CN112640520A - 在装置与网络之间进行通信的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种采用通信协议在电子装置(2)与蜂窝网络(4)之间进行通信的方法。所述装置(2)发起与所述网络(4)的连接，且在所述发起期间，所述装置(2)向所述网络(4)发布至少一个信息准则。一旦建立所述连接，所述网络(4)便仅将所述通信协议所需的通信和符合由所述装置(2)发布的所述信息准则的任何通信(10)转发到所述装置(2)。

Description

在装置与网络之间进行通信的方法
背景技术
本发明涉及电子装置，例如蜂窝物联网装置(CIoT)，且更确切地说，涉及一种用于将此类电子装置连接到蜂窝网络的机制。通过将此类装置连接到蜂窝网络，有可能使用现有蜂窝技术和基础设施将这些装置彼此连接且连接到因特网。这允许蜂窝网络将数据包传达到装置。特定装置不需要接收可能从网络递送的所有数据包，因此需要提供一种用于筛选将哪些数据包转发到装置的机制。
一种现有筛选机制是由因特网工程任务小组(Internet Engineering TaskForce)定义的端口控制协议(Port Control Protocol；PCP)RFC6887，其允许具有IP地址的主机控制如何转换和转发传入的数据包。此协议允许设备和应用程序创建外部IP地址、协议和端口与内部IP地址、协议和端口之间的映射，并且由此执行数据包筛选。然而，此机制仅可在装置已建立IP通信之后使用。
本发明试图用此类筛选系统解决诸个缺点。
发明内容
根据第一方面，本发明提供一种采用通信协议在电子装置与蜂窝网络之间进行通信的方法，其包括：装置发起与网络的连接，其中在发起期间，装置向网络发布至少一个信息准则；并且其中一旦建立连接，网络便仅将所述通信协议所需的通信和符合由装置发布的信息准则的任何通信转发到装置。
根据第二方面，本发明提供一种适用于采用通信协议连接到蜂窝网络的电子装置；其中装置被配置成在到蜂窝网络的连接的发起期间发射表示装置除了由网络采用的协议所需的任何通信之外还期望接收的通信的至少一个信息准则。
因此将看到，根据本发明，向网络提供了准则，使得网络可筛选将哪些通信发送到装置，并且由此避免装置的不必要寻呼或在任何情况下装置都将默默丢弃的数据包到装置的不必要递送。这改进了装置的功耗。此外，在到网络的连接的发起期间向网络提供这些准则提供了以下优点：在启用IP连接时，筛选器在适当位置，使得可立即使用所述筛选器。此外，由于筛选器是在到网络的连接的发起期间建立的，因此筛选器与网络连接的寿命相关，并且持续到当前网络连接结束为止。因此，不需要定期刷新筛选器。
装置发起与网络的连接可以多种方式发生。在一组实施例中，装置发起PDN连接或协议数据单元(PDU)会话。PDN是作为外部IP网络的数据包数据网络，例如因特网是数据包数据网络。这些是可与当前使用的网络建立的已知连接的类型，但在本发明的范围内，其它种类的网络连接也是可能的。
由装置向网络发布的信息准则可为许多准则中的一个或多个。在一些实施例中，信息准则包含UE自身的一个或多个IP地址。在一些实施例中，信息准则包含UDP端口号。在一些实施例中，信息准则包含TCP端口号。在一些实施例中，信息准则包含特定协议。这些准则可对应于装置期望接收或希望接收的某些通信的性质，例如准则可指定一旦建立到网络的连接，装置便期望从其接收通信的特定UDP端口号。
在一组实施例中，由装置发布的信息准则可包含表示装置稍后由网络分配的一个或多个地址或前缀的“通配符”。这具有一下优点：可在装置被分配其IP地址或前缀之前设置筛选。
在一组实施例中，装置发布信息准则包括装置将准则包含在(e)PCO中。优选地，(e)PCO在连接性请求中被发布给网络。PCO(协议配置选项)和ePCO(扩展协议配置选项)用于在用户设备与网络数据网关之间传送配置参数信息，所述网络数据网关是例如数据包网络数据网关(PGW)或会话管理功能(SMF)或用户平面功能(UPF)，其与3GPP 5G架构有关且扮演着类似于4G LTE系统中的用户平面上的数据包网关所扮演的角色。ePCO类似于PCO，但允许大于253字节的有效负载。ePCO可用于输送筛选规则，或者可使用旧版PCO。全文使用的术语(e)PCO既指PCO，也指ePCO。
在一组实施例中，信息准则肯定地指示将由装置转发哪些通信，使得如果发布给网络的信息准则为空，则网络阻止除协议所需通信之外的与装置的所有通信。然而，这不是必需的，并且可安排发送除准则中所指示的信息之外的所有信息。
在一组实施例中，在先前建立的连接停止时，网络停止仅将符合至少一个信息准则的通信转发到装置。这具有以下优点：筛选器绑定到特定的网络连接会话，并且因此在特定的网络连接停止时，接着在所述网络连接发起时所设置的筛选也将停止。
本文所描述的任何实施例的特征可在适当的时候应用于本文所描述的任何其它方面或实施例。在参考不同的实施例或实施例组时，应理解，这些不一定是不同的而是可重叠。
附图说明
现将仅借助于实例参考附图描述本发明的实施例，在这些附图中：
图1示意性地展示与网络连接的蜂窝装置；
图2是展示根据本发明在装置与网络之间进行通信的方法的流程图；以及
图3是展示连接到网络的多个传感器和控制器的说明性实例。
具体实施方式
图1示意性地展示亦被称作用户设备(UE)2的便携式电子装置以及网络4。装置2是蜂窝物联网装置，且网络4是蜂窝网络，其可为UE借以获得到因特网的数据包数据连接的数据包数据网络(PDN)。
为了将UE 2连接到网络4，UE向网络发布数据包数据网络(PDN)连接性请求6。此PDN连接性请求6携带NAS消息，所述NAS消息的一个组分是PCO(协议配置选项)或ePCO(扩展协议配置选项)。PCO或ePCO用于例如在用户设备与网络数据网关之间传送IP配置相关参数，所述网络数据网关是例如数据包网络数据网关(PGW)或会话管理功能(SMF)或用户平面功能(UPF)，其与3GPP 5G架构有关且扮演着类似于4G LTE系统中的用户平面上的数据包网关所扮演的角色。在附接请求中，UE 2在(e)PCO内提供请求网络提供配置信息的(空)配置参数的列表。接着网络针对其能够匹配的配置参数，将(e)PCO内的匹配配置参数与所请求参数一起返回给UE 2。在图2中的步骤20处展示此连接性请求6的发布。
UE 2使用这些(e)PCO将配置信息准则传达到网络4，所述准则表示UE 2期望接收的数据。具体地说，UE使用(e)PCO将其期望具有的一个或多个IP地址、其期望从中接收消息的UDP端口号和TCP端口号以及其期望接收的下一个协议传达到网络。
如本领域中已知，UDP(用户数据报协议)是与IP一起使用的无连接输送层协议。UDP不被设计成支持数据的可靠传送，并且在此协议中，数据包可能不按顺序到达，或在无通知的情况下丢失。
如本领域中已知，TCP(发射控制协议)是与IP一起在数据包交换通信网络中使用的面向连接的可靠的主机到主机协议。IP处理数据包的发射，并且TCP处理数据包的控制，例如请求重新发射任何丢失的数据包且对失序的数据包进行重新排序。
如果UE 2不知道其在连接性请求6的发射时的IP地址或前缀，则其可在(e)PCO筛选器配置信息中发布用于意指数据包网络数据网关(PGW)或SMF分配给UE的一个或多个地址或前缀的“通配符”地址或前缀。可向UE分配多个地址或前缀，并且“通配符”可用于意指所有那些地址或前缀。具体地说，在此实施例中使用的“通配符”是INADDRANY(0.0.0.0或::/0)。
接着装置2从网络4接收响应8，所述响应指示是否已建立连接，以及网络是否支持使用由装置提供的信息准则进行筛选。在图2的步骤22处展示此过程。如果来自网络的响应在(e)PCO中不包含筛选器配置，则指示网络不支持筛选特征。如果网络无法应用(e)PCO中所提供的准则，则网络将用含有失效筛选器和仅其相应的筛选器索引的(e)PCO作出响应。
存在给定协议为了维持装置与网络之间的连接而需要的某些通信。网络4将不筛选这些通信中的任何一个，并且将所有此类通信转发到装置2。对于在使用中的特定协议不需要的所有其它通信，一旦在UE 2与网络4之间建立了连接，网络便会将网络8上的数据性质与由UE 2供应的信息准则进行比较。
按照TS24.008第10.5.6.12节中所描述的业务流模板(TFT)编码对筛选器进行编码，其中有一些改变。数据包筛选器没有指定特定方向，因为所有筛选规则都用于下行链路方向。仅需要由特定筛选器引起两个动作即可删除数据包或转发数据包。特定筛选器可包含“有状态规则”，使得仅在UE 2首先发起防火墙可为其建立有状态规则的业务时才激活筛选器。例如，UE可建立允许来自IP地址192.168.11.22的业务的规则，但仅在执行数据包筛选的节点首先看到源自UE且发往IP地址192.168.11.22的数据包时才激活规则。在此发生之前，来自IP地址192.168.11.22的所有业务都被网络阻止。
在一些实施例中，装置包含无线电装置，其可处于连接模式或处于空闲模式。筛选器可包含仅在UE 2处于无线电连接模式时才激活所述筛选器的标志位。此筛选器仅在无线电连接性建立时处于活动状态，并且在UE未处于连接模式时，来自将匹配(现在非活动)筛选规则的网络的业务不会致使网络对UE进行寻呼。在此情况下，不需要筛选器优先，因为将不存在冲突的筛选规则。在创建PDN连接/PDU会话期间，用于建立这些筛选规则的信息准则由UE2添加到(e)PCO中。如果网络4发起连接的创建，则UE必须在建立连接之后设置筛选规则。如果(e)PCO将空的筛选规则传达到网络，则除协议所需的通信之外，所有网络发起业务都将在网络中被阻止。在此情况下，网关(例如PGW)阻止从PDN(例如因特网)到UE的所有业务，在PGW内生成了不受筛选影响的一些业务，例如与IPv6邻居发现协议相关的业务。
如上文所描述的筛选是有用的一个实例是装置2是连接到网络4的物联网传感器的情况，若干控制器也连接到所述网络。在图3中所展示的一个说明性实例中，传感器2是温度传感器，并且在网络4中还有其它传感器32、34，它们是湿度传感器，以及两个控制器38和40，其中一个38控制温度传感器且另一个40控制湿度传感器。在传感器2建立到此网络4的连接时，所述传感器可在其请求中包含某些信息准则，所述信息准则指定所述传感器将希望仅从温度传感器控制器38接收通信。一旦建立连接，传感器2便将接收指示连接是否已成功建立以及筛选器是否在适当位置的信号8。如果筛选器在适当位置，则在整个当前建立的连接中，传感器2将仅接收根据请求来自温度控制器38的通信10，以及任何协议所需通信，并且将不会从湿度控制器40接收任何通信。
网络4仅将符合指定信息准则10的数据包和由网络采用的通信协议所需的那些数据包转发到UE 2，并且筛选掉不符合准则的那些数据包，如在图2的步骤24处所展示。这防止了对UE 2的不必要寻呼或无论如何UE 2都将默默丢弃的数据包到UE 2的不必要递送。这具有改进UE的功耗的优点。本文所公开的筛选对于筛选因特网上的恶意行为特别有用。众所周知，恶意攻击者会扫描整个因特网以寻找潜在的受害节点来接管。即使数据包最终由UE2丢弃，与IoT装置2的IP地址匹配的每次扫描也将唤醒装置。这通过所要求保护的筛选方法来防止。
在UE 2与网络4之间的连接的设置期间建立筛选器，这提供了以下优点：在启用IP连接性时，筛选器在适当位置。
此外，筛选器因此与PDN连接/PDU会话寿命相关，并且持续到PDN连接结束为止，如在图2的步骤26处所展示。因此不需要定期刷新所述筛选器。
本领域的技术人员应当理解，本发明已经通过描述其一个或多个具体实施例来说明且不限于这些实施例；在所附权利要求的范围内，许多变化和修改是可能的。

Claims (16)

1.一种采用通信协议在电子装置与蜂窝网络之间进行通信的方法，其包括：
所述装置发起与所述网络的连接，其中在所述发起期间，所述装置向所述网络发布至少一个信息准则；
并且其中一旦建立所述连接，所述网络便仅将所述通信协议所需的通信和符合由所述装置发布的所述信息准则的任何通信转发到所述装置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述装置发起数据包数据网络连接或协议数据单元会话。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中由所述装置发布的所述信息准则包含选自包括以下各项的群组中的至少一个准则：所述装置的至少一个IP地址、用户数据报协议端口号、发射控制协议端口号，或协议。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中由所述装置发布的所述信息准则包含通配符，以代替稍后将由所述网络分配给所述装置的至少一个地址和/或至少一个前缀。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述装置发布所述信息准则包括所述装置将所述准则包含到协议配置选项或扩展协议配置选项中。
6.根据权利要求5所述的方法，其包括在连接性请求中向所述网络发布所述协议配置选项或扩展协议配置选项。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中由所述装置发布的所述至少一个信息准则肯定地指示将由所述装置转发哪些通信。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其进一步包括：与所述网络的所述连接停止、所述装置发起与所述网络的另一连接，其中在所述另一连接的所述发起期间，所述装置向所述网络发布至少一个另外的信息准则；
并且其中一旦建立所述另一连接，所述网络便仅将所述通信协议所需的通信和符合由所述装置发布的所述另外的信息准则的任何通信转发到所述装置。
9.一种适用于采用通信协议连接到蜂窝网络的电子装置；
其中所述装置被配置成在发起到蜂窝网络的连接期间发射表示所述装置除了由所述网络采用的所述协议所需的任何通信之外还期望接收的通信的至少一个信息准则。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述装置被配置成发起数据包数据网络连接或协议数据单元会话。
11.根据权利要求9或10所述的装置，其中所述装置被配置成发射的所述信息准则包含选自包括以下各项的群组中的至少一个准则：所述装置的至少一个IP地址、用户数据报协议端口号、发射控制协议端口号，或协议。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的装置，其中所述装置被配置成发射的所述信息准则可以包含通配符，以代替稍后由所述网络分配的将分配给所述装置的所述至少一个地址和/或至少一个前缀。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的装置，其中所述装置被配置成通过将所述至少一个准则包含到协议配置选项或扩展协议配置选项中来发射至少一个信息准则。
14.根据权利要求13所述的装置，其中所述装置被配置成在连接性请求中向所述网络发射所述协议配置选项或扩展协议配置选项。
15.根据权利要求9至14中任一项所述的装置，其中所述至少一个信息准则肯定地指示将由所述装置转发哪些通信。
16.根据权利要求9至15中任一项所述的装置，其中所述装置进一步被配置成在所述连接停止之后发起与所述网络的另一连接，
其中所述装置被配置成在发起到所述蜂窝网络的所述另一连接期间，发射表示所述装置除了由所述网络采用的所述协议所需的任何通信之外还期望接收的通信的至少一个另外的信息准则。
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