通过管理家庭网关和宽带接入节点之间的会话进行省电

摘要

本发明公开了一种用于具有宽带连接的终端的服务管理的方法，其中，所述终端(2)通过家庭网关(4)连接到在运营商网络(6)中连接的至少一个服务(5)，所述家庭网关(4)附着到所述运营商网络(6)的接入节点(8)，所述家庭网关(4)是原始的服务主机，所述方法包括以下步骤：监视所述终端(2)是否暂时未使用所述至少一个服务(5)，向所述接入节点(8)委托所述至少一个服务(5)以及传递所述至少一个服务(5)的当前状态和/或数据，所述接入节点(8)是所委托的服务主机，以及断开所述家庭网关(4)和所述接入节点(8)之间的连接，同时在所述所委托的服务主机中操作所述服务(5)。此外，公开了对应的系统。

说明书

技术领域

本发明涉及用于具有宽带连接的终端的服务管理的方法和系统， 其中，所述终端通过家庭网关连接到在运营商网络中连接的至少一个 服务，所述家庭网关(原始的服务主机)附着到所述运营商网络的接 入节点。

背景技术

全球变暖和污染要求尽可能地节省能量。该需求也日益增长地应 用于宽带接入，因为其已经从类似拨号的行为变为“总是”连接模式。 总是连接到携带服务的网络，随之而来的是快速服务建立时间的优点 以及在任何时间从网络可达的可能性，这例如是电话或紧急警告服务 所要求的。该“总是在线”方案的问题是：客户的家庭(通常是本地网 关或家庭网关)内部的设备(例如，调制解调器或路由器)保持与接 入节点的物理连接的建立，并停留在完全操作模式下。即使客户未积 极地使用连接(即，在从外部“激活”服务(例如，电话)的情况下， 仅提供可达性)，这也在每个订户的接入连接的两端上都持久性地消耗 了一些瓦特的功率。将该值与所部署的宽带接入线路的数目相乘，明 显地导致了不可接受的能量浪费。

有多种方案致力于宽带接入环境下的功率节省。例如，ITU的努 力已经产生了对针对例如xDSL(数字订户线路)和xPON(无源光网 络)的若干低功率状态的定义。例如在Elmar Trojer、Per Erik Eriksson 的“Power Saving Modes for GPON and VDSL2”中描述了这些努力，其 范围涵盖从完全关闭设备和线路到睡眠模式的不同状态。

在US 7,369,566A1中描述了另一解决方案，其致力于特定的省电 模式。当以降低的数据传输速率在发射机和接收机之间发送数据时， 建立了用于数据传输的省电模式，即，对DSL调制解调器进行速率自 适应，以针对给定的业务模式使用最低可能的速率来省电。在US 6,721,355 B1中公开了类似的方案。

根据US 2006/0274764 A1中描述的又一解决方案，暂时关闭设备 的不处理总是在线服务的部分，而总是将总是在线服务(例如，电话) 保持上电。

US 2007/0218861 A1描述了用于在DOCSIS(有线电缆数据服务接 口规范)中提高省电的特定方法和系统，其关注于开发(leverage)基 本技术中的省电潜力。

然而，仍未解决的问题是对于在客户家庭网络中驻留的服务和应 用(例如，电话)，从网络侧的可达性的丢失。根据部署场景(以BRAS 为中心vs.层3模型)，在端点和/或接入线路被关闭的情况下，还需 要处理网络附着特有的过程和保持连接(keepalive)的方法。虽然上 述的所有解决方案提供了省电的方式，然而，在这些方式允许包括家 庭网关在内的整个接入线路进入睡眠的情况下，它们失去了对总是在 线的服务或应用的可用性的维护。

发明内容

因此，本发明的目的是提高并进一步发展用于具有一开始描述的 类型的宽带连接的终端的服务管理的方法和系统，以便可以实现明显 的省电，而在同时，当可以将接入线路置于睡眠或进入低功率模式时， 可从外部触发的服务和应用仍然工作。

根据本发明，通过包括权利要求1的特征的方法来实现前述目标。 根据该权利要求，这种方法的特征在于以下步骤：监视所述终端是否 暂时未使用所述至少一个服务，向所述接入节点或相关联的实体委托 所述至少一个服务，以及传递所述至少一个服务的当前状态和/或数据， 所述接入节点或相关联的实体是所委托的服务主机，以及断开所述家 庭网关和所述接入节点之间的连接，同时在所述所委托的服务主机中 操作所述服务。

此外，通过包括独立权利要求14的特征的系统来实现前述目标。 根据该权利要求，这种系统的特征在于该系统包括：用于监视所述终 端是否没有在暂时使用所述至少一个服务的装置，用于向所述接入节 点或相关联的实体委托所述至少一个服务，以及传递所述至少一个服 务的当前状态和/或数据的委托装置，所述接入节点或相关联的实体是 所委托的服务主机，以及用于断开所述家庭网关和所述接入节点之间 的连接，同时在所述所委托的服务主机中操作所述服务的机制。

根据本发明，首先认识到，与具有宽带连接的终端的部署相关的 省电的现有解决方案遇到以下问题：在接入线路、家庭网关和/或终端 自身关闭的情况下，外部对家庭网络的可达性丢失了。例如，在家庭 网关例如关闭的情况下，运营商网络(此后更一般性地将其称为NGN (下一代网络))中的服务不可能确定家庭网关在哪里以及家庭网关需 要苏醒。

作为解决方案，本发明提出了在关闭家庭网关(的部分)之前， 将要求来自NGN侧的持久性可达的服务委托给从不关闭的接入节点。 更具体地，根据本发明，监视去往接入节点的连接，以检测服务是否 当前正在由客户积极地使用。在检测到满足关闭接入线路和/或家庭网 关的条件时(例如，根据预定的或者动态自适应的策略)，委托当前没 有使用的服务，并将其当前状态和/或数据传递给接入节点或NGN中的 另一实体，此后将其称为所委托的服务主机。换言之，所委托的服务 接管了原始的服务面向NGN的任务和过程。例如，可以通过使用XML (可扩展标记语言)结构来实现委托。作为委托的结果，在所述所委 托的服务主机中操作服务，以及可以断开接入节点与家庭网关之间的 IP会话。这允许断开底层的层2和层1连接。关闭该连接显著地降低了 运营商侧和客户侧上宽带接入的能量覆盖区(footprint)。从客户家庭 网络中的设备到运营商中的网络实体(例如，接入节点)的服务/应用 的外包以及其状态的传递使得可以有效地省电，而不丢失服务/应用的 连接性和可达性。

要宽泛地理解术语“服务”，其绝不旨在限制本发明的范围。根据 本发明的解决方案与哪些特定的服务在线无关。具体地，服务包括向 用户传送的应用(例如，VoIP)以及用于网络管理和附着的应用。此 外，虽然通常针对住宅中的用户来使用术语“家庭网关”，其绝不旨在 将本发明的范围限制在这种使用情况。具体地，术语“家庭网关”还应 用于商业和/或企业用户或者用于其他任何的这种应用。

可以实现根据本发明的方法，而无需任何特别的努力，因为它是 本地的方法，仅要求在所委托的服务主机(例如，运营商网络中的接 入节点)和本地客户网络的家庭网关中部署软件组件。此外，该方法 还可以采用在接入节点中提供的功率和存储处理装置。可以保持网络 的其他部分不变。

根据优选的实施例，在已经将服务委托给所委托的服务主机之后， 终端和/或家庭网关可以断电或者在低功率模式下运行。虽然有设备断 电的事实，由于将服务外包给所委托的服务主机，仍然保证了服务的 可达性和连接性。

在特定的实施例中，提供一种维护终端到运营商网络的连接的本 地服务模块。在这种实现中，终端必须仅建立本地服务连接，即，其 仅本地连接到本地服务模块，而至服务的连接由本地服务模块来管理。 然而，在例如传统电话的非IP终端直接连接到家庭网关的情况下，没 有基于IP的本地服务连接，并且服务总是嵌入在家庭网关中。

关于无缝操作，可以这样提供：所委托的服务主机中所委托的服 务代表家庭网关中暂时不可用的服务来应答来自运营商网络的请求。 例如，所委托的服务主机可以进行处理以应答保持连接消息，以使得 NGN知道虽然终端关闭了，客户(或相应地，其终端)仍然可达的事 实。

在特定的应用场景中，可以提供：所委托的服务主机中所委托的 服务基于白名单和/或黑名单来拒绝来自运营商网络的请求。例如，在 VoIP服务的情况下，当从被列入黑名单的设备发起的呼叫指向终端时， 保持终端(以及视情况而定，家庭网关)断电或者将其保持在低功率 模式下被证明是有好处的。可以由所委托的服务主机代表家庭网关中 暂时不可用的服务来拒绝这种请求，由此增加了省电的潜力。

根据应用于通信服务(例如，VoIP)的另一实施例，所委托的服 务主机中所委托的服务可以请求向不可用的终端发起呼叫的实体进行 回叫。通过这种方式，系统获得可以用于唤醒已关闭的终端以及发起 和完成将通信服务分别重新委托给家庭网关或终端的特定量的时间。

一般而言，将标识符包括在从所委托的服务发送的消息中被证明 是有好处的，该所委托的服务代表了家庭网关中暂时不可用的服务。 可以使用该标识符来指示所委托的服务主机已经代表原始的服务主机 接管了该服务。通过这种方式，促进了与服务的无缝通信。此外，苏 醒和重新委托过程可能花费一些时间这一事实导致了请求方的一定的 等待时间，该请求方例如向不可用的终端发起语音呼叫。通过在指向 请求方的消息中指出服务委托的事实，请求方知道延迟的原因，这可 以有助于增强用户的接受度。

根据另一优选实施例，可以提供本地策略和/或过滤器来用于在所 委托的服务内检测是否要求和/或希望与原始的服务主机的交互。例如， 可以从原始的服务学习到策略规则，并且策略规则可以包括例如针对 可被允许在夜间唤醒家庭网络的呼叫者的白名单，或者拒绝垃圾呼叫 的呼叫者的白名单。

根据另一优选实施例，可以在所委托的服务主机中实现策略规则， 以根据特定事件的发生来控制家庭网关和接入节点之间的连接的重建。 例如，可以在接入节点中指定策略规则，该策略规则禁止例如在到达 的呼叫已被标识为垃圾呼叫的情况下进行唤醒。

关于断开连接，可以提供：将所指派的IP地址委托回接入节点， 其中，在服务中相应地处理IP地址指派的改变。这意味着当传递服务 并且关闭接入连接时，还可以包括将所指派的家庭网关的IP地址给回 到接入节点。如果需要在同时改变IP地址(当正在传递服务时)，需要 由服务来处理该改变。

关于重建家庭网关和接入节点之间的连接，即，当服务回到家庭 网关时，家庭网关采用所指派的IP地址。因此，可能发生：向家庭网 关指派其在断开所述连接之前所拥有的相同的IP地址。备选地，可以 将新的IP地址指派给所传递的服务，该所传递的服务已经利用该新的 IP地址注册到NGN中。

关于外包服务的最优操作，可以提供：根据服务的特定要求，探 索所委托的服务主机的可能目标。例如，可以在BRAS(宽带远程接 入服务器)中实现基于IP的语音，而可以在MSAN(多服务接入节点) 中实现紧急服务。当针对每个服务使用不同的层叠网(例如，VPN， 虚拟私人网络)时，这是共同的方案。然后，语音网络可以使用BRAS 作为网关，而紧急警告服务可以使用本地MSAN。

一般而言，选择位于运营商网络中与终端及其本地网相关的尽可 能多的分组所通过的点处的实体来作为所委托的服务主机，这是最适 合的。通过该方式，尽可能地降低了所委托的服务主机将会错过重要 分组的机会。此外，在所委托的服务主机的选择过程中，可以重用现 有的信任关系。

关于特定的系统实现，可以提供：家庭网关自身附着到可以由 MSAN/DSLAM(多服务接入节点/数字订户线路接入复用器)所表示 的接入节点。在这种情况下，在接入节点和家庭网关之间建立的连接 可以是物理接入线路。备选地，可以由BRAS来表示接入节点。在这 种情况下，以隧道方式向BRAS传输业务，以及从IP的角度看，接入线 路变为虚拟的接入线路。亦即，层3AN场景和以BRAS为中心的场景 中的实现是可能的，后者还可以处于分布式模型中，其中，当仅在层2 模式下操作时，MSAN接管服务。

根据有利的实施例，可以实现混合系统实现，在混合系统实现， 根据所使用的服务层叠网，针对每个服务来表示接入节点。例如，根 据所使用的服务层叠网，可以由一个或多个BRAS或者由一个或多个 MSAN/DSLAM来表示接入节点。

附图说明

存在若干怎样以有利的方式设计并进一步发展本发明的教导的 方式。在这一点上，一方面要参考从属于专利权利要求1和14的专利权 利要求，另一方面参考通过由附图示意的对本发明的实施例的优选示 例进行的以下说明。结合在附图的帮助下对本发明的实施例的优选示 例的说明，将对优选实施例和教导的其它发展进行大致说明。在附图 中

图1示意性地示出了根据最新现有技术，建立有服务的接入网， 以及

图2示意性地示出了根据本发明的系统，向接入节点委托服务的 实施例。

具体实施方式

图1中描述的系统是现有技术的固定线路接入网1，其允许位于家 庭网络3中的终端2通过家庭网关(HGW)4连接到在运营商网络(NGN) 6中连接的服务/应用5。在很多情况下，它们连接到本地服务模块7或 者通过本地服务模块7。本地服务模块7维持至NGN 6的连接，而终端2 仅进行本地连接。在例如传统电话的非IP设备直接连接到HGW 4的情 况下，没有基于IP的本地服务连接，并且服务总是嵌入在HGW 4中。

HGW 4自身附着到接入节点(AN)8，AN 8可以由MSAN/DSLAM 来表示，或者在以BRAS为中心的模型中，如Hellberg、Greene、Boyes 在Prentice Hall中的“Broadband Network Architectures：Designing and  Deploying Triple-Play Services”(第一版(2007年5月11日))中描述 的，由宽带远程接入服务器来表示。这两个模型的特征在于AN 8是 HGW 4用来与AN 8通信的IP地址的拥有者。家庭网络3内部的设备还 使用该IP地址来通信，因为HGW 4使用网络地址和端口转换(NA(P)T) 方法将他们的IP地址转换为其自身的地址。

在HGW 4连接到MSAN/DSLAM的情况下，图1中示出的接入线路 是物理存在的接入线路。在以隧道方式向BRAS传输业务时，从IP的角 度看，接入线路变为虚拟的接入线路。不失一般性地，以下的描述指 的是MSAN/DSLAM的情况，其中，当需要时，解决以BRAS为中心的 问题。

正常的操作模式如下：HGW 4附着到AN 8，并从其接收IP地址。 AN 8是IP地址的“拥有者”。从NGN 6起的路由直接朝向AN 8。HGW 4 已执行了网络附着过程，并且与AN 8交换了保持连接(keepalive)， 例如PPP(点对点协议)hello或者BFD(双向转发检测)帧。

终端2本地附着到HGW 4的服务(在IP或非IP设备的情况下)，以 及该服务附着到所驻留的中央服务5上。其示例是SIP客户端注册到 HGW 4中的本地注册器，而HGW 4的背靠背用户代理自身注册到SIP 服务器或IMS。HGW 4对去往和来自终端2的请求进行转换。

为了在服务未被积极使用时省电，标准化组织(例如，如ITU-T 或HGI)中的现有技术的方案根据其可以是哪个过程，如下定义了关 闭模式的不同阶段：

·HGW 4或者另一实体检测到服务5未被使用。

·HGW 4触发终端2关闭(使用例如在LAN上苏醒的技术)。

·HGW 4关闭或者降低接入线路上的功率。

·HGW 4自身进入到睡眠模式或完全断电模式。

在终端2基于例如用户交互而醒来的情况下，其可以“唤醒”HGW 4并强制重新建立网络附着以及本地服务模块7注册到服务5并建立会 话。

问题在于外部对家庭网络3的可达性。在例如关闭HGW 4时，NGN 6中的服务5不可能确定HGW 4在何处以及HGW 4需要苏醒。

本发明在关闭HGW 4(的部分)之前，向从不关闭的AN 8委托要 求来自NGN 6侧的持久可达的服务。虽然目标终端2自身不可达，外包 的服务5应答来自NGN 6的所有重新注册或保持连接方法。在来自 NGN 6的请求到达时，AN 8触发HGW 4切换回完全操作模式。在这进 行完成之后，其重建服务，包括状态。这向用户以及还向网络服务(例 如，网络附着)提供服务。

下面，结合图2来描述本发明的特定应用场景。相同的引用标号 指示结合图1说明的相同单元。具体地，将说明服务的外包、代表关闭 的终端2的操作以及HGW 4上的服务5的重建。

1)移动服务

在检测到满足关闭接入线路和/或HGW 4的条件时(例如，因为未 积极地使用接入线路达预定的时间长度)，在HGW 4和AN 8之间执行 以下步骤。在图2中指示了以下步骤的标号。

1)本地服务模块7被委托给AN 8。备选地，本地服务模块7可以 是在AN 8上预安装的(特别在实现根据其驻留在何处而不同的情况下， 例如，由于不同的软件执行框架)。

2)例如，使用XML结构来向AN 8委托当前服务数据/状态。

3)断开AN 8和HGW 4之间的IP会话。

4)AN 8中的服务模块9使用HGW 4中的服务所使用的相同的IP地 址和端口来接管服务。

作为示例，可以委托SIP服务，转移当前注册的信息，包括所有 种类的会话特有的参数/数据。

2)服务操作

所委托的服务接管了操作，处理以应答保持连接消息，以使NGN 6知道客户仍然可达的事实(虽然其终端2已被关闭)。为了这样做，服 务接入并修改了所传递的数据(例如，会话参数/cookie)。示例可以是 接管SIP会话注册以及根据所要求的时间间隔周期性地重新注册服务。

特定的情况是网络附着服务。在服务没有被委托给发布IP地址的 设备，而是在前往该设备的层2隧道的路径中的情况下，可以接管 NASS(网络附着子系统)信令，例如，PPP保持连接或者BFD帧应答。 为了达到家庭网络内部的设备，可能需要传递的另一状态是家庭网络 中的NA(P)T绑定的状态。

在检测到来自NGN 6的服务请求(例如，SIP邀请)时，服务基于 本地过滤器判定其是否需要将服务移回并将请求转发给HGW 4。在该 情况下，AN 8使用指示对该请求的应答正在进行中的消息来向NGN 6 进行应答。本地过滤器可以包括从原始的服务学习到的策略，例如， 如针对可被允许在夜间唤醒家庭网络的呼叫者的白名单。

恢复接入线路连接的时间是取决于技术的。在ADSL的情况下， 由于所要求的线路训练，其可以是30秒的数量级。在使用SIP的VoIP 的情况下，在例如经由SIP邀请(SIP INVITE)消息信号通知一呼入， 以及本地策略检测到呼叫者号码符合本地安装的白名单的情况下，可 以执行该过程。

3)重建服务

当重建服务时，将执行以下步骤：

1)唤醒HGW 4和接入线路

2)使用与在将HGW 4置于低功率模式之前所使用的相同IP地址， 将HGW 4附着回到家庭网络3

3)将服务模块的(很可能改变了的)数据/状态移回HGW 4

4)关闭所委托的服务，开启原始的服务

5)向HGW 4中的服务转发消息

在最后一步之后，在HGW 4与基于NGN的服务5之间再次给出服 务连接。HGW 4执行正常的操作。在需要开启对内的设备(例如，本 地VoIP电话)的情况下，其基于现有的方法(例如，在LAN上苏醒) 来执行该动作。在使用SIP的VoIP的情况下，HGW 4可以接收SIP邀请 消息，定位终端2并转发或执行请求。

4)使用情况

虽然使用基于SIP的使用情况来进行描述，根据本发明的方法不 仅应用于VoIP。其他服务，例如紧急警报也可以受益。在这种警报的 情况下，根据本地的细节，如下方式是可取的：为了服务的快速重建， 不对设备断电，而是很可能仅使设备在低功率模式下运行。在xDSL 使用情况下，这是特别需要的，在xDSL使用情况中，可能需要重新训 练。

所委托的服务可以能够向运营商网络中进行请求的服务告知其 仅是受委托方，并且可以请求在特定的时间量之后，在家庭网络已经 苏醒并且原始的服务再次可用时回叫。机械对机械(M2M)通信可以 从这种过程受益。

所传递的状态可以不仅包括服务的会话状态。其还可以包含家里 的设备的策略或特征。一个示例可以是这样的方式，住户已将洗衣机 置于“等待状态”以在夜间进行洗衣，而未准确地指定机器应该何时开 启。在家庭网络已经进入睡眠模式，并将相关服务传递到接入节点之 后，在进入的“可用的水&能量消耗”消息时，所委托的服务基于所传 递的本地策略检查其是否应该听从该请求。如果应该，其检查在状态 数据中是否包括未决的工作。在存在未决的工作的情况下，其唤醒家 庭网关，并向原始的服务转发请求，然后原始的服务开启洗衣机。仅 向接入节点中所委托的服务传递未决的洗衣机请求在如下方面保留了 隐私：例如，发出可用性消息的电子公司不需要知道在相应的住家中， 任务是否是未决的。

虽然在MSAN/DSLAM中突出了该实现，还可以在BRAS/IP边缘路 由器中实现该过程。此外，第三种情况是可能的，在第三种情况中， MSAN在去往BRAS的层2隧道路径中，并可以代表HGW来进行接管。 这也将要求使用HGW的MAC地址。因为聚合网络中的所有MAC表指 向该特定的MSAN，这不是问题。此外，MSAN需要接管网络附着特 有的任务，例如，保持连接等。这可以仅是另一服务实现。

受益于之前的描述和相关附图所呈现的启示，本发明所属领域的 技术人员可以想到在此阐述的本发明的多种修改和其他实施例。因此， 要理解，本发明不限于所公开的特定实施例，而旨在包括所附的权利 要求范围内的修改和其它实施例。虽然在此使用了特定术语，然而这 些术语只是以一般的、描述性的方式使用而不是为了进行限制。