CN109792659A - 在无线通信网络中修改用户数据路径的方法和装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种在无线通信网络中修改用户设备(UE)和核心网络节点(CNN)之间的数据路径的方法。本方法包括以下步骤：在一个网络节点上处理UE和CNN之间的现有数据路径的信令消息和用户数据，获得与UE的数据路径资源唯一相关的数据和/或唯一标识所述UE的数据，并将所述数据映射到所述现有数据路径；根据所述映射修改所述现有数据路径。处理现有数据路径的信令消息和用户数据的网络节点可以包括：将源基站(SBS)和目标基站(TBS)连接到核心网络的移动性管理实体(MME)的网关(GW)，所述GW被配置以处理多个UE的用户面数据和控制面数据。与所述UE的数据路径资源唯一相关的数据和/或唯一标识所述UE的数据，可以从SBS发送的切换请求消息中的源到目标透明容器信息单元(IE)中获得。

Description

在无线通信网络中修改用户数据路径的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种在无线通信系统中修改用户设备(user equipment，UE)和核心网络节点(core network node，CNN)之间的用户数据路径的方法和装置，更具体地，涉及一种在移动通信环境中的网关和基站之间切换时更高效地管理数据路径资源的方法。

背景技术

无线通信网络，如第四代(4G，也称为长期演进(LTE))网络，目前已被广泛部署以提供诸如电话、视频、数据、消息传送和广播的各种电信服务。然而，尽管当前的4G技术比前几代能够提供更快的数据速率，但受限于其带宽、可扩展性以及单个小区下的用户数量。

用于5G网络的新型无线(new radio，NR)标准已经开发并正在推出以提供新功能，包括多种事物的连接，如以低延迟和大幅度提高的速度的物联网(Internet of Things，IoT)。NR建立在当今的LTE网络之上，目标是扩大并改善现有的覆盖范围、通过使用5G小小区来提高LTE锚定网络上的数据速率，从而便于增强移动宽带。因此，5G无线接入架构是由LTE演进和工作在1GHz至100GHz的NR接入技术组成。

因此，电信系统正朝着更扁平架构的方向发展，其中宏小区和城小区(metrocell)直接或间接地通过一个或多个网关(gateway，GW)节点或设备连接到核心网络。GW节点充当信号和数据路径聚合器。用户订阅的增加也有助于增加网络信令的数量。分析表明，在正常的高峰忙碌期间，网络核心实体如演进分组核心(Evolved Packet Core，EPC)移动性管理实体(Mobility Management Entity，MME)，在每个用户设备(UE)上经历超过500-800个消息的持续信令负载，在繁重的使用条件下，每小时每个UE有高达1500个消息。在现代系统中，通常密集部署多个小小区来增加覆盖范围，这其实涉及在基站之间发生更频繁的切换。

S1应用协议(S1Application Protocol，S1AP)是基站之间的信令协议，例如，演进NodeB(EvolvedNodeB，eNodeB)和核心网络如EPC。S1AP协议在S1-MME接口上承载eNodeB与MME之间的控制信令。S1AP协议承载EPC和UE的上层非接入层(NonAccess Stratum，NAS)消息，并管理基站和核心网络之间的数据路径。当大量基站需要连接到核心网络时，GW节点可以被用作为这些基站的连接聚合器，使得大量的信令消息需要由GW节点处理。

由于存在GW节点，就会出现许多技术问题，包括UE和核心网络节点之间的用户数据路径创建过程不能直接或明确地标识所述UE和核心网络节点之间先前创建的用户数据路径。S1AP协议不链接或不提供链接这两个进程的信息，因为用户数据路径创建过程和用户数据路径移除过程可以在不同GW节点上实施，即使两者都是由相同的GW节点来实施，这些过程本质上是相互独立的，即一个删除先前创建的用户数据路径，另一个独立创建一个新的用户数据路径。对于UE从一个基站切换到另一个基站，关于新数据路径创建过程也没有要链接的技术需求(如要知道数据路径移除过程)，即使对一个特定的UE是由同一GW节点实现这两个过程。而且，运行S1AP协议的GW节点不能访问永久UE ID，例如，唯一的国际移动用户识别码(international mobile subscriber identity，IMSI)，这会在NAS层找到。由于缺少将UE连接资源链接到所述UE的现有用户数据路径的公共ID等，而使得GW节点(其处理将UE从源基站(source base station，SBS)切换到目标基站(source base station，TBS))不能重新使用已经存在的用户数据路径。

WO2014019554披露了承载路径可以被优化以遵循移动中继节点(mobilerelaynode，MRN)切换，以便将承载路径从UE核心网络直接重新路由到目标施主基站(DeNB)。承载路径优化信令包括：分组数据网络网关(PGW)重定位信息单元(informationelement，IE)，用于指示MRN的PGW从初始DeNB重新定位到目标DeNB。PGW重定位IE可以在路径切换请求消息中携带。承载路径优化信令还包括用于激活优化承载路径的NAS激活默认增强分组交换(enhanced packet switch，EPS)承载上下文请求/接受消息。NAS激活默认EPS承载请求/接受消息可以经由目标DeNB在移动中继节点MME与MRN之间传送。

US20150208291披露了一种支持终端的网关间切换的MME通信方法，包括：在终端正在进行数据通信期间检测到从源网关到目标网关的切换时，获取在终端和服务器之间会话的信息，当服务器是移动通信核心网络中的本地服务器时，通过与本地服务器建立的接口，向本地服务器发送隧道建立命令(tunnel setup command)，隧道建立命令指示建立本地服务器和目标网管之间的隧道，用于从本地服务器到目标网关进行数据通信。

US20160044559披露了一种用于在无线通信系统中发送切换请求消息的方法和设备。为了区分小小区和宏小区的服务，第一宏eNB发送切换请求消息，包括UE的第一服务的列表，其由所述第一宏eNB提供，以及UE的第二服务的列表，其是由与第一宏eNB具有双连接的小小区eNB提供。

WO201401955，US20150208291和US20160044559都没有利用这一点：同一GW节点处理现有用户数据路径移除过程和新用户数据路径创建过程，所有可能被用于修改和重新使用现有用户数据路径的信息都会通过所述GW节点，即使这类信息没有链接在一起。

鉴于上述情况，需要更好地管理移动无线通信网络中GW节点和基站之间的路径资源，以减少开销并提高移动通信的效率。

发明目的

本发明的一个目的是在一定程度上缓解或消除在GW节点中实施与S1AP协议相关的一个或多个问题。

以上目的由主要权利要求的特征组合实现；从属权利要求披露了本发明的其它有利实施例。

本发明的另一目的是在一定程度上缓解或消除已知移动通信系统中基站之间的与切换过程相关的一个或多个问题。

本发明的又一目的是在一定程度上缓解或消除使用聚合GW节点的与已知移动通信系统中基站之间切换过程相关的一个或多个问题。

本领域技术人员将从下面的描述中得出本发明的其他目的。因此，上述有关目的的陈述不是穷尽的，仅用于说明本发明多个目的中的一些目的。

发明内容

第一方面，本发明提供了一种在无线通信网络中修改用户设备(UE)和核心网络节点(CNN)之间的数据路径的方法。本方法包括以下步骤：在一个网络节点上处理所述UE和所述CNN之间的现有数据路径的信令消息和用户数据，获得与所述UE的数据路径资源唯一相关的数据；将所述数据映射到所述现有数据路径；并根据所述映射修改所述现有数据路径。

处理现有数据路径的信令消息和用户数据的网络节点可以包括：将源基站(SBS)和目标基站(TBS)连接到核心网络的移动性管理实体(MME)的网关(GW)，所述GW被配置以处理多个UE的用户面数据和控制面数据。与所述UE的数据路径资源唯一相关的数据，可以从由SBS发送的需要切换消息的源到目标透明容器IE中获得。

第二方面，本发明提供了一种无线通信网络的节点。该节点包括：存储机器可执行指令的非暂时性计算机可读介质，以及连接到非暂时性计算机可读介质被配置为执行机器可执行指令的处理器。处理器配置该节点以：处理用户设备(UE)和核心网络节点(CNN)之间的现有数据路径的信令消息和用户数据；获得与所述UE的数据路径资源唯一相关的数据和/或唯一标识所述UE的数据；将所述数据映射到所述现有数据路径；随后根据所述映射来修改所述现有数据路径。

第三方面，本发明提供了一种存储机器可执行指令的非暂时性计算机可读介质，当该指令是由处理器执行时，配置处理器以实施本发明第一方面的方法的步骤。

本发明内容不一定披露了定义本发明需要的所有特征；本发明可以存在于所披露特征的子组合中。

【附图说明】

从以下结合附图以示例方式所提供的优选实施例描述中，本发明的前述和其它特征将变得显而易见，其中：

图1是以示例方式描述本发明实施例的网络架构的示意图；

图2是以示例方式描述本发明实施例的接入网络的示意图；

图3显示本发明实施例的HeNB；

图4显示本发明实施例的UE；

图5显示一个典型网络环境；

图6显示HeNB的S1接口；

图7显示网络环境中用户面和控制面的独立性；

图8进一步显示网络环境中用户面和控制面的独立性；

图9显示无线通信网络中的常规切换过程；

图10显示本发明的修改切换过程；

图11显示无线通信网络中切换过程的源到目标透明容器IE到“需要切换”消息和“切换请求”消息的共同特征；

图12显示本发明修改切换过程中将IE数据映射到现有用户数据路径；

图13显示本发明修改切换过程中要重新使用的旧用户数据路径的标识；

图14提供了本发明修改切换过程的流程图；

图15提供了常规切换过程和本发明修改切换过程所需的计算和存储器资源的比较。

具体实施方式

以下描述是仅作为示例的优选实施例，并不限制实施本发明所必需的特征组合。

在本说明书中，对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例所述的特定特征、结构或特性包含在本发明至少一个实施例中。本说明书中各处出现的短语“在一个实施例中”不一定都指相同的实施例，也不是与其他实施例相互排斥的单独或替代实施例。而且，描述了可以由一些实施例而不是其他实施例来展示的不同特征。类似地，描述了对于一些实施例而不是其它实施例所需的不同要求。

应该理解，附图所示的元素可以以各种形式的硬件、软件或其组合来实施。这些元素可以在一个或多个适当编程的通用设备上以硬件和软件组合来实施，该通用设备可以包括处理器、存储器和输入/输出接口。

本说明书描述了本发明的原理。因此，可以理解，本领域技术人员将能够设出各种布局，尽管在此没有明确地描述或示出，但它们体现了本发明原理，并被包含在其精神和范围内。

此外，在此阐述本发明原理、方面和实施例的所有陈述及其具体示例，旨在涵盖其结构和功能等同物。另外，本发明旨在该等同物包括当前已知的等同物以及将来开发的等同物，如任何能够执行相同功能而不管其结构如何的元件。

因此，例如，本领域技术人员将认识到，在此呈现的框图表示体现本发明原理的系统和设备的概念视图。

附图所示的各种元素的功能可以通过使用专用硬件以及能够执行与适当软件有关的硬件来提供。当由处理器提供时，功能可以由单个专用处理器、单个共享处理器或多个单独处理器来提供，其中一些可以共享。此外，明确使用术语“处理器”或“控制器”不应被解释为专指能够执行软件的硬件，还可以隐含地包括但不限于数字信号处理器(“DSP”)硬件、用于存储软件的只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)和非易失性存储器。

在权利要求中，表达为用于执行指定功能的装置的任何元素旨在包含执行该功能的任何方式，包括诸如a)执行该功能的电路元件的组合或b)任何形式的软件，包括固件、微码等，并与用于执行该软件以执行该功能的适当电路组合。由这些权利要求限定的本发明在于，各种所述装置提供的功能以权利要求所要求的方式组合和集合在一起。因此，可以认为提供这些功能的任何装置都等同于本发明所示的装置。

图1是仅以示例方式描述能够执行本发明方法的LTE网络架构10，本领域技术人员将会理解，该方法也可以实施于其他网络架构，包括经修改以运行5GNR标准或与5G下一代核心(5GC)网络互操作的LTE网络。还需理解的是，随着5GC网络的全面开发和实施，在此所述的本发明方法可以完全在该网络内执行。

图1的LTE网络架构10可以被称为演进型分组系统(EPS)10。EPS 10可以包括一个或多个用户设备(UE)12、演进型UMTS陆地无线接入网络(E-UTRAN)14、演进分组核心(EPC)16、归属用户服务器(HSS)18和运营商互联网协议(IP)服务20。EPC 16可以与其他接入网互连，但为了简单起见，在此不显示那些实体/接口。

EPC 16可以由5GC网络替代，5GC网络可以具有与图1所示的EPC 16的物理配置不同的物理配置，但本发明方法将能够由5GC网络实施。因此，在以下描述中将仅通过参见EPC16来叙述本发明方法的步骤。

E-UTRAN 14包括无线接入网络(RAN)，其可以由5G NR RAN替换，但本发明方法将能够由5G NR RAN来实施。因此，在以下描述中将通过参考E-UTRAN 14来叙述本发明方法的步骤。

E-UTRAN 14包括多个家庭eNodeB(HeNB)142和其他eNB144。为了清楚起见，附图仅示出了一个HeNB 142。HeNB 142向UE 12提供用户和控制面协议终止(protocoltermination)。多个UE 12连接到HeNB 142，尽管为了清楚起见，附图仅示出了少量UE。HeNB142可以经由回程146(如X2接口)连接到其他HeNB和eNB 144。每个HeNB 142经由一个或多个HeNB GW节点148向多个UE 12提供EPC 16的接入点，尽管附图只显示了一个。每个HeNBGW节点148聚集多个HeNB 142的用户面数据和控制面数据。HeNB 142执行与标准eNB 144相同的功能，但优化用于比宏eNB小得多的区域。

UE12的例子包括蜂窝电话、智能电话、会话发起协议(SIP)电话、膝上型电脑、个人数字助理(PDA)、卫星无线、全球定位系统、多媒体设备、视频设备、数字音频播放器(例如MP3播放器)、相机、游戏机、平板电脑、或包括任何IoT兼容设备等的任何其他类似功能设备。本领域技术人员还可以将UE 12称为移动台、订户台、移动单元、订户单元、无线单元、远程单元、移动设备、无线设备、无线通信设备、远程设备、移动订户站、接入终端、移动终端、无线终端、远程终端、手持机、用户代理、移动客户端、客户端、或一些其他合适的术语。

EPC 16可以包括移动性管理实体(MME)162、其他MME 164、服务网关(SGW)166、多媒体广播多播服务(MBMS)网关168、广播多播服务中心(BM-SC)170、以及分组数据网络(PDN)网关172。MME 162是处理UE12与EPC16之间信令的控制节点。通常，MME 162提供承载和连接管理。eNB 144的所有用户IP分组都通过SGW 166传送，SGW 166连接到PDN网关172，但HeNB 142的用户分组通过HeNB GW节点148传送。网络优选地具有多个HeNB GW节点148，用于服务HeNB 142和UE 12。

图2是LTE网络架构(如图1所示)中接入网络200的示例框图。同样，可以理解，5GC网络的接入网络可以具有与图2接入网络200不同的物理构造，但在此参考接入网络200应当被视为参考5GC接入网络。在该示例中，接入网络200被划分成多个大的或宏蜂窝区域(小区)202。eNB 204可以被配置为提供有关无线的功能，包括无线承载控制、准入控制、移动性控制、调度、安全性、和到SGW166的连接。eNB可以支持一个或多个小区(也称为扇区)。术语“小区”可以指eNB的最小覆盖区域和/或服务于一个特定覆盖区域的eNB子系统。但是，需要理解的是，网络200可以包括多个HeNB 208，每个HeNB 208都与一个相应的小覆盖区域(例如“小小区”或毫微微小区210)相关联。来自HeNB 208的信令消息和用户数据将是由一个或多个HeNB GW节点212聚合。

接入网络200所采用的调制和多址接入方案可以根据采用的特定电信标准不同而不同。在LTE应用中，优选地在下行链路DL上使用OFDM、并在上行链路UL上使用SC-FDMA，以支持频分双工(FDD)和时分双工(TDD)。本领域技术人员根据以下详述将容易理解，本发明所呈现的各种构思非常适合于LTE应用。但是，这些构思可以容易地扩展到采用其他调制和多址接入技术的其他电信标准。举例来说，这些构思可以扩展到演进数据优化(EV-DO)或超移动宽带(UMB)。EV-DO和UMB是第三代合作伙伴计划2(3GPP2)颁布的空中接口标准，作为CDMA2000系列标准的一部分，并采用CDMA为移动台提供宽带互联网接入。这些概念还可以扩展到采用宽带CDMA(W-CDMA)的通用地面无线接入(UTRA)和CDMA的其他变体(例如TD-SCDMA)；采用TDMA的全球移动通信系统(GSM)；和演进型UTRA(E-UTRA)，IEEE 802.11(Wi-Fi)，IEEE 802.16(WiMAX)，IEEE 802.20以及采用OFDMA的Flash-OFDM。在3GPP组织的文献中描述了UTRA，E-UTRA，UMTS，LTE和GSM。在3GPP2组织的文件中描述了CDMA2000和UMB。实际的无线通信标准和所采用的多址接入技术将取决于特定应用和施加在系统上的整体设计约束，但也延伸到3GPP技术规范组无线接入网NR，数据的物理层程序(版本15)。

图3示出了实施本发明方法的HeNB 300的基本结构。HeNB300可以包括多个天线元件302或者大量的天线元件302(为清晰起见，附图仅示出了少量的天线元件)，尽管这不是必需的，以及通信模块304，用于与UE无线通信，并与诸如HeNB GW节点(未示出)的无线通信系统的其他组件进行通信。HeNB 300还配备有非瞬态存储器306，存储机器可读指令用于由处理器308执行。当执行该机器指令时，处理器308配置HeNB 300以实施本发明方法。eNB结构与以上HeNB结构类似。

图4显示实施本发明方法的UE 400的基本结构。UE 400包括至少一个天线402，但可以包括多个天线402或甚至大量的100个或更多的天线元件402。它还提供有通信模块404，用于与一个或多个BS(例如一个或多个HeNB和一个或多个eNB)进行无线通信。UE 400还具有非瞬态存储器406，存储用于由处理器408执行的机器可读指令。当执行该机器指令时，处理器408配置UE 400以实施本发明方法。

图5是一个典型网络场景，其中UE 12经由一个或多个eNB 144和/或经由一个或多个HeNB 142连接到核心网络如EPC或5GC 16。HeNB 142本身经由一个或多个HeNB GW节点148连接到EPC 16。EPC 16提供接入到其他网络如互联网，例如运营商的互联网协议(IP)服务20。

图6显示E-UTRAN或5G NR RAN如何部署HeNB GW节点148以提供在HeNB 142和EPC16之间的S1AP S1接口来扩展以支持大量的HeNB142。HeNB GW节点148为控制面(C面)特别是S1-MME接口，充当集中器。在一些情况下，来自HeNB 142的S1-U接口可以在HeNB GW节点148处终止。网络构造可以是可选地包括HeNB安全网关(SeGW)150和HeNB管理系统152。

图7显示用户面(U面)或数据面(D面)与C面的分离。术语U面和D面在本文中可互换使用，因为其都包括相同的事。从图7中可以看出，HeNB 142、HeNB GW节点148和EPC 16中的每一个都将D面和C面作为独立过程进行处理。同样，如图8所示，基站SBS和TBS各自通过GW节点148连接到EPC 16。但是，图8还显示在EPC 16中D面是由SGW 166处理的，而C面是由MME162处理的。应该注意，SGW 166和MME 162包括EPC 16内的不同实体，因此，不仅D面和C面在逻辑上是独立的，而且在物理上也被分离到不同网络节点/实体162、166。

图9显示SBS 500和TBS 510之间的传统切换过程，其中现有用户数据路径(“旧数据路径”)是先前以已知方式通过“UE附接和初始上下文设置”过程(0)，在SBS 500和EPC 16中核心网络节点或网络(如互联网20)中的其它节点之间建立的。当需要从SBS 500进行切换时，SBS500发出初始请求，例如发送“需要切换”消息(1)到GW节点148和EPC 16。作为响应，“切换请求”消息(2)被发送到TBS 510。TBS 510发出“切换请求确认”消息(3)，作为响应，创建一个新数据路径连接到TBS 510。“切换命令”消息(4)被传送到SBS 500，同时由TBS510发送“切换通知”消息(5)。作为响应，将“UE上下文释放”消息(6)传送到SBS 500，导致移除先前建立的用户数据路径。因此，旧数据路径的移除和新数据路径的创建是独立的过程，甚至可以由不同的GW节点148执行。不需要链接所述路径创建和路径移除过程，且在这两个过程之间不共享信息。

与前述相反，图10显示本发明的修改切换过程，其是修改和重新使用现有用户数据路径。

这里需要注意的是，本发明方法仅在同一GW节点148'处理切换过程的D面和C面过程时才适用，即切换是网关内切换，而不是网关间切换。尽管这相当于是实施本发明方法的限制，但应该理解的是，在采用小型小区如毫微微小区的网络架构中，大多数切换都是网关内切换事件。在此所述的修改的切换方法减少了计算机处理单元(CPU)的使用，并减少了至少GW节点148'中随机存取存储器(RAM)上的负载。

虽然根据下文描述的修改方法是参考连接到GW节点的HeNB，但应该理解，该修改方法也可以由任何网络节点来实施，只要在执行切换过程期间D面和C面数据都经过该节点。

在图10，现有用户数据路径是先前以已知方式通过“UE附接和初始上下文设置”过程(0)，在UE经由SBS 500'和EPC 16'中核心网络节点或网络(如互联网20')中另一个节点之间建立的。当需要从SBS 500'切换到TBS 510'时，SBS 500'以已知方式发出“需要切换”消息(1)，其被发送到GW节点148'和EPC 16'。在接收到“需要切换”消息(1)时，GW节点148'检查该消息并从其获得与所述UE的数据路径资源唯一相关联的数据和/或唯一标识所述UE的数据。GW节点148'被配置以将所获得的数据映射到现有数据路径(“数据路径1”)，从而在信令数据即C面数据和用户数据即D面数据之间建立连接。该映射使得GW节点148'随后能够修改现有数据路径以连接到TBS 510'。GW148'可以将该映射存储在查找表中，或以任何方式存储，只要允许访问该映射数据。

唯一标识所述UE的数据路径资源的数据和/或唯一标识所述UE的数据优选地包括一个参数，如由所述GW节点148'从所述“需要切换”消息(1)获得的信息单元(IE)数据。该数据优选地包括从所述“需要切换”消息(1)的源到目标透明容器IE获得的IE数据。源到目标透明容器IE是用于通过EPC 16'将来自切换源(SBS 500')的无线相关信息透明地传递到切换目标(TBS 510')的信息单元。当目标网络是E-UTRAN时，该容器携带在3GPPTS 36.413中定义的源到目标透明容器IE。透明容器字段包含相应ASN.1/PER IE的透明副本。

参照图11，可以看到“需要切换”消息中包含的源到目标透明容器IE被复制到“切换请求”消息中。这样，当EPC 16'接收到数据并将其置于“切换请求”消息中时，数据不会改变。因此，源到目标透明容器IE容器参数(包括一些IE数据)可以通过映射机制用于链接一个特定UE的用户数据路径和切换事件，使得用户数据路径可以被修改并被转移到TBS510'，而不是要求创建新数据路径和删除现有数据路径。

图12显示将容器参数(其包括一个缓冲流)映射到由GW节点148'执行的现有数据路径(“数据路径号1”)。该映射优选地是由GW节点148'存储。通过在切换期间从SBS发送的S1AP“需要切换”消息中找到相应的源到目标透明容器IE，并将它们映射到现有数据路径资源，GW节点148'识别出与其接收到的S1AP消息相关的UE。

回到图10，一旦将“需要切换”消息(1)传送给GW节点148'和EPC 16'，再以已知方式将“切换请求”消息(2)传送给TBS 510'。如上所述，“切换请求”消息(2)携带有未改变的源到目标透明容器IE。当接收到“切换请求”消息(2)时，GW节点148'检查该消息以再次访问与所述UE数据路径资源唯一相关的数据，所述数据优选地包括先前由GW节点148'从所述“需要切换”消息(1)中获得的源到目标透明容器IE容器参数数据。因此，GW节点148'在发送到TBS的S1AP切换请求消息(2)中从源到目标透明容器IE获得容器参数数据，作为先前资源的密钥，并可以使用该数据来重新使用建立的隧道(数据路径)。

GW节点148'确定所述新获得的容器参数数据是否与所述查找表中已存储的数据匹配。如果匹配，GW节点148'可以取出先前映射的现有数据路径设置信息，并使用该数据将现有数据路径传送到TBS 510'，如图13所示，即传送路径设置信息给TBS 510'，以使其能够重新使用现有路径。结果，修改切换过程不需要创建新数据路径并删除现有数据路径。

容器参数数据优选地包括与所述UE相关的无线网络临时标识符(RNTI)，更具体地，包括小区-RNTI(C-RNTI)。C-RNTI在小区级别指示无线资源信道RRC连接过程中，用来提供唯一UE标识。每个RRC连接都与C-RNTI相关。传统上，HeNB/eNB(SBS 500')分配给UE一个C-RNTI，以在空中交换全部信息时识别UE。在建立UE与HeNB/eNB之间的RRC连接期间，分配C-RNTI，仅对该RRC连接有效。一旦UE离开HeNB/eNB的覆盖区域，该RRC连接就必须移除，并且“新”HeNB/eNB(TBS 510')将向UE分配一个“新”的C-RNTI。C-RNTI是E-UTRAN的特定标识符，且EPC 16'对其不可见。因此，C-RNTI是用于识别一个特定UE的RRC连接和调度的唯一标识。但是，在本发明方法中，应该认识到，切换是在网关内处理的情况下，GW节点148'可以使用容器参数数据(如C-RNTI)到现有数据路径的映射，以在切换时重新使用所述数据路径，因为C-RNTI在一个特定UE的“需要请求”消息和“切换请求”消息之间没有改变。

从来自信令消息的源到目标透明容器IE中提取容器参数数据的方法可以包括：首先为数据路径1将C-RNTI记录在源到目标透明容器IE中，然后在源到目标透明容器IE中查找C-RNTI，创建记录的C-RNTI到数据路径1的映射，随后，修改数据路径1而不是创建数据路径2。C-RNTI对于每个UE是唯一的，在特定UE的“需要切换”和“切换请求”消息中不会改变。C-RNTI数据涉及两个信令消息，但不直接提供关于特定UE的信息。

图14是本发明方法的流程图。现有用户数据路径先前以已知方式通过“UE附接和初始上下文设置”过程，在UE经由SBS和EPC中一个核心网络节点或另一个核心网络(如互联网)中另一个节点之间建立。在该方法的第一步骤600，由SBS发送“需要切换”消息，在GW节点处接收该消息。“需要切换”消息具有常规格式，即对于本发明的方法不用修改。在第二步骤610，GW节点从“需要切换”消息中提取未改变的源到目标透明容器IE，在第三步骤620，给源到目标透明容器IE注册一个UE临时ID，该UE临时ID链接到一个特定UE的数据路径资源。在第四步骤640，GW节点将来自“需要切换”消息的源到目标透明容器IE的容器参数数据的记录或映射存储在一个存储器或数据库中，诸如在查找表等中。记录或映射数据存储在GW节点中并不必须，但为便于访问，这是首选。在第五步骤650，向TBS发布“切换请求”。第六步骤660，当该请求被GW节点接收时，它从“切换请求”消息中提取唯一的源到目标透明容器IE，在第七步骤670，确定从“切换请求”消息的源到目标透明容器提取的容器参数数据，是否匹配已经映射到现有或旧的路径资源的数据。在不匹配的情况下，在步骤680，为TBS创建一个新的数据路径并且移除旧的数据路径。在存在匹配的情况下，在步骤690，GW节点能够修改现有数据路径并将其重新分配给TBS。GW节点向TBS提供特定UE的数据路径建立信息，使得能够通过TBS建立从指定UE到核心网络节点的数据路径，并且实际上从SBS移除路径，而不需要创建新的数据路径并删除旧的数据路径。

图16在700显示了常规切换过程，其中创建新路径并移除旧路径，为了对比，在710显示了本发明的修改方法，重新使用旧路径。可以看出，本发明的修改方法比常规方法需要更少的CPU和RAM资源。考虑到GW节点每小时要处理数千个切换过程，这是特别有利的。

本发明的GW节点可以被认为包括移动网络中的信令网关，移动网络包含基站节点，基站节点通过信令网关节点连接到核心网络节点，其中基站节点为移动设备(UE)提供对通信网络的接入。本发明的GW节点被修改以提供一个网关内S1切换系统，包括：

(i)信令网关组件，其解释并转发基站节点和核心网络节点之间的S1AP信令消息；

(ii)数据路径资源映射机制，其通过将S1AP信号信息及其映射IE数据解释为相应数据路径资源，来识别涉及切换事务的移动设备的可重用数据路径资源；

(iii)数据路径资源管理机制，通过重新使用现有数据路径资源来实现S1切换期间移动设备与目标基站的数据传输要求，从而减少S1切换转换时间。

本发明的修改切换方法通常包括：

(1)从SBS接收“需要切换”消息，并提取未改变的唯一的源到目标透明容器IE；

(2)利用UE临时ID，记录/映射唯一源到目标透明容器IE，UE临时ID链接到所述UE的数据路径资源，从而通过先前事件(“需要切换”)将唯一源到目标透明容器ID记录到旧资源(现有数据路径)；

(3)接收从EPC发送给TBS的“切换请求”消息，并提取未改变的唯一源到目标透明容器IE；

(4)通过新事件(“切换请求”)从唯一源到目标透明容器IE取出旧资源；

(5a)如果源到目标透明容器IE可以映射到旧资源，则可以重新使用和修改旧资源；

(5b)如果源到目标透明容器IE不能映射到旧资源，则创建新资源，并移除旧资源。

本发明提供了一种在GW节点上实施的方法，映射属于同一UE的独立进程中的资源，使得新进程可以访问和重新使用旧进程的资源以减少开销并提高速度。在该过程期间，当从UE的SBS传递与切换有关的S1AP消息时，GW节点利用源到目标透明容器IE字段值来登记第一切换事件的临时ID，其可以用于唯一标识UE的数据路径资源。当来自EPC的与切换有关的S1AP消息被传递到该UE的TBS时，使用未改变的源到目标透明容器IE字段来查找记录的临时ID，以找到可重用资源。数据面修改旧资源，而不是删除旧资源并创建新资源。

上述装置可以至少部分地以软件来实现。本领域技术人员将会理解，上述装置可以至少部分地使用通用计算机设备或使用定制设备来实施。

在此所述方法和装置的各方面可以在包含通信系统的任何装置上执行。该技术的程序方面可以被认为是通常以可执行代码和/或相关数据(承载或体现在一种机器可读介质中)形式的“产品”或“制造品”。“存储”型介质包括移动台、计算机、处理器、或其相关模块的任何或所有存储器，诸如各种半导体存储器、磁带驱动器、磁盘驱动器等，其可以提供在任何时间进行软件编程的存储。所有或部分软件有时可以通过互联网或各种其他电信网络进行通信。例如，这种通信可以使软件能够从一台计算机或处理器加载到另一台计算机或处理器中。因此，可以承载软件元素的另一种类型的媒介包括光学、电学和电磁波，诸如在本地设备之间通过有线和光学陆地线网络以及各种空中链路使用的物理接口。承载这种波的物理元件，如有线或无线链路、光链路等也可以被认为是承载该软件的媒体。如本文所使用的，如果没有限制为有形的非暂时性“存储”介质，那么诸如计算机或机器“可读介质”之类的术语是指参与向处理器提供指令以供执行的任何介质。

尽管已经结合附图和前述中详细说明和描述了本发明，但其应被认为是说明性的而不是限制性的，应该理解，仅显示和描述了示例性实施例，并未以任何方式限制本发明的范围。可以理解的是，本发明所述的任何特征可以与任何实施例一起使用。说明性实施例并不排除彼此或本发明未列举的其他实施例。因此，本发明还提供了包括上述说明性实施例中的一个或多个组合的实施例。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行修改和改变，因此，限制只由所附权利要求所示。

在随后的权利要求和本发明的前述中，除非是由表达语言或必要暗示所引起的上下文另外需要，词语“包括”或变体诸如“包含”是以包含含义使用，即指明所述特征的存在，但不排除在本发明各种实施例中存在或添加其他特征。

应该理解，如果本发明提及任何现有技术的出版物，该参考文献并不构成承认该出版物是本领域公共常识的一部分。

Claims (20)

1.一种在无线通信网络中修改用户设备(UE)和核心网络节点(CNN)之间的数据路径的方法，所述方法包括步骤：

在一个网络节点上处理所述UE和所述CNN之间的现有数据路径的信令消息和用户数据，获得与所述UE的数据路径资源唯一相关联的数据和/或唯一标识所述UE的数据；

将所述数据映射到所述现有数据路径；和

根据所述映射修改所述现有数据路径。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述修改步骤包括：将所述数据路径从源基站(SBS)传送到目标基站(TBS)。

3.根据权利要求2所述的方法，其中在实施所述修改步骤之前，所述方法包括：确定所述数据路径是否能从所述SBS传送到所述TBS，如果能，则实施所述数据路径传送，如果不能，则通过所述TBS在所述UE和所述CNN之间创建一个新数据路径。

4.根据权利要求2所述的方法，其中所述修改步骤是响应由所述SBS发送的切换请求消息而实施的。

5.根据权利要求4所述的方法，其中与所述UE的数据路径资源唯一相关联的数据和/或唯一标识所述UE的数据包括：从所述切换请求消息获得的信息单元(IE)数据。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述IE数据是从所述切换请求消息的源到目标透明容器IE获得的。

7.根据权利要求5所述的方法，其中所述IE数据包括与所述UE相关的无线网络临时标识符(RNTI)。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述RNTI包括小区RNTI(C-RNTI)。

9.根据权利要求5所述的方法，其中所述方法包括在所述网络节点上的步骤：

从发送到所述TBS的切换请求消息中获得IE数据；

确定从所述切换请求消息中获得的IE数据是否匹配映射到所述现有数据路径的IE数据：

如果确定匹配，则实施所述数据路径传送；或

如果未确定匹配，则通过所述TBS在所述UE和所述CNN之间创建一个新数据路径。

10.根据权利要求9所述的方法，其中从发送到所述TBS的所述切换请求消息中所获得的IE数据，是从包括在所述切换请求消息中的源到目标透明容器IE获得的。

11.根据权利要求2所述的方法，其中处理现有数据路径的信令消息和用户数据的所述网络节点包括：网关(GW)，其将所述SBS和TBS连接到所述核心网络的移动性管理实体(MME)，所述GW被配置以处理用户面数据和控制面数据。

12.根据权利要求1所述的方法，其中与所述UE的数据路径资源唯一相关的数据和/或唯一标识所述UE的数据，被选择为未被其他网络节点改变的数据，所述其他网络节点转发和/或处理所述信令消息。

13.一种无线通信网络的节点，所述节点包括：

非暂时性计算机可读介质，其用于存储机器可执行指令；和

处理器，其连接到所述非暂时性计算机可读介质，所述处理器被配置以执行所述机器可执行指令，从而将所述节点配置以：

处理用户设备(UE)和核心网络节点(CNN)之间的现有数据路径的信令消息和用户数据；

获得与所述UE的数据路径资源唯一相关的数据和/或唯一标识所述UE的数据；

将所述数据映射到所述现有数据路径；和

随后，根据所述映射来修改所述现有数据路径。

14.根据权利要求13所述的节点，其中在执行所述修改步骤之前，所述处理器将所述节点配置以：确定所述数据路径是否能从源基站(SBS)传送到目标基站(TBS)，如果能，则将所述数据路径从所述SBS传送到所述TBS，如果不能，则通过所述TBS在所述UE和所述CNN之间创建一个新数据路径。

15.根据权利要求14所述的节点，其中所述处理器将所述节点配置以：从所述SBS发送的切换请求消息中，获得与所述UE的数据路径资源唯一相关的数据和/或唯一标识所述UE的数据。

16.根据权利要求15所述的节点，其中所述处理器将所述节点配置以：从所述切换要求消息的源到目标透明容器的信息单元(IE)中，获得与所述UE的数据路径资源唯一相关的数据和/或唯一标识所述UE的数据。

17.根据权利要求16所述的节点，其中所述处理器将所述节点配置以：获得与所述UE相关的小区无线网络临时标识符(C-RNTI)。

18.根据权利要求16所述的节点，其中所述处理器将所述节点配置以：

从包含在切换请求消息中的源到目标透明容器IE中获得IE数据，所述切换请求消息是发送到所述TBS的；

确定从所述切换请求消息中获得的IE数据是否匹配映射到所述现有数据路径的IE数据：

如果确定匹配，将所述数据路径从所述SBS传送到所述TBS；或

如果未确定匹配，则通过所述TBS在所述UE和所述CNN之间创建一个新数据路径。

19.根据权利要求13所述的节点，其中所述处理器将所述节点配置以：选择作为与所述UE的数据路径资源唯一相关的数据和/或唯一标识所述UE数据的数据是未被其他网络节点改变的，所述其他网络节点转发和/或处理所述信令消息。

20.一种存储机器可执行指令的非临时性计算机可读介质，当所述指令由处理器执行时，配置所述处理器以能够配置处理用户设备(UE)与核心网络节点(CNN之间)的现有数据路径的信令消息和用户数据的网络节点来实现以下步骤：

获得与所述UE的数据路径资源唯一相关的数据和/或唯一标识所述UE的数据，并将所述数据映射到所述现有数据路径；和

根据所述映射修改所述现有数据路径。