АППАРАТ СВЯЗИ, УЗЕЛ ОПОРНОЙ СЕТИ, СИСТЕМА, КОМПЬЮТЕРНАЯ ПРОГРАММА И СПОСОБЫ ДЛЯ ПЕРЕМАРШРУТИЗАЦИИ СООБЩЕНИЙ NAS
COMMUNICATION EQUIPMENT, NODE OF SUPPORT NETWORK, SYSTEM, COMPUTER PROGRAM AND METHODS FOR RE-ROUTING NAS MESSAGES

Настоящее изобретение относится к системе связи. Изобретение имеет конкретное, но не исключительное отношение к системам беспроводной связи и их устройствам, функционирующим согласно стандартам проекта партнерства третьего поколения (3GPP) или их эквивалентам или модификациям, таким как универсальная сеть наземного радиодоступа (UTRAN) и проект долгосрочного развития (LTE) UTRAN (E-UTRAN), включая расширенный LTE. Изобретение имеет конкретное, хотя не исключительное отношение к использованию специализированной опорной сети.
По стандартам 3GPP, "узел-B" (или "eNB" в LTE) является базовой станцией, посредством которой мобильные устройства подключаются к опорной сети и осуществляют связь с другими мобильными устройствами или удаленными серверами. Для того чтобы иметь такую возможность, мобильные устройства устанавливают так называемое соединение управления радиоресурсами (RRC) с обслуживающей базовой станцией. Для простоты настоящая заявка будет использовать термин "базовая станция", чтобы обозначать любые такие базовые станции. Устройствами связи могут быть, например, устройства мобильной связи, такие как мобильные телефоны, интеллектуальные телефоны, пользовательское оборудование, "электронные помощники", устройства связи машинного типа (MTC), устройства интернета вещей (IoT), компьютеры-ноутбуки, веб-обозреватели и т. п. Стандарты 3GPP также обеспечивают возможность для подключения немобильного пользовательского оборудования к сети, такого как маршрутизаторы Wi-Fi, модемы, которые могут осуществляться в качестве части (в общем случае) стационарного аппарата. Для простоты настоящая заявка ссылается на устройства мобильной связи (или мобильные устройства) в описании, но следует понимать, что описанная технология может осуществляться на любом мобильном и "немобильном" оборудовании, которое может подключаться к такой опорной сети.
По стандартам 3GPP, базовые станции объединены с опорной сетью (называемой сетью улучшенного пакетного ядра (EPC) в LTE). Для того чтобы следить за мобильными устройствами и обеспечивать перемещение между различными базовыми станциями, опорная сеть содержит некоторое количество объектов управления мобильностью (MME), которые состоят в связи с базовыми станциями, объединенными с опорной сетью. Связь между мобильными устройствами и их ассоциированными MME осуществляется с использованием сигнализации слоя без доступа (NAS) (через обслуживающую базовую станцию). В некоторых опорных сетях обслуживающий узел поддержки GPRS (SGSN) может также быть использован вместо MME в зависимости от технологии радиодоступа (RAT), используемой мобильным устройством.
Стандарты 3GPP последнего времени (например, стандарты LTE, и в самое недавнее время, расширенного LTE, или "LTE-A") обеспечивают возможность пользовательскому оборудованию (UE), такому как мобильные устройства, соединяться эффективно с опорной сетью с использованием узлов специализированной опорной сети (такой как специализированные MME/SGSN). Подробности этой так называемой особенности "специализированной опорной сети" (DECOR) были рассмотрены в техническом отчете (TR) 3GPP 23.707 (V13.0.0), содержание которого включаются в настоящий документ посредством ссылки.
Вкратце, особенность DECOR обеспечивает возможность оператору сети устанавливать множество специализированных опорных сетей (DCN) внутри своей сети (вместе с общей (т.е. не специализированной) опорной сетью). Целью особенности DECOR является обеспечить возможность установления DCN, которые являются специализированными для подписчиков (UE), разделяющих одни и те же или подобные характеристики.
Соответственно, каждая DCN может быть специализирована для обслуживания конкретного типа(-ов) подписчиков и/или конкретного типа(-ов) сервисов. DCN опциональны и могут устанавливаться выборочно для различных типов технологий радиодоступа (RAT), таких как GERAN (сеть радиодоступа GSM EDGE), UTRAN и/или E-UTRAN. Например, оператор сети может устанавливать специализированные MME (для того чтобы поддерживать E-UTRAN), но никаких специализированных SGSN (таким образом, без поддержки GERAN/UTRAN) или наоборот. Мотивы для установления DECOR могут включать в себя среди прочего предоставление DCN с конкретными характеристиками/функциями или масштабированием, чтобы изолировать конкретные UE или подписчиков (например, межмашинных (M2M) подписчиков, подписчиков, принадлежащих к конкретному предприятию или отдельному административному домену, подписчиков, принадлежащих к оператору виртуальной сети мобильной связи (MVNO), и т. д.) от других UE или подписчиков, и т. д.
Однако такие различные группы клиентов и устройств могут иметь различные требования в плане особенностей, характеристик трафика, доступности, управления перегрузками, использования сигнализации и данных плоскости пользователя и/или подобного. DCN, содержащие выделенные/специализированные опорные сетевые элементы/ресурсы, могут помочь операторам удовлетворить требованиям таких групп устройств/клиентов. DCN могут также участвовать в удовлетворении требований сетевой доступности и/или избыточности и обеспечивают независимое масштабирование или предоставление конкретных особенностей для конкретных типов пользователей или трафика и изолирование различных типов пользователей и трафика друг от друга.
Каждая DCN содержит один или несколько MME/SGSN, и она может содержать один или несколько обслуживающих шлюзов (S-GW), шлюзов сети пакетных данных (PDN) (P-GW) и/или функций политики и правил тарификации (PCRF), если уместно. В последующем описании термин "специализированная опорная сеть"/"DCN" используется для покрытия одной или нескольких сетевых функций, содержащих: (1) функцию плоскости управления, такую как MME или SGSN; (2) сетевую функцию плоскости пользователя, такую как S-GW, P-GW, узел поддержки шлюза GPRS (GGSN); и (3) набор функций плоскости управления и плоскости пользователя.
Каждому подписчику может быть выделена и его может обслуживать конкретная DCN на основе его соответственной информации подписки и/или конфигурации оператора. Сети, устанавливающие DCN, могут иметь DCN по умолчанию (или узлы опорной сети по умолчанию общей опорной сети) для руководства UE, для которых DCN недоступна и/или если достаточная информация недоступна для того, чтобы назначить UE к конкретной DCN. Одна или несколько DCN могут быть установлены вместе с DCN по умолчанию (или узлами опорной сети по умолчанию), все из которых совместно используют одну и ту же RAN.
Находясь в зоне, которая поддерживает DECOR (или в зоне, где установлена DCN), каждое UE изначально распределяется своей обслуживающей базовой станцией к произвольному/случайному MME или MME по умолчанию. Обслуживающая базовая станция перенаправляет сообщения NAS UE (по меньшей мере исходное сообщение NAS UE) к выделенному MME. Выделенный MME (который может также формировать часть DCN) затем определяет, должно ли это конкретное UE обслуживаться другой опорной сетью, специализированной для этого UE (т.е. опорной сетью помимо той, к которой принадлежит выделенный MME).
Когда в текущий момент выделенный MME определяет, что UE должно обслуживаться другой (специализированной) опорной сетью, он выбирает надлежащую DCN и запрашивает обслуживающую базовую станцию перемаршрутизировать (перенаправить) сообщение NAS UE к этой DCN. В текущий момент выделенный MME также включает в свой запрос перемаршрутизации информацию, определяющую MME (или SGSN), который принадлежит к выбранной DCN. Обслуживающая базовая станция на основе информации, определяющей выбранный MME/DCN, выбирает новый MME с использованием так называемой функции выбора узла NAS (NNSF) и посылает сообщение NAS UE к выбранному MME.
Однако изобретатели осознали, что настоящие процедуры для (повторного) выбора MME/SGSN и/или перемаршрутизации сообщения NAS для функциональных возможностей DECOR неэффективны и могут давать в результате излишнюю сигнализацию и/или неэффективную непрерывность обслуживания для некоторых UE. Например, в некоторых случаях может быть невозможно завершить запрошенную перемаршрутизацию сообщения NAS к специализированному узлу или функции (выбранным на основе информации, обеспеченной выделенным в текущий момент MME), поскольку DCN (или узел специализированной опорной сети, такой как MME или SGSN) может не иметь возможности обслуживать перемаршрутизированное/перенаправленное UE. Это может происходить, например: ввиду перегрузки/высокой нагрузки (например, выше предварительно определенного порога) DCN и/или узла специализированной опорной сети; того, что специализированный сетевой ресурс временно вышел из строя или отсоединен (и/или другим образом недоступен в по меньшей мере части сети).
В таких случаях, таким образом, попытка обслуживающей базовой станции перемаршрутизировать/перенаправить конкретное сообщение NAS к специализированной опорной сети может потерпеть неудачу, что в свою очередь может давать в результате то, что сеть не имеет возможности установить/поддерживать сервис для UE, которое послало сообщение NAS.
Соответственно, предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения направлены на обеспечение способов и аппарата, которые устраняют или по меньшей мере частично облегчают по меньшей мере некоторые из вышеупомянутых проблем.
Хотя для эффективности понимания для специалистов в данной области техники изобретение будет описано подробно в контексте системы 3GPP (UMTS, LTE), принципы изобретения могут применяться к другим системам, в которых мобильные устройства или пользовательское оборудование (UE) осуществляют доступ к системе с использованием узлов специализированной опорной сети.
В одном аспекте изобретение обеспечивает аппарат связи для системы беспроводной связи, причем аппарат связи содержит: средство для приема, от устройства связи, сигнализации для установления соединения связи; средство для посылания сигнализации для установления упомянутого соединения связи к первому узлу опорной сети; средство для приема, после того как упомянутое посылающее средство посылает упомянутую сигнализацию для установления упомянутого соединения связи, от упомянутого первого узла опорной сети, сообщения, включающего в себя информацию, определяющую группу из по меньшей мере одного узла опорной сети, к которому упомянутая сигнализация для установления упомянутого соединения связи должна быть перемаршрутизирована; средство для определения, доступен ли по меньшей мере один узел опорной сети упомянутой группы; и средство для перемаршрутизации упомянутой сигнализации для установления упомянутого соединения связи к узлу опорной сети по умолчанию (например, упомянутому первому узлу опорной сети), который не формирует часть упомянутой группы, когда упомянутый по меньшей мере один узел опорной сети упомянутой группы недоступен.
В другом аспекте изобретение обеспечивает узел опорной сети для системы беспроводной связи, причем узел опорной сети содержит: средство для приема, от аппарата связи упомянутой системы беспроводной связи, сигнализации для установления соединения связи для устройства связи; средство для посылания, после того как упомянутое принимающее средство принимает упомянутую сигнализацию для установления упомянутого соединения связи, к упомянутому аппарату связи, сообщения, включающего в себя информацию, определяющую группу из по меньшей мере одного узла опорной сети, к которому упомянутая сигнализация для установления упомянутого соединения связи должна быть перемаршрутизирована; и средство для приема, от упомянутого аппарата связи, сообщения, перемаршрутизирующего упомянутую сигнализацию, к упомянутому узлу опорной сети, для установления упомянутого соединения связи к упомянутому узлу опорной сети, когда ни один из упомянутой группы из по меньшей мере одного узла опорной сети не доступен.
Аспекты изобретения распространяются на соответствующие системы, способы и компьютерные программные продукты, такие как машиночитаемые носители информации, имеющие инструкции, сохраненные на них, которые имеют операционную возможность программировать программируемый процессор для осуществления способа, описанного в аспектах и возможностях, изложенных выше или перечисленных в формуле изобретения, и/или программировать подходящим образом приспособленный компьютер для обеспечения аппарата, описанного в любом из пунктов формулы изобретения.
Каждый признак, раскрываемый в этом описании (причем этот термин включает в себя и формулу изобретения) и/или показанный на чертежах, может быть включен в изобретение независимо от (или в комбинации с) любых других раскрываемых и/или иллюстрируемых признаков. В частности, но без ограничения, признаки любого из пунктов формулы, зависимых от конкретного независимого пункта формулы, могут быть введены в этот независимый пункт формулы в любой комбинации или отдельно.
Варианты осуществления изобретения будут описаны далее, в качестве примера, со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
фиг.1 изображает схематически систему сотовой (дальней) связи, к которой варианты осуществления изобретения могут применяться;
фиг.2 изображает структурную схему мобильного устройства, формирующего часть системы, изображенной на фиг.1;
фиг.3 изображает структурную схему базовой станции, формирующей часть системы, изображенной на фиг.1;
фиг.4 изображает структурную схему объекта управления мобильностью, формирующего часть системы, изображенной на фиг.1; и
фиг.5-7 изображают временные схемы, указывающие примерные процедуры для осуществления некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.
Обзор
Фиг.1 схематически изображает мобильную (сотовую или беспроводную) сеть 1 дальней связи, в которой пользователи мобильных устройств 3A-3D могут осуществлять связь друг с другом и другими пользователями через базовые станции 5A, 5B E-UTRAN и опорную сеть 7 с использованием технологии радиодоступа E-UTRA (RAT). Как поймут специалисты в данной области техники, несмотря на то, что четыре мобильных устройства 3 и две базовых станции 5 показаны на фиг.1 в целях иллюстрации, система при осуществлении будет обычно включать в себя другие базовые станции и мобильные устройства.
Как широко известно, мобильное устройство 3 может входить в и покидать зоны (т.е. радиосоты), обслуживаемые базовыми станциями 5, по мере того как мобильное устройство 3 перемещается по географической зоне, покрываемой системой 1 дальней связи. Для того чтобы следить за мобильным устройством 3 и обеспечивать перемещение между различными базовыми станциями 5, опорная сеть 7 содержит некоторое количество объектов 9A-9D управления мобильностью (MME), из которых MME 9A-9C являются общими MME (т.е. не ассоциированными с каким-либо конкретным мобильным устройством 3 или ассоциированными со всеми мобильными устройствами 3), и MME 9D является специализированным MME (т.е. он ассоциирован с одним или несколькими конкретными мобильными устройствами 3). Таким образом, как показано, MME 9D формирует часть доли 7D специализированной опорной сети (DCN), в то время как другие MME 9A-9C формируют часть главной (или общей) опорной сети 7. Кроме того, MME 9A сконфигурирован для выполнения функции MME по умолчанию для мобильных устройств 3 (например, при первом соединении с опорной сетью 7 и/или когда другие MME недоступны).
MME 9 состоят в связи с базовыми станциями 5, объединенными с опорной сетью 7. Опорная сеть 7 также содержит HSS 11 и один или несколько шлюзов, таких как обслуживающий шлюз (S-GW) 18 и/или шлюз сети пакетных данных (P-GW) 19.
Мобильные устройства 3 и их соответственные обслуживающие базовые станции 5 соединены через эфирный интерфейс LTE, так называемый интерфейс "Uu". Базовые станции 5 соединены друг с другом через так называемый интерфейс "X2". Каждая базовая станция 5 также соединяется с узлами опорной сети 7 (т.е. MME 9 и S-GW 18) через так называемый интерфейс "S1". От опорной сети 7 соединение с внешней IP-сетью 20, такой как Интернет, также обеспечивается через P-GW 19. Хотя это не изображено на фиг.1, MME 9 также соединяется с HSS 11 и шлюзом 18, 19 через соответственные интерфейсы 3GPP.
Некоторые из мобильных устройств 3 могут быть ассоциированы с конкретной специализированной опорной сетью (содержащей по меньшей мере специализированный MME и/или специализированный шлюз). Например, HSS 11 может быть сконфигурирован для хранения подходящих данных подписки для каждого мобильного устройства 3, таких как установки и данные подписки, требуемых для подписчика 3GPP для осуществления доступа к сети 1, ассоциированный тип(ы) сервиса и предпочтения, информация, определяющая соответствующую группу(-ы) подписчика, и т. д., причем на основе этих данных подписки существует возможность определить ассоциацию между конкретным мобильным устройством 3 и соответствующей опорной сетью 7 или 7D. Для тех мобильных устройств (например, мобильного устройства 3D на фиг.1), которые ассоциированы с конкретной специализированной опорной сетью (например, DCN 7D), HSS 11 (и/или MME 9A по умолчанию) может также быть сконфигурирован для хранения информации, которая может быть использована при выборе надлежащей специализированной опорной сети (специализированного MME 9) для подписчика.
В этой системе мобильное устройство 3D ассоциировано с DCN 7D/MME 9D. Иными словами, MME 9D является узлом опорной сети, который формирует часть специализированной опорной сети 7D мобильного устройства 3D (хотя специализированная опорная сеть 7D может содержать некоторое количество других узлов опорной сети при необходимости). Таким образом, опорная сеть 7 обеспечивает то, что всегда, когда возможно, мобильное устройство 3D обслуживается этой специализированной опорной сетью 7D. Для того чтобы делать это, сообщения NAS мобильного устройства 3 выгодным образом перемаршрутизируются к специализированному MME 9D (например, предыдущим MME 9 и/или обслуживающей базовой станцией 5), который ассоциирован с мобильным устройством 3D и состояние которого (например, его доступность для обслуживания мобильного устройства 3D) было предварительно проверено. Например, когда базовая станция 5B, обслуживающая мобильное устройство 3D, (изначально) выбирает MME 9 (такой как MME 9A по умолчанию), который не является верным MME для мобильного устройства 3D, то обслуживающая базовая станция 5B имеет возможность получать информацию, на основе которой она имеет возможность перемаршрутизировать сообщение NAS мобильного устройства 3D к верному MME 9D.
Конкретным образом, когда старый (исходный или по умолчанию) MME 9 принимает решение перемаршрутизировать сообщение NAS мобильного устройства 3D к другой (специализированной) опорной сети, старый MME 9 генерирует и посылает запрос (такой как запрос перемаршрутизации сообщения NAS) к базовой станции 5, которая перенаправила это сообщение NAS. MME 9 также включает в этот запрос информацию для определения "целевой" опорной сети/MME, к которому сообщение NAS должно быть перемаршрутизировано. Например, информация для определения опорной сети/MME может содержать MMEGI (для E-UTRAN) и/или нулевой NRI (для UTRAN и GPRS), соответствующий MME/SGSN, который принадлежит к выбранной специализированной опорной сети. Следует понимать, что MME/SGSN может быть сконфигурирован с отображением MMEGI/нулевого NRI в специализированную опорную сеть для мобильного устройства 3D и/или для идентификатора зоны отслеживания (TAI), используемого мобильным устройством 3D.
Выгодным образом, в одном примере базовые станции 5 конфигурируются для получения информации о доступности/рабочем состоянии каждого подключенного MME 9 (или каждого из по меньшей мере поднабора подключенных MME). Полученная информация может содержать информацию, определяющую по меньшей мере одно из: высокой нагрузки (например, выше предварительно определенного порога) для конкретного MME 9; относительной нагрузки для конкретного MME 9 (по сравнению с другим MME 9); перегрузки конкретного MME 9; отказа сети; того, что конкретный MME 9 вышел из строя (по меньшей мере временно); и того, что специализированные ресурсы/DCN не поддерживаются. Например, базовые станции 5 могут получать эту информацию в течение процедуры исходной установки, которая конфигурирует соединение S1 между конкретной парой базовой станции 5 и MME 9 и/или в любое время позже, когда этот MME 9 переконфигурируется, с использованием подходящей сигнализации S1 (такой как сообщение "ответа установки S1", сообщение "обновления конфигурации MME" и/или подобное).
Таким образом, на основе информации о доступности каждого подключенного MME 9 (и на основе информации для определения целевой опорной сети/MME, включенной в запрос старого MME 9), обслуживающая базовая станция 5 имеет возможность определять, существует ли возможность удовлетворить запрос перемаршрутизации NAS старого MME 9 (например, доступен/работоспособен ли целевой MME 9D).
Конкретным образом, если обслуживающая базовая станция 5 определяет, что целевой MME 9D доступен/работоспособен, то базовая станция 5 посылает (перемаршрутизирует) сообщение NAS мобильного устройства 3D к выбранной (специализированной) опорной сети (в этом примере к MME 9D).
Однако, если обслуживающая базовая станция 5 определяет, что требуемый MME 9D не доступен/работоспособен, то обслуживающая базовая станция 5 отклоняет запрос перемаршрутизации старого MME 9 путем генерирования и посылания надлежащего ответа к старому MME 9. Эффективно, путем отклонения запроса перемаршрутизации обслуживающая базовая станция 5 может информировать старый MME 9, что специализированная опорная сеть (например, MME 9D) не может быть использована (по меньшей мере для мобильного устройства 3D). Выгодным образом, обслуживающая базовая станция 5 также включает в свой ответ старому MME 9 информацию, определяющую причину (или основание) для отклонения запроса перемаршрутизации старого MME 9. Например, обслуживающая базовая станция 5 может быть сконфигурирована, чтобы включать в себя информацию, определяющую причину отклонения, определяющую по меньшей мере одно из: высокой нагрузки (нагрузки выше предварительно определенного порога); перегрузки; отказа сети; того, что MME/SGSN вышел из строя; и того, что специализированные ресурсы/DCN не поддерживаются.
Даже когда старый MME 9 (например, MME 9A или 9C) пытается перемаршрутизировать сообщение NAS от мобильного устройства 3D к соответствующему специализированному MME 9D, обслуживающая базовая станция 5B может выгодным образом отвечать запрашивающему MME 9A или 9C, что специализированный MME 9D (все еще) недоступен (например, ввиду перегрузки). Таким образом, в случае неудачи перемаршрутизации мобильного устройства 3D к специализированной сети, запрашивающий MME 9A или 9C может быть сконфигурирован, чтобы: i) принять сообщения NAS от мобильного устройства 3D (например, сообщение NAS, которое не может быть перемаршрутизировано к специализированной опорной сети) и продолжать обслуживание мобильного устройства 3D; или ii) отклонить сообщение NAS от мобильного устройства 3D (например, путем генерирования и посылания надлежащего сообщения об ошибке к мобильному устройству 3D). При отклонении сообщения NAS от мобильного устройства 3D, MME может возвращать таймер отсрочки управления мобильностью в сообщении отклонения так, чтобы мобильное устройство 3D не возвращалось, пока таймер отсрочки не истечет.
Вкратце, в этом примере базовые станции выгодным образом имеют возможность отклонять запрос перемаршрутизации MME (например, когда перемаршрутизация терпит неудачу) и тем самым уведомить MME о том, что специализированный MME перегружен (или другим образом недоступен). Например, когда обслуживающая базовая станция указывает MME по умолчанию (в текущий момент выбранному MME), что специализированный MME перегружен, MME по умолчанию может пытаться обслужить мобильное устройство или отклонить сообщение NAS (например, путем посылания надлежащего ответа к мобильному устройству). Выгодным образом, при отклонении сообщения NAS от мобильного устройства 3D, MME может возвращать таймер отсрочки управления мобильностью мобильному устройству 3D для того, чтобы управлять тем, когда мобильное устройство 3D должно попытаться повторно послать сообщение NAS.
В другом примере (дополнительно к или вместо базовых станций 5) MME 9 могут также быть сконфигурированы для получения информации о доступности/работоспособном состоянии каждого подключенного (другого) MME 9. Например, соседние MME 9 могут обмениваться надлежащими сигнальными сообщениями (например, сообщениями эхо-запрсоа/эхо-ответа в соответствии с 3GPP TS 29.060, V12.7.0) для того, чтобы получать информацию о доступности/работоспособном состоянии других MME 9 (и для того, чтобы обеспечить информацию об их собственной доступности/работоспособном состоянии другим MME 9). MME 9, который выделяется по умолчанию, может также быть сконфигурирован для получения информации о доступности/работоспособном состоянии других MME от базовой станции 5.
Таким образом, на основе информации о доступности каждого подключенного MME 9, текущий MME 9 имеет возможность определять, существует ли возможность перемаршрутизировать сообщение NAS мобильного устройства 3D к другой (специализированной) опорной сети (в этом примере, к MME 9D) (например, на основе того, доступен/работоспособен ли MME 9D).
Выгодным образом, если текущий MME 9 определяет, что (целевой) специализированный MME 9D (или DCN 7D) не доступен/работоспособен (т.е. перемаршрутизация мобильного устройства 3D к целевому специализированному MME терпит неудачу), то текущий MME 9 может быть сконфигурирован, чтобы: i) по меньшей мере временно, принимать сообщения NAS от мобильного устройства 3D (вместо перемаршрутизации их к специализированной опорной сети) и продолжать обслуживание мобильного устройства 3D; или ii) отклонять сообщение NAS от мобильного устройства 3D (например, путем генерирования и посылания надлежащего сообщения об ошибке к мобильному устройству 3D). При отклонении сообщения NAS от мобильного устройства 3D, MME может возвращать таймер отсрочки управления мобильностью в сообщении отклонения так, чтобы мобильное устройство 3D не возвращалось, пока таймер отсрочки не истечет.
Таким образом, если в текущий момент обслуживающий MME 9 принимает решение продолжить обслуживание мобильного устройства 3D (на основе информации о доступности специализированного MME либо от обслуживающей базовой станции 5, либо от самого специализированного MME/DCN), то существует возможность обеспечить непрерывность сервиса для мобильного устройства 3D, даже несмотря на то, что мобильное устройство 3D в текущий момент зарегистрировано на ненадлежащий (т.е. неспециализированный) MME 9.
Выгодным образом, когда перемаршрутизация к надлежащей специализированной сети (узлу сети) терпит неудачу (например невозможна по таким причинам, как высокая нагрузка, перегрузка, временный отказ и/или подобное), запрос перемаршрутизации NAS может отклоняться (например, как в первом примере выше) или избегаться (например, как во втором примере выше), и либо мобильное устройство может обслуживаться старым (общим) MME/SGSN, либо мобильное устройство может быть отклонено MME по умолчанию (путем возвращения надлежащего ответа NAS). При отклонении сообщения NAS от мобильного устройства 3D, MME может возвращать таймер отсрочки управления мобильностью в сообщении отклонения так, чтобы мобильное устройство 3D не возвращалось, пока не таймер отсрочки не истечет. Соответственно, в этой системе существует возможность избежать отказов сервиса для мобильных устройств, возникающих из-за перегруженных и/или недоступных специализированных сетевых узлов.
Мобильное устройство
Фиг.2 изображает структурную схему, иллюстрирующую главные компоненты одного из мобильных устройств 3, изображенных на фиг.1. Как показано, мобильное устройство 3 имеет цепь 31 приемопередатчика, которая имеет возможность функционировать для передачи сигналов к и для приема сигналов от базовой станции 5 через одну или несколько антенн 33. Мобильное устройство 3 имеет средство 37 управления для управления операцией мобильного устройства 3. Средство 37 управления ассоциировано с памятью 39 и объединяется с цепью 31 приемопередатчика. Хотя это не обязательно изображено на фиг.2, мобильное устройство 3 будет, разумеется, иметь все обычные функциональные возможности стандартного мобильного устройства 3 (такого как пользовательский интерфейс 35), и это может быть обеспечено любым одним или любой комбинацией аппаратных средств, программных средств и программно-аппаратных средств, должным образом. Программные средства могут быть предварительно установлены в памяти 39 и/или могут загружаться через сеть дальней связи или из сменного устройства хранения данных (RMD), например.
Средство 37 управления управляет общей операцией мобильного устройства 3 посредством, в этом примере, программных инструкций или инструкций программных средств, сохраненных внутри памяти 39. Как показано, эти инструкции программных средств включают в себя, в числе прочего, операционную систему 41, модуль 43 управления связью, модуль 44 RRC, модуль 45 NAS и модуль 49 ассоциации специализированной опорной сети (опциональный).
Модуль 43 управления связью управляет связью между мобильным устройством 3 и базовой станцией 5. Модуль 43 управления связью также управляет отдельными потоками управляющих данных и пользовательских данных (для восходящей линии связи и нисходящей линии связи), которые передаются к базовой станции 5 и другим узлам (через базовую станцию 5), таким как MME 9 и/или S-GW 18.
Модуль 44 RRC имеет возможность функционировать, чтобы генерировать, посылать и принимать сигнальные сообщения, форматируемые согласно стандарту RRC. Например, такими сообщениями осуществляется обмен между мобильным устройством 3 и его обслуживающей базовой станцией 5. Сообщения RRC могут включать в себя, например, сообщения, относящиеся к процедуре произвольного доступа, и/или сообщения RRC, содержащие управляющие данные (например, сообщения NAS), которые должны быть ретранслированы обслуживающей базовой станцией 5 к MME 9.
Модуль 45 NAS имеет возможность функционировать, чтобы генерировать, посылать и принимать сигнальные сообщения, сформатированные согласно протоколу NAS. Например, такими сообщениями осуществляется обмен (через базовые станции 5) между мобильным устройством 3 и MME 9. Сообщения NAS могут включать в себя, например, сообщения NAS, содержащие управляющие данные, относящиеся к мобильности мобильного устройства 3, например управляющие данные для регистрирования мобильного устройства 3 посредством MME 9.
Когда он присутствует, модуль 49 ассоциации специализированной опорной сети хранит информацию о специализированной опорной сети, ассоциированной с этим мобильным устройством 3. Например, модуль 49 ассоциации специализированной опорной сети может хранить информацию, определяющую ассоциированную DCN, в форме параметра ID UE, параметра типа UE, параметра типа DCN, параметра ID DCN, параметра ID MME (например, MMEGI) и/или подобного.
Базовая станция
Фиг.3 изображает структурную схему, иллюстрирующую главные компоненты одной из базовых станций 5, изображенных на фиг.1. Как показано, базовая станция 5 имеет цепь 51 приемопередатчика для передачи сигналов к и для приема сигналов от мобильных устройств 3 через одну или несколько антенн 53, интерфейс 54 базовой станции (X2) для передачи сигналов к и для приема сигналов от других базовых станций и интерфейс 55 опорной сети (S1) для передачи сигналов к и для приема сигналов от объектов опорной сети (например, MME 9 и S-GW 18). Базовая станция 5 имеет средство 57 управления для управления операцией базовой станции 5. Средство 57 управления ассоциировано с памятью 59. Хотя не обязательно изображено на фиг.3, базовая станция 5 будет, разумеется, иметь все обычные функциональные возможности базовой станции сети сотовых телефонов, и это может быть обеспечено любым одним или любой комбинацией аппаратных средств, программных средств и программно-аппаратных средств, должным образом. Программные средства могут быть предварительно установлены в памяти 59 и/или могут быть загружены через сеть 1 связи или из сменного устройства хранения данных (RMD), например. Средство 57 управления сконфигурировано для управления общей операцией базовой станции 5 посредством, в этом примере, программных инструкций или инструкций программных средств, сохраненных внутри памяти 59. Как показано, эти инструкции программных средств включают в себя, в числе прочего, операционную систему 61, модуль 63 управления связью, модуль 64 RRC, модуль 67 S1AP и модуль 69 информации доступности MME.
Модуль 63 управления связью управляет связью между базовой станцией 5 и мобильными устройствами 3 и другими сетевыми объектами (например, MME 9), которые соединены с базовой станцией 5. Модуль 63 управления связью также управляет отдельными потоками пользовательского трафика и управляющих данных восходящей линии связи/нисходящей линии связи для мобильных устройств 3, ассоциированных с этой базовой станцией 5, включающих в себя, например, управляющие данные для перемаршрутизации сообщений NAS.
Модуль 64 RRC имеет возможность функционировать, чтобы генерировать, посылать и принимать сигнальные сообщения, сформатированные согласно стандарту RRC. Например, такими сообщениями осуществляется обмен между базовой станцией 5 и мобильными устройствами 3, которые ассоциированы с этой базовой станцией 5. Сообщения RRC могут включать в себя, например, сообщения RRC, содержащие управляющие данные (например, сообщения NAS) для ретрансляции между мобильным устройством 3 и его обслуживающими MME 9.
Модуль 67 S1AP имеет возможность функционировать, чтобы генерировать, посылать и принимать сигнальные сообщения, сформатированные согласно стандарту протокола приложения S1 (S1AP). Например, такими сообщениями осуществляется обмен между базовой станцией 5 и MME 9, соединенными с этой базовой станцией 5. Сообщения S1AP могут включать в себя, например, сообщения, относящиеся к перемаршрутизации сигнализации NAS (такой как запросы на перемаршрутизацию сообщения NAS, отклонения перемаршрутизации сообщения NAS), сообщений установки S1 и ассоциированных ответов.
Модуль 69 информации доступности MME хранит информацию о доступности конкретных MME/SGSN (или групп MME/SGSN) и может также хранить информацию о том, ассоциированы ли такие MME/SGSN с какой-либо DCN (и/или мобильным устройством). Модуль 69 информации доступности MME обеспечивает эту информацию другим модулям, например модулю 67 S1AP для использования в перемаршрутизации сообщений NAS.
Объект управления мобильностью
Фиг.4 изображает структурную схему, иллюстрирующую главные компоненты одного из MME 9, изображенных на фиг.1. Как показано, MME 9 имеет цепь 71 приемопередатчика, интерфейс 74 базовой станции (S1) для передачи сигналов к и для приема сигналов от базовых станций 5 и интерфейс 75 опорной сети для передачи сигналов к и для приема сигналов от других узлов опорной сети (таких как другие MME 9). MME 9 имеет средство 77 управления для управления операцией MME 9. Средство 77 управления ассоциировано с памятью 79.
Программные средства могут быть предварительно установлены в памяти 79 и/или могут быть загружены через сеть 1 связи или со сменного устройства хранения данных (RMD), например. Средство 77 управления сконфигурировано для управления общей операцией MME 9 посредством, в этом примере, программных инструкций или инструкций программных средств, сохраненных внутри памяти 79. Как показано, эти инструкции программных средств включают в себя, в числе прочего, операционную систему 81, модуль 83 управления связью, модуль 85 слоя без доступа, модуль 87 S1AP и модуль 89 DCN.
Модуль 83 управления связью управляет связью между MME 9 и другими сетевыми объектами, которые соединены с MME 9 (например, базовыми станциями 5, другими MME 9 и любыми мобильными устройствами 3 при соединении с одной из базовых станций 5).
Модуль 85 NAS имеет возможность функционировать, чтобы генерировать, посылать и принимать сигнальные сообщения, сформатированные согласно протоколу NAS. Например, такими сообщениями осуществляется обмен (через базовые станции 5) между MME 9 и мобильными устройствами 3, которые ассоциированы с этим MME 9. Сообщения NAS могут включать в себя, например, сообщения NAS, содержащие управляющие данные, относящиеся к мобильности мобильного устройства 3, например, управляющие данные для регистрирования мобильного устройства 3 посредством MME 9.
Модуль 87 S1AP имеет возможность функционировать, чтобы генерировать, посылать и принимать сигнальные сообщения, сформатированные согласно стандарту протокола приложения S1 (S1AP). Например, такими сообщениями осуществляется обмен между MME 9 и базовыми станциями 5, соединенными с этим MME 9. Сообщения S1AP могут включать в себя, например, сообщения, относящиеся к перемаршрутизации сигнализации NAS (такой как запросы на перемаршрутизацию сообщения NAS, отклонения перемаршрутизации сообщения NAS), сообщения установки S1 и ассоциированные ответы.
Модуль 89 DCN хранит информацию о том, ассоциирован ли MME 9 с конкретной DCN, и информацию, определяющую эту DCN (например, в форме MMEGI и/или типа CN). Модуль DCN 89 также хранит информацию о том, ассоциированы ли соседние MME/SGSN с какой-либо DCN (и/или мобильным устройством), и в некоторых вариантах осуществления он хранит информацию о состоянии/доступности/нагрузки конкретных MME/SGSN (или групп MME/SGSN). Модуль 89 DCN обеспечивает эту информацию другим модулям, например модулю 87 S1AP для использования в перемаршрутизации сообщений NAS (например, в выборе надлежащего целевого MME).
В вышеприведенном описании мобильное устройство 3, базовая станция 5 и MME 9 описаны для облегчения понимания как имеющие некоторое количество дискретных модулей (таких как модули управления связью, модули RRC/NAS и модули S1AP). Хотя эти модули могут быть обеспечены таким образом для конкретных приложений, например, где существующая система была модифицирована для осуществления изобретения, в других приложениях, например, в системах, изначально спроектированных с учетом изобретательских признаков, эти модули могут быть встроены в общую операционную систему или код и, таким образом, эти модули могут не быть различимы как дискретные объекты. Эти модули могут также осуществляться в программных средствах, аппаратных средствах, программно-аппаратных средствах или их комбинации.
Далее будет описано некоторое количество различных вариантов осуществления, которые иллюстрируют, как различные аспекты изобретения могут быть введены в действие с использованием вышеописанных мобильного устройства 3, базовой станции 5 и MME 9. Варианты осуществления будут описаны со ссылками на схемы сигнализации (или "временного планирования"), изображенные на фиг.5-7.
Операция - первый вариант осуществления (перемаршрутизация, управляемая базовой станцией)
Фиг.5 изображает примерную временную схему, указывающую процедуру для обработки запроса на перемаршрутизацию сообщения NAS. Конкретным образом, в этом примере базовая станция 5, обслуживающая мобильное устройство 3D, определяет, возможна ли перемаршрутизация.
Изначально, как в общем виде иллюстрируется на этапах S500a и S500d, базовая станция 5 устанавливает (с использованием своего модуля 67 S1AP) соответственные соединения S1 с некоторыми (или всеми) MME 9 в опорной сети 7 (в этом примере MME 9A и MME 9D).
Базовая станция 5 сконфигурирована для добавления записи для каждого подключенного MME 9 в список записей, сохраненный в его модуле 69 доступности MME, с надлежащим указанием, подключен ли этот MME в текущий момент.
Процедура начинается с того, что мобильное устройство 3D генерирует (с использованием своего модуля 45 NAS) и посылает, на этапе S501, сообщение NAS к своей обслуживающей базовой станции 5 (для ретрансляции сообщения NAS к надлежащему MME). Сообщение NAS может содержать запрос на присоединение, обновление зоны отслеживания (TAU), обновление зоны маршрутизации (RAU) и/или подобное. Мобильное устройство 3D (с использованием своего модуля 44 RRC) встраивает это сообщение NAS в подходящее сообщение RRC и посылает это сообщение RRC к обслуживающей базовой станции 5 (после выполнения надлежащей процедуры произвольного доступа, если необходимо).
При приеме сообщения NAS мобильного устройства 3D, обслуживающая базовая станция 5 выбирает, на этапе S503, MME 9 (в этом примере MME 9A по умолчанию, поскольку базовая станция 5 не имеет информации о типе DCN/подписке мобильного устройства) для мобильного устройства 3D из MME 9, соединенных с базовой станцией 5. На этапе S505 базовая станция 5 (с использованием своего модуля RRC 64) берет сообщение NAS из принятого сообщения RRC и перенаправляет сообщение NAS к выбранному (по умолчанию) MME 9A (например, путем встраивания сообщения NAS в надлежащим образом сформатированное сообщение S1).
Далее, как в общем виде изображено на этапе S507, MME 9A по умолчанию принимает решение переместить обработку сообщения NAS мобильного устройства 3D к другому MME (например, MME, который принадлежит к DCN 7D, которая ассоциирована с этим мобильным устройством 3D). В текущий момент выбранный (по умолчанию) MME 9A может принять решение сделать так, например, на основе информации, определяющей мобильное устройство, информации, определяющей местоположение мобильного устройства, и/или информации, определяющей опорную сеть, ассоциированную с мобильным устройством. Следует понимать, что такая информация может быть включена в само сообщение NAS и/или может быть получена другим образом (например, от одного из MME 9, HSS 11 или одной из базовых станций 5).
Когда в текущий момент выбранный (по умолчанию) MME 9A принимает решение перемаршрутизировать сообщение NAS к другому MME, MME 9A генерирует (например, с использованием своего модуля 87 S1AP) и посылает, на этапе S509, надлежащим образом сформатированное сообщение, запрашивающее обслуживающую базовую станцию 5 перемаршрутизировать сообщение NAS (посланное мобильным устройством 3D) к другому MME (в этом случае MME 9D, формирующему часть DCN 7D). В этом примере MME 9A по умолчанию генерирует и посылает "запрос перемаршрутизации сообщения NAS" к базовой станции 5, которая перенаправила сообщение NAS.
Как изображено на фиг.5, этот запрос на перемаршрутизацию сообщения NAS включает в себя: исходное (немодифицированное) сообщение NAS от мобильного устройства 3D; информацию, определяющую параметр перемаршрутизации (например, идентификатор группы MME ("MMEGI") и/или "пустой NRI", к которым сообщение NAS должно быть перемаршрутизировано); глобально уникальный временный идентификатор ("GUTI"), ассоциированный с мобильным устройство 3D. Следует понимать, что MME 9A может хранить (например, в своем модуле 89 DCN) информацию, определяющую отображение MMEGI/нулевого NRI в тип специализированной опорной сети/опорной сети (например, для каждой зоны отслеживания) и выбирать надлежащий MMEGI/нулевой NRI на основе этого отображения. Также следует понимать, что базовая станция 5 имеет возможность выбирать новый MME (или новый SGSN), соответствующий MMEGI/нулевому NRI, например, с использованием функциональных возможностей NNSF.
В этом примере мобильное устройство 3D поддерживается специализированным MME 9D (который принадлежит к группе, идентифицированной ее MMEGI на S509). Однако, как в общем виде изображено на этапе S511, перед перемаршрутизацией сообщения NAS базовая станция 5 (с использованием своего модуля 69 информации доступности MME) проверяет состояние MME 9D, которое соответствует параметру MMEGI/нулевого NRI (обеспеченного от MME 9A по умолчанию на этапе S509).
Конкретным образом, в этом примере базовая станция 5 проверяет состояние MME 9D с использованием информации, определяющей по меньшей мере одно из:
- высокой нагрузки (например, выше предварительно определенного порога) для выбранного MME 9D;
- относительной нагрузки для выбранного MME 9D (по сравнению с другим MME 9, например MME 9A по умолчанию);
- перегрузки выбранного MME 9D;
- отказа сети;
- того, что выбранный MME 9D вышел из строя (по меньшей мере временно);
- того, что специализированные ресурсы/DCN 7D не поддерживаются (например, посредством этой базовой станции 5 и/или в текущем местоположении мобильного устройства 3D); и
- ничего из вышеперечисленного.
Следует понимать, что базовая станция 5 может получать такую информацию в течение процедуры исходной установки, которая конфигурирует соответственное соединение S1 между базовой станцией 5 и MME 9D, и/или в любое время позднее, когда MME 9D переконфигурируется, с использованием подходящей сигнализации S1 (такой как сообщение "ответа установки S1", сообщение "обновления конфигурации MME", сообщение "начала перегрузки" и/или подобное).
Таким образом, в зависимости от результата этапа S511, базовая станция 5 имеет следующие варианты (обозначенные как варианты "A" и "B" на фиг.5).
Если базовая станция 5 определяет, что только что выбранный MME 9D доступен/работоспособен (вариант "A" на фиг.5), то базовая станция 5 переходит к этапу S512a и перенаправляет (перемаршрутизирует) сообщение NAS к только что выбранному (специализированному) MME 9D (например, путем встраивания сообщения NAS в надлежащим образом сформатированное сообщение S1). Следует понимать, что базовая станция 5 имеет возможность выбирать/определять верный MME 9D на основе MMEGI (для E-UTRAN), ассоциированного с этим MME 9D (и/или выбирать/определять верный SGSN на основе нулевого NRI (для UTRAN и GPRS), ассоциированного с этим SGSN).
Однако, если базовая станция 5 определяет, что только что выбранный MME 9D не доступен/работоспособен (вариант "B" на фиг.5), то базовая станция 5 переходит к этапу S512b, на котором базовая станция 5 генерирует (например, с использованием своего модуля 67 S1AP) и посылает надлежащим образом сформатированное сигнальное сообщение, отклоняющее запрос на перемаршрутизацию MME 9A по умолчанию. В этом примере базовая станция 5 генерирует и посылает сообщение "отклонить перемаршрутизацию сообщения NAS" к MME по умолчанию 9D (хотя следует понимать, что любое другое подходящее (существующее или новое) сообщение или параметр может быть использован для отклонения принадлежащего MME запроса на перемаршрутизацию/перенаправление сообщения NAS к специализированному сетевому ресурсу). Выгодным образом, обслуживающая базовая станция 5 также включает в это сообщение информацию, определяющую причину (или основание) для отклонения запроса на перемаршрутизацию MME 9 по умолчанию (в текущий момент выбранного) (например, параметр "причина отклонения", указывающий, что специализированный MME 9D перегружен, и/или подобное). Например, причина отклонения может включать в себя информацию, определяющую по меньшей мере одно из: "высокой нагрузки", "перегрузки", того, что специализированный ресурс "вышел из строя", "отказа сети" и/или подобного. Следует понимать, что вышеприведенный список причин отклонения не исчерпывающий, и базовая станция 5 может отклонять или избегать перемаршрутизации мобильного устройства 3D к DCN 7D по любой другой причине.
Таким образом, эффективно, базовая станция 5 имеет возможность запрашивать MME 9A по умолчанию не перемаршрутизировать сообщение NAS снова и попытаться обслуживать мобильное устройство 3D (по меньшей мере пока специализированный MME 9D остается перегруженным/недоступным).
Выгодным образом, как в общем виде изображено на этапах S515a и S515b, MME 9A по умолчанию может быть сконфигурирован, чтобы: i) принять сообщения NAS от мобильного устройства 3D (вместо перемаршрутизации их к специализированной опорной сети) и продолжать обслуживание мобильного устройства 3D и обрабатывать сообщение NAS, посланное на этапе S501 (даже несмотря на то, что MME 9A по умолчанию попытался перемаршрутизировать это конкретное сообщение NAS); или ii) отклонить сообщение NAS от мобильного устройства 3D (например, путем генерирования и посылания надлежащего сообщения об ошибке к мобильному устройству 3D). При отклонении сообщения NAS от мобильного устройства 3D, MME может возвращать таймер отсрочки управления мобильностью в сообщении отклонения так, чтобы мобильное устройство 3D не возвращалось, пока таймер отсрочки не истечет.
Операция - второй вариант осуществления (перемаршрутизация, управляемая MME)
Фиг.6 изображает примерную временную схему, указывающую процедуру для перемаршрутизации сообщения NAS. Конкретным образом, в этом примере MME 9, в текущий момент выделенный мобильному устройству 3D, определяет, возможна ли перемаршрутизация. Для того чтобы сделать это, MME 9 могут быть сконфигурированы, чтобы обмениваться друг с другом информацией, относящейся к их соответственным уровням нагрузки, доступности и/или подобному.
Например, MME 9 могут обмениваться информацией, определяющей:
- тип опорной сети (тип опорной сети (специализированная или нет), имя опорной сети и/или любую информацию, подходящую для определения типа и назначения опорной сети), ассоциированный с конкретным MME; и/или
- уровень нагрузки, ассоциированный с конкретным MME (например, с использованием так называемого весового коэффициента и/или любой другой информации, указывающей уровень нагрузки).
Следует понимать, что такая информация может быть получена в течение процедуры исходной установки, которая конфигурирует соответственное соединение между MME, и/или в любое время позднее, когда соседний MME переконфигурируется (например, с использованием подходящей сигнализации "обновления конфигурации MME", сигнализации "обновления состояния MME" и/или любой существующей или заново определенной сигнализации, подходящей для обмена информации в ассоциированном типе специализированной сети и уровне нагрузки между MME, либо непосредственно, либо опосредованно).
В особенно выгодном случае, который в общем виде изображается на этапах S600a и S600b с фиг.6, MME 9A по умолчанию и его соседний (специализированный) MME 9D могут быть сконфигурированы, чтобы обмениваться сообщениями эхо-запроса/ответа (которые описаны подробно в 3GPP TS 29.060 V12.7.0, раздел 7.2).
Как можно увидеть, в этом случае специализированный MME 9D генерирует и посылает (на этапе S600a) надлежащим образом сформатированное сообщение эхо-запроса своему соседнему MME 9A. Специализированный MME 9D включает в это сообщение информацию, определяющую тип DCN, к которому MME 9D принадлежит (например, параметр "тип CN"), и информацию, определяющую нагрузку MME 9D (например, параметр "весовой коэффициент"). В ответ на это MME 9A генерирует и возвращает (на этапе S600b) надлежащим образом сформатированное сообщение эхо-ответа к MME 9D, подтверждающее прием сообщения эхо-запроса на этапе S600a. Хотя это не изображено на фиг.6, следует понимать, что MME 9A может также обеспечивать специализированному MME 9D информацию, определяющую его собственный тип DCN (если таковая существует), и информацию, определяющую его собственную нагрузку, например, внутри сообщения эхо-ответа на этапе S600b и/или в отдельном сообщении эхо-запроса.
Этапы S601-S605 соответствуют этапам S501-S505 с фиг.5, соответственно, таким образом, их описание опускается здесь для простоты.
Когда общий MME/MME 9 по умолчанию принимает сообщение NAS от мобильного устройства 3, он ищет соседний MME/SGSN верного типа специализированной опорной сети (например, того же самого, что и тип сети этого мобильного устройства 3) и проверяет доступность/нагрузку (весовой коэффициент) таких MME/SGSN на основе информации, обмен которой осуществляется между соседними MME (например, на этапах S600a и S600b).
В этом примере мобильное устройство 3D ассоциировано с (и следовательно оно должно обслуживаться) специализированным MME 9D. Соответственно, как в общем виде изображено на этапе S611, перед перемаршрутизацией сообщения NAS, MME 9A по умолчанию (в текущий момент выбранный) (с использованием своего модуля 89 DCN) проверяет состояние этого MME 9D.
Конкретным образом, в этом примере MME 9A проверяет состояние MME 9D с использованием информации, определяющей по меньшей мере одно из:
- типа опорной сети для выбранного MME 9D;
- весового коэффициента для выбранного MME 9D;
- высокой нагрузки (например, выше предварительно определенного порога) для выбранного MME 9D;
- относительной нагрузки для выбранного MME 9D (по сравнению с другим MME 9, например MME 9A по умолчанию);
- перегрузки выбранного MME 9D;
- отказа сети;
- того, что выбранный MME 9D вышел из строя (по меньшей мере временно);
- того, что специализированные ресурсы/DCN 7D не поддерживаются (например, посредством этой базовой станции 5 и/или в текущем местоположении мобильного устройства 3D); и
- ничего из вышеперечисленного.
Таким образом, в зависимости от результата этапа S611, MME 9A имеет следующие варианты (обозначенные как варианты "A" и "B" на фиг.6).
Если в текущий момент выбранный MME 9A определяет, что надлежащий специализированный MME 9D не доступен/работоспособен (и что в текущий момент выбранный MME 9A не может обслуживать мобильное устройство 3D), то MME 9A переходит к этапу S614a (вариант "A" на фиг.6), на котором MME 9A генерирует (например, с использованием своего модуля 85 NAS) и посылает надлежащим образом сформатированное сигнальное сообщение к мобильному устройству 3D (через базовую станцию 5 с использованием модуля 87 S1AP), в котором MME 9A отклоняет сообщение NAS, посланное на этапе S601.
Однако, если в текущий момент выбранный MME 9A определяет, что надлежащий специализированный MME 9D доступен/работоспособен (вариант "B" на фиг.6), то MME 9A переходит к этапу S614b и запрашивает обслуживающую базовую станцию 5 перенаправить (перемаршрутизировать) сообщение NAS к (специализированному) MME 9D (идентифицированному его MMEGI (или нулевым NRI в случае SGSN). Этапы S614b и S615b соответствуют этапам S509 и S512b с фиг.5, соответственно, таким образом, их описание опускается здесь для простоты.
Операция - третий вариант осуществления
Фиг.7 изображает другую примерную временную схему, указывающую процедуру для перемаршрутизации сообщения NAS. В этом примере базовая станция 5 помогает MME 9A по умолчанию в определении, возможна ли перемаршрутизация к DCN.
Этапы S701-S703 соответствуют этапам S501-S503 с фиг.5, соответственно, таким образом, их описание опускается здесь для простоты.
На этапе S705, который в общем случае соответствует этапу S505, базовая станция 5 (с использованием своего модуля RRC 64) берет сообщение NAS из принятого сообщения RRC и перенаправляет сообщение NAS к выбранному (по умолчанию) MME 9A (например, путем встраивания сообщения NAS в надлежащим образом форматированное сообщение S1, такое как "запрос сообщения NAS" и/или подобное). Однако в этом случае базовая станция 5 также включает в это сообщение информацию, определяющую тип(ы) опорной сети, который имеет возможность перемаршрутизации (или для которого ассоциированная DCN была установлена). Например, эта информация может быть обеспечена в форме списка типов CN с возможностью перемаршрутизации, списка специализированных ресурсов (MME/SGSN) с возможностью перемаршрутизации и/или подобного.
Следует понимать, что эта информация может быть включена в один или несколько подходящих элементов информации (IE) внутри сообщения базовой станции 5. Один или несколько элементов информации могут содержать, например, IE "типов CN с возможностью перемаршрутизации" и/или подобное, и могут перечислять каждый специализированный ресурс, соединенный с базовой станцией 5, который (в текущий момент) имеет возможность перемаршрутизации. В определении, имеет ли конкретный специализированный ресурс (MME/SGSN) возможность перемаршрутизации (и, таким образом, должен быть включен в IE), базовая станция 5 может быть сконфигурирована, чтобы проверять, является ли этот специализированный ресурс:
- имеющим уровень нагрузки (весовой коэффициент и/или любую другую информацию нагрузки) ниже предварительно определенного порога (причем этот порог может конфигурироваться оператором);
- не перегруженным (например, никакое указание перегрузки не было принято в отношении этого специализированного ресурса или указание конца перегрузки было принято); и/или
- подверженным отказу сети или любой другой временной недоступности.
Когда общий MME/MME 9 по умолчанию принимает сообщение NAS от мобильного устройства 3, он проверяет принятый IE, на этапе S711, включает ли он в себя какой-либо MME/SGSN с возможностью перемаршрутизации с типом, соответствующим типу опорной сети мобильного устройства 3D.
Таким образом, в зависимости от результата этапа S711, общий MME/MME 9A по умолчанию имеет следующие варианты (обозначенные как варианты "A" и "B" на фиг.7).
Если общий MME/MME 9A по умолчанию определяет, что ни один из MME/SGSN с возможностью перемаршрутизации, указанных в сообщении на этапе S705, не ассоциирован с мобильным устройством 3D (никакой надлежащий специализированный MME 9D (или SGSN) с типом, соответствующим типу опорной сети мобильного устройства 3D, не доступен), то MME 9A по умолчанию переходит к этапу S712a (вариант "A" на фиг.7) и продолжает обслуживание мобильного устройства 3D и обрабатывает сообщение NAS, посланное на этапе S701 (даже несмотря на то, что MME 9A по умолчанию не ассоциирован с типом опорной сети, ассоциированным с этим мобильным устройством 3D).
Однако, если MME 9A по умолчанию определяет, что (по меньшей мере) один из MME/SGSN с возможностью перемаршрутизации, указанных в сообщении на этапе S705, ассоциирован с мобильным устройством 3D (надлежащий специализированный MME 9D (или SGSN) с типом, соответствующим типу опорной сети мобильного устройства 3D, доступен), то MME 9A по умолчанию выбирает надлежащий специализированный ресурс (в этом случае специализированный MME 9D) и переходит к этапу S712b (вариант "B" на фиг.7). Этапы S712b и S713b соответствуют этапам S509 и S512b с фиг.5, соответственно, таким образом, их описание опускается здесь для простоты.
Модификации и альтернативы
Выше были описаны подробные варианты осуществления. Как поймут специалисты в данной области техники, некоторое количество модификаций и альтернатив может быть сделано над вышеупомянутыми вариантами осуществления, при этом все еще получая преимущества от изобретений, осуществленных в них. В качестве иллюстрации далее будет описано только некоторое количество этих альтернатив и модификаций.
В вышеупомянутых вариантах осуществления мобильные устройства являются сотовыми телефонами. Следует понимать, что вышеупомянутые варианты осуществления могут осуществляться с использованием устройств помимо мобильных телефонов, таких как, например, "электронные помощники", компьютеры-ноутбуки, веб-обозреватели и т.д. Вышеупомянутые варианты осуществления применимы также к немобильному или, в общем случае, стационарному пользовательскому оборудованию.
В вышеприведенном описании вариантов осуществления примерные сетевые узлы являются базовыми станциями и MME. Однако следует понимать, что средство управления радиосетью (RNC) может быть использовано вместо базовой станции (LTE), и SGSN может быть использован вместо MME.
Вышеупомянутые варианты осуществления были описаны с использованием MME только в иллюстративных целях и ни коим образом не должны рассматриваться как ограничивающие изобретение требованием MME и/или опорной сети LTE. Например, SGSN может быть использован вместо MME. В этом случае надлежащий идентификатор группы SGSN (или нулевой NRI) может быть использован вместо MMEGI, описанного на этапах S509/S614b/S712b выше. Также следует понимать, что RNC может быть использован вместо базовой станции. Варианты осуществления изобретения применимы к системам согласно также другим стандартам (3GPP и/или не 3GPP), в которых пользовательское оборудование требуется для подключения к специализированным сетевым узлам.
В вышеприведенном описании вариантов осуществления обслуживающая базовая станция отклоняет запрос перемаршрутизации MME (и/или MME отклоняет сообщение NAS) в случае перегрузки/недоступности специализированного MME. Однако следует понимать, что в этом случае базовая станция (или MME) может также быть сконфигурирована для выбора другого MME (например, общего MME) вместо перегруженного/недоступного специализированного MME, в зависимости от конфигурации оператора. Такая конфигурация выбора может применяться для каждого пользователя/UE/MMEGI/MME и т. д.
Следует понимать, что если старый (по умолчанию) MME продолжает обслуживать мобильное устройство ввиду того, что специализированный MME/SGSN недоступен (например, как показано на этапе S515 с фиг.5 и этапе S712b с фиг.7), старый MME может впоследствии попытаться перемаршрутизировать мобильный терминал (и/или любые ассоциированные сообщения NAS) к специализированному MME/SGSN, например, когда предварительно определенное время прошло после регистрации мобильного устройства посредством MME по умолчанию (например, на основе предварительно сконфигурированного таймера) и/или при приеме последующего сообщения NAS от этого мобильного устройства (например, из той же самой и/или из другой зоны отслеживания).
Также следует понимать, что когда специализированный MME/SGSN недоступен (примерный вариант "B" с фиг.5 и вариант "A" с фиг.7), в текущий момент выбранный MME может быть сконфигурирован, чтобы отклонить сообщение NAS мобильного устройства, например путем выполнения этапа S614a вместо этапа S515 или S712a). Следует понимать, что при отклонении сообщения NAS от мобильного устройства, MME может возвращать так называемый таймер отсрочки управления мобильностью в его сообщении отклонения к мобильному устройству так, чтобы мобильное устройство не пыталось вернуться (повторно послать сообщение NAS к MME), пока таймер отсрочки не истечет.
Следует понимать, что старый (по умолчанию) и новый (специализированный) MME/SGSN могут быть физически раздельными (например, обеспеченными в различных местоположениях), или они могут быть совмещены в одном и том же местоположении (хотя обеспечены как логически отдельные объекты).
Следует понимать, что выбранный DCN (или узел специализированной опорной сети, MME/SGSN) может не иметь возможность обслуживать перемаршрутизированное/перенаправленное мобильное устройство (и следовательно запрос перемаршрутизации/перенаправления может быть отклонен или не инициирован для такой DCN) в одном или нескольких из следующих сценариев:
1) Высоко загруженный специализированный сетевой ресурс
В этом случае каждый MME и/или SGSN может быть сконфигурирован, чтобы периодически указывать подключенным базовым станциям (и/или RNC) уровень текущей нагрузки, ассоциированный с этим MME/SGSN - например, с использованием надлежащего сообщения "обновления конфигурации MME" (которое описано подробно в 3GPP TS 36.413 V12.4.0, раздел 8.7.5) и/или надлежащего сообщения "ответа установки S1" (которое описано подробно в 3GPP TS 36.413, раздел 9.1.8.5). Следует понимать, что уровень текущей нагрузки может быть дан в качестве так называемого "весового коэффициента" (т.е. насколько занят/нагружен MME/SGSN, что измеряется в процентах от полностью нагруженного состояния MME/SGSN). В этом случае обслуживающая базовая станция (или RNC) может быть сконфигурирована, чтобы учитывать ассоциированные весовые коэффициенты (если доступно) каждого подключенного MME/SGSN при выборе надлежащего MME/SGSN для мобильного устройства. Иными словами, обслуживающая базовая станция (или RNC) может быть сконфигурирована для выполнения балансирования нагрузки в течение перемаршрутизации конкретного сообщения NAS к надлежащему MME/SGSN. Если уровень нагрузки MME/SGSN (указанный весовыми коэффициентами) выше конкретного порога (который может быть установлен и сконфигурирован оператором сети), то обслуживающая базовая станция (или RNC) может быть сконфигурирована, чтобы избегать или отклонять перемаршрутизацию сообщений NAS к таким высоко нагруженным специализированным ресурсам (хотя для перемаршрутизации к другим, например менее нагруженным, специализированным ресурсам может все еще быть обеспечена возможность).
2) Перегруженный специализированный сетевой ресурс
Каждый MME и/или SGSN может быть сконфигурирован для указания соединенным базовым станциям (и/или RNC), когда MME/SGSN находится в перегруженном состоянии (и следовательно, что конкретный MME/SGSN не имеет возможности удовлетворить или обслуживать дополнительные мобильные устройства). Указание перегруженного состояния может быть обеспечено, например, с использованием надлежащего сообщения "запуск перегрузки" (которое описано подробно в 3GPP TS 23.401 V12.7.0, раздел 4.3.7.4). В этом случае обслуживающая базовая станция (и/или RNC) может быть сконфигурирована, чтобы не выбирать этот конкретный MME/SGSN, пока MME/SGSN находится в перегруженном состоянии (например, по меньшей мере до приема надлежащего сообщения "остановка перегрузки" и/или подобного). Таким образом, подобно сценарию высокой нагрузки, описанному выше, перемаршрутизация сообщений NAS к перегруженному специализированному ресурсу может отклоняться или избегаться (в то время как перемаршрутизация к другим специализированным ресурсам может все еще быть позволена).
3) Временно вышедший из строя специализированный сетевой ресурс
Следует понимать, что обслуживающая базовая станция (или RNC) может иметь возможность получать информацию, указывающую, когда специализированный MME/SGSN временно вышел из строя (например, путем приема надлежащего указания ошибки и/или указания конфигурации и/или путем определения, что связь с конкретным специализированным MME/SGSN потерпела неудачу, например ввиду превышения времени ожидания и/или подобного). Таким образом, подобно сценариям высокой нагрузки и перегрузки, описанным выше, обслуживающая базовая станция (или RNC) может быть сконфигурирована, чтобы отклонять или избегать перемаршрутизацию сообщений NAS к такому вышедшему из строя ресурсу.
4) Недоступный специализированный сетевой ресурс
Также следует понимать, что обслуживающая базовая станция (или RNC) может иметь возможность определять, что специализированный MME/SGSN недоступен по любой другой причине (например, отказ сети/связи; мобильное устройство расположено в зоне, где специализированные ресурсы не установлены; никакие специализированные ресурсы не ассоциированы с конкретным типом мобильного устройства/сервиса; и/или подобное). Таким образом, подобно другим трем сценариям, обслуживающая базовая станция (или RNC) может быть сконфигурирована, чтобы отклонять или избегать перемаршрутизацию сообщений NAS к недоступным специализированным ресурсам.
В вышеприведенном описании этапов S512b и S515 в текущий момент выбранный MME описан для продолжения обслуживания мобильного устройства при приеме сообщения от обслуживающей базовой станции, отклоняющей запрошенное перенаправление NAS. Однако также следует понимать, что, например, на основе предпочтений оператора (таких как конфигурации политик взаимодействия специализированных и неспециализированных сетей и/или подобного), при приеме сообщения "отклонения перемаршрутизации сообщения NAS" на этапе S512b с одним из вышеперечисленных значений причины отклонения, текущий (по умолчанию) MME может также быть сконфигурирован, чтобы принимать решение, осуществлять ли:
a) принятие сообщения NAS от мобильного устройства (например исходного "запроса присоединения", "запроса TAU" и/или "запроса RAU") и продолжение обслуживания мобильного терминала (например, как описано выше со ссылками на этап S515 с фиг.5);
b) принятие сообщения NAS от мобильного устройства временно и попытку перемаршрутизировать мобильное устройство к специализированному MME/SGSN через некоторые время (например, на основе предварительно сконфигурированного таймера); или
c) отклонение сообщения NAS от мобильного устройства (например, путем возвращения надлежащего ответа, как описано выше со ссылками на этап S614a с фиг.6).
Также следует понимать, что, в любом из вариантов осуществления, если в текущий момент выбранный (по умолчанию) MME принимает решение отклонить обслуживание мобильного устройства (например, путем посылания "запроса отклонения сообщения NAS"), MME по умолчанию может включать в свое сообщение один или оба из:
- параметра, указывающего ассоциированное значение таймера отсрочки управления мобильностью, описанное в 3GPP TS 23.401 V12.7.0, раздел 4.3.7.4.2; и
- параметра, указывающего ассоциированную причину управления мобильностью улучшенной пакетной системы (EPS) (EMM), описанную в 3GPP TS 24.301 V12.7.0, раздел 9.9.3.9 (например "зона отслеживания не разрешена", "перегрузка", "отказ сети" и т. д.).
В вышеприведенном описании с фиг.6 этапы S600a-S600b и этап S611 описаны как отдельные процедуры. Однако следует понимать, что MME по умолчанию может быть сконфигурирован для получения типа CN и весового коэффициента для специализированного MME в составе этапа S611 (например, путем посылания надлежащего эхо-запроса (и/или подобного) и приема соответствующего эхо-ответа с ассоциированным типом и весовым коэффициентом специализированного MME).
В вышеприведенном описании этапа S705 базовая станция описана как включающая в себя список специализированных ресурсов с возможностью перемаршрутизации. Однако следует понимать, что базовая станция может также быть сконфигурирована, чтобы включать в это сообщение список специализированных ресурсов без возможности перемаршрутизации (дополнительно к, или вместо списка специализированных ресурсов с возможностью перемаршрутизации), например, список MME/SGSN, которые в текущий момент недоступны. В этом случае MME по умолчанию может быть сконфигурирован, чтобы выбирать (на этапе S711) целевой MME путем принятия в расчет также списка специализированных ресурсов без возможности перемаршрутизации.
Следует понимать, что базовая станция и/или MME могут быть сконфигурированы, чтобы подсчитывать количество или скорость процедур перемаршрутизации (например, количество сообщений NAS, перемаршрутизированных за секунду/минуту/и т. д.) для того, чтобы избежать перегрузки конкретного специализированного MME. Иными словами, скоростью перемаршрутизации может осуществляться управление, и если предварительно определенное количество было превышено, то базовая станция и/или MME могут быть сконфигурированы, чтобы проверить состояние целевого MME перед попыткой перемаршрутизировать какое-либо дополнительное сообщение NAS к этому MME.
Следует понимать, что вышеупомянутые варианты осуществления могут также применяться к установкам неоднородных/частичных DCN, когда DCN устанавливается только для некоторых RAT (но не всех) и/или только для конкретной зоны (зоны отслеживания/маршрутизации) внутри сети. В этом случае базовая станция и MME могут быть сконфигурированы, чтобы учитывать, находится ли мобильное устройство внутри или вне конкретной зоны обслуживания и/или RAT, которая поддерживает функциональные возможности DCN (для этого мобильного устройства).
Следует понимать, что вышеописанное перенаправление сообщения NAS (и/или повторный выбор MME/SGSN) может также осуществляться для целей балансирования нагрузки (например, для перемещения подписчиков от MME/SGSN, имеющего перегрузку, или MME/SGSN, имеющего относительно высокую нагрузку, к другому(-им) MME/SGSN, имеющему относительно низкую нагрузку).
В вышеупомянутых вариантах осуществления было описано некоторое количество программных модулей. Как поймут специалисты в данной области техники, программные модули могут быть обеспечены в компилированной или некомпилированной форме и могут предоставляться базовой станции или MME в качестве сигнала по компьютерной сети или на носителе записи. Кроме того, функциональные возможности, выполняемые частью или всеми из этих программных средств, могут выполняться с использованием одной или нескольких специализированных аппаратных цепей. Однако использование программных модулей предпочтительно, поскольку оно позволяет обновление базовой станции, MME и мобильного устройства для того, чтобы обновить их функциональные возможности.
Сообщение, включающее в себя информацию, определяющую группу из по меньшей мере одного узла опорной сети, может содержать информацию, определяющую по меньшей мере один специализированный объект управления мобильностью (MME) и/или по меньшей мере один специализированный SGSN с типом, соответствующим типу устройства связи, которое послало упомянутую сигнализацию для установления соединения связи.
Сигнализация для установления соединения связи может содержать сообщение слоя без доступа (NAS) (например, сообщение запроса на присоединение, сообщение обновления отслеживаемой зоны или сообщение обновления зоны местоположения).
Множество узлов опорной сети может содержать множество объектов управления мобильностью (MME) и/или обслуживающих узлов поддержки GPRS (SGSN). В этом случае первый узел опорной сети может содержать MME по умолчанию или SGSN по умолчанию.
Аппарат связи может содержать по меньшей мере одно из: базовой станции и средства управления радиосетью (RNC).
Средство определения упомянутого аппарата связи может иметь операционную возможность определять, доступен ли по меньшей мере один узел опорной сети упомянутой группы, на основе информации, определяющей по меньшей мере одно из: типа опорной сети для упомянутой группы; весового коэффициента для узла опорной сети упомянутой группы; состояния узла опорной сети упомянутой группы; высокой нагрузки (например, нагрузки выше предварительно определенного порога) для узла опорной сети упомянутой группы; относительной нагрузки для узла опорной сети упомянутой группы (например, по сравнению с другим узлом опорной сети); перегрузки узла опорной сети упомянутой группы; отказа сети; того, что узел опорной сети упомянутой группы вышел из строя (по меньшей мере временно); и того, что ресурсы специализированной опорной сети и/или специализированные опорные сети не поддерживаются.
При перемаршрутизации упомянутой сигнализации для установления упомянутого соединения связи к узлу опорной сети по умолчанию, который не формирует часть упомянутой группы, средство перемаршрутизации аппарата связи может иметь операционную возможность включать туда информацию, определяющую причину для перемаршрутизации упомянутого сообщения NAS к упомянутому узлу опорной сети (например, "причину отклонения"). Средство перемаршрутизации аппарата связи может иметь операционную возможность выбирать упомянутый узел опорной сети по умолчанию (например, с использованием функции выбора узла NAS) на основе по меньшей мере одного из: идентификатора группы MME (MMEGI), идентификатора сетевого ресурса (например, "нулевого NRI"), идентификатора группы обслуживающих узлов поддержки GPRS (SGSN) и глобально уникального временного идентификатора (GUTI). Узел опорной сети по умолчанию может содержать первый узел опорной сети.
При перемаршрутизации упомянутой сигнализации для установления упомянутого соединения связи к упомянутому узлу опорной сети по умолчанию средство перемаршрутизации аппарата связи может иметь операционную возможность посылать, к упомянутому узлу опорной сети по умолчанию, по меньшей мере одно из: сообщения "отклонения перемаршрутизации сообщения NAS", сообщения "перенаправления сообщения NAS" и "исходного сообщения UE". Сообщение, включающее в себя информацию, определяющую группу из по меньшей мере одного узла опорной сети, может содержать запрос на перемаршрутизацию сообщения NAS.
Опорная сеть может быть сконфигурирована, чтобы устанавливать упомянутое соединение связи между упомянутым узлом опорной сети и упомянутым устройством связи, когда упомянутое принимающее средство принимает упомянутое сообщение, перемаршрутизирующее упомянутую сигнализацию к упомянутому узлу опорной сети. Узел опорной сети может быть сконфигурирован, чтобы отклонять упомянутую сигнализацию для установления упомянутого соединения связи между упомянутым узлом опорной сети и упомянутым устройством связи, когда упомянутое принимающее средство принимает упомянутое сообщение, перемаршрутизирующее упомянутую сигнализацию к упомянутому узлу опорной сети. В этом случае узел опорной сети может дополнительно быть сконфигурирован для обеспечения, к упомянутому устройству связи, информации, определяющей по меньшей мере одно из: i) значения таймера отсрочки; и ii) причины для отклонения упомянутой сигнализации для установления упомянутого соединения связи между упомянутым узлом опорной сети и упомянутым устройством связи (например, того, что зона отслеживания недопустима, перегрузки, отказа сети).
Узел опорной сети может содержать объект управления мобильностью (MME) или обслуживающий узел поддержки GPRS (SGSN).
Различные другие модификации будут очевидны специалистам в данной области техники и не будут описываться здесь более подробно.