CN107925631A - 基于服务开放功能实施非ip数据监管的方法 - Google Patents

基于服务开放功能实施非ip数据监管的方法 Download PDF

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伊斯克伦·艾尼
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Abstract

本发明描述了用于基于SCEF的非IP数据传输路径的策略和其他QoS参数进行配置的解决方案。提出了UL和DL中的策略实施，以避免过多的发往/来自IoT或M2M设备的数据传输。

Description

基于服务开放功能实施非IP数据监管的方法
技术领域
本发明涉及用于基于服务开放功能实施非IP数据监管的方法。
背景技术
在本发明中使用以下缩写和术语(在不同的情况下)：
【表1】
在本发明中使用以下术语。
术语“服务节点”或“MME/SGSN”或“MSC/SGSN/MME”或C-SGN(CIoT服务网关节点)通常由本发明的各种实施例用来描述诸如MSC、SGSN、MME、C-SGN、或移动网络中终止核心网与终端之间的控制面信令(称为NAS信令)的其他可能的控制面功能实体。服务节点(MME/SGSN)也可以是负责移动性和会话管理的、下一代网络的功能实体。
术语HSS/HLR表示存储有UE的订阅数据的存储库，并且可以是HSS或HLR或组合实体。
术语“终端”、“设备”、“用户终端”、“UE”(用户设备)或“MT”(移动终端)以可互换的方式使用，其中所有术语类似地表示用于与网络、移动网络或无线接入网络之间发送/接收数据和信令的设备。
近年来，由于物联网(IoT)和机器对机器(M2M)技术的渗透，像第三代合作伙伴计划(3GPP)这样的标准机构自版本10以来开始致力于称为机器类型通信(MTC)的改进。为了进一步降低终端设备的价格和服务于这些设备的运营商网络的价格，3GPP开展了名为“蜂窝式物联网(Cellular IoT，CIoT)”的工作。这项工作研究和评估了架构增强功能，以支持超低复杂度、功耗受限和低数据速率的物联网设备。该研究的文档记录在文档3GPPTR23.720中。结论是：1)指定强制性控制面(CP)解决方案，记录在TR中的第2节中；以及2)指定可选的用户面(UP)解决方案，记录在TR中的第18节中。因此，CP解决方案也被称为“解决方案2”，UP解决方案被称为“解决方案18”。
针对CIoT而优化的EPS支持与正常UE相比不同的业务模式，并且与现有EPS相比可以仅支持子集和必要的功能。可以通过在单个逻辑实体C-SGN(CIoT服务网关节点)中实现功能子集来启用针对CIoT优化的EPS。如用于相应实体MME、S-GW和P-GW的其他条款中所描述的那样执行移动性和附着过程。图1显示了示例的单节点非漫游CIoT体系结构。参考点(接口)的详细描述可以在规范3GPP TS23.401和3GPP TS23.682中找到。
CP或UP解决方案之间的选择发生在附着过程期间或TAU过程期间。UE指示“首选网络行为”，包括以下内容：
-是否支持控制面CIoT EPS优化；
-是否支持用户面CIoT EPS优化；
-是否首选控制面CIoT EPS优化或是否首选用户面CIoT EPS优化；
-是否支持S1-U数据传输；
-是否请求无组合附着的SMS传输；
-是否支持无PDN连接的附着。
服务节点在附着或TAU接受消息中发送“支持的网络行为”信息。
在CIoT EPS优化中，UE可以支持“无PDN连接的附着”，这意味着在附着过程期间不建立PDN连接，因此不建立EPS承载。UE可以在稍后的时间点使用NAS(E)SM信令来请求PDN连接(IP或非IP)。
如果服务节点配置要使用的CP CIoT EPS优化，则在UE与服务节点之间以NAS PDU传送数据，所述NAS PDU包括它们相关的PDN连接的EPS承载标识符。支持IP和非IP数据类型两者。这通过使用RRC和S1-AP协议的NAS传输能力、以及MME和S-GW之间以及S-GW和P-GW之间的GTP-u隧道的数据传输来实现，或者，如果经由具有SCEF的MME提供非IP连接，则如TS23.682[74]所示进行数据传输。
图2示出了用于控制面CIoT EPS优化(即CP解决方案)的移动设备发起(MO)的数据传输的信令流程。该图依据TS23.401。当使用CP解决方案进行用户数据传输时，MME(用于上行链路UL)和UE(用于下行链路DL)使用NAS PDU中包含的EPS承载标识符(EBI)来标识关联的EPS承载。
如果MME希望使用CP解决方案进行移动设备终止(MT)服务，则TS23.401中的示例过程如图3所示。
CIoT EPS优化也可以应用于LTE(EUTRAN)系统。具体而言，主要意图是覆盖具有低成本特性的宽带(WB)EUTRN UE(例如，cat-M)。但是，如果能够使用NB-IoT的WB EUTRAN UE使用NB-IoT解决方案(CP或UP解决方案)，则在改变RAT时可能有一些限制。例如，如果UE已经激活非IP连接，则UE可以不重选2G/3G接入并继续使用非IP连接。
经由SCEF的非IP数据传递(NIDD)将在3GPP TS23.682中被记录，因为当前3GPPTdoc S2-160832(其需要在TS23.682中实现)示出了该过程。可以使用NIDD来处理与UE的移动设备发起的(MO)和移动设备终止的(MT)通信，其中用于通信的分组不是基于网际协议(IP)的。图4中示出了用于传递非IP数据的SCEF的配置，可以在3GPP Tdoc S2-160832中找到详细的描述。
作为示例目的，图5显示了SCS/AS向给定用户(经由外部标识符或MSISDN来标识)发送非IP数据的过程。该过程假设已经完成了非IP数据的EPS承载建立过程和SCEF配置过程(如图4所示)。
引用列表
非专利文献
NPL 1：3GPP TS23.401 v144.0，General Packet Radio Service(GPRS)enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network(E-UTRAN)access；Stage 2，v13.5.0，2015-12
NPL 2：3GPP TR23.720，Architecture enhancements for Cellular InternetofThings；v1.2.0，2015-11
NPL 3：3GPP TS23.203，Policy and charging control architecture；v13.5.1，2015-09
发明内容
技术问题
问题描述
网络设计考虑的一个重要的特征/特性是在一段时间内传输的数据速率(或每个时段的数据量或传输数量)。通常，数据速率是以每秒比特数为单位来测量的，而数据量是以每小时或每天或每周等的字节数来测量的。如果数据速率超过一定的限制或允许的数据速率，则网络可以采取数据速率限制或节流措施。通常，UP上的数据速率限制或流量整形是在PGW(对于DL数据)中以及在eNB(对于UL数据)处执行的。由于非IP数据被认为仅经由CP传输，并且可能从服务节点向SCEF路由，所以需要(当前不可用的)新的机制。
特别地，需要(一个或多个)机制来限制非IP数据传输(也称为NIDD)的上行链路(DL)和下行链路(DL)中的数据速率。
除了数据速率限制、数据量限制、数据传输数量限制等之外，对于非IP数据，还可以应用不同优先级或QoS参数。目前还没有处理这些功能的机制。
如果UE的应用或者应用服务器(AS)中的应用行为异常，则可能发生数据速率超限的情况。
问题的解决方案
在一个方面，本发明提供一种利用CIoT EPS优化的非IP数据的速率控制方法，包括：基于服务能力开放功能SCEF中的所配置的消息速率控制参数中的至少一个，以及基于由核心网络节点指示的消息速率控制参数来限制非IP数据的消息速率。
在一个方面，本发明提供一种利用CIoT EPS优化的非IP数据的控制节点，包括：被配置为基于服务能力开放功能SCEF中配置的消息速率控制参数中的至少一个、以及基于由核心网络节点指示的消息速率控制参数来限制非IP数据的消息速率的装置。
在一个方面，本发明提供一种利用CIoT EPS优化的非IP数据的速率控制方法，包括：向用户设备UE和服务能力开放功能SCEF通知消息速率控制，即：服务公共陆地移动网络PLMN打算基于所指示的消息速率控制参数来限制所述非IP数据的消息速率。
在一个方面，本发明提供一种对利用CIoT EPS优化的非IP数据进行速率控制的核心网络节点，包括：被配置为向用户设备UE和服务能力开放功能SCEF通知消息速率控制的装置，所述消息速率控制为：服务公共陆地移动网络PLMN打算基于所指示的消息速率控制参数来限制所述非IP数据的消息速率。
在一个方面，本发明提供一种在用户设备UE中使用的、用于利用CIoT EPS优化的非IP数据的通信方法，包括：从核心网络节点接收消息速率控制参数；以及限制所述UE生成上行链路数据的消息速率，以符合与所述消息速率控制参数相对应的策略。
在一个方面，本发明提供一种用户设备UE，用于对利用CIoT EPS优化的非IP数据进行速率控制，包括：接收装置，被配置为从核心网络节点接收消息速率控制参数；以及限制装置，被配置为限制所述UE生成上行链路数据的消息速率，以符合与所述消息速率控制参数相对应的策略。
发明的有益效果
(1)在不涉及PCRF的情况下应用基于SCEF的动态策略实施。
(2)策略实施包括长时段(例如，一天、一周)传输的数据量/容量。在实施数据限制的情况下通知SCS/AS处的应用。
附图说明
图1显示了示例的单节点非漫游CIoT体系结构。
图2示出了用于控制面CIoT EPS优化(即CP解决方案)的移动设备发起(MO)的数据传输的信令流程。
图3显示了以NAS PDU进行MT数据传输的信令流程。
图4显示了在SCEF用于NIDD的情况下的配置过程。
图5显示了SCS/AS向给定用户(经由外部标识符或MSISDN来标识)发送非IP数据的过程。
图6显示了用于SCEF中的策略信息设置的信令流程。
图7显示了T6重新配置(或修改)过程。
图8显示了在DL中实施数据限制的可能解决方案。
图9示出了UL数据的数据速率限制实施的解决方案的示例信令流程。
图10示出了UE的框图。
图11示出了RAN节点的框图。
图12示出了服务节点的框图。
图13示出了HSS/HLR或SCFF的框图。
具体实施方式
为了解决上述问题，在不同的实施例中描述了不同的解决方案。
如在本发明的问题描述中所描述的，假设非IP数据在UE和服务节点(MME)之间在封装于NAS PDU中的控制面(CP)上被传送。对于非IP数据的传输，可以根据使用非IP数据的应用的数量和UE的配置或服务提供商与网络运营商之间的服务协议来设置一个或多个非IP承载。例如，在一个配置中，多个应用可以配置为使用相同的APN，或者在另一个配置中，每个应用可以配置一个单独的APN。可以在UE的应用或网络侧(即SCS/AS)的应用开始发送数据之前，预先设置非IP承载。尤其是对于MT数据传输(或DL数据)而言，有时需要这样做，因为SCEF需要配置路由信息，例如，用于经由T6(或T6a或T6b)接口建立连接。
这里介绍的解决方案被称为解决方案1。
一旦UE和AS中的应用开始在UL或DL中交换数据，3GPP域中的一些功能实体就需要执行流量统计和计费策略功能。该功能类似于由PCEF(其被认为是PGW的一部分)执行的功能，其中，基于预先配置的策略或者通过与PCRF的动态策略交换，执行UL和DL中的数据计数，生成计费记录，可应用流量整形等。
该解决方案建议这样的策略功能由SCEF执行。SCEF可以应用以下策略之一或它们的任意组合：DL速率限制(针对每个承载或者针对所有非IP承载)、或UL速率限制(针对每个承载或者针对所有非IP承载)、或针对每个承载的数据速率限制、或针对所有非IP承载的数据速率限制(可选地，同时针对UL和DL两者)。数据速率的一个示例可以是UL中每天2000字节和DL中4000字节的数据；而另一个例子可以是，每天在UL和DL两者中发送的所有非IP数据不超过10千字节。在检测出达到数据限制之后，SCEF可以执行某些动作。
要解决的一个问题是如何在SCEF中配置策略信息，所述策略信息用于针对每个承载的速率限制、针对所有非IP承载的聚合速率、或其他限制参数(例如，一天中的哪一个时段允许进行发往/来自UE的传输)。在本发明中，要在SCEF中配置的信息被称为“策略信息”，其包括但不限于：
-门限控制：包括每个UE、每个APN、每个PDN连接或每个承载等要传输的最大数据量的限制。例如，该参数可以是每天3000字节；或每周10千字节，或类似形式。
备选地，另一个限制可以是聚合的最大数据速率，例如，每秒200比特。一个现有的可以使用的此类参数是AMBR(聚合最大比特率)，其可应用于例如每个UE，例如称为UE-AMBR，可以分别适用于UL和DL。
-QoS控制，包括(1)单个承载内单个非IP数据分组相对于其他非IP分组的优先级，或(2)一个非IP承载相对于其他非IP承载的优先级。
-使用情况监控控制：针对每个非IP承载/会话和用户，应用网络资源累计使用情况的使用情况监控；
-根据TS23.203的其他流量策略信息。
对于SCEF中的门限(或其他数据限制)功能，有几种可能的选择。作为“最大数据量”的代替，可以更换以下信息中的至少一个。
a)一定时段(例如，分钟/小时/天/周)内允许UE接收或发送的总数据容量；
b)最大吞吐量或数据速率(每一定时段(例如秒/小时/天/周))：
c)单个传输(例如非IP分组的传输)的最大数量(每一定时段(例如秒/小时/天/周))；
d)用于指示UE将接收的总数据容量是否超过/低于阈值的标志。
而且，a)-d)中的两个或更多个参数可以作为备选信息一起更换。
一般而言，建议将非IP连接(指非IP APN)的“策略信息/参数”配置并存储在SCEF中。可以使用以下选项来用“策略信息/参数”来配置SCEF：
A.由运营商静态配置SCEF(类似于目前PCEF可用的方式)。这可以通过例如预先配置每个APN的特定策略来应用。具有基于SCEF的连接并使用特定APN的每个UE将受到针对该APN的预先配置的策略的约束。
B.通过HSS/HLR(基本上是UE订阅存储库)配置SCEF。
C.在T6连接建立期间通过服务节点(例如MME或SGSN)配置SCEF。
D.通过PCRF配置SCEF。
选项D的可适用性存在问题，因为对于廉价的物联网设备而言，在PCRF中可能没有进行配置。一个原因是限制网络运营成本和避免PCRF配置，其他原因可能是没有GBR或专用承载被预见到用于物联网设备。
对于给定UE，在SCEF和MME之间建立T6连接(PDN连接)期间，可以执行选项B.建议SCEF从HSS/HLR获取UE的订阅(或者UE订阅的相关部分)，以便存储例如UE的外部ID或其他参数。在SCEF与HSS/HLR之间的这种交换期间，SCEF还接收与非IPAPN相关的订阅参数和相应的订阅的策略信息(例如，AMBR、数据限制的量/容量、QoS信息等)。然后，SCEF使用该订阅数据来配置要应用于UE(或者更具体地，应用于给定PDN连接)的策略。
选项B可以在图4所示的NIDD配置过程期间执行。在SCEF和HSS之间的交换期间，信令可以扩展为例如在NIDD授权响应(结果)消息中包括“策略信息/参数”。该消息的新格式可以是：
NIDD授权响应(结果，非IP的APN(或UE)策略规则/信息)消息。
下面详细介绍配置选项C。在通过T6a/T6b接口设置连接期间，执行策略信息的配置。这在图6中示例性地示出。
SCEF中对NIDD的记账(accounting)功能的支持是可选的。根据运营商的配置，MME、SCEF和IWK-SCEF通过SCEF支持NIDD的记账功能。
应针对每个NIDD请求和响应消息生成记账信息。
记账信息(例如成功的NIDD提交请求的数量、失败的NIDD提交请求的数量等)由MME、SCEF和IWK-SCEF收集用于运营商内部使用，并且也用于运营商间结算。
请注意，所需的记账信息的细节超出了本说明书的范围。
根据TS 32.240[28]，经由SCEF的NIDD功能应当支持计费。与离线计费系统的交互应当得到支持。
对图6中的步骤说明如下：
步骤(1)UE执行附着过程。作为附着过程的一部分，服务节点(例如，MME)从订阅存储库(例如，HSS)取回UE的订阅数据。UE的针对非IP连接的订阅数据可以包含针对非IP数据的“策略信息”。这样的策略信息可以是(但不限于)例如：所有非IP数据或单个非IP PDN连接的AMBR或最大数据速率。当UE在附着过程期间或者在稍后的独立过程中(例如，这两种情况都在PDN连接过程中描述(参见TS 23.401))请求建立非IP PDN连接时，服务节点发起T6(例如T6a)连接的建立。
步骤(2)服务节点向SCEF发送创建SCEF连接请求(用户标识符，EPS承载标识符，策略信息)消息。用户标识符包括UE的IMSI或MSISDN或外部ID。EPS承载标识符和用户标识符的组合允许SCEF唯一地标识给定UE的与SCEF的PDN连接。另外，如上所述，服务节点可以发送针对非IP数据的“策略信息”参数(也称为信息元素)。策略信息可以具有与步骤(1)期间从HSS接收的内容相同的内容，但是MME也可以基于本地配置修改订阅策略信息。在MME没有从HSS接收策略信息的情况下，MME可以基于本地配置来导出/生成策略。
步骤(3)当接收到创建SCEF连接请求消息时，SCEF相应地处理信息。如果消息中包含“策略信息”参数，则SCEF启动内部处理，以对要传输的非IP数据进行相应的监控/检测。SCEF创建并发送针对UE ID的SCEF EPS承载上下文。SCEF向MME发送创建SCEF连接响应(用户标识符，EPS承载标识符)消息，确认针对UE的与SCEF的PDN连接的建立。
特定的UE可以连接到用于多个非IP PDN连接的多个SCEF。在这种情况下，服务节点应该针对相应的SCEF导出适当的“策略信息/参数”集。在T6连接建立期间，服务节点通过步骤(2)和(3)用相应的“策略参数”通知每个SCEF。
特定的UE有可能可以具有多个非IP应用，如果不同的应用需要单独的PDN连接，则使用不同的APN来建立不同的非IP PDN连接。在图6中提出的解决方案中，这将意味着服务节点(例如，MME)需要生成针对每个APN或每个PDN连接的“策略参数”集。这些不同的“策略参数”集在T6连接建立期间在MME和SCEF之间交换。
策略信息(策略规则)的动态配置可能由MME触发。例如，基于诸如(1)增加的相同类型的UE，或者(2)基于NAS防议的非IP数据的增加的传输延迟，或者(3)无线接入网络中增加的负载等基准或者任何其他原因，MME可以决定开始一个更新SCEF中的策略信息的过程。假设MME能够基于上述基准导出新的策略信息(新的策略规则)。还假设MME将之前配置的策略信息存储到SCEF。一旦MME导出新的/更新的策略信息(策略规则)，MME可以向SCEF发起配置更新过程。这样的过程可以是由MME向SCEF发起的例如T6连接重新配置过程。
图7显示了T6重新配置(或修改)过程。请注意，此过程也可以被视为非IP PDN连接或非IP EPS承载重新配置(或修改)过程。换句话说，T6连接重新配置可能基于PDN连接重新配置而受到影响。该过程可以用于更新或修改在服务节点MME/SGSN和SCEF之间配置的一些非IP PDN连接(或非IP EPS承载)参数。例如，利用该重新配置或修改过程，MME可以发起对一些策略参数或QoS参数的重新配置。
对图7中的步骤说明如下：
1.MME可以基于各种输入知道关于非IP APN参数(如策略、QoS、优先级、限制等)的更新。
例如，基于如步骤1.1所示的现有连接的重新配置或PDN连接更新，或者基于UE移动事件或其他内容，可以向MME通知更新后的参数。
在步骤1.2所示的另一个示例中，HSS可以在内部更新可能影响数据流量监管的订阅参数，尤其是在更新特定的非IP APN的订阅参数的情况下。
MME也有可能自己(即内部)导出新的策略参数。
2.MME向SCEF请求重新配置(或修改)T6连接过程。该消息可以示例性地称为修改(或重新配置)T6连接请求消息。该消息包含T6连接的改变后或更新后的参数，即策略信息、更新后的UE-AMBR、更新后的最大数据量等。
3.SCEF从MME接收用于重新配置或修改T6连接的请求后，更新SCEF中存储的UE上下文(各种策略或QoS参数)。如果SCEF中对所接收消息的处理成功，则SCEF发送修改(或重新配置)T6连接响应消息。
如果SCEF未能处理来自步骤2)的消息或者UE上下文的更新失败，则SCEF发送包含相应失败原因值的修改(或重新配置)T6连接响应消息。
请注意，MME/SGSN也可以使用“T6重新配置(或修改)过程”来更改用于T6连接的MME/SGSN标识符。在相反的方向上，SCEF也可以向MME/SGSN通知改变后的T6端点标识符(T6EPI)。换句话说，可以使用“T6重新配置(或修改)过程”来就改变后的T6端点标识符(T6EPI)重新配置(或交换)相应的T6实体。这可以用与GTP TEID交换类似的方式使用。
请注意，T6重新配置(或修改)过程也可以由SCEF向服务节点触发，即在相反的方向上进行。如果SCEF经历某些状况(例如，过载、恢复、重新分配)，则可能发生这种情况，使得SCEF向MME/SGSN通知更新后的T6连接信息。
还请注意：
在一个备选的解决方案中，MME可以自己应用策略信息，即MME对传输的分组/NASPDU的数量进行计数；或对总传输数据进行计数；或应用其他数据限制参数。如果MME检测出达到(到达)某个阈值，则MME可以开始丢弃分组或者在一定时间内应用数据限制(节流)或者在一定时间内存储分组。
在下行链路(DL)数据的情况下，图8示出了在DL中实施数据限制(例如数据速率限制，诸如APN-AMBR、或总数据量或PDU传输数量等)的可能的解决方案。
对图8中的步骤说明如下：
步骤(0)在UE与SCEF之间设置非IP数据承载，用于与一个或多个SCS/AS进行通信。
步骤(1)SCS/AS发送DL数据分组(可以封装在其他协议中)。这可以是从SCS/AS向SCEF发送的NIDD提交请求(外部标识符或MSISDN，SCS/AS参考ID，非IP数据)消息。该请求可以包含诸如NIDD的最大数量、NIDD持续时间等参数。
步骤(2)SCEF对发送/接收的非IP数据应用策略(数据计数、传输计数、计费数据(CDR)生成等)功能。SCEF考虑NIDD提交请求消息中的在步骤(1)中收到的参数。这意味着策略的实施可以在一个方向DL或UL上，但也可以在两个方向上。如果SCEF确定达到了某些阈值(例如，传输的DL数据超过(针对所有承载或针对单个承载的)某个限制)，则SCEF可以根据预先配置的或动态存储的策略规则采取各种动作。
步骤(3)如果SCEF检测到最大数据速率限制，则SCEF本身可以对DL数据分组执行不同的动作，即，SCEF可以丢弃该分组、或者存储该分组用于稍后传输、或者作为最后的DL分组在DL中向UE传输该分组。
步骤(4)SCEF向SCS/AS报告DL数据的传送。SCEF向SCS/AS发送NIDD提交响应(外部标识符或MSISDN，SCS/AS参考ID，成功指示符，错误/失败原因，存储时间或应用节流/限制的时间)消息。SCEF通过适当的原因代码(例如，使用存储时间指示符)向SCS/AS通知延迟的传递。如果由于数据速率超限、过载或其他原因导致非IP数据被丢弃或未传递，则SCEF包含相应的错误原因。
请注意，SCEF可以拒绝来自SCS/AS的NIDD提交，在拒绝时使用例如“超出最大数据限制”、“超出最大数据速率”、“过载”、“最大传输数量”或其他原因/失败代码，并且可选地包括限制的持续时间。这可以用来代替以下在步骤(5)和(6)中描述的过程。
步骤(5)SCEF向SCS/AS发起针对给定UE或给定应用(假设相同的SCS/AS实现多个应用)的数据速率限制的过程。为此，SCEF向SCS/AS发送数据速率限制请求(或类似的)消息，以便向SCS/AS通知有限的数据速率。例如，以下格式的消息可以是：数据速率限制请求(外部标识符或MSISDN，SCEF参考ID，限制原因，限制持续时间等)消息。
步骤(6)SCS/AS处理来自SCEF的请求，并向SCEF回复数据速率限制响应。为此，SCS/AS可以向SCEF发送数据速率限制响应消息。
例如，以下格式的消息可以是：数据速率限制响应(外部标识符或MSISDN，SCS/AS参考ID，确认，限制持续时间或应用节流/限制的时间，错误/失败原因等)。
步骤(7)可选地，特别是在已经超过了用于MO和MT通信的整个非IP数据速率的情况下，SCEF可以向服务节点(MME/SGSN)发起相应的数据速率限制过程。该步骤中的消息可以具有与步骤(5)的数据速率限制请求类似的格式，但使用不同的UE和承载/连接ID，因为它是网络内部消息，这与步骤(5)不同(步骤(5)中的消息可以在网络信任域外部)。例如：数据速率限制请求(UE ID(例如IMSI)，SCEF参考ID，EPS承载ID，限制原因，限制持续时间或应用节流/限制的时间等)消息。
服务节点处理该消息，并且可以立即采取或延迟采取动作，例如(1)用退避定时器释放受影响的非IP EPS承载，(2)向对应的RAN节点(例如，eNB)通知对应的UE或EPS承载在UL中的数据限制。MME使用的可能的定时器可以基于例如从SCEF收到的参数“限制持续时间”来导出。
作为结果(图中未示出)，RAN节点可以实施由服务节点请求的限制。
步骤(8)如果已经执行步骤(7)，则服务节点(MME/SGSN)回复数据速率限制响应消息，该消息可以具有与步骤(6)的消息类似的格式，但是使用不同的UE ID和承载/连接ID，因为它是网络内部消息，这与步骤(5)不同(步骤(5)中的消息可以在网络信任域外部)。
图9示出了UL数据的数据速率限制实施的解决方案的示例信令流程。
对图9中的步骤说明如下：
步骤(0)在UE和SCEF之间设置非IP数据承载，用于与一个或多个SCS/AS(其用于一个或多个非IP应用)进行通信。
步骤(1)SCEF应用策略配置，这意味着SCEF应用以下一个或多个过程/功能：数据计数、计费数据(CDR)生成、数据门限、AMBR实施、数据量等。如果SCEF确定所传输的a)UL数据或b)UL+DL数据超过了(针对所有非IP承载或针对单个非IP承载的)某个限制，则SCEF可以根据预先配置或存储的策略规则采取各种动作。
在步骤(1.2)中，SCEF可以决定例如使用步骤(1.3)NIDD请求向SCS/AS传输数据，或者SCEF可以决定丢弃数据。
可选地，SCEF可以存储分组以用于稍后传输(当订阅的数据量允许传输时)，或者作为最后的DL分组在DL中向UE传输分组。
步骤(2)SCEF向UE和MME发起针对基于SCEF传输的整个UE非IP流量或针对给定应用(假设相同的UE实现多个应用)的数据速率限制(或数据传输限制)的过程。为此，SCEF可以向SCS/AS发送数据速率限制请求(或类似的)消息，以便向SCS/AS通知有限的数据速率。例如，这种格式可以是数据速率限制请求(外部标识符或MSISDN，SCEF参考ID，限制原因，限制持续时间等)。
步骤(3)MME基于来自SCEF的指示确定应该对数据传输进行限制。
步骤(4)MME决定应用哪个非IP数据限制选项。一种备选方案是MME自己开始实施策略规则，即，MME对分组/NAS PDU的数量或总传输数据进行计数。如果MME检测出达到(到达)某个阈值，则MME可以开始丢弃分组或者在一定时间内应用数据限制(节流)或者在一定时间内存储分组。
(4.1)在该选项中，MME/SGSN使用NAS(E)SM信令来请求UE停止或限制非IP数据向相关APN的传输。MME可以发送一种退避定时器或者其他时间信息，在该退避定时器或者其他时间信息期间，不允许UE发送信息，或者仅允许UE发送有限的信息(例如，每小时1次数据传输)。UE可以向MME确认接收。
(4.2)MME/SGSN用新的最大允许的数据速率来更新存储在RAN中的UE的上下文。例如，这可以是新的UE-AMBR或APN-AMBR。这些更新后的参数可以应用于UL或DL或同时应用于这两个方向。RAN节点(eNB、NB、BS)开始应用新的策略实施参数。如果eNB检测出已达到(到达)某个阈值，则eNB可以决定不同的动作，例如，使用退避定时器执行RRC连接释放，或者执行其他动作来阻止UE发送针对某个PDN连接的UL数据。尽管如果全部通过相同的SRB1/2发送，则可能难以区分不同的PDN连接。
步骤(5)RAN节点(例如，eNB)确认MME的请求的成功处理。
在未能处理步骤4.2的请求的情况下，RAN节点发送具有对应的失败/原因代码值的响应。在失败的情况下，MME/SGSN随后可以发起备选过程来实施数据限制，例如，MME/SGSN可以从步骤4.1应用过程。
步骤(6)MME/SGSN用NIDD限制数据速率响应(UE ID，SCEF/MME/SGSN参考ID)来回复步骤2。
请注意，本发明的方案主要以MME作为服务节点进行描述，但也可以将该解决方案应用于2G和3G接入系统，即SGSN(或MSC)用作服务节点的情况。在这种情况下，T6接口将是T6b，并且上述相应的过程适用于T6b接口。
以下描述适用于本发明中描述的所有解决方案。
根据本发明的示例性实施例，移动终端(例如，UE)30被修改为能够处理发往/来自网络(特别是来自RAN节点)的信令。可以通过如图10所示的框图来示意性地描述移动终端30：
如图10所示，移动终端(UE)30包括收发器电路31和用于向网络(RAN节点)发送信号并从网络(RAN节点)接收信号的无线电接口32。移动终端30包括用于控制移动终端30的操作的控制器33。控制器33与存储器34相关联。
软件可以预先安装在存储器34中和/或可以经由通信网络或者从例如可移动数据存储设备(RMD)下载。控制器33被配置为通过在该示例中存储在存储器34中的程序指令或者软件指令来控制移动终端30的整体操作。如图所示，软件指令除其他之外还包括操作系统35和通信控制模块36。
通信控制模块36控制移动终端30与网络之间的通信。通信控制模块36包括收发器控制模块37。
根据本发明的示例实施例，RAN节点(例如，eNB、NB、BS)40被修改为能够处理发往/来自网络(发往/来自MME/SGSN)和发往/来自UE的信令。可以通过如图11所示的框图来示意性地描述RAN节点40。
如图11所示，RAN节点40包括收发器电路41、用于向服务节点发送信号并从服务节点接收信号的网络接口42、以及用于向移动终端30发送信号并从移动终端30接收信号的无线电接口43。RAN节点40包括控制器44以控制RAN节点40的操作。控制器44与存储器45相关联。
软件可以预先安装在存储器45中和/或可以经由通信网络或者从例如可移动数据存储设备(RMD)下载。控制器44被配置为通过在该示例中存储在存储器45中的程序指令或者软件指令来控制RAN节点40的整体操作。如图所示，软件指令除其他之外还包括操作系统46和通信控制模块47。
通信控制模块47控制RAN节点40与移动终端30之间的通信以及RAN节点40与服务节点之间的通信。通信控制模块47包括收发器控制模块48。
根据本发明的示例实施例，服务节点(例如，MME、SGSN、MSC)50被修改为能够处理发往/来自其他网络功能实体(例如，RAN节点、SCEF、HSS)的信令。此外，MME/SGSN能够处理接收到的信息。可以通过如图12所示的框图来示意性地描述MME/SGSN 50。
如图12所示，服务节点50包括收发器电路51和用于向其他网络功能实体(RAN节点40、SCEF、HSS)发送信号并从其他网络功能实体(RAN节点40、SCEF、HSS)接收信号的网络接口52。服务节点50包括控制器53以控制服务节点50的操作。控制器53与存储器54相关联。
软件可以预先安装在存储器54中和/或可以经由通信网络或者从例如可移动数据存储设备(RMD)下载。控制器53被配置为通过在该示例中存储在存储器54中的程序指令或者软件指令来控制服务节点50的整体操作。如图所示，软件指令除其他之外还包括操作系统55和通信控制模块56。
通信控制模块56控制服务节点50与其他网络功能实体(RAN节点40、SCEF、HSS)之间的通信。通信控制模块56包括收发器控制模块57。
根据本发明中的示例实施例，服务开放功能(SCEF)60应该被修改/扩展以能够根据所提出的解决方案来工作。另外，HSS也可以被扩展。可以通过如图13所示的框图来示意性地描述HSS/HLR和SCEF60。
如图13所示，HSS/HSR或SCEF 60包括收发器电路61和用于向其他网络功能实体(服务节点50)发送信号并从其他网络功能实体(服务节点50)接收信号的网络接口62。HSS/HSR或SCEF 60包括用于控制HSS/HLR或SCEF 60的操作的控制器63。控制器63与存储器64相关联。
软件可以预先安装在存储器64中和/或可以经由通信网络或者从例如可移动数据存储设备(RMD)下载。控制器63被配置为通过在该示例中存储在存储器64中的程序指令或者软件指令来控制HSS/HSR或SCEF 60的整体操作。如图所示，软件指令除其他之外还包括操作系统65和通信控制模块66。
通信控制模块66控制HSS/HSR或SCEF 60与其他网络功能实体(服务节点50)之间的通信。通信控制模块66包括收发器控制模块67。
尽管参考本发明的示例实施例具体示出和描述了本发明，但是本发明不限于这些实施例。本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行形式和细节上的各种变化。
本申请基于并要求2016年2月17日提交的欧洲专利申请No.EP16275028.5的优先权，其全部公开通过引用并入本文。

Claims (20)

1.一种利用CIoT EPS优化的非IP数据的速率控制方法，包括：
基于服务能力开放功能SCEF中配置的消息速率控制参数中的至少一个、以及基于由核心网络节点指示的消息速率控制参数，来限制非IP数据的消息速率。
2.根据权利要求1所述的速率控制方法，其中，
所配置的消息速率控制参数包括每个接入点网络APN的信息。
3.根据权利要求1或2所述的速率控制方法，还包括：
向用户设备UE传输与所配置的消息速率控制参数相对应的指示，以使得所述UE遵守所述指示。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的速率控制方法，还包括：
从所述核心网络节点接收包括所指示的消息速率控制参数在内的创建服务能力开放功能SCEF连接请求消息；以及
基于所指示的消息速率控制参数，开始限制非IP数据的消息速率。
5.根据权利要求4所述的速率控制方法，其中，
在T6a/b连接建立期间执行所述创建SCEF连接请求消息的接收。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的速率控制方法，其中，
所配置的消息速率控制参数和所指示的消息速率控制参数中的至少一个是分别用于上行链路和下行链路的，并且采用每时间单位的分组数的形式。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的速率控制方法，其中，
通过丢弃或延迟至少一个分组来执行对非IP数据的消息速率的限制。
8.一种利用CIoT EPS优化的非IP数据的控制节点，包括：
限制装置，被配置为基于服务能力开放功能SCEF中配置的消息速率控制参数中的至少一个、以及基于由核心网络节点指示的消息速率控制参数来限制非IP数据的消息速率。
9.根据权利要求8所述的控制节点，其中，
所配置的消息速率控制参数包括每个接入点网络APN的信息。
10.根据权利要求8或9所述的控制节点，还包括：
传输装置，被配置为向用户设备UE传输与所配置的消息速率控制参数相对应的指示、使得所述UE符合所述指示。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的控制节点，还包括：
接收装置，被配置为从所述核心网络节点接收包括所指示的消息速率控制参数在内的创建服务能力开放功能SCEF连接请求消息；以及
开始装置，被配置为基于所指示的消息速率控制参数、开始限制非IP数据的消息速率。
12.根据权利要求11所述的控制节点，其中，
所述接收装置在T6a/b连接建立期间接收所述创建SCEF连接请求消息。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的控制节点，其中，
所配置的消息速率控制参数和所指示的消息速率控制参数中的至少一个是分别用于上行链路和下行链路的，并且采用每时间单位的分组数的形式。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的控制节点，其中，
所述限制装置通过丢弃或延迟至少一个分组来限制非IP数据的消息速率。
15.一种利用CIoT EPS优化的非IP数据的速率控制方法，包括：
向用户设备UE和服务能力开放功能SCEF通知消息速率控制，所述消息速率控制在于：服务公共陆地移动网络PLMN打算基于所指示的消息速率控制参数来限制所述非IP数据的消息速率。
16.一种对利用CIoT EPS优化的非IP数据进行速率控制的核心网络节点，包括：
通知装置，被配置为向用户设备UE和服务能力开放功能SCEF通知消息速率控制，所述消息速率控制在于：服务公共陆地移动网络PLMN打算基于所指示的消息速率控制参数来限制非IP数据的消息速率。
17.一种在用户设备UE中使用的、用于利用CIoT EPS优化的非IP数据的通信方法，包括：
从核心网络节点接收消息速率控制参数；以及
限制所述UE生成上行链路数据的消息速率，以符合与所述消息速率控制参数相对应的策略。
18.一种用户设备UE，用于对利用CIoT EPS优化的非IP数据进行速率控制，包括：
接收装置，被配置为从核心网络节点接收消息速率控制参数；以及
限制装置，被配置为限制所述UE生成上行链路数据的消息速率，以符合与所述消息速率控制参数相对应的策略。
19.一种系统，包括根据权利要求8所述的控制节点；以及根据权利要求16所述的核心网络节点。
20.一种计算机程序，包括用于使可编程通信设备执行根据权利要求1至7、15和17中任一项所述的方法的计算机可施行指令。
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