CN109246799A - NB-IoT系统下实现CIoT EPS优化转换的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明所述的NB‑IoT系统下实现CIoT EPS优化转换的方法，其步骤为，终端或核心网发起CloT EPS优化转换，根据优化模式转换方向以及终端连接状态，通过优化终端、基站和核心网间的现有信令流程并增加新的优化转化流程，采取不同的控制流程来完成从控制面CIoT EPS优化到用户面CIoT EPS优化的转换以及从用户面CIoT EPS优化到控制面CIoT EPS优化的转换。本发明的有益效果是：与现有的CIoT EPS优化转换方式相比，本发明提出的方法，有效利用标准终端和核心网间的转换流程，在不增加终端及核心网的处理复杂度的情况下，通过优化现有信令信元以及增加信令的方式明确CIoT EPS优化转换目标，有效避免终端在转换过程中信息不明确所导致的转换问题，并简单快速实现从用户面CIoT EPS优化到控制面CIoT EPS优化转换。
Description
技术领域
本发明涉及一种NB-IoT系统下实现CIoT EPS优化转换的方法。
背景技术
随着物联网通信技术的发展，在生产和生活各个方面的物联网业务需求不断增加，同时，低速率业务逐渐成为蜂窝物联网未来主要的市场发展方向，业内将这部分市场统一归纳为LPWAN(Low Power Wide Area Network，低功耗广域物联网)市场，面对LPWAN市场需求，传统的移动通信技术已经无法满足越来越多的物联网应用业务需求，作为信息产业发展的第三次浪潮，各行业不断探索和挖掘物联网概念最大价值的同时，也不断从技术层面提供支撑。作为全球范围内广泛应用的新兴技术，NB-IoT(Narrow Band-Internet ofThings，窄带物联网)技术发展迅速，其具有的广覆盖、大容量、低功耗、低成本的特性，已经成为LPWAN的重要支撑技术。目前3GPP(3rd Generation partnership project，第三代移动通讯伙伴计划)已经将NB-IoT技术统一到LTE技术标准中，端到端的产业链也在快速发展，这为NB-IoT网络的部署奠定了基础条件。
在3GPP的NB-IoT技术标准中，针对物联网业务的需求特性在EPS(Evolved PacketSystem，演进的包系统)框架下为CIoT(Cellular Internet of Things，蜂窝物联网)定义了两种EPS优化模式：控制面CIoT EPS优化和用户面CIoT EPS优化。其中，控制面CIoT EPS优化主要面向小数据包的业务，通过将数据包绑定在控制面信令中，终端不必在无线空口以及基站与核心网间建立业务承载，就可以将业务数据直接传递到网络中，从而简化终端和网络间的通信流程；用户面CIoT EPS优化主要面向大数据包的业务，在LTE(Long TermEvolution，长期演进)原有用户面传输方式的基础上，引入无线资源的“挂起/恢复(Suspend/Resume)控制”，减少终端重复进行网络接入的信令开销。
NB-IoT技术标准中当终端同时支持控制面CIoT EPS优化和用户面CIoT EPS优化时，终端在同一时刻仅能支持其中一种优化模式，需要通过信令控制完成两种优化模式间的转换。即，对于处于控制面CIoT EPS优化下的终端，当其业务传输需要使用用户面CIoTEPS优化时，则必须使用控制面CIoT EPS优化和用户面CIoT EPS优化间的转换过程，转换为用户面CIoT EPS优化后才能完成业务传输，反之亦然。
物联网应用所产生的业务数据以小数据为主，如电力抄表信息、GPS信息等，但随着物联网应用的发展，一些物联网行业应用将短视频、图片等多媒体大数据也纳入物联网传输中。面对同时有小数据和大数据的物联网应用，NB-IoT终端和系统需要同时支持控制面CIoT EPS优化和用户面CIoT EPS优化，以及支持两种优化模式间的转换。
目前基于3GPP的NB-IoT技术标准，两种优化模式间的转换采用如下方式：
从控制面CIoT EPS优化转换为用户面CIoT EPS优化，对于终端发起的情况采用控制服务请求流程完成转换；对于网络发起的情况采用直接建立终端、基站及核心网间的用户面承载完成。由于网络发起的从控制面CIoT EPS优化转换为用户面CIoT EPS优化采用直接建立承载的方式，所以终端转换过程中是无法从信令中获得明确的优化模式转换通知。
从用户面CIoT EPS优化转换为控制面CIoT EPS优化，技术标准中并没有给出转换方式，终端只能通过重新附着来完成CIoT EPS优化模式的重新初始化。但是重新附着的作用是终端重新接入核心网并进行初始化操作，核心网无法判断其目的是进行CIoT EPS优化转换，可能无法正确完成控制面CIoT EPS优化的转换，同时由于重新附着的时间比较长，甚至会导致终端IP地址等信息的变化，系统无法继续保证业务数据可靠性传输，导致业务数据的丢失或者业务长时间中断。
发明内容
鉴于上述CIoT EPS优化模式转换方法的问题，本发明提出一种改进的CIoT EPS优化转换方法，能够让NB-IoT终端和核心网快速完成控制面CIoT EPS优化和用户面CIoT EPS优化间的转换。
本发明的技术解决方案是：
NB-IoT系统下实现CIoT EPS优化转换的方法，其步骤为，终端或核心网发起CloTEPS优化转换，根据优化模式转换方向以及终端连接状态，优化终端、基站和核心网间的现有信令流程并增加新的优化转化流程，采取不同的控制流程来完成从控制面CIoT EPS优化到用户面CIoT EPS优化的转换以及从用户面CIoT EPS优化到控制面CIoT EPS优化的转换。
进一步的，基于终端发起的CIoT EPS优化转换，终端和核心网根据不同的CIoTEPS优化转换方向采取不同的处理方式。
进一步的，对于终端发起的从控制面CIoT EPS优化到用户面CIoT EPS优化的转换，终端通过基站向核心网发送控制服务请求信令，并在信令中向核心网指示CIoT EPS优化转换方向；
核心网收到终端的控制服务请求信令，完成用户面CIoT EPS优化的转换并向终端发送服务接受信令；
对于终端状态为空闲状态的情况，核心网发起标准初始上下文建立流程，完成终端和基站间RRC连接、基站和核心网间S1连接的建立。
进一步的，终端通过基站向核心网发送控制服务请求信令时，无论终端状态为空闲状态还是连接状态，均采用标准中激活标志位的方式指示核心网进行转换；
进一步的，基于终端发起的从用户面CIoT EPS优化到控制面CIoT EPS优化的转换，终端通过基站向核心网发送控制服务请求信令，并在信令中向核心网指示CIoT EPS优化转换方向；
核心网收到终端的控制服务请求信令，完成控制面CIoT EPS优化的转换并向终端发送服务接受信令；
核心网发起标准S1释放流程，完成终端和基站间RRC连接、基站和核心网间S1连接的释放。
进一步的，终端通过基站向核心网发送控制服务请求信令时，无论终端状态为空闲状态还是连接状态，均采用扩展额外指示信元的方式指示核心网进行转换，所述的额外指示信元需要指明此次转换为用户面CIoT EPS优化到控制面CIoT EPS优化的转换。
进一步的，基于核心网发起的CIoT EPS优化转换，核心网根据终端的不同状态采取不同的处理方式。
进一步的，当终端状态为空闲状态时，核心网通过基站向终端发送寻呼信令，并通过信令携带额外扩展信元的方式来向终端指示CIoT EPS优化转换方向；
终端收到核心网的寻呼消息后，首先通过扩展信元明确CIoT EPS优化转换方向；
终端通过终端发起的CIoT EPS优化转换流程完成从控制面CIoT EPS优化到用户面CIoT EPS优化或者从用户面CIoT EPS优化到控制面CIoT EPS优化的转换，所述CIoT EPS优化通知流程为新增优化流程，用于核心网向连接状态终端发起CIoT EPS优化转换。
进一步的，当终端状态为连接状态时，核心网向终端发起CIoT EPS优化通知流程，并通过流程中核心网向终端发送的CIoT EPS优化通知信令携带特定信元的方式来向终端指示CIoT EPS优化转换方向；
核心网根据CIoT EPS优化转换方向完成RRC连接以及S1连接的控制。
进一步的，对于从控制面CIoT EPS优化到用户面CIoT EPS优化的转换，核心网发起标准初始上下文建立流程，完成终端和基站间RRC连接、基站和核心网间S1连接的更新；
对于从用户面CIoT EPS优化到控制面CIoT EPS优化的转换，核心网发起标准S1释放流程，完成终端和基站间RRC连接、基站和核心网间S1连接的释放。
本发明的有益效果是：与现有的CIoT EPS优化转换方式相比，本发明提出的方法，有效利用标准终端和核心网间的转换流程，在不增加终端及核心网的处理复杂度的情况下，通过优化现有信令信元以及增加信令的方式明确CIoT EPS优化转换目标，有效避免终端在转换过程中信息不明确所导致的转换问题，并简单快速实现从用户面CIoT EPS优化到控制面CIoT EPS优化转换。
附图说明
图1是本发明实施例NB-IoT系统下实现CIoT EPS优化转换方法说明示意图。
图2是图1的左半部放大图。
图3是图1的右半部放大图。
图4是扩展3GPP 24.301中控制服务请求信令内容。
图5是扩展3GPP 36.413中寻呼信令内容。
图6是扩展3GPP 36.331中寻呼信令内容。
图7是是核心网向终端发起CIoT EPS优化转换通知流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
如图1-3所示，实施例中的本发明所述的CIoT EPS优化转换按照不同的发起方，分为终端发起的CIoT EPS优化转换和核心网发起的CIoT EPS优化转换。
所述的CIoT EPS优化转换按照不同的优化模式转换方向，分为从控制面CIoT EPS优化到用户面CIoT EPS优化的转换和从用户面CIoT EPS优化到控制面CIoT EPS优化的转换。
所述的CIoT EPS优化转换按照不同的连接状态，分为空闲状态下CIoT EPS优化转换和连接状态下CIoT EPS优化转换。所述空闲状态是指终端已经在核心网中附着成功并标记在线，但是基站和核心网并没有为该终端建立无线资源控制(RRC，Radio ResourceControl)连接和S1连接(S1连接是标准NB-IoT标准中基站和核心网间建立逻辑连接的名称，S1为基站和核心网间接口名称)。所述连接状态是指终端已经接入基站和核心网，终端和基站间存在该终端的RRC连接，基站和核心网间存在该终端的S1连接，终端、基站、核心网间可以随时通过上述连接进行通信。
NB-IoT系统下实现CIoT EPS优化转换的方法，其步骤为，终端或核心网发起CloTEPS优化转换，根据优化模式转换方向以及终端连接状态，优化终端、基站和核心网间的现有信令流程并增加新的优化转化流程，采取不同的控制流程来完成从控制面CIoT EPS优化到用户面CIoT EPS优化的转换以及从用户面CIoT EPS优化到控制面CIoT EPS优化的转换。
当终端发起CIoT EPS优化转换时，终端和核心网根据不同的CIoT EPS优化转换方向采取如下两种不同的处理方式；
对于终端发起的从控制面CIoT EPS优化到用户面CIoT EPS优化的转换，终端通过基站向核心网发送控制服务请求信令，并在信令中向核心网指示CIoT EPS优化转换方向，其中无论终端状态为空闲状态还是连接状态，均采用标准中激活标志位的方式指示核心网进行转换；；核心网收到终端的控制服务请求信令，完成用户面CIoT EPS优化的转换并向终端发送服务接受信令；对于终端状态为空闲状态的情况，核心网还需要发起标准初始上下文建立流程，完成终端和基站间RRC连接、基站和核心网间S1连接的建立。
对于终端发起的从用户面CIoT EPS优化到控制面CIoT EPS优化的转换，终端需要通过基站向核心网发送控制服务请求信令，并在信令中向核心网指示CIoT EPS优化转换方向；其中无论终端状态为空闲状态还是连接状态，均采用扩展额外指示信元的方式指示核心网进行转换，所述的额外指示信元需要指明此次转换为用户面CIoT EPS优化到控制面CIoT EPS优化的转换；核心网收到终端的控制服务请求信令，完成控制面CIoT EPS优化的转换并向终端发送服务接受信令；核心网还需要发起标准S1释放流程，完成终端和基站间RRC连接、基站和核心网间S1连接的释放。
对于核心网发起的CIoT EPS优化转换，核心网需要根据终端的不同状态采取不同的处理方式。
当终端状态为空闲状态时，核心网通过基站向终端发送寻呼信令，并通过信令携带额外扩展信元的方式来向终端指示CIoT EPS优化转换方向；终端收到核心网的寻呼消息后，首先通过扩展信元明确CIoT EPS优化转换方向；其次终端通过终端发起的CIoT EPS优化转换流程完成从控制面CIoT EPS优化到用户面CIoT EPS优化或者从用户面CIoT EPS优化到控制面CIoT EPS优化的转换，所述CIoT EPS优化通知流程为新增优化流程，用于核心网向连接状态终端发起CIoT EPS优化转换。
当终端状态为连接状态时，核心网需要向终端发起CIoT EPS优化通知流程，并通过流程中核心网向终端发送的CIoT EPS优化通知信令携带特定信元的方式来向终端指示CIoT EPS优化转换方向；所述CIoT EPS优化通知流程为新增优化流程，用于核心网向连接状态终端发起CIoT EPS优化转换；对于从控制面CIoT EPS优化到用户面CIoT EPS优化的转换，核心网发起标准初始上下文建立流程，完成终端和基站间RRC连接、基站和核心网间S1连接的更新；对于从用户面CIoT EPS优化到控制面CIoT EPS优化的转换，核心网发起标准S1释放流程，完成终端和基站间RRC连接、基站和核心网间S1连接的释放。
为了进一步说明本发明的方案，图1为本发明所述的NB-IoT系统下实现CIoT EPS优化转换方法的具体示例：
通过实施例可以看出，在步骤401中，终端和核心网均可以根据系统制定的规则触发CIoT EPS优化模式的转换，NB-IoT系统会根据不同的发起方，采用不同的转换方法。
在步骤402a中，对于终端发起CIoT EPS优化转换，终端需要根据CIoT EPS优化转换方向采取不同的处理方式，其中CIoT EPS优化转换方向包括从控制面CIoT EPS优化到用户面CIoT EPS优化的转换和从用户面CIoT EPS优化到控制面CIoT EPS优化的转换。
在步骤403a中，对于终端发起的从控制面CIoT EPS优化到用户面CIoT EPS优化的转换，终端按照3GPP标准需要向核心网发起控制服务请求，并通过控制服务请求信令中激活标志位指示核心网进行CIoT EPS优化转换。
在步骤403b中，对于终端发起的从用户面CIoT EPS优化到控制面CIoT EPS优化的转换，终端仍然采用向核心网发起控制服务请求的方式，并通过控制服务请求信令中扩展指示信元指示核心网进行CIoT EPS优化转换。控制服务请求信令扩展方式可以如图2所示，其中CIoT EPS optimisations Flag用于向核心网指示此次控制服务请求的目的是进行从用户面CIoT EPS优化到控制面CIoT EPS优化转换。
在步骤404a中，核心网向终端响应服务接受，完成从控制面CIoT EPS优化到用户面CIoT EPS优化的转换，对于终端状态为空闲状态的终端，核心网将采用标准初始上下文建立流程，完成终端和基站间RRC连接、基站和核心网间S1连接的建立。
在步骤404b中，核心网向终端响应服务接受，完成从用户面CIoT EPS优化到控制面CIoT EPS优化的转换，核心网还需要发起标准S1释放流程，完成终端和基站间RRC连接、基站和核心网间S1连接的释放。
在步骤402b中，对于核心网发起CIoT EPS优化转换，核心网需要根据终端的状态采取不同的处理方式，其中终端的状态包括空闲状态和连接状态。
在步骤403c中，对于处于空闲状态的终端，核心网需要向终端发送寻呼信令，包括核心网与基站间的寻呼信令和基站向终端发送的寻呼信令。上述寻呼信令中均需要扩展信元的方式来向终端指示CIoT EPS优化转换方向，具体扩展方式可以如下图5、6所示；
终端会采用终端发起CIoT EPS优化转换流程完成后续的CIoT EPS优化转换，其中，终端根据寻呼消息中CIoT EPS优化转换方向指示来确定具体的CIoT EPS优化转换方向。
在步骤403d中，对于处于连接状态的终端，核心网需要向终端发起CIoT EPS优化转换通知流程，该流程可以如图7所示；
其中，核心网向终端发送的CIoT EPS优化通知信令携带特定信元的方式来向终端指示CIoT EPS优化转换方向，包括控制面CIoT EPS优化到用户面CIoT EPS优化转换和用户面CIoT EPS优化到控制面CIoT EPS优化转换。
在步骤404c中，对于控制面CIoT EPS优化到用户面CIoT EPS优化的转换，核心网应更新该终端的RRC连接和S1连接，可以包括使用初始上下文建立流程为终端建立承载。
在步骤404d中，对于户面CIoT EPS优化到控制面CIoT EPS优化的转换，核心网应时候用标准S1释放流程来释放终端的RRC连接和S1连接。
以上所述的本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的思想和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.NB-IoT系统下实现CIoT EPS优化转换的方法，其特征在于，终端或核心网发起CloTEPS优化转换，根据优化模式转换方向以及终端连接状态，通过优化终端、基站和核心网间的现有信令流程并增加新的优化转化流程，采取不同的控制流程来完成从控制面CIoT EPS优化到用户面CIoT EPS优化的转换以及从用户面CIoT EPS优化到控制面CIoT EPS优化的转换。
2.如权利要求1所述的NB-IoT系统下实现CIoT EPS优化转换的方法，其特征在于：基于终端发起的CIoT EPS优化转换，终端和核心网根据不同的CIoTEPS优化转换方向采取不同的处理方式。
3.如权利要求2所述的NB-IoT系统下实现CIoT EPS优化转换的方法，其特征在于：对于终端发起的从控制面CIoT EPS优化到用户面CIoT EPS优化的转换，终端通过基站向核心网发送控制服务请求信令，并在信令中向核心网指示CIoT EPS优化转换方向；
核心网收到终端的控制服务请求信令，完成用户面CIoT EPS优化的转换并向终端发送服务接受信令；
对于终端状态为空闲状态的情况，核心网发起标准初始上下文建立流程，完成终端和基站间RRC连接、基站和核心网间S1连接的建立。
4.如权利要求3所述的NB-IoT系统下实现CIoT EPS优化转换的方法，其特征在于,终端通过基站向核心网发送控制服务请求信令时，无论终端状态为空闲状态还是连接状态，均采用标准中激活标志位的方式指示核心网进行转换。
5.如权利要求2所述的NB-IoT系统下实现CIoT EPS优化转换的方法，其特征在于：基于终端发起的从用户面CIoT EPS优化到控制面CIoT EPS优化的转换，终端通过基站向核心网发送控制服务请求信令，并在信令中向核心网指示CIoT EPS优化转换方向；
核心网收到终端的控制服务请求信令，完成控制面CIoT EPS优化的转换并向终端发送服务接受信令；
核心网发起标准S1释放流程，完成终端和基站间RRC连接、基站和核心网间S1连接的释放。
6.如权利要求5所述的NB-IoT系统下实现CIoT EPS优化转换的方法，其特征在于：终端通过基站向核心网发送控制服务请求信令时，无论终端状态为空闲状态还是连接状态，均采用扩展额外指示信元的方式指示核心网进行转换，所述的额外指示信元需要指明此次转换为用户面CIoT EPS优化到控制面CIoT EPS优化的转换。
7.如权利要求1所述的NB-IoT系统下实现CIoT EPS优化转换的方法，其特征在于：基于核心网发起的CIoT EPS优化转换，核心网根据终端的不同状态采取不同的处理方式。
8.如权利要求7所述的NB-IoT系统下实现CIoT EPS优化转换的方法，其特征在于：当终端状态为空闲状态时，核心网通过基站向终端发送寻呼信令，并通过信令携带额外扩展信元的方式来向终端指示CIoT EPS优化转换方向；
终端收到核心网的寻呼消息后，首先通过扩展信元明确CIoT EPS优化转换方向；
终端通过终端发起的CIoT EPS优化转换流程完成从控制面CIoT EPS优化到用户面CIoT EPS优化或者从用户面CIoT EPS优化到控制面CIoT EPS优化的转换。
9.如权利要求7所述的NB-IoT系统下实现CIoT EPS优化转换的方法，其特征在于：当终端状态为连接状态时，核心网向终端发起CIoT EPS优化通知流程，并通过流程中核心网向终端发送的CIoT EPS优化通知信令携带特定信元的方式来向终端指示CIoT EPS优化转换方向；
核心网根据CIoT EPS优化转换方向完成RRC连接以及S1连接的控制。
10.如权利要求9所述的NB-IoT系统下实现CIoT EPS优化转换的方法，其特征在于：对于从控制面CIoT EPS优化到用户面CIoT EPS优化的转换，核心网发起标准初始上下文建立流程，完成终端和基站间RRC连接、基站和核心网间S1连接的更新；
对于从用户面CIoT EPS优化到控制面CIoT EPS优化的转换，核心网发起标准S1释放流程，完成终端和基站间RRC连接、基站和核心网间S1连接的释放。
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