ВОЗМОЖНОСТЬ МНОЖЕСТВЕННЫХ СОЕДИНЕНИЙ СЕТИ ПАКЕТНОЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ С ОДНИМ ИМЕНЕМ ТОЧКИ ДОСТУПА
POSSIBILITY OF MULTIPLE CONNECTIONS FOR DATA PACKET SWITCHING NETWORK WITH ONE NAME OF ACCESS POINT

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к решению для управления несколькими первичными соединениями сети пакетной передачи к одному имени точки доступа в телекоммуникационной сети.
Уровень техники
Текущее развитие телекоммуникационных решений, концепция связи на основе пакетов в беспроводной среде встретила всеобщее признание. Группа 3GPP в настоящее время работает над Выпуском 8 ее стандартизации протокола связи, который вводит новые технологии радиодоступа (E-UTRAN, также известный как LTE (проект долгосрочного развития)), вместе с новой архитектурой для базовой сети IP и сети обслуживания IP; усовершенствованная пакетная система (EPS). Более поздняя работа также известна как развитие системной архитектуры (SAE). Эта работа также включает в себя положения для соединения не-3GPP технологий доступа к EPS.
В 3GPP TS 23.401 (V8.0.0) и TS 23.402 (V8.0.0) предоставлены концепции и процедуры для поддержки связности пользовательского оборудования (UE) с сетью пакетной передачи данных (PDN) по умолчанию, что означает, что имя точки доступа (APN) предоставляется системой домашних абонентов (HSS) или UE на начальном соединении, а также позволяет UE устанавливать дополнительные соединения PDN к APN, предоставленным посредством UE.
Типами терминалов, к которым это явно применимо, являются:
"Интегрированное" UE, то есть сотовая система радиосвязи и прикладной процессор, размещающий главный стек IP и приложения, тесно интегрированы в одно устройство, например мобильный телефон.
"Разделенное" UE, то есть сотовая система радиосвязи не тесно интегрирована с устройством, размещающим главный стек IP и приложения, например ноутбук со съемной картой.
Одним сценарием, для которого нет никаких явных условий в документах стандартов, в этом случае является:
использование "интегрированного" UE как точки доступа от другого устройства, или "терминального оборудования" (TE) (например, персонального цифрового помощника или ноутбука), которое само не содержит желательной технологии доступа;
использование мобильного телефона как точки доступа от внешнего TE (терминального оборудования) по, например, IrDA, Bluetooth, USB или подобным технологиям локального соединения, могло бы на первый взгляд быть отмечено как особый случай "разделенного UE".
TE (например, ноутбук) использует стандартные способы присваивания параметра IP к UE, в зависимости от типа локального соединения, например DHCP по ссылкам, эмулирующим Ethernet, или IPCP при использовании PPP.
Однако это не будет являться тривиальным, если конечный пользователь захочет использовать приложение в UE (то есть мобильном телефоне), который требует возможности соединения по интернет-протоколу (IP) в то же самое время, когда возможность соединения по IP предоставлена для TE. Это будет общим сценарием для UE, поддерживающего только технологии коммутации пакетов (PS), подобные E-UTRAN.
При использовании возможности соединения по IP от TE, которое соединено с сетью посредством "интегрированного" UE, какое APN могло бы использоваться для TE. В текущем развертывании 3GPP сети/услуг операторы иногда требуют, чтобы конкретные услуги использовали особые APN. Но за исключением особых случаев, в которых пользователь TE желает получить доступ к некоторому очень особому APN, например, представляющему корпоративную сеть, можно ожидать, что пользователь TE доволен, пока APN предоставляет возможности соединения с интернетом. В условиях EPS предоставление доступа TE к PDN по умолчанию должно быть нормальным случаем.
Чтобы резюмировать обсуждение APN, в нормальном случае можно ожидать, что обеспечение возможности соединения PDN для TE(s) сделано c использованием одного и того же APN, как и APN, по умолчанию используемый самим UE.
Это означает, что должен быть способ или совместно использовать одно соединение PDN от UE, или установить множественные соединения PDN с одним и тем же APN, чтобы обеспечить возможности соединения IP с TE.
Проблемы с существующими решениями
Контекстное понятие и процедуры PDP, как было определено до Выпуска 8, допускают множественные «первичные» контексты, без ограничения, относящегося к APN, который используется, то есть тот же APN может использоваться для множественных контекстов. Это позволяет UE подвергнуть обработке один контекст PDP для собственной возможности соединения по IP, затем другой контекст PDP, когда TE хочет возможность соединения по IP. Услуга возможности соединения PDN, как определено для EPS, в настоящее время имеет те же самые признаки, когда услуга возможности соединения PDN предоставлена с использованием GTP. Следует отметить, что в ранних выпусках 3GPP и для GERAN/UTRAN в Выпуске 8 есть контекстное понятие PDP, которое близко соответствует понятию соединения PDN в EPS.
Услуга возможности соединения PDN, как определено для EPS при использовании PMIP, в настоящее время не имеет той же самой гибкости, то есть множественные соединения PDN могут быть установлены, но только к разным APN. Одна причина заключается в том, что APN вместе с идентификационной информацией UE в настоящее время используется как идентификатор сеанса в разных сетевых объектах:
- для интерфейсов на основе PMIP, PDN GW обрабатывает каждую комбинацию {UE ID, APN} как отдельное соединение и назначает новый адрес IP каждому соединению.
- архитектура PCC для архитектуры на основе PMIP использует в конкретных сценариях кортеж {UE ID, APN} как идентификатор для сеанса.
Если есть множественные соединения PDN с одним и тем же APN, 2 кортежа {UE ID, APN} не могут использоваться для однозначной идентификации соединения PDN.
Возможными существующими, или альтернативными, решениями являются:
1. Одно возможное решение состоит в том, чтобы реализовать функциональные возможности маршрутизатора NAT в UE. Это позволило бы одному соединению PDN быть совместно используемым, при наличии UE, распределяющего частный адрес IP внешнему TE, и затем через трансляцию сетевых адресов/трансляцию протоколов заставило бы трафик TCP/UDP/IP из TE казаться идущим из UE, как видится сетью.
Почему маршрутизация NAT в UE нежелательна?
- Сложность UE - NAT сам по себе не тривиален и идет со списком шлюзов прикладного уровня (ALG), чтобы обрабатывать прохождение NAT для ряда приложений IP, которые иначе не функционируют.
- Пропускная способность передачи IP, вероятно, будет ухудшена, и потребление батареи UE будет негативно затронуто увеличением нагрузки по обработке.
- Воздействие конечного пользователя - где есть NAT, обычно есть интерфейс управления, чтобы конфигурировать опции NAT (например, отображение внешних портов на порты на внутренних парах IP адреса/порта).
Как дополнение UE, вероятно, будет должен поддерживать профиль UPnP для шлюзов IP (чтобы позволить приложениям PC конфигурировать NAT автоматически) - с дополнительным влиянием сложности.
2. Другое возможное решение состоит в том, чтобы изменить стандарты EPS, чтобы позволить множественные соединения PDN независимо от APN также, когда используется PMIP.
Это потребовало бы обновлений в спецификации 3GPP для S5/S8 на основе PMIP для доступов 3GPP. Для того чтобы предоставить поддержку для множественных соединений PDN с одним и тем же APN также, когда UE использует доступы не-3GPP, подобные обновления были бы необходимы для интерфейсов S2a/S2b на основе PMIP. Таким образом, должно быть возможным установление проблемы в ядре, но с некоторым усилием и с влиянием на несколько узлов в EPS.
В качестве заключения желательно избегать маршрутизации NAT в UE и сохранять обратную совместимость с контекстными возможностями PDP до Выпуска 8 3GPP.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является предоставление решения для множественных соединений PDN и в то же самое время уменьшение проблем с существующими решениями, упомянутыми выше.
Настоящее изобретение вводит ярлык в строку APN, при активации дополнительных соединений PDN. Предлагается сделать это закрепление ярлыка, добавив идентификатор, например точку с запятой и порядковый номер, к оригинальной строке APN. Закрепление ярлыка может быть сделано или UE при запросе дополнительного соединения PDN, или объектом в NW, например шлюзом доступа.
Это представлено во многих аспектах настоящего изобретения, в котором первым аспектом является узел связи для предоставления нескольких соединений сети пакетной передачи данных (PDN) к одному имени точки доступа, то есть APN, в телекоммуникационной сети. Узел связи содержит процессор, память и интерфейс связи для связи с телекоммуникационной сетью, причем процессор выполнен с возможностью исполнять инструкции, хранящиеся в памяти, для закрепления ярлыка, связанного с соединением PDN, в строку имени точки доступа, переданного по сети в линии связи на основе интернет-протокола, и причем ярлык выполнен с возможностью уникально отличать соединение от других соединений PDN.
Узел может быть одним из: пользовательского оборудования (UE), узла радиосети или узла базовой сети. Ярлык может содержать разделитель и уникальную строку символов; разделитель может содержать точку с запятой, а уникальная строка символов может содержать порядковый номер.
Узел радиосети может быть выполнен с возможностью приема запроса на новое соединение PDN от UE и закрепления ярлыка в APN в зависимости от приема запроса на новое соединение PDN, или же UE может быть выполнено с возможностью вставки ярлыка в зависимости от отправки запроса на установку нового соединения PDN.
Представлен другой аспект настоящего изобретения - способ предоставления нескольких соединений сети пакетной передачи данных (PDN), связанных с одним именем точки доступа (APN) в телекоммуникационной сети, содержащий этапы, на которых:
включают в сообщение APN ярлык для каждого соединения PDN, отличающий каждое соединение от других соединений PDN в линии связи на основе интернет-протокола, причем ярлык выполнен с возможностью содержать уникальный идентификатор.
Представлен еще один аспект настоящего изобретения - система, обрабатывающая множество соединений пакетной передачи данных в телекоммуникационной сети, содержащая:
- устройство связи согласно первому аспекту настоящего изобретения,
- по меньшей мере, одно терминальное оборудование, находящееся в связи с устройством связи, по крайней мере, по одному интерфейсу связи;
причем устройство связи выполнено с возможностью исполнять инструкции, хранящиеся в памяти для вставки ярлыка в строку имени точки доступа, связанного с соединением PDN, переданного по сети в линии связи на основе интернет-протокола, и причем ярлык выполнен с возможностью уникально отличать соединение от других соединений PDN.
Кроме того, в телекоммуникационной сети предоставлен узел инфраструктуры, содержащий:
- процессор
- память
- интерфейс связи для связи с телекоммуникационной сетью;
причем процессор выполнен с возможностью исполнять инструкции, хранящиеся в памяти для извлечения уникального ярлыка, в строке имени точки доступа, то есть APN, связанного с соединением PDN, переданного по сети в линии связи на основе интернет-протокола, принятого по интерфейсу связи, и причем ярлык выполнен с возможностью отличать конкретное соединение от множества соединений сети пакетной передачи данных, связанной с APN.
Этот и другие аспекты изобретения будут очевидны и объяснены со ссылками на варианты осуществления, описанные ниже.
Краткое описание чертежей
В последующем, изобретение будет описано неограничивающим образом и более подробно со ссылкой на примерные варианты осуществления, проиллюстрированные на сопутствующих чертежах, на которых:
Фиг.1 схематично иллюстрирует вариант осуществления сетевой системы в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.2A и B схематично иллюстрируют узлы в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.3 схематично иллюстрирует в блок-схеме способ в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.4 схематично иллюстрирует систему в соответствии с настоящим изобретением; и
Фиг.5 схематично иллюстрирует устройство связи в соответствии с настоящим изобретением.
Подробное описание
На Фиг.1 ссылочная позиция 10 в целом обозначает сеть в соответствии с настоящим изобретением, содержащую, по меньшей мере, одну базовую станцию 1 или подобный беспроводный шлюз доступа (например, точку доступа) к инфраструктуре сети 2 связи. Базовая станция 1 выполнена с возможностью осуществлять связь с пользовательским оборудованием 3 (UE) беспроводным образом и с инфраструктурой сети 2. Базовая станция 1 может содержать одну антенну или множество антенн. Инфраструктура базовой сети 2 связи содержит несколько различных объектов в зависимости от протокола связи.
На Фиг.2A изображено устройство 1 узла (например, базовая станция), реализующее решение в соответствии с настоящим изобретением. Устройство может содержать, по меньшей мере, один блок 201 обработки, по меньшей мере, один блок 202 памяти и, по меньшей мере, один интерфейс 203 связи. Кроме того, устройство содержит часть 208 приемопередатчика для приема и передачи радио-сигналов посредством антенны 230. Часть приемопередатчика может содержать блок(и) 204 AD/DA, по меньшей мере, один усилитель 205, 206, 207 мощности и, по выбору, коммутатор/мультиплексор 209. Блок обработки выполнен с возможностью запускать код для управления связью и данных трафика. Блок 201 обработки может содержать, например, микропроцессор, процессор цифровых сигналов (DSP), ASIC (специализированные интегральные схемы) или FPGA (программируемую пользователем вентильную матрицу), или их комбинацию. Блок памяти 202 может содержать любой подходящий тип памяти (энергозависимый и/или энергонезависимый), такой как RAM, ROM, EEPROM, флеш и жесткий диск. Интерфейс 203 связи подключает устройство 1 к инфраструктуре сети 2 (см. Фиг.1). Другое оборудование связи может также присутствовать в зависимости от используемого типа протокола/стандарта беспроводной связи. Однако устройство RAN может содержать любую другую часть узла RAN, где это является подходящим для осуществления решения в соответствии с настоящим изобретением, например RNC, BTS, BSC или eNodeB.
Следует отметить, что часть 208 приемопередатчика может быть конфигурирована по-разному в зависимости от использованной технологии радиосвязи и/или протокола связи, что будет понятно специалисту в данной области техники.
На Фиг.2В изображен второй вариант сети 220 в соответствии с настоящим изобретением, содержащий часть узла 210 инфраструктуры базовой сети, реализующий решение в соответствии с настоящим изобретением. Узел 210 может содержать блок 211 обработки, управляющий данными связи (данные связи: управляющие и/или плоскости пользователя). Узел 210 дополнительно содержит, по меньшей мере, один блок 212 памяти (энергозависимый и/или энергонезависимый), что будет понятно специалисту в данной области техники, и по меньшей мере, один интерфейс 213, 214 связи. Например, интерфейс связи может содержать один интерфейс 213 доступа к сети 215 доступа (то есть нисходящий поток данных к UE 3) и один интерфейс 214 инфраструктуры сети (то есть восходящий поток данных от UE) к инфраструктуре сети 216 (например, интернет или другие сети связи). Следует отметить, что интерфейс сети доступа и интерфейс инфраструктуры сети могут использовать один и тот же физический интерфейс связи (то есть Ethernet, ATM или подобный интерфейс связи). Узел инфраструктуры может содержать шлюз доступа, SGSN, GGSN или отдельный объект, расположенный в базовой сети.
На Фиг.4 изображена система 400 с устройством связи, таким как мобильный телефон 3 или подобное устройство, с интерфейсом беспроводной связи к инфраструктуре сети 215. В одном варианте осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одно терминальное оборудование (TE) 401, 402 соединено с устройством 3 связи с использованием любого подходящего локального интерфейса связи. Локальный интерфейс связи может быть или проводным, или беспроводным. В соответствии с конфигурацией настоящего изобретения, TE может запрашивать соединение IP с инфраструктурой сети посредством устройства 3 связи, и таким образом устанавливается соединение сети пакетной передачи данных (PDN); однако для предоставления решения для множественных соединений PDN настоящее изобретение обходит проблему, заключающуюся в том, что множественные соединения PDN с одним и тем же именем точки доступа (APN) не поддерживаются на конкретных опорных точках в усовершенствованной пакетной системе (EPS), посредством закрепления ярлыка в строке APN, при активации дополнительных соединений PDN. Закрепление ярлыка может быть сделано или устройством связи, например UE 3 при запросе дополнительного соединения PDN, или объектом инфраструктуры в сети, NW 215. TE 401, 402 может быть соединен с устройством 3 связи с использованием одного или нескольких подходящих протоколов/способов связи, таких как, например, Bluetooth, беспроводная локальная сеть (WLAN), USB, IrDA, PCMCIA, RS-232, SPI (последовательный периферийный интерфейс) и так далее.
В еще одном варианте осуществления устройство 3 связи не соединено с множеством TE, но есть много отдельных приложений, запущенных в устройстве связи так, что каждый запрашивает отдельное соединение к инфраструктуре сети, таким образом потенциально запрашивая несколько соединений PDN от одного и того же устройства 3 связи.
На Фиг.5 изображено устройство 3 связи в соответствии с настоящим изобретением с блоком 501 обработки, управляющим наборами инструкций, хранящимися в памяти 502 (энергозависимой или энергонезависимой). Блок обработки осуществляет связь с инфраструктурой сети 215 с использованием интерфейса 504 беспроводной сети доступа и с необязательным терминальным оборудованием, как показано относительно Фиг.4 с интерфейсом 505 локальной связи (проводным или беспроводным). Устройство связи может также содержать пользовательский интерфейс 503.
В одном варианте осуществления закрепление ярлыка может быть сделано добавлением символа разделителя, например точки с запятой, и уникальной идентификационной информации, например порядкового номера, к оригинальной строке APN. Закрепление ярлыка может быть форматировано многими различными способами при условии, что это возможно для UE и объектов NW, чтобы уникально отделить закрепление ярлыка от остальной части APN.
Формат ярлыка предпочтительно стандартизирован, чтобы позволить функциональную совместимость между UE и объектами NW от различных производителей. Таким образом, по опорным точкам, где соединения PDN идентифицированы идентификационной информацией UE и APN (только), неоднозначность множественных соединений PDN с одним и тем же фактическим APN может быть снята закреплением ярлыка строки APN. Узлы, которым необходимо узнать APN (например, в целях маршрутизации/поиска), могут легко снять ярлык.
Закрепление ярлыка предпочтительно делается объектом, у которого есть знание всех активных соединений PDN для данного UE. Например, сам UE может произвести закрепление ярлыка. Когда UE хочет запросить новое соединение PDN к APN, когда там уже есть активное соединение PDN, UE закрепляет ярлык в APN с новой уникальной идентификационной информацией, идентифицирующей соединение, например, порядковым номером.
В другом варианте осуществления GW доступа, например MME, SGSN, S-GW (обслуживающий шлюз), ePDG (усовершенствованный шлюз пакетных данных) или не-3GPP GW, производит закрепление ярлыка. Поскольку GW доступа знает обо всех активных соединениях PDN для данного UE, он может закрепить ярлык APN подходящим образом, когда новый запрос на установление соединения PDN получен от UE.
В соответствии с текущим проектом IEEE TS 23 402, APN и идентификационная информация/адреса PDN GW для всех активных соединений PDN UE хранятся в HSS. Это позволяет сохранение PDN GW для каждого соединения PDN, в мобильности между доступами. При использовании APN с ярлыком, ярлык должен также храниться вместе с APN и PDN GW идентификационной информацией/адресами на сервере домашнего абонента (HSS). Это может, однако, быть сделано прозрачно для HSS, если APN c ярлыками хранятся.
В случае начального присоединения APN не обязательно обеспечен UE. Вместо этого может быть использован APN по умолчанию, обеспеченный HSS. Чтобы в этом случае позволить UE осуществлять соответствующее закрепление ярлыка, NW должен сообщить UE о том, что APN используется для начального присоединения (APN по умолчанию). Примечание: текущий проект 23 401 уже определяет, что NW должен сообщить UE о том, что APN используется для начального присоединения.
Основное преимущество решения в соответствии с настоящим изобретением заключается в предотвращении маршрутизации трансляции сетевого адреса (NAT) в UE и в том, что обратная совместимость с контекстным понятием PDP улучшена.
Другое преимущество состоит в том, что избегается влияние на прокси-мобильный IP (PMIP). Это является преимуществом, так как может быть трудно и/или занимает длительное время, поместить специфические требования 3GPP в протоколы IETF.
Еще одно преимущество состоит в том, что избегается влияние на архитектуру контроля политики и оплаты услуг (PCC), для PMIP. PCC может поддержать возможность использования {UE ID, APN} как идентификатора сеанса.
Как решение поддержки множественных соединений PDN к одному APN в EPS, изобретение оказывает наименьшее влияние на EPS в целом, и практически никакого влияния на протоколы, используемые по различным опорным точкам мобильности (S5/S8, S2a, S2b, S2c) или опорным точкам PCC (Gxx, Gx).
Один вариант осуществления для предоставления ярлыка соответствующему узлу в сети в соответствии с настоящим изобретением можно показать на Фиг.3.
301. Управление всеми активными соединениями PDN.
302. Относительно открытия нового соединения PDN, изменение APN, чтобы включить в него ярлык, например разделитель и порядковый номер.
303. Использование ярлыка для того, чтобы отличать соединения друг от друга.
Следует отметить, что даже хотя настоящее изобретение иллюстрировалось с использованием пользовательского оборудования и GW доступа, другие объекты с подобными оперативными особенностями могут использоваться в рамках изобретения.
Настоящее изобретение может также быть реализовано как читаемые процессором инструкции, хранящиеся на читаемом процессором носителе данных.
Нужно отметить, что слово "содержащий" не исключает присутствия других элементов или этапов, отличных от перечисленных, и использование единственного числа при описании элементов не исключает присутствие множества таких элементов. Далее следует отметить, что любые ссылочные позиции не ограничивают объем притязаний, что изобретение может быть, по меньшей мере, частично, реализовано посредством как аппаратных средств, так и посредством программного обеспечения, и что несколько "средств" или "блоков" могут быть представлены одним и тем же элементом или аппаратным средством.
Вышеупомянутые и описанные варианты осуществления даны только как примеры и не должны ограничивать настоящее изобретение. Другие решения, использование, цели и функции в рамках изобретения, как заявлено в описанной ниже формуле изобретения, должны быть очевидными для специалиста в данной области техники.
Определения и аббревиатуры
APN - имя точки доступа
BSC - контроллер базовой станции
BTF - функция трансляции однонаправленного канала
BTS - базовая приемопередающая станция
DB - база данных
EPC - усовершенствованное пакетное ядро
EPS - усовершенствованная пакетная система
E-UTRAN - усовершенствованная сеть универсального наземного радиодоступа
FA - внешний агент
GGSN - шлюзовой узел поддержки GPRS
GPRS - служба пакетной передачи данных общего пользования
GW - шлюз
HSS - сервер домашнего абонента
IP - интернет-протокол
IPCP - управляющий протокол интернет-протокола
HA - домашний агент
HLR - домашний регистр местоположения
IEEE - институт инженеров по электронике и электротехнике
LTE - проект долгосрочного развития
MME - объект управления мобильностью
MS - мобильная станция
NAS - работа «без доступа»
PCC - контроль политики и оплаты услуг
PDN - сеть пакетной передачи данных
PDP - протокол пакетной передачи данных
PMIP - прокси-мобильный IP
PPP - протокол двухточечного соединения
QoS - качество обслуживания
RAN - сеть радиосвязи
RAU - обновление зоны маршрутизации
RNC - контроллер радиосети
SGSN - обслуживающий узел поддержки GPRS
TA - зона отслеживания
TAU - обновление зоны отслеживания
TE - терминальное оборудование
UE - пользовательское оборудование
UTRAN - сеть универсального наземного радиодоступа
VLR - гостевой регистр местонахождения
WAN - глобальная сеть
WLAN - беспроводная локальная сеть
WPAN - беспроводная персональная сеть
Ссылки, включенные в этот документ посредством ссылки
[1] 3GPP TS 23.401 (проект версия 8.0.0): улучшения GPRS для E-UTRAN доступа.
[2] 3GPP TS 23.402 (проект версия 8.0.0) Улучшения архитектуры для не 3GPP доступа.
[3] Мобильный прокси-протокол IPv6, интернет проект (draft-ietf-netlmm-proxymip6-07.txt).
Следует отметить, что, как будет понятно специалисту в данной области техники, могут быть использованы другие стандарты протокола.