СПОСОБ ПОДКЛЮЧЕНИЯ НОСИМЫХ УСТРОЙСТВ
METHOD OF WEARABLE DEVICES CONNECTION

Область техники
Настоящее изобретение относится к носимым устройствам, способным подключаться к сети мобильной связи.
Уровень техники

В последние годы широкую популярность у пользователей получили носимые устройства связи, например, «умные» часы (smart watch) и фитнес-трекеры (fitness tracker). Во многих случаях для предоставления их пользователю информации, например, прогноза погоды и сведений об окружающей среде, для обеспечения персональной связи, например передачи сообщений электронной почты или сообщений мессенджеров, в носимых устройствах часто используются средства беспроводной передачи данных. Большинство услуг связаны с социальными сетями и, в сущности, эти услуги предназначены для соединения пользователей друг с другом. С другой стороны, желательно, чтобы размеры носимых устройств уменьшались, поскольку размер является ключевым фактором с точки зрения удобства пользования носимыми устройствами. Большинство пользователей носимых устройств практически в любое время суток также имеют при себе такое мощное устройство связи, как смартфон. Поэтому типовой сценарий использования носимого устройства связи заключается в подключении этого устройства с помощью технологии ближней радиосвязи, например, Bluetooth, к смартфону, действующему в качестве шлюза для доступа носимого устройства к Интернету. Преимущества этого сценария состоят в том, что в нем отсутствует необходимость реализации в небольшом носимом устройстве сложной технологии сотовой радиосвязи, например, LTE. В частности, использование маломощной связи Bluetooth (BLE) позволяет значительно увеличить срок работы носимых устройств от батареи по сравнению со сценарием, в котором в носимом устройстве должна быть реализована сложная и энергоемкая технология сотовой радиосвязи.
Системы связи часто описываются с использованием терминов «уровни», «плоскости» или «слои», основанных на семиуровневой модели, предложенной в работе Чарльза Бахмана (Charles Bachman) из Honeywell Information Services и в настоящее время называемой моделью OSI. В системах UMTS и LTE введена концепция слоя, называемого слоем, не связанным с предоставлением доступа (NAS, Non-Access Stratum) и формирующим верхний слой стека протоколов плоскости управления интерфейса между устройством UE и сетевым объектом, например, узлом управления мобильностью (ММЕ, Mobility Management Entity) в системе LTE. Как следует из названия, предполагается, что слой NAS содержит все функции, независимые от радиоинтерфейса, т.е. он может передаваться различными слоями радиоинтерфейса - слоями доступа (AS, Access Stratum) без существенного изменения своих функциональных возможностей, и не конфигурирует параметры нижележащих слоев радиоинтерфейса. Тем не менее, для передачи сигнализации слоя NAS используются слои радиоинтерфейса (слои AS).
Протоколы, входящие в состав слоя NAS, выполняют следующие основные функции:
- поддержка мобильности терминала:
- перераспределение идентификаторов GUTI (Global Unique Temporary ID, глобальный уникальный временный идентификатор);
- аутентификация;
- управление режимом безопасности;
- идентификация;
- обмен информацией управления мобильностью;
- поддержка процедур управления сеансами для установления и обслуживания IP-соединения между терминалом и сетью передачи пакетных данных (PDN, Packet Data Network, например Интернет) через шлюз (PDN-GW, PDN GateWay) на границе сети оператора:
- управление соединением:
- запрос обслуживания, инициируемый устройством UE для начала установления соединения сигнализации слоя NAS;
- пейджинг - вызов, инициируемый сетью в случае нисходящей сигнализации NAS для указания устройству UE начать обработку запроса обслуживания;
- передача сообщений слоя NAS, используемая службой SMS;
- общая передача сообщений слоя NAS для различных других применений (например, для услуг, основанных на местоположении);
- управление сеансами:
- канальные процедуры, инициируемые сетью и обеспечивающие механизмы для активации, инактивации или модификации каналов;
- процедуры, связанные с транзакциями, инициируемые терминалом и обеспечивающие механизмы для:
- запросов установления и разъединения соединения с сетью PDN;
- запросов выделения и изменении канальных ресурсов;
- запросов освобождения ресурсов.
Безопасность слоя NAS является дополнительной функцией услуг слоя NAS для протоколов слоя NAS, например, для защиты целостности и шифрования сообщений сигнализации слоя NAS. С точки зрения стека протоколов, слой NAS является самым верхним слоем плоскости управления.
Параметры безопасности для аутентификации, защиты целостности и шифрования связаны друг с другом в контексте безопасности и идентифицируются идентификатором набора ключей (eKSI, Key Set Identifier в системе LTE). Перед активацией средств безопасности узлу ММЕ и терминалу (UE, User Equipment, пользовательское устройство) необходимо установить контекст безопасности. Обычно контекст безопасности создается в результате выполнения процедуры аутентификации между узлом ММЕ и устройством UE.
Решение об использовании шифрования в сети принимает оператор с учетом конфигурации узла ММЕ.
С точки зрения оператора, носимые устройства связи, такие как «умные» часы, использующие смартфон в качестве шлюза для доступа в сотовую сеть, практически невидимы. Оператору виден только смартфон, содержащий пользовательские данные о подписке (SIM, Subscriber Identification Module, модуль идентификации абонента). Таким образом, операторы сотовой сети лишены возможности предлагать абонентам, использующим носимые устройства, деловые взаимоотношения. Кроме того, оператор не может оптимизировать сотовую сеть для устройств, «скрытых» за смартфоном.
При разработке носимых устройств двумя важными критериями являются размер устройства и срок работы от батареи. Включение смарт-карты (UICC, Universal Integrated Chip Card) и блока сотовой радиосвязи в состав носимого устройства не позволяет удовлетворить требования пользователя к сроку работы от батареи и компактности. В настоящее время большинство носимых устройств соединяются с другими устройствами, например со смартфонами, с использованием технологий Bluetooth (Bluetooth низкоэнергетического профиля, Bluetooth SMART или Bluetooth 4.x - все с уменьшенным радиусом передачи радиосигнала, до 10 метров). Несмотря на то, что при использовании таких протоколов Bluetooth энергопотребление снижается в разы по сравнению с сотовой радиосвязью, большинство батарей носимых устройств должны перезаряжаться через день. По мере роста энергопотребления производителям устройств приходится увеличивать размеры батарей для сохранения срока работы от батареи. Съемная карта UICC, устанавливаемая в гнездо, также увеличивает размер носимого устройства. Оба этих фактора противоречат спросу пользователей на компактные носимые устройства.
В документе US 20120238208 A1 описано устройство мобильной радиосвязи, содержащее приемопередатчик для ближней радиосвязи. Устройство может формировать сеть с гибкой структурой, в которой ретранслирующее устройство может соединяться с системой сотовой радиосвязи. Ретранслирующее устройство может обеспечивать доступ к системе сотовой радиосвязи для другого устройства с использованием технологии беспроводной ближней связи. Другое устройство мобильной радиосвязи может информироваться о входящих данных из системы сотовой радиосвязи с помощью ближней связи с ретранслирующим устройством радиосвязи.
В документе DE 102012009430 A1 описано передвижное устройство связи, которое может осуществлять беспроводную связь с сотовым телефоном. Передвижное устройство невидимо для сотовой сети.
В документе US 20140169285 A1 описано устройство агрегирования, соединяемое с базовой станцией и обеспечивающее подключение одного или нескольких устройств, в результате чего подключенному устройству предоставляется глобальный идентификатор.
В документе US 20160021635 А1 описан механизм подключения устройства, такого как счетчик времени стоянки, к устройству UE с каналом связи, обеспечиваемым, например, с использованием канала NFC, Bluetooth или WLAN. Подключаемое устройство может содержать или не содержать собственную SIM-карту.
В документе WO 2012035335 А1 описано подключение устройств к сети с использованием устройства UE в качестве промежуточного устройства для связи с сетевым реестром HLR, содержащим множество записей или связывающим один идентификатор IMEI с несколькими устройствами.
В документе US20140106677 описано носимое устройство, устанавливающее прямое соединение с сетью связи и опосредованное соединение через мобильное устройство.
Раскрытие изобретения
В изобретении реализован способ, позволяющий носимому устройству, подключенному к пользовательскому устройству, осуществлять связь с сетью мобильной связи, при этом пользовательское устройство передает сообщения слоя, не связанного с предоставлением доступа, в сеть мобильной связи для выполнения идентификации и аутентификации носимого устройства в сети мобильной связи и контролирует передачу данных сетью мобильной связи в ходе событий пейджинга. При этом события пейджинга для сообщений пейджинга, предназначенных для носимого устройства, синхронизированы по времени с событиями пейджинга для сообщений пейджинга, предназначенных для пользовательского устройства.
Согласно другому аспекту, в изобретении реализован способ конфигурирования структуры пейджинга для пользовательского устройства и носимого устройства, подключенного к пользовательскому устройству, включающий в себя прием сетью мобильной связи первой регистрационной информации для регистрации пользовательского устройства в сети мобильной связи, прием сетью мобильной связи второй регистрационной информации для регистрации носимого устройства в сети мобильной связи, конфигурирование схемы пейджинга для носимого устройства таким образом, чтобы события пейджинга для сообщений пейджинга, предназначенных для носимого устройства, по меньшей мере частично перекрывались по времени с событиями пейджинга для сообщений пейджинга, предназначенных для пользовательского устройства, и передачу информации о конфигурации пейджинга сетью мобильной связи в пользовательское устройство с указанием по меньшей мере частично перекрывающихся событий пейджинга.
Носимое устройство согласно изобретению не ограничено каким-либо устройством, которое можно носить лишь определенным образом. В настоящее время носимыми устройствами часто называются «умные» часы, «умные» очки и «умные» ювелирные изделия, например кольца и колье. Тем не менее, изобретение предполагает более широкое определение носимых устройств, в том числе, к ним относятся устройства, расположенные в теле или прикрепленные к телу человека или животного, или к кожному покрову. Это определение охватывает все устройства, являющиеся частью одежды, головного убора, обуви, перчаток, сумок, зонтов и других носимых предметов. Носимые устройства могут быть, подобно «умным» часам, оснащены пользовательским интерфейсом с целью подробного информирования пользователя и/или обеспечения взаимодействия человека с таким устройством. Носимое устройство может служить только для измерения одного или нескольких параметров окружающей среды, в частности, оно может содержать датчики жизненно важных функций, например, частоты сердечных сокращений, величины кровяного давления, или датчики состояния окружающей среды, например, датчики звукового сигнала, видеосигнала, света, температуры или влажности. Таким образом, термин носимое устройство в данном изобретении относится к любому устройству, ограниченному, как указано выше, по размеру, энергопотреблению или другим параметрам, и имеющему возможность взаимодействия с мобильной сетью описанным здесь способом.
Цель настоящего изобретения состоит в предоставлении носимым устройствам возможности их идентификации и аутентификации сетью оператора без необходимости их реализации в виде полнофункциональных мобильных устройств сотовой связи.
Эта цель достигается путем повторного использования сотового радиоинтерфейса сотового телефона (устройства UE), подключенного к носимому устройству, с применением лишь тех уровней, которые ответственны за аутентификацию и согласование услуг (слой NAS) в нескольких экземплярах, раздельно для устройства UE и для носимого устройства.
Для простоты описания далее обычно предполагается, что одно носимое устройство логически соединено с устройством UE, и, таким образом, существуют два различных уровня NAS, связанных с мобильной сетью одним радиоинтерфейсом, а именно, радиоинтерфейсом устройства UE. В результате возможны две альтернативные реализации изобретения, зависящие от расположения уровня NAS, отвечающего за носимое устройство: в устройстве UE (в виде второго экземпляра уровня NAS, параллельного уровню NAS устройства UE) или непосредственно в носимом устройстве (без нижележащих уровней радиоинтерфейса).
Согласно первой альтернативе Alt 1, в терминале реализуются два экземпляра слоя NAS.
Устройство UE выполняет аутентификацию носимого устройства и от имени носимого устройства осуществляет функции, связанные с мобильностью.
При этом отличие от существующих схем привязки состоит в дублировании соответствующих экземпляров уровня NAS в устройстве UE для предоставления сети определенных средств управления, выделенных носимому устройству и независимых от средств управления терминала.
Согласно второй альтернативе Alt 2, один экземпляр слоя NAS реализован в терминале, а второй экземпляр NAS реализован в носимом устройстве.
Согласно этой альтернативе носимое устройство осведомлено о контексте сотовой сети и использует радиоресурсы терминала. Некоторые сложные функции переносятся из терминала в носимое устройство (в отличие от Alt 1), однако их реализация в носимом устройстве может быть выполнена программно, не влияя на срок питания от батареи в такой степени, как это происходит в случае полноценного сотового модема.
В соответствии с известным уровнем техники фактическая идентификация подписки, с которой связано устройство, выполняется с помощью модуля идентификации абонента (SIM, Subscriber Identity Module). В результате возможны две другие альтернативные реализации, зависящие от того, где располагается модуль SIM, идентифицирующий подписку носимого устройства: непосредственно в носимом устройстве (скорее не в качестве SIM-карты, а в качестве встроенного модуля SIM или eSIM) или в устройстве UE.
Согласно подварианту (а) обе подписки реализуются в устройстве UE (несколько SIM-карт, модулей eSIM или их комбинация; несколько модулей SIM (или приложений для модуля SIM) на одной SIM-карте; подписка для носимого устройства, полученная на основе пользовательской подписки) и каждая из них используется для одного из двух экземпляров слоя NAS.
Согласно подварианту (б) носимое устройство содержит (встроенный) модуль SIM.
В результате комбинирования этих альтернативных вариантов возможны четыре сценария применения: Alt 1a, Alt 1б, Alt 2a и Alt 2б.
Alt 1a (слой NAS носимого устройства и модули SIM расположены в устройстве UE): устройство UE автономно выполняет все функции уровня NAS от имени носимого устройства параллельно со своими собственными действиями на уровне NAS.
Носимое устройство может быть осведомлено или может быть не осведомлено о сотовой сети. Эта альтернатива в наименьшей степени влияет на реализацию носимого устройства. Устройству UE может потребоваться информация, подтверждающая, что носимое устройство подключено, при индикации его присутствия в сети с помощью функций уровня NAS.
Alt 1б (слой NAS носимого устройства расположен в устройстве UE, а модуль SIM расположен в носимом устройстве): устройство UE выполняет функции уровня NAS и использует модуль SIM носимого устройства всякий раз, когда он задействован в механизмах аутентификации. Доступ к модулю SIM возможен с использованием, например, профиля Bluetooth SIM Access Profile.
Alt 2a (слой NAS расположен в носимом устройстве, а модуль SIM расположен в устройстве UE): в носимом устройстве реализован уровень NAS и оно выполняет аутентификацию и функции, связанные с мобильностью. Это устройство получает доступ к SIM-карте в устройстве UE каждый раз, когда она задействована, например, в процессе аутентификации. Доступ в этом случае также может быть выполнен с использованием профиля Bluetooth SIM Access Profile, но с противоположным назначением конфигурации ведущий/ведомый по сравнению с описанным выше вариантом. Преимущество этой альтернативы состоит в том, что носимое устройство может принимать решение о параметрах аутентификации и мобильности, но при этом не использует уровни радиосвязи и слот SIM-карты или встроенный модуль SIM.
Alt 2б (слой NAS и модуль SIM расположены в носимом устройстве): носимое устройство выполняет функции уровня NAS, включая необходимый автономный доступ к модулю SIM и использует уровни радиоинтерфейса устройства UE для передачи данных слоя NAS.
Изобретение позволяет решить общую проблему, связанную с идентификацией сотовой сетью носимого устройства, не оснащенного средствами сотового радиоинтерфейса. В изобретении также реализованы решения, позволяющие решать следующие основные проблемы за счет введения нескольких уровней NAS над одним уровнем радиоинтерфейса и реализации слоя NAS и уровня радиоинтерфейса в разных устройствах:
- синхронизация событий пейджинга (временных интервалов потенциального пейджинга) устройства UE и всех подключенных к нему носимых устройств для экономии потребляемой энергии от батареи устройства UE в режиме ожидания;
- оптимизация процедур, связанных с мобильностью, с использованием того факта, что устройство UE и подключенное устройство физически постоянно находятся вблизи друг друга, поэтому сообщать об изменениях, связанных с мобильностью (изменение соты, области отслеживания и т.д.), раздельно для этих устройств не требуется;
- использование интерфейса сотовой радиосвязи для обслуживания нескольких экземпляров слоя NAS для различных подписок, т.е. идентификация исходного и/или целевого слоя NAS в сообщениях радиоинтерфейса (что не обязательно в случае существующего взаимно однозначного соответствия слоев NAS и AS).
Помимо механизмов управления, обеспечиваемых слоем NAS и описываемых в качестве примера в вариантах осуществления изобретения, в процессе фактической передачи данных также требуется выполнять функции, связанные с установлением и обслуживанием каналов и с маршрутизацией данных.
Преимущество данного изобретения состоит в том, что носимое устройство само становится сетевым устройством. Оператор может выполнять следующие действия:
- идентификацию носимого устройства в сети;
- пейджинг носимого устройства в сети;
- оптимизацию сети для носимых устройств (с использованием сетевого сегментирования);
- предоставление подходящих для пользователей бизнес-моделей.
Эти преимущества достигаются без необходимости реализации технологии сотового радиодоступа в носимом устройстве, благодаря чему продлевается срок работы компактного носимого устройства от батареи.
Каждый из конкретных альтернативных вариантов, описанных выше, характеризуется характерными для него преимуществами. Альтернатива Alt 1 слабо влияет на носимое устройство; альтернатива Alt 1a почти не влияет на носимое устройство; а в альтернативе Alt 1б привязывание подписки к носимому устройству обеспечивается аппаратными средствами. Альтернатива Alt 2 мало влияет на устройство UE и в каждом устройстве реализован выделенный уровень NAS; альтернатива Alt 2а позволяет реализовать наиболее компактное носимое устройство, поскольку она не влияет на аппаратные средства; а в альтернативе Alt 2, привязывание подписки к носимому устройству обеспечивается аппаратными средствами.
Краткое описание чертежей
Далее варианты осуществления настоящего изобретения описаны лишь в качестве примера со ссылкой на приложенные чертежи, где:
на фиг. 1 показана блок-схема, соответствующая первому варианту осуществления изобретения;
на фиг. 2 показана блок-схема, соответствующая второму варианту осуществления изобретения;
на фиг. 3 показана блок-схема, соответствующая третьему варианту осуществления изобретения;
на фиг. 4 показана диаграмма последовательности сообщений при пейджинге носимого устройства; и
на фиг. 5 показана диаграмма последовательности сообщений при регистрации нескольких носимых устройств.
Осуществление изобретения
Далее описаны три варианта осуществления изобретения в зависимости от осведомленности носимого устройства о сети оператора: от носимого устройства, имеющего сведения о сети 3GPP, до носимого устройства, не имеющего никаких сведений о сети 3GPP. Кроме того, учитывается степень влияния на носимое устройство: от значительного влияния до отсутствия какого-либо влияния.
Первый вариант осуществления изобретения показан на фиг. 1. Этот вариант осуществления относится к альтернативе Alt 2b, описанной выше, согласно которой носимое устройство 10 оснащено собственным объектом 12 слоя NAS и собственным модулем USIM 14. Носимое устройство 10 осуществляет связь с устройством UE 20 по локальному каналу 22 связи. Радиоинтерфейс или слой AS 24 устройства UE используется в качестве шлюза с сотовой сетью, в частности со слоем AS 32 станции eNodeB 30. Устройство UE 20 содержит собственный модуль SIM (модуль USIM 34), и слой NAS 36. Станция eNodeB, в свою очередь, осуществляет связь с узлом ММЕ 40, который содержит слой NAS 42, соответствующий слою NAS 12 носимого устройства 10, и слой NAS 44, соответствующий слою NAS 36 устройства UE 20.
Локальный канал 22 связи между носимым устройством 10 и устройством UE 20 может представлять собой любое соединение для ближней радиосвязи, например маломощный интерфейс Bluetooth (BLE). Устройство UE 20 принимает сообщения слоя NAS от носимого устройства и пересылает их в узел ММЕ 40, по существу без изменения, через соединение сотового радиоинтерфейса. Используемый при этом транспортный механизм может быть подобен существующей передаче сообщений слоя NAS в виде контейнера внутри сообщений протокола RRC уровней радиоинтерфейса. Устройство UE 20 выполняет функции идентификации сообщений слоя NAS, поступающих от носимого устройства 10, и идентификации соответствующего носимого устройства (или, общем случае, исходного объекта передачи сообщения слоя NAS) в сообщении, направляемом в базовую станцию.
В направлении нисходящей линии связи устройство UE 20 должно принимать сообщения слоя NAS, направленные ему самому и носимому устройству 10. В режиме ожидания устройство UE должно прослушивать информацию о пейджинге таким образом, чтобы оно могло принимать сообщения пейджинга для себя и для носимого устройства. В том случае, если сообщение слоя NAS в нисходящем направлении адресовано носимому устройству, устройство UE должно упаковать это сообщение слоя NAS в пакет данных стека протоколов ближней радиосвязи и передать этот пакет данных носимому устройству через радиоинтерфейс ближней связи (например, маломощный Bluetooth).
В случае использования технологии Bluetooth, сообщения слоя NAS могут передаваться с использованием нового профиля Bluetooth NAS, предназначенного для упаковки и распаковки сообщений слоя NAS и обмена информацией о состоянии слоя NAS, передаваемой в носимое устройство с интерфейсом Bluetooth и из него.
Второй вариант осуществления изобретения показан на фиг. 2. Согласно этому варианту осуществления реализована описанная выше альтернатива Alt 1б, в соответствии с которой устройство UE 120 оснащено двумя объектами слоя NAS - объектами NAS 122 и NAS 124. Объект NAS 122 используется для передачи и приема сообщений от имени носимого устройства 110. Как показано на фиг. 1, устройство UE 120 содержит собственный модуль SIM (модуль USIM 126) и слой AS 128 для связи со станцией eNodeB 30.
Носимое устройство ПО содержит модуль USIM 112. Он может быть реализован в виде встроенного модуля USIM (eUSIM, embedded USIM). Связь между соответствующим объектом NAS 122 в устройстве UE и модулем USIM 112 в носимом устройстве может быть реализована с использованием профиля Bluetooth Remote SIM Access.
Долговременный секретный ключ общего пользования постоянно хранится в модуле USIM носимого устройства, а все производные от него ключи сеансов передаются соответствующим объектам стека протоколов. В качестве примера в системе LTE в процессе сеанса ключи разделяются для слоев NAS и AS согласно так называемой иерархии ключей. В слое AS на уровне PDCP стека протоколов реализована функция шифрования. Для одного радиоканала существует один экземпляр уровня PDCP. В процессе использования носимым устройством и устройством UE общего стека протоколов слой AS либо ключи сеанса слоя AS, полученные в модуле USIM носимого устройства, могут использоваться в одном или нескольких соответствующих объектах уровня PDCP, обслуживающих данные, связанные с носимым устройством, либо ключи сеанса слоя AS, определенные в модуле USIM устройства UE, могут использоваться для шифрования пользовательских данных. Подробные сведения о маршрутизации данных приведены в соответствующем разделе.
Третий вариант осуществления показан на фиг. 3. В этом варианте осуществления отсутствует влияние на носимое устройство 310, поскольку в нем реализована альтернатива Alt 1, описанная выше. Все необходимые объекты стека протоколов сотовой связи реализованы в устройстве UE 320. В устройство UE 320 встроены два модуля SIM в виде модулей USIM 322 и USIM 324. Устройство UE 320 осуществляет связь полностью от имени носимого устройства 310. В пакеты данных стеков протоколов сотовой связи включена только полезная нагрузка фактического пользователя носимого устройства. Теоретически, носимому устройству 310 для аутентификации не требуется его физическое присутствие. Существует только логический канал связи между носимым устройством и сетью 3GPP. Два модуля USIM 322 и USIM 324 могут представлять собой отдельные, не связанные друг с другом смарт-карты (UICC), два различных модуля SIM на одной карте UICC или модуль USIM 324 может быть производным от модуля USIM 322.
Процедура пейджинга для реализации схем, описанных со ссылкой на фиг. 1-3, может выполняться следующим образом.
На фиг. 4 показан поток сообщений в ходе выполнения типовой процедуры пейджинга носимого устройства в виде примера обмена сообщениями слоя NAS, инициируемого сетью. Если узлу ММЕ требуется установить связь с устройством UE, то он передает в базовую станцию (eNodeB, eNB) запрос 400 пейджинга, например сообщение пейджинга через интерфейс S1AP. Поскольку средства управления мобильностью реализованы в узле ММЕ, область отслеживания (или несколько областей отслеживания) носимого устройства известна. Каждая область отслеживания (ТА, Tracking Area) связана с группой станций eNB и устройство UE в режиме ожидания уведомляется о нахождении в конкретной области ТА либо периодически, либо при перемещении из одной области в другую. Если устройству UE требуется подключиться к сети, узел ММЕ на основе текущей области ТА (или нескольких текущих областей ТА) устройства UE принимает решение о запросе соответствующих станций eNB для пейджинга устройства UE.
Как показано на фиг. 4, узел ММЕ отвечает за инициирование процедуры пейджинга в системе LTE. Узел ММЕ обеспечивает это путем пересылки сообщения 400 пейджинга через интерфейс S1AP в одну или несколько станций eNodeB. Процедура пейджинга в системе LTE применима к устройству UE, находящемуся в состоянии ЕСМ IDLE (ожидание). Устройства UE в этом состоянии находятся в режиме RRC IDLE в отсутствие действующего соединения с какой-либо станцией eNB и ни одна станция eNB не поддерживает соединение через интерфейс S1 с узлом ММЕ для устройства UE (т.е. в станциях eNB отсутствует контекст, связанный с устройством UE, и сведения об устройстве UE). Узел ММЕ пересылает сообщение пейджинга во все станции eNodeB в текущей области ТА (или нескольких текущих областей ТА) устройства UE. Станция eNodeB, принимающая сообщение 400 пейджинга через интерфейс S1AP от узла ММЕ, формирует соответствующее сообщение 402 пейджинга RRC. Сообщение 402 пейджинга может содержать несколько записей пейджинга для вызова нескольких устройств UE.
Устройство UE в режиме RRC IDLE проверяет наличие сообщений пейджинга в каждом цикле DRX (Discontinuous Reception, прерывистый прием). События пейджинга в кадре пейджинга определяют конкретные подкадры, в течение которых устройство UE в системе LTE проверяет сообщения пейджинга. Устройство UE ищет хорошо известный идентификатор (P-RNTI, Paging-RNTI) в канале PDCCH подкадров, относящихся к событию пейджинга. Идентификатор P-RNTI имеет значение FFFE (в шестнадцатеричном виде), указывающее на то, что устройство UE может получить сообщение пейджинга по каналу PDSCH. Устройство UE находит идентификатор P-RNTI в канале PDCCH и декодирует информацию о выделении ресурсов. Эта информация указывает устройству UE на радиоблок канала PDSCH, в котором передано сообщение пейджинга. Устройство UE декодирует сообщение RRC, содержащееся в радиоблоках канала PDSCH, и проверяет идентификатор устройства UE во всех содержащихся записях. Если устройство UE не находит в записях пейджинга свой идентификатор или любой идентификатор подключенного носимого устройства, то устройство UE возвращается к проверке идентификатора P-RNTI в канале PDCCH при каждом последующем событии пейджинга. Если соответствующий идентификатор найден, устройство UE инициирует процедуру произвольного доступа для установления соединения RRC.
Как показано на фиг. 4, устройство UE передает сообщение 404 RRC Connection Request (запрос соединения RRC), а станция eNodeB передает ответное сообщение 406 RRC Connection Setup (установление соединения RRC). Если процедура пейджинга в системе LTE предназначена для вызова с передачей пакетных данных, устройство UE включает сообщение слоя NAS запроса обслуживания в сообщение об установлении соединения RRC. В других случаях могут добавляться иные сообщения слоя NAS. Станция eNodeB пересылает это сообщение слоя NAS в узел ММЕ (как указано в сообщении RRC), который продолжает установление соединения с устройством UE. Если время, установленное при запуске таймера в узле ММЕ, истекает до приема узлом ММЕ сообщения слоя NAS из устройства UE, то инициируется повторная передача пейджинговой информации.
Согласно варианту осуществления изобретения, к устройству UE может быть подключено несколько устройств. Если устройство UE принимает сообщение пейджинга для подключенного носимого устройства, оно пересылает сообщение на соответствующий уровень NAS, который располагается либо в устройстве UE, либо в подключенном носимом устройстве. На фиг. 4 эта пересылка показана в виде сообщения 408. Сообщение пейджинга обрабатывается на этом уровне NAS и ответ, например сообщение 410 запроса обслуживание, передается на уровень радиоинтерфейса устройства UE. Устройство UE выполняет все процедуры RRC стека протоколов слоя AS и пересылает запрос обслуживание через уровни AS в станцию eNB и далее - в узел ММЕ.
Для уменьшения энергопотребления устройства UE в системе LTE в режиме RRC IDLE используют прерывистый прием (DRX). Цикл DRX определяет, как часто устройство UE должно проверять сообщения пейджинга. Цикл DRX передается широковещанием в составе системной информации, блок SIB2. Его длительность может составлять 32, 64, 128 или 256 радиокадров. Эти значения соответствуют временным интервалам 320, 640, 1280 и 2560 мс. Устройство UE также может предложить собственную длительность цикла DRX в сообщениях Attach Request (запрос подключения) и Tracking Area Update Request (запрос обновления области отслеживания). Набор допустимых значений аналогичен тому, что используется в блоке SIB2. Идентификаторы, используемые для ссылки на устройства UE, которые фактически адресуются в сообщении пейджинга, вычисляются на основе идентификатора мобильного абонента (IMSI, International Mobile Subscriber Identity) следующим образом: ID=IMSI mod 1024.
Таким образом, один аспект изобретения состоит в адресации нескольких абонентов, подключенных через один приемник, в одном сообщении пейджинга. Согласно аспекту изобретения, устройство UE выполняет поиск нескольких идентификаторов в соответствующих каналах пейджинга для чтения всех сообщений пейджинга, относящихся к этому устройству UE и ко всем подключенным устройствам.
В том случае, если события пейджинга RRC для подключенных носимых устройств не синхронизированы с циклом DRX устройства UE, это устройство UE должно прослушивать большее количество событий пейджинга RRC, вследствие чего увеличивается энергопотребление в режиме ожидания. Следовательно, выгодно определять перекрывающиеся события пейджинга для устройства UE и передавать все сообщения пейджинга для этого устройства UE и для всех подключенных носимых устройств (каждому из которых назначается отдельный идентификатор для того, чтобы отличать различные сообщения пейджинга) в ходе событий пейджинга для устройства UE.
Таким образом, еще один аспект изобретения, относящегося к пейджингу, заключается в конфигурировании аналогичных, идентичных или перекрывающихся событий пейджинга для устройства UE и подключенного носимого устройства. Эта процедура может включать в себя следующие шаги.
(1) Прием первого сообщения (например, сообщения регистрации) от устройства UE в базовой сети для регистрации устройства UE в этой сети с последующим выполнением процедуры регистрации, включающей в себя конфигурирование пейджинга (событий пейджинга).
(2) Прием следующего сообщения регистрации от того же устройства UE (пересылаемого из носимого устройства или сформированного в устройстве UE) в базовой сети для регистрации подключенного носимого устройства в этой сети.
(3) Конфигурирование в сети информации пейджинга в отношении носимого устройства таким образом, чтобы события пейджинга перекрывались либо были идентичны тем, что сконфигурированы для устройства UE на шаге (1).
(4) Передача обновленной конфигурации в устройство UE в ходе выполнения процедуры регистрации с явным или неявным указанием перекрывающихся или идентичных событий пейджинга. Затем новая конфигурация заменяет конфигурацию, полученную на шаге (1).
В альтернативном варианте обе процедуры регистрации выполняются с использованием одного сообщения NAS, и ответ из сети также использует коллективные сообщения по существу с той же информацией, что и отдельные сообщения, описанные выше.
Одной из альтернатив этого варианта осуществления является конфигурирование идентификатора пейджинга (в отличие от имплицитной идентификации с помощью идентификатора IMSI) на стороне сети таким образом, чтобы при пейджинге носимого устройства использовался идентификатор подключенного устройства UE. В результате основная процедура пейджинга может оставаться неизменной по сравнению с существующей в настоящее время процедурой. Для того, чтобы в этом случае позволить устройству UE различать, какой пейджинг предназначен для устройства UE, а какой - для носимого устройства, в некоторых точках процедуры установления соединения или после выполнения этой процедуры сеть должна указывать устройству UE, что адресуется носимое устройство. Это можно указать в пределах управляющей информации заголовка в первом сообщении NAS, передаваемом в канале DL, которая может включаться в сообщение для того, чтобы различать адресуемые уровни NAS или устройства. Соответствующая информация может быть представлена для всех конфигураций уровня NAS с усовершенствованными функциями мобильности. В альтернативном варианте наличие такой информации может определяться слоем NAS в процессе регистрации устройства UE или после регистрации второго (или третьего и т.д.) устройства в сети.
Для адресации с использованием пейджинга нескольких устройств, подключенных к одному приемнику, один идентификатор пейджинга может использоваться с различными объектами слоя NAS, применяемыми для адресации конкретных устройств, т.е. один идентификатор пейджинга для двух или более устройств, но не для всех устройств (как идентификатор P-RNTI в канале управления пейджингом).
Объекты слоя NAS могут представлять собой экземпляры протокола слоя NAS в одном физическом объекте базовой сети (узле ММЕ) или в нескольких физических объектах базовой сети (в ряде узлов ММЕ). Устройство UE, принимающее сообщения пейджинга, адресуемые этому устройству UE, определяет идентификатор устройства на основе содержимого сообщения пейджинга и пересылает сообщение пейджинга или полученную в сообщении информацию в соответствующее подключенное устройство.
Для конфигурирования событий пейджинга различных устройств подходят следующие шаги. Устройства регистрируются в сети, и конфигурирование выполняется таким образом, чтобы события пейджинга перекрывались или совпадали. При конфигурировании конкретных идентификаторов пейджинга нескольких устройств, использующих устройство UE в качестве приемника, это устройство UE-приемник прослушивает несколько идентификаторов и пересылает принятые сообщения пейджинга на основе идентификаторов, отличных от идентификатора устройства UE.
Уровни радиоинтерфейса могут обслуживать несколько объектов слоя NAS, например, при регистрации.
В действующих стандартах сотовой мобильной связи существует только один слой, не связанный с предоставлением доступа (слой NAS), расположенный над соответствующими уровнями радиоинтерфейса (слоя AS). Таким образом, для каждого фрагмента данных, поступающих из слоя NAS и подлежащих передаче через слой AS, исходный и целевой слои NAS имплицитно известны. На стороне сети один узел ММЕ, содержащий один объект слоя NAS, связывается с каждым устройством UE в процессе регистрации и для подключенных устройств UE базовой станции известен соответствующий узел ММЕ.
В некоторых решениях из уровня техники требуется различать несколько верхних уровней. Например, если устройство UE подключается к нескольким базовым сетям различного типа, например 3GPP NAS или CDMA 2000, то возникает необходимость отличать исходный и/или целевой объект стоя NAS. Эта процедура выполняется в сети LTE слоем AS с использованием нескольких битов для указания выбора между тремя типами верхнего уровня в сообщении, применяемом для прозрачной передачи фактических данных уровня NAS.
Новый аспект изобретения состоит в использовании уровней радиоинтерфейса устройства UE (слоя AS) для нескольких устройств, вследствие чего необходимо различать исходные или целевые устройства сообщения слоя NAS.
В нисходящем (DL) направлении базовая станция (eNB) должна указать устройству UE уровень NAS целевого устройства, адресуемый в сообщении.
В восходящем (UL) направлении для адресации корректного объекта базовой сети устройство UE должно указать базовой станции, из уровня NAS какого устройства отправлено сообщение.
Кроме того, если соответствующий объект базовой сети (например, узел ММЕ), реализующий объект уровня NAS некоторого устройства, недоступен для базовой станции, то устройство UE может указать станции eNB тип устройства-инициатора сообщения слоя NAS для корректного выбора альтернативного объекта базовой сети (который впоследствии получает контекст от прежнего объекта в соответствии с процедурой из уровня техники). Это относится, например, к случаю, когда устройство UE выбирает новую станцию eNB, не соединенную с прежним узлом ММЕ, чтобы эта станция eNB выбрала новый узел ММЕ.
Такое указание может выполняться с использованием нескольких битов, передаваемых в том же сообщении слоя AS, которое содержит данные слоя NAS, например, в системе LTE - в сообщении RRC DL Information Transfer и RRC UL Information Transfer, соответственно.
Решения в рамках изобретения реализуются только такими устройствами UE, которые способны подключаться к носимым устройствам и обслуживать их в качестве устройств для передачи сообщений слоя NAS в базовую сеть. Таким образом, предлагается указывать информацию о возможностях устройства, информирующую сеть о том, поддерживает ли устройство UE подключенные носимые устройства, и если поддерживает, то сколько таких устройств может быть подключено через это устройство UE. Например, с помощью двухбитового значения можно указать на отсутствие поддержки, на поддержку одного, двух или четырех устройств. В обратном направлении сеть может конфигурировать устройство UE для разрешения использования лишь некоторого максимально разрешенного количества подключенных устройств в любой заданный момент времени. Это позволяет сети ограничить количество подключенных к ней устройств или ограничить количество устройств, допустимых для подключенных через одно устройство UE, с целью обеспечения соответствия текущим или общим сетевым возможностям или обеспечения эффективной организации сети.
После того, как сеть проинформирована о возможностях удаленных устройств UE, в транспортном сообщении слоя NAS может быть сконфигурировано наличие поля, в котором указывается экземпляр уровня NAS. Иными словами, поле, позволяющее отличать один из двух или четырех уровней NAS, может использоваться сетью только как функция конфигурирования, чтобы в решениях, не предусматривающих удаленных устройств, не расходовались лишние радиоресурсы для их указания.
После регистрации носимого устройства уровню AS необходимо выделить опорный идентификатор в составе данных, сообщаемых средствам связи слоя NAS носимого устройства, т.е. опорные идентификаторы должны конфигурироваться так, чтобы каждый из них указывал на объект уровня NAS. В альтернативном варианте выполняется заранее заданное имплицитное выделение опорных значений, например, первое опорное значение (1) указывает на слой NAS устройства UE, а второе опорное значение (2) указывает на единственное удаленное устройство в случае конфигурирования только одного удаленного устройства. Тем не менее, при наличии нескольких удаленных устройств при выделении требуется устанавливать соответствие между устройствами и опорными идентификаторами.
На фиг. 5 показан пример способа связи на уровне AS между устройством UE и станцией eNB на основе архитектуры сети LTE. Способ включает в себя следующие шаги.
(1) Устройство UE устанавливает соединение RRC и сообщает параметр UE EUTRA Capability в сообщении UE Capability Information (информация о возможностях устройства UE), которое, помимо традиционной информации, содержит двухбитовое поле «RemoteUESupport», указывающее на поддержку двух удаленных устройств:
RemoteUESupport Choice {0, 1, 2, 3}=2.
(2) Станция eNB сообщает устройству UE параметр конфигурации, указывающий на то, что максимальное количество уровней NAS, поддерживаемых протоколом RRC, равно трем, что соответствует максимум двум фактически поддерживаемым удаленным устройствам (это количество может отличаться от указанной величины, выбранные числа приведены только в качестве примеров):
MaxNASLayers Choice {1, 2, 3, 4}=3.
UE
(3) Устройство UE регистрируется на уровне NAS с использованием протокола управления мобильностью. Устройство передает сообщение Attach Request (запрос подключения) в узел ММЕ базовой сети. Для того, чтобы осуществить передачу этого сообщения слоя NAS, уровень AS в устройстве UE, т.е. протокол управления радиоресурсами (RRC, Radio Resource Control), принимает сообщение из слоя NAS устройства UE (NAS) и формирует сообщение UL Information Transfer (передача информации в восходящем канале UL). Сообщение содержит информационный элемент «NASreference», указывающий на экземпляр слоя NAS устройства UE:
NASreference Integer (1..4)=1.
Станция eNB выбирает подходящий узел ММЕ (узел ММЕ 1) и пересылает сообщение слоя NAS. В том, что касается обработки указания типа устройства, передаваемого устройством UE, выбор может осуществляться иначе, чем в известных системах. Тип устройства может задаваться имплицитно (например, параметр NASreference, равный 1, указывает на устройство UE, в то время как тот же параметр, больший 1, указывает на удаленное устройство) или сообщаться в явном виде на уровне протокола RRC в дополнение к параметру NASreference. Кроме того, станция eNB сохраняет информацию о соответствии принятого параметра NASreference выбранному узлу ММЕ для последующей связи на уровне NAS.
(4) Слой NAS в базовой сети выполняет регистрацию устройства UE. При выполнении любого последующего сеанса связи, касающегося этой процедуры регистрации или последующей сигнализации слоя NAS между узлом ММЕ и слоем NAS устройства UE в направлениях UL и DL, в соответствующем сообщении RRC содержится параметр NASreference=1, позволяющий устройству UE и станции eNB корректно маршрутизировать сообщение в объект слоя NAS.
(5) Носимое устройство (1) подключается к устройству UE через Bluetooth (ВТ), при этом в носимом устройстве реализован уровень NAS.
(6) Носимое устройство инициирует собственную регистрацию на уровне NAS с использованием протокола управления мобильностью, согласно которому устройству UE передается соответствующее сообщение Attach Request. Для передачи этого сообщения слоя NAS, уровень AS в устройстве UE, т.е. протокол управления радиоресурсами (RRC), принимает сообщение из слоя NAS носимого устройства и формирует сообщение UL Information Transfer. Это сообщение содержит информационный элемент «NASreference», указывающий на экземпляр слоя NAS носимого устройства, а также может содержать указание типа устройства:
NASreference Integer (1..4)=2.
Протокол RRC в станции eNB выбирает подходящий узел ММЕ (узел ММЕ 2) и пересылает сообщение слоя NAS. Кроме того, станция eNB сохраняет информацию о соответствии принятого параметра NASreference этому узлу ММЕ для последующей связи на уровне NAS.
(7) Слой NAS в базовой сети выполняет регистрацию носимого устройства. При выполнении любого последующего сеанса связи, касающегося этой процедуры регистрации или последующей сигнализации слоя NAS между узлом ММЕ и слоем NAS носимого устройства в направлениях UL и DL, в соответствующем сообщении RRC содержится параметр NASreference=2, позволяющий устройству UE и станции eNB корректно маршрутизировать сообщение в объект слоя NAS.
(8) Другое носимое устройство 2 подключается к устройству UE через Bluetooth, при этом в носимом устройстве не реализован уровень NAS.
(9) Устройство UE регистрирует носимое устройство на уровне NAS с использованием протокола управления мобильностью. Оно передает сообщение Attach Request в узел ММЕ базовой сети. Для того, чтобы осуществить передачу этого сообщения слоя NAS, уровень AS в устройстве UE, т.е. протокол управления радиоресурсами (RRC), принимает сообщение из слоя NAS носимого устройства (NASw) и формирует сообщение UL Information Transfer. Это сообщение содержит информационный элемент "NASreference", указывающий на экземпляр слоя NAS устройства UE и, опционально, тип устройства:
NASreference Integer (1..4)=3.
Протокол RRC в станции eNB выбирает подходящий узел ММЕ (снова узел ММЕ 2) и пересылает сообщение слоя NAS. Кроме того, станция eNB сохраняет информацию о соответствии принятого параметра NASreference этому узлу ММЕ для последующей связи на уровне NAS.
(10) Слой NAS в базовой сети выполняет регистрацию носимого устройства. При выполнении любого последующего сеанса связи, касающегося этой процедуры регистрации или последующей сигнализации слоя NAS между узлом ММЕ и слоем NAS носимого устройства в устройстве UE в направлениях UL и DL, в соответствующем сообщении RRC содержится параметр NASreference=3, позволяющий устройству UE и станции eNB корректно маршрутизировать сообщение в объект слоя NAS.
Реализация аспекта изобретения, связанного с несколькими слоями NAS, использующими один слой AS, позволяет добиться следующих преимуществ:
- указание устройством UE на поддержку нескольких объектов слоя NAS радиоинтерфейсом устройства UE и/или количества поддерживаемых объектов;
- опционально, в ответ на это указание, конфигурирование нескольких объектов слоя NAS или максимального количества объектов слоя NAS и/или соответствующих идентификаторов объектов слоя NAS;
- в устройстве UE, подключенном к различным удаленным устройствам, прием сообщений от нескольких объектов слоя NAS, предназначенных для передачи в базовую сеть, в одном радиопередатчике и передача этих сообщений;
- передача в сеансе радиопередачи идентификатора исходного объекта слоя NAS;
- передача в сеансе радиопередачи идентификатора типа устройства, являющегося источником сообщения слоя NAS;
- прием в базовой станции через радиоприемник сообщения, содержащего несколько сообщений, предназначенных для различных объектов слоя NAS в базовой сети, и пересылка этих сообщений надлежащим образом;
- прием в устройстве UE через радиоприемник сообщения, содержащего сообщение слоя NAS и идентификатор объекта слоя NAS, и пересылка сообщения корректному объекту, при этом пересылка в другое устройство может осуществляться через Bluetooth.
Изобретение позволяет оптимизировать процедуры управления мобильностью.
Сотовая сеть по существу представляет собой радиосеть, состоящую из множества сот, охватываемых базовыми станциями. Каждая базовая станция покрывает некоторую географическую область. За счет наложения областей покрытия базовых станций сотовая сеть обеспечивает покрытие радиосвязью значительных территорий, например, страны. Чтобы использовать эффективный механизм пейджинга, устройство UE, находящееся в режиме ожидания, вызывается для установления соединения только в некотором подмножестве сот.Кроме того, для уменьшения объема сигнализации, связанной с мобильностью, с целью изменения сот для устройств UE, находящихся в режиме ожидания (не осуществляющих активную связь), несколько соседних сот группируются вместе. Устройство UE в режиме ожидания способно перемещаться в пределах области сгруппированных сот без информирования сети об этом перемещении. Эти области в сети GSM называются областью местоположения, в сети UMTS - областью маршрутизации, а в сети LTE - областью отслеживания. В случае сети LTE в устройстве UE сконфигурирован список областей отслеживания и оно должно сообщать о своем местоположении только в том случае, если оно перемещается в область отслеживания, отсутствующую в этом списке.
Процедура обновления области отслеживания (TAU, Tracking Area Update) позволяет устройству UE в режиме ожидания информировать сотовую сеть о перемещении в область отслеживания, находящуюся вне имеющегося списка. Устройства UE отвечают за обнаружение кодов областей отслеживания (ТАС, Tracking Area Code). Если устройство UE обнаруживает, что код ТАС находится вне сконфигурированного для этого устройства списка, оно выполняет обновление путем передачи в сеть запроса TAU совместно со своим идентификатором, например временным идентификатором мобильного абонента (TMSI, Temporary Mobile Subscriber Identity). Соответствующий сетевой объект, ответственный за управление мобильностью в сети LTE, называется узлом управления мобильностью (ММЕ, Mobility Management Entity).
Устройствам UE требуется периодически сообщать о текущем местоположении (соте), даже если код ТАС не изменился. Процедура обновления области отслеживания всегда инициируется устройством UE и используется в следующих целях:
- обычное обновление области отслеживания для обновления регистрации фактической области отслеживания устройства UE в сети;
- периодическое обновление области отслеживания для уведомления о доступности устройства UE для сети;
- выравнивание нагрузки узла ММЕ;
- обновление определенных параметров сети, специфических для конкретного устройства UE;
- восстановление в случае возникновения ошибок;
- передача в сеть указания на то, что устройство UE локально освободило контекст (или несколько контекстов) канала EPS.
Поскольку носимому устройству соответствует собственный объект слоя NAS, функции управления мобильностью носимого устройства могут быть полностью отделены от функций управления мобильностью устройства UE. Вследствие того, что носимое устройство и устройство UE всегда находятся в непосредственной близи друг от друга, существует потенциальная возможность использования этой близости для оптимизации.
В сущности, существуют два решения по оптимизации. Согласно первому простому решению, устройство UE передает отдельное сообщение запроса TAU для каждого задействованного устройства. Сообщения могут передаваться в одном сообщении на уровне радиоинтерфейса, реализуя преимущества коллективной передачи данных. Если уровень управления мобильностью различных устройств расположен в различных узлах ММЕ, каждый из соответствующих запросов TAU адресуется должным образом.
Возможна ситуация, когда после изменения соты устройство UE появляется в соте, в которой отсутствует соединение базовой станции с объектом слоя NAS (узлом ММЕ), связанным с устройством UE. В этом случае существующее указание последнего зарегистрированного узла ММЕ не помогает базовой станции осуществить маршрутизацию сообщения слоя NAS. Вместо этого сообщение маршрутизируется в новый узел ММЕ, выбранный базовой станцией. В этом случае для оптимизации выбора узла ММЕ в базовой станции для удаленных или носимых устройств в сообщение может добавляться указание типа устройства или указание типа запрошенной сети.
Согласно второму решению, характеризующемуся большим влиянием при реализации, устройство UE выполняет общую процедуру обновления области отслеживания как для самого устройства UE, так и от имени носимых устройств. Процедура обновления области отслеживания должна быть усовершенствована таким образом, чтобы было возможно обновление местоположения для списка идентификаторов TMSI, а не для отдельного идентификатора TMSI (или иного подобного идентификатора устройства UE).
Существует несколько вариантов сигнализации.
(1) Устройство UE передает явно заданный список идентификаторов TMSI для обновления при каждом запросе TAU.
(2) В сети (в узле ММЕ) хранится статический список, формирующий группу устройств (идентификаторов TMSI), и каждый запрос TAU, принятый от устройства UE, рассматривается как запрос TAU для всей группы устройств.
(3) В сети (в узле ММЕ) хранится динамический список устройств (идентификаторов TMSI), который обновляется устройством UE в зависимости от текущего состояния носимых устройств.
Преимущество вариантов (1) и (3) состоит в том, что устройство UE каждый раз перед передачей запроса TAU от имени носимого устройства может проверить, подключено ли это носимое устройство к устройству UE. В ходе проверки могут использоваться существующие средства, например проверка того, что радиосоединение все еще активно, или опрос носимого устройства для передачи им в ответ указания на активность. Это в ходе выполнения процедур TAU обеспечивает обновление сети в соответствии с фактическим состоянием носимого устройства.
Информация о группах устройств может быть статической на абонентской основе, например, она может храниться в домашнем сервере абонента (HSS, Home Subscriber Server). В ходе процедуры TAU также может обновляться и запись в сервере HSS. В альтернативном варианте сервер HSS содержит только информацию об устройствах, обновление которых может выполняться абонентом. Фактическая группа обновляемых устройств указывается в каждом сообщении запроса TAU. Узел ММЕ проверяет любое обновление состояния относительно записей сервера HSS для обеспечения обновления устройством UE только зарегистрированных носимых устройств.
На стороне сети уровень NAS устройства UE в соответствующем узле ММЕ принимает запрос TAU для списка устройств. Он может выполнять обновление, касающееся устройства UE, с использованием традиционных процедур, но должен переслать для обработки запрос TAU, касающийся других устройств, в соответствующие им объекты слоя NAS. Эти объекты слоя NAS могут располагаться в том же или в другом узле ММЕ.
Варианты оптимизации, описанные выше, наиболее эффективны, если управление мобильностью всех мобильных устройств сосредоточено в одном узле ММЕ. Тем не менее, это условие не является обязательным. Для следующего поколения (5G) технологии 3GPP наиболее вероятно появление так называемого сетевого сегментирования. Сеть разделяется на несколько подсетей (сегментов), каждый из которых оптимизируется для конкретных применений, например, для «Интернета вещей», для работы в условиях низкой мобильности или стационарности или только для широковещательной передачи. Сетевое сегментирование повышает вероятность того, что устройство UE и подключенные носимые устройства могут обслуживаться различными узлами ММЕ.
В этом случае устройство UE всегда передает комбинированный запрос обновления области отслеживания в узел ММЕ, обслуживающий это устройство UE. Данный узел ММЕ в этом случае должен переслать соответствующие запросы обновления области отслеживания подключенных носимых устройств в относящиеся к ним узлы ММЕ. В сети LTE это может быть реализовано посредством нового, являющегося предметом изобретения сообщения «Tracking Area Update Forward Message» (переадресация обновления области отслеживания), передаваемого через интерфейс S10 между двумя узлами ММЕ одной сети.
Реализация изобретения обеспечивает следующие преимущества, касающиеся управления мобильностью.
Передача сообщений слоя NAS для нескольких устройств, например, запросов TAU, от одного устройства UE в едином сообщении уровня радиоинтерфейса, например в сообщении протокола RRC, в базовую станцию:
- единое сообщение уровня радиоинтерфейса содержит адрес принимающего объекта слоя NAS, например объекта слоя NAS в узле ММЕ;
- единое сообщение может содержать неявную или явную индикацию типа устройства, например устройства UE или удаленного/носимого устройства;
- затем базовая станция пересылает другое сообщение слоя NAS в соответствующие объекты слоя NAS, если они доступны. В противном случае они пересылаются в объект, выбранный базовой станцией, при этом выбор может основываться на типе соответствующего устройства.
Синхронизация объектов слоя NAS на стороне устройства UE:
- если объект слоя NAS на стороне устройства UE инициирует процедуру слоя NAS, активация других объектов слоя NAS на стороне устройства UE для инициирования той же процедуры в режиме синхронизации с изменениями состояний в устройстве UE и на стороне сети.
Передача сообщения слоя NAS, действительного для нескольких устройств, в один объект слоя NAS, например, в узел ММЕ:
- сообщение слоя NAS может содержать список идентификаторов устройств, связанных с содержимым сообщения, например сообщения запроса TAU;
- сообщение слоя NAS может содержать список идентификаторов устройств, не связанных (или большее не связанных) с содержимым сообщения, для удаления этих устройств из списка, хранимого в объекте слоя NAS на стороне сети;
- объект слоя NAS на стороне сети может содержать список устройств, которые устройство UE может адресовать дополнительно, и проверять принимаемые в сообщении NAS списки устройств;
- объект NAS пересылает либо сообщение слоя NAS, либо имеющую к нему отношение информацию, например, запрос обновления состояния устройства, в соответствующий объект слоя NAS дополнительных устройств.