CN107852609B - 用于连接性管理的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一个方面在于提供一种在诸如无线网络的网络中使用的连接性管理(CM)功能。该CM功能可以同时支持网络中的用户设备(UE)和机器类型通信(MTC)设备。在第一方面的一个实施例中，针对多种不同类型的设备，提供了CM的方法和系统，可评估追踪标准，以确定何时何处需将无线资源分配给无线设备。在一些实施例中，这些追踪标准包括位置追踪和/或活动追踪。另一方面提供在适当的物理节点上建立的虚拟CM功能的实例化，以提供设备特定或服务特定的CM。

Description

用于连接性管理的系统和方法

交叉相关申请

本申请要求申请日为2015年6月29日、题为“用于无线设备的连接性管理的系统和方法”的第62/186,168号美国临时专利申请以及申请日为2016年6月28日的第15/195,673号美国非临时专利申请的优先权，所述申请的内容均通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，并且具体地涉及用于定位无线通信网络中的无线设备并与其通信的系统和方法。

背景技术

无线通信网络(WCN)经历了几代无线电接入网络(RAN)技术，包括所谓的第二代(2G)、第三代(3G)和第四代(4G)接入技术。所谓的第五代(5G)RAN技术正向各种无线标准群体提出。除了RAN技术，无线局域网(例如基于电气和电子工程师协会(IEEE)802.11标准的Wi-Fi)已被开发。

当前WCN，诸如由第三代合作伙伴计划(3GPP)规定的基于长期演进(LTE)标准的那些WCN，向用户设备(UE)提供数据连接性。这些网络已被设计成给用户设备(UE)(例如移动电话、智能电话、笔记本电脑、平板电脑、计算机和其他用户设备)提供连接性业务。因为不是所有由网络业务的UE都被同时激活，WCN被设计为按需给设备分配无线资源。通常，更多的资源被分配给处于激活状态的设备。如果设备正在或准备传输数据、接收数据，则设备被认为是处于激活状态。UE被配置为当不主动传输时进入空闲状态，以保存电池电力，并减少对网络的需求。

3G/4G网络都集中于基于UE二元状态的连接管理，即UE是处于激活还是空闲状态。分配资源以服务于UE就基于连接的装置的这两个状态。移动网络，诸如那些后续的LTE标准，已被设计为支持UE移动性。在网络设计中，假定所有UE可以移动，无论是在激活时还是空闲时。因为网络实体能够到达连接的UE是重要的，所以有了移动性管理实体(MME)，负责连接管理。MME追踪激活UE相对于网络拓扑的位置，并分配资源给UE，以便进行上行链路和下行链路通信。当UE处于空闲状态时，MME分配追踪区域。当UE确定其已经离开该追踪区域时，其执行追踪区域更新，从而MME可以接收更新的追踪信息。因此，MME以较粗的粒度追踪UE的位置和活动。

现有移动网络已被用于支持并无意移动的设备，诸如计量器和其他传感器，其形成所谓的“物联网”(IoT)。这些设备具有的通信概况彼此类似，但与许多现有UE不同。这些设备，通常被称为机对机(M2M)设备，通常产生频次低、体量小的基于分组的流量。M2M设备与网络通信的频率通常是非常容易预测的，并且在一些情况下，通常是预定的。尽管这种通信概况，通常被称为机器类型通信(MTC)，导致来自单个设备的少量流量，但MTC设备极少被部署为单个实例。通常，大量的M2M设备以协调的方式被部署，从而导致由M2M设备传输非常大量的小消息。在LTE网络中，向所有连接的设备提供相同的追踪业务，这通常允许粗略追踪UE活动状态(例如激活或空闲)和UE位置(通常是相对于网络的拓扑的UE位置，并且相比于空闲设备，针对激活设备存储的位置信息更精确)。

随着连接到网络的设备的数量增加，并且随着这些设备的需求和能力变得更加多变，对于更鲁棒的连接管理系统已产生了更大的需求。若连接管理系统提供对活动和位置追踪的更好的粒度，并且针对不同的需求提供不同级别的资源配置，将可更好地服务于下一代网络。对于给UE和MTC设备提供通信业务的WCN，需要一种更好的连接管理。

提供此背景信息以揭示申请人认为可能与本发明相关的信息。并不必然旨在承认，也不应当被解释为，任何前述信息构成了针对本发明的现有技术。

发明内容

在本说明书中，连接性管理一词将被用于指代用于定位和追踪设备、并将网络资源分配给设备的方法和系统。也可能使用可达性管理一词。

在本发明的第一方面中，提供了一种在无线网络中使用的连接性管理(CM)的方法。所述方法可包括以下步骤：根据所述无线网络中业务的特征，为所述业务选择连接性管理策略，所述业务的所述特征包括与所述业务支持的设备相关联的设备能力和位置可预测性；以及向与所述业务相关联的连接性管理功能传输指令，所述指令指示所述选择的连接性管理策略。

在第一方面的一个实施例中，所述方法还包括自客户接收所述业务的所述特征的步骤。在另一个实施例中，所述设备能力包括由所述业务支持的设备所支持的无线电接口的有关信息。在进一步的实施例中，所述选择的步骤根据与所述业务相关联的活动概况来执行。在另一个实施例中，所述位置可预测性指示位置可预测性的程度，包括固定位置、在一定范围内可预测、以及不可预测。在进一步的实施例中，所述选择的步骤是通过根据与所述业务相关联的活动概况和位置可预测性概况，从一组预定义的策略中选择策略概况，可选地，所述活动概况指示活动状态，包括激活、空闲、以及预测将激活，并且可选地，所述预测将激活状态包括预测所述设备何时将激活的指示。在另一种选择中，所述活动概况和位置可预测性概况自客户接收。在另一个实施例中，所述方法包括传输指令，以在所述无线网络中的计算平台上，将所述连接性管理功能实例化。在进一步的实施例中，所述方法包括根据所述选择的策略，从一组连接性管理功能中选择所述连接性管理功能。在进一步的实施例中，所述方法可包括根据通过监控所述业务而获得的位置可预测性和活动追踪信息，重新选择连接性管理策略；以及向与所述业务相关联的所述连接性管理功能传输指令，指示所述重新选择的连接性管理策略。

在本发明的第二方面，提供了一种连接性管理器。所述连接性管理器包括网络接口、非暂时性存储器和处理器。所述网络接口使得能够与所述无线网络中的其他节点通信。所述非暂时性存储器存储指令，一旦执行所述指令，所述处理器使得所述连接性管理器根据所述无线网络中业务的特征，为所述业务选择连接性管理策略，所述业务的所述特征包括与所述业务支持的设备相关联的设备能力和位置可预测性；以及通过所述网络接口，向与所述业务相关联的连接性管理功能传输指令，所述指令指示所述选择的连接性管理策略。

在实施例中，所述连接性管理器和处理器被配置为执行上述针对第一方面提及的可选实施例。

在第三方面，提供了一种用于无线网络的连接性管理方法，包括：依赖于业务的位置可预测性特征和活动可预测性特征来确定CM策略；以及根据所述确定的CM策略，向所述业务分配资源。

在第三方面的实施例中，分配资源包括将CM功能实例化，以用于所述业务。在另一个实施例中，为所述业务分配CM功能包括将至少一个虚拟CM功能实例化，以用于所述业务。在进一步的实施例中，所述业务被分配给移动设备，并且将设备特定的CM功能实例化，以用于所述业务。在另一个实施例中，所述业务被分配给一组移动设备。在另一个实施例中，所述业务被分配给操作所述移动设备组的客户，并且其中的确定包括根据所述客户供应的所述移动设备组的有关信息，选择所述CM策略。在进一步的实施例中，所述设备组的所述有关信息包括所述移动设备组的所述位置可预测性特征和所述活动可预测性特征的有关信息。在另一个实施例中，确定CM策略包括访问表，以确定位置追踪方案和活动追踪方案。

在本发明的第四方面，提供了一种用于无线网络的CM方法，包括所述无线网络中的第一CM功能向第二无线网络中的第二CM功能传输查询消息，所述查询消息查询设备的位置；以及所述第一CM功能自所述第二CM功能接收应答，所述应答包括所述设备的位置信息。

在第四方面的实施例中，所述方法还包括第一CM功能向第三CM功能传输所述设备的所述位置。在另一个实施例中，所述第二和第三CM功能位于不同的网域中。在进一步的实施例中，所述第三CM功能使用第一接入技术，与所述设备通信，并且所述第二CM功能使用第二接入技术，与所述设备通信。在进一步的实施例中，所述第一CM功能是全局CM功能，为所述设备执行CM，而不论所述设备最近使用的接入技术是哪种。在另一个实施例中，所述方法还包括所述第一CM功能向所述第二CM功能传输请求消息，请求所述第二CM功能向所述设备传输改变消息，以指示所述设备改用所述第一接入技术。可选地，所述方法还可包括所述第一CM功能响应于所述请求消息，自所述第二CM功能接收应答；以及所述第一CM功能向所述第三CM功能传输接入消息，以指示所述第三CM功能可使用所述第一接入技术向所述设备进行传输。

在第五个方面，提供了一种用于与无线网络通信的无线设备的连接性管理方法。所述方法包括：第一CM功能为无线设备执行CM，所述无线设备包括无线接口，可在多个无线接入技术之间切换；以及所述第一CM功能使用第一接入技术，向所述无线设备传输协议消息，以指示所述设备将其无线接口切换为第二接入技术。

在第五方面的一个实施例中，所述方法还包括所述第一CM功能自第二CM功能接收关于所述无线设备的定位请求，以及所述第一CM功能响应于所述定位请求，传输所述协议消息。在另一个实施例中，所述定位请求指示有数据使用所述第二接入技术向所述设备传输。

在本发明的第六方面，提供了一种用于与无线网络通信的方法。所述方法包括用户设备(UE)使用第一无线接口与第一网络通信；所述UE接收请求，以使用第二无线接口与第二网络通信；以及所述UE切换到所述第二无线接口，以与所述第二网络通信。

在第六方面的实施例中，所述方法包括所述设备向所述第一和第二网络中的至少一个传输设备状态信息。在另一个实施例中，所述设备状态信息包括所述设备上运行的应用程序的有关信息。在进一步的实施例中，所述设备状态信息包括基于与至少一个所述应用程序相关的用户输入，出现网络传输的可能性的有关信息。在进一步的实施例中，所述设备状态信息包括设备电池状态。

在本发明的第七方面，提供了一种用于无线网络的连接性管理(CM)方法。所述方法包括：根据位置可预测性特征，确定位置追踪方案；根据活动可预测性特征，确定活动追踪方案；以及根据所述确定的位置追踪方案和活动追踪方案，向业务分配资源。

在第七方面的一个实施例中，分配资源包括根据所述确定的位置追踪方案和活动追踪方案，追踪与所述业务相关联的设备的位置和活动。在另一个实施例中，分配资源还包括依赖于所述追踪的位置和活动，按需给向所述业务相关联的设备分配网络资源。在另一个实施例中，分配网络资源包括网络功能的实例化。在另一个实施例中，所述业务用于特定设备，并且还包括当所述设备的位置和活动可预测性特征都是不可预测时，使用网络拓扑和设备能力来确定所述位置追踪方案和活动追踪方案。

在本发明的其他方面中，提供了用于执行上述方面的方法的网络节点或功能。

附图说明

自下面的详细描述，并结合所附的附图，本公开进一步的特征和优点将变得显而易见，其中：

图1示出了根据一个实施例的、通信地耦合到连接性管理(CM)网络的用户设备的示意图；

图2示出了根据一个实施例的、包括多个CM实例的CM网络的层级布局的示意图；

图3示出了包括逻辑CM结构的无线通信网络(WCN)的实施例的网络示意图；

图4示出了根据一个实施例的、在CM定制中使用的表；

图5A和5B示出了两个传输概况示例；

图6示出了根据一个实施例的、使用多个接口连接到网络的设备的示意图；

图7示出了根据一个实施例的、具有多个接口的设备的方框图；

图8示出了根据一个实施例的CM间信令的信令图；

图9示出了根据一个实施例的、用于多个网络切片的CM功能的示意图；

图10示出了根据一个实施例的处理系统的框图；并且

图11是一种处理系统的示例性方框图。

要注意的是，在所有附图中，相同的特征由相同的附图标记标识。

具体实施例

在常规的长期演进(LTE)网络中，移动性管理实体(MME)追踪连接的设备的状态和位置。连接的设备被认为要么处于激活状态、要么处于空闲状态。当处于激活状态时，MME可以将服务网关(SGW)接收的流量导向eNodeB(eNB)，用户设备(UE)连接到eNodeB(eNB)。在空闲状态下，分配给激活UE会话的资源被释放，并且为UE分配追踪区域。追踪空闲UE位置的粒度就是追踪区域。当针对UE的数据到达在SGW时，MME指示在追踪区域内的eNB寻呼该UE。在空闲状态下，UE可以进入较低功耗状态，这允许UE长时间地关闭其接收器。当UE进入限定UE应当何时醒来、并监听寻呼消息的空闲状态时，为UE提供寻呼周期。当寻呼被发出，并且被UE接收到，则该UE将重新连接到网络，并接收在SGW处接收的信息。

UE进入空闲状态以保存电池电力，并允许网络资源，例如分配给在eNodeB处的UE的资源，被释放，并被其他装置使用。

无线电接入网络(RAN)通常被设计为支持具有不可预测的流量需求的高移动性设备。随着M2M部署的增加，预计下一代网络将支持数量大得多的设备。虽然这些新设备中的一些将具有减小的移动性，但其他设备，例如用于进行车到车和车到基础设施的通信的设备，将具有很强的移动性。设备的数量增加也将导致大量的设备具有不同可靠性的需求。虽然一些设备可以接受接入改期，其他设备将需要在几乎所有情形下的超可靠接入。按照以前的网络架构，做出决定的假设前提是：所有连接的设备的需求将有些类似，但当情况并非如此时，对设备的过度供给极少不会造成很大的负担。随着由RAN服务的连接的设备的数量增加，具有不同的移动性和活动概况的连接的设备的数量也将增加。以非常类似的方式处理所有连接的设备而不导致极大地过度供给网络将不再可能。因此，需要更灵活的处理UE连接的网络追踪的方法。

本发明的一个方面认识到，在连接管理中，若以相同的方式为所有设备处理资源分配，在具有不同种类的设备时未必是高效的。为了解决这个问题，现在将讨论连接性管理(CM)的系统和方法，其允许资源分配的更精细的处理。一些实施例在允许在边缘节点分配资源之外，还允许进行云资源的分配。在一些实施例中，资源分配包括网络功能的实例化和激活。一些实施例允许根据预测的使用来先行分配资源，并且可以允许分配给无线设备的资源逐渐增加或减少。

在设计网络时，在希望简化提供CM业务的管理方面和希望为每个设备提供最详细的CM业务之间存在矛盾。在管理上，最简单的解决方案是以相同的方式处理所有的设备。这通过使管理任务在整个网络中统一，降低了管理任务的复杂性，但它要么忽略一些设备，要么过度供给网络给其他设备。通过将每个设备处理为独特的实体，要确定如何可以提供CM业务，则管理负担统同样变得过于复杂。为了解决这个问题，本发明的实施例给每个承认的网络业务提供定制的CM业务。由于业务提供商具有关于预期部署的先验信息，而且在很多情况下也将使用CM数据，可以调整用于承认的业务的CM业务，使其适应这些承认的业务的需求。在这些实施例中，这消除了尝试以使CM业务与每个单独的设备的功能和需求相匹配的需求，但同时允许网络整体提供更“合身”的CM方式。

实施例提供了CM功能性，以分配适当的无线资源，从而建立设备和接入节点之间的接入链路。接入节点是边缘节点，也被称为接入点(AP)。AP将潜在地涉及到设备的下行链路(DL)传输和来自设备的信号传输的上行链路(UL)接收。AP可以包括分布式RAN(D-RAN)和云/集中式-RAN接入节点、eNodeB和其他类型的接入节点。

实施例考虑以下，从业务的角度来看，影响CM的因素中的一个或多个：活动追踪(其包括活动预测)、位置追踪(其包括位置预测)、延迟要求以及其他因素。

连接性管理允许网络确定如何到达由网络服务的设备。在LTE网络中，设备的活动状态被简单地按照激活和空闲来追踪，在一些实施例中，活动追踪包括设备的状态(例如其是激活的还是空闲的)以及可用于预测设备的活动(关于分配无线资源的需求)的其他信息。虽然一些设备，例如用于用户随时访问语音和数据业务的UE，在活动状态方面是相对不可预测的(例如，很难预测UE何时将从空闲切换为激活)，可以将许多MTC设备设置为根据调度访问网络。此调度超出了活动追踪的常规理解，但被合并在本文所讨论的CM中。这可以按照“预测将激活”状态来追踪，这指示出预期设备何时被下一次激活。相应地，一种可以使用的追踪标准就是：DL/UL消息传递时机的可预测性。若设备活动(例如用于机器类型通信(MTC)流量)是可预测的或预定的，预测信息可被用作为在活动追踪中使用的信息的一部分。例如，以预定间隔给公共设施报告公共设施使用的智能电表是可预测的(由于为这种传输有预先安排的时间)。常规LTE网络给空闲的机到机(M2M)设备分配资源。根据使用本文中讨论的CM功能性的实施例，网络绝大部分时间都可以利用设备传输的移动性和可靠调度的缺乏，从M2M设备解除分配所有资源。使用与这些设备相关联的预定调度，网络可按对下一次传输的预期，分配网络资源给M2M设备。从设备的角度来看，得到了所需要的业务和资源分配，但是从网络的角度来看，削减了分配的资源的负担。

在一些实施例中，可以在网络中将虚拟CM功能实例化。虚拟CM功能可以特定于单独的设备(例如虚拟的用户特定CM功能)，或者可以实例化为与单个业务相关联的设备(例如业务特定的CM功能)业务。根据实施例，这些CM功能可以确保适当的资源分配，从而按预定的时间管理预测的传输。其他MTC通信可能较难预测，甚至是不可预测的。例如，一些工业控制设备或传感器仅响应于已发生错误状况的指示进行传输。可以由CM实体使用的另一个活动追踪标准是与UL和DL流量的相关性。在监测流量交换时，有可能识别UL和DL流量中的活动的规律。这种活动可以是相关的或不相关的。例如，如果在请求和响应之间有可辨别的规律，则一旦做出请求，就可以预测到需要无线资源用于响应。例如，如果使用特定的消息来向M2M设备发送请求，并且响应的大小已知，并且发生在预测的时间(例如，来自智能电表的使用信息的请求是小的下行链路消息，其将在固定时间，或请求后的固定时间，与较大的上行链路消息相关联)，则CM能够识别消息，并确保以即时的方式分配资源。类似地，在传感器网络中，业务特定的CM可能能够识别规律。例如，如果限定数量的传感器设备按某种规律发送UL消息，则该网络的另一部分，例如管理节点，通常将生成消息作为响应。例如，如果5个传感器节点报告某情况，则管理节点通常将发送事件报告。这些规律类型和触发消息的发生，可以允许业务特定的CM分配必要的资源，以顺应预测的传输。

位置追踪涉及相对于网络的拓扑追踪设备的位置。常规地，位置追踪涉及确定空闲UE处于哪个追踪区域(TA)，或激活UE连接到哪个eNodeB。常规的连接管理只使用TA和寻呼周期方案来与设备连接。TA涉及在设备的范围内的AP的列表，或基于设备最后已知的位置、预计在该设备的范围内的AP的列表。寻呼周期方案通常涉及指示空闲设备醒来，并按指定的时间间隔检查数据，可能是可配置的。向空闲UE提供寻呼周期和追踪区域。UE将按寻呼周期所确定的时间间隔醒来并进行监听。如果UE确定其已在追踪区域之外，则将连接到网络，以接收追踪区域更新。相应地，处于空闲模式的设备将根据其寻呼周期监听网络，并且按需就其当前位置对网络进行建议。本文所讨论的CM功能提供了对设备的位置追踪的更多细节。未来的网络将可能包括各种不同的接入技术，包括当前的标准化RAN格式(例如LTE)以及未来的RAN标准化格式和其他连接技术(例如Wi-Fi)。正如CM的活动追踪功能可以考虑UE活动的可预测性，位置追踪功能也可以。一组在列车或其他按调度的运输工具上的m2m设备可以具有非常容易预测的移动性。只要列车的位置是已知的(只要调度适当，是可以预知的)，M2M设备的位置也可以是已知的。安装在固定位置的设备，诸如电表，可以被简单地分配位置，并且追踪可能不需要启用。

CM功能可以跨多个AP类型追踪UE连接，以帮助网络确定设备从具体的AP接收和向具体的AP传输的能力。因此，实施例使用的一种追踪机制是设备位置的可预测性。设备的位置可以在多个程度上可预测。如果该设备不是可移动的，并被固定到固定位置，则设备的位置可能是非常容易预测的。设备的位置可能被可预测为在一个范围内，例如如果该设备具有预定义的路线/速度(例如在火车、地铁或一些工业车辆上的设备)。设备的位置也可以是不可预测的，这往往发生在许多UE受制于随机移动性的情况下。

延迟要求是可以在一些实施例中考虑的另一个因素。有些应用是延迟敏感的，例如实时通信，包括语音通话或视频会议，而其他应用可能相对地延迟不敏感，例如短消息业务，或是很多M2M报告会话。实施例可以解除分配给延迟不敏感的应用的资源，直到资源实际被需要，或者直到有足够的资源可用。

实施例考虑的其他因素包括业务中使用的设备的特性，例如该设备是否是可以连接到多个无线网络接入技术(例如3G、LTE、WiFi和5G)的多接口设备。设备的特性可以包括设备应用于被支持的业务时的技术参数和其预期的使用。例如，(在硬件方面)具有足够规格的设备可能能够实施基于设备的v-CM功能，以辅助预测，并帮助确定资源分配需求。进一步的，预期的使用可以包括指示，指出设备是否旨在作为人类用户的UE，或作为M2M设备，诸如可能更可预测的传感器，一如本文所讨论的。该设备是否是多接口设备，指出设备是否可以支持多于一个的接入技术或接口(例如支持2G、3G、4G、5G、Wi-Fi、GPRS、HSPA、GSM、LTE等)。

在一些实施例中，CM功能可以在每个接口的基础上评估设备是否是激活的，并且如果是激活的，哪个接口是激活的。在一个示例中，具有LTE和Wi-Fi无线电的设备在数据会话中，通常偏向于从LTE网络断开，进行Wi-Fi连接。从LTE RAN的角度来看，该设备是未连接的，但该设备仍经由WiFi连接而连接，并且仍可以接收数据。常规MME可能认为设备未连接到网络，因为MME仅集中于无线电资源，尤其是eNodeB中的资源，的分配。然而，根据实施例，CM功能也导致与网络运营商的云网络中的UE相关联的资源的分配。相应地，网络技术/接口可以由CM功能考虑，因为只要通过一种技术可达设备，就可能不需要同时接入其他网络接口。进一步的，如将在下面更详细地讨论的，在一些实施例中，CM功能可以在必要时指示设备切换接口。

图1是根据一个实施例的经由无线接口120通信地耦合到无线设备160的CM网络实体110的功能图。在一些实施例中，CM实体110是由网络单元或主机的处理器执行的CM功能。无线接口120可以是RAN接口(例如LTE)或无线局域网接口(例如基于电气和电子工程师协会(IEEE)802.11标准的Wi-Fi)。CM网络实体110可以完全部署在无线通信网络(WCM)上，或包括选择性地部署在WCM内的各种模块或功能，一如将进一步详细讨论的。CM网络实体110被配置为无线设备160执行CM。在一些实施例中，CM包括位置追踪(CM-LT)，在这种情况下，为无线设备160确定位置信息130。该位置信息中的一些可以由设备160确定，并且传输到CM网络实体110。相应地，在一些实施例中，无线设备160包括CM组件161，可以提供位置信息130和其他CM相关信息给CM网络实体110。在一些实施例中，CM执行活动追踪(CM-AT)，在这种情况下，为无线设备160确定活动信息135。同样的，该位置和活动信息中的一些可以由设备160确定，并且使用该设备CM组件161传输到CM网络实体110。一些实施例执行CM-LT和CM-AT两者。虽然只有一个无线设备160在图1中被示出，但是应当理解的是，CM网络实体110可以被配置为针对多个无线设备执行CM。一些网络将支持成千上万的设备，除了UE之外，这些设备可能该包含许多MTC设备。

在一些实施例中，网络侧CM实体110使用收到的活动和位置信息来预测哪个资源将需要被分配给具体的无线设备。然后，CM实体110分配资源，以提供连接性给无线设备。应当理解的是，CM实体在分配资源中，会与其他网络功能交互。在一些实施例中，这些预测可以与安装在无线设备中的设备侧CM组件161共享，以获得有助于精细预测的反馈。附加地，当资源分配影响设备的连接性状态时，CM实体110可以将改变通知给UE CM实体161。

图2示出了根据一个实施例的连接性管理器或CM功能的逻辑架构。如图2中所示，可以有许多CM功能实例，每个都提供CM的不同方面。全局CM功能210可以通过与域特定的CM功能220-222交互来管理网络的CM。域可以是由网络运营商操作的网络。一些较大的网络运营商可以选择将大的网络细分成多个域。域特定的CM功能在域内执行CM功能以及跨域的CM间信令。本地区域的边缘功能通常由在网络边缘节点，诸如AP，中实施的功能执行。边缘CM功能的虚拟化实例可以是用户特定的，如用虚拟的用户特定(V-u)CM实例V-u-CM 230a……V-u-CM 230n所示，或者可以是业务特定的，如V-s-CM231所示，其中每个业务特定的虚拟CM功能为使用相同的业务连接的一组或一类设备业务。v-u-CM：可以是在节点中实例化以管理设备的位置和活动追踪的功能。v-s-CM：可以是在节点中实例化以管理与业务/切片相关联的一组设备或管理在地理区域内的一组设备的功能。边缘功能与驻留在设备中的CM组件260通信。CM组件260与各自的V-u-CM功能230a彼此通信，以协作地执行无线设备的CM-LT和CM-AT。随着设备移动通过网络，V-u-CM功能可以被迁移到不同的节点以更好地为该设备服务，一如通过从230a到230n的多个实例示出的。为简单起见，仅示出了一个无线设备，但应当理解的是，将支持许多设备。在一些实施例中，每个设备将由其自身的V-u-CM功能230a至230n支持。

按需实例化V-u-CM实例，诸如230a，以在每个用户或每个设备的基础上执行边缘CM功能。虚拟功能的实例化、配置和激活涉及网络资源的使用。相应地，一些实施例可通过按需实例化、配置和激活虚拟功能来更有效地分配这些资源。应当理解的是，每个CM实例可以在地理上分离且单独地部署在WCM(未示出)的不同组件上。尽管未示出，但是应当理解的是，业务特定的虚拟CM也可以被实例化，例如用于全部与同一个业务交互的一组MTC设备。

域特定的CM和全局CM可以是由一个数据中心支持的虚部化实体，或是跨多个数据中心的虚拟化实体。这些实体可以是离散的实体，也可以是驻留在云环境中的虚拟化功能。尽管在图2中示出了v-u-CM的使用，但应当理解的是，网络功能虚拟化不是必要的。在一些实施例中，边缘CM功能可以在每个AP的基础上实施。另选地，单个离散CM可以处理多个不同节点的CM功能。在一些实施例中，对于能够支持增强的功能性的无线设备，可以在设备上安装CM功能260(可以认为是CM代理)，以增强CM功能性。这可以允许提高的功能性，诸如允许通常涉及传输的、将应用初始化的UE通知V-u-CM(或其他网络CM实例)根据预测到的传输来分配资源。因此，UE设备中的CM功能260可以参与配置资源，以用于预期的业务流。此外，在设备中的CM功能260和相应的v-u-CM 230a之间可能有若干不同的交互。例如，可能有通过RAN的直接链路。进一步的，可以有Wi-Fi上的间接链路，在这种情况下，设备CM功能260和V-u-CM 230a之间的信令很可能经由互联网和域CM 220发生。

在一些实施例中，全局CM节点210与域CM节点200……222协作，以代替并增强过去由MME执行的功能。相应地，这样的实施例可以被认为提供了CM功能性，其扩展到MME执行连接管理的方式之外。这种扩展允许在作出资源分配决定时考虑更多的信息，包括来自UE的信息和UE的类型。进一步的，应当注意的是，使用V-u CM一词是为了与在虚拟化网络功能领域中使用的术语一致，但是应该理解的是，在MTC设备的情况下，这些模块可被归类为虚拟的、设备特定的CM(V-d CM)。进一步的，一些实施例可以建立虚拟的、业务特定的CM(V-sCM)231，以将CM提供给单个的业务。

参照图3，示出了WCN的实施例，包括部署在WCN的不同组件上的、如图2所示的逻辑CM结构。在图3中所示的示例CM的层级结构包括：全局CM实例310，可以部署在数据中心(DC)云315中；域CM实例320、322，结合软件管理实体，诸如软件定义的网络(SDN)控制器、软件定义的拓扑(SDT)控制器和软件定义的协议(SDP)控制器，一起部署，这些可一起实施，其代表如业务优化网络自动创建(SONAC)本地实例321；以及V-u-CM实例330和V-s-CM332，分别部署在域A的AP 331、333上。全局CM实例310通过连接到互联网327的传输网络325通信地耦合到域CM实例320、322。第一用户设备360由V-u-CM实例330服务，V-u-CM实例330可以部署在连接到UE 360的AP 331上。一组设备362a……362n(仅示出了两个)由业务边缘CM实例V-s-CM 332经由AP 333服务。在域B 350中，第三用户设备364由边缘CM实例336经由AP 337服务。如上所述，CM实例可以在执行各自的层级功能时独立地或协作地工作，以为通信地耦合到WCN上的CM网络的设备360、362、364分别执行CM-LT和CM-AT。

参照图4，示出了一个图表，根据一个实施例，示出了CM的定制的一个示例。业务的每个类型(或类别)的归类，根据该业务中所用设备的位置的可预测性划分，并关联到该业务所关联的数据流量活动的可预测性。该表按列和行划分，其中列410指示可预测的活动，并且列420指示不可预测的活动。行405指示可预测的位置，并且行430指示不可预测的位置。在两个维度可预测的设备被分类在象限415，并且可以包括作为示例的智能电表。具有可预测的位置，但具有不可预测的数据传输的设备被分类在象限435，并且可以包括在车辆上的具有已知的轨迹和调度的工业传感器和M2M设备(例如在火车和地铁上的M2M设备)。具有可预测的活动，但具有不可预知的位置的设备被分类在象限425，并且可以包括在汽车或其他车辆中的MTC设备。象限440是包括位置和活动都不可预测的设备的分类，并且包括常规中称为UE的设备。当前连接管理所聚焦的设备，虽然属于最难以处理的，但在数量上，将远不及未来网络中的其他类别的设备。图4的下部示出了本方案中更精细粒度的表，可应用于划分在象限440中的设备。

在每个表中，条目(例如图4的表中的象限)是位置(CM-LT)和活动(CM-AT)追踪方案的非限制性示例。在这个上下文中，所谓方案，是指追踪的方法，无论是追踪位置还是活动。要注意的是，在一些情况中，所述方案/方法可能涉及“不追踪”，如设备位于固定位置、不会改变位置的情况下。实施例提供的CM方案用于基于设备概况，控制分配到设备的资源。这些表应该被理解为是这种CM系统所可用的追踪方案类型的非穷举列表。这些方案标记为用于位置追踪的A-H和用于活动追踪的A-D，进一步的细节提供如下。

图4的下部基于设备的类型，以及该设备邻近网络的部署场景，对象限440所用的方案进行划分。这些列根据接入点部署的密度来定义，该接入点部署的范围从只有宏小区460到密集部署470，再到具有多个微微小区的超密集部署480。对于只有宏小区的部署460，可以包括不区分设备的3G/4G AP。图4的下部的两行基于设备能力(即它是有限的功能性设备450，还是具有多个网络接口和足够的资源以支持复杂的功能性的设备455)来划分业务。

除了基于业务在表中的条目选择方案外，CM也可以基于业务的QoE需求来确定采用哪种机制，这可能会影响所用信令的配置、信令传输/监测的间隔、以及业务云的大小。例如，改变可以由业务活动实体(例如由v-u-SGW)、客户策略和设备请求来触发。

图5A和5B示出了两个不同的流量概况。在图5A中，从UE到AP的UL传输通常不是很大，但其后跟随有较大的DL传输。这些传输所发生的时间间隔不是固定的，并且业务流没有规律。这是人类操作的UE在激活状态下的常见行为，该行为可以用UL连接请求数据，然后接收响应的较大量的数据。在图5B中，在设备和网络之间仅有非常短小的传输。在常规LTE网络中，图5B表示UE在空闲模式下的行为，但也可以表示MTC设备的激活模式。在LTE网络中，当MTC设备在激活模式下时，分配给MTC设备的资源将与分配给激活UE的资源相同，可MTC设备实际上消耗资源时，其概况更接近于空闲UE。本领域技术人员将理解的是，对于图5B的流量概况，如果网络意识到该设备将遵循流量概况而不加以修改，则该设备的资源需求可以在CM中非常准确地预测和考量。如果设备改变其流量概况，则CM可以相应地改变资源分配。因此，根据本文描述的实施例的CM可允许基于设备(或使用同一业务的一类设备)的概况，更有效地分配资源，效率优于目前可用的、使用二元性激活/空闲状态的手段。

以下示例说明和描述了填充图4中的表的CM-LT和CM-AT的方案。根据各种实施例，这些方案可以由在上述图1-3中突出的CM网络来实施。下面列出的网络功能可以由CM网络实体110来执行，而设备功能可以由设备161中的CM组件来执行。在下面描述的非穷举性示例方案中，有九个不同的位置追踪(CM-LT)方案(标记为A-I)和四个不同的活动追踪(CM-AT)方案(标记为A-D)。“CM-LT功能”或“CM-AT功能”一词将用于指代用于实施所述方案的CM功能。应当理解的是，无论CM-LT功能还是CM-AT功能，均可以被实施为设备侧或网络侧CM功能内的子例程。在一些实施例中，CM-LT功能或CM-AT功能可以被实例化为设备侧或网络侧CM功能的一部分。

下面针对每个方案，对资源分配(包括分配给位置追踪和活动追踪的资源以及无线网络资源)的非限制性示例进行讨论。

CM-LT方案A：通过周期性的DL测量和报告进行位置追踪

在本方案中，通过周期性的DL测量和报告执行位置追踪，该周期性的DL测量和报告由边缘CM功能(例如V-u-CM 230a)执行。DL测量和反馈取决于该设备是处于激活模式还是处于非激活(即空闲)模式。对于激活模式，CM功能执行层1信道测量，并选择网络节点(NN)组作为潜在或候选业务的AP以进行传输(Tx)。对于非激活模式，CM功能执行层3UE位置追踪，类似于使用追踪区域(TA)的现有手段，包括使用在3G/4G系统中使用的同步和TA ID。边缘CM功能也执行以下动作。边缘CM功能配置AP DL测量和报告。进一步的，边缘CM功能接收并分析来自设备的报告。此信息涉及潜在或候选业务AP，边缘CM功能将之提供给软件管理实体，诸如业务优化网络自动创建和软件定义的资源分配。

对于本CM-LT方案A，在设备161中的CM功能配置设备的软硬件测量过程，以创建测量报告，并将其传输给网络。

CM-LT方案B：通过周期性的UL传输(信标)和网络测量进行位置追踪

在CM-LT方案B中，通过由边缘CM实例(例如V-u-CM 230a)执行周期性的UL测量(例如使用设备传输的信标)执行位置追踪。这可包括由网络对每个设备进行信标序列传输和后续测量。这样的UL测量和反馈方案取决于该设备是处于激活模式还是非激活模式。当设备处于激活模式时，网络测量用于信标序列传输的UL层1信道参数，并选择一组NN向设备传输。当设备处于非激活模式时，执行定期TA位置追踪。边缘CM功能也执行以下动作。边缘CM功能通过发送适当的指令给每个设备来配置UL传输(时机、功率、编码等)。边缘CM功能还确定潜在或候选业务AP，并将该信息提供给软件管理实体，诸如业务优化网络自动创建和软件定义的资源分配。边缘CM功能还将每个设备的位置追踪信号接收的适当参数(时机、功率、编码等)指示给候选业务AP。

对于CM-LT方案B，在设备161中的CM功能配置设备软硬件的UL信标传输，以创建具有合适的参数(时机、功率、编码等)的信标，并将其传输给网络。

CM-LT方案C：通过网络进行设备辅助定位预测

在CM-LT方案C中，位置追踪涉及由CM网络或CM实例进行设备辅助的位置预测。例如，该系统可以评估该设备的历史位置，从而使用预测算法来预测位置，然后执行周期性检查以修正预测的模型。在方案C中，网络侧CM-LT功能使用在业务AP和设备之间传输的CM-LT消息协商预测方案(位置预测算法和参数)，并且还执行预测算法以追踪设备。在一些实施例中，CM-LT消息是层3消息。在一些实施例中，预测方案要周期性地重新协商。网络CM功能还确定潜在或候选业务AP，并将此信息提供给软件管理实体，诸如业务优化网络自动创建和软件定义的资源分配。

对于CM-LT方案C，由设备161中的CM功能实施CM-LT功能，该CM-LT功能使用在业务AP和设备之间传输的CM-LT消息来协商预测方案(位置预测算法和参数)，并且还执行预测算法。该设备CM功能161将获得带外位置信息(例如从GPS获得)，从而确定实际设备位置的估计，并比较估计的位置与预测的位置。如果估计的和预测的位置不相符，则CM功能161将向网络CM功能提出建议，这可以触发预测方案的重新协商。

如果有一些指示表示，该设备将很可能在一段时间中遵循可预测的路径，就可以选择CM-LT方案C。例如，如果设备沿着连接城市的高速公路移动，则设备CM功能161或网络CM功能110中的一个可以开始协商/握手，从而执行这种CM-LT方案。应当理解的是，在一些实施例中，这样的协商可能是单侧的，其中设备CM 161或网络CM功能110中的一个指定使用的算法/参数。作为另一个示例，如果UE正在运行用户用以导航的地图软件，则可以基于已知的速度和投射的路径，发送预测位置。

CM-LT方案D：通过预定义的DL位置更新(可能是免寻呼的)进行位置追踪

在CM-LT方案D中，通过使用与预定义的DL传输一致的周期性位置更新来执行位置追踪。在一些实施例中，这允许免寻呼的传输，因为在预定义的DL传输之前，位置更新就已作出，并且连接也已建立。预定义的DL传输可以根据其时机预定义，但内容可有变化。例如，预定义的DL传输可以根据调度预先安排。例如，网络客户(例如具有大量部署的MTC设备的公用事业公司)可以为具有预先安排的DL传输(例如每小时，或每周在午夜时分传输)的MTC设备的业务类规定位置。该设备将在发送DL消息之前立即发送UL消息来提供位置更新，从而可以建立连接，以用于DL传输。在一些实施例中，网络侧CM-LT功能会维护一份设备/业务DL传输计划(可以由网络客户确定)。网络侧CM-LT功能也配置位置更新方案，可以包括用于每个设备的L2或L1 UL位置更新信号传输计划，以发送位置更新消息。在一些实施例中，设备更新计划可以由网络客户提供，由该网络客户通过其他方式(例如GPS等)追踪设备位置。网络CM功能还确定潜在或候选业务AP，并将该信息提供给软件管理实体，诸如业务优化网络自动创建和软件定义的资源分配，这可以建立v-s-SGW以进行分组的缓冲，并转发给设备。此外，网络侧CM-LT功能将业务AP配置为固定用于接收(包括提供时机、代码等)。

对于CM-LT方案D，设备161中的CM功能配置设备软硬件的DL接收计划和UL位置更新传输计划(包括时机、代码等)。

CM-LT方案E：来自UL数据传输源的位置追踪

在CM-LT方案E中，通过定位UL数据传输的源头来执行位置追踪。例如，设备可以进行定期或不定期的UL消息传输。如果传输的间隔时间和该设备的移动速度使设备在传输之间行进的距离相对较短(例如如果设备定期进行通信，设备缓慢地移动，或如果设备定期进行通信和设备缓慢地移动)，则网络可以从设备的UL传输中不断了解设备的位置。例如，网络可以通过评估在多个不同的AP处接收的信号强度来追踪设备。在这种情况下，可能不需要专用的位置追踪方案，因为网络通过每个UL传输即可有效地接收位置更新。此外，在一些实施例中，设备的寻呼周期可以延长，或者在一些情况下，如果DL传输总是取决于UL传输，则设备的寻呼周期可以去除。因为直到接收到UL，网络都不需要专用的追踪方案或不需要分配资源，这样可以节约资源。请注意，如果仅响应于UL进行DL，则可视为是DL取决于UL传输。然而，如果DL足够延迟敏感，即如果DL可以等待，直到UL出现，则可视为是DL取决于UL。网络CM-LT功能维护着自设备接收的UL传输而得到的设备的追踪区域。在一些实施例中，一旦有请求，网络CM-LT功能可以将关于设备的追踪区域的信息提供给软件管理实体，诸如业务优化网络自动创建和软件定义的资源分配。

CM-LT方案F：通过基于带外位置的信息进行位置追踪

在CM-LT方案F中，使用带外位置信息执行位置追踪。例如，在传输请求中嵌入得自设备或网络应用的GPS位置。网络CM-LT功能维护着从设备接收的位置更新报告(其可以包括位置和位置预测)中得到的设备的追踪区域。

对于CM-LT方案F，在设备中的CM功能161从设备位置功能(例如GPS或GLONASS)获得信息，从而提供位置更新报告给网络。如果UE正在运行用户用以导航的地图软件，则可以基于已知的速度和投射的路径，发送预测位置。在一些实施例中，设备侧CM-LT功能可以维护定制的网络MAP，包括TA信息(从网络CM-LT接收)。在一些实施例中，设备侧CM-LT功能可以通过比较TA MAP与确定的位置(得自GPS等处)来确定TA跨界事件，并且一旦TA跨界事件被识别，则执行L3位置更新。

CM-LT方案G：通过多个网络接口之间的协作进行位置追踪

在该CM-LT方案G中，通过多个网络接口之间的协作(也可以称为垂直网络的协作或融合的位置追踪)执行位置追踪。这可以被应用于可以使用多个网络接口(诸如参照图6和7讨论的RAN接口和Wi-Fi接口)的设备。对于常规网络，设备通常被配置为每次经由单个接口连接。例如，对于数据连接，如果设备通过Wi-Fi连接，则该设备通常将从LTE网络断开(虽然它可能仍然连接至GSM或其他用于语音呼叫的网络)。然而，任何激活的接口都提供隐式或显式的位置信息。该CM-LT方案G就利用了多个接口的网络定位能力。相应地，实施例可以简单地追踪设备，而不管设备使用的接口，以便该设备总是可达。因此，实施例可以允许多个CM-LT功能(例如一个或多个RAN网络侧CM-LT功能和一个或多个非无线电接入网络(例如WIFI)CM-LT功能)之间的交互。在一些实施例中，网络侧CM-LT功能(可以是全局CM功能)在当前被服务的设备上接收网络节点报告，包括每个设备的设备ID或网络节点位置信息，或网络节点网络地址(NA)，不论该网络节点是RAN还是Wi-Fi AP。网络侧CM-LT功能维护着设备TA信息，并将设备TA信息提供给用于DL寻呼或数据传输的其他网络功能(例如软件控制)。该设备将其设备ID和其位置或网络地址(例如其IP地址)中的至少一个报告给网络CM-LT。例如，设备将报告其IP地址给域CM，域CM将该信息转发给将V-u-CM功能实例化的、适当的边缘节点。在一些实施例中，设备侧CM-LT功能配置内部位置更新规则，从而如果它连接到至少一个接口，并且实施有该CM-LT方案G，则禁用位置更新消息。

CM-LT方案H：使用基于组的位置更新进行位置追踪

在本CM-LT方案H中，使用基于组的位置更新执行位置追踪。例如，如果在同步向量中存在很靠近的多个设备(例如住家内的所有设备，或在火车、公交车或其他车辆中一起移动的所有设备)，则单独的设备可以通过定位组来定位。在一些实施例中，可以将设备指定为ad-hoc代理，以传输用于ad-hoc组的位置更新。在一些实施例中，用于ad-hoc代理的设备侧CM-LT功能可以配置有ad-hoc代理CM-LT功能。ad-hoc代理CM-LT功能可以包括代表该组与网络进行协商，以及代表该组发送位置更新(通过其他方案确定)，以及带外(或D2D)组创建。在一些实施例中，网络侧CM-LT功能每次从组(例如从ad-hoc代理)接收到位置更新，就更新所有设备的位置/TA，。在一些实施例中，网络侧CM-LT功能与ad-hoc代理协商，以用于ad-hoc组内(可以例如由嵌入在分组头中的字段来标识)的设备。在一些实施例中，网络侧CM-LT功能可以附加地执行其他功能，例如参照其他方案所描述的功能。在一些实施例中，用于组内的每个设备的设备侧CM-LT功能被配置用于组创建，但随后在设备属于该组时，允许代理提供位置更新操作。在一些实施例中，可以给予用户以其他方式被追踪的选项，即不被作为组的一部分而追踪(例如为了隐私)。

CM-LT方案I：通过客户辅助的轻量化位置追踪进行位置追踪

在本CM-LT方案I中，通过客户辅助的位置追踪执行位置追踪。例如，MTC客户可经由带外资源获得设备的位置信息。例如，如果设备连接到具有固定位置的Wi-Fi AP，则该AP基于其位置，隐式地提供UE位置。相应地，DL分组将携带该AP的位置信息，基于设备的CM实例可以将该AP的位置信息中继到网络CM实例。在一些实施例中，可以采用软件定义的资源分配——辅助的位置——以允许UE提供带外位置更新。

现在将讨论活动追踪方案A-D。

CM-AT方案A：通过活动规律的协商进行活动追踪(3G/4G)

在该CM-AT方案A中，通过活动模式的协商执行活动追踪。要注意的是，“协商”可以是单侧的，其中网络简单地告知移动设备何时从空闲唤醒。这是目前由3G/4G网络实施的方案。在一些实施例中，网络和设备可以就何时将移动设备从空闲唤醒而协商活动计划。在一些实施例中，这样的协商可以增强，例如若有在非高峰时段提供折扣，则允许基于需求的定价。在这样的实施例中，可以请求让UE在非高峰时段具有更频繁的唤醒，或附加带宽，让非高峰时段的下载更快。在一些实施例中，网络侧CM-AT功能可以与设备协商，并为设备配置活动规律，并且将该规律提供给软件管理实体，诸如业务优化网络自动创建和流量工程实体。在一些实施例中，设备侧CM-AT功能可以与网络协商，并为设备配置活动规律，并且将该规律提供给本地设备活动调度器。

CM-AT方案B：通过客户协助进行活动追踪

在本CM-AT方案B中，结合客户协助来执行活动追踪。例如，公用事业公司提供调度，规定何时其成千上万的电表中的每一个要进行报告，从而网络仅需要在调度好的时间监听这些设备。在本示例中，客户将DL/UL信号传输计划提供给网络CM-AT功能，网络CM-AT功能相应地分配网络资源。

CM-AT方案C：通过设备中的跨接口通信进行活动追踪(接口由其他接口唤醒)

在本CM-AT方案C中，通过设备中的跨接口通信执行活动追踪。这可以包括指示一个接口被另一个接口唤醒。例如，设备可以具有多个接口，其中一个接口可以用于配置另一个接口。例如，假定UE-A，可以是图6和7中的设备600，使用Wi-Fi，并且UE-B请求使用更安全的介质与UE-A会话。在这种情况下，基于网络的CM功能可以使用激活的Wi-Fi接口发送配置消息(例如接口唤醒消息)给UE-A。该消息指示UE-A使用RAN接口，从而可以用LTE或5G的加密信道与UE-B进行所请求的会话。下面参照图6和7提供进一步的细节。

CM-AT方案D：基于DL的客户提供的时机的活动追踪。

在本CM-AT方案D中，活动追踪基于客户提供的DL传递的时机。应用服务器可能知道设备位置，并且可以传输具有位置字段的分组，然后，网络节点可以评估该分组，并转发给相关的AP。例如，DL分组可以携带关于时间/位置信息的信息。基于网络的软件定义的资源分配功能则基于时机/位置信息传递DL分组。

CM-AT方案E：设备辅助的活动追踪(AT)

在CM-AT方案E中，设备CM功能可以网络使用的预测中提供辅助，或至少提供网络使用的可能性的预警。例如，一些高端UE执行许多应用(以下称APP)，一些APP比其他APP具有更高的网络活动可能性。例如，如果用户运行字处理应用，则立即进行网络活动的可能性小。然而，如果用户运行浏览器应用，则有网络活动的可能性较高。此外，在一些实施例中，设备CM功能可以在将预期活动通知给网络时提供进一步的细节。例如，在一些实施例中，设备CM功能可以就预期的网络活动的预期的延迟敏感性通知网络。例如，如果用户运行视频会议APP，则该设备CM功能可以通知网络，给可能延迟敏感的会话分配资源，并在APP本身请求此种会话时预先这样做。与此相反，如果用户运行电子邮件应用，设备CM功能可以将非延迟敏感的会话的可能性通知给网络。相应地，设备CM功能可以提供设备状态信息，可以包括基于至少一个有关应用程序的用户输入的、有关网络传输可能性的信息。在其他实施例中，设备可以基于位置而具有不同的流量概况。在一个这样的示例中，用户将在给定的时间具有可预测的流量概况，但接入模式将依赖于位置而改变。如果用户在工作，则接入网络可以是RAN，但是当用户在家时，则接入网络可以是Wi-Fi。取决于用户，每个位置可能具有统计学上可预测的流量(即活动)规律。这导致相同的用户概况对网络具有不同的影响。

相应地，虽然常规MME仅就两个状态(空闲和激活)追踪活动，实施例利用附加方案，以基于设备/业务和流量规律的性质来执行活动追踪。虽然本文中仅讨论了5个示例，但应当理解的是，可以利用基于设备/业务和流量规律性质的附加AT追踪方案。进一步的，还可以考虑其他因素，例如设备状态信息。设备状态信息可以包括设备电池状态，例如如果电池状态低于阈值，则设备可以进入较低功率模式，这将影响它与网络通信的频率。该信息可传递给网络，供其利用。

一个方面允许在适当的物理节点建立虚拟CM功能的实例，以提供设备特定的CM。一种可以建立的虚拟功能的非穷举列表包括虚拟用户，或特定网关虚拟UE，以及前文所描述的虚拟CM功能。

要确定在何处实例化VNF以用供设备使用，这将是多个因素之间的权衡，这些因素包括尽可能靠近设备、在层级树上足够高以最小化迁移VNF的需要、资源的可用性、用户愿意的支付、以及其他网络需求。

应当理解的是，MTC设备可以聚类成组，这允许基于组的CM。例如，一组MTC设备的位置有助于确定虚拟业务特定的网关的位置。进一步的，可以跨类似设备的组，进行基于规则的资源分配。进一步的，一些活动可以基于组的行为来预测。例如，如果在位置上较为接近的传感器组全体同时启动传输，则可以将资源分配给相关的管理设备，因为预见到有潜在的大量传输发往和收自所述管理设备。

如参考图2所讨论的，实施例利用分层的或分级的CM功能组。根据一些实施例，各层包括全局CM功能、域CM功能和边缘CM功能。在一些实施例中，全局CM功能根据连接到网络的设备在位置和活动两方面的可预测性或非可预测性，维护设备的业务特征数据库。在一些实施例中，全局CM功能维护着与该设备相关联的业务QoE需求的数据库，指示边缘GM功能选择合适的资源分配方案，以确保QoE需求得到满足。在一些实施例中，全局CM功能维护着设备活动信息(业务ID/设备ID：活动规律)和设备位置信息(业务ID/设备ID：域ID、域网关功能的网络地址等)。在一些实施例中，全局CM功能将这些信息的一些或全部发送给边缘GM功能。在一些实施例中，全局CM功能从业务域CM接收域切换(handover，HO)消息，并给目标域CM传输HO消息。在一些实施例中，全局CM功能触发虚拟域CM功能的实例化、配置和激活。在一些实施例中，全局CM功能充当CM间信令的媒介(将在下面进一步讨论)。

在一些实施例中，域CM功能触发每个虚拟设备/用户/业务CM功能(例如V-u-CM230a)的实例化、配置和激活。在利用网络切片的一些实施例中，域CM功能将设备连接到切片。在一些实施例中，域CM功能基于由域CM功能或由全局CM功能维护的设备的业务特征的数据库，为每个v-u-CM或v-s-CM配置CM方案。在一些实施例中，域CM功能会迁移功能，诸如v-s-SGW。在一些实施例中，域CM功能按需将HO请求传输给全局CM功能。在一些实施例中，域CM功能处理未注册的设备。

在一些实施例中，边缘CM功能，如所描述的，执行定制的CM-LT/AT/TA。具体的，边缘CM功能执行选定的位置和活动追踪方案，该位置和活动追踪方案可以由边缘CM功能或域CM功能选择。在一些实施例中，边缘CM功能维护着每个设备的追踪区域(TA)，并对设备跨TA或域边界进行检测。在一些实施例中，边缘CM功能向域CM功能报告。

CM测定可用于扩展或缩减分配给无线设备的资源。而LTE网络的MME涉及无线电接入资源和eNodeB中的资源，上面讨论的CM功能性允许更一般的资源分配。例如，CM-LT可以辅助确定分配给移动设备的虚拟资源的位置，而CM-AT可以确定所需的资源分配的量。

CM的实施例在网络中可以是尤其有利的，其允许资源分配有更高的粒度，这样的网络基于业务云架构，诸如云RAN(C-RAN)或分布式RAN(D-RAN)架构。在一些这样的实施例中，CM-LT功能可以确定设备的候选云，而SDRA-TE/SDRA-A可以确定设备的业务云。在一些实施例中，设备的候选云也可以作为同一个设备的业务云。

图6是根据一个实施例的使用多个接口连接到多个网络的设备的示意图。在本实施例中，所示无线设备600能够使用两个接口(即使用Wi-Fi AP 650连接到Wi-Fi网络的Wi-Fi接口，以及连接到RAN的第二接口)进行连接。RAN网络可以是例如LTE网络、传统的(例如第三代(3G))网络或下一代(例如第五代(5G))网络。设备600使用RAN接口，经由RAN AP630连接到RAN。RAN网络包括RAN CM功能620，而Wi-Fi网络包括Wi-Fi CM功能640。全局CM功能610可以对RAN和Wi-Fi网络两者都执行全局CM功能。全局CM功能610也可以促进CM间信令，以允许这两个网络对设备600进行定位，并与其通信，将在下面更详细地讨论。

图7示出了根据一个实施例的具有多个接口的设备(例如图6的设备600)的方框图。所示设备600包括两个接口，名为LTE接口720和Wi-Fi接口710。讨论的示例将假定RANAP 630是LTE AP。但应当理解的是，LTE接口720仅用于举例，并且设备600可以包括其他RAN接口，以与其他RAN网络通信。设备600还包括CM功能725，以与基于网络的CM功能交互。正如将要理解的，当Wi-Fi连接可用时，设备往往会从LTE网络断开。正如先前所讨论的，LTE设备在空闲时，会根据寻呼周期与网络通信，以确定是否有要接收的数据。根据寻呼周期唤醒LTE接口720，寻呼周期可以由LTE网络配置。在示出的实施例中，CM功能725可以指示LTE接口720在预先设定的寻呼周期完毕之前与网络通信(例如监听来自网络的消息)。例如，LTE网络可能有数据要使用LTE接口720发送给设备。CM间的信令，例如RAN CM 620和Wi-Fi CM640之间的信令，可能经由全局CM 610来指示Wi-Fi AP 650传输LTE唤醒消息730给该设备。响应于设备接收LTE唤醒消息730，本地CM功能725将指示LTE接口720与网络通信。

图8示出了根据一个实施例的CM间信令的示例的信令图。图8所示的示例涉及示例网络，例如接收设备传输的RAN网络。在该简化的示例中，设备被假定为连接至RAN网络或两个其他的网络中的一个，例如包括CM-1功能815的网络1，或包括CM-2功能835的网络2。也可以到达其他网络，但未示出。网络1可以是第一Wi-Fi网络或另一个RAN网络，而网络2可以是第二Wi-Fi网络或另一个RAN网络。CM-RAN功能825接收请求，并发送询问给全局CM功能805。询问将标识出设备。有各种标记可以标识出设备，包括用户ID(诸如电话号码)，或某些形式的UE ID，诸如国际移动站设备识别(IMEI)码或国际移动用户识别(IMSI)码。一旦接收询问，全局CM功能805将发送设备询问消息(也可称为查询消息)给CM-1和CM-2中的每个，以确定哪个CM可以到达该设备。正如已经提到的，这种消息可以发送给其他网络(未示出)。在该示例中，CM-1 815意识到设备(例如该设备可能连接到了网络1)，并用答复消息对全局CM805作出响应。全局CM 805答复CM-LTE 825，表示能够经由网络1到达该设备。要注意的是，CM功能CM-1、CM-2和CM-RAN可以是域功能。

图9示出了根据一个实施例的用于多个网络切片的CM功能的示意图。网络运营商可以利用网络切片，给不同的网络切片分配资源和基础设施。在图9中，为简单起见，每个切片仅示出了一个CM功能，但这不是限制性的，并且这样的网络可以为每个切片实例化一个或多个CM功能。例如，可以有具有CM-LTE功能925的LTE切片920、具有CM-3G功能935的高速分组接入(HSPA)切片930、具有CM-3G功能的945的3G移动宽带(MBB)切片940，具有CM-5G功能955的5G IoT/MTC/M2M切片950和具有CM-Wi-Fi功能965的Wi-Fi切片960。CM间消息传送可以通过全局CM功能915路由，全局CM功能915是一组总的网络管理功能910的一部分。CM功能之间的切片间消息传送可以按类似于图8讨论的有关方式进行操作。

在一些实施例中，以下益处中的一些或全部，可以通过用上面讨论的更灵活的连接性管理方法代替常规连接管理来实现。在一些实施例中，CM可提供改进的用户设备管理和到达。例如，一些实施例可以根据需求，随时提供设备位置和活动的信息，该信息可以提供每个设备的位置追踪和每个设备的状态管理。一些实施例允许网络运营商预测设备何时可用于接收数据(并且在一些实施例中，允许预测从哪个信道接收)。这也可以允许网络运营商预测设备预期何时传输数据(并且在一些实施例中预测在哪个信道上传输)。在一些实施例中，CM可以作为业务提供，让移动设备在利用不同方的基础设施的同时，由单个业务提供商来服务。一些实施例可以允许提供免漫游业务的架构，因为设备始终可达。

进一步的，在一些实施例中，CM允许运营商在逐业务的基础上应用CM方法和功能，以为一类设备提供CM。例如，很多公用事业公司是网络运营商的客户。公用事业公司将提供使用WCN进行通信的电表设备的相关信息。这些设备通常具有固定的位置，并且可以具有非常可预测的活动。此外，公用事业公司可以提供设备的位置，以及何时每个电表将报告其读数的有关调度信息。此信息可用于按需为每个业务分配V-s-CM资源。

图10示出了根据一个实施例的方法的流程图。在步骤1110提供客户信息以用于请求的业务。仅举例而言，客户可以是上述的公用事业公司，并且客户信息可以包括电表的位置和定时调度。对于每个业务，该系统可以根据客户信息，从表1140中选择CM策略1120。因此，可以根据位置可预测特征和业务的活动预测特征来选择CM策略。在一些实施例中，其他因素，诸如网络拓扑，也可以用于确定CM策略。表1140可以是例如如前所述的图4的表，但应当理解的是，这些表仅仅是示例，并且可以使用其他分类方案来选择CM策略。一旦选择了策略，可以在1130执行网络中CM功能的实例化和配置。在一些实施例中，CM功能可以按需被实例化、配置和激活中的至少一个。

图11是可用于实施各种网络功能的处理系统1001的示例性方框图。如图11所示，处理系统1001包括处理器1010、工作存储器1020、非暂时性存储器1030、网络接口、I/O接口1040，并取决于节点类型，包括收发器1060，以上全部经由双向总线1070通信地耦合。

根据某些实施例，可以利用所描述的全部元件，或者仅利用这些元件的子集。进一步的，处理系统1001可包括某些元件的多个实例，诸如多个处理器、存储器或收发器。同样的，处理系统1001的元件可以直接耦合到其他组件，而不经过双向总线。

存储器可以包括任何类型的非暂时性存储器，诸如静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、只读存储器(ROM)及其任何组合等。大容量存储元件可以包括任何类型的非暂时性存储设备，诸如固态驱动器、硬盘驱动器、磁盘驱动器、光盘驱动器、USB驱动器或被配置为存储数据和机器可执行的程序代码的任何计算机程序产品。根据某些实施例，在存储器或大容量存储器上记录有语句和指令，这些语句和指令由处理器执行，用于执行上述功能和步骤。

处理系统1001可以被用于实施UE或主机，执行本文描述的各种网络CM功能。

通过对前述实施例的描述，本公开可以通过仅使用硬件，或使用软件和必需的通用硬件平台，来实施。基于这样的理解，本公开的技术方案可以实施为软件产品的形式。该软件产品可以存储在非易失性或非暂时性存储介质中，可包括如上所述的设备存储器，或者存储在可移动存储器(诸如光盘只读存储器(CD-ROM)、闪速存储器或可移动硬盘)中。该软件产品包括若干指令，使计算机设备(计算机、服务器或网络设备)能够执行本公开实施例中提供的方法。例如，这样的执行可对应于模拟本文描述的逻辑操作。该软件产品可以附加地或另选地包括若干指令，使计算机设备能够执行操作，根据本公开的实施例，对数字逻辑装置进行配置或编程。

虽然已经参照特定的特征和实施例对本发明进行了描述，但显然的是，可以对本发明进行各种修改和组合，而不至背离本发明。相应地，应当简单地将本说明书和附图认为是对所附权利要求所限定的本发明的示意，并且意在覆盖落入本发明的范围内的任何和所有修改、变型、组合或等同替换。

Claims (15)

1.一种在移动网络中使用的连接性管理CM的方法，所述方法由连接性管理器执行，所述方法包括：

根据所述移动网络中业务的特征，为所述业务选择连接性管理策略，所述业务的所述特征包括与所述业务支持的移动设备相关联的设备能力和位置可预测性，其中连接性管理指代用于追踪所述移动设备的所述位置和数据业务活动、并将网络资源分配给所述移动设备的方法，其中所述设备能力包括由所述移动设备所支持的无线电接口的有关信息，其中所述位置可预测性指示多个位置可预测性的程度，包括固定位置、在范围内可预测、以及不可预测，并且其中所述选择的步骤还根据与所述业务相关联的活动概况来执行，所述活动概况指示活动状态，包括激活、空闲、以及预测将激活；以及

向与所述业务相关联的连接性管理功能传输指令，所述指令指示所述选择的连接性管理策略。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括自客户接收所述业务的所述特征的步骤。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述预测将激活状态包括预测所述移动设备何时将激活的指示。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述活动概况和位置可预测性概况自客户接收。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括传输指令，以在所述移动网络中的计算平台上，将所述连接性管理功能实例化。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括根据所述选择的策略，自一组连接性管理功能中，选择所述连接性管理功能。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

根据通过监控所述业务而获得的位置可预测性和活动追踪信息，重新选择连接性管理策略；以及

向与所述业务相关联的所述连接性管理功能传输指令，指示所述重新选择的连接性管理策略。

8.一种连接性管理器，在移动网络中使用，包括：

网络接口，用于与所述移动网络中的其他节点通信；

非暂时性存储器，用于存储指令；以及

处理器，用于执行所述存储的指令，一旦执行所述指令，所述处理器使得所述连接性管理器：

根据所述移动网络中业务的特征，为所述业务选择连接性管理策略，所述业务的所述特征包括与所述业务支持的移动设备相关联的设备能力和位置可预测性，其中连接性管理指代用于追踪所述移动设备的所述位置和数据业务活动、并将网络资源分配给所述移动设备的方法，其中所述设备能力包括由所述移动设备所支持的无线电接口的有关信息，其中所述位置可预测性指示多个位置可预测性的程度，包括固定位置、在范围内可预测、以及不可预测，并且其中所述选择的步骤还根据与所述业务相关联的活动概况来执行，所述活动概况指示活动状态，包括激活、空闲、以及预测将激活；以及

通过所述网络接口，向与所述业务相关联的连接性管理功能传输指令，所述指令指示所述选择的连接性管理策略。

9.根据权利要求8所述的连接性管理器，其中所述处理器还被配置为响应于自客户接收所述业务的所述特征，执行所述选择和传输。

10.根据权利要求8或9所述的连接性管理器，其中所述预测将激活状态包括预测所述移动设备何时将激活的指示。

11.根据权利要求8所述的连接性管理器，其中活动概况和位置可预测性概况自客户接收。

12.根据权利要求8所述的连接性管理器，其中所述处理器还被配置为使得所述连接性管理器通过所述网络接口传输指令，以在所述移动网络中的计算平台上将所述连接性管理功能实例化。

13.根据权利要求8所述的连接性管理器，其中所述处理器还被配置为使所述连接性管理器根据所述选择的策略，自所述网络中的一组连接性管理功能中，选择所述连接性管理功能。

14.根据权利要求8所述的连接性管理器，其中所述处理器还被配置为使所述连接性管理器：

根据通过监控所述业务而获得的位置可预测性和活动追踪信息，重新选择连接性管理策略；以及

通过所述网络接口，向与所述业务相关联的所述连接性管理功能传输指令，指示所述选择的连接性管理策略。

15.一种在移动网络中使用的连接性管理CM的系统，包括根据权利要求8至14中任一项所述的连接性管理器以及接收所述指示所述选择的连接性管理策略的指令的连接性管理功能。

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