CN102076028B - 公用承载建立的方法、数据传输方法和核心网络侧设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种公用承载建立的方法，包括：核心网络侧设备为机器类通信组(MTC Group)内的机器到机器间的通信(M2M)终端建立组公用承载资源；在MTC Group内的M2M终端接入演进的分组网(EPC)时，核心网络侧设备为请求接入的M2M终端分配组公用承载资源。本发明还公开了一种数据传输方法，包括：核心网络侧设备为MTC Group内请求接入的M2M终端分配公用承载资源；核心网络侧设备创建并存储MTC Group内各M2M终端的无线接入网络承载通道与组公用承载通道的对应关系，并依据该对应关系执行数据的上下行传输。通过本发明，解决了规模巨大的M2M终端接入到网络时，会占用大量网络资源的问题。

Description

公用承载建立的方法、数据传输方法和核心网络侧设备
技术领域
本发明涉及移动通信中的承载建立技术，尤其涉及一种公用承载建立的方法、数据传输方法和核心网络侧设备。
背景技术
近年来，机器到机器间的通信(M2M，Machine to Machine)业务逐渐开始得到应用，如物流系统、远程抄表、智能家居等应用。M2M服务商使用现有的无线网络，如通用分组无线业务(GPRS，General Packet Radio service)网络、演进分组系统(EPS，Evolved Packet System)网络等，开展M2M业务。由于M2M业务与人与人之间的通信(H2H，Human to Human)业务有明显的差异性，因此需要对现有的网络进行必要的优化，以获得最佳的网络管理与网络通信质量。
第三代合作伙伴计划(3GPP，3rd Generation Partnership Project)现网主要采用GPRS网络实现数据包的传输，随着无线宽带技术的发展，业务层对传输层的带宽、时延等性能要求越来越高。为提高其网络性能，降低网络建设及运营成本，并在与其它无线接入技术，如全球微波互联接入(WiMax，WorldwideInteroperability for Microwave Access)的竞争中取得优势，3GPP开始致力于系统架构演进(SAE，System Architecture Evolution)的研究，目的是使得演进的分组网(EPC，Evolved Packet Core)可提供更高的传输速率、更短的传输延时、优化分组，及支持全球陆地无线接入(UTRAN，Universal Terrestrial RadioAccess)、演进的UTRAN(E-UTRAN)、无线局域网(WLAN，Wireless Local AreaNetwork)及其他非3GPP的接入网络之间的移动性管理。
SAE的架构如图1所示，其中，演进的无线接入网(E-RAN，Evolved RadioAccess Network)中包含的网元有：演进节点B(eNodeB，Evolved NodeB)，用于为用户的接入提供无线资源；分组数据网(PDN，Packet Data Network)用于为用户提供业务的网络；EPC提供了更低的延迟，并允许更多的无线接入系统接入，其包括如下网元：
移动管理实体(MME，Mobility Management Entity)，是控制面功能实体，临时存储用户数据的服务器，负责管理和存储用户设备(UE，User Equipment)的上下文(例如：用户标识、移动性管理状态、用户安全参数等)，为用户分配临时标识，当UE驻扎在该跟踪区域或者该网络时，负责对该UE的用户进行鉴权。
服务网关(S-GW，Serving Gateway)，是一个用户面实体，负责用户面数据路由处理，终结处于空闲(ECM_IDLE)状态的UE的下行数据。管理和存储UE的SAE承载(bearer)上下文，例如：IP承载业务参数和网络内部路由信息等。S-GW是3GPP系统内部用户面的锚点，一个用户在一个时刻只能有一个S-GW。
分组数据网网关(P-GW，PDN Gateway)，是负责UE接入PDN的网关，分配用户IP地址，也是3GPP和非3GPP接入系统的移动性锚点，P-GW的功能还包括策略实施、计费支持。用户在同一时刻能够接入多个P-GW。策略与计费实施功能实体(PCEF，Policy and Charging Enforcement Function)也位于P-GW中。
策略与计费规则功能实体(PCRF，Policy and Charging Rules Function)，负责向PCEF提供策略控制与计费规则。
归属用户服务器(HSS，Home Subscriber Server)，负责永久存储签约用户数据，HSS存储的内容包括UE的国际移动用户识别码(IMSI，InternationalMobile Subscriber Identification)、P-GW的IP地址。
机器类通信服务器(MTC Server，Machine Type Communication Server)，是为M2M应用新增的网元，主要负责对机器类通信设备(MTC UE，MachineType Communication Device)的信息采集和数据存储/处理等工作，并可对MTCUE进行必要的管理。
MTC UE是M2M业务使用的终端，与UE类似，也包括通用集成电路卡(UICC，Universal Integrated Circuit Card)和移动设备(ME，Mobile Equipment)，通常负责收集若干采集器的信息并通过RAN节点接入核心网，并与MTC Server交互数据。
在图1中，MTC UE需要通过SAE网络向MTC Server或其它的MTC UE传输数据信息。SAE网络为此次传输建立S-GW与P-GW之间的GPRS隧道协议(GTP，GPRS Tunneling Protocol)隧道，数据信息通过GTP隧道实现可靠传输。
图2是现有技术中，MTC UE接入到EPS网络，执行网络附着、IP承载建立的过程，包括以下步骤：
步骤201，MTC UE为了接入到SAE网络，向eNodeB发起网络附着请求，在其中携带了IMSI、MTC UE的网络接入能力、请求分配IP的指示等信息。
步骤202，eNodeB为MTC UE选择一个为之服务的MME，并将附着请求转发到该MME，同时将MTC UE的标识等重要信息也携带给该MME。
步骤203，MME向HSS发送鉴权数据请求消息(含IMSI)，HSS首先判断IMSI对应的签约用户数据，如果查找不到任何签约或者IMSI已被列入黑名单，则HSS向MME返回鉴权数据响应并携带合适的错误原因；如果找到IMSI对应的签约用户数据，则HSS向MME返回鉴权数据响应消息(含鉴权向量)。
MME执行鉴权流程以验证终端IMSI的合法性，并执行安全模式流程以启用安全连接。
步骤204，MME向归属网的HSS发送位置更新请求，其中携带MME的标识、MTC UE的标识，用以将MTC UE当前所接入的区域告知HSS。
步骤205，HSS根据MTC UE的标识查找出MTC UE的签约用户数据，并将该签约用户数据发送给MME。签约用户数据中主要包含缺省接入点名称(APN，Access Point Name)、带宽大小等信息。
MME接收到签约用户数据，检查MTC UE是否被允许接入到网络，向HSS返回接收用户响应；若MME发现MTC UE有漫游限制或接入限制等问题，MME将禁止MTC UE附着，并通知HSS。
步骤206，HSS向MME发送确认位置更新响应。
步骤207，MME为MTC UE选择一个S-GW，并向其发送建立默认承载的请求。在该请求中，MME告知S-GW必要的信息有：MTC UE的标识、MME的标识、为MTC UE分配IP地址的指示、缺省带宽信息、P-GW地址等。
步骤208，S-GW向P-GW发送建立默认承载的请求。在该请求中，S-GW告知P-GW必要的信息有：S-GW的地址、缺省带宽信息、为MTC UE分配IP地址的指示等。
步骤209，如有必要，P-GW向PCRF请求为该MTC UE所配置的策略和计费规则、决策信息。
步骤210，P-GW根据PCRF返回的策略和计费决策信息，建立缺省承载，并向S-GW返回承载建立响应。
步骤211，S-GW向MME发送默认承载建立的响应。
步骤212，MME向eNodeB发送附着接受响应，表明MTC UE的附着到网络的请求已被接受，该响应中携带S-GW的地址与隧道端口标识(TEID，TunnelEndpoint Identifier)。
步骤213，eNodeB保存S-GW的地址与TEID，并向MTC UE发送无线承载建立请求，要求MTC UE保存承载建立的重要信息，并开放相应的端口。在无线承载建立请求中，携带了承载网络ID、P-GW的地址、分配给MTC UE的IP地址、带宽信息等。
步骤214，MTC UE向eNodeB发送无线承载建立响应，表明无线承载建立完成。
步骤215，eNodeB通知MME附着过程完成，且在通知消息中携带eNodeB的TEID与eNodeB的地址。
步骤216，MME向S-GW发送更新承载请求，通知为MTC UE服务的eNodeB的TEID和地址，在eNodeB与S-GW之间建立起基于GTP协议的S1接入承载。
步骤217，S-GW向MME发送更新承载响应。
步骤218，如果P-GW不是HSS指定的，则MME向HSS发送位置更新请求，通知给HSS为MTC UE所服务的P-GW的地址信息，HSS更新该信息。
M2M业务是以机器终端智能交互为核心的、网络化的应用与服务。它采用智能机器终端，通过无线网络传输信息，为客户提供的信息化解决方案，用于满足客户对监控、指挥调度、数据采集和测量等方面的信息化需求。
M2M的通信对象为机器对机器，可以是人与机器之间的通信，机器与服务器之间的通信，不同智能终端之间的通信。不同应用的MTC UE具有不同的特性，如电梯等升降机设备具有低移动性、只有分组交换业务(PS only，PacketSwitched only)属性，而监视、警报设备除具有低移动性、PS only外，还具有低数据传输和高可用性等属性。因此需要针对不同应用的MTC UE进行不同的系统优化，可有效的对MTC UE进行管理、监控、付费等。
在现有的GPRS与长期演进(LTE，Long Term Evolution)网络中，从图2的流程中可以看出，现有技术仅针对H2H终端实现附着，建立承载过程，网络需要为每个终端都建立不同的GTP承载来进行数据业务。H2H终端发展趋势是向全业务方向发展，终端可以实现语音通话、上网业务、视频业务等，因此需要占用大量的网络带宽，网络需要针对不同的终端建立不同的承载进行带宽、优先级等服务质量(QoS，Quality of Service)控制。
而对于M2M终端，其业务类型与H2H终端完全不同，经统计，有90％以上的M2M终端以低移动性低数据量业务为主，其占用的带宽与H2H终端相比微乎其微。由于90％以上的M2M终端都是低数据量的属性，可能每天的数据量不超过几百比特，因此按照现有技术，针对每个M2M终端建立承载会占用大量的网络承载资源，同时大量的M2M终端频繁地进行附着、建立承载、注销等操作，对EPC网络而言也占用了大量的信令开销，而SAE网络的高带宽优势完全不能体现。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种公用承载建立的方法、数据传输方法和核心网络侧设备，以解决规模巨大的M2M终端接入到网络时，会占用大量网络资源的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明所提供的一种公用承载建立的方法，该方法包括：
核心网络侧设备为机器类通信组(MTC Group)内的机器到机器间的通信(M2M)终端建立组公用承载资源；
在所述MTC Group内的M2M终端接入演进的分组网(EPC)时，所述核心网络侧设备为请求接入的M2M终端分配所述组公用承载资源。
所述为MTC Group内的M2M终端建立组公用承载资源，具体为：
所述核心网络侧设备上预留MTC Group的组公用承载资源，在所述MTCGroup内的M2M终端首次接入时，所述核心网络侧设备激活所述预留的组公用承载资源；
相应的，所述在MTC Group内的M2M终端接入EPC时，为请求接入的M2M终端分配组公用承载资源，具体为：
所述核心网络侧设备将已激活的所述组公用承载资源指派给所述MTCGroup内请求接入的M2M终端。
所述为MTC Group内的M2M终端建立组公用承载资源，具体为：
所述核心网络侧设备上不预留MTC Group的组公用承载资源，在所述MTCGroup内的M2M终端首次接入时，所述核心网络侧设备创建所述MTC Group的组公用承载资源；
相应的，所述在MTC Group内的M2M终端接入EPC时，为请求接入的M2M终端分配组公用承载资源，具体为：
所述核心网络侧设备将已创建的所述组公用承载资源指派给所述MTCGroup内请求接入的M2M终端。
所述为请求接入的M2M终端分配组公用承载资源，具体为：
所述核心网络侧设备根据M2M终端的接入请求中携带的MTC Group标识，或者根据请求接入的M2M终端的签约数据中是否包含MTC Group属性，识别所述M2M终端是否属于MTC Group；
如果属于，则根据所述MTC Group标识识别对应的组公用承载资源是否已激活或创建，如果已激活或创建，则直接将已激活或创建的组公用承载资源指派给所述M2M终端；如果未激活和创建，则激活或创建与所述MTC Group标识对应的组公用承载资源，并将激活或创建的组公用承载资源指派给所述M2M终端；
如果不属于，则不为所述M2M终端激活或创建组公用承载资源。
本发明还提供了一种数据传输方法，该方法包括：
核心网络侧设备为MTC Group内请求接入的M2M终端分配公用承载资源；
所述核心网络侧设备创建并存储所述MTC Group内各M2M终端的无线接入网络承载通道与组公用承载通道的对应关系，并依据所述对应关系执行数据的上下行传输。
所述对应关系中包括：M2M终端的标识、M2M终端的IP地址、MTC Group标识、无线承载隧道端口标识、公用承载隧道端口标识。
所述依据对应关系执行数据的上下行传输，具体为：
所述MTC Group内M2M终端的上行数据包经无线接入网络承载通道发送到所述核心网络侧设备时，所述核心网络侧设备根据上行数据包中所携带M2M终端的标识或IP地址，查找所述对应关系中对应的公用承载隧道端口标识，并将所述上行数据包转发到对应的公用承载隧道端口；
所述核心网络侧设备接收到发往MTC Group内M2M终端的下行数据包时，根据MTC Group内的IP地址段识别下行数据包所属的MTC Group标识，并将所述下行数据包转发到对应所述MTC Group标识的公用承载隧道端口上；所述核心网络侧设备依据下行数据包中所携带M2M终端的标识或IP地址，查找所述对应关系中对应的无线承载隧道端口标识，并将所述上行数据包转发到对应的无线承载隧道端口。
本发明还提供了一种核心网络侧设备，包括：移动管理实体(MME)、服务网关(S-GW)和分组数据网网关(P-GW)，其中，
所述S-GW和P-GW，用于为MTC Group内的M2M终端建立组公用承载资源；
所述MME，用于接收MTC Group内M2M终端的接入请求，并向S-GW和P-GW请求激活或创建组公用承载资源，若组公用承载资源已建立，则将所述S-GW和P-GW为MTC Group建立的组公用承载资源分配给请求接入的M2M终端。
所述S-GW和P-GW进一步用于，预留MTC Group的组公用承载资源，并在所述MTC Group内的M2M终端首次接入时，激活所述预留的组公用承载资源；还用于将已激活的所述组公用承载资源指派给所述MTC Group内请求接入的任意M2M终端。
所述S-GW和P-GW进一步用于，不预留MTC Group的组公用承载资源，在所述MTC Group内的M2M终端首次接入时，创建所述MTC Group的组公用承载资源；还用于将已创建的所述组公用承载资源指派给所述MTC Group内请求接入的任意M2M终端。
所述MME进一步用于，根据M2M终端的接入请求中携带的MTC Group标识，或者根据请求接入的M2M终端的签约数据中是否包含MTC Group属性，识别所述M2M终端是否属于MTC Group；
如果属于，则根据所述MTC Group标识识别对应的组公用承载资源是否已激活或创建，如果已激活或创建，则直接将已激活或创建的组公用承载资源指派给所述M2M终端；如果未激活和创建，则请求S-GW和P-GW激活或创建与所述MTC Group标识对应的组公用承载资源，并将激活或创建的组公用承载资源指派给所述M2M终端；
如果不属于，则不为所述M2M终端激活或创建组公用承载资源。
所述S-GW进一步用于，创建并存储所述MTC Group内各M2M终端的无线接入网络承载通道与组公用承载通道的对应关系，所述对应关系中包括：M2M终端的标识、M2M终端的IP地址、MTC Group标识、无线承载隧道端口标识、公用承载隧道端口标识。
所述S-GW进一步用于，在接收到所述MTC Group内M2M终端经无线接入网络承载通道发送的上行数据包时，根据上行数据包中所携带M2M终端的标识或IP地址，查找所述对应关系中对应的公用承载隧道端口标识，并将所述上行数据包转发到对应的公用承载隧道端口。
所述P-GW进一步用于，在接收到发往MTC Group内M2M终端的下行数据包时，根据MTC Group内的IP地址段识别下行数据包所属的MTC Group标识，并将所述下行数据包转发到对应所述MTC Group标识的公用承载隧道端口上；
相应的，所述S-GW进一步用于，在接收到来自所述P-GW的下行数据包时，依据下行数据包中所携带M2M终端的标识或IP地址，查找所述对应关系中对应的无线承载隧道端口标识，并将所述上行数据包转发到对应的无线承载隧道端口。
本发明所提供的一种公用承载建立的方法、数据传输方法和核心网络侧设备，在签约时根据同地域或同属一个用户等原则，将数量巨大但数据量低的M2M终端划为多个MTC Group，网络为每个MTC Group建立组内设备共用的公用承载，这样既节省了网络资源，减少不必要的频繁创建、注销承载的开销；而且多个设备共享资源，还有效防止了EPS高带宽承载的低效性，保证了网络资源的合理分配与公用承载的使用效率。
附图说明
图1为现有技术中EPS网络系统的架构示意图；
图2为现有技术中MTC UE附着到EPS网络的流程图；
图3为本发明一种公用承载建立的方法流程图；
图4为本发明实施例一中MTC UE附着到EPS网络的流程图；
图5为本发明实施例二中MTC UE附着到EPS网络的流程图；
图6为本发明实施例三中MTC UE附着到EPS网络的流程图；
图7为本发明实施例四中MTC UE附着到EPS网络的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。
本发明为解决数量巨大的M2M终端接入到网络时，占用大量网络资源的问题，对M2M终端接入网络按MTC组(MTC Group)进行优化。一种基于MTC Group优化的公用承载建立的方法，如图3所示，主要包括以下步骤：
步骤301，核心网络侧设备为MTC Group内的M2M终端建立组公用承载资源。
步骤302，在MTC Group内的M2M终端接入EPC时，核心网络侧设备为请求接入的M2M终端分配组公用承载资源。
组公用承载资源的具体建立和分配方式，可以有以下两种：
第一种方式：预先按MTC Group在网络的相关网元中预留组公用承载资源，当MTC Group内的M2M终端首次接入到网络时，激活网络预留的组公用承载资源；当MTC Group内有后续M2M终端接入到网络时，在附着流程中将已经激活的组公用承载资源指派给MTC Group内所述接入的M2M终端，使MTC Group内的设备接入后可共享组公用承载资源以实现M2M业务。例如：一个MTC Group内有四个M2M终端A、B、C、D，如果该MTC Group内首次接入到网络的M2M终端为终端A，那么在终端A接入时，激活网络为该MTC Group预留的组公用承载资源，并将激活的公用承载资源分配给终端A；当后续有终端B接入到网络时，在终端B的附着流程中将已经激活的公用承载资源直接指派给终端B即可；同样的，当后续有终端C或D接入到网络时，在终端C或D的附着流程中将已经激活的公用承载资源直接指派给终端C或D即可。
第二种方式：预先不在网络的相关网元中预留MTC Group内的组公用承载资源，当MTC Group内的M2M终端首次接入到网络时，核心网络侧设备为该MTC Group创建组公用承载资源；当MTC Group内有后续M2M终端接入到网络时，在附着流程中将已建立的组公用承载资源指派给MTC Group内所述接入的M2M终端，使MTC Group内的设备接入后可共享组公用承载资源以实现M2M业务。例如：一个MTC Group内有四个M2M终端A、B、C、D，如果该MTC Group内首次接入到网络的M2M终端为终端A，那么在终端A接入时，核心网络侧设备为该MTC Group创建组公用承载资源，并将创建的组公用承载资源分配给终端A；当后续有终端B接入到网络时，在终端B的附着流程中将已建立的公用承载资源直接指派给终端B即可；同样的，当后续有终端C或D接入到网络时，在终端C或D的附着流程中将已建立的公用承载资源直接指派给终端C或D即可。
较佳的，核心网络侧设备接收到M2M终端的接入请求时，根据M2M终端的接入请求中携带的MTC Group标识，或者根据请求接入的M2M终端的签约数据中是否包含MTC Group属性，来识别M2M终端是否属于MTC Group；
如果属于，则根据MTC Group标识识别对应的组公用承载资源是否激活或创建，如果已经激活或创建，则直接将已经激活或创建的组公用承载资源指派给M2M终端；如果未激活和创建，则激活或创建与MTC Group标识对应的组公用承载资源，并指派给M2M终端；
如果不属于，则无需为M2M终端激活或创建组公用承载资源。
需要指出的是，上述两种方式都是在EPC的核心网络侧为MTC Group建立公用的承载通道，但在无线接入技术(RAT，Radio Access Technology)无线网络侧，还需要为每个M2M终端单独建立终端到eNodeB的无线承载通道，以及eNodeB到S-GW的接入承载通道，该无线承载通道和接入承载通道可以统称为无线接入网络承载通道。因此，需要在S-GW创建并保存MTC Group内各M2M终端的无线接入网络承载通道与组公用承载通道的对应关系，对应关系中可包含M2M终端的标识(ID)、M2M终端的IP地址、MTC Group标识、无线承载隧道端口标识、公用承载隧道端口标识等信息。MTC Group内各M2M终端的上行数据包经无线接入网络承载通道发给S-GW时，S-GW根据上述对应关系，通过数据包中的M2M终端的ID或IP地址，为该上行数据包找到对应的网络侧公用承载通道，并将上行数据包转发到公用承载隧道端口。MTC Group内各M2M终端的下行数据包发给P-GW时，P-GW可以通过MTC Group内IP地址段识别下行数据包属于MTC Group内设备，于是将该下行数据包转发到所对应的MTC Group的公用承载隧道端口上；下行数据包到S-GW时，S-GW根据M2M终端的ID或M2M终端的IP地址、设备的无线接入网络承载通道与公用承载通道的对应关系，将下行数据包转发到对应的无线承载隧道端口。
下面再结合具体实施例对上述公用承载建立的方法进一步详细阐述。
本发明的实施例一如图4所示，网络为已签约的MTC Group在相关网元中预留组公用承载资源，当MTC Group内M2M终端首次接入到网络时，网络激活MTC Group的组公用承载资源，完成组内共享的公用承载的建立。另外，在S-GW中需要创建并保存MTC Group内各M2M终端的无线接入网络承载通道与核心网络侧组内公用承载通道的对应关系。该实施例的具体流程如下：
步骤401，M2M终端(即图4中所示的MTC UE)在签约时签约了MTCGroup标识(即MTC Group ID)，MTC Group可以根据同属一个行业用户，或同属一个区域等原则签署。
在EPC网络中签约了多个MTC Group，EPC网络根据网络管理配置服务器等配置工具，在S-GW与P-GW上为各MTC Group预留以MTC Group为单位的公用承载资源，如隧道流量模板(TFT，Tunnel Flow Template)端口、S-GW地址与TEID、P-GW地址与TEID、组QoS规则等资源。
步骤402，属于MTC Group的MTC UE首次接入到EPS网络时，向eNodeB发起网络附着请求，该请求中携带了IMSI、MTC Group ID、MTC UE的网络接入能力、请求分配IP的指示等信息。
需要指出的是，MTC UE的IP地址可以静态配置，也可以通过域名系统(DNS，Domain Name System)服务器获取到动态分配的IP地址。MTC GroupID用以指示该MTC UE属于此ID标识的MTC Group。
步骤403，eNodeB为MTC UE选择一个为之服务的MME，并将附着请求转发到该MME，同时将MTC UE的标识、MTC Group ID等重要信息也携带给该MME。
步骤404，MME执行鉴权流程，然后向归属网的HSS发送位置更新请求，其中携带MME的标识、MTC UE的标识。
HSS根据MTC UE的标识查找出MTC UE的签约用户数据并发送给MME。签约用户数据中主要包含缺省APN、带宽大小等信息；还包含MTC Group ID，用以指示该MTC UE属于哪一个Group。
步骤405，MME接收到签约用户数据，检查MTC UE是否被允许接入到网络，若MME发现MTC UE有漫游限制或接入限制等问题，MME将禁止MTCUE附着，并通知HSS。
若MTC UE没有接入等限制，MME根据MTC UE在附着消息中携带的MTC Group ID，或根据在签约用户数据中的MTC Group ID，查找该MTC GroupID对应的组公用承载是否已激活。若是MTC Group内终端首次接入，组公用承载没有激活，则MME向S-GW发送MTC Group的组公用承载激活请求，其中携带MTC Group ID、分配的组公用承载ID(MTC Group LID)等信息。
步骤406，S-GW收到MTC Group的组公用承载激活请求后，如果发现MTC Group的组公用承载已被激活，则直接跳到步骤407；如果MTC Group的组公用承载没有激活，则激活为MTC Group ID预留的S-GW的TEID端口，配置P-GW侧对应的TEID端口，并将激活组公用承载请求发给P-GW，其中携带MTC Group ID、MTC Group LID等信息。P-GW激活为MTC Group ID预留的TFT端口及TEID端口，并配置S-GW侧对应的TEID端口，分配组QoS，并通知给S-GW已激活预留的组公用承载资源，此时核心网络侧为MTC GroupID预留的公用承载通道已激活。
步骤407，公用承载激活后，S-GW向MME发送激活公用承载响应给MME，其中携带MTC Group LID、P-GW的地址、S-GW的地址、S-GW TEID等信息，指示组公用承载已激活。
步骤408，MME关联MTC Group ID、MTC Group LID、S-GW的地址、S-GW TEID的对应关系，并向eNodeB发送附着接受消息，表明MTC UE的附着到网络的请求已被接受；该消息中携带MTC Group LID、P-GW的地址、S-GW的地址、S-GW TEID等信息。
步骤409，eNodeB向MTC UE发送无线承载建立请求，MTC UE保存承载建立的QoS等相关信息，并开放相应的TFT端口。在该请求中携带有：无线承载ID、P-GW地址、带宽信息等。
MTC UE向eNodeB发送无线承载建立完成消息，MTC UE与eNodeB已建立无线承载通道，并采用无线承载ID进行标识。
步骤410，eNodeB向MME发送附着完成消息，其中携带eNodeB TEID、eNodeB地址等信息，通知MME附着过程完成。
步骤411，MME向S-GW发送更新承载请求，其中携带MTC UE的标识、MTC Group LID，并通知S-GW为MTC UE服务的eNodeB的TEID、eNodeB的地址等信息。
步骤412，S-GW根据MTC Group LID识别是更新组公用承载的上下行地址与端口，则保存MTC UE的标识/MTC UE的IP地址、MTC Group LID、eNodeBTEID、S-GW TEID的对应关系，当MTC UE发送或接收上下行数据包时可以根据MTC UE的标识或MTC UE的IP地址识别，根据上述对应关系将数据包转发到相应的端口。
步骤413，S-GW向MME发送更新承载响应，表明eNodeB到S-GW的GTP隧道(S1用户面接入承载)已建立成功，MTC UE可以通过S-GW发送或接收上下文数据包。
本发明的实施例二如图5所示，网络已为MTC Group激活预留的组公用承载资源，建立MTC Group的组公用承载，当MTC Group内其它M2M终端接入到网络时，网络直接将已建立的组公用承载指派给发起附着申请的M2M终端。另外，在S-GW中需要创建并保存MTC Group内各个接入的M2M终端的无线接入网络承载通道与核心网络侧组内公用承载通道的对应关系。该实施例的具体流程如下：
步骤501，MTC Group中的M2M终端首次接入时，MME向S-GW请求激活公用承载，S-GW/P-GW为MTC Group激活TFT端口、S-GW地址与TEID、P-GW地址与TEID、组QoS规则等资源，MTC Group预留的公用承载资源被激活，S-GW与P-GW之间由MTC Group LID标识的组公用承载可以为MTCGroup内设备所共用。
步骤502，属于该MTC Group的其它MTC UE接入到EPS网络时，向eNodeB发起网络附着请求，在其中携带了IMSI、MTC Group ID、MTC UE的网络接入能力等信息。
需要指出的是，MTC UE的IP地址可以静态配置，也可以通过DNS服务器获取到动态分配的IP地址。MTC Group ID指示MTC UE属于该ID标识的MTC Group。
步骤503，eNodeB将附着请求转发到该MME，同时将MTC UE的标识、MTC Group ID等重要信息也携带给该MME。
步骤504，MME执行鉴权流程，然后向归属网的HSS发送位置更新请求，其中携带MME的标识、MTC UE的标识。HSS根据MTC UE的标识查找出MTC UE的签约用户数据并发送给MME。签约用户数据中主要包含APN、带宽大小等信息，还包含MTC Group ID。
步骤505，MME接收到用户签约用户数据，检查MTC UE是否被允许接入到网络，若MME发现MTC UE有漫游限制或接入限制等问题，MME将禁止MTC UE附着，并通知HSS。
若MTC UE没有接入等限制，MME根据MTC UE在附着消息中携带的MTC Group ID，或根据在签约用户数据中的MTC Group ID，查找MTC Group ID对应的组公用承载是否已激活。若组公用承载已激活，MME从MTC Group的关联数据中找到MTC Group LID、P-GW的地址、S-GW的地址、S-GW TEID，并向eNodeB发送附着接受消息，表明MTC UE的附着到网络的请求已被接受。
后续步骤506～510的操作与图4所示实施例一中步骤409～413的操作相同，此处不再赘述。
本发明的实施例三如图6所示，MTC Group的组公用承载需要在MTCGroup中的M2M终端首次接入时创建。另外，在S-GW中需要创建并保存MTCGroup内各个接入的M2M终端的无线接入网络承载通道与核心网络侧的组公用承载通道的对应关系。该实施例的具体流程如下：
步骤601，属于MTC Group的MTC UE首次接入到EPS网络时，向eNodeB发起网络附着请求，在其中携带了IMSI、MTC Group ID、MTC UE的网络接入能力、请求分配IP的指示等信息。
需要指出的是，MTC UE的IP地址可以静态配置，也可以通过DNS服务器获取到动态分配的IP地址。
步骤602，eNodeB为MTC UE选择一个为之服务的MME，并将附着请求转发到该MME，同时将MTC UE的标识、MTC Group ID等重要信息也携带给该MME。
步骤603，MME执行鉴权流程，然后向归属网的HSS发送位置更新请求，其中携带MME的标识、MTC UE的标识。HSS根据MTC UE的标识查找出MTC UE的签约用户数据并发送给MME。签约用户数据中主要包含APN、带宽大小等信息，还包含MTC Group ID。
MME接收到用户签约数据，检查MTC UE是否被允许接入到网络，若MME发现MTC UE有漫游限制或接入限制等问题，MME将禁止MTC UE附着，并通知HSS。
步骤604，若MTC UE没有接入等限制，MME根据MTC UE在附着消息中携带的MTC Group ID，或根据在签约数据中的MTC Group ID，查找MTCGroup ID对应的组公用承载是否已创建。若是MTC Group内终端首次接入，组公用承载没有创建，则MME向S-GW发送创建组公用承载请求，该请求中携带MTC UE的标识、MTC Group ID、MTC Group LID、P-GW地址等信息。
步骤605，S-GW收到组公用承载创建请求后，如果发现组公用承载已被创建，则直接跳到步骤608向MME发送创建组公用承载响应消息；如果组公用承载未被创建，则S-GW为组公用承载创建一个新的入口，然后向P-GW发送创建MTC Group的组公用承载请求。在该请求中，S-GW告知P-GW的必要信息有：MTC Group LID、S-GW的地址与TEID、缺省带宽信息等。
步骤606，如有必要，P-GW向PCRF请求为该MTC Group所配置的QoS策略和计费规则，PCRF将MTC Group对应的PCC规则下发给P-GW。
步骤607，P-GW根据PCRF返回的策略和计费决策信息，为此MTC Group建立组公用承载，并向S-GW返回组公用承载建立响应，该响应中携带MTCGroup公用承载标识、P-GW的地址与TEID信息。
步骤608，S-GW更新并保存与MTC Group标识对应的MTC Group LID、P-GW的地址与TEID等信息，S-GW到P-GW的GTP公用隧道建立成功。组公用承载创建后，S-GW向MME发送创建组公用承载响应给MME，该响应中携带MTC Group LID、P-GW的地址、S-GW的地址、S-GW TEID等信息，指示公用承载已创建。
后续步骤609～614的操作与图4所示实施例一中步骤408～413的操作相同，此处不再赘述。
本发明的实施例四如图7所示，网络已为MTC Group创建组公用承载资源，建立了MTC Group的组公用承载；当MTC Group其它M2M终端接入到网络时，网络直接将已建立的组公用承载指派给发起附着申请的M2M终端。另外，在S-GW中需要创建并保存MTC Group内各M2M终端的无线接入网络承载通道与核心网络侧的组内公用承载通道的对应关系。该实施例的具体流程如下：
步骤701，MTC Group中的M2M终端首次接入时，MME请求创建MTCGroup的组公用承载，S-GW/P-GW收到组公用承载创建请求后，为MTC Group分配了TFT端口、S-GW地址与TEID、P-GW地址与TEID等资源，成功创建了S-GW与P-GW之间由MTC Group LID标识的组公用承载。
步骤702，属于MTC Group的其它MTC UE接入到EPS网络时，向eNodeB发起网络附着请求，在其中携带了IMSI、MTC Group ID、MTC UE的网络接入能力等信息。
需要指出的是，MTC UE的IP地址可以静态配置，也可以通过DNS服务器获取到动态分配的IP地址。
步骤703，eNodeB将附着请求转发到该MME，同时将MTC UE的标识、MTC Group ID等重要信息也携带给该MME。
步骤704，MME执行鉴权流程，然后向归属网的HSS发送位置更新请求，其中携带MME的标识、MTC UE的标识。HSS根据MTC UE的标识查找出MTC UE的签约用户数据并发送给MME。签约用户数据中主要包含APN、带宽大小等信息，还包含MTC Group ID。
步骤705，MME接收到用户签约数据，检查MTC UE是否被允许接入到网络，若MME发现MTC UE有漫游限制或接入限制等问题，MME将禁止MTCUE附着，并通知HSS。
若MTC UE没有接入等限制，MME根据MTC UE在附着消息中携带的MTC Group ID，或根据在签约用户数据中的MTC Group ID，查找MTC Group ID对应的组公用承载是否已创建。若组公用承载已创建，MME从MTC Group的关联数据中找到MTC Group LID、P-GW的地址、S-GW的地址、S-GW TEID，并向eNodeB发送附着接受消息，表明MTC UE的附着到网络的请求已被接受。
步骤706，eNodeB向MTC UE发送无线承载建立请求，MTC UE保存承载建立的QoS等相关信息，并开放相应的TFT端口。在该无线承载建立请求中携带有：无线承载ID、P-GW地址、带宽信息等。
MTC UE向eNodeB发送无线承载建立完成消息，MTC UE与eNodeB已建立无线承载通道，采用无线承载ID进行标识。
步骤707，eNodeB向MME发送附着完成消息，消息中携带eNodeB TEID、eNodeB地址等信息，通知MME附着过程完成。
步骤708，MME向S-GW发送更新承载请求，其中携带MTC UE的标识、MTC Group LID，并通知S-GW为MTC UE服务的eNodeB的TEID、eNodeB的地址等信息。
步骤709，S-GW根据MTC Group LID识别是更新组公用承载的上下行地址与端口，则保存MTC UE的标识/MTC UE的IP地址、MTC Group LID、eNodeBTEID、S-GW TEID的对应关系，当MTC UE发送或接收上下行数据包时可以根据MTC UE的标识或MTC UE的IP地址识别，根据上述对应关系将数据包转发到相应的端口。
步骤710，S-GW向MME发送更新承载响应，表明eNodeB到S-GW的GTP隧道(S1用户面接入承载)已建立成功，MTC UE可以通过S-GW发送或接收上下文数据包。
本发明中用以实现上述公用承载建立的方法，以及数据传输方法的核心网络侧设备由：MME、S-GW和P-GW组成，其中，S-GW和P-GW，用于为MTCGroup内的M2M终端建立组公用承载资源；MME，用于接收MTC Group内M2M终端的接入请求，并向S-GW和P-GW请求激活或创建组公用承载，若组公用承载已建立，则将S-GW和P-GW为MTC Group建立的组公用承载资源分配给请求接入的M2M终端。
较佳的，S-GW和P-GW进一步用于，预留MTC Group的组公用承载资源，并在MTC Group内的M2M终端首次接入时，激活预留的组公用承载资源；还用于将已激活的组公用承载资源指派给MTC Group内请求接入的任意M2M终端。或者，S-GW和P-GW不预留MTC Group的组公用承载资源，在MTC Group内的M2M终端首次接入时，创建MTC Group的组公用承载资源；还用于将已创建的组公用承载资源指派给MTC Group内请求接入的任意M2M终端。
较佳的，MME进一步用于，根据M2M终端的接入请求中携带的MTCGroup标识，或者根据请求接入的M2M终端的签约数据中是否包含MTC Group属性，识别M2M终端是否属于MTC Group；如果属于，则根据MTC Group标识识别对应的组公用承载资源是否激活或创建，如果已经激活或创建，则直接将激活或创建的组公用承载资源指派给M2M终端；如果未激活和创建，则请求S-GW和P-GW激活或创建与MTC Group标识对应的组公用承载资源，并指派给M2M终端；如果不属于，则无需为M2M终端激活或创建组公用承载资源。
较佳的，S-GW进一步用于，创建并存储MTC Group内各M2M终端的无线接入网络承载通道与组公用承载通道的对应关系，该对应关系中包括：M2M终端的标识、M2M终端的IP地址、MTC Group标识、无线承载隧道端口标识、公用承载隧道端口标识。
S-GW在接收到MTC Group内M2M终端经无线接入网络承载通道发送的上行数据包时，根据上行数据包中所携带M2M终端的标识或IP地址，查找对应关系中对应的公用承载隧道端口标识，并将上行数据包转发到对应的公用承载隧道端口。
P-GW在接收到发往MTC Group内M2M终端的下行数据包时，根据MTCGroup内的IP地址段识别下行数据包所属的MTC Group标识，并将下行数据包转发到对应MTC Group标识的公用承载隧道端口上；相应的，S-GW在接收到来自P-GW的下行数据包时，依据下行数据包中所携带M2M终端的标识或IP地址，查找对应关系中对应的无线承载隧道端口标识，并将上行数据包转发到对应的无线承载隧道端口。
综上所述，本发明在签约时根据同地域或同属一个用户，将数量巨大但数据量低的M2M终端划为多个MTC Group，网络为每个MTC Group建立组内设备共用的公用承载，这样既节省了网络资源，减少不必要的频繁创建、注销承载的开销；而且多个设备共享资源，还有效防止了EPS高带宽承载的低效性，保证了网络资源的合理分配与公用承载的使用效率。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种公用承载建立的方法，其特征在于，该方法包括：
核心网络侧设备为机器类通信组MTC Group内的机器到机器间的通信M2M终端建立组公用承载资源；
在所述MTC Group内的M2M终端接入演进的分组网EPC时，所述核心网络侧设备为请求接入的M2M终端分配所述组公用承载资源；
所述核心网络侧设备为请求接入的M2M终端分配所述组公用承载资源，具体为：
所述核心网络侧设备根据M2M终端的接入请求中携带的MTC Group标识，或者根据请求接入的M2M终端的签约数据中是否包含MTC Group属性，识别所述M2M终端是否属于MTC Group；
如果属于，则根据所述MTC Group标识识别对应的组公用承载资源是否已激活或创建，如果已激活或创建，则直接将已激活或创建的组公用承载资源指派给所述M2M终端；如果未激活和创建，则激活或创建与所述MTC Group标识对应的组公用承载资源，并将激活或创建的组公用承载资源指派给所述M2M终端；
如果不属于，则不为所述M2M终端激活或创建组公用承载资源。
2.根据权利要求1所述公用承载建立的方法，其特征在于，所述为MTCGroup内的M2M终端建立组公用承载资源，具体为：
所述核心网络侧设备上预留MTC Group的组公用承载资源，在所述MTCGroup内的M2M终端首次接入时，所述核心网络侧设备激活所述预留的组公用承载资源；
相应的，所述在MTC Group内的M2M终端接入EPC时，为请求接入的M2M终端分配组公用承载资源，具体为：
所述核心网络侧设备将已激活的所述组公用承载资源指派给所述MTCGroup内请求接入的M2M终端。
3.根据权利要求1所述公用承载建立的方法，其特征在于，所述为MTCGroup内的M2M终端建立组公用承载资源，具体为：
所述核心网络侧设备上不预留MTC Group的组公用承载资源，在所述MTCGroup内的M2M终端首次接入时，所述核心网络侧设备创建所述MTC Group的组公用承载资源；
相应的，所述在MTC Group内的M2M终端接入EPC时，为请求接入的M2M终端分配组公用承载资源，具体为：
所述核心网络侧设备将已创建的所述组公用承载资源指派给所述MTCGroup内请求接入的M2M终端。
4.一种数据传输方法，其特征在于，该方法包括：
核心网络侧设备为MTC Group内请求接入的M2M终端分配公用承载资源；
所述核心网络侧设备创建并存储所述MTC Group内各M2M终端的无线接入网络承载通道与组公用承载通道的对应关系，并依据所述对应关系执行数据的上下行传输；
所述依据所述对应关系执行数据的上下行传输，具体为：
所述MTC Group内M2M终端的上行数据包经无线接入网络承载通道发送到所述核心网络侧设备时，所述核心网络侧设备根据上行数据包中所携带M2M终端的标识或IP地址，查找所述对应关系中对应的公用承载隧道端口标识，并将所述上行数据包转发到对应的公用承载隧道端口；
所述核心网络侧设备接收到发往MTC Group内M2M终端的下行数据包时，根据MTC Group内的IP地址段识别下行数据包所属的MTC Group标识，并将所述下行数据包转发到对应所述MTC Group标识的公用承载隧道端口上；所述核心网络侧设备依据下行数据包中所携带M2M终端的标识或IP地址，查找所述对应关系中对应的无线承载隧道端口标识，并将所述下行数据包转发到对应的无线承载隧道端口。
5.根据权利要求4所述数据传输方法，其特征在于，所述对应关系中包括：M2M终端的标识、M2M终端的IP地址、MTC Group标识、无线承载隧道端口标识、公用承载隧道端口标识。
6.一种核心网络侧设备，其特征在于，包括：移动管理实体MME、服务网关S-GW和分组数据网网关P-GW，其中，
所述S-GW和P-GW，用于为MTC Group内的M2M终端建立组公用承载资源；
所述MME，用于接收MTC Group内M2M终端的接入请求，并向S-GW和P-GW请求激活或创建组公用承载资源，若组公用承载资源已建立，则将所述S-GW和P-GW为MTC Group建立的组公用承载资源分配给请求接入的M2M终端；
所述MME进一步用于，根据M2M终端的接入请求中携带的MTC Group标识，或者根据请求接入的M2M终端的签约数据中是否包含MTC Group属性，识别所述M2M终端是否属于MTC Group；
如果属于，则根据所述MTC Group标识识别对应的组公用承载资源是否已激活或创建，如果已激活或创建，则直接将已激活或创建的组公用承载资源指派给所述M2M终端；如果未激活和创建，则请求S-GW和P-GW激活或创建与所述MTC Group标识对应的组公用承载资源，并将激活或创建的组公用承载资源指派给所述M2M终端；
如果不属于，则不为所述M2M终端激活或创建组公用承载资源。
7.根据权利要求6所述核心网络侧设备，其特征在于，所述S-GW和P-GW进一步用于，预留MTC Group的组公用承载资源，并在所述MTC Group内的M2M终端首次接入时，激活所述预留的组公用承载资源；还用于将已激活的所述组公用承载资源指派给所述MTC Group内请求接入的任意M2M终端。
8.根据权利要求6所述核心网络侧设备，其特征在于，所述S-GW和P-GW进一步用于，不预留MTC Group的组公用承载资源，在所述MTC Group内的M2M终端首次接入时，创建所述MTC Group的组公用承载资源；还用于将已创建的所述组公用承载资源指派给所述MTC Group内请求接入的任意M2M终端。
9.根据权利要求6、或7、或8所述核心网络侧设备，其特征在于，所述S-GW进一步用于，创建并存储所述MTC Group内各M2M终端的无线接入网络承载通道与组公用承载通道的对应关系，所述对应关系中包括：M2M终端的标识、M2M终端的IP地址、MTC Group标识、无线承载隧道端口标识、公用承载隧道端口标识。
10.根据权利要求9所述核心网络侧设备，其特征在于，所述S-GW进一步用于，在接收到所述MTC Group内M2M终端经无线接入网络承载通道发送的上行数据包时，根据上行数据包中所携带M2M终端的标识或IP地址，查找所述对应关系中对应的公用承载隧道端口标识，并将所述上行数据包转发到对应的公用承载隧道端口。
11.根据权利要求9所述核心网络侧设备，其特征在于，所述P-GW进一步用于，在接收到发往MTC Group内M2M终端的下行数据包时，根据MTCGroup内的IP地址段识别下行数据包所属的MTC Group标识，并将所述下行数据包转发到对应所述MTC Group标识的公用承载隧道端口上；
相应的，所述S-GW进一步用于，在接收到来自所述P-GW的下行数据包时，依据下行数据包中所携带M2M终端的标识或IP地址，查找所述对应关系中对应的无线承载隧道端口标识，并将下行数据包转发到对应的无线承载隧道端口。
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