对移动网络上承载的用户设备应用层流量的切换进行增强的制作方法

对移动网络上承载的用户设备应用层流量的切换进行增强的制作方法
【专利摘要】本发明在一个实施方式中提供了一种用于对移动网络上承载的用户设备UE应用层流量的切换进行增强的方法，所述方法包括：基于向所述UE通知由于所述切换而在所述移动网络中引起的流量路径变化，要求在应用层级中采取行动的至少一个步骤。
【专利说明】对移动网络上承载的用户设备应用层流量的切换进行增强
[0001]本发明大体上涉及移动通信网络和系统。
[0002]关于移动通信网络和系统的详细描述可以在文献，特别是在标准机构-例如，3GPP(第三代合作伙伴计划)发布的技术规范中找到。
[0003]移动系统的一个例子是特别在3GPP TS23.401中规定的演进型分组系统(EPS)。EPS架构的一个例子在图1中示出，其取自3GPP TS23.401。用户设备UE能够访问EPS网络络，EPS网络络包括能够被E-UTRAN无线接入网访问的演进型分组核心网(EPC)。E-UTRAN包括诸如演进型节点B (eNB)这样的网络实体。EPC包括网络实体，例如在控制面中与E-UTRAN进行交互的移动性管理实体(MME)，在用户平面中与E-UTRAN进行交互的服务网关(SGW)，以及与分组数据网(H)N)-例如，IP网-进行交互的PDN网关(PGW)，举例来说，IP网是因特网。3GPP TS23.401中规定了切换过程，包括E-UTRAN内切换过程。
[0004]与各种应用相关的应用层流量能够承载在UE和外部网络中的连接端点之间的移动网络-例如，EPS网络上。
[0005]一些应用(例如，点对点(P2P)和内容分发)允许对连接端点进行选择。因此，可以使用多种服务-例如，应用层流量优化(ALTO)服务-来进行连接端点选择，从而增强流量的本地化，改善用户体验等。ALTO服务和协议的更多细节可以在例如2012年3月发布的ALTO 协议 draft-1etf-alto-protocol-ll.txt 中找到。
[0006]发明人认识到，并且后面将会更详细地描述，需要对移动网络上承载的UE应用层流量的切换进行增强。
[0007]本发明的实施方式特别解决了这种需求。
[0008]在一个方面，这些和其它目的通过一种用于对移动网络上承载的UE应用层流量的切换进行增强的方法实现，该方法包括:基于向所述UE通知由于所述切换而在所述移动网络中引起的流量路径变化，要求在应用层级中采取行动的至少一个步骤。
[0009]在其它方面，这些和其它目的通过用于执行所述方法的不同实体实现。特别地，这些实体可以包括用户设备UE，与所述UE相关并可以包括在所述UE中的应用层级实体，例如ALTO客户端，以及移动网络实体，例如切换涉及到的实体，例如EPS网络中的移动性管理实体_)。
[0010]现在仅以示例的方式，参考附图对根据本发明的实施方式的装置和/或方法的一些实施方式进行描述，在这些附图中:
[0011]图1显示了演进型分组系统EPS架构的一个例子，
[0012]图2以简化的方式显示了系统和切换场景的一个例子，其中能够使用本发明的实施方式，
[0013]图3以简化的方式显示了根据本发明的实施方式，在例如图2所示的系统中进行切换时所交换的信息。
[0014]针对终端的市场报告和广告反映出了在与移动性无缝连接的任何地方进行大规模下载的趋势。另一方面，网络运营商想要逐步管理内容的分发，因此希望提供对流行内容的广泛接入，同时最小化这些要求宽带和QoE的应用所产生的网络运营成本。
[0015]要解决的主要问题是，在切换(HO)期间保证宽带贪婪(greedy)并且高度爆发的会话的QoE，会话可能被大规模，任意且迫切地发起，因此需要充分准备，在例如LTE这样的技术中尤其如此。
[0016]本发明的实施方式提出了一种利用成本信息帮助正在进行内容下载会话的移动终端(MT)进行切换的层合作方案，所述成本与给定位置的选择相关，从该给定位置下载内容。这意味着将在HO程序中使用到诸如IETF应用层流量优化(ALTO)这样的协议。本发明的实施方式还包括将ALTO特征扩展到移动核心网中。
[0017]当前，切换(HO)协议的设计依然受传统网络使用模型的影响，传统网络使用模型包括适度的码率和偶尔发生的宽带贪婪应用(例如，视频下载)。HO决定由eNB在EPC之外做出，只向MME通知新的服务eNB。此外，源eNB利用来自RRC的可能的附加信息，基于UE检测到的信号条件来选择目标eNB。
[0018]为了改善视频流的QoE，UE可以使用IETF ALTO协议，该协议的设计目的是通过向UE提供信息来优化用户体验质量(QoE)和网络资源使用，所述信息帮助UE选择最好的可能的位置，从该位置下载视频的一部分或全部。
[0019]ALTO协议的责任不包括关心UE移动性。但是，UE的移动性可以影响它到PND的路径，从而影响到内容的路径，进而影响相关的QoE。因此，需要向UE通知其路径的变化，UE可以做出合适决定。目前，在移动期间，当发生切换时，在网络层级信息和应用层级信息之间不存在关联。
[0020]就ALTO而言:IETF ALTO工作组提供关于网络(例如P2P或内容分发网络(CDN))中的内容分发应用的指导，内容分发应用必须从一组能够提供所需数据资源的候选者中选择一个或多个主机或端点。该指导应该基于对主机之间数据传输的性能和效率产生影响的参数，例如，拓扑距离。最终目的是为了改善应用的QoE，同时减少底层网络基础设施中的资源消耗。为此，网络运营商(NO)所部署的ALTO服务器向提出请求的ALTO客户端提供信息，例如，以NO为中心所看到的网络拓扑视图，具有属性(例如，路由成本或者连接类型)的候选端点。
[0021]下面，通过举例的方式，更具体的考虑EPS网络和E-UTRAN内HO，该HO引起服务网关(SGW)变化。但是，本发明的实施方式不限于此，例如，在EPS网络中，本发明的实施方式还可以应用于不会引起SGW变化的E-UTRAN内HO，或者从E-UTRAN到GERAN/UTRAN或从GERAN/UTRAN 到 E-UTRAN 的 RAT 间 HO。
[0022]本发明的实施方式能够在E-UTRAN内HQ引起服务网关(SGW)变化时保证服务质量，从而改善宽带服务连续性。
[0023]假定用户设备(UE)从在此称为端点(EP)的源内容位置接收内容。
[0024]通过优化串流并路由至UE的成本，之前从一组候选EP中选出该源EP (SEP)，从候选EP可以得到所需内容。
[0025]SEP和EU之间的IP路径记为P (SEP7EU)，并且是UE和EPC中的PDN网关(PGW)之间的路径以及PGW和SEP之间的路径的层级联。这两个路径分别记为P (PGW，UE)和P (SEP,PGff)。
[0026]UE和PGW之间的IP路径上设置有服务网关(SGW)，为UE提供服务的eNB连接至该服务网关(SGW)。假定在HO期间，eNB的变化引起SGW变化。因此，SEP和UE之间的路径在其最后一跳中，亦即PGW和SGW之间改变。这在图2中示出。
[0027]尽管在HO之后候选EP的列表保持不变，但是相关下载和路由成本可能发生变化，需要被更新。一个可能的结果是提供下载的EP不再是最优的，需要改变。
[0028]假定UE具有ALTO客户端或者连接至ALTO客户端，ALTO客户端从ALTO服务器获得到达端点的路径成本，UE在该端点访问其他资源的内容。需要注意的是，可以使用任何其他被用于评价到达应用端点的路径成本的手段。
[0029]ALTO服务器提供UE和候选端点之间的端到端路径的成本。如果该路径的成本发生变化，特别是在从UE到PGW的EPC跳上发生变化，则需要向UE通知EPIC路径的变化，从而重新评价相关EP的成本。
[0030]本发明的实施方式提议通过NAS协议(特别在3GPP TS 24.301中规定)，特别是EPS移动性管理协议(EMM)来完成这些操作。
[0031]MME知道SGW发生了变化并通过EMM协议告知UE在它的EPC路径上发生了变化，并且该变化要求更新路径成本。一种选择是只有在MME知道UE请求了该通知服务的情况下才触发该信令。
[0032]本发明的实施方式提出为通过NAS接口发送给UE的通知指示符的第三个八位字节定义一个新的特定值，这意味着EPC路径变化和更新路径成本的必要性。由于只为该特定八位字节明确了一个值，有必要:
[0033]■允许定义TS 24.301【9】中规定的通知指示符的特定位/值，并且
[0034]■考虑用户设备。
[0035]当前3GPP所定义的HO协议包括以下特定步骤:
[0036]1.用户设备UE根据eNB规范向源eNB发送测量报告，
[0037]2.如果源eNB做出决定，则HO程序已完成，在决定过程中不涉及EPC，
[0038]3.目标eNB向MME通知UE改变了 eNB,
[0039]4.MME要求SGW相应地改变它到UE的数据路径，
[0040]5.如果SGW也发生了变化，则必须通知数据路径更新，直到PGW层级，
[0041]6.MME接下来从新的SGW获得用户平面更新响应。
[0042]需要注意，在标准的E-UTRAN HO协议中，当SGW发生变化时从不通知UE。
[0043]本发明的实施方式在步骤6之后向用户设备(UE)引入发送自移动核心网的附加消息，并通知UE数据路径中发生了变化，需要UE采取行动。
[0044]HO影响与它下载/接收内容内容的位置相关的成本，要求UE进行内容位置成本更新(CLCU)。
[0045]在步骤6之后，MME 了解到SGW的变化，因为它通过Sll接口从新的SGW获得了路径切换消息。
[0046](i)接收到该信息后，MME向UE通知路径变化，路径变化要求采取行动。MME通过3GPP定义的非接入层EPS移动性管理协议(NAS-EMM)通知UE。
[0047](ii)它使用被称为通知指示符(NI)、在3GPP TS 24.301 § 8.3.18A中规定的信息元素。
[0048]通知指示符是长度为三个八位字节(octet)的消息，其结构在§ 9.9.4.7A中定义如下:
[0049]■ Octetl:NI IEI
[0050]■ 0ctet2:NI 内容的长度
[0051]■ 0ctet3:NI 值
[0052]在当前的规范N° 24.301(§9)中，该八位字节中仅有一位被规定为由接收它的UE考虑:它是位N。I信令“SRVCC HO已取消，需要重新建立MS会话”，参见3GPP TS23.346 [8]。
[0053][00000010]和[01111111]之间的任何其他值当前都未保留、未指定，因此被接收它的UE忽略。
[0054]本发明的实施方式提出:
[0055]■使用其他值和相应位来将消息从MME传输至UE，它表示:“S5/S8承载发生了变化”，
[0056]■该值和相关的位可以是-举例来说-位N2,也就是说，octet3将编码为:00000010.
[0057]■作为一种选择，可以只在UE需要的情况下才发送所提出的通知指示符。
[0058]■ UE可以通过多种方式表达该需求,包括:
[0059]O设置并激活选项，该选项允许UE识别该NAS消息,或者
[0060]〇通知MME其愿意并准备好接收该NI。
[0061]S5/S8承载变化通知可以优于SI承载变化通知，因为它涵盖了 SGW和PGW的变化，二者都需要路径成本更新。SI承载变化通知只涵盖SGW的变化。
[0062]假定在图2所示的场景中，UE具有ALTO客户端或者连接至ALTO客户端，ALTO客户端从ALTO服务器获得到达端点的路径成本，UE在该端点访问其他资源的内容。
[0063]需要注意的是，可以使用任何其他被用于评价到达应用端点的路径成本的手段。
[0064]ALTO服务器提供UE和候选端点之间的端到端路径的成本。如果该路径的成本发生变化，特别是在从UE到PGW的EPC跳上发生变化，则需要向UE通知EPIC路径的变化，从而重新评价相关EP的成本。
[0065]图2表示这样一种场景:UE具有嵌入式ALTO客户端，该ALTO客户端在收到SGW变化通知后查询并获得ALTO信息。在这个场景中，假定UE执行一个应用，该应用包括使用位于互联网中的“端点”(EP)上的一些资源和/或内容。该应用提供对多个EP的选择，应用连接至所选择的EP，以运行该应用。这种应用的典型例子包括P2P和内容分发。为了选择一个或多个EP，UE在其主机运营商支持的情况下使用ALTO客户端/服务器协议。ALTO客户端被嵌入到UE中并连接至能够使用ALTO协议的应用客户端。
[0066]ALTO信息交换通过以下步骤进行:
[0067]1.UE通过SGWl (虚线路径)连接至EPl。访问EPl处的资源的成本等于7.5。该数据在之前由ALTO服务器提供给为一组候选EP请求了 “ALT0端点成本服务”的ALTO客户端，候选EP包括EP1，其指示符被插入到ALTO客户端的请求中。接收到EP成本值之后，UE选择EPI。
[0068]2.由于移动性，UE进行到“目标eNB”的HO，“目标eNB”通过称为SGW2的另一个SGff连接至PGW。
[0069]3.EU和PGW(依然相同)之间的跳的成本从7.5变为5。从UE到EPl的成本从7.5变为6。UE能够被满足并继续与EPl交互。
[0070]4.但是，UE获得SGW变化的通知。由于其使用ALTO并与在ALTO的帮助下选择的EP交互，UE知道它应该更新“ALTO EP成本”值。
[0071]5.修改HO，候选EP列表保持不变；在该实施例中:EP1和EP2，除非应用执行了另一次端点收集，在这种情况下，系统地运行ALTO。UE中的应用客户端请求它的嵌入式ALTO客户端为EPl和EP2请求ALTO EP成本服务。
[0072]6.ALTO客户端从ALTO服务器获得响应:成本(EPl) = 6，成本(EP2) = 5。归功于该信息，UE可以决定连接至EP2而不是EPl，从而获得更好的QoE。
[0073]这个新值是由于UE和PGW之间的路径的成本发生变化所导致的。ALTO服务器知道该变化，因为它位于EPS中，并了解EPS，EPS报告第一跳成本的多个可能的成本值。ALTO服务器还可以获得从PGW到EP的成本信息，因为它在PGW之外与提供商核心中的一个或多个ALTO服务器“级联”。ALTO拟稿(http://tools.1etf.0rg/pdf/draft-1etf-alto-deployments-04.pdf)的第六节中描述了一种示例性ALTO服务器级联。
[0074]图2显示了一个实施例，其中从源eNB到目标eNB的HO引起从SGWl到SGW2的变化，由此引起从用户设备(UE)到分组数据网中的端点(EP)之间的相关路径成本的变化。假定端到端路径(从UE到EP)的成本计算为MAX[P (EP7PGff)，P (PGW，UE)]，并将被最小化。在该实施例中，从UE到PGW的路径成本从7.5改进为5。通过SGW2，成本最小的EP变为C=5的EP2，其中EPl的成本等于6，因此优选EP2。
[0075]需要注意，当必须用最差值替代Ci，从而，举例来说，根据带宽可用性来评价成本时，类型C = MAXj(Ci)的成本是常见的。
[0076]图3以简化的方式显示了根据本发明的实施方式，在例如图2所示的系统中进行切换时所交换的信息。
[0077]图3中显示了以下步骤:
[0078]-在标记为I的步骤中，UE从移动网络实体接收信息，所述信息指示由于所述切换而在所述移动网络中引起的流量路径变化，
[0079]-在标记为2的步骤中，UE将所述信息提供给与所述UE相关的应用层级实体，在下面的步骤中，举例来说，该应用层级实体被认为是ALTO客户端，
[0080]-在标记为3的步骤中，ALTO客户端向ALTO服务器发送对更新的成本的请求，
[0081]-在标记为4的步骤中，考虑到EPS路径成本变化和PGW之外的可能的EP成本变化，ALTO服务器将更新的成本提供给ALTO客户端，
[0082]-接下来，基于所述更新的成本可以执行连接端点重选(未特别示出)。
[0083]手机上的对QoE敏感且要求带宽的应用程序正爆发式增长。没有使网络层与应用层协作的标准方式。本发明的实施方式提供了一种使UE在其网络路径变化时改善其应用QoE的简单方法。
[0084]在一个方面，本发明提供了一种用于对移动网络上承载的UE应用层流量的切换进行增强的方法。
[0085]在一个实施方式中，所述方法包括:基于向所述UE通知由于所述切换而在所述移动网络中引起的流量路径变化，要求在应用层级中采取行动的至少一个步骤。
[0086]在一个实施方式中，所述方法包括以下步骤:
[0087]-所述UE将所述信息提供给与所述UE相关的应用层级实体。
[0088]在一个实施方式中，所述方法包括以下步骤:
[0089]-与所述UE相关的应用层级实体，例如ALTO客户端，使用所述信息进行应用层流量优化。
[0090]在一个实施方式中，对于在所述UE和外部网络中的连接端点之间的移动网络上承载的UE应用层流量、对于允许对连接端点进行选择并使用应用层流量优化服务对连接端点进行选择的应用，所述方法包括以下步骤:
[0091]-由于所述切换，与所述UE相关的应用层级实体使用所述信息对连接端点进行重选，使用所述应用层流量优化服务。
[0092]在一个实施方式中，所述方法包括以下步骤:
[0093]-所述切换涉及的移动网络实体，例如演进型分组系统EPS网络中的移动性管理实体MME将所述信息用信号发送给所述UE。
[0094]在一个实施方式中，所述方法包括以下步骤:
[0095]-所述切换涉及的移动网络实体，例如演进型分组系统EPS网络中的移动性管理实体MME，通过信令协议，例如，非接入层NAS信令协议，将所述信息用信号发送给所述UE。
[0096]在一个实施方式中，所述切换包括演进型分组系统EPS网络中的E-UTRAN内切换。
[0097]与不同实体相关的其它方面包括用于执行所述方法的装置。特别地，这些实体可以包括用户设备UE,与所述UE相关并可以包括在所述UE中的应用层级实体，例如ALTO客户端，以及移动网络实体，例如切换涉及到的实体，例如EPS网络中的移动性管理实体(MME)。
[0098]提供了一种移动网络实体，例如切换涉及的实体，例如演进型分组系统EPS网络中的移动性管理实体MME。
[0099]在一个实施方式中，所述移动网络实体包括:
[0100]-用于向具有在所述移动网络上承载的应用层流量的用户设备UE通知由于所述移动网络中的切换而在所述移动网络中引起的流量路径变化，要求在应用层级中采取行动的装置。
[0101]在一个实施方式中，所述移动网络实体包括:
[0102]-用于将所述信息通过信令协议，例如非接入层NAS信令协议，用信号发送给所述UE的装置。
[0103]提供了一种用户设备UE，其具有在移动网络上承载的应用层流量。
[0104]在一个实施方式中，所述UE包括:
[0105]-用于接收向所述UE通知由于所述移动网络中的切换而在所述移动网络中引起的流量路径变化的信息、要求在应用层级中采取行动的装置。
[0106]在一个实施方式中，所述UE包括:
[0107]-用于通过信令协议，例如非接入层NAS信令协议，从所述切换涉及的移动网络实体，例如演进型分组系统EPS网络中的移动性管理实体MME，接收所述信息的装置。
[0108]在一个实施方式中，所述UE包括:
[0109]-用于将所述信息提供给与所述UE相关的应用层级实体的装置。
[0110]提供了一种与用户设备UE相关的应用层级实体，例如ALTO客户端，所述UE具有在移动网络上承载的应用层流量。
[0111]在一个实施方式中，所述应用层级实体包括:
[0112]-用于从所述UE接收向所述UE通知由于所述移动网络中的切换而在所述移动网络中引起的流量路径变化的信息、要求在应用层级中采取行动的装置。
[0113]在一个实施方式中，所述应用层级实体包括:
[0114]-用于使用所述信息进行应用层流量优化的装置。
[0115]在一个实施方式中，所述应用层级实体包括:对于在所述UE和外部网络中的连接端点之间的移动网络上承载的UE应用层流量，对于允许对连接端点进行选择并使用应用层流量优化服务对一个或多个连接端点进行选择的应用，
[0116]-用于由于所述切换而使用所述信息对连接端点进行重选、并使用所述应用层流量优化服务的装置。
[0117]对于本领域技术人员来说，上述装置的详细实施不存在任何特殊问题，因此，对于本领域技术人员而言，这些装置不需要公开得比上面根据它们的功能进行的公开更加全面。
[0118]本领域技术人员很容易就会认识到上述各种方法的步骤可以由程控计算机实施。在此，一些实施方式还涵盖如数据存储介质这样的程序存储装置，程序存储装置为可由机器或计算机读取，并且编码可由机器或计算机执行的指令程序，其中所述指令执行上述方法的一部分或所有步骤。例如，程序存储装置可以是数字存储器，诸如磁盘和磁带这样的磁性存储介质，硬盘，或光学可读的数据存储介质。实施方式还涵盖编程为执行上述方法的步骤的计算机。
【权利要求】
1.一种用于对移动网络上承载的用户设备服应用层流量的切换进行增强的方法，所述方法包括:基于向所述服通知由于所述切换而在所述移动网络中引起的流量路径变化，要求在应用层级中采取行动的至少一个步骤。
2.如权利要求1所述的方法，该方法包括以下步骤: -所述服将所述信息提供给与所述服相关的应用层级实体。
3.如权利要求1或2所述的方法，该方法包括以下步骤: -与所述服相关的应用层级实体，例如八110客户端，使用所述信息进行应用层流量优化。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的方法，对于在所述服和外部网络中的连接端点之间的所述移动网络上承载的服应用层流量，对于允许对连接端点进行选择并使用应用层流量优化服务对连接端点进行选择的应用，所述方法包括以下步骤: -由于所述切换，与所述服相关的应用层级实体使用所述信息对连接端点进行重选，使用所述应用层流量优化服务。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的方法，该方法包括以下步骤: -所述切换涉及的移动网络实体，例如演进型分组系统网络中的移动性管理实体丽2，将所述信息用信号发送给所述服。
6.如权利要求1至5中任意一项所述的方法，该方法包括以下步骤: -所述切换涉及的移动网络实体，例如演进型分组系统网络中的移动性管理实体丽2，通过信令协议，例如非接入层嫩3信令协议，将所述信息用信号发送给所述服。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的方法，其中所述切换包括演进型分组系统即3网络中的内切换。
8.一种移动网络实体，例如切换涉及的实体，例如演进型分组系统2？3网络中的移动性管理实体丽2，该移动网络实体包括: -用于向具有在所述移动网络上承载的应用层流量的用户设备服通知由于所述移动网络中的切换而在所述移动网络中引起的流量路径变化，要求在应用层级中采取行动的装置。
9.如权利要求8所述的移动网络实体，该移动网络实体包括: -用于将所述信息通过信令协议，例如非接入层嫩3信令协议，用信号发送给所述服的
|101|装直。
10.一种用户设备服，具有在移动网络上承载的应用层流量，所述服包括: -用于接收向所述服通知由于所述移动网络中的切换而在所述移动网络中引起的流量路径变化的信息、要求在应用层级中采取行动的装置。
11.如权利要求10所述的用户设备，该用户设备包括: -用于通过信令协议，例如非接入层嫩3信令协议，从所述切换涉及的移动网络实体，例如演进型分组系统网络中的移动性管理实体112，接收所述信息的装置。
12.如权利要求10或11所述的用户设备，该用户设备包括: -用于将所述信息提供给与所述服相关的应用层级实体的装置。
13.一种与用户设备现相关的应用层级实体，例如从！'0客户端，所述现具有在移动网络上承载的应用层流量，所述实体包括: -用于从所述服接收向所述服通知由于所述移动网络中的切换而在所述移动网络中引起的流量路径变化的信息、要求在应用层级中采取行动的装置。
14.如权利要求13所述的应用层级实体，该应用层级实体包括: -用于使用所述信息进行应用层流量优化的装置。
15.如权利要求13或14所述的应用层级实体，该应用层级实体包括:对于在所述服和外部网络中的连接端点之间的所述移动网络上承载的服应用层流量，对于允许对连接端点进行选择并使用应用层流量优化服务对一个或多个连接端点进行选择的应用， -用于由于所述切换而使用所述信息对连接端点进行重选、并使用所述应用层流量优化服务的装置。
【文档编号】H04W36/00GK104365144SQ201380029084
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2013年3月29日 优先权日:2012年4月3日
【发明者】C-S·兰德里亚马斯, T·麦利阿, B·萨亚蒂 申请人:阿尔卡特朗讯公司