用于对网络资源进行池处理的方法和设备的制作方法

专利名称：用于对网络资源进行池处理的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及在通信网络中使用的方法和设备，具体涉及用于向终端分配池处理的 服务器或网关节点的方法和设备。
背景技术：
通信网络(如全球移动通信系统(GSM)和3G)使用网关节点来允许移动终端(MT) 接入通信网络，并使用服务器节点来向MT提供服务。在网络中频繁地对服务器和网关节点 进行“池处理”，以允许在池成员之间进行负载共享和平衡，并且提高资源的可用性，并更好 地利用资源。传统上，池是静态配置的，静态池处理也可以基于域名系统(DNS)。静态配置的池基于与针对给定服务可选择的服务器/网关节点相关的静态预配 置信息的概念。该预配置的信息存储在每个MT以及可能需要该信息的其他节点中。当MT 希望选择服务器或网关时，使用选择算法来进行选择。由于在较大地理区域中更好的业务 量估计，静态配置的池提供具有类似功能的节点之间的负载分发、提高的可用性和简化的 节点尺寸设置。服务器和网关节点的静态池处理广泛地用于当前的移动系统中。在3G网络中，使 用Iu-f Iex来对服务GPRS支持节点(SGSN)和移动交换中心(MSC)进行池处理。在GSM网 络中，使用A-flex和Gb-flex对这些节点进行池处理。Iu-flex在3GPP中的Release5TS 23. 236中描述，并允许无线网络控制器(RNC) 从MSC池中选择MSC以及从SGSN池中选择SGSN。在GSM中使用相同的概念，其中基站控制器 (BSC)可以从MSC池中选择MSC (使用A-flex)以及从SGSN池中选择SGSN (使用Gb-flex)。 可从中选择接入网节点的核心网节点集合被称为池或簇。使用Iu/A/Gb-flex，MSC池和SGSN池可以服务于服务区。在这种情况下，所有 RNC (或GSM的BSC)连接至所有MSC/SGSN，反之亦然。这些连接可以是通过直接链路的“物 理”连接、通过SDH VP或ATM PVC的“逻辑”连接、或者通过IP连接的“虚拟”连接。池的 服务区被称为“池服务区”。当移动台(MS)附着或漫游至池服务区时，根据负载分发算法向其分配特定MSC/ SGSN。MS不知道池中其他成员的标识，并在MS保持处于池服务区中时针对所有通信使用所 选的MSC或SGSN。然而，注意，如果MS离开池服务区并随后重新附着，则可以根据MS重新 附着时的网络要求向其分配不同的MSC/SGSN。RNC和BSC根据所配置的表来对消息进行路由。MS可以向RND/BSC发信号通知 节点不可用，在这种情况下，RNC/BSC可以根据网络的负载平衡要求，针对MS选择不同的节
点ο另一种类型的静态配置的池处理是基于DNS的池处理。不是在可能需要该信息的 每个节点中配置池，而是在DNS服务器中执行该配置。MS向DNS服务器发送DNS查询，DNS 服务器返回用于标识MSC/SGSN池的成员的IP地址列表。然后，MS基于内部选择算法，从 列表中选择一个地址。
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该思想的细化是DNS服务器在向MS发送IP地址列表之前引入有限的选择。其 示例为“排序列表”和“循环复用(round robin)”。排序列表是一种DNS特征，其中基于查 询的源地址对IP地址列表中的地址的顺序进行排序。循环复用是在两个或更多个地址之 间平衡业务量的DNS特征。在通用分组无线服务(GPRS)网络中使用循环复用来在多个网 关GPRS支持节点(GGSN)之间分发负载。在DNS服务器中使用排序列表的缺点在于随着信息从DNS服务器传送至DNS服 务器，不保证始终维持原始顺序。为了确保维持正确的顺序，必须在网络中的所有DNS服务 器中配置排序列表，这给较大的DNS方案增加了显著的复杂度。在一些情况下，可能不可以 在所有服务器上都设置排序列表。循环复用使用从DNS数据库获得的静态信息来进行操作。当DNS服务器对请求进 行响应时，不考虑节点上的状态和实际负载。循环复用可以对从权威服务器发送的响应的 结构或排序列表的作用进行超越。DNS池处理还实现了通过使用所谓资源记录(RR)来进行服务专有选择。在IETF RFC 1034/1035中描述的基本DNS服务器中，池可以针对给定主机名而配置有多个“地 址”RR(A RR)。当DNS服务器接收到针对地址列表的请求时，DNS服务器返回与查询相匹配 的所有RR。选择要使用的一个RR是客户端的任务。RFC 2782中规定了一种更增强的基于服务的池处理方案，描述了具有SRV RR能 力的DNS服务器。针对服务，使用多个“服务”资源记录(SRV RR)来配置服务器池。RR格 式还包括I3RIO和TOIGHT参数。DNS服务器对请求的响应包含具有优先级和权重信息的服 务器的所有可能选择，允许MS基于接收到的优先级和权重参数，根据预定义规则，进行服 务器选择。在移动网络中基于DNS的池处理的示例是GGSN池处理。当MS附着至网络时，作 为GSM和3G网络中的连接建立过程的一部分(激活PDP上下文请求)，SGSN发送DNS查询 以定位连接至分组数据网络(PDN)的GGSN，在MS发送的请求中，PDN以接入点名称(APN) 来标识。DNS服务器具有数据库，该数据库将APN串映射至GGSN节点的IP地址。如果多个 GGSN连接至相同的外部PDN，则DNS服务器在发送至SGSN的响应中返回多个条目。SGSN选 择DNS响应中包含的第一地址(如果返回了多于一个地址)，并在Gn接口上将创建PDP上 下文请求发送至GGSN节点。该过程使得可以实现在连接至相同PDN的GGSN节点(可以被 认为是GGSN池)之间的负载共享。在DNS中本地完成“GGSN池”的配置。DNS池处理具有特定缺点。DNS池处理使用静态数据库，因此，当网络拓扑改变时， 必须重新配置每个受到影响的节点。此外，DNS服务器无法知道与APN相关联的地址的状 态。DNS服务器返回地址而不考虑GGSN状态。标准DNS服务器还不加区分地返回与名称 相关联的所有地址，导致GGSN GTP连接的路由效率较低。DNS可能将SGSN引导至更远的 GGSN,即使本地GGSN可以提供对相同外部PDN的接入。随着GPRS网络的大小和复杂度的 增长，将需要智能服务。如图1所示，已经开发了一种方案来解决这些问题中的一些。图1所示的方案提供了在移动网络中监控密钥信息，并动态改变DNS响应以将 SGSN 101引导至可达的、在网络架构方面更近且可将业务量路由至PDN的GGSN 102,103, 104。特征包括1.状态监控，检查GGSN 102、103、104是否通过Gn网络可达，确保在建立了 GTP隧
5道之后业务量可以在Gi接口上流过GGSN到达PDN并返回；以及如果GGSN 102、103、104使 用外部服务(如使用RADIUS进行认证或使用DHCP来分配地址)，则监控并报告这些服务的 状态。2.负载监控，使得可以针对每个GGSN 102、103、104优化连接数目。GGSN 102、 103、104可以具有不同的容量。DNS负载平衡技术(如循环复用)均勻地分发PDP上下文， 这可能导致较低容量的GGSN过载。在服务器中预配置负载值以反映GGSN 102、103、104的 不同容量，或者备选地，通过针对如CPU利用率、分组吞吐量、连接数目等属性对每个GGSN 102、103、104进行轮询来监控负载信息。实际监控技术可能根据网络和运营商而不同。使用ICMP ECHO,SNMP gets或GTP 探测的主动监控可以用于报告状态和负载。对于需要监控如RADIUS之类的服务的情况，可 以使用利用RADIUS协议的智能监控。可以使用这些更先进的监控来验证服务正在运行并 确定服务是否正在执行移动网络所需的任务。在主动监控增加了不利的网络业务量的情况下，使用被动监控，通过针对相关消 息监听业务量，来评估网络状态。这种消息包括路由通告、保持激活消息、SNMP traps等。 例如，可以针对如GTP VIP之类的密钥IP地址来监控OSPF、RIP或BGP路由通知。当将针 对这些地址之一的路由确定为不可达时，通知DNS服务器。通过将过滤规则与状态和负载信息进行组合，将GGSN 102、103、104的优化列表 发送至SGSN 101。3种主要类型的业务量操纵适用于移动网络，如下(1)状态当SGSN 101发送针对APN的DNS查询时，去除不可用的GGSN的IP地 址。如果不可用GGSN再次变为可用，则在响应中将该GGSN自动添加至GGSN列表。(2)位置使用查询的源IP地址，可以确定进行请求的SGSN101，并且可以滤除掉 较远的GGSN。按照这种方式，SGSN 101始终被引导至相同POP或区域中的GGSN。这限制 了发送给SGSN 101的地址的数目。(3)负载使用通过监控节点而获得的负载信息，可以对节点之间的负载进行平 衡，并且针对特定节点来调整负载。未来移动网络的系统架构(称为系统架构演进(SAE)或长期演进(LTE))正在开 发中(见 3GPP TS 23. 401(S2-070591)V 0. 2. 1，“3GPP System Architecture Evolution GPRS enhancements for LTE access ；Release 8”)。图 2 中示意性示出了所提出的架构。 该架构中的中心核心节点可以具有物理上分离的用户和控制平面(即，分离架构)。在分离 架构模型中，定义了以下实体(1)移动性管理实体(MME) 201，处理控制平面信令，并且负责移动性。(2) SAE网关(SAEGW)被分离为服务SAEGW 202和PDN SAEGff 203功能，分别终结 面向EUTRAN和PDN的接口。PDN SAEGff 203和服务SAEGW 202可以在一个物理节点中实现 或者在分离的物理节点中实现。在后一种情况下，在两个节点之间，经由GTP或IETF隧道 (代理MIP)进行用户平面业务量的隧道传输。服务SAEGW 202功能包括·针对eNodeB间切换的局部移动性锚点； 针对3GPP间移动性的移动性锚定(终结S4并在2G/3G系统与PDN SAE GW之间 中继业务量)；以及
·合法截取。PDN SAEGW 功能包括·策略执行；·基于每用户的分组过滤(通过例如深度分组检查)； 收费支持；以及·合法截取。接口 Sl提供了对演进RAN无线资源的接入，以传输用户平面和控制平面业务量， 它包括Sl MME 204和Sl U 205。Sl参考点实现了 MME和SAEGW的分离，还实现了对组合 的MME 201和服务SAEGW 202方案的部署。在SAE/LTE文献中，针对核心网节点(MME 201和SAEGW 202、203)提到了池处理 的概念，以减小容量、提高可靠性并允许简化的规划。MME池处理一种机制，通过该机制， Node B可以如同多个MME是单一逻辑实体一样来处理多个MME。当MT请求服务时，一种机 制选择物理MME节点之一并将MT绑定至所选MME。针对用户平面节点定义了类似的池处理 概念。例如，当MT附着至网络时，MME(或另一控制平面实体)的任务是从池中选择给定的 服务/PDNSAEGW 202、203对，因此MT(以及Node B)看不到相同池内SAEGW之间的差别。用户平面(SAEGW)和控制平面(MME)池区域不需要必须相同，并可以受以下任一 项的影响 相对于在MME池区域内所需的连接性，Sl上的用户平面业务量所需的IP连接性 的范围；·在区域化网络中跨越区域边界的Sl连接性的存在；· SAEGff必须与之交互的MME和eNodeB的数目；以及·在何种情况下将进行SAEGW重新定位。不同的网络运营商根据其网络的大小、连接性约束(例如由于区域管理)、移动性 模式等等，很可能选择MME/SAEGW池设计的不同场景。用于池处理/选择的潜在SAE架构 应当能够应对池选择的所有不同可能性。静态池处理的主要问题在于必须在多个节点上配置池。因此，维护池处理细节需 要大量配置工作。例如，如果扩展了网络，则可能需要重新设计现有的池，从而不仅重新配 置新引入的主机，还重新配置现有主机。类似地，拓扑、服务网络等的改变需要重新配置。静态的和基于DNS的池处理方案的共同问题是缺乏与动态网络改变(如服务器不 可用或网络拓扑改变)相关的可用信息。图1中所示的方案部分地解决了该问题，但是仍 表现出多个缺陷·只有有限的拓扑信息可用。即使有针对GGSN选择而实现的过滤功能，当没有本 地GGSN而只有多个较远的GGSN可用时，也存在不明确性。为了能够选择本地GGSN，针对池 中的服务器/网关的请求方应当是IP主机本身。在特定SAE场景中，这是不可能的例如， 对于SAEGW选择，这将不起作用，该SAEGW选择应当由MME基于来自eNodeB的请求来进行。·关于传输网络的负载信息不可用，并因此在选择过程中不能予以考虑。因此，根 据不同区域中的用户活动性，传输网络的一些部分可能变为过载；而其他区域可能保持未 被利用。因此，不能保证给定服务的QoS要求。 来自池的服务器/网关的可达性信息不足。使用Ping来验证给定元素是否从
7DNS服务器可达，但是没有与从通信的MS的观点来看其是否可达相关的信息。·不能考虑池元素的其他特性。这种特性的示例包括对特定网络的连接性、所支 持的服务等。所有池元素必须被类似地配置，并具有所有所需特征。 使用DNS中的静态池配置。未来，不同SAEGW节点的数目和能力(例如IPSec支 持、接入类型支持等)将增大，使得池的配置管理比目前更加麻烦。在这种情况下，(动态 地)向特定池添加SAEGW和从特定池去除SAEGW可能变为频繁事件，这将显著地影响配置。

发明内容
发明人已经认识到对网络资源(如服务器和网关)的信息进行池处理的静态预备 中固有的问题和限制。根据本发明的第一方面，提供了一种用于从通信网络中的多个网络 资源中选择网络资源的方法。选择节点从终端接收针对网络资源的请求，然后从至少一个 另外的网络节点检索与所述多个网络资源相关的数据。基于所检索的数据，选择节点从所 述多个网络资源中选择网络资源。然后，将响应发送至终端，所述响应包括标识所选网络资 源的信息。网络资源的集中选择降低了在许多不同网络节点中配置选择功能的需要，并提 高了使用池处理的网络资源的效率。作为选择，从服务器或网关功能之一中选择网络资源。可选地，从至少一个数据库 中检索与所述多个网络资源相关的数据。所述数据包括与所述多个网络资源中的每个网 络资源的状态和能力相关的信息。这允许选择节点基于每个网络资源的能力进行选择，并 选择最适合于终端的网络资源。可选地，随着所述多个网络资源中的每个网络资源的能力 和状态改变，动态更新数据库，以确保选择节点接收与网络资源及其可用性相关的最新信 肩、ο作为另一选择，与所述多个网络资源相关的数据是网络中每个网络资源的拓扑、 每个网络资源上的当前负载、以及终端与网络资源之间的路径上的网络的当前容量中的任 一个。这种类型的信息可以在不求助数据库的情况下获得，并向选择节点给出了与当前网 络状况相关的信息。作为选择，所述方法包括从域名服务器中检索所述多个网络资源中的每个网络 资源的标识。可选地，所述方法还包括从归属订户服务器中检索与用户或终端相关的订阅和 服务信息。这允许基于用户的订阅或终端的能力来选择网络资源。可选地，请求和响应是域名系统消息。这允许本发明容易地与现有网络集成。可选地，所检索的数据包括从以下任一项中选择的信息所述多个网络资源中的每一个在网络上的位置；所述多个网络资源中的每一个的路由信息；所述多个网络资源中的每一个上的当前负载；所述多个网络资源中的每一个的当前容量；终端与所述多个网络资源中的每一个之间的路径上的当前网络容量；与所述多个网络资源中的每一个相关的安全信息；从所述多个网络资源中的每一个可用的服务；与用户或终端相关的订阅信息；以及
运营商策略信息。可选地，在选择网络资源时，所述方法包括忽略所述多个网络资源中不满足可达 性或可用服务的要求的网络资源。按照这种方式，不可用或不适合的网络资源不被发送至 终端。可选地，在选择网络资源时，所述方法包括对所述多个网络资源中的网络资源上 的负载进行平衡。这确保了更高效地使用网络资源，并降低了一个网络资源上过载而另一 个未被充分使用的风险。可选地，对终端实体的响应包括网络资源的IP地址。可选地，从系统架构演进网络和IP多媒体子系统网络中选择通信网络。根据本发明的第二方面，提供了一种在通信网络中使用的选择节点。所述选择节 点包括接收机，从终端接收针对网络资源的请求；以及用于从至少一个另外的网络节点 检索与多个网络资源相关的数据的装置。所述选择节点还包括基于所检索的数据从多个 网络资源中选择网络资源的装置；以及发射机，用于向终端发送消息，所述消息包括标识所 选网络资源的信息。所述选择节点降低了在许多不同网络节点中配置选择功能的需要，并 提高了使用池处理的网络资源的效率。可选地，用于检索数据的装置包括用于从多个网络节点检索数据的装置，这是由 于来自各个源的信息可能与选择过程相关。可选地，从服务器或网关功能之一中选择网络资源。可选地，用于检索与所述多个网络资源相关的数据的装置包括用于从至少一个 数据库中检索与数据的装置，所述数据包括与所述多个网络资源中的每个网络资源的状 态和能力相关的信息。作为另一选择，用于检索与所述多个网络资源相关的数据的装置包 括用于检索网络中每个网络资源的拓扑、每个网络资源上的当前负载、以及终端与网络资 源之间的路径上的网络的当前容量中的任一个的装置。按照这种方式，可以获得以下信息 该信息向所述选择节点通知当前网络状况和所存储的与网络资源相关的信息。可选地，所检索的数据包括从以下任一项中选择的信息所述多个网络资源中的 每一个在网络上的位置；所述多个网络资源中的每一个的路由信息；所述多个网络资源中 的每一个上的当前负载；所述多个网络资源中的每一个的当前容量；终端与所述多个网络 资源中的每一个之间的路径上的当前网络容量；与所述多个网络资源中的每一个相关的安 全信息；从所述多个网络资源中的每一个可用的服务；与用户或终端相关的订阅信息；以 及运营商策略信息。可选地，所述选择节点包括用于忽略所述多个网络资源中不满足可达性或可用服 务的要求的网络资源的装置，以防止选择不适合或不可用的网络资源。可选地，所述选择节 点包括用于对所述多个网络资源中的网络资源上的负载进行平衡的装置，以降低网络资源 过载或未被充分使用的风险。根据本发明的第三方面，提供了一种在通信网络中使用的终端。所述终端包括 处理器，用于产生针对网络资源的请求消息，所述请求消息包括域名系统查询，所述域名系 统查询还包括以完全合格域名编码的终端标识。通过以DNS查询的形式来发送所述请求消 息，可以直接将该消息转发至DNS服务器，减少了在各个网络节点处理该消息所需的处理。 此外，通过以FQDN来编码终端标识，即使选择功能正在从代表终端进行通信的主机接收信令，选择功能也可以标识终端。


图1在框图中示意性示出了 DNS架构；图2在框图中示意性示出了所提出的SAE/LTE架构；图3在框图中示意性示出了根据本发明实施例的网络架构；图4是示意了本发明实施例的步骤的流程图；图5在框图中示意性示出了根据本发明实施例的用于选择服务器或网关的池的 系统；图6在框图中示意性示出了根据本发明实施例的用于标识池中节点的拓扑、状 态、能力和功能信息的网络架构；图7在框图中示意性示出了根据本发明实施例的SAE网络中的终端附着；图8是根据本发明实施例的终端附着的信令序列图；图9是示意了根据本发明实施例的对基于IMS的多媒体服务进行选择的信令序列 图；图10在框图中示意性示出了根据本发明实施例的选择逻辑功能节点；以及图11在框图中示意性示出了根据本发明实施例的终端。
具体实施例方式以下描述出于解释而非限制的目的阐述了具体细节，如特定实施例、过程、技术 等。在一些实例中，省略了对公知方法、接口、电路和设备的详细描述，以免不必要的细节模 糊本描述。此外，在一些图中示出了各个块。可以认识到，这些块的功能是可以使用各个硬 件电路、使用与合适地编程的数字微处理器或通用计算机相结合的软件程序和数据、使用 特定用途集成电路和/或使用一个或多个数字信号处理器来实现的。以下描述公开了一种在SAE/LTE系统中的增强的网关/服务器选择概念。然而， 可以认识到，可以在其他类型的网络中使用该概念。该概念实现了从多个网络资源中自动 选择最适合于与通信主机的服务器或网关。这里，图3示意了根据本发明实施例的网络的高级架构。提供了选择逻辑功能 301，用于从请求方303接收针对服务器或网关的DNS请求302。注意，请求方303和需要 用于通信的服务器/网关IP地址的IP主机可能不是相同的实体，在这种情况下，在请求消 息中传递标识通信主机304的信息。选择逻辑301基于准则(如状态(负载和可达性)、 能力、功能、传输信息和服务专有信息(如订阅信息、最低服务质量)等)来选择最适合于 主机304的服务器/网关，并向请求方303返回305 (所选服务器/网关的)单一 IP地址。 选择逻辑301能够从多个数据源获得信息，以推断选择所需的必要参数。这些数据源包括 DNS 306，用于针对给定服务来检索潜在服务器/网关的列表；归属订户服务器(HSS)307， 用于检索订阅和服务相关信息；以及拓扑数据库308，用于拓扑信息以及池成员的状态/功 能/能力信息。对数据源的查询可以由来自请求方303的请求来触发，但是选择逻辑301可以独 立地预先发起查询，以缩短响应时间。
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数据库同步功能309对拓扑数据库308进行动态更新。数据库同步功能309具有 以下功能 拓扑发现。数据库同步功能309发现拓扑和链路/路由器状态信息，包括服务器 310、311、312、313 和网关 314 的位置。 监督功能。数据库同步功能309负责获得传输节点以及池成员的状态、能力(例 如VPN配置)、功能(例如安全网关)和负载信息。 资源管理。数据库同步功能309负责管理传输资源以提供平衡的传输负载，从而 提供更高的会话完成率。图4是示意了基于服务信息、节点的状态和能力/功能以及传输信息，从由多个服 务器/网关组成的池中选择最适合的服务器/网关的示例方法的流程图。以下步骤编号指 代图4中的编号401.请求方请求服务器或网关的IP地址；402.选择逻辑标识进行请求的主机和所需服务参数；403.选择逻辑标识服务器或网关池；404.选择逻辑标识每个相关池成员的IP地址；405.选择逻辑标识与池的拓扑相关的信息；406.选择逻辑标识池成员的状态、能力和功能；407.选择逻辑选择最适合的池节点；以及408.向请求方发送包括所选节点IP地址的消息。依次说明上述步骤中的每一个，针对最适合的网关/服务器的请求使用任何类型 的能够交换所需信息的合适信令。在优选实施例中，该请求基于DNS查询，这是由于大多数 IP主机支持DNS，从而，对请求方功能的影响较小。假定针对网关/服务器请求使用DNS查询，则服务标识基于被编码为查询的完全 合格域名(FQDM)的串，例如_inet. tcp. example, net，其中_inet表示所需服务，例如因特 网连接。选择所需的主机参数是主机的位置。在主机是请求方本身的情况下，这是根据请 求方的IP地址来标识的。然而，如果主机和请求方不相同，则在DNS查询消息中传送主机 标识符。这可以通过以下任一项来实现 将主机标识符编码为DNS请求消息的FQDN。例如，针对给定主机A，FQDN可以如 同_HostA_inet. tcp. example, net。注意，主机标识符可以是在选择逻辑中预配置的任何文 本串，该文本串被配置为根据FQDN来标识主机。在选择逻辑中可以进行主机和对应位置的 静态预配置的情况下，这种方案是可行的，因此不适于移动或游动的终端；以及 将主机标识符作为DNS查询的附加RR字段来传送。主机标识符包括文本串和主 机的IP地址。即使对于移动或游动的主机，IP地址标识主机的位置。此外，注意，在这种 情况下，选择逻辑必须解析DNS消息来标识主机。现在转到步骤403和404，必须对用于服务的服务器或网关池以及池中的成员的 IP地址进行标识。在优选实施例中，服务的池标识基于标准DNS特征，因此，池的数据源是 标准DNS服务器。网络管理系统执行使用针对每个服务的可选择节点的列表来配置DNS服 务器。
池标识包括以下步骤·请求从请求方303到达选择逻辑301 ； 选择逻辑301如上所述推断主机和服务参数，然后向DNS服务器306发出用于指 定所需服务的标准DNS查询。 将与不同服务相对应的资源记录存储在DNS服务器306中。基于请求中指定的服 务，在DNS-answer中将与服务相对应的记录元素(包括其IP地址)返回给选择逻辑301。 选择逻辑301基于不同准则来从池中选择服务器或网关，并向请求方303发送包 含所选服务器或网关的单一 IP地址在内的响应。在优选实施例中，初始请求具有DNS查询的形式。这使得选择逻辑301可以在对原 始请求不进行修改或进行极少修改的情况下将该请求转发至DNS服务器306。从来自DNS 服务器的回答中过滤出最适合的条目并将其传送至请求方也是更快的。图5中示意了选择服务器或网关池的过程。现在转到步骤405，标识拓扑信息以及池成员的状态、能力和功能。上述信息的数 据源是动态更新的拓扑数据库308，并且在图6中示意性示出了所提出的系统架构。选择逻 辑301查阅拓扑数据库308以找到最接近的服务器/网关、传输容量和节点状态/负载信 息等。拓扑数据库308可以是可构建在与选择逻辑301相同的箱中的标准关系数据库，但 备选地可以是分离的节点。管理系统，如移动网络的0&M系统，可以进行数据库308的初始配置。为了保持拓 扑数据库308更新，在本发明的优选实施例中，如图6所示，提供了数据库同步功能309。数 据库同步功能309具有以下主要功能 拓扑发现。拓扑发现功能601通过监听路由器的开放最短路径优先(OSPF)通告 来检索路由拓扑和链路/路由器状态信息。通过任何合适的方法来执行对拓扑内的服务器 和网关的位置的标识。 监督功能。监督功能602负责获得传输节点以及池成员的状态、能力(例如VPN 配置)、功能(例如安全网关)和负载信息。可以使用与图1所示的以IPWorks (例如ping、 SNMP轮询等)实现的方案中类似的方法来获得关于不知道GMPLS的节点的状态、能力、功能 和负载信息。监督功能可以直接与相关节点进行接口连接，或者从对网络进行轮询的管理 系统获得配置。·资源管理。资源管理功能603管理传输资源，以保证更平衡的传输负载从而保 证更高的会话完成率。网络管理系统应当基于运营商策略、SLA信息等来对其进行预配置。 可以通过与多个实体进行接口连接以交换在图中总体表示为下一代资源控制(NGRC)功能 的资源信息，来对传输资源信息中的动态改变进行记录。NGRC可以是网络中负责资源管理 (例如PCRF)的另一逻辑实体，或用于检索新附着的终端的订阅信息的HSS，但也可以直接 是可能已经具有与活动PDP上下文的资源需求相关的信息的选择逻辑。在终端附着期间，多种相关SAE-GW场景是可能的。以下假定了协同定位的服务和 PDN SAEGw,并针对与这些场景中的每一个相关的选择提供了重要参数的示例。在IMS场景中，锚点必须被选择为“最接近”的GW站点，以实现与本地交换的最短 路径，因此，在锚点选择中需要站点位置。在网络冗余场景中，GW选择基于“运行正常(up-and-rurming)”的GW集合。故障
12GW必须被阻止并不在池中使用。在锚点选择中需要“运行正常”信息，并且负载信息也可以 优化节点容量使用，并且因此在锚点选择中也可以包括负载信息。在移动性专有GW/SAEGW场景中，问题是基于容量来重新选择GW，以确保使用有 能力处理例如MIP的GW。在这种情况下，在锚点选择中使用移动性类型。在企业场景中，在使用蜂窝网络的室外eNodeB来覆盖室内网络的室外覆盖室内 场景的情况下，经由运营商骨干来路由企业业务量，因此，需要IPSec隧道。在企业网络场 景内的GW/LTE中，具有eNodeB和GW的室内网络连接至LAN。因此，存在网络内的本地交换， 因此不需要IPSec隧道，但是如果经由运营商网络将业务量路由至企业网络，则需要IPSec 隧道。在这些场景中，在锚点选择中应当使用具有对企业网络的连接的GW/SAEGW以及具有 IPSec能力的GW。此外，在特定情形中，在锚点选择中应当使用企业GW。当使用因特网作为传输网时，需要IPSec和对抗拒绝服务(DoS)的GW，并且仅应当 发送具有“放松的”QoS要求的业务量。在直接将因特网业务量转发至因特网的情况下，在 锚点选择中应当使用与“因特网对等”参数最接近的GW。此外，需要对抗DoS的GW，并可以 选择符合特定QoS信息的Gl在服务专有GW场景中，针对所有服务提供一个GW。基于服务类型来选择锚点，因 此在锚点选择中使用站点位置和服务信息。在移动性场景中，MME基于用户的位置改变来强制GW重新选择。GW重新选择可以 在池内和池间进行。在这种场景中，在锚点选择中需要拓扑(站点位置)信息。根据上述情况，可以针对SAE GW选择导出以下参数集合 与拓扑相关的参数〇地理和逻辑(即IP拓扑)上SAEGW、eNodeB、对等点、POI的位置以及实际路由 fn息 与性能相关的参数〇SAEGff的负载/容量信息〇关于SAEGW的“运行正常” /可达性信息 ·与能力/功能相关的参数〇IP-sec、“对抗 DoS，，、服务 /PDN SAEGff 等〇移动性类型，即，所支持的(3GPP、非3GPP)接入〇对服务的连接/接入■可接入企业VPN的SAEGW■校园/企业内的SAEGW■具有因特网对等的SAEGW·与服务相关的参数〇QoS信息和其他运营商策略信息〇订阅信息，例如订阅的服务、优选的应用、服务使用率统计等。为了选择最合适的池元素，在选择逻辑中需要特定的选择算法。典型地，针对控制 平面(服务器)或用户平面(网关)元素选择，选择算法不同，因此，用于CP服务器的现有 算法可能不直接适用于网关。对于GW节点选择，传输拓扑上的接近性通常是一个更重要的 因素，这是因为它提供了更好的特性和高效的传输使用，但是同时应当保护节点免于过载。一种从池中选择元素的方式是基于负载和最小代价，如下
1)取得与APN相关联的所需能力。2)删除不可达的任何池元素(“运行正常”)3)删除不满足能力要求(安全性、QoS, IP-sec、移动性类型等等)的池元素4)选择仅满足对预期服务的接入的要求的池元素(例如企业VPN、校园、因特网对 等)5)根据RBS来计算拓扑数据库中的路径长度(即，跳数)6)计算/映射不必要的“适于具有”的能力“P”的代价。7)计算代价=(a*Load+b*path_length+c*P)，其中a、b和c是任意选择的常数。8)选择具有最小代价的池元素。还可以基于用户订阅来从池中选择元素。在这种情况下，可以从处理用户订阅的 节点(如HSS)检索订阅信息。这允许使用先进的池处理，其示例为1)HSS中的选择限制对于VPN连接，可以分配APN。APN可以具有多个IP地址， 即VPN连接订户可以连接至多个SAE-GW。不使用DNS来对每个IP地址进行不同配置，而是 可以将其限制为SAE-GW的有限集合。使用池元素的受限集合的一个原因是将用于建立进 入SAE-GW的IP-sec隧道的密钥管理中的限制。2) "HSS中的APN”。为了简化管理，在HSS中存储DNS名称。在这种情况下，通过 HSS配置的DNS名称来对来自移动终端的APN串进行超越。因此，可以使用用于一大组用户 的公共APN，并可以从HSS检索显式名称。3) “用户类型”在容量、速率和移动性方面，不同订阅可以具有不同的限制。如果 订户具有固定无线订阅，则其移动性受限，因此仅需要使用本地SAEGW。因此，HSS可以具有 与该GW的DNS名称相关的信息。在以上示例中，可以应用以下选择算法1)从HSS取得DNS名称。2)取得与DNS名称相关联的所需能力。3)删除不满足能力要求(安全性、QoS, IP-sec、移动性类型等等)的池元素4)选择仅满足对预期服务的接入的要求的池元素(例如企业VPN、校园、因特网对 等)5)根据RBS来计算拓扑数据库中的路径长度(即，跳数)6)计算/映射不必要的“适于具有”的能力“P”的代价。7)计算代价=(a*Load+b*path_length+c*P)，其中a、b和c是任意选择的常数。8)选择具有最小代价的池元素。一旦从池中选择了元素，选择逻辑就在DNS回答中返回所选元素的IP地址。根据 该建议，DNS回答将始终包括单一 IP地址。图7中示意了 SAE网络架构中的终端附着的示例。假定针对控制平面和用户平面 使用分离的架构，并假定在称为SAEGW的相同物理节点中驻留了两种类型的SAEGW。然而， 注意，SAEGW可以备选地包括分离的服务和PDN SAEGW。当终端701附着至网络时，执行以下任务· eNodeB 针对终端 01 选择 MME 02 ；· MME 选择 SAEGW 314 ；
· MME针对MT选择SIP服务器，即CSCF。图8中示意了基于所提出的架构的、包括选择在内的终端701附着的信令序列图， 包括以下步骤·终端701向eNodeB发出附着请求。^eNodeB针对给定终端701选择MME。为此，eNodeB针对MME地址发出DNS查询。·查询到达选择逻辑301，选择逻辑301将其转发至DNS服务器306以获得用于 给定服务的潜在MME的列表(备选地，选择逻辑在其高速缓存中维护先前接收到的MME列 表)。·选择逻辑301选择最适合于通信的MME(基于负载、可用性等)，并在DNS回复 803中将其转发至eNodeB。· eNodeB向给定MME 702发出附着请求804。MME 1402发起涉及HSS 307的认 证过程。在该过程期间，它接收关于终端订阅的信息，例如它应当能够连接至哪些PDN。然 后，它选择能够连接至所有这些网络的SAEGW 314。为此，它发出指定服务类型的DNS查询 805，该服务类型标识了给定SAEGW池(APN名称可以用于该目的)。此外，它还指定了发出 附着请求的eNodeB的IP地址，以向选择逻辑301提供关于实际终端304位置的信息。 选择逻辑301截取该查询，并将其转发至DNS服务器以获得针对该给定服务的潜 在SAEGW的列表。 选择逻辑301选择最适合于通信的SAEGW 314，并在DNS回答中将其转发至MME， MME继而发起对给定SAEGW的“创建连接” 806请求。· SAEGW 314也可以针对终端701来选择合适的CSCF。为此，它发出指定参数的 DNS查询807，该参数标识了 IMS需要CSCF。·选择逻辑301截取该查询，并将其转发至DNS服务器以获得潜在CSCF的列表。 选择逻辑301选择最合适于通信的CSCF，并在DNS回答808中将其转发至SAEGW 314。-SAEGW 314对“创建连接”请求1506进行回复809，除其他参数(如针对终端701 而选择的IP地址)外还指定了所选的CSCF。MME702在“附着接受”消息810中将这些与 SAEGff的IP地址一起转发至终端701。此时，终端701能够使用由移动网络提供的服务。一旦终端701已经被分配了 SAEGW 314，在服务域中，在服务激活期间，其他选择 任务是可能的，包括控制平面服务器选择和用户平面服务器选择，例如CSCF 902对应用服 务器(AS) 901的选择，或者AS 901对媒体服务器(MS) 903的选择。图9是示意了对多媒体 服务的选择的序列图，包括以下步骤·终端701向先前选择的CSCF 902发出SIP invite 904。· CSCF 902针对给定服务选择AS。为此，它发出DNS查询905，可选地指定终端 701的IP地址，以选择更接近的AS (由于AS主要是控制服务器，因此这可能不必要)。 查询到达选择逻辑301，选择逻辑301将其转发至DNS服务器306，以获得针对给 定服务的潜在AS的列表(备选地，它可以在其高速缓存中保持先前接收到的AS列表)。 选择逻辑301选择最适合于通信的AS 901，并在DNS回复906中将其转发至CSCF 902。· CSCF 902向AS 901发出媒体请求907。AS 901选择用于该服务的媒体服务器903。为此，它发出指定服务类型的DNS查询908，该服务类型标识了媒体服务器池。此外， 它还指定了终端701的IP地址。 选择逻辑301截取该查询，并将其转发至DNS服务器306以获得针对给定服务的 潜在媒体服务器的列表。 选择逻辑301选择最适合于通信的媒体服务器，并在DNS回答909中将其转发至 AS 901，AS 901继而在媒体接受消息910中将其转发至CSCF 902。· CSCF 902在SIP ok消息911中将媒体服务器地址转发至终端701，通信可以开始。本发明不限于上述情况，还可以在SAE中的其他潜在选择场景中使用。一个示例 是对在移动终端空闲模式中的SAEGW重新定位的支持。在一些情况下重新选择SAEGW可能 是有用的，例如以便实现针对移动用户的Sl路径优化。如果SAEGW池大小较小，则Sl路径 可能不能过大，但是另一方面，用户移动性可能经常导致SAEGW重新定位，这可能影响正在 进行的会话并可能消耗稀有的控制资源。在空闲终端和可用控制资源的情况下，通过选择 SAEGff来支持SAEGW重新定位将是所期望的。在选择合适的本地PDN SAEGff作为漫游用户的IP POP来优化网络使用(本地中 断)的情况下，选择逻辑也可以有所帮助。参照图10，示意了选择逻辑功能节点301。提供了用于接收1001针对网关或服务 器的DNS请求的装置，以及用于从其他源(如上所述，例如DNS服务器、HSS和拓扑数据库) 检索1002信息的装置。提供了处理器1003，用于对网关或服务器进行选择；以及提供了发 射机1004，用于向请求方发送响应消息。可以提供数据库1005，以维护哪个服务器或网关 已经被选择的记录。参照图11，示意了根据本发明实施例的终端。终端304具有处理器1101，用于产 生DNS查询，以请求网络资源(如服务器或网关)。该DNS查询包括以完全合格域名编码的 所需网络资源类型。终端还具有发射机1102，用于发送查询；以及接收机1103，用于接收 对查询的响应。本发明提供了用于从元素池中选择元素的公共架构(单一集中逻辑)，而不是在 不同控制节点中实现和配置选择逻辑。这减少了资金和操作开支，这是因为不需要在可能 负责从网络中的网关或服务器的池中进行选择的所有不同逻辑节点中都实现和配置与选 择相关的功能。在集中式选择给出更好支持的多种使用情况下(网络扩展、维护等)，操作 开支的减少尤为明显。本发明的另一优点是本发明基于标准DNS查询，因此不需要对现有节点功能和 信令链进行显著改变。在大多数情况下，所有IP主机支持DNS。与基于DNS的选择相比，本 发明通过使用拓扑数据库来允许完全知道拓扑的选择，该拓扑数据库提供·通过在选择中使用传输负载信息，提供高效的传输使用。这是特别有用的，因为 在特定区域中，移动终端的渗透以及用户的活动可能动态改变。 更好的呼叫/会话建立时间和完成率特性，这是由于对服务器/网关可达性和可 用传输资源的真实了解。·针对对QoS敏感的服务而改进的响应时间和特性，这是由于选择了最短可能用 户平面路径和具有最轻负载的服务节点。
架构的增强允许针对DNS请求方和通信主机不同的情况实现基于DNS的选择(例 如MME针对新附着的MT进行SAEGW选择)的可能性。此外，经由不透明LSA，通过拓扑数据 库中对节点能力、状态和功能相关信息的动态了解，针对给定服务提供了对池配置的自动 化管理。可以支持多种重要场景，如即插即用、网络故障或网络升级。尽管已经详细示出并描述了各个实施例，但是权利要求不限于任何具体实施例或 示例。以上描述均不应被认为暗示任何具体元件、步骤或功能是必不可少的从而必须被包 括在权利要求的范围内。请求专利保护的实质内容的范围由权利要求来限定。说明书中使用了以下首字母缩写词
3GPP第三代合作伙伴计划
BGP边界网关协议
CSCF呼叫会话控制功能
GGSN网关GPRS支持节点
LTE长期演进
MME移动管理实体
MSC移动交换中心
MT移动终端
NT游动终端
OSPF开放最短路径优先协议
PDA个人数字助理
PDN分组数据网络
POP入网点
RNC无线网络控制器
SAE系统架构演进
SGSN服务GPRS支持节点
权利要求
一种用于从通信网络中的多个网络资源中选择网络资源的方法，所述方法包括在选择节点从终端接收针对网络资源的请求；从至少一个另外的网络节点检索与多个网络资源相关的数据；基于所检索的数据，从所述多个网络资源中选择网络资源；以及将响应发送至终端，所述响应包括标识所选网络资源的信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，网络资源是从服务器或网关功能之一选择的。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，与所述多个网络资源相关的数据是从至少一 个数据库中检索的，所述数据包括与所述多个网络资源中的每个网络资源的状态和能力相 关的信息。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括随着所述多个网络资源中的每个网络资源的 能力和状态改变，动态更新数据库。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，与所述多个网络资源相关的数据包 括网络中每个网络资源的拓扑、每个网络资源上的当前负载、以及终端与网络资源之间的 路径上的网络的当前容量中的任一个。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，还包括从域名服务器中检索所述多个 网络资源中的每个网络资源的地址。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，还包括从归属订户服务器中检索与用 户或终端相关的订阅和服务信息。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，请求和响应是域名系统消息。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所检索的数据包括从以下任一项中 选择的信息所述多个网络资源中的每一个在网络上的位置； 所述多个网络资源中的每一个的路由信息； 所述多个网络资源中的每一个上的当前负载； 所述多个网络资源中的每一个的当前容量；终端与所述多个网络资源中的每一个之间的路径上的当前网络容量； 与所述多个网络资源中的每一个相关的安全信息； 从所述多个网络资源中的每一个可用的服务； 与用户或终端相关的订阅信息；以及 运营商策略信息。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，包括在选择网络资源时，忽略所述多 个网络资源中不满足可达性或可用服务的要求的网络资源。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，包括在选择网络资源时，对所述多个 网络资源中的网络资源上的负载进行平衡。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，对终端实体的响应包括网络资源 的IP地址。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中，通信网络是从系统架构演进网络 和IP多媒体子系统网络中选择的。
14.一种在通信网络中使用的选择节点，所述选择节点包括接收机，用于从终端接收针对网络资源的请求；用于从至少一个另外的网络节点检索与多个网络资源相关的数据的装置； 基于所检索的数据从多个网络资源中选择网络资源的装置；以及 发射机，用于向终端发送消息，所述消息包括标识所选网络资源的信息。
15.根据权利要求14所述的选择节点，其中，用于检索数据的装置包括用于从多个网 络节点检索数据的装置。
16.根据权利要求13或14所述的选择节点，其中，网络资源是从服务器或网关功能之 一选择的。
17.根据权利要求13、14或15所述的选择节点，其中，用于检索与所述多个网络资源相 关的数据的装置包括用于从至少一个数据库中检索数据的装置，所述数据包括与所述多 个网络资源中的每个网络资源的状态和能力相关的信息。
18.根据权利要求13至16中任一项所述的选择节点，其中，网络中每个网络资源的拓 扑、每个网络资源上的当前负载、以及终端与网络资源之间的路径上的网络的当前容量中 的任一个。
19.根据权利要求13至17中任一项所述的选择节点，其中，所检索的数据包括从以下 任一项中选择的信息所述多个网络资源中的每一个在网络上的位置； 所述多个网络资源中的每一个的路由信息； 所述多个网络资源中的每一个上的当前负载； 所述多个网络资源中的每一个的当前容量；终端与所述多个网络资源中的每一个之间的路径上的当前网络容量； 与所述多个网络资源中的每一个相关的安全信息； 从所述多个网络资源中的每一个可用的服务； 与用户或终端相关的订阅信息；以及 运营商策略信息。
20.根据权利要求13至18中任一项所述的选择节点，包括用于忽略所述多个网络资 源中不满足可达性或可用服务的要求的网络资源的装置。
21.根据权利要求13至19中任一项所述的选择节点，包括用于对所述多个网络资源 中的网络资源上的负载进行平衡的装置。
22.—种在通信网络中使用的终端，所述终端包括处理器，用于产生针对网络资源的请求消息，所述请求消息包括域名系统查询，所述域 名系统查询还包括以完全合格域名编码的终端标识。
23.一种用于控制设备执行根据权利要求1至13中任一项所述的方法的程序。
全文摘要
本发明提供了一种用于从通信网络中的多个网络资源中选择网络资源的方法和设备。选择节点从终端接收针对网络资源的请求，然后从至少一个另外的网络节点检索与所述多个网络资源相关的数据。基于所检索的数据，选择节点从所述多个网络资源中选择网络资源。然后，将响应发送至终端，所述响应包括标识所选网络资源的信息。
文档编号H04L12/26GK101926153SQ200880125382
公开日2010年12月22日 申请日期2008年1月23日 优先权日2008年1月23日
发明者加博尔·托特, 奥蒂洛·米哈伊, 拉尔斯·韦斯特贝里 申请人:艾利森电话股份有限公司