CN102084706A - 通信网络中的流量均衡 - Google Patents
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Abstract
公开了为通信网络中的多种无线电接入技术提供流量均衡的方法和系统。提供了一种在移动设备同时被附接至一种以上接入技术时使能一个或多个数据流的越区切换的机制。越区切换可以由网络或订户发起，并且可以基于当时已知的规则和/或策略。该机制可以实现在提供分组核心和接入网之间的通信的网关设备中。该机制还可以被用来提供诸如微蜂窝接入网和LTE接入网之类的接入技术之间的越区切换。
Description
相关申请的交叉引用
本申请根据35 U.S.C.§119(e)要求于2008年10月14日提交的名为“Flow Balancing In Communication Networks”的美国临时专利申请第61/105,242号的优先权，其全部内容通过引用结合于此。
技术领域
公开了为通信网络中的多种无线电接入技术提供流量均衡(flow balancing)的方法和系统。
背景技术
无线网络是使用有线和无线电波将信息从网络中的一个节点携带到网络中的一个或多个接收节点的电信网络。蜂窝电话的特征在于使用了对设定的地理区域提供无线电覆盖的无线电小区，其中，布置多个小区以在更大区域上提供连续无线电覆盖。第一代无线电话技术是模拟移动电话，使用了多种技术来提供该第一代(1G)无线服务。随着技术的进步，第二代(2G)无线服务被引入。1G系统和2G系统的主要差别在于，1G网络中的无线电信号主要是模拟的，而2G网络中的无线电信号是数字的。第二代技术主要包括时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)。被升级以处理更高速的数据传输的网络被称为2.5G和3G网络。第三代合作伙伴计划(3GPP)和第三代合作伙伴计划2(3GPP2)分别开发出了GSM/UMTS和cdmaOne/CDMA2000技术。下一代演进是4G技术，其是以长期演进—系统体系结构演进(LTE-SAE)为基础的通用移动电信系统(UTMS)的一个版本。
同时，诸如无线LAN(WiFi，其覆盖各种IEEE 802.11协议)、WiMAX(其覆盖IEEE 802.16)、以及HiperMAN(其是以替代IEEE 802.16的ETSI为基础的)之类的其他无线接入技术也已经被开发出来。这些其他无线接入技术是基于分组的无线通信技术，被开发用于通过无线电波来递送基于分组的内容。无线通信技术被与很多应用结合使用，这些应用例如包括卫星通信系统、便携式数字助理(PDA)、膝上型电脑、移动设备(例如，蜂窝电话、用户设备)。这些应用的用户可以获得的一个好处是，只要用户处于这种无线通信技术的范围之内，就具有连接到网络(例如，互联网)的能力。
当前的无线通信系统使用电路交换和分组交换中任一种或其组合来为移动设备提供移动数据服务。一般来讲，对于基于电路的方式，无线数据由使用物理交换路径的数据发送方和接收方之间的专用(且不中断的)连接承载。一旦直接连接被建立，则只要发送方和接收方有数据要交换就要保持该直接连接。这种直接的专用交换路径的建立导致网络资源的固定共享被约束，直到连接被关闭为止。当发送方和接收方之间的物理连接不再需要时，该物理连接被拆除，并且网络资源被根据需要分配给其他用户。
另一方面，基于分组的方式不能持续地向给定呼叫分配传输资源，并且不需要建立或者拆除数据发送方和接收方之间的物理连接。一般，基于分组的方式中的数据流被“包装为分组”。即，数据被划分为独立的信息段，并且每段接收这样的“报头”信息，该“报头”信息例如可提供来源信息、目的地信息、关于分组中的比特数目的信息、优先级信息、以及安全性信息。这些分组然后被基于报头信息独立地路由至目的地。数据流可以包括多个分组或单个分组。随着无线接入技术的继续进步，已经开发出了移动设备，从而使得一种以上接入技术可以被用来连接至电信网络。
发明内容
公开了为通信网络中的多种无线电接入技术提供流量均衡的方法和系统。提供了在移动设备被同时附接至多种接入技术时使能一个或多个数据流的越区切换(handover)的机制。越区切换可以由网络或移动设备发起，并且可以基于当时已知的规则和/或策略。该机制可以实现在提供分组核心和接入网之间的通信的网关设备中。该机制还可以被用在提供诸如微蜂窝(femtocell)接入网和LTE接入网之类的接入技术之间的越区切换的过程中。
在一些实施例中，提出了一种实现本地移动性锚点的网关，该网关包括：第一网络连接，被配置为发送和接收来自分组网络的数据流；第二网络连接，被配置为发送和接收来自用户设备的数据流；以及处理器，该处理器能够使用所述用户设备的标识信息创建绑定、并且维护包括用在向用户设备提供无线电通信的过程中的接入技术的标识的应用简档，其中该处理器能够通过核对所述绑定和相应的应用简档检测用户设备何时被同时连接至多种不同的接入技术，并且当用户设备被同时连接至多种接入技术时确定是否将特定数据流从第一接入技术越区切换到第二接入技术。
在某些实施例中，提出了一种用于越区切换数据流的处理，该处理包括：在锚点网关处接收包括用户设备(UE)的标识的第一绑定注册；在锚点网关处使用UE的标识创建绑定，并且维护包括有关用在连接中的第一接入技术的信息的应用简档；从锚点网关向UE发送第一数据流和第二数据流，其中第一接入技术被用来在所述UE和所述锚点网关之间进行通信；在锚点网关处接收UE的第二绑定注册；在锚点网关处使用UE的标识创建第二绑定，并且对包括第二接入技术的相应应用简档进行关联；确定是否将特定数据流从第一接入技术越区切换到第二接入技术；以及一旦做出越区切换特定数据流的决定，通过第二接入技术将第一数据流转发至UE，同时通过第一接入技术向UE发送第二数据流。
在其他实施例中，提出了一种能够使用多种接入技术与多种无线电接入网通信的移动设备，其中该移动设备附接至第一接入技术的第一无线电接入网，以使移动设备在移动设备和第一无线电接入网之间通过第一接入技术传送和接收第一数据流和第二数据流；以及响应于漫游到由除第一接入技术之外还具有第二接入技术的第二无线电接入网提供服务的区域，附接至第二无线电接入网从而使得第二数据流在移动设备和第二无线电接入网之间通过第二接入技术被提供，同时第一数据流继续处于第一接入技术上。
附图说明
图1示出了根据一些实施例的无线网络示意图；
图2A示出了根据一些实施例的具有多个分组流的移动设备的网络示意图；
图2B示出了根据一些实施例的分组流越区切换之后的移动设备附接的框图；
图3示出了根据一些实施例的用于从第一接入技术到第二接入技术的数据越区切换的消息传送过程；
图4至图5示出了根据一些实施例的包括长期演进(LTE)技术的通信网络；以及
图6示出了根据一些实施例的网关的部件。
具体实施方式
公开了为通信网络中的多种接入技术提供流量均衡的方法和系统。随着无线通信网络向第四代(4G)无线通信技术演进，并且随着其他技术被开发出来，移动设备可以用来连接至网络的途径和接入技术越来越多。移动设备可以装配有多种无线接入技术，其中这些无线接入技术可以使移动装置能够同时连接至利用不同接入技术的不同无线电接入网。其示例是移动设备，这里也一般地称为用户设备(UE)，该用户设备同时使用长期演进(LTE)和WiFi无线接入技术连接至网络。这种灵活性例如对于如下情况是有用的：使用可以保证一定的服务水平的LTE网络进行语音电话呼叫，同时还可以使用WiFi向移动设备下载应用。
除了能够支持使用多种接入技术与用户设备的通信之外，网关设备还可以被用来管理诸如接入技术中的IP分组流之类的数据流。具有同时利用多种接入技术和/或多个IP地址的能力的移动设备可以被看作多宿主移动设备。利用这种多宿主移动设备，有利于管理各种无线接入技术上的数据流。这种管理可以包括根据提供数据的应用的固有特性来分发数据(诸如，应用流量)。例如，网络语音电话(VoIP)上运行的语音应用在提供服务质量(QoS)的LTE无线接入连接上比在没有QoS的WiFi连接上表现得更好。诸如web浏览之类的一些应用在WiFi连接或LTE连接上表现得几乎一样好。应用之间的这些差异可以被用来确定如何在可用的无线接入技术中间路由来自应用的流量。多种连接的管理可以为移动设备的用户提供更好的体验，同时允许网络运营商预留并分发无线接入技术上的容量。
在一些实施例中，为发送和接收数据的应用分配针对无线接入技术的优先级。该优先级可以根据无线接入技术的属性来分配，并且来自应用的数据流在可用的无线接入技术之间被均衡。针对无线接入技术为应用赋予优先级可以是基于网络运营商策略而可配置的。当移动设备请求用于应用的特定网络连接时，策略决策(policy determination)和容量考虑(capacity consideration)的组合也可以被使用。在其他实施例中，用户可以发起或选择一些操作或应用以使用特定接入技术。例如，用户可以当用户设备连接至WiFi接入点时选择用户设备下载内容(例如，电影、游戏、歌曲等)，而当连接至LTE宏无线电接入网时则不然。这样，当用户漫游到WiFi连接的范围中时，移动设备或网关设备可以与网络建立会话，以开始使用WiFi连接。用户还可以建立支配各种接入技术的使用的规则和策略。
为了管理用户和/或网络运营商的策略，可以在网关设备中实现逻辑。该逻辑可以被用来根据策略和规则为应用赋予优先级并控制数据流的设置和重定向。在一些实施例中，用户偏好可以被链接至由用户的网络运营商存储的订户信息。当用户连接至网络时，订户信息可以被发送至网关设备。在网关中，有关由用户发起的数据流以及由用户设备维护的连接的信息可以被收集。有关数据流的信息可以通过数据的查看来收集，其中数据的查看可以通过深度分组查看来完成。当信息被获取时，其可以被添加至网关中的数据库或其他结构。该逻辑可以对信息进行映射，并相对于订户专用的规则和策略对该信息进行分析，从而作出有关数据流被如何路由至用户设备的判决。例如，如果用户正在WiFi连接上使用VoIP在移动设备上通话并且该用户进入LTE连接的范围，则接入网关可以将VoIP应用流切换到可以提供更好的性能的LTE连接。
其他特征也可以由网关设备提供。例如，网络运营商可以根据哪些可用接入技术被使用、以及用户是否将数据流卸载到其他网络，为用户提供不同的价格计划。例如，WiFi接入网对于网络运营商来说可以便宜一些，因为它不使用网络运营商的有限且昂贵的空中链路带宽。另外，在基于QoS的接入技术中，在给定时间不只使用所允许的QoS的应用可以被切换到另一种接入技术，而不是终止连接。
图1示出了根据某些实施例的具有移动设备的通信网络。该通信网络包括用户设备110、移动接入网关(MAG)112、本地移动性锚点网关(LMA)114、IP网116、互联网118、MAG 120、无线电接入网1(RAN-1)122、无线电接入网2(RAN-2)124、以及服务器126。在操作中，MAG可以执行移动性管理功能的功能(诸如管理针对附接至其的移动设备的移动性相关信令)、追踪移动设备的移动、以及用信号通知移动设备的LMA。LMA为移动设备提供拓扑锚点，并且可以管理移动设备的绑定状态。在使用移动IP(MIP)或代理移动IP(PMIP)的实施例中，LMA可以像移动设备的归属代理(home agent)一样工作。在一些实施例中，网关设备可以使用诸如代理移动互联网协议(PMIPv6)、互联网协议(IPv6)、IPv4、PMIPv4、或者用来与用户设备通信的任何其他可用协议之类的协议。
图2A示出了根据某些实施例的流的越区切换之前的通信网络。如图2A中所示，UE 110正使用两个数据流128和130通过MAG 112和LMA 114与互联网118通信。数据流可以是在互联网协议(IP)中发送的分组数据，并且可以由UE 110上运行的应用生成/请求。例如，订户可以在UE 110上浏览web，并且web浏览器可以发送并接收由流128代表的数据。同时，可以利用服务器周期性地检查电子邮件应用以确定是否有任何新邮件被接收，这可以是流130。这些流也可以代表IP语音(VoIP)对话和诸如例如用于随后观看的视频内容之类的内容的下载。当UE 110漫游到RAN 124的覆盖范围中时，UE 110也可以附接到该网络。UE 110现在可以使用两种不同的接入技术与互联网118通信，因为RAN 122和RAN 124可以是用于不同接入技术的网络设备。一旦这件现象出现，LMA 114可以检测第二附接，并且触发流量的转移以在RAN 124上继续。
图2B示出根据某些实施例的流的越区切换之后的通信网络。触发可以是网络运营商策略、订户偏好、或者它们二者的组合的结果。一旦作出将流量卸载到RAN 124上的判决，LMA 114与MAG 120交换流量越区切换消息，以准备进行越区切换。然后，LMA 114可以开始在RAN 124(其可以是WiFi接入点)上转发所选择的数据流。如果UE 110移动到了接入技术之一的范围之外，则这可以被检测出来，并且可以根据LMA 114上的策略将数据流转移到另一种接入技术上。例如，如果UE 110移动到RAN 124的范围之外，则数据流130可以被转移到RAN 122。在替代实施例中，数据流可以被终止或者被转移到第三接入技术。
图3示出了根据某些实施例的用于数据流的越区切换的消息传送过程。在消息传送过程140中，在通过特定MAG的任何通信开始之前，UE 110附接至使用接入技术的RAN 122。这种接入技术可以是基于LTE的技术。恳求消息(solicitor message)142被UE 110发送至MAG 112，以发起网络连接。在消息传送过程144中，MAG 112执行与LMA 114的初始绑定注册。消息144可以为LMA 114提供UE 110的标识(例如，MN-ID)以及接入技术类型(例如，ATT ID)。MAG 112发送绑定确认消息146，以指示绑定正在被创建。在步骤148中，LMA 114使用UE的标识(例如，MN-ID)为UE 110创建绑定。LMA 114还检查LMA为每种无线接入技术维护的应用简档。应用简档规定了适用于特定无线接入技术的应用的优先级排序。应用简档可以以本地策略为基础，并且是可配置的。LMA 114将相应的应用简档与无线接入技术标识(例如，ATT ID)相关联。该关联可以是使用指针或地址进行映射，或者创建数据库或结构中的条目。绑定和应用简档可以在缓存、计算机可读介质、或者任何其他类型的存储装置中维护。在一些实施例中，作为绑定的补充或者替代，可以使用关联或会话。
在绑定在LMA 114中被建立以后，UE 110开始在数据流150中发送和接收数据。数据流150示出了两个独立的数据流。这两个数据流可以来自两个应用。单独的应用可以是VoIP以及web浏览。当应用数据流150通过RAN 122发起时，在MAG 112和LMA 114中建立了各个应用数据流的流状态。流状态可以与应用简档一起存储或者可以与绑定相关联，从而使得MAG 114可以随后确定来自UE 110的各种数据流的状况。当数据流150正通过RAN 122被发送时，UE 110在仍然附接至RAN 122的同时，使用第二无线接入技术检测并附接至RAN 124。该附接可以在消息传送过程152中被执行。
在附接到RAN 124后，UE 110可以向MAG 120发送恳求消息154，以建立到网络的连接。MAG 120向LMA 114发送初始绑定注册消息156，并且为LMA 114提供UE和接入技术类型的标识。在步骤160中，LMA 114发送绑定确认消息158，并为UE 110建立新的绑定。该绑定可以使用UE的标识信息，并可以将接入技术类型与应用简档相关联。基于应用简档，LMA 114确定是否将任何数据流转移到不同的无线接入技术。该确定可以使用LMA中的这样的逻辑做出，其中该逻辑使用规则和策略来确定数据流将被如何路由。在一些实施例中，容量信息也可以被用在确定如何转移数据流的过程中。例如，应用数据流的订户使用统计信息可以和优先级信息一起被用在确定如何转移数据流的过程中。
如果LMA 114转移数据流，则LMA向MAG 120发送创建流请求消息162。创建流请求消息162包括诸如MN-ID之类的UE标识信息、诸如IPv6HNP/IPv4-HoA之类的寻址信息、以及诸如状态信息之类的与数据流有关的流参数。MAG 120利用创建流响应消息164来响应创建流请求消息162。LMA 114和MAG 120之间的创建流消息的成功交换导致LMA 114处的流BCE(绑定缓存条目)168和MAG 120处的流BULE(绑定更新列表条目)的创建。流BCE 168和流BULE 166是流特有的，并且由流参数来标识。流BCE超驰(override)LMA处的用于转发目的的一般BCE(绑定缓存条目)，并且流BULE超驰MAG处的一般BULE(绑定更新列表条目)。流参数可以描述数据流，并且可以被用来确定哪些分组属于特定的数据流。流参数可以包括关于流的发起的信息、流的标识信息、流中的数据内容、或者任何其他可以被用来将数据分组归类为流的一部分的识别信息。
一旦流BCE 166被建立，LMA 114根据流参数将分组转发至MAG 120，然后MAG 120将分组发送至UE 110，如流170和172中所示。MAG 120可以通过发送接入技术专用消息向UE 110通知到接入技术2/RAN 124的流越区切换。诸如WiFi之类的一些接入技术不具有专用的承载建立。在这种网络中，MAG可以充当默认的路由器，并且可以向UE发送扩展的“重定向”消息，以通知UE使用MAG作为用于所标识的流的默认路由器。
如果UE在174中移出了接入技术2和RAN 124的覆盖范围，则MAG 120可以基于诸如触发消息176之类的接入技术特有触发来检测UE移出了覆盖范围。然后，MAG 120可以发送向LMA 144通知覆盖范围的丧失的流更新指示消息178。LMA利用流更新确认消息180来响应流更新指示消息178，并且返回使用一般BCE进行转发。返回到一般BCE意味着数据流将通过RAN 122被路由到接入技术1。数据流还可以使用任何其他适当的接入技术来路由，或者可以丢弃数据流。例如，如果逻辑的规则确定订户没有支持在可用的接入技术上发送这种类型的数据的计划，或者如果订户选择不在可用的接入技术上接收数据，则数据流可以被中止。
在一些实施例中，UE可以通过向流将被改变到的MAG发送请求来发起其数据流中的一个或多个的移动。如上所述，该MAG向LMA发送创建流请求，并且LMA利用创建流响应进行响应，从而使得流BCE和流BULE可以被建立，并且流移动至目标网络。UE可以使用接入技术特有信令来指示使用用于其流中的一个或多个流的特定的接入技术或网络的偏好。例如，在LTE中，请求承载资源分配消息可以被使用。
图4示出了根据一些实施例的包括接入技术之间的越区切换的通信网络。图4包括诸如1xRTT收发信机200、高速分组数据(HRPD)收发信机202、以及演进的高速分组数据(eHTPD)收发信机204(它们中的每一个都可以连接至接入网206)之类的很多无线电接入技术。演进的节点B(eNodeB)收发信机208是连接至演进的UMTS陆地无线电接入网(E-UTRAN)210的LTE网络无线电网络部件。诸如WiFi、Femto、WiMAX、或者任何其他无线电频谱技术之类的其他无线电接入技术可以使用收发信机212来连接至使用宽带或其他接入网的网络。
接入网206可以与接入网关216通信，其中接入网关216实现了诸如分组数据服务节点(PDSN)、HRPD服务网关(HSGW)、以及服务网关(SGW)之类的功能的组合。在操作中，PDSN功能可以与1xRTT 200一起使用，HSGW功能可以与HRPD 202和eHRPD 204一起使用，并且SGW功能可以与eNodeB 208一起使用。接入网关216可以与锚点网关218通信，其中锚点网关218可以实现分组数据网络网关(PGW)、归属代理(HA)、以及移动性管理实体(MME)220。在接入网侧，锚点网关218还可以与演进的分组数据网关(ePDG)222通信，其中ePDG 222提供到WiFi/Femto/其他收发信机212的连通性。在分组核心侧，锚点网关可以与运营商的IP服务域224、互联网226、以及IP多媒体子系统(IMS)228通信。认证、授权、和计费(AAA)服务器/归属订户服务器(HSS)230可以与接入网关216、锚点网关218、或者它们二者通信。
归属订户服务器(HSS)可以是支持处理呼叫的IMS网络实体的主用户数据库。HSS存储订户相关信息(订户简档)，执行用户的认证和授权，并且可以提供关于订户的位置和IP信息的信息。AAA服务器可以向网络提供认证、接入控制、以及计费。认证可以包括订户的验证，接入控制可以包括准予或拒绝接入特定服务，并且可以发生的计费是对订户对网络资源的使用的追踪。诸如归属位置寄存器(HLR)之类的其他服务器可以被用在其他实施例中。在一些实施例中，AAA/HSS 230可以与接入网关216通信，以进行计费。
LTE通信网包括PDN网关(PGW)、服务网关(SGW)、E-UTRAN(演进的UMTS陆地无线电接入网)、以及移动性管理实体(MME)。SGW位于用户平面中，其中用户平面转发并路由去往和来自eNodeB和分组数据网络网关(PGW)的分组。SGW还充当用于3GPP网络之间的eNodeB间越区切换和移动性的本地移动性锚点。PGW充当LTE网络和诸如互联网或基于SIP的IMS网(固定的或移动的)之类的其他分组数据网之间的接口。PGW充当用于3GPP网络内移动性以及用于3GPP和非3GPP网络之间的移动性的锚点。PGW充当策略和计费执行功能(PCEF)，其中PCEF管理服务质量(QoS)、基于在线/离线流量的计费数据生成、深度分组检测、以及合法拦截。
在LTE中，MAG功能可以被实现在接入网关216中，其中接入网关216还实现服务网关(SGW)。根据实施例，LMA可以被实现在锚点网关218或者MME 220中。在一些实施例中，接入网关216和锚点网关218可以被结合在同一个网关上。MME 220也可以与接入网关216和/或锚点网关218相结合。在操作中，在数据流越区切换发生后，创建专用承载请求消息可被从SGW 216发送，以将该越区切换事件通知MME 220。MME 220利用承载建立请求消息通知eNodeB 208，eNodeB 208利用RRC连接重配置消息通知UE。
ePDG 222负责EPC和诸如WiFi、WiMAX、LTE metro、以及微蜂窝接入网之类的固定非3GPP接入技术之间的相互作用。在一些实施例中，流量均衡可以利用这样的UE来执行，其中该UE被同时连接至WiFi网和LTE网。如上所述，数据流的越区切换可以由通过不同接入技术的同时连接以及由逻辑在对规则和策略进行处理之后对越区切换应该发生的判定来发起。策略可以鼓励通过收发信机212向ePDG 222进而向UE卸载数据，因为其使用较少的网络资源从而是可期望的。该逻辑还可以被用来当UE被同时连接至femto接入点和LTE宏网络时，将所有的数据流传输到UE。这里描述的逻辑和绑定可以被用来解决femto和宏网络之间的越区切换问题。
ePDG 222可以使用IPSec/IKEv2来向EPC网络提供安全接入。可选地，当移动订户在不被信任的非3GPP系统中漫游时，ePDG可以使用代理移动IPv6(PMIPv6)来与分组数据网络网关(PGW)交互。在隧道认证和授权、在上行链路中的传输级分组标记、基于经由认证、授权、计费(AAA)基础设施接收的信息的服务质量(QoS)的策略执行、合法拦截、以及其他功能中都涉及ePDG。
MME驻留在EPC控制平面中，并且管理会话状态、认证、寻呼、与3GPP 2G/3G节点的移动性、漫游、以及其他承载管理功能。MME可以是孤立的元件，也可以与包括服务网关(SGW)、分组数据网络网关(PGW)、以及版本8服务GPRS支持节点(SGSN)在内的其他EPC元件集成在一起。MME还可以与诸如服务GPRS支持节点(SGSN)和网关GPRS支持节点(GGSN)之类的2G/3G元件集成在一起。这种集成是2G/3G和4G移动网络之间的移动性和会话管理相互作用的关键。
图4示出了根据一些实施例的利用旧式通用移动电信系统(UMTS)网络部件实现流量均衡器的通信网络。旧式收发信机包括基站收发台(BTS)300和NodeB收发信机302。BTS 300可以与GSM EDGE无线电接入网(GERAN)304通信，并且NodeB 302可以与UMTS陆地无线电接入网(UTRAN)306通信。服务GPRS支持节点(SGSN)可以与移动性管理实体(MME)一起被实现在网关308上。GERAN 304可以通过网关308上的SGSN功能与服务网关(SGW)312或者网关GPRS支持节点(GGSN)/PWG 314通信。在一些实施例中，SGSN 308或者SGW 312可以是其上实现了MAG功能的接入网关，并且PGW 314可以是其上实现了LMA功能的锚点网关。
流量均衡器及其相应的逻辑可以被实现为基于软件或硬件的解决方案，或者软件和硬件的组合。对于以软件实现的逻辑，其被存储在诸如存储器(memory)或存储设备(storage device)之类的计算机可读介质中，并且由处理器执行。该逻辑可以包括其他方面，诸如将其他用户信息链接到计费信息的数据库。其中不同的LMA被用于不同的无线接入技术的其他实施例也是可能的。另外，在任何时间都可以基于LMA中的以硬件或软件实现的逻辑，使用创建流消息以及流BCE和流BULE。该逻辑可以被用来改善用户体验以及网络上的分组流量的运营商可管理性。
上述的移动设备或用户设备可以使用多种接入技术与多个无线电接入网通信。移动设备可以是提供诸如文字处理、web浏览、游戏、电子书性能(e-book capability)、操作系统、以及全键盘之类的高级性能的智能电话。可以用在移动设备上的操作系统包括Symbian OS、iPhone OS、RIM的BlackBerry、Windows Mobile、Linux、Palm WebOS以及Android。屏幕可以是可以被用来向移动设备输入数据的触摸屏，并且该屏幕可以替代全键盘被使用。
移动设备可以包括一个或多个天线，这些天线被配置为利用多个无线电接入网和/或接入技术在无线电频率上发送和接收数据。该一个或多个天线可以被用来通过多种接入技术发送和接收数据流。例如，至少一个天线可以在第一接入技术上接收第一数据流和第二数据流，并可以在第一接入技术上接收第一数据流同时在第二接入技术上接收第二数据流。移动设备可以配置有一个或多个处理器，该一个或多个处理器处理指令，以调制第一接入技术和第二接入技术上的数据并处理从至少一个天线接收的第一数据流和第二数据流。处理器还可以与诸如可编程只读存储器之类的用于存储的计算机可读介质通信。处理器可以是诸如结合了CPU、应用处理器以及闪存的系统芯片之类的任何可应用的处理器。处理器还可以与天线结合使用，以同时附接至第一和第二接入技术并且同时从第一接入技术和第二接入技术接收数据流。处理器还可以汇编有关一些类型的数据流是如何被发送至移动设备的用户偏好，并将这些偏好传送至诸如接入网关之类的网络。
上述接入网关和锚点网关可以实现在网关上。该网关可以执行多种不同的集成功能。在一些实施例中，分组数据网络网关(PGW)、服务网关(SGW)、网关通用分组无线服务支持节点(GGSN)、服务GPRS支持节点(SGSN)、分组数据服务节点(PDSN)、外部代理(FA)、或归属代理(HA)可以被实现在网关上。在其他实施例中，可以实现在网关中的其他类型的功能是分组数据互连功能(PDIF)、接入服务网络网关(ASNGW)、基站、接入网、用户平面实体(UPE)、IP网关、移动管理实体(MME)、分组数据网络网关(PGW)、服务网关(SGW)、会话发起协议(SIP)服务器、代理呼叫会话控制功能(P-CSCF)、以及查询呼叫会话控制功能(I-CSCF)。在某些实施例中，上述其他类型的功能中的一种或多种功能被集成在一起，或者由相同的网关提供。
网关还可以支持由Femto基站发起的会话，其中该基站将使用宽带网连接至网关。个人或企业可以在家中或者企业中使用Femto基站来支持一个或多个移动节点。网关可以在从Femto基站切换到宏基站期间提供基于触发的流量管理，同时保持用于移动节点的流量管理。在某些实施例中，网关设备由ST16或者ST40多媒体平台上的由位于马萨诸塞州Tewksbury的思达伦特网络公司提供。
图10示出根据一些实施例的网关机箱(gateway chasis)中的卡的位置。网关设备可以包括用于装载应用卡990和线路卡992的插槽。中间板994可以被用在网关设备中，以提供各种安装卡之间的网关内通信、电源连接、以及传输路径。中间板994可以包括诸如交换架构(switching fabric)、控制总线、系统管理总线、冗余总线、时分复用(TDM)总线之类的总线。交换架构是贯穿网关设备的用于用户数据的基于IP的传输路径，其是通过建立应用卡和线路卡之间的卡间通信实现的。控制总线将网关设备中的控制和管理处理器相互连接。网关设备管理总线提供诸如供电、监控温度、板状况、数据路径错误、卡重置、以及其他故障回复特征之类的系统功能的管理。冗余总线提供硬件故障情况下的用户数据传输和冗余链路。TDM总线为系统上的语音服务提供支持。
网关设备支持至少两种类型的应用卡：交换处理器卡和分组加速器卡。交换处理器卡充当网关设备的控制器，并且负责诸如对网关设备进行初始化、将软件配置装载到网关设备中的其他卡上之类的事情。分组加速器卡提供分组处理和转发能力。每个分组加速器卡都可以支持多种环境(context)。硬件引擎可以与卡一起部署，以支持压缩、分类流量调度、转发、分组过滤、以及统计信息编译的并行分布式处理。
分组加速器卡通过使用控制处理器和网络处理单元(NPU)来执行分组处理操作。网络处理单元确定分组处理要求；从各种物理接口接收用户数据帧/向各种物理接口发送用户数据帧；作出IP转发决定；执行分组过滤、流插入、删除、以及修改；执行流量管理和流量工程；修改/添加/剥离分组报头；以及管理线路卡端口和内部分组传输。控制处理器也位于分组加速器卡上，并且提供基于分组的用户服务处理。线路卡在被装载到网关设备中时提供输入/输出连接性，并且还可以提供冗余连接。
在一些实施例中，网关设备的ST40实施例可以支持系统管理卡(SMC)和分组服务卡(PSC)。系统管理卡是用于管理和控制网关设备中的其他卡的系统控制和管理卡。分组服务卡是提供多线程点到点的分组数据处理以及上下文处理性能等的高速处理卡。
操作系统软件可以基于Linux软件内核，并且可以在网关设备中运行诸如监控任务和提供协议栈之类的特定应用。软件使得网关资源能够被独立分配给控制和数据路径。例如，某些分组加速器卡可以被专用于执行路由或安全控制功能，而其他分组加速器卡被专用于处理用户会话流量。在一些实施例中，当网络要求改变时，硬件资源可以被动态部署以满足要求。该系统可以被用来支持多种服务的逻辑实例，诸如技术功能(例如，PDSN、ASNGW、PDIF、HA、GGSN、HSGW、或者IPSG)。
网关设备的软件可以被划分为执行特定功能的一系列任务。这些任务根据需要相互通信，以共享贯穿网关设备的控制和数据信息。任务是执行与系统控制或会话处理有关的特定功能的软件处理。在一些实施例中，网关设备中有三种类型的任务运行：关键任务、控制器任务、管理器任务。关键任务控制涉及网关处理呼叫的能力的功能，诸如网关初始化、错误检测、以及恢复任务。控制器任务向用户屏蔽软件的分布式特性，并且执行诸如监控一个或多个下级管理器的状态、在同一个子系统中提供管理器内通信、通过与属于其他子系统的一个或多个控制器通信而使能子系统间通信之类的任务。管理器任务可以控制系统资源并且维护系统资源之间的逻辑映射。
在应用卡中的处理器上运行的各任务可以被划分为子系统。子系统是执行特定任务的软件元件或多个其他任务的制高点(culmination)。单个子系统可以包括关键任务、控制器任务、以及管理器任务。可在网关设备上运行的一些子系统包括系统启动任务子系统、高可用性任务子系统、恢复控制任务子系统、共享配置任务子系统、资源管理子系统、虚拟专用网子系统、网络处理单元子系统、卡/插槽/端口子系统、以及会话子系统。
系统启动任务子系统负责在系统启动时开启一组初始任务并且根据需要提供各任务。高可用性任务子系统与恢复控制任务子系统联合工作，以通过监控网关设备的各种软件和硬件部件维护网关设备的操作状态。恢复控制任务子系统负责执行对于网关设备中发生的故障的恢复动作，并且从高可用性任务子系统接收恢复动作。共享配置任务子系统向网关设备提供设置、检索、以及接收网关配置参数改变的通知的能力，并且负责存储用于网关设备中运行的应用的配置数据。资源管理子系统负责为任务分配资源(例如，处理器和存储器能力)，并且监控任务对资源的使用。
虚拟专用网(VPN)子系统管理网关中有关VPN的实体的管理和操作方面，其中这些方面包括创建单独的VPN环境、在VPN环境中开启IP服务、管理IP池和订户IP地址、以及在VPN环境中分发IP流信息。在一些实施例中，在网关设备中，IP操作是在特定的VPN环境中完成的。网络处理单元子系统负责针对网络处理单元列出的以上功能中的很多功能。卡/插槽/端口子系统负责协调所发生的涉及卡活动性的事件，这些事件诸如为新插入的卡上的端口的发现和配置以及确定线路卡如何映射到应用卡。在一些实施例中，会话子系统负责处理和监控移动订户的数据流。用于移动数据通信的会话处理任务例如包括：用于CDMA网的A10/A11末端、用于GPRS和/或UMTS网的GSM隧道协议末端、异步PPP处理、分组过滤、分组调度、Difserv代码点标记、统计信息收集、IP转发、以及AAA服务。这些项目中每个项目的职责可以在下级任务(称为管理器)中分发，以提供更高效的处理和更大的冗余。单独会话控制器任务充当集成控制节点，以调节并监控管理器并且与其他活动子系统通信。会话子系统还管理诸如负载变换、过滤、统计信息收集、策略制定、以及调度之类的专用用户数据处理。
在一些实施例中，实现处理或数据库所需要的软件包括诸如C、C++、C#、Java、或Perl之类的高级过程语言或面向对象的语言。如果需要，软件也可以由汇编语言实现。网关设备中实现的分组处理可以包括取决于环境的任何处理。例如，分组处理可以包括高级数据链路控制(HDLC)成帧、报头压缩、和/或加密。在某些实施例中，软件被存储在诸如只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存、可以由通用或专用处理单元读取的磁盘之类的计算机只读介质或设备上，以执行本文中描述的处理。
其他实施例都处于下列权利要求的范围中。例如，移动接入网关功能可以与接入网关结合在一起或者处于相同的位置。
Claims (16)
1.一种实现本地移动性锚点的网关，包括：
第一网络连接，被配置为发送和接收来自分组网络的数据流；
第二网络连接，被配置为发送和接收来自用户设备的数据流；以及
处理器，该处理器能够使用所述用户设备的标识信息创建绑定、并且维护包括用在向所述用户设备提供无线电通信的过程中的接入技术的标识的应用简档，其中所述处理器能够通过核对所述绑定和相应的应用简档来检测所述用户设备何时被同时连接至多种不同的接入技术，并且当所述用户设备被同时连接至多种接入技术时确定是否将特定数据流从第一接入技术越区切换到第二接入技术。
2.根据权利要求1所述的网关，其中所述第一接入技术是基于长期演进的无线电接入技术，并且所述第二接入技术是WiFi。
3.根据权利要求1所述的网关，其中所述处理器被配置为创建绑定缓存条目，以通过所述第二接入技术将特定数据流转发至所述用户设备。
4.根据权利要求3所述的网关，其中所述处理器被配置为当所述用户设备漫游出所述第二接入技术的覆盖范围时，移除所述绑定缓存条目。
5.根据权利要求1所述的网关，其中所述处理器被配置为运行逻辑，以在确定数据流是否被越区切换到所述第二接入技术的过程中考虑策略。
6.一种越区切换数据流的方法，包括：
在锚点网关处接收包括用户设备UE的标识的第一绑定注册；
在所述锚点网关处使用所述UE的标识创建绑定，并且维护应用简档，该应用简档包括有关用在连接中的第一接入技术的信息；
从所述锚点网关向所述UE发送第一数据流和第二数据流，其中所述第一接入技术被用来在所述UE和所述锚点网关之间进行通信；
在所述锚点网关处接收所述UE的第二绑定注册；
在所述锚点网关处使用所述UE的标识创建第二绑定，并且对包括第二接入技术的相应应用简档进行关联；
确定是否将特定数据流从所述第一接入技术越区切换到所述第二接入技术；以及
一旦做出越区切换所述特定数据流的决定，通过所述第二接入技术将所述第一数据流转发至所述UE，同时通过所述第一接入技术向所述UE发送所述第二数据流。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括在所述转发之后：
移除通过所述第二接入技术对所述第一数据流的转发；以及
通过所述第一接入技术发送所述第一数据流。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述移除是当所述UE漫游出所述第二接入技术的覆盖范围时在所述锚点网关处对绑定缓存条目的移除。
9.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一接入技术是基于长期演进LTE的无线电接入技术，并且所述第二接入技术是WiFi。
10.根据权利要求6所述的方法，还包括：
比较所述第一接入技术的应用简档和所述第二接入技术的应用简档；以及
在确定是否将数据流越区切换到所述第二接入技术的过程中核对策略。
11.根据权利要求6所述的方法，还包括：
从所述用户设备接收将所述第一数据流越区切换到所述第二接入技术的请求；以及
基于所接收的请求，发起所述第一数据流从第一接入技术到第二接入技术的越区切换。
12.根据权利要求6所述的方法，其中所述绑定是代理移动互联网协议版本6(PMIPv6)绑定。
13.一种用于移动设备的方法，该移动设备能够使用多种接入技术与多个无线电接入网通信，所述方法包括：
附接至第一接入技术的第一无线电接入网，以使所述移动设备在所述移动设备和所述第一无线电接入网之间通过所述第一接入技术发送和接收第一数据流和第二数据流；
响应于漫游到由除所述第一接入技术之外还具有第二接入技术的第二无线电接入网提供服务的区域，附接至所述第二无线电接入网从而使得所述第二数据流在所述移动设备和所述第二无线电接入网之间通过所述第二接入技术被提供，同时所述第一数据流继续处于所述第一接入技术上。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述不同的接入技术之一包括宏蜂窝技术，所述宏蜂窝技术包括LTE、CDMA2000、以及UMTS之一，并且所述不同的接入技术中的另一种包括WiFi和微蜂窝技术之一。
15.根据权利要求13所述的方法，还包括：通过发送越区切换所述第二数据流的通知，发起所述第二数据流向所述第二接入技术的越区切换。
16.根据权利要求13所述的方法，还包括：当多种接入技术同时可用时，发送有关如何将数据流发送至所述移动设备的偏好。
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