CN102224712A - 用于向直接隧道分配业务的方法和装置、计算机程序产品和计算机可读介质 - Google Patents

Abstract

提供了用于向直接隧道分配业务的一种方法和一种装置，其中基于由服务节点和/或由网关节点提供的优先化向直接隧道分配所述业务。另外，建议了一种计算机程序产品和计算机可读介质。

Description

用于向直接隧道分配业务的方法和装置、计算机程序产品和计算机可读介质

技术领域

本发明涉及用于向直接隧道（direct tunnel）分配业务（traffic）的一种方法和一种装置、涉及一种计算机程序产品并且涉及一种计算机可读介质。

背景技术

直接隧道是由3GPP TS 23.060（通用分组无线业务（GPRS）；服务描述）规定的。SGSN实现了这种功能性以使得能够在UMTS 网络中的GGSN和UTRAN之间建立直接隧道。

直接隧道是在Iu模式中的一种可选的功能，该功能允许SGSN在PS域内的RAN和GGSN之间建立直接用户面隧道。

能够处理直接隧道的SGSN应该具有在按照（per）GGSN并且按照RNC的基础上配置的能力，无论它是否能够使用直接用户面连接。

当要建立直接隧道时，SGSN处理控制面信令并且按照PDP提供决定。直接隧道机制的当前实现在它的是否建立直接隧道的决定方面是相当无效的。

假设仅仅允许或者能够建立特定数目或者百分比的直接隧道（例如，由于许可限制），则在分配直接隧道时的这种效率不足导致专用于Iu用户面处理的硬件的利用是不良的。

例如，在直播网络中，运营商可能仍然在使用SGSN用户面容量。SGSN实现直接隧道方案以避免通过SGSN用户面流动的用户面业务。由于在（不久的）未来预期大量的数据业务，将会出现对于额外的用户面容量的、相当大的要求。直接隧道方案是使得运营商不必购买更多SGSN容量的重要工具。作为替代，能够绕开用户面并且业务能够被直接地从GGSN传送到RNC。

数据业务以增量方式增加，因此运营商逐步地倾向于购买直接隧道许可。

隧道创建过程与SGSN中的RAB分配成正比。在直播网络中，根据RAB在PDP上下文之间的比率等于5-10%，即对于SGSN中的每100个PDP上下文，存在5到10个RAB。由于“永远在线（Always-On）”终端和宽带接入类型，预期这个数字增加到大约20-30%。

能够观察到，在直播网络中，20-30%的订户使用60-70%的用户面容量，其中其余的70-80%的订户使用30-40%的用户面容量。不利地，关于直接隧道对于具体用户类型的任何分配，目前的机制是无效的。

3GPP标准（TR23。809）定义了一种机制以创建、更新或者删除直接隧道。而且，它限定了当不应该创建直接隧道时的情形。如所述的，在关于如何关于现有或者将来的业务有效地利用直接隧道的标准方面没有规定。

发明内容

所要解决的问题是克服上述缺点并且尤其是提供有效率的、直接隧道的利用。

根据独立权利要求的特征解决了这个问题。从属权利要求给出了进一步的实施例。

为了克服这个问题，提供了一种用于向直接隧道分配业务的方法，其中所述业务基于由服务节点和/或由网关节点提供的优先化（prioritization）而被分配给直接隧道。

可以，尤其是，提供至少一个服务节点和/或至少一个网关节点。

根据一个实施例，该服务节点是SGSN。根据进一步的实施例，该网关节点是GGSN。

注意在这里GGSN被描述成用于网关节点的一个实例并且SGSN被描述成用于服务节点的一个实例。

所述服务节点和/或所述网关节点可以是包括分组数据交换功能的任何网络组件。

注意这种分配可以包括业务，尤其是PDP业务（其可以在PDP会话中被组织成PDP上下文）的重新分配。

所提供的方式允许设置、修改、释放在UMTS网络的GGSN和UTRAN（尤其是RNC）之间的至少一个直接隧道。直接隧道的这种处理是以优先化方式提供的，即能够利用某些特征和信息从而允许有效的优先化。因此，经由直接隧道的吞吐量能够得以增加（例如，最大化），由此最小化对于经由通常的两隧道方式提供的吞吐量的需要。

有利地，所提出的方案提供区别和/或优先权（priority）机制，基于该机制，能够决定是否建立直接隧道。因此，直接隧道能够被以选择性方式创建（删除、修正等）以允许以如此方式有效率地利用用户业务使得例如具有高带宽要求的、用户的业务被通过直接隧道（一个或者多个）传送。

这个方案提出使用参数并且最大化直接隧道的吞吐量，其中多个直接隧道可以受到许可控制所限制。因此，在SGSN处的两隧道用户面吞吐量要求降低。这种优化为运营商产生了商业和技术的节约。

有利地，与不带优先化地处理两个隧道的情形相比，在这里提供的方案要求较小的SGSN容量。

在一个实施例中，所述直接隧道是在UMTS网络的网关节点和UTRAN之间的隧道。

在另一实施例中，所提供的优先化包括关于被分配给PDP上下文和/或为PDP上下文创建的至少一个RAB的信息。

在进一步的实施例中，所述优先化是基于用户简档、尤其是基于按照接入点名称（APN）的用户简档的。

因此，能够为了优先化的意图利用用户特定信息。

在下一个实施例中，所述用户简档被存储和/或与包含订户信息的数据库相关联。

包含订户信息的这种数据库可以包括HLR或者HSS、是其一部分或者与其相关联（在IMS的情况下）。

还有一个实施例，其中用户简档包括直接隧道偏好。

这种直接隧道偏好可以是例如由用户的订购（subscription）提供的或者与该订购相关联的标签或者标志，或者它可以是基于（预设或者预定）运营商的偏好的。

依照另一个实施例，所提供的优先化包括小区标识。

因此，是否利用直接隧道的决定能够利用本地或者区域信息（例如，家庭区和/或办公室区位置）。能够在PDP上下文创建过程期间从RNC接收这种小区标识（ID）。

根据一个实施例，所提供的优先化是基于终端的能力或者它的身份（identity）的。

例如，能够使用终端的标识例如IMEI或者IMEISV。终端的能力可以指示能够由这个装置利用的服务的类型。

注意终端指的是任何种类的移动终端或者可以包括移动接口的装置（例如，计算机、个人数字助理、智能手机、移动电话、用户设备（UE）等）。

根据另一个实施例，所提供的优先化是基于网络的至少一部分的负载因子（load factor）的。

负载因子可以例如由SGSN和/或由GGSN评定。

在又一个实施例中，所提供的优先化是基于数据量、尤其是基于服务节点的数据量计数的。

根据下一个实施例，服务节点基于数据量对经由两个隧道传送的业务进行优先化。

依照又一个实施例，高度优先化的两隧道业务被从该两个隧道分配给直接隧道。

SGSN可以尤其是维持通过经由所述两个隧道按照PDP上下文传送的业务量分类的列表。在直接隧道资源可用的情况下，具有最高的业务量的PDP上下文能够被从该两个隧道分配给直接隧道。

直接隧道业务被释放的事件能够由RAB无活动（inactivity）计时器指示。

这个过程可以被反复地应用，即在直接隧道资源变得可用的情况下，经由所述两个隧道传送的高度优先化的业务迁移（migrate）到直接隧道。这保证了直接隧道（一个或者多个）被以有效率的方式利用。

还有一个实施例，其中所提供的优先化是基于由网关节点监视和/或提供的数据量和/或业务分析的。

数据量计数器可以为所有的活动PDP上下文提供有GGSN。GGSN可以作出决定（基于数据量和由SGSN供应的直接隧道指示）以启用更新PDP上下文过程从而将两隧道业务切换到直接隧道中。

根据另一个实施例，在直接隧道许可可用的情况下，所述业务被分配给直接隧道。

还通过一种装置解决了上述问题，该装置包括处理器单元和/或硬接线电路和/或逻辑装置，和/或被与处理器单元和/或硬接线电路和/或逻辑装置相关联，所述处理器单元和/或硬接线电路和/或逻辑装置被布置为使得能够在其上执行在这里描述的方法。

根据一个实施例，该装置是一种通信装置，尤其是是UMTS网络的网络组件（例如SGSN或者GGSN）或者与其相关联。

进一步通过一种包括如在这里描述的装置的通信系统解决了上述问题。

另外，通过一种计算机程序产品解决了上述问题，该计算机程序产品能够被直接地加载到数字计算机的内存储器中，包括当在计算机上运行所述产品时用于执行根据在这里描述的方法的步骤的软件代码部分。

进而，还通过一种具有计算机可执行指令的计算机可读介质解决了以上指示的问题，该计算机可执行指令适于使得计算机系统执行在这里描述的方法的步骤。

注意这种计算机可以是任何装置，包括能够被所述计算机程序产品和/或被在计算机可读介质上存储的指令操作的至少一个处理器和/或至少一个硬接线电路和/或与该至少一个处理器和/或至少一个硬接线电路相关联。所述程序或者指令可以尤其是被用于网络组件或者节点的，尤其是GGSN或者SGSN的更新目的。

附图说明

在以下的图中示出和例示了本发明的实施例：

图1示出利用一隧道业务和两隧道业务对随着时间的PDP业务进行可视化的图表；

图2示出对随着时间的吞吐量进行可视化的图表，其中直接隧道的有效利用允许减少将由传统的两隧道方式提供的吞吐量；

图3示出包括决定是创建两个隧道还是直接隧道的步骤的流程图；

图4示出对量计数器（volume counter）的概念进行可视化从而确定到直接隧道的迁移是否可以证实有用的流程图；

图5A示出包括关于如何基于GGSN量计数器将两个隧道迁移到直接隧道的实例的流程图；

图5B示出关于如何基于GGSN量计数器将直接隧道迁移到两个隧道的实例；

图6示出包括基于由GGSN提供的业务分析决定是否将PDP上下文迁移到直接隧道的步骤的流程图；

图7示出用于比较直接隧道和两隧道方式的组件的布置。

具体实施方式

图1例示一种情形，其中特定数目的活动PDP（受许可限制）被允许经由直接隧道（DT）载送并且全部其余的PDP（超过DT许可限制）以传统方式经由两个隧道传送。与在两个隧道和直接隧道的数目之间的比率无关地，由此提供的方式的目的在于高数据量是通过直接隧道发送的从而减轻对于两隧道吞吐量的需要。

在这里建议的方式尤其是提供用于尤其是对于业务的特定部分（PDP上下文、RAB分配）确定是否使用直接隧道的规则。

尤其是，提供了一种算法，该算法可以在SGSN中实现（或者被与SGSN相关联）从而改进（例如，最大化）用于直接隧道的吞吐能力。因此，直接隧道被以更加有效率的方式利用由此如在图2中描绘地最小化其余两个隧道的吞吐量需要。

为直接隧道保持相同的许可限制并且应用如所建议的、新的直接隧道选择规则和/或SGSN算法可以导致：

-使用至少一个直接隧道的平均用户面吞吐量增加；和

-（为两个隧道所要求或者保留的）SGSN用户面容量降低。

图7示出用于比较直接隧道和两隧道方式的组件的布置。例如，利用针对PDP上下文而被分配或者被重新分配的RAB，SGSN可以决定是否启用在RNC和GGSN之间的直接用户面隧道或者它是否可以经由两个隧道处理用户面数据。此外，每当针对PDP上下文而分配的RAB被释放（即PDP上下文被保存）时，便可以在GGSN和SGSN之间建立GTP-U 隧道从而能够处理下行链路分组。

基于SGSN的方案

在新的RAB创建（活动PDP）期间应用的规则

a）基于HLR用户简档的规则：

在SGSN中选择直接隧道规则的规则能够是基于按照APN的用户简档的。可替代地，用户简档可以在HLR简档中包括另外的信息元素以指示“直接隧道偏好”（或者通过订购或者基于运营商的偏好）。

-在GRPS附接过程期间，SGSN从HLR接收用户简档。能够利用按照APN的用户简档来选择直接隧道，即在附接过程期间，SGSN变得知晓可以利用直接隧道的订户。

-作为一种替代，用户简档可以在HLR简档中包括另外的信息元素以指示“直接隧道偏好”。例如，能够为了这种意图提供在HLR中的直接隧道标签。

b）无线电网络：小区ID（家庭&办公室位置）：

可以在PDP上下文创建过程期间从RNC接收小区ID信息。家庭区和/或办公室区位置信息可以被用于定义用于创建（或者选择）直接隧道的规则。

例如，对用于家庭以及用于办公室使用的宽带服务类型而言，订户可以具有统一费率。作为一种替代，从家庭或者从办公室使用服务的订户可以具有最小的移动性程度和最大的数据使用程度。因为与高度移动用户相比，用于静态用户的会话持续时间是相对高的，所以直接隧道的好处能够被应用于这种静态用户。

c） 用于直接隧道创建或者选择的、基于终端身份（IMEI、IMEISV）的规则：

关于终端的能力的信息可以被用于以统计方式预测可以在会话期间使用的、与这种终端相关联的具体订户的服务的性质。例如：在使用3G PCMCIA卡接入数据网络的情况下，这可以允许预测这种订户倾向于要求高度数据业务并且可以因此有利地被分配给直接隧道。

d）网络规划和运营商定义的规则：

能够在分组核心网络中基于GGSN提供直接隧道区别。在运营商的网络中，能够分配至少一个GGSN以仅仅处理直接隧道。运营商可以基于网络负载因子定义用于建立直接隧道的操作和维护（O&M）规则。

基于SGSN中的数据量计数的、用于RAB的直接隧道选择算法

一旦直接隧道许可已经过期，便可以经由两个隧道建立所有的的、进一步的PDP业务。因此，SGSN可以尤其是通过考虑以下方面中的至少一个方面而开始使用直接隧道对PDP会话进行优先化：

a）SGSN可以计数在例如用于全部的两隧道PDP业务的数据量优先权列表中的数据量并且可以基于最高量计数留意优先权（即，最高数据量两隧道PDP业务可以总是在这种列表的顶部上）。

b）直接隧道PDP业务能够基于RAB无活动计时器而被释放并且将（紧接着）被由SGSN更新和/或维持的所述数据量优先权列表标识的最高优先权（即最高数据量）两隧道PDP业务替代。

c）尤其是，可以根据将经由直接隧道传送的该量优先权列表使用实现直接隧道创建规则（一个或者多个）的那些两隧道PDP业务。

d）这个迭代可以被处理（或者重复），只要超过用于直接隧道许可的限制。

基于GGSN的方案

GGSN中的数据量：

GGSN为所有的活动PDP上下文维持数据量计数器。GGSN按照会话监视数据量（例如，沿着上行链路和沿着下行链路方向二者）。进而，GGSN可以作出决定（基于数据量和由SGSN供应的直接隧道指示）以启用更新PDP上下文过程以将两隧道业务切换到直接隧道。

实现实例

SGSN可以基于在这里述及的规则中的至少一种实现直接隧道选择逻辑。

在初始GRPS附接和/或PDP创建过程期间使用的过程

图3示出包括用于决定创建两个隧道还是直接隧道的步骤的流程图。接着开始301，SGSN在步骤302中检查直接隧道许可是否可用。如果不存在这种可用许可，则SGSN创建两个隧道（步骤303）。否则，可以利用至少一个规则以分配一隧道许可。因此，如果没有达到直接隧道（DT）许可限制，则它被从步骤302分支到步骤304（在GPRS附接期间和/或在PDP产生期间应用和/或处理规则）。这种规则中的至少一个可以是适用的。

例如，可以利用在HLR用户简档中的直接隧道标签或者无线电网络的小区ID或者终端身份（例如，IMEI、IMEISV）。此外，由网络规划和/或由运营商定义的规则（基于DT许可、网络负载因子、接入细节）同样可以是适用的。另外，能够使用其它准则如CAMEL（移动网络增强型逻辑的定制应用）、合法监听（LI）、漫游作为（部分）规则。

在步骤304随后的步骤305中，检查是否应用直接隧道规则，并且在得到肯定时，在步骤306中创建直接隧道。否则，它被分支到步骤303并且创建两个隧道。

注意在超过直接隧道许可的情况下，SGSN可以为所有的新的请求创建两个隧道。

SGSN可以为具有两个隧道的所有的RAB维持包括上行链路和下行链路数据量和会话持续时间的量计数器表格。基于直接隧道的可用性，具有最高数据量和/或具有最高会话持续时间的RAB被从两个隧道移动到直接隧道。这个过程可以帮助向直接隧道（一个或者多个）分配最为活动的RAB（根据数据量和/或会话时间）。

图4示出对量计数器的概念进行可视化从而确定到直接隧道的迁移是否可以证实有用的流程图。

在开始401随后，在步骤402中，用于上行链路（UL）和下行链路（DL）业务以及用于会话持续时间的SGSN数量计数器得到处理和/或维持。为了这种意图，可以为每一个准则提供至少一个计数器。在步骤403中，检查直接隧道许可是否存在，即直接隧道是否可用。如果不是，则它被分支到步骤402。如果直接隧道可用，则步骤404优选地通过利用在步骤402中维持的所述计数器（一个或者多个）而基于最高数据量和/或基于会话持续时间选择RAB。接着步骤404，在步骤405中启用PDP上下文更新以将两个隧道迁移到直接隧道。

基于GGSN的量计数器

作为选项，GGSN可以为所有的活动PDP上下文维持包括上行链路和下行链路数据量和/或会话持续时间的量计数器表格。因为GGSN并不知晓SGSN中的负载因子以及可用直接隧道许可，所以为这些计数器定义了阀值。

在3GPP中定义的直接隧道指示器（DTI）可以被用于评价所分配的直接隧道是否被充分地利用。

基于 GGSN中的至少一个预定阀值，GGSN可以启用：

1）用于经由PDP将两个隧道移动到用于高量业务的直接隧道的PDP上下文的更新；

2）用于经由PDP将直接隧道移动到用于低量业务的两个隧道的PDP上下文的更新。

图5A示出包括关于如何基于GGSN量计数器将两个隧道迁移到直接隧道的实例的流程图并且图5B示出关于如何基于GGSN量计数器将直接隧道迁移到两个隧道的实例。

关于图5A，在开始501a之后，在步骤502a中用于上行链路（UL）和下行链路（DL）业务以及用于会话持续时间的GGSN量计数器得以处理和/或维持。在步骤503a中检查是否达到计数器阀值。如果不是，则它被分支到步骤502a。如果达到计数器阀值，则在步骤504a中检查DTI是否可用。如果DTI不可用，则GGSN启用PDP更新过程以将两个隧道迁移到直接隧道（步骤506a）。然而，如果，在步骤504a中这种DTI可用，则它被分支到步骤505a并且继续经由直接隧道传送数据业务。

关于图5B，在开始501b之后，在步骤502b中用于上行链路（UL）和下行链路（DL）业务以及用于会话持续时间的GGSN量计数器得以处理和/或维持。在步骤503b中检查数据业务是否低于阀值或者可以由运营商预定或者限定的数值。如果不是，则它被分支到步骤502b。如果数据业务已经达到所述阀值或者数值，则在步骤504b中检查DTI是否可用。如果这种DTI可用，则GGSN启用PDP更新过程以将直接隧道迁移到两个隧道（步骤505b）。然而，如果在步骤504b中这种DTI不可用，则它被分支到步骤506b并且继续经由该两个隧道传送数据业务。

能够基于业务分析规则由GGSN驱动隧道创建&删除规则

在GGSN中的业务分析能够指示服务类型的使用。基于GGSN的这种业务分析不由SGSN利用。由GGSN提供的P2P/VoIP业务会话探测可以帮助SGSN建立直接隧道，因为用于这种业务的平均会话持续时间显著地比其它业务更长并且它还可以指示高（更高）数据量。

在PDP上下文激活和/或修改过程期间，SGSN可以向GGSN发送DTI。GGSN可以利用业务分析结果以推荐（不）使用直接隧道机制。可以在GTP-C中提供不推荐/使用（=使用或者不使用）直接隧道机制的、可选的信息元素。作为一种替代，GGSN可以基于L3/L4/L7 业务启用“网络启用的PDP修改”，从而可选地指示不使用/使用直接隧道的推荐。

图6示出包括用于基于由GGSN提供的业务分析决定是否将PDP上下文迁移到直接隧道的步骤的流程图。

在开始601之后，在步骤602中，服务感知GGSN分析业务。在随后的步骤603中，其检查业务的类型，例如点对点业务（P2P）。如果不存在这种类型的业务，则它被分支到步骤602。否则，则步骤604中，检查DTI是否可用。如果不是这种情形，则在步骤605中GGSN启用PDP更新过程以将两个隧道迁移到直接隧道。如果在步骤604中无DTI可用，则它被分支到步骤606并且继续经由该两个隧道传送数据。

缩写的列表：

APN 接入点名称

DPI 深度分组检测

DT 直接隧道

DTI 直接隧道指示器

GGSN 网关GPRS支持节点

GTP GPRS隧道协议

GTP-C GTP控制面

GTP-U GTP用户面

HLR 归属位置寄存器

HSS 归属订户服务器

IMEI 国际移动站设备识别码

IMEISV IMEI和软件版本号

IP 互联网协议

IMS  IP多媒体子系统

Iu 在RNS和核心网络之间的接口

L3/L4/L7 第3层/第4层/第7层

O&M 操作和维护

P2P 对等

PDP 分组数据协议例如IP

PS 分组交换

RAB 无线电接入承载

RAN 无线电接入网络

RANAP RAN应用部分

RNC 无线电网络控制器

RNS 无线电网络子系统

SGSN 服务GPRS支持节点

UTRAN UMTS陆地无线电接入网络

VoIP 网络电话

Claims (19)

1. 一种用于向直接隧道分配业务的方法，

-其中基于由服务节点和/或由网关节点提供的优先化向所述直接隧道分配所述业务。

2. 根据权利要求1的方法，其中所述服务节点是SGSN。

3. 根据前面权利要求中任何一项的方法，其中所述网关节点是GGSN。

4. 根据前面权利要求中任何一项的方法，其中所述直接隧道是在UMTS网络的UTRAN和所述网关节点之间的隧道。

5. 根据前面权利要求中任何一项的方法，其中所提供的所述优先化包括关于被分配给PDP上下文和/或为PDP上下文创建的至少一个RAB的信息。

6. 根据前面权利要求中任何一项的方法，其中所述优先化是基于用户简档、尤其是基于按照接入点名称的用户简档的。

7. 根据权利要求6的方法，其中所述用户简档被存储和/或被与包含订户信息的数据库相关联。

8. 根据权利要求6或者7中任何一项的方法，其中所述用户简档包括直接隧道偏好。

9. 根据前面权利要求中任何一项的方法，其中所提供的所述优先化包括小区标识。

10. 根据前面权利要求中任何一项的方法，其中所提供的所述优先化是基于终端的能力或者身份的。

11. 根据前面权利要求中任何一项的方法，其中所提供的所述优先化是基于所述网络的至少一部分的负载因子的。

12. 根据前面权利要求中任何一项的方法，其中所提供的所述优先化是基于数据量、尤其是基于所述服务节点的或者在所述服务节点处的数据量计数的。

13. 根据权利要求12的方法，其中所述服务节点基于所述数据量对经由两个隧道传送的业务进行优先化。

14. 根据权利要求13的方法，其中高度优先化的业务被从两个隧道分配给所述直接隧道。

15. 根据前面权利要求中任何一项的方法，其中所提供的所述优先化是基于由所述网关节点监视和/或提供的数据量和/或业务分析的。

16. 根据前面权利要求中任何一项的方法，其中在直接隧道许可可用的情况下，所述业务被分配给所述直接隧道。

17. 一种装置，包括处理器单元和/或硬接线电路和/或逻辑装置，和/或被与处理器单元和/或硬接线电路和/或逻辑装置相关联，所述处理器单元和/或硬接线电路和/或逻辑装置被布置为使得能够在其上执行根据前面权利要求中任何一项的方法。

18. 一种能够被直接地加载到数字计算机的内存储器中的计算机程序产品，包括：

当在所述计算机上运行所述产品时用于执行根据权利要求1到16中任何一项的步骤的软件代码部分。

19. 一种具有计算机可执行指令的计算机可读介质，所述计算机可执行指令适于使得计算机系统执行根据权利要求1到16中任何一项的方法。

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