CN102149214A - 一种通信系统中的数据传输方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通信系统中的数据传输方法和系统，能够提高数据传输的效率，减少大量的控制面信令。所述数据传输方法包括：无线接入网和核心网初始化完成后，由核心网发起公共承载建立或由无线接入网请求建立公共承载，所述无线接入网和核心网建立两者之间的公共承载后，使用所述公共承载进行多个机器类型通信(MTC)设备的上、下行数据传输。

Description

一种通信系统中的数据传输方法和系统
技术领域
本发明涉及移动通信领域，具体涉及一种MTC(Machine TypeCommunication，机器类型通信)设备进行数据传输的方法和系统。
背景技术
M2M(Machine to Machine)狭义上的定义是机器到机器的通信。广义上的定义是以机器终端智能交互为核心的、网络化的应用与服务。它是基于智能机器终端，以多种通信方式为接入手段，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。
无线技术的发展是M2M市场发展的重要因素，它突破了传统通信方式的时空限制和地域障碍，使企业和公众摆脱了线缆束缚，让客户更有效地控制成本、降低安装费用并且使用简单方便。另外，日益增长的需求推动着M2M不断向前发展，与信息处理能力及网络带宽不断增长相矛盾的是，信息获取的手段远远落后，而M2M很好的满足了人们的这一需求，通过它人们可以实时监测外部环境，实现大范围、自动化的信息采集。因此，M2M可以应用于行业应用、家庭应用、个人应用等。行业应用如：交通监控、告警系统、海上救援、自动售货机、开车付费等。家庭应用如：自动抄表、温度控制等。个人应用如：生命检测、远端诊断等。
M2M的通信对象为机器对机器，人对机器。一个或多个机器之间的数据通信定义为MTC(Machine Type Communication，机器类型通信)，这种情况下较少需要人机互动。参与MTC的机器，定义为MTC设备。MTC设备是MTC用户的终端，可通过PLMN(Public Land Mobile Network，公共陆地移动网络)网络与MTC设备、MTC服务器进行通信。UE(User Equipment，用户设备)为MTC设备附带的功能块，该功能块用于将MTC设备接入到移动通信系统。MTC服务器(MTC Server)对MTC设备进行管理和监控。图1、2分别为现有技术中MTC UE通过UTRAN(Universal Terrestrial RadioAccess Network，通用陆地无线接入网络)、E-UTRAN(Evolved UTRAN，演进的通用陆地无线接入网络)接入CN的示意图。
由于MTC设备大都为具体的应用设备，如自动抄表与生命检测使用的是不同的设备等。不同应用的MTC设备具有不同的特性，如电梯等升降机设备具有低移动性、PS only(只有包交换)等属性，而监视、警报设备除具有低移动性、PS only特性外，还具有低数据传输和高可用性等属性。因此针对不同应用的MTC设备进行不同的系统优化，可有效的对MTC设备进行管理、监控、付费等。
MTC设备和网络之间的通信，还具有以下显著特点：
Figure GSA00000029164700021
通信设备多：用于采集数据通常都是某个服务行业的应用，涉及到的机器设备非常多，比如整个城市每家每户的电表数据统计；
Figure GSA00000029164700022
数据流量小：机器设备通常只需要在需要信息采集时发送数据，数据流量比较小，数据包小，且不需要连续发送；
Figure GSA00000029164700023
实时性要求低：通常数据采集对时间要求不高，可以在一个相对较长的时间段内完成。
目前的无线通信系统如UMTS和LTE系统，是通过为每个用户建立专用的承载来进行数据传输的。MTC设备通信系统具有设备众多，数据量小的显著特点，为每个用户的每次数据传输都建立专用承载，会增加大量用于承载建立、删除的控制面信令，专用承载用于传输数据的效率也非常低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种通信系统中的数据传输方法和系统，能够提高数据传输的效率，减少大量的控制面信令。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种通信系统中的数据传输方法，包括：
无线接入网和核心网初始化完成后，由核心网发起公共承载建立或由无线接入网请求建立公共承载，所述无线接入网和核心网建立两者之间的公共承载后，使用所述公共承载进行多个机器类型通信(MTC)设备的上、下行数据传输。
进一步地，当MTC设备请求进行上行数据传输时，无线接入网对MTC设备要传输的数据进行判断，对于满足预定条件的数据使用已建立的公共承载进行数据传输，否则为该MTC设备建立专用数据承载进行上行数据传输。
进一步地，所述由核心网发起公共承载建立或由无线接入网请求建立公共承载，所述无线接入网和核心网建立两者之间的公共承载的步骤包括：无线接入网向核心网发送承载建立请求，核心网收到所述承载建立请求后，向所述无线接入网发送承载建立消息；或者核心网主动向无线接入网发送承载建立消息，所述核心网在承载建立消息中携带所要建立的承载对应的Qos参数、传输层信息和GPRS隧道协议隧道节点标识(GTP TEID)；所述无线接入网根据所述承载建立消息中携带的内容建立与核心网之间的公共承载。
进一步地，所述无线接入网在收到MTC设备发送的上行数据后，向核心网发送承载建立请求消息。
进一步地，所述核心网在承载建立消息中还携带所要建立的承载的个数，以指示建立多个公共承载。
进一步地，所述核心网判断一条或多条公共承载满足释放条件，发起承载释放；或者所述无线接入网判断一条或多条公共承载满足释放条件，向核心网发送承载释放请求，所述核心网收到请求后且确认所述公共承载需要释放，则发起承载释放。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种通信系统中的数据传输系统，包括无线接入网和核心网，其中：
所述核心网，用于在初始化完成后向无线接入网发送承载建立消息，指示所述无线接入网建立与核心网之间的公共承载，以及用于在公共承载建立完成后，使用所述公共承载进行机器类型通信(MTC)设备的下行数据传输；
所述无线接入网，用于在初始化完成后，在收到核心网发送的公共承载建立后，建立与核心网之间的公共承载，以及用于在公共承载建立完成后，使用所述公共承载进行多个MTC设备的上行数据传输。
进一步地，所述无线接入网还用于在MTC设备请求进行上行数据传输时，对所述MTC设备要传输的数据进行判断，对于满足预定条件的数据使用已建立的公共承载进行数据传输，否则为该MTC设备建立专用数据承载进行上行数据传输。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种通信系统中的数据传输系统，包括无线接入网和核心网，其中：
所述无线接入网，用于在初始化完成后，向核心网发送承载建立请求，请求建立与核心网之间的公共承载，以及用于在收到核心网发送的承载建立消息后，建立与核心网之间的公共承载，以及用于在公共承载建立完成后，使用所述公共承载进行多个机器类型通信(MTC)设备的上行数据传输；
所述核心网，用于在初始化完成后，在收到无线接入网发送的承载建立请求后，向所述无线接入网发送承载建立消息，指示所述无线接入网建立与核心网之间的公共承载，以及用于在公共承载建立完成后，使用所述公共承载进行MTC设备的下行数据传输。
进一步地，所述无线接入网还用于在MTC设备请求进行上行数据传输时，对所述MTC设备要传输的数据进行判断，对于满足预定条件的数据使用已建立的公共承载进行数据传输，否则为该MTC设备建立专用数据承载进行上行数据传输。
采用本发明所述方法和系统，不需为每个MTC设备的每次数据传输建立专用的数据承载，通过在无线接入网络和核心网之间建立公用承载，来传输所有MTC设备的用户数据。这样可以减少用于承载控制的控制面信令，提高数据传输效率。
附图说明
图1是现有技术中MTC UE通过UTRAN接入无线核心网的示意图；
图2是现有技术中MTC UE通过E-UTRAN接入EPC(Evolved PacketCore，演进的分组核心网)系统的示意图；
图3是RNC根据MTC UE数据量进行判断的流程图；
图4是本发明实施例一MTC UE通过UTRAN系统接入，RNC和CN之间建立公共承载的流程图；
图5是本发明实施例二MTC UE通过E-UTRAN系统接入，eNodeB和MME之间建立公共承载的流程图；
图6是本发明实施例三RNC请求建立公共承载的流程图；
图7是本发明实施例四eNodeB请求建立公共承载的流程图；
图8是本发明实施例五CN发起公共承载释放的流程图；
图9是本发明实施例六MME发起公共承载释放的流程图；
图10是本发明实施例七RNC请求释放公共承载的流程图；
图11是本发明实施例八eNodeB请求释放公共承载的流程图。
具体实施方式
本发明的发明构思是：无线接入网和核心网初始化完成后，由核心网发起公共承载建立或由无线接入网请求建立公共承载，所述无线接入网和核心网建立两者之间的公共承载后，使用所述公共承载进行多个MTC UE的上、下行数据传输。
无线接入网和核心网可以在上电、初始化完成后建立公共承载，或者在重启、初始化完成后建立公共承载。
当MTC UE请求进行上行数据传输时，无线接入网对MTC UE要传输的数据进行判断，对于满足预定条件的数据使用已建立的公共承载进行数据传输，否则为该MTC UE建立专用数据承载进行上行数据传输。
所述预定条件可以是数据量条件或者数据类型条件等数据属性条件，例如，无线接入网根据所要传输的数据的数据量，决定是否采用公共承载进行数据传输，如果数据量较大，即数据量超过预定门限，则为该MTC UE建立专用的数据承载，如果数据量较小，即数据量低于预定门限，则直接使用已经建立的公共承载进行数据传输。具体过程参见图3流程，包括：
步骤301，RNC(Radio Network Controller，无线网络控制器)和CN(CoreNetwork)之间建立公共承载；
本文所述公共承载是指供多个MTC UE共同使用的承载，并非针对某一个MTC UE的承载。
步骤302，MTC UE发送数据传输请求，请求进行数据传输；
步骤303，RNC根据经NB(Node B，基站)转发的UE需要传输的数据的数据量判断是否需要建立专用地面承载，如果是，执行步骤304，否则，执行步骤305；
步骤304，建立专用的地面承载进行数据传输；
建立专用地面承载的过程可采用现有标准中规定的流程进行，不是本发明重点，不做赘述。
步骤305，用已建立的公共承载进行数据传输。
但也不排除无线接入网对于所有MTC UE的数据均使用该公共承载进行数据传输的情况，此时，上述预定条件可设为空。
为某MTC UE建立专用数据承载进行上行数据传输后，针对该UE的下行数据，如果满足上述预定条件，也可采用公共承载进行下行传输。
下面结合附图和具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例一
图4是MTC UE通过UTRAN系统接入，RNC和CN之间公共承载的建立流程，具体包括如下步骤：
步骤401：UTRAN和CN分别上电，完成初始化过程；
步骤402：初始化过程完成之后，CN向UTRAN发送承载建立消息，请求UTRAN建立和CN之间的地面承载；承载建立消息中，需要携带所要建立的承载的QoS参数、传输层信息(例如传输层地址)、GTP TEID(GPRSTunneling Protocol Tunnel End Point Identifier，GPRS隧道协议隧道节点标识)等；
UTRAN和CN之间的地面承载可能建一个或多个，如果建立多个，则需要在承载建立消息中携带建立承载的个数。
本步骤可以在CN初始化过程完成之后触发，也可以在CN第一次需要发送相关的下行数据时触发。
步骤403：UTRAN收到CN发来的承载建立消息后，根据其中携带的需要建立的承载个数以及QoS参数、传输层地址和GTP TEID等信息建立和CN之间的地面承载；
上述地面承载不是为一个用户一次数据传输而建立的，是所有MTC设备进行数据传输都可以使用的公共承载。
步骤404：承载建立完成之后，UTRAN向CN返回承载建立完成消息。
如果同时建立了多个承载的话，则需要在承载建立完成消息中分别指明哪些承载建立成功，哪些承载建立失败。
MTC设备需要进行数据传输时，RNC根据需要传输的数据量，决定是否需要建立专用的地面承载。对于数据量较大的业务，为用户建立专用的地面承载；数据量较小的业务，不需建立专用的地面承载，使用已有的公共承载进行数据传输。
实施例二
图5为MTC UE通过E-UTRAN系统接入，E-UTRAN系统中的eNodeB和核心网中的MME之间公共承载的建立流程，和上述流程类似，包括：
步骤501：eNodeB和MME分别上电，完成初始化过程；
步骤502：MME向eNodeB发起承载建立，请求eNodeB建立和MME之间的地面承载(在本实施例中所建立的地面承载为公共承载)；
MME在承载建立消息中携带所要建立的承载的QoS参数、传输层信息(例如传输层地址)、GTP TEID以及所建立的承载个数(可选)；
步骤503：eNodeB收到MME发来的承载建立消息后，根据其中携带的信息建立和MME之间的公共承载；
步骤504：eNodeB向MME返回承载建立完成消息。
MME和eNodeB用所建立的公共承载传输MTC UE的上、下行数据，数据传输完成后，S1口的地面承载并不释放。
实施例三
图6为MTC UE通过UTRAN系统接入，UTRAN系统中的RNC发起承载建立的流程，具体包括如下步骤：
步骤601：UTRAN和CN分别上电，完成初始化过程；
步骤602：MTC设备发起上行数据传输，向UTRAN发送要传输的数据；
步骤603：UTRAN向CN发送承载建立请求消息，请求建立用于数据传输的公共承载；
在其他实施例中，UTRAN可以在步骤601即初始化完成之后直接向CN发起承载建立。
步骤604：CN根据UTRAN的请求发起承载建立消息，命令UTRAN建立相应的公共承载；
步骤605：UTRAN收到CN发来的承载建立消息后，根据其中携带的需要建立的承载个数以及QoS参数、传输层地址和GTP TEID等信息建立和CN之间的公共承载；
步骤606：承载建立完成之后，UTRAN向CN返回承载建立完成消息。
UTRAN和CN用建立的公共承载传输MTC UE的上、下行数据。数据传输完成后，Iu口的地面承载并不释放。
实施例四
图7为MTC UE通过E-UTRAN系统接入，E-UTRAN系统中的eNodeB发起的承载建立请求流程，与上述流程类似，包括：
步骤701：E-UTRAN和MME分别上电，完成初始化过程；
步骤702(本步骤可选)：MTC设备发起上行数据传输，向E-UTRAN发送要传输的数据；
步骤703：E-UTRAN向MME发送承载建立请求消息，请求建立用于数据传输的公共承载；
步骤704：MME根据E-UTRAN的请求发起承载建立消息，命令E-UTRAN建立相应的公共承载；
步骤705：E-UTRAN收到MME发来的承载建立消息后，根据其中携带的信息建立和MME之间的公共承载；
步骤706：承载建立完成之后，E-UTRAN向MME返回承载建立完成消息。
E-UTRAN和MME用建立的公共承载传输MTC UE的上、下行数据。数据传输完成后，S1口的地面承载并不释放。
实施例五
图8为MTC UE通过UTRAN系统接入，CN发起的公共承载释放的流程，具体包括如下步骤：
步骤801：CN判断其与UTRAN之间的某条公共承载是否满足释放条件，如果是，向UTRAN发送承载释放消息；
所述释放条件例如可以是公共承载的老化时间是否到达，或者公共承载是否出现故障，或者公共承载的误码率是否到达预设门限等。
如果建立了多条公共承载，且同时有多条公共满足释放条件，则可以同时释放多条公共承载。
步骤802：UTRAN收到CN的承载释放消息后，执行释放操作，释放UTRAN和CN之间的公共承载；
步骤803：承载释放完成后，UTRAN向CN返回承载释放完成消息。
实施例六
图9为MTC UE通过E-UTRAN系统接入，MME发起的公共承载释放流程，与上述流程类似，包括：
步骤901：MME判断其与eNodeB之间的某条公共承载是否满足释放条件，如果是，向eNodeB发送承载释放消息；
步骤902：eNodeB收到MME的承载释放消息后，执行释放操作，释放eNodeB和MME之间的公共承载；
步骤903：承载释放完成后，eNodeB向MME返回承载释放完成消息。
实施例七
图10为MTC UE通过UTRAN系统接入，RNC发起的公共承载释放请求流程，具体包括如下步骤：
步骤1001：UTRAN判断其与CN之间的某条公共承载是否满足释放条件，如果是，向CN发送承载释放请求消息；
步骤1002：CN收到请求后，确认是否需要释放该公共承载，即判断该公共承载是否满足释放条件，如果是，向UTRAN发起承载释放消息；
步骤1003：UTRAN收到CN的释放消息后，执行释放操作，释放与CN之间的公共承载；
步骤1004：承载释放完成后，UTRAN向CN返回承载释放完成消息。
实施例八
图11为MTC UE通过E-UTRAN系统接入，eNodeB发起的公共承载释放请求流程，与上述流程类似，包括：
步骤1101：E-UTRAN判断其与MME之间的某条公共承载是否满足释放条件，如果是，向MME发送承载释放请求消息；
步骤1102：MME收到请求后，确认是否需要释放该公共承载，即判断该公共承载是否满足释放条件，如果是，向E-UTRAN发起承载释放消息；
步骤1103：E-UTRAN收到MME的释放消息后，执行释放操作，释放与MME之间的公共承载；
步骤1104：承载释放完成后，E-UTRAN向MME返回承载释放完成消息。
实现上述实施例1和实施例2的数据传输系统，包括无线接入网和核心网，其中：
所述核心网，用于在初始化完成后向无线接入网发送承载建立消息，指示所述无线接入网建立与核心网之间的公共承载，以及用于在公共承载建立完成后，使用所述公共承载进行机器类型通信(MTC)设备的下行数据传输；
所述无线接入网，用于在初始化完成后，在收到核心网发送的公共承载建立后，建立与核心网之间的公共承载，以及用于在公共承载建立完成后，使用所述公共承载进行多个MTC设备的上行数据传输。
优选地，所述无线接入网还用于在MTC设备请求进行上行数据传输时，对所述MTC设备要传输的数据进行判断，对于满足预定条件的数据使用已建立的公共承载进行数据传输，否则为该MTC设备建立专用数据承载进行上行数据传输。
优选地，所述核心网还用于在判断一条或多条公共承载满足释放条件时，发起承载释放。
优选地，所述无线接入网用于在判断一条或多条公共承载满足释放条件后，向核心网发送承载释放请求；所述核心网用于在收到承载释放请求后确认所述公共承载如果需要释放，则发起承载释放。
实现上述实施例3和实施例4的数据传输系统，包括无线接入网和核心网，其中：
所述无线接入网，用于在初始化完成后，向核心网发送承载建立请求，请求建立与核心网之间的公共承载，以及用于在收到核心网发送的承载建立消息后，建立与核心网之间的公共承载，以及用于在公共承载建立完成后，使用所述公共承载进行多个机器类型通信(MTC)设备的上行数据传输；
所述核心网，用于在初始化完成后，在收到无线接入网发送的承载建立请求后，向所述无线接入网发送承载建立消息，指示所述无线接入网建立与核心网之间的公共承载，以及用于在公共承载建立完成后，使用所述公共承载进行MTC设备的下行数据传输。
优选地，所述无线接入网还用于在MTC设备请求进行上行数据传输时，对所述MTC设备要传输的数据进行判断，对于满足预定条件的数据使用已建立的公共承载进行数据传输，否则为该MTC设备建立专用数据承载进行上行数据传输。
优选地，所述核心网还用于在判断一条或多条公共承载满足释放条件时，发起承载释放。
优选地，所述无线接入网用于在判断一条或多条公共承载满足释放条件后，向核心网发送承载释放请求；所述核心网用于在收到承载释放请求后确认所述公共承载如果需要释放，则发起承载释放。
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 (10)

1.一种通信系统中的数据传输方法，包括：
无线接入网和核心网初始化完成后，由核心网发起公共承载建立或由无线接入网请求建立公共承载，所述无线接入网和核心网建立两者之间的公共承载后，使用所述公共承载进行多个机器类型通信(MTC)设备的上、下行数据传输。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
当MTC设备请求进行上行数据传输时，无线接入网对MTC设备要传输的数据进行判断，对于满足预定条件的数据使用已建立的公共承载进行数据传输，否则为该MTC设备建立专用数据承载进行上行数据传输。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述由核心网发起公共承载建立或由无线接入网请求建立公共承载，所述无线接入网和核心网建立两者之间的公共承载的步骤包括：
无线接入网向核心网发送承载建立请求，核心网收到所述承载建立请求后，向所述无线接入网发送承载建立消息；或者核心网主动向无线接入网发送承载建立消息，所述核心网在承载建立消息中携带所要建立的承载对应的Qos参数、传输层信息和GPRS隧道协议隧道节点标识(GTP TEID)；
所述无线接入网根据所述承载建立消息中携带的内容建立与核心网之间的公共承载。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述无线接入网在收到MTC设备发送的上行数据后，向核心网发送承载建立请求消息。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述核心网在承载建立消息中还携带所要建立的承载的个数，以指示建立多个公共承载。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述核心网判断一条或多条公共承载满足释放条件，发起承载释放；或者
所述无线接入网判断一条或多条公共承载满足释放条件，向核心网发送承载释放请求，所述核心网收到请求后且确认所述公共承载需要释放，则发起承载释放。
7.一种通信系统中的数据传输系统，包括无线接入网和核心网，其特征在于，
所述核心网，用于在初始化完成后向无线接入网发送承载建立消息，指示所述无线接入网建立与核心网之间的公共承载，以及用于在公共承载建立完成后，使用所述公共承载进行机器类型通信(MTC)设备的下行数据传输；
所述无线接入网，用于在初始化完成后，在收到核心网发送的公共承载建立后，建立与核心网之间的公共承载，以及用于在公共承载建立完成后，使用所述公共承载进行多个MTC设备的上行数据传输。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，
所述无线接入网还用于在MTC设备请求进行上行数据传输时，对所述MTC设备要传输的数据进行判断，对于满足预定条件的数据使用已建立的公共承载进行数据传输，否则为该MTC设备建立专用数据承载进行上行数据传输。
9.一种通信系统中的数据传输系统，包括无线接入网和核心网，其特征在于，
所述无线接入网，用于在初始化完成后，向核心网发送承载建立请求，请求建立与核心网之间的公共承载，以及用于在收到核心网发送的承载建立消息后，建立与核心网之间的公共承载，以及用于在公共承载建立完成后，使用所述公共承载进行多个机器类型通信(MTC)设备的上行数据传输；
所述核心网，用于在初始化完成后，在收到无线接入网发送的承载建立请求后，向所述无线接入网发送承载建立消息，指示所述无线接入网建立与核心网之间的公共承载，以及用于在公共承载建立完成后，使用所述公共承载进行MTC设备的下行数据传输。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，
所述无线接入网还用于在MTC设备请求进行上行数据传输时，对所述MTC设备要传输的数据进行判断，对于满足预定条件的数据使用已建立的公共承载进行数据传输，否则为该MTC设备建立专用数据承载进行上行数据传输。
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