CN106797345A - 通过通信网络向移动设备地理路由数据分组的网络实体 - Google Patents
通过通信网络向移动设备地理路由数据分组的网络实体 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种通过通信网络向移动设备地理路由数据分组的网络实体(100)，数据分组包括移动设备的标识和指示移动设备的地理位置的地理坐标，网络实体(100)包括：通信接口(101)，其用于通过通信网络接收数据分组，并且从数据分组中提取移动设备的标识；数据库(103)，其用于存储多个移动设备的多个标识连同指示多个移动设备的地理位置的多个地理坐标，每个标识与地理坐标相关联；以及处理器(105)，其用于将所提取的移动设备的标识与多个标识进行比较，并且如果所提取的标识对应有标识，则使用与该标识相关联的地理坐标替换数据分组中的地理坐标，以获得修改后的数据分组；其中，通信接口(101)用于向移动设备发送修改后的数据分组。
Description
技术领域
本发明涉及通信网络中的数据分组路由及移动性管理领域。
背景技术
现代通信网络可以根据分层结构来设计，其中，例如在接入节点(基站)与服务网关之间存在多对一关系；以及例如在服务网关与朝向外部IP网络的数据分组网关之间存在一对一关系。
通信网络的移动性管理功能可以负责确保可以到达附着到通信网络的移动设备，例如以向移动设备通知有关入局数据分组或呼叫。通信网络所覆盖的总区域可以被细分为跟踪区(tracking area，TA)。当没有要发送或要接收的数据分组时，移动设备可以处于空闲模式，以便节省能量和网络资源。在空闲模式下，每当移动设备在TA内从一个基站移动到另一基站时，通信网络可能不再需要移动设备通知通信网络，并且移动设备可以处于节能状态。
为了搜索空闲移动设备并建立通信链路，可以应用寻呼过程。为此，可以在公共寻呼信道上定期广播寻呼消息。寻呼消息可以例如包括多个跟踪区(TA)以及处于或者可能处于跟踪区(TA)中的移动设备的标识。寻呼过程可以例如由下行数据分组从数据分组网关到达服务网关来触发。移动设备可以被唤醒以接收寻呼消息。因此，可以建立通信链路并且可以向移动设备传送数据分组。
然而，在密集结构的通信网络中，由于在整个通信网络上的信令开销较大，该方法可能导致效率下降。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过通信网络向移动设备路由数据分组的高效构思。
该目的通过独立权利要求的特征来实现。根据从属权利要求、说明书和附图，其他实现形式是明显的。
本发明的实施方式基于以下发现：可以采用对数据分组的地理路由，其中数据分组包括移动设备的标识和指示移动设备的地理位置的地理坐标。
接收数据分组的网络实体可以从数据分组中提取移动设备的标识，并且可以将移动设备的标识与布置在网络实体的地理/无线邻域内的多个移动设备的多个标识进行比较。网络实体还可以使用移动设备的最新的地理坐标来替换数据分组中的地理坐标，并且可以基于更新后的地理坐标来向移动设备路由数据分组。可以采用网关实体来提供用于向移动设备地理路由的数据分组。
根据第一方面，本发明涉及一种通过通信网络向移动设备地理路由数据分组的网络实体，数据分组包括移动设备的标识和指示移动设备的地理位置的地理坐标，网络实体包括：通信接口，其用于通过通信网络接收数据分组，并且从数据分组中提取移动设备的标识；数据库，其用于存储多个移动设备的多个标识连同指示多个移动设备的地理位置的多个地理坐标，每个标识与地理坐标相关联；以及处理器，其用于将所提取的移动设备的标识与多个标识进行比较，并且如果所提取的标识对应有标识，则使用与该标识相关联的地理坐标来替换数据分组中的地理坐标，以获得修改后的数据分组，其中，通信接口用于向移动设备发送修改后的数据分组。因此，可以实现通过通信网络向移动设备路由数据分组的高效构思。
网络实体可以包括接入节点和回程节点，或组合的接入节点和回程节点。网络实体可以包括路由器或交换机。网络实体可以例如包括演进型节点B(evolved node B，eNodeB)、基站或(例如，用于覆盖小小区的)小型低功率接入节点。数据分组可以包括数据分组报头，该数据分组报头包括移动设备的标识和指示移动设备的地理位置的地理坐标。移动设备可以例如由用户节点(user node，UNd)、用户设备(user equipment，UE)或用户终端形成。移动设备的标识可以是移动设备的标识符或身份。
通信接口还可以用于从数据分组中提取地理坐标。处理器可以用于：如果所提取的地理坐标和与该标识相关联的地理坐标不同，则使用与该标识相关联的地理坐标来替换数据分组中的地理坐标。
网络实体的数据库可以被称为本地数据库。多个移动设备的地理位置可以是多个移动设备的当前地理位置或与多个移动设备相关联的本地群集的中心的地理位置。在移动设备的地理位置或地理坐标未知或不可用的情况下，可以向与移动设备相关联的本地群集的中心的地理位置发送数据分组。与移动设备相关联的本地群集可以包括稳定的网络实体。多个移动设备可以涉及至少一个移动设备。
通信网络可以包括上游通信网络和下游通信网络。通信网络还可以包括回程通信网络或骨干通信网络以及移动通信网络。向移动设备发送修改后的数据分组可以包括向与更新后的地理坐标相关联的其他网络实体路由修改后的数据分组。
地理路由可以基于地理路由协议来执行。地理路由协议可以使用数据分组中的地理坐标来进行数据分组传送。地理路由协议可以包括组合地理和拓扑路由协议。地理路由协议可以被称为地理转发协议。地理路由协议可以包括贪婪转发协议、面路由协议、贪婪周边无状态路由(greedy perimeter stateless routing，GPSR)协议、受限定向泛洪协议和/或组合地理和拓扑路由协议。
总体方法可以提供地理位置，以借助于使用地理信息的底层路由策略和/或路由协议将数据分组成功地传送给移动设备。这些协议有不同的名称，例如贪婪转发或面路由。术语路由和转发可以等效地应用。从底层数据分组路由和/或转发策略的角度来看，位置管理方案可以是透明的和/或垂直的。
在根据所述第一方面的网络实体的第一实现形式中，通信接口用于：如果所提取的标识不对应于多个标识中的标识，则向移动设备发送数据分组。因此，可以实现向移动设备地理路由未修改的数据分组。
在根据所述第一方面或第一方面的第一实现形式的网络实体的第二实现形式中，移动设备与其他网络实体相关联，其中通信接口用于向其他网络实体发送修改后的数据分组。因此，可以例如通过分组转移高效地执行向移动设备地理路由数据分组。
在根据所述第一方面或第一方面的任一前述实现形式的网络实体的第三实现形式中，通信接口用于从多个移动设备接收多个信标信号，其中处理器用于基于所述多个信标信号来确定所述多个移动设备的多个标识连同指示所述多个移动设备的地理位置的多个地理坐标，并且其中处理器用于将所确定的多个标识连同所确定的多个地理坐标存储到数据库中。因此，可以高效实现数据库的更新。数据库可以被称为本地数据库。
处理器可以用于基于多个信标信号来识别和/或定位多个移动设备。
在根据所述第一方面或者第一方面的任一前述实现形式的网络实体的第四实现形式中，通信网络包括网关实体，其中处理器用于从数据库检索标识连同地理坐标，并且其中通信接口用于向网关实体发送所检索到的标识连同所检索到的地理坐标。因此，可以高效实现与网关实体相关联的数据库的更新。
网络实体可以是主网络实体，该主网络实体例如包括主接入节点及相应的主回程节点。主网络实体可以由网关实体从多个网络实体中选择。
在根据第一方面的第四实现形式的网络实体的第五实现形式中，通信接口用于从网关实体接收请求信号，其中处理器用于在接收到请求信号时从数据库检索标识连同地理坐标，并且其中通信接口用于在接收到请求信号时向网关实体发送所检索到的标识连同所检索到的地理坐标。因此，可以高效实现与网关实体相关联的数据库的更新。
请求信号可以用于触发与网关实体相关联的数据库的更新。网络实体的数据库和与网关实体相关联的数据库可以具有不同的用于更新的触发条件。与网关实体相关联的数据库可以比网络实体的数据库低频度地更新，以便减少通过通信网络的信令开销。
在根据第一方面的第四实现形式的网络实体的第六实现形式中，处理器用于从数据库定期检索标识连同地理坐标，其中通信接口用于向网关实体定期发送所检索到的标识连同所检索到的地理坐标。因此，可以高效实现与网关实体相关联的数据库的更新。
在根据所述第一方面或者第一方面的任一前述实现形式的网络实体的第七实现形式中，通信网络包括多个其他网络实体，其中处理器用于从数据库检索标识连同地理坐标，并且其中通信接口用于向所述多个其他网络实体中的其他网络实体发送所检索到的标识连同所检索到的地理坐标。因此，可以高效实现与其他网关实体相关联的数据库的更新。
网络实体和其他网络实体可以形成与移动设备相关联的本地群集。本地群集可以包括多个移动设备的地理和/或无线邻域内的网络实体。可以基于从多个移动设备接收到的信标信号的信号强度来确定本地群集。如果移动设备移动，则相关联的本地群集可以与移动设备一起移动。移动设备的邻域内的网络实体可以改变。
在根据所述第一方面或者第一方面的任一前述实现形式的网络实体的第八实现形式中，通信网络包括多个其他网络实体，其中通信接口用于从所述多个其他网络实体中的其他网络实体接收标识连同地理坐标，并且其中处理器用于将所接收的标识连同所接收的地理坐标存储到数据库中。因此，可以高效实现通过其他网络实体对网络实体的数据库的更新。网络实体和其他网络实体可以形成与移动设备相关联的本地群集。
在根据所述第一方面或者第一方面的任一前述实现形式的网络实体的第九实现形式中，网络实体包括回程节点和接入节点，其中回程节点用于与通信网络的多个其他网络实体或网关实体通信，并且其中接入节点用于与多个移动设备通信。因此，可以高效地执行网络实体与多个其他网络实体、网关实体以及多个移动设备的通信。
回程节点和接入节点可以逻辑上和/或物理上相关联。回程节点和接入节点可以通过有线连接和/或无线连接来连接。接入节点及相关联的回程节点可以在一个物理设备中物理地实现。
根据第二方面，本发明涉及一种通过通信网络向移动设备地理路由数据分组的网关实体，数据分组包括移动设备的标识，网关实体包括：通信接口，其用于接收数据分组，并且从数据分组中提取移动设备的标识；以及处理器，其用于将所提取的移动设备的标识与多个移动设备的多个标识进行比较，并且如果所提取的标识对应有标识，则将与该标识相关联的地理坐标添加至数据分组以获得修改后的数据分组，其中，通信接口用于基于被添加至数据分组的地理坐标来向移动设备发送修改后的数据分组。因此，可以实现用于通过通信网络向移动设备路由数据分组的高效构思。
通信接口可以用于向多个网络实体发送修改后的数据分组。处理器可以用于得到与移动设备的所提取的标识相关联的地理坐标。数据分组可以从外部IP网络到达网关实体。
在根据所述第二方面的网关实体的第一实现形式中，网关实体还包括数据库，该数据库用于存储多个移动设备的多个标识连同指示多个移动设备的地理位置的多个地理坐标，每个标识与地理坐标相关联。因此，可以高效地提供多个移动设备的多个标识连同多个地理坐标。
数据库可以被称为远程数据库。多个移动设备的地理位置可以是当前地理位置。多个移动设备的地理位置可以是过时的。
在根据第二方面的第一实现形式的网关实体的第二实现形式中，通信网络包括多个网络实体，其中通信接口用于从所述多个网络实体中的网络实体接收标识连同地理坐标，并且其中处理器用于将所接收的标识连同所接收的地理坐标存储到数据库中。因此，可以高效实现通过网络实体对与网关实体相关联的数据库的更新。
在根据第二方面的第二实现形式的网关实体的第三实现形式中，通信接口用于向多个网络实体中的网络实体发送请求信号，其中通信接口用于在发送完请求信号时从所述多个网络实体中的网络实体接收标识连同地理坐标，并且其中处理器用于在发送完请求信号时将所接收的标识连同所接收的地理坐标存储到数据库中。因此，可以通过网关实体触发与网关实体相关联的数据库的更新。
在根据第二方面的第一实现形式至第三实现形式的网关实体的第四实现形式中，处理器用于基于多个地理坐标来确定指示多个移动设备的未来地理位置的多个未来地理坐标，并且将所确定的多个未来地理坐标存储到数据库中，每个标识与未来地理坐标相关联。因此，可以考虑将未来地理坐标用于向移动设备路由数据分组。
可以使用位置预测技术来确定多个未来地理坐标。还可以基于多个移动设备的移动方向和/或移动速度来确定多个未来地理坐标。
在根据第二方面的第四实现形式的网关实体的第五实现形式中，处理器用于将所提取的移动设备的标识与多个标识进行比较，并且如果所提取的标识对应有标识，则将与该标识相关联的未来地理坐标添加至数据分组，以获得进一步修改的数据分组，其中通信接口用于除了向移动设备发送修改后的数据分组以外，还基于被添加至数据分组的未来地理坐标来向移动设备发送进一步修改的数据分组。因此，可以高效实现数据分组的转移。
数据分组可以由处理器复制。可以向移动设备的当前地理位置路由修改后的数据分组。可以向移动设备的未来地理位置路由进一步修改的数据分组。
根据第三方面，本发明涉及一种通过通信网络向移动设备地理路由数据分组的方法，数据分组包括移动设备的标识和指示移动设备的地理位置的地理坐标，该方法包括：通过通信网络接收数据分组；从数据分组中提取移动设备的标识；存储多个移动设备的多个标识连同指示多个移动设备的地理位置的多个地理坐标，每个标识与地理坐标相关联；将所提取的移动设备的标识与多个标识进行比较，如果所提取的标识对应有标识，则使用与该标识相关联的地理坐标来替换数据分组中的地理坐标，以获得修改后的数据分组；以及向移动设备发送修改后的数据分组。因此，可以实现用于通过通信网络向移动设备路由数据分组的高效构思。
该方法可以由网络实体来执行。该方法的其他特征可以由网络实体的功能直接产生。
在根据所述第三方面的方法的第一实现形式中，该方法包括：如果所提取的标识不对应于多个标识中的标识，则向移动设备发送该数据分组。因此，可以实现向移动设备地理路由未修改的数据分组。
在根据所述第三方面或第三方面的第一实现形式的方法的第二实现形式中，移动设备与其他网络实体相关联，其中该方法包括向其他网络实体发送修改后的数据分组。因此，可以高效执行向移动设备地理路由数据分组。
在根据所述第三方面或第三方面的任一前述实现形式的方法的第三实现形式中，该方法包括：从多个移动设备接收多个信标信号；基于所述多个信标信号来确定多个移动设备的多个标识连同指示所述多个移动设备的地理位置的多个地理坐标；以及将所确定的多个标识连同所确定的多个地理坐标存储到数据库中。因此，可以高效实现数据库的更新。
在根据所述第三方面或第三方面的任一前述实现形式的方法的第四实现形式中，通信网络包括网关实体，其中该方法包括：从数据库检索标识连同地理坐标，并且向网关实体发送所检索到的标识连同所检索到的地理坐标。因此，可以高效实现与网关实体相关联的数据库的更新。
在根据第三方面的第四实现形式的方法的第五实现形式中，该方法包括：从网关实体接收请求信号；在接收到请求信号时从数据库检索标识连同地理坐标；以及在接收到请求信号时向网关实体发送所检索到的标识连同所检索到的地理坐标。因此，可以高效实现与网关实体相关联的数据库的更新。
在根据第三方面的第四实现形式的方法的第六实现形式中，该方法包括：从数据库定期检索标识连同地理坐标；以及向网关实体定期发送所检索到的标识连同所检索到的地理坐标。因此，可以高效实现与网关实体相关联的数据库的更新。
在根据所述第三方面或第三方面的任一前述实现形式的方法的第七实现形式中，通信网络包括多个其他网络实体，其中该方法包括：从数据库检索标识连同地理坐标，并且向所述多个其他网络实体中的其他网络实体发送所检索到的标识连同所检索到的地理坐标。因此，可以高效实现与其他网络实体相关联的数据库的更新。
在根据所述第三方面或第三方面的任一前述实现形式的方法的第八实现形式中，通信网络包括多个其他网络实体，其中该方法包括：从所述多个其他网络实体中的其他网络实体接收标识连同地理坐标；以及将所接收的标识连同所接收的地理坐标存储到数据库中。因此，可以高效实现通过其他网络实体对网络实体的数据库的更新。
在根据所述第三方面或第三方面的任一前述实现形式的方法的第九实现形式中，该方法包括：与通信网络的多个其他网络实体或网关实体通信；以及与多个移动设备通信。因此，可以高效地执行与多个其他网络实体、网关实体以及多个移动设备的通信。
根据第四方面，本发明涉及一种通过通信网络向移动设备地理路由数据分组的方法，数据分组包括移动设备的标识，该方法包括：接收数据分组；从数据分组中提取移动设备的标识；将所提取的移动设备的标识与多个移动设备的多个标识进行比较；如果所提取的标识对应有标识，则将与该标识相关联的地理坐标添加至数据分组，以获得修改后的数据分组；以及基于被添加至数据分组的地理坐标来向移动设备发送修改后的数据分组。因此，可以实现用于通过通信网络向移动设备路由数据分组的高效构思。
该方法可以由网关实体来执行。该方法的其他特征可以由网关实体的功能直接产生。
在根据所述第四方面的方法的第一实现形式中，该方法包括：存储多个移动设备的多个标识连同指示多个移动设备的地理位置的多个地理坐标，每个标识与地理坐标相关联。因此，可以高效地提供多个移动设备的多个标识连同多个地理坐标。
在根据第四方面的第一实现形式的方法的第二实现形式中，通信网络包括多个网络实体，其中该方法包括：从多个网络实体中的网络实体接收标识连同地理坐标；以及将所接收的标识连同所接收的地理坐标存储到数据库中。因此，可以高效实现通过网络实体对与网关实体相关联的数据库的更新。
在根据第四方面的第二实现形式的方法的第三实现形式中，该方法包括：向多个网络实体中的网络实体发送请求信号；在发送完请求信号时从所述多个网络实体中的网络实体接收标识连同地理坐标；以及在发送完请求信号时将所接收的标识连同所接收的地理坐标存储到数据库中。因此，可以通过网关实体触发与网关实体相关联的数据库的更新。
在根据第四方面的第一实现形式至第三实现形式的方法的第四实现形式中，该方法包括：基于多个地理坐标来确定指示多个移动设备的未来地理位置的多个未来地理坐标，并且将所确定的多个未来地理坐标存储到数据库中，每个标识与未来地理坐标相关联。因此，可以考虑将未来地理坐标用于向移动设备路由数据分组。
在根据第四方面的第四实现形式的方法的第五实现形式中，该方法包括：将所提取的移动设备的标识与多个标识进行比较；如果所提取的标识对应有标识，则将与该标识相关联的未来地理坐标添加至数据分组，以获得进一步修改的数据分组；以及除了向移动设备发送修改后的数据分组以外，还基于被添加至数据分组的未来地理坐标来向移动设备发送进一步修改的数据分组。因此，可以高效实现数据分组的转移。
根据第五方面，本发明涉及一种包括当在计算机上执行时用于执行根据第三方面或第四方面所述的方法的程序代码的计算机程序。因此，可以以自动且可重复的方式执行所述方法。
网络实体和网关实体可以可编程地设置成执行该计算机程序。网络实体和网关实体可以以硬件和/或软件来实现。
将参照以下附图描述本发明的其他实施方式，在附图中：
图1示出了根据一种实施方式的通过通信网络向移动设备地理路由数据分组的网络实体的图；
图2示出了根据一种实施方式的通过通信网络向移动设备地理路由数据分组的网关实体的图；
图3示出了根据一种实施方式的用于向移动设备地理路由数据分组的通信网络的图；
图4示出了根据一种实施方式的通过通信网络向移动设备地理路由数据分组的方法的图；
图5示出了根据一种实施方式的通过通信网络向移动设备地理路由数据分组的方法的图；
图6示出了根据一种实施方式的用于向移动设备路由数据分组的通信网络的图；
图7示出了根据一种实施方式的用于向移动设备地理路由数据分组的通信网络的图；
图8示出了根据一种实施方式的更新与通信网络的网关实体相关联的数据库的图；
图9示出了根据一种实施方式的通过通信网络的网关实体来提供数据分组的图；
图10示出了根据一种实施方式的通过通信网络向移动设备传送数据分组的图；
图11示出了根据一种实施方式的网络实体和移动设备的部署场景的图；以及
图12示出了根据各实施方式的包括接入节点和回程节点的网络实体的图。
具体实施方式
图1示出了根据一种实施方式的用于通过通信网络向移动设备地理路由数据分组的网络实体100的图。数据分组包括移动设备的标识和指示移动设备的地理位置的地理坐标。
网络实体100包括：通信接口101，其用于通过通信网络接收数据分组，并且从数据分组中提取移动设备的标识；数据库103，其用于存储多个移动设备的多个标识连同指示多个移动设备的地理位置的多个地理坐标，每个标识与地理坐标相关联；以及处理器105，其用于将所提取的移动设备的标识与多个标识进行比较，并且如果所提取的标识对应有标识，则使用与该标识相关联的地理坐标来替换数据分组中的地理坐标，以获得修改后的数据分组，其中，通信接口101用于向移动设备发送修改后的数据分组。
在一种实施方式中，通信接口101用于从多个移动设备接收多个信标信号，其中处理器105用于基于所述多个信标信号来确定多个移动设备的多个标识连同指示多个移动设备的地理位置的多个地理坐标，并且其中处理器105用于将所确定的多个标识连同所确定的多个地理坐标存储到数据库103中。
在另一实施方式中，通信网络包括网关实体，其中处理器105用于从数据库103检索标识连同地理坐标，并且其中通信接口101用于向网关实体发送所检索到的标识连同所检索到的地理坐标。在一种实施方式中，通信网络包括其他网关实体，其中通信接口101用于向其他网关实体发送所检索到的标识连同所检索到的地理坐标。
图2示出了根据一种实施方式的用于通过通信网络向移动设备地理路由数据分组的网关实体200的图。数据分组包括移动设备的标识。
网关实体200包括：通信接口201，其用于接收数据分组，并且从数据分组中提取移动设备的标识；以及处理器203，其用于将所提取的移动设备的标识与多个移动设备的多个标识进行比较，并且如果所提取的标识对应有标识，则将与该标识相关联的地理坐标添加至数据分组，以获得修改后的数据分组，其中，通信接口201用于基于被添加至数据分组的地理坐标来向移动设备发送修改后的数据分组。
在一种实施方式中，网关实体200还包括数据库，该数据库用于存储多个移动设备的多个标识连同指示多个移动设备的地理位置的多个地理坐标，每个标识与地理坐标相关联。
在另一实施方式中，通信网络包括多个网络实体，其中通信接口201用于从多个网络实体中的网络实体接收标识连同地理坐标，并且其中处理器203用于将所接收的标识连同所接收的地理坐标存储到数据库中。
图3示出了根据一种实施方式的用于向移动设备301地理路由数据分组的通信网络303的图。
通信网络303包括网络实体100、网关实体200和多个其他网络实体305、307、309。移动设备301与其他网络实体305相关联。
网络实体100形成如结合图1所描述的网络实体100的可能实现方式。网关实体200形成如结合图2所描述的网关实体200的可能实现方式。多个其他网络实体305、307、309形成如结合图1所描述的网络实体100的可能实现方式。
图4示出了根据一种实施方式的用于通过通信网络向移动设备地理路由数据分组的方法400的图。数据分组包括移动设备的标识和指示移动设备的地理位置的地理坐标。
方法400包括：通过通信网络接收401数据分组；从数据分组中提取403移动设备的标识；存储405多个移动设备的多个标识连同指示多个移动设备的地理位置的多个地理坐标，每个标识与地理坐标相关联；将所提取的移动设备的标识与多个标识进行比较407；如果所提取的标识对应有标识，则使用与该标识相关联的地理坐标来替换409数据分组中的地理坐标，以获得修改后的数据分组；以及向移动设备发送411修改后的数据分组。方法400可以由网络实体100来执行。
图5示出了根据一种实施方式的通过通信网络向移动设备地理路由数据分组的方法500的图。数据分组包括移动设备的标识。
方法500包括：接收501数据分组；从数据分组中提取503移动设备的标识；将所提取的移动设备的标识与多个移动设备的多个标识进行比较505；如果所提取的标识对应有标识，则将与该标识相关联的地理坐标添加507至数据分组，以获得修改后的数据分组；以及基于被添加至数据分组的地理坐标来向移动设备发送509修改后的数据分组。
图6示出了根据一种实施方式的用于向移动设备301路由数据分组的通信网络303的图。该图示出了长期演进(long term evolution，LTE)/演进型分组核心(evolvedpacket core，EPC)通信网络的简化架构。
通信网络303包括外部IP网络601、核心网络603、接入网络605和移动通信网络607。核心网络603包括分组数据网络网关609和服务网关/移动性管理实体611。接入网络605包括多个演进型节点B(evolved node B，eNB)613至623。移动通信网络607包括多个用户设备(user equipment，UE)625至647。
网络实体100可以包括演进型节点B，例如，演进型节点B 613。其他网络实体305可以包括演进型节点B，例如，演进型节点B 615。其他网络实体307可以包括演进型节点B，例如，演进型节点B 617。其他网络实体309可以包括演进型节点B，例如，演进型节点B 619。网关实体200可以包括例如与移动性管理实体611结合的服务网关。网关实体200还可以包括分组数据网络网关609。服务网关/移动性管理实体611和分组数据网络网关609可以在一个物理设备中实现。移动设备301可以是用户设备，例如，用户设备631。
网络实体100形成如结合图1所描述的网络实体100的可能实现方式。网关实体200形成如结合图2所描述的网关实体200的可能实现方式。多个其他网络实体305、307、309形成如结合图1所描述的网络实体100的可能实现方式。
当前LTE/EPC通信网络可以被设计为分层网络，其中，在网络实体100、305、307、309(例如演进型节点B(eNB)613至623)与网关实体200(例如服务网关(serving gateway，S-GW)/移动性管理实体(mobility management entity，MME)611)之间存在多对一关系，并且在网关实体200(例如服务网关(S-GW)/移动性管理实体(MME)611)与朝向外部IP网络601的其他网关实体(例如分组数据网络网关(packet data network gateway，PDN-GW)609)之间存在一对一关系。
对通信网络303特别是对接入网络605和核心网络603的移动性管理可以在例如第三代合作伙伴计划(3rd generation partnership project，3GPP)标准化组织的技术规范中定义。具体地，移动性管理功能可以负责确保通信网络303可以到达移动设备301，例如以通知移动设备301入局数据分组或呼叫。例如，根据第二代(2nd generation，2G)/第三代(3rdgeneration，3G)技术，由无线移动通信网络特别是由接入网络605覆盖的总区域可以被细分为跟踪区或位置区。这些区域中的每一个区域可以包括可以提供连续物理覆盖的多个网络实体100、305、307、309。
当没有要发送或要接收的应用数据或用户数据时，移动设备301在大多数时间可以处于空闲模式以节省能量。在该模式下，移动设备301的无线电电路例如收发器可以处于节能状态或休眠状态，并且它们可以仅被唤醒以接收寻呼消息。
寻呼可以用于搜索空闲移动设备301和建立信令连接链路的目的。寻呼消息可以在公共寻呼信道上定期广播。寻呼消息可以包括多个跟踪区以及处于或可能处于该跟踪区中并且存在入局业务的移动设备(例如移动设备301)的标识。
处于空闲模式的移动设备301可以以不同的方式对寻呼消息进行响应。首先，如果移动设备301的标识存在于寻呼消息中，则可能存在入局数据分组或业务。然后，移动设备301可以发起用于支持与通信网络303进行数据连接的过程，以便接收入局数据分组或业务。其次，如果移动设备301例如通过将倒数第二寻呼消息中的跟踪区字段与最近寻呼消息中的跟踪区字段进行比较而注意到其业务区域已经改变，则移动设备301可以向通信网络303发送位置更新消息。
寻呼过程可以例如由下行数据分组从其他网关实体例如分组数据网络网关(PDN-GW)609到达网关实体200例如服务网关(S-GW)来触发。当网关实体200例如服务网关(S-GW)接收到去往空闲移动设备301的下行数据分组时，网关实体200可能不具有其可以发送数据分组到达的网络实体地址例如eNB地址。网关实体200例如服务网关(S-GW)可以替代地例如使用下行数据通知消息向移动性管理实体(mobility management entity，MME)通知下行数据分组已到达。除了用于控制与移动性和安全性有关的信令的功能以外，移动性管理实体(MME)还可以管理处于空闲模式的所有移动设备，包括支持跟踪区(TA)管理和寻呼。移动性管理实体可以知道移动设备301位于哪个跟踪区(TA)，并且它可以向跟踪区(TA)列表内的所有网络实体100、305、307、309(例如演进型节点B 613至623)发送寻呼请求。当接收到寻呼消息时，移动设备301可以对移动性管理实体(MME)作出响应，并且移动性管理实体(MME)可以通知服务网关(S-GW)，使得下行数据分组可以被转发给移动设备301附着的网络实体305(例如演进型节点B 615)。换言之，被转发给当前服务于移动设备301的网络实体305。
网络实体100、305、307、309(例如小型低功率接入节点)的大规模部署可能是应对移动业务增加的有前景的解决方案，尤其是在密集的城市环境中。它们可以在具有和不具有宏覆盖的情况下部署。此外，考虑到可能缺乏对这些部署的无线电规划，可以针对运营商部署场景和用户部署场景二者考虑自动机制如即插即用供应，以支持灵活配置和更低的运行和维护成本。
未来架构的特征可以在于更加密集化的网络实体100、305、307、309(例如接入节点)的室外部署，其中，在路灯部署场景下具有50米至150米或甚至20米至50米的实体间距离。这可以意味着网络实体100、305、307、309(例如小型接入节点)可以比宏网络实体或宏基站以数十或数百倍量级更密集地分布。通常认为，相比于每个网络实体100、305、307、309(例如演进型节点B 613至623)与核心网络603的网关实体200(例如服务网关(S-GW)/移动性管理实体(MME)611)具有一对一的关系的传统架构，这些网络实体100、305、307、309(例如小型接入节点)可以通过无线网状回程网络和/或有线网状回程网络连接至核心网络603。
由于在这些情况下可能不能直接应用当前位置管理原则，因此使包括海量部署的网络实体100、305、307、309(例如接入节点)的无线接入网络(radio access network，RAN)和大规模网状回程网络高效运行可能是具有挑战性的任务。考虑到x100倍更密集分布的网络实体100、305、307、309(例如接入节点)，其可能导致在整个通信网络303上的与广播寻呼或跟踪区(TA)更新注册消息有关的信令开销大。如果跟踪区(TA)占有大量小区，则可能发生前一种情况，因此增加了用于追踪移动设备301的寻呼成本和延迟。相反，如果跟踪区(TA)较小而占有较少数量的小区，则移动设备很可能改变跟踪区(TA)，因此使跟踪区(TA)更新信令增加。此外，使寻呼对于移动设备而言是可选的可能性可以被考虑作为未来无线接入网络中的期望特征，以减少移动设备301的能耗。因此，可能需要用于位置管理的新方法。
图7示出了根据一种实施方式的用于向移动设备301地理路由数据分组的通信网络303的图。该图示出了通信网络303的参考架构。在该参考架构内可以应用所描述的移动性管理机制。
通信网络303包括外部IP网络701、核心网络703、网状回程网络(mesh backhaulnetwork，BNw)705和接入网络(access network，ANw)707。网状回程网络705包括多个回程节点(backhaul node，BNd)709至729、多个回程边界网关(backhaul border gateway，bGW)731至735以及多个连接回程节点(connectivity backhaul node，CBNd)737至743。接入网络707包括多个接入节点(access node，ANd)745至765。用户节点(user node，UNd)767至769附着到接入网络707。要指出的是，图7在第一位置(附图标记767)和第二位置(附图标记769)处示出了由附图标记767和769指示的一个用户节点。
回程节点709和接入节点745可以例如由网络实体100包括。回程节点711和接入节点747可以例如由其他网络实体305包括。回程节点713和接入节点749可以例如由其他网络实体307包括。回程节点715和接入节点751可以例如由其他网络实体309包括。多个回程边界网关731至735可以例如由网关实体200包括。
用户节点767至769可以例如由移动设备301包括。在该图中，移动设备301移动，并且因此其地理位置在改变。用户节点767至769是指从一个地理位置(附图标记767)移动到另一地理位置(附图标记769)的一个移动设备301。
网络实体100形成如结合图1所描述的网络实体100的可能实现方式。网关实体200形成如结合图2所描述的网关实体200的可能实现方式。多个其他网络实体305、307、309形成如结合图1所描述的网络实体100的可能实现方式。
该方法涵盖位置(location)或位置(position)管理方面。一个目的是为包括海量部署的网络实体100、305、307、309(例如室外接入节点745至765)的无线接入网络(RAN)和大规模网状回程网络705提供高效的数据分组传送。移动设备301的当前位置信息和预测位置信息可以用于经由核心网络703、网状回程网络705和接入网络707进行的数据分组传送，而不需要寻呼过程。该方法可以基于位置管理机制的使用，该位置管理机制可以为底层路由协议提供最新的位置信息，底层路由协议可以使用地理位置信息来向移动设备301的地理位置进行适当的数据分组路由和/或转发。这可以使得减少移动设备301的能耗，避免在这种密集环境中的寻呼。此外，位置管理机制可以使得整个通信网络303上的信令开销以及整个通信网络303上的延迟或时延最小化。
该方法可以实现用于在密集的室外无线接入网络中向移动设备301进行高效数据分组传送的移动性或位置管理机制。与不同的方法相比，通信网络303可以不采用寻呼过程。该机制包括与通信网络303中的移动设备的当前地理位置和预测地理位置有关的位置更新和位置查找过程。
当在通信网络303中尤其是在核心网络703中存在寻址到处于空闲模式的移动设备301(例如用户节点767)的新数据分组并且例如由于移动设备301已经移动所以不知道移动设备301(例如用户节点767)的位置时，通信网络303可以不使用寻呼消息对网络实体100、305、307、309(例如接入节点745至765)进行泛洪。反而，已经接收到这些数据分组的网络实体100、305、307、309可以将这些数据分组重定向到移动设备301(例如用户节点767)的最后已知位置。在该位置周围的网络实体100、305、307、309(例如接入节点745至765)可以将关于先前遇到的移动设备的信息存储一段时间，例如在结合图1描述的数据库103中。该信息可以足以推断移动设备301移动的方向。因此，接近目的地的数据分组可以被转发至移动的移动设备301路径上的下一跳以到达移动设备301。
由于通信网络303可以近似地知道移动设备301(例如用户节点767)的位置和移动设备301(例如用户节点767)移动的方向，因此，通信网络303可以预测移动设备301的未来位置。移动设备301的未来位置由用户节点769来指示。为了增加系统鲁棒性，可以对到达通信网络303的数据分组进行复制,以例如通过结合图1描述的通信接口101也向预测位置发送该数据分组，从而从前面与移动的移动设备301相遇。
该方法的基本操作可以借助于本地群集来实现，本地群集是靠近移动设备的网络实体例如基于来自移动设备的上行信标信号围绕该移动设备而形成的。本地群集例如可以包括接入节点755、745、749及相关联的回程节点719、709、713。当移动设备例如用户节点767移动时，这些节点可以改变。当移动设备移动时，本地群集可以与移动设备一起移动，即本地群集内的网络实体(例如包括接入节点)可以改变。
该图描绘了包括多个接入节点745至765的接入网络707和大规模网状回程网络705。网状回程网络705包括回程节点或网状路由器以及回程网关。可以考虑两种类型的回程节点。第一类型包括与相应接入节点745至765相关联的回程节点(backhaul node，BNd)709至729，第二类型包括主要用于连接目的回程节点，也就是连接回程节点(connectivitybackhaul node，CBNd)737至743。图12中示出了接入节点745至765与回程节点709至729之间的逻辑关联。
每个网络实体100、305、307、309(例如，回程节点709至729)可以知道其位置，例如，其以地理坐标(x，y)来表示的地理位置。可以存在坐标空间以允许向回程节点标识分配位置，例如通过使用全球定位系统(global positioning system，GPS)，借助于虚拟坐标空间或其他技术。为了节省能量，移动设备301可以进入空闲模式，从而消除移动设备301在整个通信网络303发送其行踪的信令。寻呼过程可以是可选的。
实施方式可以基于本地群集的构思，以便在包括密集部署的网络实体100、305、307、309(例如接入节点745至765)的无线接入网络(RAN)和有线和/或无线网状回程网络705中支持移动性或位置管理以及高效的数据分组传送。本地群集(local cluster，LoCluster)可以指示由在移动设备301的信标服务范围内的网络实体(例如接入节点)的子集形成的在移动设备301附近的地理邻域和/或无线邻域，并且网络实体100、305、307、309例如相关联的回程节点709至729可以处理移动设备301的位置表，并且可以具有路由能力和/或转发能力。
当移动设备301移动时，其本地群集可以与其一起移动，即在该部署场景下在移动设备301的邻域内的网络实体100、305、307、309(例如接入节点745至765及相关联的回程节点709至729)可以改变。本地群集可以使得在数据分组接近目的地时通过借助于网络实体例如回程节点709至729将数据分组转移至适当位置以允许支持高效的数据分组传送。
本地群集(LoCluster)与移动设备301一起移动的构思还可以应用于用于移动性管理目的的其他通信网络部署场景。例如，本地群集(LoCluster)可以仅包括例如移动通信网络中的接入节点，或者可以包括所谓的云无线接入网络(cloud RAN)中的接入节点以及远程数据中心中的相关联的虚拟网络元件。
实施方式可以基于对基于位置的(例如地理的)路由协议的使用来通过移动通信网络中的大规模网状回程网络705传送数据分组。
与拓扑路由协议相比，基于位置的路由协议可以在大规模无线网状网络和自组织网络中使用，以提高大规模网络的可扩展性。此外，针对移动性问题并且在架构层面，研究团体共同认为，与因特网协议(Internet protocol，IP)环境不同，标识和/或地址(例如移动设备在通信网络303中的当前地理坐标)不应该被集成到单个标识中。其主要目的是使得能够设计高效的移动性管理方案。这可以很好地适合于基于位置的路由的构思，该构思可以包括两个构建块，即基于位置的路由和/或转发本身以及可以提供位置信息的位置管理和/或服务。
例如以地理坐标系表示的地理坐标可以被包括在数据分组的数据分组报头中，并且基于位置的路由可以向目的地路由和/或转发修改后的数据分组。定位可以是未来通信网络中为通信中涉及的所有实体(包括移动设备)提供坐标空间的默认特征。从该观点来看，使用基于位置的路由协议作为该通信网络特征的应用也可以是实用的。
可以存在通过可以表示纬度、经度和海拔的一组数字或字母来指定地理位置的不同地理坐标系。在地理坐标系中可以使用不同坐标格式，例如度；分秒：60°10'15”N，24°56'15”E；十进制度：60.170833，24.9375；或者Geo URI方案：60.170833，24.9375，该Geo URI方案例如由因特网工程任务组在RFC 5870中定义。如果期望跨空间和时间使用这些格式，可以执行格式之间的转换。
如果通信网络303支持预测移动性机制，则实施方式可以基于以下地理坐标，该地理坐标在协议数据分组报头中使用，并且该地理坐标是借助于在位置数据库内在移动设备301的标识(例如，移动设备标识(identification，ID))、移动设备301在通信网络303中的当前地理位置(例如使用当前位置地址(current position address，CPA))以及移动设备301的预测地理位置(例如使用预测位置地址(predicted position address，PPA))之间进行映射而获得。
实施方式可以基于位置更新，该位置更新可以被发送给位于网关实体200(例如，服务网关611或回程网关731、733、735)中的远程位置数据库，以及可以被发送给位于属于移动设备301的本地群集的网络实体中的本地位置数据库(例如，结合图1所描述的的数据库103)。用于向远程数据库和本地数据库发送位置更新的阈值和触发可以不同，以便节省信令。
实施方式可以基于位置更新，该位置更新可以包括移动设备标识(ID)、移动设备301的当前地理位置、当前地理位置的时间戳、移动设备301的预测地理位置、预测地理位置的时间戳、无线链路质量测量以及其他参数。可以基于从移动设备301接收的信标信号和/或无线环境地图，在网络层级对移动设备301的当前地理位置和预测地理位置进行估计。信标信号可以例如由结合图1描述的通信接口101来接收。
实施方式可以基于对网关实体200的远程位置数据库的位置更新，该位置更新可以由本地群集(LoCluster)的主网络实体100、305、307、309例如主接入节点745、749或755来发送。主网络实体100、305、307、309可以由网络侧例如基于对由移动设备301发送并由本地群集(LoCluster)内的网络实体100、305、307、309(例如接入节点745至765)接收的上行信标信号的无线质量(radio quality，RQ)测量的分析来选择。信标信号可以例如由结合图1描述的通信接口101来接收。
实施方式可以基于移动设备301的当前地理位置和预测地理位置并行地进行数据分组传送，以确保数据分组传送成功。无线网状网络中的定位服务构思原则可以被应用、扩展并且适应未来通信网络的规范。
下面，将更详细地描述功能实体和部件。移动设备301的本地群集(LoCluster)可以是在终端用户的移动设备301附近按照群集形成地理邻域和/或无线邻域的网络实体100、305、307、309(例如接入节点745至765及相关联的回程节点709至729)的子集。因此，每个移动设备301可以具有其自身的本地群集(LoCluster)。
作为示例，可以基于无线条件来确定移动设备301附近的本地群集(LoCluster)的形成。对于移动设备301，提供具有足够信号强度的下行参考信号或其他准则的网络实体100、305、307、309(例如接入节点745至765)可以构成该移动设备301的本地群集(LoCluster)。作为另一示例，接收具有足够质量的上行参考信号或信标信号的一组网络实体100、305、307、309(例如接入节点745至765)可以构成该移动设备301的可行本地群集(LoCluster)。
本地群集(LoCluster)内的所有网络实体100、305、307、309例如与接入节点745至765相关联的回程节点709至729可以在其本地位置数据库或位置服务器中(例如在结合图1描述的数据库103中)具有针对移动设备301的条目。这些网络实体100、305、307、309还可以将位置信息和本地信息更新传播到在邻域内的其他网络实体100、305、307、309，所述其他网络实体例如包括其他本地位置数据库或位置服务器。如果移动设备301移动，其本地群集(LoCluster)可以与其一起移动，即移动设备301的邻域内的网络实体100、305、307、309(例如接入节点745至765和回程节点709至729)改变。
每个移动设备301可以具有移动设备标识(ID)，当移动设备301在接入网络707中移动时该移动设备标识(ID)可以不被改变，即在这个意义上形成永久标识或标识符。移动设备301的临时地理位置可以由当前位置地址(CPA)来定义。移动设备301的未来预测地理位置可以由预测位置地址(PPA)来定义。
本地位置数据库(例如结合图1描述的数据库103)可以包括包含条目的位置表。亦即，在移动设备301的本地群集(LoCluster)内的网络实体100、305、307、309例如回程节点709至729可以被认为包括包含相应的位置表的本地位置数据库或位置服务器例如结合图1描述的数据库103。存储在位置表的每个条目中的字段可以包括移动设备标识(ID)、移动设备301的当前地理位置例如ID-CPA对、以及与位置更新有关的时间戳。此外，在字段中可以包括无线链路质量测量，例如，用于远程位置更新目的。可以假设路由允许到达本地群集内的位置数据库或位置服务器。
远程位置数据库可以位于网关实体200中。取决于实现选项、网络部署场景和连接模式例如面向连接的连接模式或无连接的连接模式，远程位置数据库可以位于例如服务网关(S-GW)或回程边界网关731至735中。远程位置数据库可以比本地位置数据库低频度地更新，以便使整个通信网络303上的信令开销最小化，即可以使用不同的方案用于触发更新。
存储在远程位置数据库的每个条目中的字段可以包括：移动设备标识(ID)、移动设备301的当前地理位置和移动设备301的预测地理位置(如果在移动设备301移动时通信网络303支持预测位置机制)、当前地理位置和预测地理位置的时间戳、以及本地数据库或本地数据库服务器的标识和位置，所述本地数据库或本地数据库服务器例如位于本地群集(LoCluster)内的通过其发送位置更新的回程节点709至729中。可选地，可以使用通知移动设备301将要处于激活或接收状态多久的有效时间，例如以在移动设备301不再是激活的情况下从数据库中移除陈旧的条目，并且避免向移动设备301转发这些数据分组。
图8示出了根据一种实施方式的更新与通信网络303的网关实体200相关联的数据库的图。该图示出了当用户节点(767，769)移动并且其本地群集改变时位于网关实体200(例如回程网关)中的远程位置数据库的位置更新过程。
通信网络303包括外部IP网络701、核心网络703、网状回程网络(BNw)705和接入网络(ANw)707。网状回程网络705包括多个回程节点(BNd)709至729、多个回程边界网关(bGW)731至735和多个连接回程节点(CBNd)737至743。接入网络707包括多个接入节点(ANd)745至765。用户节点(UNd)767至769附着到接入网络707。
回程节点709和接入节点745可以例如由网络实体100包括。回程节点711和接入节点747可以例如由其他网络实体305包括。回程节点713和接入节点749可以例如由其他网络实体307包括。回程节点715和接入节点751可以例如由其他网络实体309包括。
多个回程边界网关731至735可以例如由网关实体200包括。用户节点767至769可以例如由移动设备301包括。移动设备301的在两个地理位置处的相应的本地群集在图8中由圆圈指示。在该示例中，假设移动设备从由接入节点745、749、755形成的本地群集的第一位置(767)移动至由接入节点749、751、757形成的本地群集的第二位置(769)。
网络实体100形成如结合图1所描述的网络实体100的可能实现方式。网关实体200形成如结合图2所描述的网关实体200的可能实现方式。多个其他网络实体305、307、309形成如结合图1所描述的网络实体100的可能实现方式。
下面，将更详细地描述远程位置数据库的位置更新过程。对与网关实体200相关联的远程位置数据库的移动设备位置的位置更新可以例如在以下情况下发起。首先，在移动设备301被开启的情况下。其次，在移动设备301在移动的情况下。第三，在移动设备301不移动但是需要软状态刷新的情况下。
可以根据所选择的方案来触发位置更新。事实上，可以存在可用于发起位置更新的多种方案，例如，基于距离的方案、基于定时器的方案、基于移动的方案和/或基于速度的方案。作为示例，在基于移动的方案的情况下，可以例如在通信网络侧分析本地群集(LoCluster)的本地数据库(例如结合图1描述的数据库103)中的与不同时间戳的移动设备条目相关联的无线质量(RQ)测量。如果连续无线质量(RQ)测量指示单调变化，例如严格地增大或减小，则可以给出以下指示：移动设备301正在朝向或正在远离该特定区域移动，并且应当更新远程位置数据库。然后，通信网络303(例如包括网关实体200或控制实体)可以选择本地群集(LoCluster)中的例如具有最大信号强度的主网络实体100、305、307、309例如主接入节点745至765，以通过相应的其他网络实体100、305、307、309例如回程节点709至729来发起对网关实体200(例如服务网关或回程网关)中的远程位置数据库的位置更新。
如果通信网络303支持预测移动设备301的目的地的机制，则远程位置更新可以包括关于移动设备301的当前地理位置和移动设备301的预测位置的信息。例如，可以使用例如通过结合图1描述的通信接口101从移动设备301接收的信标信号和/或无线环境地图来估计当前地理位置和预测地理位置。作为一种选项，预测机制还可以基于从本地群集(LoCluster)的不同网络实体100、305、307、309例如接入节点745至765接收的指示移动设备301移动的步速和方向的无线质量(RQ)测量。
在期望增加鲁棒性的情况下，由主网络实体100、305、307、309例如主接入节点745至765发起的更新消息可以由主网络实体100、305、307、309(例如相关联的回程节点709至729)分割成朝向远程位置数据库的并行的两个或更多个路径(如图8中的虚线和点划线所示)，尽管其可能导致额外的信令开销。
图8示出了位置更新过程，其中，在不同的实体例如回程边界网关731至735中对与网关实体200相关联的远程数据库进行复制，以提高可靠性。作为一种选项，不同实体例如回程边界网关731至735之间的协调和/或同步可以如图中的实线所描绘的那样设置，以在相应的位置表中具有相同的最新条目。
下面，更详细地描述本地位置数据库(例如结合图1所描述的数据库103)的位置更新。本地群集(LoCluster)内的网络实体100、305、307、309(例如接入节点745至765和相应的回程节点709至729)的本地位置表的位置信息的更新或刷新过程可以与位于网关实体200(例如回程边界网关731至735或服务网关)中的远程位置表的位置信息的更新或刷新过程不同。在本地群集(LoCluster)内，移动设备301可以向在如图的底部所示的邻域或信标服务范围内的网络实体100、305、307、309例如接入节点745至765广播上行信标信号。信标信号可以例如由结合图1描述的通信接口101来接收。可以例如使用关于接收的信标信号的信息和/或无线环境地图在通信网络层面估计移动设备位置。因此，在本地群集(LoCluster)中的网络实体100、305、307、309，例如相关联的回程节点709至729可以更新它们在相应的本地位置数据库(例如结合图1所描述的数据库103)中的本地位置表。
为了限制在整个通信网络303上的位置更新开销，可以使位置更新过程本地化。亦即，本地群集(LoCluster)内的网络实体100、305、307、309可以针对其本地位置数据库(例如结合图1描述的数据库103)比针对与网关实体200(例如回程边界网关731至735或服务网关)相关联的远程位置数据库或位置服务器更频繁地更新。换言之，可以使用不同的阈值用于触发对本地位置数据库和远程位置数据库的更新。如果移动设备301不移动，则可以使用信标信号定期地执行本地群集(LoCluster)的刷新过程，以便向通信网络303通知移动设备301没有被关闭并且可以到达。移动设备301的本地群集(LoCluster)可以比与网关实体200相关联的远程位置数据库更频繁地刷新。
图9示出了根据一种实施方式的通过通信网络303的网关实体200提供数据分组的图。该图描绘了查找过程。
通信网络303包括外部IP网络701、核心网络703、网状回程网络(BNw)705和接入网络(ANw)707。核心网络703包括分组数据网络网关771、服务网关773和移动性管理实体775。网状回程网络705包括多个回程节点(BNd)709至729、多个回程边界网关(bGW)731至735和多个连接回程节点(CBNd)737至743。接入网络707包括多个接入节点(ANd)745至765。用户节点(UNd)767至769附着到接入网络707。
回程节点709和接入节点745可以例如由网络实体100包括。回程节点711和接入节点747可以例如由其他网络实体305包括。回程节点713和接入节点749可以例如由其他网络实体307包括。回程节点715和接入节点751可以例如由其他网络实体309包括。
多个回程边界网关731至735、分组数据网络网关771、服务网关773和移动性管理实体775可以例如由网关实体200包括。用户节点767至769可以例如由移动设备301包括。在图9中，移动设备301的在两个地理位置处的相应的本地群集由圆圈指示。
网络实体100形成如结合图1所描述的网络实体100的可能实现方式。网关实体200形成如结合图2所描述的网关实体200的可能实现方式。多个其他网络实体305、307、309形成如结合图1所描述的网络实体100的可能实现方式。
下面，更详细地描述查找过程。当某移动设备标识(ID)的数据分组到达网关实体200例如服务网关773和/或与服务网关773位于同一位置的远程位置数据库时，网关实体200例如服务网关773可以从与网关实体200相关联的远程数据库的其自身的位置表中知道移动设备301的当前地理位置和预测地理位置，从而实现主动方法。与网关实体200例如服务网关773相关联的远程数据库的位置表的条目可以包括移动设备301的移动设备标识(ID)、当前地理位置和/或预测地理位置之间的映射。
如果当前地理位置与预测地理位置重合，则可以意味着移动设备301未移动，网关实体200例如服务网关773应当将数据分组发送给单个或唯一的目的地。如果地理位置不同，则网关实体200例如服务网关773可以通过通信网络303例如网状回程网络705向两个目的地发送复制的数据分组。这可以例如由结合图2描述的通信接口201来执行。
如果位置数据库位于网关实体200例如回程边界网关731至735中，则网关实体200例如服务网关773可以要求(1)控制实体例如移动性管理实体775提供应当将数据分组发送到何处的位置信息，从而实现反应式方法。控制实体的功能可以被添加到移动性管理实体(MME)775中，控制实体可以向回程边界网关731至735发送单播位置请求、接收位置应答并将其转发给服务网关773。如果例如在网关实体200的回程边界网关731至735中存在多于一个数据库，则如图所示在需要改进的鲁棒性的情况下可以并行发送位置请求(2)。如果控制实体例如移动性管理实体(MME)775接收不同的位置应答(3)，则其可以选择最新的一个位置应答来通知服务网关773(4)。
图10示出了根据一种实施方式的通过通信网络303向移动设备301传送数据分组的图。该图示出了数据分组传送过程。
通信网络303包括核心网络703、网状回程网络(BNw)705和接入网络(ANw)707。核心网络703包括服务网关773和移动性管理实体775。网状回程网络705包括多个回程节点(BNd)709至729和多个回程边界网关(bGW)731至735。接入网络707包括多个接入节点(ANd)745至765。用户节点(UNd)767至769附着到接入网络707。
回程节点709和接入节点745可以例如由网络实体100包括。回程节点711和接入节点747可以例如由其他网络实体305包括。回程节点713和接入节点749可以例如由其他网络实体307包括。回程节点715和接入节点751可以例如由其他网络实体309包括。
多个回程边界网关731至735、服务网关773和移动性管理实体775可以例如由网关实体200包括。用户节点767至769可以例如由移动设备301包括。在图10中，移动设备301的在两个地理位置处的相应的本地群集由圆圈指示。
网络实体100形成如结合图1所描述的网络实体100的可能实现方式。网关实体200形成如结合图2所描述的网关实体200的可能实现方式。多个其他网络实体305、307、309形成如结合图1所描述的网络实体100的可能实现方式。
主网络实体100、305、307、309例如主接入节点745至765可以借助于位置更新分组将关于移动设备301的位置的信息发送给与网关实体200相关联的远程数据库(如在图10中示为虚线)。这可以例如由结合图1描述的通信接口101来执行。在该示例中，位置数据库与网关实体200例如服务网关773位于同一位置。
当移动设备301移动时，作为环绕在其周围的环的本地群集(LoCluster)可以与其一起移动，如图中的点划圆圈所示。亦即，在移动设备301的环内的网络实体100、305、307、309(例如接入节点745至765和相关联的回程节点709至729)可以改变。以这种方式，本地群集(LoCluster)可以使得能够借助于具有路由能力的网络实体100、305、307、309例如回程节点709至729进行数据分组转移，以补偿从与网关实体200相关联的远程位置数据库接收的可能过时的信息。亦即，可以通过本地群集(LoCluster)来支持高效数据分组传送。
当网关实体200例如服务网关773例如通过结合图2描述的通信接口201接收到去往空闲移动设备301的下行数据分组时，它可以使用来自与网关实体200相关联的远程数据库的、与移动设备标识(ID)对应的远程位置数据库条目的目的地的地理坐标，该远程数据库例如可以位于服务网关773或回程边界网关731至735中。网关实体200例如服务网关773可以将地理坐标添加到数据分组的数据分组报头以获得修改后的数据分组，并且通过使用底层地理和/或拓扑路由协议经由中间网络实体100、305、307、309、回程节点709至729和/或回程边界网关731、733、735向移动设备301发送修改后的数据分组。修改后的数据分组可以通过网关实体200与移动设备301之间的多个节点发送。如果移动设备301的当前地理位置和预测地理位置都可用并且不相同，则可以如图10的实线和点划线所示的那样使用例如分别指向当前地理位置和预测地理位置的修改后的数据分组和进一步修改的数据分组将数据分组发送到两个不同的目的地，以提高可靠性。
向移动设备301的当前地理位置进行的数据分组传送的过程可以如下。当中间网络实体100、305、307、309例如回程节点709至729例如通过结合图1描述的通信接口101接收到数据分组时，其可以首先检查目的地是否对应于附着到其内联接入节点745至765的移动设备301的地理位置。如果是这种情况，则可以传送数据分组。否则，网络实体100、305、307、309例如回程节点709至729可以检查目标移动设备标识(ID)是否在其本地位置数据库(例如结合图1描述的数据库103)的本地位置表条目中，以适当地转移数据分组。在这种情况下，可以用从本地位置数据库表中的条目获得的最新的值来替换和/或重写数据分组的数据分组报头中的目的地地理坐标字段。然后，地理路由和/或地理转发可以通过跟踪移动设备301(例如用户节点767)和/或其本地群集(LoCluster)的踪迹而将数据分组传送给正确的目的地。另一方面，如果在本地位置数据库表中没有针对目标移动设备标识(ID)的条目，则可以基于从与网关实体200相关联的远程位置数据库获得的数据分组报头中的其当前地理坐标来路由和/或转发数据分组。
向移动设备301的预测地理位置进行的数据分组传送的过程可以如下。当数据分组到达预测地理位置并且移动设备301和/或其本地群集(LoCluster)已经到达该区域时，可以通过与上述相同的方式来传送数据分组。否则，数据分组可以在例如位于网络实体100、305、307、309(例如回程节点709至729)的结合图1描述的处理器105中的最接近的缓冲器中等待一定量的时间，以便随后在移动设备301到达时被传送。如果定时器过时，并且移动设备301仍然未到达，则可以丢弃数据分组。如果数据分组报头不仅包括预测地理坐标而且还包括从与网关实体200相关联的远程数据库获得的当前地理坐标，则网络实体100、305、307、309例如回程节点709至729可以将数据分组路由和/或转发给当前地理位置以与移动的移动设备301相遇，而不是将数据分组保持在缓冲器中。一旦数据分组到达移动设备301的本地群集(LoCluster)，就可以传送该数据分组。
在移动设备301接收到数据分组之后，可以建立移动设备301与相应实体(例如网络实体100、305、307、309或网关实体200)之间的通信链路。如果移动设备301借助于当前位置数据分组传送过程和预测位置数据分组传送过程接收同一数据分组两次，则可以丢弃数据分组之一。当移动设备301与相应的实体(例如网络实体100、305、307、309或网关实体200)彼此通信时，网关实体200或通信网络303可以使用位置跟踪。
网络实体100、305、307、309和/或网关实体200可以使得能够在不使用寻呼过程的情况下向通信网络303内的移动设备301进行高效数据分组传送。移动通信网络可以被部署成向终端用户提供高数据速率，以创建无限容量的感知。移动设备用户的体验质量(quality of experience，QoE)应该类似于当前家庭光纤网络环境。网络实体100、305、307、309例如小型低功率接入节点745至765在密集城市环境中的海量部署可以满足这些指标。
网络实体100、305、307、309例如小型室外接入节点745至765在路灯部署场景下可以分别相距50米至150米，或者甚至相距20米至50米，并且可以在或不在宏网络实体例如宏基站的辅助下工作。将这样海量的网络实体100、305、307、309例如小型接入节点745至765连接至核心网络的方式之一可以通过有线和/或无线网状回程网络705。使这些通信网络域高效运行会是具有挑战性的任务。具体地，考虑到研究团体共同认为，与特定蜂窝通信网络不同，在未来无线接入网络(RAN)中，寻呼过程可以是可选的以简化架构并减少移动设备301的能耗。因此，需要新的移动性管理方案和数据分组传送方案。
一般而言，移动性管理可以分为两个主要功能，即切换或交接(handover)管理，以及位置管理。前者可以处理在附着或重新附着到新的网络实体或附着点时维持移动设备的无缝通信，而后者可以处理当要建立或重新建立通信即移动设备301可能处于空闲模式时在通信网络303中定位移动设备。
实施方式可以使得能够在不使用寻呼过程的情况下在包括密集部署的网络实体100、305、307、309(例如小型接入节点745至765)的无线接入网络(RAN)和大规模网状回程网络705中向空闲模式的移动设备301进行高效数据分组传送。在这种密集城市环境下，不使用寻呼以及应用与移动设备301相关联的本地群集内的网络实体100、305、307、309例如接入节点745至765可以使得能够减小移动设备301的能耗。此外，所提出的位置管理机制可以使得能够将整个通信网络303上的位置更新信令开销最小化。该方法还可以在移动网络实体100、305、307、309例如接入节点745至765例如安装在汽车或公共汽车上的场景下工作。在这种情况下，网络实体100、305、307、309(例如，接入节点745至765)的功能可以稍微扩展以例如通过结合图1描述的通信接口101发送下行信标信号，以从邻近网络实体100、305、307、309形成本地群集(LoCluster)。
实施方式可以实现在可以使得能够向移动设备进行数据分组传送的密集的室外无线接入通信网络中进行位置管理的方法。由通信网络303采用的寻呼过程可以是可选的。当在通信网络303中存在寻址到处于空闲模式的移动设备301的新数据分组并且例如由于移动设备301已经移动所以不知道移动设备301的位置时，通信网络303可以不使用寻呼消息对网络实体100、305、307、309例如接入节点745至765进行泛洪。反而，已经接收到这些数据分组的网络实体100、305、307、309可以将其重定向到移动设备301的最后已知位置。在该位置周围的网络实体100、305、307、309例如接入节点745至765可以将关于先前遇到的移动设备的信息存储一段时间，例如在结合图1描述的数据库103中。该信息可以足以推断移动设备301移动的方向。因此，接近目的地的数据分组可以被路由和/或转发至移动的移动设备301路径上的下一跳以到达移动设备301。
为了使位置管理更有效，网络实体100、305、307、309例如接入节点745至765可以在与网关实体200相关联的远程位置管理数据库中定期地更新移动设备301的最后已知位置。当寻址到移动设备301的新数据分组到达密集的室外无线接入网络时，可以查阅该数据库。除了自上次更新以来经过的时间之外，位置更新还可以基于例如移动设备301达到的距离和/或速度。可以使用上行信标信号根据由网络实体100、305、307、309例如接入节点745至765接收的来自该移动设备301的无线信号的强度来推断更新的触发。由于网关实体200或通信网络303可以近似地知道移动设备301的位置和移动设备301移动的方向，因此其可以预测移动设备301的未来地理位置。为了增加鲁棒性，可以对到达网关实体200或通信网络303的数据分组进行复制，以还向预测地理位置发送该数据分组，从而从前面与移动的移动设备301相遇。上述操作可以借助于本地群集(LoCluster)来实现，本地群集是移动设备301附近的网络实体100、305、307、309围绕该移动设备301形成的。
当移动设备301移动时，本地群集可以与移动设备301一起移动，即本地群集内的网络实体100、305、307、309可以改变。取决于部署场景和期望的目的，本地群集可以包括：网络实体100、305、307、309，例如接入节点745至765及相关联的回程节点709至729；仅接入节点745至765；和/或接入节点745至765及例如就云无线接入网(cloud RAN)而言在远程数据中心中的相关联的虚拟网络元件。本地群集可以包括具有本地位置数据库(例如结合图1描述的数据库103)的网络实体100、305、307、309，该本地位置数据库包括移动设备301的当前地理位置。用于网络实体100、305、307、309的本地数据库以及与网关实体200相关联的远程数据库的位置更新的阈值和触发可以不同，以便限制在整个通信网络303上的信令开销。
当网关实体200例如服务网关773接收到去往空闲移动设备301的下行数据分组时，它可以从与网关实体200相关联的远程位置数据库的与移动设备标识(ID)对应的远程位置数据库条目推导出移动设备301的地理位置，该远程位置数据库例如可以位于服务网关773或回程边界网关731至735中。网关实体200例如服务网关773可以将地理坐标添加到数据分组报头以获得修改后的数据分组，并且可以通过使用底层地理路由协议经由中间网络实体100、305、307、309例如回程节点709至729向移动设备301发送修改后的数据分组。当数据分组从无线接入网络的外部例如从外部因特网协议(IP)网络到达，并且在到达的数据分组的报头中不存在移动设备301的地理坐标例如在数据分组报头中仅存在移动设备301的标识时，网关实体200例如服务网关773可以将移动设备301的地理坐标插入到数据分组报头中。
图11示出了根据一种实施方式的网络实体100、305、307、309和移动设备301的部署场景的图。该图示出了具有移动设备301可以沿其移动的可能的路径的部署场景。
该图包括多个接入节点(ANd)745至761和用户节点(UNd)767。网络实体100可以包括接入节点，例如接入节点745。其他网络实体305可以包括接入节点，例如接入节点747。其他网络实体307可以包括接入节点，例如接入节点749。其他网络实体309可以包括接入节点，例如接入节点751。移动设备301可以由用户节点767形成。
网络实体100形成如结合图1所描述的网络实体100的可能实现方式。多个其他网络实体305、307、309形成如结合图1所描述的网络实体100的可能实现方式。
如果在通信网络中存在预测移动性机制，则当移动设备301移动时，可以例如根据移动设备301的速度和/或移动设备301移动的方向来估计移动设备301的预测地理位置。图11示出了具有移动设备301可以沿其移动的可能的路径的部署场景。
考虑移动设备301直线移动的场景。当移动设备301首次加入通信网络时，它可以向在其附近的网络实体例如接入节点(ANd)745、747、757发送上行信标信号。上行信标信号可以例如由结合图1描述的通信接口101来接收。亦即，网络实体例如接入节点ANd1745、接入节点ANd2 747、接入节点ANd7 757和相关联的回程节点可以形成移动设备301的当前本地群集(LoCluster)。通信网络或通信网络的网关实体可以从本地群集(LoCluster)选择主网络实体，例如接入节点。这可以通过选择接收最强信标信号的网络实体例如接入节点(例如，接入节点ANd7 757)或者通过选择被预测在一定时间间隔内具有最低的无线路径损耗的网络实体例如接入节点来实现。
在移动设备301的路径向右转向并停止的场景下，本地群集(LoCluster)可以包括接入节点745、747、749。在移动设备301的路径向左转向的场景下，本地群集(LoCluster)可以包括接入节点745、747、753、755。在移动设备301的路径直线行进的场景下，本地群集(LoCluster)可以包括接入节点745、747、753、757、759、761。本地群集(LoCluster)可以不同时包括所有指示的接入节点。首先，本地群集可以包括接入节点745、747、757。然后，当它移动时，本地群集可以包括接入节点747、757、759。之后，本地群集可以包括接入节点757、759、761等。本地群集(LoCluster)可以包括预定数量的接入节点，例如三个接入节点。
图12示出了根据实施方式的包括接入节点745、747和回程节点709的网络实体100的图。左图示出了接入节点745与回程节点709之间的逻辑关联。其余的图示出了接入节点745、747与回程节点709之间的物理关联。
网络实体100形成如结合图1所描述的网络实体100的可能实现方式。
在通信网络中，可以使用不同的变型来实现接入节点745、747和回程节点709的物理实现方式。在图12中示出了可能实现方式的一些示例。例如，相应的接入节点745和回程节点709可以位于同一位置即驻留在基础设施设备的同一物理块上，可以具有一对多关系，或者可以具有中继关系。当数据分组到达相应的回程节点709例如路由器时，则其可以知道如何将数据分组传送给相关联的接入节点745或相关联的接入节点745、747，反之亦然。
Claims (15)
1.一种通过通信网络(303)向移动设备(301)地理路由数据分组的网络实体(100)，所述数据分组包括所述移动设备(301)的标识和指示所述移动设备(301)的地理位置的地理坐标，所述网络实体(100)包括：
通信接口(101)，所述通信接口用于通过所述通信网络(303)接收所述数据分组，并且从所述数据分组中提取所述移动设备(301)的标识；
数据库(103)，所述数据库用于存储多个移动设备的多个标识连同指示所述多个移动设备的地理位置的多个地理坐标，每个标识与地理坐标相关联；以及
处理器(105)，所述处理器用于将所提取的所述移动设备(301)的标识与所述多个标识进行比较，如果所提取的标识对应有标识，则使用与所述标识相关联的地理坐标替换所述数据分组中的地理坐标，以获得修改后的数据分组；
其中，所述通信接口(101)还用于向所述移动设备(301)发送所述修改后的数据分组。
2.根据权利要求1所述的网络实体(100)，其中，所述移动设备(301)与其他网络实体(305，307，309)相关联，并且其中所述通信接口(101)用于向所述其他网络实体(305，307，309)发送所述修改后的数据分组。
3.根据前述权利要求中任一项所述的网络实体(100)，其中，所述通信接口(101)用于从多个移动设备接收多个信标信号，其中所述处理器(105)用于基于所述多个信标信号来确定所述多个移动设备的多个标识连同指示所述多个移动设备的地理位置的多个地理坐标，并且所述处理器(105)还用于将所确定的多个标识连同所确定的多个地理坐标存储到所述数据库(103)中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的网络实体(100)，其中，所述通信网络(303)包括网关实体(200)，其中所述处理器(105)用于从所述数据库(103)检索标识连同地理坐标，并且其中所述通信接口(101)用于向所述网关实体(200)发送所检索到的标识连同所检索到的地理坐标。
5.根据权利要求4所述的网络实体(100)，其中，所述通信接口(101)用于从所述网关实体(200)接收请求信号，其中所述处理器(105)用于在接收到所述请求信号时从所述数据库(103)检索所述标识连同所述地理坐标，并且其中所述通信接口(101)用于在接收到所述请求信号时向所述网关实体(200)发送所检索到的标识连同所检索到的地理坐标。
6.根据前述权利要求中任一项所述的网络实体(100)，其中，所述网络实体(100)包括回程节点(709)和接入节点(745)，其中所述回程节点(709)用于与所述通信网络(303)的多个其他网络实体(305，307，309)或网关实体(200)通信，并且其中所述接入节点(745)用于与所述多个移动设备通信。
7.一种通过通信网络(303)向移动设备(301)地理路由数据分组的网关实体(200)，所述数据分组包括所述移动设备(301)的标识，所述网关实体(200)包括：
通信接口(201)，所述通信接口用于接收所述数据分组，并且从所述数据分组中提取所述移动设备(301)的标识；以及
处理器(203)，所述处理器用于将所提取的所述移动设备(301)的标识与多个移动设备的多个标识进行比较，如果所提取的标识对应有标识，则将所述标识相关联的地理坐标添加至所述数据分组，以获得修改后的数据分组；
其中，所述通信接口(201)用于基于被添加至所述数据分组的地理坐标来向所述移动设备(301)发送所述修改后的数据分组。
8.根据权利要求7所述的网关实体(200)，还包括：
数据库，所述数据库用于存储所述多个移动设备的所述多个标识连同指示所述多个移动设备的地理位置的多个地理坐标，每个标识与地理坐标相关联。
9.根据权利要求8所述的网关实体(200)，其中，所述通信网络(303)包括多个网络实体(100，305，307，309)，其中所述通信接口(201)用于从所述多个网络实体(100，305，307，309)中的网络实体接收标识连同地理坐标，并且其中所述处理器(203)用于将所接收的标识连同所接收的地理坐标存储到所述数据库中。
10.根据权利要求9所述的网关实体(200)，其中，所述通信接口(201)用于向所述多个网络实体(100，305，307，309)中的所述网络实体发送请求信号，其中所述通信接口(201)用于在发送完所述请求信号时从所述多个网络实体(100，305，307，309)中的所述网络实体接收所述标识连同所述地理坐标，并且其中所述处理器(203)用于在发送完所述请求信号时将所接收的标识连同所接收的地理坐标存储到所述数据库中。
11.根据权利要求8至10中的一项所述的网关实体(200)，其中，所述处理器(203)用于基于所述多个地理坐标来确定指示所述多个移动设备的未来地理位置的多个未来地理坐标，并且将所确定的多个未来地理坐标存储到所述数据库中，每个标识与未来地理坐标相关联。
12.根据权利要求11所述的网关实体(200)，其中，所述处理器(203)用于将所提取的所述移动设备(301)的标识与所述多个标识进行比较，如果所提取的标识对应有标识，则将与所述标识相关联的未来地理坐标添加至所述数据分组，以获得进一步修改的数据分组，并且其中所述通信接口(201)用于除了向所述移动设备(301)发送所述修改后的数据分组以外，还基于被添加至所述数据分组的未来地理坐标来向所述移动设备(301)发送所述进一步修改的数据分组。
13.一种通过通信网络(303)向移动设备(301)地理路由数据分组的方法(400)，所述数据分组包括所述移动设备(301)的标识和指示所述移动设备(301)的地理位置的地理坐标，所述方法(400)包括：
通过所述通信网络(303)来接收(401)所述数据分组；
从所述数据分组中提取(403)所述移动设备(301)的标识；
存储(405)多个移动设备的多个标识连同指示所述多个移动设备的地理位置的多个地理坐标，每个标识与地理坐标相关联；
将所提取的所述移动设备(301)的标识与所述多个标识进行比较(407)；
如果所提取的标识对应有标识，则使用与所述标识相关联的地理坐标来替换(409)所述数据分组中的地理坐标，以获得修改后的数据分组；以及
向所述移动设备(301)发送(411)所述修改后的数据分组。
14.一种通过通信网络(303)向移动设备(301)地理路由数据分组的方法(500)，所述数据分组包括所述移动设备(301)的标识，所述方法(500)包括：
接收(501)所述数据分组；
从所述数据分组中提取(503)所述移动设备(301)的标识；
将所提取的所述移动设备(301)的标识与多个移动设备的多个标识进行比较(505)；
如果所提取的标识对应有标识，则将与所述标识相关联的地理坐标添加(507)至所述数据分组，以获得修改后的数据分组；以及
基于被添加至所述数据分组的地理坐标，向所述移动设备(301)发送(509)所述修改后的数据分组。
15.一种包括当在计算机上执行时用于执行根据权利要求13或14中任一项所述的方法(400；500)的程序代码的计算机程序。
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