针对改进服务质量处理的电信方法、协议和设备的制造方法
【专利说明】针对改进服务质量处理的电信方法、协议和设备
[0001]本申请是申请日为2009年11月27日、申请号为200980162571.2的中国发明专利申请“针对改进服务质量处理的电信方法、协议和设备”的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及电信方法、协议和设备，更具体地，涉及与改进的移动因特网协议(MIP)相关的方法、协议和设备。
【背景技术】
[0003]在第三代合作伙伴计划(3GPP)核心网的版本8中采用了多个不同的移动性协议。在这种电信网络中的移动性管理通常有两类，一类是基于主机的移动性管理，另一类是基于网络的移动性管理。
[0004]基于主机的移动性管理的示例是移动因特网协议(MIP或移动IPv6)。移动IP允许IP分组在数据网络(如，因特网)上的与位置无关的路由。每个移动设备(即，移动节点)通过归属地址来标识，而不考虑其在因特网中的当前位置。当远离其归属网络时，移动节点与标识其当前位置的转交地址相关联，其归属地址经由到其归属代理(见以下的定义)的隧道与本地端点相关联。移动IP规定了移动节点如何向其归属代理登记，以及归属代理如何将分组通过隧道路由到移动节点。
[0005]图1示出了移动IP网络的基本概况，该移动IP网络具有归属网络1和外地网络3。移动节点5的归属网络1是移动节点5在其中接收其标识IP地址(被称为归属地址)的网络。移动节点5的归属地址是在其归属网络1内分配给移动节点5的IP地址。外地网络3是移动节点在远离其归属网络1时在其中进行操作的网络(如图1所示)。
[0006]移动节点5的转交地址是节点在外地网络3中操作时的物理IP地址。归属代理(HA) 7是移动节点5的归属网络1中的路由器，当移动节点5远离其归属网络1时，该路由器通过隧道将分组传递到移动节点5。HA 7保持移动节点5的当前位置信息(IP地址信息)，并与一个或多个接入路由器(AR) 9 —起使用。AR 9是存储与移动节点5访问相关外地网络3有关的信息的路由器。AR 9也广告移动IP所使用的转交地址。归属地址与转交地址的关联被称为“绑定”。HA 7经由隧道11将分组路由到AR 9，AR9接着将分组转发到移动节点5。
[0007]与基于主机的移动性管理相反，基于网络的移动性管理的示例是GPRS隧道协议(GTP)。基于网络的移动性管理的另一示例是代理移动IP(PMIP或代理移动IPv6)，这是因特网工程任务组(IETF)开发的新标准。
[0008]为了有助于进一步解释这些基于网络的移动性管理协议，现在参照图2，图2示出了示例性电信网络的更详细概况，该示例性电信网络被称为使用长期演进(LTE)标准的E-UTRAN(演进的UMTS陆地无线接入网)。该网络包括多个无线基站(也被称为eNodeB、NodeB等)21a、21b、21c，每个无线基站维护一个或多个小区(未示出)。每个小区内的用户设备(“UE”，即，移动设备或移动节点)23a、23b、23c、23d与该小区的相应eNodeB 21通?目Ο
[0009]在E-UTRAN中，eNodeB 21能够通过被称为X2接口(图2的虚线所示)的接口彼此通信。每个eNodeB 21还具有与核心网的一个或多个接口。这些被称为S1接口。具体地，eNodeB 21具有到一个或多个移动性管理实体(MME)25a、25b的一个或多个S1接口，这将在以下进行详述。
[0010]电信网络还包括服务网关(SGW) 29。服务网关29经由Slu接口与eNodeB 21a连接，并经由S11接口与MME 25a连接。将理解，服务网关29可以与每个所述设备及诸如服务GPRS支持节点(SGSN，未示出)之类的其它节点中的一个或多个连接。服务网关29尤其适于执行用户数据分组的路由和转发，同时还在eNodeB间切换期间(例如，当UE 23a从eNodeB 21a切换到eNodeB 21c时)充当用户面的移动性锚。服务网关29还充当LTE与其它3GPP技术之间移动性的锚。它还管理并存储UE上下文，例如IP承载服务的参数、以及网络因特网路由信息。
[0011]服务网关29经由S5接口与分组数据网络网关(PDN Gff) 31连接。PDN Gff 31通过成为针对UE的业务的退出和进入的点，向外部分组数据网络(例如因特网33)提供到UE的连接。
[0012]尤其，MME 25a负责空闲模式UE跟踪以及寻呼过程。它也涉及承载激活/去激活过程，并负责为UE选择初始服务网关(SGW)。
[0013]如上所述，PDN GW 31通过成为针对UE 23的业务的退出和进入的点，(经由SGi接口)提供从UE 23到外部分组数据网络33(例如因特网)的连接。UE 23可以同时具有与多于一个TON Gff 31的连接，以接入多个TON 33。尤其，TON Gff 31执行策略实施(enforcement)、针对每个用户的分组过滤、收费支持、合法拦截以及分组屏蔽。TON Gff 31的另一个关键的角色是经由S2接口(未示出)充当3GPP和非3GPP技术之间移动性的锚。
[0014]正如代理移动IP协议RFC 5213所定义的，代理移动IP系统中的移动性管理定义了在过程中涉及的两个网络实体一本地移动性锚(LMA)和移动接入网关(MAG)。当应用于图2的3GPP架构的S5接口时，SGW 29充当MAG，而H)N Gff 31充当LMA。MAG是接入路由器上的功能，用于管理附着于其接入链路的移动主机的移动性相关信令。LMA是代理移动IP域中移动主机的归属代理。协议工作如下:
[0015].移动主机进入PMIP域
[0016].在该链路上的移动接入网关检查主机授权
[0017].移动主机获取IP地址
[0018].移动接入网关更新与主机的当前位置有关的本地移动性锚
[0019].MAG和LMA均创建双向隧道
[0020]由GTP和PMIP所提供的基于网络的移动性管理提供与移动IP类似的功能。然而，基于网络的移动性管理不需要对移动主机的网络栈进行任何修改。换言之，如它的名称所不，网络关心的是移动性。
[0021]然而，GTP与PMIP之间的关键功能差别在于，前者还支持移动性会话内子会话(被称为“承载”或3GPP标准较老版本中的“PDP上下文”)的建立。承载使得能够通过使用集中化的业务分类来提供服务质量(QoS)差别。结果，下行链路分组需要被分类并分配给仅在(例如在图2中所示的PDN网关31中的)锚点中的特定QoS类(在3GPP标准中被称为“映射至承载”)。承载可以被认为是具有不同QoS特性的UE 23和第一跳路由器(即，PDNGff 31)之间的L2信道。当建立新的承载时，PDN GW 31和UE达成协议:在新的承载上放置哪些通过5元组标识的IP微流(即，如以下进一步详细解释的服务数据流SDF)。因此，将通过TON Gff 31发送到UE (反之亦然)的所有分组进行分类，以查看分组应当被放置到的承载。通过查看完这5元组值并将它们与分组中的报头字段进行比较来执行该分类。分组路径上的后续元件(例如，SGW 29, eNodeB 21)不必再次分类，因为它们已经知道分组所在的承载，因而知道应用什么样的QoS。
[0022]图3示出了 LTE电信系统中服务数据流(SDF)与承载之间的关系。服务数据流是与特定5元组过滤器组匹配的IP分组集合。换言之，SDF是业务的一部分，而承载是传送设施。SDF被放置在承载上(或通过或经由承载传送)。承载本身是具有唯一服务质量(QoS)类的虚拟连接。
[0023]在图3中，具有第一 QoS类(QoSl)的第一承载301被示为携带多个服务数据流SDFiglj SDF 1N，而具有第二 QoS类(QoS2)的第二承载303被示为携带多个服务数据流SDF21到SDF2N。在图2的网络中，UE 23与TON网关31之间的数据路径上的承载将具有三部分:
[0024]-UE 23a与eNodeB 21a之间的无线承载，
[0025]-eNodeB 21a与SGW 29之间的数据承载，Slu承载，以及
[0026]-SWG 29与TON Gff 31之间的数据承载，S5承载。
[0027]由于将分组分类并分配给特定QoS类，相应地对分组进行标记。具体地，通过隧道端点标识符(TEID)来标识承载，该标识符向网络中的所有后续节点告知分类结果(如上所述)。TEID用于标识分组仅通过Slu和S5接口行进到哪个承载上，其中使用GTP协议携带分组。通过空中接口使用不同字段/机制(即，无线相关标识符)，其中GTP不用于携带分组。
[0028]针对上行链路分组，移动节点执行分类和承载映射，以及所有后续节点可以依赖于该分类(一个节点实际上对它进行验证)，以进行网络控制。
[0029]然而，应该注意，基于PMIP的解决方案不包括承载能力(即，不能建立承载)，而是需要在TON Gff 31和服务网关29中执行分组分类。为了实现分组分类，策略和收费规则功能(PCRF)必须将分类规则下载到服务网关29(8卩，除了图2中示出的TON Gff 31之外)。此外，在服务网关改变之后(例如由于切换)，也必须将策略规则下载到新的服务网关。这具有以下缺点:产生过度的策略相关信令，并使策略系统知道移动性。
[0030]当前，移动因特网协议(MIP)(也称为客户端移动因特网协议(CMIP))是被认为针对非3GPP接入的通用使用的唯一基于主