CN102238520A - 一种小数据包传输的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小数据包传输的方法，机器类型通信终端(MTC UE)在进行承载创建的过程中，将需要发送的小数据包携带给网络中的媒体网关，由媒体网关将接收的小数据包发送给MTC服务器。本发明还公开了一种小数据包传输的系统，根据机器到机器间的通信(M2M)应用需求，针对M2M离线状态下发送小数据包进行网络优化，从而节省了无线资源与核心网媒体资源的分配，减少了离线传输方式下移动性管理与信令交互，提高了网络资源利用率。

Description

一种小数据包传输的方法和系统
技术领域
本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种小数据包传输的方法和系统。
背景技术
目前，机器到机器间的通信(M2M，Machine to Machine)业务逐渐得到广泛应用，如：物流系统、远程抄表、智能家居等应用。M2M服务商使用现有的无线网络，如通用分组无线业务(GPRS，General Packet Radio service)网络、演进分组系统(EPS，Evolved Packet System)网络等分组交换(PS，Packet Switch)网络开展M2M业务。由于M2M业务与人与人之间的通信(H2H，Human toHuman)业务存在明显的差异性，因此需要对现有的网络进行必要的优化，以获得最佳的网络管理与网络通讯质量。
GPRS网络是一个基于包交换的第二代移动通信网络，到了第三代移动通信系统，GPRS演进为通用移动通信系统分组交换(UMTS PS，Universal MobileTelecommunication System Packet Switch)域。如图1所示，为UMTS PS的网络架构示意图，该网络架构中包含如下网元：
无线网络系统(RNS，Radio Network System)，RNS中包含节点B(NodeB)和无线网络控制器(RNC，Radio Network Controller)，NodeB为终端提供空口连接，RNC主要用于管理无线资源以及控制NodeB；RNC与NodeB之间通过Iub口连接，终端通过RNS接入UMTS的分组域核心网(Packet Core)；
服务GPRS支持节点(SGSN，Serving GPRS Support Node)，用于保存用户的路由区位置信息，负责安全和接入控制，SGSN通过Iu口与RNS相连；
网关GPRS支持节点(GGSN，Gateway GPRS Support Node)，用于负责分配终端的IP地址和到外部网络的网关功能，在内部通过Gn口与SGSN相连；
归属位置寄存器(HLR，Home Location Register)，用于保存用户的签约数据和当前所在的SGSN地址，通过Gr口与SGSN相连，通过Gc口与GGSN相连；
分组数据网络(PDN，Packet Data Network)，用于为用户提供基于分组的业务网，通过Gi口与GGSN相连；
机器类型通信服务器(MTC Server，Machine-Type Communications Server)为M2M应用服务器，用于为用户提供M2M应用，通过MTCi接口与GGSN相连。
在图1中，机器类型通信终端(MTC UE)需要通过GPRS网络传输向MTCServer或其它的MTC UE传输数据信息。GPRS网络为此次传输建立
Figure GSA00000083103600021
之间的隧道，隧道基于GPRS隧道协议(GTP，GPRSTunneling Protocol)，数据信息通过GTP隧道实现可靠传输。
随着无线宽带技术的发展，业务层对传输层的带宽、时延等性能要求越来越高。为提高其网络性能，降低网络建设及运营成本，第三代合作伙伴计划(3GPP，3rd Generation Partnership Project)致力于系统架构演进(SAE，SystemArchitecture Evolution)的研究，目的是使得演进的分组网(EPC，Evolved PacketCore)可提供更高的传输速率、更短的传输延时、优化分组，并支持演进的全球陆地无线接入(E-UTRAN，Evolved Universal Terrestrial Radio Access)、全球陆地无线接入(UTRAN，Universal Terrestrial Radio Access)、无线局域网(WLAN，Wireless Local Area Network)及其他非3GPP的接入网络之间的移动性管理。
目前SAE的架构如图2所示，其中，演进的无线接入网(E-RAN，EvolvedRadio Access Network)中包含的网元是演进节点B(eNodeB，Evolved NodeB)，用于为用户的接入提供无线资源；分组数据网(PDN，Packet Data Network)是为用户提供业务的网络；EPC提供了更低的延迟，并允许更多的无线接入系统接入，其包括如下网元：
移动管理实体(MME，Mobility Management Entity)，是控制面功能实体，也是临时存储用户数据的服务器，负责管理和存储用户设备(UE，UserEquipment)的上下文，如用户标识、移动性管理状态、用户安全参数等等，为用户分配临时标识，当UE驻扎在该跟踪区域或者该网络时，负责对该用户进行鉴权；
服务网关(S-GW，Serving Gateway)，是一个用户面实体，负责用户面数据路由处理，终结处于空闲(ECM_IDLE)状态的UE的下行数据；管理和存储UE的SAE承载(bearer)上下文，如IP承载业务参数和网络内部路由信息等；S-GW是3GPP系统内部用户面的锚点，一个用户在一个时刻只能有一个S-GW；
分组数据网网关(P-GW，PDN Gateway)，是负责UE接入PDN的网关，分配用户IP地址，也是3GPP和非3GPP接入系统的移动性锚点，P-GW的功能还包括策略实施、计费支持；用户在同一时刻能够接入多个P-GW；策略与计费实施功能实体(PCEF，Policy and Charging Enforcement Function)也位于P-GW中；
策略与计费规则功能实体(PCRF，Policy and Charging Rules Function)，负责向PCEF提供策略控制与计费规则；
归属用户服务器(HSS，Home Subscriber Server)，负责永久存储用户签约数据，HSS存储的内容包括UE的国际移动用户识别码(IMSI，InternationalMobile Subscriber Identification)、P-GW的IP地址。
在物理上，S-GW和P-GW可能合一，EPC系统用户面网元包括S-GW和P-GW。
MTC Server用于为用户提供M2M应用，通过MTCi接口与P-GW相连，MTC Server主要负责对MTC UE的信息采集和数据存储/处理等工作，并可对MTC UE进行必要的管理。MTC UE与UE类似，负责收集若干采集器的信息并通过RAN节点接入核心网，并与MTC Server交互数据。
在图2中，MTC UE需要通过EPS网络向MTC Server传输数据信息。EPS网络为此次传输建立
Figure GSA00000083103600031
之间的GTP隧道，数据信息通过GTP隧道实现可靠传输。
图3是现有技术中MTC UE接入到EPS网络，执行网络附着、IP承载建立的流程图，包括以下步骤：
步骤301，MTC UE为了接入到SAE网络，向eNodeB发起网络附着请求，其中携带了IMSI、MTC UE的网络接入能力、协议配置选项(PCO，ProtocolConfiguration Options)参数(包括请求分配IP的指示等参数)、附着类型等信息。
步骤302，eNodeB为MTC UE选择一个为之服务的MME，并将附着请求转发到该MME，同时将MTC UE的标识、附着类型、接入能力、PCO参数等重要信息也携带给该MME，PCO参数在MME透明传输。
步骤303，MME向HSS发送鉴权数据请求消息(含IMSI)，HSS首先判断IMSI对应的签约用户数据，如果查找不到任何签约或者IMSI已被列入黑名单，则HSS向MME返回鉴权数据响应并携带错误原因；如果找到IMSI对应的签约用户数据，则HSS向MME返回鉴权数据响应消息(含鉴权向量)。
MME执行鉴权流程以验证MTC UE的IMSI的合法性，并执行安全模式流程以启用安全连接。
步骤304，MME向归属网的HSS发送位置更新请求，其中携带MME的标识、MTC UE的标识，用以将MTC UE当前所接入的区域告知HSS。
步骤305，HSS根据MTC UE的标识查找出MTC UE的签约用户数据，并将该签约用户数据发送给MME。签约用户数据中主要包括：缺省接入点名称(APN，Access Point Name)、带宽大小等信息。
MME接收到签约用户数据，检查MTC UE是否被允许接入到网络，向HSS返回接收用户响应；若MME发现MTC UE有漫游限制或接入限制等问题，MME将禁止MTC UE附着，并通知HSS。
步骤306，HSS向MME发送确认位置更新响应。
步骤307，MME为MTC UE选择一个S-GW，并向其发送创建默认承载请求。在该请求中，MME告知S-GW必要的信息有：MTC UE的标识、MME的标识、为MTC UE分配IP地址的指示、缺省带宽信息、P-GW地址等。
步骤308，S-GW向P-GW发送创建默认承载请求。在该请求中，S-GW告知P-GW必要的信息有：S-GW的地址、缺省带宽信息、PCO参数(包含MTCUE分配IP地址的指示等参数)等。
步骤309，如有必要，P-GW向PCRF请求为该MTC UE所配置的策略和计费规则、决策信息。
步骤310，P-GW根据PCRF返回的策略和计费决策信息，建立缺省承载，并向S-GW返回承载建立响应。
步骤311，S-GW向MME发送默认承载建立的响应。
步骤312，MME向eNodeB发送附着接受响应，表明MTC UE的附着到网络的请求已被接受，该响应中携带S-GW的地址与隧道端口标识(TEID，TunnelEndpoint Identifier)。
步骤313，eNodeB保存S-GW的地址与TEID，并向MTC UE发送无线承载建立请求，要求MTC UE保存承载建立的重要信息，并开放相应的端口。在无线承载建立请求中，携带了承载网络ID、P-GW的地址、分配给MTC UE的IP地址、带宽信息等。
步骤314，MTC UE向eNodeB发送无线承载建立响应，表明无线承载建立完成。
步骤315，eNodeB通知MME附着过程完成，并在通知消息中携带eNodeB的TEID与eNodeB的地址。
步骤316，MME向S-GW发送更新承载请求，通知为MTC UE服务的eNodeB的TEID和地址，在eNodeB与S-GW之间建立起基于GTP协议的S1接入承载。
步骤317，S-GW向MME发送更新承载响应。
步骤318，如果P-GW不是HSS指定的，则MME向HSS发送位置更新请求，通知给HSS为MTC UE所服务的P-GW的地址信息，HSS更新该信息。
图4是现有技术中MTC UE接入到GPRS网络，执行网络附着与创建分组数据协议(PDP，Packet Data Protocol)上下文的流程图，包括以下步骤：
步骤401，MTC UE首次通过RNS向SGSN发起附着请求，携带附着类型、IMSI等参数。RNS根据其负载情况，以MTC UE的IM SI为请求标识将该消息路由到SGSN。
步骤402，SGSN向HUR请求对IMSI进行鉴权，HLR根据IMSI下载鉴权认证参数，SGSN对UE进行鉴权与认证。
步骤403，SGSN发送位置更新请求给HLR，其中携带SGSN号码与地址、IMSI等参数。
步骤404，HLR将与IMSI相对应的签约数据下载给SGSN，SGSN对MTCUE进行接入控制检查，检查MTC UE是否有区域限制或接入限制，然后返回插入数据响应给HLR。
步骤405，HLR确认位置更新消息，并发位置更新响应给SGSN。
如果位置更新请求被HLR拒绝，SGSN将拒绝MTC UE的附着请求。
步骤406，SGSN为该MTC UE分配分组临时移动用户识别号码(P-TMSI，Packet-Temporary Mobile Subscriber Identify)，然后将附着接受消息发给MTCUE，携带为MTC UE分配的P-TMSI等信息。
步骤407，若P-TMSI被更新，MTC UE返回附着完成消息给SGSN进行确认，完成GPRS附着流程。
步骤408，MTC UE申请进行PDP上下文激活，创建GTP承载。
MTC UE将激活PDP上下文请求发给SGSN，其中携带PDP类型、PDP地址、APN、PCO参数(请求IP地址指示等)等信息。
步骤409，SGSN根据APN找到GGSN的地址，并为此PDP上下文创建TEID，然后将此创建PDP上下文请求发给GGSN，其中携带PDP类型、PDP地址、APN、TEID、PCO参数等信息。
步骤410，GGSN为此PDP上下文分配新的入口及相关资源，然后向SGSN返回PDP上下文激活响应消息，其中携带TEID、PCO等参数信息。
步骤411，SGSN向RNS发送无线接入资源(RAB，Radio Access Bearer)指派消息，其中携带RAB ID、TEID、SGSN地址、QoS Profile等信息，为PDP上下文建立无线承载。
RNS执行无线承载建立流程，为本次业务请求建立用户面无线承载；然后RNS向SGSN返回RAB指派响应消息，携带RNC地址、TEID等信息，在Iu口上建立起GTP隧道。
步骤412，SGSN向GGSN发送更新PDP上下文消息，将TEID与RNC地址等信息通知GGSN，GGSN更新RNC的隧道入口地址，用户面数据由RNC可直接经GTP隧道发给GGSN，MTC UE可以通过GGSN发送上下行数据包。
步骤413，更新PDP上下文完成后，SGSN向MTC UE发送PDP上下文创建接受消息，通知MTC UE已成功创建PDP上下文，MTC UE的上下行数据包可以通过此PDP上下文创建的承载进行传输。
M2M业务是以机器终端智能交互为核心的、网络化的应用与服务。它采用智能机器终端，通过无线网络传输信息，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。
M2M的通信对象为机器对机器，可以是人与机器之间的通信，机器与服务器之间的通信，不同智能终端之间的通信。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、只有分组交换业务(PS only，PacketSwitched only)属性；而监视、警报设备除具有低移动性、PS only外，还具有低数据传输和高可用性等属性。因此，需要针对不同应用的MTC设备进行不同的系统优化，以有效的对MTC设备进行管理、监控、付费等。
低数据量传输特性(Small Data Transmission)是M2M应用中优先级较高的需求，其特性在HSS进行签约，网络需要针对此特性减少移动性管理与信令交互、提高网络资源利用率。低数据量传输分为在线与离线两种方式，在线方式是指M2M终端需要频繁地与MTC服务器进行数据交互，因此M2M终端保持在网络的附着，与MTC服务器的数据交互可以通过短消息(SMS，ShortMessaging Service)、默认承载等方式进行；离线方式是指M2M终端偶发地通过网络与MTC服务器进行交互。对于离线方式的传输，由于移动性管理与信令交互较多，因此需要过多的分配承载资源，从而不利于提高网络资源的利用率。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种小数据包传输的方法和系统，以减少离线传输方式下移动性管理与信令交互，提高网络资源利用率。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供了一种小数据包传输的方法，该方法包括：
机器类型通信终端(MTC UE)在进行承载创建的过程中，将需要发送的小数据包携带给网络中的媒体网关；
所述媒体网关将接收的小数据包发送给MTC服务器。
所述MTC UE在承载创建的过程中，将需要发送的小数据包携带给网络中的媒体网关，具体为：
所述MTC UE在发起附着请求或承载建立请求时，将需要发送的小数据包携带在所述附着请求或承载建立请求的协议配置选项(PCO)参数中发送给媒体网关。
该方法进一步包括：
所述PCO参数中还携带小数据包发送标识；所述媒体网关根据所述小数据包发送标识来识别是否需要发送小数据包。
该方法进一步包括：
所述PCO参数中携带MTC服务器的全域名(FQDN)，所述媒体网关根据所述FQDN向域名系统(DNS)服务器查询对应的MTC服务器地址，并将所述小数据包发送到所述地址对应的MTC服务器。
该方法进一步包括：
所述媒体网关上静态配置MTC UE标识与MTC服务器地址的对应关系，且所述媒体网关根据附着请求或承载建立请求中携带的MTC UE标识查询所述对应关系获取对应MTC服务器的地址，并将所述小数据包发送到所述地址对应的MTC服务器。
该方法进一步包括：
所述媒体网关在发送完小数据包后，向MTC UE返回拒绝承载创建的响应消息，且不为MTC UE分配核心网媒体承载和无线承载资源；所述拒绝承载创建的响应消息中携带PCO参数，且所述PCO参数中携带小数据包已发送完成的指示。
本发明还提供了一种小数据包传输的系统，该系统包括：MTC UE、媒体网关和MTC服务器，其中，
所述MTC UE，用于在进行承载创建的过程中，将需要发送的小数据包携带给网络中的媒体网关；
所述媒体网关，用于将接收的小数据包发送给MTC服务器；
所述MTC服务器，用于对来自所述媒体网关的小数据包进行接收。
所述MTC UE进一步用于，在发起附着请求或承载建立请求时，将需要发送的小数据包携带在所述附着请求或承载建立请求的PCO参数中发送给媒体网关。
所述PCO参数中还携带小数据包发送标识，
所述媒体网关进一步用于，根据所述小数据包发送标识来识别是否需要发送小数据包。
所述PCO参数中携带MTC服务器的FQDN，
所述媒体网关进一步用于，根据所述FQDN向DNS服务器查询对应的MTC服务器地址，并将所述小数据包发送到所述地址对应的MTC服务器。
所述媒体网关进一步用于，静态配置MTC UE标识与MTC服务器地址的对应关系，在接收到来自MTC UE的附着请求或承载建立请求时，根据请求中携带的MTC UE标识查询所述对应关系获取对应MTC服务器的地址，并将所述小数据包发送到所述地址对应的MTC服务器。
所述媒体网关进一步用于，在发送完小数据包后，向MTC UE返回拒绝承载创建的响应消息，且不为MTC UE分配核心网媒体承载和无线承载资源；所述拒绝承载创建的响应消息中携带PCO参数，且所述PCO参数中携带小数据包已发送完成的指示。
本发明所提供的一种小数据包传输的方法和系统，由MTC UE在进行承载创建的过程中，将需要发送的小数据包携带给网络中的媒体网关；媒体网关将接收的小数据包发送给MTC服务器。通过本发明，MTC UE在向PS网络发起接入请求时，将小数据包在接入请求消息中直接携带给媒体网关，避免了分配核心网媒体承载与无线承载资源，减少了PCC策略的申请与下发相关处理与信令的交互，减少了建立媒体承载与无线资源承载的相关信令，对网络流程进行了优化，满足了离线方式下M2M终端发送小数据包的应用需求。
附图说明
图1为现有技术中UMTS PS的网络架构示意图；
图2为现有技术中SAE的网络架构示意图；
图3为现有技术中MTC UE接入到EPS网络，执行网络附着、IP承载建立的流程图；
图4为现有技术中MTC UE接入到GPRS网络，执行网络附着与创建PDP上下文的流程图；
图5为本发明实施例中MTC UE附着到EPS网络，携带小数据包与MTC服务器实现通信的流程图；
图6为本发明实施例中MTC UE附着到GPRS网络，携带小数据包与MTC服务器实现通信的流程图。
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。
本发明需要解决离线状态下MTC UE发送小数据包的问题，在小数据包的发送过程中需要高效利用网络资源，减少信令交互与移动性管理。基于上述需求，本发明的MTC UE在进行承载创建的过程中，将需要发送的小数据包携带给网络中的媒体网关；媒体网关将接收的小数据包发送给MTC服务器。
在MTC UE发起附着请求或承载建立请求时，直接在请求消息中携带小数据包，并指示是否有小数据包发送；当媒体网关收到附着请求或承载建立请求时，从PCO参数中识别小数据包发送的指示，然后从PCO参数中提取出小数据包，并封装成适合MTCi接口传输的IP包。另外，媒体网关需要发现MTC UE所在的MTC Server，可以采用全域名(FQDN，Fully Qualified Domain Name)到域名系统(DNS，Domain Name System)寻址的方式查找对应的MTC Server，然后与MTC Server建立安全的IP连接，将MTC UE的小数据包发送给MTCServer。
媒体网关在小数据包发送完成后，根据策略直接拒绝媒体承载的建立，不为MTC UE分配IP地址、核心网承载资源和无线资源，从而提高网络资源的利用率。此外，节省了策略与计费控制(PCC，Policy and Charging Control)策略交互、建立无线承载的信令交互，减少了信令处理。MTC UE在小数据包发送完成后再次进入离线状态，直至下个小数据包的发送触发。
下面结合具体实施例对本发明的小数据包传输的方法进一步详细阐述。
本发明的实施例一如图5所示，描述了MTC UE接入到EPS网络，执行网络附着时发送小数据包的过程。MTC UE终端向EPS网络发起附着请求时，在PCO参数中携带小数据包及小数据包发送标识；P-GW识别有小数据包发送，并从PCO参数中提取出小数据包封装成合适的IP包，然后通过MTCi接口发给MTC Server；数据发送完成后媒体网关拒绝承载建立，减少与PCRF进行交互及媒体承载的建立。具体流程包括以下步骤：
步骤501，MTC UE为了接入到SAE网络，向eNodeB发起网络附着请求，在其中携带了IMSI、MTC UE的网络接入能力、PCO参数、附着类型等信息。
PCO参数为MTC UE与P-GW之间的协议参数，包括请求分配IP的指示等信息，PCO参数在eNodeB与MME中透明传递，长度可达255个字节。
对于MTC UE发送小数据包，可根据配置策略，或根据“小数据包传输”的签约特性，在附着请求中，将需要发送给MTC Server的小数据包携带在PCO参数中，同时在PCO参数中携带小数据包发送标识。可选的，在PCO参数中携带MTC Server的FQDN。
步骤502，eNodeB为MTC UE选择一个为之服务的MME，并将附着请求转发到该MME，同时将MTC UE的标识、附着类型、接入能力、PCO参数等重要信息也携带给该MME，PCO参数对于MME是透明传输的。
步骤503，MME向HSS发送鉴权数据请求消息(含IMSI)，HSS首先判断IMSI对应的签约用户数据，如果查找不到任何签约或者IMSI已被列入黑名单，则HSS向MME返回鉴权数据响应并携带错误原因；如果找到IMSI对应的签约用户数据，则HSS向MME返回鉴权数据响应消息(含鉴权向量)。
MME执行鉴权流程以验证终端IMSI的合法性，并执行安全模式流程以启用安全连接。
步骤504，MME向归属网的HSS发送位置更新请求，HSS根据MTC UE的标识将该签约用户数据发送给MME。
MME接收到签约用户数据，检查MTC UE是否被允许接入到网络，如果允许，则向HSS返回接收用户响应；若MME发现MTC UE有漫游限制或接入限制等问题，MME将禁止MTC UE附着，并通知HSS。在MME向HSS返回接收用户响应后，HSS向MME发送确认位置更新响应。
步骤505，MME为MTC UE选择一个S-GW，并向其发送建立默认承载的请求。在该请求中，MME告知S-GW必要的信息有：MTC UE的标识、MME的标识、为MTC UE分配IP地址的指示、缺省带宽信息、P-GW地址、PCO参数等，PCO参数中携带MTC UE发送小数据包的请求(即小数据包发送标识)及需要发送的小数据包等信息。
S-GW向P-GW发送建立默认承载的请求。在该请求中，S-GW告知P-GW必要的信息有：S-GW的地址、缺省带宽信息、为MTC UE分配IP地址的指示、PCO参数等，PCO参数中携带小数据包发送标识及需要发送的小数据包等信息。
步骤506，P-GW提取PCO参数中的信息，并根据MTC UE发送小数据包的请求，取出需要发送的小数据包，将其封装成满足MTCi接口要求的IP包格式。
P-GW需要在IP包中填入IP包的目的地址，即MTC Server的IP地址。如果PCO参数中携带了MTC Server的FQDN，则P-GW可以向DNS服务器查询MTC Server的IP地址；如果没有携带，P-GW可以预静态配置MTC UE标识与MTC Server IP地址的对应关系，P-GW根据MTC UE的标识通过查找该对应关系得到MTC Server的地址。
步骤507，P-GW通过MTCi口与MTC Server建立IP安全连接，并将MTCUE的小数据包发送给MTC Server，IP包可携带MTC UE的标识。MTC Server向P-GW响应数据包已接收。
步骤508，P-GW发送数据完成后，不再为MTC UE分配资源与IP地址，直接向S-GW发送默认承载建立拒绝消息，在PCO参数中携带小数据包已发送完成的指示通知MTC UE。S-GW向MME发送默认承载建立拒绝的响应消息，携带PCO参数。
步骤509，MME向eNodeB发送附着拒绝响应，拒绝MTC UE的附着请求，同时在附着请求中携带PCO参数返回给MTC UE，在PCO参数中携带小数据包已发送完成的指示。
步骤510，eNodeB收到附着拒绝后，直接向MTC UE发送附着拒绝消息，拒绝本次的接入请求，拒绝消息中携带PCO参数，MTC UE从PCO参数中发现小数据包已发送完成的指示，就不再尝试接入，离线后直至下一次小数据包发送的触发再发起附着请求。
eNodeB拒绝附着的请求，就不需要分配无线承载资源，这提高了无线资源的利用率。
本发明的实施例二如图6所示，描述了MTC UE接入到GPRS网络，执行网络附着与创建PDP上下文时发送小数据包的过程。MTC UE向GPRS网络发起承载建立请求时，在PCO参数中携带小数据包及小数据包发送标识；GGSN识别有小数据包发送，并从PCO参数中提取出小数据包封装成合适的IP包，然后通过MTCi接口发给MTC Server；数据发送完成后GGSN拒绝承载建立，不分配核心网媒体承载与无线承载。具体流程包括以下步骤：
步骤601，MTC UE首次通过RN S向SGSN发起附着请求，其中携带附着类型、IMSI等参数。
RNS根据其负载情况，以用户的IMSI为请求标识将该消息路由到SGSN。
步骤602，SGSN向HLR请求对IMSI进行鉴权，HLR根据IMSI下载鉴权认证参数，SGSN对MTC UE进行鉴权与认证。
步骤603，SGSN发送位置更新请求给HLR，其中携带SGSN号码与地址、IMSI等参数；HLR将与IMSI相对应的签约数据下载给SGSN，SGSN对MTCUE进行接入控制检查，检查MTC UE是否有区域限制或接入限制，然后返回插入数据响应给HLR。HLR确认位置更新消息，并发位置更新响应给SGSN。
步骤604，SGSN为该用户分配P-TMSI，然后将附着接受消息发给UE，消息中携带为UE分配的P-TMSI等信息。
步骤605，MTC UE需要发送小数据包，则向SGSN发起创建PDP上下文请求，申请进行PDP上下文激活，创建GTP承载。
MTC UE将创建PDP上下文请求发给SGSN，请求中携带PDP类型、PDP地址、APN、PCO参数等信息。PCO参数为UE与GGSN之间的协议参数，包括请求分配IP的指示等信息；PCO参数在RNS与SGSN透明传递，长度可达255个字节。
对于MTC UE发送小数据包，可根据配置策略，或根据“小数据包传输”的签约特性，在创建PDP上下文请求中将需要发送给MTC Server的小数据包携带在PCO参数中，同时在PCO中携带小数据包发送标识通知GGSN。可选的，在PCO参数中携带MTC Server的FQDN。
步骤606，SGSN根据APN找到GGSN的地址，并为此PDP上下文创建TEID，然后将此创建PDP上下文请求发给GGSN，请求中携带PDP类型、PDP地址、APN、TEID、PCO参数等信息，在PCO参数中携带小数据包发送标识。可选的，在PCO参数中携带MTC Server的FQDN。
步骤607，GGSN提取PCO参数中的信息，然后根据MTC UE发送小数据包的请求，取出需要发送的小数据包，将其封装成满足MTCi接口要求的IP包格式。
GGSN需要在IP包中填入IP包的目的地址，即MTC Server的IP地址。如果PCO参数中携带了MTC Server的FQDN，GGSN可以向DNS服务器查询MTC Server的IP地址；如果没有携带，GGSN可以预静态配置MTC UE标识与MTC Server IP地址的对应关系，然后根据MTC UE的标识通过查找该对应关系得到MTC Server的地址。
步骤608，GGSN通过MTCi口与MTC Server建立IP安全连接，然后将MTC UE的小数据包发送给MTC Server，IP包可携带MTC UE的标识。MTCServer向GGSN响应数据包已接收。
步骤609，GGSN发送小数据包完成后，不再为PDP上下文分配新的入口及相关资源，直接向SGSN返回PDP上下文激活拒绝消息，消息中携带TEID、PCO等参数信息，PCO参数中携带小数据包已发送完成的指示通知MTC UE。
步骤610，SGSN不再向RNS发送RAB指派消息来申请无线承载资源，而是直接向MTC UE发送拒绝PDP上下文创建消息，消息中携带PCO参数。MTCUE从PCO参数中发现小数据包已发送完成的指示，则不再尝试PDP上下文创建，直至下一次小数据包发送的触发再发起附着请求或PDP上下文创建请求。
步骤611，根据相关配置策略，对于离线发送小数据包的终端可以离线，离线可以由网络发起，也可以由MTC UE发起。如果由网络发起，SGSN在向MTC UE发起拒绝PDP上下文建立消息后，然后向MTC UE发起去附着(Detach)消息，通知MTC UE离线。如果由MTC UE发起，MTC UE在收到拒绝PDP上下文建立的消息后，向SGSN发起Detach流程。
对应上述小数据包传输的方法，本发明还提供了一种小数据包传输的系统，包括：MTC UE、媒体网关和MTC服务器。其中，MTC UE，用于在进行承载创建的过程中，将需要发送的小数据包携带给网络中的媒体网关。媒体网关，用于将接收的小数据包发送给MTC服务器。MTC服务器，用于对来自媒体网关的小数据包进行接收。媒体网关在EPS网络中为P-GW，在GPRS网络中为GGSN。
MTC UE进一步用于，在发起附着请求或承载建立请求时，将需要发送的小数据包携带在附着请求或承载建立请求中发送给媒体网关。小数据包携带在附着请求或承载建立请求的PCO参数中。
PCO参数中可以携带小数据包发送标识，媒体网关根据小数据包发送标识来识别是否需要发送小数据包。
PCO参数中还可以携带MTC服务器的FQDN，媒体网关根据FQDN向DNS服务器查询对应的MTC服务器地址，并将小数据包发送到地址对应的MTC服务器。
媒体网关上也可以静态配置MTC UE标识与MTC服务器地址的对应关系，媒体网关在接收到来自MTC UE的附着请求或承载建立请求时，根据请求中携带的MTC UE标识查询该对应关系获取对应MTC服务器的地址，并将小数据包发送到该地址对应的MTC服务器。
媒体网关进一步用于，在发送完小数据包后，向MTC UE返回拒绝承载创建的响应消息，且不为MTC UE分配核心网媒体承载和无线承载资源；该拒绝承载创建的响应消息中携带PCO参数，且PCO参数中携带小数据包已发送完成的指示。
综上所述，通过本发明，MTC UE在向PS网络发起接入请求时，将小数据包在接入请求消息中直接携带给媒体网关，避免了分配核心网媒体承载与无线承载资源，减少了PCC策略的申请与下发相关处理与信令的交互，减少了建立媒体承载与无线资源承载的相关信令，对网络流程进行了优化，满足了离线方式下M2M终端发送小数据包的应用需求。另外，本发明的小数据包传输方法和系统，也可应用于在线传输方式。
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 (12)

1.一种小数据包传输的方法，其特征在于，该方法包括：
机器类型通信终端(MTC UE)在进行承载创建的过程中，将需要发送的小数据包携带给网络中的媒体网关；
所述媒体网关将接收的小数据包发送给MTC服务器。
2.根据权利要求1所述小数据包传输的方法，其特征在于，所述MTC UE在承载创建的过程中，将需要发送的小数据包携带给网络中的媒体网关，具体为：
所述MTC UE在发起附着请求或承载建立请求时，将需要发送的小数据包携带在所述附着请求或承载建立请求的协议配置选项(PCO)参数中发送给媒体网关。
3.根据权利要求2所述小数据包传输的方法，其特征在于，该方法进一步包括：
所述PCO参数中还携带小数据包发送标识；所述媒体网关根据所述小数据包发送标识来识别是否需要发送小数据包。
4.根据权利要求2或3所述小数据包传输的方法，其特征在于，该方法进一步包括：
所述PCO参数中携带MTC服务器的全域名(FQDN)，所述媒体网关根据所述FQDN向域名系统(DNS)服务器查询对应的MTC服务器地址，并将所述小数据包发送到所述地址对应的MTC服务器。
5.根据权利要求2或3所述小数据包传输的方法，其特征在于，该方法进一步包括：
所述媒体网关上静态配置MTC UE标识与MTC服务器地址的对应关系，且所述媒体网关根据附着请求或承载建立请求中携带的MTC UE标识查询所述对应关系获取对应MTC服务器的地址，并将所述小数据包发送到所述地址对应的MTC服务器。
6.根据权利要求2或3所述小数据包传输的方法，其特征在于，该方法进一步包括：
所述媒体网关在发送完小数据包后，向MTC UE返回拒绝承载创建的响应消息，且不为MTC UE分配核心网媒体承载和无线承载资源；所述拒绝承载创建的响应消息中携带PCO参数，且所述PCO参数中携带小数据包已发送完成的指示。
7.一种小数据包传输的系统，其特征在于，该系统包括：MTC UE、媒体网关和MTC服务器，其中，
所述MTC UE，用于在进行承载创建的过程中，将需要发送的小数据包携带给网络中的媒体网关；
所述媒体网关，用于将接收的小数据包发送给MTC服务器；
所述MTC服务器，用于对来自所述媒体网关的小数据包进行接收。
8.根据权利要求7所述小数据包传输的系统，其特征在于，所述MTC UE进一步用于，在发起附着请求或承载建立请求时，将需要发送的小数据包携带在所述附着请求或承载建立请求的PCO参数中发送给媒体网关。
9.根据权利要求8所述小数据包传输的系统，其特征在于，所述PCO参数中还携带小数据包发送标识，
所述媒体网关进一步用于，根据所述小数据包发送标识来识别是否需要发送小数据包。
10.根据权利要求8或9所述小数据包传输的系统，其特征在于，所述PCO参数中携带MTC服务器的FQDN，
所述媒体网关进一步用于，根据所述FQDN向DNS服务器查询对应的MTC服务器地址，并将所述小数据包发送到所述地址对应的MTC服务器。
11.根据权利要求8或9所述小数据包传输的系统，其特征在于，所述媒体网关进一步用于，静态配置MTC UE标识与MTC服务器地址的对应关系，在接收到来自MTC UE的附着请求或承载建立请求时，根据请求中携带的MTCUE标识查询所述对应关系获取对应MTC服务器的地址，并将所述小数据包发送到所述地址对应的MTC服务器。
12.根据权利要求8或9所述小数据包传输的系统，其特征在于，所述媒体网关进一步用于，在发送完小数据包后，向MTC UE返回拒绝承载创建的响应消息，且不为MTC UE分配核心网媒体承载和无线承载资源；所述拒绝承载创建的响应消息中携带PCO参数，且所述PCO参数中携带小数据包已发送完成的指示。
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