用于網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)控制的混合接入的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】用于網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)控制的混合接入的方法和系統(tǒng)發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及用于對經(jīng)由混合接入家庭網(wǎng)關(guān)連接的住宅用戶的混合接入話務(wù)管理進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制的優(yōu)化的方法和設(shè)備，該混合接入家庭網(wǎng)關(guān)提供至核心網(wǎng)的具有不同技術(shù)的至少兩條不同的網(wǎng)絡(luò)鏈路，其中該核心網(wǎng)具有至因特網(wǎng)的連接，其中混合接入服務(wù)器位于該核心網(wǎng)中，該混合接入服務(wù)器在該兩條或更多條網(wǎng)絡(luò)鏈路上具有至啟用混合接入的家庭網(wǎng)關(guān)的連接。
[0002]發(fā)明背景
[0003]基于因特網(wǎng)的服務(wù)和應(yīng)用正在快速增長并且對于滿足人們在諸如通信、金融、購物、信息、教育和娛樂之類的領(lǐng)域中的需求十分重要。高性能因特網(wǎng)接入解決方案是重要的先決條件。目前，在大多數(shù)情形中，住宅客戶將DSL技術(shù)(諸如ADSL或VDSL)用于因特網(wǎng)接入，而移動客戶使用蜂窩技術(shù)(諸如GSM、UMTS或LTE)。
[0004]經(jīng)由DSL能夠提供的最大數(shù)據(jù)率取決于接入線的長度。對于較長距離，例如，在農(nóng)村區(qū)域中，在許多情形中僅數(shù)M比特/秒是可行的。為了減輕接入方面的限制，可以應(yīng)用多條接入鏈路的結(jié)合。諸解決方案可特別用于商業(yè)客戶，例如，多條DSL線的結(jié)合[I]。
[0005]組合由不同介質(zhì)提供的接入鏈路(諸如DSL和蜂窩接入)也是可能的，如例如[2]中所描述的。特別是由于移動接入鏈路的高動態(tài)性(例如，在可用的吞吐量或等待時間方面)以及由于現(xiàn)有的固定和移動網(wǎng)絡(luò)的完全不同的接入和核心網(wǎng)架構(gòu)，這種“混合接入”在技術(shù)上的挑戰(zhàn)性要比相同介質(zhì)的多條鏈路的組合大得多。
[0006]圖1中概略地描述了用于“混合接入”的典型可用解決方案。該解決方案包括由共同的“混合接入服務(wù)器”控制的多個“混合接入客戶端”(例如，住宅網(wǎng)關(guān)或其他設(shè)備(諸如桌上型或膝上型計算機(jī)))。(出于簡單起見，圖1中僅描繪了一個客戶端)。每個混合接入客戶端具有至少兩個接入接口，一個接入接口例如用于DSL接入并且另一接入接口例如用于至蜂窩網(wǎng)絡(luò)(例如，UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò))的接入?；旌辖尤敕?wù)器位于公共因特網(wǎng)中。該混合接入服務(wù)器是在與例如位于公共因特網(wǎng)中的應(yīng)用主機(jī)(例如，內(nèi)容服務(wù)器)通信時處理來自/去往客戶端的所有數(shù)據(jù)分組的公共錨點(diǎn)。混合接入客戶端與混合接入服務(wù)器之間的話務(wù)由分布式“混合接入算法和協(xié)議”控制，該分布式“混合接入算法和協(xié)議”決定用戶話務(wù)的哪個部分將經(jīng)由接入介質(zhì)來傳送。話務(wù)拆分可以不同的粒度進(jìn)行，例如，分組式地拆分或分發(fā)不同的IP流。除了用戶話務(wù)之外，由混合接入算法和協(xié)議生成的一些控制話務(wù)不得不經(jīng)由不同的接入信道來傳送。在許多情形中，例如，出于安全原因，在不同的接入信道上(例如，使用開放式VPN)建立混合接入客戶端與混合接入服務(wù)器之間的隧道。
[0007]更復(fù)雜的解決方案嘗試對不同接入鏈路的瞬時信道參數(shù)執(zhí)行測量(參見例如
[4])并且將這些參數(shù)用作控制話務(wù)流的算法的輸入。然而，這些測量通常呈現(xiàn)低準(zhǔn)確性并且產(chǎn)生附加的話務(wù)開銷。
[0008]目前的混合接入解決方案(包括在IP層上方工作的解決方案)(例如，“多徑TCP"[3])的一般缺點(diǎn)在于，它們“過頂(over the top) ”工作，這意味著混合接入客戶端與混合接入服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)被用作未知的“云”。在接入網(wǎng)和核心網(wǎng)中可用的知識(例如，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載、可用容量、所請求或所使用的服務(wù))未被用于控制混合接入的算法。此外，如果經(jīng)由混合接入客戶端與混合接入服務(wù)器之間的不同鏈路使用隧道，則抵達(dá)位于運(yùn)營商的核心網(wǎng)中的服務(wù)控制平臺(例如，用于控制“IP上語音(VoIP)”服務(wù)的MS平臺)可能是不可能的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明包括一種用于對經(jīng)由混合接入家庭網(wǎng)關(guān)連接的住宅用戶的混合接入話務(wù)管理進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制的優(yōu)化的方法，該混合接入家庭網(wǎng)關(guān)提供至核心網(wǎng)的具有不同技術(shù)的至少兩條不同的網(wǎng)絡(luò)鏈路，其中該核心網(wǎng)具有至因特網(wǎng)的連接，其中混合接入服務(wù)器位于該核心網(wǎng)中，該混合接入服務(wù)器在該兩條網(wǎng)絡(luò)鏈路上具有至啟用混合接入的家庭網(wǎng)關(guān)的連接，
[0010]其中，通過使用可從固定的和移動的接入和聚集網(wǎng)絡(luò)獲取的信息，該方法包括以下步驟:
[0011]-由混合接入服務(wù)器提取以下信息中的一者或多者:網(wǎng)絡(luò)鏈路可用性、網(wǎng)絡(luò)鏈路利用率、關(guān)于從家庭網(wǎng)關(guān)請求的服務(wù)的服務(wù)質(zhì)量信息、對所選網(wǎng)絡(luò)區(qū)段上的可用容量的短期和長期預(yù)測、關(guān)于執(zhí)行傳輸任務(wù)的進(jìn)度信息(例如，基于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的接口處的緩沖器填充水平)
[0012]-由與混合接入家庭網(wǎng)關(guān)和/或網(wǎng)絡(luò)中的其他組件通信的混合接入服務(wù)器基于所提取的信息來控制以下過程:對網(wǎng)絡(luò)鏈路的激活和選擇、對網(wǎng)絡(luò)話務(wù)路由的選擇、至不同鏈路的IP分組或更高層數(shù)據(jù)片段分發(fā)、和/或?qū)Πㄖ敛煌溌返膭討B(tài)會話或服務(wù)或服務(wù)類別指派在內(nèi)的服務(wù)路由的選擇。可任選地，適配傳輸網(wǎng)絡(luò)特性或內(nèi)容質(zhì)量是可能的:適配所選網(wǎng)絡(luò)區(qū)段中的調(diào)度和優(yōu)先級、在整個混合鏈路上實現(xiàn)公平性或策略、由網(wǎng)絡(luò)均衡鏈路參數(shù)和限制鏈路參數(shù)差異以達(dá)成對于更高網(wǎng)絡(luò)層而言更同質(zhì)的外部特征、使內(nèi)容質(zhì)量適應(yīng)混合鏈路的性能。
[0013]在優(yōu)選實施例中，經(jīng)由移動網(wǎng)絡(luò)建立一條網(wǎng)絡(luò)鏈路，并且經(jīng)由電纜連接、優(yōu)選經(jīng)由DSL建立另一條網(wǎng)絡(luò)鏈路。移動網(wǎng)絡(luò)優(yōu)選為GSM、GPRS、EDGE、UMTS、LTE、CDMA等網(wǎng)絡(luò)。
[0014]為了優(yōu)化連接，如果若干蜂窩小區(qū)是可接入的，則可以選擇移動網(wǎng)絡(luò)鏈路的蜂窩小區(qū)。該選擇基于移動蜂窩小區(qū)的瞬時和/或平均負(fù)載進(jìn)行，以提供最大數(shù)據(jù)率和/或最小響應(yīng)延遲，其中該選擇可以考慮一天中的不同時間。在一種可能辦法中，蜂窩小區(qū)選擇可以基于對蜂窩小區(qū)中的日常負(fù)載的長期預(yù)測來進(jìn)行。這允許日常選擇原則。響應(yīng)于非常高的負(fù)載或者非常強(qiáng)的帶寬需求，還可以在非常短的反應(yīng)時間內(nèi)改變蜂窩小區(qū)。
[0015]在另一實施例中，混合接入服務(wù)器與混合接入家庭網(wǎng)關(guān)通信以為在不同鏈路上提供給最終用戶的不同服務(wù)定義路線，以便確保服務(wù)的質(zhì)量需求。通過這個辦法，例如，可以在無線鏈路上執(zhí)行因特網(wǎng)通信，其中可以在DSL連接上執(zhí)行視頻或音頻的流送?；旌辖尤敕?wù)器從固定的或移動的接入網(wǎng)、或者固定的或移動的核心網(wǎng)內(nèi)的不同網(wǎng)絡(luò)組件得到信息。
[0016]由最終用戶請求的不同類型的服務(wù)可以由混合接入家庭網(wǎng)關(guān)基于IP地址、協(xié)議、套接字等來確定。
[0017]此外，混合接入服務(wù)器通過與移動的和固定的網(wǎng)絡(luò)組件連接來得到其信息以檢索關(guān)于網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的信息:
[0018].對于聚集和核心網(wǎng)，所有涉及的組件(尤其是路由器、交換機(jī)和類似裝備)應(yīng)當(dāng)報告其當(dāng)前的負(fù)載情況和所使用的鏈路的當(dāng)前利用率。所提及的組件可以是:
[0019]ο對于LTE網(wǎng)絡(luò):服務(wù)網(wǎng)關(guān)(S-GW)、分組網(wǎng)關(guān)(P-GW)
[0020]ο對于DSL網(wǎng)絡(luò):寬帶遠(yuǎn)程接入路由器(BBRAR)
[0021]ο對于UMTS和GSM網(wǎng)絡(luò):服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)和網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(GGSN)
[0022]ο所有其他類型的交換機(jī)和路由器
[0023].對于接入網(wǎng)絡(luò):
[0024]ο在共享介質(zhì)的情形中(例如，無線網(wǎng)絡(luò)、電纜TV網(wǎng)絡(luò)):共享介質(zhì)的控制器應(yīng)當(dāng)向混合接入客戶端報告共享介質(zhì)的當(dāng)前負(fù)載和鏈路狀況(例如，調(diào)制和編碼方案)。該控制器可以是:
[0025]■ LTE情形中的增強(qiáng)型B節(jié)點(diǎn)
[0026]■ GSM情形中的基站控制器(BSC)
[0027]■ UMTS情形中的無線電網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)
[0028]■電纜TV網(wǎng)絡(luò)中的電纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)(CMTS)
[0029]ο在非共享介質(zhì)情形中(例如，DSL網(wǎng)絡(luò))，接入鏈路的控制器應(yīng)當(dāng)向混合接入客戶端報告當(dāng)前的鏈路狀態(tài)。該控制器可以是:
[0030]■ DSL情形中的數(shù)字訂戶線接入復(fù)用器(DSLAM)
[0031]關(guān)于移動網(wǎng)絡(luò)，通過NGMN聯(lián)盟的以下要求規(guī)范(R19/第24頁)來描述所請求的用于新的操作和管理系統(tǒng)的參數(shù):http://www.ngmn.0rg/uploads/media/NGMN_Recommendat1n—on—SON—and—O—M—Requirements, pdf
[0032]因此，可以預(yù)期在不久的將來，在本文中所描述的解決方案的上下文中，幾乎所有這些參數(shù)可被用于混合接入。
[0033]此外，混合接入服務(wù)器可以與核心網(wǎng)的組件連接以檢索關(guān)于由混合接入家庭網(wǎng)關(guān)使用的服務(wù)和/或指派給這些服務(wù)的QoS (服務(wù)質(zhì)量)等級的信息。此信息通?？蓮腗S (IP多媒體子系統(tǒng))或SIP (會話發(fā)起協(xié)議)實體獲得。在MS方面，這些實體是資源和準(zhǔn)入控制功能(RACF)和呼叫會話控制功能(CSCF)。關(guān)于SIP，這些實體是應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)和SIP代理服務(wù)器。
[0034]混合接入服務(wù)器計算對接入信道的參數(shù)的長期預(yù)期和/或短期校正更新。長期預(yù)期使用在若干月中采集的信息來預(yù)測最終用戶的日