CN102300192A - 机对机通信中的tmsi分配设备及方法,以及相应的网络附着及位置区域更新方法 - Google Patents

机对机通信中的tmsi分配设备及方法,以及相应的网络附着及位置区域更新方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种临时移动台识别码TMSI分配方法，包括：基于机器类型通信MTC应用的类型，将相应的移动属性通知给移动性管理实体设备，其中所述移动属性指示所述MTC应用的移动性的高低；以及所述移动性管理实体设备根据所述移动属性，确定与所述MTC应用相关联的移动性层级，并根据所确定的移动性层级，按照预定准则将TMSI从可用的地址空间分配给采用所述MTC应用的MTC设备。本发明还提出了相应的MTC服务器、移动性管理实体设备、以及网络附着方法和位置区域更新方法。

Description

机对机通信中的TMSI分配设备及方法,以及相应的网络附着及位置区域更新方法
技术领域
本发明涉及一种移动通信中的TMSI(临时移动台识别码)分配方案，具体而言，涉及一种用于M2M(机对机)通信的分级的TMSI分配方案。 
背景技术
M2M(机对机)通信是不需要人干预的一个或多个实体之间的数据通信形式。与当前移动网络通信所提供的服务相比，MTC(机器类型通信)服务将涉及可能数目庞大的通信终端，即MTC(机器类型通信)设备。 
大量的MTC设备意味着大量的寻址空间需求，可能会超过针对H2H(人对人)通信所定义的限制。当MTC设备处于RRC(无线资源控制)空闲状态时，TMSI(临时移动台识别码)和IMSI(国际移动台识别码)被存储在MME(移动管理实体)或SGSN(GPRS服务支持节点)中，TMSI或IMSI用于在网络发起的呼叫到来时寻呼MTC设备。然而，IMSI是针对MTC设备的唯一并固定的识别码，由于可能受到敌人的跟踪，因而在空中接口广播IMSI非常危险。与IMSI相比，在寻呼消息中采用TMSI是相对安全的方式。TMSI有32比特长，其分配受到以下因素的限制。 
·在分配节点的重启之后，为了避免TMSI的重复分配，TMSI的某一部分可以与分配它的时间相关，或者包含在从重启中恢复分配节点时发生改变的比特字段。 
·在提供基于MSC的电路交换域服务和基于SGSN的分组交换域服务二者之间，TMSI的分配需要区分上述两种服务。应当在2个最高有效比特上进行该区分，由VLR(访问位置寄存器)使用值00，01和10，由SGSN使用值11。 
·如果应用如3GPP TS 23.236所描述的RAN(无线接入网)节点至MSC/VLR或SGSN等多个CN(核心网)节点的域内连接，那么网络资源 标识符(NRI)应当是TMSI的一部分。NRI具有0-10比特的可配置长度。0比特的可配置长度指示不使用NRI，该特征不应用于MSC/VLR或SGSN中。应当将NRI的10比特从最高位到最低位映射到TMSI的比特23至14中；对短于N＜10比特的NRI，应当将NRI字段的第N比特映射至TMSI的比特23，NRI的第N-1比特映射至TMSI的比特22，以此类推。 
在考虑了上述因素之后，可用的TMSI空间极大地减小，因而引入大量数目的MTC设备面临可能的TMSI标识符耗尽的问题。为保证在空中接口上可靠和安全的信息传输，期望一种针对M2M通信的能够满足大量MTC设备的部署需求的灵活的TMSI分配方案。 
发明内容
本发明提出了对可能的TMSI标识符耗尽问题的解决方案。通过与MTC应用相关联的移动属性，确定与MTC应用的相应移动性层级，并根据所确定的移动性层级应用分级的TMSI分配方案，从而解决TMSI地址空间有限的问题。 
根据本发明的一方面，提供了一种用于临时移动台识别码TMSI分配的机器类型通信MTC服务器，包括：通知装置，用于基于机器类型通信MTC应用的类型，将相应的移动属性通知给移动性管理实体设备，其中所述移动属性指示所述MTC应用的移动性的高低，以便所述移动性管理实体设备根据所述移动属性，确定与所述MTC应用相关联的移动性层级，并根据所确定的移动性层级，按照预定准则将TMSI从可用的地址空间分配给采用所述MTC应用的MTC设备。 
其中在所述移动性层级中，确定所述MTC设备的位置区域覆盖包括预定个数的eNB的eNB组，其中TMSI在覆盖所述eNB组的位置区域中是唯一分配的。 
其中所述eNB组中eNB的预定个数取决于所述移动属性。 
其中，所述预定准则包括：针对位于相同移动性层级的分别由不同eNB组服务的多个MTC设备，能够重复分配所述TMSI；以及针对位于不同移动性层级的多个MTC设备，按照所分配的TMSI在不同的移动性层级中只出现一次的方式分配TMSI。 
根据本发明的另一方面，提供了一种用于临时移动台识别码TMSI分配的移动性管理实体设备，包括：确定装置，用于根据从MTC服务器接收的移动属性，确定与MTC应用相关联的移动性层级，其中所述移动属性指示所述MTC应用的移动性的高低；以及分配装置，用于根据所确定的移动性层级，按照预定准则将TMSI从可用的地址空间分配给采用所述MTC应用的MTC设备。 
其中，所述确定装置还用于确定在所述移动性层级中所述MTC设备的位置区域覆盖包括预定个数的eNB的eNB组，其中TMSI在覆盖所述eNB组的位置区域中是唯一分配的。 
其中所述eNB组中eNB的预定个数取决于所述移动属性。 
其中，所述预定准则包括：针对位于相同移动性层级的分别由不同eNB组服务的多个MTC设备，所述分配装置能够重复分配所述TMSI；以及所述预定准则还包括：针对位于不同移动性层级的多个MTC设备，所述分配装置按照所分配的TMSI在不同的移动性层级中只出现一次的方式分配TMSI。 
根据本发明的另一方面，提供了一种临时移动台识别码TMSI分配方法，包括：基于机器类型通信MTC应用的类型，将相应的移动属性通知给移动性管理实体设备，其中所述移动属性指示所述MTC应用的移动性的高低；所述移动性管理实体设备根据所述移动属性，确定与所述MTC应用相关联的移动性层级，并根据所确定的移动性层级，按照预定准则将TMSI从可用的地址空间分配给采用所述MTC应用的MTC设备。 
其中在所述移动性层级中，确定所述MTC设备的位置区域覆盖包括预定个数的eNB的eNB组，其中TMSI在覆盖所述eNB组的位置区域中是唯一分配的。 
其中，所述eNB组中eNB的预定个数取决于所述移动属性。 
其中，所述预定准则包括：针对位于相同移动性层级的分别由不同eNB组服务的多个MTC设备，能够复用所分配的TMSI；以及针对位于不同移动性层级的多个MTC设备，所分配的TMSI在不同的移动性层级中只出现一次。
根据本发明的另一方面，提供了一种采用前述TMSI分配方法的网络 附着方法，包括：从MTC设备向eNB发送附着请求消息，并经由eNB转发给移动性管理实体设备，所述附着请求消息包含MTC专有参数；移动性管理实体设备利用所述MTC专有参数，经由归属用户服务器HSS向MTC服务器发送MTC特征请求消息；所述MTC服务器响应于所述MTC特征请求消息，向所述移动性管理实体设备发送回MTC特征响应消息，所述MTC特征响应消息包含基于MTC应用的类型的移动属性，其中所述移动属性指示所述MTC应用的移动性的高低；以及所述移动性管理实体设备根据所接收的MTC特征响应消息中包含的所述移动属性，确定与所述MTC应用相关联的移动性层级，并经由eNB向所述MTC设备发送回附着接受消息，所述附着接受消息包含根据所确定的移动性层级，按照预定准则将TMSI从可用的地址空间分配给采用所述MTC应用的MTC设备的指示。 
该网络附着方法还包括：如果所述移动性管理实体设备中不知道所述MTC设备，则所述移动性管理实体设备向所述MTC设备发送身份请求，以请求IMSI；以及所述MTC设备以国际移动台识别码IMSI进行响应。 
该网络附着方法还包括：在网络中不存在所述MTC设备的上下文，所述附着请求消息没有进行完整性保护，以及完整性的检查失败中的至少一种情况下，强制进行认证和非接入层NAS安全设置，以激活完整性保护和NAS加密。 
该网络附着方法还包括：在所述移动性管理实体设备从上次解附着起发生了改变，以及在所述移动性管理实体设备中没有有关MTC设备的有效的上下文信息中的至少一种情况下，所述移动性管理实体设备向HSS发送更新位置请求，然后HSS对该更新位置请求做出响应。 
根据本发明的另一方面，提供了一种采用前述的TMSI分配方法的位置区域更新方法，包括：从MTC设备向eNB发送位置区域更新请求消息，并经由eNB转发给当前移动性管理实体设备；所述当前移动性管理实体设备从MTC设备接收到的TA/RA/LA区域更新请求消息中得到旧移动性管理实体设备地址，并向旧移动性管理实体设备发送上下文请求消息；旧移动性管理实体设备响应于所述上下文请求消息，向所述当前移动性管理实体设备发送回上下文响应消息，所述上下文响应消息包含基于MTC应用 的类型的移动属性，其中所述移动属性指示所述MTC应用的移动性的高低；以及所述当前移动性管理实体设备根据所接收的上下文响应消息中包含的所述移动属性，确定与所述MTC应用相关联的移动性层级，并经由eNB向所述MTC设备发送回位置区域更新接受消息，所述位置区域更新接受消息包含将TMSI从可用的地址空间分配给采用所述MTC应用的MTC设备的指示。 
该位置区域更新方法还包括：如果所述位置区域更新请求消息的完整性检查失败，则强制进行认证。 
该位置区域更新方法还包括：所述当前移动性管理实体设备向旧移动性管理实体设备发送上下文确认消息，所述上下文确认消息包括服务网关改变指示。 
该位置区域更新方法，还包括：通过在当前移动性管理实体设备、旧移动性管理实体设备和HSS之间交换信息，来更新位置信息。 
根据本发明的技术方案具有以下优点： 
1)可以通过考虑多种因素(例如，移动属性，驻留用户负载，业务负载等)来动态地配置TMSI地址空间； 
2)只需对当前的规范做出非常小的修改； 
3)MTC设备不必知道在eNB、MME和HSS等之间协商的分级的TMSI分配，对终端是完全透明的。 
附图说明
结合附图，本发明的上述和其它方面、特征和优点将从以下对于本发明的非限制性实施例的详细描述中变得更加清楚，其中： 
图1示出了根据本发明示例性实施例的基于MTC设备移动属性的移动性层级的划分的示意图； 
图2示意性地示出了根据本发明示例性实施例的用于TMSI分配的MTC服务器的结构框图； 
图3示意性地示出了根据本发明示例性实施例的用于TMSI分配的移动性管理实体设备的结构框图； 
图4示出了根据本发明示例性实施例的TMSI分配方法的流程图； 
图5示出了采用根据本发明示例性实施例的TMSI分配方法的网络附着过程流图；以及 
图6示出了采用根据本发明示例性实施例的TMSI分配方法的位置区更新过程流图。 
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的示意性实施例进行描述。在该示意性实施例中，以3GPP UMTS/EPS系统为例。在该系统中，由移动运营商定义的、将在其中对移动台进行寻呼的寻呼区域的示例是TA/RA/LA(位置/路由/跟踪)区域，该移动台对应于MTC设备。 
但是本领域技术人员应当理解，本发明的范围并不限于此，该示意性实施例仅用于描述目的，应将其看作本发明的示例而非对本发明的任何限制，任何利用了本发明实施例的方案均落入本发明的保护范围内。 
本发明提出了一种优选在M2M通信系统中应用的分级的TMSI分配方案。 
正如本领域技术人员可以理解的，各类MTC应用都可用一组特性来表征，如移动性，时间可控，时延敏感与否等。这意味着，可以针对各种MTC应用的特性，在保证服务质量(如时延，差错率，数据速率等)的前提下，来最大化系统资源的利用率。表1中列出了MTC应用的一些示例。该列表并非穷举，意在示意性的示出MTC通信应用。 
Figure BSA00000165087400061
表1MTC应用的示例 
考虑表1中列出的示例性MTC应用，它们对应于不同的移动属性，例如，针对测量和多数远程管理/控制应用，MTC设备通常位于固定位置；而针对车队管理应用，MTC设备具有相对高的移动性；针对自动贩卖机控制应用，MTC设备具有相对低的移动性。 
根据MTC设备所采用的MTC应用，其移动属性通常是不变的，这不同于H2H UE很难保持移动属性的一致性，例如，开车和待在办公室中具有完全不同的移动属性。因此，移动属性可以保存在MTC服务器或运营商网络的记录用户数据的服务器中。 
通过利用与MTC应用相关联的一致的移动属性，可以根据所指示的移动属性的层级，使用本发明的分级的TMSI分配方案。图1示出了根据本发明示例性实施例的基于MTC设备移动属性的移动性层级的划分的示意图。 
如图1所示，MME(或SGSN)定义了多个移动性层级(在本例中为四个层级)，以与具有不同移动属性的MTC应用相关联。本发明中所称的“层级”的划分，是指根据移动属性(即，由若干比特标识的MTC应用的移动性)，确定采用该MTC应用的MTC设备的TA/RA/LA区域所覆盖eNB组中eNB的个数。 
在根据本发明的示例性实施例中，假设该M2M通信系统中共有64个eNB，现根据利用不同的比特标识的不同的移动属性，对移动性层级的划分如下： 
在00xxx...x所对应的层级1中，可以配置MTC设备的TA/RA/LA区域所覆盖的eNB的个数为64个。MME可以在1个eNB组(eNB0-eNB63)所服务的MTC设备的TA/RA/LA区域中唯一地分配TMSI。处于该层级的MTC设备从eNBi移动到eNBj(0≤i，j ≤63，i≠j)时，MTC设备不会启动位置更新的过程，一直保持其最初分配的TMSI。 
在01xxx...x所对应的层级2中，可以配置MTC设备的TA/RA/LA区域所覆盖的eNB的个数为32个，假设为eNB0-eNB31。MME可以在包括eNB0-eNB31的该eNB组所服务的MTC设备的TA/RA/LA区域中唯一地分配TMSI。而对于包括eNB32-eNB63的另一个eNB组，TMSI在eNB32-eNB63 所服务的区域中也将是唯一分配的，但允许在这两个基站组中独立地进行TMSI分配。在处于该层级的MTC设备从eNBi移动到eNBj(0≤i≤31，32≤j≤63)时，MTC设备将会启动位置更新的过程，MME会为该MTC设备分配一个新的TMSI，以保证在该eNB组的覆盖范围下是唯一的。在层级2下，相当于将TMSI的地址空间扩大到2倍。 
在10xxx...x所对应的层级3中，TMSI分别在4个eNB组(eNB0-eNB15，eNB16-eNB31，eNB32-eNB47，eNB48-eNB63)所覆盖的区域中是唯一分配的，只有MTC设备跨越相应的eNB组时，才会发生位置更新。在层级3下，相当于将TMSI的地址空间扩大到4倍。 
在11xxx...x所对应的层级4中，TMSI在所定义的8个eNB组中分别是唯一分配的，跨越eNB组时才会发生位置更新。在层级4下，相当于将TMSI的地址空间扩大到8倍。 
例如，层级1可以与移动性较高的车队管理应用相关联，相应的TA/RA/LA区域可以包括由64个eNB服务的区域；层级3可以与移动性较低自动贩售机控制应用相关联，相应的TA/RA/LA区域可以包括由16个eNB服务的区域；层级4可以与固定位置的测量相关联，相应的TA/RA/LA区域可以包括由8个eNB服务的小区。 
需要指出的是，上述划分的各层级的eNB组的示例中使用了相同数目的eNB，实际上是可以任意自由定义和配置的。00xxx...x，01xxx...x，10xxx...x和11xxx...x这些各个层级间前缀的使用，只是为了表明各个层级间的可分配的TMSI集合是互斥的，具体的分配也是可以配置的。这些配置可能来源于运营商OMC(操作维护中心)基于覆盖优化，负载均衡等多方面的策略。 
对于针对相同层级的TA/RA/LA区域的TMSI分配，可以重复分配属于相同层级的TA/RA/LA区域的TMSI，因为这些TA/RA/LA区域具有不同的eNB集合，与MTC设备所处的位置相关。以层级2中的划分作为示例，一个集合包含编号从0至31的eNB，另一集合包含编号从32至63的eNB。 
对于针对不同层级的TA/RA/LA区域的TMSI分配，在不同的层级中不会对同一TMSI进行重复分配，即特定TMSI只在不同的层级中出现一 次。 
通常，对于移动性相对较高的MTC设备，其TA/RA/LA区域中所包含的eNB的个数较多。相反，对于移动性相对较低的MTC设备，其TA/RA/LA区域中所包含的eNB的个数较少。一方面扩展了TMSI的地址空间；另一方面，MTC设备只有在跨越所定义的eNB组的覆盖区域时才会启动TAU/RAU/LAU(跟踪/路由/位置区域更新)。当在TA/RA/LA为较多eNB服务的区域时，会产生相对低的UL(上行链路)负载；而当有来自于网络的对该MTC设备的呼叫时，也会在该eNB组的覆盖区域中广播寻呼消息，这导致了相对高的DL负载。在与上述提及的实例相反的情况中，即，TA/RA/LA区域覆盖较少的eNB时，将获得相对高的UL负载和相对低的DL负载。也就是说，在考虑MTC设备的移动属性的前提下，TA/RA/LA区域所覆盖的eNB组中eNB的个数也取决于实际需求，在DL和UL负载之间进行折衷。 
本发明的基本思想在于：由M2M通信系统中的MTC服务器基于不同的MTC应用，将由若干比特定义的不同的移动属性指示通知给MME/SGSN；以及MME/SGSN根据该移动属性指示，确定与该移动属性相关联的移动性层级，将适合的TMSI从可用的地址空间分配给MTC设备。 
在采用了根据本发明的TMSI分配方案的M2M通信系统中，提供了用于TMSI分配的MTC服务器200和相应的用于TMSI分配的移动性管理设备300，分别由图2和图3示出。图2和图3还示出了MTC服务器200和移动性管理设备300所包括的用以实现本发明的内部装置，应当理解，为了简明和清楚，图2和3中仅示出了与本发明相关的内部装置，而省略了对已知内部装置的描述。 
如图2所示，MTC服务器200包括通知装置201，用于基于机器类型通信MTC应用的类型，将相应的移动属性通知给移动性管理设备300，其中所述移动属性指示所述MTC应用的移动性的高低，以便移动性管理设备300根据所述移动属性，确定与所述MTC应用相关联的移动性层级，并根据所确定的移动性层级，按照预定准则将TMSI从可用的地址空间分配给采用所述MTC应用的MTC设备。在所述移动性层级中，确定所述 MTC设备的位置区域覆盖包括预定个数的eNB的eNB组，其中TMSI在覆盖所述eNB组的位置区域中是唯一分配的。 
如图3所示，移动性管理设备300包括确定装置301和分配装置303。 
确定装置301根据从MTC服务器200接收的移动属性，确定与MTC应用相关联的移动性层级，其中所述移动属性指示所述MTC应用的移动性的高低。此外，确定装置301还在所确定的移动性层级中，确定采用所述MTC设备的位置区域覆盖包括预定个数的eNB的eNB组，其中TMSI在覆盖所述eNB组的位置区域中是唯一分配的。 
分配装置303根据所确定的移动性层级，按照预定准则将TMSI从可用的地址空间分配给采用所述MTC应用的MTC设备。 
其中，eNB组中eNB的预定个数取决于所述移动属性。 
其中，该预定准则包括：针对位于相同移动性层级的分别由不同eNB组服务的多个MTC设备，能够重复分配所述TMSI；以及针对位于不同移动性层级的多个MTC设备，按照所分配的TMSI在不同的移动性层级中只出现一次的方式分配TMSI。 
图4示出了根据本发明示例性实施例的TMSI分配方法的流程图。 
在步骤S401中，MTC服务器200中的通知装置201基于机器类型通信MTC应用的类型，将相应的移动属性通知给移动性管理设备300，其中所述移动属性指示所述MTC应用的移动性的高低。 
在步骤S403中，移动性管理设备300中的确定装置301根据所述移动属性，确定与所述MTC应用相关联的移动性层级。在所确定的移动性层级中，所述MTC设备的位置区域覆盖包括预定个数的eNB的eNB组，其中TMSI在覆盖所述eNB组的位置区域中是唯一分配的。 
在步骤S405中，移动性管理设备300中的分配装置303根据所确定的移动性层级，按照上述的预定准则将TMSI从可用的地址空间分配给采用所述MTC应用的MTC设备。 
本发明提出的分级的TMSI分配方法可以通过利用MTC应用的移动属性，解决可能的TMSI耗尽问题。针对动态和分级TMSI分配的实现，本发明还提出了采用上述TMSI分配方法的MTC设备的网络附着过程和TA/RA/LA区域更新过程。 
下面结合图5，对采用根据本发明示例性实施例的TMSI分配方法的网络附着过程500进行描述。其中，简化或省略了对现有技术中实现网络附着过程的步骤的详细描述，因其对于本领域技术人员来说是公知的。 
网络附着是MTC设备用来与网络登记并接收服务的过程。具体地， 
在步骤S501中，MTC设备通过向eNB传送附着请求消息，发起附着过程。在该附着请求消息中，除包括一些传统的参数(例如，IMSI，附着类型等)之外，还应包括一些MTC专有参数，例如可以由网络用来从MTC服务器获得MTC特征的默认接入点名称(APN)，或应用类别信息等。eNB从附着请求消息中包含的RRC参数中得到MME/SGSN，并将该附着请求以及一些参数(例如，TAI/RAI/LAI(跟踪/路由/位置标识符)等)转发至包含附着请求消息中的控制消息中所指示的MME/SGSN。 
在步骤S503中，如果MME/SGSN中不知道该MTC设备，则MME/SGSN向该MTC设备发送身份请求，以请求IMSI。 
在步骤S505中，该MTC设备以身份响应(IMSI)进行响应。 
在步骤S507中，如果网络中没有存在MTC设备的上下文，如果(步骤1中发送的)附着请求没有进行完整性保护，或者如果完整性的检查失败，则强制进行认证和NAS(非接入层)安全设置以激活完整性保护和NAS加密。 
在步骤S509中，MME利用所述MTC专有参数，经由归属用户服务器HSS向MTC服务器发送MTC特征请求消息，以请求诸如MTC应用的移动属性之类的MTC特征，从而进行进一步的配置，可能的请求路径是MME/SGSN→HSS(归属用户服务器)→MTC服务器，可以在HSS和MTC服务器之间定义MTC网关，以便消息转发。 
在步骤S511中，MTC服务器沿相反的路径，即MTC服务器→HSS→MME/SGSN，以MTC特征响应消息对该MTC特征请求消息进行响应。该MTC特征响应消息包含基于MTC应用的类型的移动属性，其中所述移动属性指示所述MTC应用的移动性的高低。 
MME/SGSN根据所接收的MTC特征响应消息中包含的所述移动属性，确定与所述MTC应用相关联的移动性层级，并在步骤S513中经由eNB向所述MTC设备发送回附着接受消息，所述附着接受消息包含根据 所确定的移动性层级，按照预定准则将TMSI从可用的地址空间分配给采用所述MTC应用的MTC设备的指示(包括TAI/RAI/LAI列表，TMSI等)。然后，eNB指示RRC连接重新配置消息中相应的参数。 
如果MME/SGSN从上次解附着起发生了改变，或者如果在MME/SGSN中没有有关MTC设备的有效的上下文信息等，则执行步骤S515，其中MME/SGSN向HSS发送更新位置请求，然后在步骤S517中，HSS对该更新位置请求做出响应。 
下面结合图6，对采用根据本发明示例性实施例的TMSI分配方法的TAU/RAU/LAU(跟踪/路由/位置区域更新)过程600进行描述。其中，简化或省略了对现有技术中实现TAU/RAU/LAU过程的步骤的详细描述，因其对于本领域技术人员来说是公知的。 
位置管理功能为网络提供了获知RRC空闲状态下的MTC设备的TA/RA/LA区域。当例如MTC设备检测到它进入了不在该MTC设备向网络登记的TAI/RAI/LAI(跟踪/路由/位置区域标识符)的列表中的新TA/RA/LA区域时，或者定期的TA/RA/LA更新计时器到期时，MTC设备将进行TAU/RAU/LAU操作，如图6所示，该TAU/RAU/LAU过程如下： 
在步骤S601中，MTC设备通过向eNB发送TAU/RAU/LAU请求消息来发起TAU/RAU/LAU过程。在该TAU/RAU/LAU请求消息中，包括一些参数，例如UE核心网能力，旧GUTI(全球唯一临时标识符，由MME在UE执行附着或TAU/RAU/LAU时分配)，上次访问的TAI/RAI/LAI等。eNB从RRC参数中得到MME/SGSN，并转发TAU/RAU/LAU请求消息和一些参数(例如，TAI/RAI/LAI等)。 
在步骤S603中，当前MME/SGSN使用从MTC设备接收到的TAU/RAU/LAU请求消息中包含的GUTI得到旧MME/SGSN地址，并向旧MME/SGSN发送(包括旧GUTI的)上下文请求消息，完整的TAU/RAU/LAU请求消息等，以获取用户信息。 
然后，在步骤S605中，旧MME/SGSN以上下文响应消息对当前MME/SGSN做出响应，在该上下文响应消息中，除包括传统的信息(例如，IMSI，MSSISDN，MM上下文等)之外，还包括基于MTC应用的类型的移动属性，其中该移动属性指示所述MTC应用的移动性的高低。 
如果在步骤S601中发送的TAU/RAU/LAU请求消息的完整性检查失败，则在步骤S607中强制进行认证。 
在步骤S609中，当前MME/SGSN向旧MME/SGSN发送上下文确认消息，包括服务GW(网关)改变指示。 
在步骤S611中，通过在新MME/SGSN、旧MME/SGSN和HSS之间交换信息，来更新位置信息。 
当前MME/SGSN根据从步骤S605接收的上下文响应消息中包含的所述移动属性，确定与所述MTC应用相关联的移动性层级，并在步骤S613中，经由eNB向MTC设备发送回TA/RA/LA区域更新接受消息，所述TA/RA/LA区域更新接受消息包含根据所确定的移动性层级，按照预定准则将TMSI从可用的地址空间分配给采用所述MTC应用的MTC设备的指示(包括TAI/RAI/LAI列表，TMSI等)。 
在步骤S615中，MTC设备通过向MME/SGSN返回TAU/RAU/LAU完成消息来确认所接收到的消息。 
由于潜在的连接到网络的巨大的机器数目，机对机通信是非常有前景的技术。在引入了数目庞大的MTC设备时，当前的RAN和CN设计无法满足需求，可能会出现TMSI耗尽问题。 
在本发明中，提出了通过利用通常与MTC应用绑定的移动属性的分级的TMSI分配方案，因而可以解决TMSI地址空间有限的问题。 
根据本发明的技术方案具有以下优点： 
1)根据本发明的技术方案可以通过考虑多种因素(例如，移动属性，驻留用户负载，业务负载等)来动态地配置TMSI地址空间； 
2)只需对当前的规范做出非常小的修改； 
3)MTC设备不必知道在eNB、MME和HSS等之间协商的分级的TMSI分配，对终端完全透明。 
尽管以上已经结合本发明的优选实施例示出了本发明，但是本领域的技术人员将会理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改、替换和改变。因此，本发明不应由上述实施例来限定，而应由所附权利要求及其等同物来限定。 

Claims (20)

1.一种用于临时移动台识别码TMSI分配的机器类型通信MTC服务器，包括：
通知装置，用于基于机器类型通信MTC应用的类型，将相应的移动属性通知给移动性管理实体设备，其中所述移动属性指示所述MTC应用的移动性的高低，以便所述移动性管理实体设备根据所述移动属性，确定与所述MTC应用相关联的移动性层级，并根据所确定的移动性层级，按照预定准则将TMSI从可用的地址空间分配给采用所述MTC应用的MTC设备。
2.根据权利要求1所述的MTC服务器，其中在所述移动性层级中，确定所述MTC设备的位置区域覆盖包括预定个数的eNB的eNB组，其中TMSI在覆盖所述eNB组的位置区域中是唯一分配的。
3.根据权利要求2所述的MTC服务器，其中所述eNB组中eNB的预定个数取决于所述移动属性。
4.根据权利要求2所述的MTC服务器，其中，所述预定准则包括：针对位于相同移动性层级的分别由不同eNB组服务的多个MTC设备，能够重复分配所述TMSI；以及针对位于不同移动性层级的多个MTC设备，按照所分配的TMSI在不同的移动性层级中只出现一次的方式分配TMSI。
5.一种用于临时移动台识别码TMSI分配的移动性管理实体设备，包括：
确定装置，用于根据从MTC服务器接收的移动属性，确定与MTC应用相关联的移动性层级，其中所述移动属性指示所述MTC应用的移动性的高低；以及
分配装置，用于根据所确定的移动性层级，按照预定准则将TMSI从可用的地址空间分配给采用所述MTC应用的MTC设备。
6.根据权利要求5所述的移动性管理实体设备，其中所述确定装置还用于确定在所述移动性层级中所述MTC设备的位置区域覆盖包括预定个数的eNB的eNB组，其中TMSI在覆盖所述eNB组的位置区域中是唯一分配的。
7.根据权利要求6所述的移动性管理实体设备，其中所述eNB组中eNB的预定个数取决于所述移动属性。
8.根据权利要求6所述的移动性管理实体设备，其中，所述预定准则包括：针对位于相同移动性层级的分别由不同eNB组服务的多个MTC设备，所述分配装置能够重复分配所述TMSI；以及所述预定准则还包括：针对位于不同移动性层级的多个MTC设备，所述分配装置按照所分配的TMSI在不同的移动性层级中只出现一次的方式分配TMSI。
9.一种临时移动台识别码TMSI分配方法，包括：
基于机器类型通信MTC应用的类型，将相应的移动属性通知给移动性管理实体设备，其中所述移动属性指示所述MTC应用的移动性的高低；
所述移动性管理实体设备根据所述移动属性，确定与所述MTC应用相关联的移动性层级，并根据所确定的移动性层级，按照预定准则将TMSI从可用的地址空间分配给采用所述MTC应用的MTC设备。
10.根据权利要求9所述的TMSI分配方法，其中在所述移动性层级中，确定所述MTC设备的位置区域覆盖包括预定个数的eNB的eNB组，其中TMSI在覆盖所述eNB组的位置区域中是唯一分配的。
11.根据权利要求10所述的TMSI分配方法，其中，所述eNB组中eNB的预定个数取决于所述移动属性。
12.根据权利要求10所述的TMSI分配方法，其中，所述预定准则包括：针对位于相同移动性层级的分别由不同eNB组服务的多个MTC设备，能够复用所分配的TMSI；以及针对位于不同移动性层级的多个MTC设备，所分配的TMSI在不同的移动性层级中只出现一次。
13.一种采用根据权利要求9-12之一所述的TMSI分配方法的网络附着方法，包括：
从MTC设备向eNB发送附着请求消息，并经由eNB转发给移动性管理实体设备，所述附着请求消息包含MTC专有参数；
移动性管理实体设备利用所述MTC专有参数，经由归属用户服务器HSS向MTC服务器发送MTC特征请求消息；
所述MTC服务器响应于所述MTC特征请求消息，向所述移动性管理实体设备发送回MTC特征响应消息，所述MTC特征响应消息包含基于MTC应用的类型的移动属性，其中所述移动属性指示所述MTC应用的移动性的高低；以及
所述移动性管理实体设备根据所接收的MTC特征响应消息中包含的所述移动属性，确定与所述MTC应用相关联的移动性层级，并经由eNB向所述MTC设备发送回附着接受消息，所述附着接受消息包含根据所确定的移动性层级，按照预定准则将TMSI从可用的地址空间分配给采用所述MTC应用的MTC设备的指示。
14.根据权利要求13所述的网络附着方法，还包括：如果所述移动性管理实体设备中不知道所述MTC设备，则所述移动性管理实体设备向所述MTC设备发送身份请求，以请求IMSI；以及
所述MTC设备以国际移动台识别码IMSI进行响应。
15.根据权利要求13所述的网络附着方法，还包括：在网络中不存在所述MTC设备的上下文，所述附着请求消息没有进行完整性保护，以及完整性的检查失败中的至少一种情况下，强制进行认证和非接入层NAS安全设置，以激活完整性保护和NAS加密。
16.根据权利要求13所述的网络附着方法，还包括：在所述移动性管理实体设备从上次解附着起发生了改变，以及在所述移动性管理实体设备中没有有关MTC设备的有效的上下文信息中的至少一种情况下，所述移动性管理实体设备向HSS发送更新位置请求，然后HSS对该更新位置请求做出响应。
17.一种采用根据权利要求9-12之一所述的TMSI分配方法的位置区域更新方法，包括：
从MTC设备向eNB发送位置区域更新请求消息，并经由eNB转发给当前移动性管理实体设备；
所述当前移动性管理实体设备从MTC设备接收到的TA/RA/LA区域更新请求消息中得到旧移动性管理实体设备地址，并向旧移动性管理实体设备发送上下文请求消息；
旧移动性管理实体设备响应于所述上下文请求消息，向所述当前移动性管理实体设备发送回上下文响应消息，所述上下文响应消息包含基于MTC应用的类型的移动属性，其中所述移动属性指示所述MTC应用的移动性的高低；以及
所述当前移动性管理实体设备根据所接收的上下文响应消息中包含的所述移动属性，确定与所述MTC应用相关联的移动性层级，并经由eNB向所述MTC设备发送回位置区域更新接受消息，所述位置区域更新接受消息包含将TMSI从可用的地址空间分配给采用所述MTC应用的MTC设备的指示。
18.根据权利要求17所述的位置区域更新方法，还包括：如果所述位置区域更新请求消息的完整性检查失败，则强制进行认证。
19.根据权利要求17所述的位置区域更新方法，还包括：所述当前移动性管理实体设备向旧移动性管理实体设备发送上下文确认消息，所述上下文确认消息包括服务网关改变指示。
20.根据权利要求17所述的位置区域更新方法，还包括：通过在当前移动性管理实体设备、旧移动性管理实体设备和HSS之间交换信息，来更新位置信息。
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