CN102196528A

CN102196528A - 时间容忍机器类通信设备的接入控制方法及系统

Info

Publication number: CN102196528A
Application number: CN2010101169447A
Authority: CN
Inventors: 田野; 熊春山; 徐晖; 艾明; 张娟; 周燕飞
Original assignee: China Academy of Telecommunications Technology CATT
Current assignee: China Academy of Telecommunications Technology CATT
Priority date: 2010-03-02
Filing date: 2010-03-02
Publication date: 2011-09-21

Abstract

本发明提供了一种时间容忍MD的接入控制方法及系统，其中，该方法包括以下步骤：第一网络控制实体将当前接入网负载通知给第二网络控制实体；第二网络控制实体将当前接入网负载与MD负载门限进行比较；以及第二网络控制实体根据比较结果来判定是否接受MD的服务请求。通过本发明，解决了具有时间容忍特性MD的接入控制问题，并具有良好的兼容性和可实现性。

Description

时间容忍机器类通信设备的接入控制方法及系统

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及时间容忍机器类通信(machine typecommunications，简称为MTC)设备的接入控制方法及系统。

背景技术

在全球移动通信系统(Universal Mobile Telecommunications System，简称为UMTS)系统和长期演进(Long Term Evolution，简称为LTE)系统所需支持的诸多MTC特性之中，时间容忍(Time Tolerant)特性要求MD(MTC Device，MTC设备)能够根据网络的负载情况延迟传输数据。对于网络负荷达到预定门限的情况，网络可对MD的接入及其数据传输进行一定的限制。为了实现上述目标，网络需要采取一定措施使其能够根据接入网负载的实时状况对具有时间容忍特性的MD进行接入控制，从而优化整个系统的服务能力及传输效率。

作为未来广泛用在网络中的重要组成部分，机器间(Machine-to-Machine，简称为M2M)通信是指应用无线移动通信技术，实现机器与机器、机器与人之间进行的数据通信和交互的一系列技术及技术组合的总称。它为各种终端设备提供了在系统之间、远程设备之间以及个人之间实时建立无线连接、传输数据信息的途径。预计未来人与人之间的通信业务可能仅占整个通信市场的1/3，而更大数量的通信则是机器间的通信业务。

为了能够很好地满足M2M通信要求，2009年8月第二阶段的3GPPSA2工作组在75次会议上讨论并通过了NIMTC(Network improvement forMTC)的WID(Work Item Description)建议，并计划于2010年6月前针对第一阶段提出的需求完成系统框架性的技术研究报告：TR 23.888“SystemImprovements for Machine-Type Communications”。

在第一阶段的SA1工作组报告TS 22.368“Network improvement forMTC”中，定义了一种时间容忍的MTC特性，它是指MD能够延迟其数据的传输，具体包含以下几点需求：

1、网络运营商可以限制MD接入至网络或者限制向MD发送数据；其可以在特定区域(在上下行方向)动态限制MD能够传输的数据量，例如在网络负载超过(预)定义负载门限的情况下。

2、网络运营商可以为每个MTC Subscription(预)定义负载门限。

3、MD可以确定网络的负载情况。

显然，上述特性需求中的重要一点是：要求网络根据负载状况对MD进行接入控制，即在接收到具有时间容忍特性MD发起的服务请求时，网络应该能够根据当前的负载状况做出判断并最终决定是接受MD的请求还是拒绝MD的请求。

UMTS系统及LTE系统采用服务请求过程(Service Request)来处理上下行方向达到的数据业务请求。UMTS系统中该过程在上下行方向的主要流程分别如图1和图2所示，LTE系统中该过程如图3和图4所示。在上行方向，当终端有数据业务产生时，终端直接发起Service Request过程。在下行方向，当网络侧有数据到达时，核心网管理控制实体(如MME/SGSN(移动管理实体/服务GPRS支持节点))通过寻呼触发终端发起服务请求过程。这里对具体细节不做展开，详细步骤请参考较新版本的3GPP TS23.060及TS 23.401。

值得注意的是：对于UMTS/GPRS系统，现有协议(TS 23.060v9.3.0)在服务请求流程(图1中第4步，图2中第6步)中规定：如果网络处于PMM-CONNECTED状态(终端附着至网络且Iu接口处于信令连接状态)并且在移动台(Mobile Station，简称为MS)发送的Service Request消息中Service Type指明为Data，那么SGSN将向MS发送Service Accept消息进行响应。只有当Service Type指明为Data时，SGSN才向RNC发送RadioAccess Bearer Assignment Request请求建立无线接入承载。

UMTS系统及LTE系统采用服务请求过程处理上下行方向达到的数据业务请求。然而，现有协议的服务请求过程是针对人与人(human to human，简称为H2H)通信需求而设计的，因此在处理过程中没有考虑M2M通信时间容忍特性须将网络负载状况作为接入控制决策准则之一的需求，这使得3GPP网络不能有效支持机器类通信中的时间容忍特性。

发明内容

因此，需要能够解决具有时间容忍特性MD接入控制问题的方法及系统。

根据本发明的一个方面，提供了一种时间容忍MD的接入控制方法，该方法包括以下步骤：第一网络控制实体将当前接入网负载通知给第二网络控制实体；第二网络控制实体将当前接入网负载与MD负载门限进行比较；以及第二网络控制实体根据比较结果来判定是否接受MD的服务请求。

一方面，第一网络控制实体可以是接入网控制实体，第二网络控制实体可以是核心网管理控制实体。

在这种情况下，该方法的具体过程包括：附着至网络的MD在有业务数据到达时发起服务请求；接入网控制实体转发服务请求给核心网管理控制实体，并在接口信令中增加当前接入网负载以通知给核心网管理控制实体；核心网管理控制实体将当前接入网负载与MD负载门限进行比较；在当前接入网负载大于MD负载门限的情况下，核心网管理控制实体发送服务拒绝信令；以及接入网控制实体将服务拒绝信令发送回到MD。

优选地，MD负载门限被保存在核心网的归属位置寄存器/归属用户服务器中。

优选地，根据运营商的需求，MD负载门限或运营商的策略信息被配置在核心网管理控制实体中。

此外，在服务拒绝信令中的原因中指明服务请求失败是由于当前接入网负载超出MD负载门限。

另外，在MD接收到服务拒绝信令之后，该方法还包括：MD根据预先设置的默认时延等待时间设置并启动一个定时器，在定时器超时之后重新发起服务请求，其中，在此期间MD可以在网络中附着或去附着。

另外，核心网管理控制实体可以在服务拒绝信令中增加时延等待时间信息来表示MD需要时延等待的时间。优选地，核心网管理控制实体根据当前接入网负载、MD负载门限或运营商的系统配置等设置时延等待时间信息。

在这种情况下，在MD接收到服务拒绝信令之后，该方法还包括：MD根据时延等待信息设置并启动一个定时器，在定时器超时之后重新发起服务请求，其中，在此期间MD可以在网络中附着或去附着。

另一方面，第一网络控制实体可以是核心网管理控制实体，第二网络控制实体可以是接入网控制实体。

在这种情况下，该方法的具体过程包括：附着至网络的MD在有业务数据到达时发起服务请求；接入网控制实体转发服务请求给核心网管理控制实体；核心网管理控制实体根据MD特性激活标识来确定终端是否为具有时间容忍特性的MD；在终端是具有时间容忍特性的MD的情况下，核心网管理控制实体在接口建立请求信令中增加MD负载门限，并将其发送给接入网控制实体；接入网控制实体将当前接入网负载与MD负载门限进行比较；在当前接入网负载大于MD负载门限的情况下，接入网控制实体向核心网管理控制实体发送接口失败响应信令；核心网管理控制实体向接入网控制实体发送服务拒绝信令；以及接入网控制实体将服务拒绝信令发送回到MD。

优选地，MD负载门限和MD特性激活标识被保存在核心网的归属位置寄存器/归属用户服务器中。

优选地，根据运营商的需求，MD负载门限和MD特性激活标识、或运营商的策略信息被配置在核心网管理控制实体中。

此外，核心网管理控制实体可以在服务拒绝信令中增加时延等待时间信息来表示MD需要时延等待的时间。优选地，接入网控制实体根据当前接入网负载、MD负载门限或运营商的系统配置等设置时延等待时间信息，并在接口失败响应信令中携带时延等待时间信息以发送给核心网管理控制实体。

优选地，当前接入网负载是空口无线资源的负载、接入网控制实体的负载、接入网控制实体之间接口的负载或者运营商根据需要而定义的接入网负载度量参数。

根据本发明的另一方面，提供了一种时间容忍MD的接入控制系统，包括：第一网络控制实体，用于将当前接入网负载通知给第二网络控制实体；第二网络控制实体，用于将当前接入网负载与MD负载门限进行比较，并根据比较结果来判定是否接受MD的服务请求。

一方面，第一网络控制实体是接入网控制实体，第二网络控制实体是核心网管理控制实体。

在这种情况下，该系统还包括：转发模块，设置在接入网控制实体中，用于在接收到来自MD的服务请求之后转发服务请求给核心网管理控制实体，并在接口信令中增加当前接入网负载以通知给核心网管理控制实体；比较模块，设置在核心网管理控制实体中，用于将当前接入网负载与MD负载门限进行比较；第一服务拒绝信令发送模块，设置在核心网管理控制实体中，用于在当前接入网负载大于MD负载门限的情况下发送服务拒绝信令；以及第二服务拒绝信令发送模块，设置在接入网控制实体中，用于将服务拒绝信令发送回MD。

另外，该系统还包括：定时器设置模块，设置在MD中，用于在接收到服务拒绝信令之后，根据预先设置的默认时延等待时间设置并启动一个定时器，在定时器超时之后重新发起服务请求，其中，在此期间机器类通信设备可以在网络中附着或去附着。

另外，该系统还包括：时延等待时间增加模块，设置在核心网管理控制实体中，用于在服务拒绝信令中增加时延等待时间信息来表示机器类通信设备需要时延等待的时间。优选地，时延等待时间增加模块根据当前接入网负载、MD负载门限或运营商的系统配置等设置时延等待时间信息。

在这种情况下，该系统还包括：定时器设置模块，设置在MD中，用于在接收到服务拒绝信令之后，根据时延等待信息设置并启动一个定时器，在定时器超时之后重新发起服务请求，其中，在此期间机器类通信设备可以在网络中附着或去附着。

另一方面，第一网络控制实体是核心网管理控制实体，第二网络控制实体是接入网控制实体。

在这种情况下，该系统还包括：转发模块，设置在接入网控制实体中，用于在接收到来自机器类通信设备的服务请求之后转发服务请求给核心网管理控制实体；时间容忍特性确定模块，设置在核心网管理控制实体中，用于根据MD特性激活标识来确定终端是否为具有时间容忍特性的机器类通信设备；负载门限增加模块，设置在核心网管理控制实体中，用于在终端是具有时间容忍特性的MD的情况下，在接口建立请求信令中增加MD负载门限，并将其发送给接入网控制实体；比较模块，设置在接入网控制实体中，用于将当前接入网负载与MD负载门限进行比较；接口失败响应信令发送模块，设置在接入网控制实体中，用于在当前接入网负载大于机器类通信设备负载门限的情况下，向核心网管理控制实体发送接口失败响应信令；第一服务拒绝信令发送模块，设置在核心网管理控制实体中，用于向接入网控制实体发送服务拒绝信令；以及第二服务拒绝信令发送模块，设置在接入网控制实体中，用于将服务拒绝信令发送回到MD。

优选地，MD负载门限和机器类通信设备特性激活标识被保存在核心网的归属位置寄存器/归属用户服务器中。

另外，该系统还包括定时器设置模块，设置在MD中，用于在机器类通信设备接收到服务拒绝信令之后，根据预先设置的默认时延等待时间设置并启动一个定时器，在定时器超时之后重新发起服务请求，其中，在此期间机器类通信设备可以在网络中附着或去附着。

此外，该系统还包括：时延等待时间增加模块，设置在核心网管理控制实体中，用于在服务拒绝信令中增加时延等待时间信息来表示机器类通信设备需要时延等待的时间。优选地，时延等待时间增加模块根据当前接入网负载、MD负载门限或运营商的系统配置等设置时延等待时间信息，并在接口失败响应信令中携带时延等待时间信息以发送给核心网管理控制实体。

在这种情况下，该系统还包括：定时器设置模块，设置在在机器类通信设备中，用于在接收到服务拒绝信令之后，根据时延等待信息设置并启动一个定时器，在定时器超时之后重新发起服务请求，其中，在此期间MD可以在网络中附着或去附着。

通过本发明的技术方案，解决了具有时间容忍特性MD的接入控制问题，其中通过引入网络负载作为新的判决条件而使网络具有支持机器类通信中时间容忍特性的能力。此外，本发明的方法能够完全基于现有协议的基本操作流程，因此具有良好的兼容性和可实现性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

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是示出现有技术的UMTS/GPRS系统中的上行方向的服务请求过程的流程；

图2是示出现有技术的UMTS/GPRS系统中的下行方向的服务请求过程的流程；

图3是示出现有技术的LTE系统中的上行方向的服务请求过程的流程；

图4是示出现有技术的LTE系统中的下行方向的服务请求过程的流程；

图5是示出根据本发明的时间容忍MD的接入控制方法的流程图；

图6是示出根据本发明的时间容忍MD的接入控制系统的框图；

图7是示出根据本发明的第一种方法的详细过程的流程图；以及

图8是示出根据本发明的第二种方法的详细过程的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图来详细说明本发明的实施例。

图5是示出根据本发明的时间容忍MD的接入控制方法的流程图。

参照图5，该方法包括以下步骤：S502，第一网络控制实体将当前接入网负载通知给第二网络控制实体；S504，第二网络控制实体将当前接入网负载与MD负载门限进行比较；以及S506，第二网络控制实体根据比较结果来判定是否接受MD的服务请求。

图6是示出根据本发明的时间容忍MD的接入控制系统的框图。

参照图6，该系统60，包括：第一网络控制实体602，用于将当前接入网负载通知给第二网络控制实体604；第二网络控制实体604，用于将当前接入网负载与MD负载门限进行比较，并根据比较结果来判定是否接受MD的服务请求。

以下结合图7和图8具体描述本发明。

为了能够根据当前接入网的负载情况对具有时间容忍特性的MTC设备有效进行网络接入管理及控制，本发明提出了两种MD接入控制的方法。

图7是示出根据本发明的第一种方法的详细过程的流程图。

具体地，此方法的主要思想在于：利用现有服务请求流程，接入网在Iu/S1接口信令交互过程中将当前接入网负载状况信息通知核心网。核心网根据接入网所提供的负载信息及MD签约负载门限信息对MD的接入请求进行判断，最终决定是接受还是拒绝MD的服务请求。

为了获得接入网当前的负载信息，在向核心网管理控制实体(如SGSN/MME)透传MD发送的NAS(Non Access Stratum，非接入层)信令时，接入网控制实体(如RNC/eNodeB/HeNodeB)在Iu/S1接口信令(如Initial UE Message)中增加当前接入网的负载信息(如CurrentRNC/eNodeB/HeNodeB Load)来将当前接入网的负载情况通知核心网管理控制实体。

核心网管理控制实体将当前的接入网负载与为MD预先设置的负载门限相比较，在达到门限要求的情况下(即，小于门限)，允许MD接入网络并为其提供数据传输服务。在不满足门限要求的情况下(即，大于门限)，拒绝MD的服务请求。

为了使核心网管理控制实体能够有效获取MD的负载门限，核心网在HLR/HSS Subscriber(归属位置寄存器/归属用户服务器)的签约信息中为MD增加负载门限参数(如Load Threshold)用于保存MD签约的负载门限信息。除此之外，网络也可以根据运营商的需求，将MD签约的负载门限(如Load Threshold)或运营商的策略信息配置到核心网管理控制实体中(如SGSN/MME等)来供其使用。

这里，接入网负载信息可以是空口无线资源的负载情况(如Uu/LTE-Uu接口资源占用率等)，可以是接入网实体(如NodeB、RNC、eNodeB、HeNodeB等)的负载情况，可以是接入网实体间接口(如Iub、Iur、X2接口等)的负载情况，也可以是运营商根据需要定义的接入网负载度量参数等等。

在第一种方法中，对于MD来说，其行为可以如下所述：

1、附着至网络的MD在有业务数据到达时向核心网管理控制实体发送NAS服务请求信令(如Service Request)来发起服务请求过程，并根据现有服务请求流程进行处理。

2、如果MD接收到核心网管理控制实体返回的服务拒绝信令(如Service Reject)且拒绝原因表明是由于接入网负载超出门限允许范围所致，则MD中止服务请求过程并进行后续操作。

其中，后续操作可包括：保持附着状态并设置时延等待定时器，待定时器超时后根据需要重新发起服务请求；或者从网络去附着并设置时延等待定时器，待定时器超时后重新附着至网络并根据需要重新发起服务请求等。

3、如果在上述服务拒绝信令中携带了等待时间信息(如DelayedTime)，则MD会根据所指示的时间设置并启动一个定时器，时延等待一段时间，在此时间段内MD可以在网络中附着或去附着，待定时器超时后，MD根据需要重新发起附着请求和/或服务请求。

4、如果在上述服务拒绝信令中未携带等待时间信息，则MD会根据默认时间设置并启动一个定时器，时延等待一段时间，在此时间段内MD可以在网络中附着或去附着，待定时器超时后，MD根据需要重新发起附着请求和/或服务请求。其中，默认时间是为具有时间容忍特性的MD预先设置的时延等待时间值。

对于接入网控制实体来说，其行为可以如下所述：

1、接入网控制实体转发MD发送的服务请求信令，并在封装NAS信令的Iu/S1接口信令(如RANAP/S1-AP：Initial UE Message)中增加接入网负载信息(如Current RNC/eNodeB/HeNodeB Load)，以将接入网当前的负载状况通知核心网管理控制实体。

2、接入网控制实体向MD透传核心网控制实体所发送的NAS信令(如Service Reject等)。

对于核心网管理控制实体来说，其行为可以如下所述：

1、在接收到MD发送的NAS服务请求信令时，核心网管理控制实体将Iu/S1接口提供的网络负载信息与签约数据提供的网络负载门限做比较，并基于比较结果来确定后续操作。

2、如果接入网负载满足MD签约负载门限的要求，则核心网接入实体则按照服务请求流程进行正常处理。

3、如果接入网负载不能满足MD签约负载门限的要求，则核心网接入实体终止服务请求处理流程并发送NAS信令(如Service Reject)来拒绝MD的服务请求，并在信令的原因中向MD指明服务请求失败是由于接入网负载超出门限允许范围所致。

4、核心网管理控制实体可以确定一个时延等待时间用于协助MD完成相关操作并在所维护的MD上下文中增加一个时延等待参数信息(如Delayed Time)将其保存。同时，核心网管理控制实体在NAS服务拒绝信令中增加该等待时间信息(如Delayed Time)来通知MD需要时延等待的时间。

其中，核心网管理控制实体可以根据网络负载状况、负载门限等信息估计一个时延等待时间来表明接入网负载达到负载门限许可范围可能需要经历的时间；也可以根据运营商的系统配置为MD设置一个预定义的时延等待时间。

核心网管理控制实体为MD保存所确定的时延等待时间，这样就可以为网络侧发起的信令/数据服务请求的处理提供参考信息。

此项操作可以由核心网管理控制实体选择执行，目的在于为MD提供时延参考时间，协助MD完成相关操作。

以下，分别以LTE系统和UMTS系统为例对第一种方法进行说明。第一实施例(LTE/SAE系统MD发起服务请求)

假设MD设备A具有时间容忍特性，签约时为A设定的接入网负载门限为0.6，即当接入网负载达到0.6或0.6以上时，网络将不再为A提供数据传输服务。这样，HSS在A的签约信息中增加网络负载门限参数(如LoadThreshold)并将其值设置为0.6。

当A发起Attach过程附着至网络时，为A提供服务的MME从HSS读取A的签约信息并在本地维护的A的上下文中增加负载门限参数信息(如Load Threshold)保存签约的负载门限值0.6。

有业务数据到达时，A向网络发起服务请求过程，即向MME发送NAS信令Service Request(服务请求)。该信令封装在RRC信令中发送至eNodeB。

eNodeB接收到包含Service Request的RRC信令后将Service Request重新封装在S1-AP：Initial UE Message信令中透传至MME。除了携带协议中已规定的信息之外，eNobeB将在S1-AP：Initial UE Message中增加负载信息参数(如Current Load)用于携带接入网当前的负载状态信息。

接收到S1-AP：Initial UE Message信令时，MME从中提取Current Load信息并在本地维护的信息中为eNodeB增加负载状态信息(如CurrenteNodeB Load)将其保存。之后，MME将Current eNodeB Load与LoadThreshold相比较。如果Current eNodeB Load值为0.4，小于Load Threshold值0.6，即表明接入网络当前负载在A的负载门限允许范围之内，能够为A提供服务，那么MME将按照Service Request过程的流程继续进行处理。如果Current eNodeB Load值为0.8，大于Load Threshold值0.6，即表明接入网当前负载超出A签约的负载门限，那么MME将中止Service Request的处理，并向A返回NAS信令Service Reject以拒绝A的服务请求。ServiceReject中的Cause值指明失败的原因在于接入网负载超出门限。

此时，MME可以根据当前空口资源的负载情况及负载门限参数等信息为A提供一个时延参量用于表征接入网负载达到负载门限允许范围可能需要经历的时间并在所维护的MD上下文中增加一个时延等待参数信息(如Delayed Time)将其保存。同时，在Service Reject信令中增加等待时间信息(如Delayed Time)将所确定的时延等待时间告知A。

如果A接收到MME返回的Service Reject且其中的Cause值表明Service Request失败的原因在于接入网负载超出门限，那么A将启动一个定时器并延迟一段时间，待定时器超时之后重新发起服务请求。如果ServiceReject消息中没有携带Delayed Time，那么A可将定时器设置为默认的等待时间值(预先配置)。如果Service Reject消息中携带了Delayed Time，那么A可将定时器设置为Delayed Time的值。

第二实施例(UMTS/GPRS系统MD发起服务请求)

对于与第一实施例相同的场景，UMTS/GPRS系统主要的操作过程与第一实施例基本相同。

其中，RNC可在RANAP：Initial UE Message中增加负载信息参数(如Current Load)向SGSN传递接入网当前的负载状态信息。但是，对于网络处于PMM-CONNECTED状态并且Service Request消息中Service Type指明为Data的情况，SGSN在收到A发送的Service Request之后不应向A立即发送Service Accept信令进行响应，而是首先应判别当前接入网负载是否达到签约负载门限的要求。如果满足门限要求，SGSN向A返回ServiceAccept信令。否则，SGSN返回Service Reject信令并可在该信令中增加等待时间信息(如Delayed Time)将其确定的时延等待时间告知A。

图8是示出根据本发明的第二种方法的详细过程的流程图。

具体地，此方法的主要思想在于：利用现有服务请求流程，核心网在Iu/S1接口信令交互过程中将MD签约的负载门限信息通知接入网。接入网根据核心网提供的MD签约负载门限及当前接入网负载状况对MD的接入请求进行判断，最终决定是接受还是拒绝MD的服务请求。

为了获得签约负载门限信息，在服务请求过程中向接入网控制实体(如RNC/eNodeB/HeNodeB)发送MD上下文信息时，核心网管理控制实体(如SGSN/MME)在Iu/S1接口建立请求信令(如Radio Access Bearer AssignmentRequest/Initial Context Setup Request)中增加MD负载门限信息(如LoadThreshold)将其告知接入网控制实体。后者可根据此信息存在与否判断终端是UE还是MD。

对于MD，接入网控制实体将接入网负载与MD预先设置的负载门限相比较，在达到门限要求的情况下，允许MD接入网络并为其提供数据传输服务。在不满足门限要求的情况下，拒绝MD的服务请求。

在HLR/HSS Subscriber的签约信息中，核心网为MD建立签约信息，并在其中增加MTC特性激活标识(如Time Tolerant Feature Active Flag)及负载门限参数(如Load Threshold)分别用于标识Subscriber是否将时间容忍特性激活及保存MD签约的负载门限信息。除此之外，网络也可以根据运营商的需求，将MD签约的MTC特性激活标识及负载门限或运营商的策略信息配置到核心网实体中(如SGSN/MME等)来供其使用。

这里，接入网负载信息可以是空口无线资源的负载情况(如Uu/LTE-Uu接口资源占用率等等)，可以是接入网实体(如NodeB、RNC、eNodeB、HeNodeB等)的负载情况，可以是接入网实体间接口(如Iub、Iur、X2接口等)的负载情况，也可以是运营商根据需要定义的接入网负载度量参数等等。

具体地，在第二种方法中，对于MD来说，其行为可以如下所述：

2、如果MD接收到核心网管理控制实体返回的服务拒绝信令(如Service Reject)且拒绝原因表明是由于接入网负载超出门限允许范围所致，那么MD中止服务请求过程并进行后续操作。

3、如果在上述服务拒绝信令中携带了等待时间信息(如DelayedTime)，则MD会根据所指示时间设置并启动一个定时器，时延等待一段时间，在此时间段内MD可以在网络中附着或去附着，待定时器超时后，MD根据需要重新发起附着请求和/或服务请求。

对于接入网控制实体来说，其行为可以如下所述：

1、接入网控制实体向核心网管理控制实体透传MD所发送的服务请求信令。

2、在接收到核心网控制实体发送的Iu/S1接口建立请求信令(如RadioAccess Bearer Assignment Request/Initial Context Setup Request)时，接入网控制实体首先检查该信令中是否携带负载门限信息(如Load Threshold)，由此确定后续操作。

3、如果在上述信令中未包含负载门限信息，则接入网控制实体将终端视为UE并按通常服务请求的流程继续进行处理；而如果信令中包含负载门限信息，则接入网控制实体将终端视为具有时间容忍特性的MD，并将Iu/S1接口信令提供的负载门限与接入网负载相比较，以及基于比较结果确定后续操作。

4、如果接入网负载达到负载门限的要求，则接入网控制实体将按照通常服务请求的流程继续进行处理。

5、如果接入网负载未能达到负载门限的要求，接入网控制实体则终止服务请求处理流程并向核心网控制实体返回Iu/S1接口失败响应信令(如Radio Access Bearer Assignment Response/Initial Context Setup Failure)来拒绝MD的服务请求。其中，在该信令的原因中接入网控制实体指明服务请求失败是由于接入网负载超出门限允许范围所致。

6、接入网控制实体可以确定一个时延等待时间用于协助MD完成相关操作。同时，接入网控制实体在服务拒绝信令中增加等待时间信息(如Delayed Time)用于向核心网管理控制实体通知MD需要时延等待的时间。

接入网控制实体可以根据网络负载状况、负载门限等信息估计一个时延等待时间来表明接入网负载达到负载门限许可范围可能需要经历的时间；或者也可以根据运营商的系统配置，为MD设置一个预定义的时延等待时间。

此项操作可以由接入网控制实体选择执行，目的在于为MD提供时延参考时间，协助MD完成相关操作。

此外，对于核心网管理控制实体来说，其行为可以如下所述：

1、在接收到MD发送的服务请求信令时，核心网管理控制实体根据Iu/S1接口信令携带的终端标识索引终端上下文信息，并根据上下文中MTC特性激活标识(如Time Tolerant Feature Active Flag)判断终端是UE还是具有时间容忍特性的MD，由此确定后续操作。

2、如果终端设备为UE或不具有时间容忍特性的MD，则核心网管理控制实体将终端统一视为UE并依照通常服务请求流程继续进行处理；而如果终端设备为具有时间容忍特性的MD，则核心网管理控制实体在Iu/S1接口建立请求信令(如Radio Access Bearer Assignment Request/InitialContext Setup Request)中增加负载门限信息(如Load Threshold)，以将MD负载门限告知接入网控制实体。

3、如果从接入网控制实体接收到Iu/S1接口失败响应信令(如RadioAccess Bearer Assignment Response/Initial Context Setup Failure)且其中的原因表明请求失败是由于接入网负载超出负载门限所致，则核心网管理控制实体将向MD发送服务拒绝(如Service Reject)信令并指明失败的原因在于接入网负载超出负载门限许可范围。

4、如果在上述Iu/S1接口失败响应信令(如Radio Access BearerAssignment Response/Initial Context Setup Failure)中携带了等待时间信息，则核心网管理控制实体在所维护的MD上下文中增加一个时延等待参数信息(如Delayed Time)将其保存并在服务拒绝消息中增加等待时间信息(如Delayed Time)，以将此时间参数告知MD。

核心网管理控制实体为MD保存所确定的时延等待时间，这样可为网络侧发起的信令/数据服务请求的处理提供参考信息。

以下，分别以LTE系统和UMTS系统为例对第二种方法进行说明。第三实施例(LTE/SAE系统MD发起服务请求)

假设MD设备A具有Time Tolerant特性，签约时为A设定的接入网负载门限为0.7，即当接入网负载达到0.7或0.7以上时，网络将不为A提供数据传输服务。这样，在签约信息中HSS为A设置时间容忍特性标志(如Time Tolerant Feature Active Flag)来用于区分A与普通UE，表明A是具有Time Tolerant特性的MD。同时，HSS在A的签约信息中增加网络负载门限参数(如Load Threshold)并将其值设置为0.7。

当A发起Attach过程附着至网络时，为A提供服务的MME从HSS读取A的签约信息并在本地维护的A的上下文中增加时间容忍特性标志及负载门限参数信息(如Time Tolerant Feature Active Flag和Load Threshold)保存相应的签约信息。

当A有业务数据到达时，A向网络发起服务请求过程，即向MME发送NAS信令Service Request(服务请求)。该信令由接入网实体eNodeB封装在S1-AP信令Initial UE Message中透传至MME。

接收到Service Request信令时，MME首先根据S1-AP：Initial UEMessage信令携带的S-TMSI索引A的上下文，并根据Time Tolerant FeatureActive Flag信息判断发起服务请求的设备A是UE还是具有时间容忍特性的MD以便进行相应处理。如果Time Tolerant Feature Active Flag未被置起，则MME将A视为UE并根据现有协议中的Service Request流程进行处理。如果Time Tolerant Feature Active Flag被置起，则MME则可判定A为具有时间容忍特性的MD，此时，MME在S1-AP：Initial Context Setup Request信令中增加负载门限信息(如Load Threshold)将A签约的负载门限参数告知eNodeB。

在接收S1-AP：Initial Context Setup Request信令时，如果eNodeB没有收到Load Threshold信息，则eNodeB将发起服务请求的设备A视为UE并根据现有流程进行处理。如果eNodeB发现该信令携带了Load Threshold信息，则eNodeB判定A为具有Time Tolerant特性的MD。在这种情况下，eNodeB将当前接入网空口的负载状况与Load Threshold做比较，从而决定后续操作。

如果当前空口负载为0.6，小于Load Threshold值0.7，则eNodeB接受MME的初始上下文建立请求并按照Service Request的正常操作流程对A继续进行处理。如果当前网络负载为0.8，大于Load Threshold值0.7，则eNodeB拒绝MME的初始上下文建立请求并向MME返回S1-AP：InitialContext Setup Failure信令，其中的Cause表明失败的原因在于空口负载超出门限。

此时，eNodeB可以根据当前空口资源的负载情况及负载门限参数等信息为A提供一个时延参量用于表征接入网负载达到负载门限允许范围可能需要经历的时间，并在Initial Context Setup Failure信令中增加等待时间信息(如Delayed Time)将其传递给MME。

之后，如果MME从eNodeB接收到S1-AP：Initial Context SetupComplete信令，则表明无线承载建立成功，MME按照Service Request流程继续进行处理。如果MME从eNodeB接收到S1-AP：Initial Context SetupFailure信令并且其中的Cause表明失败是由于接入网空口负载超出门限的原因造成的，则MME将向A发送Service Reject信令并在Cause中指明失败的原因在于接入网空口负载超出门限。

此时，如果eNodeB在S1-AP：Initial Context Setup Failure信令中携带了Delayed Time信息，则MME将在所维护的A上下文中增加一个时延等待参数信息(如Delayed Time)将其保存并在Service Reject信令中增加等待时间信息(如Delayed Time)以将eNodeB预先估计的等待时间传递给A。

如果A接收到MME通过eNodeB透传而来的NAS信令Service Reject且失败原因为接入网空口负载超出门限，则A将启动一个定时器并延迟一段时间，待定时器超时之后重新发起服务请求。其中，如果Service Reject消息中没有携带Delayed Time，则A可将定时器设置为默认的等待时间值(预先配置)；而如果Service Reject消息中携带了Delayed Time，则A可将定时器设置为Delayed Time的值。

第四实施例(UMTS/GPRS系统MD发起服务请求)

对于与第三实施例相同的场景，UMTS/GPRS系统主要的操作过程与第三实施例基本相同。

但是，对于网络处于PMM-CONNECTED状态并且Service Request消息中Service Type指明为Data的情况，SGSN在收到A发送的ServiceRequest之后不应该向A立即发送Service Accept信令，而是应当根据签约信息中的Time Tolerant Feature Active Flag对A的设备类型进行判定并确定后续操作。

如果判定A为MS，则SGSN根据现有协议中的Service Request流程进行处理，即向A返回Service Accept信令。如果判定A为具有时间容忍特性的MD，则SGSN则应将其作为处于PMM-IDLE状态来处理，即SGSN向RNC发送RANAP：Radio Access Bearer Assignment Request信令并在其中增加负载门限信息(如Load Threshold)将A签约的负载门限参数告知RNC。

在UMTS/GPRS系统中，RNC以RANAP：Radio Access BearerAssignment Response信令对SGSN发送的RANAP：Radio Access BearerAssignment Request信令进行响应。如果RNC判定当前接入网负载不能达到签约负载门限的要求，则RNC通过RANAP：Radio Access BearerAssignment Response信令拒绝A的服务请求并在Cause中指明失败的原因在于接入网空口负载超出门限。同时，RNC可在此信令中增加等待时间信息(如Delayed Time)将所估计的时延等待时间通知SGSN。

如上所述，通过本发明的技术方案解决了具有时间容忍特性MD的接入控制问题。其中在本发明的方法中通过引入网络负载作为新的判决条件来使网络具有支持机器类通信中时间容忍特性的能力。此外，本发明的方法能够完全基于现有协议的基本操作流程，因此具有良好的兼容性和可实现性。

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

1.一种时间容忍机器类通信设备的接入控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

第一网络控制实体将当前接入网负载通知给第二网络控制实体；

所述第二网络控制实体将所述当前接入网负载与机器类通信设备负载门限进行比较；以及

所述第二网络控制实体根据比较结果来判定是否接受机器类通信设备的服务请求。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一网络控制实体是接入网控制实体，所述第二网络控制实体是核心网管理控制实体。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法具体包括：

附着至网络的所述机器类通信设备在有业务数据到达时发起服务请求；

所述接入网控制实体转发所述服务请求给所述核心网管理控制实体，并在接口信令中增加所述当前接入网负载以通知给所述核心网管理控制实体；

所述核心网管理控制实体将所述当前接入网负载与所述机器类通信设备负载门限进行比较；

在所述当前接入网负载大于所述机器类通信设备负载门限的情况下，所述核心网管理控制实体发送服务拒绝信令；以及

所述接入网控制实体将所述服务拒绝信令发送回所述机器类通信设备。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述机器类通信设备负载门限被保存在核心网的归属位置寄存器/归属用户服务器中。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据运营商的需求，所述机器类通信设备负载门限或运营商的策略信息被配置在所述核心网管理控制实体中。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述服务拒绝信令中的原因中指明服务请求失败是由于所述当前接入网负载超出所述机器类通信设备负载门限。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述机器类通信设备接收到所述服务拒绝信令之后，所述方法还包括：

所述机器类通信设备根据预先设置的默认时延等待时间设置并启动一个定时器，在所述定时器超时之后重新发起服务请求，其中，在此期间所述机器类通信设备可以在所述网络中附着或去附着。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述核心网管理控制实体在所述服务拒绝信令中增加时延等待时间信息来表示所述机器类通信设备需要时延等待的时间。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述核心网管理控制实体根据所述当前接入网负载、所述机器类通信设备负载门限或运营商的系统配置等设置所述时延等待时间信息。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述机器类通信设备接收到所述服务拒绝信令之后，所述方法还包括：

所述机器类通信设备根据所述时延等待信息设置并启动一个定时器，在所述定时器超时之后重新发起服务请求，其中，在此期间所述机器类通信设备可以在所述网络中附着或去附着。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一网络控制实体是核心网管理控制实体，所述第二网络控制实体是接入网控制实体。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法具体包括：

所述接入网控制实体转发所述服务请求给所述核心网管理控制实体；

所述核心网管理控制实体根据机器类通信设备特性激活标识来确定终端是否为具有时间容忍特性的机器类通信设备；

在所述终端是具有时间容忍特性的机器类通信设备的情况下，所述核心网管理控制实体在接口建立请求信令中增加所述机器类通信设备负载门限，并将其发送给所述接入网控制实体；

所述接入网控制实体将所述当前接入网负载与所述机器类通信设备负载门限进行比较；

在所述当前接入网负载大于所述机器类通信设备负载门限的情况下，所述接入网控制实体向所述核心网管理控制实体发送接口失败响应信令；

所述核心网管理控制实体向所述接入网控制实体发送服务拒绝信令；以及

所述接入网控制实体将所述服务拒绝信令发送回到所述机器类通信设备。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述机器类通信设备负载门限和所述机器类通信设备特性激活标识被保存在核心网的归属位置寄存器/归属用户服务器中。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，根据运营商的需求，所述机器类通信设备负载门限和所述机器类通信设备特性激活标识、或运营商的策略信息被配置在所述核心网管理控制实体中。

15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述服务拒绝信令中的原因中指明服务请求失败是由于所述当前接入网负载超出所述机器类通信设备负载门限。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在所述机器类通信设备接收到所述服务拒绝信令之后，所述方法还包括：

17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述核心网管理控制实体在所述服务拒绝信令中增加时延等待时间信息来表示所述机器类通信设备需要时延等待的时间。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述接入网控制实体根据所述当前接入网负载、所述机器类通信设备负载门限或运营商的系统配置等设置所述时延等待时间信息，并在所述接口失败响应信令中携带所述时延等待时间信息以发送给所述核心网管理控制实体。

19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，在所述机器类通信设备接收到所述服务拒绝信令之后，所述方法还包括：

20.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其特征在于，所述当前接入网负载是空口无线资源的负载、所述接入网控制实体的负载、所述接入网控制实体之间接口的负载或者运营商根据需要而定义的接入网负载度量参数。

21.一种时间容忍机器类通信设备的接入控制系统，其特征在于，所述系统包括：

第一网络控制实体，用于将当前接入网负载通知给第二网络控制实体；

所述第二网络控制实体，用于将所述当前接入网负载与机器类通信设备负载门限进行比较，并根据比较结果来判定是否接受机器类通信设备的服务请求。

22.根据权利要求21所述的系统，其特征在于，所述第一网络控制实体是接入网控制实体，所述第二网络控制实体是核心网管理控制实体。

23.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

转发模块，设置在所述接入网控制实体中，用于在接收到来自所述机器类通信设备的服务请求之后转发所述服务请求给所述核心网管理控制实体，并在接口信令中增加所述当前接入网负载以通知给所述核心网管理控制实体；

比较模块，设置在所述核心网管理控制实体中，用于将所述当前接入网负载与所述机器类通信设备负载门限进行比较；

第一服务拒绝信令发送模块，设置在所述核心网管理控制实体中，用于在所述当前接入网负载大于所述机器类通信设备负载门限的情况下发送服务拒绝信令；以及

第二服务拒绝信令发送模块，设置在所述接入网控制实体中，用于将所述服务拒绝信令发送回所述机器类通信设备。

24.根据权利要求23所述的系统，其特征在于，所述机器类通信设备负载门限被保存在核心网的归属位置寄存器/归属用户服务器中。

25.根据权利要求23所述的系统，其特征在于，根据运营商的需求，所述机器类通信设备负载门限或运营商的策略信息被配置在所述核心网管理控制实体中。

26.根据权利要求23所述的系统，其特征在于，在所述服务拒绝信令中的原因中指明服务请求失败是由于所述当前接入网负载超出所述机器类通信设备负载门限。

27.根据权利要求26所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：定时器设置模块，设置在机器类通信设备中，用于在接收到所述服务拒绝信令之后，根据预先设置的默认时延等待时间设置并启动一个定时器，在所述定时器超时之后重新发起服务请求，其中，在此期间所述机器类通信设备可以在所述网络中附着或去附着。

28.根据权利要求26所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：时延等待时间增加模块，设置在所述核心网管理控制实体中，用于在所述服务拒绝信令中增加时延等待时间信息来表示所述机器类通信设备需要时延等待的时间。

29.根据权利要求28所述的系统，其特征在于，时延等待时间增加模块根据所述当前接入网负载、所述机器类通信设备负载门限或运营商的系统配置等设置所述时延等待时间信息。

30.根据权利要求28所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：定时器设置模块，设置在所述机器类通信设备中，用于在接收到所述服务拒绝信令之后，根据所述时延等待信息设置并启动一个定时器，在所述定时器超时之后重新发起服务请求，其中，在此期间所述机器类通信设备可以在所述网络中附着或去附着。

31.根据权利要求21所述的系统，其特征在于，所述第一网络控制实体是核心网管理控制实体，所述第二网络控制实体是接入网控制实体。

32.根据权利要求31所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

转发模块，设置在所述接入网控制实体中，用于在接收到来自所述机器类通信设备的服务请求之后转发所述服务请求给所述核心网管理控制实体；

时间容忍特性确定模块，设置在所述核心网管理控制实体中，用于根据机器类通信设备特性激活标识来确定终端是否为具有时间容忍特性的机器类通信设备；

负载门限增加模块，设置在所述核心网管理控制实体中，用于在所述终端是具有时间容忍特性的机器类通信设备的情况下，在接口建立请求信令中增加所述机器类通信设备负载门限，并将其发送给所述接入网控制实体；

比较模块，设置在所述接入网控制实体中，用于将所述当前接入网负载与所述机器类通信设备负载门限进行比较；

接口失败响应信令发送模块，设置在所述接入网控制实体中，用于在所述当前接入网负载大于所述机器类通信设备负载门限的情况下，向所述核心网管理控制实体发送接口失败响应信令；

第一服务拒绝信令发送模块，设置在所述核心网管理控制实体中，用于向所述接入网控制实体发送服务拒绝信令；以及

第二服务拒绝信令发送模块，设置在所述接入网控制实体中，用于将所述服务拒绝信令发送回到所述机器类通信设备。

33.根据权利要求32所述的系统，其特征在于，所述机器类通信设备负载门限和所述机器类通信设备特性激活标识被保存在核心网的归属位置寄存器/归属用户服务器中。

34.根据权利要求32所述的系统，其特征在于，根据运营商的需求，所述机器类通信设备负载门限和所述机器类通信设备特性激活标识、或运营商的策略信息被配置在所述核心网管理控制实体中。

35.根据权利要求32所述的系统，其特征在于，在所述服务拒绝信令中的原因中指明服务请求失败是由于所述当前接入网负载超出所述机器类通信设备负载门限。

36.根据权利要求35所述的系统，其特征在于，所述系统还包括定时器设置模块，设置在所述机器类通信设备中，用于在所述机器类通信设备接收到所述服务拒绝信令之后，根据预先设置的默认时延等待时间设置并启动一个定时器，在所述定时器超时之后重新发起服务请求，其中，在此期间所述机器类通信设备可以在所述网络中附着或去附着。

37.根据权利要求35所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：时延等待时间增加模块，设置在所述核心网管理控制实体中，用于在所述服务拒绝信令中增加时延等待时间信息来表示所述机器类通信设备需要时延等待的时间。

38.根据权利要求37所述的系统，其特征在于，所述时延等待时间增加模块根据所述当前接入网负载、所述机器类通信设备负载门限或运营商的系统配置等设置所述时延等待时间信息，并在所述接口失败响应信令中携带所述时延等待时间信息以发送给所述核心网管理控制实体。

39.根据权利要求37所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：定时器设置模块，设置在在所述机器类通信设备中，用于在接收到所述服务拒绝信令之后，根据所述时延等待信息设置并启动一个定时器，在所述定时器超时之后重新发起服务请求，其中，在此期间所述机器类通信设备可以在所述网络中附着或去附着。

40.根据权利要求21至39中任一项所述的系统，其特征在于，所述当前接入网负载是空口无线资源的负载、所述接入网控制实体的负载、所述接入网控制实体之间接口的负载或者运营商根据需要而定义的接入网负载度量参数。