CN109792663B - 使用隧道协议服务移动通信设备的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于支持移动用户设备(UE)在无线通信网络如第5代网络中的节点级隧道化的方法和装置。

Description

使用隧道协议服务移动通信设备的方法和装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年9月30日提交的美国临时专利申请序列号62/402,712、2017年1月5日提交的美国临时专利申请序列号62/442,855、2017年1月18日提交的美国临时专利申请序列号62/447,755、2017年2月6日提交的美国临时专利申请序列号62/455,385以及2017年9月28日提交的美国专利申请序列号15/718,823的优先权权益，以上美国专利申请中的每一个的内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及无线通信网络领域，并且特别地涉及使用节点级和会话级隧道协议服务移动无线通信设备的方法和装置。

背景技术

2016年9月的版本为0.8.0、编号为TR 23.799并且题为“Study on Architecturefor Next Generation System”(“下一代系统的架构研究”)的第3代合作伙伴计划(3^rdGeneration Partnership Project，3GPP)技术报告(在下文中被称为TR 23.799)表示用于下一代移动网络——也被称为第5代(5^th generation，5G)网络——的系统架构的一种设计方法。该文件的6.4节考虑了这样的网络中的会话管理的关键问题的潜在解决方案。同一文件的6.4.11小节考虑了涉及每节点级隧道化(tunnelling)的用户平面(user plane，UP)协议模型，该模型被提议作为用于支持会话管理的解决方案。特别地，针对每个相关网络网元对之间的所有业务(traffic)提供了公共隧道。然而，目前的提案有待发展和改进。特别地，TR 23.799的6.4.11小节的当前提案针对静止设备而非固定设备。

因此，需要用于服务在其中涉及隧道协议——例如每节点级或会话级隧道化——的无线通信网络例如提出的5G网络中的移动无线通信设备的方法和装置，所述方法和装置消除或减轻了现有技术的一个或更多个限制。

提供了该背景信息以揭示本申请人认为可能与本发明相关的信息。并非必定意在承认或不应当解释为任何前述信息构成对抗本发明的现有技术。

发明内容

本发明的实施方式的目的是提供用于在其中涉及每节点级隧道化或每会话级隧道化的无线通信网络例如提出的5G网络中高效地发送数据的方法和装置。

在实现方式中，提供了一种用于将移动用户设备(user equipment，UE)连接至网络的方法。该方法可以包括网络上可用的控制平面实体进行以下操作：从接入节点接收UE的位置更新，该位置更新指示接入节点当前正在服务UE；以及利用位置更新来更新服务UE的用户平面网关。在一方面，控制平面实体可以包括移动管理实体和会话管理实体，会话管理实体对将UE连接至用户平面网关的会话进行处理，并且其中，该方法还包括：移动管理实体将位置更新提供至会话管理实体，并且其中，用户平面网关由会话管理实体更新。

在实现方式中，提供了一种用于将用户设备(UE)附接至网络的方法。该方法可以包括接入节点进行以下操作：从UE接收附接请求；将附接请求发送至网络的控制平面实体；从控制平面实体接收资源请求；向控制平面实体提供资源请求响应，资源请求响应确认已经分配了所请求的资源；以及将附接完成响应发送至UE。在一方面，向控制平面实体提供资源请求响应包括：接入节点向用户平面实体发送资源响应请求，以由用户平面实体代表接入节点向控制平面实体发送资源请求响应。在一方面，其中，向控制平面实体提供资源请求响应包括：接入节点将资源请求响应发送至控制平面实体。

在实现方式中，提供了一种用于将下行链路包递送到连接至网络的用户设备(UE)的方法。该方法可以包括网络的控制平面实体进行以下操作：从试图将下行链路包递送至UE的用户平面网关(user plane gateway，UP-GW)接收UE上下文请求；控制平面实体识别服务UE的接入网络节点；控制平面实体将包括为所识别的接入网络节点服务的隧道的指示的UE上下文请求响应发送至UP-GW，由UP-GW使用隧道的指示以将下行链路包递送至UE。在一方面，隧道的指示包括隧道ID值。

在实现方式中，提供了一种用于保持移动用户设备(UE)连接至网络的方法。该方法可以包括网络上可用的控制平面实体进行以下操作：接收可以在未来一段时间期间服务UE的一组潜在接入节点；以及预配置潜在接入节点中的每一个以接受来自UE的切换来保持连接。

在实现方式中，提供了一种用于保持移动用户设备(UE)至网络的连接的方法，UE当前通过当前接入节点(access node，AN)连接。该方法可以包括网络上可用的控制平面实体进行以下操作：确定可能至少基于UE的移动性模式服务UE的一个或更多个潜在AN；向所述一个或更多个潜在AN中的每一个发送UE上下文信息，以用于将连接从当前AN切换至该潜在AN；以及向当前接入节点发送所述一个或更多个潜在AN中的每一个的标识。

在实现方式中，提供了一种用于保持移动用户设备(UE)至网络的连接的方法，UE当前通过当前接入节点(AN)连接。该方法可以包括网络上可用的会话管理网元(sessionmanagement function，SMF)进行以下操作：接收可能至少基于UE的移动性模式服务UE的一个或更多个潜在AN的标识；利用与UE相对应的UE上下文信息和用户平面相关连接信息更新所述一个或更多个潜在AN中的每一个；以及配置UP网元的相应连接，以通过所述一个或更多个潜在AN中的每一个保持连接。

在实施方式中，提供了一种用于保持移动用户设备(UE)至网络的连接的方法，该方法包括网络上可用的核心网络控制平面实体进行以下操作：接收可用于在未来一段时间期间服务UE的一组潜在接入节点；以及预配置潜在接入节点中的每一个以接受来自UE的切换来保持连接。

在实施方式中，提供了一种核心网络的网络网元。该网络网元包括：网络接口，其用于从连接至网络的网络网元接收数据以及向连接至网络的网络网元发送数据；处理器；以及用于存储指令的非暂态存储器，所述指令在由处理器执行时使网络网元被配置成：接收可用于在未来一段时间期间服务UE的一组潜在接入节点；以及预配置潜在接入节点中的每一个以接受来自UE的切换来保持连接。

在一些实现方式中，所述一组潜在接入节点基于UE的移动性模式。在一些实现方式中，预配置由确定所述一组潜在接入节点的控制实体执行。在一些实现方式中，控制实体包括保持UE的移动性模式的接入与移动性管理网元(access and mobility managementfunction，AMF)。在一些实现方式中，预配置由从保持UE的移动性模式的接入与移动性管理网元(AMF)请求和接收所述一组潜在接入节点的控制实体来执行。在一些实现方式中，预配置包括发送UE上下文以由潜在接入节点中的每一个进行缓存。在一些实现方式中，UE上下文包括用于递送至UE的预分配的非接入层(non-access stratum，NAS)消息。在一些实现方式中，响应于会话请求将NAS消息递送至UE。在一些实现方式中，在切换时将NAS消息递送至UE。在一些实现方式中，控制实体包括会话管理网元(SMF)。

在一些实现方式中，该方法还可以包括控制平面实体进行以下操作：接收指示UE向经预配置的潜在接入节点中的一个潜在接入节点的切换的切换通知；以及向经预配置的潜在接入节点中的该一个潜在接入节点发送指示UE的切换目标候选的更新的切换目标候选状态(candidacy)消息。

附图说明

根据以下结合附图的详细描述，本发明的其他特征和优点将变得明显，在附图中：

图1示出了根据现有技术的包结构。

图2示出了根据现有技术的其中固定UE和移动UE经由接入网络(access network，AN)节点连接至网络的无线通信网络的一部分。

图3A示出了根据本发明的实施方式的支持移动UE的每节点级隧道化的过程。

图3B示出了根据本发明的实施方式的支持移动UE的每节点级隧道化的替选过程。

图4示出了根据本发明的实施方式的支持UE的上下文释放的过程。

图5示出了根据本发明的实施方式的支持将下行链路包递送至移动UE的过程。

图6示出了根据本发明的实施方式的涉及预配置的隧道的初始附接过程。

图7示出了根据本发明的实施方式的涉及预配置的隧道的会话建立过程。

图8示出了根据本发明的实施方式的涉及预配置的隧道的切换(handover)过程。

图9示出了根据本发明的实施方式提供的网络节点。

图10呈现了示出基于MP的PDU会话建立过程的实施方式的信号传输图。

图11呈现了示出利用预配置的隧道的切换触发的PDU会话修改过程的实施方式的信号传输图。

图12A和图12B呈现了针对路径切换的用于移动性感知用户平面管理的预配置的接入节点-用户平面连接的实施方式。

图13A、图13B、图13C和图13D呈现了示出基于移动性模式的连接预配置过程的实施方式的信号传输图。

图14A、图14B、和图14C呈现了示出切换过程的实施方式的信号传输图。

图15呈现了示出会话管理网元和接入与移动性管理网元的交互的实施方式的信号传输图。

图16呈现了示出会话管理网元和接入与移动性管理网元的交互的实施方式的信号传输图。

图17是示出消息传输延迟的示例的框网络图。

图18是示出移动性感知UP管理的实施方式的信号传输图。

图19是描绘具有移动性感知UP管理的切换过程的实施方式的信号传输图。

图20是示出服务AN组通知服务的实施方式的信号传输图。

将注意的是，贯穿整个附图，相同的特征通过相同的附图标记来标识。

具体实施方式

如本文中使用的，术语“用户设备”(User Equipment，UE)出于清楚的目的而被使用。然而，UE可以指代各种设备中的一种设备——在本文中通常通过术语“移动设备”指代并且包括经由无线通信与无线电接入节点通信的移动站、移动终端或移动节点、固定设备或静止设备、固定站或静止站、固定终端或静止终端或者固定节点或静止节点、人类型通信设备、机器类型通信(machine-type communication，MTC)设备、物联网(Internet ofThings，IoT)设备、其他无线端节点。本领域技术人员将理解的是，移动设备是被设计成连接至移动网络的设备。该连接通常利用至接入节点的无线连接。尽管移动网络被设计成支持移动性，但是移动设备本身不必是移动的。一些移动设备如计量设备(例如，智能仪表)可能不具有移动性，但是仍然利用移动网络。

本申请使用了许多基于在3GPP标准进程中使用的当前术语的首字母缩略词。随着过程的进行，术语会发生变化，但是由本领域技术人员使用的当前术语包括：

AMF-核心接入与移动性管理网元(Core Access and Mobility ManagementFunction)

AN-接入节点(Access Node)

CP-控制平面(Control Plane)

DL-下行链路(Downlink)

DN-数据网络(Data Network)

EPC-演进分组核心(Evolved Packet Core)

GUTI-全局唯一临时ID(Globally Unique Temporary ID)

GW-网关(Gateway)

ID-标识符(Identifier)

IoT-物联网(Internet of Things)

IMSI-国际移动用户标识(International Mobile Subscriber Identity)

LTE-长期演进(Long Term Evolution)

MM-移动性管理(Mobility Management)

MP-移动性模式(Mobility Pattern)

MTC-机器类型通信(Machine-Type Communication)

PDU-协议数据单元(Protocol Data Unit)

QoS-服务质量(Quality of Service)

RAN-无线电接入网络(Radio Access Network)

RA节点-无线电接入节点(Radio Access Node)

SMF-会话管理网元(Session Management Function)

SSC-会话与服务连续性(Session and Service Continuity)

UE-用户设备(User Equipment)

UL-上行链路(Uplink)

UP-用户平面(User Plane)

UPGW-用户平面网关(User Plane Gateway)

URLLC-超可靠低延迟通信(Ultra-Reliable Low Latency Communications)

VN-虚拟网络(Virtual Network)

通过物理节点和连接物理节点的物理链路来描述物理网络配置。每个物理节点具有许多输入端口和输出端口。物理链路将物理节点的输出端口连接至另一物理节点的输入端口。物理节点至少具有以下参数：可以同时被支持的流的数目、输入端口和输出端口的数目、可以通过物理节点传输的每单位时间总平均比特率以及每单位时间总平均包速率、以及地理位置(例如，物理节点的地理位置)。每个端口至少具有以下参数：每时间单位比特率和每时间单位包速率、以及端口的缓冲区大小。物理链接至少具有以下参数：介质类型(例如，光缆、微波)、每时间单位比特率、每时间单位包速率以及每数据单元传输成本。每个物理节点具有标识符号码(identifier number，ID)，例如IP地址。每个端口还具有端口ID。

逻辑网络配置提供物理网络的抽象。通过逻辑节点和连接逻辑节点的逻辑链路来描述逻辑网络。逻辑节点可以驻留在物理网络节点中，或者驻留在由多个物理网络节点组成的数据中心中。逻辑节点可以具有多个端口以连接至其他逻辑节点。逻辑链路将逻辑节点的一个端口连接到另一逻辑节点的另一端口。逻辑链路可以由多个物理链路组成，这些物理链路提供托管逻辑节点的两个物理网络节点之间的连接。每个逻辑节点至少具有以下参数：每单位时间平均比特率、每单位时间平均包速率、可以同时被支持的流的数目、输入端口和输出端口的数目、以及该逻辑节点的地理位置。每个端口至少具有以下参数：每单位时间比特率、每单位时间包速率、以及缓冲区大小。逻辑链路至少具有以下参数：每单位时间平均比特率、每单位时间平均包速率、可以同时被支持的流的数目、以及每数据单元传输成本。每个逻辑节点具有标识符号码(ID)，例如IP地址。每个端口还具有标识符(端口ID)。逻辑链路可以具有单值ID，或者可以通过元组例如<源ID、源端口ID、目的地ID、目的地端口ID>来标识。逻辑链路取决于实现方式可以包括一个或更多个隧道。

逻辑节点可以托管某些网络网元，例如，在控制平面(control plane，CP)中的控制网元或用于用户平面(user plane，UP)的在核心网络(core network，CN)中或者在无线电节点网元中的数据包处理网元。

例如，移动网络的逻辑网络可以是在核心网络中的UP网元和在无线电接入网络(radio access network，RAN)中的接入网络(access network，AN)节点网元。可以针对UP网元和AN节点建立逻辑链路。逻辑链路可以用于互连不同的UP网元，以及将UP网元连接至AN节点。

可以将物理网络分成多个网络切片(network slice)。可以通过逻辑网络配置和/或物理网络配置来描述每个网络切片。

在TR 23.799中描述了节点级隧道模型。在现有隧道模型中，存在用于每对网络网元(network function，NF)之间的所有业务的公共隧道。例如，可以在核心网络(CN)中的无线电接入(radio access，RA)节点与用户平面(user plane，UP)网元之间或者在CN中的两个UP网元之间或者在CN中的两个UP网元之间建立公共隧道。可以通过策略网元来应用对公共隧道的进一步约束。例如，公共隧道可以被用于特定网络切片、或一组用户、特定业务类型或特定服务。

本发明的实施方式扩展了现有的节点级隧道解决方案，以适应呈现出移动性的UE。这可以在存在UE移动性的情况下针对下行链路业务实现“跳上(hop-on)”网络功能。还可以减少每PDU会话控制开销和网络响应延迟。

涉及UE移动性的示例场景如下。移动IoT UE——例如，合并到车辆中的UE——可以发起至无线网络的连接。例如，出租车、警察巡逻车或救护车可以发起通信操作，以便经由无线通信系统将其位置报告给应用服务器以用于车队管理目的。

在一些实施方式中，这样的移动UE至少在以下方面与在TR 23.799中静止UE如何被处理的方式类似地被处理：在RA节点与相关UP网元之间提供聚合节点级隧道。聚合节点级隧道可以被用于在RA节点与UP网元之间承载与多个UE相关联的业务。

本发明的实施方式提供了用于支持通过网络的客户服务递送的方法和系统。本发明的实施方式提供了用于在通信网络如5G无线通信网络中实现与节点级隧道协议一起使用的数据传输过程的方法和装置。该方法和系统采用网络切片来向连接至网络的UE提供对客户服务的访问。

网络切片概念已被无线电信行业所接受。如本文所使用的，“切片”是已被分配给一个服务或一组服务的一组网络资源(云资源、物理连接资源、无线频谱资源、电信设备资源(接入单元)、UP路径、隧道)。创建的切片也可以被称为虚拟网络(virtual network，VN)，并且这些术语在本文中可互换使用。例如，切片可以构成预配置的隧道的集合、预配置的端到端路径、或预配置的端到端路径的集合。如本文所使用的，术语“服务”被用于指代提供集中点以接收或发送数据业务至连接的UE的实体。作为示例，商业客户可以提供数据业务(例如，点播视频或音频)向订阅UE的递送。在操作中，多个UE将寻求连接至商业客户的服务器以下载数据业务。

该系统和方法有助于切片感知服务业务递送或“跳上”业务递送。特别地，该业务递送系统和方法可以与跳上具有预定义的观光路线的旅游巴士的旅行者进行比较。旅行者可以在初次进入巴士之后选择加入或离开旅游巴士，而无需进行任何额外的设置或协调。在当前的VN业务递送系统和方法中，对服务的访问不需要每UE每会话式建立，并且不需要UE与服务提供方之间的端到端连接建立。不存在会话建立，因为会话有效地“预先存在”为建立在网络上的VN切片。VN切片由网络上配置的预定义的VN拓扑支持。UE仅需要协商可能在局部级别发生的其从切片的进入或退出。切片接入点与服务提供方之间的连接是通过管理切片的控制网元来建立和保持的。

这样的跳上方案有利于在每服务的基础上通过VN隧道管理服务递送。所有物理网络节点将一个服务的所有业务视为相同，并且除了接入链路之外，不需要在UE之间进行区分。所有与每UE/每会话建立相关的开销(远程配置)和延迟被去除，并且网络中不需要每UE“会话连接上下文”。

在UE注册到网络和UP切片之后，所需要的唯一需要的特定于UE的上下文是UE的位置(即，该UE在VN节点处的当前锚定点)、活动状态和允许跳上并且根据需要和在需要时访问客户服务的注册的UP切片。

图1示出了如TR 23.799的6.4.11节中描述的数据包100的结构。图1所示的结构示出了每目的地一个隧道的配置的使用。数据包100包括传输层报头和封装报头115，传输层报头包括L1/L2报头105和外部IP报头110。可以基于对等目的地或节点来选择外部IP报头110。封装报头115可能不是PDU会话识别所必需的，而是可能被需要来携带QoS标记。包100包括用户数据，用户数据包括PDU报头120和PDU有效负荷125。图1的包100被呈现为一些实施方式的示例，并且为本申请提供上下文。它并非意为是限制性的。

图2示出了其中固定UE 205和移动UE 207经由AN节点215-1、215-2连接至网络的无线通信网络的一部分。移动UE被示出为处于第一位置210A，连接至第一RA节点AN 215-1，以及处于第二位置210B，连接至第二RA节点AN 215-2。AN节点经由传输网络225连接至UP网元220。AN节点215-1、215-2和UP网元220通过相应的控制平面(CP)网元225被控制。当移动UE 207从第一位置210a移动到第二位置210b时，CP网元225必须能够操作用于将UP网元220从第一节点215-1重定向至第二AN节点215-2。

图3A示出了根据本发明的实施方式的支持用于移动UE 400的每节点级隧道化的过程。在存在UE移动性的情况下，UE附接过程与静止UE的附接过程相同，如TR 23.799中描述的。图3示出了用于在网络中的用户平面(UP)网关(user plane gateway，UP-GW)处执行UE上下文更新的过程。UE上下文更新的执行是通过无线电接入网络(RAN)切换事件触发的。

根据图3A，经由第一RA节点AN-1 402传输405数据业务。该场景预先假定已经存在到UE 400和/或来自UE 400的数据业务。第一RA节点AN-1 402向UE 400和控制平面会话管理器(control plane session manager，CP-SM)408二者发送关于传输的消息。然后切换过程410被执行，其中协议数据单元(protocol data unit，PDU)会话从第一RA节点AN-1 402切换至第二RA节点AN-2 404。在切换期间，第一RA节点AN-1 402被配置成将UE 400的任何剩余的数据业务转发至第二RA节点AN-2 404。剩余的数据业务与已经发送至UE 400或者从UE 400发送但是尚未到达其目的地的数据包相对应。第二RA节点AN-2 404也将UE的业务映射到至每节点级隧道的UP-GW 412。接下来，AN-2 404向控制平面移动性管理(controlplane mobility management，CP-MM)网元406发送消息，以利用UE的新位置更新415CP-MM406并且指示第二RA节点AN-2 402当前正在服务UE 400。在一些实现方式中，CP-SM 408和CP-MM 406可以包括单个CP实体。在其他实现方式中，CP-SM 408和CP-MM 406可以包括具有CP的分离的实体或网元。此外，由CP-MM 406和CP-SM 408中的每一个执行的特定任务在此仅作为示例呈现，并且CP-MM 406和CP-SM 408中的一个或另一个可以取决于在特定实现内哪些信息可用来执行任务。

接下来，CP-MM网元406将UE上下文更新请求消息420发送至CP-SM网元408。该消息指示第二RA节点AN-2 402当前正在服务UE 400。

然后，CP-SM 408网元利用当前UE上下文、经由指示该更新的上下文的消息来更新425用户平面网关(UP-GW 412)。该更新指示与第二RA节点AN-2 402相关联的要被用于向UE400递送下行链路(downlink，DL)业务的节点级隧道。

然后，CP-SM网元408将UE上下文更新响应消息430发送至CP-MM网元406。在此之后，经由第二RA节点AN-2 402向UE 400并且/或者来自UE 400的数据业务传输435可以继续进行。

图3B示出了根据本发明的实施方式的支持用于移动UE 500的每节点级隧道化的替选过程。每节点级隧道可以在建立切片时、在会话建立处、或者根据需要被预配置以为UE500服务。特别地，图3B示出了用于在切换UE 500时在UP-GW处更新UE上下文的过程。

图3B示出了在UP网元512处更新UE上下文的两个替选过程：基于CP的过程(步骤530)和基于UP的过程(步骤535)，两者均由RAN切换510触发。基于CP的过程通过CP-UP信号在UP网元512处更新UE上下文(即，更新UE上下文步骤530)，而基于UP的过程通过UP消息执行更新(即，UE上下文更新请求步骤545)。基于UP的UE上下文更新过程535避免了CP-SM 508与UP网元512之间的信号传输，并且因此减少了切换时间，这对于需要低数据包延迟的应用是重要的。CP-SM 508根据会话QoS要求(例如延迟预算)和运营商策略来确定应该使用哪个过程；在一些实施方式中，CP-MM 506做出这样的决定。该决定作为例如在会话首次建立时或者在初始附接过程期间被提供给AN节点AN-2 502的原始UE上下文的一部分而被通知给AN节点AN-2 504。在一些实施方式中，可以更新决定并且可以将更新的决定通过单独的信号传输过程通知给AN节点AN-2 504。在一些实施方式中，可以在更新UE位置响应步骤525期间通过CP-MM 506将更新的决定提供给RA节点AN-2 504。

在步骤505中，数据业务经由AN节点AN-1在UE 500与PDN 514之间传输。在该实施方式中，数据业务通过UP网元512被传输至PDN 514。在RAN切换步骤510中，与UE 400的PDU会话被切换至AN节点AN-2 504。AN节点AN-2 504将UE的业务映射到至UP网元512的每节点级隧道。在任何数据业务在切换之后被递送至AN节点AN-1 502的情况下，在一些实施方式中，AN节点AN-1 502可以被配置成将任何剩余的UE数据业务转发至AN节点AN-2 504。

在步骤515中，AN节点AN-2 504利用指示RA节点AN-2当前正在服务UE 500的UE位置更新CP-MM网元506。在步骤520中，CP-MM网元506向CP-SM网元502通知UE 500的当前服务AN，即AN节点AN-2 502，并且从CP-SM网元508获得要由AN节点AN-2 502使用的UE上下文——例如，要由AN节点AN-2 504使用的用于与UE 500的PDU会话的UL每节点级隧道信息(即，UP隧道ID)。在步骤525中，CP-MM网元506向AN节点AN-2 504发送更新UE位置响应消息。更新UE位置响应消息指示要用于PDU会话的每节点级隧道信息(包括作为UE上下文的一部分的UL隧道ID)。隧道ID可以包括例如单个值或多个值的元组，例如<源端id，目的端id>，其中，源端ID/目的地端ID可以是单个值或多个值的元组，例如<节点id，端口id>。

在步骤530中，CP-SM 508利用UP网元(例如UP GW)更新UE上下文(即，包括DL隧道ID的DL每节点级隧道信息)。

在步骤530的可替选的过程中，可以利用基于CP的UE上下文更新过程535。在步骤530中，CP-SM网元508利用最新的UE上下文更新UP-GW。更新指示要被用于向UE 500递送DL业务的AN节点级隧道(即，DL隧道ID)。在可替选的过程535中，采用基于UP的UE上下文更新。

在可选的步骤540中，可以在RAN切换过程之后由AN节点2 504从UE 500接收到第一UL数据包时触发UE上下文更新过程。可替选地，可以由AN节点2 504在接收到更新UE位置响应步骤525时触发UE上下文更新过程。在一些实施方式中，可以在连接建立/会话建立(即步骤510RAN切换过程)期间触发可替选的UE上下文更新过程535，以减少包递送期间的网络响应时间。

在步骤545中，AN节点AN-2 504经由AN节点AN-2 504每节点级隧道将UE上下文更新请求发送至UP网元512。在所示的其中通过接收第一数据包540来触发过程535的实施方式中，在步骤545中，第一UL数据包(如果有的话)搭载在UE上下文更新请求消息上。

UP网元512识别由UE上下文更新请求指示的每节点级隧道(即，隧道ID)、将UE的DL业务绑定至每节点级隧道、并且使用所识别的隧道将UE上下文更新响应发送至AN节点AN-2504——步骤550。

UP函数提取搭载在请求消息(如果有的话)上的UL数据包，并且在步骤555中将其发送至PDN。在步骤560中，经由AN节点AN-2 504传输随后的数据业务。在该实施方式中，数据业务通过UP网元512传输至PDN 514。

本发明的实施方式响应于UE向空闲模式的转换而提供UE上下文的释放。图4示出了在UP-GW处释放UE的上下文的支持过程。上下文释放通过UE的状态转换被触发，其中，在状态转换中UE转换成空闲模式。

如图4所示，在AN节点572与UE 571之间的一段时间的通信之后，AN节点572检测到565UE 571已经进入或者正在进入空闲模式。作为响应，AN节点572将状态转换通知570发送至CP-MM网元574。该消息指示UE 571现在处于空闲模式。CP-MM网元574(经由消息)通知575UP-GW 576释放当前UE上下文。作为响应，在步骤580中，UP-GW 576释放(移除)UE上下文。在一些实施方式中，这包括从UP-GW 576的本地储存库移除关于服务UE 571的当前AN节点572的知识。然后，UP-GW 576向CP-MM网元574确认UE上下文已经被释放。在步骤590中，CP-MM网元574向AN节点572发送确认，该确认是响应于状态转换通知。

在步骤590中发送的确认可以是作为对在570中接收的状态转换通知的响应的状态转换通知确认。AN节点572检测到UE已经进入或者正在进入空闲模式可以是从UE 571明确接收到空闲通知消息的结果。AN节点572检测到UE已经进入或者正在进入空闲模式可以是由AN节点572保持的定时器——例如，空闲计数器或空闲定时器——的到期(例如，超时状况)的结果。UP-GW 576可以通过将UE上下文释放确认消息发送585至CP-MM网元574来确认UE上下文已经被释放。

本发明的实施方式支持经由节点级隧道化将下行链路包递送至移动UE。图5示出了用于通过AN节点级隧道将下行链路包递送至附接至网络的UE的支持过程。

如图5所示，最初，UP-GW 612接收605去往(寻址到)UE 600的DL包。如果UP-GW 612具有用于UE 600的有效上下文，并且不需要验证，则UP-GW 612可以使用AN节点级隧道经由AN节点602将DL包发送625至UE 600。否则，UP-GW 612从控制平面(CP)网元获得610UE上下文。

如下在实施方式中描述了获得610UE上下文。UP-GW 612将UE上下文请求消息612发送至CP-SM网元606。然后，CP-SM网元606将UE位置请求消息614发送至CP-MM网元604。可选地，CP-MM网元604使用寻呼过程616识别服务UE 600的AN节点602。如果UE 600未处于空闲模式，则可以执行或者可以不执行该寻呼过程。然后，CP-MM网元604将UE位置响应消息618发送至CP-SM网元606。该UE位置响应消息包括服务UE 600的AN节点602的指示。然后，CP-SM 606识别要被用于UE 600的DL业务的AN节点602的每节点级隧道，并且将UE上下文响应消息620发送至UP-GW 612。该消息包括AN每节点级隧道(即隧道ID)的指示和要被用于UE600的业务处理策略。

在获得610UE上下文之后，UP-GW 612使用AN节点级隧道经由AN节点602将DL包发送625至UE 600。可以基于接收的UE上下文响应来选择AN节点级隧道。

根据本发明的实施方式的用于执行建立过程的可替选方法是采用其中预配置的隧道被绑定至特定PDU会话的动态隧道绑定。动态隧道绑定通过在用户平面中的数据包或控制包的传输而不是通过由控制平面和用户平面控制信号引导的路径建立被触发。动态隧道绑定操作会影响各种过程，例如初始附接、会话建立和切换。

本发明的实施方式涉及支持路径选择或重新选择的操作，该操作中涉及每节点级隧道预配置。涉及路径(重新)选择的三个过程是：初始附接、会话建立和切换。由于预配置，可以省略这样的过程中的路径选择。

图6示出了其中实现了预配置的隧道的初始附接过程。在这种情况下，初始附接过程不需要包括路径选择。

参照图6，最初，用户平面网元UP-B(网关)708以及AN节点702与UP-B 708之间的连接已经建立700。UE 701将初始附接请求消息705发送至AN节点702，并且AN节点702将该请求转发707至控制平面(CP)704。然后，CP 704对附接请求进行认证710。在成功认证之后，CP704经由资源请求消息715来请求AN节点702准备资源。请求消息指示要使用的预先建立的UP配置(例如，UP-B 708)。AN节点702准备所请求的资源，并且以两种替选方式之一向CP704提供响应。在第一示例中，CP 704从AN节点702接收对资源请求消息的资源请求响应720a。在可替选的实施方式720b中，CP 704可以从UP-B 708接收对资源请求的资源请求响应724。在可替选的实施方式720b中，AN节点702将资源响应请求722(即，IP地址分配请求)发送至UP-B 708。UP-B 708分配所请求的IP地址并且代表AN节点702将资源请求响应724(在该示例中，分配的IP地址)发送至CP 704。在接收到资源请求响应之后，CP 704将附接完成消息730发送至AN节点702。附接完成消息730可以包括分配给UE 701的IP地址。AN节点702将附接完成消息转发740至UE 701。

本领域技术人员将理解的是，当参考发送至CP 704的信号时，可以理解的是，这可以是发送至CP 704内的多个不同节点中的任何节点的信号，并且不需要该信号或消息被发送至控制平面内的所有节点。此外，将理解的是，720a和720b意在作为彼此的替选方案，并且不要求两者均被执行。

图7示出了其中实现预配置的隧道的会话建立过程。同样，在这种情况下，会话建立过程不需要包括路径选择。替代地，路径选择由第一数据包触发，并且以(动态)隧道绑定的形式发生。在图7中，会话建立过程和隧道绑定由数据包触发。

参照图7，最初，用户平面网元UP-B(网关)808以及AN节点802与UP-B 808之间的连接已经建立800。UE 801将PDU会话请求消息805发送至CP 804。请求消息805指示与PDU会话相关联的应用。(为了简化说明，假设初始附接过程已经完成。)然后，CP 804验证服务订阅并且授权810PDU会话。授权810在请求在附接过程期间被预授权的情况下是可选的(在这种情况下，可以理解为已经执行了授权810)。接下来，CP 804经由资源请求消息815请求AN节点802为PDU会话准备资源。相应地，AN节点802为PDU会话准备资源、将PDU会话绑定至预配置的AN-UP-B连接、并且将资源请求响应820返回至CP 804。基于资源请求响应820，CP 804然后将PDU会话响应消息825发送至UE 801，从而指示已经建立了PDU会话。

将理解的是，资源请求响应820用作对CP 804的有关AN 802已经准备了所请求的资源的确认，并且CP 804发送PDU会话响应消息825可以是视资源请求响应是资源已经准备好的肯定确认而定的。

在接收到会话响应消息825之后，UE可以将第一数据包830发送至AN节点802。AN节点802接收第一数据包，并且AN 802将连接激活请求(隧道绑定请求)835发送至UP-B网关。第一数据包可以搭载在连接激活请求上。响应于接收到连接激活请求，UP-B网关(gateway，GW)将PDU会话绑定至指示的AN-UP-B连接。隧道绑定对于递送与PDU会话相关联的下行链路业务是必要的。UP识别在隧道绑定请求上搭载的第一数据包，并且将第一数据包发送840至应用服务器(application server，AS)网络814。随后，通过预配置的隧道传输850数据业务。

图8示出了包括隧道重新绑定的其中实现了预配置的隧道的切换过程。在切换时，用户平面(UP)被触发以将PDU会话绑定至不同的隧道。

参照图8，最初，AN-2 904与UP-B 908之间的连接已经建立(预配置)900(例如，在发生切换之前)。数据业务正经由第一RA节点AN-1 902被传输905。然后执行其中协议数据单元(PDU)会话从第一RA节点AN-1 902切换至第二RA节点AN-2 904的RAN切换过程910。在切换期间，在实施方式中，第一RA节点AN-1 902被配置成将UE 901的任何剩余数据业务转发至第二RA节点AN-2 904。另外，在切换期间，第二RA节点AN-2 904将PDU会话绑定至在操作900中预配置的AN-UP-B连接。接下来，第二RA节点AN-2 904向CP 906通知912UE位置以用于位置跟踪目的。接下来，在一些情况但不一定是所有情况下，第二RA节点AN-2 904可以接收915与PDU会话相关联的第一数据包。接下来，第二RA节点AN-2 904将隧道绑定请求(通知)920发送至UP-B网关908。在实施方式中，在AN-2 904处接收的第一数据包(如果有的话)搭载在请求920上。接下来，UP-B GW 908将PDU会话绑定至预配置的AN-UP-B连接。绑定对于递送与PDU会话相关联的DL业务是必要的。UP-B GW 908识别在隧道绑定请求(如果有的话)上搭载的数据包，并且将第一数据包发送925至AS网络912。随后，经由RA节点AN-2 904传输930数据业务。

图9是示出用于执行如以上所论述的方法和操作的网络节点1000的框图。多个这样的网络节点可以协作以实现本发明。每个网络节点1000可以实现一个或更多个网元，例如但不限于CP-MM网元、CP-AU网元、CP-SM网元、UP网元、用户数据库网元、网关网元、CP策略网元、AS网元或网络管理网元。网络节点1000可以作为边缘节点——例如，AN节点或RA节点——操作，在这种情况下，提供了无线接口或无线电承载接口1040。还将理解的是，网络网元可以是在节点1000上实例化的虚拟实体。如果在单个节点1000上实例化多个这样的网络网元，则它们可以表现为不同的逻辑实体。

网络节点1000包括被配置成通过发送和接收诸如控制平面数据的数据来与其它网络节点进行通信的网络接口1030。网络节点1000包括存储程序指令和其他信息——例如，状态信息、数据库条目、包数据和操作数据——的存储器1020，程序指令包括用于操作如本文中所描述的网络节点的指令。可以提供多种不同类型的存储器以用于不同的用途。网络节点1000包括处理器1010，处理器1010被配置成执行存储在存储器1020中的程序指令，例如以对通过网络接口1030接收的数据进行处理并且生成数据以用于通过网络接口1030进行传输、以及不然则实现如本文中所描述的节点的各种网络网元和行为。在边缘节点的情况下，处理器1010还与无线接口1040交互，以从UE无线地发送和接收数据。网络节点1000可以使用专用硬件或者经由网络网元虚拟化来提供，其中，诸如网络接口1030、处理器1010和存储器1020的部件位于一个或更多个通用硬件平台中并且被配置成实现一个或更多个网络节点的功能。

本申请还提供了用于基于移动性模式(Mobility Pattern，MP)的会话管理的过程。在该过程中，会话管理网元(SMF)可以从核心接入与移动性管理网元(AMF)获得在短时间窗口(例如，近期)中与UE相关联的潜在服务AN组，该潜在服务AN组由AMF根据UE的MP来确定。根据与UE相关联的服务AN组和其他UE的服务AN组，SMF可以针对PDU会话选择UP路径，以使UP重新选择最少化或者平衡UPF负载。在PDU会话具有紧的延迟预算的情况下，例如在URLLC用例中，SMF在UE的服务AN组中的AN处对隧道进行预配置，以在它们之间发生切换时减小路径切换延迟。

图10描述了基于MP的PDU会话建立过程的一个实施方式，以实现这样的基于MP的会话管理优化。如图10中描绘的，假设UE附接过程1120已经完成。UE辅助的MP更新(MPUpdate，MPU)过程1122可以经由AN-1 1102在UE 1100与AMF 1104之间进行，其中，AN-11102是UE 1100的当前服务AN。

在步骤1124中，UE 1100经由AMF 1104向SMF 1106发送会话请求。接下来，在步骤1126中，SMF 1106从UDM 1110获得用户订阅数据，并且在步骤1128中，SMF 1106从策略控制网元(Policy Control Function，PCF)1108获得至少一个运营商策略。

SMF 1106基于所获得的订阅数据和运营商策略来确定1130应用基于MP的会话管理。在该步骤1130处，SMF确定是否执行隧道预配置。

在步骤1132中，如果在步骤1130处要针对PDU会话执行隧道预配置，则SMF 1106从AMF 1104获得与UE 1100相关联的服务AN组。对于UP选择，要考虑服务RA节点AN组。在步骤1132的消息传输交换中，SMF 1106向AMF 1104通知构建服务AN组的标准，例如时间窗口。在图10所示的示例中，服务AN组包括AN-1 1102和AN-2 1138。服务AN组包括当前服务AN，例如AN-1 1102，以及关于构建标准确定的潜在服务AN。

在步骤1134中，SMF 1106相对于服务AN组选择UP-1以用于PDU会话，在这之后，在步骤1136中，SMF 1106建立UP-1(例如，UPGW 1112)。

在步骤1140中，SMF 1106向RA节点AN-1 1102发送连接建立请求以建立到用于PDU会话的UP-1的连接。在该步骤1140处，AN-1 1102可以为PDU会话分配RAN资源。

在步骤1140中，AN-1 1102还可以将确认连接建立的建立的确认发送至SMF 1106。

在步骤1142中，SMF 1106经由AMF 1104将会话响应发送至UE 1100。然后，如果AN-2 1138要连接至UP-2，则SMF 1106建立1144UP-2(例如，UPGW 1112)。

在步骤1146中，SMF 1106将早期连接建立请求发送至AN-2 1138，作为预先建立到用于PDU会话的UP-1或UP-2的连接的请求。在该步骤1146处，SMF 1106还可以向AN-21138通知存储PDU会话上下文——包括为PDU会话分配的PDU会话ID和UE IP地址——的需要。

MPU过程1148经由AN-1 1102在UE 1100与AMF 1104之间继续。首先，在步骤1150中，AMF 1104确定更新服务AN组，并且向SMF 1106通知有关更新的服务AN组的更新。在图10所示的示例中，该更新的服务AN组包括AN-1 1102和AN-3 1152。

将理解的是，如上面所论述的，UE 1100与AMF 1104之间的MPU过程1148利用通过AN-1 1102的连接，但是在其他实施方式中，如果UE连接至不同的AN节点，则可以使用不同的AN节点。

在步骤1154中，SMF 1106根据来自步骤1150的更新的服务AN组来选择潜在UP。如果要将AN-3 1152要连接至UP-3，则SMF 1106然后建立1156UP-3。

将理解的是，在上面的论述中，进行了UP的选择。这可以包括选择UP网元(在当前示例中UP网元可以是UP网关)。其不应被解释为选择全新用户平面的要求。

在步骤1158中，SMF 1106将早期连接建立请求发送至AN-3 1152以提前建立至用于PDU会话的UP的连接。最后，在步骤1160中，SMF 1106拆除UP-2以及AN-2 1138与UP-2之间的连接。在一些实施方式中，早期连接建立请求(例如步骤1158的请求)是要在AN-3 1152与UP1-1和UP-3中一者之间建立连接。

与以上过程类似，在用于利用预配置的隧道的PDU会话修改的过程中，SMF从AMF获得UE在近期的潜在服务AN组，该潜在服务AN组是由AMF根据UE的MP确定的。在PDU会话具有紧的延迟预算的情况下，例如在URLLC用例中，SMF在UE的服务AN组中的AN处预配置隧道，以减少在它们之间发生切换时的路径切换延迟。图11示出了利用预配置的隧道的该切换触发的PDU会话修改过程。

如图11中描绘的，第一步骤1214已经完成，使得UE 1200具有当前经由AN-1 1202的建立的PDU会话。UE 1200的业务传输1216是经由AN-1 1202。假设已经针对PDU会话在AN-2 1218处预配置了隧道。该预配置可能已经在先前的消息传输交换中例如在步骤1214中发生。

在步骤1220中，PDU会话从AN-1 1202切换至AN-2 1218。

在步骤1222中，UE 1200将伪包发送至AN-2 1218。该步骤取决于实现方式是可选的。

在步骤1224中，AN-2 1218将IP地址通知发送至UE 1200。该消息包括与PDU会话相关联的UE IP地址。IP地址通知消息可以通过SMF 1206生成并且作为会话上下文的一部分存储在AN-2 1218处。在这种情况下，AN-2 1218正在执行延迟消息转发。在某些方面，AN-21218在步骤1214期间被预配置以处理伪包。例如，在这种情况下，控制平面管理网元(control plane management function，CPF)例如SMF 1206提前准备IP通知消息并且将消息配置到AN-2 1218。如将容易理解的是，这仅是具体示例，并且并非意在进行限制。第一步骤1214可以包括通过CPF——例如，SMF或AMF——生成延迟的非接入层(Non-AccessStratum，NAS)消息，以及通过CPF将延迟的NAS消息配置到被配置成接收PDU会话切换的AN节点中，例如AN-2 1218。在一方面，延迟的NAS消息可以与关联的条件或条件组一起被配置，在该条件或条件组下，需要递送延迟的NAS消息。延迟的IP地址通知是延迟的NAS消息的一个非限制性示例。

IP地址可以与UE 1200正使用以用于进行中的应用会话的IP地址不同。如果PDU会话的会话与服务连续性(session and service continuity，SSC)模式是2，则UE将IP地址用于与PDU会话相关联的所有应用会话(正在进行的和后续的)；如果SSC模式为3，则UE仅将IP地址用于在切换之后开始的应用会话。

如应当容易理解的是，步骤1224被配置成在可选的步骤1222未被执行被情况下响应于步骤1220。在步骤1222被执行的情况下，步骤1224被配置成响应于步骤1222。此外，在未执行可选的步骤1222的情况下，执行可选的步骤1226，其中，AN-2 1218代表UE 1200生成伪包。

在步骤1228中，AN-2 1218将在步骤1222或步骤1226中生成的伪包通过针对PDU会话建立的连接(例如，通过UPGW 1212)发送至CN。数据包在报头中被标记为特殊类型的消息，这意味着接收器UPGW 1212将针对PDU会话执行隧道绑定1230。在该隧道绑定步骤1230中，伪包的接收器UPGW 1212检查消息类型并且将PDU会话绑定至通过其接收包的隧道。绑定对于将PDU会话的DL业务递送至AN-2 1218是必要的。

在步骤1232中，UPGW 1212通过将数据包ACK发送至AN-2 1218来向AN-2 1218通知隧道绑定的完成。

在最后的步骤1234中，与PDU会话相关联的业务在无需将特殊消息类型应用在包报头中的情况下经由AN-2 1218传输。

如果UE 1200在步骤1232完成之前开始发送数据包，则AN-2 1218将特殊消息类型值应用于这些包。隧道绑定步骤1230一完成，AN-2 1218就停止应用特殊消息类型值。接收器UPGW 1212未对不是特殊消息类型的数据包执行隧道绑定或者采取与隧道绑定相关的任何动作。

本领域技术人员将理解的是，通过AN-2 1218应用于包的特殊消息类型可以允许接收包的其他节点或网元根据一组指令来处理它们，例如以确保正确处理。在步骤1230的隧道绑定完成之后，由于隧道绑定的使用提供相同的指令，因此减少或者甚至移除了对应用特殊消息类型值的需要。出于效率的目的，可以停止应用特殊消息类型值。继续应用特殊消息类型不太可能导致不利影响，但不是必需的。

本申请还提供了用于基于移动性模式的UP管理以去除或减少与路径切换有关的运行时间CP信号传输的过程。在一些实施方式中，这可以帮助减小端到端延迟。该过程可能适于具有紧的延迟预算的PDU会话，例如用于超可靠低延迟通信(Ultra-Reliable LowLatency Communication，URLLC)的PDU会话。

路径切换可以在UE从当前服务AN切换至目标服务AN时发生。应当理解的是，当前服务AN可以被称为源AN，在路径切换完成之前，诸如下行链路(DL)业务的业务从当前服务AN/源AN被转发至目标AN。业务转发引入了业务转发延迟，该延迟可以促使与数据业务相关联的端到端延迟。路径切换延迟可以延长业务转发，增加额外数据包的端到端延迟。

当诸如智能电网操作服务、或护理人员服务的应用具有紧的延迟预算时，使引起业务转发的延迟最小化可能是有益的。因此，路径切换延迟的测量可以是重要的关键性能指标。3GPP标准规范TR 23.799当前得出以下结论：移动性模式(MP)应当可用于与其中MP可能有用的操作相关联的网络网元。在该背景下，MP可以由移动性模式算法确定，该算法负责根据例如可以根据UE位置报告中获知的UE的速度和移动方向以及其他信息如地图信息来确定(或预测)UE的MP。下面论述的过程可以用于利用MP的可用性来将UE MP结合使用在路径切换操作中，以减少路径切换延迟并且在一些实施方式中减小端到端延迟。

在本过程中，会话管理网元(SMF)根据用户偏好、用户订阅数据和/或运营商策略来识别对连接(例如，连接、隧道、或其他连接)进行预配置以支持协议数据单元(PDU)会话的需要。在需要移动性感知UP管理的情况下，SMF可以订阅服务AN组信息。服务AN组信息可以包括诸如当前服务AN和可以取决于UE的移动性和网络要求在将来可用于服务UE的一组潜在AN的信息。SMF从核心接入与移动性管理网元(AMF)接收未来将基于UE的当前MP潜在地服务UE的所述一组潜在AN。根据所接收的信息，SMF可以对这些潜在服务AN与UP之间的连接(例如，隧道)进行预先配置。在服务AN组中标识的潜在AN中的任何AN或所有AN可以预先接收UP相关的连接信息和UE上下文信息。UE上下文信息可以包括例如安全凭证、N2连接信息、PDU会话ID、会话与服务连续性(SSC)模式配置、以及其他连接信息例如在切换期间正常传输的信息。在一些方面，可以限制服务AN组的大小(例如，2个至5个AN)，以控制可能在任何情况下均未被任何AN使用的预配置开销的量。

在各方面，移动性感知UP管理可以限于AMF内切换。其可以在AMF间切换期间被去活，并且之后被重新激活。

SMF然后可以将连接绑定至与UL业务相关联的PDU会话。SMF和AMF分别可以向潜在服务AN发送UE上下文和PDU会话上下文。然后，可以在潜在服务AN中的每一个处缓存UE上下文消息和PDU会话上下文信息，以支持UE到潜在服务AN的潜在未来连接。

图12A示出了根据本申请的一个实施方式的用于移动性感知UP管理的预配置的AN-UP连接针对路径切换的使用。如图12A中描绘的，在步骤1325中，在来自潜在服务AN组AN-1 1305-1、AN-2 1305-2、AN-3 1305-3的AN中的每一个与UPGW 1315之间预配置连接(例如，AN-UP隧道)，以支持UE 1300的潜在未来连接。在一方面，作为预配置的一部分，UE/PDU会话上下文在来自潜在服务AN组的每个AN——即，AN-1 1305-1、AN-2 1305-2和AN-31305-3——处被缓存。在步骤1327中，目标AN即AN-3 1305-3向UE 1300发送预分配的NAS消息，该NAS消息指示由于IP锚变化而产生的新IP地址。在一方面，预分配的NAS消息可以在预配置阶段期间被缓存在目标AN即AN-3 1305-3处。

在步骤1330中，在通过连接(例如，如图12A所示的隧道AN3-UPGW)接收到与PDU会话相关联的第一UL包时，UPGW 1315将通过其接收包的连接绑定至PDU会话以用于来自目的地数据网络(Data Network，DN)1320的DL业务。该过程的益处包括但不限于以下内容：

-虽然连接(例如隧道)预建立不能避免对在SMF(未示出)与UP 1310之间的以信号传输消息的要求，但是它确实避免了运行时间SMF-UPF信号传输，因为这些信号消息提前在预配置阶段期间发生。因此，信号传输要求不会产生路径切换延迟。应当理解的是，避免运行时间SMF-UPF信号传输可能不需要完全避免运行时间信号传输，而是可能需要减少运行时间SMF-UPF信号传输。

-同样地，NAS消息预分配和缓存帮助去除在连接时在CP(例如，SMF；未示出)与UE1300之间的运行时间信号传输，因为在要求建立联系时NAS消息可在目标AN-3 1305-3处可获取。

-后期隧道绑定使用数据包来触发DL业务的隧道绑定，这避免了额外的SMF-UPF信号传输。

-因为在路径切换期间不涉及CP，所以也避免了CPF(例如，AMF与SMF)之间的运行时间信号传输。

总之，图12A所示的过程可以加速路径切换并且减少端到端延迟。

图12B示出了将预配置的连接(例如，AN-UP隧道)用于针对路径切换的移动性感知UP管理的另一实施方式。如图12B中描绘的，在该实施方式中，在步骤1325中，在潜在服务AN——即，AN-1 1305-1、AN-2 1305-2，AN3 1305-3-——之间预配置连接(例如，AN-UP隧道)，并且在潜在服务AN AN-1 1305-1、AN-2 1305-2、AN3 1305-3处缓存UE上下文和PDU会话上下文。在步骤1330中，在通过连接(例如，如图12B所示的隧道AN3-UP)接收到与PDU会话相关联的第一UL包时，UPGW 1315将通过其接收包的连接(例如，隧道)绑定至PDU会话以用于DL业务。该过程的益处可以包括但不限于以下内容：

-尽管连接预建立可能不会消除对在SMF(未示出)与UP 1310之间的以信号传输消息的要求，但是它可以减少或消除运行时间SMF-UPF信号传输(因为这些信号消息提前发生)。

-后期隧道绑定可以使用数据包作为根据其可以进行针对DL业务的连接(例如，隧道)绑定的触发条件，这可以帮助减少或避免对SMF-UPF信号传输的要求。

-因为路径切换期间的CP参与不是必需的(并且可以完全避免)，所以在一些实施方式中也可以避免CPF(例如，AMF与SMF)之间的运行时间信号传输。

总之，图12B所示的过程可以加速路径切换并且减少端到端延迟，并且适于具有紧的延迟预算的PDU会话。

因为目标AN在切换期间可以已经具有与和UP相关的连接相关联的信息(例如，连接信息、UPGW标识符、或隧道端点ID等)，因此不需要与CP网元和实体的交互来允许UL数据传输。这允许减少对切换请求消息的响应时间(例如，在LTE中基于X2的切换中)。因此，对于UL业务的响应时间可以从至少4跳(处理和传输)延迟朝向0延迟减小(目标AN->AMF->SMF->AMF->目标AN)。

以上提及的目标AN已经具有与和UP相关的连接相关联的信息可以是AN保持会话和UE上下文信息的结果。

另外，作为数据包触发的后期绑定的结果，针对DL业务的路径切换延迟可以从至少3跳(处理和传输)延迟(例如，图17中的路径2)(目标AN->AMF->SMF->UPF(例如UPGW))减小至1跳延迟(例如，图17中的路径3)，以利用AN相关的连接信息配置UPF 1315。如说明性实施方式中所示，延迟包括传输延迟和处理延迟两者。

在另一方面，本申请提供了用于基于移动性模式的UP路径管理的会话管理过程。在该过程中，SMF根据UE偏好、订阅数据和运营商策略中的至少之一来识别对用于PDU会话的连接(例如，隧道)预配置的需要。SMF从AMF接收基于UE MP的潜在服务AN组。根据该信息，SMF对这些潜在服务AN与UP之间的连接(例如，隧道)进行预配置，并且将连接绑定至PDU会话以用于UL业务。AMF和SMF还向这些潜在服务AN发送UE上下文(其可以与预分配的NAS消息——例如，指示要使用的新IP地址的业务重定向请求、会话响应等——一起进行传送)和PDU会话上下文，UE上下文和PDU会话上下文然后可以由潜在服务AN缓存。

图13A是示出基于移动性模式的连接(例如，隧道)预配置过程的一个实施方式的信号传输图。假设在步骤1415中UE 1400具有建立的PDU会话，并且经由AN-1 1402传输与PDU会话相关联的业务。

在步骤1420中，SMF 1406根据在PDU会话建立期间获得的UE 1400偏好、用户订阅数据和运营商策略来决定针对PDU会话应用基于MP的UP管理。在步骤1422中，SMF 1406通过从AMF 1404接收潜在服务AN组订阅服务的过程来订阅潜在服务AN组。如果SMF 1406已经订阅了该信息，则步骤1422是可选的。应当认识到，步骤1420和步骤1422可以集成在PDU会话建立过程内。然而，它们应该在SMF 1406选择UP之前发生，使得UP选择决定可以考虑潜在服务AN组。如图13A中指示的，此时业务传输1425是经由AN-1 1402。

在步骤1427a中，AMF 1404通过SMF 1406的接收潜在服务AN组更新的过程、利用UE1400的最新的潜在服务AN组来更新SMF 1406。在图13A所示的实施方式中，最新的潜在服务AN组包括作为新的潜在服务AN的AN-2 1403。

接下来，在步骤1430中，AMF 1404可以为UE 1400预分配与移动性管理有关的NAS消息，并且将预分配的NAS消息和UE上下文(例如，安全凭证)发送至AN-2 1403。

将理解的是，UE上下文信息和NAS消息可以包括安全证书，并且此外可以包括诸如N3连接信息和其他网络配置相关信息的信息。来自NAS消息和UE上下文的该信息可以作为缓存UE上下文的请求被提供至AN-2 1403。

在步骤1431中，通过SMF 1406的切换预配置，SMF 1406将向AN-2 1403发送请求以建立至用于PDU会话的UP的连接。在该步骤1431处，SMF 1406可以预分配与会话管理有关的NAS消息(例如，业务重定向请求、会话响应)，并且将预分配的NAS消息和PDU会话上下文(例如，PDU会话ID、SSC配置)发送至AN-2 1403。通过SMF 1406预分配的NAS消息可以被用于支持具有UPGW 1412变化或IP锚变化的切换。

在步骤1433中，SMF 1406将UE 1400的潜在服务AN组发送至AN-1 1402作为UE1400的切换目标候选。

步骤1433中发送的潜在服务AN组可以被发送至AN-1 1402，使得它可以更新存储的切换目标候选列表。

在切换过程1440中，UE 1400被使用具有预配置的AN-UP隧道和后期隧道绑定的切换从AN-1 1402切换至AN-2 1403(如以下进一步详细描述的)。在完成过程1440之后，在步骤1445中，业务传输经由AN-2 1403发生。之后，在步骤1446中，AMF 1404向SMF 1406通知切换。在接收到切换通知时，在步骤1448中，SMF 1406将UE 1400的服务AN组传送至UE 1400的切换目标候选的AN-2 1403。最后，在步骤1450中，如果AN-1 1402不在UE 1400的服务AN组中，则SMF 1406请求AN-1 1402拆除至用于PDU会话的UP的连接。

将理解的是，在步骤1446中，AMF 1404可以通过切换通知消息向SMF 1406通知切换。SMF 1406向AN-2 1403通知切换目标候选可以是响应于在步骤1446中接收到切换通知消息来执行的，并且可以通过向AN-2 1403发送更新切换目标候选状态消息来执行。

图13B是示出基于移动性模式的连接(例如，隧道)预配置过程的另一实施方式的信号传输图。该实施方式与图13A所示的过程类似，除了在步骤1430中AMF 1404仅向AN-21403传送UE 1400上下文(例如，安全凭证)之外。在步骤1431中，SMF 1406请求AN-2 1403建立至用于PDU会话的UP的连接，并且向AN-2 1403传送PDU会话上下文(例如，PDU会话ID、SSC模式配置、QoS标记规则)。

在步骤1430中，缓存UE上下文请求可以包括各种不同类型的UE上下文信息，该UE上下文信息包括安全凭证和N2连接信息两者。在步骤1432中，SMF 1406可以通过切换预配置消息来发送请求。

在步骤1433中，SMF 1406将UE 1400的服务AN组传送至AN-1 1402作为UE 1400的切换目标候选。然后，如在上面关于图13A描述的，切换过程1440和随后的步骤1446、步骤1448和步骤1450继续进行。服务AN组的该传送可以作为更新切换目标候选状态消息的一部分来发送。

图13C是示出基于移动性模式的连接(例如，隧道)预配置过程的另一实施方式的信号传输图。该实施方式与图13A和图13B所示的实施方式类似。在该实施方式中，在步骤1430处，AMF 1404仅将UE 1400上下文(例如，安全凭证)传送至AN-2 1403。在步骤1432中，AMF 1404将UE 1400的服务AN组传送至AN-1 1402作为UE 1400的切换目标候选。可选地，步骤1430和步骤1432可以并行执行。

步骤1430，UE上下文可以在缓存UE上下文请求中被发送至AN-2 1403。UE上下文可以包括除安全凭证之外的信息，例如N2连接信息和其他网络连接性细节。可以在更新切换目标候选状态消息中提供在步骤1432中发送的信息。

在步骤1435中，通过SMF 1406的切换预配置，SMF 1406请求AN-2 1403建立至用于PDU会话的UP的连接。在该步骤1435处，SMF 1406向AN-2 1403通知PDU会话上下文(例如，PDU会话ID、会话与服务连续性(SSC)模式配置、QoS标记规则等)。

在切换过程1440中，UE 1400被使用具有预配置的AN-UP隧道和后期隧道绑定的切换从AN-1 1402切换至AN-2 1403(如以下进一步详细描述的)。切换过程1440的最后步骤是切换通知步骤。在切换通知时，在步骤1447中，AMF将UE 1400的服务AN组通知给AN-2 1403作为UE 1400的切换目标候选。

可以通过将更新切换目标候选状态消息发送至AN-2 1403来将切换目标提供至AN-2 1403。

最后，在步骤1450中，如果AN-1 1402不在UE 1400的服务AN组中，则SMF 1406请求AN-1 1402拆除至用于PDU会话的UP的连接。

可以通过将连接拆除请求发送至AN-1 1402来将拆除至UP的连接的请求提供至AN-1 1402。

图13D是示出移动性感知UP管理过程的另一实施方式的信号传输图。假设在步骤1455中UE 1400具有建立的PDU会话，并且如步骤1457所示，经由AN-1 1402传输与PDU会话相关联的业务。

在步骤1460中，SMF 1406根据在步骤1455中的PDU会话建立期间获得的UE偏好、用户订阅数据和运营商策略来决定针对PDU会话执行移动性感知UP管理。该决定包括移动性感知时间窗口。步骤1460中的该决定可以是移动性感知UP的决定。

在步骤1462中，SMF 1406订阅潜在服务AN组的信息或者更新先前的订阅来从AMF1404获得UE 1400的当前潜在服务AN组。潜在服务AN组包括UE 1400的当前服务AN(例如，AN-1 1402)以及将在如基于UE 1400的MP确定的移动性感知时间窗口内潜在地服务UE的其他AN(例如，在该示例中是AN-2 1403)。在订阅中，SMF 1406可以通知AMF 1404在潜在服务AN组中的AN处执行切换预配置。SMF 1406可以通过向AMF 1404发送潜在服务AN组订阅来在步骤1462中订阅。

如果SMF 1406已经订阅了该信息并且如果订阅满足在步骤1460处确定的移动性感知时间窗口，则步骤1462是可选的。另外，步骤1460和步骤1462可以集成在PDU会话建立过程1455内。然而，这些步骤应该在SMF选择UP之前进行，使得UP选择决定可以考虑潜在服务AN组的信息。

在步骤1464中，AMF 1404经由SMF 1406的接收潜在服务AN组更新的过程、利用UE1400的最新的潜在服务AN组来更新SMF 1406。在该步骤1464中，假设最新的潜在服务AN组包括作为新的潜在服务AN的AN-2 1403。如果在步骤1462处SMF 1406未指示AMF 1404执行切换预配置，则通过对AMF 1404的更新响应消息，SMF 1406通知AMF 1404在潜在服务AN组中的AN处执行切换预配置。

在步骤1470中，AMF根据在步骤1462或步骤1464处的切换预配置指示来发起切换预配置过程。步骤1470包括步骤1472，在步骤1472中，AMF 1404向AN-2 1403通知通常在切换期间传输的AMF相关的UE上下文信息(例如，安全凭证)以进行缓存。在步骤1474中，如果AN-2 1403是UE 1400的潜在切换目标，则AMF 1404向AN-1 1402通知候选状态。AMF 1404可以基于例如AN-2 1403与AN-1 1402的邻接来识别切换目标候选状态。AN-1 1404将根据切换目标候选状态指示UE 1400执行切换。

步骤1470——其可以包括消息的传输1472和1474——可以被认为是通过AMF1404执行的切换预配置。还将理解的是，被发送以进行缓存的UE上下文信息可以包括除安全凭证之外的信息，例如与AN(例如，在当前示例中为AN-1 1402和AN-2 1402中的至少一者)和AMF 1404之间的连接相关联的N2连接信息。在步骤1472中发送至AN-2 1403的缓存的UE上下文消息之后，在步骤1474中，AMF 1404可以使用更新切换目标候选状态消息向AN-11402通知AN-2 1403的候选状态。

步骤1470通过AMF 1404的切换预配置是独立于PDU会话的，并且被UE 1400的其他PDU会话共享以用于移动性感知UP管理。可选地，预配置1470的步骤1472和步骤1474可以并行地执行。

响应于步骤1464，在步骤1480中，SMF 1406执行切换预配置，包括向AN-2 1403通知UP相关的连接信息(例如，UPGW标识符、或隧道端点ID等)以用于PDU会话并且向AN-21403通知与PDU会话有关的UE 1400上下文(例如，PDU会话ID、SSC模式配置、QoS规则等)以进行缓存。RAN可以利用在步骤1464、步骤1470和步骤1480处在AN处缓存的UE 1400上下文来简化RAN切换。

在步骤1485中，如下面进一步详细描述的，UE 1400通过具有移动性感知UP管理的切换的过程来从AN-1 1402切换至AN-2 1403。在步骤1485之后，在步骤1490中，UE 1400与UPGW 1412之间的业务传输是经由AN-2 1403。

在步骤1495中，如果AN-1 1402不再存在于UE 1400的潜在服务AN组中，则SMF1406请求AN-1 1402拆除用于PDU会话的连接并且清除UE 1400上下文。

本申请还提供了具有移动性感知UP管理的切换过程。在一方面，该过程是具有预配置的AN-UP连接(例如，隧道)和后期连接绑定的切换过程。

图14A是示出基于预配置的AN-UP连接(例如，隧道)和后期连接(例如，隧道)绑定的切换过程的一个实施方式的信号传输图。假设在步骤1515中UE 1500具有建立的PDU会话，并且在步骤1525中，经由AN-1 1502传输与PDU会话相关联的业务。进一步假设已经在AN-2 1503处针对PDU会话预配置了AN-UP连接(例如，隧道)。

在步骤1527中，PDU会话从AN-1 1502切换至AN-2 1503，之后，在步骤1528中，AN-21503将预分配的NAS消息(例如，在IP锚变化的情况下指示新的IP地址的业务重定向请求)发送至UE 1500。AN-2 1503在AN-2 1503与UP之间的连接的重配置期间从SMF(未示出)接收预分配的NAS消息。

在可选的步骤1530中，AN-2 1503从UE 1500接收第一UL包。如果步骤1530未被执行，则在步骤1532中，AN-2 1503生成伪包作为UE 1500的第一UL包。

在步骤1535中，AN-2 1503通过针对PDU会话预配置的连接将第一UL包发送至UP。数据包在报头中被标记为特殊类型的消息，这意味着UPGW 1512将针对PDU会话执行后期连接绑定。

在步骤1537中，UPGW 1512检查消息类型并且将PDU会话绑定至通过其接收包的连接。该后期绑定对于将与PDU会话相关联的DL业务递送至AN-2 1503是必要的。将理解的是，在一些实施方式中，该过程可以被称为后期隧道绑定。

在步骤1540中，UPGW 1512将确认接收到第一UL包的确认发送至AN-2 1503，并且从而确认后期连接绑定(例如，后期隧道绑定)的完成。

在一些实施方式中，与PDU会话相关联的DL包通过UPGW 1512被接收，并且通过UPGW 1512被发送至AN-2 1503以用于代替特定确认步骤1540。在这些实施方式中，通过AN-2 1503接收到与PDU会话相关联的DL包确认通过UPGW 1512接收到第一UL包，并且进一步确认后期连接绑定(例如，后期隧道绑定)的完成。

如果UE 1500在步骤1540完成之前开始发送数据包，则AN-2 1503将特殊消息类型值(即标志)应用于这些数据包。UPGW 1512对包括特殊消息类型标志的数据包执行后期连接绑定，并且对不是特殊消息类型的数据包不执行后期连接绑定。步骤1540一完成，AN-21503就停止应用特殊消息类型值。此时，在步骤1542中，业务传输经由AN-2 1503发生。

最后，在步骤1545中，AN-2 1503向AMF 1502通知切换。

图14B是示出基于预配置的AN-UP连接(例如，隧道)和后期连接(例如，隧道)绑定的切换过程的另一实施方式的信号传输图。除了该实施方式不包括步骤1528(即，AN-21503不向UE 1500发送预分配的NAS消息(例如，业务重定向请求))之外，该实施方式与图14A所示的过程类似。而是，在图14B所示的实施方式中，在其中PDU会话从AN-1 1502被切换至AN-2 1503的步骤1527之后，可选地执行步骤1530(从UE 1500接收第一UL包)，或者在未执行步骤1530的情况下，执行步骤1532(生成伪UL包)。其余的步骤1535、步骤1537、步骤1540、步骤1542和步骤1545如以上关于图14A描述的被执行。

图14C是示出具有移动性感知UP管理的切换过程的另一实施方式的信号传输图。如在图14A和图14B所示的过程中那样，假设在步骤1550中UE 1500具有建立的PDU会话，并且在步骤1552中，经由AN-1 1502传输与PDU会话相关联的业务。进一步假设，在步骤1555中，针对PDU会话执行移动性感知UP管理(即，图13D的步骤1360至步骤1380)。

在步骤1560中，UE 1500从AN-1 1502切换至AN-2 1503。在RAN切换结束时，在步骤1561中，AN-2 1503开始对与PDU会话相关联的UL业务应用特殊标记。

在步骤1562中，与PDU会话相关联的第一UL包被发送至UPGW 1512。在没有UL业务的情况下，第一UL包是通过AN-2 1503生成的零长度包。

在步骤1565中，UPGW 1512检测UL包的特殊标记并且将PDU会话绑定至通过其接收UL包的连接。该后期绑定通过特殊标记的检测来触发，并且对于将与PDU会话相关联的DL业务递送至AN-2 1503是必要的。应当注意的是，在步骤1565完成之前，在步骤1570中，将与PDU会话相关联的DL业务发送至AN-1 1502，并且然后转发至AN-2 1503。将理解的是，在一些实施方式中，步骤1565可以被称为后期隧道绑定。

在步骤1572中，AN-2 1503接收与PDU会话相关联的第一DL包，这指示后期绑定的完成。在没有DL业务的情况下，第一DL包是通过UPGW 1512生成的零长度DL包。在接收到DL包时，AN-2 1503停止针对PDU会话的UL业务的特殊标记。UPGW 1512对未带有特殊标记的UL包不执行后期绑定。此时，如步骤1580所示，经由AN-2 1503传输业务。

在步骤1585中，AN-2 1503从AMF 1504请求关于UE 1500的候选切换目标的信息，候选切换目标可以是UE 1500的整个潜在服务AN组或整个潜在服务AN组的子集。如果UE具有另一PDU会话并且如果该PDU会话没有预配置的连接(例如，隧道)，则AN-2 1503针对该PDU会话开始常规路径切换过程。该步骤1590可以与步骤1562、步骤1565和步骤1572并行发生。

将理解的是，在一些实施方式中，以上提及的常规路径切换过程可以发生在步骤1590中，并且它可能需要针对没有移动性感知UP管理的PDU会话进行路径切换。如果步骤1590与步骤1562、步骤1565和步骤1572并行执行，则它可以允许适应没有移动性感知UP管理的PDU会话。

参照图15，提供了示出SMF 1606和AMF 1604的交互的实施方式的信号传输图。在该实施方式中，AMF 1604负责保持UE的MP。在步骤1610中，SMF 1606将接收潜在服务AN组订阅请求发送至AMF 1604。该请求可以包括UE标识符(例如，临时UE ID、IMSI、GUTI)、移动性感知时间窗口和订阅类型。可以例如通过诸如窗口长度的时间段来指示移动性感知时间窗口。订阅类型指示请求是一次性请求还是需要来自AMF 1604的定期信息更新的持续请求。

在步骤1615中，AMF 1604将接收潜在服务AN组订阅响应发送至SMF 1606，该接收潜在服务AN组订阅响应识别在未来可以基于当前的UE MP潜在地服务UE的AN组。该消息可以包括潜在服务AN组和切换预配置指标。潜在服务AN组包括将基于UE的当前MP在即时移动性感知时间窗口内潜在地服务UE的AN组的标识符。切换预配置指示符指示AMF 1604将在潜在服务AN处执行切换预配置。

参照图16，提供了示出SMF 1706和AMF 1704交互的实施方式的信号传输图。在步骤1710中，AMF 1704将接收服务AN组更新请求消息发送至SMF 1706。该消息包括UE标识符(例如，临时UE ID、IMSI、GUTI)和潜在服务AN组更新。潜在服务AN组更新指示最新的整个潜在服务AN组或仅更新部分。AMF 1704根据UE的移动性模式和相应订阅来确定更新。

将理解的是，在一些实施方式中，潜在服务AN组更新可以仅包括已经从先前的潜在服务AN组中被添加和移除(或丢弃)的AN。在另外的实施方式中，可以存在不同的机制以允许AMF 1604向SMF 1606提供最新的潜在服务AN组。一个这样的实施方式可以是发送至SMF 1606的指示新的潜在服务AN组所处的位置的指示。

在步骤1715中，SMF 1706将确认接收到更新的接收潜在服务AN组响应发送至AMF1704。响应消息可以包括指示AMF 1704应在潜在的服务AN处执行切换预配置的切换预配置指标。

参照图17，在LTE和EPC部署的背景下提供了在切换和路径切换中的消息传输延迟的示例。

简化的系统包括与目标RA节点AN 1802通信的UE 1800。目标RA节点AN 1802具有至AMF 1804的N2连接和至UPF 1810的N3连接。AMF 1804具有至SMF 1806的具有未知延迟的任意连接，并且UPF 1810具有至SMF 1806的N4连接。图17中指示的特定连接和相关联的延迟仅意在用于说明性目的，而非意在进行限制。

在该示例中，根据TR 25.912(表13.3)，S1-C传输延迟为约2ms至15ms，并且S1-U传输延迟为1ms至15ms。虽然在TR 25.912中未提供S11传输延迟，但是通常可以假设它类似于S1-C传输延迟，即2ms至15ms。如果数字在下一代网络(例如5G网络)中是可比较的，则即使处理是瞬时的并且AMF-SMF接口具有0延迟，本文中公开的方法也可以帮助平均提供切换的至少15ms的延迟减小(允许立即将目标AN用于UL业务)以及路径切换的可能至少7.5ms的延迟减小(减少DL业务转发)。注意，如果发生基于N2的切换，则DL业务转发可能对数据包的端到端延迟平均造成约15ms的延迟。因此，可以实现本文中描述的方法以提供加速的系统响应并且减小业务转发延迟。

在移动性感知UP路径管理中，SMF 1806可以订阅服务AN组的信息，服务AN组包括当前服务AN和可以在(可能可预见的)未来潜在地服务UE的其他AN例如切换目标。关于组中的AN的信息可以根据UE的移动性模式得出，并且通过控制网元例如AMF 1804或PCF(图17中未示出)来提供。根据该信息，SMF 1806和AMF 1804可以执行切换预配置。在切换预配置期间，UE 1800的潜在服务AN可以接收UP相关的N3信息和UE上下文(例如，安全凭证、N2信息、PDU会话ID、SSC模式配置等)以及其他这样的信息例如通常在切换期间传输的信息。路径管理过程适用于AMF内切换。它可以在AMF间切换期间被去活，并且随后被重新激活。

参照图18，呈现了示出移动性感知UP管理的实施方式的信号传输图。在该实施方式中，假设注册过程已经完成并且UE 1900具有经由AN-1 1902的建立的PDU会话。图18中指示的特定连接仅作为示例，并且可以预期其他连接。

在步骤1920中，注册过程完成。在步骤1922中，UE 1900建立通过AN-1 1902连接的PDU会话。在步骤1924中业务可以从UE 1900通过AN-1 1902发送。

根据在步骤1920中获得的运营商策略，AMF 1908确定何时在UE 1900的潜在服务AN处执行切换预配置。在过程1925中，AMF 1908获得一组潜在服务AN。在一个实施方式中，AMF 1908通过根据UE的移动性模式和运营商策略确定潜在服务AN来获得所述组。在该示例性实施方式中，假设AN-1 1902当前正在服务UE 1900并且AN-2 1904是潜在服务AN。过程1925独立于步骤1922中的PDU会话建立。AMF 1908可以基于UE移动性来连续地识别和更新潜在服务AN。

在一个实施方式中，过程1925可以包括消息交换1927和消息交换1929，并且可以被称为通过AMF 1908执行的切换预配置过程。

在一些方面，可以从网络上可用的网络管理部件(例如，网络管理器)或策略控制网元(Policy Control Function，PCF)接收运营商策略。在一些方面，运营商策略通过管理平面网元或控制平面网元来配置。在一些方面，管理平面网元可以包括网络管理器、切片管理器网元或服务管理器网元。在一些方面，控制平面网元可以包括PCF。

在步骤1927中，AMF 1908向AN-2 1904通知通常在切换期间传输的AMF相关UE上下文信息(例如，安全凭证、N2信息等)以进行缓存。RAN可以利用在AN处缓存的UE上下文来简化RAN切换。

如果AN-2 1904是UE 1900的潜在切换目标，则在步骤1929中，AMF 1908可以利用UE 1900的切换目标候选状态对AN-1 1902进行更新。

在步骤1930中，SMF向AMF发送对UE 1900的服务AN组信息的订阅请求。在一些方面，如在图20中当前描述的，订阅过程遵循AMF的“服务AN组通知”过程。服务AN组包括UE1900的当前服务AN和潜在服务AN。订阅可以指示是否需要定期信息更新，并且如果需要的话，则指示更新的周期性或触发更新的条件。订阅请求还可以指示AMF 1908是否使用其自己的标准确定服务AN组。这确保了服务AN组中的潜在服务AN与在过程1925中通过AMF 1908确定的潜在服务AN相同。

过程1925和步骤1930在该示例实施方式中彼此独立。步骤1922和步骤1930在该示例实施方式中也可以彼此独立。

在过程1935中，SMF 1910在UE 1900的潜在服务AN处执行切换预配置。在步骤1937中，SMF 1910向AN-2 1904通知用于PDU会话的UP相关N3信息和与PDU会话相关的UE上下文(例如，PDU会话ID、SSC模式配置、服务质量(Quality of Service，QoS)规则等)。在一些方面，RAN可以利用在AN处缓存的UE上下文来简化RAN切换。在步骤1939中，SMF 1910在UP网元(UP Function，UPF)1912处配置N3连接，使得UPF 1912识别N3连接与用于UL业务的PDU会话之间的绑定。在一方面，在步骤1939处未配置用于DL业务的绑定。当SMF 1910识别出新的潜在服务AN时，过程1935重复发生。

在步骤1940中，UE 1900通过切换过程从AN-1 1902切换至AN-2 1904。在一些方面，切换过程对应于如图19中所描述的“具有移动性感知UP管理的切换”。

在步骤1945中，在切换之后，可以通过AN-2 1904传输业务。

在步骤1950中，SMF 1912识别不再存在于UE 1900的服务AN组中的AN并且请求这些AN拆除用于PDU会话的N3连接并且清除UE上下文。出于说明的目的，假设AN-1 1902不再存在于UE 1900的服务AN组中。

图19是描绘具有移动性感知UP管理的切换过程的实施方式的信号传输图。在该实施方式中，假设在步骤2220中UE 2200具有建立的PDU会话，则在步骤2225中可以通过AN-1传输业务，并且在步骤2227(即，过程1925、步骤1930和过程1935)中针对PDU会话执行移动性感知UP管理。

在步骤2230中，UE 2200从AN-1 2202切换至AN-2 2204。在RAN切换结束时，在步骤2232中，AN-2 2204开始将特殊标记应用于与PDU会话相关联的UL业务。

在步骤2235中，与PDU会话相关联的第一UL包被发送至UPF。在没有UL业务的情况下，第一UL包可以是由AN-2 2204生成的包。在一些实施方式中，由AN-2 2204生成的包具有零长度。本领域技术人员将理解的是，在一些实施方式中，UPF 1912可以是UPGW，例如UPGW2212。

在步骤2240中，UPF检测UL包的特殊标记并且将PDU会话绑定至通过其接收UL包的N3连接。该后期绑定通过特殊标记的检测来触发，并且对于将与PDU会话相关联的DL业务递送至AN-2 2204是必要的。在一方面，在步骤2240完成之前，与PDU会话相关联的DL业务被发送至AN-1，并且然后被转发至AN-2 2204。

在步骤2245中，UL(上行链路)业务传输可以通过AN-2 2204继续进行。

在步骤2250中，AN-2 2204接收与PDU会话相关联的第一DL包，这指示后期绑定的完成。在没有DL业务的情况下，第一DL包可以是通过UPF生成的DL包。在一些实施方式中，通过UPF生成的DL包具有零长度。在接收到DL包时，在步骤2252中，AN-2 2204停止针对PDU会话的UL业务的特殊标记。在步骤2255中，业务传输可以在UL方向和DL方向两者上通过AN-22204继续。UPF不会针对未带有特殊标记的UL包执行后期绑定。

在步骤2260中，AN-2 2204从AMF请求关于UE 2200的候选切换目标的信息，候选切换目标可以是UE 2200的整个服务AN组或整个服务AN组的子集。在一些方面，步骤2260可以与以上步骤并行地执行，以继续更新候选切换目标。

步骤2265指示还可以发生用于没有移动性感知UP管理的PDU会话的路径切换过程。在一些方面，可以与以上步骤并行地执行步骤2265，以继续相关PDU会话的路径切换。

图20是示出服务AN组通知服务的实施方式的信号传输图。请求方网络网元(Network Function，NF)2300订阅AN组信息，该AN组信息描述可能在给定时间窗口内潜在地服务UE的AN的列表。

在步骤2310中，请求方NF 2300将服务AN组通知请求(请求方NF标识符、UE标识符、[时间窗口]、[订阅类型])消息发送至AMF 2305。UE标识符用于标识AMF 2305中的MM上下文条目。订阅类型指示这是一次性信息检索还是需要定期信息更新。在一方面，空白时间窗口字段指示AMF 2305应根据AMF自己的标准确定服务AN组，该标准包括AMF相关的运营商策略。在一方面，空白订阅类型指示应使用默认订阅类型。

在步骤2315中，AMF 2305将服务AN组通知响应(服务AN组)消息发送至请求方NF2300。服务AN组包括当前正在服务UE的AN和将潜在地服务UE的AN的标识符。

在可选的步骤2320中，AMF 2305将服务AN组更新通知(订阅交易标识符、[AMF标识符]、[UE标识符]、服务AN组更新)消息发送至请求方NF 2300。订阅交易标识符用于标识请求方NF 2300中的订阅上下文条目。服务AN组更新指示最新的整个服务AN组或仅指示更新部分。如果信息已经包括在请求方NF中的订阅上下文中，则AMF标识符和UE标识符是可选字段。如果步骤2310中的请求用于一次性信息检索，则步骤2320是可选的。在相依步骤2325中，请求方NF 2300将指示接收到通知的服务AN组更新通知确认()消息发送至AMF 2305。

本发明的实施方式包括由形成通信网络的一部分的一个或更多个节点和/或网元自动提供的操作。每个节点和/或网元可以与赋能部件(enabling component)——例如微处理器、电子存储器和一个通信接口或多个通信接口——相关联。微处理器可以执行存储在存储器中的程序指令，以便实现如本文所描述的节点和/或网元的所需功能。在一些实施方式中，微处理器和存储器可以至少部分地被替换为等效的电子部件，例如数字逻辑部件。节点和/或网元可以在专用硬件上操作，或者可以将节点和/或网元虚拟化，使得其根据网络网元虚拟化(network function virtualization，NFV)框架在通用硬件平台上操作。

在实施方式中，提供了一种用于将移动用户设备(UE)连接至网络的方法。该方法可以包括网络上可用的控制平面实体进行以下操作：从接入节点接收UE的位置更新，该位置更新指示接入节点当前正在服务UE；以及利用位置更新来更新服务UE的用户平面网关。在一些实现方式中，控制平面实体包括移动管理实体和会话管理实体，会话管理实体对将UE连接至用户平面网关的会话进行处理，并且其中，该方法还包括：移动管理实体将位置更新提供至会话管理实体，并且其中，用户平面网关由会话管理实体更新。

在实施方式中，提供了一种用于将用户设备(UE)附接至网络的方法。该方法可以包括接入节点进行以下操作：从UE接收附接请求；将附接请求发送至网络的控制平面实体；从控制平面实体接收资源请求；向控制平面实体提供资源请求响应，资源请求响应确认已经分配了所请求的资源；以及将附接完成响应发送至UE。在实现方式中，向控制平面实体提供资源请求响应包括：接入节点向用户平面实体发送资源响应请求，以由用户平面实体代表接入节点向控制平面实体发送资源请求响应。在实现方式中，向控制平面实体提供资源请求响应包括：接入节点将资源请求响应发送至控制平面实体。

在实施方式中，提供了一种用于将下行链路包递送到连接至网络的用户设备(UE)的方法，该方法包括网络的控制平面实体进行以下操作：从试图将下行链路包递送至UE的用户平面网关(UP-GW)接收UE上下文请求；控制平面实体识别服务UE的接入网络节点；控制平面实体将包括为所识别的接入网络节点服务的隧道的指示的UE上下文请求响应发送至UP-GW，通过UP-GW使用隧道的指示以将下行链路包递送至UE。在实现方式中，隧道的指示包括隧道ID值。

在实施方式中，提供了一种用于将移动用户设备(UE)连接至网络的方法，该方法包括网络上可用的控制平面实体进行以下操作：从接入节点接收由UE发起的会话请求；确定对会话请求应用移动性模式会话管理；获得要被预配置成服务UE的一组一个或更多个接入节点；针对所述一个或更多个接入节点中的每一个，建立到与该接入节点和会话请求相对应的用户平面的连接；以及向UE发送会话请求响应，该会话请求响应包括由UE使用以连接至所述一组一个或更多个接入节点的会话信息。在实现方式中，控制平面实体包括会话管理网元。在实现方式中，该方法还包括控制平面实体进行以下操作：接收可用于服务UE的更新的一组一个或更多个接入节点；以及，对于所述更新的一组一个或更多个接入节点中的每一个，建立与该更新的接入节点相对应的更新的用户平面的更新的连接。在实现方式中，该方法还包括控制平面实体进行以下操作：接收可用于服务UE的更新的一组一个或更多个接入节点；基于所述更新的一组一个或更多个接入节点来确定不再需要所述一组一个或更多个接入节点中的至少一个；以及，终止与所述一组一个或更多个接入节点中的所述至少一个相对应的用户平面和连接。

在实施方式中，提供了一种用于将移动用户设备(UE)连接至网络的方法，该方法包括网络上可用的接入节点进行以下操作：从另一接入节点接收协议数据单元(PDU)会话切换，该PDU会话与UE相关联；通过PDU会话将伪包发送至网络上可用的用户平面网关(UPGW)，伪包包括指示PDU会话所需的隧道绑定的指标；从UPGW接收隧道绑定确认；发送与PDU会话相关联的没有指标的后续数据包。在实现方式中，在接收隧道绑定确认之前，该方法还包括接入节点进行以下操作：从UE接收与PDU会话相关联的数据包；向数据包中的每一个添加指示PDU会话所需的隧道绑定的指标；并且将包括指标的数据包发送至UPGW。

在实施方式中，提供了一种用于保持移动用户设备(UE)至网络的连接的方法，UE当前通过当前接入节点AN连接，该方法包括网络上可用的控制平面实体进行以下操作：确定可能至少基于UE的移动性模式服务UE的一个或更多个潜在AN；向所述一个或更多个潜在AN中的每一个发送UE上下文信息，以用于将连接从当前AN切换至该潜在AN；以及向当前接入节点发送所述一个或更多个潜在AN中的每一个的标识。在实现方式中，确定所述一个或更多个潜在AN还基于网络运营商策略。在实现方式中，该方法还可以包括：基于UE的当前移动性模式来更新所述一个或更多个潜在AN。在实现方式中，连续地或周期性地执行更新。在实现方式中，该方法还包括控制平面实体进行以下操作：从会话管理网元(SMF)接收对所述一个或更多个潜在AN的订阅请求；以及向SMF提供所述一个或更多个潜在AN的标识。在实现方式中，控制平面实体将所述一个或更多个潜在AN的标识重复地提供至SMF。在实现方式中，控制平面实体基于订阅请求来确定要提供所述一个或更多个潜在AN中的哪个。在实现方式中，控制平面实体基于通过AMF保持的预定标准来确定要提供所述一个或更多个潜在AN中的哪个。

在实施方式中，提供了一种用于保持移动用户设备(UE)至网络的连接的方法，UE当前通过当前接入节点AN连接，该方法包括网络上可用的会话管理网元(SMF)进行以下操作：接收可能至少基于UE的移动性模式服务UE的一个或更多个潜在AN的标识；利用与UE相对应的UE上下文信息和用户平面相关连接信息更新所述一个或更多个潜在AN中的每一个；以及配置UP网元的相应连接，以通过所述一个或更多个潜在AN中的每一个保持连接。在实现方式中，该方法还包括SMF进行以下操作：接收所述一个或更多个潜在AN的更新的标识；以及利用与UE相对应的UE上下文信息和用户平面相关连接信息更新所述更新的一个或更多个潜在AN中的每一个；以及配置UP网元的相应连接，以通过所述更新的一个或更多个潜在AN中的每一个保持连接。在实现方式中，该方法还包括SMF进行以下操作：识别不再被识别为所述一个或更多个潜在AN之一的AN；以及指示拆除与这些AN相对应的配置的连接。在实现方式中，SMF发送订阅请求以接收所述一个或多个潜在AN的标识。在实现方式中，SMF基于每PDU会话发送订阅请求。在实现方式中，SMF基于每切片发送订阅。在实现方式中，SMF基于每应用发送订阅。在实现方式中，运营商策略指示要用于确定所述一个或更多个潜在AN的时间窗口。在实现方式中，运营商策略指示用于进行更新的更新标准。在实现方式中，从策略控制网元(PCF)或网络管理部件接收运营商策略。在实现方式中，运营商策略通过管理平面网元或控制平面网元被配置。在实现方式中，运营商策略通过网络管理器、切片管理器网元、服务管理器网元或策略控制网元(PCF)之一被配置。

尽管已经参考特定特征及其实施方式描述了本发明，但是明显的是，可以在不脱离本发明的情况下对本发明做出各种修改和组合。因此，本说明书和附图应当仅仅视为对由所附权利要求书限定的本发明的说明，并且预期涵盖落入本发明的范围内的任何和所有修改、变化、组合或等同物。

Claims (18)

1.一种用于保持移动用户设备(UE)至网络的连接的方法，所述方法包括所述网络上可用的核心网络控制平面实体进行以下操作：

接收关于能够用于在未来一段时间期间服务所述UE的一组潜在接入节点的信息；以及

预配置所述潜在接入节点中的每一个以接受来自所述UE的切换来保持所述连接，

其中，所述预配置包括：发送UE上下文以由所述潜在接入节点中的每一个进行缓存，所述UE上下文包括用于递送至所述UE的预分配的非接入层(NAS)消息。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一组潜在接入节点基于所述UE的移动性模式来确定。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预配置由确定所述一组潜在接入节点的控制实体执行。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述控制实体包括保持所述UE的移动性模式的接入与移动性管理网元(AMF)。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预配置由从保持所述UE的移动性模式的接入与移动性管理网元(AMF)请求并接收所述一组潜在接入节点的控制实体来执行。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，响应于会话请求将所述NAS消息递送至所述UE。

7.根据权利要求1和6中任一项所述的方法，其中，在切换时将所述NAS消息递送至所述UE。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述控制实体包括会话管理网元(SMF)。

9.根据权利要求1至6和8中任一项所述的方法，还包括所述控制平面实体进行以下操作：

接收指示所述UE向所述经预配置的潜在接入节点中的一个潜在接入节点的切换的切换通知；以及

向所述经预配置的潜在接入节点中的所述一个潜在接入节点发送指示所述UE的切换目标候选的更新的切换目标候选状态(candidacy)消息。

10.一种核心网络的网络网元，所述网络网元包括：

网络接口，其用于从连接至网络的网络网元接收数据以及向所述连接至网络的网络网元发送数据；

处理器；以及

用于存储计算机程序的非暂态存储器，所述计算机程序在由所述处理器执行时使所述网络网元被配置成：

接收关于能够用于在未来一段时间期间服务UE的一组潜在接入节点的信息；以及

预配置所述潜在接入节点中的每一个以接受来自所述UE的切换来保持连接，

其中，所述预配置包括：发送UE上下文以由所述潜在接入节点中的每一个进行缓存，所述UE上下文包括用于递送至所述UE的预分配的非接入层(NAS)消息。

11.根据权利要求10所述的网络网元，其中，所述一组潜在接入节点基于所述UE的移动性模式来确定。

12.根据权利要求10所述的网络网元，其中，所述网络网元还能够操作以确定所述一组潜在接入节点。

13.根据权利要求12所述的网络网元，其中，所述网元包括保持所述UE的移动性模式的接入与移动性管理网元(AMF)。

14.根据权利要求10所述的网络网元，其中，所述网元还能够操作以执行所述预配置，并且能够操作以从保持所述UE的移动性模式的接入与移动性管理网元(AMF)请求和接收所述一组潜在接入节点。

15.根据权利要求10所述的网络网元，其中，所述网络网元还能够操作以响应于会话请求将所述NAS消息递送至所述UE。

16.根据权利要求10和15中任一项所述的网络网元，其中，所述网络网元还能够操作以在切换时将所述NAS消息递送至所述UE。

17.根据权利要求14所述的网络网元，其中，所述网络网元包括会话管理网元(SMF)。

18.根据权利要求10至15和17中任一项所述的网络网元，其中，所述网络网元还能够操作以：

接收指示所述UE向所述经预配置的潜在接入节点中的一个潜在接入节点的切换的切换通知；以及

向所述经预配置的潜在接入节点中的所述一个潜在接入节点发送指示所述UE的切换目标候选的更新的切换目标候选状态消息。

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