WO2018196761A1 - 异常数据传输方法、装置和系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种异常数据传输方法，涉及通信领域，用于实现UE向核心网发送的异常数据不执行APN速率控制。异常数据传输方法包括：UE在执行APN速率控制的情况下，确定有异常数据需要发送给网络侧，则UE向第一核心网设备发送NAS消息；第一核心网设备接收NAS消息后，根据NAS消息中的异常数据指示信息获知NAS消息中包括异常数据；第一核心网设备通过第二核心网设备向第三核心网设备发送第一消息；第三核心网设备在执行APN速率控制时接收第一消息，在APN速率控制达到最大速率限制时，该第三核心网设备根据接收到的异常数据指示信息将异常数据发送给数据网络。本申请实施例应用于紧急情况下传输异常数据。

Description

异常数据传输方法、装置和系统
本申请要求于2017年4月26日提交中国专利局、申请号为201710284174.9、发明名称为“异常数据传输方法、装置和系统”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及通信领域，尤其涉及一种异常数据传输方法、装置和系统。
背景技术
蜂窝物联网(Cellular Internet of Things，CIoT)是一种通过窄带物联网(Narrowband Internet of Things，NB-IoT)技术实现终端接入移动通信网络的物联网，目前可以接入到演进分组核心网(Evolved Package Core，EPC)，今后也可以接入下一代核心网，比如第5代(5th Generation，5G)核心网。
对于大量终端接入的应用场景，网络侧需要处理的数据量非常大，为了控制网络侧处理的数据量、提高无线通信效率、节省终端电量，网络侧需要对每个终端进行速率控制，即限制终端在单位时间内接收和发送数据包的数量。目前对终端进行速率控制的特性包括：服务公共陆地移动网络速率控制(Serving Public Land Mobile Network Rate Control，Serving PLMN Rate Control)和接入点名称速率控制(Access Point Name Rate Control，APN Rate Control)。对于APN速率控制，速率控制参数由网络侧分组数据网络网关(Packet Data Network GateWay，PDN GW)下发给用户设备(User Equipment，UE)，可应用于用户面和控制面中。如果UE发送的数据包超过限制数量，PDN GW将丢弃或延迟发送超限制的数据包。
在一些特殊的物联网应用场景中，例如工厂设备监控系统、分布式温度传感系统、地震监测网系统等，UE在检测到设备故障、火灾、地震等紧急情况时，要将这些紧急情况以异常数据(exception data)的形式发送到网络侧。由于涉及到故障灾害等紧急情况，需要保证这些异常数据具有较高的优先级，即使已经达到速率控制设定的最大上行数据数量，UE也不对异常数据实施APN速率控制，继续将其发送到网络侧。
现有技术中定义的APN速率控制只适用于空闲态的UE发送第一个异常数据。而对于连接态UE，在发送上行数据时，由于无需建立无线资源控制(Radio Resource Control，RRC)连接，导致PDN GW无法获知当前UE发送的用户数据包是异常数据还是正常数据，从而无法跳过APN速率控制，也即把该异常数据包当作正常的数据包来处理。因此当UE发送的数据包超过APN速率限制时，PDN GW会直接丢弃该异常数据包或延迟发送该异常数据包，导致网络侧无法对上报异常数据的异常情况进行优先及时处理。
发明内容
本申请的实施例提供一种异常数据传输方法、装置和系统，用于实现UE向核心网发 送的异常数据不执行APN速率控制。
为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：
第一方面，提供了一种异常数据传输方法，该方法包括：在用户设备UE在执行接入点名称APN速率控制的情况下，确定有异常数据需要发送；UE向第一核心网设备发送非接入层NAS消息，NAS消息包括异常数据和异常数据指示信息，异常数据指示信息用于指示第一核心网设备NAS消息中包括异常数据，NAS消息用于使第一核心网设备向第三核心网设备发送异常数据。本申请实施例提供的异常数据传输方法，UE在执行APN速率控制时，跳过速率限制向网络侧发送异常数据，在NAS消息中包括异常数据和异常数据指示信息，第一核心网设备根据NAS消息中的异常数据指示信息，将该异常数据封装在第一消息中发给第三核心网设备，并在该第一消息中携带异常数据指示信息，使得第三核心网设备根据异常数据指示信息不执行APN速率控制，不会丢弃该异常数据包或延迟发送，而是直接将异常数据发送给数据网络。实现UE向核心网发送的异常数据不被执行APN速率控制，保障了网络侧在紧急情况下对异常数据上报的优先及时处理。
在一种可能的设计中，NAS消息为控制面服务请求消息。该设计提供了当UE处于空闲态时，NAS消息的一种可能形式。
在一种可能的设计中，异常数据指示信息包括在控制面服务请求消息的业务类型信元中。该设计提供了异常数据指示信息的一种可能传递方式。
在一种可能的设计中，NAS消息为数据传输消息。该设计提供了当UE处于连接态时，NAS消息的一种可能形式。
在一种可能的设计中，在第4代4G通信系统中，第一核心网设备为移动管理实体MME，第三核心网设备为分组数据网网关PDN GW；或者，在第5代5G通信系统中，第一核心网设备为接入与移动管理功能AMF，第三核心网设备为用户面功能UPF。该设计提供了在4G和5G通信系统中各网元的具体的可能形式。
第二方面，提供了一种用户设备UE，包括：确定单元，用于当在UE执行接入点名称APN速率控制的情况下，确定有异常数据需要发送；发送单元，用于向第一核心网设备发送非接入层NAS消息，NAS消息包括异常数据和异常数据指示信息，异常数据指示信息用于指示第一核心网设备NAS消息中包括异常数据，NAS消息用于使第一核心网设备向第三核心网设备发送异常数据。基于同一发明构思，由于该装置解决问题的原理以及有益效果可以参见上述第一方面和第一方面的各可能的方法实施方式以及所带来的有益效果，因此该装置的实施可以参见上述第一方面和第一方面的各可能的方法的实施方式，重复之处不再赘述。
第三方面，提供了一种用户设备UE，包括：处理器、存储器、总线和通信接口；该存储器用于存储计算机执行指令，该处理器与该存储器通过该总线连接，当该设备运行时，该处理器执行该存储器存储的该计算机执行指令，以使该设备执行上述第一方面中任意一项的方法；基于同一发明构思，处理器调用存储在存储器中的指令以实现上述第一方面的方法设计中的方案，由于该设备解决问题的实施方式以及有益效果可以参见上述第一方面和第一方面的各可能的方法的实施方式以及有益效果，因此该设备的实施可以参见上述方法的实施，重复之处不再赘述。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如第一方面的异常数据传输方法。第四方面所带来的技术效果可参见第一方面中不同设计方式所带来的技术效果，此处不再赘述。
第五方面，本申请实施例提供了一种包括指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得该计算机执行如第一方面的异常数据传输方法。第五方面所带来的技术效果可参见第一方面中不同设计方式所带来的技术效果，此处不再赘述。
第六方面，提供了一种异常数据传输方法，该方法包括：第一核心网设备接收来自用户设备UE的非接入层NAS消息，NAS消息包括异常数据和异常数据指示信息，异常数据指示信息用于指示第一核心网设备NAS消息中包括异常数据；第一核心网设备向第三核心网设备发送第一消息，第一消息中包括异常数据和异常数据指示信息，异常数据指示信息用于指示第三核心网设备第一消息中包括异常数据；第三核心网设备接收来自第一核心网设备的第一消息；在第三核心网设备执行接入点名称APN速率控制且APN速率控制达到速率限制的情况下，第三核心网设备根据异常数据指示信息将异常数据发送给数据网络。本申请实施例提供的异常数据传输方法，UE在执行APN速率控制时，跳过速率限制向网络侧发送异常数据，在NAS消息中包括异常数据和异常数据指示信息，第一核心网设备根据NAS消息中的异常数据指示信息，将该异常数据封装在第一消息中发给第三核心网设备，并在该第一消息中携带异常数据指示信息，使得第三核心网设备根据异常数据指示信息不执行APN速率控制，不会丢弃该异常数据包或延迟发送，而是直接将异常数据发送给数据网络。实现UE向核心网发送的异常数据不被执行APN速率控制，保障了网络侧在紧急情况下对异常数据上报的优先及时处理。
在一种可能的设计中，NAS消息为控制面服务请求消息。该设计提供了当UE处于空闲态时，NAS消息的一种可能形式。
在一种可能的设计中，异常数据指示信息包括在控制面服务请求消息的业务类型信元中。该设计提供了异常数据指示信息的一种可能传递方式。
在一种可能的设计中，NAS消息为数据传输消息。该设计提供了当UE处于连接态时，NAS消息的一种可能形式。
在一种可能的设计中，在第4代4G通信系统中，第一核心网设备为移动管理实体MME，第三核心网设备为分组数据网网关PDN GW；或者，在第5代5G通信系统中，第一核心网设备为接入与移动管理功能AMF，第三核心网设备为用户面功能UPF。该设计提供了在4G和5G通信系统中各网元的具体的可能形式。
第七方面，提供了一种第一核心网设备，包括：接收单元，用于接收来自用户设备UE的非接入层NAS消息，NAS消息包括异常数据和异常数据指示信息，异常数据指示信息用于指示第一核心网设备NAS消息中包括异常数据；发送单元，用于向第三核心网设备发送第一消息，第一消息中包括异常数据和异常数据指示信息，异常数据指示信息用于指示第三核心网设备第一消息中包括异常数据。基于同一发明构思，由于该装置解决问题的原理以及有益效果可以参见上述第六方面和第六方面的各可能的方法实施方式以及所带来的有益效果，因此该装置的实施可以参见上述第六方面和第六方面的各可能的方法的实施方式，重复之处不再赘述。
第八方面，提供了一种第一核心网设备，包括：处理器、存储器、总线和通信接口；该存储器用于存储计算机执行指令，该处理器与该存储器通过该总线连接，当该设备运行时，该处理器执行该存储器存储的该计算机执行指令，以使该设备执行上述第六方面中任意一项的方法；基于同一发明构思，处理器调用存储在存储器中的指令以实现上述第六方面的方法设计中的方案，由于该设备解决问题的实施方式以及有益效果可以参见上述第六方面和第六方面的各可能的方法的实施方式以及有益效果，因此该设备的实施可以参见上述方法的实施，重复之处不再赘述。
第九方面，本申请实施例提供了一种计算机存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如第六方面的异常数据传输方法。第九方面所带来的技术效果可参见第六方面中不同设计方式所带来的技术效果，此处不再赘述。
第十方面，本申请实施例提供了一种包括指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得该计算机执行如第六方面的异常数据传输方法。第十方面所带来的技术效果可参见第六方面中不同设计方式所带来的技术效果，此处不再赘述。
第十一方面，提供了一种异常数据传输方法，该方法包括：第三核心网设备接收来自第一核心网设备的第一消息，第一消息包括异常数据和异常数据指示信息，异常数据指示信息用于指示第三核心网设备第一消息中包括异常数据，异常数据来自执行第一接入点名称APN速率控制的用户设备UE；在第三核心网设备执行第二APN速率控制且第二APN速率控制达到速率限制的情况下，第三核心网设备根据异常数据指示信息将异常数据发送给数据网络。本申请实施例提供的异常数据传输方法，UE在执行APN速率控制时，跳过速率限制向网络侧发送异常数据，在NAS消息中包括异常数据和异常数据指示信息，第一核心网设备根据NAS消息中的异常数据指示信息，将该异常数据封装在第一消息中发给第三核心网设备，并在该第一消息中携带异常数据指示信息，使得第三核心网设备根据异常数据指示信息不执行APN速率控制，不会丢弃该异常数据包或延迟发送，而是直接将异常数据发送给数据网络。实现UE向核心网发送的异常数据不被执行APN速率控制，保障了网络侧在紧急情况下对异常数据上报的优先及时处理。
在一种可能的设计中，在第4代4G通信系统中，第三核心网设备为分组数据网网关PDN GW，第一核心网设备为移动管理实体MME；或者，在第5代5G通信系统中，第三核心网设备为用户面功能UPF，第一核心网设备为接入与移动管理功能AMF。该设计提供了在4G和5G通信系统中各网元的具体的可能形式。
第十二方面，提供了一种第三核心网设备，包括：接收单元，用于接收来自第一核心网设备的第一消息，第一消息包括异常数据和异常数据指示信息，异常数据指示信息用于指示第三核心网设备第一消息中包括异常数据，异常数据来自执行第一接入点名称APN速率控制的用户设备UE；发送单元，用于在第三核心网设备执行第二APN速率控制且第二APN速率控制达到速率限制的情况下，根据异常数据指示信息将异常数据发送给数据网络。基于同一发明构思，由于该装置解决问题的原理以及有益效果可以参见上述第十一方面和第十一方面的各可能的方法实施方式以及所带来的有益效果，因此该装置的实施可以参见上述第十一方面和第十一方面的各可能的方法的实施方式，重复之处不再赘述。
第十三方面，提供了第三核心网设备，包括：处理器、存储器、总线和通信接口；该 存储器用于存储计算机执行指令，该处理器与该存储器通过该总线连接，当该设备运行时，该处理器执行该存储器存储的该计算机执行指令，以使该设备执行上述第十一方面中任意一项的方法；基于同一发明构思，处理器调用存储在存储器中的指令以实现上述第十一方面的方法设计中的方案，由于该设备解决问题的实施方式以及有益效果可以参见上述第十一方面和第十一方面的各可能的方法的实施方式以及有益效果，因此该设备的实施可以参见上述方法的实施，重复之处不再赘述。
第十四方面，本申请实施例提供了一种计算机存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如第九方面的异常数据传输方法。第十四方面所带来的技术效果可参见第十一方面中不同设计方式所带来的技术效果，此处不再赘述。
第十五方面，本申请实施例提供了一种包括指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得该计算机执行如第十一方面的异常数据传输方法。第十五方面所带来的技术效果可参见第十一方面中不同设计方式所带来的技术效果，此处不再赘述。
第十六方面，提供了一种通信系统，包括如第七方面所述的第一核心网设备以及如第十二方面所述的第三核心网设备，或者，包括如第八方面所述的第一核心网设备以及如第十三方面所述的第三核心网设备。第十六方面所带来的技术效果可参见六、十一方面中不同设计方式所带来的技术效果，此处不再赘述。
在一种可能的设计中，在第4代4G通信系统中，第三核心网设备为分组数据网网关PDN GW，第一核心网设备为移动管理实体MME；或者，在第5代5G通信系统中，第三核心网设备为用户面功能UPF，第一核心网设备为接入与移动管理功能AMF。该设计提供了在4G和5G通信系统中各网元的具体的可能形式。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本申请的实施例提供的现有EPC网络的架构示意图；
图2为本申请的实施例提供的MME与SGW间支持GTP-U协议的示意图；
图3为本申请的实施例提供的5G网络的架构示意图；
图4为本申请实施例提供的各设备的硬件结构图；
图5为本申请的实施例提供的第一种异常数据传输方法的流程示意图；
图6为本申请的实施例提供的第二种异常数据传输方法的流程示意图；
图7为本申请的实施例提供的第三种异常数据传输方法的流程示意图；
图8为本申请的实施例提供的第四种异常数据传输方法的流程示意图；
图9为本申请的实施例提供的第五种异常数据传输方法的流程示意图；
图10为本申请的实施例提供的第一种UE的结构示意图；
图11为本申请的实施例提供的第二种UE的结构示意图；
图12为本申请的实施例提供的第一种第一核心网设备的结构示意图；
图13为本申请的实施例提供的第二种第一核心网设备的结构示意图；
图14为本申请的实施例提供的第一种第三核心网设备的结构示意图；
图15为本申请的实施例提供的第二种第三核心网设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参照图1中所示，为现有EPC网络的架构示意图，包括UE 101、演进的通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunications System，UMTS)陆地无线接入网(Evolved UMTS Territorial Radio Access Network，E-UTRAN)102、服务网关(Serving GateWay，SGW)103、分组数据网络网关(Packet Data Network GateWay，PDN GW)104、策略与计费规则功能(Policy and Charging Rules Function，PCRF)105、移动管理实体(Mobility Management Entity，MME)106、服务通用分组无线服务技术(General Packet Radio Service，GPRS)支持节点(Serving GPRS Support Node，SGSN)107和归属签约用户服务器(Home Subscriber Server，HSS)108。其中，SGW 103、PDN GW 104、PCRF 105、MME 106、SGSN 107、HSS 108属于核心网网元。运营商的网络协议(Internet Protocol，IP)服务可以包括IP多媒体子系统(IP Multimedia Subsystem，IMS)等。该系统还可以与全球移动通信系统(Global System for Mobile Communication，GSM)/增强型数据速率GSM演进技术(Enhanced Data Rate for GSM Evolution，EDGE)无线接入网(GSM/EDGE Radio Access Network，GERAN)或UMTS陆地无线接入网(UMTS Territorial Radio Access Network，UTRAN)连接。
参照图2中所示，在CIoT中MME 106与SGW 103间的S11接口支持用户面GPRS隧道协议(GPRS Tunnelling Protocol for the User plane，GTP-U)协议，数据可在两者之间传输。3GPP为CIoT进行了控制面优化，使得UE可以通过控制面信令来传输CIoT用户数据，UE 101通过非接入层(Non-Access Stratum，NAS)将小数据传输给MME 106，MME 106通过S11接口上新支持的GTP-U协议层将数据传输给SGW 103或PDN GW 104，在UE与核心网网元之间无需建立对应的空口承载上下文，提升数据传输速率并节省空口无线资源。
参照图3中所示，为未来5G网络的架构示意图，包括：UE 201、(无线)接入网((Radio)Access Network，(R)AN)202、用户面功能(User Plane Function，UPF)203、接入与移动管理功能(Access and Mobility Management Function，AMF)204、会话管理功能(Session Management Function，SMF)205、分组控制功能(Packet Control Function，PCF)206、应用功能(Application Function，AF)207、鉴权服务器功能(Authentication Server Function，AUSF)208、统一数据管理(Unified Data Management，UDM)209。UPF 203可以接入数据网络(Data Network，DN)。其中，UPF 203、AMF 204、SMF 205、PCF 206、AF 207、AUSF 208、UDM 209为核心网网元。
参照图4中所示，为本申请实施例提供的各设备的硬件结构图。UE 300包括至少一个处理器301、至少一个存储器302、至少一个通信接口303、总线306。可选的，UE 300还可以包括输出设备304和输入设备305。
处理器301、存储器302、收发器303通过总线306相连接。总线306可以是外设部 件互连标准(Peripheral Component Interconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry Standard Architecture，EISA)总线等。所述总线306可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。处理器301可以是一个通用中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、微处理器、特定应用集成电路(Application-Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)，或者一个或多个用于控制本申请方案程序执行的集成电路。处理器301也可以是多个处理器，每一个处理器可以是一个单核(single-CPU)处理器或多核(multi-CPU)处理器。这里的处理器可以指一个或多个设备、电路和/或用于处理数据(例如计算机程序指令)的处理核。
存储器302可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。存储器302可以是独立存在，通过总线306与处理器301相连接。存储器302也可以和处理器301集成在一起。其中，存储器302用于存储执行本申请方案的计算机执行指令，并由处理器301来控制执行。处理器301用于执行存储器302中存储的计算机执行指令，从而实现本申请实施例中所述的方法。
通信接口303可以使用任何收发器一类的装置，用于与其他设备或通信网络通过有线或无线方式进行通信，如以太网、无线接入网(Radio Access Network，RAN)、无线局域网(Wireless Local Area Networks，WLAN)等。UE 300的通信接口303可以从应用层接收到需要发送异常数据的指示，由通信接口303发送异常数据。
输出设备304和处理器301通信，可以以多种方式来显示信息。例如，输出设备304可以是液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)，发光二级管(Light Emitting Diode，LED)显示设备，阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)显示设备，或投影仪(projector)等。输入设备305和处理器301通信，可以以多种方式接受用户的输入。例如，输入设备305可以是鼠标、键盘、触摸屏设备或传感设备等。
eNB 400可以是E-UTRAN 102或(R)AN 202。eNB 400包括：至少一个处理器401、至少一个存储器402、至少一个通信接口403、总线404。通信接口403可以用于通过有线或无线方式与UE 300的通信接口303通信，还可以用于通过链路(例如S1接口)与核心网网元500的通信接口503连接，或者通过有线或无线链路(例如X2接口)与其它eNB的通信接口403进行连接。eNB 400内部各器件的其余功能参照对UE 300内部各器件的功能描述，在此不再赘述。
核心网网元500可以提供进一步网络连接，例如电话网络和/或数据通信网络(例如Internet)。核心网网元500包括：至少一个处理器501、至少一个存储器502、至少一个通信接口503、总线504。核心网网元500内部各器件的功能参照对UE 300内部各器件的 功能描述，在此不再赘述。
本申请实施例提供的异常数据传输方法、装置和系统，UE在通过NAS消息发送异常数据包时，在NAS信令中携带异常数据指示信息给MME，MME将异常数据包和异常数据指示信息发送给SGW/PDN GW，PDN GW根据该异常数据指示信息获知UE发送的是异常数据包并进行高优先级处理，跳过APN速率控制。实现UE向核心网发送的异常数据不被执行APN速率控制，保障了网络侧在紧急情况下对异常数据上报的优先及时处理。
本申请实施例应用的具体场景是：网络侧对UE发起APN速率控制，UE与网络侧同时执行APN速率控制，UE监测到紧急情况并上报异常数据。需要说明的是，本实施例以CIoT中的小数据包传输速率控制为例进行描述，但是也可以适用于未来5G网络中小数据包的速率控制场景下对异常数据的处理。本申请实施例适用于控制面上小数据传输的场景。
本申请实施例提供了一种异常数据传输方法，参照图5中所示，包括：
S101、UE在执行APN速率控制的情况下，确定有异常数据需要发送。
UE根据网络侧下发的APN速率控制参数(APN rate control parameters)来限制发送给该APN的上行用户数据包的数量。当UE发送给该APN的用户数据包已经达到设定的最大限制时，UE停止向该APN发送上行数据包。
S102、UE向第一核心网设备发送NAS消息。
即UE跳过APN速率控制的限制将异常数据通过NAS消息上报给网络侧。
该NAS消息包括上述异常数据和异常数据指示信息(exception data indication)，异常数据指示信息用于指示第一核心网设备该NAS消息中包括上述异常数据。
可选地，在达到APN速率控制的最大速率限制时，UE可以确定是否允许发送异常数据。UE可以根据之前网络侧下发的APN速率控制参数(APN rate control parameters)中的指示信息来判断在达到APN速率控制的最大速率限制时是否允许发送异常数据。
可选的，若UE处于空闲态，则NAS消息为控制面服务请求消息(Control Plane Service Request)。
可选的，若UE处于连接态，则NAS消息为数据传输消息(Data Transport)。
需要说明的是，该异常数据指示信息可以包括在NAS消息中新定义的信元(Information Element，IE)中，例如在数据传输消息中增加一个新信元用来指示异常数据；或者异常数据指示信息还可以为NAS消息中已有信元新定义的信元值，例如针对控制面服务请求消息的业务类型信元，定义一个新信元值用来指示异常数据；或者异常数据指示信息还可以包括在NAS消息中已有信元的比特位中，本申请实施例不做限定。
S103、第一核心网设备从UE接收NAS消息后，根据NAS消息中的异常数据指示信息获知NAS消息中包括异常数据。
S104、第一核心网设备通过第二核心网设备向第三核心网设备发送第一消息。
该第一消息中包括异常数据和异常数据指示信息，异常数据指示信息用于指示第三核心网设备该数据消息中包括上述异常数据。
第一核心网设备接收到包括异常数据指示信息的NAS消息后，获知收到的数据包为异常数据，然后将该异常数据封装在第一消息中，并在该第一消息中加入异常数据指示信息。该第一消息是核心网设备之间传递的消息，它可以是现有的协议消息，比如第4代(4th  Generation，4G)通信系统中的用户面GPRS隧道协议(GPRS Tunnelling Protocol User Plane，GTP-U)消息或Diameter协议消息，也可以是新引入的协议消息，比如第5代(5th Generation，5G)通信系统中可能选择的代表性状态传递(Representational State Transfer，RESTFul)协议消息或Diameter协议消息，本申请实施例不做限定。
需要说明的是，该异常数据指示信息可以包括在该第一消息中新定义的值域(Field)中，例如在GTP-U消息头中增加一个新值域用来指示异常数据；或者异常数据指示信息还可以为第一消息中已有值域新定义的值，例如针对GTP-U消息头中的消息类型值域，定义一个新值用来指示异常数据，或者针对GTP-U消息头中的扩展头类型值域，定义一个新值用来指示异常数据；或者异常数据指示信息还可以包括在第一消息中已有值域的比特位中，本申请实施例不做限定。
S105、第三核心网设备从第二核心网设备接收来自第一核心网设备的第一消息。该第一消息中包括异常数据和异常数据指示信息。在第三核心网设备执行APN速率控制且APN速率控制达到最大速率限制时，该第三核心网设备根据接收到的异常数据指示信息将异常数据发送给数据网络(Data Network,DN)。
第三核心网设备收到该第一消息后，根据异常数据指示信息，获知收到的数据包是异常数据，进而即使在UE发送的数据包数量超过APN速率控制的最大速率限制时，第三核心网设备也不执行APN速率控制，不会丢弃该异常数据包或延迟发送，而是将该异常数据发送给数据网络。
在4G通信系统中，第一核心网设备为MME，第二核心网设备为SGW，第三核心网设备为PDN GW；或者，在5G通信系统中，第一核心网设备为AMF，第二核心网设备为SMF，第三核心网设备为UPF。第一核心网设备与第三核心网设备间支持GTP-U协议。
本申请实施例提供的异常数据传输方法，UE在执行APN速率控制时，跳过速率限制向网络侧发送异常数据，在NAS消息中包括异常数据和异常数据指示信息，第一核心网设备根据NAS消息中的异常数据指示信息，将该异常数据封装在第一消息中发给第三核心网设备，并在该第一消息中携带异常数据指示信息，使得第三核心网设备根据异常数据指示信息不执行APN速率控制，不会丢弃该异常数据包或延迟发送，而是直接将异常数据发送给数据网络。实现UE向核心网发送的异常数据不被执行APN速率控制，保障了网络侧在紧急情况下对异常数据上报的优先及时处理。
下面分别针对4G通信系统和5G通信系统对上述异常数据传输方法进行描述。参照图6中所示，为4G通信系统中的一种异常数据传输方法流程示意图，该方法包括：
S201、UE处于空闲态并在执行APN速率控制的情况下，确定有异常数据(exception data)需要发送。
具体参照步骤S101中的描述，在此不再赘述。
S202、UE向MME发送控制面服务请求消息。
该控制面服务请求消息中包括异常数据和异常数据指示信息。
具体参照步骤S102中对UE处于空闲态的描述，在此不再赘述。
S203、MME从UE接收控制面服务请求消息后，根据控制面服务请求消息中的异常数据指示信息获知控制面服务请求消息中包括异常数据。
该步骤与S103对应。
S204、MME通过SGW向PDN GW发送第一消息。
具体参照步骤S104中的描述，在此不再赘述。
S205、PDN GW从SGW接收来自MME的第一消息。该第一消息中包括异常数据和异常数据指示信息。在PDN GW执行APN速率控制且APN速率控制达到最大速率限制时，PDN GW根据接收到的异常数据指示信息将异常数据发送给数据网络。
具体参照步骤S105中的描述，在此不再赘述。
本申请实施例提供的异常数据传输方法，在4G通信系统中，处于空闲态的UE在执行APN速率控制时，当需要发送异常数据时，在控制面服务请求消息中包括异常数据和异常数据指示信息，MME在发往PDN GW的第一消息中封装异常数据，并在该第一消息中加入异常数据指示信息，使得PDN GW根据异常数据指示信息不执行APN速率控制，不会丢弃该异常数据包或延迟发送，而是直接将异常数据转发给数据网络。实现UE向核心网发送的异常数据不被执行APN速率控制，保障了网络侧在紧急情况下对异常数据上报的优先及时处理。
参照图7中所示，为4G通信系统中的另一种异常数据传输方法流程示意图，该方法包括：
S301、UE处于连接态并在执行APN速率控制的情况下，确定有异常数据(exception data)需要发送。
具体参照步骤S101中的描述，在此不再赘述。
S302、UE向MME发送数据传输消息。
该数据传输消息中包括异常数据和异常数据指示信息。
具体参照步骤S102中对UE处于连接态的描述，在此不再赘述。
S303、MME从UE接收数据传输消息后，根据数据传输消息中的异常数据指示信息获知数据传输消息中包括异常数据。
该步骤与S103对应。
另外，步骤S304和S305与步骤S204和S205相同，在此不再赘述。
本申请实施例提供的异常数据传输方法，在4G通信系统中，处于连接态的UE在执行APN速率控制时，当需要发送异常数据时，在数据传输消息中包括异常数据和异常数据指示信息，MME在发往PDN GW的第一消息中封装异常数据，并在该第一消息中加入异常数据指示信息，使得PDN GW根据异常数据指示信息不执行APN速率控制，不会丢弃该异常数据包或延迟发送，而是直接将异常数据转发给数据网络。实现UE向核心网发送的异常数据不被执行APN速率控制，保障了网络侧在紧急情况下对异常数据上报的优先及时处理。
参照图8中所示，为5G通信系统中的一种异常数据传输方法流程示意图，该方法包括：
S401、UE处于空闲态并在执行APN速率控制的情况下，确定有异常数据(exception data)需要发送。
具体参照步骤S101中的描述，在此不再赘述。
S402、UE向AMF发送控制面服务请求消息。
该控制面服务请求消息中包括异常数据和异常数据指示信息。
具体参照步骤S102中对UE处于空闲态的描述，在此不再赘述。
S403、AMF从UE接收到控制面服务请求消息后，根据控制面服务请求消息中的异常数据指示信息获知控制面服务请求消息中包括异常数据。
该步骤与S103对应。
S404、AMF通过SMF向UPF发送第一消息。
具体参照步骤S104中的描述，在此不再赘述。
S405、UPF从SMF接收来自AMF的第一消息。该第一消息中包括异常数据和异常数据指示信息。在UPF执行APN速率控制且APN速率控制达到最大速率限制时，UPF根据接收到的异常数据指示信息将异常数据发送给数据网络。
具体参照步骤S105中的描述，在此不再赘述。
本申请实施例提供的异常数据传输方法，在5G通信系统中，处于空闲态的UE在执行APN速率控制时，当需要发送异常数据时，在控制面服务请求消息中包括异常数据和异常数据指示信息，AMF在发往UPF的第一消息中封装异常数据，并在该第一消息中加入异常数据指示信息，使得UPF根据异常数据指示信息不执行APN速率控制，不会丢弃该异常数据包或延迟发送，而是直接将异常数据转发给数据网络。实现UE向核心网发送的异常数据不被执行APN速率控制，保障了网络侧在紧急情况下对异常数据上报的优先及时处理。
参照图9中所示，为5G通信系统中的另一种异常数据传输方法流程示意图，该方法包括：
S501、UE处于连接态并在执行APN速率控制的情况下，确定有异常数据(exception data)需要发送。
具体参照步骤S101中的描述，在此不再赘述。
S502、UE向AMF发送数据传输消息。
该数据传输消息中包括异常数据和异常数据指示信息。
具体参照步骤S102中对UE处于连接态的描述，在此不再赘述。
S503、AMF从UE接收到数据传输消息后，根据数据传输消息中的异常数据指示信息获知数据传输消息中包括异常数据。
该步骤与S103对应。
另外，步骤S504和S505与步骤S404和S405相同，在此不再赘述。
本申请实施例提供的异常数据传输方法，在5G通信系统中，处于连接态的UE在执行APN速率控制时，当需要发送异常数据时，在数据传输消息中包括异常数据和异常数据指示信息，AMF在发往UPF的第一消息中封装异常数据，并在该第一消息中加入异常数据指示信息，使得UPF根据异常数据指示信息不执行APN速率控制，不会丢弃该异常数据包或延迟发送，而是直接将异常数据转发给数据网络。实现UE向核心网发送的异常数据不被执行APN速率控制，保障了网络侧在紧急情况下对异常数据上报的优先及时处理。
本申请实施例提供一种用户设备，用于执行上述异常数据传输方法。本申请实施例可以根据上述方法示例对用户设备进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。上述集成的模块既可 以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。需要说明的是，本申请实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
在采用对应各个功能划分各个功能模块的情况下，图10示出了上述实施例中所涉及的用户设备的一种可能的结构示意图，用户设备60包括：确定单元6011、发送单元6012。确定单元6011用于支持用户设备执行图5中的过程S101，图6中的过程S201，图7中的过程S301，图8中的过程S401，图9中的过程S501；发送单元6012用于支持用户设备执行图5中的过程S102，图6中的过程S202，图7中的过程S302，图8中的过程S402，图9中的过程S502。其中，上述方法实施例涉及的各步骤的所有相关内容均可以援引到对应功能模块的功能描述，在此不再赘述。
在采用集成的单元的情况下，图11示出了上述实施例中所涉及的用户设备的一种可能的结构示意图。用户设备60包括：处理模块6022和通信模块6023。处理模块6022用于对用户设备的动作进行控制管理，例如，处理模块6022用于支持用户设备执行图5中的过程S101，图6中的过程S201，图7中的过程S301，图8中的过程S401，图9中的过程S501。通信模块6023用于支持用户设备与其他实体的通信，例如与图1或图3中示出的功能模块或网络实体之间的通信。用户设备还可以包括存储模块6021，用于存储用户设备的程序代码和数据。
其中，处理模块6022可以是图4中的处理器301。通信模块6023可以是图4中的通信接口303。存储模块6021可以是图4中的存储器302。
本申请实施例提供一种第一核心网设备，用于执行上述异常数据传输方法。本申请实施例可以根据上述方法示例对用户设备进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。需要说明的是，本申请实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
在采用对应各个功能划分各个功能模块的情况下，图12示出了上述实施例中所涉及的用户设备的一种可能的结构示意图，第一核心网设备70包括：接收单元7011、发送单元7012。接收单元7011用于支持第一核心网设备执行图5中的过程S103，图6中的过程S203，图7中的过程S303，图8中的过程S403，图9中的过程S503；发送单元7012用于支持第一核心网设备执行图5中的过程S104，图6中的过程S204，图7中的过程S304，图8中的过程S404，图9中的过程S504。其中，上述方法实施例涉及的各步骤的所有相关内容均可以援引到对应功能模块的功能描述，在此不再赘述。
在采用集成的单元的情况下，图13示出了上述实施例中所涉及的第一核心网设备的一种可能的结构示意图。第一核心网设备70包括：处理模块7022和通信模块7023。处理模块7022用于对第一核心网设备的动作进行控制管理，例如，处理模块7022用于支持第一核心网设备执行图5中的过程S103，图6中的过程S203，图7中的过程S303，图8中的过程S403，图9中的过程S503。通信模块7023用于支持第一核心网设备与其他实体的通信，例如与图1或图3中示出的功能模块或网络实体之间的通信。第一核心网设备还可 以包括存储模块7021，用于存储第一核心网设备的程序代码和数据。
其中，处理模块7022可以是图4中的处理器501。通信模块7023可以是图4中的通信接口503。存储模块7021可以是图4中的存储器502。
本申请实施例提供一种第三核心网设备，用于执行上述异常数据传输方法。本申请实施例可以根据上述方法示例对用户设备进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。需要说明的是，本申请实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
在采用对应各个功能划分各个功能模块的情况下，图14示出了上述实施例中所涉及的用户设备的一种可能的结构示意图，第三核心网设备80包括：接收单元8011、发送单元8012。接收单元8011用于支持第三核心网设备执行图5中的过程S105，图6中的过程S205，图7中的过程S305，图8中的过程S405，图9中的过程S505；发送单元8012用于支持第三核心网设备执行图5中的过程S105，图6中的过程S205，图7中的过程S305，图8中的过程S405，图9中的过程S505。其中，上述方法实施例涉及的各步骤的所有相关内容均可以援引到对应功能模块的功能描述，在此不再赘述。
在采用集成的单元的情况下，图15示出了上述实施例中所涉及的第三核心网设备的一种可能的结构示意图。第三核心网设备80包括：处理模块8022和通信模块8023。处理模块8022用于对第三核心网设备的动作进行控制管理，例如，处理模块8022用于支持第三核心网设备执行图5中的过程S105，图6中的过程S205，图7中的过程S305，图8中的过程S405，图9中的过程S505。通信模块8023用于支持第三核心网设备与其他实体的通信，例如与图1或图3中示出的功能模块或网络实体之间的通信。第三核心网设备还可以包括存储模块8021，用于存储第三核心网设备的程序代码和数据。
其中，处理模块8022可以是图4中的处理器501。通信模块8023可以是图4中的通信接口503。存储模块8021可以是图4中的存储器502。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组 件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称:read-only memory，英文简称：ROM)、随机存取存储器(英文全称：random access memory，英文简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (26)

  1. 一种异常数据传输方法，其特征在于，包括：
    第一核心网设备接收来自用户设备UE的非接入层NAS消息，所述NAS消息包括异常数据和异常数据指示信息，所述异常数据指示信息用于指示所述第一核心网设备所述NAS消息中包括所述异常数据；
    所述第一核心网设备向第三核心网设备发送第一消息，所述第一消息中包括所述异常数据和异常数据指示信息，所述异常数据指示信息用于指示所述第三核心网设备所述第一消息中包括所述异常数据；
    所述第三核心网设备接收来自所述第一核心网设备的所述第一消息；
    在所述第三核心网设备执行接入点名称APN速率控制且所述APN速率控制达到速率限制的情况下，所述第三核心网设备根据所述异常数据指示信息将所述异常数据发送给数据网络。
  2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述NAS消息为控制面服务请求消息。
  3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述异常数据指示信息包括在所述控制面服务请求消息的业务类型信元中。
  4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述NAS消息为数据传输消息。
  5. 根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，在第4代4G通信系统中，所述第一核心网设备为移动管理实体MME，所述第三核心网设备为分组数据网网关PDN GW；或者，在第5代5G通信系统中，所述第一核心网设备为接入与移动管理功能AMF，所述第三核心网设备为用户面功能UPF。
  6. 一种异常数据传输方法，其特征在于，包括：
    在用户设备UE在执行接入点名称APN速率控制的情况下，确定有异常数据需要发送；所述UE向第一核心网设备发送非接入层NAS消息，所述NAS消息包括所述异常数据和异常数据指示信息，所述异常数据指示信息用于指示所述第一核心网设备所述NAS消息中包括所述异常数据，所述NAS消息用于使所述第一核心网设备向第三核心网设备发送所述异常数据。
  7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述NAS消息为控制面服务请求消息。
  8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述异常数据指示信息包括在所述控制面服务请求消息的业务类型信元中。
  9. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述NAS消息为数据传输消息。
  10. 一种异常数据传输方法，其特征在于，包括：
    第三核心网设备接收来自第一核心网设备的第一消息，所述第一消息包括异常数据和异常数据指示信息，所述异常数据指示信息用于指示所述第三核心网设备所述第一消息中包括所述异常数据，所述异常数据来自执行第一接入点名称APN速率控制的用户设备UE；
    在所述第三核心网设备执行第二APN速率控制且所述第二APN速率控制达到速率限制的情况下，所述第三核心网设备根据所述异常数据指示信息将所述异常数据发送给数据网络。
  11. 一种用户设备UE，其特征在于，包括：
    确定单元，用于当在所述UE执行接入点名称APN速率控制的情况下，确定有异常数据需要发送；
    发送单元，用于向第一核心网设备发送非接入层NAS消息，所述NAS消息包括所述异常数据和异常数据指示信息，所述异常数据指示信息用于指示所述第一核心网设备所述NAS消息中包括所述异常数据，所述NAS消息用于使所述第一核心网设备向第三核心网设备发送所述异常数据。
  12. 根据权利要求11所述的UE，其特征在于，所述NAS消息为控制面服务请求消息。
  13. 根据权利要求12所述的UE，其特征在于，所述异常数据指示信息包括在所述控制面服务请求消息的业务类型信元中。
  14. 根据权利要求11所述的UE，其特征在于，所述NAS消息为数据传输消息。
  15. 一种第一核心网设备，其特征在于，包括：
    接收单元，用于接收来自用户设备UE的非接入层NAS消息，所述NAS消息包括异常数据和异常数据指示信息，所述异常数据指示信息用于指示所述第一核心网设备所述NAS消息中包括所述异常数据；
    发送单元，用于向第三核心网设备发送第一消息，所述第一消息中包括所述异常数据和异常数据指示信息，所述异常数据指示信息用于指示所述第三核心网设备所述第一消息中包括所述异常数据。
  16. 根据权利要求15所述的第一核心网设备，其特征在于，所述NAS消息为控制面服务请求消息。
  17. 根据权利要求16所述的第一核心网设备，其特征在于，所述异常数据指示信息包括在所述控制面服务请求消息的业务类型信元中。
  18. 根据权利要求15所述的第一核心网设备，其特征在于，所述NAS消息为数据传输消息。
  19. 一种第三核心网设备，其特征在于，包括：
    接收单元，用于接收来自第一核心网设备的第一消息，所述第一消息包括异常数据和异常数据指示信息，所述异常数据指示信息用于指示所述第三核心网设备所述第一消息中包括所述异常数据，所述异常数据来自执行第一接入点名称APN速率控制的用户设备UE；
    发送单元，用于在所述第三核心网设备执行第二APN速率控制且所述第二APN速率控制达到速率限制的情况下，根据所述异常数据指示信息将所述异常数据发送给数据网络。
  20. 一种用户设备UE，其特征在于，包括：处理器、存储器、总线和通信接口；所述存储器用于存储计算机执行指令，所述处理器与所述存储器通过所述总线连接，当所述UE运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，以使所述UE执行如权利要求6-9任意一项所述的方法。
  21. 一种计算机存储介质，其特征在于，包括指令，当其在计算机上运行时，使得所述计算机执行如权利要求6-9任意一项所述的方法。
  22. 一种第一核心网设备，其特征在于，包括：处理器、存储器、总线和通信接口；所述存储器用于存储计算机执行指令，所述处理器与所述存储器通过所述总线连接，当所 述第一核心网设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，以使所述第一核心网设备执行如权利要求1-5任意一项所述的方法。
  23. 一种计算机存储介质，其特征在于，包括指令，当其在计算机上运行时，使得所述计算机执行如权利要求1-5任意一项所述的方法。
  24. 一种第三核心网设备，其特征在于，包括：处理器、存储器、总线和通信接口；所述存储器用于存储计算机执行指令，所述处理器与所述存储器通过所述总线连接，当所述第三核心网设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，以使所述第三核心网设备执行如权利要求10所述的方法。
  25. 一种计算机存储介质，其特征在于，包括指令，当其在计算机上运行时，使得所述计算机执行如权利要求10所述的方法。
  26. 一种通信系统，其特征在于，包括如权利要求15-18任意一项所述的第一核心网设备以及如权利要求19所述的第三核心网设备，或者，包括如权利要求22所述的第一核心网设备以及如权利要求24所述的第三核心网设备。
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