用于共享公共pdp上下文的系統和方法

用于共享公共pdp上下文的系統和方法
【專利摘要】在此公開了在多個設備間共享分組數據協議（PDN）上下文的方法。例如在多個設備間共享PDP上下文的方法可以包括無線發射/接收單元（WTRU）發送建立或修改PDP上下文的請求。建立或修改PDP上下文的請求包括WTRU是被共享上下文組的成員的指示。該方法還包括WTRU接收指示建立或修改PDP上下文的請求被接受的響應。該方法還包括WTRU充當被共享上下文組中至少一個其他設備的網關。建立或修改PDP上下文的請求可以是附著請求。WTRU是被共享上下文組的成員的指示可以是組標識符（ID）。
【專利說明】用于共享公共PDP上下文的系統和方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2011年4月I日申請的美國臨時專利申請N0.61/470，867的權益，申請的內容以引用的方式結合于此。
【背景技術】
[0003]隨著連接到蜂窩數據網絡的設備數量持續增長，在維持預期水平的服務器質量(QOS)的同時，更加有效地使用網絡資源的壓力增加。機器型通信(MTC)設備被期望是越來越大共享的接入下一代蜂窩網絡的設備。一些預期接入蜂窩網絡的MTC設備的數量比“傳統”設備(例如蜂窩電話或其他用戶設備(UE))大若干數量級。許多MTC設備可以相對靜止和/或生成在突發中經常出現的低業務量。然而，這些MTC設備有能力生成通常的信令量，意味著網絡仍然應當允許這些設備以適時地(timely)方式來發送和/或接收更多傳統數量的數據。因此，系統應當被定義以在仍然給這些設備提供足夠的服務的同時來達到網絡中被優化的網絡資源使用之間的平衡。

【發明內容】

[0004]在此公開了用于在多個設備中共享分組數據協議(PDP)上下文(context)的方法和設備。例如，方法或在多個設備中共享PDP上下文可以包括無線發射/接收單元(WTRU)發送建立或修改PDP上下文的請求。建立或修改PDP上下文的請求可以包括WTRU是被共享上下文組的成員的指示。方法還可以包括WTRU接收指示建立或修改PDP上下文的請求被接受的響應。方法還包括WTRU充當被共享上下文組中至少一個其他設備的網關。建立或修改PDP上下文的請求可以是附著請求。WTRU是被共享上下文組的成員的指示可以是組標識(ID)。
[0005]方法可以進一步包括WTRU與一個或多個核心網節點認證。當WTRU與一個或多個核心網節點認證時，WTRU可以認證是被共享上下文組的成員的至少一個其他設備。WTRU可以基于是被共享上下文組的成員的多個其他設備的認證響應確定認證響應。建立或修改PDP上下文的請求可以包括針對被分配給是被共享上下文組的成員的多個設備的多個網際協議(IP)地址的請求，該多個設備共享公共(Common)PDP上下文。WTRU是被共享上下文組的成員的指示可以被包括在演進分組服務(EPS)附著類型信息元素中。在被共享上下文組中的所述至少一個其他設備可以是非第三代合作伙伴計劃(非3GPP)設備。
[0006]WTRU發送建立或修改PDP上下文的請求。建立或修改PDP上下文的請求可以包括WTRU是被共享上下文組的成員的指示。WTRU可以接收指示建立或修改PDP上下文的請求被接受的響應。被共享上下文組中的至少一個其他設備與WTRU共享PDP上下文。WTRU可以與被共享上下文組中的所述至少一個其他設備共享網際協議(IP)地址。WTRU是被共享上下文組的成員的指示可以是群組國際移動用戶身份(MSI)。WTRU可以執行與至少一個核心網節點的認證。可以有用于被共享上下文組中的設備的認證序列。WTRU可以動態地確定用于被共享上下文組中的設備的認證序列。指示建立或修改PDP上下文的請求被接受的響應可以指示多個被分配給被共享上下文組的IP地址和起始IP地址。指示建立或修改PDP上下文的請求被接受的響應可以顯式地指示被分配給被共享上下文組中的設備的網際協議地址。
[0007]提供了在核心網節點中用于共享分組數據協議上下文的方法和設備。例如，用于共享PDP上下文的方法可以包括接收建立或修改分組數據協議(PDP)上下文的請求。建立或修改PDP上下文的請求可以包括WTRU是被共享上下文組的成員的指示。方法可以進一步包括確定是被共享上下文組的成員的至少一個其他設備之前已經建立PDP上下文。方法可以進一步包括從供WTRU使用的之前建立的PDP上下文分配被共享的默認承載。方法可以進一步包括發送指示建立或修改PDP上下文的請求被接受的響應。方法可以進一步包括維持當前使用被共享的默認承載的被共享上下文組中的設備的數目的計數。建立或修改rop上下文的請求可以是附著請求。核心網節點可以避免執行針對WTRU的位置更新過程。核心網節點可以是移動性管理實體(MME)或服務網關支持節點(SGSN)中的一者。方法可以進一步包括基于被共享上下文組的組標識符和WTRU的單獨標識符認證WTRU。WTRU可以是機器型通信(MTC)網關。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]通過給定的示例并結合附圖，可以從下面的說明中得到更詳細的理解，其中:
[0009]圖1A是可以在其中實施一個或多個公開的實施方式的示例通信系統的系統圖；
[0010]圖1B是可以用于圖1A所示的通信系統中的示例無線發射/接收單元(WTRU)的系統圖；
[0011]圖1C是可以用于圖1A所示的通信系統中的示例無線電接入網和示例核心網的系統圖；
[0012]圖1D是可以用于圖1A所示的通信系統中的另一示例無線電接入網和示例核心網的系統圖；
[0013]圖1E是可以用于圖1A所示的通信系統中的另一示例無線電接入網和示例核心網的系統圖；
[0014]圖2顯示了其中使用了被共享PDP上下文的示例UMTS架構；
[0015]圖3顯示了其中使用被共享PDP上下文的示例LTE架構；
[0016]圖4顯示了用于產生和/或維持被共享PDP上下文的示例附著過程；
[0017]圖5顯示了在LTE系統中示例用戶平面承載綁定功能；
[0018]圖6顯示了在UMTS系統中用于綁定的網絡層服務接入點標識符(NSAPI)、無線電承載(RB)身份和/或無線電接入承載(RAB) ID的示例使用；
[0019]圖7顯示了示例E-UTRAN安全密鑰交換配置；
[0020]圖8顯示了用于機器類型通信的示例3GPP架構；
[0021]圖9顯示了與MTC服務器通信的MTC網關設備的示例部署；
[0022]圖10顯示了與網關端口轉發使用的示例通信協議棧；
[0023]圖11顯示了與充當路由器的網關使用的示例通信協議棧；
[0024]圖12顯示了產生和/或維持被共享PDP上下文的另一示例附著過程；
[0025]圖13顯示了包括被配置成MTC服務器和核心網之間接口的MTC-1WF的示例架構；[0026]圖14顯示了示例PDP上下文激活過程；
[0027]圖15顯示了示例PDP上下文修改過程。
【具體實施方式】
[0028]現在可以參照附圖描述【具體實施方式】。雖然該描述提供了可能實施的具體示例，但應當注意的是具體示例是示例性的，并且不以任何方式限制本申請的范圍。
[0029]圖1A是在其中可以實施一個或多個實施方式的示例通信系統100的系統圖。通信系統100可以是向多個用戶提供內容，例如語音、數據、視頻、消息發送、廣播等的多接入系統。通信系統100可以使多個無線用戶通過系統資源共享(包括無線帶寬)訪問這些內容。例如，通信系統100可以使用一種或多種信道接入方法，例如碼分多址(CDMA)，時分多址(TDMA)，頻分多址(FDMA)，正交 FDMA (OFDMA)，單載波 FMDA (SC-FDMA)等。
[0030]如圖1A所示，通信系統100可以包括無線發射/接收單元(WTRU) 102a、102b、102c和/或102d (其一般或整體上稱為WTRU102)，無線電接入網(RAN)103/104/105，核心網106/107/109，公共交換電話網(PSTN) 108、因特網110和其他網絡112。不過應該理解的是，公開的實施方式考慮到了任何數量的WTRU、基站、網絡和/或網絡元件。WTRU102a、102b、102c、102d的每一個可以是配置為在無線環境中進行操作和/或通信的任何類型的設備。作為示例，可以將訂冊102&、10213、102(3、102(1配置為傳送和/或接收無線信號，并可以包括用戶設備(UE)、移動站、固定或者移動用戶單元、尋呼器、蜂窩電話、個人數字助理(PDA)、智能電話、筆記本電腦、上網本、個人計算機、無線傳感器、消費電子產品等等。
[0031 ] 通彳目系統100還可以包括基站114a和基站114b。基站114a、114b的每 Iv都可以是配置為與WTRU102a、102b、102c、102d中的至少一個無線對接以便于接入一個或者多個通信網絡，例如核心網106/107/109、因特網110和/或網絡112的任何設備類型。作為示例，基站114a、114b可以是基站收發信臺(BTS)、節點B、演進的節點B(e節點B)、家庭節點B、家庭eNB、站點控制器、接入點(AP)、無線路由器等等。雖然基站114a、114b的每一個被描述為單獨的元件，但是應該理解的是，基站114a、114b可以包括任何數量互連的基站和/或網絡元件。
[0032]基站114a可以是RAN103/104105的一部分，RAN103/104105還可以包括其他基站和/或網絡元件(未顯示)，例如基站控制器(BSC)、無線電網絡控制器(RNC)、中繼節點等。可以將基站114a和/或基站114b配置為在特定地理區域之內發送和/或接收無線信號，該區域可以被稱為小區(未顯示)。小區還可以被劃分為小區扇區。例如，與基站114a關聯的小區可以劃分為三個扇區。因此，在一種實施方式中，基站114a可以包括三個收發信機，即每一個用于小區的一個扇區。在另一種實施方式中，基站114a可以使用多輸入多輸出(MIMO)技術，因此可以將多個收發信機用于小區的每一個扇區。
[0033]基站114a、114b 可以通過空中接口 115/116/117 與 WTRU102a、102b、102c、102d 中的一個或者多個通信，該空中接口 116可以是任何合適的無線通信鏈路(例如，射頻(RF)、微波、紅外(IR)、紫外線(UV)、可見光等)。可以使用任何合適的無線電接入技術(RAT)來建立空中接口 115/116/117。
[0034]更具體地，如上所述，通信系統100可以是多接入系統，并可以使用一種或者多種信道接入方案，例如CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA、SC-FDMA等等。例如，RAN103/104/105中的基站114a和WTRU102a、102b、102c可以使用例如通用移動電信系統(UMTS)陸地無線電接入(UTRA)的無線電技術，其可以使用寬帶CDMA (WCDMA)來建立空中接口 115/116/117。WCDMA可以包括例如高速分組接入(HSPA)和/或演進的HSPA (HSPA+)的通信協議。HSPA可以包括高速下行鏈路分組接入(HSDPA)和/或高速上行鏈路分組接入(HSUPA)。
[0035]在另一種實施方式中，基站114a和WTRU102a、102b、102c可以使用例如演進的UMTS陸地無線電接入(E-UTRA)的無線電技術，其可以使用長期演進(LTE)和/或高級LTE(LTE-A)來建立空中接口 115/116/117。
[0036]在其他實施方式中，基站114&和町冊102&、10213、1020可以使用例如ffiEE802.16(即，全球微波接入互操作性(WiMAX))、CDMA2000, CDMA20001X, CDMA2000EV-D0、暫行標準2000 (IS-2000)、暫行標準95 (IS-95)、暫行標準856 (IS-856)、全球移動通信系統(GSM)、GSM演進的增強型數據速率(EDGE)、GSM EDGE (GERAN)等等的無線電技術。
[0037]圖1A中的基站114b可以是無線路由器、家庭節點B、家庭e節點B或者接入點，例如，并且可以使用任何適當的RAT以便于局部區域中的無線連接，例如商業場所、住宅、車輛、校園等等。在一種實施方式中，基站114b和WTRU102c、102d可以實施例如IEEE802.11的無線電技術來建立無線局域網(WLAN)。在另一種實施方式中，基站114b和WTRU102C、102d可以使用例如IEEE802.15的無線電技術來建立無線個域網(WPAN)。仍然在另一種實施方式中，基站114b和WTRU102c、102d可以使用基于蜂窩的RAT (例如，WCDMA，CDMA2000，GSM，LTE，LTE-A等)來建立微微小區或毫微微小區。如圖1A所示，基站114b可以具有到因特網110的直接連接。因此，基站114b可以不需要經由核心網106/107/109而接入到因特網 110。
[0038]RAN103/104/105可以與核心網106/107/109通信，所述核心網106/107/109可以是被配置為向WTRU102a、102b、102c、102d中的一個或多個提供語音、數據、應用和/或基于網際協議的語音(VoIP)服務等的任何類型的網絡。例如，核心網106/107/109可以提供呼叫控制、計費服務、基于移動位置的服務、預付費呼叫、因特網連接、視頻分配等和/或執行高級安全功能，例如用戶認證。雖然圖1A中未示出，應該理解的是，RAN103/104/105和/或核心網106/107/109可以與使用和RAN103/104/105相同的RAT或不同RAT的其他RAN進行直接或間接的通信。例如，除了連接到正在使用E-UTRA無線電技術的RAN103/104/105之外，核心網106/107/109還可以與使用GSM無線電技術的另一個RAN (未示出)通信。
[0039]核心網106/107/109 還可以充當 WTRU102a、102b、102c、102d 接入到 PSTN108、因特網110和/或其他網絡112的網關。PSTN108可以包括提供普通老式電話服務(POTS)的電路交換電話網絡。因特網110可以包括使用公共通信協議的互聯計算機網絡和設備的全球系統，所述協議例如有TCP/IP網際協議組中的傳輸控制協議(TCP)、用戶數據報協議(UDP)和網際協議(IP)。網絡112可以包括被其他服務提供商擁有和/或運營的有線或無線的通信網絡。例如，網絡112可以包括連接到一個或多個RAN的另一個核心網，該RAN可以使用和RAN103/104/105相同的RAT或不同的RAT。
[0040]通信系統100中的WTRU102a、102b、102c、102d的某些或全部可以包括多模式能力，即WTRU102a、102b、102c、102d可以包括用于在不同無線鏈路上與不同無線網絡進行通信的多個收發信機。例如，圖1A中示出的WTRU102C可被配置為與基站114a通信，所述基站114a可以使用基于蜂窩的無線電技術，以及與基站114b通信，所述基站114b可以使用IEEE802無線電技術。
[0041]圖1B是WTRU102示例的系統圖。如圖1B所示，WTRU102可以包括處理器118、收發信機120、發射/接收元件122、揚聲器/麥克風124、鍵盤126、顯示器/觸摸板128、不可移動存儲器130、可移動存儲器132、電源134、全球定位系統(GPS)芯片組136和其他外圍設備138。應該理解的是，WTRU102可以在保持與實施方式一致時，包括前述元件的任何子組合。此外，實施方式考慮了基站114a和114b，和/或基站114a和114b可以代表的節點，例如但不限于基站收發信臺(BTS )，節點B，站點控制器，接入點(AP )，家庭節點B，演進的家庭節點B Ce節點B)，家庭演進的節點B (HeNB)，家庭演進的節點B網關，以及代理節點等，可以包括圖1B描述的和在此描述的一些或全部元件。
[0042]處理器118可以是通用處理器、專用處理器、常規處理器、數字信號處理器(DSP)、多個微處理器、與DSP核相關聯的一個或多個微處理器、控制器、微控制器、專用集成電路(ASIC)、場可編程門陣列(FPGA)電路、任何其他類型的集成電路(1C)、狀態機等等。處理器118可執行信號編碼、數據處理、功率控制、輸入/輸出處理和/或使WTRU102運行于無線環境中的任何其他功能。處理器118可以耦合到收發信機120，所述收發信機120可耦合到發射/接收元件122。雖然圖1B描述了處理器118和收發信機120是單獨的部件，但是應該理解的是，處理器118和收發信機120可以一起集成在電子封裝或芯片中。
[0043]發射/接收元件122可以被配置為通過空中接口 115/116/117將信號發送到基站(例如，基站114a)，或從基站(例如，基站114a)接收信號。例如，在一種實施方式中，發射/接收元件122可以是被配置為發送和/或接收RF信號的天線。在另一種實施方式中，發射/接收元件122可以是被配置為發送和/或接收例如IR、UV或可見光信號的發射器/檢測器。仍然在另一種實施方式中，發射/接收元件122可以被配置為發送和接收RF和光信號兩者。應當理解，發射/接收元件122可以被配置為發送和/或接收無線信號的任何組合。
[0044]另外，雖然發射/接收元件122在圖1B中描述為單獨的元件，但是WTRU102可以包括任意數量的發射/接收元件122。更具體的，WTRU102可以使用例如MMO技術。因此，在一種實施方式中，WTRU102可以包括用于通過空中接口 115/116/117發送和接收無線信號的兩個或更多個發射/接收元件122 (例如，多個天線)。
[0045]收發信機120可以被配置為調制要由發射/接收元件122發送的信號和/或解調由發射/接收元件122接收的信號。如上面提到的，WTRU102可以具有多模式能力。因此收發信機120可以包括使WTRU102經由多個例如UTRA和IEEE802.11的RAT通信的多個收發信機。
[0046]WTRU102的處理器118可以耦合到下述設備，并且可以從下述設備中接收用戶輸入數據:揚聲器/麥克風124、鍵盤126和/或顯示器/觸摸板128(例如，液晶顯示器(LCD)顯示單元或有機發光二極管(OLED)顯示單元)。處理器118還可以輸出用戶數據到揚聲器/麥克風124、鍵盤126和/或顯示/觸摸板128。另外，處理器118可以從任何類型的適當的存儲器訪問信息，并且可以存儲數據到任何類型的適當的存儲器中，例如不可移動存儲器130和/或可移動存儲器132。不可移動存儲器130可以包括隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、硬盤或任何其他類型的存儲器設備。可移動存儲器132可以包括用戶身份模塊(SM)卡、記憶棒、安全數字(SD)存儲卡等等。在其他實施方式中，處理器118可以從在物理位置上沒有位于WTRU102上，例如位于服務器或家用計算機(未示出)上的存儲器訪問信息，并且可以將數據存儲在該存儲器中。
[0047]處理器118可以從電源134接收電能，并且可以被配置為分配和/或控制到WTRU102中的其他部件的電能。電源134可以是給WTRU102供電的任何適當的設備。例如，電源134可以包括一個或多個干電池(例如，鎳鎘(NiCd)、鎳鋅(NiZn)、鎳氫(NiMH)、鋰離子(L1-1on)等等)，太陽能電池，燃料電池等等。
[0048]處理器118還可以耦合到GPS芯片組136，所述GPS芯片組136可以被配置為提供關于WTRU102當前位置的位置信息(例如，經度和緯度)。另外，除來自GPS芯片組136的信息或作為其替代，WTRU102可以通過空中接口 115/116/117從基站(例如，基站114a、114b)接收位置信息和/或基于從兩個或更多個鄰近基站接收的信號的定時來確定其位置。應當理解，WTRU102在保持實施方式的一致性時，可以通過任何適當的位置確定方法獲得位置信肩、O
[0049]處理器118還可以耦合到其他外圍設備138，所述外圍設備138可以包括一個或多個提供附加特性、功能和/或有線或無線連接的軟件和/或硬件模塊。例如，外圍設備138可以包括加速計、電子羅盤、衛星收發信機、數字相機(用于照片或視頻)、通用串行總線
(USB)端口、振動設備、電視收發信機、免提耳機、藍牙(BluetOOthv')模塊、調頻(FM)無線電
單元、數字音樂播放器、媒體播放器、視頻游戲機模塊、因特網瀏覽器等等。
[0050]圖1C是根據實施方式的RAN103和核心網106的系統圖。如上面提到的，RAN103可使用UTRA無線電技術通過空中接口 115與WTRU102a、102b和102c通信。RAN103還可以與核心網106通信。如圖1(:所示，狀附03可以包括節點則40&、14013、140(3，節點8140&、140b、140c的每一個包括一個或多個用`于通過空中接口 115與WTRU102a、102b、102c、102d通信的收發信機。節點B140a、140b、140c的每一個可以與RAN103內的特定小區(未顯示)關聯。RAN103還可以包括RNC142a、142b。應當理解的是，RAN103在保持實施方式的一致性時，可以包括任意數量的節點B和RNC。
[0051]如圖1C所示，節點B140a、140b、140c可以與RNC142a通信。此外，節點B140c可以與RNC142b通信。節點B140a、140b、140c可以通過Iub接口分別與RNC142a、142b通信。RNC142a、142b可以通過Iur接口相互通信。RNC142a、142b的每一個可以被配置以控制其連接的各個節點B140a、140b、140c。另外，RNC142a、142b的每一個可以被配置以執行或支持其他功能，例如外環功率控制、負載控制、準入控制、分組調度、切換控制、宏分集、安全功能、數據加密等等。
[0052]圖1C中所示的核心網106可以包括媒體網關(MGW)144、移動交換中心(MSC)146、服務GPRS支持節點(SGSN)148、和/或網關GPRS支持節點(GGSN)150。盡管前述元件的每一個被描述為核心網106的部分，應當理解的是，這些元件中的任何一個可以被不是核心網運營商的實體擁有或運營。
[0053]RAN103中的RNC142a可以通過IuCS接口連接至核心網106中的MSC146。MSC146可以連接至MGW144。MSC146和MGW144可以向WTRU102a、102b、102c提供到電路交換網絡(例如PSTN108)的接入，以便于WTRU102a、102b、102c和傳統陸地線路通信設備之間的通?目。
[0054]RAN103中RNC142a還可以通過IuPS接口連接至核心網106中的SGSN148。SGSN148可以連接至GGSN150。SGSN148和GGSN150可以向WTRU102a、102b、102c提供到分組交換網絡(例如因特網110)的接入，以便于WTRU102a、102b、102c和IP使能設備之間的通信。
[0055]如上所述，核心網106還可以連接至網絡112，網絡112可以包括由其他服務提供商擁有或運營的其他有線或無線網絡。
[0056]圖1D是根據實施方式的RAN104和核心網107的系統圖。如上面提到的，RAN104可使用E-UTRA無線電技術通過空中接口 116與町冊102&、10213、102(3通信。RAN104還可以與核心網107通信。
[0057]RAN104可包括e節點B160a、160b、160c，但可以理解的是，RAN104可以包括任意數量的e節點B而保持與各種實施方式的一致性。eNB160a、160b、160c的每一個可包括一個或多個用于通過空中接口 116與WTRU102a、102b、102c通信的收發信機。在一種實施方式中，e節點B160a、160b、160c可以使用MMO技術。因此，e節點B160a例如可以使用多個天線來向WTRU102a發送無線信號和/或從其接收無線信號。
[0058]e節點B160a、160b、160c的每一個可以與特定小區關聯(未顯示)，并可以被配置為處理無線資源管理決策、切換決策、在上行鏈路和/或下行鏈路中的用戶調度等等。如圖1D所示，e節點B160a、160b、160c可以通過X2接口相互通信。
[0059]圖1D中所示的核心網107可以包括移動性管理實體(MME) 162、服務網關164和/或分組數據網絡(PDN)網關166。雖然前述單元的每一個被描述為核心網107的一部分，應當理解的是，這些單元中的任意一個可以由除了核心網運營商之外的實體擁有和/或運
告
口 ο
[0060]MME162可以經由SI接口連接到RAN104中的e節點B160a、160b、160c的每一個，并可以作為控制節點。例如，MME162可以負責WTRU102a、102b、102c的用戶認證、承載激活/去激活、在WTRU102a、102b、102c的初始附著期間選擇特定服務網關等等。MME162還可以提供控制平面功能，用于在RAN104和使用例如GSM或者WCDMA的其他無線電技術的其他RAN (未顯示)之間切換。
[0061]服務網關164可以經由SI接口連接到RAN104中的eNB160a、160b、160c的每一個。服務網關164通常可以向/從WTRU102a、102b、102c路由和轉發用戶數據分組。月艮務網關164還可以執行其他功能，例如在eNB間切換期間錨定用戶平面、當下行鏈路數據對于WTRU102a、102b、102c可用時觸發尋呼、管理和存儲WTRU102a、102b、102c的上下文(context)等等。
[0062]服務網關164還可以連接到PDN網關166，PDN網關166可以向WTRU102a、102b、102c提供到分組交換網絡(例如因特網110)的接入，以便于WTRU102a、102b、102c與IP使能設備之間的通信。
[0063]核心網107可以便于與其他網絡的通信。例如，核心網107可以向WTRU102a、102b、102c提供到電路交換網絡(例如PSTN108)的接入，以便于WTRU102a、102b、102c與傳統陸地線路通信設備之間的通信。例如，核心網107可以包括IP網關(例如IP多媒體子系統(MS)服務器)，或者與之通信，該IP網關作為核心網107與PSTN108之間的接口。另外，核心網107可以向WTRU102a、102b、102c提供到網絡112的接入，該網絡112可以包括被其他服務提供商擁有和/或運營的其他有線或無線網絡。
[0064]圖1E是根據實施方式的RAN105和核心網109的系統圖。RAN105可以是使用IEEE802.16無線電技術通過空中接口 117與WTRU102a、102b、102c進行通信的接入服務網絡(ASN)。如下面進一步討論的，WTRU102a、102b、102c，RAN105和核心網109的不同功能實體之間的鏈路可以被定義為參考點。
[0065]如圖1E所示，RAN105可以包括基站140a、140b、140c和ASN網關182，但應當理解的是，RAN105可以包括任意數量的基站和ASN網關而與實施方式保持一致。基站180a、180b、180c的每一個可以與RAN105中特定小區(未示出)關聯并可以包括一個或多個通過空中接口 117與WTRU102a、102b、102c通信的收發信機。在一個示例中，基站180a、180b、180c可以使用MMO技術。因此，基站180a例如可以使用多個天線來向WTRU102a發送無線信號，或從其接收無線信號。基站180a、180b、180c可以提供移動性管理功能，例如呼叫切換(handoff)觸發、隧道建立、無線電資源管理，業務分類、服務質量(QoS)策略執行等等。ASN網關182可以充當業務聚集點，并且負責尋呼、緩存用戶資料(profile)、路由到核心網109等等。
[0066]WTRU102a、102b、102c和RAN105之間的空中接口 117可以被定義為實施802.16規范的Rl參考點。另外，WTRU102a、102b、102c的每一個可以與核心網109建立邏輯接口(未顯示)。WTRU102a、102b、102c和核心網109之間的邏輯接口可以定義為R2參考點，其可以用于認證、授權、IP主機(host)配置管理和/或移動性管理。
[0067]基站180a、180b、180c的每一個之間的通信鏈路可以定義為包括便于WTRU切換和基站間轉移數據的協議的R8參考點。基站180a、180b、180c和ASN網關182之間的通信鏈路可以定義為R6參考點。R6參考點可以包括用于便于基于與WTRU102a、102b、102c的每一個關聯的移動性事件的移動性管理的協議。
[0068]如圖1E所示，RAN105可以連接至核心網109。RAN105和核心網109之間的通信鏈路可以定義為包括例如便于數據轉移和移動性管理能力的協議的R3參考點。核心網109可以包括移動IP本地代理(MIP-HA)184，認證、授權、記賬(AAA)服務器186和網關188。盡管前述的每個元件被描述為核心網109的部分，應當理解的是，這些元件中的任意一個可以由不是核心網運營商的實體擁有或運營。
[0069]MIP-HA可以負責IP地址管理，并可以使WTRU102a、102b、102c在不同ASN和/或不同核心網之間漫游。MIP-HA184可以向WTRU102a、102b、102c提供分組交換網絡(例如因特網110)的接入，以便于WTRU102a、102b、102c和IP使能設備之間的通信。AAA服務器186可以負責用戶認證和支持用戶服務。網關188可便于與其他網絡互通。例如，網關188可以向WTRU102a、102b、102c提供電路交換網絡(例如PSTN108)的接入，以便于WTRU102a、102b、102c和傳統陸地線路通信設備之間的通信。此外，網關188可以向WTRU102a、102b、102c提供網絡112的接入，網絡112可以包括由其他服務提供商擁有或運營的其他有線或無線網絡。
[0070]盡管未在圖1E中顯示，應當理解的是，RAN105可以連接至其他ASN，并且核心網109可以連接至其他核心網。RAN105和其他ASN之間的通信鏈路可以定義為R4參考點，其可以包括協調RAN105和其他ASN之間的WTRU102a、102b、102c的移動性的協議。核心網109和其他核心網之間的通信鏈路可以定義為R5參考點，其可以包括促進本地核心網和被訪問核心網之間的互通的協議。
[0071][0070]MTC設備的增加潛在地導致各種網絡有關問題，包括數據過載和業務擁塞。例如，即使當多個MTC設備的每一個被單獨地配置成生成最小信號業務，在操作中的這些設備總數可以共同地導致生成大業務量的情形，并且關聯的網絡可以變得過載。例如，預期在網絡上通信的MTC設備的數量比例如WTRU和/或UE的“傳統”設備大若干數量級。隨著如此大數量的設備試圖連接到網絡，即使當這些消息自身攜帶少量數據，網絡過載可以在下述的情形下發生:大量設備大體上同時試圖與網絡連接，和/或大量設備大體在相同時間和/或周期傳送和/或接收(例如，報告傳感測量或其他周期性報告)。
[0072]3GPP規范TR22.368提供一些定義，其關于用于發送和/或接收少量數據的MTC設備的MTC小信號(small signal)傳輸。例如,它可以是用于網絡的系統級目標來以最小網絡影響支持少量數據的傳輸，例如通過限制關聯的信令開銷，優化網絡資源的使用，最小化資源重新分配的延遲，等等。針對網絡的角度，什么構成少量數據可以基于訂購策略和/或網絡運營商策略來配置。
[0073]許多MTC設備可以與MTC服務器通信。MTC服務器可以是用于從MTC設備接收的通信的集合點。例如，MTC設備可以經由蜂窩網絡的核心網與MTC服務器通信。在示例中，MTC服務器可以是核心網中的節點。數據擁塞可以當大量MTC設備同時發送/接收數據時，發生在移動核心網或者到MTC服務器的通信鏈路中。例如，在許多MTC應用中，與單個MTC用戶關聯的更大數量的MTC設備可以連接到單個MTC服務器，該MTC服務器使用MTCi接口經由接入點名稱(APN)耦合到移動網絡運營商的分組網絡。
[0074]數據擁塞可以通過優化使用的資源，以及通過減少信令開銷來減緩，從而提供大量設備存在的可伸縮性(scalability)。在示例中，設備組被配置成共享如在此描述的演進的分組系統(EPS)承載或分組數據協議(PDP)上下文。
[0075]圖2顯示了在UMTS網絡中的多個設備間共享PDP上下文。如圖2所示，下行鏈路(和/或上行鏈路)通信鏈路可以被配置成通過使用被共享的無線電接入承載(RAB)/PDP上下文來攜帶數據到多個目的地(例如設備)。例如，設備1202，設備2204，以及設備N206的每一個可以經由UMTS蜂窩數據網絡來傳送和/接收數據。設備可以針對數據信道的數據通信建立無線電承載(RB)。為了最小化與發送到一個或多個設備的數據關聯的網絡開銷，可以建立從分組網關(例如GGSN214)到點218 (例如在RAN210的基站)的被共享上下文。例如，在點208基站，例如節點B (NB)或演進的節點B (eNB)可以將多個無線電承載的每一個與單個PDP上下文相關聯。
[0076]PDP上下文可與唯一的PDP地址關聯。PDP上下文還可以具有特定的被指派的QoS來確保適當處理與PDP上下文關聯的分組。每個PDP上下文還可以具有獨立的無線電接入承載(RAB)和GPRS隧道協議(GTP)隧道來通過核心網轉移用戶平面數據到網關。例如，如圖2所示，RAB216可以從RAN210到SGSN212被建立，并且GTP隧道218可以從SGSN212到GGSN214被建立。被共享的上下文可以被用于從分組數據網絡網關(P-GW)路由用戶數據到設備1202，設備2204或設備N206的一個或多個。與下行鏈路RAB/PDP上下文類似，在上行鏈路中，從多個設備接收到的數據可以被映射到RAN (例如在基站)中的被共享/公共rop/RAB上下文。
[0077]圖3顯示了在LTE網絡中多個設備共享PDP上下文。例如，圖3顯示了 E-UTRAN架構，其中每個設備具有連接到MME (例如MME320)的單獨Sl-MME連接，但共享了到P-GW(例如P-GW314)的公共Sl-U接口。MME320可以與歸屬位置寄存器(HLR)/歸屬用戶服務器(HSS)322通信。如圖3所示，下行鏈路(和/或上行鏈路)通信鏈路可以被配置成通過使用被共享的EPC RAB/PDP上下文攜帶數據到多個目的地(例如設備)。例如，設備1302，設備2304，以及設備N306的每一個可以經由LTE蜂窩數據網絡傳送和/或接收數據。每個設備可以利用單獨的RRC連接，建立NAS連接，和/或與小區無線電網絡臨時標識符(C-RNTI)關聯。為了最小化與發送到一個或多個設備的數據關聯的網絡開銷，可以建立從分組網關(例如P-GW314)到RAN310 (例如eNB——RAN310的基站)的被共享上下文。例如，RAN可以將多個無線電承載/RRC連接的每一個與單個的PDP上下文相關聯。如圖3所示，可以建立從RAN310到S-GW的EPC/RAB316，并且可以建立從S-GW312到P-GW314的GTP隧道318。被共享上下文可以用于從P-GW路由用戶數據到設備1202，設備2204或設備N206的一個或多個。和下行鏈路RAB/PDP上下文類似，在上行鏈路中，從多個設備接收到的數據可以被映射到RAN (例如在基站/eNB)中的被共享/公共TOP/EPC RAB上下文。
[0078]當在此使用時，術語“上下文”可以指下述與設備關聯的項的一個或多個:默認承載、一個或多個專用承載、一個或多個關聯的靜態或動態IP地址、EPS承載身份、RAB標識符、UE標識符(SAE臨時移動用戶身份(S-TMSI)、MME臨時移動用戶身份(M-TMSI)等等)、EPS承載ID (EBI)、鏈接的EPS承載ID (LBI )、PDP上下文，等等。
[0079]在E-UTRAN中，為了在設備處于分離狀態(detached state)時傳送數據，調用附著過程以附著到LTE網絡。例如，WTRU可以利用從WTRU到LTE核心網的出口網關(例如P-GW)建立的EPS承載。在示例中，WTRU可以與每個PDN的單個默認承載關聯。默認承載可以不包括QoS處理，并且可以不利用針對用戶數據的業務流模板(TFT)過濾器，作為替代提供針對單個I3DN的WTRU和P-GW之間的基本連接性。WTRU通常具有每個PDN的單個IP地址，并且當默認無線電承載被激活時WTRU獲得IP地址。為默認承載分配的IP地址可以用于相同I3DN連接中的專用承載。在許多情況下，P-GW充當動態主機配置協議(DHCP)服務器并在產生默認承載時向WTRU指派動態IP地址。在一些P-GW實施中，P-GW可以咨詢半徑服務器(radius server)來分配供WTRU使用的IP地址。動態IP地址分配可以在默認承載分配期間執行。被分配的IP地址可以針對用于那個TON的其他隨后增加的專用承載保持相同和有效。WTRU可以具有單個默認承載和每個PDN的零個或多個專用承載。
[0080]對于小的傳輸，在某些情況下具有公共EPS承載可以很有好處，即使當設備分離時，可以維持該公共EPS承載的建立。例如網絡可以預先分配針對一組設備的EPS承載，并且可以將公共EPS承載和IP地址指派到源自與組關聯的設備中的任何一個的所有ATTACH_REQUESTS (附著請求)。
[0081]圖4顯示了示例E-UTRAN附著過程。在418，WTRU402可以通過傳送附著請求到eNB404來發起附著過程。附著請求可以包括MSI，舊全球唯一臨時標識符(⑶TI)，最后被拜訪的跟蹤區域身份(TAI)，WTRU核心網能力，WTRU特定DRX參數，附著類型，能量節約管理(ESM)消息容器(例如請求類型，PDN類型，協議配置選項，加密選項轉移標志)，密鑰標識符(KSIASME), NAS序列號，NAS消息認證碼(NAS-MAC)，額外的⑶TI，和/或P-TMSI簽名中的一者或多者。eNB404可以將附著請求消息與指示被選擇的網絡和舊全球唯一移動性管理實體標識符(GUMMEI)的RRC參數一起發送/轉發到新MME406。eNB404可以從攜帶舊GUMMEI和被指示的所選網絡的RRC參數確定合適的MME。如果那個MME沒有與e節點B404關聯或舊GUMMEI不可用，則e節點B404可以選擇MME。eNB404可以使用Sl-MME控制消息(例如初始UE消息)轉發附著請求消息至MME406。eNB404可以將附著請求與被選擇的網絡，閉合用戶組(CSG)接入模式，CSG ID，本地網關(L-GW)地址，以及接收到附著請求的小區的跟蹤區域身份+E-UTRAN小區全球標識符(TAI+ECGI)中的一者或多者一起轉發。
[0082]在420，如果WTRU402用⑶TI識別自己，并且MME從分離時已經改變，則新MME406可以使用從WTRU402接收到的⑶TI來導出用于舊MME/SGSN408的地址，并發送標識請求(例如包括舊⑶TI和完整的(complete)附著請求消息)到舊MME/SGSN408來請求MSI。
[0083]在422，如果網絡中不存在用于WTRU402的UE/WTRU上下文，如果附著請求沒有被進行完整性保護，和/或如果完整性檢查失敗，那么可以執行認證以及NAS安全建立來激活完整性保護以及NAS加密。例如，如果用于WTRU403的臨時ID (例如⑶TI)對于舊MME/SGSN408和/或新MME406是未知的，則新MME406可以請求WTRU402發送永久訂購身份(例如MSI)。MME可以與設備身份寄存器(EIR)檢查ME身份。EIR可以用來列黑名單，例如被盜的WTRU。
[0084]在424，如果MME已經改變，新MME406可以通知HSS416WTRU402已經移動。HSS416可以存儲用于新MME406的MME地址，并且可以指令舊MME/SGSN408刪除UE/WTRU上下文。在426，默認承載可以由PCRFl 14授權并且在服務GW410和TON GW412之間建立。在428，默認承載可以通過無線電接口建立，并且附著請求可以發送到WTRU402。在430，新MME406可以將e節點B隧道終點標識符(TEID)通知給服務GW410，這可以完成默認承載的建立，使得默認承載可以用在上下鏈路和下行鏈路二者中。在432，如果新MME406已經選擇了與接收的訂購信息中的I3DN GW不相同的TON GW，則它可以發送新TON GW身份(例如TON GW412的身份)的通知到HSS416。
[0085]策略控制和收費(charge) (PCC) /QoS規則和承載之間的關聯稱為承載綁定。承載綁定由承載綁定功能(BBF)執行，承載綁定功能(BBF)位于PCEF (針對路徑上)或BBERF(針對路徑下)中。
[0086]圖5顯示了在LTE網絡中的示例用戶平面承載綁定功能。例如，當EPS承載建立時，承載上下文在處理用戶平面數據的EPS節點中產生以標識每一個承載。對于服務器GW508 和 PDN GW510 之間的 E-UTRAN 和基于 GTP 的 S5/S8 接 口，WTRU502、eNB504、MME506、服務GW508和TON GW510中的每一個可以建立針對被產生的承載的關聯上下文。在EPC中的核心網節點之間，屬于承載的用戶平面業務可以使用標識承載的封裝頭(例如隧道頭)來傳輸。封裝協議可以是GTP-U (GTP用戶平面)。一建立EPS承載，來自分組數據網(PDN)512的IP流可以使用通過GTP隧道跨SI和S5/S8接口傳輸的承載被路由到WTRU502。
[0087]圖6顯示了在UMTS中用于綁定的網絡層服務接入點標識符(NSAPI)，RB身份和RAB ID的使用。在UMTS中的PDP上下文可以如下面解釋的，通過RAM加上GTP隧道來形成。
[0088]在UMTS中建立承載的過程可以分成兩個階段:附著過程和PDP上下文激活過程。在LTE中的附著過程或在UMTS中的PDP上下文激活過程可以在此稱為“PDP連接性建立”過程。NSAPI和MSI可以用于網絡層路由。NSAPI/MSI對可以用來指派隧道終點標識符(TEID)0在UMTS MS (例如WTRU)中，NSAPI可以標識PDP服務接入點(SAP)。在SGSN和GGSN中，NSAPI可以標識與移動性管理(MM)上下文關聯的PDP上下文。在本說明書的上下文中，當服務在Iu模式的WTRU時，術語RNC還可以稱為GERAN BSC0
[0089]在跨Iu PS和Uu接口與RNC通信時，RAB ID可以用來標識無線電接入承載，并且用來傳輸RAB ID的信息元素可以設置與NSAPI的值相同。在RNC中，RAB ID可以標識RAB上下文。無線電承載身份(RB身份)可以用來標識與無線電接入承載關聯的Uu接口無線電承載。RAB ID可以唯一地標識針對特定CN域和特殊WTRU的RAB。
[0090]NSAP1、無線電接入承載和PDP上下文之間具有一對一對一的關系。在分組域中，無線電承載身份和AP1、無線電接入承載和PDP上下文之間具有一對一的關系。NSAPI可以與一個IP地址或兩個IP地址(例如，如果支持并使用PDP類型IPv4v6，一個IPv4地址和一個IPv6地址)相關。
[0091]當WTRU發起PDP上下文的激活時，WTRU可以選擇它的未使用NSAPI中的一個。當SGSN發起RAB指派過程，SGSN可以將NSAPI包括在RAB ID信息元素中。
[0092]在E-UTRAN中的相互認證可以基于USM卡和網絡二者訪問相同秘密密鑰K的事實。秘密密鑰K可以是存儲在US頂上和歸屬運營商網絡中的HSS/AuC中的永久密鑰。一旦被配置，密鑰K保持存儲在USM和HSS/AuC中。
[0093]在E-UTRAN中的認證和/或密鑰生成機制可以稱為EPS認證和密鑰協商(EPSAKS)。圖7顯示了在LTE網絡中的示例EPS AKA過程。EPS AKA可以在WTRU經由E-UTRAN接入附著到EPS時被執行。MME702可以確定試圖附著的WTRU的MSI，并且MME702可以發送MSI和針對EPS認證向量(AV)706的請求到HSS/AuC704。EPS主密鑰(KASME)，預期的用戶響應(XRES)，認證令牌(AUTN)，以及隨機數(RAND)可以包括在消息708中返回到MME702的EPS AV。MME可以存儲KASME和XRES，并且可以向WTRU轉發RAND和AUTN。RAND和AUTN二者可以被發送到并存儲在USM中。AUTN可以是HSS/AuC基于秘密密鑰K和序列號(SQN)計算出的參數。WTRU/US頂可以使用自己的密鑰K和SQN計算自己的AUTN版本，并將結果與從MME接收到的AUTN進行比較。如果它們一致，則WTRU/USM可以確定網絡已經被認證。接著WTRU/USM可以使用密鑰K和質詢(Challenge)RAND作為輸入參數的加密函數來計算響應(RES)。當WTRU確定RES、控制密鑰(CK)、以及完整性密鑰(IK)(例如來自USM)時，WTRU將RES發回MME。MME可以通過驗證RES與XRES相等來認證終端。如果這樣，MME可以確定WTRU已經被認證。
[0094]圖8顯示了用于機器型通信的示例3GPP架構。MTCsms接口 804，MTCsp接口 806，以及MTCi接口 808還沒有被充分地定義。MTCsms804可以提供MTC服務器816和短消息服務-服務中心(SMS-SC) /IP短消息網關(IP-SM-GW) 810之間的接口。MTCsp806可以提供MTC服務器816和MTC間工作功能812之間的接口。MTCi808可以提供MTC服務器816和GGSN/PGff/ePDG814之間的接口。WTRU802可以例如經由MTCi808與MTC服務器816通信。
[0095]來自毛細管(capillary)網絡的設備(例如包括非3GPP設備)可以經由來自3GPP網絡內或來自例如因特網的一些其他網絡的網關連接到MTC服務器。圖9顯示了提供MTC毛細管網絡內的MTC設備接入MTC服務器的MTC網關設備的示例系統架構。然而關于指派IP地址到非3GPP設備具有一些挑戰，該非3GPP設備使用WTRU，例如WTRU802作為網關來作為3GPP網絡和/或MTC服務器的接口。在此公開了由3GPP核心網向非3GPP設備分配IP地址的多個方法，使得非3GPP設備可以由MTC服務器和其他設備唯一地尋址。
[0096]在示例中，為了減少信令開銷和防止潛在的網絡擁塞，多個3GPP設備可以共享單個PDP上下文。例如雖然多個MTC設備/WTRU的每一個可以共享單個PDP上下文，但多個設備/WTRU的每一個可以獨立地執行單獨的PDN連接性建立過程。使多個MTC設備/WTRU的每一個執行單獨的PDP連接性建立過程便于后向兼容性和允許所建議的改變以高效和合算的方式實施。后向兼容性還可以包括對一個或多個網絡過程的修改，例如RAN過程和PDN連接性建立和釋放，以允許網絡中各種設備共存。
[0097]為了支持MTC設備/WTRU集的每一個注冊到網絡但共享公共PDP上下文，設備I3DN連接性建立和釋放過程可以被更新并改進。例如該I3DN連接性建立和釋放過程可以被修改以支持某些MTC設備/WTRU被映射到相同上下文，而仍然允許其他MTC設備/WTRU的無線電承載被映射到沒有與其他設備共享的單個RAB。此外，PDN連接性建立和釋放過程可以被修改來支持某些經歷很少移動或不移動的MTC設備/WTRU組。例如，如果MTC設備組被設計為低移動性組，或如果屬于組的設備彼此不移動太多，則可以關于那些設備而優化核心網過程以減少擁塞和信令開銷。例如，基于位置的過程(例如位置區域更新和/或跟蹤區域更新)可以針對相對靜止的設備和/或彼此相對靜止的設備而進行優化。
[0098]而且，如參照圖4，在關于LTE附著過程的步驟418和422中提到的，WTRU可以使用國際移動用戶身份(MSI)向網絡標識自己，IMSI可以是與GSM和UMTS網絡移動電話用戶關聯的唯一數字。為了網絡資源的可伸縮性和有效利用，在示例中，“地理分組集的設備”的每一個可以被配置為共享公共組標識符。例如，示例組標識符可以是公共IMSI，該公共MSI在設備組中共享。公共組標識符可以稱為組ID (Group-1D)0組ID可以存在設備的US頂上。當設備正在向網絡標識自己時，組ID可以替代設備的單獨MSI。如果共享單個上下文的設備組與相同組ID關聯，則額外的更新可以被實施以允許網絡使用相同標識符(例如組ID和/或公共/組MSI)處理來自多個設備的PDN連接性請求。
[0099]合適的承載綁定可以在每個設備使用唯一 IP地址的情況下執行。如果期望該后向兼容性，則某些現有的安全過程可以被更新以能夠認證共享相同頂SI的多個設備。
[0100]如圖9所示，經由3GPP網絡連接到因特網設備中的多個可以經由網關連接。這些設備可以不注冊到3GPP核心網或不被3GPP核心網知道，且這些設備甚至可以不具有3GPP無線電。然而，MTC服務器可以被配置來標識和尋址使用3GPP網關通過3GPP網絡連接到MTC服務器的設備。例如，本地接入設備906、MTC設備908、本地接入設備910和/或MTC設備912的每一個可以例如經由MTC網關設備904與MTC服務器902通信。MTC網關設備904、本地接入設備906、MTC設備908、本地接入設備910和/或MTC設備912可以形成MTC毛細管網絡914。MTC網關設備904可以是3GPP用戶并且可以是WTRU。MTC網關設備904可以被配置為提供本地接入設備906、MTC設備908、本地接入設備910和/或MTC設備912經由3GPP網絡到MTC服務器902的接入。本地接入設備906、MTC設備908、本地接入設備910和/或MTC設備912可以是非3GPP設備。MTC服務器可以被配置成標識和尋址本地接入設備906、MTC設備908、本地接入設備910和/或MTC設備912的一者或多者，即使它們是通過3GPP網絡連接的非3GPP設備。為了允許這樣的功能，3GPP網絡可以配置成為從后面的3GPP網關(例如MTC網關設備904)連接的設備分配唯一 IP地址。
[0101]經由3GPP網關連接到因特網的設備可以稱為毛細管網絡設備。毛細管網絡設備可以是低資源設備，其不經常傳送和接收少量數據。這些低資源毛細管網絡設備可以稱為D’(d-prime)設備。在示例中，毛細管網絡設備可以是更高端設備，其以更高的數據速率傳送和接收數據(例如使視頻流動的攝像機)。毛細管網絡可以或可以不對于3GPP網絡是私密的。[0102]目前，單獨的PDP上下文針對每一個IP連接被建立。關于在針對每一個IP連接的單獨PDP上下文中傳送建立的少量數據的MTC設備和其他設備可以是次最優的。例如，每個MTC設備生成的數據量可以遠小于產生新PDP上下文所需要的信令量。因此，當前與向每一個低資源設備指派IP地址相關聯的信令開銷從網絡的角度來看可以是不可接受的。
[0103]例如，考慮存在很多低資源設備經由3GPP網關接入3GPP網絡的情況。3GPP GW可以建立單個PDP上下文并將數據從所有毛細管網絡應用映射到相同PDP上下文/IP地址。每個毛細管網絡設備可以被映射到在3GPP網關的IP地址的單獨端口。GW可以使用端口轉發來將每個IP分組定向到正確的目的地。圖10顯示了通過多通信協議棧的示例信號流，用于建立單個PDP上下文并且使用端口轉發將數據從所有毛細管網絡應用映射到相同rop上下文/IP地址。利用在網關的端口轉發可以便于在多個設備中單個被共享PDP上下文的使用。例如，3GPP GW可以支持端口轉發能力。當使用端口轉發方式時，MTC服務器可以映射毛細管網絡設備的外部標識符到IP地址或端口號。
[0104]在CN中使用IPv6的情形下，向GW/毛細管網絡中的每個設備指派多個IP地址是合理的。例如，用單個GW、M個毛細管網絡以及N個毛細管網絡設備(其中M和N是整數)，核心網可以向網關指派1+M+N個IP地址。GW可以接著將單獨的IP地址與每個毛細管網絡設備相關聯，并使用用于它的物理接口的每一個的一個IP地址。這個方式可以避免建立端口轉發規則的需求，因此減少了到MTC服務器的信令。這樣的方案還可以避免3GPPGW中復雜的網絡地址轉換功能的使用。圖11顯示了通過多通信協議棧的示例信號流，用于建立用于毛細管網絡的多個設備的多個IP地址。
[0105]可以理解，如果單個IP地址與每個PDP上下文關聯，這對于3GPP GW建立用于被指派其自身IP地址的每個設備的單獨的PDP上下文是非常沒有效率的，例如在一個或多個設備生成少量數據的情形下。用于建立PDP上下文的關聯的信令開銷可以大于被傳送的數據。然而，共享PDP上下文和單個IP地址可以依次要求更多的NAT功能。因此，公開了方法和系統以允許多個IP地址被指派給單個PDP上下文。
[0106]注意圖10和圖11顯示毛細管網絡和MTC網關之間的連接可以經由IEEE802.15.4物理接口提供。IEEE802.15.4接口的使用是示例，其他物理接口也可以使用，例如802.11。實際上，毛細管網絡可以使用與IP尋址不同的尋址協議。例如GW可以執行IP尋址和毛細管網絡中使用的尋址方案之間的映射。
[0107]在示例配置中，與另一設備共享PDP上下文的一個或多個設備(例如MTC設備和/或MTC網關設備)可以被配置成使用后向兼容RAN過程來向網絡發起單獨的RRC連接。例如，共享PDP上下文的設備可以向網絡發送單獨的附著消息。網絡可以識別設備中的一個或多個是共享公共PDP上下文的設備組的成員，并可以采取合適的動作來建立連接。核心網過程可以被配置成映射設備為組的一部分和/或執行合適的承載綁定以用于將單獨的設備/WTRU無線電承載與被共享的上下文相關聯。
[0108]在示例中，核心網可以維持屬于相同組的設備數量的計數。例如，當第一設備附著到LTE網絡時，核心網可以接受PDN連接性請求和/或可以發起用于建立安全、認證和/或默認上下文產生的核心網過程。當隨后也是相同組的成員的另一設備試圖附著到核心網時，核心網可以標識隨后進行連接的設備已經被預先注冊，并且可以放棄針對第二設備的一個或多個核心網過程(例如安全、認證、和/或默認上下文產生)。例如，在LTE中，MME可以發送具有被共享PDP上下文信息(例如EPC上下文信息)的用于設備的初始上下文到eNB。當組中的第一設備試圖附著到網絡時，網絡可以執行針對第一設備的默認承載建立。對于隨后試圖附著到網絡的組中設備的每一個，發送到隨后進行附著的設備的附著接受可以包括與為針對組附著的第一設備提供的相同PDP上下文信息(例如EPS承載上下文)。在示例中，位置區域/跟蹤區域更新步驟可以針對組中的單個設備(例如第一設備)而執行以觸發位置更新過程，但針對組中的其他設備可以跳過。在示例中，當組中具有被共享PDP上下文的最后的設備釋放來自網絡的PDN連接性時，網絡可以釋放組資源。
[0109]在示例中，當對被共享PDP上下文(例如EPS承載和/或上下文)和/或預先確定的服務請求(例如某些服務可以映射到預先配置的EPS承載)的組訂購被建立時，被共享上下文可以針對MTC組被預先分配。預先分配的被共享上下文可以由eNB使用用于源自MTC組的成員的每個附著請求。
[0110]在示例中，核心網元件(例如MME/SGSN)可以維持是公共組/服務/業務類型的一部分的設備的數量和/或身份的計數。核心網元件(例如MME/SGSN)可以基于預先定義的標準從使用每個設備的單個上下文動態地轉換到使用被共享上下文。例如，如果是組的一部分的設備數量的計數超出預先確定的閾值，則核心網元件(例如MME/SGSN)可以將被建立用于組成員的單獨上下文轉換到單個被共享的上下文。例如，被建立的設備上下文可以被配置有新承載綁定信息、IP地址信息和/或針對被共享上下文的上下文信息。
[0111]在示例中，路由分組到單獨的設備的合適過程可以被修改以支持到/從共享公共上下文的設備組的路由。例如，用于承載綁定和IP尋址的過程可以被建立/修改來便于分組的適當路由和/或傳遞，其中EPS默認承載上下文與單個靜態和/或動態IP地址關聯。例如，一個或多個轉換功能可以在RNC/eNB和/或GGSN/P-GW被使用來能夠實現用于共享單個上下文/默認上下文的每一個設備的單獨IP地址的使用。
[0112]在示例中，例如組MSI的組標識符可以被建立用于聯合標識被共享上下文組的成員。如果使用了這樣的組標識符，可以更新安全和/或認證過程以確保用于共享組上下文的設備的適當認證和/或密鑰交換。
[0113]在示例中，例如MTC網關設備的蜂窩GW可以請求多個IP地址與相同PDP上下文關聯。IP地址可以用于路由分組到毛細管網絡或從毛細管網絡路由分組。GW可以在發送到毛細管網絡或從毛細管網絡發送的IP分組上執行層3 (L3)路由。現有PDP上下文激活和/或PDP上下文修改信息元素中包括的空閑比特(spare bit)可以被利用來請求和/或分配多個IP地址。這樣的方式可以是后向兼容的，并根據用于現有設備的過程被利用。
[0114]通過允許設備(例如MTC網關設備)請求用于單個被共享上下文的多個IP地址，核心網可以獲得關于非3GPP設備的身份、數量、能力和/或類型的更多了解，該非3GPP設備通過使用毛細管網絡建立的連接獲得通過3GPP網絡的連接性。例如，網絡可以能夠確定通過GW進行連接的設備的數量，并接著基于了解的信息(例如基于分配給GW的IP地址的數量)對與網管關聯的訂購進行收費。
[0115]圖12顯示了示例附著過程，其可以由使用之前產生的被共享上下文正附著到網絡的隨后組成員使用。例如，位置更新過程和/或產生默認承載過程(例如圖4中的424和/或426)可以在第一組成員已經建立PDN上下文之后的隨后組成員的執行PDN連接性請求的附著過程期間被忽略。作為替代，MME和/或SGSN可以使用產生的被共享信息來建立用于使用之前產生的被共享上下文的隨后設備的連接。在示例中，MME和/或SGSN可以維持計數器(例如GROUP_COUNT)，每一次發生附著和/分離請求時，該計數器可以被更新。
[0116]例如，在1218，WTRU1202可以通過傳送附著請求到eNB1204來發起附著過程。WTRU1202可以是共享公共PDP上下文的組的成員。WTRU1202可以在附著請求中指示它是組的成員。例如，WTRU1202可以在附著請求中包括用于共享上下文的組的組ID。在示例中，新建立的原因，例如MTC_ATTACH，GR0UP_ATTACH，和/或SERVICE_ATTACH可以被利用來區分附著請求。例如，MTC_ATTACH請求可以包括標識和/或提供關于MTC設備特定特性被支持的信息的額外IE。在示例中，GR0UP_ATTACH請求可以指示進行附著的設備是組的一部分，并可以共享公共上下文和/或IMSI。
[0117]附著請求可以包括MS1、舊⑶T1、最后被拜訪的TA1、WTRU核心網能力、WTRU特定DRX參數、附著類型、ESM消息容器(例如請求類型、TON類型、協議配置選項、加密選項轉移標志)、KSIASME、NAS序列號、NAS-MAC、額外的⑶T1、P_TMSI簽名和/或組ID中的一者或多者。eNB1204可以將附著請求消息與指示被選擇的網絡和舊GUMMEI的RRC參數一起發送/轉發到新MME1206。eNB1204可以根據攜帶舊GUMMEI和被指示的被選擇網絡的RRC參數確定合適的MME。如果那個MME沒有與e節點B1204關聯，或者舊GUMMEI不可用，則e節點B1204可以選擇MME。eNB1204可以使用Sl-MME控制消息(例如初始UE消息)轉發附著請求消息到MME1206。eNB1204可以將被選擇的網絡、CSG接入模式、CSG ID、L-Gff地址、以及接收到附著請求的小區的TAI+ECGI中的一者或多者與附著請求一起轉發。
[0118]在1220，如果WTRU1202用⑶TI標識自己，并且MME從分離時已經改變，則新MME1206可以使用從WTRU1202接收到的⑶TI導出用于舊MME/SGSN1208的地址，并發送標識請求(例如包括舊⑶TI和完成附著請求消息)到舊MME/SGSN1208以請求MSI。
[0119]在1222，可以針對組安全執行具有優化的認證/安全/ME身份獲取(retrieval)。例如，一個或多個安全、標識、和/或認證過程可以被修改來說明被共享組上下文的使用。下面詳細描述具體的改變。新MME1206可以例如基于附著請求識別進行附著的設備的成員是被共享上下文組的成員。在示例中，如果在網絡中不存在用于WTRU402的UE/WTRU上下文，如果附著請求沒有被進行完整性保護，和/或如果完整性檢查失敗，那么可以執行認證以及NAS安全建立來激活完整性保護以及NAS加密。例如，如果用于WTRU1202的臨時ID (例如⑶TI)對于舊MME/SGSN1208和/或新MME1206是未知的，則新MME1206可以請求WTRU1202發送永久訂購身份(例如MSI)。MME1206可以請求WTRU1202發送組訂購身份(例如組頂SI)。MME可以用EIR檢查ME身份。EIR可以用來列黑名單，例如被盜的WTRU。
[0120]在1224，新MME1206例如基于包括在附著請求中的信息(例如組ID)可以確定WTRU1202是共享PDP上下文的組的成員。新MME1206可以維持計數器(例如GR0UP_C0UNT)以確定共享公共上下文的設備數量。例如，一接收到包括組ID的附著請求，新MME1206可以遞增與那個組ID關聯的GR0UP_C0UNT。如果與組ID關聯的另一設備之前已經附著到網絡，例如如果位置更新過程之前已經針對之前已經附著的組的另一成員被觸發和/或執行，那么MME1206可以確定避免執行位置更新過程。
[0121]在1226，新MME1206可以確定用于WTRU1202的默認承載信息。例如，新MME1206可以允許WTRU1202使用被共享的默認承載，該被共享的默認承載之前已經針對包括WTRUl202的組被產生。例如被共享的默認承載可以在之前被執行的附著過程期間由PCRF1214之前已經授權，該附著過程針對組的另一成員被執行。被共享的默認承載已經在服務GW1210和TON GW1212之間被建立。MME1206可以基于附著請求中包含的信息，例如基于組ID，確定被共享默認承載的身份。
[0122]在1228，被共享默認承載可以通過無線電接口被建立，并且附著接受可以被發送到WTRU1202。在1230，新MME1206可以將e節點B隧道終點標識符(TEID)通知給服務GW1210，這可以完成被共享默認承載的建立，使得它可以由WTRU1202在上行鏈路和下行鏈路中使用。在1232，如果新MME1206已經選擇與接收的訂購信息中的TON GW不同的TONGW，則MME1206可以發送新PDN GW身份(例如PDN GW1212的身份)的通知到HSS1216。
[0123]策略控制和收費(PCCVQoS規則和承載之間的關聯稱為承載綁定。承載綁定由承載綁定功能(BBF)執行，承載綁定功能(BBF)位于PCEF (針對路徑上)或BBERF (針對路徑下)中。
[0124]在示例中，為了區分單獨的PDN連接性請求被單獨地處理還是作為公共組/服務/池(pool)的一部分被處理，在被共享上下文組中的每個設備可以發送設備的單獨的MSI和/或指示被共享上下文組的組ID的額外IE。組ID可以包括在附著請求和/或其他rop連接性請求消息中。額外的安全過程可以用來保護在PDN連接性請求消息中的組ID的傳輸。
[0125]在示例配置中，MSI和被共享上下文組的關聯可以與用于WTRU的訂購信息一起存儲例如在HSS/HLR中。MME和/或SGSN可以從HSS/HLR接收給定設備和/或MSI是被共享上下文組成員的指示。如果HSS/HLR發送用于設備的每一個的相同組10，和/或如果設備的每一個在PDP連接性請求消息中包括相同組ID，則MME和/或SSGN可以確定一個或多個設備是相同組。MME和/或SGSN可以使用設備具有相同組ID的指示來將設備的每一個與被共享的EPC承載(例如PDP上下文)相關聯。
[0126]對于用戶平面業務轉發，網絡可以執行承載/上下文綁定，其中被共享上下文組中的所有設備共享相同的IP地址。如果被共享上下文組中的設備的每一個共享單個IP地址，可以以任何的組合實施下面過程中的一個或多個。
[0127]例如，當組的一個或多個設備從網絡請求PDN連接性時，RNC、SGSNjP /或eNB可以確定和獲得用于被共享上下文組的合適的公共/被共享的上下文。RNC、SGSN和/或eNB可以產生用于與單個被共享的上下文關聯的單獨無線電承載的映射。被共享上下文可以共享公共IP地址，其例如可以是多播IP地址。在示例中，將被傳遞到與公共上下文關聯的被共享上下文組中的一個或多個設備的下行鏈路數據可以發送到被共享上下文組中的所有設備。例如，在被共享上下文組的設備的應用級處理可以接著確定下行鏈路數據是否用于單獨的設備。例如，每個設備可以與分開的應用級標識符關聯，應用級標識符可以用來確定接收到的消息，例如多播消息，是否用于單獨的設備。在上行鏈路中，來自被共享上下文組中任何設備的數據可以在RNC和/或eNB看來似乎是從相同的源IP地址發送的。與下行鏈路類似，應用級標識符可以用來區分被共享上下文組中的哪個成員發送上行鏈路傳輸。
[0128]在示例中，在被共享上下文組中的設備的每一個可以共享相同的IP地址，RNC、SGSN和/或eNB可以執行額外的映射來識別發送和/或接收一個或多個消息的被共享上下文組成員的身份。這樣的映射還可以在P-GW和/或GGSN被執行。例如，定址到被共享上下文組共享的IP地址的或由該IP地址尋址的消息的目的地(例如下行鏈路)和/或源(例如上行鏈路)可以通過對具有唯一設備標識符(例如用戶賬號)的消息指示的端口號進行混編(hash)來確定。eNB/RNC/SGSN (例如針對上行鏈路傳輸)和/或P-GW/GGSN (例如針對下行鏈路傳輸)使用散列(hash)函數來識別單獨設備和/或可以移除散列來將原始分組遞送到所述設備。
[0129]圖13顯示了在3GPP網絡中使用的包括MTC互通功能(MTC-1WF)的示例架構。在示例中，MTC-1WF可以形成MTC服務器/服務器管理/控制MTC操作和3GPP核心網之間的接口。例如，如圖13所示，MTC-1WF1032可以提供用于將在服務能力服務器(SCS)1304和核心網之間交換的控制數據的接口。AS1308和/或AS1310可以是MTC應用的示例。MTC服務器可以包括MTC應用。服務能力服務器(SCS) 1304可以是MTC服務器的示例。SCS1304可以提供核心網、MTC-1WF1302、AS1308和/或AS1310之間的額外MTC服務。
[0130]在MTC設備1306上執行的MTC應用和外部網絡中的MTC應用(例如在AS1308、AS1310和/或SCS1304上執行的MTC應用)之間的端到端通信可以使用3GPP系統提供的服務/通信鏈路和/或服務能力服務器(SCS) 1304提供的服務。雖然圖13顯示外部網絡中的MTC應用由應用服務器(AS)(例如AS 1308和/或AS 1310)托管，但是MTC應用可以托管在其他節點或服務器上。3GPP系統可以提供包括各種架構性增強的傳輸和通信服務。例如，MTC-1WF1320和/或SCS1304可以提供用于MTC通信的控制平面設備觸發。觸發可以涉及發送指示到MTC設備來激活或形成到3GPP核心網的連接。
[0131]MTC-1WF1302可以便于MTC應用之間的可操作通信。在示例中，MTC-1WF1032可以執行組標識符映射，使得可以針對組標識符的做出觸發請求。觸發請求可以與MTC設備1306組和公共組IP地址或IP地址組關聯。例如，AS1308、AS1310和/或SCS1304可以確定與MTC設備1302的一個或多個通信。然而，如果一個或多個MTC設備1302當前沒有連接到網絡，則MTC設備1302可以不與IP地址關聯，并且經由標準IP通信是不可達的。MTC-1WF可以確定觸發請求(例如連接到網絡的請求)應當基于從1308、AS1310和/或SCS1304接收的組標識符而被發送到MTC設備1302。MTC-1WF1302可以在觸發消息中指示設備組應當共享PDP上下文。MTC-1WF1302可以基于接收到的組標識符來確定公共組IP地址或IP地址組。
[0132]考慮了使用3GPP網絡從MTC設備1306并在SCS1304和AS1308/1310之間通信的機器型業務的多個示例模型/技術。例如，在直接模型中，AS (例如AS1310)可以直接連接到運營商網絡以執行與MTC設備(例如MTC設備1306)的直接用戶平面通信而不使用SCS(例如SCS1304)。在間接模型中，AS (例如AS1308)可以間接地連接到運營商網絡以利用SCS1304的服務。SCS1304可以便于與MTC設備(例如MTC設備1306)的間接用戶平面通信，并可以提供額外的增值服務，例如控制平面設備觸發。SCS1304可以由MTC服務提供商和/或3GPP網絡的運營商控制或操作。如果SCS由MTC服務提供商控制，那么SCS1304可以是運營商域外的實體，并且Tsp可以是3GPP核心網和第三方MTC服務提供商之間的外部接口。如果SCS是運營商域內的實體，Tsp可以是PLMN內的接口。在混合模型中，AS1308/1310可以同時使用直接和間接模型以直接連接到運營商網絡來執行與MTC設備的直接用戶平面通信，同時還利用SCS用于額外的服務。
[0133]從3GPP網絡的角度，來自AS的直接用戶平面通信和到SCS的控制平面相關通信/來自SCS的控制平面相關通信可以是獨立的。因此，混合模型可以被利用來便于直接用戶平面業務和利用SCS提供的額外服務的間接控制平面業務。考慮了不同的模型(例如直接模型、間接模型和/或混合模型)可以不相互不排斥，和/或可以互補。因此，考慮3GPP運營商可以針對不同應用組合架構的一個或多個。這樣的組合可以包括MTC服務提供商和3GPP網絡運營商二者控制的與相同PLMN通信的SCS的組合。雖然圖13可以顯示示例的漫游情形，其中MTC通信在被拜訪的公共陸地移動網絡(VPKMN)和本地公共陸地移動網絡(HPLMN)之間傳輸，但應當理解的是，在非漫游的情況中，VPLMN和HPLMN可以是相同的PLMN。
[0134]在一些示例配置中，共享公共PDP上下文的一個或多個設備可以被指派在公共上下文上使用的單獨IP地址。換句話說，IP地址指派過程可以被設計使得MME和/或SGSN可以向利用單個被共享PDP上下文的組成員指派單獨的IP地址。例如，MME和/或SGSN可以確定或獲得被共享上下文組將要利用的IP地址列表、IP地址池和/或IP分類。例如，IP地址列表、IP地址池和/或IP分類可以由MME和/或SGSN在第一 PDP連接建立過程期間確定或獲得，該第一 PDP連接建立過程由被共享上下文組的成員執行(例如在被共享上下文被初始建立時)。例如，當第一組成員試圖附著自己到網絡時，MME和/或SGSN可以預留用于針對其他被共享上下文組成員的隨后附著請求的多個IP地址。對于用戶平面業務轉發，在此描述的一個或多個示例可以用于承載/上下文綁定。
[0135]在示例中，PDN GW和/或GGSN可以維持將被聚集到單個GTP隧道中的IP地址的列表。P-GW和/或GGSN可以維持DL TFT/GGSN映射功能，其將用于被共享上下文組的IP地址的每一個與單個EPC承載相關聯。
[0136]在示例中，對于被分配給被共享上下文組的IP地址族，承載綁定功能可以利用關聯IP地址組和所述組的通配符。承載綁定功能可以包括在PCEF中。例如，如果開始于
10.10.35.*的C類IP地址被指派到MTC組，則TFT規則可以用來映射C類業務到被共享上下文。因此，在這個示例中，被共享上下文可以與開始于10.10.35的任何IP地址關聯，例如 10.10.35.1, 10.10.35.2，…，10.10.35.* 等等。
[0137]在示例中，如果利用MTC-1WF (例如，如圖13所示的MTC-1WF1302)，MTC-1WF可以提供MTC服務器(例如AS1308、AS1310和/或SCS1304)和核心網之間的接口。在示例中，MTC-1WF1302可以執行組標識符的映射使得可以針對設備(例如MTC設備1306)組做出觸發請求。例如，MTC-1WF可以在觸發消息中指示設備組應當共享PDP上下文。
[0138]當設備試圖附著到網絡或其他建立PDN連接性時，網絡和設備可以執行相互的認證和/或安全過程。通常，設備可以單獨地認證，例如使用例如單獨的IMIS的單獨參數。在示例中，即使給定設備將本身標識為被共享上下文組的成員，設備仍然可以被單獨地認證。例如，認證和/或密鑰生成(例如在E-UTRAN中的EPS認證和密鑰協商(EPS AKA))可以由每一個被共享上下文組成員單獨地執行。
[0139]例如，如果在被共享上下文組中的每個設備與單獨的MSI關聯，現有用于安全和認證的過程可以用來建立用于是組成員的設備的安全和認證是組成員的設備。網絡可以在初始連接過程(例如UMTS)或者初始附著請求(例如LTE)之后執行針對每個設備的認證過程。
[0140]在示例中，被共享上下文組成員的每一個可以與被共享組標識符關聯。組標識符可以替代組成員的單獨MSI，或者除單獨MSI之外，也可以被使用。在是給定被共享上下文組的成員的所有設備還共享組標識符的示例中，核心網元件(例如MME/SGSN)可以確定多于一個WTRU/設備可以發送包括相同MSI (例如組標識符)的附著。在示例中，設備/WTRU可以在附著請求中發送第二標識符以允許網絡標識被共享上下文組成員的單獨設備的連接狀態/配置。在示例中，WTRU/設備可以避免向網絡提供單獨的標識符，并且被共享上下文組成員可以在應用層被識別。在這個示例中，網絡可以不知道試圖附著的被共享上下文組成員的身份。作為替代，網絡可以僅將設備識別為被共享上下文組的成員的一個。雖然使用組標識符建立被共享上下文和/或執行承載綁定的過程類似于使用單獨IMSI建立被共享上下文和/或執行承載綁定的過程，但使用組標識符的用于設備的安全過程可能不同。
[0141]例如，認證和/或密鑰設置過程可以針對共享組標識符的設備(例如MTC設備)進行修改。被共享上下文組內的設備的每一個可以包括唯一的根秘密密鑰(Ki)。例如，如果在被共享上下文組中有k個設備，第k個設備可以包括根秘密密鑰(Ki (k))。在示例中，被共享上下文組中的根秘密密鑰的每一個可以不同于被共享上下文組中的其他設備的根秘密密鑰(例如，根秘密密鑰是唯一的)，在這個情況下，對于安全建立，組成員的每一個可以使用唯一的根秘密密鑰，同時共享相同的頂SI (例如組頂SI (IMSIg))0
[0142]在示例中，如果組成員包括唯一根秘密密鑰和共享的組標識符，設備可以利用在認證和/或單獨的密鑰建立中使用的被共享的附著請求傳輸序列。例如，被共享上下文組成員可以試圖以知道的順序附著到網絡，從而允許網絡基于之前已經試圖附著的設備的數量來確定組中的哪個設備正試圖附著。被共享的附著請求傳輸序列可以被預先確定和/或可以由設備在發送附著請求之前確定。對附著序列/順序的了解可以在預先建立的消息中共享和/或由組成員和HSS/HLR預先確定。
[0143]在示例中，HSS/HLR可以被通知被共享上下文組的成員的身份(例如屬于相同組的MTC設備的身份)，該被共享上下文組的成員共享公共IMSI(例如IMSIe),但其利用不同的根
秘密密鑰(例如Ki (k) |k=l,......, Ne，其中Ne是組G中設備的數量)。被共享上下文組中
的每個設備可以被預先提供有組標識符(MSIG)和單獨的根秘密密鑰(例如Ki (k))。HSS/HLR和是被共享上下文組的成員的MTC設備的每一個還可以知道序列，屬于相同組的MTC設備通過該序列被允許傳送附著請求。用來確定被共享上下文組成員附著順序的序列可以是偽隨機序列。例如，偽隨機序列可以基于初始值計算，初始值可以預先提供給設備和HSS/HLR0在示例中，偽隨機序列可以基于初始值計算，并且初始值可以在HSS/HLR確定并通過空中發送到被共享上下文組成員。在被共享上下文組中的每個設備可以維持用于確定組成員應當何時傳送它的附著請求的定時器。定時器可以允許被共享上下文組成員在特定時間實例根據以上描述的附著請求傳輸序列來傳送附著請求。
[0144]例如，在被共享上下文組中的第一 MTC設備可以向MME和/或SGSN發送附著請求。附著請求可以包括組標識符(例如頂sie)。HSS/HLR可以知道在被共享上下文組中的哪個MTC設備將發送第一附著請求。例如，在組中的設備每次試圖附著時，在被共享上下文組中的某設備可以發送第一復附著請求，并且組成員和/或HSS/HLR可以知道第一設備的身份。HSS/HLR可以維持一個或多個定時器來確定時間周期窗口，在時間周期窗口期間其他被共享上下文組成員可以在第一設備的初始附著請求之后發送附著請求。在示例中，MME和/或SGSN可以維持一個或多個定時器來識別哪個組成員將發送附著請求序列中的下一個附著請求。當向HSS/HLR轉發附著請求時,MME可以接著指示發送附著請求的組成員的身份。
[0145]如果HSS/HLR確定附著請求來自被允許發送針對被共享上下文組的第一附著請求的MTC設備，HSS/HLR可以確定用于第一 MTC設備的根秘密密鑰(例如Ki (I))。HSS/HLR可以生成對應于Ki (I)的AKA認證向量(AV)，并可以向被共享上下文組的第一 MTC設備發送認證請求。認證請求可以包括AV的RAND和/或AUTN部分。
[0146]被共享上下文組的第一 MTC設備可以接收AV的RAND和AUTN部分。被共享上下文組的第一 MTC設備可以認證HSS/HLR并可以計算認證響應。認證響應可以包括由被共享上下文組的第一 MTC設備基于接收到的AV計算的RES。被共享上下文組的第一 MTC設備可以向HLR/HSS發送認證響應以向網絡認證自己。
[0147]HSS/HLR可以試圖基于包括在認證響應中的RES認證被共享上下文組的第一 MTC設備。如果HLR/HSS成功認證被共享上下文組的第一 MTC設備，那么HSS/HLR可以獲得和/或確定序列S，相同的被共享上下文組中的其他MTC設備被期望通過該序列S來試圖認證。HSS/HLR可以確定在認證其余屬于相同被共享上下文組的MTC設備中使用AV集。HLR/HSS可以在被共享上下文組的第一成員成功認證之后的單個實例確定AV集，或可以當它接收每個附著請求和/或認證響應時單獨計算AV。例如，被共享上下文組的第一設備認證一成功，HSS/HLR可以向MME提供針對認證序列的用于剩余設備的AV集。在示例中，一接收到針對組中第一設備的認證請求，HSS/HLR可以向MME提供針對組中隨后認證的用于組成員
的每一個的AV集。對應于被共享上下文組中的第k個設備的AV (例如，其中k==l，......，
Ng)可以由HLR/HSS使用針對組中的第k個MTC設備的Ki (k)來計算。
[0148]被共享上下文組的第一設備認證一成功，其他被共享上下文組成員的每一個可以獲得或確定認證請求傳輸的相同序列S。是被共享上下文組的成員的每個設備可以基于序列內它的位置確定它自己認證響應的定時。在示例中，其他組成員可以基于確定的定時使用包括在原始認證請求消息、組標識`符和/或它們單獨的根秘密密鑰(例如Ki (2)，Ki
(3)，……，Ki (Ne))中的AV來傳送單獨的認證響應。在另一示例中，每個組成員可以基于單獨的AV、組標識符、和/或它們單獨的根秘密密鑰(例如Ki (2),Ki (3)，……,Ki (Ng))被發送用于計算認證響應的單獨的AV。
[0149]在示例中，被共享上下文組成員的每一個可以根據確定的序列S執行認證。在示例中，HSS/HLR可以生成針對單獨被共享上下文組成員的每一個的單獨認證向量。例如，一從MME接收到對應于被共享上下文組中第j個MTC設備的認證請求，HSS/HLR可以向MME發送對應于與第j個MTC設備共享的Ki (j )的AV (j )。MME可以將AV (j)的RAND和AUTN與其他參數一起轉發到第j個MTC設備。第j個設備可以向MME發送包括確定的RES (j)的認證響應，RES (j)對應于AV (j)和Ki (j)。MME可以基于RES (j)認證第j個MTC設備并可以導出會話密鑰Ks (j)。MME可以向第j個MTC設備發送認證成功消息。一接收到認證成功消息，第j個MTC設備可以確定相同的會話密鑰Ks (j)。接著可以根據序列S針對第j+Ι個MTC設備重復這個過程。
[0150]在示例中，附著請求可以包括用來區分被共享上下文組內的MTC設備的額外信息。例如，如果被共享上下文組中MTC設備的每一個發送除了相同被共享的組標識符(例如MSIe)之外還發送額外信息來單獨地識別單獨的設備，針對共享組標識符(例如組MSI)的單獨MTC設備的認證和單獨密鑰建立可以被單獨執行。例如，是被共享上下文組的成員的設備可以在附著請求中發送額外的信息元素，其可以唯一地標識被共享上下文組的哪個成員在發送附著請求。[0151]例如，HSS/HLR可以被通知被共享上下文組的成員的身份(例如屬于相同組的MTC設備的身份)，該被共享上下文組的成員共享公共IMSI (例如IMSIe)但其利用不同的根秘密
密鑰(例如Ki (k) |k=l,......，Ne，其中Ne是組G中設備的數量)。在被共享上下文組中的
每個設備可以被預先提供有組標識符(例如IMSIe)和單獨的根秘密密鑰(例如Ki (k))。被共享上下文組中的MTC設備的每一個可以被提供有和/或可以確定用于單獨地標識被共享上下文組內的單個設備的額外信息。用于單獨地標識被共享上下文組內的設備的信息可以稱為MTC設備單獨標識信息(例如IIIMTm)。IIImtcd的示例可以是國際移動設備身份(IMEI)和/或MSI。用于被共享上下文組第k個設備的III.可以表示為III_ (k)。
[0152]HSS/HLR可以知道和/或確定用于屬于被共享上下文組的MTC設備的每一個的IIImtcdo HSS/HLR可以被預先提供有和/或單獨地確定用于被共享上下文組中的MTC設備的每一個的認證向量{AV (k);k=l，2，……，NJ。AV (k)可以由HLR/HSS基于頂SIc和單獨的共享密鑰Ki (k)來確定，共享密鑰Ki (k)特定于是被共享上下文組的成員的第k個設備。
[0153]屬于被共享上下文組的MTC設備可以通過向網絡發送附著請求消息來發起認證過程。為了識別發送附著請求的單獨設備，EPS附著類型信息元素可以講進行發送的設備標識為屬于被共享上下文組。包括進行發送的設備是被共享上下文組的成員的指示可以觸發網絡以不同于針對用于不是被共享上下文組成員的設備的附著請求的方式處理附著請求消息。表I顯示了如何使用EPE附著類型IE的八位字節(octet)l中的EPS附著類型值的值“001”可以指示附著請求是EPS組附著過程的部分。
[0154]表1:指示組附著的EPS附著類型IE
-EPS附著類型IEi δ Ieps附著類型值|八位字節ι
_空閑___`
EPS附著類型值(八位字節I)
比特
3 2I
O OI EPS附著 0IO 組合的EPS/IMSI附著
[0155]O II EPS組附著(新值)
1IO EPS緊急附著 I I I保留
其他所有的值未使用，如果網絡接收到，應解釋為“EPS附著” 八位字節I的比特4空閑并應當被編碼為O
[0156]被共享上下文組中的MTC設備，例如第k個設備可以向MME發送附著請求。附著請求可以包括組標識符(例如MSIe)和單獨的MTC設備標識信息(例如IIImtqi a))。在附著請求中，除了頂SIe，還可以添加單獨的MTC設備標識信息(例如IIImtqi (k))。
[0157]在示例中，組標識符(例如MSIe)可以與單獨的MTC設備標識信息(例如IIIMTm(k))組合以導出被共享上下文組成員特定數量，其可以指用于第k個設備的MTC設備組合身份信息(DCI.(10)。用于第k個設備的MTC設備組合身份信息(DCImtqi (10)可以被設計為長度為15位數并依照現有的附著請求消息的IMSI格式。例如，設備和/或網絡節點可以基于等式(I)確定用于第k個設備的MTC設備組合身份信息(DCImtqi (k)):
[0158]DCImtcd ⑴=MCC| MNC | IDg ConvertDigit {Trunc {HA{IMSIG | IIDmtcd (k)}，12-LenDigits {MNC | | IDj }}}等式(1)
[0159]其中MCC可以是3位數(digit)移動國家代碼，MNC可以是原始組標識符(例如MSIe)的2位數(例如在歐洲)或3位數(例如在美國)移動網絡代碼，IDg可以是組ID的位代表，HA {x}可以是加密哈希(hash)函數(例如SHA-1和/或其他加密哈希函數),Trunc {x,y}可以是將任意比特序列X截取(truncate)到y位數的函數,ConvertDigit {x}可以是將二進制序列X轉換成位數的函數，LenDigits {x}可以是輸出輸入x的位數長的函數。
[0160]一接收到附著請求，MME可以轉發包括DCImtqkio的值的附著請求到HSS/HLR。HSS/HLR例如基于MNC和IDG可以識別MTC設備組和/或被共享的上下文組。HSS/HLR可以知道用于是被共享上下文組的成員的MTC設備的{DCIMTm(j)| |j=l，2，……，NJ的可能值。例如，當HSS/HLR確定IDe的值時，HSS/HLR可能已經確定組的身份，并且HSS/HLR可能之前已經確定和/或存儲單獨的MTC設備的標識信息(IIImtqi (k))值的每一個。因此，當HLR/HSS接收包括DCImtqi⑴的認證請求時，HLR/HSS可以確定提供哪個AV (k)來用于認證的目的。HLR/HSS可以發送對應于用于由DCImtcd⑴標識的設備的AV的AV。對應于用于由DCImtcd⑴標識的設備的AV的AV (例如AV (k))可以基于組標識符(例如MSIe)和Ki (k)來確定。HLR/HSS可以基于包括在接收到的DCImtqi⑴中用于設備號k的標識信息來確定Ki (k)。
[0161]HSS/HLR可以發送AV(k)到MME。MME接著可以發送包括AV(k)的RAND和AUTN部分的認證請求到是被共享上下文組的成員的第k個MTC設備(例如發送附著請求的設備)。是被共享上下文組的成員的第k個MTC設備可以接收AV (k)的RAND和AUTN部分，并可以使用接收到的信息來認證HSS/HLR。是被共享上下文組的成員的第k個MTC設備可以確定認證響應并發送認證響應到MME。認證響應包括RES (k),其由是被共享上下文組的成員的第k個MTC設備基于接收到的AV (k)的RAND和AUTN部分和共享密鑰Ki (k)而計算出。MME可以轉發認證響應到HLR/HSS以允許HLR/HSS認證MTC設備訂購。HSS/HLR可以嘗試基于接收到的RES (k)認證MTC設備。類似的認證過程可以針對屬于被共享上下文組的其他MTC設備重復。如果用于被共享上下文組的單獨成員的單獨標識信息被包括在附著請求中(例如III_ a))，那么被共享上下文組的成員可以在任何時候以任何順序附著到網絡。
[0162]在示例中，網絡設備可以用來認證自己為被共享上下文組的代表，以及其他，是被共享上下文組的成員的非網關設備可以基于設備到設備連接性被認證。
[0163]例如，用于共享組標識符(例如MSIe)的單獨MTC設備的認證和單獨密鑰建立可以使用能夠相互認證的網關來執行。例如，可以有MTC網關設備，被配置成執行非3GPP相互認證和/或是被共享上下文組的部分的其他MTC設備的每一個的密鑰導出過程。例如，關于圖9，MTC網關設備904可以是3GPP設備(例如WTRU)，能夠與本地接入設備906、MTC設備908、本地接入設備910和/或MTC設備912進行可操作通信。MTC網關設備904可以是被共享上下文組的成員。本地接入設備906、MTC設備908、本地接入設備910和/或MTC設備912也可以是相同的被共享上下文組的成員。本地接入設備906、MTC設備908、本地接入設備910和/或MTC設備912可以稱為MTC非網關設備。MTC網關設備904可以使用設備到設備連接性以向3GPP網絡認證MTC非網關設備。例如，MTC網關設備904可以被配置成相互獲得用于非網關設備的每一個的會話密鑰。網關設備的每一個可以獲得它對應的會話密鑰，例如通過從網關設備接收該會話密鑰(例如經由加密保護的消息)。在另一示例中，MTC網關設備904和MTC非網關設備可以基于網關和非網關設備之間的共孕秘常交換會話密鑰。
[0164]在示例中，MTC網關設備可以執行與3GPP的相互認證，并且可以向網絡認證MTC設備的“組”。例如，網關可以與自己認證非網關設備，并且可以接著與3GPP網絡認證非網關設備，例如基于在網關和非網關設備之間執行的過程中接收的信息。MTC網關設備可以在它認證非網關設備和/或被共享上下文組設備的同時與3GPP網絡認證該MTC網關設備。一認證組，MTC網關設備可以分發用于將來的通信的3GPP會話密鑰到非網關設備以。
[0165]在示例中，MTC網關設備和/或MTC非網關設備可以建立MTC非網關設備到MTC網關設備的密鑰。例如，MTC網關設備可以執行自己和一個或多個非網關設備之間的非3GPP相互認證。非3GPP相互認證過程可以建立用于支持網關設備和非網關設備之間加密通信的本地密鑰。例如，非3GPP相互認證過程/本地密鑰可以用來在各種單獨的非網關設備已向3GPP網絡認證之后傳送可以被分發到該各種單獨的非網關設備的3GPP網絡知道的密鑰。MTC網關設備可以例如使用現有的3GPP/LTE AKA機制執行在自己和網絡(例如與MME和HSS/HLR)之間的3GPP相互認證。3GPP相互認證過程的結果可以是網關設備能夠從3GPP網絡確定網關密鑰。網關設備可以接著基于從網絡接收的網關密鑰來確定用于自己的設備特定密鑰。
[0166]MTC網關設備可以基于獲得的網關密鑰來確定用于在被共享上下文組中的其他MTC設備的設備特定密鑰。MTC網關設備可以例如使用在本地、非3GPP認證過程期間確定的本地密鑰分發被確定的設備特定密鑰到非網關設備。MTC網關設備可以發送用于非網關設備的單獨的設備特定密鑰到MME。因此，MTC網關設備可以代表網絡(例如MME和/或HLR/HSS)認證非網關設備。因此，MME可以有效地認證在被共享上下文組中的MTC設備而不需要針對每個非網關設備單獨認證。此外，MME可以獲得用于網關設備和非網關設備二者的單獨的密鑰。
[0167]在示例中，網關設備可以通過包括單獨的設備標識信息(例如11 Imtcd)執行一個或多個非網關設備的認證。網關設備可以以類似于附著請求不包括單獨的標識信息的情況建立MTC非網關設備到MTC網關設備的密鑰。例如，MTC網關設備可以執行自己和一個或多個非網關設備之間的非3GPP相互認證。非3GPP相互認證過程可以建立用于支持網關設備和非網關設備之間加密通信的本地密鑰。網關設備可以發送附著請求到3GPP網絡。附著請求可以識別組標識符和/或一個或多個單獨的設備標識符。在示例中，網關設備可以在附著請求中包括用于網關設備的單獨的設備標識符，但不包括用于非網關設備的單獨的標識符。在示例中，網關設備可以在附著請求中包括用于網關設備的單獨的設備標識符，以及用于非網關設備的一個或多個獨立的標識符。
[0168]MTC網關設備可以例如使用現有的3GPP/LTE AKA機制執行在自己和網絡(例如與MME和HSS/HLR)之間的3GPP相互認證。3GPP相互認證過程的結果可以是網關設備能夠從3GPP網絡確定網關密鑰。網關設備可以接著基于從網絡接收到的網關密鑰確定用于自己的設備特定密鑰。
[0169]MTC網關設備可以基于獲得的網關密鑰確定用于在被共享上下文組中的其他MTC設備的設備特定密鑰。MTC網關設備可以分發被確定的設備特定密鑰到非網關設備，例如使用在本地、非3GPP認證過程期間確定的本地密鑰。MTC網關設備可以發送用于非網關設備的單獨的設備特定密鑰到MME。因此，MTC網關設備可以代表網絡(例如MME和/或HLR/HSS)認證非網關設備。因此，MME可以有效地認證在被共享上下文組中的MTC設備而不需要針對每個非網關設備單獨認證。此外，MME可以獲得用于網關設備和非網關設備二者的單獨的密鑰。
[0170]在示例中，網關設備可以執行與3GPP網絡的認證，由此被共享上下文組(包括網關設備)中的設備的一個、多個和/或所有在網絡認證網關設備期間向網絡認證。例如，在認證期間網關設備發送到3GPP網絡的認證響應(RES)可以基于一個或多個單獨的根秘密密鑰Ki (k)來確定。例如，在認證期間網關設備發送到3GPP網絡的認證響應(RES)可以基于用于被共享上下文組的所有成員(例如所有的非網關設備和網關設備本身)的所有單獨的根秘密密鑰Ki (k)來確定。例如，網關設備(和/或HSS/HLR)可以確定并使用基于單獨的根秘密密鑰的加密組合確定的合適的RES值(例如在HSS/HLR情況中的XRES值)。
[0171 ] 在示例中，合適的RES值和/或XRES值可以針對大小為N的被共享上下文組而被確定，并且可以用來認證單獨的組成員。例如，非網關設備(例如第k個設備)可以從網關設備接收包括隨機數(nonce) (k)的認證請求。非網關設備可以通過發送響應(例如RES (k),其中k=l，2，……，Ne-1)來向網關設備認證自己。響應可以基于等式(2)確定:
[0172]RES (k)=hash (Ki (k) | nonce (k))等式(2)
[0173]用于示例的目的，k=Ne可以用作網關設備的代表索引，并且非網關設備可以從k=l到k=Ne-l被索引。nonce(k)，例如針對3GPP AKA，可以包括用于第k個設備的RAND和AUTN值。
[0174]一從非網關設備接收到響應(例如{RES (k) }k=l,..., Nc-1),網關設備可以計算將發送到MME的自己的響應(RES (Ne))。網關確定的響應值(RES (Ne))可以基于單獨的響應的每一個(例如RES (I), RES (2)，……，RES (Ne-1))和之前從MME發送到網關設備的nonce (Ne)值和/或用于網關設備的根秘密密鑰(例如Ki (Ne))。例如，下面循環可以用來基于用于網關設備的根秘密密鑰(例如Ki (Ne))、之前從MME發送到網關設備的nonce (Ng)值以及網關設備從非網關設備接收的單獨的響應，確定將從網關設備發送的RES (NG):
[0175]
【權利要求】
1.一種用于在多個設備間共享分組數據協議(PDP)上下文的方法，該方法包括: 無線發射/接收單元(WTRU)發送建立或修改PDP上下文的請求，該建立或修改PDP上下文的請求包括所述WTRU是被共享上下文組的成員的指示； 所述WTRU接收指示所述建立或修改PDP上下文的請求被接受的響應；以及 所述WTRU充當所述被共享上下文組中的至少一個其他設備的網關。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述建立或修改所述PDP上下文的請求是附著請求，并且所述WTRU是被共享上下文組的成員的所述指示是組標識(ID)。
3.根據權利要求1所述的方法，該方法進一步包括所述WTRU與一個或多個核心網節點進行認證，其中當所述WTRU與一個或多個核心網節點進行認證時，所述WTRU對是所述被共享上下文組的成員的至少一個其他設備進行認證。
4.根據權利要求3所述的方法，其中所述WTRU基于是所述被共享上下文組的成員的多個其他設備的認證響應來確定認證響應。
5.根據權利要求1所述的方法，其中所述建立或修改PDP上下文的請求包括對將被分配給是共享公共PDP上下文的被共享上下文組的成員的多個設備的多個網際協議(IP)地址的請求。
6.根據權利要求1所述的方法，其中所述WTRU是被共享上下文組的成員的指示被包括在演進分組服務(EPS)附著類型信息元素中。
7.根據權利要求1所述的方法，其中所述被共享上下文組中的所述至少一個其他設備是非第三代合作伙伴計劃(非3GPP)設備。
8.一種無線發射/接收單元(WTRU)，該WTRU包括處理器，該處理器被配置成: 發送建立或修改分組數據協議(PDP)上下文的請求,該建立或修改PDP上下文的請求包括所述WTRU是被共享上下文組的成員的指示；以及 接收指示所述建立或修改所PDP上下文的請求被接受的響應，其中所述被共享上下文組中的至少一個其他設備與所述WTRU共享所述PDP上下文。
9.根據權利要求8所述的WTRU，其中所述處理器進一步被配置成與所述被共享上下文組中的所述至少一個其他設備共享網際協議(IP)地址。
10.根據權利要求8所述的WTRU，其中所述WTRU是被共享上下文組的成員的所述指示是組標識符(ID)。
11.根據權利要求8所述的WTRU，其中所述處理器進一步被配置成執行與至少一個核心網節點的認證，并且存在針對所述被共享上下文組中的設備的認證序列。
12.根據權利要求11所述的WTRU，其中所述處理器進一步被配置成動態確定針對所述被共享上下文組中的設備的所述認證序列。
13.根據權利要求8所述的WTRU，其中指示所述建立或修改PDP上下文的請求被接受的響應指示被分配給所述被共享上下文組的IP地址的數量和起始IP地址。
14.根據權利要求8所述的WTRU，其中指示所述建立或修改PDP上下文的請求被接受的響應顯式地指示將被分配給所述被共享上下文組中的設備的網際協議地址。
15.一種在核心網節點中實施的用于共享分組數據協議上下文的方法，該方法包括: 接收建立或修改分組數據協議(PDP)上下文的請求，該建立或修改PDP上下文的請求包括無線發射/接收單元(WTRU)是被共享上下文組的成員的指示；確定是所述被共享上下文組的成員的至少一個其他設備之前已經建立了所述PDP上下文； 從所述之前建立的PDP上下文中分配供所述WTRU使用的被共享的默認承載；以及 發送指示所述建立或修改PDP上下文的請求被接受的響應。
16.根據權利要求15所述的方法，該方法進一步包括維持對所述被共享上下文組中當前正在使用所述被共享的默認承載的設備的數量的計數。
17.根據權利要求15所述的方法，其中所述建立或修改分組數據協議(PDP)上下文的請求是附著請求，并且所述核心網節點避免執行針對所述WTRU的位置更新過程。
18.根據權利要求15所述的方法，其中所述核心網節點是移動性管理實體(MME)或服務網關支持節點(SGSN)中的一者。
19.根據權利要求15所述的方法，該方法還包括基于用于所述被共享上下文組的組標識符和用于所述WTRU的單獨標識符來認證該WTRU。
20.根據權利要求15所述的方`法，其中所述rreu是機器型通信(MTC)網關。
【文檔編號】H04W76/02GK103460786SQ201280017081
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年3月30日 優先權日:2011年4月1日
【發明者】A·L·賓海若, S·J·考爾, I·查, D·F·豪利, M·F·斯達斯尼克, D·馬宗德, D·N·錫德, 王重剛, 董麗君, 陸廣, 丁宗睿 申請人:交互數字專利控股公司