专利名称：用于将服务或ip会话从第一接入转移到第二接入的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于将至少一个服务或IP会话从第一接入转移到第二接入的方法。它还涉及适用于相同目的的网关和策略控制功能PCF。
背景技术：
终端(用户设备/移动台)经常配有经2G/3G和WLAN接入的能力。诸如膝上型计算机等其它设备可具有经HSPA (高速分组接入)/LTE (长期演进)、WLAN (无线LAN)及以太网接入的能力。一般情况下，终端或膝上型计算机使用不同的接入，一次使用一种接入。而且更重要的是，给定服务或给定IP会话一次只使用一种接入。
当前，也称为3GPP SAE的3GPP EPS (演进分组系统)正在定义UE在不同接入之间转移时用于能够如何实现会话连续性的解决方案。这例如能够表示正在通过蜂窝而运行的服务被转移到转而通过WLAN接入而运行。但也通过此解决方案，UE—次只使用一种接入，并且在接入更改期间，整个IP会话和该IP会话内的所有运行服务从源接入转移到目标接入。除了两种接入之间的切换期间很短的时间之外，不支持多种接入的同时使用(也称为多归属(multihoming))。多归属是一个术语，用于旨在增大IP网络的因特网连接的可靠性的技术。现在，终端(UE/MS)能够通过多种接入网络获得同时接入的情形正得到更多的关注。IETF(因特网工程任务组)中正在进行定义多归属情形中的移动性解决方案的工作。在3GPP中也已启动有关的工作。作为此工作的一部分，研究了“流移动性”的概念。这即意味着给定IP会话的IP流的仅子集从一种接入转移到另一种接入。例如，能够是仅多媒体呼叫的视频分量从蜂窝接入转移到WLAN，而与相同呼叫的话音分量有关的IP流保持在蜂窝接入中。例如电话或音频/视频流传送等一些服务要求在目标接入中预留资源以便向最终用户提供可接受的体验质量。然而，难以预测在任何时间点均能够发生拥塞和带宽变化的移动网络中资源的可用性。QoS(服务质量)机制已被开发以解决对带宽变化和延迟敏感的服务具有的需要。然而，一旦QoS机制生效，一些订户将比其它订户更受益。这可导致一些订户的感知度降低，而其它订户将未体验到任何更改。问题因此是当前网络解决方案(如QoS)是极其以终端为中心的，并且未充分利用现有网络架构。
发明内容
本发明的目的因此是使运营商保持控制通过多种接入的服务输送，并同时保护订户不受带宽或延迟变化影响。该目的借助于一种用于将至少一个服务或IP会话从第一接入转移到第二接入的方法而得以解决。该方法包括以下步骤-网关GW通过第一接入在分组数据网络PDN与用户设备UE之间路由用于所述服务或IP会话的数据分组流，-Gff监视PDN与UE之间的所述数据分组流以检测第一接入的网络性能，-在网络性能变成低于阈值时，GW将数据分组流的路由选择转移到第二接入。该目的还借助于一种适用于将至少一个服务或IP会话从第一接入转移到第二接入的网关GW而得以解决。具体而言，GW特征在于-GW适用于通过第一接入在分组数据网络PDN与用户设备UE之间路由用于所述服务或IP会话的数据分组流，·-Gff还适用于监视PDN与UE之间的所述数据分组流以检测第一接入的网络性能，-GW还适用于在网络性能变成低于阈值时将数据分组流的路由选择转移到第二接入。该目的最后借助于一种策略控制功能PCF而得以解决，该策略控制功能适用于在由策略实行功能PEF通知检测到网络性能变成低于阈值时，指示如权利要求13-14的任一项所述的GW将数据分组流的路由选择转移到第二接入。本发明有关的主要优点是，检测能够在任何时间点发生的网络性能更改的功能性能够被集中并与服务知识相耦合。不要求从网络中的多于一个位置来收集有关网络性能的信息。网络性能的知识与在现有PCC (策略和计费控制)功能性上构建的服务知识相联系。通过将两个信息源耦合在一起，网络能够快速地响应带宽约束，并保护服务表现良好。RTT (往返程时间)和分组重新传送(两种简单操作)用作判定的输入数据对CPU负载的影响低。测量因此能够被进行而对节点性能的影响极小。将功能的集合定位在网络中的一个点使得信令负载能够降低到最小值。另外，如果备选接入已预建立，则转变时间能够降低到最小值。服务因此表现良好，并且最终用户感知不受影响。通过实现从属权利要求的一个或几个特征，实现了另外的优点。这将在下面进一
步解释。
在下述内容中，将参照附图中示出的示例，更详细地描述本发明，其中图I示意示出网络信令图。图2示出根据本发明的功能构建块；图3示出根据本发明的方法的流程图。
具体实施例方式带有下述内容中所述进一步发展的本发明的实施例要仅视为是示例，决不是要限制专利权利要求提供的保护范围。本发明涉及用于将至少一个服务或IP会话从第一接入转移到第二接入的方法。它还涉及适用于相同目的的网关和策略控制功能PCF。即使详细的描述描述了这些功能执行的方法，但本领域技术人员认识到，适用于执行这些方法步骤的这些功能也在描述中公开。图I示出本发明优选在其中实现的网络。图I示出系统架构演进(SAE)核心网络。网络的组件经参考点和接口 (Gn、Gp、S3、S4、S10、SlUSlu, S5、Gxa、Gx、Rx、S2a、SGi)相互通信，这将在此处不更详细地描述。SAE核心网络的一些组件是移动性管理实体(MME) 15、服务网关(S-GW) 17和将在下述内容中例示为分组数据网关(H)N-GW)18的网关GW。MME 15负责控制E-UTRAN无线电接入网络(RAN) 12和为用户设备UE 10选择S-GW17。从现在开始，所有RAN将称为“接入”。MME还为E-UTRAN接入与分成pre-rel_8和rel_8GERAN/UTRAN的GERAN/UTRAN接入11之间的移动性提供控制平面功能。S-GW路由和转发用于特定服务的数据分组流28。它还充当E-UTRAN与GERAN/UTRAN之间移动性的移动性锚。服务GPRS支持节点(SGSN) 14在GPRS核心网络中，例如负责路由和转发来往于UE的数据分组流28。在SAE中，它连接到MME和S-GW。 PDN-Gff 18通过作为用于UE的业务的出口和进口点，在UE 10与外部分组数据网络(PDN) 19之间提供连接性。UE可与多于一个TON-GW 18具有同时连接性以便接入多个PDN0 PDN-Gff的主要作用是充当3GPP与诸如WiMAX和3GPP2等非3GPP技术之间移动性的锚。非3GPP技术在下述内容中也由术语“接入”来包括。PDN-Gff 18包括策略实行功能PEF 21(参见图2)。PEF在下述内容中将由策略和计费实行功能PCEF来例示。PCEF包含策略实行和TON-GW中基于数据分组流的计费功能性。它提供对在TON-GW的用户平面业务处理及其服务质量的控制。它还提供服务数据流检测和计数。存在活动PCC (策略和计费控制)规则时，PCEF只允许服务数据流通过TON-GW。在下述内容中由策略控制和计费规则功能16PCRF所例示的策略控制功能通过经Gx参考点提供PCC规则来控制PCEF。PCRF中的PCC规则判定可基于PCEF经Gx参考点所获得的信息。PCRF能够通过更改PCC规则来在PDP上下文基础上为UE控制接入，参见图
I。这将在下述内容中更详细地描述。无线网络中的带宽变化可导致分组丢弃，并且还能够影响服务感知。在一种接入变得过载而同时可用的备选接入可能具有所需资源时，需要一种机制将服务或IP会话动态转移到最有利的接入。为了能够实现此类转移，本发明包括为将至少一个服务或IP会话从第一接入转移到第二接入而执行的某些步骤。服务例如是UE 10与TON 19之间的电话或音频/视频流传送。本发明包括以下步骤，参见图1-3 I. PDN-Gff 18通过第一接入11、12、13在PDN 19与UE 10之间路由25用于所述服务或IP会话的数据分组流20。2. PDN-Gff 18监视26PDN 19与UE 10之间的数据分组流20以检测第一接入11、12、13的网络性能。3.在网络性能变成低于阈值时，PDN-GW将数据分组流20的路由选择转移27到第二接入 11、12、13。通过本发明，使得能够选择最适用于特定服务或IP会话的接入11、12、13，并由此补偿某种接入上的带宽变化。通过提议的方法，保持运营商控制服务输送(基于网络的解决方案)，并且同时确保订户不受带宽或延迟变化影响。它为运营商提供了允许订户预期的方式中的服务输送的工具。通过数据分组流28的监视26，在网络中识别带宽约束。带宽约束能够导致分组丢弃或大的分组延迟。通过分析网络性能，网络知道端对端约束。当联系网络性能的知识和服务意识(service awareness)时，网络能够做出决定,选择哪种接入以用于最佳服务输送。在本发明中，第一和第二接入是GERAN/UTRAN 11 (pre-rel-8或rel_8接入)、E-UTRAN 12和/或非3GPP接入13。本发明能够实现在至少两种接入之间转移服务。第一和第二种接入能够是相同或不同的接入技术。例如，第一接入是GERAN/UTRAN 11，并且第二接入是非3GPP接入13。作为一种备选，第一接入可以是E-UTRAN 12，并且第二接入是不同的E-UTRAN接入。本领域技术人员认识到，第一和第二接入能够是任何适合的技术。
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第一接入11、12、13是最优选的选择，而第二接入11、12、13是备选接入。在执行步骤I前，UE 10可最初通过第一和第二接入连接到I3DN 19。由此可在数据分组流28的路由选择转移前通过第二接入来建立接入。为了建立到第二接入的连接，I3DN-GW 18可触发承载过程。到第二接入的连接在醒来之前在待机模式中。事先准备第二接入的优点是能够缩短转变时间。相应的接入包括相应的分组数据网络承载，这能够实现UE 10与TON 19之间的分组数据流28。承载可以是由UE设置的默认承载和/或由PCEF或GW设置的专用承载。数据分组流28优选是传送控制协议TCP流，因为监视在TCP中最适合。为了监视网络中网络性能的拥塞，需要分析数据分组流28性能。为了能够实现分析，TON-GW 19中的PCEF 21可在数据分组流28中路由的分组20上执行分组报头检查以识别分组。监视和分析优选由PCEF中的深度分组检查DPI功能性来执行。通过测量数据分组流28往返程时间(RTT)，可识别网络性能。这意味着通过测量数据分组流28中数据分组20转发到UE 10的时间和从UE 10收到确认分组的时间之间的RTT,由DPI监视数据分组流28。数据分组20由TON-GW 18转发，并且确认分组由I3DN-GW接收。在例如由于资源短缺而在RAN中需要缓冲分组20时，能够发生往返程时间的更改。如果分组正在被缓冲，则它导致更长的往返程时间，因此，能够假设传送资源的缺乏。如果往返程时间减少，则更少缓冲分组。这能被解读为转发资源可用。通过分析测量，能够做出与在定义时间点或在某个时期上网络性能有多好相关的估计。网络性能能够与RTT组合，或者作为备选，能够通过测量到UE 10的数据分组流中数据分组20的重新传送来监视数据分组流28从而被识别。TCP分组20的重新传送例如能够在覆盖成为问题时发生。在监视数据分组流特性时，网络能够进行假设，并在服务更可能表现良好的情况下，做出判定以选择另一种接入11、12、13。通过分析测量和比较无线网络中的更改，S卩，能够估计接入性能。在DPI已识别网络性能时，出自识别的结果被转发到比较功能23，参见图2。在比较功能中，比较被监视的数据分组流和以前被监视的分组数据流28值以检测网络性能的变化。以前被监视的流值存储在存储库24中。比较功能可位于I3DN-GW 18中或在PCRF 16中。如果检测到网络性能变成低于阈值，则通知PCRF 16。PCRF随后指示TON-GW 18将数据分组流28的路由选择转移到第二(备选)接入。这意味着例如如果RTT的网络变化变得太大并且越过预定义的阈值，则比较功能23向PCRF指示网络性能(即接入传送能力)已超过最低可接受限制。类似地，如果DPI指示IP分组的重新传送和重新传送的次数越过预定义的阈值，则比较功能向策略控制功能指示此情况。如果在roN-GW 18中部署动态PCC，则roN-GW需要将资源约束通知PCRF。如果随后措施是将服务转移到备选接入，则它指示PCEF 21开始转变过程并且激活备选接入。PCRF 16基于收到的网络性能信息和配置的PCC规则来判定要采取哪个措施。PDN-Gff 18在被指示(由PCRF)转移数据分组流28的路由选择时向第二接入安装PCC规则。一旦roN-GW已执行到备选接入的转变，PCRF便被通知成功。总之，本发明提供的优点是它使用构建在现有PCC上的简单架构。它还降低了信令负载(能够远程检测拥塞)，并且快速选择新接入(到新接入的低转变时间)。其它优点 是在带宽约束成为问题时服务可靠性得到保证。它对可用带宽的动态更改提供快速反应，并且提供基于网络的解决方案(使运营商保持控制)。最后，通过本发明，无需只依赖终端支持，并且提供了集中式网络性能监视。本发明不可视为限于上述示例。在随后专利权利要求的范围内，多种另外的变型和修改是可能的。本发明可在备选路径可用的任何网络中部署。此外，对于QoS功能性有限的接入网络，例如WLAN，或者在网络的接入与服务意识部分之间几乎无集成的接入网络，它提供了在网络性能下降并且服务变得受影响时采取措施的方式。
权利要求
1.一种用于将至少一个服务或IP会话从第一接入(11，12，13)转移到第二接入(11，12,13)的方法，包括以下步骤 -网关(IS)GW通过所述第一接入(11，12，13)在分组数据网络H)N(19)与用户设备(IO)UE之间路由(25)用于所述服务或IP会话的数据分组流(28)， -所述GW(IS)监视(26)所述TON(19)与所述UE(IO)之间的所述数据分组流(28)以检测所述第一接入(11，12，13)的网络性能， -当所述网络性能变成低于阈值时，所述GW(IS)将所述数据分组流(28)的路由选择转移(27)到所述第二接入(11，12，13)。
2.如权利要求I所述的方法，其中所述GW(IS)在所述数据分组流(28)中路由的分组(20)上执行分组(20)报头检查以识别分组(20)。
3.如前面权利要求任一项所述的方法，其中所述数据分组流(28)是传送控制协议TCP流。
4.如前面权利要求任一项所述的方法，其中通过测量所述数据分组流(28)中的数据分组(20)转发到所述UE(IO)的时间与从所述UE(IO)收到确认分组的时间之间的往返程时间来监视所述数据分组流(28)。
5.如前面权利要求任一项所述的方法，其中通过测量所述数据分组流(28)中数据分组(20)的重新传送来监视所述数据分组流(28)。
6.如前面权利要求任一项所述的方法，其中所述第一接入(11，12，13)是最优选的选择。
7.如前面权利要求任一项所述的方法，其中比较所监视的数据分组流(28)和以前监视的分组数据流值以检测所述网络性能的变化。
8.如前面权利要求任一项所述的方法，其中如果检测到所述网络性能变成低于所述阈值，则通知策略控制功能(16)PCFJy^SPCFae)指示所述GW(18)将所述数据分组流(28)的路由选择转移到所述第二接入(11，12，13)。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述GW(IS)在被指示转移所述数据分组流(28)的路由选择时，向所述第二接入(11，12，13)安装PCC规则。
10.如前面权利要求任一项所述的方法，其中在转移所述数据分组流(28)的路由选择前，通过所述第二接入(11，12，13)建立接入(11，12，13)。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述GW(IS)触发承载过程以建立到所述第二接入(11，12，13)的连接。
12.如前面权利要求任一项所述的方法，其中所述GW(18)中的策略实行功能(21)PEF监视所述数据分组流(28)。
13.一种适用于将至少一个服务或IP会话从第一接入(11，12，13)转移到第二接入(11，12，13)的网关(18)GW， 特征在于 -所述GW(IS)适用于通过所述第一接入(11，12，13)在分组数据网络(19)TON与用户设备(IO)UE之间路由(25)用于所述服务或IP会话的数据分组流(28)， -所述GW(IS)还适用于监视(26)所述TON(19)与所述UE(IO)之间的所述数据分组流(28)以检测所述第一接入(11，12，13)的网络性能，-所述GW(IS)还适用于在所述网络性能变成低于阈值时将所述数据分组流(28)的路由选择转移(27)到所述第二接入(11，12，13)。
14.如权利要求13所述的GW(18)，其中所述GW(18)中的策略实行功能(21)PEF适用于监视所述数据分组流(28)。
15.一种策略控制功能(16)PCF，适用于在由策略实行功能PEF(21)通知检测到所述网络性能变成低于阈值时，指示如权利要求13-14的任一项所述的GW(IS)将所述数据分组流(28)的路由选择转移到所述第二接入(11，12，13)。
全文摘要
本发明涉及一种用于将至少一个服务或IP会话从第一接入转移到第二接入的方法，包括以下步骤-网关GW通过第一接入在分组数据网络PDN与用户设备UE之间路由(25)用于所述服务或IP会话的数据分组流，-GW监视(26)PDN与UE之间的所述数据分组流以检测第一接入的网络性能，-在网络性能变成低于阈值时，GW将数据分组流的路由选择转移(27)到第二接入。
文档编号H04W36/30GK102804856SQ200980160307
公开日2012年11月28日 申请日期2009年6月30日 优先权日2009年6月30日
发明者J·施滕费尔特, D·科普林, S·罗默, H·勒内克 申请人:瑞典爱立信有限公司