用于cgw選擇的方法和裝置的制造方法

用于cgw選擇的方法和裝置的制造方法
【專利摘要】本發明涉及選擇毛細管網關節點(11)的方法、以及執行該方法的MTC設備和執行該方法的網絡節點，機器類型通信(MTC)設備(10)將通過該毛細管網關節點(11)而被連接至無線電接入網的。本發明還涉及執行根據本發明的方法的計算機程序、以及包括其中具體化有計算機程序的計算機可讀介質的計算機程序產品。被配置成選擇用于將MTC設備(10)連接至無線電接入網的毛細管網絡網關節點的網絡節點(11)包括處理單元(15)以及包含由處理單元可執行指令的存儲器(16)。網絡節點從而操作以獲取可以將MTC設備連接至無線電接入網的多個毛細管網絡網關節點的證書的可用性的指示，并且至少部分基于多個毛細管網絡網關節點的證書的可用性來選擇多個毛細管網絡網關節點中的一個毛細管網絡網關節點，MTC設備將經由該一個毛細管網絡網關節點而被連接至無線電接入網。
【專利說明】
用于CGW選擇的方法和裝置
技術領域
[0001]本發明涉及選擇毛細管網關節點的方法、執行該方法的MTC設備以及執行該方法的網絡節點，機器類型通信(MTC)設備將通過該毛細網關節點而被連接至無線電接入網。本發明還涉及執行根據本發明的方法的計算機程序、以及包括其中呈現有這些計算機程序的計算機可讀介質的計算機程序產品。
【背景技術】
[0002]在過去的幾年，已經出現了被稱為物聯網的蜂窩通信網絡結構。通常，這一網絡結構包括大量小型自主設備，這些小型自主設備通常或多或少地不頻繁地(例如每周一次到每分鐘一次)發送和接收僅少量數據，或者針對數據被輪詢。這些設備有時被稱為機器類型通信(MTC)設備、機器到機器(M2M)設備或只是機器設備(MD)，并且被假定為與人類不相關聯，但是是通常與在蜂窩網絡內部或外部的應用服務器(其配置和接收來自設備的數據)的不同種類的傳感器或致動器。
[0003]由于MTC設備的屬性及其假定的典型用途，這些設備通常必須是能量高效的，因為外部電源不一定可用并且因為頻繁地更換或再充電這些設備的電池實際上或者在經濟上不可行。在一些場景中，MTC設備可以甚至不是電池供電的，而是可以替代地依賴于能量采集，即從環境中收集能量，適時地利用可能從太陽光、溫度梯度、振動等中提取的(通常非常有限的)能量。
[0004]迄今，第三代合作伙伴項目(3GPP)中的MTC相關的工作專注于經由蜂窩網絡的無線電接口直接連接至蜂窩網絡的MTC設備。然而，有可能更流行的場景是多數MTC設備經由網關連接至蜂窩網絡。在這樣的場景中，網關在維護局域網的同時朝向蜂窩網絡如用戶設備(UE)—樣工作，通常基于朝向MTC設備的短距離無線電技術。這樣的局域網(其在某種程度上擴展蜂窩網絡的范圍(到其他無線電技術但不一定在無線電覆蓋范圍方面))被稱為毛細管網絡，并且將毛細管網絡連接至蜂窩網絡的網關因此被稱為毛細管網絡網關(CGW)。因此，毛細管網絡包括一個或多個CGW以及多個MTC設備，多個MTC設備經由一個或多個CGW連接至可用蜂窩通信網絡的無線電接入網(RAN)。
[0005]期望在毛細管網絡中常見的無線電技術包括例如IEEE802.15.4(例如由利用在低功率無線個域網上的IPv6(6LoWPAN)或ZigBee作為更高層)、藍牙低能量或IEEE 802.11家族的低能量版本(即W1-Fi)。毛細管網絡可以是單跳(即所有MTC設備具有到CGW的直接鏈路，例如利用CGW作為接入點的W1-Fi網絡；或者是多跳(即一些MTC設備可能必須經由一個或多個其他MTC設備來通信以到達CGW，例如利用CGW作為個域網(PAN)控制器的IEEE802.15.4+ZigBee網絡。在多跳情況下，可以使用用于低功耗有損網絡(RPL)的路由協議。原則上，在單跳網絡中也可以使用RPL，但是在這樣的網絡中對于路由協議的需求更小。
[0006]毛細管網絡的領域仍然沒有被充分地開發，并且仍然有很多問題要解決。比如，要解決的問題是如何處理朝向蜂窩網絡的MTC設備的認證、識別和/或安全通信。

【發明內容】

[0007]本發明的目的是解決或至少緩解現有技術中的這一問題并且提供用于選擇用于將諸如MTC設備的無線設備連接至無線電接入網的毛細管網絡網關節點的改進的方法和設備。
[0008]這一目的在本發明的第一方面通過一種選擇用于將MTC設備連接至無線電接入網的毛細管網絡網關節點的方法來實現。該方法包括獲取可以將MTC設備連接至無線電接入網的多個毛細管網絡網關節點的證書的可用性的指示。該方法還包括至少部分基于多個毛細管網絡網關節點的證書的可用性來選擇多個毛細管網絡網關節點中的一個毛細管網絡網關節點，MTC設備將經由該毛細管網絡網關節點而被連接至無線電接入網。
[0009]這一目的在本發明的第二方面通過一種被配置成選擇用于將MTC設備連接至無線電接入網的毛細管網絡網關節點的網絡節點來實現。該網絡節點包括處理單元和包含由處理單元可執行的指令的存儲器。該網絡節點從而可操作以獲取可以將MTC設備連接至無線電接入網的多個毛細管網絡網關節點的證書的可用性的指示，并且至少部分基于多個毛細管網絡網關節點的證書的可用性來選擇多個毛細管網絡網關節點中的一個毛細管網絡網關節點，MTC設備將經由該毛細管網絡網關節點而被連接至無線電接入網。
[0010]這一目的在本發明的第三方面通過一種被配置成選擇用于連接至無線電接入網的毛細管網絡網關節點的MTC設備來實現。該MTC設備包括處理單元和包含由處理單元可執行的指令的存儲器。該MTC設備從而可操作以獲取可以將MTC設備連接至無線電接入網的多個毛細管網絡網關節點的證書的可用性的指示，并且至少部分基于多個毛細管網絡網關節點的證書的可用性來選擇多個毛細管網絡網關節點中的一個毛細管網絡網關節點，MTC設備將經由該毛細管網絡網關節點而被連接至無線電接入網。
[0011]還提供了執行根據本發明的方法的計算機程序、以及包括其中呈現有這些計算機程序的計算機可讀介質的計算機程序產品。
[0012]有利地，通過實現根據本發明的實施例的用于將以下被稱為MTC設備無線設備連接至無線電接入網的毛細管網關(CGW)選擇過程，提供了用于從多個可用CGW中選擇一個CGW的控制機制。特別地，在考慮到例如蜂窩網絡中的電信操作者的認證、識別和/或安全要求的情況下來啟用CGW的選擇。這通過以下方式來進行:基于多個CGW的證書的可用性(諸如可用證書的數目)來確定從多個CGW中選擇哪個CGW用于將MCT設備連接至無線電接入網，證書比如以由網絡中的認證實體(和所選擇的CGW)所持有的共享的秘密(諸如秘密的加密密鑰、密碼、標識符等)的形式來呈現。
[0013]在本發明的實施例中，選擇具有最大可用證書數目的CGW，以便使MTC設備使用證書來參與涉及認證、識別和/或機密性的通信。有利地，在轉向具有最大數目的證書的CGW時耗盡證書的CGW的風險更小。
[0014]在本發明的另一實施例中，確定相應CGW處的可用證書的數目是否等于或超過預先確定的證書門限值。如果是，則可以連接至CGW中證書數目超過門限值的CGW。有利地，提供了極大的靈活性，因為門限可以被設置從而沒有選擇存在耗盡證書的風險的CGW。比如，可以將證書門限值設置為對應于足以服務兩個MTC設備的證書的數目。通過選擇這樣的門限值，可以通過證書來服務至少兩個MTC設備。
[0015]CGW選擇在另外的實施例中通過另外的準則來補充，這些另外的準則針對要被選擇的CGW必須滿足(即使其具有大量可用證書)，諸如以下中的一項或多項:信道質量、所要求的傳輸功率、MTC設備的電池/能量狀態、物理位置、到CWG的距離或者各種CGW所使用的毛細管網絡技術等。因此，即使CGW可以訪問證書，這些證書仍然可能不可用于MTC設備，例如由于CGW對于MTC設備不可達到。
[0016]本發明通過在做選擇時將證書信息考慮在內來改善毛細管網絡中的CGW選擇，從而使得網絡能夠對MTC設備的CGW的選擇具有更多控制。另外，支持CGW的選擇具有證書的適當可用性避免了 MTC設備不能夠朝向蜂窩網絡中的適當的節點認證或識別其本身的風險和/或MTC設備以參與要求適當的證書的安全通信的風險。
[0017]因此，MTC設備、或者網絡節點(諸如比如作為W1-Fi接入點(AP)的CGW本身)、或者任何其他適當的網絡節點基于CGW處的證書的可用性而確定多個CGW中的哪個CGW應當被選擇。
[0018]在本發明的另外的實施例中，網絡節點是:長期演進(LTE)網絡中的服務網關(SGW)、分組數據網絡網關(PGW)或演進的NodeBGNodeB);通用移動電信系統UMTS網絡中的服務通用分組服務支持節點(SGSN)、網關通用分組服務支持節點(GGSN)、無線電網絡控制器(RNC)或NodeB;或者全球移動通信系統(GSM)網絡中的SGSN、GGSN、基站控制器(BSC)或基站收發臺(BTS)。網絡節點還可以是服務能力服務器(SCS)。
[0019]在本發明的詳細描述中將描述本發明的另外的實施例。
[0020]除非本文中另外明確地定義，通常權利要求中使用的所有術語應當根據其在技術領域中的一般含義來解釋。除非另外明確地指出，對于“一個/該元件、裝置、組件、部件、步驟等”的所有引用應當被開放式地解釋為指代該元件、裝置、組件、部件、步驟等的至少一個實例。除非明確地指出，本文中公開的任何方法的步驟不一定按照所公開的準確順序來執行。
【附圖說明】
[0021]現在通過參考附圖以示例的方式來描述本發明，在附圖中:
[0022]圖1圖示了根據本發明的實施例的毛細管網絡；
[0023]圖2A圖示了根據本發明的方法的實施例的流程圖；
[0024]圖2B圖示了根據本發明的方法的另外的實施例的流程圖；
[0025]圖2C圖示根據本發明的方法的又一另外的實施例的流程圖；
[0026]圖3示出了可以在其中實現本發明的示例性無線通信系統的示意性概覽；
[0027]圖4示出了具有所實現的本發明的實施例的圖3的示例性無線通信系統的示意性概覽；
[0028]圖5示出了具有所實現的本發明的另一實施例的圖3的示例性無線通信系統的示意性概覽；
[0029]圖6A示出了根據本發明的實施例的網絡節點；以及
[0030]圖6B示出了根據本發明的實施例的MTC設備。
【具體實施方式】
[0031 ]現在將在下文中參考其中示出本發明的某些實施例的附圖來更加全面地描述本發明。然而，本發明可以用很多不同的形式來實施，而不應當被理解為限于本文中給出的實施例;相反，這些實施例被以示例的方式被提供從而本公開將透徹和完整，并且向本領域技術人員全面地傳達本發明的范圍。貫穿本描述，相似的附圖標記指代相似的元件。
[0032]圖1圖示根據本發明的實施例的毛細管網絡。被稱為機器設備(MD)或機器類型通信(MTC)設備的大量無線設備10A、10B、10C經由近距離無線電通信被連接至多個毛細管網絡網關(CGW)11A、11B，近距離無線電通信諸如近場通信(NFC)、射頻識別(RFID)、無線局域網(WLAN)、藍牙、或諸如ZigBee或MiWi的使用IEEE 802.15.4標準任何技術。毛細管網絡比如可以以工廠設置而被實現，其中MTC設備10A、10B、10C可以總計達幾百甚至幾千個傳感器用于測量工業過程物理屬性(諸如溫度、壓力、能耗等)并且經由LTE網絡14中的RAN的eNodeB 13經由W1-Fi接入點(AP)形式的CGW 11A、11B向應用服務器12報告。
[0033]現在，出于認證、識別和/或安全原因，可能需要將3GPP證書傳送到MTC設備10A、10B、10C以用于與比如應用服務器12的通信。這些證書可以包括例如序列號、國際移動用戶身份(MSI)、加密密鑰、共享秘密等形式的MTC設備身份(ID)數據。在另一示例中，為了能夠安全地執行認證或通信，MTC設備10A、10B、1C可能需要能夠訪問被存儲在應用中的訂閱令牌，諸如ISIM(因特網協議多媒體服務身份模塊)或USIM(通用用戶身份模塊)或諸如MCIM(機器通信身份模塊)的電子可傳送用戶身份模塊，其可以經由CGW 11A、11B從網絡14下載。也有可能沒有向MTC設備傳達證書和/或訂閱令牌，但是證書和/或訂閱令牌僅被下載到CGW或者被存儲在CGW中證書。在這一替代場景中，CGW可以代表MTC設備執行認證過程。
[0034]總之，可以設想用于在MTC設備10A、10B、10C以及網絡14中的諸如服務器12的任意合適的認證實體之間的通信中提供網絡識別、認證和安全的各種證書。另外，可以由應用服務器12根據任意適當的認證過程來認證MTC設備10A、10B、10C，認證過程諸如比如普通自舉架構(參見3GPP TS 33.220V12.0.0)。通常而非必須，CGW 11A、11B在蜂窩網絡14的操作者的控制之下，即使蜂窩網絡操作者不一定擁有CGW。
[0035]參考圖1，如先前討論的，本發明的實施例在其中被實現的網絡節點可以是CGW11A、IIB中的任一項。實際上，將MTC設備10A、10B、1C連接至3GPP網絡14的RAN的在CGW11A、IlB處的方法由處理單元15來執行，處理單元15以被布置成執行計算機程序17的一個或多個微處理器的形式被呈現，計算機程序17被下載到與微處理器相關聯的合適的存儲介質16，存儲介質16諸如隨機存取存儲器(RAN)、閃存存儲器或硬盤驅動器。因此，如在圖1中借助于虛線圖示的，處理單元15和存儲介質被包括在CGW IlB中。處理單元15被布置成當包括計算機可執行指令的適當的計算機程序17被下載到存儲介質16并且被處理單元15執行時來執行根據本發明的實施例的方法。存儲介質16也可以是包括計算機程序17的計算機程序產品。替代地，計算機程序17可以借助于合適的計算機程序產品被傳送給存儲介質16，計算機程序產品諸如數字多功能盤(DVD)或存儲條。作為另外的替代，計算機程序17可以通過網絡被下載到存儲介質16。處理單元15替代地可以用數字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現場可編程門陣列(FPGA)、復雜可編程邏輯器件(CPLD)等的形式來被呈現。另外，雖然圖1中沒有示出，但是MTC設備通常包括對應的處理單元以及包括由處理單元可執行的計算機程序的存儲器單元。
[0036]有兩種潛在的方式將3GPP證書(下面稱為“證書”)用于MTC設備認證。CGW IlAUlB中的任一個(或一些其他適當的網絡節點)在認證過程中代表MTC設備10A、10B、1C工作，或者CGW 11A、IIB向MTC設備分配證書，從而它們可以在認證過程期間使用證書本身。
[0037]為此，CGW可以具有這樣的證書的集合或池，這些證書動態地用于連接至CGW的不同MTC設備——或者由連接至CGW的不同MTC設備動態使用。因此，CGW中的可用證書的數目可以變化，并且證書的池甚至可以被耗盡。為了更多證書，CGW可能然后必須轉向網絡中的監督節點證書。
[0038]當CGW中的證書的可用性在根據本發明的實施例的CGW選擇中被考慮在內時，CGW選擇被改善，從而支持網絡具有對MTC設備的CGW的選擇的更多控制。另外，使用證書的適當可用性來實現CGW的選擇避免了 MTC設備不能夠朝向蜂窩網絡中的適當的節點認證或識別其本身的風險和/或MTC設備不能夠參與要求適當的證書的安全通信的風險。另外，通過基于證書的可用性仔細地選擇CGW，實現了證書在CGW之間的更加均勻的分發，從而潛在地減小了 CGW可能為了更多證書而必須轉向網絡證書的比率。
[0039]圖2A圖示根據本發明的方法的實施例的流程圖。進一步參考圖1所示的網絡元件。因此，假定第一 MTC設備1A將連接到網絡14的RAN的eNodeB 13(經由可用CGW中的一個可用CGW)。這可以暗示建立到CGW的新的連接或者將所建立的連接從一個CGW切換到另一CGW。在第一步驟SlOl，可以將MTC設備1A連接至RAN的第一CGW IlA和第二CGW IlB的證書的可用性被獲得。因此，要么第一 MTC設備1A分別獲取第一和第二 CGW 11A、11B的證書的數目的指示，要么CGW中的任一者或二者(或者負責這一特定任務的另一網絡節點)獲取上述指示并且相應地告知第一MTC設備10A。以下是可能的:某個毛細管網絡中的所有CGW知道每個單個CGW處的可用證書的數目，并且MTC設備簡單地通過從相應CGW或者從代表其它CGW向MTC設備報告的單個CGW接收指示來獲取證書的數目的指示。這一單個CGW比如可以是隨后將被選擇用于將MTC設備連接至RAN的CGW。在這一特定示例性實施例中，第一CGW IIA能夠訪問比第二CGW IIB更多的證書，假定比如第一CGW IIA能夠訪問20個證書，而第二CGW IIB能夠訪問10個證書。因此，在步驟S102，第一 MTC設備1A基于兩個網關節點處的可用證書的數目經由至少兩個網關中的一個網關連接至無線電接入網，其中在這一特定示例性實施例中，具有最大可用證書數目的CGW IIA被選擇用于將第一MTC設備1A連接至RAN。
[0040]圖2B圖示根據本發明的方法的另外的實施例的流程圖。進一步參考圖1所示的網絡元件。在本示例性實施例中，如步驟SlOl中確定的，第一CGW IlA和第二CGW IlB仍然分別具有20和10個證書，但是在CGW被選擇用于將MTC設備1A、1B、1C連接至RAN之前還考慮另外的準則。該準則包括例如以下中的任一項或多項:信道質量、所要求的傳輸功率、MTC設備的電池/能量狀態、物理位置、到CWG的距離或者由各種CGW所使用的毛細管網絡技術等。因此，假定例如要在第一MTC設備1A與具有最大可用證書數目的第一CGW IlA之間建立的信道的質量差，這表明第一CGW IlA不滿足用于通信的預先確定的質量準則，第一MTC設備1A經由在步驟S102a所選擇的具有充分良好的估計通信質量的第二CGW IlB連接至RAN，即使第二CGW IlB的證書的數目較低。如所提及的，其他可能必須滿足的示例性準則例如是:到CGW的最大距離、MTC設備的最大所要求的傳輸功率、MTC設備與CGW技術的兼容性、不允許所要求的MTC設備傳輸功率的增加等。
[0041]在另外的實施例中，根據相應CGW處的可用證書的數目按照優先級順序列出了可用于MTC設備的CGW，其中列表使用將被滿足的一個或多個準則來補充。比如，列表還可以包括使用相應CGW的期望通信質量，從而即使在CGW可以訪問大量證書的情況下仍然能夠避免具有差的期望通信質量的CGW的選擇。因此，如果有最大數目可用證書的CGW不滿足預定質量準則，則連接至滿足準則的下一最高CGW。如果兩個或多個CGW具有相同(最大)證書數目，貝IJ在轉向具有較低證書數目的CGW之前評估該CGW。另一示例是，要結合CGW優先級列表來使用的準則是CGW必須可用于MTC設備，即從MTC設備可到達。在這樣的情況下，MTC設備選擇列表中的可用/可到達的第一 CGW。這一示例替代地例如在CGW優先級列表是由不知道到/從MTC設備可用/可到達的是哪些CGW的實體來創建的情況下可以是有用的。
[0042]圖2C圖示根據本發明的方法的又一個實施例的流程圖。進一步參考圖1所示的網絡元件。在本發明的該又一個實施例中，CGW選擇表明對其中在步驟SlOl獲得的可用證書的數目等于或超過預定證書門限值T的CGW的偏好。比如，在步驟SlOlb證書門限值被設置，從而CGW !^、！…僅在有證書被留下用于服務多于兩個組^設備^^?^^?^^的情況下被選擇。因此，在可能的情況下避免了在MTC設備連接至其的情況下其證書的池被耗盡的CGWj而給出可能沒有其他CGW可到達的其他MTC設備將被服務的機會。因此，在實施例中，將證書門限值有利地設置為對應于足以服務至少兩個MTC設備的證書的數目。如在步驟S102b可見的，僅其證書數目等于或超過門限值的CGW被連接到。
[0043]另外，如果多于一個CGW的可用證書數目等于或超過證書門限值，則可以有利地選擇具有最大證書數目的CGW用于到RAN的連接。與先前討論的實施例一致，對于要選擇的CGW，即使該CGW的證書數目超過證書門限值，該CGW可能必須滿足一個或多個附加準則(諸如例如通信質量)。在另外的示例中，假定比如不認為MTC設備與第一CGW之間的信道質量足夠好，選擇具有更少數目的證書一一但是更好信道質量一一的第二CGW用于將MTC設備連接到RAN0
[0044]如已在上文中所描述的，即使MTC設備10A、1B本身可以負責執行CGW 11A、11B的對CGW IlAUlB的選擇以及隨后到CGW 11A、IlB的連接(例如在與W1-Fi CGW的關聯方面)，可以優選地允許網絡14中的適當實體維持對MTC設備的選擇的一些水平的控制。該控制可以基于可以間接反映CGW的MTC設備選擇的上下文輸入參數和/或上下文參數的修改用明確指令、策略/規則的形式來實現。可以用大量不同方式并且從大量不同網絡實體來對CGW中的3GPP/US頂證書的可用性的有關信息進行通信。
[0045]圖3示出了在其中可以實現本發明的示例性無線通信系統200的示意性概覽。無線通信系統200是基于LTE的系統。應當指出，術語“LTE”和“基于LTE的”系統在此用于包括當前和未來的基于LTE的系統，諸如例如高級LTE系統。應當理解，雖然圖3示出了基于LTE的系統形式的無線通信系統200，然而本文中的示例實施例也可以結合包括對應于圖3中的系統的節點和功能的節點和功能的其它無線通信系統(諸如例如GSM或UMTS)來使用。
[0046]無線通信系統200包括eNodeB形式的一個或多個基站，這些基站在操作上連接至服務網關(SGW)，進而在操作上連接至移動性管理實體(MME)和分組數據網絡網關(PGW)，PGW又在操作上連接至策略和計費規則功能(PCRF) ^NodeB是與移動無線電終端(例如UE或接入點)接口連接的無線電接入節點。系統的eNodeB形成通過空中接口(諸如LTE-Uu)與UE通信的無線電接入網(對于LTE被稱為演進的通用陸地無線電接入網(E-UTRAN)) ITE中的核心網被稱為演進的分組核心(EPC)，并且EPC連同E-UTRAN被稱為演進的分組系統(EPS)。SGW通過Sl-U接口路由和轉發用戶數據分組，同時還在eNodeB間切換期間充當用戶平面的移動性錨點并且充當LTE與其他第三代合作伙伴項目(3GPP)技術之間的移動性的錨點(終接S4接口并且在2G/3G系統與PGW之間中繼業務)。對于空閑狀態UE，SGW終止下行鏈路數據路徑并且在下行鏈路數據對于UE到達時觸發尋呼，并且進一步管理和存儲UE上下文，例如IP承載服務的參數、網絡內部路由信息。其在合法攔截的情況下還執行用戶業務的重復。SGW經由接口 SI I與MME進行通信并且經由S5接口與PGW通信。另外，SGW可以經由SI 2接口與UMTS無線電接入網UTRAN以及與GSM EDGE( “用于GSM演進的增強的數據速率”)無線電接入網(GERAN)進行通信。
[0047]MME負責包括重傳的空閑模式UE跟蹤和尋呼過程。MME被包括在承載激活/去激活過程中并且還負責在初始附接時以及在包括核心網節點重定位的LTE內切換時選擇用于UE的SGW13MME負責通過與歸屬用戶服務器(HSS)交互來認證用戶。非接入層(NAS)信令在MME處終止，并且MME還負責臨時身份的生成和經由Sl-MME接口到UE的分配。MME檢查UE的認證以預占(camp on)服務提供商的公共陸地移動網絡(PLMN)并且實施UE漫游約束。MME是網絡中用于NAS信令的加密/完整性保護的終止點并且處理安全性密鑰管理。MME也支持信令的合法攔截C3MME還利用S3接口向LTE與2G/3G接入網與S3接口之間的移動性提供控制平面功能，S3接口從服務通用分組無線電服務(GPRS)支持節點(SGSN)到麗E處終止。MME還朝向歸屬HSS終止用于漫游UE的S6a接口。另外，存在被配置用于MME之間的通信用于MME重新定位和MME到MME信息傳送的接口 S1。
[0048]PGW通過作為UE的業務的離開和進入點來向外部分組數據網絡(PDN)提供到UE的連接。UE可以同時與多于一個PGW具有連接以接入多個PDNIGW執行策略增強、針對每個用戶的分組過濾、計費支持、合法攔截和分組篩選。PGW的另一主要角色是用作3GPP與非3GPP技術(諸如WiMAX和3GPP2 (CDMA IX和EvDO))之間的移動性的錨點。PGW與比如因特網的分組數據網絡之間的接口被稱為SGi。分組數據網絡可以是操作者外部公共或私有分組數據網絡或者內部操作者分組數據網絡，例如用于提供IP多媒體子系統(MS)服務。
[0049]PCRF實時地關于系統的無線電終端而確定策略規則。這例如可以包括到和從系統的核心網和操作支持系統等實時地聚合信息，從而支持規則的創建和/或基于這樣的規則等針對系統中當前活動的用戶無線電終端自動地做出策略決定。PCRF向PGW提供這樣的規則和/或策略等用于通過經由接口 Gx將活動PGW用作策略和計費增強功能(PCEF)而被使用。PCRF還經由Rx接口與分組數據網絡通信。
[0050]圖4圖不圖3的LTE網絡，但是具有根據本發明的實施例而被進一步實現的毛細管網絡。因此，MTC設備10A、10B、10C至少部分基于在CGW處的可用證書的數目選擇(并且隨后連接至)CGW 11A、11B中的一個或多個，并且經由E-UTRAN中的eNodeB 13進一步連接至蜂窩EPC網絡14(并且可能經由因特網連接至應用服務器12)。
[0051 ]在本發明的實施例中，CGW IlAUlB處的證書的可用性的獲得以及基于可用證書做出將MTC設備連接至所選擇的CGW的決定(如以上遍及各種實施例描述的)可以在EPC 14中的網絡節點處由被稱為毛細管網關功能(CNF)的功能網絡實體來進行。CNF比如可以在SGff、PGW或另一監督網絡節點的網絡層級水平實現。CNF意圖處理與毛細管網絡、特別是CGW有關的各種任務，諸如配置，并且還有可能在一定程度上在業務處理中被涉及到。
[0052]CNF因此可以通過向MTC設備10A、10B、1C提交的明確指令(諸如連接至不同于MTC設備當前預占的CGW的另一CGW的指令)關于要連接至的CGW 11A、IIB的選擇來實行對MTC設備1A、1B、1C的網絡控制。
[0053]在替代方案中，CGWIlAUlB例如在毛細管網絡上交換關于它們的相應證書可用性的信息。在另一變型中，所有CGW IIA、11B向CNF發送它們的相應證書信息，CNF進而向連接至相同的毛細管網絡的其他CGW分發該信息。在又一替代方案中，CNF固有地知曉在不同CGW IIA、IIB中的可用證書并且將這一信息分發給相同的毛細管網絡的CGW。CNF可以訪問這一信息，因為比如該CNF可以在使用證書配置CGW 11A、11B時被涉及到并且還可以具有保持對經由CGW通信的MTC設備1A、1B、1C的跟蹤的能力，從而保持對當前被使用的證書的跟蹤。無論哪種方式，結果是，所有連接至相同的毛細管網絡的CGW IlAUlB將知曉在所有其它CGW中的可用證書并且因此任何CGW可以確定MTC設備應當至少部分基于CGW處的可用證書來選擇哪個CGW。在確定選擇哪個CGW時，CGW還可以將關于MTC設備10A、10B、1C有關的信息和/或相應MTC設備正在運行的特定應用考慮在內。CGW例如可以根據MTC設備的業務的監測或者根據從MTC設備接收的信息來得到這樣的信息。
[0054]在MTC設備當前連接到的CGW11A、IIB之一向MTC設備發送選擇某個替代CGW的指令的情況下，當前CGW可以發送指令，指令例如是RPL消息中的字段的形式，如約束應用協議(CoAP)消息中、開放式移動聯盟輕量級M2M(0MA-LWM2M)消息中的鏈路層消息或者單播IPv6路由器廣告中的參數。
[0055]能夠在專用操作和維護(0&M)網絡節點處實現CNF用于MTC設備、CGW和/或毛細管網絡的管理(即使MTC設備數據業務通常將不通過0&M網絡節點)。
[0056]不管CGW、CNF或另一適當的網絡節點是否代表MTC設備做出CGW選擇決定，網絡節點取決于場景可能必須設置有對于給定MTC設備當前可到達的CGW并且可能還設置有其他上下文參數，諸如MTC設備關于不同CGW的信道質量和/或MTC設備正在運行的應用的類型或者該應用的通信要求。
[0057]取代向MTC設備10A、10B、1C提交連接至所選擇的CGW 11A、IlB的明確指令，EPC網絡14根據本發明的實施例可以間接地通過策略/規則基于證書來實行其對MTC設備的CGW的選擇的控制。這些策略/規則優選地可能經由CNF/PGW(在本特定示例中)由先前提及的0&M實體(圖4中未示出)在MTC設備中配置。如果0&M實體或CNF與MTC設備1A、1B、1C不具有直接關系，則可以向CGW IIA、11B中的一個或多個發送配置數據以將其轉發給MTC設備。毛細管網絡中的所有MTC設備10A、10B、10C可以配置成具有相同的策略/規則，但是單獨地適配的策略規則提供更靈活的網絡，例如以便在相同的毛細管網絡中允許不同類型的MTC設備和/或應用。實現單獨的策略/規則適配而沒有向毛細管網絡中的每個MTC設備發送單獨的策略/規則指令的一個方法是在策略/規則的配置期間考慮MTC設備/應用的類型，即使得MTC設備/應用的類型成為上下文參數并且在網絡策略配置數據中包括該參數。也就是說，MTC設備/應用的類型變為策略/規則的輸入參數，其影響由策略/規則所定義的算法的結果O
[0058]圖5圖示根據本發明的實施例的實現毛細管網絡的圖4的LTE網絡，但是具有大量另外的網絡節點，該大量另外的網絡節點如在2012年12月的3GPP TS 23.682V11.3.0“第三代合作伙伴項目；技術規范組業務和系統方面;促進與分組數據網絡和應用的通信的架構增強(版本11)”中所提議地而被實現，這些通常被實現用于處理蜂窩網絡中的MTC設備。在圖5的LTE網絡中，添加了機器類型通信交互工作功能(MTC-1WF)節點和業務能力服務器(SCS)。先前所討論的CNF(其在圖4中被例示為在PGW水平被實現)在本特定示例性實施例中在SCS水平被實現，該SCS經由SGi接口被連接至PGW，經由Tsp接口被連接至MTC-1WF，并且經由因特網或另一分組數據網絡被連接至應用服務器12，即使應用服務器12可以被直接連接至 SCS0
[0059]圖6A示出了根據本發明的實施例的網絡節點11。網絡節點11包括獲取裝置301，獲取裝置301被適配成獲取可以將MTC設備連接至無線電接入網的多個毛細管網絡網關節點的證書的可用性的指示。另外，網絡節點11包括選擇裝置302，選擇裝置302被適配成至少部分基于多個毛細管網絡網關節點的證書的可用性來選擇多個毛細管網絡網關節點中MTC設備將經由其被連接至無線電接入網的一個毛細管網絡網關節點。獲取裝置301和/或選擇裝置302可以包括用于接收和向其它設備提供信息的通信接口。獲取裝置301還可以包括用于存儲所獲取的數據的本地存儲裝置。獲取裝置301和選擇裝置302可以(類似于結合圖1所給出的描述)用一個或多個微處理器形式呈現的處理器而被實現，一個或多個微處理器被布置成執行被下載到與微處理器相關聯的合適的存儲介質(諸如RAM、閃存存儲器或硬盤驅動器)的計算機程序。獲取裝置301和選擇裝置302可以包括一個或多個發送器和/或接收器和/或收發器，包括用于無線電通信的模擬和數字部件以及合適數目的天線。
[0060]圖6B示出了根據本發明的實施例的MTC設備JTC設備1包括獲取裝置401，獲取裝置401被適配成獲取可以將MTC設備連接至無線電接入網的大量毛細管網絡網關節點的證書的可用性的指示。另外，MTC設備10包括選擇裝置402，選擇裝置402被適配成至少部分基于多個毛細管網絡網關節點的證書的可用性來選擇多個毛細管網絡網關節點中MTC設備將經由其被連接至無線電接入網的一個毛細管網絡網關節點。獲取裝置401和/或選擇裝置402可以包括用于接收和向其它設備提供信息的通信接口。獲取裝置401還可以包括用于存儲所獲取的數據的本地存儲裝置。獲取裝置401和選擇裝置402可以(類似于結合圖1給出的描述)用以一個或多個微處理器形式呈現的處理器而被實現，一個或多個微處理器被布置成執行被下載到與微處理器相關聯的合適的存儲介質(諸如RAM、閃存存儲器或硬盤驅動器)的計算機程序。獲取裝置401和選擇裝置402可以包括一個或多個發送器和/或接收器和/或收發器，包括用于無線電通信的模擬和數字部件以及合適數目的天線。
[0061]已經主要參考若干實施例描述了本發明。然而，如本領域技術人員很容易理解的，除了上文所公開的實施例之外的其他實施例在如所附專利權利要求定義的本發明的范圍內是同樣有可能的。
【主權項】
1.一種選擇用于將機器類型通信MTC設備連接至無線電接入網的毛細管網絡網關節點的方法，包括: 獲取(SlOl)可將所述MTC設備連接至所述無線電接入網的多個毛細管網絡網關節點的證書的可用性的指示；以及 至少部分基于所述多個毛細管網絡網關節點的證書的所述可用性，來選擇(S102)所述多個毛細管網絡網關節點中的一個毛細管網絡網關節點，所述MTC設備將經由所述一個毛細管網絡網關節點而被連接至所述無線電接入網。2.根據權利要求1所述的方法，包括: 將所述多個毛細管網絡網關節點中的每個毛細管網絡網關節點處可用的證書的數目與證書門限值相比較(SlOlb);以及 選擇(S102b)所述多個毛細管網絡網關節點中的一個毛細管網絡網關節點，針對該毛細管網絡網關節點的證書的數目等于或超過所述證書門限值。3.根據權利要求2所述的方法，其中所述證書門限值被設置成對應于足以服務兩個MTC設備的證書的數目。4.根據權利要求1-3中任一項所述的方法，其中所述選擇的步驟包括: 選擇所述多個毛細管網絡網關節點中具有最大可用證書數目的所述一個毛細管網絡網關節點。5.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中所述選擇的步驟包括: 在附加準則被滿足的情況下，選擇(S102a)所述多個毛細管網絡網關節點中的所述一個毛細管網絡網關節點。6.根據權利要求5所述的方法，其中如果對于所述多個毛細管網絡網關節點中的所述一個毛細管網絡網關節點而言所述附加準則未被滿足，則所述多個毛細管網絡網關節點中具有最大可用證書數目并且滿足所述附加準則的另一毛細管網絡網關節點被選擇。7.根據權利要求5或6所述的方法，所述附加準則包括以下一項或多項:所述MTC設備與相應毛細管網絡網關節點之間的信道質量，所述MTC設備在向相應毛細管網絡網關節點傳輸時所要求的傳輸功率，所述MTC設備的電池/能量狀態，所述MTC設備的物理位置，從所述MTC設備到相應毛細管網絡網關節點的距離、所述MTC設備到達相應毛細管網絡網關節點的能力，以及相應毛細管網絡網關節點所使用的毛細管網絡技術。8.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中所述獲取證書的可用性的指示的步驟包括: 在所述MTC設備處從所述多個毛細管網絡網關節點中的一個或多個毛細管網絡網關節點接收證書的可用性的所述指示。9.根據權利要求1-7中任一項所述的方法，其中所述獲取證書的可用性的指示的步驟包括: 在所述多個毛細管網絡網關節點中的至少一個毛細管網絡網關節點處接收證書的可用性的所述指示。10.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中所述獲取證書的可用性的指示的步驟包括: 在網絡節點處接收證書的可用性的所述指示，所述網絡節點選自長期演進LTE網絡中的服務網關SGW、分組數據網絡網關PGW和演進型NodeB eNodeB中的任一項，選自通用移動電信系統UMTS網絡中的服務通用分組無線電服務支持節點SGSN、網關通用分組無線電服務支持節點GGSN、無線電網絡控制器RNC和NodeB中的任一項，選自服務能力服務器SCS以及操作和維護節點、全球移動通信系統GSM網絡中的服務通用分組無線電服務支持節點SGSN、網關通用分組無線電服務支持節點GGSN、基站控制器BSC和基站收發臺BTS中的任一項。11.一種網絡節點(11A，11B)，被配置成選擇用于將機器類型通信MTC設備(10A，10B，10C)連接至無線電接入網的毛細管網絡網關節點，所述網絡節點(11A，11B)包括處理單元(15)和存儲器(16)，所述存儲器包含由所述處理單元可執行的指令，由此所述網絡節點操作以: 獲取可將所述MTC設備連接至所述無線電接入網的多個毛細管網絡網關節點(11A，11B)的證書的可用性的指示；以及 至少部分基于所述多個毛細管網絡網關節點的證書的所述可用性，來選擇所述多個毛細管網絡網關節點中的一個毛細管網絡網關節點，所述MTC設備將經由所述一個毛細管網絡網關節點而被連接至所述無線電接入網。12.根據權利要求11所述的網絡節點(11A，11B)，還操作以: 將所述多個毛細管網絡網關節點(11A，11B)中的每個毛細管網絡網關節點處可用的證書的數目與證書門限值相比較；以及 選擇所述多個毛細管網絡網關節點中的一個毛細管網絡網關節點，針對該毛細管網絡網關節點的證書的數目等于或超過所述證書門限值。13.根據權利要求12所述的網絡節點(11A，11B)，其中所述證書門限值被設置成對應于足以服務兩個MTC設備(1A，1B，1C)的證書的數目。14.根據權利要求11-13中任一項所述的網絡節點(11A，11B)，還操作以: 選擇所述多個毛細管網絡網關節點(11A，11B)中具有最大可用證書數目的所述一個毛細管網絡網關節點。15.根據權利要求11-14中任一項所述的網絡節點(11A，11B)，還操作以: 在附加準則被滿足的情況下，選擇所述多個毛細管網絡網關節點(11A，11B)中的所述一個毛細管網絡網關節點。16.根據權利要求15所述的網絡節點(11A，11B)，還操作以:如果對于所述多個毛細管網絡網關節點(11A，11B)中的所述一個毛細管網絡網關節點而言所述附加準則未被滿足，則將所述MTC設備(10A，10B，10C)連接至所述多個毛細管網絡網關節點中具有最大可用證書數目并且滿足所述附加準則的另一毛細管網絡網關節點。17.根據權利要求11-16中任一項所述的網絡節點(11A，11B)，所述網絡節點選自長期演進LTE網絡中的服務網關SGW、分組數據網絡網關PGW和演進型NodeB eNodeB中的任一項，選自通用移動電信系統UMTS網絡中的服務通用分組無線電服務支持節點SGSN、網關通用分組無線電服務支持節點GGSN、無線電網絡控制器RNC和NodeB中的任一項；選自服務能力服務器SCS以及操作和維護節點、全球移動通信系統GSM網絡中的服務通用分組無線電服務支持節點SGSN、網關通用分組無線電服務支持節點GGSN、基站控制器BSC和基站收發臺BTS中的任一項。18.根據權利要求11-16中任一項所述的網絡節點(11A，11B)，包括所述多個毛細管網絡網關節點中的任何一個或多個毛細管網絡網關節點。19.根據權利要求18所述的網絡節點(11A，11B)，所述毛細管網絡網關節點是從包括以下各項的群組中選擇的任一項:移動電話、個人數字助理TOA、智能電話、平板計算機、膝上型計算機、媒體播放器、藍牙接入點、基于IEEE 802.15.4的接入點々？^^ AP、以及任何其它短距離無線電通信技術AP。20.一種機器類型通信MTC設備(10A，1B，10C)，被配置成選擇用于連接至無線電接入網的毛細管網絡網關節點，所述MTC設備(10A，10B，10C)包括處理單元和存儲器，所述存儲器包含由所述處理單元可執行的指令，由此所述MTC設備操作以: 獲取可將所述MTC設備連接至所述無線電接入網的多個毛細管網絡網關節點(11A，11B)的證書的可用性的指示；以及 至少部分基于所述多個毛細管網絡網關節點的證書的所述可用性，來選擇所述多個毛細管網絡網關節點中的一個毛細管網絡網關節點，所述MTC設備將經由所述一個毛細管網絡網關節點而被連接至所述無線電接入網。21.—種包括計算機可執行指令的計算機程序(17)，所述計算機可執行指令用于當所述計算機可執行指令在設備(11A，11B)中所包括的處理單元(15)上被執行時使得所述設備執行權利要求1-10中任一項中所記載的步驟。22.一種包括計算機可讀介質(16)的計算機程序產品，所述計算機可讀介質具有被具體化在其中的根據權利要求21所述的計算機程序(17)。
【文檔編號】H04W48/20GK106031246SQ201480076041
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2014年2月21日
【發明人】J·薩克斯, A·科拉南, J·朗內, A·埃里克森伊, F·米利塔諾, N·貝亞爾, V·齊亞齊斯
【申請人】瑞典愛立信有限公司