专利名称：机器类型通信装置的分层接入控制的制作方法
机器类型通信装置的分层接入控制相关申请
本申请主张在2010年6月4日提交的美国临时专利申请序列号61/351，468以及在2010年6月10日提交的美国临时专利申请序列号61/353，308的权益。
背景技术：
本发明通常涉及移动通信网络中的接入控制，并且更特别地涉及无线终端或机器类型通信(MTC, machine-type communication)装置的接入控制。移动通信网络中的随机接入信道(RACH)提供对无线终端的基于争用的接入以当没有分配业务信道给无线终端时请求连接建立。在基于GSM/EDGE标准的系统中，无线终端在RACH上发送接入请求消息给网络。接入请求消息包含出于识别目的的随机生成的参考值(例如，参考请求信息)来代替标识符(例如IMSI)，这是由于安全并且最小化由无线终端发送以完成争用解决的信息量的缘故。然后，无线终端监测接入允许信道(AGCH)来进行响应。网络可接受或拒绝接入请求。如果它接受请求，则网络在AGCH上传送立即分配(IA)消息，由接入请求消息中所包含的随机参考值识别无线终端并且将引导无线终端到业务信道。如果网络拒绝向请求的无线终端的接入，则其传送立即分配拒绝(IAR)消息。当两个或者更多无线终端同时尝试接入通信网络时，发生在RACH上发生争用。在争用的情况下，网络将有利于一个无线终端地解决争用。然后失败的无线终端将“后退”并在之后的时间作出新的接入尝试。随着无线终端的数量增加，无线终端之间的争用有更大的概率并且更多数量的接入尝试将失败。如果发生太多争用，则将显著地减小RACH上的吞吐量。在不久的未来的大量机器类型通信(MTC)装置的预期引入将极大增加RACH上的拥塞问题。MTC装置是例如仪表或传感器等的装置，其收集数据并且通过通信网络发送数据到MTC服务器或其它MTC装置。预期MTC装置将在数量上远超过非MTC装置(例如，用于人类用户的语音和数据通信的用户终端)。因此，需要实现由MTC装置控制网络接入的新过程并且最小化对非MTC装置的影响。
发明内容
本发明的实施例提供用于通过MTC装置控制对基于争用的RACH的网络接入的方法和器件。更特别地，使用分层的接入控制方法，其中每个接入控制层实现基于不同属性的一组接入控制规则。以第一接入控制层开始依次应用每个层中的接入控制规则。即，首先应用接入控制层I的接入控制规则，接着是接入控制层2的接入控制规则，等等。为得到对网络100的接入，接入尝试必须不被任何接入控制层禁止。本发明的示范性实施例包括由基站实现的接入控制方法。在一个示范性实施例中，该方法包括基于多个应用类型中的每一个的应用类型而选择性地使能一个或多个接入控制层，其中每个接入控制层包括一组接入控制规则；以及将每个应用类型的使能的接入控制层发信号给与所述应用关联的接入终端。
其它实施例包括实现分层接入控制方案的基站。在一个实施例中，基站包括用于与一个或多个接入终端通信的收发器以及连接到收发器的用于控制由应用对通信网络的接入的控制单元。控制单元包含处理器，配置为基于多个应用类型中的每一个的应用类型而选择性地使能一个或多个接入控制层，其中每个接入控制层包括一组接入控制规则；以及传送具体到每个应用类型的使能的接入控制层的信息以接入寄宿有(host)接入通信网络的应用的终端。其它实施例包括由MTC装置实现的接入控制方法。在一个示范性实施例中，方法包括确定尝试接入所述通信网络的应用的应用类型；从对应用类型使能的一组两个或者更多接入控制层来确定一个或多个接入控制层，其中每个层包含一组或多组接入控制规则；以及应用使能的接入控制层的接入控制规则以控制由该应用对网络的接入。其它实施例包括实现分层接入控制方案的MTC装置。在一个实施例中，MTC装置包括用于与通信网络中的基站通信的收发器以及连接到收发器的用于控制由尝试接入通信网络的应用对通信网络的接入的控制单元。控制单元包含处理器，配置为确定该应用的应用类型；从对该应用类型使能的一组两个或者更多层中确定一个或多个接入控制层；以及应用使能的接入控制层的接入控制规则以控制由该应用对网络的接入。·利用多层接入控制方案，提供给网络操作员以精细粒度禁止MTC应用的系统接入的能力。分层接入控制方案也提供给网络操作员确定在任何时间点禁止什么类型的网络接入以及将应用禁止的时期的能力。禁止可单独地应用于用户平面User plane)和控制平面(control plane)应用。以下是一个示范性接入控制方案的更详细的描述。
图I图示用于MTC装置的通信的示范性通信网络。图2图示MTC装置的分层接入控制方案。图3图示由MTC装置实现的接入控制的示范性方法。图4图示由基站实现的示范性接入控制过程。图5图示实现分层接入控制方案的MTC装置。图6图示实现分层接入控制方案的示范性基站。
具体实施例方式现在参考附图，图I图示示范性无线通信网络10。例如，通信网络10可包括根据采用基于争用的随机接入信道(RACH)的任何标准操作的移动通信网络12。出于说明性的目的，将在根据GSM/EDGE标准操作的网络的背景下描述本发明的示范性实施例。然而，本领域技术人员将意识到本发明更一般地应用于其它无线通信系统，包括宽带码分多址(WCDMA)、长期演进(LTE)、以及全球微波接入互操作性(WiMAX)系统。移动通信网络10包括连接到外部分组数据网络14的核心网络12 (例如因特网)、以及提供网络接入给无线终端100的多个基站20。无线终端100可与连接到移动通信网络10或分组数据网络14的一个或多个服务器30通信。无线终端100可包括机器类型通信(MTC)装置用于收集并通过通信网络或非MTC装置报告数据。机器类型通信(MTC)已经定义为具体类型的无线通信网络业务。例如，参见 3GPP 技术报告 23. 888,“System Improvements for Machine-Type Communications(机器类型通信的系统改进)”，其公开以其全部内容通过参照并入本文。MTC装置的一个示例是具有无线收发器的煤气表或电表用于以预定的时间段将煤气或电力的使用报告给MTC服务器30。非MTC装置是用于人类用户的语音和数据通信的装置，例如蜂窝电话、智能电话、膝上计算机等。MTC装置可包括具体地用于数据收集和报告的专用装置。在其它实施例中，组合无线终端100可部分时间起到MTC装置的作用并且部分时间起到非MTC装置的作用。MTC装置收集数据并将所收集的数据发送给MTC服务器30，其可直接连接到移动通信网络12 或 PDN 14。为了发送数据，无线终端100必须首先与通信网络10建立连接。典型地，无线终端100在上电时向通信网络10登记。在向网络10登记之后，无线终端100可进入空闲(IDLE)模式。在空闲模式中，无线终端100与基站20没有已建立的连接。当无线终端100有数据要发送时，它使用随机接入过程来建立与基站20的连接来传送数据。在传送数据之后，无线终端100可终止与基站20的连接并且返回空闲模式。在最典型的应用中，无线终端100将保持与网络10附连。然而，在发送数据之后，无线终端100可以从网络10分开。 当前，MTC装置和非MTC装置都使用相同的RACH资源。因此，MTC装置和非MTC装置必须彼此竞争RACH上的接入。由于MTC装置的快速增长，预期在不久的未来MTC装置的数量将远超过非MTC装置的数量。为避免RACH的超载和拥塞，服务提供商将要求MTC装置的网络接入上的更大程度的控制。MTC装置可能配置(例如，预编程)有识别与服务相关的属性的简档，该属性对应于每个特定类型的装置和/或由装置支持的应用。将从一组普遍存在的识别广泛类型的装置和/或应用的与服务相关的属性中选择这些属性中的一些。例如，这些属性可指示应用或装置是延迟容许的、具有低的移动性、或只具有小的数据传送要求。给定MTC装置将具有MTC服务属性的具体简档，无线电接入网络(RAN)可以应用接入控制机制，其指示对具有使能的这些服务属性中的一个或多个的MTC装置禁止系统接入。在重的接入负荷期间可能有必要应用接入控制机制，以便抑制在此时间段期间实际尝试系统接入的MTC装置的数量。换句话说，此接入控制机制有效地提供给操作员禁止来自具有不同服务属性简档的MTC装置的系统接入尝试的能力。在具有不同的服务属性的装置之间进行区分的能力允许操作员用操作员所确定的粒度(即，从0%到100%)以及对于操作员所确定的时间间隔来调节接入尝试。根据本发明的一个实施例，使用分层接入控制方案来提供由MTC装置在网络接入尝试上的高度控制。图2示意性地图示根据本发明的一个实施例的分层接入控制方案。接入控制规则包含在不同的接入控制层中。每个接入控制层包括一组或多组接入控制规则，其可应用于不同类型的MTC应用。当MTC装置尝试接入网络时，按层依次应用接入控制规贝U。即，首先应用接入控制层I的接入控制规则，接着是接入控制层2的接入控制规则，等等。为得到对网络100的接入，MTC装置必须不被任何接入控制层禁止。换句话说，任何一个层中的接入控制规则可禁止接入。如将在下文中更详细地描述的，可以选择性地使能或禁用接入控制层来提供由MTC装置在网络接入上的高度控制。当使能接入控制层时，应用对应的接入控制规则。相反地，当禁用接入控制层时，忽略对应于那层的接入控制规则。分层接入控制方案可以应用于MTC装置上的用户平面应用和控制平面应用的接入尝试。
以下表I图示使用四个接入控制层的根据本发明的一个实施例的示范性接入控制方法。表I :分层接入控制方法的属性
权利要求
1.一种由移动通信网络中的无线终端实现的接入控制方法，所述方法包括 确定尝试接入所述通信网络的应用的应用类型； 从对于所述应用类型使能的一组两个或者更多接入控制层中确定一个或多个接入控制层； 应用使能的接入控制层的接入控制规则以控制由所述应用对所述网络的接入。
2.如权利要求I所述的方法，其中应用使能的接入控制层的接入控制规则以控制由所述应用对所述网络的接入包括 应用开始于第一层的每个接入控制层的接入控制规则；以及 仅当在前的接入控制层不限制接入时，应用每个后续接入控制层的接入控制规则。
3.如权利要求2所述的方法，其中第一接入控制层包括基于一个或多个应用属性的接入控制规则。
4.如权利要求3所述的方法，其中应用使能的接入控制层的接入控制规则包括当使能所述第一接入控制层时，确定所述应用的一个或多个应用属性并且基于所述应用属性控制接入。
5.如权利要求3所述的方法，其中所述第一接入控制层包括基于用户平面应用的第一应用属性的第一组接入控制规则以及基于控制平面应用的第二应用属性的第二组接入控制规则。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述用户平面应用的应用属性包含优先级属性和传送间隔属性中的至少一个。
7.如权利要求5所述的方法，其中所述控制平面应用的应用属性包含移动性属性和可见性属性中的至少一个。
8.如权利要求2所述的方法，其中第二接入控制层包括用于基于漫游状态属性来控制接入的接入规则。
9.如权利要求2所述的方法，包括第三接入控制层，所述第三接入控制层包括用于基于接入类型属性来控制接入的接入控制规则。
10.如权利要求2所述的方法，其中所述接入控制层的最后一个包括用于基于所述接入终端的接入类来控制接入的接入控制规则。
11.如权利要求10所述的方法，其中基于所述接入终端的所述接入类来控制接入包括 确定所述接入终端的接入类； 确定可应用的接入控制掩码，所述接入控制掩码包括指示是否允许相应接入类接入所述通信网络的多个接入控制位；以及 基于所确定的接入类和所述可应用的接入控制掩码来控制对所述网络的接入。
12.—种移动通信网络中的无线终端，所述无线终端包括 收发器，用于与通信网络中的基站通信； 控制单元，连接到所述收发器，用于控制由尝试接入所述通信网络的应用对所述通信网络的接入，所述控制单元包含处理器，所述处理器配置为 确定所述应用的应用类型； 从对所述应用类型使能的一组两个或者更多层确定一个或多个接入控制层；以及应用使能的接入控制层的接入控制规则以控制由所述应用对所述网络的接入。
13.如权利要求12所述的无线终端，其中所述处理器配置为依次应用以第一层开始的每个接入控制层的接入控制规则；并且仅当在前的层不限制接入时，应用每个后续层的接入控制规则。
14.如权利要求13所述的无线终端，其中所述第一接入控制层包括基于一个或多个应用属性的接入控制规则，并且其中所述处理器配置为当使能所述第一接入控制层时基于所述应用属性来控制接入。
15.如权利要求14所述的无线终端，其中所述处理器配置为当使能所述第一接入控制层时确定所述应用的一个或多个应用属性，并且基于所述应用属性控制接入。
16.如权利要求14所述的无线终端，其中所述处理器配置为应用基于用户平面应用的第一应用属性的第一组接入控制规则以及控制平面应用的第二组接入控制规则。
17.如权利要求16所述的无线终端，其中所述用户平面应用的应用属性包含优先级属性和传送间隔属性中的至少一个，并且其中所述处理器配置为基于所述优先级属性和传送间隔属性中的至少一个来控制用户平面应用的接入。
18.如权利要求16所述的无线终端，其中所述控制平面应用的应用属性包含移动性属性和可见性属性中的至少一个，并且其中所述处理器配置为基于所述移动性属性和所述可见性属性中的至少一个来控制控制平面应用的接入。
19.如权利要求13所述的无线终端，其中第二接入控制层包括用于基于漫游状态属性来控制接入的接入规则，并且其中所述处理器配置为基于所述第二接入控制层中的所述漫游状态属性来控制接入。
20.如权利要求13所述的无线终端，其中第三接入控制层包括用于基于接入类型属性来控制接入的接入控制规则，并且其中所述处理器配置为基于所述第三接入控制层中的所述接入类型属性来控制接入。
21.如权利要求13所述的无线终端，其中所述接入控制层的最后一个包括用于基于所述接入终端的接入类来控制接入的接入控制规则，并且其中所述处理器配置为基于所述最后的接入控制层中的所述接入终端的所述接入类的状态来控制接入。
22.如权利要求21所述的无线终端，其中所述处理器基于所述接入终端的所述接入类通过以下步骤控制接入 确定所述接入终端的接入类； 确定可应用的接入控制掩码，所述接入控制掩码包括指示是否允许相应接入类接入所述通信网络的多个接入控制位；以及 基于所确定的接入类和所述可应用的接入控制掩码来控制对所述网络的接入。
23.一种由移动通信网络中的基站实现的方法，所述方法控制由应用对通信网络的接入，所述方法包括 对于多个应用类型中的每一个，基于应用类型选择性地使能一个或多个接入控制层，每个接入控制层包括一组接入控制规则；以及 将每个应用类型的使能的接入控制层发信号给与所述应用关联的接入终端。
24.如权利要求23所述的方法，其中基于应用类型选择性地使能一个或多个接入控制层包括选择性地使能用户平面应用的接入控制层；以及 选择性地并且独立地使能控制平面应用的接入控制层。
25.如权利要求23所述的方法，其中基于应用类型选择性地使能一个或多个接入控制层包括选择性地使能包含基于一个或多个应用属性的接入控制规则的第一接入控制层。
26.如权利要求25所述的方法，其中所述第一接入控制层包含基于用户平面应用的第一应用属性的第一组接入控制规则以及基于控制平面应用的第二应用属性的第二组接入控制规则。
27.如权利要求26所述的方法，其中所述用户平面应用的第一应用属性包含优先级属性和传送间隔属性中的至少一个。
28.如权利要求26所述的方法，其中所述第二应用属性包括移动性属性和可见性属性中的至少一个。
29.如权利要求23所述的方法，其中基于应用类型选择性地使能一个或多个接入控制层还包括选择性地使能包括基于漫游状态属性的接入控制规则的第二接入控制层。
30.如权利要求23所述的方法，其中基于应用类型选择性地使能一个或多个接入控制层还包括选择性地使能包括基于一个或多个接入类型属性的接入控制规则的第三接入控制层。
31.如权利要求23所述的方法，还包括 确定最后的接入控制层的接入控制掩码，所述接入控制掩码包括指示是否允许相应接入类接入所述通信网络的多个接入控制位；以及 将所述接入控制掩码传送到所述接入终端。
32.一种通信网络中的基站，所述基站包括 收发器，用于与一个或多个接入终端通信； 控制单元，连接到所述收发器，用于控制由应用对所述通信网络的接入，所述控制单元包含处理器，所述处理器配置为 对于多个应用类型中的每一个，基于应用类型选择性地使能一个或多个接入控制层，每个接入控制层包括一组接入控制规则；以及 将每个应用类型的使能的接入控制层发信号给寄宿有接入所述通信网络的应用的接入终端。
33.如权利要求32所述的基站，其中所述处理器配置为 选择性地使能用户平面应用的接入控制层；以及 选择性地并且独立地使能控制平面应用的接入控制层。
34.如权利要求32所述的基站，其中所述处理器配置为选择性地使能包含基于一个或多个应用属性的接入控制规则的第一接入控制层。
35.如权利要求34所述的基站，其中所述处理器配置为应用基于用户平面应用的第一应用属性的第一组接入控制规则并且应用基于控制平面应用的第二应用属性的第二组接入控制规则。
36.如权利要求35所述的基站，其中所述用户平面应用的第一应用属性包含优先级属性和传送间隔属性中的至少一个。
37.如权利要求35所述的基站，其中所述控制平面应用的第二应用属性包括移动性属性和可见性属性中的至少一个。
38.如权利要求32所述的基站，其中所述处理器配置为选择性地使能包括基于漫游状态属性的接入控制规则的第二接入控制层。
39.如权利要求32所述的基站，其中所述处理器配置为使能包括基于一个或多个接入类型属性的接入控制规则的第三接入控制层。
40.如权利要求32所述的基站，其中所述处理器配置为 确定最后的接入控制层的接入控制掩码，所述接入控制掩码包括指示是否允许相应接入类接入所述通信网络的多个接入控制位；以及将所述接入控制掩码传送到所述接入终端。
全文摘要
使用一种分层的接入控制方法，其中每个接入控制层实现一组接入控制规则。以第一接入控制层开始依次应用每个层中的接入控制规则。为得到对网络的接入，接入尝试必须不被任何接入控制层禁止。
文档编号H04L29/08GK102907064SQ201180027649
公开日2013年1月30日 申请日期2011年5月2日 优先权日2010年6月4日
发明者J.迪亚基纳, P.施利瓦-贝尔特林, A.贝里斯特伦 申请人:瑞典爱立信有限公司