CN107005964A

CN107005964A - 控制设备、网络设备及其方法

Info

Publication number: CN107005964A
Application number: CN201480083540.9A
Authority: CN
Inventors: 卡里·莱佩; 乔治·库杜瑞迪斯; 亨里克·伦奎思
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2017-08-01
Also published as: US20170289945A1; EP3235312A1; WO2016095963A1

Abstract

本发明涉及控制设备和网络设备。控制设备(100)包括处理器(101)和收发器(103)；其中所述收发器(103)用于在无线电接入网络(500)中接收包括所述控制设备(100)的分配的网络地址的网络地址信号S₁；其中所述处理器(101)用于生成注册消息，所述注册消息指示所述控制设备(100)的分配的网络地址和连接到所述无线电接入网络(500)的用户设备(600)的一个或多个网络标识；其中所述收发器(103)还用于向网络设备(300)传送包括所述注册消息的注册信号S₂，在分配的网络地址处接收用户信息信号S₃，所述用户信息信号S₃包括用户设备(600)的网络操作信息；并且其中所述处理器(101)还用于基于所述网络操作信息来确定针对所述用户设备(600)的网络控制决策。网络设备(300)包括处理器(301)、收发器(303)和数据库(305)；其中所述收发器(303)用于接收包括注册消息的注册信号S₂，所述注册消息指示用于用户设备(600)的控制设备(100)的网络地址和所述用户设备(600)的一个或多个网络标识；并且其中所述处理器(301)被配置为利用所述注册消息更新所述数据库(305)中的所述用户设备(600)的数据库对象。此外，本发明还涉及对应的方法、计算机程序和计算机程序产品。

Description

控制设备、网络设备及其方法

技术领域

本发明涉及移动性控制设备和网络设备。此外，本发明还涉及相应的方法、计算机程序和计算机程序产品。

背景技术

无线蜂窝系统和WiFi网络的互通正成为一个重要问题。例如，来自WiFi联盟的热点2.0规范解决了如何允许将数据业务从蜂窝网络卸载到同一运营商的WiFi网络的问题。由于WiFi接入运营商和5G接入网络运营商的数量很多，未来，在不同运营商运营的网络之间定义适当的切换方法将至关重要。

现已有用于切换的常规技术方案，即用于企业无线局域网(WLAN)的软件定义的网络(SDN)框架。这种常规技术方案建立在轻型虚拟接入点(AP)的抽象化上，轻型虚拟接入点(AP)的抽象化允许基础设施将客户端移动到不同的AP。该架构由在每个AP上运行的单个主机和多个代理组成。在OpenFlow控制器之上实现的主机在客户端、流和基础设施方面均具有网络全局视图。代理允许多个客户端被视为连接到交换机不同端口的一组逻辑上隔离的客户端。传统技术方案的中心原语是轻量虚拟接入点(LVAP)。LVAP可从客户端和AP之间的物理连接解耦关联/认证。使用LVAP，尝试与WLAN相关联的每个客户端都会接收唯一的基本服务集标识符(BSSID)，即每个客户端被给予具有专用AP的假象。类似地，每个物理AP会为每个连接的客户端托管LVAP。因此，在两个物理AP之间迁移LVAP有效地导致了客户端切换，而不需要任何重新关联和重新认证。

现代无线网络(毛细管网络或蜂窝网络)部署在数以百计甚至数以千计的(接入)网络节点上，以服务于多个客户端(用户)设备，诸如智能电话、膝上型计算机或平板电脑。在这方面的可扩展性是至关重要的。大多数无线部署具有的共同点是支持诸如认证、授权和计费(AAA)、策略管理、移动性管理、具有动态信道重新配置或客户端重新关联的干扰管理、负载平衡以及提供服务质量保证等特征。管理通常是集中和专有的。与集成不同无线电接入技术、网络和运营商的无线电接入环境相比，这种集中式管理会导致专有网络域，并且限制可用无线资源的有效利用。

这样的集成无线电接入环境对于用户和提供商都是有利的。从用户角度来看，现有技术中的集成的无线电环境旨在：基于为用户服务选择最佳接入点(和运营商)的灵活性，提供AP之间的自动无缝垂直切换和用户服务的连续性。从服务提供商角度来看，这样的无线电环境意味着可以更好地服务于用户。对于接入运营商，它可以使得更好地使用系统资源和增加系统容量。然而，并不清楚如何设计这样一个对服务提供商、网络运营商和用户设备来说最优化，同时消除了任何所有权或订阅关系的开放合作的无线电环境。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种减轻或解决常规技术方案缺点和问题的技术方案。

本发明实施例的另一目的是提供一种有效的技术方案，以处理无线通信系统中用户设备的不同网络控制决策。

在本说明书和相应权利要求中的“或”应被理解为覆盖“和”和“或”的数学OR，不应被理解为XOR(异或)。

上述目的由独立权利要求的主题解决。本发明的其他有利实现形式可以在从属权利要求中找到。

根据本发明的第一方面，可以利用无线通信系统的控制设备实现上述和其他目的，该控制设备包括处理器和收发器；

其中所述收发器用于在无线电接入网络中接收网络地址信号S₁，所述网络地址信号S₁包括所述控制设备的分配的网络地址；

其中所述处理器用于生成注册消息，所述注册消息指示所述控制设备的所述分配的网络地址以及连接到所述无线电接入网络的用户设备的一个或多个网络标识；

其中所述收发器还用于向网络设备传送包括所述注册消息的注册信号S₂，

在所述分配的网络地址处接收用户信息信号S₃，所述用户信息信号S₃包括所述用户设备的网络操作信息；以及

其中所述处理器还用于基于所述网络操作信息来确定针对所述用户设备的网络控制决策。

用户设备的网络操作信息包括对于控制决策有用的信息，例如无线电信道信息和服务要求。该信息可以来自不同实体，例如用户设备本身或处理用户设备服务质量策略的网络实体。通过处理传入的信息，控制设备可以做出允许用户设备服务良好操作的控制决策。

根据本发明的实现形式的，用于注册当前注册消息并确定针对用户设备的网络控制决策的控制设备提供了多个优点。

用户设备的控制功能可以更灵活地布置在包括本控制设备的网络内。因为网络向控制设备分配地址，因此可以在网络中的任意位置分配用户特定的控制设备。该地址允许控制设备被定位或找到，而不论其如何实现，例如，其可具有自身的虚拟机或者其可为在服务器中运行的软件进程。通过将传输寻址到所述分配的网络地址，需要与用户设备的控制设备进行交互的网络设备能够到达所述控制设备，而不论所述控制设备位于何处。所述控制设备将例如通过监听在网络地址中分配的传输层端口，例如作为后台进程，来接收寻址到其的信号。

因此，控制功能可以移动到网络中的不同位置，以优化需要高性能的用户设备的性能，并且最小化在低服务中断时间和最优选择接入节点方面不需要具有高性能的用户设备的信令。

本控制设备还可以被实现为具备复制自身或移动到网络内的新位置的能力的软件代理。这允许与用户设备相关的控制软件进行自主操作。它还允许不同的组织实体(例如服务提供商和网络运营商)具有在其他组织网络中运行自身的控制软件。这具有以下优点，该技术方案提供了实现其自身策略的更好的可能性。此策略可用于减少用户设备的处理负载和功率消耗或者实现优选的漫游策略。

本控制设备的另一个优点是可使用户管理和网络管理被有效地分离。此外，服务提供商有可能通过控制设备与多个网络层处的运营商并行地协商，诸如核心网络运营商、回程网络运营商和无线电接入运营商，以制定用于它们的用户设备的端到端和/或端到边缘的传输路径。

另一个优点是可以通过服务提供商与任何核心网络运营商(CNO)、回程网络运营商(BNO)和无线电接入运营商(RAO)之间的协商来动态地完成核心(无线或有线)回程和无线电接入网络的集成。

在根据第一方面的控制设备的第一种可能实现形式中，处理器还用于通过执行控制算法来确定网络控制决策。

该实现形式的优点是可以使用特定的控制算法来控制每个用户设备。

在根据第一方面的第一种实现形式的所述控制设备的第二种可能实现形式中，收发器还用于从服务供应设备处接收第一控制信号，其中所述第一控制信号包括用于执行所述控制算法的控制指令。

该实现形式的优点是可以改变控制算法，其允许例如在无线电接入网络中的服务提供商修改为其客户提供服务的方式。

在根据第一方面的任一前述实现形式或者所述控制设备本身的所述控制设备的第三种可能实现形式中，所述控制决策是针对所述用户设备的移动性决策。

该实现形式的优点在于移动性控制是服务用户设备的重要功能，其可以使用当前技术方案进行有效控制。移动性策略包括例如用户设备连接到哪个无线电接入网络以及用户设备何时改变无线电接入网络。

在根据第一方面的任一前述实现形式或者所述控制设备本身的所述控制设备的第四种可能实现形式中，收发器还用于将第二控制信号传送到所述无线电接入网络的网络控制器或传送到所述用户设备，所述第二控制信号包括针对所述用户设备的所述控制决策。

该实现形式的优点在于，控制设备可以在无线电接入网络和用户设备的帮助下执行控制决策。

在根据第一方面任一前述实现形式或者所述控制设备本身的所述控制设备的第五种可能实现形式中，用户设备的网络操作信息是包括下述项的组中的一项或多项：网络位置信息、所述用户设备的定位信息、无线电信道测量信息、信道质量信息、所述用户设备的电池状态信息、所述用户设备的服务质量信息、收费信息、加密信息、认证信息和网络移动性策略信息。

该实现形式的优点在于，该网络操作信息允许控制设备基于多个相关信息类别做出决定，以满足本公开中阐述的目的。

根据本发明第二方面，利用无线通信系统的网络设备实现上述和其他目的，所述网络设备包括处理器、收发器和数据库；

其中所述收发器用于接收包括注册消息的注册信号S₂，所述注册消息指示用于用户设备的控制设备的网络地址和用户设备的一个或多个网络标识；以及

其中所述处理器用于利用所述注册消息更新所述数据库中的所述用户设备的数据库对象。

根据本发明的实现形式的，用于接收当前注册消息并更新定位器数据库的网络设备提供了多个优点。

一个优点是该网络设备维持数据库，其允许网络设备将用户设备标识映射到负责特定用户设备的控制设备的位置/方位。因此，无线通信系统中的其他实体可能在无线通信中的当前位置处找到控制设备。这允许非常灵活地布置控制功能。在当前网络中，控制功能的布置通常限于诸如移动性管理实体(MME)等的特定专用控制实体。当前技术方案允许更自由地布置控制功能，其支持在大型集中式计算平台和分布式小型平台执行虚拟网络功能。

在根据第二方面的网络设备的第一种可能实现形式中，所述处理器还用于将所述用户设备的所述一个或多个网络标识作为所述数据库中的查找索引使用。

该实现形式的优点在于，需要联系控制设备的网络实体仅需要知道用户设备标识，以便能够找到相关的控制设备。用户设备标识可以由试图连接到无线电接入网络的设备传送，并且该无线电接入网络可以找到相关的控制设备。

在根据第二方面的第一种实现形式或者所述网络设备本身的所述网络设备的第二种可能实现形式中，所述数据库中的所述数据库对象还包括：

指示所述控制设备的所述网络地址的第一数据库条目，以及

指示所述用户设备的移动性锚点的第二数据库条目。

该实现形式的优点是网络实体可以定位负责用户设备的控制面实体和用户设备的数据面锚点。因此，基于来自当前网络设备的响应，可以实现用户设备的控制面功能和数据转发。

在根据第二方面的任一前述实现形式或者所述网络设备本身的所述网络设备的第三种可能实现形式中，所述数据库对象还包括：

指示与所述用户设备的控制面相关联的标识的第三数据库条目，以及

指示与所述用户设备的数据面相关联的标识的第四数据库条目。

该实现形式的优点是查找地址的实体可以使用与控制面相关联的标识或与数据面相关联的标识。查找地址的实体可以是：例如用户设备尝试连接的基站或试图与用户设备通信的主机。在一些实施例中，双重标识具有实体仅需要知道一个标识的优点。在其他实施例中，其具有以下优点：如果当前网络设备接收到具有数据面标识的请求，则当前网络设备回复移动性锚地址，而如果当前网络设备接收到具有控制面标识的请求，则当前网络设备回复控制设备地址。

在根据第二方面的第三种实现形式的所述网络设备的第四种可能实现形式中，第四数据库条目是所述用户设备的加密标识。

该实现形式的优点是必须在与用户设备的任何通信之前联系控制过程以获得数据面标识。这对于控制建立到/来自用户设备的流或会话或连接所需的计费、认证、授权和其他设置相关过程将是有益的。

在根据第二方面的任一前述实现形式或者所述网络设备本身的所述网络设备的第五种可能实现形式中，所述控制设备的所述网络地址包括IP地址和传输层端口号(例如，传输控制协议(TCP)端口号)。

该实现形式的优点在于，控制设备可以位于任何互联网连接的计算机中，并且可以通过端口号到达处理特定用户设备的软件进程。

根据本发明的第三方面，利用用于无线通信系统的方法可以实现上述和其他目的，所述方法包括：

在无线电接入网络中接收包括控制设备的分配的网络地址的网络地址信号S₁；

生成注册消息，所述注册消息指示所述控制设备的所述分配的网络地址和连接到所述无线电接入网络的用户设备的一个或多个网络标识；

向网络设备传送包括所述注册消息的注册信号S₂；

在所述分配的网络地址处接收用户信息信号S₃，所述用户信息信号S₃包括用户设备的网络操作信息；

基于所述网络操作信息确定针对所述用户设备的网络控制决策。

在根据第三方面的方法的第一种可能实现形式中，该方法还包括通过执行控制算法来确定网络控制决策。

在根据第三方面的第一种实现形式的所述方法的第二种可能实现形式中，该方法还包括从服务供应设备处接收第一控制信号，其中所述第一控制信号包括执行所述控制算法的控制指令。

在根据第三方面的任一前述实现形式或者所述方法本身的所述方法的第三种可能实现形式中，所述控制决策是针对所述用户设备的移动性决策。

在根据第三方面的任一前述实现形式或者所述方法本身的所述方法的第四种可能实现形式中，所述方法还包括将第二控制信号发送到所述无线电接入网络的所述网络控制器或传送到所述用户设备，所述第二控制信号包括针对所述用户设备的控制决策。

在根据第三方面的任一前述实现形式或者所述方法本身的所述方法的第五种可能实现形式中，所述用户设备的网络操作信息是包括以下项的组中的一项或多项：网络位置信息、所述用户设备的定位信息、无线电信道测量信息、信道质量信息、用户设备的电池状态信息、所述用户设备的服务质量信息、计费信息、加密信息、认证信息和网络移动性策略信息。

根据本发明的第四方面，利用用于无线通信系统的方法实现上述和其他目的；所述方法包括：

接收包括注册消息的注册信号S₂，所述注册消息指示用户设备的控制设备的网络地址和所述用户设备的一个或多个网络标识；以及

利用所述注册消息更新所述数据库中的所述用户设备的数据库对象。

在根据第四方面的所述方法的第一种可能实现形式中，所述处理器进一步用于将所述用户设备的一个或多个网络标识作为所述数据库中的查找索引使用。

在根据第四方面的第一种实现形式或者所述方法本身的所述方法的第二种可能实现形式中，数据库中的数据库对象还包括：

指示所述控制设备的所述网络地址的第一数据库条目，以及

指示所述用户设备的移动性锚点的第二数据库条目。

在根据第四方面的任一前述实施方式或者所述方法本身的所述方法的第三种可能实现形式中，所述数据库对象还包括：

在根据第四方面的第三种实现形式的所述方法的第四种可能实现形式中，第四数据库条目是所述用户设备的加密标识。

在根据第四方面的任一前述实现形式或者所述方法本身的所述方法的第五可能实现形式中，所述控制设备的所述网络地址包括IP地址和传输层端口号。

根据第三方面和第四方面的方法的优点与根据第一方面和第二方面的相应设备权利要求的优点相同。

本发明还涉及一种计算机程序，其特征在于代码设备，当其由处理设备运行时，使得所述处理设备执行根据本发明的任何方法。此外，本发明还涉及一种计算机程序产品，包括计算机可读介质和所述的计算机程序，其中所述计算机程序被包含在计算机可读介质中，并包括下述组中的一项或多项：ROM(只读存储器)、PROM(可编程ROM)、EPROM(可擦除PROM)、闪存、EEPROM(电EPROM)和硬盘驱动器。

从下面的详细描述中，本发明的进一步应用和优点将是显而易见的。

附图说明

所附附图旨在阐明和解释本发明的不同实施例，其中：

图1示出了根据本发明的实施例的控制设备；

图2示出了根据本发明的实施例的方法；

图3示出了根据本发明的实施例的方法流程图；

图4示出了根据本发明的实施例的网络设备；

图5示出了根据本发明的实施例的另一种方法；

图6示出了根据本发明的实施例的数据库对象；

图7示出了根据本发明的实施例的方法的另一流程图；

图8示出了根据本发明的实施例的无线通信系统中的不同通信实体之间的交互；

图9示出了根据本发明的无线通信系统的实施例；以及

图10示出了根据本发明的无线通信系统的另一个实施例。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的实施例的控制设备100。控制设备100包括收发器103，其在该示例中耦合至用于无线通信的天线单元105和/或用于有线通信的有线连接107。收发器103用于通过天线单元105和/或有线通信连接107接收网络地址分配信号S₁。收发器103还用于将接收到的网络地址分配信号S₂转发给处理器101，这意味着处理器101和收发器103通过本领域已知的合适的通信设备可通信地彼此耦合。通信设备在图1中用处理器101和收发器103之间的两个箭头示出。处理器101用于接收网络地址分配信号S₁，并且还用于生成指示控制设备100的分配的网络地址的注册消息。注册消息还指示用户设备600的一个或多个网络标识，所述用户设备600连接到无线电接入网络(图1中未示出)。该注册消息在注册信号S₂中被传送到无线电通信网络的网络设备300(见图4)。由此，控制设备100已将其自身注册在无线通信系统700中。

收发器103还用于在分配的网络地址处接收用户信息信号S₃，这意味着用户信息信号S₃被传送到所述的控制设备100的分配的网络地址。用户信息信号S₃包括用户设备600的网络操作信息。处理器101还用于基于网络操作信息确定针对用户设备600的网络控制决策。

图2示出了相应的方法200，在该实施例中方法200在图1所示的控制设备100中执行。该方法包括：在无线电接入网络中接收网络地址信号S₁的第一步骤201，所述网络地址信号S₁包括控制设备100的分配的网络地址。该方法还包括生成注册消息的第二步骤203，所述注册消息指示控制设备100的分配的网络地址和连接到无线电接入网络的用户设备600的一个或多个网络标识。该方法还包括向网络设备300传送注册信号S₂的第三步骤205，所述注册信号S₂包括注册消息。该方法还包括在分配的网络地址处接收用户信息信号S₃的第四步骤207，所述用户信息信号S₃包括用户设备600的网络操作信息。该方法还包括基于网络操作信息确定针对用户设备600的网络控制决策的第五步骤209。

控制设备100能够为用户设备600做出控制决策，用户设备600的网络操作信息是包括以下项的组中的至少一项或多项：网络位置信息、用户设备600的定位信息、无线电信道测量信息、信道质量信息、用户设备600的电池状态信息、用户设备600的服务质量信息、计费信息、加密信息、认证信息和网络移动性策略信息。

针对用户设备600的控制决策涉及无线通信系统700中的用户设备600的网络操作方面。控制决策通常配置或重新配置提供给用户设备600的服务的一些方面。例如，由于移动性，控制决策可以在正进行服务会话的建立或修改期间控制新服务会话的配置。在以下公开中给出了可能的控制决策示例，但并不限于以下示例。

资源控制：控制决策涉及用户设备600的通信资源量。在这种情况下的控制决策可以请求更高的服务质量类别，或者请求更高比特率的服务。

定位控制：控制决策涉及用户设备600的定位控制。控制设备100可以使用设备特定信号(例如，无线电测量)来估计用户设备600在地域中的位置。这种情况下的控制决策可以是请求进一步测量(如果位置不够准确)，或者向外部网络实体报告位置(如果位置足够准确)。

监视控制：控制决策涉及对用户设备600的质量参数进行监测。这将例如给服务提供商提供监测由接入网络运营商保存服务水平协议的可能性。这种情况下的控制决策可以是向外部实体(例如，服务提供商网络管理服务器)报告服务水平问题，并且在需要时传送记录的数据。

安全控制：控制决策涉及用户设备600的安全方面。控制设备100可以处理安全功能，例如加密。例如，如果服务的类型改变，控制决策可以是改变加密密钥。

网络传输控制：控制决策涉及用户设备600的网络传输控制。控制设备100可以控制维护由服务提供商提供的传输策略。控制决策可以是改变无线电接入网络中应用的服务质量策略相关参数。

移动性控制：控制决策涉及用户设备600的移动性控制。基于诸如不同无线电接入网络的无线电测量之类的输入数据，控制设备100可以决定改变网络或保持连接在相同的无线电接入网络。

根据本发明的实施例，控制设备100的处理器101还用于通过执行控制算法来确定网络控制决策。控制算法可以是在控制设备100的处理器101中运行的软件。

根据实施例，控制算法的输出(即控制决策)可能在第二控制信号S_c2中被传送到无线电接入网络的网络控制器501(参见图8)或用户设备600。

图3示出了根据本发明的控制设备100中的方法的流程图，该方法用于在无线通信系统700中处理用户设备600的移动性，这意味着在该示例中控制决策是移动性决策。在第一步骤(1)中，控制设备接收与移动性决策相关的用户信息信号S₃。用户信息信号S₃可以来自用户设备600本身，或者其可以来自其他网络设备。在第二步骤(2)中，控制设备100进行移动性决策。如果其决定不进行任何切换，则控制设备100将等待新的用户信息信号，并且在控制设备100进行新的移动性决策之前返回步骤一(1)。如果移动性决策是进行切换，则控制设备100在步骤三(3)中向网络控制节点或向用户设备600发送控制信号，这取决于如何针对正在使用的特定接入网络实现切换过程。

本发明实施例的一般理念是，通过代表用户设备600进行操作的控制设备100，在例如不同本地无线接入网络的控制器中，做出良好优化的且快速的不同无线电接入网络之间控制决策。不同的无线电接入网络可以支持相同的RAT或不同的RAT。因此，用户设备600可与控制设备100进行通信，并且将关于例如QoS、位置和无线电测量的报告发送给控制设备。根据向用户设备提供服务的服务提供商的策略，控制设备100可以实现处理多种RAT的算法。为了支持各种算法，根据本发明的另一实施例，用户设备600还可以接收关于测量配置的指令以及来自控制设备100的控制指令。这允许控制设备100指示用户设备600报告控制设备100正在使用的算法的正确信息。

根据本发明的另一实施例，(例如，软件代理形式的)控制设备100可以从服务提供商(SP)处被接收并授权，该服务提供商(SP)具有用户设备600的位置信息以及在用户设备600所在位置的无线电接入网络的信息。用户设备与SP具有协议，SP可通过一个或多个无线电接入网络向用户设备600提供服务。在不同无线电接入网络中运行的控制设备100的不同实例可以通过不同的独立网络运营商(NO)的网络控制器之间的通信接口进行通信。这允许控制设备100进行非常快速的控制决策(例如切换之类的移动性决策)，控制设备100仅关注用户设备600，并不关注不同运营商的业务目标。

因此，根据本发明实施例，控制设备100与SP相关联。此外，SP具有一个代码库，其用于启动接入网络中的控制设备100。所述库可以包含实现不同控制算法的代码，使得控制设备100可被配置有适于特定用户设备100和特定场景的算法。这可以通过SP将第一控制信号传送到控制设备100来实现。第一控制信号包括用于执行控制算法的控制指令。因此，通过向控制设备100传送第一控制信号，SP可以控制控制算法的执行，所述控制设备100接收第一控制信号并且导出控制指令，以用于在第一控制信号中执行控制算法。

为了跟踪与无线通信系统700中的特定用户设备600相关的所有控制设备100a、100b、...、100n(见图9)的位置，一个技术方案是依赖于控制设备100a、100b、...、100n自身中和SP中的功能。每当控制设备100移动或被复制时，可以从SP请求附近的控制设备100a、100b、...、100n的位置，或者在控制设备100a、100b、...、100n之间分发。当多个控制设备100a、100b、...、100n同时移动时，该技术方案可能相当复杂才能保证鲁棒性。

另一种技术方案是依靠控制设备100a、100b、...、100n外部的方法来跟踪其他控制设备100a、100b、...、100n的位置。具体来说，不依赖于SP或控制设备100来定位其他控制设备实例的技术方案可能更易于支持对一些用户设备存在默认处理，而对其他用户设备具有专用控制设备100。然后，不论控制节点100是专用控制设备100、无线电接入网络中的控制节点100还是SP中的控制节点100，所述技术方案都要求可以找到每个用户设备600的控制处理过程。所述技术方案还应该允许网络节点在用户设备600连接到网络节点并且在无线电接入网络中没有安装控制设备100的情况下，或者在控制设备100能够被安装之处可能具有多个可能的控制器的情况下，定位网络控制器。因此，不管控制设备100位于何处，支持反应性方法来定位控制设备100都将十分有用。由于可能存在控制设备100a、100b、...、100n的多个实例，因此还需要找到正确的控制设备100。由此提出了(分布式)定位器数据库305，其中，处理特定用户设备600的网络控制的过程注册有例如可路由地址。

根据本发明实施例，控制设备100用于与网络设备300的定位器数据库305进行通信，以注册控制设备100的地址和用户设备600的一个或多个标识，如图4所示。控制设备100还用于请求系统中的其他控制设备实例的地址。利用这样的定位器数据库305，网络控制器或通信网络的其他网络节点可以向定位器数据库305发送请求，以找到负责特定用户设备600的控制设备100。

在这方面，图4示出了网络设备300的实施例(例如增强的域名服务器(DNS)、位置映射服务器或网关节点)，网络设备300包括根据本发明的(定位器)数据库305。网络设备300包括处理器301、收发器303和定位器数据库305。收发器303用于通过例如天线单元307和/或有线通信连接309接收注册信号S₂，如图4所示。收发器303还用于在无线通信系统700中发送一个或多个信号。

注册信号S₂包括注册消息，该注册消息指示与用户设备600相关联的移动性控制设备100的网络地址和用户设备600的一个或多个网络标识。收发器303还用于将S₂转发到处理器301，这意味着处理器301和收发器303为可通信地彼此耦合。这由图4中的处理器301和收发器303之间的两个箭头示出。

处理器301用于接收注册信号S₂，并且还用于在定位器数据库305中更新与用户设备600相关联的数据库对象。利用控制设备100的网络地址或用户设备600的一个或多个网络标识更新所述数据库对象。数据库对象应被视为用户设备600标识(ID)和负责处理用户设备600的控制设备100位置之间的映射。定位器数据库305可以包含如何基于不同参数(诸如用户设备600或请求地址的实体的位置)来提供控制设备地址的规则。由于定位器数据库305会随着注册消息的每次接收而更新，所以需要将定位器数据库305设计为有效处理这样的改变。

图5示出了在本示例中由图4所示的网络设备300执行的相应方法。该方法包括接收包括注册消息的注册信号的第一步骤401，该注册消息指示与用户设备600相关联的控制设备100的网络地址。该注册消息还包括用户设备600的一个或多个网络标识。所述方法还包括利用所述注册消息更新定位器数据库305中的数据库对象的第二步骤403。所述数据库对象用于用户设备600。

图6示出了根据本发明实施例的数据库对象的数据库条目示例。用户设备600的一个或多个标识/标识符被用作索引以查找相关联的控制设备100的地址。用户设备标识(ID)可以为不同类型的，并且特别地，临时ID和永久ID在数据库条目中均为可用的。控制设备100的地址(即分配的地址)通常由IP地址和端口号组成，这允许位于控制设备100所在之处的网络控制器将到控制设备100的通信引导到正确的控制过程。

定位器数据库305还可以具有多于一个控制设备100。在这种情况下，当请求用户设备的控制设备100时，定位器数据库305将返回多于一个地址。在一些情况下，定位器数据库305中也可以存储其他信息，例如：与用户位置相关的信息，或者通过数据面可到达用户设备的地址信息等。

在本发明的一个实施例中，定位器数据库305是动态授权发现系统(DDDS)数据库。DDDS数据库服务器以字符串＜UNdID＞的形式获取用户设备ID，并尝试在其本地数据库中已有的已注册用户设备ID中解析它。字符串＜UNdID＞可以具有指示层次地址结构的多个部分，例如＜RNTI.ANd-ID.ANw.SP＞，其中各部分的顺序指示了地址范围的典型顺序，如用于用户设备的RNTI、其所连接的接入节点ID、其所连接的网络的接入网络标识符以及其所属的服务提供商。如果数据库无法基于较小的范围ID来解析ID，则可以基于请求的后续部分，将对于该请求的解析引用到该层次结构中的另一个数据库服务器中。这可以递归或迭代地完成。如果数据库服务器无法解析ID，数据库服务器将向请求者返回一个通知。

在本发明的另一个实施例中，定位器数据库305可以保持两种另外类型的用户设备ID，即与控制面相关联的第一类型(例如仅为运营商所知，且可能为服务提供商所知的标识，如国际移动用户标识(IMSI)、临时移动用户标识(TMSI)、无线电网络临时标识(RNTI)或网络内部IP地址、专用IP地址)，以及与数据面相关联的第二类型(例如到达用户设备，即向用户设备发送数据需要的标识；例如外部IP地址、用户ID或电话号码)。在这种情况下，对控制面相关ID的查找将返回控制过程的地址，而对数据面ID的查找将返回路径或数据面锚点的地址。该实施例的优点是SP和无线电接入网络外部的节点可以仅具有数据面地址信息，并且仅获得到数据面锚点的地址，这会减少攻击控制面节点的可能性。

在本发明的另一个实施例中，与数据面相关的第二类型的用户设备标识对应于加密的用户设备ID。在这种情况下，与该用户的通信将需要两个主要的步骤。在步骤一中，控制过程即控制设备100被联系以检索用户设备600数据面标识的解密密钥。然后，对加密的用户设备600数据面标识进行解密，以导出数据面锚点的地址。该实施例的优点在于，为了获得用户设备600的地址，除了在定位器数据库305中查找用户设备600地址之外，还需要在与用户设备600进行任何通信之前先联系控制过程。这将有益于对建立到/来自用户设备的流或会话或连接所需的计费、认证、授权和其他建立相关过程的控制。

在本发明的另一个实施例中，定位器数据库305保存与每个用户设备相关的两种类型的位置条目，即：

第一条目，其标识用户设备600的移动性控制(控制面)的处理过程；和

第二条目，其指示用户设备600的数据面锚点。

在演进分组系统(EPS)网络中，控制面实体通常将是MME，尽管在连接模式下，服务eNodeB将处理(移动性)控制设备100实现的一部分功能。数据面锚点通常是EPS中的服务网关(SGW)。通过保持定位器数据库305中的两个地址，请求实体可以利用单个查找直接到达控制面或移动性锚点中的任一个，而不受在MME或SGW中实现它们的限制。

当为了处理某个用户设备600的移动性而生成实例(例如，控制设备100)时，用户设备600通过向定位器数据库305发送注册消息(即用户设备注册消息)来将其地址注册到定位器数据库305中。当用户设备600移动或改变其服务用途时，可以生成控制设备100实例，从而从性能上看，或者为了减少信令负载，在新位置处的控制设备100是优选的。新实例随后实例化，这可以通过在新位置开始新的软件进程来实现。

用户设备注册消息包括控制设备100的网络地址(例如，服务器的IP地址和端口号)和用户设备600的一个或多个标识(ID)，ID可以是临时的或永久的和/或具有全局或局部范围。ID可以涉及控制设备100和/或用户设备600的网络以及无线电接入网络内的位置信息，例如，小区ID、基站ID、MME ID等。当网络节点需要识别用户设备600的控制设备100时，网络节点使用用户设备600的ID作为定位器数据库305中的查找关键字。

图7示出了启动控制设备(CD)100的新实例以及与定位器数据库305的交互的示例性过程。在步骤A)中，生成用于特定用户设备(UD)600的控制设备100实例。当sP看到用户设备600连接到接入网络的机会并因此而启动无线电接入网络的网络控制器(NC)中的控制设备100时，步骤A)可以由SP触发。

然后，在步骤B)中，控制设备100自身可以从定位器数据库305请求控制设备100的位置，以获得其自己的用户设备ID。以这种方式，控制设备100可以发现，在相同的无线电接入网络中，是否已经存在了用户设备600的控制设备100。

如果没有用于用户设备ID的控制设备100的其他实例，则在步骤E)中，控制设备100在定位器数据库中注册其地址。如果控制设备100发现用户设备ID的控制设备100已经存在，则在步骤C)中，控制设备100将与所发现的控制设备100进行通信，以确定它们是否为相同用户设备600的控制设备100，或者用户设备ID之间是否存在冲突。

在步骤D)中，控制设备100还将继续决定哪个控制设备100将负责用户设备600，并且更新定位器数据库305，以存储正确的地址。

如果在层次定位器数据库305中存在包含用于用户设备ID的控制设备100的较高层，则在步骤F)中，也将使用附加控制设备100的地址更新该较高层。数据库的较高层的目的是允许控制设备100被无线电接入网络范围之外的实体找到。这增加了布置超出单个接入网络范围的控制设备的灵活性，例如控制设备可以位于服务提供商的网络域中。

图8示出了根据本发明实施例的无线通信系统700。该实施例针对当控制决策是针对用户设备600的移动性决策的情况。因此，在该实施例中，控制设备100可以表示为移动性控制设备100。

参考图8，用户设备600在例如由不同的接入运营商(AO)操作的多个不同的无线电接入网络500a、500b、...、500n覆盖的地域中移动时，SP跟踪用户设备600。SP知道在该区域中操作的用户设备600和无线电接入网络500a、500b、...、500n的大概位置(该信息可以位于SP数据库中)。为了通过这些不同的无线电接入网络500a、500b、...、500n帮助控制用户设备的移动性，采取下述措施以将用户设备600的用户面从一个无线电接入网络500移动到另一个无线电接入网络500中。

SP派出将由用户设备600可能访问之处的无线电接入网络500的网络控制器501a、501b所运行的移动性控制设备100哪里(然而在图8中仅示出了一个无线电接入网络500)。SP向该移动性控制设备100发出足够的证书，以使其来自可信方并且可以安全地运行。

SP向用户设备600发送该区域中具有适当的移动性控制设备100运行的无线电接入网络500的信息。

在服务无线电接入网络500(即服务移动控制设备100)中运行的移动控制设备100与用户设备600持续通信，以用于接收来自用户设备600的位置信息、接收信号质量测量、或会帮助移动性控制设备100识别用户设备位置并为用户设备600做出移动性决策的任何其他信息。服务移动性控制设备100还估计用户位置，并将该信息发送到SP且可选地发送到在相邻网络控制器中运行的移动性控制设备100。通过不同的无线电接入网络500的网络控制器之间的接口，可以进行不同的移动性控制设备之间的通信(但图8中仅示出了一个移动性控制设备)。这些接口的一些方面，例如，移动性控制设备100和无线电接入网络的识别、安全、通信建立和透明容器(transparent containers)的传输可以被标准化，以便支持数据交换，因此通信实体可以包括他们想要的任何信息。还可以通过实体间的正常进程间连接来执行数据交换。

基于用户位置、用户设备经历的瞬时服务质量(QoS)水平、网络节点进行的测量、从相邻的网络移动性控制设备收集的信息或SP给予移动性控制设备100的任何可能的约束(前述的任一或全部)，服务移动性控制设备100作出决策，以将用户设备600切换到另一个无线电接入网络500。基于用户设备600所能连接的至少两个无线电接入网络的信息，利用从相应的无线电接入网络接收的一些质量指示，可以做出决策。

如果在目标无线电接入网络中没有用于用户设备600的移动性控制设备100，则需要实例化一个用于用户设备600的新的移动控制设备100实例。如果在网络控制器501b中启动新实例，则在该网络控制器中为其分配一个网络地址(图8所示501a和501b)并且生成包含该网络地址的注册消息。该注册消息将在注册信号S2b中被发送到包含定位器数据库305的网络设备300中。一般来说，当移动性控制设备100用于处理用户设备600的移动控制功能时，会发送注册信号S2a、S2b，因此当网络控制器501a中的移动性控制设备100用于处理用户设备600时，将发送S2a消息。在一些实施例中，移动性控制设备100还可以利用定位器数据库305向网络设备300发送另一信号，以当移动性控制设备100不再处理该用户设备600时，为用户设备600注销其地址。

先前的服务移动性控制设备100和新的服务移动性控制设备(图8中未示出)可能与SP协作来重新配置用户平面。由于移动性控制设备是本地的，其负责快速决策。较慢的切换决策可以由SP做出，或者通过SP提供的移动性控制设备的约束来处理。移动性控制设备600还可在任何时间监测用户设备电池的能量水平，并做出控制决策，以每比特更低的能耗速率切换到无线电接入网络500。

在本发明的另一个实施例中，控制设备100能够通过在无线电接入网络500中的新位置创建控制设备100自身的副本而移动，然后能够停止和移除在先前位置中的过程，因此跟随用户设备600沿其服务运营商路径有效穿过无线电接入网络500。

在准备切换的一个可能的实现中，移动性控制设备100克隆自身，并将该克隆发送到可能属于当前AO或不同AO的邻近网络节点。相邻网络节点的标识可以由SP或服务AO作为自动邻近关系功能的一部分来提供。在它们到达邻近网络节点时，控制设备100克隆可以监测用户设备600并准备切换。为了确定最佳目标AO，控制设备100的克隆可以彼此通信和/或向它们的控制SP传送用户设备600及它们的托管AO的信号强度(或其他相关链路质量或QoS参数)。切换处理可以通过移动性控制设备100克隆和/或SP与AO之间的协商来进行。

图9示出了根据本发明的无线通信系统700的实施例的示例。向用户设备600提供来自服务提供商SP的服务，服务提供商SP具有到三个不同接入网络的连接，在本示例中为AO1、AO2和AO3(图9中的“数据”箭头示出数据面的方向)。用户设备600连接到属于AO1的基站，并且因此数据面通过AO1进行路由。控制设备100a被分类为操作控制设备，其负责立即处理用户设备600。在该示例中还有两个控制设备100b和100c用于用户设备600，接入网络AO2中的100b处于准备将用户设备600切换到AO2的过程。控制设备100c代表用户设备600与网络控制实体进行协商，目的是评估未来可能的到接入网络AO3的切换。当用户设备600到AO2的切换完成时，控制设备100b将接管作为用户设备600的操作控制设备。

移动性控制设备100在AO中运行的一个优点是双重的：

允许SP逻辑在AO访问网络或云的任何位置运行；

减少在无线电接入网络中发生的大部分控制信令。

对于后一种情况，切换信令以ANd内部和ANd之间的方式发生(其中ANd表示接入点(AP)，诸如eNB、WIFi AP等)。前者意味着AO不执行无线资源管理(RRM)，而是RRM是移动控制设备100a、100b、...、100n之间以及移动控制设备100a、100b、...、100n和AO之间协商的结果，如在基于市场的编程技术方案中。由于移动控制设备100a、100b、...、100n代表它们的SP和用户设备600进行协商，因此诸如QoS、移动性等任何RRM功能均是移动控制设备100a、100b、...、100n之间的协商，其在AO的ANd(或控制移动和RRM的任何节点)中本地地执行。

换句话说，控制设备100携带有SP的策略，并且其目的是在AO的网络中协商并运行其SP的策略。然后假设AO可以提供实现结果的基本RRM功能服务平台(通过它们提供的一组接口和低级别的RRM服务/功能)，例如，其提供了用户调度器，该用户调度器基于协商的结果来调度用户设备。必须注意，在控制设备100a、100b、...、100n向邻近ANd进行物理转换的情况下，该转换应当被加入到信令开销中。另一方面，控制设备100和SP之间的总网络信令显著减少，因为控制设备100携带SP的操作逻辑并且可在没有来自SP的指令消息的情况下本地地运行它。如果SP具有永久安装在AO平台中的控制设备100，则可以进一步最小化信令。如果没有SP的用户设备，控制设备100可以是不活动的；否则，它将被激活，以服务于SP的用户设备。然后，控制设备100在SP和ANd之间的转换可以在开始时仅发生一次，并且稍后在SP提供控制设备100的新的更新时发生。这样的技术方案也可能对业务模式产生影响。该转换是控制设备100(软件代理)的移动。作为最小实施例，这将意味着将在网络控制器中启动软件进程(即控制设备)。

根据部署的无线电接入网络500的类型，AO可具有三个不同的角色，每个角色都定义了其自己的业务实体和模式。如图10所示，接入运营商可以为：

提供核心网络服务的核心网络运营商(CNO)；和/或

提供回程基础设施和服务以将接入节点连接到核心网络的(无线或有线的)回程网络运营商(BNO)；和/或

提供无线接入连接和传输服务的无线接入运营商。

端到端服务通过所有三种类型的所述网络来传递。当不同的网络由不同的运营商控制时，需要在不同运营商域的边界上一致地配置数据面。利用控制设备100(图10中未示出)的灵活布置，通过在多个网络上部署处理特定用户设备600(图10中未示出)的业务的控制设备，可以实现紧密集成。在当今的无线电接入网络中，AO维持所有三种角色，并在集成的无线电接入网络中提供核心、回程和无线电接入，无线电接入网络和用户管理紧密耦合于所述集成的无线电接入网络中。

此外，根据本发明的任何方法都可以在具有代码设备的计算机程序中实现，当其由处理设备运行时，使得所述处理设备执行该方法的步骤。计算机程序包括在计算机程序产品的计算机可读介质中。计算机可读介质可以包括基本上任何存储器，诸如ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除PROM)、闪存、EEPROM(电可擦除PROM)或硬盘驱动器。

此外，本领域技术人员应认识到，本文的控制设备和网络设备包括执行本技术方案所必要的例如功能、设备、单元、元件等形式的通信能力。其他此类设备、单元、元件和功能的示例有：处理器、存储器、缓冲器、控制逻辑、编码器、解码器、速率匹配器、解速率匹配器、映射单元、乘法器、决策单元、选择单元、交换器、交织器、解交织器、调制器、解调器、输入、输出、天线、放大器、接收器单元、发射器单元、DSP、MSD、TCM编码器、TCM解码器、电源单元、电力馈送器、通信接口、通信协议等，上述这些可以适当地布置在一起以执行本技术方案。

特别地，本设备的处理器可以包括例如，中央处理单元(CPU)、处理单元、处理电路、处理器、专用集成电路(ASIC)、微处理器或者可以解释和执行指令的其他处理逻辑中的一个或多个实例。因此，所述“处理器”可以表示包括多个处理电路的处理电路，诸如上述的任何、一些或全部处理电路。处理电路可以还执行用于输入、输出和包括数据缓冲和设备控制功能(例如呼叫处理控制、用户界面控制等)数据处理的功能。

最后，应当理解，本发明不仅限于上述实施例，还涉及并包括所附独立权利要求范围内的所有实施例。

Claims

1.一种用于无线通信系统(700)的控制设备，所述控制设备(100)包括处理器(101)和收发器(103)；

其中所述收发器(103)用于在无线电接入网络(500)中接收网络地址信号S₁，所述网络地址信号S₁包括所述控制设备(100)的分配的网络地址；

其中所述处理器(101)用于生成注册消息，所述注册消息指示所述控制设备(100)的所述分配的网络地址和连接到所述无线电接入网络(500)的用户设备(600)的一个或多个网络标识；

其中所述收发器(103)还用于向网络设备(300)传送包括所述注册消息的注册信号S₂，

在所述分配的网络地址处接收用户信息信号S₃，所述用户信息信号S₃包括所述用户设备(600)的网络操作信息；以及

其中所述处理器(101)还用于基于所述网络操作信息来确定针对所述用户设备(600)的网络控制决策。

2.根据权利要求1所述的控制设备，其中所述处理器(101)还用于通过执行控制算法来确定所述网络控制决策。

3.根据权利要求2所述的控制设备(100)，其中所述收发器(103)还用于从服务供应设备(505)处接收第一控制信号，其中所述第一控制信号包括用于执行所述控制算法的控制指令。

4.根据前述权利要求中任一项所述的控制设备(100)，其中所述控制决策是针对所述用户设备(600)的移动性决策。

5.根据前述权利要求中任一项所述的控制设备(100)，其中所述收发器(103)还用于将第二控制信号传送到所述无线电接入网络(500)的网络控制器(501)或传送到所述用户设备(600)，所述第二控制信号包括针对所述用户设备(600)的所述控制决策。

6.根据前述权利要求中任一项所述的控制设备(100)，其中所述用户设备(600)的所述网络操作信息是包括下述项的组中的一项或多项：网络位置信息、所述用户设备(600)的定位信息、无线电信道测量信息、信道质量信息、所述用户设备(600)的电池状态信息、所述用户设备(600)的服务质量信息、计费信息、加密信息、认证信息和网络移动性策略信息。

7.一种用于无线通信系统(700)的网络设备(300)，所述网络设备(300)包括处理器(301)、收发器(303)和数据库(305)；

其中所述收发器(303)用于接收包括注册消息的注册信号S₂，所述注册消息指示用于用户设备(600)的控制设备(100)的网络地址和所述用户设备(600)的一个或多个网络标识；以及

其中所述处理器(301)用于利用所述注册消息更新所述数据库(305)中的所述用户设备(600)的数据库对象。

8.根据权利要求7所述的网络设备(300)，其中所述处理器(301)还用于将所述用户设备(600)的所述一个或多个网络标识作为所述数据库(305)中的查找索引使用。

9.根据权利要求7或8所述的网络设备(300)，其中所述数据库(305)中的所述数据库对象还包括：

指示所述控制设备(100)的所述网络地址的第一数据库条目，以及

指示所述用户设备(600)的移动性锚点的第二数据库条目。

10.根据权利要求9所述的网络设备(300)，其中所述数据库对象还包括：

指示与所述用户设备(600)的控制面相关联的标识的第三数据库条目，以及

指示与所述用户设备(600)的数据面相关联的标识的第四数据库条目。

11.根据权利要求10所述的网络设备(300)，其中所述第四数据库条目是所述用户设备(600)的加密标识。

12.根据权利要求7-11中任一项所述的网络设备(300)，其中所述控制设备(100)的所述网络地址包括IP地址和传输层端口号。

13.一种用于无线通信系统(700)的方法，所述方法(200)包括：

在无线电接入网络(500)中接收(201)网络地址信号S₁，所述网络地址信号S₁包括所述控制设备(100)的分配的网络地址；

生成(203)注册消息，所述注册消息指示所述控制设备(100)的所述分配的网络地址和连接到所述无线电接入网络(500)的用户设备(600)的一个或多个网络标识；

向网络设备(300)传送(205)包括所述注册消息的注册信号S₂，

在所述分配的网络地址处接收(207)用户信息信号S₃，所述用户信息信号S₃包括所述用户设备(600)的网络操作信息；

基于所述网络操作信息确定(209)针对所述用户设备(600)的网络控制决策。

14.一种用于无线通信系统(700)的方法；所述方法(400)包括：

接收(401)包括注册消息的注册信号S₂，所述注册消息指示用户设备(600)的控制设备(100)的网络地址和所述用户设备(600)的一个或多个网络标识；以及

利用所述注册消息更新(403)所述数据库(305)中的所述用户设备(600)的数据库对象。

15.一种具有程序代码的计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时执行根据权利要求13或14所述的方法。