一種機(jī)器對(duì)機(jī)器(m2m)網(wǎng)關(guān)的制作方法
【專利說明】一種機(jī)器對(duì)機(jī)器（M2M)網(wǎng)關(guān)
[0001] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01180021079. 0、申請(qǐng)日為2011年03月09日、發(fā)明名稱為"支 持機(jī)器對(duì)機(jī)器通信的方法和設(shè)備"的中國發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
[0002] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0003] 本申請(qǐng)要求2010年3月9日申請(qǐng)的美國臨時(shí)申請(qǐng)No. 61/311，97U2010年4月 20日申請(qǐng)的美國臨時(shí)申請(qǐng)No. 61/326, 060和2010年11月19日申請(qǐng)的美國臨時(shí)申請(qǐng) No. 61/415, 633的權(quán)益，通過引用將其內(nèi)容結(jié)合于此。
【背景技術(shù)】
[0004] 機(jī)器對(duì)機(jī)器（M2M)通信是能夠無需人干預(yù)自動(dòng)傳送和接收數(shù)據(jù)的設(shè)備組間的通 信。M2M通信系統(tǒng)包括捕獲信息（例如溫度等）并通過無線或有線網(wǎng)絡(luò)中繼的設(shè)備（例如 傳感器或儀表）。隨著廣泛的潛在應(yīng)用，具有M2M能力的設(shè)備的數(shù)目正在增加。
[0005] 歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ETSI)當(dāng)前正在嘗試描述端到端系統(tǒng)要求以支持M2M通信服 務(wù)。作為該工作的一部分，ETSI正描述M2M功能架構(gòu)以向應(yīng)用遞送M2M服務(wù)。M2M功能架 構(gòu)的主要目標(biāo)是提供全面的端到端M2M功能實(shí)體、這些實(shí)體間的關(guān)系以及與ETSI電信和互 聯(lián)網(wǎng)匯聚業(yè)務(wù)及高級(jí)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（TISPAN)和第三代合作伙伴計(jì)劃（3GPP)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 公開了在包括M2M網(wǎng)關(guān)的分層（hierarchical)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中支持M2M通信的實(shí)施 方式。M2M實(shí)體（例如M2M設(shè)備、M2M網(wǎng)關(guān)或M2M網(wǎng)絡(luò)實(shí)體）可執(zhí)行服務(wù)能力（capability) 發(fā)現(xiàn)過程以發(fā)現(xiàn)可提供M2M服務(wù)能力的M2M服務(wù)能力實(shí)體，并向被發(fā)現(xiàn)的M2M服務(wù)能力實(shí) 體執(zhí)行注冊(cè)（register)。服務(wù)能力實(shí)體的地址或身份可以是預(yù)先配置的，或者從分派程序 服務(wù)器（dispatcherserver)獲得。M2M實(shí)體可指示支持M2M服務(wù)標(biāo)識(shí)符，并接收與該服務(wù) 標(biāo)識(shí)符相映射的M2M服務(wù)能力實(shí)體的身份或地址。網(wǎng)關(guān)可通告由該網(wǎng)關(guān)支持的M2M服務(wù)標(biāo) 識(shí)符，使得如果有匹配的話M2M設(shè)備可接入該網(wǎng)關(guān)。M2M服務(wù)能力實(shí)體的地址可從核心網(wǎng)獲 得。M2M設(shè)備可執(zhí)行層級(jí)（hierarchy)發(fā)現(xiàn)，以便服務(wù)能力可被最優(yōu)分布。
[0007] 網(wǎng)關(guān)可包括核心網(wǎng)中服務(wù)能力的對(duì)等服務(wù)能力。M2M網(wǎng)關(guān)可包括與分層架構(gòu)間服 務(wù)能力的發(fā)現(xiàn)，分層架構(gòu)間服務(wù)能力的配置，一般（generic)M2M設(shè)備應(yīng)用使能（GMDAE)，可 達(dá)性、尋址和設(shè)備應(yīng)用庫（RADAR)，網(wǎng)絡(luò)和通信服務(wù)選?。∟CSS)，歷史和數(shù)據(jù)保持（HDR)，安 全能力（SC)，一般M2M網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用使能（GMAE)，M2M設(shè)備和M2M網(wǎng)關(guān)管理（MDGM)，補(bǔ)償經(jīng)紀(jì) (CB)能力，M2M設(shè)備和M2M網(wǎng)關(guān)代理（MDGP)或位置服務(wù)相關(guān)的功能的至少一個(gè)。
【附圖說明】
[0008] 更詳細(xì)的理解可根據(jù)以下以結(jié)合附圖的示例的方式給出的描述得到，其中：
[0009]圖1A是在其中一個(gè)或多個(gè)公開的實(shí)施方式可得以實(shí)現(xiàn)的示例通信系統(tǒng)的系統(tǒng) 圖；
[0010]圖1B是可在圖1A所示的通信系統(tǒng)中使用的示例無線發(fā)射/接收單元（WTRU)的 系統(tǒng)圖；
[0011] 圖1C是可在圖1A所示的通信系統(tǒng)中使用的示例無線電接入網(wǎng)和示例核心網(wǎng)的系 統(tǒng)圖；
[0012] 圖2展示了示例整體M2M功能架構(gòu)；
[0013] 圖3A和3B展示了示例分層M2M服務(wù)能力；
[0014] 圖4和5展示了在M2M網(wǎng)關(guān)和M2M核中的示例服務(wù)能力；
[0015] 圖6A是無網(wǎng)關(guān)代理的低等級(jí)（low-tier)網(wǎng)關(guān)的示例調(diào)用流程（callflow);
[0016] 圖6B是具有網(wǎng)關(guān)代理的低等級(jí)網(wǎng)關(guān)的示例調(diào)用流程；
[0017] 圖7A是無網(wǎng)關(guān)代理的中等級(jí)（mid-tier)網(wǎng)關(guān)的示例調(diào)用流程；
[0018] 圖7B是具有網(wǎng)關(guān)代理、無可見性（visibility)的低等級(jí)網(wǎng)關(guān)的不例調(diào)用流程；
[0019] 圖7C是具有網(wǎng)關(guān)代理和部分可見性的低等級(jí)網(wǎng)關(guān)的示例調(diào)用流程；
[0020] 圖8A是無網(wǎng)關(guān)代理的高等級(jí)網(wǎng)關(guān)的示例調(diào)用流程；
[0021] 圖8B是具有網(wǎng)關(guān)代理及RADAR和移動(dòng)性支持的尚等級(jí)（high-tier)網(wǎng)關(guān)的不例 調(diào)用流程；
[0022] 圖9A-9C是移動(dòng)性支持的不例調(diào)用流程；
[0023] 圖10展示了為M2M通信執(zhí)行的運(yùn)行過程的高級(jí)流程；
[0024] 圖11是本地網(wǎng)絡(luò)（localnetwork)中服務(wù)能力發(fā)現(xiàn)的過程的示例流程圖；
[0025] 圖12是在包括一個(gè)設(shè)備、兩個(gè)網(wǎng)關(guān)和兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的系統(tǒng)中實(shí)體間能力交換 的示例流程圖；
[0026] 圖13是注冊(cè)的示例流程；
[0027] 圖14是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式基于應(yīng)用種類的服務(wù)能力授權(quán)（delegation)的示例流 程；
[0028] 圖15是當(dāng)M2M設(shè)備進(jìn)入網(wǎng)關(guān)覆蓋區(qū)并發(fā)起改變時(shí)服務(wù)能力傳送（transfer)的示 例信令流；
[0029] 圖16是當(dāng)M2M設(shè)備進(jìn)入網(wǎng)關(guān)覆蓋區(qū)并且網(wǎng)絡(luò)發(fā)起改變時(shí)服務(wù)能力傳送的示例信 令流；
[0030] 圖17是當(dāng)M2M設(shè)備在完全可見性的情況下離開網(wǎng)關(guān)覆蓋區(qū)時(shí)服務(wù)能力傳送的示 例信令流；
[0031] 圖18是當(dāng)M2M設(shè)備在無可見性的情況下離開網(wǎng)關(guān)覆蓋區(qū)時(shí)服務(wù)能力傳送的示例 信令流；
[0032] 圖19是當(dāng)M2M設(shè)備在完全可見性的情況下進(jìn)入新的網(wǎng)關(guān)覆蓋區(qū)時(shí)服務(wù)能力傳送 的示例信令流；
[0033] 圖20是當(dāng)M2M設(shè)備在無可見性的情況下進(jìn)入新的網(wǎng)關(guān)覆蓋區(qū)時(shí)服務(wù)能力傳送的 示例信令流；
[0034] 圖21是當(dāng)不具有服務(wù)能力的M2M設(shè)備進(jìn)入網(wǎng)關(guān)覆蓋區(qū)并發(fā)起改變時(shí)移動(dòng)性支持 的示例信令流；
[0035] 圖22是當(dāng)不具有服務(wù)能力的M2M設(shè)備進(jìn)入網(wǎng)關(guān)覆蓋區(qū)并網(wǎng)絡(luò)發(fā)起改變時(shí)移動(dòng)性 支持的示例信令流；
[0036] 圖23是當(dāng)不具有服務(wù)能力的M2M設(shè)備在完全可見性的情況下離開網(wǎng)關(guān)覆蓋區(qū)時(shí) 服務(wù)能力傳送的示例信令流；
[0037] 圖24是當(dāng)不具有服務(wù)能力的M2M設(shè)備在無可見性的情況下離開網(wǎng)關(guān)覆蓋區(qū)時(shí)服 務(wù)能力傳送的示例信令流；
[0038] 圖25是當(dāng)不具有服務(wù)能力的M2M設(shè)備在完全可見性的情況下進(jìn)入新的網(wǎng)關(guān)覆蓋 區(qū)時(shí)服務(wù)能力傳送的示例信令流；以及
[0039] 圖26是當(dāng)不具有服務(wù)能力的M2M設(shè)備在無可見性的情況下進(jìn)入新的網(wǎng)關(guān)覆蓋區(qū) 時(shí)服務(wù)能力傳送的示例信令流。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 圖1A是在其中一個(gè)或多個(gè)公開的實(shí)施方式可得以實(shí)現(xiàn)的示例通信系統(tǒng)100的圖。 通信系統(tǒng)100可以是向多個(gè)無線用戶提供諸如語音、數(shù)據(jù)、視頻、消息發(fā)送、廣播等這樣的 內(nèi)容的多接入系統(tǒng)。通信系統(tǒng)100可使多個(gè)無線用戶能夠通過共享包括無線帶寬的系統(tǒng)資 源來訪問這樣的內(nèi)容。例如，通信系統(tǒng)100可采用一個(gè)或多個(gè)信道接入方法，例如碼分多址 (CDMA)、時(shí)分多址（TDMA)、頻分多址（FDMA)、正交FDMA(OFDMA)、單載波FDMA(SC-FDMA)等。
[0041] 如圖1A所示，通信系統(tǒng)100可包括無線發(fā)射/接收單元（WTRU) 102a、102b、102c、 102d、無線電接入網(wǎng)（RAN) 104、核心網(wǎng)106、公共交換電話網(wǎng)（PSTN) 108、因特網(wǎng)110和其他 網(wǎng)絡(luò)112,但將理解公開的實(shí)施方式設(shè)想任意數(shù)目的WTRU、基站、網(wǎng)絡(luò)和/或網(wǎng)絡(luò)元件。WTRU 102a、102b、102c、102d的每一個(gè)可以是任意類型的被配置為在無線環(huán)境中運(yùn)行和/或通信 的裝置。以示例的方式，WTRU102a、102b、102c、102d可被配置為傳送和/或接收無線信號(hào)， 并且可包括用戶設(shè)備（UE)、移動(dòng)站、固定或移動(dòng)用戶單元、尋呼機(jī)、蜂窩電話、個(gè)人數(shù)字助理 (PDA)、智能電話、膝上型計(jì)算機(jī)、上網(wǎng)本、個(gè)人計(jì)算機(jī)、無線傳感器、消費(fèi)電子產(chǎn)品等。
[0042] 通信系統(tǒng)100還可包括基站114a和基站114b。基站114a、114b的每一個(gè)可以是 任意類型的被配置為與WTRU102a、102b、102c、102d的至少一個(gè)無線對(duì)接以便于接入一個(gè) 或多個(gè)諸如核心網(wǎng)106、因特網(wǎng)110和/或網(wǎng)絡(luò)112這樣的通信網(wǎng)絡(luò)的裝置。以示例的方 式，基站114a、114b可以是基地收發(fā)信機(jī)站（BTS)、節(jié)點(diǎn)B、e節(jié)點(diǎn)B、家用節(jié)點(diǎn)B、家用e節(jié) 點(diǎn)B、站點(diǎn)控制器、接入點(diǎn)（AP)、無線路由器等。雖然基站114a、114b的每一個(gè)被圖示為單 一元件，應(yīng)理解基站114a、114b可包括任意數(shù)目的互連基站和/或網(wǎng)絡(luò)元件。
[0043] 基站114a可以是RAN104的一部分，RAN104還可包括其他基站和/或網(wǎng)絡(luò)元件 (未示出），例如基站控制器（BSC)、無線電網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC)、中繼節(jié)點(diǎn)等?；?14a和/ 或基站114b可被配置為在可被稱為小區(qū)（未示出）的特定地理區(qū)域內(nèi)傳送和/或接收無 線信號(hào)。小區(qū)可進(jìn)一步被劃分為小區(qū)扇區(qū)。例如，與基站114a相關(guān)聯(lián)的小區(qū)可被劃分為3 個(gè)扇區(qū)。因此，在一個(gè)實(shí)施方式中，基站114a可包括3個(gè)收發(fā)信機(jī)，S卩小區(qū)的每個(gè)扇區(qū)一個(gè)。 在另一個(gè)實(shí)施方式中，基站114a可米用多輸入多輸出（MIM0)技術(shù)，因此可為小區(qū)的每個(gè)扇 區(qū)使用多個(gè)收發(fā)信機(jī)。
[0044]基站 114a、114b可通過空中接口 116 與WTRU102a、102b、102c、102d的一個(gè)或多 個(gè)通信，空中接口 116可以是任意適當(dāng)?shù)臒o線通信鏈路（例如射頻（RF)、微波、紅外（IR)、 紫外（UV)、可視光等）。空中接口 116可使用任意適當(dāng)?shù)臒o線電接入技術(shù)（RAT)來建立。
[0045] 更具體地，如上所述，通信系統(tǒng)100可以是多接入系統(tǒng)，并且可采用一個(gè)或多個(gè)信 道接入方案，例如CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA、SC-FDMA等。例如，RAN104中的基站114a和 WTRU102a、102b、102c可實(shí)現(xiàn)諸如通用移動(dòng)電信系統(tǒng)（UMTS)陸地?zé)o線電接入（UTRA)這樣 的無線電技術(shù)，其可使用寬帶CDMA(WCDMA)來建立空中接口 116。WCDMA可包括諸如高速分 組接入（HSPA)和/或演進(jìn)HSPA(HSPA+)這樣的通信協(xié)議。HSPA可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)。
[0046] 在另一個(gè)實(shí)施方式中，基站114a和WTRU102a、102b、102c可實(shí)現(xiàn)諸如演進(jìn)UMTS 陸地?zé)o線電接入（E-UTRA)這樣的無線電技術(shù)，其可使用長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE)和/或高級(jí) LTE(LTE-A)來建立空中接口 116。
[0047] 在其他實(shí)施方式中，基站114a和WTRU102a、102b、102c可實(shí)現(xiàn)諸如IEEE 802. 16(即微波存取全球互通（WiMAX))、CDMA2000、CDMA2000IX、CDMA2000EV-D0、臨時(shí)標(biāo) 準(zhǔn)2000 (IS-2000)、臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)95 (IS-95)、臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)856 (IS-856)、全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（GSM)、 增強(qiáng)型數(shù)據(jù)速率GSM演進(jìn)（EDGE)、GSMEDGE(GERAN)等這樣的無線電技術(shù)。
[0048] 圖1A中的基站114b可以是例如無線路由器、家用節(jié)點(diǎn)B、家用e節(jié)點(diǎn)B或接入點(diǎn)， 并且可使用任意適當(dāng)?shù)腞AT以便局部區(qū)域中的無線連接性，例如商業(yè)地點(diǎn)、家庭、車輛、校 園等。在一個(gè)實(shí)施方式中，基站114b和WTRU102c、102d可實(shí)現(xiàn)諸如IEEE802. 11這樣的無 線電技術(shù)，以建立無線局域網(wǎng)（WLAN)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，基站114b和WTRU102c、102d 可實(shí)現(xiàn)諸如IEEE802. 15這樣的無線電技術(shù)，以建立無線個(gè)域網(wǎng)（WPAN)。仍然在另一個(gè)實(shí) 施方式中，基站114b和WTRU102c、102d可使用基于蜂窩的RAT(例如WCDMA、CDMA2000、 GSM、LTE、LTE-A等）來建立微微小區(qū)（picocell)或毫微微小區(qū)（femtocell)。如圖1A所 示，基站114b可與因特網(wǎng)110有直接連接。因此，基站114b不需要經(jīng)由核心網(wǎng)106接入因 特網(wǎng)110。
[0049]RAN104可與核心網(wǎng)106通信，核心網(wǎng)106可以是任意類型的被配置為向WTRU 102a、102b、102c、102d的一個(gè)或多個(gè)提供語音、數(shù)據(jù)、應(yīng)用和/或通過網(wǎng)際協(xié)議的語音 (VoIP)服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)。例如，核心網(wǎng)106可提供呼叫控制、計(jì)費(fèi)服務(wù)、基于移動(dòng)位置的服務(wù)、預(yù) 付費(fèi)呼叫、因特網(wǎng)連接、視頻發(fā)布等，和/或執(zhí)行諸如用戶認(rèn)證這樣的高級(jí)安全功能。雖然 未在圖1A中示出，應(yīng)理解RAN104和/或核心網(wǎng)106可與與RAN104采用相同RAT或不同 RAT的其他RAN直接或間接通信。例如，除了與可采用E-UTRA無線電技術(shù)的RAN104連接 之外，核心網(wǎng)106還可與采用GSM無線電技術(shù)的另一個(gè)RAN(未示出）通信。
[0050] 核心網(wǎng)106還可作為網(wǎng)關(guān)，用于WTRU102a、102b、102c、102d接入PSTN108、因特 網(wǎng)110和/或其他網(wǎng)絡(luò)112。PSTN108可包括提供普通舊式電話服務(wù)（POTS)的電路交換 電話網(wǎng)絡(luò)。因特網(wǎng)110可包括使用通用通信協(xié)議的互連計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和裝置的全球系統(tǒng)，該 協(xié)議例如是TCP/IP因特網(wǎng)協(xié)議族中的傳輸控制協(xié)議（TCP)、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP)和網(wǎng)際 協(xié)議（IP)。網(wǎng)絡(luò)112可包括由其他服務(wù)供應(yīng)商所有和/或運(yùn)營的有線或無線通信網(wǎng)絡(luò)。例 如，網(wǎng)絡(luò)112可包括連接到與RAN104可采用相同RAT或不同RAT的一個(gè)或多個(gè)RAN的另 一個(gè)核心網(wǎng)。
[0051] 通信系統(tǒng)100中的WTRU102a、102b、102c、102d的一些或所有可包括多模能力，即 WTRU102a、102b、102c、102d可包括用于通過不同無線鏈路與不同無線網(wǎng)絡(luò)通信的多個(gè)收 發(fā)信機(jī)。例如，圖1A中示出的WTRU102c可被配置為與可采用基于蜂窩的無線電技術(shù)的基 站114a和與可采用IEEE802無線電技術(shù)的基站114b通信。
[0052] 圖1B是示例WTRU102的系統(tǒng)圖。如圖1B所示，WTRU102可包括處理器118、收 發(fā)信機(jī)120、發(fā)射/接收元件122、揚(yáng)聲器/麥克風(fēng)124、鍵盤126、顯示器/觸摸板128、不可 移除存儲(chǔ)器130、可移除存儲(chǔ)器132、電源134、全球定位系統(tǒng)（GPS)芯片組136和其他外圍 設(shè)備138。應(yīng)理解，WTRU102可包括前述元件的任意子組合，而與實(shí)施方式保持一致。
[0053] 處理器118可以是通用處理器、專用處理器、常規(guī)處理器、數(shù)字信號(hào)處理器（DSP)、 多個(gè)微處理器、與DSP核相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)微處理器、控制器、微控制器、專用集成電路 (ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA)電路、任意其他類型的集成電路（1C)、