[發明專利]一種下行數據傳輸方法、裝置及系統

有效

• 申請號: 201210492774.1
• 申請日: 2012-11-27
• 公開（公告）號: CN103841547B
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 阮航;全海洋;劉建華
• 申請（專利權）人: 電信科學技術研究院
• 主分類號: H04W8/08
• 分類號: H04W8/08;H04W12/02
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司11291
• 代理人: 劉松

技術領域

本發明涉及通信技術，尤其涉及一種下行數據傳輸方法、裝置及系統。

背景技術

機器到機器（Machine to Machine，M2M）通信是未來智能化發展的一種趨勢。在第三代移動通信系統以及其長期演進系統中需要支持機器型通信（Machine Type Communications，MTC）功能。在許多MTC應用場景中，MTC設備只向網絡側發送小數據量數據。如果采用傳統的數據發送方式，即用戶面傳輸方式，在建立用戶面承載的信令過程中將會產生較大的信令開銷，系統效率較低。目前在標準討論中已有一種采用控制面傳輸用戶數據的方式傳輸小數據量數據，可以減少建立和維護用戶面連接所需的信令，降低信令開銷，提高系統效率。但是該方式對于通用移動通信系統（Universal Mobile Telecommunications System，UMTS）系統來說，每次無線資源控制（Radio Resource Control，RRC）連接建立后都要進行安全模式控制過程進行安全激活，之后才能使用控制面傳輸小數據。

具體的，當前UMTS系統是根據人與人通信的需求進行設計的，設計了完整的信令流程用于保證人與人通信過程中數據傳輸的安全性以及控制的靈活性。用戶設備開機后，需要經過RRC連接建立過程、鑒權和安全模式控制過程、無線承載建立過程建立用戶面承載后，才能通過用戶面向網絡發送用戶數據。

M2M通信是指機器和機器之間的通信，無需人的參與。該類型通信的一個重要的特征是海量的用戶，也就是MTC終端的數目將會遠遠大于H2H（Human to Human，人與人）的終端，通常是H2H終端的幾十倍。在很多M2M應用場景中，如：智能計量器件（如：智能電表、智能水表等）的數據上報、無線POS機發送消費信息，通常情況下只傳輸很少量的數據（幾十bit到幾百bit），通常小于1千比特，所以稱為小數據。如果采用當前的信令交互和資源請求方式傳輸小數據將會具有大的信令開銷。由于M2M終端數量龐大，大的信令開銷不但會造成數據傳輸效率的降低，還可能造成信令擁塞而影響H2H通信的性能。因此需要對具有小數據量傳輸特點的M2M應用信令控制流程及資源分配過程進行優化，降低小數據傳輸的資源消耗以及對H2H通信的影響。目前的M2M通信技術研究中，已經將小數據傳輸特性作為一個重要的技術進行研究。

對于UMTS系統的下行小數據傳輸，目前已有一種采用控制面傳輸小數據的方案，即不建立用戶面承載，在安全模式控制過程激活安全后核心網（CN）使用非接入層（Non-Access Stratum，NAS）消息攜帶小數據進行傳輸。

如圖1所示，UTRAN利用控制面攜帶小數據實現下行傳輸的方法包括：

步驟S101、MTC-Server（MTC服務器）下發小數據給CN，CN下發對用戶設備（User Equipment，UE）的尋呼，無線網絡控制器（Radio Network Controller，RNC）收到后下發尋呼；

步驟S102、UE收到尋呼后，發起RRC連接建立，UE在RRC連接建立完成消息中攜帶UE的安全能力（包括支持的一系列加密算法UMTS加密算法（UMTS Encryption Algorithm，UEAs）和一系列完保算法UMTS完整性保護算法（UMTS Integrity Algorithm，UIAs）和當前通用用戶識別卡（Universal Subscriber Identity Module，USIM）中存儲的CS（電路域）/PS（分組域）兩個域對應的START（開始）值（用于加密和完整性保護時計算COUNT-C（加密計數器值）和COUNT-I（完整性保護計數器值））；

步驟S103、UE向RNC發送初始直傳消息，包含NAS業務請求消息，攜帶了UE標識、密鑰標識（KSI）和CN域標識；

UE開機后第一次連接建立時CN會發起鑒權過程，生成加密密鑰CK和完整性保護密鑰（IK），以及標識這兩個密鑰的KSI，分別由UE和CN存儲。之后的鑒權過程是可選的，如果UE發送的初始直傳消息沒有攜帶KSI，則CN會發起鑒權過程。

步驟S104、CN向RNC發送無線接入網絡應用部分（Radio Access Network Application Part，RANAP）安全模式命令消息，消息參數包括一系列被允許的UEAs，UIAs和CK，IK；

步驟S105、RNC將CN發來的按推薦程度排序的UEAs和UIAs和UE發來的它支持的那些算法作比較，選出推薦程度最高的并且被UE支持的UEA和UIA。RNC然后產生一個隨機數FRESH（用于完整性保護）；