WO2013040962A1 - 数据发送和接收方法及设备 - Google Patents

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WO2013040962A1
WO2013040962A1 PCT/CN2012/080011 CN2012080011W WO2013040962A1 WO 2013040962 A1 WO2013040962 A1 WO 2013040962A1 CN 2012080011 W CN2012080011 W CN 2012080011W WO 2013040962 A1 WO2013040962 A1 WO 2013040962A1
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WO
WIPO (PCT)
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message
small data
nas message
network device
terminal
Prior art date
Application number
PCT/CN2012/080011
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English (en)
French (fr)
Inventor
康艳超
艾明
王胡成
Original Assignee
电信科学技术研究院
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 电信科学技术研究院 filed Critical 电信科学技术研究院
Publication of WO2013040962A1 publication Critical patent/WO2013040962A1/zh

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/20—Services signaling; Auxiliary data signalling, i.e. transmitting data via a non-traffic channel
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/02—Traffic management, e.g. flow control or congestion control
    • H04W28/06—Optimizing the usage of the radio link, e.g. header compression, information sizing, discarding information
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/70—Services for machine-to-machine communication [M2M] or machine type communication [MTC]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W68/00—User notification, e.g. alerting and paging, for incoming communication, change of service or the like

Definitions

  • the present invention claims the priority of a Chinese patent application filed on September 23, 2011, the Chinese Patent Office, Application No. 201110285738.3, entitled “Data Transmission and Receiving Method and Apparatus", the entire contents of which is hereby incorporated by reference. This is incorporated herein by reference.
  • the present invention relates to the field of wireless communication technologies, and in particular, to a data transmission and reception method and device.
  • M2M Machine to Machine
  • MTC machine type communication
  • the MTC device when the MTC device needs to send a small amount of data, it can be attached to the network or detached from the network.
  • the definition of small amounts of data should be configurable based on contract information or operator policies.
  • the existing schemes for downlink small data transmission mainly include the following two types:
  • the first type uses the established Non-Access Stratum (NAS) security context to transmit the Down Short Message Service (SMS) Protocol Data Unit (PDU), which uses NAS signaling to transmit data.
  • SMS Down Short Message Service
  • PDU Protocol Data Unit
  • RRC Radio Resource Control
  • Step 1 The Mobility Management Entity (MME) and the User Terminal (UE) perform small data transmission negotiation in the Attach/Tracking Area Update (TAU) process.
  • MME Mobility Management Entity
  • UE User Terminal
  • Step 2 The downlink short message arrives at the MME, and the MME sends a paging message to the UE, and after receiving the paging message, the UE establishes a Radio Resource Control (RRC) connection with the base station (e B );
  • RRC Radio Resource Control
  • the paging message on the air interface and the SI interface carries a small data flag, so that the UE changes the RRC establishment cause value from the called access (mt-access) to the calling party.
  • Mo-signalling or a new cause value (such as called signaling mt-signalling).
  • This RRC establishment cause allows the eNB to optimize its resource allocation and configure the UE to not perform measurement reporting.
  • Step 3 The UE sends a Service Request message to the MME in response to the paging, and in the message. Carrying a Key Set Identifier (KSI) and a sequence number information element (IE).
  • the MME may encrypt the subsequently transmitted short message data (RP-data) using the KSI and sequence number, and the Evolved Packet System (EPS) System Temporary Mobile Subscriber Identity (S-TMSI).
  • KSI Key Set Identifier
  • IE sequence number information element
  • RP-data subsequently transmitted short message data
  • EPS Evolved Packet System
  • S-TMSI System Temporary Mobile Subscriber Identity
  • Step 4 The MME carries the RP-data in the encrypted IE of the NAS protocol data unit (PDU) of the downlink NAS transmission message, and sends the downlink NAS transmission message to the e B.
  • e B sends the NAS PDU to the UE.
  • Step 5 The UE carries a short message response (RP-ACK) in the encrypted IE of the NAS PDU in the UL Information Transfer message, and transmits the uplink information transmission to the eNB, and then the eNB sends the NAS PDU to step 6.
  • the UE adds a new optional IE in the uplink information transmission UL Information Transfer to request the eNB to release the RRC connection.
  • RP-ACK short message response
  • Step 7 The eNB releases the RRC connection.
  • the established NAS security context is used to transmit downlink small data IP packets.
  • This method uses NAS signaling to transmit data without establishing an RRC security context. As shown in Figure 1, the specific process is:
  • Step 1 The MME and the UE perform small data transmission negotiation, activate NAS encryption, and activate a packet data network (PDN) connection.
  • PDN packet data network
  • Step 2 When a downlink IP packet arrives at the Serving GW (S-GW), if the downlink IP packet carries small data, the S-GW buffers the IP packet and carries the IP packet in the downlink data notification (Downlink Data) Notification ) The message is passed to the MME.
  • S-GW Serving GW
  • Step 3 The MME performs paging
  • the MME adds an SMS data flag to the paging message on the air interface and the S1 interface, to allow the UE to change the RRC establishment cause from mt-access to mo-signalling or a new cause value (ratio: 3 ⁇ 4 port) Mt-signalling).
  • the RRC establishment cause allows the eNB to optimize its resource allocation and configure the UE not to perform measurements.
  • the MME may determine whether to use the small data transmission feature according to the subscription information before the SMS data flag is added to the paging message, and if yes, add the SMS data flag to the sent paging message, otherwise, The SMS data flag is added, and the Service Request process is executed, and the user plane connection with the UE established through the process is subsequently sent to the UE.
  • Step 4 After receiving the paging message carrying the SMS data flag, the UE sends a service request message to the MME to respond to the paging, and carries the KSI and sequence number IE in the message.
  • the MME can use the KSI and sequence number and S-TMSI to encrypt the IP packets transmitted below.
  • Step 5 The MME carries the IP packet and the EPS bearer ID in the encrypted IE of the NAS PDU that transmits the NAS message on the SI interface, and sends the downlink NAS transport message to the eNB, and the eNB sends the NAS PDU to the UE.
  • Step 6 Usually the UE sends an IP packet as a response. Specifically, the UE carries the IP packet and the EPS bearer ID in the encrypted IE of the NAS PDU in the UL Information Transfer message, and sends the UL Information Transfer message to the eNB. The eNB then sends the NAS PDU to the MME. The MME decrypts the IE, adds the GPRS Tunneling Protocol (GTP) header, and sends it to step 7: The UE adds a new optional IE to the UL Information Transfer to request the eNB to release the RRC connection. Step 8: The eNB releases the RRC connection.
  • GTP GPRS Tunneling Protocol
  • the S-GW further detects whether there is an IP packet to the same UE next, and whether the total size of the IP packets exceeds a threshold configured by the operator or the subscription information, and if so, the S-GW to the MME
  • the downlink data is sent to notify the Downlink Data Notification request to establish the SI bearer, and the IP packets are sent to the UE through the established SI bearer; if not, the IP packets are sent to the UE according to Step 2 - Step 6.
  • the service request process initiated by the UE is shown in Figure 2.
  • the paging process in the SAE system and the service request process triggered by it are shown in Figure 3.
  • the end-to-end communication between the MTC device and the MTC application can utilize the services provided by the 3GPP.
  • the 3GPP system provides transport and communication services, including 3GPP bearer services, IP Multimedia System (IMS), and SMS, and is optimized for MTC communications.
  • IMS IP Multimedia System
  • SMS SMS
  • MTC architecture reference model is shown in Figure 4.
  • the UE can connect to the 3GPP network through a Um/Uu/LTE-Uu interface, such as a UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN), an evolved UTRAN (E-UTRAN GSM/EDGE Radio Access Network (GSM/) EDGE Radio Access Network (GERAN), wireless local area network and 3GPP network interworking system (I-WLAN), etc.
  • UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network
  • GSM/ GSM/EDGE Radio Access Network
  • GERAN wireless local area network
  • I-WLAN 3GPP network interworking system
  • Direct model Direct communication provided by the 3GPP operator.
  • the MTC application does not pass through the MTC server but directly connects to the carrier network.
  • the MTC server is an entity outside the carrier's domain, and MTCi, MTCsp and MTCsms are external interfaces.
  • the MTC server is located in the carrier network, and MTCi, MTCsp and MTCsms are internal interfaces of the Public Land Mobile Network (PLMN).
  • PLMN Public Land Mobile Network
  • Hybrid model The hybrid model includes the direct model and the indirect model.
  • the user plane is established by the direct model, and the control plane signaling is transmitted by the indirect model.
  • MTC-IWF MTC-InterWorking Functions
  • the MTC-IWF can be a separate entity or a functional entity on another network element.
  • the MTC-IWF is located on the internal topology of the PLMN and transmits signaling between the 3GPP network and the MTC server through the MTCsp interface.
  • the functions of the MTC-IWF include: providing an MTCsp reference point; authenticating the MTC server before establishing signaling to the 3GPP network; authorizing the control plane communication request of the MTC server; supporting between the 3GPP network and the MTC server Secure communication.
  • Embodiments of the present invention provide a data transmission and reception method and device, which are used to save wireless air interface resources and node signaling resources of a system.
  • a data transmission method comprising:
  • the core network device After receiving the small data that needs to be sent to the terminal in the idle state, the core network device sends a paging message carrying the small data indication information to the terminal; the small data is that the data volume is less than a preset data volume threshold.
  • the core network device After receiving the uplink non-access stratum NAS message sent by the terminal and responding to the paging message, the core network device sends the small data to the terminal by using a downlink NAS message.
  • a data receiving method comprising:
  • the terminal in the idle state receives the paging message sent by the core network device, where the paging message carries the small data indication information; the terminal sends the uplink non-access stratum NAS message in response to the paging message to the core network device; The terminal receives small data that is sent by the core network device by using a downlink NAS message; and the small data is data whose data volume is smaller than a preset data volume threshold.
  • a data transmitting device comprising:
  • a data receiving unit configured to receive small data that needs to be sent to a terminal in an idle state; the small data is data whose data amount is smaller than a preset data amount threshold;
  • a paging sending unit configured to send, to the terminal, a paging message that carries small data indication information
  • a data transmission unit configured to send the small data to the terminal by using a downlink NAS message after receiving the uplink non-access stratum NAS message sent by the terminal and responding to the paging message.
  • a data receiving device comprising:
  • a paging receiving unit configured to receive a paging message sent by the core network device when in an idle state, where the paging message carries small data indication information
  • a paging response unit configured to send, to the core network device, an uplink non-access stratum NAS message that is responsive to the paging message;
  • a data receiving unit configured to receive small data that is sent by the core network device by using a downlink NAS message; According to the data whose data amount is smaller than the preset data amount threshold.
  • a mobility management entity MME the MME comprising the data transmitting device.
  • a service GPRS support node SGSN the SGSN comprising the data transmitting device.
  • a machine communication MTC terminal comprising the data receiving device.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of end-to-end ' ⁇ , data transmission in the prior art
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a service request process initiated by a UE in the prior art
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a paging process and a triggered service request process in the prior art
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a reference model of an MTC architecture in a 3GPP system in the prior art
  • FIG. 5 is a schematic flowchart of a method according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a schematic flowchart of another method according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7A is a schematic diagram of a downlink small data transmission path according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7B is a schematic diagram of another downlink small data transmission path according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7C is a schematic flowchart of Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 7D is a schematic flowchart of Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic structural diagram of a system according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a schematic structural diagram of a device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic structural diagram of another device according to an embodiment of the present invention.
  • the embodiment of the present invention provides a data sending and receiving method.
  • the core network device After receiving the small data that needs to be sent to the idle state terminal, the core network device sends the carrying small data to the terminal.
  • the paging message indicating the information; after receiving the paging message carrying the small data indication information, the terminal does not initiate the service request process, but responds to the paging message by using the uplink NAS message, and the core network device receives the uplink NAS message and passes the The downlink NAS message sends small data to the terminal.
  • a data sending method provided by an embodiment of the present invention includes the following steps:
  • Step 50 The core network device receives data that needs to be sent to the terminal in the idle state, and the small data is data volume and data of a preset data volume threshold value;
  • Step 51 The core network device sends a paging message carrying the data indication information to the terminal.
  • Step 52 After receiving the uplink non-access stratum (NAS) message sent by the terminal and responding to the paging message, the core network device sends the small data to the terminal by using the downlink NAS message.
  • NAS non-access stratum
  • the core network device can receive small data from a Machine Communication Interconnect Server (MTC-IWF) or a Serving Gateway (S-GW) or a Gateway GPRS Support Node (GGSN).
  • MTC-IWF Machine Communication Interconnect Server
  • S-GW Serving Gateway
  • GGSN Gateway GPRS Support Node
  • the MME may receive small data from the S-GW or the MTC-IWF
  • the SGSN may receive small data from the GGSN or the MTC-IWF.
  • the uplink NAS message may be a newly defined uplink NAS message; the downlink NAS message is a newly defined downlink NAS message.
  • the newly defined uplink NAS message may be an SMD (small data) request message or the like; the newly defined downlink NAS message may be an SMD response message or the like.
  • the uplink NAS message may also be an extended existing NAS message; the downlink NAS message may be an extended existing downlink NAS message.
  • the extended existing uplink NAS message may be a Tracking Area Update (TAU)/Routing Area Update (RAU) request message carrying small data indication information, etc.; the extended existing downlink NAS message may be accepted by TAU/RAU. Messages, etc.
  • TAU Tracking Area Update
  • RAU Ringing Area Update
  • the extended existing uplink NAS message is a TAU request message
  • the extended existing downlink NAS message is a TAU accept message
  • the extended existing uplink NAS message is a RAU request message
  • the extended existing message is a RAU accept message.
  • the core network device receives the small data reception confirmation message sent by the terminal, and determines that the small data transmission succeeds according to the small data reception confirmation message, Send ' ⁇ , data transmission success confirmation message to the trigger device;
  • the core network device receives the small data reception confirmation message sent by the terminal, and determines that the small data transmission fails according to the small data reception confirmation message, or does not receive the small transmission sent by the terminal before the timer that is started after sending the small data to the terminal expires.
  • the data is retransmitted to the terminal, and after the retransmission is successful, the small data transmission success confirmation information is sent to the triggering device, and after the retransmission fails, the small data transmission failure confirmation information is sent to the triggering device.
  • the triggering device here is the device that sends the small data received by the core network device in step 50, and may be an MTC-IWF or an S-GW or a GGSN.
  • the triggering device may be the S-GW. Or MTC-IWF;
  • the trigger device may be a GGSN or an MTC-IWF.
  • the core network device determines that no subsequent small data arrives, and notifies the access network device to release the wireless resource control connection with the terminal. ( RRC connection ).
  • the core network device may be a mobility management entity (MME) or a serving GPRS support node (SGSN). If the core network device is the MME, the access network device is the base station; if the core network device is the SGSN, the access network device is the radio network controller (RNC) or the base station controller (BSC).
  • MME mobility management entity
  • SGSN serving GPRS support node
  • RNC radio network controller
  • BSC base station controller
  • the data receiving method provided by the embodiment of the present invention includes the following steps:
  • Step 60 The terminal in the idle state receives the paging message sent by the core network device, where the paging message carries the small data indication information.
  • Step 61 The terminal sends an uplink NAS message that responds to the paging message to the core network device.
  • Step 62 The terminal receives small data sent by the core network device by using a downlink NAS message, where the small data is data whose data volume is less than a preset data volume threshold.
  • the uplink NAS message in step 61 may be a newly defined uplink NAS message
  • the downlink NAS message in step 62 may be a newly defined downlink NAS message.
  • the newly defined uplink NAS message may be an SMD request message or the like
  • the newly defined downlink NAS message may be an SMD response message or the like.
  • the uplink NAS message in step 61 may also be an extended existing NAS message, and the downlink NAS message in step 62 may be an extended existing downlink NAS message.
  • the extended existing NAS message may be a TAU/RAU request message carrying small data indication information, etc.; the extended existing downlink NAS message may be a TAU/RAU accept message or the like.
  • the terminal may send a small data receiving confirmation message to the core network device to notify the core network device whether the small data is successfully received.
  • the terminal can establish an RRC connection with the access network device before the terminal sends the uplink NAS message to the core network device after receiving the paging message; then, the RRC can be established between the core network device and the terminal.
  • the connection is used for message interaction.
  • the terminal sends an uplink NAS message that responds to the paging message to the access network device by using the established RRC connection, to notify the access network device to forward the uplink NAS message to the core network.
  • the device receives the downlink NAS message from the core network device that is forwarded by the access network device through the RRC connection, and the downlink NAS message carries the small data.
  • the core network device may be an MME or an SGSN. If the core network device is the MME, the access network device is the base station; if the core network device is the SGSN, the access network device is the RNC or the BSC.
  • the core network device carries the small data indication information in the paging message. After receiving the paging message carrying the small data indication information, the UE does not initiate the service request process for establishing the user plane bearer. Instead, the transmission and confirmation of the downlink small data is completed through the newly defined NAS message or the extended existing NAS message.
  • the MME After receiving the small data that needs to be sent to the UE, the MME sends a paging message carrying the small data indication information to the e B; e B sends a paging message carrying the data indication information to the UE;
  • the UE After receiving the paging message carrying the small data indication information, the UE sends an uplink (UL) NAS message in response to the paging message to the MME, where the UL NAS message or the newly defined UL NAS message or the extended existing UL NAS message ;
  • UL uplink
  • the MME After receiving the UL NAS message, the MME does not send the initial UE context setup message to request the eNB to establish the user plane bearer, but sends the small data to the UE through the downlink (DL) NAS message, the DL NAS message.
  • DL downlink
  • the subsequent UE can confirm to the MME whether the small data reception is successful through a corresponding acknowledgement message. After receiving the acknowledgement message, the MME notifies the eNB to release the RRC connection if no subsequent small data arrives.
  • the method describes how the MME transmits small data to the UE after receiving the downlink small data.
  • the two typical transmission paths are as follows:
  • the SGSN After receiving the small data that needs to be sent to the UE, the SGSN sends a paging message carrying the small data indication information to the RNC/B SC;
  • the RNC/B SC sends a paging message carrying the data indication information to the UE;
  • the UE After receiving the paging message carrying the small data indication information, the UE sends an uplink (UL) NAS message in response to the paging message to the SGSN, the UL NAS message or the newly defined UL NAS message or the extended existing UL NAS message. ;
  • UL uplink
  • the SGSN After receiving the UL NAS message, the SGSN does not send the initial UE context setup message to request the eNB to establish the user plane bearer, but sends the small data to the UE through the downlink (DL) NAS message, the DL NAS message.
  • DL downlink
  • the subsequent UE can confirm to the SGSN whether the small data reception is successful through a corresponding confirmation message. After receiving the acknowledgement message, the SGSN notifies the eNB to release the RRC connection if no subsequent small data arrives.
  • the method describes how the SGSN transmits small data to the UE after receiving the downlink small data.
  • the two typical transmission paths are as follows:
  • MTC server MTC-IWF SGSN MTC server MTC-IWF SGSN.
  • the MTC-IWF authenticates the MTC server, authorizes the establishment of the control plane communication to the MTC server, and is responsible for the small data sent by the received MTC server through the MME.
  • the control message is passed to the serving MME node.
  • the MME transmits the small data to the UE according to the method shown in Figure 7C:
  • Step 1 The MME pages the UE after receiving the small data, and the MME carries the small data in the paging message sent to the eNB. Instructions.
  • Step 2 The e B pages the UE according to the normal operation, and carries the small data indication information in the paging message sent to the UE.
  • Step 3 After receiving the paging message carrying the small data indication information, the UE sends a newly defined UL NAS message, that is, an SMD request message, to the MME, in response to the paging message.
  • Step 4 The MME receives the SMD request message sent by the UE, and directly passes the newly defined DL NAS message.
  • the SMD response message brings the small data to the UE.
  • Step 5 The UE returns a small data reception confirmation message to the MME through the SMD complete message.
  • Step 6 If the MME receives the acknowledgement message and determines that the small data transmission succeeds according to the acknowledgement message,
  • MTC-IWF sends ' ⁇ , data transmission success confirmation message
  • the MME If the MME receives the acknowledgment message and determines that the small data transmission fails according to the acknowledgment message, or fails to receive the acknowledgment message before the timer that is started after the small data is sent to the UE, the MME retransmits the small data to the UE, and the retransmission succeeds.
  • the MTC-IWF sends a small data transmission success confirmation message, and sends a small data transmission failure confirmation message to the MTC-IWF after the retransmission fails.
  • Step 7 The MME determines that no eNB arrives, and notifies the eNB to release the RRC connection.
  • Step 8 The MTC-IWF sends a decimal transmission confirmation message to the MTC server.
  • the MTC-IWF authenticates the MTC server, authorizes the establishment of the control plane communication to the MTC server, and is responsible for the small data sent by the received MTC server through the MME.
  • the control message is passed to the serving MME node.
  • the MME transmits the small data to the UE according to the method shown in FIG. 7D:
  • Step 1 The MME pages the UE after receiving the small data, and the MME carries the small data indication information in the paging message sent to the eNB.
  • Step 2 The eNB pages the UE according to the normal operation, and carries the small data indication information in the paging message sent to the UE.
  • Step 3 After receiving the paging message carrying the small data indication information, the UE sends a TAU request message carrying the ' ⁇ and the data indication information to the MME to respond to the paging message.
  • Step 4 The MME receives the TAU request message sent by the UE, and does not perform the operation of authenticating and creating/modifying the bearer, but directly carries the small data to the UE through the TAU Accept message.
  • Step 5 The UE returns a small data reception confirmation message to the MME through the TAU complete message.
  • Step 6 If the MME receives the acknowledgement message and determines that the small data transmission is successful according to the acknowledgement message, the MME sends a message to the MTC-IWF, and the data transmission success confirmation message is sent;
  • the MME If the MME receives the acknowledgment message, and determines that the small data transmission fails according to the acknowledgment message, or fails to receive the acknowledgment message before the timer that is started after the small data is sent to the UE, the MME retransmits the small data to the UE, and retransmits the data. After successful, it sends a small data transmission success confirmation message to the MTC-IWF, and sends a small data transmission loss to the MTC-IWF after the retransmission fails. Lose confirmation information.
  • Step 7 The MME notifies the e B to release the RRC connection when it is determined that no subsequent small data arrives.
  • Step 8 The MTC-IWF sends the decimal transmission confirmation information to the MTC server.
  • an embodiment of the present invention further provides a wireless communication system, where the system includes:
  • the core network device 80 is configured to send, after receiving the small data that needs to be sent to the terminal in the idle state, a paging message that carries the small data indication information, where the small data is a data amount smaller than a preset data amount gate. Data of the limit value; after receiving the uplink NAS message sent by the terminal and responding to the paging message, sending the small data to the terminal by using a downlink NAS message;
  • the terminal 81 is configured to receive, when in an idle state, a paging message sent by the core network device, where the paging message carries small data indication information, and send, to the core network device, an uplink NAS message that is responsive to the paging message; The small data that the core network device sends through the downlink NAS message.
  • an embodiment of the present invention further provides a data sending apparatus, where the apparatus includes:
  • the data receiving unit 90 is configured to receive small data that needs to be sent to a terminal in an idle state, where the small data is data whose data amount is smaller than a preset data amount threshold;
  • a paging sending unit 91 configured to send, to the terminal, a paging message that carries small data indication information
  • the data transmission unit 92 is configured to send the small data to the terminal by using a downlink NAS message after receiving the uplink non-access stratum NAS message sent by the terminal and responding to the paging message.
  • the uplink NAS message is: a newly defined uplink NAS message; the downlink NAS message is: a newly defined downlink NAS message; or
  • the uplink NAS message is: an extended existing NAS message; the downlink NAS message is: an extended existing downlink NAS message.
  • the newly defined uplink NAS message is: an SMD request message; the newly defined downlink NAS message is: an SMD response message.
  • the extended existing NAS message is: a tracking area update TAU/routing area update RAU request message carrying small data indication information; and the extended existing downlink NAS message is: TAU/RAU accept message.
  • the device also includes:
  • the transmission confirmation unit 93 is configured to: after receiving the small data reception confirmation message sent by the terminal, and according to the small data reception confirmation message, determining that the small data transmission is successful, sending the small data transmission success confirmation information to the trigger device;
  • the small data sent by the terminal receives the acknowledgement message, and determines that the small data transmission fails according to the small data reception confirmation message, or does not receive the terminal before the timer that is started after the small data is sent to the terminal expires.
  • the small data receives the acknowledgement message, the small data is retransmitted to the terminal, and after the retransmission is successful, the small data transmission success confirmation information is sent to the trigger device, and after the retransmission fails, the small data transmission failure confirmation is sent to the trigger device.
  • the triggering device is a device that sends small data received by the core network device.
  • the device also includes:
  • the connection release unit 94 is configured to notify the access network device to release the radio resource control connection with the terminal when no subsequent small data arrives.
  • the data receiving unit 90 is configured to:
  • the small data is received from a machine communication interconnection server MTC-IWF or a serving gateway S-GW or GGSN.
  • an embodiment of the present invention further provides a data receiving apparatus, where the apparatus includes:
  • the paging receiving unit 101 is configured to receive, when in an idle state, a paging message sent by the core network device, where the paging message carries small data indication information;
  • a paging response unit 102 configured to send, to the core network device, an uplink non-access stratum that responds to the paging message
  • the data receiving unit 103 is configured to receive small data that is sent by the core network device by using a downlink NAS message, where the small data is data whose data volume is less than a preset data volume threshold.
  • the uplink NAS message is: a newly defined uplink NAS message; the downlink NAS message is: a newly defined downlink NAS message; or
  • the uplink NAS message is: an extended existing NAS message; the downlink NAS message is: an extended existing downlink NAS message.
  • the newly defined uplink NAS message is: an SMD request message; the newly defined downlink NAS message is: an SMD response message.
  • the extended existing NAS message is: a tracking area update TAU/routing area update RAU request message carrying small data indication information; and the extended existing downlink NAS message is: TAU/RAU accept message.
  • the device also includes:
  • the receiving confirmation unit 104 is configured to send a data receiving confirmation message to the core network device to notify the core network device whether the small data is successfully received.
  • the device also includes:
  • the connection establishing unit 105 is configured to establish a radio resource control RRC connection with the access network device after receiving the paging message and before sending the uplink NAS message to the core network device.
  • the paging response unit 102 is configured to:
  • the data receiving unit 103 is configured to:
  • An embodiment of the present invention further provides an MME, where the MME includes a data sending apparatus as shown in FIG.
  • An embodiment of the present invention further provides an SGSN, where the SGSN includes a data transmitting apparatus as shown in FIG.
  • An embodiment of the present invention further provides an MTC terminal, where the MTC terminal includes a data receiving apparatus as shown in FIG.
  • the beneficial effects of the present invention include:
  • the core network device after receiving the small data that needs to be sent to the terminal in the idle state, the core network device sends a paging message carrying the small data indication information to the terminal; the terminal receives the small data indication information. After the paging message is sent, the service request process is not initiated. Instead, the uplink NAS message responds to the paging message. After receiving the uplink NAS message, the core network device sends the small data to the terminal through the downlink NAS message.
  • the computer program instructions can also be stored in a computer readable memory that can direct a computer or other programmable data processing device to operate in a particular manner, such that the instructions stored in the computer readable memory produce an article of manufacture comprising the instruction device.
  • the apparatus implements the functions specified in one or more blocks of a flow or a flow and/or block diagram of the flowchart.
  • These computer program instructions can also be loaded onto a computer or other programmable data processing device such that a series of operational steps are performed on a computer or other programmable device to produce computer-implemented processing for execution on a computer or other programmable device.
  • the instructions provide steps for implementing the functions specified in one or more of the flow or in a block or blocks of a flow diagram.

Landscapes

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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明实施例公开了一种数据发送和接收方法及设备，涉及无线通信技术领域，用于节省***的无线空口资源和节点信令资源。本申请中，核心网设备接收到需要发送给空闲态的终端的小数据后，向该终端发送携带小数据指示信息的寻呼消息；终端收到携带小数据指示信息的寻呼消息后，不会发起业务请求过程，而是通过上行非接入层NAS消息响应寻呼消息，核心网设备收到上行NAS消息后，通过下行NAS消息向终端发送小数据。采用本申请，能够节省***资源。

Description

数据发送和接收方法及设备 本申请要求在 2011年 9月 23日提交中国专利局、 申请号为 201110285738.3、 发明名称为"数 据发送和接收方法及设备"的中国专利申请的优先权， 其全部内容通过引用结合在本申请中。 技术领域 本发明涉及无线通信技术领域， 尤其涉及一种数据发送和接收方法及设备。 背景技术 对机器到机器（Machine to Machine, M2M )通信的研究表明在移动网络上提供 M2M 通信具有潜在的市场前景。 M2M业务对***提出了很多新的要求， 小数据传输就是其中一 项重要需求， 为此， SA1在协议 TS22.368中提出了如下需求：
小数据传输的特性适用于发送或者接收小量数据的机器类型通信 （machine type communication , MTC )设备。 、数据传输具有以下特性：
第一， 支持小量数据传输的***应该对网络带来最小的影响 （如， 信令开销， 网络资 源， 重配置的延时）。
第二， MTC设备需要发送小量数据时， 可以是附着在网络中， 或者是从网络去附着。 第三， 对小量数据的定义应该能够基于签约信息或者运营商的策略进行配置。
现有的下行小数据传输的方案主要有以下两种：
第一种， 使用已建立的非接入层 （NAS )安全上下文来传输下行短消息业务（Short Messaging Service, SMS )协议数据单元（ Protocol Data Unit, PDU ), 该方法利用 NAS信 令来传输数据， 不需要建立无线资源控制 （Radio Resource Control, RRC )安全上下文。 具体过程是：
步骤 1： 移动性管理实体 ( Mobility Management Entity, MME )和用户终端（ UE ) 在 附着 （Attach ) /跟踪区更新 ( TAU )过程进行小数据传输协商。
步骤 2: 下行短消息到达 MME, MME向 UE发送寻呼消息， UE接收到寻呼消息后与基 站（e B )建立无线资源控制 （Radio Resource Control, RRC )连接；
其中， 在空口和 SI接口上的寻呼消息中携带有小数据标志 （ Small data flag ), 使 UE将 RRC建立原因 （RRC establishment cause ) 值从被叫接入 ( mt-access ) 改为主叫接入 ( mo-signalling )或者是一个新的原因值（如被叫信令 mt-signalling )。这个 RRC establishment cause 允许 eNB 优化其资源分配， 并且配置 UE不进行测量上报。
步骤 3: UE向 MME发送业务请求（Service Request ) 消息以响应寻呼， 并在该消息中 携带密钥集标识（ Key Set Identifier, KSI )和序列号 （ sequence number )信息单元（ IE )。 MME可以利用 KSI and sequence number, 以及演进分组***（EPS ) ***临时移动用户标 识（S-TMSI ) 来加密后续传送的短消息数据（RP-data )。
步骤 4: MME在下行 NAS传输消息的 NAS协议数据单元 （ PDU ) 的加密 IE中携带 RP-data, 并将下行 NAS传输消息发送给 e B。 e B将 NAS PDU发给 UE。
步骤 5: UE在上行信息传输（ UL Information Transfer ) 消息中的 NAS PDU的加密 IE中 携带短消息响应 （RP-ACK ), 并将上行信息传输发送给 eNB, 然后 eNB 将 NAS PDU发给 步骤 6: UE在上行信息传输 UL Information Transfer增加一个新的可选 IE来请求 eNB释 放 RRC连接。
步骤 7: eNB释放 RRC连接。
第二种，使用已建立的 NAS安全上下文来传输下行小数据 IP 包， 该方法使用 NAS信令 传输数据， 不需要建立 RRC安全上下文。 如图 1所示， 具体过程是：
步骤 1 : MME和 UE进行小数据传输协商， 激活 NAS加密， 并且激活一个分组数据网络 ( PDN )连接。
步骤 2: 当有下行 IP包到达服务网关 （Serving GW, S-GW ) 时， 若下行 IP包中携带小 数据， 则 S-GW緩存 IP包， 并将 IP包携带在下行数据通知 （ Downlink Data Notification ) 消 息中传给 MME。
步骤 3: MME进行寻呼；
具体的， MME在空口和 S1接口上的寻呼消息中增力口 SMS data flag, 以允许 UE将 RRC establishment cause从 mt-access改为 mo-signalling 或者是一个新的原因值 ( 比： ¾口 mt-signalling)。 该 RRC establishment cause 允许 eNB 优化其资源分配， 并且配置 UE不进行 测量上 4艮。
本步骤中， MME在寻呼消息中增力口 SMS data flag前， 可以根据签约信息判断是否使用 小数据传输特性， 若是， 则在发送的寻呼消息中添力口 SMS data flag, 否则， 不添加 SMS data flag, 并执行 Service Request过程， 后续通过该过程建立的与 UE之间的用户面连接， 将下行 IP数据包发送给 UE。
步骤 4: UE收到携带 SMS data flag的寻呼消息后， 向 MME发送 service request消息以响 应寻呼， 并在该消息中携带 KSI and sequence number IE。 MME可以利用 KSI and sequence number和 S-TMSI来加密下面传送的 IP包。
步骤 5: MME在 SI接口上下行 NAS传输消息的 NAS PDU的加密 IE中携带 IP包和 EPS 承 载标识（bearer ID ), 并将下行 NAS传输消息发送给 eNB, eNB将 NAS PDU发给 UE。
步骤 6: 通常 UE发送 IP包作为响应。 具体的， UE在 UL Information Transfer消息中的 NAS PDU的加密 IE中携带 IP包和 EPS bearer ID , 并将 UL Information Transfer消息发送给 eNB。 然后 eNB 将 NAS PDU 发给 MME。 MME解密 IE, 增加 GPRS隧道协议（GPRS Tunneling Protocol, GTP ) 头后发送给 步骤 7: UE在 UL Information Transfer增加一个新的可选 IE来请求 eNB释放 RRC连接。 步骤 8: eNB释放 RRC连接。
步骤 2中， S-GW还检测接下来是否有到同一个 UE的 IP包， 以及这些 IP包的总大小是否 超过运营商或签约信息配置的门限值，如果是，则 S-GW向 MME发送下行数据通知 Downlink Data Notification请求以建立 SI承载，并通过建立的 SI承载将这些 IP包发送给 UE;如果不是， 则按照步骤 2-步骤 6将这些 IP包发送给 UE。
UE发起的 service request过程如图 2所示。 SAE***中寻呼过程及其触发的 service request过程如图 3所示。
MTC设备同 MTC应用 （ applications )之间的端到端通信可以利用 3GPP提供的服务。 3GPP***提供了传输和通信服务， 包括 3GPP承载服务、 IP多媒体子*** （ IP Multimedia System, IMS ), 以及 SMS, 并为 MTC通信进行了优化。 MTC架构参考模型如图 4所示。
UE可以通过 Um/Uu/LTE-Uu接口连接到 3GPP网络， 如 UMTS陆地无线接入网 （UMTS Terrestrial Radio Access Network, UTRAN )、演进的 UTRAN ( E-UTRAN GSM/EDGE 无 线接入网络（GSM/EDGE Radio Access Network, GERAN )、 无线本地局域网同 3GPP网络 互通***（I-WLAN )等。 架构图中涵盖了以下三种模型的 MTC通信：
直接模型 （direct model ): 由 3GPP运营商提供的直接通信， MTC 应用不通过 MTC服 务器（ server ) , 而是直接连接到运营商网络。
间接模型 （ indirect model )—— MTC服务提供商控制的通信： MTC server是运营商域 外的实体， MTCi, MTCsp和 MTCsms是外部接口。
indirect model 3GPP运营商控制的通信： MTC server位于运营商网络内， MTCi, MTCsp和 MTCsms是公共陆地移动网 （ Public Land Mobile Network, PLMN ) 的内部接口。
'昆合模型 ( hybrid model ): hybrid model包括了 direct model和 indirect model, 通过 direct model建立用户平面， 利用 indirect model传递控制平面信令。
为了支持 MTC通信的 indirect model和 hybrid model, 需要在 PLMN中配置一个或多个 MTC互联服务器（MTC-InterWorking Function, MTC-IWF )。 MTC-IWF可以是一个独立的 实体， 也可以是另一个网元上的功能实体。 MTC-IWF位于 PLMN内部拓朴上， 通过 MTCsp 接口传输 3GPP网络和 MTC server之间的信令。
MTC-IWF的功能包括： 提供 MTCsp参考点； 在建立到 3GPP网络的信令之前， 对 MTC server进行鉴权； 授权 MTC server的控制平面通信请求； 支持 3GPP网络和 MTC server之间 的安全通信。
在实现本发明的过程中， 发明人发现现有技术中存在以下技术问题：
对于空闲态的下行小数据传输， 现有的两类方案都需要触发 MME寻呼 UE, 利用 UE为 响应寻呼而发起的 service request过程完成下行小数据的传送。 service request过程会建立空 口的数据无线承载（ Data Radio Bearer, DRB )和 S1-U承载， 当大量 MTC设备需要进行小 数据通信 , 无疑会对无线空口资源和节点信令资源造成极大的负担。 发明内容 本发明实施例提供一种数据发送和接收方法及设备， 用于节省***的无线空口资源和 节点信令资源。
一种数据发送方法， 该方法包括：
核心网设备在接收到需要发送给空闲态的终端的小数据后， 向该终端发送携带小数据 指示信息的寻呼消息； 所述小数据为数据量小于预先设定的数据量门限值的数据；
所述核心网设备接收到所述终端发送的响应所述寻呼消息的上行非接入层 NAS消息 后， 通过下行 NAS消息向所述终端发送所述小数据。
一种数据接收方法， 该方法包括：
空闲态的终端接收核心网设备发出的寻呼消息， 该寻呼消息中携带小数据指示信息； 所述终端向所述核心网设备发送响应所述寻呼消息的上行非接入层 NAS消息； 所述终端接收所述核心网设备通过下行 NAS消息发送的小数据； 所述小数据为数据量 小于预先设定的数据量门限值的数据。
一种数据发送装置， 该装置包括：
数据接收单元， 用于接收需要发送给空闲态的终端的小数据； 所述小数据为数据量小 于预先设定的数据量门限值的数据；
寻呼发送单元， 用于向该终端发送携带小数据指示信息的寻呼消息；
数据传输单元， 用于在接收到所述终端发送的响应所述寻呼消息的上行非接入层 NAS 消息后， 通过下行 NAS消息向所述终端发送所述小数据。
一种数据接收装置， 该装置包括：
寻呼接收单元， 用于在处于空闲态时接收核心网设备发出的寻呼消息， 该寻呼消息中 携带小数据指示信息；
寻呼响应单元， 用于向所述核心网设备发送响应所述寻呼消息的上行非接入层 NAS消 息；
数据接收单元， 用于接收所述核心网设备通过下行 NAS消息发送的小数据； 所述小数 据为数据量小于预先设定的数据量门限值的数据。
一种移动性管理实体 MME, 所述 MME包括所述数据发送装置。
一种服务 GPRS支持节点 SGSN, 所述 SGSN包括所述数据发送装置。
一种机器通信 MTC终端， 该终端包括所述数据接收装置。
核心网设备在接收到需要发送给空闲态的终端的小数据后， 向该终端发送携带小数据 指示信息的寻呼消息；终端收到携带小数据指示信息的寻呼消息后，不会发起 service request 过程， 而是通过上行 NAS消息响应寻呼消息， 核心网设备收到上行 NAS消息后， 通过下行 NAS消息向终端发送小数据。本方案中，由于终端收到寻呼消息后不需要发起 service request 过程， 也就避免了 service request过程中空口的 DRB建立以及 S1-U承载建立的操作， 从而节 省了无线空口资源和节点信令资源。 附图说明 图 1为现有技术中的端到端 '』、数据传输示意图；
图 2为现有技术中的 UE发起的 service request过程示意图；
图 3为现有技术中的寻呼过程以及触发的 service request过程示意图；
图 4为现有技术中的 3GPP ***中 MTC架构参考模型示意图；
图 5为本发明实施例提供的方法流程示意图；
图 6为本发明实施例提供的另一方法流程示意图；
图 7A为本发明实施例的下行小数据传输路径示意图；
图 7B为本发明实施例的另一下行小数据传输路径示意图；
图 7C为本发明实施例一的流程示意图；
图 7D为本发明实施例二的流程示意图；
图 8为本发明实施例提供的***结构示意图；
图 9为本发明实施例提供的装置结构示意图；
图 10为本发明实施例提供的另一装置结构示意图。 具体实施方式 为了节省***资源， 本发明实施例提供一种数据发送和接收方法， 本方法中， 核心网 设备在接收到需要发送给空闲态的终端的小数据后， 向该终端发送携带小数据指示信息的 寻呼消息； 终端收到携带小数据指示信息的寻呼消息后， 不会发起 service request过程， 而 是通过上行 NAS消息响应寻呼消息， 核心网设备收到上行 NAS消息后， 通过下行 NAS消息 向终端发送小数据。 参见图 5 , 本发明实施例提供的数据发送方法， 包括以下步骤：
步骤 50： 核心网设备接收需要发送给空闲态的终端的 、数据， 该小数据为数据量 、于 预先设定的数据量门限值的数据；
步骤 51： 核心网设备向该终端发送携带 、数据指示信息的寻呼消息；
步骤 52: 核心网设备接收到该终端发送的响应所述寻呼消息的上行非接入层（NAS ) 消息后， 通过下行 NAS消息向该终端发送小数据。
步骤 50中， 核心网设备可以从机器通信互联服务器（ MTC-IWF )或服务网关（ S-GW ) 或网关 GPRS支持节点 （GGSN )接收小数据。 比如， 在核心网设备为 MME时， MME可以 从 S-GW或 MTC-IWF接收小数据； 在核心网设备为 SGSN时， SGSN可以从 GGSN或 MTC-IWF接收小数据。
步骤 52中， 上行 NAS消息可以为新定义的上行 NAS消息； 下行 NAS消息为新定义的下 行 NAS消息。 例如， 新定义的上行 NAS消息可以是 SMD (小数据）请求消息等； 新定义的 下行 NAS消息可以是 SMD响应消息等。
步骤 52中， 上行 NAS消息还可以为扩展的已有的上行 NAS消息； 下行 NAS消息可以为 扩展的已有的下行 NAS消息。 例如， 扩展的已有的上行 NAS消息可以是携带有小数据指示 信息的跟踪区更新（TAU ) /路由区更新 ( RAU )请求消息等； 扩展的已有的下行 NAS消息 可以是 TAU/ RAU接受消息等。 比如， 在扩展的已有的上行 NAS消息为 TAU请求消息时， 扩展的已有的下行 NAS消息为 TAU接受消息； 在扩展的已有的上行 NAS消息为 RAU请求消 息时， 扩展的已有的下行 NAS消息为 RAU接受消息。
较佳的， 在通过下行 NAS消息向所述终端发送所述小数据之后， 核心网设备若接收到 终端发送的小数据接收确认消息， 并且根据该小数据接收确认消息判断小数据发送成功， 则向触发设备发送'〗、数据传输成功确认信息；
核心网设备若接收到终端发送的小数据接收确认消息， 并且根据该小数据接收确认消 息判断小数据发送失败， 或者在向终端发送小数据后开启的定时器超时前未接收到终端发 送的小数据接收确认消息， 则向终端重传小数据， 并在重传成功后向触发设备发送小数据 传输成功确认信息， 在重传失败后向触发设备发送小数据传输失败确认信息。 这里的触发 设备为发送步骤 50中核心网设备接收到的小数据的设备 , 具体可以为 MTC-IWF或 S-GW或 GGSN, 比如， 在核心网设备为 MME时， 触发设备可以是 S-GW或 MTC-IWF; 在核心网设 备为 SGSN时， 触发设备可以是 GGSN或 MTC-IWF。
较佳的， 在向触发设备发送小数据传输成功确认信息或小数据传输失败确认信息后， 核心网设备确定后续没有小数据到达时， 通知接入网设备释放与终端之间的无线资源控制 连接 ( RRC connection )。
本方法中，核心网设备可以为移动性管理实体（MME )或服务 GPRS支持节点（ SGSN )。 若核心网设备为 MME, 则接入网设备为基站； 若核心网设备为 SGSN, 则接入网设备为无 线网络控制器（ RNC )或基站控制器（ BSC )。
参见图 6, 本发明实施例提供的数据接收方法， 包括以下步骤：
步骤 60: 空闲态的终端接收核心网设备发出的寻呼消息， 该寻呼消息中携带小数据指 示信息；
步骤 61： 终端向核心网设备发送响应所述寻呼消息的上行 NAS消息；
步骤 62: 终端接收核心网设备通过下行 NAS消息发送的小数据， 其中， 小数据为数据 量小于预先设定的数据量门限值的数据。
步骤 61中的上行 NAS消息可以为新定义的上行 NAS消息， 步骤 62中的下行 NAS消息可 以为新定义的下行 NAS消息。 例如， 新定义的上行 NAS消息可以是 SMD请求消息等； 新定 义的下行 NAS消息可以是 SMD响应消息等。
步骤 61中的上行 NAS消息还可以是扩展的已有的上行 NAS消息， 步骤 62中的下行 NAS 消息可以是扩展的已有的下行 NAS消息。 例如， 扩展的已有的上行 NAS消息可以是携带有 小数据指示信息的 TAU/RAU请求消息等； 扩展的已有的下行 NAS消息可以是 TAU/RAU接 受消息等。
较佳的， 终端接收到核心网设备通过下行 NAS消息发送的小数据之后 , 终端可以向核 心网设备发送小数据接收确认消息， 以通知所述核心网设备是否成功接收小数据。
较佳的， 终端到接收寻呼消息后、 向核心网设备发送上行 NAS消息前， 终端可以建立 与接入网设备之间的 RRC连接； 那么， 核心网设备与终端之间可以通过建立的 RRC连接进 行消息交互； 具体的， 步骤 61中终端通过建立的 RRC连接， 将响应寻呼消息的上行 NAS消 息发送给接入网设备 , 以通知该接入网设备将该上行 NAS消息转发给核心网设备； 步骤 62 中终端接收接入网设备通过 RRC连接转发的来自核心网设备的下行 NAS消息， 该下行 NAS 消息中携带所述小数据。
本方法中， 核心网设备可以为 MME或 SGSN。 若核心网设备为 MME, 则接入网设备为 基站； 若核心网设备为 SGSN, 则接入网设备为 RNC或 BSC。
下面对本发明进行具体说明：
本方案的主要思想是： 核心网设备在寻呼（paging ) 消息中携带小数据指示信息， UE 在接收到携带小数据指示信息的寻呼消息后， 不再发起建立用户面承载的 service request过 程， 而是通过新定义的 NAS消息或者是扩展的已有的 NAS消息完成下行小数据的传送和确 认。
如图 7 A所示， LTE***中的具体消息过程如下：
MME在接收到需要发送给 UE的小数据后， 向 e B发送携带小数据指示信息的 paging 消息； e B向 UE发送携带 、数据指示信息的 paging消息；
UE接收到携带小数据指示信息的寻呼消息后，向 MME发送响应寻呼消息的上行（ UL ) NAS消息， 该 UL NAS消息或新定义的 UL NAS消息或是扩展的已有的 UL NAS消息；
MME接收到 UL NAS消息后， 不再发送初始终端上下文建立 （ initial UE context setup ) 消息以要求 eNB建立用户面承载， 而是通过下行（DL ) NAS消息将小数据发送给 UE, 该 DL NAS消息为新定义的 DL NAS消息或是扩展的已有的 DL NAS消息。
后续 UE可以通过相应的确认消息向 MME确认小数据接收是否成功。 MME在接收到确 认消息后， 如果后续没有小数据到达， 通知 eNB释放 RRC connection
本方法描述了 MME在接收到下行小数据后如何将小数据传给 UE的方法， 对于核心网 中小数据的传输路径没有应用的限制， 两种典型的传输路径如下：
MTC server^P-GW^S-GW^MME;
MTC server MTC-IWF MME。
如图 7B所示， 3G***中的具体消息过程如下：
SGSN接收到需要发送给 UE的小数据后， 向 RNC/B SC发送携带小数据指示信息的 paging消息；
RNC/B SC向 UE发送携带 、数据指示信息的 paging消息；
UE接收到携带小数据指示信息的寻呼消息后，向 SGSN发送响应寻呼消息的上行（ UL ) NAS消息， 该 UL NAS消息或新定义的 UL NAS消息或是扩展的已有的 UL NAS消息；
SGSN接收到 UL NAS消息后， 不再发送初始终端上下文建立（ initial UE context setup ) 消息以要求 eNB建立用户面承载， 而是通过下行（DL ) NAS消息将小数据发送给 UE, 该 DL NAS消息为新定义的 DL NAS消息或是扩展的已有的 DL NAS消息。
后续 UE可以通过相应的确认消息向 SGSN确认小数据接收是否成功。 SGSN在接收到确 认消息后， 如果没有后续的小数据到达， 通知 eNB释放 RRC connection
本方法描述了 SGSN在接收到下行小数据后如何将小数据传给 UE的方法， 对于核心网 中小数据的传输路径没有应用的限制， 两种典型的传输路径如下：
MTC server GGSN SGSN;
MTC server MTC-IWF SGSN。
实施例一
作为 3GPP面向 MTC server的接口节点， MTC-IWF对 MTC server进行鉴权后，授权建立 到 MTC server的控制平面通信， 并负责将接收到的 MTC server发来的小数据， 通过与 MME 之间的控制消息传到服务 MME节点。 MME在接收到小数据后， 按照图 7C所示的方法将小 数据传给 UE:
步骤 1 : MME在接收到小数据后寻呼 UE, MME在发给 eNB的 paging消息中携带小数据 指示信息。
步骤 2： e B按照正常操作寻呼 UE , 在发给 UE的 paging消息中携带小数据指示信息。 步骤 3 : UE接收到携带小数据指示信息的寻呼消息后， 向 MME发送新定义的 UL NAS 消息即 SMD request消息， 以响应寻呼消息。
步骤 4: MME接收到 UE发来的 SMD request消息， 直接通过新定义的 DL NAS消息即
SMD response消息将小数据捎带给 UE。
步骤 5: UE通过 SMD complete消息向 MME返回小数据接收确认消息。
步骤 6: MME若接收到确认消息， 并且根据该确认消息判断小数据发送成功， 则向
MTC-IWF发送'〗、数据传输成功确认信息；
MME若接收到确认消息并且根据该确认消息判断小数据发送失败， 或者在向 UE发送 小数据后开启的定时器超时前未接收到确认消息， 则向 UE重传小数据 , 并在重传成功后向
MTC-IWF发送小数据传输成功确认信息， 在重传失败后向 MTC-IWF发送小数据传输失败 确认信息。
步骤 7: MME确定后续没有小数据到达时， 通知 eNB释放 RRC connection
步骤 8: MTC-IWF向 MTC server发送小数传输确认信息。
实施例二
作为 3GPP面向 MTC server的接口节点， MTC-IWF对 MTC server进行鉴权后，授权建立 到 MTC server的控制平面通信， 并负责将接收到的 MTC server发来的小数据， 通过与 MME 之间的控制消息传到服务 MME节点。 MME在接收到小数据后， 按照图 7D所示的方法将小 数据传给 UE:
步骤 1 : MME在接收到小数据后寻呼 UE, MME在发给 eNB的 paging消息中携带小数据 指示信息。
步骤 2： eNB按照正常操作寻呼 UE , 在发给 UE的 paging消息中携带小数据指示信息。 步骤 3： UE接收到携带小数据指示信息的寻呼消息后， 向 MME发送携带 '〗、数据指示信 息的 TAU request消息， 以响应寻呼消息。
步骤 4: MME接收到 UE发来的 TAU request消息， 不再进行鉴权和创建 /修改承载的操 作， 而是直接通过 TAU Accept消息将小数据捎带给 UE。
步骤 5: UE通过 TAU complete消息向 MME返回小数据接收确认消息。
步骤 6: MME若接收到确认消息， 并且根据该确认消息判断小数据发送成功， 则向 MTC-IWF发送'〗、数据传输成功确认信息；
MME若接收到确认消息， 并且根据该确认消息判断小数据发送失败， 或者在向 UE发 送小数据后开启的定时器超时前未接收到确认消息， 则向 UE重传小数据 , 并在重传成功后 向 MTC-IWF发送小数据传输成功确认信息， 在重传失败后向 MTC-IWF发送小数据传输失 败确认信息。
步骤 7: MME在确定没有后续的小数据到达时， 通知 e B释放 RRC connection 步骤 8: MTC-IWF向 MTC server发送小数传输确认信息。
参见图 8, 本发明实施例还提供一种无线通信***， 该***包括：
核心网设备 80, 用于接收到需要发送给空闲态的终端的小数据后， 向该终端发送携带 小数据指示信息的寻呼消息， 所述小数据为数据量小于预先设定的数据量门限值的数据； 接收到所述终端发送的响应所述寻呼消息的上行 NAS消息后， 通过下行 NAS消息向所述终 端发送所述小数据；
终端 81 , 用于在处于空闲态时接收核心网设备发出的寻呼消息， 该寻呼消息中携带小 数据指示信息； 向所述核心网设备发送响应所述寻呼消息的上行 NAS消息； 接收所述核心 网设备通过下行 NAS消息发送的小数据。
参见图 9, 本发明实施例还提供一种数据发送装置， 该装置包括：
数据接收单元 90, 用于接收需要发送给空闲态的终端的小数据， 所述小数据为数据量 小于预先设定的数据量门限值的数据；
寻呼发送单元 91 , 用于向该终端发送携带小数据指示信息的寻呼消息；
数据传输单元 92, 用于在接收到所述终端发送的响应所述寻呼消息的上行非接入层 NAS消息后， 通过下行 NAS消息向所述终端发送所述小数据。
所述上行 NAS消息为： 新定义的上行 NAS消息； 所述下行 NAS消息为： 新定义的下行 NAS消息； 或者，
所述上行 NAS消息为： 扩展的已有的上行 NAS消息； 所述下行 NAS消息为： 扩展的已 有的下行 NAS消息。
所述新定义的上行 NAS消息为： SMD请求消息； 所述新定义的下行 NAS消息为： SMD 响应消息。
所述扩展的已有的上行 NAS消息为：携带有小数据指示信息的跟踪区更新 TAU/路由区 更新 RAU请求消息； 所述扩展的已有的下行 NAS消息为： TAU/RAU接受消息。
该装置还包括：
传输确认单元 93 , 用于在接收到所述终端发送的小数据接收确认消息， 并且根据该小 数据接收确认消息判断小数据发送成功时， 向触发设备发送小数据传输成功确认信息； 在接收到所述终端发送的小数据接收确认消息， 并且根据该小数据接收确认消息判断 小数据发送失败， 或者在向所述终端发送所述小数据后开启的定时器超时前未接收到所述 终端发送的小数据接收确认消息时， 向所述终端重传所述小数据， 并在重传成功后向触发 设备发送小数据传输成功确认信息， 在重传失败后向触发设备发送小数据传输失败确认信 息； 所述触发设备为发送所述核心网设备接收到的小数据的设备。
该装置还包括：
连接释放单元 94, 用于确定后续没有小数据到达时， 通知接入网设备释放与所述终端 之间的无线资源控制连接 RRC connection
所述数据接收单元 90用于：
从机器通信互联服务器 MTC-IWF或服务网关 S-GW或 GGSN接收所述小数据。
参见图 10, 本发明实施例还提供一种数据接收装置， 该装置包括：
寻呼接收单元 101 , 用于在处于空闲态时接收核心网设备发出的寻呼消息， 该寻呼消 息中携带小数据指示信息；
寻呼响应单元 102 , 用于向所述核心网设备发送响应所述寻呼消息的上行非接入层
NAS消息；
数据接收单元 103 , 用于接收所述核心网设备通过下行 NAS消息发送的小数据， 所述 小数据为数据量小于预先设定的数据量门限值的数据。
所述上行 NAS消息为： 新定义的上行 NAS消息； 所述下行 NAS消息为： 新定义的下行 NAS消息； 或者，
所述上行 NAS消息为： 扩展的已有的上行 NAS消息； 所述下行 NAS消息为： 扩展的已 有的下行 NAS消息。
所述新定义的上行 NAS消息为： SMD请求消息； 所述新定义的下行 NAS消息为： SMD 响应消息。
所述扩展的已有的上行 NAS消息为：携带有小数据指示信息的跟踪区更新 TAU/路由区 更新 RAU请求消息； 所述扩展的已有的下行 NAS消息为： TAU/RAU接受消息。
该装置还包括：
接收确认单元 104 , 用于向所述核心网设备发送'』、数据接收确认消息， 以通知所述核 心网设备是否成功接收小数据。
该装置还包括：
连接建立单元 105 ,用于在接收所述寻呼消息后、向所述核心网设备发送所述上行 NAS 消息前， 建立与接入网设备之间的无线资源控制 RRC连接；
所述寻呼响应单元 102用于：
通过所述 RRC连接将响应所述寻呼消息的上行 NAS消息发送给所述接入网设备 , 以通 知该接入网设备将所述上行 NAS消息转发给所述核心网设备；
所述数据接收单元 103用于：
接收所述接入网设备通过所述 RRC连接转发的来自所述核心网设备的下行 NAS消息， 该下行 NAS消息中携带所述小数据。 本发明实施例还提供一种 MME, 所述 MME包括如图 9所示的数据发送装置。
本发明实施例还提供一种 SGSN, 所述 SGSN包括如图 9所示的数据发送装置。
本发明实施例还提供一种 MTC终端， 该 MTC终端包括如图 10所示的数据接收装置。 综上， 本发明的有益效果包括：
本发明实施例提供的方案中， 核心网设备在接收到需要发送给空闲态的终端的小数据 后， 向该终端发送携带小数据指示信息的寻呼消息； 终端收到携带小数据指示信息的寻呼 消息后， 不会发起 service request过程， 而是通过上行 NAS消息响应寻呼消息， 核心网设备 收到上行 NAS消息后， 通过下行 NAS消息向终端发送小数据。 本方案中， 由于终端收到寻 呼消息后不需要发起 service request过程， 也就避免了 service request过程中空口的 DRB建立 以及 S1-U承载建立的操作 , 从而节省了无线空口资源和节点信令资源。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、 设备（***）、 和计算机程序产品的流程图 和 /或方框图来描述的。 应理解可由计算机程序指令实现流程图和 /或方框图中的每一流 程和 /或方框、 以及流程图和 /或方框图中的流程和 /或方框的结合。 可提供这些计算机 程序指令到通用计算机、 专用计算机、 嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器 以产生一个机器， 使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用 于实现在流程图一个流程或多个流程和 /或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的 装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方 式工作的计算机可读存储器中， 使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装 置的制造品， 该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和 /或方框图一个方框或多个 方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上， 使得在计算机 或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理， 从而在计算机或其他 可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和 /或方框图一个 方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例， 但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概 念， 则可对这些实施例作出另外的变更和修改。 所以， 所附权利要求意欲解释为包括优选 实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然， 本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和 范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内， 则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

权 利 要 求
1、 一种数据发送方法， 其特征在于， 该方法包括：
核心网设备接收到需要发送给空闲态的终端的小数据后， 向该终端发送携带小数据指 示信息的寻呼消息， 所述小数据为数据量小于预先设定的数据量门限值的数据；
所述核心网设备接收到所述终端发送的响应所述寻呼消息的上行非接入层 NAS消息 后， 通过下行 NAS消息向所述终端发送所述小数据。
2、 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述上行 NAS消息为： 新定义的上行 NAS 消息； 所述下行 NAS消息为： 新定义的下行 NAS消息； 或者，
所述上行 NAS消息为： 扩展的已有的上行 NAS消息； 所述下行 NAS消息为： 扩展的已 有的下行 NAS消息。
3、如权利要求 2所述的方法，其特征在于，所述新定义的上行 NAS消息为：小数据 SMD 请求消息； 所述新定义的下行 NAS消息为： SMD响应消息；
所述扩展的已有的上行 NAS消息为：携带有小数据指示信息的跟踪区更新 TAU/路由区 更新 RAU请求消息； 所述扩展的已有的下行 NAS消息为： TAU/RAU接受消息。
4、 如权利要求 1-3中任一所述的方法， 其特征在于， 所述核心网设备通过下行 NAS消 息向所述终端发送所述小数据之后 , 进一步包括：
所述核心网设备接收到所述终端发送的小数据接收确认消息， 并且根据该小数据接收 确认消息判断小数据发送成功， 则向触发设备发送小数据传输成功确认信息；
所述核心网设备接收到所述终端发送的小数据接收确认消息， 并且根据该小数据接收 确认消息判断小数据发送失败， 或者在向所述终端发送所述小数据后开启的定时器超时前 未接收到所述终端发送的小数据接收确认消息， 则向所述终端重传所述小数据 , 并在重传 成功后向触发设备发送小数据传输成功确认信息， 在重传失败后向触发设备发送小数据传 输失败确认信息；
所述触发设备为发送所述核心网设备接收到的小数据的设备。
5、 如权利要求 4所述的方法， 其特征在于， 在向触发设备发送小数据传输成功确认信 息或小数据传输失败确认信息后， 进一步包括：
所述核心网设备确定后续没有小数据到达时， 通知接入网设备释放与所述终端之间的 无线资源控制连接 RRC connection
6、 如权利要求 1-3中任一所述的方法， 其特征在于， 所述核心网设备为移动性管理实 体 MME或服务 GPRS支持节点 SGSN。
7、 如权利要求 1-3中任一所述的方法， 其特征在于， 所述核心网设备从机器通信互联 服务器 MTC-IWF或服务网关 S-GW或网关 GPRS支持节点 GGSN, 接收所述小数据。
8、 一种数据接收方法， 其特征在于， 该方法包括：
空闲态的终端接收核心网设备发出的寻呼消息， 该寻呼消息中携带小数据指示信息； 所述终端向所述核心网设备发送响应所述寻呼消息的上行非接入层 NAS消息； 所述终端接收所述核心网设备通过下行 NAS消息发送的小数据， 所述小数据为数据量 小于预先设定的数据量门限值的数据。
9、 如权利要求 8所述的方法， 其特征在于， 所述上行 NAS消息为： 新定义的上行 NAS 消息； 所述下行 NAS消息为： 新定义的下行 NAS消息； 或者，
所述上行 NAS消息为： 扩展的已有的上行 NAS消息； 所述下行 NAS消息为： 扩展的已 有的下行 NAS消息。
10、 如权利要求 9所述的方法， 其特征在于， 所述新定义的上行 NAS消息为： 小数据
SMD请求消息； 所述新定义的下行 NAS消息为： SMD响应消息；
所述扩展的已有的上行 NAS消息为：携带有小数据指示信息的跟踪区更新 TAU/路由区 更新 RAU请求消息； 所述扩展的已有的下行 NAS消息为： TAU/RAU接受消息。
11、 如权利要求 8-10中任一所述的方法， 其特征在于， 在所述终端接收所述核心网设 备通过下行 NAS消息发送的小数据之后， 进一步包括：
所述终端向所述核心网设备发送小数据接收确认消息， 以通知所述核心网设备是否成 功接收小数据。
12、 如权利要求 8-10中任一所述的方法， 其特征在于， 在所述终端接收所述寻呼消息 后、 向所述核心网设备发送所述上行 NAS消息前， 进一步包括：
所述终端建立与接入网设备之间的无线资源控制 RRC连接；
所述终端向所述核心网设备发送响应所述寻呼消息的上行 NAS消息包括：
所述终端通过所述 RRC连接， 将响应所述寻呼消息的上行 NAS消息发送给所述接入网 设备 , 以通知该接入网设备将所述上行 NAS消息转发给所述核心网设备；
所述终端接收所述核心网设备通过下行 NAS消息发送的小数据包括：
所述终端接收所述接入网设备通过所述 RRC连接转发的来自所述核心网设备的下行
NAS消息， 该下行 NAS消息中携带所述小数据。
13、 如权利要求 8-10中任一所述的方法， 其特征在于， 所述核心网设备为移动性管理 实体 MME或服务 GPRS支持节点 SGSN。
14、 一种数据发送装置， 其特征在于， 该装置包括：
数据接收单元， 用于接收需要发送给空闲态的终端的小数据， 所述小数据为数据量小 于预先设定的数据量门限值的数据；
寻呼发送单元， 用于向该终端发送携带小数据指示信息的寻呼消息；
数据传输单元， 用于在接收到所述终端发送的响应所述寻呼消息的上行非接入层 NAS 消息后， 通过下行 NAS消息向所述终端发送所述小数据。
15、如权利要求 14所述的装置，其特征在于，所述上行 NAS消息为：新定义的上行 NAS 消息； 所述下行 NAS消息为： 新定义的下行 NAS消息； 或者，
所述上行 NAS消息为： 扩展的已有的上行 NAS消息； 所述下行 NAS消息为： 扩展的已 有的下行 NAS消息。
16、 如权利要求 15所述的装置， 其特征在于， 所述新定义的上行 NAS消息为： 小数据 SMD请求消息； 所述新定义的下行 NAS消息为： SMD响应消息；
所述扩展的已有的上行 NAS消息为：携带有小数据指示信息的跟踪区更新 TAU/路由区 更新 RAU请求消息； 所述扩展的已有的下行 NAS消息为： TAU/RAU接受消息。
17、 如权利要求 14-16中任一所述的装置， 其特征在于， 该装置还包括：
传输确认单元， 用于在接收到所述终端发送的小数据接收确认消息， 并且根据该小数 据接收确认消息判断小数据发送成功时， 向触发设备发送小数据传输成功确认信息； 在接收到所述终端发送的小数据接收确认消息， 并且根据该小数据接收确认消息判断 小数据发送失败， 或者在向所述终端发送所述小数据后开启的定时器超时前， 未接收到所 述终端发送的小数据接收确认消息时， 向所述终端重传所述小数据， 并在重传成功后向触 发设备发送小数据传输成功确认信息， 在重传失败后向触发设备发送小数据传输失败确认 信息；
所述触发设备为发送所述核心网设备接收到的小数据的设备。
18、 如权利要求 17所述的装置， 其特征在于， 该装置还包括：
连接释放单元， 用于确定后续没有小数据到达时， 通知接入网设备释放与所述终端之 间的无线资源控制连接 RRC connection
19、 如权利要求 14-16中任一所述的装置， 其特征在于， 所述数据接收单元用于： 从机器通信互联服务器 MTC-IWF或服务网关 S-GW或网关 GPRS支持节点 GGSN, 接收 所述小数据。
20、 一种数据接收装置， 其特征在于， 该装置包括：
寻呼接收单元， 用于在处于空闲态时接收核心网设备发出的寻呼消息， 该寻呼消息中 携带小数据指示信息；
寻呼响应单元， 用于向所述核心网设备发送响应所述寻呼消息的上行非接入层 NAS消 息；
数据接收单元， 用于接收所述核心网设备通过下行 NAS消息发送的小数据， 所述小数 据为数据量小于预先设定的数据量门限值的数据。
21、如权利要求 20所述的装置，其特征在于，所述上行 NAS消息为：新定义的上行 NAS 消息； 所述下行 NAS消息为： 新定义的下行 NAS消息； 或者， 所述上行 NAS消息为： 扩展的已有的上行 NAS消息； 所述下行 NAS消息为： 扩展的已 有的下行 NAS消息。
22、 如权利要求 21所述的装置， 其特征在于， 所述新定义的上行 NAS消息为： 小数据 SMD请求消息； 所述新定义的下行 NAS消息为： SMD响应消息；
所述扩展的已有的上行 NAS消息为：携带有小数据指示信息的跟踪区更新 TAU/路由区 更新 RAU请求消息； 所述扩展的已有的下行 NAS消息为： TAU/RAU接受消息。
23、 如权利要求 20-22中任一所述的装置， 其特征在于， 该装置还包括：
接收确认单元， 用于向所述核心网设备发送小数据接收确认消息， 以通知所述核心网 设备是否成功接收小数据。
24、 如权利要求 20-22中任一所述的装置， 其特征在于， 该装置还包括：
连接建立单元， 用于在接收所述寻呼消息后、 向所述核心网设备发送所述上行 NAS消 息前， 建立与接入网设备之间的无线资源控制 RRC连接；
所述寻呼响应单元用于：
通过所述 RRC连接将响应所述寻呼消息的上行 NAS消息发送给所述接入网设备 , 以通 知该接入网设备将所述上行 NAS消息转发给所述核心网设备；
所述数据接收单元用于：
接收所述接入网设备通过所述 RRC连接转发的来自所述核心网设备的下行 NAS消息， 该下行 NAS消息中携带所述小数据。
25、 一种移动性管理实体 MME, 其特征在于， 所述 MME包括如权利要求 14-19中任一 所述的装置。
26、 一种服务 GPRS支持节点 SGSN, 其特征在于， 所述 SGSN包括如权利要求 14-19中 任一所述的装置。
27、 一种机器通信 MTC终端， 其特征在于， 该终端包括如权利要求 20-24中任一所述 的装置。
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