ПЕРЕДАЧА ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИХ ДАННЫХ ЧЕРЕЗ ПЛОСКОСТЬ УПРАВЛЕНИЯ В СИСТЕМЕ СВЯЗИ С ПОМОЩЬЮ НАЗНАЧЕННЫХ ТИПОВ КОНТЕЙНЕРОВ ПОЛЕЗНОЙ НАГРУЗКИ
TRANSMISSION OF USER DATA THROUGH THE CONTROL PLANE IN THE COMMUNICATION SYSTEM USING DESIGNATED TYPES OF PAYLOAD CONTAINERS

Данная область техники относится в целом к системам связи и, в частности, но не исключительно, к связям в плоскости управления в таких системах.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В данном разделе представлены аспекты, которые могут содействовать более глубокому пониманию данных изобретений. Соответственно, утверждения, приведенные в данном разделе, следует рассматривать в этом свете, и их не следует понимать как выкладки того, что есть и чего нет в предшествующем уровне техники.
Технология беспроводной мобильной связи четвертого поколения (4G), также известная как технология по стандарту «Долгосрочное развитие» (LTE; Long Term Evolution), была разработана для обеспечения мобильной мультимедийной связи высокой пропускной способности с высокой скоростью передачи данных, в частности для взаимодействия с человеком. Технология следующего или пятого поколения (5G) предназначена для использования не только для взаимодействия с человеком, но и для связи машинного типа в так называемых сетях Интернета вещей (IoT; Internet of Things).
Хотя сети 5G предназначены для предоставления услуг массовой связи IoT (например, очень большого количества устройств с ограниченной пропускной способностью) и критически важных услуг IoT (например, требующих высокой надежности), улучшения по сравнению с существующими услугами мобильной связи поддерживаются в виде услуг улучшенного мобильного широкополосного доступа (eMBB; enhanced mobile broadband), предоставляющих мобильным устройствам улучшенный беспроводной доступ к Интернету.
В представленной в качестве примера системе связи пользовательское оборудование (5G UE (user equipment) в сети 5G или, в более широком смысле, UE), такое как терминал мобильной связи (абонент), обменивается данными через радиоинтерфейс с базовой станцией или точкой доступа, называемой gNB в сети 5G. В качестве иллюстрации точка доступа (например, gNB) является частью сети доступа системы связи. Например, в сети 5G сеть доступа называется системой 5G и описана в Техническом стандарте (TS; Technical Specification) 5G 23.501, V16.0.2, озаглавленном «Technical Specification Group Services and System Aspects; System Architecture for the 5G System», описание которого полностью включено в настоящий документ посредством ссылки. Как правило, точка доступа (например, gNB) предоставляет доступ UE к опорной сети (CN; core network), которая затем предоставляет доступ UE к другим UE и/или сети передачи данных, такой как сеть пакетной передачи данных (например, Интернет).
TS 23.501 определяет сервис-ориентированную архитектуру (SBA; Service-Based Architecture) 5G, которая моделирует сервисы как сетевые функции (NF; network functions), которые взаимодействуют друг с другом с использованием репрезентативных прикладных программных интерфейсов передачи состояния представления (приложения с передачей состояния представления).
Кроме того, в Техническом стандарте (TS) 5G 33.501, V15.4.0, озаглавленном «Technical Specification Group Services and System Aspects; Security Architecture and Procedures for the 5G System», описание которого полностью включено в настоящий документ посредством ссылки, содержится дополнительное подробное описание управления безопасностью в связи с сетью 5G.
Производительность сети является важным фактором в любой системе связи. На производительность сети значительное влияние может оказывать, например, обработка сообщений плоскости управления, полученных опорной сетью от пользовательского оборудования. Однако управление такими связями представляет некоторые проблемы в существующих подходах 5G.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Иллюстративные варианты осуществления обеспечивают усовершенствованные методы передачи пользовательских данных через плоскость управления в системе связи с использованием назначенных типов контейнеров полезной нагрузки.
Например, в одном иллюстративном варианте осуществления способ включает в себя определение размера пользовательских данных, подлежащих передаче через плоскость управления от пользовательского оборудования на по меньшей мере один сетевой объект системы связи. В ответ на определение того, что размер пользовательских данных, подлежащих передаче, ниже по меньшей мере порогового значения для передачи малых данных, способ также включает в себя генерирование сообщения плоскости управления, содержащего пользовательские данные, подлежащие передаче, в контейнере полезной нагрузки, предназначенном для передачи малых пользовательских данных через плоскость управления, в дальнейшем называемом контейнером малых данных. Способ дополнительно включает в себя передачу сгенерированного сообщения плоскости управления от пользовательского оборудования на по меньшей мере один сетевой объект системы связи.
В другом иллюстративном варианте осуществления способ включает в себя определение размера пользовательских данных, подлежащих передаче от по меньшей мере одного сетевого объекта системы связи через плоскость управления на пользовательское оборудование. В ответ на определение того, что размер пользовательских данных, подлежащих передаче, ниже по меньшей мере порогового значения для передачи малых данных, способ также включает в себя генерирование сообщения плоскости управления, содержащего пользовательские данные, подлежащие передаче, в контейнере малых данных. Кроме того, способ включает в себя передачу сгенерированного сообщения плоскости управления на пользовательское оборудование от по меньшей мере одного сетевого объекта системы связи.
Другие иллюстративные варианты осуществления обеспечены в виде энергонезависимого машиночитаемого носителя данных, в котором реализован исполняемый программный код, который при исполнении процессором приводит процессор к выполнению вышеприведенных этапов. Еще другие иллюстративные варианты осуществления включают в себя аппарат с процессором и запоминающим устройством, выполненным с возможностью осуществления вышеприведенных этапов.
Эти и другие признаки и преимущества описанных в настоящем документе вариантов осуществления станут более очевидными из сопроводительных графических материалов и следующего подробного описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 проиллюстрирована система связи, с помощью которой реализуют один или более иллюстративных вариантов осуществления.
На фиг. 2 проиллюстрированы архитектуры систем обработки для пользовательского оборудования и сетевого объекта, с помощью которых реализуют один или более иллюстративных вариантов осуществления.
На фиг. 3 проиллюстрирована часть системы связи, с помощью которой реализуют один или более иллюстративных вариантов осуществления, в которых пользовательское оборудование передает данные через плоскость управления в сеть передачи данных.
На фиг. 4 проиллюстрирована передача малых данных по восходящему каналу для пользовательского оборудования в режиме ожидания в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления.
На фиг. 5 проиллюстрирована передача малых данных по восходящему каналу для пользовательского оборудования в подсоединенном режиме в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления.
На фиг. 6 проиллюстрирована передача малых данных по нисходящему каналу для пользовательского оборудования в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления.
На фиг. 7 проиллюстрирована структура информационного элемента контейнера малых данных в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления.
На фиг. 8 проиллюстрировано содержимое контейнера малых данных в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления.
На фиг. 9 проиллюстрировано содержимое информационного элемента контейнера малых данных в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления.
На фиг. 10 проиллюстрирована структура информационного элемента контейнера пользовательских данных в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления.
На фиг. 11 проиллюстрировано содержимое контейнера пользовательских данных в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления.
На фиг. 12 проиллюстрировано содержимое информационного элемента контейнера пользовательских данных в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления.
На фиг. 13 проиллюстрировано использование сообщения и информационного элемента для контейнеров малых данных в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления.
На фиг. 14 проиллюстрирована структура информационного элемента контейнера полезной нагрузки в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления.
На фиг. 15 проиллюстрирована структура информационного элемента типа контейнера полезной нагрузки в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления.
На фиг. 16 проиллюстрировано содержимое информационного элемента контейнера полезной нагрузки в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления.
На фиг. 17 проиллюстрирована конфигурация размера данных плоскости управления в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления.
На фиг. 18 проиллюстрирована защита данных для контейнеров малых данных для пользовательского оборудования в режиме ожидания в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления.
На фиг. 19 проиллюстрирована методология передачи пользовательских данных на основании плоскости управления с использованием назначенных типов контейнеров полезной нагрузки в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Варианты осуществления будут проиллюстрированы в данном документе вместе с приведенными в качестве примера системами связи и связанными технологиями передачи пользовательских данных через плоскость управления в системе связи с использованием назначенных типов контейнеров полезной нагрузки. Однако следует понимать, что объем формулы изобретения не ограничивается раскрытыми конкретными типами систем связи и/или процессами. Варианты осуществления могут быть реализованы во множестве других типов систем связи с использованием альтернативных процессов и операций. Например, хотя раскрытые варианты осуществления проиллюстрированы в контексте беспроводных систем сотовой связи, в которых используются элементы системы от 3GPP, такой как система следующего поколения (5G) от 3GPP, раскрытые варианты осуществления могут быть простым способом приспособлены к множеству других типов систем связи. Следует отметить, что 3GPP означает проект партнерства третьего поколения, который представляет собой организацию по стандартизации, которая разрабатывает протоколы для мобильной телефонии и тому подобное.
В соответствии с иллюстративными вариантами осуществления, реализованными в среде системы связи 5G, один или более технических спецификаций (TS; technical specification) и технических отчетов (TR; technical report) от 3GPP предоставляют дополнительное объяснение пользовательского оборудования и сетевых объектов (например, сетевых элементов, сетевых функций и т. д.) и/или операций, которые взаимодействуют с одним или более иллюстративными вариантами осуществления, например, вышеупомянутыми TS 23.501 от 3GPP и TS 33.501 от 3GPP. В других документах TS/TR от 3GPP предоставлена другая подробная типичная информация, понятная среднему специалисту в данной области техники. Например, техническая спецификация 5G (TS) 23.401, V16.2.0, озаглавленная «Technical Specification Group Services and System Aspects; General Packet Radio Service (GPRS) Enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) Access», раскрытие которой полностью включено в данный документ посредством ссылки, описывает общие принципы оптимизации сотового IoT (CIoT; Cellular IoT), оптимизации, с которой ниже будут описаны один или более иллюстративных вариантов осуществления. Однако хотя иллюстративные варианты осуществления хорошо подходят для реализации, связанной с вышеупомянутыми стандартами 3GPP, связанными с 5G, альтернативные варианты осуществления не обязательно предназначены для ограничения какими-либо конкретными стандартами.
Кроме того, иллюстративные варианты осуществления могут быть объяснены в данном документе в контексте модели взаимодействия открытых систем (модель OSI (Open Systems Interconnection)), представляющей собой модель, которая концептуально характеризует функции связи системы связи, такой как, например, сеть 5G. Модель OSI обычно концептуализирована как иерархический стек с заданным уровнем, обслуживающим уровень выше и обслуживаемым уровнем ниже. Как правило, модель OSI содержит семь уровней, причем верхний уровень стека представляет собой уровень приложений (уровень 7), за которым следует уровень представления (уровень 6), уровень сеанса (уровень 5), транспортный уровень (уровень 4), сетевой уровень (уровень 3), уровень канала передачи данных (уровень 2) и физический уровень (уровень 1). Специалисту в данной области техники будут понятны функции и взаимодействия различных уровней, и, следовательно, дополнительные подробности каждого уровня не описаны в данном документе. Однако следует принимать во внимание, что, хотя иллюстративные варианты осуществления хорошо подходят для реализаций, в которых используют модель OSI, альтернативные варианты осуществления не обязательно ограничиваются какой-либо конкретной моделью функции связи.
Иллюстративные варианты осуществления относятся к управлению сообщениями плоскости управления, связанному с сервис-ориентированной архитектурой (SBA) для сетей 5G. Перед описанием таких иллюстративных вариантов осуществления общее описание основных компонентов сети 5G будет описано ниже в контексте фиг. 1 и 2.
На фиг. 1 показана система 100 связи, в которой реализованы иллюстративные варианты осуществления. Следует понимать, что элементы, показанные в системе 100 связи, предназначены для представления основных функций, предусмотренных в системе, например функций доступа UE, функций управления мобильностью, функций аутентификации, функций обслуживающего шлюза и т. д. Таким образом, блоки, показанные на фиг. 1, относятся к конкретным элементам в сетях 5G, которые обеспечивают эти основные функции. Однако другие элементы сети могут быть использованы в других вариантах осуществления для реализации некоторых или всех представленных основных функций. Также следует понимать, что не все функции сети 5G изображены на фиг. 1. Скорее представлены функции, которые облегчают объяснение иллюстративных вариантов осуществления. На последующих фигурах могут быть изображены некоторые дополнительные элементы/функции.
Соответственно, как показано, система 100 связи содержит оборудование пользователя (UE) 102, которое связывается через радиоинтерфейс 103 с точкой доступа (gNB) 104. UE 102 в некоторых вариантах осуществления представляет собой терминал мобильной связи, и такой терминал мобильной связи может содержать, например, мобильный телефон, компьютер или любой другой тип устройства связи. Следовательно, термин «пользовательское оборудование», используемый в настоящем документе, предназначен для толкования в широком смысле, чтобы охватывать множество различных типов терминалов мобильной связи, абонентских терминалов или, в более общем смысле, устройств связи, включая такие примеры, как комбинация карты данных, вставленной в ноутбук или другое оборудование, такое как смартфон или другое устройство сотовой связи. В одном или более иллюстративных вариантах осуществления пользовательское оборудование относится к устройству IoT и, более конкретно, поддерживает оптимизацию CIoT, как упомянуто выше и как будет дополнительно объяснено в данном документе. В таких вариантах осуществления, когда UE представляет собой устройство IoT, неограничивающие примеры таких устройств могут включать в себя датчики, мониторы, приводы, роботизированные устройства и/или другие машинные устройства. Такие устройства связи также предназначены для включения устройств, обычно называемых терминалами доступа.
В одном варианте осуществления UE 102 состоит из части универсальной карты с интегральной схемой (UICC; Universal Integrated Circuit Card) и части оборудования мобильной связи (ME; Mobile Equipment). UICC представляет собой автономную часть UE и содержит по меньшей мере один универсальный модуль идентификации абонента (USIM; Universal Subscriber Identity Module) и соответствующее прикладное программное обеспечение. USIM надежно сохраняет постоянный идентификатор абонента и связанный с ним ключ, которые используют для идентификации и аутентификации абонентов для доступа к сетям. ME представляет собой автономную часть UE и содержит функции оконечного оборудования (TE; terminal equipment) и различные функции абонентского оборудования мобильной связи (MT; mobile termination).
Следует заметить, что в одном примере постоянный идентификатор абонента представляет собой международный идентификатор абонента мобильной связи (IMSI; International Mobile Subscriber Identity) UE. В одном варианте осуществления IMS имеет фиксированную 15-значную длину и состоит из 3-значного кода страны при мобильной связи (MCC; Mobile Country Code), 3-значного кода сети мобильной связи (MNC; Mobile Network Code) и 9-значного идентификационного номера терминала мобильной связи (MSIN; Mobile Station Identification Number). В системе связи 5G IMSI называется постоянным идентификатором абонента (SUPI; Subscription Permanent Identifier). В случае использования IMSI в качестве SUPI, MSIN предоставляет идентификатор абонента. Таким образом, обычно требуется шифрование только части MSIN IMSI. Части MNC и MCC IMSI предоставляют информацию о маршрутизации, используемую обслуживающей сетью для маршрутизации в правильную домашнюю сеть. Когда MSIN SUPI зашифрован, он называется скрытым идентификатором абонента (SUCI; Subscription Concealed Identifier).
В качестве иллюстрации точка 104 доступа представляет собой часть сети доступа системы 100 связи. Такая сеть доступа содержит, например, систему 5G, содержащую совокупность базовых станций и одну или более связанных функций управления сетью радиосвязи. Базовые станции и функции управления сетью радиосвязи в некоторых вариантах осуществления представляют собой логически отдельные объекты, а в других вариантах осуществления они реализованы в одном и том же физическом сетевом элементе, таком как, например, маршрутизатор базовой станции или точка доступа сотовой связи.
Точка 104 доступа в этом иллюстративном варианте осуществления функционально связана с функциями 106 управления мобильностью. В сети 5G функция управления мобильностью реализуется с помощью функции управления доступом и мобильностью (AMF; Access and Mobility Management Function). Функция привязки безопасности (SEAF; Security Anchor Function) в некоторых вариантах осуществления также реализуется с помощью AMF, соединяющей UE с функцией управления мобильностью. Функция управления мобильностью, используемая в настоящем документе, представляет собой элемент или функцию (т. е. объект) в части опорной сети (CN) системы связи, которая управляет или иным образом занимается, помимо других операций сети, доступом и мобильностью (включая аутентификацию/авторизацию) операций с UE (через точку 104 доступа). AMF также может называться в настоящем документе, в более общем смысле, объектом управления доступом и мобильностью.
Хотя иллюстративные варианты осуществления будут описаны ниже с точки зрения связи плоскости управления между UE и AMF в системной среде 5G, следует понимать, что описанные в настоящем документе методы управления сообщениями плоскости управления могут быть напрямую применены к системам связи, отличным от систем 5G, только в качестве примера, LTE или другим системам 3GPP, а также любым соответствующим системам, не относящимся к 3GPP. Только в качестве примера, в альтернативном варианте осуществления, в котором система связи представляет собой систему LTE, функцию управления мобильностью выполняет узел управления мобильностью (MME; Security Anchor Function).
Снова в соответствии с фиг. 1, AMF 106 в этом иллюстративном варианте осуществления функционально связана с функциями 108 абонента базовой станции, то есть с одной или более функциями, которые постоянно находятся в домашней сети абонента. Как показано, некоторые из этих функций включают в себя функцию унифицированного управления данными (UDM; Unified Data Management), а также функцию сервера аутентификации (AUSF; Authentication Server Function). AUSF и UDM (отдельно или совместно) также называются в настоящем документе, в более общем смысле, объектом аутентификации. Кроме того, функции абонента базовой станции включают в себя, но не ограничиваются этим, функцию выбора сегмента сети (NSSF; Network Slice Selection Function), функцию воздействия сети (NEF; Network Exposure Function), функцию сетевого хранилища (NRF; Network Repository Function) и функцию контроля политик (PCF; Policy Control Function).
Следует отметить, что UE, такое как UE 102, как правило, называется базовой наземной сетью мобильной связи общего пользования (HPLMN; Home Public Land Mobile Network), в которой находятся некоторые или все функции 108 абонента базовой станции. Если UE находится в роуминге (не в HPLMN), оно, как правило, подключено к посещаемой наземной сети мобильной связи общего пользования (VPLMN; Visited Public Land Mobile Network), также называемой посещаемой или обслуживающей сетью. Некоторые или все функции 106 управления мобильностью могут находиться в VPLMN, и в этом случае функции в VPLMN связываются с функциями в HPLMN по мере необходимости. Однако в сценарии отсутствия роуминга функции 106 управления мобильностью и функции 108 абонента базовой станции могут находиться в одной и той же сети связи.
Точка 104 доступа также функционально соединена с функцией обслуживающего шлюза, т. е. с функцией управления сеансом (SMF; Session Management Function) 110, которая функционально соединена с функцией плоскости пользователя (UPF; User Plane Function) 112. UPF 112 функционально соединена с сетью пакетной передачи данных, например Интернетом 114. Как известно в 5G и других сетях связи, плоскость пользователя (UP; user plane) или плоскость передачи данных, как правило, передает сетевой пользовательский трафик (пользовательские данные), а плоскость управления (CP; control plane), как правило, передает трафик управляющих сигналов (данные управления). SMF 110 поддерживает функциональные возможности, относящиеся к абонентским сеансам UP, например, установление, изменение и освобождение сеансов PDU. UPF 112 поддерживает функциональные возможности для облегчения операций UP, например маршрутизацию и пересылку пакетов, взаимное соединение с сетью передачи данных (например, 114 на фиг. 1), применение политик и буферизацию данных.
Следует понимать, что фиг. 1 представляет собой упрощенную иллюстрацию, поскольку не все каналы связи и соединения между сетевыми функциями (NF) и другими элементами системы проиллюстрированы на фиг. 1. Специалисту в данной области техники, с учетом различных TS/TR от 3GPP, будут понятны различные каналы и соединения, которые явно не показаны или которые могут быть обобщены на фиг. 1.
Другие типичные действия и функции определенных элементов сети не описаны подробно в настоящем документе, когда на них не сосредоточены иллюстративные варианты осуществления, но они могут находиться в соответствующей документации 5G от 3GPP. Следует понимать, что конкретная компоновка элементов системы на фиг. 1 является только примером, и для реализации системы связи в других вариантах осуществления могут быть использованы другие типы и компоновки дополнительных или альтернативных элементов. Например, в других вариантах осуществления система 100 может содержать другие элементы/функции, явно не показанные в настоящем документе. Также, хотя в варианте осуществления в соответствии с фиг. 1 показаны лишь отдельные элементы/функции, это сделано только для простоты и понятности иллюстрации. Данный альтернативный вариант осуществления может включать в себя большее количество таких элементов системы, а также дополнительные или альтернативные элементы типа, обычно связанного с традиционными вариантами реализации системы.
Также следует отметить, что, хотя на фиг. 1 элементы системы проиллюстрированы как отдельные функциональные блоки, различные подсети, составляющие сеть 5G, разделены на так называемые сегменты сети. Сегменты сети (разделы сети) содержат серию наборов функций сети (NF; network function) (т.е. функциональных цепочек) для каждого соответствующего типа услуг с использованием виртуализации сетевых функций (NFV; network function virtualization) в общей физической инфраструктуре. Экземпляры сегментов сети создаются по мере необходимости для данной услуги, например услуги eMBB, услуги массовой связи IoT и критически важной услуги IoT. Таким образом, создается экземпляр сегмента или функции сети при создании экземпляра этого сегмента или функции сети. В некоторых вариантах осуществления это включает в себя установку или иное выполнение сегмента или функции сети на одном или более хост-устройствах базовой физической инфраструктуры. UE 102 выполнено с возможностью доступа к одной или более из этих услуг через gNB 104. NF также могут получать доступ к услугам других NF.
Иллюстративные варианты осуществления обеспечивают улучшенные методы для передачи пользовательских данных через плоскость управления системы связи, в частности, включая оптимизацию CIoT. На фиг. 2 представлена блок-схема архитектур 200 обработки двух абонентов, т. е. пользовательского оборудования и сетевой функции/элемента (например, AMF), в методологии передачи пользовательских данных на основе плоскости управления в иллюстративном варианте осуществления. Следует понимать, что более двух абонентов могут быть вовлечены в методологию передачи пользовательских данных на основе плоскости управления в соответствии с иллюстративными вариантами осуществления. Таким образом, на фиг. 2 проиллюстрированы архитектуры обработки, связанные с любыми двумя абонентами, которые связываются напрямую и/или опосредованно. Следовательно, в иллюстративных вариантах осуществления каждый абонент в методологии передачи пользовательских данных на основе плоскости управления подразумевается как сконфигурированный с архитектурой обработки, показанной на фиг. 2.
Как показано, пользовательское оборудование 202 содержит процессор 212, связанный с запоминающим устройством 216 и схемой 210 интерфейса. Процессор 212 пользовательского оборудования 202 содержит модуль 214 обработки передачи данных плоскости управления, который может быть реализован, по меньшей мере частично, в виде программного обеспечения, выполняемого процессором. Модуль 214 обработки выполняет передачу пользовательских данных на основе плоскости управления, а также другие операции, описанные в связи с последующими фигурами и иным образом в настоящем документе. Запоминающее устройство 216 пользовательского оборудования 202 содержит модуль 218 хранения передачи данных плоскости управления, который хранит данные, сгенерированные или иным образом используемые во время передачи пользовательских данных на основе плоскости управления и других операций.
Как дополнительно показано, функция/элемент 204 сети содержит процессор 222, подключенный к запоминающему устройству 226 и схеме 220 интерфейса. Процессор 222 функции/элемента 204 сети содержит модуль 224 обработки передачи данных плоскости управления, который может быть реализован, по меньшей мере частично, в виде программного обеспечения, выполняемого процессором 222. Модуль 224 обработки выполняет передачу пользовательских данных на основе плоскости управления, а также другие операции, описанные в связи с последующими фигурами и иным образом в настоящем документе. Запоминающее устройство 226 функции/элемента 204 сети содержит модуль 228 хранения передачи данных плоскости управления, который хранит данные, сгенерированные или иным образом используемые во время передачи пользовательских данных на основе плоскости управления и других операций.
Процессоры 212 и 222 соответствующего пользовательского оборудования 202 и функции/элемента 204 сети могут содержать, например, микропроцессоры, специализированные интегральные схемы (ASIC; application-specific integrated circuit), программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA; field programmable gate array), процессоры обработки цифровых сигналов (DSP; digital signal processor) или другие типы устройств обработки или интегральных схем, а также части или комбинации таких элементов. Такие устройства на интегральных схемах, а также их части или комбинации являются примерами «схемы» в контексте использования этого термина в настоящем документе. Широкое разнообразие других компоновок аппаратных средств и соответствующего программного обеспечения или программно-аппаратного обеспечения может использоваться при реализации указанных иллюстративных вариантов осуществления.
Запоминающие устройства 216 и 226 соответствующего пользовательского оборудования 202 и функции/элемента 204 сети можно использовать для хранения одной или более программ, которые выполняются соответствующими процессорами 212 и 222 для реализации по меньшей мере части описанных в настоящем документе функциональных возможностей. Например, операции передачи пользовательских данных на основе плоскости управления и другие функциональные возможности, описанные в связи с последующими фигурами и иным образом в настоящем документе, могут быть реализованы простым способом с использованием программного кода, выполняемого процессорами 212 и 222.
Таким образом, данное одно из запоминающих устройств 216 или 226 может рассматриваться в качестве примера того, что в более широком смысле упоминается в настоящем документе как компьютерный программный продукт или в еще более широком смысле как считываемый процессором носитель данных, который содержит выполняемый программный код, реализованный в нем. Другие примеры считываемых процессором носителей данных могут включать в себя диски или другие типы магнитных или оптических носителей в любой комбинации. Иллюстративные варианты осуществления могут включать в себя изделия промышленного производства, содержащие такие компьютерные программные продукты или другие считываемые процессором носители данных.
Запоминающее устройство 216 или 226, в частности, может включать в себя, например, электронное оперативное запоминающее устройство (RAM; random-access memory), такое как статическое RAM (SRAM; static RAM), динамическое RAM (DRAM; dynamic RAM) или другие типы энергозависимого или энергонезависимого электронного запоминающего устройства. Последнее может включать в себя, например, энергонезависимые запоминающие устройства, такие как флэш-память, магниторезистивное RAM (MRAM; magnetic RAM), RAM с фазовым кодированием (PC-RAM; phase-change RAM) или ферроэлектрическое RAM (FRAM; ferroelectric RAM). Термин «запоминающее устройство», используемый в настоящем документе, предназначен для широкого толкования и может дополнительно или альтернативно охватывать, например, постоянное запоминающее устройство (ROM; read-only memory), дисковое запоминающее устройство или другой тип запоминающего устройства, а также части или комбинации таких устройств.
В качестве иллюстрации схемы 210 и 220 интерфейса соответствующего пользовательского оборудования 202 и функции/элемента 204 сети содержат приемопередатчики или другие аппаратные средства или программно-аппаратные средства связи, которые позволяют связанным элементам системы связываться друг с другом описанным в настоящем документе способом.
На фиг. 2 видно, что пользовательское оборудование 202 сконфигурировано для связи с функцией/элементом 204 сети и, наоборот, через соответствующие схемы 210 и 220 интерфейса. Эта связь включает в себя отправку данных пользовательским оборудованием 202 функции/элементу 204 сети и отправку данных функцией/элементом 204 сети пользовательскому оборудованию 202. Однако в альтернативных вариантах осуществления другие сетевые элементы или другие компоненты могут быть функционально подключены между пользовательским оборудованием 202 и/или сетевой функцией/элементом 204, а также к ним. Термин «данные», используемый в настоящем документе, предназначен для широкого толкования, чтобы охватывать любой тип информации, которая может отправляться между абонентами управления сообщениями плоскости управления, включая, но не ограничиваясь этим, сообщения, права доступа, идентификаторы, ключи, индикаторы, пользовательские данные, данные управления и т. д.
Следует понимать, что конкретная компоновка компонентов, показанная на фиг. 2, является только примером, и в других вариантах осуществления используются многочисленные альтернативные конфигурации. Например, любой данный элемент/функция может быть выполнен(а) с возможностью включения дополнительных или альтернативных компонентов и поддержки других протоколов связи.
С учетом приведенных выше иллюстративных архитектур иллюстративные варианты осуществления методологий передачи пользовательских данных на основе плоскости управления будут дополнительно описаны ниже в контексте возможности соединения IoT в сетях от 3GPP.
3GPP определила набор технологий для обеспечения возможности соединения IoT в развертываниях 3G и 4G, в том числе через IoT глобальной системы расширенного покрытия для мобильной связи (GSM; Global System for Mobile Communications) (EC-GSM-IoT; Extended Coverage Global System for Mobile Communications IoT), узкополосный IoT (NB-IoT; Narrowband IoT) и улучшенную связи машинного типа (eMTC; enhanced Machine Type Communication). Технологии радиосвязи NB-IoT и eMTC будут использоваться для развертывания CIoT 5G.
Как упоминалось выше, общие принципы оптимизации CIoT описаны в вышеупомянутой TS 23.401 (например, пункт 4.10: Введение оптимизации усовершенствованной пакетной системы (EPS; Evolved Packet System) C-IoT). Определены два типа оптимизации переноса информации связи. Одна оптимизация основана на передаче пользовательских данных в плоскости пользователя (UP) и называется оптимизацией EPS CIoT UP. Другая оптимизация, известная как оптимизация EPS CIoT в плоскости управления (CP), передает пользовательские данные или сообщения службы коротких сообщений (SMS; Short Message Service) через элемент управления мобильностью (MME (mobility management element) в LTE или AMF в 5G) путем их инкапсуляции в слое без доступа (NAS; Non-Access Stratum), уменьшая общее количество сообщений плоскости управления при обработке коротких операций по передаче данных. NAS представляет собой функциональный уровень в стеках протоколов беспроводной телекоммуникации UMTS и LTE между опорной сетью и пользовательским оборудованием. Этот уровень используют для управления установлением сеансов связи и для поддержки непрерывной связи с пользовательским оборудованием, когда оно находится в роуминге.
Когда UE подключается к сети, UE включает в индикацию характеристик предпочтительной сети характеристики сети, которые UE может поддерживать и которые оно предпочло бы использовать, например, поддерживается ли оптимизация EPS CIoT CP или поддерживается оптимизация EPS CIoT UP.
Когда поддерживается оптимизация EPS CIoT CP, UE CIoT могут отправлять и принимать пакеты малых данных через плоскость управления сигнализацией NAS. Есть некоторые преимущества, когда UE CIoT используют плоскость управления для связи, поскольку плоскость управления не всегда занята и имеет относительно низкую скорость передачи пакетов.
Ключевым требованием к устройствам IoT является срок службы батареи. И Категория M1 (Cat-M1) стандарта «Долгосрочное развитие» (LTE; Long Term Evolution), и NB-IoT необходимы для значительного снижения энергопотребления по технологиям широкополосной сотовой связи. Срок службы батареи может быть важным фактором для различных недорогих датчиков и устройств IoT измерительного типа. В NB-IoT, например, ожидается, что максимальный срок службы батареи будет составлять 10 лет даже в экстремальных условиях покрытия. В идеальном случае срок службы батареи для таких устройств IoT должен длиться весь ожидаемый срок службы устройства, чтобы избежать дорогостоящего техобслуживания.
В одном приведенном в качестве примера варианте осуществления рассмотрен сценарий, в котором UE 302 5G передает пользовательские данные через плоскость управления (например, как показано пунктирной линией на фиг. 3) в сеть 314 данных (например, сеть пакетной передачи данных (PDN; Packet Data Network), такую как Интернет) через интерфейс N6 в системе связи 5G. UE 302 подключается к AMF 308 через точку 304 доступа от 3GPP и сеть радиодоступа NG (NG-RAN; NG Radio Access Network) 306 и предоставляет пользовательские данные через интерфейс N1. AMF 308 предоставляет пользовательские данные в SMF 310 через интерфейс N11, а SMF предоставляет пользовательские данные в UPF 312 через интерфейс N4. UPF 312 предоставляет данные в сеть 314 передачи данных через интерфейс N6. На фиг. 3 также проиллюстрирована связь и интерфейсы между AMF 308 и объектом 316 аутентификации, который, как предполагается, содержит AUSF 318, UDM 320 и хранилище пользовательских данных (UDR; User Data Repository) 322. Как проиллюстрировано, SMF 310 и UDR 322 также связаны с PCF 324.
Размер пакета данных может существенно влиять на срок службы батареи устройства IoT. Для CIoT 5G существует необходимость в поддержке передачи нечастых «малых» данных через плоскость управления. Как более подробно описано ниже, система связи может быть выполнена с возможностью определения размера «малых» данных, например, на основании размера типичных сообщений, которые, как ожидается, будут отправлены с использованием конкретного типа устройства IoT в CIoT 5G. Определяемые пользователем пороговые значения можно использовать для определения подходящего диапазона размеров для «малых» данных, как этот термин используется в настоящем документе. При передаче малых данных через плоскость управления важно сводить к минимуму непроизводительные издержки, связанные с указанной передачей, тем самым снижая потребление энергии устройством IoT для экономии срока службы батареи.
Иллюстративные варианты осуществления обеспечивают эффективные способы передачи нечастых малых данных для устройств IoT, преимущественно продлевая срок службы батареи устройств IoT. В некоторых вариантах осуществления эффективная передача нечастых малых данных обеспечивается через сигнализацию слоя без доступа (NAS). Для этого в некоторых вариантах осуществления определяют выделенный контейнер, называемый в настоящем документе «контейнером малых данных CIoT» для такой передачи малых данных. Контейнер малых данных CIoT рассматривается как особый тип типа контейнера полезной нагрузки, а UE 302 и AMF 308 конфигурируются с помощью процедур для обращения с контейнером малых данных CIoT. В некоторых вариантах осуществления обеспечены механизмы для поддержки конфигурации максимального размера малых данных вместе с логикой для обращения как с передачей малых данных, так и с передачей «больших» данных. В этом контексте передача «больших» данных относится к передаче данных, которые превышают определяемые пользователем пороговые значения для «малых» данных, как описано выше и в других местах в настоящем документе. Дополнительные определяемые пользователем пороговые значения можно использовать для определения максимального размера для передачи «больших» данных через плоскость управления (причем еще большие данные передаются через плоскость пользователя).
Также обеспечены методы защиты и шифрования содержимого данных, которые передаются через плоскость управления.
На фиг. 4 показана процедура 400 передачи малых данных по восходящему каналу для UE 302 в режиме ожидания. UE 302 в режиме ожидания через доступ 3GPP может иметь ожидающие пользовательские данные восходящего канала, и UE может использовать услуги системы 5G (5GS) с оптимизацией 5GS CIoT плоскости управления. В качестве предварительного условия предполагается, что UE 302 зарегистрировано 401 с AMF 308 для оптимизации плоскости управления CIoT (CP-CIoT; CIoT control plane), что установлен контекст 402 безопасности NAS и что обеспечены механизмы 403 шифрования и защиты целостности. Кроме того, предполагается, что UE 302 находится в режиме 404 ожидания и имеет пользовательские данные восходящего канала для отправки.
На этапе 405 UE 302 устанавливает тип услуги плоскости управления для сообщения запроса услуги плоскости управления как «инициируемый мобильными абонентами запрос». Кроме того, UE 302 устанавливает тип информационного элемента (IE; information element) контейнера полезной нагрузки как «контейнер малых данных CIoT». UE 302 форматирует идентификатор сеанса блока данных протокола (PDU; Protocol Data Unit) и информацию помощи при освобождении вместе с данными в контейнере малых данных CIoT. В некоторых вариантах осуществления идентификатор сеанса PDU составляет 4 бита, а информация помощи при освобождении составляет 2 бита. Информация помощи при освобождении включается, когда UE 302 собирается проинформировать сеть об одном из двух условий. Первое условие состоит в том, что после текущей передачи данных по восходящему каналу не ожидается никакой дальнейшей передачи по восходящему каналу и никакой дальнейшей передачи по нисходящему каналу (например, подтверждения, ответы и т. д.). Другими словами, первое условие возникает тогда, когда верхние уровни указывают, что обмен данными завершился с текущей передачей данных по восходящему каналу. Второе условие состоит в том, что после текущей передачи данных по восходящему каналу ожидается только одна передача данных по нисходящему каналу и не ожидается никакой дальнейшей передачи данных по восходящему каналу. Другими словами, второе условие возникает тогда, когда верхние уровни указывают, что обмен данными будет завершен со следующей передачей данных по нисходящему каналу. Следует понимать, что в других вариантах осуществления могут быть использованы другие условия или, в более общем смысле, другая информация помощи при освобождении. На этапе 405 UE 302 также устанавливает IE контейнера полезной нагрузки как контейнер малых данных CIoT.
UE 302 включает тип контейнера полезной нагрузки и контейнер полезной нагрузки, отформатированные, как описано выше, в сообщении запроса услуги плоскости управления, которое отправляется на этапе 405. Если требуется дополнительная информация, такая как состояние сеансов PDU для синхронизации сеанса PDU или индикация переключения CP на UP (например, через состояние данных восходящего канала), такая информация может быть включена в сообщение запроса услуги плоскости управления на этапе 405 как отдельные IE. Затем UE 302 отправляет сообщение запроса услуги уровня управления на этапе 405 в AMF 308 (например, через NG-RAN 306). UE 302 также запускает таймер повторной передачи (например, T3517) и переходит в состояние «5GMM-SERVICE-REQUEST-INITIATED».
После получения сообщения запроса услуги плоскости управления на этапе 405 с типом услуги плоскости управления, указывающим «инициируемый мобильными абонентами запрос», и после завершения общих процедур управления мобильностью 5GS (5GMM; 5GS Mobility Management) AMF 308 отправляет сообщение 409 приема услуги на UE 302. Если IE контейнера полезной нагрузки включен в сообщение запроса услуги плоскости управления на этапе 405, и IE типа контейнера полезной нагрузки установлен как «контейнер малых данных CIoT», и если IE контейнера полезной нагрузки успешно проходит проверку целостности, AMF 308 извлекает идентификатор сеанса PDU и информацию помощи при освобождении на этапе 406. AMF 308 пересылает содержимое данных SMF 310 на этапе 407 посредством сообщения запроса Nsmf_PDUSession_DataTransfer на этапе 408. Это сообщение запроса содержит данные и идентификатор сеанса PDU.
Как отмечено выше, AMF 308 отправляет сообщение 409 принятия услуги на UE 302. Сообщение 409 приема услуги указывает состояние сеанса PDU, и далее UE 302 находится в подсоединенном режиме 410. В этот момент устанавливается 411 соединение управления радиоресурсами (RRC; Radio Resource Control). Если IE состояния сеанса PDU включен в сообщение запроса услуги плоскости управления на этапе 405 или если AMF 308 необходимо выполнить синхронизацию состояния сеанса PDU, AMF 308 включает IE состояния сеанса PDU в сообщение 409 принятия услуги, чтобы указать, какие сеансы PDU, связанные с типом доступа в сообщении 409 принятия услуги, активны в AMF 308.
SMF 310 выбирает UPF 312 (или NEF) для доставки пользовательских данных от UE 302 на основании конфигурации на этапе 412. Затем SMF 310 генерирует и отправляет сообщение 413 пересылки данных PFCP (PFCP_data_forwarding) в UPF 312. Сообщение 413 PFCP_data_forwarding представляет собой сообщение протокола управления пересылкой пакетов (PFCP; Packet Forwarding Control Protocol) и содержит идентификатор туннеля и контейнер полезной нагрузки (например, пользовательские данные) из сообщения запроса услуги плоскости управления на этапе 405.
Если IE индикации помощи при освобождении включен в сообщение запроса услуги плоскости управления на этапе 405 и если IE типа контейнера полезной нагрузки установлен как «контейнер малых данных CIoT», AMF 308 будет действовать на этапе 414 на основании условия, указанного в индикации помощи при освобождении. Если индикация помощи при освобождении указывает, что после передачи данных по восходящему каналу не ожидается никакой дальнейшей передачи данных по восходящему или нисходящему каналу (например, первое условие, описанное выше), AMF 308 освобождает соединение RRC (например, сигнальное соединение NAS). Если индикация помощи при освобождении указывает, что после передачи данных по восходящему каналу ожидается только одна передача данных по нисходящему каналу и не ожидается дальнейшей передачи данных по восходящему каналу (например, второе условие, описанное выше), AMF 308 освобождает соединение RRC при последующей доставке следующей принятой передачи данных по нисходящему каналу на UE 302.
После успешного завершения вышеописанной процедуры UE 302 сбрасывает счетчик попыток запроса услуги, останавливает таймер T3517 и переходит в состояние «5GMM-ЗАРЕГИСТРИРОВАНО» («5GMM-REGISTERED»). UE 302 также обрабатывает индикацию из нижних уровней о том, что соединение RRC было освобождено в качестве успешного завершения процедуры. Если информационный элемент состояния сеанса PDU включен в сообщение 409 принятия услуги, то UE 302 выполняет локальное освобождение всех тех сеансов PDU, которые активны на стороне UE, связанной с доступом 3GPP, но обозначены AMF 308 как неактивные.
На фиг. 5 показана процедура 500 передачи малых данных по восходящему каналу для UE 302 в подсоединенном режиме. UE 302 в режиме ожидания через доступ 3GPP может иметь ожидающие пользовательские данные восходящего канала, и UE может использовать услуги 5GS с оптимизацией 5GS CIoT плоскости управления. Аналогично на фиг. 4 предполагается, что UE 302 зарегистрировано 501 с AMF 308 для CP-CIoT, что установлен контекст 502 безопасности NAS и что обеспечены механизмы 503 защиты шифрования и целостности. Кроме того, предполагается, что UE 302 находится в подсоединенном режиме 504 и имеет пользовательские данные восходящего канала для отправки.
На этапе 505 UE 302 генерирует сообщение передачи данных NAS по восходящему каналу (UL_NAS_TRANSPORT). UE 302 устанавливает IE типа контейнера полезной нагрузки как «контейнер малых данных CIoT» и форматирует идентификатор сеанса PDU и информацию помощи при освобождении вместе с данными в контейнере малых данных CIoT. Опять же, идентификатор сеанса PDU может составлять 4 бита, а информация помощи при освобождении составляет 2 бита. Информация помощи при освобождении аналогична описанной выше со ссылкой на фиг. 4, и используется UE 302 для информирования сети о первом условии (например, о том, что после текущей передачи данных по восходящему каналу не ожидается дальнейшей передачи по восходящему каналу и дальнейшей передачи данных по нисходящему каналу) или о втором условии (например, о том, что после текущей передачи данных по восходящему каналу ожидается только одна передача данных по нисходящему каналу и не ожидается никакой дальнейшей передачи данных по восходящему каналу). Следует понимать, что в других вариантах осуществления могут быть использованы другие условия или, в более общем смысле, другая информация помощи при освобождении. UE 302 также устанавливает IE контейнера полезной нагрузки как контейнер малых данных CIoT.
UE 302 включает тип контейнера полезной нагрузки и контейнер полезной нагрузки, отформатированные, как описано выше, в сообщении передачи данных NAS восходящего канала на этапе 505. Если необходима дополнительная информация, такая как состояние сеанса PDU для синхронизации сеанса PDU или индикация переключения CP на UP (например, через состояние данных восходящего канала), такая информация может быть включена в сообщение передачи данных NAS восходящего канала на этапе 505 как отдельные IE. Затем UE 302 отправляет сообщение передачи данных NAS восходящего канала на этапе 505 на AMF 308.
После приема сообщения передачи данных NAS восходящего канала на этапе 505, если IE контейнера полезной нагрузки включен и IE типа контейнера полезной нагрузки установлен как «контейнер малых данных CIoT», и если IE контейнера полезной нагрузки успешно проходит проверку целостности, AMF 308 на этапе 506 извлекает идентификатор сеанса PDU и освобождает информацию помощи. AMF 308 пересылает данные в SMF 310, связанный с UE на этапе 507, например, через сообщение 508 запроса Nsmf_PDUSession_DataTransfer, аналогичное сообщению 408, описанному выше в связи с фиг. 4.
Если применимо, на этапе 509 возможные данные нисходящего канала предоставляются UE 302. AMF 308 обрабатывает освобождение сигнального соединения NAS (например, освобождение RRC) на этапе 510 на основании информации помощи при освобождении, которая включена в сообщение передачи данных NAS восходящего канала на этапе 505. Если индикация помощи при освобождении указывает, что после передачи данных по восходящему каналу не ожидается никакой дальнейшей передачи данных по восходящему или нисходящему каналу (например, первое условие, описанное выше), AMF 308 освобождает соединение RRC (например, сигнальное соединение NAS). Если индикация помощи при освобождении указывает, что после передачи данных по восходящему каналу ожидается только одна передача данных по нисходящему каналу и не ожидается дальнейшей передачи данных по восходящему каналу (например, второе условие, описанное выше), AMF 308 освобождает соединение RRC при последующей доставке следующей принятой передачи данных по нисходящему каналу на UE 302. Соединение RRC освобождается на этапе 511, и UE 302 переходит в режим ожидания на этапе 512.
SMF 310 выбирает UPF 312 (или NEF) для доставки пользовательских данных от UE 302 на основании конфигурации на этапе 513. Затем SMF 310 генерирует и отправляет сообщение 514 PFCP_data_forwarding в UPF 312. Сообщение 514 PFCP_data_forwarding аналогично сообщению, описанному выше в отношении сообщения 413 PFCP_data_forwarding.
На фиг. 4 и 5 показаны инициируемые мобильными абонентами процедуры 400 и 500 передачи NAS для UE 302 в режиме ожидания и подсоединенном режиме, соответственно. На фиг. 6 показана процедура 600 передачи малых данных по нисходящему каналу для UE 302, инициированная сетью, предоставляющая пользовательские данные CIoT через плоскость управления от AMF 308 на UE 302 в сообщении 5GMM (например, через интерфейс N6 в системе 5G). Аналогично фиг. 4 и 5 предполагается, что UE 302 зарегистрировано 601 с AMF 308 для CP-CIoT, что установлен контекст 602 безопасности NAS и что обеспечены механизмы 603 шифрования и защиты целостности. Кроме того, предполагается, что UE 302 находится в подсоединенном режиме 604 и что AMF 308 имеет пользовательские данные нисходящего канала, подлежащие отправке на UE 302.
AMF 308 и SMF 310 имеют связь, установленную между ними на этапе 605, а SMF 310 и UPF 312 имеют связь PFCP, установленную между ними на этапе 606. UPF 312 предоставляет сообщение PFCP_data_forwarding SMF 310 на этапе 607. Это сообщение включает идентификатор туннеля и контейнер полезной нагрузки с пользовательскими данными, подлежащими отправке на UE 302. SMF 310 генерирует и отправляет сообщение Nsmf_PDUSession_DataTransfer Notify на этапе 608, включая данные и идентификатор сеанса PDU.
На этапе 609 AMF 308 генерирует и отправляет транспортное сообщение NAS нисходящего канала на UE 302. AMF 308 устанавливает IE типа контейнера полезной нагрузки как «контейнер малых данных CIoT» и форматирует идентификатор сеанса PDU с данными нисходящего канала для UE 302 в контейнере малых данных CIoT. Опять же, идентификатор сеанса PDU может быть отформатирован как 4 бита. AMF 308 включает тип контейнера полезной нагрузки и контейнер полезной нагрузки, отформатированный, как описано выше, в сообщение передачи данных NAS по нисходящему каналу. Если необходима дополнительная информация, такая как состояние сеанса PDU для синхронизации сеанса PDU или индикация переключения CP на UP (например, через состояние данных восходящего канала), такая информация может быть включена в сообщение передачи данных NAS нисходящего канала как отдельные IE.
После приема сообщения передачи данных NAS по нисходящему каналу на этапе 609, если IE контейнера полезной нагрузки включен, если IE типа контейнера полезной нагрузки установлен как «контейнер малых данных CIoT» и если IE контейнера полезной нагрузки успешно проходит проверку целостности, UE 302 извлекает идентификатор сеанса PDU и содержимое данных из IE контейнера полезной нагрузки и пересылает содержимое данных в приложение верхнего уровня.
На фиг. 7 показана структура 700 IE контейнера малых данных CIoT. IE контейнера малых данных CIoT используют для инкапсуляции пользовательских данных, передаваемых между UE 302 и AMF 308. IE контейнера малых данных CIoT кодируют, как проиллюстрировано на фиг. 7. Контейнер малых данных CIoT в некоторых вариантах осуществления представляет собой информационный элемент типа 4 с минимальной длиной 3 октета и максимальной длиной 257 октетов. Октет 1 включает идентификатор IE (IEI; IE identifier) контейнера малых данных CIoT, а октет 2 включает длину содержимого контейнера малых данных CIoT. Октеты с 3 по n включают содержимое контейнера малых данных CIoT. Значение n равно 257, что соответствует максимальной длине содержимого контейнера малых данных CIoT, равной 255 (например, 257 минус октет 1, используемый для IEI контейнера малых данных CIoT, и октет 2, используемый для указания длины содержимого контейнера малых данных CIoT). Как более подробно описано ниже со ссылкой на фиг. 8, октет 3 также зарезервирован в некоторых вариантах осуществления, поэтому пользовательские данные, подлежащие передаче, могут занимать до 254 октетов.
На фиг. 8 показано содержимое контейнера малых данных CIoT (например, октеты с 3 по n в структуре 700). Октет 3 содержит идентификационную информацию сеанса PDU, закодированную 4 битами, и ожидаемые данные нисходящего канала (DDX; downlink data expected), закодированные 2 битами. Октет 3 также включает два запасных бита. Октеты с 4 по n включают содержимое данных. На фиг. 9 показано содержимое 900 IE контейнера малых данных CIoT, более конкретно иллюстрируя примеры информации в октетах с 3 по n. Например, на фиг. 9 проиллюстрировано, как данные сеанса PDU кодируются 4 битами и как данные DDX кодируются 2 битами.
Предполагается, что контейнер малых данных CIoT имеет «малый» размер или ограничен содержимым данных размером 255 октетов, как отмечено на фиг. 9. Контейнер пользовательских данных CIoT можно использовать для инкапсуляции «больших» пользовательских данных, которые передаются между UE 302 и AMF 308, размером до 65 531 октета. IE контейнера пользовательских данных CIoT кодируется, как проиллюстрировано на фиг. 10-12.
На фиг. 10 показана структуру 1000 IE контейнера пользовательских данных CIoT. Контейнер пользовательских данных CIoT, в некоторых вариантах осуществления, представляет собой информационный элемент типа 6 с минимальной длиной 5 октетов и максимальной длиной 65 535 октетов. Октет 1 включает IEI контейнера пользовательских данных CIoT, а октеты 2 и 3 включают длину содержимого контейнера пользовательских данных CIoT. Октеты с 4 по n включают содержимое контейнера пользовательских данных CIoT. 65 531 октет доступен для передачи пользовательских данных, так как есть три октета служебных данных (например, октет 1, включающий IEI контейнера пользовательских данных CIoT, и октеты 2 и 3, включающие длину содержимого контейнера пользовательских данных CIoT) плюс, как более подробно описано ниже, октет 4 зарезервирован в некоторых вариантах осуществления.
На фиг. 11 показано содержимое контейнера пользовательских данных CIoT (например, октеты с 4 по n в структуре 1000). Октет 4 содержит идентификационную информацию сеанса PDU, закодированную 4 битами, и DDX, закодированные 2 битами. Октет 4 также включает два запасных бита. Октеты с 5 по n включают содержимое данных. На фиг. 12 показано содержимое 1200 IE контейнера пользовательских данных CIoT, более конкретно иллюстрируя примеры информации в октетах с 4 по n. Например, на фиг. 12 проиллюстрировано, как данные сеанса PDU кодируются 4 битами и как данные DDX кодируются 2 битами.
Находясь в режиме ожидания или в подсоединенном режиме, UE 302 решает, отправлять ли данные через контейнер пользовательских данных CIoT или контейнер малых данных CIoT, в зависимости от размера данных, подлежащих передаче, сконфигурированного максимального размера малых данных (например, параметр CP-CIoT_MaxSmallDataSize, который сконфигурирован как объект управления NAS (MO; Management Object) или в элементарном файле (EF; Elementary File) универсального модуля идентификации абонента (USIM; Universal Subscriber Identity Module) и сконфигурированного максимального размера данных (например, CP-CIoT_MaxDataSize, сконфигурированного как MO NAS или в EF USIM). В подсоединенном режиме AMF 308 решает, отправлять ли данные в UE 302 через контейнер пользовательских данных CIoT или контейнер малых данных CIoT, в зависимости от размера данных, подлежащих передаче, сконфигурированного максимального размера малых данных и сконфигурированного максимального размера данных.
Более конкретно, со стороны UE 302 в решении о том, использовать ли контейнер пользовательских данных CIoT или контейнер малых данных CIoT, может быть использован следующий алгоритм. Если размер пользовательских данных меньше, чем сконфигурированный максимальный размер малых данных (например, меньше, чем CP-CIoT_MaxSmallDataSize), UE 302 отправляет данные с помощью контейнера малых данных CIoT. Если размер пользовательских данных больше, чем сконфигурированный максимальный размер малых данных (например, больше, чем CP-CIoT_MaxSmallDataSize), и меньше 254 октетов, UE 302 отправляет данные с помощью контейнера малых данных CIoT. Если размер пользовательских данных больше, чем 254 октета, но меньше, чем сконфигурированный максимальный размер малых данных (например, меньше, чем CP-CIoT_MaxDataSize), UE 302 отправляет данные с помощью контейнера пользовательских данных CIoT. Если размер пользовательских данных больше, чем сконфигурированный максимальный размер данных (например, больше, чем CP-CIoT_MaxDataSize), UE 302 переключается с оптимизации CP-CIoT на оптимизацию UP-CIoT и отправляет данные с помощью плоскости пользователя, а не плоскости управления через сигнализацию NAS.
Со стороны сети (например, AMF 308) в решении о том, использовать ли контейнер пользовательских данных CIoT или контейнер малых данных CIoT, может быть использован следующий алгоритм. Если размер пользовательских данных меньше, чем сконфигурированный максимальный размер малых данных (например, меньше, чем CP-CIoT_MaxSmallDataSize), AMF 308 отправляет данные с помощью контейнера малых данных CIoT. Если размер пользовательских данных больше, чем сконфигурированный максимальный размер малых данных (например, больше, чем CP-CIoT_MaxSmallDataSize), и меньше 254 октетов, AMF 308 отправляет данные с помощью контейнера малых данных CIoT. Если размер пользовательских данных больше, чем 254 октета, но меньше, чем сконфигурированный максимальный размер малых данных (например, меньше, чем CP-CIoT_MaxDataSize), UE 308 отправляет данные с помощью контейнера пользовательских данных CIoT. Если размер пользовательских данных больше, чем сконфигурированный максимальный размер данных (например, больше, чем CP-CIoT_MaxDataSize), AMF 308 переключается с оптимизации CP-CIoT на оптимизацию UP-CIoT и отправляет данные с помощью плоскости пользователя, а не плоскости управления через сигнализацию NAS.
На фиг. 13 показано использование сообщений и IE для контейнеров малых данных CIoT и контейнеров пользовательских данных CIoT. Таблицы 1301, 1302 и 1303 иллюстрируют содержимое сообщения для транспортных сообщений NAS восходящего канала (например, используемых на этапе 505 на фиг. 5), транспортных сообщений NAS нисходящего канала (например, используемых на этапе 609 на фиг. 6) и сообщений запроса услуги плоскости управления (например, используемых на этапе 405 на фиг. 4), соответственно. Контейнер полезной нагрузки каждой из таблиц 1301, 1302 и 1303 представляет собой один из типов контейнера полезной нагрузки, показанных в таблице 1304 (например, один из контейнера малых данных CIoT и контейнера пользовательских данных CIoT). Таблицы 1305 и 1306 иллюстрируют структуры этих типов контейнеров полезной нагрузки. В частности, таблица 1305 иллюстрирует структуру контейнера малых данных CIoT, а таблица 1306 иллюстрирует структуру контейнера пользовательских данных CIoT.
IE контейнера полезной нагрузки используют для передачи одной или более полезных нагрузок. При передаче нескольких полезных нагрузок связанная информация о каждой полезной нагрузке также передается вместе с полезной нагрузкой. IE контейнера полезной нагрузки кодируется, как показано на фиг. 14. Контейнер IE 1400 полезной нагрузки, показанный на фиг. 14, в некоторых вариантах осуществления, представляет собой информационный элемент типа 6 с минимальной длиной 4 октета и максимальной длиной 65 538 октетов. Содержимое контейнера полезной нагрузки (от октета 4 до октета n) имеет максимальное значение 65 535 октетов.
Если тип контейнера полезной нагрузки установлен как «контейнер малых данных CIoT» и включен в сообщение запроса услуги плоскости управления (например, используемое на этапе 405 на фиг. 4), содержимое контейнера полезной нагрузки кодируется так же, как и содержимое IE контейнера малых данных CIoT, за исключением того, что первые два октета не включены.
Если тип контейнера полезной нагрузки установлен как «контейнер малых данных CIoT» и включен в транспортное сообщение NAS восходящего канала (например, используемое на этапе 505 на фиг. 5), содержимое контейнера полезной нагрузки кодируется так же, как и содержимое IE контейнера малых данных CIoT, за исключением того, что первые два октета не включены.
Если тип контейнера полезной нагрузки установлен как «контейнер малых данных CIoT» и включен в транспортное сообщение NAS нисходящего канала (например, используемое на этапе 609 на фиг. 6), содержимое контейнера полезной нагрузки кодируется так же, как и содержимое IE контейнера малых данных CIoT, за исключением того, что первые два октета не включены.
Если тип контейнера полезной нагрузки установлен как «контейнер пользовательских данных CIoT» и включен в транспортное сообщение NAS восходящего канала (например, используемое на этапе 505 на фиг. 5), содержимое контейнера полезной нагрузки кодируется так же, как и содержимое IE контейнера пользовательских данных CIoT, за исключением того, что первые три октета не включены.
Если тип контейнера полезной нагрузки установлен как «контейнер пользовательских данных CIoT» и включен в транспортное сообщение NAS нисходящего канала (например, используемое на этапе 609 на фиг. 6), содержимое контейнера полезной нагрузки кодируется так же, как и содержимое IE контейнера пользовательских данных CIoT, за исключением того, что первые три октета не включены.
Если тип контейнера полезной нагрузки установлен как «контейнер пользовательских данных CIoT» и включен в сообщение запроса услуги плоскости управления (например, используемое на этапе 405 на фиг. 4), содержимое контейнера полезной нагрузки кодируется так же, как и содержимое IE контейнера пользовательских данных CIoT, за исключением того, что первые три октета не включены.
В некоторых вариантах осуществления новые типы контейнеров полезной нагрузки определены для «контейнера малых данных CIoT» и «контейнера пользовательских данных CIoT». Целью IE типа контейнера полезной нагрузки является индикация типа полезной нагрузки, включенного в IE контейнера полезной нагрузки. На фиг. 15 показана структура 1500 IE типа контейнера полезной нагрузки, с битами 1-4 в октете 1, используемыми для предоставления значения типа контейнера полезной нагрузки, и битами 5-8 в октете 1, используемыми для предоставления IE типа контейнера полезной нагрузки. На фиг. 16 показано кодирование 1600 значения типа контейнера полезной нагрузки в битах 1-4 октета 1 IE 1500 типа контейнера полезной нагрузки. Как проиллюстрировано, сообщение службы коротких сообщений (SMS) может быть закодировано в битах 4 3 2 1 и 0 0 1 0, контейнер пользовательских данных CIoT может быть закодирован в битах 4 3 2 1 и 1 0 0 0, а контейнер малых данных CIoT может быть закодирован в битах 4 3 2 1 как 1 0 0 1.
На фиг. 17 показана конфигурация 1700 размера данных плоскости управления. Более конкретно, конфигурация 1700 размера данных плоскости управления обеспечена в MO NAS с параметром максимального размера данных (например, CP-CIoT_MaxDataSize) и параметром максимального размера малых данных (например, CP-CIoT_MaxSmallDataSize).
Лист CP-CIoTMaxDataSize MO NAS указывает сконфигурированный максимальный размер пользовательских данных, который может передаваться через плоскость управления посредством сигнализации NAS в опорной наземной сети мобильной связи общего пользования (HPLMN; Home Public Land Mobile Network) или эквивалентной HPLMN (EHPLMN; Equivalent HPLMN), как описано в TS 23.122 от 3GPP. Возникновение этого листа составляет ноль или единицу, с форматом int (целое число), типами доступа «Получить» и «Заменить» и значением в диапазоне от 0 до 65 531. Если это не предусмотрено, для данного листа используют значение по умолчанию 65 531 октет.
Лист CP-CIoT_MaxSmallDataSize MO NAS указывает сконфигурированный максимальный размер малых данных, который может передаваться через плоскость управления посредством сигнализации NAS, когда она находится в HPLMN или EHPLMN. Возникновение этого листа составляет ноль или единицу, с форматом int, типами доступа «Получить» и «Заменить» и значением в диапазоне от 0 до 254. Если это не предусмотрено, для данного листа используют значение по умолчанию 254.
Параметры конфигурации (например, в MO NAS, показанном на фиг. 17) могут быть установлены оператором домашней сети (HNO; Home Network Operator) устройства на основании категории и шаблона устройства (например, включая типичный размер данных и частоту отправки), а также размера транспортного блока физического уровня устройства. Устройства типа eMTC Cat-M1 имеют размер транспортного блока (TBS; Transport Block Size) нисходящего канала (DL; Transport Block Size) в 1000 бит (например, 125 октетов) и TBS восходящего канала (UL; uplink) в 1000 бит (в версии 13 от 3GPP) и 2984 в версии 14 от 3GPP. Устройства типа Cat-M2 eMTC имеют TBS DL размером 4008 бит, а также TBS UL размером 2984 для 1,4 мегагерц (МГц) и 6968 для 5 МГц. Устройства типа Cat-NB1 NB-IoT имеют TBS DL размером 860 бит (например, около 110 октетов) и TBS UL размером 1000 бит (например, около 125 октетов). Устройства типа Cat-NB2 NB-IoT имеют TBS DL 2536 бит и TBS UL 2536 бит. Таким образом, контейнера малых данных CIoT достаточно для устройств типа Cat-NB1 NB-IoT, а также он подходит для устройств типа Cat-M1 eMTC. Для других типов устройств может потребоваться контейнер пользовательских данных CIoT, поскольку он может поддерживать передачу данных до 65 531 октета.
Защита малых данных, отправленных в сообщении запроса услуги плоскости управления на этапе 405, когда UE 302 находится в режиме ожидания (например, как на фиг. 4), может быть достигнута, как описано ниже. Когда UE 302 находится в подсоединенном режиме (например, как на фиг. 5 и 6), безопасное соединение NAS уже установлено и дополнительная защита малых данных не требуется.
Чтобы уменьшить общие служебные данные сообщения, вместо шифрования всего сообщения в некоторых вариантах осуществления шифруются только IE незашифрованного текста. После того как UE 302 форматирует контейнер полезной нагрузки, UE 302 включает IE типа контейнера полезной нагрузки, IE контейнера полезной нагрузки и другие IE незашифрованного текста в IE контейнера сообщений NAS и шифрует часть значения IE контейнера сообщений NAS, используя ключ шифрования из контекста безопасности NAS UE 302. Это проиллюстрировано в приведенном в качестве примера содержании 1800 сообщения запроса услуги плоскости управления, показанном на фиг. 18. UE 302 устанавливает тип заголовка безопасности сообщения запроса услуги плоскости управления на этапе 405 как «целостность защищена» и отправляет сообщение запроса услуги плоскости управления, содержащее IE незашифрованного текста и IE контейнера сообщений NAS, в сеть (например, в AMF 308).
Когда AMF 308 принимает сообщение запроса услуги плоскости управления с защитой целостности, которое содержит IE контейнера сообщений NAS, AMF 308 выполняет проверку целостности на стороне сети. После успешной проверки целостности AMF 308 расшифровывает часть значения IE контейнера сообщений NAS и извлекает IE типа контейнера полезной нагрузки, IE контейнера полезной нагрузки и другие IE незашифрованного текста.
Если сообщение запроса услуги плоскости управления не проходит проверку целостности на стороне сети и для UE 302 установлены только неэкстренные сеансы PDU, AMF 308 отправляет сообщение об отклонении услуги с причиной № 9 5GMM («Идентификатор UE не может быть получен с помощью сети») и сохраняет неизменным содержание 5GMM и контекст безопасности NAS 5G.
Как проиллюстрировано на фиг. 18, IE незашифрованного текста сообщения запроса услуги плоскости управления включают в себя: дискриминатор расширенного протокола; тип заголовка безопасности; запасной полуоктет; идентификатор набора ключей (ngKSI; ng Key Set Identifier); идентификацию сообщения запроса услуги плоскости управления; и тип услуги плоскости управления. Остальные IE, показанные на фиг. 18, представляют собой IE незашифрованного текста, включая: тип контейнера полезной нагрузки; IE контейнера полезной нагрузки; идентификатор сеанса PDU; состояние сеанса PDU; состояние восходящего канала; IE вспомогательной информации при освобождении; и т. п.
Если объем данных, подлежащих передаче, превышает параметр CIoT_MaxSmallDataSize, для буферизации пользовательских данных используют больший контейнер пользовательских данных CIoT. Логика обращения с передачей больших данных IoT для UE 302 как в режиме ожидания, так и в подсоединенном режиме такая же, как описано выше, за исключением того, что IE типа контейнера полезной нагрузки установлен как «контейнер пользовательских данных CIoT», а IE контейнера полезной нагрузки установлен как часть значения контейнера пользовательских данных CIoT. Логика для шифрования больших данных IoT для UE 302 в режиме ожидания (например, как на фиг. 4) может быть такой же, как описано выше для малых данных IoT.
На фиг. 19 проиллюстрирована методология 1900 передачи пользовательских данных на основании плоскости управления в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления. Как показано, на этапе 1902 способ включает в себя определение размера пользовательских данных, подлежащих передаче между пользовательским оборудованием (например, UE 302) и сетью передачи данных (например, сетью 314 передачи данных). В ответ на определение того, что размер пользовательских данных, подлежащих передаче, ниже по меньшей мере порогового значения для передачи малых данных, на этапе 1904 генерируется сообщение плоскости управления. Сгенерированное сообщение плоскости управления содержит пользовательские данные, подлежащие передаче, и определяет назначенный тип контейнера полезной нагрузки, зарезервированный для передачи пользовательских данных через плоскость управления между пользовательским оборудованием и по меньшей мере одним сетевым объектом (например, AMF 308) системы связи, соединяющей пользовательское оборудование с сетью передачи данных. На этапе 1906 сгенерированное сообщение плоскости управления передается между пользовательским оборудованием и по меньшей мере одним сетевым объектом системы связи.
Методология 1900 может выполняться пользовательским оборудованием, которое может быть частью устройства IoT.
Если пользовательское оборудование находится в режиме ожидания, сгенерированное сообщение плоскости управления может содержать сообщение запроса услуги плоскости управления с типом услуги плоскости управления, установленным для индикации инициированного пользовательским оборудованием запроса, и этап 1906 может включать в себя передачу сгенерированного сообщения плоскости управления от пользовательского оборудования на по меньшей мере один сетевой объект системы связи. Методология 1900 может дополнительно включать в себя применение защиты передачи к сгенерированному сообщению плоскости управления, причем защита передачи включает в себя обеспечение одного или более IE, включая содержимое пользовательских данных назначенного типа контейнера полезной нагрузки в отдельном контейнере сообщений NAS, и применение шифрования к отдельному контейнеру сообщений NAS, использующему контекст безопасности NAS пользовательского оборудования. Один или более IE, обеспеченных в отдельном контейнере сообщений NAS, могут включать в себя по меньшей мере одно из IE типа контейнера полезной нагрузки, IE контейнера полезной нагрузки, IE идентификатора сеанса PDU, IE состояния сеанса PDU, IE состояния восходящего канала и IE индикации помощи при освобождении.
Если пользовательское оборудование находится в подсоединенном режиме, сгенерированное сообщение плоскости управления может включать в себя сообщение передачи данных NAS восходящего канала, этап 1906 может включать в себя передачу сгенерированного сообщения плоскости управления от пользовательского оборудования на по меньшей мере один сетевой объект системы связи. Альтернативно, в случаях, когда пользовательское оборудование находится в подсоединенном режиме, сгенерированное сообщение плоскости управления включает в себя сообщение передачи данных NAS нисходящего канала, и этап 1906 включает в себя передачу сгенерированного сообщения плоскости управления от по меньшей мере одного сетевого объекта системы связи на пользовательское оборудование.
Этап 1904 может включать в себя генерирование информационного элемента типа контейнера полезной нагрузки, содержащего идентификатор информационного элемента контейнера полезной нагрузки, связанный с назначенным типом контейнера полезной нагрузки, индикацию длины пользовательских данных, подлежащих передаче, идентификатор сеанса PDU, индикацию помощи при освобождении, определяющую, когда по меньшей мере один сетевой объект системы связи должен освободить сигнальное соединение NAS (например, соединение RRC) для передачи пользовательских данных между по меньшей мере одним сетевым объектом и пользовательским оборудованием, а также пользовательских данных, подлежащих передаче. Индикация помощи при освобождении может включать в себя одно из: индикации того, что сигнальное соединение NAS должно быть освобождено после передачи пользовательских данных по восходящему каналу в сгенерированном сообщении плоскости управления; и индикации того, что сигнальное соединение NAS должно быть освобождено после передачи пользовательских данных по восходящему каналу в сгенерированном сообщении плоскости управления и после следующей передачи по нисходящему каналу на пользовательское оборудование.
Этап 1904 может включать в себя генерирование информационного элемента контейнера полезной нагрузки первого формата в ответ на определение того, что размер пользовательских данных, подлежащих передаче, ниже порогового значения для передачи больших данных и выше порогового значения для передачи малых данных, и генерирование информационного элемента контейнера полезной нагрузки второго формата в ответ на определение того, что размер пользовательских данных, подлежащих передаче, ниже порогового значения для передачи больших данных и ниже порогового значения для передачи малых данных. Пороговое значение для передачи больших данных и пороговое значение для передачи малых данных могут быть определены в MO NAS. Информационный элемент контейнера полезной нагрузки первого формата содержит первый октет, содержащий идентификатор информационного элемента контейнера полезной нагрузки, связанный с назначенным типом контейнера полезной нагрузки, второй и третий октеты, содержащие индикацию длины пользовательских данных, подлежащих передаче, четвертый октет, содержащий идентификатор сеанса PDU и индикацию помощи при освобождении, и совокупность дополнительных октетов, содержащих пользовательские данные, подлежащие передаче. Информационный элемент контейнера полезной нагрузки второго формата содержит первый октет, содержащий идентификатор информационного элемента контейнера полезной нагрузки, связанный с назначенным типом контейнера полезной нагрузки, второй октет, содержащий индикацию длины пользовательских данных, подлежащих передаче, третий октет, содержащий идентификатор сеанса PDU и индикацию помощи при освобождении, и один или более дополнительных октетов, содержащих пользовательские данные, подлежащие передаче.
В ответ на определение того, что размер пользовательских данных равен пороговому значению или превышает пороговое значение для передачи больших данных, данные полезной нагрузки можно передавать через плоскость пользователя между пользовательским оборудованием и по меньшей мере одним сетевым объектом системы связи.
Система связи содержит систему связи 5G, а сеть передачи данных содержит PDN. По меньшей мере один сетевой объект системы связи может содержать AMF системы связи 5G. Методология 1900 может выполняться AMF. Если пользовательские данные, подлежащие передаче, исходят от пользовательского оборудования, AMF может инициировать запрос передачи данных в SMF системы связи 5G для пересылки на по меньшей мере одно из UPF и NEF системы связи 5G. Запрос передачи данных, пересылаемый в UPF или NEF, может содержать сообщение PFCP.
Конкретные операции обработки и другие функциональные возможности системы, описанные вместе с графиками на фиг. 1-19, представлены только в качестве иллюстративного примера и не должны рассматриваться как ограничивающие каким-либо образом объем данного изобретения. В альтернативных вариантах осуществления могут быть использованы другие типы операций обработки и протоколы обмена сообщениями. Например, порядок этапов может изменяться в других вариантах осуществления, или определенные этапы могут выполняться по меньшей мере частично одновременно друг с другом, а не последовательно. Кроме того, один или более этапов могут периодически повторяться или несколько примеров способов могут выполняться параллельно друг с другом.
Поэтому следует еще раз подчеркнуть, что различные варианты осуществления, описанные в настоящем документе, представлены только в качестве иллюстративного примера и не должны рассматриваться как ограничивающие объем формулы изобретения. Например, в альтернативных вариантах осуществления могут быть использованы другие конфигурации системы связи, конфигурации пользовательского оборудования, конфигурации базовых станций, протоколы аутентификации и распределения ключей, процессы предоставления и использования пар ключей, протоколы обмена сообщениями и форматы сообщений, чем те, которые описаны выше в контексте иллюстративных вариантов осуществления. Эти и многочисленные другие альтернативные варианты осуществления, подпадающие под объем прилагаемой формулы изобретения, будут очевидны специалистам в данной области техники.
Примеры
К дополнительным вариантам осуществления относятся следующие примеры:
Пример 1 относится к аппарату, содержащему:
по меньшей мере один процессор;
по меньшей мере одно запоминающее устройство, содержащее компьютерный программный код;
причем по меньшей мере одно запоминающее устройство и компьютерный программный код выполнены с возможностью с помощью по меньшей мере одного процессора предписывать указанному аппарату по меньшей мере:
определение размера пользовательских данных, подлежащих передаче от пользовательского оборудования в сеть передачи данных;
генерирование сообщения плоскости управления, содержащего пользовательские данные, подлежащие передаче и указание назначенного типа контейнера полезной нагрузки, зарезервированного для передачи пользовательских данных через плоскость управления от пользовательского оборудования на по меньшей мере один сетевой объект системы связи, соединяющей пользовательское оборудование с сетью передачи данных, в ответ на определение того, что размер пользовательских данных, подлежащих передаче, ниже по меньшей мере первого порогового значения размера; и
передачу сгенерированного сообщения плоскости управления от пользовательского оборудования на по меньшей мере один сетевой объект системы связи.
Пример 2 относится к аппарату по примеру 1, отличающемуся тем, что аппарат является частью пользовательского оборудования.
Пример 3 относится к аппарату по примеру 2, отличающемуся тем, что пользовательское оборудование является частью устройства Интернета вещей (IoT).
Пример 4 относится к аппарату по примеру 2, отличающемуся тем, что пользовательское оборудование находится в режиме ожидания, и сгенерированное сообщение плоскости управления содержит сообщение запроса услуги плоскости управления с типом услуги плоскости управления, установленным для индикации инициируемого пользовательским оборудованием запроса.
Пример 5 относится к аппарату по примеру 4, дополнительно включающему применение защиты передачи к сгенерированному сообщению плоскости управления, причем защита передачи включает обеспечение одного или более информационных элементов, включая содержимое пользовательских данных назначенного типа контейнера полезной нагрузки, в отдельном контейнере сообщений слоя без доступа (NAS), и применение шифрования к отдельному контейнеру сообщений NAS с помощью контекста безопасности NAS пользовательского оборудования.
Пример 6 относится к аппарату по примеру 5, отличающемуся тем, что один или более информационных элементов, обеспеченных в отдельном контейнере сообщений NAS, содержат по меньшей мере один из информационного элемента типа контейнера полезной нагрузки, информационного элемента контейнера полезной нагрузки, информационного элемента идентификатора сеанса блока данных протокола (PDU), информационного элемента состояния сеанса PDU, информационного элемента состояния восходящего канала и информационного элемента индикации помощи при освобождении.
Пример 7 относится к аппарату по примеру 2, отличающемуся тем, что пользовательское оборудование находится в подсоединенном режиме, а сгенерированное сообщение плоскости управления содержит сообщение передачи данных слоя без доступа (NAS) восходящего канала.
Пример 8 относится к аппарату по примеру 1, отличающемуся тем, что генерирование сообщения плоскости управления включает генерирование информационного элемента типа контейнера полезной нагрузки, содержащего:
идентификатор информационного элемента контейнера полезной нагрузки, связанный с назначенным типом контейнера полезной нагрузки;
индикацию длины пользовательских данных, подлежащих передаче;
идентификатор сеанса блока данных протокола (PDU);
индикацию помощи при освобождении, указывающую, когда по меньшей мере один сетевой объект системы связи должен освободить сигнальное соединение слоя без доступа (NAS) для передачи пользовательских данных между по меньшей мере одним сетевым объектом и пользовательским оборудованием; и
пользовательские данные, подлежащие передаче.
Пример 9 относится к аппарату по примеру 8, отличающемуся тем, что индикация помощи при освобождении включает одно из:
индикации того, что сигнальное соединение NAS должно быть освобождено после передачи пользовательских данных по восходящему каналу в сгенерированном сообщении плоскости управления; и
индикации того, что сигнальное соединение NAS должно быть освобождено после передачи пользовательских данных по восходящему каналу в сгенерированном сообщении плоскости управления и после следующей передачи по нисходящему каналу на пользовательское оборудование.
Пример 10 относится к аппарату по примеру 1, отличающемуся тем, что генерирование сообщения плоскости управления включает:
генерирование информационного элемента контейнера полезной нагрузки первого формата в ответ на определение того, что размер пользовательских данных, подлежащих передаче, ниже первого порогового значения размера и выше второго порогового значения размера; и
генерирование информационного элемента контейнера полезной нагрузки второго формата в ответ на определение того, что размер пользовательских данных, подлежащих передаче, ниже первого порогового значения размера и ниже второго порогового значения размера.
Пример 11 относится к аппарату по примеру 10, отличающемуся тем, что первое пороговое значение размера и второе пороговое значение размера определены в объекте управления (MO) слоя без доступа (NAS).
Пример 12 относится к аппарату по примеру 10, отличающемуся тем, что информационный элемент контейнера полезной нагрузки первого формата содержит:
первый октет, содержащий идентификатор информационного элемента контейнера полезной нагрузки, связанный с назначенным типом контейнера полезной нагрузки;
второй и третий октеты, содержащие индикацию длины пользовательских данных, подлежащих передаче;
четвертый октет, содержащий идентификатор сеанса блока данных протокола (PDU) и индикацию помощи при освобождении; и
совокупность дополнительных октетов, содержащих пользовательские данные, подлежащие передаче.
Пример 13 относится к аппарату по примеру 10, отличающемуся тем, что информационный элемент контейнера полезной нагрузки второго формата содержит:
первый октет, содержащий идентификатор информационного элемента контейнера полезной нагрузки, связанный с назначенным типом контейнера полезной нагрузки;
второй октет, содержащий индикацию длины пользовательских данных, подлежащих передаче;
третий октет, содержащий идентификатор сеанса блока данных протокола (PDU) и индикацию помощи при освобождении; и
один или более дополнительных октетов, содержащих пользовательские данные, подлежащие передаче.
Пример 14 относится к аппарату по примеру 1, отличающемуся тем, что по меньшей мере одно запоминающее устройство и компьютерный программный код дополнительно выполнены с возможностью, с помощью по меньшей мере одного процессора, предписывать аппарату, в ответ на определение того, что размер пользовательских данных равен первому пороговому значению или выше его, передачу данных полезной нагрузки через пользовательскую плоскость между пользовательским оборудованием и по меньшей мере одним сетевым объектом системы связи.
Пример 15 относится к аппарату по примеру 1, отличающемуся тем, что система связи содержит систему связи 5G, а сеть передачи данных содержит сеть пакетной передачи данных (PDN).
Пример 16 относится к аппарату по примеру 15, отличающемуся тем, что по меньшей мере один сетевой объект системы связи содержит функцию управления доступом и мобильностью (AMF) системы связи 5G.
Пример 17 относится к способу, включающему:
определение размера пользовательских данных, подлежащих передаче от пользовательского оборудования в сеть передачи данных;
генерирование сообщения плоскости управления, содержащего пользовательские данные, подлежащие передаче, и указание назначенного типа контейнера полезной нагрузки, зарезервированного для передачи пользовательских данных через плоскость управления от пользовательского оборудования на по меньшей мере один сетевой объект системы связи, соединяющей пользовательское оборудование с сетью передачи данных, в ответ на определение того, что размер пользовательских данных, подлежащих передаче, ниже по меньшей мере первого порогового значения размера; и
передачу сгенерированного сообщения плоскости управления от пользовательского оборудования на по меньшей мере один сетевой объект системы связи.
Пример 18 относится к изделию промышленного производства, содержащему энергонезависимый машиночитаемый носитель данных, содержащий реализованный в нем исполняемый программный код, который при выполнении процессором, функционально соединенным с машиночитаемым носителем данных, предписывает процессору выполнение этапов:
определения размера пользовательских данных, подлежащих передаче от пользовательского оборудования в сеть передачи данных;
генерирования сообщения плоскости управления, содержащего пользовательские данные, подлежащие передаче, и указания назначенного типа контейнера полезной нагрузки, зарезервированного для передачи пользовательских данных через плоскость управления от пользовательского оборудования на по меньшей мере один сетевой объект системы связи, соединяющей пользовательское оборудование с сетью передачи данных, в ответ на определение того, что размер пользовательских данных, подлежащих передаче, ниже по меньшей мере первого порогового значения размера; и
передачи сгенерированного сообщения плоскости управления от пользовательского оборудования на по меньшей мере один сетевой объект системы связи.
Пример 19 относится к аппарату, содержащему:
по меньшей мере один процессор;
по меньшей мере одно запоминающее устройство, содержащее компьютерный программный код;
причем по меньшей мере одно запоминающее устройство и компьютерный программный код выполнены с возможностью, с помощью по меньшей мере одного процессора, предписывать аппарату по меньшей мере:
определение размера пользовательских данных, подлежащих передаче от сети передачи данных на пользовательское оборудование;
генерирование сообщения плоскости управления, содержащего пользовательские данные, подлежащие передаче, и указание назначенного типа контейнера полезной нагрузки, зарезервированного для передачи пользовательских данных через плоскость управления на пользовательское оборудование от по меньшей мере одного сетевого объекта системы связи, соединяющей пользовательское оборудование с сетью передачи данных, в ответ на определение того, что размер пользовательских данных, подлежащих передаче, ниже по меньшей мере первого порогового значения размера; и
передачу сгенерированного сообщения плоскости управления на пользовательское оборудование от по меньшей мере одного сетевого объекта системы связи.
Пример 20 относится к аппарату по примеру 19, отличающемуся тем, что пользовательское оборудование находится в подсоединенном режиме, а сгенерированное сообщение плоскости управления содержит сообщение передачи данных слоя без доступа (NAS) нисходящего канала.
Пример 21 относится к аппарату по примеру 19, отличающемуся тем, что система связи содержит систему связи 5G, а сеть передачи данных содержит сеть пакетной передачи данных (PDN).
Пример 22 относится к аппарату по примеру 21, отличающемуся тем, что по меньшей мере один сетевой объект системы связи содержит функцию управления доступом и мобильностью (AMF) системы связи 5G.
Пример 23 относится к аппарату по примеру 22, отличающемуся тем, что аппарат обеспечивает AMF системы связи 5G.
Пример 24 относится к аппарату по примеру 23, отличающемуся тем, что по меньшей мере одно запоминающее устройство и компьютерный программный код дополнительно выполнены с возможностью, с помощью по меньшей мере одного процессора, предписывать аппарату инициирование запроса передачи данных от AMF в функцию управления сеансом (SMF) системы связи 5G для пересылки на по меньшей мере одну из функций плоскости пользователя (UPF) и функции воздействия на сеть (NEF) системы связи 5G.
Пример 25 относится к аппарату по примеру 24, отличающемуся тем, что запрос передачи данных, пересланный на по меньшей мере одно из UPF и NEF, содержит сообщение протокола управления пересылкой пакетов (PFCP).
Пример 26 относится к способу, включающему:
определение размера пользовательских данных, подлежащих передаче от сети передачи данных на пользовательское оборудование;
генерирование сообщения плоскости управления, содержащего пользовательские данные, подлежащие передаче, и указание назначенного типа контейнера полезной нагрузки, зарезервированного для передачи пользовательских данных через плоскость управления на пользовательское оборудование от по меньшей мере одного сетевого объекта системы связи, соединяющей пользовательское оборудование с сетью передачи данных, в ответ на определение того, что размер пользовательских данных, подлежащих передаче, ниже по меньшей мере первого порогового значения размера; и
передачу сгенерированного сообщения плоскости управления на пользовательское оборудование от по меньшей мере одного сетевого объекта системы связи.
Пример 27 относится к изделию промышленного производства, содержащему энергонезависимый машиночитаемый носитель данных, содержащий реализованный в нем исполняемый программный код, который при исполнении процессором, функционально соединенным с машиночитаемым носителем данных, предписывает процессору выполнение этапов:
определения размера пользовательских данных, подлежащих передаче от сети передачи данных на пользовательское оборудование;
генерирования сообщения плоскости управления, содержащего пользовательские данные, подлежащие передаче, и указания назначенного типа контейнера полезной нагрузки, зарезервированного для передачи пользовательских данных через плоскость управления на пользовательское оборудование от по меньшей мере одного сетевого объекта системы связи, соединяющей пользовательское оборудование с сетью передачи данных, в ответ на определение того, что размер пользовательских данных, подлежащих передаче, ниже по меньшей мере первого порогового значения размера; и
передачи сгенерированного сообщения плоскости управления на пользовательское оборудование от по меньшей мере одного сетевого объекта системы связи.