CN107925914B - 分组数据网络上的非ip数据的通信 - Google Patents

Abstract

提供了用于在PDN类型IPv4、IPv6、或IPv4IPv6的PDN上通信非IP数据的机制。一种由核心网络网关节点来执行的方法。所述方法包括在PDN类型IPv4、IPv6、或IPv4IPv6的分组数据网络上与应用服务器通信非IP分组，IP分组包括IP报头并被寻址到无线装置。所述方法包括在分组数据网络上与无线装置通信无报头有效负载分组。无报头有效负载分组对应于被移除IP报头的IP分组，并代表非IP数据。

Description

分组数据网络上的非IP数据的通信

技术领域

本文中所呈现的实施例涉及在分组数据网络（PDN）上通信非因特网协议（IP）数据，并具体涉及用于在PDN类型IPv4、IPv6、或IPv4IPv6的分组数据网络上通信非IP数据的方法、核心网络网关节点、无线装置、计算机程序、和计算机程序产品。

背景技术

在通信网络中，可存在针对对于给定的通信协议、其参数和通信网络被部署在其中的物理环境来获得良好性能和容量的挑战。

第三代合作伙伴项目（3GPP）的长期演进（LTE）无线通信标准的核心网络（CN）架构被称为***架构演进（SAE）。SAE架构的一个组成部分是演进的分组核（EPC），还被称为SAE核。一般来说，EPC将充当（经由移动性管理实体（MME）、服务网关（S-GW）和分组数据网络（PDN）网关（P-GW）子组成部分）通用分组无线电服务（GPRS）网络的等效物。

例如，往/来于因特网的EPC中的现有分组具有因特网协议（IP）报头（v4或v6）并典型地还具有传送控制协议（TCP）或用户数据报协议（UDP）报头。用于无线装置和服务所述无线装置的无线电接入网络（RAN）节点（RANN）（诸如eNodeB）之间所交换的消息中的报头压缩的机制存在。在报头压缩被使用时，无线装置压缩上行链路中（即，从无线装置到RANN的通信中）的TCP/UDP/IP报头，并且RANN解压缩下行链路中（即，从RANN到无线装置的通信中）的TCP/UDP/IP报头。

一些问题已经对于使用如以上所公开的那些网络的网络的机器对机器类型通信（尤其是所谓的蜂窝物联网（CIoT）通信）的现有机制被标识。

无线装置必须执行IPv6地址分配过程，其包含重复地重分配IPv6地址（验证它仍在使用中）。

IP报头的开销通过现有报头压缩方案来降低，但所述开销可仍被认为是相当大的，因为IP报头需要通过无线电接口来传送以设立压缩方案。在要传送非常小量的数据的情况下，报头压缩可仍是被发送的首要信息。

无线装置必须将IP用于与外部应用服务器（AS）的通信，即使那个AS是无线装置具有的唯一通信同位体（communication peer）。无线装置中IP的实现增加其成本。实现IP堆栈以及UDP和/或TCP堆栈要求无线装置中的存储器和处理资源。CIoT装置典型地是受约束的且是极低成本的，并且在此类条件下实现IP/UDP/TCP堆栈可能是难题。

已提议使用称为“非IP”的新PDN类型来避免以上问题中的一些问题。然而，在3GPP***中引入新PDN类型可在如此的标准和实现所述标准的装置两者上具有较大影响。另一个问题将是如何将非IP数据隧穿（tunnel）往/来于应用服务器。

因此，仍存在对于分组数据网络上非IP数据的改进的通信的需要。

发明内容

本文中实施例的目的是提供分组数据网络上非IP数据的高效通信。

根据第一方面，呈现了一种用于在PDN类型IPv4、IPv6、或IPv4IPv6的PDN上通信非IP数据的方法。所述方法由核心网络网关节点来执行。所述方法包括在PDN类型IPv4、IPv6、或IPv4IPv6的分组数据网络上与应用服务器通信IP分组，所述IP分组包括IP报头并被寻址到无线装置。所述方法包括在分组数据网络上与无线装置通信无报头有效负载分组。无报头有效负载分组对应于被移除IP报头的IP分组，并代表非IP数据。

在此方面中，非IP数据可因此被定义为代表在IP上下文中但不使用IP报头而被传送的数据；即，其中无报头有效负载分组取代普通IP分组。

有益地，这提供了分组数据网络上的非IP数据的高效通信。

有益地，这允许对现有EPC标准的最小影响并再使用对于“IP”的PDN类型，与此同时支持用于从无线装置寻址应用服务器的新类型的通信（不使用TCP/UDP/IP报头）。

有益地，应用服务器中的处置能对于“非IP”和“IP”数据是相同的，即AS不被影响，如果报头在无线装置和核心网络网关节点（诸如P-GW或C-SGN）之间被移除的话。那就是说，现有IP机制能在应用服务器中被使用。

有益地，这允许简单通信设立。

有益地，通过最小化通过空中接口来传送到无线装置的开销，这能够实现优化的通过空中传送。

有益地，这允许并行通信信道，即，并行使用IP报头和不使用IP报头的通信。

根据第二方面，呈现了一种用于在PDN类型IPv4、IPv6、或IPv4IPv6的分组数据网络上通信非IP数据的核心网络网关节点。所述核心网络网关节点包括处理电路。所述处理电路配置成促使核心网络网关节点执行操作的集合。操作的所述集合促使核心网络网关节点在PDN类型IPv4、IPv6、或IPv4IPv6的分组数据网络上与应用服务器通信IP分组，所述IP分组包括IP报头并被寻址到无线装置。操作的所述集合促使核心网络网关节点在分组数据网络上与无线装置通信无报头有效负载分组。所述无报头有效负载分组对应于被移除IP报头的IP分组，并代表非IP数据。

根据第三方面，呈现了一种用于在PDN类型IPv4、IPv6、或IPv4IPv6的分组数据网络上通信非IP数据的计算机程序，所述计算机程序包括计算机程序代码，其当在核心网络网关节点的处理电路上运行时，促使所述处理电路执行根据第一方面的方法。

根据第四方面，呈现了一种用于在PDN类型IPv4、IPv6、或IPv4IPv6的分组数据网络上通信非IP数据的方法。所述方法由无线装置来执行。所述方法包括在PDN类型IPv4、IPv6、或IPv4IPv6的分组数据网络上的连接上与核心网络网关节点通信无报头有效负载分组。所述连接被无线装置认为是点对点连接。

根据第五方面，呈现了一种用于在PDN类型IPv4、IPv6、或IPv4IPv6的分组数据网络上通信非IP数据的无线装置。所述无线装置包括处理电路。所述处理电路配置成促使无线装置执行操作的集合。操作的所述集合促使无线装置在PDN类型IPv4、IPv6、或IPv4IPv6的分组数据网络上的连接上与核心网络网关节点通信无报头有效负载分组。所述连接被无线装置认为是点对点连接。

根据第六方面，呈现了一种用于在PDN类型IPv4、IPv6、或IPv4IPv6的分组数据网络上通信非IP数据的计算机程序，所述计算机程序包括计算机程序代码，其当在无线装置的处理电路上运行时，促使所述处理电路执行根据第四方面的方法。

根据第七方面，呈现了一种包括根据第三方面和第六方面中的至少一个方面的计算机程序的计算机程序产品，和一种所述计算机程序被存储于其上的计算机可读部件。

要注意的是，第一、第二、第三、第四、第五、第六和第七方面的任一特征可在适合的任何地方被应用于任一其它方面。同样地，第一方面的任一优势可相应相等地应用于第二、第三、第四、第五、第六、和/或第七方面，并且反之亦然。所附实施例的其它目的、特征和优势从以下详细的公开、从随附的从属权利要求以及从附图将是显而易见的。

一般地，权利要求中所使用的所有术语要根据技术领域中它们的普通意义来解译，除非在本文中以其它方式显式地定义。对“一（a/an）/所述元素、设备、组成部分、部件、步骤、等等”的所有引用要被开放地解释为指的是元素、设备、组成部分、部件、步骤、等等的至少一个实例，除非以其它方式显式地陈述。本文中所公开的任一方法的步骤不必须以所公开的确切顺序来执行，除非显式地陈述。

附图说明

发明的概念现在参考附图以示例的方式来描述，其中：

图1是示意图，其示出根据实施例的通信网络；

图2a是示意图，其示出根据一实施例的核心网络网关节点的功能单元；

图2b是示意图，其示出根据一实施例的核心网络网关节点的功能模块；

图3a是示意图，其示出根据一实施例的无线装置的功能单元；

图3b是示意图，其示出根据一实施例的无线装置的功能模块；

图4示出根据一实施例的包括计算机可读部件的计算机程序产品的一个示例；

图5、6、7、和8是根据实施例的方法的流程图；

图9是根据实施例的通信网络的部分的示意性说明；

图10是根据实施例的信令图；以及

图11是根据实施例的IP分组的示意性说明。

具体实施方式

发明的概念现在将在下文中参考附图被更充分描述，其中发明的概念的某些实施例被示出。然而，此发明的概念可以许多不同的形式来实施，并不应被直译为受限于本文中所阐明的实施例；相反，这些实施例以示例的方式来提供，使得此公开将是全面和完整的，并且将把发明的概念的范畴充分传达给本领域中那些技术人员。贯穿本描述，相似号码指的是相似元素。通过虚线来示出的任何步骤或特征应被认为是可选的。

图1是示出其中本文中所呈现的实施例能被应用的通信网络100的示意图。通信网络100是PDN类型IPv4、IPv6、或IPv4IPv6的分组数据网络。通信网络100包括外部服务网络（SN）110。服务网络110进而包括至少一个应用服务器（AS）111。服务网络110通过接口SGi可操作地连接到蜂窝网络150。蜂窝网络150可以是LTE网络。蜂窝网络150包括核心网络（CN）120和无线电接入网络（RAN）130。核心网络120包括分组数据网络网关（P-GW）121。P-GW 121可以是蜂窝物联网服务网关节点（C-SGN）122的部分。P-GW 121和C-SGN 122是逻辑实体的示例，并在下文中被称为核心网络网关节点。核心网络120可包括另外的逻辑节点，诸如家庭订户服务器（HSS）123（在图1中未示出）。核心网络120通过接口S1可操作地连接到RAN130。RAN 130包括至少一个无线电接入网络节点（RANN）131。RANN可作为无线电基站、基站收发信台、节点B、演进节点B，或作为远程无线电单元被提供。RANN 131例如通过接口Uu将网络接入提供给至少一个无线装置（WD）140。无线装置140因此被使能接入服务并与应用服务器111交换数据。无线装置140可以是便携式无线装置（诸如移动站、移动电话、手持机、无线本地环路电话、用户装备（UE）、智能电话、膝上型计算机、平板计算机、或诸如配置成接入应用服务器111网络150的传感器布置的IoT装置、等等）。

如以上所记录的，隧道连接可被建立于无线装置140与应用服务器111之间。对于要被建立的此隧道连接存在许多方式。现在对涉及两个此类备选的图9（a）和9（b）做出参考。图9（a）和9（b）示意性示出图1的通信网络100的部分的两个示例，其中存在被称为WD-A、WD-B、WD-C、和WD-D的四个无线装置140。图9（a）示出其中对于AS 111每无线装置存在一个单独的隧道连接的情景，并且图9（b）示出其中对于AS 111对于所有无线装置存在一个公共隧道连接的情景。

一些顾虑关于无线装置140在AS 111中要如何被标识。一些顾虑关于当下行链路（DL）数据在P-GW 121或C-SGN 122中的SGi接口上从AS 111被接收时，为了转发到无线装置140，数据要如何被切换到正确的PDN连接。因为无线装置140的某一标识（ID）需要在所接收的DL数据中被呈现，所以一些顾虑关于如何在CN 120和/或RAN 130中存储ID。例如，ID应作为切换表的部分而在P-GW 121和/或C-SGN 122中被呈现。例如，ID能从如在HSS 123中所存储的无线装置140的订阅信息被传播。例如，ID能使用隧道建立协议在SGi接口上被用信号通知。一些顾虑关于针对直接隧道和PDN连接所协调的安全方面。这些顾虑中的一些顾虑受在C-SGN 122和/或P-GW 121与AS 111之间使用什么协议所束缚。

已被提议以解决这些问题的设想接下来将被总结。IPv6前缀被指派到无线装置140，即使数据是“非IP”的。IP地址不被提供给无线装置140；IP地址仅在SGi接口上被使用。采取每无线装置140一个隧道。无线装置140在AS 111中通过无线装置140的IP地址来标识。当DL数据在P-GW 121和/或C-SGN 122中的SGi接口上被接收时，为了转发到无线装置140，所述数据通过将目的地IP地址映射到PDN连接隧道端点标识符（TEID）来切换到正确PDN连接。目的地IP地址定义所接收的DL数据中的无线装置140的ID。IP地址分配使得ID能够作为切换表的部分而在P-GW 121和/或C-SGN 122中被呈现。进一步地，IP地址能针对基于“非IP”和“IP”两者的数据以相同方式（例如，过顶（over the top）或使用TS 29.061半径/直径机制，等等）被提供（从P-GW 121和/或C-SGN 122）给AS 111。在安全方面，不需要直接隧道的特定建立。

通过将IP地址用于标识无线装置140和用于将非IP数据隧穿到AS 111，通信网络100的另一方面（诸如蜂窝网络150的其它方面）上的影响被保持小。例如，应用服务器111中的处置能对于“非IP”数据和“IP”数据是相同的。

指派和使用IP地址以在AS 111中和在P-GW 121和/或C-SGN 122中的SGi接口上区别每个无线装置140暗示了蜂窝网络150中的IP地址指派应被保持。为了将通信网络100上的影响保持小，“PDN类型”对于CIoT PDN连接应仍是“IP”（即，IPv6）。

对于传达“非IP”数据的PDN连接所需要的一些改变接下来将被总结。首先，P-GW121应不将所分配的IP地址提供给无线装置140，即无状态地址自动配置（SLAAC）或动态主机配置协议（DHCP）不被用于“非IP”PDN连接。其次，IP报头在将分组转发往/来于无线装置140之前被相应移除/添加。第三，C-SGN 122（或CN 120中的移动性管理实体（MME））应对RANN 131指示对于无线装置140不使用报头压缩（如果数据无线电承载（DRB）被使用）。

通过此途径，由蜂窝网络150为CIoT所提供的“非IP”服务能被视为用于降低经过低比特率无线电接口Uu的开销数据量的报头压缩或报头移除的机制。朝向AS 111的SGi接口仍然是已知的IP接口。这能够实现在AS侧的现有IP机制的使用，并还最小化蜂窝网络150上的影响。

因为使用“非IP”的CIoT无线装置140可不具有用于寻址不同AS 111的任何部件，无线装置140与AS 111之间的操作连接可被认为是点对点隧道。AS 111的IP地址能例如对于接入点名称（APN）中的所有业务被公共地配置。使用UDP/IP的通信可基于对于“非IP”数据使用已知的UDP端口（例如，AS 111与C-SGN 122之间所协调的管理方式和部署独特之处（deployment unique）或3GPP定义的）。

本文中所公开的实施例具体涉及用于在PDN类型IPv4、IPv6、或IPv4IPv6的PDN上通信非IP数据的机制。为了获得此类机制，提供了核心网络网关节点121、122，由核心网络网关节点121、122所执行的方法，包括代码的计算机程序（例如采用计算机程序产品的形式），所述代码当在核心网络网关节点121、122的处理电路上运行时，促使核心网络网关节点121、122执行所述方法。为了获得此类机制，进一步提供了无线装置140、由无线装置140所执行的方法、和包括代码的计算机程序（例如采用计算机程序产品的形式），所述代码当在无线装置140的处理电路上运行时，促使无线装置140执行所述方法。

图2a在多个功能单元方面示意性示出根据一实施例的核心网络网关节点121、122的组件。使用能执行存储于例如采用存储介质230的形式的计算机程序产品410a（如在图4中）中的软件指令的适合中央处理单元（CPU）、多处理器、微控制器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可程序门阵列（FPGA）等等中的一个或多个的任何组合，处理电路210被提供。

具体地，处理电路210配置成促使核心网络网关节点121、122执行步骤S102-S112或操作的集合。这些操作或步骤S102-S112将在下面被公开。例如，存储介质230可存储操作的集合，并且处理电路210可配置成从存储介质230中检索操作的集合以促使核心网络网关节点121、122执行操作的集合。操作的集合可被提供为可执行指令的集合。因此处理电路210由此被布置成执行如本文中所公开的方法。

存储介质230可还包括持久存储装置，其例如能是磁存储器、光存储器、固态存储器或甚至远程安装的存储器中的任何单个一个或组合。

核心网络网关节点121、122可进一步包括通信接口220，其用于与核心网络120的其它实体以及服务网络110的实体（诸如一个或更多应用服务器111）、和RAN 130的实体（诸如一个或更多RANN 131），并间接与一个或更多无线装置140进行通信。如此，通信接口220可包括一个或更多传送器和接收器，包括模拟和数字组件以及适合数量的用于无线通信的天线和用于线缆通信的端口。

处理电路210例如通过将数据和控制信号发送到通信接口220和存储介质230、通过从通信接口220接收数据和报告、以及通过从存储介质230中检索数据和指令来控制核心网络网关节点121、122的一般操作。核心网络网关节点121、122的其它组件以及相关的功能性被省略以便不使本文中所呈现的概念难以理解。

图2b在多个功能模块方面示意性示出根据一实施例的核心网络网关节点121、122的组件。图2b的核心网络网关节点121、122包括配置成执行以下步骤S102、S102a、S102b、S110、S110a、S110b的通信模块210a。图2b的核心网络网关节点121、122可进一步包括多个可选功能模块，诸如配置成执行以下步骤S108a、S108aa的移除模块210b、配置成执行以下步骤S108b、S108bb的添加模块210c、配置成执行以下步骤S112的指示模块210d、配置成执行以下步骤S104的获取模块210e、以及配置成执行以下步骤S106的确认模块210f中的任意个。每个功能模块210a-210f的功能性将在下面在其中功能模块210a-210f可被使用的上下文中被进一步公开。一般来说，每个功能模块210a-210f可以硬件或以软件来实现。优选地，一个或更多或所有功能模块210a-210f可由处理电路210（可能与功能单元220和/或230协作）来实现。处理电路210可因此被布置成从存储介质230中取指令（如由功能模块210a-210f所提供的）和执行这些指令，从而执行如将在下文中被公开的任何步骤。

核心网络网关节点121、122可被提供为独立装置、或被提供为至少一个另外的装置的一部分。例如，核心网络网关节点121、122可在核心网络120的节点中被提供。例如，核心网络网关节点的功能性可在P-GW 121中或在C-SGN 122中被实现。

进一步地，核心网络网关节点121、122的功能性可被分布于至少两个装置或节点之间。因此，由核心网络网关节点121、122所执行的指令的第一部分可在第一装置中被执行，并且由核心网络网关节点121、122所执行的指令的第二部分可在第二装置中被执行；本文中所公开的实施例不限于由核心网络网关节点121、122所执行的指令可被执行于其上的任何具体数量的装置。因此，根据本文中所公开的实施例的方法适合于由存在于云计算环境中的核心网络网关节点121、122来执行。因此，尽管单个处理电路210在图2a中被示出，但处理电路210可被分布在多个装置或节点之中。同样情况适用于图2b的功能模块210a-210f和图4的计算机程序420a（见下文）。

图3a在多个功能单元方面示意性示出根据一实施例的无线装置140的组件。使用能执行存储于例如采用存储介质330的形式的计算机程序产品410b（如在图4中）中的软件指令的适合中央处理单元（CPU）、多处理器、微控制器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可程序门阵列（FPGA）等等中的一个或多个的任何组合，处理电路310被提供。

具体地，处理电路310配置成促使无线装置140执行步骤S202-S206或操作的集合。这些操作或步骤S202-S206将在下面被公开。例如，存储介质330可存储操作的集合，并且处理电路310可配置成从存储介质330中检索操作的集合以促使无线装置140执行操作的集合。操作的集合可被提供为可执行指令的集合。因此处理电路310由此被布置成执行如本文中所公开的方法。

存储介质330可还包括持久存储装置，其例如能是磁存储器、光存储器、固态存储器或甚至远程安装的存储器中的任何单个一个或组合。

无线装置140可进一步包括通信接口320，其用于与RAN 130的实体（诸如一个或更多RANN 131），并间接与核心网络120的实体（诸如核心网络网关节点121、122）进行通信。如此，通信接口320可包括一个或更多传送器和接收器，包括模拟和数字组件以及适合数量的用于无线通信的天线和用于线缆通信的端口。

处理电路310例如通过将数据和控制信号发送到通信接口320和存储介质330、通过从通信接口320接收数据和报告、以及通过从存储介质330中检索数据和指令来控制无线装置140的一般操作。无线装置140的其它组件以及相关的功能性被省略以便不使本文中所呈现的概念难以理解。

图3b在多个功能模块方面示意性示出根据一实施例的无线装置140的组件。图3b的无线装置140包括多个功能模块；配置成执行以下步骤S206的通信模块310a、配置成执行以下步骤S202的提供模块310b、配置成执行以下步骤S204的接收模块310c。图3b的无线装置140可进一步包括多个可选功能模块。每个功能模块310a-310c的功能性将在下面在其中功能模块310a-310c可被使用的上下文中被进一步公开。一般来说，每个功能模块310a-310c可以硬件或以软件来实现。优选地，一个或更多或所有功能模块310a-310c可由处理电路310（可能与功能单元320和/或330协作）来实现。处理电路310可因此被布置成从存储介质330中取指令（如由功能模块310a-310c所提供的）和执行这些指令，从而执行如将在下文中被公开的任何步骤。

图4示出包括计算机可读部件430的计算机程序产品410a、410b的一个示例。在此计算机可读部件430上，计算机程序420a能被存储，该计算机程序420a能促使处理电路210和操作地耦合于其的实体和装置（诸如通信接口220和存储介质230）执行根据本文中所描述的实施例的方法。计算机程序420a和/或计算机程序产品410a可因此提供用于执行如本文中所公开的核心网络网关节点121、122的任何步骤的部件。在此计算机可读部件430上，计算机程序420b能被存储，该计算机程序420b能促使处理电路310和操作地耦合于其的实体和装置（诸如通信接口320和存储介质330）执行根据本文中所描述的实施例的方法。计算机程序420b和/或计算机程序产品410b可因此提供用于执行如本文中所公开的无线装置140的任何步骤的部件。

在图4的示例中，计算机程序产品410a、410b被示出为光盘，诸如CD（紧致盘）或DVD（数字通用盘）或蓝光盘。计算机程序产品410a、410b能还被实施为存储器，诸如随机访问存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦可编程只读存储器（EPROM）、或电可擦可编程只读存储器（EEPROM），并更具体地被实施为诸如USB（通用串行总线）存储器或闪速存储器（诸如紧致闪速存储器）的外部存储器中的装置的非易失存储介质。因此，虽然计算机程序420a、420b在此被示意性示出为所描绘的光盘上的轨迹，但计算机程序420a、420b能以适合于计算机程序产品410a、410b的任何方式来存储。

图5和6是流程图，其示出如由核心网络网关节点121、122所执行的用于在PDN类型IPv4、IPv6、或IPv4IPv6的分组数据网络100上通信非IP数据的方法的实施例。图7和8是流程图，其示出如由无线装置140所执行的用于在PDN类型IPv4、IPv6、或IPv4IPv6的分组数据网络100上通信非IP数据的方法的实施例。所述方法有益地被提供为计算机程序420a、420b。

现在对图5做出参考，图5示出根据一实施例如由核心网络网关节点121、122所执行的用于在PDN类型IPv4、IPv6、或IPv4IPv6的分组数据网络100上通信非IP数据的方法。

核心网络网关节点121、122与应用服务器111通信IP分组。核心网络网关节点121、122因此配置成在步骤S102中在PDN类型IPv4、IPv6、或IPv4IPv6的分组数据网络100上与应用服务器111通信IP分组。所述IP分组包括IP报头1110并被寻址到无线装置140。

然而，对于核心网络网关节点121、122和无线装置140之间的通信，所述通信可被认为是无报头。具体地，核心网络网关节点121、122配置成在步骤S110中在分组数据网络100上与无线装置140通信无报头有效负载分组。

步骤S110中通信的无报头有效负载分组代表非IP数据。进一步地，步骤S110中通信的无报头有效负载分组对应于步骤S102中通信的IP分组，但IP报头1110被移除。

图11示意性示出根据一实施例的IP分组1100的结构。IP分组1100包括报头1110和有效负载1120。有效负载1120进而包括UDP分组1130。UDP分组1130包括UDP报头1140和有效负载1150。因此有效负载1120和1150代表无报头有效负载分组。如技术人员理解的，代替包括UDP分组1130，IP分组1100可包括另一类型的分组。本文中所公开的UDP分组1130可因此由具有能根据本文中所公开的实施例来移除的报头的任何其它适合分组所取代。

对于核心网络网关节点121、122可存在不同方式来与应用服务器111通信IP分组1100。例如，IP分组1100可在核心网络网关节点的SGi接口上（如果核心网络网关节点是P-GW 121）或S5/S8接口上（如果核心网络网关节点是C-SGN 122）被通信。因此，通信接口320可实现SGi接口和/或S5/S8接口。

对于核心网络网关节点121、122可存在不同方式来与无线装置140通信无报头有效负载分组1120、1150。例如，无报头有效负载分组1120、1150可在分组数据网络100上的连接上被通信，其中此连接是可标识为非IP的。

如以上所记录的，P-GW 121可不将所分配的IP地址提供给无线装置140，即无状态地址自动配置或DHCP可不被用于非IP PDN连接。进一步地，假如IP分组1100包括无线装置140的IP地址，则无报头有效负载分组1120、1150可不包括无线装置140的任一IP地址。

无报头有效负载分组1120、1150可在通用分组无线电服务隧道协议（GTP）帧中被通信。

现在对图6做出参考，图6示出根据另外的实施例如由核心网络网关节点121、122所执行的用于在PDN类型IPv4、IPv6、或IPv4IPv6的分组数据网络100上通信非IP数据的方法。

核心网络网关节点121、122可配置成移除被通信到无线装置140（即，在下行链路中）的分组中的IP报头1110，和添加从无线装置140被通信（即，在上行链路中）的IP报头1110。

因此，根据一实施例，核心网络网关节点121、122配置成在步骤S102a中通过在分组数据网络100上接收IP分组1100来与应用服务器111通信IP分组1100。核心网络网关节点121、122可然后配置成在步骤S108a中从IP分组1100中移除IP报头1110以形成无报头有效负载分组1120、1150。根据此实施例，核心网络网关节点121、122配置成在步骤S110a中通过在分组数据网络100上向无线装置140传送无报头有效负载分组1120、1150来与无线装置140通信无报头有效负载分组1120、1150。

进一步地，每个IP分组可包括UDP报头1140。核心网络网关节点121、122可然后配置成先于在步骤S110a中传送无报头有效负载分组1120、1150，在步骤S108aa中从IP分组1100中移除UDP报头1140。与步骤S108aa中的过程相似的过程可被用于除了UDP报头之外的其它类型的报头。

根据另一实施例，核心网络网关节点121、122配置成在步骤S110b中通过在分组数据网络100上从无线装置140接收无报头有效负载分组1120、1150来与无线装置140通信无报头有效负载分组1102、1150。核心网络网关节点121、122可然后配置成在步骤S108b中将IP报头1110添加到无报头有效负载分组1120、1150以形成IP分组1100。根据此实施例，核心网络网关节点121、122配置成在步骤S102b中通过在分组数据网络100上向应用服务器111传送IP分组1100来与应用服务器111通信IP分组1100。

进一步地，核心网络网关节点121、122可配置成先于在步骤S102b中传送IP分组1100，在步骤S108bb中将UDP报头1140添加到IP分组1100。与步骤S108bb中的过程相似的过程可被用于除了UDP报头之外的其它类型的报头。

对于核心网络网关节点121、122存在若干方式来确定是否要将IP报头1110（和UDP报头1140）移除/添加于传送往/来于无线装置140的分组。例如，应用服务器111标识在核心网络网关节点121、122中关于无线装置140来配置的IP地址、协议（典型地是UDP）和端口（任一值能被使用），以及要关于无线装置140来使用的本地标识。IPv6地址后缀-前缀可从对于无线装置140的IP地址分配、协议和端口来获悉。

核心网络网关节点121、122可配置成在步骤S104中获取无线装置140的指示以与无线装置140进行无报头通信。存在能触发核心网络网关节点121、122可与无线装置140进行无报头通信的不同事件。

例如，无线装置140可请求报头移除/报头添加在核心网络网关节点121、122中被启动。那就是说，在步骤S104中所获取的指示可请求核心网络网关节点121、122从要被传送向无线装置140的IP分组1100中移除IP报头1110、和/或将IP报头1110添加到从无线装置140所接收的要被传送向AS 111的无报头分组1120、1150。该指示可在无线装置140的PDN启动过程或初始附连过程期间被获取。

核心网络网关节点121、122是否要与无线装置140进行无报头通信可因此在核心网络网关节点121、122与无线装置140之间被协商。在现有通信网络中，协议配置选项（PCO）或附加协议配置选项（APCO）信息元素被用于核心网络网关节点121、122与无线装置140之间的协商。根据本文中所公开的实施例，对于例如“IPv6”的字段“PDN类型”被使用并且在现有PCO或APCO信息元素中对于从无线装置140被发送到核心网络网关节点121、122的“非IP”请求（即，对于无报头通信的请求）的支持被添加。因此，步骤S104中所获取的指示可在从无线装置140所接收的PCO信息元素或APCO信息元素中被提供。核心网络网关节点121、122可在新PCO值已被协商时不执行对于IPv6的任何路由器公告。

对于核心网络网关节点121、122，对使用PCO/APCO的备选可以是使用无线装置140的类型分配码（TAC）或国际移动站装备标识（IMEI）来隐式地知道什么无线装置140可通信无报头通信。非IP选项可然后按装置-类型来静态地定义。这暗示了在核心网络网关节点121、122和无线装置140之间不需要协商；转而，核心网络网关节点121、122可具有对标识将使用无报头通信的无线装置的规则（例如如在存储介质230中所存储的）的访问，并可读IMEI/TAC以便确定是否要与无线装置140进行无报头通信。

核心网络网关节点121、122可进一步对无线装置140提供“非IP”PDN连接已被设立的指示。因此，核心网络网关节点121、122可配置成在步骤S106中对无线装置140确认以与无线装置140进行无报头通信。确认可在创建会话响应或PDN启动响应中被提供。

无报头分组1120、1150可在核心网络网关节点121、122的UDP端口上被通信。那就是说，核心网络网关节点121、122可具有预配置的信道（例如，带有专用的UDP端口的UDP/IP），所述信道用于允许核心网络网关节点121、122捕获上行链路无报头分组1120、1150并将它们封装在IP帧（例如，UDP/IP）中并将其发送到配置的应用服务器111的任何“非IP”通信。在下行链路中，核心网络网关节点121、122基于目标IP地址和端口来捕获IP分组（例如，UDP/IP）、移除报头并将有效负载以原始格式来封装于被转发到无线装置140的帧（诸如GTP帧）中。

如在下面将被进一步公开的，核心网络网关节点121、122可对RANN 131指示对于无线装置140不使用报头压缩（例如，如果DRB被使用）。因此，核心网络网关节点121、122可配置成在步骤S112中对服务无线装置140的RANN 131指示对于无线装置140不使用报头压缩。

现在对图7做出参考，图7示出根据一实施例如由无线装置140所执行的用于在PDN类型IPv4、IPv6、或IPv4IPv6的分组数据网络100上通信非IP数据的方法。

如以上所记录的，核心网络网关节点121、122在步骤S110中与无线装置140通信无报头有效负载分组1120、1150。无线装置140因此配置成在步骤S206中在PDN类型IPv4、IPv6、或IPv4IPv6的分组数据网络100上的连接上与核心网络网关节点121、122通信无报头有效负载分组1120、1150。所述连接被无线装置140认为是点对点连接。

这可要求无线装置140仅与一个远程应用服务器111通信并且对于那个应用服务器111的IP配置可从核心网络网关节点121、122而不是从应用服务器111来设立，使得空中接口Uu仅携带实际有效负载。此类型的压缩相似通信然后需要在核心网络网关节点121、122中而不是如当前报头压缩方案中的在RANN 131中终止。

无线装置被配置有接入点名称（APN），并且APN可以是可标识为非IP的。

如以上所记录的，无报头有效负载分组1120、1150可不包括任何用户UDP报头1140。

如以上所记录的，无报头有效负载分组1120、1150可不包括无线装置的任一IP地址。

如以上所记录的，无线装置140与核心网络网关节点121、122之间的连接可以是可标识为非IP的。

如以上所记录的，无报头有效负载分组1120、1150可在GTP帧中被通信。

现在对图8做出参考，图8示出根据另外的实施例如由无线装置140所执行的用于在PDN类型IPv4、IPv6、或IPv4IPv6的分组数据网络100上通信非IP数据的方法。

如以上所记录的，无线装置140和核心网络网关节点121、122可协商在其之间是否要使用无报头通信。因此，无线装置140可配置成在步骤S202中对核心网络网关节点121、122提供与无线装置140进行无报头通信的指示。如以上所记录的，所述指示可在无线装置140的PDN启动过程或初始附连过程期间被提供。

如以上所记录的，核心网络网关节点121、122可对无线装置140指示“非IP”PDN连接已被设立。因此，无线装置140可配置成在步骤S204中从核心网络网关节点121、122接收核心网络网关节点121、122要与无线装置140进行无报头通信的确认。如以上所记录的，所述确认可在创建会话响应或PDN启动响应中被接收。

无线装置140可配置成不使用IPv6。然而，本文中所公开的无报头通信可与无线装置140与核心网络网关节点121、122之间的普通IP帧的通信并行被执行。本文中所公开的实施例可因此能够实现无报头有效负载分组1120、1150和普通IP帧（IPv4和/或IPv6帧）的并行传送。在带有无报头有效负载分组和常规IP分组的并行通信被执行时，封装格式可被用于在上行链路方向中区分无报头有效负载分组与常规IP分组。用于达到此类区分的一个机制是通过在IP报头中可不出现的一个字节（例如值零（“0”））来前置（prepend）非IP数据。但用于达到帧的此类区分的其它备选可被同样使用。例如，由“非IP”能力的连接上的所有IP帧可通过带有值255（“0xff”）的字节来前置。那个连接上的以值255（在第一个字节上）开始的的任何无报头有效负载分组同样通过值255的一个字节来前置。以此方式，在值255被呈现于前两个字节中时，或者如果除了255之外的任一其它值被呈现于第一个字节中时，分组被解译为无报头有效负载分组，同时所有其它分组被解译为IP分组并且第一个字节被移除。这将对于无报头有效负载分组提供低开销。

无报头通信可被用于对于无线装置140的主要功能的窄带优化的通信，而普通IP通信可被用于例如数据密集通信（诸如软件更新）。无报头通信和普通IP通信可被复用于无线装置140的处理电路310的不同部分。处置普通IP业务的通信的处理电路310的部分可然后例如在其不被需要时正休眠/被关闭，从而节约无线装置140中的处理和/或功率要求。

对于基于以上所公开的实施例中的至少一些实施例的在PDN类型IPv4、IPv6、或IPv4IPv6的分组数据网络100上通信非IP数据的一个具体实施例现在将被详细公开。

此实施例涉及设立“非IP”PDN连接（或分组数据协议（PDP）上下文）以允许此类协议由分组数据网络100中朝向应用服务器111的CIoT无线装置140所使用。核心网络网关节点121、122在此情况中能是透明网关，并且CIoT无线装置140能使用本文中所公开的方法直接对特定应用服务器111进行通信。没有IP特定过程被核心网络网关节点121、122所要求。

现在对根据图10的信令图做出参考。如以上所记录的（见例如图1），P-GW 121和C-SGN 122是可被实现于相同实体中的逻辑实体；P-GW 121能是C-SGN 122的部分。然而，为了清楚，在图10中这些实体已被分离地示出。

S301：无线装置140发送带有设置成“非IP”的指示的初始附连。消息格式如在TS24.301中所定义的那样。实现步骤S301的一个方式是执行步骤S104、S202中的任何步骤。

S302：如果被认为是必要的，则C-SGN 122根据已知过程来鉴别无线装置140。C-SGN 122处理初始附连，并标识无线装置140使用非IP数据。IP地址分配将被实行，但没有IP报头将在被输送往/来于无线装置140的数据上被使用。因为非IP无线装置140没有办法寻址不同应用服务器111，所以C-SGN 122根据APN来为无线装置140选择恰当的目的地（例如应用服务器111）并将把来自无线装置140的任何数据转发到那个特定应用服务器111。发送往/来于应用服务器111和无线装置140的非IP数据被封装于UDP/IP分组中。分配到无线装置140的IP地址和非IP APN中配置的AS 111的IP地址将被用于设置UDP/IP报头中的地址。其它IP相关的操作与步骤S304中的操作相同。实现步骤S302的一个方式是执行步骤S106。

步骤S303到S305仅在无线装置140正漫游时被执行。

S303. C-SGN 122处理初始附连，并基于步骤S301中所接收的非IP指示来标识无线装置140使用非IP数据。因此，C-SGN 122根据APN来选择恰当的P-GW 121。C-SGN 122将创建会话请求或类似请求消息发送到P-GW 121，指示“非IP”被请求。实现步骤S303的一个方式是执行步骤S104。

S304. P-GW 121对于“非IP”运行IP相关的操作（例如，IP地址分配），但没有SLAAC（例如，没有路由器公告被发送到无线装置140），修改的切换，其中IP报头在转发时被移除/添加（IP报头在DL被移除和在UL被添加）。P-GW 121使用朝向与APN关联的分组数据网络110或应用服务器111的直接转发路径（例如，点对点隧道）。

在此方面中，由蜂窝网络150（如由RAN 130和CN 12所代表的）为CIoT通信所提供的“非IP”服务能被认为是用于降低穿过低比特率无线电接口Uu的开销数据量的在无线装置140与P-GW 121之间的报头压缩或报头移除。朝向应用服务器111的接口SGi仍是“正常”IP接口，能够实现在应用服务器侧的任何可用IP技术的使用和最小化蜂窝网络150上的影响。因为使用“非IP”的CIoT无线装置140没有办法寻址不同应用服务器111，所以无线装置140与应用服务器111之间的连接将被认为是点对点隧道。应用服务器111的IP地址在APN中被定义。

S305. P-GW 121通过创建会话响应来响应，指示“非IP”PDN连接已被设立。实现步骤S305的一个方式是执行步骤S106、S204中的任何步骤。

S306. C-SGN 122使用已经可用的S1消息来建立RANN 131上的对应无线装置上下文。C-SGN 122对RANN 131指示报头压缩不应被使用。C-SGN 122还包含在非接入层面（NAS）层的附连接受消息。实现步骤S306的一个方式是执行步骤S112。

S307-S308. 用于设立对应无线电承载（包含对于PDN连接的DRB）的无线电资源控制（RRC）消息被交换。相同类型的DRB被使用，不管它传达IP还是非IP数据。

如果小数据输送机制被使用（例如，所谓的NAS上的数据），则DRB建立不是必要的，例如默认承载上的通信可以是足够的。

S309. 已经可用的S1消息被用于将无线电承载的成功设立通知C-SGN 122。

S310. 无线装置140将附连完成发送到C-SGN 122以指示“非IP”PDN连接的成功设立。

S311. 对于上行链路非IP业务，无线装置140在PDN连接上将非IP数据发送到C-SGN 122。C-SGN 122进而在UDP/IP分组中将数据封装并转发到应用服务器111。假如无线装置140正漫游，则C-SGN 122将非IP数据转发到P-GW 121，并且P-GW 121将封装在UDP/IP分组中的数据转发到应用服务器111。对于下行链路非IP业务，应用服务器111对于无线装置140发送封装在UDP/IP分组中的非IP数据，并将数据转发到P-GW 121或C-SGN 122。在漫游的P-GW 121和否则的C-SGN 122在其使用对于非IP PDN连接的承载将下行链路非IP业务转发到无线装置140之前移除UDP/IP报头。P-GW 121/C-GSN可将已知的UDP端口用于触发IP报头移除。备选地，触发可与所使用的APN耦合。实现步骤S310的一个方式是执行步骤S102、S102a、S102b、S108a、S108aa、S108b、S108bb、S110、S110a、S110b、S206中的任何步骤。

如在本详细描述的开始已经提及的，无线装置140在AS 111中通过无线装置140的IP地址来标识。当DL数据在P-GW 121和/或C-SGN 122中的SGi接口上被接收时，为了转发到无线装置140，数据通过将目的地IP地址映射到PDN连接隧道端点标识符（TEID）来切换到正确的PDN连接。目的地IP地址定义所接收的DL数据中的无线装置140的ID。IP地址分配使得ID能够作为切换表的部分在P-GW 121和/或C-SGN 122中被呈现。进一步地，IP地址能对于基于“非IP”和“IP”两者的数据以相同方式来提供（从P-GW 121和/或C-SGN 122）给AS 111（例如，过顶或使用TS 29.061半径/直径机制，等等）。

如还在本详细描述的开始已经提及的，无线装置140的某一标识（ID）需要在所接收的DL数据中被呈现。还有，ID需要被存储在CN 120和/或RAN 130中。例如，ID可作为切换表的部分在P-GW 121和/或C-SGN 122中被呈现。ID能例如从无线装置140的订阅信息（例如存储在HSS 123或类似数据库中）被传播。

使用其它小数据输送机制来输送无线装置140与C-SGN 122之间的非IP业务（例如，所谓的NAS上的数据）是可能的。

对于被标记为“非IP”的PDN连接，P-GW 121不使用SLAAC或DHCP。

UDP/IP报头因此在转发往/来于无线装置140之前被移除/添加。那就是说，P-GW121或C-SGN 122当在SGi接口（或对应接口）上向AS 111发送数据时添加UDP/IP报头，并且P-GW 121/C-SGN 122当在SGi接口上接收数据时在将数据转发向无线装置140之前移除UDP/IP报头。

将对于无线装置140不使用报头压缩（如果DRB被使用）的指示提供给RANN 131（和/或MME）。

发明的概念已在上面参考少数实施例来主要地描述。然而，如由本领域中技术人员所容易领会的，除了以上所公开的实施例之外的其它实施例在如由随附专利权利要求所定义的发明的概念的范畴内是相等可能的。例如，尽管一些实施例已在蜂窝物联网（机器对机器）类型通信的3GPP发行版13标准化的上下文中被公开，但本文中所公开的实施例适合于使用PDN类型IPv4、IPv6、或IPv4IPv6的PDN 100的窄带链路上的任何类型的通信。

Claims (19)

1.一种用于在分组数据网络PDN类型IPv4、IPv6、或IPv4IPv6的PDN（100）上通信非因特网协议IP数据的方法，所述方法由核心网络网关节点（121、122）来执行，所述方法包括：

为无线装置（140）分配（S304）因特网协议IP地址而不向所述无线装置提供所述IP地址；

在PDN类型IPv4、IPv6、或IPv4IPv6的分组数据网络（100）上与应用服务器（111）通信（S102、S311）IP分组（1100），所述IP分组包括IP报头（1110）和用户数据报协议UDP报头，所述IP报头（1110）包括所述无线装置的所述IP地址；以及

通过将所述IP地址映射到隧道端点标识符TEID，并移除所述IP和UDP报头，在PDN连接上与所述无线装置通信（S110、S311）无报头有效负载分组（1120、1150），

其中所述无报头有效负载分组代表所述非IP数据。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中与所述应用服务器通信所述IP分组包括在所述分组数据网络上接收（S102a、S311）所述IP分组；

所述方法进一步包括：

从所述IP分组中移除（S108a、S311）所述IP报头以形成所述无报头有效负载分组；以及

其中与所述无线装置通信所述无报头有效负载分组包括在所述分组数据网络上向所述无线装置传送（S110a、S311）所述无报头有效负载分组。

3.根据权利要求1所述的方法，

其中与所述无线装置通信所述无报头有效负载分组包括在所述分组数据网络上从所述无线装置接收（S110b、S311）所述无报头有效负载分组；

所述方法进一步包括：

将所述IP报头添加（S108b、S311）到所述无报头有效负载分组以形成所述IP分组；以及

其中与所述应用服务器通信所述IP分组包括在所述分组数据网络上向所述应用服务器传送（S102b、S311）所述IP分组。

4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：

先于传送所述IP分组，将用户数据报协议UDP报头（1140）添加（S108bb、S311）到所述IP分组。

5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

对服务所述无线装置的无线电接入网络节点（131）指示（S112、S306）对于所述无线装置不使用报头压缩。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述无报头分组在所述核心网络网关节点的专用的用户数据报协议UDP端口上被通信。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述无报头有效负载分组在所述分组数据网络上的连接上被通信，并且其中所述连接是可标识为非IP的。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述无线装置被配置有接入点名称APN，并且其中所述APN是可标识为非IP的。

9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

获取（S104、S301、S303）所述无线装置的指示以与所述无线装置进行无报头通信。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述指示请求所述核心网络网关节点从要被传送向所述无线装置的IP分组中移除所述IP报头，和/或将所述IP报头添加到从所述无线装置接收的所述无报头分组。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其中所述指示在从所述无线装置接收的协议配置选项PCO信息元素或附加协议配置选项APCO信息元素中被提供。

12.根据权利要求9所述的方法，其中所述指示由所述无线装置的国际移动站装备标识IMEI或类型分配码TAC来提供。

13.根据权利要求9、10、或12所述的方法，其中所述指示在所述无线装置的初始附连过程或PDN启动过程期间被获取。

14.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

对所述无线装置确认（S106、S302、S305）以与所述无线装置进行无报头通信。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述确认在创建会话响应或PDN启动响应中被提供。

16.根据权利要求1所述的方法，其中所述IP分组在所述核心网络网关节点的SGi接口或S5/S8接口上被通信。

17.根据权利要求1所述的方法，其中所述无报头有效负载分组在通用分组无线电服务隧道协议GTP帧中被通信。

18.一种用于在分组数据网络PDN类型IPv4、IPv6、或IPv4IPv6的PDN（100）上通信非因特网协议IP数据的核心网络网关节点（121、122），所述核心网络网关节点包括处理电路（210），所述处理电路配置成促使所述核心网络网关节点执行操作的集合，所述操作的集合促使所述核心网络网关节点：

为无线装置（140）分配（S304）因特网协议IP地址而不向所述无线装置提供所述IP地址；

在PDN类型IPv4、IPv6、或IPv4IPv6的分组数据网络（100）上与应用服务器（111）通信IP分组（1100），所述IP分组包括IP报头（1110）和用户数据报协议UDP报头，所述IP报头（1110）包括所述无线装置的所述IP地址；以及

通过将所述IP地址映射到隧道端点标识符TEID，并从所述IP分组移除所述IP和UDP报头，在PDN连接上与所述无线装置通信无报头有效负载分组（1120、1150），

其中所述无报头有效负载分组代表所述非IP数据。

19.根据权利要求18所述的核心网络网关节点，其中所述核心网络网关节点是分组数据网络网关P-GW（121）或蜂窝物联网服务网关节点C-SGN（122）。

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