CN101502166B - 在接入网关节点中提供一种数据功能 - Google Patents

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Abstract

接入网关节点将控制节点耦合到外部数据网络，其中控制节点和接入网关节点被用于无线通信网络中。接入网关节点包括一种数据功能，以在控制节点和外部网络之间对包含通信数据的分组进行路由。到控制节点的一个接口使得在该数据功能和控制节点的控制功能之间的控制消息能够交换。

Description

在接入网关节点中提供一种数据功能
技术领域
本发明通常涉及在一个接入网关节点中提供数据功能。
背景技术
移动或无线通信网络能够支持移动站和其他端点之间的电路交换和分组交换通信(如语音通信，数据通信等)，该其他端点可以是连接到像公共交换电话网(PSTN)或分组数据网(如局域网，互联网等)这样的网络的另一个移动站或端点。支持分组交换通信的无线通信网络的例子包括依照GSM(全球移动系统)或UMTS(通用移动电信系统)标准运作的网络，如同第三代合作伙伴计划(3GPP)所定义的。
现有的GSM/UMTS网络包括用于提供分组服务(如互联网协议(IP)分组服务)的GPRS(通用分组无线业务)核心网。核心网也提供对额外任务如记账和合法监听(由法律强制实体进行的通信监听)的支持。GPRS核心网包括服务GPRS支持节点(SGSN)和网关GPRS支持节点(GGSN)。GGSN为GPRS核心网和外部分组数据网之间的网关。在上行链路方向，GGSN把通过隧道从SGSN接收到的用户数据通信拆封(detunnel)，并通过外部数据网发送外部数据分组(如IP分组)。在下行链路方向，GGSN接收来自外部数据网的IP分组，并通过隧道传输(tunnel)用户数据通信到SGSN。SGSN执行多种任务，包括移动管理、会话管理、记账等。
传统上，用户数据通信经过其路径上的SGSN数据平面和GGSN数据平面从移动站(用户设备)传送到外部数据网。结果，如果分配给SGSN数据平台的资源(硬件和软件)不充分的话，SGSN数据平面就成为用户数据通信的瓶颈。因此，SGSN数据平面通常被设计为具有充足的资源以处理来自连接到该特定SGSN的无线网络资源的所有可能的用户数据通信总量。结果，在大多数时间上数据平面资源总是得不到全部利用，这就导致在低通信量时间段期间资源的低效使用。
发明内容
大体上，在无线核心网的接入网关节点(例如GGSN)中提供一种数据功能，其中该数据功能被单个控制节点(例如SGSN)中的控制功能听控制。
通过下面的说明书、附图以及权利要求，其他的或可选的特征是显而易见的。
附图说明
图1和2示例了根据某些实施例的无线通信网络的结构。
图3为包括服务GPRS支持节点(SGSN)和网关GPRS支持节点(GGSN)的无线通信网络的框图，根据某些实施例，SGSN和GGSN被配置为用于3G(第三代)无线接入网。
图4为包括SGSN和GGSN的无线通信网络的框图，根据某些实施例，SGSN和GGSN被配置为用于2G(第二代)无线接入网。
图5为根据一个实施例，由SGSN选择GGSN中的用户数据功能(SDF)和与该SDF建立会话的过程的消息流程图。
图6为根据某些实施例，由SGSN所执行的过程的流程图。
图7为根据某些实施例，由SDF所执行的过程的流程图。
图8为根据某些实施例，与SGSN和SDF耦合的SDF目录(directory)所执行的过程的流程图。
具体实施方式
在下面的说明中，多个细节被提出以理解本发明。但是，本领域技术人员应当理解的是，实践本发明可以不需要这些细节并且来自所描述的实施例的多种变化或修改是可能的。
根据某些实施例，图1示出了无线通信网络的实例布置。图1中描述的无线通信网络为GSM(全球移动系统)或UMTS(通用移动电信系统)无线通信网络。GSM/UMTS无线通信网络包括GPRS(通用无线分组业务)核心网100，其包括2G(第二代)无线接入网102，用于和移动站104进行无线通信。核心网100还包括服务GPRS支持节点(SGSN)106以及网关GPRS支持节点(GGSN)108。每个SGSN106耦合于无线接入网102和GGSN108之间。
SGSN所执行的任务包括移动管理、会话管理、记账等。每个GGSN108为核心网100和外部数据网110之间的有效网关，外部数据网110例如是互联网或某些其他类型的网络。外部数据网110可以是执行分组交换通信(如互联网协议(IP)通信)的分组数据网络。在互联网工程任务组(IETF)请求注解(RFC)791中描述了IP的一个版本，命名为“互联网协议”，日期为1981年9月；以及在RFC2460中描述了IP的另一个版本，命名为“互联网协议，版本6，IPv6规范”，日期注明为1998年12月。
传统上，每个SGSN和GGSN可包括一个对用户数据通信进行路由的各自的用户数据平面。同样，每个SGSN和GGSN还包括一个各自的控制平面。传统SGSN的数据平面可被认为包括执行数据分组路由和传送任务的用户数据功能(SDF)，利用SDF将分组在上行链路方向从接入网(如无线接入网102)转送到GGSN，在下行链路方向从GGSN转送到接入网。传统SGSN的控制平面可被认为包括执行移动管理和用户管理，如3GPP TS23.060中所描述的任务的用户控制功能(SCF)。在传统SGSN中SCF控制SDF的运作。在用户数据功能或用户控制功能上下文中使用的术语“功能”指的是相应的数据平面或控制平面的硬件和/或软件。
根据某些实施例，作为在SGSN中提供SGSN的SCF和SDF的代替，SCF和SDF被分离从而SCF存在于SGSN中而SDF存在于GGSN中。SDF由图1中的参考标记112示出。SCF未在图1中示出但在下文所描述的图3和4中示出。通过将SGSN的SDF设置在GGSN中而不是在SGSN中，可提供多种好处。举例来说，整个无线通信网络的忙时容量需求可被用于计算应当分配到无线通信网络上的数据平面资源(硬件和软件)。然后数据平面资源能被分配到网络中的所有GGSN上。这和SGSN数据平面资源完全存在于SGSN中的传统的方案是相反的，在这种情况下，SGSN的数据平面资源典型地依据容量来设计以处理来自连接到该SGSN的无线网络资源的所有可能的用户通信总量。在许多情况中，SGSN的数据平面的资源在大多数时间没有被全部使用。
通过将SGSN SDF分配到无线通信网络的GGSN108而不是SGSN上，可实现SDF组件的更有效的使用。如图1所描述的，每个SGSN106耦合到各自的GGSN108中的所有SDF112。虚线表示控制链路(通过该链路控制消息被传送)，同时SGSN106和SDF112之间的实线代表通信链路，通过该通信链路用户数据通信被传送。虽然图1示出了连接到相应的GGSN中的所有SDF的所有SGSN，但要注意的是在其他实现方式中不同SGSN可连接到不同SDF群。
SGSN106和GGSN108指的是直达隧道(direct-tunnel)SGSN(DT-SGSN)和直达隧道GGSN(DT-GGSN)。术语“直达隧道”指的是根据某些实施例的一种布置，其中SGSN SDF被移出SGSN而移进GGSN。在接下来的讨论中，DT-SGSN和DT-GGSN仅仅指SGSN和GGSN。在某些情况中，也参考标准或普通的SGSN或GGSN——标准或普通SGSN或GGSN是SGSN的SDF依然存在于标准或普通SGSN中而不是配置于标准或普通GGSN中的情况。
图1的布置提供了在SGSN106和相应GGSN108中的SDF之间的一种多对多关系。该多对多关系允许无线通信网络中的GGSN108之间平衡通信负载。根据下文所描述的算法可以完成负载平衡。根据某些实施例，SGSN中的SCF继续控制GGSN中的相应SDF。通过在SGSN中提供SCF可以提供的好处是，记账、法定监听以及其他SGSN任务被执行的方式不需要改变。同样，通过在SGSN中提供SCF，GGSN108可被用于漫游情况中。对于无线通信网络之外的另一个GGSN，该GGSN表现为一个SGSN，其用于给从其他网络漫游进入在配置了GGSN中的SDF的网络的移动站提供服务。
如上所述，SGSN和GGSN被用于GSM/UMTS无线通信网络中。依照某些实施例的技术能被应用于其他无线通信网络中。更一般地，GGSN可被认为是一种接入网关节点，其被提供在无线通信网络的边缘处以在无线通信网络中的移动站和耦合到外部数据网络的外部网络设备之间对数据进行路由。SGSN可被认为是一种无线通信网络中的控制节点，以提供多种控制任务，如移动管理、记账等。
图1所描述的另一个节点是与SGSN106和SDF112进行通信的SDF目录节点114。SGSN106使用SDF目录节点114来找到无线通信网络中的SDF。虽然图1中只描述了一个SDF目录节点114，但需要注意的是在无线通信网络中可使用多个SDF目录节点。通常，SDF目录节点114包括属于在GGSN中实现的SDF的信息数据库。该数据库将GGSN识别符与各自的SDF地址相关(注意每个GGSN可包括一个或多个SDF)。该数据库可被SGSN接入从而在建立会话期间选择一个SDF。
图1描述了一种情况，其中分组数据在移动站104和核心网100之间通过2G无线接入网102传送。另一方面，图2描述了通过3G无线接入网202的分组通信。通常，2G无线接入网提供比3G网络更低宽带的分组通信。虽然在图1和2中被分别描述，但要注意的是单个无线通信网络可同时包括2G无线接入网和3G无线接入网。在本发明某些实施例的上下文中，2G和3G情况之间的主要不同在于用户通信的数据路径被直接从3G无线接入网202到GGSN108中各自的SDF112建立起来，而对于2G的情况，用户通信通过SGSN106中的协议堆栈层传送到相应的SDF112。
图3更详细地显示了3G布置。正如图3中描述的，SGSN106包括执行有关GGSN108中的SDF112的控制任务的SCF302。SGSN106还包括从3G无线接入网202接收IuPS控制消息的信令网关304。IuPS指的是3G无线接入网和GPRS核心网100之间的接口。IuPS允许控制和通信消息在3G无线接入网202和GPRS核心网之间传送。虽然根据某些实施方式参考了IuPS接口，但要注意的是在其他实施方式中可使用其他接口。
根据某些实施例，在3G无线接入网202和SGSN106之间提供IuPS接口的IuPS控制部分，同时在3G无线接入网202和GGSN108中的SDF112之间提供IuPS数据部分(305)。也就是说，直接数据链路被从3G无线接入网202到相应的SDF112建立起来。这和传统的布置是不同的，在传统布置中数据链路仅从3G无线接入网202到SGSN中的一个SDF被提供。
如同在图3中所描述的，在3G无线接入网202和SDF112之间的GTP-U隧道中提供IuPS用户通信。GTP代表3GPP TS29.060描述的GPRS隧道协议的一个版本，。GTP被分为GTP-C和GTP-U，其中GTP-C用于GPRS核心网中以在SGSN和GGSN之间发送信号。另一方面，GTP-U被用于在GPRS核心网中以及在无线接入网和核心网之间携带用户数据。用户数据可以IP分组的形式通过GTP-U隧道传送。
如同图3中进一步描述的，在SCF302和SDF112之间提供SCF-SDF信令链路306。SCF-SDF信令链路携带控制消息以允许SCF302控制SDF112。同样，SCF302可操作地接入SDF目录114以检索SDF列表，且当SDF注册或注销时SDF112可与SDF目录114进行通信。每个SCF和SDF都包括一个到SCF-SDF信令链路306的接口。
GGSN108还包括GGSN控制平面308和GGSN数据平面310。GGSN控制平面308和数据平面310未对传统的GGSN控制和数据平面进行修改。在上行链路方向，来自无线接入网202的用户数据通信通过链路305(通过GTP-U隧道)被传送到SDF，利用SDF112将用户数据通信传送到GGSN数据平面310。然后GGSN数据平面310将来自SDF112的用户数据通信拆封以将包含用户数据通信的数据分组(例如IP分组)通过Gi接口312发送到外部数据网络110。Gi接口是GGSN到外部数据网的一个接口(或链路)。在下行链路方向，来自外部数据网110的用户数据通信通过Gi接口312被路由到GGSN数据平面310，其随后通过链路305将用户数据通信经过SDF112路由回无线接入网202。无线接入网202将用户数据通信路由到移动站104。上面的情况描述了移动站104在其本地无线通信网络中的情况。
在漫游情况中，其中移动站104从另一个无线通信网络访问，SDF112提供到漫游移动站104所在的本地网络中的GGSN316的Gp接口314。该Gp接口为两个不同无线通信网络中的SGSN和GGSN之间的接口(其在3GPP TS23.060和29.060中有所描述)。注意GGSN108不包括SGSN SCF——作为结果，Gp信令链路必须在SGSN106中的SCF302和GGSN316之间建立起来。该Gp信令链路由GTP-C提供。可选的，SCF302和GGSN316之间的信令消息可通过GGSN108传送。
GGSN316可以是普通的GGSN(在GGSN中未配置SGSN SDF的GGSN)或DT-GGSN。用户数据通信在SDF112和GGSN316之间的GTP-U隧道中被承载。从GGSN316的观点来看，GGSN108中的SDF112表现为位于SGSN中的SDF112。
图3中描述的布置在单个无线通信网内的非漫游环境中也是有用的，其中提供了两种类型的GGSN，一种类型是DT-GGSN108，而另一种类型是普通GGSN316。DT-GGSN108能提供在无线接入网202和普通GGSN316之间的SDF(DT-GGSN108对于GGSN316还表现为SGSN)。在这种情况中，DT-GGSN108和GGSN316之间的接口为Gn接口(其也在TS23.060和29.060中有所描述)，其中Gn接口是在同一个无线通信网络中的SGSN和GGSN之间的接口(或链路)。
对于另一个GGSN表现为SGSN的能力允许DT-GGSN能够支持(1)必须通过移动站本地网中的GGSN接入外部数据网的漫游移动站，和(2)具有不同类型GGSN(DT-GGSN和普通GGSN)的无线通信网络。
注意DT-GGSN具有3GPP所规定的普通GGSN的传统能力从而DT-GGSN能依照3GPP标准与普通SGSN相互操作。
每个SGSN106和GGSN108分别包括中央处理单元(CPU)320或324(或多个CPU)。一个(或多个)CPU耦合到各自的存储器322，326。SGSN中的SCF302的软件可在一个(或多个)CPU320上执行，同时GGSN中的SDF112的软件可在一个(或多个)CPU324上执行。虽然未显示，但SDF目录114也可以包括一个或多个CPU，和可在一个或多个CPU上执行的SDF目录114中的软件。SDF目录114可被实现为包括软件和硬件的节点，或者SDF目录114可在执行其它任务的节点中实现，其中这样的节点包括一个或多个CPU。
如上所述，图3示例了当3G无线接入网202被用于在移动站104和外部网络110之间传送用户数据通信时，在GGSN108中实现SDF112的布置。另一方面，图4示例了当2G无线接入网102涉及在移动站104和外部数据网络110之间的通信时，在GGSN108中实现SDF112的布置。图4和图3中相同的单元共享相同的附图标记——这些共同的单元不再通过图4作进一步讨论。
正如图3的布置的情况，图4的SGSN106也包括用于控制GGSN108中的SDF112的SCF302。但是，对于2G通信，用户数据通信通过SGSN协议堆栈从无线接入网102传送到GGSN108(不像在3G方案中的情况，其中数据路径直接在3G无线接入网202和GGSN108之间建立而不需要经过SGSN106传递)。在一个实施例中，这个SGSN协议堆栈为SNDCP/LLC/BSSGP(子网相关会聚协议/逻辑链路控制/基站子系统GPRS协议)协议堆栈。在其他实施例中，其他类型的SGSN协议堆栈能被使用。
根据某些实施例，通常配置在SGSN中的SGSN协议堆栈被分为两部分，其中一部分(402)被配置在SGSN106中，另一部分(406)被配置在GGSN108的SDF112中。
被配置在SGSN106中的协议堆栈402、406中的BSSGP层408执行一个或多个下面的任务：提供关于无线电的QoS(服务质量)，并对用于在无线接入网102和SGSN106之间发送用户数据通信的信息进行路由。在3GPP TS48.018中描述了BSSGP。协议堆栈402、406中的LLC层被分为两部分，包括LLC上部和LLC下部。LLC下部包括SGSN106中所提供的LLC多路复用程序410。LLC多路复用程序410基于包含在LLC帧中的服务接入点识别符(SAPI)将LLC帧路由到SCF302或SDF112。通常，关于控制的LLC帧(其携带控制消息)通过信令链路412被路由到SCF302，而关于用户数据的LLC帧(携带用户数据通信)通过数据链路404被路由到SDF112。
根据某些实施例，LLC帧在SGSN和GGSN之间的GTP-U隧道中被承载。LLC帧被承载在GTP-U数据单元的有效载荷中，其中GTP-U数据单元还包括3GPP TS29.060所定义的GTP报头。
LLC上部被分配在位于SGSN106中的LLC上部414和位于GGSN108中的LLC上部416之间。LLC上部414和416执行多种任务，除了其它任务以外包括加密、流控制、序列控制、误码检测和纠正、以及不可恢复错误的通知。LLC上部414被用于处理关于控制的LLC帧，而LLC上部416被用于处理关于用户数据的LLC帧。LLC帧是用于通过LLC层承载控制和用户数据的分组数据单元。LLC层执行以下实例任务：在移动站和SGSN之间提供逻辑链路用于端到端数据交换，提供用户识别保护，提供某些分组的优先处理，提供流控制，提供误码检测，以及执行加密。LLC层所执行任务的额外细节可在3GPPTS44.064中找到。
在一个特定的实施例中，与GPRS移动管理和短消息相关的SAPI被认为是用于与控制相关的LLC帧的SAPI。剩余的SAPI被用于识别包含用户数据通信的LLC帧。由于加密是SGSN的LLC层所执行的最密集的任务，因此将用户数据通信的加密任务设置在GGSN中而不是SGSN中是有用的。
GGSN108中的SDF112还包括SNDCP层418，这是协议堆栈402、406的一部分。SNDCP层418执行多种任务，如用户数据压缩和IP报头压缩的协商(negotiation)，以及IP分组的分割和重组。有关SNDCP层418所执行任务的进一步细节可在3GPP TS44.065中找到。
在一个可选实施方式中，LLC多路复用程序410和BSSGP层408可在SDF112中提供而不是在SGSN106中提供。在该可选实施方式中，2G无线接入网102将要被连接到GGSN中的协议堆栈(而不是像图4所描述的SGSN)。在该实施方式中，控制帧被LLC多路复用程序从GGSN路由回到SGSN。
通常，当在GGSN内的SDF112最初启动时，SDF112向SDF目录114注册。然后，当SGSN搜寻来建立一个连接时，它能从SDF目录114检索可用的SDF列表。SDF目录114提供给正在请求的SGSN106的这个SDF列表包含作为选择池的一部分的SDF。根据某些实施例，SGSN的选择池中的SDF为与GGSN相关的那些SDF，所述GGSN为由正在请求的移动站104所提交的请求中的请求接入点名称(APN)服务。APN是根据DNS(域名服务器)命名协定的标签(或域名)，其描述或表示到外部数据网的接入点。RFC1035中描述了DNS的细节，题目是“域名——实施和说明”(Domain Name-Implementation andSpecification)，日期为1987年11月。
为了执行负载平衡，SGSN能够选择一个未过载的SDF。在随后的讨论中，未过载的SDF也指正常负载的SDF。如果没有为请求的APN服务的GGSN的SDF满足该条件，则SGSN可选择一个存在于另一个GGSN上的非过载SDF。
在SGSN和SDF之间的控制协议(在一个实施例中被称为监控通信协议或MCP)包括根据最大会话数与剩余承诺比特率的百分比的SDF装载的通知。剩余承诺比特率是一旦SDF满足其所保障的比特率承诺时的剩余带宽量。根据某些实施方式，当超出其最大会话数或其剩余承诺比特率为零时，SDF被认为过载。从SDF发送到SGSN的每个消息(包括心跳消息)都包括该信息。每个SGSN存储每个SDF的当前装载，从而在SDF选择阶段期间SGSN可选择一个非过载SDF。
根据某些实施例，每个SGSN106可提供普通SGSN所提供的记账服务。当SGSN106建立与SDF连接时，SGSN106通过承载路径记账需求(bearer pathbilling requirement)(如基于时间或数据量的触发)来命令所选择的SDF。当这些触发发生时，SDF将相关的记账信息发送到控制该连接的SGSN106。然后SGSN106以与普通SGSN相同的方式对用户记账。
图5示例了根据某些实施例用于建立一个连接的过程。移动站通过经由无线接入网发送一个激活PDP(分组数据协议)上下文请求(Context Request)消息(在502)到SGSN来建立连接。PDP上下文是无线接入网中移动站和外部数据网之间的逻辑关联。PDP上下文除其他项目之外还定义了PDP类型，PDP地址，以及QoS简档(QoS profile)。激活PDP上下文请求消息用于激活PDP上下文，如原始(primary)PDP上下文。在其他实施例中，移动站可使用其它消息来经由无线核心网100建立一个连接。
响应于激活PDP上下文请求消息，SGSN从SDF池中选择(在504)SDF(SDF池从SDF目录114中检索)。然后SGSN将初始会话建立消息(包含会话识别符或ID以识别所请求的会话)发送(在506)到GGSN中所选择的SDF。初始会话建立消息被发送以执行SGSN和SDF之间的初始会话建立。虽然参考了SGSN发送控制消息到SDF，但要注意的是，SGSN中的SCF将控制消息发送到GGSN中的相应SDF。
响应于初始会话建立消息，SDF分配(在508)GGSN的TEID(隧道端点识别符)。TEID是GTP-U中所使用的识别符，用来在GGSN和SGSN之间或在GGSN和3G无线接入网之间通过隧道传输用户数据通信。两个TEID(两个端点的两个TEID)被用于定义一个隧道——GGSN的TEID是两个TEID中的一个。其他资源也在508被分配。
接着，SDF将包含会话ID和GGSN的TEID(隧道端点识别符)的确认(Ack)消息发送(在510)到SGSN。在接收Ack消息之后，SGSN接着将创建PDP上下文请求消息(用于继续创建所请求的PDP上下文的消息)发送(在512)到GGSN的Gn接口。该Gn接口是在SGSN和GGSN之间的接口。GGSN以创建PDP上下文响应消息作为响应。一旦接收到创建PDP上下文响应消息，SGSN继续执行(516)建立无线接入承载(如果使用3G无线接入网的话)或执行(在518)分组流上下文程序(如果使用2G无线接入网的话)。516或518处所执行的程序保证了为与请求会话的移动站进行无线通信而在无线接入网中建立资源。
接着，SGSN发送(在520)最终会话建立消息到SDF，该消息包含会话ID、QoS参数以及无线网络控制器的TEID(如果使用3G无线接入网)或SGSN的TEID(如果使用2G无线接入网)。最终会话建立消息被用于完成在SGSN和SDF之间的会话。SDF返回一个Ack消息(在522)到SGSN，该Ack消息包含会话ID。作为响应，SGSN返回(在524)激活PDP上下文接受消息以表示PDP上下文已被成功激活。
随后，为了去激活PDP上下文，移动站发送(在526)去激活PDP上下文请求消息到SGSN，作为响应SGSN发送(在528)删除PDP上下文请求消息到GGSN的Gn接口。然后GGSN以到SGSN的删除PDP上下文响应消息来响应(在530)。接着SGSN发送(在532)去激活PDP上下文接受消息到移动站以表示PDP上下文已经被去激活。
接着，移动站执行(在534)无线接入承载释放(如果使用3G无线接入网)或执行(在536)分组流上下文释放(如果使用3G无线接入网)。同样SGSN发送(在538)去激活会话消息到SDF，该消息包含会话ID，用于去激活SGSN和SDF之间的会话。作为响应，SDF发送(在540)Ack消息到SGSN。
虽然用于在SCF(在SGSN中)和SDF(在GGSN中)之间的控制消息参考了特定消息名称，如初始会话建立，Ack，最终会话建立，以及去激活会话，但要注意的是，在其他实施方式中可使用其他消息名称。
图6为SGSN中的SCF所执行的过程的流程图。SGSN发送(在602)一个查询到SDF目录114以检索由GGSN识别符(GGSN ID)索引的SDF地址列表。响应于预定事件，或响应于某些其他激励，该查询可周期性地提交。
接着SGSN从SDF目录114接收(在604)SDF地址列表(根据GGSN ID索引)，该列表由SDF目录114响应于查询而发送。然后GGSNID索引的这个SDF地址列表被存储在SGSN中。随后SGSN启动(在606)与列表中每个SDF的MCP(监控通信协议)链路。MCP是用于SCF和SDF之间的通信的示例协议——在其他实施方式中可使用其他协议。
MCP提供每对SGSN(SCF)和SDF之间的心跳消息。MCP还提供消息以报告分组损失、SDF运作状态的变化以及SDF负载状态。正如上文所指出的，根据最大数目会话与剩余承诺比特率的百分比，负载状态在从SDF发送到SGSN的每个消息(包括心跳消息)中传送。SDF还将其状态报告给SGSN。SDF可以处于锁定状态或未锁定状态。如果SDF处于锁定状态中，则SGSN不选择那个SDF用于新的PDP上下文。但是，如果SDF处于未锁定状态，那么那个SDF可被用于新的PDP上下文。
随后，当SGSN从包括APN的移动站接收(在608)激活PDP上下文请求消息时，SGSN在APN上执行DNS查询(在610)以获得服务于该APN的DT-GGSN和普通GGSN的列表。该DNS查询被发送到域名服务器，该域名服务器将APN映射到服务于特定APN的相应GGSN的多个IP地址。
SGSN检查(在612)DT-GGSN和GGSN列表中的第一DT-GGSN。SGSN确定(在614)是否该DT-GGSN具有一个正常负载的SDF(其是一个未过载的SDF)。注意SGSN继续接收来自SDF的有关其负载状态的消息。SDF的负载状态信息由SGSN维持从而SGSN能在614执行确定。
如果DT-GGSN的确具有一个正常负载的SDF，那么SGSN选择(在616)该正常负载的SDF。然后SGSN发送(在618)初始会话建立消息到SDF(其对应于图5中在506处所发送的消息)。接着SGSN接收(在620)Ack消息(对应于图5中的消息510)。执行进一步的会话建立任务(在622)，其对应于图5中的任务516和518。随后SGSN发送(在624)最终会话建立消息到SDF。一旦响应于该最终会话建立消息而接收(在626)到Ack消息，则SGSN和SDF之间的会话建立就完成了(628)。
如果SGSN确定(在614)列表中的第一DT-GGSN不具有正常负载的SDF(也就是说，DT-GGSN中的所有SDF都过载)，那么SGSN确定对于APN的列表中是否存在另一个DT-GGSN。如果有，则该其他DT-GGSN被选择，且执行614处的确定和后续的动作。
但是，如果对于APN的列表中不存在另一个DT-GGSN，则SGSN选择(在632)在任意DT-GGSN上的正常负载的SDF，而不管激活PDP上下文请求消息中所接收到的APN。因为在该情况中使用了未服务于APN的DT-GGSN，所以该连接不得不通过服务于APN的普通GGSN来返回。这样一个GGSN可以是图3或4中所显示的GGSN316。该GGSN从DNS响应列表(该列表是在610处被接收的)中被选择，这意味着所选的GGSN服务于激活PDP上下文请求消息的APN。GGSN的地址被包括在初始会话建立消息中，并控制继续进行到图6中的动作618。
图7示例了SDF所执行的任务。假设SDF最初处于锁定状态(702)，SDF等待(在704)来自操作控制台(未显示)的UNLOCK命令，所述操作控制台耦合到GGSN108。操作控制台可位于GGSN108上或位于远端位置，其中操作控制台能够给GGSN108提供命令。响应于接收(在706)该UNLOCK命令，SDF发送(在708)一个注册消息到SDF目录114，其中注册消息包括SDF地址以及与SDF相关联的DT-GGSN的ID。在接收(在710)来自SDF目录的注册响应消息之后，SDF现在被认为处于未锁定状态。
接着，SDF检查(在712)输入消息。如果输入消息为初始会话建立消息，则SDF接收(在714)该初始会话建立消息并分配(在716)会话资源。同样，SDF发送Ack消息到DT-SGSN。
如果输入消息为最终会话建立消息，则从DT-SGSN接收(718)包括会话ID的最终会话建立消息。然后SDF完成(在720)所示会话的建立并发送相应的Ack消息。
如果输入消息为来自耦合到GGSN的操作控制台的一个操作命令，如LOCK命令，则SDF接收(在722)该LOCK命令以促使SDF处于锁定状态。随后锁定状态在所有MCP链路上被发送(在724)到相应的DT-SGSN。同样，SDF发送(在726)注销消息到SDF目录以在SDF目录中注销SDF。
如果所接收的操作命令为从SCF接收的去激活会话消息(如图5中538处所发送的消息)，则SDF拆除(在728)所示的会话。如果还剩余任何活动的会话，则SDF返回到等待来自相应DT-SGSN的进一步的去激活会话消息。
图8示出了SDF目录114所执行的任务的流程图。SDF目录等待(在802)输入消息。然后SDF检测(在804)该输入消息的类型。如果输入消息是查询，则SDF目录发送(在806)响应到所请求的DT-SGSN，该响应包括识别符和被索引到DT-GGSN ID的SDF地址。
根据某些实施例，SDF目录中的每个SDF都与一个计时器相关联。如果计时器期满(如在808被检测到)，则相应的SDF识别符被从目录中移除(和计时器一起)。如果计时器未期满，则SDF目录等待下一个输入消息(在812)。
由SDF发送并被SDF目录接收的注销消息(来自决策菱形804的“注销”路径)也促使相应的目录记录和计时器被移除(在810)。如果输入消息类型为注册消息(来自决策菱形804的“注册”路径)，那么相应的SDF ID、SDF地址以及DT-GGSN ID被存储在目录的一个记录中。随后计时器被启动(在816)用于新的SDF记录。
多种软件指令(举例来说，包括SCF，SDF，SDF目录等的软件)被加载以用于在相应处理器上运行。处理器包括微型处理器、微型控制器、处理器模块或子系统(包括一个或多个微型处理器或微型控制器)，或其他控制或计算设备。正如在本文中所使用的，“控制器”指硬件、软件或其组合。“控制器”可指单个组件或多个组件(不论是软件或硬件)。
数据和(软件的)指令被存储在各自的存储设备中，所述存储设备以一个或多个机器可读存储媒介来实现。存储媒介包括具有半导体存储设备的不同类型的存储器，如动态或静态随机接入存储器(DRAM或SRAM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，电子可擦除可编程只读存储器(EEPROM)以及闪存；磁盘，例如硬盘、软盘及可移动磁盘；其他具有磁带的磁性媒介；以及光媒介，如光盘(CD)或数字视频光盘(DVD)。
软件指令以多种不同方式中的一种方式被加载或传送到每个实体。举例来说，包括指令的码片被载入到实体中并作为相应软件的程序或模块而被执行，所述指令被存储在软盘、CD或DVD媒介、硬盘中，或者通过网络接口卡，调制器，或其他接口设备而被传送。在载入或传送过程中，包含在载波(通过电话线，网线，无线链路，光纤等发射)中的数据信号将包括指令的码片传送到实体。这些载波的形式是电子的、光的、声的、电磁的或其他类型的信号。
尽管某些实施例通过有限数目的实施例已被公开，本领域技术人员应当意识到可从中获得多种修改和变化。所附权利要求书意图覆盖了这些修改和变化，以落在本发明的实质精神和范围内。

Claims (17)

1.一种用于将无线通信网络中的控制节点耦合到外部数据网的接入网关节点，该接入网关节点包括：
数据功能，以在控制节点和外部数据网络之间路由含有通信数据的分组，其中接入网关节点中的数据功能包括该控制节点的数据功能；和
到控制节点的接口，以使在该数据功能和控制节点中的控制功能之间能够交换控制消息。
2.如权利要求1的接入网关节点，包括网关GPRS支持节点(GGSN)，其中控制节点包括服务GPRS支持节点(SGSN)。
3.如权利要求2的接入网关节点，其中GGSN中的数据功能响应于来自SGSN中的控制功能的一个或多个会话建立消息，与SGSN中的控制功能建立会话。
4.如权利要求1的接入网关节点，其中该数据功能包括属于控制节点的协议堆栈的一部分。
5.如权利要求4的接入网关节点，其中该协议堆栈包括逻辑链路控制(LLC)层，且其中数据功能中的协议堆栈的这部分包括LLC层的一部分。
6.如权利要求5的接入网关节点，其中协议堆栈进一步包括BSSGP(基站子系统GPRS协议)层和SNDCP(子网相关会聚协议)层，其中至少SNDCP层在位于数据功能中的协议堆栈的这部分中。
7.如权利要求5的接入网关节点，其中数据功能接收在GTP-U(GPRS隧道协议-用户)隧道中携带通信数据的LLC帧。
8.如权利要求1的接入网关节点，进一步包括与控制节点的数据功能不同的数据平面，数据功能将通信数据传送到数据平面以与外部数据网进行通信。
9.如权利要求8的接入网关节点，包括第一接入网关节点，其中数据功能进一步被设置为通过一条链路与第二接入网关节点进行通信，其中第一接入网关节点表现为第二接入网关节点的控制节点。
10.如权利要求1的接入网关节点，其中数据功能被配置为接收来自控制节点中的控制功能的命令，所述命令包括用于在控制节点和数据功能之间建立会话的会话建立命令。
11.如权利要求1的接入网关节点，其中数据功能被配置为接收命令以使数据功能处于锁定状态从而阻止利用数据功能建立新会话。
12.如权利要求1的接入网关节点，其中数据功能被配置为向维持数据功能和相应接入网关节点的记录的目录注册。
13.一种在无线通信网络中使用的方法，包括：
由控制节点接收来自移动站的消息以激活一个连接；
响应于该消息，该控制节点选择存在于一个或多个接入网关节点中的多个数据功能中的一个，所述接入网关节点将控制节点对接到外部数据网络，其中所述多个数据功能是与相应多个控制节点中的对应控制节点控制功能分离的控制节点数据功能；和
该控制节点发送命令到所选数据功能以在该控制节点和所选数据功能之间建立会话。
14.如权利要求13的方法，进一步包括：
该控制节点从一个目录中检索与相应接入网关节点相关的数据功能列表，其中每个接入网关节点包括一个或多个数据功能。
15.如权利要求13的方法，其中选择一个数据功能包括选择一个未过载的数据功能。
16.如权利要求13的方法，其中接收消息包括接收含有接入点名称的消息，该方法进一步包括：
发送关于接入点名称的域名服务器查询以检索服务于接入点名称的接入网关节点的列表，
其中选择多个数据功能中的一个包括选择存在于该列表中所识别的接入网关节点中的多个数据功能中的一个。
17.如权利要求16的方法，进一步包括：
响应于确定存在于该列表中所识别的接入网关节点中的数据功能没有不过载，从不在列表中的另一个接入网关节点中选择数据功能。
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