CN111970729A - 信息处理方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种信息处理方法，在移动通信中实现可扩展性和灵活性高的数据分流。信息处理方法利用无线接入网络和核心网络将从所述移动终端发送的分组中继到所述外部网络，该无线接入网络包括与移动终端进行通信的多个基站，该核心网络包括控制节点、质量管理节点、网关。执行：第一确立步骤，所述控制节点通过与第一网关进行通信，确立从所述移动终端发送的分组的传送路径；决定步骤，所述质量管理节点决定对预定的分组实施数据分流；通知步骤，所述控制节点对于所述移动终端连接的所述基站发送将所述传送路径切换到第二网关的意思的切换通知；以及第二确立步骤，所述控制节点对所述第二网关请求确立所述传送路径。

Description

信息处理方法
技术领域
本发明涉及移动通信。
背景技术
利用无线网络的移动通信得到普及。例如，在3GPP(3rd Generation PartnershipProject，第三代合作伙伴计划)中，LTE(Long Term Evolution，长期演进)被标准化，进而，正在研究5G(5th Generation mobile communication system，第五代移动通信系统)的标准。
正在探讨在移动通信网络系统中进行数据分流(off load)的必要性。例如，用户装置(UE)与连接到核心网络的外部网络(典型地为因特网)进行通信，通过在核心网络中配置本地网络(例如，用于进行内容的高速缓存的网络)并使部分通信分流，能够实现网络流量的削减和本地服务质量的提高。
例如，在专利文献1以及2中公开了使与特定内容对应的分组分流的通信控制装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2018/003480号说明书
专利文献2：国际公开第2017/211381号说明书
发明内容
然而，在专利文献1记载的发明中，能够执行向由移动网络管理者设置的本地网络的数据分流，但无法使分流的数据向广域网(例如因特网等)分流。
另外，在专利文献2记载的发明中，为了数据分流而追加设置IP会话，所以存在可扩展性差的缺点。例如，虽然能够使用不同的APN设定来设置多个通信路径，但难以动态地切换通信路径。
本发明是考虑上述课题而完成的，其目的在于在移动通信中实现可扩展性和灵活性高的数据分流。
本发明提供一种信息处理方法，通过无线接入网络和核心网络将从移动终端发送的分组中继到外部网络，该无线接入网络包括与所述移动终端进行通信的多个基站，该核心网络包括控制节点、质量管理节点、与所述外部网络连接的网关。
所述信息处理方法的具体特征在于，执行：第一确立步骤，所述控制节点通过与第一网关进行通信，确立从所述移动终端发送的分组的传送路径；决定步骤，所述质量管理节点决定对预定的分组实施数据分流；通知步骤，所述控制节点对与所述移动终端连接的所述基站，发送将所述传送路径切换到第二网关的意思的切换通知；以及第二确立步骤，所述控制节点对所述第二网关请求确立所述传送路径。
此外，本发明能够特定为包括上述单元的至少一部分的信息处理方法。另外，还能够特定为包括上述单元的至少一部分的信息处理装置。关于上述处理、单元，只要不产生技术上的矛盾，则能够自由地组合实施。
根据本发明，能够利用一个IP会话选择性地进行数据分流，所以能够在移动通信中实现可扩展性和灵活性高的数据分流。
附图说明
图1是现有技术的移动通信系统的整体概略结构图。
图2是第一实施方式的移动通信系统的结构图。
图3是说明控制节点具有的模块结构的图。
图4是第一实施方式中的通信时序图。
图5是第一实施方式中的通信时序图。
图6是第二实施方式的移动通信系统的结构图。
图7是第二实施方式中的通信时序图。
(符号说明)
10：用户终端；20：基站；100：控制节点；200：质量管理节点；301、302：SGW；401、402：PGW；500：PDN。
具体实施方式
图1是现有技术的移动通信系统的整体概略结构图。该移动通信系统是依照LTE标准(Long Term Evolution)的系统。如图1所示，LTE系统构成为具有无线接入网络(RAN，Radio Access Network)、核心网络(EPC，Evolved Packet Core)。EPC的架构中包括控制平面功能与用户平面功能分离的架构。对用户平面功能连接有外部网络(典型地为因特网)。
无线接入网络(RAN)例如是依照3GPP中规定的无线接入过程的网络，包括用户终端(UE)以及无线基站(eNodeB)。核心网络(EPC)与无线接入网络连接。
核心网络(EPC)包括控制平面功能与用户平面功能分离的架构(CUPS，Controland User Plane Separation，控制和用户平面分离)。
控制平面功能包括：作为管理用户终端的移动、通信路径的控制实体的MME(Mobile Management Entity，移动管理实体)；控制用户数据的中继的SGW-C(ServingGateway Control Plane，服务网关控制平面)；管理与外部网络的中继的PGW-C(PacketData Network Gateway Control Plane，分组数据网网关控制平面)。另外，用户平面功能包括：进行用户数据的中继的SGW-U(Serving Gateway User Plane，服务网关用户平面)；以及作为与外部网络的中继点的PGW-U(Packet Data Network Gateway User Plane，分组数据网网关用户平面)(在图1中分别图示为SGW、PGW)。
在LTE网络中，从用户终端接收到通信请求的MME设定用户数据的传送路径(承载(bearer))。承载是指，从用户终端到达至外部网络的逻辑上的通信路径，由此，例如，确立基站-SGW-PGW-外部网络的路径。
但是，在这样的系统中，从多个用户终端发送的用户数据经由同一SGW，所以存在负荷分散困难的课题。在专利文献1记载的装置中，使从SGW到达本地网络的路径分支而实施数据的分流，但到达至SGW的路径是共同的，所以负荷分散存在限制。
为了应对这种情况，在本发明的信息处理方法中，
控制节点通过与第一网关进行通信，确定从移动终端发送的分组的传送路径，所述质量管理节点决定对预定的分组实施数据分流。
另外，所述控制节点对与所述移动终端连接的所述基站，发送将所述传送路径切换到第二网关的意思的切换通知，所述控制节点对所述第二网关请求确立所述传送路径。
在本发明中，控制节点构成为能够设定用户数据的多个传送路径(例如LTE网络中的承载、5G网络中的IP流)，在决定实施数据分流的情况下，对基站通知传送路径的切换。然后，位于无线接入网络内的基站依照该通知，切换对用户数据进行传送的网关。根据上述结构，能够灵活地设定通信路径，能够实现核心网络内的负荷分散。
此外，特征也可以在于：所述质量管理节点是在所述核心网络中进行QoS控制的节点，根据预定的QoS策略，决定对所述预定的分组的实施数据分流。
当移动通信网络中具备进行QoS控制的节点的情况下，能够根据与QoS有关的预定的策略，决定对哪个类型的数据进行分流。例如，也可以利用针对发送的分组预先决定的QoS策略来决定实施分流的数据。
另外，特征也可以在于：所述质量管理节点根据所述移动终端或者从所述移动终端发送的分组的属性，决定实施所述数据分流。
例如，能够根据想要传送的用户数据的属性或类别(通信的类型、数据的种类、通信目的地服务器的种类、通信目的地服务器的逻辑上的场所等)、移动终端的属性或类别(当前位置、标识符等)来执行负荷分散。
本发明的方法的特征也可以在于：所述信息处理方法以LTE网络为对象，所述传送路径是承载。本发明能够适用于LTE网络。当然，本发明还能够应用于5G等下一代网络。
另外，在切换传送路径的情况下，所述控制节点也可以对所述第一网关通知删除所确立的所述传送路径。
另外，特征也可以在于：所述基站在接收到所述切换通知的情况下，将对应的分组的传送目的地从所述第一网关切换为所述第二网关。
根据上述结构，在到达核心网络之前的阶段中，能够切换用户数据的通信路径，所以能够有助于降低负荷。
(第一实施方式)
图2是第一实施方式的移动通信系统的整体概略结构图。
第一实施方式的移动通信系统包括：多个用户终端10、多个基站20、控制节点100、多个SGW(Serving Gateway，服务网关)、多个PGW(Packet Data Network Gateway，分组数据网络网关)、质量管理节点200。
图示的移动通信系统是管辖控制平面(Control Plane)功能的装置(控制节点100)与管辖用户平面(User Plane)功能的装置(质量管理节点200、SGW以及PGW)分离的架构。
此外，在本例子中，图示两个SGW(符号301以及符号302)、两个PGW(符号401以及符号402)，但网关的数量不限于此。在本实施方式中，将多个SGW总称而表现为SGW300，将多个PGW总称而表现为PGW400。
控制节点100是进行用户终端的位置管理、寻呼(呼叫)、切换等移动控制的装置。控制节点还被称为MME(Mobile Management Entity，移动管理实体)。另外，控制节点100在与用户终端之间提供加密功能。进而，根据来自用户终端10的请求，进行该用户终端和外部网络之间的逻辑上的路径亦即承载的确立、删除。控制节点100仅对控制信号进行处理，而不对用户数据进行处理。控制节点100为能够进行与3G中的SGSN(Serving General PacketRadio Service Support Node，服务通用分组无线服务支持节点)协作的控制的结构。
质量管理节点200是执行针对用户数据的QoS控制、决定收费控制规则的策略控制装置。质量管理节点200还被称为PCRF(Policy and Charging Rules Function，政策和收费规则功能)。例如，质量管理节点200根据用户数据的内容决定QoS值，并将决定出的值通知给处于用户数据的路径上的装置(SGW300、PGW400、基站20)。由此，能够进行每个用户数据的QoS控制。
在本实施方式中，质量管理节点200根据QoS策略，决定对预定的用户数据进行分流。具体的处理后述。
SGW300是用来中继作为用户数据而发送的分组的网关。SGW300能够与多个基站20进行通信，能够跟踪进行越区切换的用户终端。另外，SGW300通过与控制节点100协作，能够根据需要而进行承载的再设定。
PGW400是作为对外部网络的连接点的网关。具体而言，进行向用户终端的IP地址赋予、针对分组网的用户认证、应用等级下的分组控制。
PDN500是与核心网络连接的外部网络(Packet Data Network，分组数据网)，典型地是因特网。在PDN500中，设置有与用户终端10进行通信的各种服务器(WEB服务器、邮件服务器、内容服务器等)。
在本实施方式的系统中，PGW401和PGW402提供从各自不同的地点或者服务要件向外部网络的访问。由此，能够提供更适合外部网络上的服务器的访问路径。
接下来，说明本实施方式的控制节点100的结构。图3是示出控制节点100的功能结构的框图。也可以由CPU执行存储于存储装置的程序而实现图示的功能。
路径控制部101对由用户终端10发送的分组设定通信路径。具体而言，设定从用户终端10发送的分组到达外部网络之前的逻辑上的通信路径(承载)。根据用户终端10的通信状态、切换状态等，由控制节点100对承载随时进行更新。
请求发送部102对系统具有的各构成要素通知由路径控制部101决定的承载。具体而言，对存在于路径上的SGW300、用户终端10、与用户终端10连接的基站20发送用于设定新的承载的请求(承载设定请求)、用于删除已设定的承载的请求等。
在本实施方式中，路径控制部101构成为除了设定为默认的默认承载(DefaultBearer)以外，还能够设定追加承载(Dedicated Bearer)。默认承载和追加承载的不同之处在于所经由的SGW不同这一点。在本实施方式中，默认承载是经由SGW301以及PGW401而到达PDN500的路径。另外，追加承载是经由SGW302以及PGW402而到达PDN500的路径。
接下来，说明本实施方式的移动通信系统的动作。
图4是用户终端10与构成移动通信网络的各构成要素之间的、与承载以及会话设定有关的通信时序图。此外，UE表示用户终端，eNB表示基站。
在用户终端10开始通信后，首先，进行默认承载的确立(步骤S11)。
图5是更详细地示出默认承载的确立处理的时序图。
首先，在步骤S110中，用户终端10在与基站20之间确立控制链路，在步骤S111中，用户终端10对控制节点100发送附着请求(Attach request)。在该附着请求中包括用于识别作为外部网络的PDN500的信息等。
接下来，控制节点100开始设定通向PDN500的通信路径。具体而言，根据接收到的附着请求和与用户终端10有关的信息(使用者信息、与移动有关的状况等)，决定作为锚点的SGW。在此，设为选择了SGW301。
然后，控制节点100对所选择出的SGW301发送承载设定请求(步骤S112)。
接下来，SGW301和PGW401根据承载设定请求，进行用于设定承载的处理(确立通信会话的处理)(步骤S113)。在本步骤中，进行SGW301与PGW401之间的分组的传送路径的设定、IP地址的分配等。通过本步骤，确立SGW301与PGW401之间的通信路径。
此外，在本步骤中，质量管理节点200也可以进行与QoS控制有关的处理。例如，也可以根据作为发送预定的分组的类别，决定QCI值(后述)，SGW301以及PGW401根据所决定的QCI值，决定要实施的流程控制的内容。
在完成承载的设定后，在步骤S114中，将承载设定响应回送给控制节点100。在承载设定响应中包括：与SGW301有关的信息、与分配给用户终端10的IP地址有关的信息等。
接下来，控制节点100对基站20发送无线承载设定请求(步骤S115)。
基站20根据无线承载设定请求，生成用于将用户终端10和SGW301连结起来的路径，接下来，确立与用户终端10之间的无线数据链路(步骤S116)。在连接确立后，将无线承载的设定完成(针对附着请求的处理完成)的意思的响应，回送给控制节点100(步骤S177)。
在本步骤中，确立起用户终端10与SGW301之间的通信路径(无线承载)。
通过以上的处理，用户终端10与PGW401之间的默认承载的确立完成，成为能够进行从用户终端10向PDN500的通信的状态。
参照图5说明的处理是现有技术的承载设定过程。
返回到图4，继续说明。
在本实施方式的移动通信网络中，质量管理节点200根据预先设定的QoS策略，决定应对用户终端10所发送的分组分配不同的承载的宗旨。
在此，说明QoS策略。质量管理节点200是进行与网络策略、收费有关的控制的装置。质量管理节点200对用户数据分配QCI(QoSClass Identifier，QoS类别标识符)，对SGW以及PGW进行控制以保证带宽、保证延迟时间。
在本实施方式中，控制节点100根据与用户数据对应的QCI，决定是利用经由SGW301的路径(即默认承载)、还是利用经由SGW302的路径(即追加承载)。换言之，质量管理节点200根据所保有的QoS策略，决定哪个QoS流利用哪个承载。
此外，在本例子中，举出了根据QCI来切换多个承载的例子，但也可以基于其他基准进行承载的切换。例如，也可以根据用户终端10所通信的服务器的类别、与该服务器的网络拓扑上的距离、用户终端10的类别、用户终端10的地理上的位置、用户终端10所利用的通信应用等来进行承载的切换。进而，也可以根据与外部应用服务器的调整结果来进行承载的切换。
在图4的例子中，质量管理节点200在决定了从默认承载向追加承载的切换时，将请求承载的切换的数据(会话变更请求)发送给控制节点100(步骤S12)。
接下来，在步骤S13中，控制节点100决定开始进行切换承载(数据分流)的处理。
此外，在本例子中，举出了由质量管理节点200决定承载的切换的例子，但承载的切换也可以仅由控制节点100判断。例如，也可以构成为质量管理节点200仅提供策略，控制节点100依照该策略决定作为数据分流的对象的通信以及分流目的地。
在步骤S14中，控制节点100对无线接入网络(基站20)发送追加承载的设定请求。
基站20根据该请求，把将用户终端10和SGW301连结起来的路径，变更为将用户终端10和SGW302连结起来的路径，接下来，确立与用户终端10之间的无线数据链路(步骤S15)。在连接确立后，将追加承载的设定完成的意思的响应，回送给控制节点100(步骤S16)。
通过本步骤，确立起用户终端10与SGW302之间的通信路径(无线承载)。
进而，控制节点100对SGW302请求确立会话(步骤S17)，该SGW302是追加承载所利用的SGW。
接收到该请求的SGW302在与PGW402之间进行用于设定承载的处理(确立会话的处理)。在此，进行SGW302与PGW402之间的分组的传送路径的设定、IP地址的分配等。通过本步骤，确立起SGW302与PGW402之间的通信路径。此外，质量管理节点200也可以参加会话的确立。
在确立会话后，将该意思的响应从SGW302发送到控制节点100。
接下来，控制节点100根据需要，为了更新已经通过默认承载确立起来的会话，对SGW301发送会话变更请求(步骤S19)。另外，SGW301根据会话变更请求，更新已经确立的会话，并回送相应意思的响应(步骤S20)。由此，更新SGW301与PGW401之间的通信路径。
通过以上说明的处理，用户终端10能够经由PGW402与外部网络进行应分流的数据的通信。
在第一实施方式中，利用由质量管理节点200进行QoS控制的机制，来切换针对外部网络的逻辑上的通信路径。由此，能够实现可扩展性高的数据分流。另外，由于能够在无线接入网络内使通信路径分支，所以能够避免负荷集中于核心网络中的特定网关的情形。
(第二实施方式)
在第一实施方式中，叙述了将本发明应用于LTE网络的例子，本发明还能够应用于5G网络等下一代网络。
图6是第二实施方式的移动通信系统的整体概略结构图。第二实施方式的移动通信系统是利用5G网络的通信系统。
5G网络相比于LTE网络，不同点在于控制节点分割为管理用户终端的移动的节点和管理会话的节点的这一点。在第二实施方式中，控制节点100分割为负责移动性管理的移动控制节点110、和负责会话管理的会话控制节点120。前者还被称为AMF(Access andMobility management Function，访问和移动性管理功能)，后者还被称为SMF(SessionManagement Function，会话管理功能)。
另外，不同点还在于由UPF(User Plane Function，用户平面功能)承担用户平面功能的这一点。5G网络中的UPF包括第一实施方式中的SGW以及PGW的功能，提供特化为用户平面处理的功能。
质量管理节点200还被称为PCF(Policy Control function，策略控制功能)，与LTE网络同样地，负责与QoS有关的控制。
图7是第二实施方式中的、与通信路径的设定以及会话设定有关的通信时序图。此外，gNB表示基站。
在LTE网络中，以承载为单位进行QoS控制，但在5G网络中，并非以承载为单位，而能够以IP流为单位进行QoS控制。将在第二实施方式中设定的逻辑上的通信路径称为QoS流。
第二实施方式中的步骤S31～S41与第一实施方式中的步骤S11～S21分别对应。在第二实施方式中，除了构成移动通信网络的各构成要素的名称和不进行承载设定而进行QoS流设定的这一点；以及在由质量管理节点200进行的QoS控制中利用5QI(5G QoSIndicator)值这一点等以外，其动作基本上与第一实施方式共同。
(变形例)
上述实施方式仅仅是一个例子，本发明能够在不脱离其要旨的范围内适当地变更并实施。
例如，关于本公开中说明的处理、单元，只要不产生技术上的矛盾，就能够自由地组合实施。
另外，说明为由1个装置进行的处理也可以由多个装置分担执行。或者，说明为由不同的装置进行的处理也可以由1个装置执行。在计算机系统中，能够灵活地变更利用什么样的硬件结构(服务器结构)实现各功能。
通过将安装有上述实施方式中说明的功能的计算机程序供给给计算机，由该计算机具有的1个以上的处理器读出并执行程序也能够实现本发明。这样的计算机程序既可以利用能够连接到计算机的系统总线的非临时性的计算机可读存储介质提供给计算机，也可以经由网络提供给计算机。非临时性的计算机可读存储介质例如包括磁盘(软盘(注册商标)、硬盘驱动器(HDD)等)、光盘(CD-ROM、DVD盘/蓝光光盘等)等任意的类型的盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、EPROM、EEPROM、磁卡、闪存存储器、光学式卡、适合于储存电子指令的任意的类型的介质。

Claims (6)

1.一种信息处理方法，通过无线接入网络和核心网络将从移动终端发送的分组中继到外部网络，该无线接入网络包括与所述移动终端进行通信的多个基站，该核心网络包括控制节点、质量管理节点、与所述外部网络连接的网关，其中，在所述信息处理方法中执行：
第一确立步骤，所述控制节点通过与第一网关进行通信，确立从所述移动终端发送的分组的传送路径；
决定步骤，所述质量管理节点决定对预定的分组实施数据分流；
通知步骤，所述控制节点对与所述移动终端连接的所述基站发送将所述传送路径切换到第二网关的意思的切换通知；以及
第二确立步骤，所述控制节点对所述第二网关请求确立所述传送路径。
2.根据权利要求1所述的信息处理方法，其中，
所述质量管理节点是在所述核心网络中进行QoS控制的节点，根据预定的QoS策略，决定对所述预定的分组实施数据分流。
3.根据权利要求1所述的信息处理方法，其中，
在所述决定步骤中，所述质量管理节点根据所述移动终端或者从所述移动终端发送的分组的属性，决定实施所述数据分流。
4.根据权利要求1所述的信息处理方法，其中，
所述信息处理方法以LTE网络为对象，所述传送路径是承载。
5.根据权利要求1所述的信息处理方法，其中，
在所述第二确立步骤中，所述控制节点对所述第一网关通知删除所确立的所述传送路径。
6.根据权利要求1所述的信息处理方法，其中，
所述基站在接收到所述切换通知的情况下，将对应的分组的传送目的地从所述第一网关切换为所述第二网关。
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