本发明涉及通信网络， 具体地， 涉及物联网通信。 背景技术

"传感网"在国际上通称为"物联网"（IOT， Internet of Things ) ， 即 把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互 联网连接起来， 进行信息交 换和通讯， 以实现智能化识别、 定位、 跟踪、 监控和管理， 是继计算机、 互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪 潮，是一个全新的技术领域。 物联网用途广泛， 涉及能源、 金融和保险、 环境保护、 政府工作、 公共安 全、 平安家居、 智能消防、 工业监测、 老人护理、 个人健康等多个领域。 据预计，到 2020年，全球物物互联的业务与现有的人人互� �业务之比将达 到 30:1， 因此， "物联网，，将成为下一个万亿级的通信业务� �

物联网的用户端延伸和扩展到了任何物品与物 品之间， 进行信息交换 和通讯。 这将涉及机器之间的数据通信而无需人的交互 ， 即机器类通信

( MTC, 也称为机器对机器（M2M )通信） 。 从终端数量上来说， 预计 未来用于人对人通信的终端可能仅占整个终端 市场的 1/3， 而更大数量的 通信是机器对机器通信业务。 事实上， 目前机器的数量至少是人类数量的 4倍， 因此 M2M通信具有巨大的市场潜力。

目前，各个国际标准化组织都致力于对 M2M通信的研究。其中， 3GPP 已经成立了专门的工作组来研究 MTC,并发布 TS 22.368 V1.1.1技术规范

(机器类通信的业务需求； 阶段 1 ) 。 在该规范中， 定义了现有网络应该 为 MTC应用改进的 MTC特征。在这些 MTC特征中，在线小数据传输和 时间控制是两个重要的 MTC特征类型。 时间控制旨在用于这样的 MTC 信令。 在线小数据传输旨在用于这样的 MTC设备， 即经常收发小数量数 据（可简称为小数据） ， 而在线意味着该 MTC设备可通过网络对于 MT 信令和 /或用户面数据可达，其中基于各个特定系统� �特定应用来定义小数 据的确切数量， 一般而言， 大部分小数据的量级为几个到几百个字节。

MTC 与现有的移动网络通信服务不同， 所以当前电信网络需要进行 改进以适应 MTC。 图 1示出用于机器类通信的 3GPP服务模型。 3GPP网 络可以提供为机器类通信优化的传输和通信服 务。 例如， MTC设备 101 与 MTC服务器 105或其它 MTC设备之间的端到端应用可以使用 3GPP 网络提供的 3GPP承载服务、 SMS和 IMS等等。 如本领域技术人员熟知 的， 3GPP网络可以使用例如 GSM (全球移动通信系统） 、 GPRS (通用 分组无线业务）、 WCDMA (宽带码分多址）、 TD-SCDMA (时分同步码 分多址）等技术， 本发明对此并无限制。

MTC设备 101是用于机器类通信的用户设备，其可以通过 例如 3GPP 网络的 PLMN (公共陆地移动网络）与 MTC服务器 105或其它 MTC设 备通信。 另外， MTC设备 101可以本地地（无线地、 通过 PAN或硬件） 与其它实体通信，以获得用于进行处理和与 MTC服务器 105或其它 MTC 设备通信的数据。

如图 1所示， MTCu参考点上的接口提供 MTC设备 101对 3GPP网 络的接入， 以用于支持用户平面和控制平面业务的传输。 MTC设备 101 可以经由 MTCu参考点连接到，例如， UTRAN( UMTS陆地无线接入网）、 E-UTRAN (演进的 UMTS陆地无线接入网） 、 GERAN ( GSM/EDGE无 线接入网） 、 I-WLAN (互联无线局域网）等等。 例如， MTCu参考点可 以基于 Uu、 Um、 Ww和 LTE-Uu接口。

MTC服务器 105是执行对于 MTC用户的服务的实体。 MTC服务器 105可以与 PLMN本身通信， 并且经由 PLMN与 MTC设备 101通信。

MTC服务器 105还可以具有能够被 MTC用户访问的接口。 MTC用户可 以具有与该用户的 MTC设备通信的一个或多个 MTC服务器 105。

如图 1所示， MTC服务器 105经由 MTCi或 MTCsms参考点上的接 口连接到 3GPP网络上。通过 MTCi参考点， MTC服务器 105能够与 3GPP 网络联系并且经由 3GPP承载 J! 务或 IMS来与 MTC设备通信。 例如， MTCi可以基于 Gi、SGi和 Wi接口，MTCsms是 MTC服务器用于与 3GPP 网络联系并且经由 SMS与 MTC设备通信参考点。

由于 MTC设备具有低的制造和开发成本， 潜在数量大且可能分布广 泛， 但每个设备的通信量较小等特点， 相比成熟的人对人或人对机通信机 制， MTC通信机制需要很多完善、 优化和改进。 目前， MTC的业务需求 正在进一步完善中， 而 MTC网络架构的优化和关键技术的改进工作才刚 刚开始。 如 3GPP规范 TR 23.888 V0.2.1 ( "用于机器类型通信的系统改 进" ）描述的， 为了在 TS22.368中规定的 MTC需求，将对网络进行改进。 然而， 其中并没有详细的解决方案 /机制， 或者也简略地提及了一些解决方 案， 然而该方案具有较差的效果。

例如， 对于在线小数据传输， TS23.888 V0.2.1中描述了使用小数据的 MTC设备通过 SGSN (服务 GPRS支持节点） /MSC (移动交换中心）使 用 SMS (短消息）或通过 SG (短消息网关）使用 SMS来发送或接收数据。 而 MTC服务器与 SM-SC (短消息业务中心）或作为 SM-SC操作， 以发 送或接收封装在短消息中的 MTC业务数据。

然而， 通过短消息来传输小数据是在电路域进行， 需要占用电路域资 源， 还涉及短消息逻辑网元， 并且通过短消息业务传输的数据量会受到限 制， 特别是短消息业务还具有较大的时延， 这对于某些对于时延具有严格 要求的应用或服务将是难以忍受的。

此外， 在一些情境中， MTC设备也可能同时应用在线小数据传输和 时间控制特征。 例如， MTC设备设置有高清显示， 其处于商场之外， 被 配置来在每天早晨下载数据以进行广告， 并在午夜后上传监视视频。 在这 些特定时间段外， 其不允许来发送或接收数据。

然而， 现有技术中在应用时间控制特征时采用在预定 时段内 MTC设 备连接到网络进行数据的传输， 在预定时段外该 MTC设备从网络断开， 这样也导致网络不能迅速更新 MTC设备的状态， 而现有技术中也并没有 同时应用上述两个 MTC特征的比较经济的方案。 发明内容

为此， 本发明要解决的技术问题是提供一种方法和设 备， 以至少克服 上述一个缺陷。

根据本发明的一个方面， 提供一种用于在机器对机器通信系统中进行 数据传输的方法， 其中所述机器对机器通信系统包括多个机器类 型通信

MTC设备中的至少一个以及 MTC服务器， 包括：

在所述 MTC设备和所述 MTC服务器之间经由通信网络传输信令以 传输一定数据量的用户数据， 其中所述信令指示 MTC业务类型并承载所 述用户数据， 所述通信网络的控制平面和用户平面分离。

根据本发明实施例的另外的方面， 提供一种 MTC设备， 包括： 发送 / 接收装置， 用于发送和 /或接收信令和 /或数据； 以及处理装置， 用于创建 信令以进行发送或处理所接收的信令，从而通 过信令经由通信网络与 MTC 服务器传输用户数据， 其中所创建的信令指示 MTC业务类型并承载所述 用户数据， 所述通信网络的控制平面和用户平面分离。

根据本发明另外的方法， 提供一种移动性管理单元， 包括：

发送 /接收装置， 用于发送和 /或接收信令和 /或数据； 以及

处理装置， 用于创建信令以进行发送或处理所接收的信令 ， 从而通过 所述信令经由通信网络在 MTC设备与 MTC服务器之间传输用户数据， 其中所创建的信令指示 MTC业务类型并承载所述用户数据， 所述通信网 络的控制平面和用户平面分离。

根据本发明的另外的方面， 提供一种用户平面设备， 包括：

发送 /接收装置， 用于发送和 /或接收信令和 /或数据； 以及

处理装置， 用于创建信令以进行发送或处理所接收的信令 ， 从而通过 所述信令经由通信网络在 MTC设备与 MTC服务器之间传输用户数据， 其中所创建的信令指示 MTC业务类型并承载所述用户数据， 所述通信网 络的控制平面和用户平面分离。 附图说明 本发明的特征相信是新颖的， 本发明的各部分特征将具体在所附权利 要求中阐述。 附图将仅是例示的目的， 并没有按比例绘制。 但是， 参考结 合附图的详细说明，可以更好地理解关于组织 和操作的方法的本发明本身， 其中：

图 1示例性示出了现有技术中用于机器类通信的 3GPP服务模型； 图 1示例性示出了根据本发明实施例的在机器对� �器通信系统中进行 数据传输的流程图。 信令图。

图 4例示了根据本发明实施例的在预定时段外系� �删除用户平面并维 持控制平面的信令图。

图 5例示了根据本发明实施例的在预定时段外的� �踪区域更新过程。 图 6例示了根据本发明实施例的当重新处于预定� �段内重建用户平面 的过程。

图 7例示了根据本发明实施例的在预定时段外服� �请求过程。

图 8示出了根据本发明实施例的 MTC设备的示意性结构框图。

图 9例示了根据本发明实施例的移动性管理单元� �示意性框图。

图 10例示了根据本发明实施例的用户平面设备的� ��意性框图。 具体实施方式

下面， 结合附图对本发明的实施例进行详细描述。

本发明的实施例的用于在机器对机器通信系统 中进行数据传输的方法 总的构思是， 机器对机器通信系统包括多个机器类型通信 MTC设备中的 至少一个以及 MTC服务器，通过在该 MTC设备和该 MTC服务器之间经 由通信网络传输信令以传输一定数据量的用户 数据， 该信令指示 MTC业 务类型并承载所述用户数据， 而该通信网络的控制平面和用户平面分离。

在本发明的实施例中， 该业务类型可以是 MTC在线小数据传输， 由 该系统或网络或 MTC设备来确定该数据量小于一定阈值则所述用 户数据 为小数据。

在本发明的实施例中， 该通信网络可以包括 GPRS或 EPS (演进的分 组系统， 也称为 EPC ) 网络。 为了简要起见， 在本发明的以下描述中， 将 主要以 EPS网络、 并以上行链路为例来描述本发明实施例的在 MTC系统 中进行数据传输的原理， 但是， 本领域技术人员应该理解， 下行链路将进 行类似的或相对的操作， 并且本发明的实施例不限于此。

图 1示例性示出了根据本发明的实施例的在机器� �机器通信系统中进 行数据传输的流程图。 对于本领域技术人员而言， 该 MTC系统包括多个 机器类型通信 MTC设备中的至少一个以及 MTC服务器。 如图 2所示， 在步骤 S210, 从所述 MTC设备经由通信网络的基站、 移动性管理单元、 用户平面设备来向所述 MTC服务器发送信令以传输一定数据量的用户数 据， 其中所述信令指示 MTC业务类型并承载所述数据。

用户平面设备指用于用户平面控制承载资源以 传输用户数据并且控制 承载资源的操作（例如创建、 删除、 更新会话）的设备， 例如 EPC (演进 的分组核心）网络中的服务网关和 PDN (分组数据网络）网关， GPRS (通 用分组无线服务） 网络中的 SGSN (服务 GPRS支持节点） 中的用户平面 逻辑部分以及 GGSN ( GPRS网关支持节点） 。 而移动性管理单元可以包 括 MME (移动性管理实体）或 SGSN中的移动性管理控制部分。

在本发明的实施例中， 该 MTC设备可以依次经由基站、 移动性管理 单元、 用户平面设备发送信令来传输所述数据。

在本发明的实施例中， 业务类型可以是 MTC在线小数据传输， 并且 可以由 MTC设备或者该系统或网络来确定该数据量小于 一定阈值则所述 数据为小数据。 的信令图。 在本发明的实施例中， 在线小数据传输或其他特征例如时间控 制是 MTC系统重要的特征。 在 MTC设备的附着过程成功完成后， HSS (归属用户服务器）将该 MTC设备签约数据发送到 MME。 而 MME将 这些数据存储在该 MTC设备的上下文中。 该上下文可以包括该 MTC设 备的常规数据以及在线小数据传输特征或时间 控制特征等。 当包括时间控 制特征时， 还要包括在时间控制特征中 MTC可以发送 /接收数据的预定时 段。 该 MTC设备的附着过程类似于 EPS 用户设备的正常附着过程。

小数据可以在满足触发条件的任何时间来发送 或接收。 在本发明的实 施例中， 每次传输小数据时都要交互大量的信令消息来 创建用户平面的承 载资源以便用用户平面来传输小数据， 由于小数据很小， 这些信令消息的 数量和大小相对要传输的数据的大小而言显得 很大； 而且任何时刻都有可 能需要收发小数据， 每次收发小数据都可能需要重新交互一遍这些 信令消 息， 这将会给网络带来很多信令处理上的负担。 因此不足以使用 EPS承载 (例如 EPS用户平面）来发送 MTC小数据，而使用信令消息来传输 MTC 小数据是更有效的。

在步骤 S340, 当满足触发条件而想要发送 MTC小数据时， MTC设 备 10通过 eNB 20向 MME 30发送信令， 以传输一定数量的数据。该信令 可以承载以下至少之一： MTC业务类型、 该 MTC设备的 ID、 该 MTC 服务器的 IP地址以及所述数据。

在本发明的实施例中，该信令可以采用上行链 路通用 NAS消息，例如， 表 1示出了现有技术中的该消息的结构。

表 1 上行链路通用 NAS传输消息内容

在本发明实施例中， 可以对该上行链路通用 NAS消息进行如下增强： 通用消息容器类型信息单元被扩展以便表示 MTC业务类型， 而通用消息 容器信息单元来承载要传输的数据。 该要传输的小数据可以包括除了用户 数据之外的 MTC设备的唯一 ID以及相应的 MTC J! 务器的 IP地址。 或 者还可以说， 通用消息容器信息单元除了承载 MTC小数据之外， 还要承 载 MTC设备的 ID以及 MTC服务器的 IP地址。 当然， MTC设备的唯一 D以及相应的 MTC服务器的 IP地址也可以承载在消息头中。

在本发明的实施例中， 该 MTC业务类型可以是在线小数据传输， 而 小数据则可在该网络或系统或 MTC设备中定义为数据量小于一定阈值的 数据。 该业务类型可以通过特定的字符或数字来表示 。

在步骤 S350, 当接收到信令， MME将检查业务类型并抽取要传输的 数据并向服务网关 SWG 40发送信令来传输该数据。

在本发明的实施例中，可以采用上行链路通用 NAS传输消息，则 MME 30检查该消息的通用消息容器类型信息单元 IE并发现其为 MTC在线小 数据消息容器，则 MME将从通用消息容器 IE中抽取 MTC小数据并向服 务网关 SGW 40发送新的信令例如数据传输请求消息以传输� ��小数据。

在本发明的实施例中， 可以采用 GTP-C 消息的形式来实现该数据传 输请求消息。 如下所示， 现有的 GTP-C 消息由消息头和一个或者多个消 息体（1个或者多个 IE )组成（参见表 2 ) 。 而如表 3所示， 消息头由该 表中所示的参数组成， 其中包括消息类型。 而 GTP-C 消息的消息类型是 一定的， 每个消息类型都分配了一个十位数， 而某些数字是留待以后使用 的。

位

字节 5 4

1 to m GTP-C头

m+1 to n 0或更多信息单元 表 2 GTP-C消息结构 位

5 4 3 2 1

版本 P T=l 备用 备用 备用

消息类型

消息长度 （第一字节)

消息长度 (第二字节)

隧道端点标识符 （第一字节)

隧道端点标识符（第二字节)

隧道端点标识符（第三字节)

隧道端点标识符第四字节)

序列号（第一字节)

10 序列号（第二字节)

1 1 序列号（第三字节)

12 备用

表 3 EPC特定的 GTPv2控制平面消息头的格式

在本发明的实施例中， GTP-C消息： 数据传输请求消息的消息类型可 以从这些留待以后的使用数字中来分配， 例如其消息类型的数字表示具有 MTC 小数据的 "数据传输请求" 。 而要传送的小数据可以放在数据传输 请求消息的消息体（例如表 2的 m+1 to n字节中的 0或更多信息单元）中 以便进行数据传输。

在步骤 S360, 服务网关 SWG 40接收到该信令， 并向分组数据网络 ( PDN ) 网关 50以信令转发该小数据。

在本发明的实施例中， SWG 40将接收到的该数据传输请求消息中的 隧道标识符（为 SWG的隧道标识符）改为 PDN网关的隧道标识符， 并向 PDN网关发送具有 MTC小数据的 GTP-C消息： "数据传输请求" 。

在本发明的实施例中， MME 30和 SGW 40之间的 S11接口，以及 SGW 40和 PDN网关 PGW 50之间的 S5接口，都需要支持这条信令消息。该信 令在移动性管理单元和用户平面设备以及用户 平面设备之间建立控制平面 通道以将来自 MTC设备的数据传输到 MTC服务器。 该控制平面通道包 括 GTP-C ( EPC系统中）隧道或 GTP ( GPRS系统中）隧道， 而 GTP隧 道指明由信令来使用。

在步骤 S370, 当接收到该信令， PDN网关 50抽取 MTC小数据， 并 根据该信令中的 MTC服务器 60的 IP地址将该数据发送到相应的 MTC 服务器。

在本发明的实施例中， 可以在移动性管理单元和用户平面设备之间以 及用户平面设备之间采用数据传输请求用于进 行 MTC小数据传输。

对于本领域技术人员， 应该注意到， MTC小数据将如图 3所示进行 传输， 而不管其是否处于预定的时间控制时段内。

在本发明的实施例中， 上述步骤是针对 MTC设备处于工作的状态。 如果 MTC设备处于空闲状态时， 上述步骤将进行修改， 例如还在步骤

S310-320, MTC设备 10通过 eNB 20向 MME 30发送信令以建立无线侧 的信令连接。

在本发明的实施例中， 可以采用对现有信令例如服务请求消息的扩展 来实现上述功能。 例如， 可以将现有的服务请求消息中的业务类型 IE设 置为特定的值来表示小数据传输， 该消息表示建立信令连接是为了小数据 传输。 本领域技术人员应该理解， 该信令仅仅用来建立信令连接， 而现有 的服务请求消息是用来建立信令连接以及用户 平面资源分配。

在接收到该扩展的服务请求消息时， MME检查服务类型信息单元和 MTC设备的上下文。 如果 MME发现这是表示 "MTC小数据传输" 的消 息并且 MTC小数据传输特征包括在 MTC设备的上下文中， 则 MME对 于所有激活的 EPS承载将不激活任何无线或 S1承载， 这与常规的服务请 求过程不同。

可选地， 在步骤 S330: 需要时还可以执行 NAS认证过程。

本领域技术人员应该理解， 也可以创建新的信令或重用其他的信令来 实现上述功能， 上述采用的信令形式仅仅是例示而非旨在将本 发明限定于 此。

对于本领域技术人员而言， 在 GPRS系统实现上述功能的原理是类似 的， 均是采用利用信令来进行小数据传输， 在此不再赘述。 但是与 EPS网 络不同的是， 在 GPRS网络中不具有扩展的服务请求信令， 那么当需要在 MTC设备处于空闲状态时发起小数据传输时，可 以采用服务请求信令（其 中的业务类型参数设为 signalling或表示为信令的值）以创建从 MTC设备 到 SGSN的 NAS信令传输通道。之后传输小数据的过程与图 3类似， MTC 设备首先可以利用某条信令（由于对于 GPRS没有上行链路通用 NAS传 输消息，则可能需要新建一条信令消息，或者 重用其他已有的 NAS信令消 息）将小数据传输到 SGSN, 之后 SGSN可以将小数据通过新的 GTP-C 消息： 数据传输请求消息传输到 GGSN,之后 GGSN再将小数据传输到外 部的 MTC J! 务器。

应该注意的是， EPS系统的小数据传输从 MTC设备到 MME，到 SGW 再到 PGW。 而 GPRS的小数据传输从 MTC设备到 SGSN, 再到 GGSN。 网络单元 SGSN从逻辑上可以包括移动性管理部分以及用� �平面设备部 分， 当从 MTC设备接收到传输小数据的信令， 其可以直接向 GGSN发送 信令以传输小数据， 这相当于在移动性管理部分和用户平面设备之 间节省 了一条信令。

此外， 在 SGSN收到小数据之后， 由于 MTC设备不会像正常分组通 信那样带上 APN (接入点名称）以用于寻找对应的 GGSN, 在本发明的实 施例中可以采用配置缺省的 GGSN的方式让 SGSN知道应该将小数据通过 GTP-C消息传输给哪个 GGSN。

本领域技术人员应该理解， 本发明的实施例仅仅例示应用于 EPC或 GPRS网络中， 而本发明的上述构思不限于此， 还可以应用于其他用户平 面和控制平面分离的网络或系统中。 从而， 有助于优化在线小数据传输 MTC特征的上述网络。

对于本领域技术人员， 应该理解， 下行链路小数据传输与上行链路数 据传输相对应， 例如， MTC服务器向某个 MTC设备发送小数据时， 在其 信令中可以在某个消息信息单元中承载小数据 ， 并且还承载该 MTC设备 的 ID或地址，以便 PDN网关分配 J! 务网关或者 GGSN寻找对应的 SGSN。 或者采用类似的信令进行类似的设置来实现该 下行链路的数据传输。例如， 在 EPS系统中， 对应的也可以采用下行链路通用 NAS传输消息来承载业 务类型以及要传输的小数据。 当然， 对于本领域技术人员而言， 也可以创 建新的信令或重用其他的信令来实现上述功能 。

在本发明的实施例中， 该在线小数据传输还可以应用到其他 MTC特 征例如 MTC监控情景中， 以向 MTC服务器（在此为 MTC监控服务器） 传输监控数据（也是小数据） 。

在本发明的实施例中， 在应用在线小数据传输特征的情况下， 还可以 应用时间控制特征。

对于时间控制而言， 将对于预定时段内和预定时段外而进行不同的 操 作。 例如， 在预定时段内， MTC设备可以通过用户平面收发普通用户数 据（区别于小数据）， 而在预定时段外， 拒绝通过用户平面的数据的收发。

那么在同时应用在线小数据传输和时间控制特 征时， 针对时段不同， 本发明的实施例的操作也会有所不同。 例如， 在预定时段内， 可以同时维 持用户平面和控制平面， 通过用户平面收发普通数据， 则其操作与常规的 操作相同， 还可以通过控制平面收发小数据； 而在预定时段外， 需要仅维 持控制平面而释放用户平面的资源。

图 4例示了根据本发明实施例的在预定时段外系� �删除用户平面并维 持控制平面的信令图。 本发明的实施例的基本构思是当处于预定期间 之外 时删除用户平面但是维持控制平面， 从而可以在任意时段仍然可以进行在 线小数据传输。在此仍以 EPS系统、并以上行链路为例来描述本发明的实 施例。

MTC设备应该仅在特定预定时段内利用用户平面 发送或接收用户数 据， 而在这些预定时段之外不能利用用户平面发送 或接收数据。 在预定时 段期间， 网络应该对于 MTC设^^建 /激活 EPS承载以发送 /接收普通数 据。 例如在 MTC设备和用户平面设备之间建立用户平面数据 传输通道以 将来自 MTC设备的数据传输到 MTC服务器。 用户平面数据传输通道可 以包括 GTP-U隧道或应用于 GPRS系统中的 GTP隧道， 而 GTP隧道由 数据使用。 当处于这些预定时段之外， 网络将删除用户平面 （EPS承载） 而不允许发送 /接收数据。 然而， 对于 MTC设备将一直维持控制平面以传 输 MTC小数据。

在步骤 S410, 根据 MTC设备 10的上下文中的预定时段， MME 30 检测到处于时间控制特征的预定时段之外。

在步骤 S420， MME向用于 MTC设备的服务网关发送信令以删除用 户平面而同时仍然维持控制平面路径。 该过程可以由触发器来触发以使

MME删除对于 MTC设备的用户平面。

在本发明的实施例中， 可以采用 GTP-C 消息： "扩展的删除会话请 求 /响应" 。 在该信令中， 可以使用备用的数字来分配业务类型， 以表示扩 展的删除会话请求 /响应用于维持 GTP-C控制平面路径 ( GTP-C隧道） ， 源 （即 EPS承载资源） 。

MME将维持 MME和用于 MTC设备的服务网关之间的 GTP-C隧道 的信息。 此外， MME 还可以保存缺省 EPS承载的除了服务网关和用于 MTC设备的 PDN网关的用户平面地址和 TEID之外的其他特性以用于用 户平面的重建。

在步骤 S430, 服务网关向用于 MTC设备的 PDN网关发送信令以维 持用于 MTC设备的 PGW和 SGW之间控制路径信息。 在本发明的实施 例中， 也可以采用 GTP-C消息： "扩展的删除会话请求 /响应" 。 服务网 关将维持用于 MTC设备的 PGW和 SGW之间的 GTP-C隧道的信息。 此 外服务网关将删除 GTP-U用户平面隧道信息并释放用于 MTC设备的所有 用户平面资源。

在步骤 S440， PDN GW释放所有用户平面资源但是维持其自身和用 于 MTC设备的 SGW之间的信令路径如 GTP-C隧道。 PDN GW以扩展 的删除会话响应来确认。

在步骤 S450， PDN GW如 TS 23.203所定义的使用 PCEF启动 IP CAN 会话终止过程，其中使用 PCRF指示如果 PCRF应用在网络中则释放 EPS 承载。

在步骤 S460, 在释放用于 MTC设备的所有用户平面资源后， 服务网 关使用扩展的删除会话响应进行确认。

在步骤 S470， MME通过发送 S1释放命令给 eNode B来释放 S1-MME 信令连接、用于 MTC设备的 S1用户平面承载和无线承载。该步骤的细节 在 TS 23.401的第 5.3.5节中的 "S1释放过程" 中进行了描述。 规范 TS23.203和 TS 23.401通过引用合并于此。

而对于 GPRS系统，对于预定时段外的控制操作，与在 EPS系统中有 所不同。 因为对于 EPS系统， 当终端设备进行附着过程时， 就会同时激活 缺省承载， 并分配 IP地址， 也就是说用户平面路径通了， 并且 EPS用户 是在线的。 但是， 对于 GPRS, 当终端设备进行附着过程时， 不会同时激 活用户平面连接 (也就是激活 PDP上下文）。 附着和激活用户平面是独立 的可以分开操作的 2个过程。 用户附着后， 可以随时去激活 PDP上下文， 也可以不激活 PDP上下文， 而用户设备一直都可以处在附着成功状态。

在 GPRS系统中， 可以操作如下：

在时间段内， 按照 GPRS常规操作进行。 一旦到了时间段外， SGSN 的移动性管理部分（类似于 MME )只需要将 MTC设备的 PDP上下文去 激活就可以了， 这样依旧是将用户面删除 （可以使用 TS 23.060 的 Deactivate PDP Context Request信令 ) 。

同时在时间段外，对于任何要求激活 PDP上下文的信令请求（例如激 活 PDP上下文请求信令， 或者业务类型为 data或表示为数据的业务请求 消息）都直接拒绝。

在本发明的实施例中， 由于在预定时段外， MTC设备一直处于附着 状态（即， 在预定时段外， 不需要断开 MTC设备） ， 因此 MTC设备可 以用正常的方式进行位置更新（也就是路由区 域更新） 。 从而可以保证在 预定时段外， 不会建立用户平面但是信令平面可以保持连接 状态。 于是在 预定时段外， 也可以进行在线小数据传输。

在本发明的实施例中， 由于在预定时段外 MTC设备并没有从网络断 开， 则可以同时应用在线小数据传输和时间控制特 征。 例如在预定时段内 可以通过用户平面收发数据， 也可以通过控制平面收发小数据。 而在预定 时段外， 还可以通过控制平面收发小数据。 因此， 优化了同时应用 MTC 特征（即 MTC在线小数据传输和时间控制）的 EPC网络或 GPRS网络。

图 5示出了根据本发明实施例的在预定时段外的� �踪区域更新过程。 如图 5所示， 在本发明的实施例中， 可以通过触发器来启动 TAU过程。 步骤 S501-505与常规的 EPS系统中的 TAU过程中的步骤 1-5相同。 当处 于预定时段内时， TAU (跟踪区域更新）过程与 TS23.401 中定义的常规 的 TAU过程相同， 在此不再赘述。

当处于预定时段之外， 仅维持控制平面路径以传输 MTC小数据。 因 此， 在步骤 S506, 新的 MME需要根据 MTC设备的上下文， 检查是否处 于预定时段之外。

如果在预定时段中， 则应用常规 EPS TAU过程。 如果在预定时段之 外， 并且在上下文中包括了该上述两个 MTC特性， 则执行以下步骤： 在步骤 S507, 可以执行 NAS认证过程。

在步骤 S508, 进行上下文确认， 该步骤与常规 EPS TAU过程中的步 骤 7相同。

在步骤 S509,新的 MME向新的服务网关发送信令以修改控制平面路 径。 在本发明的实施例中， 也可以采用 GTP-C消息 "修改控制平面请求 / 响应" ， 可以使用备用的数字来分配业务类型， 以表示建立新的 MME和 新的服务网关之间的控制平面路径。该消息用 于在预定时段之外维持 MTC 设备在控制平面的 GTP-C路径， 具有用于控制平面的新的 MME的 IP地 址和新的 GTP-C TEID。

在步骤 S510, 新的服务网关向 PDN网关发送信令以建立新的服务网 关和 PDN网关之间的控制平面路径。 可以采用 GTP-C消息 "修改控制平 面请求"，该消息具有用于控制平面的新的服� �网关的 GTP-C TEID和 IP 地址。

在步骤 S511， PDN GW向新的服务网关以具有 GTP-C TEID和用于 控制平面的其 IP地址的 "修改控制平面响应" 消息进行确认。

在步骤 S512, 新的服务 GW向新的 MME以具有 GTP-C TEID和用 于控制平面的其 IP地址的 "修改控制平面响应" 消息进行确认。

而步骤 S513-520, 与 TS 23.401中定义的常规 EPS TAU过程中的步 骤相同，均实现：新的 MME向 HSS更新 MTC设备目前注册在新的 MME 中， 在此不再赘述。 从而通过 TAU过程，在移动的过程中 MTC设备还可以保持畅通的信 令连接 (例如 MTC设备到新的 MME, 到新的 SGW, 和 PGW的信令链 路） 。

对于 GPRS系统， 则使用常规的路由区域更新就可以实现上述功 能。 当在本发明的实施例中同时还应用时间控制特 征时， 则随着时间的推 移， 当从该时段之外又再次来到预定的时段， 如图 6所示， MME应该检 查该时间点并重建用于 MTC设备的用户平面。 呼叫流程如下所示：

在步骤 S601, 根据在 MTC设备的上下文中的预定时段， MME检查 到其从该预定时段外又回到预定时段， 以及该 2个 MTC特征包括在该上 下文中。 可以由触发器来使 MME发起重建用于 MTC设备的用户平面的 过程。

在本发明的实施例中， 由于 MTC设备并没有从网络断开， 因此不需 要进行附着过程。

接下来， 在步骤 S602， MME向用于 MTC设备的服务网关发送具有 缺省 EPS承载（其在如图 4所示的步骤 S420中存储在 MME中） 的信息 的创建会话请求。 该步骤类似于 TS23.401中的附着过程的步骤 12。

在步骤 S603-606, 这些步骤与 TS 23.401中的附着过程的 13-16步骤 相同， 均实现在 SGW和 PGW之间创建用户平面的 EPS承载资源。

在步骤 S607， MME向 eNB发送 S1-AP初始上下文建立请求消息。 该步骤激活用于缺省 EPS承载的无线和 S1承载。该步骤类似于 TS 23.401 中的 UE触发的服务请求的步骤 4。

在步骤 S608， eNB执行无线承载建立过程。

在步骤 S609， eNode B向 MME发送 S1-AP消息初始上下文建立完成。 该步骤类似于 TS 23.401中的 UE触发的 J! 务请求的步骤 7。

在步骤 S610, MME向服务网关发送修改承载请求消息以通知 SGW eNB的用户平面信息（IP地址和用户平面中的 TEID ) 。

在步骤 S611: 服务 GW向 MME发送修改承载响应。

对于 GPRS系统，则可以使用常规的激活 PDP上下文请求 Active PDP Context Request消息来实现上述功能， 在此不再勢述。

在本发明的实施例中， 由于 MTC设备在预定时段外并没有从网络断 开，因此当接收到 J! 务请求时， MME检测到处于在预定时段之外，则 MME 将向 MTC设备发送服务拒绝消息。通过这种方式， MTC设备在预定时段 之外不能发送 /接收除了 MTC小数据的任何数据。 图 7示出了该过程的呼 叫流程。

在步骤 S710-720, MTC设备通过 eNB向 MME发送服务请求。

于是在步骤 S730: MME检查在预定时段之外并且在 MTC设备的上 下文中包括了该 2个 MTC特性。

最后， 在步骤 S740: MME向 MTC设备发送服务拒绝消息。

上述流程是应用 EPS系统的。而对于 GPRS系统，则在预定时段之夕卜， 涉及通过用户平面进行数据传输的信令， 无论是激活 PDP上下文请求信 令， 或者是业务类型为 data或表示为数据的服务请求都会被直接拒绝� �

在本发明的实施例中， 对于预定时段之外的下行链路数据处理， 类似 于对上行链路的处理， 例如在 EPS系统中， 当预定时段之外来自外部网络 的下行链路数据到达 PDN GW， PDN GW将拒绝该服务请求， 因为不存 在用于 MTC设备的用户平面路径从而不能将其传递至 EPS网络。

在同一个发明构思下， 下面例示了实现上述功能的设备， 例如 MTC 设备、 移动性管理单元、 用户平面设备等。 在本实施例中， 与前述实施例 原理相同的部分将适当省略其说明。 下面结合附图， 对本实施例进行详细 的描述。

图 8示出了根据本发明的一个实施例的 MTC设备的结构框图。 如图 8所示， MTC设备 810， 可以包括： 发送 /接收装置 812， 用于发送和 /或接 收信令和 /或数据； 以及处理装置 814， 用于创建信令以进行发送或处理所 接收的信令， 从而通过信令经由通信网络与 MTC服务器传输用户数。 所 创建的信令指示 MTC业务类型并承载该用户数据， 而该通信网络的控制 平面和用户平面分离。 该通信网络可以是例如 GPRS网络或者 EPC网络。

在本发明的实施例中，该信令可以包括上行链 路通用 NAS消息或下行 链路通用 NAS消息，该消息中的通用消息容器类型信息单 元承载 MTC业 务类型 （例如在线小数据传输） ， 该消息中的通用消息容器信息单元承载 该用户数据。

在本发明的实施例中， 处理装置 814还可以进一步被配置为： 将 MTC设备 810的 ID和该 MTC J! 务器的 IP地址包括在所创建的 信令承载的用户数据中。

在本发明的实施例中， 处理装置 814还可以进一步被配置为： 创建信令以建立用于无线侧的信令连接，其中 所述信令指示业务类型。 该业务类型可以是在线小数据传输。 该信令可以为扩展的业务请求消息。

图 9例示了根据本发明实施例的移动性管理单元� �示意性框图。 如图

9所示， 移动性管理单元 930包括发送 /接收装置 932， 用于发送和 /或接收 信令和 /或数据； 以及处理装置 934， 用于创建信令以进行发送或处理所接 收的信令， 从而通过所述信令经由通信网络在 MTC设备与 MTC服务器 之间传输用户数据， 其中所创建的信令指示 MTC业务类型并承载所述用 户数据， 所述通信网络的控制平面和用户平面分离。

在本发明的实施例中，移动性管理单元可以包 括 EPC网络中的 MME 或者 GPRS网络中的 SGSN的移动性管理部分。

在本发明的实施例中， 处理装置 934可以进一步被配置为：

检测预定时段， 该预定时段可以由 MTC设备通过 HSS来设置。 例如 在附着过程之后， 该预定时段的信息可以通过 HSS传递到 MME。

在本发明的实施例中， 处理装置 934可以进一步被配置为：

创建信令以建立用于无线侧的信令连接，其中 所述信令指示业务类型。 该业务类型可以为在线小数据传输。 而所创建的信令也可以包括扩展 的业务请求消息。

在本发明的实施例中， 处理装置 934可以进一步被配置为：

创建信令以在预定时段之外移除用户平面资源 并维持控制平面路径。 该信令可以指示业务类型为在线小数据传输， 其可以具体化为 GTP-C: 扩展的删除会话请求 /响应消息， 来移除用户平面资源而维持控制 平面路径。

在本发明的实施例中， 处理装置 934可以进一步被配置为：

创建信令以在预定时段之外修改控制平面连接 。

该信令可以指示业务类型为在线小数据传输， 并可以具体化为

GTP-C:修改控制平面请求 /响应消息，来在预定时段之外维持移动的 MTC 设备的控制路径是有效的或正确的， 从而维持了控制路径的畅通。

在本发明的实施例中， 处理装置 934可以进一步被配置为：

在检测的预定时段之外拒绝通过用户平面的用 户数据的传输请求。 在本发明的实施例中， 由于 MTC设备在预定时段外并没有从网络断 开， 所以其接收到通过用户平面的传输用户数据的 请求消息时， 就会拒绝 该消息。

图 10例示了根据本发明实施例的一种用户平面设� ��的示意性框图。如 图 10所示， 用户平面设备 15包括发送 /接收装置 152， 用于发送和 /或接收 信令和 /或数据； 以及处理装置 154， 用于创建信令以进行发送或处理所接 收的信令， 从而通过所述信令经由通信网络在 MTC设备与 MTC服务器 之间传输用户数据， 其中所创建的信令指示 MTC业务类型并承载所述用 户数据， 所述通信网络的控制平面和用户平面分离。

在本发明的实施例中， 处理装置 154可以进一步被配置为：

创建信令用于在预定时段之外移除用户平面资 源并维持控制平面路 径。

该信令可以指示业务类型 （例如为在线小数据传输） ， 并可以具体化 为 GTP-C: 扩展的删除会话请求 /响应消息， 来移除用户平面资源而维持 控制平面路径。

在本发明的实施例中， 处理装置 154进一步被配置为：

创建信令用于在预定时段之外通过修改控制平 面连接来维持控制平面 路径。

该信令可以指示业务类型为在线小数据传输， 并可以具体化为 GTP-C:修改控制平面请求 /响应消息，来在预定时段之外维持移动的 MTC 设备的控制路径是有效的或正确的， 从而维持了控制路径的畅通。

在本发明的实施例中， 用户平面设备可以包括服务网关和 PDN 网关 以及 GGSN和 SGSN的用户平面实体部分。

本领域的普通技术人员可以理解上述的方法和 设备及其系统可以使用 计算机可执行指令和 /或包含在处理器控制代码中来实现， 例如在诸如磁 盘、 CD或 DVD - ROM的载体介盾、 诸如只读存储器（固件） 的可编程 的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据 载体上提供了这样的代码。 本实施例的 EPC网络、 GPRS网络、各个网络单元以及 MTC设备及其组 件可以由诸如超大 莫集成电路或门阵列、 诸如逻辑芯片、 晶体管等的半 导体、 或者诸如现场可编程门阵列、 可编程逻辑设备等的可编程硬件设备 的硬件电路实现， 也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现 ， 也可以 由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现 。

虽然以上结合具体实施例对本发明的用于在机 器对机器通信系统中进 行数据传输的方法及其系统和设备进行了详细 描述，但本发明并不限于此， 本领域普通技术人员能够理解可以对本发明进 行多种变换、 替换和修改而 不偏离本发明的精神和范围； 本发明的保护范围由所附权利要求来限定。