CN101919299A - 到一个apn(接入点名称)的多个pdn(分组数据网络)连接性 - Google Patents

到一个apn(接入点名称)的多个pdn(分组数据网络)连接性 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于在通信网络(例如，演进分组***)中处理与一个接入点名称(即APN)有关的几个分组数据网络(PDN)连接的解决方案，即，EPS使用用于附加具有唯一标识符和可选标签除数的标签到APN的解决方案。

Description

到一个APN(接入点名称)的多个PDN(分组数据网络)连接性
技术领域
本发明涉及用于在电信网络中处理向一个接入点名称的几个主要分组数据网络连接的解决方案。
背景技术
电信解决方案的当前演进、无线环境中基于分组的通信的概念正在得到广泛的认可。3GPP组织当前正在工作于它的通信协议标准化的发行版8，发行版8引入新的无线电接入技术(E-UTRAN，aka LTE(长期演进))，连同用于IP核和服务网络的新架构；以及增强型分组***(EPS)。后面的工作也已知作为***架构演进(SAE)。这个工作还包括将非3GPP接入技术与EPS连接的规定。
在3GPP TS 23.401(V8.0.0)和TS 23.402(V8.0.0)中，有支持到默认分组数据网络(PDN)的用户设备(UE)连接性的概念和过程，意味着接入点名称(APN)是由归属订户***(HSS)或UE在最初附连来提供的，并允许UE向UE提供的APN建立附加的PDN连接。
这些明确适用于的终端类型是：
·“集成”UE，即主管IP栈和应用的应用处理器和蜂窝无线电紧密集成在一个装置中，例如，移动电话。
·“分离”UE，即蜂窝无线电不与主管IP栈和应用的装置紧密集成，例如，具有***式卡的膝上型计算机。
在标准文档中对其没有明确规定的一个场景是该情况：
·使用“集成”UE作为来自另一个装置、或者本身不包含期望的接入技术的“终端设备”(TE)(例如，PDA或者膝上型计算机)的接入点。
使用移动电话作为来自外部TE(终端设备)的接入点(通过例如IrDA、蓝牙、USB、或类似的本地连接性技术)，可能初看起来被看作是“分离UE”的特殊情况。
TE(例如膝上型计算机)向UE使用标准IP参数指派方法，这取决于本地连接的类型；例如，在仿真以太网的链路之上的DHCP，或者当使用PPP时的IPCP。
然而，如果最终用户想使用UE(即，移动电话)中的某个应用，其在为TE提供IP连接性的同时要求因特网协议(IP)连接性，这并非不重要的。这将是对于支持仅分组交换(PS)技术(像E-UTRAN)的UE的普遍场景。
当使用来自经由“集成”UE连接到网络的TE的IP连接性时，什么APN可能用于该TE？在当前3GPP网络/服务部署中，运营商有时候要求某些服务使用特殊的APN。但是除了其中TE用户希望获得对某个非常特殊的APN(例如，代表共同的网络)的接入的特殊情况，能预期只要APN提供因特网连接性，TE用户就会乐意。在EPS期中，给予TE对默认PDN的接入应该是普通情况。
来总结APN讨论，在普通情况中，能预期，用于TE的PDN连接性是使用和正在UE本身中使用的默认APN相同的APN来形成的。
这意味着，为了将IP连接性给到TE，必须有方式以或者共享来自UE的一个PDN连接，或者建立到相同APN的多个PDN连接。
与现有解决方案的问题
如在发行版8之前定义的PDP上下文概念和过程允许多个“主”上下文而无关于使用哪一个APN的限制，即相同的APN能用于多个上下文。这允许UE为它自己的IP连接性去实例化一个PDP上下文，然后当TE想要IP连接性时实例化另一个PDP上下文。当使用GTP来提供PDN连接***时，如为EPS定义的PDN连接***当前的确具有相同的特征。注意在较早的3GPP发行版中，以及对于发行版8中的GERAN/UTRAN，存在PDP上下文概念，所述概念和EPS中的PDN连接概念紧密对应。
当使用PMIP时，如为EPS定义的PDN连接***当前没有相同的灵活性。即能建立多个PDN，但仅向不同的APN。一个原因是，APN与UE身份一起当前作为会话标识符在不同网络实体中使用：
-对于基于PMIP的接口，PDP GW将{UE ID，APN}的每个组合看作单独的连接，并将指派新的IP地址到每个连接。
-用于基于PMIP架构的PCC架构在某些场景中使用{UE ID，APN}-元组作为用于会话的标识符。
如果有到相同APN的多个PDN连接，则不能使用2-元组{UE ID，APN}来无歧义地标识PDN连接。
可能的现有或备选的解决方案是：
1.一个可能的解决方案是在UE中实现NAT路由器功能性。通过使UE分配私有IP地址到外部TE，并且然后通过网络地址转换/协议转换以使来自TE的TCP/UDP/IP业务由网络看起来显得是来自UE，这将允许共享一个PDN连接。
为什么UE中的NAT路由选择不合需要？
-UE复杂性-NAT在它本身中并非不重要的，并且和应用层网关(ALG)的列表一起来为IP应用的集合处理NAT遍历，其否则中止。
-可能降低IP传送吞吐量，并且增加的处理负荷将负面地影响UE电池消耗。
-最终用户影响-无论哪里有NAT，就通常有管理接口以配置NAT选项(例如，映射外部端口到端口对/内部IP地址上的端口)。
作为补充，UE将可能需要支持UPnP外形(profile)以用于IP网关(以允许PC应用自动配置NAT)-其具有附加的复杂性影响。
2.另一个可能的解决方案是修订EPS标准以允许多个PDN连接，而不管APN(也是在使用PMIP时)。
这将要求3GPP规范中对于用于3GPP接入的基于PMIP的S5/S8的更新。为了也是在UE正在使用非3GPP接入时为到相同APN的多个PDN连接提供支持，将需要对于基于PMIP的S2a/S2b接口的类似更新。因此，在核心中修理该问题应该是可能的，但是在EPS中的几个节点上具有影响和一些努力。
得出结论，在UE中避免NAT路由选择、并且与3GPP发行版8之前的PDP上下文能力保持后向兼容性是合乎需要的。
发明内容
本发明的一个目标是，为多个PDN连接提供解决方案，而同时减少上面提及的与现有解决方案的问题。
本发明在激活附加的PDN连接时，在APN串中引入标签。这个加标签建议通过附加标识符(例如分号和序列号)到原始APN字符串来完成。加标签能由UE在请求附加的PDN连接时来完成，或者能由NW中的实体来完成，例如，接入网关。
这在本发明的多个方面中提供，其中第一方面是一种通信节点，用于在电信网络中提供向一个接入点名称(即APN)的几个分组数据网络(PDN)连接。所述通信节点包括处理器、存储器和用于与电信网络通信的通信接口，其中处理器布置成执行存储在存储器中的指令，以用于在接入点名称串中***与PDN连接相关联的标签，所述接入点名称串在网络上在基于因特网协议的通信链路中传送，且在其中标签布置成从其他PDN连接来唯一地区分连接。
所述节点可以是用户设备(UE)、无线电网络节点或核心网络节点中的一个。所述标签可包括除数(divisor)和字符的唯一串；所述除数可包括分号且字符的唯一串可包括序列号。
无线电网络节点可布置成接收来自UE的新的PDN连接请求，并相关于接收新的PDN连接请求来加标签于APN，或者UE可布置成相关于发送对于新的PDN连接建立的请求来***标签。
提供本发明的另一方面，一种在电信网络中提供与一个接入点名称(APN)相关联的几个分组数据网络(PDN)连接的方法，包括以下步骤：
为每个PDN连接在APN消息中包括标签，在基于因特网协议的通信链路中从其他PDN连接来区分每个连接，在其中标签布置成包括唯一的标识符。
还提供本发明的仍有的另一方面，一种处理电信网络中的多个分组数据连接的***，包括：
-根据本发明的第一方面的通信装置；
-至少一个终端设备，在至少一个通信接口上与通信装置通信；其中通信装置布置成执行存储在存储器中的指令，以用于在接入点名称串中***与建立的PDN连接相关联的标签，接入点名称串在网络上基于因特网协议的通信链路中传送，且在其中标签布置成从其他PDN连接来唯一地区分连接。
而且，在电信网络中提供一种基础设施节点，包括：
-处理器；
-存储器；
-用于与电信网络通信的通信接口；
其中处理器布置成执行存储在存储器中的指令，以用于提取接入点名称即APN串中的与分组数据网络连接相关联的唯一的标签，APN串在网络上在基于因特网协议的通信链路中传送，在通信接口上接收，且在其中标签布置成从与APN相关联的多个分组数据网络连接来区分具体连接。
本发明的这个和其他方面将从本文下面描述的实施例来明白，且参照这些实施例来阐明。
附图说明
在下文中将参照附图中示出的示例实施例以非限制方式并更详细地来描述本发明，其中：
图1示意示出根据本发明的网络***的一实施例；
图2A和B示意示出根据本发明的节点；
图3在框图中示意示出根据本发明的方法；
图4示意示出根据本发明的***；和
图5示意示出根据本发明的通信装置。
具体实施方式
在图1中，引用数字10概要地指示根据本发明的网络，其包括至少一个基站1或到基础设施通信网络2的类似的无线接入网关(例如接入点)。基站1布置成与用户设备3(UE)无线地通信以及与基础设施网络2通信。基站2可包括一个天线或多个天线。核心基础设施通信网络2包括取决于通信协议的几个不同实体。
在图2A中，示出实现根据本发明的解决方案的节点装置1(例如基站)。所述装置可包括至少一个处理单元201，至少一个存储器单元202和至少一个通信接口203。而且，所述装置包括收发器部分208，以用于经由天线230来接收和传送无线电信号。收发器部分可包括AD/DA单元204、至少一个功率放大器205、206、207，和可选的转换器/多路复用器209。处理单元布置成运行用于通信控制和数据业务的代码。处理单元201可包括例如微处理器、数字信号处理器(DSP)、ASIC(专用集成电路)或FPGA(现场可编程门阵列)或者这些的组合。存储器单元202可包括任何合适类型的存储器(易失性和/或非易失性)，例如，诸如RAM、ROM、EEPROM、闪存和硬盘。通信接口203将装置1连接到基础设施网络2(见图1)。其他通信设备也可取决于使用的无线通信协议/标准的类型而出现。然而，RAN装置可包括RAN的任何其他节点部分，其中实现根据本发明的解决方案是合适的，例如，RNC、BTS、BSC或者eNodeB。
应该注意，如技术人员所理解的，可以在不同方式中配置收发器部分208，这取决于使用的无线电技术和/或通信协议。
图2B示出根据本发明的网络的第二实施例220，其包括实现根据本发明的解决方案的核心基础设施网络的基础设施节点210部分。节点210可包括控制通信数据(控制和/或用户平面通信数据)的处理单元211。节点210还包括至少一个存储器单元(易失性和/或非易失性)212(如技术人员所理解的)，和至少一个通信接口213、214。例如，通信接口可包括到接入网络215的一个接入接口213(即向UE3的下行流)，和向基础设施网络216(例如因特网或其他通信网络)的一个基础设施网络接口214(即从UE离开的上行流)。应注意，接入网络接口和基础设施网络接口可能正使用相同的物理通信接口(例如以太网、ATM或者类似的通信接口)。基础设施节点可包括接入网关、SGSN、GGSN或位于核心网络中的单独的实体。
图4示出***400，具有通信装置，例如移动电话3或类似的装置，其具有向基础设施网络215的无线通信接口。在本发明的一个实施例中，至少一个终端设备(TE)401、402使用任何合适的本地通信接口来连接到通信装置3。本地通信接口可以是有线的或无线的。根据本发明的配置，TE可经由通信装置3请求到基础设施网络的IP连接，并且因此将建立分组数据网络(PDN)连接。然而，为了为多个PDN连接提供解决方案，本发明通过在激活附加的PDN连接时加标签于APN串来绕开以下问题：在演进分组***(EPS)中的某些参考点上不支持具有相同接入点名称(APN)的多个PDN连接。加标签可以由例如UE3的通信装置在请求附加的PDN连接时来完成，或者由网络NW215中的基础设施实体来完成。可使用一个或几个合适的通信协议/方法，例如，诸如蓝牙、无线局域网(WLAN)、USB、IrDA、PCMCIA、RS-232、SPI(串行***接口)和诸如此类，将TE401、402连接到通信装置3。
在一个其他实施例中，通信装置3不连接到多个TE，但是存在正运行在通信装置中的多个单独应用并且每个都请求到基础设施网络的单独连接，因此潜在地请求来自相同通信装置3的几个PDN连接。
图5示出根据本发明的通信装置3，装置3具有操作存储在存储器502(易失性或非易失性)中的指令集的处理单元501。处理单元使用无线接入网络接口504与基础设施网络215通信，并且用本地通信接口505(有线的或无线的)与可选终端设备(关于图4示出)通信。通信装置还可包括用户接口503。
在一个实施例中，加标签可通过将除数字符(例如分号)和唯一的身份(例如序列号)附加到原始的APN串来完成。只要对于UE和NW实体唯一地从APN的剩余部分分离加标签是可能的，加标签就可以在很多不同的方式中来格式化。标签格式优选地经标准化以允许来自不同供应商的UE和NW实体之间的互操作性。因此，在其中PDN连接(仅)由UE身份和APN来标识的参考点上，到相同实际APN的多个PDN连接可通过APN串的加标签来消除歧义。注意需要理解，APN(例如，为路由选择/查找的目的)能容易地剥离标签。
加标签优选地由具有用于给定UE的所有活动PDN连接的知识的实体来完成。例如，UE本身可进行加标签。当UE想请求到其中已经有活动PDN连接的APN的新PDN连接时，UE用标识连接的新的唯一身份(例如序列号)来加标签于APN。
在另一个实施例中，接入GW(例如，MME、SGSN、S-GW(服务网关)、ePDG(演进分组数据网关)或非3GPP GW)进行加标签。因为接入GW知道用于给定UE的所有活动PDN连接，所以在接收到来自UE的新的PDN连接请求时，它可以适当地加标签于APN。
根据当前的IEEE TS 23.402草案，用于UE的所有活动PDN连接的APN和PDN GW身份/地址存储在HSS中。这将使得对于每个PDN连接在接入之间移动时PDN GW能够保持。当在使用加了标签的APN时，标签也必须和APN以及PDN GW身份/地址一起存储在归属订户服务器(HSS)中。然而，如果加了标签的APN被存储，这可以对HSS变得透明。
在初始附连的情况中，APN不一定由UE提供。相反，可使用如HSS提供的默认APN。为了允许UE在这种情况中执行适当的加标签，NW应该通知UE关于用于初始附连的APN(默认APN)。注意：当前的草案23.401已经指定NW将通知UE关于用于初始附连的APN。
根据本发明的解决方案的主要优点在于对UE中的网络地址转换(NAT)路由选择的避免，以及增强与PDP上下文概念的后向兼容性。
另一个优点，是避免代理移动IP(PMIP)上的影响。这是优点，因为在IETF协议上施加3GPP特定的要求可能是困难的和/或要求长前置时间(lead time)。
还有另一个优点是避免用于PMIP的策略和计费控制(PCC)架构上的影响。PCC能维持使用{UE ID，APN}作为会话标识符的可能性。
作为支持EPS中向一个APN的多个PDN连接的解决方案，本发明在整体上在EPS上有最少的影响，并且尤其对在多种移动性参考点(S5/S8、S2a、S2b、S2c)或PCC参考点(Gxx、Gx)上使用的协议没有影响。
根据本发明的用于将标签提供到网络中的适当节点的一个实施例可关于图3示出：
301.控制所有活动PDN连接；
302.关于打开新的PDN连接来修订APN以包括标签(例如关于分隔符和序列号)；
303.使用标签来从彼此区分连接。
应注意，尽管本发明已经使用用户设备和接入GW来举例说明，具有类似操作特征的其他实体也可在本发明的范围内使用。
本发明也可作为存储在处理器可读存储媒体中的处理器可读指令来实现。
应注意，单词“包括”不排除列出的那些以外的其他要素或步骤的存在，并且要素之前的单词“一(a)”或“一(an)”不排除多个此类要素的存在。应进一步注意，任何引用标记不限制权利要求的范围，本发明可借助于硬件和软件至少部分地来实现，并且几个“部件”或“单元”可由硬件的相同项来表示。
上面提及和描述的实施例仅作为示例给出，并且不应该对本发明进行限制。本领域技术人员应该明白，在下面描述的专利权利要求中要求权利的、本发明范围内的其他解决方案、使用、目标和功能。
定义和缩写
APN接入点名城
BSC基站控制器
BTF承载转换功能
BTS收发基站
DB数据库
EPC演进分组核心
EPS演进分组***
E-UTRAN演进UTRAN
FA外部代理器
GGSN网关GPRS支持节点
GPRS通用分组无线电服务
GW网关
HSS归属订户服务器
IP因特网协议
IPCP因特网协议控制协议
HA归属代理器
HLR归属位置寄存器
IEEE电气和电子工程师协会
LTE长期演进
MME移动性管理实体
MS移动台
NAS非接入层
PCC策略和计费控制
PDN分组数据网络
PDP分组数据协议
PMIP代理移动IP
PPP点到点协议
QoS服务质量
RAN无线电接入网络
RAU路由选择区域更新
RNC无线电网络控制器
SGSN服务GPRS支持节点
TA跟踪区域
TAU跟踪区域更新
TE终端设备
UE用户设备
UTRAN UMTS地面无线电接入网
VLR访问位置寄存器
WAN广域网
WLAN无线局域网
WPAN无线个域网
参考文献
通过引用结合到本文档中
[1]3GPP TS 23.401(draft v 8.0.0)：GPRS enhancements for E-UTRAN access
[2]3GPP TS 23.402(draft v 8.0.0)Architecture enhancements for non-3GPPaccesses
[3]Proxy Mobile IPv6，Internet Draft(draft-ietf-netlmm-proxymip6-07.txt)
应该注意，如本领域技术人员所理解的，可使用其他协议标准。

Claims (14)

1.一种用于在电信网络(2)中提供向一个接入点名称即APN的几个分组数据网络即PDN连接的通信节点，包括：
处理器(501)；
存储器(502)；
通信接口(504)，用于与所述电信网络通信；
其中，所述处理器布置成执行存储在所述存储器中的指令，以用于在接入点名称串中***与PDN连接相关联的标签，所述接入点名称串在所述网络上在基于因特网协议的通信链路中传送，并且在其中所述标签布置成从其他PDN连接来唯一地区分所述连接。
2.如权利要求1所述的节点，其中所述节点是以下之一：用户设备(3)，即UE、无线电网络节点(1)或核心网络节点(210)。
3.如权利要求1所述的节点，其中所述标签包括除数和字符的唯一串。
4.如权利要求3所述的节点，其中所述除数包括分号。
5.如权利要求3所述的节点，其中字符的所述唯一串包括序列号。
6.如权利要求2所述的节点，其中所述无线电网络节点布置成接收来自UE的新的PDN连接请求，并且相关于接收所述新的PDN连接请求来加标签于所述APN。
7.如权利要求2所述的节点，其中所述UE布置成相关于发送对于新的PDN连接建立的请求来***所述标签。
8.如权利要求2所述的节点，其中所述UE还布置成具有向外部本地终端设备(401、402)的本地通信接口(505)。
9.如权利要求8所述的节点，其中所述终端设备(401、402)是PDA或者膝上型计算机中的一个。
10.如权利要求2所述的节点，其中所述无线电网络节点是RNC、BTS、BSC或eNodeB中的一个。
11.一种用于在电信网络中提供与一个接入点名称即APN相关联的几个分组数据网络即PDN连接的方法，包括以下步骤：
为每个PDN连接在APN消息中包括标签；
在基于因特网协议的通信链路中从其他PDN连接区分每个连接，在其中所述标签布置成包括唯一的标识符。
12.如权利要求11所述的方法，在其中所述唯一的标识符包括序号。
13.一种处理电信网络中的多个分组数据连接的***，包括：
-通信装置(3)，包括处理单元(501)、存储器单元(502)和至少一个通信接口(504、505)；
-至少一个终端设备(401、402)，在所述至少一个通信接口上，与所述通信装置通信；
其中，所述通信装置布置成执行存储在存储器中的指令，以用于在接入点名称串中***与建立的PDN连接相关联的标签，所述接入点名称串在所述网络上在基于因特网协议的通信链路中传送，并且在其中所述标签布置成从其他PDN连接来唯一地区分所述连接。
14.一种电信网络(2)中的基础设施节点(1、210)，包括
处理器(201、211)；
存储器(202、212)；
通信接口(218、213、214)，用于与所述电信网络的通信；
其中，所述处理器布置成执行存储在所述存储器中的指令，以用于在接入点名称即APN串中提取与分组数据网络连接相关联的唯一的标签，所述APN串在所述网络上在基于因特网协议的通信链路中传送，在所述通信接口上接收，并且在其中所述标签布置成从与所述APN相关联的多个分组数据网络连接来区分具体连接。
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