一种上行数据传输方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种上行数据传输方法、装置及系统，涉及通信技术，用户设备在发送RRC连接建立请求消息时，在RRC连接建立请求消息中携带接入请求原因，RNC收到该RRC建立请求消息后，即可根据接入请求原因判断是否需要进行安全激活，如果是，即可立即确定该UE的安全参数，进行安全激活流程，从而减少空口信令开销和接入时延，实现了数据传输时降低空口信令开销和接入时延。

【技术实现步骤摘要】
一种上行数据传输方法、装置及系统
本专利技术涉及通信技术，尤其涉及一种上行数据传输方法、装置及系统。
技术介绍
机器到机器（MachinetoMachine，M2M）通信是未来智能化发展的一种趋势。在第三代移动通信系统以及其长期演进系统中需要支持机器型通信（MachineTypeCommunications，MTC）功能。在许多MTC应用场景中，MTC设备只向网络侧发送小数据量数据。如果采用传统的数据发送方式，即用户面传输方式，在建立用户面承载的信令过程中将会产生较大的信令开销，系统效率较低。目前在标准讨论中已有一种采用控制面传输用户数据的方式传输小数据量数据，可以减少建立和维护用户面连接所需的信令，降低信令开销，提高系统效率。但是该方式对于通用移动通信系统（UniversalMobileTelecommunicationsSystem，UMTS）系统来说，每次无线资源控制（RadioResourceControl，RRC）连接建立后都要进行安全模式控制过程进行安全激活，之后才能使用控制面传输小数据。具体的，当前UMTS系统是根据人与人通信的需求进行设计的，设计了完整的信令流程用于保证人与人通信过程中数据传输的安全性以及控制的灵活性。用户设备开机后，需要经过RRC连接建立过程、鉴权和安全模式控制过程、无线承载建立过程建立用户面承载后，才能通过用户面向网络发送用户数据。M2M通信是指机器和机器之间的通信，无需人的参与。该类型通信的一个重要的特征是海量的用户，也就是MTC终端的数目将会远远大于H2H（HumantoHuman，人与人）的终端，通常是H2H终端的几十倍。在很多M2M应用场景中，如：智能计量器件（如：智能电表、智能水表等）的数据上报、无线POS机发送消费信息，通常情况下只传输很少量的数据（几十bit到几百bit），通常小于1千比特，所以称为小数据。如果采用当前的信令交互和资源请求方式传输小数据将会具有大的信令开销。由于M2M终端数量庞大，大的信令开销不但会造成数据传输效率的降低，还可能造成信令拥塞而影响H2H通信的性能。因此需要对具有小数据量传输特点的M2M应用信令控制流程及资源分配过程进行优化，降低小数据传输的资源消耗以及对H2H通信的影响。目前的M2M通信技术研究中，已经将小数据传输特性作为一个重要的技术进行研究。对于UMTS系统的上行小数据传输，目前已有一种采用控制面传输小数据的方案，即不建立用户面承载，在安全模式控制过程激活安全后用户设备（UserEquipment，UE）使用非接入层（Non-AccessStratum，NAS）消息携带小数据进行传输。如图1所示，UTRAN利用控制面携带小数据的方法包括：步骤S101、当终端有上行小数据要发送时，发起RRC连接建立流程。UE在RRC连接建立完成消息中携带UE的安全能力（包括支持的一系列加密算法UMTS加密算法（UMTSEncryptionAlgorithm，UEAs）和一系列完保算法UMTS完整性保护算法（UMTSIntegrityAlgorithm，UIAs）和当前通用用户识别卡（UniversalSubscriberIdentityModule，USIM）中存储的CS（电路域）/PS（分组域）两个域对应的START（开始）值（用于加密和完整性保护时计算COUNT-C（加密计数器值）和COUNT-I（完整性保护计数器值））；步骤S102、UE向无线网络控制器（RadioNetworkController，RNC）发送初始直传消息，包含NAS业务请求消息，携带了UE标识、密钥标识（KSI）和核心网（CN）域标识；注：UE开机后第一次连接建立时CN会发起鉴权过程，生成加密密钥（CK）和完整性保护密钥（IK），以及标识这两个密钥的密钥标识（KSI），分别由UE和CN存储；之后的鉴权过程是可选的，如果UE发送的初始直传消息没有携带KSI，则CN会发起鉴权过程；步骤S103、CN向RNC发送无线接入网络应用部分（RadioAccessNetworkApplicationPart，RANAP）安全模式命令消息，消息参数包括一系列被允许的UEAs，UIAs和CK，IK；步骤S104、RNC将CN发来的按推荐程度排序的UEAs和UIAs和UE发来的它支持的那些算法作比较，选出推荐程度最高的并且被UE支持的UEA和UIA。然后RNC产生一个随机数FRESH（用于完整性保护）；步骤S105、RNC向UE发送RRC安全模式命令消息，参数包括UE安全能力、将使用的UEA、UIA、FRESH。因为UE中存有两套安全组（CS域、PS域各一个），因此RNC必须指示它使用哪一套，可以通过在消息中增加一个CN域的标识来实现。在发送此消息之前，RNC还会计算出消息的消息认证码-完整性保护（MessageAuthenticationCodeIntegrity，MAC-I），并将它附着在消息之中；步骤S106、UE收到RRC安全模式命令消息之后，首先验证消息中的UE安全能力是否就是自身最初发到网络的那个值，然后基于消息中指定的UIA、消息中的FRESH和存储的COUNT-I（完整性保护计数器值）算出期望的消息认证码-完整性保护（expectedmessageauthenticationcode，XMAC-I），最后将XMAC-I和MAC-I进行比较以验证消息的完整性；步骤S107、如果上一步中的所有验证均获成功，则UE会构造RRC安全模式完成消息，并为此消息计算出鉴权码MAC-I，再将消息发送到RNC；步骤S108、RNC收到RRC安全模式完成消息后，计算出XMAC-I，然后验证消息的完整性；步骤S109、RNC向CN发送RANAP安全模式完成消息，报告自己选择的UEA和UIA；步骤S110、UE启动加密后，将小数据添加到接下来的NAS信令中。NAS信令可以是现有的UPLINKDIRECTTRANSFER（上行直传）消息等，也可以是为传输小数据设计的新的NAS信令。RNC收到该NAS信令后向核心网转发，核心网收到后解出小数据并发给MTCServer（MTC服务器）；步骤S111、MTCServer收到后响应确认消息，CN收到后使用NAS消息封装确认消息发送给UE，之后RNC释放RRC连接。可见，对于UMTS系统的上行小数据传输，目前已有的UMTS采用控制面传输小数据的方案是需要在安全模式控制信令过程激活安全后才能使用控制面传输小数据，安全模式控制的信令过程会带来一定的信令开销和接入时延。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种上行数据传输方法、装置及系统，以实现数据传输时降低空口信令开销和接入时延。一种上行数据传输方法，包括：接收用户设备发送的无线资源控制RRC连接建立请求消息，所述RRC连接建立请求消息中携带接入请求原因；确定所述接入请求原因确定需要进行安全激活时，确定该用户设备UE的安全参数，并向用户设备UE返回携带该安全参数的RRC连接建立消息；接收所述UE建立RRC连接完成后返回的RRC连接建立完成消息，并向核心网CN发送无线接入网络应用部分RANAP安全模式完成消息；启动加密并传输所述UE启动加密后发送的上行数据。一种上行数据传输方法，包括：核心网CN接收无线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种上行数据传输方法，其特征在于，包括：接收用户设备发送的无线资源控制RRC连接建立请求消息，所述RRC连接建立请求消息中携带接入请求原因；确定所述接入请求原因确定需要进行安全激活时，确定该用户设备UE的安全参数，并向用户设备UE返回携带该安全参数的RRC连接建立消息；接收所述UE建立RRC连接完成后返回的RRC连接建立完成消息，并向核心网CN发送无线接入网络应用部分RANAP安全模式完成消息；启动加密并传输所述UE启动加密后发送的上行数据。

【技术特征摘要】
1.一种上行数据传输方法，其特征在于，包括：接收用户设备发送的无线资源控制RRC连接建立请求消息，所述RRC连接建立请求消息中携带接入请求原因，其中，所述接入请求原因包括请求传输上行小数据；确定所述接入请求原因确定需要进行安全激活时，确定该用户设备UE的安全参数，并向用户设备UE返回携带该安全参数的RRC连接建立消息；接收所述UE建立RRC连接完成后返回的RRC连接建立完成消息，并向核心网CN发送无线接入网络应用部分RANAP安全模式完成消息；启动加密并传输所述UE启动加密后发送的上行数据。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述接入请求原因确定需要进行安全激活时，确定该UE的安全参数，并向UE返回携带该安全参数的RRC连接建立消息，具体包括：确定所述接入请求原因确定需要进行安全激活时，向对应的核心网CN请求安全参数，并接收所述CN发送的携带安全参数的无线接入网络应用部分RANAP安全模式命令消息；向所述UE返回RRC连接建立消息，所述RRC连接建立消息中携带根据所述CN发送的安全参数确定的该UE的安全参数。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接收所述CN发送的携带安全参数的RANAP安全模式命令消息，具体包括：接收所述CN根据RNC标识和UE标识以及其映射的前一次上行传输时使用的安全算法，发送的携带对应所述UE的安全算法指示的RANAP安全模式命令消息；根据所述CN发送的安全参数确定的该UE的安全参数，具体包括：根据所述对应所述UE的安全算法生成的随机数FRESH及完整保护性校验MAC-1，由所述UE根据该FRESH及完整保护性校验MAC-1和UE保存的前一次上行传输时使用的安全算法进行RRC连接建立。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接收所述CN发送的携带安全参数的RANAP安全模式命令消息，具体包括：接收所述CN发送的携带待选安全算法的RANAP安全模式命令消息；根据所述CN发送的安全参数确定的该UE的安全参数，具体包括：根据所述CN发送的待选安全算法，选择相应的安全算法，并确定UE的安全能力、生成的FRESH及完整保护性校验MAC-1；所述RANAP安全模式完成消息中包括：所选择的安全算法。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定UE的安全能力，具体包括：根据所述RRC连接建立请求消息中携带UE的安全能力，确定UE的安全能力；或者根据CN发送的UE开机时第一次信令交互过程中存储在CN中的UE的安全能力，确定UE的安全能力；或者将预先设定的默认的安全能力作为UE的安全能力。6.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述启动加密并传输所述UE启动加密后发送的上行数据后，还包括：进行连接释放，并将当前开始START值通知给所述CN。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述RANAP安全模式命令消息中还包括：前一次连接释放时的START值；所述UE建立RRC连接，具体包括：所述UE根据自身存储的前一次连接释放时的START值建立RRC连接。8.一种上行数据传输方法，其特征在于，包括：核心网CN接收无线网络控制器RNC在接收用户设备发送的携带接入请求原因的无线资源控制RRC连接建立请求消息，并确定所述接入请求原因确定需要进行安全激活后，发送的安全参数请求消息，其中，所述接入请求原因包括请求传输上行小数据；CN向所述RNC返回用于确定安全参数的无线接入网络应用部分RANAP安全模式命令消息，由所述RNC确定该用户设备UE的安全参数，并向UE返回携带该安全参数的RRC连接建立消息；CN接收所述RNC在接收到所述UE建立RRC连接完成后返回的RRC连接建立完成消息后，发送的RANAP安全模式完成消息；接收所述RNC启动加密后传输的所述UE启动加密后发送的上行数据。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述CN向所述RNC返回用于确定安全参数的RANAP安全模式命令消息，具体包括：所述CN根据RNC标识和UE标识以及其映射的前一次上行传输时使用的安全算法，确定所述UE的安全算法，并向所述RNC发送携带对应所述UE的安全算法指示的RANAP安全模式命令消息。10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述CN向所述RNC返回用于确定安全参数的RANAP安全模式命令消息，具体包括：所述CN向所述RNC发送携带待选安全算法的RANAP安全模式命令消息；所述RANAP安全模式完成消息中包括：所述RNC所选择的安全算法。11.如权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述接收所述RNC启动加密后传输的所述UE启动加密后发送的上行数据后，还包括：所述CN接收所述RNC进行连接释放后发送的当前开始START值。12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述RANAP安全模式命令消息中还包括：前一次连接释放时的START值；所述UE建立RRC连接，具体包括：所述UE根据自身存储的前一次连接释放时的START值建立RRC连接。13.一种上行数据传输方法，其特征在于，包括：用户设备向无线网络控制器RNC发送无线资源控制RRC连接建立请求消息，所述RRC连接建立请求消息中携带接入请求原因，其中，所述接入请求原因包括请求传输上行小数据；用户设备接收所述RNC确定所述接入请求原因确定需要进行安全激活时，确定该用户设备UE的安全参数，并返回的携带该安全参数的RRC连接建立消息；用户设备建立RRC连接，并在建立RRC连接完成后向所述RNC返回RRC连接建立完成消息，由所述RNC向CN发送无线接入网络应用部分RANAP安全模式完成消息；用户设备启动加密并通过RNC向CN传输上行数据。14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述RRC连接建立消息中携带根据对应所述UE的安全算法生成的随机数FRESH及完整保护性校验MAC-1；用户设备建立RRC连接，具体包括：所述UE根据该FRESH及完整保护性校验MAC-1和UE保存的前一次上行传输时使用的安全算法进行RRC连接建立。15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述RRC连接建立请求消息中携带UE的安全能力。16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述UE建立RRC连接，具体包括：所述UE根据自身存储的前一次连接释放时的开始START值建立RRC连接。17.一种上行数据传输装置，其特征在于，包括：第一接收单元，用于接收用户设备UE发送的无线资源控制RRC连接建立请求消息，所述RRC连接建立请求消息中携带接入请求原因，其中，所述接入请求原因包括请求传输上行小数据；确定单元，用于确定所述接入请求原因确定需要...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮航，杨义，陈东，张英，
申请(专利权)人：电信科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11