CN103875196B - 用于在移动通信系统中有效地支持多个频带的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于在移动通信系统中在减少信令开销的同时有效地发送小尺寸的数据分组的方法和装置。所述方法包括：确定应用低安全传送过程，向基站发送包括临时数据无线承载(DRB)请求的无线资源控制(RRC)连接请求消息，其中未对所述临时数据无线载体请求应用接入层(AS)安全，从基站接收包括临时DRB配置的RRC连接建立消息，并通过所述临时DRB发送互联网协议(IP)分组。

Description

用于在移动通信系统中有效地支持多个频带的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种移动通信系统。更具体而言，本发明涉及一种用于在移动通信系统中在减少信令开销的同时有效地传输小尺寸的数据分组的方法和装置。
背景技术
移动通信系统在运动中为用户提供语音通信服务。随着技术的进步，移动通信系统已经演进成支持高速数据通信服务以及标准语音通信服务。
最近，作为下一代移动通信系统之一，长期演进(LTE)由第三代合作伙伴项目(3GPP)标准化。LTE是一种技术，其被设计成提供高达100Mbps的高速的基于分组的通信，并且现在几乎完全被标准化，目的是在不久的将来的商业化部署。
以上信息仅被提供作为帮助理解本公开的背景信息。没有对上述的任何内容是否可应用为本发明的相关技术做出任何确定和任何断言。
发明内容
技术问题
多样化的分组服务的商业化创造了其中小尺寸分组零星出现的环境。在移动通信系统(诸如LTE)中，即使分组尺寸如此之小，也不可避免配置信令连接和数据承载来发送分组。这样的配置过程需要频繁的信息交换，因而，随着为小尺寸的数据发送/接收执行连接建立过程的数量增加，频繁的控制消息交换引起显著的网络过载和终端电池性能的退化。
因此，需要一种用于在移动通信系统中在减少信令开销的同时有效地传输小尺寸的数据分组的方法和装置。
技术方案
本发明的方面是解决上述问题和/或缺点，并提供下述的至少一个优点。因此，本发明的一个方面是提供一种用于在减少信令开销的同时传输零星出现的小尺寸数据分组的方法和装置。
根据本发明的一个方面，提供了一种终端的数据发送方法。该方法包括：确定应用低安全传送过程，向基站发送包括临时数据无线承载(DRB)请求的无线资源控制(RRC)连接请求消息，其中未对临时数据无线承载请求应用接入层(AS)安全，从基站接收包括临时DRB配置的RRC连接建立消息，并通过临时DRB发送互联网协议(IP)分组。
根据本发明的另一个方面，提供了一种终端的数据发送方法。该方法包括：确定应用低安全传送过程，向基站发送随机接入前导码，从基站接收随机接入响应(RAR)消息，并通过包括分离的UP协议数据单元(PDU)的媒体访问控制(MAC)PDU向基站发送IP分组。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基站的数据接收方法。该方法包括：从终端接收包括临时DRB请求的RRC连接请求消息，其中未对临时DRB请求应用AS安全，向终端发送包括临时DRB配置的RRC连接建立消息，通过临时DRB接收由UE发送的IP分组。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基站的数据接收方法。该方法包括：从终端接收随机接入前导码，向终端发送RAR消息，通过包括分离的UP PDU的MAC PDU接收IP分组。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于发送的终端。该终端包括：收发器，用于与基站交换信号，以及控制器，用于确定应用低安全传送过程，用于向基站发送包括临时DRB请求的RRC连接请求消息，其中未对临时DRB请求应用AS安全，用于从基站接收包括临时DRB配置的RRC连接建立消息，应用用于通过临时DRB发送IP分组。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于发送的终端。该终端包括：收发器，用于与基站交换信号，以及控制器，用于确定应用低安全传送过程，用于向基站发送随机接入前导码，用于从基站接收RAR消息，应用用于通过包括分离的UP PDU的MAC PDU向基站发送IP分组。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于接收数据的基站。该基站包括：收发器，用于与终端交换信号，以及控制器，用于从终端接收包括临时DRB请求的RRC连接请求消息，其中未向临时DRB请求应用AS安全，用于向终端发送包括临时DRB配置的RRC连接建立消息，应用用于通过临时DRB接收由UE发送的IP分组。
有益技术效果
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于接收数据的基站。该基站包括：收发器，用于与终端交换信号，以及控制器，用于从终端接收随机接入前导码，用于向终端发送RAR消息，以及用于通过包括分离的UP PDU的MAC PDU接收IP分组。
从下面结合附图进行的公开了本发明的示例性实施例的详细描述中，本发明的其他方面、优点和显著特征对于本领域技术人员将变得明显。
附图说明
从下面结合附图进行的描述中，本发明某些示例性实施例的上述和其他方面、特征和优点将更加明显，在附图中：
图1是示出根据本发明示例性实施例的长期演进(LTE)系统的体系结构的示图；
图2是示出根据本发明示例性实施例的LTE系统的协议栈的示图；
图3是示出根据本发明示例性实施例的在用户设备(UE)和网络之间的用于数据通信的连接建立过程的信令图；
图4是示出根据本发明示例性实施例的用于小尺寸零星分组传输的数据传送过程的流程图；
图5是示出根据本发明第一示例性实施例的小尺寸分组传输方法的信令图；
图6是示出根据本发明第一示例性实施例的互联网协议(IP)分组格式的示图；
图7是示出根据本发明示例性实施例的全球唯一临时ID(GUTI)的格式的示图；
图8是示出根据本发明第一示例性实施例的UE操作的流程图；
图9是示出根据本发明第一示例性实施例的演进节点B(eNB)操作的流程图；
图10是示出根据本发明第一示例性实施例的UE的协议体系结构的框图；
图11是示出根据本发明第一示例性实施例的eNB和服务网关(S-GW)的协议体系结构的框图；
图12是示出根据本发明第一示例性实施例的从本发明的分组传送过程切换到相关技术的分组传送过程的信令图；
图13是示出根据本发明第一示例性实施例的替换的用于在无线资源控制(RRC)连接建立完成消息中插入临时数据无线承载(DRB)请求信息和S-GWid信息的过程的信令图；
图14是示出根据本发明第一示例性实施例的另一个替换的具有最小信息而没有UE操作的修改的上下文建立过程的信令图；
图15是示出根据相关技术的随机接入信道(RACH)过程的信令图；
图16是示出根据本发明第二示例性实施例的小尺寸分组传送过程的信令图；
图17是示出根据本发明第二示例性实施例的小尺寸分组传送方法中使用的媒体访问控制(MAC)协议数据单元(PDU)形成的示图；
图18是示出根据本发明第二示例性实施例的UE过程的流程图；
图19是示出根据本发明第二示例性实施例的UE过程的流程图；
图20是示出根据本发明第二示例性实施例的从本发明的分组传送过程切换到相关技术的分组传送过程的信令图；
图21是示出根据本发明示例性实施例的UE的配置的框图；
图22是示出根据本发明示例性实施例的eNB、移动性管理实体(MME)和S-GW的配置的框图；
图23是示出根据本发明示例性实施例的演进分组系统(EPS)承载服务体系结构的配置的示图；
图24是示出根据本发明示例性实施例的完整性保护过程的示图；以及
图25是示出根据本发明示例性实施例的加密过程的示图。
贯穿附图，应该注意的是：相同的标号用于描述相同或相似的元件、特征和结构。
具体实施方式
提供下面参照附图的描述以帮助全面理解由权利要求书及其等效内容定义的本发明的示例性实施例。它包括各种特定细节以帮助该理解，但是这些将被认为仅仅是示例性的。因此，本领域普通技术人员将认识到：可在不脱离本发明的范围和精神的情形对在此描述的实施例做出各种变化和修改。另外，为了清楚和简明，可省略对公知功能和结构的描述。
在下面描述和权利要求书中使用的术语和词语不限于字面含义，而是仅仅由发明人用来使得能够清楚和一致地理解发明。因此，本领域技术人员应当清楚：提供对本发明示例性实施例的以下描述仅仅是出于说明目的，而不是出于限制由所附权利要求及其等同内容所限定的本发明的目的。
应当理解：单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代，除非上下文另有明确规定。因此，例如，提及“一个组件表面”包括提及一个或多个这样的表面。
术语“基本上”的意思是所述特征、参数或值无需精确地被实现，而是可以以不影响所述特征期望提供的效果的数量出现偏差或变化(例如包括容限、测量误差、测量精度限制和对本领域技术人员已知的其他因素)。
本发明的示例性实施例涉及一种用于在减少信令开销的同时有效地发送小尺寸的数据分组的方法和装置。
在本发明示例性实施例的描述之前，对长期演进(LTE)系统进行简要描述。
在本专利文档中用于描述本公开原理的下述图1到25以及各种示例性实施例仅通过举例说明的方式，而不应以限制本公开范围的任何方式进行解释。本领域技术人员将理解：本公开的原理可在任何适当布置的通信系统中实现。用于描述各种实施例的术语是示例性的。应当理解的是：提供这些只是帮助理解该描述，并且其用途和定义绝不限制本发明的范围。术语第一、第二等用于在具有相同术语的对象之间进行区分，而绝不旨在表示按时间顺序，除非其中另有明确说明。一个集合被定义为包括至少一个元素的非空集合。
图1是示出根据本发明示例性实施例的LTE系统的体系结构的示图。
参照图1，移动通信系统的无线接入网络包括演进节点B(eNB)105、110、115和120，移动性管理实体(MME)125和服务网关(S-GW)130。用户设备(UE)135通过eNB105、110、115和120以及S-GW130连接到外部网络。
在图1中，eNB105、110、115和120对应于通用移动电信系统(UMTS)的传统(legacy)节点B。eNB105、110、115和120允许UE建立无线链路，并负责比传统节点B复杂的功能。在LTE系统中，通过共享信道提供包括实时服务(诸如语音互联网协议(VoIP))的所有用户业务，并且因此需要位于eNB中的基于状态信息(诸如UE缓冲器状况、功率余量状态和信道状态)调度数据的设备。通常，一个eNB控制多个小区。为了确保高达100Mbps的数据速率，LTE系统采用正交频分复用(OFDM)作为无线接入技术。此外，LTE系统采用自适应调制和编码(AMC)来确定适配UE的信道条件的调制方案和信道编码率。S-GW130是提供数据承载以便在MME125的控制下建立和释放数据承载的实体。MME125负责各种控制功能，并且连接到多个eNB105、110、115和120。
图2是示出根据本发明示例性实施例的LTE系统的协议栈的示图。
参照图2，LTE系统的协议栈包括：分组数据汇聚协议(PDCP)层205和240、无线电链路控制(RLC)层210和235、媒体访问控制(MAC)层215和230以及物理(PHY)层220和225。PDCP层205和240负责IP报头压缩/解压缩，而RLC层210和235负责将PDCP协议数据单元(PDU)分割成适当尺寸的片段，用于自动重复请求(ARQ)操作。ARQ是用于确定由发送方发送的分组是否被接收方成功接收到并用于重传错误接收的分组的技术。MAC层215和230负责建立与多个RLC实体的连接，以便将RLC PDU多路复用为MACPDU，并将MAC PDU多路分解为RLC PDU。PHY层220和225执行对MACPDU的信道编码并将MAC PDU调制为OFDM符号以通过无线电信道发送，或者执行对接收的OFDM符号的解调和信道解码并将经解码的数据递送到较高层。
图3是示出根据本发明示例性实施例的在UE和网络之间用于数据通信的连接建立过程的信令图。
参照图3，如果待发送的数据出现，则处于空闲模式的UE(在下文中称为空闲模式UE)执行与eNB的无线资源控制(RRC)连接建立过程。UE通过随机接入过程获得与eNB的上行链路传输同步，并在步骤305中向eNB发送RRC连接请求消息。该消息包括UE标识符和连接建立的原因。在步骤310中eNB向UE发送RRC连接建立消息。该消息包含RRC连接配置信息。RRC连接被称为信令无线承载(SRB)，用于在UE和eNB之间交换作为控制消息的RRC消息。在RRC连接建立之后，在步骤315中UE向eNB发送RRC连接建立完成消息。该消息包括向MME请求用于预定义服务的RRC承载配置的控制消息，即服务请求。在步骤320中eNB将包含在RRC连接建立完成消息中的服务请求消息转发到MME，而MME确定是否提供由UE请求的服务。如果确定提供由UE请求的服务，则在步骤325中MME向eNB发送初始上下文建立请求消息。该消息包括：将在数据无线承载(DRB)配置中应用的服务质量(QoS)信息和将应用到DRB的安全相关的信息(例如安全密钥和安全算法)。在步骤330中eNB向UE发送安全模式命令消息，并在步骤335中从UE接收用于用UE配置安全的安全模式完成消息。如果安全配置已完成，则在步骤340中eNB向UE发送RRC连接重新配置消息。该消息包括将在其上处理用户数据的DRB的配置信息，并且UE通过应用上述信息而配置DRB，并在步骤345中向eNB发送RRC连接重新配置完成消息。用UE完成DRB配置之后，在步骤350中eNB向MME发送初始上下文建立完成消息，MME与用于S1承载配置的S-GW在步骤355中交换S1承载建立消息并在步骤360中交换S1承载建立响应消息。S1承载是在S-GW与eNB之间建立的用于数据传输的连接，并一对一地映射到DRB。一旦上面的过程已经完成，在步骤365和370中UE通过S-GW与eNB交换数据。
UE和网络维持两种类型的安全配置。假设在UE和MME之间的安全被称为安全1，而在UE和eNB之间的安全被称为安全2，安全1和2特征如下。
安全1是使用预定义的安全密钥和安全算法以及COUNT(在下文中，在UE和MME之间的控制消息被称为非接入层(NAS)消息)而提供给在UE和MME之间的控制消息的安全。即使在初始附连到网络之后UE转换到空闲模式时仍维持安全1。安全1装备有完整性保护和加密。完整性保护被应用到除了初始接入消息外的所有NAS消息，并且在配置第一DRB后应用加密。UE发送具有指示向其应用安全的信息的服务请求消息，而MME使用上述信息和服务请求消息序列号执行完整性确定。如果完整性确定被验证，之后加密被应用到NAS消息。COUNT是以每个分组递增的变量，并且从NAS序列号推导得到。在下文中，安全1的COUNT被称为COUNT1。
安全2是使用另一个安全密钥和预定义的安全算法以及COUNT提供给在UE和eNB之间的数据交换的安全。在UE建立RRC连接并与eNB交换安全模式命令/完成消息之后，安全2被应用并在UE的PDCP层中被执行。在安全模式配置过程中确定安全密钥和算法信息。COUNT是以每个分组单调递增的变量，并且从PDCP序列号推导得到。在本发明的示例性实施例中，安全2的COUNT被称为COUNT2。
图3的过程可分为三个过程：RRC连接配置、安全2配置以及DRB配置。这些过程在相关技术的数据传送(普通数据传送)中没有导致任何问题，但可能在用于发送几个小尺寸分组的连接零星出现时导致信令开销的相当显著的增加。
为了解决此问题，本发明的示例性实施例定义了适合于零星小尺寸分组传输的新数据传送过程。
图4是示出根据本发明示例性实施例的用于小尺寸零星分组传输的数据传送过程的流程图。
参照图4，如果在步骤405中在空闲模式的UE(即没有RRC连接的UE)中出现新数据，在步骤410中UE确定新生成的数据是否满足小分组数据传送条件。如果新生成的数据不满足条件(即，如果相关技术的数据传输过程是优选的)，则在步骤415中UE执行数据传送步骤1。此时，数据传送过程1是如图3所示的相关技术的方法。
相反，如果小分组传送过程是优选的，则UE在步骤420中执行数据传送过程2。
数据传送过程2是在本发明的示例性实施例中提出并在下文中参考附图描述的方法。
<第一示例性实施例>
根据第一示例性实施例，可以用安全2配置来减少信令开销。使用未应用AS安全的DRB，可以发送小尺寸分组。
为了实现这一点，提出了可在AS安全激活之前(即图3的步骤330之前)配置的DRB，该DRB在下文中被称为临时的DRB或临时DRB。由于在AS安全激活之前配置临时DRB，所以在PDCP层中可能不能执行健壮的报头压缩(ROHC)和AS安全。
在第一示例性实施例中，提出了用于配置临时DRB的UE和eNB操作以及用于在S-GW处应用用于临时DRB安全的NAS安全的示例性方法。此外，考虑到其中继续分组传输的情况，建议从提出的数据传送过程切换到相关技术的数据传送过程。这是因为：当分组传输继续时切换到数据传送过程1以连续发送分组是优选的。
在第一个示例性实施例的阐述之前，描述数据无线承载(DRB)以帮助理解本发明的示例性实施例。
图23是示出根据本发明示例性实施例的演进分组系统(EPS)承载服务体系结构的配置的示图。
参照图23，DRB2315用于在E-UTRAN中的UE2305和eNB2310之间交换用户数据。通常情况下，在初始安全激活过程之后，使用RRC连接重新配置消息执行DRB配置，并且应用完整性保护和加密的安全操作。完整性保护用于确定相应的分组是否被污染。同时，该分组被加密，以防止暴露给其他人。
图24是示出根据本发明示例性实施例的完整性保护过程的示图。
参照图24，通过输入消息2415到安装有预定义的安全算法的设备，发送器计算MAC2435，其中，对消息2415应用预定义的密钥2425、预定义的变量和完整性保护。该预定义的变量包括计数2405、方向2410、承载2420等。计数2405是从NAS序列号的变量推导得出的，方向2410是依赖于上行链路/下行链路确定的变量，而承载2420是预定义的值。
图25是示出根据本发明示例性实施例的加密过程的示图。
参照图25，通过将预定义的运算(例如异或运算)应用到密钥流块2530而执行加密，其中所述密钥流块2530和应用到加密的比特流(明文2535)具有相同的长度。通过预定义的密钥2525、算法和变量生成密钥流块2530，而该变量包括计数2505、承载2510、方向2515、长度2520等。长度2520是指示明文2535/密钥流块2530的长度的变量。通过将预定义的运算应用到密钥流块2530和密文块2540而完成解密，其中通过应用到加密的相同密钥、算法和变量生成所述密钥流块2530和密文块2540。
图5是示出根据本发明第一示例性实施例的小尺寸分组传输方法的信令图。
参照图5，如果在步骤505中小尺寸分组出现，则在步骤510中UE决定是否使用本发明第一示例性实施例的过程来发送小尺寸的分组。在步骤510中应用的预定义的规则如下。
第一判定规则：当没有RRC连接时出现IP分组，并且IP分组的尺寸小于阈值，
第二判定规则：当对于它没有RRC连接时出现IP分组，并且IP地址/端口/服务期限(ToS)与预定义的一个相匹配，
第三判定规则：当对于它没有RRC连接时出现IP分组，并且IP地址来自预定义的应用。
可以假定由服务提供商预先设定该应用和IP地址/端口/ToS。可能配置三个判定规则中的一个或配置所有的三个规则，并且如果至少一个满足条件则使用本发明示例性实施例的数据传送过程。在本发明的示例性实施例中也可应用上面没有列举的其它规则。
在步骤515中UE使用RRC连接请求消息向eNB请求临时DRB。在步骤520中eNB通过RRC连接建立消息配置SRB和临时DRB。在步骤525中，UE发送在本发明示例性实施例中定义的格式的IP分组到用于递送小尺寸分组的eNB。处理的IP分组包括NAS路由信息(即NAS UP路由)、NAS安全信息和IP分组。下文中参照图6和图7描述IP分组。
在步骤530中eNB完成IP分组接收，并确定包含在IP分组中的S-GW id。eNB使用普通承载将IP分组发送到由S-GW id指示的S-GW。
如果通过普通承载接收到IP分组，则S-GW确定IP分组是否包括特定的临时移动用户标识符(S-TMSI)的安全上下文。S-TMSI是用于指示一个MME池(即包括一个或多个MME)内的特定UE的标识符。如果没有包括安全上下文，则S-GW向MME请求上下文。如果获得安全上下文，则S-GW解密IP分组。
图6是示出根据本发明第一示例性实施例的互联网协议(IP)分组格式的示图。
参照图6，处理的IP分组包括NAS路由信息605、NAS安全信息610和IP分组615。路由信息包括S-GW id620和全球唯一临时ID(GUTI)625。S-GW id是指示S-GW的信息，eNB向S-GW转发IP分组。
图7是示出根据本发明示例性实施例的GUTI的格式的示图。
参照图7，GUTI735包含MME id(GUMMEI)730和UE id(M-TMSI)725。GUMMEI730是唯一的MME id，而M-TMSI725是特定MME中使用的UE id。GUTI735用于从MME获得用于NAS安全的UE上下文。为了接收GUTI735，需要向S-GW通知相关的MME id(GUMMEI)730和UE id(M-TMSI)725。GUTI735包括以下信息。
-MCC(移动国家代码)705：由ITU分配的12位国家代码。
-MNC(移动网络代码)710：由每个国家的国家主管部门分配的8～12位网络代码。
-MMEGI(MME组标识符)715：指示PLMN中的MME组的16位标识符。
-MMEC(MME标识符)720：用于指示PLMN中的MME的8位标识符。
-M-TMSI(MME移动用户标识符)725：用于指示MME中的UE的32位标识符。
NAS安全信息包括KSI、MAC-I、NAS SN等。由UE发送的IP分组615可和NAS安全610一起被加密。
图8是示出根据本发明第一示例性实施例的UE操作的流程图。
参照图8，在步骤805中，UE初始化在本发明示例性实施例中提出的数据传送方法以发送小尺寸分组。在步骤810中UE向eNB发送RRC连接请求消息。该RRC消息用于请求临时DRB配置。在步骤815中UE接收由eNB发送的RRC连接建立消息。该RRC消息包括SRB和临时DRB配置信息。在步骤820中UE通过配置的临时DRB发送IP分组。
图9是示出根据本发明第一示例性实施例的演进节点B(eNB)操作的流程图。
参照图9，在步骤905中eNB接收由UE发送的RRC连接请求消息。在步骤910中eNB确定RRC消息是否包括对于临时DRB的请求。如果不存在对于临时DRB的请求，则在步骤915中eNB执行如图3所述的相关技术的过程。
相反，如果存在对于临时DRB的请求，则在步骤920中，eNB根据第一示例性实施例确定是否允许用于发送小尺寸分组的数据传送过程。
如果在步骤920中根据第一示例性实施例确定允许数据传送过程，则在步骤925中eNB向UE发送RRC连接建立消息以配置SRB和临时DRB。在步骤930中eNB通过临时DRB从UE接收IP分组。在步骤935中eNB将接收的分组转发到S-GW。
图10是示出根据本发明第一示例性实施例的UE的协议体系结构的框图。
参照图10，在UE的IP层1005生成待发送的IP分组。在UE的协议结构中，分组过滤1010确定是否允许本发明的分组传送过程。如果允许执行本发明的分组传送过程，则传统的PDCP层1015和RLC层1020被去激活，并且预定义的NAS安全1035、UP路由1040和RLC AM实体1045被激活。MAC层1025以预定义的格式生成MAC PDU。PHY层1030发送IP分组到eNB。
图11是示出根据本发明第一示例性实施例的eNB和S-GW的协议体系结构的框图。
参照图11，由PHY层1140接收的分组被递送到作为上层的MAC层1135。MAC层1135确定是应用相关技术的方法还是提出的本发明的示例性方法。如果接收的分组的格式匹配相关技术的方法，则根据相关技术的分组处理过程、通过RLC层1130、PDCP层1125和通用分组无线业务(GPRS)隧道协议(GTP)1120处理分组。相反，如果接收的分组的格式匹配本发明的示例性方法，则通过RLC AM1160、UP路由1155和普通GTP1150处理分组。此时，eNB解码路由信息，并通过普通GTP隧道1110将IP分组转发到所识别出的S-GW。S-GW使用NAS安全1145解码分组，并将经解码的分组转发到P-GW1105。
图12是示出根据本发明第一示例性实施例的从本发明的分组传送过程切换到相关技术的分组传送过程的信令图。
参照图12，在步骤1205中根据上述确定触发小尺寸分组传送过程。在步骤1210中执行小分组传送过程。如果每单位时间的分组数变得等于或大于阈值，则在步骤1215中S-GW确定切换到相关技术的分组传送过程。
在这种情况下，在步骤1220中每个实体执行RRC连接建立过程，并且UE向eNB发送RRC连接请求消息。在步骤1225中eNB和MME执行上下文建立。在步骤1230中，UE和eNB每个都通过安全模式命令过程应用AS安全，并通过RRC连接重新配置消息配置DRB。如果成功建立DRB或者如果RRC连接重新配置过程已经完成，则UE终止增强过程的应用。在步骤1235中UE通过相关技术的DRB发送IP分组。在步骤1240中eNB通过相关技术的S1-U承载转发IP分组。
图13是示出根据本发明第一示例性实施例的替换的用于在RRC连接建立完成消息中插入临时DRB请求信息和S-GW id信息的过程的信令图。
参照图13，在步骤1305中UE生成小尺寸的分组。在步骤1310中UE根据预定义的规则确定是否允许小尺寸分组传送过程。在步骤1315中UE向eNB发送RRC连接请求消息。不同于图5的示例性实施例，在步骤1315中RRC连接请求消息不包含临时DRB请求信息。这是因为：临时DRB请求信息对于尺寸非常有限的RRC连接请求消息来说是负担。因此，临时DRB请求信息包含在RRC连接建立完成消息中而不是RRC连接请求消息中。在步骤1320中eNB向UE发送RRC连接建立消息。在步骤1325中UE向eNB发送包括临时DRB请求信息的RRC连接建立完成消息。此时，eNB能够获得在UE和MME之间的NAS过程中的S-GW id信息。例如，可在TAU更新过程中提供S-GW id。这是为了避免通过在每个IP分组中包括S-GW所造成的开销。在步骤1330中，eNB向UE发送RRC连接重新配置消息以配置临时DRB。在步骤1335中UE通过临时DRB发送分组。在步骤1340中eNB通过普通承载将分组转发到S-GW。
图14是示出根据本发明第一示例性实施例的另一个替换的具有最小信息而没有UE操作的修改的上下文建立过程的信令图。
参照图14，在步骤1405中UE生成小尺寸的分组。在步骤1410中UE向MME发送包括与安全相关的信息的服务请求消息。在步骤1415中MME配置NAS安全。在步骤1420中，eNB和MME均执行AS安全建立以提供包括路由信息的上下文，以便忽略IP分组中的UE插入路由信息。在步骤1425中，UE和eNB通过安全模式命令过程应用AS安全，并通过RRC连接重新配置消息配置DRB。步骤1430中UE开始NAS加密并激活AS安全。在步骤1435中eNB通过普通DRB发送IP分组到eNB。在步骤1440中eNB通过普通EPS承载将分组转发给S-GW。虽然由于使用了相关技术的过程而信令的数量没有减少，但MME尽可能远地发送小的上下文，这导致信令开销的减少。
<第二示例性实施例>
第二示例性实施例的特征在于：相关技术的随机接入信道(RACH)过程被修改，用于促进小尺寸分组传送。通过利用RACH过程，可以通过应用NAS安全而解决没有AS安全应用的问题。
在第二示例性实施例中，提出在接收到随机接入响应(RAR)之后，从UE发送到eNB的包括路由器报头、NAS安全信息和IP分组的消息格式。用于支持本发明示例性实施例的新的协议栈配置和每层的功能与参照图10和11所述的第一示例性实施例的那些基本相同。此外，提出用于当分组传输继续时从提出的传送过程切换到相关技术的传送过程的示例性方法。
在关于本示例性实施例的阐述之前，描述相关技术的RACH过程以帮助理解本发明的示例性实施例。
图15是示出根据相关技术的RACH过程的信令图。
参照图15，在步骤1505中UE在系统信息块2(SIB2)中从eNB接收随机接入相关的信息(即物理随机接入信道配置(PRACh-配置))。在这里，该信息包括前导码选择标准、RA响应窗口尺寸、前导码发送功率信息等。如果确定在步骤1510中建立连接，则在步骤1515中UE向eNB发送初始随机接入(RA)前导码。此后，在步骤1520中，基于关于初始RA前导码传输使用的时间和频率信息，UE计算随机接入无线网络临时标识符(RA-RNTI)值。RA-RNTI值用于检索通过物理下行链路控制信道(PDCCH)发送到UE的RAR的调度信息。在步骤1525中UE使用计算的RA-RNTI解码PDCCH。在步骤1530中UE从解码的PDCCH获得RAR的调度信息。在步骤1540中UE使用获得的RAR调度信息接收RAR。RAR包含后退指示符(BI)信息。尝试RAR接收仅预定义的持续时间（这被称为RA响应窗口1535）。如果在RA响应窗口期满前没有接收到RAR，则UE将这确定为随机接入失败。虽然RAR已被接收到，但是如果RAR不包含由UE发送的前导码的随机接入前导码标识符(RAPID)，则在步骤1545中UE确定随机接入已经失败。UE存储接收的BI信息。如果确定随机接入已经失败，则在步骤1550中UE选择0和由BI信息随机指示的值之间的值以执行后退。在后退时间消逝后，UE重试随机接入。如果RAR包含由UE发送的前导码的RAPID，则在步骤1555中UE向eNB发送msg3。在自接收到RAR消息起的6帧之后发送msg3。根据RACH的目的，msg3包括相关的RRC消息。例如，如果已为初始接入建立RACH，则msg3包括RRC连接请求消息。如果已为RRC连接重建过程建立RACH，则msg3包含RRC连接重建请求消息。在切换后发送的msg3用于将RRC连接重新配置消息发送到目标小区。在发送msg3之后，UE启动mac-ContentionResolutionTimer(媒体访问控制-竞争解决定时器)。在步骤1560中eNB向UE发送竞争解决消息。该消息用来指示UE已在接入竞争中成功。根据包含在msg3中的RRC消息，发送相应的RRC响应消息。如果接收到竞争解决消息，则UE终止mac-ContentionResolutionTimer。在步骤1565中，如果在该计时器期满之前没有收到竞争解决消息，则在步骤1570中UE重新发起RACH过程。
图16是示出根据本发明第二示例性实施例的小尺寸分组传送过程的信令图。
参照图16，在步骤1605中UE生成小尺寸的分组。在步骤1610中UE根据预定义的规则确定是否允许小尺寸分组传送过程。已参考图5描述可用的规则。
在步骤1615中UE向eNB发送随机接入前导码。在步骤1620中eNB向UE发送RAR。在步骤1625中，UE向eNB发送以本示例性实施例中定义的格式的MAC PDU而非相关技术的msg3。下文参照图17描述对应的MACPDU。
在步骤1630中，如果不可能一次发送UP PDU，则UP PDU被分段以用于传输，为此eNB向UE发送UL授权。在步骤1635中，基于从UE接收的缓冲器状态报告(BSR)，确定是否发送UL授权。UE向eNB发送UP PDU的剩余片段。在步骤1640中完成UP PDU的接收之后，eNB确定包含在UP PDU中的S-GW id。S-GW id指示向其发送对应的IP分组的S-GW。
图17是示出根据本发明第二示例性实施例的小尺寸分组传送方法中使用的MACPDU形成的示图。
参照图17，经处理的IP分组包含NAS路由信息1705、NAS安全信息1710和IP分组1715。路由信息包括S-GW id1720和GUTI1725。S-GW id指示eNB向其转发IP分组的特定的S-GW。已参考图7描述了GUTI。NAS安全信息包括KSI、MAC-I、NAS SN等。通过应用NAS安全1710而加密待发送的分组1715。经处理的IP分组被分段以填充到MAC PDU中。分段的UP PDU1730被填充到本示例性实施例中新定义的MAC PDU中。MAC PDU的格式包括BSR1760、功率余量报告(PHR)1765、UP PDU1730、无连接C-RNTI1755、以及对应于相应的IE的子报头1735、1740、1745和1750。无连接C-RNTI1755用于携带小尺寸分组的MAC PDU。从可用的C-RNTI中选定的几个C-RNTI专门用于相应的目的。如果确定允许小尺寸分组传送，则UE从无连接C-RNTI1755组中选择某个C-RNTI，并且在MAC PDU中包含所选的C-RNTI。
由于无连接C-RNTI1755是由UE从特定的C-RNTI组中选择的，所以如果多个UE独立选择无连接C-RNTI，则这可能引起冲突。在这种情况下，UE很可能在几次尝试中分组传输失败。
因此，当分组传输失败的次数达到预定义的值时，UE初始化过程以重新启动。当使用无连接C-RNTI时，应用一个有效性计时器。在步骤1625中UE和eNB开启有效性计时器。如果有效性计时器期满之后存在待发送的分组，则有效性定时器被更新。这对于管理使用中的无连接C-RNTI是有用的。
BSR1760用来确定是否需要额外的UL授权。如果不可能一次完成IP分组的传输，则UE发送BSR1760到eNB。如果接收到BSR1760，则eNB确定是否需要额外的资源。如果确定需要额外的资源，则eNB向UE发送UL授权。
可添加PHR1765以帮助功率控制。可根据额外分组传输的必要性和可用性而可选地添加BSR1760和PHR1765。
UP PDU1730在本发明示例性实施例中表示RLC PDU。
对应于各自的无连接C-RNTI、BSR、PHR和UP PDU的子报头1735、1740、1745和1750指示填充在MAC PDU中的IE的顺序，并且当IE尺寸可变时，也包含了相应的IE的尺寸信息。
图18是示出根据本发明第二示例性实施例的UE过程的流程图。
参照图18，为了传送小尺寸的分组，在步骤1805中UE初始化在本发明示例性实施例中提出的数据传送过程。在步骤1810中UE向eNB发送随机接入前导码。在步骤1815中UE从eNB接收RAR消息。在步骤1820中UE生成包括BSR、PHR和UP PDU的MAC PDU，并向eNB发送MACPDU。在步骤1825中UE从eNB接收UL授权。在步骤1830中UE发送剩余的UP PDU。
图19是示出根据本发明第二示例性实施例的UE过程的流程图。
参照图19，在步骤1905中eNB接收由UE发送的随机接入前导码。在步骤1910中eNB向UE发送RAR消息。在步骤1915中，eNB从UE接收msg3并确定它是相关技术的msg3还是此示例性实施例中定义的MAC PDU。如果msg3是相关技术的msg3，则在步骤1920中eNB执行相关技术的过程。已参考图15描述相关技术的RACH过程。相反，如果msg3是此示例性实施例中定义的MAC PDU，则在步骤1925中eNB保存新的MAC PDU。在步骤1930中，eNB确定包括在MACPDU中的BSR，以确定是否存在将由UE发送的进一步的数据。如果存在待发送的进一步的数据，则在步骤1935中eNB向UE发送UL授权。此后，在步骤1940中eNB从UE接收数据。如果没有将由UE发送的数据，则在步骤1945中eNB组合接收的数据。然后在步骤1950中eNB发送组合数据到S-GW。
图20是示出根据本发明第二示例性实施例的从本发明的分组传送过程切换到相关技术的分组传送过程的信令图。
参照图20，在步骤2005中根据预定义的确定规则触发小尺寸传送过程。在步骤2010中执行小尺寸分组传输过程。如果每单位时间出现的分组的数量等于或大于预定义的值，则在步骤2015中UE切换分组传送过程到相关技术的分组传送过程。在步骤2020中UE执行RRC连接建立过程以发送RRC连接请求消息到eNB。在步骤2025中eNB向UE发送RRC连接建立消息。在步骤2030中UE向eNB发送RRC连接建立完成消息。在步骤2035中eNB向MME发送服务请求消息。在步骤2040中eNB和MME执行上下文建立。在步骤2045中，UE和eNB通过安全模式命令过程应用AS安全，并通过RRC连接重新配置消息应用普通DRB。步骤2050中UE通过普通DRB发送IP分组。在步骤2055中eNB通过普通S1-U载体将IP分组发送到MME。
图21是示出根据本发明示例性实施例的UE的配置的框图。
参照图21，UE可包括收发器2105、控制器2110、多路复用器/多路分解器2115、控制消息处理器2130、各种高层处理器2120和2125、EPS承载管理器2140以及NAS层处理器2145。
收发器2105通过服务小区的下行链路信道接收数据和控制信号，以及通过上行链路信道发送数据和控制信号。当配置了多个小区时，收发器2105在多个服务小区中执行数据和控制信号发送/接收。多路复用器/多路分解器2115多路复用由高层处理器2120和2125以及控制消息处理器2130生成的数据，并多路分解由收发器2105接收的数据，并将经多路分解的数据递送到适当的高层处理器2120和2125以及控制消息处理器2130。
控制消息处理器2130处理通过RRC层设备从eNB接收的控制消息，并采取所需的动作。例如，如果接收到RRC连接建立消息，则控制消息处理器2130配置SRB1和临时DRB。
高层处理器2120和2125是每个服务激活的DRB设备。高层处理器2120和2125处理由用户服务（诸如文件传输协议(FTP)或因特网语音协议(VoIP))生成的数据，并递送经处理的数据到多路复用器/多路分解器2115，或者处理由多路复用器/多路分解器2115提供的数据，并将经处理的数据递送到高层的服务应用。服务可被一对一地映射到EPS承载和高层处理器。如果某个EPS承载使用在本发明的第一或第二示例性实施例中提出的数据传送过程2，则非高层处理器被配置用于对应的EPS承载。
控制器2110确定通过收发器2105接收的调度命令，例如上行链路授权，并控制收发器2105和多路复用器/多路分解器2115以在适当的定时、使用适当的传输资源来执行上行链路传输。
EPS承载管理器2140确定是否允许数据传送过程2，如果确定允许数据传送过程2，则递送IP分组到RRC层设备或临时DRB设备。
图22是示出根据本发明示例性实施例的eNB、MME和S-GW的配置的框图。
参照图22，基站设备可包括收发器2205、控制器2210、多路复用器/多路分解器2220、控制消息处理器2235、各种高层处理器2225和2230、调度器2215、EPS承载设备2240和2245以及NAS层设备2250。EPS承载设备2240和2245位于S-GW中，而NAS层设备2250位于MME中。
收发器2205在下行链路载波上发送数据和控制信号，以及在上行链路载波上接收数据和控制信号。当配置了多个载波时，收发器2205在多个载波上执行数据和控制信号发送/接收。
多路复用器/多路分解用器2220多路复用由高层处理器2225和2230以及控制消息处理器2235生成的数据，并多路分解由收发器2205接收的数据，并将经多路分解的数据递送到适当的高层处理器2225和2230以及控制消息处理器2235或控制器2210。控制消息处理器2235处理由UE发送的控制消息，并向下层生成将发送给UE的控制消息。
高层处理器2225和2230能够由EPS承载设备2240和2245激活，以便将从EPS承载设备2240和2245输入的数据递送到多路复用器/多路分解器2220，或者将从多路复用器/多路分解器2220接收的RLC PDU配置为将被递送到EPS承载设备2240和2245的PDCP PDU。
考虑UE的缓冲器状态和信道状况，调度器2215在适当的时间分配传输资源给UE，并控制收发器2205处理由UE发送的信号和将发送到UE的信号。
EPS承载设备2240和2245由高层处理器2225和2230激活，并处理从高层处理器2250和2230递送的数据，并将经处理的数据发送到下一网络节点。
高层处理器2225和2230以及EPS承载设备2240和2245通过S1-U承载彼此相连。对应于普通DRB的高层处理器2225和2230通过用于普通DRB的EPS承载和普通S1-U承载来连接。
NAS层设备2250处理NAS消息中包含的IP分组，并将IP分组转发到S-GW。
如上所述，本发明的示例性方法和装置的有利之处在于以最小的信令开销有效地发送零星出现的小尺寸数据分组。
虽然已参照本发明的示例性实施例示出和描述了本发明，但是本领域技术人员将理解的是：在不脱离如所附权利要求及其等同内容中限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在其中做出形式和细节上的各种变化。

Claims (11)

1.一种由终端执行的方法，所述方法包括：
确定是否触发小尺寸数据传送过程；
向基站发送包括临时数据无线承载(DRB)请求的无线资源控制(RRC)连接请求消息，其中未对临时数据无线承载请求应用接入层(AS)安全；
从所述基站接收包括临时DRB配置的RRC连接建立消息；并且
经由所述临时DRB发送数据分组和关于服务网关(S-GW)的信息。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述临时DRB请求包括用于不应用所述终端和所述基站之间的安全的信息。
3.如权利要求1所述的方法，还包括：
当发送所述数据分组后每单位时间出现的下一数据分组的数量等于或大于预定义的值时，配置应用了所述AS安全的DRB；并且
经由所述DRB向所述基站发送所述下一数据分组。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述终端和所述基站之间的安全是AS安全，
其中，经由其中未应用AS安全的临时DRB来发送所述数据分组。
5.一种由基站执行的方法，该方法包括：
从终端接收包括临时数据无线承载(DRB)请求的无线资源控制(RRC)连接请求消息，其中未对临时数据无线承载请求应用接入层(AS)安全；
向所述终端发送包括临时DRB配置的RRC连接建立消息；并且
经由其中未应用所述终端和所述基站之间的安全的临时DRB接收由终端发送的数据分组和关于服务网关(S-GW)的信息。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述终端和所述基站之间的安全是AS安全，并且
其中，所述临时DRB请求包括不应用AS安全。
7.如权利要求5所述的方法，还包括：
当在接收所述数据分组后每单位时间出现的下一数据分组的数量等于或大于预定义的值时，配置应用了AS安全的DRB；以及
经由所述DRB从所述终端接收所述下一数据分组。
8.一种终端，包括：
收发器，被配置为发送和接收信号；以及
控制器，被配置为：
确定是否触发小尺寸数据传送过程，
向基站发送包括临时数据无线承载(DRB)请求的无线资源控制(RRC)连接请求消息，其中未对临时数据无线承载请求应用接入层(AS)安全，
从所述基站接收包括临时DRB配置的RRC连接建立消息，以及
经由所述临时DRB发送数据分组和关于服务网关(S-GW)的信息。
9.如权利要求8所述的终端，其中，所述临时DRB请求包括用于不应用所述终端和所述基站之间的安全的信息。
10.一种基站，包括：
收发器，被配置为发送和接收信号；以及
控制器，被配置为：
从终端接收包括临时数据无线承载(DRB)请求的无线资源控制(RRC)连接请求消息，其中未对临时数据无线承载请求应用接入层(AS)安全，
向所述终端发送包括临时DRB配置的RRC连接建立消息，以及
经由其中未应用所述终端和所述基站之间的安全的临时DRB接收由终端发送的数据分组和关于服务网关(S-GW)的信息。
11.如权利要求10所述的基站，其中，所述终端和所述基站之间的安全是AS安全，并且
其中，所述临时DRB请求包括不应用AS安全。
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