CN103548382A - 根据数据类型来控制数据通信的方法、移动通信网络和基础设施设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于向移动通信设备传送数据的移动通信网络包括包括多个基础设施设备的核心网络部分以及包括多个基站的无线电网络部分,所述多个基站提供有用于向和从移动通信设备传送数据的无线接入接口。该移动通信网络在操作中被布置成经由基站中的一个或多个在移动通信设备中的一个与基础设施设备中的一个或多个之间建立通信承载以便经由该通信承载从和/或向移动通信设备传送用于通信会话的数据分组。支持该通信承载的移动通信设备、基站或基础设施设备提供有与通信承载相关联的经由通信承载传送的数据分组的类型的指示,并且在操作中被布置成根据由经由通信承载传送的数据分组的类型所指示的相对于经由其他通信承载传送的数据分组的相对优先级来控制经由通信承载进行的数据分组的传送。在一个示例中,控制数据分组的传送包括存储具有低优先级和/或用于从或向机器类型通信应用传送的数据分组且优选地不存储经由较高优先级的其他通信承载传送的数据分组。同样地,可以控制例如移动通信网络上的拥塞。

Description

根据数据类型来控制数据通信的方法、移动通信网络和基础设施设备
技术领域
本发明涉及用于向和/或从移动通信设备传送数据的移动通信网络、基础设施设备、移动通信设备和用于传送数据分组的方法。
背景技术
移动通信***在过去大约十年中已从GSM***(全球移动***)演进至3G***,并且现在包括分组数据通信以及电路交换通信。第三代合作伙伴计划(3GPP)现在已开始开发称为长期演进(LTE)的移动通信***,在LTE中,核心网络部分已经演进至基于较早的移动通信网络架构的部件合并和基于下行链路上的正交频分复用(OFDM)和上行链路上的单载波频分多址(SC-FDMA)的无线电接入接口而形成更简化的架构。核心网络部件被布置成根据增强型分组通信***来传送数据分组。
目前,由人与人(H2H)通信主导移动通信服务,亦即由一个人传输给另一个人数据或者至少为了呈现而给人类传输数据。现在认识到期望满足到和/或来自机器的通信的需求,其一般地称为机器类型通信(MTC)或机器间(M2M)通信。可以将MTC通信表征为传送已经自动地从源生成的数据,例如响应于报告机器的某个属性或某个被监视参数或所谓的智能计量的某个其他刺激或事件而生成的数据。因此虽然能够将诸如语音的人际通信表征为要求几分钟的通信会话的通信,其使用在几毫秒的突发中生成的数据,在数据之间具有暂停,或者可以将视频表征为以基本上恒定的比特率流式传输数据,但一般可以将MTC通信表征为偶发地传送少量的数据,虽然将认识到还可以存在多种可能的MTC通信。
如将认识到的,一般期望的是提供能够高效地操作的移动通信***和网络,特别是在通过传送由MTC通信设备生成的数据分组而提出的挑战方面是非排他性的。
发明内容
根据本发明,提供了一种用于向和/或从移动通信设备传送数据的移动通信网络,该移动通信网络包括包括多个基础设施设备的核心网络部分以及包括多个基站的无线电网络部分。该基站提供有用于向和/或从移动通信设备传送数据的无线接入接口。该移动通信网络在操作中被布置成经由基站中的一个或多个来提供移动通信设备中的一个与基础设施设备中的一个或多个之间的通信承载以便经由该通信承载从和/或向移动通信设备传送用于通信会话的数据分组。关于由移动通信网络来提供通信承载的动词“提供”包括建立新通信承载或配置通信承载或修改现有通信承载。支持该通信承载的移动通信设备、基站或基础设施设备提供有经由通信承载传送的数据分组类型(其与通信承载相关联)的指示,并且在操作中被布置成根据由经由通信承载传送的数据分组的类型所指示的相对于经由其他通信承载传送的数据分组的相对优先级来控制经由通信承载进行的数据分组的传送。
本发明的实施例提供了移动通信网络的元件中的一个或多个,其包括移动通信设备,该移动通信设备利用将要或正在经由通信承载传送的数据分组的类型的指示,建立从移动通信设备到移动通信网络的基础设施元件中的一个(诸如分组数据网络网关(PDN-GW))的通信承载。可以将该指示提供为来自移动通信设备的承载配置消息的一部分或者作为由移动通信设备或者从移动通信网络提供的接入参数的一部分。诸如基站的无线电接入网络或核心网络的基础设施设备中的一个或多个可以从而布置成根据数据分组类型的指示相对于经由其他承载的数据分组的传送而对经由所述承载的数据分组的传送进行优先次序安排。
在一个示例中,数据分组的传送的控制包括存储和/或丢弃数据分组,并且优先地不存储和/或丢弃经由较高优先级的其他通信承载传送的数据分组。例如,由该承载传送的数据分组的类型的指示可以是较低优先级指示符和/或数据分组被从或向机器类型通信应用传送的指示符,其可以作为接入参数来提供。同样地,例如可以通过减少来自较低优先级或MTC应用的数据分组的传送来管理移动通信网络上的拥塞。
在所附权利要求中定义了本发明的其他方面和特征,并且其包括用于形成关联的一组通信设备的通信设备和传送数据的方法。
附图说明
现在将参考附图来描述本发明的示例性实施例,其中,相同的零件具有相同的指定参考标号,并且在所述附图中:
图1是形成根据3GPP长期演进(LTE)标准操作的通信***的移动通信设备和移动通信网络的示意性方框图。
图2是如图1中所示的网络元件的示意性方框图,其被布置成经由针对图1中所示的移动通信网络的通信承载来向和/或从移动通信设备传送数据分组;
图3是移动通信设备的示意性表示,图示出使用两个通信承载的在通信设备上操作的四个应用程序;
图4是图示出其中移动通信设备生成并传送承载建立或配置消息的示例的部分示意图部分流程图;
图5是图示出其中移动通信设备生成并传送消息的示例的部分示意图部分流程图,所述消息包括数据分组是低优先级或者数据分组由MTC应用或设备生成的指示;
图6是图示出其中移动通信设备建立或配置用于低优先级和/或MTC类型数据分组的通信承载的过程,其反映图4的示例;
图7是图示出其中移动通信设备建立或配置用于低优先级和/或MTC类型数据分组的通信承载的过程的流程图,其反映图6中所示的示例;
图8是图1中所示的网络元件的示意性方框图,其被布置成向和/或从移动通信设备传送数据分组,示出了上行链路通信承载与下行链路通信承载是分开的;
图9是表示相对于二十四小时时段内的时间在传送的数据分组方面通信网络上的负荷的图的图形图;
图10是形成支持图8中所示的通信承载的通信链的一部分根据本技术修改的服务网关的示意性方框图;
图11是图示出经由一个或多个路由器的从服务网关至分组数据网络网关的通信的示意性方框图;
图12是图示出其中移动通信网络根据来自通信承载的数据分组相对于另一通信承载的数据分组的相对优先级来控制数据分组的传送的过程的流程图;
图13是形成图1中所示的通信***的适合于包括根据本技术操作的控制单元的移动通信设备和移动通信网络的示意性方框图;
图14是图示出其中根据根据本技术确定的网络的相对负荷来控制移动通信网络的过程的流程图;以及
图15是图示出被布置成向网络元件分发通信承载是用于低优先级或MTC类型应用的指示的LTE网络的部件的示意性方框图。
具体实施方式
现在将参考使用根据3GPP长期演进(LTE)标准操作的移动通信网络的实施方式来描述本发明的实施例。图1提供了LTE网络的示例性架构。如图1中所示且如常规移动通信网络的情况一样,移动通信设备(UE)1被布置成向和从在LTE中称为增强节点B(eNodeB)的基站2传送数据。为了经由无线接入接口来发送和接收数据,通信设备1每个包括发送机/接收机单元3。
基站或eNodeB 2被连接到服务网关S-GW 6,其被布置成随着通信设备1遍及整个移动通信网络漫游而对通信设备1执行移动通信服务路由和管理。为了保持移动性管理和连接性,移动性管理实体(MME)8使用存储在归属订户服务器(HSS)10中的订户信息来管理与通信设备1的增强分组服务(EPS)连接。其他核心网络部件包括策略计费和资源功能(PCRF)12及连接到因特网网络16并最终连接到外部服务器20的分组数据网关(P-GW)14。针对LTE架构可以从Holma H.和Toskala A.的名为“LTE for UMTS OFDM andSC-FDMA based radio access”的书的第25页后面的内容收集更多信息。
在以下描述中,使用LTE/SAE术语和名称。然而,本技术的实施例可以应用于其他移动通信***,诸如具有GPRS核心网络的UMTS和GERAN。
承载配置
低优先级设备或者MTC设备。MTC指示必须被用于针对MTC应用配置的移动通信设备(MTC设备),而低优先级指示可以用于所有设备,即正规的人际以及MTC设备。MTC指示被作为上下文数据存储在MME、SGW和PDN-GW处,而低优先级指示可以存储在网络中以帮助计费记录的生成。通常用分配保持优先级(ARP)值来指示低优先级指示符,其中ARP值为定义用于通信承载的服务质量QoS参数的参数中的一个。ARP值确定网络应如何对待在这些通信承载上发送的数据分组,并且间接地确定如何对待生成这些数据分组的用户。在QoS参数中未反映诸如MTC指示的这些附加承载参数,并且其只能被逻辑实体考虑在内,所述逻辑实体将此附加MTC指示符信息存储在例如S-GW和PDN-GW中。
目前,可以借助于OMA DA和/或(U)SIM OTA程序在制造过程期间或者稍后配置设备。一旦已经配置了该设备,则该配置至少在设备被连接于网络上的时间内是有效的。该设备不能改变其已配置参数,但是网络能够借助于上述程序来改变这些参数。然而,这将不会频繁地发生,因为这些程序的主要目的是启用初始配置,例如在第一次连接时或者当设备已被改变时,而不是允许频繁的重配置。此外,已知移动通信网络并不根据低优先级或MTC指示而建立或配置通信承载。
根据本技术,被布置成建立通信承载的移动通信设备被布置成在请求承载或修改现有承载时向移动通信网络提供指示,其指示要传送的数据的相对类型。在一个示例中,所指示数据的类型是低优先级指示符,并且另一示例是提供所传送的数据是用于MTC应用的指示的指示符。相应地,本技术的实施例可以:
●按照应用和/或业务类型来动态地设置接入指示符,例如MTC指示和低优先级指示,所谓的接入/业务类型指示;
●设置和/或修改存储在***中的上下文信息中的指示符;
●搜集通信网络实体的统计信息;
●根据所指示的业务来控制移动通信网络;
●修改***以使得能够以灵活的方式设置和修改这些指示符。
在接入层(AS)接入消息中以及在非接入层(NAS)接入消息中使用低优先级指示符和MTC指示符。这些指示符的使用由配置参数控制,该配置参数通常在移动通信设备被连接到网络的时间内保持固定(如上文所解释的,可能有某些例外)。根据本技术,提出了一种方案,其使得能够基于由应用程序生成的业务类型来实现通信承载的动态配置。例如,MTC应用可以报告汽车的某些维护参数、紧急状况处理应用、每小时的邮件客户端同步邮箱、允许进行VoIP呼叫的H2H应用等。
如上文所解释的,根据目前提出的LTE/EPC标准(版本10),已经引入了两个指示符以表示MTC设备和低优先级设备。MTC指示必须被用于配置用于MTC的UE(MTC设备),而低优先级指示可以用于所有设备,即正规和MTC设备。MTC指示被作为上下文数据存储在MME、SGW和PDN-GW处,而低优先级指示可以存储在网络中以帮助计费记录的生成。目前,这些指示被用来控制AS和NAS级处的接入优先级。由于这些指示与以半静态方式配置的移动通信设备相关联,所以在接入时间始终使用相同的指示。这可以具有由这些设备配置的某些或所有通信承载将具有被作为其上下文信息的一部分存储的相同指示的含意。
根据本技术,允许移动通信设备在AS和/或NAS消息中发送指示符,其不仅可以指示设备类型(如目前可以做到的),而且可以指示应用类型或业务类型。通常,应用类型将是:
●低优先级的MTC应用
●H2H应用
●低优先级的H2H应用
●MTC应用
应用类型可以反映可以具有来自以下列表的任何性质的业务类型:
1.延迟容忍数据
2.MTC数据,在可以实现同步接入的情况下自动地生成
3.正常优先级数据
4.低优先级数据
5.高优先级数据
此信息在许可初始接入时被考虑在内。在后续接入尝试中,移动通信设备和间接地触发该接入的应用可以使用不同的接入指示。该***可能还授权应用使用某些接入/业务标识符。例如,需要以数字方式对应用进行签名,并且在连接时间,***允许应用使用某些接入指示。移动通信设备的操作***检查应用的行为并检验仅数字签名应用被安装和执行和/或***监视设备所使用的接入参数,设备是否遵守与服务提供商或与运营商签署的服务水平协议(SLA)。
本技术的另一实施例可以提供连接程序,其导致至少默认承载建立。针对默认承载,接入指示被存储在***中。然而,移动通信设备还可以明确地用信号发送这些指示符。
如果稍后建立专用承载,则按照承载来存储在接入时间所使用的指示符。如果专用承载建立程序是由网络或可选地由移动设备发起,则由网络明确地供应这些指示符。这在用于承载的接入参数将不同于移动设备在接入时间所使用的接入参数时的情况下可应用于移动设备发起的程序。当在一次接入尝试中创建多个承载时,移动通信设备或网络可以在NAS消息中按照承载明确地用信号通知它们,除非在接入时间所使用的指示符被用于所有承载。
在另一示例性实施例中,网络可以通过使用现有承载修改程序(具有向该消息添加新接入参数的微小增强)来修改存储在核心网络实体中的接入指示信息,使得能够用信号通知需要更新/改变哪些指示。
在另一示例中,移动通信设备还可以请求修改承载,并且可以供应要使用的接入参数,或者如果未提供此信息,则替代地使用在接入时间所使用的指示符。
在另一示例中,通信承载可以提供有与相同或不同APN相关联的不同接入指示。可以在***中区别通信承载,因为与承载相关联的指示符被存储为其上下文信息的一部分。这允许网络区别处理来自不同应用和/或数据源的C平面和/或U平面数据。同一应用可以生成不同的业务类型,因此接入指示针对后续的接入尝试可以改变。移动通信设备可以使用与存储在承载上下文中的那些不同的接入指示是可能的,因为承载修改程序被用来修改承载上下文。
其他示例可以提供以下方面:
●一旦已经许可了接入,则其他应用可以发送/接收数据,无论其接入指示符如何。假设该接入被拒绝,应用要求较少的限制,仍可以使用不同的指示符来发起后续接入尝试。然而,具有相等或较低权限的任何应用将被阻止。
●***可以根据从最高优先级至最低的列表来向接入尝试分配优先权,诸如:最高优先级:MTC指示组,正常优先级:无指示符组,低优先级:低优先级指示组,最低优先级:MTC和低优先级指示组;
●当***阻止较高优先级接入时,所有较低优先级接入尝试被隐含地阻止,其被施加相同的限制
当***阻止了较低优先级接入时,可以进行较高优先级接入。如果***也阻止较高优先级接入,则该限制隐含地适用于较低优先级接入,除非***明确地提供限制。
●如APR值所指示的,可能存在更多优先级水平。
现在将揭示体现本技术的更详细示例性实施方式。图2提供了移动通信设备20传送针对通信承载的请求的示例性图示,其可以是在移动通信设备20连接到移动通信网络时,所遵循的连接程序的一部分。如图2中所示,移动通信设备20将连接或请求消息传送至eNodeB 2,其被进一步传送至被连接到eNodeB 2的服务网关S-GW 6且随后至分组数据网关PDN-GW 14。然而,根据本技术,移动通信设备20可以正在运行一个或多个应用程序。
根据本技术,在移动通信设备上运行的一个或多个应用程序中的每一个可以接入一个或多个通信承载以便支持由那些应用程序提供的通信服务器。因此,如图3中所示,移动通信设备20可以包括收发机单元30、控制处理器32和程序执行处理器34。控制处理器32控制收发机单元,其经由无线接入接口向eNode B 2传送无线电信号以便向和从移动通信网络传送数据分组。如图3中所示,处理器34被布置成执行多个应用程序,在本示例中四个应用程序A1、A2、A3和A4正在被处理器执行以便向用户提供通信服务。然而,如图3中所示,四个应用程序A1、A2、A3、A4经由由应用程序A1、A2、A3、A4中的一个或多个建立的两个承载36、38来传送数据。
如熟悉LTE标准的那些人将熟知的,移动通信设备可以建立或修改默认承载或专用承载。在图3中示出了示例。在图3中,当移动通信设备20第一次被接通时,发送到移动通信网络的消息22是注册/连接消息。相应地,移动通信网络使用可以例如在移动通信网络的HSS中提供的参数来建立默认承载。然而,通信设备20可以在稍后通过向MME发送相应的消息而根据某些参数来请求专用承载,MME建立例如到同一PDN-GW或接入点名称APN1的专用承载。同样地,移动通信设备可以建立到具有不同接入点名称APN2的不同PDN GW的专用承载。然而,本技术提供了一种用信号发送经由默认或专用承载36、38来传送的数据的相对优先级的布置,这允许移动通信网络来区别经由那些承载的数据分组的传送,从而根据承载的类型而不同地控制该通信。在一个示例中,如果建立具有其为数据分组的低优先级承载或数据分组被传送以用于MTC类型通信的指示的通信承载,则移动通信网络的一个或多个节点可以例如在网络拥塞时缓存那些数据分组达预定时间以便控制该拥塞。在图5中提供了来自移动通信设备20的请求消息的通信的示例,其提供低优先级消息或MTC配置消息的指示。
在图5中,示出了包括低优先级消息50和MTC配置指示符52的承载配置消息22.1。然而,虽然可以在到移动通信网络的连接点时传送承载配置消息,但在其他示例中,移动通信设备可能正在传送接入参数,以便建立或修改承载,其可以是AS或NAS通信的一部分。相应地,图5提供了图示出用于AS通信和NAS通信两者的低优先级50或MTC指示符52的传送的示例。
如熟悉LTE的那些人将认识到的,承载仅被配置一次,在那之后其可能被修改或释放。然而,接入参数可以按照接入而变,尽管有建立了承载的事实。这些接入参数可以处于AS水平,例如在R RC连接请求中,以及NAS水平,例如在服务请求消息中。
返回图3且根据本技术,多个应用程序A1、A2、A3、A4中的每一个可以根据具有不同优先级的不同类型来传送数据分组。例如,前两个应用程序A1、A2根据正常优先级来传送数据分组,而后两个应用程序A3、A4传送低优先级数据。在一个示例中,如果允许接入第一应用程序A1以经由通信承载36、38中的一个或多个进行通信,则将在接收到承载配置消息或NAS或AS消息(提供用于要传送的数据分组的相对优先级的请求)之后允许接入第二应用程序A2。在另一示例中,如果第二批的两个应用程序A3、A4中的一个传送经由承载38来进行低优先级通信的请求,则如果此请求被拒绝,则不能经由前两个应用程序A1、A2来传送数据,除非其请求正常优先级接入且***允许接入。相反,如果允许应用程序A1传送正常优先级数据,则将允许来自第三和第四应用程序A3、A4的低优先级数据分组。
如将认识到的,对通信承载的接入将被移动通信网络内的不同实体允许。例如,在AS水平处,eNodeB管理接入,而在NAS水平处,MME管理接入。关于承载配置,这发生一次,并且U平面路径上的所有节点需要提供授权。
因此,根据本技术且如图3、4和5所示,本技术提供用于应用程序配置承载以便传送数据分组的设施,具有应用程序能够识别正在由通信承载传送的数据分组的类型且相应地移动通信网络能够适应通信承载的配置、使得由所述承载传送的分组相对于关于其他数据分组类型的那些数据分组的相对类型被不同地对待的效果。例如,可以将数据分组识别为低优先级或MTC数据分组或者两者并相应地适应通信。在图6中提供了图示出本技术的简略过程,其被概括如下:
S2:移动通信设备执行其中设备最初连接到移动通信网络的连接或注册程序。这可以是例如当移动通信设备被通电时。作为连接或注册程序的一部分,移动通信设备传送包括接入参数的某些上下文数据。根据本技术的接入参数可以包括要传送的数据分组类型的指示,诸如低优先级指示,或者将经由通信承载传送的数据分组是用于在通信设备上运行的MTC应用的指示。类型指示符可以包括低优先级指示符和MTC应用指示符的组合。
S4:移动通信网络然后使用由移动通信设备提供的接入参数来创建从移动通信设备到PDN-GW的默认类型的通信承载。移动通信网络基于由移动通信设备传送的接入参数和/或存储在网络中的接入指示,诸如,例如存储在移动性管理实体(MME)8或归属订户服务器(HSS)10中的接入指示,来创建默认承载。
S6:如果存储在移动通信网络中的接入指示表示可以向移动通信设备提供移动通信设备所指示的数据分组的请求类型的通信承载,则提供该类型的默认承载,或者如果接入指示表示不应向通信设备提供所请求类型的通信承载,则针对存储在网络中的接入指示设置默认通信承载。因此,移动通信网络控制被部署到移动通信设备的默认承载的类型,但是考虑移动通信设备所请求的承载的类型。例如,如果存储在移动通信网络中的接入指示允许正常类型的通信承载,则将低优先级和/或MTC应用承载的请求提供为默认承载。
已建立了用于从和向移动通信设备传送数据分组的通信承载,移动通信设备可以具有被提供专用通信承载的要求。可以使用接入参数来建立专用承载,或者可以修改用于已建立的专用承载的接入参数。同样地,可以修改默认承载的参数。这可以例如是因为在通信设备上执行的应用程序可以要求特定类型的数据分组的传送。相应地,可以执行图7中所示的流程图,其概括如下:
S8:移动通信设备上的应用程序可以作为AS或NAS信令消息的一部分来请求专用承载,该AS或NAS信令消息可以由于常规信令活动而被传送至移动通信网络,但是可以包括要传送的数据分组的类型的指示。例如,AS或NAS消息可以包括低优先级的数据分组的指示或传送的数据分组是用于MTC应用程序的指示或这两个消息的组合。然后可以由通信网络从现有PDN-GW或使用不同接入点名称的另一PDN-GW来建立专用通信承载。
S10:替换地,移动通信设备可以通过传送承载修改消息来请求用于应用程序的专用承载,该承载修改消息可以包括将经由通信承载传送的数据分组类型的指示以及其他参数。
S12:移动通信网络可以通过建立与默认通信承载并行地操作的新通信承载来提供专用通信承载。
如根据本技术将认识到的,在移动通信设备上执行的应用程序负责用信号发送针对已配置通信承载将被传送的数据分组类型。根据一个示例,移动通信网络的运营商可以针对MTC通信和/或低优先级通信设置较低资费,从而刺激操作应用程序的用户配置该应用程序以请求用于低优先级数据分组和/或MTC应用数据分组的通信承载。
用户平面控制:由网络进行的数据分组的差别对待
如上文所解释的,指定LTE/EPC***(版本9)的当前状态不能区别MTC设备和正规用户。然而,虽然已经花费努力来解决控制平面数据的此不足,但只能用对于正规和MTC用户而言相同的公共的一组QoS参数来区别用户平面数据。这种方法在移动通信网络处理由这些MTC通信设备生成的数据时可能是不足的,这可能与诸如当网络即将被完全利用且即将经历或正在经历拥塞时的情况有关。当前已经提出当已接收到用于处于IDLE模式的移动通信设备的数据时,要求S-GW缓存下行链路数据并将下行链路数据公告消息发送到MME。这可以将低优先级指示和/或MTC指示考虑在内。该数据必须横穿至S-GW,在那里,其被缓存且在某些情况下可选地被丢弃。此缓存只有当移动通信设备在数据将在下行链路上被传送至移动通信设备时处于IDLE模式时才发生。然而,本技术提出缓存将从移动通信设备传输到移动通信网络的上行链路数据。
移动通信网络还包括可以放置在PDN-GW与S-GW之间的路径上的IP路由器,然而,这些节点不理解承载的概念,并且通常使用某个标记来对具有同一组QoS参数的承载应用同一业务处理。例如,该通信网络可能被完全利用或即将/正在经历拥塞。路由器将应用标准拥塞控制机制以开始缓存并在稍后开始将对所有用户具有不利影响的数据丢弃。具有某些附加信息可用的节点可以以智能方式起作用以支持IP路由器,以尝试防止拥塞发生或在解决拥塞并防止波或所谓的同步效应的过程中帮助路由器,所述同步效应即为当解决了拥塞时,网络被未解决/积累的数据重压,这导致另一拥塞。
可以引入控制器设备以在所选的数据组被从缓冲器清空或丢弃时使用算法来控制该过程。该算法可以使用由网络所提供的附加参数控制的可变计时器,所述附加参数例如当前***利用和/或拥塞通告等,以便错开缓冲器清空的时间。
图8提供了经由eNode B 2和S-GW(服务网关)6从移动通信设备20至PDN-GW 14的数据分组传送的说明性表示,其在一维布置中图示出由图1所呈现的移动通信网络进行的数据分组的传送。如图8中所示,针对通信设备20建立两个通信承载,其可以是双向的,但是图8中所示的示例包括下行链路承载80和上行链路承载82。
如上文所解释的,根据常规布置,移动通信设备20可以处于IDLE状态或CONNECTED状态。当通信设备20处于IDLE状态且数据分组将在下行链路上被传送至移动通信设备20时,数据分组被存储在数据存储器84中,其充当PDN-GW 14内的缓冲器,直至移动通信设备已经变成例如CONNECTED状态。通常,这通过寻呼移动通信设备其将接收下行链路数据分组来完成。
根据本技术,具有移动通信设备与PDA-GW(分组数据网络网关)之间的通信承载的控制或知识的每个接点被提供由该承载传送的数据分组类型的指示。在一个示例中,可以将数据分组的类型指示为低优先级数据分组或用于向或从MTC应用传送的数据分组。通过提供由通信承载传送的数据分组类型的知识,移动通信网络能够控制不同通信承载的数据分组的传送,与低优先级数据分组和来自MTC应用的数据有差别地有利于高优先级数据分组。在一个示例中,执行数据分组传送的控制以便控制移动通信网络上的拥塞。
图9提供了作为在24小时时段内在移动通信网络上传送的数据分组的结果的移动通信网络上的负荷的说明性图形表示。因此,图9中所示的x轴是24小时时段内的时间图且y轴表示图示出每分钟传送的消息数目的负荷。如在图9中可以看到的,网络遭受需求的显著峰值或浪涌。这些需求峰值可能是例如在例如智能电话上运行的应用程序的结果,其例如使邮箱同步或用信号发送用于状态或连接性中的更新的请求并将某些数据下载或将信息上传到服务器。如所解释的,这可能是各种通信的结果,例如以检查邮箱或基于拉的方法或访问诸如FACEBOOKTM或TWITTERTM社交联网门户。
根据本技术且如上文所指示的,移动通信设备能够传送接入参数以便建立通信承载,其指示要传送的数据分组的类型。相应地,可以将移动通信设备20、eNode B 72、服务网关76和/或PDN-GW 74以及移动通信设备20中的一个或多个配置成优先于从较高优先级类型的其他承载传送的数据通信分组而存储用于低优先级承载和/或MTC指示承载的数据分组,旨在控制经由移动通信网络的数据分组的传送。如上文所解释的,在一个示例中,当网络正在经历拥塞时,可以进行经由移动通信网路的数据分组的控制。因此,当拥塞发生时,来自低优先级源和/或MTC应用的数据分组被存储在数据缓冲器中,直至诸如拥塞减少的时间。还可以丢弃数据缓冲器中的数据分组以便减少拥塞。
如上文所指示的,诸如S-GW的网络元件缓存用于处于IDLE状态的移动通信设备的下行链路数据。然而,提供用于针对处于连接模式下的移动通信设备处理上行链路方向或下行链路方向的数据分组的装置的未知的。根据本技术,诸如S-GW的网络元件可以考虑其他指示符,诸如低优先级指示符或MTC应用指示符,其被存储在其上下文信息中。因此,提出了S-GW可以最初开始缓存且稍后作为选择而开始根据如下优先级列表丢弃数据:
1.来自MTC设备的低优先级数据
2.低优先级数据
3.正常用户和/或MTC用户
4.高优先级用户(例如,高优先级MTC设备等)
此优先级列表能够单独地应用于缓存和数据丢弃任务。
当网络告知基础设施部件拥塞已经减少或***利用率下降到某个阈值以下时,S-GW可以开始按照如下优先级列表所指示的顺序来转送缓存的数据:
1.来自MTC设备的低优先级数据
2.低优先级数据
3.正常用户和/或MTC用户
4.高优先级用户(例如,高优先级MTC设备等)
可能存在更多优先级水平,如ARP值所指示的。
这种方法允许通信网络清空用于正常用户的数据,防止拥塞再次发生,并避免数据被路由器丢弃的风险。
当***接近于其充分利用时,低优先级MTC数据不太可能会促使正常用户受损害,并且其被缓存在例如源处或网络节点中。同样地,MTC设备将不需要重传数据分组,并且因此将具有改善的电池,并将改善无线电资源的利用率(即不需要重传丢失的数据)。
在图10中提供了图8中所示的节点中的一个的示例性图示,其为服务网关S-GW 76。如图10中所示,S-GW 76被布置成控制经由上行链路承载82的数据分组的传送。S-GW 76包括控制处理器100,其在输入端102上接收指示,即控制是应缓存经由上行链路承载82的数据分组例如以便减少拥塞。在一个示例中,由控制处理器100接收到的输入102是显式拥塞通知(ECN),其是由告知控制处理器100在移动通信网络上存在拥塞的较低PI层提供的。替换地,如下面所解释的,到控制处理器100的输入102可以是由MME提供的,或者来自运营和维护中心,其接收在移动通信网络上存在拥塞的其他指示符。在下面所解释的另一示例中,通过计算由移动通信网络提供的承载的数目和那些承载的类型和/或这些承载的利用率,其被与预定阈值相比较以提供网络上的相对拥塞的指示,来提供拥塞的预测。
已确定应控制经由通信承载82的数据分组传送的S-GW 76的控制处理器100然后经由连接通道104从承载82检索数据分组并通过另一连接通道106将该数据分组存储在缓冲器108中。控制处理器100然后将数据分组保持在数据缓冲器108中,直至诸如其确定网络不再拥塞的时间,在这种情况下,其再一次将数据分组从缓冲器馈送到通信承载82。
在另一示例中,控制处理器100可以从缓冲器108丢弃数据分组以便例如控制拥塞。例如,控制处理器可以包括时钟110,其用来确定数据分组已被存储在数据库108中多长时间。在一定时间之后,数据分组被丢弃。
控制处理器操作为有差别地缓存数据分组和/或丢弃由上行链路通信承载82接收到的数据分组(独立于数据分组的类型)。因此,在一个示例中,如果数据分组是低优先级数据分组,则优先于经由另一承载112传送的数据分组来存储来自通信承载82的数据分组,从而相对于另一承载112有差别地传送数据分组。相应地,例如,可以在移动通信网络内控制拥塞。
如将认识到的,本技术与常规布置的不同之处在于网际协议(IP)路由器基于服务质量参数来区别IP分组的传送。因此,从服务网关76至PDN-GW 74的通信可以经由一个或多个路由器120、122,如图11中所示。因此,路由器在较低层操作以将数据分组作为IP分组从PDN-GW网关74路由到S-GW 76。然而,路由器不具有经由通信承载传送的数据分组类型的知识,并且只能使用在IP分组报头中提供的服务质量(QoS)指示以便区别那些数据分组的传送。本技术因此解决了较高层数据分组例如IP分组相对于移动通信网络的每个承载而言从通信网络的传送。可以将移动通信网络布置成针对每个应用程序识别传送的数据分组的类型,例如关于它们是否是低优先级数据分组和/或MTC类型数据分组。
在一个示例中,由S-GW接收到的拥塞的指示可以来自其他通信节点中的任何一个,可以来自形成通信承载的通信链中的在该节点后面的后续节点。例如,服务网关(S-GW)76可以从分组数据网络网关(PDS-GW)74请求并接收关于PDN-GW 74是否拥塞的确认,并且如果不是,则从缓冲器108转送数据分组,并且如果拥塞,则将数据分组保持在缓冲器108内。
当引入了高级LTE并重新使用核心网络部件时,上述场景可能变得更加相关,导致例如S-GW和骨干传输网络的数据聚合点可能变得过载/拥塞或者S5/S8接口也是这样情况。
虽然已给出了图10中所述的S-GW的上文所解释的示例,但将理解的是eNodeB、移动通信设备20或PDN-GW中的任何一个可以包括相应的控制器和数据缓冲器,或者事实上具有可用的附加信息的任何其他网络实体。相应地,本技术的示例性实施例能够提供:
一个或多个核心网络实体(例如,S-GW)或无线电接入网络实体,其根据智能算法缓存或丢弃数据,该智能算法将存储在上下文信息中的某些附加信息和网络输入,诸如当前***利用率或拥塞通知(例如,IP层处的ECN通知)考虑在内;
针对某些用户群组使用优先级列表来开始/停止缓存和/或丢弃;
输入,诸如当前***利用率或拥塞通知(例如,IP层处的ECN通知)考虑在内;
针对某些用户群组使用优先级列表来开始/停止缓存和/或丢弃;
使用如何将输入数据与在某些CN实体中实现的处理函数链接的算法。
简而言之,在图12中提供了用以相对于数据分组的类型有差别地控制数据分组流动的移动通信网络的操作,其被概括如下:
S20:根据常规操作移动通信网络建立用于经由基站(eNodeB)和服务网关将数据分组从移动通信设备传送至PDN-GW的通信承载。
S22:然而,移动通信设备、基站、服务网关或PDN-GW中的一个或多个可以提供有数据分组类型的指示,所述数据分组将被经由在步骤S20中建立的在移动通信设备与PDN-GW之间的通信承载传送。将在通信承载中传送的数据分组的所指示类型可以包括数据分组具有低优先级源和/或数据分组从MTC应用生成的指示。
S24:通信网络可以生成网络拥塞的指示,并向移动通信设备、基站、服务网关或PDN-GW提供网络拥塞的信号。替换地,这些元件可以经由ECN指示从IP层接收通信网络拥塞的指示。
S26:移动通信设备、基站、S-GW或PDN-GW然后可以控制经由通信承载的数据分组的传送,旨在根据所传送数据分组的类型来区别该传送。例如,如果数据分组来自低优先级源或MTC应用,则例如基站、移动通信设备、S-GW或PDN-GW可以缓存数据分组,但是可以不缓存具有较高优先级的其他通信承载的数据分组。因此,较低优先级的数据分组被优先于较高优先级数据分组而被缓存。还可以在预定时间之后或在拥塞已达到预定水平之后丢弃具有较低优先级的数据分组。
S28:可选地,移动通信设备、基站、服务网关或PDN-GW中的一个或多个可以将数据分组存储在用于低优先级和/或MTC数据分组的缓冲器中,并且然后只有当存在不存在拥塞的肯定指示时才将数据分组转送到移动通信网络的下一个元件。例如,eNodeB可以存储从移动通信设备接收到的用于低优先级/MTC通信承载的数据分组,并且只有当S-GW提供没有拥塞的肯定指示时才将数据分组转送到S-GW。
使用存储在核心网络实体中的上下文信息的通信网络的控制
如上文所解释的,移动通信网络可以将MTC指示符或低优先级指示符存储在核心网络实体中,例如在MME、S-GW和/或PDN-GW中。这些指示符可以用来计算以下各项:
●针对MTC使用建立的承载的数目和/或;
●具有针对MTC配置的某些承载的设备的数目和/或;
●专门被用于MTC的承载已被建立的设备的数目(该设备纯粹用于MTC应用,针对MTC所配置的UE或所谓MTC设备);
●用于特定类型的承载的利用率。
根据本技术的另一方面,在图13中示出了图1的移动通信网络,并且其可以包括被连接到移动通信网络的控制单元130。在一个示例中,控制单元130可以被连接到MME 8或可以形成PDN-GW 14或S-GW 6的一部分。
在操作中,控制单元130计算网络内的由移动通信设备建立的通信承载的每个类型的承载的数目。因此,如果移动通信设备指示将经由通信承载来传送一种类型的数据分组,则控制单元130监控此类数据分组为预定类型组中的一个并计数以产生传送每种数据分组的通信承载的数目的总体计数。相应地,控制单元130可以生成通信网络的状态的指示,并确定例如通信网络是否。
根据本技术,在任何时间点,控制单元130计算在网络内由移动通信设备建立的通信承载的每个类型的承载的数目,或者测量每个类型的承载的利用率。在已在某个时间点执行网络的给定状态的计数/测量之后,控制单元130可以将这些与阈值相比较。可以每个节点静态地定义这些阈值,或者其随着设备或和承载的***利用率而变。一旦确定了阈值,则将实际测量值与阈值相比较,并且当满足了触发条件时,可以使用以下三个示例来控制网络:
1:执行测量的设备:S-GW。动作如下:
●S-GW可以告知MME/PDN-GW由被用于MTC业务的承载或由被针对MTC配置的MTC设备生成的负荷在阈值以上/以下;
●S-GW可以开始抑制用于某些种类的用户的数据;
о针对具有低优先级的MTC配置的UE;
о也运行可能是或不是低优先级的MTC应用的UE;
о不运行MTC应用的UE;
о针对不是低优先级的MTC配置的UE;
о用于处于IDLE状态或处于连接状态的移动通信设备的上述种类中的任何一个
●执行抑制,只要所测量的数字在阈值以上即可;
●PDN-GW还可以基于从S-GW接收到的指示以与S-GW相同的方式来开始/停止抑制(或者只能在PDN-GW处进行抑制)。如果请求S-GW抑制用于处于IDLE模式的移动通信设备的新DL分组的X%,则可以以下列方式在PDN-GW处冻结此X数字:X1%(在PDN-GW处)=X%*(使用此P-GW的所有用户的数目/处于空闲模式和使用此P-GW的用户的数目)。该指示符也可以包括针对每个承载类型要抑制的数据的%;
(使用此P-GW/处于空闲模式和使用此P-GW的用户的数目)。该指示符也可以包括针对每个承载类型要抑制的数据的%;
●基于从S-GW接收到的指示的MME可以触发S-GW被针对某些设备组重新定位或影响服务网关选择过程
2:执行测量的设备:PDN-GW,动作如下:
●同样地,可以向MME指示PDN-GW满足某些触发条件,这将触发MME对PDN-GW进行重新定位;
●基于从PDN-GW接收到的指示,MME还可以触发基于APN的拥塞控制机制;
●基于指示(承载类型计数和/或每个承载类型的利用率)MME可以改变PDN-GW选择功能以将这些数据考虑在内。
3:执行测量的设备:MME。动作如下:
●用于所选设备组的服务MME可能被重新定位至例如服务于MME区域的MME池中的可用的另一MME;
●可以迫使某些设备组从***分离,或者在没有连接到另一网络的许可的情况下分离达有限的时间;
●尝试连接或接入***的某些用户组在其不被允许重新连接到同一PLMN达X分钟/小时时将被告知保持在休止/注销状态。然而,其将不会在此等待时间期间尝试连接到其他网络,或者某些设备组将不被允许接入***。这可以在接入尝试时在AS消息中用信号发送,或者也可以针对所有其他设备用信号发送,例如在广播信道上,有效地防止其发起接入过程;
●MME还可以迫使某些用户组被切换至另一小区/eNodcB或者甚至发起RAT间或***间切换。
在图14中概括了控制单元130的操作并如下给出:
S30:移动通信网络配置一个或多个通信承载以便经由基站和S-GW从移动通信设备向PDN-GW传送数据分组。
通信承载并相应地配置通信承载。替换地,通信网络根据存储在通信网络中的接入指示来配置通信承载,该接入指示包括将经由通信承载传送的数据分组类型的指示并相应地配置通信承载。
S34:针对用于要传送的数据分组类型的指示的由通信设备建立的所有通信承载,移动通信网络计算每个类型的通信承载的数目,这可以例如根据MME或PDN-GW来执行,或者例如在服务网关或PDN网关处按照承载类型来测量利用率。
S36:通信网络相对于一个或多个预定阈值来比较用于多个预定类型中的每一个的每个类型的通信承载的数目。该通信网络然后可以基于用于每个不同类型的通信承载的数目和/或利用率来确定通信网络的状态。例如,该通信网络基于每个类型的通信承载的数目和/或利用率及节点容量来确定网络是拥塞的。
S38:通信网络可以向核心网络或无线电网络部分触发拥塞指示,所述无线电网络部分包括根据数据分组的类型来控制数据分组的通信的元件。例如,可以将低优先级数据分组或MTC数据分组缓存,并且可以在不缓存的情况下优先于低优先级分组来传送其他高优先级分组。另外,可以丢弃低优先级分组,有利于保持高优先级分组。
S40:作为替换,通信网络可以允许通信承载从网络的某些部分而非其他部分传送数据分组。因此,可以经由基站和服务网关在网络的一个部分中允许MTC类型通信而不是经由另一服务网关进行通信。此外,可以针对移动通信网络的每个节点确定由每个通信承载传送的不同类型分组中的每一个的数目的计数,因此提供移动通信网络中的MTC通信设备的相对分布。
分组类型指示符的分发
分组类型指示符的分发
图15提供了图1和13所示的移动通信网络的一部分的示意性方框图,其包括被布置成建立通信承载的元件且可以包括用于那些承载的上下文信息。如图15中所示,策略控制执行功能PCEF 200可以形成PDN-GW 14的一部分,其被连接到策略计费和规则功能(PCRF)202。策略计费和资源功能202被连接到归属订户服务器(HSS)10和与应用功能(AF)204。在操作中,应用功能204被布置成使用会话发起协议(SIP)消息交换来接收用于通信承载的MTC类型和应用类型的指示,该会话发起协议(SIP)消息交换然后经由PCRF 202被传送至PDN-GW中的PCEF 200,其然后能够用来将通信承载的类型传送至其他网络元件,诸如服务网关或eNodeB。
在所附权利要求中定义了本发明的各种其他方面和特征。在不脱离本发明的范围的情况下可以对上文所述的实施例进行各种修改。例如,本发明的实施例被应用于其他类型的移动通信网络以及不限于LTE。

Claims (20)

1.一种用于向和/或从移动通信设备传送数据的移动通信网络,该移动通信网络包括
核心网络部分,包括多个基础设施设备,以及
无线电网络部分,包括提供有用于向或从移动通信设备传送数据的无线接入接口的多个基站,其中,所述移动通信网络在操作中被布置成经由所述基站中的一个或多个在所述移动通信设备中的一个与所述基础设施设备中的一个或多个之间提供通信承载,以便经由所述通信承载从和/或向所述移动通信设备传送用于通信会话的数据分组,并且,所述移动通信设备、基站或基础设施设备中的至少一个提供有与所述通信承载相关联的、经由所述通信承载传送的数据分组类型的指示,并且在操作中被布置成根据由经由所述通信承载传送的数据分组类型所指示的相对于经由其他通信承载传送的数据分组的相对优先级,来控制经由所述通信承载的数据分组的传送。
2.如权利要求1所述的移动通信网络,其中,与所述通信承载相关联的、经由所述通信承载传送的数据分组类型的指示包括所述数据分组是用于机器类型通信的指示。
3.如权利要求1或2所述的移动通信网络,其中,与所述通信承载相关联的、经由所述通信承载传送的数据分组类型的指示包括所述数据分组相对于经由所述移动通信网络的其他通信承载进行的数据分组的传送的相对优先级的指示。
4.如权利要求3所述的移动通信网络,其中,所述相对优先级包括分配保持优先级值和/或低优先级指示符中的一个或多个。
5.如任一前述权利要求所述的移动通信网络,其中,根据所述数据分组类型所指示的相对优先级控制经由所述通信承载进行的数据分组的传送包括
将所述数据分组存储在缓冲器中以便在稍后的时间经由所述通信承载进行所述数据分组的传送,以较高优先级在较早时间优先传送其他通信承载的数据分组。
6.如权利要求5所述的移动通信网络,其中,控制所述数据分组的传送包括丢弃所述缓冲器的数据分组而使得优先传送其他通信承载的数据分组。
7.如任一前述权利要求中所述的移动通信网络,其中,根据所述数据分组类型所指示的相对优先级而控制经由所述通信承载进行的数据分组的传送是响应于由所述移动通信网络传送数据分组拥塞的指示。
8.如任一前述权利要求所述的移动通信网络,其中,根据所述数据分组类型所指示的相对优先级而控制经由所述通信承载进行的数据分组的传送包括
接收所述移动通信设备、基站或基础设施设备中的一个或多个拥塞的指示,以及
响应于所述拥塞的指示,存储经由所述通信承载传送的数据分组直至拥塞已经减少。
9.如权利要求1至7中的任一项所述的移动通信网络,其中,根据所述数据分组类型所指示的相对优先级而控制经由所述通信承载进行的数据分组的传送包括
存储经由所述通信承载传送的数据分组,以及
根据所述移动通信网络的相对拥塞的指示,经由所述通信承载从所述缓冲器传送所述数据分组。
10.如任一前述权利要求所述的移动通信网络,其中,根据所述数据分组类型所指示的相对优先级而控制经由所述通信承载进行的数据分组的传送包括
接收所述移动通信设备、基站或基础设施设备中的一个或多个拥塞的指示,以及
响应于所述拥塞的指示,丢弃所述数据分组。
11.如任一前述权利要求所述的移动通信网络,其中,所述移动通信设备、基站或基础设施设备中的至少一个被布置成从所述移动通信设备或从所述移动通信网络的归属订户服务器接收所述数据分组的类型的指示。
12.一种用于向移动通信设备传送数据的移动通信网络,该移动通信网络包括
多个基站,其提供有用于向或从移动通信设备传送数据的无线接入接口,其中,所述移动通信网络在操作中被布置成经由所述基站中的一个或多个在所述移动通信设备中的一个与所述基础设施设备中的一个或多个之间建立通信承载,以便经由所述通信承载从和/或向所述移动通信设备传送用于通信会话的数据分组,并且,所述移动通信设备、基站或基础设施设备中的至少一个提供有与所述通信承载相关联的、经由所述通信承载传送的数据分组的类型的指示,并且在操作中被布置成将所述数据分组存储在缓冲器中,用于根据由经由所述通信承载传送的数据分组的类型所指示的、相对于经由其他通信承载传送的数据分组的相对优先级而进行经由所述通信承载从所述移动通信设备进行的传送。
13.如任一前述权利要求所述的移动通信网络,其中,所传送的数据分组的类型是机器类型通信指示符、低优先级指示符、正常用户指示符或高优先级指示符中的一个或多个,并且其中,控制所述数据分组的传送是根据以下优先级顺序:
来自MTC设备的低优先级数据
低优先级数据
正常用户和/或MTC用户
高优先级用户。
14.一种从和/或向移动通信设备向和/或从移动通信网络传送数据分组的方法,该通信网络包含包括多个基础设施设备的核心网络部分以及包括多个基站的无线电网络部分,所述多个基站提供有用于向和/或从所述移动通信设备传送数据的无线接入接口,该方法包括
经由所述基站中的一个或多个来提供所述移动通信设备中的一个与基础设施设备中的一个或多个之间的通信承载,以便经由该通信承载从和/或向移动通信设备传送用于通信会话的数据分组,
向所述移动通信设备、基站或基础设施设备中的至少一个提供与所述通信承载相关联的、经由所述通信承载传送的数据分组的类型的指示,以及
根据由经由所述通信承载传送的数据分组的类型所指示的、相对于经由其他通信承载传送的数据分组的相对优先级来控制经由所述通信承载进行的数据分组的传送。
15.如权利要求14所述的方法,其中,与所述通信承载相关联的、经由所述通信承载传送的数据分组的类型的指示包括所述数据分组是用于机器类型通信的指示。
16.如权利要求14或15所述的方法,其中,与所述通信承载相关联的、经由所述通信承载传送的数据分组的类型的指示包括所述数据分组相对于经由所述移动通信网络的其他通信承载进行的数据分组传送的相对优先级的指示。
17.如权利要求16所述的方法,其中,所述相对优先级包括分配保持优先级值和/或低优先级指示符中的一个或多个。
18.如权利要求14至17中的任一项所述的方法,其中,根据所述数据分组的类型所指示的相对优先级而控制经由所述通信承载进行的数据分组的传送包括
将所述数据分组存储在缓冲器中以便在稍后的时间经由所述通信承载进行数据分组的传送,以较高优先级在较早时间优先传送其他通信承载的数据分组。
19.一种基本上如前文参考附图所述的通信网络。
20.一种基本上如前文参考附图所述的通信方法。
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PCT/GB2011/051871 WO2012063030A1 (en) 2010-11-08 2011-10-03 Mobile communications network, infrastructure equipment and method to control data communication according to a type of the data

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