用于地理冗余網(wǎng)關(guān)處的會話彈性的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種用于管理與主要服務(wù)網(wǎng)關(guān)（SGW）相關(guān)的備份SGW的方法、系統(tǒng)和裝置，所述備份SGW定期從所述主要SGW接收對應(yīng)的UE會話狀態(tài)信息的至少一部分，并且響應(yīng)于所述主要SGW的故障，承擔與所述主要SGW相關(guān)的IP地址和路徑的管理，并且響應(yīng)于接收到與UE相關(guān)的控制或數(shù)據(jù)平面業(yè)務(wù)，生成適于將所述UE處于活動狀態(tài)通知MME的下行鏈路數(shù)據(jù)通知（DDN）消息。
【專利說明】用于地理冗余網(wǎng)關(guān)處的會話彈性的系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)申請
[0002]本專利申請要求于2011年3月18日提交的序列號為61/454，328、標題為“GEO-REDUNDANCE IN A SERVING GATEWAY”的美國臨時專利申請的優(yōu)先權(quán)，該美國臨時專利申請通過引用方式以其全文并入本文。
[0003]本專利申請與同時提交的編號為_ (代理人案號ALU/809350)、標題為
“SYSTEM AND METHOD FOR SESSION RESTORATION AT GEO-REDUNDANT GATEWAYS”以及編號為
_ (代理人案號 ALU/809431)、標題為“SYSTEM AND METHOD FOR FAILOVER HANDLING
AT GEO-REDUNDANT GATEWAYS”的美國專利申請相關(guān)，這兩個美國專利申請通過引用方式以其全文并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004]本發(fā)明概括來說涉及管理網(wǎng)絡(luò)資源，并且更具體(而不是排他性地)來說涉及調(diào)適與諸如服務(wù)網(wǎng)關(guān)(SGW)的系統(tǒng)路由器相關(guān)的操作。
【背景技術(shù)】
[0005]無線網(wǎng)絡(luò)(比如長期演進(LTE)網(wǎng)絡(luò))可包括與一個或多個eNodeB通信的移動電話或其它用戶設(shè)備(UE)組，這些eNodeB與一個或多個服務(wù)網(wǎng)關(guān)(SGW)通信，這些服務(wù)網(wǎng)關(guān)又與分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(PDN)網(wǎng)關(guān)(PGW)通信，而該TON網(wǎng)關(guān)又與諸如IP多媒體子系統(tǒng)(MS)接入網(wǎng)絡(luò)或核心網(wǎng)絡(luò)的固定網(wǎng)絡(luò)通信。此外，LTE網(wǎng)絡(luò)包括各種網(wǎng)絡(luò)元件，如移動管理實體(MME)、策略和計費規(guī)則功能(PCRF)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)(匪S)等。
[0006]在服務(wù)網(wǎng)關(guān)(SGW)失去與網(wǎng)絡(luò)中的其它節(jié)點的連接(例如，由于網(wǎng)絡(luò)斷開連接、電力故障或者甚至基于局部故障的觸發(fā)行為)的故障情形中，備份SGW必須接管操作。這應(yīng)當以智能的方式來完成，以避免資源利用的不合理劇增，同時繼續(xù)達到合理的用戶/訂戶預(yù)期。
[0007]當主要SGW發(fā)生故障時，丟棄發(fā)往故障的SGW的所有數(shù)據(jù)包。此外，MME將失去與故障SGW相關(guān)的路徑管理狀態(tài)，并且將需要清理所有其活動的會話。這將使活動的UE通過備份SGW或替代SGW重新連接至網(wǎng)絡(luò)。類似地，PGW將失去其對于SGW的路徑管理狀態(tài)，并且將清理朝向頂S子系統(tǒng)的會話狀態(tài)(所有UE在PGW上是活動的并且進入網(wǎng)絡(luò))。隨著活動的UE重新附接，其狀態(tài)對于PGW和MS子系統(tǒng)將恢復(fù)。
[0008]然而，由于在任何給定的時刻大多數(shù)UE是空閑的，所以在主要SGW故障時，MME將不觸及空閑UE來清理其會話。這是因為清理空閑UE會話的第一步是呼叫每個空閑的UE,而這代價極為昂貴。如果空閑的UE未被清理，則網(wǎng)絡(luò)發(fā)起的呼叫無法到達它，因為沒有網(wǎng)絡(luò)實體知道其當前在網(wǎng)絡(luò)中位于何處。另外，IMS子系統(tǒng)無法找到該UE，并且沒有實體在積極地促進該UE重新識別其自身。由于UE將有多達一或兩個小時的時間(取決于不同的計時器)不可接觸，所以后果很嚴重。對于用戶來說，這是不可接受的。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]用于管理與主要服務(wù)網(wǎng)關(guān)(SGW)相關(guān)的備份SGW (如以地理冗余對配置)的方法、系統(tǒng)和裝置的本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的各種缺陷。一個實施例提供了以從模式操作的備份SGff,即定期從主要SGW接收對應(yīng)的UE會話狀態(tài)信息的至少一部分；并且響應(yīng)于主要SGW的故障，進入主操作模式，并且承擔與主要SGW相關(guān)的IP地址和路徑的管理；并且響應(yīng)于接收到與UE相關(guān)的控制或數(shù)據(jù)平面業(yè)務(wù)，生成適于將該UE處于活動狀態(tài)通知MME的下行鏈路數(shù)據(jù)通知(DDN)消息。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]通過結(jié)合附圖來考慮以下詳細描述可容易地理解本發(fā)明的教導(dǎo)，其中:
[0011]圖1描繪得益于一個實施例的示例性通信系統(tǒng)；
[0012]圖2描繪適于在圖1的通信系統(tǒng)中使用的示例性服務(wù)網(wǎng)關(guān)(SGW)路由器架構(gòu)；
[0013]圖3描繪根據(jù)一個實施例的會話狀態(tài)備份方法的流程圖；
[0014]圖4描繪根據(jù)一個實施例的彈性會話狀態(tài)恢復(fù)方法的流程圖；
[0015]圖5描繪響應(yīng)于對于空閑UE的Sll或S5上的進入控制信號而提供彈性會話狀態(tài)恢復(fù)的方法的流程圖；
[0016]圖6描繪響應(yīng)于對于活動的UE的Sll或S5上的進入控制信號而提供彈性會話狀態(tài)恢復(fù)的方法的流程圖；
[0017]圖7描繪響應(yīng)于對于活動的UE的Sl-U上的進入數(shù)據(jù)信號而提供彈性會話狀態(tài)恢復(fù)的方法的流程圖；
[0018]圖8描繪響應(yīng)于對于活動的UE的Sll或S5上的進入控制信號而提供彈性會話狀態(tài)恢復(fù)的方法的流程圖；
[0019]圖9描繪響應(yīng)于對于空閑UE的S5上的進入數(shù)據(jù)信號而提供彈性會話狀態(tài)恢復(fù)的方法的流程圖；以及
[0020]圖10描繪適于在執(zhí)行本文關(guān)于各種實施例所描述的功能時使用的通用計算機的高級框圖。
[0021]為了促進理解，在可能的情況下，使用了相同的參考數(shù)字，以指示在多個附圖中都存在的相同元件。
【具體實施方式】
[0022]本發(fā)明將主要在長期演進(LTE)網(wǎng)絡(luò)的情境中描述，其中服務(wù)網(wǎng)關(guān)(SGW)冗余使得活動的和空閑訂戶都從故障SGW過渡到備份SGW。
[0023]盡管本文主要在在4G LTE無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)提供管理和備份功能的情境中描繪和描述，但應(yīng)理解本文描繪和描述的管理和備份功能可在其它類型的無線網(wǎng)絡(luò)(例如，2G網(wǎng)絡(luò)、3G網(wǎng)絡(luò)、WiMAX等)、有線網(wǎng)絡(luò)或無線和有線網(wǎng)絡(luò)的組合內(nèi)利用。因此，本文關(guān)于LTE網(wǎng)絡(luò)描述的各種網(wǎng)絡(luò)元件、鏈路和其它功能實體可被寬泛地解釋來識別與各種其它類型的無線和有線網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)元件、鏈路和其它功能實體。
[0024]本發(fā)明部分源于發(fā)明人的認識，即急劇增大的無線網(wǎng)絡(luò)尤其導(dǎo)致現(xiàn)有解決方案無法適當處理的特定網(wǎng)絡(luò)管理問題。特別是，發(fā)明人認識到，現(xiàn)有解決方案縮放較差，并且無法處理訂戶設(shè)備可能處于不同的穩(wěn)定狀態(tài)(如空閑或活動的狀態(tài))或處于不同的過渡狀態(tài)(如在呼叫流之間進行、在空閑狀態(tài)和活動的狀態(tài)之間移動、進行從一個eNodeB到另一個eNodeB的移交、創(chuàng)建專用承載、銷毀PDN會話等)的實際情況。此外，用戶業(yè)務(wù)可能以學習或過渡狀態(tài)中的任何一個狀態(tài)流向或流自用訂戶。
[0025]圖1描繪了根據(jù)一個實施例的包括管理和備份/保護功能的示例性無線通信系統(tǒng)。具體來說，圖1描繪了示例性無線通信系統(tǒng)100，其包括多個用戶設(shè)備(UE)102、長期演進(LTE)網(wǎng)絡(luò)110、IP網(wǎng)絡(luò)130和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)(匪S) 140。LTE網(wǎng)絡(luò)110支持UE102和IP網(wǎng)絡(luò)130之間的通信。匪S140被配置用于支持用于LTE網(wǎng)絡(luò)110的各種管理功能。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解LTE網(wǎng)絡(luò)的配置和操作。
[0026]示例性UE102為能夠訪問無線網(wǎng)絡(luò)(如LTE網(wǎng)絡(luò)110)的無線用戶設(shè)備。UE102能夠支持支持承載信道會話的控制信令。UE102可為移動電話、個人數(shù)字助理(PDA)、計算機、平板設(shè)備或任何其它無線用戶設(shè)備。[0027]示例性LTE網(wǎng)絡(luò)110包括(說明性的)兩個eNodeBllljP 1112(統(tǒng)稱為6吣(^8111)、兩個服務(wù)網(wǎng)關(guān)(SGW) 112:和1122 (統(tǒng)稱為SGW112)、分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(PDN)網(wǎng)關(guān)(PGW) 113、移動管理實體(MME)114和策略和計費規(guī)則功能(PCRF)115。eNodeBlll提供用于UE102的無線電訪問接口。SGWl 12、PGWl 13、MMEl 14和PCRFl 15以及為了清晰目的而省略了的其它組件合作來提供使用IP支持端到端服務(wù)交付的演進型分組核心(EPC)網(wǎng)絡(luò)。
[0028]eNodeBlll支持UE102的通信。如圖1所示，每個eNodeBlll支持相應(yīng)的多個UE102。eNodeBlll和UE102之間的通信使用與每個UE102相關(guān)的LTE-Uu接口來支持。
[0029]SGffl 12使用比如SGWl 12和eNodeBlll之間的相應(yīng)Sl_u接口來支持eNodeBlll的通信。Sl-U接口支持在移交期間的每承載用戶平面隧道和eNodeB間路徑切換。
[0030]如圖1所示，SGWl 1支持eNodeBl 111的通信，而SGWl 122支持eNodeB 1112的通信。在不同的保護/備份實施例中，SGffl^1還能夠支持eNodeBl 112的通信，而SGWl 122還能夠支持eNodeBl 111的通信。
[0031]PGffl 13使用比如PGWl 13和SGWl 12之間的相應(yīng)S5/S8接口支持SGWl 12的通信。S5接口提供諸如用于PGWl 13和SGWl 12之間的通信的用戶平面隧道和隧道管理、由于UE移動性的SGW重定位等功能。S8接口可能是S5接口的公用陸地移動通信網(wǎng)(PLMN)變種，其提供PLMN間接口，PLMN間接口提供訪問者PLMN (VPLMN)中的SGW和歸屬PLMN (HPLMN)中的PGW之間的用戶和控制平面連接。PGW113促進經(jīng)由SGi接口的LTE網(wǎng)絡(luò)110和IP網(wǎng)絡(luò)130之間的通信。
[0032]MMEl 14提供支持UE102的移動性的移動管理功能。MME114使用比如提供用于MMEl 14和eNodeBlll之間的通信的控制平面協(xié)議的相應(yīng)Sl-MME接口來支持eNodeBlll。
[0033]PCRFl 15提供動態(tài)管理能力，通過動態(tài)管理能力，服務(wù)提供商可管理與經(jīng)由LTE網(wǎng)絡(luò)110提供的服務(wù)相關(guān)的規(guī)則和與經(jīng)由LTE網(wǎng)絡(luò)110提供的服務(wù)的收費相關(guān)的規(guī)則。
[0034]如本文關(guān)于圖1所描繪和描述的，LTE網(wǎng)絡(luò)110的元件經(jīng)由元件之間的接口通信。關(guān)于LTE網(wǎng)絡(luò)110所述的接口也可稱為會話。LTE網(wǎng)絡(luò)110包括演進型分組系統(tǒng)/解決方案(EPS)。在一個實施例中，EPS 包括 EPS 節(jié)點(例如，eNodeBlll, SGffl 12, PGffl 13, MMEl 14和PCRFl 15)和EPS相關(guān)的互聯(lián)(例如，S*接口、G*接口等)。EPS相關(guān)接口在本文可稱為EPS相關(guān)路徑。[0035]IP網(wǎng)絡(luò)130包括一個或多個分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，通過這些網(wǎng)絡(luò)，UE102可訪問內(nèi)容、月艮務(wù)等。
[0036]匪S140提供用于管理LTE網(wǎng)絡(luò)110的管理功能。匪S140可以任何適當?shù)姆绞脚cLTE網(wǎng)絡(luò)110通信。在一個實施例中，例如，匪S140可經(jīng)由通信路徑141與LTE網(wǎng)絡(luò)110通信，通信路徑141不貫穿IP網(wǎng)絡(luò)130。在一個實施例中，例如，匪S140可經(jīng)由通信路徑142與LTE網(wǎng)絡(luò)110通信，通信路徑142受IP網(wǎng)絡(luò)130支持?？墒褂萌魏芜m當?shù)耐ㄐ拍芰韺崿F(xiàn)通信路徑141和142。匪S140可實現(xiàn)為通用計算設(shè)備或?qū)Ｓ糜嬎阍O(shè)備，如下文關(guān)于圖10所述。
[0037]圖2描繪適于在圖1的通信系統(tǒng)中使用的示例性服務(wù)網(wǎng)關(guān)(SGW)路由器架構(gòu)。具體來說，圖1描繪了作為SGW (如上網(wǎng)關(guān)于圖1所描繪的SGW112)操作的路由器200。路由器200經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)110 (如上文關(guān)于圖1所描繪的網(wǎng)絡(luò)110)與各種網(wǎng)絡(luò)元件(未示出)通信。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在維持基本SGW功能的同時，可修改本文關(guān)于SGW200所描繪的具體拓撲。
[0038]SGW200被描繪為包括多個輸入輸出(I/O)卡210_1、210_2等直到210-N (統(tǒng)稱為I/O卡210)、交換結(jié)構(gòu)220和控制模塊230?？刂颇K230通過相應(yīng)的控制信號CONT來控制I/O卡210和交換結(jié)構(gòu)220的操作?？刂颇K230還執(zhí)行如本文所述的各種SGW功能。
[0039]每個I/O卡210包括多個進入端口、外出端口、控制器等(未示出)，它們操作來在網(wǎng)絡(luò)110和交換結(jié)構(gòu)220之間傳遞數(shù)據(jù)包。在I/O卡210的特定進入端口處接收到的數(shù)據(jù)包可經(jīng)由同一 I/O卡210或不同的I/O卡210的外出端口傳遞到交換結(jié)構(gòu)220或傳遞回到網(wǎng)絡(luò)110。根據(jù)由控制模塊230提供的路由數(shù)據(jù)，以標準方式來完成經(jīng)由I/O卡210的數(shù)據(jù)包路由。
[0040]交換結(jié)構(gòu)220可包括任何標準的交換結(jié)構(gòu)，如電學、光學、電光、MEMS等。
[0041]控制模塊230從諸如上文關(guān)于圖1所討論的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)(匪S) 140的網(wǎng)絡(luò)管理器(未示出)接收屬于各種SGW操作和管理功能的配置數(shù)據(jù)、路由數(shù)據(jù)、策略信息和其它信息?？刂颇K230還向網(wǎng)絡(luò)管理器提供屬于操作和管理功能的配置數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)、警報數(shù)據(jù)、性能數(shù)據(jù)和其它信息。
[0042]控制模塊230包括I/O模塊231、處理器232和存儲器233。存儲器233被描繪為包括軟件模塊、實例化對象等，以提供SGW管理器233SGWM、備份和恢復(fù)管理器233BARM、會話數(shù)據(jù)233SD、路由器數(shù)據(jù)233RD和其它功能/數(shù)據(jù)2330?？刂颇K230可實現(xiàn)為通用計算設(shè)備或?qū)Ｓ糜嬎阍O(shè)備，如下文關(guān)于圖9所述。
[0043]SGff管理器233SGWM操作來管理如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知并且在本文中進一步描述的各種服務(wù)網(wǎng)關(guān)(SGW)功能。
[0044]備份和恢復(fù)管理器23BARM操作來管理本文關(guān)于各種實施例所描述的備份和恢復(fù)功能。例如，取決于SGW是作為主要或活動的SGW、次要或備份SGW還是兩者來操作，這樣的備份和恢復(fù)功能可能不同。一般來說，各種實施例構(gòu)思在備份SGW處傳輸或存儲某些或全部與活動的SGW支持的訂戶的用戶設(shè)備或移動設(shè)備相關(guān)的會話相關(guān)數(shù)據(jù)，使得可以向這樣的訂戶提供活動的和空閑會話的快速恢復(fù)。
[0045]會話數(shù)據(jù)233SD包括與訂戶的用戶設(shè)備或移動設(shè)備相關(guān)的會話數(shù)據(jù)。如果SGW作為主要或活動的SGW在操作，則會話數(shù)據(jù)233SD可包括支持由主要或活動的SGW支持的訂戶的用戶設(shè)備或移動設(shè)備的信息。如果SGW作為次要或備份SGW在操作，則會話數(shù)據(jù)233SD可包括與由備份SGW支持的一個或多個主要或活動的SGW相關(guān)的會話數(shù)據(jù)的一部分。
[0046]路由數(shù)據(jù)233RD包括與將由SGW處理的數(shù)據(jù)包或業(yè)務(wù)流相關(guān)的路由信息，例如以便處理在進入端口處接收到的將在SGW的基本路由功能的情境內(nèi)朝向適當?shù)耐獬龆丝诼酚傻臄?shù)據(jù)包或業(yè)務(wù)流。路由數(shù)據(jù)233RD可包括路由表、保護或故障恢復(fù)信息等。
[0047]其它功能/數(shù)據(jù)2330包括可操作以執(zhí)行本文關(guān)于標準SGW操作以及根據(jù)不明確屬于其它管理或數(shù)據(jù)實體的各種實施例的SGW操作所述的各種功能的程序、功能、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。
[0048]各份SGW詵擇和地理冗金配對
[0049]對于SGW故障，鄰近故障SGW的節(jié)點或網(wǎng)絡(luò)元件可向MME發(fā)出警報。這些鄰近的節(jié)點或網(wǎng)絡(luò)元件可獨立地采取糾正措施來通過先前指派的備份SGW、通過由MME識別的備份SGW或通過某種其它路由方式重新建立連接。
[0050]在各種實施例中，比如由網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)(匪S)向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的一個或多個主要或活動的SGW指派特定備份SGW。選定的SGW可為地理上最接近主要或活動的SGW的SGW。此外，某些主要或活動的SGW可作為其它主要或活動的SGW的備份SGW來操作。
[0051]在各種實施例中，在主要或活動的SGW的故障之后選擇特定備份SGW。在這些實施例中，可基于各種標準來選擇備份SGW，這些標準包括與故障SGW的地理接近程度、DNS響應(yīng)標準、路徑管理驗證標準、會話加載和各種其它標準中的某些或全部。在各種實施例中，由MME從例如對于特定MME可獲得的SGW池中進行備份SGW的選擇，其中該特定MME被用來在池中的SGW之一發(fā)生故障時提供備份SGW。
[0052]在一個實施例中，SGWl 12在地理上彼此接近，使得其可用于形成SGW的地理冗余對。一般來說，來自特定eNodeBlll的UE102的業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)流主要經(jīng)由特定SGW路由到PGWl 13，該特定SGW相對于來自eNodeB的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)充當主要或工作SGW。也就是說，SGW中的一個被配置為工作或主要節(jié)點，而另一個被配置為保護或備份節(jié)點。在正常的操作狀態(tài)(即，無故障)下，工作節(jié)點操作來處理來自比如多個eNodeB的呼叫流和數(shù)據(jù)流，而保護節(jié)點操作來在工作節(jié)點故障時接替工作節(jié)點。
[0053]在一個實施例中，第一 SGWl U1相對于來自第一 eNodeBl 111的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)作為主要或工作SGW來操作，而第二 SGWl 122相對于來自第一 eNodeBl 111的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)作為次要或備份SGW來操作。
[0054]在一個實施例中，第二 SGWl 122相對于來自第二 eNodeBl 112的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)作為主要或工作SGW來操作，而第一 SGWl 12:相對于來自第二 eNodeBl 112的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)作為次要或備份SGW來操作。
[0055]在一個實施例中，第一和第二 SGW112相對于來自其自身的一個(或多個)相應(yīng)eNodeB的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)作為主要或工作SGW來操作，而次要或備份SGW相對于來自與另一 SGff相關(guān)的一個(或多個)eNodeB的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
[0056]本文討論的各種實施例是針對響應(yīng)于主要工作SGW的故障而快速恢復(fù)會話、語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，以及與這樣的UE102相關(guān)的各種其它管理信息或上下文。特別是，為了在SGW之間提供快速且高效的保護/備份功能，各種實施例構(gòu)思與用戶設(shè)備相關(guān)的會話狀態(tài)信息的冗余存儲的若干級別，從而使得可以快速過渡到備份SGW，而不對訂戶體驗產(chǎn)生顯著影響。特別是，會話狀態(tài)信息冗余使得MMEl 14和PGWl 13都可以維持空閑訂戶UE的狀態(tài)信息，使得可以快速地重新建立活動的會話，并且增強訂戶體驗。
[0057]在備份SGW處的用戶會話的彈性恢復(fù)
[0058]在將UE102和/或eNodeBlll支持從已發(fā)生故障或正發(fā)生故障的SGW112 “轉(zhuǎn)移”到備份SGW112的情境中，可能無法始終實現(xiàn)用戶會話的完全生存。然而，本文討論的各種實施例適于利用按需服務(wù)恢復(fù)來促進服務(wù)的快速恢復(fù)，同時維持活動的和備份SGW之間的低同步開銷。
[0059]服務(wù)的按需恢復(fù)是指備份SGW僅處理請求活動性的會話。在處于活動的使用中的SGW上，可能存在大量不需要立即恢復(fù)的空閑會話。經(jīng)過一段時間，這些會話變成活動的，并且此時就需要重新連接這些會話了。采用此適時恢復(fù)方法，網(wǎng)絡(luò)不會因用于不活動的會話的信令開銷而過載。
[0060]低同步開銷是指主要SGW和其備份SGW之間的數(shù)據(jù)同步操作、會話狀態(tài)更新等被保持在最低水平。通常，在活動的SGW和MME之間存在涉及各種功能的大量業(yè)務(wù)，這些功能例如為保持對變得活動的、處于空閑或從一個eNodeB移交到另一個eNodeB的會話的跟蹤。這些活動性發(fā)生得如此頻繁，使得傳遞活動的和備份SGW之間的所有這些變化成為非常大的負擔。一般來說，各種實施例僅利用在故障時哪些會話存在于活動的SGW之上的知曉。
[0061]本文描述的各種方法和技術(shù)提供一種機制，通過該機制，響應(yīng)于主要SGW的故障，經(jīng)由備份SGW，可將主要SGW上的用戶會話的控制和數(shù)據(jù)平面都恢復(fù)。本文描述的會話恢復(fù)機制的各種實施例處理三個部分:即，(I) IP地址生存；(2 )路徑管理連續(xù)性；和(3 )會話恢復(fù)。
[0062]IP地址生存是確保連接到備份SGW的網(wǎng)絡(luò)元件在向備份SGW的整個轉(zhuǎn)移過程中繼續(xù)能夠訪問故障SGW的IP地址的過程。
[0063]在一些實施例中，IP地址生存使用虛擬IP地址來實現(xiàn)，如通過使用VRRP (第二層方法)或任播IP地址(第三層方法)。
[0064]在一些實施例中，IP地址生存通過使活動的和備份SGW宣告相同IP地址來實現(xiàn)，其中活動的SGW宣告具有高度優(yōu)選的度量的IP地址，而備份SGW宣告具有非優(yōu)選或“受毒害”的度量的IP地址。在這些實施例中，在宣告的IP地址之間選擇的任何網(wǎng)絡(luò)元件將始終選擇活動的SGW的那個地址，因為該地址是高度優(yōu)選的。當活動的SGW發(fā)生故障且僅有效的IP地址是由備份SGW宣告的那個時，網(wǎng)絡(luò)元件將選擇備份SGW來發(fā)送所有數(shù)據(jù)平面和控制平面業(yè)務(wù)。
[0065]路徑管理連續(xù)性是確保具有對故障SGW的路徑管理的網(wǎng)絡(luò)元件通過向備份SGW的轉(zhuǎn)移過程維持連續(xù)性的過程。在一些實施例中，活動的SGW從事與各種其它網(wǎng)絡(luò)元件(例如，MME、eNodeB、PGW)的定期路徑管理關(guān)系。每個路徑管理實例由在Echo Request (回聲請求)中發(fā)送的Restart Counter (重啟計數(shù)器)來識別。如果此數(shù)字改變，則表明網(wǎng)絡(luò)元件已重新開啟(restart)(由于使網(wǎng)絡(luò)元件停機并恢復(fù)工作(back up)的重啟(reboot)或管理動作)。
[0066]當備份SGW接管時,其接收路徑管理Echo Request(回聲請求),并響應(yīng)地傳輸EchoReply (回聲答復(fù))。此外,備份SGW發(fā)送Echo Request并接收Echo Reply。對于每個對等設(shè)備，備份SGW將知曉在活動的SGW處接收到的Restart Counter。這樣，如果來自一個對等設(shè)備的Restart Counter改變,則備份SGW可響應(yīng)地清理與該對等設(shè)備相關(guān)的會話。在各種實施例中，當備份SGW發(fā)送Echo Request時，它也將發(fā)送活動的SGW曾發(fā)送的RestartCounter。這樣,活動的SGW的對等設(shè)備將不清理會話。
[0067]彈性會話恢復(fù)是識別停止或不活動的會話并通過備份SGW盡快恢復(fù)所識別的會話的過程。在彈性會話恢復(fù)中，活動的SGW傳遞關(guān)于每個UE的足夠信息，使得備份SGW可以將與UE會話相關(guān)的控制和數(shù)據(jù)平面都恢復(fù)。這意味著備份SGW不但知曉活動的SGW的UE，而且處理這些UE的控制消息并且轉(zhuǎn)發(fā)這些UE的數(shù)據(jù)平面業(yè)務(wù)。
[0068]在比如LTE網(wǎng)絡(luò)的情境內(nèi)的彈性會話恢復(fù)可提供IOms內(nèi)的UE活動的處理時間，同時最小化失去主要SGW的網(wǎng)絡(luò)元件的影響。各種技術(shù)還提供主要和備份SGW之間的低同步開銷，不對空閑UE處理進行更改，維持活動的和空閑UE的UE IP地址，并維持計費會話。
[0069]彈性會話恢復(fù)階段在會話上有活動的任何時候執(zhí)行。目標是恢復(fù)信息，以建立到UE的下行路徑。這意味著會話的信令和維護中所涉及的網(wǎng)絡(luò)元件繼續(xù)綁定到會話，使得它們可以與其對等設(shè)備通信。注意，UE的會話狀態(tài)(除了其下行鏈路隧道端點識別符(DLTEID)之外)通常保持不變。實際上，空閑UE會話狀態(tài)是UE的會話狀態(tài)的相對不變的部分。因此，通過將UE保持在空閑模式，主要的恢復(fù)工作涉及下行鏈路TEID。
[0070]在活動的SGW故障情形之后，所有業(yè)務(wù)(無論是數(shù)據(jù)平面，還是控制平面)都將被路由到備份SGW。當數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)到達備份SGW的S5-U接口時，它將到達具有已在備份SGW的數(shù)據(jù)平面中編程的隧道端點識別符(TEID)的隧道。由于UE狀態(tài)被維持為空閑模式，所以SGff的正常行為是傳輸下行鏈路數(shù)據(jù)通知消息來通知MME呼叫UE，并且返回UE的下行鏈路TEID和eNodeB。如果UE實際上處于空閑模式，則MME將呼叫UE并且重新建立下行路徑。如果UE活動的，則MME不必呼叫UE’而將替代地向SGW提供該UE附接到的eNodeB的現(xiàn)有下行鏈路TEID。對于抵達備份SGW的Sl-U接口的數(shù)據(jù)，已對上行鏈路數(shù)據(jù)路徑進行編程，并且可以完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。注意，此操作對于活動的UE和空閑UE都可用。如上文所述，下行鏈路返回業(yè)務(wù)將觸發(fā)下行鏈路數(shù)據(jù)通知。
[0071 ] 如果控制消息到達S5-C接口，則備份SGW將轉(zhuǎn)發(fā)該消息。如果MME不發(fā)送ModifyBearer Request修改承載請求)，則SGW知曉UE處于活動的狀態(tài)并且將下行鏈路數(shù)據(jù)通知發(fā)送到MME，以便觸發(fā)MME來發(fā)送具有下行鏈路TEID的Modify Bearer Request。如果UE空閑，則MME將自動發(fā)送Modify Bearer Request。如果控制消息從MME到達，則它正在使UE脫離空閑(SGW不必執(zhí)行任何操作)、發(fā)送空閑模式TAU (SGff不必執(zhí)行任何操作)或者它是需要UE不處于空閑狀態(tài)的呼叫流(SGW拋出該消息并發(fā)送下行鏈路數(shù)據(jù)通知，從而從MME引出 Modify Bearer Request)。
[0072]在各種實施例中，活動的和備份SGW使用的TEID空間是不相交的，以確保在在備份SGW上已編程的項目和其正在支持的UE之間不發(fā)生沖突。
[0073]—般來說，恢復(fù)過程使用在活動的和備份SGW之間傳遞的信息，如(I)對于活動的SGff已知的每個對等設(shè)備的路徑管理重啟計數(shù)器和IP地址；以及(2)對于活動的SGW已知的所有UE會話狀態(tài)信息，除了各eNodeB的下行鏈路TEID。
[0074]圖3描繪了根據(jù)一個實施例的會話狀態(tài)備份方法的流程圖。該方法包括適于在主要SGW中使用的部分和適于在備份SGW (如上文關(guān)于圖1-2所述的SGW112)中使用的部分。
[0075]一般來說，圖3的方法300適于在備份SGW處存儲有關(guān)活動的SGW支持的每個UE102的足夠信息，以使備份SGW能夠采取至少有限的措施，如識別停止或不活動的會話，以及通過備份SGW盡快恢復(fù)所識別的會話?；顒拥腟GW傳遞有關(guān)每個UE的足夠信息來使備份SGW能夠?qū)⑴cUE會話相關(guān)的控制和數(shù)據(jù)平面都恢復(fù)。這樣，在UE會話的信令和維護中所涉及的各網(wǎng)絡(luò)元件將繼續(xù)視會話為活著的并相應(yīng)地與其對等設(shè)備通信。
[0076]在步驟310，為主要SGW確定至少一個替代或備份SGW。也就是說，對于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)作為主要或活動的SGW操作的一個或多個SGW，確定至少一個備份SGW。參照框315，可根據(jù)與主要和/或備份SGW相關(guān)的位置、配置、容量或其它因素來確定備份SGW。可通過SGW間協(xié)商來如在相鄰SGW之間的發(fā)現(xiàn)、配置或優(yōu)化過程的上下文內(nèi)進行確定。也可以通過網(wǎng)絡(luò)管理器(如上文關(guān)于圖1所述的網(wǎng)絡(luò)管理器140)來確定?？梢允褂闷渌鼘嶓w和/或確定方法。
[0077]在各種實施例中，自動基于以下選擇標準中的一個或多個來執(zhí)行主要SGW的替代或備份SGW的確定:DNS響應(yīng)時間、路徑管理驗證時間、會話加載等。在各種實施例中，也通過MME使用標準來選擇用于新的呼叫設(shè)置的新的主要SGW。
[0078]在步驟320，根據(jù)需要初始化活動的和備份SGW，在SGW之間分配主要和備份角色，建立主要和備份SGW之間的通信，并且至少主要SGW開始宣告其IP地址。
[0079]參照框325，在步驟320中的過程包括以下中的一些或全部:使用SGW間通信協(xié)議(ISCP)建立SGW間通信信道(ISCC)，以便傳遞需要在活動的和備份SGW之間建立的事件；定義要使用的一個或多個IP生存機制；定義將從主要SGW傳遞到備份SGW的相關(guān)事件；確定活動的SGW將使用的隧道端點識別符(TEID)的范圍；共享對等地址和重啟計數(shù)器信息；
坐坐寸寸ο
[0080]在各種實施例中，在初始化期間，活動的SGW識別其自身并請求備份SGW的識別。在驗證對等是在正確配置的SGW之間之后，活動的SGW聲明其將采用活動的角色。當在對等上達成一致時，活動的SGW開始宣告其用于Sl-u、S1US5-C和S5_u接口的IP地址。在正常操作中，活動的SGW “擁有” Sll、S5-c、S5-u和Sl_u接口上的IP地址?；顒拥腟GW還共享它將使用的TEID范圍，使得備份SGW可以避免使用該范圍。
[0081]在各種實施例中，活動的SGW與備份SGW共享SGW的本地重啟計數(shù)器，其中對于SGff內(nèi)的所有協(xié)議，僅維護一個重啟計數(shù)器。在一些實施例中，對于活動的SGW與之通信的每個對等設(shè)備，活動的SGW共享對等IP地址和重啟計數(shù)器對。在這些實施例中，隨著對等設(shè)備定期離開，活動的SGW傳遞此信息到備份SGW。在穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)中，此信息通常不變。
[0082]在步驟330，主要SGW將與主要SGW支持的移動設(shè)備相關(guān)的會話狀態(tài)信息傳輸?shù)街辽僖粋€對應(yīng)的備份SGW。也就是說，在其處理UE相關(guān)消息時，活動的SGW識別用于UE的會話狀態(tài)相關(guān)事件并將此信息傳遞到備份SGW。
[0083]參照框335，可以預(yù)定的時間間隔(如在預(yù)定的秒或分鐘數(shù)之后)來傳輸會話狀態(tài)信息。也可在一個或預(yù)定數(shù)目的相關(guān)訂戶事件發(fā)生之后傳輸會話狀態(tài)信息。相關(guān)訂戶事件包括例如Create Session Event (創(chuàng)建會話事件)、Create Bearer Event (創(chuàng)建承載事件)、Delete Session Event (刪除會話事件)和/或Delete Bearer Event (刪除承載事件)。一般來說，用于會話恢復(fù)實施例目的的相關(guān)訂戶事件包括導(dǎo)致用戶會話的創(chuàng)建或銷毀的任何事件，如在以下示例中給出的那些:
[0084]Create Session Event (創(chuàng)建會話事件):當創(chuàng)建新的會話時,將新的控制TEID分配到朝向PGW的S5接口。如果這是UE的第一會話，則將新的控制TEID分配到朝向MME的Sll接口。在創(chuàng)建事件完成時，還為默認的承載指派數(shù)據(jù)平面TEID，以便業(yè)務(wù)在S5-U上進A SGff或從SGW外出，并且從eNodeB在Sl_u接口上進入SGW。
[0085]Create Bearer Event (創(chuàng)建承載事件):當創(chuàng)建新的專用承載時,分配新的數(shù)據(jù)平面S5-u TEID，以便業(yè)務(wù)進入SGW或從SGW外出，并且在Sl_u接口上進入SGW。
[0086]Delete Session Event (刪除會話事件):當刪除會話時,需要從備份SGW刪除會話，并且從數(shù)據(jù)平面取消編程。
[0087]Delete Bearer Event (刪除承載事件):當刪除專用的承載時,需要從備份SGW刪除承載上下文，并且從轉(zhuǎn)發(fā)平面取消編程。
[0088]改變的頻率是基于PDN會話和專用承載的建立/移除的頻率。然而，這不像到達SGff的修改會話和承載的狀態(tài)的事件那樣頻繁。狀態(tài)信息主要包括在會話的生命期間不顯著改變的UE的會話狀態(tài)。
[0089]在一些實施例中，為了避免由備份SGW不正確地評估活動的SGW已真正地發(fā)生故障，如果沒有多少相關(guān)事件要傳遞，則活動的SGW定期向備份SGW發(fā)送?；钕?。
[0090]在步驟340，在每個備份SGW處，存儲從備份SGW支持的一個或多個主要SGW傳輸?shù)臅挔顟B(tài)信息。參照框345，在一個實施例中，存儲的會話數(shù)據(jù)足以重新創(chuàng)建UE會話的控制和數(shù)據(jù)平面。
[0091]圖4描繪了根據(jù)一個實施例的會話狀態(tài)恢復(fù)方法的流程圖。具體來說，圖4描繪了適于在作為替代或備份網(wǎng)關(guān)(如上文關(guān)于圖3所述的其上存儲了會話狀態(tài)信息的LTE網(wǎng)絡(luò)中的替代或備份SGW)操作的網(wǎng)關(guān)中使用的方法400。
[0092]在步驟410，初始化諸如作為備份SGW操作的SGW的網(wǎng)關(guān)，并且建立到主要SGW的通信路徑，比如根據(jù)如上文關(guān)于圖3所述的方法300的步驟310-325。
[0093]在步驟420，備份網(wǎng)關(guān)接收并存儲屬于活動的SGW支持的UE的UE狀態(tài)信息，直到例如主要SGW的故障被指示時。參照框425，主要SGW故障可通過明確的故障指示、鄰近節(jié)點存活指示器的超時、對等計數(shù)器超時等來指示。這樣的指示可能是由于實際的主要SGW故障或某個其它條件，如與主要SGW相關(guān)的維護條件或與主要SGW相關(guān)的過載條件。
[0094]在步驟430，在主要SGW故障之后，備份網(wǎng)關(guān)承擔發(fā)生故障的主要網(wǎng)關(guān)的IP地址和路徑管理職責。此外，將與故障SGW相關(guān)的UE維持在空閑狀態(tài)。參照框435，備份網(wǎng)關(guān)可開始宣告具有優(yōu)選標準的IP地址，使得控制平面和數(shù)據(jù)平面業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)包被路由到備份網(wǎng)關(guān)。
[0095]在步驟440，當與UE會話相關(guān)的數(shù)據(jù)平面或控制平面業(yè)務(wù)到達備份SGW (S卩，備份SGff進入數(shù)據(jù)平面或進入控制平面被觸發(fā))時，備份SGW響應(yīng)地生成用于MME的下行鏈路數(shù)據(jù)通知(DDN) IMSI消息，以恢復(fù)Sl-U下行鏈路(DL)路徑。參照框445，響應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)生成的控制平面或數(shù)據(jù)平面業(yè)務(wù)、UE生成的數(shù)據(jù)平面業(yè)務(wù)、Sll上的控制消息、Sl-U或S5-U上的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等，備份SGW生成DDN (IMSI)消息。
[0096]響應(yīng)于DDN(MSI)消息，MME操作來通過如下方式處理空閑模式UE: (a)執(zhí)行MSI呼叫功能；(b)取消附接UE，同時提供選定的重新附接代碼；以及(c)如果UE處于空閑模式，則執(zhí)行頂SI附接。MME操作來通過如下方式處理活動的或連接模式UE: (a)執(zhí)行取消附接；以及(b)執(zhí)行IMSI附接。另外,備份SGW將Delete Session Request (刪除會話請求)轉(zhuǎn)發(fā)到PGW，PGW響應(yīng)地經(jīng)由PCRF和MS清除UE狀態(tài)異常。由于UE被維持在空閑狀態(tài)(依照步驟430)，所以MME將UE取消附接并重新附接，從而維持其支持的會話的數(shù)據(jù)平面和12平面的完整性。
[0097]下面參照圖5-10更詳細地說明了各種彈性會話狀態(tài)恢復(fù)實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，本文描繪的各圖僅提供了說明性實施例，并且可根據(jù)本文討論的各種教導(dǎo)來修改。圖5-9中的每幅圖描繪了針對諸如本文關(guān)于比如圖1-4描述的不同彈性會話狀態(tài)恢復(fù)情形的在UE102 (例如，經(jīng)由eNodeBlll)、MME114、備份SGffl 12和PGffl 13之間傳遞的各種信號。
[0098]圖5描繪了響應(yīng)于對于空閑UE的Sll或S5上的進入控制信號而提供彈性會話狀態(tài)恢復(fù)的方法的流程圖。
[0099]圖6描繪了響應(yīng)于對于活動的UE的Sll或S5上的進入控制信號而提供彈性會話狀態(tài)恢復(fù)的方法的流程圖。
[0100]圖7描繪了響應(yīng)于對于活動的UE的Sl-U上的進入數(shù)據(jù)信號而提供彈性會話狀態(tài)恢復(fù)的方法的流程圖。
[0101]圖8描繪了響應(yīng)于對于活動的UE的Sll或S5上的進入控制信號而提供彈性會話狀態(tài)恢復(fù)的方法的流程圖。
[0102]圖9描繪了響應(yīng)于對于空閑UE的S5上的進入數(shù)據(jù)信號而提供彈性會話狀態(tài)恢復(fù)的方法的流程圖。
[0103]因此，狀態(tài)信息在主從SGW/節(jié)點之間被同步。一般來說，當創(chuàng)建或刪除會話時，狀態(tài)信息被同步。同步也可在其它時間發(fā)生。在SGW之間同步的狀態(tài)數(shù)據(jù)通常包括可用或與創(chuàng)建或刪除的會話DL TEID相關(guān)的UE數(shù)據(jù)。被同步的數(shù)據(jù)往往是相對穩(wěn)定的UE會話數(shù)據(jù)；即，在UE與網(wǎng)絡(luò)交互時往往不隨時間而變化的數(shù)據(jù)，而DL TEID例如在UE在eNodeB、基站等之間移動時將隨時間而變化。各種實施例提供了一種機制，通過該機制，在兩個SGW或節(jié)點之間的UE故障轉(zhuǎn)移之后，DL TEID被恢復(fù)。這樣，通過避免DL TEID和/或其它動態(tài)數(shù)據(jù)的同步，與兩個SGW或節(jié)點之間的狀態(tài)恢復(fù)過程相關(guān)的資源利用被最小化。
[0104]可通過發(fā)生預(yù)定數(shù)目的錯誤、設(shè)備維護、災(zāi)難性故障或任何其它原因來觸發(fā)故障轉(zhuǎn)移。在發(fā)生故障轉(zhuǎn)移事件時，從SGW或節(jié)點獲得與先前由發(fā)生故障的主SGW或節(jié)點支持的UE會話相關(guān)的地址和路徑管理責任。由于DL TEID不被同步，所以從SGW或節(jié)點控制器將假定每個UE均處于空閑狀態(tài)。
[0105]響應(yīng)于接收到與特定UE相關(guān)的控制平面或數(shù)據(jù)平面業(yè)務(wù)，從SGW或節(jié)點將發(fā)送下行鏈路數(shù)據(jù)通知(DDN)消息，該消息適于使MME從UE的空閑狀態(tài)取回UE。如果UE真的是處于空閑狀態(tài)，則MME將發(fā)現(xiàn)或呼叫UE，并使UE能夠?qū)刂破矫婊驍?shù)據(jù)平面業(yè)務(wù)進行正確響應(yīng)。如果UE不處于空閑狀態(tài)，則MME將向從SGW或節(jié)點提供指示UE不處于空閑狀態(tài)以及提供與該UE相關(guān)的DL TEID的響應(yīng)。在接收到此信息時，從SGW或節(jié)點將認為UE是活動的，并使用DL TEID來支持UE相關(guān)的用于數(shù)據(jù)平面業(yè)務(wù)的控制平面。從SGW或節(jié)點將根據(jù)需要對數(shù)據(jù)進行緩沖，直到UE被MME呼叫或以其它方式在功能上被重新附接到網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)需要，各種協(xié)議背壓(back pressure)機制將啟動，以嘗試并保留會話相關(guān)數(shù)據(jù)?？偟膩碚f，彈性會話狀態(tài)恢復(fù)是一種用于跨故障保留連接的機制。
[0106]本文描述的各種實施例總的來說構(gòu)思了在備份SGW處存儲與主要SGW相關(guān)的會話狀態(tài)信息和/或其它信息以便在實現(xiàn)故障轉(zhuǎn)移機制時使用。然而，在各種實施例中，這樣的信息可存儲在多個備份SGW處和/或在不是SGW的一個或多個網(wǎng)絡(luò)元件處。作為故障轉(zhuǎn)移機制的一部分，由備份SGW取回與主要SGW相關(guān)的存儲的會話狀態(tài)信息和/或其它信息。
[0107]各種實施例被修改來使用用于加速彈性會話恢復(fù)過程的一種或多種額外的機制。一種用于加速會話恢復(fù)過程的機制包括對從SGW傳輸?shù)組ME的頭幾個Echo Request (回聲請求)使用預(yù)定義的IE,以指示備份SGW已接管。MME響應(yīng)地加速活動的會話的下行鏈路TEID的恢復(fù)，而不是等待S5-U上的數(shù)據(jù)平面通知，或等待Sll和S5-C上的控制消息。一種用于加速會話恢復(fù)過程的機制包括定期從活動的SGW向備份SGW傳遞一系列活動的會話，使得備份SGW可以主動開始裝入這些會話及其下行鏈路TEID并且更快地使這些會話進入活動的狀態(tài)。可以單個地或以任何組合來使用這些和其它機制，以改善或加速會話恢復(fù)過程。
[0108]在主要和備份SGW之間同步狀態(tài)信息以及這樣的同步的頻率取決于各種因素，如網(wǎng)絡(luò)拓撲、可用資源、期望的恢復(fù)速度等等。
[0109]例如，如適用于利用通用分組無線系統(tǒng)(GPRS)隧道協(xié)議或GTP的LTE網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)可同步與各種會話或UE相關(guān)的屬于GTP信息、路徑管理信息和Rf (計費會話)相關(guān)信息的狀態(tài)信息的某些或全部。
[0110]狀態(tài)相關(guān)GTP信息可包括比如上行/下行(UL/DL )全限定隧道端點識別符(FTEID)、用于Sll和S5-c的控制FTEID、用于Sl-U和S5_u的數(shù)據(jù)FTEID、ULI等。狀態(tài)相關(guān)路徑管理信息可包括比如用于SI 1、Sl-U和S5的重啟計數(shù)器等。狀態(tài)相關(guān)Rf信息可包括比如起點狀態(tài)、RAT等(大體上每APN512B)。
[0111]同步/更新頻率可為預(yù)定、定期性質(zhì)并且/或者與各種網(wǎng)絡(luò)事件相關(guān)。
[0112]在各種實施例中，當創(chuàng)建和/或銷毀會話時，同步主要和備份SGW，如對于會話創(chuàng)建事件，同步八個GTP/Rf消息；對于會話銷毀事件，同步六個GTP/Rf消息；以及對于會話創(chuàng)建/銷毀事件，同步兩個IMCP消息。
[0113]在各種實施例中，當創(chuàng)建和/或銷毀承載時，同步主要和備份SGW，如對于承載創(chuàng)建事件，同步六個GTP/Rf消息；對于承載銷毀事件，同步六個GTP/Rf消息；以及對于承載創(chuàng)建/銷毀事件，同步兩個同步消息。
[0114]在各種實施例中，響應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)配置事件(如MME重定位)而同步主要和備份SGWjn對于MME重定位事件，同步四個GTP/Rf消息和兩個同步消息。
[0115]在各種實施例中，在Sll和S5上使用雙IP地址,其中一個地址為本地,而另一個地址備用。本地IP地址用來在備份SGW處保留現(xiàn)有會話，而備用IP地址用于新的會話、從已經(jīng)發(fā)生故障或正發(fā)生故障的主要SGW轉(zhuǎn)移的會話、與已經(jīng)發(fā)生故障或正發(fā)生故障的主要SGW相關(guān)的控制業(yè)務(wù)等。具體來說，甚至對備份SGW的IP地址分配也分成兩部分(可以是或不是相同大小)，其中第一部分用于在備份SGW處的現(xiàn)有數(shù)據(jù)和控制平面業(yè)務(wù)，而第二部分用于與已經(jīng)發(fā)生故障或正發(fā)生故障的SGW相關(guān)的數(shù)據(jù)和控制平面業(yè)務(wù)。這樣，由于會話支持從主要SGW移動到備份SGW，避免了沖突。也就是說，備份SGW變成利用活動的SGW的IP地址范圍的活動的SGW。這樣，避免了沖突，并且對會話的支持可在SGW之間相對于其IP地址在每個范圍的基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)移。在不同實施例中，采用故障抑制，而在別的實施例中，則不采用故障抑制。[0116]因此，兩個(或更多個)服務(wù)網(wǎng)關(guān)(SGW)或節(jié)點可作為地理冗余對來操作，并且可被指示為主要/備份或工作/保護網(wǎng)關(guān)或節(jié)點。主要或工作SGW或節(jié)點以主模式操作，而備份或保護SGW或節(jié)點以從模式操作。在主要或工作SGW發(fā)生故障的情況下，備份或保護SGW開始以主模式操作。在這種情況下，UE及其會話被“故障轉(zhuǎn)移”到從設(shè)備。當故障的主要或工作SGW/節(jié)點再次變得可操作時，可能需要將新會話從備份或保護SGW返回或故障轉(zhuǎn)移到主要或工作SGW/節(jié)點。
[0117]在主操作模式中，主SGW/節(jié)點宣告相比由從SGW宣告的路由數(shù)據(jù)更優(yōu)選的路由數(shù)據(jù)，使得期望發(fā)送業(yè)務(wù)的任何節(jié)點將選擇主設(shè)備作為該業(yè)務(wù)的路由。為了確保這種情況發(fā)生，從SGW可例如宣告“受毒害”的路由數(shù)據(jù)；S卩，由于成本高或某個其它負面參數(shù)將絕不會被選擇用來使用的路由數(shù)據(jù)。
[0118]圖10描繪了適于在執(zhí)行本文關(guān)于各種實施例所描述的功能時使用通用計算機的高級框圖。特別是，本文關(guān)于該通用計算機所討論的架構(gòu)和功能適于在本文關(guān)于各附圖所討論的各種交換和通信元件或節(jié)點的每一個中使用；即，UE102、eNodeBlll, SGffl 12,PGW113、MME114、PCRF115和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)140。應(yīng)理解，本文關(guān)于通用計算機所討論的某些功能可在各種網(wǎng)絡(luò)元件或節(jié)點以及/或者用來配置和管理網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的元件的網(wǎng)絡(luò)操作中心(NOC)或網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)(匪S)中實現(xiàn)。
[0119]如圖10中所示，系統(tǒng)1000包括處理器元件1002 (例如，CPU)、存儲器1004 (例如，隨機存取存儲器(RAM)和/或只讀存儲器(ROM))、數(shù)據(jù)包處理模塊1005和各種輸入/輸出設(shè)備1006(例如，存儲設(shè)備(包括但不限于磁帶驅(qū)動器、軟盤驅(qū)動器、硬盤驅(qū)動器或光盤驅(qū)動器)、接收器、發(fā)射器、揚聲器、顯示器、輸出端口和用戶輸入設(shè)備(如鍵盤、小鍵盤、鼠標等))。
[0120]應(yīng)理解，在圖10中描繪的計算機1000提供適于實現(xiàn)本文描述的功能元素和/或本文描述的功能元素的一部分的一般架構(gòu)和功能。本文描繪和描述的功能可以軟件和/或硬件來實現(xiàn)，例如，使用通用計算機、一個或多個專用集成電路(ASIC)和/或任何其它硬件等同物來實現(xiàn)。
[0121]本發(fā)明構(gòu)思了可在例如作為與處理器協(xié)作來執(zhí)行各種方法步驟的電路的硬件內(nèi)實現(xiàn)作為軟件方法的本文討論的某些步驟。本文描述的功能/元件的部分可實現(xiàn)為計算機程序產(chǎn)品，其中當由計算機處理時，計算機指令調(diào)整計算機的操作，使得本文描述的方法和/或技術(shù)被引用或以其它方式被提供。用于引用本發(fā)明方法的指令可存儲在固定或可移動介質(zhì)中，經(jīng)由廣播或其它信號承載介質(zhì)中的數(shù)據(jù)流來傳輸，經(jīng)由有形介質(zhì)來傳輸，以及/或者存儲在根據(jù)這些指令操作的計算設(shè)備內(nèi)的存儲器內(nèi)。
[0122]雖然上文描述了本發(fā)明的各種實施例，但在不脫離其基本范圍的情況下可得出本發(fā)明的其它和進一步的實施例。因此，將根據(jù)權(quán)利要求書來確定本發(fā)明的適當范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于管理與主要服務(wù)網(wǎng)關(guān)(SGW)相關(guān)的備份SGW的方法，所述方法包括: 在從操作模式中，定期從所述主要SGW接收對應(yīng)的UE會話狀態(tài)信息的至少一部分；以及 響應(yīng)于所述主要SGW的故障，進入主操作模式，所述主操作模式包括: 承擔與所述主要SGW相關(guān)的IP地址和路徑的管理；以及 響應(yīng)于接收到與UE相關(guān)的控制或數(shù)據(jù)平面業(yè)務(wù)，生成適于使得將所述UE處于活動狀態(tài)通知MME的下行鏈路數(shù)據(jù)通知(DDN)消息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述從操作模式還包括宣告路由數(shù)據(jù)，所述路由數(shù)據(jù)適于避免其它網(wǎng)絡(luò)元件選擇所述備份SGW，并且所述主操作模式還包括宣告優(yōu)選路由數(shù)據(jù)，所述優(yōu)選路由數(shù)據(jù)適于促進其它網(wǎng)絡(luò)元件選擇所述備份SGW。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述主操作模式還包括使用從所述MME接收的下行鏈路隧道端點識別符(DL TEID)信息重新建立用于UE會話的數(shù)據(jù)平面支持。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述UE會話狀態(tài)信息包括由所述主要SGW支持的多個移動設(shè)備中的每個移動設(shè)備的識別。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中響應(yīng)于對應(yīng)的創(chuàng)建會話事件CreateSessionEvent、刪除會話事件Delete Session Event、創(chuàng)建承載事件Create Bearer Event和刪除承載事件Delete Bearer Event中的一個或多個而接收與UE相關(guān)的會話狀態(tài)信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中以預(yù)定的時間間隔或在預(yù)定數(shù)目的訂戶事件之后接收與UE相關(guān)的會話狀態(tài)信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述備份SGW與一組本地IP地址相關(guān)，所述本地IP地址不與與所述主要SGW相關(guān)的IP地址沖突，其中在所述從模式中的所述備份SGW僅管理所述備份SGW本地IP地址組，并且在所述主模式中所述備份SGW對兩個本地IP地址組都進行管理。
8.一種用于在適于對主要服務(wù)網(wǎng)關(guān)(SGW)進行備份的SGW中使用的裝置，所述裝置包括: 處理器，其被配置用于管理所述備份SGW，所述處理器使所述備份SGW以從操作模式和主操作模式之一操作； 所述備份SGW在所述從操作模式中定期從所述主要SGW接收對應(yīng)的UE會話狀態(tài)信息的至少一部分，并且響應(yīng)于所述主要SGW的故障，進入主操作模式； 所述備份SGW在所述主操作模式中承擔與所述主要SGW相關(guān)的IP地址和路徑的管理，并且響應(yīng)于接收到與UE相關(guān)的控制或數(shù)據(jù)平面業(yè)務(wù)，生成適于使得將所述UE處于活動狀態(tài)通知MME的下行鏈路數(shù)據(jù)通知(DDN)消息。
9.一種計算機可讀介質(zhì)，其包括軟件指令，在由處理器執(zhí)行時，所述指令執(zhí)行一種用于管理與主要服務(wù)網(wǎng)關(guān)(SGW)相關(guān)的備份SGW的方法，所述方法包括: 在從操作模式中，定期從所述主要SGW接收對應(yīng)的UE會話狀態(tài)信息的至少一部分；以及 響應(yīng)于所述主要SGW的故障，進入主操作模式，所述主操作模式包括: 承擔與所述主要SGW相關(guān)的IP地址和路徑的管理；以及 響應(yīng)于接收到與UE相關(guān)的控制或數(shù)據(jù)平面業(yè)務(wù)，生成適于使得將所述UE處于活動狀態(tài)通知MME的下行鏈路數(shù)據(jù)通知(DDN)消息。
10.一種計算機程序產(chǎn)品，其中計算機可操作來處理軟件指令，所述指令調(diào)適所述計算機的操作，使得計算機執(zhí)行用于管理與主要服務(wù)網(wǎng)關(guān)(SGW)相關(guān)的備份SGW的方法，所述方法包括: 在從操作模式中，定期從所述主要SGW接收對應(yīng)的UE會話狀態(tài)信息的至少一部分；以及 響應(yīng)于所述主要SGW的故障，進入主操作模式，所述主操作模式包括: 承擔與所述主要SGW相關(guān)的IP地址和路徑的管理；以及 響應(yīng)于接收到與UE相關(guān)的控制或數(shù)據(jù)平面業(yè)務(wù)，生成適于使得將所述UE處于活動狀態(tài)通知MME的下行鏈路數(shù)據(jù)通 知(DDN)消息。
【文檔編號】H04W36/00GK103535072SQ201280013995
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月18日
【發(fā)明者】V·P·康佩拉, S·辛哈, P·V·穆萊, S·奈拉孔達 申請人:阿爾卡特朗訊公司