ES2967681T3

ES2967681T3 - Sistema de puerta de enlace, dispositivo y método de comunicación

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Publication number: ES2967681T3
Application number: ES20192989T
Authority: ES
Inventors: Shiyong Tan; Weihua Hu; Liping Yuan; Jin Zhang
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2024-05-03
Anticipated expiration: 2032-06-29
Also published as: CN108737157A; US20220345881A1; CN103636283B; CN103636283A; US20150110095A1; EP2854475A1; EP2854475B1; EP3826231A1; US11368838B2; EP3493474B1; WO2014000286A1; PT2854475T; EP3493474A1; EP3826231B1; EP4336780A3; EP4336780A2; EP2854475A4; CN108737157B

Abstract

Las realizaciones de la presente invención proporcionan un sistema de puerta de enlace y un método de comunicación. El sistema de puerta de enlace incluye: una entidad del plano de control, conectada o integrada con un elemento de red de gestión de movilidad, y configurada para asignar una dirección IP al UE y configurar una ruta de datos para conectar una entidad del plano de usuario con una RAN, una PDN u otra puerta de enlace según a la dirección IP; una o más entidades del plano de usuario, ubicadas entre la PDN y la RAN, independientes de la entidad del plano de control, conectadas con la entidad del plano de control y configuradas para reenviar datos en la ruta de datos configurada por la entidad del plano de control. El sistema de puerta de enlace de las realizaciones de la presente invención está compuesto por la entidad del plano de control y la entidad del plano de usuario que son independientes entre sí, la entidad del plano de control se encarga de la configuración de la ruta de datos y la entidad del plano de usuario se encarga de reenvío de datos en la ruta de datos, de modo que el número de entidades del plano de usuario se pueda cambiar de forma independiente para adaptarse al cambio del tráfico de la red sin reemplazar todas las entidades de puerta de enlace, el despliegue de la red es más conveniente y el costo es menor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de puerta de enlace, dispositivo y método de comunicación

CAMPO DE LA INVENCIÓN

Realizaciones de la presente invención se relacionan con el campo de las comunicaciones inalámbricas, y, en particular, con un sistema de puerta de enlace, un dispositivo y un método de comunicación.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Una red de acceso por radio terrestre universal (UTRAN, Universal Terrestrial Radio Access Network) se usa para realizar una función de acceso por radio en una red de servicio terrestre móvil universal (UMTS, Universal Mobile Terrestrial Service). La UTRAN generalmente incluye una pluralidad de controladores de red por radio (RNC, Radio Network Controller) y un nodo de transmisión por radio NodeB. Una red de acceso por radio GSM/EDGe (GERAN, GSM/CANTO Radio Access Network) se usa para realizar una función de acceso por radio en una red de servicio general de paquetes por radio (GPRS: General Packet Radio Service). La GERAN generalmente incluye una pluralidad de estaciones base y un controlador de estaciones base (BSC, Base Station Controller). Un nodo de soporte de servicio de radio de paquete general de servicio (SGSN, Serving GPRS Supporting Node) se usa para realizar las funciones de reenvío de enrutamiento, gestión de movilidad, gestión de sesión, almacenamiento de información de usuario y similares en la red GPRS/UMTS. Un nodo de soporte de servicio de radio de paquete general de puerta de enlace (GGSN, Gateway GPRS Supporting Node) se usa para conectar redes de datos de paquete externas (PDN, Packet Data Network). Estas PDN pueden ser internet (Internet), una red privada virtual (VPN, Virtual Private Network), una red de servicios multimedia de protocolo de internet (IP, Internet Protocol) (IMS, IP Multimedia Service), o una red inalámbrica de protocolo de aplicación (WAP, Wireless Application Protocol) proporcionadas por una operadora. Un registro de ubicación doméstica (HLR, Home Location Register) se usa para almacenar información de suscripción y datos de autenticación de un usuario acerca de servicios de red. El SGSN, el GGSN y la HLR se consideran generalmente elementos de red de una red de núcleo (Core Network). La red de núcleo generalmente tiene una pluralidad de elementos de red tales como el SGSN, el GGSN y el HLR. La arquitectura y el flujo de la red GPRS se describen en un estándar 3GPP TS 23.060.

El equipo de usuario (UE, User Equipment) accede a la UTRAN o la GERAN a través de una interfaz inalámbrica por aire. El UE inicia primero un proceso de solicitar la unión al SGSN a través de la UTRAN/GERAN. el SGSN adquiere datos de suscripción y datos de autenticación de un usuario desde el HLR. Después de que el SGSN completa la autenticación del usuario, el SGSN informa al UE de la aceptación de unión. Cuando el UE necesita usar un servicio, el UE inicia una solicitud para establecer un contexto de protocolo de datos de paquete (Contexto de PDP, contexto de protocolo de datos de paquete) al SGSN. El Contexto de PDP se usa para gestionar un protocolo de túnel GPRS (GTP, GPRS Tunnel Protocol) para transmitir datos de usuario entre el Sg Sn y el GGSN. El SGSN encuentra el GGSN asociado según un nombre de punto de acceso (Access Point Name, APN) usado en la información de suscripción, y solicita al GGSN que establezca el Contexto de PDP. Después de que el GGSN recibe la solicitud para establecer el Contexto de PDP, el GGSN devuelve una dirección IP y un identificador de extremo de túnel GTP (TEID, Tunnel End Identifier) que se adjudican al UE al SGSN. El SGSN devuelve un mensaje de éxito de establecimiento de Contexto de PDP al UE, e informa a la UTRAN o la GERAN de establecimiento de una correspondiente conexión de interfaz inalámbrica por aire para transmitir los datos de usuario. Los datos de enlace ascendente del UE pasan a través del SGSN por medio de la UTRAN/GERAN, y se reenvían a la correspondiente PDN por el GGSN. Los datos de enlace descendente de la PDN externa se transmiten al SGSN donde se encuentra el UE por el GGSN según la dirección IP del UE a través de un correspondiente túnel GTP, y se envían al UE por el SGSN a través de la GERAN/UTRAN.

Generalmente, una plataforma informática general es más adecuada para procesar señalización de plano de control de gestión de movilidad, gestión de sesión (es decir gestión de PDP) y similares. Las prestaciones de una plataforma de rúter compuesta de hardware dedicado en el aspecto de procesar reenvío de datos de un plano de usuario es muy fuerte y generalmente supera más de diez veces la de la plataforma informática general, pero las prestaciones de procesamiento de señalización de la plataforma de rúter es muy débil. Para mejorar aún más el rendimiento de reenvío de los datos de usuario, una puerta de enlace, tal como la GGSN y similares, a menudo adopta la plataforma de rúter. Mientras que el SGSN se usa principalmente para procesar señalización de plano de control del equipo de usuario, y a menudo adopta la plataforma informática general.

En las fases R99-R6 de una versión de estándar 3GPP, el SGSN se hace cargo de procesar la señalización de gestión de movilidad y señalización de gestión de sesión de un plano de control, y también se hace cargo de reenviar datos de plano de usuario de la RNC al GGSN. El SGSN que generalmente adopta la plataforma informática general tiene capacidad de procesamiento de señalización muy fuerte pero capacidad de reenvío de datos muy débil. Una vez el tráfico de los datos de usuario se aumenta rápidamente, el SGSN necesita expandir continuamente la capacidad o es necesario aumentar enormemente el número del SGSN, de modo que el coste es muy alto.

Para esta finalidad, en la fase R7 de la versión de estándar 3GPP, los datos del plano de usuario se envían directamente desde la RNC a la GGSN de una manera de establecer un túnel directo (Direct Tunnel) entre la GGSN y la RNC, y se reenvían a internet externa por la GGSN. En este tipo de escenario, el SGSN principalmente procesa la señalización del plano de control, y ya no reenvía los datos del plano de usuario. Sin embargo, en la limitación de escenario de que el túnel directo no puede establecerse entre algunas RNC y GGSN donde el usuario itinera y similares, el SGSN debe reservar una parte de una función de reenvío del plano de usuario para reenviar los datos del plano de usuario, aumentando así la complejidad del SGSN.

Para vencer estos defectos, en la fase R8 de la versión de estándar 3GPP, se desarrolla una red de evolución totalmente nueva, que incluye: una red de acceso por radio terrestre universal evolucionada (E-UTRAN, Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network), para realizar todas las funciones relacionadas con radio de la red de evolución; una entidad de gestión de movilidad (MME, Mobility Management Entity), para hacerse cargo de la gestión de movilidad del plano de control, que incluye contexto de usuario y gestión de estado de movilidad, adjudicar una identidad de abonado móvil temporal (TMSI, Temporary Mobile Subscriber Identity) y similares; una puerta de enlace de servicio (S-GW, Serving Gateway), que es un punto de anclaje de plano de usuario entre redes de acceso 3GPP y una interfaz para terminar E-TURAN; una puerta de enlace de red de datos de paquete (P-GW, Packet Data Network Gateway), que es un punto de anclaje de plano de usuario entre una red de acceso 3GPP y una red de acceso no 3GPP y es una interfaz para una red de datos de paquete externa (PDN, Packet Data Network). Un servidor de abonados domésticos (HSS, Home Subscriber Server) se usa para almacenar información de suscripción de un usuario. La MME, la S-GW, la P-GW y el HSS se consideran generalmente elementos de red de una red de núcleo.

Después de que el equipo de usuario accede a la E-UTRAN a través de una interfaz inalámbrica por aire, el equipo de usuario se une a la MME primero, y la MME adquiere los datos de suscripción y la información de autenticación del usuario del servidor de abonado doméstico (HSS, Home Subscriber Server) e inicia un proceso de autenticar el UE. Después de que la MME completa el proceso de autenticación, el equipo de usuario o MME inicia un proceso de establecer un portador para transmitir datos de usuario. En este proceso, la MME informa la S-GW de establecer el portador para el usuario, y un mensaje de informe lleva la dirección de la P-GW y la información de dirección del elemento de red E-UTRAN donde se encuentra el usuario. La S-GW establece el portador para transmitir los datos de usuario desde la E-UTRAN a la P-GW para el usuario. La P-GW reenvía los datos de enlace descendente desde la PDN externa al UE a través del portador, y reenvía los datos de enlace ascendente desde el UE a la correspondiente PDN.

Para permitir que las redes de acceso de la UTRAN y GERAN existente sean compatibles, el UE puede acceder a la MME a través de la UTRAN o la GERAN y el SGSN, y puede establecerse una conexión de túnel GTP entre el UE y la S-GW a través de la UTRAN/ GERAN y SGSN. La S-GW convierte el túnel GTP en un correspondiente portador para conectar la P-GW y transmitir los datos de usuario. La UTRAN también pueden establecer un túnel GTP para conectar directamente la S-GW.

La MME se convierte en un elemento de red únicamente para procesar señalización de plano de control, y la S-GW y la P-GW principalmente se hacen cargo de reenviar los datos de plano de usuario. La S-GW y la P-GW pueden combinarse en un elemento de red, que generalmente se denomina puerta de enlace.

Con el desarrollo de servicios de internet móvil, la abundancia de servicios de redes empresariales y la fusión de redes de acceso móvil de múltiples sistemas, dispositivo de puerta de enlace se tiene que desarrollar gradualmente hacia control y cobro de servicios más delicados sobre la base de que se completa una función básica de reenvío de datos, para soportar implementación de servicios y control de la operario más ricos. En la red de evolución, una puerta de enlace todavía necesita reservar un gran número de interfaces de señalización externas. Estas interfaces de señalización incluyen una interfaz de portador GTP-C entre la MME y la puerta de enlace, una interfaz de control y cobro de política (PCC) entre la PCRF y la puerta de enlace, una interfaz de cobro entre un sistema de cobro y la puerta de enlace, una interfaz de intercepción lícita entre dispositivo de intercepción lícito y la puerta de enlace, una interfaz DHCP entre un servidor DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol, Protocol de Configuración Dinámica de Anfitriones) y la puerta de enlace, una interfaz entre un servidor AAA (Authentication, Authorization and Accounting, Autenticación, Autorización y Contabilidad,) y la puerta de enlace, y una interfaz de protocolo L2TP (Layer Two Tunnelling Protocol, Protocolo de Tunelización de Capa Dos)/GRE (Generic Routing Encapsulation, Encapsulación de Enrutamiento Genérico) entre una VPN y la puerta de enlace.

Las interfaces de señalización externa masiva de la puerta de enlace llevarán señalización de interfaz masiva. Cuando la puerta de enlace que usa un rúter como plataforma procesa la señalización de interfaz masiva, la puerta de enlace está limitada por una plataforma de hardware, por lo que las prestaciones de procesar la señalización son muy bajas, y particularmente, un chip de procesador dedicado de reenvío de enrutamiento difícilmente tiene capacidad de procesar la señalización. Para que la puerta de enlace pueda procesar la señalización de interfaz masiva, en la plataforma de rúter es obligado añadir un gran número de hardware, tal como un chip de procesador informático general y similares, de modo que la plataforma de hardware del dispositivo de puerta de enlace es muy compleja, y el coste es demasiado alto, así es adverso para la popularización y despliegue de la red de datos de paquete móvil.

El documento US2009/0252133A1, divulga un sistema de comunicación móvil que incluye una puerta de enlace de acceso (AGW) que comprende un C-AGW para manejar mensajes de control y una pluralidad de U-AGW para reenviar paquetes de datos, la C-AGW se provee de una tabla de gestión que indica una dirección de U-AGW que será punto final del túnel, en asociación con cada uno de varios ID de estación móvil. Cuando se recibe un mensaje de solicitud de configuración de túnel que incluye un ID de estación móvil desde una de estaciones base, la C-AGW busca en la tabla de gestión la dirección de U-AGW correspondiente a la ID de estación móvil y notifica a la estación base la dirección de U-AGW, y si no se encuentra la estación móvil en la tabla de gestión, la C-AGW notifica a la estación base una dirección de un U-AGW particular seleccionada de las varias U-AGW, de modo que la estación base establece un túnel para reenviar paquetes de datos hacia la U-AGW notificada. Un documento de 3GPP ("3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; General Packet Radio Service (GPRS) enhancements para Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) access (Release 11)" 3GPP STANDARD; 3GPP TS 23.401, 3RD GENERATION PARTNERSHIP PROJECT (3GPP), MOBILE COMPETENCE CENTRE; 650, ROUTE DES LUCIOLES; F-06921 SOHPIA-ANTIPOLIS CEDEX; FRANCIA, vol. SA WG2, n.° V11.2.0, describe que una de las funciones del plano de control es controlar los atributos de una conexión de acceso a red establecida, tal como una activación de una dirección IP.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN

La invención está relacionada con un método de comunicación, un soporte de almacenamiento legible por ordenador y una entidad de plano de control como se define en las reivindicaciones independientes adjuntas. Realizaciones que representan realizaciones particulares de la invención se definen en las reivindicaciones dependientes adjuntas.

El sistema de puerta de enlace de las realizaciones de la presente invención se compone de la entidad de plano de control y la entidad de plano de usuario que son independientes entre sí, la entidad de plano de control se hace cargo de la configuración de la ruta de datos, y la entidad de plano de usuario se hace cargo de reenvío de datos en la ruta de datos, de modo que el número de las entidades de plano de usuario puede cambiarse independientemente para adaptarse al cambio de tráfico de red sin sustituir todas entidades de puerta de enlace, el despliegue de red es más conveniente y el coste es más bajo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para ilustrar más claramente las soluciones técnicas en las realizaciones de la presente invención, a continuación se dará una breve introducción sobre los dibujos adjuntos que se necesitan en la descripción de las realizaciones o la técnica anterior. Aparentemente, los dibujos adjuntos en la descripción siguiente son meramente algunas de las realizaciones de la presente invención, en función de qué otros dibujos pueden ser obtenidos por expertos en la técnica sin ningún esfuerzo creativo.

La Figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema de puerta de enlace de una realización de la presente invención;

la Figura 2 es un diagrama estructural esquemático de un sistema de comunicaciones aplicable a un sistema de puerta de enlace de la realización de la presente invención;

la Figura 3 es un diagrama de bloques esquemático de un dispositivo de puerta de enlace de plano de control de una realización de la presente invención;

la Figura 4 es un diagrama de bloques esquemático de un dispositivo de puerta de enlace de plano de usuario de una realización de la presente invención;

la Figura 5 es un diagrama estructural esquemático de un sistema de puerta de enlace de otra realización de la presente invención;

la Figura 6 es un diagrama estructural esquemático de un sistema de puerta de enlace de otra realización de la presente invención;

la Figura 7 es un diagrama estructural esquemático de un sistema de puerta de enlace de otra realización de la presente invención;

la Figura 8 es un diagrama estructural esquemático de un sistema de puerta de enlace de otra realización de la presente invención;

la Figura 9 es un diagrama de flujo de un método de comunicación de una realización de la presente invención; la Figura 10 es un diagrama esquemático de un flujo para configurar una ruta de datos entre una GW-C y una GW-U;

la Figura 11 es un diagrama esquemático de un flujo de comunicación entre un sistema de puerta de enlace de una realización de la presente invención y otros elementos de red bajo una arquitectura de red SAE;

la Figura 12 es un diagrama esquemático de un flujo de comunicación entre un sistema de puerta de enlace de una realización de la presente invención y otros elementos de red;

la Figura 13 es un diagrama esquemático de un flujo de comunicación entre un sistema de puerta de enlace de otra realización de la presente invención y otros elementos de red;

la Figura 14 es un diagrama esquemático de un flujo que un sistema de puerta de enlace de otra realización de la presente invención activa un PDP para UE;

la Figura 15 es un diagrama esquemático de un flujo de interacción entre un sistema de puerta de enlace de otra realización de la presente invención y un servidor Radius o Diameter;

la Figura 16 es un diagrama esquemático de un flujo de control de políticas de un sistema de puerta de enlace de otra realización de la presente invención;

La Figura 17 es un diagrama esquemático de un flujo de control de políticas de un sistema de puerta de enlace de otra realización de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES

Únicamente la realización que se describe con relación a la Figura 1 atañe a la solución reivindicada.

Las soluciones técnicas de la presente invención pueden aplicarse a diversos sistemas de comunicación, tales como un sistema global de comunicación móvil (GSM, Global System of Mobile communication), un sistema de acceso múltiple por división de código (CDMA, Code Division Multiple Access), acceso múltiple por división de código inalámbrico de banda ancha (WCDMA, Wideband Code Division Multiple Access Wireless), un servicio general de paquetes por radio (GPRS, General Packet Radio Service), evolución de largo plazo (LTE, Long Term Evolution) y similares.

Equipo de usuario (UE, User Equipment) también pueden llamarse terminal móvil (Mobile Terminal), equipo de usuario móvil y similares, y puede comunicar con una o más redes de núcleo a través de una red de acceso por radio (por ejemplo, RAN, Radio Access Network). El equipo de usuario puede ser un terminal móvil tal como un teléfono móvil (o llamado teléfono "celular") y un ordenador con un terminal móvil, por ejemplo, puede ser un dispositivo móvil montado en vehículo o integrado en ordenador portátil, tipo bolsillo, de mano, que intercambia idiomas y/o datos con la red de acceso por radio.

La red de acceso por radio puede incluir uno o más sistemas de estación base. El sistema de estación base de la red de acceso por radio puede incluir una o más BTS (BTS, Base Transceiver Station) que soporta GSM o CDMA y un centro de conmutación de estación base (BSC, Basestation Switch Center), también puede incluir uno o más NodeB (NodeB) que soportan WCDMA y un RNC (radio network controller), y también pueden ser uno o más NodeB evolutivos (eNB o e-NodeB, Nodo B evolutional) que soportan LTE, que no se limita en la presente invención.

Un elemento de red de gestión de movilidad puede ser un SGSN en una UTRAN o una GERAN, o una MME en una E-UTRAN, o un SGSN, una MME o una combinación de ambos durante conexión a red conjunta de una UTRAN/GERAN o una E-UTRAN, que no se limita en la presente invención.

En las realizaciones de la presente invención, cuando un componente se "conecta" con otro componente como se describe, los dos componentes pueden conectarse directamente entre sí, o conectarse indirectamente entre sí a través de uno o más de otros componentes. La conexión directa o indirecta anterior puede incluir conexiones de maneras cableadas y/o inalámbricas. La manera cableada puede incluir, pero sin limitación a esto, cables compuestos de diversos medios, tales como fibras ópticas, cables conductores, líneas semiconductoras o algo semejante; o incluir otras maneras, tales como buses internos, circuitos, tableros posteriores y similares. La manera inalámbrica es una manera de conexión capaz de realizar comunicación inalámbrica, que incluye, pero sin limitación a esto, radiofrecuencia, infrarrojos, Bluetooth y similares. Una interfaz interna o externa puede existir entre los dos componentes, y la interfaz puede ser una interfaz física o una interfaz lógica.

La Figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema de puerta de enlace de la realización reivindicada de la presente invención. El sistema de puerta de enlace 100 de la Figura 1 incluye una entidad de plano de control 101 y una o más entidades de plano de usuario 102-1 a 102-N, en donde N es un entero positivo. Más adelante en esta memoria, si no se tienen que distinguir diferentes entidades de plano de usuario, las entidades de plano de usuario 102-1 a 102-N pueden llamarse colectivamente entidad de plano de usuario 102.

La entidad de plano de control 101 se configura para adjudicar una dirección IP a UE y configurar una ruta de datos para conectar la entidad de plano de usuario 102 con una red de acceso por radio (Radio Access Network, RAN), una red de datos de paquete (Packet Data Network, PDN) u otros elementos de red según la dirección IP. En la realización reivindicada, la configuración de la ruta de datos según la dirección IP incluye:

se genera información de configuración de la ruta de datos según la dirección IP adjudicada al UE, y la ruta de datos se envía a la entidad de plano de usuario 102.

La entidad de plano de control se puede conectar o integrar con una entidad de gestión de movilidad. La entidad de plano de control también puede conectarse con una puerta de enlace de servicio (S-GW), y la puerta de enlace de servicio se conecta con la entidad de gestión de movilidad.

Adicionalmente, la entidad de plano de control (GW-C) puede llamarse puerta de enlace de plano de control (Control Plane Gateway), un controlador de puerta de enlace (Gateway Controller), un nodo de control (Control Node) o una puerta de enlace de control (Control Gateway).

La entidad de plano de control 101 se integra con un elemento de red de gestión de movilidad, que indica que la entidad de plano de control 101 y el elemento de red de gestión de movilidad puede realizarse en una plataforma. La entidad de plano de control 101 se conecta con el elemento de red de gestión de movilidad, que indica que la entidad de plano de control 101 y el elemento de red de gestión de movilidad pueden realizarse por plataformas independientes y se conectan entre sí, pero las plataformas para realizar ambos puede ser del mismo tipo o diferentes tipos, que no se limitan en la realización de la presente invención.

La entidad de plano de usuario 102 se ubica entre la PDN y la RAN y se conecta con la entidad de plano de control 101. La entidad de plano de usuario 102 se configura para recibir la información de configuración de la ruta de datos enviada por la entidad de plano de control 101 y reenvía datos de enlace ascendente y enlace descendente del UE en la ruta de datos configurada por la entidad de plano de control 101.

Adicionalmente, la entidad de plano de usuario (GW-U) puede llamarse puerta de enlace de plano de usuario (User Plane Gateway), una puerta de enlace de reenvío de datos de paquete (Packet Data Forwarding Gateway), un nodo de reenvío (Forwarding Node) o un nodo de conmutación (Switch Node).

En otras palabras, la entidad de plano de usuario 102 es un nodo conectado por la ruta de datos, pero la entidad de plano de control 101 no es el nodo conectado por la ruta de datos.

Como otra realización de la presente invención, las funciones de la entidad de plano de control 101 y la entidad de plano de usuario 102 de este sistema pueden expandirse aún más.

Ejemplarmente, la entidad de plano de control 101 puede configurarse además para adquirir información de carga de una pluralidad de entidades de plano de usuario de la pluralidad de entidades de plano de usuario o elementos de red de gestión de red, seleccionar la entidad de plano de usuario con la carga más ligera de la pluralidad de entidades de plano de usuario, generar la información de configuración de la ruta de datos según la dirección IP y la información de la entidad de plano de usuario con la carga más ligera, y enviar la información de configuración de la ruta de datos a la entidad de plano de usuario con la carga más ligera.

Ejemplarmente, la entidad de plano de control 101 puede configurarse además para adquirir un recurso de dirección IP de la entidad de plano de usuario o de la configuración interna de la entidad de plano de control, y adjudicar la dirección IP al UE desde el recurso de dirección IP.

Ejemplarmente, la entidad de plano de control 101 puede configurarse además para reenviar un mensaje de IP entre la entidad de plano de usuario y la PDN.

Ejemplarmente, la entidad de plano de usuario 102 puede configurarse además para recoger información de uso de la ruta de datos, y enviar la información de uso a la entidad de plano de control; y correspondientemente, la entidad de plano de usuario 102 puede configurarse además para recibir la información de uso, generar un registro de datos de cobro según la información de uso e informar el registro de datos de cobro a un sistema de cobro.

Ejemplarmente, la entidad de plano de control 101 puede configurarse además para adquirir información de políticas de una configuración interna o un dispositivo de función de políticas y reglas de cobro (PCRF) fuera de la entidad de plano de control y adquirir información de QoS de la información de políticas, en donde la información de configuración de la ruta de datos incluye la información de QoS; y correspondientemente, la entidad de plano de usuario 102 puede configurarse además para controlar la calidad de servicio de los datos de enlace ascendente y enlace descendente del UE según la información de QoS cuando los datos de enlace ascendente y enlace descendente del UE se reenvían en la ruta de datos.

Por consiguiente, el sistema de puerta de enlace de la realización de la presente invención se compone de la entidad de plano de control y la entidad de plano de usuario que son independientes entre sí, la entidad de plano de control se hace cargo de la configuración de la ruta de datos, y la entidad de plano de usuario se hace cargo de reenvío de datos en la ruta de datos, de modo que el número de las entidades de plano de usuario puede cambiarse independientemente para adaptarse al cambio de tráfico de red sin sustituir todas entidades de puerta de enlace, el despliegue de red es más conveniente y el coste es más bajo. Entretanto, como se adopta una arquitectura separada de plano de control y de plano de usuario, en comparación con el dispositivo de puerta de enlace original, el diseño y la realización del dispositivo se simplifican, y se mejoran las prestaciones de procesamiento.

Por ejemplo, cuando el tráfico promedio por usuario de la banda ancha móvil en el futuro se aumente enormemente, el tráfico puede ser compartido únicamente simplemente aumentando la entidad de plano de usuario sin reformar excesivamente la entidad de plano de control, de modo que el despliegue de red es más simple y más fiable.

Opcionalmente, como realización, puede existir un grupo o múltiples grupos de sistemas de puerta de enlace 100 en un sistema de comunicación y sustituir todas o parte de las funciones de la S-GW, la P-GW o la GGSN en conjunto o sustituir una combinación aleatoria de las funciones.

La Figura 2 es un diagrama estructural esquemático de un sistema de comunicaciones aplicable a un sistema de puerta de enlace de la realización de la presente invención. Con el propósito de brevedad, en el sistema de comunicación 200 de la Figura 2 únicamente se describe una entidad de plano de control (GW-C) 101 y una entidad de plano de usuario (GW-U) 102 de un grupo de sistema de puerta de enlace, pero en el sistema de comunicación de la realización de la presente invención, los números de los sistemas de puerta de enlace, las entidades de plano de control y las entidades de plano de usuario no están limitadas.

Además, el sistema de comunicación 200 incluye además un UE 201, una RAN 202, un elemento de red de gestión de movilidad 203, una PDN 204 y similares. El número de estos elementos de red tampoco se limita en la realización de la presente invención.

La RAN 202 puede incluir elementos de red de acceso de diversos sistemas (tales como una GERAN, una UTRAN o un E-UTRAN), tales como un RNC, un eNodeB y similares. La PDN 204 puede ser en forma de WAP, internet, una VPN y similares, que no se limita en la realización de la presente invención.

Opcionalmente, como realización, la entidad de plano de control 101 puede realizarse por una plataforma informática general, y la entidad de plano de usuario 102 puede realizarse por una plataforma de rúter dedicada. La plataforma informática general es adecuada para procesar señalización de interfaz; y la capacidad de procesamiento de señalización de la plataforma de rúter dedicada es relativamente baja, pero la eficiencia de reenvío de datos es relativamente alta. De esta manera, el diseño de la plataforma de hardware puede simplificarse, el coste de la plataforma de hardware se reduce, y las prestaciones de procesamiento de la entidad de plano de control y la entidad de plano de usuario de la puerta de enlace se mejoran enormemente.

El elemento de red de gestión de movilidad 203 puede ser una MME y/o un SGSN, y generalmente se realiza por la plataforma informática general. Por consiguiente, como otra realización, la entidad de plano de control 101 y el elemento de red de control de movilidad 203 pueden integrarse juntos, como se muestra en un caja de puntos 205 de la Figura 2, de modo que el número de elementos de red en el sistema puede reducirse.

En la realización de la Figura 2, un enlace inalámbrico entre el UE 201 y la RAN 202, una conexión entre la RAN 202 y la GW-U 102 y una conexión entre la GW-U 102 y la PDN 204 constituyen una ruta de datos del UE 201. Sin embargo, la ruta de datos del UE 201 no se limita en este tipo de forma específica. Por ejemplo, la ruta de datos puede ser una conexión o un túnel para reenviar los datos del UE entre la RAN y la GW-U o entre la GW-U y otras puertas de enlace, tales como un túnel GTP, una conexión GRE, un flujo de datos de servicio y similares. La ruta de datos puede ser de granularidad de portador o granularidad de flujo de datos de servicio. La ruta de datos también puede ser una conexión de datos entre una puerta de enlace de plano de usuario y la VPN de la PDN.

La Figura 3 es un diagrama de bloques esquemático de un dispositivo de puerta de enlace de plano de control de una realización de la presente invención. El dispositivo de puerta de enlace de plano de control 30 de la Figura 3 es un ejemplo de la entidad de plano de control 101 de la Figura 1, e incluye un módulo de adjudicación de dirección IP 31 y un módulo de configuración de ruta de datos 32.

El módulo de adjudicación de dirección IP 31 se configura para adjudicar una dirección IP a equipo de usuario, UE. El módulo de configuración de ruta de datos 32 se configura para generar información de configuración de una ruta de datos según la dirección IP adjudicada por el módulo de adjudicación de dirección IP 31. El módulo de configuración de ruta de datos 32 también puede enviar la información de configuración generada de la ruta de datos a dispositivo de puerta de enlace de plano de usuario 40. Desde luego, la información de configuración también puede enviarse al dispositivo de puerta de enlace de plano de usuario 40 por otros módulos con una función de envío. La ruta de datos mencionada anteriormente se usa para conectar el dispositivo de puerta de enlace de plano de usuario 40 con una RAN, una PDN u otros elementos de red, en donde el dispositivo de puerta de enlace de plano de usuario 40 se ubica entre la PDN y la RAN y es independiente del dispositivo de puerta de enlace de plano de control 30.

El módulo de adjudicación de dirección IP 31 o el módulo de configuración de ruta de datos 32 mencionados anteriormente pueden realizarse a través de un procesador, circuito, receptor o transmisor correspondientes.

El dispositivo de puerta de enlace de plano de control (o denominado entidad de plano de control, controlador de puerta de enlace, nodo de control, puerta de enlace de control y similares) se describirá más en detalle a continuación en combinación con ejemplos específicos.

Se debe observar que, en la Figura 3, la conexión entre el módulo de adjudicación de dirección IP 31 y el módulo de configuración de ruta de datos 32 puede ser una conexión directa o una conexión indirecta a través de uno o más de otros módulos, que no se limita en la realización de la presente invención.

La Figura 4 es un diagrama de bloques esquemático de un dispositivo de puerta de enlace de plano de usuario de una realización de la presente invención. El dispositivo de puerta de enlace de plano de usuario 40 de la Figura 4 es un ejemplo de la entidad de plano de usuario 102 de la Figura 1, e incluye un módulo de gestión de ruta de datos 41 y un módulo de reenvío de datos 42.

El módulo de gestión de ruta de datos 41 se conecta con el dispositivo de puerta de enlace de plano de control (tal como la entidad de plano de control 101 mostrada en la Figura 1 o el dispositivo de puerta de enlace de plano de control 30 mostrado en la Figura 3), y se configura para recibir información de configuración de una ruta de datos del dispositivo de puerta de enlace de plano de control y gestionar la ruta de datos según la información de configuración.

El módulo de reenvío de datos 42 se conecta con el módulo de gestión de ruta de datos 41 y se configura para reenviar datos en la ruta de datos gestionada por el módulo de gestión de ruta de datos 41, por ejemplo, reenvía datos de enlace ascendente y enlace descendente del equipo de usuario, UE.

La ruta de datos mencionada anteriormente se usa para conectar el dispositivo de puerta de enlace de plano de usuario 40 con una RAN, una PDN u otras puertas de enlace. Adicionalmente, el dispositivo de puerta de enlace de plano de usuario 40 se ubica entre la PDN y la RAN y es independiente del dispositivo de puerta de enlace de plano de control mencionado anteriormente.

Se debe observar que, en la Figura 4, la conexión entre el módulo de gestión de ruta de datos 41 y el módulo de reenvío de datos 42 puede ser una conexión directa o una conexión indirecta a través de uno o más otros módulos, que no se limita en la realización de la presente invención.

Ejemplarmente, el módulo de gestión de ruta de datos 41 en la Figura 4 puede realizarse a través de un procesador o un circuito correspondiente, y el módulo de reenvío de datos puede realizarse a través de un receptor o un transmisor.

La Figura 5 es un diagrama estructural esquemático de un sistema de puerta de enlace de otra realización de la presente invención. El sistema de puerta de enlace de la Figura 5 incluye una GW-C 310 y una GW-U 320. Con el propósito de brevedad, únicamente una GW-C y una GW-U se describen en la Figura 5, pero no se limita el número de cada entidad del sistema de puerta de enlace en la realización de la presente invención.

Como se muestra en la Figura 5, la GW-C 310 incluye un módulo de configuración de ruta de datos 311, que se configura para generar información de configuración de una ruta de datos para reenviar datos de enlace ascendente y enlace descendente de UE. El módulo de configuración de ruta de datos 311 también puede enviar la información de configuración generada de la ruta de datos a la GW-U 320.

La GW-U 320 incluye un módulo de gestión de ruta de datos 321 y un módulo de reenvío de datos 322. El módulo de gestión de ruta de datos 321 se conecta con el módulo de configuración de ruta de datos 311 de la GW-C 310, y se configura para recibir la información de configuración mencionada anteriormente del módulo de configuración de ruta de datos 311 y gestionar la ruta de datos para reenviar los datos de enlace ascendente y enlace descendente del UE según la información de configuración mencionada anteriormente. La gestión de la ruta de datos puede incluir establecimiento, modificación, actualización, eliminación o algo semejante de la ruta de datos.

El módulo de reenvío de datos 322 se conecta con el módulo de gestión de ruta de datos 321 y se configura para reenviar los datos de enlace ascendente y enlace descendente del UE en la ruta de datos gestionada por el módulo de gestión de ruta de datos 321.

Opcionalmente, como realización, la información de configuración generada por el módulo de configuración de ruta de datos 311 puede incluir al menos una de la siguiente información: información de identificación de la GW-C 310, información de identificación de un elemento de red de iguales de la GW-U 320 en la ruta de datos, información de ruta de datos, información de asociación de la ruta de datos y similares.

Opcionalmente, como otra realización, la información de identificación mencionada anteriormente puede incluir al menos uno de los siguientes elementos: una dirección IP, una dirección MAC (Media Access Control, Control de Acceso a Medios), un número de puerto, un tipo de protocolo y similares.

Opcionalmente, como otra realización, la información de ruta de datos mencionada anteriormente puede incluir al menos uno de los siguientes elementos: un protocolo de ruta de datos, un identificador de ruta de datos, información de conexión de PDN, información de portador, información de QoS (Quality of Service, Calidad de Servicio), información de flujo de datos de servicio e información de manera de cobro.

Ejemplos del protocolo de ruta de datos incluyen un GTPv1, un L2TP, GRE, un IPsec y similares. Ejemplos del identificador de ruta de datos incluyen un identificador de portador, un identificador de túnel de un protocolo L2TP, un GRE clave, un identificador de túnel y similares. Ejemplos de la información de conexión de PDN incluyen un identificador de conexión de PDN, un APN y similares. Ejemplos de la información de portador incluyen un identificador de portador, un identificador de portador dedicado y similares. Ejemplos de la información de QoS incluyen un QCI (QoS Class Identifier, Identificador de Clase de QoS), un ancho de banda máximo, un ancho de banda asegurado, una ARP (Allocation/Retention Priority, Prioridad de Adjudicación/Retención), información de DSCP (Differentiated Services Code Point, Punto de Código de Servicios Diferenciado), e información de flujo de datos de servicio (que incluye uno o más filtros de quíntuplos de IP, e información de QoS relacionada con un flujo de datos de servicio). La QCI se usa generalmente para indicar la información tal como retraso de transmisión de datos, una tasa de pérdida de paquetes y similares de un portador o el flujo de datos de servicio.

Opcionalmente, como otra realización, el elemento de red de iguales mencionado anteriormente puede incluir al menos uno de los siguientes elementos: un elemento de red RAN, un elemento de red VPN, un S-GW, un P-GW, una puerta de enlace de datos de paquete PDG, un SGSN para reenvío de datos y similares. Por ejemplo, el elemento de red de iguales puede ser un nodo adyacente de la GW-U en la ruta de datos.

Opcionalmente, como otra realización, la información de asociación de la ruta de datos mencionada anteriormente puede incluir al menos una de la siguiente información: información de asociación del UE con la ruta de datos, información de asociación del flujo de datos de servicio del UE con la ruta de datos, información de asociación entre una ruta de datos para conectar la PDN y una ruta de datos para conectar la RAN, información de asociación entre la ruta de datos para conectar la PDN y una ruta de datos para conectar otras puertas de enlace, e información de asociación entre la ruta de datos para conectar la otras puertas de enlace y la ruta de datos para conectar la RAN.

La información de asociación de la ruta de datos se usa generalmente para, cuando la GW-U recibe un paquete de datos de enlace descendente, reenviar el paquete de datos a la ruta de datos asociada. Por ejemplo, la información de asociación de la ruta de datos generalmente puede usar información de UE. La información de UE generalmente incluye al menos una de la siguiente información: una dirección IP del UE, una dirección MAC, y otra información (tal como una IMSI, una MSISDN, un IMEI o algo semejante) para identificar el UE. Por ejemplo, cuando la GW-U recibe el paquete de datos de enlace descendente, la GW-U puede reenviar el paquete de datos a la ruta de datos que coincide con la dirección IP de destino del paquete de datos y usarse para reenviar los datos de enlace ascendente y enlace descendente del UE según la dirección IP de destino.

La información de asociación de la ruta de datos también puede ser información de flujo de datos de servicio, tal como quíntuplos de IP (una dirección IP de origen, una dirección IP de destino, un número de puerto de origen, un número de puerto de destino y un tipo de protocolo) de un paquete de datos. Bajo este tipo de condición, si un UE tiene múltiples rutas de datos, la GW-U también puede reenviar el paquete de datos de enlace descendente a la ruta de datos que tiene la información de flujo de datos de servicio que coincide con los quíntuplos de IP del paquete de datos.

La información de asociación de la ruta de datos también puede ser la información de asociación entre la ruta de datos para conectar la PDN y la ruta de datos para conectar la RAN. Cuando la ruta de datos para conectar la PDN envía un paquete de datos de enlace descendente a la GW-U, la GW-U puede reenviar el paquete de datos de enlace descendente a la correspondiente ruta de datos conectada a la RAN según la información de asociación. Mientras que cuando la ruta de datos para conectar la RAN envía un paquete de datos de enlace ascendente a la GW-U, la GW-U puede reenviar el paquete de datos de enlace descendente a la correspondiente ruta de datos conectada a la PDN según la información de asociación. La información de asociación de otra forma puede constituirse por los expertos en la técnica según los ejemplos de la información de asociación mencionada anteriormente, y estas implementaciones caen dentro del alcance de las realizaciones de la presente invención.

Opcionalmente, como otra realización, si una GW-C 310 necesita configurarse con las rutas de datos de una pluralidad de GW-U 320, el módulo de configuración de ruta de datos 311 también pueden considerar integralmente la condición de carga de la pluralidad de GW-U 320. Por ejemplo, el módulo de configuración de ruta de datos 311 puede adquirir información de carga de la pluralidad de GW-U 320 de la pluralidad de GW-U 320 o un elemento de red de gestión de red, y enviar la información de configuración de la ruta de datos a la GW-U 320 con carga más ligera o la más ligera según la información de carga de la pluralidad de GW-U 320. O, el módulo de configuración de ruta de datos 311 puede generar la información de configuración de la ruta de datos según información de peso de carga de la pluralidad de GW-U 320, de modo que las cargas de la pluralidad de GW-U 320 se equilibran. De esta manera, la carga de la entidad de plano de usuario es más equilibrada, y se mejora la eficiencia del sistema.

Opcionalmente, como otra realización, como se muestra en la Figura 5, la GW-C 310 puede incluir además un módulo de gestión de sesión 312. El módulo de gestión de sesión 312 se conecta con el módulo de configuración de ruta de datos 311. El módulo de gestión de sesión 312 se configura para procesar señalización de sesión. La señalización de sesión incluye al menos uno de los siguientes elementos: un mensaje GTP-C (un mensaje de interfaz S11, S4 o GnGp) entre la GW-C 310 y el elemento de red de gestión de movilidad MME/SGSN, un mensaje GTP-U transmitido en una interfaz (una interfaz S1-U o una interfaz Iu) entre la RAN (tal como una Ge Ra N, una UTRAN o una E-UTRAN) y la GW-U 320, y un mensaje de IP (que incluye un mensaje de autenticación, autorización y contabilidad, un mensaje L2TP, un mensaje de protocolo GRE y similares) entre la GW-U 320 y la PDN. El mensaje GTP-C incluye un mensaje de interacción para establecer, modificar (actualiza) y eliminar portadores o PDP para el UE. Estos portadores o PDP se usan para reenviar datos de un plano de usuario del UE entre la GW-U y la RAN. Ejemplos del mensaje GTP-U incluyen, pero sin limitación a esto, un mensaje de eco (Echo), un mensaje de indicación de error (Error Indication) y similares.

Opcionalmente, como otra realización, como se muestra en la Figura 5, la GW-U 320 puede incluir además un módulo de reenvío de mensaje de IP 323, que se conecta con el módulo de gestión de sesión 312 de la GW-C 310 y el módulo de reenvío de datos 322 de la GW-U 320 y se configura para reenviar el mensaje de IP mencionado anteriormente entre la PDN y el módulo de gestión de sesión 312 a través del módulo de reenvío de datos 322. El mensaje de IP es un mensaje de gestión para gestionar una ruta IP entre la GW-U 320 y una puerta de enlace de VPN de la PDN por la GW-C 310, por ejemplo, puede incluir L2TP, GRE y otros mensajes de gestión de ruta IP. Opcionalmente, el módulo de reenvío de mensaje de IP 323 y el módulo de reenvío de datos 322 pueden combinarse en un módulo, de modo que el mensaje de IP puede reenviarse directamente a la GW-C 310 o la PDN.

Opcionalmente, como otra realización, como se muestra en la Figura 5, la GW-C 310 puede incluir además un módulo de adjudicación de dirección IP 313. El módulo de adjudicación de dirección IP 313 adjudica la dirección IP al UE. Por ejemplo, el módulo de adjudicación de dirección IP 313 se puede conectar con el módulo de gestión de sesión 312 de la GW-C 310, y se configura para adjudicar la dirección IP al UE en función de una solicitud del módulo de gestión de sesión 312. El módulo de adjudicación de dirección IP 313 puede enviar la dirección IP adjudicada al módulo de configuración de ruta de datos 311 directamente o a través del módulo de gestión de sesión 312, que no se limita en la realización de la presente invención.

Por ejemplo, cuando el UE inicia una conexión (un portador o un PDP) para establecer una red de acceso, el módulo de gestión de sesión 312 puede solicitar al módulo de adjudicación de dirección IP 313 que adjudique la dirección IP al UE. El módulo de adjudicación de dirección IP 313 puede adquirir un recurso de dirección IP (tal como un pool de IP) de la GW-U 320 o adquirir el recurso de dirección IP de una configuración interna de la GW-C 310, seleccionar la dirección IP para el UE del recurso de dirección IP y adjudicar la dirección IP seleccionada al UE. O, el módulo de adjudicación de dirección IP 313 puede adquirir la dirección IP de un servidor (un servidor AAA o un servidor DHCP como se muestra en la Figura 5) fuera de la GW-C 310 y adjudicar la dirección IP adquirida al UE.

La Figura 6 es un diagrama estructural esquemático de un sistema de puerta de enlace de otra realización de la presente invención. El sistema de puerta de enlace de la Figura 6 incluye una GW-C 410 y una GW-U 420. Con el propósito de brevedad, únicamente una GW-C y una GW-U se describen en la Figura 6, pero no se limita el número de cada entidad del sistema de puerta de enlace en la realización de la presente invención.

Los módulos en la realización de la Figura 6 se indican por los mismos signos de referencia que los de la Figura 5, por lo que la descripción repetida se omite apropiadamente.

Como se muestra en la Figura 6, la GW-C 410 puede incluir además un módulo de cliente 411. El módulo de cliente 411 se conecta con el módulo de gestión de sesión 312 y un servidor 430 en una PDN, y se configura para adquirir un resultado de autenticar o autorizar UE por el servidor 430 cuando el UE establece nuevamente una ruta de datos. El servidor 430 en la PDN mencionada anteriormente puede ser un servidor Radius (Remote Authentication Dial In User Service, dial de autenticación remota en servicio de usuario) o Diameter.

Opcionalmente, el módulo de cliente 411 también puede adquirir la dirección IP de un nueva portador del UE a través de interacción con el servidor 430, y la dirección IP se adjudica a la dirección IP de la nueva portador del UE por el módulo de adjudicación de dirección IP. Adicionalmente, el módulo de cliente 411 también puede adquirir información de elementos de red de iguales e información de ruta de datos de una VPN a través de interacción con el servidor 430.

En este caso, el UE puede ser accedido por la PDN externa con más seguridad.

La Figura 7 es un diagrama estructural esquemático de un sistema de puerta de enlace de otra realización de la presente invención. El sistema de puerta de enlace de la Figura 7 incluye una GW-C 510 y una GW-U 520. Con el propósito de brevedad, únicamente una GW-C y una GW-U se describen en la Figura 7, pero no se limita el número de cada entidad del sistema de puerta de enlace en la realización de la presente invención.

Los módulos en la realización de la Figura 7 se indican por los mismos signos de referencia que los de la Figura 5, por lo que la descripción repetida se omite apropiadamente.

Como se muestra en la Figura 7, la GW-C 510 incluye además un módulo PCEF (Policy and Charging Enforcement Function, Función de Imposición de Políticas y Cobros) 511. El módulo PCEF 511 se conecta con el módulo de configuración de ruta de datos 311 o el módulo de gestión de sesión 312, y se configura para adquirir información de políticas de una configuración interna o un dispositivo PCRF (Policy and Charging Rules Function, Función de Reglas de Políticas y Cobros) fuera de la GW-C 510, adquirir información de QoS de la información de políticas, y enviar la información de QoS al módulo de configuración de ruta de datos 311 o enviar la información de QoS al módulo de configuración de ruta de datos 311 a través del módulo de gestión de sesión 312.

El módulo de configuración de ruta de datos 311 puede recibir la información de QoS, y la información de ruta de datos de la información de configuración generada incluye la información de QoS. El módulo de reenvío de datos 322 puede controlar la calidad de servicio de los datos de enlace ascendente y enlace descendente según la información de QoS en el proceso de reenviar los datos de enlace ascendente y enlace descendente del UE.

En este caso, puede realizarse control de QoS de transmisión de datos del UE.

La Figura 8 es un diagrama estructural esquemático de un sistema de puerta de enlace de otra realización de la presente invención. El sistema de puerta de enlace de la Figura 8 incluye una GW-C 610 y una GW-U 620. Con el propósito de brevedad, únicamente una GW-C y una GW-U se describen en la Figura 8, pero no se limita el número de cada entidad del sistema de puerta de enlace en la realización de la presente invención.

Los módulos en la realización de la Figura 8 se indican por los mismos signos de referencia que los de la Figura 6, por lo que la descripción repetida se omite apropiadamente. Adicionalmente, en la GW-U 620 de la Figura 8, un módulo de reenvío 621 realiza simultáneamente una función de reenvío de mensaje de IP y una función de reenvío de datos, que corresponden a la combinación del módulo de reenvío de datos 322 y el módulo de reenvío de mensaje de IP 323 en la Figura 6, pero el módulo de reenvío 621 también puede realizarse por dos módulos de manera similar, que no se limita en la realización de la presente invención.

Como se muestra en la Figura 8, la GW-C 610 incluye además un módulo de cobro 611, que se conecta con el módulo de reenvío 621 (o el módulo de reenvío de datos 322) de la GW-U 620 y un sistema de cobro 640 que se ubica fuera de la GW-C 610.

El módulo de reenvío 621 (o el módulo de reenvío de datos 322) puede recoger información de uso de una ruta de datos, tal como tráfico de datos de la ruta de datos, tráfico de datos y espacio de tiempo de un flujo de datos de servicio y otra información, e informar la información de uso al módulo de cobro 611. El módulo de cobro 611 puede generar un registro de datos de cobro según la información de uso e informar el registro de datos de cobro generado al sistema de cobro 640.

Generalmente, en el proceso de establecimiento de conexión del UE, el módulo de gestión de sesión 312 informa al módulo de cobro 611 del establecimiento de conexión, y el módulo de cobro 611 informa al módulo de gestión de sesión 312 de información de manera de cobro (manera de informe de información de uso del usuario: por ejemplo, intervalo de tiempo de informe, intervalo de tráfico, granularidad de informe y similares).

Cuando la GW-C 610 configura la ruta de datos a la GW-U 620, la información de ruta de datos en la información de ruta de datos de configuración incluye la información de manera de cobro. El módulo de gestión de ruta de datos 321 de la GW-U 620 configura la información de manera de cobro en la ruta de datos. El módulo de reenvío 621 (o el módulo de reenvío de datos 322) informa la información de uso al módulo de cobro 611 según la manera de cobro.

En este caso, puede realizarse la función de cobro del sistema de puerta de enlace.

Anteriormente se han descrito algunos ejemplos de los sistemas de puerta de las realizaciones de la presente invención. Se debe observar que los ejemplos mencionados anteriormente no pretenden enumerar todas implementaciones posibles de los sistemas de puerta de enlace de las realizaciones de la presente invención. Por ejemplo, los módulos descritos en las realizaciones de la Figura 3 a la Figura 8 pueden recombinarse, combinarse o dividirse, los sistemas de puerta de enlace modificados de esta manera caen dentro del alcance de las realizaciones de la presente invención, siempre que los sistemas de puerta de enlace puedan realizar la separación de una función de plano de control y una función de plano de usuario.

La Figura 9 es un diagrama de flujo de un método de comunicación de una realización de la presente invención. El método de la Figura 9 puede ser ejecutado por el sistema de puerta de enlace 100 de la Figura 1. El sistema de puerta de enlace 100 incluye una entidad de plano de control (GW-C) y una o más entidades de plano de usuario (GW-U), la entidad de plano de control se conecta o integra con un elemento de red de gestión de movilidad, y las entidades de plano de usuario se ubican entre una PDN y una RAN, son independientes de la entidad de plano de control y se conectan con la entidad de plano de control.

701, la entidad de plano de control configura una ruta de datos para conectar la entidad de plano de usuario con la RAN, la PDN u otros elementos de red. Por ejemplo, la entidad de plano de control genera información de configuración de la ruta de datos según una dirección IP adjudicada al UE, y envía la información de configuración de la ruta de datos a la entidad de plano de usuario. En donde, los otros elementos de red en esta memoria pueden ser otras puertas de enlace excepto la entidad de plano de control y la entidad de plano de usuario.

702, la entidad de plano de usuario reenvía datos de enlace ascendente y enlace descendente del UE en la ruta de datos configurada por la entidad de plano de control. Por ejemplo, la entidad de plano de usuario recibe la información de configuración de la ruta de datos enviada por la entidad de plano de control, y reenvía la contexto del UE en la ruta de datos según la información de configuración.

El sistema de puerta de enlace de la realización de la presente invención se compone de la entidad de plano de control y la entidad de plano de usuario que son independientes entre sí, la entidad de plano de control se hace cargo de la configuración de la ruta de datos, y la entidad de plano de usuario se hace cargo de reenvío de datos en la ruta de datos, de modo que el número de las entidades de plano de usuario puede cambiarse independientemente para adaptarse al cambio de tráfico de red sin sustituir todas entidades de puerta de enlace, el despliegue de red es más conveniente y el coste es más bajo. Entretanto, como se adopta una arquitectura separada de plano de control y de plano de usuario, en comparación con el dispositivo de puerta de enlace original, el diseño y la realización del dispositivo se simplifican, y se mejoran las prestaciones de procesamiento.

El método de la Figura 9 puede ser realizado por el sistema de puerta de enlace en la Figura 1 A la Figura 8, por lo que la descripción repetida se omite apropiadamente.

Opcionalmente, como realización, en la etapa 701, la entidad de plano de control puede generar la información de configuración de la ruta de datos para reenviar los datos de enlace ascendente y enlace descendente del UE y enviar la información de configuración a la entidad de plano de usuario. En la etapa 702, la entidad de plano de usuario puede recibir la información de configuración de la entidad de plano de control, gestionar la ruta de datos para reenviar los datos de enlace ascendente y enlace descendente del UE según la información de configuración, y reenviar los datos de enlace ascendente y enlace descendente del UE en la ruta de datos gestionada.

Opcionalmente, como otra realización, la información de configuración puede incluir al menos una de la siguiente información: información de identificación de la entidad de plano de usuario, información de identificación de un elemento de red de iguales de la entidad de plano de usuario en la ruta de datos, información de ruta de datos, e información de asociación de la ruta de datos.

Opcionalmente, como otra realización, la información de identificación puede incluir al menos uno de los siguientes elementos: una dirección IP, una dirección MAC, un número de puerto y un tipo de protocolo.

Opcionalmente, como otra realización, la información de ruta de datos puede incluir al menos uno de los siguientes elementos: un protocolo de ruta de datos, un identificador de ruta de datos, información de conexión de PDN, información de portador, información de QoS, información de flujo de datos de servicio e información de manera de cobro.

Opcionalmente, como otra realización, la información de asociación de la ruta de datos puede incluir al menos una de la siguiente información: información de asociación del UE con la ruta de datos, información de asociación del flujo de datos de servicio del UE con la ruta de datos, información de asociación entre una ruta de datos para conectar la PDN y una ruta de datos para conectar la RAN, información de asociación entre la ruta de datos para conectar la PDN y una ruta de datos para conectar otras puertas de enlace, e información de asociación entre la ruta de datos para conectar la otras puertas de enlace y la ruta de datos para conectar la RAN.

Opcionalmente, como otra realización, el elemento de red de iguales puede incluir al menos uno de los siguientes elementos: un elemento de red RAN, un elemento de red VPN, un S-GW, un P-GW, un PDG, y un SGSN para reenvío de datos.

Opcionalmente, como otra realización, antes de la etapa 701, la entidad de plano de control puede adjudicar la dirección IP al UE cuando se recibe una solicitud de establecimiento de conexión del UE.

Por ejemplo, la entidad de plano de control puede adquirir un recurso de dirección IP de la entidad de plano de usuario o de la configuración interna de la entidad de plano de control, seleccionar la dirección IP para el UE del recurso de dirección IP y adjudicar la dirección IP seleccionada al UE. O la entidad de plano de control puede adquirir la dirección IP de un servidor fuera de la entidad de plano de control y adjudicar la dirección IP adquirida al UE.

Opcionalmente, como otra realización, la entidad de plano de control puede enviar un mensaje de solicitud de acceso o un mensaje de solicitud de autorización y autenticación a un servidor (tal como un servidor Radius o Diameter) fuera de la entidad de plano de control cuando se recibe la solicitud de establecimiento de conexión del UE, y adjudicar la dirección IP al UE según un mensaje de respuesta de acceso o un mensaje de respuesta de autenticación y autorización devuelto por el servidor. En este momento, se puede asegurar que el UE transmite datos con más seguridad.

Opcionalmente, como otra realización, antes de la etapa 701, la entidad de plano de control puede recibir información de políticas específicas de UE enviada por un dispositivo PCRF y adquirir información de QoS de la información de políticas, de modo que la información de configuración generada de la ruta de datos incluye la información de QoS, y en este momento la calidad de servicio de la transmisión de datos del UE se puede asegurar mejor.

Opcionalmente, como otra realización, la entidad de plano de usuario también pueden recoger información de uso de la ruta de datos e informar la información de uso a la entidad de plano de control. La entidad de plano de control puede generar un registro de datos de cobro según la información de uso e informar el registro de datos de cobro generado a un sistema de cobro. En este caso, la función de cobro de la transmisión de datos del UE puede realizarse.

El método de comunicación del sistema de puerta de enlace de la realización de la presente invención se describirá más en detalle a continuación conjuntamente con ejemplos específicos.

La Figura 10 es un diagrama esquemático de un flujo para configurar una ruta de datos entre una GW-C y una GW-U. El método de la Figura 10 puede ser realizado por el sistema de puerta de enlace en la Figura 1 A la Figura 8.

801, la GW-C recibe un mensaje de establecimiento de conexión (por ejemplo, establecimiento de sesión o establecimiento de PDP y otros mensajes). El mensaje puede incluir un tipo de dirección IP (tipo de PDN) del UE, un nombre de punto de acceso APN, información de elementos de red de iguales (opcional) e información de identificación de ruta de datos (opcional).

802, la GW-C adjudica una dirección IP al UE. Opcionalmente, la dirección IP adjudicada por la GW-C puede ser adquirida de un pool de direcciones en la GW-C, o de un servidor DHCP o servidor a Aa externos. Si el tipo de dirección IP del UE es un IPv4, la GW-C adjudica una dirección IPv4 al UE. Si el tipo de dirección IP (tipo de PDN) del UE es un IPv6, la GW-C adjudica un prefijo de dirección IPv6 al UE. Si el tipo de dirección IP (tipo de PDN) del UE es un IPv4v6, la GW-C adjudica ambos de la dirección IPv4 y el prefijo de dirección IPv6 al UE. Opcionalmente, el tipo de dirección IP (tipo de PDN) del APN se puede configurar en la GW-C, y se determina la adjudicación de la IPv4 y/o dirección IPv6 al UE según el tipo de dirección IP configurado y el tipo de dirección IP del UE.

Opcionalmente, si el APN solicitado es un servicio de VPN, la GW-C necesita interactuar con un servidor (servidor Radius/Diametar/DHCP) en una VPN para completar un proceso de autenticación de acceso de la VPN, y adquirir información de elementos de red VPN entre iguales (una dirección IP y un número de puerto) e información de ruta de datos (un protocolo de ruta de datos y un identificador de ruta de datos).

803, la GW-C envía un mensaje de configuración de ruta de datos (establecimiento) a la GW-U. Generalmente, el mensaje lleva información de configuración de al menos una ruta de datos. La información de configuración de la ruta de datos incluye información de elementos de red de extremo local (GW-U) (opcional), información de elementos de red de iguales (opcional), información de ruta de datos e información de ruta de datos de asociación (tal como la dirección IP del UE). Generalmente, el mensaje lleva la información de configuración de al menos una ruta de datos conectada a una RAN.

Opcionalmente, en un escenario que la conexión solicitada es un servicio de VPN, el mensaje también puede llevar información de configuración de al menos una ruta de datos entre la GW-U y la PDN, y la información de configuración de la ruta de datos incluye información de elementos de red de extremo local (GW-U), información de elementos de red de iguales, información de ruta de datos e información de ruta de datos de asociación. La información de elementos de red de iguales incluye información de elementos de red VPN. La información de ruta de datos incluye un protocolo de una ruta de datos para conectar una VPN y un identificador de ruta de datos (tal como un identificador de túnel L2TP, un identificador de sesión, una clave GRE o algo semejante).

804, la GW-U establece una ruta de datos para transmitir datos.

805, la GW-U devuelve un mensaje de respuesta de configuración de ruta de datos (establecimiento) a la GW-C. Si la GW-C no tiene la información de elementos de red de extremo local (GW-U) en el mensaje de configuración de ruta de datos (establecimiento), la GW-U puede llevar la información de elementos de red de extremo local en el mensaje de respuesta.

806, la GW-C devuelve un mensaje de establecimiento de conexión de respuesta. El mensaje incluye la información de elementos de red de extremo local (GW-U) e información de dirección IP del UE.

Si la información de elementos de red de iguales no se incluye en la solicitud de mensaje de establecimiento de conexión, pueden ejecutarse además las etapas 807 a 810.

807, la GW-C recibe un mensaje de solicitud de modificación de conexión (por ejemplo, una solicitud de modificación de portador o una solicitud de actualización PDP) que lleva la información de elementos de red de iguales.

808, la GW-C envía un mensaje de configuración de ruta de datos (modificación) de solicitud que incluye la información de elementos de red de iguales.

809, la GW-U actualiza la información de elementos de red de iguales en la información de configuración de la ruta de datos establecida. La GW-U devuelve un mensaje de respuesta de configuración de ruta de datos (modificación). 810, la GW-C devuelve un mensaje de respuesta de modificación de conexión.

Opcionalmente, antes de la etapa 802, la GW-C puede adquirir un recurso de dirección IP de la GW-U y adjudicar la dirección IP al UE del recurso de dirección IP adquirido.

Opcionalmente, antes de la etapa 803, la GW-C puede adquirir la información de elementos de red de extremo local (GW-U) de la GW-U o configuración local y enviar la información de elementos de red de extremo local a la GW-U a través del mensaje de configuración de ruta de datos.

Opcionalmente, en la etapa 804, la GW-U puede adjudicar un identificador de ruta de datos per se y enviar el identificador de ruta de datos a la GW-C en la etapa 805.

Opcionalmente, antes de la etapa 803, la GW-C puede adquirir un recurso de identificador de ruta de datos de la GW-U o configuración local, adjudicar un identificador de ruta de datos del recurso de identificador de ruta de datos y enviar el identificador de ruta de datos a la GW-U a través del mensaje de configuración de ruta de datos (establecimiento).

Opcionalmente, antes de la etapa 803, la GW-C puede adquirir información de carga de una pluralidad de GW-U de la pluralidad de GW-U o elementos de red de gestión de red, y seleccionar la GW-U con carga relativamente ligera para configurar la ruta de datos según la información de carga de la pluralidad de GW-U. O, la GW-C selecciona una ruta de datos de configuración de GW-U según información de peso de carga de la pluralidad de GW-U, de modo que las cargas entre la pluralidad de GW-U se equilibran.

En una arquitectura de red SAE, el proceso de establecer un portador para el UE incluye un flujo de unión y un UE que solicita flujo de conexión de PDN. La Figura 11 es un diagrama esquemático de un flujo de comunicación entre un sistema de puerta de enlace de una realización de la presente invención y otros elementos de red bajo la arquitectura de red SAE.

El flujo de la Figura 11 incluye una unión de un flujo de unión y un UE que solicita flujo de conexión de PDN. Hay "unión" en los nombres de mensajes correspondientes al flujo de unión en las etapas 901, 902, 909 y 911, y hay "conexión de PDN" en los nombres de mensajes correspondientes al UE que solicita flujo de conexión de PDN.

901, el UE envía un mensaje de solicitud de unión o de solicitud de conexión de PDN a un eNodeB, en donde el mensaje incluye información de tipo de PDN (por ejemplo, un IPv4, un IPv6 o un IPv4v6) y un APN (opcional).

902, el eNodeB envía el mensaje de solicitud de unión o de solicitud de conexión de PDN del UE a una MME.

903, la MME envía un mensaje de solicitud de establecimiento de sesión. El mensaje puede incluir un tipo de dirección IP (tipo de PDN) del UE y un nombre de punto de acceso (APN).

904, una GW-C adjudica una dirección IP al UE.

905, la GW-C envía un mensaje de configuración de ruta de datos (establecimiento) a una GW-U. El mensaje lleva información de configuración de al menos una ruta de datos, y la información de configuración de la ruta de datos incluye información de elementos de red de extremo local (GW-U) (opcional), información de ruta de datos e información de ruta de datos de asociación. Generalmente, el mensaje lleva la información de configuración de al menos una ruta de datos conectada al eNodeB.

906, la GW-U establece una ruta de datos para transmitir datos.

907, la GW-U devuelve un mensaje de respuesta de configuración de ruta de datos (establecimiento) a la GW-C.

908, la GW-C devuelve un mensaje de respuesta de establecimiento de sesión. El mensaje incluye información de elementos de red de extremo local (GW-U) (dirección IP), información de identificación de ruta de datos (TEID) de un elemento de red de extremo local e información de dirección IP del UE.

909, la MME envía un mensaje de aceptación de unión o un mensaje de aceptación de conexión de PDN al eNodeB.

910, el eNodeB y el UE realizan un proceso de reconfiguración de conexión de control de recursos de radio.

911, el eNodeB envía un mensaje de completar unión o un mensaje de completar conexión de PDN a la MME. El mensaje incluye información de elementos de red de iguales (dirección IP) del eNodeB e información de identificación de ruta de datos de iguales (TEID) del eNodeB.

912, la GW-C recibe un mensaje de solicitud de modificación de portador que lleva información de elementos de red de iguales.

913, la GW-C envía un mensaje de solicitud de configuración de ruta de datos (modificación) que incluye información de elementos de red de iguales e información de identificación de ruta de datos de iguales.

914, la GW-U actualiza la información de elementos de red de iguales e información de identificación de ruta de datos de iguales en la información de configuración de la ruta de datos establecida. La GW-U devuelve un mensaje de respuesta de configuración de ruta de datos (establecimiento).

915, la GW-C devuelve un mensaje de respuesta de modificación de portador.

En otro aspecto, en un escenario de itinerancia o un escenario separado de S-GW y P-GW, si la GW-C y la GW-U se toman como P-GW, la MME se conecta con la GW-C a través de un S-GW. El proceso para establecer un portador para UE incluye un flujo de unión y un UE que solicita flujo de conexión de PDN. La Figura 12 es un diagrama esquemático de un flujo de comunicación entre un sistema de puerta de enlace de una realización de la presente invención y otros elementos de red.

1001, el UE envía un mensaje de solicitud de unión o de solicitud de conexión de PDN a un eNodeB, en donde el mensaje incluye información de tipo de PDN (por ejemplo, un IPv4, un IPv6 o un IPv4v6) y un APN (opcional).

1002, el eNodeB envía el mensaje de solicitud de unión o de solicitud de conexión de PDN del UE a una MME. 1003, la MME envía un mensaje de solicitud de establecimiento de sesión. El mensaje puede incluir un tipo de dirección IP (tipo de PDN) del UE y un nombre de punto de acceso APN.

1004, la S-GW envía el mensaje de solicitud de establecimiento de sesión a la GW-C. El mensaje puede incluir tipo de dirección IP (tipo de PDN) del UE, el nombre de punto de acceso APN, información de elementos de red de iguales de la S-GW y un identificador de ruta de datos de iguales (TEID) de la S-GW.

1005, la GW-C adjudica una dirección IP al UE.

1006, la GW-C envía un mensaje de configuración de ruta de datos (establecimiento) a la GW-U. El mensaje lleva información de configuración de al menos una ruta de datos, y la información de configuración de la ruta de datos incluye información de elementos de red de extremo local (GW-U) (opcional), información de elementos de red de iguales (S-GW), información de ruta de datos (que incluye un identificador de ruta de datos de iguales de la S-GW) e información de ruta de datos de asociación. Generalmente, el mensaje lleva la información de configuración de al menos una ruta de datos conectada al eNodeB.

1007, la GW-U establece una ruta de datos para transmitir datos.

1008, la GW-U devuelve un mensaje de respuesta de configuración de ruta de datos (establecimiento) a la GW-C.

1009, la GW-C envía un mensaje de respuesta de establecimiento de sesión. El mensaje incluye información de elementos de red de extremo local (GW-U), información de identificación de ruta de datos (TEID) de un elemento de red de extremo local e información de dirección IP del UE.

1010, la S-GW envía el mensaje de respuesta de establecimiento de sesión. El mensaje incluye la dirección de la S-GW, la TEID y la información de dirección IP del UE.

1011, la MME envía un mensaje de aceptación de unión o un mensaje de aceptación de conexión de PDN al eNodeB.

1012, el eNodeB y el UE realizan un proceso de reconfiguración de conexión de control de recursos de radio.

1013, el eNodeB envía un mensaje de completar unión o un mensaje de completar conexión de PDN a la MME. El mensaje incluye la dirección IP y la TEID del eNodeB.

1014, la MME envía un mensaje de solicitud de modificación de portador que lleva la dirección IP del eNodeB y la TEID del eNodeB.

1015, la S-GW devuelve un mensaje de respuesta de modificación de portador.

En otro aspecto, en un escenario de itinerancia o un escenario S-GW y P-GW separados, si la GW-C y la GW-U se toman como S-GW, la GW-C y la GW-U también necesitan conectarse con un P-GW. El proceso para establecer un portador para UE incluye un flujo de unión y un UE que solicita flujo de conexión de PDN. La Figura 13 es un diagrama esquemático de un flujo de comunicación entre un sistema de puerta de enlace de una realización de la presente invención y otros elementos de red.

1101, el UE envía un mensaje de solicitud de unión o de solicitud de conexión de PDN a un eNodeB, en donde el mensaje incluye información de tipo de PDN (por ejemplo, un IPv4, un IPv6 o un IPv4v6) y un APN (opcional).

1102, el eNodeB envía el mensaje de solicitud de unión o de solicitud de conexión de PDN del UE a una MME. 1103, la MME envía un mensaje de solicitud de establecimiento de sesión. El mensaje puede incluir un tipo de dirección IP (tipo de PDN) del UE, un nombre de punto de acceso (APN) e información (IMSI o MSISDN) del UE.

1104a, la GW-C adjudica información de elementos de red de extremo local (dirección IP de la GW-U) y un identificador de ruta de datos (TEID) de un elemento de red de extremo local. La GW-C envía el mensaje de solicitud de establecimiento de sesión a la P-GW, en donde el mensaje lleva la información de elementos de red de extremo local y el identificador de ruta de datos del elemento de red de extremo local.

1104b, la P-GW envía un mensaje de respuesta de establecimiento de sesión a la GW-C, en donde el mensaje lleva información de elementos de red de iguales (dirección de la P-GW), un identificador de ruta de datos del elemento de red de iguales (TEID de la P-GW) y la dirección IP del UE.

1105, la GW-C envía un mensaje de configuración de ruta de datos (establecimiento) a la GW-U. El mensaje lleva información de configuración de al menos dos rutas de datos. Una ruta de datos se conecta al eNodeB, y la otra ruta de datos se conecta a la P-GW. La información de configuración de la ruta de datos conectada al eNodeB incluye información de elementos de red de extremo local (GW-U) (opcional), información de ruta de datos e información de ruta de datos de asociación (por ejemplo, información del UE). La información de configuración de la ruta de datos conectada a la P-GW incluye elemento de red de extremo local (GW-U) (opcional), información de elementos de red de iguales, información de ruta de datos (que incluye TEID del elemento de red de extremo local y el elemento de red de iguales) e información de ruta de datos de asociación (por ejemplo, información del UE).

1106, la GW-U establece una ruta de datos para transmitir datos.

1107, la GW-U devuelve un mensaje de respuesta de configuración de ruta de datos (establecimiento) a la GW-C.

1108, la GW-C devuelve un mensaje de respuesta de establecimiento de sesión. El mensaje incluye información de elementos de red de extremo local (GW-U) (dirección IP), información de identificación de ruta de datos (TEID) del elemento de red de extremo local e información de dirección IP del UE.

1109, la MME envía un mensaje de aceptación de unión o un mensaje de aceptación de conexión de PDN al eNodeB.

1110, el eNodeB y el UE realizan un proceso de reconfiguración de conexión de control de recursos de radio.

1111, el eNodeB envía un mensaje de completar unión o un mensaje de completar conexión de PDN a la MME. El mensaje incluye la información de elementos de red de iguales (dirección IP) del eNodeB e información de identificación de ruta de datos de iguales (TEID) del eNodeB.

1112, la GW-C recibe un mensaje de solicitud de modificación de portador que lleva la información de elementos de red de iguales y la información de identificación de ruta de datos de iguales.

1113, la GW-C envía un mensaje de configurar (modificar) la ruta de datos conectada eNodeB, en donde el mensaje incluye la información de elementos de red de iguales y la información de identificación de ruta de datos de iguales.

1114, la GW-U actualiza la información de elementos de red de iguales e información de identificación de ruta de datos de iguales en la información de configuración de la ruta de datos establecida. La GW-U devuelve un mensaje de respuesta de configuración de ruta de datos (modificación).

1115, la GW-C devuelve un mensaje de respuesta de modificación de portador.

La Figura 14 es un diagrama esquemático de un flujo que un sistema de puerta de enlace de otra realización de la presente invención activa un PDP para UE. La realización de la Figura 14 se aplica a una arquitectura de red GPRS.

1201, el UE (Mobile Station, MS) envía un mensaje de solicitud de activación de PDP a un SGSN, en donde el mensaje incluye información de tipo de PDN (por ejemplo, un IPv4, un IPv6 o un IPv4v6) y un APN (opcional).

1202, el SGSN envía un mensaje de solicitud de establecimiento de PDP. El mensaje puede incluir tipo de dirección IP (tipo de PDN) del UE, el nombre de punto de acceso APN, e información de elementos de red de iguales (dirección IP de un plano de usuario) e identificador de ruta de datos de iguales (TEID del plano de usuario) del SGSN.

1203, una GW-C adjudica una dirección IP al UE.

1204, la GW-C envía un mensaje de configuración de ruta de datos (establecimiento) a una GW-U. El mensaje lleva información de configuración de al menos una ruta de datos, y la información de configuración de la ruta de datos incluye información de elementos de red de extremo local (GW-U) (opcional), información de ruta de datos (información de elementos de red de iguales e identificador de ruta de datos de iguales del SGSN) e información de ruta de datos de asociación (dirección IP del UE). Generalmente, el mensaje lleva la información de configuración de al menos una ruta de datos conectada al eNodeB.

1205, la GW-U establece una ruta de datos para transmitir datos.

1206, la GW-U envía un mensaje de respuesta de configuración de ruta de datos (establecimiento) a la GW-C.

1207, la GW-C envía un mensaje de respuesta de establecimiento de PDP al SGSN. El mensaje incluye información de elementos de red de extremo local (GW-U) (dirección IP), información de identificación de ruta de datos (TEID de la GW-U) de un elemento de red de extremo local e información de dirección IP del UE.

1208, el SGSN envía un mensaje de aceptar activación de PDP al UE (MS).

La Figura 15 es un diagrama esquemático de un flujo de interacción entre un sistema de puerta de enlace de otra realización de la presente invención y un servidor Radius o Diameter. En el sistema de puerta de enlace de la Figura 15, una GW-C se provee de un módulo de cliente, por ejemplo, el módulo de cliente 411 de la Figura 6.

1301, la GW-C recibe un mensaje para establecer una conexión (por ejemplo, un mensaje para establecer una sesión, establecer un PDP y similares). El mensaje puede incluir tipo de dirección IP (tipo de PDN) de UE, un nombre de punto de acceso APN, información de autenticación (por ejemplo, un nombre de usuario, una contraseña y similares) del UE, información de elementos de red de iguales (opcional) e información de identificación de ruta de datos (opcional).

1301a, la GW-C adquiere el nombre o dirección de dominio de un correspondiente servidor Radius o Diameter o según la configuración del APN, y envía un mensaje de solicitud de acceso o autorización y de solicitud de autenticación (AA) al servidor Radius o Diameter. El mensaje incluye tipo de dirección IP solicitada e información de autenticación del UE.

1301b, el servidor Radius o Diameter devuelve un mensaje de respuesta de acceso o un mensaje de respuesta de autorización y autenticación (AA). El mensaje lleva una dirección IPv4 y/o un prefijo IPv6 adjudicado al UE.

1302, la GW-C adjudica la dirección IP adquirida en 1b al UE. Si el tipo de dirección IP del UE es un IPv4, la GW-C adjudica la dirección IPv4 a UE. Si el tipo de dirección IP (tipo de PDN) del UE es un IPv6, la GW-C adjudica el prefijo de dirección IPv6 al UE. Si el tipo de dirección IP (tipo de PDN) del UE es un IPv4v6, la GW-C adjudica ambas de la dirección IPv4 y el prefijo de dirección IPv6 al UE. Además, el tipo de dirección IP (tipo de PDN) del APN se puede configurar en la GW-C, y la adjudicación de la IPv4 y/o dirección IPv6 al UE se determina según el tipo de dirección IP configurado y el tipo de dirección IP del UE.

1303, la GW-C envía un mensaje de configuración de ruta de datos (establecimiento) a una GW-U. Generalmente, el mensaje lleva información de configuración de al menos una ruta de datos, y la información de configuración de la ruta de datos incluye información de elementos de red de extremo local (GW-U) (opcional), información de elementos de red de iguales (opcional), información de ruta de datos e información de ruta de datos de asociación (dirección IP del UE). Generalmente, el mensaje lleva la información de configuración de al menos una ruta de datos conectada a una RAN.

Opcionalmente, en un escenario que la conexión solicitada es un servicio de VPN, el mensaje también pueden llevar información de configuración de al menos una ruta de datos entre la GW-U y una PDN, en donde la información de configuración de la ruta de datos incluye información de elementos de red de extremo local (GW-U), información de elementos de red de iguales, información de ruta de datos e información de ruta de datos de asociación. La información de elementos de red de iguales incluye información de elementos de red VPN. La información de ruta de datos incluye un protocolo de una ruta de datos para conectar el VPN y un identificador de ruta de datos (tal como un identificador de túnel L2TP, un identificador de sesión, una clave GRE y algo semejante).

1304, la GW-U establece una ruta de datos para transmitir datos.

1305, la GW-U devuelve un mensaje de respuesta de configuración de ruta de datos (establecimiento) a la GW-C. Si la GW-C no tiene la información de elementos de red de extremo local (GW-U) en el mensaje de configuración de ruta de datos (establecimiento), la GW-U puede llevar la información de elementos de red de extremo local en el mensaje de respuesta.

1306, la GW-C devuelve un mensaje de establecimiento de conexión de respuesta. El mensaje incluye la información de elementos de red de extremo local (GW-U) e información de dirección IP del UE.

Si la información de elementos de red de iguales no se incluye en la solicitud de mensaje de establecimiento de conexión, pueden ejecutarse además las etapas 1307 a 1310.

1307, la GW-C recibe un mensaje de solicitud de modificación de conexión (por ejemplo, una solicitud de modificación de portador o una solicitud de actualización PDP) que lleva información de elementos de red de iguales.

1308, la GW-C envía un mensaje de configuración de ruta de datos (modificación) de solicitud que incluye información de elementos de red de iguales.

1309, la GW-U actualiza la información de elementos de red de iguales en la información de configuración de la ruta de datos establecida. La GW-U devuelve un mensaje de respuesta de configuración de ruta de datos (modificación).

1310, la GW-C devuelve un mensaje de respuesta de modificación de conexión.

En este caso, el UE puede transmitir datos con más seguridad.

La Figura 16 es un diagrama esquemático de un flujo de control de políticas de un sistema de puerta de enlace de otra realización de la presente invención. La realización de la Figura 16 se aplica a un proceso de establecimiento de conexión inicial. Una GW-C en el sistema de puerta de enlace de la Figura 16 puede incluir un módulo PCEF, tal como el módulo PCEF 511 mostrado en la Figura 7.

1401, la GW-C recibe un mensaje para establecer una conexión (por ejemplo, un mensaje para establecer una sesión, establecer un PDP y similares). El mensaje puede incluir tipo de dirección IP (tipo de PDN) del UE, un nombre de punto de acceso APN, información de elementos de red de iguales (opcional) e información de identificación de ruta de datos (opcional).

1402, la GW-C adjudica la dirección IP adquirida al UE. Si el tipo de dirección IP del UE es un IPv4, la GW-C adjudica una dirección IPv4 al UE. Si el tipo de dirección IP (tipo de PDN) del UE es un IPv6, la GW-C adjudica un prefijo de dirección IPv6 al UE. Si el tipo de dirección IP (tipo de PDN) del UE es un IPv4v6, la GW-C adjudica ambas de la dirección IPv4 y el prefijo de dirección IPv6 al UE. Opcionalmente, el tipo de dirección IP (tipo de PDN) del APN se puede configurar en la GW-C, y la adjudicación de la IPv4 y/o dirección IPv6 al UE se determina según el tipo de dirección IP configurado y el tipo de dirección IP del UE.

1402a, la GW-C envía un mensaje de solicitud de control de crédito (CCR) a una PCRF, en donde el mensaje incluye dirección IP del UE, un identificador de PDN (APN) e información de flujo de datos de servicio (opcional).

1402b, la PCRF hace una política según firma de política del UE para obtener información de políticas, y envía la información de políticas a la GW-C. La GW-C adquiere información de flujo de datos de servicio e información de QoS (que incluye ancho de banda, prioridad, identificador de clase de calidad de servicio (QCI) y otra información) de la información de políticas.

1403, la GW-C envía un mensaje de configuración de ruta de datos (establecimiento) a una GW-U. Generalmente, el mensaje lleva información de configuración de al menos una ruta de datos, y la información de configuración de la ruta de datos incluye información de elementos de red de extremo local (GW-U) (opcional), información de elementos de red de iguales (opcional), información de ruta de datos (que incluye la información de flujo de datos de servicio e información de QoS adquirida de la información de políticas) e información de ruta de datos de asociación (dirección IP del UE). Generalmente, el mensaje lleva la información de configuración de al menos una ruta de datos conectada a una RAN.

1404, la GW-U establece una ruta de datos para transmitir datos. La GW-U realiza QoS control en un flujo de datos de servicio en la ruta de datos según la información de flujo de datos de servicio e información de QoS en la información de ruta de datos.

1405, la GW-U devuelve un mensaje de respuesta de configuración de ruta de datos (establecimiento) a la GW-C. Si la GW-C no tiene la información de elementos de red de extremo local (GW-U) en el mensaje de configuración de ruta de datos (establecimiento), la GW-U puede llevar la información de elementos de red de extremo local en el mensaje de respuesta.

1406, la GW-C devuelve un mensaje de establecimiento de conexión de respuesta. El mensaje incluye la información de elementos de red de extremo local (GW-U) e información de dirección IP del UE.

Si la información de elementos de red de iguales no se incluye en la solicitud de mensaje de establecimiento de conexión, pueden ejecutarse además las etapas 1407 a 1410.

1407, la GW-C recibe un mensaje de solicitud de modificación de conexión (por ejemplo, una solicitud de modificación de portador o una solicitud de actualización PDP) que lleva la información de elementos de red de iguales.

1408, la GW-C envía un mensaje de configuración de ruta de datos (modificación) de solicitud que incluye la información de elementos de red de iguales.

1409, la GW-U actualiza la información de elementos de red de iguales en la información de configuración de la ruta de datos establecida. La GW-U devuelve un mensaje de respuesta de configuración de ruta de datos (modificación).

1410, la GW-C devuelve un mensaje de respuesta de modificación de conexión.

En este caso, la calidad de servicio de transmisión de datos del UE puede ser asegurada según la política.

La Figura 17 es un diagrama esquemático de un flujo de control de políticas de un sistema de puerta de enlace de otra realización de la presente invención. En la realización de la Figura 17, una función de aplicación (AF, Application Function) inicia un servicio. En este momento, se origina un flujo que una PCRF configura información de políticas a una GW-C (PCEF). La GW-C en el sistema de puerta de enlace de la Figura 17 puede incluir un módulo PCEF, tal como el módulo PCEF 511 mostrado en la Figura 7.

1501, la función de aplicación (AF) envía información de servicio a la PCRF. La información de servicio incluye información de flujo de datos de servicio, información de calidad de servicio (ancho de banda, retraso en tiempo y similares) requerido por el servicio y un identificador (dirección IP, identificador de PDN, IMSI y similares) de UE.

1502, la PCRF devuelve una respuesta, hace una política según la información de servicio e información de firma de política del UE, y genera información de políticas del servicio.

1503, la PCRF adjudica la información de políticas del servicio a la GW-C (PCEF).

1504, la PCEF determina establecer o modificar una conexión según la información de QoS en la información de políticas del servicio. Si la QCI es la misma que la conexión existente, la conexión existente se modifica. Si la QCI es diferente de la conexión existente, se establece un nueva conexión. La PCEF envía un mensaje de solicitud de establecimiento de conexión o de modificación a una MME/SGSN. El mensaje lleva la información de QoS, información de elementos de red de extremo local e información de ruta de datos.

1505, la MME/SGSN interactúa con una RAN, establece o modifica la conexión, y envía un mensaje de respuesta establecimiento o modificación de conexión. Si se tiene que establecer una ruta de datos, el mensaje de respuesta lleva información de elementos de red de iguales e información de ruta de datos.

1506, la GW-C envía un mensaje de configuración de ruta de datos a una GW-U. Si se tiene que establecer un nueva conexión, el mensaje incluye elemento de red de extremo local (GW-U) de la ruta de datos recientemente añadida, información de elementos de red de iguales, información de ruta de datos (que incluye la información de flujo de datos de servicio e información de QoS adquirida de la información de políticas) e información de ruta de datos de asociación (dirección IP del UE). Si se tiene que modificar la conexión existente, el mensaje incluye información de asociación de la ruta de datos e información de ruta de datos existentes (que incluye el identificador e información de QoS de la ruta de datos).

1507, la GW-U establece o modifica nuevamente una ruta de datos, y controla un flujo de datos de servicio en la ruta de datos según la información de QoS configurada.

1508, la GW-U envía una respuesta de configuración de ruta de datos a la GW-C.

1509, la GW-C envía un mensaje de respuesta a la PCRF.

La PCRF informará a la AF que un recurso de transmisión ya se establece más tarde.

Las realizaciones de la presente invención pueden resolver el problema de cuello de botella de que una puerta de enlace procesa señalización de interfaz, y separa la función de procesamiento de señalización de interfaz y la función de reenvío de datos de plano de usuario de la puerta de enlace. Por ejemplo, la función de procesamiento de señalización de interfaz puede ponerse en una plataforma informática general para formar un nodo de control de puerta de enlace. La función de reenvío de datos de plano de usuario puede ponerse en una plataforma de rúter dedicada para formar un nodo de reenvío de puerta de enlace. A través de una manera de separar el nodo de control de puerta de enlace y el nodo de reenvío de puerta de enlace, puede simplificarse el diseño de una plataforma de hardware, y puede reducirse el coste de la plataforma de hardware, siendo así beneficioso acelerar el despliegue de una red de datos de paquete móvil.

Los expertos en la técnica pueden darse cuenta de que las unidades y etapas algorítmicas de los ejemplos descritos conjuntamente con las realizaciones de la presente invención pueden realizarse mediante hardware electrónico (tal como un procesador, un receptor, un transmisor, una memoria, un sistema de bus y similares) o una combinación de ordenador software y hardware electrónico. El hecho de que estas funciones se ejecuten en modo de hardware o software depende de las aplicaciones específicas y de las limitaciones de diseño de la solución técnica. Para cada aplicación específica, los profesionales pueden implementar las funciones descritas por diferentes métodos, pero esta implementación no se considerará que está más allá del alcance de la presente invención.

Los expertos en la técnica a los que atañe la presente invención pueden entender claramente que, con el propósito de una mejor conveniencia y brevedad en la descripción, para los procesos de trabajo específicos de los sistemas, dispositivos y unidades descritos anteriormente, se podría hacer referencia a la correspondientes procesos en las realizaciones de los métodos mencionados anteriormente, y aquí no se da una descripción repetida.

En las varias realizaciones que se proporcionan en la presente solicitud, se debería entender que los sistemas, dispositivos y métodos divulgados se pueden realizar de otras maneras. Por ejemplo, las realizaciones de los dispositivos descritos anteriormente son únicamente ejemplares, por ejemplo, la división de las unidades únicamente es una división de función lógica, en la práctica se pueden adoptar otras maneras de división, p. ej., una pluralidad de unidades o componentes pueden combinarse o integrarse en otro sistema, o algunas características pueden omitirse o no ejecutarse. Desde otro punto de vista, el acoplamiento mutuo o acoplamiento directo o conexión de comunicación expuestos o discutidos pueden ser acoplamiento indirecto o conexión de comunicación de dispositivos o unidades a través de algunas interfaces, y también pueden ser en forma eléctrica, mecánica u otra.

Las unidades ilustradas como componentes separados pueden estar o no físicamente separadas, y los componentes mostrados como unidades pueden ser o no unidades físicas, es decir, los componentes se pueden posicionar en un lugar o se pueden distribuir en una pluralidad de unidades de red. Los objetivos de las soluciones de las realizaciones se pueden cumplir seleccionando parte o todas las unidades según realizaciones reales.

Además, en diversas realizaciones de la presente invención, las unidades funcionales pueden integrarse en una unidad de procesamiento, o las unidades pueden existir por separado o físicamente, o dos o más unidades pueden integrarse en una unidad.

Cuando las funciones se realizan en forma de unidades funcionales de software y se venden o se usan como un productos independientes, las funciones se pueden almacenar en un soporte de almacenamiento legible por ordenador. En función de este tipo de entendimiento, las soluciones técnicas de la presente invención sustancialmente, o la parte de la presente invención que hace contribución a la técnica anterior, o parte de las soluciones técnicas pueden materializarse en forma de producto de software, y el producto de software informático se almacena en un soporte de almacenamiento, que incluye una pluralidad de instrucciones que permiten al dispositivo informático (que puede ser un ordenador personal, un servidor, dispositivo de red o algo semejante) ejecutar todas o partes de las etapas en los métodos de las realizaciones de la presente invención. El soporte de almacenamiento mencionado anteriormente incluye: diversos medios capaces almacenar códigos de programa, tales como un duro U, un disco duro móvil, una memoria de solo lectura (ROM, Read-Only Memoriy), una memoria de acceso aleatorio (RAM, Memoria de Aceso Aleatorio), un disco, un disco óptico o similares.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método de comunicación que comprende:

adjudicar, por parte de una entidad de plano de control (101) que se hace cargo de la configuración de una ruta de datos usada para reenviar datos de un equipo de usuario, U<e>entre una red de acceso por radio, RAN y una entidad de plano de usuario (102), una dirección IP al UE;

generar información de configuración de la ruta de datos según la dirección IP; y

enviar la información de configuración de la ruta de datos a una entidad de plano de usuario (102).

2. El método según la reivindicación 1, en donde la dirección IP al UE es una dirección IPv4 o un prefijo de dirección IPv6.

3. El método según la reivindicación 1 o 2, en donde antes de generar información de configuración de la ruta de datos según la dirección IP, el método comprende además:

recibir información de políticas de una función de políticas y reglas de cobro;

adquirir uno o más quíntuplos de IP de la información de políticas; y

en donde la información de configuración de la ruta de datos comprende además el uno o más quíntuplos de IP.

4. El método según la reivindicación 1 o 2, en donde los quíntuplos de IP comprenden una dirección IP de origen, una dirección IP de destino, un número de puerto de origen, un número de puerto de destino y un tipo de protocolo.

5. El método según la reivindicación 1, en donde

la entidad de plano de usuario (102) se ubica entre una red de datos de paquete y la RAN, conectada con la entidad de plano de control (101) y configurada para recibir la información de configuración de la ruta de datos enviada por la entidad de plano de control (101) y reenviar datos de enlace ascendente y enlace descendente del UE en la ruta de datos según la información de configuración de la ruta de datos.

6. El método según la reivindicación 1 o 2, en donde la información de configuración de la ruta de datos comprende al menos una de: información de identificación de la entidad de plano de usuario (102), información de identificación de un elemento de red de iguales de la entidad de plano de usuario (102) en la ruta de datos, información de ruta de la ruta de datos, e información de asociación de la ruta de datos.

7. El método según la reivindicación 3, en donde

la información de identificación comprende al menos una de: una dirección IP, una dirección de control de acceso a medios, MAC, un número de puerto y un tipo de protocolo; o,

la información de ruta de la ruta de datos comprende al menos una de: un protocolo de la ruta de datos, un identificador de la ruta de datos, información de conexión de PDN, información de portador, información de calidad de servicio, QoS, información de flujo de datos de servicio e información de manera de cobro; o, la información de asociación de la ruta de datos comprende al menos una de: información de asociación del UE con la ruta de datos, información de asociación del flujo de datos de servicio del UE con la ruta de datos, información de asociación entre una ruta de datos para conectar con la PDN y una ruta de datos para conectar con la RAN, información de asociación entre la ruta de datos para conectar con la PDN y una ruta de datos para conectar con el otro elemento de red, e información de asociación entre la ruta de datos para conectar con el otro elemento de red y la ruta de datos para conectar con la RAN.

8. El método según la reivindicación 3 o 4 en donde el elemento de red de iguales comprende al menos uno de: un elemento de red RAN, un elemento de red de red privada virtual VPN, una puerta de enlace de servicio S-GW, una puerta de enlace P-GW de red de datos de paquete, una puerta de enlace de datos de paquete PDG, y un nodo de soporte de servicio de paquetes por radio de servicio SGSN para reenvío de datos.

9. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende además:

adquirir un recurso de dirección IP de la entidad de plano de usuario (102); o

adquirir un recurso de dirección IP de configuración interna de la entidad de plano de control (102), y adjudicar la dirección IP al UE del recurso de dirección IP.

10. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende además:

procesar una señalización de sesión, y la señalización de sesión comprende al menos una de: un mensaje de control de protocolo de túnel de servicio general de paquetes por radio GTP-C entre la entidad de plano de control y un elemento de red de gestión de movilidad, un mensaje de usuario de protocolo de túnel de servicio general de paquetes por radio GTP-U transmitido en una interfaz entre la RAN y la entidad de plano de usuario, y un mensaje de IP entre la entidad de plano de usuario y la PDN.

11. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende además:

adquirir un resultado de autenticar o autorizar el UE por parte de un servidor en la PDN cuando el UE establece nuevamente una ruta de datos.

12. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende además:

recibir información de uso de la ruta de datos de la entidad de plano de usuario (102);

generar un registro de datos de cobro según la información de uso; e

informar el registro de datos de cobro generado al sistema de cobro fuera de la entidad de plano de control (101).

13. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende además:

adquirir información de políticas de una configuración interna o un dispositivo de función de políticas y reglas de cobro PCRF fuera de la entidad de plano de control y adquirir información de QoS de la información de políticas, en donde la información de configuración de la ruta de datos comprende la información de QoS.

14. Un soporte de almacenamiento legible por ordenador, que comprende una o más instrucciones, en donde cuando la una o más instrucciones se ejecutan en un ordenador, provocan que el ordenador realice el método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.

15. Una entidad de plano de control, configurada para realizar el método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.