CN101573997B - 用于库配置的服务器和网关信息的自动分发 - Google Patents

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Abstract

移动通信网(20)在用户面(UP)与控制面(CP)之间具有分隔。该网络包括多个实体，该多个实体包括多个用户面实体(UPE 23)(其包括用户面)和多个移动性管理实体(MME 25)(其包括控制面)。至少一个实体被配置成发送通告信息。通告信息包括所述至少一个实体的状态信息和配置信息。该网络还包括节点或单元(44)，被配置成使用通告信息和输送信息来选择用户面实体，以便附着到由网络服务的无线站。

Description

用于库配置的服务器和网关信息的自动分发
技术领域
本发明涉及电信，具体地涉及配置和状态信息在网络的网关与服务器之间的分发。
背景技术
互联网是互联的计算机网络的世界范围的、可公共接入的网络，该计算机网络使用标准互联网协议(IP)通过分组交换发送数据。互联网协议包括一组通信协议，其中的两个最有名的通信协议是传输控制协议(TCP)和互联网协议(IP)。
在诸如互联网那样的分组交换网络中，路由器是设备，或在某些情形下，是在计算机中的软件，它确定分组在趋向它的目的地时应当被转发到的下一个网络点。路由器可以位于任何网关处(一个网络与另一个网络相遇的地方)，包括在互联网上每个存在的点。在互联网内的路由器按分级结构进行组织。用于在自主系统内信息交换的路由器被称为内部路由器，它使用各种各样的内部网关协议(IGP)来完成这个目的。
互联网协议(IP)路由协议在路由器与网关之间分发信息。无论何时网络中的其它功能依赖于某些信息在网络节点之间的分发时，使用路由协议的输送机制是方便的。因此，有许多使用路由协议的输送机制用于信息分发的例子。
这些例子之一是使用通用多协议标签交换(GMPLS)协议族中的内部网关协议。例如参阅：在RFC2328“OSPF Version 2”，J.Moy，April 1998(在此引用以供参考)中描述的开放的最短路径(OSPF)协议；例如在RFC1142“OSI IS-IS Intra-domain Routing Protocol”，D.Oran，Ed.February 1990(在此引用以供参考)中描述的中间系统到中间系统[IS-IS]协议；
在通用多协议标签交换(GMPLS)协议中，IGP协议分发关于物理光纤、WDM波长、和TDM信道的信息作为链路状态信息。IGP协议在以下文献中被描述：例如，RFC4203“OSPF Extensions in Support of GeneralizedMulti-Protocol Label Switching(GMPLS)”，K.Kompella，Ed.，Y.Rekhter，Ed.October 2005(在此引用以供参考)；和RFC4205“Intermediate System toIntermediate System(IS-IS)Extensions in Support of GeneralizedMulti-Protocol Label Switching(GMPLS)”，K.Kompella，Ed.，Y.Rekhter，Ed.October 2005(在此引用以供参考)。
除了连接性信息(链路ID、链路类型、IP地址)以外，还分发交通工程(TE)信息，以便支持在路径计算实体(PCE)中的交通工程算法。用于GMPLS的IGP扩展依赖于IGP协议的交通工程扩展(例如，参阅RFC2370“TheOSPF Opaque LSA Option”，R.Coltun，July 1998；RFC3630“TrafficEngineering(TE)Extensions to OSPF Version 2”，D.Katz，K.Kompella，D.Yeung，September 2003；RFC3784“Intermediate System to IntermediateSystem(IS-IS)Extensions for Traffic Engineering(TE)”，H.Smit，T.Li，June2004，全部文献在此引用以供参考)。对于有关用于GMPLS的OSPF-TE和OSPF扩展的更多信息，请分别参阅RFC3630和RFC4203，这两篇文献已在此引用以供参考。
除了链路定义扩展以外，还有许多互联网草案，它们建议扩展IGP协议，以使得它们也通告节点能力信息。在GMPLS中，一个这样的协议是“用于PCE发现的IGP扩展”，其中PCE服务器通告它们的配置信息(包括位置和控制能力信息)和拥塞状态信息，以便允许PCE客户选择最佳PCE服务器。例如，参阅draft-ietf-pce-disco-proto-igp-02“IGP protocol extensionsfor Path Computation Element(PCE)Discovery”，Jean-Louis Le Roux，pce，27-Jun-06(在此引用以供参考)。除了PCE发现IETF草案以外，还有另外的草案，讨论具有IGP的节点能力的通告。例如，参阅draft-ietf-ospf-cap-08“Extensions to OSPF for Advertising Optional Router Capabilities”，AceeLindem，ospf，2-Dec-05(在此引用以供参考)；以及draft-ietf-isis-caps-06“IS-IS Extensions for Advertising Router Information”，JP Vasseur，isis，5-Jan-06(在此引用以供参考)。
外部网关协议(EGP)路由协议也被使用于输送非IP级别信息。边界网关协议(BGP)扩展被使用来在虚拟专用网(VPN)的不同的地点之间交换连接性信息。
用来分发非IP级别信息的路由协议的上述使用表明，它们作为服务器配置/状态通告协议的应用也是可行的。
将来的移动网的系统体系结构(也称为系统体系结构演变或“SAE/LTE”)是在被称为第三代伙伴项目(3GPP)的标准化实体中作出的。系统体系结构演变(SAE)的中央节点是接入与核心网关(ACGW)，它可以具有物理上分开的用户面和控制面(即，分割的体系结构)。在分割的体系结构中，定义两个实体：(1)移动性管理实体(MME)操纵控制面(CP)信令，并且它负责移动性；和(2)用户面实体(UPE)是用于用户面(UE)通信量的网关。图1示出示例性系统的分割的体系结构的逻辑图。
在用于移动性管理实体(MME)和用户面实体(UPE)的系统体系结构演变/长期演变(SAE/LTE)中也讨论了汇集库(pooling)概念，以便减小容量，增加可靠性，和允许进行简化的规划。移动性管理实体(MME)汇集库是基站节点(例如，节点B(NodeB))可以藉其操纵多个移动性管理实体(MME)如同它们是单个逻辑实体那样的机制。当用户请求服务时，机制选择其中一个物理的MME节点，并把用户绑定到所选择的MME上。
对于用户面节点也可以定义类似的汇集库概念。在用户面汇集库的情形下，多个UPE节点能够为给定的区域中的用户会话提供服务。MME(或其它控制面实体)的任务是当用户附着网络时从库(pool)中选择给定的UPE。因此。用户(和基站)看不见在同一个库内UPE之间的差别。
汇集库也被使用于早期的移动系统(例如，用于服务GPRS支持节点(SGSN)汇集库的Iu-flex)。例如，参阅3GPP TS 23.236“Intra-domainconnection of Radio Access Network(RAN)nodes to multiple Core Network(CN)nodes”，v5.4.0；和v6.3.0，该文献在此引用以供参考。
在运行的网络中，汇集库配置和网关选择(在SAE上下文MME和UPE选择)是基于统计上预配置信息。也就是，智能UPE选择牵涉到MME中相当大的配置(库成员、服务器负荷、输送信息、支持的服务、节点容量)，它们需要与基站和UPE的配置对准。因此，UPE选择将不考虑这个信息的一部分是可能的。
静态汇集库配置使得库配置管理更麻烦。例如，在其中使用较便宜的(从而不太可靠和较小的)用户面实体(UPE)的场合下，通过汇集库提供的网络冗余性将允许高的网络可靠性。然而，在这种情景下，(动态地)添加UPE到库和从库中去除UPE，可成为经常的事件，这很大地影响配置。
发明内容
在本技术的一个方面中，本技术涉及包括移动通信网的系统，该移动通信网具有在用户面与控制面之间的分隔。该系统包括多个实体，该多个实体包括多个用户面实体(其中包括用户面)和多个移动性管理实体(其中包括控制面)。至少一个实体被配置成发送通告信息。通告信息包括所述至少一个实体的状态信息和配置信息。该系统还包括节点，被配置成使用通告信息和输送信息来选择用户面实体，以便附着到由网络服务的无线站。
在示例性实施例中，状态信息包括负荷信息和可用性信息；配置信息包括支持的服务信息和库成员信息；输送信息包括诸如拓扑信息和由IGP路由协议的交通工程扩展分发的其它信息那样的信息。在一个示例性实施方案中，通告信息被包括在路由信息协议(RIP)消息中。在另一个示例性实施方案中，通告信息被包括在开放的最短路径(OSPF)协议消息中。在再一个示例性实施方案中，通告信息被包括在中间系统到中间系统(ISIS)消息中。
在示例性实施例中，多个移动性管理实体被组织在库中。
本技术的另一方面涉及移动通信网的节点，它被配置成使用如从分层面实体发送的通告信息和输送信息，用来选择用户面实体，以便附着到由网络服务的无线站。通告信息包括分层面实体的状态信息和配置信息。分层面实体包括用户面的多个用户面实体和控制面的多个移动性管理实体。节点优选地是移动性管理实体(MME)。
本技术的另一方面涉及操作移动通信网的方法，移动通信网在用户面与控制面之间具有分隔，该网络包括多个实体(多个实体包括多个用户面实体，其中包括用户面；和多个移动性管理实体，其中包括控制面)；该方法包括接收来自多个实体的至少一个实体的通告信息；以及使用通告信息和输送信息来选择用户面实体，以便附着到由网络服务的无线站。通告信息包括多个实体的至少一个的状态信息和配置信息。
在示例性实施方案中，该方法还包括使用一个或多个以下的因素来选择用户面实体：(1)服务于无线终端的无线电接入网基站节点的位置；(2)关于互联服务无线终端的基站节点与用户面实体的输送网络的拓扑信息；(3)来自IGP路由协议的用户面实体信息；(4)订户信息；和(5)行政管理地配置的法则。
因此，公开了在移动系统中通过扩展IGP路由协议(例如，开放的最短路径第一协议[OSPF])和中间系统到中间系统[IS-IS]在网关和服务器之间自动分发配置和状态信息的系统和方法。所述系统和方法允许通过使用网关/服务器的状态(服务器的负荷和可到达性)和配置(例如，支持的服务、库成员)进行智能的网关选择，并把它与输送信息(由IGP路由协议的交通工程扩展分发的信息)相组合。所述系统和方法在其中添加新节点(基站、UPE、MME)不需要在库的“老的”成员中的任何配置的场合下，还允许更简易的库配置。
附图说明
从如在附图中示出的优选实施例的以下的更具体的说明中，将明白本发明的上述的和其它的目的、特征和优点，在图上相同的附图标记是指在各种图上相同的部件。附图不一定是按比例画出的，而是重点在于图示本发明的原理。
图1是示出包括用户面实体和移动性管理实体的网络的分割的体系结构的逻辑视图的示意视图。
图2是图1的网络的示例性实施方案的示意视图，并且其进一步示出多个用户面实体的每个发送通告到其它实体。
图3A是示出被组织成库的网络的节点、多个用户面实体和多个移动性管理实体的图1的网络的示意视图。
图3B是图示其它移动性管理实体库和用户面实体集合的示例性情况的示意视图。
图4是示例性通告信息的示例性格式的示意视图。
图5是示出可以主控通告信息的可替换示例性消息的示意视图。
图6是示出示例性无线站(WS)附属动作或步骤的图1的网络的示意视图。
图7是示出示例性UPE选择单元和由此利用的输入因子的示意视图。
图8是示出示例性链路服务通告(LSA)报头的示意图。
图9是示出允许供应这种“服务能力”的示例性消息格式的示意图。
具体实施方式
在以下的说明中，为了解释而不是限制，阐述了具体的细节，诸如具体的体系结构、接口、技术等等，以便提供对本发明的透彻了解。然而，本领域技术人员将会看到，本发明可以在偏离这些具体的细节的其它实施例中被实施。也就是，本领域技术人员将能够设计各种不同的配置，虽然这里没有明显地描述或示出，但它们体现本发明的原理，并被包括在本发明的精神和范围内。在某些事例中，熟知的设备、电路和方法的详细说明被省略，以免用不必要的细节遮蔽本发明的描述。这里引述本发明的原理、方面和实施例以及它们的具体的例子的所有的陈述打算包括它们的结构的和功能的等价物。另外，这样的等价物打算包括当前已知的等价物以及将来开发的等价物，即，开发的用来执行相同的功能的任何单元，而不管其结构。
因此，例如，本领域技术人员将意识到，这里的框图可以代表体现本技术的原理的说明性电路的概念视图。同样地，将会意识到，任何流程图、状态转移图、伪代码等等代表基本上可以在计算机可读介质中表示的，并从而由计算机或处理器执行的各种过程，无论这样的计算机或处理器是否明显地示出。
包括被标签为“处理器”或“控制器”的功能块的各种单元的功能可以通过结合适当的软件使用专用硬件以及能够执行软件的硬件被提供。当由处理器提供时，功能可以由单个专用处理器，由单个共享的处理器，或由多个单独的处理器提供，其中的某些处理器可被共享或分发。而且，术语“处理器”或“控制器”的明显使用不应当看作为唯一地指能够执行软件的硬件，以及可包括，但不限于，数字信号处理器(DSP)硬件、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、和非易失性存储装置。
在本技术的一个方面中，本技术涉及包括移动通信网20的系统，移动通信网在用户面与控制面之间具有分隔。在图1上，用户面UP与数据或控制面CP之间的分隔用描述符22示出。该网络包括多个实体，该实体包括多个用户面实体(UPE)23(其中包括用户面UP)和多个移动性管理实体(MME)25(其中包括控制面CP)。仅仅为了示例性说明起见，图1包括三个用户面实体(UPE)231，232和233，以及两个移动性管理实体(MME)251和252。将会意识到，可以利用其它数目的用户面实体23和移动性管理实体25，以及这样的实体的数目对于本技术不是关键的或不是本技术的限制条件。
图2示出图1的一般实施例的具体的示例性实施方案，其中例如用户面实体23和移动性管理实体25宿主或放置在网关26处或包括网关26。具体地，和作为非限制性例子，每个用户面实体23被示出为位于分开的接入和核心网关(ACGW)26处。换句话说，在图2所示的具体的实施方案中，每个用户面实体23与不同的网关26相关联。例如，用户面实体(UPE)231与网关261相关联；用户面实体(UPE)232与网关262相关联；用户面实体(UPE)233与网关263相关联。而且，在图2的示例性图示中，移动性管理实体25宿主或放置在服务器27处。具体地，和作为非限制性例子，每个移动性管理实体25被示出为位于分开的服务器27处(例如，移动性管理实体(MME)251与服务器271相关联和移动性管理实体(MME)252与服务器272相关联)。服务器27可以位于其中一个网关处，诸如网关26处，或位于网络的另一个节点处。
因此，正如这里使用的，用户面实体(UPE)23是网关的一个例子，它可以具有网关26完成的功能。移动性管理实体(MME)25是服务器的一个例子，它可以具有服务器27完成的功能。因此，在无论何处采用术语“UPE”和“用户面实体(UPE)”的场合下，它们通常应当被理解为包括(不限于)网关。同样地，在无论何处采用术语“MME”和“移动性管理实体(MME)”的场合下，它们通常应当被理解为包括(不限于)服务器。
在其它实施方案中，在一方面的实体或在另一方面网关或服务器之间不需要这样的唯一的联系，因为多个实体可以共享网关/服务器。而且，如上所述，一个或多个服务器27可以位于一个或多个网关26处。
无论是放置还是位于，诸如用户面实体23和移动性管理实体25那样的实体以一种方式被连接成使得一个或多个协议的消息可以在实体之间传送。这样的连接尤其促进实体发送通告信息的能力，正如此后说明的。
移动通信网20，和具体地移动通信网20的无线接入网部分，包括多个被称为基站28的节点，也表示为NodeB。正如本领域技术人员将会意识到的，“NodeB”或“BNode”也常常被称为“无线基站”、“RBS”、“eNodeB”、“基站收发信机”或“BTS”。虽然术语“NodeB”可通用于最近的WCDMA这一代，但这里基站的使用应当被理解为是指在相同的或其它的无线电接入网中的任何类似的节点。而且，为了示例起见，基站在图1和其它的图上被示出为：基站281-基站284。基站28的数目对于这里描述的技术不是关键的或甚至有密切关系的。
基站28通过无线电接入网被连接到用户面实体23和其它节点，无线电接入网被包括在图1所示的网络29中。网络29可包括输送网以及无线输送网。
在图1的图示的实施方案中，每个基站28与对应的小区C相关联。例如，基站281与小区C1相关联；基站282与小区C2相关联；等等。小区是其中由在基站台址处的无线电基站设备提供的无线覆盖的地理区域。每个小区由在小区中广播的独特的标识来识别。
图1还图示基站28通过空中接口(例如，射频)与位于基站的范围内的无线站(WS)30通信。换句话说，基站28服务于位于各个小区界线范围内的无线站(WS)30。例如，基站281服务于无线站301；基站282服务于无线站302；等等。将会意识到，无线站30可以是用户设备单元(UE)或移动站，诸如移动电话(“蜂窝”电话)和具有移动终端的笔记本电脑，因此，可以是例如便携式、口袋的、手持的、包括有计算机的、或汽车安装的移动设备，它们可以与无线电接入网互通话音和/或数据。
至少一个(和优选地许多个，即使不是全部)实体(例如用户面实体23和移动性管理实体25)被配置成发送通告信息。作为这种通告传输能力的示例性图示，图1示出移动性管理实体(MME)251发送通告前部34MME-1到多个其它实体，例如到每个用户面实体231-233和到移动性管理实体(MME)252。通告前部可以采取被发送到每个其它实体的分开的通告消息的形式。为此，对于图1的实施例的示例性实施方案，图2图示每个实体包括通告单元(“ad单元”)40，它被配置成和负责发送可比较的通告前部。如图1所示，被包括在通告前部34MME-1的通告信息包括对于发送实体的状态信息和配置信息。状态信息和配置信息的例子在下面提供。
虽然在图1上仅仅示出移动性管理实体(MME)251正在发送通告前部34，但应当理解，示例性实施方案的更多的或优选地全部用户面实体23和移动性管理实体25包括通告单元40，其负责发送可比较的通告前部。例如，图2示出，每个用户面实体23发出各自通告前部34。例如，用户面实体(UPE)231发出通告前部34UPE-1；用户面实体(UPE)232发出通告前部34UPE-2；等等。正如在通告前部34MME-1的情形下，被包括在用于用户面实体23的通告前部34中的通告信息包括对于发送实体的状态信息和配置信息。
图3A示出通信网20的示例性实施例，其中诸如图2的例子的那些的移动性管理实体被组织成库，由此移动性管理实体的每个库形成虚拟移动性管理实体节点。例如，图3A示出移动性管理实体(MME)251和移动性管理实体(MME)252，形成库PMME-1，它也用作为虚拟移动性管理实体节点。MME库，诸如库PMME-1(用虚线框住)可包括一个或多个移动性管理实体(MME)25。为了说明起见，图3A的例子被示出为包括两个移动性管理实体(MME)25，然而，应当意识到，另外数目的移动性管理实体可包括库和从而虚拟节点。在图3A的图示的示例性实施方案中，移动性管理实体库PMME-1(例如，虚拟MME节点)与一组用户面实体或用户面实体库相关联。在一个示例性实施方案中，哪个用户面实体与特定的移动性管理实体库或移动性管理实体相关联可以在移动性管理实体处被本地地定义。具体地，对于图3的示例性实施方案，用户面实体231和232(用虚线框住)与移动性管理实体库PMME-1相关联。与特定的移动性管理实体库相关联的用户面实体的组或库可以是独特的用户面实体组。基站典型地被指定给特定的移动性管理实体(MME)25。正如这里说明的，移动性管理实体库的移动性管理实体选择它的相关组的用户面实体23的适当的一个用户面实体，用来服务于基站节点，该基站节点又服务于寻求附着的无线站。
图3B示出在其它移动性管理实体库和用户面实体组的示例性环境下一个移动性管理实体库PMME-1或虚拟移动性管理实体节点。与图3A相同的方式，一个库PMME-1与用户面实体组S1相关联。图3B还示出其它移动性管理实体库直到库PMME-k和另外示出用户面实体组直到组Sk。移动性管理实体PMME-k被示出为包括移动性管理实体25j-q到25j。用户面实体组Sk被示出为包括用户面实体23x-z到23x。因此，将会意识到，对于每个移动性管理实体库，移动性管理实体的数目可以变化，在控制面(CP)处可以存在许多移动性管理实体库，同样地，用户面(UP)可包括许多具有相同的或不同的数目的用户面实体的用户面实体组。在某种意义下，移动性管理实体库和它的相关联的、用户面实体组或库也可以被看作为库，以及在牵涉到由基站服务的无线终端的附着的事务中，基站也可以被看作为参加这样的扩展的意义下的库。而且，在某些(未示出的)实施方案中，库P可以是至少部分重叠的，例如，实体(诸如MME)可以是一个以上的库的成员。
图2还示出网络20的示例性实施方案的移动性管理实体25包括选择单元44。每个移动性管理实体(MME)25的选择单元44被配置成使用通告信息和输送信息，正如由诸如用户面实体23那样的其它实体通告的，以便选择用户面实体，用于附着到由网络服务的无线站30。(在服务于无线站30时，网络执行诸如操控载体(例如，无线电载体)的操作，用于牵涉到无线站的连接)。下面进一步描述示例性选择过程。
如上所述，被包括在用于诸如用户面实体23和移动性管理实体25之类的实体的通告前部34中的通告信息，包括对于发送的实体的状态信息和配置信息。在示例性实施例中，如图4所示，状态信息包括负荷信息50和可用性信息52。在示例性实施方案中，负荷信息50包括(1)有关在网络中的节点上的负荷的信息和(2)有关在网络中的一个或多个链路上的负荷的信息的一项或多项。配置信息包括支持的服务信息54和库成员信息56。
在一个示例性实施方案中，通告信息被包括在路由信息协议(RIP)消息60中(见图5A)。在另一个示例性实施方案中，通告信息被包括在开放的最短路径(OSPF)协议消息62中(见图5B)。在再一个示例性实施方案中，通告信息被包括在中间系统到中间系统(ISIS)消息64中(见图5C)。
按照本技术的方面，UPE和/或MME节点经由IGP协议分发信息，用于自动库配置和在库中的节点选择。本技术包括和/或覆盖以下领域，每个领域在下面分开地讨论：(1)IGP协议的扩展；(2)在库内的服务器/网关选择；以及(3)具有内建的冗余性的自动库配置。
IGP协议的扩展
OSPF协议(例如在RFC2328“OSPF Version 2”，J.Moy，April 1998中描述的[该文献在此引用以供参考])被扩展成支持交通工程(TE)。例如，参阅OSPF-TE或RFC3630“Traggic Engineering(TE)Extensions to OSPF Version2”，D.Katz，K.Kompella，D.Yeung，September 2003，在此引用以供参考。更具体地，通用数据类型是对于OSPF，不透明链路状态通告(LSA)，定义的。例如，参阅RFC2370“The OSPF Opaque LSA Option”，R.Coltun，July1998(在此引用以供参考)。
所有的链路状态通告(LSA)从公共20字节报头开始，在图8中作为例子被示出。这个报头包含足够的信息，以便唯一地标识LSA(LS类型、链路状态ID、和进行通告的路由器)。LSA的多个例子可以同时存在于路由域中。然后必需确定哪个事例是较新的。这可通过检查也被包含在LSA报头中的LS年龄、LS序列号和LS“检验和”字段而完成。
图8的LSA报头的各种字段或信息单元在表1中概略地描述。
几种事件可以引起要被发起的LSA的新的事例。引起LSA发源的一些原因/事件应用到所有的OSPF路由器，并且它们为如下：(1)周期更新；更新经由LSRefreshTime配置的时间间隔；(2)接口的状态改变(例如，向上/向下)；(3)附着的网络的指定路由器改变；以及(4)其中一个相邻的路由器改变到FULL状态/从FULL状态改变。
通过OSPF-TE规定新的TE-LSA。TE-LSA承载详细的链路状态信息。TE-LSA由两个最高级别TLV单元构成：(1)路由器地址TLV和(2)链路TLV。在当前的技术说明书中，链路TLV包括详细的链路级别信息，而路由器地址TLV定义稳定的路由器地址。
“TLV”代表“类型--长度--数值”单元。在消息等等中，任选的信息可以在数据通信协议内被编码为类型长度数值或TLV单元。类型和长度字段在尺寸上是固定的(例如，1-4个字节)，而数值字段具有可变的尺寸。这些字段被使用为如下：“类型”字段包括指示这部分消息代表的字段的种类的数字码。“长度”字段规定数值字段的尺寸(通常以字节计)。“数值”字段是可变尺寸的字节组，它包含用于这部分消息的数据。
本技术扩展用于OSPF的路由器信息LSA和用于中间系统到中间系统(ISIS)的中间系统到中间系统(ISIS)能力TLV([ISIS-CAP])。
UPE和MME节点可以发送IGP消息，以便通告它们的能力和状态信息。为了支持在库中的UPE选择，UPE应当分发状态信息，该状态信息可以由从库(MME或基站)选择UPE的节点解译。为了支持MME选择，MME也可以把能力和状态信息分发到其它MME和基站。
UPE信息
UPE通过把新的TLV/子TLV添加到OSPF链路状态通告/LSA/(使用不透明的LSA任选项)和IS-IS链路状态协议数据单元/LSP/而通告配置和状态信息。
UPE配置信息包括以下内容：
·节点类型：这个字段指示在移动网中发送的节点(即，UPE)的作用
·位置：UPE的IP地址
·库ID：涉及到在MME、UPE和基站的库中所有节点的ID
·服务能力：指示哪些服务在MME中被支持。例如，互联网接入、共同接入、安全性特征、和深度分组检查。
允许供应这种“服务能力”的示例性消息格式被示于图9。图9的消息的字段包括：(1)“类型”字段，它是被设置为新的未使用的数值的16比特字段；(2)16比特的“长度”字段，它指示以八位位组计的数值部分的长度，并且是4个八位位组的倍数，取决于所通告的能力的数目(初始地，长度是4，表示4个八位位组的信息能力比特)；(3)可变长度的能力比特序列的“数值”字段，被舍入为用未定义的比特填充的4个八位位组的倍数。最初，有4个八位位组能力比特。比特被从左至右编号，从最有效位是比特0开始。比特被指定给每个能力。把比特设置为“1”表示节点支持该能力。
另一个消息格式可以是复用路由器信息能力TLV，它最近成为RFC(用于通告任选的路由器能力的OSPF的扩展，RFC4970)。这个标准也应用位图来表示能力，但用于路由器而不是用于网关节点。在这个RFC中，仅仅定义头5个比特，而比特6-31是未指定的，所以它们可被使用来用信号通知网关能力。
UPE状态信息包括以下内容：
·UPE负荷：网关的当前负荷被提供以必要的颗粒度。颗粒度的一个例子是把0-100％负荷范围划分成10个间隔。而且，为了避免经常的负荷更新，可以应用滞后。
·UPE可用性信息：为了检测网关故障，也更新网关的可用性。
状态信息的通告应当细心地处理，因为太经常的LSA会危害网络的运行。一个解决方案是在分开的LSA中通告。一个示例的“技术”是限制状态信息的精度，例如，仅仅在它意味着重大改变时才通告状态通告。作为例子，如果负荷从40％改变到60％，则它可能不被通告，但如果它超过80％，则它被通告。另一个工具是路由器可以比起每MinLSArrival秒一次更经常地拒绝接受LSA更新。因此，通过这个工具，如果太经常地生成LSA，则某些LSA将被丢弃。
MME信息
MME还可以通过把新的TLV/子-TLV添加到OSPF链路状态通告/LSA/(使用不透明的LSA任选项)和添加到IS-IS链路状态协议数据单元/LSP/而通告配置和状态信息。
MME配置信息包括以下内容：
·节点类型：这个字段指示在移动网中发送的节点(即，MME)的作用
·位置：MME的IP地址
·库ID：涉及到在MME、UPE和基站的库中所有节点的ID
MME状态信息包括以下内容：
·MME负荷：网关的当前的负荷被提供以必要的颗粒度。而且，为了避免经常的负荷更新，应用滞后。
·MME可用性信息：为了检测MME故障，也更新服务器的可用性。专门的保持活性消息可被交换，以加速故障网关的检测。
利用库的服务器/网关选择
如上所述，由诸如用户面实体23和移动性管理实体25那样的实体发送的通告消息使得易于在库内的服务器/网关的选择。例如，通过使用通告的信息(例如，诸如以前描述的通告前部34)，移动性管理实体(MME)25的选择单元44可以选择用户面实体(UPE)23，用于进行牵涉到无线站(WS)的通信。
图6是示出用于无线站(WS)的附着动作或步骤的图。图6的动作或步骤为如下：在动作6-1，用户接通它的无线站(WS)，诸如作为例子示出的无线站301，由此开始或发起经由基站281(服务于该无线站301所处在的小区的基站)的附着程序过程。这个程序过程负责把控制面(CP)网关和用户面(UP)网关绑定到无线站(WS)。在动作6-2，为用户选择移动性管理实体(MME)。在图6的特定的实施方案中，作为动作6-2，为无线站301的用户选择移动性管理实体(MME)251。MME选择可以由基站28完成，并牵涉到解译MME通告(例如，诸如被包括在前面描述的通告前部34中的通告信息)。
在选择移动性管理实体(MME)25后，作为动作6-3，移动性管理实体(MME)选择用户面实体(UPE)。在图6的特定的实施方案和情形下，作为动作6-3A，移动性管理实体(MME)251的选择单元441选择用户面实体(UPE)232。图3A的动作6-3B示出选择单元441通知基站281：用户面实体(UPE)232已被选择为用于无线站301的用户面实体(UPE)。
作为动作6-4，把用户面实体(UPE)-无线站(WS)绑定安装在网络中。动作6-4因此牵涉到设置路由器或确定/提供在网络29的节点中/用于网络29的节点的适当的路由信息，以便完成所选择的用户面实体(UPE)与无线站的绑定(例如，在本例中的用户面实体(UPE)232与无线站301的绑定)。
如上所述，图6的动作6-3A牵涉到移动性管理实体(MME)25的选择单元44选择用户面实体(UPE)23。选择单元44根据对于不同的运营商可以是不同的逻辑或准则或算法进行运行。作为一个示例性选择逻辑，选择单元44可以使用来自具有小于50％的负荷和支持互联网接入的那些UPE的最接近的UPE。无论哪种逻辑，或准则，还是算法，选择单元44可以考虑一个或多个因素。
由选择单元在进行用户面实体(UPE)选择时考虑的示例性因素被示于图7。具体地，图7示出选择单元44考虑一个或多个以下的因素：基站位置70；来自IGP路由协议(例如，OSPF，IS-IS)的拓扑数据库的拓扑信息72；来自IGP路由协议的UPE信息74；订户信息76(来自归属订户服务器(HSS))；以及行政管理配置法则78(在移动性管理实体(MME)中配置的)。换句话说，在UP网关(例如，UPE)选择时，到选择单元44(例如，到在MME中的UPE选择功能)的输入可包括：(1)所述请求所起源的基站的IP地址(例如，基站位置70)；(2)如在IGP协议的扩展中建议的UPE信息(例如，UPE信息74)；(3)如从IGP路由协议得到的、在互联基站与UPE的输送网络上的信息(例如拓扑信息72)；(4)来自归属订户服务器(HSS)的订户数据(例如，订户信息76)。
通过考虑用于在UPE与无线站之间的绑定的路由信息(例如，网络拓扑、链路花费、可用的带宽、链路保护能力，...等等)，可以提高输送效率。
在选择过程考虑用户面实体(UPE)负荷，允许用户面实体23的负荷平衡。而且，通过在决定时(例如，由选择单元44进行选择时)合并服务能力，可以确保对于每个服务(例如，共同接入、互联网接入，...等等)选择最好的UPE。考虑实际的服务器负荷，允许在库的每个特定节点的负荷被平衡的场合下更智能的网关选择，这样，全部系统可以服务于更多的用户。
配置的法则(例如，行政管理地配置的法则78)可被使用来在行政管理上限制或强迫选择特定的UPE。今天，例如，普通的实践是把网关绑定到特定的区域，以及在区域内发起的所有请求由行政上管理相关联的网关来服务。
如上所述，订户数据可以从归属订户服务器(HSS)得到。HSS是用于移动网的主数据库。HSS保存用于支持、建立和维护由订户进行的呼叫和会话的变量和标识。这包括订户的IMSI、保密变量和位置信息。除了基本HLR/AuC功能以外，HSS还可以通过使用附加数据库和参考点而被增强。
在这里描述的技术中，交通工程(TE)是基于受限制的路由和路径选择。代替选择在两个端点之间的最短路径，路由选择算法考虑另外的度量。智能UPE选择问题可以被简明陈述为专门的约束路径选择。除了链路的通常TE度量(如链路花费、链路保护、可用的带宽、链路彩色)以外，还应当说明节点特定的信息。也就是，在TE拓扑中还应当给出详细的节点特性。因此，UPE选择可被联系到输送最佳化。UPE选择算法应当规定，在服务于附着WS的基站与UPE之间需要最短的路径，以及附加地，对于UPE负荷和/或服务的限制。
如上所述，“链路彩色”是指允许网络运营商通过配置规定网络中的链路组(具有相同彩色的链路属于同一个组)的交通工程。如果规定新的LSP的彩色，则只有相同彩色的链路可以被特定的LSP使用。
具有内建的冗余性的自动库配置
以上参照图3A和图3B的例子描述了节点和实体的汇集库。当库P被创建或配置时，它被创建/配置，以使得相同的库识别符(库ID)在应当属于同一个库的、或与同一个库相关联的、或利用同一个库的所有基站28、用户面实体(UPE)23和移动性管理实体(MME)25中被配置。由于UPE和MME如上所述地通告它们的库成员(例如，在IGP协议部分1.0的扩展中)，基站28总是能够收听这些通告和发现哪些MME 25和UPE 23属于它们(基站28)也属于的或被分配供使用的同一个库P，或与其相关联。
无论何时MME 25或UPE 23从库中被去除时，没有进一步的通告由移动性管理实体(MME)25或用户面实体(UPE)23发出，因而，没有进一步的通告被对应的节点接收。因此，在新的MME/UPE选择请求中不选择被去除的用户面实体23和移动性管理实体25。因而，UPE/MME选择继承IP网络的内建的冗余特性。
本技术因此涉及具有在物理上与控制面分隔开的用户面的移动通信系统，用户面具有用户面实体23和控制面具有移动性管理实体25，和使用(例如)内部网关协议(IGP)用于交换路由信息。以诸如参照图3A和3B作为例子示出的方式，移动性管理实体25可被组织在第一库中和用户面实体23可被组织在第二库中。在这样的组织方案中，利用了用于在移动性管理实体25与用户面实体23之间自动分发配置和状态信息的方法。该方法包括把动态信息合并到所述IGP的实体选择中。这样的动态信息包括在库内的实体的选择和具有内建的冗余性的自动库配置。IGP可以是路由信息协议(RIP)或开放的最短路径第一(OSPF)协议或中间系统到中间系统(IS-IS)。路由器信息LSA被扩展用于OSPF或用于ISIS的ISIS能力TLV。UPE和MME发送IGP消息，以便通告它们的能力和状态信息。
示例的优点和后记
有利地，即使部署低成本的(不可靠的)UPE，动态状态更新也提供高的服务可用性。而且，插入与播放网络部署和快速网络扩展与重新配置是更简易的动态UPE选择。通过本发明的实施方案可以提高UPE和输送链路的负荷平衡的效率。而且，管理和配置复杂性和花费可以通过在UPE选择过程中添加智能而被减小。
公开了通过IGP路由协议的扩展(OSPF和IS-IS)而在网关与服务器之间自动分发配置与状态信息的方法和系统，以便允许(1)使用网关/服务器的状态和配置的智能网关选择(例如，UPE选择)和组合它与输送信息；以及(2)在添加新的节点(基站、UPE、MME)不需要在库的“老的”成员中任何配置的场合下更容易进行库配置。
即使部署低成本的(不可靠的)UPE，动态状态更新也提供高的服务可用性。而且，插入与播放网络部署和快速网络扩展与重新配置简化了动态UPE选择。通过本发明的实施方案可以提高UPE和输送链路的负荷平衡的效率。而且，管理和配置复杂性和花费可以通过在UPE选择过程中添加智能而被减小。
因此，提供了用于具有物理上分开的、带有用户面实体(UPE)的用户面和带有移动性管理实体(MME)的控制面，并使用用于交换路由信息的内部网关协议(IGP)的移动通信系统的方法。在示例性实施方案中，MME被组织在第一库中，以及用户面实体被组织在第二库中。该方法包括在所述移动性管理实体与用户面实体之间配置与状态信息的自动分发。该方法包括把动态信息合并到所述IGP的实体选择中，信息包括在库内的实体的选择和具有内建的冗余性的自动库配置。在示例性实施方案中，IGP可以是例如路由信息协议(RIP)或开放的最短路径第一(OSPF)协议或中间系统到中间系统(IS-IS)。该方法还可包括扩展用于OSPF的路由器信息LSA或用于ISIS的ISIS能力TLV。而且，用户面实体和移动性管理实体(MME)可以发送IGP消息，以便通告它们的能力和状态信息。
因此，公开了通过在移动系统中扩展IGP路由协议(例如，开放的最短的路径第一协议[OSPF]和中间系统到中间系统[IS-IS])而在网关与服务器之间自动分发配置和状态信息的系统和方法。该系统和方法允许使用网关/服务器的状态(服务器的负荷和可达到性)和配置(例如，支持的服务、库成员)的智能网关选择(例如，UPE选择)和组合它与输送信息(由IGP路由协议的交通工程扩展分发的信息)。该系统和方法还允许在添加新的节点(基站、UPE、MME)不需要在库的“老的”成员中任何配置的场合下更容易进行库配置。
这里描述的实体(例如，一个或多个用户面实体23和移动性管理实体25)的功能和诸如选择单元44和通告单元40那样的单元的功能可以由控制器或处理器执行，因而那些术语在此前被广泛地描述。
使用动态输送信息允许在输送网络中资源使用的最佳化，这导致在用户面处较小的带宽要求。输送信息在用户面汇集库的情形下是特别重要的。
汇集库提供固有的冗余性(N+M)，它放松特定节点的可靠度要求，而不折衷网络的可靠度。在许多低的可用性单元用作为单个高可用性节点的解决方案中，在库中的可用节点相对经常地改变，这在网关选择过程中要求更多的动态信息。
考虑服务能力信息牵涉到人工配置，这使得在每个节点支持不同组的服务的环境下更难使用库。
因此，把动态信息合并到网关选择中，将增加网络效率和可靠度，并且这将减小网络管理复杂性(节省运行花费(OpEx))。
表1：LSA报头
  字段   说明
  LS年龄：   自从LSA被发起以来的时间，以秒计。
  任选项：   由路由域的描述的部分支持的任选的能力。
  LS类型：   LSA的类型。每个LSA类型具有分开的通告格式。在[1]中定义的LSA类型为如下：路由器-LSA，网络-LSA，概要-LSA(IP网络)，概要-LSA(ASBR)，和AS-外部-LSA。
  链路状态ID：   这个字段标识由LSA描述的互联网环境的部分。这个字段的内容依赖于LSA的LS类型。例如，在网络-LSA中，链路状态ID被设置为网络的指定的路由器的IP接口地址(可以从其得到网络的IP地址)。
  通告路由器：   发起LSA的路由器的路由器ID。例如，在网络-LSA中，这个字段等于网络的指定的路由器的路由器ID。
  LS序列号：   检测老的或复制的LSA。LSA的接连的事例被给予接连的LS序列号。
  LS检验和：   LSA的完全内容的Fletcher检验和，包括LSA报头，但排除LS年龄字段。
  长度：   LSA的长度，以字节计。这包括20字节LSA报头。
虽然以上的说明包含许多特定性，这些不应当被看作为限制本发明的范围，而仅仅被看作为提供本发明的某些本优选实施例的说明。因此，本发明的范围应当由所附权利要求及其合法的等价物被确定。所以，将会意识到，本发明的范围完全包括对于本领域技术人员显而易见的其它实施例，因此本发明的范围仅仅由所附权利要求限制，其中对单元的单数引用不打算指“一个和仅仅一个”，除非明显地阐述，而是指“一个或多个”。本领域技术人员已知的、上述的优选实施例的单元的所有结构的和功能的等价物在这里被引入以作参考，以及打算由本权利要求包括。而且，设备或方法不是必须解决本发明寻求要解决的每个问题，它不是必须被本权利要求包括在内。而且，在本公开内容中没有单元、部件、或方法步骤打算是对于公众专用的，不管所述单元、部件、或方法步骤是否在权利要求中明显地引述。

Claims (18)

1.在用户面与控制面之间具有分隔的移动通信网中的系统，该系统包括：
多个实体，该多个实体包括：
多个用户面实体，其包括所述用户面；
多个移动性管理实体，其包括所述控制面；
其中所述多个实体中的至少一个实体被配置成发送通告信息，该通告信息包括所述至少一个实体的状态信息和配置信息；
该系统的移动性管理实体被配置成使用所述发送的通告信息和输送信息来选择用户面实体，以便附着到由所述网络服务的无线站。
2.权利要求1的系统，其中所述状态信息包括负荷信息和可用性信息，其中所述配置信息包括支持的服务的信息和库成员信息，以及其中所述输送信息包括由IGP路由协议的交通工程扩展分发的信息。
3.权利要求1的系统，其中所述多个移动性管理实体被组织在库中。
4.权利要求1的系统，其中所述通告信息被包括在路由信息协议(RIP)消息、开放最短路径(OSPF)协议消息、和中间系统到中间系统(ISIS)消息中的至少一项中。
5.一种用于移动通信网的移动性管理的装置，包括：使用从分层面实体接收的通告信息和输送信息来选择用户面实体以便附着到由所述网络服务的无线站的部件，通告信息包括所述分层面实体的状态信息和配置信息，所述分层面实体包括用户面的多个用户面实体和控制面的多个移动性管理实体。
6.权利要求5的装置，其中所述输送信息包括由IGP路由协议的交通工程扩展分发的信息。
7.权利要求5的装置，其中所述状态信息包括负荷信息和可用性信息。
8.权利要求5的装置，其中所述多个用户面实体被组织在库中，以及其中所述配置信息包括支持的服务的信息和库成员信息。
9.权利要求5的装置，其中所述通告信息被包括在以下消息中的至少一项中：(1)路由信息协议(RIP)消息；(2)开放最短路径(OSPF)协议消息；和(3)中间系统到中间系统(ISIS)消息。
10.权利要求5的装置，其中所述用户面实体使用一个或多个以下的因素被选择：
(1)服务于无线终端的无线电接入网基站节点的位置；
(2)关于互联服务于无线终端的基站节点与所述用户面实体的输送网络的拓扑信息；
(3)来自IGP路由协议的用户面实体信息；
(4)订户信息；
(5)行政管理地配置的法则。
11.一种操作在用户面与控制面之间具有分隔的移动通信网的方法，该网络包括多个实体，该多个实体又包括多个用户面实体，其包括所述用户面；和多个移动性管理实体，其包括所述控制面；
该方法包括在移动性管理实体处执行的以下动作：
(1)接收来自所述多个实体中的至少一个的通告信息，该通告信息包括所述多个实体中的至少一个的状态信息和配置信息；
(2)使用所述接收的通告信息和输送信息来选择用户面实体，以便附着到由所述网络服务的无线站。
12.权利要求11的方法，其中所述移动性管理实体存储接收的通告信息。
13.权利要求11的方法，还包括把关于在所述网络中的节点上的负荷的信息、关于在所述网络中的链路上的负荷的信息、和可用信息中的至少一项包括在所述状态信息中。
14.权利要求11的方法，还包括把所述多个用户面实体组织在库中，和把支持的服务的信息和库成员信息中的至少一项包括在所述配置信息中。
15.权利要求11的方法，还包括把所述多个移动性管理实体组织在库中。
16.权利要求11的方法，还包括把所述通告信息包括在以下消息中的至少一项中：(1)路由信息协议(RIP)消息；(2)开放最短路径(OSPF)协议消息；和(3)中间系统到中间系统(ISIS)消息。
17.权利要求11的方法，还包括把所述通告信息包括在路由消息中。
18.权利要求11的方法，还包括使用一个或多个以下的因素来选择用户面实体：
(1)服务于无线终端的无线电接入网基站节点的位置；
(2)关于互联服务于无线终端的基站节点与用户面实体的输送网络的拓扑信息；
(3)来自IGP路由协议的用户面实体信息；
(4)订户信息；
(5)行政管理地配置的法则。
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