ТЕРМИНАЛ СВЯЗИ И СПОСОБ СВЯЗИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТАКИХ ТЕРМИНАЛОВ
COMMUNICATIONS TERMINAL AND METHOD OF COMMUNICATION USING SUCH TERMINALS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к терминалам связи для передачи данных к таким терминалам и от таких терминалов связи и к способам передачи данных.
Варианты настоящего изобретения относятся к способу управления терминалами связи в состоянии офлайн, чтобы способствовать осуществлению процедур, инициированных либо сетью мобильной связи, либо мобильными терминалами связи для активизации возможности передачи данных по восходящей линии или нисходящей линии.
Уровень техники
Мобильные радио телекоммуникационные системы, такие как разработанные группой 3GPP системы UMTS (универсальная мобильная телекоммуникационная система) и Долговременная эволюция (LTE), были созданы для предоставления услуг мобильной связи с высокой скоростью передачи данных пользователям терминалов связи. Обычно в сети LTE следует ожидать предоставления услуг связи терминалам связи, таким как смартфоны и персональные компьютеры (например, портативным компьютерам-ноутбукам, планшетным компьютерам и т.д.). Услуги связи таких типов обычно предоставляют посредством высокопроизводительных выделенных соединений, предназначенных для передачи данных и оптимизированных для широкополосных приложений, таких как потоковые видео данные. Однако последние разработки в области связи машинного типа (machine type communication (MTC)) (иногда именуемой также межмашинной связью (machine (M2M) communication)) привели к созданию более разнообразных приложений, позволяющих использовать преимущества расширения повсеместного охвата мобильных телекоммуникационных сетей. В таком случае возрастает вероятность, что от сетей LTE также следует ожидать поддержки услуг связи для устройств, таких как интеллектуальные счетчики и интеллектуальные датчики. Устройства такого типа, именуемые в общем случае «MTC-устройства» являются, как правило, менее сложными, чем обычные терминалы связи LTE-типа, такие как смартфоны и персональные компьютеры, и характеризуются передачей и приемом сравнительно небольших объемов данных через относительно большие интервалы.
Однако некоторые аспекты систем типа LTE не являются оптимизированными для работы MTC-устройств. Например, в общем случае терминалы связи LTE-типа существуют в одном из двух логических состояний: присоединенные или неприсоединенные. В неприсоединенном состоянии терминал связи обычно либо выключен, либо незарегистрирован в сети, если он находится вне зоны действия сети в течение продолжительного времени. В присоединенном состоянии сеть связи контролирует местонахождение терминала, а само устройство остается включенным и готовым к приему пейджинговых сообщений из сети.
Это может быть неэффективно для MTC-устройств, особенно если они развернуты в большом количестве. Во-первых, для поддержки большого количества устройств, потребуется большой объем сетевых ресурсов, а во-вторых, для того, чтобы MTC-устройство оставалось в зарегистрированном состоянии, его приемопередатчик должен оставаться включенным для контроля пейджинговых каналов. В устройствах небольшой сложности, которые могут не иметь доступа к внешнему источнику питания, такое потребление энергии может быть нежелательным.
Вследствие этого, были предприняты попытки определить новое «офлайн» состояние специально для устройств MTC-типа. В состоянии офлайн требуется, чтобы MTC-устройства по-прежнему оставались на связи в пейджинговом канале, но объем сетевых ресурсов, необходимый для поддержки состояния офлайн уменьшен, равно как и количество энергии, потребляемой MTC-устройством в этом состоянии офлайн. Однако до сих пор обычная архитектура сети LTE не поддерживала состояния офлайн.
Сущность изобретения
Согласно настоящему изобретения предложен терминал связи для передачи и приема данных в сеть и из сети мобильной связи. Сеть мобильной связи содержит секцию сети радиосвязи, имеющую несколько базовых станций для передачи данных терминалу и приема данных от терминала связи через интерфейс радио доступа и секцию опорной сети, имеющую по меньшей мере один сетевой шлюз для передачи пакетов данных, организованный для маршрутизации данных к базовым станциям и приема данных от базовых станций секции сети радиосвязи через опорную сеть связи. Устройство управления мобильностью отслеживает местонахождение терминала связи в сети мобильной связи с целью маршрутизации данных к терминалу и приема данных от этого терминала связи через секцию сети радиосвязи в соответствии с контекстной информацией терминала связи, а сеть мобильной связи содержит виртуальное устройство управления мобильностью. Терминал связи конфигурирован для передачи индикации, что этот терминал связи входит в состояние офлайн, виртуальное устройство управления мобильностью конфигурировано для того, чтобы, в ответ на индикацию, что терминал связи вошел в состояние офлайн, сохранить по меньшей мере часть контекстной информации терминала связи в ответ на запускающее событие с целью приема пейджингового сообщения от виртуального устройства управления мобильностью терминалом связи, находящимся в состоянии офлайн, и установления одностороннего канала связи с сетью мобильной связи для передачи данных после того, как терминал связи перейдет в присоединенное состояние. Когда терминал связи входит в состояние офлайн, возможно усовершенствование, поскольку местонахождение каждого терминала не отслеживается при смене назначенных областей слежения или группы областей слежения, так что пейджинговая связь может быть координирована виртуальным устройством управления мобильностью высокого уровня, а не виртуальным устройством управления мобильностью низкого уровня.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложена система мобильной связи, содержащая один или несколько мобильных терминалов связи, работающих в сети мобильной связи. Сеть мобильной связи содержит секцию сети радиосвязи, имеющую несколько базовых станций для передачи данных и приема данных к/от одного или нескольких терминалов связи через интерфейс радиодоступа и секцию опорной сети связи. Секция опорной сети связи содержит по меньшей мере один сетевой шлюз для передачи пакетов данных, организованный с целью маршрутизации данных к и приема данных от базовых станций секции сети радиосвязи через опорную сеть связи, и устройство управления мобильностью для отслеживания местонахождения терминалов связи в сети мобильной связи с целью маршрутизации данных к и приема данных от этих терминалов связи через секцию сети радиосвязи в соответствии с контекстной информацией, сохраняемой для каждого из указанных одного или нескольких терминалов связи. Сеть мобильной связи содержит виртуальное устройство управления мобильностью, которое конфигурировано для сохранения по меньшей мере части контекстной информации терминала связи, когда этот терминал связи входит в состояние офлайн, так что если во время, когда терминал связи находится в состоянии офлайн, произойдет запускающее событие, виртуальное устройство управления мобильностью может передать пейджинговое сообщение этому терминалу связи, находящемуся в состоянии офлайн, так что можно установить односторонний канал связи с терминалом связи для передачи данных после того, как терминал связи перейдет в присоединенное состояние. Состояние офлайн может, например, соответствовать состоянию, в котором терминал связи уменьшает объем данных, передаваемых и принимаемых в сеть и из сети мобильной связи.
Варианты настоящего изобретения могут предложить усовершенствованный способ реализации состояния офлайн для терминалов связи, работающих в сети мобильной связи. В частности, введено следующее усовершенствование - когда терминал связи входит в состояние офлайн, поскольку местонахождение каждого терминала не отслеживается в том смысле, что терминал связи не обязан информировать связи при смене назначенных областей слежения или группы областей слежения, поэтому пейджинговая связь может быть координирована виртуальным устройством управления мобильностью высокого уровня, а не виртуальным устройством управления мобильностью низкого уровня. В результате, можно уменьшить нагрузку на устройство управления мобильностью. Это уменьшает вероятность перегрузки устройства управления мобильностью из-за необходимости отслеживать большое число терминалов связи в состоянии офлайн и позволяет вместо этого сосредоточиться на слежении только за терминалами связи, находящимися в обычном присоединенном состоянии.
Виртуальное устройство управления мобильностью может быть организовано для сохранения уникального идентификатора терминала связи, находящегося в состоянии офлайн, и после запускающего события виртуальное устройство управления мобильностью передает в секцию радиодоступа пейджинговую команду, содержащую идентификатор терминала связи, находящегося в состоянии офлайн, а базовые станции также передают пейджинговое сообщение, содержащее идентификатор терминала связи, находящегося в состоянии офлайн.
В обычных мобильных телекоммуникационных системах считается нежелательным реализовать «глобальную» пейджинговую схему, где пейджинговые сообщения передают во всей сети, когда сеть получит данные нисходящей линии для передачи терминалам, в то время как местонахождение этих терминалов неизвестно. Обычно, в случае реализации такой схемы в большой сети каналы нисходящей передачи в каждой ячейке могут быстро оказаться перегруженными пейджинговыми сообщениями. Таким образом, в большинстве обычных мобильных телекоммуникационных систем, таких как системы на основе архитектуры LTE, сеть связи контролирует местонахождение каждого терминала связи, находящегося в состоянии соединения (или эквивалентном) с разрешением по меньшей мере до уровня области слежения или группы областей слежения, перечисленных в списке областей слежения. Это позволяет направлять пейджинговые сообщения в ту часть сети, которая соответствует области слежения, где находится терминал связи, без того, чтобы передавать пейджинговые сообщения в каждой ячейке. Напротив, в обычной мобильной телекоммуникационной системе в соответствии с вариантами настоящего изобретения было определено, что идентификаторы терминалов связи, находящихся в состоянии офлайн, можно предпочтительно сохранять в виртуальном устройстве управления мобильностью, что облегчает применение глобальной пейджинговой схемы с использованием, например, шлюза сети передачи пакетов данных (packet data network (PDN)). Состояние «офлайн» было предложено для терминалов некоторых конкретных типов, например, терминалов MTC-типа, которые обычно передают и принимают лишь небольшие объемы данных, хотя и не только для них. Поэтому частота, с которой пейджинговые сообщения передают терминалам некоторых типов, будет, скорее всего, сравнительно мала по сравнению с терминалами других типов. Кроме того, операторы сети связи могут ограничить передачу данных терминалам связи таких типов моментами, когда сеть менее загружена обычным трафиком передачи данных. Следовательно, при реализации глобальной пейджинговой схемы для некоторых типов терминалов нет необходимости увеличивать нагрузку каналов нисходящей линий сверх допустимых уровней. Более того, использование глобальной пейджинговой схемы для поддержки состояния офлайн дает определенные преимущества, не самое меньшее из которых состоит в устранении требования отслеживания местонахождений терминалов связи, находящихся в состоянии офлайн.
В некоторых примерах устройство управления мобильностью может быть конфигурировано для обнаружения терминалов связи, перешедших в состояние офлайн, и, в случае обнаружения, что рассматриваемый терминал связи перешел в состояние офлайн, передачи по меньшей мере части контекстной информации этого терминала связи, находящегося в состоянии офлайн, вместе с уникальным идентификатором этого терминала, перешедшего в состояние офлайн, виртуальному устройству управления мобильностью. Виртуальное устройство управления мобильностью может быть конфигурировано для сохранения по меньшей мере части контекстной информации, переданной от устройства управления мобильностью, в ассоциации с уникальным идентификатором терминала связи, находящегося в состоянии офлайн.
В некоторых примерах виртуальное устройство управления мобильностью может быть конфигурировано так, чтобы, после приема по меньшей мере части контекстной информации от устройства управления мобильностью, сформировать второй уникальный идентификатор, передать этот второй уникальный идентификатор терминалу связи, находящемуся в состояние офлайн, и сохранить эту по меньшей мере часть контекстной информации со вторым уникальным идентификатором. Например, первый уникальный идентификатор и второй уникальный идентификатор являются глобальными уникальными идентификаторами (GUTI), а второй уникальный идентификатор может быть основан на первом уникальном идентификаторе.
В некоторых примерах запускающее событие, вызывающее передачу виртуальным устройством управления мобильностью пейджингового сообщения мобильному терминалу связи, может представлять собой, например, по меньшей мере одно событие из следующей группы - шлюз сети передачи пакетов данных принял данные для передачи терминалу связи, находящемуся в состоянии в офлайн, сеть мобильной связи приняла данные плоскости управления для передачи терминалу связи, находящемуся в состоянии офлайн, терминал перешел из состояния офлайн в присоединенное состояние в ответ на команду пользователя или терминал связи перешел из состояния офлайн в присоединенное состояние, чтобы передать данные в сеть мобильной связи.
В некоторых примерах вариантов глобальную передачу пейджинговых сообщений во всей сети мобильной связи или в нескольких сетях может оказаться необязательным реализовать для всей сети или сетей одновременно, если известно, что терминал связи, которому адресовано пейджинговое сообщение, должен принимать или передавать данные, допускающие задержку. Например, для MTC-устройств одновременная глобальная передача пейджинговых сообщений может не требоваться, поскольку такие устройства обычно работают с трафиком, допускающим задержку.
В соответствии с некоторыми примерами сеть мобильной связи реализует иерархическую пейджинговую схему, в которой область наземной сети мобильной связи общего пользования (PLMN) разбита на зоны. В первую очередь передают пейджинговое сообщение в области, к которой рассматриваемый терминал связи был присоединен самый последний раз, поскольку наиболее вероятно, что этот терминал связи еще не покинул эту область слежения. Однако если пейджинговый запрос терминала связи в этой первой области слежения оказался неуспешным, поскольку от терминала связи не была получена квитанция, выбирают другие области для передачи пейджинговых сообщений. Этот выбор может быть сделан различными способами, например, на основе принципа географической близости, т.е. в кругах, покрывающих больше областей, но исключающих область, где пейджинговое сообщение уже был передано, либо в квадратах (но это уже связано с «зернистостью» области слежения), либо на основе текущей нагрузки пейджингового канала в некоторых назначенных областях. Это может создавать значительный выигрыш для некоторых типов сетей, и в частности сетей, содержащих большое число терминалов, которые с высокой вероятностью будут находиться в состоянии офлайн.
Как описано выше, в соответствии с примерами настоящего изобретения виртуальное устройство управления мобильностью, которое управляет передачей пейджинговых сообщений для терминалов, находящихся в состоянии офлайн, является в одном из примеров не сетевым элементом с функцией отслеживания мобильности, например, узлом управления мобильностью в системе LTE, т.е. MME, или системой 2G/3G для сервисов данных с поддержкой GPRS, т.е. SGSN, а сетевым шлюзом более высокого уровня, который не отслеживает конкретное местонахождение каждого терминала в сети связи, а вместо этого просто контролирует, какие терминалы находятся в состоянии офлайн. В одном из примеров виртуальное устройство управления мобильностью ассоциировано со шлюзом PDN-GW в том смысле, что оно «привязано» к функциональным возможностям такого шлюза PDN-GW. Привязка пейджинговых функциональных возможностей к сетевому шлюзу позволяет узлу управления мобильностью выделить больше ресурсов для управления пейджинговыми сообщениями для терминалов, находящихся в обычном присоединенном состоянии, поскольку, например, больше нет необходимости отслеживать терминалы связи, находящиеся в состоянии офлайн. Другим преимуществом является исключение или уменьшение потребности в установлении однонаправленных каналов связи посредством сигнализации NAS (система сетевого администратора), поскольку сеть связи способна восстанавливать однонаправленные каналы связи при переходе из состояния офлайн в зарегистрированное состояние, причем терминал связи сохраняет информацию об однонаправленном канале связи, будучи в состоянии офлайн, тогда как в состоянии с отмененной регистрацией эта информация об однонаправленном канале связи теряется, при этом могли быть установлены один или несколько однонаправленных каналов связи. Это также применимо к системам UMTS/2G, поскольку контекст сети PDN может быть по-прежнему установлен, когда терминал связи переходит в состояние офлайн. Более того, число терминалов, которые могут поддерживаться в состоянии офлайн, ограничено только способностью интерфейса сетевого сохранять записи о том, какие терминалы находятся в текущий момент в состоянии офлайн.
В некоторых примерах виртуальное устройство управления мобильностью может располагаться вместе со шлюзом PDN-GW сети передачи пакетов данных в телекоммуникационной системе. Виртуальное устройство управления мобильностью представляет собой логический объект, отдельный от сетевого шлюза. Как следует понимать, устройство управления мобильностью и обслуживающий сетевой шлюз могут быть или могут не быть расположены совместно в зависимости от конструкции. Однако это два отдельных логических объекта.
Разнообразные другие аспекты и признаки настоящего изобретения описаны и определены в Формуле изобретения.
Краткое описание чертежей
Варианты настоящего изобретения будут теперь описаны только на примере со ссылками на прилагаемые чертежи, где подобным компонентам присвоены соответствующие цифровые позиционные обозначения и на которых:
Фиг. 1 представляет схему, показывающую пример обычной мобильной телекоммуникационной системы на основе разработанной группой 3GPP системной архитектуры LTE (долговременная эволюция);
Фиг. 2 представляет схему, показывающую пример мобильной телекоммуникационной системы, организованной в соответствии с одним из примеров настоящего изобретения;
Фиг. 3a и 3b представляют схемы, иллюстрирующие конечные автоматы, реализованные в сети и в терминале связи, соответственно, и построенные согласно одному из примеров настоящего изобретения;
Фиг. 4 представляет схему, иллюстрирующую пример структуры обычного глобального уникального временного идентификатора (Globally Unique Temporary Identifier (GUTI));
Фиг. 5a и 5b представляют схему процедуры прохождения вызова, иллюстрирующую пример варианта настоящего изобретения, показывающий операции терминала связи и сети мобильной связи, когда терминал связи вошел в состояние офлайн;
Фиг. 6a и 6b представляют схему процедуры прохождения вызова, иллюстрирующую пример варианта настоящего изобретения, показывающий операции терминала связи и сети мобильной связи, когда терминал связи переходит из состояния офлайн в присоединенное состояние;
Фиг. 7a и 7b представляют схему процедуры прохождения вызова, иллюстрирующую пример варианта настоящего изобретения, показывающий операции терминала связи и сети мобильной связи, когда терминал связи сообщает в сеть связи обновленную информацию о своем присутствии, находясь в состоянии офлайн;
Фиг. 8 представляет схему, иллюстрирующую пример отображения объектов опорной сети связи, используемых, когда терминал связи входит в состояние офлайн; и
Фиг. 9 представляет схему, иллюстрирующую показанные на Фиг. 8 объекты опорной сети связи, представляющие пример отображения объектов, когда терминал связи входит в присоединенное состояние.
Подробное описание изобретения
Обычная сеть LTE
Фиг. 1 представляет схему, показывающую пример обычной мобильной телекоммуникационной системы на основе разработанных группой 3GPP стандартов системной архитектуры LTE (долговременная эволюция). Сеть LTE содержит секцию 101 опорной сети связи, соединенную с несколькими базовыми станциями 102, именуемыми в технике как усовершенствованные узлы В (eNode В). Узлы eNode В 102 организованы для передачи данных к и приема данных от одного или нескольких терминалов 103 через радио интерфейс. Эти терминалы 103 в общем случае именуются «терминалы связи», к которым относятся такие устройства, как мобильные телефоны, смартфоны, карты памяти данных и т.д.
Опорная сеть LTE 101 связи содержит обслуживающий шлюз (S-GW) 104, организованный для маршрутизации данных к узлу и от узла eNode В 102. Обслуживающий шлюз 104 соединен со шлюзом 105 сети передачи пакетов данных (PDN-GW), который маршрутизирует данные в сеть и из опорной сети LTE 101 связи от внешней сети 107 связи. Опорная сеть LTE 101 связи содержит также узел управления мобильностью (MME) 106, соединенный с обслуживающим шлюзом 104, отвечающим за аутентификацию терминалов 103 связи, пытающихся получить доступ в сеть LTE связи, посредством вызова профиля абонента и аутентификационной информации, хранящихся на опорном абонентском сервере (home subscriber server (HSS)) (не показан). Обычно узел MME 106 соединен также с узлами eNode В 102. Как известно в технике, хотя это и не показано на Фиг. 1, обычно мобильная телекоммуникационная сеть на основе стандарта LTE содержит больше одного шлюза S-GW и больше одного узла MME. Кроме того, такая сеть обычно содержит несколько сот, если не тысяч, узлов eNode В. Такие узлы eNode В могут быть сгруппированы вместе для образования области(ей) слежения, обслуживаемых конкретным узлом MME и шлюзом(ами) S-GW.
Как известно в технике, обычная мобильная телекоммуникационная сеть LTE содержит дополнительные сетевые элементы, такие как элементы, реализующие Правила и политики тарификации (Policy and Charging Related Function (PCRF)) и Применение политики и тарификации (Policy and Charging Enforcement Function (PCEF)), которые среди других объектов составляют подсистему управления политикой и тарификацией (Policy Control and Charging (PCC)); однако для краткости описание этих элементов здесь было опущено.
Обычные состояния терминалов связи
Терминал связи обычно находится в одном из трех состояний: неприсоединенное состояние, холостое состояние или состояние соединения. Обычно терминал связи LTE первоначально находится в неприсоединенном состоянии, затем переходит в состояние соединения и далее совершает переходы между состоянием соединения и холостым состоянием. Эта процедура более подробно описана ниже. В неприсоединенном состоянии терминал 103 связи обычно выключен, либо находится в так называемом «безопасном полетном режиме» (flight-safe mode) или в процессе попыток присоединиться к сети связи, либо вне зоны действия сети связи в течение продолжительного времени, что ведет в результате к тому, что сеть выполняет «неявное» отсоединение. В любом случае, местонахождение терминала связи неизвестно для сети связи, так что терминалу не может быть направлено пейджинговое сообщение. В холостом состоянии терминал 103 связи был аутентифицирован и присоединен к сети, но не передает и не принимает никаких пакетов данных. В этом холостом состоянии, в узле MME 106 сохраняют информацию об области(ях) слежения, указывающую текущее местонахождение терминала 103 связи. Таким образом, находясь в холостом состоянии, терминал 103 связи должен сообщать о своем текущем местонахождении путем инициирования сигнализации в управляющей плоскости C-Plane. Запускающим событием является момент, когда терминал связи меняет область слежения или назначенную в текущий момент группу областей слежения. Тогда как в узле eNB не сохраняют никакой дополнительной связи относительно терминала 103 связи, в шлюзе S-GW сохраняют контекст терминала связи.
В состоянии соединения узлу MME известна зона/ячейка обслуживания, в которой располагается терминал 103 связи, так что можно направлять пакеты данных к и от этого терминала 103 связи через шлюз S-GW 104 и узел eNB 102. Терминал 103 связи, также связан с узлом eNode В 102 посредством радио ресурсов, что позволяет конкретно назначить этому терминалу связи выделенные радио ресурсы восходящей линии и нисходящей линии. В обоих - холостом состоянии и состоянии соединения, местонахождение терминала связи известно (хотя и не обязательно в конкретной ячейке), так что сеть связи может передавать этому терминалу связи пейджинговые сообщения, когда находится в холостом (IDLE) состоянии (Примечание: в системе UMTS можно, в некоторых сценариях, передавать пейджинговые сообщения в состоянии «соединения»).
В документе 23.368 даны дополнительные пояснения значениям терминов "офлайн/онлайн (offline/online)" применительно к терминалам, эти пояснения цитируются ниже:
Онлайн (Online): «Онлайн» означает, что MTC-устройство присоединено к сети для мобильной терминации (МТ) сигнализации или других данных плоскости абонента.
Офлайн (Offline): Когда MTC-устройство находится в состоянии «офлайн» (т.е. неприсоединено), это MTC-устройство может прослушивать эфир для приема индикации запускающих событий, например, по вещательному или пейджинговому каналу.
В документе 22.368 приведены несколько сервисных требований, предполагающих, что система способна управлять терминалами, находящимися в состоянии "офлайн". Эти требования выглядят следующим образом:
- Общие сервисные требования: MTC-устройства могут оставаться в состоянии офлайн или онлайн, когда они не осуществляют связи, в зависимости от политики оператора и требований приложения MTC.
- Запуск устройства: Прием индикации запуска, когда MTC-устройство находится в состоянии офлайн
- Запуск по местонахождению: Сеть связи должна быть способна инициировать запуск MTC-устройства на основе информации об области, предоставляемой оператором сети, так что сеть связи может осуществлять запуск в зависимости от местонахождения, когда MTC-устройство находится в состоянии офлайн (предполагается, что область охвата основана на характеристиках сети радиодоступа, например, ячейки или группы ячеек)
- Редкие передачи:
- Сеть связи должна выделять и задавать ресурсы, только когда происходит передача
- Когда имеются данные для передачи/приема, MTC-устройство должно установить соединение с сетью связи, передать и/или принять данные и затем вернуться в состояние офлайн.
Сетевая реализация состояния офлайн
Как будет пояснено далее, примеры вариантов настоящего изобретения могут предложить способ решения технической проблемы оповещения терминалов связи, находящихся в состоянии офлайн, для установления однонаправленного канала связи с целью передачи данных терминалам связи.
Обычно, если шлюз PDN-GW 105 принимает данные нисходящей линии, адресованные терминалу связи, находящемуся в холостом состоянии, этот шлюз PDN-GW направляет полученные им данные шлюзу S-GW, который оповещает узел MME о наличии ожидающих данных нисходящей линии для передачи рассматриваемому терминалу связи, после чего этот узел MME 106 генерирует пейджинговую команду и передает соответствующим узлам eNode B 102 в соответствующей области слежения. После этого узел eNode В 102 передает пейджинговое сообщение. После приема пейджингового сообщения терминал 103 связи, которому оно адресовано, переходит в состояние соединения, а узел MME устанавливает необходимые соединения в абонентской плоскости U-Plane с терминалом 103 связи, узлом eNB 102 и шлюзом S-GW 104 для приема нисходящих данных. Однако команда запуска для установления пути передачи данных абонентской плоскости U-Plane приходит от терминала связи, когда он реагирует на пейджинговое сообщение. Как будет дополнительно пояснено ниже, согласно примерам настоящего изобретения, глобальный идентификатор GUTI, присвоенный терминалу связи, предназначен для целей идентификации терминала связи при передаче пейджингового сообщения и для целей маршрутизации сигнализации в плоскости управления соответствующим узлам в сети связи.
Фиг. 2 представляет схему, показывающую телекоммуникационную сеть, организованную в соответствии с одним из примеров настоящего изобретения;
Телекоммуникационная сеть, показанная на Фиг. 2, содержит элементы, соответствующие элементам, присутствующим в обычной телекоммуникационной системе, изображенной на Фиг. 1. Эти элементы пронумерованы в соответствии с тем, как изображено на Фиг. 1. Однако сеть связи, показанная на Фиг. 2 содержит адаптированную опорную сеть 303, работающую вместе с секцией 304 сети радиосвязи для передачи данных к и от терминалов 103 связи. На Фиг. 2 интерфейсы управления или управляющей плоскости C-plane показаны штриховыми линиями, тогда как интерфейсы абонентов или абонентской плоскости U-plane показаны сплошными линиями.
Как показано на Фиг. 2, секция опорной сети в телекоммуникационной системе содержит виртуальный узел управления мобильностью (VMME) 301, соединенный со шлюзом PDN-GW 302 сети передачи пакетов данных. Для большей ясности функции узла VMME 301 и шлюза PDN-GW 302 будут описаны по отдельности. Однако следует понимать, что в некоторых примерах эти узел VMME 301 и шлюз PDN-GW 302 могут быть реализованы в виде единого логического объекта.
Секция радиосвязи, показанная на Фиг. 2, представляет собой гетерогенную сеть радио доступа, в которой секция 304 сети радиосвязи также содержит инфраструктурные компоненты из состава сети 2G/GPRS, такие как узел поддержки обслуживающего шлюза (Serving Gateway Support Node (SGSN)) 320, контроллер сети радиосвязи (radio network controller (RNC)) и базовая станция (NodeB) 322, равно как и инфраструктурные компоненты, составляющие интерфейс радиодоступа согласно стандарту LTE, разъясненному выше со ссылками на Фиг. 1. Кроме того, частью опорной сети 303 является виртуальный узел поддержки обслуживающего шлюза (Virtual Serving Gateway Support Node (VSGSN)) для передачи данных к и от узла SGSN 320. Как показано на Фиг. 2, шлюз PDN-GW 302 соединен с узлом SGSN 320 через интерфейс Gn 326, узел VSGSN 324 соединен с узлом SGSN 320 через интерфейс Gn′ 328 и узел VMME 301 соединен с узлом SGSN 320 через модифицированный интерфейс S3′ или S4′ 308. Интерфейс 328 и узел SGSN 320 могут быть модифицированы, чтобы позволить уже существующему инфраструктурному оборудованию, соответствующему, например, стандарту 2G/GPRS, работать с узлом VSGSN 324, функциональные возможности которого аналогичны узлу VMME 301. Этот будет пояснено ниже.
Как показано на Фиг. 2, узел VMME 301 содержит интерфейс S11′ 307, соединяющий этот узел с узлом MME 106, либо соединение с узлом MME 106 может быть достигнуто более традиционным путем через шлюз S-GW 104, через интерфейс S-11 309 и через интерфейс S5 311. Шлюз PDN-GW 302 также имеет интерфейс Gx′ для связи с узлом VSGSN 324 и/или интерфейс Sx′ для соединения с узлом VMME 301. В некоторых примерах интерфейс Sx′ может не потребоваться, например, если имеет место взаимно однозначное соответствие между шлюзом PDN-GW 301 и узлом VMME 301, и при этом шлюз PDN-GW 301 и узел VMME 301 расположены в одном пункте.
Сеть связи, показанная на Фиг. 2, содержит также шлюз сети PLMN (PLMN-GW) 305, соединенный с внешней сетью связи, и может принимать запускающие сигналы управляющей плоскости C-plane, идентифицирующие, что есть требование передать сигнализационные данные терминалу 103 связи. Функции узла VMME 301, шлюза PDN-GW 302 и шлюза PLMN-GW 305 рассмотрены ниже применительно к реализации состояния офлайн.
Состояние офлайн (Offline):
Обычно терминал связи находится в состоянии соединения или в холостом состоянии (совместно именуемыми «присоединенное состояние»), либо в неприсоединенном состоянии. В присоединенном и холостом состояниях терминал связи может получать пейджинговые сообщения, а информация относительно местонахождения этого терминала связи сохраняется в узле MME сети связи. При этом известна как минимум область слежения или группа областей слежения, где находится этот терминал связи. С другой стороны, в неприсоединенном состоянии терминал связи эффективно полностью отсоединен от сети в том смысле, что его местонахождение не отслеживается и ему не может быть передано пейджинговое сообщение, а также с этим терминалом связи не может быть ассоциирован никакой входящий поток по IP-протоколу, так что маршрутизация данных для терминала невозможна.
В соответствии с настоящим изобретением функциональные возможности обычной сети связи адаптированы для поддержки дополнительного состояния офлайн. В состоянии офлайн, в отличие от обычных холостого состояния и состояния соединения, не отслеживают местонахождение терминала связи в сети связи, но терминал связи и сеть связи организованы так, чтобы терминалу связи можно было по-прежнему передавать пейджинговое сообщение. Сеть связи может также устанавливать средства для маршрутизации данных. Как будет пояснено ниже, для облегчения такой организации, когда терминал связи переходит в состояние офлайн, а сеть связи более не отслеживает его местонахождение, узел VMME 301 сохраняет контекст EPS ММ (контекст управления мобильностью в формате развитой системы передачи пакетов данных EPS) со старым идентификатором GUTI, назначает новый идентификатор GUTI и использует его в ходе сигнализации, инициированной терминалом связи и сетью связи. Например, модифицированная процедура обновления информации о местонахождении используется для периодического сообщения о присутствии терминала связи в сеть PLMN, равно как и для передачи пейджинговых сообщений.
Когда требуется, чтобы терминал связи перешел в состояние офлайн, сеть связи (узел MME) дает команду узлу VMME установить контекст EPS ММ для этого терминала связи и затем передает терминалу 103 связи сообщение обновления состояния офлайн, информирующее этот терминал 103 связи, что он должен войти в состояние офлайн.
Как описано выше, узел MME 106 назначает идентификатор GUTI каждому терминалу связи, активному в сети связи, управляемой этим узлом MME. Когда узел MME 106 принимает решение перевести абонентскую аппаратуру UE 103 в состояние офлайн, или когда сеть связи требует от узла сделать это, узел MME передает сообщение с оповещением о переходе терминала связи в состояние офлайн узлу VMME 301. Это сообщение содержит контекстную информацию EPS ММ для этого терминала связи вмести с идентификатором GUTI терминала связи. В некоторых вариантах узел MME 106 затем стирает или кэширует контекстную информацию EPS ММ, ассоциированную с рассматриваемым терминалом связи, вместе со всей прочей информацией, ассоциированной с этим терминалом связи, когда он присоединен.
Когда узел VMME 301 принимает сообщение об обновлении состояния, этот узел VMME удаляет идентификатор GUTI терминала связи, входящего в состояние офлайн, и затем узел VMME создает новый идентификатор GUTI для этого терминала связи. Однако новый идентификатор GUTI содержит код страны для мобильной связи (MCC) и код сети мобильной связи (MNC), относящиеся к рассматриваемому терминалу связи. Новый идентификатор GUTI затем передают терминалу связи посредством узла VMME 301 через узел MME 106.
Ассоциированный с рассматриваемым терминалом связи, переходящим в состояние офлайн, IP-адрес сохраняют и записывают в шлюзе PDN-GW в качестве части контекстной информации для этого терминала связи. Для терминалов связи, переходящих в состояние офлайн, сохраняемая контекстная информация представляет собой подмножество контекстной информации для состояния онлайн, поскольку некоторые поля становятся ненужными.
Обычно это осуществляется посредством узла VMME 301. Шлюз PDN-GW 302 сохраняет и ведет записи с контекстной информацией всех зарегистрированных терминалов связи, а также терминалов, находящихся в состоянии офлайн. В состав этой контекстной информации помимо прочей информации входит IP-адрес, ассоциированный с рассматриваемым терминалом связи, и новая индикация, находится ли этот терминал связи в состоянии офлайн или в зарегистрированном состоянии.
Как будет понятно, IP-адрес может также быть назначен внешней сетью связи, в каковом случае этот IP-адрес обычно сохраняет шлюз PDN-GW. Однако между провайдером интернет-услуг (ISP (Internet Service Provider)) и шлюзом PDN-GW устанавливают туннель. Когда терминал связи переходит в состояние офлайн, этот туннель не отменяют, равно как не удаляют контекстную информацию для этого терминала связи в шлюзе PDN-GW. Однако все прочие операции остаются теми же самыми.
Передача пейджинговых сообщений терминалам связи в состоянии офлайн
В обычной системе выбирают объект для координации пейджинговой процедуры. В системе LTE/EPC эту процедуру всегда выполняет узел MME, а в системе UMTS это всегда делает узел SGSN. Таблица ниже представляет подробно, как система выбирает объекта для координации пейджинговых сообщений на основе информации, доступной терминалу связи.
Как показано на Фиг. 2, передача пейджингового сообщения может быть запущена приходом 340 данных абонентской плоскости U-Plane или сигнализации 330 управляющей плоскости C-plane от внешнего объекта. Первое решение является желательным, поскольку сервер приложений не нуждается в том, чтобы иметь дополнительную сложность для обращения и координации процедуры передачи пейджинговых сообщений/оповещений.
Как показано на Фиг. 2, согласно настоящему изобретению в архитектуру мобильной телекоммуникационной сети введены некоторые новые интерфейсы, а именно:
- интерфейс Sx′ 309 (который может быть внутренним и может быть обычно основан на протоколе Diameter),
- интерфейс S11′ 307 на основе интерфейса S11 (на основе расширенного протокола GTPC).
- интерфейс S4′ 308 на основе секции C-Plane интерфейса S4 (на основе расширенных протоколов GTPC) или интерфейса S3′,
- интерфейс Gn′ на основе секции C-Pane интерфейса Gn (на основе протокола GTP-C), этот интерфейс используется для взаимодействия с существующими узлами SGSN).
- интерфейс Gx′ (который может быть внутренним и может быть обычно основан на протоколе Diameter или на протоколе GTP-C).
Более того, введены некоторые дополнительные функции, а именно:
шлюз PDN-GW: Функциональный объект - шлюз PDN-GW 302 обладает новой функцией потребовать передачи пейджинговых сообщений для терминалов связи, находящихся в состоянии офлайн, когда местонахождение терминала связи известно с точностью до степени «зернистости» опорной (домашней) сети PLMN. Контекстную информацию ММ передают узлу VMME через шлюз PDN-GW, когда терминал переходит в состояние офлайн. Шлюз PDN-GW можно также рассматривать в качестве прокси-узла MME или виртуального узла MME (VMME) для терминала связи в состоянии MM_Offline в случае, когда узел VMME и шлюз PDN-GW расположены в одном пункте. Этот узел является также анкерной точкой для любых данных, приходящих из сетей PDN. Пожалуйста, отметьте, что могут быть несколько шлюзов PDN-GW, используемых терминалом связи, и все эти шлюзы будут поддерживать указанные расширенные функции.
Узел VMME: Узел VMME 301 представляет собой логический объект, сохраняющий контекстную информацию ММ абонентской аппаратуры UE (или подмножества этой информации), когда мобильный терминал связи находится в состоянии офлайн. Узел VMME также инициирует и контролирует процедуру передачи пейджинговых сообщений для терминалов, находящихся в состоянии офлайн, и может содействовать установлению однонаправленных каналов связи, когда терминал должен вернуться в присоединенной состояние. Узел VMME помогает новому обслуживающему узлу MME в создании контекстной информации ММ терминала связи на основе сохраненных контекстных данных абонентской аппаратуры UE.
шлюз PLMN-GW: Шлюз PLMN-GW 305 представляет собой объект управляющей плоскости C-Plane, доступный извне опорной сети HPLMN, для связи с объектом(ами) VMME. Когда приложение резидентно на сервере приложений, объем информации, которой обмениваются с сетью PLMN, может быть ограничен. В таком случае может быть труднее передать контекстную информацию MM_context этому объекту из-за проблем операторов. Однако шлюз PLMN-GW 305 используется сервером приложений для запуска процедуры передачи пейджинговых сообщений в сети PLMN (например, этот шлюз PLMN-GW связывается с узлом VMME).
Как должно быть понятно из приведенного выше объяснения, для абонентской плоскости U-plane и управляющей плоскости C-plane запускающими событиями 330, 340 могут быть приход данных абонентской плоскости U-plane или поступление сигнализации управляющей плоскости (C-plane) извне к объекту сети PLMN. Первое решение является желательным, поскольку сервер приложений не нуждается в том, чтобы иметь дополнительную сложность для обращения и координации процедуры передачи пейджинговых сообщений/оповещений. Последнее можно использовать также для работы с более обобщенным сценарием, когда сеть PLMN неизвестна, или когда опорная сеть HPLMN не назначила терминалу связи IP-адрес.
Терминал 103 связи, находящийся в состоянии офлайн, по-прежнему имеет IP-адрес (a), назначенный (e) независимо от введения нового состояния MM-Offline. Шлюз PDN-GW 302 представляет собой подходящий объект, чтобы бы быть первой точкой контакта для данных, приходящих в сеть PLMN. Одно из преимуществ состоит в том, что эта архитектура связана с подпиской, управляемой сетью PLMN. Логический объект VMME будет вероятнее всего под управлением оператора сети PLMN таким же образом, как шлюз PDN-GW.
Подход управляющей плоскости C-Plane требует поступления запускающей команды от приложения, резидентного на сервере приложений. Для этого необходимо, чтобы терминал связи имел статус достижимости для приложения.
Подход с запуском по команде от абонентской плоскости U-Plane «скрывает» эту информацию от сервера приложений, поскольку нет необходимости раскрывать указанную информацию серверу приложений, ибо узлом VMME управляет опорная сеть Home PLMN. В то же время шлюз PLMN-GW помогает оператору скрыть некоторую сетевую информацию от третьих сторон в ситуации, когда используется запуск от управляющей плоскости C-Plane.
В следующих примерах узел VMME 301 и шлюз PDN-GW реагируют на «запускающее событие», чтобы инициировать передачу глобального пейджингового сообщения по всей сети связи.
Процедура передачи пейджинговых сообщений зависит от того, могут ли быть сделаны некоторые допущения относительно местонахождения рассматриваемого терминала связи.
- Текущее местонахождение терминала связи в сети PLMN может быть или не быть известно. Для терминалов, находящихся в состоянии офлайн, предполагается, что местонахождение такого терминала связи неизвестно или не может быть достоверно определено. Однако области(и) слежения, где последний раз «видели» абонентскую аппаратуру UE, или область(и) слежения, где находился терминал связи во время передачи сообщения о своем присутствии, можно использовать для ограничения первоначального объема передач пейджинговых сообщений, чтобы позволить осуществление «интеллектуальных» иерархических пейджинговых передач.
Предполагается, что сеть PLMN, в которой резидентен рассматриваемый терминал связи, является известной, например, в сценариях без роуминга, и тем самым соответствует опорной (домашней) сети Home PLMN. В этом примере рассматриваемый терминал связи находится в состоянии офлайн, в котором запускается передача пейджинговых сообщений по все опорной сети PLMN. Например, это может быть достигнуто с использованием сотового вещания (cell broadcast) (именуемого также СВС), вещательного канала управления (ВССН), системы мультимедийного широкого вещания (MBMS), если имеется (например, мультимедийного канала управления МССН), либо существующего или нового пейджингового канала с длинным/сверхдлинным периодом дискретного приема (DRX).
Процедура передачи пейджинговых сообщений помогает системе в следующем:
- Определение местонахождения/оповещение терминала связи в сети PLMN
- Когда терминал связи связался с сетью и шлюзом PDN-GW, установление 85/81/однонаправленных радиоканалов
- Виртуальный узел VMME передает узлу MME назад контекст, что запускает узел MME. Затем устанавливают однонаправленный (e) канал(ы) S5. Узел MME координирует установление однонаправленных радиоканалов, как и в существующей архитектуре, т.е. S1/Однонаправленные радиоканалы (MME+eNB). Когда узел VMME запустил установление однонаправленного(ых) радиоканала(ов) S5 к шлюзу(ам) PDN-GW, другой(ие) узел(ы) VMME удаляют свой(и) контекст(ы) ММ.
При использовании существующей глобальной передачи пейджинговых сообщений, система может применять пейджинговые стратегии. Например, система может передавать пейджинговые сообщения избирательно в определенных географических областях/зонах, если терминалы связи, вероятно, будут генерировать трафик, допускающий задержку. Однако может также оказаться предпочтительным связаться с терминалом связи в кратчайшее возможное время, что должно потребовать более быстрого ответа на пейджинговое сообщение за счет уменьшения числа пейджинговых этапов. В крайнем случае, используется глобальная передача пейджинговых сообщений.
Примеры запускающих событий в абонентской плоскости U-plane и запускающих событий в управляющей плоскости C-plane, показанные на Фиг. 2, будут разъяснены более подробно в следующих разделах:
Пример запускающего события в абонентской плоскости User Plane
Как должно быть понятно, терминалу связи передают пейджинговое сообщение, когда имеются данные управления нисходящей линии или абонентские данные нисходящей линии, которые терминал должен принять. В случае абонентских данных нисходящей линии шлюз PDN-GW 302 маршрутизирует пакеты данных нисходящей линии от источника, куда они могут поступать из внешней сети связи. Если обнаружен входящий пакет данных, для которого IP-адрес пункта назначения соответствует одному из терминалов связи, находящихся в состоянии офлайн, PDN-GW 302 передает сообщение оповещения узлу VMME 301. В некоторых примерах это сообщение оповещение содержит указание идентификатора находящегося в состоянии офлайн терминала связи, ассоциированного с обнаруженным IP-адресом в составе пакета данных, поскольку шлюз PDN-GW сохраняет контекстную информацию об абонентской аппаратуре UE для терминалов, находящихся в состоянии офлайн.
После приема сообщения оповещения узел VMME 301 идентифицицирует модифицированный глобальный идентификатор GUTI, ассоциированный с состоянием офлайн терминала связи, которому адресован входящий пакет данных, и запускает передачу пейджинговой команды через узел MME 106 всем узлам eNode В 102 в сети. Эта пейджинговая команда обычно содержит идентификатор GUTI или по меньшей мере часть этого идентификатора GUTI, которая может однозначно идентифицировать терминал связи, например, идентификатор M-TMSI+VMME или групповой идентификатор S-TMSI+MME Group ID (в качестве опции, если в системе используются коды узлов VMME). В обычной системе идентификатор S-TMSI используется для передачи пейджинговых сообщений в сети E-UTRAN, а идентификатор GUTI применяется в опорной сети (Core). В этом случае передачу пейджингового сообщения в сети RAN радиодоступа необходимо расширить, чтобы включить в нее также идентификатор группы узлов MME, если в системе присутствуют несколько виртуальных узлов VMME.
Должно быть понятно, что хотя на схеме, представленной на Фиг. 2, показан только один узел MME 106, в сетях связи большего размера могут быть несколько таких узлов MME. В этом случае все узлы MME будут запускать передачу пейджингового сообщения. В некоторых примерах, запускающая команда может быть передана через прямой интерфейс между узлом VMME и узлом MME (интерфейс S11′) или может быть передана в составе модифицированных сообщений протокола через интерфейсы S5/S11 и интерфейс Sx′ 309.
После приема пейджинговой команды каждый узел eNB 102 передает пейджинговое сообщение в своей ячейке по обычному принципу. Когда терминал связи, находящийся в состоянии офлайн, принимает пейджинговое сообщение, содержащее идентификатор, который этот терминал распознает как его собственный, рассматриваемый терминал связи начинает переходить в присоединенное состояние, включая передачу запроса услуг и тем самым установление необходимых логических соединений для приема данных нисходящей линии. Во время этой процедуры терминал связи передает узлу VMME 301 через узел MME 106 данные сигнализации, подтверждающие успешный прием пейджингового сообщения. Идентификатор GUTI, назначенный узлу VMME, используется узлом MME для маршрутизации ответа в узел VMME. Узел VMME 301 затем передает контекстную информацию EPS ММ терминала связи узлу MME 106, который в случае наличия нескольких шлюзов S-GW выбирает подходящий шлюз S-GW 104 и устанавливает подходящие однонаправленные каналы S5 со шлюзом PDN-GW 302 обычным способом. На этом этапе узел MME 106 обновляет контекстную информацию EPS ММ для рассматриваемого терминала связи. Контекстную информацию шлюза PDN-GW, обслуживающего рассматриваемый терминал связи, также обновляют для отражения новой информации, такой, например, как шлюз S-GW, используемый для терминации интерфейса S5. После успешного установления этих однонаправленных каналов узел VMME 301 стирает старую контекстную информацию EPS ММ, ассоциированную с рассматриваемым терминалом связи и сохраненную, когда этот терминал связи перешел в состояние офлайн. Узел MME 106 затем переходит к установлению подходящих однонаправленных каналов S1, известных в технике, и установлению соответствующих радио соединений, что запускает переход терминала связи в состояние соединения. Узел MME 106 назначает рассматриваемому терминалу связи новый идентификатор GUTI, сообщает этот новый идентификатор терминалу связи и стирает старый идентификатор GUTI. Аналогично, рассматриваемый терминал связи удаляет старый идентификатор GUTI, если был назначен новый.
Пример запускающего события в управляющей плоскости Control Plane
Пример для абонентской плоскости основан на том, что шлюз PDN-GW 302 запускает пейджинговую процедуру путем распознавания входящих пакетов данных (входящие пакеты сети EPS), адресованных терминалу связи, находящемуся в состоянии офлайн. Однако в некоторых примерах, и в частности при передаче управляющих данных нисходящей линии вместо использования шлюза PDN-GW 302 в качестве объекта для координации передачи пейджинговых сообщений, приложение, которое может потребовать передачу пейджингового сообщения рассматриваемому терминалу связи, может располагаться на сервере 304 приложений.
В этом примере, вместо того, чтобы запустить процедуру передачи пейджинговых сообщений, когда шлюз PDN-GW 302 обнаружит подходящим образом адресованный пакет данных нисходящей линии, шлюз PLMN-GW 305, соединенный с сервером 304 приложений, запускает процедуру передачи пейджинговых сообщений посредством направления сообщения запроса пейджинговой процедуры узлу VMME 301. Когда узел VMME 301 примет сообщение с запросом пейджинговой процедуры, такая процедура передачи пейджингового сообщения начинается, как описано выше применительно к примеру данных абонентской плоскости.
В некоторых примерах, при генерации запроса передачи пейджингового сообщения шлюз PLMN-GW 305 будет использовать международный идентификатор абонента мобильной связи IMSI, присвоенный рассматриваемому терминалу связи. В других примерах, шлюз PLMN-GW будет использовать другой идентификатор (например, полностью уточненное доменное имя (fully qualified Domain Name (FQDN)), унифицированный идентификатор ресурса (URI (Uniform Resource Identifier)) или унифицированное имя ресурса (URN (Uniform Resource Name))), который сеть PLMN может отобразить на идентификатор IMSI рассматриваемого терминала связи. Когда узел VMME 301 определит, что пейджинговая процедура завершилась успешно, узел VMME 301 передает подтверждающее сообщение шлюзу PLMN-GW 305, который должным образом информирует сервер 304 приложений.
Конечные автоматы для состояния офлайн
В некоторых вариантах конечный автомат, представляющий работу системы управления мобильностью (mobility management (ММ)), расширен, чтобы ввести еще одно состояние, так называемое состояние ММ Офлайн (MM Offline). Конечный автомат со всеми переходами между состояниями показан на Фиг. 3a и 3b, представляющих схемы, иллюстрирующие примеры конечных автоматов, реализующих состояние офлайн, ассоциированное с вариантами настоящего изобретения. Следует понимать, что понятие «присоединенное» состояние коллективно представляет либо состояние соединения, либо холостое состояние. На Фиг. 3a показан пример конечного автомата, работающего в сети связи, (т.е. узла VMME или MME) для индивидуального терминала связи. На Фиг. 3b показан пример конечного автомата, работающего в терминале связи. Как можно видеть на Фиг. 3a и 3b, происходит переход состояний обоих объектов - терминала связи и сети связи, из неприсоединенного состояния в присоединенное состояние или состояние офлайн при включении терминала связи. Обратное происходит при выключении терминала связи. Переход из состояния офлайн в присоединенное состояние может быть запущен посредством оповещения из сети связи, такого как пейджинговое сообщение, или самим рассматриваемым терминалом связи, когда у него есть какие либо данные восходящей линии, ожидающие передачи.
Следует помнить, что в обычной системе имеются два варианта таких конечных автоматов, т.е. конечный автомат в терминале связи и конечный автомат в узле MME/SGSN. Согласно настоящему изобретению возможны больше двух вариантов таких конечных автоматов, когда терминал связи находится в состоянии офлайн MM_Offline, т.е. в самом терминале связи и во всех узлах VMME, ассоциированных со шлюзом(ами) PDN-GW(s), используемыми рассматриваемым терминалом связи (всего - больше 2 (2+)).
Эти состояния ММ будут описаны следующим образом:
Неприсоединенное состояние MM-Detached:
Неприсоединенное состояние MM-detached: местонахождение терминала связи неизвестно, так что с этим терминалом связи невозможно связаться. Понятно, что такой терминал связи недоступен.
Присоединенное состояние MM-attached:
Присоединенное состояние MM-attached: терминал связи зарегистрирован в системе, и понятно, что этот терминал связи доступен. Для отслеживания местонахождения терминала связи в холостом (IDLE) режиме (т.е. процедуры обновления области слежения в системе LTE/EPC) и в режиме соединения (процедуры переключения) используются существующие способы. Назначен IP-адрес (или не назначен, если используется система UMTS/GPRS, в которой требуется установить контекст протокола передачи пакетов данных (PDP)).
Когда терминал связи переходит в состояние офлайн MM_Offline, узел MME использует протокол GTP-C для освобождения однонаправленного(ых) канала(ов) S5 в направлении шлюза PDN-GW и передает контекст узла MME узлу VMME (или узлам VMME). Сигнализация NAS и S1AP/RRC используется для информирования терминала связи о необходимости перехода в состояние офлайн MM_Offline (сигнализация NAS требуется также потому, что назначен(ы) новый (е) идентификатор(ы) GUTI).
Состояние офлайн MM-offline:
Состояние офлайн MM-offline: В этом состоянии применяется следующее:
- Терминалу связи назначен(ы) IP-адрес(а)
- В момент, когда терминал связи переходит в состояние офлайн MM_offline, контекст в узле MME становится недействителен. Затем контекст ММ передают узлу(ам) VMME.
- В качестве опции терминал связи может быть также конфигурирован, чтобы сообщать о своем присутствии на периодической основе. Для этой цели может быть использована модифицированная процедура обновления области слежения. Если терминал связи не сделал этого, сеть PLMN связи, которую использует этот терминал связи, объявляется неизвестной.
- Когда терминал связи перемещается между зонами расположения (LA), не используются никакие существующие процедуры обновления области слежения
- Сигнализация NAS применяется для перевода терминала связи в состояние офлайн MM_Offline, а пейджинговые сообщения или другие способы оповещения могут быть использованы для вывода терминала связи из этого состояния.
- В этом состоянии терминал связи не имеет права запустить никаких процедур NAS ESM (управление сеансом EPS).
- Если терминал связи авторизован сетью связи, он может иметь право запросить переход в присоединенное состояние. Это обычно случай, когда абонентская температура UE имеет ожидающие данные для передачи.
Терминал связи должен находиться в присоединенном состоянии MM_Attached, чтобы иметь возможность перейти в состояние офлайн MM_Offline. Когда терминал связи находится в состоянии офлайн MM_Offline, для него возможен переход только в присоединенное состояние MM_Attached.
В состоянии MM_Offline терминал связи не обновляет данные о своем текущем местонахождении в сети связи. Однако рассматриваемый терминал связи может быть способен прослушивать канал вещания или пейджинговые каналы, что обычно может потребовать очень длинного периода дискретного приема DRX.
Такой период может не потребоваться, если терминал конфигурирован для проверки присутствия в опорной (домашней) сети PLMN с частотой, определяемой значением таймера. В общем случае оба параметра (значение таймера проверки в сети PLMN и период дискретного приема DRX) являются конфигурируемыми оператором (для терминала связи или для системы) и зависят от ограничений конкретного оператора и развертывания или информации о подписке терминала связи.
Запуск перехода терминала связи в присоединенное состояние MM_Attached может быть осуществлен сетью связи посредством процедуры оповещения. Терминал связи может также автономно принимать решение о переходе в присоединенное состояние MM_Attached, если выполняются некоторые условия запуска. Однако терминал должен обратиться к сети связи за согласием сделать это. Такой терминал связи обычно будет использовать модифицированную версию сообщения запроса услуг NAS.
В некоторых случаях терминал связи может помнить, было ли выключено питание, когда этот терминал связи находился в состоянии офлайн MM_Offline, или нет. Это повлияет на процедуры, запускаемые, когда будет включено питание. Этот признак может зависеть от категории/возможностей терминала связи или быть основан на информации о подписке или конфигурации системы. Эту информацию можно передать в ходе процедуры присоединения. Это создает преимущество, поскольку терминал связи может избежать сценариев, когда частое включение/выключение питания порождает излишнюю сигнализацию в сети связи.
Глобальный уникальный временный идентификатор
Когда терминал связи первый раз регистрируется в сети связи (и потому находится либо в холостом состоянии, либо в состоянии соединения), этому терминалу 103 связи шлюз PDN-GW 105 передает IP-адрес (этот IP-адрес может быть назначен шлюзом PDN-GW или внешней сетью связи, т.е. провайдером интернет-услуг (ISP), а узел MME 106 назначает рассматриваемому терминалу 103 связи глобальный уникальный временный идентификатор (GUTI)). Шлюз PDN-GW 105 сохраняет IP-адрес, а узел MME 106 сохраняет идентификатор GUTI. Структура обычного идентификатора GUTI показана на Фиг. 4. Как можно видеть, идентификатор GUTI содержит первую часть 201, однозначно идентифицирующую узел MME 106, и вторую часть 202, однозначно идентифицирующую терминал 103 связи. Первая часть содержит идентификатор 203 узла MME.
Глобальный уникальный временный идентификатор GUTI используется для обеспечения однозначной идентификации терминала связи, не раскрывая при этом постоянный идентификатор абонента в развитой системе передачи пакетов данных (Evolved Packet System (EPS)). Он используется также для идентификации обслуживающего узла MME и сети связи.
Идентификатор GUTI назначают, когда терминал связи находится в присоединенном к системе состоянии. Предлагается использовать идентификатор GUTI также с целью идентификации терминала связи при передаче пейджингового сообщения и с целью маршрутизации сигнализации в управляющей плоскости C-Plane соответствующим узлам в сети связи, когда терминал находится в состоянии офлайн. Это может потребовать обновления существующих маршрутных функций в системе, например, в узлах eNB, узлах MME и шлюзах SGW. Однако, как поясняется выше, когда терминал связи переходит в состояние офлайн MM_Offline, узел VMME назначает ему новый идентификатор GUTI, используемый затем для всей сигнализации, инициируемой терминалом связи или сетью связи, например в процедуре обновления информации о местонахождении и при передаче пейджинговых сообщений. Эта процедура обновления информации о местонахождении перегружена с функциональной точки зрения, поскольку не указывает присутствия рассматриваемого терминала связи в конкретной зоне расположения (LA), а просто служит индикацией, что терминал по-прежнему находится в сети PLMN связи. Эта процедура используется, если от терминала связи требуется периодически обозначать свое присутствие в сети PLMN. Идентификатор GUTI включен в сообщение с запросом обновления области слежения. Достоинствами глобального идентификатора GUTI является то, что он идентифицирует не только терминал связи, но и объекты сети связи, равно как страну и сеть PLMN, к которой присоединен терминал связи. Когда терминал связи запускает процедуру обновления информации о местонахождении, однонаправленные каналы абонентской плоскости U-plane (т.е. сообщение запроса обновления информации об области слежения) не назначают в состоянии офлайн MM_Offline. Как поясняется выше, когда рассматриваемый терминал связи входит в состояние офлайн, старый идентификатор GUTI заменяют новым идентификатором GUTI, назначенным узлом VMME.
Когда терминал связи переходит в состояние офлайн MM_Offline, контекст ММ передают другим сетевым объектам. Старый идентификатор GUTI, назначенный узлом MME для терминалов связи, находящихся в присоединенном состоянии MM_Attached, может потенциально быть назначен каким-либо другим узлом MME другому терминалу связи. Такое повторное назначение того же самого идентификатора GUTI может создать проблемы, когда терминал связи, находящийся в состоянии офлайн MM_Offline, возвращается в присоединенное состояние MM_Attached в области, управляемой тем же самым узлом MME. Для решения этой проблемы варианты настоящего изобретения работают следующим образом:
- Когда рассматриваемый терминал связи переходит в состояние офлайн MM_Offline, идентификатор GUTI модифицируют.
- Код узла MME изменяется для индикации виртуального узла MME.
- Групповой идентификатор узлов MME изменяется для отражения группы виртуальных узлов MME.
- Виртуальный узел VMME назначает новый идентификатор M-TMSI.
Идентификаторы групп виртуальных узлов MME/узлов MME не следует использовать для реальных узлов MME/групп узлов MME.
Новый идентификатор GUTI назначается новым обслуживающим узлом MME, когда терминал связи возвращается в присоединенное состояние MM_Attached. Когда контекст ММ переходит к узлу VMME (шлюзу PDN-GW), происходит обновление идентификаторов узлов MME/групп узлов MME в составе идентификатора GUTI и назначение нового идентификатора M-TMSI. Эти новые идентификаторы GUTI сообщают терминалам связи в составе сообщений NAS. Назначение идентификаторов (т.е. идентификаторов узлов MME/групп узлов MME) виртуальным компонентам помогает маршрутизировать сигнализацию этим компонентам.
Работа терминала связи:
Терминал связи может быть организован для перехода в состояние офлайн в каких-либо подходящих обстоятельствах. Например, если рассматриваемый терминал связи является устройством MTC-типа, он может быть организован, чтобы оставаться в состоянии офлайн все время за исключением моментов, когда он передает или принимает данные. В других примерах терминалы связи могут быть организованы для перехода в состояние офлайн при запуске неким событием, таким как уменьшение количества энергии, доступной во внутреннем источнике питания, ниже порогового уровня. В других примерах терминалы связи могут быть организованы для перехода в состояние офлайн в ответ на прием команды из сети связи. В следующих примерах терминал связи может быть организован, чтобы оставаться в состоянии офлайн, если он не передает или не принимает данные, либо если сам терминал или сеть связи не определит, что этот терминал связи должен войти в присоединенное состояние, чтобы сеть связи могла отследить его местонахождение или чтобы он мог принимать пейджинговые сообщения быстрее, чем он делал бы это в состоянии офлайн.
Обычно, когда терминал связи находится в состоянии офлайн, ему нет необходимости сообщать в сеть связи обновленную информацию о своем текущем местонахождении. Однако в некоторых примерах терминал связи может в качестве опции обозначать свое присутствие в сети связи, т.е. обозначать свое присутствие в сети PLMN, периодически аналогично существующей процедуре периодического обновления информации области слежения/местонахождения. В некоторых примерах терминал связи запускает эту процедуру, когда он пересекает границу области слежения на наружной границе заданной группы областей слежения. Это происходит потому, что интервал времени между последовательными обновлениями значительно больше, чем для обычных терминалов связи, осуществляющих периодические обновления информации об областях слежения/местонахождении. Интервал между моментами обновления информации об областях слежения/местонахождении может быть конфигурируемым параметром, связанным с подпиской терминала связи.
В другом примере, будучи в режиме офлайн терминал связи определяет, когда он покидает сеть, с целью запуска процедуры обновления информации о местонахождении и регистрации в новой сети PLMN. Однако из-за низкой вероятности такого события, например, когда зона охвата оператора занимает большую географическую область, терминалу связи может быть не нужно часто проверять факт своего присутствия в его опорной (домашней) сети связи. Частоту, с которой терминал связи проверяет свое присутствие в сети, может конфигурировать оператор сети связи.
Как описано выше, терминал связи может быть запущен посредством пейджинговой процедуры. Однако в некоторых примерах терминал связи может также автономно принимать решение о переходе в присоединенное состояние, если выполняются различные условия запуска, такие как наличие ожидающих передачи абонентских данных восходящей линии. Однако в последнем примере сеть связи должна явно выразить терминалу свое согласие на эту операцию.
В некоторых примерах период дискретного приема (DRX (Discontinuous Reception)), используемый терминалом связи (т.е. периодичность, с которой терминал контролирует пейджинговый канал), является конфигурируемым. Например, для экономии энергии можно использовать относительно продолжительный период дискретного приема DRX. С другой стороны для более частой проверки наличия ожидающих данных нисходящей линии можно использовать укороченный период дискретного приема DRX. Обычно для терминалов связи, находящихся в состоянии офлайн, следует применять более продолжительный период дискретного приема DRX. Это может быть сделано посредством опорной (домашней) сети HPLMN, которая обычно сообщает терминалу связи, когда ему следует перейти в состояние офлайн. Пейджинговое событие, которое должен контролировать терминал связи, зависит от идентификатора IMSI этого терминала, равно как от параметров дискретного приема DRX, конфигурированных предварительно сетью PLMN связи.
Также следует отметить, что терминал связи, будучи в состоянии офлайн MM_Offline, может прослушивать новые каналы для приема оповещения, например:
- Специальную информацию вещательного канала управления (ВССН), например, новый SIB с небольшой периодичностью
- Новый пейджинговый канал
- Существующий пейджинговый канал
- Систему сотового вещания (CBC (Cell Broadcast System))
- Систему мультимедийного широкого вещания (MBMS), например, мультимедийный канал управления MCCH или мультимедийный транспортный канал MTCH.
Терминал связи может быть способен осуществлять поиск и различать, доступно ли какое-либо из этих средств, прослушивая обычно информацию канала ВССН, в котором рекламируют/передают в режиме вещания сведения о поддерживаемых функциях.
Когда в процессе перехода в присоединенное состояние и состояние соединения (MM_Attached and Connected) терминал связи принимает запрос на выделение радио ресурсов RRC для установления однонаправленных сигнализационных радиоканалов (SRB) и однонаправленных каналов передачи данных, а также сообщение NAS, ему назначают новый идентификатор GUTI посредством обмена сигнализацией NAS. Старый идентификатор GUTI удаляют.
Во время обмена сигнализацией NAS терминалу связи могут также могут дать команду, указывающую, должен ли он автономно вернуться в состояние офлайн MM_Offline после завершения текущего обмена данными.
В некоторых примерах терминал связи может быть конфигурирован для периодической передачи в сеть PLMN подтверждения, что терминал в текущий момент находится в этой сети. Обычно по истечении заданного интервала времени таймера от терминала связи требуется запустить модифицированную процедуру обновления области слежения. (Эта функция эквивалентна периодическому обновлению области слежения, однако здесь сфера такого обновления охватывает только сеть PLMN, а не текущую область расположения (LA)).
Как поясняется выше со ссылками на Фиг. 2, оповещение можно запустить путем поступления 340 данных абонентской плоскости U-Plane или посредством сигнализации 330 управляющей плоскости C-plane, приходящих извне. Первое решение является желательным, поскольку серверу приложений не нужна никакая дополнительная сложность для выполнения и координации процедуры передачи пейджинговых сообщений/оповещения.
Кроме того, терминал связи, находящийся в состоянии офлайн, по-прежнему имеет IP-адрес, назначенный ему при переходе в новое состояние офлайн MM-Offline, так что шлюз PDN-GW представляется подходящим объектом, чтобы стать первой точкой контакта для данных, приходящих в сеть PLMN. Одно из преимуществ состоит в том, что эта архитектура связана с подпиской, управляемой сетью PLMN.
Подход управляющей плоскости C-Plane требует, чтобы запускающая команда приходила от внешнего объекта, резидентного, например, на сервере приложений. Для этого необходимо, чтобы терминал связи был доступен для сервера. Первый подход (т.е. запуск на основе данных абонентской плоскости U-Plane) скрывает эту информацию от сервера приложений, поскольку нет необходимости раскрывать эту информацию серверу приложений, так как персональной аппаратурой связи (PCE) управляет опорная сеть HPLMN.
Операции сети связи
Когда сеть связи передает пейджинговое сообщение терминалу связи, находящемуся в состоянии офлайн MM_Offline, происходит следующее:
- Если сеть PLMN известна, узел VMME в составе шлюза PDN-GW в опорной (домашней) сети PLMN запускает передачу пейджинговых сообщений в узле (ах) MME в этой опорной сети HPLMN
- Если некоторые коды MME глобально зарезервированы для виртуального узла MME, используется пейджинговый идентификатор S-TMSI, либо пейджинговый идентификатор расширяют, чтобы охватить также MMEGI
- Узел MME (реальный) направляет пейджинговое сообщение узлам eNB.
- Рассматриваемый терминал связи осуществляет поиск идентификатора S-TMSI или STMSI и MMEGI в зависимости от применяемой оператором политики назначения внутренних идентификаторов системы.
- Узел MME представляет собой необслуживаемое устройство и направляет/маршрутизирует ответ терминала связи узлу VMME (шлюзу PDN-GW, если он расположен в одном пункте с этим узлом) вместе со своим собственным адресом.
- Узел VMME на основе полученного им адреса передает контекст ММ указанному реальному узлу MME, который выбирает шлюз S-GW и запускает процесс установления однонаправленных каналов типа S5. После успешного установления этих однонаправленных каналов узел(ы) VMME стирает контекст(ы) MM. Реальный узел MME также устанавливает однонаправленные каналы S1 и соединения управления радио ресурсами (RRC) (SRB), что запускает переход терминала связи в зарегистрированное состояние MM_Registered и состояние соединения ECM-Connected.
- Узел MME назначает новый идентификатор GUTI и стирает старый идентификатор
- Рассматриваемый терминал связи удаляет старый(е) идентификатор(ы) GUTI, когда назначен новый идентификатор.
- Наконец, если сеть связи сочтет это необходимым, устанавливают однонаправленные радиоканалы передачи данных.
Когда терминал связи был конфигурирован для периодического обновления информации для сети PLMN, эта сеть связи предполагает, что сеть PLMN, к которой относится рассматриваемый терминал связи, неизвестна, если этот терминал связи не передал обновленную информацию. Когда терминал связи передает обновление в сеть PLMN, он входит в контакт только с первым узлом VMME в шлюзе PDN-GW. В альтернативном варианте входят в контакт со всеми узлами VMME. Если используется первая опция и при этом применяются несколько шлюзов PDN-GW, узел VMME, с которым вошли в контакт, и его шлюз PDN-GW информируют другие узлы VMME, что обновление было принято.
Приведенное до сих пор описание относилось к сценарию, когда передачу пейджинговых сообщений запускают данные абонентской плоскости U-Plane, пришедшие в анкерную точку, т.е в шлюз(ы) PDN-GW опорной (домашней) сети. Однако сервер приложений также может запустить передачу пейджинговых сообщений. Шлюз PLMN-GW используется для запуска передачи пейджинговых сообщений. Этот шлюз PLMN-GW требует от узла(ов) VMME координировать передачу пейджинговых сообщений способом, аналогичным описанному выше сценарию. Эти приложения обычно используют не идентификатор IMSI, а другой идентификатор терминала связи, который сеть PLMN может отобразить на идентификатор IMSI терминала связи. Объем информации, доступный для приложения может быть ограничен, если только оператор не собирается раскрыть ее третьим сторонам. Если процедура оповещения, например пейджинговая процедура, завершена успешно, шлюз PLMN-GW информирует сервер приложений об этом и может также передать некоторую вспомогательную информацию.
Шлюз PLMN-GW должен получить от опорного абонентского сервера HSS информацию об отображении между идентификатором, международным идентификатором IMSI и адресом узла VMME, ассоциированного с первым соединением PDN, которое было установлено в момент присоединения. Этот узел VMME будет использован для координации передачи пейджинговых сообщений.
Альтернативные варианты реализации
Можно также построить систему так, чтобы она имела только один узел VMME, всегда ассоциированный с первым соединением PDN и шлюзом PDN-GW. Если используются другие шлюзы PDN-GW, например, несколько соединений PDN и IP-адресов могут быть запущены посредством данных абонентской плоскости U-Plane. В этом случае шлюз PDN-GW должен найти маршрутную информацию, сформировать запускающую команду управляющей плоскости C-Plane и направить ее узлу VMME. Это возможно потому, что все шлюзы PDN-GW могли сохранять информацию об адресе узла VMME, ассоциированного с первым соединением PDN, с целью иметь возможность обнаружить узел VMME. Преимущество здесь состоит в том, что назначается только один идентификатор GUTI даже в сценарии, где применяются несколько шлюзов PDN-GW, так что терминал связи должен контролировать только один пейджинговый идентификатор, будучи в состоянии офлайн MM_Offline.
Когда узел MME переводит терминал связи в состояние офлайн MM_Offline, он должен освободить однонаправленные каналы S5 к шлюзам PDN-GW, так что эта сигнализация (сигнализация GTPC) может быть использована для обновления этого сегмента информации во всех участвующих шлюзах PDN-GW.
Применительно к описанным выше операциям сети связи передача пейджинговых сообщений может быть запущена данными абонентской плоскости U-Plane, пришедшими в анкерную точку, т.е. к опорному (домашнему) шлюзу PDN-GW. В альтернативном варианте сервер приложений, использующий управляющую плоскость C-Plane, также может запустить передачу пейджинговых сообщений через промежуточный объект, именуемый шлюзом PLMN-GW. Этим сервером приложений обычно управляют третьи стороны. Шлюз PLMN-GW требует от узла VMME инициировать и координировать передачу пейджинговых сообщений аналогично тому, как в сценарии, описанном выше. Единственное отличие состоит в том, что сервер приложений может использовать не международный идентификатор IMSI, а другой идентификатор терминала связи, который сеть PLMN может транслировать в международный идентификатор IMSI терминала связи. Кроме того, объем информации, доступной на сервере приложений, может быть ограничен, если только оператор не собирается раскрыть его каким-либо третьим сторонам. Когда пейджинговая процедура завершилась успешно, шлюз PLMN-GW информирует об этом сервер приложений и передает некоторую информацию (например, IP-адрес), позволяющую серверу передать данные рассматриваемому терминалу связи через этот шлюз PDN-GW. В альтернативном варианте небольшой объем данных может быть передан вместе с индикацией запуска.
Резюме операций
Согласно примерам вариантов настоящего изобретения, операции сети связи и терминалов связи в соответствии с описанными выше процедурами, образующими примеры вариантов, сведены воедино посредством логических схем, процедур прохождения вызова, представленным на Фиг. 5a, 5, 6a, 6b, 7a и 7b. Дополнительные схемы, иллюстрирующие активное и пассивное состояния некоторых объектов опорной сети связи, представленной на Фиг. 2, когда терминал связи находится в состоянии офлайн и в присоединенном состоянии, приведены соответственно на Фиг. 8 и 9.
Фиг. 5a и 5b совместно представляют логическую схему, иллюстрирующую операции различных элементов системы мобильной связи, когда терминал 103 связи переходит из присоединенного состояния в состояние офлайн. Этот мобильный терминал 103 связи может быть в одном из состояний - присоединенном состоянии, холостом состоянии или в состоянии соединения, но для любого из этих состояний, действия, которые необходимо выполнить элементам сети связи, чтобы перевести терминал связи в состояние офлайн, как описано выше, обобщены на Фиг. 5.
Как показано на Фиг. 5a, на этапе 1 сеть связи принимает решение перевести терминал 103 связи в состояние офлайн. Это может быть основано на продолжительности периода неактивности абонента, информации о подписке или функции нагрузки системы, либо на основе сочетания неактивности абонента и/или информации о подписке. Объект, принимающий это решение, может быть следующим:
- Узел MME 106;
- Шлюз PDN-GW 302 с поддержкой системы РСС, тогда этот шлюз PDN-GW 302 требует от узла MME 106 через шлюз S-GW 104 перевести терминал связи в состояние офлайн; или
- Сочетание узла MME 106 и шлюза PDN-GW 320, которые могут проводить «переговоры» для согласования действий, например, в архитектуре роуминга, причем узел MME может не иметь такой функции, либо узел VMME может иметь некоторые локальные политики, а опорный (домашний) шлюз Home PDN-GW 302 может поддерживать эти функциональные возможности или иметь другой набор правил, накладываемых своим «домашним» оператором, так что требуется некоторая форма переговоров.
Предположим, что сеть связи приняла решение перевести терминал связи в состояние офлайн. Обслуживающий узел MME 106 несет ответственность за координацию передачи контекста ММ терминала связи виртуальному (ым) узлу(ам) VMME 301. Имеются два варианта решения, представленные в логической схеме, а именно:
- Вариант 1: Для каждого шлюза PDN-GW 302, используемого терминалом связи, имеется один узел VMME 301. В этом случае узел MME 106 требует от шлюза PDN-GW 302 через шлюз S-GW 104 запросить у соответствующего узла VMME 310 установку контекста ММ терминала связи на основе контекстной информации, предоставляемой обслуживающим узлом MME 105. Это ведет к установлению шлюзом PDN-GW 302, к которому относится терминал 103 связи, специализированного сигнализационного соединения интерфейса Sx′ со своим узлом VMME 301. Этот(и) шлюз(ы) PDN-GW 302 отмечает(ют) также, что терминал 103 связи находится в состоянии офлайн. Узел(ы) VMME(s) 301 подтверждает(ют) обслуживающему узлу MME 106, что был установлен контекст, содержащий идентификатор(ы) GUTI, назначенный(е) рассматриваемому терминалу 103 связи.
- Вариант 2: Если имеется только один узел VMME 301, предполагается по общему согласию, что этот узел ассоциирован со шлюзом PDN-GW 302, используемым для первого соединения PDN, установленного терминалом 103 связи. В этом случае первоначальная сигнализация является такой же, как в варианте 1, но узел VMME 301, на основе контекстной информации ММ терминала связи, требует от других шлюзов PDN-GW 302 отметить этот терминал 103 связи в качестве находящегося в состоянии офлайн и установить выделенную сигнализацию терминала 103 связи через интерфейс Sx′. Каждый шлюз PDN-GW 302, используемый терминалом связи, будет иметь средства для входа в контакт с узлом VMME 301 (одним для этого терминала связи). Узел VMME 301 подтверждает обслуживающему узлу MME 106, что установлен контекст, содержащий новый идентификатор GUTI, назначенный для рассматриваемого терминала связи.
Таким образом, возвращаясь к Фиг. 5a, на этапе S2 терминал 103 связи находится в присоединенном состоянии и состоянии соединения. На этапе S2 происходит запуск узла MME от шлюза PDN-GW или же этот узел MME принимает внутреннее решение для перевода терминала связи в состояние офлайн. Узел MME может принять решение перевести терминал 103 связи в состояние офлайн на основе запроса, переданного терминалом 103 связи в составе сообщения NAS или других внутренних факторов, таких как продолжительность времени неактивности терминала связи, политики оператора и информации о подписке абонента. Этап S2 содержит две возможности запуска перехода в состояние офлайн. На этапе S2.1 решение принимает узел MME 106, тогда как на этапе S2.2 решение принимает шлюз PDN-GW либо по собственному усмотрению, либо на основе команды запуска от системы PCC. Если решение принято шлюзом PDN-GW 302, происходит обмен сообщениями M1 и M2 с целью сообщить узлу MME 106, что терминал 103 связи должен перейти в состояние офлайн.
На этапе S3 (вариант 1) передают контекстную информацию абонентской аппаратуры UE, содержащую информацию соединения PDN для терминала связи, узлу VMME 301. Однако, как объяснено выше, терминал 103 связи может иметь одно или несколько соединений PDN и, более того, может обслуживаться разными узлами VMME. В такой ситуации для каждого соединения PDN могут быть использованы свой, отличный от других шлюз PDN-GW и ассоциированный с ним узел VMME. В другом, альтернативном варианте (вариант 2) система использует один узел VMME 301 независимо от числа шлюзов PDN-GW, причем информация обо всех шлюзах PDN-GW, установивших соединения с рассматриваемым терминалом связи, обновляется информацией о том, что терминал 103 связи находится в состоянии офлайн, а узел MME 106 передает шлюзам PDN-GW адрес узла VMME 106. Если в системе больше одного шлюза, тогда используют узел VMME 301, ассоциированный со шлюзом PDN-GW для первого соединения PDN, и обновляют контекстную информацию в других шлюзах PDN-GW, как описано выше. Для этого выполняется обмен сообщениями M2, M4 и M5 с целью установления контекста абонентской аппаратурой UE в узле VMME 301 через шлюз PDN-GW. В этот момент на этапе S3.1 создают интерфейс Sx′ и передают контекст терминала связи узлу VMME 301 от узла MME 106.
В сообщении М6 узел VMME 301 подтверждает, что контекстная информация установлена, и затем переходит к выдаче нового идентификатора GUTI. На этапе S3.2 устанавливают интерфейс Sx′ и обновляют контекстную информацию в шлюзе PDN-GW посредством индикации, что терминал связи находится в состоянии офлайн. Затем шлюз PDN-GW 302 подтверждает узлу MME 106 посредством сообщений M7 и M8, что установлен контекст в узле VMME 301, и передает новый идентификатор GUTI терминала 103 связи, который был выдан и в соответствии с которым сохранена контекстная информация для терминала 103 связи.
Если терминал 103 связи находится в холостом состоянии, тогда его нужно перевести в состояние соединения (на этапе S5), что и осуществляется на этапе S4. Это реализуется на этапе S4.2, когда терминалу 103 связи передают пейджинговое сообщение, чтобы перевести этот терминал связи в состояние соединения (в системе LTE это состояние ECM_Connected), и устанавливают соединение NAS на этапе S5. Это нужно, чтобы дать возможность обслуживающему узлу MME 106 передать команду NAS для перевода рассматриваемого терминала связи в состояние офлайн. Команда NAS будет содержать идентификатор GUTI, назначенный узлом VMME (вариант 2), или идентификатор(ы) GUTI, назначенный(е) узлом(ами) VMME в варианте 1. Это сообщение NAS может быть также применено для передачи других параметров, которые должен использовать терминал связи, например, продолжительность очень длинного периода дискретного приема DRX, применимая в состоянии офлайн.
Как описано выше, узел MME 106 выдают команду NAS терминалу 103 связи для перехода в состояние офлайн. Это осуществляется посредством сообщения M9, которое содержит идентификатор GUTI терминала 103 связи. Используя сообщение M10, терминал 103 связи подтверждает команду NAS узлу MME 106.
Как на этапе S3, на этапе S6 (вариант 2) для каждого соединения PDN, если используются разные шлюзы PDN-GW, выполняют ряд шагов с целью передать контекст терминала связи узлу VMME 301. Таким образом, на этапе S6.1 контекст рассматриваемого терминала 103 связи стирают в узле MME 106 и передают GTP-C сообщение M11 обслуживающему шлюзу 104, который также стирает контекст этого терминала связи на этапе S6.2 с использованием однонаправленных каналов s11 и s5. Затем шлюзу PDN-GW 302 передают сообщение M12 для подтверждения, что терминал 103 связи перешел в состояние офлайн, а на этапах S6.3 и S6.4 шлюз PDN-GW удаляет однонаправленный канал s5 и подтверждает узлу VMME 301 посредством сообщения M13, что терминал связи перешел в состояние офлайн, а этот узел VMME 301 на этапе S6.4 завершает установление интерфейса Sx′.
На этапе S6, после приема подтверждения от терминала 103 связи, обслуживающий узел MME 106 ответственен за подтверждение сетевым объектам, что терминал 103 связи перешел в состояние офлайн. Это ведет к удалению контекстной информации терминала связи из шлюза SGW 104, удалению однонаправленных каналов s5, установленных для этого терминала связи, удалению всех идентификаторов терминала связи, назначенных для интерфейса s11. Наконец, обслуживающий узел MME стирает контекстную информацию терминала связи, так что на этапе S7 сеть связи считает, что терминал связи находится в состоянии офлайн MM.
Следует отметить, что между вариантом 1 и вариантом 2 имеются небольшие различия, а именно:
- Вариант 1: Узел MME оповещает все шлюзы PDN-GW, которые уже сами оповещают ассоциированные с ними узлы VMME.
- Вариант 2: Узел MME оповещает все шлюзы PDN-GW. Эти шлюзы PDN-GW оповещают узел VMME в системе (один и тот же узел оповещают от 1 до нескольких шлюзов PDN-GW)
Таким образом, в конце логической схемы, показанной на Фиг. 5a и 5b на этапе S7 рассматриваемый терминал связи находится в состоянии офлайн.
Фиг. 6a и 6b совместно представляют логическую схему процедуры, иллюстрирующей процесс перехода терминала связи из состояния офлайн в присоединенное состояние. Таким образом, как показано на Фиг. 6a, логическая схема начинается с момента, когда терминал 103 связи находится в состоянии офлайн на этапе S10. Когда терминал связи находится в состоянии офлайн, команда запуска для перехода этого терминала в присоединенное состояние может поступить из сети связи или от самого терминала 103 связи. Последнее может потребовать авторизации от оператора или соответствующей политики. Команда запуска, инициированная сетью связи, может быть командой запуска в управляющей плоскости C-Plane или данными абонентской плоскости U-Plane (любые данные, приходящие в шлюз PDN-GW). В последнем случае шлюз PDN-GW проверяет, находится ли рассматриваемый терминал связи в состоянии офлайн. Это реализуется путем проверки, обнаружено ли согласование в фильтрах TFT (шаблон потока трафика), установленных для терминала 103 связи, который был помечен, как находящийся в состоянии офлайн. Затем шлюз PDN-GW требует от узла VMME 301, предоставившего свой адрес (в варианте 1 это узел VMME, ассоциированный со шлюзом PDN-GW, в варианте 2 это узел VMME, ассоциированный по договоренности с первым соединением PDN и его шлюзом PDN-GW), инициировать и контролировать пейджинговую процедуру (S13.1 и М25). Если принята команда запуска от управляющей плоскости C-Plane, шлюз PLMN-GW используется для передачи команды запуска узлу VMME 301 (через шлюз PDN-GW 302 или непосредственно), который инициирует пейджинговую процедуру, как пояснено выше. Отметим, что в вариантах 1 и 2 всегда применяется узел VMME, используемый для первого соединения PDN. Шлюз PLMN-GW получает информацию относительно адреса шлюза (или в альтернативном варианте - узла VMME) от сервера HSS. В альтернативном варианте узел VMME может обновить данные в шлюзе PLMN-GW посредством этой информации, когда терминал 103 связи перешел в состояние офлайн. Узел VMME инициирует и контролирует выполнение пейджинговой процедуры (отметим, что могут быть применены специальные пейджинговое стратегии с целью минимизации пейджинговой нагрузки в системе). Узел VMME вставляет адрес шлюза PDN-GW и идентификатор GUTI в запрос передачи пейджинговых сообщений, направляемый узлу MME. Таким образом, как показано на Фиг. 6a, этапы S11 и S12 иллюстрируют эти две схемы, посредством которых от терминала связи можно потребовать перейти в присоединенное состояние, соответственно, посредством команды запуска в абонентской плоскости U-plane или команды запуска в управляющей плоскости C-plane. В случае команды запуска в абонентской плоскости U-plane данные этой абонентской плоскости U-plane принимают с применением сообщения M20, переданного узлу VMME 301 посредством внутренней команды запуска управляющей плоскости C-plane с использованием адреса, полученного от шлюза PDN-GW 302 в сообщении M21. В примере с управляющей плоскостью C-plane команду запуска в этой плоскости C-plane шлюз PLMN 400 получает из внешней сети связи 401 в виде сообщения M22, после чего сообщения M23 и M24 передают внутреннюю команду запуска в управляющей плоскости C-plane от шлюза PLMN-GW шлюзу PDN-GW 302 и от шлюза PDN-GW 302 узлу VMME 301.
На этапе S13 сеть связи передает пейджинговое сообщение терминалу связи, находящемуся в состоянии офлайн, так что этот терминал может перейти в присоединенное состояние. Можно использовать различные пейджинговые стратегии. В одном из примеров узел MME требует от узла(ов) eNode В 102 передать пейджинговое сообщение терминалу 103 связи.
В примере, показанном на Фиг. 6A, представлена пейджинговая процедура только для одного узла MME. Таким образом, на этапе S13.1 узел VMME 301, получивший команду запуска, начинает процедуру пейджингового контроля. Эту пейджинговую процедуру запускают посредством сообщений M25 от узла VMME 301, контактирующего с каждым из доступных узлов MME 106 в сети связи, с целью запустить пейджинговую процедуру с использованием идентификатора GUTI, предоставленного узлом VMME, и адреса шлюза PDN-GW. Узлы MME 106 передают узлам eNodeB 102 пейджинговое сообщение M26, запускающее пейджинговую процедуру для рассматриваемого терминала 103 связи посредством сообщений M27, переданных этому терминалу 103 связи. Терминал 103 связи после того, как обнаружит направленное ему пейджинговое сообщение (обнаружит свой идентификатор S-TMSI и, в некоторых вариантах, идентификатор MMEGI) реагирует запросом установления соединения RRC и передачей сообщения с запросом услуг NAS в составе сообщения M28 о завершении установления соединения RRC. На этапе S13.2 узел eNode В 102 направляет запрос узлу MME, передавшему запрос выполнения пейджинговой процедуры. Затем узел eNode В 102 передает сообщение M29 узлу MME 106, передавшему пейджинговое сообщение, с целью передачи узлу MME контента сообщения М28 с запросом услуг NAS, содержащего идентификаторы S-TMSI и MMEGI, поступившие от терминала связи 103, а узел MME 106 в ответ создает первоначальный контекст для рассматриваемого терминала связи на этапе S13.3. Сообщение с запросом услуг NAS содержит идентификаторы S-TMSI и MMEGI (идентификатор MMEGI является опцией для некоторых вариантов, если используется только один узел VMME). Идентификаторы MMEGI и S-TMSI используются узлом MME 106 для маршрутизации ответа терминала связи узлу VMME. В сценариях, где используется только один узел VMME, идентификатор MMEGI не нужен. В альтернативном варианте адрес шлюза PDN-GW может быть использован для маршрутизации ответа в шлюз PDN-GW, который может направить этот ответ узлу VMME.
На этапе S13.4 узел MME 106 дает команду шлюзу SGW 104 назначить однонаправленный канал для связи с терминалом 103 связи, посредством обмена сообщениями M30 и M31 устанавливают идентификаторы интерфейса S11 терминала связи и однонаправленного канала s5 связи, а на этапе S13.5 обслуживающий шлюз осуществляет процедуру установления интерфейсов s11 и s5. На этапе S13.6 шлюз PDN-GW назначает дополнительные компоненты для пути в абонентской плоскости U-Plane (например, GTP-U TEID) и маршрутизирует (на основе идентификаторов S-TMSI и MMEGI) сообщение M32 в узел VMME 301. Соответственно, на этапе S13.7 узел VMME прекращает контролировать пейджинговую процедуру для рассматриваемого терминала связи, вызывает контекст на основе идентификатора S-TMSI, принятого от шлюза PDN-GW 302, и узел VMME 301 с использованием сообщения M33 передает контекст рассматриваемого терминала связи шлюзу PDN-GW 301.
Когда терминал 103 связи ответит на пейджинговую процедуру, узел eNode В 102 маршрутизирует этот ответ в узел MME по умолчанию (это узел MME, который первоначально послал требование выполнить пейджинговую процедуру узлу eNode B). Узел MME создает первоначальный контекст, выбирает шлюз S-GW и устанавливает интерфейс s11 для рассматриваемого терминала 103 связи (назначает идентификаторы TEID для использования терминалом связи). Узел MME 106 передает шлюзу SGW 104 запрос на старую контекстную информацию для терминала связи, содержащий адрес шлюза PDN-GW. Шлюз SGW направляет запрос шлюзу PDN-GW (на основе адреса этого шлюза PDN-GW или идентификаторов MMEGI+S-TMSI), устанавливающему частично однонаправленные каналы s5 для терминала связи. Шлюз PDN-GW направляет этот запрос узлу VMME, который прекращает контроль пейджинговой процедуры, и этот узел VMME вызывает старый контекст для терминала связи на основе идентификатора S-TMSI. Указанный узел VMME отвечает на этот запрос и передает старый контекст терминала связи узлу MME через шлюз PDN-GW и шлюз SGW. Это позволяет полностью установить однонаправленные каналы s5 и интерфейс s11 для терминала связи. Узел VMME стирает старую контекстную информацию для терминала связи, равно как идентификаторы этого терминала связи для интерфейса Sx′.
Повторное установление прочих оставшихся однонаправленных каналов s5 для другого шлюза PDN-GW может быть произведено двумя способами:
- Вариант 1:
- Узел VMME входит в контакт с другим узлом VMME, если таковой существует. Этот другой узел VMME инициирует повторное установление однонаправленного канала S5 соответствующим шлюзом PGW. Предоставляется адрес шлюза S-GW.
- Если имеются только один узел VMME и несколько шлюзов PGW, этот узел VMME дает команду другому шлюзу PDN-GW установить канал S5 со шлюзом S-GW
- Вариант 2:
- Узел MME несет ответственность за повторное установление всех прочих однонаправленных каналов S5 с другим шлюзом PDN-GW на основе контекстных данных терминала связи, принятых от узла(ов) VMME.
Поэтому, как показано на Фиг. 6a и 6b, на этапе S14 узел VMME стирает контекстную информацию интерфейса Sx и терминала связи, которая была сохранена, и в зависимости от числа соединений PDN, доступного для рассматриваемого терминала связи, узел VMME 301 либо выполняет все соединения PDN, которые должны быть повторно установлены, и затем стирает их контекст, либо выполняет только необходимое соединение PDN и сохраняет контекст для других соединений PDN.
На этапе S15 стирают интерфейс Sx в шлюзе PDN-GW 302 и обновляют соответствующим образом контекстную информацию терминала связи в узле MME 106, который обслуживает рассматриваемый терминал связи, на этапе S16 с использованием сообщений M34, M35 от шлюза PDN-GW 302 узлу MME 106. В предположении, что сеть связи не сообщила о каких-либо ошибках, узел MME 106 посредством сообщений M36, M37 передает терминалу 103 связи команду перейти в присоединенное состояние или состояние соединения (MM_Attached and connected). Старый идентификатор GUTI более не действует, а новый идентификатор GUTI, назначенный узлом MME, предоставляют терминалу 103 связи в составе сообщений M36 и M37. Сообщения M36 и M37 также инициируют установление однонаправленных радиоканалов и каналов S1, что после успешного завершения подтверждают и информируют об этом узел MME 106 в сообщениях M38, M39. Эти сообщения M38 и M39 используют также для передачи сообщения NAS, подтверждающего, что терминал 103 связи был успешно переведен в присоединенное состояние NN_Attached.
Следует отметить, что шлюз SGW 104 может передать свой адрес в составе сообщения узлу VMME, если этот узел VMME входит в контакт с другими узлами VMME для повторного установления однонаправленных каналов s5 (вариант 1). Новый обслуживающий узел MME устанавливает полный контекст терминала связи на основе дополнительной информации, принимаемой от узла VMME, и назначает новый идентификатор GUTI, передаваемый рассматриваемому терминалу связи в составе командного сообщения NAS «Изменить состояние» ("Change state") поверх сообщения S1AP с запросом первоначального контекста и сообщения реконфигурирования радио ресурсов (RRC). Терминал связи подтверждает команду NAS посредством сообщения о завершении изменения состояния NAS, передаваемого в составе сообщений о завершении реконфигурирования RRC и о завершении установления начального контекста S1AP. Узел MME может также передать в адрес терминала связи автономное командное сообщение NAS «Изменить состояние», инкапсулированное в транспортное сообщение S1AP DL NAS. Рассматриваемый терминал связи отвечает также автономным сообщением. Это имеет целью дать узлу MME возможность запустить процедуру обеспечения безопасности (процедуры управления режимом аутентификации и безопасности), и затем использовать процедуру установления начального контекста S1AP для установления всех однонаправленных радиоканалов передачи данных и однонаправленных каналов S1-U для рассматриваемого терминала связи. С этого момента рассматриваемый терминал связи можно считать находящимся в присоединенном состоянии или состоянии соединения (в системе LTE это состояния EMM_REGISTERED и ECM_CONNECTED) на этапе S17.
Фиг. 7a и 7b представляют схему процедуры прохождения вызова, иллюстрирующую пример варианта настоящего изобретения, согласно которому терминал связи сообщает в сеть связи обновленную информацию о своем присутствии и местонахождении, когда он находится в состоянии офлайн.
Начиная с этапа S18, когда терминал связи находится в состоянии офлайн, на этапе S19 рассматриваемый терминал 103 связи периодически оповещает сеть мобильной связи о своем присутствии по истечении очередного интервала времени таймера обновления. Соответственно, терминал связи запускает процедуру обновления информации о присутствии, которая в результате реализации использует процедуру обновления области слежения, которая была модифицирована для индикации присутствия терминала связи в сети связи, о каковом присутствии необходимо оповещать периодически. Рассматриваемый терминал связи вставляет идентификатор(ы) S-TMSI(s) в сообщение обновления, а также идентификатор(ы) MMEGI, если таковые имеются. Кроме того, терминал 103 связи сообщает также о своем текущем местонахождении, т.е. об области слежения. Узел eNode В, принимающий сообщение, маршрутизирует это сообщение узлу MME 106 по умолчанию. Этот узел MME 106 по умолчанию на основе идентификатора(ов) S-TMSI и идентификатора(ов) MMEGI, если таковые имеются, направляет указанный запрос узлу(ам) VMME 301, обновляющему(им) свой(и) таймер(ы) периода обновления сети PLMN. Узел VMME 301 подтверждает получение этого запроса терминалу 103 связи в составе сообщения о получении области слежения. Узел(ы) VMME 301 может переназначить идентификатор(ы) GUTI и передать его/их в составе этого сообщения. Рассматриваемый терминал связи должен подтвердить прием сообщения только в том случае, если был(и) назначен(ы) новый(е) идентификатор(ы) GUTI. Это реализуется в сообщении о завершении обновления области слежения.
Соответственно, как показано на Фиг. 7a, передают сообщение М40 от терминала 103 связи узлу eNode B 102, предоставляя тем самым сообщение NAS, которое содержит информацию обновления области слежения. Этот узел eNode В 102 осуществляет маршрутизацию по умолчанию для передачи сообщения NAS M40 узлу MME на этапе S20, чтобы направить сообщение M41, содержащее информацию обновления области слежения, в качестве сообщения NAS узлу MME 106. На этапе S21 узел MME направляет узлу VMME 301, на основе идентификатора S-TMSI и идентификатора MMEGI, если таковой имеется, сообщение с информацией обновления области слежения, которое передают узлу VMME 301 посредством сообщения М42.
На этапе S22 узел VMME 301 перезапускает таймер периодического обновления данных сети связи. Когда интервал таймера истекает, рассматриваемый терминал связи в неявном виде отсоединяется от сети после некоторого периода отсрочки и переходит в незарегистрированное состояние.
В качестве опции на этапе S23 передают дополнительные обновления информации о местонахождении терминала связи другим узлам VMME 301, как это обозначено идентификаторами S-TMSI и MMEG, которые были предоставлены терминалом 103 связи узлу MME 106 в составе сообщений M40 и M41. Узел VMME 301 в каждом случае передает сообщение NAS, содержащее M43 о приеме области слежения узлу MME 106. В альтернативном варианте сообщение обновления информации слежения передают только узлу VMME, ассоциированному с первым соединением PDN и шлюзом PDN-GW, причем этот узел VMME должен обновить информацию в других узлах VMME, если таковые имеются.
В зависимости от организации на этапе S23, как показано на этапе S24, узел(ы) VMME может(гут) передавать сообщение(я) NAS о приеме информации области слежения узлу MME, но это может быть сделано
- Только от одного узла VMME 301, ассоциированного с первым соединением PDN и шлюзом PDN-GW, установленными терминалом 103 связи в момент присоединения, используемого для передачи приема области слежения NAS, так что этот узел VMME соответственно оповещает все другие стороны. Сообщение NAS о приеме области слежения передают с использованием сообщений M44, M45, M46 и M47 в составе сообщения транспорта S1AP нисходящей линии и сообщения RRC через узел eNode B 102 рассматриваемому терминалу 103 связи.
- От всех узлов VMME, ассоциированных с соединениями PDN и шлюзами PDN-GW. В этом случае узел MME 106 ожидает всех ответов с целью иметь возможность передать новый(е) идентификатор(ы) GUTI, если назначены, терминалу 103 связи в составе сообщений M44 и M45 о приеме области слежения NAS.
Если был(и) назначен(ы) новый(е) идентификатор(ы) GUTI, терминал 103 связи передает сообщение NAS о завершении обновления информации об области слежения в составе сообщений M46, M47 узлу MME 106. Соответственно (а) передают сообщение(я) M48 NAS о завершении обновления информации об области слежения узлу VMME или узлам VMME в зависимости от опции, используемой на этапе 23 и на этапе 24. Здесь следует считать, что терминал 103 связи и сеть связи (узел MME 106), находятся в состоянии офлайн MM_Offline и состоянии соединения (S25).
На этапе S26 есть опция направления сообщения NAS о завершении обновления информации об областях слежения узлу(ам) VMME. В конце логической схемы этап S27 указывает, что терминал связи по-прежнему находится в состоянии офлайн, даже хотя информация о факте присутствия и местонахождении была обновлена в сети мобильной связи.
Следует отметить, что терминал 103 связи должен вставить идентификатор(ы) S-TMSI и MMEGI, если таковые имеются, чтобы позволить узлу MME 106 направить ответ узлу(ам) VMME. Эти идентификаторы передают в составе сообщения RRC и сообщения S1-AP, поскольку сообщение NAS зашифровано и узел MME вследствие этого не может получить доступ к таким сообщениям и другой информации в этом сообщении NAS.
Фиг. 8 представляет схему, иллюстрирующую пример отображения объектов секции опорной сети в составе сети связи, соответствующей примеру, показанному на Фиг. 2, для ситуации, когда терминал связи входит в состояние офлайн. Как показано на Фиг. 8 есть три варианта A, B1 и B2, которые представляют три возможных архитектуры секции опорной сети связи в составе сети мобильной связи из объектов, обслуживающих мобильный терминал связи, вошедший в состояние офлайн. B варианте A, мобильному терминалу связи, вошедшему в состояние офлайн, когда он находится в присоединенном состоянии, доступны три соединения PDN через три разных шлюза PDN-GW, обозначенные как PGW1 302.1, PGW2 302.2 и PGW3 302.3. Как поясняется выше, когда мобильный терминал связи входит в состояние офлайн, часть контекстной информации, необходимую для повторного установления однонаправленных каналов связи, использовавшихся рассматриваемым терминалом связи, передают от узла MME 106 узлу VMME 301. Сохраненная контекстная информация может соответствовать не полной контекстной информации, хранящейся в узле MME 106, а лишь подмножеству этой информации. Более того, контекстной информации, сообщенной узлу VMME для сохранения в ассоциации с идентификатором мобильного терминала связи, достаточно для восстановления одного или нескольких однонаправленных каналов связи к какому-либо из соединений PDN - PGW1 302.1, PGW2 302.2 и PGW3 302.3, когда мобильный терминал связи переходит из состояния офлайн в присоединенное состояние. В такой ситуации, если какой-либо из шлюзов PDN-GW - PGW1 302.1, PGW2 302.2 и PGW3 302.3, принимает, например, данные абонентской плоскости U-plane для передачи мобильному терминалу связи, находящемуся в состоянии офлайн, тогда этот шлюз PDN-GW - PGW1 302.1, PGW2 302.2 и PGW3 302.3, принявший эти данные абонентской плоскости U-plane, входит в контакт с узлом VMME 301, чтобы этот узел VMME мог инициировать связь с мобильным терминалом связи для перехода этого терминала в присоединенное состояние. Таким образом, первый из шлюзов PDN-GW, принявший данные абонентской плоскости U-plane, адресованные рассматриваемому терминалу связи, инициирует установление контакта с узлом VMME 301 с целью запустить процесс передачи пейджинговых сообщений мобильному терминалу связи, чтобы вызвать переход мобильного терминала связи из состояния офлайн в присоединенное состояние.
Варианты B1 и B2, также показанные на Фиг. 8, предлагают альтернативные примеры. В варианте B1, создают узел VMME 301.1, 301.2, 301.3 для каждого шлюза PDN-GW - PGW1 302.1, PGW2 302.2, PGW3 302.3, так что в этом примере шлюз PDN-GW, который принял данные абонентской плоскости U-plane для передачи мобильному терминалу связи через PDN соединение, созданное через шлюз PDN-GW - PGW1 302.1, PGW2 302.2, PGW3 302.3, будет инициировать связь с мобильным терминалом связи путем установления контакта со своим собственным узлом VMME 301.1, 301.2, 301.3. Вариант В2 представляет аналогичный пример, но не дает взаимно однозначного соответствия между соединениями PDN и шлюзами PDN-GW - PGW1 302.1, PGW2 302.2 и PGW3 302.3, поскольку PDN-GW 302.1 обслуживает два соединения PDN - 1 и 2, тогда как шлюз PDN-GW2 обслуживает только соединение 3 PDN. Однако каждый из двух шлюзов PDN-GW - PGW1 302.1, PGW2 302.2 соединен со своим узлом VMME 301.1, 301.2, который способен сохранять контекстную информацию для соединений PDN с мобильными терминалами связи. Таким образом, если приняты данные абонентской плоскости U-plane для передачи рассматриваемому терминалу связи через какое-либо соединение PDN - 1 или 2, тогда первый шлюз PDN-GW входит в контакт с первым узлом VMME 301.1, тогда как если данные приняты через соединение 3 PDN вторым шлюзом PDN-GW3, тогда этот шлюз PDN-GW3 входит в контакт с вторым узлом VMME2 301.2.
На Фиг. 9 представлены иллюстрации трех примеров вариантов A, B1, B2, показанных на Фиг. 8, но в этих примерах показано состояние объектов, когда мобильный терминал связи перешел в присоединенное состояние. Таким образом, как показано на Фиг. 9, для каждого из соединений PDN - 1, 2 и 3, созданных каким-либо из трех шлюзов PDN-GW 302.1, 302.2, 302.3, и повторно установленных каким-либо из узлов VMME 301.1, 301.2, 301.3, имеется только один узел MME 106 и один обслуживающий шлюз S-GW 104, предоставляющий соединение PDN, когда мобильный терминал связи находится в присоединенном состоянии.
Другие примеры
В соответствии с описанными выше вариантами настоящего изобретения можно реализовать следующее:
- Расширение управления мобильностью (MM) в системе 2G/3G или EPS ММ в системе LTE/EPS и введение нового состояния, так называемого состояния офлайн MM_Offline.
- Построение сети связи для восстановления интерфейса S5 (В системе 2/3G это интерфейс Gn) без какого-либо дополнительного содействия или по меньшей мере уменьшенного содействия со стороны терминала связи. В обычных обстоятельствах рассматриваемый терминал связи должен передать запрос установления PDN соединения (в системе LTE) или запрос активизации контекста PDP в системе 2G/3G (кроме того, сеть связи в системе 2G/3G может запросить у мобильной станции (MS)/терминала связи активизацию контекста путем передачи сообщения с запросом активизации контекста PDP)
- В терминале связи нет необходимости манипулировать с контекстом NAS, чтобы установить (активизировать) однонаправленные каналы и выйти из состояния «офлайн», т.е. не нужны процедуры управления сеансом, как это было бы, если бы терминал связи перешел в незарегистрированное состояние.
При переходе в состояние офлайн, ММ (или EMM) контекст терминала связи передают узлу VMME
- Варианты настоящего изобретения находят применение в сетях мобильной связи, осуществляющих передачу данных с использованием стандартов UMTS/GSM. Другие варианты настоящего изобретения также находят применение в центре коммутации мобильной связи для коммутируемых услуг, т.е. вызовов с некоторой адаптацией к GMSC вместо шлюза PDN-GW и узла VMME.
- Отметим, что в неприсоединенном состоянии соединение PDN не существует, ни в шлюзе PDN-GWN, ни в узле GGSN. Это означает, что ни в шлюзе PDN-GW, ни в узле GGSN нет контекста терминала связи. Из того факта, что контекста терминала связи нет в шлюзе PDN-GW/узле GGSN, следует, что эти узлы не могут отобразить входящий IP-поток в терминал связи (нет конфигурированных фильтров TFT (шаблон потока трафика (traffic flow template))). Кроме того, отметим, что шлюз PDN-GW может быть использован для системы 2/3G, т.е. когда используются узлы SGSN, способные работать с интерфейсом S4.
- Некоторые примеры данных контекста EMM, сохраняемых в узле MME, представлены в Приложении ниже. В виртуальном узле MME следует сохранять только подмножество этих данных.
В описанные выше варианты могут быть внесены разнообразные модификации. Например, варианты настоящего изобретения описаны со ссылками на реализацию, использующую сеть мобильной радиосвязи, работающую в соответствии с разработанным группой 3GPP стандартом долговременной эволюции (LTE). Однако должно быть понятно, что принципы настоящего изобретения могут быть реализованы с применением любой подходящей радио телекоммуникационной технологии и с использованием какой-либо подходящей сетевой архитектуры, где с успехом могут быть применены совместно используемые однонаправленные каналы связи, например, для стандартов GSM, GPRS, W-CDMA (UMTS), CDMA2000 и других стандартов мобильной связи.