CN107925620A - (s)gi‑lan 中的mtc 服务选择 - Google Patents

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Abstract

如这里所描述的,包括用户设备(UE)的3GPP网络中的各种节点能够被用于在上行链路业务中***元数据,使得网络和/或(S)Gi‑LAN能够基于元数据进行业务导向决定。例如,UE能够将元数据***到其上行链路业务中,使得能够更好地利用(S)Gi‑LAN中的服务。在一个实施例中,网络节点能够***直接地与UE相关的元数据,并且与UE正在使用以发送上行链路数据的网络节点的操作条件相关,使得能够更好地利用(S)Gi‑LAN中的服务。

Description

(S)GI-LAN中的MTC服务选择
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年7月31日提交的美国临时专利申请No.62/199,645的权益,其公开内容通过引用并入在此,如同在本文中完整阐述一样。
背景技术
参照图1,(S)Gi-LAN 102是指互联网103与移动核心网络101的通用分组无线电服务(GPRS)支持节点(GGSN)或PDN网关(P-GW)之间的分组数据网络(PDN)(为简单起见,能够被统称为GGSN/P-GW104或P-GW/GGSN104)。(S)Gi-LAN102受移动网络运营商(MNO)的控制。如图1所示,当上行链路数据分组离开(S)Gi-LAN 102时,它们不再受MNO的控制,并且通常能够被认为分组已经到达公共互联网103。(S)Gi-LAN 102可以包括增值服务(VAS)。VAS的示例通常包括网络地址转换(NAT)、防火墙、视频压缩、数据压缩、负载平衡器、HTTP报头富集功能、传输控制协议(TCP)优化器等。通常,深度分组检查(DPI)技术确定每个增值服务(VAS)是否应当对给定的数据流操作。例如,业务可以路由到或来自公用互联网103中的(S)Gi-LAN 102和服务器,诸如例如机器对机器(M2M)服务器106。
互联网工程任务组(IETF)已经开发了用于部署VAS或“服务功能”的体系结构框架。除非另有规定,否则术语“服务功能”和“增值服务”可以互换地被使用。由IETF开发的体系结构框架在“IETF、服务功能链工作组、互联网草案、服务功能链(SFC)体系结构”中描述,其通过引用并入,如同在本文中阐述其内容。该框架仅允许通过应用于每个单个流的服务“导向”业务,而不是要求所有业务通过所有服务功能被串行地路由。图2是示出示例IETFSFC体系结构框架200的示例组件的图。如图所示,示例服务分类功能(SCF)202接受输入分组。在传统的(S)Gi-LAN中,输入分组可以是来自P-GW/GGSN 104或互联网103的IP分组。SCF202可以使用另一个报头封装输入分组,确定哪个服务功能204应当被路由通过,确定分组应当通过服务功能204被路由的顺序,并且将元数据附加到分组以帮助服务功能204。
参照图1和图2,服务功能转发器(SFF)206可以接受来自SCF 202的分组并且通过服务功能204路由分组。一旦分组已经通过其服务路径被路由,则SFF 206可以将分组转发到出口节点208。出口节点208可以移除由例如SCF 202、SFF 206或者这些服务功能204中的一个***的任何附加的报头信息,并且入口节点208可以将分组发送到(S)Gi-LAN 102之外,以及发送到P-GW/GGSN 104或公共互联网104中。
还参照图3和图4,示例网络服务报头302可以包含元数据和服务路径信息。网络服务报头(NSH)由IETF的服务功能链(SFC)工作组(WG)开发,并且被限定在“IETF,网络工作组,互联网草案,网络服务报头”中,其通过引用并入,如同在本文中阐述其内容。在NSH 302中包含的元数据和服务路径信息可以在服务平面中使用以通过网络服务来导向业务。图3示出了其中NSH 302相对于示例IP数据报304定位的示例。图4示出了NSH 302的示例格式400,其包括基本报头402、服务路径报头404和上下文报头406。基本报头402可以包括例如版本字段、用于指示关键元数据存在于NSH 302中的“C”位、用于指示NSH 302的总长度的长度字段、用于指示元数据的格式的元数据类型字段、以及用于指示原始有效载荷的格式的下一个协议字段。服务路径报头404可以包括,例如但不限于,服务路径ID,其可以是指示应当为分组选择哪个服务路径的24位字段,以及用于指示在服务路径中的分组的位置的服务索引。上下文报头406能够是以根据如何在基本报头402中设置元数据类型字段的各种格式。上下文报头值能够是固定长度,或者它们可以包含可变长度值。对于可变长度报头的情况,IETF已经描述了如何格式化元数据以及如何在上下文报头中指示每个值的长度。当元数据类型字段指示元数据是可变长度时,其可以根据图5中所示出的示例格式500进行格式化。
参照图5,TLV类字段502描述了类型字段504的范围。也就是说,TLV类字段502可以识别分配类型字段504的供应商或标准主体。类型字段504指示元数据中的信息的类型。类型字段504的最高有效位(MSB)可以用于指示对于处理NSH 302以理解元数据值的实体是否是强制性的。如所示出的是,R位506可以被保留以备将来使用,并且Len字段508以4字节的字为单位来指示元数据的长度。在一些情况下,允许服务感知节点执行报头相关的动作,诸如例如,***报头、去除报头、选择服务路径、更新上下文报头、和基于报头内容选择策略。
现在转到在演进分组核心(EPC)中的应用感知,基于3GPP的网络通常以约定水平的服务质量(QoS)向其订户提供IP承载服务。给定到用于控制IP业务的外部第三方应用的支持通常是非常有限的。第三方可以能够请求EPC向特定的IP流提供特定的QoS处理。在一些情况下,3GPP网络中的应用感知水平主要由图6所示的策略控制和计费(PCC)体系结构600来控制。
现在参照图6总结3GPP网络中的应用感知水平。3GPP网络能够被配置为使用服务数据流(SDF)模板来检测某些应用流。服务数据流(SDF)可以被静态地配置并且可以与PCC规则相关联。SDF用于识别应用流,以按照PCC规则实行某些策略、计费、以及对流应用QoS处理。PCC体系结构600中的SDF的使用被定义为“3GPP TS 23.203、策略和计费控制体系结构”,其通过引用并入,如同在本文中阐述其内容。
业务检测功能(TDF)602可以存在于3GPP网络中以检测某些种类的应用。TDF 602可以采用DPI来检测应用。TDF 602可以向策略和计费规则功能(PCRF)604提供所识别的应用的SDF细节。可替选地,在其中SDF描述是不可能的情况下,例如,TDF 602可以执行对于检测到的应用门控、重定向、或带宽限制。在3GPP TS23.203、3GPP TS29.213和3GPP TS29.212中描述了TDF 602的功能、与TDF 602相关联的过程、以及TDF 602与PCRF 604之间的Sd接口612,其都通过引用并入,如同在本文中阐述其各自内容。
仍然参照图6,Rx接口608被应用功能使用,例如应用功能606,其需要对IP连接接入网络(CAN)用户平面行为进行动态策略和/或计费控制。AF 606可以与PCRF 604通信以传输对PCRF决定所需要的动态会话信息。AF 606还可以与PCRF 604通信以接收IP CAN特定信息和关于IP CAN承载水平事件的通知。AF 606不能够将任何应用层功能委托给3GPP核心网络(CN)。在3GPP TS 23.203和3GPP TS 29.214中描述了AF 606的功能、与AF 606相关联的过程、以及用于在PCRF604与AF 606之间交换应用水平会话信息的Rx接口608的功能。
3GPP SA2工作组当前具有被称为灵活移动服务导向(FMSS)(例如,参见3GPP,SP-140703,用于灵活移动服务导向(FMSS)的WID)的工作项目。该工作项目的目标是限定服务要求,其使3GPP核心网络能够限定和修改将会用于选择部署(S)Gi-LAN的运营商所需的服务使能器的业务导向策略。该工作项目的最近结果在3GPP TR 23.718“ArchitectureEnhancements for Flexible Mobile Service Steering(用于灵活移动服务导向的体系结构增强)”中获得,其通过引用并入,如同在本文中阐述其内容。图7是如何将参考3GPP TR23.718中提出的3GPP体系结构应用于由上面参照图2描述的IETF所提出的体系结构的示例表示。GPP TR 23.718提出了St参考点702,其允许PCRF 604向(S)Gi-LAN 102中的SCF 202提供业务导向策略。GPP TR 23.718还提出,可以使用具有TDF 602的Sd接口612来向TDF602提供业务导向策略。然后TDF 602可以用于基于检测到的应用、用户等将分组标记(例如,NSH)应用于业务。PGP GW 23.718还提出P-GW 104基于来自PCRF 604的策略(例如,经由NSH)应用分组标记。
在本文中认识到的是,至少部分因为PCRF知道的元数据以及能够由PCRF提供的元数据被限制,所以当前的业务导向方法是低效的。
发明内容
提供本发明内容是为了以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本发明内容部分不旨在识别所要求保护的主题的关键特征或基本特征,也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。此外,所要求保护的主题不限于解决本公开的任何部分中提到的任何或全部缺点的限制。
如这里所描述的是,包括用户设备(UE)的3GPP网络中的各种节点能够用于在上行链路消息中***元数据,其也可以被一般地称为上行链路业务,使得网络(例如,网络功能)和/或(S)Gi-LAN可以基于元数据进行业务导向决定。例如,UE能够将元数据***到其上行链路业务中,使得能够更好地利用(S)Gi-LAN中的业务。在一个实施例中,网络节点能够***直接与UE相关的元数据,并且涉及UE正在使用以发送上行链路数据的网络节点的操作条件,使得能够更好地利用(S)Gi-LAN中的服务。
在一个实施例中,一种装置包括处理器、存储器和通信电路。装置经由其通信电路连接到网络,并且装置还包括在装置的存储器中存储的计算机可执行指令,所述计算机可执行指令在由装置的处理器执行时使装置在上行链路消息中***元数据。元数据可以指示活动定时器、周期性TAU定时器、DRX周期长度、无线电接入技术(RAT)类型、状态、睡眠时间表、电池水平、连接质量、通信时间表,缓存策略或功率限制中的至少一个。装置可以发送具有元数据的上行链路消息,使得网络(例如,网络功能)或(S)Gi-LAN能够基于元数据来导向业务(例如,上行链路消息)。装置可以包括网络功能、用户设备、e节点B、服务网关(S-GW)、或分组数据网络(PDN)网关(P-GW)。
附图说明
为了促进对本申请的更强有力的理解,现在参考附图,其中相似的元件用相似的附图标记表示。这些附图不应当被解释为限制本申请,并且仅仅是说明性的。
图1是示出其中(S)Gi-LAN相对于移动网络运营商(MNO)域和公共互联网驻留的示例的框图;
图2是描绘IETF服务功能链体系结构框架的示例的框图;
图3描绘了网络服务报头(NSH)的示例封装;
图4描绘了NSH的示例格式;
图5描绘了NSH的上下文报头的示例格式;
图6是用于基于3GPP的网络的策略控制和计费(PCC)体系结构的框图;
图7是描绘了在IETF服务功能链(SFC)体系结构上覆盖的3GPP灵活移动服务导向(FMSS)体系结构的示例的框图;
图8示出用于各种网络节点的用户平面协议栈的示例;
图9示出根据示例实施例的用于各种网络节点的用户平面协议栈的示例;
图10是根据示例实施例的可以由用户设备(UE)呈现的示例图形用户界面(GUI);
图11是根据另一个示例实施例的可以由UE呈现的另一个示例GUI;
图12是根据示例实施例的分组过滤器列表;
图13是根据示例实施例的用于将元数据***到上行链路业务中的呼叫流程;
图14A是其中可以实现一个或多个所公开的实施例的示例机器对机器(M2M)或物联网(IoT)通信***的***图;
图14B是可以在图14A中图示的M2M/IoT通信***内使用的示例体系结构的***图;
图14C是可以在图14A中图示的通信***内使用的示例M2M/IoT终端或网关设备的***图;
图14D是其中可以实施图14A的通信***的方面的示例计算***的框图;
图15是图示其中可以实现一个或多个所公开的实施例的用于网络功能虚拟化(NFV)的示例体系结构框架的图;
图16是图示虚拟化网络功能转发图(VNF-FG)的示例的图;
图17是图示其中可以实现一个或多个所公开的实施例的用于网络划分的示例体系结构的图;
图18是图示用于选择多个网络划分实例的示例核心网络选择功能(CNSF)的图;
图19是图示用于网络功能的互连的示例非漫游参考模型的图;以及
图20是图示用于网络功能的互连的漫游参考模型的图。
具体实施方式
如本文中所描述的是,包括用户设备(UE)的3GPP网络中的各种节点能够用于在上行链路业务中***元数据,使得网络和/或(S)Gi-LAN能够基于元数据做出业务导向决定。例如,UE能够将元数据***到其上行链路业务中,使得能够更好地利用(S)Gi-LAN中的服务。在一个实施例中,网络节点能够***元数据,其与UE直接相关并且涉及UE正在使用以发送上行链路数据的网络节点的操作条件,使得能够更好地利用(S)Gi-LAN中的服务。上行链路业务可以经由GTP通过e节点B和S-GW进行隧道传输(tunnel),因此这里描述了允许将元数据***到GTP隧道内部的实施例。
为了卸载来自给定用户设备(UE)的一些处理任务,并且为了实现更低功率和更低成本的设备部署,移动网络运营商(MNO)可以向蜂窝物联网(IoT)IoT设备提供增值服务(VAS)。VAS可以给定IoT设备将来自给定设备的功能卸载到(S)Gi-LAN中的服务的能力。例如,诸如安全性、数据压缩、数据加密、视频处理等的功能可以由(S)Gi-LAN中的VAS执行,而不是使用给定蜂窝IoT设备上的计算资源来执行。
以下呈现示例使用案例来描述在本文中公开的概念,但应当理解的是,使用案例通过示例而非限制的方式呈现。通过示例使用案例,当用户尝试使用给定的UE下载视频文件时,(S)Gi-LAN中的增值服务(VAS)可以使用深度分组检查(DPI)来检测用户正在请求下载视频。一旦(S)Gi-LAN知道UE已经请求了视频下载,则在本文中认识到的是,(S)Gi-LAN知道用户的上下文可能是有益处的。例如,(S)Gi-LAN可以从知道用户的网络是否是拥塞的,UE的电池电量是否是低的,是否UE被***等中受益。(S)Gi-LAN或网络功能可以使用这个上下文信息和其他上下文信息,以确定下行链路数据是否应当通过将会例如压缩视频的VAS进行路由。另外地或可替选地,例如,(S)Gi-LAN或网络功能可以使用该上下文信息来将下行链路业务导向朝向特定接入网,或者将与特定接入流相关联的业务朝向特定接入网切换。
通过另一个示例使用案例,(S)Gi-LAN可能希望知道UE正在向其发送数据的互联网地址,使得其能够决定业务是否应当被阻挡或通过网络地址转换(NAT)功能路由。在又一示例中,(S)Gi-LAN可能希望知道在本文中也可以被称为用户的UE是否正在长时间睡眠和唤醒周期(例如,DRX或PSM)之间转换。例如,如果用户正在相当长周期的时间内周期性地睡眠,则来自用户的上行链路数据可以被缓存在(S)Gi-LAN中。当接收到对于用户数据的未来下行链路请求时,(S)Gi-LAN可以使用高速缓存的数据作出响应,而不是拒绝该请求或提供延迟的响应。
在本文中认识到的是,当(S)Gi-LAN变得更加知道用户的上下文时,其能够更好地决定将业务路由通过哪些服务以及要启用哪些服务。如果(S)Gi-LAN不知道用户上下文,则业务可能需要通过所有服务路由,并且每个服务可以需要独立地决定是否应当对数据进行操作。此外,当MNO提供VAS时,在某些情况下,将所有设备业务路由通过所有VAS是低效的。应当应用于网络业务的每个部分的VAS可以根据各种信息,诸如例如与用户相关联的上下文信息(用户上下文),与业务相关联的应用、以及与设备相关联的上下文信息(设备上下文)。
如上所述,3GPP接口(例如,St和Sd接口)允许移动核心网络(例如,PCRF)将业务导向策略发送到(S)Gi-LAN,使得基于用户和相关的应用能够进行业务导向决定。3GPP TR23.718指出能够经由控制平面以及PCRF与(S)Gi-LAN之间的St接口向(S)Gi-LAN中的业务导向功能提供诸如UE识别、位置和无线电接入技术(RAT)类型的元数据。然而,在本文中认识到的是,能够由PCRF提供的元数据量是非常有限的。在本文中进一步认识到的是,PCRF对用户上下文的了解通常与能够由更接近于给定UE的网络节点(例如,e节点B、S-GW、MME)以及由UE本身导出的上下文相比是有限的。在本文中还认识到的是,3GPP TR 23.718中描述的方法需要到(S)Gi-LAN中的控制平面接口以及(S)Gi-LAN中的功能来传播元数据。
根据一个实施例,来自UE的上行链路IP分组能够在到达(S)Gi-LAN之前被封装在NSH中,并且UE、e节点B和移动核心网络能够将元数据***到NSH中,例如,使得当业务到达(S)Gi-LAN时,能够更智能地选择服务功能链。如本文所使用的是,除非另外指明,否则术语“服务功能”和“增值服务”是可互换的且没有限制的。
现在参照图8,在UE、(S)Gi-LAN、和UE与其通信的目的地服务器之间示出了现有的用户平面协议栈。如图所示,(S)Gi-LAN能够对业务应用深度分组检查(DPI)和增值服务(VAS)。例如,能够使用DPI来检测正在用于与特定IP地址处的服务器进行通信的特定应用或传输协议。基于DPI的结果,可以将VAS应用于应用数据。示例VAS包括视频压缩、加密等。因此,(S)Gi-LAN中的增值服务可以改变,例如,应用数据或目的地或源的IP地址。
还参照图9,根据示例实施例来更新用户平面协议栈。如图所示,各种网络节点能够***NSH和/或将元数据添加到NSH,例如NSH 901。如图所示,能够***NSH 901或者将元数据添加到NSH的示例网络节点包括UE 902、e节点B 904、服务网关(S-GW)906和分组数据网络(PDN)网关(P-GW)908。此外,根据示例实施例,在NSH已经被***之后的处理链中的任何实体或节点可以向NSH添加附加的元数据。在一些情况下,e节点B 904和S-GW 906将不会***NSH或不会添加到NSH。
仍然参照图9,示例(S)Gi-LAN 910能够对业务应用深度分组检查和增值服务。应用于业务的增值服务可以基于DPI的结果和NSH的内容来确定。例如,NSH中的元数据可以指示业务来自拥塞的网络节点(例如,P-GW 908)。基于拥塞状况,可以修改来自UE 902的应用请求。例如,如果原始请求是用于视频下载,则可以修改该请求,使得与原始请求相比,较低质量版本的视频被请求。
在示例实施例中,能够在UE(例如,UE 902)处***NSH。基于所提供的策略,PCRF可以知道某些业务流需要在(S)Gi-LAN中进行导向,如果将某些元数据被附加到该流中,则流的导向可以更有效。PCRF可以使用Gx接口来向P-GW指示哪些流将受益于具有与它们相关联的元数据。
在一个实施例中,P-GW可以使用EPC会话管理消息(例如,激活专用EPS承载上下文接受、激活默认EPS承载上下文接受、修改EPS承载上下文请求等)以通知UE,该UE的流将会受益于在它们中嵌入元数据。具体地,能够修改EPC会话管理消息的TFT或协议配置选项信息元素以允许网络向UE指示哪些流将会受益于添加的元数据。这在下面进一步描述。
现在参照图10,能够由UE呈现示例图形用户界面(GUI)1000以向用户提供有用于配置UE的装置,使得元数据和/或NSH被***到源自某些应用的数据业务中。可选地或附加地,GUI可以允许用户指示某些应用是否被允许***元数据或NSH。在某些情况下,应用可以单独生成弹出消息,该弹出消息询问用户是否允许应用在其数据流中***元数据或NSH。举例来说,应用XYZ可以生成弹出消息,该弹出消息指出“应用XYZ想要通过将元数据发送到应用XYZ的服务器来优化性能,点触或点击‘OK’来允许或点触,或点击‘取消’来禁止”。示例GUI 1000描绘了示例界面,该示例界面能够由UE呈现,使得用户能够配置每个单独的应用是否被允许将元数据或者NSH***到应用流中。将会理解的是,GUI 1000可以被扩展以允许用户选择能够被***在每个流中的元数据的类型。例如,当允许应用程序发送元数据时,可以向用户呈现另一个GUI窗口,诸如例如图11中所描述的示例GUI窗口1100。GUI窗口1100可以允许用户进一步选择能够在NSH中***哪些类型的元数据。因此,可以经由图形用户界面(例如,GUI 1000和GUI窗口1100)来配置UE,以允许某些应用向网络发送元数据或允许将某些类型的元数据发送到网络。将会理解的是,示例用户界面能够用于根据需要监视和控制替代的参数。将会进一步理解的是,GUI能够经由各种图表或替代的视觉描绘向用户提供有其中用户感兴趣的各种信息。
根据示例性实施例,EPS会话管理消息的业务流模板(TFT)信息元素被修改,使得网络能够向UE指示哪些流将会受益于附加的元数据。如同在本文中阐述其内容,现有的TFT信息元素在3GPP TS 24.008的部分10.5.6.12中被定义,其通过引用来并入。图12示出参考3GPP TS24.008的图10.5.144b中所示出的分组过滤器列表的修改示例。如所示,根据所示示例,每个分组过滤器描述中的第一字节的第七位被更新以允许网络向UE指示相关联的数据流是否将会受益于添加的元数据。在一个示例中,每个分组过滤器中的第一个字节的第七位中的1可以向UE指示相关联的数据流将会受益于添加的元数据。
可替选地,根据另一个实施例,可以修改EPS会话管理消息的“协议配置选项”信息元素,使得网络能够向UE指示哪些流将会受益于添加的元数据。协议配置选项信息元素在3GPP TS 24.008的部分10.5.6.3中定义。具体地,在一个示例中,“协议配置选项”信息元素的“附加参数列表”八位组的定义被更新,以允许网络向UE指示与PDN连接相关联的流是否将会受益于添加的元数据。类似地,能够使用信息来向UE指示应当向网络提供什么特定类型的元数据(例如,位置、电池水平等)。
如图9所示,可以在UE 902处***NSH 901。在一些情况下,当分组被递送到UE的操作***(OS)用于递送时,OS可以***NSH 901。UE 902是否***NSH 901可以基于上面参照图10和图11描述的GUI设置,或者可以基于来自在本文中描述的网络的指示。可替选地,UE应用可以***NSH 901,并且UE OS可以向NSH 901添加元数据。元数据的示例包括,但不限于,位置、电池水平的指示、连接质量的指示、感知的数据速率的指示、移动性的指示等。在一些情况下,IP分组中的NSH 901的存在可以用作向UE的OS指示元数据应当被添加。
如上所述,在“IEFT、网络工作组、互联网草案、网络服务报头”中描述了网络服务报头(NSH)(例如NSH 901)的格式。在一个实施例中,UE 902使用值(能够被称为占位符或预定义/保留值)填充NSH的服务路径ID(SPI)字段,以指示UE 902正在***元数据。稍后在处理链中,节点(例如,P-GW 908或(S)Gi-LAN 910中的功能)基于元数据和网络策略来选择服务路径ID(SPI)。在一些情况下,UE可以是运营商拥有的或者是网络基础设施的部分。例如,UE可以充当网关或中继。在这种情况下,UE OS可以填充SPI字段,使得可以通过(S)Gi-LAN910中的特定服务(例如,特定的安全或计费服务)来导向业务。
UE 902可以在NSH 901中***各种类型的元数据值,诸如例如但不限于:
·活动定时器(T3324,在3GPP TS 24.008中描述)
·周期性TAU定时器(T3412,在3GPP TS 24.008中描述)
·DRX周期长度
·RAT类型(例如,E-UTRAN、UTRAN、GERAN、WLAN)
·状态指示符
在一些情况下,状态指示符可以是用于指示与UE相关联的各种参数的一组单个位值。状态指示符可以包括以下,通过示例而非限制的方式呈现:
·UE的“低功率偏好”指示符,其是UE优选在低功率模式下操作的指示。
·UE的静态指示符,其是UE不预期它将会是移动的指示。
·UE的“低接入优先级”指示符,其是用于指示相关联的PDN连接是低接入优先级的3GPP指示符。
·扩展DRX启用指示符,其是UE正在使用扩展的DRX的指示。
·远程应用指示符,其示出业务是由不在与UE相同的物理设备上托管的应用而生成的。例如,如下面进一步描述的是,业务可以来自经由UE连接到互联网的蓝牙设备。
·PSM启用指示符,其是UE正在使用PSM的指示。
·缓存允许指示符,其可以是在设置该位时指示可以缓存有效载荷(S)Gi-LAN中的导向功能的位。
在一个实施例中,NSH 901中的TLV类值是用于3GPP元数据。另外,可以使用不同的类型值以指示哪个3GPP节点***了元数据(例如,UE、S-GW、P-GW、e节点B、服务功能等)。例如,可以为上面列出的元数据类型中的每个来保留NSH报头中的类型值。
在一些情况下,远程应用指示符可以被用于导向业务通过特定的NAT功能或防火墙服务。例如,来自远程应用的业务可以通过NAT功能来导向,与由在UE平台上托管的应用生成的业务相比,该NAT功能向远程业务分配不同的IP地址。因此,例如,来自蓝牙医疗设备的业务可以被分配与来自UE的网络浏览器的业务不同的IP地址。远程应用指示符还可以用于通过计费或赞助、检查业务的服务来导向业务,并确定UE是否应当为业务计费。举例来说,当UE充当用于与特定医疗诊断服务器通信的设备的网关时,MNO可以选择不对针对相关联业务的UE计费,并且远程应用指示符可以允许该决定。
在示例实施例中,操作、管理和维护(OAM)***允许网络运营商配置e节点B 904以处理网络服务报头(NSH)。例如,OAM***可以使用诸如SNMP或TR-69的协议来配置e节点B904以针对NSH检查来自所选择的用户的业务,或者与所选择的业务相关联的业务,并且如果NSH存在于所检查的业务中,则向NSH添加元数据。可替选地,OAM***可以使用诸如SNMP或TR-69的协议来配置e节点B 904以检查来自所选择的用户或来自所选择的流的业务,并且如果NSH或元数据中的至少一个在所检查的业务中不存在,则添加NSH和元数据。OAM***还可以使用诸如SNMP或TR-69的协议来配置e节点B 904以检查来自所选择的用户或所选择的流的NAS消息,以检测是否应当将NSH添加到来自特定用户或流的业务。e节点B 904可以检查到/来自UE 902的业务NAS会话管理信令,以确定网络是否已经请求UE 902***NSH。
关于在e节点B处***元数据,参照图9,e节点B 904从UE 902接收IP分组,并使用GTP-U将数据隧道传输到S-GW 906。GTP-U有效载荷称为T-PDU。e节点B 904可以将NSH 901附加到T-PDU的前面。如果UE 902已经如上所述地将NSH 901附加到IP分组,则e节点B 904可以通过添加元数据来更新NSH 901。e节点B 904可以***各种元数据,诸如例如RAT类型(例如,E-UTRAN、UTRAN、GERAN、WLAN)和状态指示符。在一些情况下,状态指示符可以用于指示与UE相关联的各种参数的一组单个位值。由e节点B 904***的状态指示符可以包括以下,通过示例而非限制的方式呈现:
·UE的“低功率偏好”指示符,其是UE优选在低功率模式下操作的指示。
·UE的静态指示符,其是UE不预期其将会是移动的指示。
·UE的“低接入优先级”指示符,其是用于指示相关联的PDN连接是低接入优先级的3GPP指示符。
·扩展DRX启用指示符,其是UE正在使用扩展的DRX的指示。
·远程应用指示符,其示出业务是由不在与UE相同的物理设备上托管的应用而生成的。例如,如下面进一步描述的是,业务可以来自经由UE连接到互联网的蓝牙设备。
·PSM启用指示符,其是UE正在使用省电模式(PSM)的指示。
·e节点B拥塞指示符,其是e节点B正在经历拥塞的指示。OAM***可以通知e节点B拥塞情况。
在一些情况下,如果e节点B向NSH添加元数据,则e节点B可以相应地调整NSH基本报头的Len字段。可替选地,e节点B可以将元数据添加到GTP-U报头。例如,可以使用GTP报头的专用扩展字段将元数据附加到业务。专用扩展信息元素在3GPP TS 29.281的部分8.6中描述,其通过引用并入,如同在本文中阐述其内容。
根据示例实施例,OAM***允许网络运营商配置S-GW 906来处理NSH。例如,S-GW906可以被配置为针对NSH检查来自所选用户(或来自所选流)的业务,并且如果NSH存在于所检查的业务中则向NSH添加元数据。可替选地,S-GW 906可以被配置为检查来自所选用户(或所选流)的业务,并且如果在所检查的业务中不存在NSH或元数据中的至少一个,则添加NSH和元数据。S-GW 906可以被配置为检查来自所选择的用户(或所选择的流)的会话管理消息,以检测是否应当将NSH添加到来自特定用户或流的业务。在一些情况下,MME可以通知S-GW906哪些用户或流需要NSH。例如,MME可以从UE的预订信息中获知与特定用户相关联的、与特定用户流相关联的、或与特定APN相关联的业务需要NSH。MME可以从NAS会话管理信令获知与用户相关联的业务、PDN连接或特定业务需要NSH。MME可以经由S11接口向S-GW906通知S-GW906应当将NSH 901或元数据***到特定的流或PDN连接中。在一些情况下,S-GW906可以经由GTP-U报头中的指示从e节点B 904获知元数据需要被添加到GTP-U报头。
S-GW 906从e节点B 904接收T-PDU,并且使用GTP-U将T-PDU隧道传输到P-GW 908。在示例实施例中,S-GW 906可以将NSH 901附加到T-PDU的前面。在一些情况下,如果e节点B904或者UE 902已经将NSH 901附加到如上所述的IP分组,则S-GW 906可以通过向NSH 901添加元数据来更新NSH 901。S-GW 906可以在NSH 901中***各种类型的元数据值,诸如例如但不限于:
·活动定时器(T3324),其可以经由S11信令从MME获得
·周期性TAU定时器(T3412),其可以经由S11信令从MME获得
·DRX周期长度,其可以经由S11信令从MME获得
·RAT类型(例如,E-UTRAN、UTRAN、GERAN、WLAN),其可以经由S11信令从MME获得
·状态指示符
在一些情况下,状态指示符可以是用于指示与UE相关联的各种参数的一组单个位值。S-GW 906可以经由S11信令从MME获得状态指示符信息。由S-GW 906***的状态指示符可以包括以下,通过示例而非限制的方式呈现:
·UE的“低功率偏好”指示符,其是UE优选以在低功率模式下操作的指示。
·UE的静态指示符,其是UE不预期它将是移动的指示。
·UE的“低接入优先级”指示符,其是用于指示相关联的PDN连接是低接入优先级的3GPP指示符。
·扩展DRX启用指示符,其是UE正在使用扩展DRX的指示。
·PSM启用指示符,其是UE正在使用省电模式(PSM)的指示。
·S-GW或MME拥塞指示符,其是S-GW 906或MME正在经历拥塞的指示。MME可以经由S11接口向S-GW906指示拥塞,或者OAM***可以通知S-GW906拥塞状况。
在一些情况下,如果S-GW 906将元数据添加到NSH 901,则S-GW 906相应地调整NSH基本报头的Len字段。可替选地,S-GW可以将元数据添加到GTP-U报头。例如,可以使用GTP报头的专用扩展字段将元数据附加到业务。
P-GW 908可以由PCRF(经由Gx接口)通知指示哪些流需要元数据或服务路径信息来***的策略。在一些情况下,如果P-GW 908具有集成的TDF功能,则P-GW 908可以由PCRF(经由St接口)通知指示哪些流需要元数据或服务路径信息来***的策略。在示例实施例中,OAM***可以允许网络运营商配置P-GW 908来处理NSH。例如,OAM***可以用于使用业务导向策略来配置P-GW 908。策略可以是基于流程的、基于应用的、或基于用户的。
举例来说,P-GW 908从S-GW 906接收T-PDU。T-PDU是将会被发送到(S)Gi-LAN 910的IP分组。在示例实施例中,P-GW 908可以将NSH 901附加到IP分组的前面。在一些情况下,如果UE 902、e节点B 904、或S-GW 906已经如上所述地将NSH 901附加到IP分组,则P-GW908可以通过向NSH 901添加元数据来更新NSH 901。P-GW 908可以将各种元数据***到NSH中,诸如例如但不限于QoS、拥塞级别、或由OAM***或PCRF提供的定制值或字段(经由Gx或St接口)。可替选地,例如,如果元数据被嵌入在GTP报头中,则P-GW908可以从GTP报头中提取元数据并且使用其来构建NSH 901。在一些情况下,如果P-GW 908将元数据添加到NSH901,则P-GW 908将会需要相应地调整NSH基本报头的Len字段。
仍然大体上参照图9,服务分类功能(SCF)可以是P-GW 908或TDF的部分,或者与其共处。可替选地,SCF可以是(S)Gi-LAN 910中的独立实体。在一个示例中,SCF接受来自P-GW908的IP分组,并且基于元数据和策略来选择服务路径ID。策略可以已经经由具有PCRF的St或Sd接口来到SCF,从而允许其接受来自MNO的业务导向策略。例如,SCF可以使用NSH 901中的元数据来识别业务是来自拥塞网络,但是该流需要低延迟。这可以导致SCF选择服务路径ID,该服务路径ID导向业务通过较低延迟的服务功能或较少的服务功能来解决在拥塞网络中添加的任何延迟。在本文中认识到的是,如在“IETF、网络工作组、互联网草案、使用MPLS-Spring的服务功能链”中所描述的,其通过引用包含,如同在本文中阐述其内容,MPLS标签可以用于指示哪个服务路径应当被用于每个业务流。
现在参照图13,网络1300包括示例UE 902、e节点B 904、MME 905、S-GW 906、PCRF907、P-GW 908、和SCF 909。将会认识到的是,示例网络1300被简化以促进描述所公开的主题内容,并且不旨在限制本公开的范围。其他设备、***和配置可以被用于实现除了或替代诸如网络1300的网络之外的在本文中公开的实施例,并且所有这样的实施例被设想为在本公开的范围内。将会进一步理解的是,示例网络1300可以使用虚拟化网络功能来构建。诸如e节点B 904、MME 905、S-GW 906、PCRF 907、P-GW 908和SCF 909的节点可以是虚拟化网络功能,其在本文中参照图15-图20进一步描述。例如,MME 905功能可以由移动性管理网络功能来提供。S-GW 906可以由用户平面网络功能提供。P-GW 908可以是充当数据平面会话的锚点的用户平面网络功能。在一个示例中,SCF 909可以使用服务路径索引和服务路径ID来通过适当的VAS来路由分组。为数据流选择的服务路径可以基于所***的元数据、用户、网络条件、网络策略、以及与数据流相关联的应用。因此,来自相同UE的不同数据流可以通过不同的VAS路由。例如,源自通过UE 902进行通信的毛细管网络设备的数据流可以获得与源自由UE 902所托管的应用的业务相比不同的服务路径ID。将会理解的是,来自毛细管网络设备的业务可以通过不同的NAT功能进行路由,或者通过NAT功能进行不同地处理,使得UE和毛细网络设备业务可以有效地具有不同的IP地址。
仍然参照图13,根据所示出的示例,在0a处,UE 902可以***网络服务报头,该网络服务报头通常能够被称为元数据。如上所述,UE 902可以呈现GUI,该GUI允许UE 902的用户配置UE,使得NSH被***,或者网络可以向UE902用信号发送其应当***NSH。在0b处,e节点B 904被配置(例如,经由到OAM***的接口),使得其知道与特定业务流或用户相关联的业务应当包括NSH,并且使得e节点B 904知道其应当将元数据添加到NSH。可替选地或附加地,e节点B 904可以基于来自UE 902的NAS请求来***元数据或添加NSH。在1处,MME 905可以(经由S11接口)提供S-GW906,使得S-GW 906知道与特定业务流或用户相关联的业务应当包括NSH,并且S-GW906应当将元数据添加到NSH。可替选地,S-GW906可以知道基于从OAM***接收到的配置信息将元数据添加到上行链路业务。在一些情况下,MME 905可以从与用户相关联的归属订户服务器(HSS)获得的用户的预订中获知NSH要求。例如,用户的APN配置可以包括使得MME 905被通知哪些流或PDN连接需要NSH的信息。在2处,如上所述,PCRF 907可以(经由Gx或St接口)提供P-GW/TDF,使得P-GW9 08知道与某些业务流、应用或用户相关联的业务应当包括NSH,并且使得P-GW 908知道其应当向NSH添加元数据。可替选地,P-GW908可以知道基于从OAM***接收到的配置信息添加元数据。
仍然参照图13,根据所示示例,在3处,UE可以将NSH***在数据流中(例如,上行链路业务),该NSH源自某些应用或者与某些业务流相关联。配置可以来自核心网络或GUI,诸如例如GUI 1000。UE可以如上所述创建NSH和/或添加元数据。在4处,e节点B 904可以将NSH***在数据流中(例如,上行链路业务),该NSH源自某些用户或与特定业务流相关联。e节点B 904可以如上所述创建NSH和/或添加元数据。在5处,S-GW 906可以将NSH***在数据流中(例如,上行链路业务),该NSH源自某些用户或与特定业务流相关联。如上所述,S-GW 906可以创建NSH和/或添加元数据。在6处,根据所示示例,P-GW 908将NSH***在数据流(例如,上行链路业务)中,该NSH源自某些用户、应用或与特定业务流相关联。P-GW可以如上所述创建NSH和/或添加元数据。然后NSF和相关联的元数据可以由SCF使用以做出业务导向决定。在图13所描述的示例中,SCF是用户平面功能,并且可以被实现为虚拟化的核心网络功能。SCF还可以是控制平面功能,并且可以被实现为虚拟化的核心网络功能。如果将SCF实现为控制面功能,则可以从单个网络功能(诸如例如控制面消息中的P-GW)接收元数据,或者可以在单独的控制消息中从多个网络功能以及UE接收元数据。SCF然后可以将其业务导向决定或策略发送到UE、其他网络功能或增值服务。因此,给定的UE可以接收指示元数据可以被提供给网络的控制平面消息。
图9和图13以及与其相关的描述示出了用于将“导向”元数据***到上行链路消息中的方法和装置的各种实施例。在这些图中,示出了由一个或多个节点、装置、功能或网络正在执行的各种步骤或操作。例如,这些装置可以单独或者彼此组合操作以实现本文中描述的方法。如本文中所使用的是,术语装置、网络装置、节点、设备、实体、和网络节点可以互换使用。理解的是,这些图中图示的节点、装置、功能或网络可以表示通信网络中的逻辑实体,并且可以以在存储器中存储并且在这样的网络的处理器、这样的网络的节点上执行的软件(例如,计算机可执行指令)的形式实现,其可以包括以下所述的图14A或图14B中所图示的通用体系结构中的一个。也就是说,图9和图13中所图示的方法可以以在网络节点(诸如,图14C或图14D中所示的节点或计算机***)的存储器中存储的软件(例如,计算机可执行指令)的形式来实现,该计算机可执行指令在由该节点的处理器执行时执行图中所图示的步骤。还理解的是,这些图中图示的任何发送和接收步骤可以由在节点的处理器和其执行的计算机可执行指令(例如,软件)的控制下的节点的通信电路(例如,分别是图14C和图14D的电路34或97)执行。
图14A是其中可以实现一个或多个所公开的实施例的示例机器对机器(M2M)、物联网(IoT)、或物联网(WoT)通信***10的图。一般而言,M2M技术为IoT/WoT提供构建块,并且任何M2M设备、M2M网关或M2M服务平台可以是IoT/WoT的组件以及IoT/WoT服务层等。图9-图13的任何中所图示的设备、功能、节点或者网络中的任何可以包括诸如图14A-图14D所图示的通信***的节点。
如本文所使用的是,术语服务层是指网络服务体系结构内的功能层。服务层通常位于应用协议层(诸如HTTP、CoAP或MQTT)的上方,并且向客户端应用提供增值服务。服务层还在较低资源层(诸如例如控制层和传输/访问层)处提供到核心网络的接口。服务层支持多种类型的(服务)能力或功能,其包括服务定义、服务运行时启用、策略管理、访问控制、和服务集群。最近,若干行业标准体(例如,oneM2M)一直在开发M2M服务层以解决与将M2M类型的设备和应用集成到诸如互联网/网络、蜂窝、企业、和家庭网络的部署相关联的挑战。M2M服务层能够向应用程序和/或各种设备提供有对由服务层(其能够被称为CSE或SCL)支持的上述能力或功能的集合或集的访问。一些示例包括但不限于安全性、计费、数据管理、设备管理、发现、提供、和连接管理,其能够被各种应用共同使用。这些能力或功能经由利用由M2M服务层定义的消息格式、资源结构和资源表示的API来对这样的各种应用是可用的。CSE或SCL是可以由硬件和/或软件实现并且提供暴露于各种应用和/或设备(例如,这样的功能实体之间的功能接口)的(服务)能力或功能,以便它们使用这样的能力或功能的功能实体。
如图14A所示,M2M/IOT/WoT通信***10包括通信网络12。通信网络12可以是固定网络(例如,以太网、光纤、ISDN、PLC等)或者无线网络(例如,WLAN、蜂窝等)或异构网络的网络。例如,通信网络12可以包括向多个用户提供诸如语音、数据、视频、消息、广播等的内容的多个接入网络。例如,通信网络12可以采用一种或多种信道接入方法,诸如码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、正交FDMA(OFDMA)、单载波FDMA(SC-FDMA)等。此外,通信网络12可以包括其他网络,诸如例如核心网络、互联网、传感器网络、工业控制网络、个人区域网络、融合个人网络、卫星网络、家庭网络、或企业网络。
如图14A所示,M2M/IoT/WoT通信***10可以包括基础设施域和现场域。基础设施域是指端对端M2M部署的网络侧,而现场域是指通常在M2M网关后面的区域网络。现场域和基础设施域二者可以包括网络的各种不同的节点(例如,服务器、网关、设备)。例如,现场域可以包括M2M网关14和终端设备18。将会理解的是,任何数量M2M网关设备14和M2M终端设备18可以根据需要被包括在M2M/IoT/WoT通信***10中。M2M网关设备14和M2M终端设备18中的每个被配置为经由通信网络12或直接无线电链路发送和接收信号。M2M网关设备14允许无线M2M设备(例如,蜂窝和非蜂窝)以及固定网络M2M设备(例如,PLC)通过诸如通信网络12或者直接无线电链路的运营商网络进行通信。例如,M2M设备18可以收集数据并经由通信网络12或直接无线电链路将数据发送到M2M应用20或M2M设备18。M2M设备18还可以从M2M应用20或M2M设备18接收数据。此外,如下所述,可以经由M2M服务层22将数据和信号发送到M2M应用20或经由M2M服务层22从M2M应用20接收数据和信号。M2M设备18和网关14可以经由例如包括蜂窝、WLAN、WPAN(例如Zigbee、6LoWPAN、蓝牙)、直接无线电链路、和有线的各种网络进行通信。示例性的M2M设备包括但不限于平板电脑、智能电话、医疗设备、温度和天气监视器、连接的汽车、智能电表、游戏控制台、个人数字助理、健康和健身监视器、灯、恒温器、电器、车库门和其他基于致动器的设备、安全设备和智能插座。
参照图14B,在现场域中的所图示的M2M服务层22为M2M应用20、M2M网关设备14、和M2M终端设备18以及通信网络12提供服务。将会理解的是,M2M服务层22可以根据需要与任何数量的M2M应用、M2M网关设备14、M2M终端设备18和通信网络12进行通信。M2M服务层22可以由一个或多个服务器、计算机等来实现。M2M服务层22提供应用于M2M终端设备18、M2M网关设备14和M2M应用20的服务能力。M2M服务层22的功能可以以各种方式例如作为web服务器被实现在蜂窝核心网中、被实现在云中等。
类似于所图示的M2M服务层22,在基础设施域中存在M2M服务层22'。M2M服务层22'为基础设施域中的M2M应用20'和底层通信网络12'提供服务。M2M服务层22'还为现场域中的M2M网关设备14和M2M终端设备18提供服务。将会理解的是,M2M服务层22'可以与任何数量的M2M应用、M2M网关设备和M2M终端设备进行通信。M2M服务层22'可以由不同的服务提供商与服务层交互。M2M服务层22'可以由一个或多个服务器、计算机、虚拟机(例如,云/计算/存储场等)等来实现。
仍然参照图14B,M2M服务层22和22'提供了多种应用和垂直应用(vertical)能够利用的服务传输能力的核心集合。这些服务能力使M2M应用20和20'能够与设备交互并且执行诸如数据收集、数据分析、设备管理、安全、账单、服务/设备发现等的功能。实质上,这些服务能力免除了应用实现这些功能的负担,因此简化应用开发并降低成本和上市时间。服务层22和22'还使M2M应用20和20'能够通过各种网络12和12'与服务层22和22'提供的服务连接进行通信。
M2M应用20和20'可以包括各种行业中的应用,诸如但不限于交通、健康和保健、家庭连接、能源管理、资产跟踪、以及安全和监视。如上所述,跨***的设备、网关和其他服务器运行的M2M服务层支持诸如数据收集、设备管理、安全、账单、位置跟踪/地理围栏、设备/服务发现、和传统***集成的功能,并且将这些功能作为服务提供给M2M应用20和20'。
通常,诸如在图14A和图14B中所图示的服务层22和22'的服务层(SL)定义了通过一组应用编程接口(API)和底层网络接口来支持增值服务能力的软件中间件层。ETSI M2M和oneM2M体系结构定义了服务层。ETSI M2M的服务层被称为服务能力层(SCL)。SCL可以在ETSI M2M体系结构的各种不同的节点中实现。例如,服务层的实例可以在M2M设备(其被称为设备SCL(DSCL))、网关(其被称为网关SCL(GSCL))和/或网络节点(其被称为网络SCL(NSCL))内实现。oneM2M服务层支持一组公共服务功能(CSF)(即,服务能力)。一组一个或多个特定类型的CSF的实例被称为公共服务实体(CSE),其能够在不同类型的网络节点(例如,基础设施节点、中间节点、特定于应用的节点)上驻留。第三代合作伙伴计划(3GPP)还定义了用于机器类型通信(MTC)的体系结构。在该体系结构中,服务层及其提供的服务能力作为服务能力服务器(SCS)的部分来实现。无论是在ETSI M2M体系结构的DSCL、GSCL或NSCL中,在3GPP MTC体系结构的服务能力服务器(SCS)中,在oneM2M体系结构的CSF或CSE中,还是在网络的某个其他节点中,可以在网络中的一个或多个独立节点(包括服务器、计算机和其他计算设备或节点)上,或者作为一个或多个现有节点的部分执行的逻辑实体(例如,软件、计算机可执行指令等)中实现服务层的实例。作为示例,服务层或其组件的实例可以以在具有下面描述的图14C或图14D中所图示的一般体系结构的网络节点(例如,服务器,计算机,网关,设备等)上运行的软件的形式来实现。
此外,本文中描述的方法和功能可以被实现为使用面向服务的体系结构(SOA)和/或面向资源的体系结构(ROA)来访问服务的M2M网络的部分。
图14C是网络的节点或装置(诸如图9-图13中所图示的节点、设备、功能或网络中的一个,其可以作为诸如图14A和图14B中所图示的M2M网络中的M2M服务器、网关、设备、或其它节点操作)的示例硬件/软件体系结构的框图。如图14C所示,节点30可以包括处理器32、收发器34、发送/接收元件36、扬声器/麦克风38、小键盘40、显示器/触摸板42、不可移动存储器44、可移动存储器46、电源48、全球定位***(GPS)芯片组50以及其他***设备52。节点30还可以包括诸如收发器34和发送/接收元件36的通信电路。将会理解的是,在保持与实施例一致时,节点30可以包括前述元件的任何子组合。该节点可以是实现这里描述的与其相关的元数据***和业务导向的节点。
处理器32可以是通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(DSP)、多个微处理器、与DSP核心相关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)电路、任何其他类型的集成电路(IC)、状态机等。处理器32可以执行使节点30能够在无线环境中操作的信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理、和/或任何其他功能。处理器32可以被耦合到收发器34,收发器34可以被耦合到发送/接收元件36。尽管图14C将处理器32和收发器34描绘为单独的组件,但是应当理解的是,处理器32和收发器34可以一起被集成在电子封装或芯片中。处理器32可以执行应用层程序(例如,浏览器)和/或无线电接入层(RAN)程序和/或通信。处理器32可以诸如例如在接入层和/或应用层处执行诸如认证、安全密钥协商和/或密码操作的安全操作。
如图14C所示,处理器32被耦合到其通信电路(例如,收发器34和发送/接收元件36)。处理器32通过执行计算机可执行指令可以控制通信电路,以便使节点30经由向其连接的网络与其他节点进行通信。特别地,处理器32可以控制通信电路以便执行在本文中(例如,图9-图13)和在权利要求中描述的发送和接收步骤。尽管图14C将处理器32和收发器34描绘为单独的组件,但是应当理解的是,处理器32和收发器34可以一起被集成在电子封装或芯片中。
发送/接收元件36可以被配置为向其他节点(包括M2M服务器、网关、设备等等)发送信号或从其他节点接收信号。例如,在实施例中,发送/接收元件36可以是被配置为发送和/或接收RF信号的天线。发送/接收元件36可以支持各种网络和空中接口,诸如WLAN、WPAN、蜂窝等。在实施例中,发送/接收元件36可以是例如被配置为发送和/或接收IR、UV或可见光信号的发射器/检测器。在又一个实施例中,发送/接收元件36可以被配置为发送和接收RF和光信号二者。将会理解的是,发送/接收元件36可以被配置为发送和/或接收无线或有线信号的任何组合。
另外,尽管发送/接收元件36在图14C中被描绘为单个元件,但是节点30可以包括任何数量的发送/接收元件36。更具体地,节点30可以采用MIMO技术。因此,在实施例中,节点30可以包括用于发送和接收无线信号的两个或更多个发送/接收元件36(例如,多个天线)。
收发器34可以被配置为调制将由发送/接收元件36发送的信号,并且解调由发送/接收元件36接收的信号。如上所述,节点30可以具有多模式能力。因此,收发器34可以包括多个收发器,用于使节点30能够经由诸如例如UTRA和IEEE 802.11的多个RAT进行通信。
处理器32可以从诸如不可移动存储器44和/或可移动存储器46的任何类型的合适存储器访问信息并将数据存储在诸如不可移动存储器44和/或可移动存储器46的任何类型的合适存储器中。不可移动存储器44可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬盘、或任何其他类型的存储器存储设备。可移除存储器46可以包括订户标识模块(SIM)卡、记忆棒、安全数字(SD)存储卡等。在其他实施例中,处理器32可以从物理上不位于节点30上的存储器(诸如,在服务器或家用计算机上)访问信息并将数据存储在物理上不位于节点30上的存储器中。处理器32可以被配置为控制显示器或指示符42上的照明模式、图像或颜色以反映节点的状态或者配置UE的节点(例如图10和图11),并且特别是与UE通信的下层网络、应用或其他服务。处理器32可以从电源48接收电力,并且可以被配置为对节点30中的其他组件分配和/或控制电力。电源48可以是用于向节点30供电的任何合适的设备。例如,电源48可以包括一个或多个干电池(例如,镍镉(NiCd)、镍锌(NiZn)、镍金属氢化物(NiMH)、锂离子(Li离子)等)、太阳能电池、燃料电池等。
处理器32还可以被耦合到GPS芯片组50,GPS芯片组50被配置为提供关于节点30的当前位置的位置信息(例如,经度和纬度)。将会理解的是,节点30可以通过任何合适的位置确定方法的方式来获取位置信息,同时保持与实施例一致。
处理器32还可以被耦合到其他***设备52,***设备52可以包括提供附加特征、功能和/或有线或无线连接的一个或多个软件和/或硬件模块。例如,***设备52可以包括加速度计、电子罗盘、卫星收发器、传感器、数码相机(用于照片或视频)、通用串行总线(USB)端口、振动设备、电视收发器、免提耳机、模块、调频(FM)无线电单元、数字音乐播放器、媒体播放器、视频游戏机模块、互联网浏览器等。
图14D是示例性计算***90的框图,该计算***90还可以用于实现网络的一个或多个节点,诸如图9-图13中所图示的节点、设备、功能或网络,其可以作为诸如图14A和图14B中所图示的M2M网络中的M2M服务器、网关、设备或其他节点来操作。计算***90可以包括计算机或服务器,并且可以主要由计算机可读指令来控制,计算机可读指令可以以软件的形式,无论何处或通过何种方式存储或访问这样的软件。这样的计算机可读指令可以在中央处理单元(CPU)91内执行以使计算***90进行工作。在许多已知的工作站、服务器和个人计算机中,中央处理单元91由称为微处理器的单片CPU来实现。在其他机器中,中央处理单元91可以包括多个处理器。协处理器81是与主CPU 91不同的可选处理器,其执行附加功能或辅助CPU 91。CPU 91和/或协处理器81可以接收、生成、和处理与用于导向业务的所公开的***和方法相关的数据。
在操作中,CPU 91经由计算机的主数据传输路径、***总线80提取、解码和执行指令,并且将信息传输到其他资源和从其他资源传输信息。这样的***总线针对数据交换连接计算***90中的组件并且限定介质。***总线80通常包括用于发送数据的数据线,用于发送地址的地址线、以及用于发送中断和用于操作***总线的控制线。这种***总线80的示例是PCI(***设备组件互连)总线。
耦合到***总线80的存储器设备包括随机存取存储器(RAM)82和只读存储器(ROM)93。这种存储器包括允许信息被存储和检索的电路。ROM 93一般包含不能够容易地修改的存储数据。在RAM 82中存储的数据可以被CPU 91或其他硬件设备读取或改变。对RAM82和/或ROM 93的访问可以由存储器控制器92控制。存储器控制器92可以提供地址转换功能,该地址转换功能在执行指令时将虚拟地址转换成物理地址。存储器控制器92还可以提供存储器保护功能,其隔离***内的进程并将***过程与用户进程隔离。因此,以第一模式运行的程序仅能够访问由其自己的进程虚拟地址空间映射的存储器;除非这些进程之间的存储器共享已经建立,否则其不能够访问另一个进程的虚拟地址空间内的存储器。
另外,计算***90可以包含***设备控制器83,该***设备控制器83负责将来自CPU 91的指令传送到诸如打印机94、键盘84、鼠标95、和磁盘驱动器85的***设备。
由显示器控制器96控制的显示器86用于显示由计算***90生成的视觉输出。这种视觉输出可以包括文本、图形、动画图形、和视频。显示器86可以使用基于CRT的视频显示器、基于LCD的平板显示器、基于气体等离子体的平板显示器、或触摸板来实现。显示控制器96包括用于生成被发送到显示器86的视频信号所需的电子组件。
此外,计算***90可以包含通信电路,诸如例如网络适配器97,其可以用于将计算***90连接到诸如图14A和图14B的网络12的外部通信网络,以及使计算***90能够与网络的其他节点进行通信。通信电路可以单独使用或与CPU 91一起用于执行在本文中(例如图13)和在权利要求书中描述的发送和接收步骤。
现在参照图15,如上所述,提供了与网络功能虚拟化(NFV)相关的进一步细节,因为在本文中描述的实施例可以由NFV实现。作为背景,NFV旨在转换哪个网络运营商体系结构网络的方式。特别是,IT虚拟化技术正在被用于将许多网络设备类型整合到能够位于数据中心、网络节点、和最终用户房屋中的工业标准大容量服务器、交换机和存储设备上。网络功能(例如,移动性管理、会话管理、QoS)能够在软件中实现,并且网络功能能够在工业标准服务器硬件的范围上运行。在无需安装新设备的情况下,这些功能能够根据需要移动到网络中的各种位置或在网络中的各种位置中实例化。图15图示了已经由ETSI提供的用于NFV的体系结构框架的一个示例。
在本文中认识到的是,NFV可以应用于移动和固定网络中的任何数据平面分组处理和控制平面功能。示例包括但不限于呈现:
·交换元件(例如,BNG、CG-NAT、路由器)
·移动网络节点(例如,HLR/HSS、MME、SGSN、GGSN/PDN-GW、RNC、e节点B)
·家庭路由器和机顶盒中包含的功能,用于创建虚拟化家庭环境
·融合和全网功能(例如,AAA服务器、策略控制和计费平台)
·应用级别优化(例如,CDN、缓存服务器、负载平衡器、应用加速器)
·安全功能(例如,防火墙、病毒扫描器、入侵检测***、垃圾邮件保护)
在本文中认识到的是,应用NFV可以向网络运营商提供各种好处,这可以有助于电信工业前景的显着变化。例如但不限于,在本文中认识到的而是NFV可以提供用于:
·通过整合设备和利用规模的IT工业的经济,降低设备成本并且降低能耗。
·通过最小化革新的典型的网络运营商周期,提高上市的速度。
·在相同基础设施上运行生产、测试和参考设施的可能性提供了更高效的测试和集成,降低了开发成本和上市时间。
·基于地理位置或客户组定向服务导入。服务能够根据需要快速扩大/缩小。
·实现各种生态***(鼓励开放)。
·基于实际业务/移动性模式和服务需求,近实时地优化网络配置和/或拓扑。
·支持多租户,从而允许网络运营商为可以在具有适当安全隔离管理域的相同的硬件上共存的多个用户、应用、内部***或其他网络运营商提供定制的服务和连接。
·通过利用标准服务器和存储设备中的电源管理特征,以及工作负载整合和位置优化,降低能耗。
欧洲电信标准协会(ETSI)已经形成了规范组(“网络功能虚拟化”)来发布***,并且产生若干更深入的材料,包括NFV的标准术语定义和使用案例,其用作对正在考虑实施NFV的供应商和运营商的参考。
图16是具有VNF和嵌套转发图的端对端网络服务的示例(来自ETSI GS NFV 002)。图16示出了虚拟化网络功能转发图(VNF-FG)的概念。VNF-GW描述了一组VNF如何连接以提供服务。
诸如在下一代移动网络(NGMN)联盟“网络切片概念的描述”中描述的网络切片是由移动网络运营商能够使用以支持在移动运营商的网络(回程网络和核心网络)的固定部分上的空中接口之后的多个虚拟网络的机制。这涉及将网络“切片”成多个虚拟网络以支持跨单个RAN运行的不同RAN或不同服务类型。网络切片使运营商能够创建自定义的网络,以针对要求多样的需求的不同市场场景(例如,在功能、性能和隔离的领域中)提供优化的解决方案。图17示出了网络切片的示例概念体系结构。将会理解的是,图17中的不同类型的阴影指示不同的网络切片实例或子网络切片实例。
3GPP正在设计5G网络,并且正在考虑是否并入网络切片技术,该网络切片技术可以是非常适合5G网络的,因为5G使用案例(例如,大规模的IoT、关键通信、和增强的移动宽带)要求需求非常多样有时是极端的需要。目前的体系结构利用相对单一的网络和传输框架来适应各种服务,诸如例如来自智能电话、OTT内容、功能电话、数据卡、和嵌入式M2M设备的移动业务。预计的是,当每个都具有其自己特定的一组性能、可伸缩性和可用性需求时,当前的体系结构不够灵活并且可扩展性不足,以有效地支持更广泛的范围的业务需要。此外,在本文中认识到的是,应当使新网络服务的引入更有效率。然而,预计若干使用案例同时活跃在相同运营商网络中,因此需要5G网络的高度灵活性和可扩展性。
在一些情况下,如图18所示,为了使UE能够从一个网络运营商的多个网络切片同时获得服务,跨多个核心网络实例共享单个组的控制平面功能。
核心网络实例由单个组的控制平面功能和单个组的用户平面功能组成。而且,核心网络实例专用于属于相同UE类型的UE。识别UE类型是通过使用特定参数(例如,UE使用类型)和/或来自UE的订阅的信息来完成的。核心网络实例中的一组用户平面功能负责用于向UE提供特定服务并且用于传输特定服务的用户平面数据。例如,核心网络实例#1中的一组用户平面功能向UE提供增强的移动宽带服务,而核心网络实例#2中的另一组用户平面功能向UE提供关键通信服务。当UE首次连接到运营商的网络时,与UE使用类型相匹配的默认核心网络实例被分配给UE。每个UE能够具有到不同组的用户平面功能的多个用户平面连接,该不同组的用户平面功能在不同的核心网络实例处同时可用。控制平面功能可以跨网络切片共享。
核心网络选择功能(CNSF)可以具有若干责任。例如,CNSF可以例如通过考虑到UE的订阅和特定参数(例如,UE使用类型)来选择哪个核心网络实例适应UE。CNSF可以在所选核心网络实例内选择哪些控制平面功能应当与哪个基站进行通信。控制平面功能的这种选择可以通过使用特定参数(例如,UE使用类型)来完成。CNSF可以选择哪组用户平面功能与哪个基站应当建立用于传输不同服务的用户平面数据的连接。用户平面功能的这种选择是通过使用特定参数(例如,UE使用类型和服务类型)完成的。
为了实现网络功能的互连,在3GPP TR 23.799下一代***的体系结构研究中提出了互连&路由功能(IRF)2058。图19和图20分别示出了用于非漫游和漫游场景的IRF 2058的参考模型。IRF 2058的功能包括,以示例而非限制的方式呈现:
·存储UE的标识与每个服务NF的接口层标识(例如,实例号)之间的绑定,其具有针对UE的活动会话。对于不直接与IRF 2058接口连接的NF,例如在漫游场景中,IRF 2058存储远程PLMN的IRF 2058的标识,经由那些NF的远程PLMN的IRF 2058是可到达。
·当服务NF的标识针对给定UE改变时(例如,由于UE移动性、负载重新平衡或者向内扩展或者向外扩展虚拟机或恢复原因),更新绑定仓库。
·检查消息报头以确定UE(为其发送消息)和目的地NF的标识。对于UE的标识,IRF查找内部绑定仓库以确定目的地NF的接口层标识(例如,实例号)或远程IRF 2058的标识,然后相应地路由该消息。
·基于运营商的配置可选地执行消息的授权。例如,如果运营商的配置禁止NF1朝向NF4发送某个消息(例如,诸如“改变UE的APN-AMBR”),则IRF 2058拒绝相对应的消息。在一些情况下,IRF通过执行过载控制(例如,基于其负载/过载状况对发送给给定的NF的消息的起搏)而在信令风暴期间可选地保护NF。
每个NF经由其自己的PLMN中的给定参考点与IRF 2058交互。在一些情况下,如图所示,NF不是直接相互接口连接,而是可以经由IRF 2058相互通信(例如,发送请求或响应消息)。因此,当需要时,该模型允许任何NF与任何NF其他NF直接通信而不涉及在路径中的任何其他不相关的网络功能。例如,如图所示,NF1能够经由IRF 2058向NF3发送消息而不涉及NF2(例如,如果不需要NF2的参与)。
将会理解的是,本文中描述的任何方法和过程可以以在计算机可读存储介质上存储的计算机可执行指令(即,程序代码)的形式来实施,所述指令在由机器(诸如,计算机、服务器、M2M终端设备、M2M网关设备等)执行时来执行和/或实现本文中描述的***、方法和过程。具体地,上述的任何步骤、操作或功能可以以这样的计算机可执行指令的形式来实现。计算机可读存储介质包括以用于存储信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质,但是这种计算机可读存储介质不包括信号。计算机可读存储介质包括但不限于能够用于存储所需信息并且能够由计算机访问的RAM、ROM、EEPROM、闪速存储器或其他存储技术、CD-ROM、数字多功能光盘(DVD)或其他光盘存储、盒式磁带、磁带、磁盘存储或其他磁性存储设备、或任何其他物理介质。
以下是可能出现在以上描述中的与服务技术相关的缩略词的列表。除非另外指明,否则本文使用的首字母缩写词是指以下列出的相应术语。
DPI 深度分组检查
GGSN 网关GPRS支持节点
GPRS 通用分组无线电服务
GTP GPRS隧道协议
HTTP 超文本传输协议
LAN 本地接入网络
MCN 移动核心网络
MNO 移动网络运营商
NAT 网络地址转换
NSH 网络服务报头
PCRF 策略和计费规则功能
P-GW PDN网关
SFC 服务功能链
SFF 服务功能转发器
(S)Gi-LAN 在GGSN/P-GW和互联网之间的LAN
S-GW 服务网关
SPI 服务路径ID
TCP 传输控制协议
TLV 类型、长度、值
TDF 业务检测功能
VAS 增值服务
在描述本公开的主题的优选实施例时,如附图所图示,为了清楚起见采用了特定的术语。然而,所要求保护的主题不旨在被限制于如此选择的特定术语,并且应当理解,每个特定元件包括以类似方式操作以实现类似目的的所有技术等同物。

Claims (15)

1.一种包括处理器、存储器和通信电路的装置,所述装置经由其通信电路连接到网络,所述装置还包括在所述装置的存储器中存储的计算机可执行指令,所述计算机可执行指令在由所述装置的所述处理器执行时使所述装置执行操作,所述操作包括:
将元数据***到上行链路消息中,所述元数据指示活动定时器、周期性TAU定时器、DRX周期长度、无线电接入技术(RAT)类型、状态、睡眠时间表、电池水平、连接质量、通信时间表、缓存策略或功率限制中的至少一个;以及
发送具有所述元数据的所述上行链路消息,使得网络功能或(S)Gi-LAN能够基于所述元数据来导向业务。
2.根据权利要求1所述的装置,其中,所述装置包括网络功能、e节点B、服务网关(S-GW)、或分组数据网络(PDN)网关(P-GW)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的装置,所述装置还包括计算机可执行指令,所述计算机可执行指令在由所述装置的处理器执行时使所述装置执行进一步的操作,所述操作包括:
接收所述上行链路消息,其中,所述上行链路消息源自用户设备(UE)。
4.根据权利要求3所述的装置,其中,所述元数据指示状态,并且所述状态指示所述UE的至少一个偏好。
5.根据权利要求1所述的装置,其中,所述装置是用户设备,所述用户设备经由图形用户界面被配置为允许某些应用向所述网络发送元数据或者允许将某些类型的元数据发送到所述网络。
6.根据权利要求1所述的装置,其中,所述装置是用户设备(UE),所述UE进一步包括计算机可执行指令,所述计算机可执行指令在由所述UE的所述处理器执行时使所述UE执行进一步的操作,所述操作包括:
接收指示元数据能够被提供给所述网络的控制平面消息。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其中,所述元数据作为网络服务报头被附加到IP数据分组。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其中,具有所述元数据的所述上行链路消息在GTP隧道的内部被发送。
9.在包括用户设备(UE)、e节点B、服务网关(S-GW)、和分组数据网络(PDN)网关(P-GW)的网络中,其中,所述UE、所述e节点B、所述S-GW或所述P-GW中的至少一个执行方法,所述方法包括:
将元数据***在上行链路消息中,所述元数据指示活动定时器、周期性TAU定时器、DRX周期长度、无线电接入技术(RAT)类型、状态、睡眠时间表、电池水平、连接质量、通信时间表、缓存策略或功率限制中的至少一个,以及
发送具有所述元数据的所述上行链路消息,使得网络功能或(S)Gi-LAN能够基于所述元数据来导向业务。
10.根据权利要求9所述的方法,其中,所述UE、e节点B、S-GW、P-GW、和网络功能中的多于一个执行所述方法。
11.根据权利要求9所述的方法,其中,所述UE、e节点B、和网络功能中的每个执行所述方法。
12.根据权利要求9和10中任一项所述的方法,所述方法还包括:
在GTP隧道内发送具有所述元数据的所述上行链路业务。
13.根据权利要求9、10和12中任一项所述的方法,所述方法还包括:
接收所述上行链路消息,其中,所述上行链路消息源自用户设备(UE)。
14.根据权利要求9、10、12和13中任一项所述的方法,所述方法进一步包括:
接收指示元数据能够被提供给所述网络的控制平面消息。
15.根据权利要求9所述的方法,所述方法还包括:
所述元数据作为网络服务报头被附加到IP分组。
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