CN102238243B - 数据传输方法及系统、地址获取方法、终端设备、服务器 - Google Patents
数据传输方法及系统、地址获取方法、终端设备、服务器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明实施例涉及一种数据传输方法及系统、地址获取方法、终端设备、服务器，其中数据传输方法包括：终端设备在附着到网络后向网络侧服务器发送所述终端设备的私网因特网协议IP地址和网关设备的IP地址，所述网关设备的IP地址为所述终端设备通过附着接受消息获得的，所述网关设备为所述终端设备所附着网络中的网关设备；所述终端设备接收来自所述网络侧服务器根据所述私网IP地址和所述网关设备的IP地址传输的数据信息。本发明实施例，由于终端设备将终端设备的私网IP地址发送给了网络侧服务器，使得网络侧服务器根据终端设备的私网IP地址传输数据信息，减小了终端设备与网络侧服务器传输数据时对现有的公网IP地址的影响。
Description
技术领域
本发明实施例涉及通信技术领域，尤其是一种数据传输方法及系统、地址获取方法、终端设备、服务器。
背景技术
机器类通信(Machine-Type Communication，简称：MTC)泛指人、机、系统之间建立连接和通信的所有技术和手段，它提供了实时数据在系统之间、远程设备之间以及机器与个人之间建立连接的便捷方法，综合了传感器、数据采集、远程监控、电信等技术，极大地实现了业务流程的自动化和智能化。
移动网络在建网初期主要用于提供综合个人通信业务，并没有针对机器类通信进行优化；MTC涉及一个或多个不必需要自然人交互的实体，因此针对MTC优化的业务与针对自然人通信优化的业务是完全不相同的。当网络中引入MTC设备后，网络中的终端数量会由于MTC设备的大量加入而急剧增加，此时会对导致网络中的因特网协议(Internet Protocol，简称：IP)v4地址数量严重不足，现有技术通过网关设备(PDN GW)为MTC设备分配私网IPv4地址。由于私网IP地址只用于在局域网内标识一个终端，并不能对私网IP地址在因特网(Internet)上进行路由与寻址，因此使用私网IP地址的终端需要通过网络地址转换(Network Address Translation，简称：NAT)的方式接入到公网的因特网(Internet)上，因此需要网关设备具有NAT的功能。当具有私网IP地址的MTC设备发起请求时，MTC设备使用私网IP地址标识自身，该请求到达网关设备后，网关设备为该MTC设备临时分配一个公网IP地址和端口号，并使用该临时分配的公网IP地址和端口号来标识该MTC设备，该公网IP地址和端口号会在使用一段时间后被收回，以分配给其它终端使用。
由于NAT网关仍需要为每个MTC设备分配一个公网IP地址和端口号，当网络中的MTC设备数量较大时，仍然存在公网IP地址和端口号不足的问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种数据传输方法及系统、地址获取方法、终端设备、服务器，减小终端设备与服务器传输数据时对现有的公网IP地址的影响。
本发明实施例提供一种数据传输方法，包括：
终端设备在附着到网络后向网络侧服务器发送所述终端设备的私网因特网协议IP地址和网关设备的IP地址，所述网关设备的IP地址为所述终端设备通过附着接受消息获得的，所述网关设备为所述终端设备所附着网络中的网关设备；
所述终端设备接收来自所述网络侧服务器根据所述私网IP地址和所述网关设备的IP地址传输的数据信息。
本发明实施例提供一种数据传输方法，包括：
机器类通信服务器获取终端设备的私网IP地址和网关设备的IP地址，所述网关设备为所述终端设备所附着网络中的网关设备；
所述机器类通信服务器根据所述私网IP地址和所述网关设备的IP地址向所述终端设备传输数据信息。
本发明实施例提供一种地址获取方法，包括：
地址获取服务器接收来自终端设备的所述终端设备的私网IP地址；
所述地址获取服务器根据机器类通信服务器发送的请求向网关设备发送包含所述私网IP地址的请求，以使所述网关设备根据所述包含所述私网IP地址的请求给所述终端设备分配公网IP地址和端口号；所述网关设备为所述终端设备所附着网络中的网关设备；
所述地址获取服务器将从所述网关设备处获取到的所述公网IP地址和端口号发送给所述机器类通信服务器，使得所述机器类通信服务器根据所述公网IP地址和端口号向所述终端设备传输数据信息。
本发明实施例提供一种终端设备，包括：
发送模块，用于在终端设备附着到网络后向网络侧服务器发送所述终端设备的私网因特网协议IP地址和网关设备的IP地址，所述网关设备的IP地址为该终端设备通过附着接受消息中获得的，所述网关设备为该终端设备所附着网络中的网关设备；
接收模块，用于接收来自所述网络侧服务器根据所述私网IP地址和所述网关设备的IP地址传输的数据信息。
本发明实施例提供一种机器类通信服务器，包括：
获取模块，用于获取终端设备的私网IP地址和所述网关设备的IP地址，所述网关设备为所述终端设备所附着网络中的网关设备；
传输模块，用于根据所述私网IP地址和所述网关设备的IP地址向所述终端设备传输数据信息。
本发明实施例提供一种地址获取服务器，包括：
接收模块，用于接收来自终端设备的所述终端设备的私网IP地址；
获取模块，用于根据机器类通信服务器发送的请求向网关设备发送包含所述私网IP地址的请求，以使所述网关设备根据所述包含所述私网IP地址的请求给所述终端设备分配公网IP地址和端口号，所述网关设备为所述终端设备所附着网络中的网关设备；
发送模块，用于将从所述网关设备处获取到的所述公网IP地址和端口号发送给所述机器类通信服务器，使得所述机器类通信服务器根据所述公网IP地址和端口号向所述终端设备传输数据信息。
本发明实施例提供一种数据传输系统，包括：网络侧服务器、网关设备；
所述网络侧服务器用于在终端设备附着到网络后获取所述终端设备的私网IP地址和所述网关设备的IP地址，并根据所述网关设备的IP地址与所述网关设备进行数据信息的传输，所述网关设备的IP地址为所述终端设备通过附着接受消息获得的，所述网关设备为所述终端设备所附着网络中的网关设备；
所述网关设备用于根据所述私网IP地址与所述终端设备进行所述数据信息的传输。
本发明实施例提供一种数据传输系统，包括：
机器类通信服务器，用于发送第一请求；
地址获取服务器，用于接收终端设备发送的所述终端设备的私网IP地址，根据所述机器类通信服务器发送的所述第一请求向所述网关设备发送包含所述私网IP地址的第二请求；和
网关设备，用于根据所述请求给所述终端设备分配公网IP地址和端口号；
所述地址获取服务器，还用于将从所述网关设备处获取到的所述公网IP地址和端口号发送给所述机器类通信服务器；
所述机器类通信服务器，还用于根据所述公网IP地址和端口号与所述终端设备进行数据信息的传输。
上述本发明实施例，由于终端设备将终端设备的私网IP地址发送给了网络侧服务器，使得网络侧服务器根据终端设备的私网IP地址传输数据信息，减小了终端设备与网络侧服务器传输数据时对现有的公网IP地址的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所适用的SAE的网络架构图；
图2为本发明数据传输方法一个实施例的流程示意图；
图3为本发明数据传输方法又一个实施例的流程示意图；
图4为本发明地址获取方法实施例的流程示意图；
图5为本发明实施例所适用的一个信令流程图；
图6为本发明实施例所适用的又一个信令流程图；
图7为本发明实施例所适用的再一个信令流程图；
图8为本发明终端设备实施例的结构示意图；
图9为本发明机器类通信服务器实施例的结构示意图；
图10为本发明地址获取服务器实施例的结构示意图；
图11为本发明数据传输系统一个实施例的结构示意图；
图12为本发明数据传输系统又一个实施例的结构示意图；
图13为本发明数据传输系统再一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例所适用的SAE的网络架构图，如图1所示，移动性管理实体(Mobility Management Entity，简称：MME)11处于核心网络，负责移动性管理，功能包括核心网的承载控制；服务网关(Serving Gateway，简称：SGW)12负责用户设备(User Equipment，简称：UE)用户平面数据的传送、转发和路由切换等；分组数据网络网关(Packet Data Network，简称：PDN)网关(PDN Serving Gateway，简称：PGW)13主要负责与PDN网络进行连接、为用户分配IP地址等；策略与计费规则功能(Policy and ChargingRules Function，简称：PCRF)14负责根据用户的签约信息、IP连接访问网络(IP-Connectivity Access Network，简称：IP-CAN)类型、IP-CAN能力等信息产生用于承载建立的策略和计费规则信息。由于SAE是全IP网络，PGW13负责为附着到网络中的终端设备分配全网可路由的公网IP地址，该IP地址可以是IPv4地址；此外，本发明实施例中公网IP地址具体可以为因特网(Internet)中的网关设备为附着在因特网(Internet)上的终端设备分配的全网络可路由的IP地址，本发明实施例中所述的私网IP地址具体可以为用于在局域网内标识一个终端设备且不能在因特网(Internet)上进行路由的IP地址。
图2为本发明数据传输方法一个实施例的流程示意图，如图2所示，本发明实施例包括如下步骤：
步骤201、终端设备在附着到网络后向网络侧服务器发送终端设备的私网'地址和网关设备的IP地址，其中，网关设备IP地址为终端设备通过附着接受消息获得的，网关设备为终端设备所附着网络中的网关设备；
步骤202、终端设备接收来自网络侧服务器根据私网IP地址和网关设备的IP地址传输的数据信息。
本发明实施例提供的数据传输方法，由于终端设备将终端设备的私网IP地址和网关设备的IP地址发送给了网络侧服务器，使得网络侧服务器根据终端设备的私网IP地址与网关设备的IP地址向终端设备传输数据信息，由于不再需要网关设备为终端设备分配终端设备的公网IP地址，减小了终端设备与网络侧服务器传输数据时对现有的公网IP地址的影响。
进一步地，在上述图2所示实施例的基础上，终端设备可以在MME确定出终端设备为机器类通信设备后接收MME发送的附着接受消息，其中，附着接受消息中包含网关设备的IP地址；进一步地，MME根据来自家乡用户服务器的签约信息判断出终端设备为MTC设备。
进一步地，在上述图2所示实施例的基础上，步骤202具体可以为：当网络侧服务器需要向所述终端设备传输数据信息时，所述终端设备接收所述网络侧服务器根据所述网关设备的IP地址向所述网关设备发送并经所述网关设备根据所述私网IP地址向所述终端设备转发的所述数据信息。
进一步地，在上述图2所示实施例的基础上，若终端设备还向网络侧服务器发送以隧道方式传输数据信息的指示，使得网络侧服务器根据该以隧道与网关设备进行通信，进而网关设备与该终端设备之间进行所述数据信息的传输；具体地，隧道方式可以例如为：IP嵌套IP(IP in IP)的方式、用户数据包隧道(UDP Tunnel，User Datagram Protocol)的方式等。
进一步地，在上述图2所示实施例中，网关设备具体可以为网络中的PGW，还可以为网络中存在的NAT网关。
图3为本发明数据传输方法又一个实施例的流程示意图，如图3所示，本发明实施例包括如下步骤：
步骤301、机器类通信服务器获取终端设备的私网IP地址和网关设备的IP地址，其中，网关设备为终端设备所附着网络中的网关设备；
步骤302、机器类通信服务器根据私网IP地址和网关设备的IP地址向终端设备传输数据信息。
本发明实施例提供的数据传输方法，由于机器类通信服务器根据终端设备的私网IP地址和网关设备的IP地址向终端设备传输数据信息，由于不再需要网关设备为终端设备分配终端设备的公网IP地址，减小了终端设备与网络侧服务器传输数据时对现有的公网IP地址的影响。
进一步地，在上述图3所示实施例的基础上，步骤301可以通过如下包括如下过程：
机器类通信服务器接收终端设备发送的所述终端设备的私网IP地址和所述网关设备的IP地址；或者，
所述机器类通信服务器向机器类通信网关或域名服务器发送请求消息，用于请求获取所述终端设备的私网IP地址和所述网关设备的IP地址；
所述机器类通信服务器接收所述机器类通信网关设备或域名服务器根据所述请求消息返回所述终端设备的私网IP地址和所述网关设备的IP地址。
进一步地，在上述图3所示实施例的基础上，还包括：若所述机器类通信服务器还获取到来自所述终端设备的以隧道方式传输所述数据信息的指示，则步骤302具体可以为：所述网络侧服务器根据所述私网IP地址与所述网关设备的IP以隧道与所述网关设备进行通信，进而所述网关设备根据私网IP地址与所述终端设备进行所述数据信息的传输。
进一步地，在上述图3所示实施例中，网关设备具体可以为网络中的PGW，还可以为网络中存在的NAT网关。
图4为本发明地址获取方法实施例的流程示意图，如图4所示，本发明实施例中的终端设备具体可以为MTC设备；本发明实施例包括如下步骤：
步骤401、地址获取服务器接收终端设备发送的所述终端设备的私网IP地址；
步骤402、地址获取服务器根据来自MTC服务器发送的请求向网关设备发送包含私网IP地址的请求，以使网关设备根据该包含私网IP地址的请求给终端设备分配公网IP地址和端口号；其中，网关设备为终端设备所附着网络中的网关设备；
步骤403、地址获取服务器将获取到的公网IP地址和端口号发送给机器类通信服务器，使得机器类通信服务器根据公网IP地址向终端设备传输数据信息。
本发明实施例提供的地址获取方法，由于地址获取服务器根据来自机器类通信服务器的获取终端设备的公网IP地址的请求向网关设备获取终端设备的公网IP地址和端口号，实现了机器类通信服务器动态地获取终端设备的公网IP地址，减小了终端设备与机器类通信服务器传输数据时对现有的公网IP地址的影响。
进一步地，在上述图4所示实施例的基础上，步骤402可以通过如下包括如下过程：
所述地址获取服务器接收来自机器类通信服务器的包含有MTC设备的全称域名(Fully Qualified Domain Name，简称：FQDN)的请求，用于请求获取所述终端设备的公网IP地址和端口号；
所述地址获取服务器查询所述终端设备的全称域名以便获取所述网关设备的IP地址，并根据所述网关设备的IP地址向所述网关设备发送包含有所述私网IP地址的请求，使得所述网关设备根据所述私网IP地址为所述终端设备分配所述终端设备的公网IP地址和端口号。
进一步地，在上述图4所示实施例中，网关设备具体可以为网络中的PGW，还可以为网络中存在的NAT网关；位置获取服务器具体可以为MTC网关/DNS。
为了更清楚的描述本发明实施例的技术方案，下面结合图5～图7对本发明实施例进行详细描述。
图5为本发明实施例所适用的一个信令流程图，如图5所示，本实施例中，以终端设备具体为MTC设备、网关设备具体为PGW/NAT、网络侧服务器具体为MTC服务器为例进行示例性说明；本发明实施例包括如下步骤：
步骤501、MTC设备向MME发起附着请求消息，其中，该附着请求消息具体可以为SAE网络附着请求消息；
步骤502、MME对该附着请求消息进行鉴权，具体鉴权过程可以参考现有技术中的相关协议，在此不再赘述；
步骤503、MME向家乡用户服务器(Home Subscriber Server，简称：HSS)或鉴权以及授权与计帐(Authentication，Accounting，Authorization，简称：AAA)服务器发起位置更新请求消息；
步骤504、HSS/AAA向MME返回位置更新响应消息，在该位置更新响应消息中包含MTC设备的签约信息，该签约信息包括该MTC设备支持的MTC属性，还可以包括该MTC设备的全称域名(Fully Qualified DomainName，简称：FQDN)，其中MTC属性具体可以包括MTC设备通信时的小数据量、低移动性、时间控制的规律性中的至少一个或者任意组合，但该MTC属性并不仅限于上述列举，只要是MTC设备自身具有的区别于其它终端设备的特性均为本实施例中所述的MTC属性；
步骤505、MME向PGW发起建立默认承载(default bearer)请求；
步骤506、PGW接收到该默认承载请求后，建立默认承载(default bearer)上下文信息；可选地，若在网络中存在单独的NAT网关，则PGW还可以获取该NAT网关的IP地址；PGW向MME返回建立默认承载响应，该建立默认承载响应中包含终端设备的私网IP地址和PGW的IP地址，进一步地，若网络中存在单独的NAT网关，则PGW在建立默认承载响应中还可以携带该NAT网关的IP地址；
步骤507、MME根据HSS返回的签约信息及PGW返回的响应消息判断出终端设备为MTC设备(Device)；
例如：MME可以根据HSS返回的签约信息中包含MTC特性的描述判断出终端设备为MTC设备，和/或，根据HSS返回的签约信息中包含终端的FQDN判断出终端设备为MTC设备；
步骤508、MME向终端设备发送网络附着接受(Attach Accept)消息，该附着接受消息包含网关设备的IP地址；进一步地，若网络中存在NAT网关，则还可以包括NAT网关的IP地址；
具体地，可以通过对附着接受(Attach Accept)消息的演进会话管理(Evolved Session Management，简称：ESM)消息容器信息元素(MessageContainer Information Element)激活默认演进数据包系统(Activate defaultEvolved Packet System)承载上下文请求(bearer context request)进行扩展来携带，具体扩展方式可以为：在现有的激活默认演进数据包系统承载上下文请求的消息体基础上增加一个信息元素，该信息元素具体可以为PGW/NAT的地址(PGW/NAT address)，该信息元素的类型具体为PGW/NAT IP地址(address)，并且该信息元素为可选的，长度为6～14字节。
步骤509、MTC设备向MTC服务器(Server)发送包含MTC设备(Device)的FQDN、私网IP地址和PGW的IP地址的第一数据包；可选的，该第一数据包还可以包括终端设备指示MTC服务器以隧道(Tunnel)方式(例如：UDP Tunnel、IP in IP)向终端设备传输数据信息的指示，具体地，该第一数据包包含特殊格式的消息体，例如：该特殊格式的消息体可以是在消息体的开头部分固定以IP地址更新字段(IP Address Update)开头，以告知MTC服务器(Server)该第一数据包的目的是进行地址信息更新；此外，MTC服务器(Server)在接收到MTC设备(Device)发送的第一数据包后将该第一数据包进行保存。
步骤510、当MTC服务器需要与MTC设备进行数据信息传输时，MTC服务器根据PGW/NAT的IP地址与PGW/NAT进行数据信息的传输；
具体地，当MTC服务器(Server)需要向MTC设备(Device)传输数据信息时，MTC服务器(Server)可以通过隧道(Tunnel)的方式向PGW传输数据信息，例如：若数据信息以用户数据报协议(User Datagram Protocol，简称：UDP)数据包传输，该隧道方式具体可以为：在UDP数据包的外部IP地址是PGW或者NAT的IP地址，UDP数据包的内部IP地址是MTC设备(Device)的私网IP地址；上述描述仅为一个示例并不能构成对本发明实施例的限制。
步骤511、PGW/NAT根据私网IP地址与终端进行该数据信息的传输；
例如：与上述步骤510的例子相对应，PGW/NAT接收到MTC服务器发送的UDP数据包后，取出UDP数据包的私网IP地址，并按照正常的流程根据私网IP地址将数据信息传输给MTC设备(Device)。
本发明实施例提供的数据传输方法，终端设备在附着到网络后发送第一数据包，由于该第一数据包中包括终端设备的私网IP地址、PGW/NAT的IP地址，使得MTC服务器可以根据终端设备的私网IP地址与PGW/NAT的IP地址向终端设备传输数据信息，由于不再需要PGW向终端设备分配终端设备的公网IP地址，减小了终端设备与MTC服务器传输数据信息时对现有的公网IP地址的影响；进一步地，若网络中存在NAT网关，则由于不再需要NAT网关为MTC设备(Device)建立一个IP地址映射表，因此简化了NAT网关的功能，MTC设备(Device)不必维护从NAT网关获得的公网IP地址、端口号，避免了对网络资源的浪费和MTC设备(Device)电池电量的消耗。
图6为本发明实施例所适用的又一个信令流程图，如图6所示，本发明实施例以：终端设备具体为MTC设备、网关设备具体为PGW/NAT、网络侧服务器包括MTC网关/DNS和MTC服务器为例进行示例性说明；本发明实施例包括如下步骤：
本发明实施例包括如下步骤：
步骤601、MTC设备向MME发起附着请求消息，其中，该附着请求消息具体可以为EPS网络附着请求消息。
步骤602、MME对该附着请求消息进行鉴权，具体鉴权过程可以参考现有技术中的相关协议，在此不再赘述；
步骤603、MME向HSS或者AAA发起位置更新请求消息；
步骤604、HSS/AAA向MME返回位置更新响应消息，在该位置更新响应消息中包含MTC设备的签约信息，该签约信息包括该MTC设备支持的MTC属性，还可以包括该MTC设备的FQDN，其中MTC属性具体可以包括MTC设备通信时的小数据量、低移动性、时间控制的规律性中的至少一个或者任意组合，但该MTC属性并不仅限于上述列举，只要是MTC设备自身具有的区别于其它终端设备的特性均为本实施例中所述的MTC属性；
步骤605、MME向PGW/NAT发起建立默认承载(default bearer)请求；
步骤606、PGW/NAT接收到该默认承载请求后，建立默认承载(defaultbearer)上下文信息；可选地，若在网络中存在单独的NAT网关，则PGW还可以获取该NAT网关的IP地址；PGW在向MME返回建立默认承载响应，该建立默认承载响应中包含终端设备的私网IP地址和PGW的IP地址，进一步地，若网络中存在单独的NAT网关，则PGW在建立默认承载响应中还可以携带该NAT网关的IP地址；
步骤607、MME根据HSS/AAA返回的签约信息及PGW/NAT返回的响应消息判断出终端设备为MTC设备(Device)；
例如：MME可以根据HSS返回的签约信息中包含MTC特性的描述判断出终端设备为MTC设备，和/或，根据HSS返回的签约信息中包含终端的FQDN判断出终端设备为MTC设备；
步骤608、MME向终端设备发送附着接受(Attach Accept)消息，该附着接受消息包含PGW的IP地址；进一步地，若网络中存在NAT网关，则还可以包括NAT网关的IP地址；
具体地，可以通过对附着接受(Attach Accept)消息的演进会话管理(Evolved Session Management，简称：ESM)消息容器信息元素(MessageContainer Information Element)激活默认演进数据包系统(Activate defaultEvolved Packet System)承载上下文请求(bearer context request)进行扩展来携带，具体扩展方式可以为：在现有的激活默认演进数据包系统承载上下文请求的消息体基础上增加一个信息元素，该信息元素具体可以为PGW/NAT的地址(PGW/NAT address)，该信息元素的类型具体为PGW/NAT IP地址(address)，并且该信息元素为可选的，长度为6～14字节。
步骤609、MTC设备向MTC网关/域名服务器(MTC Gateway/DNS)发送第一数据包，在该第一数据包中包含MTC设备(Device)的FQDN、私网IP地址和PGW/NAT的IP地址；MTC网关/域名服务器(MTC Gateway/DNS)保存该第一数据包中所包含的FQDN、私网IP地址，PGW的IP地址；进一步的，该第一数据包可以为DNS更新消息；此外，若网络中存在NAT网关，则该第一数据包中还可以包括NAT网关的IP地址。
步骤610、当MTC服务器(Server)需要向MTC设备(Device)传输数据信息时，MTC服务器(Server)向MTC网关/域名服务器(MTCGateway/DNS)发送第一请求消息，在该第一请求消息中包含MTC设备(Device)的FQDN；
步骤611、MTC网关/域名服务器(MTC Gateway/DNS)向MTC服务器返回第一响应消息，该第一响应消息包括MTC设备(Device)的私网IP地址和PGW的IP地址，若网络中存在NAT网关，则还可以包括NAT网关的IP地址。
步骤612、在MTC服务器(Server)向MTC设备(Device)传输数据信息时，MTC服务器(Server)通过隧道方式(UDP tunnel)向PGW/NAT发送数据信息，该数据信息具体可以为UDP数据包，该隧道方式具体可以为：在UDP数据包的外部IP地址是PGW或者NAT的IP地址，UDP数据包的内部IP地址是MTC设备(Device)的私网IP地址。
步骤613、PGW或者NAT接收到该数据信息后，取出UDP数据包内部的PDU包，并按照正常的流程将该数据信息发送给MTC设备(Device)。
其中，步骤612和步骤611仅为一个示例性说明，只要是MTC服务器通过PGW/NAT的IP地址向PGW/NAT发送数据信息，并且PGW/NAT根据MTC设备的私网IP地址向MTC设备转发该数据信息的过程，均为本发明实施例所述的实现方式。
本发明实施例提供的数据传输方法，终端设备在附着到网络后发送第一数据包，由于该第一数据包中包括终端设备的私网IP地址终端设备所附着网关设备的IP地址，使得MTC服务器根据终端设备的私网IP地址与终端设备所附着网关设备的IP地址向终端设备传输数据信息，由于不再需要终端设备所附着网关设备向终端设备分配终端设备的公网IP地址，减小了终端设备与服务器传输数据时对现有的公网IP地址的影响；并且，NAT不需要为MTCDevice建立一个IP地址映射表简化了NAT网关功能；另外，MTC Device不必维护从NAT获得的公网IP地址、公网端口号，避免了对网络资源的浪费和MTC Device电池电量的消耗。
图7为本发明实施例所适用的再一个信令流程图，如图7所示，本发明实施例以：终端设备具体为MTC设备、网关设备具体为PGW/NAT、网络侧服务器包括MTC网关/DNS和MTC服务器为例进行示例性说明；本发明实施例包括如下步骤：
步骤701、MTC设备向MME发起附着请求消息，其中，该附着请求消息具体可以为EPS网络附着请求消息。
步骤702、MME对该附着请求消息进行鉴权，具体鉴权过程可以参考现有技术中的相关协议，在此不再赘述；
步骤703、MME向HSS或者AAA发起位置更新请求消息；
步骤704、HSS/AAA向MME返回位置更新响应消息，在该位置更新响应消息中包含MTC设备的签约信息，该签约信息包括该MTC设备支持的MTC属性，还可以包括该MTC设备的FQDN，其中MTC属性具体可以包括MTC设备通信时的小数据量、低移动性、时间控制的规律性中的至少一个或者任意组合，但该MTC属性并不仅限于上述列举，只要是MTC设备自身具有的区别于其它终端设备的特性均为本实施例中所述的MTC属性；
步骤705、MME向PGW发起建立默认承载(default bearer)请求；
步骤706、PGW接收到该默认承载请求后，建立默认承载(default bearer)上下文信息；可选地，若在网络中存在单独的NAT网关，则PGW还可以获取该NAT网关的IP地址；PGW在向MME返回建立默认承载响应，该建立默认承载响应中包含终端设备的私网IP地址和PGW的IP地址，进一步地，若网络中存在单独的NAT网关，则PGW在建立默认承载响应中还可以携带该NAT网关的IP地址；
步骤707、MME根据HSS/AAA返回的签约信息及PGW返回的响应消息判断出终端设备为MTC设备(Device)；
例如：MME可以根据HSS返回的签约信息中包含MTC特性的描述判断出终端设备为MTC设备，和/或，根据HSS返回的签约信息中包含终端的FQDN判断出终端设备为MTC设备；
步骤708、MME向MTC设备发送网络附着接受(Attach Accept)消息，该附着接受消息包含网关设备的IP地址；进一步地，若网络中存在NAT网关，则还可以包括NAT的IP地址；
具体地，可以通过对网络附着接受(Attach Accept)消息的演进会话管理(Evolved Session Management，简称：ESM)消息容器信息元素(MessageContainer Information Element)激活默认演进数据包系统(Activate defaultEvolved Packet System)承载上下文请求(bearer context request)进行扩展来携带，具体扩展方式可以为：在现有的激活默认演进数据包系统承载上下文请求的消息体基础上增加一个信息元素，该信息元素具体可以为PGW/NAT的地址(PGW/NAT address)，该信息元素的类型具体为PGW/NAT IP地址(address)，并且该信息元素为可选的，长度为6～14字节。
步骤709、MTC设备向MTC网关/DNS发送更新消息，在该更新消息中包含MTC设备(Device)的FQDN、私网IP地址和PGW的IP地址；进一步的，该更新消息可以为DNS更新消息；此外，若网络中存在NAT网关，则该更新消息中还可以包括NAT网关的IP地址。
步骤710、在MTC服务器(Server)需要向MTC设备(Device)传输数据信息时，MTC服务器(Server)向MTC网关/DNS发送请求消息，其中，请求消息包括FQDN，用于请求获取MTC设备(Device)的公网IP地址；
步骤711、MTC网关/DNS根据FQDN查找MTC设备(Device)所附着PGW或NAT的IP地址，并向PGW或NAT发送动态请求消息，用于请求MTC设备(Device)的公网IP地址，在该动态请求消息中包含MTC设备(Device)的私网IP地址；
步骤712、PGW根据MTC设备(Device)的私网IP地址找到MTC设备(Device)，并为该MTC设备(Device)动态分配对应的公网IP地址和端口号，将该MTC设备的公网IP地址和端口号发送给MTC网关/DNS；
步骤713、MTC网关/DNS向MTC服务器(Server)返回MTC设备(Device)的公网IP地址和端口号；
步骤714、MTC服务器(Server)向MTC设备(Device)的公网IP地址发送数据信息，根据MTC设备的公网IP地址将该数据信息路由到PGW或NAT网关；
步骤715、PGW/NAT收到该数据信息后，按照正常的NAT流程将该MTC设备(Device)的公网IP地址和端口号映射成私网IP地址和端口号，并根据私网IP地址将该数据信息发送给MTC设备。
本发明实施例提供的数据传输方法，服务器在获取到终端设备的私网IP地址、PGW或NAT的IP地址后，根据终端设备的私网IP地址与PGW或NAT的IP地址动态地向SGW/PGW获取MTC设备的公网IP地址，由于MTC设备不再固定占用网关设备所分配的公网IP地址，而是在需要进行数据传输时动态地由网关设备进行分配，减小了终端设备与服务器传输数据时对现有的公网IP地址的影响。
图8为本发明终端设备实施例的结构示意图，如图8所示，本发明实施例中的终端设备具体可以为MTC设备，本发明实施例可以实现上述图2所示实施例的方法流程以及图5所示实施例的信令流程；本实施例包括：发送模块81、接收模块82；
其中，发送模块81在终端设备附着到网络后向网络侧服务器发送所述终端设备的私网因特网协议IP地址和网关设备的IP地址，所述网关设备的IP地址为该终端设备通过附着接受消息中获得的，所述网关设备为该终端设备所附着网络中的网关设备；接收模块82接收来自所述网络侧服务器根据所述私网IP地址和所述网关设备的IP地址传输的数据信息。
本发明实施例提供的终端设备，由于接收模块82将终端设备的私网IP地址、网关设备的IP地址发送给了网络侧服务器，使得网络侧服务器根据终端设备的私网IP地址与网关设备的IP地址向终端设备传输数据信息，由于不再需要网关设备为终端设备分配终端设备的公网IP地址，减小了终端设备与网络侧服务器传输数据时对现有的公网IP地址的影响。
进一步地，在上述图8所示实施例的基础上，接收模块82还用于所述终端设备在所述移动性管理实体确定出所述终端设备为机器类通信设备后接收所述移动性管理实体发送的所述附着接受消息。
进一步地，在上述图8所示实施例的基础上，发送模块81还用于向所述网络侧服务器发送以隧道方式传输所述数据信息的指示，使得所述网络侧服务器根据所述私网IP地址与所述网关设备的IP地址以隧道方式与所述网关设备进行通信，进而所述网关设备根据所述私网IP地址与所述终端设备传输进行所述数据信息的传输。
图9为本发明机器类通信服务器实施例的结构示意图，本发明实施例可以实现上述图3所示实施例的方法流程以及图5～图7所示实施例的信令流程；如图9所示，本实施例包括：获取模块91、传输模块92；
其中，获取模块91获取终端设备的私网IP地址和所述网关设备的IP地址，所述网关设备为所述终端设备所附着网络中的网关设备；传输模块92根据所述私网IP地址和所述网关设备的IP地址向所述终端设备传输数据信息。
本发明实施例提供的机器类通信服务器，由于传输模块92根据终端设备的私网IP地址和网关设备的IP地址向终端设备传输数据信息，由于不再需要网关设备为终端设备分配终端设备的公网IP地址，减小了终端设备与网络侧服务器传输数据时对现有的公网IP地址的影响。
进一步地，在上述图9所示实施例的基础上，获取模块91还可以包括：第一接收单元，和/或，第一发送单元和第二接收单元；其中，第一接收单元接收终端设备发送的所述终端设备的私网IP地址和所述网关设备的IP地址；第一发送单元向机器类通信网关或域名服务器发送请求消息，用于请求获取所述终端设备的私网IP地址和所述网关设备的IP地址；第二接收单元接收所述机器类通信网关设备或域名服务器根据所述请求消息返回所述终端设备的私网IP地址和所述网关设备的IP地址。
进一步地，在上述图9所示实施例的基础上，获取模块91还用于获取来自所述终端设备的以隧道方式传输所述数据信息的指示，则传输模块92具体用于：在获取模块91获取到来自终端设备的以隧道方式传输所述数据信息的指示的情况下，根据所述私网IP地址与所述网关设备的IP地址以隧道方式与所述网关设备进行通信，进而所述网关设备根据所述私网IP地址与所述终端设备进行所述数据信息的传输。
图10为本发明地址获取服务器实施例的结构示意图，本发明实施例中的地址获取服务器具体可以为MTC网关设备或者DNS，本发明实施例可以实现上述图4所示实施例的方法流程以及图7所示实施例的信令流程；如图10所示，本实施例包括：接收模块101、获取模块102、发送模块103；
其中，接收模块101接收来自终端设备的所述终端设备的私网IP地址；获取模块102根据MTC服务器发送的请求向网关设备发送包含所述私网IP地址的请求，以使所述网关设备根据所述包含私网IP地址的请求给所述终端设备分配公网IP地址和端口号，所述网关设备为所述终端设备所附着网络中的网关设备；发送模块103将从所述网关设备处获取到的所述公网IP地址和端口号发送给所述机器类通信服务器，使得所述机器类通信服务器根据所述公网IP地址和端口号向所述终端设备传输数据信息。
本发明实施例提供的地址获取服务器，由于获取模块102根据来自机器类通信服务器的获取终端设备的公网IP地址的请求向网关设备获取终端设备的公网IP地址和端口号，实现了机器类通信服务器动态地获取终端设备的公网IP地址，减小了终端设备与机器类通信服务器传输数据时对现有的公网IP地址的影响。
进一步地，在上述图10所示实施例的基础上，获取模块102还可以包括：第一接收单元、查询单元、第二接收单元；其中，第一接收单元所述地址获取服务器接收来自机器类通信服务器的包含有所述FQDN的请求，用于请求获取所述终端设备的公网IP地址和端口号；查询单元查询所述终端设备的全称域名以便获取所述网关设备的IP地址，并根据所述网关设备的IP地址向所述网关设备发送包含有所述私网IP地址的请求，使得所述网关设备根据所述私网IP地址为所述终端设备分配所述终端设备的公网IP地址和端口号；第二接收单元接收所述网关设备发送的所述公网IP地址和端口号。
图11为本发明数据传输系统一个实施例的结构示意图，本发明实施例中的系统可以实现上述图2～图4所示实施例的方法流程以及图5所示实施例的信令流程；如图11所示，本实施例包括：网络侧服务器111、网关设备112；
网络侧服务器111在终端设备附着到网络后获取所述终端设备的私网IP地址和所述网关设备的IP地址，并根据网关设备112的IP地址与网关设备112进行数据信息的传输，网关设备112的IP地址为所述终端设备通过附着接受消息获得的，所述网关设备112为所述终端设备所附着网络中的网关设备；网关设备112根据所述私网IP地址与所述终端设备进行所述数据信息的传输。
本发明实施例提供的数据传输系统，由于网络侧服务器111在终端设备附着到网络后获取所述终端设备的私网IP地址和所述网关设备的IP地址，网络侧服务器111根据终端设备的私网IP地址与网关设备112的IP地址向终端设备传输数据信息，由于不再需要网关设备112为终端设备分配终端设备的公网IP地址，减小了终端设备与网络侧服务器111传输数据信息时对现有的公网IP地址的影响。
进一步地，在上述图11所示实施例的基础上，网络侧服务器111还用于获取所述终端设备发送的以隧道方式传输所述数据信息的指示，根据网关设备112的IP以隧道方式与网关设备112进行通信，进而网关设备112根据所述私网IP地址与所述终端设备进行所述数据信息的传输。
进一步地，在上述图11所示实施例的基础上，网络侧服务器可以为机器类通信服务器，或者，网络侧服务器还可以包括机器类通信服务器、机器类通信网关或域名服务器；图12为本发明数据传输系统又一个实施例的结构示意图，本发明实施例中的系统可以实现上述图2～图4所示实施例的方法流程以及图6所示实施例的信令流程；本实施例以网络侧服务器具体包括MTC服务器、MTC GW/DNS为例进行示例性说明；如图12所示，本实施例包括：网关设备121、MTC服务器122、MTC GW/DNS123、MME124、HSS125；
HSS125用于为MME124提供终端设备的签约信息，MME124根据终端设备的签约信息判断出终端设备为机器类通信设备；在MME124确定终端设备为机器类通信设备后，MME124向终端设备发送附着接受消息，其中，附着接受消息中包括网关设备121的IP地址；进一步地，MME124可以通过对附着接受消息进行字段扩展以在接受消息中携带网关设备121的IP地址。
终端设备在附着到网络后，MTC GW/DNS123接收终端设备发送的终端设备的私网IP地址、网关设备121的IP地址，并在MTC服务器122需要向终端设备传输数据信息时为MTC服务器122提供终端设备的私网IP地址和网关设备121的IP地址；其中，网关设备121为终端设备所附着网络中的网关设备。
本发明实施例提供的数据传输系统，由于终端设备将终端设备的私网IP地址、网关设备121的IP地址发送给了MTC服务器122，使得MTC服务器122根据终端设备的私网IP地址与网关设备121的IP地址向终端设备传输数据信息，由于不再需要网关设备121为终端设备分配终端设备的公网IP地址，减小了终端设备与MTC服务器122传输数据时对现有的公网IP地址的影响。
进一步地，在上述图12所示实施例的基础上，MTC GW/DNS123还用于获取终端设备发送的以隧道方式传输所述数据信息的指示，在MTC服务器122需要向终端设备传输数据信息时，MTC服务器122向MTC GW/DNS123获取终端设备的私网IP地址、网关设备121的IP地址，从而MTC服务器122根据网关设备121的IP地址以隧道方式与网关设备121进行通信，进而网关设备121根据私网IP地址与终端设备进行数据信息的传输。
图13为本发明数据传输系统再一个实施例的结构示意图，本发明实施例中的系统可以实现上述图2～图4所示实施例的方法流程以及图7所示实施例的信令流程，本发明实施例中的位置获取服务器具体可以为图10所示实施例中的位置获取服务器，并且该位置获取服务器具体可以实现MTC GW/DNS的功能；如图13所示，本实施例包括：网关设备131、MTC服务器132、位置获取服务器133；
终端设备在附着到网络后，位置获取服务器133接收终端设备发送的私网IP地址，根据MTC服务器132发送的第一请求向网关设备131发送包含所述私网IP地址的第二请求，以使网关设备131根据该第二请求给终端设备分配公网IP地址和端口号；
位置获取服务器133将从网关设备131处获取到的所述公网IP地址和端口号发送给MTC服务器132，MTC服务器132根据所述公网IP地址和端口号与终端设备进行数据信息的传输。
本发明实施例提供的数据传输系统，由于位置获取服务器133根据来自MTC服务器132的获取终端设备的公网IP地址的请求向网关设备131获取终端设备的公网IP地址和端口号，实现了MTC服务器132在需要进行数据传输时动态地获取终端设备的公网IP地址，减小了终端设备与MTC服务器132传输数据时对现有的公网IP地址的影响。
进一步地，在上述图13所示实施例的基础上，再如图13所示，该数据传输系统还可以包括：MME134、HSS135；其中，HSS135用于为MME134提供终端设备的签约信息，使得MME134根据终端设备的签约信息判断出终端设备为机器类通信设备；在MME134确定终端设备为机器类通信设备后，MME134向终端设备发送附着接受消息，其中，附着接受消息中包括网关设备131的IP地址；具体地，MME134通过对附着接受消息进行字段扩展以在接受消息中携带网关设备131的IP地址。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、设备、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (14)
1.一种数据传输方法，其特征在于，包括：
终端设备在附着到网络后向网络侧服务器发送所述终端设备的私网因特网协议IP地址和网关设备的IP地址，所述网关设备的IP地址为所述终端设备通过附着接受消息获得的，所述网关设备为所述终端设备所附着网络中的网关设备；
所述终端设备接收来自所述网络侧服务器根据所述私网IP地址和所述网关设备的IP地址传输的数据信息;
所述终端设备在移动性管理实体确定出所述终端设备为机器类通信设备后接收所述移动性管理实体发送的所述附着接受消息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
所述移动性管理实体根据来自家乡用户服务器的所述终端设备的签约信息判断出终端设备为机器类通信设备。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述终端设备接收来自所述网络侧服务器根据所述私网IP地址和所述网关设备的IP地址传输的数据信息包括：
当所述网络侧服务器需要向所述终端设备传输数据信息时，所述终端设备接收所述网络侧服务器根据所述网关设备的IP地址向所述网关设备发送并经所述网关设备根据所述私网IP地址向所述终端设备转发的所述数据信息。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述终端设备还向所述网络侧服务器发送以隧道方式传输所述数据信息的指示，使得所述网络侧服务器根据所述私网IP地址与所述网关设备的IP地址以隧道与所述网关设备进行通信，进而所述网关设备根据所述私网IP地址与所述终端设备进行所述数据信息的传输。
5.一种数据传输方法，其特征在于，包括：
机器类通信服务器获取终端设备的私网IP地址和网关设备的IP地址，所述网关设备为所述终端设备所附着网络中的网关设备；
所述机器类通信服务器根据所述私网IP地址和所述网关设备的IP地址向所述终端设备传输数据信息;
其中,所述机器类通信服务器获取终端设备的私网IP地址和所述网关设备的IP地址包括：
机器类通信服务器接收终端设备发送的所述终端设备的私网IP地址和所述网关设备的IP地址,所述网关设备的IP地址为所述终端设备通过附着接受消息获得的，所述终端设备在移动性管理实体确定出所述终端设备为机器类通信设备后接收所述移动性管理实体发送的所述附着接受消息；或者，
所述机器类通信服务器向机器类通信网关或域名服务器发送请求消息，用于请求获取所述终端设备的私网IP地址和所述网关设备的IP地址；
所述机器类通信服务器接收所述机器类通信网关设备或域名服务器根据所述请求消息返回所述终端设备的私网IP地址和所述网关设备的IP地址。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
若所述机器类通信服务器还获取到来自所述终端设备的以隧道方式传输所述数据信息的指示，则所述机器类通信服务器根据所述私网IP地址和所述网关设备的IP地址向所述终端设备传输数据信息包括：
所述网络侧服务器根据所述私网IP地址与所述网关设备的IP地址以隧道与所述网关设备进行通信，进而所述网关设备根据所述私网IP地址与所述终端设备进行所述数据信息的传输。
7.一种终端设备，其特征在于，包括：
发送模块，用于在终端设备附着到网络后向网络侧服务器发送所述终端设备的私网因特网协议IP地址和网关设备的IP地址，所述网关设备的IP地址为该终端设备通过附着接受消息中获得的，所述网关设备为该终端设备所附着网络中的网关设备；
接收模块，用于接收来自所述网络侧服务器根据所述私网IP地址和所述网关设备的IP地址传输的数据信息;
其中,所述接收模块还用于所述终端设备在移动性管理实体确定出所述终端设备为机器类通信设备后接收所述移动性管理实体发送的所述附着接受消息。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述发送模块还用于向所述网络侧服务器发送以隧道方式传输所述数据信息的指示，使得所述网络侧服务器根据所述私网IP地址与所述网关设备的IP地址以隧道方式与所述网关设备进行通信，进而所述网关设备根据所述私网IP地址与所述终端设备进行所述数据信息的传输。
9.一种机器类通信服务器，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取终端设备的私网IP地址和网关设备的IP地址，所述网关设备为所述终端设备所附着网络中的网关设备；
传输模块，用于根据所述私网IP地址和所述网关设备的IP地址向所述终端设备传输数据信息；
其中，所述获取模块包括：
第一接收单元，用于接收终端设备发送的所述终端设备的私网IP地址和所述网关设备的IP地址,所述网关设备的IP地址为所述终端设备通过附着接受消息获得的，所述终端设备在移动性管理实体确定出所述终端设备为机器类通信设备后接收所述移动性管理实体发送的所述附着接受消息；或者，所述获取模块包括：
第一发送单元，用于向机器类通信网关或域名服务器发送请求消息，用于请求获取所述终端设备的私网IP地址和所述网关设备的IP地址；和，
第二接收单元，用于接收所述机器类通信网关设备或域名服务器根据所述请求消息返回所述终端设备的私网IP地址和所述网关设备的IP地址。
10.根据权利要求9所述的服务器，其特征在于，
所述获取模块还用于获取来自所述终端设备的以隧道方式传输所述数据信息的指示；
所述传输模块具体用于：在所述获取模块获取到来自所述终端设备的以隧道方式传输所述数据信息的指示的情况下，根据所述私网IP地址与所述网关设备的IP地址以隧道方式与所述网关设备进行通信，进而所述网关设备根据所述私网IP地址与所述终端设备进行所述数据信息的传输。
11.一种数据传输系统，其特征在于，包括：网络侧服务器、网关设备；
所述网络侧服务器用于在终端设备附着到网络后获取所述终端设备的私网IP地址和所述网关设备的IP地址，并根据所述网关设备的IP地址与所述网关设备进行数据信息的传输，所述网关设备的IP地址为所述终端设备通过附着接受消息获得的，所述网关设备为所述终端设备所附着网络中的网关设备；
所述网关设备用于根据所述私网IP地址与所述终端设备进行所述数据信息的传输；
移动性管理实体，用于在确定出所述终端设备为机器类通信设备后向所述移动终端发送所述附着接受消息。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，
所述网络侧服务器还用于获取所述终端设备发送的以隧道方式传输所述数据信息的指示，根据所述网关设备的IP地址以隧道方式与所述网关设备进行通信，进而所述网关设备根据所述私网IP地址与所述终端设备进行所述数据信息的传输。
13.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括：
家乡用户服务器，用于为所述移动性管理实体提供所述终端设备的签约信息；
所述移动性管理实体具体用于根据所述终端设备的签约信息判断出所述终端设备为机器类通信设备后向所述移动终端发送所述附着接受消息。
14.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述网络侧服务器包括机器类通信服务器和机器类通信网关，或机器类通信服务器和域名服务器；
所述机器类通信网关或域名服务器用于接收所述终端设备发送的所述终端设备的私网IP地址和所述网关设备的IP地址，并在所述机器类通信服务器需要向所述终端设备传输数据信息时为所述机器类通信服务器提供所述终端设备的私网IP地址和所述网关设备的IP地址。
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