LTE通信中的经负载均衡的网关选择的制作方法

本发明的示例性和非限制性实施例一般地涉及无线通信网络，并且更特别地涉及网关选择。

背景技术：

背景技术的以下描述可以包括洞悉、发现、理解或公开，或者在本发明之前对相关领域未知但是由本发明提供的关联连同公开。本发明的一些这样的贡献可能在下面被具体地指出，而本发明的其他这样的贡献根据其上下文将是显然的。

表述性状态转移（REST）是包含被应用于分布式超媒体系统内的部件、连接器和数据元素的约束的协调集合的架构风格。REST可以被应用于描述所期望的web架构、标识现有问题、比较可替换的解决方案和/或确保协议扩展不违反使web成功的核心约束。REST中的一个概念是资源（特定信息的源）的存在，利用全局标识符（例如HTTP中的URI）来引用所述资源中的每个。为了操纵这些资源，网络的部件（用户代理和原始服务器）经由标准化接口（例如HTTP）通信并且交换这些资源的表示（传达信息的实际文档）。例如，表示圆（作为逻辑对象）的资源可以接受和返回以SVG格式化的指定中心点和半径的表示，而且可以接受和返回指定沿曲线的任何三个不同点的表示（由于这也唯一地标识圆）作为逗号分隔的列表。任何数量的连接器（例如客户端、服务器、高速缓存、隧道等）可以传达（mediate）请求，但是每个在没有“审视过去”其自己的请求的情况下这样做（被称为“分层”，REST的另一约束以及信息和联网架构的许多其他部分中的公共原则（principle））。因此，应用可以通过知道两个东西来与资源交互：资源的标识符和所要求的动作。应用不需要知道在实际上保持信息的服务器与应用之间是否存在高速缓存、代理、网关、防火墙、隧道或的任何其他东西。然而，应用需要理解所返回的信息（表示）的格式，其通常是某种HTML、XML或JSON文档，尽管其可以是图像、纯文本或任何其他内容。

JSON或JavaScript对象标记（notation）是使用人类可读文本来传输包括属性-值对的数据对象的开放标准格式。JSON主要用于在服务器与web应用之间传输数据，作为XML的可替换方案。尽管最初从JavaScript脚本语言导出，但是JSON是语言独立的数据格式，并且用于解析和生成JSON数据的代码在多种编程语言中可容易得到。

技术实现要素：

以下呈现了本发明的简化概要以便提供对本发明的一些方面的基本理解。该概要不是本发明的广泛概述。其不意图标识本发明的关键/重要要素或描绘本发明的范围。其唯一目的是以简化的形式呈现本发明的一些概念，作为对稍后呈现的更详细的描述的前奏。

本发明的各种方面包括如在独立权利要求中限定的方法、装置和计算机程序产品。在从属权利要求中公开了本发明的进一步实施例。

本发明的一方面涉及一种用于在通信系统中选择网关节点的方法，其中方法包括在网络装置中修改移动性管理实体本地配置；以及基于经修改的移动性管理实体本地配置选择用于用户终端的网关节点；所述修改包括如下中的一个或多个：通过使用应用编程接口向本地配置添加网关节点、通过使用应用编程接口从本地配置移除网关节点，以及通过使用应用编程接口更新本地配置中的附加网关节点信息。

本发明的进一步方面涉及一种装置，其包括至少一个处理器；以及包括计算机程序代码的至少一个存储器，其中至少一个存储器和计算机程序代码被配置成利用至少一个处理器使得装置修改移动性管理实体本地配置；并且基于经修改的移动性管理实体本地配置选择用于用户终端的网关节点；其中移动性管理实体本地配置的修改包括如下中的一个或多个：通过使用应用编程接口向本地配置添加网关节点、通过使用应用编程接口从本地配置移除网关节点，以及通过使用应用编程接口更新本地配置中的附加网关节点信息。

本发明仍进一步方面涉及一种包括可执行代码的计算机程序产品，所述可执行代码在被执行时引起如下功能的执行：在网络装置中修改移动性管理实体本地配置；以及基于经修改的移动性管理实体本地配置选择用于用户终端的网关节点；所述修改包括如下中的一个或多个：通过使用应用编程接口向本地配置添加网关节点、通过使用应用编程接口从本地配置移除网关节点，以及通过使用应用编程接口更新本地配置中的附加网关节点信息。

尽管本发明的各种方面、实施例和特征被独立地叙述，但是应该领会的是，本发明的各种方面、实施例和特征的所有组合是可能的并且在如要求保护的本发明的范围内。

附图说明

在下文中，将参考附图借助于示例性实施例来更详细地描述本发明，在所述附图中

图1图示了向配置添加新的网关；

图2图示了向移动性管理实体更新网关负载；

图3示出了图示示例性系统架构的简化框图；

图4示出了图示根据本发明的实施例的示例性消息传送事件的消息传送图；

图5示出了根据本发明的示例性实施例的流程图的示意图。

具体实施方式

背景技术的以下描述可以包括洞悉、发现、理解或公开，或者在本发明之前对相关领域未知但是由本发明提供的关联连同公开。本发明的一些这样的贡献可能在下面被具体地指出，而本发明的其他这样的贡献根据其上下文将是显然的。

当前，MME中的SGW/PGW选择依赖于从DNS服务器接收的记录。SGW选择取决于UE当前驻留（camp）在其中的TAI，并且基于所请求的APN选择PGW。MME根据TAI形成FQDN以从DNS服务器查询SGW。对于PGW，MME形成APN-FQDN。基于DNS响应， 在GW之间执行半静态负载均衡是可能的。然而，不意味着将DNS权重用于动态的服务器选择。其要求用于DNS记录的非常短的TTL，限制了DNS缓存机制的有用性，因此增加总的网络负载并且降低总的可靠性。DNS服务器对从MME的可用网元的查询进行响应。在MME中接收的数据被静态地存储，并且因此没有可用网元（例如SGW和PGW）的动态图片被更新。

示例性实施例使能改进MME中的SGW/PGW选择。示例性实施例通过利用MME REST/JSON API来提供MME中的更自动化且动态的GW选择。在示例性实施例中，NMS（或其他应用，这样的GW本身）可以使用API来自动地修改MME中的GW选择原则。可以可能的是利用API执行至少以下功能：向MME本地配置添加GW；从MME本地配置移除GW；更新/修改GW信息，诸如负载统计、所服务的APN/TAI、可用性等。

REST/JSON API可以由不同的web服务（Amazon web服务、Facebook、Twitter、Dropbox）用于允许对其数据和服务的访问。还可能的是将类似的API用于MME配置，使得其他应用可以具有对MME配置的访问并且还修改参数。

示例性实施例使能使MME中的GW选择进行优化和自动化。示例性实施例使能MME中的自动化的GW配置以及提供/更新实际的GW负载统计和用于影响选择的附加信息。示例性实施例还提出GW可用性信息可以被更新到MME。MME可以使用GW可用性信息来优化针对UE的GW选择。示例性实施例提出/假定MME利用可编程API将GW配置暴露给其他应用。在示例性实施例中，可以使用REST/JSON API，但是也可以通过使用其他标记来实现API。

在示例性配置中，在API调用中提供的信息可以包括至少以下信息：由GW服务的TAI（在节点充当SGW的情况下）和/或由GW服务的APN（在GW充当PGW的情况下）；GW节点名称，以及例如S11和S8的（一个或多个）相关接口的（一个或多个）IP地址。

除了“强制”信息之外，还可以可能的是提供关于GW负载状态的更新以基于实际的负载状态来增强MME中的GW选择。被提供给MME的信息还可以包括用以改进GW选择的其他相关数据，例如可以由GW服务的订户/组的集合，其可以具有针对较高QoS的其自己的GW。此外，可以可能的是将GW可用性信息更新到MME 。

被提供给MME的负载统计可以包括例如以下信息：描述GW的相对（relative）负载的简单数，类似于DNS SRV记录中的权重字段（这可以例如由可能知道每个GW的负载状态的NMS提供）；来自每个GW的更高级的负载统计，诸如1）CPU负载信息和/或关于承载量的信息（还可以是相对数，例如承载的50%被分配）；还可以提供关于可用IP地址的量的信息（针对PGW）；2）还可以在更详细的水平上（诸如每APN）提供负载信息以允许MME中的更准确的GW选择。例如，PGW可以具有用于每个APN和MME的分离的IP地址池并且可以在选择用于UE的GW时将其考虑在内。

应用（例如NMS）可能能够将GW可用性信息更新到MME。例如，如果GW例如由于故障而不可用，则MME然后可以忽略来自GW选择的所述GW，只要所述GW不可用。这可能至少对于PGW是有用的，由于MME不具有到PGW的直接连接。MME可能仅能够从SGW得到PGW相关的错误原因或PGW已经重启的通知。

图1图示了向配置添加新GW。图1示出了关于用于添加新GW的API调用可能看起来如何的示例。在MME已经接收到请求之后，MME可以将新GW更新到MME本地配置并且向请求实体确认它。

图2图示了向MME更新GW负载。图2示出了关于NMS可能能够如何将GW负载信息更新到MME的示例。NMS从GW搜集负载统计并且将信息更新到MME。负载报告可以包括如上面描述的不同类型的负载信息。可选地，每个GW可以分离地将它自己的负载信息更新到MME。

本地配置不完全取代基于DNS的选择而是补充它。操作者可以将本地配置用于GW的子集并且仍将基于DNS的选择用于其余。例如，对于漫游者，归属路由业务情况中的PGW选择可以使用DNS选择。并且由于配置还可以包括SGW/PGW节点名称， MME可以将其用于做出针对SGW和PGW的安排和拓扑紧密度选择，类似于DNS情况。操作者还可以将本地GW配置仅限制到所选订户组。

另一选项可以涉及MME从如所指定的DNS服务器得到用于TAI/APN的SGW/PGW名称的列表，并且列表可以包括关于被本地配置的SGW/PGW的更详细的信息。

本地GW选择可以针对以下过程而影响MME中的GW选择：附连；PDN连接性请求；利用SGW重定位的切换（包括RAT间切换）。

在GW选择期间，MME可以基于操作者偏好而应用本地GW配置。例如，本地配置具有比DNS选择更高的优先级，即首先检查本地配置或者反之亦然。在GW选择中，MME可以将被更新到MME的负载信息考虑在内。实际的选择算法可以取决于操作者偏好和可用的负载信息。例如，如果相对权重信息被提供，则MME可以应用与利用（如在RFC 2782中描述的）SRV记录使用的负载均衡类似的负载均衡。或者如果选择基于承载或可用IP地址（对于APN），则MME可以选择具有最高量的自由IP地址或承载的GW。

MME逻辑还可以包括抵挡GW过载情形的保护。例如，MME可以具有针对GW负载信息的阈值，并且如果阈值被达到，则只要负载超过阈值，MME就不在选择中将该GW考虑在内。

示例性实施例使得操作者能够使MME中的用于UE的GW选择过程优化和自动化。MME中的GW配置改变可以被自动化，由于应用（NMS/GW/第3方应用）可以具有对MME中的GW配置的访问。自动化配置通过如下有益于操作者：降低手动配置工作的量，因此降低了操作人员的工作负荷。

示例性实施例使能利用准确的负载信息的优化的GW选择。负载信息可以被频繁地更新到MME使得GW选择基于GW的实际负载水平而不是依赖于半静态负载均衡信息。更准确的信息帮助保护GW免于过载情形，并且MME中的GW选择能够对GW负载状态中的迅速改变作出反应。

示例性实施例使能基于“附加信息”的高级的GW选择。除了负载信息之外，MME还可以具有用于为UE选择GW的更多准则。附加信息可以包括例如GW服务的组（例如MTC设备）或IMSI范围。或者对于SGW选择，附加信息可以包括关于位置的更准确的信息以使能选择最靠近eNB的SGW。

在示例性实施例中，借助于GW的过载和/或可用性信息，MME可以降低朝向过载的GW的业务量或者在选择过程中自动地绕过不可用的GW。

因此，示例性实施例使能使用REST/JSON API的 MME中的GW选择优化。

示例性实施例使能给MME提供集中式数据库，所述集中式数据库动态地存储不同的基于云的网元（诸如SGW和PGW）的当前可用性数据。通过MME的正规的O&M接口从O&M（即从NMS）推送关于例如SGW和PGW的可用网元的信息。

示例性实施例使能将负载/过载信息更新到MME。然而，GTP-C机制（在3GPP TS 23.401中指定的GTP-C过载）也可以被用来（代替基于REST/JSON的负载更新/除基于REST/JSON的负载更新之外）将负载信息更新到MME。

示例性实施例（通过NMS/CAM或第3方应用）向MME使能自动SGW/PGW配置，使得例如在云环境中，配置能够遵循动态缩放（即基于负载/业务量来添加/移除GW）。

例如，如果现有的GW资源不足并且新GW实例被需要/创建，则新GW实例可以自动地被更新到相关的MME。

示例性实施例使能更新附加准则（除负载信息之外）以影响GW选择。信息可以包括来自SGW选择中的更准确的位置信息的任何东西以指派某些组使用某些GW。并且与当前基于DNS的解决方案相比，基于例如地理区域向MME提供分离的配置可能是更容易的。

现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明的示例性实施例，在所述附图中示出本发明的一些但非全部实施例。事实上，本发明可以以许多不同形式体现并且不应该被解释为限于本文中阐述的实施例；而是，这些实施例被提供使得本公开将满足可适用的法律要求。尽管说明书可能在若干位置中涉及“一”、“一个”或“一些”实施例，但是这不一定意味着每个这样的引用是对（一个或多个）相同实施例，或者特征仅适用于单个实施例。不同实施例的单个特征还可以被组合以提供其他实施例。同样的参考数字自始至终指同样的元素。

本发明可适用于任何用户终端、服务器、对应的部件和/或任何通信系统或不同通信系统的任何组合，其支持网关节点选择。通信系统可以是固定通信系统或无线通信系统或利用固定网络和无线网络二者的通信系统。所使用的协议、通信系统的规范、服务器和用户终端尤其在无线通信中发展迅速。这样的发展可能要求对实施例的额外改变。因此，所有词语和表述应该被宽泛地解释并且它们意图说明而非限制实施例。

在下文中，将使用作为实施例可以被应用于其的系统架构的示例的基于LTE-A网元的架构来描述不同的实施例，然而，不将实施例限制到这样的架构。在这些示例中描述的实施例不限于LTE-A系统，而且可以被实现在其他网络系统中，所述其他网络系统诸如UMTS（通用移动电信系统）、LTE、LTE-A、GSM、EDGE、WCDMA、蓝牙网络、WLAN，或者其他固定、移动或无线网络。在实施例中，所呈现的解决方案可以被应用在属于诸如LAN、WLAN、LTE、LTE-A和UMTS之类的不同但兼容的系统的元件之间。

在图3中图示了通信系统的一般架构。图3是仅示出一些元件和功能实体的简化系统架构，所述一些元件和功能实体全部是其实现可以与所示出的实现不同的逻辑单元。图3中示出的连接是逻辑连接；实际的物理连接可以是不同的。对本领域技术人员显然的是，系统还包括其他功能和结构。应该领会的是，在网关选择中使用的或用于网关选择的功能、结构、元件和协议与实际发明不相关。因此，它们在这里不需要被更详细地讨论。

图3的示例性网络系统包括网络服务提供者的网元301。网元301可以包括例如移动性管理实体MME，或任何其他网元，或网元的组合，或网元的部件/子集。网络节点301可以经由连接303连接到诸如网络管理系统NMS之类的网元302。图3示出诸如PDN网关PGW之类的一个或多个网关节点304，其经由连接300连接到移动性管理实体301并且经由连接305连接到网络管理系统302。网络节点301、302、304可以被连接到一个或多个核心网（CN）元件（在图3中未示出），所述一个或多个核心网（CN）元件诸如移动交换中心（MSC）、MSC服务器（MSS）、服务网关（SGW）、网关GPRS支持节点（GGSN）、服务GPRS支持节点（SGSN）、归属位置寄存器（HLR）、归属订户服务器（HSS）、访问者位置寄存器（VLR）、相关的中介元件（mediator element），或者被连接到一个或多个无线电网元（在图3中未示出），诸如（例如LTE/LTE-A、3G/HPSA、2G或WLAN的）基站，被连接到无线电网络控制器（例如3G RNC、2G BSC或WLAN控制器）或被连接到网元的组合。

移动性管理实体MME 301包括被操作地连接到存储器307的控制器306。控制器201控制SDN控制器301的操作。存储器307被配置成存储软件和数据。移动性管理实体MME 301可以经由接口308（直接或间接地）操作地连接到另一网元或通信系统的网元的另一部件/子集，诸如网络管理系统NMS 302或网关节点304。

网络管理系统NMS 302包括被操作地连接到存储器310的控制器309。控制器201控制网络管理系统NMS 302的操作。存储器310被配置成存储软件和数据。网络管理系统NMS 302可以经由接口311（直接或间接地）操作地连接到另一网元或通信系统的网元的另一部件/子集，诸如移动性管理实体MME 301或网关节点304。

网关节点304包括被操作地连接到存储器313的控制器312。控制器312控制网关节点304的操作。存储器313被配置成存储软件和数据。网关节点304可以经由接口314（直接或间接地）操作地连接到另一网元或通信系统的网元的另一部件/子集，诸如移动性管理实体MME 301或网络管理系统NMS 302。

然而，实施例不限于上面作为示例给出的网络，而是本领域技术人员可以将解决方案应用于被提供有必要性质的其他通信网络。例如，可以利用互联网协议（IP）连接实现不同的网元之间的连接。

尽管装置301、302、304已经被描绘为一个实体，但是不同的模块和存储器可以在一个或多个物理或逻辑实体中被实现。装置还可以是用户终端，所述用户终端是将用户终端及其用户与订阅相关联或被布置成将用户终端及其用户与订阅相关联并且允许用户与通信系统交互的一件装备或设备。用户终端向用户呈现信息并且允许用户输入信息。换言之，用户终端可以是能够从网络接收信息和/或向网络传输信息、无线地或经由固定连接可连接到网络的任何终端。用户终端的示例包括个人计算机、游戏控制台、膝上型计算机（笔记本）、个人数字助理、移动站（移动电话）、智能电话和有线电话。

装置301、302、304一般可以包括处理器、控制器、控制单元或被连接到存储器和被连接到装置的各种接口的类似物。一般地，处理器是中央处理单元，但是处理器可以是附加操作处理器。处理器可以包括计算机处理器、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）和/或已经被以用以执行实施例的一个或多个功能的这样的方式编程的其他硬件部件。

存储器307、310、313可以包括易失性和/或非易失性存储器并且通常存储内容、数据等。例如，存储器307、310、313可以存储诸如软件应用（例如用于检测器单元和/或用于调整器单元）或操作系统之类的计算机程序代码、信息、数据、内容等，用于使处理器根据实施例执行与装置的操作相关联的步骤。存储器可以是例如随机访问存储器（RAM）、硬盘驱动器或其他固定数据存储器或存储设备。进一步地，存储器或其部分可以是可拆卸地连接到装置的可移除存储器。

可以通过各种构件（means）来实现本文中描述的技术，使得实现利用实施例描述的对应的移动实体的一个或多个功能的装置不仅包括现有技术构件而且包括用于实现利用实施例描述的对应的装置的一个或多个功能的构件，并且其可以包括用于每个分离的功能的分离构件或者可以被配置成执行两个或更多功能的构件。例如，可以在硬件（一个或多个装置）、固件（一个或多个装置）、软件（一个或多个模块）或其组合中实现这些技术。针对固件或软件，实现可以通过执行本文中描述的功能的模块（例如，过程、功能等）进行。软件代码可以被存储在任何合适的处理器/计算机可读的（一个或多个）数据存储介质或（一个或多个）存储器单元或（一个或多个）制品中并且由一个或多个处理器/计算机执行。可以在处理器/计算机内或在处理器/计算机外部实现数据存储介质或存储器单元，在该情况下所述数据存储介质或存储器单元可以经由各种构件通信地耦合到处理器/计算机，如本领域中已知的那样。

图4的信令图图示了所要求的信令。在图4的示例中，在项目401中，可以从网络管理系统NMS 302向移动性管理实体MME 301传输用以向/从移动性管理实体MME 301的本地配置添加和/或移除网关节点的请求。在项目402中，可以从网关节点PGW 304向移动性管理实体MME 301传输诸如网关负载统计信息之类的附加网关信息。在项目403中，移动性管理实体MME 301可以基于在项目401和/或402中接收到的信息来修改移动性管理实体MME 301的本地配置。在项目404中，移动性管理实体MME 301可以向网络管理系统NMS 302传输关于移动性管理实体MME 301的本地配置的修改的确认。移动性管理实体MME 301可以基于经修改的本地配置执行403网关选择。修改可以包括通过使用应用编程接口向本地配置添加网关节点、通过使用应用编程接口从本地配置移除网关节点，和/或通过使用应用编程接口更新本地配置中的附加网关节点信息。

图5是图示了示例性实施例的流程图。在图5中，在项目501中，可以在移动性管理实体MME 301中从网络管理系统NMS 302接收用以向/从移动性管理实体MME 301的本地配置添加和/或移除网关节点的请求。在项目502中，可以在移动性管理实体MME 301中从网关节点PGW 304接收诸如网关负载统计信息之类的附加网关信息。在项目503中，移动性管理实体MME 301可以基于在项目501和/或502中接收到的信息来修改移动性管理实体MME 301的本地配置。在项目504中，移动性管理实体MME 301可以向网络管理系统NMS 302传输关于移动性管理实体MME 301的本地配置的修改的确认。移动性管理实体MME 301可以基于经修改的本地配置执行504网关选择。修改可以包括通过使用应用编程接口向本地配置添加网关节点、通过使用应用编程接口从本地配置移除网关节点，和/或通过使用应用编程接口更新本地配置中的附加网关节点信息。

上面在图1至4中描述的步骤/点、信令消息和相关功能不是以绝对的时间顺序，并且步骤/点中的一些可以被同时或以不同于给出的顺序的顺序来执行。还可以在步骤/点之间或在步骤/点内执行其他功能，并且在图示的消息之间发送其他信令消息。步骤/点中的一些或步骤/点的部分还可以被省去或由对应的步骤/点或步骤/点的部分取代。装置操作说明了可以在一个或多个物理或逻辑实体中实现的过程。信令消息仅是示例性的并且可以甚至包括用于传输相同信息的若干分离消息。此外，消息还可以包含其他信息。

对本领域技术人员将明显的是，随着技术进步，可以以各种方式实现发明概念。本发明及其实施例不限于上面描述的示例，而是可以在权利要求的范围内变化。

缩写列表

NMS 网络管理系统

MME 移动性管理实体

REST 表述性状态转移

API 应用编程接口

JSON JavaScript对象标记

UE 用户设备

TAI 跟踪区域身份

SGW 服务网关

PGW PDN网关

PDN 分组数据网络/公共数据网络

FQDN 完全合格域名

APN 接入点名称

GW 网关

TTL 存活时间

DNS 域名系统

PDN 分组数据网络

MTC 机器类型通信

IMSI 国际移动订户身份

CPU 中央处理单元

GTP-C GPRS隧穿协议-控制平面

CAM 内容可寻址存储器