CN102577328A - 无线移动网络中的设备识别、缓存控制以及增强型cdn通信 - Google Patents

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CN102577328A CN2011800037316A CN201180003731A CN102577328A CN 102577328 A CN102577328 A CN 102577328A CN 2011800037316 A CN2011800037316 A CN 2011800037316A CN 201180003731 A CN201180003731 A CN 201180003731A CN 102577328 A CN102577328 A CN 102577328A
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Abstract

本发明描述了一种用于借助从多个设备所监测的信息来识别移动设备类型的设备和方法，例如，通过透明地监测控制面协议、和监测用户面协议(例如，HTTP协议中的用户代理标头)、和将这类信息用于控制数据缓存操作、选择性地递送内容、和在可用的时候选择替代接口/网络。此外，本发明公开了将所获得的信息通过标头充实传播至外部设备(例如，内容服务器或CDN设备)的方法。该设备和方法可应用于无线移动网络中基于应用程序/内容的缓存设备，其中，该设备作为拦截控制面协议和用户面协议的联机透明设备而运作。

Description

无线移动网络中的设备识别、缓存控制以及增强型CDN通信
本申请请求保护提交于2010年7月15日的美国临时专利申请61/364560的优先权，其全文以引用的方式并入本文。
[技术领域]
本发明涉及通信技术领域，具体地说是一种无线移动网络中的设备识别、缓存控制以及增强型CDN通信方法。
[背景技术]
对经常查看的网页、图片和多媒体内容进行缓存的内容缓存设备或web缓存部署于互联网中，以减少传输的等待时间，并缩短了互联网上经常访问的内容的下载时间。同样地，web代理/缓存也部署于企业网站上，以对企业网络内经常使用的互联网web内容进行缓存。
缓存设备10还可用于移动无线网络中，例如，3G/UTMS网络20。无线网络包括无线访问网络(RAN)21和核心网络(CN)22。图1示出了典型的无线网络。
GGSN 3(网关GPRS服务节点)将移动无线网络连接至IP核心网络。网关GPRS支持节点(GGSN)3是GPRS(通用分组无线业务)网络的主要组成部分。GGSN 3负责GPRS网络与外部分组交换网络例如互联网1和X.25网络)之间的兼容性。
从外部网络的角度看，GGSN 3是以子网络的路由器的形式出现的，其原因在于GGSN 3对外部网络隐藏了GPRS的基础结构。当GGSN 3接收地址为特定用户的数据时，它会检验该用户是否处于活跃状态。如果是，那么GGSN 3将数据转发给为移动用户提供服务的SGSN 4。但是，如果该用户处于不活跃状态，则丢弃该数据，或者启动寻呼过程，以定位并告知移动设备。对于起始于G PRS网络中的数据，GGSN 3将这些移动起始数据包路由至正确的外部网络。
GGSN 3将来自SGSN 4的GPRS数据包转换成合适的分组数据协议(PDP)格式(例如，IP或者X.25)，并且在对应的分组数据网络上将它们发送出去。对于进入的数据包，将PDP地址转换为目的用户的GSM地址。然后，将重新确定地址的数据包发送至负责的SGSN 4。为了实现本功能，GGSN 3将用户的当前SGSN地址以及其相关配置文件存储于它的位置寄存器中。GGSN 3负责IP地址分配并且是所连接的用户设备(UE)的缺省路由。GGSN3还能实现认证功能。
服务GPRS支持节点(SGSN)负责从其地理服务区域内的移动台开始递送数据以及将数据递送给移动台。它的任务包括分组路由和分组传送、移动性管理(连接/脱离和地址管理)、逻辑链路管理以及认证和收费功能。SGSN 4的地址寄存器对向SGSN 4登记的所有GPRS用户的地址信息和用户个人资料进行存储。
无线网络控制器(或者说RNC)5是无线访问网络中的调控元件并且负责控制与其连接的Node B 6。RNC 5执行无线资源管理、具有一些移动性管理功能，并且是用户数据发送至移动设备或从移动设备接收之前进行加密的地方。RNC5连接至分组交换核心网络中的SGSN(服务GPRS支持节点)4。
Node B 6是用来表示UMTS/3GPP架构中的基准收发站(BTS)的术语。在所有的蜂窝式系统中，例如GSM中，Node B(或者说BTS)6包含用于与用户设备直接进行通信的并且在Node B周围自由地移动的射频发射器和接收器。
用户设备(UE)7包括所有的用户设备，其中包括手持设备、智能手机和计算设备。
无线访问网络(RAN)，例如，在GSM/GPRS、3G/UMTS/HSDPA/HSUPA、LTE、CDMA网络中，具有自己的私有网络(PLMN)并且通过网关设备(GSM/GPRS中的GGSN、3G/UMTS/HSDPA/HSUPA以及CDMA中的PDSN)相互连接至互联网/IP网络。如图1所示，内容缓存10通常部署于RAN之外。然而，内容缓存10并不部署于无线基站6与GGSN 3或者PDSN(在CDMA网络中)之间的RAN中。
发生这种情况的一个原因在于，尽管用户应用有效负载是TCP/IP，但是这些有效负载是嵌入在专门用于专用RAN的无线访问网络协议中。因此，在RAN内，应用有效负载并不能直接用于执行基于内容的缓存和其他优化。RAN网络20是作为传输网络来部署的，该传输网络采用ATM或者IP传输来传输用户IP流量(承载IP流量)。无论传输的类型是什么，RAN网络都在每个用户/每个服务隧道中传输用户有效负载。此类隧道终止于PDSN或者GGSN 3中，而PDSN或者GGSN 3借助IP转发规则将承载IP流量转发至公共IP网络。因此，在现有技术的部署中，RAN网络是不基于内容的。
移动运营商根据内容的使用情况对用户进行维持和收费(例如，基于每个月的下载字节，并保持每计划时段内(每天、每周、每月等)的使用限额)。这类收费政策还包括预付费收费和后付费收费等。这样的统计和收费通常都是在移动网络与公共网络之间的接口处，例如，如图1所示的GGSN 3中、CDMA实施例中的PDSN中或者用于计算的另一个设备中(即，计算设备)。
提交于2009年8月6日、标题为“无线访问网络中的内容缓存”的共同待决专利公开No.2010/0034089提出了将基于内容的RAN缓存部署于无线访问网络中的一个或多个位置，其内容以引用的方式并入本文。
图2示出了当前的3G网络拓扑。参考图1，该图示出了以上所述的设备。此外，对设备之间的接口进行识别。具体地，Node B 6和RNC 5采用IuB接口进行通信。同样地，RNC 5和SGSN 4采用IuPS接口进行通信，而SGSN 4和GGSN 3采用Gn接口进行通信。GGSN 3采用Gi接口连接至互联网1。共同待决的美国专利公开No.2010/0034089详细说明了RAN缓存可放置于RAN中的多处位置。
但是，可以采用RAN中的缓存而实现的其他特性将是有益的。
[发明内容]
当前发明提出了方法和过程，其通过映射设备类别、将缓存作为多个类别进行管理(称作“颜色缓存”，其中每个颜色都映射至一套设备类型)、优化针对特定设备类别的递送(例如，iPhone或者Droid智能手机)，来对设备进行分类，从而改善移动用户的体验质量。
在本发明的另一个方面中，如图3至图6所示，当部署配置具有多个核心网络接口时，采用本地所得的设备类别和内容类型信息来选择接口/网络域和/或本地CDN设备(内容递送网络设备)。
在本发明的第三个方面中，将借助标头充实(例如，通过HTTP请求中另外的标头)对特定UE的控制面协议、用户面协议以及与运营商网络设备(例如，HLR、PCRF、RADIUS以及SPR)的服务平面互动进行解析所得的信息进行加入，同时，通过流量卸载接口或通过将与另外的标头一起的用户请求重新封装至相关的用户面协议中并且随后转发至核心网络，来将所选择的请求转发至本地连接的CDN设备，或者至其他外部设备。
为实现上述目的，设计一种通过透明网络设备将移动设备分类为特定设备类别的方法，其特征在于该透明网络设备作为适于拦截多个控制面协议和用户面协议的联机设备而放置于无线移动网络中，其中，所述移动网络为多个用户提供服务，并且其中，所述网络包括多个组件，所述方法包括以下步骤：
a.将所述透明网络设备插入所述网络中，所述设备包括存储元件和控制逻辑；
b.采用所述设备中的所述控制逻辑，拦截第一组件至第二组件的通信，从而确定所述通信的用户会话和内容，其中，所述通信包括多个协议层；其中，所述协议解析包括从所述控制面中，为用户设备提取设备识别信息；
c.在所述网络设备中，维护设备识别信息的数据库、对应的设备类别以及用于所述设备类别的具体参数；以及
d.采用所述提取的设备识别信息，根据设备标识的所述数据库，将所述用户设备映射至设备类别。
该方法还包括采用来自所述控制面的其他属性，将所述用户设备映射至设备类别。
所述其他属性在所述设备识别信息不映射至所述数据库中的设备类别时使用。
该方法还包括解析用户面HTTP协议、识别用户代理标头以及基于所述用户代理，将所述用户设备映射至设备类别。
所述的解析在所述设备识别信息不映射至特定设备类别时实施。
该方法还包括解析包含于应用协议中的应用字段、以及基于所述应用字段，将所述用户设备映射至用户类别。
一种在RAN缓存设备中管理缓存信息的方法，包括采用根据权利要求1所述的方法来确定设备类别以及维护各设备类别各自的缓存。所述多个逻辑接口选自卸载接口、移动核心网络以及本地CDN。
一种在RAN缓存设备中选择转发接口的方法，基于采用多个方法中的至少一个而得到的设备类别，将所述设备放置于具有多个朝向核心网络和/或因特网的逻辑接口的移动无线网络中。所述方法选自以下方法：从设备标识得到设备类别信息、从来自所述控制面的UE能力得到设备类别信息、从将设备标识映射至设备类别的本地数据库得到设备类别信息、从用户请求得到设备类别信息以及从应用字段得到设备类别信息。
一种对采用通过透明网络设备将移动设备分类为特定设备类别的方法而得到的信息进行通信的方法，包括将扩展标头添加至用户面中的移动用户请求中以及转发所述请求。所述请求转发至核心网络、卸载网络或者本地CDN。所述扩展标头包括选自以下信息的数据：得自所述设备标识的信息、得自所述控制面的UE能力的信息、得自将设备标识映射至设备类别的本地数据库的信息、得自用户请求的信息、得自应用字段的信息以及位置信息。
一种通过透明网络设备将移动设备分类的方法，该透明网络设备作为适于拦截多个控制面协议和用户面协议的联机设备而放置于无线移动网络中，其中，所述移动网络为多个用户提供服务，并且其中，所述网络包括多个组件，所述方法包括以下步骤：
a.将所述透明网络设备插入所述网络中，所述设备包括存储元件和控制逻辑；
b.采用所述设备中的所述控制逻辑，拦截第一组件至第二组件的通信，从而确定所述通信的用户会话和内容，其中，所述通信包括多个协议层；其中，所述协议解析包括从实施于用户设备的客户应用程序中提取信息；
c.基于所述提取的信息，确定所述用户设备或所述客户应用程序的特征；
d.基于所述确定的特征，通过所述网络对流量进行路由。
所述流量路由至流量卸载接口。
所述流量路由至CDN。
所述提取的信息选自设备类型和收费方案。
此外，当许多网站站点识别出请求设备是屏幕尺寸较小的功能手机或智能手机时，它们便将针对首页请求的移动客户请求重新定向至不同的内容(例如，至WAP页面)，从而移动手持设备能更好地读取正在加载的页面。当许多网站站点识别出请求是来自移动手持设备时，它们使站点的首页不能进行缓存(这样，传输设备无法缓存页面和提供来自缓存中的页面)，并且将请求重新定向至WAP内容网关。为了让内容对缓存来说是友好的，从而使得缓存设备能够缓存和提供正确的内容(例如，用于功能手机的WAP内容网关以及用于个人电脑和智能手机的常规页面)，一些网站站点便采用“改变”和用户代理标头，以表明：如果客户的http-请求中的用户代理标头与网站站点发送响应时的用户代理标头相匹配，那么该内容就只能由中间缓存所提供。一些网站站点不会将首页标记为不可缓存的，并且也不会在http响应中采用“vary header”来作为传输缓存的指示。但是，当它们识别出请求是来自移动手持设备时，它们会发送具有表明重新定向至客户请求的状态代码的HTTP-响应。因此，与移动手持设备(由于重新定向至WAP内容网关)相比，这类网站站点发送不同的页面内容至全功能设备(例如，膝上型电脑)。此外，响应标头并没有表明不应对数据进行缓存以及数据没有用“vary-header”进行标记。在这种情况下，对于传输缓存来说，该缓存内容应该提供给哪个客户请求将是未知的，并且该缓存内容应该针对哪个客户请求而重新定向至WAP内容网关也是未知的。当前发明提出了，缓存设备对这类具有三种特征的站点进行识别(即，那些导致重新定向至WAP内容网关的、将内容标记为可缓存的但是不采用具有用户代理字段的vary-header的站点)，并且在本地缓存中明确标记页面，以表明数据只应提供给特定的客户设备类型。
[附图说明]
图1示出了一种无线网络；
图2示出了3G RAN的主要组件；
图3示出了RAN缓存在3G网络中放置的第一位置；
图4示出了RAN缓存在3G网络中放置的第二位置；
图5示出了RAN缓存在3G网络中放置的第三位置；
图6示出了RAN缓存在LTE中的放置情况；
图7A示出了流程图，其详细说明了采用来自控制面的信息来为用户设备确定设备类别；
图7B示出了流程图，其详细说明了采用用户面信息来为用户设备确定设备类别；
图7C示出了流程图，其详细说明了能够基于设备类别而进行的动作；以及
图8为RAN缓存的代表性方框图。
如图1所示，图中：1.互联网(Internet)  3.网关GPRS支持节点(GGSN)  4.服务GPRS支持节点(SGSN)  5.无线网络控制器(RNC)  6.演进型节点(eNode)7.用户设备(UE)  10.内容缓存  21.无线访问网络RAN(Radio AccessNetwork)  22.核心网络CN(Core Network)；
如图2所示，图中：1.互联网(Internet)  3.网关GPRS支持节点(GGSN)  4.服务GPRS支持节点(SGSN)  5.无线网络控制器(RNC)  6.节点B(NodeB)7.用户设备(UE)；
如图3所示，图中：1.互联网Internet  3.网关GPRS支持节点(GGSN)  4.服务GPRS支持节点(SGSN)  5.无线网络控制器(RNC)  6.节点B(NodeB)7.用户设备(UE)  8.缓存-C(RAN-C) 1 5.内容递送网络设备(CDN Device)；
如图4所示，图中：1.互联网(Internet)  3.网关G PRS支持节点(GGSN)  4.服务GPRS支持节点(SGSN)  5.无线网络控制器(RNC)  6.节点B(NodeB)  7.用户设备(UE)  8.缓存-C(RAN-C)  15.内容递送网络设备(CDN Device)；
如图5所示，图中：1.互联网(Internet)  3.网关GPRS支持节点(GGSN)  4.服务GPRS支持节点(SGSN)  5.无线网络控制器(RNC)  6.节点B(NodeB)  7.用户设备(UE)  8.缓存-C(RAN-C)  15.内容递送网络设备(CDN Device)；
如图6所示，图中：1.互联网(Internet)  6.演进型节点B(eNodeB)  7.用户设备(UE)  8.缓存-C(RAN-C)  11.移动性管理实体/服务网关(MME/Serving GW)  12.分组数据网关(PDN-GW)  15.内容递送网络设备(CDN Device)；
如图7(A)所示，图中：200.建立IMEI/MEI和手持设备类型/型号/频率的数据库Creat database of IMEI/MEI and handset type/mode/frequency)  210.拦截并解释控制协议，以确定IMEI/MEI(Intercept and interpret controlprotocols to determine IMEI/MEI)  220.基于IMEI/MEI和数据库确定用户设备特征(Determine UE characteristic based on IMEI/MEI and database)225.IMEI可用且位于数据库中？(IMEI available and in database？)  230.基于特性确定用户设备类别(Determine UE class based on characteristics)240.基于UE类别标记值确定用户设备类别(Determine UE class based on UEClass Mark value)；
如图7(B)所示，图中：243.新用户面流量(New User Plane Traffic)  245.从控制面确定的类别(Class determined from Control Plane)  250.基于HTTP请求中的用户代理或者嵌入于其他协议中的信息来确定类别(Determine classbased on user agent in HTTP request or information embedded in otherprotocols)  251.协议＝HTTP？(Protocol＝HTTP？)  252.根据用户代理字符串对设备进行分类(Classify device class from UserAgent String)  253.需要客户应用程序类型分类？(Client Application Type Classification Needed？)254.根据应用程序/内容元数据标头字段进行分类(Classify fromapplication/content meta data header fields)；
如图7(C)所示，图中：260.基于设备类别创建缓存分区(Create cachepartitions based on device classes)  270.基于设备类别卸载流量(Offloadtraffic based on device classes)  280.基于设备类别转发至CDN(Forward toCDN based on device classes)；
如图8所示，图中：301.接口模块(Interface Module)  302.存储元件(Storage Element)  303.控制逻辑/处理单元(Control Logic/Processing Unit)304.本地存储元件(Local Storage)  305.缓存(Cache)。
[具体实施方式]
图2至图5示出了3G/UMTS网络中的网络元件，以及实现当前发明的方法和过程的RAN-C设备8的替代性放置位置。
图2示出了一种现有的3G网络，其为3G无线数据用户提供数据服务和互联网连通性。图3示出了放置于NodeB(3G基准收发站)6与无线网络控制器(3G基站控制器)5之间；IuB接口上的底层传输可以是ATM或者IP。该图还示出了两个任选的接口，一个连接至本地内容递送网络设备(CDN)15，而另一个是流量卸载接口(TOI)，其连接至运营商的IP网络或者互联网。借助这些额外的接口，RAN-C 8便具有多个到核心网络的接口。在本文全部所公开的内容中，术语“RAN-缓存”、“RAN-C”以及“RANC”都用来表示可以用作RAN中的缓存设备的设备。图4示出了放置于RNC 5与SSGN 4之间的RAN-C 8，其在IuPS接口上拦截分组交换域内的IuPS控制面协议和用户面协议。IuPS接口上的底层传输可以是ATM或者IP。图5示出了放置于SGSN 4与GGSN 3之间并位于S1接口上的RAN-C 8。图6示出了放置于4G(长期演进架构)中的eNB 6与服务网关/MME 11之间的S1接口上的RAN-C 8。在之前所述的共同待决的美国专利公开No.2010/0034089中能够找到其他的详细信息。
如上所述，图3、4和5示出了RAN-C 8可能部署于RAN中的位置。当这些RAN缓存进行部署时，设备用于对经常使用的内容进行缓存、审查进入的客户请求，以及，如果在本地缓存中找到了所请求的对象(例如，HTTP GET或者PUT请求中的URL请求)，RAN缓存9将内容递送至客户设备7。该设备还可根据用户属性和设备属性，对所递送的内容进行识别，例如，通过解析多个控制面协议和用户面协议(例如，当设备放置于如图所示的IuPS接口上或者如图5所示的S1接口上时的UMTS/3G网络中的RANAP，以及用户面中的HTTP协议)所得的设备识别(国际移动设备识别符或者设备类型)。应当理解的是，用户设备类型识别可包括客户应用程序传播至服务器的进一步应用层识别。比如，如应用程序版本、应用程序扩展(例如，HD播放器对比SD播放器)以及差异化的缓存/内容优化等信息都是本发明的自然扩展。
图8示出了RANC的代表性方框图。RANC 8具有两个接口模块301，各模块适于实现选择接口和相关的软件协议所需的硬件信令。该接口协议可以是IuB、IuPS或者Gn，如图3至图5所示。各接口模块301适于在所选择的接口进行接收和传送。此外，所接收的数据放置于存储元件302中，其通常为半导体存储元件，如RAM、DRAM或者等同技术。数据从接口模块移动至存储器302及其反向移动可采用专门硬件来实现，例如DMA控制器。或者，可采用专用数据移动处理器来处理数据在RANC 8中的实际移动。一旦存储于RANC 8中，根据RAN的规范对信息进行处理。这个过程可采用专用控制逻辑或处理单元303来完成。控制逻辑/处理单元303可以具有自己的本地存储元件304，其包含将要执行的指令和本地状态。该存储元件可以是RAM或者DRAM。另外，该存储元件304的至少一部分可以是不易挥发的，例如ROM、FLASH ROM、硬盘、固态硬盘或者其他。控制逻辑/处理单元303采用已知的规范和协议，对所接收的信息进行解析，以理解各协议层的数据包。同样还可包括大型存储元件305，其适于容纳缓存信息。在一些实施例中，该缓存存储元件可以是半导体存储器，例如RAM或者DRAM。在其他实施例中，该缓存存储元件可以是旋转介质，例如磁盘驱动器或者其他大型存储设备。控制逻辑/处理单元可在各种技术中以物理形式实现。例如，它可以是通用处理器，执行来自内部存储设备或者外部存储设备的一套指令。
在另一个实施例中，具有嵌入式指令的专用硬件设备或者状态机可用于执行所述的功能。在本文全部所公开的内容中，术语“控制逻辑”和“处理单元”可交换使用，以指定一种适于执行所述的一套指令的实体。
RANC 9还包括能够执行本文所述功能的软件。该软件可采用任何合适的编程语言进行编写，并且编程语言的选择不限于本公开内容。此外，本文所述的所有应用程序和软件都是包含于计算机可读媒介上的计算机可执行指令。例如，该软件和应用程序可存储于只读存储器、可重写存储器或者嵌入式处理单元中。本软件于其上执行指令的特定计算机是基于应用程序的并且不限于本发明。
尽管附图中将RAN-C作为单独设备进行了示出，但是它仍然可为现有组件的一部分。例如，它可嵌入于现有组件中，例如RNC或者SGSN，并且提供以上所述的功能。
如上所述，共同待决的美国专利公开No.2010/0034089中描述了基于内容的RAN缓存通过拦截3G/UMTS中一个或多个标准接口协议中的控制面(CP)和用户面(UP)协议而进行的运作。如本专利公开中所述，缓存设备对UP协议包进行拦截、从封装隧道中提取用户IP流量、识别如HTTP等应用程序协议、确定所请求的内容是否已经存在于缓存中、以及如果那些对象存在于本地缓存中(只要这些对象是可缓存的并且位于如应用程序协议所限定的过期定时器的界限之内)，则将所请求的对象传递至客户端。
本发明描述了需要捕获特定设备中的设备类型和/或应用程序类型并且以各种方式使用该信息的系统和方法。实例包括控制哪种版本的网页页面(WAP或者标准)递送至该设备，或者在专用于特定类别或设备类别的缓存内创建分区或者基于该设备和/或应用程序类别，对设备和/或应用程序的专用递送进行优化。
图7A、7B和7C示出了识别设备类型的过程的流程图。在图7A中，RAN-C8采用来自控制面的信息来确定设备类别。然后，它将控制面和用户面联系起来以及将上游隧道和下游隧道联系起来。在步骤200中，为了识别移动设备类型，RAN-C 8对包含移动设备标识(3GPP中的IMEI以及LTE网络中的MEI)、手持设备品牌、手持设备型号和支持频率等的内部TAC(类型分配代码)数据库进行维护。
当新的UE会话建立时，RAN-C 8拦截并解析控制协议，例如UMTS网络中的RANAP。基于此，RAN-C 8设备从IMEI、IMEI-SV或者MEI字段中提取设备标识，如步骤210所示。随后，RAN-C搜索TAC数据库，以确定U E特征，例如手持设备品牌、型号和其他参数，如图220所示。随后，在步骤230中，RAN-C 8可将品牌和型号映射至设备类别，例如，iPhone、Droid、其他智能手机、功能手机、膝上电脑互连卡等。根据由RAN-C支持的基于设备类别的差异化来看，设备类别的清单和编号是随机的。例如，在一个实施例中，RAN-C 8可支持两个缓存域，一个用于膝上电脑互连卡，而另一个用于手持设备。因此，在本实施例中，仅仅将品牌和型号分类为手持设备和膝上电脑互连卡可能已足够。
在其他实施例中，为了改善特定产品的体验质量，例如iPhone，RAN-C 8可为iPhone维持一个其他的缓存域和服务差异化。在本实施例中，RAN-C可将品牌和型号映射入三个设备类别中。在其他实施例中，RAN-C 8可基于设备品牌和型号，进一步区分其他设备，例如Droid、iPad、tablet以及其他用户设备。这种映射包含于RAN-C 8内的数据库或者查找表中，并且不存在于包含IMEI信息的外部可用数据库中。
上述步骤210中描述的设备标识(IMEI/MEI)信息并不总是可用的。这种检验在步骤225中执行。设备标识信息不可用的各种情况如下：
a.移动设备进入一个新的RAN-C范围，并且，包括IMEI的会话信息不可用，或者
b.特定设备正将IMEI作为一般值上报，或者
c.特定的IMEI标识符不存在于本地配置的TAC数据库中(IMEI到品牌/型号表)。
在此类情形下，RANC-8可从其他属性来对设备类别进行近似，例如UE类别标记值，如步骤240所示。在3GPP规范中描述了UE类别标记值，并且UE类别标记值对于本领域的技术人员来说是已知的。
在一些实施例中，采用以上所述的任何一种方法，都无法从控制面对设备类别信息进行识别。在这种情形下，RAN-C 8可采用来自用户面的信息来确定设备类型，如图7B所示。由于新的用户面流量的到达，如步骤243所示，因而RAN-C将用户面和控制面相关联起来。随后，它确定是否已经采用控制面信息来对设备进行分类，如步骤245所示。如果是，RAN-C不需要执行任何其他的步骤。但是，如果RAN-C确定了还没有对设备进行分类，那么它可以采用HTTP请求中的信息或者其他嵌入在其他协议中的信息，如步骤251所示。RAN-C首先确定进入的用户面流量是否是HTTP协议，如步骤251所示。如果是，那么RAN-C可采用HTTP请求标头中的用户代理，如图252所示。值得注意的是，只有在移动用户采用HTTP协议来访问网络时，才能使用该信息。例如，如果客户设备打开一个远程服务器的FTP连接，那么FTP协议中没有用户代理标头。同样地，即使存在有用户代理标头，FTP协议也限定了HTTP客户类型，并且不一定限定客户设备用来连接至无线移动网络的网络接口类型。因此，例如，如果有两台膝上型电脑，一个具有支持4Mbs数据速率的3G加密狗，而另一个具有支持7Mbs数据速率的USB加密狗，并且两台电脑同时都采用IE浏览器7，那么，HTTP请求中的用户代理字段会是相同的并且无法对两个接口卡的类型进行区别。因此，只有在无法得到其他更多的可靠信息时，才根据HTTP用户标头来进行分类。因此，此处所述的基于IMEI/MEI的与基于用户代理的设备类别映射的组合优于仅采用HTTP用户代理标头的情形。
与HTTP应用程序中的用户代理标头相类似，其他应用程序也可将它们的版本或变化传送到特定的设备。例如，视频播放器应用程序可在对应的协议中，例如RTMP和HTTP中，采用客户应用程序字段将其版本、使其运行的设备以及其他信息进行传送。正在拦截控制面协议和用户面协议的RAN-C对控制面和一些应用程序协议进行解码，以确定对作出请求的用户设备和/或用户应用程序进行分类的方法，如步骤254所示。
采用图7A和图7B中所示的步骤，RAN-C能够对特定类别的移动设备进行识别。如图7A和图7B中所确定的设备类别识别被RAN-C用来改善特定类别的移动设备的体验质量，并且改善大量用户的整体体验质量，其改善的方式是(例如)通过控制特定类别的设备的带宽使用。例如，少量拥有USB加密狗的用户可大量地使用移动网络，从而降低了许多其他用户的体验质量。因此，RAN-C通过识别膝上型电脑用户的会话和限制他们的使用，可以改善许多手持设备的体验质量。对来自功能手机的用户会话进行类似的识别和优先，可以改善大量用户的体验质量，其原因在于，使用功能手机的用户数量比使用智能手机和膝上型电脑的用户要多得多。因此，RAN-C可通过对特定类别的设备进行优先，或者相反地，去掉特定类别的设备的优先级，来影响体验质量。在对所请求的内容进行缓存和递送时，本发明的设备可进行其自身组织的差异化处理(具有不同大小/优先的颜色缓存)，以获得改善的体验质量，并且实施收费，以改善特定设备和/或应用程序。
图7C示出了可基于设备类别而进行的各种动作。RAN-C可能基于设备类别而进行的一个优化是按照设备类别对缓存进行维持，如步骤260所示。例如，在一个实施例中，对于特定设备的所有对象可分别建立缓存，例如iPhone。在另一个实施例中，对于该特定设备的特定内容类型(例如，视频对象)，可分别建立缓存。在其他实施例中，对于特定类别的设备，可分别建立缓存。例如，所有的智能手机，比如黑莓设备、Droid设备以及其他类似的设备，可分配至单个设备类别并且共享缓存。当然，对于其他的设备类别或者不同的设备类别，可分别建立缓存。
内容缓存机构基于使用频率、使用时间和其他为大量用户所测量的参数，将缓存和更换策略用于可缓存的对象。在移动网络中，少量的用户，通常是具有高速3G/HSDPA/HSDPA+加密狗的膝上型电脑用户，消耗了相当多的网络带宽。这种少量用户的大量、频繁的访问使得缓存因为这些用户的对象/内容访问而大量地增加。对缓存按照设备类别来进行划分克服了这种问题，其方式是将从那些类别的设备所访问的内容进行保存。此外，一些设备，例如iPhone，可能具有用于特定站点/内容类型访问的定制应用程序(例如，iPhone的Youtube应用程序)。当新的设备类型和应用程序启动时，根据设备类别来维持和管理递送将改善该设备类别的体验质量。
在一些实施例中，设备类别可能对于设备或设备类型来说是特定的。在其他实施例中，设备类别可根据在设备上运行的应用程序来进一步分类。例如，存在有用于运行了YouTube应用程序的iPhone和运行了Safari浏览器应用程序的iPhone的不同类别，这种情况是可能的。因此，术语设备类别，可包括设备自身的属性，或者与在该设备上运行的应用程序相关的属性。
为了如以上所述那样按照设备类别对缓存进行维持，图7A至图7C中识别的设备类别存储于在RAN-C 8中维持的用户-会话上下文中。该缓存在本地分割为多个分区。例如，在一个实施例中，对除了iPhone之外的所有设备存在有一个缺省的分区，以及，对iPhone存在有一个特定的第二分区。当然，可基于其他设备类别来创建另外的分区或不同的分区。由于出于iPhone的请求的缘故而将对象取回，因此，这些对象存储于iPhone的分区中。对于各分区，RAN-C 8可维持不同的缓存、更换以及为存储于RAM vs二次存储中的部分进行大小限值变化。另外，特定设备/应用程序可能具有独特的访问模式。例如，iPhone的Youtube访问采用HTTP协议中的字节范围。因此，对对象和内容进行识别并将其与设备类别相关联有助于内容递送的优化。
设备类别的确定还使得其他功能能够在RAN中实现。例如，3GPP标准组织当前正在定义选择性IP流量卸载，而部分移动流量通过其从移动核心网络卸载到连接至替代IP网络的的替代接口。这些在3GPP 23.829 V1.1.0、技术报告、本地IP访问和选择IP流量卸载(版本10)中进行了描述，其全部内容以引用的方式并入本文。
本发明基于设备类别，通过将所有来自特定设备类别的访问定向至卸载接口，或者将卸载接口用于缓存-缺失操作，从而在内容缓存设备(RAN-C)中对卸载机制进行扩展，如步骤270所示。用于通过核心的数据访问的缺省接口是共同待决的专利公开No.2010/0034089中所描述的对应的移动核心网络。在一个实施例中，RAN-C 8可以不理会特定设备类别的缺省设置。在一个实例中，来自一个设备类别的所有用户会话，例如，来自膝上型电脑互连卡，能够重新定向至流量卸载接口，从而完全绕过内容缓存/代理。在另一个实施例中，来自一个设备类别的任何缓存缺失操作，例如来自膝上型电脑，能够定向至卸载接口。在另一个实施例中，只有用于膝上型电脑互连卡的HTTP流量重新定向至流量卸载接口。选择卸载哪个流量可能是基于设备类别、所请求内容的类型以及缓存操作的结果。
在当前发明的另一个实施例中，流量从所选的设备类别转发至本地连接的CDN(内容递送网络)设备15中，如步骤280所示。CDN设备15借助用户IP数据包进行工作并且不对移动用户面或控制面协议进行处理。部署于如图3至图6所示的任一无线移动网络中的RAN-C 8与RAN设备相接，并且对用户会话和相关的设备类别进行识别。RAN-C基于所确定的设备类别，将流量选择性地转发至本地连接的CDN中。这种转发可以针对所有来自所选设备类别的流量，从而绕过RAN-C 8中的内容缓存/代理。在另一个实施例中，如上所述的，CDN接口用于缓存缺失操作。进行这样的接口选择并转发至本地CDN设备中，有助于使得CDN设备能靠近移动边缘，其中，RAN-C部署于靠近BTS(NodeB/eNodeB)6和RNC 5的RAN中。
在如图1所示的现有技术中，CDN设备部署于中间位置的GGSN上，而RAN中的设备更加靠近终端用户。因此，RNC 5和对应的RAN-C 8的范围靠近对移动运营商的网络进行访问的移动用户的周边。因此，从本地CDN设备递送的或者通过卸载接口递送的内容可以不同于RAN-C 8从缺省的移动核心网络(SGSN/GGSN，S-GW/PDN-GW)接收的内容。这种机制对CDN设备选择与RAN-C 8的覆盖区域更加相关的内容、广告等提供了潜在的帮助。另外，这样降低了与RAN-C 8递送的缓存内容相类似的、CDN递送的内容的传输等待时间。
在进一步的实施例中，可以进一步增强步骤260、270和280中所述的基于设备类别的缓存控制和转发选择决策。这种增强是在选择中包括有用户的服务计划。这可以由RAN-C在运营商的服务面(例如，RADIUS服务器)进行注册、识别用户的服务计划类型以及在建立了用户面会话时，将计划类型与UE设备类型一起进行存储而实现。随后，当从对应的用户面会话上的UE接收用户面数据包时，RAN-C 8基于服务计划的限制，执行缓存和目的选择功能。例如，一个高端计划可利用缓存、流量卸载接口或CDN来加速对那些为服务付出更多资金的用户的访问。相反，较低成本的计划可能无法进行缓存，或者永远都不能进行卸载。
步骤260、270和280中所述的内容递送和核心-接口选择可以是针对整个用户面流量(TCP、UDP、DNS和HTTP等)，或者仅针对部分流量，例如，只有HTTP。换句话说，RAN-C 8可只将iPhone的HTTP流量转发至本地CDN。在另一个实施例中，RAN-C 8可只将DNS和HTTP流量转发至本地CDN。
以上描述说明了基于用户拥有的设备的类型，来实现特定的功能。但是，以上所述的功能还可基于其他标准来实现。例如，可仅基于用户的服务计划，来使用不同的缓存分区、流量卸载和CDN递送。在一些实施例中，那些具有高级计划的用户可拥有另外的功能。
在另一个实施例中，这些特性可以是基于正被用户使用的客户应用程序。例如，某些应用程序可以具有与传统的“按下载字节”计划不同的收费方案。一个这样的使用实例是，RAN-C可能检测到一个应用程序是DRM兼容视频播放器，例如NetFlix播放器。运营商对于该应用程序可能具有不同的收费方案。例如，无论字节计数是多少，每部电影的费用都是固定的。因而，RAN-C可能作出决策，卸载该隧道的流量，因为在字节通过核心网络时被计数对于运营商来说不重要。其他应用程序也可以具有类似的收费方案，从而使得它们成为最佳候选，卸载至TOI接口，而不是通过SGSN/GGSN进行转发。同样地，由于下载的字节计数不重要，因此这些应用程序可能是缓存的候选对象。
在当前发明的另一个实施例中，本地确定的信息，例如设备类别、UE能力或者按照UE控制面协议进行解析所推断处的位置信息，可通过使用用户平面协议(如HTTP)中的扩展标头来进行传播。RAN-C按照用户的控制面流量进行解析所推断出的位置信息需要借助由具有GPS的特定移动设备传播至应用程序的GEO代码信息来进行区分。RAN-C所推断的位置信息不依赖于移动设备的能力(例如GPS)。RAN-C在RAN中的无线移动网络中进行放置，本质上使其对于放置了RAN-C的RAN来说是本地的。这种位置信息是粗糙的，例如，RNC覆盖的城市地区或BTS位置组。另外，通过解析控制面中“初始U E消息”(RANAP协议)，RAN-C识别出移动设备与其相关联的Node-B/eNodeB。根据该消息，RAN-C推断出移动设备所位于的扇区，或位置区域或服务区域(LAI/SAI)。因此，该信息单元的粒度比GEO坐标要小，但是比位于中央的GGSN要大。另外，本发明确定了，尽管移动设备或运行于移动设备上的应用程序可能会获得GEO坐标，但是远程应用程序无法直接得到该信息。此外，使GPS硬件获得GRP代码信息会消耗大量的手持设备的电池电量。因此，本发明将U E在网络(扇区)中的注册作为粗糙的位置信息。
在本实施例中，通过对用户面协议进行解封装而识别的UE请求采用扩展标头进行增强，并且在重新封装至原始协议之后转发至缺省的CN接口，或者转发至本地CDN设备，或者在不重新封装至移动协议的情况下，转发至图3至图6中的卸载网络。
尽管在现有技术中存在针对HTTP请求标头的标头充实的概念以及在其他协议中加入了扩展标头，但是本发明并不仅仅只是简单地加入扩展标头。本发明从其他移动控制面协议、用户面协议和服务面协议中提取信息、转换为类别或其他短属性并且加入本地已知的/配置的信息，如RAN-C的位置(例如，RAN-C中配置的街道地址)，或者通过将移动用户的扇区ID、位置区域ID(LAI)或者服务区域ID(SAI)、或者追踪区域ID(TAI)进行映射以接近地理位置。
本地包括的扩展标头的性质取决于它们被加入到的对应的应用协议。例如，对于http请求来说，采用标头充实来加入信息。对于DNS请求来说，采用厂商唯一扩展来加入信息。
RAN-C所加入的信息可包括：移动设备类别、手持设备品牌以及型号、RAN-C的位置、推断出的移动用户的地理位置、无线访问技术类型、用户服务计划类型、推断出的针对用户设备的体验质量参数、推断出的用户请求的优先顺序、以及其他特征。
以上所述的加入信息帮助CDN按照当前的移动设备、无线条件、用户类型、服务计划以及位置来调整具有最相关的内容的响应。
本发明并不受到本文所述的特定实施例的范围的限制。实际上，除了本文所述的那些内容之外，根据前述描述和附图而得的本发明的其他各种实施例和修改对于本领域的普通技术人员来说都是显而易见的。因此，此类其他的实施例和修改都将落入本发明的保护范围之内。此外，尽管本发明已经在特殊的环境中针对特殊的目的以特殊的实施方案的上下文进行了描述，但是本领域的普通技术人员将会理解的是，其有用性并不限于此并且本发明可以在任何环境中针对任何目的有益地实施。

Claims (17)

1.一种通过透明网络设备将移动设备分类为特定设备类别的方法，其特征在于该透明网络设备作为适于拦截多个控制面协议和用户面协议的联机设备而放置于无线移动网络中，其中，所述移动网络为多个用户提供服务，并且其中，所述网络包括多个组件，所述方法包括以下步骤：
a.将所述透明网络设备插入所述网络中，所述设备包括存储元件和控制逻辑；
b.采用所述设备中的所述控制逻辑，拦截第一组件至第二组件的通信，从而确定所述通信的用户会话和内容，其中，所述通信包括多个协议层；其中，所述协议解析包括从所述控制面中，为用户设备提取设备识别信息；
c.在所述网络设备中，维护设备识别信息的数据库、对应的设备类别以及用于所述设备类别的具体参数；以及
d.采用所述提取的设备识别信息，根据设备标识的所述数据库，将所述用户设备映射至设备类别。
2.根据权利要求1所述的一种通过透明网络设备将移动设备分类为特定设备类别的方法，其特征在于该方法还包括采用来自所述控制面的其他属性，将所述用户设备映射至设备类别。
3.根据权利要求2所述的一种通过透明网络设备将移动设备分类为特定设备类别的方法，其特征在于所述其他属性在所述设备识别信息不映射至所述数据库中的设备类别时使用。
4.根据权利要求1所述的一种通过透明网络设备将移动设备分类为特定设备类别的方法，其特征在于该方法还包括解析用户面HTTP协议、识别用户代理标头以及基于所述用户代理，将所述用户设备映射至设备类别。
5.根据权利要求4所述的一种通过透明网络设备将移动设备分类为特定设备类别的方法，其特征在于所述的解析在所述设备识别信息不映射至特定设备类别时实施。
6.根据权利要求1所述的一种通过透明网络设备将移动设备分类为特定设备类别的方法，其特征在于该方法还包括解析包含于应用协议中的应用字段、以及基于所述应用字段，将所述用户设备映射至用户类别。
7.一种在RAN缓存设备中管理缓存信息的方法，其特征在于包括采用根据权利要求1所述的方法来确定设备类别以及维护各设备类别各自的缓存。
8.一种在RAN缓存设备中选择转发接口的方法，其特征在于基于采用多个方法中的至少一个而得到的设备类别，将所述设备放置于具有多个朝向核心网络和/或因特网的逻辑接口的移动无线网络中。
9.根据权利要求8所述的一种在RAN缓存设备中选择转发接口的方法，其特征在于所述方法选自以下方法：从设备标识得到设备类别信息、从来自所述控制面的UE能力得到设备类别信息、从将设备标识映射至设备类别的本地数据库得到设备类别信息、从用户请求得到设备类别信息以及从应用字段得到设备类别信息。
10.根据权利要求8所述的一种在RAN缓存设备中选择转发接口的方法，其特征在于所述多个逻辑接口选自卸载接口、移动核心网络以及本地CDN。
11.一种对采用根据权利要求1所述的方法而得到的信息进行通信的方法，其特征在于包括将扩展标头添加至用户面中的移动用户请求中以及转发所述请求。
12.根据权利要求11所述的一种对得到的信息进行通信的方法，其特征在于所述请求转发至核心网络、卸载网络或者本地CDN。
13.根据权利要求11所述的一种对得到的信息进行通信的方法，其特征在于所述扩展标头包括选自以下信息的数据：得自所述设备标识的信息、得自所述控制面的UE能力的信息、得自将设备标识映射至设备类别的本地数据库的信息、得自用户请求的信息、得自应用字段的信息以及位置信息。
14.一种通过透明网络设备将移动设备分类的方法，其特征在于该透明网络设备作为适于拦截多个控制面协议和用户面协议的联机设备而放置于无线移动网络中，所述移动网络为多个用户提供服务，并且其中，所述网络包括多个组件，所述方法包括以下步骤：
a.将所述透明网络设备插入所述网络中，所述设备包括存储元件和控制逻辑；
b.采用所述设备中的所述控制逻辑，拦截第一组件至第二组件的通信，从而确定所述通信的用户会话和内容，其中，所述通信包括多个协议层；其中，所述协议解析包括从实施于用户设备的客户应用程序中提取信息；
c.基于所述提取的信息，确定所述用户设备或所述客户应用程序的特征；
d.基于所述确定的特征，通过所述网络对流量进行路由。
15.根据权利要求14所述的一种通过透明网络设备将移动设备分类的方法，其特征在于所述流量路由至流量卸载接口。
16.根据权利要求14所述的一种通过透明网络设备将移动设备分类的方法，其特征在于所述流量路由至CDN。
17.根据权利要求14所述的一种通过透明网络设备将移动设备分类的方法，其特征在于所述提取的信息选自设备类型和收费方案。
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