CN104067639A - 对移动网络上的用户平面交易的支持 - Google Patents

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CN104067639A CN201280068056.XA CN201280068056A CN104067639A CN 104067639 A CN104067639 A CN 104067639A CN 201280068056 A CN201280068056 A CN 201280068056A CN 104067639 A CN104067639 A CN 104067639A
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Abstract

在一个实施方式中，提供了一种用于支持用户设备UE与IP网络之间的移动网络上的用户平面交易的结构，所述移动网络包括至少一个在控制平面承载上支持所述UE与所述移动网络之间的控制平面交易的节点，该节点被称为控制平面节点，所述结构包括：所述UE和所述控制平面节点适于在控制平面承载上支持所述UE与所述控制平面节点之间的所述移动网络上的用户平面交易，所述控制平面节点适于支持所述控制平面节点与所述IP网络之间的所述移动网络上的用户平面交易而不需要所述移动网络中的用户平面承载，所述控制平面节点用IP隧道或不用IP隧道与网关功能连接，所述网关功能与所述IP网络连接。

Description

对移动网络上的用户平面交易的支持
技术领域
本发明总体上涉及移动通信网络和系统。
背景技术
可以在文献中，诸如尤其是在标准化机构(例如3GPP(第三代合作伙伴计划))公布的技术说明书中，找到对移动通信网络和系统的详细描述。
分组移动通信系统的示例包括：演进分组系统EPS(尤其是在3GPPTS 23.401中指定的)、GPRS/UMTS(尤其是在3GPP TS 23.060中指定的)、CDMA EVDO、WiMAX等。
EPS例如包括尤其是可以由E-UTRAN或UTRAN访问的EPC(演进分组核心)，如图1所示从3GPP TS 23.401得到的。EPS在用户设备UE与外部IP网络(也称为分组数据网络PDN)之间提供IP连接。在EPS中对用户平面交易的支持是基于PDN连接和承载的概念，或者为用户平面交易在整个网络或在网络的不同接口上分配的网络资源。为管理(例如建立或释放)所述PDN连接和承载以及在网络的不同节点中的相关内容来定义过程。和EPS不同，在系统中有类似的概念。
如发明人所意识到并随后将更具体描述的，基于新的概念，需要对诸如机器型通信MTC(也称为机器对机器M2M)或其他低带宽数据通信的新类型的通信在移动网络上对用户平面交易的改进支持。更一般地，由于诸如MTC或其他低带宽数据通信的新类型的通信的特定特征，需要网络和系统的改善。
发明内容
本发明的实施方式尤其是解决所述需求。
在一个方面，通过在用户设备UE与IP网络之间的移动网络上对用户平面交易的支持的结构来实现所述和其他目的，所述移动网络包括至少一个用于在控制平面承载上支持所述UE与所述移动网络之间的控制平面交易的节点，该节点称为控制平面节点。在一个实施方式中，所述结构包括：
-所述UE和所述控制平面节点适于在控制平面承载上支持所述UE与所述控制平面节点之间的所述移动网络上的用户平面交易，
-所述控制平面节点适于支持所述控制平面节点与所述IP网络之间的所述移动网络上的用户平面交易而不需要所述移动网络中的用户平面承载，所述控制平面节点用IP隧道或不用IP隧道与网关功能连接，所述网关功能与所述IP网络连接。
在另一个方面，通过UE访问移动网络上的用户平面交易服务而不需要所述移动网络中(诸如尤其是在所述结构中)的用户平面承载的方法来实现所述和其他目的。在一个实施方式中，所述方法包括至少一个基于对所述控制平面节点指示对所述UE不需要用户平面承载用于所述服务的步骤。
在另一个方面，诸如尤其是在所述结构中，通过给UE分配IP地址以用于移动网络上的用户平面交易服务而不需要所述移动网络中的用户平面承载的方法实现所述和其他目的。在一个实施方式中，所述方法包括所述控制平面节点通过使用发送到所述网关功能的地址分配服务器协议(诸如DHCP或任何其他协议)为所述UE请求IP地址信息。
在另一个方面，诸如尤其是在所述结构中，通过支持移动网络上的用户平面交易而不需要所述移动网络中的用户平面承载的方法实现所述和其他目的。在一个实施方式中，所述方法包括至少一个基于对用户平面交易的支持而不需要用户平面承载的步骤。
在另一个方面，诸如尤其是在所述结构中，通过交互控制(inter-control)平面节点移动性而不需要所述移动网络中的用户平面承载的方法实现所述和其他目的。在一个实施方式中，所述方法包括至少一个基于所述交互控制平面节点移动性的期间用户平面服务的去激活和重新激活而不需要用户平面承载的步骤。
在另一个方面，通过用于所述结构和/或用于执行所述方法的实体实现所述和其他目的，所述实体具体地(但不排他地)包括：用户设备UE、控制平面节点和网关功能。
附图说明
现在仅通过示例的方式，参考附图描述根据本发明的实施方式的设备和/或方法的一些实施方式，在所述附图中：
图1旨在示出EPS的结构的示例；
图2旨在示出用于对EPC的E-UTRAN访问的用户平面协议栈；
图3旨在示出用于对EPC的E-UTRAM访问的控制平面协议栈；
图4旨在示出用于对EPC的UTRAN访问的用户面部协议栈；
图5旨在示出创建用于对EPC的E-UTRAN访问的PDN连接所需的信令；
图6旨在示出创建用于对GPRS核的UTRAN访问的PDP内容所需的信令；
图7旨在示出创建用于对EPC的UTRAN访问的PDP内容所需的信令；
图8旨在示出3GPP TR 23.888目前提出的用于小数据传输的端对端数据路径；
图9旨在通过以对EPC的E-UTRAN访问为例示出根据本发明的实施方式的用户平面协议栈的第一示例；
图10旨在通过以对EPC的E-UTRAN访问为例示出根据本发明的另一实施方式的用户平面协议栈的第二示例；
图11旨在通过以对EPC的E-UTRAN访问为例示出根据本发明的另一实施方式的用户平面协议栈的第三示例。
具体实施方式
本发明的实施方式提供了用于在终端与网络之间进行简短且不定时的用户平面交易以用于机器对机器(M2M)或更一般的“机器型通信(MTC)”移动装置或其他低带宽数据服务的有效解决方案。
目标服务的示例为a)一天报告一些测量的传感器b)一周通知一次它们需要被再填满的(咖啡)机。
所以已知的现有解决方案包括使用相同的分组核心网络程序作为普通用户的普通数据业务，因此没机会进行不频繁的短交易的低成本交付。尤其是当所述服务不时地唤醒就为了发送非常少数的分组和/或需要再EPC用户平面(SGW和PGW)中永久分配资源时，现有解决方案包括太多的信令。
对于LTE访问的情况：
1)用户平面基于图2中所示的协议栈(参见3GPP TS 23.401图5.1.2.1-1)。
2)图3中所述的利用现有的UE-MME控制平面协议栈(参见3GPP TS23.401图5.1.1.3-1)。
对于UMTS访问的情况：
3)用户平面基于图4中所述的演进分组核心(即，在最好的情况下由UTRAN与SGW之间的直接隧道表示)中的协议栈(参见3GPP TS 23.401图5.1.2.4-1)。
4)对于GPRS中的用户平面存在类似的附图。参见3GPP TS 23.060。
在所有这些情况中，在网络中需要大量的信令来建立从UE直到PDNGW(在演进分组核心中)或直到GGSN(在GPRS核心中)的PDN连接，如图5、6、7分别为E-UTRAN或UTRAN所示的(分别参见3GPPTS 23.401图5.3.2.1-1和3GPP TS 23.060图64和64a)。
而且，在所有这些情况中，分组核心(SGW/PGW)需要具有被建立用来将要到UE的进入的分组从PGW路由到SGW(以及前进到SGSN以用于WCDMA和GSM访问)的永久连接。在小数据传输服务不频繁的情况下，这是对网络资源的浪费。
因而当前的分组网络程序对于不频繁的小数据传输效率很低，因为对于要发送的实际的数据量来说造成了大量的信令(和处理)开销。
这被认为是关于机器型通信的系统改善的3GPP SA2研究中的关键问题。参见3GPP TR 23.888第5.4款。
TR 23.888第6.53款中提出了一个解决方案(“解决方案-小数据传送(E-UTRAN)”：使用预先建立的NAS安全上下文将IP分组作为NAS信令传送而不需要建立RRC安全)，该解决方案通过允许传输NAS(非接入层信令)内的小数据来优化UE与MME之间的信令，从而避免了当UE处于空闲模式时在每次产生小数据的情况下创建S1和无线承载的需要。图8中示出了该解决方案。
然而，该解决方案仍需要在网络上创建PDN连接。从而，其不适于不频繁的小数据传输(这是比频繁小数据传输更可能发生的情景)。
SMS也不是合适的传输短的用户平面分组的方法，因为：
-其不允许基于IP的通信；
-SMS净负荷(160个八位字节)太小：按照3GPP SA1要求，应该能够传输达到1K个八位字节的小数据；连接多个SMS是非常低效的；
-SMS基础设施和处理开销；
-LTE下的PS专用装置不支持SMS。
M2M或MTC装置通常包括具有短的分组长度的不频繁的事务(例如，每月一次的燃气计量报告)。
事件
·LTE/EPC网络需要为永久锁定PGW和SGW上的只是很少使用的资源的默认承载建立分配。
·每次MTC需要发起事务时，MTC必须首先开始一系列控制平面交易以重新建立到SGW的用户平面连接。在许多情况下，在所述控制平面消息中比在实际的用户平面消息中浪费了更多的无线电接口和网络业务。
需要确定用于MTC服务数据传输的新机制，以避免对通常的EPC用户平面的需要。
本发明的实施方式尤其能够解决这些问题或避免所述缺点。
下面，通过示例的方式和为了示出的目的，将会针对EPS上的M2M或MTC通信的情况更具体地描述本发明的实施方式。然而，本发明不限于这种情况。
本发明的实施方式以TR23.888第6.53款中提出的解决方案为基础，并(为不定时的小数据交易)定义了移动“控制平面上的数据”选项和使控制平面节点(例如，用于LTE访问的MME或用于传统的3gpp无线的SGSN)通过新的“控制平面网关上的数据”功能(该功能能够通过诸如宽带网络网关GNW的现有网络节点来实现)路由该业务，以及从而不需要建立到PGW/GGSN的PDN连接。
根据类似于在3GPP TR23.888第6.53款中所定义的解决方案的原则，在UE与网络中的控制平面节点之间的控制平面信令信道上传输短的用户平面IP交易，从而避免需要在无线电上和在RAN(无线电接入网)与核心之间的接口上建立专用用户平面承载。在UE与核心网络节点之间的信令链接上执行IP通信。
下面将描述用于提供“控制平面上的数据”(DOCP)服务的本发明的各种实施方式。
图9、10、11示出了用于DOCP服务的协议栈的示例，例如到EPC的E-UTRAN访问。在图9和10中所示的示例中，控制平面节点MME经由DOC GW表示的网关功能与外部IP网络进行连接。
在图9中所示的示例中，控制平面节点MME利用IP隧道与网关功能DOCP GW进行连接，所述网关功能DOCP GW与IP网络进行连接。在图10中所示的示例中，控制平面节点MME在没有IP隧道的情况下与网关功能DOCP GW进行连接，所述网关功能DOCP GW与IP网络进行连接。当控制平面节点和网关功能位于不同的PLMN中时(例如当订户漫游时)尤其可以使用图9，而当控制平面和网关功能位于同一PLMN中时(例如当订户没有漫游时)尤其可以是有图10。
首先考虑图9，其中控制平面节点MME通过IP隧道与网关功能DOCPGW进行连接。
在图9的示例中，由“VPN”层示出IP隧道，所述“VPN”层可以是任何合适的IP隧道协议(L2-TP、L2-VPN、L3-VPN、GRE等)。
对于3GPP访问的情况，可以将“控制平面上的数据”(DOCP)服务作为特定的用户终端(UE)要用于所有或仅某些数据会话的可替换的(常规的PDN连接/PDP上下文)访问机制来提供，所述数据会话不频繁地发送有限数量的IP分组。
在LTE上，在附着阶段期间，被配置为使用DOCP的UE在附着消息中包含不需要建立默认承载而是应该使用可替换的DOCP程序的指示(该指示例如可以采用修改的PDN连接请求(PDN CONNECTIVITYREQUEST)消息的形式，在该消息中提供了DOCP PDN连接指示符)，可替换地，可以定义专门的APN，其中UE和/或HSS记录用于向MME指示应该使用可替换的DOCP程序进行默认承载和PDN连接的建立。
在RAN节点(诸如E-UTRAN节点)可以连接到不止一个控制平面节点(诸如MME或SGSN)的系统中(诸如支持S1-Flex的EPS)，UE可以包括对服务RAN节点的指示，该指示请求RAN节点选择支持DOCP服务的控制平面节点。由于UE可以在附着之后开始使用DOCP服务，所以UE的这种向能够进行DOCP的控制平面节点的转向(steering)可以依赖于UE附着期间的UE支持并稍后可以使用DOCP服务的指示。
在验证了特定的MTC装置预订先前已获准使用DOCP服务之后，MME然后以确认来应答，所述确认包括当在常规的PDN连接的情况下使用DOCP服务时UE使用的(例如，IPv6)定址(该确认可以例如采用修改的激活默认EPS承载上下文请求(ACTIVATE DEFAULT EPSBEARER CONTEXT REQUEST)消息的形式)。如果选择的MME或SGSN不支持DOCP服务，则MME或SGSN可以使用多运营商核心网(MOCN)程序将附着请求重定向到不支持DOCP服务的可替换的控制平面节点。
在2G/3G(GSM,WB-CDMA)3gpp无线电上，被配置为使用DOCP的UE在激活PDP上下文请求(ACTIVATE PDP CONTEXT REQUEST)消息中包括不需要创建承载而是应该使用可替换的DOCP程序的指示。在验证了特定的MTC装置预订先前已获准使用DOCP服务之后，SGSN然后以确认来应答，所述确认包括当在常规的PDN连接的情况下使用DOCP服务时UE使用的(例如，IPv6)定址。
注意1：该方案介绍了UE有可能经由E-UTRAN进行附着而不需要向PGW设置默认承载，就像GPRS核心中的GERAN/UTRAN下所支持的。这可以在形式上处理为对所有UE应该具有建立的承载或DOCP程序要被用作实际的默认承载的规则的修改。
注意2：控制平面节点(例如，用于LTE访问的MME或用于GERAN/UTRAN的SGSN)可以基于在来自UE的NAS信令中接收的DOCP指示、UE向其请求发送数据的APN、从HSS接收的订阅参数(例如，识别该APN是否与不频繁的小数据传输相关的APN配置参数)、本地运营商政策和/或对过去的通信交换的可能的了解(例如，检测到UE的业务超过了DOCP服务的某阈值上限)，决定是使用该小分组(DOCP)解决方案还是创建到PGW/GGSN的常规PDN连接。
注意3：使用DOCP程序的UE可以使用现有的程序来经由通常的PGW打开第二PDN连接。这种双重的PDN方法可以用于在应用层支持高业务周期或UE上的特定应用(例如，UE的SW下载)，并且可以使用应用层信令在DOCP连接上被触发(即，对于包括通常只需要支持不频繁的小数据传输服务的UE的批量更新或下载过程)。
注意4：MME或SGSN可以使用现有的程序来强制连接到UE的DOCP使用通常的PDN程序重新附着和/或强制使用普通的程序连接的能够使用DOCP的UE使用DOCP程序重新附着。可以由网络使用该可替换的PDN方法来平衡DOCP与普通机制之间的UE连接。
注意5：可以采用支持DOCP服务的专门的MME或SGSN，而“普通”MME或SGSN保持原样为不需要DOCP服务的UE服务。例如可以如上所述来执行对能够使用DOCP的控制平面节点的选择。
没有创建专用承载信道来为无线电接口和RAN(无线电接入网，例如可以为3gpp定义的UTRAN或E-UTRAN)与核心网络(例如，在S1-u和Iu上)之间的接口上的该DOCP服务传送用户平面(IP分组)业务。
在上行链路方向上(终端到网络)，在DOCP承载上传送的用户平面业务对应于专用NAS消息内封装的在以下接口上从UE到MME(或SGSN)透明传送的普通IP封装：
·无线电接口LTE-Uu(或UTRAN-Uu)以及
·从eNB到MME的控制平面接口S1-MME(或从UTRAN到SGSN的Iu-PS)。
注意：这和3GPP TR 23.888的6.53款中提出的解决方案的原理类似，该解决方案可以用于在UE与控制平面节点之间的控制平面信令信道上传输短的用户平面IP封装。
在MME(或SGSN)内，例如“DOCP透明传输”的特定NAS消息类型被用于将DOCP用户平面业务与其他NAS消息分离，所述其他NAS消息通常终止于MME(或SGSN)本身。该业务分离可以用于向普通的信令和向DOCP业务(例如，在传输或节点拥塞的情况下)提供不同的QoS。
在验证了特定的终端先前已获准使用DOCP承载之后，MME(或SGSN)通过接口将IP分组向负责发送该业务到本地IP网络的DOCP网管路由。
注意：术语“DOCP网关”(或“DOCP GW”)在整个文档中指的是“控制平面网管上的数据”功能，该功能可以由现有的网络节点执行(参加下面进一步的可能的实施方式)。
如果UE在空闲模式中(当需要发送上行链路业务时)，则UE首先启动UE触发的服务请求(例如，在3GPP TS 23.401第5.3.4.1部分针对LTE所描述的)。然而，UE触发的服务请求过程可以修改如下：
·服务请求包括不需要建立用户平面承载的指示符。从而MME/SGSN不启动S1-U连接的建立；
·UE在RRC消息中(例如，完全用于LTE的无线电承载建立)发送其要经由NAS(例如，“DOCP透明传输”)消息中封装的DOCP程序沿上行链路发送的第一用户平面分组，所述NAS消息本身在无线电上被捎带，所述RRC消息确认向安全模式的转换。
·然后将随后的上行和下行链路分组作为NAS消息在有效的信令承载上传送(例如，“DOCP透明传输”)。
对于下行链路(网络到终端)用户平面业务，DOCP网关基于目的地址将IP分组路由到服务MME(或SGSN)-目的地地址可以从属于DOCPGW分配给服务MME/SGSN(参见下面进一步的IP地址分配机制)的地址块。该MME(或SGSN)然后使用目的IP地址来确定目标UE和将下行链路IP分组封装成朝向RAN的(“DOCP透明传输”)NAS消息，并且RAN(ENB或UTRAN)使用建立的NAS传输过程来通过无线电将消息传送到UE。
注意1：当传输专用于用户平面的实际传输的(例如，“DOCP透明传输”)NAS消息时可以在无线电上使用比分配给普通NAS信令的优先权低的优先权。当给RAN发送从RAN请求向UE进行NAS传输的S1/Iu消息(即，S1-AP下行链路NAS传输(S1-AP DOWNLINK NAS TRANSPORT)和Iu直接传输(IuDIRECT TRANSFER)消息)时，通过MME/SGSN用信号发送该较低的优先权。
注意2：通过NAS承载传送DOCP消息，所述NAS承载依赖于S1-AP(对于LTE)或Iu(对于UTRAN)、RRC、PDCP和RLC中的SCTP和无线电接口功能来保证向UE的分组传送。
接收时，UE对消息进行解封装并使用建立的IP终端栈程序将IP分组传送到应用层。
如果UE处于空闲模式，则MME/SGSN应该首先启动网络触发的服务请求，从而寻呼UE(例如，在3GPP TS23.401第5.3.4.3部分针对LTE所描述的)。
任何时候，UE可以使用多PDN/多PDP上下文程序(例如，在3GPPTS23.401第5.10部分针对LTE所描述的)通过默认的以及可选的一个或多个专用承载来建立另外的PDN/PDP上下文。在该情况下，UE具有一个使用DOCP程序的PDN接入/PDN上下文和一个或多个经由PDNGW/GGSN使用普通3GPP程序的另外的PDN接入/PDN上下文。UE应该指示在UE触发的服务请求消息期间什么时候要使用普通PDN。
任何时候，UE或MME/SGSN可以使用建立的显性的分离(Detach)过程(例如，在3GPP TS23.401第5.3.8部分针对LTE所描述的)，在分离过程之后是附着过程，或者如果UE使用多个PDN连接，则使用建立的PDN连接过程(例如，在3GPP TS23.401第5.3.10部分针对LTE所描述的)，在连接过程之后是UE请求的PDN连接过程(例如，在3GPPTS23.401第5.10.2款所描述的)，从而在使用普通PDN过程与使用DOCP过程进行同一PDN接入之间转换。当被网络启动时，分离消息应该在分离类型信息单元中包括“需要重新附着”指示，并且去激活EPS承载上下文请求(LTE)或去激活PDP上下文请求(UTRAN)消息应该包括“请求的重新激活”原因值、以及网络请求UE后续进行的过程(DOCP或普通PDN连接)的指示。
MME/SGSN具有与DOCP GW之间的专用接口，该专用接口在此被称为Sxx。Sxx由以下组成：
·带有VPN隧道的IP转发(因为MME/SGSN和DOCP GW很可能在不同的PLMN中)。
·DHCP接口，允许
MME/SGSN获得/释放用于装置的IPv4地址/IPv6前缀HPLMN对装置的IP定址能力的管理：例如，半径(Radius)/直径(Diameter)计费生成、动态DNS更新等等……
给MME/SGSN功能扩展以下功能：
·向DOCP GW的VPN隧道建立；
·中继功能，以将NAS信令与VPN隧道之间的IP分组转发到DOCPGW；
·朝向DOCP GW的DHCP功能，以管理UE服务(例如，IP地址分配、计费、拦截)；
·使常规NAS信令比用于DOCP消息的NAS信令优先。
注意：MME/SGSN已经支持对信令的合法拦截。这可以被再用于拦截NAS信令中封装的DOCP消息。
DOCP GW负责UE的IP地址分配、合法拦截、计费、加防火墙、用户平面业务的网络地址转换(NAT)。
注意：DOCP GW还可以负责使得分配给UE的IP地址被UE的对等端(例如，在使用用于机器到机器通信的DOCP特征的情况下的MTC服务器)获知。这可以通过DOCP GW更新与UE相关的DNS记录和其他任何方式(诸如，使用Radius计费来通知哪个IP地址已被分配到哪个UE)支持。
在使用DOCP程序激活PDN连接/PDN上下文时，MME/SGSN
·选择一个或多个合适的DOCP GW(使用3GPP TS29.303中定义的DNS程序的扩展)。
·代表UE发送DHCP请求。该DHCP请求包括UE的IMSI和目标APN。
·在IP隧道中向所选择的DOCP GW发送该DHCP请求。
DOCP GW例如可以在给UE分配IP地址时采用下面的地址分配方式：
·DOCP GW分配UE的IPv664位网络前缀(或IPv4地址)并将该UE的IPv664位网络前缀(或IPv4地址)与朝向MME/SGSN的隧道关联起来。
例如，给UE分配服务MME/SGSN全球唯一的IPv6前缀的子前缀；
(因此DOCP GW将沿下行链路朝着服务MME/SGSN路由用户平面分组)
一旦向UE分配了IP地址或前缀，则DOCP GW可以向应用环境通知现在UE可以获得IP服务。这可以包括:
◆生成针对AAA服务器的AAA信令(例如，如3gpp 29.061中所述的PGW/GGSN在PDN连接激活时生成的或当激活了IP会话时BNG生成的Radius计费)
◆代表UE发出动态DNS更新
◆等等……
同样地，当接收到针对UE释放IP地址/前缀的DHCP请求时，DOCPGW向应用环境通知UE不再能获得IP服务。这可以包括：
◆生成针对AAA服务器的AAA信令(例如，如3gpp 29.061中所述的PGW/GGSN在PDN连接去激活时生成的或当对IP会话进行了去激活时BNG生成的Radius计费)
◆代表UE发出动态DNS更新
◆等等……
MME/SGSN与DOCP GW之间的DHCP信令包括重启计数器，该重启计数器允许每个节点检测其他节点已重启、并且从而与其他节点关联的资源需要被释放。
MME/SGSN存储UE的IMSI或TMSI与分配给UE的IP地址之间的映射。
注意1：对于IPv6无状态地址自动配置，UE可以在不涉及网络的情况下选择任何接口标识符来生成IPv6地址，而不是本地链路，以及为了隐私，UE可以在不涉及网络的情况下改变用于生成完全IPv6地址的接口标识符。参见3GPP TS 23.401第5.3.1.2.2款。因此，在DOCP GW中的IPv6地址分配方式应该目的在于对每个UE分配全球唯一的IPv6前缀，以避免影响和改变现有的IPv6无状态地址自动配置原理。
注意2：在IPv4定址的情况下(分配给MTC UE的私人IPv4地址)，可能需要将APN与允许MTC UE(带有私人IP地址)通过互联网在不适用NAT的情况下(参见3GPP TR 23.888第6.29.2子条款)连接到MTC服务器的隧道关联起来。当MTC装置的第一跳路由器在HPLMN(MTC服务器与HPLMN之间的服务水平协议定义了该隧道)中时这很有效，但是要VPLMN中的DOCP GW(或任何装置)支持该隧道操作起来是很复杂的。
可能的解决方案：
√仅使用IPv6；或
√在HPLMN中分配DOCP GW(即，服务MME/SGSN用和针对PGW选择类似的DNS程序在HPLMN中选择DOCP GW)；
√根据可替代的NAT解决方案(例如，NAT控制的)，该NAT解决方案不需要建立从DOCP GW到MTC服务器的隧道。
当UE移动和需要改变服务MME/SGSN时，则UE应该从新的MME/SGSN得到新的IPv4地址或IPv6前缀。在节点间(SGSN/MME间)移动期间，对与DOCP PDN连接相关的承载上下文去激活。例如，对于LTE，如果用DOCP PDN连接从UE接到跟踪区域更新请求(TRACKING AREA UPDATE REQUEST)，则MME在本地对与DOCP PDN连接关联的DOCP承载上下文去激活。如果为UE保持有效的承载上下文且接受了跟踪区域更新请求消息，则MME经由跟踪区域更新接受(TRACKING AREA UPDATE ACCEPT)消息中的EPS承载上下文状态IE向UE通知DOCP承载上下文在本地被去激活。UE可以通过启动UE请求的PDN连接过程来重新建立DOCP PDN连接。
注意1：MME/SGSN池的布置(例如，使用无线电接入网(RAN)节点到多个核心网(CN)节点的域内连接，参见3GPP TS 23.236)大大地降低了MME间或SGSN间的移动。组合MME/SGSN的布置也大大降低了MME与SGSN之间的移动。因此，尤其是对于不频繁的小数据传输，根据CN间节点移动来更新UE的IP地址不是问题。如果由于不同CN节点之间的UE的移动而丢失了一些分组，则通常也可以使用可适用的重传机制。
本发明的实施方式使用新的“单元数据”消息在控制平面承载上添加为短的分组交易优化的新的传输机制，以及使主网络控制平面节点(用于LTE接入的MME、用于GSM/WCDMA的SGSN、用于CDMA/DO的HSGW)向新的“控制平面网关上的数据”节点提供IP中继功能。
本发明的实施方式提供以下特定特征：
·在控制平面承载(用于LTE接入的NAS)上透明传送的数据流
·指示在控制平面消息上的数据的被定义的新的消息类型
·在RAN上的新的(较低的)信令优先级(用于DOCP用户平面)
·使用与所有连接的“控制数据”装置共享的一般的前缀分配的IP地址和用于识别特定装置的唯一后缀
·控制平面节点具有中继功能，该中继功能映射
·UL：UE到朝向为用户提供服务的DOCP GW的隧道
·DL：从IP报头到特定装置的控制平面承载
在本发明的实施方式中，MME表示每个UE到仅用IP流工作的DOCPGW的IP流，并将所有的业务路由到连接到特定MME的UE，从而使用所有这些UE的MME具有在MME控制的子域内的IP地址。
在本发明的实施方式中，DOCP GW功能被最小化，并且是“仅IP功能”(没有GTP、没有移动性或其他3GPP功能)。假设如果在附着期间(即，在IP地址分配期间)添加第二AAA阶段则在每个UE处理中起到作用，从而DOCP GW与无线BNG非常相似。
图10示出了控制平面节点MME在没有IP隧道的情况下与网关功能DOCP GW连接的示例。
将不会详细描述图10，因为已经为图9解释的原理仍然可以应用到图10，考虑到在没有图10中的IP隧道的情况下执行MME与DOCP GW之间的接口上的IP转发，而图0中实在有IP隧道的情况下执行的。在图10中，MME与DOCP GW之间的接口就像DOCP GW与外部IP网络之间的接口一样，具有移动网络与外部IP网络之间的SGi接口功能。
图11示出了用于DOCP服务的协议栈的另一个示例，例如用于到EPC的E-UTRAN接入。在该示例中，控制平面节点MME直接与外部IP网络连接。
在图11示出的示例中，MME处理所有IP功能，并直接提供SGi接口。在该示例中，MME执行所有的LI、收费和评级功能。
各种上述实施方式的替换包括：
1、SGSN当使用GSM和WCDMA接入时执行与MME相似的功能；
2、HSGW当使用CDMA EVDO接入时执行与MME相似的功能；
3、ASNGW当使用WiMAX接入时执行与MME相似的功能；
4、当“EMM-REGISTERED”对应于普通PDN接入和新的“EMM-REGISTERED_USING_DOCP”对应于基于DOCP的PDN接入时，使用新的EMM状态进行DOCP与普通PDN接入模式之间的变换的过程；
5、使用程序来选择被修改为支持DOCP服务的特定的控制平面模式。
各种上述实施方式的替换包括：
a)用MME将DOCP GW作为集成节点来实现
b)用PDN GW将DOCP GW作为集成节点来实现
在一个方面，提供了一种用于支持用户设备UE与IP网络之间的移动网络上的用户平面交易的结构，所述移动网络包括至少一个在控制平面承载上支持所述UE与所述移动网络之间的控制平面交易的节点，该节点称为控制平面节点。
根据各种结合提供了各种实施方式，所述实施方式可以单独或者结合在一起。
在一个实施方式中，所述结构包括：
-所述UE和所述控制平面节点适于在控制平面承载上支持所述UE与所述控制平面节点之间的所述移动网络上的用户平面交易，
-所述控制平面节点适于支持所述控制平面节点与所述IP网络之间的所述移动网络上的用户平面交易而不需要所述移动网络中的用户平面承载，所述控制平面节点用IP隧道或不用IP隧道与网关功能连接，所述网关功能与所述IP网络连接。
在一个实施方式中，所述结构包括：
-所述控制平面节点适于选择网关功能和建立与网关功能之间的IP隧道。
在一个实施方式中，所述结构包括：
-所述网关功能适于向所述控制平面节点提供Radius/Diameter计费功能和/或DHCP功能。
在一个实施方式中，所述结构包括：
-所述网关功能在所述控制平面节点中实现，或在与所述IP网络进行连接的移动网络节点中实现。
在一个实施方式中，所述结构包括：
所述UE和所述控制平面节点适于透明传送在所述UE与所述控制平面节点之间的控制平面承载上发送的控制平面消息中封装的用户平面IP分组。
包括上面所述的其他实施方式的其他实施方式当然是可能的。
在另一个方面，提供了一种诸如尤其是在所述结构中用于UE访问移动网络上的用户平面交易而不需要所述移动网络中的用户平面承载的方法。
根据各种结合提供了各种实施方式，所述实施方式可以单独或者结合在一起。
在一个实施方式中，所述方法包括至少一个基于向所述控制平面节点指示对所述UE不需要用户平面承载用于所述服务的步骤。
在一个实施方式中，通过以下至少一者将所述指示提供给所述控制平面节点：
-所述UE在针对访问所述用户平面交易服务的请求中提供所述指示，
-移动网络订户数据库在对从所述控制平面节点接收到的请求的响应中提供所述指示。
在一个实施方式中，所述方法包括以下步骤：
-一旦从所述UE接收到所述指示，所述控制平面节点就验证所述UE具有使用所述服务的许可。
在一个实施方式中，所述方法包括以下步骤：
-一旦验证了所述UE具有使用所述服务的许可，所述控制平面节点就支持用户平面交易而不需要所述UE用于所述服务的用户平面承载。
在一个实施方式中，所述方法包括以下步骤：
-一旦验证了所述UE具有使用所述服务的许可，所述控制平面节点就从所述网关功能得到IP地址信息并用确认来应答UE的针对访问所述服务的请求，所述确认包括所述UE为了所述服务要使用的IP地址信息。
在一个实施方式中，所述方法包括以下步骤：
-所述控制平面节点为了所述UE用于所述服务而存储UE标识符信息与IP地址信息之间的映射。
在一个实施方式中，所述方法包括以下步骤：
-所述网关功能将所述UE的IP地址信息与为所述UE提供服务的控制平面节点关联起来。
在一个实施方式中，所述方法包括以下步骤：
-所述网关功能向服务环境通知已分配到所述UE的IP地址信息。
包括上面所述的其他实施方式的其他实施方式当然是可能的。
在另一个方面中，提供了一种诸如尤其是在所述结构中用于UE向移动网络上的用户平面交易进行IP地址分配而不需要所述移动网络中的用户平面承载的方法。
根据各种结合提供了各种实施方式，所述实施方式可以单独或者结合在一起。
在一个实施方式中，所述方法包括所述控制平面节点通过使用发送到所述网关功能的地址分配服务器协议(诸如DHCP或任何其他协议)为所述UE请求IP地址信息。
在一个实施方式中，所述方法包括以下步骤：
-在从所述控制平面节点向所述网关功能发送的地址分配服务器协议(诸如DHCP或任何其他协议)信令中指示UE标识和目标APN。
在一个实施方式中，所述方法包括以下步骤：
-在所述控制平面节点与所述网关功能之间的信令交换中指示节点重启计数器，
-当其他节点的重启计数器改变时释放与所述其他节点相关的资源。
在一个实施方式中，所述方法包括以下步骤：
-在交互控制平面节点活动性的情况下所述UE从为所述UE提供服务的新的控制平面节点获得新的IP地址。
包括上面所述的其他实施方式的其他实施方式当然是可能的。
在另一方面，提供了一种诸如尤其是在所述结构中用于支持移动网络上的用户平面交易而不需要所述移动网络上的用户平面承载的方法。
根据各种结合提供了各种实施方式，所述实施方式可以单独或者结合在一起。
在一个实施方式中，所述方法包括至少一个基于对用户平面交易的支持而不需要用户平面承载的步骤。
在一个实施方式中，所述方法对于在上行链路中传输用户平面IP分组，包括以下步骤：
所述UE在由所述UE在控制平面消息中封装所述IP分组，所述控制平面消息由所述UE通过控制平面承载向所述控制平面节点发送，所述控制平面节点分别解封装所述IP分组。
在一个实施方式中，所述方法对于在上行链路中传输用户平面IP分组，包括以下步骤：
所述UE使用指示在控制平面上传输用户平面业务的特定的消息类型。
在一个实施方式中，所述方法对于在上行链路中传输用户平面IP分组，包括以下步骤：
-所述控制平面节点使用所述特定的消息类型来向不同类型的业务提供不同的QoS。
在一个实施方式中，所述方法对于在上行链路中传输用户平面IP分组，包括以下步骤：
-所述控制平面节点利用IP隧道或不用IP隧道向所述网关功能转发所述IP分组。
在一个实施方式中，所述方法对于在上行链路中传输用户平面IP分组，包括以下步骤：
-在所述控制平面节点中的中继功能用IP隧道或不用IP隧道为所述UE提供从UE到网关功能的映射。
在一个实施方式中，所述方法对于在上行链路中传输用户平面IP分组，包括以下步骤：
-如果当需要发送所述IP分组时所述UE处于空闲模式，则所述UE首先向所述控制平面节点发送服务请求，包括不需要为所述转换建立用户平面承载的指示。
在一个实施方式中，所述方法对于在上行链路中传输用户平面IP分组，包括以下步骤：
-一旦接收到所述服务请求，所述控制平面节点不启动针对所述UE的用户平面承载的建立。
在一个实施方式中，所述方法对于在下行链路中传输用户平面IP分组，包括以下步骤：
-所述控制平面节点基于对应于分配给所述UE的IP地址的所述IP分组的目的IP地址确定所述IP分组的目标UE。
在一个实施方式中，所述方法对于在下行链路中传输用户平面IP分组，包括以下步骤：
-所述控制平面节点在控制平面消息中封装所述IP分组，所述控制平面消息由所述控制平面节点通过控制平面承载向所述UE发送，所述UE分别解封装所述IP分组。
在一个方面，所述方法包括以下步骤：
-所述控制平面节点使用指示在控制平面上传输用户平面业务的特定的消息类型。
在一个实施方式中，所述方法对于在下行链路中传输用户平面IP分组，包括以下步骤：
-所述控制平面节点使用所述特定的消息类型来向不同类型的业务提供不同的QoS。
在一个实施方式中，所述方法对于在下行链路中传输用户平面IP分组，包括以下步骤：
-所述网关功能基于所述IP分组的目的IP地址将所述IP分组向所述控制平面节点转发，所述目的IP地址对应于分配给所述UE且与为所述UE提供服务的控制平面节点关联的IP地址。
在一个实施方式中，所述方法包括以下步骤：
-所述控制平面节点中的中继功能提供从UE的IP地址到UE的控制平面承载的映射。
包括上面所述的其他实施方式的其他实施方式当然是可能的。
在另一个方面，提供了一种用于诸如尤其是在所述结构中交互控制移动网络上的平面节点移动性而不需要所述移动网络中的用户平面承载的方法。
根据各种结合提供了各种实施方式，所述实施方式可以单独或者结合在一起。
在一个实施方式中，所述方法包括至少一个基于在所述交互控制平面节点移动性的期间用户平面服务的去激活和重新激活而不需要用户平面承载的步骤。
包括上面所述的其他实施方式的其他实施方式当然是可能的。
在另一个方面，提供了一种用于选择支持用户平面交易服务而不需要用于移动网络中诸如尤其是在所述结构中的用户设备UE的用户平面承载的服务控制平面节点的方法。
根据各种结合提供了各种实施方式，所述实施方式可以单独或者结合在一起。
在一个实施方式中，所述方法包括至少一个基于对所述移动网络进行附着的期间所述UE提供在附着到所述移动网络之后所述UE支持所述服务和/或可以使用所述服务的指示的步骤。
包括上面所述的其他实施方式的其他实施方式当然是可能的。
在另一个方面，提供了一种用于所述结构的实体和/或包括用于执行所述方法的装置，所述实体具体包括(但不限于排他地)：用户设备UE、控制平面节点、网关功能。
所述控制平面节点例如对应于以下移动网络节点中的一者：
-用于演进分组系统EPS的移动性管理实体MME；
-用于CDMA/EVDO的HSGW；
-用于WiMAX的接入服务网络网关。
对所述实体的具体实现对于本领域的技术人员来说不会造成任何特殊的问题，所以对于本领域的技术人员不需要做比上面更全面的公开。
本领域的技术人员将会很容易认识到可以用编程的计算机执行各个上述方法。这里，一些实施方式也打算包括覆盖存储装置，例如，数字数据存储介质，该数字数据存储介质为机器或计算机可读的并对机器可执行或计算机可执行的指令程序进行编码，其中所述指令执行上述方法中的一部分步骤或所有步骤。所述程序存储装置例如可以为数字存储器、诸如磁盘和磁带的磁存储介质、硬盘驱动或光学可读数字数据存储介质。实施方式还覆盖被编程以执行上述方法的所述步骤的计算机。

Claims (18)

1.一种用于支持用户设备UE与IP网络之间的移动网络上的用户平面交易的结构，所述移动网络包括至少一个在控制平面承载上支持所述UE与所述移动网络之间的控制平面交易的节点，该节点称为控制平面节点，所述结构包括：
-所述UE和所述控制平面节点适于在控制平面承载上支持所述UE与所述控制平面节点之间的所述移动网络上的用户平面交易，
-所述控制平面节点适于支持所述控制平面节点与所述IP网络之间的所述移动网络上的用户平面交易而不需要所述移动网络中的用户平面承载，所述控制平面节点用IP隧道或不用IP隧道与网关功能连接，所述网关功能与所述IP网络连接。
2.根据权利要求1所述的结构，包括：
-所述控制平面节点适于选择网关功能和建立与网关功能之间的IP隧道。
3.根据权利要求1或2所述的结构，包括：
-所述网关功能适于向所述控制平面节点提供半径/直径计费功能和/或DHCP功能。
4.一种用于UE访问根据权利要求1-3中任一项所述的结构中的用户平面交易的方法，所述方法包括至少一个基于向所述控制平面节点指示对所述UE不需要用户平面承载用于所述服务的步骤。
5.根据权利要求4所述的方法，其中通过以下至少一者将所述指示提供给所述控制平面节点：
-所述UE在针对访问所述用户平面交易服务的请求中提供所述指示，
-移动网络订户数据库在对从所述控制平面节点接收到的请求的响应中提供所述指示。
6.根据权利要求4或5所述的方法，包括以下步骤：
-一旦从所述UE接收到所述指示，所述控制平面节点就验证所述UE具有使用所述服务的许可。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的方法，包括以下步骤：
-一旦验证了所述UE具有使用所述服务的许可，所述控制平面节点就从所述网关功能得到IP地址信息并用确认来应答UE的针对访问所述服务的请求，所述确认包括所述UE为了所述服务要使用的IP地址信息。
8.根据权利要求4-7中任一项所述的方法，包括以下步骤：
-所述控制平面节点为了所述UE用于所述服务而存储UE标识符信息与IP地址信息之间的映射。
9.根据权利要求4-8中任一项所述的方法，包括以下步骤：
-所述网关功能向服务环境通知已分配到所述UE的IP地址信息。
10.一种为了根据权利要求1-3中任一项所述的结构中的用户平面交易而对UE进行IP地址分配的方法，所述方法包括所述控制平面节点通过使用发送到所述网关功能的地址分配服务器协议为所述UE请求IP地址信息。
11.根据权利要求10所述的方法，包括以下步骤：
-在从所述控制平面节点向所述网关功能发送的地址分配服务器协议信令中指示UE标识和目标APN。
12.根据权利要求10或11所述的方法，包括以下步骤：
-在所述控制平面节点与所述网关功能之间的信令交换中指示节点重启计数器，
-当其他节点的重启计数器改变时释放与所述其他节点相关的资源。
13.一种用于支持根据权利要求1-3中任一项所述的结构中的用户平面交易的方法，所述方法包括至少一个基于对用户平面交易的支持而不需要用户平面承载的的步骤。
14.根据权利要求13所述的方法，对于在上行链路中传输用户平面IP分组，包括以下步骤：
-在所述控制平面节点中的中继功能为所述UE提供从UE到具有所述网关功能的IP隧道的映射。
15.根据权利要求13所述的方法，对于在下行链路中传输用户平面IP分组，包括以下步骤：
-所述网关功能基于所述IP分组的目的IP地址将所述IP分组向所述控制平面节点转发，所述目的IP地址对应于分配给所述UE且与为所述UE提供服务的控制平面节点关联的IP地址。
16.根据权利要求13或15所述的方法，对于在下行链路中传输用户平面IP分组，包括以下步骤：
-所述控制平面节点中的中继功能提供从UE的IP地址到UE的控制平面承载的映射。
17.一种用于交互控制根据权利要求1-3中任一项所述的结构中的平面节点移动性的方法，所述方法包括至少一个基于在所述交互控制平面节点移动性的期间用户平面服务的去激活和重新激活而不需要用户平面承载的步骤。
18.一种用于根据权利要求1-3中任一项所述的结构的、和/或为执行权利要求4-17中任一项所述的方法而配置的实体。
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