用于避免挂起的PDP上下文的方法和系统 对相关申请的交叉引用
本申请要求2007年4月24日提交的美国临时申请60/913722的优先权，该申请的完整公开内容通过引用结合于本文中。
【技术领域】
本发明涉及用于在通用分组无线电服务(GPRS)网络中避免挂起的分组数据协议(PDP)上下文的方法和系统。
背景技术
在实现移动因特网的2G/3G分组交换技术中，会话管理是主要功能之一。
分组交换核心网络功能分成两个不同的节点，即SGSN(服务GPRS支持节点)和GGSN(网关GPRS节点)，它们一起形成GSN(GPRS支持节点)。
在这两种实体之间，GTPv1(GPRS隧道化协议版本1)协议用于最终用户请求的用户会话的创建和管理。
GTPv1协议是在UDP/IP(数据报协议/因特网协议)的顶部。由于UDP是无连接协议，因此，它留给应用去维护请求已成功输送的握手，即，响应将由请求消息的接收器发送回请求的发送器。
在GTPv1协议中，指定了重新传输机制以将请求消息由于通信线路上的干扰而可能在其到GSN对等体的路中丢失考虑在内。
该机制只是最大次数的重试和每次传输尝试之间的等待时间。这称为N3-T3超时。在GTP栈的正常实现中，这些参数是可配置的，以便运营商可能为3GPP(第三代合作伙伴项目)内指定的不同GPRS过程调整SGSN及GGSN。
当检测到N3-T3超时，SGSN可删除与失败路径相关联的所有PDP(分组数据协议)上下文。因此，重要的是GGSN及时响应以便避免SGSN中的路径故障。计时器为GGSN中每个接收的请求启动，并且此计时器控制何时中止过程和回应SGSN。运营商配置此计时器将是多少，并且这当然与SGSN中的N3-T3相关联。
在没有计时器的情况，例如，如果SGSN在N3-T3超时，并拒绝上下文，之后很快从GGSN接收创建PDP上下文响应，则GGSN将可能以挂起的PDP上下文结束。
SGSN将与其自己的PLMN(公共陆地移动网络)中的多个GGSN联系，但还与位于其它PLMN中的多个GGSN对等体联系。因此，分别设置最佳N3和T3值以适应所有GGSN及其周围网络是不可能的。
在由于临时拥塞(例如，等待诸如RAIDUS(远程接入拨入服务器)服务器、PCRF(策略控制和计费规则功能)等外部节点的响应)，PDP上下文的创建过程的GGSN部分占用的时间长于在请求创建的SGSN中为N3-T3超时配置的时间时，出现了问题。
此情况的结果将是在GGSN中过程结束前，SGSN将检测到请求超时。在超时时，SGSN将拒绝PDP上下文创建或者通过另一冗余GGSN尝试。并且，最后在GGSN完成PDP上下文创建并将成功创建响应发送回SGSN时，SGSN将只是忽略响应(这在GTP标准中陈述)。这因而将在GGSN中导致挂起的PDP上下文。
例如，如图1所示，带有8秒的N3-T3超时的SGSN110可将“创建PDP上下文请求”消息120发送到GGSN 130。如果GGSN 130未在8秒内以“创建PDP上下文响应”消息140做出响应，则SGSN 110将拒绝PDP上下文创建或者将“创建PDP上下文请求”消息150发送到另一冗余GGSN。如图1所示，如果GGSN 130在10秒后以“创建PDP上下文响应”消息140做出响应，则SGSN 110将忽略响应，由此导致GGSN 130中挂起的PDP上下文。
此外，在N3-T3计时器截止时，SGSN 110不可能将“删除PDP上下文请求”消息发送到GGSN 130，因为SGSN 110需要GGSN 130为此分配的TEID(隧道终点标识符)。然而，此信息包括在来自GGSN130的“创建PDP上下文响应”消息140中。
在相关技术中，SGSN可在SGSN检测到路径故障(N3-T3)时表现如下：对于回响(Echo)请求超时，SGSN将只生成告警；对于创建请求，SGSN将拒绝创建请求，或者备选地尝试另一GGSN；以及对于更新/删除请求，SGSN将删除PDP上下文。
【发明内容】
在示范实施例中，本发明克服了上述缺点和上面未描述的其它缺点。此外，不要求本发明克服上述缺点，并且本发明的示范实施例可不克服上述的任何问题。
因此，一方面，本发明涉及一种用于在通用分组无线电服务(GPRS)网络中避免挂起的分组数据协议(PDP)上下文的方法。超时期间包括在创建PDP上下文的请求消息中。请求消息随后从第一GPRS支持节点(GSN)传送到第二GSN。第二GSN接收请求消息，并将响应消息传送到第一GSN。
另一方面，本发明涉及一种包括用于在通用分组无线电服务网络中避免挂起的PDP上下文的指令的计算机可读媒体。指令用于在创建PDP上下文的请求消息中包括超时期间；将请求消息从第一GSN传送到第二GSN；在第二GSN中接收请求消息；以及将响应消息从第二GSN传送到第一GSN。
在仍有的另一方面，本发明涉及一种用于在通用分组无线电服务网络中避免挂起的PDP上下文的方法，其中，创建PDP上下文的请求消息从第一GSN传送到第二GSN。第二GSN接收请求消息，并将响应消息传送到第一GSN。网络服务接入点标识符(NSAPI)包括在响应消息中。
在仍有的另一方面，本发明涉及一种用于在通用分组无线电服务网络中避免挂起的PDP上下文的系统，该系统包括：第一通用分组无线电服务支持节点，以及以可通信方式耦合到第一通用分组无线电服务支持节点的第二通用分组无线电服务支持节点，第一通用分组无线电服务支持节点将创建分组数据协议上下文的请求消息传送到第二通用分组无线电服务支持节点，第二通用分组无线电服务支持节点接收请求消息并在响应消息中包括网络服务接入点标识符，以及第二通用分组无线电服务支持节点将响应消息传送到第一通用分组无线电服务支持节点，其特征在于请求消息和响应消息根据通用分组无线电服务隧道化协议来构造、传送和接收。
本发明可允许GSN通知GSN对等体有关可用于此特定请求或备选用于此特定路径地超时。本发明在GGSN与SGSN之间可以是不对称的，但该机制可对于GGSN更重要。
通过此信息，GSN节点可相应地调整超时值并在时间内做出响应，由此避免像挂起的PDP上下文、告警等的问题。
此外，由于无论何时SGSN接收有关不存在PDP上下文的创建响应，它均不可能发送删除请求，因此，在GTP协议中存在重大缺陷。创建响应具有除NSAPI(网络服务接入点标识符)外的创建删除请求所需的所有信息。如果NSAPI已包括在创建响应中，则将极其容易实现返回删除请求并去除挂起的PDP上下文的机制。
【附图说明】
在以下部分中，将参照附图中所示示范实施例来描述本发明，其中：
图1示出在在N3-T3超时情况下SGSN节点与GGSN节点之间的消息流；
图2示出根据本发明的一个示范实施例的第一方法流程图；以及
图3示出根据本发明的一个示范实施例的第二方法流程图。
【具体实施方式】
现在将详细参照本发明的示范实施例，其示例在附图中示出。
根据本发明的一个示范实施例，可增强GTPv1请求消息以包括超时。由于不识别新IE或专用扩展的GSN节点将忽略信息并使用它们已经在使用的任何计时器，因此，向后兼容性将不是问题。
此信息随后可由GSN用于得知对等体GSN何时将不再等待响应。因此，GSN可在计时器截止前中止过程并发回响应。通过及时响应，可能可避免不必要的路径故障及因此挂起的PDP上下文和/或告警。
图2示出根据本发明的一个示范实施例的方法的第一流程图。
在步骤210中，超时期间可包括在创建PDP上下文的请求消息中。请求消息可以是根据例如GTPv1的创建PDP上下文请求消息。在步骤220中，创建PDP上下文请求消息可从诸如SGSN等第一GSN传送到诸如GGSN等第二GSN。GGSN可在步骤230中接收创建PDP上下文请求消息，并且可在步骤240中将响应消息传送回SGSN。如果GGSN在创建PDP上下文请求消息中包括的超时期间内做出响应，则响应消息可以是根据例如GTPv1的创建PDP上下文响应消息。如果GGSN不能在创建PDP上下文请求消息中包括的超时期间内做出响应，则来自GGSN的响应消息可向SGSN通知PDP上下文的创建已中止。
根据本发明的另一个示范实施例，GTPv1创建响应消息可被增强以通过使用新IE或专用扩展包括NSAPI。这可允许接收SGSN发送删除请求以便去除GGSN中挂起的PDP上下文。
图3示出根据本发明的一个示范实施例的方法的第二流程图。
在步骤310中，创建PDP上下文的请求消息从第一GSN传送到第二GSN。请求消息可以是根据例如GTPv1的创建PDP上下文请求消息。第一GSN可以是SGSN，并且第二GSN可以是GGSN。在步骤320中，GGSN可接收创建PDP上下文请求消息。在步骤330中，GGSN可在步骤340中传送回SGSN的响应消息中包括NSAPI。响应消息可以是根据例如GTPv1的创建PDP上下文响应消息。如果GGSN在SGSN的N3-T3超时后传送创建PDP上下文响应消息，则SGSN可将删除PDP上下文请求消息传送到GGSN，由此删除在GGSN中挂起的PDP上下文。
进一步详细地说，根据3GPP TS 29.060标准，在创建PDP上下文响应情况中：
消息将作为创建PDP上下文请求的响应，从GGSN节点发送到SGSN节点。在SGSN接收带有指示“请求已接受”的原因(Cause)值的创建PDP上下文响应时，SGSN激活PDP上下文，并可开始将T-PDU从MS传送到外部数据网络或从外部数据网络将T-PDU传送到MS。
原因值指示PDP上下文是否已在GGSN中创建。原因不同于“请求已接受”时，PDP上下文未在GGSN中创建。可能的原因值有：
-“请求已接受”。
-“未找到上下文”。
-“无资源可用”。
-“所有动态PDP地址已被占用”。
-“无存储空间可用”。
-“丢失或未知的APN”。
-“未知的PDP地址或PDP类型”。
-“用户认证失败”。
-“系统故障”。
-“TFT操作中的语义错误”。
-“TFT操作中的语法错误”。
-“分组滤波器中的语义错误”。
-“分组滤波器中的语法错误”。
-“强制性IE错误”。
-“强制性IE丢失”。
-“可选IE错误”。
-“消息格式无效”。
-“TFT尚未激活的PDP上下文”。
-“APN接入被拒绝-无预订”。
-“APN限制类型，与当前活动PDP上下文不兼容”。
此外，根据该标准，“无资源可用”指示在网络内无足够的资源可用于允许创建PDP上下文。“丢失或未知的APN”例如在GGSN不支持接入点名称时指示。“未知的PDP地址或PDP类型”在GGSN不支持PDP类型或PDP地址时指示。
“用户认证失败”指示外部分组网络拒绝了用户请求的服务，例如，在RADIUS服务器中的认证检查失败。“TFT尚未激活的PDP上下文”指示PDP上下文已激活，但无用于该MS的TFT。“未找到上下文”指示已接收对于后续PDP上下文的创建PDP请求，但SGSN认为是活动状态、与请求相关联的PDP上下文在GGSN中不存在。“APN接入被拒绝-无预订”指示GGSN拒绝了用户接入APN，这是因为需要预订，但订户没有所需预订。
如果原因包含“请求已接受”外的其它值，则在响应中将只包括原因信息元素、可选的协议配置选项及可选的恢复信息元素。
如果原因包含“请求已接受”值，则除恢复、协议配置选项、计费网关地址、隧道终点标识符控制平面和专用扩展外的所有信息元素是强制性的。
另外，根据该标准，用于数据(I)字段的隧道终点标识符指定用于GGSN选择的G-PDU的上行链路隧道终点标识符。SGSN将在与请求的PDP上下文有关的所有后续上行链路G-PDU的GTP报头中包括此隧道终点标识符。
隧道终点标识符控制平面字段指定用于GGSN选择的控制平面消息的上行链路隧道终点标识符。SGSN将在与请求的PDP上下文有关的所有后续上行链路控制平面消息的GTP报头中包括此隧道终点标识符。如果GGSN已经确认其隧道终点标识符控制平面成功指派到对等体SGSN，则此字段将不存在。如果GGSN在从SGSN接收任何消息，在GTP报头中带有其指派的隧道终点标识符控制平面，则GGSN确认其隧道终点标识符控制平面成功指派到SGSN。
除标准外，在本发明中，GGSN可在创建PDP上下文请求消息中包括从SGSN接收的NSAPI。
根据该标准，GGSN将包括用于控制平面的GGSN地址和用于用户业务的GGSN地址，其可不同于底层网络服务(例如，IP)提供的地址。
此外，如果从SGSN接收的创建PDP上下文请求包括IPv6SGSN地址，则具IPv4/IPv6功能的GGSN将在用于控制平面的GGSN地址和用于用户业务的GGSN地址字段中包括IPv6地址，并在用于控制平面的备用GGSN地址和用于用户业务的备用GGSN地址字段中包括IPv4地址。如果SGSN在请求中包括IPv4SGSN地址，则具IPv4/IPv6功能的GGSN将在用于控制平面的GGSN地址和用于用户业务的GGSN地址字段中包括IPv4地址，并在用于控制平面的备用GGSN地址和用于用户业务的备用GGSN地址字段中包括IPv6地址。具IPv4/IPv6功能的SGSN将存储这些GGSN地址，并且在将有关此GTP隧道或G-PDU的控制平面发送到用于MS的GGSN时使用其中一组地址。只具IPv4功能的SGSN将不存储在备选GGSN地址中包括的IPv6地址。
如果MS请求具有PDP类型IPv4或IPv6的动态PDP地址，并且动态PDP地址被允许，则最终用户地址信息元素将包括在内，并且最终用户地址信息元素中的PDP地址字段将包含GGSN分配的动态PDP地址。
如果MS请求带有PDP类型IPv4或IPv6的静态PDP地址，或者以PDP类型PPP指定PDP地址，则最终用户地址信息元素将包括在内，并且PDP地址字段将未包括在内。
如果最终用户地址IE和协议配置选项IE在创建PDP上下文响应中均存在，则这两个IE中的PDP地址应相同。当使用辅助PDP上下文激活过程时，最终用户地址元素不应包括在消息中。
创建PDP上下文请求中供应的QoS值可由GGSN向下协商。来自SGSN的原值或协商的值插入创建PDP上下文响应消息的服务质量简档(Quality of Service Profile)信息元素中。
在创建PDP上下文响应已发送后，GGSN可开始转发T-PDU。在创建PDP上下文响应已接收后，SGSN可开始转发T-PDU。这种情况下，SGSN还将在它已发送创建PDP上下文请求之后，但在创建PDP上下文响应已接收之前准备从GGSN接收T-PDU。
创建PDP上下文响应中供应的要求重新排序(Reordering Required)值指示最终用户协议是否受益于序列输送中的分组以及SGSN和GGSN是否因此将执行重新排序。换而言之，如果GGSN要求重新排序，则SGSN和GGSN将执行此路径上的进入T-PDU的重新排序。在服务质量(QoS)简档是第99版(Release 99)时，接收实体将忽略要求重新排序。
如果GGSN初次与SGSN联系，或者GGSN最近已重新启动，并且新的重新启动计数器(Restart Counter)值尚未向SGSN指示，则GGSN将在创建PDP上下文响应中包括恢复(Recovery)信息元素。接收恢复信息元素的SGSN将如同接收回响响应消息时一样处理它，但在响应指示在GGSN上下文激活成功时将正在创建的PDP上下文视为活动状态。
计费ID用于识别在SGSN和GGSN中为此PDP上下文产生的所有计费记录。计费ID由GGSN生成，并且在GGSN应是唯一的。
计费网关地址是推荐的计费网关功能的IP地址，SGSN将用于此PDP上下文的计费详细信息记录(CDR)传送到此地址。
备用计费网关地址IE具有与计费网关地址类似的目的，但允许Ga计费接口中IPv4和IPv6栈的共存，而不强制任何节点具有双栈。可选备用计费网关地址信息元素的格式与计费网关地址的格式相同。
这两个地址均存在时，计费网关地址IE将包含计费网关功能的IPv4地址，并且备用计费网关地址IE将包含计费网关功能的IPv6地址。
注意，计费网关地址和备用计费网关地址可均指向同一计费网关功能。
APN限制是可选的信息元素。在该情况下，它由GGSN用于向SGSN输送正在建立的相关联PDP上下文的限制类型。
可选专用扩展包含供应商或运营商特定的信息。
协议配置选项(PCO)信息元素可在GGSN向MS提供应用特定参数时包括在响应中，或者向MS指示承载控制模式。
如果承载控制模式由GGSN在PCO中提供，则承载控制模式IE将包括在内以便通知SGSN有关承载控制模式，并且将指示与在PCO中向MS指示的相同的承载控制模式。
最后，公共标志(Common Flag)IE的存在是可选的。如果公共标志IE的禁止有效负载压缩(Prohibit Payload Compression)比特设为1，则对于A/Gb模式接入，SGSN将不压缩用户数据的有效负载，而不管用户是否要求有效负载压缩。如果公共标志IE的禁止有效负载压缩比特设为0，或者公共标志IE不存在，则SGSN将按照正常操作在用户要求进行有效负载压缩时执行压缩。
正如本领域的技术人员将认识到的，本申请中描述的创新概念可在广范围的应用上修改和改变。因此，专利主题的范围不应限于上述任何特定示范教导，而是由所附权利要求来定义。