首页 / 专利库 / 电脑编程 / 临时别名 / MTC装置带宽降低

MTC装置带宽降低

阅读:943发布:2020-05-28

专利汇可以提供MTC装置带宽降低专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种用于在无线网络中部署的机器类型装置,所述机器类型装置包括处理 电路 ,所述处理电路可操作为生成应用层消息和包括将机器类型装置标识为能够使用特别协议栈的信息的 请求 。在机器类型装置和基站 控制器 之间设置无线电资源之后,处理电路还可操作为将应用层消息和本地无线网络 别名 传送到基站控制器,本地无线网络别名指示机器类型装置能够使用特别协议栈。,下面是MTC装置带宽降低专利的具体信息内容。

1. 一种在无线网络中传送应用层消息的方法,所述方法包括:
响应于从第一网络节点接收的无线电资源请求,设置在所述第一网络节点和基站控制器之间的无线电资源;
使用所分配的无线电资源,将来自所述第一网络节点的非接入层(NAS)层请求传送到所述基站控制器,并且将所述NAS层请求中继到第二网络节点;
响应于在所述第二网络节点接收的NAS层请求,使用将所述第一网络节点标识为能够使用特别协议栈的信息、第三网络节点的接入点名称和服务器的地址,建立对应于所述特别协议栈的操作参数,所述第一网络节点中的应用将经由所述第二和第三网络节点与所述服务器通信;
建立从所述第二网络节点到所述第三网络节点的基于分组数据协议(PDP)上下文的连通性;
响应于所述NAS层请求提供的信息和到所述第三网络节点的基于PDP上下文的连通性,使能在所述第二网络节点使用所述特别协议栈;以及
根据所述特别协议栈在所述第一网络节点和所述第二网络节点之间转发应用层消息。
2. 如权利要求1所述的方法,其中所述无线电资源请求包括将所述第一网络节点标识为支持所述特别协议栈的随机本地无线网络别名,所述特别协议栈不包括用户数据报协议(UDP)和因特网协议(IP)层。
3. 如权利要求1所述的方法,其中除将来自所述第二网络节点的附着接受消息发送到所述第一网络节点以外,在所述第二网络节点和其它网络节点之间附着有关信令的完成之后,在所述第二网络节点和所述第三网络节点之间建立所述基于PDP上下文的连通性。
4. 如权利要求1所述的方法,其中在所述第二网络节点和所述第三网络节点之间建立所述基于PDP上下文的连通性包括:
通过所述第二网络节点将所述第三网络节点的接入点名称映射到IP地址;
使用所述第三网络节点的接入点名称在所述第二网络节点和所述第三网络节点之间执行PDP上下文信令;以及
基于在PDP上下文信令期间所述第三网络节点提供的因特网协议(IP)源地址信息和在附着有关信令期间归属位置寄存器(HLR)提供或在所述NAS层请求内向所述第二网络节点提供的对应于所述服务器的IP目的地地址信息,使能在所述第二网络节点使用所述特别协议栈。
5. 如权利要求1所述的方法,其中建立在所述第二网络节点和所述第三网络节点之间的基于PDP上下文的连通性包括实现在所述第二网络节点和所述第三网络节点之间的PDP上下文激活过程,该过程包括:
发送来自所述第二网络节点、送往所述第三网络节点的创建PDP上下文请求,所述创建PDP上下文请求指示将建立所述分组数据连接用于支持所述特别协议栈的无线网络节点;以及
在所述第二网络节点接收来自所述第三网络节点的创建PDP上下文响应,所述创建PDP上下文响应标识所述第三网络节点分派给所述第一网络节点的PDP地址。
6. 如权利要求5所述的方法,其中在所述第二网络节点和所述第三网络节点之间完成所述PDP上下文激活过程之后,完成从所述第二网络节点发送到所述第一网络节点的附着有关信令的最后步骤。
7. 如权利要求1所述的方法,其中在所述第一网络节点和所述第二网络节点之间转发应用层消息包括:
在所述特别协议栈的上下文内传达所述应用层消息,所述特别协议栈不包括用户数据报协议(UDP)和因特网协议(IP)层;
通过使用当接收到所述NAS层请求以及建立所述基于PDP上下文的连通性时标识的服务器的IP地址和第一网络节点的IP地址,将在所述第二网络节点从所述第一网络节点接收的应用层消息映射到不同的协议栈,所述不同的协议栈包括UDP和IP层;以及基于所述服务器的IP地址经由所述第三网络节点将在所述第二网络节点接收的应用层消息转发到所述服务器。
8. 如权利要求1所述的方法,其中将来自所述第一网络节点的应用层消息转发到所述第二网络节点包括:
在所述第二网络节点接收用于所述第一网络节点的本地无线网络别名和承载所述第一网络节点生成的应用层消息的网络协议数据单元;
基于所述本地无线网络别名将所述第一网络节点标识为支持所述特别协议栈,所述特别协议栈不包括用户数据报协议(UDP)和因特网协议(IP)层;
使用所述第三网络节点分派给所述第一网络节点的源PDP地址和与所述服务器相关联的目的地PDP地址,将承载在所述网络协议数据单元内的应用层消息映射到GTP-U协议数据单元,其中存在UDP和IP层;以及
将来自所述第二网络节点的GTP-U协议数据单元发送到所述第三网络节点。
9. 如权利要求8所述的方法,其中将所述应用层消息映射到所述GTP-U协议数据单元包括:
将所述第二网络节点先前确定用于所述第一网络节点的分组临时移动订户身份映射到所述源PDP地址;
基于当接收到所述NAS层请求时以及当建立所述基于PDP上下文的连通性时获得的服务器信息,标识对应于所述分组临时移动订户身份的目的地PDP地址;
生成所述GTP-U协议数据单元,其中所述应用层消息承载在使用所述源和目的地PDP地址构造的UDP/IP数据报内;以及
将所述GTP-U协议数据单元发送到所述第三网络节点。
10. 如权利要求1所述的方法,其中将来自所述第二网络节点的应用层消息转发到所述第一网络节点包括:
基于包括在所述第二网络节点接收的GTP-U协议数据单元中的目的地PDP地址,确定所述GTP-U协议数据单元承载送往所述第一网络节点的应用层消息,所述目的地PDP地址当建立所述基于PDP上下文的连通性时被所述第三网络节点分派到所述第一网络节点;
从承载在所述GTP-U协议数据单元内的用户数据报协议(UDP)/因特网协议(IP)数据报移除UDP和IP层以产生包括所述应用层消息的网络协议数据单元;以及将所述应用层消息经由所述网络协议数据单元中继到所述第一网络节点。
11. 如权利要求1所述的方法,其中在所述第一网络节点和所述第二网络节点之间转发所述应用层消息包括基于与所述应用层消息相关联的本地无线网络别名,将来自所述第一网络节点的应用层消息中继到所述第二网络节点,所述本地无线网络别名指示所述第一网络节点是具有公共服务质量要求的无线装置的特定组的一部分。
12. 如权利要求11所述的方法,其中将来自所述第一网络节点的应用层消息中继到所述第二网络节点包括:
基于在附着过程期间分派给所述第一网络节点的分组临时移动订户身份,标识所述第一网络节点与哪个组相关联;以及
基于分派给所述标识的组的服务质量,将来自所述第一网络节点的应用层消息中继到所述第二网络节点。
13. 如权利要求11所述的方法,其中基于与每一个无线装置独特地相关联的身份,将相同的服务质量分派给支持所述特别协议栈的所有无线装置或将不同的服务质量分派给支持所述特别协议栈的无线装置的子集。
14. 如权利要求1所述的方法,其中将来自所述第一网络节点的应用层消息转发到所述第二网络节点包括:
响应于基站控制器接受从所述第一网络节点接收的单分组接入请求,分配无线电资源给所述第一网络节点,而无需所述基站控制器知道所述第一网络节点的特定身份;
在所述基站控制器接收单个无线电块,所述单个无线电块由所述第一网络节点使用所分配的无线电资源来传送,所述单个无线电块包括承载在与子网相关会聚协议(SNDCP)层、分组流标识符和指示所述第一网络节点的特定身份的本地无线网络别名相关联的SN-PDU内的单个应用层消息;以及
基于所述本地无线网络别名并且使用与所述分组流标识符相关联的服务质量将来自所述基站控制器的单个应用层消息中继到所述第二网络节点。
15. 如权利要求14所述的方法,其中,所述第二网络节点通过下列步骤将所述单个应用层消息转发到所述第三网络节点:
响应于所述第二网络节点识别所述分组流标识符与支持所述特别协议栈的第一网络节点相关联,将所述单个应用层消息映射到GTP-U协议数据单元以便所述单个应用层消息承载在使用分派给所述第一网络节点的源PDP地址和分派给所述服务器的目的地PDP地址构造的UDP/IP数据报内;以及
将来自所述第二网络节点的GTP-U协议数据单元发送到所述第三网络节点。
16. 一种在无线网络中使用的网络节点,所述网络节点包括处理电路,所述处理电路可操作为:
接收来自第一网络节点的非接入层(NAS)层请求,其中使用响应于所述第一网络节点发送给基站控制器的无线电资源请求而分配的无线电资源,将来自所述第一网络节点的NAS层请求传送到所述基站控制器,并且将来自所述基站控制器的NAS层请求转发到所述网络节点;
响应于接收所述NAS层请求,使用将所述第一网络节点标识为能够使用特别协议栈的信息、第三网络节点的接入点名称和服务器的地址,建立对应于所述特别协议栈的操作参数,所述第一网络节点中的应用经由所述网络节点和所述第三网络节点与所述服务器通信;
建立从所述网络节点到所述第三网络节点的基于分组数据协议(PDP)上下文的连通性;
响应于所述NAS层请求提供的信息和到所述第三网络节点的基于PDP上下文的连通性,使能在所述网络节点使用所述特别协议栈;以及
使用响应于所述第一网络节点发送到所述基站控制器的随后的无线电资源请求而分配的无线电资源,将根据所述特别协议栈从所述第一网络节点接收的应用层消息转发到所述第三网络节点。
17. 如权利要求16所述的网络节点,其中所述初始无线电资源请求包括将所述第一网络节点标识为支持所述特别协议栈的随机本地无线网络别名,所述特别协议栈不包括用户数据报协议(UDP)和因特网协议(IP)层。
18. 如权利要求16所述的网络节点,其中所述处理电路可操作为除将来自所述网络节点的附着接受消息发送到所述第二网络节点以外,在所述第二网络节点和所述网络节点之间的附着有关信令的完成之后,建立在所述网络节点和所述第三网络节点之间的基于PDP上下文的连通性。
19. 如权利要求16所述的网络节点,其中所述处理电路可操作为将所述第三网络节点的接入点名称映射到IP地址,使用所述第三网络节点的接入点名称执行在所述网络节点和所述第三网络节点之间的PDP上下文信令,以及基于在PDP上下文信令期间所述第三网络节点提供的因特网协议(IP)源地址信息和在附着有关信令期间归属位置寄存器(HLR)提供或在所述NAS层请求内向所述网络节点提供的对应于所述服务器的IP目的地地址信息,使能在所述网络节点使用所述特别协议栈。
20. 如权利要求16所述的网络节点,其中所述处理电路可操作为发送来自所述网络节点、送往所述第三网络节点的创建PDP上下文请求,所述创建PDP上下文请求指示将建立所述操作参数用于支持所述特别协议栈的无线网络节点,并且在所述网络节点从所述第三网络节点接收创建PDP上下文响应,所述创建PDP上下文响应标识所述第三网络节点分派给所述无线网络节点的PDP地址。
21. 如权利要求16所述的网络节点,其中所述处理电路可操作为在所述特别协议栈的上下文内接收应用层消息,所述特别协议栈不包括用户数据报协议(UDP)和因特网协议(IP)层,通过使用当建立所述基于PDP上下文的连通性时标识的第一网络节点的IP地址和所述服务器的IP地址,将在所述网络节点从所述第一网络节点接收的应用层消息映射到包括UDP和IP层的不同的协议栈,并且基于所述服务器的IP地址经由所述第三网络节点将在所述网络节点接收的应用层消息转发到所述服务器。
22. 如权利要求16所述的网络节点,其中所述处理电路可操作为在所述网络节点接收用于所述第一网络节点的本地无线网络别名和承载所述第一网络节点生成的应用层消息的网络协议数据单元,基于所述本地无线网络别名将所述第一网络节点标识为支持所述特别协议栈,所述特别协议栈不包括用户数据报协议(UDP)和因特网协议(IP)层,使用所述第三网络节点分派给所述第一网络节点的源PDP地址和与所述服务器相关联的目的地PDP地址,将承载在所述网络协议数据单元内的应用层消息映射到GTP-U协议数据单元,其中存在UDP和IP层,并且将来自所述网络节点的GTP-U协议数据单元发送到所述第三网络节点。
23. 如权利要求22所述的网络节点,其中所述处理电路可操作为将所述网络节点先前确定用于所述第一网络节点的分组临时移动订户身份(P-TMSI)映射到所述源PDP地址,基于当在附着有关信令期间归属位置寄存器(HLR)提供或在接收所述NAS层请求时获得的服务器信息,标识对应于所述P-TMSI的目的地PDP地址,生成所述GTP-U协议数据单元,其中所述应用层消息承载在使用所述源和目的地PDP地址构造的UDP/IP数据报内,并且将所述UDP/IP数据报发送到所述第三网络节点。
24. 如权利要求16所述的网络节点,其中所述处理电路可操作为基于包括在所述网络节点接收的GTP-U协议数据单元中的目的地PDP地址确定所述GTP-U协议数据单元承载送往所述第一网络节点的应用层消息,所述目的地PDP地址当建立所述基于PDP上下文的连通性时由所述第三网络节点分派给所述第一网络节点,从承载在所述GTP-U协议数据单元内的用户数据报协议(UDP)/因特网协议(IP)数据报移除UDP和IP层以产生包括所述应用层消息的网络协议数据单元,并且经由所述网络协议数据单元将所述应用层消息中继到所述第一网络节点。
25. 一种在无线网络中使用的基站控制器,所述基站控制器包括处理电路,所述处理电路可操作为基于与所述消息一起发送的本地无线网络别名将来自第一网络节点的应用层消息中继到第二网络节点,所述消息指示所述第一网络节点能够使用特别协议栈和与所述第二网络节点相关联。
26. 如权利要求25所述的基站控制器,其中所述处理电路可操作为响应于接受从所述第一网络节点接收的单块分组接入请求而分配无线电资源给所述第一网络节点,而无需知道所述第一网络节点的特定身份,接收所述第一网络节点使用所述分配的无线电资源传送的单个无线电块,所述单个无线电块包括承载在与子网相关会聚协议(SNDCP)层、分组流标识符和指示所述第一网络节点的特定身份的本地无线网络别名相关联的SN-PDU内的应用层消息,并且基于所述本地无线网络别名和使用与所述分组流标识符相关联的服务质量将来自所述基站控制器的应用层消息中继到所述第二网络节点。
27. 如权利要求25所述的基站控制器,其中所述本地无线网络别名指示所述第一网络节点是具有公共服务质量要求的无线装置的特定组的一部分。
28. 如权利要求27所述的基站控制器,其中所述处理电路可操作为基于本地无线网络别名标识所述第一网络节点与哪组相关联,所述本地无线网络别名独特地对应于在附着过程期间分派给所述第一网络节点的分组临时移动订户身份,并且基于分派给所述标识的组的服务质量将来自所述第一网络节点的应用层消息中继到所述第二网络节点。
29. 一种在无线网络中传送应用层消息的方法,包括:
在第一网络节点生成应用层消息;
响应于所述第一网络节点生成的无线电资源请求,设置所述第一网络节点和基站控制器之间的无线电资源;
使用所述分配的无线电资源以将来自所述第一网络节点的非接入层(NAS)层请求传达到第二网络节点;
响应于所述NAS层请求,使用将所述第一网络节点标识为能够使用特别协议栈的信息和服务器的地址建立对应于所述特别协议栈的操作参数,所述第一网络节点中的应用经由所述第二网络节点与所述服务器通信;以及
在建立对应于所述特别协议栈的操作参数之后,使用响应于所述第一网络节点发送到所述基站控制器的随后的无线电资源请求而分配的无线电资源,经由所述基站控制器将所述应用层消息和本地无线网络别名传送到所述第二网络节点,所述本地无线网络别名指示所述第一网络节点能够使用所述特别协议栈。
30. 如权利要求29所述的方法,其中将所述应用层消息和所述本地无线网络别名传送到所述基站控制器包括:
在所述第一网络节点生成承载在与子网相关会聚协议(SNDCP)层、分组流标识符和指示所述第一网络节点的特定身份的本地无线网络别名相关联的SN-PDU内的应用层消息;
将来自所述第一网络节点的单块分组接入请求发送到所述基站控制器;
在所述第一网络节点接收指示所述基站控制器准许所述单块分组接入请求的消息;以及
使用所述基站控制器分配用于所述单块分组接入的无线电资源,将来自所述第一网络节点的应用层消息传送到所述基站控制器而无需与所述基站控制器建立临时块流。
31. 如权利要求30所述的方法,其中生成所述应用层消息包括:
基于在附着过程期间所述第二网络节点确定用于所述第一网络节点的分组临时移动订户身份,生成所述本地无线网络别名;以及
生成承载所述应用层消息的网络协议数据单元。
32. 一种用于在无线网络中部署的机器类型装置,所述机器类型装置包括处理电路,所述处理电路可操作为:
生成应用层消息和包括将所述机器类型装置标识为能够使用特别协议栈的信息的请求;以及
在所述机器类型装置和基站控制器之间设置无线电资源之后,将所述应用层消息和本地无线网络别名传送到所述基站控制器,所述本地无线网络别名指示所述机器类型装置能够使用所述特别协议栈。
33. 如权利要求32所述的机器类型装置,其中所述处理电路可操作为生成承载在与子网相关会聚协议(SNDCP)层、分组流标识符和指示所述机器类型装置的特定身份的本地无线网络别名相关联的SN-PDU内的应用层消息,将单块分组接入请求发送到所述基站控制器,接收指示所述基站控制器准许所述单块分组接入请求的消息,以及使用所述基站控制器分配用于所述单块分组接入的无线电资源将所述应用层消息传送到所述基站控制器而无需与所述基站控制器建立临时块流。
34. 如权利要求33所述的机器类型装置,其中所述处理电路可操作为基于在附着过程期间所述网络节点确定用于所述机器类型装置的分组临时移动订户身份,生成所述本地无线网络别名,以及生成承载所述应用层消息的网络协议数据单元。

说明书全文

MTC装置带宽降低

[0001] 优先权要求申请要求来自2010年4月21日提出的美国临时专利申请61/326,495的优先权,通过引用将所述申请的内容的整体并入本文。

技术领域

[0002] 本申请涉及机器类型通信装置,并且具体地说涉及处理经过无线网络的机器类型通信消息。

背景技术

[0003] 机器对机器(M2M)涉及没有或仅有有限的人类干涉的通信。就是说,人不提供输入,而是仅可选地提供输出。本文中将首字母缩略词“MTC”用于概括地指任何类型的机器对机器通信。MTC使机器能够直接地彼此通信并且通常经由若干类型的组件来使能该MTC。例如,MTC装置是能够答复对包含在装置内的数据的请求或自发地传送包含在装置中的数据的装置。通信网络提供MTC装置和MTC网关之间的连通性。通信网络能够基于例如xDSL(数字订户线路)、LTE(3GPP长期演进)、LTE高级、WiMAX(全球微波接入互操作性)、WLAN(无线局域网)等等。MTC网关利用了保证MTC装置与通信网络互连的MTC能。MTC通信网络提供在MTC网关和MTC应用之间的通信。MTC应用包含中间件层,其中通过支持MTC服务的一个或多个应用处理数据。用于MTC服务的示例应用包括智能电网、智能计量、消费品、卫生保健等等中的机器类型通信。
[0004] MTC业务对无线通信网络提出大容量需求。在第10版本中,3GPP(第三代合作伙伴计划)是在建立对于支持MTC的3GPP网络系统改进的要求的过程中。这个研究的目的是确定支持网络中的大量的MTC装置以及提供必要的网络使能器用于MTC通信服务所要求的3GPP网络增强。特别地,如3GPP系统提供的用于MTC的传输服务和有关的优化以及保证MTC装置、MTC服务器和MTC应用不引起网络拥塞或系统过载所需要的若干方面正在考虑当中。然而,当前移动网络保持对于人对人通信是最佳设计的并且因此对于MTC应用不是最佳的。
[0005] 例如,MTC装置服从遗留GPRS(通用分组无线电服务)附着过程以便服务SGSN(服务GPRS支持节点)给每一个MTC装置分派32位P-TMSI(分组临时移动订户身份),该32位P-TMSI将装置独特地标识为在服务区域(例如路由选择区域)的范围内的MTC装置,在该服务区域中装置成为已附着。按照遗留过程在GPRS附着期间必要时执行验证和IMEI(国际移动设备身份)检查过程。这些遗留过程和其它过程要求大量的系统带宽用于MTC,其降低了对人对人通信可用的带宽量。由于网络提供服务的MTC装置的数量如所预期的那样在接下来若干年中增加,MTC带宽需求显著地增加。发明内容
[0006] 提供了某些协议栈优化用于MTC装置以降低当MTC消息要求传送时发送的控制面和用户面有效负荷的总量。这些优化能够包括降低或甚至除去端对端信令过程中的一些过程,例如通常对遗留移动装置要求的MTC装置到SGSN NAS(非接入层)信令。同样,能够降低在协议栈中要求的协议层的数量并且因此降低当通过无线接口向/从MTC装置传送MTC应用层消息时需要的带宽。
[0007] 也能够除去在MTC装置和SGSN之间的分组数据协议(PDP)上下文激活过程的使用,降低NAS信令要求来准备MTC装置用于在无线通信网络内的操作的开销量。另外,能够除去在SGSN和MTC装置之间的UDP/IP(用户数据报协议/因特网协议)数据报的上下文内承载MTC消息,对于每个MTC消息节省46到48个八位组(octet)的开销。因而,MTC装置能够传送和/或接收MTC消息而不使用UDP/IP。通过无线接口发送的许多MTC消息在长度上为大约60个八位组或更少,在这种情况下,48个八位组的开销的除去产生了显著的带宽降低。
[0008] 根据一实施例,通过响应于从第一网络节点接收的无线电资源请求而设置第一网络节点和基站控制器之间的无线电资源,并且使用分配的无线电资源将来自第一网络节点的非接入层(NAS)层请求传送至基站控制器,以及中继NAS层请求至第二网络节点,在无线网络中传送非接入层(NAS)层消息。响应于在第二网络节点接收的NAS层请求,使用将第一网络节点标识为能够使用特别协议栈的信息、第三网络节点的接入点名称和服务器的地址,建立对应于特别协议栈的操作参数,第一网络节点中的应用经由第二和第三网络节点与该服务器通信。建立从第二网络节点到第三网络节点的基于分组数据协议(PDP)上下文的连通性。响应于由NAS层请求提供的信息和到第三网络节点的基于PDP上下文的连通性,使能在第二网络节点使用特别协议栈。在建立对应于特别协议栈的操作参数之后,使用响应于从第一网络节点接收的随后的无线电资源请求的在第一网络节点和基站控制器之间的无线电资源,根据特别协议栈,在第一网络节点和第二网络节点之间转发应用层消息。
[0009] 根据另一个实施例,在无线网络中使用的基站控制器包括处理电路,该处理电路可操作为基于和消息一起发送的本地无线网络别名将来自第一网络节点的应用层消息中继到第二网络节点。本地无线网络别名指示第一网络节点能够使用特别协议栈并且与特定第二网络节点相关联。
[0010] 根据又一个实施例,通过在第一网络节点生成NAS层消息,响应于第一网络节点生成的无线电资源请求而设置在第一网络节点和基站控制器之间的无线电资源,以及使用分配的无线电资源来将来自第一网络节点的非接入层(NAS)层请求传达到第二网络节点,从而在无线网络中传送非接入层(NAS)层消息。响应于NAS层请求,使用将第一网络节点标识为能够使用特别协议栈的信息和服务器的地址,建立对应于特别协议栈的操作参数,第一网络节点中的应用经由第二网络节点与该服务器通信。在建立对应于特别协议栈的操作参数之后,经由基站控制器将应用层消息和本地无线网络别名传送到第二网络节点,本地无线网络别名指示第一网络节点能够使用特别协议栈。
[0011] 根据再一个实施例,用于在无线网络中部署的机器类型装置包括处理电路,该处理电路可操作为生成应用层消息和包括将机器类型装置标识为能够使用特别协议栈的信息的请求,并且在机器类型装置和基站控制器之间设置无线电资源之后,将应用层消息和本地无线网络别名传送到网络节点。本地无线网络别名指示机器类型装置能够使用特别协议栈。
[0012] 本领域技术人员当阅读下面详细描述时,和当查看附图时将认识到附加的特征和优势。

附图说明

[0013] 附图的单元不一定相对彼此成比例。相似的附图标记指代对应类似部件。可以结合各个示出实施例的特征除非它们排斥彼此。在附图中描绘实施例并且在下面描述中详述实施例。
[0014] 图1示出根据一实施例的为MTC装置提供服务的无线通信网络的示意性的框图
[0015] 图2示出根据一实施例的应用于在无线通信网络中路由选择的应用层消息的协议栈优化。
[0016] 图3示出根据一实施例的在无线通信网络中使用单无线电路由选择应用层消息的方法的流程图
[0017] 图4示出根据一实施例的在无线通信网络中路由选择应用层消息的方法的流程图。
[0018] 图5示出根据另一个实施例的在无线通信网络中路由选择应用层消息的方法的流程图。

具体实施方式

[0019] 图1示意性地示出为不同的类型的装置(例如用户设备(UE)100和MTC装置102)提供服务的核心无线电网络的一实施例。对于某些应用,MTC装置102能够是在机器对机器通信配置中操作的UE。因而,图1中的UE打算表示目前不在MTC模式中操作的移动装置。在电路交换域中,移动服务中心(MSC)服务器104构成控制层的一部分。MSC服务器管理与电话网络106有关的语音通信。在分组交换域中,服务GPRS支持节点(SGSN)108和网关GPRS支持节点(GGSN)110构成连通性层的一部分并且包含控制功能性和用于提供IP连通性的功能性两者。GGSN 110提供到一个或多个外部网络(例如因特网112,企业局域网(LAN)114等等)的接口。核心无线电网络还包括用于管理无线电资源的基站控制器(BSC)116。BSC116控制无线电网络的基站收发机(BST)118,该基站收发机118为由网络提供服务的装置提供无线电资源。BSC 116包括用于处理GPRS分组的分组控制单元(PCU)120。PCU 120管理无线电接口上的无线电链路控制(RLC)和媒体访问控制(MAC)层,以及用户数据分组在装置和SGSN 108之间的传递。
[0020] MTC装置102、BSC 116、SGSN 108和GGSN 110各包括相应的处理电路122、124、126、128用于执行本文所描述的过程,和对应遗留功能。相应的处理电路122、124、126、
128能够包括适合于实现这些过程的任何类型的硬件和/或软件。例如,相应的处理电路
122、124、126、128可以包括一个或多个基带处理器、微处理器、微计算机、数字信号处理器(DSP)、专用硬件(例如专用集成电路(ASIC)以及可编程逻辑装置)、控制器、存储器固件、软件、和/或它们的任何组合。
[0021] 图2示意性地示出由核心无线电网络的不同组件和由网络提供服务的装置实现的协议栈的一实施例。为MTC装置102实现某些协议栈优化以试图降低每当MTC消息要求传送时发送的用户面有效负荷的总量。协议栈优化能够包括当通过无线电接口将MTC应用层消息传送到MTC装置102或者从MTC装置102传送MTC应用层消息时,降低协议栈中要求的层数。这又降低传送这样的MTC消息所需要的带宽。
[0022] 在上行链路中,MTC装置102发送寻址到MTC服务器130的消息,该MTC服务器130能够位于无线电网络内或在网络的外部,例如连接到因特网112、企业LAN 114等等。当特别MTC应用层消息足够小以合适在单个无线电块内时,能够将具有协议栈优化的单块分组接入分配用于MTC消息传送,而不是使用多个无线电块。
[0023] 图3示出用于MTC消息的单块分组接入的一实施例。通过MTC装置102发送单块分组接入请求到BSC 116并且作为响应BSC 116在不知道MTC装置102的特定身份的情况下分配无线电资源给MTC装置102,来将来自生成MTC装置102的应用层消息发送到SGSN108(步骤300)。例如,BSC 116能够分配分组数据信道(PDCH)给MTC装置102用于应用层消息的传送。BSC 116发送消息给MTC装置102,该消息指示准许单块分组接入请求。作为响应,MTC装置102使用分配的无线电资源例如通过图2中示出的Um接口来传送包含MTC消息的单个无线电块并且在BSC 116接收该单个无线电块(步骤310)。单个无线电块包括承载在与子网相关会聚协议(SNDCP)层、分组流标识符(PFI)和指示MTC装置102的特定身份的本地无线网络别名相关联的SN-PDU(封装网络协议数据单元)内的应用层消息。在一个实施例中,如本文稍后描述的,本地无线网络别名是先前分配给MTC装置102的TLLI(临时逻辑链路身份)。BSC 116接着例如通过图2中示出的Gb接口基于本地无线网络别名并且用与PFI相关联的服务质量(QoS),将MTC消息、本地无线网络别名和PFI中继到SGSN
108 (步骤320)。
[0024] SGSN 108又将从单个无线电块提取的应用层消息(MTC消息)转发到GGSN 110用于传送到目的地MTC服务器130。SGSN 108通过识别出PFI与MTC装置相关联,将MTC消息转发到GGSN 110,该MTC装置支持例如如图2中示出的优化用于MTC传送的协议栈。在一个实施例中,协议栈优化包括MTC装置102从例如如在图2中所示的在无线电接口上使用的MTC消息协议栈除去UDP/IP报头。这允许MTC装置102最大化由BSC 116进行的单块分组接入分配用于大约20个八位组的相对短MTC应用层消息。通过从同样如在图2中所示的在无线电接口上使用的MTC消息协议栈除去UDP/IP报头,能够进一步优化在MTC装置102实现的协议栈。使用这些优化,经由BSC 116将来自MTC装置102的应用层消息发送到SGSN 108所要求的带宽更少。
[0025] 响应于识别出包括在单个无线电块中的PFI与支持优化用于MTC传送的协议栈的MTC装置102相关联,SGSN 108将MTC应用层消息映射到GTP-U协议数据单元以便应用层消息被承载在UDP/IP数据报内,该UDP/IP数据报是使用分派给MTC装置102的源PDP地址和分派给MTC服务器130的目的地PDP地址来构造的。PDP地址能够是例如IP地址。SGSN108接着将GTP-U协议数据单元发送到GGSN 110,并且GGSN 110基于对应PDP地址将UDP/IP数据报转发到对应MTC服务器130。
[0026] 通过最大化支持MTC装置的单块分组接入分配的使用实现显著带宽降低。例如,如果MTC消息的有效负荷是7个八位组或更少使得它合适于具有4个八位组的报头的单个SN-PDU/具有6个八位组的报头的单个LLC(链路层控制)PDU内,则MTC装置102发送请求单块分组接入的信道请求消息给BSC 116。在这种情况下未建立上行链路TBF(临时块流),这是因为网络仅准许分派的分组上行链路资源上的单个无线电块期,其中MTC装置102发送承载LLC PDU的RLC(无线电链路控制)数据块。如果允许大于CS-1的GPRS编码方案用于承载应用层消息的RLC数据块,则即使当MTC消息有效负荷大于7个八位组时,MTC装置102仍能够发送请求单块分组接入的信道请求消息。例如,如果允许CS-2编码方案,则能够使用上面所描述的单块分组接入过程发送高达17个八位组长的MTC消息。
[0027] 对于能够使用单块分组接入的情况,能够实现节省发送的支持MTC消息输送的信令块量的大约67%。使用单块分组接入信令,不存在TBF建立。因而,通过执行下面过程将来自MTC装置102的单块分组接入请求传送到对应SGSN 108:EGPRS分组信道请求(RACH)+立即分派(AGCH)+MTC消息(PDCH)。在这种情况下,MTC装置请求单块分组接入并且在没有TBF建立的情况下将分派的PDCH用于发送MTC消息。BSC 116不确认收到包含MTC消息的无线电块。因为丢失上行链路MTC消息的可能,这个用例(use case)可以限于MTC服务器130考虑为“有损”(即丢失容忍)的MTC特征,其可以例如,通过使用MTC装置对MTC服务器信令激活MTC装置102来确定。当预期大量的MTC装置发送相同或类似MTC消息时,这个“有损”属性可以是适当的。
[0028] 在两阶段接入多块分组接入信令的情况下,通过执行下面过程将来自MTC装置102的数据分组传送到对应SGSN 108:EGPRS分组信道请求(RACH)+立即分派(AGCH)+分组资源请求(PDCH)+分组上行链路分派(PACCH)+MTC消息(PDCH)+分组上行链路ACK/NACK(PACCH)+分组控制确认(PDCH)。在一阶段接入多块分组接入信令的情况下,通过执行下面过程将来自MTC装置102的数据分组传送到对应SGSN 108:EGPRS分组信道请求(RACH)+立即分派(AGCH)+MTC消息(PDCH)+分组上行链路ACK/NACK(PACCH)+分组控制确认(PDCH)。在这两者情况下,建立了上行链路TBF并且在使用一个或多个无线电块发送MTC消息之后释放上行链路TBF。如果在例如从MTC装置102发送的MTC消息的80%的情况中单块分组接入是可能的,则与两阶段接入比较,平均信令节省是大约67%*80%=54%。
[0029] 除了上面所描述的用于单块分组接入请求的协议优化以外,能够通过除去在MTC装置102和对应SGSN 108之间的PDP上下文激活,实现进一步带宽降低。大体上给定与MTC装置102相关联的信令负荷关注并且认识到与这些类型的装置相关联的分组数据传送不要求提供给非MTC装置(例如UE 100)的QoS支持的范围,能够实现除去用于这些装置的PDP上下文激活过程。这么做涉及BSC 116标识MTC装置102进行的接入并且因此确定将要应用的对应QoS并且用于不再能够直接地分派PDP地址给MTC装置102的GGSN 110的解决方案。
[0030] 图4示出在无线网络中传送应用层消息而无需在发送MTC装置102和对应SGSN108之间建立PDP上下文的一实施例。MTC装置102生成建立对应于特别协议栈的操作参数的请求,该请求包括将装置102标识为能够使用相对于MTC应用层消息优化的特别协议栈的信息。请求还标识了GGSN 110的接入点名称(APN)和MTC服务器130的地址,MTC装置102中的应用将经由SGSN 108和GGSN 110与该MTC服务器130通信。首先将对于无线电资源的请求发送到决定是否准许请求的BSC 116。如果准许请求,则BSC 116设置MTC装置102和BSC 116之间的无线电资源(例如PDCH)(步骤400)。MTC装置102接着使用无线电资源来向SGSN 108发送建立对应于特别优化的协议栈的操作参数的请求(步骤410)。
作为响应,SGSN 108在SGSN 108和GGSN 110之间建立基于PDP上下文的连通性(步骤
420)。响应于建立对应于特别协议栈的操作参数的请求提供的信息和到GGSN 110的基于PDP上下文的连通性,在SGSN 108使能MTC装置102实现的特别协议栈的使用。这么做允许根据这个优化的协议栈在MTC装置102和SGSN 108之间并且在SGSN 108和GGSN 110之间转发MTC应用层消息而无需必须建立MTC装置102和SGSN 108之间的PDP上下文(步骤430)。
[0031] 通过正确地将装置102标识为MTC装置,能够除去MTC装置102和SGSN 108之间的PDP上下文激活。当MTC装置102首先通电并且试图成为GPRS已附着时,MTC装置102没有P-TMSI并且因此没有网络资源标识符(NRI)。因而能够引入指示接入装置102是MTC装置的随机MTC TLLI,如下面表1中所突出的。BSC 116能够基于随机MTC TLLI将初始NAS消息(GPRS附着请求)路由选择到打算用于服务MTC装置102的默认SGSN 108,其中这个初始NAS消息用来触发对应于特别协议栈的操作参数的建立。接着能够如下使用分派给MTC装置102的P-TMSI。
[0032] 在MTC装置102成为GPRS已附着之后,对应分派的P-TMSI可以用于构造如下面表1中突出的本地MTC TLLI。本地MTC TLLI的使用指示接入装置是MTC装置102,其允许BSC
116将随后的消息(例如路由选择区域更新请求)路由选择到打算用于服务MTC装置102的默认SGSN 108。能够经由通过不允许MTC装置102和遗留类型装置共享公共P-TMSI空间以隔离对MTC装置102可分派的P-TMSI空间,来简化装置管理。这能够通过给MTC装置
102分派具有与如下面表1中突出的本地MTC TLLI相同的4个最高有效位的P-TMSI来完成。分派的P-TMSI的28个最低有效位允许高达2.56亿个独特MTC装置102在对应SGSN
108控制的特定地理区域(例如路由选择区域)内受到支持。例如如果存在允许潜在地多个SGSN 108服务MTC装置102的需要,则仍然能够在分派给MTC装置102的P-TMSI上下文内使用NRI概念。
[0033] 允许NRI字段将P-TMSI标识为属于MTC装置102也是可能的。借助于随机MTC TLLI,完成本地MTC TLLI的引入并且本地MTC TLLI的引入允许仅根据NRI的历史目的使用NRI即不使用NRI来同样标识MTC装置102。对于MTC装置102确定它不再在为它分派了它的当前P-TMSI的相同路由选择区域(RA)中的情况,当发送路由选择区域更新消息时装置102能够恢复回使用随机MTC TLLI。这个消息包括旧P-TMSI以便打算用于服务MTC装置102的新的默认SGSN 108将(如果与先前默认SGSN 108不同)能够确定旧SGSN 108。使用有关什么时候将使用随机MTC TLLI的这个方案能够避免在用于MTC装置102的表1内外来MTC TLLI的引入。
[0034] 表1:包括新的MTC TLLI结构313029282726到0 TLLI的类型
1 1 T T T T 本地TLLI
1 0 T T T T 外来TLLI
0 1 1 1 1 R 随机TLLI
0 1 1 1 0 A 辅助TLLI
0 1 1 0 X X 保留
0 1 0 0 R R 随机MTCTLLI
0 1 0 1 T T 本地MTCTLLI
0 0 0 0 G G 分派的G-RNTI的一部分
0 0 0 1 R R 随机G-RNTI
图5示出MTC装置102在无线网络中传送应用层消息的一实施例。MTC装置102生成应用层消息(步骤500)。如本文先前所描述的,响应于MTC102生成的请求,在MTC装置102和BSC 116之间设置无线电资源(步骤510)。请求包括将MTC装置102标识为能够使用相对于MTC应用层消息优化的特别协议栈的信息。在MTC装置102和BSC 116之间设置无线电资源之后,MTC装置102将应用层消息和分派给MTC装置102的本地MTC TLLI以及与MTC应用层消息相关联的PFI传送到BSC 116(步骤520)。本地MTC TLLI向BSC 116指示MTC装置102能够使用相对于MTC传送优化的协议栈,并且BSC 116将MTC消息中继到负责MTC装置102的SGSN 108。传递MTC消息而无需在BSC 116和MTC装置102之间建立PDP上下文。
[0035] 当MTC装置102不使用遗留PDP上下文建立过程时,装置102不能触发PDP上下文的创建。然而,对将PDP地址(例如IP地址)关联到MTC装置102并且在GGSN 110建立PDP地址/APN对的需要仍然保留着,这是因为从MTC装置102经由SGSN 108发送到特定MTC服务器130的MTC消息需要使用适当APN来路由选择并且指示对应始发MTC装置102。这能够通过在成功GPRS附着之后或正好在发送附着接受消息给MTC装置102之前,SGSN 108触发到GGSN 110的创建PDP上下文过程,来完成。为此,在GPRS附着过程期间通过以下操作,MTC装置102为SGSN 108提供优选的GGSN 110(例如分组数据网络网关)的APN和对应MTC服务器130的地址(例如以FQDN–正式域名的形式) :将这个信息作为新信息元素包括在附着请求消息内。备选地,在附着过程期间SGSN 108能够从(基于订阅的)HLR(归属位置寄存器)132取得这个信息。
[0036] 例如如果在附着过程期间随机MTC TLLI没有传递到SGSN 108,则这些新信息元素在附着请求内的包括能够用于指示对应装置实际上是MTC装置102。SGSN 108接着将APN映射到IP地址(例如使用DNS查询)并且使用遗留SGSN对GGSN过程触发到对应GGSN110的创建PDP上下文过程。也能够通过SGSN 108(例如使用DNS查询)将在附着请求中提供的或由HLR132提供的MTC服务器130的地址映射到IP地址并且当SGSN 108随后接收到MTC消息并且经由PDN网关(例如GGSN 110)将其转发到MTC服务器130时,可以使用该地址。
[0037] 当向GGSN 110发送创建PDP上下文请求时,SGSN 108能够例如使用协议配置选项IE(信息元素)包括对应装置是MTC装置102的指示并且因此允许GGSN 110认识到仅需要单个PDP上下文用于装置并且当为该装置分派PDP地址时考虑该装置是MTC装置102(因此建立PDP地址/APN对用于该装置)。在创建PDP上下文响应中或作为在用户有效负荷内的带内信令的一部分将在创建PDP上下文过程期间GGSN 110分派的PDP地址传达回到SGSN 108。
[0038] 为保证仅当GGSN 110已建立对应PDP地址/APN对时MTC装置102发送MTC消息,GPRS附着过程的成功完成可以取决于创建PDP上下文过程的完成而达到。在一个实施例中,仅当在SGSN 108和GGSN 110之间成功地完成创建PDP上下文过程时,将附着接受消息发送到MTC装置102。
[0039] 在完成附着和创建PDP上下文过程之后,MTC装置102能够接着使用特别优化的协议栈发送并且接收MTC消息。为了发送MTC消息,装置102执行争用接入并且如本文先前所描述的,BSC 116根据要求传送的MTC消息的大小使用单块或多块分组接入分配。
[0040] 接着将和MTC消息一起从MTC装置102传达到BSC 116的较低层别名(例如得自在附着过程期间分派给MTC装置102的P-TMSI的本地MTC TLLI)作为争用接入的结果和承载MTC消息的N-PDU一起从BSC 116中继到SGSN 108。这允许SGSN 108独特地标识哪个MTC装置102发送了应用层消息。如在图2中示出的,SGSN 108作为UDP/IP协议层的端点。就是说,SGSN 108能够在附着过程期间它分配的P-TMSI和在创建PDP上下文过程期间GGSN 110分派的PDP地址之间映射。当SGSN 108从BSC 116接收N-PDU时,SGSN 108考虑对应P-TMSI并且确定P-TMSI是否与MTC装置102相关联。如果是,SGSN 108则将P-TMSI映射到在创建PDP上下文过程期间GGSN 110分派的对应源IP地址(PDP地址)并且将对应MTC服务器130的地址(也在创建PDP上下文过程期间建立的)作为目的地IP地址使用。SGSN 108使用这个信息与为MTC消息分配的UDP端口号和在创建PDP上下文过程期间为MTC装置102建立的TEID(隧道端点标识符)一起,来创建承载在UDP/IP数据报内的MTC消息(N-PDU)的GTP-U PDU,以及例如通过Gn接口将UDP/IP数据报发送到对应GGSN110。就是说,UDP/IP协议层是由SGSN 108插入的。
[0041] 类似地,当SGSN 108接收GTP-U PDU时,SGSN 108使用TEID(GTP报头)、目的地IP地址(IP报头)和UDP端口(UDP报头)来确定GTP-U PDU是否承载对应于MTC装置102的MTC消息。如果是,则SGSN 108从承载在GTP-U PDU内的UDP/IP数据报移除MTC消息并且将MTC消息作为N-PDU中继到对应MTC装置102。就是说,UDP/IP协议层是通过SGSN108移除的。
[0042] 默认UDP端口能够与MTC消息的传送相关联。因此,SGSN 108具有足够的信息来将从BSC 116接收的MTC消息(例如N-PDU)映射到UDP/IP数据报并且在GTP-U PDU内将UDP/IP数据报传送到对应GGSN 110。如在图2中示出的,GGSN 110又将GTP-U PDU的有效负荷(例如MTC消息/UDP/IP数据报)中继到MTC服务器130。这导致了对于在MTC装置102和SGSN 108之间发送的每个MTC消息,节省46至48个八位组的开销,如下所示:IPv6报头的8个八位组(除了源和目的地地址);16个八位组(源IPv6地址);16个八位组(目的地IPv6地址);和6至8个八位组(UDP报头)。
[0043] 已知每当BSC 116为这个类型的装置建立上行链路或下行链路TBF,分配给MTC装置102的P-TMSI能够允许装置被独特地标识为MTC装置102,BSC 116能够接着应用实现特定的、O&M(操作和维护)或其它配置的QoS(服务质量)管理方案用于MTC装置102。这么做潜在地允许BSC 116在P-TMSI块基础上应用QoS,这是因为SGSN 108可以根据为一组MTC装置102使能的一个或多个MTC特征的集合来分派P-TMSI。换句话说,BSC 116的RRM(无线电资源管理)调度器能够管理MTC装置102以便从QoS观点以不同的方式管理不同的MTC装置子组(例如根据它们的P-TMSI值分组在一起)。在一个实施例中,P-TMSI标识的组能够由分派用于所有MTC装置102的一个无线电优先权(即单个QoS)的RRM调度器来管理。备选地,RRM调度器能够在更细的颗粒度上分派无线电优先权,由此不同的无线电优先权能够对应于P-TMSI分派的不同块(例如在P-TMSI分配通过SGSN 108有效地确定并且使用实现特定的方法传达到BSC 116)。
[0044] 对于建立了TBF的上行链路的情况,QoS管理的这个方案要求争用决议是完成的,以便RRM调度器知道需要资源分配的特定MTC装置102的身份(即保证当使用TBF发送MTC消息时应用适当QoS要求RRM知道相关联的MTC装置的独特身份)。例外是当MTC装置102请求单块分组接入(例如信道请求=01110xxx)并且分派的PDCH用于发送MTC消息(即未建立TBF)的时候,如先前本文所描述的。在这种情况下,RRM调度器能够关联用于管理由单块分组接入组成的接入请求的预定义QoS,这是因为RRM调度器必须在不知道请求MTC装置102的特定身份的情况下决定是否分配单个PDCH。
[0045] 还使用了例如“第一”、“第二”等等的术语来描述各个单元、区域、部分等等并且还不打算限制它们。整个描述中相似的术语指代相似的单元。
[0046] 如本文所使用的,术语“具有”、“包含”、“包括”等等是开放式术语,该术语指示所陈述单元或特征的存在,但不排除附加的单元或特征。冠词“一”和“该”打算包括复数以及单数,除非上下文另外清楚地指示。
[0047] 将要理解到,本文所描述的各个实施例的特征可以彼此相结合,除非另外特别地指明。
[0048] 尽管本文已经示出和描述了特定实施例,但是本领域普通技术人员将认识到在不脱离本发明的范围的情况下多种备选和/或等同体实现可以替换所示出和描述的特定实施例。本申请打算覆盖本文所论述的特定实施例的任何修改或变型。因此,打算本发明仅通过权利要求书和它的等同体来限定。
高效检索全球专利

专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。

申请试用

分析报告

专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。

申请试用

QQ群二维码
意见反馈