CN102413445A - 一种数据的传输方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据的传输方法和设备，该方法包括：移动性管理实体获取用户面数据；所述移动性管理实体将所述用户面数据添加到GTPC消息中；所述移动性管理实体将添加了所述用户面数据的GTPC消息发送给应用服务器。本发明实施例中，通过新增或扩展GTPC消息来携带用户面数据，使得用户面数据可以通过GTPC消息来进行传输，从而使得小数据量的用户面数据可以通过控制平面的GTPC消息进行传输，提高了网络传输速率，并提高了***传输效率。

Description

一种数据的传输方法和设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种数据的传输方法和设备。

背景技术

随着Internet的快速发展，为了承载各种新型数据通信业务，在接入网、核心网和传输网等层面进行了相应的演进。当前，随着MTC(Machine-typecommunication，机器类通信)业务的蓬勃发展和对其未来的良好预期，通信网络的演进又获得了重要的推动力。

MTC通信是指通信一方或双方是机器，且机器通过程序控制能自动完成整个通信过程的通信形式。其中，作为一种新型的通信理念，MTC通信的目的是将多种不同类型的通信技术有机结合，并应用于无线移动通信技术，实现机器与机器、机器与人之间进行数据通信和交互的一系列技术及技术组合的总称。

在现有的3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)网络中，LTE(Long Term Evolution，长期演进)***采用了用户面与控制面分离的设计方式，如图1所示的非漫游场景下的3GPP网络架构示意图。其中，控制面信令由MME(Mobile Management Entity，移动管理实体)来管理，负责核心网信令的交互，一般不参与用户面数据的传输。但也有特例，例如，MME从NAS(Non Access Stratum，非接入层)信令消息中解析出用户面Payload(短消息)，然后通过SGs接口进行短消息的传输。

在用户面数据传输过程中，用户面数据由接入网直接与SGW(ServingGateway，服务网关)进行交互，并通过PDN(Packet Data Network，分组数据网)GW(网关)与外部PDN网络进行交互，整个流程不经过MME。

如图1所示，在现有协议中，S11接口上只有信令消息传输；在S5接口上，存在与S11接口上一一对应的信令面消息，且在此隧道上只有信令面消息传输。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：

现有的MTC小数据量传输过程中，核心网中使用控制面信令进行数据传输的方法在现有的LTE***中不能实现，即现有的控制面信令不支持用户面数据的传输功能。另外，对于MME和PGW(PDN GW)来说，由于采用用户面和数据面分离的设计方式，因此在现有***中MME没有将用户面数据填写到S11接口上的控制面消息的功能，PGW也没有从控制面消息中剥离用户面数据然后路由到外部网络的功能。

发明内容

本发明实施例提供一种数据的传输方法和设备，以支持通过控制面信令传输用户面数据的功能，提高了网络传输速率以及传输效率。

为了达到上述目的，本发明实施例提供一种数据的传输方法，包括：

移动性管理实体获取用户面数据；

所述移动性管理实体将所述用户面数据添加到GTPC消息中；

所述移动性管理实体将添加了所述用户面数据的GTPC消息发送给应用服务器。

本发明实施例提供一种数据的传输设备，包括：

获取模块，用于获取用户面数据；

添加模块，用于将所述获取模块获取的所述用户面数据添加到GTPC消息中；

发送模块，用于将添加了所述用户面数据的GTPC消息发送给应用服务器。

本发明实施例提供一种数据的传输方法，包括：

PGW接收来自移动性管理实体的GTPC消息，所述GTPC消息中携带了用户面数据；

所述PGW通过解析所述GTPC消息获得所述用户面数据，并将所述用户面数据发送给应用服务器。

本发明实施例提供一种数据的传输设备，包括：

接收模块，用于接收来自移动性管理实体的GTPC消息，所述GTPC消息中携带了用户面数据；

获得模块，用于通过解析所述接收模块接收的所述GTPC消息获得所述用户面数据；

发送模块，用于将所述获得模块获得的所述用户面数据发送给应用服务器。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

通过新增或扩展GTPC消息来携带用户面数据，使得用户面数据可以通过GTPC消息来进行传输，从而使得小数据量的用户面数据可以通过控制平面的GTPC消息进行传输，提高了网络传输速率，并提高了***传输效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中非漫游场景下的3GPP网络架构示意图；

图2是本发明实施例一提供的一种数据的传输方法流程示意图；

图3是本发明实施例二提供的一种数据的传输方法流程示意图；

图4是本发明实施例三提供的一种数据的传输方法流程示意图；

图5是本发明实施例提供的一种数据的传输设备结构示意图；

图6是本发明实施例提供的另一种数据的传输设备结构示意图。

具体实施方式

现有的MTC技术中，某些MTC设备存在一种特性：每次向MTC Server(服务器)发送的数据都是小数据量的数据。在这种情况下，会对传统的3GPP网络数据传输方式将产生较大的影响，即为了发送很少量的数据，需要完成较大量的信令传输，从而导致***效率低下。

针对上述问题，本发明实施例提供一种数据的传输方法和设备，以对GTPC(GPRS Tunneling Protocol for Control Plane，控制平面的演进的通用无线分组业务隧道协议)协议以及相关节点进行改进，从而使得小数据量数据可以通过控制平面GTPC消息进行传输。

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例一提供一种数据的传输方法，通过对GTPC协议进行扩展，使得GTPC消息可以传递小数据量的数据；并对移动性管理实体和PGW进行功能上的扩展，使得移动性管理实体和PGW可以使用GTPC消息进行用户面数据的传输。

本发明实施例中，在用户面与控制面进行分离网络架构中，相应的移动性管理实体均可以采用本发明实施例提供的技术方案进行相应的处理，为了方便描述，本发明实施例中以MME为例进行说明。

如图2所示，该数据的传输方法包括以下步骤：

步骤201，MME获取用户面数据。其中，该用户面数据可以为小数据量的用户面数据。

具体的，当接收到NAS信令(例如，Service Request消息等)后，则MME可以从NAS信令中解析出用户面数据(即用户面Payload)。

步骤202，MME将用户面数据添加到GTPC消息中。

由于现有的GTPC消息用于传输控制面数据，本发明实施例中，为了对小数据量的用户面数据进行传输，可以对GTPC消息进行扩展，并将用户面数据添加到GTPC消息。

具体的，可以在现有的GTPC消息上进行扩展，以使扩展后的GTPC消息可以携带用户面Payload；也可以增加新的GTPC消息，并通过新的GTPC消息来携带用户面Payload。

本发明实施例中，当获得用户面数据之后，MME可以将用户面数据透明封装到GTPC消息中，即MME不对获得的用户面数据进行任何改动，直接将用户面数据封装到GTPC消息中。

步骤203，MME将携带了用户面数据的GTPC消息发送给PGW。

其中，当MME找到了对应的PGW之后，即可以将携带了用户面数据的GTPC消息发送给PGW。

具体的，MME将携带了用户面数据的GTPC消息发送给PGW的方式包括但不限于：

(1)MME获得PGW的地址信息，将PGW的地址信息携带在GTPC消息中，并将携带了用户面数据的GTPC消息发送给SGW，由SGW根据PGW的地址信息将携带了用户面数据的GTPC消息发送给PGW。

(2)MME查找用户面数据对应的PDN连接，并通过该PDN连接将携带了用户面数据的GTPC消息发送给SGW，由SGW根据该PDN连接将携带了用户面数据的GTPC消息发送给PGW。

步骤204，PGW通过解析该GTPC消息获得用户面数据。

具体的，当接收到携带了用户面数据的GTPC消息后，PGW可以从GTPC消息中将用户面数据解析出来，并获得该用户面数据。

步骤205，PGW将获得的用户面数据发送给应用服务器。

其中，本发明实施例中，根据实际的需要，该应用服务器包括但不限于MTC服务器，为了方便描述，本发明实施例中以MTC服务器为例进行说明。

具体的，当获得用户面数据之后，PGW可以将用户面数据发送到SGi接口，并由SGi接口将该用户面数据发送给MTC服务器。

之后，MTC服务器需要将该用户面数据发送给具体的MTC设备，或由MTC设备到MTC服务器上获取该用户面数据，该处理过程本发明实施例中不再赘述。

综上可以看出，本发明实施例中，通过新增或扩展GTPC消息来携带用户面数据，使得用户面数据可以通过GTPC消息来进行传输，从而使得小数据量的用户面数据可以通过控制平面的GTPC消息进行传输，提高了网络传输速率，并提高了***传输效率。

为了更加清楚的说明本发明实施例提供的技术方案，以下结合一种具体的应用场景对本发明实施例进行详细说明。本应用场景下，MME通过新增GTPC消息来携带用户面数据，并命名该新增的GTPC消息为：Uplink DirectTransfer。在该Uplink Direct Transfer消息中：

Message type(消息类型)为x，使用现有GTPCv2消息中for future use的类型，例如254。

Message format(消息格式)，该消息的GTPC Header中TEID值置为0。

需要说明的是，新增的GTPC消息的命名是不受限制的，也可以命名为其他能够实现所需功能的消息名称，在此不再赘述。

如表1所示，为Uplink Direct Transfer消息中通过使用透明容器来传输数据的对应参数。

表1

在表1中，IMSI，IP Address，Private Extension的定义和现有的定义相同，而Payload Transparent Container IE的定义不同，需要增加F-Container中Container Type的类型，如表2所示：

表2

在表2中，Container Type的值目前使用了1，2，3，本发明实施例中可以新增加一个值来代表Payload类型。例如，当Container Type＝4时，则F-Container field中的内容为payload。

另外，在实际应用中，当PGW接收到Uplink Direct Transfer消息后，还可以向MME回应消息，命名该消息为Uplink Direct Transfer Acknowledge。在该Uplink Direct Transfer Acknowledge消息中：

Description：即PGW根据处理结果，在Uplink Direct Transfer Acknowledge消息中返回相应的cause值给MME。

Message type为x，使用现有GTPCv2消息中for future use的类型，例如255。

Message format：该消息的GTPC Header中TEID值置为0。

如表3所示，为Uplink Direct Transfer Acknowledge消息的示意情况。

表3

在表3中，IMSI，Cause和Private Extension IE的定义和现有的定义相同。需要说明的是，携带cause值的消息并不局限于Uplink Direct TransferAcknowledge，这里只是对携带cause值的消息的命名。

基于上述消息，本发明实施例二提供一种消息的传输方法，该方法利用新增的Uplink Direct Transfer消息完成用户面数据的传输，如图3所示，包括以下步骤：

步骤301，MME接收携带用户面数据的NAS信令，并从NAS信令中解析得到用户面数据。

步骤302，MME将用户面数据添加到Uplink Direct Transfer消息中。

其中，MME可以将用户面数据透明封装到Uplink Direct Transfer消息中。需要说明的是，将用户面数据封装到Uplink Direct Transfer消息的方式不局限于透明封装，在实际应用中，在能够携带用户面数据的情况下，也可以采用其他方式。

步骤303，MME将携带用户面数据的Uplink Direct Transfer消息发送给SGW。

步骤304，SGW将携带用户面数据的Uplink Direct Transfer消息转发给PGW。

具体的，SGW根据Uplink Direct Transfer消息中的PGW S5/S8GTP-C IPAddress(即PGW的地址信息)，可以查找到对应的PGW，然后将Uplink DirectTransfer消息发送给PGW。

步骤305，PGW接收携带用户面数据的Uplink Direct Transfer消息，将用户面数据解析出来，并将用户面数据发送给MTC服务器。

需要说明的是，PGW还可以根据处理结果，并通过Uplink Direct TransferAcknowledge消息返回相应的cause值给MME，本发明实施例中不再赘述。

可见，通过本实施例提供的方法，MME可以通过新增GTPC消息来携带用户面数据，并将新增GTPC消息发送给PGW，由PGW解析新增GTPC消息，并将解析得到的用户面数据发送给MTC设备，从而实现了通过GTPC消息进行用户面数据的传输，提高了网络传输速率，并提高了***传输效率。

以下结合另一种具体的应用场景对本发明实施例进行详细说明。本应用场景下，MME通过扩展当前的GTPC消息来携带用户面数据，本应用场景下，扩展的GTPC消息为现有的Modify Bearer Request消息，即通过在ModifyBearer Request消息中增加IE来携带用户面数据。如表4所示的扩展后的Modify Bearer Request消息：

表4

在表4中，参数Payload Transparent Container对应用户面数据的传输，其中，F-Container中需要增加定义Payload的类型，如表5所示：

表5

在表5中，Container Type的值目前使用了1，2，3，本发明实施例中可以新增加一个值来代表Payload类型。例如，当Container Type＝4时，则说明F-Container field中的内容为payload。

另外，在实际应用中，当PGW接收到Modify Bearer Request消息后，还可以向MME回应消息，并向MME返回相应的cause值。其中，命名该消息为Modify Bearer Response，即PGW可以根据处理结果，并通过Modify BearerResponse消息将cause值返回给MME。

基于上述消息，本发明实施例三提供一种消息的传输方法，该方法利用扩展后的Modify Bearer Request消息完成用户面数据的传输，如图4所示，包括以下步骤：

步骤401，MME接收携带用户面数据的NAS信令，并从NAS信令中解析得到用户面数据。

步骤402，MME将用户面数据添加到Modify Bearer Request消息中。其中，MME可以将用户面数据透明封装到Modify Bearer Request消息中。

步骤403，MME根据用户面数据查找该用户面数据对应的PDN连接。

步骤404，MME根据该PDN连接将携带用户面数据的Modify BearerRequest消息发送给SGW。

步骤405，SGW根据该PDN连接将携带用户面数据的Modify BearerRequest消息发送给PGW。

步骤406，PGW接收携带用户面数据的Modify Bearer Request消息，将用户面数据解析出来，并将用户面数据发送给MTC服务器。

需要说明的是，PGW还可以根据处理结果，并通过Modify BearerResponse消息返回相应的cause值给MME，本发明实施例中不再赘述。

可见，通过本实施例的方法，MME通过扩展GTPC消息(Modify BearerRequest消息)来携带用户面数据，并将扩展后的Modify Bearer Request消息发送给PGW，由PGW解析新增GTPC消息，并将解析得到的用户面数据发送给MTC设备，从而实现了通过GTPC消息进行用户面数据的传输，提高了网络传输速率，并提高了***传输效率。

基于与上述方法同样的发明构思，本发明实施例中还提供了一种数据的传输设备，如图5所示，包括：

获取模块51，用于获取用户面数据；

添加模块52，用于将所述获取模块51获取的所述用户面数据添加到GTPC消息中；

发送模块53，用于将添加了所述用户面数据的GTPC消息发送给应用服务器。

所述获取模块51，具体用于接收NAS信令，并从所述NAS信令中获取所述用户面数据。

所述添加模块52，具体用于将所述用户面数据透明封装到所述GTPC消息中。

所述发送模块53，具体用于将添加了所述用户面数据的GTPC消息发送给PGW；由所述PGW通过解析所述GTPC消息获得所述用户面数据，并将所述用户面数据发送给所述应用服务器。

所述发送模块53，进一步用于当所述GTPC消息中携带所述PGW的地址信息时，将添加了所述用户面数据的GTPC消息发送给SGW，由所述SGW根据所述PGW的地址信息将所述GTPC消息发送给PGW。

所述发送模块53，进一步用于查找所述用户面数据对应的PDN连接，并通过所述PDN连接将添加了所述用户面数据的GTPC消息发送给SGW，由所述SGW根据所述PDN连接将所述GTPC消息发送给PGW。

其中，本发明装置的各个模块可以集成于一体，也可以分离部署。上述模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

可见，本发明实施例中，通过新增或扩展GTPC消息来携带用户面数据，使得用户面数据可以通过GTPC消息来进行传输，从而使得小数据量的用户面数据可以通过控制平面的GTPC消息进行传输，提高了网络传输速率，并提高了***传输效率。

基于与上述方法同样的发明构思，本发明实施例中还提供了一种数据的传输设备，如图6所示，包括：

接收模块61，用于接收来自移动性管理实体的GTPC消息，所述GTPC消息中携带了用户面数据；

获得模块62，用于通过解析所述接收模块61接收的所述GTPC消息获得所述用户面数据；

发送模块63，用于将所述获得模块62获得的所述用户面数据发送给应用服务器。

所述接收模块61，具体用于当所述GTPC消息中携带所述PGW的地址信息时，接收SGW根据所述PGW的地址信息转发给所述PGW的所述GTPC消息，所述GTPC消息为所述移动性管理实体发送给所述SGW的。

所述接收模块61，具体用于接收SGW根据所述用户面数据对应的PDN连接转发给所述PGW的所述GTPC消息，所述GTPC消息为所述移动性管理实体根据所述用户面数据对应的PDN连接发送给所述SGW的。

其中，本发明装置的各个模块可以集成于一体，也可以分离部署。上述模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

可见，本发明实施例中，通过新增或扩展GTPC消息来携带用户面数据，使得用户面数据可以通过GTPC消息来进行传输，从而使得小数据量的用户面数据可以通过控制平面的GTPC消息进行传输，提高了网络传输速率，并提高了***传输效率。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (18)

1.一种数据的传输方法，其特征在于，包括：

移动性管理实体获取用户面数据；

所述移动性管理实体将所述用户面数据添加到GTPC消息中；

所述移动性管理实体将添加了所述用户面数据的GTPC消息发送给应用服务器。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动性管理实体获取用户面数据，包括：

所述移动性管理实体接收NAS信令，并从所述NAS信令中获取所述用户面数据。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动性管理实体将所述用户面数据添加到GTPC消息中，包括：

所述移动性管理实体将所述用户面数据透明封装到所述GTPC消息中。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动性管理实体将添加了所述用户面数据的GTPC消息发送给应用服务器，包括：

所述移动性管理实体将添加了所述用户面数据的GTPC消息发送给PGW；

所述PGW通过解析所述GTPC消息获得所述用户面数据，并将所述用户面数据发送给所述应用服务器。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述移动性管理实体将添加了所述用户面数据的GTPC消息发送给PGW，包括：

当所述GTPC消息中携带所述PGW的地址信息时，所述移动性管理实体将添加了所述用户面数据的GTPC消息发送给SGW，由所述SGW根据所述PGW的地址信息将所述GTPC消息发送给PGW。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述移动性管理实体将添加了所述用户面数据的GTPC消息发送给PGW，包括：

所述移动性管理实体查找所述用户面数据对应的PDN连接，并通过所述PDN连接将添加了所述用户面数据的GTPC消息发送给SGW，由所述SGW根据所述PDN连接将所述GTPC消息发送给PGW。

7.一种数据的传输设备，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取用户面数据；

添加模块，用于将所述获取模块获取的所述用户面数据添加到GTPC消息中；

发送模块，用于将添加了所述用户面数据的GTPC消息发送给应用服务器。

8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，

所述获取模块，具体用于接收NAS信令，并从所述NAS信令中获取所述用户面数据。

9.如权利要求7所述的设备，其特征在于，

所述添加模块，具体用于将所述用户面数据透明封装到所述GTPC消息中。

10.如权利要求7所述的设备，其特征在于，

所述发送模块，具体用于将添加了所述用户面数据的GTPC消息发送给PGW；由所述PGW通过解析所述GTPC消息获得所述用户面数据，并将所述用户面数据发送给所述应用服务器。

11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，

所述发送模块，进一步用于当所述GTPC消息中携带所述PGW的地址信息时，将添加了所述用户面数据的GTPC消息发送给SGW，由所述SGW根据所述PGW的地址信息将所述GTPC消息发送给PGW。

12.如权利要求10所述的设备，其特征在于，

所述发送模块，进一步用于查找所述用户面数据对应的PDN连接，并通过所述PDN连接将添加了所述用户面数据的GTPC消息发送给SGW，由所述SGW根据所述PDN连接将所述GTPC消息发送给PGW。

13.一种数据的传输方法，其特征在于，包括：

PGW接收来自移动性管理实体的GTPC消息，所述GTPC消息中携带了用户面数据；

所述PGW通过解析所述GTPC消息获得所述用户面数据，并将所述用户面数据发送给应用服务器。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述PGW接收来自移动性管理实体的GTPC消息，包括：

当所述GTPC消息中携带所述PGW的地址信息时，所述PGW接收SGW根据所述PGW的地址信息转发给所述PGW的所述GTPC消息，所述GTPC消息为所述移动性管理实体发送给所述SGW的。

15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述PGW接收来自移动性管理实体的GTPC消息，包括：

所述PGW接收SGW根据所述用户面数据对应的PDN连接转发给所述PGW的所述GTPC消息，所述GTPC消息为所述移动性管理实体根据所述用户面数据对应的PDN连接发送给所述SGW的。

16.一种数据的传输设备，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收来自移动性管理实体的GTPC消息，所述GTPC消息中携带了用户面数据；

获得模块，用于通过解析所述接收模块接收的所述GTPC消息获得所述用户面数据；

发送模块，用于将所述获得模块获得的所述用户面数据发送给应用服务器。

17.如权利要求16所述的设备，其特征在于，

所述接收模块，具体用于当所述GTPC消息中携带所述PGW的地址信息时，接收SGW根据所述PGW的地址信息转发给所述PGW的所述GTPC消息，所述GTPC消息为所述移动性管理实体发送给所述SGW的。

18.如权利要求16所述的设备，其特征在于，

所述接收模块，具体用于接收SGW根据所述用户面数据对应的PDN连接转发给所述PGW的所述GTPC消息，所述GTPC消息为所述移动性管理实体根据所述用户面数据对应的PDN连接发送给所述SGW的。

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