CN106031246B

CN106031246B - 用于cgw选择的方法和装置

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Publication number: CN106031246B
Application number: CN201480076041.7A
Authority: CN
Inventors: J·萨克斯; A·科拉南; J·朗内; A·埃里克森伊; F·米利塔诺; N·贝亚尔; V·齐亚齐斯
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2019-07-30
Anticipated expiration: 2034-02-21
Also published as: EP3108699B1; WO2015126294A1; US10104521B2; EP3108699A1; CN106031246A; US20160353228A1

Abstract

本发明涉及选择毛细管网关节点(11)的方法、以及执行该方法的MTC设备和执行该方法的网络节点，机器类型通信(MTC)设备(10)将通过该毛细管网关节点(11)而被连接至无线电接入网的。本发明还涉及执行根据本发明的方法的计算机程序、以及包括其中具体化有计算机程序的计算机可读介质的计算机程序产品。被配置成选择用于将MTC设备(10)连接至无线电接入网的毛细管网络网关节点的网络节点(11)包括处理单元(15)以及包含由处理单元可执行指令的存储器(16)。网络节点从而操作以获取可以将MTC设备连接至无线电接入网的多个毛细管网络网关节点的证书的可用性的指示，并且至少部分基于多个毛细管网络网关节点的证书的可用性来选择多个毛细管网络网关节点中的一个毛细管网络网关节点，MTC设备将经由该一个毛细管网络网关节点而被连接至无线电接入网。

Description

用于CGW选择的方法和装置

技术领域

本发明涉及选择毛细管网关节点的方法、执行该方法的MTC设备以及执行该方法的网络节点，机器类型通信(MTC)设备将通过该毛细网关节点而被连接至无线电接入网。本发明还涉及执行根据本发明的方法的计算机程序、以及包括其中呈现有这些计算机程序的计算机可读介质的计算机程序产品。

背景技术

在过去的几年，已经出现了被称为物联网的蜂窝通信网络结构。通常，这一网络结构包括大量小型自主设备，这些小型自主设备通常或多或少地不频繁地(例如每周一次到每分钟一次)发送和接收仅少量数据，或者针对数据被轮询。这些设备有时被称为机器类型通信(MTC)设备、机器到机器(M2M)设备或只是机器设备(MD)，并且被假定为与人类不相关联，但是是通常与在蜂窝网络内部或外部的应用服务器(其配置和接收来自设备的数据)的不同种类的传感器或致动器。

由于MTC设备的属性及其假定的典型用途，这些设备通常必须是能量高效的，因为外部电源不一定可用并且因为频繁地更换或再充电这些设备的电池实际上或者在经济上不可行。在一些场景中，MTC设备可以甚至不是电池供电的，而是可以替代地依赖于能量采集，即从环境中收集能量，适时地利用可能从太阳光、温度梯度、振动等中提取的(通常非常有限的)能量。

迄今，第三代合作伙伴项目(3GPP)中的MTC相关的工作专注于经由蜂窝网络的无线电接口直接连接至蜂窝网络的MTC设备。然而，有可能更流行的场景是多数MTC设备经由网关连接至蜂窝网络。在这样的场景中，网关在维护局域网的同时朝向蜂窝网络如用户设备(UE)一样工作，通常基于朝向MTC设备的短距离无线电技术。这样的局域网(其在某种程度上扩展蜂窝网络的范围(到其他无线电技术但不一定在无线电覆盖范围方面))被称为毛细管网络，并且将毛细管网络连接至蜂窝网络的网关因此被称为毛细管网络网关(CGW)。因此，毛细管网络包括一个或多个CGW以及多个MTC设备，多个MTC设备经由一个或多个CGW连接至可用蜂窝通信网络的无线电接入网(RAN)。

期望在毛细管网络中常见的无线电技术包括例如IEEE 802.15.4(例如由利用在低功率无线个域网上的IPv6(6LoWPAN)或ZigBee作为更高层)、蓝牙低能量或IEEE 802.11家族的低能量版本(即Wi-Fi)。毛细管网络可以是单跳(即所有MTC设备具有到CGW的直接链路，例如利用CGW作为接入点的Wi-Fi网络；或者是多跳(即一些MTC设备可能必须经由一个或多个其他MTC设备来通信以到达CGW，例如利用CGW作为个域网(PAN)控制器的IEEE802.15.4+ZigBee网络。在多跳情况下，可以使用用于低功耗有损网络(RPL)的路由协议。原则上，在单跳网络中也可以使用RPL，但是在这样的网络中对于路由协议的需求更小。

毛细管网络的领域仍然没有被充分地开发，并且仍然有很多问题要解决。比如，要解决的问题是如何处理朝向蜂窝网络的MTC设备的认证、识别和/或安全通信。

发明内容

本发明的目的是解决或至少缓解现有技术中的这一问题并且提供用于选择用于将诸如MTC设备的无线设备连接至无线电接入网的毛细管网络网关节点的改进的方法和设备。

这一目的在本发明的第一方面通过一种选择用于将MTC设备连接至无线电接入网的毛细管网络网关节点的方法来实现。该方法包括获取可以将MTC设备连接至无线电接入网的多个毛细管网络网关节点的证书的可用性的指示。该方法还包括至少部分基于多个毛细管网络网关节点的证书的可用性来选择多个毛细管网络网关节点中的一个毛细管网络网关节点，MTC设备将经由该毛细管网络网关节点而被连接至无线电接入网。

这一目的在本发明的第二方面通过一种被配置成选择用于将MTC设备连接至无线电接入网的毛细管网络网关节点的网络节点来实现。该网络节点包括处理单元和包含由处理单元可执行的指令的存储器。该网络节点从而可操作以获取可以将MTC设备连接至无线电接入网的多个毛细管网络网关节点的证书的可用性的指示，并且至少部分基于多个毛细管网络网关节点的证书的可用性来选择多个毛细管网络网关节点中的一个毛细管网络网关节点，MTC设备将经由该毛细管网络网关节点而被连接至无线电接入网。

这一目的在本发明的第三方面通过一种被配置成选择用于连接至无线电接入网的毛细管网络网关节点的MTC设备来实现。该MTC设备包括处理单元和包含由处理单元可执行的指令的存储器。该MTC设备从而可操作以获取可以将MTC设备连接至无线电接入网的多个毛细管网络网关节点的证书的可用性的指示，并且至少部分基于多个毛细管网络网关节点的证书的可用性来选择多个毛细管网络网关节点中的一个毛细管网络网关节点，MTC设备将经由该毛细管网络网关节点而被连接至无线电接入网。

还提供了执行根据本发明的方法的计算机程序、以及包括其中呈现有这些计算机程序的计算机可读介质的计算机程序产品。

有利地，通过实现根据本发明的实施例的用于将以下被称为MTC设备无线设备连接至无线电接入网的毛细管网关(CGW)选择过程，提供了用于从多个可用CGW中选择一个CGW的控制机制。特别地，在考虑到例如蜂窝网络中的电信操作者的认证、识别和/或安全要求的情况下来启用CGW的选择。这通过以下方式来进行：基于多个CGW的证书的可用性(诸如可用证书的数目)来确定从多个CGW中选择哪个CGW用于将MCT设备连接至无线电接入网，证书比如以由网络中的认证实体(和所选择的CGW)所持有的共享的秘密(诸如秘密的加密密钥、密码、标识符等)的形式来呈现。

在本发明的实施例中，选择具有最大可用证书数目的CGW，以便使MTC设备使用证书来参与涉及认证、识别和/或机密性的通信。有利地，在转向具有最大数目的证书的CGW时耗尽证书的CGW的风险更小。

在本发明的另一实施例中，确定相应CGW处的可用证书的数目是否等于或超过预先确定的证书门限值。如果是，则可以连接至CGW中证书数目超过门限值的CGW。有利地，提供了极大的灵活性，因为门限可以被设置从而没有选择存在耗尽证书的风险的CGW。比如，可以将证书门限值设置为对应于足以服务两个MTC设备的证书的数目。通过选择这样的门限值，可以通过证书来服务至少两个MTC设备。

CGW选择在另外的实施例中通过另外的准则来补充，这些另外的准则针对要被选择的CGW必须满足(即使其具有大量可用证书)，诸如以下中的一项或多项：信道质量、所要求的传输功率、MTC设备的电池/能量状态、物理位置、到CWG的距离或者各种CGW所使用的毛细管网络技术等。因此，即使CGW可以访问证书，这些证书仍然可能不可用于MTC设备，例如由于CGW对于MTC设备不可达到。

本发明通过在做选择时将证书信息考虑在内来改善毛细管网络中的CGW选择，从而使得网络能够对MTC设备的CGW的选择具有更多控制。另外，支持CGW的选择具有证书的适当可用性避免了MTC设备不能够朝向蜂窝网络中的适当的节点认证或识别其本身的风险和/或MTC设备以参与要求适当的证书的安全通信的风险。

因此，MTC设备、或者网络节点(诸如比如作为Wi-Fi接入点(AP)的CGW本身)、或者任何其他适当的网络节点基于CGW处的证书的可用性而确定多个CGW中的哪个CGW应当被选择。

在本发明的另外的实施例中，网络节点是：长期演进(LTE)网络中的服务网关(SGW)、分组数据网络网关(PGW)或演进的NodeB(eNodeB)；通用移动电信系统UMTS网络中的服务通用分组服务支持节点(SGSN)、网关通用分组服务支持节点(GGSN)、无线电网络控制器(RNC)或NodeB；或者全球移动通信系统(GSM)网络中的SGSN、GGSN、基站控制器(BSC)或基站收发台(BTS)。网络节点还可以是服务能力服务器(SCS)。

在本发明的详细描述中将描述本发明的另外的实施例。

除非本文中另外明确地定义，通常权利要求中使用的所有术语应当根据其在技术领域中的一般含义来解释。除非另外明确地指出，对于“一个/该元件、装置、组件、部件、步骤等”的所有引用应当被开放式地解释为指代该元件、装置、组件、部件、步骤等的至少一个实例。除非明确地指出，本文中公开的任何方法的步骤不一定按照所公开的准确顺序来执行。

附图说明

现在通过参考附图以示例的方式来描述本发明，在附图中：

图1图示了根据本发明的实施例的毛细管网络；

图2A图示了根据本发明的方法的实施例的流程图；

图2B图示了根据本发明的方法的另外的实施例的流程图；

图2C图示根据本发明的方法的又一另外的实施例的流程图；

图3示出了可以在其中实现本发明的示例性无线通信系统的示意性概览；

图4示出了具有所实现的本发明的实施例的图3的示例性无线通信系统的示意性概览；

图5示出了具有所实现的本发明的另一实施例的图3的示例性无线通信系统的示意性概览；

图6A示出了根据本发明的实施例的网络节点；以及

图6B示出了根据本发明的实施例的MTC设备。

具体实施方式

现在将在下文中参考其中示出本发明的某些实施例的附图来更加全面地描述本发明。然而，本发明可以用很多不同的形式来实施，而不应当被理解为限于本文中给出的实施例；相反，这些实施例被以示例的方式被提供从而本公开将透彻和完整，并且向本领域技术人员全面地传达本发明的范围。贯穿本描述，相似的附图标记指代相似的元件。

图1图示根据本发明的实施例的毛细管网络。被称为机器设备(MD)或机器类型通信(MTC)设备的大量无线设备10A、10B、10C经由近距离无线电通信被连接至多个毛细管网络网关(CGW)11A、11B，近距离无线电通信诸如近场通信(NFC)、射频识别(RFID)、无线局域网(WLAN)、蓝牙、或诸如ZigBee或MiWi的使用IEEE 802.15.4标准任何技术。毛细管网络比如可以以工厂设置而被实现，其中MTC设备10A、10B、10C可以总计达几百甚至几千个传感器用于测量工业过程物理属性(诸如温度、压力、能耗等)并且经由LTE网络14中的RAN的eNodeB 13经由Wi-Fi接入点(AP)形式的CGW 11A、11B向应用服务器12报告。

现在，出于认证、识别和/或安全原因，可能需要将3GPP证书传送到MTC设备10A、10B、10C以用于与比如应用服务器12的通信。这些证书可以包括例如序列号、国际移动用户身份(IMSI)、加密密钥、共享秘密等形式的MTC设备身份(ID)数据。在另一示例中，为了能够安全地执行认证或通信，MTC设备10A、10B、10C可能需要能够访问被存储在应用中的订阅令牌，诸如ISIM(因特网协议多媒体服务身份模块)或USIM(通用用户身份模块)或诸如MCIM(机器通信身份模块)的电子可传送用户身份模块，其可以经由CGW 11A、11B从网络14下载。也有可能没有向MTC设备传达证书和/或订阅令牌，但是证书和/或订阅令牌仅被下载到CGW或者被存储在CGW中证书。在这一替代场景中，CGW可以代表MTC设备执行认证过程。

总之，可以设想用于在MTC设备10A、10B、10C以及网络14中的诸如服务器12的任意合适的认证实体之间的通信中提供网络识别、认证和安全的各种证书。另外，可以由应用服务器12根据任意适当的认证过程来认证MTC设备10A、10B、10C，认证过程诸如比如普通自举架构(参见3GPP TS 33.220V12.0.0)。通常而非必须，CGW 11A、11B在蜂窝网络14的操作者的控制之下，即使蜂窝网络操作者不一定拥有CGW。

参考图1，如先前讨论的，本发明的实施例在其中被实现的网络节点可以是CGW11A、11B中的任一项。实际上，将MTC设备10A、10B、10C连接至3GPP网络14的RAN的在CGW11A、11B处的方法由处理单元15来执行，处理单元15以被布置成执行计算机程序17的一个或多个微处理器的形式被呈现，计算机程序17被下载到与微处理器相关联的合适的存储介质16，存储介质16诸如随机存取存储器(RAN)、闪存存储器或硬盘驱动器。因此，如在图1中借助于虚线图示的，处理单元15和存储介质被包括在CGW 11B中。处理单元15被布置成当包括计算机可执行指令的适当的计算机程序17被下载到存储介质16并且被处理单元15执行时来执行根据本发明的实施例的方法。存储介质16也可以是包括计算机程序17的计算机程序产品。替代地，计算机程序17可以借助于合适的计算机程序产品被传送给存储介质16，计算机程序产品诸如数字多功能盘(DVD)或存储条。作为另外的替代，计算机程序17可以通过网络被下载到存储介质16。处理单元15替代地可以用数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)等的形式来被呈现。另外，虽然图1中没有示出，但是MTC设备通常包括对应的处理单元以及包括由处理单元可执行的计算机程序的存储器单元。

有两种潜在的方式将3GPP证书(下面称为“证书”)用于MTC设备认证。CGW 11A、11B中的任一个(或一些其他适当的网络节点)在认证过程中代表MTC设备10A、10B、10C工作，或者CGW 11A、11B向MTC设备分配证书，从而它们可以在认证过程期间使用证书本身。

为此，CGW可以具有这样的证书的集合或池，这些证书动态地用于连接至CGW的不同MTC设备——或者由连接至CGW的不同MTC设备动态使用。因此，CGW中的可用证书的数目可以变化，并且证书的池甚至可以被耗尽。为了更多证书，CGW可能然后必须转向网络中的监督节点证书。

当CGW中的证书的可用性在根据本发明的实施例的CGW选择中被考虑在内时，CGW选择被改善，从而支持网络具有对MTC设备的CGW的选择的更多控制。另外，使用证书的适当可用性来实现CGW的选择避免了MTC设备不能够朝向蜂窝网络中的适当的节点认证或识别其本身的风险和/或MTC设备不能够参与要求适当的证书的安全通信的风险。另外，通过基于证书的可用性仔细地选择CGW，实现了证书在CGW之间的更加均匀的分发，从而潜在地减小了CGW可能为了更多证书而必须转向网络证书的比率。

图2A图示根据本发明的方法的实施例的流程图。进一步参考图1所示的网络元件。因此，假定第一MTC设备10A将连接到网络14的RAN的eNodeB 13(经由可用CGW中的一个可用CGW)。这可以暗示建立到CGW的新的连接或者将所建立的连接从一个CGW切换到另一CGW。在第一步骤S101，可以将MTC设备10A连接至RAN的第一CGW 11A和第二CGW 11B的证书的可用性被获得。因此，要么第一MTC设备10A分别获取第一和第二CGW 11A、11B的证书的数目的指示，要么CGW中的任一者或二者(或者负责这一特定任务的另一网络节点)获取上述指示并且相应地告知第一MTC设备10A。以下是可能的：某个毛细管网络中的所有CGW知道每个单个CGW处的可用证书的数目，并且MTC设备简单地通过从相应CGW或者从代表其它CGW向MTC设备报告的单个CGW接收指示来获取证书的数目的指示。这一单个CGW比如可以是随后将被选择用于将MTC设备连接至RAN的CGW。在这一特定示例性实施例中，第一CGW 11A能够访问比第二CGW 11B更多的证书，假定比如第一CGW 11A能够访问20个证书，而第二CGW 11B能够访问10个证书。因此，在步骤S102，第一MTC设备10A基于两个网关节点处的可用证书的数目经由至少两个网关中的一个网关连接至无线电接入网，其中在这一特定示例性实施例中，具有最大可用证书数目的CGW 11A被选择用于将第一MTC设备10A连接至RAN。

图2B图示根据本发明的方法的另外的实施例的流程图。进一步参考图1所示的网络元件。在本示例性实施例中，如步骤S101中确定的，第一CGW 11A和第二CGW 11B仍然分别具有20和10个证书，但是在CGW被选择用于将MTC设备10A、10B、10C连接至RAN之前还考虑另外的准则。该准则包括例如以下中的任一项或多项：信道质量、所要求的传输功率、MTC设备的电池/能量状态、物理位置、到CWG的距离或者由各种CGW所使用的毛细管网络技术等。因此，假定例如要在第一MTC设备10A与具有最大可用证书数目的第一CGW 11A之间建立的信道的质量差，这表明第一CGW 11A不满足用于通信的预先确定的质量准则，第一MTC设备10A经由在步骤S102a所选择的具有充分良好的估计通信质量的第二CGW 11B连接至RAN，即使第二CGW 11B的证书的数目较低。如所提及的，其他可能必须满足的示例性准则例如是：到CGW的最大距离、MTC设备的最大所要求的传输功率、MTC设备与CGW技术的兼容性、不允许所要求的MTC设备传输功率的增加等。

在另外的实施例中，根据相应CGW处的可用证书的数目按照优先级顺序列出了可用于MTC设备的CGW，其中列表使用将被满足的一个或多个准则来补充。比如，列表还可以包括使用相应CGW的期望通信质量，从而即使在CGW可以访问大量证书的情况下仍然能够避免具有差的期望通信质量的CGW的选择。因此，如果有最大数目可用证书的CGW不满足预定质量准则，则连接至满足准则的下一最高CGW。如果两个或多个CGW具有相同(最大)证书数目，则在转向具有较低证书数目的CGW之前评估该CGW。另一示例是，要结合CGW优先级列表来使用的准则是CGW必须可用于MTC设备，即从MTC设备可到达。在这样的情况下，MTC设备选择列表中的可用/可到达的第一CGW。这一示例替代地例如在CGW优先级列表是由不知道到/从MTC设备可用/可到达的是哪些CGW的实体来创建的情况下可以是有用的。

图2C图示根据本发明的方法的又一个实施例的流程图。进一步参考图1所示的网络元件。在本发明的该又一个实施例中，CGW选择表明对其中在步骤S101获得的可用证书的数目等于或超过预定证书门限值T的CGW的偏好。比如，在步骤S101b证书门限值被设置，从而CGW 11A、11B仅在有证书被留下用于服务多于两个MTC设备10A、10B、10C的情况下被选择。因此，在可能的情况下避免了在MTC设备连接至其的情况下其证书的池被耗尽的CGW，从而给出可能没有其他CGW可到达的其他MTC设备将被服务的机会。因此，在实施例中，将证书门限值有利地设置为对应于足以服务至少两个MTC设备的证书的数目。如在步骤S102b可见的，仅其证书数目等于或超过门限值的CGW被连接到。

另外，如果多于一个CGW的可用证书数目等于或超过证书门限值，则可以有利地选择具有最大证书数目的CGW用于到RAN的连接。与先前讨论的实施例一致，对于要选择的CGW，即使该CGW的证书数目超过证书门限值，该CGW可能必须满足一个或多个附加准则(诸如例如通信质量)。在另外的示例中，假定比如不认为MTC设备与第一CGW之间的信道质量足够好，选择具有更少数目的证书——但是更好信道质量——的第二CGW用于将MTC设备连接到RAN。

如已在上文中所描述的，即使MTC设备10A、10B本身可以负责执行CGW 11A、11B的对CGW 11A、11B的选择以及随后到CGW 11A、11B的连接(例如在与Wi-Fi CGW的关联方面)，可以优选地允许网络14中的适当实体维持对MTC设备的选择的一些水平的控制。该控制可以基于可以间接反映CGW的MTC设备选择的上下文输入参数和/或上下文参数的修改用明确指令、策略/规则的形式来实现。可以用大量不同方式并且从大量不同网络实体来对CGW中的3GPP/USIM证书的可用性的有关信息进行通信。

图3示出了在其中可以实现本发明的示例性无线通信系统200的示意性概览。无线通信系统200是基于LTE的系统。应当指出，术语“LTE”和“基于LTE的”系统在此用于包括当前和未来的基于LTE的系统，诸如例如高级LTE系统。应当理解，虽然图3示出了基于LTE的系统形式的无线通信系统200，然而本文中的示例实施例也可以结合包括对应于图3中的系统的节点和功能的节点和功能的其它无线通信系统(诸如例如GSM或UMTS)来使用。

无线通信系统200包括eNodeB形式的一个或多个基站，这些基站在操作上连接至服务网关(SGW)，进而在操作上连接至移动性管理实体(MME)和分组数据网络网关(PGW)，PGW又在操作上连接至策略和计费规则功能(PCRF)。eNodeB是与移动无线电终端(例如UE或接入点)接口连接的无线电接入节点。系统的eNodeB形成通过空中接口(诸如LTE-Uu)与UE通信的无线电接入网(对于LTE被称为演进的通用陆地无线电接入网(E-UTRAN))。LTE中的核心网被称为演进的分组核心(EPC)，并且EPC连同E-UTRAN被称为演进的分组系统(EPS)。SGW通过S1-U接口路由和转发用户数据分组，同时还在eNodeB间切换期间充当用户平面的移动性锚点并且充当LTE与其他第三代合作伙伴项目(3GPP)技术之间的移动性的锚点(终接S4接口并且在2G/3G系统与PGW之间中继业务)。对于空闲状态UE，SGW终止下行链路数据路径并且在下行链路数据对于UE到达时触发寻呼，并且进一步管理和存储UE上下文，例如IP承载服务的参数、网络内部路由信息。其在合法拦截的情况下还执行用户业务的重复。SGW经由接口S11与MME进行通信并且经由S5接口与PGW通信。另外，SGW可以经由S12接口与UMTS无线电接入网UTRAN以及与GSM EDGE(“用于GSM演进的增强的数据速率”)无线电接入网(GERAN)进行通信。

MME负责包括重传的空闲模式UE跟踪和寻呼过程。MME被包括在承载激活/去激活过程中并且还负责在初始附接时以及在包括核心网节点重定位的LTE内切换时选择用于UE的SGW。MME负责通过与归属用户服务器(HSS)交互来认证用户。非接入层(NAS)信令在MME处终止，并且MME还负责临时身份的生成和经由S1-MME接口到UE的分配。MME检查UE的认证以预占(camp on)服务提供商的公共陆地移动网络(PLMN)并且实施UE漫游约束。MME是网络中用于NAS信令的加密/完整性保护的终止点并且处理安全性密钥管理。MME也支持信令的合法拦截。MME还利用S3接口向LTE与2G/3G接入网与S3接口之间的移动性提供控制平面功能，S3接口从服务通用分组无线电服务(GPRS)支持节点(SGSN)到MME处终止。MME还朝向归属HSS终止用于漫游UE的S6a接口。另外，存在被配置用于MME之间的通信用于MME重新定位和MME到MME信息传送的接口S10。

PGW通过作为UE的业务的离开和进入点来向外部分组数据网络(PDN)提供到UE的连接。UE可以同时与多于一个PGW具有连接以接入多个PDN。PGW执行策略增强、针对每个用户的分组过滤、计费支持、合法拦截和分组筛选。PGW的另一主要角色是用作3GPP与非3GPP技术(诸如WiMAX和3GPP2(CDMA 1X和EvDO))之间的移动性的锚点。PGW与比如因特网的分组数据网络之间的接口被称为SGi。分组数据网络可以是操作者外部公共或私有分组数据网络或者内部操作者分组数据网络，例如用于提供IP多媒体子系统(IMS)服务。

PCRF实时地关于系统的无线电终端而确定策略规则。这例如可以包括到和从系统的核心网和操作支持系统等实时地聚合信息，从而支持规则的创建和/或基于这样的规则等针对系统中当前活动的用户无线电终端自动地做出策略决定。PCRF向PGW提供这样的规则和/或策略等用于通过经由接口Gx将活动PGW用作策略和计费增强功能(PCEF)而被使用。PCRF还经由Rx接口与分组数据网络通信。

图4图示图3的LTE网络，但是具有根据本发明的实施例而被进一步实现的毛细管网络。因此，MTC设备10A、10B、10C至少部分基于在CGW处的可用证书的数目选择(并且随后连接至)CGW 11A、11B中的一个或多个，并且经由E-UTRAN中的eNodeB 13进一步连接至蜂窝EPC网络14(并且可能经由因特网连接至应用服务器12)。

在本发明的实施例中，CGW 11A、11B处的证书的可用性的获得以及基于可用证书做出将MTC设备连接至所选择的CGW的决定(如以上遍及各种实施例描述的)可以在EPC 14中的网络节点处由被称为毛细管网关功能(CNF)的功能网络实体来进行。CNF比如可以在SGW、PGW或另一监督网络节点的网络层级水平实现。CNF意图处理与毛细管网络、特别是CGW有关的各种任务，诸如配置，并且还有可能在一定程度上在业务处理中被涉及到。

CNF因此可以通过向MTC设备10A、10B、10C提交的明确指令(诸如连接至不同于MTC设备当前预占的CGW的另一CGW的指令)关于要连接至的CGW 11A、11B的选择来实行对MTC设备10A、10B、10C的网络控制。

在替代方案中，CGW 11A、11B例如在毛细管网络上交换关于它们的相应证书可用性的信息。在另一变型中，所有CGW 11A、11B向CNF发送它们的相应证书信息，CNF进而向连接至相同的毛细管网络的其他CGW分发该信息。在又一替代方案中，CNF固有地知晓在不同CGW 11A、11B中的可用证书并且将这一信息分发给相同的毛细管网络的CGW。CNF可以访问这一信息，因为比如该CNF可以在使用证书配置CGW 11A、11B时被涉及到并且还可以具有保持对经由CGW通信的MTC设备10A、10B、10C的跟踪的能力，从而保持对当前被使用的证书的跟踪。无论哪种方式，结果是，所有连接至相同的毛细管网络的CGW 11A、11B将知晓在所有其它CGW中的可用证书并且因此任何CGW可以确定MTC设备应当至少部分基于CGW处的可用证书来选择哪个CGW。在确定选择哪个CGW时，CGW还可以将关于MTC设备10A、10B、10C有关的信息和/或相应MTC设备正在运行的特定应用考虑在内。CGW例如可以根据MTC设备的业务的监测或者根据从MTC设备接收的信息来得到这样的信息。

在MTC设备当前连接到的CGW 11A、11B之一向MTC设备发送选择某个替代CGW的指令的情况下，当前CGW可以发送指令，指令例如是RPL消息中的字段的形式，如约束应用协议(CoAP)消息中、开放式移动联盟轻量级M2M(OMA-LWM2M)消息中的链路层消息或者单播IPv6路由器广告中的参数。

能够在专用操作和维护(O&M)网络节点处实现CNF用于MTC设备、CGW和/或毛细管网络的管理(即使MTC设备数据业务通常将不通过O&M网络节点)。

不管CGW、CNF或另一适当的网络节点是否代表MTC设备做出CGW选择决定，网络节点取决于场景可能必须设置有对于给定MTC设备当前可到达的CGW并且可能还设置有其他上下文参数，诸如MTC设备关于不同CGW的信道质量和/或MTC设备正在运行的应用的类型或者该应用的通信要求。

取代向MTC设备10A、10B、10C提交连接至所选择的CGW 11A、11B的明确指令，EPC网络14根据本发明的实施例可以间接地通过策略/规则基于证书来实行其对MTC设备的CGW的选择的控制。这些策略/规则优选地可能经由CNF/PGW(在本特定示例中)由先前提及的O&M实体(图4中未示出)在MTC设备中配置。如果O&M实体或CNF与MTC设备10A、10B、10C不具有直接关系，则可以向CGW 11A、11B中的一个或多个发送配置数据以将其转发给MTC设备。毛细管网络中的所有MTC设备10A、10B、10C可以配置成具有相同的策略/规则，但是单独地适配的策略规则提供更灵活的网络，例如以便在相同的毛细管网络中允许不同类型的MTC设备和/或应用。实现单独的策略/规则适配而没有向毛细管网络中的每个MTC设备发送单独的策略/规则指令的一个方法是在策略/规则的配置期间考虑MTC设备/应用的类型，即使得MTC设备/应用的类型成为上下文参数并且在网络策略配置数据中包括该参数。也就是说，MTC设备/应用的类型变为策略/规则的输入参数，其影响由策略/规则所定义的算法的结果。

图5图示根据本发明的实施例的实现毛细管网络的图4的LTE网络，但是具有大量另外的网络节点，该大量另外的网络节点如在2012年12月的3GPP TS 23.682V11.3.0“第三代合作伙伴项目；技术规范组业务和系统方面；促进与分组数据网络和应用的通信的架构增强(版本11)”中所提议地而被实现，这些通常被实现用于处理蜂窝网络中的MTC设备。在图5的LTE网络中，添加了机器类型通信交互工作功能(MTC-IWF)节点和业务能力服务器(SCS)。先前所讨论的CNF(其在图4中被例示为在PGW水平被实现)在本特定示例性实施例中在SCS水平被实现，该SCS经由SGi接口被连接至PGW，经由Tsp接口被连接至MTC-IWF，并且经由因特网或另一分组数据网络被连接至应用服务器12，即使应用服务器12可以被直接连接至SCS。

图6A示出了根据本发明的实施例的网络节点11。网络节点11包括获取装置301，获取装置301被适配成获取可以将MTC设备连接至无线电接入网的多个毛细管网络网关节点的证书的可用性的指示。另外，网络节点11包括选择装置302，选择装置302被适配成至少部分基于多个毛细管网络网关节点的证书的可用性来选择多个毛细管网络网关节点中MTC设备将经由其被连接至无线电接入网的一个毛细管网络网关节点。获取装置301和/或选择装置302可以包括用于接收和向其它设备提供信息的通信接口。获取装置301还可以包括用于存储所获取的数据的本地存储装置。获取装置301和选择装置302可以(类似于结合图1所给出的描述)用一个或多个微处理器形式呈现的处理器而被实现，一个或多个微处理器被布置成执行被下载到与微处理器相关联的合适的存储介质(诸如RAM、闪存存储器或硬盘驱动器)的计算机程序。获取装置301和选择装置302可以包括一个或多个发送器和/或接收器和/或收发器，包括用于无线电通信的模拟和数字部件以及合适数目的天线。

图6B示出了根据本发明的实施例的MTC设备。MTC设备10包括获取装置401，获取装置401被适配成获取可以将MTC设备连接至无线电接入网的大量毛细管网络网关节点的证书的可用性的指示。另外，MTC设备10包括选择装置402，选择装置402被适配成至少部分基于多个毛细管网络网关节点的证书的可用性来选择多个毛细管网络网关节点中MTC设备将经由其被连接至无线电接入网的一个毛细管网络网关节点。获取装置401和/或选择装置402可以包括用于接收和向其它设备提供信息的通信接口。获取装置401还可以包括用于存储所获取的数据的本地存储装置。获取装置401和选择装置402可以(类似于结合图1给出的描述)用以一个或多个微处理器形式呈现的处理器而被实现，一个或多个微处理器被布置成执行被下载到与微处理器相关联的合适的存储介质(诸如RAM、闪存存储器或硬盘驱动器)的计算机程序。获取装置401和选择装置402可以包括一个或多个发送器和/或接收器和/或收发器，包括用于无线电通信的模拟和数字部件以及合适数目的天线。

已经主要参考若干实施例描述了本发明。然而，如本领域技术人员很容易理解的，除了上文所公开的实施例之外的其他实施例在如所附专利权利要求定义的本发明的范围内是同样有可能的。

Claims

1.一种选择用于将机器类型通信MTC设备连接至无线电接入网的毛细管网络网关节点的方法，包括：

获取(S101)可将所述MTC设备连接至所述无线电接入网的多个毛细管网络网关节点的证书的可用性的指示；

将所述多个毛细管网络网关节点中的每个毛细管网络网关节点处可用的证书的数目与证书门限值相比较(S101b)；以及

至少部分基于所述多个毛细管网络网关节点的证书的所述可用性并且针对毛细管网络网关节点的证书的数目等于或超过所述证书门限值，来选择(S102)所述多个毛细管网络网关节点中的一个毛细管网络网关节点，所述MTC设备将经由所述一个毛细管网络网关节点而被连接至所述无线电接入网。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述证书门限值被设置成对应于足以服务两个MTC设备的证书的数目。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述选择的步骤包括：

选择所述多个毛细管网络网关节点中具有最大可用证书数目的所述一个毛细管网络网关节点。

4.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述选择的步骤包括：

在附加准则被满足的情况下，选择(S102a)所述多个毛细管网络网关节点中的所述一个毛细管网络网关节点。

5.根据权利要求4所述的方法，其中如果对于所述多个毛细管网络网关节点中的所述一个毛细管网络网关节点而言所述附加准则未被满足，则所述多个毛细管网络网关节点中具有最大可用证书数目并且满足所述附加准则的另一毛细管网络网关节点被选择。

6.根据权利要求4所述的方法，所述附加准则包括以下一项或多项：所述MTC设备与相应毛细管网络网关节点之间的信道质量，所述MTC设备在向相应毛细管网络网关节点传输时所要求的传输功率，所述MTC设备的电池/能量状态，所述MTC设备的物理位置，从所述MTC设备到相应毛细管网络网关节点的距离、所述MTC设备到达相应毛细管网络网关节点的能力，以及相应毛细管网络网关节点所使用的毛细管网络技术。

7.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述获取证书的可用性的指示的步骤包括：

在所述MTC设备处从所述多个毛细管网络网关节点中的一个或多个毛细管网络网关节点接收证书的可用性的所述指示。

8.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述获取证书的可用性的指示的步骤包括：

在所述多个毛细管网络网关节点中的至少一个毛细管网络网关节点处接收证书的可用性的所述指示。

9.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述获取证书的可用性的指示的步骤包括：

在网络节点处接收证书的可用性的所述指示，所述网络节点选自长期演进LTE网络中的服务网关SGW、分组数据网络网关PGW和演进型NodeB eNodeB中的任一项，选自通用移动电信系统UMTS网络中的服务通用分组无线电服务支持节点SGSN、网关通用分组无线电服务支持节点GGSN、无线电网络控制器RNC和NodeB中的任一项，选自服务能力服务器SCS以及操作和维护节点、全球移动通信系统GSM网络中的服务通用分组无线电服务支持节点SGSN、网关通用分组无线电服务支持节点GGSN、基站控制器BSC和基站收发台BTS中的任一项。

10.一种网络节点(11A，11B)，被配置成选择用于将机器类型通信MTC设备(10A，10B，10C)连接至无线电接入网的毛细管网络网关节点，所述网络节点(11A，11B)包括处理单元(15)和存储器(16)，所述存储器包含由所述处理单元可执行的指令，由此所述网络节点操作以：

获取可将所述MTC设备连接至所述无线电接入网的多个毛细管网络网关节点(11A，11B)的证书的可用性的指示；

将所述多个毛细管网络网关节点(11A，11B)中的每个毛细管网络网关节点处可用的证书的数目与证书门限值相比较；以及

至少部分基于所述多个毛细管网络网关节点的证书的所述可用性并且针对毛细管网络网关节点的证书的数目等于或超过所述证书门限值，来选择所述多个毛细管网络网关节点中的一个毛细管网络网关节点，所述MTC设备将经由所述一个毛细管网络网关节点而被连接至所述无线电接入网。

11.根据权利要求10所述的网络节点(11A，11B)，其中所述证书门限值被设置成对应于足以服务两个MTC设备(10A，10B，10C)的证书的数目。

12.根据权利要求10-11中任一项所述的网络节点(11A，11B)，还操作以：

选择所述多个毛细管网络网关节点(11A，11B)中具有最大可用证书数目的所述一个毛细管网络网关节点。

13.根据权利要求10-11中任一项所述的网络节点(11A，11B)，还操作以：

在附加准则被满足的情况下，选择所述多个毛细管网络网关节点(11A，11B)中的所述一个毛细管网络网关节点。

14.根据权利要求13所述的网络节点(11A，11B)，还操作以：如果对于所述多个毛细管网络网关节点(11A，11B)中的所述一个毛细管网络网关节点而言所述附加准则未被满足，则将所述MTC设备(10A，10B，10C)连接至所述多个毛细管网络网关节点中具有最大可用证书数目并且满足所述附加准则的另一毛细管网络网关节点。

15.根据权利要求10-11中任一项所述的网络节点(11A，11B)，所述网络节点选自长期演进LTE网络中的服务网关SGW、分组数据网络网关PGW和演进型NodeB eNodeB中的任一项，选自通用移动电信系统UMTS网络中的服务通用分组无线电服务支持节点SGSN、网关通用分组无线电服务支持节点GGSN、无线电网络控制器RNC和NodeB中的任一项；选自服务能力服务器SCS以及操作和维护节点、全球移动通信系统GSM网络中的服务通用分组无线电服务支持节点SGSN、网关通用分组无线电服务支持节点GGSN、基站控制器BSC和基站收发台BTS中的任一项。

16.根据权利要求10-11中任一项所述的网络节点(11A，11B)，包括所述多个毛细管网络网关节点中的任何一个或多个毛细管网络网关节点。

17.根据权利要求16所述的网络节点(11A，11B)，所述毛细管网络网关节点是从包括以下各项的群组中选择的任一项：移动电话、个人数字助理PDA、智能电话、平板计算机、膝上型计算机、媒体播放器、蓝牙接入点、基于IEEE 802.15.4的接入点AP、Wi-Fi AP、以及任何其它短距离无线电通信技术AP。

18.一种机器类型通信MTC设备(10A，10B，10C)，被配置成选择用于连接至无线电接入网的毛细管网络网关节点，所述MTC设备(10A，10B，10C)包括处理单元和存储器，所述存储器包含由所述处理单元可执行的指令，由此所述MTC设备操作以：

19.一种计算机可读存储介质，其上存储有包括计算机可执行指令的计算机程序(17)，所述计算机可执行指令当在设备(11A，11B)中所包括的处理单元(15)上被执行时，使得所述设备执行权利要求1-9中任一项中所记载的步骤。