分布式演進型分組核心架構的系統(tǒng)和方法
【專利說明】分布式演進型分組核心架構的系統(tǒng)和方法
[0001]本申請要求2014年5月21日遞交的第14/284，107號美國非臨時專利申請案的優(yōu)先權，該美國非臨時專利申請案要求2013年5月22日由Kaippallimalil等人遞交的發(fā)明名稱為“分布式演進型分組核心架構的系統(tǒng)和方法(System and Method for DistributedEvolved Packet Core Architecture) ”的第61/826，362號美國臨時專利申請案的優(yōu)先權，這兩個專利申請案的內(nèi)容通過弓I入被并入本文。
技術領域
[0002]本發(fā)明一般地涉及一種演進型分組核心(EPC)架構，并且在具體實施例中，涉及一種分布式EPC的系統(tǒng)和方法。
【背景技術】
[0003]3GPP LTE和W1-Fi使用在高度集中的數(shù)據(jù)中心或中心局中管理用戶會話的集中式架構。由于允許用戶同時執(zhí)行多個任務，例如，上網(wǎng)、傳輸即時消息和流視頻的高功能用戶設備(UE)很普及，所以在數(shù)據(jù)中心或中心局中處理用戶會話會接近數(shù)據(jù)中心或中心局的性能極限。
[0004]另外，隨著附接有成千上萬或數(shù)百萬計設備的小基站(small cell)、異構網(wǎng)(het-net)、機器對機器(M2M)和網(wǎng)絡部署的增加，存在大量用戶會話，其中一些用戶會話是比較本地的(即，在附近位置開始和終止)，而其他則比較遙遠。這些設備中的每個都可以是移動式的。演進型分組核心(EPC)網(wǎng)絡集中地錨定互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)會話，因此當設備在二層錨點之間轉(zhuǎn)變時能夠維持相同的IP會話。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，一種管理用戶會話和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)會話用于用戶設備(UE)和網(wǎng)絡之間的連接的方法包括:在第一分布式演進型分組核心(EPC)處，通過所述第一分布式EPC在所述連接上建立所述用戶會話和所述IP會話。所述第一分布式EPC包括第一分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(TON)網(wǎng)關(PGW)，所述IP會話在所述第一 PGW處錨定。所述方法還包括保存所述IP會話的原始IP資源，并且當所述UE離開所述第一分布式EPC移動到第二分布式EPC時，釋放所述第一分布式EPC處的所述用戶會話的原始連接資源。所述方法隨后在所述第一 PGW和所述第二分布式EPC的第二 PGW之間建立隧道。所述隧道使用所述原始IP資源和所述第二分布式EPC處的新的連接資源。所述方法隨后將所述用戶會話和所述IP會話的數(shù)據(jù)從所述隧道，通過所述第一 PGW，路由到所述網(wǎng)絡。
[0006]一種示例性分布式EPC包括用戶平面和控制平面。所述用戶平面可在網(wǎng)絡和服務UE的無線節(jié)點之間耦合。所述用戶平面包括PGW和SGW。所述PGW被配置來錨定所述UE的IP會話。所述SGW被配置來錨定所述UE的用戶會話。所述控制平面包括移動性管理實體(MME)，所述MME被配置來協(xié)調(diào)所述IP會話和所述用戶會話的第一連接。當所述UE轉(zhuǎn)變到由耦合到另一分布式EPC的另一無線節(jié)點服務時，所述MME被配置來指示所述PGW釋放連接資源和保存用于所述第一連接的IP資源。所述MME還被配置來通知集中式EPC所述釋放和所述保存。所述MME還被配置來根據(jù)來自所述集中式EPC的授權，通過所述PGW和所述另一分布式EPC的另一 PGW之間的隧道協(xié)調(diào)所述IP會話和所述用戶會話的第二連接。
[0007]一種用于服務UE的示例性EPC包括中央EPC、第一分布式EPC和第二分布式EPC。所述中央EPC包括歸屬訂戶服務器(HSS)，被配置來存儲認證信息并且認證和識別所述UE。所述第一分布式EPC包括第一 SGW、第一 PGW和第一 MME。所述第一 SGW可耦合到第一無線節(jié)點。所述第一 SGW被配置來錨定所述UE的用戶會話并且通過所述第一無線節(jié)點將用戶數(shù)據(jù)路由到所述UE和路由來自所述UE的用戶數(shù)據(jù)。所述第一 PGW可在所述第一 SGW和網(wǎng)絡之間耦合。所述第一 PGW被配置來錨定所述UE的IP會話并且在所述第一 SGW和所述網(wǎng)絡之間路由所述用戶數(shù)據(jù)。所述第一 MME被配置來從所述HSS接收所述UE的認證并且協(xié)調(diào)所述用戶會話和所述IP會話的建立。所述第二分布式EPC包括第二 SGW、第二 PGW和第二 MME。所述第二 SGW可耦合到第二無線節(jié)點并且被配置來將所述用戶數(shù)據(jù)路由到所述第二無線節(jié)點和路由來自所述第二無線節(jié)點的所述用戶數(shù)據(jù)。所述第二 PGW可在所述第二SGW和所述網(wǎng)絡之間耦合。所述第二 PGW被配置來在所述第二 SGW和所述網(wǎng)絡之間路由所述用戶數(shù)據(jù)。當所述UE從由所述第一無線節(jié)點服務轉(zhuǎn)變到由所述第二無線節(jié)點服務時，所述第一 MME被配置來指示所述第一 PGW釋放所述用戶會話的連接資源和保存所述IP會話的IP資源。所述第一 MME隨后通知所述HSS所述釋放所述連接資源和所述保存所述IP資源。當所述UE開始與所述第二無線節(jié)點連接時，所述第二 MME被配置來從所述HSS接收所述UE的重認證。所述第二 MME隨后與所述HSS和所述第一 MME協(xié)調(diào)以在所述第一 PGW和所述第二 PGW之間建立隧道。所述隧道根據(jù)所述IP資源來建立。所述用戶數(shù)據(jù)隨后從所述UE路由到所述第二 PGW，通過所述隧道路由到所述第一 PGW，并且路由到網(wǎng)絡。
【附圖說明】
[0008]為了更完整地理解本發(fā)明及其優(yōu)點，現(xiàn)在參考下文結合附圖進行的描述，其中:
[0009]圖1為通信系統(tǒng)的一個實施例的方框圖；
[0010]圖2為EPC的一個實施例的方框圖；
[0011]圖3為圖示從由一個分布式EPC服務轉(zhuǎn)變到由另一分布式EPC服務的UE的方框圖；
[0012]圖4為管理用戶會話和IP會話用于UE和網(wǎng)絡之間的連接的方法的一個實施例的流程圖；以及
[0013]圖5為處理系統(tǒng)的方框圖。
【具體實施方式】
[0014]下文將詳細論述實施例的實施和使用。但應了解，本發(fā)明提供的許多可應用的發(fā)明概念可實施在多種具體環(huán)境中。所論述的具體實施例僅僅說明用以實施和使用本發(fā)明的具體方式，而不限制本發(fā)明的范圍。
[0015]EPC是一種提供功能框架來處理多個用戶，S卩，UE，的用戶數(shù)據(jù)和用戶會話的網(wǎng)絡架構。EPC將接入網(wǎng)，例如LTE接入網(wǎng)，連接到一個或更多個外部網(wǎng)絡。外部網(wǎng)絡可以包括互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)和IP多媒體核心網(wǎng)子系統(tǒng)(MS)。接入網(wǎng)通常包括多個無線節(jié)點，各個UE連接到這些無線節(jié)點以接入外部網(wǎng)絡或在接入網(wǎng)上與其他UE通信。
[0016]圖1為通信系統(tǒng)100的一個實施例的方框圖。通信系統(tǒng)100包括將接入網(wǎng)連接到外部網(wǎng)絡120-1和120-2的EPC 110。該接入網(wǎng)包括多個無線節(jié)點。在特定實施例中，無線節(jié)點是增強型節(jié)點B(eNB)。通信系統(tǒng)100包括eNB 130-1至130-4。eNB 130-1至130-4提供到移動用戶，即UE 140-1至140-7，的無線接入。eNB 130-1至130-4提供到外部網(wǎng)絡120-1和120-2的接入。
[0017]在可替換的實施例中，通信系統(tǒng)100可以包括任意數(shù)量的無線節(jié)點和UE。在其他實施例中，EPC 110可以將接入網(wǎng)連接到任意數(shù)量的外部網(wǎng)絡。在特定實施例中，多個EPC可以通過外部網(wǎng)絡120-1和120-2彼此連接。
[0018]典型的EPC包括若干功能模塊，這些功能模塊的功能通常被歸類在用戶平面或在控制平面上。用戶平面處理用戶數(shù)據(jù)，S卩，有效負荷數(shù)據(jù)?？刂破矫鎱f(xié)調(diào)連接并實行策略。用戶平面的基本元件包括服務網(wǎng)關(SGW)和分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(TON)網(wǎng)關(PGW)?？刂破矫娴幕驹w屬訂戶服務器(HSS)、移動性管理實體(MME)、策略和計費規(guī)則功能件(PCRF)以及訂戶屬性數(shù)據(jù)庫(SPR)。對于有關EPC網(wǎng)絡架構的進一步的信息，參見2014年3月10日的3GPP技術規(guī)范23.002，其內(nèi)容通過引入被并入本文。
[0019]HSS是包含用戶相關和訂戶相關信息的數(shù)據(jù)庫。HSS還在移動性管理、呼叫和會話建立、用戶認證和接入授權中提供支持功能。MME處理與選擇合適的eNB、SGW和PGW，協(xié)調(diào)和建立連接以及管理各種會話資源有關的信令和邏輯。除許多其他功能外，MME還支持認證和識別。PCRF是業(yè)務數(shù)據(jù)流策略和計費控制的策略決策點。PCRF還選擇和提供適用的策略和計費決策。在一些情況下，PCRF提供動態(tài)服務質(zhì)量(QoS)控制策略。SPR存儲由PCRF實行基于訂閱的策略和計費控制所需的訂戶相關信息。
[0020]SGW在UE和外部網(wǎng)絡之間傳輸IP數(shù)據(jù)流量。SGW充當無線節(jié)點和EPC之間的接口并且還充當UE會話和無線節(jié)點之間二層移動性(layer 2mobility)的銷點。SGW邏輯上被連接到PGW。PGW錨定UE的IP會話并且充當外部網(wǎng)絡和EPC之間的接口。PGW向外部網(wǎng)絡傳輸IP數(shù)據(jù)流量和傳輸來自外部網(wǎng)絡的IP數(shù)據(jù)流量，這些外部網(wǎng)絡有時被稱為Η)Ν。
[0021]在UE從由耦合到一個PGW的無線節(jié)點服務轉(zhuǎn)變到由耦合到另一 PGW的另一無線節(jié)點服務期間，在典型的EPC中，一個PGW的第一 MME通知另一 PGW的第二 MME關于切換期間的上下文傳輸。在UE向第一 MME請求以釋放其資源時開始通信。本文意識到UE可以直接通知第二 MME上下文傳輸，而且第二 MME可以通知第一 MME。