用于执行小数据快速路径通信的方法和系统与流程

本公开总体上涉及无线网络，并且更具体地，涉及用于为小数据传输快速路径的方法和系统。

背景技术：

在许多当前无线网络中，特别是那些具有通信使用不频繁进行通信的小数据传输的设备，已经开发了用于允许高效地发送小的、快速的数据传输的各种技术。在大型无线网络(诸如第五代网络)的背景下，如果使用这种传输的无线设备移动到不同的无线电接入网络，则新的无线电接入网络不能连接到用户平面功能(即，无线电接入网络不在用户平面功能的服务区域中)。

附图说明

尽管所附的权利要求具体阐述了本技术的特征，但是这些技术，连同它们的目的和优点，可以从下面结合附图的详细描述中得到最佳的理解，其中：

图1是其中实现了本公开的各种实施例的系统的框图。

图2示出了通信设备的示例硬件架构。

图3是根据实施例的可在其中部署图1和图2中所描绘的设备的网络环境的框图。

图4是如何使用当前现有技术，建立小数据快速路径通信的示例。

图5和图6是示出用于在图3的网络环境的背景下，建立小数据快速路径通信的当前现有过程的示例的通信流程图。

图7、图8、图9和图10是根据不同的实施例，示出了用于在图3的网络环境的背景下，建立小数据快速路径通信的过程的示例的通信流程图。

具体实施方式

在一个实施例中，一种用于为从第一无线电接入网络移动到第二无线电接入网络的的无线通信设备执行小数据快速路径通信的方法，该方法包括第二无线电接入网络执行以下动作：在无线电资源控制连接建立过程期间，从无线通信设备接收小数据快速路径参数和连接恢复标识符；从恢复标识符中导出第一无线电接入网络；向第一无线电接入网络，传送连接请求，所述连接请求包括该小数据快速路径参数和用于小数据路径下行链路数据的隧道终结点标识符；以及从第一无线电接入网络，接收用于小数据快速路径上行链路数据的隧道终结点标识符。

根据另一实施例，一种用于为从第一无线电接入网络移动到第二无线电接入网络的无线通信设备执行小数据快速路径通信的方法，该方法包括第二无线电接入网络执行以下动作：在无线电资源控制连接建立过程期间，从无线通信设备接收小数据快速路径参数和连接恢复标识符；从恢复标识符中导出第一无线电接入网络；从无线通信设备接收小数据快速路径上行链路数据；以及向第一无线电接入网络，传送小数据快速路径上行链路数据。

根据又一实施例，一种用于为从第一无线电接入网络移动到第二无线电接入网络的无线通信设备执行小数据快速路径通信的方法，该方法包括第二无线电接入网络执行以下动作：在无线电资源控制连接建立过程期间，从无线通信设备接收小数据快速路径参数；基于小数据快速路径参数，识别用户平面功能；向用户平面功能，传送为小数据快速路径连接建立隧道的请求，其中，所述请求包括小数据快速路径参数和用于小数据快速路径下行链路数据的隧道端点标识符；以及从用户平面功能接收隧道建立响应消息，该消息包括用于用户平面功能的隧道端点标识符，以用于小数据快速路径上行链路数据。

根据又另一实施例，一种用于为从第一无线电接入网络移动到第二无线电接入网络移动的无线通信设备执行小数据快速路径通信的方法，该方法包括第二无线电接入网络执行以下动作：在无线电资源控制连接建立过程期间，从无线通信设备接收小数据快速路径参数；基于小数据快速路径参数，识别第一用户平面功能；从无线通信设备，接收小数据快速路径上行链路数据；向第一用户平面功能传送小数据快速路径上行链路数据、小数据快速路径参数，以及用于下行链路数据的隧道终结点标识符。所述方法还包括第一用户平面功能从小数据快速路径参数中导出第二用户平面功能；以及向第二用户平面功能传送用于小数据快速路径会话的小数据快速路径上行链路数据、小数据快速路径参数，以及下行链路隧道信息。

图1描绘了其中可以实现本文描述的各种实施例的通信系统100。通信系统100包括若干无线通信设备(为了方便参考，“无线通信设备”在本文中有时会简称为“通信设备”或“设备”)。所描绘的通信设备是第一通信设备102(被描绘为用户设备(“ue”))、第二通信设备104(被描绘为基站)以及第三通信设备106(被描绘为ue)。应当理解，可以有许多其它通信设备，并且在图1中所表示的那些仅是指为了示例起见。在实施例中，无线通信系统100具有在图1中未被描绘的许多其它组件，包括其它基站、其它ue、无线基础设施、有线基础设施以及在无线网络中常见的其它设备。通信设备的可能实施方式包括能用于无线通信的任何设备，诸如智能手机、平板电脑、笔记本电脑和非传统设备(例如，家用电器或“物联网”的其它部分)。当作为无线通信系统的一部分(例如，无线接入网络的一部分)进行操作时，无线通信设备可以被称为“无线网络节点”。无线通信设备主要通过传送和接收无线信号进行通信。

第二通信设备104作为ran108的节点(诸如第四代或第五代ran的“nodeb”)进行操作。ran108通信地链接到cn110。cn110携带有支持ran108的许多功能，并且具有许多组件。

以下描述有时将指的是不具体参照图1情况下的节点和ue。然而，应该理解，本文所描述的所有方法可以由图1的通信设备来执行，并且按照通用方式提及节点、基站和ue仅是为了方便。另外，对于每个所描述的过程，在实施例中，这些步骤以语言阐述的顺序执行。在其它实施例中，这些步骤以不同的顺序执行。

图2示出了根据一个实施例的，由图1的每个无线通信设备所实现的基本硬件架构。图1的元件也可能具有其他部件。图2中所描绘的硬件架构包括：逻辑电路202、存储器204、收发器206和由天线208(包括传送天线和/或接收天线)所表示的一个或多个天线。存储器204可以是或包括缓冲器，该缓冲器例如保存输入的传输，直到逻辑电路能够处理该传输为止。这些元件中的每一个经由一个或多个数据路径210彼此通信地链接。数据路径的示例包括：导线、微芯片上的导电通路和无线连接。图2的硬件架构在本文中也可以被称为“计算设备”。

如本文所使用的术语“逻辑电路”是指被设计为执行根据数学逻辑所定义的复杂功能的电路(一种电子硬件)。逻辑电路的示例包括微处理器、控制器或专用集成电路。当本公开提及执行某一动作的设备时，应当理解，这也能够意味着与该设备集成的逻辑电路实际上正在执行该动作。

转到图3，现在将描述根据各种实施例的，可在其中部署图1和图2中所描绘的设备的网络环境。网络环境包括ran108、无线通信设备102和cn110。网络环境还包括数据网络(“dn”)302。

继续图3，cn110包括统一数据管理服务器(“udm”)304、接入及移动性管理功能(“amf”)306、会话管理功能(“smf”)308和用户平面功能(“upf”)310。

在一个实施例中，amf306提供以下服务：注册管理、连接管理、可达性管理和移动性管理。amf还执行接入认证和接入授权。amf306充当非接入层(“nas”)安全性终端，并且在ue与smf中间中继会话管理(“sm”)nas。

根据实施例，smf308提供以下服务：会话管理(例如，会话建立、修改和释放)、ue互联网协议(“ip”)地址分配及管理(包括可选的授权)、用户平面(“up”)功能的选择及控制，以及下行链路(“dl”)数据通知。

在实施例中，upf310提供以下服务：为无线电接入技术(“rat”)内/无线电接入技术(“rat”)间移动性服务的锚点，分组路由及转发、流量使用报告、用于用户平面的服务质量(“qos”)处理、dl数据分组缓存和dl数据通知触发。

应当理解，尽管图3的设备具有以“功能”或“实体”结尾的名称，但是实际上它们是执行功能(例如，在软件的控制下)的计算设备。因此，例如upf310是执行本文所描述功能的计算设备(或协同工作的多个计算设备)。

图3中的各种设备与另一设备以各种方式进行通信，所述各种方式包括以标有“nx”的线所示的众所周知的接口。另外，图3中所描绘的每个设备是指代表性的。例如，在cn中可能存在许多smf和upf，并且可能存在多个ran，当从一个位置移动到另一位置时，设备102可能会遇到这些ran。

在实施例中，“小数据”指的是大小小于200字节的数据块。此外，根据实施例，“快速路径”指的是与常规数据传输相比时，其中某些中间步骤被跳过的数据传输技术。例如，常规数据传输过程可能包括设备(例如，ue)首先向amf发送服务请求消息，并且请求网络(例如，ran)为数据传输建立用户平面。

转到图4，现在将描述如何使用当前现有技术，建立小数据快速路径(“sdfp”)通信的示例。sdfp是通过从smf向无线通信设备(在此示例中为设备102)提供相关的upf(在此示例中为upf310)或协议数据单元(“pdu”)会话相关信息来建立的，其中无线通信设备稍后会将该信息提供给ran(在此示例中为ran108)。upf或pdu会话相关的信息允许ran导出至upf的路径(例如，通过接口n3)。在上行链路(“ul”)数据到达时，无线通信设备将数据与upf或pdu会话相关信息一起传递给ran。ran转发数据(例如，在n3接口上)。由于转发数据所需的所有信息都是从无线通信设备接收到的，因此ran不需要向amf发信号，也不需要存储关于无线通信设备的任何背景信息(例如，ue背景下)。

转到图5，现在将在图3的网络环境的背景下，描述用于建立sdfp通信的当前现有过程的示例。在501处，设备102向amf306发送ulnastransport消息。所述消息包括单个网络切片选择辅助信息(“s-nssai”)、数据网络名称(“dnn”)、pdu会话标识符(“id”)、请求类型和n1sm容器(pdu会话建立请求)。如果pdu会话建立是建立新的pdu会话的请求，则请求类型指示“初始请求”。设备102应当在ulnatransport消息中提供其想要建立sdfppdu会话的指示。

在502处，amf306选择支持sdfp的smf(在此示例中为smf308)。amf306还生成sdfp安全背景。amf306向smf308发送nsmf_pdusession_createsmcontext请求(其包括用户永久标识符(“supi”)、dnn、s-nssai、pdu会话id、amfid、请求类型、n1sm容器(pdu会话建立请求)、用户位置信息、接入类型和sdfp指示)。

在503处，smf308以nsmf_pdusession_createsmcontext响应(smf背景指示符)消息进行响应。

在504处，smf308选择支持sdfp的upf(在此示例中为upf310)。smf308向upf310发送n4会话建立请求消息，并且为该pdu会话提供要在upf310上安装的分组检测、实施和报告规则。如果cn隧道信息由smf308所分配，则在该步骤中cn隧道信息被提供给upf310。同样在该步骤期间，smf308将在upf310中设立sdfp安全性背景。

在505处，upf310通过发送n4会话建立/修改响应进行应答。如果cn隧道信息由upf310所分配，则在该步骤中cn隧道信息被提供给smf308。

在506处，smf308向amf306传送：namf_communication_n1n2messagetransfer(包括pdu会话id、接入类型、n2sm信息(pdu会话id、一个或多个qos流标识符(“一个或多个qfi”))、一个或多个qos配置文件、cn隧道信息、s-nssai、会话聚合最大比特率(“ambr”)、pdu会话类型)、n1sm容器(pdu会话建立接受(一个或多个qos规则、s-nssai、已分配的ip地址、会话ambr和选定的pdu会话类型)))。pdu会话建立接受还将包括用于此pdu会话的upf信息。

在507处，amf306以namf_communication_n1n2messagetransferack应答消息进行响应。

在508处，amf306向ran108传送：n2pdu会话请求(n2sm信息、nas消息(pdu会话id、n1sm容器(pdu会话建立接受)))。amf306向ran108发送向ran108包含针对设备102的pdu会话id和pdu会话建立接受，以及在n2pdu会话请求内从smf308所接收到的n2sm信息。

在509处，ran108和设备102参与与从smf所接收到的信息有关的特定于接入网络(“an”)的信令交换。ran108还为pdu会话分配rann3隧道信息(“info”)。an隧道信息包括用于所涉及的ran节点的隧道端点。另外，ran108将在步骤508中所提供的nas消息(pdu会话id、n1sm容器(pdu会话建立接受))转发给设备102。如果建立了必要的ran资源并且ran隧道信息分配成功，则ran108仅向设备102提供nas消息。

在510处，ran108向amf306传送：n2pdu会话响应(pdu会话id、原因、n2sm信息(pdu会话id、an隧道信息、所接受/拒绝的一个或多个qfi的列表))。an隧道信息对应于与pdu会话对应的n3隧道的接入网地址。

在511处，amf306向smf308传送：nsmf_pdusession_updatesmcontext请求(n2sm信息、请求类型)。在此步骤中，amf306向smf308转发从ran接收到的n2sm信息。如果在n2sm信息中包括所拒绝的一个或多个qfi的列表，则smf308释放与被拒绝的一个或多个qfi相关联的qos配置文件。

在512处，smf308与upf310一起发起n4会话修改过程。smf308向upf310提供an隧道信息，以及对应的转发规则。

在513处，upf310向smf308提供n4会话修改响应。

在514处，smf308向amf306传送：nsmf_pdusession_updatesmcontext响应(原因)。

转到图6，现在将在图3的网络环境的背景下，描述用于建立sdfp通信的当前现有过程的示例。

在601处，设备102建立用于sdfp转移的无线电资源控制(“rrc”)连接。在这样做时，设备102向ran108传递用于选择针对设备102的pdu会话的upf的参数。

在602处，设备102对ul数据pdu进行加密和完整性保护，并且将其传递给ran108。

在603处，ran108向所选择的upf(在这种情况下为upf310)转发ul数据pdu。ran108基于由设备102所提供的sdfp信息来选择upf。ran108还将为upf310提供用于sdfp会话的rann3dl隧道信息。

在604处，upf310检查完整性保护并解密ul数据pdu。如果检查通过，则upf310在n6/n9接口上转发ul数据。此外，upf310使得能够将随后的dl数据传输到从其接收到up数据pdu的ran节点。

当无线通信设备在第五代移动性管理(“mm”)idle状态下移动到新的ran时，出现了与上述设置相关的问题。在那种情况下，设备可能有ul数据要发送，但是新的ran不能够如图5和图6中所示连接到upf。这将会触发ran、amf和smf选择新的upf。然而，这样做将会触发大量的控制平面信令。

在实施例中，一种用于执行小数据快速路径通信的方法，通过以下过程解决了这些问题：当无线通信设备(例如，ue)从第一ran移动到第二ran时，(1)无线通信设备连接到第二ran。(2)(a)该第二ran将与第一ran建立用于sdfp的xn连接，并且第一ran将向upf发送小数据；或(2)(b)第二ran将连接到新的upf(第二upf)，并且该新的upf将向旧的upf(第一upf)发送小数据。

转到图7，现在将根据实施例，在图3的网络环境的背景下描述的用于执行sdfp通信所执行的过程。在该示例中，可以假设当设备102已经连接到第一ran108a时，其执行了图5的许多过程，包括步骤509，并且ran108a已经给了设备102a恢复id。

在701处，无线通信设备建立用于sdfp转移的rrc。在这样做时，设备102将向第二ran108b传递用于选择针对设备102的pdu会话的upf的参数。第二ran108b不能够连接到upf，尽管其能够导出upf地址。设备102在其与第二ran108b的通信中包括恢复id。然后，设备102使用恢复id来导出第一ran。应当注意，在一些实施方式中，sdfp信息包括第一ran的标识符。在这样的实施方式中，第一ran能够从sdfp信息中所导出。如果使用这种方法，则当设备102在步骤501中向amf306发送ulnastransport消息时，第一ran108a将在它传递给amf306的消息中包括它的ranid，在步骤502中，amf306将把ranid转发给smf308。如在步骤506中在n1sm容器中定义的那样，smf308将把ranid与发送到设备102的sdfp信息相结合(pdu会话建立接受)。

在步骤702处，第二ran108向第一ran108a传送请求，以建立到第一ran108a的xn连接。第二ran108b可能使用恢复id和sdfp信息(或或者如果它包含ranid，则只使用sdfp信息)来导出第一ran108a(例如，确定第一ran108a的标识等)。在请求消息中，第二ran108b还包括sdfp信息和用于sdfpdl数据的隧道端点标识符(“teid”)。

在703处，第一ran108a以xn连接响应进行响应。在此消息中，第一ran108a包括用于sdfpul数据的旧的ranteid。

在704处，设备102对ul数据pdu进行加密和完整性保护，并且将其传送到第二ran108b。

在705处，第二ran108b向所导出的第一ran108a转发ul数据pdu。

在706处，第一ran108a向所选择的upf(在本示例中为upf310)转发ul数据pdu。第一ran108a基于由设备102所提供的sdfp信息来选择upf。第一ran108a还将将向upf310提供用于sdfp会话的rann3dl隧道信息。

在707处，upf310检查完整性保护并解密ul数据pdu。如果检查通过，则upf310在n6接口上转发ul数据。此外，upf310使得能够将随后的dl数据传输到从其接收到up数据pdu的ran节点。

转到图8，现在将在图3的网络环境的背景下描述根据另一实施例的用于执行sdfp通信所执行的过程。如先前的示例，可以假设，当设备102已经连接到第一ran108a时，其执行了图5的许多过程，包括步骤509，并且ran108a已经给了设备102a恢复id。

在801处，设备102建立用于sdfp转移的rrc。用于选择针对设备的pdu会话的upf的参数被传递到第二ran108b。设备102向第二ran108b提供恢复id。然后，设备102使用恢复id来导出第一ran108a。

在802处，设备102对ul数据pdu进行加密和完整性保护，并且将其传递给第二ran108b。第二ran108b不能连接到upf，尽管其能够导出upf地址。设备102在其与第二ran108b的通信中包括恢复id。然后，设备102使用恢复id来导出第一ran。

在803处，第二ran108b基于sdfp信息来导出第一ran108a的信息，并且向第一ran108a转发ul数据pdu。在数据中，第二ran108b还向第一ran108a提供用于sdfp会话的xndl隧道信息。

在804处，第一ran108a向所选择upf(在本示例中为upf310)转发ul数据pdu。第一ran108a基于由设备102所提供的sdfp信息来选择upf。第一ran108a还将向upf310提供用于sdfp会话的rann3dl隧道信息。

在805处，upf310检查完整性保护并解密ul数据pdu。如果检查通过，则upf310在n6接口上转发ul数据。此外，upf310使得能够将随后的dl数据传输到从其接收到ul数据pdu的ran节点。

转到图9，现在将在图3的网络环境的背景下描述根据又一实施例的用于执行sdfp通信所执行的过程，并附加以下内容：存在初始upf(第一upf310a)和新的upf(第二upf310b)。

在901处，设备102建立用于sdfp转移的rrc。用于选择针对设备的pdu会话的upf的参数被传递到第二ran108b。ran108不能够连接到upf，尽管其能够导出upf地址。

在902处，ran108选择upf(在本示例中为upf310b)并且请求与upf建立n3隧道。ran108可以基于sdfp信息来导出第二upf310b。在一些实施例中，该upf还能够是在ran108处配置的用于sdfp传输的默认upf。在给第二upf310b的请求消息中，ran108还包括sdfp信息和用于sdfpdl数据的ranteid。

在903处，第二upf310b以n4隧道建立响应进行响应。在该消息中，第二upf310b包括其用于sdfpul数据的upfteid。

在904处，第二upf310b请求与第一upf310a建立n9隧道。第二upf310b可以使用sdfp信息来导出第一upf310a。在请求消息中，第二upf310b还包括sdfp信息和用于sdfpdl数据的n9upfteid。

在905处，第一upf310a以n9隧道建立响应进行响应。在该消息中，第一upf310a包括用于sdfpul数据的新upfteid。

在906处，设备102对ul数据pdu进行加密和完整性保护，并且将其传递给ran108。

在907处，ran108向所导出的新upf(在本示例中为upf310b)转发ul数据pdu。

在908处，第二upf310b向旧的upf(第一upf310a)转发ul数据pdu。第二upf310b基于由设备102所提供的sdfp信息选择第一upf。第二upf310b还将向第一upf310a提供用于sdfp会话的upfn9dl隧道信息。

在909处，第一upf310a检查完整性保护并解密ul数据pdu。如果检查通过，则第一upf310a在n6接口上转发ul数据。此外，第一upf310a使得能够将随后的dl数据传输到从其接收到ul数据pdu的ran节点。

转到图10，现在将描述根据实施例的无线通信设备如何建立用于sdfp转移的rrc连接的示例。图10中所示出的步骤是在图3的网络环境的背景下被描绘的，并添加了以下内容：存在初始upf(第一upf310a)和新的upf(第二upf310b)。用于选择针对ue的pdu会话的upf的参被传递给ran。

在开始时，ran108不能连接到upf，尽管它能够导出upf地址。在1002处，设备102对ul数据pdu进行加密和完整性保护，并且将其传递给ran108。

在1003处，ran108向所导出的新的upf(第二upf310b)转发ul数据pdu。在给第二upf310的消息中，ran将包括用于dl数据的rann3teid。ran108基于由设备102所提供的sdfp信息来导出upf。

在1004处，第二upf310b向旧的upf(第一upf310a)转发ul数据pdu。第二upf310b基于由设备1002所提供的sdfp信息来导出第一upf310a。第二upf310b还将向第一upf310a提供用于sdfp会话的upfn9dl隧道信息。

在1005处，第一upf310a检查完整性保护并解密ul数据pdu。如果检查通过，则第一upf310a在n6接口上转发ul数据。此外，第一upf310a使得能够将随后的dl数据传输到从其接收到ul数据pdu的ran节点。

本文所述的任何和所有方法由一个或多个计算设备所执行。此外，用于执行本文所述的任何或所有方法的指令可以存储在非暂态计算机可读介质上，诸如本文所述的各种类型的存储器中的任何一种。

应当理解的是，本公开中所述的示例性实施例应当仅在描述意义上被考虑，而不是出于限制性的目的。每个实施例内的特征或方面的描述通常应当被认为可用于其它实施例中的其它类似特征或方面。本领域中普通技术人员将理解，在不脱离由以下权利要求所限定的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种变化。例如，各种方法的步骤能够以对本领域的技术人员显而易见的方式重新排序。