一种支持机器类通信设备数据传输的方法和装置与流程

本发明涉及通信领域，具体涉及一种支持机器类通信设备数据传输的方法和装置。

背景技术：

随着无线通信技术的迅猛发展和人们通信需求的日益增加，5g时代即将来临。5g的一个重要应用就是机器类通信(mtc，machinetypecommunication)，mtc拥有大规模的潜在应用前景，使其赢得大量移动网络运营商、设备制造商、研究机构的广泛关注。mtc主要应用领域包括智能电网、智能交通、智能家居、远程测量、无线传感器网络等，是新兴物联网的重要组成部分。

mtc设备支持的业务是多样的。大多数mtc设备的要求通常是低成本和低功耗，如用于环境监测或者农业的大量传感器等。mtc设备支持的业务一般是低速率的，但是也可能有需要传输大数据的情况。mtc设备支持的业务一般对时延要求不高，但是也可能有紧急事件需要快速传输的情况。

例如对于火警报警设备，其业务有如下几种要求：

周期上报保活信息，所述保活信息用于服务器确定设备是否以及何时发生故障，时延要求不高，数据量小到几十byte或者更低；

火警上报信息，时延要求比较高，数据量可能小到几十byte(字节)，也可能需要上报视频信息，数据量比较大到数m(兆)；

服务器命令，时延要求比较高，数据量小到几十byte或者更低；

软件版本更新，时延要求比较低，数据量比较大，可能有数m。

由此可见，mtc设备支持的业务是多样的，包括周期业务上报、异常 事件上报、网络命令下发、软件版本更新等多种业务。不同业务对网络要求的qos(qualityofservice，服务质量)也各不相同的。

同时，一些mtc设备可能会传输高速率的数据，例如便携式应用中，智能眼镜可能需要传输实时视频数据。智能手表可能需要打电话，这种业务需要很高的qos保证。

mtc设备数量可能是海量的，大量的设备接入可能给网络带来大量信令开销。为了有效降低mtc设备的成本，也为了节省网络侧的系统开销，3gpp标准目前引入了两种小数据传输方式来进行优化：

1，控制面优化方式：将数据包打包成naspdu(networkattachedstoragepacketdataunit，网络附属存储分组数据单元)附着在控制面信令中传输。

2，用户面优化方式：终端和网络侧使用drb(dataresourcebearer，终端与基站之间的数据承载)传输数据，数据传输完毕后，双方保存承载信息上下文，as(applicationserver，应用服务器)安全上下文等，后续再次发送数据时，双方通过挂起-激活流程来恢复drb承载的使用。

但是控制面优化方式存在如下劣势：

1、安全性能稍差：控制面优化方案中没有建立drb，网络侧和终端都没有as安全上下文，无法对数据进行as层加密。

2、不适合传输比较大的数据量：考虑到信令附加的naspdu很有限，传输的数据包长度有限，对于比较大的数据包，需要分成过多的小包，考虑到mtc设备一般覆盖不太好，容易带来丢包问题，导致接收方难以接收完整的数据包。而且控制面方式是使用信令传输数据的，过多的小包将带来过多的信令传输，占用过多资源。

3、低优先级数据业务占用过高的调度资源：一般的，mtc终端发送的周期性上报数据，其优先级比较低，但是因为该数据是附着在空口层3信令中发送，从而获得了和常规rrc(radioresourcecontrol，无线资源控制)信令一样的调度优先处理，从而会挤占那些真正的rrc接入信令(无mtc数据传输)的调度优先级，可能导致更高的空口接入失败。

此外，当网络内同时支持数据使用控制面优化方式传输和使用drb传输时，因为srb(signalresourcebearer，终端与基站之间的信号承载)的调度优先级总是比drb高，所以，这些低优先级数据总是可以获得比drb更高的调度优先处理，可能导致使用drb传输的高优先级业务调度得不到保障。

用户面优化方案存在如下劣势：

1、信令优化效果没有控制面优化效果好：控制面优化方式节省信令更多；而用户面优化方案需要先恢复承载上下文信息，然后传输数据，相对来说，信令优化效果小些。

2、承载上下文维护开销比较大，存在对不齐的风险：终端和网络侧始终要维护着终端mtc业务承载上下文，存在一定的系统开销，包括内存开销、cpu(centralprocessingunit，中央处理器)开销。此外，长时间使用中可能出现上下文的不对齐。因为mtc设备一般使用时间很长，数年甚至十来年的使用寿命，而网络侧一直处于变化中，很可能带来和终端上下文不一致的风险。设备接入小区的变更带来额外上下文迁移的开销。因为业务承载上下文的分配和站点相关，当设备接入的站点或者小区改变时，网络侧需要在站点间传递或者修改上下文。

第三代伙伴组织计划(thirdgenerationpartnershipprojects，简称为3gpp)网络目前为mtc终端提供了和网络侧通过attach(附着)流程协商数据传输模式的方法，不能满足设备内各种mtc业务传输场景的不同的qos需求；可能给网络带来负面影响，例如网络侧开销过大等。

技术实现要素：

本发明提供一种支持机器类通信设备数据传输的方法和装置，满足mtc不同业务qos和网络性能的灵活的数据传输。

为了实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种支持机器类通信设备数据传输的方法，应用于第一通信节点，包括：

确定数据传输模式进行切换；

通过上行消息通知网络侧设备进行数据传输模式切换。

可选地，确定数据传输模式进行切换包括：

根据机器类通信mtc当前传输业务的状态信息和所述第一通信节点处理业务能力确定数据传输模式进行切换。

可选地，所述方法之后还包括：

接收所述网络侧设备发送的切换响应信息；

清除保存的当前业务的数据传输模式的上下文信息；

根据切换后的数据传输模式更新数据传输模式的上下文信息。

可选地，所述当前传输业务的状态信息包括以下至少之一：

业务数据量、业务服务质量qos要求、终端能力、终端负荷、终端电量。

可选地，所述上行消息包括以下至少之一：

上行网络附属存储nas消息或上行空口rrc消息；

所述上行网络附属存储nas消息或上行空口rrc消息包括切换指示。

可选地，所述切换指示包括：切换数据传输模式指示信元或者数据传输目的模式信元。

本发明还提供一种支持机器类通信设备数据传输的方法，应用于网络侧设备，包括：

接收第一通信节点发送的上行消息；

根据所述上行消息的切换指示进行数据传输模式切换。

可选地，根据所述上行消息的切换指示进行数据传输模式切换包括：

清除保存的当前业务的数据传输模式的上下文信息；

根据所述上行消息的切换指示更新数据传输模式的上下文信息。

可选地，所述方法之后还包括：向所述第一通信节点发送切换响应信息。

可选地，所述网络侧设备包括基站和移动管理实体mme。

本发明还提供一种支持机器类通信设备数据传输的装置，设置于第一通信节点，包括：

第一切换模块，用于确定数据传输模式进行切换；

第一通信模块，用于通过上行消息通知网络侧设备进行数据传输模式切换。

可选地，所述第一切换模块确定数据传输模式进行切换包括：

根据机器类通信mtc当前传输业务的状态信息和所述第一通信节点处理业务能力确定数据传输模式进行切换。

可选地，所述第一通信模块，还用于接收所述网络侧设备发送的切换响应信息；

所述第一切换模块，还用于清除保存的当前业务的数据传输模式的上下文信息；还用于根据切换后的数据传输模式更新数据传输模式的上下文信息。

本发明还提供一种支持机器类通信设备数据传输的装置，设置于网络侧设备，包括：

第二通信模块，用于接收第一通信节点发送的上行消息；

第二切换模块，用于根据所述上行消息的切换指示进行数据传输模式切换。

可选地，所述第二切换模块，还用于清除保存的当前业务的数据传输模式的上下文信息；根据所述上行消息的切换指示更新数据传输模式的上下文信息。

可选地，所述第二通信模块，还用于向所述第一通信节点发送切换响应信息。

本发明和现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明提供的方案提供了满足mtc不同业务qos和网络性能的灵活的数据传输方式切换方法，实现控制面数据传输模式和用户面数据传输模式灵活切换，可以为不同mtc业务选择不同的数据发送模式，能够满足设备内 各种mtc业务传输场景的不同的qos需求，提升mtc业务的qos保证，包括业务对时延的要求，业务对安全性的要求，业务速率大小的需求等。

附图说明

图1是本发明实施例的一种支持机器类通信设备数据传输的方法的流程图；

图2是本发明实施例的另一种支持机器类通信设备数据传输的方法的流程图；

图3是本发明实施例的一种支持机器类通信设备数据传输的装置的结构示意图；

图4是本发明实施例的另一种支持机器类通信设备数据传输的装置的结构示意图；

图5是终端通过上行nas消息指示网络侧数据传输模式切换的示意图；

图6是终端侧通过上行空口消息指示网络侧数据传输模式切换的示意图。

具体实施方式

为使本发明的发明目的、技术方案和有益效果更加清楚明了，下面结合附图对本发明的实施例进行说明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例和实施例中的特征可以相互任意组合。

如图1所示，本发明实施例提供一种支持机器类通信设备数据传输的方法，应用于第一通信节点，包括：

确定数据传输模式进行切换；

通过上行消息通知网络侧设备进行数据传输模式切换。

确定数据传输模式进行切换包括：

根据机器类通信mtc当前传输业务的状态信息和所述第一通信节点处理业务能力确定数据传输模式进行切换。

其中，所述方法之后还包括：

接收所述网络侧设备发送的切换响应信息；

清除保存的当前业务的数据传输模式的上下文信息；

根据切换后的数据传输模式更新数据传输模式的上下文信息。

其中，本发明实施例的所述当前传输业务的状态信息包括以下至少之一：

业务数据量、业务服务质量qos要求、终端能力、终端负荷、终端电量等。在其他实施例中不限于上述状态信息，可以为其他状态信息。

其中，所述上行消息包括以下至少之一：

上行网络附属存储nas消息或上行空口rrc消息；

所述上行网络附属存储nas消息或上行空口rrc消息包括切换指示。

其中，切换指示可以为上行nas消息或上行空口rrc消息新增的字段，也可以利用上行nas消息或上行空口rrc消息的现有字段。

mtcue根据mtc业务的数据量大小、业务qos特性、终端能力等情况，向网络侧设备指示在不同的数据传输方式之间转换。具体如下：

终端通过业务量大小、业务qos特性等决策当前的数据传输方式是否需要切换，如果需要切换，则通过上行消息通知网络侧设备进行数据传输模式切换。

上行nas消息包括但不限于以下消息：

initialcontextsetupresponse、initialcontextsetupfailure、uecontextreleaserequest、uecontextmodificationresponse、uecontextmodificationfailure、initialuemessage、uplinknastransport、nasnondeliveryindication、消息其他新增上行nas消息等。

上行rrc消息包括但不限于以下消息：

rrcconnectionreconfigurationcomplete、

rrcconnectionreestablishmentcomplete、

rrcconnectionreestablishmentrequest、rrcconnectionrequest、

rrcconnectionsetupcomplete、ulinformationtransfer、

ueinformationresponse、或者新增上行空口消息等。

所述切换指示包括：切换数据传输模式指示信元或者数据传输目的模式信元。

其中，用于指示切换数据传输模式的方法如下但不限于以下方式，使用上行nas消息新增切换指示或者使用上行空口消息新增切换指示；新增的切换指示可以是新增ue切换数据传输模式指示信元，或者新增期望切换到的数据传输模式信元，或者是切换的原因指示等。

如图2所示，本发明实施例提供一种支持机器类通信设备数据传输的方法，应用于网络侧设备，包括：

接收第一通信节点发送的上行消息；

根据所述上行消息的切换指示进行数据传输模式切换。

根据所述上行消息的切换指示进行数据传输模式切换包括：

清除保存的当前业务的数据传输模式的上下文信息；

根据所述上行消息的切换指示更新数据传输模式的上下文信息。

所述方法之后还包括：向所述第一通信节点发送切换响应信息。

所述网络侧设备包括基站和移动管理实体mme。

如图3所示，本发明实施例提供一种支持机器类通信设备数据传输的装置，设置于第一通信节点，包括：

第一切换模块，用于确定数据传输模式进行切换；

第一通信模块，用于通过上行消息通知网络侧设备进行数据传输模式切换。

所述第一切换模块确定数据传输模式进行切换包括：

根据机器类通信mtc当前传输业务的状态信息和所述第一通信节点处理业务能力确定数据传输模式进行切换。

可选地，所述第一通信模块，还用于接收所述网络侧设备发送的切换响 应信息；

所述第一切换模块，还用于清除保存的当前业务的数据传输模式的上下文信息；还用于根据切换后的数据传输模式更新数据传输模式的上下文信息。

如图4所示，本发明实施例提供一种支持机器类通信设备数据传输的装置，设置于网络侧设备，包括：

第二通信模块，用于接收第一通信节点发送的上行消息；

第二切换模块，用于根据所述上行消息的切换指示进行数据传输模式切换。

可选地，所述第二切换模块，还用于清除保存的当前业务的数据传输模式的上下文信息；根据所述上行消息的切换指示更新数据传输模式的上下文信息。

可选地，所述第二通信模块，还用于向所述第一通信节点发送切换响应信息。

实施例一

如图5所示，终端设备使用上行nas消息指示网络侧从用户面方式切换到控制面方式步骤如下：

步骤11：火警设备当前和网络协商使用用户面优化方式传输数据。

步骤12：终端有周期性保活信息需要上传，考虑到保活信息数据量很小而且时延要求低、发送间隔周期比较长，终端希望切换到控制面方式发送以节约信令。

步骤13：终端发起rrcconnectionresume消息给enodeb，恢复连接。

enodeb收到后，通知mme(mobilitymanagemententity，移动管理实体)恢复该用户s1连接。

enodeb发送rrcconnectionresumecomplete给ue。

步骤14：终端发送nas消息dettachrequest消息给mme，其中，新增 切换指示。

步骤15：mme收到dettachrequest消息带入的切换指示后，清除掉自身保存的用户面传输方式的上下文信息，并且通过下行s1消息通知enodeb也清除该信息。

mme发送dettachresponse给ue。

步骤16：ue收到dettachresponse后，清除终端保存的用户面传输方式的上下文信息。

步骤17：终端重新发起attachrequest消息，其中带入控制面prefer指示。

步骤18：网络侧收到后，切换到控制面优化方式，并且通过attachresponse指示给ue。

其中，火警mtc设备支持如下四种业务：

1、周期上报保活信息，时延无要求，数据量0-20byte,，上报周期为10分钟。

2、火警上报信息，时延<10s，上报告警信息，数据量0-20byte；

3、火警控制室下发命令给设备：时延要求<10s，数据量0-20byte；

4、软件版本更新，时延无要求，数据量2000byte。

实施例二

如图6所示，终端设备使用上行空口消息指示网络侧从用户面方式切换到控制面方式步骤如下：

步骤21：火警设备当前和网络协商使用用户面优化方式传输数据。

步骤22：终端有周期性保活信息需要上传，考虑到保活信息数据量很小而且时延要求低、发送间隔周期比较长，终端希望切换到控制面方式发送以节约信令。

步骤23：终端发起rrcconnectionresume消息给enodeb，恢复连接。

enodeb收到后，通知mme恢复该用户s1连接。

enodeb发送rrcconnectionresumecomplete给ue。

步骤24：终端发送ulinformationtransfer消息给enodeb，其中新增切换指示。

步骤25：enodeb收到ulinformationtransfer消息带入的切换指示后，清除掉自身保存的用户面传输方式的上下文信息，并且通过上行s1消息通知mme也清除该信息。

enodeb发送dlinformationtransfer消息给ue。

步骤26：ue收到dlinformationtransfer后，清除终端保存的用户面传输方式的上下文信息。

步骤27：终端重新发起attachrequest消息，其中带入控制面prefer指示。

步骤28：网络侧收到后，切换到控制面优化方式，并且通过attachresponse指示给ue。

虽然本发明所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本发明的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本发明所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。