CN111512650B - 紧急网络切片和用于在分组交换通信网络中处理紧急通信的方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种用于在通信网络，特别是本地公共陆地移动网络(PLMN)(200)中处理紧急消息(204)的方法，该方法包括：由用户装备(UE)将紧急消息(204)传送到通信网络(200)的网络切片(240)的接入网络实体(241、242)，其中，紧急消息(204)包括紧急标识符(E_ID)；由通信网络(200)的网络切片(240)的接入网络实体(241、242)基于E_ID来检测紧急消息(204)与紧急情况有关；基于紧急检测来将紧急消息(204)转发到通信网络(200)的紧急网络切片(250)；以及由紧急网络切片(250)在UE(202)与公共安全应答点(PSAP)(260)之间建立通信链路以处理紧急消息(204)的。

Description

紧急网络切片和用于在分组交换通信网络中处理紧急通信的 方法
技术领域
本发明涉及紧急网络切片和用于在分组交换通信网络中、特别是在本地通信网络中处理紧急通信的技术。本发明进一步涉及处理用于受访通信网络中的漫游用户装备(UE)的紧急消息。
背景技术
全球运营商目前正在准备向5G网络过渡。为了支持针对5G所规划的广泛服务，计划建立称为下一代核心或NG核心的新核心网。其结构例如在3GPP 的技术规范TS 23.501(V1.5.0)中描述。它规定了用于设计和操作5G面向服务的核心网的要求。
面向服务的5G核心网基于5G应该支持具有非常不同的性能要求的非常不同的服务的前提。标识出了针对5G的三种不同的服务类别：1)增强型移动宽带(eMBB)、2)大规模机器类型通信(mMTC，也称为IoT物联网)和3) 超低等待时间(UR-LLC)通信。
这包括诸如工业控制、增强现实(AR)或增强现实/虚拟现实(VR)和联网汽车之类的使用情形或应用场景。目标是使用端到端的网络切片来在物理网络基础设施上映射和支持这些不同的服务和技术。以此方式，运营商可以在国外网络区段中运营新的服务，并将其网络插入到新的产业价值链。
紧急呼叫通常借助于VoIP系统的本地实例来进行，其将这些紧急呼叫路由到所指派的公共安全应答点(PSAP)。漫游的情形中的一个问题是紧急呼叫总是必须由本地网络来处理。
发明内容
本发明的目的是提供一种概念以解决上述问题，特别是改进在本地通信网络中对UE(例如，对受访PLMN中的漫游UE)的紧急呼叫的服务，并且由此提高紧急服务的性能和灵活性，尤其是在上述5G通信网络中漫游时。
本发明的又一目的是引入一种用于简化关于紧急服务的5G漫游架构的新系统架构。
上述和其他目的是通过独立权利要求的主题内容来实现的。进一步的实现形式从从属权利要求、说明书和附图中是明显的。
本公开基于以下思想：提供紧急呼叫切片(其可以由RAN和核心网切片组成)，以便紧急呼叫不离开该切片，并且可以在本地优先处理和路由。紧急呼叫可以经由VoIP服务来传送。
以下呈现的方法和系统可以是各种类型。所描述的个体元件可由硬件或软件组件来实现，例如可以由通过各种技术制造并且包括例如半导体芯片、ASIC、微处理器、数字信号处理器、集成电路、电子光学电路和/或无源组件的电子组件来实现。
以下呈现的设备、系统和方法能够通过通信网络来传送信息。术语通信网络或通信网络指代在其上发生信号的传输的技术基础设施。通信网络基本上包括其中信号的传输和交换在移动无线电网络或固定网络的固定设备和平台之间进行的交换网络，以及其中信号的传输在网络接入设备与通信终端之间进行的接入网络。通信网络可包括移动无线电网络的组件以及固定网络的组件两者。在移动网络中，接入网络也被称为空中接口，并且包括例如带有移动天线以建立到如上所述的通信终端(例如，移动电话或带有移动适配器的移动设备或机器终端)的通信的基站(B节点、演进型B节点、无线电蜂窝小区)。在固定网络中，接入网络包括例如DSLAM(数字订户线接入复用器)，以基于导线来连接多个参与者的通信终端。经由交换网络，通信可被传递到其他网络，例如其他网络运营商(例如外国网络)。
下面提出的通信网络可包括各种技术和网络标准，例如根据5G系统架构。这包括网络切片的概念。网络切片是一种虚拟网络架构，其使用与固定网络中的软件定义联网(SDN)和网络功能虚拟化(NFV)相同的原理。SDN和NFV 被用于通过将传统的网络架构划分为可被链接在一起(甚至通过软件)的虚拟元素来提供更大的网络灵活性。
网络切片允许在公共物理基础设施上创建多个虚拟网络。这些虚拟网络然后被适配于应用、服务、设备、客户或运营商的特定需求。
每个虚拟网络(网络切片)包括一组独立的逻辑网络功能，这些功能支持特定使用情形的需求，其中“逻辑”指代软件。
这些虚拟网络或网络切片中的每一者被优化，以使用相应的片段来为特定的服务和话务提供资源和网络拓扑。诸如速度、容量、连接性和覆盖之类的特征被分配以满足每个使用情形的特定需求，但是功能组件也可以跨不同的网络切片共享。
每个网络切片可被完全隔离，以使得没有网络切片可干扰另一网络切片中的话务。这降低了引入和操作新服务的风险，并且还支持迁移，因为新技术或架构可以在隔离的切片上启动。它也会影响安全性，因为如果网络攻击破坏了切片，该攻击就被遏制，并且不能扩散到该切片之外。
每个网络切片配置有自己的网络架构、工程机制和网络部署。为此，每个网络切片可接收可由网络运营商或客户取决于应用来控制的管理能力。网络切片可被独立地管理和编排。
在漫游场景中，当开始通信终端(即，移动终端，诸如自动驾驶汽车或无人机之类的机器终端(本文中也被称为用户装备(UE))的操作时，在UE位于受访网络或外部通信网络的情况下，当前复杂的规程是必要的。该规程是必要的，以便从归属通信网络(也被表示为归属PLMN(公共陆地移动网络)) 获取UE的因用户而异的数据并通知UE。UE的这些因用户而异的数据可例如包括UE在受访PLMN中的注册和/或认证数据，诸如标识和电话号码，例如IMSI(国际移动订户身份)或IMEI(国际移动装备身份)或SIM ID(订户身份模块身份)。此外，为了登录到受访网络(也称为受访PLMN)，受访PLMN 的所允许能力和/或策略(例如网络技术)对某些服务的支持等是需要的。
根据第一方面，本发明涉及一种用于在通信网络、特别是本地公共陆地移动网络(PLMN)中处理紧急消息的方法，该方法包括：由用户装备(UE)向通信网络的网络切片的接入网络实体传送紧急消息，其中该紧急消息包括紧急标识符(E_ID)；由通信网络的网络切片的接入网络实体基于E_ID来检测该紧急消息与紧急情况相关；基于紧急检测来将该紧急消息转发到通信网络的紧急网络切片；以及由紧急网络切片在UE与公共安全应答点(PSAP)之间建立通信链路以处理该紧急消息。
这提供了紧急网络切片表示为紧急呼叫保留的特定网络资源的优点。因此，可以更快地处理紧急情况，因为特定资源对于这些紧急呼叫是可用的。因此提供了紧急呼叫切片(其可以由RAN和核心网切片组成)，以便紧急呼叫不必离开该切片，并且可以在本地优先处理和路由。紧急呼叫可以经由VoIP 服务进行传送。
在示例性实现中，该方法包括：经由通信网络的网络切片的接入网络实体与紧急网络切片的接入网络实体之间的专用通信接口(E1、E2)来将紧急消息转发到紧急网络切片。
这提供了为传送和处理紧急呼叫保留特定接口的优点。这改进了响应时间，因为紧急消息可穿越整个网络中的任何拥塞或过载。在示例性实现中，该方法包括：在通信网络的接入网络实体、特别是在无线电接入网(RAN)实体或在AMF实体中配置路由表，以用于将紧急消息转发到紧急网络切片。这提供了路由表可以加快紧急消息的转发的优点。例如，基于紧急消息中的紧急标识符E_ID，路由表可以从正常消息路由中取消紧急消息的路由(deroute)。这加快了紧急消息处理。在示例性实现中，该方法包括：基于UE的身份(UE ID)和专用通信接口(E1、E2)的标识符来在路由表中创建UE与紧急网络切片之间的路由，其中UE ID包括在紧急消息中，并且专用通信接口(E1、E2) 的标识符是已知的。
这提供了可以非常高效地创建路由表中的路由的优点，因为仅需要由紧急消息传输的UE ID和在相应网络实体中已知的接口标识符来创建这些路由。替换地，UE ID可以由UE所连接到的网络切片的接入网络元件检测，例如由AMF 实体的RAN实体来检测。
在示例性实现中，该方法包括：相对于路由表中未被定向到紧急网络切片的其他路由，增加UE与紧急网络切片之间的路由的优先级。
这提供了紧急消息可以比任何其他消息更快地处理的优点。
在示例性实现中，该方法包括：由通信网络的网络切片的接入网络实体向 UE传送切换消息，其中该切换消息请求UE连接到被配置成处理紧急消息的紧急网络切片的特定RAN实体。
这提供了可以建议UE连接到具有足够空闲资源用于紧急呼叫或消息的快速处理的特定RAN实体的优点。因此，可以非常高效地处理和服务紧急情况。
在该方法的示例性实现中，紧急网络切片的特定RAN实体是通信网络的专用紧急RAN实体，或者由通信网络的网络切片的接入网络实体的RAN资源形成，该RAN资源被保留用于处理紧急消息。
这提供了通信网络的设计可被灵活处理的优点。服务网络切片的通常的 RAN实体具有为紧急情况保留的特定资源部分，或者(例如，紧急网络切片的)特定RAN实体被用于服务紧急消息。
在示例性实现中，该方法包括：由通信网络的接入网络实体检测紧急消息来自漫游UE，其中该检测基于包括在紧急消息中的UE的身份(UE ID)；以及将来自漫游UE的紧急消息转发到紧急网络切片，以处理通信网络中的紧急消息。
这提供了对于漫游UE而言紧急消息在本地PLMN中(即，在受访PLMN 中)处理，而无需联系其归属PLMN的优点。这加快了紧急情况处理。
在示例性实现中，该方法包括：由通信网络的接入网络实体检测UE的位置以获得位置标识符，特别是UE的位置区域代码(LAC)或跟踪区域代码 (TAC)；以及将紧急消息连同位置标识符一起转发到紧急网络切片。
这提供了用户(UE)的位置可被自动检测的优点。因此用户的帮助或协助是不必要的。这使得紧急解决方案更加高效。
在示例性实现中，该方法包括：由紧急网络切片基于E_ID来确定用于实现IP语音功能性的特定IP多媒体子系统(IMS)应用功能(AF)；以及由紧急网络切片基于特定的IMSAF来建立UE与PSAP之间的通信链路。这提供了呼叫消息可被转发以用于协助解决紧急情况的优点。
在示例性实现中，该方法包括：由紧急网络切片基于UE的位置和紧急消息的类型来从多个PSAP中确定用于处理紧急消息的PSAP。
这提供了合适的PSAP(例如，靠近用户的PSAP)可被检测到的优点。这加快了解决紧急情况。
根据第二方面，本发明涉及一种通信网络、特别是本地通信网络的紧急网络切片，该紧急网络切片包括：网络接入实体，特别是AMF实体，其被配置成：经由通信网络从用户装备(UE)接收紧急消息，其中该紧急消息包括紧急标识符(E_ID)和UE的身份(UE ID)；以及基于E_ID和UE ID来在UE 与公共安全应答点(PSAP)之间建立通信链路以处理该紧急消息。
此种紧急网络切片表示为紧急呼叫保留的特定网络资源。因此，通过这种紧急网络切片，紧急情况可被更快地处理，因为特定资源对于这些紧急呼叫是可用的。因此提供了紧急呼叫切片(其可以由RAN和核心网切片组成)，以便紧急呼叫不必离开该切片，并且可以在本地优先处理和路由。紧急呼叫可以经由VoIP服务来传送。
在紧急网络切片的示例性实现中，网络接入实体被配置成：基于E_ID来确定用于实现IP语音功能性的特定IP多媒体子系统(IMS)应用功能(AF)；以及基于特定的IMS AF来建立UE与PSAP之间的通信链路。
这提供了呼叫消息可被转发以用于协助解决紧急情况的优点。
根据第三方面，本发明涉及一种通信网络的接入网络实体，特别是本地通信网络的网络切片的接入网络实体，该接入网络实体包括：通信接口，其被配置成从用户装备(UE)接收紧急消息并将该紧急消息传送到通信网络的紧急网络切片，其中该紧急消息包括紧急标识符(E_ID)；以及处理器，其被配置成基于E_ID来检测紧急消息与紧急情况有关，并基于紧急检测经由通信接口来将紧急消息转发到紧急网络切片。
这样的接入网络实体提供的优点是，它可以高效地将紧急消息转发到表示为紧急呼叫保留的特定网络资源的紧急网络切片。因此，通过这样的接入网络实体(连同紧急网络切片)，紧急情况可被更快地处理，因为特定资源对于这些紧急呼叫是可用的。因此提供了紧急呼叫切片(其可以由RAN和核心网切片组成)，以便紧急呼叫不必离开该切片，并且可以在本地优先处理和路由。紧急呼叫可以经由VoIP服务来传送。
在示例性实现中，接入网络实体包括路由表，该路由表被配置成存储用于将紧急消息转发到紧急网络切片的路由。
这提供了路由表可以加快紧急消息的转发的优点。例如，基于紧急消息中的紧急标识符E_ID，路由表可以从正常消息路由中取消紧急消息的路由。这加快了紧急消息处理。
在接入网络实体的示例性实现中，处理器被配置成：相对于路由表中的未被定向到紧急网络切片的其他路由，增加路由表中的被定向到紧急网络切片的路由的优先级。这提供了紧急消息可以比其他消息更快地处理的优点。
根据第四方面，本发明涉及一种通信系统，特别是5G通信系统，其包括：包括根据第三方面的网络实体的通信网络的网络切片；以及根据第二方面的紧急网络切片。
这样的通信系统提供了紧急网络切片表示为紧急呼叫保留的特定网络资源的优点。因此，可以更快地处理紧急情况，因为特定资源对于这些紧急呼叫是可用的。因此提供了紧急呼叫切片(其可以由RAN和核心网切片组成)，以便紧急呼叫不必离开该切片，并且可以在本地优先处理和路由。紧急呼叫可以经由VoIP服务来传送。
根据第五方面，本发明涉及一种包括程序代码的计算机程序产品，该程序代码在计算机或处理器上被执行时用于执行根据本发明的第一方面的方法。
本发明的各实施例可以在硬件和/或软件中实现。
附图的简要说明
本发明的进一步实施例将参照以下附图来描述，其中：
图1示出了解说5G通信网络100的系统架构的示意图；
图2示出了解说根据本公开的具有本地网络切片240和紧急网络切片250 的示例性本地通信网络200(例如，受访通信网络)的示意图；
图3示出了根据本公开的本地网络切片240的示例性接入网络实体300 (例如，RAN实体241或AMF实体242)的框图；以及
图4示出了解说根据本公开的用于在通信网络中处理紧急消息的示例性方法400的示意图。
实施例的具体描述
在以下的详细描述中，参考形成本公开的一部分的附图，并且其中藉由解说示出了可以放置本发明的具体方面。应理解，可利用其他方面并且可以做出结构或者逻辑改变，而不脱离本发明的范围。因此，以下详细描述不应按照限制的意义来理解，如本发明的范围由所附权利要求来限定。
例如，应理解，与所述方法相关的公开对于被配置成执行该方法的相应设备或系统也可以是真的，反之亦然。例如，如果描述了特定的方法步骤，则相应的设备可包括执行所描述的方法步骤的单元，即使在附图中未显式地描述或解说此种单元。此外，应理解，除非另有特别说明，否则本文所描述的各种示例性方面的特征可以彼此组合。
以下描述了网络实体，诸如网络接入实体和此类网络接入实体或无线电接入网(RAN)实体的功能。网络接入实体实现通信网络中的接入和移动性管理。经由网络接入实体，具有其身份(UE ID)的通信终端可以在通信网络中注册并接收建立通信连接的准许。例如，在5G通信网络中，网络接入实体可以是表示接入和移动性管理功能的AMF(接入和移动性管理功能)。它管理接入和移动性控制。AMF还可包括网络切片选择功能性。对于无线接入而言，不需要移动性管理。网络接入实体可以是例如4G通信网络中的MME(移动性管理实体)。MME是LTE(长期演进)移动无线电标准的网络组件，它执行寻呼的功能以建立呼叫和一般通信链路以及用于控制目的的信令。MME形成核心网和接入网之间的链路。MME管理与之连接的无线电蜂窝小区中的所有移动通信终端的位置。在LTE系统中，若干蜂窝小区通常被合并以形成跟踪区域。MME的管理区域可被划分为若干跟踪区域。
无线电接入网(RAN)是移动电信系统的一部分。它实现无线电接入技术 (RAT)。从概念上讲，它驻留在诸如移动电话、计算机或任何远程受控的机器之类的设备之间，并提供与其核心网(CN)的连接。取决于标准，移动电话和其他无线连接设备可被变化地称为用户装备(UE)、终端装备、移动站 (MS)等。RAN功能性通常由驻留在核心网以及用户装备两者中的RAN实体(例如硅芯片)来提供。无线电接入网类型的示例有GERAN、GSM无线电接入网(包括EDGE分组无线电业务)、UTRAN、UMTS无线电接入网、 E-UTRAN、LTE无线电接入网和5GRAN。RAN实体可例如包括基站，例如 B节点或演进型B节点或具有5G能力的无线电蜂窝小区。
网络接入实体进一步提供首先与先前未知的安全设备建立安全关系的技术功能，以便随后能够在设备本身和网络接入功能的网络应用功能(NAF)中安装安全元件(密钥)。例如，Diameter和超文本传输协议(http)协议可被使用。例如，SOAP而非diameter可被用在BSF与NAF之间。
这种通用安全关系的维护中所涉及的是以下功能元件：终端，例如移动电话，即想要使用特定服务的用户装备(UE)；提供服务的应用服务器，例如用于移动电视、VoLTE、VoIP、FTP数据传输、媒体流送、互联网浏览等的应用服务器；网络应用功能(NAF)；网络接入实体本身，它在UE和NAF以及归属网络的数据库(例如，HSS归属订户服务器(HSS)或UDR、(移动) 网络提供商的统一数据存储库(其管理其终端用户的相应的因用户而异的简档))之间建立安全关系。
在终端已经向其请求了服务接入之后，网络接入实体的网络接入特征被应用服务器(NAF)参考。由于应用服务器此时尚未知道该终端，所以它首先将此参照到网络接入功能。终端和网络接入功能现在相互认证；例如，这可以借助于AKA协议(认证和密钥协议)和通过向归属网络的归属订户服务器(HSS) 或UDR数据库查询网络接入功能来进行。随后，网络接入功能和终端(UE) 商定要被用于与应用服务器(NAF)进行加密数据交换的会话密钥。如果终端现在再次转向应用服务器，则它可以从网络接入功能获取会话密钥和因用户而异的数据两者，并开始与终端(UE)的数据交换。恰适的会话密钥被用于加密保护。
终端和网络接入实体之间的安全关系本身从来没有离开(移动)网络运营商的主权，只有从该安全关系(密钥)中导出的数据才能被应用查询和使用。
具体地，本公开中描述的网络实体旨在促成紧急呼叫的服务，特别是在用于建立通信终端的漫游连接的漫游场景中，如下文在本公开中所描述的。
图1示出了解说5G通信网络100的系统架构的示意图。5G系统架构100 包括图1的各个框中所解说的网络功能。
UE(用户装备)框130表示用户装备或客户端或移动通信设备，其可由订户操作以在5G网络中发起通信，即开始通信(移动发起，MO)或接受(移动终止，MT)。UE也可以在没有用户交互的情况下发起通信，例如，它可以是机器终端，例如，汽车、机器人或其他设备。框(R)AN((无线电)接入网)131表示UE 130获得对5G通信网络的接入的(无线电)接入网。当接入网131是无线网络时，UE 130和(R)AN之间的接口是空中接口，或者当接入网是有线网络时是有线接口。
接入和移动性管理功能(AMF)框140表示接入和移动性管理功能。它管理UE的接入和移动性功能。AMF还可包括网络切片选择功能性。对于无线接入而言，不需要移动性管理。
会话管理功能(SMF)框141表示会话管理功能。它根据网络策略来建立会话和管理它们。
用户面功能(UPF)框132表示用户面功能。根据服务类型，UPF可被应用于各种配置和位置。
策略控制功能(PCF)框142表示策略控制功能。它提供包括网络切片、漫游和移动性管理的策略框架。这对应于4G系统中的PCRF的功能性。
框UDM(统一数据管理)152提供共享数据管理。这保存订户数据和简档。这相当于4G系统中的HSS的功能性，但被用于NG核心网中的移动和有线接入两者。
框DN(数据网络)133提供在其上传送数据(例如，从一个UE传送到另一个UE)的数据网络。
框AUSF(认证服务器功能)151提供认证功能性，用户或UE可以使用该认证功能性来登录到网络。
AF(应用功能)框143提供使得能够执行某些服务的应用功能。NSSF框 (网络切片选择功能)150提供选择特定网络切片的功能。
图1中示出的5G系统架构表示NG(下一代)网络的结构，它由网络功能(NF)和连接这些NF的参考点组成。UE 130被连接到无线电接入网(RAN) 131或接入网(AN)131。另外，UE130被连接到接入和移动性功能(AMF) 140。RAN 131表示使用新的RAT和高级LTE技术的基站，而AN 131是具有非3GPP接入的一般基站，例如WiFi接入点。下一代核心网100包括各种网络功能(NF)。在图1中，有七个下一代核心NF，即(1)AMF 140、(2) 会话管理功能(SMF)141、(3)策略控制功能(PCF)142、(4)应用功能 (AF)143、(5)认证服务器功能(AUSF)151、(6)用户面功能(UPF) 132和(7)用户数据管理(UDM)152。
网络功能(NF)表示从下一代或NG中的3GPP继承的处理功能。它既有功能行为，又充当接口。NF可以在专用硬件上实现为网络元件(或网络实体)，在专用硬件上实现为软件实例，或者在合适的平台(例如云基础设施)上实现为虚拟化功能。
AMF 140提供基于UE的认证、授权、移动性管理等。UE 130基本上被连接到单个AMF140，因为AMF 140独立于接入技术。这同样意味着，具有多个接入技术的UE 130仅被连接到单个AMF 140。
SMF 141负责会话管理并将IP地址分配给UE 130。另外，SMF 141选择UPF 132并控制UPF 132以用于数据传递。如果UE 130具有多个会话，则不同的SMF 141可与每个会话相关联以个体地控制它们，并且可能每个会话提供多个功能性。AF 143提供关于分组流的信息并将其提供给PCF 142，PCF 142 负责策略控制以确保服务质量(QoS)。基于该信息，PCF142将确定针对AMF 140和SMF 141的移动性和会话管理策略以正确地运行。
AUSF 151存储用于UE 130的认证的数据，而UDM 152存储UE 130的订阅数据。不是NG核心网100的一部分的数据网络DN 133提供因特网接入和运营商服务。
架构参考点视图可被用于表示下一代(NG)标准化中的详细消息流。参考点下一代N1 101被定义为UE 130与AMF 140之间的传输信令。用于AN 131 与AMF 140之间以及AN131与UPF 132之间的连接的参考点被称为N2 102 和N3 103。在AN 131与SMF 141之间没有参考点，但是在AMF 140与SMF 141之间有参考点N11 111。这意味着SMF 141由AMF 140控制。N4 104被 SMF 141和UPF 132使用，以允许用来自SMF 141的所生成的控制信号来设置UPF 132，并且UPF 132可以向SMF 141报告其状态。N9 109是用于不同的UPF 132之间的连接的参考点，而N14 114是不同的AMF 140之间的参考点。N15 115和N7 107被定义以便使PCF 142分别将其策略应用于AMF 140 和SMF 141。AMF 140需要N12 112来执行UE 130的认证。N8 108和N10 110 被定义，因为AMF 140和SMF 141需要UE 130的订阅数据。
下一代网络100旨在实现用户与控制或控制级的分离。用户级传送用户话务，而控制级传送网络上的信令。在图1中，UPF 132在用户面中，并且所有其他网络功能(即AMF140、SMF 141、PCF 142、AF 143、AUSF 151和UDM 152)在控制面中。用户面和控制面的分离保证了每个网络级别上资源的独立缩放。分离还允许以与控制面的功能分离的分布式方式来提供UPF 132。NG 架构100包括模块化功能。例如，AMF 140和SMF 141是控制面中的独立功能。单独的AMF 140和SMF 141允许独立的开发和缩放。如图1中所示，诸如PCF 142和AUSF151之类的其它控制面功能可被分离。图1中解说的模块化功能设计还使得下一代网络100能够灵活地支持各种服务。
每个网络功能都直接与另一个NF交互。在控制级，两个NF之间的一系列交互被定义为服务，以便它们可被重用。这种服务允许支持模块化。用户级支持诸如不同UPF 132之间的转发操作之类的交互。
下一代网络100支持类似于EPS(增强型分组交换)的漫游。有两种类型的应用场景：归属路由(HR)和本地分支(LBO)。下面将更详细地描述根据这里提出的概念来支持漫游和相应的会话管理的结构。
图2示出了解说根据本公开的具有网络切片240和紧急网络切片250的示例性通信网络200(例如，可以是针对漫游UE的受访通信网络的公共陆地移动网络(PLMN))的示意图。
通信网络200(例如公共陆地移动网络(PLMN))包括用于服务多个用户装备(UE)202的一个或多个网络切片240(为简单起见，图2中仅描绘了一个UE)和用于服务UE 202的紧急消息的紧急网络切片250。网络切片240 (本文中也被表示为本地PLMN网络切片240)和紧急网络切片250两者都可以具有如上关于5G系统架构的图1所描述的网络结构和功能性。通信网络200 可具有多个这样的网络切片240，然而出于简单起见，这里仅示出一个网络切片240。如图2中所示，网络切片240可以由切片标识符(切片ID)来寻址。本地PLMN网络切片240包括无线电网络接入(RAN)实体241和AMF实体 242，以及如以上关于图1所描述的其他网络实体。无线电网络接入(RAN) 实体241和AMF实体242都可被称为接入网络实体。通信网络200形成用于 UE的本地通信网络(或本地PLMN)，因为该网络200在UE 202的本地距离内，即本地PLMN 200的基站或接入点或无线电蜂窝小区在UE的无线覆盖范围内，并且UE能够连接到该本地PLMN 200。
紧急网络切片250包括(紧急)无线电网络接入(RAN)实体251、(紧急)AMF实体252、(紧急)SMF实体253、(紧急)用户面功能(UPF)254、 IP多媒体子系统(IMS)应用功能(AF)和如以上关于图1所描述的其他网络实体。AF IMS实体255可被用于建立语音呼叫256(例如基于VoIP)以服务紧急呼叫。紧急网络切片250被耦合到PSAP 260，PSAP 260可位于本地PLMN200内部或本地PLMN 200外部。无线电网络接入(RAN)实体241和AMF 实体242都可被称为接入网络实体。紧急网络切片250的AMF 252经由新的通信接口E1被耦合到本地PLMN网络切片240的RAN实体241，并且经由新的通信接口E2被耦合到本地PLMN网络切片240的AMF实体242。如以上关于图1所描述的，UE 202可经由空中接口203连接到本地PLMN网络切片 240的RAN实体241，或者经由N1接口连接到本地PLMN网络切片240的 AMF实体242。UE 202可进一步经由连接205连接到紧急网络切片250的RAN 实体251(或者也连接到AMF实体252)。UE202可将紧急消息204传送到本地PLMN网络切片240，例如通过拨打诸如“110”或“911”之类的紧急号码。
具体地，用于在通信网络中处理紧急消息204的方法包括以下步骤：
在第一步骤中，UE 202向接入网络实体(例如，通信网络200的网络切片240的RAN实体241或AMF实体242)传送紧急消息204。紧急消息204 包括紧急标识符(E_ID)，例如，诸如“110”或“911”之类的号码。
在第二步骤中，通信网络200的网络切片240的接入网络实体241、242 基于E_ID来检测紧急消息204与紧急情况相关。
在第三步骤中，由接入网络实体241、242基于紧急检测来将紧急消息204 转发到通信网络200的紧急网络切片250。
在第四步骤中，紧急网络切片250在UE 202与公共安全应答点(PSAP) 260之间建立通信链路以处理紧急消息204。
紧急消息204可经由接入网络实体(例如，通信网络200的网络切片240 的RAN实体241或AMF实体242)与接入网络实体(例如，如图2中所描绘的紧急网络切片250的AMF实体252)之间的专用通信接口(E1、E2)来转发到紧急网络切片250。
路由表可在通信网络200的网络切片240的接入网络实体(例如，RAN 实体241或AMF实体242)中被配置，以用于将紧急消息204转发到紧急网络切片250。在路由表中，路由可基于UE 202的身份UE ID(例如，SIM ID、 IMSI、IMEI、MAC地址或IP地址)和专用通信接口E1、E2的标识符(例如，相应接口E1、E2的MAC地址或网络地址)来在UE 202与紧急网络切片250 (例如，紧急网络切片250的AMF实体252)之间创建。UE ID可被包括在紧急消息204中，并且专用通信接口E1、E2的标识符是已知的。对于UE 202 与紧急网络切片250之间的该路由而言，可以相对于路由表中未被定向到紧急网络切片250的其他路由增加优先级。因此，紧急消息首先被处理。
在示例性实现中，接入网络实体，例如，网络切片240(本地PLMN NW 切片)的RAN实体241或AMF实体242向UE 202传送切换消息，该切换消息请求或指示UE 202连接205到被配置成处理紧急消息的紧急网络切片250 的特定RAN实体251。然后，UE紧急通信可经由优先级无线电和优先级核心网元件被定向到PSAP 260。紧急网络切片250的特定RAN实体251可以是通信网络200的专用紧急RAN实体251，或者可替换地由通信网络200的网络切片240或另一网络切片的接入网络实体241的RAN资源形成，该RAN资源被保留用于处理紧急消息。
在示例性漫游场景中，接入网络实体，例如网络切片240的RAN实体241 或AMF实体242可以检测紧急消息是否来自漫游UE 202。该检测可以基于包括在紧急消息204中的UE202的身份UE ID。如果检测到漫游场景，则可以将紧急消息204从漫游UE 202转发到紧急网络切片250，以用于在通信网络 200中处理紧急消息204。
通信网络200的网络切片240的接入网络实体(241、242)可以检测UE 的位置以获得位置标识符，特别是UE 202的位置区域代码(LAC)或跟踪区域代码(TAC)。紧急消息204可以与位置标识符一起被转发到紧急网络切片 250。紧急网络切片250可基于E_ID来确定用于实现IP语音功能性的特定IP 多媒体子系统(IMS)应用功能(AF)。紧急网络切片250可基于特定的IMS AF来建立UE与PSAP 260之间的通信链路。特别地，紧急网络切片250可基于UE的位置和紧急消息204的类型来从多个PSAP中确定用于处理紧急消息204的PSAP 260。
公共安全应答点(PSAP)是呼叫中心，它负责应答对于例如报警、消防和救护车服务的紧急电话号码的呼叫。训练有素的电话接线员通常也负责调度这些紧急服务。大多数PSAP能够定位座机呼叫的呼叫者位置，并且许多PSAP 还能处理移动电话位置，其中移动电话公司具有手机定位系统。一些人还使用语音广播，其中传出的语音邮件可被立刻发送到许多电话号码，以便提醒人们注意当地的紧急情况，诸如化学品泄漏或恶劣天气条件。
图2描绘了本地PLMN(或受访PLMN)的紧急网络切片250。这种紧急网络切片250包括网络接入实体252，特别是如图2中所描绘的AMF实体252，以及如以上针对图1中的系统架构所描述的其它网络元件。AMF实体252被配置成：经由通信网络200的网络切片240从用户装备(UE)202接收紧急消息204。紧急消息204包括紧急标识符(E_ID)和UE的身份(UE ID)。AMF 实体252被进一步配置成基于E_ID和UE ID来在UE与公共安全应答点 (PSAP)260之间建立通信链路，以处理紧急消息204。
AMF实体252被进一步配置成基于E_ID来确定用于实现IP语音功能性的特定IP多媒体子系统(IMS)应用功能(AF)，并基于该特定IMS AF来在 UE与PSAP 260之间建立通信链路。
以下，描述了用于处理紧急消息204的消息传输的示例性规程。
1)UE 202的用户拨打紧急号码，例如“110”或“911”。
2)UE 202检测紧急号码，并暂时禁用其他服务。
3)UE 202向本地受访PLMN 200发起紧急呼叫会话号码，并发信号通知紧急呼叫204。
4)紧急呼叫会话设置到达RAN 241，并继续到AMF 242。
5)AMF 242识别出这是紧急呼叫会话，并将呼叫路由到特定的紧急呼叫切片250；替换地：
5a)RAN 241识别出这是紧急呼叫会话，并将呼叫路由到本地PLMN 200 (针对进入的漫游者的VPLMN 200)的特定紧急呼叫切片250中的AMF 252。
6)AMF 242或紧急呼叫切片250中的AMF 252执行位置检测，即从何处发送呼叫、哪个SIM ID、IMEI、位置区域代码等。
7)在紧急呼叫切片250中，选择255特定的VoIP系统PSAP，并基于紧急呼叫的位置和类型来选择特定的PSAP 260。
8)紧急呼叫被路由到选定的PSAP 260。
9)在PSAP 260与UE 202之间建立通信路径。紧急呼叫被操作。
图3示出了根据本公开的示例性接入网络实体300，例如本地PLMN 200 的网络切片240的RAN实体241或AMF实体242的框图。接入网络实体300、 241、242包括通信接口302，该通信接口302被配置成从用户装备(UE)202 接收紧急消息204，并且被配置成将紧急消息204传送到通信网络240的紧急网络切片250，例如，如以上关于图2所描述的。紧急消息204包括紧急标识符(E_ID)。接入网络实体300进一步包括处理器301。该处理器301被配置成基于E_ID来检测紧急消息204与紧急事件相关，并且进一步被配置成如果基于E_ID检测到紧急情况，则经由通信接口302将紧急消息204转发到紧急网络切片250。如果紧急消息204中存在E_ID(例如特定的紧急号码，诸如“110”、“112”或“911”)，则可以检测到紧急情况。
接入网络实体300、241、242可包括如以上关于图2所描述的路由表，该路由表被配置成存储用于将紧急消息204转发到紧急网络切片250的路由。处理器301可被配置成相对于路由表中的未被定向到紧急网络切片250的其他路由，增加路由表中的被定向到紧急网络片250的路由的优先级。
在示例性实现中，如图2中所述，以下示例性功能可以由本地PLMN 200 来实现：
1)PSAP 260可以始终位于本地网络200中，即在受访PLMN中的漫游情况下。
2)匿名紧急呼叫是可能的，即在UE中没有SIM卡的情况下。
3)经认证的紧急呼叫是不必要的，任何紧急呼叫都可以被服务。
4)受访本地NW中的自己的切片可被安装用于紧急呼叫场景-特别是对于进入的漫游者。
5)具有优先级的紧急呼叫切片。
6)切片可以向UE指示哪些紧急号码可用或者UE 202已经存储了它们。
7)通过拨打紧急号码，UE 202经由紧急呼叫切片来发起紧急呼叫，网络检测该紧急呼叫。
此功能提供以下优点：紧急网络切片表示为紧急呼叫保留的特定网络资源。因此，可以更快地处理紧急情况，因为特定资源对于这些紧急呼叫是可用的。因此提供了紧急呼叫切片(其可以由RAN和核心网切片组成)，以便紧急呼叫不必离开该切片，并且可以在本地优先处理和路由。紧急呼叫可以经由 VoIP服务来传送。
图4示出了解说根据本公开的用于在通信网络，尤其是本地通信网络200 的网络切片中处理紧急消息的示例性方法400的示意图。
在第一步骤401中，方法400包括：由用户装备(UE)将紧急消息204 传送到通信网络200的网络切片240的接入网络实体241、242，其中紧急消息 204包括紧急标识符(E_ID)，例如，如以上关于图2和3所描述的。
在第二步骤402中，方法400包括：由网络切片240的接入网络实体241、 242基于E_ID来检测紧急消息204与紧急情况相关，例如，如以上关于图2 和3所描述的。
在第三步骤403中，方法400包括：基于紧急检测来将紧急消息204转发到通信网络200的紧急网络切片250，例如，如上文关于图2和3所描述的。
在第四步骤404中，方法400包括：由紧急网络切片250建立UE 202与公共安全应答点(PSAP)260之间的通信链路，以用于处理紧急消息204，例如，如以上关于图2和3所描述的。
方法400可包括进一步的步骤，诸如举例而言，根据以上参照图2和3 描述的方法步骤。
本发明的另一方面涉及一种包括程序代码的计算机程序产品，该程序代码在计算机或处理器上被执行时用于执行方法400或上述功能性。方法400可被实现为可被存储在非瞬态计算机介质上的程序代码。计算机程序产品可以实现以上关于图2到4描述的技术。
虽然本公开的特定特征或方面可能仅关于若干实现或实施例中的一个实现或实施例被公开，但此种特征或方面可与其他实现或实施例的一个或多个其他特征或方面相结合，这对于任何给定的或特定的应用而言是期望的和有利的。此外，在详细描述或权利要求书中使用术语“包括”、“具有”、“带有”或其其他变体的范围内，此类术语旨在以类似于术语“包括”的方式被包含。同样，术语“示例性”、“例如”和“举例而言”仅仅意指作为示例，而不是最好的或最优的。术语“耦合”和“连接”连同衍生物可能已经被使用。应当理解的是，这些术语可能已经被用来指示两个元素相互合作或相互作用，无论它们是直接物理接触还是电接触，或者它们不是彼此直接接触的。
尽管本文已经解说和描述了特定方面，但是本领域的普通技术人员将领会，在不脱离本公开的范围的情况下，可以用各种替代和/或等效实现来代替所示出和所描述的特定方面。本申请旨在涵盖本文所讨论的特定方面的任何调整或变化。尽管以下权利要求中的元素是以特定的顺序描述的，但除非权利要求记载另有暗示用于实现其中一些或所有元素的特定顺序，否则这些元素不必然旨在限于以该特定顺序来实现。根据以上教导，许多替代、修改和变化对于本领域的技术人员将是明显的。当然，本领域技术人员容易认识到，除了本文所述的那些应用之外，本发明还有许多应用。虽然已经参照一个或多个特定实施例描述了本发明，但本领域技术人员认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其作出许多改变。因此，应当理解，在所附权利要求及其等同物的范围内，本发明可以不是如本文特别描述的那样来实践。

Claims (15)

1.一种用于在通信网络、特别是本地公共陆地移动网络(PLMN)(200)中处理紧急消息(204)的方法，所述方法包括：由用户装备(UE)将紧急消息(204)传送到所述通信网络(200)的网络切片(240)的接入网络实体(241、242)，其中所述紧急消息(204)包括紧急标识符(E_ID)；
由所述通信网络(200)的所述网络切片(240)的所述接入网络实体(241、242)基于所述E_ID来检测所述紧急消息(204)与紧急情况有关；
基于紧急检测来将所述紧急消息转发到所述通信网络(200)的紧急网络切片(250)；
以及由所述紧急网络切片(250)在所述UE(202)与公共安全应答点(PSAP)(260)之间建立通信链路以处理所述紧急消息(204)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
经由所述网络切片(240)的所述接入网络实体(241、242)与所述紧急网络切片(250)的接入网络实体(252)之间的专用通信接口(E1、E2)来将所述紧急消息(204)转发到所述紧急网络切片(250)。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
在所述网络切片(240)的所述接入网络实体(241、242)中、特别是在所述网络切片(240)的无线电接入网(RAN)实体(241)或AMF实体(242)中配置路由表，以将所述紧急消息(204)转发到所述紧急网络切片(250)。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
基于所述UE(202)的身份(UE ID)和所述专用通信接口(E1、E2)的标识符来在所述路由表中创建所述UE(202)与所述紧急网络切片之间的路由，其中所述UE ID包括在所述紧急消息(204)中，并且所述专用通信接口(E1、E2)的所述标识符是已知的。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
相对于所述路由表中的未被定向到所述紧急网络切片(250)的其他路由，增加所述UE(202)与所述紧急网络切片(250)之间的路由的优先级。
6.如前述权利要求中之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
由所述网络切片(240)的所述接入网络实体(241、242)向所述UE(202)传送切换消息，其中所述切换消息请求所述UE(202)连接到被配置成处理所述紧急消息的特定紧急RAN实体(251)。
7.如权利要求6所述的方法，
其特征在于，所述特定紧急RAN实体(251)是所述紧急网络切片(250)的专用紧急RAN实体(251)，或由所述网络切片(240)的所述接入网络实体(241)的RAN资源形成，所述RAN资源被保留用于处理紧急消息。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
由所述网络切片(240)的所述接入网络实体(241、242)检测所述紧急消息来自漫游UE(202)，其中所述检测基于包括在所述紧急消息(204)中的所述UE(202)的身份(UE ID)；以及
将来自所述漫游UE(202)的所述紧急消息(204)转发到所述紧急网络切片(250)，以处理所述紧急消息(204)。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
由所述网络切片(240)的所述接入网络实体(241、242)检测所述UE的位置以获得位置标识符，特别是所述UE(202)的位置区域代码(LAC)或跟踪区域代码(TAC)；以及
将所述紧急消息(204)连同所述位置标识符一起转发到所述紧急网络切片(250)。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
由所述紧急网络切片(250)基于所述E_ID来确定用于实现IP语音功能性的特定IP多媒体子系统(IMS)应用功能(AF)；以及
由所述紧急网络切片(250)基于所述特定的IMS AF来建立所述UE与所述PSAP(260)之间的通信链路。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
由所述紧急网络切片(250)基于所述UE(202)的位置和所述紧急消息(204)的类型来从多个PSAP中确定用于处理所述紧急消息(204)的所述PSAP(260)。
12.一种通信网络(200)、特别是本地公共陆地移动网络(PLMN)(200)的紧急网络切片(250)，所述紧急网络切片(250)包括：
网络接入实体(252)，特别是AMF实体(252)，其被配置成：
经由所述通信网络(200)的网络切片(240)来从用户装备(UE)接收紧急消息(204)，其中所述紧急消息(204)包括紧急标识符(E_ID)和所述UE的身份(UE ID)；以及
基于所述E_ID和所述UE ID来在所述UE与公共安全应答点(PSAP)(260)之间建立通信链路以处理所述紧急消息(204)。
13.如权利要求12所述的紧急网络切片(250)，其特征在于，所述网络接入实体(252)被配置成：
基于所述E_ID来确定用于实现IP语音功能性的特定IP多媒体子系统(IMS)应用功能(AF)；以及
基于所述特定的IMS AF来建立所述UE与所述PSAP(260)之间的通信链路。
14.一种通信网络(200)、特别是本地公共陆地移动网络(PLMN)(240)的网络切片的接入网络实体(300、241、242)，所述接入网络实体(300、241、242)包括：
通信接口(302)，其被配置成从用户装备(UE)接收紧急消息(204)并将所述紧急消息(204)传送到所述通信网络(200)的紧急网络切片(250)，其中所述紧急消息(204)包括紧急标识符(E_ID)；以及
处理器(301)，其被配置成基于所述E_ID来检测所述紧急消息(204)与紧急情况有关，并经由所述通信接口(302)来将所述紧急消息(204)转发到所述紧急网络切片(250)。
15.如权利要求14所述的接入网络实体(300、241、242)，其特征在于，所述接入网络实体(300、241、242)包括：
路由表，其被配置成存储用于将所述紧急消息(204)转发到所述紧急网络切片(250)的路由，
其中所述处理器被配置成相对于所述路由表中的未被定向到所述紧急网络切片(250)的其他路由，增加所述路由表中的被定向到所述紧急网络切片(250)的路由的优先级。
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