CN102223688A

CN102223688A - 一种处理mtc优先警报消息的方法和系统

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Publication number: CN102223688A
Application number: CN2010101511595A
Authority: CN
Inventors: 吴昊
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2010-04-16
Filing date: 2010-04-16
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2030-04-16
Also published as: CN102223688B; WO2011127723A1

Abstract

本发明公开了一种处理机器类型通信(MTC)优先警报消息的方法，MTC设备在发送给网络实体的消息中携带优先警报消息(PAM)标识；网络实体接收到来自MTC设备的消息后，根据消息中PAM标识的指示，优先处理对应MTC设备的请求和数据发送。本发明还公开了一种处理MTC优先警报消息的系统。通过本发明的方法和系统，能够满足对PAM消息优先处理的需求。

Description

一种处理MTC优先警报消息的方法和系统

技术领域

本发明涉及机器类型通信(MTC，Machine Type Communication)终端的管理技术，尤其涉及一种处理MTC优先警报消息的方法和系统。

背景技术

现有的蜂窝无线通信系统如图1所示，由核心网(CN，Core Network)、接入网(RAN，Radio Access Network)和终端组成。其中，CN负责非接入层事务，例如终端位置更新等，且CN是用户面的锚点；RAN由基站、或者由基站和基站控制器组成，RAN负责接入层事务，例如无线资源的管理，基站之间可以根据实际情况存在物理或逻辑上的连接，如图1中的基站1与基站2、或者基站3之间的连接，并且每个基站可以与一个或者一个以上的CN节点连接；终端即用户设备(UE，User Equipment)是指可以与蜂窝无线通信网络通信的各种设备，如移动终端、笔记本电脑等。

MTC业务即机器与机器之间进行通信的业务，在M2M业务中不需要人为的参与，所有的通信都由机器自主完成，MTC业务通过传感器等感知设备获得数据，然后通过通信模块将数据上报给移动通信网络，并通过移动通信网络接入到公共数据网。MTC业务的应用很广，例如：物流监控、安全监测、远程医疗检测、远程抄表等。MTC业务上报的数据由移动运营商或专门的MTC运营商的特定服务器进行管理，可供MTC用户或MTC管理者查看。在这个过程中，获取业务所需数据的设备即为MTC设备。

在MTC设备附着到网络上时，移动性管理实体(MME，MobilityManagement Entity)从用户归属服务器(HSS，Home Subscriber Server)中获得该MTC设备的签约信息，并保存在本地。MME是核心网中用于管理用户终端控制信令的实体，负责接入控制，包括：鉴权控制、标识指配、用户标识和设备标识验证、信令面加密、与基站(eNB)之间的一致性保护、2G/3G与演进分组系统(EPS，Evolved Packet System)之间安全参数以及服务质量(QoS，Quality of Service)参数的转换、接入许可控制、决定是否可以获得请求的资源并预留这些资源、合法监听，移动性管理(实现对UE当前位置的跟踪和记录)、会话管理、对EPS承载的相关操作、以及网元选择等。HSS是电信网络中负责保存用户或终端设备的身份信息、认证信息和授权信息等的实体。根据不同情况，HSS可用于保存用户的身份信息及用户和终端设备的绑定信息，或只保存用户的身份信息(可由网关保存用户和终端设备的绑定信息)，或直接保存终端设备的身份信息。HSS还负责用户的签约数据库，以及执行用户的身份验证和授权等。业务平台可从HSS查询用户或终端信息。

在MTC设备与MTC服务器之间的数据通信，其数据包在核心网通过服务网关和分组数据网络网关进行传递。服务网关负责对分组业务承载的存储、路由和数据转发功能，可以作为基站间切换的锚点以及第三代合作伙伴计划(3GPP，3rd Generation Partnership Project)定义的接入不同接入方式间的锚点，并承担计费信息收集。分组数据网络网关负责IP地址的分配，策略与计费规则功能(PCRF，Policy and Charging Rules Function)的选择，对分组业务承载的存储和管理，路由和数据转发功能，作为终端(包括MTC设备)与外部网络通信(例如MTC服务器)的锚点，同时还承担计费信息收集。当数据从MTC设备发送到MTC服务器时，数据由MTC设备发送给服务网关，然后由服务网关发送到分组数据网络网关，分组数据网络网关再将接收到的MTC数据发送到MTC服务器。当数据从MTC服务器发送到MTC设备时，数据由MTC服务器发送到分组数据网络网关，分组数据网络网关将接收到的数据发送到服务网关，最后由服务网关将MTC数据发送到MTC设备。

MTC设备在没有注册到网络或没有建立分组数据网络(PDN，Packet DataNetwork)连接时，如果要发送数据，需要先发送附着(attach)请求或业务请求信令到MME；MME通过从HSS获得的签约数据对该MTC设备进行鉴权，在鉴权通过后，允许其接入到网络，并为其选择服务网关，建立PDN承载用于MTC设备发送数据。在承载建立以后，MTC设备发送数据到服务网关，然后服务网关将收到的MTC数据按顺序转发到MTC服务器。

目前，MTC业务引入了一些与传统移动通信不同的特性，如：优先警报消息(PAM，Priority Alarm Message)特性，该特性允许当MTC设备触发一条PAM时，能优于其他特性进行发送，且网络能优于其他特性给予处理并发送到MTC服务器。该特性需要在MTC用户签约某MTC设备时，运营商在该MTC设备的签约信息中设置并激活PAM特性，存储在HSS中。

然而，在现有的对MTC特性的网络增强方案中，并没有考虑对PAM特性的处理。也就是说，现有的3GPP核心网络中的实体功能模块并不会对某条MTC消息进行特别优先处理，即在没有对网络实体功能进行增强前，即使终端发送了一条PAM消息，网络也只会作为普通的MTC数据处理，由此可能导致PAM消息的发送被拒绝或延迟，从而不能达到PAM消息能被优先处理的需求。尤其是在当时间控制(Time Controlled)特性被激活时，该特性定义了一个授权时间段，MTC设备只允许在该时间段内接入或发送数据，网络将拒绝该时间段以外的接入请求和数据发送；那么对于该时间段以外发送的PAM消息，将不会被网络处理，也就更无法满足PAM消息能被优先处理的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种处理MTC优先警报消息的方法和系统，以满足对PAM消息优先处理的需求。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种处理机器类型通信(MTC)优先警报消息的方法，该方法包括：

MTC设备在发送给网络实体的消息中携带优先警报消息(PAM)标识；

所述网络实体接收到来自MTC设备的消息后，根据所述消息中PAM标识的指示，优先处理对应MTC设备的请求和数据发送。

所述MTC设备发送的消息为：接入请求消息或消息数据；

相应的，所述PAM标识携带在所述接入请求消息或消息数据中。

所述接入请求消息为：附着请求消息、连接请求消息或业务请求消息。

该方法进一步包括：所述网络实体在接收到来自MTC设备的消息后，如果所述消息中携带PAM标识，且所述MTC设备的PAM特性为激活状态，则所述网络实体优先处理对应MTC设备的请求和数据发送。

所述优先处理对应MTC设备的请求和数据发送，包括以下操作中的至少一种：优先为所述MTC设备选择服务网关和/或分组数据网络网关；优先为所述MTC设备建立分组业务承载；优先发送来自所述MTC设备的消息数据；当有除PAM特性的其他特性同时激活时，无论是否符合其他特性的处理机制，优先处理PAM消息的收发。

所述当有除PAM特性的其他特性同时激活时，无论是否符合其他特性的处理机制，优先处理PAM消息的收发，具体包括：

如果PAM消息发送的时间在授权发送时间之外，仍然接收和处理所述PAM消息、或发送PAM消息的接入请求消息；或如果PAM消息发送时，网络负载超过预定门限，仍然接收和处理所述PAM消息、或发送PAM消息的接入请求消息。

本发明还提供了一种处理MTC优先警报消息的系统，该系统包括：MTC设备和网络实体，其中，

所述MTC设备，用于在发送给网络实体的消息中携带PAM标识；

所述网络实体，用于接收到来自MTC设备的消息后，根据所述消息中PAM标识的指示，优先处理对应MTC设备的请求和数据发送。

所述MTC设备发送的消息为：接入请求消息或消息数据；

所述网络实体进一步用于，在接收到来自MTC设备的消息后，所述消息中携带PAM标识，且所述MTC设备的PAM特性为激活状态，则优先处理对应MTC设备的请求和数据发送。

所述网络实体进一步用于，优先为所述MTC设备选择服务网关和/或分组数据网络网关；优先为所述MTC设备建立分组业务承载；优先发送来自所述MTC设备的消息数据；当有除PAM特性的其他特性同时激活时，无论是否符合其他特性的处理机制，优先处理PAM消息的收发。

所述网络实体进一步用于，在PAM消息发送的时间在授权发送时间之外时，仍然接收和处理所述PAM消息、或发送PAM消息的接入请求消息；或在PAM消息发送时，网络负载超过预定门限，仍然接收和处理所述PAM消息、或发送PAM消息的接入请求消息。

本发明所提供的一种处理MTC优先警报消息的方法和系统，MTC设备在发送给网络实体的消息中携带PAM标识；网络实体接收到来自MTC设备的消息后，根据消息中PAM标识的指示，优先处理对应MTC设备的请求和数据发送。通过本发明的方法和系统，能够满足对PAM消息优先处理的需求。

附图说明

图1为现有的蜂窝无线通信系统的结构示意图；

图2为本发明一种处理MTC优先警报消息的方法流程图；

图3为本发明实施例中用户面数据的结构示意图。

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。

本发明所提供的一种处理MTC优先警报消息的方法，如图2所示，主要包括以下步骤：

步骤201，MTC设备在发送给网络实体的消息中携带PAM标识。

步骤202，网络实体接收到来自MTC设备的消息后，根据该消息中PAM标识的指示，优先处理对应MTC设备的请求和数据发送。

本发明的方法主要针对三种情况：一、MTC设备没有连接到网络或未在网络注册；二、MTC设备连接到网络，但未建立分组业务承载；三、MTC设备连接到网络，并建立了分组业务承载。在这三种情况下，MTC设备发送给网络实体的消息为接入请求消息或消息数据，其中，接入请求消息又包括：附着请求消息、连接请求消息和业务请求消息。MTC设备处于不同的状态下，会发送不同的接入请求消息或消息数据。

对于第一种情况下的MTC设备，MTC设备要发送PAM消息时，发送附着请求消息给网络实体，并在该请求消息中携带PAM标识。网络实体(如MME)在接收到附着请求消息后，如果附着请求消息中包含PAM标识，则优先处理该MTC设备的请求。其中，优先处理该设备的请求包括：优先分配网络资源；或优先为其选择服务网关和/或分组数据网络网关；或当有其他特性同时激活时，不论是否符合其他特性的处理机制，优先处理PAM消息的收发。例如：如果PAM消息发送的时间在授权发送时间之外，仍然接收和处理该PAM消息、或发送PAM消息的接入请求消息；如果PAM消息发送时，网络负载超过预定门限，仍然接收和处理该PAM消息、或发送PAM消息的接入请求消息。

对于第二种情况下的MTC设备，MTC设备要发送PAM消息时，发送连接请求消息或业务请求消息给网络实体，并在该请求消息中携带PAM标识。网络实体(如MME)在接收到连接请求消息或业务请求消息后，如果业务请求消息中包含PAM标识，则优先处理该MTC设备的请求。所谓连接请求消息，是由MTC设备在空闲状态向连接状态转换的过程中发起的；所谓业务请求消息，是由MTC设备在连接状态下请求建立分组业务承载时发起的。其中，优先处理该设备的请求包括：优先分配网络资源；或优先为其选择服务网关和/或分组数据网络网关；或当有其他特性同时激活时，不论是否符合其他特性的处理机制，优先处理PAM消息的收发。例如：如果PAM消息发送的时间在授权发送时间之外，仍然接收和处理该PAM消息、或发送PAM消息的接入请求消息；如果PAM消息发送时，网络负载超过预定门限，仍然接收和处理该PAM消息、或发送PAM消息的接入请求消息。

对于第三种情况下的MTC设备，MTC设备要发送PAM消息数据时，在该消息数据中增加PAM标识，该标识用于指示这是一条PAM消息数据。网络实体(如服务网关)在接收到该条消息后，如果读取到有PAM标识，则优先将其发送到MTC服务器。

下面结合具体实施例对上述处理MTC优先警报消息的方法进一步详细阐述。

本发明的实施例一，针对MTC设备没有连接到网络的情形。MTC用户首先定义触发PAM消息的条件，例如：当自动售货机的货物售空时，触发PAM消息的发送。当处于离线状态的MTC设备满足PAM触发条件时，MTC设备发送附着请求消息给MME，并在该附着请求消息中携带PAM标识，该标识用于指示当前MTC设备将发送PAM消息。MTC设备发送到MME的附着请求消息内容中新增的用于指示PAM的信息元如下表1所示：

PAM indication

O

1

表1

新增的信息元“PAM指示(PAM indication)”为可选的信息元，长度为1个bit，当该信息位设置值为1时，标识当前附着请求用于请求发送PAM消息；当该信息位不存在或设置值为0时，表示当前没有发送PAM消息的需求。

除上述指示PAM消息的方式以外，还可以在附着请求消息的信息元UE网络能力(UE network capability)中增加对PAM的指示，增加的用于指示PAM的信息元如下表2所示：

MTC PAM capability(octet 7，bit 5)
	0：MTC PAM not supported
1：MTC PAM supported

表2

在现有的“UE network capability”扩展8进制表示的第7个数位，该数位的第5个bit来进行PAM标识，该bit设置为1表示当前需要发送PAM消息，该bit设置为0表示当前不发送PAM。

需要说明的是，上述为实现对PAM标识的几种实施方式，但是并不局限于在上述两个位置进行标识，尤其是表2所示标识方式中不仅局限于本实施例中指定的具体数位和bit位。

MME在接收到MTC设备的附着请求消息后，根据附着请求消息中的信息对其进行安全认证，通过安全认证以后，MME根据从HSS获得的签约信息判断该MTC设备的PAM特性是否激活状态，然后从读取的附着请求消息中查看是否有标识指示MTC设备要发送PAM消息。如果满足上述两个条件，则优先给该MTC设备分配资源，和/或选择服务网关，和/或选择分组数据网络网关，和/或建立分组业务承载。如果此时附着请求消息是在MTC设备的授权时间以外发送的，网络实体仍然接收和处理该请求；如果此时附着请求发送时，网络负载超过指定门限，网络实体仍然接收和处理该请求。

本发明的实施例二，针对MTC设备连接到网络，但未建立分组业务承载的情形。MTC用户首先定义触发PAM消息的条件，例如：当自动售货机的货物售空时，触发PAM消息的发送。当处于空闲状态(该状态下，MTC设备注册到网络，但是没有建立数据传输承载)的MTC设备满足PAM触发条件时，MTC设备发送连接请求消息或业务请求消息给网络实体MME，并在该连接请求消息或业务请求消息中携带PAM标识，该标识用于指示当前MTC设备将发送PAM消息。MTC设备发送到MME的业务请求消息的内容如下表3所示：

EI	Information Element	Presence	Length
				Protocol discriminator	M	1/2
	Security header type	M	1/2
				KSI and sequence number	M	1

	Message authentication code(short)	M	2
					PAM Indication	O	1

表3

MTC设备发送到MME的连接请求消息的内容如下表4所示：

EI	Information Element	Presence	Length
				……	……	……
	PAM Indication	O	1
				……	……	……

表4

其中，新增的信息元“PAM indication”为可选的信息元，长度为1个bit，当该信息位设置值为1时，标识当前附着请求消息用于请求发送PAM消息；当该信息位不存在或设置值为0时，表示当前没有发送PAM消息的需求。

MME在接收到MTC设备的连接请求消息或业务请求消息后，根据连接请求消息或业务请求消息中的信息对其进行安全认证，通过安全认证以后，MME根据从HSS获得的签约信息判断该MTC设备的PAM特性是否激活状态，然后从读取的连接请求消息或业务请求消息中查看是否有标识指示MTC设备要发送PAM消息。如果满足上述两个条件，则优先给该MTC设备选择服务网关，和/或分组数据网络网关，和/或建立分组业务承载。

本发明的实施例三，针对MTC设备连接到网络，也建立了分组业务承载的情形。MTC用户首先定义触发PAM消息的条件，例如：当自动售货机的货物售空时，触发PAM消息的发送。当处于连接状态下的MTC设备需要发送PAM消息时，MTC设备将该消息作为用户面数据发送，即通过基站作为中转，发送到服务网关；在MTC设备发送到基站时，通过空口无线资源控制(RRC，RadioResource Control)协议或分组数据汇聚协议(PDCP，Packet Data ConvergenceProtocol)发送；在基站发送到服务网关通过S1-U协议发送，S1-U协议是一个用于在基站和服务网关之间发送数据的协议，所有它们之间传输的数据都通过该协议进行封装。那么，对于用户面协议对PAM的标识必须在S1-U协议数据包中增加，在此基础上还可以在PDCP数据包和/或PAM消息数据中增加。

结合图3所示的用户面数据结构，可以在PAM消息数据的首个bit位之前再增加一位bit指示位，当该bit值为1时，表示该消息承载的是PAM消息，当该bit值为0时，标识该消息承载的不是PAM消息；或者，可以在该S1-U、和/或RRC/PDCP协议包头中使用现有的空bit位或增加bit位用于指示PAM，例如：设置该bit为1时，表示该消息是PAM消息，为0时，表示该消息不是PAM消息。

在服务网关接收到该消息后，通过对包头或数据解码可以获知当前消息是否为PAM消息，如果是，则优先使用当前分组业务承载将该消息发送到MTC服务器。

对应上述处理MTC优先警报消息的方法，本发明还提供了一种处理MTC优先警报消息的系统，包括MTC设备和网络实体。其中，MTC设备，用于在发送给网络实体的消息中携带PAM标识。网络实体，用于接收到来自MTC设备的消息后，根据消息中PAM标识的指示，优先处理对应MTC设备的请求和数据发送。

MTC设备发送的消息为：附着请求消息、业务请求消息或消息数据；相应的，PAM标识携带在所述附着请求消息、连接请求消息、业务请求消息或消息数据中。

较佳的，网络实体进一步用于，在接收到来自MTC设备的消息后，消息中携带PAM标识，且MTC设备的PAM特性为激活状态，则优先处理对应MTC设备的请求和数据发送。优先处理对应MTC设备的请求和数据发送，包括以下操作中的至少一种：优先为MTC设备选择服务网关和/或分组数据网络网关；优先为MTC设备建立分组业务承载；优先发送来自MTC设备的消息数据；当有除PAM特性的其他特性同时激活时，无论是否符合其他特性的处理机制，优先处理PAM消息的收发。还包括：如果PAM消息发送的时间在授权发送时间之外，仍然接收和处理该PAM消息、或发送PAM消息的接入请求消息；如果PAM消息发送时，网络负载超过预定门限，仍然接收和处理该PAM消息、或发送PAM消息的接入请求消息。

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

1.一种处理机器类型通信(MTC)优先警报消息的方法，其特征在于，该方法包括：

2.根据权利要求1所述处理MTC优先警报消息的方法，其特征在于，所述MTC设备发送的消息为：接入请求消息或消息数据；

3.根据权利要求2所述处理MTC优先警报消息的方法，其特征在于，所述接入请求消息为：附着请求消息、连接请求消息或业务请求消息。

4.根据权利要求1所述处理MTC优先警报消息的方法，其特征在于，该方法进一步包括：所述网络实体在接收到来自MTC设备的消息后，如果所述消息中携带PAM标识，且所述MTC设备的PAM特性为激活状态，则所述网络实体优先处理对应MTC设备的请求和数据发送。

5.根据权利要求1、2、3或4所述处理MTC优先警报消息的方法，其特征在于，所述优先处理对应MTC设备的请求和数据发送，包括以下操作中的至少一种：优先为所述MTC设备选择服务网关和/或分组数据网络网关；优先为所述MTC设备建立分组业务承载；优先发送来自所述MTC设备的消息数据；当有除PAM特性的其他特性同时激活时，无论是否符合其他特性的处理机制，优先处理PAM消息的收发。

6.根据权利要求5所述处理MTC优先警报消息的方法，其特征在于，所述当有除PAM特性的其他特性同时激活时，无论是否符合其他特性的处理机制，优先处理PAM消息的收发，具体包括：

7.一种处理MTC优先警报消息的系统，其特征在于，该系统包括：MTC设备和网络实体，其中，

所述MTC设备，用于在发送给网络实体的消息中携带PAM标识；

8.根据权利要求7所述处理MTC优先警报消息的系统，其特征在于，所述MTC设备发送的消息为：接入请求消息或消息数据；

9.根据权利要求8所述处理MTC优先警报消息的系统，其特征在于，所述接入请求消息为：附着请求消息、连接请求消息或业务请求消息。

10.根据权利要求7所述处理MTC优先警报消息的系统，其特征在于，所述网络实体进一步用于，在接收到来自MTC设备的消息后，所述消息中携带PAM标识，且所述MTC设备的PAM特性为激活状态，则优先处理对应MTC设备的请求和数据发送。

11.根据权利要求7、8、9或10所述处理MTC优先警报消息的系统，其特征在于，所述网络实体进一步用于，优先为所述MTC设备选择服务网关和/或分组数据网络网关；优先为所述MTC设备建立分组业务承载；优先发送来自所述MTC设备的消息数据；当有除PAM特性的其他特性同时激活时，无论是否符合其他特性的处理机制，优先处理PAM消息的收发。

12.根据权利要求11所述处理MTC优先警报消息的系统，其特征在于，所述网络实体进一步用于，在PAM消息发送的时间在授权发送时间之外时，仍然接收和处理所述PAM消息、或发送PAM消息的接入请求消息；或在PAM消息发送时，网络负载超过预定门限，仍然接收和处理所述PAM消息、或发送PAM消息的接入请求消息。