должно обеспечить оператору возможность выделения IP-адресов (например, следующие механизмы, описанные в TS 29.061: Межсетевое взаимодействие между услугами на основе PLMN с поддержкой пакетов и PDN) из специального диапазона, который позволяет PDN или транзитной IP-сети впоследствии устанавливать оптимизированные пути маршрутизации, если появится возможность для SIPTO.
Пример, изображенный на фиг.7, использует определение местоположения UE, когда оно соединяется и указывает местоположение в P-GW/GGSN, как представлено на этапе 705. Соответственно, например, MME отправляет сетевую информацию в P-GW/GGSN для определения того, с какой целевой сетью применять процедуры TS 29.061. В связи с этим MME сконфигурирован, чтобы знать о том, что для APN x, из eNB y, PDN является z. Следовательно, P-GW/GGSN может получить требуемый IP-адрес PDN z ISP, который обслуживает функционирование транзитного соединения H(e)NB или eNB, как представлено на этапе 710. P-GW/GGSN после этого может назначить IP-адрес UE из конкретного диапазона, который обеспечивает возможность использования SIPTO, когда появляется возможность, как на этапе 715. Выделенный IP-адрес относится к соединению PDN, которое можно маршрутизировать в/из ISP для поддержки функционирования SIPTO с OTR.
В одном примере, где PGW или GGSN находятся в H(e)NB или eNB, вышеупомянутая блок-схема обеспечивает то, что адрес переключения на SIPTO является идеальным кандидатом для сети переключения (в частности, сценарий переключения на интернет, где соответствующий узел мог находиться в любой сети в общедоступном интернете). Для подхода на основе NAT для сокрытия нескольких UE может использоваться всего один адрес. Однако NAT еще не получил этот один адрес, и для этого по-прежнему применяются процедуры 29.061 по вышеуказанным причинам. Следовательно, пример, изображенный на фиг.7, является обратно совместимым с существующими решениями SIPTO.
Согласно фиг.8 и 9 изображены примеры модификаций TS 23.401, 5.5.1.1.2: процедуры хэндовера 800 с изменением местоположения обслуживающего GW и хэндовера 850 без изменения местоположения S-GW на основе X2. В примерной модификации TS 23.401, 5.5.1.1.2: хэндовер 800 с изменением местоположения обслуживающего GW на основе X2, MME подтверждает сообщение «Запрос коммутации пути» посредством сообщения 805 «Подтверждение приема запроса коммутации пути», (которое содержит адреса обслуживающего GW и идентификатор(ы) TEID восходящей линии связи для плоскости пользователя, и, в частности, Индикатор «Возможность SIPTO обеспечена». В одном примере, если UE-AMBR изменен, например, с указанием того, что все однонаправленные каналы EPS, которые связаны с идентичной APN, отклонены в целевом eNodeB, MME предоставляет обновленное значение UE-AMBR в целевой eNodeB в сообщении 805 «Подтверждение приема запроса коммутации пути». Целевой eNodeB после этого начинает использовать новый(ые) адрес(а) Обслуживающего GW и Идентификаторы терминального оборудования (TEID) для пересылки последующих пакетов восходящей линии связи. В этом примере, MME устанавливает индикатор «Возможность SIPTO обеспечена» в ИСТИНА только тогда, когда абонентская политика UE включает в себя параметр «Возможность SIPTO обеспечена», установленный в ИСТИНА для соединенной APN, и политика оператора обеспечивает возможность eNB выполнять активацию SIPTO, как описано ранее. В противном случае индикатор «Возможность SIPTO обеспечена» устанавливается в ЛОЖЬ. Если в базовой сети коммутация некоторых однонаправленных каналов EPS не была успешной, то MME указывает в сообщении 805 «Подтверждение приема запроса коммутации пути» те однонаправленные каналы EPS, которые не были успешно установлены, и может инициировать процедуру освобождения однонаправленного канала для освобождения ресурсов базовой сети однонаправленных каналов EPS, которые не были успешно установлены. Целевой eNodeB тогда удаляет соответствующие контексты однонаправленного канала, когда его информируют о том, что однонаправленные каналы EPS не были установлены в базовой сети.
В примерной модификации TS 23.401, 5.5.1.1.2: хэндовер 850 без изменения местоположения обслуживающего GW на основе X2, MME, Целевой MME отправляет в целевой eNB сообщение 855 «Запрос Хэндовера» (включающее в себя Устанавливаемые однонаправленные каналы EPS, AMBR, S1AP вызов, прозрачный контейнер Источник-Цель, Список ограничений хэндовера и, в частности, Индикатор «Возможность SIPTO обеспечена»). Сообщение 855 «Запрос Хэндовера» создает контекст UE в целевом eNB, включающий в себя информацию об однонаправленных каналах и контекст безопасности. Для каждого Однонаправленного канала EPS Устанавливаемые однонаправленные каналы включает в себя адрес Обслуживающего GW и TEID восходящей линии связи для плоскости пользователя и QoS Однонаправленного канала EPS. Список ограничений хэндовера также может быть отправлен, если является доступным, в Целевой MME. MME устанавливает индикатор «Возможность SIPTO обеспечена» в ИСТИНА только тогда, когда абонентская политика UE включает в себя параметр «Возможность SIPTO обеспечена», установленный в ИСТИНА, для соединенной APN, и политика оператора обеспечивает возможность eNB выполнять активацию SIPTO. В противном случае индикатор «Возможность SIPTO обеспечена» устанавливается в ЛОЖЬ.
eNB, принимающий индикатор «Возможность SIPTO обеспечена», установленный в ИСТИНА, может выполнять обработку SIPTO плоскости пользователя. Здесь вызов S1AP указывает вызов RAN как принимаемый из исходного MME. Целевой eNB после этого отправляет в целевой MME сообщение Подтверждение приема запроса Хэндовера (включающее в себя Результат установки однонаправленного канала EPS, прозрачный контейнер Цель-Источник). Результат установки однонаправленного канала EPS включает в себя список отклоненных однонаправленных каналов EPS и список адресов и идентификаторов TEID, выделенных в целевом eNB, для трафика нисходящей линии связи в базовой точке S1-U (один TEID для каждого однонаправленного канала) и адреса и идентификаторы TEID для приема пересылаемых данных в случае необходимости. Если UE-AMBR изменен, например, с указанием на то, что все однонаправленные каналы EPS, которые связаны с идентичной APN, отклонены в целевом eNB, то MME повторно вычисляет новый UE-AMBR и сигнализирует значение модифицированного UE-AMBR в целевой объект eNB.
Аналогично вышеупомянутым примерам модификаций TS 23.401, 5.5.1.1.2: процедуры хэндовера 800 с изменением местоположения обслуживающего GW и хэндовера 850 без изменения местоположения на основе X2, по фиг.8-13, изображены примеры модификаций процедур хэндовера между различными технологиями радиодоступа (Inter-RAT) E-UTRAN. Например, в запросе хэндовера согласно Разделу 5.5.2.2.2 в хэндовере 900 в режиме Iu UTRAN - Inter-RAT E-UTRAN, используется модифицированный запрос 905 хэндовера. Аналогично, например, в запросе хэндовера согласно Разделу 5.5.2.4.2 в хэндовере 900 в режиме GERAN A/Gb - Inter-RAT E-UTRAN, используется модифицированный запрос 915 хэндовера. Аналогично, например, в запросе хэндовера согласно D3.4 в комбинированном жестком хендовере 3G SGSN - MME и процедурах 920 изменения местоположения SRNS, используется модифицированный запрос 925 хэндовера. Аналогично, например, в запросе хэндовера согласно D3.8.2 в хэндовере 930 в режиме GERAN A/Gb - Inter-RAT E-UTRAN, используется модифицированный запрос 935 хэндовера.
Согласно фиг.14 изображен пример процедуры 1000 активации прозрачной маршрутизации с приспособлением к условиям. Поток сигналов содержит сигнализацию между UE 1015, сетевым элементом в виде eNB или первым маршрутизатором 1020, вторым (удаленным) маршрутизатором 1055, MME 1025, обслуживающим GW 1030 и GW 1040 PDN. У eNB или первого маршрутизатора 1120 существует установленная связь в плоскости пользователя между UE 1015 и GW 1040 PDN через второй маршрутизатор 1055, как изображено, в потоках сигналов 1070, 1072, 1074, 1076. На этапе 1078, между первым маршрутизатором 1020 и вторым (удаленным) маршрутизатором 1055 устанавливается требуемое состояние маршрутизации, соединение или туннель базовой точки завершения IP SIPTO, после чего следует активация возможности SIPTO. На этапе 1080 после установки туннеля базовой точки завершения IP SIPTO eNB или первый маршрутизатор 1020 определяет, что он должен коммутировать пути и, соответственно, начинает маршрутизацию SIPTO. Кроме того, MME 1125 информирует в потоке 1082 сигналов eNB или первый маршрутизатор 1020 о предстоящей коммутации пути вследствие активации SIPTO через интерфейс S1. MME 1025 может подтвердить прием этой информации в eNB или в первый маршрутизатор 1020, как изображено, в потоке 1084 сигналов. В качестве альтернативы в одном примере MME 1025 может отклонить коммутацию пути и удалить авторизацию из eNB 1020 для выполнения SIPTO в этой точке. В первом из вышеупомянутых случаев путь после этого коммутируется так, чтобы плоскость пользователя использовала SIPTO из eNB 1020 в GW 1040 PDN непосредственно через второй маршрутизатор 1055, как изображено, в потоках сигналов 1086, 1088, 1090.
Активацию SIPTO с OTR называют «оппортунистической» (т.е. с приспособлением к условиям), потому что она имеет место только как оптимизация, например, для разгрузки трафика. Например, некоторые условия нагрузки могут указывать, что требуется разгрузка. Оператор сети, в таком случае, может "включить" SIPTO для некоторых сот, которые обслуживаются определенными eNB с использованием известных механизмов управления и обслуживания (O&M). Другим примером является использование SIPTO в условиях работы предприятия, где может быть обеспечена возможность SIPTO только для конкретных UE, принадлежащих предприятию, (например на основе подписи) тогда как другие посетители предприятия используют идентичный H(e)NB без возможности для своих UE использовать доступную поддержку SIPTO с OTR.
Предпочтительно активация SIPTO с OTR является прозрачной для UE, так как UE не должно знать, что она имела место. Соответственно, UE не требует какой-либо специальной поддержки для этой функции, и оно также не активирует какое-либо конкретное соединение PDN, и т.д. для получения этой услуги. Описанный механизм SIPTO с OTR использует модуль маршрутизации, находящийся в eNB или H(e)NB.
В соответствии с одной примерной реализацией ниже представлен новый пункт для TS 23.401 стандарта 3GPP:
4.X. Выборочная разгрузка IP-трафика с прозрачной маршрутизацией с приспособлением к условиям.
4.X.1 Общие положения.
4.X.2 Активация прозрачной маршрутизации с приспособлением к условиям.
eNB может предоставлять прозрачную маршрутизацию с приспособлением к условиям трафика плоскости пользователя в целевую PDN непосредственно, без применения плоскости пользователя базовой сети. Это изображено на фиг.4.X.2-1.
UE не знает о том, что плоскость пользователя обрабатывает соединение PDN. Активация имеет место тогда, когда выполнены следующие условия:
- eNB принимает Индикатор «Возможность SIPTO обеспечена» из MME, установленный в ИСТИНА),
- eNB удовлетворяет условию, определенному оператором, для активации SIPTO (например, порог нагрузки на S1-U),
- UE находится в состоянии ECM-CONNECTED (соединенный с ECM).
На фиг.15 изображен пример потока сигналов процедуры 1100 деактивации прозрачной маршрутизации с приспособлением к условиям. В примерном потоке сигналов деактивация SIPTO с OTR может иметь место после возникновения любого одного или нескольких следующих условий:
(i) UE перемещается за пределы зоны охвата eNB/H(e)NB, который поддерживает SIPTO с OTR.
(ii) После события прерывания соединения с/деактивации PDN,
(iii) 'Возможность', которая вызвала переход к SIPTO с OTR (например, чрезмерная нагрузка трафика), определена как больше не применяется.
(iv) Хэндовер в новый целевой eNB/H(e)NB или после доступа, отличного от 3GPP (non-3GPP)/доступа 3GPP.
(v) UE переходит в режим ОЖИДАНИЕ.
(vi) Вместо отказа от деактивации соединения SIPTO с OTR, когда UE переходит в режим ОЖИДАНИЯ, eNB может предпринять инициирование поисковый вызов UE. В этом сценарии eNB может отправлять петлевой пакет IP с нулевой длиной данных по восходящей линии связи в UE, например, посредством интерфейса S1-U в GW PDN. Этот пакет будет отправлен назад в UE из GW PDN. Когда пакет достигнет S-GW, будет инициирован поисковый вызов, как обычно.
Поток сигналов содержит сигнализацию между UE 1115, сетевым элементом в виде eNB или первым маршрутизатором 1120, вторым (удаленным) маршрутизатором 1155, MME 1125, обслуживающим GW 1130 и GW 1140 PDN. У eNB или первого маршрутизатора 1120 существует установленная связь в плоскости пользователя между UE 1115 и GW 1140 PDN через второй маршрутизатор 1155, как изображено, в потоке сигналов 1170. На этапе 1180 eNB или первый маршрутизатор 1120 определяет, что он должен коммутировать пути и, соответственно, прекратить маршрутизацию SIPTO. В одном примере эта коммутация может быть инициирована, например, при отсутствии условия возможности (например, нагрузка на S1 может оказаться ниже порога), или может быть деактивировано соединение PDN, или может иметь место хэндовер UE в другой узел доступа, и т.д. После этого eNB или первый маршрутизатор 1120 завершает состояние маршрутизации/соединение/туннель базовой точки завершения IP SIPTO, которые обеспечивали возможность связи между ним и вторым маршрутизатором 1155, как изображено, в потоке 1181 сигналов. Второй маршрутизатор 1155 после этого сигнализирует GW 1140 PDN о деактивации для обеспечения того, чтобы трафик нисходящей линии связи (DL) из GW 1140 PDN в UE 1115 пересылался по новому пути для GW 1140 PDN, если это возможно. Кроме того, MME 1125 информируют в потоке 1185 сигналов eNB или первый маршрутизатор 1120 о предстоящей коммутации пути из маршрутизации SIPTO в обычную маршрутизацию через интерфейс S1 в GW 1140 PDN. MME 1125 может подтвердить прием этой информации в eNB или в первый маршрутизатор 1120, как изображено, в потоке 1187 сигналов. После этого осуществляется коммутация пути из SIPTO на маршрут (в) плоскости пользователя через GW 1150 PDN вместо непосредственно через второй маршрутизатор 1155 в GW 1140 PDN, как изображено, в потоках 1186, 1188, 1190, 1192 сигналов.
В альтернативном примере после установки обычного (не-SIPTO) маршрута может иметь место поток 1185 сигналов и поток 1187 сигналов, так как маловероятно, чтобы MME отклонил переход из маршрута SIPTO.
Следовательно, упомянутый поток сигналов описывает механизм, который предоставляет процедуру деактивации OTR.
Согласно фиг.16, изображен пример топологии 1200 базовой транспортной сети Операторов сети, например, сконфигурированной для обеспечения оптимизации пути маршрутизации с приспособлением к условиям для SIPTO в IP-магистрали Операторов. Соответственно, пример, изображенный на фиг.16, предоставляет одну примерную архитектуру для поддержки связи между вторым маршрутизатором 355 и сервером 345 PDN по фиг.3. Топологии сети в любой базовой сети Операторов сети, обычно называемые транспортно-сетевой уровень (TNL) IP, предназначены для предоставления значительного разнообразия путей между базовыми узлами в точках присутствия провайдеров (POP). В точках POP базовые узлы соединены с общедоступным и/или частным равноправным узлом (с другими провайдерами услуг интернета (ISP), например ISP-1 1202, ISP-2 1212 и ISP-3 1222), центрами данных провайдера (для трафика большого объема) и большими (модернизированными) корпоративными клиентами. Определением маршрутизации между этими сетями в точках равноправного информационного обмена, например, ISP 1202, 1212, 1222, и TNL 1250 Базовые сети Операторов обычно управляют посредством политик 1206, 1216, 1226 принятия маршрута внешнего протокола BGP (E-BGP). Равноправный информационный обмен по протоколу BGP между ISP называют внешним и равноправный информационный обмен по протоколу BGP внутри сети поставщиков называют внутренним. Внутри базовой сети 1250 провайдеров во внутреннем протоколе BGP 1252, 1254 существуют жесткие требования для обмена информацией о маршрутизации между равноправными узлами сети, например маршрутизаторами 1208, 1218, 1228, 1238. Маршрутизаторы с внутренним протоколом BGP сконфигурированы для равноправного информационного обмена друг с другом обычно в полносвязной ячеистой сети. Внутри TNL 1250 базовой сети Операторов самые короткие пути определяются или с OSPF, или с IS-IS в зависимости от топологии сети.
Как изображено на фиг.16, существуют различные возможности в отношении того, как может быть обеспечена возможность оптимизации пути маршрутизации, например, посредством инициирования коммутатора 1260 пути маршрутизации, находящегося внутри IP-магистрали, когда имеет место возможность для SIPTO. В применяемой на практике сети Оператора выбор конкретного пути маршрутизации зависит от нескольких факторов, например топологии сети, взаимного соединения между IP-сетью переключения SIPTO и архитектурой магистральной сети Операторов.
Модификация оптимизации пути маршрутизации между внешней участвующей стороной и вторым маршрутизатором, например вторым маршрутизатором 455 или вторым маршрутизатором 457 по фиг.4, может быть выполнена внутри PDN или в транзитной сети между первым маршрутизатором и PDN. Если второй маршрутизатор находится внутри PDN, то между оператором мобильной связи и оператором PDN должно существовать совместное соглашение для обмена информацией об обновлении маршрутизации.
В первом примерном процессе маршрутизации согласованно работающий второй маршрутизатор сконфигурирован для оповещения внутри Автономной системы (AS), которая состоит из Сети с коммутацией пакетов (PDN), о лучшей метрике маршрутизации, когда появляется возможность для SIPTO. В одном примере упомянутое оповещение может быть выполнено с использованием протокола IS-IS или OSPF, например, в сценарии, где eNB/HeNB находится в идентичной AS, что и IP-сеть, которая соединяется с внешними PDN и ISP, которые предоставляют возможность соединения с магистралью Интернет. Соответственно, для относительно простых развернутых систем, где eNB/HeNB непосредственно соединены с сетью, которой управляет один оператор, может использоваться протокол IS-IS или OSPF.
Однако в крупномасштабной развернутой системе метрика затрат, связанная с OSPF и IS-IS, может являться слишком упрощенной модальностью для того, чтобы использовать управление трафиком как использование процесса выбора самого короткого маршрута пути вместе с факторами затрат, в отдельности, может привести к значительной неустойчивости в загрузке пути. Это, в частности, имеет место тогда, когда различные взаимные соединения являются доступными между IP-магистралью Операторов и внешними партнерами равноправного информационного обмена, в виде ISP, предоставляющих услугу магистрали Интернет и/или их собственным сетям, где eNB/HeNB будет соединен. В таких крупномасштабных развернутых системах оптимизированная маршрутизация может быть выполнена с использованием механизмов TE MPLS, как изображено на фиг.17.
Согласно фиг.17 изображена оптимизированная архитектура 1300 маршрутизации с использованием механизмов TE MPLS. Управление трафиком (TE) на основе MPLS является обычно используемым механизмом в крупномасштабных магистральных сетях для имитации виртуальных каналов, обычно получаемых из ATM, но без затраты на сигнализацию, связанных с установкой маршрута/канала и последующим разрывом маршрута/канала, как иллюстрируется в Требованиях RFC2702 для управления трафиком через MPLS. Соответственно, управление трафиком MPLS использует каналы, переносящие трафик MPLS, которые часто называют стволом каналов трафика, и они могут маршрутизироваться независимо от лежащей в основе топологии линий связи.
Управление трафиком посредством MPLS имеет следующие компоненты:
(i) Компонент IGP, который состоит из расширений управления трафиком для IS-IS и OSPF, и
(ii) Компонент сигнализации, который основан на расширениях управления трафиком для RSVP или CR-LDP.
Управление трафиком использует MPLS для построения путей через управляемую IP-базовую сеть. Фактический выбор пути выполняется с использованием специализированной базы данных 1345, содержащейся в каждом Маршрутизаторе с коммутацией по меткам (LSR), например входной LSR 1342. Специализированная база данных 1345 иногда называется базой данных состояния линии связи для управления трафиком (TE-LSDB). TE-LSDB 1345 содержит топологию сети базовой сети (ограниченную одной областью IGP). После предоставления ограничений для выбора пути (например, точка выхода, заданный путь, ширина полосы и включение/исключение интерфейсов маршрутизатора с коммутацией по меткам) из TE-LSDB 1345 удаляются несовместимые линии связи и выбирается самый короткий путь с коммутацией по меткам.
Соответственно, пример, изображенный на фиг.17, предоставляет одну примерную архитектуру 1300 управления трафиком и MPLS для установки туннелей между всеми внешними маршрутизаторами BGP (например, первый маршрутизатор 1308 внутри TN 1306 ISP, второй маршрутизатор 1350 внутри целевой PDN 1352 и третий маршрутизатор 1320 внутри основной сети 1314 с коммутацией пакетов Операторов) и магистраль 1332 базовой сети Операторов сети/отдельных провайдеров (ограниченную одной AS). Выбор префиксов в приложении сокращенной маршрутизации называется FEC (предварительно созданный класс эквивалентности) и предопределяется внешними маршрутами 1346 СЛЕДУЮЩИЙ ПЕРЕХОД BGP, которые непосредственно доступны любым выходным маршрутизаторам 1326, 1330 или 1340.
С использованием, например, механизма быстрого изменения маршрута, описанного в RFC4090 (Расширения RSVP-TE для быстрого изменения маршрута для LSP-туннелей), каждый LSR, который находится на пути PDN, которая обеспечивает возможность SIPTO, например, выходной LSR-2 1330 и выходной маршрутизатор 1340 по фиг.17, требует создания резервного пути с коммутацией по меткам с использованием механизмов, описанных в RFC4090, для каждого первичного перехода с коммутацией по меткам для любого данного туннеля LSP. Резервный путь с коммутацией по меткам может предоставлять надлежащий путь маршрутизации для случая, когда имеет место возможность для SIPTO.
Установка резервного Пути с коммутацией по меткам является ответственностью маршрутизатора с коммутацией по меткам в средней точке, который должен использовать расширения сигнализации, предоставляемые в RSVP-TE и содержащиеся в RFC4090 (Расширения RSVP-TE для быстрого изменения маршрута для LSP-туннелей), для переноса надлежащих приоритетов в каждый маршрутизатор с коммутацией по меткам в средней точке. С предположением о том, что маршрутизатор с коммутацией по меткам в средней точке информируют о возможности для SIPTO, он может определять резервный путь, соответствующий политике управления трафиком, представленной во Входном маршрутизаторе с коммутацией по меткам, для случая когда SIPTO используется или не используется.
Несмотря на то что примеры изобретения описаны со ссылкой на возможности SIPTO с OTR, предусматривается одинаковое применение этих примеров ко всем механизмам SIPTO независимо от того, используется или не используется прозрачная маршрутизация с приспособлением к условиям.
Несмотря на то что примеры изобретения описаны со ссылкой на сети LTE/EPC, предусматривается для альтернативных приложений возможность одинакового применения идей изобретения к любой сотовой системе связи Универсальной мобильной системы связи (UMTS) или к системе пакетной радиосвязи общего пользования (GPRS), и, безусловно, они применимы к любой Технологии радиодоступа 3GPP. В некоторых примерах некоторые или все этапы, которые иллюстрируются в блок-схеме, могут быть реализованы в аппаратном обеспечении, и/или некоторые или все этапы, которые иллюстрируются в блок-схеме, могут быть реализованы в программном обеспечении.
Согласно фиг.18 изображена типичная вычислительная система, которая может быть применена для реализации функциональности обработки сигналов в вариантах осуществления изобретения. Вычислительные системы этого типа могут использоваться в точках доступа и устройствах беспроводной связи. Специалистам в данной области техники также будет понятно то, как реализовать изобретение с использованием других компьютерных систем или архитектур. Вычислительная система 1400 может представлять, например, настольный компьютер, ноутбук или наладонный компьютер, малогабаритное вычислительное устройство (PDA, сотовый телефон, карманный компьютер и т.д.), универсальную ЭВМ, сервер, клиент или любой другой тип специального или универсального вычислительного устройства, которые могут требоваться или предназначаться для данного приложения или среды. Вычислительная система 1400 может включать в себя один или более процессоров, например процессор 1404. Процессор 1404 может быть реализован с использованием универсального или специализированного механизма обработки, например микропроцессора, микроконтроллера или другого модуля управления. В этом примере процессор 1404 соединен с шиной 1402 или другой средой передачи данных.
Вычислительная система 1400 может также включать в себя оперативную память 1408, например оперативное запоминающее устройство (RAM), или другое динамическое запоминающее устройство для хранения информации и команд, которые должны исполняться процессором 1404. Оперативная память 1408 также может использоваться для хранения временных переменных или другой промежуточной информации во время выполнения команд, которые должны исполняться процессором 1404. Вычислительная система 1400 может также включить в себя постоянное запоминающее устройство (ROM) или другое статическое запоминающее устройство, соединенное с шиной 1402, для хранения статической информации и команд для процессора 1404.
Вычислительная система 1400 может также включать в себя систему 1410 хранения информации, которая может включать в себя, например, привод 1412 носителя информации и интерфейс 1420 съемного запоминающего устройства. Привод 1412 носителя информации может включить в себя привод или другой механизм для поддержки несменного или сменного носителя, например привод жесткого диска, привод гибких магнитных дисков, привод магнитных лент, оптический привод, привод цифровых видеодисков (DVD) или компакт-дисков (CD), привод для чтения или для чтения и записи (R или RW) или другой привод для сменных или несменных носителей. Носитель 1418 информации может включать в себя, например, жесткий диск, гибкий диск, магнитную ленту, оптический диск, CD или DVD или другой несменный или сменный носитель информации, читаемый и записываемый посредством привода 1412 носителя информации. Как иллюстрируется в этих примерах, носитель 1418 информации может включать в себя компьютерно-читаемый носитель информации, содержащий конкретное компьютерное программное обеспечение или данные, хранящиеся на нем.
В альтернативных вариантах осуществления система 1810 хранения информации может включать в себя другие аналогичные компоненты для обеспечения возможности загрузки компьютерных программ или других команд или данных в вычислительную систему 1400. Такие компоненты могут включать в себя, например, блок 1422 съемного запоминающего устройства и интерфейс 1420, например картридж с программами и интерфейс картриджа, съемную память (например, флэш-память или другой съемный модуль памяти) и слот для модуля памяти и другие блоки 1422 съемного запоминающего устройства и интерфейсы 1420, которые обеспечивают возможность передачи программного обеспечения и данных из блока съемного запоминающего устройства 1418 в вычислительную систему 1400.
Вычислительная система 1400 также может включать в себя интерфейс 1424 связи. Интерфейс 1424 связи может использоваться для обеспечения возможности передачи программного обеспечения и данных между вычислительной системой 1400 и внешними устройствами. Примеры интерфейса 1424 связи могут включать в себя модем, сетевой интерфейс (например, плата Ethernet или другая плата NIC), порт связи (например, порт универсальной последовательной шины (USB)), плату и слот PCMCIA и т.д. Программное обеспечение и данные, передаваемые через интерфейс 1424 связи, имеют форму сигналов, которые могут быть электронными, электромагнитными и оптическими или другими сигналами, которые могут быть приняты интерфейсом 1424 связи. Эти сигналы предоставляются в интерфейс 1424 связи через канал 1428. Этот канал 1428 может переносить сигналы, и он может быть реализован с использованием беспроводного носителя информации, провода или кабеля, оптоволоконного кабеля или другой среды передачи данных. Некоторые примеры канала включают в себя телефонную линию, линию связи сотового телефона, радиолинию, сетевой интерфейс, локальную или глобальную сеть и другие каналы связи.
В этом документе термины «компьютерный программный продукт», «компьютерно-читаемый носитель информации» и т.п. могут использоваться в общем смысле для ссылки на носитель информации, например память 1408, запоминающее устройство 1418 или блок 1422 памяти. Эти и другие виды компьютерно-читаемых носителей информации могут хранить одну или более команд для использования процессором 1404 для вызова выполнения этим процессором заданных операций. Такие команды, в общем называемые кодом компьютерной программы (который может быть скомпонован в виде компьютерных программ или других компоновок), при исполнении обеспечивают возможность выполнения вычислительной системой 1400 функций вариантов осуществления настоящего изобретения. Отметим, что код может непосредственно вызвать выполнение процессором заданных операций, быть скомпилирован для осуществления этого и/или быть объединен с другим программным обеспечением, аппаратным обеспечением и/или программно-аппаратными элементами (например, библиотеки для выполнения стандартных функций) для осуществления этого.
В варианте осуществления, где элементы реализуются с использованием программного обеспечения, это программное обеспечение может храниться в компьютерно-читаемом носителе информации и загружаться в вычислительную систему 1400 с использованием, например, съемного запоминающего устройства 1422, накопителя 1412 или интерфейса 1424 связи. Модуль управления (в этом примере команды программного обеспечения или код компьютерной программы) при исполнении процессором 1404 вызывает выполнение процессором 1404 функций изобретения, описанных в этом документе.
В частности, предусматривается, что вышеупомянутая идея изобретения может быть применена производителем полупроводниковых приборов в любой интегральной схеме, содержащей возможности IP-маршрутизации. Также предусматривается, что, например, производитель полупроводниковых приборов может применять идею изобретения в схеме автономного устройства, например в модуле обработки сигнала, выполненного для поддержки SIPTO, или в специализированной интегральной схеме (ASIC), и/или в любом другом элементе подсистемы.
Следует понимать, что для ясности в вышеупомянутом описании описываются варианты осуществления изобретения со ссылкой на разные функциональные блоки и процессоры. Однако очевидно, что может использоваться любое соответствующее распределение функциональности между разными функциональными блоками или процессорами, например, в отношении модуля формирования диаграммы направленности антенны или модуля сканирования луча, не нанося ущерба изобретению. Например, функциональность, выполняемая в примере отдельными процессорами или контроллерами, может быть выполнена идентичным процессором или контроллером. Следовательно, ссылки на конкретные функциональные блоки должны восприниматься только как ссылки на подходящие средства для предоставления описанной функциональности, а не указания на строгую логическую или физическую структуру или организацию.
Аспекты изобретения могут быть реализованы в любой подходящей форме, включающей в себя аппаратное обеспечение, программное обеспечение, программно-аппаратное обеспечение или любую их комбинацию. Изобретение в некоторых случаях может быть реализовано, по меньшей мере, частично, как компьютерное программное обеспечение, исполняющееся на одном или более процессорах данных, и/или цифровых сигнальных процессорах, или конфигурируемых компонентах модуля, например, на устройствах FPGA. Соответственно, элементы и компоненты варианта осуществления изобретения могут быть физически, функционально и логически реализованы любым подходящим способом. Безусловно, функциональность может быть реализована в одном блоке, во множестве блоков или как часть других функциональных блоков.
Несмотря на то что настоящее изобретение описано применительно к некоторым вариантам осуществления, оно не предназначено быть ограниченным его конкретной формой, изложенной в этом документе. Точнее, объем настоящего изобретения ограничен только прилагаемой формулой изобретения. Кроме того, несмотря на то что может оказаться, что некоторый признак описан применительно к конкретным вариантам осуществления, специалисту в данной области техники будет понятно, что различные признаки описанных вариантов осуществления могут быть объединены в соответствии с изобретением. В формулах изобретения термин «содержащий» не исключает наличия других элементов или этапов.
Кроме того, несмотря на то что множество средств, элементов или этапов способа перечисляются по отдельности, они могут быть реализованы, например, в одном блоке или процессоре. Кроме того, несмотря на то что отдельные признаки могут быть включены в разные пункты формулы изобретения, они могут быть предпочтительно объединены и включение в разные пункты формулы изобретения не подразумевает, что комбинация признаков не является выполнимой и/или предпочтительной. Кроме того, включение признака в одной категории пунктов формулы изобретения не подразумевает ограничение до этой категории, наоборот, указывает на то, что этот признак одинаково применим к другим категориям формулы изобретения, при необходимости.
Кроме того, порядок признаков в пунктах формулы изобретения не подразумевает какого-либо конкретного порядка, в котором должны быть выполнены признаки, и, в частности, порядок отдельных этапов в пункте формулы изобретения способа не подразумевает, что эти этапы должны быть выполнены в этом порядке. Наоборот, упомянутые этапы могут быть выполнены в любом подходящем порядке. Кроме того, использование в единственном числе не исключает множественного числа. Соответственно, использование признаков единственного числа, первый, второй и т.д. заранее не исключает множественного числа.
Соответственно, описаны улучшенный сетевой элемент узла радиодоступа, интегральная схема и способ маршрутизации данных протокола Интернет (IP) с использованием SIPTO, в которых значительно уменьшены вышеупомянутые недостатки, связанные со схемами решения известного уровня техники.