基于预先配置的接入类别来接入采用网络切片的通信系统的制作方法

本申请要求于2017年2月3日提交的题为“SYSTEM AND METHOD FOR NETWORK SLICING IN A COMMUNICATION SYSTEM”的美国临时申请No.62/454,693的优先权，该临时申请通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体涉及通信系统，并且更具体地涉及用于在通信系统中执行网络切片的系统和方法。

背景技术：

作为将第三代合作伙伴计划(“3GPP”)长期演进(“LTE”)通信系统演进成下一代移动网络的一部分，正在开发网络切片的概念。网络切片包括借助于核心网络(“CN”)和/或无线电接入网络(“RAN”)中的专用和/或共享资源以及相关联的管理系统来定义、实现和操作端到端逻辑网络。

针对引入网络切片概念，3GPP得出结论：用户设备(“UE”)应该能够经由无线电资源控制(“RRC”)信令来提供用于网络(“NW”)切片选择的辅助信息。网络切片选择应被理解为对适合于特定切片的RAN配置的选择以及对用于为UE建立RAN/CN接口的CN实例的选择。这包括在网络切片的概念的背景上定义标识符。该解决方案应该遵守空中接口中提出的信令约束并且避免对无线电信令施加不必要的负担。

技术实现要素：

通过本发明的用于在通信系统中执行网络切片的系统和方法的有利实施例，大体上解决或避免了这些和其它问题，并且大体上实现了技术优势。在一个实施例中，一种采用网络切片的通信系统中的装置被配置为选择预先配置的接入类别，该预先配置的接入类别指示与通信系统进行的通信的优先级，并且基于取决于网络切片的标准。该装置还被配置为根据与通信系统的随机接入过程来发送包括预先配置的接入类别在内的接入消息。

以上概述了本发明的相当广泛的特征和技术优点，以便可以更好地理解下面对本发明的详细描述。以下将描述形成本发明的权利要求的主题的本发明的附加特征和优点。本领域技术人员应该理解：所公开的概念和具体实施例可以被容易地用作修改或设计用于实现与本发明相同目的的其他结构或过程的基础。本领域技术人员还应该认识到：这种等同的构造不脱离所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围。

附图说明

为了更完整地理解本发明，现在结合附图参考以下描述，在附图中：

图1至图3示出了通信系统及其各部分的实施例的图；

图4示出了通信系统的实施例的系统级图；

图5示出了用于通信系统的管理系统架构的实施例的框图；

图6示出了通信系统的实施例的系统级图；

图7示出了通信系统的实施例的示意图，该通信系统包括连接到主机计算机的通信网络；

图8示出了通信系统的实施例的框图；

图9示出了展示网络切片的通信系统的实施例的系统级图；

图10至图12示出了操作通信系统的实施例的信令图；以及

图13和图14示出了操作通信系统的方法的实施例的流程图。

除非另有指示，否则不同附图中的对应数字和符号通常指代对应的部分，并且为了简洁起见在第一实例之后可以不再重新描述。绘制附图以示出示例性实施例的相关方面。

具体实施方式

下面详细讨论本示例性实施例的形成和使用。然而，应该理解的是：实施例提供了可以在各种具体上下文中体现的许多可应用发明概念。所讨论的特定实施例仅说明用于形成和使用用于在通信系统中执行网络切片的系统和方法的系统、子系统和模块的具体方式。虽然将在第三代合作伙伴计划(“3GPP”)长期演进(“LTE”)通信系统的环境中描述这些原理，但是诸如Wi-Fi无线通信系统之类的任何环境也在本公开的广泛的范围内。

首先参考图1至图3，示出了通信系统100及其各部分的实施例的图。如图1所示，通信系统100包括无线通信设备的一个或多个实例(其中一个被指定为110，并且还被称为用户设备(“UE”))。

无线通信设备110可以是具有可寻址接口(例如，互联网协议(“IP”)地址、蓝牙标识符(“ID”)、近场通信(“NFC”)ID等)、小区无线电网络临时标识符(“C-RNTI”)和/或旨在用于经由接入网络来接入服务并且被配置为经由可寻址接口通过通信网络进行通信的任何设备。例如，无线通信设备110可以是(但不限于)：移动电话、智能电话、传感器设备、仪表、车辆、家用电器、医疗设备、媒体播放器、相机或任何类型的消费者电子设备(例如(但不限于)：电视、收音机、照明装置、平板计算机、膝上型计算机或PC)。无线通信设备110可以是能够经由无线连接或有线连接来传送语音和/或数据的便携式、口袋存储式、手持式、计算机包含式或车辆安装式移动设备。无线通信设备110可以具有用于执行监控、控制、测量、记录等的功能并被配置用于连接到诸如本地自组织(ad-hoc)网络或互联网之类的网络，这些功能可以被嵌入在中央处理单元(“CPU”)、微处理器、ASIC等中和/或被其控制/监控。无线通信设备110可以具有无源通信接口(例如，快速响应(Q)码、射频识别(“RFID”)标签、NFC标签等)或有源通信接口(例如，调制解调器、收发器、发射器-接收器等)。

通信系统100还包括能够与无线通信设备110进行通信的诸如eNodeB、gNB或其他基站之类的一个或多个无线电接入节点(其中一个被指定为120)以及适合于支持无线通信设备110之间或无线通信设备110和另一通信设备(例如，陆线电话)之间的通信的任何附加元件。尽管所示的无线通信设备110可以表示包括硬件和/或软件的任何合适组合在内的通信设备，但是在特定实施例中，这些无线通信设备110可以表示诸如由图2更详细示出的示例无线通信设备200之类的设备。类似地，尽管所示的无线电接入节点120可以表示包括硬件和/或软件的任何合适组合在内的网络节点，但是在特定实施例中，这些节点可以表示诸如由图3更详细示出的示例无线电接入节点之类的设备。

如图2所示，示例无线通信设备200包括处理器(或处理电路)210、存储器220、收发器230以及天线240。在特定实施例中，可以通过设备处理器执行计算机可读介质(例如图2所示的存储器)上存储的指令来提供上述由机器型通信(“MTC”)和机器对机器(“M2M”)设备和/或任何其他类型的无线通信设备所提供的上述功能中的一些或全部功能。无线通信设备200的备选实施例可以包括超出图2中所示的组件之外的附加组件，附加组件可以负责提供设备的功能(包括上面描述的功能中的任何一个功能和/或支持本文描述的解决方案所需的任何功能)的某些方面。

如图3所示，示例无线电接入节点300包括处理器(或处理电路)310、存储器320、收发器330、网络接口340以及天线350。在特定实施例中，可以通过节点处理器执行计算机可读介质(例如，图3中所示的存储器)上存储的指令来提供可以由基站、节点B、增强型节点B、基站控制器、无线电网络控制器、中继站和/或任何其他类型的网络节点提供的本文描述的功能中的一些或全部功能。无线电接入节点300的备选实施例可以包括负责提供附加功能(包括上面标识的功能中的任何一个功能和/或支持本文描述的解决方案所需的任何功能)的附加组件。

可以利用一个或多个处理设备实现的处理器执行与其操作相关联的功能，操作包括(但不限于)：对天线增益/相位参数的预编码、对形成通信消息的各个比特的编码和解码、对信息的格式化和对相应通信设备的总体控制。与通信资源的管理相关的示例性功能包括(但不限于)：硬件安装、流量管理、性能数据分析、配置管理、安全性、计费等。处理器可以具有适合于本地应用环境的任何类型，并且作为非限制性示例可以包括以下一项或多项：通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(“DSP”)、现场可编程门阵列(“FPGA”)、专用集成电路(“ASIC”)和基于多核处理器架构的处理器。

存储器可以是一个或多个存储器，并且可以具有适合于本地应用环境的任何类型，并且可以使用任何合适的易失性或非易失性数据存储技术(例如，基于半导体的存储器件、磁存储器件和系统、光学存储器件和系统、固定存储器和可拆卸存储器)来实现。在存储器中存储的程序可以包括当由相关联的处理器执行时使相应通信设备能够执行其预期任务的程序指令或计算机程序代码。当然，存储器可以形成数据缓冲器，用于将数据发送至该数据缓冲器或者从该数据缓冲器发送数据。如本文所述的系统、子系统和模块的示例性实施例可以至少部分地由处理器可执行的计算机软件、由硬件或由其组合来实现。

收发器将信息调制到载波波形上，以便由相应通信设备经由相应天线向另一通信设备发送。相应收发器对经由天线接收的信息进行解调，以供其他通信设备进一步处理。收发器能够支持相应通信设备的双工操作。网络接口执行和与核心网络通信的收发器类似的功能。

现在转到图4，示出了通信系统400的实施例的系统级图。通信系统400示出了基站(指定为“eNB”，也称为“eNodeB”)、家庭基站(指定为“HeNB”)、家庭基站网关(指定为“HeNB GW”)、X2网关(指定为“X2 GW”)和移动性管理实体(“MME”)/服务网关(“S-GW”)(指定为“MME/S-GW”)之间的逻辑接口。3GPP目前正致力于对LTE概念的版本14的标准化。LTE系统的架构在错误！未找到参考源(Error！Reference source not found)中示出，包括无线电接入节点(eNB、HeNB、HeNB GW)和演进型分组核心节点(MME/S-GW)。如图所示，S1接口将eNB/HeNB连接到MME/S-GW并且将HeNB连接到HeNB GW，而X2接口可选地经由X2GW连接对等eNB/HeNB。

现在转向图5，示出了用于通信系统500的管理系统架构的实施例的框图。节点单元(指定为“NE”)(也称为基站(eNodeB))由域管理器(指定为“DM”)(也称为操作和支持系统(“OSS”))来管理。域管理器还可以由网络管理器(指定为“NM”)来管理。由X2对两个节点单元进行接口连接，而两个域管理器之间的接口被称为Itf-P2P。管理系统可以配置网络单元，并接收与网络单元中的特征相关联的观测结果(observation)。例如，域管理器观测和配置网络单元，而网络管理器观测和配置域管理器并经由域管理器来观测和配置网络单元。通过域管理器的配置，可以在整个无线电接入网络中以协调的方式实施网络管理器和在X2和S1接口上工作的相关接口，最终涉及包括MME和S-GW在内的核心网络。

现在转到图6，示出了通信系统600的实施例的系统级图。通信系统600表示5G无线电接入网络(“RAN”)架构。5G RAN架构还应包括S1、X2和Uu接口的对应物，并且新的无线电接入技术(“RAT”)应在RAN等级上以与定义LTE双连接类似的方式与LTE无线电接口集成。无论LTE架构如何，并且无论基于S1接口的演进还是基于与S1类似的架构原理的不同接口的新架构如何，本文所述的总体原理都将起作用。

通信系统600包括具有通过Xn接口连接的新无线电接入节点(指定为“gNB”)和LTE无线电接入节点(指定为“eLTE eNB”，还被称为“eNodeB”)的无线电接入网络。通信系统600还包括下一代核心(“NGC”)，其包括下一代控制平面(“NG-CP”)/用户平面网关(“UPGW”)(指定为“NG-CP/UPGW”)。为了更好地理解5G通信系统，请参阅由5G Americas于2017年2月公布的“Wireless Technology Evolution Towards 5G：3GPP Release 13to Release 15and Beyond”(朝向5G的无线技术演进：3GPP版本13至版本15及以上)，其通过引用被并入本文。

现在转向图7，示出了通信系统的实施例的示意图，该通信系统包括连接到主机计算机的通信网络(例如，3GPP型蜂窝网络)710。通信网络710包括接入网络711(例如，无线电接入网络)和核心网络714。接入网络711包括多个基站712a、712b、712c，例如NB、eNB、gNB或其他类型的无线接入点，每个基站定义对应的覆盖区域713a、713b、713c。每个基站712a、712b、712c可通过有线连接或无线连接715连接到核心网络714。位于覆盖区域713c中的第一用户设备(“UE”)791被配置为无线连接到对应的基站712c或由对应的基站712c寻呼。覆盖区域713a中的第二用户设备792可无线连接到对应的基站712a。虽然在该示例中示出了多个用户设备791、792，但是所公开的实施例同样适用于唯一的用户设备位于覆盖区域中或者唯一的用户设备连接到对应的基站712的情况。

通信网络710本身连接到主机计算机730，主机计算机730可以体现在独立服务器、云实现的服务器、分布式服务器的硬件和/或软件中，或者体现为服务器群中的处理资源。主机计算机730可以由服务提供商所有或在服务提供商控制之下，或者可以由服务提供商操作或代表服务提供商操作。通信网络710和主机计算机730之间的连接721、722可以直接从核心网络714延伸到主机计算机730，或者可以经过可选的中间网络720。中间网络720可以是公共、私人或托管网络中的一个或多于一个的组合；中间网络720(如果有的话)可以是骨干网络或互联网；特别地，中间网络720可以包括两个或更多个子网络(未示出)。

图7的通信系统作为整体实现了连接的用户设备791、792之一和主机计算机730之间的连接。该连接可以被描述为过顶(“OTT”)连接750。主机计算机730和所连接的用户设备791、792被配置为使用接入网络711、核心网络714、任何中间网络720和可能的其他中间基础设施(未示出)经由OTT连接750来传送数据和/或信令。在以下意义上OTT连接750可以是透明的：OTT连接750所通过的参与通信设备意识不到对上行链路和下行链路通信的路由。例如，基站712可以不被告知或不需要被告知关于进入的下行链路通信的过去的路由，该下行链路通信具有源自主机计算机730并要向所连接的用户设备791转发(例如，移交)的数据。类似地，基站712不需要意识到源自用户设备791并朝向主机计算机730的出去的上行链路通信的未来的路由。

现在转到图8，示出了通信系统800的实施例的框图。在通信系统800中，主机计算机810包括硬件815，硬件815包括通信接口816，该通信接口816被配置为与通信系统800的不同通信设备的接口建立并维持有线连接或无线连接。主机计算机810还包括处理电路(处理器)818，其可以具有存储和/或处理能力。特别地，处理电路818可以包括适于执行指令的一个或多个可编程处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或这些的组合(未示出)。主机计算机810还包括软件811，软件811被存储在主机计算机810中或可由其访问，并且可以由处理电路818来执行。软件811包括主机应用812。主机应用812可以操作用于向远程用户提供服务，该远程用户例如是经由OTT连接850连接的用户设备(“UE”)830，该OTT连接850终止于用户设备830和主机计算机810。在向远程用户提供服务时，主机应用812可以提供使用OTT连接850来发送的用户数据。

通信系统800还包括在通信系统中设置的基站820，且该基站820包括使其能够与主机计算机810和用户设备830通信的硬件825。硬件825可以包括：通信接口826，用于建立并维持与通信系统800的不同通信设备的接口的有线连接或无线连接；以及无线电接口827，用于至少建立并维持与用户设备830的无线连接870，该用户设备830位于由基站820提供服务的覆盖区域(图8中未示出)中。通信接口826可以被配置为促进与主计算机810的连接860。连接860可以是直接的，或者其可以穿过通信系统的核心网络(图8中未示出)和/或通过位于通信系统外部的一个或多个中间网络。在所示实施例中，基站820的硬件825还包括处理电路(处理器)828，该处理电路(处理器)828可以包括适于执行指令的一个或多个可编程处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或它们的组合(未示出)。基站820还具有内部存储的或者可经由外部连接来访问的软件821。

通信系统800还包括用户设备830。用户设备830包括具有无线电接口837的硬件835，该无线电接口837被配置为建立并维持与基站820的无线连接870，该基站820服务于用户设备830当前所在的覆盖区域。用户设备830的硬件835还包括处理电路(处理器)838，该处理电路(处理器)838可以包括适于执行指令的一个或多个可编程处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或它们的组合(未示出)。用户设备830还包括软件831，该软件831被存储在用户设备830中或可由其访问，并且可由处理电路838执行。软件831包括客户端应用832。客户端应用832可以操作用于在主机计算机810的支持下经由用户设备830向人类或非人类用户提供服务。在主机计算机810中，正在执行的主机应用812可以经由OTT连接850与正在执行的客户端应用832通信，该OTT连接850终止于用户设备830和主机计算机810。在向用户提供服务时，客户端应用832可以从主机应用812接收请求数据，并响应于请求数据来提供用户数据。OTT连接850可以传输请求数据和用户数据这二者。客户端应用832可以与用户交互以生成其提供的用户数据。

要注意：图8中所示的主机计算机810、基站820和用户设备830可以分别与图7的主机计算机730、基站712a、712b、712c之一和用户设备791、792之一相同。也就是说，这些实体的内部工作方式可以如图8所示，并且独立地，周围网络拓扑可以是图7的网络拓扑。

在图8中，已抽象地描绘了OTT连接850以说明经由基站820在主机计算机810和用户设备830之间的通信，而没有明确地涉及任何中间没备和经由这些设备对消息的精确路由。网络基础没施可以确定路由，其可以被配置为对于用户设备830或运营主机计算机810的服务提供商或这二者隐藏起来。当OTT连接850活跃时，网络基础设施还可以做出动态改变路由的决定(例如，基于负载平衡考虑或网络的重新配置)。

为了监控一个或多个实施例改进的数据速率、时延和其他因素的目的，可以提供测量过程。还可以存在可选的网络功能，用于响应于测量结果的变化而重新配置主机计算机810和用户设备830之间的OTT连接850。测量过程和/或用于重新配置OTT连接850的网络功能可以在主机计算机810的软件811中或在用户设备830的软件831中或在这二者中实现。在实施例中，传感器(未示出)可以被部署在OTT连接850所穿过的通信设备中或与这些通信设备相关联地部署；传感器可以通过提供上文例举的监控量的值或者提供软件811、831可以从中计算或估计监控量的其他物理量的值来参与测量过程。对OTT连接850的重新配置可以包括消息格式、重传设置、首选路由等；重新配置不需要影响基站820，并且该重新配置对于基站820可以是不知道或不可察觉的。这些过程和功能可以是本领域已知和已被实践的。在某些实施例中，测量可以涉及专有用户设备信令，该专有用户设备信令便于主机计算机810对吞吐量、传播时间、延迟等的测量。测量可以通过以下方式来实现：软件811、831引起使用OTT连接850来发送消息(特别是空消息或“伪”消息)，同时其监视传播时间、错误等。

现在转向图9，示出了展示网络切片的通信系统900的实施例的系统级图。网络切片创建逻辑上分离的网络分区，从而处理不同的业务目的。这些“网络切片”在逻辑上被分离到可以作为它们自己的网络进行管理的程度。网络切片概念可以应用于不同的无线电接入技术(“RAT”)，例如LTE和新5G RAT(也被称为新无线电(“NR”))。引入网络切片的驱动因素是业务扩展，其通过例如提供具有不同网络特性(例如，性能、安全性、鲁棒性和复杂度)的连接服务来提高蜂窝运营商的用于为其他行业服务的能力。

当前的工作假设是将存在一个共享的RAN基础设施，其将连接到几个核心网络实例(具有与RAN接口连接的一个或多个公共控制网络功能(“CCNF”)，以及可能是特定于切片的附加核心网络功能)。当核心网络功能正被虚拟化时，运营商可以在应该支持新切片时对新的核心网络或其一部分进行实例化。该架构如图9所示。网络切片可以是可由用户设备910采用的移动宽带网络切片(切片0)，其穿过包括基站(其中一个被指定为920)在内的无线电接入网络到核心网络实例930(包括MME和GW)。网络切片可以是可由用户设备940采用的机器型通信网络切片(切片1)，其穿过包括基站(其中一个被指定为920)在内的无线电接入网络到核心网络实例950(包括MME和GW)。

关于切片，重要的是确定如何切分相关信息以便经由RAN将寻址特定切片的消息从UE路由到核心网络，以及如何选择网络实体和UE之间的适当的RAN配置。附加地，在接入层(“AS”，例如，RRC协议)和非接入层(“NAS”)中提供的信息可以是不同的。

对网络切片的支持依赖于不同切片的流量由不同的协议数据单元(“PDU”)会话来处理这一原理。网络可以通过调度并且还通过提供不同的L1/L2配置来实现不同的网络切片。如果用于网络切片选择的辅助信息已经由NAS提供，则UE应该能够在RRC消息中提供该辅助信息。最终，CN验证UE接入某个网络切片的权限，并在初始上下文建立阶段向RAN传送结果。可以为不同的切片提供不同的物理随机接入信道(“PRACH”)、接入禁用和拥塞控制信息。

然而，在该阶段之前，还需要考虑以下重要性：在RAN等级下意识到网络切片。RAN应该支持对已经被预先配置的不同网络切片的流量进行差异化处理。在RAN功能方面，RAN支持切片实现的方式(即，管理每个网络切片的网络功能的集合)是依赖于实施方式的。RAN应该支持通过由UE或CN提供的一个或多个切片标识符(“ID”)来选择网络切片的RAN部分，该切片标识符标识公共陆地移动网络(“PLMN”)中的一个或多个预先配置的网络切片。在网络切片选择之后，由CN向UE和RAN发送所接受的网络切片选择辅助信息(“NSSAI”)。RAN应该按照服务等级协议来支持切片之间的策略实施。单个RAN节点应该可以支持多个切片。RAN应该可以自由地将服务等级协议的适当的无线电资源管理(“RRM”)策略应用于每个所支持的网络切片。RAN应该支持网络切片内的服务质量(“QoS”)差异化。

对于初始附接，UE可以提供一个或多个网络切片ID。如果可用，则RAN使用网络切片ID来将初始非接入层(“NAS”)路由到下一代核心控制平面(“NGC CP”)功能。如果UE不提供任何网络切片ID，则RAN向默认NGC CP功能发送NAS信令。对于后续接入，UE提供由NGC向UE分配的临时(“Temp”)ID，以使RAN能够向适当的NGC CP功能路由NAS消息，只要Temp ID是有效的(RAN意识到并且可以到达与Temp ID相关联的NGC CP功能)。否则，应用用于初始附接的方法。

RAN可以支持网络切片之间的资源隔离。RAN资源隔离可以借助于RRM策略和保护机制来实现，如果一个网络切片破坏了另一网络切片的服务等级协议，则该RRM策略和保护机制应该避免共享资源的任何短缺。可以将RAN资源完全专用于某个网络切片。某些网络切片可能仅在网络的一部分中可用。在无线电接入节点(gNB)中意识到其相邻无线电接入节点(gNB)的小区中所支持的网络切片可能有益于连接模式下的频率间移动性。RAN和CN负责处理针对网络切片的服务请求。准许或拒绝对网络切片的接入可以取决于诸如对网络切片的支持、资源的可用性、对其他网络切片所请求的服务的支持之类的因素。相邻无线电接入节点可以在连接两个节点的接口(例如，gNB之间的Xn接口)上交换网络切片可用性。CN可以向RAN提供移动性限制列表，该移动性限制列表包括支持用于UE的网络切片的节点。如果可能，可以将源无线电接入节点处支持的网络切片映射到目标无线电接入节点处的其他网络切片。

当网络切片不能通过网络可用时，可以重新映射目标无线电接入节点以容纳该网络切片。当在RAN和CN之间存在信令交互并且性能不受影响时，可以由CN在连接处理和移动性信令期间重新映射网络切片。重新映射可以由RAN执行，作为在连接建立期间在与CN的在先协商之后的动作，和/或当涉及CN将不是实际的解决方案并且如果没有进行在先协商时由RAN自主地执行。

例如，在NG-C上的初始上下文建立期间，CN可以向RAN给出一个或多个网络切片ID，该网络切片ID唯一地表示允许UE连接到的网络切片，并且这些网络切片ID可以与在RRC连接建立期间由UE向RAN传送的网络切片ID不同，从而指示在CN中发生了重新映射。备选地，CN可以向RAN提供多个网络切片，当特定网络切片出于任何原因不可用时，允许将该多个网络切片用作这种网络切片的替换。然后，RAN可以在任何后续信令期间(例如，在RAN内部切换期间、在双连接期间和/或出于RAN中的内部无线电资源管理相关原因)在需要时将UE连接重新映射到这种备选网络切片。这将有助于不涉及CN信令的重新映射过程。

当然，备选网络切片对于RAN可能是不可用的，且在该情况下，RAN可以自主地将所提供的网络切片重新映射到默认网络切片。期望的是：CN向RAN指示是否允许这种自主重新映射；否则，RAN可以拒绝与不可用网络切片相对应的PDU会话。

RAN应该借助于NAS节点选择功能(“NNSF”)或类似功能来选择正确的核心网络实例，但这不是在RRC连接建立期间从UE接收与切片相关的辅助的仅有的动机。RAN可以根据在RRC连接建立时已经有的一些准入标准来分配资源并进行操作。在稍后通过初始上下文建立过程建立完整的UE上下文和承载之前，应该创建RRC上下文，从而意味着对存储器和处理资源的分配。RAN越了解UE尝试接入的网络切片，它就越能根据其网络分片配置来定制其策略。因此，意识到UE正在尝试接入的网络切片不仅是选择正确的核心网络实例所需的，而且还有利于在初始上下文建立过程之前在RAN中实现临时网络切片策略。

在实施例中，RAN从UE接收网络切片相关信息，以在初始上下文建立过程之前实现临时早期策略。尽管让RAN尽可能快地知道UE感兴趣哪个(哪些)网络切片是重要的，但是可能存在由接入层RRC信令提出的约束，特别是由早期连接建立消息(例如，RRC连接请求消息、图12中的消息3)提出的约束。无线电性能和信令鲁棒性不应该受到损害。

单个网络切片选择辅助信息(标识网络切片的“S-NSSAI”)可以长达32个比特，从而意味着NSSAI(标识符的集合)将产生32个比特X特定UE的相关网络切片的数量。UE可以存储每个公共陆地移动网络(“PLMN”)的所配置和/或所接受的NSSAI，其可以包括标准值或PLMN特定值。

如果考虑相关RRC消息(例如，针对LTE网络)中的大小约束，则仅通过包括必要信息来限制消息3的大小并且消息可以是完整的(在LTE中)。鲁棒性、覆盖和延迟考虑因素要求消息3不能无限地增长，即，早期连接建立将是首选采用较短消息的阶段。消息5的大小方面受到的约束要少得多，但这并不一定意味着与消息3类似的效率考虑因素是不重要的并且应该被忽略。因此，可能有利的是：可以在消息3中承载有限的网络切片相关信息(即，不是NSSAI并且也不是完整的S-RSSAI)。尽管针对消息5存在较少的约束，但是仍然可以以有效的方式针对消息5来设计RRC信令。

因此，在尽可能早地传达网络切片信息和在考虑无线电方面的情况下需要以鲁棒且良好执行的方式设计RRC协议之间存在折衷。此外，应该注意：假如网络切片实质上是商业驱动的概念，则预测可以在网络中部署多少网络切片是不容易的，且因此系统的规范不应该是不必要的刚性的。此外，UE正在执行针对网络(即，以前不知道该UE的网络)的附接时的情况应该与UE正在执行服务请求(即，UE已经向该网络注册并为网络所知)时的情况相区分。

当不需要信息来辅助非接入层节点选择功能(“NNSF”)并且核心网络实例选择包括在附接时的消息3(其包含指示建立连接的“重要性”的(短的)默认或预先配置的接入类别(类似于原因值))时，不是明确地表示网络切片，而是可以根据取决于网络切片的标准来配置。对于UE已经被附接的情况，消息3由新信息元素(“IE”)来增强，该新信息元素也类似于原因值(即，短IE)，但是指示由核心网络通过NAS设置的、作为{网络切片、原因值、QoS等}的函数的通用接入类别。要使用的接入类别将基于UE正在接入的网络切片、服务和/或公共陆地移动网络(“PLMN”)以及由网络(RAN和CN)使用专用信令(例如，RRC或NAS)在UE中配置的映射规则。应当注意：该过程可以避免通过空中接口来发送潜在敏感的信息，例如，网络切片标识符。

在另一实施例中，使用根据网络切片考虑因素(和其他因素)导出但未明确描述网络切片标识符的信息可以在接入控制的区域中采用。在关于消息5的又一实施例中，需要足够的信息来实现到正确的CN实例的路由。在附接时，消息5可以包含初始S-NSSAI的“切片类型”部分，或者如果可行的话，可以包含一个完整的S-NSSAI；可行性还取决于上述安全性问题，但在任何情况下可能不需要整个NSSAI。对于UE已经附接的情况，可以注意到：如果移动性管理实体代码(“MMEC”)(的等效物)在基站(gNB)中保持唯一，则消息3中的系统架构演进(“SAE”)-临时移动订户标识(“S-TMSI”、“临时NAS层UE标识符”)应该是足够的。

在上述信令之后，假设CN将在初始上下文建立过程(和后续信令)期间指示每个PDU会话的相关(和经验证/接受的)S-NSSAI/NSSAI，并且RAN将能够基于这种信息来执行(非临时)网络切片策略。因此，根据UE是否已经附接到网络，消息3可以包含默认/预配置的接入类别(取决于网络切片的)和/或CN提供的接入类别(例如，NAS提供的接入类别，也是取决于网络切片的)。该信息应该使RAN能够应用临时策略。如果从安全性的角度来看可行的话，消息5可以包含完整的S-NSSAI(或等效标识符)，但通常不包含整个NSSAI，这取决于UE是否已经附接到网络；标识符的可接受长度应该符合消息5约束。该标识符应该使RAN能够选择CN实例。当UE已经附接到网络时，假设MMEC在gNB中保持唯一，则使用S-TMSI来执行到正确的CN实例的路由。

在又一实施例中，涉及UE的订阅允许同时接入多个网络切片的场景。在UE与接入和移动性功能(“AMF”，例如，注册过程)之间的NAS信令期间，AMF(或切片选择功能(“SSF”))通过到UE的某个附加标记(例如，在注册接受时)向UE提供例如单独的各NSSAI列表中或一个NSSAI列表中的哪些S-NSSAI是“独立的”以及哪些可以被一起接入的信息。UE使用该信息来知道向RAN/接入节点(“AN”)提供哪个S-NSSAI，并且理解何时需要单独的网络连接(例如，UE可能需要取消注册并使用另一组S-NSSAI重新注册，因为这些S-NSSAI组不能与相同的注册/AMF一起使用)。在又一实施例中，5GC AMF在每个NSSAI列表中标记(例如，首先在NSSAI列表或其他指针中)被用于路由的S-NSSAI，并且UE将在RRC消息5中使用该S-NSSAI。

因此，为了恢复连接(通常在每当UE尝试重新建立RRC连接时)，UE应该尽可能早地提供关于接入尝试的重要性的指示，并且这种指示可以是意识到切片的(slice-aware)，这取决于UE是否已注册以及CN是否有机会传达适当的接入类别。另一方面，似乎没有必要在RAN信令中传送完整的NSSAI，无论是在RRC还是内部RAN信令中，因为RAN标识每个PDU会话的单个网络切片(S-NSSAI)，而NSSAI是标识符的集合。

当涉及无线电接口时，应当根据大小约束、UE是否向网络注册以及其他考虑因素在RRC信令中指定不同的信息(可以基于网络切片信息来设置)。这样的信息可能不会体现在NSSAI中(特别是如果长度确实变为32个比特乘以切片数量的量级)。此外，与切片标识符(“ID”，指向单个网络切片的标识符)相对应的概念可以是S-NSSAI，并且如果RAN从UE接收S-NSSAI，则RAN应该能够向适当的CN实例路由信令。

现在转向图10至图12，示出了操作通信系统的实施例的信令图。图10示出了用户设备(指定为“UE”)、无线电接入网络(指定为“RAN”)与接入和移动性功能(指定为“AMF”，核心网络的一部分)之间的信令。图11示出了用户设备(指定为“UE”)、诸如基站之类的无线电接入节点(指定为“eNB”)与包括移动性管理实体(“MME”)和服务网关(指定为“SGW”)在内的核心网络之间的用于LTE连接建立过程的信令。图12示出了用户设备(指定为“UE”)、诸如基站之类的无线电接入节点(指定为“gNB”)和接入和移动性功能(指定为“AMF”，核心网络的一部分)之间的用于新无线电(“NR”)连接建立过程的信令。

从图10开始，AMF向RAN提供N2建立消息1005，其提供AMF支持哪些S-NSSAI以及哪些S-NSSAI用于路由。UE向RAN提供RRC消息1010，包括注册请求和所请求的标准NSSAI。然后，RAN基于NSSAI或默认NSSAI(对于没有NSSAI的情况下的PLMN)选择1015AMF。RAN向AMF提供N2消息1020。AMF继续进行注册过程1025，包括安全性、订阅检查和重新路由(如果需要)，并分配可接受的NSSAI(S-NSSAI列表)。S-NSSAI列表标记有哪个S-NSSAI被用于路由以及哪些S-NSSAI被成组在一起。

AMF向RAN提供N2消息(NAS消息)1030，RAN向UE提供RRC消息(NAS消息)1035。此时，UE进入空闲1040。UE向RAN提供包括注册请求和S-NSSAI在内的RRC消息1045。然后，RAN基于S-NSSAI来选择1050AMF。使用S-NSSAI经由PDU会话特定过程来进行切片过程1055，该S-NSSAI可以映射到网络切片。

现在转向图11，UE向eNB提供包括随机接入信道(“RACH”)前导码及其标识在内的随机接入消息(RA msg 1)1104。eNB向UE提供包括针对UE的上行链路资源许可在内的随机接入响应(RA msg 2)1108。UE向eNB提供包括连接建立原因及其标识在内的RRC连接请求(RA msg3)1112。eNB向UE提供包括基于连接建立原因的无线电承载在内的RRC连接建立消息(RA msg 4)1116。UE向eNB提供包括NAS服务请求在内的RRC连接建立完成消息(RA msg 5)1120。

eNB向MME提供包括NAS服务请求在内的S1接入点(“AP”)初始UE消息1124，MME用S1一AP初始Ctxt建立消息1128来响应该NAS服务请求。eNB向UE提供RRC安全模式命令1132，UE用RRC安全模式完成消息1136来响应该RRC安全模式命令1132。eNB向UE提供RRC连接重新配置消息1140，UE用RRC连接重新配置完成消息1144来响应该RRC连接重新配置消息1140。此后，eNB向MME提供S1-AP初始Ctxt建立完成消息1148。

MME通过向SGW提供修改承载请求1152来响应，SGW通过提供修改承载响应1156来答复该修改承载请求1152。然后，UE向eNB发送上行链路(“UL”)数据1160，eNB向SGW转发该UL数据1164。SGW向eNB发送下行链路(“DL”)数据1168，eNB向UE转发该DL数据1172。

在经过一定时间之后，eNB向MME提供S1-AP UE Ctxt释放请求1176。MME通过向SGW提供释放接入承载请求1180来响应，SGW通过提供释放接入承载响应1184来答复该释放接入承载请求1180。MME向eNB提供S1-AP UE Ctxt释放命令1188，eNB向UE提供RRC连接释放消息1192。eNB向MME提供S1-AP UE Ctxt释放完成命令1196。

现在转向图12，处于RRC_inactive(RRC_不活跃)或RRC_idle(RRC_空闲)模式的UE向gNB提供包括随机接入信道(“RACH”)前导码及其标识在内的随机接入消息(RA msg 1)1205。gNB向UE提供包括针对UE的上行链路资源许可在内的随机接入响应(RA msg 2)1210。UE向gNB提供包括连接建立原因及其标识在内的RRC连接请求(msg 3)1215。gNB向UE提供包括基于连接建立原因的无线电承载在内的RRC连接建立消息(msg 4)1220。UE现在处于RRC_connected(RRC_连接)模式，并向gNB提供RRC连接建立完成消息(msg 5)1225。

gNB向AMF提供初始UE消息1230，AMF用UE上下文建立消息1235来进行响应。gNB和UE交换初始安全性激活消息1240。gNB向UE提供RRC连接重新配置消息1245(建立DRB)，UE用RRC连接重新配置完成消息1250来进行响应。

现在转到图13，示出了操作通信系统的方法1300的实施例的流程图。方法1300可在采用网络切片的图1和图9的通信系统(100、900)中的用户设备(例如，用户设备(110、200、910、920))上操作。该方法在起始步骤或模块1310处开始。在步骤或模块1320处，用户设备发送用于发起与通信系统的随机接入过程的初始接入消息(msg 1)。在步骤或模块1330处，用户设备选择预先配置的接入类别，该预先配置的接入类别指示与通信系统进行的通信的优先级，并且基于取决于网络切片(切片0、切片1)的标准。

作为示例，通信系统可以支持大量的接入类别(例如，256种)。接入类别可以与索引相关联(例如，8个比特)。用户设备可以被配置为将某些网络切片映射到某些接入类别，或者用户设备可以被预先配置为基于接入类别来选择网络切片(例如，基于接入类别X来选择切片0)。例如，移动性宽带网络切片(切片0)可能使用与机器型通信网络切片(切片1)不同的接入类别。

根据前述内容，在步骤或模块1340处，用户设备基于预先配置的接入类别来执行禁用检查。禁用检查可以基于以下内容。通信系统广播与不同的接入类别相关联的某些接入参数(例如，等待时间、禁用概率)。当执行接入时，用户设备将例如根据数据或信令与哪个切片相关联来检查接入类别。然后，用户设备检查是否存在针对该接入类别所广播的任何接入参数。如果存在，则用户设备抽取随机浮点数(例如，在0和1之间)，并且如果该数低于禁用概率，则用户设备将在再次尝试之前在等待时间内进行等待。如果随机数高于禁用概率，则用户设备将执行立即接入。

在步骤或模块1350处，用户设备根据与通信系统的随机接入过程(例如，与该随机接入过程结合、在该随机接入过程期间和/或之后)发送包括预先配置的接入类别在内的接入消息(msg 3)。接入消息(msg3)可以包括指示当用户设备附接到通信系统时用于与网络切片(切片0、切片1)进行通信的通用接入类别的信息元素。接入消息(msg 3)可以指示当用户设备附接到通信系统时首选的网络切片、原因值和期望的服务质量中的至少一项。在步骤或模块1360处，用户设备根据用户设备是否附接到通信系统并且响应于连接建立消息来发送包括单个网络切片选择辅助信息(“S-NSSAI”)在内的另一接入消息(msg 5)。此后，用户设备将如上所述地与核心网络接合(参见例如图10至图12和相关描述)。该方法在结束步骤或模块1370处结束。

现在转到图14，示出了操作通信系统的方法1400的实施例的流程图。该方法可通过采用网络切片的采用网络切片的图1和图9的通信系统(100、900)中的基站(例如，基站(120、300、920))来操作。该方法在起始步骤或模块1410处开始。在步骤或模块1420处，基站接收用于发起与通信系统中的用户设备(例如图1和图9的用户设备110、200、910、920)的随机接入过程的初始接入消息(msg 1)。在步骤或模块1430处，基站向用户设备发送响应消息(msg 2)。

在步骤或模块1440处，基站根据与通信系统中的用户设备的随机接入过程(例如，与该随机接入过程结合、在该随机接入过程期间和/或之后)接收接入消息(msg 3)。接入消息(msg 3)包括预先配置的接入类别，该预先配置的接入类别指示与通信系统进行的通信的优先级，并且基于取决于网络切片(切片0、切片1)的标准。接入消息(msg 3)可以包括指示当用户设备附接到通信系统时用于与网络切片(切片0、切片1)进行通信的通用接入类别的信息元素。接入消息(msg 3)可以指示当用户设备附接到通信系统时首选的网络切片、原因值和期望的服务质量中的至少一项。

响应于此，在步骤或模块1450处，基站根据预先配置的接入类别和网络切片(切片0、切片1)发送用于建立与用户设备的连接的建立消息(msg 4)。该连接考虑了与用户设备进行的通信的优先级。建立消息(消息4)是有权限接入通信系统的(例如，基于拥塞)预先配置的接入类别的函数。在步骤或模块1460处，基站根据用户设备是否附接到通信系统来接收包括单个网络切片选择辅助信息(“S-NSSAI”)在内的另一接入消息(msg 5)。

在步骤或模块1470处，基站向核心网络实例(例如，图9的核心网络实例930、950)发送用于向其路由用户设备的服务请求消息(初始UE消息)。服务请求消息(初始UE消息)可以包括当用户设备附接到通信系统时该用户设备的系统架构演进-临时移动订户标识(“S-TMSI”)。服务请求消息(初始UE消息)可以是非接入层(“NAS”)服务请求。此后，用户基站将如上所述地与核心网络和用户设备接合(参见，例如，图10～图12和相关描述)。该方法在结束步骤或模块1480处结束。

因此，如本文所述的系统允许在网络中对UE进行首选初始优先级处理，并且其实现其他网络功能，例如，选择功能、配置功能等。这是以最小的开销和高灵活性来完成的，以便于未来的成长(例如，添加新的切片和服务的可能性)。

如上所述，示例性实施例提供了一种方法和包括提供用于执行该方法的步骤的功能的各种模块在内的对应装置。模块可以被实现为硬件(体现在包括集成电路(例如，专用集成电路)的一个或多个芯片中)，或者可以被实现为用于由处理器执行的软件或固件。特别地，在固件或软件的情况下，示例性实施例可以作为计算机程序产品来提供，该计算机程序产品包括计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上包含用于由计算机处理器执行的计算机程序代码(即，软件或固件)。计算机可读存储介质可以是非暂时性的(例如，磁盘；光盘；只读存储器；闪存设备；相变存储器)或暂时性的(例如，电传播信号、光传播信号、声学传播信号或其他形式的传播信号，例如载波、红外信号、数字信号等)。处理器和其他组件的耦接通常通过一个或多个总线或桥(也称为总线控制器)。存储设备和承载数字流量的信号分别代表一个或多个非暂时性或暂时性计算机可读存储介质。因此，给定电子设备的存储设备通常存储用于在该电子设备的一个或多个处理器(例如，控制器)的集合上执行的代码和/或数据。

尽管已经详细描述了实施例及其优点，但是应该理解：在不脱离由所附权利要求限定的其精神和范围的情况下，可以进行各种改变、替换和变更。例如，上面讨论的许多特征和功能可以用软件、硬件或固件或它们的组合来实现。此外，许多特征、功能和操作它们的步骤可以被重新排序、省略、添加等，并且仍然落在各种实施例的广泛范围内。

此外，各种实施例的范围不旨在受限于说明书中描述的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法和步骤的特定实施例。本领域普通技术人员根据本公开将容易理解：也可以使用与本文描述的对应实施例执行大致相同的功能或实现相同结果的目前存在或稍后开发的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤。因此，所附权利要求旨在在其范围内包括这样的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤。