CN105794264A - 利用gprs隧道协议的分布式移动性管理的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种装置被配置为执行用于移动性管理的方法。该方法包括：在用户设备(UE)和与第一地理区域内的第一组服务网关(SGW)相关联的第一分组数据网络网关(PGW)之间建立第一分组数据网络(PDN)连接；建立与第二PGW相关联的切换目的地SGW的通信，该第二PGW与第二地理区域内的第二组SGW相关联；以及在确定UE从第一地理区域移动到第二地理区域时，在第一PGW和切换目的地SGW之间建立通用分组无线服务(GPRS)隧道协议(GTP)隧道连接，并将第一PDN连接更新为使用第一PGW和切换目的地SGW之间的GTP隧道连接。

Description

利用GPRS隧道协议的分布式移动性管理的系统和方法

相关申请的交叉引用及优先权申明

本申请要求于2014年12月23日提交的名称为“利用GPRS隧道协议的分布式移动性管理系统和方法”的美国临时专利申请No.14/581407和于2013年12月27日提交的名称为“具有GPRS隧道协议的分布式移动性管理”的美国临时专利申请No.61/921290的优先权，二者的全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本公开总体上涉及分组数据网络连接，并且更具体地，涉及一种利用通用分组无线服务(GPRS)隧道协议的分布式移动性管理的系统和方法。

背景技术

无线设备越来越多样化，不仅有数以十亿计的手机，还可能有更多数量的传感器、用于机器对机器通信的机器以及所谓的物联网(IoT)中的所有实用物。到2020年，预期这些设备的数量将实现几个数量级的增长，很可能会出现密集的无线网络。预计在未来五年或更长时间，来自移动设备的数据和信令会呈指数增长。然而，本地化数据流量模式可能占主导地位。利用集中式核心网络为所有无线节点提供服务的移动网络例如第三代合作伙伴计划(3GPP)网络中的集中式架构可能不再高效。同时，互联网同级化模型正在经历从分层模型到较为扁平模型的转换，在较为扁平模型中，2级和3级互联网服务供应商(ISP)可以互相直接连接，他们之间不必总是经由与1级ISP的连接路由数据包。从集中式移动核心网络向更多分布式网络的演变是一种明显的趋势。

发明内容

本公开针对一种利用通用分组无线服务(GPRS)隧道协议的分布式移动性管理的系统和方法。

根据一个实施例，提供了一种用于移动性管理的方法。所述方法包括:在用户设备(UE)和与第一地理区域内的第一组服务网关(SGW)相关联的第一分组数据网络网关(PGW)之间建立第一分组数据网络(PDN)连接；建立与第二PGW相关联的切换目的地SGW的通信，所述第二PGW与第二地理区域内的第二组SGW相关联；以及在确定所述UE从所述第一地理区域移动到所述第二地理区域时，在所述第一PGW和所述切换目的地SGW之间建立通用分组无线服务(GPRS)隧道协议(GTP)隧道连接，并将所述第一PDN连接更新为使用所述第一PGW和所述切换目的地SGW之间的所述GTP隧道连接。

根据另一实施例，提供了一种用于移动性管理的装置。所述装置包括移动性管理实体(MME)。所述MME被配置为：在UE和与第一地理区域内的第一组SGW相关联的第一PGW之间建立第一PDN连接；建立与第二PGW相关联的切换目的地SGW的通信，所述第二PGW与第二地理区域内的第二组SGW相关联；以及在确定所述UE从所述第一地理区域移动到所述第二地理区域时，在所述第一PGW和所述切换目的地SGW之间建立GTP隧道连接，并将所述第一PDN连接更新为使用所述第一PGW和所述切换目的地SGW之间的所述GTP隧道连接。

根据再一实施例，提供了一种用于移动性管理的系统。所述系统包括：第一PGW，与第一地理区域内的第一组SGW相关联；以及第二PGW，与第二地理区域内的第二组SGW相关联。所述系统还包括：MME，被配置为：在UE与所述第一PGW之间建立第一PDN连接；建立与所述第二PGW相关联的切换目的地SGW的通信；以及在确定所述UE从所述第一地理区域移动到所述第二地理区域时，在所述第一PGW和所述切换目地SGW之间建立GTP隧道连接，并将所述第一PDN连接更新为以使用所述第一PGW和所述切换目的地SGW之间的所述GTP隧道连接。

附图说明

为了更完整地理解本公开及其优点，现在结合附图参考如下描述，其中同样的标号表示同样的对象，其中：

图1示出了根据本公开用于分布式移动性管理的通信系统的例子；

图2A和2B示出了根据本公开可以实现方法和内容的设备的例子；

图3示出了3GPP长期演进(LTE)/演进分组核心(EPC)架构的高级视图；

图4示出了利用相同PGW在一组SGW内切换的例子；

图5示出了切换到另一组SGW的例子；

图6示出了密集网络中切换到另一SGW组的例子；

图7A至7C示出了根据本公开包括与PGW共址的切换目的地SGW的网络的例子；

图8示出了根据本公开利用切换目的地SGW用于移动性管理的方法的例子；以及

图9示出了根据本公开与SGW/PGW对共址的网络的另一个例子。

具体实施方式

下面讨论的图1至图9以及用于描述该专利文件中本发明的原理的各实施例仅是示例方式，不应以任何方式限制本发明的范围。本领域技术人员理解本发明的原理可以以适当地设置的任何类型的设备或系统来实现。

本公开提供一种利用通用分组无线服务(GPRS)隧道协议提供用于分布式移动性管理的框架，在继续使用之前的PGW的同时，通过在共址的分组数据网络网关(PGW)中规定服务网关(SGW)以提供从一个临时区域到另一个临时区域的移动性支持，以支持新区域中的所有eNB。在利用旧PGW相同接入点名称(APN)的会话都不活跃时，利用新PGW在新的临时区域中建立新的分组数据网络(PDN)连接。当每个临时区域中有很多SGW时，在利用之前的PGW的同时，整个临时区域中仅需要具体规定一个SGW来服务于该区域中的所有eNB。利用PGW处共址的SGW，不需要增加新的SGW。

图1示出了根据本公开用于分布式移动性管理的通信系统100的例子。总体上，该系统100能够使多个无线用户发送和接收数据和其它内容。该系统100可以实现一个或多个信道接入方法，例如码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、正交FDMA(OFDMA)、或单载波FDMA(SC-FDMA)。具体地，该系统100可以被配置为依据一个或多个第三代合作伙伴计划(3GPP)演进分组核心(EPC)标准进行通信。

在该例子中，通信系统100包括用户设备(UE)110a-110e、无线接入网络(RAN)120a-120b、核心网130、公共交换电话网络(PSTN)140、互联网150、其它网络160以及一个或多个服务器180。虽然图1仅示出了一定数量的组件或元件，但是系统100中可以包括任一数量的这些组件或元件。

UE110a-110e被配置为在系统100中进行操作和/或通信。例如，UE110a-110e被配置为经由无线通信信道或有线通信信道进行发送和/或接收。每个UE110a-110e代表任何合适的端用户设备，并可以包括(或可以称为)用户设备/装置(UE)、无线发送/接收单元(WTRU)、移动台、固定或移动用户单元、寻呼器、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、智能电话、膝上型计算机、计算机、触摸板、无线传感器或消费者电子设备等设备，所有这些设备包括并包含浏览器应用。

此处RAN120a-120b分别包括基站170a-170b。每个基站170a-170b被配置为与UE110a-110c中的一个或多个无线连接，以便使能访问核心网130、PSTN140、互联网150和/或其它网络160。例如，基站170a-170b可以包括(或者是)若干个已知设备中的一个或多个，例如基收发站(BTS)、Node-B(NodeB)、演进NodeB(eNodeB)、家庭NodeB、家庭eNodeB、站点控制器、接入点(AP)或者无线路由器。每个基站110d-110e被配置为与网络150连接和通信，并可以访问核心网130、PSTN140和/或其它网络160，这可以包括与服务器180通信。

在图1所示的实施例中，基站170a组成RAN120a的一部分，RAN120a可以包括其它基站、元件和/或设备。同时，基站170b组成RAN120b的一部分，RAN120b可以包括其它基站、元件和/或设备。每个基站170a-170b在特定的地区或区域(有时称为“小区”)内发送和/或接收无线信号。在一些实施例中，每个小区有多个收发机，可以采用多输入多输出(MIMO)技术。

基站170a-170b与UE110a-110c中的一个或多个利用无线通信链路在一个或多个空中接口190上进行通信。该空中接口190可以利用任何合适的无线接入技术。

可以预见，系统100可以利用多个信道接入功能，包括如下所述的方案。在具体的实施例中，基站和UE可以实现LTE、LTE-A和/或LTE-B。当然，也可以利用其他多个接入方案和无线协议。

RAN120a-120b与核心网络130通信，以向UE110a-110c提供声音、数据、应用、互联网协议电话(VoIP)或其它业务。可以理解，RAN120a-120b和/或核心网130可以与一个或多个其它RAN(未示出)直接或间接通信。核心网130也可以作为其它网络(如PSTN140、互联网150和其它网络160)的接入网关。另外，UE110a-110c中的几个或所有可以包括用于利用不同的无线技术和/或协议在不同的无线链路上与不同无线网络进行通信的功能。以替代无线通信(或额外地)，UE可经由有线通信信道与服务供应商或交换机(未示出)通信，以及与网络150通信。

虽然图1示出了通信系统的一个例子，但是可以对图1进行各种变化。例如，通信系统100可以包括任何合适配置中的任一数量的UE、基站、网络或其它组件。

图2A和2B示出了根据本公开可以实现的方法和内容的设备的例子。具体地，图2A示出了UE110的例子，图2B示出了基站170的例子。这些组件可以用于系统100中或任何其它合适的系统中。

如图2A所示，UE110包括至少一个处理单元200。该处理单元200执行UE110的各种处理操作。例如，处理单元200可以执行信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理或任何使UE110能够在系统100中操作的其它功能。处理单元200也支持以下详细描述的方法和内容。每个处理单元200包括被配置为进行一个或多个操作的任何合适的处理或计算设备。例如，每个处理单元200可以包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列或专用集成电路。

UE110还包括至少一个收发机202。该收发机202被配置为调制通过至少一个天线204发送的数据或其它内容。该收发机202还配置为解调通过至少一个天线204接收的数据或其它内容。每个收发机202包括用于生成无线发送的信号和/或处理无线接收到的信号的任何合适的结构。每个天线204包括用于发送和/或接收无线信号的任何合适结构。可以在UE110中使用一个或多个收发机202，并且可以在UE110中使用一个或多个天线204。虽然收发机202显示为单个功能单元，但它还可以利用至少一个发射机和至少一个单独的接收机来实现。

UE110还包括一个或多个输入/输出设备206或接口(例如与网络150连接的有线接口)。输入/输出设备206便于在网络中与用户或其它设备(网络通信)交互。每个输入/输出设备206包括用于向用户提供信息或接收/提供来自用户的信息的任何合适结构，例如扬声器、麦克风、小键盘、键盘、显示器或触摸屏，包括网络接口通信。

另外，UE110包括至少一个存储器208。该存储器208存储UE110使用、生成或采集的指令和数据。例如，存储器208可以存储由处理单元(200)执行的软件或固件指令以及用于减少或消除输入信号中的干扰的数据。每个存储器208包括任何合适的易失性和/或非易失性存储和检索设备。可以使用任何合适类型的存储器，例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬盘、光盘、用户识别模块(SIM)卡、记忆棒、安全数字(SD)记忆卡等。

如图2B所示，基站170包括至少一个处理单元250、至少一个发射机252、至少一个接收机254、一个或多个天线256、一个或多个有线网络接口260以及至少一个存储器258。处理单元250执行服务器180的各种处理操作，例如信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理或任何其它功能。处理单元250也支持以下详细描述的方法和内容。每个处理单元250包括被配置为进行一个或多个操作的任何合适的处理或计算设备。例如，每个处理单元250可以包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列或专用集成电路。

每个发射机252包括用于生成向一个或多个UE或其它设备无线发送的信号的任何合适的结构。每个接收机254包括用于处理从一个或多个UE或其它设备无线接收的信号的任何合适的结构。虽然显示为单独的组件，但是至少一个发射机252和至少一个接收机254可以组合为收发机。每个天线256包括发送和/或接收无线信号的任何合适的结构。虽然此处示出的公共天线256与发射机252和接收机254二者都耦连，但是也可以是一个或多个天线256与发射机252耦连，一个或多个单独的天线256与接收机254耦连。每个存储器258包括任何合适的易失性和/或非易失性存储和提取设备。

关于UE110和服务器180的其它详细描述，本技术领域人员均已知晓，因此为了简洁，此处省略这些细节。

图3示出了根据3GPP23.401的3GPP长期演进(LTE)/EPC架构300的高级视图。该架构300的各组件可以表示为(或被表示为)图1、图2A和图2B的一个或多个组件。例如，图3中的UE324可以表示为图1中的UE110中的一个或多个。

架构300包括演进的陆地无线接入网(E-UTRAN)312和EPC移动核心网。该EPC为终端用户会话和连接管理提供一套丰富的机制。该EPC有大量的功能实体，包括以下：数据通路中的服务网关(SGW)314和分组数据网络网关(PGW)316、移动性管理实体(MME)318、归属用户系统(HSS)320以及提供控制面功能的分组控制与规则功能(PCRF)块322。该架构支持按需认证和建立连接，服务质量(QoS)策略与计费，所建立的连接的移动性以及其他会话处理能力。另外，该EPC还提供对上一代无线接入网络(RAN)，即UMTS陆地RAN(UTRAN)和GSMEDGERAN(GERAN)的后向兼容。

当用户设备(UE)324利用接入点名称(APN)附着到网络时，建立了端用户连接。MME318便于发送信令以建立下面的分组数据网络(PDN)连接段：PGW316和SGW314之间的S5接口，E-UTRAN312的eNB和SGW314之间的S1-U接口以及E-UTRAN312和UE324之间的无线接口LTE-Uu。

在当前LTE架构中，GPRS隧道协议(GTP)是用于隧道承载连接的最常用的协议。现有3GPPEPC网络中的移动性管理是集中式的，并且主要利用用于移动性的GTP。从eNB到PGW316的GTP连接提供分层的层2传输，在该层2传输上UE的IP分组可以通过隧道发送到PGW316(UE的第一跳路由)。GTP控制协议提供QoS策略协商能力、计量和计费功能、UE位置信息、核心网元的负载信息、保活以及其他连接信息。需要注意的是，EPC功能实体是在IP网络上的UDP(用户数据报协议)上的叠加，该IP网络通常又叠加在多协议标签交换(MPLS)网络上。在数据面中，例如，E-UTRAN312和SGW314之间的连接，以及SGW314和PGW316之间的连接，可以通过图中未示出的数个因特网协议(IP)和MPLS路由器相连。

图4示出了利用相同PGW的一组SGW内切换的例子。如图4所示，为特定接入点名称(APN)创建的分组数据网络(PDN)连接的IP流的锚节点设在PGW，经由该锚节点对分组进行路由。可以在一个地理区域中规定数个SGW以使用该区域中的PGW(例如PGW1)，而在另一个地理区域中的数个其他SGW使用其他区域的PGW(针对给定的APN)(例如PGW3)。这类地理区域通常非常大，因此如果不同区域中的SGW为了某些服务使用连接到相同PDN的相同PGW，分组延迟会过长。不同区域中PGW的分隔可以避免SGW与PGW之间出现过长的隧道。另外，当多个地理位置中有相同服务可用时，网络时延会更短。例如，因为在不同网络中具有相同内容的缓存服务器是可用的，所以可以利用不同PGW接入不同位置中的相同内容，每个的分组时延都较短。随着UE401移动(例如从与SGW15相关联的位置移动)并附着到不同的eNB，移动性管理实体(MME)可以选择与新的eNB更近的不同SGW(例如SGW19)。在此处，对于相同的IP流，eNB和SGW可以变化，而PGW可以不变(例如PGW仍是PGW1)。

图5示出了切换到另一组SGW的例子。如图5所示，UE501从第一组SGW切换到第二组SGW。在大多数当前网络中，与每个SGW组相关联的地理区域较大，以至于UE很少在切换后，在运行有会话连续性要求的应用的同时从一个区域移动到另一个区域。因此，如果这种切换情形完全出现，通常仅涉及数量相对较少的独立切换。然而，如果该切换没有得到许可，UE进行这样的移动可能会打断通信会话(并且电话可能掉线)。虽然需要允许该切换的方案，但是实现该方案的成本应优选地较小，因为这样的移动不会经常发生。

图6示出了密集网络中切换到另一SGW组的例子。如图6所示，在将来接入网络可以是密集的，这样一个SGW所服务的区域就较小。例如，图6中的SGW比图4和图5中所示的SGW间隔更紧密。随着网络越来越密集，越来越扁平，预期网络服务将会较多位置可用，这会变得更靠近用户。可能有更多的PGW接入相同的服务。在这种情况下，相对于在覆盖较大地理区域的SGW组，移动到由利用相同PGW的一组SGW服务的区域外的UE(例如UE601)会更频繁地出现。

为了解决更频繁的PGW间切换的问题，本公开的实施例在后面地理区域中的便利位置处提供了切换目的地SGW，这样，利用前面的PGWPDN连接可以使用所提供的SGW。对于那些正在使用前面PGW、同时使用该地理区域中的通常使用新PGW的eNB的PDN连接，由MME选择所提供的SGW(可以称为切换目的地SGW)。切换目的地SGW到前面的PGW的隧道的使用也有助于PGW将这样的使用区分为临时方案。当没有更多这种临时方案流量时，使系统准备最终向后面地理区域中的新PGW移动。

利用此处描述的实施例，可以切换到通常由用于给定PDN连接的第一PGW服务的区域外的节点。切换目的地可以是在其他情况下会由利用用于新PDN连接的第二(不同)PGW的SGW服务的eNB的区域中的任何地方。在优选的实施例中，目的地SGW是与新的PGW共址的SGW。因为共址的SGW和PGW已经在很多网络中存在，所以不需要增加单独的SGW以使用PGW处现有共址的SGW功能。现在对例子进行描述。

图7A至7C示出了根据本公开包括与PGW共址的切换目的地SGW的网络的例子。网络700的各组件可以表示(或被表示为)图1、图2A、图2B和图3中的一个或多个组件。例如，图7A-7C中的UE701可以表示为图1中的UE110中的一个或多个。

如图7A所示，UE701正在进行一场进行中的通信会话，此时UE701位于第一地理区域中，该第一地理区域由利用用于接入来自分组数据网络(PDN)的服务的PDN连接的PGW1的一组SGW(SGW11-SGW19)服务。总体而言，当UE701附着到网络700中的eNB时，UE701利用用于指示其想要接入的PDN的APN，请求PDN连接。MME从一组SGW(SGW11-SGW19)中选择与所附着的eNB靠近的SGW。随着UE向不同的eNB移动，SGW可以变为SGW11-SGW19组中的任一SGW。具体地，在图7A中，UE701和与SGW19相关联的eNB703进行通信。为UE701在PGW1、SGW19以及UE701之间建立PDN连接708，用双线指示。第二组SGW(SGW31-SGW37)服务于与第一地理区域邻近的第二地理区域。第二组SGW利用不同的PGW，标识为与这些SGW较为靠近的PGW3，以接入相同的PDN或具有类似服务的另一PDN。在面向较为密集的网络和对蜂窝网络扁平化的趋势中，在不同地理位置中的多个PDN中提供服务有助于减少时延。

UE701发起向另一个eNB的切换，该eNB与MME进行通信。在切换之前，MME已经选择了SGW19和PGW1(当前SGW和当前PGW)，应用会话已经开启，以与另一节点进行通信。如图7B所示，UE701从eNB703的服务区域离开向由第二组SGW(SGW31-SGW37)服务的第二地理区域移动。在第二地理区域中，UE701发现eNB705，该eNB705通常将SGW31用作本地SGW，将PGW3用作较靠近的PGW。然而，MME识别出PDN链接710没有使用PGW3，而是使用了PGW1。此处网络700已经被规定为在PGW1和SGW31(以及能够切换到该整个区域的组SGW31-SGW39中的所有其他SGW)之间建立GTP隧道；但如果这些SGW被分隔在不同的区域，在密集网络中进行管理的规定和隧道就会较少。另外，不能改变PGW，即使网络变得较为密集，服务分布更为广泛，使得具有靠近的不同PGW的多个PDN可以提供相同的服务。

在第二地理区域中的便利位置处提供被标识为SGW3的切换目的地SGW。在优选的实施例中，SGW3与PGW3共址。因为现有的PDN连接708正在使用PGW1，MME不选择本地SGW31(由PGW3服务)，而选择共址的SGW3。PGW1仍是PDN连接710的一部分，并且在PGW1与GW3之间建立了GTP隧道连接715，如图7B中所示。即，利用PGW1的现有PDN连接708现在变更为使用SGW3，而不是利用新的PGW建立新的PDN连接。PDN连接710然后利用eNB705(新的eNB)、SGW3(切换目的地SGW)以及PGW1(旧的PGW)，如图7B所示。旧PDN连接708(PGW1-SGW19-eNB703)被拆除，会话切换到PDN连接710。

隧道715、SGW3和PDN连接710的使用有助于PGW1将该流量区分为仅是PGW1的临时使用。当没有更多该PDN连接的活跃使用时，PGW1可以寻求时机关闭PDN连接710，以便能够建立利用新的PGW的新的PDN连接。

UE701可以继续移动并切换到通常由SGW31-SGW37组服务的整个区域下的其他eNB。当UE701试图切换到不同eNB(图中未示出)时，新的eNB联系MME。MME确定这是一个利用SGW3的特殊(临时使用)PDN连接。继续配置PDN以仅改变eNB，而在PDN连接中保持现有SGW3。可替换地，新的eNB和旧的eNB可以直接通信，以在PDN连接中不改变SGW3的情况下实现相同切换。

如果现在利用相同的APN建立另一会话，新的会话将使用PDN连接710。继续使用PDN连接710，直到不再有活跃的会话为止。当没有利用切换后的PDN连接的其他会话在活跃时，该APN的PDN连接710关闭。然后，新的PDN连接720建立，如图7C所示。可以通过不同的方式关闭PDN连接。例如，一种方式是知道再没有活跃的会话的PGW1使用定时器，因此PGW1可以发起关闭PDN连接。

旧的PDN连接710已经关闭后，建立新的PDN连接720。可以通过不同的方式开启新的PDN连接。例如，当eNB和/或MME确定现有的PDN连接已失败或PGW1已失败时，可以适当使用恢复机制。可以使用恢复机制发起利用不同PGW的新的PDN连接的建立。

为了建立新的PDN连接720，UE701可以发送类似于其附着于eNB705时的请求。eNB705利用新的APN联系MME。MME选择与eNB705靠近的新的SGW，例如SGW31。SGW31被配置为利用该APN使用PGW3。因此，MME选择PGW3并在SGW31(新的SGW)和PGW3(新的PGW)之间建立GTP隧道连接725，如图7C所示。

在一些实施例中，UE701切换到地第二地理区域后，初始地，PDN连接710在被关闭前弃用。弃用(deprecation)的概念根源于IP标准。弃用是IP中介于活跃和失效(expired)之间的一种状态。此外PDN连接710中SGW3的使用有助于PGW1或其他网络元件区分这样的弃用的连接和其他活跃连接。因为PDN不活跃，所以开启新的PDN连接是可能的。一旦建立了新的PDN连接720，新的会话将使用新的PDN连接。然而，如果现有的会话当前正在使用弃用的PDN连接710，该会话将继续使用连接710。之后，一旦PDN连接710关闭，仅使用新的PDN连接720。

对于那些使用之前的地理区域的PGW(例如PGW1)的PDN连接同时使用在通常使用新的PGW(例如PGW3)的新的地理区域中的eNB的PDN连接，由MME选择切换目的地SGW(例如SGW3)。因此，切换到通常由用于给定的PDN连接的一个PGW服务的区域外是有可能的。切换目的地现在可以是在其他情况下对于新的PDN连接利用不同PGW的SGW服务的eNB的区域中的任何地方。

图8示出了根据本公开利用切换目的地SGW用于移动性管理的方法的例子。为了便于解释，方法800描述为利用图7A-7C中的网络700进行使用。然而，方法800可以由任何合适的设备并在任何合适的系统或网络中使用。

在步骤801处，在UE和与第一地理区域内的第一组SGW相关联的第一PGW之间建立PDN连接。例如，这可以包括MME(例如MME318)在PGW1和UE701之间建立PDN连接708。

在步骤803处，利用与第二PGW相关联的切换目的地SGW建立通信。第二PGW与第二地理区域内的第二组SGW相关联。这可以包括MME建立和与PGW3相关联的SGW3的通信。在一些实施例中，SGW3与PGW3共址。

在步骤805处，UE从第一地理区域向第二地理区域移动。这可以包括UE701从与SGW11-SGW19相关联的地理区域向与SGW31-SGW37相关联的地理区域移动。

在步骤807处，UE从第一地理区域移动到第二地理区域后，MME在第一PGW和切换目的地SGW之间建立GTP隧道连接。这可以包括MME在PGW1和SGW3之间建立GTP隧道连接715。

在步骤809处，MME将PDN连接更新为使用第一PGW和切换目的地SGW之间的GTP隧道连接。这可以包括MME将PDN连接708更新为PDN连接710以使用GTP隧道连接715。

虽然图8示出了利用与PGW共址的切换目的地SGW的方法800的一个例子，但是可以对图8进行各种变化。例如，虽然以一系列步骤示出，但是图8中的各步骤可以重叠、并行发生、以不同的顺序发生或以任意次数发生。

通过利用每个PGW处共址的SGW，网络内无缝切换几乎无处不在是可能的。上述方法还可以适用于当网络扁平时，如图9所示，不再有单独的SGW组，并且所有地方都使用共址的SGW/PGW对。无论是否有单独的仅有SGW的表(SGW-onlybox)，上述方法都是适用的。从现有层次网路到扁平化网络的迁移可以使用相同的移动性管理机制。

以上实施例也适用于GTP的其他使用。例如，通过实现由SGSN和GGSN代替SGW和PGW，以上实施例可以扩展到3GPP。这样的3GPP系统需要共址的SGSN/GGSN。

在一些实施例中，一个或多个设备的部分或全部功能或过程可以通过计算机程序来实现或提供，该计算机程序由计算机可读取程序代码组成，并体现在计算机可读取介质中。术语“计算机可读取程序代码”包括任何类型的计算机代码，包括源代码、目标代码和可执行代码。术语“计算机可读取介质”包括计算机能够访问的任何类型的介质，例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、硬盘驱动器、光盘(CD)、数字视频光盘(DVD)、或任何其它类型的存储器。

对本专利文件全篇所用的某些词汇和术语进行定义是有利的。术语“包含”和“包括”及其派生词是指包括但不限于。术语“或”包括和/或。术语“与......相关联”和“与此相关”及其派生词指包括、包括于...内、与其关联、包含、包含于...内、连接到或连接于、耦合到或耦合于、与...通信、与...协作、交错、并置、邻近于、被绑定到或被绑定于、具有、具有...属性等。

虽然本公开描述了一些实施例和通常相关联的方法，但显然本领域技术人员可以对这些实施例和方法进行修改和置换。因此，本公开并不限定或约束以上所述实施例。其它可能的变化、替换和修改，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，均包含在所附的权利要求中。

Claims (20)

1.一种移动性管理方法，所述方法包括：

在用户设备(UE)和与第一地理区域内的第一组服务网关(SGW)相关联的第一分组数据网络网关(PGW)之间建立第一分组数据网络(PDN)连接；

建立与第二PGW相关联的切换目的地SGW的通信，所述第二PGW与第二地理区域内的第二组SGW相关联；以及

在确定所述UE从所述第一地理区域移动到所述第二地理区域时，在所述第一PGW和所述切换目的地SGW之间建立通用分组无线服务(GPRS)隧道协议(GTP)隧道连接，并将所述第一PDN连接更新为使用所述第一PGW和所述切换目的地SGW之间的所述GTP隧道连接。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述切换目的地SGW与所述第二PGW共址。

3.如权利要求1所述的方法，其中在所述UE从所述第一地理区域移动到所述第二地理区域之前，所述PDN连接包括所述第一组SGW中的至少一个SGW，并且在所述UE从所述第一地理区域移动到所述第二地理区域之后，所述PDN连接不包括所述第一组SGW中的任何SGW。

4.如权利要求1所述的方法，其中在所述UE从所述第一地理区域移动到所述第二地理区域之前，所述PDN连接包括所述第一地理区域中的第一eNB，并且在所述UE从所述第一地理区域移动到所述第二地理区域之后，所述PDN连接包括所述第二地理区域中的第二eNB。

5.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：

在所述UE从所述第一地理区域移动到所述第二地理区域之前接收来自所述UE的PDN连接请求。

6.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括，在所述UE移动到所述第二地理区域之后：

关闭所述第一PDN连接；以及

在所述第二PGW、所述第二组SGW中的至少一个SGW和所述UE之间建立第二PDN连接。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述第一地理区域与所述第二地理区域相邻。

8.一种用于移动性管理的装置，所述装置包括：

移动性管理实体(MME)，被配置为：

在用户设备(UE)和与第一地理区域内的第一组服务网关(SGW)相关联的第一分组数据网络网关(PGW)之间建立第一分组数据网络(PDN)连接；

建立与第二PGW相关联的切换目的地SGW的通信，所述第二PGW与第二地理区域内的第二组SGW相关联；以及

在确定所述UE从所述第一地理区域移动到所述第二地理区域时，在所述第一PGW和所述切换目的地SGW之间建立通用分组无线服务(GPRS)隧道协议(GTP)隧道连接，并将所述第一PDN连接更新为使用所述第一PGW和所述切换目的地SGW之间的所述GTP隧道连接。

9.如权利要求8所述的装置，其中所述切换目的地SGW与所述第二PGW共址。

10.如权利要求8所述的装置，其中在所述UE从所述第一地理区域移动到所述第二地理区域之前，所述PDN连接包括所述第一组SGW中的至少一个SGW，并且在所述UE从所述第一地理区域移动到所述第二地理区域之后，所述PDN连接不包括所述第一组SGW中的任何SGW。

11.如权利要求8所述的装置，其中在所述UE从所述第一地理区域移动到所述第二地理区域之前，所述PDN连接包括所述第一地理区域中的第一eNB，并且在所述UE从所述第一地理区域移动到所述第二地理区域之后，所述PDN连接包括所述第二地理区域中的第二eNB。

12.如权利要求8所述的装置，其中所述MME还被配置为：

在所述UE从所述第一地理区域移动到所述第二地理区域之前接收来自所述UE的PDN连接请求。

13.如权利要求8所述的装置，所述MME还被配置为，在所述UE移动到所述第二地理区域之后：

关闭所述第一PDN连接；以及

在所述第二PGW、所述第二组SGW中的至少一个SGW和所述UE之间建立第二PDN连接。

14.如权利要求8所述的装置，其中所述第一地理区域与所述第二地理区域相邻。

15.一种用于移动性管理的系统，所述系统包括：

第一分组数据网络网关(PGW)，与第一地理区域内的第一组服务网关(SGW)相关联；

第二PGW，与第二地理区域内的第二组SGW相关联；

移动性管理实体(MME)，与所述第一PGW和所述第二PGW可通信地耦连，所述MME被配置为：

在用户设备(UE)与所述第一PGW之间建立第一分组数据网络(PDN)连接；

建立与所述第二PGW相关联的切换目的地SGW的通信；以及

在确定所述UE从所述第一地理区域移动到所述第二地理区域时，在所述第一PGW和所述切换目的地SGW之间建立通用分组无线服务(GPRS)隧道协议(GTP)隧道连接，并将所述第一PDN连接更新为使用所述第一PGW和所述切换目的地SGW之间的所述GTP隧道连接。

16.如权利要求15所述的系统，其中所述切换目的地SGW与所述第二PGW共址。

17.如权利要求15所述的系统，其中在所述UE从所述第一地理区域移动到所述第二地理区域之前，所述PDN连接包括所述第一组SGW中的至少一个SGW，并且在所述UE从所述第一地理区域移动到所述第二地理区域之后，所述PDN连接不包括所述第一组SGW中的任何SGW。

18.如权利要求15所述的系统，其中在所述UE从所述第一地理区域移动到所述第二地理区域之前，所述PDN连接包括所述第一地理区域中的第一eNB，并且在所述UE从所述第一地理区域移动到所述第二地理区域之后，所述PDN连接包括所述第二地理区域中的第二eNB。

19.如权利要求15所述的系统，其中所述MME还被配置为：

在所述UE从所述第一地理区域移动到所述第二地理区域之前接收来自所述UE的PDN连接请求。

20.如权利要求15所述的系统，所述MME还被配置为，在所述UE移动到所述第二地理区域之后：

关闭所述第一PDN连接；以及

在所述第二PGW、所述第二组SGW中的至少一个SGW和所述UE之间建立第二PDN连接。