一种机器对机器(m2m)网关的制作方法
【专利说明】一种机器对机器（M2M)网关
[0001] 本申请是申请号为201180021079. 0、申请日为2011年03月09日、发明名称为"支 持机器对机器通信的方法和设备"的中国发明专利申请的分案申请。
[0002] 相关申请的交叉引用
[0003] 本申请要求2010年3月9日申请的美国临时申请No. 61/311，97U2010年4月 20日申请的美国临时申请No. 61/326, 060和2010年11月19日申请的美国临时申请 No. 61/415, 633的权益，通过引用将其内容结合于此。
【背景技术】
[0004] 机器对机器（M2M)通信是能够无需人干预自动传送和接收数据的设备组间的通 信。M2M通信系统包括捕获信息（例如温度等）并通过无线或有线网络中继的设备（例如 传感器或仪表）。随着广泛的潜在应用，具有M2M能力的设备的数目正在增加。
[0005] 欧洲电信标准协会（ETSI)当前正在尝试描述端到端系统要求以支持M2M通信服 务。作为该工作的一部分，ETSI正描述M2M功能架构以向应用递送M2M服务。M2M功能架 构的主要目标是提供全面的端到端M2M功能实体、这些实体间的关系以及与ETSI电信和互 联网汇聚业务及高级网络协议（TISPAN)和第三代合作伙伴计划（3GPP)网络的关系。
【发明内容】
[0006] 公开了在包括M2M网关的分层（hierarchical)网络架构中支持M2M通信的实施 方式。M2M实体（例如M2M设备、M2M网关或M2M网络实体）可执行服务能力（capability) 发现过程以发现可提供M2M服务能力的M2M服务能力实体，并向被发现的M2M服务能力实 体执行注册（register)。服务能力实体的地址或身份可以是预先配置的，或者从分派程序 服务器（dispatcherserver)获得。M2M实体可指示支持M2M服务标识符，并接收与该服务 标识符相映射的M2M服务能力实体的身份或地址。网关可通告由该网关支持的M2M服务标 识符，使得如果有匹配的话M2M设备可接入该网关。M2M服务能力实体的地址可从核心网获 得。M2M设备可执行层级（hierarchy)发现，以便服务能力可被最优分布。
[0007] 网关可包括核心网中服务能力的对等服务能力。M2M网关可包括与分层架构间服 务能力的发现，分层架构间服务能力的配置，一般（generic)M2M设备应用使能（GMDAE)，可 达性、寻址和设备应用库（RADAR)，网络和通信服务选取（NCSS)，历史和数据保持（HDR)，安 全能力（SC)，一般M2M网络应用使能（GMAE)，M2M设备和M2M网关管理（MDGM)，补偿经纪 (CB)能力，M2M设备和M2M网关代理（MDGP)或位置服务相关的功能的至少一个。
【附图说明】
[0008] 更详细的理解可根据以下以结合附图的示例的方式给出的描述得到，其中：
[0009]图1A是在其中一个或多个公开的实施方式可得以实现的示例通信系统的系统 图；
[0010]图1B是可在图1A所示的通信系统中使用的示例无线发射/接收单元（WTRU)的 系统图；
[0011] 图1C是可在图1A所示的通信系统中使用的示例无线电接入网和示例核心网的系 统图；
[0012] 图2展示了示例整体M2M功能架构；
[0013] 图3A和3B展示了示例分层M2M服务能力；
[0014] 图4和5展示了在M2M网关和M2M核中的示例服务能力；
[0015] 图6A是无网关代理的低等级（low-tier)网关的示例调用流程（callflow);
[0016] 图6B是具有网关代理的低等级网关的示例调用流程；
[0017] 图7A是无网关代理的中等级（mid-tier)网关的示例调用流程；
[0018] 图7B是具有网关代理、无可见性（visibility)的低等级网关的不例调用流程；
[0019] 图7C是具有网关代理和部分可见性的低等级网关的示例调用流程；
[0020] 图8A是无网关代理的高等级网关的示例调用流程；
[0021] 图8B是具有网关代理及RADAR和移动性支持的尚等级（high-tier)网关的不例 调用流程；
[0022] 图9A-9C是移动性支持的不例调用流程；
[0023] 图10展示了为M2M通信执行的运行过程的高级流程；
[0024] 图11是本地网络（localnetwork)中服务能力发现的过程的示例流程图；
[0025] 图12是在包括一个设备、两个网关和两个网络运营商的系统中实体间能力交换 的示例流程图；
[0026] 图13是注册的示例流程；
[0027] 图14是根据一个实施方式基于应用种类的服务能力授权（delegation)的示例流 程；
[0028] 图15是当M2M设备进入网关覆盖区并发起改变时服务能力传送（transfer)的示 例信令流；
[0029] 图16是当M2M设备进入网关覆盖区并且网络发起改变时服务能力传送的示例信 令流；
[0030] 图17是当M2M设备在完全可见性的情况下离开网关覆盖区时服务能力传送的示 例信令流；
[0031] 图18是当M2M设备在无可见性的情况下离开网关覆盖区时服务能力传送的示例 信令流；
[0032] 图19是当M2M设备在完全可见性的情况下进入新的网关覆盖区时服务能力传送 的示例信令流；
[0033] 图20是当M2M设备在无可见性的情况下进入新的网关覆盖区时服务能力传送的 示例信令流；
[0034] 图21是当不具有服务能力的M2M设备进入网关覆盖区并发起改变时移动性支持 的示例信令流；
[0035] 图22是当不具有服务能力的M2M设备进入网关覆盖区并网络发起改变时移动性 支持的示例信令流；
[0036] 图23是当不具有服务能力的M2M设备在完全可见性的情况下离开网关覆盖区时 服务能力传送的示例信令流；
[0037] 图24是当不具有服务能力的M2M设备在无可见性的情况下离开网关覆盖区时服 务能力传送的示例信令流；
[0038] 图25是当不具有服务能力的M2M设备在完全可见性的情况下进入新的网关覆盖 区时服务能力传送的示例信令流；以及
[0039] 图26是当不具有服务能力的M2M设备在无可见性的情况下进入新的网关覆盖区 时服务能力传送的示例信令流。
【具体实施方式】
[0040] 图1A是在其中一个或多个公开的实施方式可得以实现的示例通信系统100的图。 通信系统100可以是向多个无线用户提供诸如语音、数据、视频、消息发送、广播等这样的 内容的多接入系统。通信系统100可使多个无线用户能够通过共享包括无线带宽的系统资 源来访问这样的内容。例如，通信系统100可采用一个或多个信道接入方法，例如码分多址 (CDMA)、时分多址（TDMA)、频分多址（FDMA)、正交FDMA(OFDMA)、单载波FDMA(SC-FDMA)等。
[0041] 如图1A所示，通信系统100可包括无线发射/接收单元（WTRU) 102a、102b、102c、 102d、无线电接入网（RAN) 104、核心网106、公共交换电话网（PSTN) 108、因特网110和其他 网络112,但将理解公开的实施方式设想任意数目的WTRU、基站、网络和/或网络元件。WTRU 102a、102b、102c、102d的每一个可以是任意类型的被配置为在无线环境中运行和/或通信 的装置。以示例的方式，WTRU102a、102b、102c、102d可被配置为传送和/或接收无线信号， 并且可包括用户设备（UE)、移动站、固定或移动用户单元、寻呼机、蜂窝电话、个人数字助理 (PDA)、智能电话、膝上型计算机、上网本、个人计算机、无线传感器、消费电子产品等。
[0042] 通信系统100还可包括基站114a和基站114b。基站114a、114b的每一个可以是 任意类型的被配置为与WTRU102a、102b、102c、102d的至少一个无线对接以便于接入一个 或多个诸如核心网106、因特网110和/或网络112这样的通信网络的装置。以示例的方 式，基站114a、114b可以是基地收发信机站（BTS)、节点B、e节点B、家用节点B、家用e节 点B、站点控制器、接入点（AP)、无线路由器等。虽然基站114a、114b的每一个被图示为单 一元件，应理解基站114a、114b可包括任意数目的互连基站和/或网络元件。
[0043] 基站114a可以是RAN104的一部分，RAN104还可包括其他基站和/或网络元件 (未示出），例如基站控制器（BSC)、无线电网络控制器（RNC)、中继节点等。基站114a和/ 或基站114b可被配置为在可被称为小区（未示出）的特定地理区域内传送和/或接收无 线信号。小区可进一步被划分为小区扇区。例如，与基站114a相关联的小区可被划分为3 个扇区。因此，在一个实施方式中，基站114a可包括3个收发信机，S卩小区的每个扇区一个。 在另一个实施方式中，基站114a可米用多输入多输出（MIM0)技术，因此可为小区的每个扇 区使用多个收发信机。
[0044]基站 114a、114b可通过空中接口 116 与WTRU102a、102b、102c、102d的一个或多 个通信，空中接口 116可以是任意适当的无线通信链路（例如射频（RF)、微波、红外（IR)、 紫外（UV)、可视光等）。空中接口 116可使用任意适当的无线电接入技术（RAT)来建立。
[0045] 更具体地，如上所述，通信系统100可以是多接入系统，并且可采用一个或多个信 道接入方案，例如CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA、SC-FDMA等。例如，RAN104中的基站114a和 WTRU102a、102b、102c可实现诸如通用移动电信系统（UMTS)陆地无线电接入（UTRA)这样 的无线电技术，其可使用宽带CDMA(WCDMA)来建立空中接口 116。WCDMA可包括诸如高速分 组接入（HSPA)和/或演进HSPA(HSPA+)这样的通信协议。HSPA可包括高速下行链路分组 接入（HSDPA)和/或高速上行链路分组接入（HSUPA)。
[0046] 在另一个实施方式中，基站114a和WTRU102a、102b、102c可实现诸如演进UMTS 陆地无线电接入（E-UTRA)这样的无线电技术，其可使用长期演进（LTE)和/或高级 LTE(LTE-A)来建立空中接口 116。
[0047] 在其他实施方式中，基站114a和WTRU102a、102b、102c可实现诸如IEEE 802. 16(即微波存取全球互通（WiMAX))、CDMA2000、CDMA2000IX、CDMA2000EV-D0、临时标 准2000 (IS-2000)、临时标准95 (IS-95)、临时标准856 (IS-856)、全球移动通信系统（GSM)、 增强型数据速率GSM演进（EDGE)、GSMEDGE(GERAN)等这样的无线电技术。
[0048] 图1A中的基站114b可以是例如无线路由器、家用节点B、家用e节点B或接入点， 并且可使用任意适当的RAT以便局部区域中的无线连接性，例如商业地点、家庭、车辆、校 园等。在一个实施方式中，基站114b和WTRU102c、102d可实现诸如IEEE802. 11这样的无 线电技术，以建立无线局域网（WLAN)。在另一个实施方式中，基站114b和WTRU102c、102d 可实现诸如IEEE802. 15这样的无线电技术，以建立无线个域网（WPAN)。仍然在另一个实 施方式中，基站114b和WTRU102c、102d可使用基于蜂窝的RAT(例如WCDMA、CDMA2000、 GSM、LTE、LTE-A等）来建立微微小区（picocell)或毫微微小区（femtocell)。如图1A所 示，基站114b可与因特网110有直接连接。因此，基站114b不需要经由核心网106接入因 特网110。
[0049]RAN104可与核心网106通信，核心网106可以是任意类型的被配置为向WTRU 102a、102b、102c、102d的一个或多个提供语音、数据、应用和/或通过网际协议的语音 (VoIP)服务的网络。例如，核心网106可提供呼叫控制、计费服务、基于移动位置的服务、预 付费呼叫、因特网连接、视频发布等，和/或执行诸如用户认证这样的高级安全功能。虽然 未在图1A中示出，应理解RAN104和/或核心网106可与与RAN104采用相同RAT或不同 RAT的其他RAN直接或间接通信。例如，除了与可采用E-UTRA无线电技术的RAN104连接 之外，核心网106还可与采用GSM无线电技术的另一个RAN(未示出）通信。
[0050] 核心网106还可作为网关，用于WTRU102a、102b、102c、102d接入PSTN108、因特 网110和/或其他网络112。PSTN108可包括提供普通旧式电话服务（POTS)的电路交换 电话网络。因特网110可包括使用通用通信协议的互连计算机网络和装置的全球系统，该 协议例如是TCP/IP因特网协议族中的传输控制协议（TCP)、用户数据报协议（UDP)和网际 协议（IP)。网络112可包括由其他服务供应商所有和/或运营的有线或无线通信网络。例 如，网络112可包括连接到与RAN104可采用相同RAT或不同RAT的一个或多个RAN的另 一个核心网。
[0051] 通信系统100中的WTRU102a、102b、102c、102d的一些或所有可包括多模能力，即 WTRU102a、102b、102c、102d可包括用于通过不同无线链路与不同无线网络通信的多个收 发信机。例如，图1A中示出的WTRU102c可被配置为与可采用基于蜂窝的无线电技术的基 站114a和与可采用IEEE802无线电技术的基站114b通信。
[0052] 图1B是示例WTRU102的系统图。如图1B所示，WTRU102可包括处理器118、收 发信机120、发射/接收元件122、扬声器/麦克风124、键盘126、显示器/触摸板128、不可 移除存储器130、可移除存储器132、电源134、全球定位系统（GPS)芯片组136和其他外围 设备138。应理解，WTRU102可包括前述元件的任意子组合，而与实施方式保持一致。
[0053] 处理器118可以是通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器（DSP)、 多个微处理器、与DSP核相关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路 (ASIC)、现场可编程门阵列（FPGA)电路、任意其他类型的集成电路（1C)、