CN110431911B - 在蜂窝网络中支持高效pdu会话激活和停用的方法 - Google Patents

在蜂窝网络中支持高效pdu会话激活和停用的方法 Download PDF

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Abstract

本公开涉及融合支持超出第四代(4G)系统的更高数据速率的5G通信系统与IoT技术的通信方法及其系统。本公开可以应用于基于5G通信技术和IoT相关技术的智能服务，诸如智能家居、智能建筑、智能城市、智能汽车或联网汽车、医疗保健、数字教育、智能零售、安保和安全服务。本公开提供了一种用于在终端在诸如5G系统的移动通信系统中具有多个会话的情况下高效地操作会话的UP连接的方案，该移动通信系统具有用于移动性管理的AMF和用于会话管理的SMF彼此分开的网络结构。通过本公开，终端(UE)可以优化非接入层(NAS)信令消息，并且可以以低时延执行数据发送/接收。

Description

在蜂窝网络中支持高效PDU会话激活和停用的方法
技术领域
本公开涉及一种用于在蜂窝无线通信系统中高效管理PDU会话的UP连接资源的方法。
背景技术
为了满足4G通信系统的商用之后呈增加趋势的无线数据业务量的需求，已经努力开发改善的5G或预5G通信系统。因此，5G或预5G通信系统也称为超4G网络通信系统或后LTE系统。为了实现高数据速率，已经考虑在超高频率(mmWave)频带(例如，如60GHz频带)中实现5G通信系统。
为了减少超高频带中无线电波的传播损耗并增加无线电波的传输距离，已经讨论了用于5G通信系统的波束成形、大规模MIMO、全维MIMO(FD-MIMO)、阵列天线、模拟波束成形、大规模天线的技术。此外，对于5G通信系统中的系统网络改善，正在对于演进的小小区、高级小小区、云无线电接入网络(云RAN)、超密集网络、设备到设备通信(D2D)、无线回程、移动网络、协作通信、协调多点(CoMP)以及接收端干扰消除等进行技术开发。此外，在5G系统中，已经开发了对应于高级编码调制(ACM)的混合FSK和QAM调制(FQAM)和滑动窗口叠加编码(SWSC)、以及对应于高级连接技术的滤波器组多载波(FBMC)、非正交多址(NOMA)和稀疏码多址(SCMA)。
另一方面，互联网是人类生成和消费信息的以人为中心的连接网络，现在正在向物联网(IoT)演进，物联网(IoT)中的诸如物体的分布式实体交换和处理信息。作为通过与云服务器连接的IoT技术和大数据处理技术的组合的万物互联(IoE)已经出现。由于IoT实现已经要求了技术要素，诸如传感技术、有线/无线通信和网络基础设施、服务接口技术和安全技术，近来已经研究了用于机器对机器连接、机器对机器(M2M)通信、机器类型通信(MTC)等的传感器网络。
这样的IoT环境可以提供智能互联网技术(IT)服务，其通过收集和分析在连接的事物之间生成的数据为人类生活创造新的价值。通过现有信息技术(IT)与各种工业之间的融合和组合，IoT可应用于包括智能家居、智能建筑、智能城市、智能汽车或联网汽车、智能电网、医疗保健、智能家电和先进医疗服务的各种领域。
因此，已经进行了各种尝试以将5G通信系统应用于IoT网络。例如，传感器网络、机器对机器(M2M)通信和机器类型通信(MTC)的技术已经通过对应于5G通信技术的用于波束成形、MIMO和阵列天线的技术来实现。作为上述大数据处理技术，云无线电接入网络(RAN)的应用是5G技术和IoT技术之间的融合的示例。
另一方面，为了实现从现有4G LTE系统向5G系统的演进，负责蜂窝移动通信标准的3GPP已经将新的核心网络结构命名为5G核心(5GC)并且已经对其进行了标准化。
与作为现有4G网络核心的演进分组核心(EPC)相比，5GC支持以下区别功能。第一个是引入网络切片功能。作为5C要求，5GC应该支持各种类型的终端和服务：例如，增强型移动宽带(EMBB)、超可靠低时延通信(URLLC)和大规模机器类型通信(mMTC)。这种终端/服务具有在各个核心网络中使用的不同要求。例如，在eMBB服务的情况下，可以使用高数据速率，而在URLLC服务的情况下，可以使用高稳定性和低时延。
提出满足这种各种服务要求的技术是网络切片方案。网络切片是虚拟化一个物理网络以形成若干逻辑网络的方法，并且各个网络切片实例(NSI)可以具有不同特性。通过使各个NSI具有适合该特性的网络功能(NF)，这变得可能。通过向终端分配适合用于各个终端的服务特性的NSI，可以高效地支持若干5G服务。
第二种可以是通过移动性管理功能和会话管理功能之间的分离来简化网络虚拟化范例支持。在现有的4G LTE中，所有终端都可以通过与单核心设备的信令交换在网络中被提供服务，所述单核心设备被称为移动性管理实体(MME)，其负责注册、认证、移动性管理和会话管理功能。然而，在5G中，由于终端的数量爆炸性地增加，并且要支持的移动性和业务/会话特性根据终端类型被细分，所以在所有功能都由诸如MME的单个设备支持的情况下，为必要功能添加实体的可扩展性被降低。因此，为了改进负责控制平面和信令负载的核心设备的功能/实现复杂度的可扩展性，已经基于用于将移动性管理功能和会话管理功能彼此分离的结构开发了各种功能。
图1示出了5G系统的网络架构。管理终端移动性和网络注册的接入和移动性管理功能(AMF)以及管理端到端会话的会话管理功能(SMF)彼此分离，并且可以通过N11接口发送和接收信令。
第三，5G终端可以设置多个分组数据单元(PDU)会话，用于与诸如互联网的一个数据网络名称(DNN)的数据通信。因此，5G终端支持关于各个PDU会话独立地在终端(UE)和核心网络(CN)之间建立和移除UP连接(即，数据无线电承载+N3隧道)的功能。
发明内容
技术问题
基本上，如果终端进入CM-IDLE(空闲)状态，则它将释放所有PDU会话的UP连接。当由于移动台发起的(MO)或移动台终止的(MT)业务再次返回CM-CONNECTED(连接)状态时，处于CM-IDLE状态的终端仅重新形成移动台发起的(MO)或移动台终止的(MT)业务所属的PDU会话的UP连接。
处于CM-CONNECTED状态的终端可以执行激活过程，该激活过程另外对于尚未建立UP连接的PDU会话形成UP连接。此外，处于CM-CONNECTED状态的终端可以通过执行通过核心网络的网络实体(例如，AMF或SMF)停用激活的PDU会话的UP连接的过程，仅维持发生业务的PDU会话的UP连接，因此可以保存UP连接资源。通过如上所述独立地激活PDU会话的UP连接，当终端执行切换时，可以另外保存信令和UP连接资源。
问题解决方案
本公开的一方面提出了一种用于在管理独立(或选择性)PDU会话的UP连接资源期间，根据在终端和AMF之间是否连接NAS信令来激活特定PDU会话的UP连接资源的方法，以及还提出了一种用于处于CM-IDLE状态的终端高效地操作包括多个UPF的PDU会话的N9隧道的方法。
根据本公开的一方面，一种用于无线通信系统中管理协议数据单元(PDU)会话的会话管理功能(SMF)实体的方法包括：向接入和移动性管理功能(AMF)实体发送请求对于处于空闲状态的终端的位置改变通知的第一消息；从AMF实体接收包括关于改变的终端位置的信息的第二消息；以及基于第二消息确定是否维持终端的PDU会话中包括的多个用户平面功能(UPF)中的至少一个。
根据本公开的另一方面，一种用于无线通信系统中管理协议数据单元(PDU)会话的接入和移动性管理功能(AMF)实体的方法包括：从会话管理功能(SMF)实体接收请求对于处于空闲状态的终端的位置改变通知的第一消息；以及如果检测到终端的位置改变，则基于第一消息将包括关于改变的终端位置的信息的第二消息发送到SMF实体，其中，第二消息被SMF实体用于确定是否维持终端的PDU会话中包括的多个用户平面功能(UPF)中的至少一个。
根据本公开的另一方面，一种无线通信系统中的会话管理功能(SMF)实体包括：收发器，被配置为向接入和移动性管理功能(AMF)实体发送请求对于处于空闲状态的终端的位置改变通知的第一消息；以及控制器，被配置为：控制从AMF实体接收包括关于改变的终端位置的信息的第二消息；以及基于第二消息，确定是否维持终端的协议数据单元(PDU)会话中包括的多个用户平面功能(UPF)中的至少一个。
根据本公开的另一方面，一种无线通信系统中的接入和移动性管理功能(AMF)实体包括：收发器，被配置为从会话管理功能(SMF)实体接收请求对于处于空闲状态的终端的位置改变通知的第一消息；以及控制器，被配置为控制收发器：如果检测到终端的位置改变，则基于第一消息将包括关于改变的终端位置的信息的第二消息发送到SMF实体，其中，第二消息被SMF实体用于确定是否维持终端的协议数据单元(PDU)会话中包括的多个用户平面功能(UPF)中的至少一个。
根据本公开的方面，终端(UE)可以优化非接入层(NAS)信令消息，并且可以以低时延执行数据发送/接收。此外，如果MT或MO业务在终端处于CM-IDLE状态的状态下发生，则对于已经设置UP连接的PDU会话，快速数据传输变得可能。
在进行下面的详细描述之前，阐述本专利文件中使用的某些词和短语的定义可能是有利的：术语“包括”和“包含”及其派生词，意味着包含但不限于此；术语“或”是包含性的，意味着和/或；“与…相关联”和“与之相关联”的短语及其衍生词可以意味着包括、包含在其中、与之互连、包含、包含在其中、连接至、耦合至、可与之通信、与之合作、交错、并置、接近、被束缚、拥有、具有…性质等；并且术语“控制器”意味着控制至少一个操作的任何设备，系统或其部分，这种设备可以用硬件、固件或软件或其中至少两个的一些组合来实现。应当注意，与任何特定控制器相关联的功能可以是集中的或分布式的，无论是本地的还是远程的。
此外，下面描述的各种功能可以由一个或多个计算机程序实现或支持，每个计算机程序由计算机可读程序代码形成并且包含在计算机可读介质中。术语“应用”和“程序”指的是适于在合适的计算机可读程序代码中实现的一个或多个计算机程序、软件组件、指令集、过程，功能、对象、类、实例、相关数据或其一部分。短语“计算机可读程序代码”包括任何类型的计算机代码，包括源代码、目标代码和可执行代码。短语“计算机可读介质”包括能够被计算机访问的任何类型的介质、诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、硬盘驱动器、光盘(CD)、数字视频光盘(DVD)或任何其他类型的存储器。“非暂时性”计算机可读介质排除了传输瞬时电信号或其他信号的有线、无线、光学或其他通信链路。非暂时性计算机可读介质包括可以永久存储数据的介质和可以存储数据并随后被重写的介质，诸如可重写光盘或可擦除存储器设备。
本专利文件中提供了某些词和短语的定义。本领域普通技术人员应该理解，在许多情况下，如果不是大多数情况，这种定义适用于这种定义的单词和短语的先前和将来的使用。
发明的有益效果
本公开提供了一种用于在具有用于移动性管理的AMF和用于会话管理的SMF彼此分开的网络结构、诸如5G系统的移动通信系统中终端具有多个会话的情况下高效地操作会话的UP连接的方案。通过本公开，终端(UE)可以优化非接入层(NAS)信令消息，并且可以以低时延执行数据发送/接收。
附图说明
为了更完整地理解本公开及其优点，现在参考结合附图的以下描述，其中相同的附图标记表示相同的部分：
图1是示出5G系统的网络结构和接口的图；
图2是示出在终端通过5G网络设置包括由多个UPF组成的PDU会话的多个PDU会话的情况下的网络结构的图；
图3是示出5G系统的网络结构和用于提供归属路由漫游服务的接口的图；
图4是示出5G系统的网络结构和用于提供本地疏导(breakout)漫游服务的接口的图；
图5是示出根据实施例终端设置三个PDU会话的情况下的网络结构的图；
图6是示出根据实施例由AMF为终端的每个PDU会话管理的信息的图；
图7是示出根据实施例的与用于每个PDU会话的NAS信令连接的同步/异步的指示相关的SMF的操作的图；
图8是示出根据实施例的与用于每个PDU会话的NAS信令连接的同步/异步的指示相关的AMF的操作的图；
图9是示出根据实施例的与用于每个PDU会话的NAS信令连接的同步/异步的指示相关的终端(UE)的操作的图；
图10是示出根据实施例的当终端与AMF之间的NAS信令连接被释放时与NAS信令连接的同步/异步的指示相关的AMF的操作的图；
图11是示出根据实施例的当设置终端与AMF之间的NAS信令连接时与NAS信令连接的同步/异步的指示相关的AMF的操作的图；
图12是示出根据实施例的与NAS信令连接的同步/异步的指示相关的处于CM-IDLE状态的终端的操作的图；
图13是示出根据实施例的在多个UPF参与终端设置PDU会话的处理的情况下由SMF执行的操作的图；
图14是示出根据实施例的在处于CM-IDLE状态的终端从AMF接收到关于终端的位置信息的通知的情况下的SMF的操作的图；
图15是示出根据实施例的在AMF从SMF接收到关于UE位置改变的通知的情况下的AMF的操作的图；
图16是示出根据实施例的在SMF从AMF接收PDU会话激活请求的情况下的SMF的操作的图；
图17是示出根据实施例的由终端在PDU会话建立过程中包含多个UPF的情况的图；
图18是示出根据实施例的关于由多个UPF组成的PDU会话释放N9隧道的操作的图；
图19是示出根据实施例的用于关于由多个UPF组成的PDU会话改变N9隧道的操作的图；
图20是示出根据实施例的在关于由多个UPF组成的PDU会话SMF接收用于释放N9隧道的触发条件的情况下、用于释放N9隧道的操作的图；
图21是根据本发明实施例的网络中的SMF的框图。
图22是根据本发明实施例的网络中的AMF的框图；以及
图23是根据本发明的实施例的网络中的终端的框图。
具体实施方式
以下讨论的图1至图20以及用于描述本专利文件中的本公开原理的各种实施例仅是示例性的，并且不应以任何方式解释为限制本公开的范围。本领域技术人员将理解，本公开原理可以在任何适当布置的系统或设备中实现。
在下文中，将参考附图详细描述本公开的实施例。在描述本公开时，将省略相关已知功能或配置的详细描述，如果确定其以不必要的细节模糊了本公开的话。此外，描述中使用的所有术语是考虑到它们在本公开中的功能而广泛使用的一般术语，但可以根据本公开所属领域的技术人员的意图、习惯或新技术的出现而不同。因此，应该基于本公开的整个描述的内容定义它们。
通过参考将参考附图详细描述的实施例，本公开的方面和特征以及用于实现这些方面和特征的方法将变得明显。然而，本公开不限于下文公开的实施例，而是可以以各种形式实现。在说明书中定义的内容，诸如详细的结构和元件，只不过是为了帮助本领域普通技术人员全面理解本公开而提供的具体细节，并且本公开仅在所附权利要求的范围内定义。在本公开的整个描述中，相同的附图标号用于各个附图中的相同元件。
在下文中，将参考附图详细描述本公开的实施例。在描述本公开时，如果确定其以不必要的细节模糊了本公开，则将省略相关已知功能或配置的详细描述。此外，说明书中使用的所有术语是考虑到它们在本公开中的功能而广泛使用的一般术语，但可以根据本公开所属领域的技术人员的意图、习惯或新技术的出现而不同。因此，应该基于本公开的整个描述的内容定义它们。
在下文中，基站是对终端执行资源分配的主体，并且可以是eNode B、节点B、基站(BS)、无线电接入网络(RAN)、接入网络(AN)、无线电连接单元、基站控制器和网络上的节点中的至少一个。终端可以包括能够执行通信功能的用户设备(UE)、移动台(MS)、蜂窝电话、智能电话、计算机或多媒体系统。在本公开中，下行链路(DL)是从基站发送到终端的信号的无线电传输路径，并且上行链路(UL)意味着从终端发送到基站的信号的无线电传输路径。
尽管在下文中将通过LTE或LTE-A系统举例说明本公开的实施例，但是它们也可以应用于具有类似技术背景或信道类型的其他通信系统。此外，在通过本领域技术人员的判断不会大大偏离本公开的范围的范围内，本公开的实施例还可以通过其部分修改而应用于其他通信系统。
本公开提供了一种用于通过定义用作蜂窝网络中的数据传输路径的PDU会话的属性，根据终端和AMF之间的NAS信令连接状态(定义为CM-IDLE(空闲)或CM-CONNECTED(连接)状态)来确定是否进行PDU会话的UP连接的方案。此外，本公开提供了在特定PDU会话中包括多个用户平面功能(UPF)的情况下，当处于CM-IDLE状态的终端移动时，用于确定维持还是释放终端和UPF之间N9隧道的方案。
具体地，可以引入与NAS信令连接的同步/异步的指示作为PDU会话的属性。该指示可以在PDU会话建立过程中由SMF确定。在建立过程中，AMF对于每个PDU会话，将PDU会话ID和服务SMF ID之间的关联、和用于与NAS信令连接的同步/异步的指示一起存储。
例如，如果特定PDU会话的指示是ON(开)(或存在)，则当NAS信令连接被设置(进入CM-CONNECTED状态)时，可以伴随设置PDU会话的UP连接的过程。另一方面，如果特定PDU会话的指示是OFF(关)(或不存在)，则即使设置了NAS信令连接，也可能不会伴随设置PDU会话的UP连接的过程。在这种情况下，仅在发生使用PDU会话的业务的情况下才设置PDU会话的UP连接。
当PDU会话建立完成并且PDU会话建立接受消息被传送到终端时，由SMF确定的指示可以一起发送，并且这可以在终端以后生成服务请求消息时使用。
可以通过以下方法确定与NAS信令连接的同步/异步的指示。首先，该指示可以存储在管理UE的订阅数据的用户数据管理(UDM)中，并且SMF可以在PDU会话建立过程中从UDM获取该指示。其次，可以在包括关于该指示的信息的终端策略中在PDU会话建立过程中或者随后从负责该策略的策略控制功能(PCF)，将该指示传送到SMF和UE。第三，UE可以在其发送用于PDU会话建立过程的PDU会话建立请求消息时直接指定该指示。在这种情况下，SMF可以最终确定该指示，并且可以将关于所确定的指示的信息传送到AMF和UE。
此后，如果终端在预定时间内没有执行数据发送/接收，则由RAN或AMF执行用于释放NAS信令连接的N2释放过程。通过网络或终端关于已进入CM-IDLE状态的终端执行服务请求过程，终端可以从CM-IDLE状态转换到CM-CONNECTED状态。
在这种情况下，对于与NAS信令连接的同步/异步的指示为ON的PDU会话，终端可以通过NAS信令发送不包括PDU会话ID的服务请求消息。已经接收到服务请求消息的AMF可以基于与AMF自身管理的PDU会话ID和服务SMF ID之间的关联一起存储的指示信息，对于指示为ON的会话执行PDU会话激活过程。对于PDU会话激活过程，AMF可以将用于设置会话的UP连接的请求消息与PDU会话ID一起发送到管理PDU会话的SMF。
即使在对于处于CM-IDLE状态的终端执行网络的服务请求过程的情况下，也可以执行类似的操作。在这种情况下，AMF通过属于用于跟踪终端的位置单元(例如，跟踪区域列表)的所有RAN发送寻呼，并且响应于此，已经接收到寻呼的终端发送寻呼响应。如果接收到寻呼响应，则以上述的相同方式，AMF可以基于与由AMF自身管理的PDU会话ID和服务SMF ID之间的关联一起存储的指示信息，对于指示为ON的会话执行PDU会话激活过程。
如果在AMF关于与NAS信令连接的同步/异步的指示是ON的PDU会话向SMF发送用于PDU会话激活过程的信令之前、确定终端处于不允许与该会话相关的服务的非允许区域，则可以不执行PDU会话激活过程。
如果关于处于CM-CONNECTED状态的终端在预定时间内没有发生数据发送/接收，则RAN或AMF可以执行用于释放NAS信令连接的N2释放过程。在这种情况下，AMF可以关于管理PDU会话的所有SMF执行PDU会话停用(deactivation)过程以便对于指示为ON的所有PDU会话释放UP连接。
另外，可以考虑关于处于CM-CONNECTED状态的终端对每个PDU会话支持独立会话停用过程的情况。对每个会话释放UP连接的停用过程可以由RAN、AMF、SMF或锚UPF执行。
首先，在AMF触发停用的情况下，关于与AMF管理的PDU会话ID的NAS信令连接的同步/异步的指示是ON的会话，它可以操作不向SMF请求PDU会话停用。接下来，在SMF触发停用的情况下，它可能不直接执行PDU会话停用过程，因为SMF可以对于每个会话识别与用于NAS信令连接的同步/异步的指示。即使在RAN或UPF执行触发的情况下，也可以通过使SMF不执行PDU会话停用过程来防止关于与NAS信令连接的同步/异步的指示为ON的会话的独立会话停用。
具体地，在多个UPF参与终端的特定PDU会话的情况下，终端与负责与外部数据网络(DN)连接的锚UPF之间的UP连接可以由UE和RAN之间的数据无线电承载(DRB)、RAN和作为N3隧道的端点的UPF之间的N3隧道、以及作为N3隧道的端点的UPF与作为N6接口的端点的锚UPF之间的N9隧道组成。
图2示出了终端设置两个PDU会话的情况。由于PDU会话1通过一个UPF(UPF3)设置，因此会话的UP连接由DRB和N3隧道组成，而由于PDU会话2通过两个UPF(UPF1和UPF2)设置，因此会话的UP连接由DRB、N3隧道和N9隧道组成。
当在终端从CM-CONNECTED状态转换到CM-IDLE状态或者终端关于UP连接是像PDU会话2一样通过多个UPF设置的PDU会话支持独立会话停用过程的情况下仅释放PDU会话的UP连接时，终端可以释放DRB和N3隧道，但是可以在UPF之间维持N9隧道而不移除它。这是因为稍后发生的MO/MT业务可以通过相应的PDU会话快速发送和接收。
在执行包括多个UPF的PDU会话建立过程时，SMF可以请求从AMF接收关于UE位置改变的通知。在SMF将通知的指示传送到AMF或者AMF提供服务(诸如UE位置通知)的情况下，可以通过用于订阅相应服务的方法来实现该请求。
UE位置信息不仅可以以小区或基站ID报告，还可以以核心网络中可以识别以便掌握终端的位置的区域(诸如跟踪区域(TA))为单元报告。关于所请求的会话，AMF在UE位置改变时对其进行报告。
已经接收到UE位置的通知的SMF执行用于识别UE位置是否包括在作为N3隧道的端点的UPF的服务区域中的过程，并且如果确定UE位置仍然包含在UPF的服务区域中，则SMF维持该UPF与PDU会话的锚UPF之间的N9隧道。如果SMF不直接管理UPF的服务区域，则它可以通过对UPF的查询来识别UE位置是否属于服务区域。如果确定UE位置未包括在UPF的服务区域中，则SMF可以释放N9隧道。在这种情况下，SMF可以通过新选择对UE位置最优的N3隧道的端点UPF来新设置与锚UPF的N9隧道。
另外，不仅可以基于UE位置信息而且可以基于其他条件来执行与N9隧道的维持/释放和改变相关的管理方案。作为示例，PDU会话可以被分配有包括来自5GC的QoS要求的QoS简档(或参数)，并且如果QoS简档改变，则SMF可以释放N9隧道或者可以通过设置另一个新的中间UPF(I-UPF)来新配置N9隧道。
QoS简档的改变可以包括来自RAN的通知或通过UDM或PCF的相应会话的QoS简档的改变。QoS简档可以具有对于每个PDU会话的每会话聚合最大比特率(会话-AMBR)和每UE聚合最大比特率(UE-AMBR)，并且在保证比特率(GBR)QoS流的情况下，QoS简档可以包括保证比特率(GFBR)和最大流比特率(MFBR)。此外，在5GC的情况下，5G QoS指示(5AI)可以被配置为包括资源类型(GBR或非GBR)、优先级水平、分组延迟预算和分组错误率，并且可以意味着这些值的改变。可以通过PDU会话修改过程来执行QoS简档的改变。
另外，可以通过接收构成N9隧道的UPF的动态负载状态的输入来执行与N9隧道的维持/释放和改变有关的管理方案。具体地，在SMF监视由SMF自身管理的UPF的负载状态的情况下，如果中间UPF而不是锚UPF的负载超过特定阈值，则可以释放使用中间UPF作为传输路径的PDU会话的N9隧道，或者可以通过将中间UPF改变为具有低拥塞的新中间UPF(即，具有小于阈值的负载)来重新配置N9隧道。UPF的动态负载状态可以由通过相应UPF的数据业务量、实际设置的PDU会话的数量以及UPF之间的相对容量来确定。
另外，可以基于在终端的特定会话中使用的UPF的能力或功能性来执行与N9隧道的维持/释放和改变有关的管理方案。作为示例，UPF满足所述要求的功能性/能力，诸如在终端的会话设置期间使用的数据网络名称(DNN)、接入点名称(APN)、网络切片选择辅助信息(NSSAI)、UE使用类型、服务和会话连续性(SSC)模式以及服务类型。通过这个，如果确定中间UPF不满足功能性/能力，则SMF可以通过释放N9隧道仅维持相应PDU会话的锚UPF，或者可以通过选择满足功能性/能力的新中间UPF来新设置N9隧道。
另外，可以通过接收UE移动模式(mobility pattern)的输入来执行与N9隧道的维持/释放和改变有关的管理方案。作为示例，5GC的AMF可以直接计算UE的移动模式，或者可以从第三方服务器获取UE移动模式。如果确定UE移动性大于特定阈值(例如，如果在特定时间期间发生切换的次数超过阈值)，则AMF可以向SMF通知UE移动性信息。因此，SMF可以通过释放关于UE的PDU会话(其中UP连接被停用)的N9隧道来减少用于N9隧道更新的信令负载，或者可以通过选择具有更宽服务区域的新中间UPF设置现有的锚UPF和新的N9隧道来减少N9隧道更新的次数。
关于UE移动模式的信息可以用于确定是维持还是释放中间UPF和锚UPF之间的N9隧道。此外，如果PDU会话具有多个锚UPF，则N9隧道可以意味着存在于作为基站的下一跳的N3隧道的末端的中间UPF、与用于将业务分支到多个锚UPF或用作上行链路分类器的中间UPF的分支点之间的N9隧道。
可以在漫游场景中考虑通过多个UPF设置UP连接的PDU会话。在如图3所示的归属路由漫游的情况下，N9隧道存在于归属PLMN(HPLMN)的UPF和受访PLMN(VPLMN)的UPF之间，并且无论终端的NAS信令连接状态和PDU会话的停用状态如何，总是维持N9隧道。在这种情况下，假设HPLMN的SMF允许在VPLMN中进行本地卸载，可以在RAN和UPF之间另外插入另一个UPF，并且对于VPLMN网络中的UPF之间的N9隧道，根据本公开提出的N9隧道维持和释放方案可以通过VPLMN的AMF和SMF之间的信令来应用。
此外，在作为另一漫游场景的本地疏导(local breakout)漫游的情况下，如图4所示，可以对于通过VPLMN的AMF和SMF之间的信令存在N9隧道的PDU会话应用根据本公开提出的N9隧道维持和释放方案。
以下，将通过详细实施例描述根据本公开的主要操作。
在实施例中，将描述在终端设置多个PDU会话的情况下包括用于同步/异步的指示与PDU会话ID、服务SMF ID、以及由AMF管理的NAS信令连接的关联。
图5示出了终端设置具有相同DN的三个PDU会话、并且每个PDU会话通过不同的UPF配置UP连接的情况。具体地，如果包括UPF1的PDU会话被称为编号1，包括UPF2的PDU会话被称为编号2，并且包括UPF3的PDU会话被称为编号3，则PDU会话1和2由SMF1管理，PDU会话3由SMF2管理，并且终端由AMF在网络中注册以执行移动性管理。
参考图6，对于图5的场景，包括关于由AMF管理的PDU会话的信息。对于每个PDU会话，指示PDU会话ID、服务SMF、指示当前UP连接的激活/停用状态的PDU会话状态、以及根据本公开提出的与NAS信令连接的同步/异步的指示。图6示出了PDU会话1与NAS信令连接同步的示例。因此，如果在PDU会话1中设置了NAS信令连接，则即使终端没有请求，也可以将PDU会话的UP连接从AMF设置到SMF。
通过实施例，将描述与用于与NAS信令连接同步/异步的指示相关的每个网络实体的操作。参考图7，SMF可以对于每个PDU会话确定与NAS信令连接的同步/异步的指示(S701)，并且如果确定了同步，则变为可以向AMF和SMF一起传送用于与NAS信令连接同步/异步的指示、以及能够识别PDU会话的PDU会话ID(S702)。此外，SMF可以在由SMF自身管理的PDU会话上下文中存储用于与NAS信令连接同步/异步的指示(S703)。
图8示出了与用于与NAS信令连接同步/异步的指示相关的AMF的操作。如果AMF与PDU会话ID一起接收到与NAS信令连接同步/异步的指示(S801)，则它可以将该指示存储在与AMF自身管理的PDU会话相关的上下文中(S802)。
图9示出了与用于与NAS信令连接同步/异步的指示有关的UE操作。如果UE以与AMF类似的方式与PDU会话ID一起接收到与NAS信令连接同步/异步的指示(S901)，则其可以将该指示存储在与AMF自身管理的PDU会话相关的上下文中(S902)。
在实施例中，当终端和AMF之间的NAS信令连接状态改变时，示出了与用于与NAS信令连接的同步/异步的指示有关的AMF操作。参考图10，如果NAS信令连接状态从CM-CONNECTED状态转移到CM-IDLE状态(S1001)，则AMF对于与AMF自身关于终端管理的每个PDU会话识别与NAS信令连接同步/异步的指示(S1002)，并且如果存在该指示，则可以请求管理PDU会话的SMF执行PDU会话停用过程(S1003)。
参考图11，如果NAS信令连接状态从CM-IDLE状态转移到CM-CONNECTION状态(S1101)，则AMF对于与AMF自身关于终端管理的每个PDU会话识别与NAS信令连接同步/异步的指示(S1102)，并且如果存在该指示，则可以请求管理PDU会话的SMF执行PDU会话激活过程(S1103)。
在实施例中，将描述与与NAS信令连接同步/异步的指示相关的UE的操作。为了使处于CM-IDLE状态的终端转移到CM-CONNECTED状态，它可以执行服务请求过程。终端可以通过对于与终端自身已经设置的PDU会话、根据与NAS信令连接同步/异步的指示来确定是否包括PDU会话ID，来生成服务请求消息。
参考图12，如果发生特定PDU会话的MO数据(S1201)，则终端对于相应PDU会话识别与NAS信令连接同步/异步的指示，并且如果该指示存在(S1202)，则其可以不将PDU会话ID包括在服务请求消息中(S1203)。如果该指示不存在，则终端可以确定在服务请求消息中是否需要对应的PDU会话的UP连接，并且如果确定需要UP连接，则可以在服务请求消息中包括PDU会话ID(S1204)。可以通过NAS信令将服务请求消息传送到AMF。
在实施例中，将描述在多个UPF参与其中终端设置PDU会话的处理的情况下由SMF执行的操作。如果SMF在PDU会话建立处理中确定PDU会话的UP连接需要多个UPF，则SMF在UPF之间配置N9隧道。
参考图13，当配置N9隧道时(S1301)，SMF可以请求在PDU会话建立处理期间或者在完成该处理之后从AMF接收关于UE位置改变的通知(S1302)。如果PDU会话建立处理仍然存在，则SMF可以执行剩余过程(S1303)。此后，如果终端进入CM-IDLE状态，则可以由AMF管理终端的位置信息。
图14示出了处于CM-IDLE状态的终端从AMF接收关于终端的位置信息的通知的情况下的SMF的操作。如果SMF从AMF接收到关于终端的位置的通知(S1401)，则通过比较确定终端位置是否包括在作为N3隧道的端点的UPF的服务区域中(S1402)，并且如果终端位置包括在服务区域中，则它可以维持N9隧道(S1403)。然而，如果确定终端位置偏离作为N3隧道的端点的UPF的服务区域，则SMF可以释放N9隧道(S1404)。
图15示出了在AMF从SMF接收到关于UE位置改变的通知(S1501)的情况下AMF的操作。在随后的对应会话被释放之前每当UE位置改变发生时，AMF可以将包括关于新UE的位置的信息的通知消息发送到已经请求关于UE位置改变的通知的SMF。
在实施例中，将描述在关于终端的PDU会话存在与NAS信令连接同步/异步的指示的情况下、AMF向SMF请求PDU会话激活的详细过程。图16中所示的每个过程可以通过下面的表1中的描述来解释。
表格1
Figure BDA0002207587440000141
Figure BDA0002207587440000151
更具体地，AMF 163通过在存在指示的PDU会话中包括PDU会话ID来生成用于设置PDU会话的UP连接的PDU会话激活信令，并将其传送到管理相应PDU会话的SMF 165(S1601)。如果接收到PDU会话激活信令，则SMF 165执行用于设置相应PDU会话的UP连接的过程。SMF165可以通过AMF 163向(R)AN 162发送包括已经在锚UPF 164中设置的N3隧道相关信息和相应会话的QoS相关信息(QoS简档)的消息(S1602和S1603)。已经接收到用于设置PDU会话的UP连接的消息的(R)AN可以通过与UE 161一起执行包括RRC连接重新配置的操作来分配必要的基站资源(S1604)。
由(R)AN 162生成的N3隧道相关的信息可以通过AMF 163再次传送到SMF 165(S1605和S1606)。然后，SMF 165可以向相应会话的锚UPF 164发送包括从(R)AN 162接收的N3隧道相关信息的会话修改消息，以完成N3隧道设置(S1607a和S1607b)。
在实施例中，将描述终端在PDU会话建立过程中包括多个UPF的情况。如图17所示，操作S1701包括UE 171生成新PDU会话ID并通过NAS信令将其传送到AMF 173以便开始PDU会话建立的处理。在操作S1702，AMF 173从接收的NAS消息中识别出PDU会话ID是新的，并选择SMF 175用于管理相应的会话。在操作1703，AMF 173将NAS信令消息转发到所选择的SMF175。在操作S1704a和S1704b，SMF 175从用户数据管理服务器(UDM)176获取订阅信息，以便识别用于该会话的订阅信息。可以不执行此处理。
在操作S1705，SMF 175可以通过UPF选择来选择多个锚UPF 174a和174b。操作S1706a、S1706B、S1707a和S1707b包括设置与新选择的多个UPF的会话的处理。操作S1708示出了SMF 175将用于会话设置的信令发送到AMF 173的过程。该信令可以包括到UE 171的NAS消息和到(R)AN 172的N2消息。
在操作S1707a和S1707b，在IPv4会话类型的情况下，NAS消息可以包括PDU会话建立接受和用于会话的IP地址，并且N2消息可以包括关于锚UPF中的N3隧道(例如，隧道ID)设置的信息。
此外，在操作S1708，如果确定N9隧道设置是必要的，则SMF 175可以向AMF 173发送包括用于请求关于UE位置的通知的指示的N11消息。已经接收到用于UE位置通知的指示的AMF 173可以将该信息存储在由AMF自身管理的会话相关上下文中。
在操作S1709，AMF 173将N2消息和NAS消息传送到(R)AN 172，并且(R)AN 172包括从接收的N2消息设置锚UPF 174a的隧道的处理。在操作S1710，(R)AN 172包括执行与UE171的会话的DRB设置并将NAS消息传送到UE 171的处理。通过操作S1711，(R)AN 172包括一个处理，即，向AMF173发送对于在步骤S1709执行的信令的ACK，包括由(R)AN自身设置的N3隧道信息。
在操作S1712，AMF 173将从(R)AN 172接收的N3隧道信息传送到SMF 175，并且在操作S1713，SMF 175将由(R)AN 172生成的N3隧道信息传送到作为N3隧道的端点的UPF1174a。通过这种方式，完成了用于数据传输的N3隧道设置。通过操作S1714，锚UPF 174b获取N9隧道设置的所有隧道相关信息以完成N9隧道设置。
当通过操作S1715完成会话的所有UP连接时，可以另外将信令发送到AMF 173。如果SMF 175在先前操作中没有请求关于UE位置的通知，则它此时可以向AMF 173请求该通知。此后，在IPv6PDU会话类型的情况下，SMF 175可以生成包括新分配的IP前缀信息的路由器广告消息，并且可以经由锚UPF 174b通过UP信令将该消息传送到UE 171。
在实施例中，将描述在处于CM-IDLE状态的终端移动的情况下关于由多个UPF组成的PDU会话的N9隧道释放操作。图18示出了与该实施例有关的过程。操作S1801包括AMF 183将N11消息传送到已请求SMF 185通知UE位置改变的SMF 185的处理。操作S1802包括基于从AMF 183通知的UE位置来确定UE是否属于UPF1 184a的服务区域的处理，以及如果确定UE偏离了UPF1 184a的服务区域、则释放先前设置的N9隧道的处理。
通过操作S1803a、S1803b、S1804a和S1804b，SMF 185与作为N3隧道的端点的UPF1184a和作为锚UPF的UPF2 184b交换用于释放N9隧道的信令。在这种情况下，对于下行链路数据缓冲，SMF与锚UPF 184b执行会话修改处理，并且与作为N3隧道的端点的UPF1 184a执行会话释放处理。另外，如果确定在新的UE位置中需要N9隧道设置，则SMF 185可以执行选择适合于新UE位置的UPF以及设置锚UPF 184b和新N9隧道的处理。如果没有新设置用于PDU会话的N9隧道，则SMF 185可以发送N11消息，该消息包括用于请求不再从AMF 183接收关于UE位置改变的通知的消息(S1805)。
图19示出了通过选择适合于新UE位置的UPF来设置锚UPF和新N9隧道的过程。
更具体地，AMF 193发送用于向SMF 195通知UL位置的N11消息(S1901)，并且SMF195基于此确定用于PDU会话的N9隧道的释放(S1902)。此外，SMF 195选择UPF，并在操作S1904a和S1904b与锚UPF执行PDU会话修改过程。
此外，在操作S1905a和S1905b，SMF 195利用新选择的UPF2 194c执行会话设置处理，并且在操作S1906a和S1906b，SMF 195与现有UPF1 194a执行会话释放处理。此后，SMF195可以通过N11消息向AMF 193通知UPF改变(S1907)。
在实施例中，除了UE位置信息之外，还根据另一条件执行N9隧道维持/释放和改变的过程。作为示例，该处理可以包括改变分配给PDU会话的QoS简档。另外，与N9隧道的维持/释放和改变有关的管理方案可以接收构成N9隧道的UPF的动态负载状态作为要执行的输入。另外，与N9隧道的维持/释放和改变有关的管理方案可以接收UPF功能性/能力作为要执行的输入。另外，与N9隧道的维持/释放和改变有关的管理方案可以接收UE移动模式作为要执行的输入。
图20是示出根据实施例的在SMF接收关于由多个UPF组成的PDU会话释放N9隧道的触发条件的情况下释放N9隧道的操作的图。
更具体地，SMF可以接收处于CM-IDLE状态下的UE的触发条件的改变(S2001)。基于此，SMF可以确定是否维持用于PDU会话的N9隧道(S2002)。作为示例，SMF可以根据改变的触发条件确定维持N9隧道(S2003)，并且与此不同，SMF可以根据改变的触发条件确定释放N9隧道或者重新建立新的I-UPF和N9隧道(S2004)。
图21是根据本发明的实施例的网络中的SMF的框图。
如图21所示，根据本公开的SMF实体可以包括收发器2110、存储器2130和与收发器2110和存储器2130耦合的控制器2120。
在实施例中，控制器2120被配置为控制收发器2110向接入和移动性管理功能(AMF)实体发送请求关于处于空闲状态的终端的位置改变通知的第一消息，从AMF实体接收包括关于改变的终端位置的信息的第二消息。并且，控制器2120被配置为基于第二消息确定是否维持包括在终端的PDU会话中的多个用户平面功能(UPF)中的至少一个。
图22是根据本发明的实施例的网络中的AMF的框图。
如图22所示，根据本公开的AMF实体可以包括收发器2210、存储器2230和与收发器2210和存储器2230耦合的控制器2220。
在实施例中，控制器2220被配置为控制收发器2210从会话管理功能(SMF)实体接收请求处于空闲状态的终端的位置改变通知的第一消息，以及如果检测到终端的位置改变，则基于第一消息向SMF实体发送包括关于改变的终端位置的信息的第二消息，其中第二消息被SMF实体用于确定是否维持包括在用于终端的PDU会话中的多个用户平面功能(UPF)中的至少一个。
图23是根据本发明的实施例的网络中的终端的框图。
如图23所示，根据本公开的终端可以包括收发器2310、存储器2330和与收发器2310和存储器2330耦合的控制器2320。
收发器2310可以向基站发送信号/从基站接收信号，该基站与根据本公开的SMF的AMF/UPF进行通信。该信号可以包括控制信息和数据。而且，控制器2320可以控制一系列处理，使得终端可以根据本公开的实施例操作。
尽管已经在说明书和附图中描述了本公开的实施例，但是这些仅用作一般含义以帮助本领域普通技术人员获得对本公开的全面理解，并且不限制本公开的范围。对于本公开所属领域的普通技术人员显而易见的是，除了本文公开的实施例之外，基于本公开的技术构思可以进行各种修改。此外，如果需要，各个实施例可以彼此组合以进行操作。
尽管已经用各种实施例描述了本公开，但是可以向本领域技术人员建议各种改变和修改。本公开旨在包含落入所附权利要求范围内的改变和修改。

Claims (20)

1.一种由通信系统中的会话管理功能(SMF)实体执行的方法，该方法包括：
基于用户平面功能(UPF)的服务区域确定特定区域；
向接入和移动性管理功能(AMF)实体发送用于请求关于所述特定区域的终端位置的信息的第一消息；
从AMF实体接收包括所述关于所述特定区域的终端位置的信息的第二消息；
基于所述关于所述特定区域的终端位置的信息，识别所述终端是否已经移出所述UPF的服务区域；以及
在所述终端已经移出所述UPF的服务区域的情况下，确定是否维持所述UPF。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
在确定不维持所述UPF的情况下，移除所述UPF和锚UPF之间的隧道。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：
在另一UPF和所述锚UPF之间分配隧道。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，基于动态负载或关于所述终端位置的信息中的至少一个确定所述另一UPF。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述终端进入连接管理(CM)空闲状态的情况下，与所述UPF相关联的协议数据单元(PDU)会话的用户平面(UP)连接被停用，并且
其中，在与所述UPF相关联的所述PDU会话的UP连接被停用的情况下，数据无线电承载和基站和所述UPF之间的隧道被停用。
6.一种由通信系统中的接入和移动性管理功能(AMF)实体执行的方法，该方法包括：
从会话管理功能(SMF)实体接收用于请求关于特定区域的终端位置的信息的第一消息，所述特定区域由SMF实体基于用户平面功能(UPF)的服务区域确定；
基于第一消息识别所述特定区域的终端位置；和
向SMF实体发送包括关于所述特定区域的终端位置的信息的第二消息，
其中，关于所述特定区域的终端位置的信息被SMF实体用来识别所述终端是否已经移出所述UPF的服务区域，以及
其中，在所述终端已经移出所述UPF的服务区域的情况下，SMF实体确定是否维持所述UPF。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在SMF实体确定不维持所述UPF的情况下，SMF实体移除所述UPF和锚UPF之间的隧道。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，SMF实体在另一UPF和所述锚UPF之间分配隧道。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述另一UPF由SMF实体基于动态负载或关于所述终端位置的信息中的至少一个来确定。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述终端进入连接管理(CM)空闲状态的情况下，与所述UPF相关联的协议数据单元(PDU)会话的用户平面(UP)连接被停用，并且
其中，在与所述UPF相关联的所述PDU会话的UP连接被停用的情况下，数据无线电承载和基站和所述UPF之间的隧道被停用。
11.一种通信系统中的会话管理功能(SMF)实体，包括：
收发器；和
控制器，其与所述收发器耦合，并被配置为控制以：
基于用户平面功能(UPF)的服务区域确定特定区域；
向接入和移动性管理功能(AMF)实体发送用于请求关于所述特定区域的终端位置的信息的第一消息；
从AMF实体接收包括关于所述特定区域的终端位置的信息的第二消息；
基于所述关于所述特定区域的终端位置的信息，识别所述终端是否已经移出所述UPF的服务区域；以及
在所述终端已经移出所述UPF的服务区域的情况下，确定是否维持所述UPF。
12.根据权利要求11所述的SMF实体，其中，所述控制器还被配置为，在确定不维持所述UPF的情况下，移除所述UPF和锚UPF之间的隧道。
13.根据权利要求12所述的SMF实体，其中，所述控制器还被配置为控制在另一UPF和所述锚UPF之间分配隧道。
14.根据权利要求13所述的SMF实体，其中，基于动态负载或关于所述终端位置的信息中的至少一个来确定所述另一UPF。
15.根据权利要求11所述的SMF实体，其中，在所述终端进入连接管理(CM)空闲状态的情况下，与所述UPF相关联的协议数据单元(PDU)会话的用户平面(UP)连接被停用，并且
其中，在与所述UPF相关联的所述PDU会话的UP连接被停用的情况下，数据无线电承载和基站和所述UPF之间的隧道被停用。
16.一种通信系统中的接入和移动性管理功能(AMF)实体，包括：
收发器；和
控制器，其与所述收发器耦合，并被配置为控制以：
从会话管理功能(SMF)实体接收用于请求关于特定区域的终端位置的信息的第一消息，所述特定区域由SMF实体基于用户平面功能(UPF)的服务区域确定；
基于第一消息识别所述特定区域的终端位置；和
向SMF实体发送包括关于所述特定区域的终端位置的信息的第二消息，
其中，关于所述特定区域的终端位置的信息被SMF实体用来识别所述终端是否已经移出所述UPF的服务区域，以及
其中，在所述终端已经移出所述UPF的服务区域的情况下，SMF实体确定是否维持所述UPF。
17.根据权利要求16所述的AMF实体，其中，在SMF实体确定不维持所述UPF的情况下，SMF实体移除所述UPF和锚UPF之间的隧道。
18.根据权利要求17所述的AMF实体，其中，SMF实体在另一UPF和所述锚UPF之间分配隧道。
19.根据权利要求18所述的AMF实体，其中，所述另一UPF由SMF实体基于动态负载或关于所述终端位置的信息中的至少一个来确定。
20.根据权利要求16所述的AMF实体，其中，在所述终端进入连接管理(CM)空闲状态的情况下，与所述UPF相关联的协议数据单元(PDU)会话的用户平面(UP)连接被停用，并且
其中，在与所述UPF相关联的所述PDU会话的UP连接被停用的情况下，数据无线电承载和基站和所述UPF之间的隧道被停用。
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