CN105794239A - 通信系统、服务控制装置、mtc用户装置、网关装置以及通信方法 - Google Patents

通信系统、服务控制装置、mtc用户装置、网关装置以及通信方法 Download PDF

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Abstract

提供在使用NAT的环境中，能够廉价地进行从基于以IP为基础的协议的应用服务器向MTC用户装置的来电而不使用短消息服务(SMS)的通信系统、服务控制装置、MTC用户装置、网关装置以及通信方法。在通信系统(10)中，INCSE(200)将从MTCUE(100)取得的公众IP地址和UEID进行关联而保持，从AS(40A)受理发往MTCUE(100)的来电。INCSE(200)在受理了该来电的情况下，与所保持的UEID进行关联的公众IP地址被设定为发送目的地地址，且将包含该UEID的IP分组分发给GGSN/PGW(310)。GGSN/PGW(310)基于从INCSE(200)接收到的IP分组中包含的UEID，确定被分配给MTCUE(100)的私人IP地址。

Description

通信系统、服务控制装置、MTC用户装置、网关装置以及通信 方法
技术领域
本发明涉及包含3GPP的PLMN和M2M平台的通信系统、服务控制装置、MTC用户装置、网关装置以及通信方法。
背景技术
近年，进行与通信网络连接的机器之间执行通信而不介入由人进行的操作，自动地执行适当的机器的控制等的M2M(机器对机器(Machine-to-Machine))、即机器间通信的研究。例如，在第三代合作伙伴计划(3GPP，3rd Generation Partnership Project)中，以机器类型通信(MTC，Machine Type Communication)的名称，进行与M2M相关的通信标准的标准化(例如，非专利文献1)。
此外，在oneM2M(http：//www.onem2m.org/)中，也进行关于M2M平台和3GPP的公共陆地移动网(PLMN，Public Land Mobile Network)之间的交互(inter working)的研究。具体而言，规定了用于连接构成M2M平台的公共服务实体(CSE，Common Service Entity)、和构成PLMN的网关GPRS支持节点/PDN网关(GGSN/P-GW，Gateway GPRS Support Node/PDNGateway)以及MTC-交互功能(MTC-IWF，MTC-InterWorking Function)的接口(Y-IF以及Z-IF)(例如，非专利文献2)。
在这样的交互环境中，从应用服务器(AS)向与MTC对应的MTC用户装置(MTC-UE)的来电利用了以往的短消息服务(SMS)来实现。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：3GPP TS 22.368V12.2.0Technical Specification GroupServices and System Aspects；Service requirements for Machine-TypeCommunications(MTC)；Stage 1(Release 12)，3GPP、2013年3月
非专利文献2：oneM2M-ARC-2013-0390R2、“oneM2M Interworking with 3gppUnderlying NW”，NTT DOCOMO、2013年10月
发明内容
但是，在上述的M2M平台和3GPP的PLMN之间的交互中，存在如下的问题。即，由于在从AS向MTC-UE的来电中利用了SMS，所以需要在MTC-UE中安装SMS客户机的功能。SMS是自以往持续的服务，不是以互联网协议(IP)为基础的服务，其协议栈复杂。因此，在安装、管理上的成本成为问题。
另一方面，在以IP为基础而实现从AS向MTC-UE的来电的情况下，在PLMN内使用私人IP地址，因此在GGSN/P-GW中存在公众IP地址～私人IP地址的变换功能即网络地址转换(NAT，Network Address Translation)，从而在使从PLMN外的AS向MTC-UE来电的情况下，需要解决NAT的问题。作为解决这样的NAT的问题(所谓跨越NAT)的方法，已知例如互动式连接建立(ICE，Interactive Connectivity Establishment)，但需要进行将用于利用该功能的扩张、例如将浏览器功能安装在MTC-UE中等，不适合于有小型且廉价要求的MTC-UE。
因此，本发明是鉴于这样的状况而完成的，其目的在于提供在使用了NAT的环境中，不使用短消息服务(SMS)而却能够廉价地进行从基于以IP为基础的协议的应用服务器向MTC用户装置的来电的通信系统、服务控制装置、MTC用户装置、网关装置以及通信方法。
本发明的第一特征是一种通信系统，具备：无线通信网络，执行机器间通信的MTC用户装置能够通过无线而与所述无线通信网络连接，所述无线通信网络包含执行分配给所述MTC用户装置的私人IP地址和公众IP地址间的变换的网关装置；以及M2M平台，包含与所述无线通信网络连接而控制与所述机器间通信相关的服务的服务控制装置，所述通信系统的主旨在于，所述MTC用户装置具备IP地址通知单元，用于将通过所述无线通信网络而分配的公众IP地址通知给所述服务控制装置，所述服务控制装置具备：IP地址取得单元，用于取得从所述MTC用户装置通知的所述公众IP地址；保持单元，将由所述IP地址取得单元取得的所述公众IP地址和识别所述MTC用户装置的装置识别符进行关联而保持；来电受理单元，从位于所述无线通信网络外的应用服务器受理发往所述MTC用户装置的来电；以及IP分组处理单元，在所述来电受理单元受理到所述来电的情况下，与在所述保持单元中保持的所述装置识别符进行关联的所述公众IP地址被设定为发送目的地地址，且将包含所述装置识别符的IP分组分发给所述网关装置，所述网关装置具备地址确定单元，用于基于从所述服务控制装置接收到的所述IP分组中包含的所述装置识别符，确定被分配给所述MTC用户装置的私人IP地址。
本发明的第二特征是一种服务控制装置，与包含执行分配给执行机器间通信的MTC用户装置的私人IP地址和公众IP地址间的变换的网关装置的无线通信网络连接，控制与所述机器间通信相关的服务，所述服务控制装置的主旨在于，具备：IP地址取得单元，取得从所述MTC用户装置通知的所述公众IP地址；保持单元，将由所述IP地址取得单元取得的所述公众IP地址和识别所述MTC用户装置的装置识别符进行关联而保持；来电受理单元，从位于所述无线通信网络外的应用服务器受理发往所述MTC用户装置的来电；以及IP分组处理单元，在所述来电受理单元受理到所述来电的情况下，与在所述保持单元中保持的所述装置识别符进行关联的所述公众IP地址被设定为发送目的地地址，且将包含所述装置识别符的IP分组分发给所述网关装置。
本发明的第三特征是一种MTC用户装置，能够与包含执行私人IP地址和公众IP地址间的变换的网关装置的无线通信网络通过无线进行连接，与包含服务控制装置的M2M平台执行机器间通信，所述MTC用户装置的主旨在于，具备：IP地址通知单元，将通过所述无线通信网络而分配的公众IP地址通知给所述服务控制装置。
本发明的第四特征是一种网关装置，执行分配给执行机器间通信的MTC用户装置的私人IP地址和公众IP地址间的变换，所述网关装置的主旨在于，具备：地址确定单元，基于在从控制与所述机器间通信相关的服务的服务控制装置接收到的所述IP分组中包含且识别所述MTC用户装置的装置识别符，确定分配给所述MTC用户装置的私人IP地址。
本发明的第五特征是一种通信方法，应用于无线通信网络和M2M平台，执行机器间通信的MTC用户装置能够通过无线而与所述无线通信网络连接，所述无线通信网络包含执行分配给所述MTC用户装置的私人IP地址和公众IP地址间的变换的网关装置，所述M2M平台包含与所述无线通信网络连接而控制与所述机器间通信相关的服务的服务控制装置，所述通信方法的主旨在于包含以下步骤：所述MTC用户装置将通过所述无线通信网络而分配的公众IP地址通知给所述服务控制装置的步骤；所述服务控制装置取得从所述MTC用户装置通知的所述公众IP地址的步骤；所述服务控制装置将所取得的所述公众IP地址和识别所述MTC用户装置的装置识别符进行关联而保持的步骤；所述服务控制装置从位于所述无线通信网络外的应用服务器受理发往所述MTC用户装置的来电的步骤；所述服务控制装置在受理了所述来电的情况下，与所保持的所述装置识别符进行关联的所述公众IP地址被设定为发送目的地地址，且将包含所述装置识别符的IP分组分发给所述网关装置的步骤；以及所述网关装置基于从所述服务控制装置接收到的所述IP分组中包含的所述装置识别符，确定分配给所述MTC用户装置的私人IP地址的步骤。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的通信系统10的整体概略结构图。
图2是本发明的实施方式所涉及的MTC-UE100的功能块结构图。
图3是本发明的实施方式所涉及的IN-CSE200的功能块结构图。
图4是本发明的实施方式所涉及的GGSN/PGW310的功能块结构图。
图5是表示本发明的实施方式所涉及的伴随着由MTC-UE100进行的对PLMN30的附接的对IN-CSE200的IP地址以及UE-ID的注册时序的图。
图6是表示本发明的实施方式所涉及的从AS40A向MTC-UE100的来电时序的图。
图7是表示本发明的实施方式所涉及的由地址表保持单元203保持的地址表的一例的图。
具体实施方式
下面，说明本发明的实施方式。另外，在以下的附图的记载中，对相同或类似的部分赋予相同或类似的标号。但应留意附图是示意性的图，各尺寸的比例等与现实的比例不同。
从而，具体的尺寸等应参考以下的说明来判断。此外，当然在附图相互间也包含相互的尺寸的关系、比例不同的部分。
(1)通信系统的整体概略结构
图1是本实施方式所涉及的通信系统10的整体概略结构图。如图1所示，通信系统10具备M2M平台20、公共陆地移动网30(以下，PLMN30)。此外，在通信系统10中，包含机器类型通信-用户设备(Machine Type Communication-User Equipment)100(以下，MTC-UE100)。
M2M平台20连接有应用服务器40A、40B(以下，AS40A、40B)。AS40A、40B能够经由M2M平台20以及PLMN30，与MTC-UE100执行机器间通信。AS40A、40B基于从MTC-UE100输出的数据，执行特定的应用(例如，与MTC-UE100连接的电表的数据收集管理、MTC-UE100的位置信息管理等)。
此外，在通信系统10上，连接有对MTC-UE100分配IP地址(私人IP地址·公众IP地址)的DHCP服务器50、以及提供与域名进行了关联的IP地址来执行域名解析的DNS服务器60。
M2M平台20在满足对于在oneM2M(http：//www.onem2m.org/)中研究的M2M平台(M2M-PF)的要求条件的同时，还提供对从MTC-UE100发送的数据进行了活用的服务的最佳化的功能等。在M2M平台20中，包含基础设施节点公共服务实体(Infrastructure NodeCommon Service Entity)200(以下，IN-CSE200)。
PLMN30是遵照通过第三代合作伙伴计划(3GPP)规定的3G(W-CDMA)、长期演进(LTE，Long Term Evolution)的无线通信网络(公众移动通信网络)，执行机器间通信的MTC-UE100能够通过无线而连接。在PLMN30中，包含网关GPRS支持节点/PDN网关310(以下，GGSN/PGW310)以及MTC-交互功能320(以下，MTC-IWF320)。
MTC-UE100是能够执行机器间通信的用户装置，相当于oneM2M中的应用服务节点(ASN，Application Service Node)CSE(ASN-CSE)。
IN-CSE200对与机器间通信相关的服务进行控制。具体而言，IN-CSE200对从AS40A、40B向MTC-UE100的来电进行处理，或对MTC-UE100～AS40A、40B间的IP分组进行中继。IN-CSE200具有oneM2M中的服务能力服务器(SCS，Service Capability Server)的功能。在本实施方式中，IN-CSE200构成服务控制装置。
GGSN/PGW310是分组访问的网关节点，且执行PLMN30中的QoS控制、承载设定控制等。此外，GGSN/PGW310执行分配给MTC-UE100的私人IP地址和公众IP地址之间的变换。在本实施方式中，GGSN/PGW310构成网关装置。另外，在本实施方式中，以使用IPv4的网络为前提。
MTC-IWF320提供M2M平台20和PLMN30之间的交互所需的功能。具体而言，MTC-IWF320根据在PLMN30的外部使用的MTC-UE100的识别符(Ext-ID)导出在PLMN30内部使用的MTC-UE100的识别符(Int-ID)。另外，MTC-IWF320的功能通过在3GPP中规定的归属订户服务器(HSS，Home Subscriber Server)来提供。
(2)通信系统的功能块结构
接着，说明通信系统10的功能块结构。具体而言，说明MTC-UE100、IN-CSE200以及GGSN/PGW310的功能块结构。
(2.1)MTC-UE100
图2是MTC-UE100的功能块结构图。如图2所示，MTC-UE100具备附接过程执行单元101、DHCP处理单元103、DNS处理单元105以及IP地址通知单元107。
附接过程执行单元101执行与PLMN30的附接过程。具体而言，附接过程执行单元101按照3GPP的TS23.401、TS23.060等的规定，与GGSN/PGW310执行附接过程，设定通信承载等。
DHCP处理单元103执行按照动态主机配置协议(DHCP，Dynamic HostConfiguration Protocol)的处理。具体而言，DHCP处理单元103将DHCP查询(DHCP Query)发送给DHCP服务器50，取得DNS服务器60的IP地址。此外，DHCP处理单元103还能够取得作为目标的IN-CSE200的域名(FQDN)的列表。
DNS处理单元105执行按照域名系统(DNS，Domain Name System)的处理。具体而言，DNS处理单元105将DNS查询发送给DNS服务器60，取得作为目标的IN-CSE200的IP地址以及域名。
IP地址通知单元107将通过PLMN30而分配的IP地址通知给M2M平台20。具体而言，IP地址通知单元107将通过PLMN30而分配的IP地址通知给IN-CSE200。
IP地址通知单元107在通过GGSN/PGW310的网络地址转换(NAT)功能而更新了分配给MTC-UE100的IP地址(即转发目的地)的情况下，能够将更新后的IP地址、例如公众IP地址(与NAT中的全局IP地址同样)、和MTC-UE100本身的UE-ID通知给IN-CSE200。此外，IP地址通知单元107还在因构成PLMN30的无线基站(NB或eNB)的重定位(relocation)而更新了分配给MTC-UE100的公众IP地址的情况下，同样能够将公众IP地址和MTC-UE100本身的UE-ID通知给IN-CSE200。
(2.2)IN-CSE200
图3是IN-CSE200的功能块结构图。如图3所示，IN-CSE200具备IP地址取得单元201、地址表保持单元203、来电受理单元205、DNS处理单元207、ID处理单元209、IP分组处理单元211以及SMS处理单元213。
IP地址取得单元201取得从MTC-UE100通知的IP地址。具体而言，IP地址取得单元201取得经由PLMN30而分配给MTC-UE100的公众IP地址。此外，IP地址取得单元201从MTC-UE100还能够取得该公众IP地址和MTC-UE100本身的UE-ID。进而，IP地址取得单元201也可以从GGSN/PGW310取得该公众IP地址和MTC-UE100本身的UE-ID。
地址表保持单元203保持表示IP地址、和与分配了该IP地址的装置之间的对应关系的地址表。具体而言，地址表保持单元203将由IP地址取得单元201取得的IP地址(公众IP地址)、和识别MTC-UE100的UE-ID(装置识别符)进行关联而保持。
图7表示由地址表保持单元203保持的地址表的一例。在图7所示的地址表中，UE-ID、IP地址以及传输层的端口号对应。
作为UE-ID，能够使用国际移动设备标识软件版本(IMEI-SV，InternationalMobile Equipment Identity Software Version)、M2M-Node-ID、移动订户ISDN号(MSISDN，Mobile Subscriber ISDN Number)、Terminated-CSE-ID或国际移动用户标识(IMSI，International Mobile Subscriber Identity)等。另外，图7所示的UE-ID以IMSI(例如15位以下的10进制数)为例。分配给该UE(MTC-UE100)的IP地址(公众IP地址)与各UE-ID进行关联。此外，在图7所示的地址表中，还有端口号与UE-ID以及IP地址进行了关联，但端口号不是必须的。端口号是在使用NAT的IP网络中同一IP地址(公众IP地址)分配给多个UE的情况下，为了识别该UE而利用。从而，在本实施方式中，该端口号作为一种UE-ID而处理。
来电受理单元205从与M2M平台20连接的AS40A、40B受理发往MTC-UE100的来电。也就是说，来电受理单元205从位于PLMN30外的AS40A、40B受理发往MTC-UE100的来电。具体而言，来电受理单元205从AS40A、40B接收MT IP触发请求(MT IP Triggering Request)。
DNS处理单元207执行按照DNS的处理。具体而言，DNS处理单元207将DNS查询(DNSQuery)发送给DNS服务器60，基于UE-ID(Terminated CSE-ID)取得作为目标的MTC-UE100的IP地址。另外，DNS处理单元207无法辨识与PLMN30内的网络结构(包含IP地址)相关的详细信息的情况下，使用在PLMN30的外部使用的MTC-UE100的识别符(Ext-ID)，将DNS查询(DNSQuery)发送给DNS服务器60，取得MTC-IWF320的IP地址。
ID处理单元209执行与MTC-UE100的识别符(UE-ID)相关的处理。具体而言，ID处理单元209能够从PLMN30取得与在地址表保持单元203中保持的地址表(参照图7)的UE-ID进行了关联并且在PLMN30内能够识别MTC-UE100的Int-ID(内部装置识别符)。在本实施方式中，ID处理单元209构成识别符取得单元。
IP分组处理单元211执行在MTC-UE100～AS40A、40B中发送接收的IP分组的处理。具体而言，IP分组处理单元211设定IP分组的发送目的地地址以及发送源地址，并且基于IP分组的发送目的地地址将该IP分组分发给对应的装置。
特别是，在本实施方式中，IP分组处理单元211在来电受理单元205从AS40A、40B受理了发往MTC-UE100的来电的情况下，与在地址表保持单元203中保持的UE-ID进行了关联的公众IP地址被设定为发送目的地地址，且将包含该UE-ID的IP分组分发给GGSN/PGW310。此外，IP分组处理单元211在从GGSN/PGW310接收到对于包含该UE-ID以及与该UE-ID进行了关联的公众IP地址而分发给GGSN/PGW310的IP分组的肯定响应(分发的IP分组肯定确认(Delivered IP packet Ack)(UE-ID、UE公共IP地址(UE public IP address)))的情况下，将包含被设定为IP分组的发送目的地地址的公众IP地址的来电响应(MT IP触发肯定确认(MT IP Triggering Ack)(确认的UE公共IP地址((confirmed UE public IP address)))发送给AS40A(或AS40B)。
另外，在分配给MTC-UE100的公众IP地址在多个MTC用户装置中共享的情况下，IP分组处理单元211还可以将包含与UE-ID以及公众IP地址进行了关联的传输层的端口号的IP分组分发给GGSN/PGW310。
此外，IP分组处理单元211还能够将代替UE-ID(Ext-ID)而包含由ID处理单元209取得的Int-ID(内部装置识别符)的IP分组分发给GGSN/PGW310。
SMS处理单元213执行与不使用互联网协议(IP)的短消息服务(SMS)相关的处理。另外，这里的SMS的动作由3GPP(例如，TS23.682)规定，也在上述的非专利文献2的SectionX.6.1.2中有记载。在本实施方式中，SMS处理单元213在IP分组处理单元211不能接收对于向GGSN/PGW310分发的IP分组的肯定响应(分发的IP分组肯定确认(UE-ID、UE公共IP地址))的情况下，利用SMS，通知从AS40A、40B向MTC-UE100的来电。
(2.3)GGSN/PGW310
图4是GGSN/PGW310的功能块结构图。如图4所示，GGSN/PGW310具备IP分组处理单元311以及地址确定单元313。
IP分组处理单元311执行PLMN30中的IP分组的分发处理。此外，IP分组处理单元311具有网络地址转换(NAT)功能，执行在PLMN30中利用的公众IP地址和在PLMN30(私人网络)内利用的私人IP地址之间的变换。
IP分组处理单元311基于由地址确定单元313确定的私人IP地址，将该私人IP地址被设定为发送目的地地址的IP分组分发给MTC-UE100。此外，IP分组处理单元311基于从MTC-UE100接收到的分发肯定确认(Delivered Ack)，将包含UE-ID的肯定响应即分发的IP分组肯定确认(UE-ID、UE公共IP地址)发送给IN-CSE200。另外，MTC-UE100在不包含公众IP地址地发送了分发肯定确认的情况下，IP分组处理单元311赋予与MTC-UE100对应的公众IP地址，将该公众IP地址包含于分发的IP分组肯定确认(UE-ID、UE公共IP地址)发送给IN-CSE200。另外，在将分发的IP分组肯定确认(UE-ID、UE公共IP地址)发送给IN-CSE200后，MTC-UE100和AS40A(或AS40B)就能够直接进行IP分组的发送接收(端对端(End-to-End)的发送接收)。
地址确定单元313基于从IN-CSE200接收到的IP分组中包含的MTC-UE100的UE-ID(例如，IMSI)，确定分配给MTC-UE100的私人IP地址。地址确定单元313将所确定的私人IP地址通知给IP分组处理单元311。
(3)通信系统的动作
接着，说明通信系统10的动作。具体而言，说明由MTC-UE100进行的对IN-CSE200的IP地址以及UE-ID的注册动作、以及从AS40A向MTC-UE100的来电动作。
(3.1)由MTC-UE100进行的对IN-CSE200的IP地址以及UE-ID的注册动作
图5是表示伴随由MTC-UE100进行的对PLMN30的附接的对IN-CSE200的IP地址以及UE-ID的注册时序。如图5所示，MTC-UE100按照3GPP的规定(TS23.401、TS23.060)，执行对PLMN30的附接过程(步骤1)。具体而言，MTC-UE100与GGSN/PGW310执行附接过程，设定通信承载等。
接下来，MTC-UE100将包含想要连接的分组数据NW(PDN，Packet Data NW)的访问点名称(APN，Access Point Name)等的DHCP查询发送给DHCP服务器50，取得DNS服务器60的IP地址(步骤2)。此外，MTC-UE100将DNS查询发送给DNS服务器60，取得作为目标的IN-CSE200的IP地址(步骤3)。
MTC-UE100基于所取得的IN-CSE200(服务IN-CSE(Serving IN-CSE))的IP地址，开始与IN-CSE200的通信(步骤4)。具体而言，MTC-UE100与IN-CSE200设定IP连接(IPConnection)。此外，MTC-UE100在该设定时，将在与GGSN/PGW310的附接过程中分配的MTC-UE100的更新IP地址(公众IP地址)、和MTC-UE100本身的UE-ID通知给IN-CSE200，催促IN-CSE200保持的地址表(参照图7)的更新。
另外，在MTC-UE100不能将被分配给MTC-UE100的公众IP地址直接通知给IN-CSE200的情况、例如GGSN/PGW310分配公众IP地址的情况下，也可以取代MTC-UE100，而由GGSN/PGW310将MTC-UE100的UE-ID和公众IP地址通知给IN-CSE200。此外，在IN-CSE200预先保持MTC-UE100的UE-ID的情况等能够辨识该UE-ID的情况下，MTC-UE100也可以不发送该UE-ID。
IN-CSE200基于从MTC-UE100(或GGSN/PGW310)通知的更新IP地址(公众IP地址)，保持MTC-UE100的UE-ID和被通知的更新IP地址的对，更新地址表。
另外，作为UE-ID，能够使用IMEI-SV、M2M-Node-ID、MSISDN、Terminated-CSE-ID或IMSI。在此，说明使用IMSI的例子。此外，如上所述，MTC-UE100也在因构成PLMN30的无线基站(NB或eNB)的重定位、由NAT进行的公众IP地址的再分配而更新了被分配给MTC-UE100的公众IP地址(即转发目的地)的情况下，将该公众IP地址通知给IN-CSE200。
(3.2)从AS40A向MTC-UE100的来电动作
图6表示从AS40A向MTC-UE100的来电时序。如图6所示，IN-CSE200在保持MTC-UE100的UE-ID、和通过GGSN/PGW310中安装的NAT而分配给MTC-UE100的公众IP地址的对的状态下，接收从AS40A向MTC-UE100的来电、具体而言从AS40A接收包含UE-ID(能够唯一地识别MTC-UE100的Terminated-CSE-ID等)的MT IP触发请求(步骤1a)。
IN-CSE200基于所接收到的MT IP触发请求中包含的UE-ID、MTC-UE100所位于的PLMN30的网络信息，将DNS查询发送给DNS服务器60，取得MTC-IWF320的IP地址(步骤2)。例如，在UE-ID以包含mtcUE0001.nttdocomo.co.jp那样的网络信息的FQDN形式来记述的情况下，能够进行对特定的网络的来电发送目的地的识别。另外，在该时刻IN-CSE200不向MTC-UE100转发IP分组的理由是因为不清楚由IN-CSE200保持的与发送目的地UE-ID对应的IP地址作为转发目的地是否有效。此外，通过执行步骤2的处理，即使在IN-CSE200(SCS)和PLMN30(MTC-IWF320)的所有者(应用者)单独独立的情况下，也能够进行向MTC-UE100的来电。另外，如果IN-CSE200以及MTC-IWF320的所有者(应用者)相同是不言而喻的，则不需要该步骤的处理。
IN-CSE200基于所取得的MTC-IWF320的IP地址，向MTC-IWF320发送Ext-ID-Int-ID解析请求(Ext-ID-Int-ID Resolution Request)，接收对于Ext-ID-Int-ID解析请求的响应(步骤3a、3b)。IN-CSE200通过这样的处理，从MTC-IWF320取得Int-ID。也就是说，IN-CSE200根据在PLMN30的外部使用的MTC-UE100的识别符(Ext-ID)导出在PLMN30内部使用的MTC-UE100的识别符(Int-ID)。在此，作为Int-ID，也以使用IMSI的情况为例进行说明。另外，Ext-ID、Int-ID不限于IMSI，只要是上述的UE-ID则也可以是其他ID。
另外，Ext-ID以及Int-ID是能够唯一地识别在PLMN30的外部/内部能够识别的MTC-UE100的UE-ID，是对作为识别对象的UE所赋予的如名字那样的ID。Int-ID用于确定该Int-ID有效的闭域网(PLMN)内的转发目的地的地址，向该地址转发IP分组。
IN-CSE200基于从MTC-IWF320取得的内部UE-ID(Int-ID)、在本实施方式中IN-CSE200基于IMSI，根据与该UE-ID进行了关联的IP地址(公众IP地址)导出成为发送目的地网络的受理口的GGSN/PGW310的IP地址。进而，IN-CSE200将所导出的IP地址设定为发送目的地地址，将包含Int-ID(IMSI)的IP分组发送给GGSN/PGW310(步骤4a)。
GGSN/PGW310确定与从IN-CSE200接收到的IP分组中包含的Int-ID(IMSI)进行了关联并且被分配给MTC-UE100的私人IP地址、也就是说闭域网(PLMN30)内的转发地址。
进而，GGSN/PGW310向MTC-UE100分发将所确定的私人IP地址设定为发送目的地地址的该IP分组，从MTC-UE100接收表示该IP分组的分发成功的分发肯定确认(步骤5)。
具体而言，从GGSN/PGW310向MTC-UE100分发IP分组的过程(步骤5a)与通常的PLMN中的IP来电相同。与通常的IP来电相同地，在辨识为MTC-UE100是休眠状态的情况下，GGSN/PGW310执行对于MTC-UE100的寻呼，MTC-UE100通过该寻呼而启动。若通过GGSN/PGW310而分发的IP分组的接收成功，则MTC-UE100将分发肯定确认发送给GGSN/PGW310。
GGSN/PGW310基于所接收到的分发肯定确认，将包含UE-ID的分发的IP分组肯定确认(UE-ID、UE公共IP地址)发送给IN-CSE200(步骤4b)。
IN-CSE200基于从GGSN/PGW310接收到的该分发的IP分组肯定确认(UE-ID、UE公共IP地址)，将包含被分配给MTC-UE100的公众IP地址和UE-ID的MT IP触发肯定确认(确认的UE公共IP地址)发送给AS40A，通知与UE-ID对应的公众IP地址(步骤1b)。步骤1b以后，AS40A向MTC-UE100能够直接分发将MT IP触发肯定确认(确认的UE公共IP地址)中包含的公众IP地址设定为发送目的地地址的IP分组，能够开始进行下行方向的IP分组分发(步骤6a)。
另一方面，IN-CSE200在不能从GGSN/PGW310接收分发的IP分组肯定确认(UE-ID、UE公共IP地址)的情况下，检测出步骤4a中的下行方向IP分组的未送到(步骤6b)。此时，IN-CSE200通过基于T4的SMS推送(T4based SMS Push)过程(参照非专利文献2的SectionX.6.1.2)，利用SMS，使从AS40A向MTC-UE100的来电动作启动。
(4)作用和效果
根据通信系统10，MTC-UE100将通过PLMN30而分配的公众IP地址和MTC-UE100的UE-ID在对PLMN30的附接时等通知给IN-CSE200。此外，IN-CSE200在受理了从AS40A、40B向MTC-UE100的来电的情况下，基于所保持的与MTC-UE100的UE-ID进行了关联的公众IP地址，确定成为发送目的地网络的受理口的GGSN/PGW310，将包含UE-ID的IP分组分发给GGSN/PGW310。进而，GGSN/PGW310基于从IN-CSE200接收到的IP分组中包含的内部UE-ID，确定分配给MTC-UE100的私人IP地址，向MTC-UE100发送将该私人IP地址设定为发送目的地地址的IP分组。
因此，在使用NAT的环境中，能够进行从基于以IP为基础的协议的AS40A、40B向MTC-UE100的来电。也就是说，根据通信系统10，不使用短消息服务(SMS)，此外还不使用需要对UE、网络进行功能追加的ICE等方法，就能够实现从AS40A、40B向MTC-UE100来电。
进而，这样的IP本质(native)的来电的实现，促进了M2M平台20和PLMN30交互的通信系统10中的协议栈、动作的简化，其结果对廉价的系统构筑做贡献。
在本实施方式中，IN-CSE200在从GGSN/PGW310接收到对于向GGSN/PGW310分发的IP分组的肯定响应(分发的IP分组肯定确认(UE-ID、UE公共IP地址)的情况下，将包含被设定为该IP分组的发送目的地地址的公众IP地址的来电响应(MT IP触发肯定确认(确认的UE公共IP地址)发送给AS40A(或AS40B)。因此，接收了该公众IP地址的应用服务器在之后就能够使用该公众IP地址向MTC-UE100直接分发IP分组，能够降低通信系统10中的处理负荷以及业务量。
此外，在本实施方式中，IN-CSE200在不能接收分发的IP分组肯定确认(UE-ID、UE公共IP地址)的情况下，利用SMS来通知从AS40A(或AS40B)向MTC-UE100的来电。因此，能够更可靠地通知向MTC-UE100的来电。
在本实施方式中，IN-CSE200能够将包含与内部UE-ID以及公众IP地址进行了关联的传输层的端口号的IP分组分发给GGSN/PGW310。因此，在公众IP地址在多个MTC-UE中共享的情况下，根据公众IP地址和端口号的组合，也能够判定与该公众IP地址进行了关联的私人IP地址。
在本实施方式中，IN-CSE200能够提供使包含从MTC-IWF320取得的Int-ID的IP分组分发给GGSN/PGW310的机制。因此，即使在PLMN30内和PLMN30外使用的UE-ID不同的情况下，也能够将包含在PLMN30内通用的内部UE-ID的IP分组分发给GGSN/PGW310。
(5)其他实施方式
如上所述，通过本发明的一实施方式公开了本发明的内容，但不应理解为形成本公开的一部分的论述以及附图会限定本发明。根据本公开，对本领域技术人员来说，应该明白各种替代实施方式。
例如，在上述的本发明的实施方式中，IN-CSE200将包含从MTC-IWF320取得的Int-ID的IP分组能够分发给GGSN/PGW310，但这样的功能并不是必须的。此外，IN-CSE200将包含与UE-ID以及公众IP地址进行了关联的传输层的端口号的IP分组分发给GGSN/PGW310的功能、利用SMS通知从AS40A(或AS40B)向MTC-UE100的来电的功能也不是必须的。
进而，IN-CSE200不一定将MT IP触发肯定确认(确认的UE公共IP地址)发送给AS40A(或AS40B)。
此外，在上述的实施方式中，作为PLMN30遵照3G、LTE的例子进行了说明，但PLMN30也可以遵照2G(GSM(注册商标))。
另外，上述的本发明也可以进行如下表达。本发明的第一特征是一种通信系统10(通信系统)，具备：PLMN30(无线通信网络)，执行机器间通信的MTC-UE100(MTC用户装置)能够通过无线而与PLMN30连接，PLMN30包含执行分配给所述MTC用户装置的私人IP地址和公众IP地址间的变换的GGSN/PGW310(网关装置)；以及M2M平台20(M2M平台)，包含与所述无线通信网络连接而控制与所述机器间通信相关的服务的IN-CSE200(服务控制装置)，通信系统10的主旨在于，所述MTC用户装置具备IP地址通知单元107(IP地址通知单元)，用于将通过所述无线通信网络而分配的公众IP地址通知给所述服务控制装置，所述服务控制装置具备：IP地址取得单元201(IP地址取得单元)，用于取得从所述MTC用户装置通知的所述公众IP地址；地址表保持单元203(保持单元)，将由所述IP地址取得单元取得的所述公众IP地址和识别所述MTC用户装置的装置识别符进行关联而保持；来电受理单元205(来电受理单元)，从位于所述无线通信网络外的AS40A、40B(应用服务器)受理发往所述MTC用户装置的来电；以及IP分组处理单元211(IP分组处理单元)，在所述来电受理单元受理了所述来电的情况下，与在所述保持单元中保持的所述装置识别符进行了关联的所述公众IP地址被设定为发送目的地地址，且将包含所述装置识别符的IP分组分发给所述网关装置，所述网关装置具备地址确定单元313(地址确定单元)，用于基于从所述服务控制装置接收到的所述IP分组中包含的所述装置识别符，确定被分配给所述MTC用户装置的私人IP地址。
在本发明的第一特征中，也可以是所述IP分组处理单元在从所述网关装置接收到对于包含所述装置识别符而分发给所述网关装置的所述IP分组的肯定响应(MT IP触发肯定确认(确认的UE公共IP地址)的情况下，将包含被设定为所述IP分组的发送目的地地址的所述公众IP地址的来电响应发送给所述应用服务器。
在本发明的第一特征中，还可以具备：SMS处理单元213(SMS处理单元)，在不能接收对于分发给所述网关装置的所述IP分组的肯定响应的情况下，利用不使用互联网协议的短消息服务，通知从所述应用服务器向所述MTC用户装置的来电。
在本发明的第一特征中，也可以是所述公众IP地址在多个MTC用户装置中共享，所述IP分组处理单元将包含与所述装置识别符以及所述公众IP地址进行了关联的传输层的端口号的IP分组分发给所述网关装置。
本发明的第一特征中，所述服务控制装置也可以还具备识别符取得单元，其从所述无线通信网络取得与在所述保持单元中保持的所述装置识别符进行关联并且能够在所述无线通信网络内识别所述MTC用户装置的内部装置识别符，所述IP分组处理单元将包含由所述识别符取得单元取得的所述内部装置识别符的IP分组分发给所述网关装置。
在本发明的第一特征中，也可以是所述IP地址通知单元将所述公众IP地址以及所述装置识别符通知给所述服务控制装置，所述IP地址取得单元取得从所述MTC用户装置通知的所述公众IP地址以及所述装置识别符，所述保持单元将由所述IP地址取得单元取得的所述公众IP地址以及所述装置识别符进行关联而保持。
本发明的第二特征是一种服务控制装置，用于与包含执行分配给执行机器间通信的MTC用户装置的私人IP地址和公众IP地址间的变换的网关装置的无线通信网络连接，控制与所述机器间通信相关的服务，所述服务控制装置的主旨在于，具备：IP地址取得单元，取得分配给所述MTC用户装置的所述公众IP地址；保持单元，将由所述IP地址取得单元取得的所述公众IP地址和识别所述MTC用户装置的装置识别符进行关联而保持；来电受理单元，从位于所述无线通信网络外的应用服务器受理发往所述MTC用户装置的来电；以及IP分组处理单元，在所述来电受理单元受理了所述来电的情况下，与在所述保持单元中保持的所述装置识别符进行了关联的所述公众IP地址被设定为发送目的地地址，且将包含所述装置识别符的IP分组分发给所述网关装置。
本发明的第三特征是一种MTC用户装置，能够与包含执行私人IP地址和公众IP地址间的变换的网关装置的无线通信网络通过无线而进行连接，与包含服务控制装置的M2M平台执行机器间通信，所述MTC用户装置的主旨在于，所述MTC用户装置具备：IP地址通知单元，将通过所述无线通信网络而分配的公众IP地址通知给所述服务控制装置。
本发明的第四特征是一种网关装置，执行分配给执行机器间通信的MTC用户装置的私人IP地址和公众IP地址间的变换，所述网关装置的主旨在于，具备：地址确定单元，基于在从控制与所述机器间通信相关的服务的服务控制装置接收到的所述IP分组中包含且识别所述MTC用户装置的装置识别符，确定分配给所述MTC用户装置的私人IP地址。
本发明的第五特征是一种通信方法，应用于无线通信网络和M2M平台，执行机器间通信的MTC用户装置能够通过无线而与所述无线通信网络连接，所述无线通信网络包含执行分配给所述MTC用户装置的私人IP地址和公众IP地址间的变换的网关装置，所述M2M平台包含与所述无线通信网络连接而控制与所述机器间通信相关的服务的服务控制装置，所述通信方法的主旨在于，包含以下步骤：所述MTC用户装置将通过所述无线通信网络而分配的公众IP地址通知给所述服务控制装置的步骤；所述服务控制装置取得从所述MTC用户装置通知的所述公众IP地址的步骤；所述服务控制装置将所取得的所述公众IP地址和识别所述MTC用户装置的装置识别符进行关联而保持的步骤；所述服务控制装置从位于所述无线通信网络外的应用服务器受理发往所述MTC用户装置的来电的步骤；所述服务控制装置在受理了所述来电的情况下，与所保持的所述装置识别符进行关联的所述公众IP地址被设定为发送目的地地址，且将包含所述装置识别符的IP分组分发给所述网关装置的步骤；以及所述网关装置基于从所述服务控制装置接收到的所述IP分组中包含的所述装置识别符，确定分配给所述MTC用户装置的私人IP地址的步骤。
如此，本发明当然还包含在此没有记载的各种实施方式等。从而，本发明的技术的范围根据上述的说明而仅由适合的权利要求书所涉及的技术方案来决定。
另外，日本专利申请第2013-247963号(2013年11月29日申请)的全部内容通过参照而被编入本申请说明书。
工业上的可利用性
根据本发明的特征，提供在使用NAT的环境中，不使用短消息服务(SMS)而能够廉价地进行从基于以IP为基础的协议的应用服务器向MTC用户装置的来电的通信系统、服务控制装置、MTC用户装置、网关装置以及通信方法。
标号的说明
10 通信系统
20 M2M平台
30 PLMN
40A、40B AS
50 DHCP服务器
60 DNS服务器
100 MTC-UE
101 附接过程执行单元
103 DHCP处理单元
105 DNS处理单元
107 IP地址通知单元
200 IN-CSE
201 IP地址取得单元
203 地址表保持单元
205 来电受理单元
207 DNS处理单元
209 ID处理单元
211 IP分组处理单元
213 SMS处理单元
310 GGSN/PGW
311 IP分组处理单元
313 地址确定单元
320 MTC-IWF

Claims (10)

1.一种通信系统，具备：
无线通信网络，执行机器间通信的MTC用户装置能够通过无线而与所述无线通信网络连接，所述无线通信网络包含执行分配给所述MTC用户装置的私人IP地址和公众IP地址间的变换的网关装置；以及
M2M平台，包含与所述无线通信网络连接而控制与所述机器间通信相关的服务的服务控制装置，
所述MTC用户装置具备：
IP地址通知单元，其将通过所述无线通信网络而分配的公众IP地址通知给所述服务控制装置，
所述服务控制装置具备：
IP地址取得单元，用于取得从所述MTC用户装置通知的所述公众IP地址；
保持单元，将由所述IP地址取得单元取得的所述公众IP地址和用于识别所述MTC用户装置的装置识别符进行关联而保持；
来电受理单元，从位于所述无线通信网络外的应用服务器受理发往所述MTC用户装置的来电；以及
IP分组处理单元，用于在所述来电受理单元受理了所述来电的情况下，与在所述保持单元中保持的所述装置识别符进行了关联的所述公众IP地址设定为发送目的地地址，且将包含所述装置识别符的IP分组分发给所述网关装置，
所述网关装置具备：
地址确定单元，用于基于从所述服务控制装置接收到的所述IP分组中包含的所述装置识别符，确定分配给所述MTC用户装置的私人IP地址。
2.如权利要求1所述的通信系统，
所述IP分组处理单元在从所述网关装置接收到对于包含所述装置识别符而分发给所述网关装置的所述IP分组的肯定响应的情况下，将包含被设定为所述IP分组的发送目的地地址的所述公众IP地址的来电响应发送给所述应用服务器。
3.如权利要求1所述的通信系统，还具备：
SMS处理单元，在不能接收对于分发给所述网关装置的所述IP分组的肯定响应的情况下，利用不使用互联网协议的短消息服务，通知从所述应用服务器向所述MTC用户装置的来电。
4.如权利要求1所述的通信系统，
所述公众IP地址在多个MTC用户装置中共享，
所述IP分组处理单元将包含与所述装置识别符以及所述公众IP地址进行了关联的传输层的端口号的IP分组分发给所述网关装置。
5.如权利要求1所述的通信系统，所述服务控制装置还具备：
识别符取得单元，用于从所述无线通信网络取得与在所述保持单元中所保持的所述装置识别符进行关联，并且在所述无线通信网络内能够识别所述MTC用户装置的内部装置识别符，
所述IP分组处理单元将包含由所述识别符取得单元取得的所述内部装置识别符的IP分组分发给所述网关装置。
6.如权利要求1所述的通信系统，
所述IP地址通知单元将所述公众IP地址以及所述装置识别符通知给所述服务控制装置，
所述IP地址取得单元取得从所述MTC用户装置通知的所述公众IP地址以及所述装置识别符，
所述保持单元将由所述IP地址取得单元取得的所述公众IP地址以及所述装置识别符进行关联而保持。
7.一种服务控制装置，用于与包含执行分配给执行机器间通信的MTC用户装置的私人IP地址和公众IP地址间的变换的网关装置的无线通信网络连接，控制与所述机器间通信相关的服务，所述服务控制装置具备：
IP地址取得单元，取得分配给所述MTC用户装置的所述公众IP地址；
保持单元，将由所述IP地址取得单元取得的所述公众IP地址和识别所述MTC用户装置的装置识别符进行关联而保持；
来电受理单元，从位于所述无线通信网络外的应用服务器受理发往所述MTC用户装置的来电；以及
IP分组处理单元，在所述来电受理单元受理了所述来电的情况下，与在所述保持单元中保持的所述装置识别符进行了关联的所述公众IP地址被设定为发送目的地地址，且将包含所述装置识别符的IP分组分发给所述网关装置。
8.一种MTC用户装置，能够与包含执行私人IP地址和公众IP地址间的变换的网关装置的无线通信网络通过无线进行连接，与包含服务控制装置的M2M平台执行机器间通信，所述MTC用户装置具备：
IP地址通知单元，将通过所述无线通信网络而分配的公众IP地址通知给所述服务控制装置。
9.一种网关装置，执行分配给执行机器间通信的MTC用户装置的私人IP地址和公众IP地址间的变换，所述网关装置具备：
地址确定单元，基于包含于从控制与所述机器间通信相关的服务的服务控制装置接收到的所述IP分组的、识别所述MTC用户装置的装置识别符，确定分配给所述MTC用户装置的私人IP地址。
10.一种通信方法，应用于无线通信网络和M2M平台，
执行机器间通信的MTC用户装置能够通过无线而与所述无线通信网络连接，所述无线通信网络包含执行分配给所述MTC用户装置的私人IP地址和公众IP地址间的变换的网关装置，
所述M2M平台包含与所述无线通信网络连接而控制与所述机器间通信相关的服务的服务控制装置，
所述通信方法包含以下步骤：
所述MTC用户装置将通过所述无线通信网络而分配的公众IP地址通知给所述服务控制装置的步骤；
所述服务控制装置取得从所述MTC用户装置通知的所述公众IP地址的步骤；
所述服务控制装置将所取得的所述公众IP地址和识别所述MTC用户装置的装置识别符进行关联而保持的步骤；
所述服务控制装置从位于所述无线通信网络外的应用服务器受理发往所述MTC用户装置的来电的步骤；
所述服务控制装置在受理了所述来电的情况下，与所保持的所述装置识别符进行了关联的所述公众IP地址被设定为发送目的地地址，且将包含所述装置识别符的IP分组分发给所述网关装置的步骤；以及
所述网关装置基于从所述服务控制装置接收到的所述IP分组中包含的所述装置识别符，确定分配给所述MTC用户装置的私人IP地址的步骤。
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