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CN102763441A - 用于支持到相同apn的多个同时pdn连接的方法和移动终端设备 - Google Patents

用于支持到相同apn的多个同时pdn连接的方法和移动终端设备 Download PDF

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CN102763441A
CN102763441A CN2011800092027A CN201180009202A CN102763441A CN 102763441 A CN102763441 A CN 102763441A CN 2011800092027 A CN2011800092027 A CN 2011800092027A CN 201180009202 A CN201180009202 A CN 201180009202A CN 102763441 A CN102763441 A CN 102763441A
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Abstract

本发明公开了一种用于支持选择移动终端的PDN连接的方法，其中，所述移动终端连接到接入点，且所述移动终端处于具有经由PDN网关(第一PDN网关)到APN的至少一个进行中的会话的主动模式下，所述方法的特征在于以下步骤：监视比所述第一PDN网关更适合的PDN网关(第二PDN网关)是否变得可用于所述移动终端，如果可用，通过建立到所述第二PDN网关的新的PDN连接，来建立所述移动终端到所述APN的任何新会话，同时保持与到所述第一PDN网关的现有PDN连接相关联的已经进行中的会话。此外，本发明还公开了一种具有PDN连接选择支持的移动终端。

Description

用于支持到相同APN的多个同时PDN连接的方法和移动终端设备
技术领域
本发明涉及一种用于支持选择移动终端的PDN连接的方法，其中，所述移动终端连接到接入点，且所述移动终端处于具有经由PDN网关(第一PDN网关)到APN的至少一个进行中的会话的主动模式下。
此外，本发明涉及一种具有PDN连接选择支持的移动终端，其中，所述移动终端连接到接入点，且所述移动终端处于具有经由PDN网关(第一PDN网关)到APN的至少一个进行中的会话的主动模式下。
背景技术
通常地，在基于网络的移动网络中，移动性管理功能判定哪个网关应当处理特定的移动终端，例如在演进分组系统(EPS)的术语中是用户设备(UE)。例如，在EPS网络中，负责切换执行判定的这种移动性管理功能驻留在被称为MME(移动性管理实体)的网络组件中。更具体地，当UE请求发起到APN(接入点名称)的新会话时，MME针对该UE来选择PDN(分组数据网络)网关，必须经由该PDN网关来建立相应PDN连接。
近些年来，UE的支持多个PDN连接的概念已赢得了越来越多的重要性。在当前的解决方案中，支持多个APN的UE可以具有不同的PDN连接(对应于不同的IP地址)，每个PDN连接与不同的APN(例如，互联网、IMS等等)相关联。在图1中示出了反映该情形的典型场景。其中，连接到基站的UE正在运行不同的PDN连接。经由PDN网关P-GW1，UE与互联网相关联，经由P-GW2，UE与IMS(IP多媒体子系统)相关联，以及经由P-GW3，UE与私有网络相关联。
尽管UE建立的不同PDN连接被定向到不同的APN，根据当前标准，不支持UE具有通过相同的无线技术连接到相同APN的多个PDN连接。例如，当前的标准3GPP 24.301在节6.5.1.4中规定了不同的情况，在这些情况中，网络不接受来自UE的针对PDN连接的请求。不接受这种请求的一个原因是不允许针对给定APN的多个PDN连接(在#55中规定的)。此外，在节6.5.1.6中，规定了网络侧的异常情况，其中存在以下情况：网络接收具有与已经存在的PDN相同APN和PDN组合的类型的PDN连接请求消息。
一般而言，当UE正在使用PDN连接来访问特定APN时，相关PDN网关(针对所考察的APN)不改变，直到UE或网络断开该PDN连接。为了避免服务破坏，仅在空闲移动性(idle mobility)期间，P-GW重定位才可行，因为只要简单地拆掉现有的PDN连接并针对目标P-GW重新建立PDN连接。因此，只要UE具有用于访问特定APN的PDN连接(即，处于主动模式下)，根据现有技术的UE将始终使用相同的P-GW来建立到达相同APN的任何新会话。
在Hitachi最近的提议(3GPP TSG SA WG2Meeting#77，S2-100408)中，建议了将进行中的PDN连接从“很快要阻塞”的P-GW迁移至没那么阻塞的P-GW上。然而直观上，该操作过于复杂且可能具有对服务连续性的严重影响。
发明内容
因此本发明的目标是对具有初始描述类型的方法和移动设备以下述方式来改进和进一步开发：通过采用容易实现的手段，在针对新会话建立新的优化PDN连接的方面上，对启动到特定APN的新会话感兴趣的移动终端的支持加以改进，同时不破坏移动终端到相同APN的进行中的PDN连接和对应的进行中的会话。
根据本发明，由包括权利要求1的特征的方法来实现前述目标。根据该权利要求，这种方法的特征在于以下步骤：
监视比所述第一PDN网关更适合的PDN网关(第二PDN网关)是否变得可用于所述移动终端，
如果可用，通过建立到所述第二PDN网关的新的PDN连接，来建立所述移动终端到所述APN的任何新会话，同时保持与到所述第一PDN网关的现有PDN连接相关联的已经进行中的会话。
此外，由包括权利要求17的特征的移动终端来实现上述目标。根据该权利要求，这种移动终端的特征在于其包括：
接收装置，用于收集比所述第一PDN网关更适合的PDN网关(第二PDN网关)是否变得可用的信息，以及
判定装置，用于如果可用，通过建立到所述第二PDN网关的新的PDN连接，来建立到所述APN的任何新会话，同时保持与到所述第一PDN网关的现有PDN连接相关联的已经进行中的会话。
根据本发明，首先已经认识到基本上移动终端需要启动到相同APN的多个会话。此外，已经认识到：将到所考察的APN的现有PDN连接用于新的会话可能具有若干方面的缺点。作为解决方案，本发明提出了以下机制：当对于使用给定PDN连接来访问特定APN的移动终端，更优化/合适的PDN网关变得可用时，例如，作为移动终端执行切换到新接入点的结果，在UE想要发起到相同APN的新会话时，移动终端应当建立到更优化的PDN网关的新的PDN连接。因此，本发明设计了以下机制：使得移动终端能够建立到与之前一样的相同APN的另一个优化PDN连接(例如，在来自网络的触发时，或在移动终端本身判断恰当时)。
理所当然地，在同一时间，比第一PDN网关(即，当前使用的PDN网关)更优化/合适的多于一个PDN网关可以变得可用。据此，将术语“第二PDN网关”理解为可能包括多个PDN网关(例如，第三PDN网关、第四PDN网关等)，然后可以从中选择例如最优化/合适的PDN网关。例如，如果移动终端持续移动，其可以始终针对新会话来选取最优的PDN网关，而将老的会话保持在建立它们的PDN网关上。
应用根据本发明的方法，即在主动移动期间添加用于新IP流的移动终端的“合适”PDN连接，同时维持进行中的PDN连接，使得移动终端能够始终具有优化的PDN连接。如果附近的且负载不多的PDN网关变得可用，则可以有利地应用本发明的典型场景包括例如以下场景：行进了长距离同时保持长期会话的移动终端，或者甚至更有可能发生的以下场景：在SIPTO(选择IP业务卸载)上下文中。在任何情况下，作为结果，本发明对于运营商具有重要的好处，具体地，在以下方面具有重要的好处：有效的负载平衡、数据业务路由优化、服务本地化、对SIPTO(选择IP业务卸载)的有效支持、整体网络资源的节约等等。然而，应当注意到本发明仅考虑了支持到相同APN的多个同时PDN连接的移动终端。
关于对PDN网关的合适程度的有效和一致的确定，可以规定考虑与PDN网关的特定特性相关的特定参数。具体地，可以根据PDN网关的能力、其负载和/或其相对于移动终端的地理临近度来确定PDN网关的合适程度。在该上下文中，可以规定根据预定义的策略对多个不同参数进行考虑和加权，可以由网络运营商来指定该预定义的策略。例如，可以将仅具有很少负载的PDN网关视为比具有相当重负载的PDN网关更合适，尽管其到移动终端的距离可能更长。
根据优选实施例，可以规定已执行了到另一个接入点的切换的移动终端执行针对更合适PDN网关的主动搜索。尽管即使在移动终端保持在相同区域中(即，在相同小区中)的情况下，移动终端所使用的当前PDN网关也可能丧失其作为最合适PDN网关的状态，即，在PDN网关变为重负载的情况下。截至目前，在切换之后执行主动搜索被证明是移动终端使用到最优PDN网关的PDN连接来建立任何新会话的有效手段。
一般而言，可以规定由移动性管理实体(根据相应EPS标注，下文中将其称为MME)来执行对更合适PDN网关的可用性的监视。MME可以应用不同的机制，以检查针对特定移动终端，是否存在任何更适合的PDN网关可用。在该上下文中，规定MME具有特定网关选择机制。此外，规定MME提前了解了与PDN网关相关的实时信息(例如，负载)。例如，MME可以使用跟踪区域更新(TAU)过程向UE指示(在响应中)更优化的PDN网关可用。附加地或备选地，MME可以将S5/S11接口用于交换与可能PDN网关的负载相关的信息。
在MME已断定比移动终端当前采用的一个PDN网关更合适的一个或多个PDN网关可用于移动终端的情况下，MME可以向移动终端指示该点，优选地通过使用NAS(非接入层)信令(例如，切换命令消息)。在特定实施例中，指示包括标志(flag)，当移动终端想要发起到APN的新会话时，移动终端基于该标志来建立新的优化PDN连接。此外，该指示可以是对已被MME识别为更合适的一个或多个PDN网关的一个或多个IP地址的精致(exquisite)指示。
有利地，当移动终端想要建立到APN(该APN与其已经具有进行中的PDN连接)的新会话时，移动终端向MME查询(例如，使用NAS信令)其应当使用现有PDN连接还是考虑新的PDN连接。与上述由MME发起的解决方案相比，由移动终端发起的解决方案有时可以产生从移动终端到MME的不必要的查询。然而，除了允许到相同APN的多个PDN连接所需的修改之外，在网络级别不需要其它修改。可以基于不同的参数来进行对MME的查询。例如，可以规定当移动终端希望建立到APN的新PDN连接时，移动终端向MME查询要使用的合适的PDN网关。备选地，在目标是减少信令开销的情况下，可以规定在移动终端已建立了其到APN的最新的PDN连接之后，仅在发生特定事件的情况下，才向MME发送查询。例如，该特定事件可以包括：移动终端已执行了一定数目的切换，已移动了特定距离，和/或已进入了新的跟踪/服务区域。其他策略是可能的，例如仅在特定时间段之后，或仅在特定时间期间移动终端已进入了特定区域之后，才发送查询。
根据另一优选实施例，除了由移动终端本身或MME来发起对最优PDN网关的识别之外，可以规定由当前PDN网关主动提议时，触发移动终端针对任何新会话来考虑更优化的PDN网关。例如，当当前/第一PDN网关(即，移动终端到APN的至少一个进行中的会话所经由的PDN网关)意识到移动终端由另一PDN网关来提供服务是更恰当时，当前/第一PDN网关可以简单地针对任何新会话来拒绝任何呼入请求。具体地，当前/第一PDN网关可以通过向移动终端发送错误消息来实现对请求的拒绝。然而该操作要求PDN网关具有针对特定网络协议(例如，网际协议(IP))的每个流/会话来过滤业务的能力，以及要求PDN网关了解其他PDN网关的集合的最优性，具体地，相邻PDN网关的集合的最优性。可以使用在PDN网关之间的新接口，在相邻PDN网关之间交换该信息，可由O&M(运营和管理)来分发该信息，或规定该信息在MME处可用(如前所述，经由S5/S11接口聚集)，可以由MME来分发该信息。
有利地，当当前/第一PDN网关(即，移动终端到APN的至少一个进行中的会话所经由的PDN网关)开始在预定义的条件下运行时，其向移动终端通知经由其他PDN网关建立到APN的任何新的PDN连接。可以向与该PDN网关具有进行中连接的所有移动台发送这种通知。可以由网络运营商指定的预定义的条件之一可以例如涉及超过特定阈值的PDN网关的负载。在特定实施例中，通过使用S5/S11接口以及经由MME的NAS信令来实现该通知。备选地，可以采用针对该目的而特别设计的新的和特定的信令消息。在另一特定实施例中，通过在PDN网关和移动终端之间交换的数据分组中或在现有信令消息中或在二者中设置标志，例如通过使用PCO(协议配置选项)，来实现该通知。
根据另一优选实施例，可以规定，移动终端在建立新IP会话(包括所有类型的IP流和/或连接)时，将新IP会话与其对应的PDN网关绑定。用于这种绑定的直接方案将是将“目的对端的IP地址、应用类型和协议类型”与PDN网关进行映射。在该上下文中，重要的是注意到：基于目的对端的IP地址、应用类型和底层协议类型来定义的会话可以具有多于一个协议类型，例如SIP(会话发起协议)、RTP(实时传输协议)和RTCP(实施控制协议)。通过这样做，移动终端始终记住它们的哪个IP流/连接/会话使用哪个PDN连接。当移动终端的与特定PDN连接相关联的所有IP流/连接/会话都结束时，移动终端可以触发释放所考察的PDN连接，以释放相应资源。
附图说明
存在如何以有利方式来设计并进一步开发本发明的教导的若干方式。为此，一方面参考从属于专利权利要求1和17的专利权利要求，且另一方面参考针对附图所示的本发明的实施例的优选示例的以下解释。关于在附图的帮助下对本发明的实施例的优选示例的解释，将解释该教导的一般优选实施例和进一步的发展。在附图中：
图1是示出了根据现有技术的UE已建立了多个PDN连接的场景的示意图，
图2a是示出了根据现有技术的UE已建立了第一PDN连接的示意图，
图2b是示出了图2a的场景的示意图，且根据现有技术的UE已建立了附加会话，以及
图3是示出了根据本发明的实施例的具有优化PDN连接选择支持的场景的示意图。
具体实施方式
图2a示出了根据现有技术的场景，其中，假定支持多个APN的UE(用户设备)位于接入点eNB1的覆盖区域(由圆来指示)内。工作在主动模式下且已建立了到eNB1的连接的UE具有与PDN的进行中的会话，该会话被标记为PDN-连接1。如箭头所示，经由PDN网关LP-GW1(本地P-GW1)来建立PDN-连接1。
图2b示出了在稍后时间点上的、在UE已执行了从eNB1到eNB2的切换之后的图2a的场景。当连接到eNB2时，在特定时间上UE想要发起到相同APN(即到所示PDN)的新会话(会话2)，同时保持老的会话依然有效。尽管在切换之后，新的和更合适的PDN网关(例如，在负载和/或与UE的地理临近度方面)变得可用，其为LP-GW2，UE继续使用老的PDN网关(LP-GW1)来接收新会话2的数据。如图所示，针对信令(虚线箭头)和数据(实线箭头)，都经由eNB2、EPC(演进分组核心)的S-GW(服务网关)和LP-GW1来建立在UE和PDN之间的连接。这是由于以下事实：根据现有技术，UE不可能改变到特定APN的PDN连接，除非UE变为处于空闲移动性下。PDN网关的改变(在图2b的情况中，从LP-GW1变为LP-GW2)将导致老的PDN连接直接被拆掉。
图3示意性地示出了实现根据本发明的实施例的方法的场景。底层结构与图2a和2b中一样，其中，UE在连接到eNB1时经由LP-GW1建立了到所示PDN的PDN连接1。在特定时间点上，UE执行从eNB1到eNB2的切换。该切换导致经由LP-GW1和S-GW2来导向PDN-连接1的会话的数据，如实线箭头所示。
在该解决方案中，UE希望与相同PDN建立新会话。根据本发明且与图2b所示场景相反，UE包括接收装置，用于收集比当前使用的PDN网关更合适的PDN网关是否变得可用的信息。此外，UE包括判定装置，用于经由尽可能最优的PDN网关来建立与相同PDN的任何新会话，同时保持使用已经存在的PDN连接的任何进行中的会话。
在图3的实施例中，监视过程得到：在执行过切换之后，对于UE，LP-GW2是比LP-GW1更合适的PDN网关，因为LP-GW2到UE的地理距离更小。因此，UE经由新的PDN网关LP-GW2来建立新的PDN连接，并使用该新的PDN连接来启动到APN的任何新会话，如虚线箭头所示。进行中的会话将保持使用老的ODN连接，即，使用老的PDN连接的老的会话将不会受到破坏，且将继续进行直到其结束。然后将遵循现有技术过程来拆掉老的PDN连接。
在图3中，将根据本发明的实施例的方法应用于以下场景：UE执行切换到区域中，在该区域中，另一最优PDN网关变得可用。然而，即使UE保持在相同区域(即相同小区)，且其连接的PDN网关丧失其最优性(例如，变为负载过重)且另一最优PDN网关(例如，负载较轻的PDN网关)可用，也可以应用该解决方案。
此外，在通过图3所示的实施例中，由UE本身来发起用于建立任何新会话的到更合适PDN网关的改变。然而，根据另一实施例，可以是网络的MME来触发UE考虑将更优化的PDN网关用于任何新会话。根据又一实施例，可以由UE当前关于到APN的现有会话所正在使用的PDN网关来发起对更合适PDN网关的考虑的过程。例如，当当前使用的PDN网关意识到UE最好应当由另一PDN网关提供服务，其可以简单地拒绝针对新会话的任何请求。此外，当当前使用的PDN网关开始在特定条件下运行时，具体地，当其开始超过预定义的负载阈值时，其可以向具有与PDN网关的进行中连接的所选UE集合通知：建立与其他PDN网关的新的PDN连接，以容纳新的会话。
对于已受到前述描述和相关附图中呈现的教益的与本发明相关的领域中的技术人员，本文阐述的本发明的很多修改和其他实施例将是显而易见的。因此，应当理解本发明不受限于所公开的特定实施例，且修改和其他实施例预期应被包括在所附权利要求的范围中。尽管本文使用了特定术语，仅以一般性和描述性的方式来使用它们，且它们不用于限制目的。

Claims (17)

1.一种用于支持选择移动终端的PDN连接的方法，其中，所述移动终端连接到接入点，且所述移动终端处于具有经由第一PDN网关到APN的至少一个进行中的会话的主动模式下，
所述方法的特征在于以下步骤：
监视比所述第一PDN网关更适合的第二PDN网关是否变得可用于所述移动终端，
如果可用，通过建立到所述第二PDN网关的新的PDN连接，来建立所述移动终端到所述APN的任何新会话，同时保持与到所述第一PDN网关的现有PDN连接相关联的已经进行中的会话。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，根据PDN网关的能力、其负载和/或其相对于移动终端的地理临近度来确定PDN网关的合适程度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在已执行了到另一接入点的切换之后，所述移动终端执行针对更合适PDN网关的主动搜索。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，由移动性管理实体“MME”来执行对更合适PDN网关的可用性的所述监视。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述移动性管理实体“MME”优选地通过使用NAS“非接入层”信令向所述移动终端指示一个或多个合适的PDN网关可用于所述移动终端。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述指示包括标志和/或对所述一个或多个合适的PDN网关的一个或多个IP地址的明确指示。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，当所述移动终端希望建立到所述APN的新会话时，所述移动终端向所述移动性管理实体“MME”查询要使用的合适的PDN网关。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述移动终端已建立了其到所述APN的最新的PDN连接之后，仅在发生特定事件的情况下，才向所述移动性管理实体“MME”发送所述查询。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述特定事件包括：所述移动终端已执行了一定数目的切换、已移动了特定距离、和/或已进入了新的跟踪/服务区域。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，在所述第一PDN网关意识到所述移动终端由另一PDN网关来提供服务是更恰当的情况下，所述第一PDN网关拒绝来自所述移动终端的针对任何新会话的任何请求。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一PDN网关通过向所述移动终端发送错误消息来实现对请求的拒绝。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，在所述第一PDN网关开始在预定义的条件下运行时，所述第一PDN网关向所述移动终端通知经由其他PDN网关建立到所述APN的任何新会话。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，通过使用S5/S11接口以及经由移动性管理实体“MME”的NAS信令来实现所述通知。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，通过在所述第一PDN网关和所述移动终端之间交换的数据分组中、或在现有信令消息中设置标志，来实现所述通知。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其中，所述移动终端将其建立的到所述APN的会话与对应的PDN网关绑定。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其中，在与相应PDN网关相关联的所有IP流和/或会话都完成的情况下，所述移动终端触发对PDN连接的释放。
17.一种具有PDN连接选择支持的移动终端，其中，所述移动终端连接到接入点，且所述移动终端处于具有经由第一PDN网关到APN的至少一个进行中的会话的主动模式下，
所述移动终端的特征在于所述移动终端包括：
接收装置，用于收集比所述第一PDN网关更适合的第二PDN网关是否变得可用的信息，以及
判定装置，用于如果可用，通过建立到所述第二PDN网关的新的PDN连接，来建立到所述APN的任何新会话，同时保持与到所述第一PDN网关的现有PDN连接相关联的已经进行中的会话。
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