CN108029152B - 用于混合承载服务的方法、设备和系统 - Google Patents

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Abstract

一种在通信系统中通过承载服务在用户设备和网络节点之间进行数据交换的方法。虚拟接入网络标识符标识网络服务被映射到其上的无连接的承载服务。逻辑信道标识符标识网络服务被映射到其上的面向连接的承载服务。取决于被交换的数据的量和/或数据比特率和/或定时器的期满，通过面向连接的承载服务或通过无连接的承载服务在用户设备和网络节点之间交换数据。

Description

用于混合承载服务的方法、设备和系统
技术领域
本申请总体上涉及无线蜂窝网络，并且更具体地涉及用于无线蜂窝网络中的混合承载服务的系统、装置和方法。
背景技术
在未来的例如第五代(5G)的无线网络中，其中机器对机器通信(M2M)将是常见的场景，小数据传输或基于事务的短通信的用例将是频繁的。结合小数据分组的信令开销的减少将很重要，因为与网络上发送的总体数据相比，信令开销将是显著的。因此，承载建立和释放的信令开销的减少将是例如在M2M通信场景中在小零星数据分组被发送时实现网络效率的一个关键要素。此外，基于5G无线网络的其他通信场景将需要具有可忽略的建立延迟的超低延迟通信。
目前(4G及更早)的移动宽带网络以面向连接的方式提供其承载服务。这种方案对于为语音通信、高速因特网接入和视频分配发现的业务模式非常有效。所有这些应用都显示了其中分组在通信伙伴之间连续交换的长期持续会话的业务模式。这些交换可以被称为面向会话的传输。然而，对于更频繁地被称为M2M的例如在机器类型通信(MTC)领域中发现的应用，业务模式的特征在于面向短事务(即，由终端请求、由服务器响应)通信模式。这种通信被称为小数据传输(SDT)。SDT的定义可以在例如3GPP技术规范3GPP TS23.887中找到。对于SDT，用于建立承载连接的信令开销是禁止的(就信令负载和通信开销和延迟而言)，并且不通过在面向连接的承载上传送数据而可能的节省来补偿。
存在数据业务模式可以是两种业务模式的混合的用例。在很长一段时间内，只有SDT模式占上风，有时会被坚持面向会话的传输模式的更密集数据通信的会话中断。这种用例和应用的示例是面向推送通知的Web应用，如WhatsApp的即时消息应用。在这种应用中，通过使被保持的TCP连接保持活动，小文本消息被交换，通常伴随着照片/视频传输，存在正在被发送和接收的通知的混合。对于这些应用，希望服务是根据实际应用通信业务需求由适当的承载服务提供的，即对于SDT业务时间为无连接，并且对于面向会话的业务时间为面向连接的。
在使用面向连接的承载服务的4G无线网络中，节点B可以使用通常设置为10秒的“不活动定时器”作为一种用于确定终端在被置于空闲状态之前没有实际数据传输的情况下仍保持连接状态多久的方式。从空闲到连接然后返回到空闲的完整周期会导致相当大的信令负载(例如，大约40条消息被交换)。这使得每个SDT成本高昂，因为它通常伴随着信令。在这些情况下，网络中的信令负载可能会超过用户数据本身造成的负载。此外，承载服务的面向连接的特性必然会产生连接建立延迟(大约超过50毫秒)，这超出了5G支持响应时间低于10毫秒的实时应用的要求。另一方面，无连接服务需要更高的分组开销，并且不允许有保证的资源预留，因此无连接不适合高容量数据会话。到目前为止，存在仅使用面向连接的承载服务来根据业务模式来优化信令开销的解决方案。在这些解决方案之一中，使用专门适配的定时器来控制RRC连接状态和RRC空闲状态之间的转换。3GPP TR 36.822中描述了这种解决方案。该解决方案不适于提供无连接的承载服务所提供的高节省。
在另一种解决方案中，以针对特定服务或业务流建立附加的专用承载的方式执行承载管理。该解决方案不能提供足够的好处，因为不同承载上的映射只能通过业务流模板的手段完成，因此不依赖于当前的业务模式。
发明内容
本发明的一个目的是消除上述缺点并在通信系统中提供有利的承载服务，该通信系统允许5G通信网络中的应用的高效支持。
根据本发明的一个实施例，提出了一种用于在通信系统中通过承载服务在用户设备和网络节点之间进行数据交换的方法。虚拟接入网络标识符标识网络服务被映射到其上的无连接的承载服务。此外，逻辑信道标识符标识网络服务被映射到其上的面向连接的承载服务。数据在用户设备和网络节点之间通过面向连接的承载服务或通过无连接的承载服务进行交换。这取决于交换数据的量和/或数据比特率和/或计时器期满。这也可以取决于其他参数。
根据本发明的另一个实施例，提出了一种用于在通信系统中通过承载服务与网络节点进行数据交换的用户设备。虚拟接入网络标识符标识网络服务被映射到其上的无连接的承载服务。逻辑信道标识符标识网络服务映射到其上的面向连接的承载服务。用户设备包括存储器单元，存储器单元适于存储虚拟接入网络标识符与无连接的承载服务的映射信息以及逻辑信道标识符与面向连接的承载服务的映射信息。用户设备还包括接口，该接口适于根据交换数据的量和/或数据比特率和/或定时器的期满通过面向连接的承载服务或通过无连接的承载服务与网络节点交换数据。
根据本发明的又一个实施例，提出了一种用于在通信系统中通过承载服务与用户设备进行数据交换的网络节点。虚拟接入网络标识符标识网络服务被映射到其上的无连接的承载服务。逻辑信道标识符标识所述网络服务被映射到其上的面向连接的承载服务。用户节点包括存储器单元，存储器单元适于存储虚拟接入网络标识符与无连接的承载服务的映射信息以及逻辑信道标识符与面向连接的承载服务的映射信息。用户设备还包括接口，该接口适于根据交换数据的量和/或数据比特率和/或定时器的期满通过面向连接的承载服务或通过无连接的承载服务与网络节点交换数据。
根据本发明的最后的实施例，提出了一种包括适于通过承载服务彼此交换数据的用户设备和网络节点的通信系统。虚拟接入网络标识符标识网络服务被映射到其上的无连接的承载服务。逻辑信道标识符标识网络服务映射到其上的面向连接的承载服务。用户设备和网络节点两者均适于取决于交换数据的量和/或数据比特率和/或定时器的期满，通过面向连接的承载服务或通过无连接的承载服务彼此交换数据。
本发明的实施例的其他有利特征在下面的详细描述中被定义并且被描述。
附图说明
结合附图参考以下描述，在附图中：
图1示出了面向连接的承载服务的示意图，
图2示出了无连接的承载服务的示意图，
图3示出了所谓的混合承载服务的示意图，
图4示出了根据本发明的用于数据交换的基本方法的流程图，
图5示出了用于在通信系统中通过承载服务与网络节点进行数据交换的用户设备，
图6示出了用于在通信系统中通过承载服务与用户设备进行数据交换的网络节点，
图7示出了通过承载服务进行数据交换的通信系统。
具体实施方式
本文描述了用于在展示混合通信业务模式的5G无线网络中的应用的高效支持的方法、设备和系统的实施例。
图1示出了面向连接的承载服务的示意图。用户设备100和外部网络108之间的端到端连接被描绘为端到端承载110。它由演进分组交换系统承载(EPS承载)112和提供与例如因特网的外部网络108的连接的外部承载114提供。EPS承载唯一地标识在用户设备100和分组数据网络网关(P-GW)106之间接收公共服务质量(QoS)处理的业务流。EPS承载112是用户设备100和分组数据网络网关106之间的虚拟连接，其标识以特定QoS属性(例如，QCI、GBR、分配保留优先级)在这两个端点之间发送和接收的数据。演进的UTRAN无线电接入承载(e-RAB)116在用户设备100和服务网关(S-GW)104之间传送EPS承载112的分组。S5/S8承载118在EPS承载服务网关104与分组数据网络网关106之间传送分组。无线电承载120在用户设备100与eNodeB 102之间传送E-RAB 116的分组。S1承载122在eNodeB 102和服务网关104之间传送E-RAB 116的分组。用户设备100和外部网络108之间的分组交换通过业务流模板(TFT)定义业务数据流(SDF)的手段被指派给一个或多个EPS承载112。无线电承载120、S1承载122和S5/S8承载118由切换表绑定在一起。切换表从而提供面向连接的连接。
图2示出了无连接的承载服务的示意图。用户设备100与外部网络108中的宿(sink)之间的端到端连接被描绘为端到端承载110。它由演进分组交换系统承载(EPS承载)112和提供与例如因特网的外部网络108的连接的外部承载114来提供。EPS承载112唯一地标识在用户设备100和分组数据网络网关106之间接收公共服务质量(QoS)处理的业务流。以上对应于关于图1所描述的面向连接的承载服务。此外，在图2中示出了基于无连接隧道协议的无连接的承载200。根据无连接隧道协议，数据分组从用户设备100转发到分组数据网络网关106。从那里，数据分组被转发到外部网络，例如因特网。
图3示出了所谓的混合承载服务的示意图。EPS承载传输符合特定上行链路和下行链路业务流模板(TFT)的数据分组。所识别的分组流(基于TFT)需要被映射到承载上。这是通过网络为UE和终止无连接的承载的网络节点(例如S-GW)提供映射信息(即覆盖承载映射到哪个底层承载)来实现的。为了实现在由数据无线电承载(DRB)和S1承载组成的无连接的承载或面向连接的承载上实现动态映射，网络向UE提供虚拟接入网络的标识(ID)，其表示承载服务被映射到其上的无连接的承载。无论信令连接状态是RRC/ECM-IDLE(RRC/ECM-空闲)还是RRC/ECM-CONNECTED(RRC/ECM-连接)，该映射都是永久的，直到网络改变或撤销映射。
如果UE(也称为终端或用户设备)为了通过面向连接的承载传送EPS承载而进入RRC-CONNECTED状态，则网络向UE提供对应于它已经为了面向连接的服务建立的数据无线承载的逻辑信道ID。映射可以通过映射表来实现，并且可以被存储在例如用户设备中的存储器单元中。这样的映射可以像下面那样。
Figure BDA0001598555940000061
在一个实施例中，UE可以触发使用无连接的承载和面向连接的承载之间的切换。UE被配置有规则或策略，该规则或策略确定UE何时应当请求面向连接的承载的建立并且然后在新建立的承载上映射业务。建立面向连接的承载的请求优选地根据例如3GPP TS23.401中描述的NAS“服务请求”过程形式的当前标准来实现。这个过程类似于在仅有面向连接的承载的情况中完成的过程，除了触发条件不同之外。
在多个EPS承载共存的情况下，在无线电链路上使用面向连接的无线电承载服务时，优选地，在该链路上的所有EPS承载以面向连接的方式传送。这并不排除对于只能由新的无连接的承载服务(例如，D2D、终端到基础设施、存取内(in-access)计算、基于云的服务等)提供的承载服务，EPS承载仍然可以通过无连接的承载服务传送。
如果已经建立了面向连接的承载，则可以根据预定义的规则或策略来释放。第一替代方案是网络在其(例如基于定时器)检测到低业务活动或没有业务活动之后请求UE释放连接。另一替代方案可以是UE基于预定义的规则来请求释放。
图4示出了根据本发明的用于数据交换的基本方法的流程图。在步骤400中有针对数据交换的请求。该请求可以例如由用户设备100或通信网络发起。如已经提到的那样，已经执行了承载映射并且UE具有映射信息。在步骤402中，执行多个检查以确定是通过面向连接的承载还是通过无连接的承载执行数据交换。这些检查可以由可反映网络运营商的无线电资源管理和服务供应策略的规则或策略来定义。因此它们通过终止无线电资源信令的适当的无线电接入网络节点被提供给UE。这些规则或策略可以定义每个预定义的时间的字节的最大数量(即比特率)相对于预定义阈值的检查，或用户设备的缓冲器内的用于承载的数据的总量相对于另一预定义的阈值的检查。如上所述，网络运营商可以设置用于评估这些准则的阈值。此外，可以使用定时器来定义数据交换的建立。例如，网络运营商的策略可以确定在定时器期满时，数据交换应当通过无连接的承载服务执行。定时器的期满可以表示例如UE和网络之间的不活动时间段。
UE自身也可以具有例如基于电池节省算法来为数据交换决定承载的能力。其他准则可以是需要数据交换的网络服务的类型、用户设备的用户的订阅、或者UE驻留的网络或小区中的实际总体负载。
在步骤402中执行这些检查之后，基于它们的结果，在步骤404中通过面向连接的承载服务或者在步骤406中通过无连接的承载服务来执行交换的数据。图4中示出的用于是的符号Y和用于否的符号N主要用于描述性目的，因为它们代表了一般概念，而不是上述检查中的任意一个的实际结果。
遵循上述过程动态地执行面向连接的承载服务和无连接的承载服务之间的切换。UE需要包括根据上述规则或基于网络命令在不同承载之间切换数据流的功能和/或其他手段。这并不意味着如果网络或网络运营商认为有利的话，面向连接或无连接的承载就不能永久保持。在面向连接和无连接之间的承载服务的这种切换可以被称为混合承载服务。
终止混合承载服务的网络节点需要以与UE类似的方式保持EPS承载服务到无连接的承载服务或面向连接的承载服务的动态映射。在S-GW104终止用于UE的至少一个混合承载的示例中，S-GW保持在无连接的承载服务上映射EPS承载的表。这是借助于动态映射表来实现的，动态映射表可以看起来像下面这个动态映射表。
Figure BDA0001598555940000081
与上面所示的用于UE的映射表的区别在于，为了在S1上指定面向连接的承载，必须使用完全有资格的隧道端点ID(F-TEID)而不是逻辑信道ID(LCID)。对于无连接情况，区别在于，除了虚拟接入网络ID之外，如果可用的话，还必须保持指向服务基站的寻址或切换信息。
在一个实施例中，如果对于虚拟接入网络ID没有合适的寻址或切换信息可用并且朝向UE的数据分组即将到达，则需要应用向所有基站的广播。
在网络触发无连接的承载服务和面向连接的承载服务之间的转换的情况下，除了针对UE的情况的上述过程之外，终止混合承载的网络节点也可以被配置有规则/策略。例如，下行链路业务活动可以触发某个承载服务的建立。
图5示出了用于在通信系统中通过承载服务与网络节点进行数据交换的用户设备(UE)500。UE 500包括存储器单元(MU)504。在MU 504内存储虚拟接入网络标识符与无连接的承载服务的映射信息以及逻辑信道标识符与面向连接的承载服务的映射信息。该信息由网络给予UE 500并且可以被动态地更新。这样，MU和UE因此可以恒定地具有最新和最相关的映射信息。UE 500还包括适于通过面向连接的承载服务或通过无连接的承载服务与网络节点交换数据的接口(INT)502。INT 502可以接收来自MU 504的映射信息，并且取决于被交换的数据的量或数据比特率或者定时器的期满来指导通过面向连接的承载服务或通过无连接的承载服务的数据交换。在一个实施例中，映射信息可以通过INT 502向MU 504发送。关于被交换的数据的量、数据比特率和定时器的信息可以由网络提供给UE 500的INT502。
图6示出了用于在通信系统中通过承载服务与用户设备500进行数据交换的网络节点600。网络节点600包括存储器单元(MU)604，该存储器单元(MU)604维护虚拟接入网络标识符与无连接的承载服务的映射信息以及逻辑信道标识符与面向连接的承载服务的映射信息。该信息由网络提供给网络节点600并且可以动态更新。这样，MU 604以及因此网络节点可以恒定地具有最新和最相关的承载映射信息。网络节点还包括适合于通过面向连接的承载服务或通过无连接的承载服务与UE 500交换数据的接口(INT)602。INT 602可以检查来自MU 604的映射信息并且取决于被交换的数据的量或数据比特率或者定时器的期满来指导通过面向连接的承载服务或者通过无连接的承载服务的数据交换。关于被交换的数据的量、数据比特率和定时器的信息可以由网络提供给网络节点600的INT 602。
图7示出了包括用户设备500和网络节点600的通信系统700。用户设备500和网络节点600两者均适于通过承载服务彼此交换数据。它们根据交换数据的量或数据比特率或定时器的期满，通过面向连接的承载服务或通过无连接的承载服务彼此交换数据。
通过本发明描述的解决方案的应用允许通过面向连接的承载服务和无连接的承载服务交替地传输相关数据业务，来高效支持展现小数据传输和面向会话的传输的混合通信业务模式的5G通信网络中的应用。
以上描述和附图仅仅阐述了本发明的原理。因此可以理解，本领域的技术人员将能够设计各种布置，各种布置尽管本文没有明确地描述或示出，但它们体现了本发明的原理并且被包括在其精神和范围内。此外，本文引述的所有示例主要旨在辅助读者理解本发明的原理以及发明人为促进本领域所贡献的概念。因此它们被解释为不限于这些具体引述的示例和条件。此外，本文引述本发明的原理、方面和实施例的所有陈述及其具体示例旨在涵盖其等同物。

Claims (14)

1.一种用于在通信系统(700)中通过承载服务在用户设备(500)和网络节点(600)之间进行数据交换的方法，其中虚拟接入网络标识符标识网络服务被映射到其上的无连接的承载服务(200)，并且其中逻辑信道标识符标识所述网络服务被映射到其上的面向连接的承载服务(120、122)，所述方法的特征在于以下步骤：所述数据基于被交换的数据的量、数据比特率和定时器的期满中的至少一项来通过所述面向连接的承载服务(404)或通过所述无连接的承载服务(406)在所述用户设备和所述网络节点之间进行交换，其中如果被交换的数据的所述量超过阈值，则所述数据通过所述面向连接的承载服务在所述用户设备和所述网络节点之间进行交换，并且其中如果被交换的数据的所述数据比特率超过阈值，则所述数据通过所述面向连接的承载服务在所述用户设备和所述网络节点之间进行交换。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述数据还基于网络服务的类型来通过所述面向连接的承载服务(404)或通过所述无连接的承载服务(406)在所述用户设备和所述网络节点之间进行交换。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述网络服务是因特网服务。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述网络服务是小数据传输服务。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述数据还基于所述通信系统的总业务负载来通过所述面向连接的承载服务(404)或通过所述无连接的承载服务(406)在所述用户设备和所述网络节点之间进行交换。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述数据还基于所述用户设备的用户的移动订阅来通过所述面向连接的承载服务(404)或通过所述无连接的承载服务(406)在所述用户设备和所述网络节点之间进行交换。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述数据还基于网络运营商的服务供应策略来通过所述面向连接的承载服务(404)或通过所述无连接的承载服务(406)在所述用户设备和所述网络节点之间进行交换。
8.根据权利要求1所述的方法，其中如果数据通过所述面向连接的承载服务在所述用户设备和所述网络节点之间进行交换并且检测到低数据业务活动或没有数据业务活动，则所述数据通过所述无连接的承载服务进行交换。
9.一种用于在通信系统(700)中通过承载服务与网络节点(600)进行数据交换的用户设备(500)，其中虚拟接入网络标识符标识网络服务被映射到其上的无连接的承载服务，并且其中逻辑信道标识符标识所述网络服务被映射到其上的面向连接的承载服务，所述用户设备包括存储器单元(504)，所述存储器单元(504)适于存储所述虚拟接入网络标识符与所述无连接的承载服务的映射信息以及存储所述逻辑信道标识符与所述面向连接的承载服务的映射信息，所述用户设备还包括接口(502)，所述接口(502)适于基于被交换的数据的量、数据比特率和定时器的期满中的至少一项来通过所述面向连接的承载服务或通过所述无连接的承载服务与所述网络节点(600)交换数据，其中如果被交换的数据的所述量超过阈值，则所述数据通过所述面向连接的承载服务在所述用户设备和所述网络节点之间进行交换，并且其中如果被交换的数据的所述数据比特率超过阈值，则所述数据通过所述面向连接的承载服务在所述用户设备和所述网络节点之间进行交换。
10.根据权利要求9所述的用户设备(500)，其中所述用户设备适于执行根据权利要求2至7中任一项所述的方法。
11.一种用于在通信系统(700)中通过承载服务与用户设备(500)进行数据交换的网络节点(600)，其中虚拟接入网络标识符标识网络服务被映射到其上的无连接的承载服务，并且其中逻辑信道标识符标识所述网络服务被映射到其上的面向连接的承载服务，所述网络节点包括存储器单元(604)，所述存储器单元(604)适于存储所述虚拟接入网络标识符与所述无连接的承载服务的映射信息以及存储所述逻辑信道标识符与所述面向连接的承载服务的映射信息，所述网络节点还包括接口(602)，所述接口(602)适于基于被交换的数据的量、数据比特率和定时器的期满中的至少一项来通过所述面向连接的承载服务或通过所述无连接的承载服务与所述网络节点交换数据，其中如果被交换的数据的所述量超过阈值，则所述数据通过所述面向连接的承载服务在所述用户设备和所述网络节点之间进行交换，并且其中如果被交换的数据的所述数据比特率超过阈值，则所述数据通过所述面向连接的承载服务在所述用户设备和所述网络节点之间进行交换。
12.根据权利要求11所述的网络节点(600)，其中所述网络节点适于执行根据权利要求2至7中任一项所述的方法。
13.一种通信系统(700)，所述通信系统(700)包括适于通过承载服务彼此交换数据的用户设备(500)和网络节点(600)，其中虚拟接入网络标识符标识网络服务被映射到其上的无连接的承载服务，并且其中逻辑信道标识符标识所述网络服务被映射到其上的面向连接的承载服务，所述用户设备和所述网络节点适于基于被交换的数据的量、数据比特率和定时器的期满中的至少一项来通过所述面向连接的承载服务或通过所述无连接的承载服务彼此交换数据，其中如果被交换的数据的所述量超过阈值，则所述数据通过所述面向连接的承载服务在所述用户设备和所述网络节点之间进行交换，并且其中如果被交换的数据的所述数据比特率超过阈值，则所述数据通过所述面向连接的承载服务在所述用户设备和所述网络节点之间进行交换。
14.根据权利要求13所述的通信系统(700)，其中所述通信系统适于执行根据权利要求2至7中任一项所述的方法。
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