CN102077516A

CN102077516A - 分散核心网络的功能

Info

Publication number: CN102077516A
Application number: CN2009801247850A
Authority: CN
Inventors: A·琴通扎; A·福特; M·基斯基; M·拉蒂拉; J·米切尔; S·维斯特里南
Original assignee: Nokia Siemens Networks Oy
Current assignee: Nokia Solutions and Networks Oy
Priority date: 2008-04-29
Filing date: 2009-04-28
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2029-04-28
Also published as: CA2967461C; EP2291951B1; EP2362581B1; EP2362581A2; US20110158171A1; JP2011524654A; US20170013652A1; US9794970B2; EP2291951A2; CA2725449C; UA104250C2; CA2725449A1; JP5599781B2; ZA201007638B; EP2362581A3; EP2928121A1; WO2009132824A3; KR101205432B1; CA2967461A1; CN102077516B

Abstract

本发明涉及用于提供网络接入的方法和装置，其中经由无线接入设备（20）和网关设备（42）建立到核心网络的连接。无线接入设备（20）的连接被限制到网关设备（42）池的预先定义的核心网络地址群，所述网关设备（42）具有到核心网络的多节点连接，并且选择单个地址来建立到所述网关设备（42）之一的连接。所述网关设备（42）被提供以中继功能以用于基于无线接入设备（10）的位置信息将单个输入地址映射为多个核心网络地址，并且被提供以至少一个共同设置的分散核心网络功能。

Description

分散核心网络的功能

技术领域

本发明涉及用于对无线网络进行网络接入的方法和装置，所述无线网络例如是通用移动通信系统（UMTS）或长期演进（LTE）网络，但并不局限于此。

背景技术

家庭基站、家庭NodeB、femto eNodeB或任意其它类型的家庭接入设备（下面称为“HeNB”）已经成为了第三代合作伙伴计划（3GPP）内以及运营商和制造商群体中广泛讨论的主题。当部署在家庭和办公室中时，HeNB允许用户使用他们在建筑物中现有的手机，所述手机具有明显改善的覆盖以及增强的宽带无线性能。此外，基于互联网协议（IP）的体系允许在实质上具有宽带互联网服务的任意环境中进行部署和管理。

随着在各种商业网络中引入了高速下行链路分组接入（HSDPA），运营商注意到单个用户相当大的数据速率（即，容量）消费。在大多数情况下，那些是呆在家中并且使用HSDPA数据卡等进行如电影下载等大量互联网冲浪的用户。然而，现有的移动通信系统（例如全球移动通信系统（GSM）、宽带码分多址（WCDMA/HSDPA））并非理想的适用于这种基于家庭的应用，原因在于它们是在协同网络部署的假设下进行研发和定义的，而HeNB则典型地与非协同的和大规模的部署相关联。

在HeNB的情况下，通常假设终端用户购买便宜的（如无线局域网（WLAN））产品并且还在其家中建立该物理实体。这样的HeNB接着将向该HeNB的拥有者所注册的终端提供覆盖/服务。所述HeNB仍然将使用运营商所拥有的相同频谱，并且由此至少部分使用被运营商用来向所述HeNB所处的区域提供宏小区覆盖的频谱。

此外，应当向HeNB隐藏核心网络的共享和轮询属性，以便使得HeNB的处理便利，在所述核心网络的共享和轮询属性中，若干运营商的核心网络附连到相同的接入节点，或者外部移动终端设备或用户设备（UE）漫游到名义上被特定运营商所“拥有”的HeNB。通常，诸如NodeB或eNodeB的在功能方面与HeNB相类似的传统接入设备承担许多简单家庭操作所不必要的节点功能。

近来，运营商已经表现出对所谓的“批量”业务的本地疏导（local break-out, LBO）的兴趣。LBO要被理解为以并不跨越运营商的EPC的方式所进行的互联网业务（或其它批量业务）的传送，即互联网业务将经由基站本地的网关而被转发到互联网和从互联网接收而不必经过运营商的核心网络节点。LBO还可以应用于相同本地区域服务区域中两个用户设备（UE）之间的语音业务，其中本地区域服务是能够在其中部署采用LBO的本地服务的地区。

由于非常大的部署规模以及因此要在HeNB和EPC之间建立的非常多的接口，所以HeNB在LTE中的部署将对于EPC处的可扩展性（scalability）具有很大的影响。而且，由于运营和维护（O&M）网络将必须提供对所有HeNB的监视和控制，所以这样的部署将使得O&M操作的成本有所提高。

然而，当前的LTE标准规范允许业务疏导仅经由所谓的公共域网络网关（PDN GW）而面向公共IP网络。相对于来自集中EPC的互联网服务，这种配置并不允许卸载业务（offload traffic），这对于EPC容量施加了约束并且使得跨EPC行进的信息的每比特成本增加。

发明内容

本发明的目标是使得能够在无线接入网络体系中实现批量业务的LBO。

该目标通过一种提供网络接入的方法得以实现，所述方法包括：

·经由无线接入设备建立到核心网络的连接；

·将所述无线接入设备的连接限制到网关设备池的预先定义的核心网络地址群，这些网关设备具有到所述核心网络的多节点连接；并且

·选择单个地址来建立到所述网关设备之一的所述连接。

此外，以上目标通过一种提供网络接入的方法得以实现，所述方法包括：

·使用网关设备来建立从无线接入设备到核心网络的连接；

·向所述网关设备提供中继功能，以用于基于所述无线接入设备的位置信息将单个输入地址映射为多个核心网络地址；并且

·分散至少一个核心网络功能并且将该至少一个核心网络功能与所述网关设备共同设置（colocate）。

此外，上述目标通过一种用于提供到核心网络的接入的装置得以实现，所述装置包括：

·连接器件，提供被限制到网关设备池的预先定义的核心网络地址群的连接，这些网关设备具有到所述核心网络的多节点连接；和

·选择器件，用于从所述核心网络地址群选择单个地址来建立到所述网关设备之一的连接。

最后，以上目标通过一种用于建立从无线接入设备到核心网络的连接的装置得以实现，该装置包括：

·中继器件，用于基于所述无线接入设备的位置信息将单个输入地址映射为多个核心网络地址；和

·至少一个共同设置的分散核心网络功能。

因此，将网关设备和分散核心网络功能（实现例如LBO）这两种部署概念链接起来，并且为该网关设备和核心网络功能（例如，LBO网关或网关功能）能够在相同节点处或相同节点中结合在一起的情况提出了解决方案。

所提出的解决方案的明显优势在于其在位于无线接入设备本地的点处允许批量互联网业务的本地疏导，即其允许互联网业务不通过中央核心网络进行路由，因此降低了传送给/来自用户的信息的每比特成本。“批量业务”的这种区别使得能够进行本地的端到端路由以及到分组数据网络（例如，互联网）的优化用户数据路由，而并不通过核心网络上的集中蜂窝网关。现在，能够将本地业务保持在本地区域之内，并且运营商的核心网络也得以从处于服务质量（QoS）控制和计费之外（由于所应用的统一费率）的批量业务解脱。

所提出的网关设备池提供了额外的优势，即负载能够更为均匀地跨预先定义的相邻网关设备池（例如，跨次级网关）分布。因此，可以克服涉及网关设备故障的单点故障问题（独立于与其共同设置的核心网络功能）。

由于无线接入设备（例如HeNB）的限制的单点连接，例如网络节点选择功能（NNSF）和多核心网络节点连接的多节点功能可以从无线接入网络中去除并完全位于该无线接入网络之外。它们可以集中在无线接入网络和核心网络之间的网关节点处，例如演进的分组核心（EPC）。由此，接入设备功能（例如，LTE eNB S1功能等）可以得到简化。

由此，所提出的在网关设备中集成核心网络功能允许LBO而不强制“批量”互联网业务流经该核心网络。此外，可以解决这样的节点还被用于LBO的情况下的网关恢复问题。

此外，可以减少无线接入设备在制造、部署、配置、运营和维护中的工作。在无线接入节点之外的网络设备中提供部分接入节点功能避免了以上所提到的所有方面的复杂性。此外，在海量部署中，这由于较低的生产成本、较低的运营成本以及针对核心网络的连接的较简单处理而是有利的。

由在该网关域中提供服务的终端设备交换的业务可以被路由而不涉及中央核心网络，即在网关域内的U平面业务路由将从一个对等终端设备通过该网关设备到另一个对等终端设备。

这允许降该低网关设备的复杂度，由于在需要实现非常大量的无线接入设备的情况下运营商可能必须要部署相对大数量的网关设备，因此降低网关设备的复杂度是重要的。

可以经由单个互联网协议地址来建立到该网关设备的用户平面连接。此外，可以经由包含单个传输协议流和单个互联网协议地址的单个传输协议关联来建立到该网关设备的控制平面连接。无线接入设备的小区可以被建立为由追踪区域标识符所识别的闭合用户群小区。

所述网关设备可以经由若干互联网协议地址和若干传输协议流提供到核心网络的连接。用预先定义的标识来进行网关设备的自动设置。所述预先定义的标识可以包含具有至少一个专用追踪区域代码的追踪区域。

根据第一选项，至少一个核心网络功能可以包括服务网关功能、分组数据网络网关功能、移动性管理功能中的至少一个，从而所述连接的用户平面和控制平面中的至少一个在所述网关设备处终止。作为特定示例，移动性管理功能可以是网关设备本地的移动性管理实体池的一部分。根据另一示例，可以为在所述网关设备处终止的业务提供缺省载体。

这使得能够更为同步和便利地管理用于载体监视和控制的过程以及映射到无线电载体中的U平面业务。显然，将有更多功能需要得到HeNB GW的支持。

所提出的至少一个核心网络功能可以被用来提供本地路由而并不通过核心网络处的集中网关设备。在特定示例中，该本地路由可以包括本地端到端路由和到外部分组数据网络（例如，互联网）的本地路由中的至少一个。以这种方式，针对互联网业务的LBO可以在HeNB GW处发生而无需强制S-GW在HeNB GW中的共同设置。这将使得HeNB GW更为成本有效，而且改善了跨集中EPC行进的信息的每比特成本。

根据第二选项，至少一个核心网络功能可以包括无线接入设备的控制平面锚点（anchor）功能，从而所述连接的用户平面在所述无线接入设备处终止。

以这种方式，无需在私有房屋中设置运营商所拥有的HeNB GW，而不会影响运营商管理HeNB以及完全控制所消费的LBO服务的可能性。而且，U平面上的LBO业务保持在本地内部网络之内，例如安全地处于防火墙之后。

其它的有利修改形式在从属权利要求中定义。

附图说明

现在将参考附图基于实施例对本发明进行更为详细的描述，其中：

图1示出了具有HeNB网关支持的示意性网络体系；

图2示出了根据各个实施例的HeNB和HeNB网关的示意性框图；

图3示出了根据第一实施例的具有集成了若干网关功能的HeNB网关支持的示意性网络体系；

图4示出了根据第二实施例的具有集成了若干网关功能的HeNB网关支持的示意性网络体系；

图5示出了根据第三实施例的具有集成了单个PDN网关功能的HeNB网关支持的示意性网络体系；

图6示出了根据第四实施例的具有集成了C平面锚点功能的HeNB网关支持的示意性网络体系；

图7示出了根据第五实施例的HeNB网关重新选择过程的示意性处理和信令图；以及

图8示出了根据第六实施例的基于软件的实施方式的示意性框图。

具体实施方式

接下来，将基于示例性和非限定LTE网络体系对本发明的实施例进行描述。

图1示出了根据第一实施例的在非网络共享情况下具有HeNB网关的示意性网络体系。

根据图1，在用户家庭环境中（例如，建筑物内）提供减少了功能的家庭eNodeB（HeNB）20，以向用户设备（UE）10提供无线接入，并且该家庭eNodeB 20连接到HeNB网关（节点）40。HeNB网关40经由S1-MME基准点提供到移动性管理实体（MME）50或其池的连接，并且经由S1-U基准点提供到信令网关（S-GW）60或其池的连接。MME 50和S-GW 60提供到宏eNB 30的连接，所述宏eNB 30为HeNB 20位于其中或其下方的宏小区提供服务。S1-MME基准点上的协议可以是增强型无线电接入网络应用（eRANAP）并且可以使用流控制传输协议（SCTP）作为传输协议。S1-U基准点可以在移交期间被用于每载体用户平面的隧道传输以及eNB间的路径切换。该接口上的传输协议可以为通用分组无线电服务（GPRS）隧道传输协议-用户平面（GTP-U）。S-GW 60提供到适于建立到公共IP网络80的IP连接的分组数据节点网关（PDN GW）70的S5接口。

MME 50管理移动性、UE身份和安全参数。MME 50的核心网络功能包括非接入层（NAS）信令和相关安全性、用于接入网络之间移动性的核心网络节点间信令、空闲模式UE追踪和可达性（包括寻呼重传的控制和执行）、漫游、认证以及包括专用载体建立的载体管理功能中的至少一些。

S-GW 60是终止面向无线接入网络（例如，EUTRAN）的接口的节点。对于与所涉及的分组服务相关联的每个UE 10而言，在给定时间点，可以有一个单个的S-GW。S-GW 60的核心网络功能包括用于eNB间移交的本地移动性锚点、用于3GPP间移动性的移动性锚定、EUTRAN空闲模式下行链路分组缓冲和发起网络触发的服务请求过程、合法截留以及分组路由和转发中的至少一些。

此外，PDG GW 70是终止面向分组数据网络（PDN）的SGi接口的节点，所述分组数据网络例如是公共IP网络80。如果UE 10正在接入多个PDN，则对于该UE 10可以存在多于一个的PDN GW。PDN GW 70的核心网络功能包括用于3GPP接入系统和非3GPP接入系统之间移动性的移动性锚点（其有时被称作系统体系演进（SAE）锚点功能）、策略推行、基于每个用户的分组过滤（例如通过深度分组检查）、计费支持、合法截留、UE IP地址分配和分组筛选（screening）中的至少一些。

根据图1的体系，例如NNSF和多CN节点连接的标准功能处于HeNB 20之外，并且现在被集中在HeNB 20和核心网络（例如，EPC（演进的分组核心））之间的HeNB网关40中。

为了支持所提出的HeNB网关20的介绍，可以在所提出的HeNB体系中引入以下简化形式。

至于其控制平面功能，HeNB 20的连接可以被限制为（至少逻辑上）连接到单个核心网络节点，即核心网络的控制平面的池化（pooling）属性对于HeNB 20应当是透明的。这使得HeNB 20的配置建立以及面向HeNB 20内的核心网络的连接处理容易进行。例如，HeNB 20可以经由包含单个SCTP流和单个IP地址（即，没有IP多重定址）的单个SCTP关联连接到核心网络。这对于宏eNB 40的S1-C属性而言是困难的，其中共用S1AP过程经由单独的SCTP流进行处理，而专用S1AP过程则经由一些SCTP流进行处理。

注意到，单个SCTP流通常并不被用来1:1映射到UE专用连接，应用部分所生成的ID将被用于建立位于MME（池）50和eNB 30中的UE专用环境之间的UE专用S1信令关系。

结果，HeNB 20仅将控制平面方面连接到核心网络的单个网络节点，而并不包含任何NNSF（S1-flex）功能。该功能目前位于HeNB网关40中。

至于其用户平面功能，HeNB 20经由单个IP地址连接到核心网络。可以进行隧道端点标识符（TEID）的处理而对于上行链路（UL）业务并没有特别要求（例如，TEID可以由EPC的S-GW 321至323进行分配）。

此外，HeNB 20可以逻辑连接到相同的MME 50，该MME 50也为宏层提供服务。通过该方式，可以将HeNB网关40的不必要的移动性活动（例如，HeNB 120处的MME池间移交（HO）或者宏eNB 30处的HO情形）可以被限制到与MME（池）区域对应的特定地理区域。

HeNB网关40可以适于将HeNB 20的位置与向eNB 30提供服务的MME 50相联系，所述eNB 30提供了各个HeNB位于其下的宏小区。以这种方式，避免了MME间的移交（HO）。

至于其控制平面功能，HeNB网关40保存与到各种运营商核心网络（例如，MME池）的连接相关的信息。为了实现到HeNB 20的S1-flex连接，而不利用该功能对HeNB 20进行部署和配置，HeNB网关40可以提供1:n的中继功能。这可以基于在S1AP协议层面上全局节点ID的提供。因此，HeNB网关40原则上类似于（宏）eNB那样面向核心网络进行动作，即其面向MME实体（的池）执行自动注册。在自动设置期间所指示的特定追踪区域身份或标识（其可以由处于指定追踪区域代码（TAC）范围之外的TAC所构成，指明闭合用户群（CSG）和/或家庭接入）可以指明HeNB网关40的特定属性。

HeNB网关40可以经由若干IP地址（IP多重定址）以及（专用或共用信令上的）至少若干个SCTP流进行连接。HeNB 20和HeNB网关40之间的连接可按照需要进行建立，并且这可以根据HeNB的活动或用户选择进行变化。这种动态的连接行为对于核心网络可以是透明的，该动态的连接行为可能比来自宏eNB 30的更为动态。

因此，HeNB网关40面向HeNB 20作为单个核心网络节点，并且面向该核心网络作为单个eNB。如已经提到的，面向核心网络节点作为eNB的HeNB网关40可能迫使自己在自动S1建立中具有特定标识，例如具有指定追踪区域代码的追踪区域（单个指定的一个或者处于专用“家庭”追踪区域代码的集合之外）。该信息可以在HeNB广播信道上提供。

此外，HeNB网关40可以保存（存储）至少一个映射表以将HeNB 20所提供的位置信息翻译为MME池连接信息，例如不仅是“拥有的”运营商而且还有外部运营商的MME池连接信息。因此，如果需要，HeNB网关40可以利用对应的标识符翻译将来自/去往HeNB 20的HO消息中继到宏eNB 30。

至于其用户平面功能，由于HeNB网关40作为单个节点并且HeNB 20所选择的范围（根据特定实施方式）可以重叠，所以HeNB网关40对HeNB 20所分配的（DL）隧道端点标识符（TEID）进行翻译。另一种替换方式可以是由核心网络对TEID分配进行调整/控制，并且向HeNB 20用信号通知允许在建立时进行分配的（DL）TEID的范围。

图2示出了根据各种实施例的HeNB 10和HeNB网关42的示意性框图。

HeNB 20包括NodeB处理节点（NBPU）102，所述NBPU 102用于根据这里所描述的实施例执行具有限制的NodeB相关信号和控制处理。NBPU 102可以实施为软件控制的中央处理器（CPU）或者任意其它处理器设备。此外，HeNB 20包括单连接单元（SC）104，其被NBPU 102所控制并且被配置为将HeNB 20的连接限制到面向HeNB网关42的单核心网络连接，如随后更为详细地解释的，所述HeNB网关42可以从HeNB网关设备池的核心网络地址群中进行选择。SC 104可以被实施为控制NBPU 102的子例程，或者单独的软件控制的CPU或任意其它处理器设备。

此外，根据图2，HeNB网关42包括网关处理单元（GWPU）202，其用于执行以上所提到的从传统eNB提取的多节点相关的信号和控制处理。GWPU 202可以被实施为软件控制的中央处理器（CPU）或任意其它处理器设备。此外，HeNB网关42包括多连接单元（MC）204，其由GWPU 202所控制并且被配置为提供以上所提到的1:n中继功能。地址、位置或ID的映射可以通过存储（多个）对应映射表的存储器或查找表（LUT）（未示出）所实现。MC 204可以被实施为控制GWPU 202的子例程或者实施为单独的软件控制的CPU或任意其它处理器设备。

此外，根据图2的HeNB网关42包括共同设置的分散核心网络组件、单元或功能205，该分散核心网络组件、单元或功能205实现核心网络（例如，EPC）功能的分散，从而HeNB网关42也可以被用于为宏eNB或HeNB网关42所提供服务的本地区域内的任意类型的接入设备提供服务。

在以下示例性实施例中，结合第一至第六实施例对可针对HeNB网关中的LBO实现的几种可能体系选项进行了描述。

图3示出了根据第一实施例的具有集成了若干网关功能的HeNB网关支持的示意性网络体系，其中HeNB GW 42还在图2中其核心网络功能205中集成有S-GW功能和PDN GW功能。在该体系中，U平面在HeNB GW 42处终止，从而可以利用HeNB GW 42建立载体而无需在集中EPC 90处终止，并且针对公共IP网络80的LBO功能可以在HeNB GW 42处实现。在针对互联网业务的LBO顶端，进一步的优势在于由HeNB GW域内进行服务的UE所交换的业务可以无需涉及集中EPC而被路由，即如图3所示，HeNB GW域内的用户平面（U平面）业务路由将通过HeNB GW从一个对等UE到另一对等UE。在图3所示的体系中，控制平面（C平面）信令仍然转发到集中EPC 90中的MME 50。这允许降低HeNB GW 42的复杂度，这由于在需要实现非常大量的HeNB情况下运营商将不得不部署的相对大数量的HeNB GW而是重要的。U平面和C平面彼此脱离耦合，前者在HeNB GW 42处终止而后者在EPC 90处终止。因此，在图4中，可以不涉及EPC 90来实现相同HeNB GW域中UE 12、14之间的端到端业务路由。

图4示出了根据第二实施例的具有集成了若干网关功能的HeNB网关支持的示意性网络体系。在该替换体系中提供了HeNB GW 44，该HeNB GW 44在其核心网络功能中还包括MME功能。在该体系中，连接到HeNB GW池内基站的UE的U平面和C平面在HeNB GW 44处本地终止。这使得能够更为同步和便利地对载体监视过程以及映射到无线电载体中的C平面和U平面业务进行管理。

需要提到的是，HeNB GW 44中的MME功能可以为池的一部分。这样的池可以由HeNB GW 44本地的MME所构成，即单独MME或者集成在所涉及HeNB GW 44本地的其它HeNB GW中的MME。还要注意的是，集成在HeNB GW 44中的MME功能可以包含在与本地区域中宏eNB（例如，宏eNB 30）的S1-MME接口的建立中，并且包含在与和所述MME功能共同设置或者处于其相同本地区域中的HeNB GW的S1-MME建立中。换句话说，与HeNB GW 44共同设置的MME功能并不建立与该本地区域中HeNB的直接S1-MME接口。HeNB 20仅可以建立与HeNB GW 44的简化S1接口。在图4中，可以不涉及EPC 90就实现相同HeNB GW域中UE 12、14之间的端到端业务路由。

图5示出了根据第三实施例的具有集成了单个PDN网关功能的HeNB网关支持的示意性网络体系，其中HeNB GW 46在其核心网络功能中仅包括PDN GW功能。这种情况下所面对的解决方案意味着互联网业务传输的U平面载体在HeNB GW 46处终止，从而S-GW 60在U平面载体的建立中并不涉及。例如，这可以通过使得互联网业务的缺省载体能够具有固定的服务质量（QoS）并且在HeNB GW 46处终止来实现。以这种方式，互联网业务的LBO可以在HeNB GW 46处进行而并不强制在该HeNB GW 46中共同设置S-GW功能。这将使得HeNB GW 46更为成本有效，而且改善了跨集中EPC 90行进的信息的每比特成本。

图6示出了根据本发明第四实施例的具有集成了C平面锚点功能的HeNB网关支持的示意性网络体系，其中HeNB GW 48的核心网络功能仅包括HeNB 20（或者微微型（pico）、微型eNB）的C平面锚点功能（例如，地址翻译、绑定等），其具有集成的PDN GW功能以用于对私有局域网（LAN）100提供直接LBO，所述LAN 100例如是家庭LAN，企业LAN、校园或任意类型的内部网络。该解决方案在这种情形下所面对的所述锚点功能意味着利用“本地IP”（native IP）业务传输进行本地内部网络级别对等互连（peering）以及互联网接入的U平面载体在HeNB 20处终止。UE 10甚至会将此看作与接入点名称（APN）和（多个）相关载体相关联的正常3GPP兼容的PDN连接。以这种方式，无需在私有房屋中放置运营商所拥有的HeNB GW 48，而不会影响所述运营商对HeNB 10进行管理以及完全控制所消费的LBO服务的可能性。而且U平面上的LBO业务被保持在本地内部网络之内，例如安全地处于防火墙之后。

在以上结合第一至第四实施例所描述的所有体系情形中，HeNB GW构成了单个故障点。需要一种解决方案以便在HeNB GW故障的情况下向用户提供服务连续性。针对该问题的解决方案将由对每个HeNB配置HeNB GW池所构成，从而在主要HeNB GW故障的情况下，HeNB能够随机挑选一个所配置的次级HeNB GW，因此在次级HeNB GW之间更为均匀地分布负载。此外，在连接到次级HeNB GW之前，可以在HeNB和次级HeNB GW之间交换信令消息，以便确定所述HeNB GW上的当前负载是什么，所述HeNB所要生成的负载是什么（在业务方面），以及到所述次级GW的连接是否是适宜且可负担的。

图7示出了根据第五实施例的HeNB网关重新选择过程的示意性处理和信令图，其中HeNB 20试图随机连接到其列表中的多个次级HeNB GW 43-1至43-n之一，并且为此该HeNB 20传送了在过去的时间窗口内所经历的整体业务负载（上行链路（UL）和/或下行链路（DL））。所选择的次级HeNB GW将首先估计其是否能够承受额外的S1简化连接，并且其接着评估是否能够承受通过当前业务负载与HeNB 20所传送的业务负载相加所得到的整体业务。如果这两个标准得到满足，则将建立连接，否则将拒绝连接并且HeNB 20将试图连接到预先配置的次级GW 43-1至43-n的池中的不同HeNB GW。

在图7的示例性情形中，如果出现主要HeNB GW故障，则这会在HeNB 20处被检测到（步骤1）。接着，测量过去预先固定的时间窗口中所承受的业务负载（步骤2）并且以信号通知给所选择的或缺省的第一次级HeNB GW1 43-1，在步骤3中估计HeNB连接接受情况下的整体业务。假设在该示例性情形中，所述第一次级HeNB GW1 43-1在步骤4中拒绝连接。则在步骤5中，将过去预先固定的时间窗口中所承受的业务负载被以信号通知给第二次级HeNB GW2 43-2，所述第二次级HeNB GW2 43-2也估计HeNB连接接受情况下的整体业务（步骤6）。现在假设所述连接被第二次级HeNB GW2 43-2所接受，并且连接接受在步骤7中被以信号通知给HeNB 20，从而可以经由第二次级HeNB GW2 43-2建立连接。

图8示出了根据第六实施例的基于软件的替换实施方式的示意性框图。所需功能可以在具有处理单元410的任意网络实体（该网络实体可以提供在HeNB 20或者以上的HeNB网关41、42、43、44、46或48中）中实施，所述处理单元410可以是具有控制单元的任意处理器或计算机设备，所述控制单元基于存储在存储器412中的控制程序的软件例程执行控制。该控制程序还可以单独存储在计算机可读介质上。程序代码指令从存储器412中取出并加载到处理单元410的控制单元中，以便执行以上特定于设备的功能的处理步骤，所述特定于设备的功能可以被实施为以上所提到的软件例程。所述处理步骤可以基于输入数据DI来执行并且可以生成输出数据DO。在HeNB 20的情况下，输入数据DI可以对应于用于触发连接建立的连接请求，并且输出数据DO可以对应于所选择的网关地址。在HeNB网关41、42、43、44、46或48的情况下，所述输入数据DI可以对应于对于LBO或其它分散核心网络相关过程的请求，并且输出数据DO可以对应于实施所请求的核心网络相关功能所要求的信令。

结果，HeNB和HeNB网关的以上实施例可以实施为包括代码工具的计算机程序产品，当在HeNB 20或者HeNB网关41、42、43、44、46或48或任意对应网络实体处的各个实体的计算机设备或数据处理器上运行时，所述代码工具用于生成各个实体的信令过程的每个步骤。

以上实施例的实施方式由此包括至少一部分EPC功能的分散并且将至少一部分EPC功能与HeNB GW共同设置。这是一种分散体系的新方法，原因在于EPC的分散以及HeNB体系迄今为止还被看作两个独立问题并且还没有给出同时针对这两个问题的解决方案。此外，以上所给出的解决方案的优势在于包含EPC元件的增强型HeNB GW不再被用于仅为HeNB提供服务，而且还被用于向宏eNB或由HeNB GW所提供服务的本地区域内任意类型的eNB提供服务。

以上实施例的其它显然的优势在于它们允许基站（例如，HeNB或eNB）本地的点处的批量互联网业务的本地疏导，即其允许互联网业务不通过中央EPC进行路由，由此降低了传送给/来自用户的信息的每比特成本。

而且，第五实施例可以被用来克服涉及HeNB GW故障的单点故障问题（独立于与其共同设置的EPC功能）。允许跨预先定义的相邻HeNB GW的池对受到HeNB GW故障影响的HeNB进行均匀分布。

概况来说，已经描述了一种方法、装置和计算机程序产品，其中经由无线接入设备和网关设备建立到核心网络的连接。无线接入设备的连接被限制到具有到核心网络的多节点连接的网关设备池的预先定义的核心网络地址群，并且选择单个地址来建立到网关设备之一的连接。所述网关设备被提供以中继功能，以用于基于无线接入设备的地址信息将单个输入地址映射到多个核心网络地址，所述网关设备还被提供以至少一个共同设置的分散核心网络功能。

本发明显然可以轻易扩展到任意服务和网络环境，而并不限制为LTE技术领域并且尤其不限制为家庭eNB。所提出的实施例可以结合无线网络中所部署的具有有限覆盖的任意基站来实施（通常被用于室内覆盖以及家庭区域中改进的用户体验）。所述实施例由此可以在所附权利要求的范围内有所变化。

Claims

1.一种提供网络接入的方法，所述方法包括：

a. 经由无线接入设备（20）建立到核心网络的连接；

b. 将所述无线接入设备（20）的连接限制到网关设备（41；42；43；44；46；48）池的预先定义的核心网络地址群，这些网关设备具有到所述核心网络的多节点连接；和

c. 选择单个地址来建立到所述网关设备（41；42；43；44；46；48）之一的所述连接。

2.一种提供网络接入的方法，所述方法包括：

a. 使用网关设备（41；42；43；44；46；48）来建立从无线接入设备（10）到核心网络的连接；

b. 向所述网关设备（41；42；43；44；46；48）提供中继功能，以用于基于所述无线接入设备（20）的位置信息将单个输入地址映射为多个核心网络地址；并且

c. 分散至少一个核心网络功能（205）并且将该至少一个核心网络功能（205）与所述网关设备（41；42；43；44；46；48）共同设置。

3.如权利要求1或2所述的方法，进一步包括经由单个互联网协议地址建立到所述网关设备（41；42；43；44；46；48）的用户平面连接。

4.如权利要求2所述的方法，进一步包括经由若干互联网协议地址和若干传输协议流将所述网关设备（41；42；43；44；46；48）连接到所述核心网络。

5.如之前任一项权利要求所述的方法，进一步包括经由包含单个传输协议流和单个互联网协议地址的单个传输协议关联建立到所述网关设备（41；42；43；44；46；48）的控制平面连接。

6.如之前任一项权利要求所述的方法，进一步包括利用预先定义的标识执行所述网关设备（41；42；43；44；46；48）的自动设置。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述预先定义的标识包括具有至少一个专用追踪区域代码的追踪区域。

8.如权利要求2至7中任一项所述的方法，其中所述至少一个核心网络功能（205）包括服务网关功能、分组数据网络网关功能、移动性管理功能中的至少一个，从而所述连接的用户平面和控制平面中的至少一个在所述网关设备（41；42；43；44；46；48）处终止。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述移动性管理功能是所述网关设备（44）本地的移动性管理实体池的一部分。

10.如权利要求8所述的方法，进一步包括使用在所述网关设备（41；42；43；44；46；48）处终止的业务的缺省载体。

11.如权利要求2至7中任一项所述的方法，其中所述至少一个核心网络功能（205）包括所述无线接入设备（20）的控制平面锚点功能，从而所述连接的用户平面在所述无线接入设备（20）处终止。

12.如权利要求2至11中任一项所述的方法，进一步包括使用所述至少一个核心网络功能（205）来提供本地路由而并不通过所述核心网络处的集中网关设备。

13.如权利要求12所述的方法，其中所述本地路由包括本地端到端路由和到外部分组数据网络的本地路由中的至少一个。

14.一种用于提供到核心网络的接入的装置，所述装置包括：

a. 连接器件（104），提供被限制到网关设备（41；42；43；44；46；48）池的预先定义的核心网络地址群的连接，这些网关设备具有到所述核心网络的多节点连接；和

b. 选择器件（104），用于从所述核心网络地址群选择单个地址来建立到所述网关设备之一的连接。

15.如权利要求14所述的装置，其中所述连接器件（104）适于经由包含单个传输协议流和单个互联网协议地址的单个传输协议关联建立到所述网关设备（41；42；43；44；46；48）的控制平面连接。

16.如权利要求14或15所述的装置，其中所述连接器件（104）适于经由单个互联网协议地址建立到所述网关设备（41；42；43；44；46；48）的用户平面连接。

17.一种包括如权利要求14所述的装置的无线接入设备。

18.一种用于建立从无线接入设备（20）到核心网络的连接的装置，所述装置包括：

a. 中继器件（204），用于基于所述无线接入设备的位置信息将单个输入地址映射为多个核心网络地址；和

b. 至少一个共同设置的分散核心网络功能（205）。

19.如权利要求18所述的装置，其中所述中继器件（204）被配置为经由若干互联网协议地址和若干传输协议流提供到所述核心网络的连接。

20.如权利要求18或19所述的装置，其中所述中继器件（204）提供了所述无线接入设备（20）和其它无线接入设备或提供宏小区的宏接入设备之间的逻辑信令接口。

21.如权利要求18至20中任一项所述的装置，其中所述至少一个核心网络功能包括服务网关功能、分组数据网络网关功能、移动性管理功能中的至少一个，从而所述连接的用户平面和控制平面中的至少一个在所述网关设备（41；42；43；44；46；48）处终止。

22.如权利要求21中任一项所述的装置，其中所述移动性管理功能是所述网关设备（44）本地的移动性管理实体池的一部分。

23.如权利要求21所述的装置，其中所述至少一个核心网络功能（205）被配置为使用在所述网关设备（41；42；43；44；46；48）处终止的业务的缺省载体。

24.如权利要求18至23中任一项所述的装置，其中所述至少一个核心网络功能包括所述无线接入设备（20）的控制平面锚点功能，从而所述连接的用户平面在所述无线接入设备（20）处终止。

25.如权利要求18至24中任一项所述的装置，其中所述装置被配置为使用所述至少一个核心网络功能（205）来提供本地路由而并不通过所述核心网络处的集中网关设备。

26.如权利要求25所述的装置，其中所述本地路由包括本地端到端路由和到外部分组数据网络的本地路由中的至少一个。

27.一种包括如权利要求18所述的装置的网关设备。

28.一种包括如权利要求14或18所述的装置的芯片模块。

29.一种计算机程序产品，包括在计算机设备上运行时产生如权利要求1或2的方法步骤的代码工具。