专利名称：用于确定拥塞状态的基础设施设备和方法
技术领域：
本发明涉及用于被设置为向和/或从移动通信装置通信数据的移动通信网路的基础设施设备、以及用于通信数据包的方法。
背景技术：
移动通信系统在过去十几年内从GSM系统(全球移动系统)发展为3G系统并且现在包括包数据通信以及电路交换通信。第三代合作伙伴项目(3GPP)现在开始开发被称作长期演进(LTE)的移动通信系统，其中核心网络部分已经被发展为形成基于早期移动通信网络架构组件的融合的更简化的架构、和在下行链路基于正交频分复用(OFDM)而在上行链路基于单载波频分多址(SC-FDMA)的无线电接入接口。核心网络组件被配置为根据增强的包通信系统来通信数据包。目前，移动通信服务主要是人对人(H2H)通信，即由一个人对另一个人传送的数据或至少是为了呈现给人类而传送的数据。现在认为，存在希望满足向和/或从机器通信的需求，该通信一般被称作机器型通信(MTC)或机器对机器(M2M)通信。MTC通信可以被表征为例如响应于某些其他激励或报告机器的某些属性的事件或某些检测参数或所谓的智能测量来通信从源自动生成的数据。因此，在诸如声音的人类通信可以被表征为需要几分钟的通信会话的通信，在该通信会话中，数据被其间带有停顿地生成为几毫秒的脉冲，或诸如视频的人类通信可以被表征为以基本恒定的比特率传送数据流的同时，尽管应理解存在广泛多样的可行的MTC通信，但MTC通信总体上可以表征为零星地通信少量的数据。应当理解，但是总体上希望提供可以有效地操作的、特别是尽管不排除关于由于通信MTC通信装置所生成的数据包而出现的挑战也可以有效地操作的移动通信系统和网络。
发明内容
根据本发明，提供了一种用于形成移动通信网络的一部分的基础设施设备，该移动通信网络用于向和/或从移动通信装置通信数据，基础设施设备被设置为操作用于:接收对移动通信网络根据经由通信承载通信的数据包的相对类型基于请求向移动通信装置提供的一个或多个的通信承载的指示，该通信承载用于支持通信会话，对数据包类型的指示用于配置通信承载，确定向移动通信网络中的移动通信装置提供的多个预定类型的通信承载的每个类型的承载的数量，并且根据多个预定类型中的每一个类型的通信承载的每个类型的数量确定移动通信网络的状态。 本发明的实施方式可以提供用于移动通信网络的基础设施设备，该基础设施设备被设置为操作用于计算向移动通信装置提供的多个预定类型的通信承载的每个类型的承载的数量。通过计算由移动通信网络提供的不同类型的通信承载的每一种类型的数量，并例如通过比较不同类型的通信承载中的每一种类型的数量与一个或多个对应的预定阈值，可以对移动通信网络的状态作出评估。这样，例如，如果每种类型的通信承载的计数中的一个或多个计数超过对应的阈值，则可以确定移动通信网络处于拥塞状态。之后移动通信网络可以控制经由通信承载的数据包通信以减少拥塞。在某些示例中，移动通信网络可以将MTC指示符或低优先级指示符存储在核心网络实体中，例如存储在用于一个或多个通信承载的每个承载的MME、S-GW和/或TON-GW中。这些指示符可以用于计算以下项: 所建立的用于MTC的承载的数量和/或； 具有为MTC配置的部分承载的装置的数量和/或； 所建立承载专门用于MTC的装置的数量(该装置纯粹用于MTC应用，即所谓的MTC装置或为MTC配置的UE)；之后，基础设施设备可以比较这些承载数量中的每个数量与预定阈值以确定移动通信网络的状态，比如确定网络是否拥塞。在另一示例中，控制单元可以确定由网络的不同部分服务的MTC装置的相对位置。在一个示例中，数据包的通信控制包括存储和/或抛弃较低优先级的和/或用于从或向机器型通信应用通信的数据包，并且优选地不存储和/或不抛弃经由其他更高优先级的通信承载通信的数据包。因此，例如可以通过减少来自较低优先级或MTC应用的数据包通信来管理在移动通信网络上的拥塞。根据本发明的另一方面，提供了一种用于向和/或从移动通信网络通信数据的移动通信装置。移动通信装置被设置为操作用于:通信用于经由通信承载通信的数据包的相对类型的指示，该通信承载用于支持移动通信装置的通信会话，对数据包类型的指示用于配置通信承载；并且根据对数据包类型的指示通过经由一个或多个基站到一个或多个基础设施设备的通信承载通信数据包，移动通信网络根据经由通信承载通信的数据包的类型控制经由通信承载的数据包的通信。根据本发明的另一方面，提供了一种用于向和/或从移动通信装置通信数据的移动通信网络。移动通信网络包括核心网络部分和无线电网络部分，该核心网络部分包括多个基础设施设备，该无线电网络部分包括设置有用于向或从移动通信装置通信数据的无线访问接口的多个基站，移动通信网络被设置为根据经由通信承载通信的数据包的相对类型基于请求向移动通信装置提供通信承载，该通信承载用于支持通信会话，对数据包类型的指示用于配置通信承载。移动通信网络包括控制单元，该控制单元被设置为操作用于确定向移动通信网络中的移动通信装置提供的多个预定类型的通信承载的每个类型的承载的数量，并根据多个预定类型的每一个类型的通信承载的每个类型的数量确定移动通信网络的状态。本发明的其他方面和特征在所附权利要求中被定义，并且包括用于形成通信装置的关联组的通信装置以及通信数据的方法。
现在将参考附图来描述本发明的示例实施方式，其中相同的部分具有相同的所分配的附图标记，并且其中:
图1是形成根据3GPP长期演进(LTE)标准来操作的通信系统的移动通信网络和移动通信装置的示意性框图；图2是图1中所示的网络元件的示意性框图，该网络元件被配置为经由用于图1中所示的移动通信网络的通信承载向和/或从移动通信装置通信数据包；图3是示出了在使用两个通信承载在通信装置上运行的四个应用程序的移动通信装置的示意图；图4是示出了移动通信装置生成和通信承载建立或配置消息的示例的部分示意部分流程图；图5是示出了移动通信装置生成和通信消息的示例的部分示意部分流程图，该消息包括数据包是低优先级的或数据包由MTC应用或装置生成的指示；图6是示出了其中移动通信装置建立或配置用于低优先级和/或MTC型数据包的通信承载的处理的流程图，其反映了图4的示例；图7是示出了移动通信装置建立或配置用于低优先级和/或MTC型数据包的通信承载的处理的流程图，其反映了图6中所示的示例；图8是图1中所示的被配置为向和/或从移动通信装置通信数据包的网络元件的示意性框图，图8将上行链路通信承载与下行链路通信承载分开示出；图9是示出相对于二十四小时时段内的时间，在通信网络上关于所通信的数据包方面的负载曲线的示图；图10是根据本技术所调整的、形成支持图8中所示的通信承载的通信链的一部分的服务网关的示意性框图；图11是经由两个路由器以预定的服务质量使用通信承载来通信的包数据网络网关和服务网关的示意性框图；图12是示出了其中移动通信网络根据来自一个通信承载的数据包关于另一通信承载的数据包的相对优先级来控制数据包通信的处理的流程图；图13是被调整为包括根据本技术操作的控制单元的、形成图1中所示的通信系统的移动通信网络和移动通信装置的示意性框图；图14是示出了根据依照本技术确定的网络的相对负载来控制移动通信网络的处理的流程图；以及图15是示出了被配置为向网络元件分配对通信承载用于低优先级或MTC型应用的指示的LTE网络组件的示意性框图。
具体实施例方式现在将参考使用根据3GPP长期演进(LTE)标准来操作的移动通信网络的实现方式来描述本发明的实施方式。图1提供了 LTE网络的示例架构。为了经由无线接入接口传送和接收数据，通信装置I各自均包括传送器/接收器单元3。 基站或eNodeB2连接至被配置为当通信装置I在整个移动通信网络漫游时进行到该通信装置I的移动通信服务的路由和管理的服务网关S-GW6。为了维持移动性管理和连接性，移动性管理实体(MME) 8使用存储在归属用户服务器(HSS) 10中的订阅者信息来管理与通信装置I的增强型包服务(EPS)连接。其他核心网络组件包括策略计费和资源功能(PCRF) 12、连接到因特网16并且最终连接到外部服务器20的包数据网关(P-GW) 14。从Holma H.和 Toskala A 的名为 “LTE for UMTS OFDM and SC-FDMA based radio access”的书中从25页之后的内容可以搜集到关于LTE架构的更多信息。在以下描述中，使用了 LTE/SAE术语和名称。然而，本技术的实施方式可以应用于诸如具有GPRS核心网络的UMTS和GERAN这样的其他移动通信系统。承载配置本技术的示例实施方式提供了在通用或专用装置中采用的用于允许MTC应用和常规应用共存的配置。目前，长期演进/增强型包通信(LTE/EPC)系统(版本-10)提议将装置配置为低优先级装置或MTC装置。MTC指示必须用于被配置用于MTC应用的移动通信装置(MTC装置)，而低优先级指示可以用于所有装置，即常规的人对人以及MTC装置。MTC指示在MME、SGff和TON-GW被存储为上下文数据，而低优先级指示则可以存储在网络中以协助计费记录的生成。低优先级指示符通常由分配预留优先(ARP)值来指示，分配预留优先值是定义通信承载的参数的服务质量QoS的参数中的一个。ARP值确定网络应当怎样对待通过这些通信承载发送的数据包并且间接地确定怎样对待生成这些数据包的用户。诸如MTC指示这样的这些额外的承载参数不在QoS参数中反映，并且只可以由逻辑实体来考虑，该逻辑实体将该额外的MTC指示符信息存储在例如S-GW和TON-GW中。目前，装置可在制造加工期间或在之后借助OMA DA和/或(U)SMOTA进程进行配置。一旦配置了装置，该配置至少在装置附接到网络时有效。装置不能改变它的配置参数，但是网络可以借助前述的进程改变这些参数。然而，这不会经常发生一因为这些过程的主要目的是实现初始配置，例如在第一次附接或当设备已经被改变而不允许频繁的重新配置时。此外，已知的移动通信网络不根据低优先级或MTC指示来建立或配置通信承载。根据本技术，被配置为建立通信承载的移动通信装置被配置为当请求承载或修改现有承载时，对移动通信网络提供对即将通信的数据的相对类型的指示。在一个示例中，所指示的数据的类型是低优先级指示符并且另一示例是提供对所通信的数据用于MTC应用的指示的指示符。因此，本技术的实施方式可以: 动态地设定每个应用和/或流量类型的接入指示符，例如MTC指示和低优先级指示这样的所谓的接入/流量类型指示； 设定和/或修改存储在系统中的上下文信息中的指示符； 收集通信网络实体的统计信息； 根据所指示的流量来控制移动通信网络； 修改系统使得能够以弹性的方式来设置和修改这些指示符。低优先级指示符和MTC指示符用于接入层(AS)接入消息中并且还用于非接入层(NAS)接入消息中。这些指示符的使用由配置参数来管理，这些配置参数在移动通信装置附接到网络的时间内通常仍保持固定(如以上说明的，可能有一些例外)。根据本技术，提出了一种能够基于由应用程序生成的流量类型来动态配置通信承载的方案。例如，MTC应用可以报告汽车、紧急处理应用、每小时同步邮箱的邮件客户、允许进行VoIP呼叫的H2H应用等的某些维护参数。 如以上说明，根据当前提出的LTE/EPC标准(版本-10)，引入了两个指示符来指明MTC装置和低优先级装置。MTC指示必须用于被配置用于MTC的UE (MTC装置)，而低优先级指示可以用于所有装置，即常规装置和MTC装置。MTC指示在MME、SGW和TON-GW被存储为上下文数据，而低优先级指示则可以存储在网络中以协助计费记录的生成。目前，这些指示用于管理在AS和NAS等级的接入优先级。因为这些指示与以半静态方式配置的移动通信装置相关联，所以总是在接入时使用相同的指示。这可能意味着由这些装置配置的通信承载中的一些或全部将具有被存储为其上下文信息的一部分的相同的指示。根据本技术，允许移动通信装置在AS和/或NAS消息中发送指示符，该指示符不仅可以信号通知装置类型(如当前这样)，而且还可以信号通知应用类型或流量类型。典型地，应用类型将是: 低优先级的MTC应用.Η2Η 应用 低优先级的Η2Η应用.MTC 应用应用类型可以反映可具有来自以下列表的任何性质的流量类型:1.延迟耐受数据2.MTC数据，当同步接入可能时自动生成3.常规优先级数据4.低优先级数据5.高优先级数据当准许初始接入时考虑该信息。在后续的接入尝试中，触发接入的移动通信装置和间接触发接入的应用程序可以使用不同的接入指示。系统也可以授权应用使用某些接入/流量标识符。例如，应用需要被数字地签名并且在附接时系统授予应用使用某些接入指示的许可。移动通信装置的操作系统检查应用的行为并且核实只有被数字签名的应用被安装和执行，并且/或者系统监视被装置所使用的接入参数是否遵守由服务提供者或操作者签名的服务级别协议(SLA)。本技术的其他的实施方式可以提供附接进程，该附接进程至少导致默认承载的建立。对于默认承载，接入指示存储在系统中。然而，移动通信装置也可以明确地信号通知这些指示符。如果在随后将建立专用承载，那么在接入时所使用的指示符都被为每个承载存储。如果专用的承载建立进程由网络发起或可选地由移动装置发起，则这些指示符由网络明确地提供。在承载的接入参数与由移动装置在接入时所使用的接入参数不同的情况下，可以应用移动装置所发起的进程。当在一次接入尝试中创建多个承载时，移动通信装置或网络可以在NAS消息中以明确地信号通知每个承载的方式来信号通知这些承载，除非在接入时所使用的指示符用于所有的承载。在另一示例实施方式中，网络可以通过使用现有修改进程来以向消息添加最小量的新的接入参数的方式来修改存储在核心网络实体中的接入指示信息，以使网络可以被信号通知需要更新/改变那些指示。在另一示例中，移动通信装置还可以请求修改承载并且可以提供即将使用的接入参数，或者如果不提供该信息则提供在接入时所使用的指示符来代替。 在进一步的示例中，通信承载可以设置有与相同或不同APN相关联的不同的接入指示。因为与承载相关联的指示符被存储为承载的上下文信息的一部分，所以可以在系统中区别通信承载。这允许网络区分对于来自不同的应用和/或数据源的C平面和/或U平面数据的处理。相同的应用可能可以产生不同的流量类型，所以接入指示对于后续的接入尝试会发生变化。由于只使用承载修改进程来修改承载的上下文，所以移动通信装置可能可以使用与存储在承载上下文中的接入指示不同的接入指示。其他示例可以提供以下方面: 一旦接入被准许，其他的应用就可以发送/接收数据而与其接入指示符无关。假设接入被拒绝，则要求更少限制的应用仍然可以使用不同的指示符来发起后续的接入尝试。然而，具有相等或更低的权限的任何应用都会被阻止。 系统可以根据从最高优先级到最低优先级的列表来对接入尝试分配优先级，诸如:最高优先级:设定MTC指示组，常规优先级:无指示符组，低优先级:低优先级指示组，最低优先级=MTC和低优先级指示组； 当系统阻止较高优先级接入时，所有较低的优先级接入尝试都被通过施加于其上的相同的限制来引申地阻止 当系统阻止较低的优先级接入时，可以进行较高的优先级接入。如果系统也阻止较高的优先级接入，则引申地对较低的优先级接入施加限制，除非系统明确地提供限制。 可以有如由APR值指示那样的更多的优先级级别。现在将说明实现本技术的更详细的示例实现方式。图2提供了可以作为当附接至移动通信网络时移动通信装置20所遵循的附接过程的一部分的、移动通信装置20通信对通信承载的请求的示例。如图2所示，移动通信装置20将附接或请求消息通信至eNodeB2,其进一步被通信至附接到eNodeB2的服务网关S-GW6，并且随后通信至分组数据网关TON-GW14。然而根据本技术，移动通信装置20可以运行一个或多个应用程序。根据本技术，在移动通信装置上运行的一个或多个的应用程序中的每一个都可以接入用于支持由这些应用程序所提供的通信服务器的一个或多个的通信承载。因此如图3所示，移动通信装置20可以包括收发器单元30、控制处理器32和程序执行处理器34。控制处理器32控制经由无线接入接口向eNodeB2通信无线电信号的收发器单元，以便向和从移动通信网络通信数据包。如图3所示，处理器34被设置为执行多个应用程序，在本示例中处理器执行四个应用程序A1、A2、A3和A4以便对用户提供通信服务。然而如图3所示，四个应用程序A1、A2、A3和A4经由两个承载36、38来通信数据，其中，这两个承载由应用程序A1、A2、A3和A4中的一个或多个建立。 对于熟悉LTE标准的技术人员显而易见的是，移动通信装置可以建立或修改默认承载或专用承载。示例在图3中示出。在图3中，当移动通信装置20第一次接通时，发送至移动通信网络的消息22是注册/附接消息。相应地，移动通信网络使用可以在例如移动通信网络的HSS中提供的参数来建立默认承载。然而，之后通信装置20可以通过向MME发送相应的消息根据某些参数来请求专用的承载，其中，该MME例如为相同PDN-GW或接入点名称APNl建立专用的承载。同样地，移动通信装置可以为具有不同接入点名称APN2的不同TON GW建立专用的承载。然而，本技术提供一种用于信号通知要经由默认承载或专用承载36、38通信的数据的相对优先级的配置，其使得移动通信网络可以对经由那些承载的数据包通信进行区分，从而达到根据承载的类型对通信进行不同控制的效果。在一个示例中，如果利用对该通信承载是低优先级的数据包承载或该数据包被通信用于MTC型通信的指示建立通信承载，则移动通信网络的一个或多个的节点可当网络拥塞时例如缓冲这些数据包预定的时间以便控制该拥塞。图5中提供了来自提供低优先级消息或MTC配置消息的移动通信装置20的请求消息的通信的示例。在图5中，示出了承载配置消息22.1包括低优先级消息50及MTC配置指示符52。然而，尽管在其他示例中，可以在即将附接至移动通信网络时通信承载配置消息，但是移动通信装置仍然可以通信接入参数以便建立或修改承载，这可以是AS或NAS通信的一部分。相应地，图5提供了示出用于AS通信及NAS通信的低优先级指示符50或MTC指示符52的通信的示例。对于熟悉LTE标准的技术人员显而易见的是，承载只配置一次，在此之后可以对这些承载进行修改或释放。然而，尽管建立了承载，但每次接入的接入参数也可以改变。这些接入参数例如在RRC连接请求中可以为AS级别，例如在服务请求消息中可以为NAS级别。返回图3并根据本技术，多个应用程序A1、A2、A3和A4中的每一个可以根据具有不同优先级的不同类型通信数据包。例如，前两个应用程序Al、A2根据常规优先级通信数据包，而后两个应用程序A3、A4通信低优先级数据。在一个示例中，如果授予第一应用程序Al接入权以经由一个或多个的通信承载36、38通信，则在收到提供即将通信的数据包的相对优先级的请求的承载配置消息或NAS或AS消息之后将授予第二应用程序A2接入权。在另一示例中，如果后两个应用程序A3、A4中的一个经由承载38通信低优先级通信的请求，之后如果该请求被MME拒绝，则数据无法经由前两个应用程序A1、A2通信，除非这两个应用程序请求常规优先级接入并且系统准许该接入。相反，如果允许应用程序Al通信常规优先级数据，则来自第三及第四应用程序A3、A4的低优先级数据包将被允许。如所理解的，对通信承载的接入权可以由移动通信网络中的不同实体授予。例如，在AS级别，由eNodeB管理接入，而在NAS级别，则由MME管理接入。就承载配置而言，这发生一次，U平面路径上的所有节点都需要提供授权。因此，根据本技术且如图3、4、5所示，本技术提供一种用于应用程序的设施以配置用于通信数据包的承载，以达到使得应用程序可以识别由通信承载所通信的数据包的类型，从而移动通信网络相应可以调整通信承载的配置以关于这些数据包相对于其他类型的数据包的相对类型来不同地处理该承载所通信的数据包。例如，数据包可以被识别为低优先级或MTC数据包或兼具两者的数据包，并相应地调整通信。图6中提供了示出本技术的简要过程，概括如下:S2:移动通信装置执行附接或注册进程，其中该装置初始地附接至移动通信网络。这例如可以是当移动通信装置通电的时候。作为附接或注册进程的一部分，移动通信装置通信包括接入参数的某些上下文数据。根据本技术的接入参数可以包括诸如低优先级指示符这样的对即将被通信的数据包类型的指示或对即将经由通信承载通信的数据包用于通信装置上运行的MTC应用程序的指示。类型指示符可以包括低优先级指示符和MTC应用指示符的组合。 S4:之后移动通信网络利用由移动通信装置提供的接入参数创建从移动通信装置至TON-GW的默认类型的通信承载。移动通信网络基于由移动通信装置通信的接入参数和/或诸如存储在移动性管理实体(MME) 8或归属用户服务器(HSS) 10中的接入指示这样的存储在网络中的接入指示来创建默认承载。S6:如果存储在移动通信网络中的接入指示指出移动通信装置可以设置有用于由移动通信装置所指示的数据包所请求类型的通信承载，则设置该类型的默认承载，或者如果接入指示指出通信装置不应该设置有用于该所请求类型的通信承载，则为存储在网络中的接入指示设定默认的通信承载。因此，移动通信网络控制为移动通信装置所部署的默认承载的类型，并同时考虑移动通信装置所请求的承载的类型。例如，如果存储在移动通信网络中的接入指示允许常规类型的通信承载，则对低优先级和/或MTC应用承载的请求提供默认承载。在建立用于从和向移动通信装置通信数据包的通信承载之后，移动通信装置可能要求设置专用通信承载。可以利用接入参数来建立专用承载或者可以修改用于所建立的专用承载的接入参数。类似地，可以修改默认承载的参数。例如，这可能是因为在通信装置上执行的应用程序可能要求特定类型的数据包通信。因此，可以执行图7中所示的流程图，概括如下:S8:作为AS或NAS信令消息的一部分，移动通信装置上的应用程序可以请求专用承载，该信令消息由于传统信令活动而可被通信至移动通信网络，但可以包括对即将通信的数据包类型的指示。例如，AS或NAS消息可以包括对低优先级的数据包的指示或对所通信的数据包用于MTC应用程序的指示或这两个消息的组合。之后专用通信承载可以从现有PDN-Gff或使用不同接入点名称的另一 I3DN-GW通过通信网络建立。S10:可选地，移动通信装置可以通过通信承载修改消息来请求用于应用程序的专用承载，该承载修改消息可以包括对即将被经由通信承载通信的数据包的类型的指示以及其他参数。S12:移动通信网络可以通过建立与默认通信承载并行运行的新通信承载来提供专用通信承载。如根据本技术所理解的，在移动通信装置上执行的应用程序负责信号通知即将在所配置的通信承载上被通信的数据包的类型。根据一个示例，移动通信网络的运营商可以为MTC通信和/或更低优先级通信设定更低的流量，从而鼓励运行应用程序的用户配置应用程序来请求用于更低优先级数据包和/或MTC应用数据包的通信承载。用户平面控制:网络对数据包进行不同处理 如以上说明的，规定LTE/EPC系统(版本9)的当前状态不能区分MTC装置和常规用户。然而，尽管已做出努力解决C平面数据的缺陷，但U平面数据只能利用对常规用户和MTC用户来说是相同的通常的QoS参数组来进行区分。当移动通信网络处理由这些MTC通信装置生成的数据时，该方法可能是不足够的，这种情况可能与网络要被充分利用且即将经历或正在经历拥塞的情况有关。目前已经提出，当已针对处于IDLE模式下的移动通信装置接收数据时，要求S-GW缓冲下行链路数据并将下行链路数据通知消息发送至MME。这可以将低优先级指示和/或MTC指示纳入考虑。数据必须上行传递(traverse up)至S_GW,其中，数据被缓冲且可选地在某些情况下被丢弃。只有当在下行链路上数据即将被通信至移动通信装置时，如果移动通信装置处于IDLE模式下时缓冲才会发生。然而，本技术提出缓冲即将从移动通信装置传输至移动通信网络的上行链路数据。
移动通信网络还包括可以放置在roN-GW与S-GW之间的路径上的IP路由器，然而，这些节点无法理解承载的概念并且通常使用一些标记来将相同的流量处理应用到具有相同QoS参数组的承载。例如，通信网络可以被充分利用或即将/正经历拥塞。路由器可以应用标准拥塞控制机制来开始缓冲，并在稍后开始丢弃对所有用户有不利影响的数据。具有可用的某些其他信息的节点可以以智能的方式来支持IP路由器，尝试防止出现拥塞或在防止波动(wave)或所谓的同步效应的过程中协助路由器，这些效应使得当拥塞被解决时，网络仍面临可能导致另一拥塞的未解决/积压数据的压力。当所选定的数据组被从缓冲区中刷新掉(flashed)或被丢弃时，可以引入控制器装置以使用算法来控制过程。该算法可以使用受网络提供的其他参数控制的可变计时器(例如，当前系统利用率和/或拥塞通知等)以便交错安排缓冲区被刷新的时间。图8提供了数据包经由eNodeB2及S-GW (服务网关)6从移动通信装置20向TON-GW14通信的说明图，图8以一维排列示出了通过图1所示的移动通信网络的数据包通信。如图8所示，为通信装置20建立两个通信承载，该通信承载可以是双向的，但图8中所示的示例包括下行链路承载80和上行链路承载82。如以上说明的，根据常规配置，移动通信装置20可以处于IDLE状态下或可以处于CONNECTED状态下。当通信装置20处于IDLE状态下且数据包在下行链路上要被通信至移动通信装置20时，则数据包被存储在充当H)N-GW14内的缓冲区的数据存储区84中直至移动通信装置变成例如CONNECTED状态为止。典型地，这通过寻呼将接收下行数据包的移动通信装置来完成。根据本技术，能够控制或了解移动通信装置与TON-GW (分组数据网络网关)之间的通信承载的节点中的每一个节点均设置有通过该承载通信的数据包类型的指示。在一个示例中，数据包的类型可以被指示为低优先级数据包或用于向或从MTC应用通信的数据包。通过对通过通信承载通信的数据包的类型进行了解，移动通信网络可以控制不同通信承载的数据包通信，有利于区分高优先级数据包与低优先级数据包并区分数据与MTC应用。在一个示例中，对数据包通信进行控制以便控制移动通信网络上的拥塞。图9提供了依照在移动通信网络上通信的数据包在二十四小时时段内产生的移动通信网络上的负载的说明性示图。因此，图9中所示的X轴是24小时时段内的时间表，y轴表征负载，其示出了每分钟通信的多条消息。从图9可以看出，网络遭受明显的需求峰值或需求波动。这些需求峰值可能是由于例如在智能手机上运行使邮箱或更新状态或连接的信号请求同步并下载一部分数据或上传信息到服务器的应用程序而造成的。如说明的，这也许是由于例如检查邮箱或基于提取(pull)的方法或接入社交网络门户比如FACEB00K 或TWITTER 而造成的。 根据本技术且如上文所述，移动通信装置可以通信接入参数以建立指示即将通信的数据包的类型的通信承载。因此，移动通信装置20、eNode B72、服务网关76和/或PDN-GW74以及移动通信装置20中的一个或多个可以被配置为优先存储低优先级承载和/或MTC指示承载的数据包，而不是从更高优先级类型的其他承载通信的数据通信包，从而达到控制经由移动通信网络的数据包通信的效果。如上文说明的，在一个示例中，当网络经历拥塞时，可以进行经由移动通信网络的数据包的控制。因此，当发生拥塞时，将来自低优先级源和/或MTC应用的数据包被存储在数据缓冲区中直至拥塞减少。数据缓冲区中的数据包也可以被丢弃以便减少拥塞。如上所述，诸如S-GW这样的网络元件缓冲处于IDLE状态的移动通信装置的下行链路数据。然而，还不知道如何提供用于处理连接模式中的移动通信装置的上行链路方向或下行链路方向的数据包的配置。根据本技术，诸如S-GW这样的网络元件可以考虑诸如存储在其上下文信息中的低优先级指示符或MTC应用指示符这样的其他指示符。因此提出S-GW可以首先开始缓冲，稍后选择性地根据以下优先级列表开始丢弃数据:1.来自MTC装置的低优先级数据2.低优先级数据3.常规用户和/或MTC用户4.高优先级用户(例如，高优先级MTC装置等)该优先级列表可以分别独立地应用于缓冲及数据丢弃任务。当网络通知基础设施组件已经减少拥塞或系统利用率降至某个阈值以下时，S-Gff可以开始按照如下优先级列表表示的顺序转发缓冲数据:1.来自MTC装置的低优先级数据2.低优先级数据3.常规用户和/或MTC用户4.高优先级用户(例如，高优先级MTC装置等)可能存在由ARP值指示那样的更多优先级级别。该方法允许通信网络刷新常规用户的数据从而防止再次发生拥塞并避免数据被路由器丢弃的风险。当系统接近满负荷使用时，低优先级MTC数据不太可能使常规用户受影响并且在例如源处或在网络节点中低优先级MTC数据同样被缓冲。因此，MTC装置不需要重新发送数据包(即，不需要重新发送遗失的数据)，从而将具有更耐久的电池，并且无线资源的利用率被提高。图10中提供了图8中所示的节点之一的示例图，这个节点是服务网关S-GW76。如图10所示，S-GW76被设置为控制经由上行链路承载82的数据包通信。S-GW76包括控制处理器100，该控制处理器在输入102上接收作出经由上行链路承载82的数据包应被缓冲以减少拥塞这样的控制的指示。在一个示例中，由控制处理器100接收的输入102是由下部IP层提供的显式拥塞通知(ECN)，该显式拥塞通知通知控制处理器100移动通信网络上存在拥塞。可选地，如下文说明，到控制处理器100的输入102可以由MME提供或可以从接收指出移动通信网络上存在拥塞的其他指示符的操作维护中心提供。在下文说明的另一示例中，通过计算由移动通信网络提供的承载的数量及这些承载的类型和/或这些承载的利用率来提供拥塞预测，将该数量、类型及利用率与预定阈值相比以提供网络上的相对拥塞的指示。已确定经由通信承载82的数据包的通信应被控制的S-GW76的控制处理器100在之后经由连接信道104从承载82检索数据包并通过另一连接信道106将数据包存储在缓冲区108中。控制处理器100然后将数据包保持在数据缓冲区108中直至确定在网络不再拥塞，在这种情况下控制处理器100再次从缓冲区将数据包馈送入至通信承载82。 在另一示例中，控制处理器100可以例如按顺序丢弃来自缓冲区108的数据包以控制拥塞。例如，控制处理器可以包括用于确定数据包在数据存储区108中存储多长时间的时钟110。在某个时间之后，数据包可以被丢弃。控制处理器操作用于以不同方式缓冲数据包和/或丢弃与所述数据包类型无关的由上行链路通信承载82接收的数据包。因此，在一个示例中，如果数据包是低优先级数据包，则优先存储来自通信承载82的数据包，而不是经由另一承载112通信的数据包，从而关于其他承载112不同地通信数据包。因此，例如，拥塞可以在移动通信网络中被控制。如所理解的，本技术不同于其中因特网协议(IP)路由器基于服务质量参数对IP包的通信进行区分的传统配置。因此，从服务网关76至TON-GW74的通信可以如图11中所示经由一个或多个的路由器120、122。因此，路由器在下层中运行以便将数据包作为IP包从TON-GW网关74路由至S-GW76。然而，路由器不了解经由通信承载通信的数据包的类型，因此只可以使用IP包报头中提供的服务质量(QoS)指示来区分这些数据包的通信。因此本技术针对数据包在更高层处的通信，例如关于移动通信网络中的每个承载的来自通信网络的IP包。移动通信网络可以被设置为针对每个应用程序识别所通信的数据包的类型，例如识别这些数据包是否是低优先级数据包和/或MTC型数据包。在一个示例中，由S-GW接收的拥塞指示可以来自其他通信节点中的任意节点，或者可以来自形成通信承载的通信链中的该节点之后的后继节点。例如，服务网关(S-Gff) 76可以请求并接收来自分组数据网络网关(PDN-GW) 74的有关TON-GW74是否拥塞的确定，如果不拥塞，则转发来自缓冲区108的数据包，如果拥塞，则将数据包保持在缓冲区108中。前述方案在引入LTE-Advance并且核心网络组件被重复使用时可能会变得更为相关，从而导致出现诸如S-GW及传输主干网络这样的数据聚合点或S5/S8接口可能过载/拥塞。尽管以上说明的示例已对图10中所示的S-GW进行了描述，但应理解的是，eNodeB、移动通信装置20或TON-GW中的任意项可以包括相应的控制器及数据缓冲区、或者可用的具有其他信息的任意其他网络实体。因此，本技术的示例实施方式提供:-一个或多个的核心网络实体(例如，S-GW)或无线接入网实体，这些实体根据考虑了存储在上下文信息及网络输入中的诸如当前系统利用率或拥塞通知(例如，IP层处的ECN通知)这样的部分额外信息的智能算法来缓冲或丢弃数据；-优先级列表用于针对一群用户开始/停止缓冲和/或丢弃；-使用关于如何将输入数据与在某些CN实体中实现的处理功能相联系的算法。总之，图12中提供了移动通信网络关于数据包的类型区别地控制数据包流的操作，其概括如下:S20:移动通信网络根据传统操作建立用于经由基站(eNodeB)和服务网关将数据包从移动通信装置通信至roN-GW的通信承载。S22:然而，移动通信装置、基站、服务网关或TON-GW中的一个或多个可以提供有对即将被经由在步骤S20中建立的移动通信装置与roN-GW之间的通信承载通信的数据包的类型的指示。所指示的即将在通信承载中通信的数据包的类型可以包括对数据包来自低优先级源的指示和/或对数据包由MTC应用生成的指示。 S24:通信网络可以生成网络拥塞的指示并向移动通信装置、基站、服务网关或PDN-Gff发送信号指出网络拥塞。可选地，这些元件可以从IP层通过ECN指示接收通信网络拥塞的指示。S26:移动通信装置、基站、S-GW或TON-GW之后可以控制经由通信承载的数据包通信，以达到根据通信数据包的类型区分通信的效果。例如，如果数据包来自低优先级源或MTC应用，则例如基站、移动通信装置、S-Gff或I3DN-GW可以缓冲这些数据包，但可以不缓冲来自具有更高优先级的其他不同通信体的数据包。因此，优先缓冲更低优先级的数据包而不是更高优先级的数据包。具有更低优先级的数据包也可以在预定时间之后或在拥塞达到预定级别之后被丢弃。S28:可选地，对于低优先级和/或MTC数据包，移动通信装置、基站、服务网关或PDN-Gff中的一个或多个可以将数据包存储在缓冲区中，之后如果有不存在拥塞的肯定指示，则只向移动通信网络的下一元件转发该数据包。例如，eNodeB可以存储从移动通信装置接收的用于低优先级/MTC通信承载的数据包，并且如果S-GW提供不拥塞的肯定指示，则只向S-GW转发数据包。利用存储在核心网络实体中的上下文信息的对通信网络的控制如以上说明的，移动通信网络可以将MTC指示符或低优先级指示符存储在核心网络实体中，例如存储在MME、S-Gff和/或PDN-GW中。这些指示符可以用于计算以下项: 所建立的用于MTC的承载的数量和/或； 具有为MTC配置的部分承载的装置的数量和/或； 所建立承载专门用于MTC的装置的数量(该装置纯粹用于MTC应用，即所谓的MTC装置或为MTC配置的UE)； 特定类型的承载的利用率。根据本技术的其他方面，图1的移动通信网络在图13中示出并且可包括附接至移动通信网络的控制单元130。在一个示例中，控制单元130可以附接至MME8或可以形成PDN-GW14 或 S-GW6 的一部分。在操作中，控制单元130计算由网络中的移动通信装置建立的通信承载的类型中的每个类型的承载的数量。因此，如果移动通信网络指示即将经由通信承载通信的数据包的类型，则作为预设类型组中的一种的这种数据包类型由控制单元130监测并计数以获得通信每种类型的数据包的通信承载的数量的总计数。因此，控制单元130可生成对通信网络的状态的指示并确定例如通信网络是否拥塞以及网络的哪些部分拥塞。因此，控制单元之后可以根据拥塞的级别触发移动通信网络的某些动作。根据本技术，控制单元130在任何时间点计算由网络中的移动通信装置建立的通信承载的类型中的每种类型的承载的数量或测量每个类型的承载的利用率。在某个时间点对网络的给定状态执行计算/测量之后，控制单元130可以将这些计算与测量与阈值做比较。这些阈值可以按照节点静态定义或者可以随装置及承载对系统的利用率而改变。一旦确定阈值，就将实际测得的值与阈值做比较，当满足触发条件时，可以使用以下三个示例来控制网络:1:执行测量的装置:S_GW。动作如下:.S-GW可以通知MME/PDN-GW由用于MTC流量的承载或由为MTC配置的MTC装置生成的负载大于/小于阈值；.S-GW可以开始为某类用户节流数据；
O为低优先级MTC配置的UE ；〇还运行可能具有低优先级或可能不具有低优先级的MTC应用的UE ；〇不运行MTC应用的UE ；〇为不具有低优先级的MTC配置的UE ；〇处于IDLE状态或处于连接状态下的移动通信装置的以上类别中的任意类别。 只要测量值大于阈值，就进行节流.PDN-Gff也可以基于从S-GW接收的指示以与S-GW相同的方式开始/停止节流(或节流可以仅在I3DN-GW进行)。如果请求S-GW节流处于IDLE模式下的移动通信装置的新DL数据包的X%，则数字X可在I3DN-GW处通过以下方式进行换算:X1% (PDN-Gff处)=X%*(使用该P-GW的所有用户的数量/处于空闲模式下并使用该P-GW的用户的数量)。指示符还可以包括要针对每个承载类型节流的数据的％ (百分比)； 基于从S-GW接收的指示的MME可以触发S-GW针对某些装置群重定位或可能会影响服务网关选择过程。2:执行测量的装置:PDN_GW。动作如下:同样地，TON-GW可以指示MME，触发MME重定位PDN-GW的某些触发条件被满足；MME还可以基于从TON-GW接收的指示来触发基于APN的拥塞控制机制；基于指示(承载类型计数和/或每个承载类型的使用)，MME可以改变TON-GW选择功能(function)来将这些数据纳入考虑。3:执行测量的装置:MME。动作如下: 用于所选定装置的服务MME可以重定位至另一个可用的MME，例如，在为该MME区域服务的MME库中的MME ; 可以迫使某些装置组脱离系统，或不允许附接至另一个网络地在有限时间内脱离； 某些用户组在试图附接或接入系统时将被告知应保持在休眠状态/注销加强(de-registered plus)状态,这时不允许这些用户组在X分钟/小时内重新附接至相同PLMN0然而，在这段等待时间内这些用户组不会试图附接至其他网络，或者某些装置组将不被允许接入系统。这可以在接入尝试时在AS消息中信号通知或也可以向所有其他装置信号通知，例如在广播信道上，从而有效防止这些用户组发起接入进程；.MME也可以迫使某些用户组被移交给另一蜂窝小区/eNodeB或甚至发起RAT间或系统间移交。图13中概括了控制单元130的操作，如下所述:S30:移动通信网络配置一个或多个的通信承载，以经由基站和S-GW将数据包从移动通信装置通信至roN-GW。S32:移动通信网络接收来自移动通信装置的对即将经由通信承载通信的数据包的类型的指示，并由此配置通信承载。可选地，通信网络根据存储在通信网络中的接入指示来配置通信承载并由此配置通信承载，其中，所述接入指示包括对即将通过通信承载通信的数据包的类型的指示。 S34:对于由通信装置利用对即将通信的数据包类型的指示而建立的所有通信承载，移动通信网络计算每个类型的通信承载的数量，这可以作为例如MME或TON-GW的一个功能来执行或例如在服务网关或TON网关测量每个承载类型的利用率。S36:通信网络将用于多个预定类型的每一个的通信承载的每个类型的数量关于一个或多个的预定阈值做比较。之后通信网络可以基于用于不同类型中的每一个的通信承载的数量和/或使用率确定通信网络的状态。例如，通信网络基于通信承载的每个类型的数量和/或使用率及节点容量确定网络是否拥塞。S38:通信网络可以向包括元件的核心网络或无线电网络部分触发拥塞指示，该元件根据数据包的类型控制数据包通信。例如，低优先级数据包或MTC数据包可以被缓冲，其他高优先级数据包将比低优先级数据包优先地被无缓冲地通信。另外，为了保留高优先级数据包，低优先级数据包可以被丢弃。S40:可选地，通信网络可以使通信承载能够从网络的一部分通信数据包，而不从其他部分通信数据包。因此，在网络的一部分中可以允许经由基站及服务网关的MTC型通信，而不允许经由另一服务网关的通信。此外，可以针对移动通信网络的每个节点确定由每个通信承载所通信的数据包的不同类型中的每一个类型的计数，从而提供在移动通信网络中的MTC通信装置的相对分布。包指示符类型的分配图15提供了图1和图12中所示的部分移动通信网络的示意性框图，其中包括被设置为建立通信承载且可以包括这些承载的上下文信息的元件，如图15所示，策略控制执行功能PCEF200可以形成连接至策略计费和规则功能(PCRF)202的TON-GW14的一部分。策略计费和资源功能202与归属用户服务器(HSS) 10及应用功能(AF) 204连接。在操作中，应用功能204被配置为利用会话发起协议(SIP)消息交换来接收对通信承载的MTC类型和应用类型的指示，之后该指示经由PCRF 202被传播给I3DN-GW中的PCEF200，之后该TON-GW可被用于将通信承载的类型通信至诸如服务网关或eNodeB这样的其他网络元件。 在所附权利要求中规定了本发明的多种其他方面和特征。在不背离本发明的范围的情况下，可以对上述实施例进行多种修改。例如，本发明的实施方式可被应用到其他类型移动通信网络而不限于LTE。
权利要求
1.一种用于形成移动通信网络的一部分的基础设施设备，所述移动通信网络用于向和/或从移动通信装置通信数据，所述基础设施设备被设置为操作用于: 接收所述移动通信网络根据经由通信承载通信的数据包的相对类型基于请求向所述移动通信装置提供的对一个或多个所述通信承载的指示，所述通信承载用于支持通信会话，对所述数据包类型的指示用于配置所述通信承载， 确定向所述移动通信网络中的所述移动通信装置提供的多个预定类型的所述通信承载的每个类型的承载的数量，并且 根据所述多个预定类型中的每一个类型的通信承载的每个类型的数量确定所述移动通信网络的状态。
2.根据权利要求1所述的基础设施设备，其中，所述控制单元被设置为操作用于: 如果所述不同类型中的一个或多个类型的所述通信承载的数量超过对应的阈值，则确定所述移动通信网络是拥塞的。
3.根据权利要求1或2所述的基础设施设备，其中，按照来自所述移动通信装置中的一个或多个移动通信装置的、建立或配置或修改通信承载的请求来通信所述对数据承载的类型的指示。
4.根据权利要求3所述的基础设施设备，其中，对所述数据包的类型的指示以接入层消息、非接入层消息或承载配置消息的形式被通信。
5.根据前述任一权利要求所述的基础设施设备，其中，对经由所述通信承载通信的所述数据包的类型的指示包括对所述数据包用于机器型通信的指示。
6.根据前述任一权利要求所述 的基础设施设备，其中，对经由所述通信承载通信的所述数据包的类型的指示包括对所述数据包关于经由所述移动通信网络中的其他通信承载的数据包通信的相对优先级的指示。
7.根据权利要求6所述的基础设施设备，其中，所述相对优先级包括分配预留优先级值和/或低优先级指示符中的一个或多个。
8.根据前述任一权利要求所述的基础设施设备，其中，所通信的数据包的类型是所述机器型通信指示符、低优先级指示符、常规用户指示符或高优先级指示符中的一个或多个。
9.一种控制用于向和/或从移动通信装置通信数据的移动通信网络的方法，所述移动通信网络包括核心网络部分和无线电网络部分，所述核心网络部分包括多个基础设施设备，所述无线电网络部分包括多个基站，所述多个基站设置有用于向或从所述移动通信装置通信数据的无线访问接口，所述方法包括: 接收所述移动通信网络根据经由通信承载通信的数据包的相对类型基于请求向所述移动通信装置提供的对一个或多个所述通信承载的指示，所述通信承载用于支持通信会话，对所述数据包类型的指示用于配置所述通信承载， 确定向所述移动通信网络中的所述移动通信装置提供的多个预定类型的所述通信承载的每个类型的承载的数量，并且 根据所述多个预定类型中的每一个类型的通信承载的每个类型的数量确定所述移动通信网络的状态。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，对所述移动通信网络的状态的所述确定包括如果所述不同类型中的一个或多个类型的所述通信承载的数量超过对应的阈值，则确定所述移动通信网络拥塞。
11.根据权利要求9或10所述的方法，所述方法包括: 接收对用于所述通信承载的数据包的相对类型的指示，所述通信承载用于支持所述移动通信装置的通信会话，对所述数据包类型的指示用于配置所述通信承载以建立或配置或修改通信承载。
12.根据权利要求9、10、11中任一项所述的方法，其中，所述对数据包的类型的指示包括以接入层消息、非接入层消息或承载配置消息的形式来接收所述对数据包的类型的指/Jn ο
13.根据权利要求9到12中任一项所述的方法，其中，对经由所述通信承载通信的所述数据包的类型的指示包括对所述数据包用于机器型通信的指示。
14.根据权利要求9到13中任一项所述的方法，其中，对经由所述通信承载通信的所述数据包的类型的指示包括对所述数据包关于经由所述移动通信网络中的其他通信承载的数据包通信的相对优先级的指示。
15.根据权利要求1 4所述的方法，其中，所述相对优先级包括分配预留优先级值和/或低优先级指示符中的一个或多个。
16.根据权利要求14到24中任一项所述的方法，其中，所通信的数据包的类型是所述机器型通信指示符、低优先级指示符、常规用户指示符或高优先级指示符中的一个或多个。
17.—种基础设施设备，基本上如上文参照附图所述的那样。
18.—种通信方法，基本上如上文参照附图所述的那样。
全文摘要
一种基础设施设备用于形成移动通信网络的一部分。移动通信网络被设置为向和/或从移动通信装置通信数据。基础设施设备被设置为操作用于接收对移动通信网络根据经由通信承载通信的数据包的相对类型基于请求向移动通信装置提供的一个或多个通信承载的指示，该通信承载用于支持通信会话，对数据包类型的指示用于配置通信承载；确定向移动通信网络中的移动通信装置提供的多个预定类型的通信承载的每个类型的承载的数量，并且根据多个预定类型中的每一个类型的通信承载的每个类型的数量确定移动通信网络的状态。例如通过计算由移动通信网络提供的不同类型的通信承载的每一种的类型的数量，并例如通过比较不同类型的通信承载的每一种类型的数量与一个或多个对应的预定阈值，可以对移动通信网络的状态作出评估。这样，例如，如果对每种类型的通信承载的计数中的一个或多个计数超过对应阈值，则可以确定移动通信网络处于拥塞状态。之后移动通信网络可以控制经由通信承载的数据包通信以减少拥塞。
文档编号H04W28/24GK103222303SQ201180053914
公开日2013年7月24日 申请日期2011年10月27日 优先权日2010年11月8日
发明者罗伯特·扎克尔策韦斯基 申请人:Sca艾普拉控股有限公司