CN114080857A - 使用指定有效载荷容器类型通过控制平面在通信系统中进行用户数据传送 - Google Patents

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CN114080857A CN202080048537.9A CN202080048537A CN114080857A CN 114080857 A CN114080857 A CN 114080857A CN 202080048537 A CN202080048537 A CN 202080048537A CN 114080857 A CN114080857 A CN 114080857A
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Abstract

提供了通过控制平面在通信系统中进行用户数据传送的改进技术。例如，一种方法包括确定要通过控制平面在用户设备与通信系统的至少一个网络实体之间传输的用户数据的大小。所述方法还包括：响应于确定要传输的所述用户数据的所述大小至少低于小数据传送阈值，生成控制平面消息，所述控制平面消息包括要通过所述控制平面在用于用户数据传送的小数据容器中传输的用户数据。所述方法进一步包括在所述用户设备与所述通信系统的所述至少一个网络实体之间传输生成的控制平面消息。

Description

使用指定有效载荷容器类型通过控制平面在通信系统中进行 用户数据传送
技术领域
本技术领域总体上涉及通信系统，并且更具体地但非排他地，涉及此类系统中的控制平面通信。
背景技术
本部分介绍了可能有助于促进更好地理解本发明的方面。因此，本部分的陈述应从这种角度来阅读，而不应被理解为对现有技术中存在的内容或对现有技术中不存在的内容的承认。
第四代(4G)无线移动电信技术，也被称作长期演进(LTE)技术，被设计为以高数据速率提供高容量移动多媒体，特别是针对人际互动。下一代或第五代(5G)技术意欲不仅用于人际互动，而且还用于所谓的物联网(IoT)网络中的机器类型通信。
虽然5G网络意欲实现大规模IoT服务(例如，极大量的有限容量装置)和关键任务IoT服务(例如，要求高可靠性)，但是以增强型移动宽带(eMBB)服务的形式来支持对传统移动通信服务的改进，从而为移动装置提供改进的无线互联网访问。
在示例通信系统中，用户设备(5G网络中的5G UE，或更广泛地说，UE)诸如移动终端(订户)通过空中接口与在5G网络中被称作gNB的基站或接入点通信。接入点(例如，gNB)说明性地是所述通信系统的接入网络的部分。例如，在5G网络中，接入网络被称作5G系统，并且在标题为“技术规范组服务和系统方面；5G系统的系统架构(TechnicalSpecification Group Services and System Aspects；System Architecture for the5G System)”的5G技术规范(TS)23.501,V16.0.2中进行了描述，所述技术规范的公开内容通过引用全文并入本文中。大体上，接入点(例如，gNB)使UE能够访问核心网络(CN)，所述核心网络随后使UE能够访问其它UE和/或数据网络，诸如分组数据网络(例如，互联网)。
TS 23.501继续定义了5G基于服务的架构(SBA)，所述架构将服务建模为网络功能(NF)，所述NF使用代表性状态传输应用程序编程接口(Restful API)彼此通信。
此外，标题为“技术规范组服务和系统方面；5G系统的安全架构和程序(TechnicalSpecification Group Services and System Aspects；Security Architecture andProcedures for the 5G System)”的5G技术规范(TS)33.501,V15.4.0进一步描述了与5G网络相关联的安全管理细节，所述技术规范的公开内容通过引用全文并入本文中。
在任何通信系统中，网络性能都是一个重要的考虑因素。例如，对核心网络从用户设备接收到的控制平面消息的处理会对网络性能产生显著影响。然而，此类通信的管理在现有5G方法中提出了若干挑战。
发明内容
说明性实施方案提供使用指定有效载荷容器类型通过控制平面在通信系统中进行用户数据传送的改进技术。
例如，在一个说明性实施方案中，一种方法包括确定要通过控制平面从用户设备传输至通信系统的至少一个网络实体的用户数据的大小。所述方法还包括，响应于确定要传输的用户数据的大小至少低于小数据传送阈值，生成控制平面消息，所述控制平面消息包括要通过控制平面在专用于小用户数据传送的有效载荷容器(以下简称小数据容器)中传输的用户数据。所述方法进一步包括将生成的控制平面消息从用户设备传输至通信系统的至少一个网络实体。
在另一个说明性实施方案中，一种方法包括确定要通过控制平面从通信系统的至少一个网络实体传输至用户设备的用户数据的大小。所述方法还包括，响应于确定要传输的用户数据的大小至少低于小数据传送阈值，生成控制平面消息，所述控制平面消息包括要在小数据容器中传输的用户数据。所述方法进一步包括将生成的控制平面消息从通信系统的至少一个网络实体传输至用户设备。
以非暂时性计算机可读存储介质的形式来提供其它说明性实施方案，所述非暂时性计算机可读存储介质中体现有可执行程序代码，所述可执行程序代码在由处理器执行时致使所述处理器执行以上步骤。其它说明性实施方案包括具有被配置为执行以上步骤的处理器和存储器的设备。
从附图和以下详细描述中，本文中描述的实施方案的这些和其它特征和优点将变成更明显。
附图说明
图1示出用于实现一个或多个说明性实施方案的通信系统。
图2示出用于实现一个或多个说明性实施方案的用户设备和网络实体的处理架构。
图3示出用于实现一个或多个说明性实施方案的通信系统的一部分，其中用户设备经由控制平面向数据网络传送数据。
图4示出根据说明性实施方案的用于处于空闲模式的用户设备的上行链路小数据传送。
图5示出根据说明性实施方案的用于处于连接模式的用户设备的上行链路小数据传送。
图6示出根据说明性实施方案的用于用户设备的下行链路小数据传送。
图7示出根据说明性实施方案的小数据容器信息元素的结构。
图8示出根据说明性实施方案的小数据容器内容。
图9示出根据说明性实施方案的小数据容器信息元素的内容。
图10示出根据说明性实施方案的用户数据容器信息元素的结构。
图11示出根据说明性实施方案的用户数据容器内容。
图12示出根据说明性实施方案的用户数据容器信息元素的内容。
图13示出根据说明性实施方案的小数据容器的消息和信息元素使用。
图14示出根据说明性实施方案的有效载荷容器信息元素的结构。
图15示出根据说明性实施方案的有效载荷容器类型信息元素的结构。
图16示出根据说明性实施方案的有效载荷容器信息元素的内容。
图17示出根据说明性实施方案的控制平面数据大小配置。
图18示出根据说明性实施方案的用于处于空闲模式的用户设备的小数据容器的数据保护。
图19示出根据说明性实施方案的使用指定有效载荷容器类型的基于控制平面的用户数据传送方法。
具体实施方式
本文将结合使用指定有效载荷容器类型通过控制平面在通信系统中进行用户数据传送的示例通信系统和相关联技术来说明实施方案。然而，应理解，权利要求的范围不限于所公开的特定类型的通信系统和/或过程。可以在各种其它类型的通信系统中使用可选过程和操作来实现实施方案。例如，虽然在利用诸如3GPP下一代系统(5G)的3GPP系统元件的无线蜂窝系统的上下文中进行说明，但是所公开的实施方案可以以直接的方式用于各种其它类型的通信系统。应注意，3GPP代表第三代合作伙伴计划，它是为移动电话等开发协议的标准组织。
根据在5G通信系统环境中实现的说明性实施方案，一个或多个3GPP技术规范(TS)和技术报告(TR)提供对用户设备和网络实体(例如，网络元件、网络功能等)和/或操作的进一步阐释，所述用户设备和网络实体和/或操作与一个或多个说明性实施方案相互作用，例如上文引用的3GPP TS 23.501和3GPP TS 33.501。其它3GPP TS/TR文档提供本领域普通技术人员将认识到的其它常规细节。例如，标题为“技术规范组服务和系统方面；用于演进型通用陆地无线电接入网络(E-UTRAN)接入的通用分组无线电服务(GPRS)增强(TechnicalSpecification Group Services and System Aspects；General Packet Radio Service(GPRS)Enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network(E-UTRAN)Access)”的5G技术规范(TS)23.401,V16.2.0描述了蜂窝IoT(CIoT)优化的一般原理，下文将利用所述优化描述一个或多个说明性实施方案，所述技术规范的公开内容通过引用全文并入本文中。然而，虽然说明性实施方案非常适合于与上述5G相关3GPP标准相关联的实现方式，但是替代实施方案不一定意欲限于任何特定标准。
此外，本文可以在开放系统互连模型(OSI模型)的上下文中解释说明性实施方案，所述模型是概念上表征例如诸如5G网络的通信系统的通信功能的模型。OSI模型通常被概念化为分层堆栈，其中给定层为上层服务，并由下层服务。通常，OSI模型包括七个层，其中堆栈的顶层是应用层(第7层)，然后是表示层(第6层)、会话层(第5层)、传送层(第4层)、网络层(第3层)、数据链路层(第2层)和物理层(第1层)。本领域普通技术人员将理解各种层的功能和相互作用，因此，此处不再描述每一层的进一步细节。然而，应当理解，虽然说明性实施方案非常适合于利用OSI模型的实现方式，但是替代实施方案不一定限于任何特定的通信功能模型。
说明性实施方案涉及与用于5G网络的基于服务的架构(SBA)相关联的控制平面消息管理。在描述此类说明性实施方案之前，将在下文在图1和图2的上下文中描述对5G网络的主要部件的大体描述。
图1示出了通信系统100，在所述通信系统内实现了说明性实施方案。应理解，通信系统100中所示的元件意欲表示在所述系统内提供的主要功能，例如，UE访问功能、移动性管理功能、认证功能、服务网关功能等。因而，图1中所示的框指代5G网络中的提供这些主要功能的特定元件。然而，在其它实施方案中可以使用其它网络元件来实现所表示的主要功能中的一些或全部。此外，将理解，在图1中并未绘示5G网络的所有功能。而是，呈现促进对说明性实施方案的阐释的功能。后续的图可以绘示一些附加元件/功能。
因此，如所示，通信系统100包括用户设备(UE)102，所述UE经由空中接口103与接入点(gNB)104通信。在一些实施方案中，UE102可以是移动台，并且此类移动台可以包括例如移动电话、计算机或任何其它类型的通信装置。因此，如本文中所使用的术语“用户设备”意欲按广义来理解，以便包含各种不同类型的移动台、订户台或更一般地说通信装置，包括诸如插入膝上型计算机或诸如智能电话的其它设备或其它蜂窝装置中的数据卡的组合的示例。在一个或多个说明性实施方案中，用户设备指的是IoT装置，并且更具体地，支持如上所述并且将在本文中进一步解释的CIoT优化。在UE是IoT装置时的此类实施方案中，此类装置的非限制性示例可包括传感器、监视器、致动器、机器人装置和/或其它基于机器的装置。此类通信装置也意欲包含通常被称作访问终端的装置。
在一个实施方案中，UE 102包括通用集成电路卡(UICC)部分和移动设备(ME)部分。UICC是UE的用户相关部分，并且包含至少一个通用订户身份模块(USIM)和适当的应用软件。USIM安全地存储永久订阅标识符及其相关密钥，所述永久订阅标识符及其相关密钥用于标识并认证要接入网络的订户。ME是UE的用户独立部分并且包含终端设备(TE)功能和各种移动终端(MT)功能。
注意，在一个示例中，永久订阅标识符是UE的国际移动订户身份(IMSI)。在一个实施方案中，IMSI是固定的15位数的长度，并且由3位数的移动国家代码(MCC)、3位数的移动网络代码(MNC)和9位数的移动台标识号(MSIN)组成。在5G通信系统中，IMSI被称作订阅永久标识符(SUPI)。在IMSI作为SUPI的情况下，MSIN提供订户身份。因此，通常仅需要对IMSI的MSIN部分进行加密。IMSI的MNC和MCC部分提供路由信息，所述路由信息由服务网络用于路由到正确的归属网络。在SUPI的MSIN被加密时，其被称作订阅隐藏标识符(SUCI)。
接入点104说明性地是通信系统100的接入网络的部分。此类接入网络包括例如5G系统，所述5G系统具有多个基站以及一个或多个相关联的无线电网络控制功能。所述基站和无线电网络控制功能在一些实施方案中是逻辑上独立的实体，但是在其它实施方案中在同一个物理网络元件(例如，诸如基站路由器或蜂窝接入点)中实现。
在此说明性实施方案中，接入点104操作性地耦合至移动性管理功能106。在5G网络中，通过接入和移动性管理功能(AMF)实现移动性管理功能。在一些实施方案中，还可以用AMF实现安全锚功能(SEAF)，从而将UE与移动性管理功能连接。如本文中使用，移动性管理功能是通信系统的核心网络(CN)部分中的元件或功能(即，实体)，所述元件或功能除了其它网络操作之外还管理或以其它方式(通过接入点104)参与UE的访问和移动性(包括认证/授权)操作。AMF在本文中也可以更一般地被称作访问和移动性管理实体。
虽然下文将从5G系统环境中UE与AMF之间的控制平面通信的角度来描述说明性实施方案，但是应当理解，本文描述的控制平面消息管理技术可以以直接的方式应用于除5G系统之外的其它通信系统，仅作为示例，LTE或其它3GPP系统，以及任何适当的非3GPP系统。仅作为示例，在通信系统是LTE系统的替代实施方案中，移动性管理功能由移动性管理实体(MME)执行。
返回至图1，在此说明性实施方案中，AMF 106操作性地耦合至归属订户功能108，即，驻存于订户的归属网络中的一个或多个功能。如所示，这些功能中的一些包括统一数据管理(UDM)功能以及认证服务器功能(AUSF)。AUSF和UDM(单独地或共同地)在本文中也更一般地被称作认证实体。另外，归属订户功能包括但不限于网络切片选择功能(NSSF)、网络开放功能(NEF)、网络储存库功能(NRF)和策略控制功能(PCF)。
应注意，诸如UE 102的UE通常订阅所谓的归属公共陆地移动网络(HPLMN)，一些或所有归属订户功能108驻存于其中。如果UE正在漫游(不在HPLMN中)，则它通常连接到拜访公共陆地移动网络(VPLMN)，也被称作拜访网络或服务网络。移动性管理功能106中的一些或全部可以驻存于VPLMN中，在这种情况下，VPLMN中的功能根据需要与HPLMN中的功能进行通信。然而，在非漫游情况下，移动性管理功能106和归属订户功能108可以驻存于同一通信网络中。
接入点104还操作性地耦合至服务网关功能，即，会话管理功能(SMF)110，所述服务网关功能操作性地耦合至用户平面功能(UPF)112。UPF 112操作性地耦合至分组数据网络，例如，互联网114。正如在5G和其它通信网络中所知，用户平面(UP)或数据平面通常承载网络用户流量(用户数据)，而控制平面(CP)通常承载控制信令流量(控制数据)。SMF 110支持与UP订户会话相关的功能，例如PDU会话的建立、修改和发布。UPF 112支持促进UP操作的功能，例如分组路由和转发、与数据网络(例如图1中的114)的互连、策略实施和数据缓冲。
应理解，图1是简化图示，因为在图1中并未示出网络功能(NF)与其它系统元件之间的所有通信链路和连接。给定各种3GPP TS/TR的情况下，本领域普通技术人员将理解未明确示出或可以在图1中以其它方式概括的各种链路和连接。
当特定网络元件的其它典型操作和功能并非说明性实施方案的关注点而是可以在适当的3GPP 5G文件中找到时，本文未对其进行详细描述。应了解，图1中的系统元件的特定布置仅是示例，并且可以使用其它类型和布置的额外或可选元件来在其它实施方案中实现通信系统。例如，在其它实施方案中，系统100包括本文中未明确示出的其它元件/功能。另外，虽然在图1的实施方案中仅示出了单个元件/功能，但是这仅是为了能简单和清楚地进行图示。给定的替代实施方案可以包括更多的此类系统元件，以及通常与常规的系统实现方式相关联的类型的额外或替代元件。
还应注意，虽然图1将系统元件示出为单个功能块，但是组成5G网络的各种子网络被分割成所谓的网络切片。网络切片(网络分区)包括在共同的物理基础设施上使用网络功能虚拟化(NFV)的针对每种对应的服务类型的一连串网络功能(NF)集(即，功能链)。网络切片是按需要针对给定服务来实例化，例如，eMBB服务、大规模IoT服务和关键任务IoT服务。因此，网络切片或功能是在创建该网络切片或功能的实例时被实例化。在一些实施方案中，这涉及在下层物理基础设施的一个或多个主机装置上安装或以其它方式运行网络切片或功能。UE 102被配置为经由gNB 104访问这些服务中的一者或多者。NF还可以访问其它NF的服务。
说明性实施方案提供了用于通过通信系统的控制平面进行用户数据传送的改进技术，特别是涉及CIoT优化。图2是说明性实施方案中的基于控制平面的用户数据传送方法中的两个参与者，即用户设备和网络功能/元件(例如，AMF)的处理架构200的框图。应当理解，根据说明性实施方案，在基于控制平面的用户数据传送方法中可以涉及多于两个参与者。因此，图2示出与直接和/或间接通信的任何两个参与者相关联的处理架构。因此，在说明性实施方案中，基于控制平面的用户数据传送方法中的每个参与者被理解为被配置有图2所示的处理架构。
如所示，用户设备202包括处理器212，所述处理器耦合至存储器216和接口电路系统210。用户设备202的处理器212包括控制平面数据传送处理模块214，其可以至少部分地以由处理器执行的软件的形式实现。处理模块214执行基于控制平面的用户数据传送以及其它操作，结合后续附图和本文中的其它内容进行描述。用户设备202的存储器216包括控制平面数据传送存储模块218，其存储在基于控制平面的用户数据传送和其它操作期间生成或以其它方式使用的数据。
如进一步示出，网络功能/元件204包括处理器222，所述处理器耦合至存储器226和接口电路系统220。网络功能/元件204的处理器222包括控制平面数据传送处理224，其可以至少部分地以由处理器222执行的软件的形式实现。处理模块224执行基于控制平面的用户数据传送以及其它操作，结合后续附图和本文中的其它内容进行描述。网络功能/元件204的存储器226包括控制平面数据传送存储模块228，其存储在基于控制平面的用户数据传送和其它操作期间生成或以其它方式使用的数据。
相应用户设备202和网络功能/元件204的处理器212和222可以包括例如微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)或其它类型的处理装置或集成电路，以及此类元件的部分或组合。此类集成电路装置以及其部分或组合是“电路系统”的示例，如该术语在本文中使用的那样。在实现说明性实施方案时可以使用各种其它布置的硬件和相关联的软件或固件。
可以使用相应用户设备202和网络功能/元件204的存储器216和226来存储一个或多个软件程序，所述一个或多个软件程序由相应处理器212和222执行以实现本文中描述的功能性的至少一部分。例如，可以使用由处理器212和222执行的软件代码以直接的方式实现如本文中结合后续附图和本文中的其它内容进行描述的基于控制平面的数据传送操作和其它功能性。
存储器216或226中的给定一个存储器因此可以被视为在本文中更一般地被称作计算机程序产品或又更一般地被称作在其中体现有可执行程序代码的处理器可读存储介质的事物的示例。处理器可读存储介质的其它示例可以包括磁盘或其它类型的磁性或光学介质(以任何组合)。说明性实施方案可以包括制品，所述制品包括此类计算机程序产品或其它处理器可读存储介质。
更具体地，存储器216或226可以包括例如电子随机存取存储器(RAM)，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)，或其它类型的易失性或非易失性电子存储器。后者可以包括例如非易失性存储器，诸如快闪存储器、磁性RAM(MRAM)、相变RAM(PC-RAM)或铁电RAM(FRAM)。如本文中所使用的术语“存储器”意欲按广义来理解，并且可以另外地或可选地包含例如只读存储器(ROM)、基于磁盘的存储器或其它类型的存储装置，以及此类装置的部分或组合。
相应用户设备202和网络功能/元件204的接口电路系统210和220说明性地包括收发器或允许相关联的系统元件以本文中描述的方式彼此通信的其它通信硬件或固件。
从图2中明显看出用户设备202被配置用于经由相应接口电路系统210和220与网络功能/元件204通信，并且反之亦然。此通信涉及用户设备202向网络功能/元件204发送数据以及网络功能/元件204向用户设备202发送数据。然而，在替代实施方案中，其它网络元件或其它部件可以操作性地耦合在用户设备202与网络功能/元件204之间以及耦合到所述用户设备和/或所述网络功能/元件。如本文中使用的术语“数据”意欲按广义来理解，以便包含可以在控制平面消息管理参与者之间发送的任何类型的信息，包括但不限于消息、令牌、标识符、密钥、指示符、用户数据、控制数据等。
应了解，图2中所示的特定部件布置仅是示例，并且在其它实施方案中使用许多可选配置。例如，任何给定的网络元件/功能可以被配置为并入有额外或替代部件并且支持其它通信协议。
鉴于上述说明性架构，下文将在3GPP网络中的IoT连接性的上下文中进一步描述基于控制平面的用户数据传送方法的说明性实施方案。
3GPP定义了一组技术，用于在3G和4G部署中实现IoT连接性，包括经由扩展覆盖全球移动通信系统(GSM)IoT(EC-GSM-IoT)、窄带IoT(NB-IoT)和增强型机器类型通信(eMTC)。NB-IoT和eMTC无线电技术将用于5G CIoT部署。
如上所述，CIoT优化的一般原则在上面引用的TS 23.401(例如，第4.10条：C-IoT演进分组系统(EPS)优化的介绍)中进行了描述。指定了两种类型的通信承载优化。一种优化基于用户数据的用户平面(UP)传送，且被称作UP CIoT EPS优化。另一种优化被称作控制平面(CP)CIoT EPS优化，其通过将用户数据或短消息服务(SMS)消息封装在非接入层(NAS)中而经由移动性管理元件(LTE中的MME或5G中的AMF)传送用户数据或短消息服务(SMS)消息，从而在处理短数据事务时减少控制平面消息的总数。NAS是核心网络与用户设备之间的UMTS和LTE无线电信协议栈中的功能层。该层用于管理通信会话的建立并在用户设备漫游时保持与用户设备的连续通信。
当UE附接至网络时，UE在首选网络行为指示中包括UE可以支持的网络行为以及它更喜欢使用什么，诸如是否支持CP CIoT EPS优化或是否支持UP CIoT EPS优化。
当支持CP CIoT EPS优化时，CIoT UE可以通过NAS信令控制平面发送和接收小数据包。当CIoT UE使用控制平面进行通信时有一些益处，因为控制平面并不总是忙碌并且具有相对较低的分组速率。
IoT装置的一个关键要求是电池寿命。长期演进(LTE)类别M1(Cat-M1)和NB-IoT都需要通过宽带蜂窝技术显著降低功耗。电池寿命对于各种低成本传感器和计量类型的IoT装置可能很重要。例如，在NB-IoT中，期望即使在极端覆盖条件下最大电池寿命也达到10年。理想情况下，此类IoT装置的电池应在装置的整个预期生命周期内持续使用，以避免昂贵的维护费用。
在一个示例实施方案中，考虑其中5G UE 302经由控制平面(例如，如图3中的虚线所示)通过5G通信系统中的N6接口将用户数据传送至数据网络314(例如，分组数据网络(PDN)，诸如互联网)的场景。UE 302经由3GPP接入点304和NG无线电接入网络(NG-RAN)306连接至AMF 308并通过N1接口提供用户数据。AMF 308通过N11接口向SMF 310提供用户数据，并且SMF通过N4接口向UPF312提供用户数据。UPF 312通过N6接口向数据网络314提供数据。图3还示出AMF 308与认证实体316之间的通信和接口，假设所述认证实体包括AUSF318、UDM 320和用户数据储存库(UDR)322。如图所示，SMF 310和UDR 322也与PCF 324通信。
数据分组大小会对IoT装置电池寿命产生重大影响。对于5GCIoT，需要支持在控制平面上传送不频繁的“小”数据。如下文进一步详细描述的，通信系统可以被配置为诸如基于预期使用特定类型的IoT装置在5G CIoT中发送的典型消息的大小定义“小”数据大小。用户定义的阈值可用于为“小”数据指定适当的大小范围，如该术语在本文中所用的。在控制平面上传送小数据时，重要的是最小化传送中涉及的开销，从而降低IoT装置的能耗以节省电池寿命。
说明性实施方案提供用于为IoT装置传送不频繁的小数据的有效方法，从而有利地延长IoT装置的电池寿命。在一些实施方案中，通过非接入层(NAS)信令提供不频繁的小数据的有效传送。为此，一些实施方案定义了用于此类小数据传送的专用容器，在本文中被称作“CIoT小数据容器”。CIoT小数据容器被视为一种特殊类型的有效载荷容器类型，并且UE 302和AMF 308配置有用于处理CIoT小数据容器的程序。在一些实施方案中，提供机制以支持最大小数据大小的配置以及用于处理小数据传送和“大”数据传送的逻辑。在此上下文中，“大”数据传送是指超过如上文和本文其他地方所述针对“小”数据的用户定义的阈值的数据的传送。额外的用户定义的阈值可用于指定通过控制平面进行的“大”数据传送的最大大小(更大的数据通过用户平面传送)。
还提供了用于对通过控制平面传送的数据内容进行保护和加密的技术。
图4示出用于处于空闲模式的UE 302的上行链路小数据传送程序400。在3GPP接入上处于空闲模式的UE 302可能具有未决的上行链路用户数据，并且UE可以使用具有控制平面CIoT 5GS优化的5G系统(5GS)服务。作为先决条件，假设UE 302向AMF 308注册401用于建立NAS安全上下文402的CIoT控制平面优化(CP-CIoT)，并且提供加密和完整性保护机制403。此外，假设UE 302处于空闲模式404并且具有上行链路用户数据要发送。
在步骤405中，UE 302将控制平面服务请求消息的控制平面服务类型设置为“移动发起请求”。另外，UE 302将有效载荷容器信息元素(IE)类型设置为“CIoT小数据容器”。UE302格式化协议数据单元(PDU)会话标识符(ID)和发布辅助信息以及CIoT小数据容器中的数据。在一些实施方案中，PDU会话ID为4位，并且发布辅助信息为2位。当UE 302希望将两个条件之一通知网络时，包括发布辅助信息。第一条件是，在当前上行链路数据传输之后，预期不再有进一步的上行链路和进一步的下行链路数据传输(例如，确认、响应等)。换句话说，第一条件发生在上层指示已通过当前上行链路数据传送完成数据交换时。第二条件是，在当前上行链路数据传输之后，预期只有单个下行链路数据传输且不再有进一步的上行链路数据传输。换句话说，第二条件发生在上层指示将通过下一个下行链路数据传输完成数据交换时。应当理解，在其它实施方案中，可以利用不同的条件或更一般地不同的发布辅助信息。在步骤405中，UE 302还将有效载荷容器IE设置为CIoT小数据容器。
UE 302在步骤405中发送的控制平面服务请求消息中包括如上所述格式化的有效载荷容器类型和有效载荷容器。如果诸如用于PDU会话同步的PDU会话状态或CP到UP切换指示(例如，经由上行链路数据状态)的额外信息，则可以将此类信息作为单独的IE包括在步骤405控制平面服务请求消息中。UE 302然后(例如，经由NG-RAN306)向AMF 308发送步骤405控制平面服务请求消息。UE 302还启动重传定时器(例如，T3517)并进入状态“5GMM-服务-请求-发起”。
在接收到具有指示“移动发起请求”的控制平面服务类型的步骤405控制平面服务请求消息时，并且在完成5GS移动性管理(5GMM)通用程序后，AMF 308向UE 302发送服务接受消息409。如果有效载荷容器IE包括在步骤405控制平面服务请求消息中且有效载荷容器类型IE设置为“CIoT小数据容器”，并且如果有效载荷容器IE成功通过完整性检查，则AMF308在步骤406中提取PDU会话ID和发布辅助信息。在步骤407中，AMF 308经由步骤408中的Nsmf_PDU会话_数据传送请求消息将数据内容转发至SMF 310。此请求消息包括数据和PDU会话ID。
如上所述，AMF 308向UE 302发送服务接受消息409。服务接受消息409指示PDU会话状态，并且UE 302现在处于连接模式410。此时，已建立411无线电资源控制(RRC)连接。如果PDU会话状态IE包括在步骤405控制平面服务请求消息中，或如果AMF 308需要执行PDU会话状态同步，则AMF 308在服务接受消息409中包括PDU会话状态IE，以指示与服务接受消息409中的访问类型相关联的哪些PDU会话在AMF 308中处于活动状态。
在步骤412中，SMF 310基于配置选择用于来自UE 302的用户数据递送的UPF 312(或NEF)。然后，SMF 310生成PFCP_数据_转发消息413并将其发送至UPF 312。PFCP_数据_转发消息413是分组转发控制协议(PFCP)消息，并且包括隧道ID和来自步骤405控制平面服务请求消息的有效载荷容器(例如，用户数据)。
如果发布辅助指示IE包括在步骤405控制平面服务请求消息中，并且如果有效载荷容器类型IE设置为“CIoT小数据容器”，则AMF308将在步骤414中基于由发布辅助指示所指示的条件来起作用。如果发布辅助指示指示预期在上行链路数据传输之后不再有进一步的上行链路或下行链路数据传输(例如，上述第一条件)，则AMF 308发布RRC连接(例如，NAS信令连接)。如果发布辅助指示指示预期在上行链路数据传输之后只有单个下行链路数据传输且不再有进一步的上行链路数据传输(例如，上述第二条件)，则AMF 308在向UE302递送下一个接收到的下行链路数据传输之后发布RRC连接。
在成功完成上述程序后，UE 302重置服务请求尝试计数器，停止定时器T3517，并进入“5GMM-限制”状态。UE 302还将来自较低层的已发布RRC连接的指示视为成功完成程序。如果PDU会话状态信息元素包括在服务接受消息409中，则UE 302执行所有那些PDU会话的本地发布，所述PDU会话在与3GPP接入相关联的UE侧处于活动状态，但是被AMF 308指示为处于非活动状态。
图5示出用于处于连接模式的UE 302的上行链路小数据传送程序500。在3GPP接入上处于空闲模式的UE 302可能具有未决的上行链路用户数据，并且UE可以使用具有控制平面CIoT 5GS优化的5GS服务。类似于图4，假设UE 302向AMF 308注册501用于建立NAS安全上下文502的CP-CIoT，并且提供加密和完整性保护机制503。此外，假设UE 302处于连接模式504并且具有上行链路用户数据要发送。
在步骤505中，UE 302生成上行链路NAS数据传送(UL_NAS_传送)消息。UE 302将有效载荷容器类型IE设置为“CIoT小数据容器”，并格式化PDU会话ID和发布辅助信息以及CIoT小数据容器中的数据。同样，PDU会话ID可以为4位，而发布辅助信息为2位。发布辅助信息与上文结合图4描述的类似，并且被UE 302用于通知网络第一条件(例如，预期在当前上行链路数据传输之后不再有进一步的上行链路数据传输且不再有进一步的下行链路数据传输)或第二条件(例如，预期在当前上行链路数据传输之后只有单个下行链路数据传输且不再有进一步的上行链路数据传输)。应当理解，在其它实施方案中，可以利用不同的条件或更一般地不同的发布辅助信息。UE 302还将有效载荷容器IT设置为CIoT小数据容器。
UE 302在步骤505中的上行链路NAS数据传送消息中包括如上所述格式化的有效载荷容器类型和有效载荷容器。如果需要诸如用于PDU会话同步的PDU会话状态或CP到UP切换指示(例如，经由上行链路数据状态)的额外信息，则可以将此类信息作为单独的IE包括在步骤505上行链路NAS数据传送消息中。然后，UE 302向AMF 308发送步骤505上行链路NAS数据传送消息。
在接收到步骤505上行链路NAS数据传送消息后，如果包括有效载荷容器IE并且有效载荷容器类型IE设置为“CIoT小数据容器”，并且如果有效载荷容器IE成功通过完整性检查，则AMF 308在步骤506中提取PDU会话ID和发布辅助信息。在步骤507中，AMF 308将数据转发至与UE相关联的SMF 310，诸如经由类似于上文结合图4描述的消息408的Nsmf_PDU会话_数据传送请求消息508。
如果适用，则在步骤509中将可能的下行链路数据提供至UE302。AMF 308在步骤510中基于包括在步骤505上行链路NAS数据传输消息中的发布辅助信息来处理NAS信令连接发布(例如，RRC发布)。如果发布辅助指示指示预期在上行链路数据传输之后不再有进一步的上行链路或下行链路数据传输(例如，上述第一条件)，则AMF308发布RRC连接(例如，NAS信令连接)。如果发布辅助指示指示预期在上行链路数据传输之后只有单个下行链路数据传输且不再有进一步的上行链路数据传输(例如，上述第二条件)，则AMF 308在向UE 302递送下一个接收到的下行链路数据传输之后发布RRC连接。在步骤511中发布RRC连接，并且在步骤512中UE 302进入空闲模式。
在步骤513中，SMF 310基于配置选择用于来自UE 302的用户数据递送的UPF 312(或NEF)。然后，SMF 310生成PFCP_数据_转发消息514并将其发送至UPF 312。PFCP_数据_转发消息514类似于上文关于PFCP_数据_转发消息413所描述的。
图4和图5分别示出处于空闲和连接模式的UE 302的移动发起的NAS传送程序400和500。图6示出网络发起的用于UE 302的下行链路小数据传送程序600，在5GMM消息中通过控制平面从AMF308向UE 302提供CIoT用户数据(例如，通过5G系统中的N6接口)。类似于图4和图5，假设UE 302向AMF 308注册601用于建立NAS安全上下文602的CP-CIoT，并且提供加密和完整性保护机制603。此外，假设UE 302处于连接模式604并且AMF 308具有要发送至UE302的下行链路用户数据。
AMF 308和SMF 310具有在步骤605中彼此建立的关联，并且SMF 310和UPF 312具有在步骤606中彼此建立的PFCP关联。在步骤607中，UPF 312向SMF 310提供PFCP_数据_转发消息。该消息包括隧道ID和具有要发送至UE 302的用户数据的有效载荷容器。在步骤608中，SMF 310生成并发送包括数据和PDU会话ID的Nsmf_PDU会话_数据传送通知消息。
在步骤609中，AMF 308生成下行链路NAS传送消息并将其发送至UE 302。AMF 308将有效载荷容器类型IE设置为“CIoT小数据容器”，并格式化PDU会话ID以及CIoT小数据容器中的UE 302的下行链路数据。同样，PDU会话ID可以格式化为4位。AMF 308包括如上所述格式化到下行链路NAS数据传送消息中的有效载荷容器类型和有效载荷容器。如果需要诸如用于PDU会话同步的PDU会话状态或CP到UP切换指示(例如，经由上行链路数据状态)的额外信息，则可以将此类信息作为单独的IE包括在下行链路NAS数据传送消息中。
在步骤609中接收到下行链路NAS数据传送消息后，如果包括有效载荷容器IE，如果有效载荷容器类型IE设置为“CIoT小数据容器”，并且如果有效载荷容器IE成功通过完整性检查，则UE 302从有效载荷容器IE中提取PDU会话ID和数据内容，并将数据内容转发至上层应用。
图7示出CIoT小数据容器IE的结构700。CIoT小数据容器IE用于封装在UE 302与AMF 308之间传送的用户数据。CIoT小数据容器IE如图7所示进行编码。在一些实施方案中，CIoT小数据容器是具有3个八位字节的最小长度和257个八位字节的最大长度的类型4信息元素。八位字节1包括CIoT小数据容器IE标识符(IEI)，并且八位字节2包括CIoT小数据容器内容的长度。八位字节3至n包括CIoT小数据容器内容。n的值为257，对应于CIoT小数据容器内容255的最大长度(例如，257减去用于CIoT小数据容器IEI的八位字节1和用于指示CIoT小数据容器内容的长度的八位字节2)。如下文关于图8进一步详细描述的，在一些实施方案中也保留了八位字节3，因此要传输的用户数据可能占用至多254个八位字节。
图8示出CIoT小数据容器内容(例如，结构700中的八位字节3至n)。八位字节3包括以4位编码的PDU会话身份信息和以2位编码的预期下行链路数据(DDX)。八位字节3还包括两个备用位。八位字节4至n包括数据内容。图9示出CIoT小数据容器IE的内容900，更具体地示出了八位字节3至n中的信息的示例。例如，图9示出如何以4位对PDU会话数据进行编码以及如何以2位对DDX数据进行编码。
假设CIoT小数据容器在大小上是“小”的或限于255个八位字节的数据内容，如图9所示。CIoT用户数据容器可用于封装在UE 302与AMF 308之间传送的至多65,531个八位字节的“大”用户数据。如图10至图12所示对CIoT用户数据容器IE进行编码。
图10示出CIoT用户数据容器IE的结构1000。在一些实施方案中，CIoT用户数据容器是具有5个八位字节的最小长度和65,535个八位字节的最大长度的类型6信息元素。八位字节1包括CIoT用户数据容器IEI，并且八位字节2和3包括CIoT用户数据容器内容的长度。八位字节4至n包括CIoT用户数据容器内容。65,531个八位字节可用于要传输的用户数据，因为有三个开销八位字节(例如，八位字节1包括CIoT用户数据容器IEI，且八位字节2和3包括CIoT用户数据容器内容的长度)加上如下文进一步详细描述的在一些实施方案中保留的八位字节4。
图11示出CIoT用户数据容器内容(例如，结构1000中的八位字节4至n)。八位字节4包括以4位编码的PDU会话身份信息和以2位编码的DDX。八位字节4还包括两个备用位。八位字节5至n包括数据内容。图12示出CIoT用户数据容器IE的内容1200，更具体地示出了八位字节4至n中的信息的示例。例如，图12示出如何以4位对PDU会话数据进行编码以及如何以2位对DDX数据进行编码。
当处于空闲或连接模式时，UE 302基于要传送的数据大小、配置的最大小数据大小(例如，被配置为NAS管理对象(MO)或被配置在通用订户身份模块(USIM)基本文件(EF)中的CP-CIoT_最大小数据大小参数)以及配置的最大数据大小(例如，被配置为NAS MO或被配置在USIM EF中的CP-CIoT_最大数据大小)来决定是经由CIoT用户数据容器还是经由CIoT小数据容器发送数据。当处于连接模式时，AMF308基于要传输的数据大小、配置的最大小数据大小以及配置的最大数据大小来决定是经由CIoT用户数据容器还是经由CIoT小数据容器向UE 302发送数据。
更具体地，从UE 302侧，是使用CIoT用户数据容器还是CIoT小数据容器的决定可以使用以下算法。如果用户数据大小小于配置的最大小数据大小(例如，小于CP-CIoT_最大小数据大小)，则UE 302使用CIoT小数据容器发送数据。如果用户数据大小大于配置的最大小数据大小(例如，大于CP-CIoT_最大小数据大小)且小于254个八位字节，则UE 302使用CIoT小数据容器发送数据。如果用户数据大小大于254个八位字节但小于配置的最大数据大小(例如，小于CP-CIoT_最大数据大小)，则UE 302使用CIoT用户数据容器发送数据。如果用户数据大小大于配置的最大数据大小(例如，大于CP-CIoT_最大数据大小)，则UE 302从CP-CIoT优化切换到UP-CIoT优化，并且使用用户平面而不是从控制平面经由NAS信令发送数据。
从网络侧(例如，从AMF 308)，是使用CIoT用户数据容器还是CIoT小数据容器的决定可以使用以下算法。如果用户数据大小小于配置的最大小数据大小(例如，小于CP-CIoT_最大小数据大小)，则AMF 308使用CIoT小数据容器发送数据。如果用户数据大小大于配置的最大小数据大小(例如，大于CP-CIoT_最大小数据大小)且小于254个八位字节，则AMF308使用CIoT小数据容器发送数据。如果用户数据大小大于254个八位字节但小于配置的最大数据大小(例如，小于CP-CIoT_最大数据大小)，则AMF 308使用CIoT用户数据容器发送数据。如果用户数据大小大于配置的最大数据大小(例如，大于CP-CIoT_最大数据大小)，则AMF 308从CP-CIoT优化切换到UP-CIoT优化，并且使用用户平面而不是使用控制平面经由NAS信令发送数据。
图13示出CIoT小数据容器和CIoT用户数据容器的消息和IE使用情况。表1301、1302和1303示出用于(例如，如图5中的步骤505中使用的)上行链路NAS传送消息、(例如，如图6中的步骤609中使用的)下行链路NAS传送消息以及(例如，如图4中的步骤405中使用的)控制平面服务请求消息的消息内容。表1301、1302和1303中的每一者的有效载荷容器是表1304中所示的有效载荷容器类型之一(例如，CIoT小数据容器和CIoT用户数据容器之一)。表1305和1306示出这些有效载荷容器类型的结构。更具体地，表1305示出CIoT小数据容器的结构并且表1306示出CIoT用户数据容器的结构。
有效载荷容器IE用于传送一个或多个有效载荷。如果传送多个有效载荷，则每个有效载荷的关联信息也与有效载荷一起传送。如图14所示对有效载荷容器IE进行编码。在一些实施方案中，图14的有效载荷容器IE 1400是具有4个八位字节的最小长度和65,538个八位字节的最大长度的类型6信息元素。有效载荷容器内容(八位字节4至八位字节n)的最大值为65,535个八位字节。
如果有效载荷容器类型设置为“CIoT小数据容器”并且包括在(例如，如图4中的步骤405中使用的)控制平面服务请求消息中，则有效载荷容器内容的编码方式与CIoT小数据容器IE的内容的编码方式相同，不同之处在于不包括前两个八位字节。
如果有效载荷容器类型设置为“CIoT小数据容器”并且包括在(例如，如图5中的步骤505中使用的)上行链路NS传送消息中，则有效载荷容器内容的编码方式与CIoT小数据容器IE的内容的编码方式相同，不同之处在于不包括前两个八位字节。
如果有效载荷容器类型设置为“CIoT小数据容器”并且包括在(例如，如图6中的步骤609中使用的)下行链路NS传送消息中，则有效载荷容器内容的编码方式与CIoT小数据容器IE的内容的编码方式相同，不同之处在于不包括前两个八位字节。
如果有效载荷容器类型设置为“CIoT用户数据容器”并且包括在(例如，如图5中的步骤505中使用的)上行链路NAS传送消息中，则有效载荷容器内容的编码方式与CIoT用户数据容器IE的内容的编码方式相同，不同之处在于不包括前三个八位字节。
如果有效载荷容器类型设置为“CIoT用户数据容器”并且包括在(例如，如图6中的步骤609中使用的)下行链路NAS传送消息中，则有效载荷容器内容的编码方式与CIoT用户数据容器IE的内容的编码方式相同，不同之处在于不包括前三个八位字节。
如果有效载荷容器类型设置为“CIoT用户数据容器”并且包括在(例如，如图4中的步骤405中使用的)控制平面服务请求消息中，则有效载荷容器内容的编码方式与CIoT用户数据容器IE的内容的编码方式相同，不同之处在于不包括前三个八位字节。
在一些实施方案中，为“CIoT小数据容器”和“CIoT用户数据容器”定义了新的有效载荷容器类型。有效载荷容器类型IE的目的是指示有效载荷容器IE中包括的有效载荷的类型。图15示出有效载荷容器类型IE的结构1500，其中八位字节1中的位1至4用于提供有效载荷容器类型值并且八位字节1中的位5至8用于提供有效载荷容器类型IE。图16示出有效载荷容器类型IE 1500的八位字节1的位1至4中的有效载荷容器类型值的编码1600。如图所示，短消息服务(SMS)消息可以在位4 3 2 1和0 0 1 0中编码，CIoT用户数据容器可以在位4 3 2 1和1 0 0 0中编码，并且CIoT小数据容器可以在位4 3 21中编码为1 0 0 1。
图17示出控制平面数据大小配置1700。更具体地，控制平面数据大小配置1700在具有最大数据大小参数(例如，CP-CIoT_最大数据大小)和最大小数据大小参数(例如，CP-CIoT_最大小数据大小)的NAS MO中提供。
NAS MO的CP-CIoT最大数据大小叶指示当在归属公共陆地移动网络(HPLMN)或等效HPLMN(EHPLMN)中时可以经由NAS信令在控制平面上传送的配置的最大用户数据大小，如3GPP TS 23.122中所描述。此叶的出现次数为零或一，格式为int(整数)，访问类型为“Get”和“Replace”并且值的范围为0至65,531。如果未提供，则此叶使用默认值65,531个八位字节。
NAS MO的CP-CIoT_最大小数据大小叶指示当在HPLMN或EHPLMN中时可以经由NAS信令在控制平面上传送的配置的最大小数据大小。此叶的出现次数为零或一，格式为int，访问类型为“Get”和“Replace”并且值的范围为0至254。如果未提供，则此叶使用默认值254。
(例如，图17中所示的NAS MO中的)配置参数可以由装置的归属网络运营商(HNO)基于装置类别和模式(例如，包括典型数据大小和发送频率)以及装置物理层传送块大小来设置。eMTC Cat-M1类型装置具有1000位(例如，125个八位字节)的下行链路(DL)传送块大小(TBS)以及(在3GPP版本13中)1000位的上行链路(UL)TBS和3GPP版本14中2984位的ULTBS。eMTC Cat-M2类型装置具有4008位的DL TBS以及对于1.4兆赫(MHz)2984位的UL TBS和对于5MHz6968位的UL TBS。NB-IoT Cat-NB1类型装置具有860位(例如，大约110个八位字节)的DL TBS和1000位(例如，大约125个八位字节)的UL TBS。NB-IoT Cat-NB2类型装置具有2536位的DL TBS和2536位的UL TBS。因此CIoT小数据容器对于NB-IoT Cat-NB1类型装置就足够了，并且也适用于eMTC Cat-M1类型装置。对于其它类型的装置，可能需要CIoT用户数据容器，因为它可以支持至多65,531个八位字节的数据传送。
当UE 302处于空闲模式(例如，如图4中)时，可以如下所述实现对在步骤405控制平面服务请求消息中发送的小数据的保护。当UE 302处于连接模式(例如，如图5和图6中那样)时，已经建立安全NAS连接并且不需要对小数据的额外保护。
为了减少总体消息开销，在一些实施方案中，不是对整个消息进行加密，而是仅对非明文IE进行加密。在UE 302格式化有效载荷容器后，UE 302在NAS消息容器IE中包括有效载荷容器类型IE、有效载荷容器IE和其它非明文IE，并使用来自UE 302的NAS安全上下文的加密密钥对NAS消息容器IE的值部分进行加密。这在图18所示的示例控制平面服务请求消息内容1800中示出。UE 302将步骤405控制平面服务请求消息的安全报头类型设置为“完整性保护”，并将包含明文IE和NAS消息容器IE的控制平面服务请求消息发送至网络(例如，发送至AMF 308)。
当AMF 308接收到包括NAS消息容器IE的完整性保护控制平面服务请求消息时，AMF 308在网络侧执行完整性检查。一旦完整性检查成功，AMF 308对NAS消息容器IE的值部分进行解密并提取有效载荷容器类型IE、有效载荷容器IE和其它非明文IE。
如果控制平面服务请求消息在网络侧未通过完整性检查并且UE302仅建立了非紧急PDU会话，则AMF 308发送具有5GMM原因#9(“UE身份不能从网络导出”)的服务拒绝消息并保持5GMM内容和5G NAS安全上下文不变。
如图18所示，控制平面服务请求消息的明文IE包括：扩展协议鉴别符；安全报头类型；备用半八位字节；ngKSI(ng密钥集标识符)；控制平面服务请求消息身份；以及控制平面服务类型。图18中所示的其余IE是非明文IE，包括：有效载荷容器类型；有效载荷容器IE；PDU会话ID；PDU会话状态；上行链路状态；发布辅助信息IE；等等。
如果要传送的数据超过CIoT_最大小数据大小参数，则使用更大的CIoT用户数据容器来缓冲用户数据。UE 302处于空闲模式和连接模式两者时传送大IoT数据的处理逻辑与上文描述相同，不同之处在于有效载荷容器类型IE设置为“CIoT用户数据容器”并且有效载荷容器IE设置为CIoT用户数据容器的值部分。用于对UE 302处于空闲模式时的大IoT数据进行加密的逻辑(例如，如图4所示)可以与上文针对小IoT数据描述的逻辑相同。
图19示出根据说明性实施方案的基于控制平面的用户数据传送方法1900。如图所示，在步骤1902，所述方法包括确定要在用户设备(例如，UE 302)与数据网络(例如，数据网络314)之间传输的用户数据的大小。在步骤1904，响应于确定要传输的用户数据的大小至少低于小数据传送阈值，生成控制平面消息。生成的控制平面消息包括要传输的用户数据并指定为通过控制平面在用户设备与将用户设备耦合至数据网络的通信系统的至少一个网络实体(例如，AMF 308)之间传送用户数据而保留的指定有效载荷容器类型。在步骤1906，在用户设备与通信系统的至少一个网络实体之间传输生成的控制平面消息。
方法1900可以由用户设备执行，所述用户设备可以是IoT装置的一部分。
如果用户设备处于空闲模式，则生成的控制平面消息可以包括控制平面服务类型设置为指示用户设备发起请求的控制平面服务请求消息，并且步骤1906可以包括将生成的控制平面消息从用户设备传输至通信系统的至少一个网络实体。方法1900还可以包括对生成的控制平面消息应用传送保护，传送保护包括在单独的NAS消息容器中提供包括指定有效载荷容器类型的用户数据内容的一个或多个IE，以及利用用户设备的NAS安全上下文对单独的NAS消息容器应用加密。在单独的NAS消息容器中提供的一个或多个IE可以包括有效载荷容器类型IE、有效载荷容器IE、PDU会话标识符IE、PDU会话状态IE、上行链路状态IE和发布辅助指示IE中的至少一者。
如果用户设备处于连接模式，则生成的控制平面消息可以包括上行链路NAS数据传送消息，步骤1906可以包括将生成的控制平面消息从用户设备传输至通信系统的至少一个网络实体。替代地，在用户设备处于连接模式的情况下，生成的控制平面消息包括下行链路NAS数据传送消息，并且步骤1906包括将生成的控制平面消息从通信系统的至少一个网络实体传输至用户设备。
步骤1904可以包括生成有效载荷容器类型信息元素，所述信息元素包括与指定有效载荷容器类型相关联的有效载荷容器信息元素标识符、要传输的用户数据的长度的指示、PDU会话标识符、指定通信系统的至少一个网络实体何时应发布NAS信令连接(例如，RRC连接)以在至少一个网络实体与用户设备之间传输用户数据的发布辅助指示，以及要传输的用户数据。发布辅助指示可以包括以下各项中的一者：在生成的控制平面消息中的用户数据的上行链路传输之后应发布NAS信令连接的指示；以及在生成的控制平面消息中的用户数据的上行链路传输之后以及在至用户设备的下一次下行链路传输之后应发布NAS信令连接的指示。
步骤1904可以包括响应于确定要传输的用户数据的大小低于大数据传送阈值且高于小数据传送阈值，生成第一格式的有效载荷容器信息元素，并且响应于确定要传输的用户数据的大小低于大数据传送阈值且低于小数据传送阈值，生成第二格式的有效载荷容器信息元素。大数据传送阈值和小数据传送阈值可以在NAS MO中定义。第一格式的有效载荷容器信息元素包括：第一八位字节，其包括与指定有效载荷容器类型相关联的有效载荷容器信息元素标识符；第二八位字节和第三八位字节，其包括对要传输的用户数据的长度的指示；第四八位字节，其包括PDU会话标识符和发布辅助指示；以及多个附加八位字节，其包括要传输的用户数据。第二格式的有效载荷容器信息元素包括：第一八位字节，其包括与指定有效载荷容器类型相关联的有效载荷容器信息元素标识符；第二八位字节，其包括对要传输的用户数据的长度的指示；第三八位字节，其包括PDU会话标识符和发布辅助指示；以及一个或多个附加八位字节，其包括要传输的用户数据。
响应于确定用户数据的大小处于或高于大数据传送阈值，可以在用户设备与通信系统的至少一个网络实体之间在用户平面上传输有效载荷数据。
通信系统包括5G通信系统，并且数据网络包括PDN。通信系统的至少一个网络实体可以包括5G通信系统的AMF。方法1900可由AMF执行。如果要传输的用户数据源自用户设备，则AMF可以向5G通信系统的SMF发起数据传送请求，以转发至5G通信系统的UPF和NEF中的至少一者。转发至UPF或NEF的数据传送请求可以包括PFCP消息。
结合图1至图19的框图描述的特定处理操作和其它系统功能仅通过说明性示例的方式呈现，并且不应被解释为以任何方式限制本公开的范围。替代实施方案可以使用其它类型的处理操作和消息传递协议。例如，在其它实施方案中，步骤的顺序可以改变，或者某些步骤可以至少部分地彼此同时执行而不是连续执行。此外，一个或多个步骤可以周期性地重复，或者方法的多个实例可以彼此并行执行。
因此，应再次强调，本文中描述的各种实施方案仅举例呈现，并且不应被理解为限制权利要求的范围。例如，替代实施方案可以利用与上文在说明性实施方案的上下文中描述的那些不同的通信系统配置、用户设备配置、基站配置、认证和密钥协商协议、密钥对提供和使用过程、消息接发协议和消息格式。属于所附权利要求的范围内的这些和众多的其它可选实施方案对于本领域的技术人员来说将是显而易见的。
示例
以下示例涉及进一步的实施方案：
示例1涉及一种设备，所述设备包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，所述至少一个存储器包括计算机程序代码；
所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为与所述至少一个处理器一起使所述装置至少：
确定要从用户设备传输至数据网络的用户数据的大小；
响应于确定要传输的所述用户数据的所述大小至少低于第一大小阈值，生成控制平面消息，所述控制平面消息包括要传输的所述用户数据并指定为通过控制平面从所述用户设备到将所述用户设备耦合至所述数据网络的通信系统的至少一个网络实体传送用户数据而保留的指定有效载荷容器类型；并且
将所生成的控制平面消息从所述用户设备传输至所述通信系统的所述至少一个网络实体。
示例2涉及示例1的设备，其中所述设备是用户设备的一部分。
示例3涉及示例2的设备，其中所述用户设备是物联网(IoT)装置的一部分。
示例4涉及示例2的设备，其中所述用户设备处于空闲模式并且所生成的控制平面消息包括控制平面服务类型设置为指示用户设备发起请求的控制平面服务请求消息。
示例5涉及示例4的设备，其进一步包括对所生成的控制平面消息应用传送保护，所述传送保护包括在单独的非接入层(NAS)消息容器中提供包括所述指定有效载荷容器类型的所述用户数据内容的一个或多个信息元素，以及利用所述用户设备的NAS安全上下文对所述单独的NAS消息容器应用加密。
示例6涉及示例5的设备，其中在所述单独的NAS消息容器中提供的所述一个或多个信息元素包括有效载荷容器类型信息元素、有效载荷容器信息元素、协议数据单元(PDU)会话标识符信息元素、PDU会话状态信息元素、上行链路状态信息元素和发布辅助指示信息元素中的至少一者。
示例7涉及示例2的设备，其中所述用户设备处于连接模式并且所生成的控制平面消息包括上行链路非接入层(NAS)数据传送消息。
示例8涉及示例1的设备，其中生成所述控制平面消息包括生成有效载荷容器类型信息元素，所述有效载荷容器类型信息元素包括：
与所述指定有效载荷容器类型相关联的有效载荷容器信息元素标识符；
对要传输的所述用户数据的长度的指示；
协议数据单元(PDU)会话标识符；
发布辅助指示，所述发布辅助指示指定所述通信系统的所述至少一个网络实体何时应发布非接入层(NAS)信令连接以在所述至少一个网络实体与所述用户设备之间传输所述用户数据；以及
要传输的所述用户数据。
示例9涉及示例8的设备，其中所述发布辅助指示包括以下各项中的一者：
在所生成的控制平面消息中的所述用户数据的上行链路传输之后应发布所述NAS信令连接的指示；以及
在所生成的控制平面消息中的所述用户数据的上行链路传输之后并且在至所述用户设备的下一次下行链路传输之后应发布所述NAS信令连接的指示。
示例10涉及示例1的设备，其中生成所述控制平面消息包括：
响应于确定要传输的所述用户数据的所述大小低于所述第一大小阈值且高于第二大小阈值，生成第一格式的有效载荷容器信息元素；并且
响应于确定要传输的所述用户数据的所述大小低于所述第一大小阈值且高于第二大小阈值，生成第二格式的有效载荷容器信息元素。
示例11涉及示例10的设备，其中在非接入层(NAS)管理对象(MO)中定义所述第一大小阈值和所述第二大小阈值。
示例12涉及示例10的设备，其中所述第一格式的所述有效载荷容器信息元素包括：
第一八位字节，其包括与所述指定有效载荷容器类型相关联的有效载荷容器信息元素标识符；
第二八位字节和第三八位字节，其包括对要传输的所述用户数据的长度的指示；
第四八位字节，其包括协议数据单元(PDU)会话标识符和发布辅助指示；以及
多个附加八位字节，其包括要传输的所述用户数据。
示例13涉及示例10的设备，其中所述第二格式的所述有效载荷容器信息元素包括：
第一八位字节，其包括与所述指定有效载荷容器类型相关联的有效载荷容器信息元素标识符；
第二八位字节，其包括对要传输的所述用户数据的长度的指示；
第三八位字节，其包括协议数据单元(PDU)会话标识符和发布辅助指示；以及
一个或多个附加八位字节，其包括要传输的所述用户数据。
示例14涉及示例1的设备，其中所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被进一步配置为与所述至少一个处理器一起使所述设备响应于确定所述用户数据的所述大小处于或高于所述第一大小阈值，在所述用户设备与所述通信系统的所述至少一个网络实体之间在用户平面上传输所述有效载荷数据。
示例15涉及示例1的设备，其中所述通信系统包括5G通信系统并且所述数据网络包括分组数据网络(PDN)。
示例16涉及示例15的设备，其中所述通信系统的所述至少一个网络实体包括所述5G通信系统的接入和移动性管理功能(AMF)。
示例17涉及一种方法，所述方法包括：
确定要从用户设备传输至数据网络的用户数据的大小；
响应于确定要传输的所述用户数据的所述大小至少低于第一大小阈值，生成控制平面消息，所述控制平面消息包括要传输的所述用户数据并指定为通过控制平面从所述用户设备到将所述用户设备耦合至所述数据网络的通信系统的至少一个网络实体传送用户数据而保留的指定有效载荷容器类型；以及
将所生成的控制平面消息从所述用户设备传输至所述通信系统的所述至少一个网络实体。
示例18涉及一种制品，所述制品包括非暂时性计算机可读存储介质，所述非暂时性计算机可读存储介质中体现有可执行程序代码，所述可执行程序代码在由操作性地耦合至所述计算机可读存储介质的处理器执行时使所述处理器执行以下步骤：
确定要从用户设备传输至数据网络的用户数据的大小；
响应于确定要传输的所述用户数据的所述大小至少低于第一大小阈值，生成控制平面消息，所述控制平面消息包括要传输的所述用户数据并指定为通过控制平面从所述用户设备到将所述用户设备耦合至所述数据网络的通信系统的至少一个网络实体传送用户数据而保留的指定有效载荷容器类型；以及
将所生成的控制平面消息从所述用户设备传输至所述通信系统的所述至少一个网络实体。
示例19涉及一种设备，所述设备包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，所述至少一个存储器包括计算机程序代码；
所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为与所述至少一个处理器一起使所述装置至少：
确定要从数据网络传输至用户设备的用户数据的大小；
响应于确定要传输的所述用户数据的所述大小至少低于第一大小阈值，生成控制平面消息，所述控制平面消息包括要传输的所述用户数据并指定为通过控制平面从将所述用户设备耦合至所述数据网络的通信系统的至少一个网络实体到所述用户设备传送用户数据而保留的指定有效载荷容器类型；以及
将生成的控制平面消息从所述通信系统的所述至少一个网络实体传输至所述用户设备。
示例20涉及示例19的装置，其中所述用户设备处于连接模式并且所生成的控制平面消息包括下行链路非接入层(NAS)数据传送消息。
示例21涉及示例19的设备，其中所述通信系统包括5G通信系统并且所述数据网络包括分组数据网络(PDN)。
示例22涉及示例21的设备，其中所述通信系统的所述至少一个网络实体包括所述5G通信系统的接入和移动性管理功能(AMF)。
示例23涉及示例22的设备，其中所述设备提供所述5G通信系统的所述AMF。
示例24涉及示例23的设备，其中所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被进一步配置为与所述至少一个处理器一起使所述设备发起从所述5G通信系统的所述AMF到会话管理功能(SMF)以用于转发至所述5G通信系统的用户平面功能(UPF)和网络开放功能(NEF)中的至少一者的数据传送请求。
示例25涉及示例24的装置，其中转发至所述UPF和所述NEF中的所述至少一者的所述数据传送请求包括分组转发控制协议(PFCP)消息。
示例26涉及一种方法，所述方法包括：
确定要从数据网络传输至用户设备的用户数据的大小；
响应于确定要传输的所述用户数据的所述大小至少低于第一大小阈值，生成控制平面消息，所述控制平面消息包括要传输的所述用户数据并指定为通过控制平面从将所述用户设备耦合至所述数据网络的通信系统的至少一个网络实体到所述用户设备传送用户数据而保留的指定有效载荷容器类型；以及
将生成的控制平面消息从所述通信系统的所述至少一个网络实体传输至所述用户设备。
示例27涉及一种制品，所述制品包括非暂时性计算机可读存储介质，所述非暂时性计算机可读存储介质中体现有可执行程序代码，所述可执行程序代码在由操作性地耦合至所述计算机可读存储介质的处理器执行时使所述处理器执行以下步骤：
确定要从数据网络传输至用户设备的用户数据的大小；
响应于确定要传输的所述用户数据的所述大小至少低于第一大小阈值，生成控制平面消息，所述控制平面消息包括要传输的所述用户数据并指定为通过控制平面从将所述用户设备耦合至所述数据网络的通信系统的至少一个网络实体到所述用户设备传送用户数据而保留的指定有效载荷容器类型；以及
将生成的控制平面消息从所述通信系统的所述至少一个网络实体传输至所述用户设备。

Claims (21)

1.一种用户设备，其包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，所述至少一个存储器包括可执行程序代码；
所述至少一个存储器和所述可执行程序代码被配置为与所述至少一个处理器一起使所述用户设备至少：
确定要通过控制平面从所述用户设备传输至通信系统的至少一个网络实体的用户数据的大小；
响应于确定要传输的所述用户数据的所述大小至少低于小数据传送阈值，生成控制平面消息，所述控制平面消息包括要通过所述控制平面在小数据容器中传输的所述用户数据；并且
将所生成的控制平面消息从所述用户设备传输至所述通信系统的所述至少一个网络实体。
2.如权利要求1所述的用户设备，其中所述至少一个存储器和所述可执行程序代码被进一步配置为与所述至少一个处理器一起使所述用户设备：响应于确定所述用户数据的所述大小高于所述小数据传送阈值且低于大数据传送阈值，生成控制平面消息，所述控制平面消息包括要传输的所述用户数据并指定专用于通过所述控制平面从所述用户设备向通信系统的至少一个网络实体传送大用户数据的大数据容器。
3.如权利要求1所述的用户设备，其中所述至少一个存储器和所述可执行程序代码被配置为将所生成的控制平面消息从所述用户设备传输至所述通信系统的所述至少一个网络实体，以经由所述至少一个网络实体将所述用户数据传输至数据网络。
4.如权利要求1所述的用户设备，其中所述用户设备是物联网(IoT)装置的一部分。
5.如权利要求1所述的用户设备，其中所述用户设备处于空闲模式并且所生成的控制平面消息包括控制平面服务类型设置为指示用户设备发起请求的控制平面服务请求消息。
6.如权利要求5所述的用户设备，其进一步包括对所生成的控制平面消息的一个或多个非明文信息元素应用传送保护，所述传送保护包括在单独的非接入层(NAS)消息容器中提供包括所述数据容器的所述用户数据内容的一个或多个非明文信息元素，并且利用所述用户设备的NAS安全上下文对单独的NAS消息容器的值部分应用加密。
7.如权利要求6所述的用户设备，其中在所述单独的NAS消息容器中提供的所述一个或多个信息元素包括有效载荷容器类型信息元素、有效载荷容器信息元素、协议数据单元(PDU)会话标识符信息元素、PDU会话状态信息元素、上行链路状态信息元素和发布辅助指示信息元素中的至少一者。
8.如权利要求1所述的用户设备，其中所述用户设备处于连接模式并且所生成的控制平面消息包括上行链路非接入层(NAS)数据传送消息。
9.如权利要求1所述的用户设备，其中生成所述控制平面消息包括生成有效载荷容器类型信息元素，所述有效载荷容器类型信息元素包括：
与所述小数据容器相关联的有效载荷容器信息元素标识符；
对要传输的所述用户数据的长度的指示；
协议数据单元(PDU)会话标识符；
发布辅助指示，所述发布辅助指示指定所述通信系统的所述至少一个网络实体何时应发布非接入层(NAS)信令连接以在所述至少一个网络实体与所述用户设备之间传输所述用户数据；以及
要传输的所述用户数据。
10.如权利要求9所述的用户设备，其中所述发布辅助指示包括以下各项中的一者：
在所生成的控制平面消息中的所述用户数据的上行链路传输之后应发布所述NAS信令连接的指示；以及
在所生成的控制平面消息中的所述用户数据的上行链路传输之后并且在至所述用户设备的下一次下行链路传输之后应发布所述NAS信令连接的指示。
11.如权利要求2所述的用户设备，其中生成所述控制平面消息包括：
响应于确定要传输的所述用户数据的所述大小低于所述大数据传送阈值且高于所述小数据传送阈值，生成第一格式的有效载荷容器信息元素；并且
响应于确定要传输的所述用户数据的所述大小低于所述大数据传送阈值且低于所述小数据传送阈值，生成第二格式的有效载荷容器信息元素。
12.根据权利要求11所述的用户设备，其中所述第一格式的所述有效载荷容器信息元素为“CIoT用户数据容器”，并且其中所述第二格式的所述有效载荷容器信息元素为“CIoT小数据容器”信息元素。
13.如权利要求11所述的用户设备，其中在非接入层(NAS)管理对象(MO)中定义所述大数据传送阈值和所述小数据传送阈值。
14.如权利要求11所述的用户设备，其中所述第一格式的所述有效载荷容器信息元素包括以下各项中的一者或多者：
第一八位字节，其包括与所述大数据容器相关联的有效载荷容器信息元素标识符；
第二八位字节和第三八位字节，其包括对要传输的所述用户数据的长度的指示；
第四八位字节，其包括协议数据单元(PDU)会话标识符和发布辅助指示；以及
多个附加八位字节，其包括要传输的所述用户数据。
15.如权利要求11所述的用户设备，其中所述第二格式的所述有效载荷容器信息元素包括：
第一八位字节，其包括与所述小数据容器相关联的有效载荷容器信息元素标识符；
第二八位字节，其包括对要传输的所述用户数据的长度的指示；
第三八位字节，其包括协议数据单元(PDU)会话标识符和发布辅助指示；以及
一个或多个附加八位字节，其包括要传输的所述用户数据。
16.如权利要求1所述的用户设备，其中所述通信系统包括5G通信系统，并且所述数据网络包括分组数据网络(PDN)。
17.如权利要求16所述的用户设备，其中所述通信系统的所述至少一个网络实体包括所述5G通信系统的接入和移动性管理功能(AMF)。
18.如权利要求1所述的用户设备，其中所述小数据传送阈值被配置为具有254个八位字节的值。
19.如权利要求1所述的用户设备，其中所述至少一个存储器和所述可执行程序代码被进一步配置为与所述至少一个处理器一起使所述用户设备：响应于确定要传输的所述用户数据的所述大小为至多254个八位字节，确定要传输的所述用户数据的所述大小低于所述小数据传送阈值。
20.一种方法，其包括：
确定要通过控制平面从用户设备传输至通信系统的至少一个网络实体的用户数据的大小；
响应于确定要传输的所述用户数据的所述大小至少低于小数据传送阈值，生成控制平面消息，所述控制平面消息包括要通过所述控制平面在小数据容器中传输的所述用户数据；以及
将所生成的控制平面消息从所述用户设备传输至所述通信系统的所述至少一个网络实体。
21.一种计算机程序产品，其包括非暂时性计算机可读存储介质，所述非暂时性计算机可读存储介质中体现有可执行程序代码，所述可执行程序代码在由操作性地耦合至所述计算机可读存储介质的处理器执行时使所述处理器执行以下步骤：
确定要通过控制平面从用户设备传输至通信系统的至少一个网络实体的用户数据的大小；
响应于确定要传输的所述用户数据的所述大小至少低于小数据传送阈值，生成控制平面消息，所述控制平面消息包括要通过所述控制平面在小数据容器中传输的所述用户数据；以及
将所生成的控制平面消息从所述用户设备传输至所述通信系统的所述至少一个网络实体。
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