МОБИЛЬНОЕ ОКОНЕЧНОЕ УСТРОЙСТВО СВЯЗИ И СПОСОБ
MOBILE COMMUNICATIONS TERMINAL AND METHOD

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к мобильным оконечным устройствам связи для передачи данных с использованием сети мобильной связи и способам передачи.
Уровень техники
Мобильные телекоммуникационные системы третьего и четвертого поколения, такие как те, которые основаны на 3GPP, определенные архитектурами UMTS и «Долгосрочное развитие сетей связи» (LTE), которые способны поддерживать более сложный спектр услуг, чем услуги простой передачи голосового сообщения и обмен сообщениями, предлагаемые мобильными телекоммуникационными системами предыдущих поколений.
Например, используя усовершенствованный радиоинтерфейс и повышенную скорость передачи данных, предоставляемую системами LTE, пользователь может должным образом оценить возможности передачи данных на высокой скорости, например, просматривая мобильное потоковое видео и осуществляя мобильные видеоконференции, которые раньше были доступны только посредством использования фиксированных линий передачи данных. Существует устойчивый спрос на развертывание сетей третьего и четвертого поколения, следовательно, и зоны покрытия данных сетей, то есть географические места, где возможен доступ к сети, как ожидается, будут быстро увеличиваться.
Ожидаемое повсеместное развертывание сетей третьего и четвертого поколения привело к параллельному развитию класса устройств и приложений, которые обеспечивают высокую скорость передачи данных, а также используют надежный радиоинтерфейс, и которые осуществляют расширение зоны покрытия. Примеры включают в себя, так называемые средства машинной коммуникации (МТС), которые являются типовыми примерами полуавтономных или автономных устройств беспроводной связи (например, устройств МТС), которые обеспечивают передачу небольших объемов данных и с большими перерывами в работе. Поэтому способ использования МТС устройств может отличаться от «постоянного» типового способа применения LTE оконечных устройств. Примеры МТС устройств включают в себя так называемые смарт-счетчики, которые, например, расположены в домах абонентов и периодически передают информацию на центральный МТС сервер данных, которая содержит данные о количестве потребляемых коммунальных услуг, таких как газ, вода, электричество и так далее. Например, смарт-счетчик может, как принимать небольшой объем переданных данных (например, новые тарифные планы), так и отправить небольшой объем данных (например, последние показания счетчика), подобные данные передаются обычно редко и являются устойчивыми к задержке при передаче. Характеристики МТС устройств могут включать в себя, например, один или более параметров из: низкую мобильность; управляемость по времени, устойчивость по времени; только пакетную коммутацию (PS); передачу небольшого объема данных;
инициирование только мобильными абонентами; редко поступающие сообщения от мобильных абонентов; МТС мониторинг; приоритет аварийного сигнала; защищенное соединение; триггер конкретного местоположения; сеть, предназначенная для передачи данных по каналу восходящей линии связи; нечастая передача и признаки МТС, основанные на группировании (например: группа, основанная на ограничении и группа, основанная на адресации). Другие примеры МТС устройств могут включать в себя торговые автоматы, «sat nav» терминалы, камеры слежения или сенсоры и т.д.
Мобильные сети, разработанные в последнее время, как правило, хорошо приспособлены к работе на высокой скорости с высокой надежностью и могут не всегда соответствовать условиям для предоставления МТС услуг.
Сущность изобретения
В соответствии с аспектом настоящего изобретения, предоставляется мобильное оконечное устройство связи для передачи данных в сети мобильной связи. Сеть мобильной связи содержит одну или более базовые станции, выполненные с возможностью обеспечивать беспроводной интерфейс доступа для оконечных устройств связи; и одно или несколько устройств управления мобильностью, выполненное с возможностью передавать и принимать сигнальные пакеты для управления передачей пользовательских данных между оконечными устройствами связи и адресатам. Оконечное устройство связи выполнено с возможностью передавать пакеты одной или нескольким базовым станциям в системе мобильной связи через интерфейс беспроводного доступа, предоставленного одной или более базовыми станциями; и передавать сигнальный пакет одному или более устройствам управления мобильностью системы мобильной связи, сигнальный пакет содержит пользовательские данные, предназначенные для адресата, до установления сигнального соединения с одним или более устройствами управления мобильностью.
Одно или несколько устройств управления мобильностью может быть выполнено с возможностью принимать сигнальный пакет из оконечного устройства связи, который содержит пользовательские данные, предназначенные для адресата, для обнаружения того, что пакет не ассоциирован с любым установленным сигнальным соединением между одним или более устройствами управления мобильностью и данным устройством связи. Одно или несколько устройств управления мобильностью могут быть выполнены с возможностью реагировать на упомянутое обнаружение для передачи пользовательских данных, находящиеся в сигнальном пакете, адресату.
Соответственно, короткое сообщение может быть послано в уменьшенном контексте или бесконтекстным образом в сети мобильной связи.
В некоторых вариантах осуществления устройство управления мобильностью может быть выполнено с возможностью устанавливать временный контекст управления мобильностью для передачи пользовательских данных адресату. Например, устройство управления мобильностью может быть выполнено с возможностью отбрасывать временный контекст управления мобильностью после завершения обмена заранее определенного количества пакетов с оконечным устройством связи, сигнальный пакет вмещается в количество пакетов. В других примерах, временный контекст управления мобильностью может быть ассоциирован с таймером и, по истечении времени установки таймера, временный контекст управления мобильностью может быть отброшен.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, обеспечивается система мобильной связи для передачи данных в/из оконечных устройств связи, система содержит одну или несколько базовые станции, выполненные с возможностью обеспечивать интерфейс беспроводного доступа к оконечным устройствам связи; одно или более оконечных устройств связи выполнены с возможностью передавать пакеты одной или более базовым станциям через интерфейс беспроводного доступа; один или несколько пакетных шлюзов, выполненные с возможностью передавать пакеты данных пользователя, принятые посредством использования одной или более базовыми станциями из и/или в одно или более оконечные устройства связи; и одно или более устройств управления мобильностью, выполненные с возможностью отправлять и принимать сигнальные пакеты для управления передачей данных пользователя между оконечными устройствами связи и пакетными шлюзами. Одна или более базовые станции выполнены с возможностью принимать сигнальные сообщения от оконечного устройства связи, которое содержит пользовательские данные, предназначенные для адресата, для обнаружения, что сообщение не ассоциировано с каким-либо установленным сигнальным соединением между одной или несколькими базовыми станциями и данным устройство связи. Одна или более базовые станции выполнены с возможностью реагировать на упомянутое обнаружение, чтобы передавать пользовательские данные, содержащиеся в сигнальном сообщении, адресату через одно или более устройств управления мобильностью.
Одна или более базовые станции выполнены с возможностью передавать пользовательские данные и могут, например, содержать одну или более базовые станции, выполненные с возможностью создавать временный контекст базовой станции для передачи пользовательских данных адресату. Например, одна или более базовые станции могут быть выполнены с возможностью отбрасывать временный контекст базовой станции после завершения обмена заданного числа сообщений с оконечным устройством связи, сигнальное сообщение вмещается в количество сообщений.
Кроме того, одна или более базовые станции выполнены с возможностью устанавливать временный контекст базовой станции, который может содержать одну или более базовые станции, выполненные с возможностью ассоциировать временный контекст базовой станции с помощью таймера и, по истечении установленного времени таймера, отбрасывает временный контекст базовой станции.
Соответственно, варианты осуществления настоящего изобретения могут обеспечить отправку короткого сообщения в ограниченном контексте или бесконтекстным образом в сети мобильной связи, тем самым уменьшая поддерживаемое количество сигнализации и контекста в сетевых элементах.
Дополнительные аспекты и признаки настоящего изобретения определены в прилагаемой формуле изобретения и включает в себя элемент устройства управления мобильностью, базовую станцию, оконечное устройство связи и способы.
Краткое описание чертежей
Примерные варианты осуществления настоящего изобретения будут теперь описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые детали имеют одни и те же ссылки и на которых:
фиг.1 представляет собой блок-схему сети мобильной связи LTE стандарта;
фиг.2 иллюстрирует пример пути прохождения сообщения, отправленного оконечным устройством связи в типовой сети;
фиг.3 представляет собой иллюстрацию транзакций между состояниями EMM и ЕСМ в обычной сети LTE;
фиг.4 представляет собой иллюстрацию возможной последовательности операций процесса вызова, как показано на фиг.2;
фиг.5 представляет собой схематическое изображение последовательности операций, показанной на фиг.4;
фигуры с 6 по 10 представляют собой схематические иллюстрации последовательности операций процесса вызова, связанных с передачей короткого сообщения;
фиг.11 представляет собой иллюстрацию возможного пути отправки короткого сообщения;
фиг.12 является еще одной иллюстрацией возможного пути отправки короткого сообщения;
фиг.13 представляет собой иллюстрацию возможного стека протокола для отправки коротких сообщений;
фиг.14 является иллюстрацией другого возможного стека протокола для отправки коротких сообщений;
фиг.15 представляет собой принципиальную блок-схему частей сети мобильной связи в соответствии с LTE стандартом, как показано на фиг.1 и 2, иллюстрирующие изменение подключение оконечного устройства мобильной связи от одной базовой станции к другой;
на фиг.16 показана блок-схема устройства управления мобильностью, показанной на фиг.15;
фиг.17 представляет собой иллюстративное представление последовательности операций процесса вызова для доставки пакета по каналу нисходящей линии связи в соответствии с одним из примеров осуществления настоящего изобретения;
фиг.18 представляет собой иллюстративное представление последовательности операций процесса доставки пакета данных по каналу нисходящей линии связи в соответствии с другим примером настоящего изобретения;
фиг.19 представляет собой иллюстративное представление последовательности операций процесса доставки пакета данных по каналу нисходящей линии связи соответствии с еще одним примером настоящего изобретения;
на фигурах с 20 по 23 показаны иллюстративные структуры состояний, которые мобильное оконечное устройство связи может принимать при работе в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.24 представлена схематическая иллюстраций пути передачи пакетов через элементы сети мобильной связи для состояния обычного RRC соединения и состояния RRC соединения для передачи сообщений в соответствии с настоящим изобретением; и
фиг.25 представляет собой таблицу, иллюстрирующую взаимосвязь между состояниями RRC соединения для передачи сообщений подключено/разъединено и ЕСМ ожидания, ЕСМ соединения для передачи сообщений и ЕСМ соединения.
Описание примерных вариантов осуществления
Примерные варианты осуществления будут описаны в основном в контексте архитектуры 3GPP LTE. Однако изобретение не ограничивается реализацией в архитектуре 3GPP LTE. С другой стороны, любая подходящая мобильная архитектура считается актуальной.
Типовые сети
Фиг.1 схематически иллюстрирует схему, которая показывает основные функциональные возможности типовой сети мобильной связи. Сеть включает в себя одну или более базовые станции 102 (показана одна базовая станция), которая соединена с обслуживающим шлюзом (S-GW) 103 для обеспечения графика в плоскости пользователя и к узлу управления мобильностью (ММЕ) для сигнализации в плоскости управления. В LTE базовые станции называются e-NodeB, которые обозначаются в приведенном ниже описании как eNB. Каждая базовая станция обеспечивает зону 103 покрытия, в пределах которой, данные могут быть переданы на и из мобильных оконечных устройств 101. Данные передаются базовой станцией 102 на мобильное оконечное устройство 101 в зоне покрытия по каналу нисходящей линии связи. Данные передаются из мобильных оконечных устройств 101 в базовую станцию 102 по каналу восходящей линии связи. Базовая сеть, содержащая ММЕ 105, S-GW 103 и PDN-шлюз (P-GW) 104, маршрутизирует данные в и из мобильных оконечных устройств 101 и обеспечивает выполнение таких функций, как аутентификация, управление мобильностью, зарядкой и так далее. P-GW соединен с одной или несколькими другими сетями, которые могут, например, включать в себя Интернет, опорную сеть системы IMS и т.д. Как показано на фиг.1, соединения в плоскости пользователя обозначены сплошной линией, в то время как соединения в плоскости управления представлены пунктирной линией.
Фиг.2 иллюстрирует пример пути следования сообщения 130, переданного мобильным оконечным устройством 101. В этом примере, МТС оконечное устройство 101 отправляет сообщение 130 адресату 120, данный адресат доступен в сети Интернет. В этом примере, устройство-адресат представлено компьютером. Однако адресат 120 может быть элементом любого подходящего типа, где элемент может быть адресован с помощью мобильного оконечного устройства 101. Например, устройство-адресат 120 может быть другим оконечным устройством, персональным компьютером, сервером, прокси-сервером или промежуточным элементом (для адресата).
Следующее описание приводится для краткого объяснения примера функционирования, в котором мобильное оконечное устройство передает сообщение 130 посредством LTE сети, что способствует пониманию некоторых аспектов и преимуществ настоящего изобретения.
Чтобы мобильное оконечное устройство 101 осуществило передачу данных адресату, устанавливается канал доставки информации EPS между оконечным устройством 101 и PGW 104, канал доставки информации EPS состоит из GTP-туннеля между eNB 102 и SGW и другого GTP-туннеля между SGW и PGW 104, как показано на фиг.2. Сообщение 130 передается в устройство-адресат, переданное оконечным устройством 101, на первом участке канала доставки информации EPS, на eNB 102 (этап 1), далее в S-GW 103 (этап 2) и затем в P-GW 104 (этап 3) на другом участке канала доставки информации EPS. P-GW 104 затем направляет сообщение 130 адресату 120 (этап 4).
Фиг.3 иллюстрирует различные транзакции между четырьмя возможными комбинациями ЕСМ состояний (подключен или режим ожидания) и EMM состояний (зарегистрирован или не зарегистрирован), как определено в стандартах LTE для оконечного устройства с целью иллюстрации способов управления соединениями оконечных устройств. Сокращение ЕСМ расшифровывается как "Управление соединениями EPS" и состояние ЕСМ обычно указывает, установлено ли NAS (слой без доступа) соединение оконечного устройства с ММЕ. В LTE, поскольку оконечное устройство подключается к ММЕ и переключается на ECM_connected, что также устанавливает канал доставки информации EPS, то осуществляется соединение для передачи данных в P-GW через S-GW. Кроме того, когда оконечное устройство переключается из ECM_connected в ECM_idle, то канал доставки информации EPS разъединяется, и все S1 и RRC соединения разъединяются. Акроним EMM означает "Управление Мобильностью EPS" и состояние EMM обычно указывает на подключение оконечного устройства к сети. Когда оконечное устройство находится в состоянии EMM_unregistered, то оконечное устройство может, например, быть выключено, находиться вне зоны обслуживания или подключено к другой сети. В противоположность этому, когда оконечное устройство находится в состоянии EMM_registered, то оконечное устройство подключено к сети и, таким образом, он имеет IP-адрес и NAS контекст безопасности в ММЕ. Может быть образован канал доставки информации EPS или нет, но в любом случае, существует некоторый контекст, ассоциированный с ним в ММЕ (например, контекста безопасности NAS) и в P-GW (например, IP-адрес). Кроме того, ММЕ будет иметь информацию о том, в каких областях отслеживания находится UE.
Четыре ЕСМ/ЕММ состояния и транзакции между ними описывается далее.
Предполагается, что мобильное оконечное устройство 101 начинает работу из состояния 153, в котором мобильное оконечное устройство 101 не подключено к сети. В состоянии 153 оконечное устройство находится в состоянии EMM_unregistered и ECM_idle. Из этого состояния оконечное устройство может подключаться к сети, чтобы быть в состоянии EMM_registered и ECM_connected. Однако, для того, чтобы подключиться, оконечное устройство не может переключиться в состояние EMM_registered, если, прежде всего, не было переключено в ECM_connected. Другими словами, начиная с состояния 153, оконечное устройство не может перейти в состояния 152 или 151 и, прежде всего, оконечное устройство должно перейти в состояние 154. Таким образом, как показано стрелкой 161, оконечное устройство в состоянии 153 может подключиться к сети, прежде всего, переключением в состояние ECM_connected, а затем в EMM_registered. В связи с тем, что оконечное устройство начинает процедуру подключения, находясь в состоянии 153, то оконечное устройство переходит из состояния 153, где отсутствует любое соединение, в состояние 151, где оконечное устройство имеет NAS соединение к ММЕ, IP-адрес, выделенный P-GW и канал доставки информации EPS в P-GW через E-NB и S-GW.
Транзакции между состояниями 151 и 152 осуществляются, когда установлено соединение для передачи данных (канал доставки информации EPS) (164) или когда все соединения для передачи данных были разъединены (165). Как правило, транзакция 165 осуществляется, когда пользователь имел активный канал доставки информации EPS и данный канал доставки информации не использовался в течение определенного времени. Сеть может затем решить, что оконечное устройство больше не нуждается в канале доставки информации EPS и, таким образом, отключает все соответствующие ресурсы и переключает оконечное устройство в состояние ECM_idle. Транзакция 164 обычно осуществляется, когда оконечное устройство не использует канал доставки информации EPS (см., например, описание транзакции 164) и теперь имеет данные для передачи или приема. Затем устанавливается канал доставки информации EPS для данного оконечного устройства и переключается в состояние ECM_connected. Во всех случаях, оконечное устройство находится в состоянии EMM_registered, независимо от ЕСМ состояний, оконечное устройство будет иметь IP-адрес, который может использоваться для установления связи с оконечным устройством, другими словами, контекст IP остается активным, даже если отсутствует канал доставки информации EPS (например, состояние 152).
Если оконечное устройство отсоединяется от сети, например, при выключении, в связи с переключением на работу в другой сети или по любой другой причине, то оконечное устройство переключается из любого состояния в состоянии 153, отключая неиспользуемый канал доставки информации EPS или контекст, который ранее использовался для оконечного устройства, с помощью транзакции 162 или 163.
Следует отметить, что состояние 154, где оконечное устройство находится в состоянии ECM_connected и EMM_unregistered, является переходным состоянием и оконечное устройство, как правило, не остается в этом конкретном состоянии. Оконечное устройство в этом состоянии переключается либо из состояния 153 (отключено и неактивно) в состояние 151 (подключено и активно), либо оконечное устройство переключается из состояния 151 в состоянии 153.
Состояния RRC также предоставляются для отражения статуса соединения RRC между оконечным устройством и eNB (RRC_connected и RRC_idle). В обычных условиях эксплуатации, состояния RRC соответствуют состояниям ЕСМ: если оконечное устройство находится в состоянии ECM_connected, то также устанавливается RRC_connected, и если находится в состоянии ECM_idle, то также устанавливается состояние RRC_idle. Расхождения между состояниями ЕСМ и RRC могут возникнуть в течение короткого периода времени, при установлении или разъединении соединения.
Фиг.4 иллюстрирует пример осуществления обмена сообщениями для установки соединения оконечного устройства 101 с адресатом 120, для использования соединения для передачи данных и для разъединения соединения после окончания коммуникации между оконечным устройством 101 и адресатом 120. Последовательность операций по обработке вызова, как показано на фиг.4, схематически можно разделить на четыре этапа A-D. Перед началом реализации этапа А оконечное устройство 101 находится в состоянии ECM_idle, что означает, что оконечное устройство 101 не осуществляет коммуникацию. На этапе А (сообщения 1-3) соединение RRC устанавливается между оконечным устройством 101 и eNB 102 для управления связью между оконечным устройством 101 и eNB 102. Как только соединение RRC было успешно установлено на этапе В (сообщения 3-12), оконечное устройство 101 может установить соединение NAS с ММЕ 105. После запроса на соединение NAS из оконечного устройства в ММЕ 105, ММЕ устанавливает соединение (например, канал доставки информации EPS) между оконечным устройством 101 и P-GW 104 через S-GW 103 и eNB 102 и управляет данным соединением. Хотя они не были представлены здесь, сообщения могут быть отправлены в P-GW 104, например, из S-GW 103, для установки соединения (например, канал доставки информации EPS) на P-GW 104, например, GTP туннель и канал доставки информации EPS. При завершении этапа В, оконечное устройство 101 имеет канал доставки информации EPS и доступен для отправки и приема сообщений и, следовательно, находится в состоянии ЕСМ -подключен. Последовательность операций по обработке вызова, как показано на фиг.4, является примерной и некоторые сообщения могут изменяться в зависимости, например, от состояния EMM перед этапом А. Например, оконечное устройство может находиться в состоянии EMM_unregistered и переходит в состояние EMM_registered на этапе В или может уже находиться в состоянии EMM_registered до начала этапа А.
Как только данное соединение (например, канал доставки информации EPS) было установлено, оконечное устройство 101 может использовать соединение для отправки сообщения 130 адресату 120 (этап С). В примере, показанном на фиг.4, сообщение 130 отправлено посредством сообщений 13-16 и следует сообщение подтверждения для подтверждения, того, что сообщение 130 было принято адресатом 120 и/или конечным адресатом. В другом примере, сообщения 13-16 могут не сопровождаться сообщениями подтверждения, что зависит от используемого протокола отправки сообщения 130. Сценарий, показанный на фиг.4, может применяться, когда протокол прикладного уровня, используя UDP, требует подтверждение отправки.
В определенный момент времени после завершения этапа С, ресурсы высвобождаются (этап D). Этап D может начаться в любой момент после этапа С, например, сразу после сообщения 20 или в более поздний момент времени, например, после того, как оконечное устройство 101 приостанавливает коммуникацию в течение заранее определенного времени. Целью этапа D является отключение всех неиспользуемых соединений, то есть для разъединения соединения NAS между ММЕ 105 и оконечным устройством 101 (что также ведет к высвобождению ресурсов, таких как GTP туннель между S-GW и eNB и канала доставки информации EPS) и разъединения соединения RRC между оконечным устройством 101 и eNB 102. Опять же, в зависимости от того, должно ли оконечное устройство 101 оставаться в состоянии EMM_registered после этапа D или должно перейти в состояние EMM_unregistered, последовательность операций по обработке вызова, как показано на фиг.4, для этапа D, вероятно, будет использоваться. Например, оконечное устройство 101 может оставаться в состоянии EMM_registered, если оконечное устройство просто разъединяет соединение RRC, NAS соединение и канал доставки информации EPS, потому что оконечное устройство находилось в неактивном состоянии в течение продолжительного интервала времени или оконечное устройство 101 может быть отключено от сети и переключиться в состояние EMM_unregistered (например, передачей обслуживания в сети GSM).
В этом случае, оконечное устройство 101 отправляет и/или принимает большое количество данных, данный способ соединения может быть эффективным в установлении соединения с высокой пропускной способностью для передачи таких данных в P-GW. Однако, при реализации обмена большого количества сигнальных сообщений между различными сторонами и установкой большого числа дополнительных подключений (RRC, NAS, EPS и т.д.), система может работать неэффективно, если сигнал, передаваемый оконечным устройством, на самом деле, представляет собой короткое и небольшое сообщение, которое, вероятно, предназначено для случая применения устройств типа МТС. Более того, в случае применения устройств типа МТС, скорее всего, потребуется снижение функциональности по сравнению с обычными мобильными оконечными устройствами, чтобы уменьшить расходы изготовления таких устройств. Поэтому предполагается, чтобы устройства МТС получат широкое распространение и применение, чем обычные мобильные оконечные устройства, и поэтому необходимо уменьшить себестоимость производства, с целью сделать привлекательным использование сетей мобильной связи для передачи и приема данных. Соответственно, настоящее изобретение призвано обеспечить преимущество в адаптации типовых технологий мобильной связи, в частности, в отношении передачи данных, чтобы уменьшить сложность и, следовательно, стоимость реализации мобильных оконечных устройств, которые используют технологии, как это предусмотрено адаптированной сетью мобильной связи. В этой связи, современные сети, включая LTE сети, были разработаны для использования оконечных устройств, имеющие расширенные возможности с высокой мобильностью и, как результат, они обычно применяются для установления высокоскоростного соединения с высокой надежностью, имеющие усовершенствованное управление мобильностью, в целях поддержки функционирования оконечных устройств, которые потенциально предназначены для передачи большого объема данных во время движения. Тем не менее, в случае, когда оконечное устройство не перемещается с такой высокой скоростью, как персональный телефон, и/или передает только небольшой объем данных относительно нечасто, то объем сигнализации и отслеживание мобильности, необходимой для такого оконечного устройства может быть чрезмерным. В частности, это может быть чрезмерным по сравнению со случаем наличия иногда низкого уровня сервиса, который может быть приемлемым для данного типа оконечных устройств. Например, МТС оконечные устройства более устойчивы к задержкам в соединении, чем оконечные устройства, которые используются при общении между людьми, имеют меньше шансов для их перемещения и/или изменения ячейки во время передач и, как правило, посылают или принимают небольшое количество данных.
Поэтому может быть желательно обеспечить способы для улучшения эффективности функционирования сети при передаче небольших сообщений и/или использования МТС коммуникаций. В следующих разделах приведены различные примеры технологий, которые образуют аспекты и признаки настоящего изобретения.
Передача коротких сообщений
В LTE SMS настоящее время может поддерживаться двумя способами. В первом способе, короткое сообщение передается через сервер приложений (AS), называемый IP-шлюзом передачи коротких сообщений (IP-SM-GW), в ядре IMS, где обеспечивается межсетевое взаимодействие с унаследованной SMS сетью. Например, когда оконечное устройство посылает SMS в LTE, то затем будет установлен канал доставки информации EPS, как описано выше, и SMS будет отправлено по каналу доставки информации EPS и в ядро IMS IP- SM -GW. Аналогичным образом, если оконечное устройство принимает SMS, то сеть будет инициировать установку канала доставки информации EPS и ядро IMS IP -SM- GW затем направит SMS в оконечное устройство по каналу доставки информации EPS. Как уже говорилось выше, большое количество сообщений должно быть направлено для установления и разъединения, по меньшей мере, RRC соединения, NAS соединения и канала доставки информации EPS, что делает отправку и получение редких коротких сообщений очень неэффективной. Конечно, в случае персонального телефона, пользователь, скорее всего, в полной мере воспользуется режимом "всегда на связи" и пользователь может иметь существующий канал доставки информации EPS для пользования также другими услугами (например, электронная почта, веб-браузер и т.д.). Тем не менее, МТС оконечные устройства посылают только одно короткое сообщение, которое содержит только данные, отправляемые или принимаемые в течение длительного периода времени. В этом случае, установление RRC соединения, NAS соединения и канала доставки информации EPS для отправки короткого сообщения в ядро IMS является очень неэффективным при использовании SMS по IMS.
В случае если мобильная сеть не подключена к ядру IMS или UE не имеет функциональности IMS, был предложен способ перехода под названием " SMS через SGs" для передачи SMS-сообщения в унаследованное ядро с коммутацией каналов (CS) через SGs интерфейс между ММЕ и MSC. Короткие сообщения передаются между ММЕ и UE с использованием протоколов плоскости управления, в том числе RRC и NAS. Так как сети мобильной связи с коммутацией пакетов были разработаны только для загруженных оконечных устройств с высокой пропускной способностью, то предполагается, что если оконечное устройство посылает запрос на обслуживание, то путь данных с большой пропускной способностью (например, канал доставки информации EPS) будет установлен для функционирования оконечного устройства, которое не обязательно ограничено использованием службы, которое направило запрос на обслуживание. Этот путь может, таким образом, использоваться оконечным устройством для доступа к одной или нескольким услугам (например, веб-браузер, электронная почта и т.д.), таким образом, оконечное устройство находится в режиме «всегда - на связи» и не нужно устанавливать новый канал доставки информации для каждой новой услуги. Поэтому, как только оконечное устройство информирует сеть о своем желании использовать мобильную сеть для осуществления коммуникации (например, отправив SMS), или как сеть обнаруживает, что существуют данные для коммуникации с оконечным устройством (например, сообщение SMS), то прежде всего устанавливается путь данных, до того момента, когда оконечное устройство может начать коммуникацию, используя мобильную сеть. В результате, в соответствии с SMS no SGs, оконечное устройство, которое отправляет SMS, прежде всего, осуществляет процедуру полного подключения к сети, которая включает в себя установление RRC соединения, NAS соединения и канал доставки информации EPS перед отправкой SMS на унаследованный SMSC в 2G/3G сети с помощью ММЕ. В случае необходимости используется новый SGs интерфейс между ММЕ и MSC. Что касается SMS no IMS, то необходимо, прежде всего, установить все соединения с оконечным устройством, в том числе RRC, NAS и EPS прежде чем оконечное устройство может отправить или принять SMS.
Другими словами, вследствие наличия разработанных современных сетей, где в любое время оконечное устройство имеет данные, предназначенные для передачи или приема, прежде всего, устанавливает полный путь данных PS (например, канал доставки информации EPS), который включает в себя установку также других соединений (например, RRC и NAS) и только затем данные могут быть переданы. Такой подход может соответствовать для загруженных оконечных устройств, имеющих высокую пропускную способность, но меньше подходит для МТС оконечных устройств. Например, величина сигнализации по сравнению с количеством данных, которые должны быть переданы, непропорциональна. Кроме того, различные задействованные элементы все должны поддерживать информацию о соединении под названием «контекст», которая относятся к информации, которая может не быть необходимой в конкретном случае для МТС оконечных устройств, имеющие только короткие сообщения. Например, современные мобильные услуги, обеспечиваемые сетью, задействуют значительное количество сигнализации и контекста, которые могут быть уменьшены при использовании менее развитой и более толерантной к уровню мобильности. Соответственно, предлагается альтернативное решение для отправки коротких сообщений, таким образом, обеспечивая повышение эффективности отправки коротких сообщений.
Предполагается, что короткие сообщения направляется без создания всех RRC и NAS соединений и посылаются в сигнальном пакете в плоскости управления, а не в плоскости пользователя. Величина сигнализации, контекста и управления мобильностью может, таким образом, быть снижена, тем самым улучшая эффективность сети для МТС оконечных устройств.
Соединения и контекст для отправки коротких сообщений
Чтобы упростить иллюстрацию соединений и контекстов, последовательность операций по обработке вызова, показанную на фиг.4, можно представить схематически, как показано на фиг.5. Во-первых, устанавливается соединение RRC между оконечным устройством 101 и eNB 102. Как только это соединение RRC было установлено, в момент времени t1, eNB обеспечивает контекст RRC, обозначенный как Cont_RRC, во время соединения RRC.
Другими словами, до тех пор пока RRC не будет разъедено, eNB будет поддерживать данный Cont_RRC. Такой контекст может, например, включать в себя идентификатор оконечного устройства (например, C-RNTI), установки управления электропитанием, настройки мобильности, параметры безопасности, другие настройки передачи или любую другую информацию. Соответствующий контекст также хранится в UE, которая представляет собой информацию, относящуюся к работе радиоканалов, однако, это не показано на схеме.
Как только соединение RRC установлено, устанавливается NAS соединение между оконечным устройством 101 и ММЕ 105. Как только это NAS соединение было установлено, в момент времени t2, ММЕ 105 поддерживает контекст этого NAS соединения с оконечным устройством 101, и обозначается как Cont_NAS, в течение всего времени NAS соединения. Такой контекст NAS, например, может включать в себя идентификатор оконечного устройства, IP-адрес оконечного устройства, текущую eNB, настройки мобильности, параметры безопасности, параметры QoS или любую другую информацию. Как описано выше, когда оконечное устройство 101 подключено/установлено соединение для передачи данных через мобильную сеть, канал доставки информации EPS установлен в пользовательской плоскости между оконечным устройством и P-GW 104, канал доставки информации управляется в плоскости управления использованием ММЕ 105. Также хранится контекст в UE, соответствующий информации, относящейся к протоколу NAS. Обратите внимание, что контекст Cont NAS, показанный на схеме, который храниться в ММЕ, может включать в себя больше информации, чем просто используемая или переданная по каналу доставки информации ЕРС, согласно процедурам NAC сигнализации, она может также содержать информацию, относящуюся к сессии, которая была получена ММЕ, например, из HSS.
Как только соединение RRC, NAS соединение и канал доставки информации EPS были установлены, то оконечное устройство может отправлять данные по каналу восходящей линии связи с использованием канала доставки информации EPS адресату. Хотя в примере, показанном на фиг.5, оконечное устройство 101 передает данные по каналу восходящей линии связи, то же самое соединение устанавливается для передачи данных по каналу нисходящей линии связи или восходящей линии связи. Аналогично, существует путь передачи сообщения подтверждения, как проиллюстрировано в примере на фиг.5, хотя в других примерах может отсутствовать сообщение подтверждения. Как обсуждалось ранее, это может, например, зависеть от типа протокола (ов), используемого для передачи данных.
Как можно видеть на фиг.5, Cont_RRC и Cont_NAS поддерживаются в течение соединения RRC и NAS (т.е. до тех пор, пока они не будут явно разъединены от соединения сообщениями разъединения соединения) и, как следствие, контекст RRC используется для каждого пакета, который eNB 102 принимает от или посылает в оконечное устройство 101. После того, как канал доставки информации EPS закрыт, соединение NAS между оконечным устройством 101 и ММЕ 105 разъединяется в тот же момент времени. В результате, в момент времени t3, когда соединение NAS разъединено, контекст Cont_NAS также отключается. Разъединение соединения NAS сопровождается разъединением соответствующего соединения RRC в момент времени t4. Опять же, как только соединение RRC разъединяется, контекст Cont_RRC также отключается.
Обычно в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, короткие сообщения отправляются  контекстно-меньшим или квазиконтекстно-меньшим образом. В одном примере, оконечное устройство может послать сообщение до установления какого-либо NAS соединения между оконечным устройством и ММЕ, тем самым снижая сигнализацию, но также и уровень обслуживания оконечного устройства. В другом примере, оконечное устройство может послать сообщение до установления любого соединения RRC между оконечным устройством и eNB, тем самым уменьшая сигнализацию, но также и уровень обслуживания оконечного устройства. В других примерах, оконечное устройство может послать сообщение после установления временного RRC и/или NAS соединения, например, с ограниченными возможностями, где соединение устанавливается только для заранее определенного числа сообщений или не более чем заранее определенное количество сообщений, количество может быть любым числом, большее или равное единице. В одном примере, может быть создано соединение только для одного сообщения, в другом примере, может быть создано соединение в течение всего времени для двух сообщений. Предполагается, что любая подходящая комбинация установления частичного соединения и отсутствие установления соединения для соединения RRC и соединения NAS, рассматривается в рамках настоящего изобретения. Различные комбинации будут рассмотрены ниже.
На фиг.6 показан пример, где оконечное устройство 101 посылает сообщение, когда установлено временное и уменьшенное соединение RRC для отправки одного сообщения и где NAS соединение предварительно не установлено.
В примере, показанном на фиг.6, временное соединение RRC установлено в течение t1, где соединение RRC не является обычным полным соединением RRC, но является соединением, которое (1) ограничено одним сообщением и (2) только устанавливает параметры электропитания. Например, установки слоя доступа (AS) безопасности и мобильности не могут быть сконфигурированы, хотя это, как правило, осуществляется при обычной передаче. В результате, контекст, поддерживаемый eNB, может быть уменьшен и может содержать только уменьшенное количество информации. Например, он может содержать только идентификатор оконечного устройства и установки электропитания. Установка соединения RRC может осуществляться на основании нового типа RRC сообщения или при повторном использовании существующих сообщений RRC. Например, оконечное устройство 101 может использовать существующее сообщение и использовать флаг, поле или индикатор в сообщении, чтобы указать, что установленное соединение RRC не является типовым и установка соединения RRC завершено, но является только ограниченным и/или временным установленным соединением RRC. Альтернативно, обычные сообщения RRC могут быть использованы на всех этапах, где, например, установлены только параметры настройки электропитания, которые указаны в сообщениях.
Затем, оконечное устройство отправляет пакет NAS, т.е. сигнальный пакет, содержащий данные канала восходящей линии связи для адресата 120, и посылает этот пакет NAS в ММЕ 105 посредством сообщения на eNB 102. В примере, показанном на фиг.6, пакет NAS передается в сообщении RRC, например, в сообщении "RRC передачи информации по каналу восходящей линии связи", однако в других примерах, информация может быть передана в другом типе сообщения RRC или в сообщении другого протокола. Как только пакет передается eNB 102, то eNB может высвободить контекст RRC в момент времени t2, так как этот контекст был установлен только для передачи одного сообщения с оконечного устройства 101. После приема сообщения, eNB 102 направляет пакет NAS в ММЕ 105 в момент времени t3. Как показано на фиг.6, момент времени t3 представлен = после t2. Тем не менее, специалистам в данной области техники, очевидно, что t3 также может быть до t2 или в то же самое время, что и t2. Например, eNB 102 может сначала направить пакет NAS в ММЕ 105, и затем только разъединить контекст RRC. Хотя это не показано на чертежах, пакет NAS, посланный eNB 102 в ММЕ 105, как правило, передается в сообщении S1-AP. Тем не менее, любой другой подходящий протокол может быть использован для отправки пакета NAS в ММЕ 105.
Как только ММЕ 105 принимает пакет NAS, определяется отсутствие NAS контекста уже установленной связью с оконечным устройством 101, и затем может установить временное контекстное соединение Cont_NAS -Temp.В примере, показанном на фиг.6, временный контекст установлен для передачи двух пакетов в оконечное устройство 101. ММЕ 105 затем отправляет данные по каналу восходящей линии связи адресату 120. Как контекст Cont_NAS-temp был установлен для передачи двух пакетов, ММЕ 105 поддерживает контекст даже после отправки данных по каналу восходящей линии связи.
В примере, показанном на фиг.6, успешная передача данных по каналу восходящей линии связи инициирует ответное сообщение подтверждения. Как правило, сообщение подтверждения ("АСК") возвращается по тому же пути, что и данные восходящей линии связи, это сообщение АСК возвращается в ММЕ 105. ММЕ затем распознает, что это сообщение ассоциировано с оконечным устройством 101 и с контекстом Cont_NAS-Temp и посылает пакет подтверждения в оконечное устройство 101 через eNB 102 с помощью контекста. После того, как ММЕ 105 отправил подтверждающее сообщение, например, в пакете NAS на eNB 102 в момент времени t4, ММЕ 105 может удалить контекст Cont_NAS -Temp, так как два пакета были обменены и контекст был установлен для передачи двух пакетов.
В этом примере, ММЕ 105 устанавливает временный контекст двух сообщений, когда он принимает пакет NAS, содержащий данные для адресата 120. ММЕ 105 имеет информацию о том, что должен быть установлен двухпакетный контекст обмена информацией, например, могут быть использованы различные решения, такие как отсутствие контекста, однопакетный контекст и т.д. В одном примере, ММЕ 105 всегда может устанавливать двухпакетный контекст, то есть ММЕ может не принимать решений относительно контекста. Это может, например, хорошо соответствовать такой среде, где осуществляется отправка только МТС коротких сообщений в ММЕ 105 без предварительного установления соединения NAS и, где известно заранее, что такие сообщения отправляются при коммуникации двух сообщений (например, сообщение и подтверждение). В другом примере, ММЕ может иметь некоторые расширенные возможности, например, может быть выполнено с возможностью идентифицировать протокол над слоем NAS (или соответствующего слоя для оконечного устройства ММЕ прямой связи), и/или распознавать некоторую информацию в этом более высоком протоколе уровня. Например, ММЕ может быть способен обнаруживать факто того, что транспортируется ли контент пакета NAS в протоколе коротких сообщений, и обнаруживать факт того, что относится ли контент пакета NAS к короткому сообщению (например, первая часть коммуникации) или к подтверждению (например, вторая часть коммуникации). В другом примере, пакет NAS может включать в себя флаг, или индикацию, полученную из более высокого уровня (ей) (например, из уровня протокола обмена короткими сообщениями), которая указывает, если и как контекст должен быть установлен. Например, чтобы достичь контекста двухпакетной коммуникации, как показано на фиг.6, пакет NAS может включать в себя индикатор, устанавливающий значение два, чтобы указать, что ММЕ 105 следует ожидать двухпакетной NAS коммуникации.
Поскольку пакет NAS поступает из ММЕ 105 в eNB 102, то eNB может обнаружить, что он не ассоциирован с каким-либо RRC соединением или контекстом для оконечного устройства 101 и в момент времени t5 он устанавливает ограниченное/временное RRC соединение для отправки сообщения, содержащее пакет NAS, то есть, для однопакетной коммуникации. В примере, показанном на фиг.6, t4, как было показано, находится до t5, однако, в некоторых примерах, t5, на самом деле может быть до t4. После того, как временный контекст RRC был установлен, то eNB 102 направляет пакет NAS, содержащий подтверждающее сообщение, на оконечное устройство 101. Например, пакет NAS может быть передан посредством сообщения RRC, или посредством сообщения любого другого протокола ниже, чем NAS.
Как только сообщение RRC было отправлено на оконечное устройство 101, eNB может отказаться от временного контекста в момент времени t6, так как передача одного сообщения была завершена.
В примере, показанном на фиг.6, оконечное устройство не должно устанавливать канал передачи данных в пользовательской плоскости для отправки сообщения. Поэтому, не осуществляется передача значительного количества сигнализации и тем самым установка соединения не может осуществляться. Кроме того, оконечное устройство может отправить сообщение до установления любого обычного соединения или контекста на eNB 102 и ММЕ 105. В этом конкретном примере, ММЕ 105 не имеет какого-либо контекста или установленного соединения для оконечного устройства 101, когда осуществляется прием сообщения. Поэтому количество сигнализации и контекста может быть уменьшено путем установления при поступлении сообщения, а не перед отправкой сообщения.
В примере, показанном на фиг.6, где в eNB хранится информация о контексте уровня радиоканала во время временного радиосоединения, информация уровня радиоканала может также храниться в UE, это не показано на схеме. UE может также хранить информацию, имеющую отношение к протоколу NAS, такую как информацию алгоритма безопасности, данная информация может храниться в течение и между передачами короткого сообщения, если любая такая информация необходима для совместного использования с ММЕ NAS протокол, то информация может быть передана оконечным устройством в ММЕ вместе с сообщением, несущим пакет приложения. Информация, хранящаяся в ММЕ, контекста Cont_NAS-Temp, может также включать в себя информацию, полученную из других источников, чем из оконечного устройства по протоколу NAS, например, он может включать в себя маршрутизацию или информацию о безопасности, полученную из HSS.
В результате, сложность отправки короткого сообщения для МТС оконечного устройства может быть уменьшена, и эффективность передачи коротких сообщений может также быть повышена. Например, оконечное устройство может отправить сообщение в соответствии с фиг.6 (или фиг.7-10), пока оконечное устройство остается в состоянии ECM_idle, и оконечное устройство может затем посылать короткое сообщение на удаленный адресат, даже в том случае, если сначала обычное оконечное устройство устанавливает соединения RRC, NAS и EPS и, следовательно, будет находиться в состоянии в ECM_connected, чтобы отправить сообщение. Обычно, оконечное устройство осуществляет подключение к сети и находится в состоянии EMM_Registered до передачи каких-либо коротких сообщений, что позволяет избежать необходимости выполнения процесса аутентификации и процесса установления безопасности NAS при каждой передаче пакета. Тем не менее, вероятность того, что оконечное устройство находится также в состоянии EMM_unregistered при отправке короткого сообщения, будет также возможно, особенно, когда частота обмена короткими сообщениями является очень низкой или где используются упрощенные процессы управления безопасностью NAS. Однако, как понятно специалистам в данной области техники, некоторые признаки обычной сети мобильной связи могут быть потеряны при отправке короткого сообщения подобным способом. Например, если соединение RRC содержит только информацию управления электропитанием и ARQ относящиеся контексты, но не включает в себя никакой информации о мобильности или в параметры безопасности AS или информацию о настройках, то сеть мобильной связи может быть не в состоянии обеспечить AS безопасность или любые услуги мобильной связи для оконечного устройства 101. В этом случае, если оконечное устройство 101 теряет соединение с eNB 102 (например, выходит за пределы диапазона eNB 102), то нет механизма для оконечного устройства 101, который обеспечит выполнение хэндовера к другой базовой станции при сохранении непрерывности оказания услуги во время и после хэндовера. В результате, оконечное устройство 101 может не принять подтверждающее сообщение от адресата и затем не может знать, получил ли адресат короткое сообщение. Возможно, придется использовать управление протоколов верхнего уровня (например, протокол обмена сообщениями), который может, например, определить, что сообщение должно быть повторно отправлено, потому что оконечное устройство не приняло подтверждающее сообщение в ответ на первую передачу. Поэтому, в то время, как такой подход может хорошо подходить для МТС коммуникаций, для типовых мобильных передач, которые осуществляют типовое оконечное устройство, может подходить меньше.
Другой пример показан на фиг.7. В этом примере ММЕ 105 устанавливает однопакетный контекст разговора Cont_NAS-temp в момент времени t3, то есть когда он принимает сообщение NAS из оконечного устройства 101 и когда это сообщение не ассоциировано с каким-либо ранее существующим контекстом в ММЕ 105. Такой пример функционирования ММЕ 105 может быть примером режима работы ожидания, который может, например, использоваться всегда или может быть использован в случае перезаписи контекста на определенный режим работы. Например, система может быть выполнена с возможностью реализовать режим работы, показанный на фиг.7, в качестве конфигурации по умолчанию и может использовать пример, показанный на фиг.6, когда сообщение NAS содержит индикатор, который указывает на установку контекста двухпакетного разговора.
В момент времени t4, т.е. во время или после передачи данных по каналу восходящей линии связи адресату, ММЕ удаляет контекст Cont_NAS-temp, так как пакет однопакетного разговора уже был принят оконечным устройством 101 (через eNB 102) и обработан.
Кроме того, так как сообщение подтверждения поступает в ММЕ 105 от адресата 120 в момент времени t5, ММЕ 105 устанавливает дополнительный временный контекст Cont_NAS-temp для отправки пакета NAS, содержащий подтверждающее сообщение в оконечное устройство 101 через eNB 102. Так как пакет передается в eNB 102 для передачи в оконечное устройство 101, ММЕ 105 может стереть контекст Cont_NAS-temp′ в момент времени t6.
Затем, так как eNB 102 принимает пакет NAS, он устанавливает временное соединение RRC с оконечным устройством 101 для целей отправки сообщения подтверждения, например в сообщении RRC. Это временное соединение RRC также ассоциировано с установкой временного контекста RRC на eNB 102, которое, таким образом, установлено в момент времени t7 и отбрасывается на t8. Примером, где контекстная информация Cont_NAS-temp может храниться в течение короткого периода в ММЕ, как показано на фиг.7, может служить случай, где ММЕ необходима информация доступа от другого объекта, например, маршрутизация доступа или информация безопасности, хранящееся в HSS. Еще один пример показан на фиг.8. В этом примере eNB устанавливает временный контекст RRC для двух сообщений, но eNB 102 устанавливает этот контекст при поступлении сообщения RRC, а не после установления временного соединения RRC, как показано на фиг.6 и 7. Для дальнейшей разработки, установление временного соединения, как показано на фиг.7, может включать в себя период, во время которого осуществляется обмен зондирования канала и измерений зондирования канала так, что передачи сообщения могут быть осуществлены при установках соответствующих параметров питания и при оптимальных временных/частотных ресурсах. В случае, показанном на фиг.8, передачи могут быть сделаны с использованием общих каналов, где не осуществлялось предварительная регулировка мощности и обмен зондирований канала. В случае, показанном на фиг.7, разъединение временного соединения на уровне радиоканала может быть неявным, например, временное соединение разъединяется немедленно при приеме на уровне радиоканала подтверждения ARQ. Кроме того, в примере, показанном на фиг.8, ММЕ не устанавливает какой-либо контекст и просто пересылает сообщение адресату. Кроме того, как только сообщение подтверждения поступает обратно от адресата 120, ММЕ 105 просто передает подтверждающее сообщение в оконечное устройство 101 через eNB 102. Это может быть достигнуто, например, с помощью сообщения, которое включает в себя информацию, которую обычно можно найти в контексте. Например, любая информация маршрутизации, которая может потребоваться для маршрутизации подтверждающего сообщения обратно к оконечному устройству 101 может быть включена в состав первого сообщения, отправленного терминалом, так что адресат может затем послать сообщение, которое маршрутизируется с помощью ММЕ. Одним из примеров является тот, где оконечное устройство может включать в себя свой S-TMSI идентификатор в сообщении, отправленным адресату 120, сообщение может также включать в себя адрес ячейки в соответствии с которым, UE находится в режиме ожидания и адрес получателя. Адресат 120 может затем включать некоторую или всю информацию в сообщение подтверждения так, что, при поступлении сообщения подтверждения в ММЕ 105, ММЕ может определить, что это сообщение предназначено для оконечного устройства 101 и может затем перенаправить это сообщение подтверждения на соответствующую eNB и затем eNB может маршрутизировать пакет на соответствующее оконечное устройство 101 в соответствующей ячейке.
Поскольку в этом примере временный контекст RRC является контекстом передачи двух сообщений, сообщение подтверждения посылается eNB в оконечное устройство 101 в момент времени t2, eNB 102 может затем удалить временный контекст.
В обычной системе во время процедуры подключения, ММЕ может быть загружен полезной информацией безопасности NAS. Информация NAS может храниться в течение заданного времени в ММЕ между моментом подключения и отключения. Как показано на фиг.9, информация NAS может быть создана после того, как мобильное оконечное устройство включено, которая включает в себя информацию аутентификации и безопасности, которая может быть сохранена в течение неопределенного срока. В некоторых примерах, при передаче сообщения RRC 140, коммуникационное оконечное устройство может создать временный контекст или контекст обновления для коммуникации сообщения RRC 140. На фиг.9 приведен пример, в котором коммуникационное оконечное устройство 101 устанавливает соединение NAS с ММЕ 105. В момент времени tl устанавливается временное соединение NAS и ММЕ создает контекст Cont_NAS-temp, который включает в себя, например, параметры безопасности NAS, который мог быть включен после коммуникаций. В этом примере установлен контекст двухпакетного разговора. Однако, контекст может быть установлен для разговора с любым количеством сообщений от одного или более.
Затем оконечное устройство 101 посылает RRC сообщение 140 в eNB. eNB определяет, что контент сообщения RRC должен быть направлен в ММЕ 105. Например, eNB 102 может идентифицировать, что сообщение RRC не ассоциировано с ни каким существующим соединением с оконечным устройством 101 и/или с ни каким контекстом данного оконечного устройства. В другом примере, eNB 102 может быть выполнена с возможностью идентифицировать, что сообщение 140 не ассоциировано с каким-либо соединением или контекстом и обнаруживает флаг или индикатор 142 в сообщении RRC и затем устанавливает временный контекст. В этом конкретном примере, флаг или индикатор 142 может быть использован в качестве проверки eNB 102, чтобы гарантировать, что сообщение 140 предназначено для ММЕ 105. В одном примере, eNB 102 может затем, например, отклонить входящее сообщение 140, если оно не ассоциировано с каким-либо контекстом, и если сообщение не включает в себя флаг или индикатор 142. Сообщение 140, конечно, также включает в себя данные 144, которые предаются в устройство-адресат, и также могут включать в себя указание на TIMSI 146.
eNB 102 затем пересылает пакет NAS в ММЕ, который затем распознает, что этот пакет NAS ассоциирован с контекстом Cont_NAS-temp.MME 105 затем направляет сообщение адресату 120.
Как только MME 105 принимает подтверждающее сообщение, отправленное адресатом 120, подтверждая получение короткого сообщения. MME 105 распознает, что сообщение подтверждения предназначено для оконечного устройства 101 и, таким образом, ассоциировано с контекстом Cont_NAS-temp.Он посылает подтверждающее сообщение в оконечное устройство 101 в NAS, которое само может быть в сообщении S1-АР для отправки его в eNB 102. eNB 102 затем передает подтверждающее сообщение в оконечное устройство 101 в сообщении 140.
В момент времени t2, после завершения двухпакетного разговора между MME 105 и оконечным устройством 101, соединение может быть разъединено и временный контекст Cont_NAS-temp может быть отброшен.
В примере на фиг.10, оконечное устройство 101 посылает короткое сообщение в то время, как контекст не существует для данного сообщения в eNB 102 или в MME 105. Также eNB 102 и MME 105 не устанавливают любой контекст, временный или нет, и они направляют сообщение на следующий узел бесконтекстным образом. Сообщение подтверждения, полученное в ответ, посылается в оконечное устройство 101 аналогичным образом. В этом конкретном примере, поддерживаемое количество сигнализации и контекста может быть значительно уменьшено по сравнению с отправкой сообщения обычным способом. Конечно, некоторые признаки или услуги могут быть потеряны при этом, например, некоторые признаки безопасности, мобильности или управления сеансом. Хотя потеря этих признаков может рассматриваться как неприемлемо для обычного оконечного устройства, они могут быть приемлемы для оконечного устройства МТС, по меньшей мере, потому что длительность передачи короче, МТС оконечные устройства подвергаются незначительному перемещению и/или изменению ячейки в течение (короткой) передачи и/или по причине того, что МТС оконечные устройства более терпимы к задержкам, чем другие оконечные устройства (например, оконечные устройства, предназначенные для общения между абонентами) и/или из-за протокола более высокого уровня, такие как, работающие между адресатом и UE могут быть в состоянии реинстанцирования или восстановления при сбое в передаче коротких сообщений.
В примере на фиг.10, как только передаются сообщения RRC, когда eNB не имеет существующего контекста для них, некоторые признаки, предоставляемые установлением соединения RRC, не могут быть обеспечены. Например, оконечное устройство 101 может не иметь C-RNTI выделенного в качестве этого идентификатора, что, как правило, размещается во время установления соединения RRC. Таким образом, оконечное устройство может использовано, и быть адресовано с помощью S-TMSI в качестве идентификатора. Другие идентификаторы могут быть также использованы, например, IMSI или MSISDN. Поэтому для примера, показанного на фиг.10, сообщение о размещении используется для указания ресурсов, на которых сообщение RRC может быть передано, может включать в себя S-TMSI или прокси.
В общем, на фигурах с 6 по 10, показана ситуация, где временные контексты (RRC или NAS) отбрасываются после получения и/или обработки определенного количества сообщений или пакетов разговора. eNB 102 и ММЕ 105 могут также иметь таймеры для отклонения контекста. Например, в примере, показанном на фиг.6, ММЕ 105 может иметь таймер Tcont-NAS для поддержания временного контекста Cont_NAS-temp.Например, может быть желательно, отбросить контекст по истечении времени установки таймера, даже если не было получено сообщение подтверждения. Это может, например, быть предпочтительным в том случае, если сообщение подтверждения потеряно между адресатом 120 и ММЕ 105 и, таким образом, никогда не достигает ММЕ 105, или, если принцип работы любого сервера адресата является таким, что задержка в получении выше уровня подтверждения, вызванная ММЕ, может являться продолжительной. Если, например, сообщение подтверждения, как правило, принимается в течение 0,5 с, то можно считать, что если сообщение подтверждения не было получено по истечении 3 с, то очень вероятно, что оно было потеряно и поэтому маловероятно его поступление в ММЕ 105 вообще. В этом случае, одним из параметров для установки таймера Т cont-NAS может быть 3 с.Альтернативно, если контекст включает в себя информацию маршрутизации о последнем известном местоположении UE, то таймер может быть установлен в соответствии с ожиданиями о том, как информация маршрутизации, вероятно, будет действительной продолжительный период времени (и может информация маршрутизации последующих сообщений использоваться как достоверная информация). Этот пример и значения, используемые в нем, являются только иллюстративные, таймер может иметь любое значение, которое рассматривается как подходящее к конкретной ситуации и/или среде.
Пример конфигурации передачи коротких сообщений
Чтобы направить сообщение адресату 120 могут быть предусмотрены приспособления и/или протоколы.
Фиг.11 представляет собой схематическое изображение мобильного оконечного устройства, в этом примере МТС оконечного устройства 101, которое посылает сообщение 130 адресату 120 через ММЕ 105. Прежде всего (этап 1), сообщение посылается оконечным устройством 101 в eNB 102, сообщение доставляется в сигнальном сообщении (например, в NAS сообщении, инкапсулированное в сообщении RRC). Отправка этого сообщения не требует и не вызывает установление пути данных, как следовало бы ожидать в сетях PS при отправке данных пользователем, и (этап 2) eNB при приеме и идентификации сигнального сообщения, направляет сообщение 130 в ММЕ 105 в сигнальном сообщении. ММЕ 105 затем посылает сообщение 130 адресату 120 на этапе 3. Схематически показано способ отправки короткого сообщения, инициированной мобильными абонентами, но не иллюстрирует пример конкретного соединения между ММЕ 105 и адресатом 120. Это соединение может быть, например, прямым или косвенным соединением, осуществляемым через Интернет или с помощью другого маршрута.
Фиг.12 иллюстрирует схему соединения, которое является непрямым соединением и осуществляется через сервер 106 обмена сообщениями. Для целей иллюстрации, сервер обмена сообщениями будет называться «MTC-SC» для "МТС сервисного центра". Как показано на фиг.12, ММЕ 105 обнаруживает, что сигнальный пакет переносит сообщение 130, которое является коротким сообщением, направленным в MTC-SC 106. Данный процесс обнаружения может быть выполнен различными способами, например, и как обсуждалось выше, ММЕ 105 может определить тип сообщения, доставленного в пакете NAS, или пакет NAS может содержать индикатор, что этот пакет NAS фактически переносит короткое сообщение для направления в MTC-SC 106. Наконец, MTC-SC 106 может передавать сообщение 130 адресату 120. Эта передача может быть выполнена любым другим соответствующим образом. Например, сообщение может быть передано непосредственно адресату или через дополнительный сервер обмена сообщениями и/или через маршрутизатор.
Хотя данный MTC-SC 106 был представлен на фиг.12 отдельно от ММЕ, специалистам понятно, что разделение на чертеже выполнено только с целью логической иллюстрации и для удобства представления и понимания, и что MTC-SC может, например, физически образовать часть ММЕ. В другом примере, MTC-SC может быть отдельным сервером, например, автономным сервером.
Преимущественно, данный MTC-SC 106 может быть использован для реализации расширенных функциональных возможностей, таких как хранение и передача. Например, сервер может хранить входящее мобильное короткое сообщение, в случае, когда оконечное устройство 101 еще не подключено к сети, и посылает данное сообщение, как только оно подключается к сети. Аналогичным образом, если оконечное устройство 101 посылает сообщение на другую сторону, которую оно не может достичь, сервер обмена сообщениями МТС-SC 106 может сохранить сообщение, и направляет его, когда эта другая сторона становится доступной.
Фигуры 13 и 14 иллюстрируют структуру двух возможных стеков протоколов, которые могут быть пригодны для структуры согласно примерам, показанным на фиг.11 или фиг.12. На фиг.13 ММЕ может действовать как реле для сообщений между оконечным устройством (или UE) и MTC-SC, и в этом примере, короткие сообщения передаются в соответствии с протоколом под названием "Протокол для передачи коротких сообщений" (PSM). Данное название не относится к какому-либо конкретному протоколу и используется для иллюстрации: PSM может быть любым существующим, модифицированным или новым протоколом, пригодным для отправки сообщения в MTC-SC. На фиг.13 протоколы LTE были использованы для иллюстративных целей и специалистам в данной области техники понятно, что изобретение также может быть реализовано с другим набором протоколов. Поскольку в LTE оконечное устройство устанавливает связь непосредственно с ММЕ, используя протокол "NAS", короткое сообщение может быть доставлено с помощью пакета NAS так, что короткое сообщение может быть отправлено адресату 120 и/или MTC-SC 106 через ММЕ 105 (через eNB 102). ММЕ может затем направить информацию верхнего уровня (относительно слоя NAS) в MTC-SC. В примере на фиг.13, протоколы, используемые между ММЕ и MTC-SC, не были определены и были просто обозначены как Р1-Р6. Фактически, может быть использован любой подходящий протокол и соответствующее количество протоколов (может быть, например, больше или меньше шести протоколов) для интерфейса между ММЕ и MTC-SC. Например, стек может включать в себя пять основных слоев, таких как Ethernet; Mac; IPsec; SCTP; и МТС-АР, где МТС-АР является протоколом для МТС применения (например, " МТС прикладной протокол").
С таким стеком протокола короткое сообщение 130 может быть отправлено оконечным устройством 101 в сообщении PSM, само сообщение доставляется в пакете NAS и пакет пересылается в сообщении RRC в eNB 102. eNB 102 затем пересылает пакет NAS в сообщении S1-AP в ММЕ 105. После приема пакета NAS, ММЕ 105 может затем переслать сообщение PSM, содержащее (короткое сообщение 130) в MTC-SC для передачи адресату 120. В том случае, оконечное устройство принимает короткое сообщение и должно направить ответное сообщение подтверждения, подтверждая, что короткое сообщение было успешно принято, сообщение подтверждения может быть передано по тому же пути, как и короткое сообщение 130, переданное между абонентами мобильной связи, как описано ранее.
Любое сообщение PSM для оконечного устройства 101 (сообщение, передаваемое абонентами мобильной связи) может быть передано тем же путем в другом направлении, как короткое сообщение, передаваемое абонентами мобильной связи. Такое мобильное короткое сообщение может, например, представлять собой короткое сообщение, передаваемое абонентами мобильной связи (например, оконечное устройство 101 принимает короткое сообщение), или сообщением подтверждения, доставленным в ответ на короткого сообщение, которое передается абонентами мобильной связи.
Пример, показанный на фиг.14, иллюстрирует еще одну структуру стека протоколов, которая могут быть приемлема для ММЕ, которая включает в себя возможности обмена короткими сообщениями. В этом случае, ММЕ может, например, обрабатывать фактическое короткое сообщение 130. На самом деле, представлен процесс, который не обрабатывает короткое сообщение 130, но может, например, иметь возможности PSM-реле для того, чтобы предоставить возможность ММЕ осуществить некоторые функциональные признаки PSM.
Некоторые могут считать, если ММЕ 105 имеет способности PSM, то это не является предпочтительным, так как ММЕ был первоначально разработан для выполнения функций сигнального узла, в то время как другие могут считать, что это могло бы упростить глобальную архитектуру, имея возможности PSM в ММЕ 105. Специалист в данной области техники сможет определить, какая структура будет предпочтительной в конкретной ситуации в зависимости от конкретных требований.
Управление ограниченной мобильностью МТС оконечных устройств
В соответствии с аспектом настоящего изобретения, сеть мобильной связи выполнена с возможностью обеспечивать работу при наличии ограниченной функциональности мобильности, чтобы соответствовать ограниченным возможностям мобильного оконечного устройства, которое может, например, быть использовано для использования МТС оконечных устройств. Нижеследующее описание и чертежи дают объяснение функционирования в случае ограниченной функциональности мобильности в соответствии с настоящим изобретением.
Варианты осуществления настоящего изобретения могут обеспечить функционирование некоторых мобильных оконечных устройств с ограниченной функциональностью мобильности, таких как те, которые могут работать как оконечные устройства типа МТС. Примеры, иллюстрирующие функционирование с ограниченной функциональностью мобильности, представлены со ссылкой на фигуры с 15 до 25.
На фиг.15 схематически показана блок-схема части сети мобильной связи, которые предусмотрены для иллюстрации функционирования с ограниченной функциональностью мобильности в соответствии с настоящим изобретением. Части сети мобильной связи являются иллюстративными примера LTE сети, как, например, показано на фиг.1 и 2. Как показано на фиг.15, мобильное оконечное устройство 201 передает сообщение датаграммы в или из источника или базовой станции привязки (eNB) 202. Базовая станция привязки eNB 202 образует часть кластера eNB 204, 206, которые служат для обеспечения механизма передачи данных в или из мобильных оконечных устройств 201 через интерфейс беспроводного доступа, обеспечиваемого каждой eNB 202, 204, 206. В соответствии с обычной практикой функционирования, eNB 202, 204, 206 подсоединены к обслуживающему шлюзу (SG) 208 как, например, показано на фиг.1. Также eNB 202, 204, 206 подключены к узлу управления мобильностью (ММЕ) 210. Для настоящего объяснения особое значение имеет сервер 212 обмена сообщениями, который соединен с ММЕ 210. В одном примере, сервер 212 обмена сообщениями является MTC-SC, упомянутый в вышеприведенном объяснении.
В соответствии с настоящим изобретением и в отношении бесконтекстной коммуникации, описанной выше, ММЕ 210 выполнен с возможностью обеспечивать функционирование ограниченной мобильности по отношению к передаче сообщений в или из мобильного оконечного устройства 201. С этой целью, ММЕ 210 выполнен с возможностью хранить информацию о текущем местоположении мобильного оконечного устройства 201 до тех пор, пока либо существуют не переданные сообщения, либо при истечении времени хранения "информации маршрутизации обновления таймера". Если любое из этих условий выполняется, то контексты маршрутизации для мобильного оконечного устройства удаляются из ММЕ. Согласно одному аспекту управления мобильностью для функционирования МТС оконечных устройств необходимо установить местоположение оконечного устройства, при изменении соединения от одной базовой станции ко второй базовой станции. Таким образом, управления мобильностью, как предложено в соответствии с настоящим изобретением, будет осуществляться в соответствии с одним или обоими следующими сценариями осуществления обмена сообщениями:
- обмен NAS сигнальными сообщениями, в котором наибольшее количество коммуникаций NAS сообщений состоит из обмена множественными сообщениями между мобильным оконечным устройством и ММЕ 210. Данная коммуникация сообщениями обычно должна быть завершена в течение короткого периода времени;
- обмен короткими сообщениями, короткие сообщения передаются в контейнер NAS, в котором коммуникации короткими сообщениями, как ожидается, состоят из двух этапов, а именно, передачи сообщения с вызывающей стороны (например, MTC-SC) с последующим подтверждением с принимающей стороны, например
мобильное оконечное устройство 201.
В качестве иллюстрации примера функционирования ограниченного управления мобильностью, фиг.15 показывает, что мобильное оконечное устройство 201, которое в данном случае соединено с eNB 202, изменяет принадлежность на вторую eNB 206. В нижеследующем описании, первая eNB 202 будет называться как базовая станция привязки eNB, тогда как вторая eNB 206 будет называться второй eNB или целевой eNB. Настоящее изобретение поэтому решает техническую задачу по доставке сообщения на мобильное оконечное устройство 201, при изменении мобильным оконечным устройством 201 принадлежности от одной базовой станции к другой.
Традиционно, передача данных или датаграмм в или из мобильного оконечного устройства, которое изменяет свое соединение от одной базовой станции к другой, осуществляется с использованием процедур хэндовера, в которой сеть осуществляет изменение соединения мобильного оконечного устройства в ответ на результат измерений качества связи, направленного мобильным оконечным устройством. Затем сеть мобильной связи осуществляет передачу данных из новой целевой базовой станции или eNB 206 и прекращает связь из исходной или первой базовой станции 202. Однако настоящее изобретение обеспечивает упрощенный способ управления мобильностью, который не включает в себя выполнение всей процедуры хэндовера, которая обычно требуется для передачи значительного количества сигнализации для осуществления измерений, отправки отчетов об измерениях, подготовки целевой базовой станции, передач команд хэндовера, конфигурации туннелей и высвобождения ресурсов от исходной базовой станции. Как описано выше, если количество данных, передаваемых в или из мобильного оконечного устройства 201 является относительно небольшим, то количество служебных сигналов, требуемых для доставки данного сообщения, будет являться примером очень неэффективного использования ресурсов радиосвязи. В соответствии с настоящим изобретением, в этой связи предполагается, что оконечное устройство мобильной связи, которое, например, может работать в качестве оконечного устройства типа МТС, имеет ограниченную функциональность мобильности, что отражено в новом состоянии соединения, которое будет описано ниже. Однако следующее описание служит для обеспечения иллюстрации примера настоящего изобретения по обеспечению функции управления ограниченной мобильностью.
На фиг.16 приведено более подробное представление ММЕ 210. На фиг.16 процессор 220 выполнен с возможностью управлять работой ММЕ и включает в себя хранилище 222 данных. Процессор также принимает входной сигнал от таймера 224.
Процессор подключен к стеку 226 протокола связи, который служит для использования различных уровней стека протоколов связи, которые выполняются ММЕ 210.
В соответствии с настоящим изобретением, ММЕ 210 выполнен с возможностью сохранять информацию о текущем местоположении каждого мобильного оконечного устройства, которое находится в пределах области отслеживания, обслуживаемой ММЕ. Однако, информация о расположении каждого из мобильных оконечных устройств по отношению к базовой станции (eNB), к которой они в данный момент времени подключены, хранится в хранилище 222 данных процессора 220 только в течение заданного периода времени. eNB, к которой подключено мобильное оконечное устройство, поддерживается до тех пор, пока все не переданные сообщения для мобильного оконечного устройства не будут отправлены, или пока время для "информации маршрутизации обновления таймера", как это определено таймером 224, не истекло. В это время, информация о расположении eNB мобильного оконечного устройства удаляется из хранилища 222 данных. Таким образом, как показано на фиг.16 список 230 мобильных оконечных устройств в пределах области отслеживания, обслуживаемой ММЕ, хранится в таблице S-TMSI мобильных оконечных устройств, и идентификатор базовой станции eNB-A, к которой подключено мобильное оконечное устройство. Кроме того, показание таймера, указывающий момент 232 времени, в котором было зарегистрировано местоположение мобильного оконечного устройства, указывается в таблице. Таким образом, как упоминалось выше, как только мобильное оконечное устройство подключается к eNB в течение заданного периода времени, то запись в хранилище данных текущего местоположения оконечного устройства мобильной связи стирается. На фиг.16 это показано в отношении мобильного оконечного устройства, обозначенного как UE3.
В соответствии с настоящим изобретением обеспечивается функционирование мобильного оконечного устройства с ограниченной мобильностью, которое может найти применение, в частности, при использовании мобильных оконечных устройств типа МТС, которые имеют упрощенную конфигурацию по сравнению с традиционными мобильными оконечными устройствами. В соответствии с настоящим изобретением, вся процедура хэндовера может не поддерживаться. Таким образом, если мобильное оконечное устройство передает сообщение адресату через сеть мобильной связи или принимает сообщение из сети мобильной связи, как, например, сигнальное сообщение NAS или осуществляется обмен короткими сообщениями, то процедура хэндовера не поддерживается. Для этого, мобильное оконечное устройство может включать в себя дополнительное состояние связи, упомянутое в приведенном ниже описании как состояние «подключенные коммуникационные радиоресурсы (RRC) для передачи сообщений». В данном состоянии, сеть мобильной связи не поддерживает полную процедуру хэндовера и поэтому не подключает мобильное оконечное устройство к новой базовой станции для продолжения сеанса связи. Соответственно, если мобильное оконечное устройство отсоединяется от первой или исходной базовой станции и подключается ко второй или целевой базовой станцией, то, в соответствии с настоящим изобретением, сообщение, которое должно быть доведено до мобильного оконечного устройства. просто теряется. Протоколы более высокого уровня могут организовать повторную передачу данного сообщения на мобильное оконечное устройство. С этой целью, мобильное оконечное устройство определяет факт необходимости повторного выбора целевой базовой станции и повторно выбирает данную базовую станцию. Сеть может быть выполнена с возможностью определять местоположение мобильного оконечного устройства для установления связи. Далее будут приведены примеры, описывающие процесс обнаружения повторного выбора мобильным оконечным устройством новой целевой базовой станции и осуществления идентификации целевой базовой станции.
На фиг.17 показана последовательность операций процесса обмена сообщениями между ММЕ 210 и мобильный оконечным устройством 201, когда оконечное устройство 201 было перемещено от исходной базовой станции 202 и реализован повторный выбор целевой базовой станции 206.
Как показано на фиг.17 и ситуация, показанная на фиг.15, после того, как мобильное оконечное устройство 201 было отсоединено от первой или исходной базовой станции 202, и повторно была выбрана вторая или целевая базовая станция 206, то мобильное оконечное устройство 201 посылает первое сообщение Ml для обеспечения обновления ячейки в исходной базовой станции 202, чтобы указать, что будет осуществлено переключение соединения с целевой базовой станцией 206. Ранее, ММЕ 210 направил сообщение N из мобильного оконечного устройства 201 адресату, и поэтому предполагается, что мобильное оконечное устройство 201 по-прежнему подключено к исходной базовой станции. Соответственно, ММЕ 210 имеет в своем хранилище данных информацию о местоположении мобильного оконечного устройства 201, которое подключено к исходной базовой станции 202. Соответственно, когда ММЕ 210 имеет сообщение N+Х для связи с мобильным оконечным устройством 201, то ММЕ 210 осуществляет связь с использованием сообщения М2 пакета данных для связи с мобильным оконечным устройством 201. Однако, как показано на фиг.17, ММЕ 210 передает пакет данных в исходную базовую станцию или в eNB 202.
В сообщении М3, когда исходная базовая станция 202 пытается передать пакет в мобильное оконечное устройство 201, то коммуникация не осуществляется. Однако, поскольку в сообщении M1 передана информация о том, что мобильное оконечное устройство 201 осуществляет обновление ячейки в исходной базовой станции 202, указывающая, что осуществляется повторный выбор целевой базовой станции 206, то исходная базовая станция 202 в сообщении М3.2 передает пакет данных в целевую базовую станцию 206. Соответственно, целевая базовая станция 206 передает пакет данных в мобильное оконечное устройство в сообщение М4.
На фиг.18 показана структура, аналогично той, что представлена на фиг.17, за исключением того, что мобильное оконечное устройство сообщает о своем обновлении ячейки через целевую eNB 206. Таким образом, как показано на фиг.18, мобильное оконечное устройство 201 посылает сообщение M10.1 которое включает в себя информацию об обновлении ячейки в целевую базовую станцию 206, в которой сообщается целевой eNB, что мобильное оконечное устройство в данный момент подключено к целевой базовой станции 206. Целевая базовая станция 206 посылает M10.2 сообщение для информирования исходной базовой станции 202 об обновлении информации о местоположении мобильных оконечных устройств, сообщив исходной базовой станции 202, что мобильное оконечное устройство 201 подключено к целевой базовой станции 206. В сообщении M12 ММЕ передает пакет данных N+Х в исходную базовую станцию 202, потому, что, как и в случае, показанном на фиг.17, ММЕ последний обеспечивает коммуникацию сообщения N от исходной базовой станции 202 адресату, и поэтому предполагается, что мобильное оконечное устройство подключено к исходной базовой станции. Однако, так как исходная базовая станция 202 была проинформирована целевой базовой станцией 206, что мобильное оконечное устройство подключено к целевой базовой станции 206, то исходная базовая станция 202 пересылает пакет данных в целевую базовую станцию 206. Соответственно, целевая базовая станция 206 затем передает пакет данных как сообщение N+Х в сообщении M14 в мобильное оконечное устройство.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, ММЕ может иметь информацию о предыдущем местоположении мобильного оконечного устройства как подключенного к базовой станции 202 привязки. Согласно сообщению М31, ММЕ передает пакет данных, обеспечивающий передачу сообщения N+X, в базовую станцию привязки или в eNB 202 для связи с мобильным оконечным устройством. Как показано в сообщении М32, базовая станция 202 привязки пытается доставить сообщение на мобильное оконечное устройство 201. Однако, доставка сообщения не осуществлена. Это потому, что мобильное оконечное устройство теперь осуществляет повторный выбор целевой или второй базовой станции 206. Соответственно, базовая станция привязки инициирует передачу пейджинговых сообщений на соседние базовые станции 204, 206, чтобы вызвать мобильное оконечное устройство. Базовые станции, которые вызываются базовой станцией 202 привязки, находятся в списке, который должен быть использован в случае, когда сообщение М32 не может быть доставлено в мобильное оконечное устройство и в этом случае предполагается, что мобильное оконечное устройство изменило свое местоположение. Этот список может содержать тот же набор ячеек / eNBs, что и список соседних станций, который eNodeB может в любом случае хранить для целей управления процедурой хэндовера или улучшения качества работы при повторном выборе ячейки. Соответственно, как показано в сообщениях МЗЗ, исходная или eNB 202 привязки передает сообщение на соседние базовые станции 204, 206, чтобы инициировать передачу пейджингового сообщения этими базовыми станциями. Поскольку мобильное оконечное устройство 201 подключено ко второй базовой станции 206, то вторая базовая станция 206 определяет, что мобильное оконечное устройство 201 в настоящее время подключено к ней, и отвечает на инициированное пейджинговое сообщение М33 сообщением М34, информируя eNB 201 привязки, что мобильное оконечное устройство в настоящее время подключено к ней. Базовая станция 202 привязки, следовательно, передает пакет в сообщении передачи М35 на вторую базовую станцию 206, которая вторая базовая станция 206 затем устанавливает связь с мобильным оконечным устройством 201 в сообщении передачи М36. Соответственно, пакет данных, обеспечивающий передачу сообщения N+X, передается на мобильное оконечное устройство второй базовой станцией 206.
В другом примере узел 210 управления мобильностью выполнен с возможностью запрашивать, по меньшей мере, одно оконечное устройство мобильной связи или eNB 206 о предоставлении информации обновления второй базовой станции, которую оконечное устройство мобильной связи повторно выбрало. Информация может быть предоставлена оконечным устройством в сообщении RRC, которое передается оконечным устройством через eNB, как сообщения слоя, не связанного с предоставлением доступа. Так, в одном примере, информация обновления ячейки предоставляется, по существу, прозрачным для eNB способом. Если eNB не имеет информации о контенте сообщения NAS, то сообщение просто направляется в ММЕ.
В качестве альтернативы, оконечное устройство может обеспечивать обновление ячейки для eNB (может затем использовать эту информацию) в соответствии с примером, показанном на фиг.17 или фиг.18, но в этом случае, дополнительно eNB также направляет информацию об обновлении ячейки в ММЕ.
В другом примере первая базовая станция может послать пейджинговое сообщение одной или нескольким базовым станциям из списка соседних базовых станций, которые могут находиться в «списке базовых станций». «Список соседних базовых станций» может представлять собой ОМС или eNB список получателей прилегающих базовых станций, с которыми оконечные устройства могут устанавливать связь посредством выполнения процедуры хэндовера. Данный список условно уже существует в базовых станциях и обычно используется для настройки отчетов измерения хэндовера, выявляя местные ячейки для содействия осуществления повторного выбора ячейки.
Новое состояние RRC-connected для передачи сообщений
Как упоминалось выше, в соответствии с настоящим изобретением, оконечное устройство 201 и базовая станция 206, к которой подключено оконечное устройство, может формировать новое состояние, упомянутое как состояние RRC-connected для передачи сообщений, которое показано на фиг.20. На фиг.20 показано состояние 280 RRC-connected для передачи сообщений, которое является одним из трех состояний, которые включают в себя состояние 282 RRC-idle и состояние 284 RRC-connected. Состояние 282 RRC-idle и состояние 282 RRC-connected являются обычными состояниями мобильного оконечного устройства и базовой станции, которые меняют эти состояния в ответ на информацию о наличии канала доставки информации для мобильного оконечного устройства в настоящее время или его отсутствие. Таким образом, в состоянии 282 RRC-idle установление связи с или из мобильного оконечного устройства невозможно и eNB не имеет информации о том, что UE находится в режиме ожидания. Однако, в состоянии 284 RRC-connected мобильное оконечное устройство подключено к сети мобильной связи и обеспечено ресурсами радиосвязи для передачи данных.
В соответствии с настоящим изобретением, мобильное оконечное устройство 201 и базовая станция 206, к которому оно подключено, образует новое состояние RRC-connected_messaging, в котором поддерживается только передача сообщений и не обеспечивается плоскость пользователя с ограниченной функциональностью радиопередачи, которая достаточна и оптимизирована только для передачи сообщений мобильным оконечным устройствам. Более того, в рамках состояния 280 RRC-connected-_messaging есть два субсостояния, которые называются состояние 286 RRC-connected_messaging_unleashed и состояние 288 RRC_connected_messaging_leashed, которые показаны на фиг 21. В состоянии соединения оконечное устройство выполняет обновление RAN об изменениях в местоположении оконечного устройства, так что RAN может маршрутизировать пакеты в канале нисходящей линии связи к корректной базовой станции, к которой подключено оконечное устройство. Альтернативно, в состоянии разъединения оконечное устройство и базовая станция не обновляют RAN об изменениях в местоположении оконечного устройства. Состояние соединения может поддерживаться с помощью обычной процедуры сетевого управления хэндовером. Альтернативно, состояние может поддерживаться с использованием способа повторного выбора ячейки UE, который может быть дополнен другими технологиями мобильности, как уже было описано, среди которых UE обновляет ячейку в исходной, целевой eNB или eNB привязки UE при инициировании пейджингового сообщения для поиска новых местоположений UEs.
Состояния диаграммы состояния мобильного оконечного устройства, как показано на фиг.21, можно резюмировать следующим образом:
Описания состояния:
RRC_Idle
- Мобильное оконечное устройство неизвестно RAN. Нет контекстов, ассоциированных с данным мобильным оконечным устройством, в RAN.
- Нет передачи данных или передачи сигнализации, что невозможно в режиме ожидания (за исключением части перехода в другое состояние).
RRC_conneced
- Мобильное оконечное устройство известно RAN, контексты существуют в пределах RAN для этого мобильного оконечного устройства.
- Установлен слой доступа защиты.
- SRB 1, SRB2 и DRB доступны.
- С-RNTI назначен.
- Хэндовер основывается на управлении мобильностью.
- Передача любой сигнализации NAS, коротких сообщений или данных через IP соединение возможно в таком состоянии. RRC_Messaging_Connected_Unleashed
- Передача коротких сообщений и необязательно NAS сигнализации возможна.
- SRB2, DRB или AS защиты отсутствуют.
- Предпочтительно, контексты будут установлены/удалены в RAN неявно, как часть транзакции передачи сообщения (не используя отдельную priori, posteriori сигнализацию RRC).
- Разъединено: обеспечивается мобильность повторного выбора ячейки, UE не обеспечивает уведомление сети об изменении ячейки. Это может означать зависимость от более высоких уровней, таких как NAS или PSM для восстановления любого пакета после потери.
- Нет сигнализации на основании реконфигурации S 1 туннеля.
- Необязательно мобильное оконечное устройство слушает и использует стек RAN, оптимизированный для обмена сообщениями и/или МТС, которое может включать в себя упрощенную PHY, MAC, RLC. RRC_Messaging_Connected_Leashed
- Передача только коротких сообщений и возможна передача необязательно NAS сигнализации.
- Подключено: для мобильного устройства/eNB требуется обновление RAN об изменениях о местоположении мобильного оконечного устройства, так что RAN может маршрутизировать пакеты в канале нисходящей линии связи к корректной eNB.
- Может использовать управляемый хэндовер сети на основании управления мобильностью:
- это означает, что местоположение мобильного оконечного устройства отслеживается при перемещении мобильного оконечного устройства от ячейки к ячейки, при осуществлении измерения хэндовера, пересылка пакетов с применением хэндовера может поддерживаться, eNB может уведомить ММЕ об изменении ячейки.
- Вместо хэндовера исходная eNB может действовать как базовая станция привязки и либо UE прямо или косвенно обеспечивает eNB привязки информацией об изменении ячейки или eNB привязки направляет пейджинговое сообщение в местные ячейки для обнаружения нового местоположения UE.
- Нет DRB или AS защиты.
Необязательно мобильное оконечное устройство слушает и использует стек RAN, оптимизированный для обмена сообщениями и/или МТС. Транзакции:
RRC_Idle в RRC_Messaging_Connected_Unleashed
- Запуск: Короткое сообщение (или, возможно NAS сигнализация) посылается либо по каналу восходящей линии связи, либо по каналу нисходящей линии связи.
- Реализовано посредством: сигнализации до передачи данных или предпочтительно косвенно, как часть пакетной передачи.
RRC_Messaging_Connected_Unleashed в RRC_Idle
- Запуск; односторонняя передача короткого сообщения завершена или многоэтапная передача сообщения завершена или истечение установленного времени таймера.
- Реализовано посредством: сигнализации или неявно удалением контекстов после завершения передачи (ч) сообщения или после истечения установленного времени таймера.
RRC_Messaging_Connected_UnleashedeRRC_Messaging_Connected_Leashed
- Запуск: частота передачи сообщений превышает пороговое значение и/или количество изменений ячейки за единицу времени превышает пороговое значение
- Реализовано посредством: сигнализации.
RRC_Messaging_Connected_Leashed в RRC_Messaging_Connected_Unleashed
- Поддержка данной транзакции не является критической и показана на схеме, как не поддерживаемая. Если активность в RRC_Messaging_Connected_Leashed падает ниже порогового значения, то транзакция в RRC_Idle должна быть осуществлена. Однако необязательно транзакция может быть поддержана, если частота передачи сообщений падает ниже порогового значения и/или количество изменений ячеек в единицу времени падает ниже порогового значения.
RRC_Messaging_Connected_Unleashed в RRC_connected
- Запуск: эта транзакция может быть вызвана необходимостью создания IP канала или, возможно, необходимостью передачи NAS сигнализации.
- Реализовано посредством: сигнализации.
RRC_connected в RRC_Messaging_Connected_Unleashed
- Поддержка данной транзакции не является критической и показана на схеме, как не поддерживаемая. Если оконечное устройство в данный момент времени осуществляет передачу SMS или обмен NAS сигнализации, то система должна оставаться в состоянии RRC_connected. Если система находится в состоянии RRC_connected и все передачи данных прекращены и/или имел место период бездействия, то ожидается транзакция в состояние RRC_Idle вместо этого.
RRC_Messaging_Connected_Leashed в RRC_Idle
- Запуск: время бездействия, установленное таймером, истекло или завершена передача всех неотправленных сообщений.
- Реализовано посредством: сигнализации.
RRC_Idle в RRC_Messaging_Connected_Leashed
- Было не так важно поддерживать данную транзакцию (отсюда пунктирная линия).
- Запуск: данная транзакция может быть инициирована, при условии, если реализация приложения была начата, для которых она была priori известна, что только канал доставки сообщений будет требоваться первоначально, и если было дополнительно известно, что частота сообщений, частота смены сотовой ячейки или требования надежности связи будет таким, чтобы поддерживать способ управления мобильностью соединения (хэндовер или повторный выбор ячейки с обновлением ячейки).
- Реализовано посредством: сигнализации.
RRC_Messaging_Connected_Leashed в RRC_connected
- Запуск: данная транзакция может быть вызвана необходимость создания IP канала или, возможно, необходимостью передачи NAS сигнализации.
- Реализовано посредством: сигнализации.
RRC_connected в RRC_Messaging_Connected_Leashed
- Запуск: поддержка данной транзакции не является существенной. Будет ли поддержана транзакция или нет, зависит от того, можно ли получить полезный эффект, работая в режиме RRC_Messaging_Connected__Leashed (например, с помощью использования МТС/передачи сообщений с оптимизацией PHY/MAC/RLC/PDCP).
- Реализовано посредством сигнализации. RRC_connected в RRC_Idle
- Запуск: время таймера истекло.
- Реализовано посредством: сигнализации. RRC_Idle в RRC_connected
- Запуск: мобильное оконечное устройство требует установления канала доставки EPS (IP канала) или, возможно, необходимой для передачи NAS сигнализации.
- Реализовано посредством сигнализации.
Следует отметить, что транзакция между повторным выбором ячейки и хэндовером на основании управления мобильностью в пределах состояния RRC_Messaging_Connected_Leashed может быть вызвана обстоятельством, при котором частота передачи сообщений выше/ниже порогового значения и/или количество изменений ячейки в единицу времени выше/ниже порогового значения.
Альтернативная структура для размещения RRC сообщения в подключенных соединенных и разъединенных состояниях показана на фиг.22. Соответственно, транзакция между состояниями и субсостояниями осуществляется внутри самого подключенного состояния 280 передачи RRC сообщений.
В соответствии с настоящим изобретением, мобильное оконечное устройство и базовая станция, к которому оно подключено, может осуществлять транзакцию между различными состояниями, как показано на фиг.20, в зависимости от необходимости поддерживать функциональность и, например, необходимо поддерживать только обмен сообщениями, или же требуется установление IP канала. В подключенном состоянии 280 для передачи сообщений и в зависимости от относительного количества генерированных пакетов и/или частоты смены сотовой ячейки, мобильное оконечное устройство и базовая станция могут осуществить транзакцию между разъединенным и соединенным состояниями, соединенное состояние используется для более часто генерируемых пакетов данных или при большим значением частоты смены ячеек, чем в случае для разъединенного состояния. Конечно, в случае отсутствия данных для передачи мобильное оконечное устройство переходит в состояние 282 RRC-idle.
В более упрощенной схеме мобильное оконечное устройство и базовая станция могут сформировать состояние обмена сообщениями, как показано на фиг.23, в котором оконечное устройство может перейти только в подключенном состоянии 280 для обмена RCC сообщениями или в состояние 282 ожидания, таким образом, обеспечивая еще более упрощенное представление возможных состояний.
Иллюстрация различия между передачей пакетов данных, которая поддерживается для состояния RRC_Messaging_Connected и состояния RRC_Connected, показана на фиг.24. Как показано на фиг.24, в состоянии RRC_Messaging_Connected, пакеты приложений передаются в/из мобильного оконечного устройства через eNB 2202 и ММЕ 2210 из/в MTC-SC 2204, в то время как в состоянии RRC_connected пакеты данных передаются в/из мобильного оконечного устройства либо через eNB 2202, PDN_GW 2216 и S_GW 2212 в/из IP PDN 2214, либо и/или с помощью плоскости 2200 управления в/из MTC-SC.
Блок-схема схематически суммирует относительные состояния, описанные выше со ссылкой на фигуры с 20 по 24, как показано на фиг.25 совместно с состояниями, соответствующими соединениями NAS сигнализации, обеспечивающие обмен данными между мобильным оконечным устройством и ММЕ. В частности, вводится новое состояние ECM_Messaging; свойства состояния включают в себя следующее:
- Поддерживается только передача SMS или NAS сообщений в плоскости управления, плоскость пользователя не поддерживается.
- Последний известный eNB адрес UE может храниться и предоставляться для маршрутизации пакетов, которые поступают в дальнейшем в период нахождения ММЕ в этом состоянии
- Не образован канал доставки S 1 или туннели
- Подключение RRC может не существовать и любая существующая функция радиотракта может быть ограничена (например, отсутствует AS защита, нет хэндовера)
- Продолжительность данного состояния может быть очень короткой
- Может быть инициирована транзакция состояния из ECM_idle в ECM_Messaging_Connected в ММЕ:
- Нечетким поступлением пакета во время транзакции передачи сообщения.
- Изменение состояния из ECM_Messaging в ECM_Idle может быть вызвано:
- Продолжительностью последнего обновления eNB <-> ММЕ информации маршрутизации, при превышении некоторого периода времени
- Завершением одной передачи сообщения, завершением передач не переданных сообщений во время обмена сообщениями и/или завершением всех сеансов обмена передач всех не переданных сообщений
- Бездействием таймера
- ММЕ, возможно, потребуется направить пейджинговое сообщение, чтобы определить местоположение UE в случае достаточности обновления информации маршрутизации, или если сообщение о транзакции, инициированное сетью, является новым.
- UE может быть необязательно "на соединении" с ММЕ, в частности, UE может быть сконфигурировано с помощью сигнализации, чтобы обеспечить ММЕ информацией обновления ячейки, при изменении UE ячейки. Причиной передачи сигнализации может являться факт того, что количество пейджинговых сообщений в единицу времени превышает некоторое количество и/или частота передачи коротких сообщение становится высокой.
- Хранящаяся информация о местоположении UE может быть неточной или, более конкретно, устаревшей. Это может рассматриваться, как необходимое условие для того, чтобы более высокие слои, такие как NAS или PSM, были восстановлены от любой потери пакетов, которое является результатом направления пакета с ММЕ в eNB в момент времени, когда UE больше не находится в режиме ожидания вызова. Альтернативно, RAN может обеспечить реализацию функции управления мобильностью для предотвращения потери пакетов, если ММЕ использует последний известный адрес eNB для маршрутизации, например, согласно ранее описанным способам.
Как показано пунктирными линиями на фиг.25, в то время как ММЕ NAS находится в состоянии ECM_Messaging_Connected, состояние RRC может быть меняться и находится либо в RRC_Idle, либо в состоянии RRC_Messaging_Connected в зависимости от выбранного приложения радиотракта, как описано ранее. Состояние ECM_Connected чаще всего ассоциируется с состоянием RRC_Connected.
Информация о маршрутизации в ММЕ, относительно которой eNB UE находится в режиме ожидания вызова, может быть обновлена посредством:
- Ответного сигнала на поисковый вызов, выполненный ММЕ.
- Включением информации маршрутизации в состав любого мобильного пакета вызова/сообщения, которое передается ММЕ.
- Выполнением UE с возможностью отправлять информацию об обновлении ячейки в ММЕ каждый раз при изменении ячейки.
- eNB уведомляет ММЕ об изменении ячейки, что может быть возможно, если RAN находится в состоянии RRC_Messaging_Connected_Leashed.
Заключение
В целом, изобретение было описано в LTE среде, так как изобретение может быть преимущественно реализовано в этой среде, однако настоящее изобретение не ограничивается LTE средой и может быть реализовано в любой другой подходящей среде.
Различные модификации могут быть сделаны в примерах настоящего изобретения. Варианты осуществления настоящего изобретения были применены в значительной степени с точки зрения использования оконечных устройств с ограниченными функциональными возможностями, однако, должно быть понятно, что любое подходящее оконечное устройство может передавать и принимать короткие сообщения в соответствии с настоящим изобретением, в том числе типовые оконечные устройства, такие как персональный телефон.
Кроме того, для простоты иллюстрации и в интересах доступности для понимания, был представлен и описан только один узел каждого элемента сети. Тем не менее, специалистам в данной области техники понятно, что могут быть использованы более чем один узел. Например, мобильная сеть может содержать множество eNB, ММЕ, S-GW и/или P-GW.
Различные дополнительные аспекты и признаки настоящего изобретения определены в прилагаемой формуле изобретения. Различные модификации могут быть сделаны в вариантах осуществления, описанных выше, в рамках объема настоящего изобретения. Например, вариант осуществления настоящего изобретения находит применение с другими типами сетей мобильной связи и не ограничивается LTE.