CN105939527B

CN105939527B - 针对漫游用户的拥塞缓解

Info

Publication number: CN105939527B
Application number: CN201610121590.2A
Authority: CN
Inventors: 塞巴斯蒂安·施派歇尔; 尼拉夫·萨洛特; 康斯坦丁·利瓦诺斯
Original assignee: Cisco Technology Inc
Current assignee: Cisco Technology Inc
Priority date: 2015-03-05
Filing date: 2016-03-04
Publication date: 2020-03-27
Anticipated expiration: 2036-03-04
Also published as: US20160262057A1; US9661529B2; EP3065451A1; CN111278055A; CN111278055B; CN105939527A; EP3065451B1

Abstract

本公开描述了针对漫游用户的拥塞缓解。本公开是针对用于在无线接入网络中缓解针对漫游用户的拥塞的系统、方法和介质。在一些实施例中，无线接入网络(RAN)拥塞信息被从基站报告给受访网络的RAN拥塞感知功能(RCAF)。RCAF可以通过控制针对拥塞小区中的漫游用户设备(UE)的服务质量(QoS)参数来缓解拥塞。RCAF还可以与受访小区的移动管理实体(MME)以及UE归属网络的策略计费和规则功能(PCRF)进行通信。RCAF可以在不向归属网络通知小区处的拥塞的情况下为漫游用户减轻拥塞。

Description

针对漫游用户的拥塞缓解

技术领域

本公开通常涉及用于在无线网络通信中提供拥塞信息和减轻服务的系统、方法和介质。

背景技术

无线网络是使用无线电波将信息从网络中的一个节点运载至网络中的一个或多个接收节点的电信网络。蜂窝电话的特征在于使用为地理区域提供无线电覆盖的无线电小区，多个小区被布置为在更大区域上提供连续的无线电覆盖。有线通信也可以被用于无线网络的部分中，例如，在小区之间或接入点之间。

无线通信技术被用于连接若干类型的用户设备，包括：例如，卫星通信系统、便携式数字助理(PDA)、膝上型计算机、和移动设备(例如，蜂窝电话)。此类设备的用户可以获得的一个好处是只要用户在这样的无线通信技术的范围内就能够连接至网络(例如，互联网)。当前无线通信系统使用电路切换或分组切换、或者使用电路切换和分组切换的组合以便于向移动设备提供移动数据服务。一般而言，利用基于电路的方法，无线数据是由使用物理交换路径的发送方和接收方之间的专用(并且不间断的)连接运载的。另一方面，基于分组的方法通常不永远向给定会话分配传输资源，并且不要求在数据的发送方和接收方之间建立或拆除物理连接。通常，基于分组的方法中的数据流被分成信息或分组的分离片段。该数据流可以包括多个分组或单个分组。

联网架构，特别是在移动无线通信环境中的联网架构，变得越来越复杂。数据流在近年来广泛地增大，这显著增大了对网络资源的需求。随着移动订阅用户数量的增多，有效的通信资源管理变得更加至关重要。在一些实例中，在网络上通信的订阅用户量可能使得网络设备不堪重负、提供次优的性能或者在网络中造成拥堵。因此，管理网络资源，特别是管理针对拥挤系统的网络资源，存在重大挑战。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供了一种在核心网络中的网络装置，包括：一个或多个接口，该一个或多个接口被配置为：经由无线网络与用户设备UE通信、并且与移动管理实体MME节点通信；以及与该一个或多个接口通信的至少一个处理器，该至少一个处理器被配置为：从与该无线网络相关联的操作和管理OAM节点收集该无线网络的小区内与UE相关的拥塞信息；基于该收集到的拥塞信息，确定与该无线网络小区相关联的拥塞等级；以及向该MME发送与该无线网络的小区相关联的该被确定的拥塞等级的指示；其中，该MME被配置为修改无线网络的小区内与UE相关联的服务质量QoS参数。

根据本公开的另一个方面，提供了一种用于在无线网络的小区中减轻拥塞的方法，包括：利用拥塞收集组件从与无线网络相关联的OAM节点收集该无线网络的小区内与UE相关联的拥塞信息；利用拥塞确定组件基于该被收集的拥塞信息确定与该无线网络小区相关联的拥塞等级；以及利用拥塞信息传输组件向MME发送与所述无线网络的小区相关联的该被确定的拥塞等级的指示；其中，该MME被配置为修改所述无线网络的小区内与UE相关联的服务质量QoS参数。

根据本公开的另一个方面，提供了一种上面存储有计算机可执行指令的计算机可读存储介质，当该计算机可执行指令由计算机系统执行时使得计算机系统执行用于减轻无线网络的小区中的拥塞的方法，该方法包括：利用拥塞收集组件从与无线网络相关联的OAM节点收集该无线网络的小区内与UE相关联的拥塞信息；利用拥塞确定组件基于该被收集的拥塞信息确定与该无线网络小区相关联的拥塞等级；以及利用拥塞信息传输组件向MME发送与无线网络的小区相关联的该被确定的拥塞等级的指示；其中，该MME被配置为修改所述无线网络的小区内与UE相关联的服务质量QoS参数。

附图说明

图1是根据一些实施例示出演进分组核心(EPC)网络中的网络节点的示意图。

图2是根据一些实施例示出在EPC网络中的网络节点的选择的示意图。

图3是根据一些实施例示出与漫游的用户设备(UE)相关联的网络节点的选择的示意图。

图4是根据一些实施例示出在EPC网络中的无线接入网络(RAN)拥塞感知功能(RCAF)的操作的示意图。

图5是根据一些实施例示出在EPC网络中包括与漫游UE相关联的RCAF的网络节点的选择的示意图。

图6是根据一些实施例示出在3GPP网络中包括与漫游UE相关联的RCAF的网络节点的选择的示意图。

图7A-7B是根据一些实施例示出报告RAN拥塞信息的方法的示例性呼叫流程图。

图8是根据一些实施例示出用于实施聚合RAN拥塞减轻服务的中间网络节点的一个实现方式的逻辑图。

图9是根据一些实施例示出UE的一个实现方式的逻辑图。

图10根据一些实施例示出网络设备的实现方式。

图11是根据一些实施例的网络设备的软件架构的逻辑图。

具体实施方式

综述

在实施例中，在核心网络中的网络装置包括：一个或多个接口，该一个或多个接口被配置为：经由无线网络与用户设备UE通信、并且与移动管理实体MME节点通信；以及与所述一个或多个接口通信的至少一个处理器，该至少一个处理器被配置为：从与无线网络相关联的操作和管理OAM节点收集该无线网络的小区内与UE相关的拥塞信息；基于该收集到的拥塞信息，确定与该无线网络小区相关联的拥塞等级；以及向MME发送与该无线网络的小区相关联的该被确定的拥塞等级的指示；其中，该MME被配置为修改无线网络的小区内与UE相关联的服务质量QoS参数。该UE还可以包括漫游UE。该MME还可以基于策略表修改QoS参数。QoS参数可以是以下各项中的一项或多项：UE聚合最大比特率(UE-AMBR)、针对无保证比特率(GBR)承载的接入点名称聚合最大比特率(APN-AMBR)、以及针对保证比特率(GBR)承载的最大比特率(MBR)。网络装置还可以检测被确定的拥塞等级的变化。网络装置还可以向MME发送检测到的被确定的拥塞等级的变化的指示。MME还可以将QoS恢复成在拥塞等级的指示之前有效的值。MME还可以将QoS参数修改为从与UE相关联的PCRF接收到的值。

在一个实施例中，一种用于在无线网络的小区中减轻拥塞的方法，包括：利用拥塞收集组件从与无线网络相关联的OAM节点收集无线网络的小区内与UE相关联的拥塞信息；利用拥塞确定组件基于该被收集的拥塞信息，确定与无线网络小区相关联的拥塞等级；以及利用拥塞信息传输组件向MME发送与无线网络的小区相关联的该被确定的拥塞等级的指示；其中，MME被配置为修改所述无线网络的小区内的UE相关联的服务质量QoS参数。UE还可以包括漫游UE。MME还可能被配置为基于策略表修改QoS参数。QoS参数包括以下各项中的一项或多项：UE聚合最大比特率(UE-AMBR)、针对无保证比特率(GBR)承载的接入点名称聚合最大比特率(APN-AMBR)、以及针对保证比特率(GBR)承载的最大比特率(MBR)。该方法还可以包括检测被确定的拥塞等级的变化。该方法还包括向MME发送检测到的被确定的拥塞等级的变化的指示。MME还可以被配置为将QoS恢复成在拥塞等级的指示之前有效的值。MME还可以被配置为将QoS参数修改为从与UE相关联的PCRF接收到的值。

在一个实施例中，一种上面存储有计算机可执行指令的计算机可读存储介质，当所述计算机可执行指令由计算机系统执行时使得所述计算机系统执行用于减轻无线网络的小区中的拥塞的方法，该方法包括：利用拥塞收集组件从与无线网络相关联的OAM节点收集无线网络的小区内与UE相关联的拥塞信息；利用拥塞确定组件基于该被收集的拥塞信息，确定与无线网络小区相关联的拥塞等级；以及利用拥塞信息传输组件向MME发送与无线网络的小区相关联的该被确定的拥塞等级的指示；其中，MME被配置为修改无线网络的小区内与UE相关联的服务质量QoS参数。UE还可以包括漫游UE。MME还可以被配置为基于策略表修改QoS参数。该方法还可以包括检测被确定拥塞等级的变化。

示例实施例

演进分组核心(EPC)网络可以包括：被称为用户设备(UE)的一个或多个蜂窝电话或其它移动设备；被称为eNodeB的无线电收发器/基站；被称为移动管理实体(MME)的控制节点，控制节点负责跟踪和寻呼UE并且负责选择服务网关；路由和转发用户数据分组并且充当UE的移动锚点的服务网关；确定RAN的小区的拥塞等级的RAN拥塞感知功能(RCAF)；以及为UE提供至外部分组数据网络的连接并且执行策略执行和计费(PCEF)的分组数据网络网关(PGW)。同样地，诸如本地订阅用户服务器/认证、授权和计费服务器(HSS/AAA服务器)和策略计费和规则功能(PCRF)服务器的其它网络节点可以服务附加的功能。EPC通过PGW连接至诸如语音电话或公共互联网数据服务之类的应用，这些应用可以驻留在IP多媒体子系统(IMS)网络或另一IP网络上。虽然具有EPS承载和PDN网关的EPC网络在下文进行了描述，但其它类型的网络可以被用于实施下文所述的拥塞减轻服务。这样的其它网络还可以包括基站和网关并且具有核心网络，并且具体地可以包括3G网络。

演进分组核心可以使用无线接入网络(RAN)(例如，EUTRAN)以提供它的物理层。EUTRAN代表演进型通用陆地无线接入网络。底层空中接口利用正交频分多址(OFDMA)技术来提供更高的数据速率和更低的延迟，并且针对分组化数据流量进行优化。用户设备(UE)附接于演进型节点B(eNodeB)以接入网络。这样做时，UE从eNodeB请求无线电资源以建立无线电承载。这种设计允许大量的UE在单个物理信道(即，在空中运载的无线电波)上与eNodeB通信。

因为RAN经由通过空中运载的无线电波进行传输，所以RAN具有有限的容量来运载非重叠的无线电信号，这限制了在特定时间可以传输的总数据量。在RAN上通信的UE还被限制于只在被联邦通信委员会(FCC)授权给载波的频率上通信。由于这些技术限制，依附于eNodeB的UE必须为它们的通信竞争信道容量。当在UE和eNodeB之间传递的数据量达到阈值等级时，RAN可能经历拥塞。针对网络上的拥塞的阈值可以变化，但当多个UE由于RAN饱和而不能同时与eNodeB通信时，通常拥塞存在。RAN上的拥塞可能导致不期望的效果，例如数据丢失、较高延迟、和呼叫中断，这显然妨碍了总体网络性能。随着时间的推移，已经开发出了拥塞减轻方法来解决这些问题。

针对用户平面的拥塞缓解(UPCON)的一种解决方案提供在上行链路的用户平面分组(即，上行链路用户数据)的顶部运载拥塞信息。另一解决方案建议经由现有的基于GTP-C的信令平面来报告拥塞。然而，可以考虑针对该问题的不同的不寻常解决方案。在该解决方案中，被称为RAN拥塞感知功能(RCAF)的新节点可以从RAN的操作和管理(OAM)系统收集小区级的信息并且确定给定小区是否拥塞。一旦RCAF检测到拥塞，那么策略和计费规则功能(PCRF)可以被通知，从而使得PCRF可以调整用户的QoS和计费策略以缓解拥塞，例如，通过限制某些专用流量或激活视频优化。

由于归属路由漫游的盛行，RCAF解决方案面临应对入站漫游用户(正在访问给定移动网络的漫游用户)的一些问题。归属路由漫游指的是PGW和PCRF位于归属网络的(HPLMN的)域中，而SGW、MME和RAM由受访网络(VPLMN)提供。通常控制策略的实体(PCRF)以及被要求执行这些策略的实体(PGW)都位于HPLMN中。因此，VPLMN会向HPLMN通知VPLMN的RAN是拥塞的。这导致许多不期待的困难：运营商不愿意将关于他们网络状态的信息透漏给其它运营商；报告拥塞信息要求标准化不同的拥塞等级的意义；HPLMN不知道VPLMN中的典型流量混合并且因此不能选择“有用的”缓解策略；以及VPLMN不能信任HPLMN以实际对拥塞信息和会缓解拥塞的激活策略作出反应。

因为这些原因，VPLMN不能依靠HPLMN来激活针对入站漫游用户的拥塞缓解策略。当前，这要求入站漫游用户的流量不被限制，从而使得入站漫游用户相较于移动网络“自己的”订阅用户被“更好的”对待。因此，存在对减轻针对入站漫游用户的拥塞的解决方案的需求。

除上述以外，本地疏导(LBO)流量也可以变为实质基于对在VPLMN中可用的服务的需求。LBO涉及连同SGW、MME和RAN一起位于VPLMN中的PGW和受访PCRF(vPCRF)。典型地控制策略的实体是位于HPLMN中的本地PCRF(hPCRF)，HPLMN授权来自受访PCRF(vPCRF)的请求。因此，并且在LBO模式中，VPLMN将经由vPCRF和hPCRF之间的策略漫游接口向HPLMN通知VPLMN的RAN是拥塞的，相同的问题存在于本地疏导漫游模式。

图1是根据本公开的一个实施例示出通信系统10以促进针对网络环境中的漫游用户和本地订阅用户的通信的简化框图。这种特别的配置可以依赖于第三代合作伙伴计划(3GPP)演进分组系统(EPS)架构，有时还涉及长期演进(LTE)EPS架构。可选择地，所描绘的架构同样可以被应用于其它环境。

图1的示例架构可以包括操作用户设备(UE)12a-12c的多个端用户和分组数据网络(PDN)网关(PGW)14，PGW 14具有至服务网关(SGW)28的逻辑连接。还提供的是本地订阅用户服务器(HSS)18、认证、授权和计费(AAA)元件24和S4服务网关支持节点(S4-SGSN)元件41。PGW 14可以包括策略和计费执行功能(PCEF)15。SGW 28具有至eNodeB 34和移动管理实体(MME)40的逻辑连接。SGW 28还具有至S4-SGSN 41的逻辑连接。SGW 28和PGW 14都可以与策略和计费规则功能(PCRF)36通过接口连接。应用功能(AF)16可以与PCRF 36通过接口连接。如本文所讨论的，术语“用户设备”、“用户”和“订阅用户”是可互换的。

图1中的元件中的每个元件可以通过简单的接口(如图所示)或者通过提供用于网络通信的可行路径的任意其它适合的连接(有线或无线)来相互耦合。此外，这些元件中的任意一个或多个元件可以基于特定的配置需求被组合或者从架构中移除。例如，通信系统10可以包括有针对网络中的分组的发送或接收的传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)通信的能力的配置。通信系统10还可以在适当的地方并且基于特定的需求结合用户数据报协议/IP(UDP/IP)或任意其它适合的协议进行操作。

一般而言，3GPP按TS 23.060、TS 23.401、TS 23.203、TS 29.060、TS 29.212、TS29.274等中的说明来定义演进分组系统(EPS)。EPS通常包括UE接入网络和演进分组核心(EPC)。接入网络可以是包括诸如GSM EDGE无线电接入网络(GERAN)、UMTS陆地无线电接入网络(UTRAN)或LTE接入网络(例如，演进型ETRAN(E-UTRAN))之类的遗留接入网络，或者它们可以是非3GPP IP接入网络，例如，数字用户线路(DSL)、电缆、WiMAX、码分多址(CDMA)、或无线LAN(例如，Wi-Fi)。

非3GPP IP接入网络可以被划分成受信任的部分和不受信任的部分。针对受信任的部分，可行的关系存在于服务提供商和核心网络之间。受信任的IP接入网络支持至EPC的移动、策略和AAA接口，而不受信任的网络不支持。替代地，来自不受信任的接入网络的接入是经由演进分组数据网关(ePDG)20完成的，ePDG 20在不受信任的IP接入网络上提供与用设备的IPsec安全关联。ePDG具有与PCRF 36的逻辑连接并且支持至EPC的移动、策略和AAA接口，这与受信任的IP接入网络类似。

图1的架构中还提供了一系列接口，这些接口可以为各种网络元件提供移动、策略控制、AAA功能和/或计费活动(离线或在线)。例如，接口可以被用于针对一个或多个端用户(例如，操作UE 12a-12c的用户)的附接点、位置和/或接入数据。利用远程用户拨号认证系统(RADIUS)协议或任意其它合适的协议，在适当的地方可以对资源、计费、位置、接入网络信息、网络地址转换(NAT)控制等进行交换。在通信系统10中可以被使用的其它协议可以包括Diameter协议、服务网关接口(SGI)、终端访问控制器访问控制系统(TACACS)、TACACS+等。RADIUS、Diameter以及与针对这些协议的通信相关的各种接口将在下文中进一步详细讨论，因为与本公开的各种实施例相关。

EPC通常包括MME、S4-SGSN、SGW、PGW(PGW通常包括PCEF)和PCRF。这些组件可以被用于提供各种UE服务和/或功能并且被用于在分组流上实施QoS。例如，服务和功能可以被用于提供IP电话(VoIP)路由、增强服务(例如，增强计费)、状态防火墙和/或流量性能优化(TPO)。MME是针对EPC的主控制元件。此外，MME向UE提供包括例如重传、跟踪区域列表管理、空闲模式UE跟踪等的跟踪和寻呼程序。MME可以为UE维护关于UE在无线接入网络(RAN)内或之间变换的先前和现在的信息的跟踪信息。MME还提供包含激活、去激活和修改的UE承载程序；针对UE的SGW和PGW选择和认证服务。SGW是可以管理用户移动性和与RAN的接口的数据平面元件。SGW还维护eNodeB和PGW之间的数据路径。PGW向UE提供至外部分组数据网络(例如，IP连通接入网络(IP-CAN))的连接。S4-SGSN可以为遗留通用移动通信系统(UMTS)网络的设备提供接入。例如，GERAN上的UE可以通过S4-SGSN 41与SGW 28或PGW 14通信，SGW 28或PGW 14可以包括网关GPRS支持节点(GGSN)以支持与可能包括GnGp-SGSN的遗留系统的通信。

EPS架构中的无线接入网络(RAN)包括eNodeB(也被称为eNB)。eNodeB通常被直接连接至EPC以及相邻eNodeB。与相邻eNodeB的连接可以允许更直接地路由呼叫。eNodeB还负责为UE选择MME、管理无线电资源、并且为UE做切换决定。

PCRF 36可以基于各种策略计费和控制(PCC)规则来决定应用至UE的策略控制和/或计费活动。PCRF 36可以被配置为将用户订阅信息用作是策略和计费控制决定的基础。订阅信息可以应用于基于会话和非基于会话的服务。此外，PCRF 36可以基于来自AF16的向PCRF描述的应用或服务来确定PCC规则。PCRF 36通常可以被称为策略服务器。AF 16可以向PCRF 36描述对于一个或多个UE可能要求动态策略和/或计费控制的应用/服务。动态策略和/或计费控制可以包括但不限于控制针对服务数据流的检测、为服务数据流设置计费指令、为服务数据流设置QoS等级和/或选通。PCRF 36可以将PCC规则传输至PGW 14中的PCEF15。PGW/PCEF14/15可以充当策略执行点以管理QoS、基于在线/离线流计费、数据生成、深度分组检测和合法监听。

如图1所示，基于Diameter的接口Rx可以被保持在AF16和PCRF36之间以在AF 16和PCRF 36之间传输消息。PCRF 36可以利用基于Diameter的Gx接口来为(PGW 14内的)PCEF15提供PCC规则。通信系统10可以被配置有附加的Diameter接口以管理系统10的各种元件之间的策略或控制。例如，Diameter接口Gxa、Gxb和Gxc可以分别被维持在PCRF 36和受信任的/不受信任的IP接入点、ePDG 20和SGW 28之间。另外的Diameter接口SWx、STa、SWa和SWm可以被分别维持在AAA元件24和HSS 18、受信任的非3GPP IP接入点、不受信任的非3GPP接入点、和ePDG 20之间。各种额外的Diameter接口可以包括在HSS 18和MME 40之间的S6a、在AAA元件24和PGW 14之间的S6b、和在ePDG20和不受信任的非3GPP接入点之间的SWn。

在操作中，例如，为了建立通信会话，UE 12a可以附接到网络。UE12a可以与eNodeB34通信，eNodeB 34还可以进一步与MME 40交互以完成针对特定用户的一些形式的认证。MME 40可以与SGW 28交互，SGW 28与PGW 14交互从而使得会话可以在这些组件之间被建立。eNodeB 34可以与SGW 28交互以为UE 12a提供数据平面交互。此时可以建立隧道，并且还可以为该特定用户分发适合的IP地址。该处理通常包括为UE 12a创建默认EPS承载会话。还可以为各种服务创建专用承载会话。诸如可以被分成控制(GTP-C)信令协议和用户数据平面(GTP-U)协议的GPRS隧道协议(GTP)的示范性隧道协议在图1中的通信系统的各种元件之间被示出。当该会话被建立时，PGW 14可以与PCRF 36交互以识别与该特定用户相关联的策略，例如，一定的QoS设置、带宽参数、延迟设置、优先权、计费等。当AF 16更新在该会话期间被描述给PCRF36的服务/应用时，动态策略可以被应用于UE以影响针对UE的各种控制和策略变化。

在详述图1的各种元件的基础设施和进一步操作之前，某些上下文信息被提供来提出当为网络环境中的一组订阅用户(UE)应用动态策略时可能遇到的一些问题的综述。这样的信息被真诚的提出并且只用于教导的目的，因此，不应该以限制本公开的广泛的应用的方式被解释。

UE 12a-12c可以与希望经由某网络在通信系统10中发起流的客户端或消费者相关联。术语“用户设备”、“移动节点”、“端用户”、和“订阅用户”都包括被用于发起通信的设备，例如，计算机、个人数字助理((PDA)、膝上型电脑或电子笔记本、蜂窝电话、智能手机、平板计算机和IP电话或能够在通信系统10内发起语音、音频、视频、或数据交换的任意其它设备、组件、元件、或对象。UE 12a-c还可以包括针对人类用户的适合的接口，例如，麦克风、显示器、键盘或其它终端设备。UE12a-c还可以是试图代表另一实体或元件(例如，程序、数据库、或任意其它能够在通信系统10内发起交换的组件、设备、元件或对象)发起通信的任意设备。如本文所用的数据指代任意类型的数字、语音、音频、视频或脚本数据、或任意类型的资源或目标代码、或可以以任意适合的形式从一个节点被传输至另一节点的任意其它适合的信息。在某些实施例中，UE 12a-c具有针对网络接入和应用服务(例如，语音)等的捆绑订阅。一旦接入会话被建立，用户还可以注册应用服务，而不需要额外的认证请求。可以有两种不同的用户数据储存器(AAA数据库)：一种是针对接入用户配置文件并且一种是针对应用用户配置文件。IP地址可以利用动态主机配置协议(DHCP)、状态地址自动配置、默认承载激活等或其任意合适的变体来进行分配。

HSS 18在3GPP(例如，GSM、LTE等)环境中提供订阅用户数据库。从某种意义上讲，HSS 18可以提供与在CDMA环境中由AAA元件提供的功能相类似的功能。当用户移动到3GPP接入时，HSS 18可以察觉该位置和该锚点(即，PGW 14)。此外，HSS 18可以与AAA元件24通信从而使得当UE移动至CDMA环境时，它仍然可以具有用于通信的有效锚点(即，PGW 14)。HSS18和AAA元件24可以为UE协调这种状态信息(并且同步该信息)以获得移动性。无论UE如何移动，接入网络元件可以与HSS 18或者AAA元件24交互以便于识别哪个PGW应该接收适当的信令。至UE的路由可以始终被维持，其中路由拓扑保证数据被发送至正确的IP地址。因此，在架构的后端的同步活动允许当在不同环境中操作时为用户获得的移动性。此外，在某些示例中，PGW 14执行归属代理功能，并且受信任的非3GPP IP接入网络可以提供分组数据服务节点(PDSN)功能以便于实现这些目的。

在一个实施例中，由SGW 28和PGW 14提供的操作的功能和服务可以被组合至系统架构演进网关(SAE GW)(未示出)中，SAE GW可以支持组合的SGW和PGW接口、信令操作、功能、服务等。应该理解的是在本公开中讨论的实施例、处理流程、和使用情况可以被同样应用于包括SAE GW的通信网络。

图2是根据本公开的一个实施例示出UE和网络核心之间的通信的示范性简化框图。在图2中，网络核心的UE、eNodeB以及其余设备全部都属于相同的网络运营商。图2示出省略了多个块的图1的系统。然而，虽然未示出，但是这些块及其它可以在图2描述的系统中存在。图2包含UE 12a、eNodeB基站34、SGW 28、PGW 14、PCRF 36、AF 16、流量检测功能(TDF)17、以及至分组数据网络(PDN)202的出口节点连接。

对元件之间的各种连接进行了描述。eNodeB基站34可以与MME 40通信。在一个实施例中，该连接可以通过S1-MME接口实现。在另一实施例中，eNodeB基站34和MME 40之间的连接可以通过lu接口实现。eNodeB基站34可以经由S1-U接口与SGW 28通信。MME 40可以通过S11接口与SGW 28通信。SGW 28还可以经由S5接口与PGW 14通信。此外，SGW 28可以经由Gxc接口与PCRF 36通信。PGW 14可以经由Gx接口与TDF 17直接通信。PCRF 36可以经由Rx接口与AF 16通信。PCRF 36还可以经由Sd接口与TDF 17通信。TDF 17可以经由SGi接口与PDN202直接通信。

UE 12a可以被通信地耦合至eNodeB基站34。在一个实施例中，该连接可以在EUTRAN上实现。在另一实施例中，UE 12a和eNodeB基站之间的连接可以在UTRAN上实现。如图1所描述的，UE 12a可以利用有线或无线连接经由简单接口耦合至eNodeB 34。虽然只有一个UE 12a在图2中被示意性示出，但应该理解的是更多的UE可以同时与eNodeB 34通信。

图3是根据本公开的一个实施例示出在漫游UE 302、受访网络核心320和归属网络核心330之间的通信的示范性简化框图。在图3中，UE302是漫游用户，并且必须通过受访网络核心320进行通信以实现与其归属网络核心330相关联的策略功能。图2包含UE 302、受访网络核心320和归属网络核心330。受访网络核心320还包含eNodeB 304、受访MME(vMME)306、和受访SGW(vSGW)308。归属网络核心330包含归属PGW(hPGW)310、归属PCRF(hPCRF)312、归属TDF(hTDF)314、归属AF(hAF)316、和PDN 318。虽然在该数据路径中没有使用，但是受访网络核心320和归属网络核心330还将各自包括图2所示的所有元件。

在图3中，UE 302是与归属网络核心330的提供商相关联的订阅用户。在漫游出覆盖区域期间，UE 302可以连接至与受访网络核心320相关联的eNodeB 304。当UE 302连接至eNodeB 304时，它可以被看成是漫游用户。当UE在受访网络上漫游时，某些网络功能可以由受访网络核心320来处理，而其它功能可以由归属网络核心330来处理。如图3所示，与MME和SGW相关联的功能可以分别由受访网络的vMME 306和vSGW 308来处理，与PGW、PCRF、TDF和AF相关联的其余网络功能可以分别由与归属网络核心330相关联的hPGW 310、hPCRF 312、hTDF314和hAF 316来处理。

在EUTRAN和UTRAN网络核心中，PCRF(例如，hPCRF 312)(例如，hPCRF 312)控制针对UE的QoS参数。因此，PCRF通常会做出针对拥塞的策略决定，并且相关联的PGW会执行这些决定。在图3所示的情形中，当MME(例如，vMME 306)检测到拥塞时，可以向PCRF(hPCRF 312)通知该拥塞。在图3中，vMME 306可以经由SGW 308和hPGW 310向hPCRF 312传输拥塞的指示。在这种情况下，受访网络核心320被迫向与UE 302相关联的归属网络核心通知它的小区是拥塞的。因为受访网络更愿意不向竞争提供商公开网络拥塞数据，所以提出了可替换的解决方案。

图4示出具有增强RAN拥塞缓解的网络核心400。图4中描绘的网络核心400与图2中描绘的网络核心200最相似并且包括UE 12a、eNodeB基站34、SGW 28、PGW 14、PCRF 36、AF16，流量检测功能(TDF)17、和至分组数据网络(PDN)22的出口节点连接。然而，图4包含附加的节点，在RAN网络中处理拥塞的RAN拥塞感知功能(RCAF)402、以及确定小区等级拥塞信息的RAN操作和管理(OAM)节点404。此外，虽然没有被示出，但是eNodeB基站34可以服务具有大量UE的拥塞小区。

RCAF 402可以与RAN OAM 404、与MME 40以及与PCRF 36通信地耦合。RCAF 402可以通过Nq接口与MME 40通信。RCAF 402还可以通过Np接口与PCRF 36通信。RAN OAM 404可以附接到eNodeB基站34并且被通信地耦合至RCAF 402。

RCAF 402可以从RAN OAM系统404撷取关于小区资源利用的信息。例如，在图4中，该信息直接从RAN OAM系统404中被撷取。基于该资源利用信息，RCAF可以确定与eNodeB 34(例如，由其演进型小区全球标识符(ECGI)或服务区域ID(“小区ID”)识别的)相关联的小区是否是拥塞的。当确定该小区是拥塞的时，RCAF 402还可以确定与该小区相关联的拥塞等级。然后RCAF 402通过Nq接口将拥塞的小区的小区ID传输至MME 40。

MME 40可以确定与从RCAF 402接收的小区ID相关联的小区所服务的UE的列表。MME 40还可以知道哪些与由eNodeB 34服务的小区相关联的UE是入站漫游用户。针对在eNodeB 34所服务的拥塞小区中的UE中的入站漫游用户，MME 40可以查阅在本地配置的策略表，该策略表基于UE的归属网络标识符和小区的拥塞等级指示与特定的UE关联的QoS参数。基于此，MME可以修改入站漫游用户的有效会话的QoS参数。在修改QoS参数之前，MME 40可以在本地存储针对给定会话的先前有效的QoS参数。

策略表可以包括其它信息(例如，接入点名称(APN)，使MME 40能够不针对特定APN(例如，IP多媒体系统(IPN)APN)应用QoS修改。可以基于策略表被修改的QoS参数包括例如UE聚合最大比特率(UE-AMBR)、针对非保证比特率(GBR)承载的APN-AMBR、以及针对保证比特率承载的最大比特率(MBR)。如果小区的拥塞状态和/或拥塞等级改变，那么RCAF 402可以再次通知MME 40。当接收到更新的拥塞信息时，MME 40可以根据新的拥塞状态/等级来修改入站漫游用户的有效会话的QoS参数。如果小区的拥塞状态变回非拥塞，或者当UE从拥塞小区移动至非拥塞小区时，那么MME 40可以将有效会话的QoS参数修改回在拥塞被检测到之前有效的所存储的值。

如果QoS参数是在入站漫游用户是在拥塞小区时由PCRF 36或PGW14修改，那么MME40可以存储新的值。会话的QoS参数还可以被修改但是可能按策略表所定义的来限制。

图5是根据本公开的一个实施例示出EUTRAN网络中的漫游UE302、受访网络核心320、和归属网络核心330之间的通信的示范性简化框图。在图5中描绘的网络核心500与图3中描绘的网络核心300最相似。在图5中，UE 302是漫游用户，并且必须通过受访网络核心320进行通信以实现与其归属网络核心330相关联的策略功能。图3包含UE 302、受访网络核心320和归属网络核心330。受访网络核心320还包含eNodeB304、受访MME(vMME)306、和受访SGW(vSGW)308。归属网络核心330包含归属PGW(hPGW)310、归属PCRF(hPCRF)312、归属TDF(hTDF)314、归属AF(hAF)316、和PDN 318。虽然没有在该数据路径中使用，但是受访网络核心320和归属网络核心330还将各自包括图2所示的所有元件。然而，如图4所示，图5包含附加节点，用于处理RAN网络中的拥塞的受访RAN拥塞感知功能(vRCAF)502。

vRCAF 502可以与eNodeB 304、与vMME 306以及与hPCRF 312通信地耦合。vRCAF502可以通过Nq接口与vMME 306通信。vRCAF 502还可以通过Np接口与vPCRF 312通信。

vRCAF 502可以从RAN的OAM系统404撷取关于小区资源利用信息。例如，在图5中，该信息直接从RAN OAM系统404被撷取。基于该资源利用信息，vRCAF 502可以确定与eNodeB304相关联的小区是否是拥塞的。当确定该小区是拥塞的时，vRCAF 502还可以确定与该小区相关联的拥塞等级。然后vRCAF 502通过Nq接口将拥塞的小区的小区ID传输至vMME 306。

vMME 306可以确定与从vRCAF 502接收的小区ID相关联的小区所服务的UE的列表。vMME 306还可以知道哪些与eNodeB 304所服务的小区相关联的UE是入站漫游用户。针对在eNodeB 304所服务的拥塞小区中的UE中的入站漫游用户，vMME 306可以查阅在本地配置的策略表，该策略表基于UE的归属网络标识符和小区的拥塞等级指示与特定UE相关联的QoS参数。基于此，vMME 306可以修改入站漫游用户的有效会话的QoS参数。在修改QoS参数之前，vMME 306可以在本地存储针对给定会话的先前有效的QoS参数。

策略表可以包括其它信息(例如APN)，使vMME 306能够不针对特定APN(例如，IP多媒体系统(IPN)APN)应用QoS修改。可以基于策略表被修改的QoS参数包括例如UE聚合最大比特率(UE-AMBR)、针对非保证比特率(GBR)承载的APN-AMBR、以及针对保真比特率承载的最大比特率(MBR)。如果小区的拥塞状态和/或拥塞等级改变，那么vRCAF 502可以再次通知vMME 306。当接收到更新的拥塞信息时，vMME 502可以根据新的拥塞状态/等级来修改入站漫游用户的有效会话的QoS参数。如果小区的拥塞状态变回非拥塞，或者当UE从拥塞小区移动至非拥塞小区时，那么vMME 306可以将有效会话的QoS参数修改回在拥塞被检测到之前有效的所存储的值。

如果QoS参数是在入站漫游用户是在拥塞小区时由hPCRF 312或hPGW 310修改，那么vMME 306可以存储新的值。会话的QoS值还可以被修改，但是可能按策略表所定义的来限制。

图6是根据本公开的一个实施例示出EUTRAN网络中的漫游UE漫游UE 302、受访网络核心320、和归属网络核心320、和归属网络核心330之间的通信的示范性简化框图。在图6中描绘的网络核心600与图5中描绘的网络核心500最相似。在图5中，UE 302是漫游用户，并且必须通过受访网络核心320进行通信以实现与其归属网络核心330相关联的策略功能。图3包含UE 302、受访网络核心320和归属网络核心330。受访网络核心320还包含NodeB 604和受访SGW(vSGW)308。归属网络核心330包含归属PGW(hPGW)310、归属PCRF(hPCRF)312、归属TDF(hTDF)314、归属AF(hAF)316、PDN 318和vRCAF 502。然而，图6包含代替vMME 506的替换节点vSGSN 602。

vRCAF 502可以与NodeB 604、与vSGSN 602以及与hPCRF 312通信地耦合。vRCAF502可以通过Nq接口与vSGSN 602通信。vRCAF 502还可以通过Np接口与vPCRF 312通信。图6中的节点之间的交互可以上文图5中描述的交互基本相同，其中vSGSN 602代替vMME 306。

图7A和7B根据本公开的一些实施例描述针对入站漫游用户的拥塞减轻的示范性分组流。图7A和图7B中描述的分组流与通过在图5中提供的结构元件的流相对应。

在图7A中，vRCAF 502可以请求来自小区(例如，RAN OAM 404)的拥塞信息(阶段702和流704)。然后RAN OAM 404可以收集拥塞信息并且将该信息提供给vRCAF 502(阶段706和流708)。在阶段710处，vRCAF 502可以确定与小区相关联的小区ID和拥塞等级，并且然后vRCAF可以将信息发送给它的关联vMME 306(流712)。然后vMME306可以确定当前的入站漫游用户的列表(阶段714)。

在图7B中，vMME 306可以修改针对拥塞的小区304内的入站漫游用户的QoS参数(阶段306)。vMME 306可以将这些新参数传输至UE12a(流718和720)。在阶段722处，针对漫游用户在拥塞减少的情形中继续常规网络操作。

图8根据某些实施例示出实施拥塞控制服务的中间网络节点801(例如，vRCAF 502或vMME 306)的逻辑图800。中间节点包括实施接口808的收发器806、处理器802、存储器804、以及利用处理器802和存储器804提供的拥塞管理模块812，其中，拥塞管理模块包括拥塞信息生成器814、参考UE数据816、拥塞策略信息818、以及拥塞减轻控制器820。

接口808包括可以有线或无线地将信息传输至中间网络节点801或从中间网络节点801传输信息的一个或多个物理连接。中间网络节点801在接口808上向或自接入网络、向或自其它网络节点(例如，vSGW 308或hPGW 310)、以及在某些实施例中向或自用户设备(例如UE 302)发送和接收无线电、电、光或其它数据信号。处理器802可以是一个或多个集成电路，该集成电路是允许将二进制数据作为输入、根据存储在其存储器中的指令处理输入、并且将结果作为输出提供的通用的、可编程的、时钟激励的、基于寄存器的电子设备。在一些实施例中，处理器802可以针对特定目的(例如，提供回呼服务)进行构造。

存储器804可以是任意类型的计算机可读介质，例如，随机访问存储器(RAM)、可编程只读存储器(PROM)、现场可编程门阵列(FPGA)、闪速存储器、光盘驱动、或磁存储介质。存储器804可以被用于存储可以在存储器802上运行的计算机程序或逻辑。

处理器802和存储器804可以被用于提供拥塞管理模块812，拥塞管理模块812包括拥塞信息生成器814、参考UE数据816、拥塞策略信息818和拥塞控制器820。在一些实施例中，拥塞策略信息818可以包括控制入站漫游用户的QoS参数的、存储于在vMME 806处的表中的信息。拥塞管理模块812可以包括根据处理器802采取的动作的、被存储在存储器804(例如，拥塞策略信息818)中的信息。在一些实施例中，拥塞管理模块812及其子组件可以被实现为是硬件和软件的组合的模块—在这些实施例中，拥塞管理模块812可以利用它自己的专用处理器和存储器、或者模块812可以利用处理器802和存储器804。在其它实施例中，拥塞管理模块812可以只被实现为存储在存储器804中并且在处理器802上运行的软件。

拥塞管理模块812可以包括拥塞控制器820，拥塞控制器820负责为是入站漫游用户的UE生成新的QoS参数的。在一些实施例中，拥塞控制器820的决定可以是基于从其它网络节点(例如，eNodeB 304)接收到的信息。拥塞控制器820还可以负责确定网络节点801何时应该修改入站漫游用户(例如，UE 302)的QoS参数。

图9根据某些实施例示出用户设备(UE)302的逻辑图900。UE 302可以包括处理器902、存储器904、含有接口908的收发器906、调制解调器910、无线接口选择模块912、以及GUI接口914。

收发器906包括发送器和接收器。收发器和接收器可以被集成到单个芯片中或者可以被包含在分离的芯片中。收发器906还可以包括提供输入和/或输出机制以与其它网络设备通信的接口908。接口908可以测量无线接口(例如，基站和接入点)的无线信号强度。接口908可以在硬件中实施以在各种介质(例如，光、铜、和无线)中并且以若干不同的协议(其中一些可以是非瞬时的)来发送和接收信号。

调制解调器910被配置为根据一个或多个通信标准实施信号的调制和组帧。通信标准包括根据3GPP定义的蜂窝标准。

无线接口选择模块912被配置为选择接收网络服务的无线接口。该无线接口可以包括至不同类型的通信网络(包括蜂窝网络和WLAN)的无线接口。蜂窝网络可以包括LTE网络。针对LTE网络的无线接口可以包括诸如eNodeB之类的基站；针对WLAN的无线接口可以包括接入点。

无线接口选择模块912可以通过分析与无线接口相关联的数据负荷信息来选择服务无线接口。在某些实施例中，无线接口选择模块912可以被配置为附接到处理最少量的数据流量和/或具有较多可用资源的无线接口。在某些实施例中，无线接口选择模块912还可以分析额外的信息以决定连接至哪个无线接口。例如，无线接口选择模块912可以使用以下各项中的一个或多个：与候选无线接口相关联的负荷状况、与候选无线接口相关联的无线信号强度、以及关于无线接口选择模块912的指示UE 302是支持蜂窝网络还是WLAN的配置状态。

无线接口选择模块912可以利用存储器904(例如，非暂态计算可读介质、可编程只读存储器(PROM)、或闪速存储器)在软件中实施。在一些实施例中，存储器904可以被用于实现图9中描绘的表902，表902记录哪个应用或QoS与特定的参考cookie相对应。软件可以在执行指令或计算机代码的处理器902上运行。无线接口选择模块912还可以在使用专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑阵列(PLA)、或任意其它集成电路的硬件中实施。

GUI接口914可以利用输入和/或输出机制来提供通信以与UE用户通信。UE用户可以使用输入/输出设备来在GUI接口110上向UE 302发送/从UE 302接收数据。输入/输出设备可以包括但不限于键盘、屏幕、触摸屏、监视器和鼠标。GUI接口914可以基于多个协议进行操作。GUI接口914可以在硬件中实施以在各种介质(例如，光、铜和无线)中发送和接收信号。

上文所述的UE 302可以与有线通信网络以及使用多个接入技术的多个无线接入网络通信。UE 302可以是提供高级的特征和功能(文字处理、网页浏览、游戏、电子书功能、操作系统、和全键盘)的智能电话。UE302可以运行操作系统，例如，塞班OS、iphone OS、RIM的黑莓、Windows Mobile、Linux、Palm WebOS、以及安卓。屏幕可以是可以被用于向UE 302输入数据的触摸屏并且该触摸屏可以被用于替代全键盘。UE302可以具有运行应用的能力或者可以与通信网络中的服务器提供的应用通信的能力。UE 302可以从网络上接收来自这些应用的更新和其它信息。

UE 302还包含许多其它设备，例如，电视(TV)、投影仪、机顶盒或机顶单元、数字硬盘录像机(DVR)、计算机、上网本、笔记本电脑和可以与网络通信的任意其它音频/可视装置。UE 302还可以将全球定位坐标、配置文件信息或其它位置信息保存在其堆栈或存储器中。UE 302可以具有存储器，例如，计算机可读介质，闪速存储器、磁盘驱动、光驱动、可编程只读存储器(PROM)、和/或只读存储器(ROM)。UE 302可以配置有处理指令并且运行可以被存储在存储器904中软件的一个或多个处理器902。处理器902还可以与存储器904和接口通信以与其它设备进行通信。处理器902可以是任意适用的处理器，例如，组合了CPU、应用处理器和闪速存储器的片上系统。接口可以以硬件或软件实现。接口可以被用于从网络以及本地资源接收数据和控制信息，例如，对电视的远程控制。UE 302还可以提供各种用户接口(例如，GUI接口914)，例如，键盘、触摸屏、轨迹球、触摸板、和/或鼠标。在一些实施例中，UE302还可以包括扬声器和显示设备。

在一些实施例中，本公开指定的、包括PGW 14和PCRF 36(其中的任意元件可以被实现为图8描绘的中间网络节点801或者以与图8描绘的中间网络节点801的组合来实现)的任意网络组件可以被至少部分地在网络设备中实施。该网络设备可以实施多个和不同的集成功能。在一些实施例中，以下附加功能中的一个或多个可以在网络设备上实现，包括：安全网关(SeGW)、接入网关、通用分组无线业务网关支持节点(GGSN)、GPRS业务支持节点(SGSN)、分组数据互通功能(PDIF)、接入服务网络网关(ASNGW)、用户平面实体(UPE)、IP网关、会话发起协议(SIP)服务器、代理呼叫会话控制功能(P-CSCF)以及查询呼叫会话控制功能(I-CSCF)、服务网关(SGW)、移动管理实体(MME)、移动接入网关(MAG)、HRPD服务网关(HSGW)、本地移动锚点(LMA)、分组数据服务节点(PDSN)、外地代理(AF)和归属代理(HA)。CVR方案可以在实施相同的功能集合的相同类型的网络设备上实施。

在某些实施例中，功能由网络设备中的硬件和软件的组合提供。通用的硬件可以在网络设备中被配置以提供这些专门功能中的一个或多个。如果网络设备充当网关，那么网关可以被实现为以下各项的任意组合：xGSN、xGW、xGW-SGW、xGW-PGW。

在一些实施例中，网络设备是利用集成电路板或卡的集合被实施的。这些卡包括用于彼此之间的通信的输入/输出接口、用于执行指令和运行被存储在存储器中的模块的至少一个处理器、以及用于存储数据的存储器。根据一些实施例，实现网关的网络设备的特征在下文中被进一步的描述。图10根据一些实施例示出网络设备1000的实现方式。网络设备1000包括用于装载应用卡和线卡的槽1002。中间平面可以在网络设备1000中被用于提供内部网络设备的通信、电力连接、以及各种被安装的卡之间的传输路径。中间平面可以包括总线，例如，交换结构1004、控制总线1006、系统管理总线、冗余总线1008以及时分多路复用(TDM)总线。交换结构1004是通过建立应用卡和线卡之间的卡内通信来实现针对贯穿网络设备1000的用户数据的基于IP的传输路径。控制总线1006使网络设备1000内的控制和管理处理器互连。网络设备管理总线提供系统功能的管理，例如，供电、监控温度、电路状态、数据路径错误、卡重置以及其它故障转移特征。冗余总线1008在硬件失败的事件中提供用户数据的传输和冗余链接。TDM总线为系统上的语音服务提供支持。

网络设备1000支持至少四种类型的应用卡：交换处理器I/O卡(SPIO)1010、系统管理卡(SMC)1012、分组服务卡(PSC)1014、以及分组加速卡(未示出)。网络设备1000中使用的其它卡包括线卡1016和冗余交叉卡(RCC)1018。当在网络设备中被加载时，线卡1016向网络和其它其它设备提供输入/输出连接以及冗余连接。线卡1016包括通过以太网、光纤、和/或任意其它通信介质至网络的接口。冗余交叉卡(RCC)1018包括至网络设备1000中的每个卡的非阻塞交叉和连接。这允许通过冗余交叉卡1018进行从任意一个卡到网络设备1000中的任意其它卡的冗余连接。SPIO卡1010充当网络设备1000的控制器并且负责诸如初始化网络设备1000以及将软件配置加载至网络设备1000中的其它卡上之类的事情。

系统管理卡(SMC)1012和交换处理器卡(未示出)是用于管理和控制网络设备1000中的其它卡的系统控制和管理卡。分组加速卡(PAC)和分组服务卡(PSC)1014提供分组处理、上下文处理能力以及转发能力及其它能力。PAC和PSC 1014通过使用控制处理器和网络处理单元来执行分组处理操作。网络处理单元确定分组处理要求：向/自各种物理接口接收和发送用户数据帧；做出IP转发决定；执行分组过滤、流插入、删除和修改；执行流量管理和流量工程；修改/添加/去除分组头部；以及管理线卡端口和内部分组传输。控制处理器(也是位于分组加速卡上)提供基于分组的用户服务处理。

操作系统软件可以是基于Linux软件核心并且在网络设备1000上运行具体应用，例如，监控任务和提供协议堆栈。软件允许网络设备资源被分别分配给控制和数据路径。例如，某些分组加速卡和分组服务卡可以被专用于执行路由和安全控制功能，而其它分组加速卡/分组服务卡被专用于处理用户会话流量。随着网络需求的变化，在一些实施例中，硬件资源可以被动态采用以满足需求。系统可以被虚拟化以支持服务的多个逻辑实例，例如，技术功能(例如，SeGW PGW、SGW、MME、HSGW、PDSN、ASNGW、PDIF、HA或GGSN)。

网络设备1000中的软件可以被分成执行具体功能的一系列任务。这些任务按照需要相互通信以在整个网络设备1000中共享控制和数据信息。一种任务是执行与系统控制或会话处理相关的具体功能的软件处理。在一些实施例中，在网络设备1000中操作三种类型的任务：关键任务、控制器任务、和管理器任务。关键任务控制与网络设备1000的能力相关的功能以处理诸如网络设备初始化、错误检测和恢复任务之类的会话。控制器任务向用户掩蔽软件的分布式特性并且执行任务，例如，监控从属管理器(一个或多个)的状态、在相同的子系统内提供管理器内部的通信、以及通过与属于其它子系统的控制器(一个或多个)通信来使能够在子系统间通信。管理器任务可以控制系统资源并且维护系统资源之间的逻辑映射。

应用卡中的在处理器上运行的各个任务能够被分成子系统。子系统是执行具体任务或者是多个其它任务中的重点任务的软件元件。单个子系统可以包括关键任务、控制器任务和管理器任务。在网络设备(例如，网络设备1000)上运行的子系统中的一些子系统包括系统初始化任务子系统、高可用性任务子系统、恢复控制任务子系统、共享配置任务子系统、资源管理子系统、虚拟个人网络子系统、网络处理单元子系统、卡/槽/端口子系统、以及会话子系统。

系统初始化任务子系统负责在系统启动时开始一组初始任务并且按照需要提供各个任务。高可用性任务子系统与恢复控制任务子系统协同工作以通过监控网络设备的各种软件和硬件组件来维护网络设备的操作状态。恢复控制任务子系统负责执行针对在网络设备中的失败的恢复动作以及从高可用性任务子系统接收恢复动作。处理任务被分发至并行运行的多个实例中，从而当不可恢复的软件故障出现时，针对该任务的全部处理能力不会丢失。用户会话处理可以被下分成会话的集合从而当在一个子群中遇到问题时，另一子群中的用户不会被该问题影响。

该架构还允许设置处理的检查点，这是保护系统免受可能失败的任意关键软件处理的机制。软件架构的自愈属性通过预测失败并且立即在本地或者通过卡边界引发镜像处理以继续有很少服务中断或没有服务中断的操作来保护系统。这种独特的架构允许系统以最高等级的恢复力来执行并且在确保完整的计费数据完整性的同时保护用户的数据会话。

共享配置任务子系统向网络设备提供设置、检索和接收网络设备配置参数变化的通知的能力，并且负责存储针对在网络设备内运行的应用的配置数据。资源管理子系统负责向任务分配资源(例如，处理器和存储器功能)并且负责监控任务对资源的使用。

虚拟私人网络(VPN)子系统管理网络设备中与VPN相关的实体的管理和操作方面，这包括创建独立的VPN环境、在VPN环境内开始IP服务、管理IP池和订阅用户的IP地址、以及在VPN环境内分配IP流信息。在一些实施例中，在网络设备内，IP操作是在特定的VPN环境中完成。网络处理单元子系统负责上文针对网络处理单元列出的功能中的许多功能。卡/槽/端口子系统负责协调关于卡活动出现的事件，例如，发现和配置新插入的卡上的端口以及确定线卡如何映射至应用卡。

在一些实施例中，会话子系统负责处理和监控移动订阅用户的数据流。针对移动数据通信的会话处理任务包括：例如，针对LTE网络的S1/S5/S8接口终结、针对CDMA网络的A10/A11接口终结、针对GPRS和/或UMTS网络的GSM隧道协议(GTP)终结、异步PPP处理、IPsec、分组过滤、分组调度、Diffserv编码点标记、统计收集、IP转发、和AAA服务。针对这些项目中的每个项目的责任可以通过从属任务(被称为管理器)来进行分配以提供更有效的处理和更多冗余。独立会话控制器任务充当集成控制节点以调节和监控管理器并且与其它活跃的子系统通信。会话子系统还管理专用用户数据处理，例如，有效载荷转换、过滤、统计收集、监督和调度。

在提供的仿真中，MIPv4是从移动节点(例如，用户设备302)被接收到的，会话子系统可以设置MIPv4终结以及朝向核心网络设置PMIPv6会话。会话管理器可以跟踪会话和处理的映射以提供网络之间的仿真和互通。在一些实施例中，数据库还可以被用于映射会话之间的信息以及存储例如NAI、HoA、AE信息。

网络设备允许为控制和数据路径分别分配系统资源。例如，某些PAC/PSC可以被专用于执行路由和安全控制功能，而其他PAC/PSC被专用于处理用户会话流量。随着网络需求的增大和呼叫模式的改变，硬件资源可以被加入需要更多处理能力的调节处理，例如，加密、分组过滤等。

图11根据某些实施例示出网络设备(例如，网络设备1100)的软件架构的逻辑图1100。如图所示，软件和硬件可以被分布至网络设备内并且跨越不同的电路板、处理器和存储器。图11包括主交换处理器卡(SPC)/系统管理卡(SMC)1100a、次SPC/SMC 1100b、PAC/PSC1102a-1102d、通信路径1104、以及同步路径1106。主SPC/SMC 1100a和次SPC/SMC 1100b分别包括处理器1108、存储器1110、引导配置1112、高可用性任务1114、资源管理器1116、交换结构控制1118和控制器任务1120。

SPC/SMC 1100(主SPC/SMC和次SPC/SMC两者)管理和控制网络设备中包括其它卡的网络设备。SPC/SMC 1100可以被配置成提供冗余和故障安全保护的主要和次要布置。在SPC/SMC 1100上运行的模块或任务是与网络设备的广泛控制和管理相关。引导配置任务1112包括针对启动和测试网络设备的信息。网络设备还可以被配置为以不同的配置启动并且提供不同的实现方式。这些可以包括哪些功能和服务能够在SPC/SMC1100上运行。高可用性任务1114通过监控设备和管理恢复努力以避免服务中断来维护网络设备的操作状态。资源管理器分配和跟踪针对网络设备上的会话和需求的可用资源。这可以包括在网络设备上运行的不同处理器和任务之间的负载平衡。处理可以遍布系统进行分布以满足网络模型的需求和具体处理的需求。例如，大多数任务可以被配置为在SPC/SMC 1100或者PAC/PSC1102上执行，而一些处理器的密集任务还可以跨越多个PAC/PSC执行以利用多个CPU资源。这些任务的分布是对用户不可见的。交换结构控制1118控制网络设备中的通信路径。控制器任务模块1120可以在网络的资源中管理任务以提供例如VPN服务、分配端口、以及创建、删除和修改针对UE 302的会话。

PAC/PSC 1102是被设计用于在网络设备上提供各种功能所涉及的任务和分组处理的高速处理卡。PAC/PSC 1102包括存储器1124、网络处理单元(NPU)1126、处理器1128、硬件引擎1130、加密组件1132、压缩组件1134和过滤组件1136。硬件引擎1130可以与卡一起来被采用以支持用于压缩、分类流量调度、转发、分组过滤和统计汇编的并行分布式处理。这些组件可以提供比使用通用处理器可以被更高效地完成的专用处理。

每个PAC/PSC 1102能够支持多个环境。PAC/PSC 1102还能够运行各种任务或模块。PAC/PSC 1102a提供具有分别覆盖不同域的路由的路由管理器1122。PAC/PSC 1102b提供会话管理器1138和AAA管理器1140。会话管理器1137管理与一个或多个UE 108相对应的一个或多个会话。会话允许UE 302与网络传输语音呼叫和数据。AAA管理器1140利用网络中的AAA服务器来管理计费、认证和授权。PAC/PSC 1102c提供DPI任务1142和信令解复用1144。DPI任务1142在层4之外检查分组信息以由网络设备使用和分析。信令解复用1144可以结合其它模块提供可扩展的服务。PAC/PSC 1102d通过待命任务1146来提供冗余。待命任务1146存储状态信息和其它任务信息从而当卡故障或当存在移除卡的调度事件时使得待命任务能够直接替换现时任务。

在一些实施例中，实施处理所需的软件或数据库包括高级程序的或面向对象的语言，例如，C、C++、C#、Java或Perl。软件还可以以汇编语言实施，如果需要的话。在网络设备中实施的分组处理可以包括由环境确定的任意处理。例如，分组处理可以包括高级数据链路控制(HDLC)组帧、头部压缩和/或加密。在某些实施例中，软件被存储在存储介质或设备(例如，只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪速存储器或可由通用或专用处理单元读取的磁盘)上以执行本公开所描述的处理。处理器可以包括任意微处理器(单个或多个核心)、片上系统(SoC)、微控制器、数字信号处理器(DSP)、图形处理单元(GPU)、或能够处理指令的任意其它集成电路(例如，x76微处理器)。

虽然已经在上述示例实施例中描述和示出了本公开，但应该理解的是本公开只通过示例的方式被公开，并且本公开的实现方式众多细节变化可以在不背离本公开的精神和范围的情况下进行，这只由所附权利要求限制。其它实施例是在所附权利要求中。

Claims

1.一种在核心网络中的网络装置，所述网络装置包括：

一个或多个接口，所述一个或多个接口被配置为：经由无线网络与用户设备UE通信、并且与移动管理实体MME节点通信；以及

与所述一个或多个接口通信的至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为：

从与所述无线网络相关联的操作和管理OAM节点收集所述无线网络的小区内与所述UE相关的拥塞信息；

基于该收集到的拥塞信息，确定与所述无线网络的小区相关联的拥塞等级；以及

向所述MME节点发送与所述无线网络的小区相关联的该被确定的拥塞等级的指示；

其中，所述MME节点被配置为基于本地存储的策略表修改与所述UE相关联的服务质量QoS参数，其中所述本地存储的策略表基于所述UE的归属网络标识符并进一步基于所确定拥塞等级指示与所述UE相关联的QoS参数，并且当所述小区被确定为拥塞时，所述MME节点被配置为存储所述QoS参数。

2.根据权利要求1所述的网络装置，其中，所述UE包括漫游UE。

3.根据权利要求1所述的网络装置，其中，所述QoS参数包括以下各项中的一项或多项：UE聚合最大比特率UE-AMBR、针对无保证比特率GBR承载的接入点名称聚合最大比特率APN-AMBR、以及针对保证比特率GBR承载的最大比特率MBR。

4.根据权利要求1所述的网络装置，其中，所述网络装置还被配置为检测所述被确定的拥塞等级的变化。

5.根据权利要求4所述的网络装置，其中，所述网络装置还被配置为向所述MME节点发送检测到的被确定的拥塞等级的变化的指示。

6.根据权利要求5所述的网络装置，其中，所述MME节点还被配置为将所述QoS参数恢复成在所述拥塞等级的指示之前有效的值。

7.一种用于在无线网络的小区中减轻拥塞的方法，所述方法包括：

利用拥塞收集组件从与所述无线网络相关联的操作和管理OAM节点收集所述无线网络的小区内与用户设备UE相关联的拥塞信息；

利用拥塞确定组件基于该被收集的拥塞信息确定与所述无线网络的小区相关联的拥塞等级；以及

利用拥塞信息传输组件向移动管理实体MME节点发送与所述无线网络的小区相关联的该被确定的拥塞等级的指示；

其中，所述MME节点被配置为基于本地存储的策略表修改与访问核心网络的UE相关联的服务质量QoS参数，其中所述本地存储的策略表基于所述UE的归属网络标识符并进一步基于所确定拥塞等级指示与所述UE相关联的QoS参数，并且当所述小区被确定为拥塞时，所述MME节点被配置为存储所述QoS参数。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述UE包括漫游UE。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述QoS参数包括以下各项中的一项或多项：UE聚合最大比特率UE-AMBR、针对无保证比特率GBR承载的接入点名称聚合最大比特率APN-AMBR、以及针对保证比特率GBR承载的最大比特率MBR。

10.根据权利要求7所述的方法，还包括检测所述被确定的拥塞等级的变化。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括向所述MME发送检测到的被确定的拥塞等级的变化的指示。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述MME还被配置为将所述QoS参数恢复成在所述拥塞等级的指示之前有效的值。

13.一种上面存储有计算机可执行指令的计算机可读存储介质，当所述计算机可执行指令由计算机系统执行时使得所述计算机系统执行用于减轻无线网络的小区中的拥塞的方法，所述方法包括：

利用拥塞确定组件基于该被收集的拥塞信息确定与所述无线网络小区相关联的拥塞等级；以及

14.根据权利要求13所述的计算机可读存储介质，其中，所述UE包括漫游UE。

15.根据权利要求13所述的计算机可读存储介质，其中，所述方法还包括检测所述被确定的拥塞等级的变化。