CN113273230B - 用于通过服务能力暴露功能(SCEF)T8接口监视轻量级机器到机器(LWM2M)物联网(IoT)设备的方法、系统和计算机可读介质 - Google Patents

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Abstract

一种用于监视LWM2M IoT设备状态的方法，包括：在SCEF中提供用于接收来自IoT应用服务器或服务能力服务器的订阅请求的接口，用于监视LWM2M IoT设备状态，该方法还包括在SCEF中维护利用LWM2M协议的IoT设备的标识符的数据库，经由该接口并且从SCS或AS接收第一监视事件请求，该第一监视事件请求用于订阅接收关于IoT设备的状态信息，以及使用从第一监视事件请求提取的IoT设备标识符在数据库中执行查找，并将第一监视事件请求标识为与LWM2M IoT设备相关联。该方法还包括使用LWM2M受限应用协议(CoAP)消息收发与LWM2M IoT设备通信，以订阅到LWM2M IoT设备并从LWM2M IoT设备接收状态信息，以及将状态信息传送给SCS或AS。

Description

用于通过服务能力暴露功能(SCEF)T8接口监视轻量级机器到 机器(LWM2M)物联网(IoT)设备的方法、系统和计算机可读 介质
优先权声明
本申请要求于2019年4月8日提交的印度临时专利申请号201941014052和于2019年4月30日提交的美国专利申请序列号16/399,428的优先权权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
这里描述的主题涉及监视IoT设备状态。更特别地，这里描述的主题涉及通过重新使用SCEF的T8监视接口来监视LWM2M IoT设备。
背景技术
SCEF是3GPP平台，其使IoT应用服务器能够监视IoT设备状态。用于监视IoT设备的过程称为3GPP MTC监视事件过程，并且允许IoT应用服务器(AS)或服务能力服务器/应用服务器(SCS/AS)监视IoT设备状态，并在3GPP TS 23.682，Technical Specification GroupServices and System Aspects；Architecture enhancements to commuinations withpacket data networks and applications(技术规范组服务和系统方面；与分组数据网络和应用的通信的体系结构增强)(版本16)，V16.2.0(2019年3月)中进行了描述。SCS或AS用于调用3GPP MTC监视事件过程的接口称为T8接口，其在3GPP TS 29.122，TechnicalSpecification Group Core Network and Terminals；T8 reference point forNorthbound APIs(技术规范组核心网络和终端；针对北向API的T8参考点)；(版本16)V16.1.0(2019年3月)中规定。T8接口由SCEF提供。
根据3GPP MTC监视事件过程，IoT AS或SCS/AS通过T8接口向SCEF发送监视配置(订阅)请求，以监视所需的设备参数。IoT AS可以在T8监视配置请求中向SCEF请求连续或一次性报告设备状态。SCEF针对给定的监视配置(订阅)请求创建监视环境，并协助递送所请求的IoT设备状态。SCEF从EPC核心网络元件(诸如归属订户服务器(HSS)、移动性管理实体(MME)或策略和计费规则功能(PCRF))检索所需的设备状态信息，并向IoT AS生成设备状态报告。MTC监视事件过程支持从IoT AS通过EPC网络元件(诸如HSS、MME和PCRF)监视IoT设备状态信息(即监视事件)，诸如位置信息、漫游状态、设备可达性、连接性状态、通信故障等。
图1是示出使用北向T8接口通过HSS的3GPP监视事件过程的调用流程图。在图1中，SCEF 100接收来自SCS/AS 102的监视事件订阅请求以及与HSS 104的通信，以获得所请求的IoT设备状态信息。使用T8接口通过HSS来监视设备包括两个阶段：
配置阶段：
1)SCS/AS 102向SCEF 100发送包含监视事件(诸如位置信息、UE可达性等)的监视订阅请求。
2)SCEF 100验证监视事件订阅请求，并通过具有针对用户生成的唯一SCEF-参考ID的s6t接口向HSS 104发送Diameter配置信息请求(CIR)。
3)HSS 104向SCEF 100发送带有成功原因代码的Diameter配置信息应答(CIA)消息。
4)SCEF 100利用HTTP响应201创建的消息向SCS/AS 102进行响应。
报告阶段：
1)当监视数据可用于HSS 104上的UE时，HSS 104将向SCEF 100发送Diameter报告信息请求(RIR)。
2)SCEF 100验证该请求，并利用携带该监视信息的监视状态通知消息通知SCS/AS102。
3)SCS/AS 102将成功T8响应原因代码发回SCEF 100。
4)SCEF 100在Diameter报告信息应答(RIA)消息中指示成功订阅HSS 104。
图2示出了当HSS不具有所请求的信息时，通过HSS的监视事件过程。参照图2，当HSS 104不具有所请求的UE状态信息时，HSS 104联系MME 106以获得该信息。图2中的配置阶段可以包括以下步骤：
配置阶段：
1)SCS/AS 100向SCEF 100发送包含监视事件(诸如位置信息、UE可达性等)的监视订阅请求。
2)SCEF 100验证监视事件订阅请求，并通过具有针对用户生成的唯一SCEF-参考ID的s6t接口向HSS 104发送Diameter CIR。
3)HSS 104向MME 106发送Diameter插入订阅数据请求(IDR)，以请求针对所标识的用户的监视信息。
4)MME 106接受监视请求，并向HSS 106返回具有成功原因代码的插入订阅数据应答(IDA)。
5)HSS 104向SCEF 100发送具有成功原因代码的Diameter CIA消息。
6)SCS/AS 102从SCEF 100接收具有201创建的HTTP响应代码的监视订阅响应。
图2中的报告阶段可以包括以下步骤：
报告阶段：
1)当监视数据可用于MME 106上的UE时，MME 106将通过具有在配置阶段针对用户生成的相同SCEF-参考ID的t6a接口向SCEF 100发送Diameter RIR。
2)SCEF 100验证报告信息请求，并向SCS/AS 102通知携带监视信息的监视状态通知消息。
3)SCS/AS 102向SCEF 100发送成功T8响应原因代码。
4)SCEF 100在RIA消息中向MME 106发送Diameter成功。
使用与3GPP监视事件过程分开的过程来监视LWM2M设备。该过程或协议被称为LWM2M协议，并且使用受限应用协议(CoAP)作为传输。LWM2M协议不涉及SCEF。相反，IoT AS需要实现LWM2M和CoAP过程，以直接(通过分组网关或服务网关)与IoT设备通信。LWM2M协议用于IoT设备与SCS/AS之间的设备通信和管理。
根据LWM2M协议，LWM2M服务器使用信息报告接口来观察注册后的LWM2M客户端上的资源的任何改变，以在新值可用时接收通知。这种观察关系是通过向LWM2M客户端发送针对对象、对象实例或资源的观察或观察复合操作来发起的。当执行取消观察或取消观察复合操作时，观察结束。
如上所述，CoAP用作LWM2M消息的传输。CoAP是专用web传输协议，用于受限节点，诸如IoT设备和受限(例如，低功率、有损耗)网络。该协议是针对机器到机器(M2M)应用(诸如智能能源和建筑自动化)而设计的。CoAP消息非常小，因此限制了对网络中消息分段的需要。CoAP协议使CoAP客户端能够观察资源，即检索资源的表示(IoT设备状态)，并在一段时间内保持该表示由服务器更新。
图3是示出使用LWM2M协议和CoAP在定义的持续时间内观察传感器数据的图。在图3中，LWM2M客户端300是IoT设备。LWM2M服务器302是SCS/AS。更确切地，SCS/AS需要实现LWM2M和CoAP过程以从IoT设备获取状态信息。在图3中，LWM2M服务器302使用携带观察选项＝0的CoAP请求消息(GET方法)，对在LWM2M客户端300内部以不规则周期(基于改变)更新的所需资源(例如，温度)进行观察。通知由IoT设备(LWM2M客户端300)发送，以回复创建注册(订阅)的单个扩展GET请求。每个通知包括由观察请求中的SCS/AS指定的令牌。通知通常具有2.05(内容)响应代码。通知包括带有用于重新排序检测的序列号的观察选项。
当LWM2M客户端300接收到响应于通知操作的重置时，LWM2M客户端300必须取消观察，而不管该通知是作为如在观察操作中定义的可确认CoAP消息还是作为不可确认CoAP消息发送的。LWM2M服务器302还可以通过发送具有观察选项＝1的GET请求，在任何时间取消对指定资源、资源实例或(多个)指定对象实例的观察操作。LWM2M服务器302可以可选地设置资源的观察属性，以使用写入属性操作来影响其通知的行为，该写入属性操作是使用CoAP PUT请求实现的。
针对不同类型的IoT设备使用上述过程的一个问题是，SCS/AS将需要实现两个单独的北向接口来监视IoT设备状态：
3GPP定义的T8监视事件接口；以及
LWM2M服务器实现，以使用CoAP协议接口来观察IoT设备的资源状态。
没有用于监视IoT设备状态的统一的SCS/AS接口，也没有用于标识IoT设备类型的SCS/AS中的智能，以及用于使用正确协议监视IoT设备状态的协议。网络运营商只能针对SCEF处的基于3GPP的T8接口业务执行SCS/AS北向业务的认证、授权和访问控制，但不能针对直接通过顶部通信方法(即，使用通过分组网关的数据平面)的LWM2M CoAP业务执行相同的认证、授权和访问控制。
因此，需要用于使用SCEF针对LWM2M IoT设备和非LWM2M IoT设备提供的统一接口来监视IoT设备状态的改进方法、系统和计算机可读介质。
发明内容
这里描述的主题包括一种方法，其中IoT应用服务器和服务能力服务器可以通过SCEF网络元件重新使用3GPP定义的T8监视事件接口来监视基于LWM2M协议的IP IoT设备。该解决方案允许IoT应用服务器使用统一的T8监视事件接口来监视IoT设备状态，而不管设备状态报告传递方法如何，无论是通过3GPP定义的监视事件过程还是使用SCEF的基于LWM2M受限应用协议的观察接口。
一种用于监视LWM2M IoT设备状态的方法，包括：在SCEF中提供用于接收来自IoT应用服务器(AS)或服务能力服务器(SCS)的订阅请求的接口，用于监视LWM2M IoT设备状态，该方法还包括在SCEF中维护利用LWM2M协议的IoT设备的标识符的数据库，经由该接口并且从SCS或AS接收第一监视事件请求，该第一监视事件请求用于订阅接收关于IoT设备的状态信息，以及使用从第一监视事件请求提取的IoT设备标识符在数据库中执行查找，并将第一监视事件请求标识为与LWM2M IoT设备相关联。该方法还包括使用LWM2M受限应用协议(CoAP)消息收发与LWM2M IoT设备通信，以订阅到LWM2M IoT设备并从LWM2M IoT设备接收状态信息，以及将状态信息传送给SCS或AS。
根据这里描述的主题的另一个方面，用于接收针对LWM2M IoT设备和非LWM2M IoT设备的监视事件请求的SCEF的接口包括T8接口。
根据这里描述的主题的又一个方面，经由T8接口接收第二监视事件请求，使用从第二监视事件请求提取的IoT设备标识符在数据库中执行查找，将第二监视事件请求标识为与非LWM2M IoT设备相关联，以及使用3GPP事件监视过程与公共陆地移动网络(PLMN)网络节点(诸如归属订户服务器(HSS))通信以订阅接收关于非LWM2M IoT设备的状态信息。
根据这里描述的主题的又一个方面，接收监视事件请求包括接收3GPP T8监视事件请求。
根据这里描述的主题的又一个方面，与LWM2M设备通信包括实现LWM2M观察过程以订阅接收关于LWM2M IoT设备的状态信息。
根据这里描述的主题的又一个方面，实现LWM2M观察过程包括从SCEF向LWM2M IoT设备发送具有观察选项的CoAP GET请求。
根据这里描述的主题的又一个方面，实现LWM2M观察过程包括从LWM2M IoT设备接收包括状态信息的2.05CoAP响应，并且生成包括状态信息的T8监视事件响应消息并将其发送到SCS或AS。
根据这里描述的主题的又一个方面，在SCEF中维护向SCEF注册的LWM2M IoT设备的注册数据库。
根据这里描述的主题的又一个方面，SCEF包括单个IoT服务应用编程接口(API)，用于接收针对LWM2M IoT设备和非LWM2M IoT设备的监视事件订阅请求。
根据这里描述的主题的又一个方面，与LWM2M IoT设备通信包括经由服务网关或分组网关和演进节点B(eNB)使用顶部(OTT)通信路径与LWM2M IoT设备通信。
一种用于监视轻量级机器到机器(LWM2M)物联网(IoT)设备状态的系统，该系统包括具有至少一个处理器的SCEF。该系统还包括由SCEF提供的接口，用于接收来自IoT应用服务器(AS)或服务能力服务器(SCS)的订阅请求，用于监视LWM2M IoT设备状态。该系统还包括SCEF中利用LWM2M协议的IoT设备的标识符的数据库。该系统还包括SCEF中的应用编程接口(API)前端(FE)，用于经由接口并从SCS或AS接收第一监视事件请求，该第一监视事件请求用于订阅接收关于IoT设备的状态信息，使用从第一监视事件请求提取的IoT设备标识符在数据库中执行查找，并将第一监视事件请求标识为与LWM2M IoT设备相关联。该系统还包括SCEF中的受限应用协议/消息队列遥测传输(CoAP/MQTT)网关，用于使用LWM2M CoAP消息收发与LWM2M IoT设备通信，以订阅到LWM2M IoT设备并从LWM2M IoT设备接收状态信息。该系统还包括SCEF中的核心SCEF API处理机，用于将状态信息传送给SCS或AS。
这里描述的主题可以用软件结合硬件和/或固件实现。例如，这里描述的主题可以在由处理器执行的软件中实现。在一个示例性实现中，这里描述的主题可以使用其上存储有计算机可执行指令的非瞬态计算机可读介质来实现，计算机可执行指令当由计算机的处理器执行时，控制计算机执行步骤。适于实现这里描述的主题的示例性计算机可读介质包括非瞬态计算机可读介质，诸如盘存储设备、芯片存储设备、可编程逻辑设备和专用集成电路。此外，实现这里描述的主题的计算机可读介质可以位于单个设备或计算平台上，或者可以分布在多个设备或计算平台上。
附图说明
现在将参照附图解释这里描述的主题，其中：
图1是示出针对3GPP监视事件过程交换的示例性消息的消息流程图，其中HSS具有所请求的IoT设备状态信息；
图2是示出针对3GPP监视事件过程交换的示例性消息的消息流程图，其中HSS不具有所请求的IoT设备状态信息并且从MME获得该信息；
图3是示出LWM2M服务器(由SCS/AS实现)和LWM2M客户端之间的CoAP消息收发的消息流程图；
图4是示出实现用于监视LWM2M IoT设备和非LWM2M IoT设备的单个IoT设备服务API的SCEF的网络图；
图5是示出使用SCEF提供的统一IoT设备监视接口，在SCS/AS、SCEF、HSS/MME和IoT设备之间交换的示例性消息收发的消息流程图；
图6是示出使用3GPP定义的北向T8接口实现LWM2M观察接口以监视IoT设备传感器数据的消息流程图；
图7是示出使用SCS/AS的IoT设备注册的消息流程图；
图8A-8D是示出示例性LWM2M操作的消息流程图；以及
图9A和9B是示出用于在SCEF上实现公共接口以获得LWM2M IoT设备和非LWM2MIoT设备的状态信息的示例性步骤的流程图。
具体实施方式
这里描述的主题包括一种方法，其中IoT应用服务器和服务能力服务器可以通过SCEF网络元件重新使用3GPP定义的T8监视事件接口来监视基于LWM2M协议的IP IoT设备。这样的实现允许IoT应用服务器和服务能力服务器使用SCEF提供的统一T8监视事件接口来监视IoT设备状态，而不管设备状态报告传递方法—无论是通过3GPP定义的监视事件过程还是CoAP协议。
这里描述的主题包括SCEF，其提供统一的T8接口，以允许SCS/AS使用3GPP定义的监视事件过程和LWM2M观察接口来监视设备状态。SCS/AS可以使用3GPP T8定义的监视事件接口向SCEF监视设备状态。SCEF提供以下特征：
IoT设备标识符到SCS/AS标识符的映射以及设备状态监视方法，即3GPP定义的监视事件过程或基于LWM2M的CoAP观察调用流程；
3GPP定义的T8监视事件到可观察的LWM2M资源Id的映射；以及
支持以下操作模式的针对LWM2M实现的传输绑定：
用户数据报协议/数据报传输层安全(UDP/DTLS)-设备和SCEF之间基于UDP/DTLS的通信；
传输控制协议/传输层安全(TCP/TLS)-IoT设备和SCEF之间基于TCP/TLS的通信；以及
非IP数据传递(NIDD)-IoT设备和SCEF之间基于3GPP非IP数据传递的设备通信。
基于映射配置，当在北向(面向SCS/AS)接口上接收到来自SCS/AS的T8监视事件订阅请求时，SCEF应使用3GPP S6t和T6a/b接口发起3GPP监视事件订阅过程，或者直接向南向(面向IoT设备)的IoT设备发起LWM2M CoAP观察过程。因此，这里描述的SCEF具有用于标识IoT设备类型(LWM2M或非LWM2M)并在南向接口上实现适当的通信协议以与所标识的IoT设备类型通信的智能。
SCEF可以在南向接口上实现支持LWM2M观察和通知调用流程的LWM2M网关，以将T8监视消息转换为LWM2M CoAP消息，如下面将详细描述的。
3GPP监视事件过程允许SCS/AS监视IoT设备状态，而无需询问设备/与设备通信，设备即为演进分组核心(EPC)节点，诸如MME或HSS，通过SCEF向SCS/AS发送IoT设备状态；而LWM2M观察调用流程涉及IoT设备向SCS/AS发送设备状态。
图4示出了具有集成LWM2M网关的SCEF体系结构，该网关支持用于监视IoT设备状态的统一北向T8接口。在图4中，用于监视LWM2M IoT设备传感器数据的基于LWM2M的观察接口使用经由3GPP定义的北向T8接口接收的消息触发。SCS/AS向SCEF发送3GPP监视配置请求(订阅请求)，以监视IoT设备状态，而不管IoT设备是LWM2M还是非LWM2M设备。
在图4中，SCEF 100包括用于处理3GPP监视事件过程(北向和南向二者)的核心MTC过程业务逻辑400。因此，核心MTC过程业务逻辑400可以从SCS/AS 102接收监视事件请求消息，并经由T8接口向SCS/AS 102提供监视事件响应消息。SCEF 100还可以包括CoAP/MQTT网关402，其经由服务网关/分组网关(SGW/PGW)404和演进节点B 406处理与CoAP客户端300的CoAP观察调用流程。CoAP/MQTT网关402可以实现CoAP观察调用流程，以监视IoT设备408的状态，IoT设备408中的至少一些可以是LWM2M设备。在图示的示例中，IoT设备408包括车载IoT设备、由智能电话应用实现的IoT设备、传感器等。IoT设备408还可以包括非LWM2M设备，诸如与3GPP监视事件过程兼容的那些非LWM2M设备。非LWM2M设备可以使用非LWM2M协议(诸如3GPP监视事件协议)经由eNB 412将其状态信息传送给MME 410和HSS 104。
SCEF 100还可以包括IoT设备数据库414，其存储LWM2M和/或非LWM2M IoT设备的标识符。CoAP/MQTT网关402可以使用数据库414来记录LWM2M设备的身份。核心SCEF API处理器416处理北向业务，并在3GPP监视事件和CoAP观察调用流程之间进行区分。API网关前端(FE)418经由API 420从SCS/AS 102接收3GPP监视事件订阅请求，访问数据库414以确定请求中标识的设备是LWM2M设备还是非LWM2M设备。对于被标识为LWM2M设备的设备，API网关FE 418可以触发CoAP/MQTT网关402来实现CoAP观察过程以监视设备状态。对于被标识为非LWM2M设备的设备，API网关FE 416可以触发核心MTC过程业务逻辑400以使用以上参照图1和图2描述的3GPP过程与HSS 104通信，以订阅并获得IoT设备状态。API 420包括单个服务API，其允许SCS/AS 102经由T8接口使用3GPP监视事件过程来订阅和接收关于任何类型的IoT设备(包括LWM2M IoT设备和非LWM2M IoT设备)的状态信息。
SCEF 100还可以包括用于实现图4中的组件的至少一个处理器422。处理器422可以是一个或多个通用微处理器、FPGA、硬件ASIC或其任意组合。SCEF 100可以使用网络服务提供商的企业预置硬件来实现，作为在云网络硬件平台上实现的云服务，或者作为企业预置和云网络硬件平台的组合来实现。
图5是示出使用SCEF的T8接口来触发LWM2M观察过程以监视LWM2M IoT设备的状态的消息流程图。在图5中，SCS/AS102使用T8监视事件过程与SCEF 100通信，而不管IoT设备是LWM2M还是非LWM2M IoT设备。SCEF 100与HSS 104或MME106通信，以订阅和接收针对非LWM2M IoT设备的IoT设备状态。SCEF 100实现用于订阅和接收针对LWM2M IoT设备的设备状态信息的CoAP观察过程。以下步骤对应于图5中编号的步骤：
1.SCS/AS 102向SCEF 100发送监视订阅请求，以通过在T8请求中包括要被监视的类型事件的标识符来监视IoT设备的设备状态；
2.SCEF 100基于在T8监视订阅请求中接收的设备Id(MSISDN/外部ID)检查IoT设备Id数据库414中的映射配置，并标识监视设备状态的方法，即3GPP监视事件过程或LWM2MCoAP观察传递；
3a.如果监视方法是3GPP监视事件过程，则SCEF 100使用S6t/T6a接口通过3GPPTS 23.682中定义的HSS/MME 104或106来监视设备状态(也在上面的背景技术部分中进行了解释)
3b.如果监视方法是基于CoAP协议的LWM2M观察接口，则SCEF 100通过发送带有OMA TS-轻量级M2M传输规范中定义的观察选项的CoAP GET请求来发起观察过程(参见下面的参考文献列表以获得完整引用)。支持LWM2M观察调用流程的T8消息的处理可以使用如图6所示的CoAP网关组件来实现。
在图6中，SCEF 100包括CoAP网关600和IoT设备注册数据库602。CoAP网关600可以在SCEF 100的南向一侧实现CoAP/MQTT网关402的功能。CoAP网关600可以在SCEF 100的北向一侧实现API网关前端418的功能。IoT设备注册数据库602存储已经注册以与网络中的应用服务器和服务能力服务器通信的IoT设备(诸如IoT设备408)的设备ID。
下面的描述对应于图6中的消息流。
1.SCS/AS 102向SCEF 100发送监视配置请求(订阅请求)以监视IoT设备的状态。
2.SCEF 100基于设备Id使用映射配置来确定监视方法为LWM2M观察调用流程。然后，SCEF 100在设备注册数据库602中执行查找，以检查监视事件请求中标识的UE是否已向LWM2M服务器执行了LWM2M注册，并检索对象/资源实例Id。(参照图7解释了注册调用流程)。SCEF 100可以在数据库602中高速缓存或维护注册信息，该注册信息指示已注册以与特定服务器通信的UE。
3.如果设备已经注册，则SCEF 100针对对象、对象实例、资源或资源实例使用具有观察选项＝0的CoAP GET消息发起LWM2M观察请求，每当该对象实例改变(周期性地或作为事件的结果)时这回产生异步通知。CoAP层的令牌用于将异步通知和观察GET相匹配。SCEF100使用配置执行在T8消息中接收到的监视事件类型到资源Id的映射，并从步骤2的注册数据库中检索对象/资源实例。SCEF 100还基于在T8监视配置请求中接收到的监视持续时间启动定时器。在定时器过期时，SCEF 100发起取消向该设备预订的(观察到的资源)。
如果该设备未向SCEF 100注册，则SCEF 100通过向SCS/AS 102发送错误响应来拒绝T8请求。
4.IoT设备408向SCEF 100发送通知，以使用具有由SCEF100在观察请求中指定的匹配令牌的2.05响应代码向SCS/AS102通知所订阅的资源Id的改变。通知响应还包括带有用于对检测到的事件进行排序的序列号的观察选项。
5.在接收到通知2.05CoAP响应时，SCEF 100向SCS/AS 102生成T8监视事件状态通知消息，以向SCS/AS 102通知IoT设备408的所订阅的资源状态的改变。
在SCEF 100处对从IoT设备408接收的任何通知应用相同的过程。下表1总结了SCEF 100处3GPP T8到LWM2M协议消息的映射：
Figure BDA0003139805840000131
Figure BDA0003139805840000141
表1：LWM2M协议到T8的映射
在从SCS/AS 102接收到T8监视事件删除请求时或在步骤3中设置的定时器过期时，SCEF 100使用带有观察选项＝1的CoAP GET请求发送LWM2M观察取消消息。
如上面关于表1所述，SCEF执行的一个功能是将T8消息和信息元素映射到CoAP消息和IE。表2-6示出了可以由SCEF实现的T8和CoAP参数之间的映射。在表2-6中，方向MT指示向着IoT设备的移动终止或通信。方向MO指示从IoT设备到网络的移动发起或通信。
Figure BDA0003139805840000142
表2：CoAP(LWM2M)-T8映射-监视事件订阅
Figure BDA0003139805840000143
Figure BDA0003139805840000151
表3：CoAP(LWM2M)-T8映射-监视事件订阅(续)
Figure BDA0003139805840000152
表4：CoAP(LWM2M)-T8映射-监视事件订阅(续)
Figure BDA0003139805840000153
Figure BDA0003139805840000161
表5：CoAP(LWM2M)-T8映射-监视事件订阅(响应)
Figure BDA0003139805840000162
表6：COAP(LWM2M)-T8映射-监视事件通知
SCEF 100可以利用LWM2M设备注册信息来填充其内部数据库。在一个实现中，SCEF100可以充当CoAP非透明代理或交叉代理，从而拦截从IoT设备向SCS/AS的LWM2M IoT设备注册消息。SCEF 100可以将IoT设备注册上下文信息存储在由SCEF 100维护的IoT设备注册数据库中。在一个实现中，注册上下文信息可以包括设备标识符(设备端点名称)、设备地址、注册寿命、LWM2M版本和设备资源信息，稍后将在监视从SCS/AS发起的订阅T8请求时使用这些信息来传递LWM2M观察消息。SCEF 100可以支持以下LWM2M注册操作：
-注册
-更新
-注销
当SCEF 100充当CoAP非透明代理时，SCEF 100将接收到的LWM2M CoAP消息转发到SCS/AS。当充当交叉代理网关时，SCEF 100可以将CoAP消息转换为HTTP消息，反之亦然。应当注意，SCEF 100在充当代理时以无状态方式操作。
图7示出了示例性LWM2M注册调用流程。参照图7，在行1中，IoT设备408经由SCEF100向SCS/AS 102发送LWM2M注册消息。在行2中，SCEF 100的CoAP代理组件700将设备ID及其相关联的注册状态添加到设备注册消息602。在行3中，SCEF 100的CoAP代理700向SCS/AS102发送LWM2M注册消息。在行4中，SCS/AS 102经由SCEF 100向设备408发送LWM2M注册响应。在行5中，SCEF 100的CoAP代理组件700向IoT设备408发送指示注册成功的2.01创建消息。
图8A-8D示出了示例性LWM2M过程。更特别地，图8A示出了LWM2M引导过程，图8B示出了LWM2M注册、更新和注销过程，图8C示出了LWM2M服务器到客户端的读、写、执行、删除、写属性和发现过程。图8D示出了LWM2M观察、取消观察和通知过程。如上所述，SCEF可以插入在LWM2M服务器和LWM2M客户端之间，以使LWM2M服务器(SCS/AS)能够经由SCEF的T8接口与LWM2M客户端进行通信。例如，对于LWM2M观察过程，SCS/AS向SCEF发送T8监视配置请求，并且SCEF充当CoAP网关并向被监视的IoT设备发送相应的CoAP消息。
图9A和9B是示出用于在SCEF上实现公共接口以获得LWM2M IoT设备和非LWM2MIoT设备的状态信息的示例性过程的流程图。参照图9A，在步骤900中，该过程包括提供用于从IoT应用服务器(AS)或服务能力服务器(SCS)接收订阅请求的接口，以监视LWM2M IoT设备状态。例如，该接口可以是用于接收对LWM2M IoT设备和非LWM2M设备的订阅请求的T8接口。
在步骤902中，该过程包括在SCEF中维护利用LWM2M协议的IoT设备的标识符的数据库。该数据库可以通过MSISDN号或LWM2M IoT设备的外部标识符进行索引。
在步骤904中，该方法包括经由该接口从SCS或AS接收第一监视事件请求，该第一监视事件请求用于订阅以接收关于IoT设备的状态信息。例如，SCS/AS可以经由T8接口向SCEF发送3GPP T8监视事件请求。
在步骤906中，该方法包括使用从第一监视事件请求提取的IoT设备标识符在数据库中执行查找，并将第一监视事件请求标识为与LWM2M IoT设备相关联。例如，SCEF可以使用MSISDN或从监视事件请求消息提取的其他标识符在其数据库中执行查找，并将该请求标识为与LWM2M设备相关联。
参照图9B，在步骤908中，该过程包括使用LWM2M受限应用协议(CoAP)消息收发与LWM2M IoT设备通信，以订阅LWM2M IoT设备并从LWM2M IoT设备接收状态信息。例如，SCEF可以实现CoAP观察过程以从IoT设备获得状态信息。
在步骤910中，该过程包括将状态信息传送给SCS或AS。例如，SCEF可以使用3GPPT8事件通知消息收发经由T8接口将LWM2M设备状态信息传送给SCS/AS。
优点
SCEF 100的优点包括以下事实：SCEF 100为SCS/AS提供统一接口以监视IoT设备，而不管监视方法如何，无论是3GPP定义的监视事件过程还是LWM2M信息报告接口。另一个优点是不需要由移动网络运营商(MNO)针对3GPP定义的监视事件过程和用于监视IoT设备状态的基于LWM2M的观察调用流程暴露单独的一组北向API。再一个优点是，MNO将能够在SCEF处针对来自SCS/AS的基于LWM2M的北向业务执行访问控制。
还有一个优点是，SCEF 100允许MNO执行SCS/AS的认证和授权，即使针对SCEF处的基于LWM2M的CoAP观察业务也是如此。在SCEF处将阻止从SCS/AS向IoT设备的任何未经授权的业务。在图3中的传统LWM2M调用流程中，在SCEF处执行SCS/AS的授权是不可能的，因为LWM2M通信发生在不涉及SCEF的OTT路径上。
SCEF 100提供的另一个优点是SCEF 100允许MNO在SCEF处控制来自SCS/AS的北向业务的速率。SCEF 100不仅防止SCS/AS过度利用MNO的网络，还保护MNO的网络不会过载。
用例
这里描述的主题可以合并到SCEF中，并且提供比不包括统一接口的SCEF增强的功能。增强的SCEF使运营商能够为SCS/AS提供统一的接口来监视设备，而不管监视方法如何，无论是3GPP定义的监视事件过程还是LWM2M信息报告接口。在SCEF中实现LWM2M网关功能还允许在SCEF处执行SCS/AS的认证和授权。
来自低功率IoT设备的通信可能不频繁。因此，SCEF 100可以处理来自数百万个IoT设备的通信。SCEF 100还提供了用于监视IoT设备业务的中心位置。
以下参考文献中的每一个的公开通过引用整体并入本文。
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(8)OMA Lightweight Machine to Machine Technical Specification:Core(OMA轻量级机器到机器技术规范：核心),候选版本:1.1–12,Open Mobile Alliance(开放移动联盟)(2018年6月)
(9)OMA Lightweight Machine to Machine Technical Specification:Transport Bindings(OMA轻量级机器到机器技术规范：传输绑定)候选版本:1.1–12,OpenMobile Alliance(开放移动联盟)(2018年6月)
应当理解，在不脱离当前公开的主题的范围的情况下，可以改变当前公开的主题的各种细节。此外，前述描述仅用于说明目的，而不用于限制目的。

Claims (20)

1.一种用于监视轻量级机器到机器(LWM2M)物联网(IoT)设备状态的方法，所述方法包括：
在包括至少一个处理器的服务能力暴露功能(SCEF)中：
提供用于接收来自IoT应用服务器(AS)或服务能力服务器(SCS)的订阅请求的接口，所述订阅请求用于监视LWM2M IoT设备状态；
在所述SCEF中维护利用LWM2M协议的IoT设备的标识符的数据库；
经由所述接口并且从SCS或AS接收第一监视事件请求，所述第一监视事件请求用于订阅接收关于IoT设备的状态信息；
使用从所述第一监视事件请求提取的IoT设备标识符在所述数据库中执行查找，并将所述第一监视事件请求标识为与LWM2M IoT设备相关联；
使用LWM2M受限应用协议(CoAP)消息收发与所述LWM2M IoT设备通信，以订阅到所述LWM2M IoT设备并从所述LWM2M IoT设备接收状态信息；以及
将所述状态信息传送给所述SCS或AS。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述接口包括T8接口。
3.如权利要求2所述的方法，包括：经由所述T8接口接收第二监视事件请求，使用从所述第二监视事件请求提取的IoT设备标识符在所述数据库中执行查找，将所述第二监视事件请求标识为与非LWM2M IoT设备相关联，以及使用3GPP事件监视过程与公共陆地移动网络(PLMN)网络节点通信以订阅到所述非LWM2M IoT设备并接收关于所述非LWM2M IoT设备的状态信息。
4.如权利要求2或3所述的方法，其中，接收所述监视事件请求包括接收3GPP T8监视事件请求。
5.如权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，与所述LWM2M IoT 设备通信包括实现LWM2M观察过程以订阅接收关于所述LWM2M IoT设备的状态信息。
6.如权利要求5所述的方法，其中，实现所述LWM2M观察过程包括从所述SCEF向所述LWM2M IoT设备发送具有观察选项的CoAP GET请求。
7.如权利要求5或6所述的方法，其中，实现所述LWM2M观察过程包括从所述LWM2M IoT设备接收包括所述状态信息的2.05CoAP响应，并且生成包括所述状态信息的T8监视事件响应消息并将其发送到所述SCS或AS。
8.如任何前述权利要求所述的方法，包括在所述SCEF中维护向所述SCEF注册的LWM2MIoT设备的注册数据库。
9.如任何前述权利要求所述的方法，包括提供单个IoT服务应用编程接口(API)，用于接收针对LWM2M IoT设备和非LWM2M IoT设备的监视事件订阅请求。
10.如任何前述权利要求所述的方法，其中，与所述LWM2M IoT设备通信包括经由服务网关或分组网关和演进节点B(eNB)使用顶部(OTT)通信路径与所述LWM2M IoT设备通信。
11.一种用于监视轻量级机器到机器(LWM2M)物联网(IoT)设备状态的系统，所述系统包括：
包括至少一个处理器的服务能力暴露功能(SCEF)；
由所述SCEF提供的接口，用于接收来自IoT应用服务器(AS)或服务能力服务器(SCS)的订阅请求，所述订阅请求用于监视LWM2M IoT设备状态；
所述SCEF中利用LWM2M协议的IoT设备的标识符的数据库；
所述SCEF中的应用编程接口(API)前端(FE)，用于经由所述接口并从SCS或AS接收第一监视事件请求，所述第一监视事件请求用于订阅接收关于IoT设备的状态信息，使用从所述第一监视事件请求提取的IoT设备标识符在所述数据库中执行查找，并将所述第一监视事件请求标识为与LWM2M IoT设备相关联；
所述SCEF中的受限应用协议/消息队列遥测传输(CoAP/MQTT)网关，用于使用LWM2MCoAP消息收发与所述LWM2M IoT设备通信，以订阅到所述LWM2M IoT设备并从所述LWM2MIoT设备接收状态信息；以及
所述SCEF中的核心SCEF API处理机，用于将所述状态信息传送给所述SCS或AS。
12.如权利要求11所述的系统，其中，所述接口包括T8接口。
13.如权利要求12所述的系统，其中，所述SCEF被配置为经由所述T8接口接收第二监视事件请求，使用从所述第二监视事件请求提取的IoT设备标识符在所述数据库中执行查找，将所述第二监视事件请求标识为与非LWM2M IoT设备相关联，以及使用3GPP事件监视过程与公共陆地移动网络(PLMN)网络节点通信以订阅到所述非LWM2M IoT设备并接收关于所述非LWM2M IoT设备的状态信息。
14.如权利要求12或13所述的系统，其中，接收所述监视事件请求包括接收3GPP T8监视事件请求。
15.如权利要求12至14中任一项所述的系统，其中，与所述LWM2M IoT 设备通信包括实现LWM2M观察过程以订阅接收关于所述LWM2M IoT设备的状态信息。
16.如权利要求15所述的系统，其中，实现所述LWM2M观察过程包括从所述SCEF向所述LWM2M IoT设备发送具有观察选项的CoAP GET请求。
17.如权利要求15或16所述的系统，其中，实现所述LWM2M观察过程包括从所述LWM2MIoT设备接收包括所述状态信息的2.05CoAP响应，并且生成包括所述状态信息的T8监视事件响应消息并将其发送到所述SCS或AS。
18.如权利要求11至17中任一项所述的系统，包括在所述SCEF中向所述SCEF注册的LWM2M IoT设备的注册数据库。
19.如权利要求11至18中任一项所述的系统，包括单个IoT服务应用API，用于接收针对LWM2M IoT设备和非LWM2M IoT设备的监视事件订阅请求。
20.一种其上存储有可执行指令的非瞬态计算机可读介质，所述可执行指令在由计算机的处理器执行时控制所述计算机执行步骤，所述步骤包括：
在包括至少一个处理器的服务能力暴露功能(SCEF)中：
提供用于接收来自IoT应用服务器(AS)或服务能力服务器(SCS)的订阅请求的接口，所述订阅请求用于监视轻量级机器到机器(LWM2M)物联网(IoT)设备状态；
在所述SCEF中维护利用LWM2M协议的IoT设备的标识符的数据库；
经由所述接口并且从SCS或AS接收第一监视事件请求，所述第一监视事件请求用于订阅接收关于IoT设备的状态信息；
使用从所述第一监视事件请求提取的IoT设备标识符在所述数据库中执行查找，并将所述第一监视事件请求标识为与LWM2M IoT设备相关联；
使用LWM2M受限应用协议(CoAP)消息收发与所述LWM2M IoT设备通信，以订阅到所述LWM2M IoT设备并从所述LWM2M IoT设备接收状态信息；以及
将所述状态信息传送给所述SCS或AS。
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