核心网络元件及其方法

核心网络元件及其方法
【专利说明】核心网络元件及其方法
[0001]本申请是申请日为2010年08月16日、申请号为201080047413.5、发明名称为“用于路由控制的网络元件、集成电路和方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明的领域涉及一种用于路由控制的网络元件、集成电路和方法。本发明可应用于但不限于一种用于在演进通用移动通信系统(UMTS)的陆地无线接入网络(E-UTRAN)内、使用选择IP流量卸载(selective IP traffic offload，SIPT0)路由的机会式透明路由控制的网络元件和方法。
【背景技术】
[0003]演进分组核心(EPC)是由第三代合作伙伴计划(3GPP)在版本8中定义的、用于长期演进(LTE)和其他接入技术的基于因特网协议(IP)的核心网。EPC的目标是提供一种简化的全IP核心网络架构以有效地提供对各种业务(诸如在IMS(IIP多媒体子系统)中提供的业务)的接入。3GPP演进分组核心提供一种手段，利用该手段，无线通信/移动设备(以3GPP用语来说，被称为用户设备(UE))能够接入分组数据网(TON)。UE能够利用其来在当前标准中接入I3DN的仅有的手段是借助PDN网关(GW)。这需要业务在到达I3DN Gff之前横贯整个演进分组核心(EPC)。EPC从基本上说由移动性管理实体(MME)和用于用户IP数据包的路由的接入无关(access-agnositc)网关组成。通常，UE借助EPC网络(有时被称为核心网络)经由I3DN Gff和SGi接口来接入TON。
[0004]选择IP流量卸载(SIPTO)是一种已知机制，其提供了一种无线接入节点(例如，eNodeB (eNB)或家庭节点B或家庭eNodeB (H (e) NB))借助其能够与外部PDN直接交换IP数据的手段。图1示出使用SIPTO的第一已知机制100。这里，UE 105经由EPC与外部TON135交换IP数据。通过eNB或H (e) NB 120以及服务网关(S-GW)或TON Gff 125进行IP数据130的交换。通过耦接到eNB或H(e)NB 120的网关通用分组无线系统(GPRS)支持节点(GGSN)或TON Gff 110来从eNB或H (e) NB 120切换IP数据的交换115。然后，直接与外部PDN 135交换IP数据。
[0005]图2示出使用SIPTO的第二已知机制200。这里，UE 205也是经由EPC与外部PDN235交换IP数据。也是通过eNB或H(e)NB 220以及服务网关(S-GW)或TON Gff 225进行IP数据的交换。此外，与经由EPC的IP数据交换相比，网络可以决定使用直接SIPTO连接。这里，通过eNB或H (e) NB 220以及耦接到eNB或H (e) NB 220的符号地址转换(notat1naladdress tanslat1n，NAT)模块和层3路由器210来传递IP数据的交换215。然后，直接与外部TON 235交换IP数据。
[0006]因而，为了使用SIPT0，UE必须需要创建额外的专用的PDN连接，以便激活至SIPTO连接的切换(被术语化为SIPTO “分流(breakout)，，)。因此，本质上，UE必须发起该分流。此外，除非在3GPP链路的顶端使能移动IP(当前，这在3GPP标准开发的版本9中是禁止的)，否则不存在对于从SIPTO到任意非SIPTO接入的连接的移动性的机会，或者反之亦然。最终，SIPTO分流不得不应需要而发生，即UE为了要使用SIPTO必须知道存在正确的条件，因而，为了使得能够分流以使用SIPTO I3DN连接，UE需要接收激励(stimulus)。
[0007]尽管有众多上述限制，但是在UE和PDN服务器之间使用SIPTO连接的这样的数据的直接交换提供了几个好处。例如，使用SIPTO的数据的直接交换使得网络运营商能够卸载过度的数据流量(traffic)。此外，在一些情况下，例如在家庭网络或企业网络情形中，当终端用户连接到的网络在物理上靠近终端用户或甚至附接到无线接入节点时，对于终端用户可以获得更好的性能。在一些情况下，SIPTO也可以提供对于除此之外无法到达的网络的接入，特别是家庭网络(例如，提供对家庭WLAN的接入的家庭eNodeB)。

【发明内容】

[0008]技术问题
[0009]然而，除了前述限制以外，当使用SIPTO机制时存在大量固有问题。
[0010]第一，已设想到SIPTO接入需要单独的PDN连接。这意味着，UE将不得不获取新IP地址并开始到目标网络的新连接或修改现有客户端连接。因为UE必须变得意识到SIPTO的可用性并执行特定动作以使得能够进行其现有IP连接的分流以便使用替换的SIPTO连接，所以这需要升级现有UE，并且具体而言是升级支持SIPTO的客户端软件。
[0011]第二，已接受的理解是，作为额外PDN连接的结果，使用SIPTO用于IP数据的直接交换将需要新IP地址分配。虽然可以利用一些机制来支持IP地址移动性，但是迄今为止仅存在二种选择以供考虑。第一种考虑是可以在无线接入模式中使用移动销点从而提供无线接入节点提供的无线覆盖范围内的IP向外(outbound)移动性。该第一种考虑受到需要强制IP路由往返回(trombone back)网络运营商的网络的边缘之苦。因为SIPTO的首要目标是卸载回程数据流量，所以至少从网络运营商的观点来看，这是个主要缺点。第二种考虑是在I3DN内使用使得SIPTO和TON Gff 二者都能够接入的移动IP。然后，3GPP系统提供的IP地址变为要在I3DN内向移动IP本地代理(Mobile IP Home Agent)注册的转交地址(CoA)。因为在3GPP版本8和版本9中禁止经由3GPP接入的移动IP，所以该考虑在其应用上受到严格限制；并且因而仅仅新终端和核心网络能够采用该机制。第三种考虑是不提供移动性支持。这里，当UE改变到SIPTO卸载情形时，UE丢失已建立的任何会话。当利用第一种考虑时，为了避免用户体验问题，在客户端软件中需要重大改变以“隐藏”来自终端用户的服务间断。
[0012]第三，其他可能的方案很可能是复杂并潜在包含显著的额外成本。例如，当前正讨论的一种方案包括在无线接入节点中使用许多核心网络(CN)。然而，该方案并不为大多数移动运营商所欢迎，因为他们害怕这将提高SIPTO功能的单价。当前正讨论的另一种方案包括在无线接入节点中使用NAT功能。然而，该方案将使诸如DNS、DHCP配置的L3相关功能以及应用交互变复杂。因而，复杂的配置和网关对于任何非平凡部署来说都将是必要的。这将用于企业SIPTO业务的解决方案排除在外。
[0013]先前的问题也存在于使用符号地址转换(NAT)来接入外部PDN的已知机制。此外，采用NAT方案需要应用层网关。另外，NAT配置需求可能显著地干扰分流网络(特别是使用动态主机配置协议(DHCP)技术)所提供的配置业务。此外，NAT的使用将干扰域名服务器(DNS)的正常运行。与NAT的潜在使用相关联的再一个问题是，不管UE是否使用SIPT0，都将不可能为UE保持同一 IP地址。因此，即使新TON连接将不是必要的，客户端-服务器端会话也将因插入NAT而被打断。
[0014]因而，存在对于一种用于路由控制的改进的网络元件、为此的集成电路和方法的需要。
[0015]解决方案
[0016]因此，本发明寻求单独或以任何组合减轻、缓和或消除上述缺点中的一个或多个。本发明的各个方面提供如在所附权利要求中描述的用于机会透明路由控制的网络元件、集成电路和方法。
[0017]根据本发明的方面，提供了一种方法、核心网络元件、集成电路和包括代码的计算机程序代码，可用来识别选择因特网协议传输机会(SIPTO)路由是否允许被至少一个无线通信单元使用。
[0018]根据本发明的另一个方面，提供了一种方法、核心网络元件、集成电路和包括代码的计算机程序代码，可用来确定是否支持选择IP流量卸载(SIPTO)以用于在外部分组数据网络和无线通信单元之间路由IP数据。
[0019]根据本发明的另一个方面，提供了一种方法、网络元件、集成电路和包括代码的计算机程序代码，可用来在包括网络运营商的核心传输网络的通信网络中路由因特网协议(IP)数据。
[0020]根据本发明的另一个方面，提供了一种方法、网络元件、集成电路和包括代码的计算机程序代码，可用来在包括外部分组数据网络(TON)路由器的网络传输层(TNL)内支持SIPTOo
[0021]在这里后面描述的例子中，SIPTO方案(并且在一些情形下是机会式透明SIPTO方案)被描述为对于无线通信单元(或用户设备(UE))的操作是透明的。因而，并且有利地，无线通信单元不需要额外的PDN连接，其也不需要特定UE客户端软件来支持。此外，SIPTO方案不需要版本10的UE提供任何额外的特定功能，无线通信单元也不需要执行任何移动性过程。有利地，上述机制将支持遗留无线通信单元。至少一个上述例子是机会性的，在于当出现机会时能够通过使用完全相同的机制而采用其。可以借助路由的操纵来支持移动性。在一个例子中，不管在SIPTO的情况下流量是被路由到EPC中的TON GW还是通过其来路由，UE的移动锚点都可以保留EPC中的TON GW。有利地，这里描述的SIPTO机制不需要使用网络机制转换(NAT)、应用级网关、配置隐藏或其他功能。有利地，这里描述的SIPTO机制也不需要对无线接入节点引入核心网络(CN)功能。
[0022]根据此后描述的实施例，本发明的这些和其他方面将是显而易见的，并将参照实施例来进行描述。
[0023]有益效果
[0024]根据本发明，SIPTO方案(并且在一些情形下是机会式透明SIPTO方案)被描述为对于无线通信单元(或用户设备(UE))的操作是透明的。因而，无线通信单元不需要额外的PDN连接，其也不需要特定UE客户端软件来支持。此外，SIPTO方案不需要版本10的UE提供任何额外的特定功能，无线通信单元也不需要执行任何移动性过程。
【附图说明】
[0025]将参照附图以示例的方式描述本发明的进一步的细节、方面和实施例。图中的元件是为简化和清楚而示出的，并且不必按比例绘制。在各个图中已包括类似的参考标记，已易于理解。
[0026]图1示出在无线接入节点中通过使用GGSN或TON Gff以及SIPTO机制而采用的已知直接IP数据交换。
[0027]图2示出在无线接入节点中通过使用NAT加上路由器以及SIPTO机制而采用的已知直接IP数据交换。
[0028]图3示出在SIPTO建立前后支持IP数据流的网络的例子。
[0029]图4示出支持用于SIPTO的机会式透明路由(OTR)的激活的示例网络。
[0030]图5示出OTR SIPTO去激活机制的网络例子。
[0031]图6示出对TS 23.401, 5.3.2.1的附属过程修改的例子。
[0032]图7示出使用SIPTO APN的基于UE位置的IP地址分配的例子。
[0033]图8和图9示出基于移交(具有或不具有S-GW重定位)过程对TS23.401, 5.5.1.1.2 X2 的修改的例子。
[0034]图10至图13示出对E-UTRAN无线接入技术(RAT)间的移交过程的示例修改。
[0035]图14示出机会式透明路由激活过程的例子。
[0036]图15示出机会式透明路由去激活过程的例子。
[0037]图16不出网络运营商核心传输网络拓扑的例子。
[0038]图17示出使用MPLS TE机制的使能优化路由的例子。
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