CN103155694B - 通用移动电信系统中通信机器类型通信数据通过iu接口的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种在通用移动电信系统（UMTS）网络环境中通信机器类型通信（MTC）数据通过Iu接口的方法和装置。在一个实施例中，由无线电网络控制器聚集与一个或多个MTC设备关联的PDU。然后，基于与所述一个或多个MTC设备关联的无线电接入承载（RAB）标识符，将所聚集的与一个或多个MTC设备关联的PDU连结成Iu PDU。通过连接无线电网络控制器和核心网络的Iu?PS接口向核心网络发送包括所聚集的PDU的IuPDU。

Description

通用移动电信系统中通信机器类型通信数据通过IU接口的方法和装置
技术领域
本发明涉及通用移动电信系统的领域，并且更具体地涉及在通用移动电信系统中通信机器类型通信数据通过（across）Iu接口。
背景技术
通用移动电信系统（UMTS）是基于GSM标准的第三代移动蜂窝技术。将UMTS粗略地划分成用户设备、通用地面无线接入网络（UTRAN）和核心网络。UTRAN是允许用户设备和核心网络之间的连接性以提供电路交换（CS）服务和分组交换（PS）服务的通信网络（通常称为3G）。例如，一般语音会话服务是电路交换服务，而经由因特网协议连接的智能计量服务被分类为分组交换（PS）服务。
一般地，UTRAN包括一个或多个无线电网络子系统（RNS）。每个RNS包括无线电网络控制器（RNC）和由该RNC管理的一个或多个节点B。一般每个RNC分配并管理无线电资源，并且作为针对核心网络的接入点工作。一个或多个节点B通过上行链路接收由用户设备发送的信息，并且通过下行链路向各个用户设备传输数据。换言之，对用户设备来说，节点B充当了UTRAN的接入点。
核心网络包括连接在一起的移动交换中心（MSC）和网关移动交换中心（GMSC），用于支持电路交换（CS）服务。核心网络还包括连接在一起的服务GPRS支持节点（SGSN）和网关GPRS支持节点，用于支持分组交换（PS）服务。
为了支持电路交换服务，将RNC连接到核心网络的MSC，并且将MSC连接到管理与其它网络的连接的GMSC。为了支持分组交换服务，将RNC连接到核心网络的SGSN和GGSN。SGSN支持与RNC的分组通信，并且GGSN管理与诸如因特网的其它分组交换网络的连接。
各种类型的接口存在于网络组件之间，以允许这些网络组件彼此发送和接收信息。将RNC和核心网络之间的接口定义为Iu接口。具体地，将用于分组交换系统的RNC和核心网络之间的Iu接口定义为“Iu-PS”，并将用于电路交换系统的RNC和核心网络之间的Iu接口定义为“Iu-CS”。
有利于经由UTRAN的来自核心网络的CS/PS服务的用户设备包括传统设备或诸如机器到机器通信（M2M）设备的非传统设备。传统设备是诸如移动电话的接入CS和PS服务的设备。机器到机器（M2M）通信（也称为“机器类型通信”或“MTC”）是不同于传统设备的、在不需要人类交互的设备（通常称为MTC设备）之间的数据通信的形式。
例如，在M2M通信中，（诸如传感器或智能仪表的）MTC设备可以捕捉事件数据，然后该事件数据通过节点B经由“Iu-PS”接口作为PS数据被中继到存在于核心网络中的应用以进行分析和必要的动作。M2M通信可以用在诸如智能测量系统（例如，在涉及电力、煤气、水、热力、电网控制和工业测量的应用中）、监视系统、命令管理、博弈机和保健通信的各种领域中。另外，基于MTC技术的M2M通信可以用在诸如客户服务的领域中。
当前，大量的MTC设备正部署在UMTS中，以利于来自核心网络的PS服务。例如，在纽约市/华盛顿特区，每个节点B安装有支持机器到机器通信的大约15000智能仪表，用于支持智能电网应用。因此，预计有大量的M2M数据（例如，M2M呼叫）通过Iu-PS接口在RNC和核心网络之间交换。然而，通过UTRAN在核心网络和MTC设备之间交换的M2M数据是小型数据（例如，约20KB）。因而，UTRAN和核心网络之间通过Iu-PS接口通信的大量小型数据可能导致Iu-PS接口过载，从而影响UMTS的吞吐量。
发明内容
技术问题
本发明的一方面是在通用移动电信系统中通信机器类型的通信数据通过Iu接口。
技术方案
根据本发明的一方面，一种在通用移动电信系统（UMTS）中通信机器类型通信（MTC）数据通过Iu接口的方法包括：聚集与在UMTS网络环境中的一个或多个MTC设备关联的分组数据单元（PDU）；将被聚集的与一个或多个MTC设备关联的PDU连结成Iu PDU；以及复用所述包括连结的PDU的Iu PDU通过连接无线电网络控制器和核心网络的Iu-PS接口。
根据本发明的另一方面，一种装置包括：处理器，及耦接到该处理器的存储器，其中存储器包括PDU连结模块，该PDU连结模块被配置用于：在通用移动电信系统（UMTS）网络环境中聚集与一个或多个机器类型通信（MTC）设备关联的分组数据单元（PDU）；将被聚集的与一个或多个MTC设备关联的PDU连结成Iu PDU；以及复用所述包括连结的PDU的Iu PDU通过Iu-PS接口。
附图说明
图1示出根据一个实施例的用于通过Iu-PS接口来通信机器类型通信（MTC）数据的示范性通用移动电信系统（UTMS）的框图。
图2是示出根据一个实施例的在MTC设备和无线电网络控制器（RNC）之间建立无线电接入承载（RAB）的示范性方法的过程流图。
图3示出根据一个实施例的通过Iu-PS接口通信MTC数据的示范性方法的过程流图。
图4是根据一个实施例的示范性初始化控制帧的图示。
图5图解了示出用于实现本主题的实施例的各种部件的RNC的框图。
在此描述的附图仅用于示意的目的，而不是意在以任何方式限制本公开的范围。
具体实施方式
本发明提供了一种在通用移动电信系统（UMTS）网络环境中通信机器类型通信（MTC）数据通过Iu接口的方法和装置。在以下本发明的实施例的详细描述中，参考构成其一部分的附图，在附图中通过图解的方式示出了可以在其中实现本发明的特定实施例。足够详细地描述了这些实施例，使得本领域技术人员能够实现本发明，并且应该理解可以使用其它实施例，以及在不脱离本发明的范围的情况下可以进行改变。因此，不要将下面的详细描述理解为限制的意义，并且仅通过所附权利要求来定义本发明的范围。
图1示出根据一个实施例的用于通过Iu-PS接口来通信MTC数据的示范性UTMS100的框图。在图1中，该UMTS100包括MTC设备102A-N，节点B104、无线电网络控制器（RNC）106及核心网络110。MTC设备102A-N和节点B104经由无线链路（未示出）连接。RNC106和核心网络110经由Iu-PS接口112连接。应该理解，节点B和RNC106是通用地面无线接入网络（UTRAN）的部分。为了说明的目的，仅示出一个节点B作为UMTS100的一部分。然而，一位本领域技术人员可以认识到，在该UMTS100中可以有多于一个节点B。此外，每个节点B被配置用于支持MTC设备和/或传统设备。根据本发明的实施例，RNC106包括可操作为通过Iu-PS接口112有效地通信MTC数据的PDU连结模块108。
考虑以下：RNC106经由节点B104从MTC设备102A-N（例如，传感器或智能仪表）接收包括分组交换（PS）数据的一个或多个PDU。例如，MTC设备102A-N可以捕捉与事件关联的事件数据，并且向RNC106中继该事件数据用于与存在于核心网络110中的应用通信。
在示范性操作中，PDU连结模块108存储从MTC设备102A-N接收的PDU持续一个时间段。在一些实施例中，核心网络元件（例如，服务GPRS支持节点（SGSN））114可以基于预定义的标准而指令PDU连结模块108存储与MTC设备102A或MTC设备102A-N组关联的PDU。预定义的标准可以基于与MTC设备102A-N关联的一组标识符、RAB标识符、Iu-PS接口112的过载条件、时间段、聚集的PDU的优先级等等。在这些实施例中，PDU连结模块108基于这些指令聚集所接收的PDU，并且将所聚集的从MTC设备102A-N接收的PDU连结到Iu-PDU中。因此，PDU连结模块108通过Iu-PS接口112向SGSN114复用包括连结的PDU的Iu PDU。在图3中更详细地描述上行链路中由PDU连结模块108执行的过程步骤。
虽然图1示出PDU连结模块108存在于RNC106中，但是人们可以设想核心网络110也可以具有PDU连结模块108。例如，当PDU连结模块108位于SGSN114中时，PDU连结模块108可以将打算用于一个或多个MTC设备102A-N的PDU连结在Iu PDU中，并且通过Iu-PS接口112将该包括连结的PDU的Iu PDU复用到RNC106。在一个实施例中，PDU连结模块108基于与Iu-PS接口112关联的过载指示，连结聚集的PDU并复用该连结的PDU通过Iu接口。
图2是示出根据一个实施例的在MTC设备102A和RNC106之间建立无线电接入承载（bearer）（RAB）的示范性方法的过程流图200。在步骤202，MTC设备102A经由节点B104向RNC106发送会话管理（SM）激活分组数据协议（PDP）上下文请求和PS数据呼叫指示。例如，在无线电资源连接（RRC）直接传输消息中发送SM激活PDP上下文请求。在一个实施例中，PS数据呼叫指示可以使PDU连结模块108能够聚集从MTC设备102A或MTC设备102A-N组接收的PDU，并再使用存在的RAB用于通过Iu-PS接口112复用聚集的PDU。在这样的情况中，MTC设备102A-N一起形成组并被分配与现有的RAB关联的RAB标识符，用于基于该RAB标识符连结聚集的PDU。在一个实施例中，用这种方式向MTC设备102A-N的每个分配与RAB标识符对应的唯一的RFCI和关联子流（subflow），使得在同一RAB中多个RFCI表示多个MTC设备。在另一实施例中，向MTC设备102A-N的每个分配通过与RAB标识符对应的RFCI的多个子流。
在步骤204，RNC106向SGSN114中继无线接入网络应用部分（RANAP）直接传输消息中与RAB再使用指示一起的SM激活PDP上下文请求。在步骤206，RNC106向MTC设备102A发送无线电承载设置消息。在步骤208，当无线电承载成功建立时MTC设备102A向RNC106发送无线电承载完成消息。在步骤210，SGSN114不执行Iu-PS承载建立过程而向RNC106发送SM激活PDP上下文接受消息。在步骤212，RNC106向MTC设备102A转发该SM激活PDP上下文接受消息。
图3示出根据一个实施例的用于通过Iu-PS接口112来通信MTC数据的示范性方法的过程流图300。在步骤302，MTC设备102A-N之一经由节点B104发起与RNC106的PS数据呼叫。可以通过向RNC106发送服务请求消息来发起该PS数据呼叫。在PS数据呼叫期间该服务请求消息可以指示该MTC设备102A-N意欲与核心网络110通信PS数据。可替换地，RNC106可以通过随机接入信道（RACH）呼叫原因或无线电链路控制（RLC）/媒介接入控制（MAC）指示来确定该呼叫是来自MTC设备102A。
在步骤304，RNC106响应于PS数据呼叫的发起而发送确认消息。在步骤306，MTC设备102A-N的每个向RCN106发送包括PS数据的PDU。在步骤308，RCN106聚集从MTC设备102A-N接收的PDU持续预定的时间段。该预定的时间段可以由MTC设备102A-N之一响应于确认消息来通信或者由RNC106确定。
在步骤310，RNC106基于在无线电承载建立期间分配给MTC设备102A-N的RAB标识符将聚集的PDU连结成Iu PDU。在步骤312，RNC106通过与所分配的RAB标识符关联的单个RAB在Iu-PS接口112上将该包括该连结的PDU的Iu PDU复用到SGSN114。在步骤314，SGSN114剥离（stripe）在Iu PDU中连结的PDU用于进一步处理该PS数据。
图4是根据一个实施例的示范性初始化控制帧400的图示。具体地，该控制帧400包括子流标识符字段402和PDU类型字段404。子流标识符字段402包括与分配给MTC设备102A-N的每个的子流关联的子流标识符。子流标识符字段402指示在单个RAB中分配给不同MTC设备104-N的RFCI和子流之间的映射。PDU类型字段404指示这些PDU是否被连结成Iu PDU。
图5图解了示出用于实现本主题的实施例的各种部件的RNC106的框图。在图5中，RNC106包括处理器502、存储器504、只读存储器（ROM）506、收发器508和总线510。
如这里使用的处理器502意味着任何类型的计算电路，例如但不限于微处理器、微型控制器、复杂指令集计算微处理器、精简指令集计算微处理器、超长指令字微处理器、明确并行指令计算微处理器、图形处理器、数字信号处理器或任何其它类型的处理电路。该处理器502还可以包括嵌入式控制器，例如通用或可编程逻辑设备或阵列、应用专用集成电路、单片计算机、智能卡等等。
存储器504可以是易失性存储器和非易失性存储器。根据本主题的实施例，存储器504包括PDU连结模块108，该PDU连结模块108用于聚集从一个或多个MTC设备102A-N接收的PDU，并将所聚集的PDU连结成单个IuPDU。各种计算机可读存储介质可以存储在该存储器元件中并可以从中存取。存储元件可以包括用于存储数据和机器可读指令的任何合适的存储器件，例如只读存储器、随机存取存储器、可擦除可编程只读存储器、电可擦除可编程只读存储器、硬盘、用于处理存储卡的可移动媒体驱动器、存储棒TM等等。
可以结合模块，包括用于执行任务或者定义抽象数据类型或低级别的硬件关联的功能、过程、数据结构和应用程序，来实现本主题的实施例。处理器502可以运行存储在任何上述存储介质上的机器可读指令。例如，根据本主题的教导和在此描述的实施例，计算机程序可以包括能够聚集从一个或多个MTC设备102A-N接收的PDU并且将所聚集的PDU连结成单个Iu PDU的机器可读指令。在一个实施例中，该计算机程序可以包括在存储介质上，并且从该存储介质加载到在非易失性存储器中的硬盘。收发器508被配置用于通过单个RAB将包括连结的PDU的Iu PDU复用通过Iu接口112。
在各个实施例中，在图1-4中描述的方法和装置使能在上行链路（RNC106到SGSN114）和下行链路（SGSN114到RNC106）两个方向上通过Iu-PS接口的MTC数据通信。此外，基于与该Iu-PS接口112关联的过载指示，在通过该Iu-PS接口112复用之前将从一个或多个MTC设备102A-N接收的PDU连结成Iu PDU。例如，SGSN114可以向RNC106发送过载指示用于发起PDU的连结。可替换地，RNC106可以向SGSN114发送过载指示，建议需要将PDU连结成Iu PDU。一名本领域技术人员将认识到，被连结的PDU是与单个MTC设备或者属于一个MTC设备组的多个MTC设备关联。
已经参考特定的例子实施例描述了本实施例，显然在不脱离各种实施例的更宽的精神和范围的情况下可以对这些实施例进行各种修改和改变。此外，可以使用以机器可读介质实现的硬件电路（例如，基于互补金属氧化特半导体的逻辑电路），固件，软件和/或硬件、固件和/或软件的任何组合来使能并操作在此描述的各种设备、模块、选择器、估计器等等。例如，可以使用晶体管、逻辑门和诸如专用集成电路的电子电路来实现各种电子结构和方法。

Claims (14)

1.一种在通用移动电信系统UMTS中通信机器类型通信MTC数据通过Iu接口的方法，包括：
基于通知或确定，聚集与在UMTS网络环境中的一个或多个MTC设备关联的分组数据单元PDU；
将所聚集的与一个或多个MTC设备关联的PDU连结成Iu PDU；以及
复用包括所连结的PDU的Iu PDU通过连接无线电网络控制器和核心网络的Iu-PS接口，
其中从核心网络元件接收指示连接无线电网络控制器和核心网络的Iu-PS接口过载的通知，以及
其中该确定涉及与连接无线电网络控制器和核心网络的Iu-PS接口关联的过载条件。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
向核心网络元件通知要聚集与一个或多个MTC设备关联的PDU。
3.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
向所述一个或多个MTC设备分配无线接入承载RAB标识符。
4.如权利要求3所述的方法，其中向所述一个或多个MTC设备分配RAB标识符包括：
向所述一个或多个MTC设备的每个分配与RAB标识符对应的唯一的RAB子流组合指示符RFCI和关联子流。
5.如权利要求3所述的方法，其中向所述一个或多个MTC设备分配RAB标识符包括：
向所述一个或多个MTC设备的每个分配通过与RAB标识符对应的RAB子流组合指示符RFCI的多个子流。
6.如权利要求3所述的方法，其中将所聚集的与一个或多个MTC设备关联的PDU连结成Iu PDU包括：
基于RAB标识符将所聚集的与一个或多个MTC设备关联的PDU连结成Iu PDU。
7.如权利要求6所述的方法，其中复用包括连结的PDU的Iu PDU通过Iu-PS接口包括：
在与RAB标识符关联的RAB上复用包括连结的PDU的Iu PDU通过Iu-PS接口。
8.一种用于在通用移动电信系统UMTS中通信机器类型通信MTC数据通过Iu接口的装置，包括：
处理器；及
耦接到该处理器的存储器，其中该存储器包括分组数据单元PDU连结模块，该PDU连结模块被配置用于：
基于通知或确定，聚集与在通用移动电信系统UMTS网络环境中的一个或多个机器类型通信MTC设备关联的分组数据单元PDU；
将所聚集的与一个或多个MTC设备关联的PDU连结成Iu PDU；以及
复用包括连结的PDU的Iu PDU通过Iu-PS接口，
其中从核心网络元件接收指示连接无线电网络控制器和核心网络的Iu-PS接口过载的通知，以及
其中该确定涉及与连接无线电网络控制器和核心网络的Iu-PS接口关联的过载条件。
9.如权利要求8所述的装置，其中PDU连结模块被配置为向核心网络元件通知要聚集与一个或多个MTC设备关联的PDU。
10.如权利要求8所述的装置，其中PDU连结模块被配置为向一个或多个MTC设备分配无线接入承载RAB标识符。
11.如权利要求10所述的装置，其中PDU连结模块被配置用于向所述一个或多个MTC设备的每个分配与RAB标识符对应的唯一的RAB子流组合指示符RFCI和关联子流。
12.如权利要求10所述的装置，其中PDU连结模块被配置用于向所述一个或多个MTC设备的每个分配通过与RAB标识符对应的RAB子流组合指示符RFCI的多个子流。
13.如权利要求10所述的装置，其中在将所聚集的与一个或多个MTC设备关联的PDU连结成Iu PDU中，PDU连结模块基于RAB标识符将所聚集的与一个或多个MTC设备关联的PDU连结成Iu PDU。
14.如权利要求13所述的装置，其中在复用包括连结的PDU的Iu PDU通过Iu-PS接口中，PDU连结模块在与RAB标识符关联的RAB上复用包括连结的PDU的Iu PDU通过Iu-PS接口。
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