CN102625271B - 一种共设mtc设备的信令优化方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种共设MTC设备的信令优化方法和系统，均可将共设的R‑MD与MTC UE定向到同一个移动管理单元，并建立R‑MD与MTC UE的关联关系；基于所述关联关系，由R‑MD代替MTC UE进行后续的移动性管理流程；所述R‑MD是用于代表MTC UE，并且类似于MTC UE的终端。本发明方法和系统，针对共设的MTC UE，能够根据MTC的特性对移动性管理相关信令实现优化，使MTC设备在能够独立与各自的MTC服务器通信的同时，节约移动性管理信令、降低信令峰值并减少终端的电损耗。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，具体涉及一种共设机器类型通讯(Machine TypeCommunication，MTC)设备的信令优化方法和系统。
背景技术
随着全球微波接入互通(World Interoperability for Microwave Access，WiMax)技术的异军突起，第三代移动通信系统要保持其在移动通信领域的竞争力，必须提高其网络性能，并降低网络建设及运营成本。因此，第三代合作伙伴计划(3GPP，3rd Generation Partnership Project)的标准化工作组，目前正致力于研究PS Core(Packet Switch Core，包交换核心网)和UTRAN(UniversalMobile Telecommunication System Radio Access Network，全球移动通信系统无线接入网)的演进。该研究课题称为系统架构演进(System ArchitectureEvolution，SAE)，目的是使得演进的分组网(Evolved Packet Core，EPC)可提供更高的传输速率、更短的传输延时、优化分组，以及支持E-UTRAN(EvolvedUTRAN，演进的UTRAN)、UTRAN、无线局域网(Wireless Local Area Network，WLAN)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1所示，其中，演进的通用移动通信系统陆地无线接入网(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network，E-UTRAN)中包含的网元是演进节点B(Evolved NodeB，eNodeB)，用于为用户的接入提供无线资源；分组数据网(Packet Data Network，PDN)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：
移动性管理实体(Mobility Management Entity，MME)，是控制面功能实体，临时存储用户数据的服务器，负责管理和存储用户设备(User Equipment，UE)的上下文(比如用户标识、移动性管理状态、用户安全参数等)，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；处理MME和UE之间的所有非接入层消息；触发在SAE的寻呼。MME是SAE系统的移动性管理实体，在通用移动通信系统(Universal MobileTelecommunications System，UMTS)中，移动性管理实体是服务通用分组无线服务(General Packet Radio Service，GPRS)支持节点(Serving GPRS SupportNode，SGSN)。
服务网关(Serving Gateway，SGW)，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，比如IP承载业务参数和网络内部路由信息等。SGW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SGW。
分组数据网网关(PDN Gateway，PGW)，是负责UE接入PDN的网关，能够分配用户IP地址；并且，也是3GPP和非3GPP接入系统的移动性锚点。PGW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PGW。策略与计费实施功能(Policy and Charging Enforcement Function，PCEF)实体也位于PGW中。
策略与计费规则功能(Policy and Charging Rules Function，PCRF)实体，负责向PCEF提供策略控制与计费规则。
归属用户服务器(Home Subscriber Server，HSS)，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(International MobileSubscriber Identification，IMSI)、PGW的IP地址。
在物理上，SGW和PGW可能合一，EPC系统用户面网元包括SGW和PGW。
M2M狭义上的定义是机器到机器的通信。广义上的定义是以机器终端智能交互为核心的、网络化的应用与服务。它是基于智能机器终端，以多种通信方式为接入手段，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。
无线技术的发展是M2M市场发展的重要因素，它突破了传统通信方式的时空限制和地域障碍，使企业和公众摆脱了线缆束缚，使客户更有效地控制成本、降低安装费用并且使用简单方便。另外，日益增长的需求推动着M2M不断向前发展：与信息处理能力及网络带宽不断增长相矛盾的是，信息获取的手段远远落后。而M2M很好满足了人们的这一需求，通过它人们可以实时监测外部环境，实现大范围、自动化的信息采集。因此，M2M可以应用于行业应用、家庭应用、个人应用等。行业应用如：交通监控、告警系统、海上救援、自动售货机、开车付费等；家庭应用如：自动抄表、温度控制等；个人应用如：生命检测、远端诊断等。
M2M的通信对象为机器对机器，人对机器。一个或多个机器之间的数据通信定义为机器类型通讯(Machine Type Communication，MTC)，这种情况下较少需要人机互动。参与MTC的机器，定义为MTC设备。MTC设备是MTC用户的终端，可通过PLMN网络与MTC设备、MTC服务器进行通信。移动设备(Mobile Equipment，ME)为MTC设备附带的功能块，该功能块用于将MTC设备接入到EPS系统。MTC服务器(MTC Server)对MTC设备进行管理和监控。图2为现有技术中ME通过EUTRAN接入EPS的示意图。
由于MTC设备大都为具体应用的设备，如自动抄表与生命检测使用的是不同的设备等。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、PS 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。因此针对不同应用的MTC设备进行不同的系统优化，可有效的对MTC设备进行管理、监控、付费等。
在实际应用中，有一些MTC设备，虽然各自独立应用于不同的业务，即：与不同的MTC服务器通信，但这些MTC设备在某一些时间段内具有基本上同时同向运动的特征。如：快递公司为了方便跟踪货物，会给每个货物都贴上标签，该标签可以是MTC设备，随时与快递公司的服务器进行通信，如：传输数据或上报位置信息等。而不同的快递公司可能会使用相同的物流运输公司运输货物，因此该物流公司的同一辆货车上会装有来自不同快递公司的货物，这些货物通过作为标签的MTC设备各自与对应的快递公司的服务器进行数据通信；再如：在车辆调度管理应用中，可以将不同的MTC设备应用于不同的作用，如向车辆调度中心报告车辆的具体位置、车辆预订、车辆导航、车辆故障检测等，这些MTC设备被装置在车辆上，随着车辆的运行而同时同向运动，且这些MTC设备独立地与各自对应的MTC服务器进行数据通信。在上述的实际应用中，此类同时同向运动的MTC设备的数量可能会很大，如物流公司的货车或货船上会集中大量的快递货物；或车辆调度管理应用中，在人流量大且密集的地方，如：火车站、酒店或旅游景点等地方，集中的车辆会很多，而这些车辆上的MTC设备的总量也会很大。当数量众多的这些MTC设备同时同向运动并且与网络进行信令交互执行移动性管理流程时，会造成移动性管理信令峰值，给网络带来较大的负荷。且对于这种共设(如，临时组建或永久组建在一起的同时同向运动)的MTC设备，从终端对网络的移动性角度来看，它们的运动方向和时间都是一致的，这种情况下仍然使每一个MTC设备单独进行移动性管理流程会造成对空口资源的浪费及终端的电损耗。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种共设MTC设备的信令优化方法和系统，针对共设的MTC UE对移动性管理相关信令实现优化，使MTC设备在能够独立与各自的MTC服务器通信的同时，节约移动性管理信令。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种共设机器类型通讯MTC设备的信令优化方法，该方法包括：
无线接入网侧网元将共设的R-MD与MTC用户设备UE定向到同一个移动管理单元，并由该移动管理单元建立R-MD与MTC UE的关联关系；基于所述关联关系，由R-MD代替MTC UE进行后续的周期性或非周期性移动性管理流程，包括：由R-MD代替所述MTC UE进行周期性或非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程。
该方法进一步包括：
所述R-MD与所述MTC UE之间建立本地连接并相互交换用于后续关联的标识；
所述R-MD通过网络接入请求消息将相关功能的开启通知给移动管理单元；
所述MTC UE在获取所述R-MD的所述标识之后，在附着请求、路由区域更新请求或跟踪区域更新请求时在无线资源控制RRC参数中携带所述R-MD的标识，由无线接入网侧网元为所述MTC UE选择当前服务于所述R-MD的移动管理单元。
建立所述关联关系的方法为：
MTC UE在附着请求、路由区域更新请求或跟踪区域更新请求消息中携带要求与所述R-MD进行关联的标识给所述移动管理单元，所述移动管理单元在本地将所述R-MD与所述MTC UE关联。
所述关联体现为关联关系表的形式；
由移动管理单元在本地同步所述R-MD与所述MTC UE的路由区域更新定时器或跟踪区域更新定时器；
所述移动管理单元在所述MTC UE的网络接入请求响应消息中通知所述MTC UE不发起后续路由区域更新请求或跟踪区域更新请求。
所述R-MD进行所述周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程时，所述移动管理单元同时更新关联关系表中所有MTC UE的上下文，并同步所述R-MD和所述MTC UE的路由区域更新定时器或跟踪区域更新定时器。
所述R-MD进行非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程时，新移动管理单元通过服务GPRS支持节点SGSN上下文更新请求/响应消息、或上下文请求/响应消息从原移动管理单元获取所述R-MD与所述MTC UE的关联关系表及MTC UE的上下文，并本地保存。
所述R-MD进行所述非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程时，同时更新新移动管理单元和网关单元上所述R-MD和所有所述MTC UE的控制面承载信息，包括：
通过PDP上下文更新请求消息、承载修改请求消息或会话创建请求消息进行所述控制面承载信息的更新。
所述R-MD进行所述非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程时，通过编码方式将为所述R-MD和所述MTC UE分配的新身份标识进行压缩编码并下发给所述R-MD；该下发方法包括：
所述移动管理单元通过路由区域更新接受消息或跟踪区域更新接受消息将所述新身份标识下发给所述R-MD。
所述R-MD收到所述移动性管理单元下发的所述新身份标识后，进一步包括：
所述R-MD通过本地连接将所述新身份标识下发给所述MTC UE。
该方法进一步包括：
所述R-MD通过本地连接，将周期性或非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程是否成功，通知给所述MTC UE。
该方法进一步包括：所述MTC UE判断本地连接断开，通知网络删除与R-MD的关联关系并独立进行正常移动性管理流程；
或者，所述MTC UE判断网络连接断开，通知网络删除与R-MD的关联关系。
一种共设MTC设备的信令优化系统，该系统包括共设定向单元、共设关联单元、共设移动性管理单元；其中，
所述共设定向单元，用于将共设的R-MD与MTC UE定向到同一个移动管理单元；
所述共设关联单元，用于建立R-MD与MTC UE的关联关系；
所述共设移动性管理单元，用于基于所述关联关系，控制R-MD代替MTCUE进行后续的移动性管理流程，包括：由R-MD代替所述MTC UE进行周期性或非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程。
所述R-MD，进一步用于与所述MTC UE之间建立本地连接并相互交换用于后续关联的标识，以及通过网络接入请求消息将相关功能的开启通知给移动管理单元；
所述MTC UE，进一步用于在获取所述R-MD的所述标识之后，在附着请求、路由区域更新请求或跟踪区域更新请求时在RRC参数中携带所述R-MD的标识，触发无线接入网侧网元为所述MTC UE选择当前服务于所述R-MD的移动管理单元。
所述共设关联单元建立所述关联关系时，用于：
控制MTC UE在附着请求、路由区域更新请求或跟踪区域更新请求消息中携带要求与所述R-MD进行关联的标识给所述移动管理单元，触发所述移动管理单元在本地将所述R-MD与所述MTC UE关联。
所述关联体现为关联关系表的形式；
所述移动管理单元，进一步用于在本地同步所述R-MD与所述MTC UE的路由区域更新定时器或跟踪区域更新定时器，以及在所述MTC UE的网络接入请求响应消息中通知所述MTC UE不发起后续路由区域更新请求或跟踪区域更新请求。
所述R-MD进行所述周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程时，进一步用于触发所述移动管理单元同时更新关联关系表中所有MTC UE的上下文，并同步所述R-MD和所述MTC UE的路由区域更新定时器或跟踪区域更新定时器。
所述R-MD进行非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程时，新移动管理单元用于通过SGSN上下文更新请求/响应消息、或上下文请求/响应消息从原移动管理单元获取所述R-MD与所述MTC UE的关联关系表及MTC UE的上下文，并本地保存。
所述R-MD进行所述非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程时，进一步用于在新移动管理单元和网关单元上同时更新所述R-MD和所有所述MTCUE的控制面承载信息；所述R-MD进行该更新时，具体用于：
通过PDP上下文更新请求消息、承载修改请求消息或会话创建请求消息进行所述控制面承载信息的更新。
所述R-MD进行所述非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程时，所述移动管理单元进一步用于通过编码方式将为所述R-MD和所述MTC UE分配的新身份标识进行压缩编码并下发给所述R-MD；所述移动管理单元进行该更新时，具体用于：
通过路由区域更新接受消息或跟踪区域更新接受消息将新的身份标识下发给所述R-MD。
所述R-MD，进一步用于：
通过本地连接将移动管理单元新分配给所述MTC UE的所述身份标识下发给所述MTC UE。
所述R-MD，进一步用于：
通过本地连接，将周期性或非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程是否成功，通知给所述MTC UE。
所述MTC UE，进一步用于：
判断本地连接断开，通知网络删除与R-MD的关联关系并独立进行正常移动性管理流程；
或者，判断网络连接断开，通知网络删除与R-MD的关联关系。
本发明方法和系统，针对共设的MTC UE，能够根据MTC的特性对移动性管理相关信令实现优化，使MTC设备在能够独立与各自的MTC服务器通信的同时，节约移动性管理信令、降低信令峰值并减少终端的电损耗。
附图说明
图1为现有技术中EPC系统及接入网架构示意图；
图2为现有技术中MTC UE通过EUTRAN接入EPC系统的示意图；
图3为本发明实施例一将共设的R-MD与MTC UE定向到同一个MME并由该MME建立R-MD与MTC UE的关联关系的流程图一；
图4为本发明实施例二将共设的R-MD与MTC UE定向到同一个MME并由该MME建立R-MD与MTC UE的关联关系的流程图二；
图5为本发明实施例三R-MD代替MTC UE进行后续周期性跟踪区域更新的流程图；
图6为本发明实施例四R-MD代替MTC UE进行后续非周期性跟踪区域更新的流程图；
图7为本发明实施例五R-MD代替MTC UE进行后续非周期性路由区域更新的流程图；
图8为本发明实施例六MTC UE检测到本地连接断开后通知网络删除与R-MD的关联关系并独立进行正常跟踪区域更新的流程图；
图9为本发明实施例七MTC UE检测到网络连接断开后通知网络删除与R-MD的关联关系的流程图；
图10为本发明实施例的共设MTC设备的信令优化流程简图；
图11为本发明实施例的共设MTC设备的信令优化系统图。
具体实施方式
为了实现共设MTC设备通信的信令优化，可以引入类似MTC UE的终端，用于与MTC UE建立关联，并能够代替MTC UE进行移动性管理流程。可以将上述这种终端称为代表MTC UE，并可简称为R-MD，该R-MD可以是完全不同于MTC设备的终端，也可以是MTC终端，只要R-MD能够与MTC UE建立关联，并能够代替MTC UE进行移动性管理流程即可。另外，实际参与通信的MTC UE可能是一个或多个。
实际应用中，网络可以将共设的R-MD与MTC UE定向到同一个移动管理单元(如MME)，由该移动管理单元建立R-MD与MTC UE的关联关系，并由该R-MD代替MTC UE进行后续的移动性管理流程。其中：
进一步地，所述R-MD与所述MTC UE之间建立本地连接并相互交换用于后续关联的标识；
进一步地，所述用于后续关联的标识可以是R-MD的全球唯一临时标识(GUTI：Global Unique Temporary Identity)、分组临时移动用户识别码(P-TMSI：Packet Temporary Mobile Subscriber Identity)，或组标识Group ID；
进一步地，所述MTC UE在获取所述R-MD的所述标识之前不向网络发起接入请求；
进一步地，所述接入请求，包括：附着请求、路由区域更新请求、或跟踪区域更新请求；
进一步地，所述R-MD通过网络接入请求消息将相关功能的开启通知给移动管理单元；
进一步地，所述网络接入请求消息可以是附着请求消息、路由区域更新请求消息或跟踪区域更新请求消息；
进一步地，所述MTC UE在附着请求、路由区域更新请求或跟踪区域更新请求时在无线资源控制(RRC)参数中携带所述R-MD的标识，由无线接入网侧网元为所述MTC UE选择当前服务于所述R-MD的移动管理单元；
进一步地，所述无线接入网侧网元可以是RNC，也可以是eNB；
进一步地，所述MTC UE在附着请求、路由区域更新请求或跟踪区域更新请求消息中携带要求与所述R-MD进行关联的标识给所述移动管理单元，所述移动管理单元在本地将所述R-MD与所述MTC UE关联；
进一步地，要求与所述R-MD进行关联的标识可以是R-MD的GUTI、P-TMSI，也可以是组标识Group ID；
进一步地，所述移动管理单元在本地将所述R-MD与所述MTC UE关联，包括：所述移动管理单元在本地建立R-MD与所述MTC UE的关联关系表；
进一步地，所述移动管理单元在本地将所述R-MD与所述MTC UE关联，还包括：所述移动管理单元在本地同步所述R-MD与所述MTC UE的路由区域更新定时器或跟踪区域更新定时器；
进一步地，所述移动管理单元在所述MTC UE的网络接入请求响应消息中通知所述MTC UE不发起后续路由区域更新请求或跟踪区域更新请求；
进一步地，所述MTC UE的网络接入请求响应消息，包括：附着接受消息、路由区域更新接受消息、或跟踪区域更新接受消息；
进一步地，所述R-MD代替所述MTC UE进行周期性或非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程；
进一步地，所述R-MD代替所述MTC UE进行周期性或非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程，包括：所述R-MD进行周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程时，所述移动管理单元同时更新关联关系表中所有MTC UE的上下文，并同步所述R-MD和所述MTC UE的路由区域更新定时器或跟踪区域更新定时器；
进一步地，所述R-MD代替所述MTC UE进行周期性或非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程，还包括：所述R-MD进行非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程时新移动管理单元从原移动管理单元获取所述R-MD与所述MTC UE的关联关系表及MTC UE的上下文；
进一步地，所述R-MD进行非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程时从原移动管理单元获取所述R-MD与所述MTC UE的关联关系表及MTC UE的上下文，包括：所述新移动管理单元通过SGSN上下文更新请求/响应消息、或上下文请求/响应消息获取所述关联关系表；
进一步地，所述R-MD进行非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程时从原移动管理单元获取所述R-MD与所述MTC UE的关联关系表及MTC UE的上下文，还包括：所述移动管理单元在本地保存所述关联关系表，并在后续周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程中更新所述关联关系表中所有所述MTC UE的上下文，并同步所述R-MD和所述MTC UE的路由区域更新定时器或跟踪区域更新定时器；
进一步地，所述R-MD代替所述MTC UE进行周期性或非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程，还包括：所述R-MD进行非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程时，新移动管理单元和网关单元同时更新所述R-MD和所有所述MTC UE的控制面承载信息；
进一步地，所述同时更新所述R-MD和所有所述MTC UE的控制面承载信息，包括：通过一条消息触发所有有关联的MTC UE的控制面承载信息进行更新；
进一步地，所述同时更新所述R-MD和所有所述MTC UE的控制面承载信息，还包括：可以通过PDP上下文更新请求消息、承载修改请求消息或会话创建请求消息进行所述控制面承载信息的更新；
进一步地，所述R-MD代替所述MTC UE进行周期性或非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程，还包括：所述R-MD进行非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程时，移动管理单元通过编码方式将为所述R-MD和所述MTCUE分配的新身份标识进行压缩编码并下发给所述R-MD；
进一步地，所述移动管理单元为所述R-MD和所述MTC UE分配的新身份标识，包括：GUTI、P-TMSI；
进一步地，所述移动管理单元通过编码方式将为所述R-MD和所述MTCUE分配的新身份标识进行压缩编码并下发给所述R-MD，包括：所述移动管理单元通过路由区域更新接受消息或跟踪区域更新接受消息将新的身份标识下发给所述R-MD；
进一步地，所述R-MD代替所述MTC UE进行周期性或非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程，还包括：所述R-MD通过本地连接将移动管理单元新分配给所述MTC UE的所述身份标识下发给所述MTC UE；
进一步地，所述R-MD代替所述MTC UE进行周期性或非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程，还包括：所述R-MD通过本地连接，将周期性或非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程是否成功，通知给所述MTC UE；
进一步地，所述MTC UE判断本地连接断开，通知网络删除与R-MD的关联关系并独立进行正常移动性管理流程；
进一步地，所述MTC UE判断网络连接断开，通知网络删除与R-MD的关联关系；
进一步地，所述移动性管理单元可以包括：MME、SGSN。
进一步地，所述网关单元可以包括：S-GW、GGSN。
下面结合附图和具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例一：将共设的R-MD与MTC UE定向到同一个MME，并由该MME建立R-MD与MTC UE的关联关系，如图3所示。
图3所示流程具体包括如下步骤：
步骤301：R-MD的代表功能可选地作为签约数据在HSS中签约；
步骤302：R-MD可能被设计为有除了代表功能外的其他多个功能，则R-MD需要开启代表功能；
步骤303：R-MD在开启代表功能后，若R-MD未附着到网络，则向MME发起附着请求消息；若R-MD已附着到网络，则向MME发起TAU请求消息，其中携带启动代表功能的标识；
步骤304：若R-MD的代表功能需要签约，则在MME与HSS之间进行签约数据获取过程中，MME对该功能进行签约检查。若检查失败，则附着过程或TAU过程失败。可选地，R-MD可以通过本地连接将附着过程或TAU过程失败通知给MTC UE，MTC UE可以选择独立进行后续TAU流程；
步骤305：MME已升级为能够识别R-MD的代表功能标识，并支持该功能的响应操作；
步骤306：R-MD进行后续附着流程或TAU流程；
步骤307：R-MD与将要与其共设的MTC UE之间建立本地连接，且相互交换用于后续关联的标识，该标识可以是：在LTE网络中，为R-MD和MTC UE的GUTI；在3G网络中，为R-MD和MTC UE的P-TMSI；若R-MD和MTC UE有事先确定的组的关系，则该标识还可以是组标识Group ID。若该标识为GUTI或P-TMSI，则R-MD需要将最新从网络获得的GUTI或P-TMSI下发给MTCUE；
步骤308：MTC UE检测到与R-MD有本地连接且接收到来自R-MD的用于后续关联的标识；
步骤309：若MTC UE未附着到网络，则向网络侧发起附着请求消息；若MTC UE已附着到网络，则向网络侧发起TAU请求消息。在附着请求消息或TAU请求消息外的RRC参数中，携带从R-MD获取的用于后续关联的标识，该标识可以是：在LTE网络中，为R-MD的GUTI；在3G网络中，为R-MD的P-TMSI；若R-MD和MTC UE有事先确定的组的关系，则该标识还可以是组标识Group ID，目的是为了使E-UTRAN网络为MTC UE选择服务于R-MD的MME。同时，在附着请求或TAU请求NAS消息中也携带从R-MD获取的用于后续关联的标识，该标识可以是：在LTE网络中，为R-MD的GUTI；在3G网络中，为R-MD的P-TMSI；若R-MD和MTC UE有事先确定的组的关系，则该标识还可以是组标识Group ID，目的是为了使E-UTRAN网络为MTC UE选择服务于R-MD的MME；
步骤310：E-UTRAN根据接收到的RRC参数中从R-MD获取的标识，为MTC UE选择服务于R-MD的MME；
步骤311：E-UTRAN将MTC UE的附着请求或TAU请求NAS消息转发给服务于R-MD的MME；NAS消息中携带从R-MD获取的用于后续关联的标识；
步骤312：MME与HSS之间进行签约信息获取过程；
步骤313：MME根据用于关联的标识将该MTC UE与R-MD进行关联，并同步MTC UE与R-MD的TAU定时器；
步骤314：MTC UE执行后续附着流程或TAU流程；
步骤315：MME向MTC UE发送附着接受消息或TAU接受消息，且通知MTC UE不执行后续的TAU流程。
需要说明的是，该实施例同样适用于3G网络，在3G网络中：无线接入网为UTRAN/GERAN，移动管理单元为SGSN，用户签约数据库为HLR，位置更新流程为路由区域更新流程，用户临时身边标识为P-TMSI，其他本发明涉及的发明内容并无变化，此处不再赘述。
实施例二：将共设的R-MD与MTC UE定向到同一个MME，并由该MME建立R-MD与MTC UE的关联关系，如图4所示。
图4所示流程具体包括如下步骤：
步骤401：R-MD与将要与其共设的MTC UE之间建立本地连接，此时，若用于后续关联的标识为R-MD的临时身份标识，即：在LTE网络中为GUTI，在3G网络中为P-TMSI，则当R-MD未附着或R-MD未获取最新的临时身份标识时，R-MD不将临时身份标识下发给MTC UE，而MTC UE只有收到来自R-MD的标识后才发起后续的步骤410至步骤416；可选地，将MTC UE的用于后续关联的标识发送给R-MD；
步骤402：R-MD的代表功能可选地作为签约数据在HSS中签约；
步骤403：R-MD可能被设计为有除了代表功能外的其他多个功能，则R-MD需要开启代表功能；
步骤404：R-MD在开启代表功能后，若R-MD未附着到网络，则向MME发起附着请求消息；若R-MD已附着到网络，则向MME发起TAU请求消息。其中携带启动代表功能的标识；
步骤405：若R-MD的代表功能需要签约，则在MME与HSS之间进行签约数据获取过程中，MME对该功能进行签约检查。若检查失败，则附着过程或TAU过程失败；可选地，R-MD可以通过本地连接，将附着过程或TAU过程失败，通知给MTC UE，MTC UE可以选择独立进行后续TAU流程；
步骤406：MME已升级为能够识别R-MD的代表功能标识，并支持该功能的响应操作；
步骤407：R-MD进行后续附着流程或TAU流程；
步骤408：R-MD将最新从网络获得的临时身份标识下发给MTC UE，该标识可以是：在LTE网络中，为R-MD和MTC UE的GUTI；在3G网络中，为R-MD和MTC UE的P-TMSI；若R-MD和MTC UE有事先确定的组的关系，则该标识还可以是组标识Group ID；
步骤409：MTC UE检测到与R-MD有本地连接且接收到来自R-MD的用于后续关联的标识；
步骤410：若MTC UE未附着到网络，则向网络侧发起附着请求消息；若MTC UE已附着到网络，则向网络侧发起TAU请求消息。在附着请求消息或TAU请求消息外的RRC参数中，携带从R-MD获取的用于后续关联的标识，该标识可以是：在LTE网络中，为R-MD的GUTI；在3G网络中，为R-MD的P-TMSI；若R-MD和MTC UE有事先确定的组的关系，则该标识还可以是组标识Group ID，目的是为了使E-UTRAN网络为MTC UE选择服务于R-MD的MME。同时，在附着请求或TAU请求NAS消息中也携带从R-MD获取的用于后续关联的标识，该标识可以是：在LTE网络中，为R-MD的GUTI；在3G网络中，为R-MD的P-TMSI；若R-MD和MTC UE有事先确定的组的关系，则该标识还可以是组标识Group ID，目的是为了使E-UTRAN网络为MTC UE选择服务于R-MD的MME；
步骤411：E-UTRAN根据接收到的RRC参数中从R-MD获取的标识，为MTC UE选择服务于R-MD的MME；
步骤412：E-UTRAN将MTC UE的附着请求或TAU请求NAS消息转发给服务于R-MD的MME；NAS消息中携带从R-MD获取的用于后续关联的标识；
步骤413：MME与HSS之间进行签约信息获取过程；
步骤414：MME根据用于关联的标识将该MTC UE与R-MD进行关联，并同步MTC UE与R-MD的TAU定时器；
步骤415：MTC UE执行后续附着流程或TAU流程；
步骤416：MME向MTC UE发送附着接受消息或TAU接受消息，且通知MTC UE不执行后续的TAU流程。
需要说明的是，该实施例同样适用于3G网络，在3G网络中：无线接入网为UTRAN/GERAN，移动管理单元为SGSN，用户签约数据库为HLR，位置更新流程为路由区域更新流程，用户临时身边标识为P-TMSI，其他本发明涉及的发明内容并无变化，此处不再赘述。
实施例三：R-MD代替MTC UE进行后续周期性跟踪区域更新流程，如图5所示。
图5所示流程具体包括如下步骤：
步骤501：R-MD和MTC UE一起移动，R-MD检测到需要进行周期性TAU流程或检测到进行不在跟踪区域标识(TAI)列表中的跟踪区域(TA)；
步骤502：R-MD向MME发起TAU请求消息；
步骤503：MME接收到来自R-MD的TAU请求消息后，在本地更新R-MD及与其关联的MTC UE的上下文；
步骤504：R-MD进行后续周期性TAU流程；
步骤505：MME向R-MD发送TAU接受消息，若由于TA变化引起TAU流程，则MME下发新TAI列表；
步骤506：R-MD通过本地连接，将TAU流程是否成功，通知给MTC UE，MTC UE据此进行后续操作；可选地，R-MD可以将MME分配的新TAI列表下发给MTC UE。
需要说明的是：该实施例同样适用于3G网络，在3G网络中：无线接入网为UTRAN/GERAN，移动管理单元为SGSN，用户签约数据库为HLR，位置更新流程为路由区域更新流程，其他本发明涉及的发明内容并无变化，此处不再赘述。
实施例四：R-MD代替MTC UE进行后续非周期性跟踪区域更新流程，如图6所示。
图6所示流程具体包括如下步骤：
步骤601：R-MD和MTC UE一起移动，R-MD检测到MME发生改变；
步骤602：R-MD向新MME发起TAU请求消息，其中携带启动R-MD的代表功能的标识；
步骤603：新MME已升级成能够识别R-MD的代表功能标识，且支持跟该功能相关的操作；
步骤604：新MME向旧MME发送上下文请求消息，其中携带标识，用于请求最新的R-MD及与其关联的MTC UE的关联关系表；
步骤605：旧MME向新MME发送上下文响应消息，将最新关联关系表和R-MD及与其关联的MTC UE的上下文传递给新MME；
步骤606：新MME在本地保存接收到的最新的R-MD及与其关联的MTCUE的关联关系表，并在后续周期性TAU流程时更新(具体更新方式参考实施例三中的相应操作)关联关系表中所有关联的MTC UE的上下文；
步骤607：新MME与S-GW之间进行会话创建过程或承载修改过程，更新R-MD及关联关系表中所有MTC UE的控制面承载信息，以保证后续MTCUE发起数据通信时数据通道的畅通。若S-GW未发生改变，则此过程为承载修改过程；若S-GW发生改变，则此过程为会话创建过程。此处，考虑到多个设备的控制面承载信息总量较大及GTP消息的长度限制，可以采取GTP消息分片传输的方式或新MME同时触发多条会话创建请求或承载修改请求消息的方式，更新R-MD及关联关系表中所有MTC UE的控制面承载信息；
步骤608：R-MD继续执行后续TAU过程，此时，若新MME中无R-MD的上下文，新MME会与HSS之间进行R-MD签约数据获取过程。若R-MD的代表功能作为签约数据，则会进行该功能的签约检查，若检查失败，则TAU过程失败；可选地，R-MD可以通过本地连接，将TAU过程失败，通知给MTC UE，MTC UE可以选择独立进行后续TAU流程；
步骤609：若TAU流程成功，则新MME向R-MD发送TAU接受消息，其中携带新MME为R-MD及与其有关联关系的MTC UE的GUTI。考虑到GUTI的长度及TAU接受消息的长度限制，由于此时所有的设备都由同一个MME服务，因此GUTI中有一些字段是相同的，可以采用编码方式对R-MD和MTC UE的新GUTI进行压缩编码并在TAU接受消息中下发给R-MD；
步骤610：R-MD接收到新MME的TAU接受消息后，从该消息中还原所有的新GUTI，并通过本地连接将新GUTI下发给对应的MTC UE，以保证后续MTC UE发起数据通信的成功；并可选地将MME分配的新TAI列表下发给MTC UE。
实施例五：R-MD代替MTC UE进行后续非周期性路由区域更新流程，如图7所示。
图7所示流程具体包括如下步骤：
步骤701：R-MD和MTC UE一起移动，R-MD检测到SGSN发生改变；
步骤702：R-MD向新SGSN发起RAU请求消息，其中携带启动R-MD的代表功能的标识；
步骤703：新SGSN已升级成能够识别R-MD的代表功能标识，且支持跟该功能相关的操作；
步骤704：新SGSN向旧SGSN发送SGSN上下文请求消息，其中携带标识，用于请求最新的R-MD及与其关联的MTC UE的关联关系表；
步骤705：旧SGSN向新SGSN发送SGSN上下文响应消息，将最新关联关系表和R-MD及与其关联的MTC UE的上下文传递给新SGSN；
步骤706：新SGSN在本地保存接收到的最新的R-MD及与其关联的MTCUE的关联关系表，并在后续周期性RAU流程时更新(具体更新方式参考实施例三中的相应操作)关联关系表中所有关联的MTC UE的上下文；
步骤707：新SGSN与GGSN之间进行PDP上下文更新过程，更新R-MD及关联关系表中所有MTC UE的控制面承载信息，以保证后续MTC UE发起数据通信时数据通道的畅通。此处，考虑到多个设备的控制面承载信息总量较大及GTP消息的长度限制，可以采取GTP消息分片传输的方式或新SGSN同时触发多条PDP上下文更新请求消息的方式，更新R-MD及关联关系表中所有MTC UE的控制面承载信息；
步骤708：R-MD继续执行后续RAU过程，此时，若新SGSN中无R-MD的上下文，新SGSN会与HLR之间进行R-MD签约数据获取过程。若R-MD的代表功能作为签约数据，则会进行该功能的签约检查，若检查失败，则RAU过程失败；可选地，R-MD可以通过本地连接，将RAU过程失败，通知给MTCUE，MTC UE可以选择独立进行后续RAU流程；
步骤709：若RAU流程成功，则新SGSN向R-MD发送RAU接受消息，其中携带新SGSN为R-MD及与其有关联关系的MTC UE的P-TMSI。考虑到P-TMSI的长度及RAU接受消息的长度限制，由于此时所有的设备都由同一个SGSN服务，因此P-TMSI中有一些字段是相同的，可以采用编码方式对R-MD和MTC UE的新P-TMSI进行压缩编码并在RAU接受消息中下发给R-MD；
步骤710：R-MD接收到新SGSN的RAU接受消息后，从该消息中还原所有的新P-TMSI，并通过本地连接将新P-TMSI下发给对应的MTC UE，以保证后续MTC UE发起数据通信的成功。
实施例六：MTC UE检测到本地连接断开后，通知网络删除与R-MD的关联关系并独立进行正常跟踪区域更新流程，如图8所示。
图8所示流程具体包括如下步骤：
步骤801：MTC UE检测到与R-MD的本地连接断开；
步骤802：MTC UE向MME发起TAU请求消息，其中携带标识，用于要求删除与R-MD的关联关系；
步骤803：MME收到来自MTC UE的TAU请求消息后，从关联关系表中删除该MTC UE与R-MD的关联关系，后续当R-MD进行周期性或非周期性TAU时，不更新与该MTC UE相关的信息；
步骤804：MTC UE完成后续TAU流程；
步骤805：MME向MTC UE发送TAU接受消息；
步骤806：MTC UE后续独立进行正常TAU流程。
需要说明的是，该实施例同样适用于3G网络，在3G网络中：无线接入网为UTRAN/GERAN，移动管理单元为SGSN，用户签约数据库为HLR，位置更新流程为路由区域更新流程，其他本发明涉及的发明内容并无变化，此处不再赘述。
实施例七：MTC UE检测到网络连接断开后，通知网络删除与R-MD的关联关系，如图9所示。
图9所示流程具体包括如下步骤：
步骤901：MTC UE检测到与网络的连接断开；
步骤902：MTC UE向MME发起去附着请求消息；
步骤903：MME收到来自MTC UE的去附着请求消息后，从关联关系表中删除该MTC UE与R-MD的关联关系，后续当R-MD进行周期性或非周期性TAU时，不更新与该MTC UE相关的信息；
步骤904：MTC UE完成后续去附着流程；
步骤905：MME向MTC UE发送去附着接受消息。
需要说明的是，该实施例同样适用于3G网络，在3G网络中：无线接入网为UTRAN/GERAN，移动管理单元为SGSN，用户签约数据库为HLR，其他本发明涉及的发明内容并无变化，此处不再赘述。
结合以上各实施例可见，本发明共设MTC设备的信令优化的操作思路可以表示如图10所示，图10所示流程包括以下步骤：
步骤1001：将共设的R-MD与MTC UE定向到同一个移动管理单元，并建立R-MD与MTC UE的关联关系。
步骤1002：基于所述关联关系，由R-MD代替MTC UE进行后续的移动性管理流程。
为了保证上述实施例以及操作思路的顺利实现，可以进行如图11所示的设置。参见图11，图11为本发明实施例的共设MTC设备的信令优化系统图，该系统包括相连的共设关系维护单元、共设移动性管理单元；其中，共设关系维护单元中包括可以相连的共设定向单元、共设关联单元。
在实际应用中，共设关系维护单元中的共设定向单元能够将共设的R-MD与MTC UE定向到同一个移动管理单元，共设关联单元则能够建立R-MD与MTC UE的关联关系；共设移动性管理单元则能够基于所述关联关系，控制R-MD代替MTC UE进行后续的移动性管理流程。
综上所述可见，无论是方法还是系统，本发明共设MTC设备的信令优化的技术，针对共设的MTC UE，能够根据MTC的特性对移动性管理相关信令实现优化，使MTC设备在能够独立与各自的MTC服务器通信的同时，节约移动性管理信令、降低信令峰值并减少终端的电损耗。
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，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (22)
1.一种共设机器类型通讯MTC设备的信令优化方法，其特征在于，该方法包括：
无线接入网侧网元将共设的R-MD与MTC用户设备UE定向到同一个移动管理单元，并由该移动管理单元建立R-MD与MTC UE的关联关系；基于所述关联关系，由R-MD代替MTC UE进行后续的周期性或非周期性移动性管理流程，包括：由R-MD代替所述MTC UE进行周期性或非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程；
其中，所述R-MD是用于与所述MTC UE建立关联且代替所述MTC UE进行移动性管理流程的终端。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：
所述R-MD与所述MTC UE之间建立本地连接并相互交换用于后续关联的标识；
所述R-MD通过网络接入请求消息将相关功能的开启通知给移动管理单元；
所述MTC UE在获取所述R-MD的所述标识之后，在附着请求、路由区域更新请求或跟踪区域更新请求时在无线资源控制RRC参数中携带所述R-MD的标识，由无线接入网侧网元为所述MTC UE选择当前服务于所述R-MD的移动管理单元。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立所述关联关系的方法为：
MTC UE在附着请求、路由区域更新请求或跟踪区域更新请求消息中携带要求与所述R-MD进行关联的标识给所述移动管理单元，所述移动管理单元在本地将所述R-MD与所述MTC UE关联。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述关联体现为关联关系表的形式；
由移动管理单元在本地同步所述R-MD与所述MTC UE的路由区域更新定时器或跟踪区域更新定时器；
所述移动管理单元在所述MTC UE的网络接入请求响应消息中通知所述MTC UE不发起后续路由区域更新请求或跟踪区域更新请求。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述R-MD进行所述周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程时，所述移动管理单元同时更新关联关系表中所有MTC UE的上下文,并同步所述R-MD和所述MTC UE的路由区域更新定时器或跟踪区域更新定时器。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述R-MD进行非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程时，新移动管理单元通过服务GPRS支持节点SGSN上下文更新请求/响应消息、或上下文请求/响应消息从原移动管理单元获取所述R-MD与所述MTC UE的关联关系表及MTC UE的上下文，并本地保存。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述R-MD进行所述非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程时，同时更新新移动管理单元和网关单元上所述R-MD和所有所述MTC UE的控制面承载信息，包括：
通过PDP上下文更新请求消息、承载修改请求消息或会话创建请求消息进行所述控制面承载信息的更新。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述R-MD进行所述非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程时，通过编码方式将为所述R-MD和所述MTC UE分配的新身份标识进行压缩编码并下发给所述R-MD；该下发方法包括：
所述移动管理单元通过路由区域更新接受消息或跟踪区域更新接受消息将所述新身份标识下发给所述R-MD。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述R-MD收到所述移动性管理单元下发的所述新身份标识后，进一步包括：
所述R-MD通过本地连接将所述新身份标识下发给所述MTC UE。
10.根据权利要求1至9任一项所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：
所述R-MD通过本地连接，将周期性或非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程是否成功，通知给所述MTC UE。
11.根据权利要求1至9任一项所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：所述MTC UE判断本地连接断开，通知网络删除与R-MD的关联关系并独立进行正常移动性管理流程；
或者，所述MTC UE判断网络连接断开，通知网络删除与R-MD的关联关系。
12.一种共设MTC设备的信令优化系统，其特征在于，该系统包括共设定向单元、共设关联单元、共设移动性管理单元；其中，
所述共设定向单元，用于将共设的R-MD与MTC UE定向到同一个移动管理单元；
所述共设关联单元，用于建立R-MD与MTC UE的关联关系；
所述共设移动性管理单元，用于基于所述关联关系，控制R-MD代替MTCUE进行后续的移动性管理流程，包括：由R-MD代替所述MTC UE进行周期性或非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程；
其中，所述R-MD是用于与所述MTC UE建立关联且代替所述MTC UE进行移动性管理流程的终端。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，
所述R-MD，进一步用于与所述MTC UE之间建立本地连接并相互交换用于后续关联的标识，以及通过网络接入请求消息将相关功能的开启通知给移动管理单元；
所述MTC UE，进一步用于在获取所述R-MD的所述标识之后，在附着请求、路由区域更新请求或跟踪区域更新请求时在RRC参数中携带所述R-MD的标识，触发无线接入网侧网元为所述MTC UE选择当前服务于所述R-MD的移动管理单元。
14.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述共设关联单元建立所述关联关系时，用于：
控制MTC UE在附着请求、路由区域更新请求或跟踪区域更新请求消息中携带要求与所述R-MD进行关联的标识给所述移动管理单元，触发所述移动管理单元在本地将所述R-MD与所述MTC UE关联。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，
所述关联体现为关联关系表的形式；
所述移动管理单元，进一步用于在本地同步所述R-MD与所述MTC UE的路由区域更新定时器或跟踪区域更新定时器，以及在所述MTC UE的网络接入请求响应消息中通知所述MTC UE不发起后续路由区域更新请求或跟踪区域更新请求。
16.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述R-MD进行所述周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程时，进一步用于触发所述移动管理单元同时更新关联关系表中所有MTC UE的上下文,并同步所述R-MD和所述MTCUE的路由区域更新定时器或跟踪区域更新定时器。
17.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述R-MD进行非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程时，新移动管理单元用于通过SGSN上下文更新请求/响应消息、或上下文请求/响应消息从原移动管理单元获取所述R-MD与所述MTC UE的关联关系表及MTC UE的上下文，并本地保存。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述R-MD进行所述非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程时，进一步用于在新移动管理单元和网关单元上同时更新所述R-MD和所有所述MTC UE的控制面承载信息；所述R-MD进行该更新时，具体用于：
通过PDP上下文更新请求消息、承载修改请求消息或会话创建请求消息进行所述控制面承载信息的更新。
19.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述R-MD进行所述非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程时，所述移动管理单元进一步用于通过编码方式将为所述R-MD和所述MTC UE分配的新身份标识进行压缩编码并下发给所述R-MD；所述移动管理单元进行该更新时，具体用于：
通过路由区域更新接受消息或跟踪区域更新接受消息将新的身份标识下发给所述R-MD。
20.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述R-MD，进一步用于：
通过本地连接将移动管理单元新分配给所述MTC UE的所述身份标识下发给所述MTC UE。
21.根据权利要求12至20任一项所述的系统，其特征在于，所述R-MD，进一步用于：
通过本地连接，将周期性或非周期性路由区域更新或跟踪区域更新流程是否成功，通知给所述MTC UE。
22.根据权利要求12至20任一项所述的系统，其特征在于，所述MTC UE，进一步用于：
判断本地连接断开，通知网络删除与R-MD的关联关系并独立进行正常移动性管理流程；
或者，判断网络连接断开，通知网络删除与R-MD的关联关系。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |