CN107113529A

CN107113529A - 数字通信网络中的开放服务的识别与发现

Info

Publication number: CN107113529A
Application number: CN201580061423.7A
Authority: CN
Inventors: 芮杰希·巴瑞杰
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2014-09-24
Filing date: 2015-09-24
Publication date: 2017-08-29
Also published as: EP3198895A1; WO2016045602A1; US20170251329A1; EP3198895A4

Abstract

在机器对机器(M2M)通信系统中，服务开放功能向应用服务器和网络中的实体提供接口，以便从网络至应用服务器的资源信息可用，以促进在应用服务器上执行的应用和在网络中操作的通信设备之间的M2M通信。

Description

数字通信网络中的开放服务的识别与发现

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2014年9月24日提交的美国临时专利申请第62/054,943号的权益。前述专利申请的全部内容通过引用并入作为本申请的公开内容的一部分。

背景

本文件涉及到机器对机器(M2M)通信。

M2M通信总体上指两个不同设备之间的通信，该通信不是由用户显式地(explicitly)触发。设备可以使用有线或无线连接来执行M2M通信。通信通常由驻留在机器之一上的应用发起，以收集或发送信息到另一台机器上的对应应用。

概述

本文件除了其他之外描述了用于实现在以各种方式(诸如频带和通信协议)彼此不同的通信网络上的机器对机器应用的部署的技术。

在一个方面中，公开了用于促进机器对机器(M2M)通信的方法、系统和装置。该方法包括：在通信网络中提供服务能力开放功能(service capability exposure function)(SCEF)，用于存储和提供服务能力信息；配置SCEF的第一编程器接口，通过该接口，SCEF与通信网络中的网络实体交换消息并接收关于在通信网络中可用的资源的信息；配置到SCEF的第二编程器接口，通过该接口，SCEF与应用交换消息，以向应用提供关于资源的信息并且接收来自应用的资源请求；以及促进在通信网络中操作的通信设备和托管该应用的应用服务器之间的M2M通信服务。

在附图、说明书和权利要求中阐述了这些和其它方面及其实现和变体。

附图简述

图1描绘了示例无线网络架构。

图2是在无线网络中可操作的无线电设备的框图。

图3示出了示例网络架构的框图。

图4示出了服务能力开放框架的示例的框图。

图5示出了促进M2M通信的方法的示例。

图6示出了用于促进M2M通信的装置的示例框图。

图7示出了促进M2M通信的方法的另一示例。

在各个附图中的相似的参考符号指示相似的元素。

详细描述

在机器对机器(M2M)通信中，在其之间发生通信的两个端点通常在不同的网络中。例如，一个设备可以在例如3GPP或长期演进(LTE)网络的蜂窝网络中或在诸如802.11的无线局域网(WLAN)中，而另一个设备可以在因特网云中。在典型的应用场景中，一个端点可以是可以在延长的时间段内离线的传感器或公用设施箱(utility box)，而另一端点可以是可以部署在被管理网络中的应用服务器，诸如公用计费服务器或M2M服务器。

当M2M设备长期休眠并间歇唤醒时，这些设备可以在与M2M设备上次唤醒时在资源方面看起来不同的网络上运行和通信。资源可以包括物理层带宽、应用级支持、功率控制等。

例如写入(例如，软件编码)、开发、部署和操作M2M服务的努力的M2M服务的成功不应该依赖于M2M通信中的这种操作变化性。在运行时间处可用资源的变化对于M2M通信可能甚至更关键，尤其因为M2M设备对于改变其设置或下载新应用(apps)到用户设备以跟上操作条件的变化可能不能经由用户接口来访问的。

本文件中描述的技术可用于克服这些问题和其他问题。作为示例，讨论了一个M2M和3GPP网络设置中的实施例。所公开的技术在一个方面使得服务信息对于使用标准化应用程序编程接口(API)并建立框架的设备是可用的，通过该框架将服务信息向M2M设备开放，而M2M设备不必花费宝贵的唤醒时间来搜索用于网络中的服务。在一个有利的方面，在一些实施例中，框架与归属用户服务器(HSS)进行通信，归属用户服务器(HSS)包含用户相关信息和订阅者相关信息、关于管理设备移动性、用户认证等的信息。

本文件公开了用于服务能力开放(AESE)架构的架构增强中的服务能力开放框架，以提供用于识别和定义在向诸如应用服务器的外部实体开放的特定网络(例如，3GPP系统)中操作的设备的服务能力的能力，以及对于外部实体的具有发现这样一组开放服务的能力。

AESE服务能力开放架构支持3GPP(第三代合作伙伴计划)系统能力经由一个或多个标准化API向外部应用/SCS实体的开放。服务能力开放架构包括由其他组织(如开放移动联盟，OMA、全球移动协会系统、GSMA等等)开发的API以及由例如3GPP指定的网络接口和网络实体。

服务能力开放架构允许3GPP移动网络运营商(MNO)向应用/SCS(服务能力服务器)实体公开一组服务能力。此外，MNO可以根据其网络能力和/或基于商业关系来开放不同组的服务能力。因此，应用/SCS实体在通过当使用API访问服务的同时确定由不同的底层3GPP网络开放的服务能力将是有利的。换句话说，应用/SCS实体应该能够访问来自不同的底层3GPP网络的服务，这些3GPP网络可能已经经由AESE(用于服务开放的架构元素)指定的服务能力开放功能开放了不同组的服务能力。

映射到SCS的一个M2M架构中的基础设施节点(IN)可以与多个ASN/MN(设备/网关)进行通信。这种ASN/MN可以经由不同的底层网络到达。一些这种底层网络可以是3GPP MNO。经由其可以到达ASN/MN的底层网络由于这种设备/网关的移动性而改变。这在M2M应用中尤其有用，其中设备可能会在已经过去的大量时间(几天或几个月)内休眠和唤醒，并可能在完全不同的位置中唤醒。因此，在发起与具有3GPP能力的设备/网关(ASN/MN)进行通信之前，SCS(IN)应该能够确定由底层3GPP网络开放的一组服务能力。

出于这种考虑，对于为AESE(3GPP的TR23.708)定义的服务能力开放架构，3GPPMNO应该可以向服务能力开放功能识别和定义已经开放的一组服务能力开放功能，例如，使得可用于被其他实体发现和使用，并且应用实体能够从服务能力开放功能中发现一组这种开放服务能力，由此发现在经由这种3GPP MNO访问服务的同时能够使用的一组相关联的API。

在一些实施例中，可以在网络中提供服务能力开放功能(SCEF)。SCEF可以具有用于识别和定义向外部实体开放的3GPP系统服务能力的能力以及对于外部实体的发现这样一组开放服务能力的能力。

图3是示出用于应用API-GWF(网关功能)602的设备触发的架构600的示例的框图。在图3中，本地公用陆地移动网络(HPLMN)610和拜访公用陆地移动网络(VPLMN)612被示出为操作、托管M2M设备并与外部域606(例如，万维网或因特网或另一运营商管理的网络，如WiMax或蜂窝网络)连接。

在一些实施例中，API-GWF可以托管所有服务能力开放框架(SCEF)功能，诸如向API提供对由3GPP MNO提供的能力的安全的、认证的和授权的访问。它还可以提供诸如验证哪个SCS被授权以触发3GPP设备/网关以及对这种服务进行计费的功能。

另外，3GPP MNO还能够对API-GWF识别和定义SCS从底层3GPP MNO可以访问的一组服务能力。也可以对API-GWF识别与这样一组开放服务能力相关联的属性/参数。TR22.853(关于服务开放和启用支持(SEES)的研究)识别了3GPP MNO可以向应用/SCS实体开放的潜在一组服务功能。

在一些实施例中，3GPP网络中的HSS(归属用户服务器)可以操作来提供这种功能。在一些实施例中，可以在HSS和API-GWF之间提供Txx接口608。

3GPP系统具有独特的核心资产，表示为3GPP服务能力，诸如可能对应用提供商有价值的通信、环境(Context)、订阅和控制。通信是指如语音呼叫、简单消息服务(SMS)、多媒体消息服务(MMS)的功能。订阅包括订阅标识、特征集、首选项等。环境覆盖实时用户信息，诸如位置、存在、配置文件、设备能力和数据连接类型。控制处理诸如服务质量、策略和安全性的功能。

3GPP移动网络运营商(MNO)可以通过向使用基于网络(web)的应用程序编程接口(API)的外部应用提供商、企业和合作伙伴开放这些3GPP服务能力来提供附加服务。此外，3GPP MNO可以将其他内部或外部服务与其网络能力组合，以向其合作伙伴提供更丰富的复合API服务。这将移动网络智能带给应用，允许在MNO和企业/商业解决方案和基于网络的服务或内容的广泛的外部提供商之间创建新的、赚钱的商业关系。

这种3GPP服务能力现在已经在某种程度上例如经由OMAAPI提供给外部应用提供商。在一个有利的方面中，本文件中公开的技术可以用于通过服务能力开放框架使得3GPP能力可用，该框架一方面包括服务能力的识别和定义，以及另一方面包括开放的能力的开放和发现。API和3GPP系统功能可以共同作用以开放3GPP服务能力。

示例功能

服务兼容性开放框架可以提供用于识别和定义向外部实体(例如，位于外部域606中的应用服务器)开放的3GPP系统服务能力的能力以及对于外部实体的发现这样一组开放服务能力的能力。

在一些实施例中，服务能力开放框架可以提供对3GPP系统服务能力的授权和安全访问以及开放服务在运营商控制下的执行。

在一些实施例中，服务能力开放框架对于开放新服务是可扩展的。

AESE架构

通过网络的服务开放创建了能力的“工具箱”，其利用适当的授权可以用于例如检索信息、请求特定服务、接收通知、请求特定参数的设置等。

图4示出了用于SCEF 704模块的接口的示例700。

SCEF 704提供了一种安全地开放由3GPP网络接口提供的服务和能力的方式。在一些实施例中，SCEF 704提供了也已经开放的、用于3GPP服务能力的识别、定义和发现的方式。SCEF 704通过由OMA、GSMA和可能的其他标准化机构定义的同机种网络应用程序编程接口(例如，网络API)提供对网络能力的访问。SCEF 704从底层3GPP网络接口和协议中提取服务。

通常，由网络实体702开放的3GPP接口使用由3GPP为这些接口定义的协议，并且不限于单个协议。

SCEF的个体实例可以根据哪些服务能力被开放以及哪些API特征被支持而有所不同。

SCEF的功能可包括以下项中的一个或多个：

-认证和授权-仅向授权和认证的设备提供服务信息。

-API消费者的识别-识别通过API发出请求的请求者。

-配置文件管理，ACL(访问控制列表)管理。

-开放服务能力的识别：

-向SCEF开放的3GPP服务能力的识别，

-与这些开放服务能力相关联的参数/属性的定义。

-开放服务能力的发现。

-应用能够发现由底层3GPP网络开放的服务能力的能力，

-应用能够发现与这种开放服务能力相关联的参数/属性(如果有的话)的能力。

-策略强制执行：SCEF可以实现若干策略，例如由网络运营商控制的策略。策略的示例包括：

基础设施策略：保护平台和网络的策略。其示例可以确保如此在网络中的服务节点可能不会过载。

商业策略：与开放的具体功能相关的策略。一个示例可以是强制执行运营商商业策略，该商业策略是关于对特定订阅者是否允许号码可携带性、是否允许服务路由、是否在向应用服务器开放服务之前获得订阅者同意等。

-应用层策略：主要侧重于由应用提供的消息有效载荷或吞吐量的策略。示例可以是在服务层协议的基础上限制应用消耗或生成的流量。

在一些实施例中，SCEF包括由OMA/GSMA为诸如SMS、MMS、位置、支付等各种服务定义的网络API。

解决方案2

该解决方案提案通过引入API网关功能(API-GWF)来修改用于设备触发的Rel-12MTC架构，其提供了标准化服务能力开放框架的横向功能。

API-GWF承载所有的服务能力开放框架功能，如向API提供对由3GPP系统提供的能力的安全、认证和授权的访问，以及像这样提供的能力的识别、定义和发现的功能。在一些实施例中，SCEF 704还可以提供用于对API使用进行计费的信息。

对于所示的MTC-IWF，它意味着：不需要执行计费或验证哪个SCS被允许触发设备，这是由于API-GWF提供了该横向API框架功能。Rel-12MTC-IWF从而被分解成具体的设备触发能力功能(由MTC-IWF提供)和一般服务能力开放框架功能(由API-GWF提供)。

图5示出了用于促进通信网络中的M2M通信的方法300的示例流程图。该方法可以由在运营商的被管理的通信网络中操作的SCEF 704来实现。

在302处，方法300包括在通信网络中提供服务能力开放功能(SCEF)，用于存储和提供服务能力信息。可以提供或部署SCEF，但是运营商管理其中SCEF操作的PLMN。该模块可以并入到现有的网络侧服务器平台或设备中，或者可以被部署为单独的硬件平台。

在304处，方法300包括配置SCEF的第一编程器接口，通过该接口，SCEF与通信网络中的网络实体交换消息，并且接收关于通信网络中可用资源的信息。可以通过将SCEF模块704与运营商网络中的HSS通信地耦合来执行第一API的配置。

在306处，方法300包括配置到SCEF的第二编程器接口，通过该接口，SCEF与应用交换消息以向应用提供有关资源的信息并接收来自应用的资源请求。如参考图3所描绘和讨论的，第一编程器接口(例如，Txx)和第二编程器接口可以在两个不同的通信网络(例如，有线以太网、3GPP无线网络等)中操作。

在308处，方法300包括促进在通信网络中操作的通信设备和托管应用的应用服务器之间的M2M通信服务。

在一些实施例中，关于通信网络中可用的资源的信息对于不同的应用是不同的。例如，网络运营商可以实现某些服务规则，并将诸如带宽的系统资源分配给不同平台(例如，Android或iOS)或不同物理层(例如，3G或LTE)。

在一些实施例中，SCEF可以将网络中可用的新资源标识给应用服务器，而不需要应用服务器具体要求它。例如，SCEF可以在网络中向应用服务器宣布未请求的速率整形或计费记录功能。

图6示出了用于促进M2M通信的示例装置400。模块402用于在通信网络中提供服务能力开放功能(SCEF)，以用于存储和提供服务能力信息。模块404用于配置SCEF的第一编程器接口，通过该接口，SCEF与通信网络中的网络实体交换消息，并且接收关于通信网络中可用的资源的信息。模块406用于配置到SCEF的第二编程器接口，通过该接口，SCEF与应用交换消息以向应用提供有关资源的信息并接收来自应用的资源请求。模块408用于促进在通信网络中操作的通信设备和托管应用的应用服务器之间的M2M通信服务。

在一些实施例中，通信装置包括存储器、处理器和网络接口，其中，处理器从存储器读取指令，并且实现用于促进机器对机器(M2M)通信的方法500。

参考图7，方法500包括(502)经由网络接口与在广域无线通信网络中操作的网络实体交换消息，(504)从网络实体接收指示广域无线通信网络中可用的资源的信息，(506)从M2M应用服务器经由网络接口接收资源查询，该资源查询请求关于广域无线通信网络中的资源可用性的信息，用于向在广域通信网络中操作的通信设备提供M2M服务，以及(508)通过向应用服务器提供资源信息来促进通信设备和应用服务器之间的M2M通信服务的建立。

在一些实施例中，方法502可以由SCEF模块704来实现。本领域技术人员将认识到，所公开的技术促进在SCEF处的M2M网络中的开放服务，以使M2M设备能够在网络中查询和接收服务信息，而不必进行大量的服务发现程序。

本文件中描述的公开的和其他实施例以及功能操作和模块可在以下项中实现：数字电路中；或计算机软件、固件或硬件中，其包含本文件所公开的结构和它们的结构上的等价物；或在它们中的一个或多个的组合中。所公开的和其他实施例可被实现为一个或多个计算机程序产品，即在计算机可读介质上编码的计算机程序指令的一个或多个模块，其用于由数据处理装置执行或用于控制数据处理装置的操作。计算机可读介质可以是机器可读存储设备、机器可读存储衬底、存储器设备、影响机器可读传播信号的物质的组合或它们中一个或多个的组合。术语“数据处理装置”包含用于处理数据的所有装置、设备和机器，以示例的方式包含可编程处理器、计算机、或多个处理器或计算机。除了硬件之外，该装置可以包括为所讨论的计算机程序创建执行环境的代码，例如，构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统或者它们中的一个或更多个的组合的代码。传播的信号是人为生成的信号，例如，机器生成的电、光或电磁信号，其被生成以编码用于传输到合适的接收机装置的信息。

计算机程序(又称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)能够以任何形式的编程语言编写，编程语言包含编译或解释语言，且其能够以任何形式被部署，包含部署为独立程序或为模块、组件、子例程或适合在计算环境中使用的其他单元。计算机程序不必对应文件系统中的文件。可在文件的一部分中存储的程序在专用于所讨论的程序的单一文件中或多个协调文件(例如，存储一个或多个模块、子程序或代码的一部分的文件)中保存其他程序或数据(例如，存储于标记语言文件中的一个或多个脚本)。计算机程序可被部署为在一个计算机上或在位于一个地点或分布于多个地点且由通信网络相互连接的多个计算机上执行。

本文件中所描述的过程和逻辑流程可由一个或多个可编程处理器实施，可编程处理器执行一个或多个计算机程序以通过在输入数据上操作和生成输出来实施功能。过程和逻辑流程也可由专用逻辑电路实施，且装置也可被实现为专用逻辑电路，专用逻辑电路例如是FPGA(现场可编程门阵列)和ASIC(专用集成电路)。

适合于执行计算机程序的处理器以示例的方式包括通用和专用微处理器以及任何类型的数字计算机的任何一个或更多个处理器。通常，处理器将接收来自只读存储器或随机存取存储器或以上两者的指令和数据。计算机的关键元素是用于执行指令的处理器和用于存储指令和数据的一个或更多个存储器设备。通常，计算机也将包括或被可操作地耦合以从用于存储数据的一个或更多个大容量存储设备接收数据或将数据发送给用于存储数据的一个或更多个大容量存储设备，大容量存储设备例如为磁盘、磁光盘或光盘。然而，计算机不需要这种设备。适用于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器设备，其以示例的方式包括：半导体存储器设备，例如，EPROM、EEPROM和闪存设备；磁盘，例如，内部硬盘或可移动盘；磁光盘；以及CD ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可由专用逻辑电路补充或合并到专用逻辑电路中。

虽然本文件包含很多具体细节，但这些不应该理解为是对要求保护的本发明的范围或可要求保护的内容的限制，而应该理解为是对特定于具体实施例的特征的描述。在分开的实施例的背景下，本文件中所描述的某些特征也可在单个实施例中来结合实施。相反地，也可以在分开的多个实施例或在任何合适的子组合中实现在单个实施例的环境中描述的各种特征。而且，尽管特征在上文中被描述为在特定组合中作用并甚至起初如此要求，但是来自所要求的组合的一个或多个特征可在一些情况下从组合脱离开，且所要求的组合可针对子组合或子组合的变体。相似地，尽管附图中以特定顺序描绘了操作，但是这不应该被理解成为了获得满意的结果，要求以所示特定顺序或以连续顺序进行这种操作或者进行所有所示操作。

仅公开了几个示例和实现。可以基于所公开的内容对所描述的示例和实现以及其他实现进行变化、修改和增强。

Claims

1.一种用于促进机器对机器(M2M)通信的方法，所述方法包括：

在通信网络中提供服务能力开放功能(SCEF)，以用于存储和提供用于所述通信网络中其他设备的服务能力信息；

配置所述SCEF的第一编程器接口，通过所述第一编程器接口，所述SCEF与所述通信网络中的网络实体交换消息，并且接收关于所述通信网络中可用的资源的信息；

配置到所述SCEF的第二编程器接口，通过所述第二编程器接口，所述SCEF与应用交换消息，以向所述应用提供有关所述资源的信息并接收来自所述应用的资源请求；并从而

促进在所述通信网络中操作的通信设备和托管所述应用的应用服务器之间的M2M通信服务。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一编程器接口和所述第二编程器接口在两个不同的网络上操作。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，关于所述通信网络中可用的资源的信息对于不同的应用是不同的。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，关于所述通信网络中可用的资源的信息由所述通信网络中的业务规则控制。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，提供给所述应用的有关所述资源的所述信息识别所述应用没有查询的资源。

6.一种装置，包括：

存储器；

处理器；以及

网络接口；

其中，所述处理器从所述存储器读取指令并且实现用于促进机器对机器(M2M)通信的方法，包括：

经由所述网络接口与在广域无线通信网络中操作的网络实体交换消息；

从所述网络实体接收指示在所述广域无线通信网络中可用的资源的信息；

经由所述网络接口从M2M应用服务器接收资源查询，所述资源查询请求关于所述广域无线通信网络中的资源可用性的信息，以用于向在所述广域通信网络中操作的通信设备提供M2M服务；以及

通过向所述应用服务器提供资源信息来促进在所述通信设备和所述应用服务器之间的M2M通信服务的建立。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述第一编程器接口和所述第二编程器接口在两个不同的网络上操作。

8.根据权利要求6所述的装置，其中，关于所述通信网络中可用的资源的信息对于不同的应用是不同的。

9.根据权利要求6所述的装置，其中，关于所述通信网络中可用的资源的信息由所述通信网络中的业务规则控制。

10.根据权利要求6所述的装置，其中，提供给所述应用的关于所述资源的所述信息识别所述应用没有查询的资源。

11.一种促进建立机器对机器(M2M)通信的方法，包括：

经由第一网络接口与在广域无线通信网络中操作的网络实体交换消息；

经由第二网络接口从应用服务器接收资源查询；以及

促进在所述网络实体和所述应用服务器之间的M2M通信服务的建立。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括认证和授权所述网络实体。

13.根据权利要求11所述的方法，还包括生成用于所述网络实体的计费信息。

14.根据权利要求11所述的方法，还包括向所述应用服务器开放所述广域无线通信网络中的服务。

15.一种计算机程序产品，其包括具有在其上存储有代码的计算机可读介质，所述代码在由处理器执行时使所述处理器实现根据权利要求1至5和11至14中任一项所述的方法。