無線通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)排布的制作方法
【專利說明】
[000。相關(guān)申請交叉引用
[0002] 本申請要求遞交于2014年10月13日、題為"無線通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)排布"的美國專利 申請No. 14/513,041的優(yōu)先權(quán)，其要求遞交于2013年10月31日、題為"先進(jìn)無線通信系統(tǒng)和 技術(shù)"的美國臨時專利申請No. 61 /898，425，W及遞交于2013年11月27日、題為"先進(jìn)無線通 信系統(tǒng)和技術(shù)"的美國臨時專利申請No.61/909,938的優(yōu)先權(quán)，運(yùn)些申請的全部內(nèi)容通過引 用整體合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開的實(shí)施例總體設(shè)及無線通信領(lǐng)域，并且更具體地，設(shè)及無線通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng) 關(guān)排布。
【背景技術(shù)】
[0004] 對無線通信網(wǎng)絡(luò)的需求持續(xù)增長。然而，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商和服務(wù)供應(yīng)商在其對所需的 改變做出響應(yīng)、而無需犧牲對時間敏感的服務(wù)的性能的能力方面已受到限制。
【附圖說明】
[0005] 通過結(jié)合附圖的W下詳細(xì)描述將容易理解實(shí)施例。為了協(xié)助該描述，相似編號指 代相似的結(jié)構(gòu)元素。實(shí)施例在附圖中W示例的方式而不是W限制的方式被示出。
[0006] 圖1示出了根據(jù)各種實(shí)施例的包括網(wǎng)絡(luò)控制器計(jì)算系統(tǒng)的無線通信網(wǎng)絡(luò)的一部 分，網(wǎng)絡(luò)控制器計(jì)算系統(tǒng)具有服務(wù)網(wǎng)關(guān)控制平面計(jì)算系統(tǒng)（SGW-C)和分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)控 制平面計(jì)算系統(tǒng)(PGW-C)。
[0007] 圖2示出了根據(jù)各種實(shí)施例的包括服務(wù)網(wǎng)關(guān)用戶平面計(jì)算系統(tǒng)（SGW-U)的無線通 信網(wǎng)絡(luò)的一部分。
[000引圖3示出了根據(jù)各種實(shí)施例的包括分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)用戶平面計(jì)算系統(tǒng)(PGW-U) 的無線通信網(wǎng)絡(luò)的一部分。
[0009] 圖4示出了包括SGW-C、PGW-C、SGW-U和PGW-U的無線通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施例的一部分。
[0010] 圖5是根據(jù)各種實(shí)施例的、用于操作網(wǎng)絡(luò)控制器計(jì)算系統(tǒng)的過程的流程圖。
[0011] 圖6是根據(jù)各種實(shí)施例的、用于操作網(wǎng)關(guān)用戶平面計(jì)算系統(tǒng)的過程的流程圖。
[0012] 圖7-9是用戶設(shè)備(肥)附接過程的各種實(shí)施例的信號圖。
[OOK]圖10是根據(jù)各種實(shí)施例的、用戶設(shè)備(肥)切換過程的信號圖。
[0014] 圖11是可用于實(shí)踐本文所描述的各種實(shí)施例的示例計(jì)算設(shè)備的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 本公開的實(shí)施例包括用于無線通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)排布。具體地，本公開的各種實(shí)施 例包括用于分離服務(wù)網(wǎng)關(guān)(SGW)的用戶平面和控制平面功能的系統(tǒng)和方法，W及用于分離 無線通信網(wǎng)絡(luò)中的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)(PGW)的控制平面功能中的用戶平面的系統(tǒng)和方法。 如本領(lǐng)域所公知的，SGW的功能可W包括:用作用戶設(shè)備(UE)在接入節(jié)點(diǎn)(AN)之間的切換的 本地移動性錯點(diǎn)，分組路由和轉(zhuǎn)發(fā)，上行鏈路和下行鏈路中的傳輸級分組標(biāo)記，等等。PGW的 功能可W包括:基于每個用戶的分組過濾，分配互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)地址給肥，上行鏈路和下行 鏈路中的傳輸級分組標(biāo)記，上行鏈路和下行鏈路服務(wù)級選通控制，W及分組篩選，等等。
[0016] 無線通信網(wǎng)絡(luò)的組件的用戶平面包括用于通過網(wǎng)絡(luò)傳輸用戶數(shù)據(jù)的功能。無線網(wǎng) 絡(luò)的組件的控制平面包括用于控制和支持用戶平面功能的協(xié)議?？刂破矫婀δ艿氖纠蒞 包括控制網(wǎng)絡(luò)接入連接(例如，諸如將UE附接到無線電接入網(wǎng)絡(luò)和從無線電接入網(wǎng)絡(luò)分離 UE)，控制所建立的網(wǎng)絡(luò)接入連接的屬性(例如，激活互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP)地址），控制所建立的 網(wǎng)絡(luò)連接的路由路徑，W及控制網(wǎng)絡(luò)資源的分配W滿足需求。
[0017] 本文所公開的各實(shí)施例中的多個實(shí)施例可W使得在云計(jì)算架構(gòu)中提供無線通信 功能的高效和可伸縮的實(shí)現(xiàn)方式成為可能。特別地，本文所公開的各實(shí)施例中的多個可W 使得用于第S代合作伙伴項(xiàng)目（3GPP)網(wǎng)絡(luò)中的演進(jìn)分組核屯、化PC)功能的網(wǎng)絡(luò)控制云架構(gòu) 成為可能。
[0018] 本文所公開的各實(shí)施例中的多個實(shí)施例可W將各種網(wǎng)絡(luò)功能的控制平面作為軟 件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)云服務(wù)來實(shí)現(xiàn)。特別地，本文所公開的各實(shí)施例中的多個實(shí)施例可W分離 各種網(wǎng)絡(luò)功能的控制平面和用戶平面，并且可利用基于云的處理來提供網(wǎng)絡(luò)功能的控制平 面(例如，在EPC控制器內(nèi)），而用戶平面功能由通過安全通信鏈路禪合到控制平面的專用硬 件或其它計(jì)算系統(tǒng)提供。
[0019] 特別地，本文所公開的一些實(shí)施例可W使得對先前由專用硬件實(shí)現(xiàn)的各種網(wǎng)絡(luò)功 能的虛擬化成為可能。傳統(tǒng)上，當(dāng)無線網(wǎng)絡(luò)上的需求增加時，必須購買、運(yùn)送、安裝和配置運(yùn) 類專用硬件的附加單元W對增加的需求做出響應(yīng)。對通過常規(guī)專用硬件執(zhí)行的一些功能的 虛擬化可W使得功能的新實(shí)例化能夠快速且成本低得多地被創(chuàng)建，由此提高供應(yīng)商對需求 的變化做出反應(yīng)的能力。
[0020] 然而，W虛擬化對應(yīng)物替換專用硬件可能W較高的處理開銷和較慢的性能為代 價。因此，在本文所公開的各種實(shí)施例中對時間敏感的功能可W繼續(xù)W專用硬件來實(shí)現(xiàn)，而 對時間不那么敏感的功能可W被虛擬化。例如，就僅能容忍分組遞送的少量延遲而言，用戶 平面功能（例如，語音數(shù)據(jù)分組的傳輸)可能對時間是特別敏感的，而控制平面功能可能對 時間不那么敏感(例如，在建立語音呼叫中五秒的延遲可能是可接受的，但活躍語音通信期 間的五秒延遲可能是不可接受的）。去禪用于提供用戶平面功能和控制平面功能的計(jì)算系 統(tǒng)(例如，網(wǎng)關(guān)和無線網(wǎng)絡(luò)的何W使得控制平面功能能夠被實(shí)現(xiàn)在一個計(jì)算系統(tǒng)(例如，虛 擬化環(huán)境）中，而用戶平面功能被實(shí)現(xiàn)在另一計(jì)算系統(tǒng)(例如，專用硬件）中。本文所公開的 各實(shí)施例中的多個實(shí)施例可W使得運(yùn)樣的去禪成為可能，運(yùn)可W進(jìn)一步使得對需求變化的 改善的響應(yīng)能力得W實(shí)現(xiàn)而無需犧牲對時間敏感的功能的性能。
[0021] 在下文的詳細(xì)描述中，參考形成該具體實(shí)施例的一部分的附圖，其中，在附圖中相 似的標(biāo)號始終指代相似的部分，并且在附圖中W示例的形式示出了可被實(shí)施的實(shí)施例?？?W理解的是，在不脫離本公開的范圍的情況下，可W使用其它實(shí)施例并且可W做出結(jié)構(gòu)或 邏輯的改變。
[0022] 各種操作可W對理解所要求保護(hù)的主題最有幫助的方式描述為依次進(jìn)行的多個 離散的動作或操作。但是，描述的順序不應(yīng)被解釋為暗示運(yùn)些操作必須是基于順序的。特別 地，運(yùn)些操作可W不按照展示的順序來執(zhí)行。所述操作可W與所述實(shí)施例不同的順序來執(zhí) 行。在附加實(shí)施例中，各種附加操作可被執(zhí)行和/或所述操作可被省略。
[0023] 為了本公開，短語"A和/或B"意味著(A)、（B)或(A和B)。為了本公開，短語"A、B和/ 或C"意味著(A)、（B)、（C)、（A和B)、（A和C)、（B和C)或(A、B和C)。說明書可能使用短語"在一 個實(shí)施例中"或"在多個實(shí)施例中"，每個短語指的是相同或不同實(shí)施例中的一個或多個。此 夕h針對本公開的實(shí)施例所使用的術(shù)語"包括"、"包含"、"具有"等是同義的。
[0024] 如本文所使用的，當(dāng)計(jì)算系統(tǒng)實(shí)例化被配置為執(zhí)行特定功能的一個或多個虛擬機(jī) (或一個或多個計(jì)算設(shè)備)時，該計(jì)算系統(tǒng)可W被稱為"虛擬化"該特定功能。虛擬機(jī)的實(shí)例 化可W根據(jù)已知虛擬化技術(shù)來執(zhí)行，并且可W利用虛擬機(jī)監(jiān)視器或其它已知虛擬機(jī)管理技 術(shù)。在一些實(shí)施例中，具有一個或多個處理器的計(jì)算系統(tǒng)可W通過執(zhí)行機(jī)器可讀指令(其使 得該計(jì)算系統(tǒng)被配置為執(zhí)行功能)來虛擬化該功能。在一些實(shí)施例中，計(jì)算系統(tǒng)可W通過配 置電路(例如，該計(jì)算系統(tǒng)中的一個或多個處理器和存儲器設(shè)備)執(zhí)行功能來虛擬化該功 能。
[0025] 如本文所使用的，術(shù)語"電路"可W指W下各項(xiàng)(或是W下各項(xiàng)的一部分、或包括W 下各項(xiàng)）：專用集成電路(ASIC)、電子電路、執(zhí)行一個或多個軟件或固件程序的處理器(共享 處理器、專用處理器或組處理器)和/或存儲器(共享存儲器、專用存儲器或組存儲器）、組合 邏輯電路、和/或提供所描述的功能的其它適當(dāng)?shù)挠布M件。
[0026] 本文描述的實(shí)施例可W用在各種應(yīng)用(包括移動無線無線電系統(tǒng)的發(fā)送器和接收 器）中。具體地被包括在實(shí)施例的范圍內(nèi)的無線電系統(tǒng)包括但不限于網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)、網(wǎng) 絡(luò)適配器、基站、接入點(diǎn)(AP)、中繼節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)B、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)橋、集線器和衛(wèi)星無線電話。此外， 在實(shí)施例范圍內(nèi)的無線電系統(tǒng)可包括衛(wèi)星系統(tǒng)、個人通信系統(tǒng)(PCS)、雙向無線電系統(tǒng)、全 球定位系統(tǒng)(GPS)、雙向?qū)ず魴C(jī)、個人計(jì)算機(jī)(PC)及相關(guān)的外圍設(shè)備、個人數(shù)字助理(PDA)、 個人計(jì)算設(shè)備，等等。
[0027] 本文描述的系統(tǒng)和方法的實(shí)施例可W實(shí)現(xiàn)在寬帶無線接入網(wǎng)絡(luò)中，寬帶無線接入 網(wǎng)絡(luò)包括遵循由第S代合作伙伴計(jì)劃(3GPP)及其衍生物、全球微波接入互操作性(WiMAX) 論壇、I邸E 802.16標(biāo)準(zhǔn)(例如，I邸E 802.16-2005修正）、長期演進(jìn)化TE)項(xiàng)目及任何修正、 更新、和/或修訂(例如，高級LTE項(xiàng)目、超移動寬帶(UMB)項(xiàng)目（也稱為"3GPP2")等)所規(guī)定的 一個或多個協(xié)議來操作的網(wǎng)絡(luò)。為便于討論，本文所述的許多示例可能引用符合3GPP的無 線通信網(wǎng)絡(luò);然而本公開的主題并不限于此并且所描述的實(shí)施例可W應(yīng)用于可從本文描述 的系統(tǒng)和技術(shù)獲益的其它無線通信網(wǎng)絡(luò)，例如由其它專口利益小組和/或標(biāo)準(zhǔn)制定組織(例 如，無線保真(Wi-Fi)聯(lián)盟、WiMAX論壇、紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(IrDA)等)所開發(fā)的規(guī)范和/或標(biāo)準(zhǔn)。
[0028] 現(xiàn)在參考圖1，示出了根據(jù)各種實(shí)施例的示例無線通信網(wǎng)絡(luò)150的一部分。例如，無 線通信網(wǎng)絡(luò)150可W被配置為無線個人區(qū)域網(wǎng)（WPAN)、無線局域網(wǎng)（WLAN)和無線城域網(wǎng) (WMAN)。如下面所討論的，無線通信網(wǎng)絡(luò)150可W被配置用于控制平面和用戶平面網(wǎng)關(guān)功能 的改進(jìn)的排布。
[0029] 無線通信網(wǎng)絡(luò)150可W包括網(wǎng)絡(luò)控制器計(jì)算系統(tǒng)100(本文縮寫為"網(wǎng)絡(luò)控制器"）。 在一些實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)控制器100可W是演進(jìn)分組核屯、化PC)控制器。網(wǎng)絡(luò)控制器100可W包 括服務(wù)網(wǎng)關(guān)控制平面計(jì)算系統(tǒng)(SGW-CH52和分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)控制平面計(jì)算系統(tǒng)(PGW-C) 154。在一些實(shí)施例中，SGW-C 152和PGW-C 154可W在共用的物理計(jì)算設(shè)備中實(shí)現(xiàn)。在一些 實(shí)施例中，SGW-C 152和PGW-C 154可在不同的物理計(jì)算設(shè)備中實(shí)現(xiàn)。
[0030] SGW-C 152可W包括服務(wù)網(wǎng)關(guān)(SGW)控制平面電路102和通信電路112dSGW控制平 面電路102可W被配置為提供無線通信網(wǎng)絡(luò)150中的SGW的控制平面功能。在一些實(shí)施例中， SGW控制平面電路102可W被配置為虛擬化運(yùn)些控制平面功能。
[0031] 通信電路112可與SGW控制平面電路102通信地禪合，并且可W被配置為建立SGW控 制平面電路102和至少一個SGW用戶平面計(jì)算系統(tǒng)(SGW-U)之間的安全通信鏈路。SGW-U可W 被配置為提供無線通信網(wǎng)絡(luò)150中的SGW的用戶平面功能，并且可W是與網(wǎng)絡(luò)控制器100不 同的計(jì)算系統(tǒng)。SGW-U和SGW控制平面電路102之間的安全通信鏈路可用于無線通信操作期 間對控制消息的交換。任何在此討論的安全通信鏈路由任意合適的協(xié)議（例如開放流、 ForCES、PCEP NeTConf W及IRS)提供。
[0032] 圖1示出了其中SGW-C 152分別經(jīng)由安全通信鏈路178、180和182與S個SGW-U 118、120和122進(jìn)行通信的配置。S個SGW-U 118、120和122可W是不同的計(jì)算系統(tǒng)。雖然圖1 中示出了S個SGW-U，但SGW-C 152可與更多或更少的SGW-U通信。為了便于說明，本文可W 主要討論SGW-U 122,并且其它SGW-U(例如，SGW-U 118和120)可W如本文參考SGW-U 122所 描述的來配置。下文參考圖2討論了 SGW-U 122的各種實(shí)施例。
[0033] 通信電路112可W包括天線和/或有線通信接口，并且可W被配置為接收和/或傳 輸有線和/或無線信號至本文所述的其它計(jì)算系統(tǒng)。天線可W包括一個或多個定向或全向 天線，例如偶極天線、單極天線、貼片天線、環(huán)形天線、微帶天線和/或適于射頻(RF)或其它 無線通信信號的接收和/或發(fā)送的其它類型的天線。例如，有線通信接口可W被配置為經(jīng)由 導(dǎo)電載體和/或光載體進(jìn)行通信。有線通信接口的示例可W包括W太網(wǎng)接口和光纖接口。在 一些實(shí)施例中，通信電路112可W被配置為從SGW-IK例如，SGW-U 122)接收數(shù)據(jù)和/或向其 傳輸數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，通信電路112可W被配置為從網(wǎng)絡(luò)控制器100的其它組件、或者 與網(wǎng)絡(luò)控制器100分離的其它計(jì)算系統(tǒng)(例如，如下面參考圖4所描述的）接收數(shù)據(jù)和/或向 其傳輸數(shù)據(jù)。
[0034] PGW-C 154可W包括分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)(PGW)控制平面電路104和通信電路112。 PGW控制平面電路104可W被配置為提供無線通信網(wǎng)絡(luò)150中的PGW的控制平面功能。在一些 實(shí)施例中，PGW控制平面電路104可W被配置為虛擬化運(yùn)些控制平面功能。
[0035] 通信電路114可與PGW控制平面電路104通信地禪合，并且可W被配置為建立PGW控 制平面電路104和至少一個PGW用戶平面計(jì)算系統(tǒng)(PGW-U)之間的安全通信鏈路。PGW-U可W 被配置為提供無線通信網(wǎng)絡(luò)150中的PGW的用戶平面功能，并且可W是與網(wǎng)絡(luò)控制器100不 同的計(jì)算系統(tǒng)。PGW-U和PGW控制平面電路104之間的安全通信鏈路可用于無線通信操作期 間對控制消息的交換。
[0036] 圖1示出了其中PGW-C 154分別經(jīng)由安全通信鏈路184、186和188與S個PGW 124、 126和128進(jìn)行通信的配置。S個PGW 124、126和128可W是不同的計(jì)算系統(tǒng)。雖然圖1中示出 了=個PGW-U，但PGW-Cl 54可與更多或更少的PGW-U通信。為了便于說明，本文可W主要討論 PGW-U 124,并且其它PGW-IK例如，PGW-U 126和128)可W如本文參考PGW-U 124所描述的來 配置。下文參考圖3討論了 PGW-U 124的各種實(shí)施例。
[0037] 通信電路114可W包括天線和/或有線通信接口，并且可W被配置為接收和/或傳 輸有線和/或無線信號