CN113678569A - 用于增强型信令网关（sgw）状态检测和针对紧急呼叫的选择的方法、系统和计算机可读介质 - Google Patents

用于增强型信令网关（sgw）状态检测和针对紧急呼叫的选择的方法、系统和计算机可读介质 Download PDF

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Abstract

本文描述的主题包括一种用于增强型信令网关状态检测和针对紧急呼叫的选择的方法。该方法包括，在包括至少一个处理器的移动性管理实体(MME)中，使用回声请求和呼叫建立信令超时的组合来检测信令网关处于有风险状态。该方法还包括在由MME维护的信令网关状态数据库中将信令网关标记为有风险。该方法还包括以排除被标记为有风险的信令网关的方式为紧急呼叫执行信令网关选择。该方法还包括将紧急呼叫路由到由该信令网关选择所选择的信令网关。

Description

用于增强型信令网关(SGW)状态检测和针对紧急呼叫的选择 的方法、系统和计算机可读介质
优先权要求
本申请要求于2019年5月24日提交的序列号为16/422,908的美国专利申请的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本文描述的主题涉及选择或重新选择信令网关来处理紧急呼叫。更具体而言，本文描述的主题涉及用于增强型信令网关状态检测和针对紧急呼叫的选择的方法、系统和计算机可读介质。
背景技术
信令网关是电信网络中的节点，其将呼叫建立信令消息传送到远程信令网关以在用户之间建立语音呼叫。在某些情况下，信令网关可能因为硬件或软件故障而停止服务。在其他情况下，呼叫建立可能被延迟，因为最终用户之间存在呼叫的多个支路。对于呼叫建立过程，可能希望避免已发生故障或即将发生故障的SGW。在多支路呼叫建立遍历的情况下，希望等待SGW响应呼叫建立请求。可能难以区分SGW故障和多支路遍历。
移动性管理实体(MME)是3GPP移动通信网络中的节点，其与信令网关进行通信以建立呼叫。虽然存在供MME检测信令网关故障的现有机制，但是这些机制可以导致检测故障时的无法接受的延迟。此外，如上所述，难以确定信令网关是否已发生故障，或者建立呼叫时的延迟是否是由于呼叫的多个支路之间的通信而产生的。
对于某些类型的呼叫，诸如常规优先级呼叫，现有的信令网关故障检测机制就足够了，因为呼叫建立的延迟对于正常优先级呼叫而言不是至关重要的。然而，对于紧急呼叫，诸如E911呼叫，延迟的呼叫建立是不可接受的。
因此，需要改进的用于信令网关状态检测和针对紧急呼叫的选择的方法、系统和计算机可读介质。
发明内容
本文描述的主题包括一种用于增强型信令网关状态检测和针对紧急呼叫的选择的方法。该方法包括，在包括至少一个处理器的移动性管理实体(MME)中，使用回声请求和呼叫建立信令超时的组合检测到信令网关处于有风险状态。该方法还包括在由MME维护的信令网关状态数据库中将信令网关标记为有风险。该方法还包括以排除被标记为有风险的信令网关的方式为紧急呼叫执行信令网关选择。该方法还包括将紧急呼叫路由到由该信令网关选择所选择的信令网关。
根据本文描述的主题的一方面，检测到信令网关处于有风险状态包括：响应于从MME到信令网关的回声请求超时和从MME到信令网关的两个创建会话请求超时而检测到信令网关处于有风险状态。
根据本文描述的主题的另一方面，回声请求超时发生在创建会话请求超时之前。
根据本文描述的主题的又一方面，回声请求超时发生在创建会话请求超时之一之后。
根据本文描述的主题的又一方面，通过检测到两个创建会话请求超时中的第二创建会话请求超时来触发发生回声请求超时的回声请求消息的传输。
根据本文描述的主题的又一方面，两个创建会话请求超时是针对同一呼叫的。
根据本文描述的主题的又一方面，两个创建会话请求超时是针对不同呼叫的。
根据本文描述的主题的又一方面，执行信令网关选择包括响应于来自演进节点B(eNode B)的初始附着消息而执行信令网关选择。
根据本文描述的主题的又一方面，执行信令网关选择包括为如下呼叫选择新的信令网关，指派给该呼叫的信令网关在该呼叫的建立期间被确定为有风险。
根据本文描述的主题的又一方面，执行信令网关选择包括为如下呼叫选择新的信令网关，在当前指派给该呼叫并且已被标记为有风险的信令网关上存在默认承载。
根据本文描述的主题的又一方面，一种用于增强型信令网关状态检测和针对紧急呼叫的选择的系统包括移动性管理实体(MME)，该MME包括至少一个处理器。该系统还包括信令网关状态数据库，其位于MME中并且包含MME可访问的信令网关的状态信息。该系统还包括信令网关状态检测器和紧急呼叫路由器，用于使用回声请求和呼叫建立信令超时的组合检测到信令网关处于有风险状态，在由MME维护的信令网关状态数据库中将该信令网关标记为有风险，以排除被标记为有风险的信令网关的方式为紧急呼叫执行信令网关选择，并将紧急呼叫路由到信令网关选择所选择的信令网关。
可以以软件结合硬件和/或固件来实现本文描述的主题。例如，本文描述的主题可以以由处理器执行的软件来实现。在一个示例性实施方式中，本文描述的主题可以使用其上存储有计算机可执行指令的非暂时性计算机可读介质来实现，这些计算机可执行指令当被计算机的处理器执行时控制该计算机执行步骤。适用于实现本文描述的主题的示例性计算机可读介质包括非暂时性计算机可读介质，诸如磁盘存储器设备、芯片存储器设备、可编程逻辑器件和专用集成电路。此外，实现本文描述的主题的计算机可读介质可以位于单个设备或计算平台上，或者可以分布在多个设备或计算平台上。
附图说明
图1是示出增强型信令网关故障检测和针对紧急呼叫的重选的示例性操作环境的网络图；
图2是用于增强型信令网关故障检测和针对紧急呼叫的重选的移动性管理实体的框图；
图3A是示出将导致信令网关被标记为有风险的消息和定时的一种组合的呼叫流程图；
图3B是示出将导致信令网关被标记为有风险的消息和定时的另一种组合的呼叫流程图；
图3C是示出将导致信令网关被标记为有风险的消息和定时的又一种组合的呼叫流程图；
图4A是示出当信令网关已经被标记为有风险时针对初始呼叫建立的信令网关选择的呼叫流程图；
图4B是示出当信令网关在呼叫建立期间被标记为有风险时针对中止的呼叫建立的信令网关选择的呼叫流程图；以及
图5是示出增强型信令网关状态检测和针对紧急呼叫的选择的示例性处理的流程图。
具体实施方式
本文描述的主题包括用于增强型信令网关状态检测和针对紧急呼叫的选择的方法、系统和计算机可读介质。如上所述，对于紧急呼叫建立，希望诸如MME之类的网络节点能够快速检测何时信令网关关闭(go down)以及何时需要重新选择新的信令网关。当来自信令网关的对呼叫建立请求的响应被延迟时，MME无法确定延迟是否由请求的多支路遍历引起或者信令网关是否已经发生故障或重启。如果确定现有的信令网关已经发生故障或可能处于故障状态，则本文描述的主题提供信令网关状态的快速检测和信令网关的重新选择。
图1示出了本文描述的主题的示例性操作环境。参考图1，用户设备(UE)100可以是附接到演进节点B(eNode B)102以与网络进行通信的移动设备。eNode B 102连接到MME104，MME 104执行移动性管理功能和呼叫建立功能。归属订户服务器(HSS)106存储移动订阅和位置信息。
信令网关108和110执行呼叫建立操作以在诸如UE 100和远程用户之类的用户之间建立呼叫。因此，每个信令网关108和110可以实施会话发起协议(SIP)或其他呼叫建立协议以在最终用户之间建立呼叫。在所示出的示例中，有两个信令网关108和110。MME 104可以选择这两个信令网关之一来建立给定呼叫。一旦为该呼叫选择了信令网关，假设没有发生故障，该信令网关将留在呼叫建立信令路径中并维护该呼叫的状态信息。然而，当信令网关108或110之一发生故障时，MME 104可以检测到故障并尝试用替代的可用信令网关重新建立呼叫。本文描述的主题包括用于快速识别信令网关的故障和重新选择新的信令网关以建立给定呼叫的方法。
图1中还示出了分组网关(PGW)112，其提供基于分组的数据通信，包括网络元素之间的呼叫建立信令通信。在线计费系统(OCS)114和离线计费系统(OFCS)116分别为用户之间的通信执行在线和离线计费功能。策略和计费规则功能(PCRF)118为用户之间的通信实施网络策略。订阅简档储存库(SPR)120存储订户简档信息。应用功能(AF)122为UE设备提供应用服务。在一个示例中，UE设备可以是物联网(IoT)设备，诸如传感器，并且AF 122可以是从IoT设备获得数据的服务器。
MME可以用来检测信令网关故障的一种机制是3GPP TS29.060,V 15.4.0(2019-03)中描述的路径管理过程。根据TS 29.060中描述的路径管理过程，网关支持节点(GSN)或无线电网络控制器(RNC)可以在到另一个GSN或RNC的路径上发送回声请求，以查明对等GSN或RNC是否是活着的。可以针对与活动分组数据协议(PDP)上下文、多媒体广播/多播(MBMS)UE上下文或承载上下文中的至少一者相关联的每个路径发送回声请求消息。发送回声请求消息的时间和方式是特定于实施方式的，但是3GPP TS 29.060表明不应比每隔六十秒更频繁地在每个路径上发送回声请求(参见3GPPTS 29.060的第7.2.1节)。
当发送节点在路径上发送回声请求消息时，发送节点启动计时器。如果计时器在接收到回声响应之前超时，则发生超时，并且认为路径关闭。回声响应超时的示例值可以是5到15秒并且取决于网络配置可能是更多。SGW必须准备好随时接收回声请求并用回声响应进行回复。
如果MME检测到SGW或S11路径已经发生故障，则MME维护与SGW相关联的所有UE的UE上下文数据，并启动恢复计时器。S11路径是MME和SGW之间的路径。MME和SGW之间的接口称为S11接口。在恢复计时器的持续时间内在MME上保持UE上下文。每个S11路径具有其自己的计时器。会话保持超时为SGW恢复配置会话保持计时器。会话保持计时器必须是1到3600秒的整数。
MME为解决即将发生故障的SGW实施的另一类过程是请求重新发送信令消息。根据3GPP TS 29.060，用信令请求消息启动T3响应计时器，该信令请求消息的响应已被定义为已发送。如果在T3响应计时器到期之前没有接收到响应，则可能已经丢失信令消息请求或响应。如果请求尝试的总数小于数字N3请求次数，则重新发送请求。为回声请求和回声响应在控制平面应用以及用户平面应用中实现计时器。响应的等待时间(T3响应计时器值)和重试次数(N3请求)可由网络运营商基于每个过程进行配置。MME可以为连接请求的重试实现大约五秒的默认计时器。MME也可具有五次的最大重试配置。
一旦T3响应计时器到期，如果重试尝试的次数小于N3请求次数，则重新发送与T3响应计时器相对应的消息。T3响应计时器和N3请求计数器的设置取决于实施方式。即，可按过程配置计时器和计数器。与单支路通信相比，诸如创建会话请求和响应之类的多支路通信需要更长的计时器值和可能更多次数的重新发送尝试。因此，取决于计数器的值和重试尝试的次数，根据现有的3GPP回声请求、响应和重新发送过程，呼叫建立可能被显著延迟。
进一步描述与SGW故障检测和恢复有关的3GPP功能的又一个文档是3GPP TS29.274V15.7.1(2019-03)。根据3GPP 29.274，回声请求消息包含恢复信息元素。恢复信息元素包含本地重启计数器的值。恢复信息元素中的可选专用扩展可以包含特定于供应商或运营商的信息。
描述与从SGW故障中恢复有关的3GPP功能的又一个3GPP文档是3GPP TS23.401V16.2.0(2019-03)。例如，3GPP TS 23.401的第4.3.8.2节定义了信令网关选择功能。信令网关选择功能选择可用的信令网关来为UE服务。该选择基于网络拓扑，使得信令网关服务于UE的位置。与信令网关的选择有关的考虑因素包括改变信令网关的概率和负载均衡考虑因素。信令网关选择由MME执行。
TS 23.401还定义了诸如紧急呼叫之类的紧急服务的过程。然而，没有提到针对紧急呼叫的信令网关选择或重选的过程。
管理SGW关闭时的恢复过程的又一个规范是ETSI TS 29.160V15.2.0(2018-07)。ETSI TS 29.160是与3GPP TS 29.060相同的规范。根据ETSI TS 29.160，从对等GSN接收回声请求的GSN应当将接收到的重启计数器值与为该对等GSN存储的先前重启计数器值进行比较。如果没有存储先前的值，则为对等GSN存储在回声响应中接收到的重启计数器值。如果先前为对等者存储的重启计数器的值小于在回声响应消息中接收到的重启计数器值，则这表明发送回声响应的实体已经重启。接收到的新重启计数器值应当由接收实体存储，从而替换先前为对等者存储的值。
用于检测SGW故障的现有机制包括上述回声请求过程和响应超时。有或没有SGW重启的SGW故障包括MME在可配置的时间段内维护UE上下文。当MME检测到朝向SGW的路径故障并且MME支持SGW恢复时，则MME将会话从已发生故障的SGW重新定位到另一个SGW。MME向SGW发送回声请求消息，并且如果三个连续的回声请求消息都没有接收到响应，则MME将SGW标记为关闭和列入黑名单。
此外，如果呼叫的三个创建会话请求(CSReq)超时，则SGW被标记为关闭和列入黑名单。每个CSReq超时的一般默认值是60秒，并且根据网络也可以是更多。
如果MME无法在由可配置的恢复计时器定义的时间段内恢复上下文，则SGW将被标记为关闭。SGW恢复计时器可由运营商配置，其值范围为1到3600秒。如果同一个SGW已经恢复，则不在MME/PGW上维护上下文数据。因此，使用回声请求或重新发送超时过程来检测SGW故障，检测可以花费180秒或更长时间。
不希望延迟检测SGW故障的一种情况是对于紧急呼叫。紧急呼叫是用紧急注册进行的。在一个示例中，MME尚未将SGW标记为关闭但是由于部分故障/转换到故障条件而没有从SGW获得响应。紧急呼叫从UE在初始附着过程期间的紧急注册开始。注册消息中的附着类型指示紧急附着。MME基于在初始附着消息中提供的接入点名称(APN)来选择PGW。MME然后基于所选择的PGW和跟踪区域标识符(TAI)列表来选择SGW。如果MME选择了未被标记为关闭/列入黑名单但处于部分故障状态的SGW，则MME将用三个创建会话请求和响应超时进行重试，每个超时在默认情况下间隔60秒。此外，如果三个回声请求/响应失败，则MME将把SGW标记为关闭。如果存在等待响应的未决呼叫建立请求，则那些也将被中止。如在上面指示，这些用于处理SGW故障的现有机制可能导致建立紧急呼叫时的不可接受的延迟。
与其中SGW故障的延迟检测导致紧急呼叫建立的进一步延迟的紧急呼叫有关的另一个实例是当默认承载由已发生故障的SGW提供时。像先前示例一样，在该示例中，用紧急注册进行紧急呼叫。MME尚未将SGW标记为关闭，但是由于部分故障/转换到故障状态而没有从SGW获得响应。在该示例中，假设对于具有即将发生故障SGW的用户已经存在默认承载。MME在建立紧急呼叫时选择同一即将发生故障的SGW。如果MME选择了未被标记为关闭/列入黑名单但处于部分故障状态的即将发生故障的SGW，那么MME将用三个创建会话请求和响应超时进行重试，每个超时在默认情况下间隔60秒。此外，如果发生三个回声请求/响应失败，则SGW被标记为关闭，事务被中止，并且新的创建会话请求被发送到替代SGW。使用该过程，重新建立紧急呼叫时的延迟可能是不可接受的。
为了避免在建立紧急呼叫时检测SGW故障时的不可接受的延迟，本文描述的主题包括两部分方案，其中SGW被确定为有风险或处于部分故障状态。由MME维护有风险、健康和列入黑名单或关闭的SGW的列表。MME使用SGW的列表及其对应的状态来确定是否允许紧急呼叫或如何允许紧急呼叫。图2是示出具有增强的SGW故障检测和紧急呼叫路由的MME 104的框图。参考图2，MME 104包括至少一个处理器200和存储器202。MME 104还包括增强型SGW状态检测器和紧急呼叫路由器，其快速检测诸如故障状态或部分故障状态之类的SGW状态，将SGW状态存储在SGW状态数据库206中，并使用SGW状态数据库206中的信息来建立和重新建立紧急呼叫。现在将更详细地描述增强型SGW状态检测器和紧急呼叫路由器204的操作。
在一个示例中，增强型SGW状态检测器和紧急呼叫路由器204可以利用以下条件在数据库206中将SGW标记为有风险。以下条件可用于将SGW标记为有风险：
1.从MME 104到SGW的至少一个回声请求超时；和
2.针对从MME 104到所讨论的SGW的任何呼叫的两个创建会话请求超时。创建会话请求超时可能来自同一呼叫或来自不同呼叫。是否基于来自同一呼叫或不同呼叫的连续创建会话请求超时将SGW标记为有风险可以是可配置的参数。
如果上面列出的条件得到满足，则增强型SGW状态检测器和紧急呼叫路由器204可以在SGW状态数据库206中将SGW标记为有风险。如果在MME 104和正在测试的SGW之间发生两个创建会话超时并且没有发生回声请求超时，则MME 104可以立即发送回声请求消息，而不是等待直到回声请求之间的超时时段到期。如果回声请求超时，则SGW可被标记为有风险。如果回声请求没有超时，则SGW可以在数据库206中被标记为开启(up)或可用。
如果接收到来自被标记为有风险的SGW的响应，则可以将该SGW的状态标记为可用或开启。该响应可以是对创建会话请求的响应或对回声请求的响应。
回声请求超时一般为五秒，并且创建会话请求超时为六十秒。根据网络配置，可以增加这些值中的任何一个。因此，增强型SGW状态检测器和紧急呼叫路由器204不是等待三个连续的回声请求超时或三个连续的连接请求超时，而是基于至少一个回声请求超时和两个创建会话请求超时的上述组合将SGW标记为有风险。因为结合使用回声请求和创建会话请求超时来检测SGW状态，因此该方案比单独依赖这些类型的超时的方法更鲁棒。此外，因为将SGW标记为有风险所需的超时次数比常规情况减少，所以可以更快速地检测到SGW故障或风险。最后，因为包括有风险状态在内的SGW状态被存储在由MME 104维护的数据库206中并由MME 104在SGW选择中使用，所以可以避免将导致延迟的紧急呼叫的有风险的SGW。
在另一个示例中，如果一个回声请求已经失败并且两个连接请求超时发生在MME到SGW上的情况下，则可以在早期执行有风险的SGW检测。在这种情况下，SGW被标记为有风险并且将被避免用于紧急呼叫。
图3A和图3B是示例呼叫流程，其示出了其中SGW可被标记为有风险的两个实例。参考图3A，在呼叫流程的第1行，MME 104向SGW 108发送回声请求消息。当MME 104发送该回声请求消息时，MME 104启动回声请求计时器，该回声请求计时器可被设置为相对短的值，诸如5秒。如果SGW 108在回声请求的超时时段内(即，在回声请求计时器到期之前)未响应，则MME 104可以使回声请求超时计数器递增，从而表明已经发生回声请求超时。在呼叫流程图的第2行中，回声请求计时器到期，并且MME 108使回声请求超时计数器递增。
当MME 104从eNode B接收初始附着消息时，MME 104可以使用诸如负载均衡之类的信令网关选择标准来选择信令网关。MME104可以从选择中排除被标记为有风险的任何信令网关。在该示例中，假设MME 104选择信令网关108。因此，在呼叫流程图的第2行，MME 104向SGW 108发送连接建立请求。在呼叫流程的第3行，MME 104向SGW 108发送创建会话请求。可以响应于从eNode B接收到的初始附着消息而发送创建会话请求消息。当MME 104发送创建会话请求消息时，MME 104启动用于创建会话请求消息的计时器。时间可被设置为比回声请求计时器更长的值，但该值可能取决于该呼叫是否具有多个支路。当MME 104在创建会话请求的超时时段内未接收到对该请求的响应时，MME 104可以使创建会话请求计数器递增。在图3A所示的示例中，假设创建会话请求超时发生在第5行。当创建会话请求超时计数器到期时，MME 104使创建会话请求超时计数器递增。因此，在图3A中的呼叫流程中的第2行之后，回声请求超时计数器和创建会话请求超时计数器都具有值1。
MME 104可以以可配置的次数重新尝试发送创建会话请求。假设尚未超过可配置的次数，在呼叫流程图的第6行，MME 104向SGW108发送另一个创建会话请求。在该示例中，创建会话请求消息是第4行中的针对同一呼叫的创建会话请求消息的重新发送。当第6行中的创建会话请求消息的创建会话请求计时器到期时，MME 104使创建会话请求超时计数器递增。因为回声请求超时计数器至少为1并且创建会话请求超时计数器至少为2，所以在第7行中，MME 104将SGW 108标记为有风险。因此，MME 104可以将SGW标记为有风险的一种情形是当回声请求超时后跟两个创建会话请求超时发生时。
图3B示出了其中MME 104可以将SGW标记为有风险的另一情形。在图3B中，在呼叫流程图的第1行，MME 104向SGW 108发送创建会话请求消息。创建会话请求可以响应于从eNode B接收到创建会话请求。在发送创建会话请求消息之后，SGW 108启动创建会话请求计时器。如果在计时器到期之前未接收到响应，则发生超时。因此，在第2行，创建会话计时器到期，并且MME 104使创建会话请求超时计数器递增。
在呼叫流程图的第2行，MME 104向SGW 108发送第二创建会话请求消息。第二创建会话请求消息可以针对与第1行中的创建会话请求的同一呼叫或不同呼叫。当MME 104在第3行中发送创建会话请求消息时，MME 104启动创建会话请求计时器。如果在创建会话请求计时器到期之前未接收到响应，则发生超时。因此，在第4行，发生第二创建会话请求超时，并且MME 104使创建会话请求超时计数器递增。因此，在第2行之后，创建会话请求超时计数器具有值2。
在呼叫流程图的第5行，不是等待下一个回声请求重新发送时段，创建会话请求超时计数器的值达到值2可以触发MME 104向SGW 108发送回声请求消息。当创建会话请求超时计数器达到值2时立即发送回声请求消息可以促进对具有有风险状态的SGW的快速检测。当MME 104发送回声请求消息时，MME 104启动回声请求计时器。如果在计时器到期之前未接收到响应，则发生超时。在第6行，回声请求计时器到期，并且MME 104使回声请求超时计数器递增。在第6行之后，回声请求超时计数器具有值1，并且连接建立请求超时计数器具有值2。因此，在第7行，MME 104将SGW 108标记为有风险。
应当注意的是，呼叫建立请求和回声请求过程是相互独立运行的，因此在并行运行的呼叫建立请求和回声请求的超时时段中可以进一步缩短超时时段。在图3C中示出该情形。在图3C中，在第1行，MME 104向SGW 108发送创建会话请求消息。在创建会话请求超时发生之前，MME 104在第2行中向SGW 108发送回声消息。第2行中的回声请求消息的发送可以由连续回声请求消息流逝之间的时间段触发。在第3行，回声请求计时器因为MME 104未接收到对回声请求消息的响应而到期，并且MME 104使回声请求超时计数器递增。在呼叫流程图的第4行，创建会话请求计时器到期，MME 104使创建会话请求超时计数器递增。
在第5行，MME 104向SGW 108发送第二创建会话请求消息。在第6行，创建会话请求计时器到期，并且MME 104使创建会话超时计数器递增。在第6行之后，回声请求超时计数器具有值1，并且创建会话请求超时计数器具有值2。因此，在第7行，MME 104将SGW 108标记为有风险。因此，图3C示出了创建会话和回声请求消息的超时时段并行运行的情况。
如在上面指示，一旦SGW被标记为有风险，紧急呼叫不应被路由到有风险的SGW。在一个示例中，当增强型SGW状态检测器和紧急呼叫路由器204接收到针对被标记为紧急呼叫的呼叫的创建会话请求时，增强型SGW状态检测器和紧急呼叫路由器204可以遍历SGW状态数据库206中的SGW的列表。如果给定SGW的状态被标记为有风险，则它将被避免用于紧急呼叫建立。如果SGW未被标记为有风险或关闭，则它可以基于包括负载均衡在内的任何其他合适的标准而被选择用于紧急呼叫。
对于紧急呼叫的初始附着，UE在初始附着消息中将呼叫标识为紧急呼叫。当这样的消息到达MME 104时，确定是否有多个SGW可用于呼叫。如果有多个SGW可用并且这些SGW中的一些被标记为有风险，则可以从SGW选择处理中省略有风险的SGW。增强型SGW状态检测器和紧急呼叫路由器204可以从未被标记为有风险或关闭的SGW中进行选择。增强型SGW状态检测器和紧急呼叫路由器204然后将创建会话消息路由到所选择的SGW。
图4A是示出对于紧急呼叫的初始附着绕过有风险的信令网关的呼叫流程图。参考图4A，在呼叫流程图的第1行，UE 100向eNode B102发送初始附着消息以进行紧急呼叫。在第2行，eNode B 102向MME 104发送初始附着消息。在第3行，MME 104通过访问数据库206和确定SGW 108被标记为有风险来执行信令网关选择。因此，在第4行，MME 104绕过有风险的SGW 108并向未被标记为有风险的SGW 110发送创建会话请求消息。
本文描述的主题的另一个用例发生在与SGW的紧急呼叫建立正在进行并且该SGW在呼叫建立期间发生故障或被确定为有风险时。在该示例中，如果紧急呼叫建立正在进行，则增强型SGW状态检测器和紧急呼叫路由器204中止与现有SGW的呼叫建立，选择新的无风险SGW，并发起与新选择的SGW的呼叫建立。图4B示出了这种情况。
参考图4B，在第1行，UE 100向eNode B 102发送初始附着消息以进行紧急呼叫。在第2行，eNode B 102向MME 104发送初始附着消息。在第3行，MME 104通过访问数据库206和选择当前未被标记为有风险的SGW 108来执行信令网关选择。因此，在第4行，MME 104向SGW108发送创建会话请求消息。
在第5行，回声请求请求计时器到期，导致回声请求超时。在该示例中，假设当回声请求超时发生时已经发生两个CSeq请求超时。结果，在第5行，MME 104将SGW 108标记为有风险。在第6行，MME 104不是等待CSeq请求计时器到期，而是中止与有风险的SGW108的呼叫建立，选择新的无风险SGW 110，然后在第7行，向无风险的SGW 110发送新的创建会话请求消息。
本文描述的主题的又一个用例是当存在默认承载时紧急呼叫的路由。根据该过程，当进行紧急911呼叫，并且对于信令网关SGW 1的用户已经存在默认承载，并且SGW 1被标记为有风险时，以下步骤描述了新请求的处理：
1.新的创建会话请求到达MME。
2.MME确定SGW 1在数据库206中被标记为有风险，因此不为新的会话选择由SGW 1提供的默认承载。
3.MME针对该呼叫选择另一个SGW——SGW 2，其中SGW 2未被标记为有风险。
4.一旦新的创建会话请求到达PGW，就删除PGW处关于SGW1的上下文数据块。
5.关于SGW 1的上下文数据块将超时。
6.利用额外的配置，一旦临时紧急呼叫完成，关于SGW 2的上下文数据可能被清除，因为上下文数据是从SGW 1获得的。
7.MME可被更新为在挑选SGW 2的配置仍然存在时为所有未来的呼叫选择SGW 2。
取决于在SGW被标记为有风险时呼叫建立是否正在进行，默认承载情况的呼叫流程可能与图4A或图4B所示的相同。
图5是示出增强型SGW故障检测和紧急呼叫路由的示例性处理的流程图。参考图5，在步骤500中，基于回声请求和呼叫建立信令超时的组合确定SGW处于有风险状态。例如，如果对于给定的SGW发生一个回声请求超时和两个呼叫建立信令消息超时，则增强型信令网关状态检测器和紧急呼叫路由器204可以确定SGW处于有风险状态。在一个示例中，如图3A所示，增强型信令网关状态检测器和紧急呼叫路由器204可以响应于后跟两个创建会话建立请求超时的回声请求超时而将SGW标记为有风险。在如图3B所示的另一个示例中，当在创建会话建立和回声请求超时时段之间存在至少一些重叠时，增强型信令网关状态检测器和紧急呼叫路由器204可以将SGW标记为有风险。在如图3C所示的又一个示例中，增强型信令网关状态检测器和紧急呼叫路由器204可以发送由第二创建会话请求超时触发的回声请求消息并且可以响应于回声请求超时的超时而将SGW标记为有风险。
在步骤502中，在由MME维护的SGW状态数据库中将SGW标记为有风险。例如，增强型SGW状态检测器和紧急呼叫路由器204可以在数据库206中将检测到的SGW标记为有风险。
在步骤504中，以绕过被标记为有风险的信令网关的方式为紧急呼叫进行信令网关选择。例如，增强型信令网关状态检测器和紧急呼叫路由器204可以从SGW状态数据库206中的可用的无风险信令网关中为呼叫选择无风险信令网关。如图4A所示，该选择可以是针对没有为其选择先前SGW的紧急呼叫的初始信令网关选择。在另一个示例中，如图4B所示，当为呼叫选择的现有信令网关在呼叫建立期间被标记为有风险时，该选择可以是针对正在进行的呼叫建立的新的信令网关的选择。
在步骤506中，紧急呼叫被路由到SGW选择处理所选择的SGW。可以通过向所选择的SGW发送创建会话建立请求消息来实现将呼叫路由到所选择的SGW。
本文描述的主题的示例性优点包括以下各项：
1.因为可以在早期检测到正在转变为故障状态的SGW，所以减少了紧急呼叫建立的延迟；
2.因为路由到即将发生故障SGW的呼叫的数量减少(这导致减少数量的重定向和重试尝试)，因此也可以获得网络优化。
3.减少SGW转变所需的失败消息数量、网络利用率和时间。
与现有过程相比，与在初始紧急呼叫建立期间早期检测SGW故障有关的进步或优点在于，在现有过程下，选择另一个SGW花费三个连续的连接请求超时。如果连接请求超时的默认值为60秒，则在将SGW列入黑名单之前将花费180秒。
类似地，如果启用回声请求，则在默认值60秒之后发送另一个回声请求，超时的默认值为5秒。需要三次失败来将SGW标记为关闭。因此，使用现有的回声请求过程，将需要至少185秒来检测SGW故障。
对于增强型SGW状态检测器和紧急呼叫路由器204，不是根据三个连续的连接请求超时或三个连续的回声请求超时，而是可以使用这些消息的组合来减少呼叫建立时间。例如，增强型SGW状态检测器和紧急呼叫路由器204检查在节点上朝向所讨论的SGW的回声请求失败，而不是呼叫。响应于回声请求超时，使失败回声请求的计数器递增。如果发生两个呼叫建立请求超时，则立即发送回声请求，而不是自上次回声请求初始化以来等待60秒。这可能导致60秒或更多的减少的呼叫建立时间。如果从MME到SGW发生回声请求和两个呼叫建立请求的失败，则针对紧急呼叫将SGW标记为有风险。
如果回声请求已经失败并且发生另外两个呼叫建立失败，则SGW被标记为有风险。如果接收到呼叫建立响应，则清除计数器，并且SGW不被标记为有风险。因此，使用两种类型消息的检测的组合导致紧急呼叫的快速建立。
本文描述的早期SGW状态检测过程还可以在承载已经建立但射频(RF)侧信道由于空闲超时而已被清理并且需要重新附着时，促进重建。
如果接收到初始紧急附着，则MME 104选择未被标记为有风险的SGW，而不是挑选预选的信令网关或可能处于有风险状态的新信令网关。
如果紧急呼叫建立正在进行，则MME 104在早期检测有风险的SGW，中止与有风险的SGW的呼叫建立，并开始与无风险的SGW的会话，而不是等待由于未接收到呼叫建立信令消息而导致的完整失败检测超时。
以下参考文献中的每一个的公开内容均通过引用整体并入本文。
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将会明白，在不脱离当前公开的主题的范围的情况下，可以改变当前公开的主题的各种细节。另外，前述描述仅用于说明的目的，而非用于限制的目的。

Claims (20)

1.一种用于增强型信令网关状态检测和针对紧急呼叫的选择的方法，该方法包括：
在包括至少一个处理器的移动性管理实体MME中：
使用回声请求和呼叫建立信令超时的组合来检测到信令网关处于有风险状态；
在由MME维护的信令网关状态数据库中将该信令网关标记为有风险；
以排除被标记为有风险的信令网关的方式为紧急呼叫执行信令网关选择；和
将该紧急呼叫路由到该信令网关选择所选择的信令网关。
2.如权利要求1所述的方法，其中，检测到信令网关处于有风险状态包括：响应于从MME到信令网关的回声请求超时和从MME到信令网关的两个创建会话请求超时而检测到信令网关处于有风险状态。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述回声请求超时发生在所述创建会话请求超时之前。
4.如权利要求2所述的方法，其中，所述回声请求超时发生在所述创建会话请求超时之一之后。
5.如权利要求2所述的方法，其中，通过检测到所述两个创建会话请求超时中的第二创建会话请求超时来触发发生回声请求超时的回声请求消息的传输。
6.如权利要求2至5中的任一项所述的方法，其中，所述两个创建会话请求超时是针对同一呼叫的。
7.如权利要求2至5中的任一项所述的方法，其中，所述两个创建会话请求超时是针对不同呼叫的。
8.如任一前述权利要求所述的方法，执行该信令网关选择包括：响应于来自演进节点B(eNode B)的初始附着消息而执行信令网关选择。
9.如任一前述权利要求所述的方法，其中，执行该信令网关选择包括为如下呼叫选择新的信令网关，指派给该呼叫的信令网关在该呼叫的建立期间被确定为有风险。
10.如任一前述权利要求所述的方法，其中，执行该信令网关选择包括为如下呼叫选择新的信令网关，在当前指派给该呼叫并且已被标记为有风险的信令网关上存在默认承载。
11.一种用于增强型信令网关状态检测和针对紧急呼叫的选择的系统，该系统包括：
移动管理实体MME，所述MME包括至少一个处理器；
信令网关状态数据库，所述信令网关状态数据库位于MME中并且包含MME能够访问的信令网关的状态信息；和
信令网关状态检测器和紧急呼叫路由器，用于使用回声请求和呼叫建立信令超时的组合来检测到信令网关处于有风险状态，在由MME维护的信令网关状态数据库中将该信令网关标记为有风险，以排除被标记为有风险的信令网关的方式为紧急呼叫执行信令网关选择，并将紧急呼叫路由到由该信令网关选择所选择的信令网关。
12.如权利要求11所述的系统，其中，检测到信令网关处于有风险状态包括：响应于从MME到信令网关的回声请求超时和从MME到信令网关的两个创建会话请求超时而检测到信令网关处于有风险状态。
13.如权利要求12所述的系统，其中，所述回声请求超时发生在所述创建会话请求超时之前。
14.如权利要求12所述的系统，其中，所述回声请求超时发生在所述创建会话请求超时之一之后。
15.如权利要求12所述的系统，其中，通过检测到所述两个创建会话请求超时中的第二创建会话请求超时来触发发生回声请求超时的回声请求消息的传输。
16.如权利要求12至15中的任一项所述的系统，其中，所述两个创建会话请求超时是针对同一呼叫的。
17.如权利要求12至15中的任一项所述的系统，其中，所述两个创建会话请求超时是针对不同呼叫的。
18.如权利要求11至17中的任一项所述的系统，执行该信令网关选择包括：响应于来自演进节点B(eNode B)的初始附着消息而执行该信令网关选择。
19.如权利要求11至18中的任一项所述的系统，其中，执行该信令网关选择包括为如下呼叫选择新的信令网关，指派给该呼叫的信令网关在该呼叫的建立期间被确定为有风险。
20.一种非暂时性计算机可读介质，其上存储有可执行指令，所述可执行指令当由计算机的处理器执行时控制该计算机执行包括以下各项的步骤：
在包括至少一个处理器的移动性管理实体MME中：
使用回声请求和呼叫建立信令超时的组合来检测到信令网关处于有风险状态；
在由MME维护的信令网关状态数据库中将该信令网关标记为有风险；
以排除被标记为有风险的信令网关的方式为紧急呼叫执行信令网关选择；和
将该紧急呼叫路由到由该信令网关选择所选择的信令网关。
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