CN104521221A

CN104521221A - 对等体到对等体业务局域化

Info

Publication number: CN104521221A
Application number: CN201380026962.8A
Authority: CN
Inventors: S.张
Original assignee: Ericsson China Communications Co Ltd
Current assignee: Ericsson China Communications Co Ltd
Priority date: 2012-05-24
Filing date: 2013-05-21
Publication date: 2015-04-15
Anticipated expiration: 2033-05-21
Also published as: CN104521221B

Abstract

本发明涉及用于移动网络中的对等体到对等体分组数据业务的局域化的方法，该移动网络包括核心网络（420）和至少一个无线电接入网络（RAN）（411）。该方法包括首先获得（501）对于位于RAN（411）中的两个对等体（A1，B1）之间的分组数据连接（441）的数据业务信息并且其中该连接（441）经过分组网关节点（P-GW）（422）的步骤。如果确定分组数据连接（441）携带对等体到对等体业务，P-GW（422）请求来自策略控制功能实体（PCRF）（434）的局域化策略信息。PCRF（434）返回与两个对等体（A1，B1）有关的局域化策略信息并且如果允许局域化，P-GW（422）请求移动管理功能实体（MME）（435）将数据业务从现有的分组数据连接（441）移到另一个分组数据连接（442，443），其经过位于与对等体（A1，B1）相同的RAN中的另一个（局域）分组网关节点（L-GW）（425，426）。

Description

对等体到对等体业务局域化

技术领域

本发明涉及用于移动网络中的对等体到对等体分组数据业务局域化的方法和节点。

背景技术

由于智能电话普及率的快速增长，移动网络中的数据业务正经历爆炸式增长。在所有移动数据业务之中，视频流式传输是一个重要方面。沿着该趋势，已经部署若干流式传输交付方法。在所有方法之中，内容交付网络CDN和对等体到对等体（P2P）是通过网络交付流式传输内容的两个重要方法。近来，一些基于P2P的实时流式传输系统在固定接入网络的上下文中是非常成功的。P2P流式传输系统通过利用来自大量对等体的上行链路贡献而具有很好地可扩展。由于P2P系统的优势，若干CDN播放器开始将P2P引入它们的CDN系统内。

另一方面，现有的P2P流式传输系统在移动网络的上下文中正面临一些问题。例如，P2P流式传输应用中牵涉的一个或多个移动对等体位于相同区域（例如相同的小区/基站BS或相同的无线电接入网络RAN）中是可能的。然而，根据当前移动网络原则，诸如P-GW/GGSN等分组网关节点对于它所服务的所有用户设备UE是唯一IP锚点，并且来自/去往UE的所有IP业务应通过P-GW/GGSN路由。因此，将发生像移动IPv4的三角路由这样的问题。该问题在流式传输应用中牵涉大量移动对等体的情况下更严重。

问题由图1至3中的三个情景图示。

总结这些情景，在图1中，位于P2P应用中所牵涉的无线电接入网络（111）中的移动对等体A可在内容分布网络CDN 130中从服务器131提取流式传输内容132的块并且从位于相同小区中的另一个移动对等体B提取相同流式传输的另一个数据块。同时，对等体A还可从位于不同基站但在相同分组网关节点S-GW（121）处的对等体C提取相同流式传输的不同数据块，如在图2中所示。同时，它还可从位于不同基站、不同S-GW（123）但在相同分组网关节点P-GW（122）处的对等体D提取一些块。在现有的移动网络中，典型地，来自/去往UE的所有IP业务应转发到P-GW（122），其中IP业务路由到不同目的地。

因此，明显地，某些回程传输资源和核心网络元件资源在许多IP业务在局域在相同区域的移动对等体之间交换的情况下将被浪费。一个问题是如何使相关P2P业务局域化。另一个问题是如何实施这样的业务局域化（P2P业务转向）。另一个问题是如何识别对于局域化的正确业务以及哪个节点做出业务局域化的决定。再另一个问题是选择在决定某些对等体之间的某些业务是否应局域化时应考虑的因素。例如，由于与国家安全（作为合法拦截）或来自运营商的收费考虑有关的一些特殊要求，不允许对某些UE和某些业务实施这样的业务局域化。而对于其它UE和业务则是可能的。再如，可能不允许位于某些区域中的某些UE的业务局域化。另外，可能由于一些动态原因（例如，核心网络或回程传输网络中的负载即将过载），仅预期某些对等体之间的业务局域化。

P2P业务局域化已经既在学术界又在行业内论述并且基本上可以归类为两个类型：

类型1：对于业务局域化的对等体驱动的偏差邻近选择

该方法的大意是特定对等体通过以下各种度量来局域执行优化邻近选择，各种度量诸如：基于等待时间的拓扑图、自主系统、AS映射和其它相关度量局域性感知邻近选择。

类型2：对于业务局域化的ISP驱动的偏差邻近选择

该方法的总体思想是ISP通过一些网络元件为了优化对等体选择而向P2P应用系统提供底层网络信息。例如，一个或多个跟踪器可以由运营商引入以便于P2P系统更合理的对等体选择。在该方向的两个重要方法是：P4P框架和ALTO。这两个在不同的IETF工作组中进行开发。

然而，这些现有技术聚焦在ISP和固定网络级别业务局域化上。它们中没有一个关注移动网络的业务局域化。

发明内容

利用该背景，目标是避免上文提到的问题中的至少一些。

该目标通过以下来实现：

首先，方法和修改的分组网关节点（诸如P-GW），其配置成

-获得对于第一对等体和第二对等体之间的现有分组数据连接的数据业务信息，该现有分组数据连接经过分组网关节点

-确定现有分组数据连接携带对等体到对等体业务

-请求来自策略控制功能实体（诸如PCRF）的局域化策略信息，其中该请求包括获得的数据业务信息和额外信息，诸如关于第一和第二对等体的位置信息

-从策略控制功能实体接收请求的局域化策略信息

-以及如果从策略控制功能实体接收的局域化策略信息允许如此的话，则请求移动管理功能实体（诸如MME）将数据业务从现有分组数据连接移到另一个分组数据连接，其经过另一个分组网关节点（诸如局域网关L-GW）。

其次，方法和移动管理功能实体（诸如MME），其配置成

-从分组网关节点（诸如上文描述的P-GW）接收将数据业务从现有分组数据连接（在第一对等体和第二对等体之间）移到经过第二分组网关节点的另一个第二分组数据连接的请求。

-基于在请求中接收的位置信息，选择另一个分组网关节点

-指示相关UE/对等体在第一对等体和第二对等体之间建立通过选择的第二分组网关节点的另一分组数据连接。

该技术方案具有至少以下优势：

1. 它通过考虑来自运营商的各种动态信息和策略使得以动态且灵活的方式使局域移动UE之间的对等体到对等体应用局域化成为可能。

2. 利用该技术方案，P2P业务所消耗的回程传输资源和核心网络资源在P2P流式传输应用和移动对等体的数量较高的情况下可大大减少。

3. 技术方案未对诸如基站等RAN产品的安装基础带来影响或带来很少的影响。

现在将更详细地且用优选实施例并且参考附图来描述本发明。

附图说明

图1、2和3是示出现有P2P流式传输系统的框图。

图4A和4B是示出移动网络中的改进业务局域化的两个实施例的框图。

图5A、5B和5C是对应于图4A和4B中的实施例的消息流程图。

图6A和6B是示出对于业务局域化的改进分组网关节点和改进移动管理功能实体的实施例的框图。

具体实施方式

图4A和4B图示在移动网络中的P2P业务的改进业务局域化的两个实施例，该移动网络包括核心网络420和至少一个无线电接入网络（在这里是LTE RAN 411）。图4A图示在核心网络420中进行业务局域化的实施例并且图4B图示在无线电接入网络411中进行业务局域化的实施例。

1. 在两个移动对等体A1与B1之间的分组数据连接441中识别P2P业务时，通过报告检测的P2P业务信息（诸如业务内容或信道ID/应用ID信息、P2P应用名称）和对于对等体A1和B1的相关对等体信息（位置信息、移动性信息、UE ID）以及核心网络相关负载状态信息和/或回程链路负载状态信息，分组网关节点P-GW 422要求来自策略控制节点或功能PCRF 434的业务局域化策略。

2. PCRF 434生成关于相关对等体A1、B1的业务局域化策略。在漫游UE情形的情况下，可执行受访策略控制节点或功能vPCRF与归属策略控制节点或功能hPCRF之间的协商来确定两个对等体A1、B1之间的业务局域化策略。在该过程期间，考虑对于UE1、UE2的预订信息、从P-GW 422报告的检测P2P业务信息、局域分组网关节点L-GW拓扑、对于UE1、UE2的收费或安全要求以及另一个运营商的战略。

3. PCRF 434用特定业务局域化策略答复P-GW 422，其可包括下列信息：局域化是否允许、关联条件（诸如时间或核心网络CN负载状态）、在哪里使相关业务局域化（在RAN或CN级别处）以及关于服从局域化策略的业务/应用的描述信息。

4. 根据来自PCRF 434的策略，在允许相关对等体A1、B1之间的业务局域化的情况下，P-GW 422通过向移动管理功能/节点MME 435发送消息而发起业务局域化过程，其中该消息包括业务局域化级别（RAN或CN）、相关业务描述/或特定UL和DL TFT来识别相关IP业务、所牵涉的UE 1和UE2的ID。

5. 增强MME 435以基于从P-GW 422提供的业务局域化级别指示来为牵涉的UE1和UE2选择共同局域网关L-GW。在图4A中，业务局域化级别指示设置成核心网络CN（并且选择L-GW 425）并且在图4B中，业务局域化级别指示设置成无线电接入网络RAN（并且选择L-GW 426）。

6. MME 435可通过NAS消息对UE1和UE2中的每个发起基于网络的分组数据连接设置过程，该NAS消息可指示对于额外分组数据连接的原因（诸如业务局域化），并且指示要通过局域分组数据连接而局域化的服务/应用/业务。在该过程期间，L-GW（LG-W 425或L-GW 426）可分配新的局域IP地址，其可以由移动对等体使用以通过局域分组数据连接而与其它移动对等体交换相关P2P业务/应用。另外，IP地址可以由L-GW 425、426使用以在UE1与UE2之间局域路由IP业务。

7. 在局域分组数据连接上，MME 435在选择的L-GW 425、426与UE1和UE2之间发起局域承载建立过程，并且通过向相关UE提供特定UL TFT而使相关P2P应用/业务移到局域承载442、443。此外，与承载442、443关联的DL TFT可提供给L-GW 425、426以用于DL业务映射。

8. 移动对等体A1、B1可将与为了局域化而允许的相关P2P应用/内容关联的它的局域IP地址信息通知特定P2P应用的跟踪器，以及通知相同应用中牵涉的其它对等体。具有相似局域IP地址的其它邻近移动对等体可通过局域分组数据连接而直接与移动对等体通信。

图5A、5B和5C是对应于图4A和4B中的实施例的消息流程图。

通过UE1与UE2之间建立的承载441，两个移动对等体A1、B1通过P-GW或GGSN 422交换P2P业务。P-GW/GGSN 422在步骤501中基于深度分组检查DPI功能来分析UE1与UE2之间是否存在一些P2P应用业务。

如果在步骤501中，在两个局域移动对等体A1、B1之间检测到P2P应用业务，则P-GW/GGSN 422在步骤502中向PCRF 434发送请求消息来得到相关对等体A1、B1之间的业务局域化策略。到PCRF 434的消息可包括下列信息：检测的P2P业务信息（诸如业务内容或信道ID信息、P2P应用名称）、相关对等体信息（位置信息、移动性信息、UE ID），以及核心网络相关负载状态信息和/或回程链路负载状态信息。

在从P-GW/GGSN 422接收请求消息时，PCRF 434在步骤503中通过考虑报告的信息以及相关UE的预订信息和L-GW拓扑信息而在对等体A1、B1之间生成业务局域化策略。生成的业务局域化策略可包括：是否允许局域化、关联条件（诸如时间或核心网络CN负载状态）、在哪里使相关业务局域化（在RAN或CN级别处）以及关于服从局域化策略的业务/应用或UL TFT和DL TFT的描述信息。

PCRF 434在步骤504中通过响应消息而向P-GW/GGSN 422提供相关业务局域化策略。

基于来自PCRF 434的策略信息，P-GW 422在业务局域化应对两个移动对等体A1、B1之间的业务实施的情况下发起业务局域化过程。更具体地，P-GW 422在步骤505中向MME 435发送消息（例如在图4A或4B中通过S-GW 421、423），该消息包括业务局域化级别（RAN或CN）、相关P2P业务描述、UE1和UE2的ID。

MME 435在步骤506中基于业务局域化级别为牵涉的UE选择共同L-GW。例如，在业务局域化级别是RAN的情况下，则为牵涉的UE选择位于RAN 411中或上的共同L-GW 426；在业务局域化级别是CN的情况下，则为牵涉的UE选择位于核心网络420中的共同L-GW 425。

如必要的话，MME 435可通过到UE的NAS消息向考虑中的每个UE发起基于网络的分组数据连接设置过程，如在步骤507和508中的。消息可对指示对于这样的额外分组数据连接的原因（诸如业务局域化），并且指示要通过局域分组数据连接而局域化的服务/应用/业务。另外，L-GW 425、426可向UE分配新的局域IP地址，其可以由移动对等体使用以通过局域分组数据连接而与其它移动对等体交换相关P2P业务/应用。

在局域分组数据连接上，MME 435在步骤509和510中在选择的L-GW 425、426与每个UE1、UE2之间发起承载建立过程，并且相关P2P应用/业务在步骤511中通过向相关UE提供特定UL TFT而移到局域承载442、443。此外，与承载关联的DL TFT提供给L-GW 425、426以用于业务映射。MME 435在步骤512中进一步将业务局域化响应发送回到P-GW 422。

通过UE1和UE2与共同L-GW 425、426之间新建立的承载442、443，两个对等体A1、B1可以通过L-GW 425、426交换特定P2P应用业务。

同时，移动对等体A1、B1可在步骤513和514中将它们与为了局域化而允许的相关P2P应用/内容关联的局域IP地址信息通知P2P系统的跟踪器520以及其它对等体。具有相似局域IP地址的其它邻近移动对等体可在局域分组数据连接上直接通信。

图6A和6B是图示改进分组网关节点P-GW 422和改进移动管理功能实体MME 435的实施例。

P-GW 422包括处理器4222，其耦合于存储计算机程序指令的非短暂性存储器4221，其中在处理器4222执行指令时，促使P-GW 422执行上文描述的对于P-GW 422的方法步骤。相似地，MME 435包括处理器4352，其耦合于存储计算机程序指令的非短暂性存储器4351，其中在处理器4352执行指令时，促使MME 435执行上文描述的对于MME 435的对应方法步骤。

缩写

ALTO 应用层业务优化

APN 接入点名称

BS 基站

CDN 内容交付网络

CN 核心网络

DL TFT 下行链路业务流量模板

DPI 深度分组检查

GGSN 网关GPRS支持节点

GPRS 通用分组无线电服务

hPCRF 归属PCRF

IETF 互联网工程任务组

IP 互联网协议

IP-v4 IP版本4

ISP 互联网服务提供商

L-GW 局域网关

LTE 长期演进

MME 移动性管理实体

NAS 非接入级别

PDN 公共数据网络

P2P 对等体到对等体

P4P 对于P2P的主动提供商辅助

PCRF 策略和收费规则功能

P-GW PDN网关

RAN 无线电接入网络

S-GW 服务网关

UE 用户设备

UL 上行链路

UL TFT 上行链路业务流量模板

vPCRF 受访PCRF

Claims

1.一种用于操作核心网络（420）中的第一分组网关节点（422）的方法，所述方法包括以下步骤：

-获得（501）对于第一对等体（A1）和第二对等体（B1）之间的第一分组数据连接（441）的数据业务信息，所述对等体每个位于无线电接入网络（411）中，其中所述第一分组数据连接（441）经过所述第一分组网关节点（422）；

-如果从所述数据业务信息确定所述第一分组数据连接（441）携带对等体到对等体业务，则向策略控制功能实体（434）发送（502）对于局域化策略信息的请求，其中所述请求包括获得的数据业务信息和诸如关于所述第一（A1）和所述第二（B1）对等体的位置信息的信息；

-从所述策略控制功能实体（434）接收（504）请求的局域化策略信息；

-如果根据接收的局域化策略信息允许业务局域化，则向移动管理功能实体（435）发送（505）将所述数据业务从所述第一分组数据连接（441）移到第二分组数据连接（442，443）的请求，所述第二分组数据连接（442，443）经过第二分组网关节点（425，426）。

2.如权利要求1所述的方法，其中获得的数据业务信息包括以下中的任一个或组合：

-业务内容，

-信道ID，

-应用ID信息，

-对等体到对等体应用名称。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中获得所述数据业务信息的步骤（501）通过深度分组检查DPI来执行。

4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中关于所述第一（A1）和所述第二（B1）对等体的所述信息包括以下中的任一个或组合：

-对于所述对等体（A1，B1）的位置信息，

-对于所述对等体（A1，B1）的移动性信息，

-用户设备（UE1，UE2）身份。

5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中对于局域化策略信息的请求进一步包括关于所述核心网络元件负载状态或回程链路负载状态的信息。

6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中从所述策略控制功能实体（434）接收的局域化策略信息进一步包括所述第二对等体到对等体分组数据连接（442，443）是在所述核心网络（420）中还是在某一无线电接入网络（411）中局域化的信息以及该信息在所述请求中发送到所述移动管理功能实体（435）。

7.一种用于控制移动网络中的分组数据连接的第一分组网关节点（422），所述移动网络包括核心网络（420）和至少一个无线电接入网络（411），所述第一分组网关节点（422）包括处理器（4222），其耦合于存储计算机程序指令的非短暂性存储器（4221），其中在所述处理器（4222）执行指令时，促使所述第一分组网关节点（422）：

8.如权利要求7所述的第一分组网关节点（422），其进一步配置成通过执行深度分组检查（DPI）而获得所述数据业务信息。

9.如权利要求7或8所述的第一分组网关节点（422），其进一步配置成从所述策略控制功能实体（434）接收所述第二分组数据连接（442，443）是在所述核心网络（420）中还是在某一无线电接入网络（411）中局域化的信息并且将该信息在所述请求中发送到所述移动管理功能实体（435）。

10.一种用于在核心网络（420）中操作移动管理功能实体（435）的方法，所述方法包括以下步骤：

-从第一分组网关节点（422）接收（505）将所述数据业务从第一（A1）和第二（B1）对等体之间的第一分组数据连接（441）移到第二分组数据连接（442，443）的请求，所述对等体每个位于无线电接入网络（411）中，其中所述分组数据连接（441）经过所述第一分组网关节点（422），所述第二分组数据连接（442，443）经过第二分组网关节点;

-基于在所述请求中接收的位置信息，选择（506）第二分组网关节点（425，426）；

-指示（507-510）所述第一（A1）和所述第二（B1）对等体建立通过所述第二分组网关节点（425，426）的所述第二分组数据连接（442，443）。

11.如权利要求10所述的方法，其中从第一分组网关节点（422）接收的请求包括指示所述第二分组网关节点（425，426）是从所述核心网络（420）还是从某一无线电接入网络（411）选择的信息以及从指示的网络（420，411）选择所述第二分组网关节点（425，426）。

12.一种移动管理功能实体MME（435），用于控制移动网络中的分组数据连接，所述移动网络包括核心网络（420）和至少一个无线电接入网络（411），所述移动管理功能实体MME（435）包括处理器（4352），其耦合于存储计算机程序指令的非短暂性存储器（4351），其中在所述处理器（4352）执行指令时，促使所述移动管理功能实体（435）：

-从第一分组网关节点（422）接收（505）将所述数据业务从第一（A1）和第二（B1）对等体之间的第一分组数据连接（441）移到第二分组数据连接（442，443）的请求，所述对等体每个位于无线电接入网络（411）中，其中所述分组数据连接（441）经过所述第一分组网关节点（422），所述第二分组数据连接（442，443）经过第二分组网关节点；

13.如权利要求12所述的移动管理功能实体MME（435），其进一步配置成在所述请求中从所述第一分组网关节点（422）接收指示所述第二分组网关节点是从所述核心网络（420）还是从某一无线电接入网络（411）选择的信息以及从指示的网络（420，411）选择所述第二分组网关节点（425，426）。