CN102118700A - 机器类通信消息传输方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机器类通信消息传输方法及系统，该方法包括：MTC终端与预定网元之间通过信令路径传输MTC消息，其中，预定网元包括：移动管理单元MME、通用分组无线业务服务支持节点SGSN、移动业务交换中心MSC、短信中心或互联实体IWK；预定网元与MTC服务器之间进行MTC消息的传输。本发明实现了不依赖于IP连接通道进行MTC UE和MTC Server之间的数据传输，且能广泛适用于多种网络场景。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种机器类通信(Machine Type Communication，简称为MTC)消息传输方法及系统。
背景技术
随着移动网络服务和自动化控制技术的发展，出现了一种机器类通信方式，也称机器对机器(Machine To Machine，简称为M2M)的通信方式，在该通信方式中，通信的双方为机器设备。
狭义的M2M定义是机器到机器的通信，但从广义上说M2M包括以机器终端智能交互为核心的、网络化的应用与服务。M2M基于智能机器终端、以多种通信方式为接入手段，可以为客户提供信息化解决方案，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可以应用于行业应用(例如，交通监控、告警系统、海上救援、自动售货机、开车付费等)、家庭应用(例如，自动抄表、温度控制等)及个人应用(例如，生命检测、远端诊断等)等。
M2M的通信对象为机器，通信行为是自动化控制的，即，通信的发起、终止、及通信过程中的一些准入和限制的控制，均是自动化的行为。这种行为，依赖于M2M通信中对机器(即，M2M通信中的终端)行为的约束和控制，M2M通信中的终端的行为受业务签约数据约束，网络根据业务签约数据对M2M通信中的终端进行管理。
机器类通信中最典型的通信方式为终端和应用服务器之间的通信，该终端被称为MTC终端(MTC User Equipment，简称为MTCUE)，应用服务器被称为MTC服务器(MTC Server)。
在2G/3G/LTE接入下，M2M通信主要以分组(Packet Service，简称为PS)网络作为底层承载网络，实现MTC终端和MTC服务器之间的业务层通信。图1是根据相关技术的M2M通信实体接入到演进的分组系统(Evolved Packet System，简称为EPS)的架构示意图。如图1所示，底层承载网络包括：演进的通用移动通信系统陆地无线接入网(Evolved Universal Terrestrial Radio AccessNetwork，简称为E-UTRAN)、移动管理实体(Mobility ManagementEntity，简称为MME)、服务网关(Serving Gateway，简称为S-GW，或SGW)、分组数据网络网关(Packet Data Network Gateway，简称为PDN GW，或P-GW，或PGW)、归属用户服务器(Home SubscriberServer，简称为HSS)、策略和计费规则功能实体(Policy and ChargingRules Function，简称为PCRF)。其中，E-UTRAN的主要网元是演进型基站(Evolved NodeB，简称为eNodeB)。
在图1中，MME负责移动性管理、非接入层信令的处理、以及用户移动管理中上下文的管理等控制面的相关工作；S-GW是与E-UTRAN相连的接入网关设备，负责在E-UTRAN和P-GW之间转发数据，以及对寻呼等待数据进行缓存；P-GW则是EPS与分组数据网络(Packet Data Network，简称为PDN)的边界网关，负责PDN的接入及在EPS与PDN间转发数据等功能；PCRF是策略和计费规则功能实体，它通过接收接口Rx和运营商网络协议(InternetProtocol，简称为IP)业务网络相连，获取业务信息，此外，它还可以通过Gx接口与网络中的网关设备相连，负责发起IP承载的建立，保证业务数据的服务质量(Quality of Service，简称为QoS)，并进行计费控制。HSS用于提供用户的签约数据的管理，和用户接入到网络中的重要的上下文信息的管理。
在图1中，MTC UE通过E-UTRAN(eNodeB)接入到EPS网络中，在被分配IP地址后，MTC UE与MTC Server之间可以建立起IP通道，从而实现与MTC Server之间的上层业务通信。MTC UE与MTC Server之间所建立的IP通道为一条逻辑上的IP通道，其物理路径经过：eNodeB、S-GW、P-GW。
目前，实现M2M通信的一种方式是在MTC UE与MTC Server之间的IP通道上建立一个业务层接口协议，通过该业务层接口协议，MTC UE和MTC Server交互业务数据，同时，MTC Server也通过该业务层协议实现对MTC UE的控制。
图2描述了通过以上方式实现M2M通信的流程，如图2所示，在该方式中MTC UE通过PS网络接入，实现和MTC Server建立通信连接主要包括以下步骤：
S201，MTC UE向MME发起附着请求；
S202，MME接收上述附着请求，向HSS发送位置更新请求，在该步骤中，HSS向MME下载MTC UE的签约数据，其中包含用于M2M接入控制的签约数据部分；
S203，MME向SGW/PGW发送承载创建请求，请求SGW/PGW为MTC UE创建合适的承载；
S204，如果PGW需要从PCC(即，PCRF)获得策略数据以据此建立合适的承载，PGW和PCC交互以获得PCC策略；
S205，PGW为MTC UE创建承载，返回承载创建响应；
S206，MME向MTC UE发送附着响应；
步骤S206后，MTC UE已经附着到PS网络，被分配了IP地址，并建立和合适的承载，从而可以向MTC Server发起业务层的注册。
S207，MTC UE向MTC Server发起业务层的注册；
S208，MTC Server接受MTC UE的注册，返回注册响应；
S209，后续MTC UE和MTC Server之间通过业务层协议交互数据。
通过图2所示的流程，MTC UE接入到PS网络，建立了和MTCServer之间的IP连接，从而可以实现后续和MTC Server之间的业务层通信。
正常情况下，利用图2所示的流程，MTC UE和MTC Server之间可以建立起IP连接，通过业务层协议实现MTC UE向MTCServer传输数据，或者MTC Server向MTC UE下发参数配置等。
但是，在一些业务限制情况下，MTC UE无法成功和MTCServer建立起IP连接。例如，如果网络限制了MTC UE向网络传输数据的时间，PGW会限制MTC UE发往MTC Server的上行数据，也可能会限制MTC Server发往MTC UE的下行数据。此时，如果MTC UE检测到终端设备本身工作状况出了问题(例如，MTC UE是一个实现电表抄表的MTC接入设备，MTC UE发现它的电表抄表设备工作不正常)，需要向MTC Server上报报警消息，在这种情况下，由于网络对其限制了数据传输的允许时间，将导致MTC UE无法向MTC Server发送报警信息。或者，如果MTC UE检测到自身的某些配置参数有错误(例如，MTC UE是一个实现电表抄表的MTC接入设备，MTC UE发现电表抄表设备的配置参数错误)，需要向网络上报参数异常，或向网络请求下发参数配置，同样地，MTCUE也无法向MTC Server发起请求。除了由于超过了时间限制导致MTC UE无法与MTC Server通信的情况，如果MTC UE和MTCServer的IP连接断开不能再次建立，也会出现上述的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种MTC消息传输方法及系统，以解决相关技术中MTC终端与MTC服务器之间可能无法通过IP连接传输数据的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种MTC消息传输方法，包括：MTC终端与预定网元之间通过信令路径传输MTC消息，其中，预定网元包括：移动管理单元MME、通用分组无线业务服务支持节点SGSN、移动业务交换中心MSC、短信中心或互联实体IWK；预定网元与MTC服务器之间进行MTC消息的传输。
根据本发明的另一方面，提供了一种MTC消息传输系统，包括：MTC终端、预定网元及MTC服务器，其中，MTC终端，用于与预定网元之间通过信令路径传输MTC消息，其中，预定网元包括：移动管理单元MME、通用分组无线业务服务支持节点SGSN、移动业务交换中心MSC、短信中心或互联实体IWK；MTC服务器，用于与预定网元之间进行MTC消息的传输。
通过本发明，采用MTC终端与预定网元之间通过信令路径传输MTC消息，预定网元与MTC服务器之间进行MTC消息的传输，解决了MTC终端与MTC服务器之间可能无法通过IP连接传输数据的问题，实现了不依赖于IP连接通道进行MTC UE和MTC Server之间的数据传输，且能广泛适用于多种网络场景。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据相关技术的M2M通信实体接入到演进的分组系统的架构示意图；
图2是根据相关技术的MTC终端通过PS网络接入并与MTC服务器建立通信连接的流程图；
图3是根据本发明实施例的MTC消息传输方法(MTC终端到MTC服务器)的流程图；
图4是根据本发明实施例的MTC消息传输方法(MTC服务器到MTC终端)的流程图；
图5为根据本发明实施例一的MTC UE通过E-UTRAN网络接入实现和MTC Server间数据传输的系统架构图；
图6为根据本发明实例1的MTC UE向MTC Server发送报警消息的流程图；
图7为根据本发明实例2的MTC UE向MTC Server发送参数配置请求消息的流程图；
图8为根据本发明实例3的MTC Server向MTC UE下发参数配置的流程图；
图9是根据本发明实施例二的MTC UE通过GERAN/UTRAN网络接入实现和MTC Server间数据传输的系统架构图；
图10是根据本发明实施例三的MTC UE利用SMS over SGs来向MTC Server传输MTC消息的架构图；
图11为根据本发明实例4的MTC UE和MTC Server之间通过将MTC消息包装在短信中经过短信中心SMSC进行传输的流程图；
图12是根据本发明实施例四的MTC UE利用SMS over SGs来向MTC Server传输MTC消息的架构图；
图13是根据本发明实例5的MTC UE和MTC Server之间通过将MTC消息包装在短信中经过互连实体IWK进行传输的流程图；
图14是根据本发明实施例的MTC消息传输系统的结构框图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明实施例提供了一种MTC消息传输方法，包括：MTC终端与预定网元之间通过信令路径传输MTC消息，其中，预定网元包括：移动管理单元MME、通用分组无线业务服务支持节点SGSN、移动业务交换中心(Mobile service Switching Center，简称为MSC)、短信中心或互联实体IWK；预定网元与MTC服务器之间进行MTC消息的传输。
图3是根据本发明实施例的MTC消息传输方法(MTC终端到MTC服务器)的流程图，如图3所示，对于MTC终端传输MTC消息到MTC服务器的情况，该方法包括：
步骤S302，MTC终端通过信令路径向预定网元发送MTC消息；
步骤S304，预定网元向MTC服务器发送MTC消息。
图4是根据本发明实施例的MTC消息传输方法(MTC服务器到MTC终端)的流程图，如图4所示，对于MTC服务器传输MTC消息到MTC终端的情况，该方法包括：
步骤S402，MTC服务器向预定网元发送MTC消息；
步骤S404，预定网元通过信令路径向MTC终端发送MTC消息。
在该方法中，MTC终端和预定网元之间通过信令路径传输数据，信令路径(也称控制面通道、信令通道)是用于对MTC UE执行接入控制、移动性管理等的信令传输路径。而现有技术中采用IP通道实现MTC终端和MTC服务器之间的MTC消息传输。信令路径与IP通道是两种不同的传输通道，IP通道是基于用户面的，而信令路径是基于控制面的。
本实施例中，MTC终端和预定网元之间可以传输控制类信令(例如，NAS消息)或其他使用控制类信道进行传输的移动业务(例如，SMS业务、USSD业务)，也就是说，MTC终端和预定网元之间可以采用任何通过控制路径传输的信令或业务来传输MTC消息。
作为两种优选实施例，MTC终端与预定网元之间可以通过非接入层(Non Access Stratum，简称为NAS)消息或SMS传输MTC消息。
在该实施例中，预定网元和MTC服务器之间的通道可以是控制面通道也可以是用户面通道(即，IP通道)。如果预定网元和MTC服务器之间通过控制面通道传输MTC消息，则该MTC消息被包装在预定网元和MTC服务器之间的信令消息中。如果预定网元和MTC服务器之间通过用户面通道传输MTC消息，则该MTC消息位于IP数据包中。
通过上述方法，不通过用户面(MTC UE和MTC Server之间的IP通道)而是通过控制面来实现MTC UE和MTC Server之间的数据传输，能解决用户面通道无法使用下的数据传输无法进行的问题。另外，这种控制面传输通道也可以考虑用作小数量M2M通信的数据传输通道，可避免大批量仅传输小数据量的MTC终端接入到网络时采用用户面传输通道而引起的IP地址紧张、IP承载利用率不高的问题。
具体地，MTC终端与预定网元之间通过NAS消息传输MTC消息包括：MTC终端将MTC消息包装在NAS消息中，并将携带有MTC消息的NAS消息发送至预定网元；或者，预定网元将接收到的MTC消息包装在NAS消息中，并将携带有MTC消息的NAS消息发送至MTC终端。上述的MTC消息可以为参数配置请求消息、告警消息等。
通过该过程，可以使MTC消息在MTC终端及预定网元之间被包装在NAS消息中，从而通过信令路径进行传输。
优选地，预定网元与MTC服务器之间进行MTC消息的传输包括：通过预定网元与MTC服务器之间的接口传输MTC消息；或者，预定网元与MTC服务器之间通过新增的MTC网关传输MTC消息。
预定网元可以将MTC消息直接传输至MTC服务器，也可以将MTC消息传输至新增的MTC网关，再由MTC网关传输至MTC服务器，这种方式的安全性更高。
优选地，预定网元与MTC服务器之间进行MTC消息的传输包括：预定网元从NAS消息中提取MTC消息，并从MTC终端的签约数据中获取MTC服务器的地址，之后根据地址将MTC消息发送至MTC服务器；或者，预定网元从NAS消息中提取MTC消息，并将MTC消息发送至MTC网关，MTC网关根据自身存储的与MTC终端对应的MTC服务器的地址将MTC消息发送至MTC服务器；或者，预定网元从NAS消息中提取MTC消息和MTC服务器的地址，预定网元根据地址将MTC消息发送至MTC服务器或者将MTC消息通过MTC网关发送至MTC服务器。
通过以上几种方式，可以使得预定网元获得MTC服务器的地址进而将MTC消息路由到MTC服务器。
优选地，MTC终端与预定网元之间通过NAS消息传输MTC消息还可以包括：MTC终端将参数配置请求消息包装在NAS消息中，并将携带有参数配置请求的NAS消息发送至预定网元；预定网元从NAS消息中提取参数配置请求后，从MTC终端的签约数据中获取MTC终端的配置参数，并将配置参数包装在NAS消息中发送至MTC终端。该实施例中，MTC消息具体为参数配置请求，在这种情况下，可以由预定网元响应该请求并将该MTC终端的配置参数发送至该MTC终端。
优选地，预定网元收到预定网元的上层网元下发的签约数据更新，MTC终端与预定网元之间通过NAS消息传输MTC消息还可以包括：预定网元将MTC终端的更新的配置参数包装在NAS消息中发送至MTC终端。该实施例中，预定网元接收到来自上层网元(可以为HSS或HLR)的签约数据更新后，由预定网元来判断该MTC终端的配置参数是否发生变化，若是，则预定网元向MTC终端下发新的配置参数。
上述过程中，可以是预定网元收到预定网元的上层网元下发的签约数据更新之后，即向MTC终端发送更新的配置参数；也可以是预定网元收到预定网元的上层网元下发的签约数据更新，并且预定网元根据签约数据更新判断MTC终端的配置参数发生变化之后，向MTC终端发送更新的配置参数，这种方式比较节省网络资源。
优选地，在MTC终端接入的网络为演进的通用移动通信系统陆地无线接入网E-UTRAN的情况下，预定网元为MME；在MTC终端接入的网络为GERAN/UTRAN的PS域的情况下，预定网元为SGSN；在MTC终端接入的网络为GERAN/UTRAN的CS域或GSM网络的情况下，预定网元为MSC。
优选地，MTC终端与预定网元之间通过SMS传输MTC消息包括：在MTC终端从GERAN/UTRAN的CS域或GSM接入的情况下，MTC终端将MTC消息包装在SMS中，并将携带有MTC消息的SMS通过MSC发送至短信网关，短信网关将SMS发送至预定网元，其中，预定网元为短信中心；在MTC终端从GERAN/UTRAN的PS域接入的情况下，MTC终端将MTC消息包装在SMS中，并将携带有MTC消息的SMS通过SGSN发送至短信网关，短信网关将SMS发送至预定网元，其中，预定网元为短信中心；在MTC终端从E-UTRAN接入的情况下，MTC终端将MTC消息包装在SMS中，并将携带有MTC消息的SMS通过MME发送至MSC，MSC将SMS发送至短信网关，短信网关将SMS发送至预定网元，其中，预定网元为短信中心。以上描述了从MTC终端向MTC服务器发送MTC消息的情况，从MTC服务器向MTC终端发送MTC消息的过程是上述过程的反过程，在此不再赘述。该方法是通过将MTC消息包装在SMS中，在短信中心和MTC终端之间通过传输SMS来传输MTC消息。
优选地，短信中心可以集成在MTC服务器或新增的连接于MTC服务器的MTC网关中。也就是说，MTC服务器或MTC网关中存在两种功能实体，一是短信中心，二是原始的MTC服务器或MTC网关本身，这两种功能实体之间可以利用应用层接口来实现互传。因此，此时的预定网元从逻辑上来说应是MTC服务器或MTC网关中的短信中心功能实体，从物理上来说是MTC服务器或MTC网关中的短信中心硬件实体，也可以说是MTC服务器或MTC网关。
作为另外一种可行的实施方式，MTC终端与预定网元之间通过SMS传输MTC消息包括：在MTC终端从GERAN/UTRAN的CS域或GSM接入的情况下，MTC终端将MTC消息包装在SMS中，并将该携带有MTC消息的SMS通过MSC发送至预定网元，其中，预定网元为IWK；在MTC终端从GERAN/UTRAN的PS域接入的情况下，MTC终端将MTC消息包装在SMS中，并将携带有MTC消息的SMS通过SGSN发送至预定网元，其中，预定网元为IWK；在MTC终端从E-UTRAN接入的情况下，MTC终端将MTC消息包装在SMS中，并将SMS通过MME发送至MSC，MSC将SMS发送至预定网元，其中，预定网元为IWK。以上的IWK用于作为MTC终端侧的短信网关和MTC服务器侧的应用服务器。
优选地，将SMS发送至预定网元包括：根据MTC终端填写的SMS的短信中心号码将SMS发送至IWK。
优选地，预定网元与MTC服务器之间进行MTC消息的传输包括：预定网元从SMS中提取MTC消息，并将MTC消息发送至MTC服务器，或者，将MTC消息通过新增的MTC网关发送至MTC服务器。
上述过程中，预定网元将MTC消息路由到正确的MTC服务器或MTC网关的过程如下：
1、在预定网元为短信中心的情况下，预定网元将MTC消息发送至MTC服务器包括：短信中心根据MTC终端填写的SMS的接收端号码将MTC消息发送至MTC服务器；或者，短信中心根据MTC终端填写的SMS的接收端号码确定SMS携带有MTC消息，SMSC从MTC消息中获取MTC服务器的地址，并根据地址将SMS携带的MTC消息发送至MTC服务器；预定网元将MTC消息通过新增的MTC网关发送至MTC服务器包括：短信中心根据MTC终端填写的SMS的接收端号码将MTC消息发送至MTC网关，MTC网关将MTC消息发送至MTC服务器；或者，短信中心根据MTC终端填写的SMS的接收端号码确定SMS携带有MTC消息，SMSC从MTC消息中获取MTC网关的地址并根据地址将SMS携带的MTC消息发送至MTC网关，MTC网关将MTC消息发送至MTC服务器。
该过程中，SMSC根据MTC终端填写的SMS的接收端号码将该MTC消息发送至相应的MTC服务器或MTC网关，或者，根据MTC终端填写的SMS的接收端号码确定该SMS中携带MTC消息，并根据该MTC消息中携带的MTC服务器地址将该MTC消息发送至MTC服务器。
2、在预定网元为IWK的情况下，预定网元将MTC消息发送至MTC服务器包括：IWK从MTC消息中获取MTC服务器的地址，并根据地址将SMS携带的MTC消息发送至MTC服务器；或者，IWK将SMS携带的MTC消息发送至MTC网关，MTC网关根据自身存储的与MTC终端对应的MTC服务器的地址将SMS携带的MTC消息发送至MTC服务器。
该过程中，IWK根据MTC消息中携带的MTC服务器地址或MTC网关地址将MTC消息发送至MTC服务器或MTC网关。
下面通过具体实施例对上述MTC消息传输方法进行详细说明。
实施例一
该实施例以MTC UE利用EPS系统实现接入(即，MTC UE接入到E-UTRAN网络)为例进行说明。
图5为根据本发明实施例一的MTC UE通过E-UTRAN网络接入实现和MTC Server间数据传输的系统架构图，如图5所示，MTCServer和MME之间实现了连接，或者替代地在MTC Server和MME之间增加了MTC网关(MTC GW)，MTC Server和MME之间通过MTC GW实现连接，以便MME能将通过控制面接收到的MTC UE的上行数据发送给MTC Server，或者MME能够将MTC Server发送的下行数据通过控制面发送给MTC UE。
如图5所示，在该架构图中，如果MTC Server对于运营商网络是可信的，则MTC Server可以直接和MME连接。作为一个优选的方案，如果MTC Server位于运营商网络外(例如，IP网络上)，则可将MTC GW部署在核心网内，通过MTC GW可以实现MME和MTC Server的连接，以便屏蔽核心网拓扑结构和防止安全威胁。一个MTC GW可以服务于多个MTC Server。
在该架构图中，为了方便描述，将MTC Server和MME之间、MTC GW和MME之间的接口，称之为MTCi，而MTC Server和MTC GW之间的接口，可以采用MTCi，也可以采用其他的应用接口。通过MTCi接口，可以实现MME和MTC GW/MTC Server之间的数据传输。
以下基于图5所示的架构来说明MTC终端和MTC服务器之间的数据传输过程。
实例1
该实例详细描述了MTC UE和MTC Server间无法通过用户面的IP通道交互数据时，通过控制面通道(即，信令路径)向MTCServer发送报警信息(MTC消息的一种)的过程，图6为根据本发明实例1的MTC UE向MTC Server发送报警消息的流程图，如图6所示，主要包括以下步骤：
步骤S601，MTC UE附着到网络。
步骤S602，MTC UE尝试和MTC Server建立IP连接，尝试失败，或者MTC UE尝试向MTC Server发送数据但最终失败。MTCUE尝试通过IP通道发送数据的失败原因可能是由于当前时间内不允许MTC UE向网络发送数据，也可能是其他的原因。
步骤S603，MTC UE检查到异常情况，需要及时向网络上报设备异常。例如，和MTC UE捆绑的设备是用于水表抄表的设备，当前检测到抄表设备本身运作异常，需要及时向网络上报设备异常的情况。
步骤S604，MTC UE生成报警消息(MTC消息的一种)，并通过控制面的信令通道(即，信令路径)，向网络传输，报警信息首先到达eNodeB。该步骤中，MTC UE可以将报警消息包装在NAS消息中，NAS消息用于在终端和MME之间传输控制信令和数据，该消息对于eNodeB是透传的。MTC UE可以将报警消息包装成MTC消息格式，对于MME而言，无需理解消息格式，仅需识别这是一个MTC消息即可。
步骤S605，eNodeB将报警消息传给MME。
步骤S606，MME收到MTC UE发送的消息后，识别这是一个MTC消息，将MTC消息从NAS消息中提取出来，发送给对应的MTC Server。如果系统中存在MTC GW做转发，则MME将MTC消息包发送给MTC GW，由MTC GW发送给MTC Server。
在本步骤中，MME可以从MTC UE对应的签约数据中获得MTC Server的地址，从而根据该地址将MTC消息发送给MTCServer；或者，当网络中存在MTC GW时，MME将MTC消息发送给MTC GW，由MTC GW来决定发送给对应的MTC Server，该MTC GW可以根据和MTC UE相关的配置数据获取对应的MTCServer；或者，MTC UE在发送MTC消息时即将MTC Server的地址一并发送给MME，MME直接根据该MTC Server地址找到合适的MTC Server，或在向MTC GW发送MTC消息时候一并携带该MTC Server地址。
实例2
该实例详细描述了MTC UE和MTC Server间无法通过用户面IP通道交互数据时，通过控制面通道向MTC Server请求下发参数配置的过程。图7为根据本发明实例2的MTC UE向MTC Server发送参数配置请求消息的流程图，如图7所示，主要包括以下步骤：
步骤S701，MTC UE附着到网络。
步骤S702：MTC UE检测到参数配置异常，可能无法和MTCServer建立IP连接，MTC UE决定向网络请求下发参数配置数据。
步骤S703，MTC UE生成参数配置请求消息，包装在NAS消息中，信息首先到达eNodeB。
步骤S704，eNodeB将参数配置请求消息传给MME。
步骤S705，当MME收到MTC UE发送的参数配置请求消息后，进行后续处理，包括以下步骤S705-1和步骤S705-2之一：
步骤S705-1，MME响应MTC UE的消息，从MTC UE的签约数据中获取参数配置，将其包装在MTC消息(例如，参数配置消息)中，返回给MTC UE；
步骤S705-2，MME将该请求消息发送给MTC Server，MTCServer响应MTC UE的消息，具体包括步骤S705-2(1)、S705-2(2)：
步骤S705-2(1)，MME将MTC消息从NAS消息中提取出来，发送给对应的MTC GW/MTC Server；
步骤S705-2(2)，MTC Server收到MTC UE的参数配置请求消息后，返回参数配置消息，将MTC UE对应的参数携带在其中，并将该消息被发送到MME，由MME将其包装在NAS消息中返回给MTC UE。
实例3
该实例详细描述了MTC UE和MTC Server间无法通过用户面的IP通道交互数据时，MTC Server通过控制面通道向MTC UE下发参数配置的过程，图8为根据本发明实例3的MTC Server向MTCUE下发参数配置的流程图，如图8所示，主要包括以下步骤：
步骤S801，MTC UE附着到网络，与MTC Server建立了连接。
步骤S802，其后的一段时间内，MTC UE的参数配置发生改变，MTC Server需要向MTC UE下发更新后的参数配置数据，但是检测到MTC UE此时不可及。
步骤S803，MTC Server向MME发送参数配置消息，其中携带MTC UE的参数配置数据。
步骤S804，MME收到MTC Server发送的参数配置消息后，将其包装在NAS消息中，发送给MTC UE。
在图8所示的流程中，参数配置是由MTC Server下发给MTCUE的，另外一种可能是，MME收到HSS下发的签约数据更新，其中MTC UE的MTC参数配置发生了变化，则MME可以主动发起参数配置的下发。
实施例二
该实施例以MTC UE接入到GERAN/UTRAN网络为例进行说明。
图9是根据本发明实施例二的MTC UE通过GERAN/UTRAN网络接入实现和MTC Server间数据传输的系统架构图，如图9所示，本实施例与实施例一的不同之处在于，GERAN/UTRAN网络中的SGSN相当于E-UTRAN网络中MME，用于PS域的接入控制、移动性管理功能，而GERAN/UTRAN网络中的网关GPRS支持节点(Gateway GPRS Support Node，简称为GGSN)相当于E-UTRAN网络中的SGW和PGW，GERAN/UTRAN中的HLR相当于E-UTRAN网络中的HSS。其具体连接及各个网元的功能与实施例一相似，在此不再赘述。
基于该系统的MTC UE和MTC Server间进行数据传输的过程与实施例一中实例1至实例3的描述大致相同，区别仅在于两种系统中的网元不相同，该部分已进行过介绍，在此不再赘述。
另外，对于MTC UE接入到GSM网络的情况，移动业务交换中心相当于E-UTRAN网络中MME，基于GSM网络的MTC UE和MTC Server间进行数据传输的过程也与实施例一中实例1至实例3的描述大致相同。
在实施例一、二中，采用的是将MTC消息包装在NAS消息中进行传输的方法，为了使得MME能够识别MTC消息并能够路由到目标接收端，可以由MTC UE、MME、MTC Server三方约定MTC消息的基本格式。
实施例三
该实施例中，MTC UE利用短信SMS通信方式和MTC Server实现通信，MTC UE将MTC消息包装在SMS短信中，通过GSM/GERAN/UTRAN/E-UTRAN接入网络发送给短信网关(SMS-IW)，由短信网关(SMS-IW)发送给MTC Server，或由短信网关(SMS-IW)发送给短信中心(SMSC)再由短信中心(SMSC)发送给MTC Server。而MTC Server发送给MTC UE的MTC消息，将沿相反的路径传递。需要说明的是，在本实施例描述中短信网关(SMS-IW)是一个统称，包括服务于终端发起的短信流程中的SMS-IW MSC、终端接收的短信流程中的SMS-GMSC。
在GSM/GERAN/UTRAN CS接入下，MTC UE和短信网关(SMS-IW)之间用于传递短信的信令路径为：MTCUE←→BSS/RNS←→MSC←→SMS-IW。在GERAN/UTRAN PS接入下，MTC UE和短信网关之间用于传递短信的信令路径为：MTCUE←→BSS/RNS←→SGSN←→SMS-IW。
在EUTRAN接入下，MME和MSC之间通过SGs接口实现互联，用以传递短信，短信传递路径为：MTCUE←→eNodeB←→MME←→MSC←→SMS-IW。这种短信传递方式利用了电路域回落(CS Fallback，简称为CSFB)架构，称之为SMS over SGs。
在本实施例中，短信中心SMSC和MTC GW/MTC Server建立接口，或者，MTC GW/MTC Server本身具有短信中心功能，从而使得短信中心SMSC能够和MTC GW/MTC Server之间交换MTCUE发送的或者发往MTC UE的MTC消息。
图10是根据本发明实施例三的MTC UE利用SMS机制来向MTC Server传输MTC消息的架构图。以EPS接入为例，MTC UE将MTC报警消息、参数配置请求消息等包装在短信数据中，通过路径UE→eNodeB→MME→MSC→SMS-IW发送到短信中心SMSC，SMSC收到该短信数据后，通过SMSC和MTC GW/MTCServer之间的接口将MTC消息传递给MTC GW/MTC Server。
以下基于图10所示的架构以MTC UE接入的网络为E-UTRAN网络为例来说明MTC终端和MTC服务器之间通过短信来实现数据传输的过程。
实例4
该实例详细描述了MTC UE将MTC消息包含在SMS中发送至MSC，MSC通过短信中心SMSC将该MTC消息发送至MTC Server的过程。图11为根据本发明实例4的MTC UE和MTC Server之间通过将MTC消息包装在短信中经过短信网关SMS-IW/短信中心SMSC进行传输的流程图，如图11所示，包括以下步骤：
步骤S111，MTC UE附着到网络。
步骤S112，MTC UE尝试和MTC Server建立IP连接失败，或者MTC UE与MTC Server之间已建立的IP连接失效。
步骤S113，MTC UE检查到异常情况，需要及时向网络上报设备异常。
步骤S114，MTC UE将MTC消息(如报警消息、参数配置消息等)包装在SMS短信中，发送至eNodeB。
步骤S115，eNodeB将该SMS短信传给MME。
步骤S116，MME将短信数据发送给MSC。
步骤S117，MSC收到短信数据后，将短信数据发送给短信网关SMS-IW。
步骤S118，短信网关收到短信数据后，将短信数据发送给短信中心SMSC，SMSC从SMS短信中提取出MTC消息，并发送给MTC GW/MTC Server。
该步骤中，为了将包装在SMS短信中的MTC消息路由到合适的MTC GW/MTC Server，需要解决短信的路由问题，即需要有一个合适的短信接收端号码将短信路由到MTC GW/MTC Server。可以通过以下两种方式之一解决短信的路由问题：
(1)MTC UE可以在短信接收端号码中填写和MTC Server对应的一个特定的号码，这个号码同时在短信中心SMSC进行配置，以便短信中心SMSC能解析MTC消息的接收端。
(2)MTC UE在短信接收端号码中填写一个固化的标识或号码，这个号码不是用来让短信中心SMSC寻址合适的MTCGW/MTC Server，而是让短信中心SMSC识别这是一个由SMS短信包装的MTC消息，进而短信中心SMSC解析MTC消息中的MTCServer的目标地址，将MTC消息发送到对应的目标地址上。
图11描述了MTC UE发送的上行MTC消息的流程，MTCServer发送的下行MTC消息(例如，参数配置消息)，可以采用类似的方法，即MTC Server将MTC消息发送给短信中心SMSC，短信中心将MTC消息包装在SMS短信中，发送给MSC，进而沿着MSC→MME→eNodeB→MTC UE的路径传递给MTC UE。
在实施例三中，短信中心SMSC需要和MTC GW/MTC Server建立接口，从而将MTC消息发送至MTC GW/MTC Server。也可以通过MTC GW/MTC Server集成短信中心SMSC的方式来接收包含在短信中的MTC消息。此时，步骤S 118中，短信网关收到短信数据后，直接将短信数据发送给集成有短信中心SMSC的MTCGW/MTC Server。这种方式存在一定的局限在于，短信中心SMSC和短信网关SMS-IW通常是绑定的，如果MTC GW/MTC Server集成短信中心，则必需打破这种绑定关系。
另外一种相对容易的方式为本发明的实施例四所描述的，通过互连网元IWK，实现短信传输机制和业务层数据传输之间的沟通。
实施例四
类似于实施例三，在该实施例中，同样利用短信机制来传输MTC消息，和实施例三所不同之处为：引入了互连网元IWK，该互连网元对MSC/SGSN/MME充当短信网关SMS-IW，对于MTCGW/MTC Server充当AS。IWK的基本作用在于，将MTC消息从短信数据中提取出来，通过应用层接口发送给MTC GW/MTCServer，或将MTC GW/MTC Server发送的MTC消息包装在SMS短信中，通过控制面短信传递通道传递给MTC UE。
在GSM/GERAN/UTRAN CS接入下，MTC UE和IWK之间用于传递短信的信令路径为：MTCUE←→BSS/RNS←→MSC←→IWK。在GERAN/UTRAN PS接入下，MTC UE和短信网关之间用于传递短信的信令路径为：MTCUE←→BSS/RNS←→SGSN←→IWK。
在EUTRAN接入下，MTC UE和IWK之间于传递短信的路径为：MTC UE←→eNodeB←→MME←→MSC←→IWK。这种短信传递方式利用了电路域回落(CS Fallback，简称为CSFB)架构，称之为SMS over SGs。
在本实施例中，IWK和MTC GW/MTC Server之间可以建立应用层接口，从而使得IWK能够和MTC GW/MTC Server之间交换MTC UE发送的或者发往MTC UE的MTC消息。
图12是根据本发明实施例四的MTC UE利用SMS机制来向MTC Server传输MTC消息的架构图。以EPS接入为例，MTC UE将MTC报警消息、参数配置请求消息等包装在短信数据中，通过路径UE→eNodeB→MME→MSC→IWK发送到互连网元IWK，IWK收到该短信数据后，提取短信数据中的MTC消息，通过和MTCGW/MTC Server之间的应用层接口将MTC消息传递给MTCGW/MTC Server。
以下基于图12所示的架构以MTC UE接入的网络为E-UTRAN网络为例来说明MTC终端和MTC服务器之间通过短信来实现数据传输的过程。
实例5
该实例详细描述了MTC UE将MTC消息包含在SMS中发送至MSC，MSC通过互联实体IWK将该MTC消息发送至MTC Server的过程，图13是根据本发明实例5的MTC UE和MTC Server之间通过将MTC消息包装在短信中经过互连实体IWK进行传输的流程图。如图13所示，包括以下步骤：
步骤S131，MTC UE在本地配置的短信中心号码中填写互连实体IWK的号码。在该实例中，互连实体IWK对于MTC UE、MSC而言是一个标准的短信网关，对于MTC GW/MTC Server而言，可以是一个应用层服务器。因此，该互连实体IWK也可以称为MTC短信网关(MTC SMS-IW)。
步骤S132，MTC UE附着到网络。
步骤S133，MTC UE尝试和MTC Server建立IP连接失败，或者MTC UE与MTC Server之间已建立的IP连接失效。
步骤S134，MTC UE检查到异常情况，需要及时向网络上报设备异常。
步骤S135，MTC UE将MTC消息(如报警消息、参数配置消息等)包装在SMS短信中，发送至eNodeB。
步骤S136，eNodeB将该SMS短信传给MME。
步骤S137，MME将短信数据发送给MSC。
步骤S138，MSC收到短信数据后，根据短信中的短信网关号码，将MTCUE发送的短信路由给互连实体IWK(即MTCSMS-IW)。
步骤S139，互连实体IWK和MTC GW/MTC Server建立应用层的接口，通过应用层接口将SMS短信中携带的MTC消息发送给MTC GW/MTC Server。
如果采用图13所示的流程，则不需要在图11所示的流程中为了解决SMS短信路由所做的处理，因为互连实体IWK(即MTCSMS-IW)可以识别包装在SMS短信中的MTC消息，能够从MTC消息中识别MTC Server的地址，从而将其发送给合适的MTC GW/MTC Server。
图13描述了MTC UE发送的上行MTC消息的流程，MTCServer发送的下行MTC消息(例如，参数配置消息)，可以采用类似的方法，即MTC Server将MTC消息发送给互连实体IWK，由互连实体IWK将MTC消息包装在SMS短信中，发送给MSC，进而沿着MSC→MME→eNodeB→MTC UE的路径传递给MTC UE。
以上实施例三和实施例四充分利用了现有短信机制，通过增强短信中心SMSC、或者增加MTC专用的短信网关MTC SMS-IW(即互连实体IWK)，实现了MTC UE和MTC Server间通过短信来传递MTC消息的功能，极大地利用了现有资源，可以应用于IP传输通道受限制的MTC通信的场景，尤其适用于低数据量的传输。
虽然在上述实施例中以E-UTRAN(EPS)网络为例进行描述，然而该方法对于GERAN/UTRAN及GSM网络同样适用。根据本发明实施例的上述描述，本领域技术人员可以直接将本发明实施例提供的上述技术方案应用到GERAN/UTRAN网络中的PS域以及GSM网络中。
本发明实施例还提供了一种MTC消息传输系统，图14是根据本发明实施例的MTC消息传输系统的结构框图，如图14所示，该系统包括：MTC终端1402、预定网元1404及MTC服务器1406，其中，MTC终端1402用于与预定网元1404之间通过信令路径传输MTC消息，其中，预定网元1404连接于MTC终端1402，包括：移动管理单元MME、通用分组无线业务服务支持节点SGSN、移动业务交换中心MSC、短信中心或互联实体IWK；MTC服务器1406，连接于预定网元1404，用于与预定网元1404之间进行MTC消息的传输。
综上所述，本发明实施例提供的MTC消息传输方案实现了不依赖于IP连接通道进行MTC UE和MTC Server之间的数据传输，且能广泛适用于多种网络场景。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (16)
1.一种机器类通信MTC消息传输方法，其特征在于，包括：
MTC终端与预定网元之间通过信令路径传输MTC消息，其中，所述预定网元包括：移动管理单元MME、通用分组无线业务服务支持节点SGSN、移动业务交换中心MSC、短信中心或互联实体IWK；
所述预定网元与MTC服务器之间进行所述MTC消息的传输。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MTC终端与所述预定网元之间通过所述信令路径传输所述MTC消息包括：
所述MTC终端与所述预定网元之间通过非接入层NAS消息或短消息业务SMS传输所述MTC消息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述MTC终端与所述预定网元之间通过NAS消息传输所述MTC消息包括：
所述MTC终端将MTC消息包装在NAS消息中，并将携带有所述MTC消息的所述NAS消息发送至所述预定网元；或者，
所述预定网元将接收到的MTC消息包装在NAS消息中，并将携带有所述MTC消息的所述NAS消息发送至所述MTC终端。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述MTC终端与所述预定网元之间通过NAS消息传输所述MTC消息包括：
MTC终端将参数配置请求消息包装在NAS消息中，并将携带有所述参数配置请求的NAS消息发送至所述预定网元；
所述预定网元从所述NAS消息中提取所述参数配置请求后，从所述MTC终端的签约数据中获取所述MTC终端的配置参数，并将所述配置参数包装在NAS消息中发送至所述MTC终端。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预定网元收到所述预定网元的上层网元下发的签约数据更新，所述MTC终端与所述预定网元之间通过NAS消息传输所述MTC消息包括：
所述预定网元将所述MTC终端的更新的配置参数包装在NAS消息中发送至所述MTC终端。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定网元与所述MTC服务器之间进行所述MTC消息的传输包括：
通过所述预定网元与所述MTC服务器之间的接口传输所述MTC消息；或者，
所述预定网元与所述MTC服务器之间通过新增的MTC网关传输所述MTC消息。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预定网元与所述MTC服务器之间进行所述MTC消息的传输包括：
所述预定网元从所述NAS消息中提取所述MTC消息，并从所述MTC终端的签约数据中获取所述MTC服务器的地址，之后根据所述地址将所述MTC消息发送至所述MTC服务器；或者，
所述预定网元从所述NAS消息中提取所述MTC消息，并将所述MTC消息发送至所述MTC网关，所述MTC网关根据自身存储的与所述MTC终端对应的MTC服务器的地址将所述MTC消息发送至所述MTC服务器；或者，
所述预定网元从所述NAS消息中提取所述MTC消息和所述MTC服务器的地址，所述预定网元根据所述地址将所述MTC消息发送至所述MTC服务器或者将所述MTC消息通过所述MTC网关发送至所述MTC服务器。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的方法，其特征在于，在所述MTC终端接入的网络为演进的通用移动通信系统陆地无线接入网E-UTRAN的情况下，所述预定网元为所述MME；在所述MTC终端接入的网络为GERAN/UTRAN的PS域的情况下，所述预定网元为所述SGSN；在所述MTC终端接入的网络为GERAN/UTRAN的CS域或GSM网络的情况下，所述预定网元为所述MSC。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述MTC终端与所述预定网元之间通过所述SMS传输所述MTC消息包括：
在所述MTC终端从GERAN/UTRAN的CS域或GSM接入的情况下，所述MTC终端将MTC消息包装在SMS中，并将携带有所述MTC消息的所述SMS通过MSC发送至短信网关，所述短信网关将所述SMS发送至所述预定网元，其中，所述预定网元为所述短信中心；
在所述MTC终端从GERAN/UTRAN的PS域接入的情况下，所述MTC终端将MTC消息包装在SMS中，并将携带有所述MTC消息的所述SMS通过SGSN发送至所述短信网关，所述短信网关将所述SMS发送至所述预定网元，其中，所述预定网元为所述短信中心；
在所述MTC终端从E-UTRAN接入的情况下，所述MTC终端将MTC消息包装在SMS中，并将携带有所述MTC消息的所述SMS通过MME发送至MSC，所述MSC将所述SMS发送至短信网关，所述短信网关将所述SMS发送至所述预定网元，其中，所述预定网元为所述短信中心。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述短信中心集成在所述MTC服务器或新增的连接于所述MTC服务器的MTC网关中。
11.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述MTC终端与所述预定网元之间通过所述SMS传输所述MTC消息包括：
在所述MTC终端从GERAN/UTRAN的CS域或GSM接入的情况下，所述MTC终端将MTC消息包装在SMS中，并将携带有所述MTC消息的所述SMS通过MSC发送至所述预定网元，其中，所述预定网元为所述IWK，所述IWK用于作为所述MTC终端侧的短信网关和所述MTC服务器侧的应用服务器；
在所述MTC终端从GERAN/UTRAN的PS域接入的情况下，所述MTC终端将MTC消息包装在SMS中，并将携带有所述MTC消息的所述SMS通过SGSN发送至所述预定网元，其中，所述预定网元为所述IWK，所述IWK用于作为所述MTC终端侧的短信网关和所述MTC服务器侧的应用服务器；
在所述MTC终端从E-UTRAN接入的情况下，所述MTC终端将MTC消息包装在SMS中，并将携带有所述MTC消息的所述SMS通过MME发送至MSC，所述MSC将所述SMS发送至所述预定网元，其中，所述预定网元为所述IWK，所述IWK用于作为所述MTC终端侧的短信网关和所述MTC服务器侧的应用服务器。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，将所述SMS发送至所述预定网元包括：
根据所述MTC终端填写的所述SMS的短信中心号码将所述SMS发送至所述IWK。
13.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述预定网元与所述MTC服务器之间进行所述MTC消息的传输包括：
所述预定网元从所述SMS中提取所述MTC消息，并将所述MTC消息发送至所述MTC服务器，或者，将所述MTC消息通过新增的MTC网关发送至所述MTC服务器。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在所述预定网元为所述短信中心的情况下，
所述预定网元将所述MTC消息发送至所述MTC服务器包括：所述短信中心根据所述MTC终端填写的所述SMS的接收端号码将所述MTC消息发送至所述MTC服务器；或者，所述短信中心根据所述MTC终端填写的所述SMS的接收端号码确定所述SMS携带有MTC消息，所述SMSC从所述MTC消息中获取所述MTC服务器的地址，并根据所述地址将所述SMS携带的MTC消息发送至所述MTC服务器；
所述预定网元将所述MTC消息通过新增的MTC网关发送至所述MTC服务器包括：所述短信中心根据所述MTC终端填写的所述SMS的接收端号码将所述MTC消息发送至所述MTC网关，所述MTC网关将所述MTC消息发送至所述MTC服务器；或者，所述短信中心根据所述MTC终端填写的所述SMS的接收端号码确定所述SMS携带有MTC消息，所述SMSC从所述MTC消息中获取所述MTC网关的地址并根据所述地址将所述SMS携带的MTC消息发送至所述MTC网关，所述MTC网关将所述MTC消息发送至所述MTC服务器。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在所述预定网元为所述IWK的情况下，
所述预定网元将所述MTC消息发送至所述MTC服务器包括：所述IWK从所述MTC消息中获取所述MTC服务器的地址，并根据所述地址将所述SMS携带的MTC消息发送至所述MTC服务器；或者，所述IWK将所述SMS携带的MTC消息发送至所述MTC网关，所述MTC网关根据自身存储的与所述MTC终端对应的MTC服务器的地址将所述SMS携带的MTC消息发送至所述MTC服务器。
16.一种MTC消息传输系统，其特征在于，包括MTC终端、预定网元及MTC服务器，其中，
所述MTC终端，用于与所述预定网元之间通过信令路径传输MTC消息，其中，所述预定网元包括：移动管理单元MME、通用分组无线业务服务支持节点SGSN、移动业务交换中心MSC、短信中心或互联实体IWK；
所述MTC服务器，用于与所述预定网元之间进行所述MTC消息的传输。
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