CN104854837B - 处理通信网络中的多路径传输控制协议信令的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于处理通信网络中的MPTCP信令的方法和装置。该通信网络包括托管MPTCP代理功能的第一节点、以及第二接入网络中的第二节点。第二节点从移动终端接收附连请求。然后，将消息发送到远程数据库，并且接收响应，该响应包括第一节点的标识。然后，MPTCP数据路径可以从第二接入网络被重新定向到MPTCP代理功能。即使在MPTCP代理功能位于PDN网关处或者在PDN网关和移动终端之间的情况下，也可以使第二接入知道MPTCP代理功能的位置，并且相应地路由MPTCP数据业务。

Description

处理通信网络中的多路径传输控制协议信令的方法和装置

技术领域

本发明涉及处理通信网络中的多路径TCP信令的领域，并且具体地，涉及处理经由代理功能发送的多路径TCP信令。

背景技术

传输控制协议(TCP)会话可以被定义为“使用TCP作为协议的在两个应用之间的逻辑端对端数据通信链路”。常规TCP将通信限制为每会话单个路径。因特网研究任务组(IETF)当前正在开发用于添加在常规TCP会话中同时使用多个路径的能力的机制。对TCP的扩展，称为“多路径TCP”(MPTCP)，在因特网草案“draft-ietf-mptcp-multiaddressed”中进行了描述。已经在RFC 6182中公布了用于多路径TCP开发的架构指南。RFC 6182将“路径”定义为“在发送方和接收方之间的链路序列，在该上下文中通过源和目的地地址对来定义”。

在许多情况下，对等体之间存在多条路径。这样的示例是以下情况，其中端设备中的一个或二者是多宿主(multi-homed)的并且/或者具有经由多于一个的接入技术的连接。例如，在第三代合作伙伴计划(3GPP)多址场景中，用户设备(UE)装置可以同时经由3GPP接入(诸如，GERAN、UTRAN、E-UTRAN)和无线局域网(WLAN)接入二者来连接。对于TCP会话同时使用这些多路径将改善网络内的资源使用，并且通过更高的吞吐量和改进的对网络故障的韧性来改善用户体验。通过多个接入对MPTCP的使用将允许用户业务仅通过该多个接入中的一个被路由或同时通过多个接入来被路由。这还将允许业务根据覆盖范围、无线电链路质量或其他因素以无缝的方式在多个接入之间移动。

在常规TCP中，两个主机之间的一个TCP会话对应于通过单个路径承载的、那些主机之间的一个TCP流。这里，参考图1，在MPTCP中，两个主机1、2之间的一个TCP会话对应于那些主机之间的一个或多个MPTCP子流，每个子流通过一个路径来承载。子流由5元组(源地址、源端口、目的地地址、目的地端口、协议)来定义。

图1所示的模型要求两个主机均是支持MPTCP的。在实践中，当MCTCP被引入到网络时，很可能以增加的方式被引入。因此，存在仅一个主机支持MPTCP的风险。为了克服这个问题，已经提出了可以使用MPTCP代理3，如图2所示。一个使用情况可以是MPTCP代理被置于运营商的网络中，并且支持MPTCP的主机是由运营商控制的UE。

如图2所示，主机A 1和主机B 2之间的单个TCP会话对应于主机A 1和代理节点3之间的一个或多个MPTCP子流，并且对应于在代理节点3和主机B 2之间的单个TCP流。代理节点3将朝向主机B2的MPTCP子流复用成单个TCP流，并且将朝向主机A 1的单个流解复用成子流。该MPTCP代理功能3目前正由IETF在互联网草案“draft-hampel-mptcp-proxies-anchors”中进行定义。

RFC 6182将常规/单个路径TCP定义为在IP地址和端口的单个对之间操作的、正在使用的TCP的标准版本。多路径TCP被定义为支持在主机之间同时使用多个路径的TCP协议的修改版本。路径被定义为在发送方和接收方之间的链路的序列，在该上下文中通过源和目的地地址对来定义。主机被定义为发起或者终止多路径TCP连接的端(end)主机。子流被定义为通过单独路径进行操作的TCP分段(segment)的流，该单独路径形成较大的多路径TCP连接的一部分。MPTCP连接被定义为一个或多个子流的集合，该一个或多个子流被组合以向主机处的应用提供单个多路径TCP服务。RFC 6182还注意到，MPTCP利用(对网络显示为)标准TCP会话，称为“子流”，来提供每路径的底层传输，并且这样，这些保持所期望的网络兼容性。MPTCP特定的信息以TCP兼容的方式被承载，但是该机制与被传送的实际信息分离。

关于MPTCP代理3在网络中的位置，有不同的选项。能够将MPTCP代理3定位在“分组数据网络网关(PGW)下方或其中”，换言之，在PGW和主机A之间，或者例如在主机A 1的接入网络中。这产生了两个问题；公共MPTCP代理3如何能够被两个接入网络(例如3GPP和WLAN接入)都发现、以及两个接入网络如何都能够将MPTCP业务路由到该公共MPTCP代理？目前没有解决方案。

发明内容

目的在于提供机制，通过该机制，在MPTCP代理功能位于PGW处或PGW下面的情况下，对两个接入网络公共的MPTCP代理功能能够由两个接入网络来定位。

根据第一方面，提供了一种处理通信网络中多路径传输控制协议(MPTCP)信令的方法。该通信网络包括托管MPTCP代理功能的第一节点、以及第二接入网络中的第二节点。第二节点从移动终端接收附连请求。然后，其将消息发送到远程数据库，并且接收响应，该响应包括第一节点的标识。然后，MPTCP数据路径可以从第二接入网络被重新定向到MPTCP代理功能。这具有下述优点：即使在MPTCP代理功能位于PDN网关处或者位于PDN网关和移动终端之间，也可以使第二接入知道MPTCP代理功能的位置，并且相应地路由MPTCP数据业务。

作为选择，第二节点接收MPTCP数据，并且经由MPTCP代理功能路由至少接收到的MPTCP数据。然而，注意，第二个节点可以不是执行该功能的节点。

作为另一选择，对于发送到第二节点的数据是否包括MPTCP数据进行确定。如果该数据不包括MPTCP数据，则其被直接朝向其目的地发送。这确保了非MPTCP数据不会被不必要地重新路由。

作为选择，远程数据库是用户上下文数据库(UCD)，并且该消息包括对托管MPTCP代理功能的第一节点的标识的查询。作为替代选择，远程数据库是包括归属订户服务器的存储功能。

该方法可选地包括：在第二节点和MPTCP代理功能之间建立隧道，隧道用于发送MPTCP数据。替代地，当第二个节点本身不处理MPTCP数据时，该方法可选地包括将指令发送到第二接入网络中的MPTCP节点，以在MPTCP代理功能和MPTCP节点之间建立隧道，该隧道用于发送至少MPTCP数据。

附连请求可选地包括MPTCP附连类型指示符，指示移动终端能够处理MPTCP会话。

作为选择，MPTCP代理功能位于第一接入网络中。

在可选实施例中，从无线局域网、演进的通用陆地无线电接入网络、GSM EDGE无线电接入网络、通用陆地无线电接入网络、宽带码分多址网络和高速分组接入网络中的任何一个选择第二接入网络。

可选地从接入控制器、eNodeB、无线电网络控制器、服务GPRS支持节点、移动性管理实体和服务网关中的任何一个选择第二节点。

可选地从分组数据网络网关、接入控制器、eNodeB、无线电网络控制器和服务网关中的任何一个选择托管MPTCP代理功能的第一节点。

根据第二方面，提供了一种处理通信网络中经由MPTCP代理功能发送的MPTCP数据的方法。第一接入网络中的第一节点从移动终端接收附连请求。其将消息发送到远程数据库并且接收响应，该响应指示第一节点可以托管MPTCP代理功能。然后，其可以接收从第二接入网络路由的MPTCP数据。这有利地允许MPTCP数据通过两个接入网络被发送，并且经由一个MPTCP代理功能被路由。

第一节点可选地包括分组数据网络网关、接入控制器、eNodeB、无线电网络控制器和服务网关中的任何一个。

作为另一选择，该消息包括使远程数据库存储托管MPTCP代理功能的第一节点的标识的指令。这允许数据库向其他接入网络中的节点提供信息。

根据第三方面，提供了一种用于确定通信网络中的MPTCP代理功能的标识的节点。该节点设置有：第一接收机，用于从移动终端接收附连请求；第一发射机，用于向远程数据库发送消息；以及第二接收机，用于从远程数据库(14；15)接收响应，该响应包括托管MPTCP代理功能的第一节点的标识。这有利地允许该节点发现MPTCP代理功能的标识，并且将MPTCP业务路由(或指令其路由)到MPTCP代理功能。

作为选择，该节点设置有用于接收MPTCP数据的第三接收机以及用于将接收到的MPTCP数据发送到MPTCP代理的第二发射机。

根据第四方面，提供了一种布置成处理通信网络中经由MPTCP代理功能发送的MPTCP信令的节点。该节点被提供有用于从移动终端接收附连请求的第一接收机。第一发射机被提供用于向远程数据库发送消息。第二接收机被提供用于从远程数据库接收响应，该响应指示节点可以托管MPTCP代理功能(3)。第三接收机被提供用于接收从第二接入网络中的节点路由的MPTCP数据。

根据第五方面，提供了一种用于在通信网络中使用的移动终端。该移动终端包括：第一发射机，用于发送第一请求以附连到第一接入网络，该第一请求包括移动终端能够处理MPTCP会话的指示符。该移动终端还被提供有第二发射机，用于发送第二请求用以附连到第二接入网络，该第二请求包括指示符。

根据第六方面，提供了一种包括计算机可读代码的计算机程序，当在节点处的处理器中从存储器形式的计算机可读介质运行时，使得节点执行如以上在第一或第二方面中所述的方法。

根据第七方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读介质和如上在第六方面中所述的计算机程序，其中，该计算机程序被存储在该计算机可读介质上。

根据第八方面，当在船只或车辆上操作时，提供了一种如以上在第一或第二方面中所述的方法。

根据第九方面，提供了一种在被应用于船只或车辆时如在第三、第四或第五方面中所述的节点和设备。

附图说明

图1以框图示意性图示了在两个主机之间的多MPTCP子流；

图2以框图示意性图示了使用代理的两个主机之间的多MPTCP子流；

图3以框图示意性图示了示例性网络架构；

图4是示出根据示例性实施例的信令的信令图；

图5是示出示例性信令的信令图，其中UE首先经由3GPP无线电接入网络附连，并且MPTCP代理功能位于eNodeB处；

图6是示出示例性信令的信令图，其中UE首先经由3GPP无线电接入网络附连，并且MPTCP代理功能位于SGW处；

图7是示出示例性信令的信令图，其中UE首先经由WLAN接入网络附连，并且MPTCP代理功能位于AC处；

图8是示出替代示例性信令的信令图，其中UE首先经由WLAN接入网络附连，并且MPTCP代理功能位于AC处的；

图9是示出进一步的替代示例性信令的信令图，其中UE首先经由WLAN接入网络网络附连，并且MPTCP代理功能位于AC处；

图10是示出示例性信令的信令图，其中UE首先经由3GPP无线电接入网络附连，并且MPTCP代理功能位于PGW处；

图11是示出示例性信令的信令图，其中UE首先经由WLAN接入网络附连，并且MPTCP代理功能位于PGW处；

图12是示出示例性信令的信令图，其中UE首先经由3GPP无线电接入网络附连，并且MPTCP代理功能位于eNodeB处，并且MPTCP业务的脱离被执行；

图13以框图示意性图示了图示实施例的原理的一般网络架构；

图14图示了根据示例性实施例的第一节点处的步骤的流程图；

图15是图示根据示例性实施例的第二节点处的步骤的流程图；

图16是图示根据示例性实施例的第一和第二节点处的步骤的流程图；

图17以框图示意性图示了示例性第二节点；

图18以框图示意性图示了示例性第一节点；

图19以框图示意性图示了示例性移动终端；以及

图20以框图示意性图示了示例性船或车辆。

具体实施方式

这里，参考图3，图示了示例性网络架构。这是在3GPP TS 23.401和3GPP TS23.402中描述的架构的简化图，并且主要示出了用户平面部分。应当注意，虽然图3图示了3GPP侧的长期演进(LTE)架构，但是类似的技术可以应用于其他类型的通信网络，诸如WCDMA/HSPA。在该情况下，对应于eNB 6的节点可以是无线电网络控制器(RNC)或组合的节点B/RNC。

诸如用户设备(UE)4的移动终端具有双重无线电，一个3GPP无线电(例如LTE或WCDMA/HSPA)和一个WLAN无线电。当使用3GPP接入网络5时，UE 4经由eNodeB 6和服务网关(SGW)7以及随后PGW 8来与PDN网络中的对等体9进行通信。当使用WLAN接入网络10时，在PGW 8和UE 4之间的通信穿过接入控制器(AC)11，AC是接入路由器。在该示例中，UE 4经由WiFi接入点(AP)与AC 11连接。

接入网络5、10向UE 4提供与PDN中的对等体9的连接。这样的PDN连接可以被认为是在UE 4和PDN之间的虚拟(IP)隧道。PGW 8终止PDN连接。

注意，图3中所示的架构是功能性的。可以是，若干功能能够在单个节点处共址，或者功能可以位于不同的节点处。例如，已知将SGW 7和PGW 8组合到单个节点，并且已知将AC11与RNC(未示出)组合。

图4的信令图示出了使UE 4附连到两个接入网络5、10的示例性信令。步骤S401至S411示出了对3GPP无线电接入网络5的附连，并且步骤S412至S417示出了对WLAN无线电接入网络10的附连。这是在3GPP TS 23.401(5.3.2节)中描述的附连过程与在3GPP TS23.402(6.2/16.2节)中描述的过程组合的简化版本。例如，步骤S412通常包括多个步骤，诸如认证和DHCP。

然而，MPTCP代理3的概念仅在UE 4业务经由公共点路由时成立。因此，MPTCP代理3可以被置于该公共点处。对MPTCP代理3的架构布局存在几个选择。一个选择是将MPTCP代理3置于PGW的“右边”；即PDN内，如在IETF互联网草案“MPTCP代理和锚点(MPTCP proxies andanchors)”中所述。另一选择是将MPTCP代理3置于PGW 8中或者在PGW 8和UE 4之间，例如在SGW 7、RNC、eNB 6或Wi-Fi AC 11中。

支持MPTCP的端主机(诸如UE 4或对等体9)可能不知道网络部署MPTCP代理3。该模式被称为“透明代理”。确保通过不同接入的MPTCP子流经由同一MPTCP代理3路由是网络的责任。

替代地，支持MPTCP的端主机可以在第一MPTCP子流的建立时发现MPTCP代理3的存在。作为建立的一部分，MPTCP代理3将其IP地址用信令发送到端主机。在建立其他子流时，端主机使用该地址。在该模式下，额外MPTCP子流不需要处于两个端主机之间的路由路径上。

另一替代模式使用明示的MPTCP代理。在该模型中，支持MPTCP的端主机在第一MPTCP子流的建立中明示地寻址MPTCP代理3。这要求端主机被预先配置有MPTCP代理3的地址。

隐式和明示代理的模型目前由IETF在互联网草案“MPTCP代理和锚点(MPTCPproxies and anchors)”中标准化。透明模型的优点是不需要IETF标准化，允许运营商提供他们自己的专有解决方案。

在第一示例性实施例中，通过确保来自不同接入的PDN连接被建立使得他们经由公共点进行路由，来经由公共点路由UE 4业务。PDN连接建立在附连时间完成。这意味着，经由公共点路由所有的UE 4业务、TCP业务以及其他业务。

在该示例中，公共点可以是PGW 8、eNB 6、SGW 7或AC 11。两个接入均需要能够找到公共点。实现这一点的一种方式是提供其中可以存储UE上下文的公共数据库，称为用户上下文数据库(UCD)14。作为PDN连接建立过程的一部分，两个接入中的节点均可以查询该数据库14。UDC 14可以与归属订户服务器(HSS)共址或者是与HSS分离的数据库。为了使UCD概念工作，对于两个接入网络5、10，UE必须被识别为同一UE。如果该IMSI可用，则其可以被用作公共标识符。然而，在无线电接入网络10中，IMSI可能不可用。在该情况下，可能需要使用其他标识符。

在任何UE 4用户数据信令之前执行PDN连接建立。不论MPTCP代理3如何被寻址，该解决方案都工作。MPTCP代理3可以是完全透明的，在该情况下，MPTCP代理3检查TCP选项，以查看该通过的业务是否是MPTCP业务。MPTCP代理3可以是明示代理，在该情况下，MPTCP代理3将仅需要检查分组的目标IP地址，以确定业务是否是MPTCP业务。隐式MPTCP代理3将需要针对第一子流执行前者，并且对于附加子流执行后者。

在以下示例中，假定在UE 4首先附连到的接入中存在MPTCP代理功能3。如果在该接入中不存在MPTCP代理功能3，则没有MPTCP代理服务能够被提供。可以在两个接入网络5、10中均提供MPTCP代理3，或者可以假设UE 4将通常总是首先被连接到3GPP无线接入网络5。

转向图5，其中示出了其中UE 4首先经由3GPP无线电接入网络5附连并且MPTCP代理3位于eNB 6处(注意，另一种变型是使MPTCP代理节点3位于RNC处)的情况的信令图。UE随后经由WLAN无线电接入网络10附连。如上所述，重要的是，确保在UE 4和对等体9之间设立的PDN连接被建立，使得WLAN PDN连接也经由包含MPTCP代理功能3的eNB 6进行路由。以下编号对应于图5的编号：

S501.UE 4向eNB 6发送附连请求。

S502.eNB/代理6/3查询UCD 14。UCD 14回复是否UE 4已经通过其他接入网络中的MPTCP代理功能3被路由。在该示例中，还没有其他MPTCP代理功能3被涉及。eNB 6向UCD 4通知，对于该UE 4，其将用作MPTCP代理3。

S503.eNB 6选择MME 12。

S504.将附连请求从eNB发送到MME 12。

S505.MME 12选择SGW 7和PGW 8。

S506.MME 12将“创建会话请求”发送到所选择的SGW 7。

S507.SGW 7将创建会话请求发送到所选择的PGW 8。

S508.PGW 8将创建会话确认发送到SGW 7。

S509.SGW 7将创建会话确认发送到MME 12。

S510.MME将附连确认信号发送到eNB 6。

S511.eNB 6将附连确认发送到UE 4。

S512.此时，经由3GPP接入网络5在PGW 8和UE 4之间建立PDN连接。

S513.为了还经由WLAN无线电接入网络10连接，UE 4将附连请求发送到AC 11。

S514.AC 11将查询发送到UCD 14，其响应以向AC 11通知UE 4已经在使用3GPP接入网络5中的MPTCP代理功能3。AC 11接收MPTCP代理功能3的IP地址。

S515.AC 11选择PGW 13(可以不同于eNB 6选择的PGW 8)。

S516.AC 11将重新定向请求发送到eNB 6处的MPTCP代理3。重新定向请求封装通常将去往所选择的另一PGW 13的创建会话请求

S517.eNB 6将创建会话请求发送到所选择的另一PGW 13。

S518.另一PGW 13将创建会话确认发送到eNB 6。

S519.eNB 6将重新定向确认发送到AC 11。

S520.AC 11将附连确认发送到UE 4。

S521.此时，经由WLAN接入网络10在另一PGW 13和UE 4之间建立了PDN连接。在该情况下，PDN连接经由托管MPTCP代理3的eNB 6。

注意，UCD 14是可以以若干方式实现的新的功能。它可以例如与另一现有的功能如HSS共址。而且，可以以若干方式中的一个实现对UCD的信令。图5中所示的信令是示例。替代方案包括通过已经存在的接口的经过MME 12的在eNB 6和UCD 14之间的信令。步骤S502中所示的UE上下文(包括MPTCP代理功能3标识)的查询/存储可以被划分成单独的查询和存储步骤。例如，查询可以在上述步骤S502中发生，而存储可以通过步骤S510来触发。在任何情况下，UCD 14将需要能够处理可能的竞争状况(即如果UE 4同时附连到其他接入网络10，以及来自其他接入网络10的查询在MPTCP代理功能3的标识在第一接入网络5中存储之前进入。

现在转向图6，示出了信令图，其中UE 4首先经由3GPP无线电接入网络5附连，并且MPTCP代理功能3位于SGW 7处。

步骤S601至S621与S501到步骤S521相对应，但下列情况除外：

S606现在从SGW/代理7/3(代替图5的步骤S502)发起。结果，位于SGW 7处的MPTCP代理功能3的标识被存储在UCD 14中。

S616重新定向请求仍然朝向MPTCP代理功能3发送，但是在该示例中，MPTCP代理功能3位于SGW 7处。

图7图示了其中UE 4首先在WLAN接入网络10中附连并且MPTCP代理功能3位于AC11处的情况。以下编号对应于图7的编号：

S701.UE 4向AC 11发送附连请求。

S702.AC 11将消息发送到UCD 14。如果已经对UE 4提供了MPTCP代理节点，则使用该MPTCP代理节点。在该示例中，还没有提供MPTCP代理功能，所以UCD 14存储指示MPTCP代理功能3位于AC 11处的信息。

S703.AC 11选择另一PGW 13。

S704.创建会话请求被发送到另一PGW 13。

S705.将创建会话确认从该另一PGW 13发送到AC 11。

S706.将附连确认从AC 11发送到UE 4。

S707.此时，UE 4已经经由WLAN接入网络10与另一PGW 13建立PDN连接。

S708.UE 4将附连请求发送到3GPP接入网络5中的eNB 6。

S709.eNB 6向UCD 14发送查询，其向eNB 6通知MPTCP代理功能3位于WLAN接入网络10中的AC 11处。

S710.eNB 6选择MME 12。

S711.代替将附连请求直接发送到MME 12，eNB 6重新定向封装在重新定向请求中的对AC 11的请求。

S712.AC 11将该附连请求发送到MME 12。

S713.MME 12选择SGW 7和PGW 8。

S714.MME 12将创建会话请求发送到SGW 7。

S715.SGW将创建会话请求发送到PGW 8。

S716.PGW 8将创建会话确认发送到SGW 7。

S717.SGW 7将创建会话确认发送到MME 12。

S718.MME 12将S1AP初始上下文建立请求发送到AC 11。

S719.AC 11处的MPTCP代理3将重新定向确认发送到eNB 6。

S720.eNB 6用S1AP初始上下文建立响应来向在AC 11处的MPTCP代理功能3进行答复。

S721.AC 11处的MPTCP代理功能3向MME 12发送S1AP初始上下文建立响应。

S723.MME 12向SGW 7发送修改承载请求。

S726.SGW 7向MME 12发送修改承载响应。

S727.此时，经由3GPP接入网络在UE 4和PGW 8之间建立PDN连接，并且将经由位于WLAN接入网络10中的AC 11处的MPTCP代理功能3发送分组。

在步骤S712中，出于经由AC 11重新定向UE 4的GTP-U隧道的目的，经由AC 11发送在eNB 6和MME 12之间的S1-MME接口信令。为了实现该重新定向，AC 11修改S1AP初始上下文建立请求/响应消息(或用于在eNB和SGW之间建立GTP隧道的任何其他消息)如下：

·当AC 11从MME 12接收S1AP初始上下文建立请求消息时，传输层地址和GTP-TEID IE包含由SGW 7设置的值。AC 11用其自己的IP地址和(选择的)TEID来重写该IE，以使得eNB 6将上行链路业务转发到AC 11。出于将适当GTP-U隧道上的上行链路业务转发到SGW7的目的，AC 11还存储初始传输层地址和GTP-TEID IE。

·当AC 11从eNB 6接收S1AP初始上下文建立响应消息时，传输层地址和GTP-TEIDIE包含由eNB 6设置的值。AC 11用其自己的IP地址和(选择的)TEID来重写这些IE，以使SGW7将下行链路业务转发到AC 11。出于将适当GTP-U隧道上的下行链路业务转发到eNB7的目的，AC 11还存储初始传输层地址和GTP-TEID IE。

另一变体是在eNB 6和MME 12之间保持S1-MME接口完整。替代地，基于步骤S709的结果(用于UE 4的MPTCP代理节点3位于AC 11处)，在eNB 6和AC 11之间添加新的信令如下：

1.当eNB 6已经接收到包含GTP-U隧道标识符(即SGW IP地址和隧道端点标识符(TEID))的任何消息时，其执行以下动作：

·创建两个本地标识符，UE ID和承载ID，并且将其存储在针对该承载的本地UE上下文中。UE ID可以是例如eNB UE S1AP ID，并且承载ID可以是例如ERAB-ID。

·还选择本地GTP-U隧道标识符，即eNB IP地址和TEID。

·创建第一新的消息，包括：对于上行链路的SGW IP地址和TEID、以及对于下行链路的eNB IP地址和TEID、UE ID和承载ID。

·第一新的消息被发送到AC 11。

·此外，eNB 6本地存储所有上述信息。

2.当AC 11接收第一新的消息时，其执行以下动作：

·接收到的信息被用于创建两个不同的GTP-U隧道，一个在eNB与AC之间，并且另一个在AC 11与SGW 7之间。

·对于在AC 11和SGW 7之间的GTP-U隧道，AC 11开始使用接收到的SGW IP地址和TEID作为用于朝向SGW的GTP-U隧道的目的地信息。AC 11还选择本地GTP-U隧道标识符，即AC IP地址-2和TEID-2，来使SGW 7朝向AC 11使用。

·对于在AC 11与eNB 6之间的GTP-U隧道，AC 11开始使用接收到的eNB IP地址和TEID作为用于朝向eNB 6的GTP-U隧道的目的地信息。AC 11还选择本地GTP-U隧道标识符，即AC IP地址-1和TEID-1，来使eNB 6朝向AC 11使用。

·AC 11创建第二新的消息，作为对第1新的消息的应答，并且包括：UE ID和承载ID、AC IP地址-1和TEID-1以及AC IP地址-2和TEID-2。

·消息被发送回eNB 6。

3.当eNB 6从AC 11接收应答消息时，其执行以下操作：

·eNB使用接收的关于AC IP地址-1和TEID-1的信息用于朝向AC 11的GTP-U隧道。

·eNB 6使用接收的关于AC IP地址-2和TEID-2的信息来向核心网络(即，MME)回复，作为RAN中的目的地GTP-U隧道信息。在该情况下，IP地址朝向AC 11。

上述步骤在图8中的步骤S801至S828更详细地说明。

作为替代实施例，代替eNB 6将查询发送到的UCD 14，MME 12可以执行该步骤，如图9的步骤S901至S926中所示的信令图所示。得到的PDN连接的路由是相同的：UE-eNB-AC-SGW-PGW。

应当理解，另一变体是使SGW 7执行UCD 14查询/存储步骤。然后可以路由得到的PDN连接：UE-eNB-SGW-AC-PGW。

以上描述的和在图5到图9中图示的实施例用于其中实现基于网络的PDN连接建立重新定向的情况。在图5至图9所示的过程提供了完全在该网络中被实现的解决方案。当其涉及到PDN连接建立时，UE 4不受影响。然而，能够在附连时将从UE 4到网络的信令扩展。

假设MPTCP代理功能3位于PGW 8中的情况。UE 4可以再附接请求(AttachRequest)中指示“MPTCP”。与APN(接入点名称，PDN的名称)一起，网络可以确保在不同接入上的两个PDN连接在同一PGW 8处结束。该过程变得非常类似于在3GPP无线电接入网络和WLAN无线电接入之间的现有切换过程。

图10中的信令示出了当UE 4首先附连到3GPP无线电时的过程，其中以下编号对应于图10的编号：

S1001.UE 4将附连请求发送到eNB 6。附连请求指示新的“请求类型”。现有请求类型包括“初始附连”和“切换附连”。可以使用诸如“MPTCP附连”的新的请求类型。该请求类型与可选APN一起被包括在步骤S1001中。

S1002.eNB 6选择MME 12。

S1003.eNB 6将请求类型转发到MME 12。MME已经高速缓存订阅数据，或者如果没有高速缓存，则查询HSS 15(步骤S1004和S1005)以找出UE 4是否已经附连到别处(即，非3GPP接入上)。在该示例中，不是这种情况，并且附连过程继续。

S1006-S1012.对3GPP接入网络5的附连完成。

S1013.MME 12向HSS 15通知针对该UE 4选择的PGW 8、APN和附连类型。

S1014.此时，UE 4具有了经由3GPP接入网络5与PGW 8的PDN连接。

S1015.UE 4还经由WLAN接入网络10附连。在该情况下，UE 4将附连请求发送到AC11，附连请求在请求类型中指示“MPTCP附连”。

S1016-S1017.AC 11接收UE 4简档作为认证的一部分。从UE 4简档，AC 11确定UE4已经经由3GPP接入网络5被“MPTCP附连”。

S1018.因为PGW ID被包括在UE简档中，所以AC 11选择与3GPP接入网络5所选择的PGW相同的PGW。结果，两个PDN连接经由一个和相同的PGW 8进行路由。因此，这是对于MPTCP代理功能3的最佳位置。

S1019-S1022.附连过程继续进行，直至在UE 4和PGW 8之间建立PDN连接。

应当理解，如果UE 4首先附连到WLAN接入网络10，则类似的呼叫流可以发生。这在图11的在步骤S1101至S1122中图示。现在从PGW 8发送对HSS 15的通知(步骤S1106)。MME12接收UE 4简档作为更新位置ack的一部分(步骤S1114)。

图10和11的呼叫流程的可能的问题是由于下述事实产生的：3GPP规范(3GPP版本11)并不命令在UE 4被解附连时，清除HSS中的用户简档。如果UE 4总是指示“MPTCP附连”，则在更新位置Ack(3GPP接入网络5)或认证Ack(WLAN接入网络10)中接收到的用于该UE4和APN的简档将总是指示所选择的PGW ID。即使UE 4已经从其他接入网络被解附连，这也将发生。结果是，UE 4将在其整个生命时间中被“卡在”一个和相同的PGW 8处。这极大地限制了整个系统的可扩展性。为了使以上呼叫流工作，HSS 15清除功能是必需的。这可以采取以下形式，例如当UE 4分离时，从PGW 8到HSS 15的明确的清除信号。另一个示例可以是，HSS 15周期性地检查UE 4是否仍然被附连。如果不是，则HSS 15清除UE 4简档。

另一变体是使得向UE 4在接入第一接入网络时被通知MPTCP代理功能3的地址，并且然后UE 4向第二接入网络通知在第一接入中的MPTCP代理功能的地址/位置。这将消除通过两个接入网络附连到同一APN的需要(在3GPP版本11中没有被提支持)。这还解决了上述清除问题。

在另一实施例中，提出了UE辅助的和基于网络的建立的组合。在该情况下，UE 4在PDN连接建立信令中提供“MPTCP附连”指示，并且网络使用该指示来决定是否应当执行以上关于图5至图9中的任何一个描述的基于网络的PDN连接建立重新定向。这样的方法的益处是，在UE 4明确请求使用MPTCP的场景中，网络将仅执行基于网络的PDN连接设置重新定向。

因为“MPTCP附连”请求将在NAS信令中被发送(在3GPP接入网络5中)，并且因此由MME 12来解析，所以该方法将至少在MPTCP代理功能3位于SGW 7或AC 11中的情况下工作。如果MPTCP代理功能3位于eNB 6中，则需要从MME 12到eNB 6的附加信令，例如，向eNB 6发送UE 4请求。

以上关于图5至图11描述的实施例提出了其中经由MPTCP代理功能3路由经由第二接入网络的整个PDN连接的解决方案。替代解决方案将是也在第二接入网络中建立正常PDN连接，并且仅脱离出从该PDN连接到第一接入网络中的MPTCP代理功能3的MPTCP业务。

图12图示了其中UE 4首先附连到3GPP接入网络并且MPTCP代理功能3位于eNB 6处的示例。当SGW 7或AC 11包含MPTCP代理功能时，可以应用类似的概念。当MPTCP代理功能3在PGW 8中共址时，也可以应用该原理。假定在UE首先附连到的接入中存在MPTCP代理功能。如果在该接入中不存在MPTCP代理功能，则没有MPTCP代理服务可以被提供。运营商可以在两个接入网络中均提供MPTCP代理功能，或者其可以假定UE 4将通常总是首先被连接到3GPP无线电接入。以下编号对应于图12的编号：

S1201.UE 4向eNB 6发送附连请求。

S1202.eNB/代理6/3查询UCD 14。UCD 14回复UE 4是否已经通过其他接入网络中的MPTCP代理功能3被路由。在该示例中，尚没有其他MPTCP代理功能3被涉及。eNB 6向UCD 4通知其将提供用于该UE 4的MPTCP代理功能3。

S1203.eNB 6选择MME 12。

S1204.将附连请求从eNB 6发送到MME 12。

S1205.MME 12选择SGW 7和PGW 8。

S1206.MME 12将“创建会话请求”发送到所选择的SGW 7。

S1207.SGW 7将创建会话请求发送到所选择的PGW 8。

S1208.PGW 8将创建会话确认发送到SGW 7。

S1209.SGW将创建会话确认发送到MME 12。

S1210.MME将附连确认发送到eNB 6。

S1211.eNB 6将附连确认发送到UE 4。

S1212.此时，经由3GPP接入网络5在PGW 8和UE 4之间建立PDN连接。

S1213.为了还经由WLAN无线电接入网络10连接，UE 4将附连请求发送到AC 11。

S1214.AC 11将查询发送到UCD 14，其响应以向AC 11通知UE 4已经正在使用3GPP接入网络5中的MPTCP代理功能3。AC 11接收MPTCP代理功能3的IP地址。AC可以建立到MPTCP代理功能3的隧道(流程图中未示出)。然后，稍后该隧道可以被使用以将MPTCP分组从AC 11传输到MPTCP代理功能3。

S1215.AC 11选择另一PGW 13(可以不同于由eNB 6选择的PGW 8)。

S1216.AC 11将创建请求发送到所选择的另一PGW 13。

S1217.另一PGW 13将创建会话确认发送到AC 11

S1218.AC 11将附连确认发送到UE 4。

S1219.此时，经由WLAN接入网络10在另一PGW 13和UE 4之间建立PDN连接。

S1220至S1225.如在IETF互联网草案“draft-ietf-mptcp-multiaddressed”中定义的，建立第一MPTCP子流。S1226至S1230.通过在因特网草案中描述的“加入”消息来建立第二MPTCP子流。然而，AC 11包含“MPTCP脱离(Break-out)功能”(MBF)。MBF审查通过WLANPDN连接传输的分组的TCP报头。非MPTCP分组简单地经由PDN连接被传输到另一PGW 13。然而，MPTCP分组从PDN连接被脱离，并且经由在步骤S1214中建立的隧道被路由到MPTCP代理功能3。如果MPTCP代理功能3是非透明的，则UE 4将使用步骤S1226中MPTCP代理功能3的IP地址。然后，不需要审查TCP报头中的MPTCP选项。

注意，图12中所示的实施例考虑其中脱离功能位于AC 11处的场景。应该理解，脱离功能可以位于替代功能处，诸如PGW 8、eNB6或SGW 7。

转向图13，图示了图示上述原理的通用网络架构。诸如UE 4的移动终端经由第一接入网络17中的第一节点16附连以建立与PGW 8的PDN连接。如上所述，在示例性实施例中，第一节点16成为用于MPTCP代理功能3的主机。UE 4还经由第二接入网络19中的第二节点18附连以建立与PGW 8(或另一PGW 13)的另一PDN连接。注意，第二接入网络19中的第二节点18可以处理MPTCP数据，或MPTCP数据可以在第二接入网络19中由单独的MPTCP节点18a来处理。在该情况下，第二节点18将需要指令或以其他方式确保MPTCP节点18a将MPTCP数据重新定向到位于第一节点处的MPTCP代理功能3。第一和第二节点16、18具有到远程数据库(如上所述，这可以是UCD 14、HSS 15或其他类型的数据库)的接入。明显的是，第一接入网络17和第二接入网络19可以是WLAN接入网络、3GPP接入网络或任何其他类型的无线电接入网络中的任何一个。

在图5所示的示例中，第一节点是eNB 6，并且第二节点是AC 11。在图6的示例中，第一节点是所述SGW 7，并且第二节点是AC 11。在图7和图8的示例中，第一节点是AC 11，并且第二节点是eNB 6。在图9的示例中，第一节点是AC 11，并且第二节点是MME 12。在图10的示例中，第一节点是eNB 6，并且第二节点是AC 11。在图11的示例中，第一节点是AC 11，并且第二节点是eNB 6。在图1的示例中，第一节点eNB 6，并且第二节点是AC 11。

转到图14、图15和图16，示出了图示根据上述各种实施例的步骤的流程图。以下编号对应于图14至图16的编号：

S1401.第一接入网络17中的第一节点16从UE 4接收附连请求。

S1402.第一节点16向远程数据库14；15发送消息。

S1403.远程数据库作出响应，并且第一节点变得与MPTCP代理功能3共址。远程数据库被提供有第一节点16的标识。

S1501.第二接入网络19中的第二节点18从UE 4接收附连请求。

S1502.第二节点18将消息发送到远程数据库14；15。

S1503.远程数据库用与MPTCP代理功能3共址的第一节点16的标识来对第二节点18进行响应。

S1504.第二接入网络19接收MPTCP数据(这可以在第二接入网络19中的MPTCP节点18a或第二节点18处)。

S1505.经由位于第一节点16处的MPTCP代理功能3来路由发送到第二接入网络19的MPTCP子流。

S1404.第一节点16处的MPTCP功能3接收从第二接入网络19重新定向的MPTCP业务。

以该方式，与会话相关的所有MPTCP子流遍历MPTCP代理功能3。

图17以框图示意性图示了第二节点18。如上所述，第二节点18可以是，例如，PDN、AC、eNodeB(eNB)、RNC、SGW、MME、SGSN等。第二节点18被提供有第一接收机20，用于从UE接收附连请求。第一发射机被提供用于向UCD/HSS14；15发送消息。第二接收机22还被提供用于从UCD/HSS 14接收响应。该响应包括托管MPTCP代理功能3的节点16的标识。在节点18处理MPTCP数据业务的本发明的实施例中，该节点还被提供有用于接收MPTCP数据的第三接收机23以及用于向MPTCP代理功能3发送接收到的MPTCP数据的的第二发射机24。

应当理解，图17中所示的各种发射机和接收机仅在功能方面进行描述；在物理方面，同一接收机可以用于发送不同的消息，并且同一接收机可以用于接收不同的消息。第二节点18可以被提供有任何数目的物理发射机、接收机或收发器，以发送和接收消息。

处理器25被提供用于控制第二节点18和信令。还可以提供存储器26形式的计算机可读介质。这可以用于存储程序27，当由处理器25执行时，该程序27使得节点18如上述起作用。

图18示意性地图示了如图13中所示的第一接入网络17中的第一节点16。第一节点16被提供有用于从UE 4接收附连请求的第一接收机28。第一发射机29被提供用于向UCD/HSS 14；15发送消息。第二接收机30还被提供从UCD/HSS 14；15接收响应。该响应指示第一节点16可以托管MPTCP代理功能3。第一节点还被提供用于接收从第二接入网络19发送的MPTCP数据的第三接收机31。

应当理解，图18中所示的各种发射机和接收机中仅在功能方面进行描述；在物理方面，同一发射机可以用于发送不同的消息，并且同一接收机可以用于接收不同的消息。第一节点16可以被提供有任何数目的物理发射机、接收机或收发器，以发送和接收消息。

处理器33被提供用于控制第一节点16和信令。还可以提供存储器34形式的计算机可读介质。这可以用于存储程序35，当由处理器33执行时，程序35使得第一节点18如上述起作用。

图19示意性图示了诸如UE 4的移动终端。UE 4被提供有用于发送第一请求以附连到第一接入网络17的第一发射机36。该请求包括UE 4能够处理MPTCP会话的指示符。第二发射机37还被提供用于发送第二请求以附连到第二接入网络19，第二请求也包括该指示符。这确保了两个接入网络均知道UE 4可以处理MPTCP会话，并且可以进行协调以确保可以使用接入网络中的一个接入网络中(或PGW处)的单个MPTCP。

应当理解，图19中所示的发射机仅在功能方面被描述；在物理方面，同一发射机可以用于发送两个消息。UE 4可以被提供有任何数目的物理发送机、接收机或收发器，以发送和接收消息。

处理器38被提供用于控制UE 4和信令。还可以提供存储器39形式的计算机可读介质。这可以用于存储程序40，当由处理器38执行时，程序40使得UE 4如上述起作用。

参考图20，以框图示意性地图示了车辆或船只41，如船、火车、汽车、卡车等。该船只或车辆41可以使第一节点16、第二节点18或UE 4中的任何一个位于其上。

上述技术允许在网络架构中确定MPTCP代理的标识。该技术还提供了机制，通过该机制使得需要知道MPTCP代理功能3的存在的其他节点知道MPTCP代理功能的存在。本领域技术人员应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。例如，网络节点的功能被描述为在单个节点处实现，但是应当理解，不同的功能可以在不同的网络节点处提供。此外，上面的描述假定UE是移动终端，但是应当理解，相同的技术可以在使用不同类型的移动终端的任何类型的通信接入网络中使用以及在使用MPTCP的其中移动终端可以通过多于一个的接入网络来接入网络的通信网络中使用。

在以上描述中使用了以下缩写：

3GPP 第三代合作伙伴计划

AC 接入控制器

AP 接入点

eNB eNodeB

E-UTRAN 演进的通用陆地无线电接入网络

GERAN GSM EDGE无线电接入网络

HSPA 高速分组接入

HSS 归属订户服务器

IETF 互联网工程任务组

IMSI 国际移动订户标识

IP 互联网协议

LAN 局域网

LTE 长期演进

MBF MPTCP脱离功能

MME 移动管理实体

MPTCP 多路径TCP

PDN 分组数据网络

PGW PDN网关

RAN 无线电接入网络

RNC 无线电网络控制器

SGSN 服务GPRS支持节点

SGW 服务网关

TCP 传输控制协议

UE 用户设备

UTRAN 通用陆地无线电接入网络

WCDMA 宽带码分多址

WLAN 无线LAN

Claims (26)

1.一种处理通信网络中的多路径传输控制协议MPTCP信令的方法，所述通信网络包括托管MPTCP代理功能(3)的第一节点(16)、以及第二接入网络(19)中的第二节点(18)，所述方法包括，在所述第二节点(18)处：

从移动终端(4)接收(S1501)附连请求；

将消息发送(S1502)到远程数据库(14；15)，以及

从所述远程数据库(14；15)接收(S1503)响应，所述响应包括所述第一节点(16)的标识；以及

将MPTCP数据路径从所述第二接入网络(19)重新定向到所述MPTCP代理功能(3)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述MPTCP代理功能(3)位于PDN网关(8)处或者位于PDN网关(8)和所述移动终端(4)之间。

3.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括，在所述第二节点(18)处：

接收(S1504)MPTCP数据；以及

经由所述MPTCP代理功能(3)路由(S1505)至少所接收到的MPTCP数据。

4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：确定发送到所述第二节点(18)的数据是否包括MPTCP数据，并且在所述数据不包括MPTCP数据的情况下，将所述数据直接朝向其目的地发送。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述远程数据库是用户上下文数据库(14)，并且所述消息包括对于托管所述MPTCP代理功能(3)的所述第一节点(16)的标识的查询。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述远程数据库是包括归属订户服务器(15)的存储功能。

7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在所述第二节点(18)和所述MPTCP代理功能(3)之间建立隧道，所述隧道用于发送至少MPTCP数据。

8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：向所述第二接入网络(19)中的MPTCP节点(18a)发送指令，用于在所述MPTCP代理功能(3)和所述MPTCP节点(18a)之间建立隧道，所述隧道用于发送至少MPTCP数据。

9.根据权利要求1至8中的任何一项所述的方法，其中，所述附连请求包括MPTCP附连类型指示符，所述MPTCP附连类型指示符指示所述移动终端(4)能够处理MPTCP会话。

10.根据权利要求1至8中的任何一项所述的方法，其中，所述MPTCP代理功能(3)位于第一接入网络(17)中。

11.根据权利要求1至8中的任何一项所述的方法，其中，所述第二接入网络(19)是从无线局域网、演进的通用陆地无线电接入网络、GSM EDGE无线电接入网络、通用陆地无线电接入网络、宽带码分多址网络和高速分组接入网络中的任何一个中选择的。

12.根据权利要求1至8中的任何一项所述的方法，其中，所述第二节点(18)是从接入控制器(11)、eNodeB(6)、无线电网络控制器、服务GPRS支持节点、移动性管理实体和服务网关(7)中的任何一个中选择的。

13.根据权利要求1至8中的任何一项所述的方法，其中，托管所述MPTCP代理功能(3)的所述第一节点(16)是从分组数据网络网关(8)、接入控制器(11)、eNodeB(6)、无线电网络控制器和服务网关(7)中的任何一个中选择的。

14.根据权利要求1至8中的任何一项所述的方法，当在船只或车辆(41)上操作时。

15.一种处理在通信网络中的经由多路径传输控制协议MPTCP代理功能(3)发送的MPTCP数据的方法，所述方法包括，在第一接入网络(17)中的第一节点(16)处：

从移动终端(4)接收(S1401)附连请求；

将消息发送(S1402)到远程数据库(14；15)；

从所述远程数据库(14；15)接收(S1403)响应，所述响应指示所述第一节点(16)能够托管MPTCP代理功能(3)；以及

接收从第二接入网络(19)路由(S1404)的MPTCP数据。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第一节点(16)包括分组数据网络网关(8)、接入控制器(11)、eNodeB(6)、无线电网络控制器和服务网关(7)中的任何一个。

17.根据权利要求15或16所述的方法，其中，所述消息包括使所述远程数据库存储托管所述MPTCP代理功能(3)的所述第一节点的标识的指令。

18.根据权利要求15或16所述的方法，当在船只或车辆(41)上操作时。

19.一种用于确定通信网络中的多路径传输控制协议MPTCP代理功能(3)的标识的节点(18)，所述节点(18)包括：

第一接收机(20)，用于从移动终端(4)接收附连请求；

第一发射机(21)，用于向远程数据库(14；15)发送消息；以及

第二接收机(22)，用于从所述远程数据库(14；15)接收响应，所述响应包括托管所述MPTCP代理功能(3)的第一节点(16)的标识。

20.根据权利要求19所述的节点(18)，所述节点进一步包括：

用于接收MPTCP数据的第三接收机(23)；以及

用于将接收到的MPTCP数据朝向所述MPTCP代理功能(3)发送的第二发射机(24)。

21.根据权利要求19或者20所述的节点，当被应用于船只或车辆(41)时。

22.一种被布置成处理通信网络中的经由多路径传输控制协议MPTCP代理功能发送的MPTCP信令的节点(16)，所述节点包括：

第一接收机(28)，用于从移动终端(4)接收附连请求；

第一发射机(29)，用于向远程数据库(14；15)发送消息；以及

第二接收机(30)，用于从所述远程数据库(14；15)接收响应，所述响应指示所述节点(16)能够托管所述MPTCP代理功能(3)；以及

第三接收机(32)，用于接收从第二接入网络(19)中的节点(18；18a)路由的MPTCP数据。

23.根据权利要求22所述的节点，当被应用于船只或车辆(41)时。

24.一种用于在通信网络中使用的移动终端(4)，所述移动终端包括：

第一发射机(36)，用于发送第一请求以附连到第一接入网络(17)，所述第一请求包括所述移动终端(4)能够处理多路径传输控制协议MPTCP会话的指示符；以及

第二发射机(37)，用于发送第二请求以附连到第二接入网络(19)，所述第二请求包括所述指示符。

25.根据权利要求24所述的移动终端(4)，当被应用于船只或车辆(41)时。

26.一种计算机可读介质，包括计算机程序(27；35)，所述计算机程序(27；35)在节点(16；18)上的处理器(25；33)中运行时，促使所述节点(16；18)执行如权利要求1至18中的任何一项所述的方法。