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CN104684021B - 一种建立nas连接的方法、系统及无线接入网节点 - Google Patents

一种建立nas连接的方法、系统及无线接入网节点 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种建立NAS连接的方法及无线接入网节点，该方法包括：无线接入网节点接收到来自机器类型通信MTC用户设备UE的携带非接入层NAS请求消息的接入层AS消息，在AS消息中携带有AS请求消息的请求原因；无线接入网节点将AS消息中的请求原因转换成优先级指示信息，并向核心网节点发送信令，该信令包括优先级指示信息和AS消息中携带的NAS请求消息；核心网节点根据信令中的优先级指示信息确定NAS请求消息的优先级；当核心网拥塞时，所述核心网节点向发送低优先级的NAS请求消息的UE发送拒绝响应消息。本发明能够快速响应网络拥塞。

Description

一种建立NAS连接的方法、系统及无线接入网节点
技术领域
本发明涉及机器类型通信技术，尤其涉及一种建立NAS连接的方法、系统及无线接入网节点。
背景技术
机器对机器（M2M，Machine to Machine）是指机器设备之间建立连接的所有技术和手段。M2M理念在上个世纪九十年代出现，当时只停留在理论阶段。2000年以后，随着移动通信技术的发展，能够采用移动通信技术实现机器设备的联网。2002年，M2M业务在市场上出现，并在随后的几年迅速发展，成为了众多通信设备商和电信运营商的关注焦点。目前，全球的机器设备数量比人的数量要多很多，因此M2M技术具有良好的市场前景。同时，M2M业务对系统也提出了很多新的要求，为了增强移动网络在这方面的竞争力，需要对现有的移动网络进行优化，以便更有效的支持M2M通信。
现有的移动通信网络主要针对人与人的通信进行设计，而对机器设备与机器设备，人与机器设备之间的通信则优化不足。若运营商想要以低成本提供M2M通信服务，应最大限度重用现有网络，并降低M2M通信对网络造成的影响以及运营维护的复杂度。
为了有效地利用现有的移动网络资源，第三代合作伙伴计划（3GPP，3rdGeneration Partnership Project）提出了机器类型通信（MTC，Machine TypeCommunication）,包括机器对机器（M2M，Machine to Machine）、机器对人（Machine toMan）进行通讯的业务，其业务范围远远超出了以往人对人（H2H，Human to Human）之间的通讯。MTC在接入控制、计费、安全性、服务质量（QoS，Quality of Service）、业务模式等方面与现在的H2H通讯模式有很大的区别。
现有3GPP系统架构如图1所示，系统包括：无线接入网和核心网。
其中，无线接入网可以是陆地无线接入网（UTRAN，Universal Terrestrial RadioAccess Network）、演进的UTRAN（E-UTRAN，Evolved UTRAN）或GSM/EDGE无线通讯网络（GERAN，GSM EDGE Radio Access Network）。
核心网包括：移动管理实体（MME，Mobility Management Entity）,服务网关（S-GW，Serving Gateway）,PDN网关（P-GW，PDN Gateway）等网元。通用分组无线业务（GPRS，General Packet Radio Service）核心网包括：服务GPRS支持节点（SGSN，Serving GPRSSupport Node）等网元。
非接入层(NAS，Non Access Stratum)是指用户设备（UE，User Equipment）和MME/SGSN之间控制面高层，位于接入层（AS，Access Stratum）之上。NAS层主要负责与接入技术无关的、独立于无线接入相关的功能和流程。
MTC UE在发起NAS连接请求时，在NAS请求消息中包含低优先级指示，MTC UE首先与无线接入网建立无线承载连接，然后UE将承载NAS请求消息的AS消息发送给无线接入网，无线接入网将NAS请求消息转发给核心网。由于MTC UE对时延一般不敏感，因此被认为属于低优先级UE。当发生网络拥塞时，网络侧可以拒绝低优先级的请求。
例如，当无线接入网为UTRAN时，UTRAN的无线接入网节点包括无线网络控制器（RNC，Radio Network Controller）和节点B（NB，Node B），UE将承载NAS请求消息的AS消息发送给节点B，节点B将AS消息转发给RNC，RNC通过Iu接口将NAS请求消息转发给SGSN。
当无线接入网为E-UTRAN时，E-UTRAN的无线接入网节点包括演进的节点B（eNB，evolved NodeB）。UE将携带NAS请求消息的AS消息发送给eNB，eNB通过S1-MME接口将NAS请求消息包含在信令中发送给MME。
在现有建立NAS连接的方法中，无线接入网点将NAS请求消息包含在信令中发送给SGSN/MME后，SGSN/MME需要读取信令获取NAS消息，然后通过读取NAS消息的内容，才能获知NAS消息请求的优先级。如果发生网络拥塞，SGSN/MME无法快速判断NAS请求的优先级从而无法快速对网络拥塞进行有效控制。
发明内容
本发明的目的是提出一种建立NAS连接的方法系统及无线接入网节点，能够快速进行网络拥塞控制。
本发明提出了一种建立NAS连接的方法，包括：
无线接入网节点接收来自机器类型通信MTC用户设备UE的携带非接入层NAS请求消息的接入层AS消息，在AS消息中携带有AS请求消息的请求原因；
无线接入网节点将AS消息中的请求原因转换成优先级指示信息，并向核心网节点发送信令，该信令包括优先级指示信息和AS消息中携带的NAS请求消息；
核心网节点根据信令中的优先级指示信息确定NAS请求消息的优先级；
当核心网拥塞时，所述核心网节点向发送低优先级的NAS请求消息的UE发送拒绝响应消息。
优选地，所述无线接入网节点为无线网络控制器RNC和节点B，所述核心网节点为服务通用分组无线业务GPRS支持节点SGSN；
或所述无线接入网节点为演进的节点B，所述核心网节点为移动管理实体MME。
优选地，所述信令为通过Iu接口发送的无线接入网应用协议RANAP信令或通过S1-MME接口发送的S1应用协议S1AP信令。
优选地，所述AS消息为无线资源控制RRC消息。
优选地，所述信令包括优先级指示信息包括：
所述优先级指示信息保存在所述信令新增加的控制字段或原有保留的控制字段。
优选地，所述优先级指示信息采用1比特或2比特表示。
本发明还提出了一种无线接入网节点，其特征在于，至少包括：
接收模块，用于接收来自机器类型通信MTC用户设备UE的携带非接入层NAS请求消息的接入层AS消息，在AS消息中携带有AS请求消息的请求原因；
转换模块，用于将AS消息中的请求原因转换成优先级指示信息；
发送模块，用于向核心网节点发送信令，该信令包括优先级指示信息和AS消息中携带的NAS请求消息。
本发明还提出了一种建立NAS连接的系统，其特征在于，至少包括：
机器类型通信MTC用户设备UE，用于向无线接入网节点发送携带非接入层NAS请求消息的接入层AS消息；在AS消息中携带有AS请求消息的请求原因；
无线接入网节点，用于接收到来自MTC UE的AS消息；将AS消息中的请求原因转换成优先级指示信息，并向核心网节点发送信令，该信令包括优先级指示信息和AS消息中携带的NAS请求消息；
核心网节点，用于根据信令中的优先级指示信息确定NAS请求消息的优先级；检测到核心网拥塞，向发送低优先级的NAS请求消息的UE发送拒绝响应消息。
本发明提出的建立NAS连接的方法系统及无线接入网节点，无线接入网节点接收到的AS消息后，将AS消息中的请求原因转换成优先级指示信息，并包含在信令中与NAS请求消息一并发送给核心网节点，使得核心网节点不需要读取NAS请求消息就能确定NAS请求消息的优先级。
当核心网发生拥塞时，核心网节点不需要读取NAS请求消息就能够对NAS请求消息作出响应，从而快速对网络拥塞进行控制。
附图说明
下面对本发明实施例中的附图进行说明，实施例中的附图是用于对本发明的进一步理解，与说明书一起用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限制。
图1为本发明提出的建立NAS连接的方法流程图；
图2为本发明提出的无线接入网节点的结构组成图；
图3为本发明提出的建立NAS连接系统的结构组成图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述，并不能用来限制本发明的保护范围。
参见图1，本发明提出了一种指示优先级的方法，该方法包括：
步骤100、无线接入网节点接收来自机器类型通信MTC用户设备UE的携带NAS请求消息的AS消息，在AS消息中携带有AS请求消息的请求原因。
本步骤中，UE向核心网发送NAS连接请求时，需要无线接入网节点进行转发，而无线接入网节点只能接收AS消息，因此，UE在向无线接入网节点发送的AS消息中携带有发送给核心网的NAS请求消息，并且包括该AS请求消息的请求原因。AS请求消息的请求原因可以是主叫（MO,Mobile Originated）信令，MO数据，被叫(MT，Mobile Terminating)接入，紧急呼叫，或延时容忍(delay tolerant)接入等，其中延时容忍接入表示发送AS请求消息的UE为低优先级UE，如MTC UE;低优先级的UE发送的NAS请求消息也是低优先级的，低优先级NAS请求消息的低优先级指示位位于NAS请求消息之中，NAS请求消息对接入网节点透明，即接入网节点并不会读取NAS请求消息的内容，因此接入网节点不知道NAS请求消息的内容。
本步骤中，NAS请求消息可以是附着消息、服务请求消息、跟踪区域更新（TAU，Track Area Update）/路由区更新（RAU，Route Area Update）请求消息等，本发明不作限定。
本步骤中，UE通过空口将AS消息发送给无线接入网节点。
本步骤中，AS消息为无线资源控制（RRC）消息。
本步骤中，对于UTRAN，无线接入网节点为RNC和NB；对于E-UTRAN，无线接入网节点为eNB。
步骤101、无线接入网节点将AS消息中的请求原因转换成优先级指示信息，并向核心网节点发送信令，该信令包括优先级指示信息和AS消息中携带的NAS请求消息。
本步骤中，当无线接入网节点为RNC和NB时，RNC通过Iu接口向SGSN发送无线接入网应用协议（RANAP，Radio Access Network Application Part）信令；当无线接入网节点为eNB时，eNB通过S1-MME接口向MME发送S1应用协议S1AP信令。
本步骤中，当请求原因为延时容忍时，表示发送AS消息的UE为低优先级UE，从而可以判断AS消息中携带的NAS请求消息为低优先级。无线接入网节点接收AS消息后，将延时容忍的请求原因转换为低优先级指示信息并向核心网节点发送。
本步骤中，信令包括优先级指示信息和AS消息中携带的NAS请求消息具体指的是：优先级指示信息和AS消息中携带的NAS请求消息分别保存在信令的不同控制字段中，其中，优先级指示信息所在的控制字段可以是新增加的控制字段，也可以是原有的保留控制字段，当不存在包含优先级指示信息的控制字段时，默认为非低优先级。本步骤中，可以采用1比特表示优先级指示信息，如该比特为0时表示非低优先级，该比特为1时表示低优先级；也可以采用2比特表示优先级指示信息，如00表示低优先级，11表示高优先级，01或10表示正常优先级，等等。
步骤102、核心网节点根据信令中的优先级指示信息确定NAS请求消息的优先级。步骤103、判断核心网是否拥塞，如果是，转向步骤104，否则，转向步骤105。
核心网节点根据本地的指示信息判断核心网是否拥塞，如果拥塞则拒绝低优先级的NAS请求消息，否则读取NAS消息的内容。具体的判断方法属于现有技术，这里不再累赘。
步骤104、当核心网拥塞时，核心网节点向发送低优先级的NAS请求消息的UE发送拒绝响应消息。
本步骤中，拒绝响应消息中可以包括后退时间，表示经过后退时间后，核心网再处理该NAS请求消息。
步骤105、核心网节点读取NAS消息的内容。
本发明提出的建立NAS连接的方法，无线接入网节点接收到的AS消息后，将AS消息中的请求原因转换成优先级指示信息，并包含在信令中与NAS请求消息一并发送给核心网节点，使得核心网节点不需要读取NAS请求消息就能确定NAS请求消息的优先级。当核心网发生拥塞时，核心网节点不需要读取NAS请求消息就能够对NAS请求消息作出响应，从而快速对网络拥塞进行控制。
参见图2，本发明还提出了一种无线接入网节点，至少包括：
接收模块，用于接收来自MTC UE的携带非接入层NAS请求消息的接入层AS消息，该AS消息包括请求原因；
转换模块，用于将AS消息中的请求原因转换成优先级指示信息；
发送模块，用于向核心网节点发送信令，该信令包括优先级指示信息和AS消息中携带的NAS请求消息。
参见图3，本发明还提出了一种建立NAS连接的系统，至少包括：
机器类型通信MTC用户设备UE，用于向无线接入网节点发送携带非接入层NAS请求消息的接入层AS消息；在AS消息中携带有AS请求消息的请求原因；
无线接入网节点，用于接收到来自用户设备UE的AS消息；将AS消息中的请求原因转换成优先级指示信息，并向核心网节点发送信令，该信令包括优先级指示信息和AS消息中携带的NAS请求消息；
核心网节点，用于根据信令中的优先级指示信息确定NAS请求消息的优先级；检测到核心网拥塞，向发送低优先级的NAS请求消息的UE发送拒绝响应消息。
需要说明的是，以上所述的实施例仅是为了便于本领域的技术人员理解而已，并不用于限制本发明的保护范围，在不脱离本发明的发明构思的前提下，本领域技术人员对本发明所做出的任何显而易见的替换和改进等均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种建立NAS连接的方法，其特征在于，包括：
无线接入网节点接收来自机器类型通信MTC用户设备UE的携带非接入层NAS请求消息的接入层AS消息，在AS消息中携带有AS请求消息的请求原因；
无线接入网节点将AS消息中的请求原因转换成优先级指示信息，并向核心网节点发送信令，该信令包括优先级指示信息和AS消息中携带的NAS请求消息；优先级指示信息和AS消息中携带的NAS请求消息分别保存在信令的不同控制字段中，其中，优先级指示信息所在的控制字段是新增加的控制字段或者原有的保留控制字段；
核心网节点根据信令中的优先级指示信息确定NAS请求消息的优先级；
当核心网拥塞时，所述核心网节点向发送低优先级的NAS请求消息的UE发送拒绝响应消息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无线接入网节点为无线网络控制器RNC和节点B，所述核心网节点为服务通用分组无线业务GPRS支持节点SGSN；
或所述无线接入网节点为演进的节点B，所述核心网节点为移动管理实体MME。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述信令为通过Iu接口发送的无线接入网应用协议RANAP信令或通过S1-MME接口发送的S1应用协议S1AP信令。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述AS消息为无线资源控制RRC消息。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信令包括优先级指示信息包括：
所述优先级指示信息保存在所述信令新增加的控制字段或原有保留的控制字段。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述优先级指示信息采用1比特或2比特表示。
7.一种无线接入网节点，其特征在于，至少包括：
接收模块，用于接收来自机器类型通信MTC用户设备UE的携带非接入层NAS请求消息的接入层AS消息，在AS消息中携带有AS请求消息的请求原因；
转换模块，用于将AS消息中的请求原因转换成优先级指示信息；
发送模块，用于向核心网节点发送信令，该信令包括优先级指示信息和AS消息中携带的NAS请求消息；优先级指示信息和AS消息中携带的NAS请求消息分别保存在信令的不同控制字段中，其中，优先级指示信息所在的控制字段是新增加的控制字段或者原有的保留控制字段。
8.一种建立NAS连接的系统，其特征在于，至少包括：机器类型通信MTC用户设备UE、权利要求7所述的无线接入网节点和核心网节点；
机器类型通信MTC用户设备UE，用于向无线接入网节点发送携带非接入层NAS请求消息的接入层AS消息；在AS消息中携带有AS请求消息的请求原因；
无线接入网节点，用于接收到来自MTC UE的AS消息；将AS消息中的请求原因转换成优先级指示信息，并向核心网节点发送信令，该信令包括优先级指示信息和AS消息中携带的NAS请求消息；优先级指示信息和AS消息中携带的NAS请求消息分别保存在信令的不同控制字段中，其中，优先级指示信息所在的控制字段是新增加的控制字段或者原有的保留控制字段；
核心网节点，用于根据信令中的优先级指示信息确定NAS请求消息的优先级；检测到核心网拥塞，向发送低优先级的NAS请求消息的UE发送拒绝响应消息。
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"Handling of NAS requests with delay tolerant indicator in RAN";LG Electronics Inc;《3GPP TSG-RAN WG2 #72bis R2-110462》;20110121;全文 *

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