专利名称：机对机通信中的tmsi分配设备及方法,以及相应的网络附着及位置区域更新方法
技术领域：
本发明涉及一种移动通信中的TMSI (临时移动台识别码)分配方案，具体而言，涉及一种用于M2M(机对机)通信的分级的TMSI分配方案。
背景技术：
M2M(机对机)通信是不需要人干预的一个或多个实体之间的数据通信形式。与当前移动网络通信所提供的服务相比，MTC (机器类型通信)服务将涉及可能数目庞大的通信终端，即MTC (机器类型通信)设备。大量的MTC设备意味着大量的寻址空间需求，可能会超过针对H2H(人对人)通信所定义的限制。当MTC设备处于RRC(无线资源控制)空闲状态时，TMSI (临时移动台识别码)和IMSI (国际移动台识别码)被存储在MME (移动管理实体)或SGSN(GPRS服务支持节点)中，TMSI或IMSI用于在网络发起的呼叫到来时寻呼MTC设备。然而，IMSI是针对MTC 设备的唯一并固定的识别码，由于可能受到敌人的跟踪，因而在空中接口广播IMSI非常危险。与IMSI相比，在寻呼消息中采用TMSI是相对安全的方式。TMSI有32比特长，其分配受到以下因素的限制。·在分配节点的重启之后，为了避免TMSI的重复分配，TMSI的某一部分可以与分配它的时间相关，或者包含在从重启中恢复分配节点时发生改变的比特字段。·在提供基于MSC的电路交换域服务和基于SGSN的分组交换域服务二者之间， TMSI的分配需要区分上述两种服务。应当在2个最高有效比特上进行该区分，由VLR(访问位置寄存器)使用值00，01和10，由SGSN使用值11。 如果应用如3GPP TS 23. 236所描述的RAN(无线接入网)节点至MSC/VLR或SGSN 等多个CN(核心网)节点的域内连接，那么网络资源标识符(NRI)应当是TMSI的一部分。 NRI具有0-10比特的可配置长度。0比特的可配置长度指示不使用NRI，该特征不应用于 MSC/VLR或SGSN中。应当将NRI的10比特从最高位到最低位映射到TMSI的比特23至14 中；对短于N < 10比特的NRI，应当将NRI字段的第N比特映射至TMSI的比特23，NRI的第N-I比特映射至TMSI的比特22，以此类推。在考虑了上述因素之后，可用的TMSI空间极大地减小，因而引入大量数目的MTC 设备面临可能的TMSI标识符耗尽的问题。为保证在空中接口上可靠和安全的信息传输，期望一种针对M2M通信的能够满足大量MTC设备的部署需求的灵活的TMSI分配方案。
发明内容
本发明提出了对可能的TMSI标识符耗尽问题的解决方案。通过与MTC应用相关联的移动属性，确定与MTC应用的相应移动性层级，并根据所确定的移动性层级应用分级的TMSI分配方案，从而解决TMSI地址空间有限的问题。根据本发明的一方面，提供了一种用于临时移动台识别码TMSI分配的机器类型通信MTC服务器，包括通知装置，用于基于机器类型通信MTC应用的类型，将相应的移动属性通知给移动性管理实体设备，其中所述移动属性指示所述MTC应用的移动性的高低， 以便所述移动性管理实体设备根据所述移动属性，确定与所述MTC应用相关联的移动性层级，并根据所确定的移动性层级，按照预定准则将TMSI从可用的地址空间分配给采用所述 MTC应用的MTC设备。其中在所述移动性层级中，确定所述MTC设备的位置区域覆盖包括预定个数的 eNB的eNB组，其中TMSI在覆盖所述eNB组的位置区域中是唯一分配的。其中所述eNB组中eNB的预定个数取决于所述移动属性。其中，所述预定准则包括针对位于相同移动性层级的分别由不同eNB组服务的多个MTC设备，能够重复分配所述TMSI ；以及针对位于不同移动性层级的多个MTC设备，按照所分配的TMSI在不同的移动性层级中只出现一次的方式分配TMSI。根据本发明的另一方面，提供了一种用于临时移动台识别码TMSI分配的移动性管理实体设备，包括确定装置，用于根据从MTC服务器接收的移动属性，确定与MTC应用相关联的移动性层级，其中所述移动属性指示所述MTC应用的移动性的高低；以及分配装置， 用于根据所确定的移动性层级，按照预定准则将TMSI从可用的地址空间分配给采用所述 MTC应用的MTC设备。其中，所述确定装置还用于确定在所述移动性层级中所述MTC设备的位置区域覆盖包括预定个数的eNB的eNB组，其中TMSI在覆盖所述eNB组的位置区域中是唯一分配的。其中所述eNB组中eNB的预定个数取决于所述移动属性。其中，所述预定准则包括针对位于相同移动性层级的分别由不同eNB组服务的多个MTC设备，所述分配装置能够重复分配所述TMSI ；以及所述预定准则还包括针对位于不同移动性层级的多个MTC设备，所述分配装置按照所分配的TMSI在不同的移动性层级中只出现一次的方式分配TMSI。根据本发明的另一方面，提供了一种临时移动台识别码TMSI分配方法，包括基于机器类型通信MTC应用的类型，将相应的移动属性通知给移动性管理实体设备，其中所述移动属性指示所述MTC应用的移动性的高低；所述移动性管理实体设备根据所述移动属性，确定与所述MTC应用相关联的移动性层级，并根据所确定的移动性层级，按照预定准则将TMSI从可用的地址空间分配给采用所述MTC应用的MTC设备。其中在所述移动性层级中，确定所述MTC设备的位置区域覆盖包括预定个数的 eNB的eNB组，其中TMSI在覆盖所述eNB组的位置区域中是唯一分配的。其中，所述eNB组中eNB的预定个数取决于所述移动属性。其中，所述预定准则包括针对位于相同移动性层级的分别由不同eNB组服务的多个MTC设备，能够复用所分配的TMSI ；以及针对位于不同移动性层级的多个MTC设备，所分配的TMSI在不同的移动性层级中只出现一次。根据本发明的另一方面，提供了一种采用前述TMSI分配方法的网络附着方法， 包括从MTC设备向eNB发送附着请求消息，并经由eNB转发给移动性管理实体设备，所述附着请求消息包含MTC专有参数；移动性管理实体设备利用所述MTC专有参数，经由归属用户服务器HSS向MTC服务器发送MTC特征请求消息；所述MTC服务器响应于所述MTC特征请求消息，向所述移动性管理实体设备发送回MTC特征响应消息，所述MTC特征响应消息包含基于MTC应用的类型的移动属性，其中所述移动属性指示所述MTC应用的移动性的高低； 以及所述移动性管理实体设备根据所接收的MTC特征响应消息中包含的所述移动属性，确定与所述MTC应用相关联的移动性层级，并经由eNB向所述MTC设备发送回附着接受消息， 所述附着接受消息包含根据所确定的移动性层级，按照预定准则将TMSI从可用的地址空间分配给采用所述MTC应用的MTC设备的指示。该网络附着方法还包括如果所述移动性管理实体设备中不知道所述MTC设备， 则所述移动性管理实体设备向所述MTC设备发送身份请求，以请求IMSI ；以及所述MTC设备以国际移动台识别码IMSI进行响应。该网络附着方法还包括在网络中不存在所述MTC设备的上下文，所述附着请求消息没有进行完整性保护，以及完整性的检查失败中的至少一种情况下，强制进行认证和非接入层NAS安全设置，以激活完整性保护和NAS加密。该网络附着方法还包括在所述移动性管理实体设备从上次解附着起发生了改变，以及在所述移动性管理实体设备中没有有关MTC设备的有效的上下文信息中的至少一种情况下，所述移动性管理实体设备向HSS发送更新位置请求，然后HSS对该更新位置请求做出响应。根据本发明的另一方面，提供了一种采用前述的TMSI分配方法的位置区域更新方法，包括从MTC设备向eNB发送位置区域更新请求消息，并经由eNB转发给当前移动性管理实体设备；所述当前移动性管理实体设备从MTC设备接收到的TA/RA/LA区域更新请求消息中得到旧移动性管理实体设备地址，并向旧移动性管理实体设备发送上下文请求消息；旧移动性管理实体设备响应于所述上下文请求消息，向所述当前移动性管理实体设备发送回上下文响应消息，所述上下文响应消息包含基于MTC应用的类型的移动属性，其中所述移动属性指示所述MTC应用的移动性的高低；以及所述当前移动性管理实体设备根据所接收的上下文响应消息中包含的所述移动属性，确定与所述MTC应用相关联的移动性层级，并经由eNB向所述MTC设备发送回位置区域更新接受消息，所述位置区域更新接受消息包含将TMSI从可用的地址空间分配给采用所述MTC应用的MTC设备的指示。该位置区域更新方法还包括如果所述位置区域更新请求消息的完整性检查失败，则强制进行认证。该位置区域更新方法还包括所述当前移动性管理实体设备向旧移动性管理实体设备发送上下文确认消息，所述上下文确认消息包括服务网关改变指示。该位置区域更新方法，还包括通过在当前移动性管理实体设备、旧移动性管理实体设备和HSS之间交换信息，来更新位置信息。根据本发明的技术方案具有以下优点1)可以通过考虑多种因素(例如，移动属性，驻留用户负载，业务负载等)来动态地配置TMSI地址空间；2)只需对当前的规范做出非常小的修改；3)MTC设备不必知道在eNB、MME和HSS等之间协商的分级的TMSI分配，对终端是完全透明的。
结合附图，本发明的上述和其它方面、特征和优点将从以下对于本发明的非限制性实施例的详细描述中变得更加清楚，其中图1示出了根据本发明示例性实施例的基于MTC设备移动属性的移动性层级的划分的示意图；图2示意性地示出了根据本发明示例性实施例的用于TMSI分配的MTC服务器的结构框图；图3示意性地示出了根据本发明示例性实施例的用于TMSI分配的移动性管理实体设备的结构框图；图4示出了根据本发明示例性实施例的TMSI分配方法的流程图；图5示出了采用根据本发明示例性实施例的TMSI分配方法的网络附着过程流图； 以及图6示出了采用根据本发明示例性实施例的TMSI分配方法的位置区更新过程流图。
具体实施例方式以下将结合附图，对本发明的示意性实施例进行描述。在该示意性实施例中，以 3GPP UMTS/EPS系统为例。在该系统中，由移动运营商定义的、将在其中对移动台进行寻呼的寻呼区域的示例是TA/RA/LA(位置/路由/跟踪)区域，该移动台对应于MTC设备。但是本领域技术人员应当理解，本发明的范围并不限于此，该示意性实施例仅用于描述目的，应将其看作本发明的示例而非对本发明的任何限制，任何利用了本发明实施例的方案均落入本发明的保护范围内。本发明提出了一种优选在M2M通信系统中应用的分级的TMSI分配方案。正如本领域技术人员可以理解的，各类MTC应用都可用一组特性来表征，如移动性，时间可控，时延敏感与否等。这意味着，可以针对各种MTC应用的特性，在保证服务质量 (如时延，差错率，数据速率等)的前提下，来最大化系统资源的利用率。表1中列出了 MTC 应用的一些示例。该列表并非穷举，意在示意性的示出MTC通信应用。
权利要求
1.一种用于临时移动台识别码TMSI分配的机器类型通信MTC服务器，包括通知装置，用于基于机器类型通信MTC应用的类型，将相应的移动属性通知给移动性管理实体设备，其中所述移动属性指示所述MTC应用的移动性的高低，以便所述移动性管理实体设备根据所述移动属性，确定与所述MTC应用相关联的移动性层级，并根据所确定的移动性层级，按照预定准则将TMSI从可用的地址空间分配给采用所述MTC应用的MTC设备。
2.根据权利要求1所述的MTC服务器，其中在所述移动性层级中，确定所述MTC设备的位置区域覆盖包括预定个数的eNB的eNB组，其中TMSI在覆盖所述eNB组的位置区域中是唯一分配的。
3.根据权利要求2所述的MTC服务器，其中所述eNB组中eNB的预定个数取决于所述移动属性。
4.根据权利要求2所述的MTC服务器，其中，所述预定准则包括针对位于相同移动性层级的分别由不同eNB组服务的多个MTC设备，能够重复分配所述TMSI ；以及针对位于不同移动性层级的多个MTC设备，按照所分配的TMSI在不同的移动性层级中只出现一次的方式分配TMSI。
5.一种用于临时移动台识别码TMSI分配的移动性管理实体设备，包括确定装置，用于根据从MTC服务器接收的移动属性，确定与MTC应用相关联的移动性层级，其中所述移动属性指示所述MTC应用的移动性的高低；以及分配装置，用于根据所确定的移动性层级，按照预定准则将TMSI从可用的地址空间分配给采用所述MTC应用的MTC设备。
6.根据权利要求5所述的移动性管理实体设备，其中所述确定装置还用于确定在所述移动性层级中所述MTC设备的位置区域覆盖包括预定个数的eNB的eNB组，其中TMSI在覆盖所述eNB组的位置区域中是唯一分配的。
7.根据权利要求6所述的移动性管理实体设备，其中所述eNB组中eNB的预定个数取决于所述移动属性。
8.根据权利要求6所述的移动性管理实体设备，其中，所述预定准则包括针对位于相同移动性层级的分别由不同eNB组服务的多个MTC设备，所述分配装置能够重复分配所述 TMSI ；以及所述预定准则还包括针对位于不同移动性层级的多个MTC设备，所述分配装置按照所分配的TMSI在不同的移动性层级中只出现一次的方式分配TMSI。
9.一种临时移动台识别码TMSI分配方法，包括基于机器类型通信MTC应用的类型，将相应的移动属性通知给移动性管理实体设备， 其中所述移动属性指示所述MTC应用的移动性的高低；所述移动性管理实体设备根据所述移动属性，确定与所述MTC应用相关联的移动性层级，并根据所确定的移动性层级，按照预定准则将TMSI从可用的地址空间分配给采用所述 MTC应用的MTC设备。
10.根据权利要求9所述的TMSI分配方法，其中在所述移动性层级中，确定所述MTC设备的位置区域覆盖包括预定个数的eNB的eNB组，其中TMSI在覆盖所述eNB组的位置区域中是唯一分配的。
11.根据权利要求10所述的TMSI分配方法，其中，所述eNB组中eNB的预定个数取决于所述移动属性。
12.根据权利要求10所述的TMSI分配方法，其中，所述预定准则包括针对位于相同移动性层级的分别由不同eNB组服务的多个MTC设备，能够复用所分配的TMSI ；以及针对位于不同移动性层级的多个MTC设备，所分配的TMSI在不同的移动性层级中只出现一次。
13.一种采用根据权利要求9-12之一所述的TMSI分配方法的网络附着方法，包括从MTC设备向eNB发送附着请求消息，并经由eNB转发给移动性管理实体设备，所述附着请求消息包含MTC专有参数；移动性管理实体设备利用所述MTC专有参数，经由归属用户服务器HSS向MTC服务器发送MTC特征请求消息；所述MTC服务器响应于所述MTC特征请求消息，向所述移动性管理实体设备发送回MTC 特征响应消息，所述MTC特征响应消息包含基于MTC应用的类型的移动属性，其中所述移动属性指示所述MTC应用的移动性的高低；以及所述移动性管理实体设备根据所接收的MTC特征响应消息中包含的所述移动属性，确定与所述MTC应用相关联的移动性层级，并经由eNB向所述MTC设备发送回附着接受消息， 所述附着接受消息包含根据所确定的移动性层级，按照预定准则将TMSI从可用的地址空间分配给采用所述MTC应用的MTC设备的指示。
14.根据权利要求13所述的网络附着方法，还包括如果所述移动性管理实体设备中不知道所述MTC设备，则所述移动性管理实体设备向所述MTC设备发送身份请求，以请求 IMSI ；以及所述MTC设备以国际移动台识别码IMSI进行响应。
15.根据权利要求13所述的网络附着方法，还包括在网络中不存在所述MTC设备的上下文，所述附着请求消息没有进行完整性保护，以及完整性的检查失败中的至少一种情况下，强制进行认证和非接入层NAS安全设置，以激活完整性保护和NAS加密。
16.根据权利要求13所述的网络附着方法，还包括在所述移动性管理实体设备从上次解附着起发生了改变，以及在所述移动性管理实体设备中没有有关MTC设备的有效的上下文信息中的至少一种情况下，所述移动性管理实体设备向HSS发送更新位置请求，然后 HSS对该更新位置请求做出响应。
17.一种采用根据权利要求9-12之一所述的TMSI分配方法的位置区域更新方法，包括从MTC设备向eNB发送位置区域更新请求消息，并经由eNB转发给当前移动性管理实体设备；所述当前移动性管理实体设备从MTC设备接收到的TA/RA/LA区域更新请求消息中得到旧移动性管理实体设备地址，并向旧移动性管理实体设备发送上下文请求消息；旧移动性管理实体设备响应于所述上下文请求消息，向所述当前移动性管理实体设备发送回上下文响应消息，所述上下文响应消息包含基于MTC应用的类型的移动属性，其中所述移动属性指示所述MTC应用的移动性的高低；以及所述当前移动性管理实体设备根据所接收的上下文响应消息中包含的所述移动属性， 确定与所述MTC应用相关联的移动性层级，并经由eNB向所述MTC设备发送回位置区域更新接受消息，所述位置区域更新接受消息包含将TMSI从可用的地址空间分配给采用所述MTC应用的MTC设备的指示。
18.根据权利要求17所述的位置区域更新方法，还包括如果所述位置区域更新请求消息的完整性检查失败，则强制进行认证。
19.根据权利要求17所述的位置区域更新方法，还包括所述当前移动性管理实体设备向旧移动性管理实体设备发送上下文确认消息，所述上下文确认消息包括服务网关改变指示。
20.根据权利要求17所述的位置区域更新方法，还包括通过在当前移动性管理实体设备、旧移动性管理实体设备和HSS之间交换信息，来更新位置信息。
全文摘要
本发明提出了一种临时移动台识别码TMSI分配方法，包括基于机器类型通信MTC应用的类型，将相应的移动属性通知给移动性管理实体设备，其中所述移动属性指示所述MTC应用的移动性的高低；以及所述移动性管理实体设备根据所述移动属性，确定与所述MTC应用相关联的移动性层级，并根据所确定的移动性层级，按照预定准则将TMSI从可用的地址空间分配给采用所述MTC应用的MTC设备。本发明还提出了相应的MTC服务器、移动性管理实体设备、以及网络附着方法和位置区域更新方法。
文档编号H04W64/00GK102300192SQ20101021295
公开日2011年12月28日 申请日期2010年6月25日 优先权日2010年6月25日
发明者刘继民, 张凯宾, 赵群, 郑武, 韩锋 申请人:上海贝尔股份有限公司