СИСТЕМА РАДИОСВЯЗИ, УСТРОЙСТВО МТС И ШЛЮЗ Российский патент 2015 года по МПК H04W80/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее устройство относится к области технологий связи и, в частности, к системе радиосвязи, устройству МТС и шлюзу.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

М2М (межмашинная связь) относится к тому, что машинное устройство одного конца, которое обычно называется устройством МТС (связь машинного типа), передает информацию центру контроля другого конца по сети радиосвязи, и центр контроля принимает информацию и обрабатывает принятую информацию. Например, устройство добычи нефти может принимать рабочее состояние нефтяной скважины и передавать, по сети радиосвязи, информацию о рабочем состоянии нефтяной скважины в центр контроля; а центр контроля следит и управляет отдельными устройствами добычи с помощью информации.

Радиомодуль выполнен в устройстве МТС, и устройство МТС напрямую осуществляет доступ к сети радиосвязи, чтобы передавать данные в центр контроля; таким образом, увеличивается сетевая нагрузка; так как радиомодуль должен быть выполнен в каждом устройстве МТС, то стоимость устройства МТС возрастает, и в то же время возрастают капитальные затраты оператора.

Чтобы сократить капитальные затраты оператора и снизить стоимость аппаратных средств устройства МТС, в уровне техники множество устройств МТС осуществляет доступ к шлюзу радиосвязи (здесь и далее именуемому как шлюз) по персональной сети PAN (персональной сети), и шлюз осуществляет доступ к сети радиосвязи по технологии радиосвязи. Таким образом, шлюз не только выполняет обмен сигналами слоя доступа с подсистемой базовой станции, где расположен шлюз, но также шлюз осуществляет обмен сигналами слоя без доступа с базовой сетью, где расположен шлюз. Этот способ позволяет снизить сетевую нагрузку и сократить капитальные затраты, но оператор не может контролировать и управлять устройством МТС; следовательно, существует высокий риск безопасности.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Решение проблемы, осуществленное в вариантах осуществления настоящего изобретения, заключается в обеспечении системы радиосвязи, устройства МТС, базовой сети, шлюза и подсистемы базовой станции, чтобы улучшить безопасность системы М2М.

Чтобы решить вышеупомянутую техническую проблему, в одном аспекте, настоящее изобретение обеспечивает систему радиосвязи, которая включает в себя устройство МТС связи машинного типа, где устройство МТС выполнено с возможностью осуществлять доступ к шлюзу через беспроводную сеть связи ближнего действия, и устройство МТС дополнительно включает в себя слой без доступа и обменивается сигналами или передает данные, через слой без доступа, со слоем без доступа базовой сети, где расположена подсистема базовой станции, причем шлюз включает в себя слой доступа и осуществляет доступ к подсистеме базовой станции через слой доступа.

Вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает устройство МТС, которое включает в себя: модуль доступа беспроводной сети связи ближнего действия, конфигурированный, чтобы осуществлять доступ, через беспроводную сеть связи ближнего действия, к шлюзу, где расположено устройство МТС, и передавать данные устройства МТС через беспроводную сеть связи ближнего действия; и модуль обработки слоя без доступа, конфигурированный, чтобы выполнять обмен сигналами слоя без доступа или передачу данных с модулем обработки слоя без доступа базовой сети, где расположено устройство МТС.

Вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает шлюз, который включает в себя: модуль доступа беспроводной сети связи ближнего действия, конфигурированный, чтобы соединяться, через беспроводную сеть связи ближнего действия, с устройством МТС, входящим в зону покрытия шлюза, и принимать, через беспроводную сеть связи ближнего действия, информацию, отправленную устройством МТС; модуль обработки слоя доступа, конфигурированный, чтобы осуществлять доступ к подсистеме базовой станции через шлюз и выполнять обмен сигналами или передачу данных с модулем обработки слоя доступа подсистемы базовой станции; и модуль адаптации сети, выполненный так, что шлюз выполняет адаптацию сети с устройством МТС, входящим в зону покрытия шлюза.

По сравнению с уровнем техники варианты осуществления настоящего изобретения имеют следующие основные отличия и эффекты.

В вариантах осуществления настоящего изобретения, слой без доступа устройства МТС обменивается сигналами или передает данные со слоем без доступа базовой сети, так что базовая сеть способна напрямую аутентифицировать и управлять устройством МТС, и в системе связи настоящего изобретения базовая сеть способна контролировать и управлять устройством МТС в ситуации сокращения сетевой нагрузки, тем самым улучшая безопасность системы.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Чтобы проиллюстрировать технические решения вариантов осуществления настоящего изобретения или уровня техники более понятно, далее кратко описаны сопровождающие чертежи, необходимые для описания вариантов осуществления или уровня техники. Очевидно, сопровождающие чертежи в последующем описании только показывают некоторые варианты осуществления настоящего изобретения, и специалисты в данной области техники могут создать другие чертежи на основе этих сопровождающих чертежей, не прилагая особых усилий.

Фиг. 1 является структурной схемой системы радиосвязи, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 2 является структурной схемой стека протоколов системы связи, основанной на пакетной услуге GSM, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 3 является блок-схемой осуществления пакетной услуги GPRS с помощью системы связи, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 4 является структурной схемой стека протоколов системы связи, основываясь на услуге SMS домена PS системы GSM, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 5 является структурной схемой стека протоколов системы связи, основываясь на услуге SMS домена CS системы GSM, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 6 является блок-схемой услуги SMS, основываясь на системе GSM, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 7 является структурной схемой стека протоколов системы связи, основываясь на услуге UMTS коротких сообщений, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 8 является структурной схемой стека протоколов системы связи, основываясь на услуге UMTS коротких сообщений, в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 9 является структурной схемой стека протоколов системы связи, основываясь на пакетной услуге UMTS, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 10 является структурной схемой стека протоколов системы связи, основываясь на пакетной услуге UMTS, в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 11 является структурной схемой стека протоколов системы связи, основываясь на услуге LTE коротких сообщений, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 12 является структурной схемой стека протоколов системы связи, основываясь на пакетной услуге LTE, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 13 является структурной схемой конкретного осуществления процедуры аутентификации системы GPRS с помощью системы настоящего изобретения;

Фиг. 14 является блок-схемой выбора или повторного выбора шлюза, выполняемого устройством МТС, в соответствии с сигналом слоя адаптации сети с помощью способа настоящего изобретения;

Фиг. 15 является блок-схемой предварительной настройки обработки аномальных событий с помощью способа настоящего изобретения;

Фиг. 16 является структурной схемой устройства МТС, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 17 является структурной схемой другого устройства МТС, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 18 является структурной схемой устройства МТС, основываясь на услуге коротких сообщений домена PS системы GSM, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 19 является структурной схемой устройства МТС, основываясь на услуге SMS домена CS системы GSM, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 20 является структурной схемой устройства МТС, основываясь на пакетной услуге GPRS, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 21 является структурной схемой устройства МТС, основываясь на услуге UMTS коротких сообщений, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 22 является структурной схемой устройства МТС, основываясь на услуге UMTS коротких сообщений, в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 23 является структурной схемой устройства МТС, основываясь на пакетной услуге UMTS, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 24 является структурной схемой устройства МТС, основываясь на пакетной услуге UMTS, в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 25 является структурной схемой устройства МТС, основываясь на услуге SMS LTE, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 26 является структурной схемой устройства МТС, основываясь на услуге SMS LTE, в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения; и

Фиг. 27 является структурной схемой шлюза, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Технические решения вариантов осуществления настоящего изобретения ясно и полностью описаны далее со ссылками на сопровождающие чертежи, в вариантах осуществления настоящего изобретения. Очевидно, варианты осуществления, которые будут описаны, являются лишь частью, а не всеми вариантами осуществления настоящего изобретения. Все другие варианты осуществления, полученные специалистами в данной области техники, на основании вариантов осуществления настоящего изобретения без особых усилий, относятся к объему защиты настоящего изобретения.

Чтобы сделать цели, характеристики и преимущества вариантов осуществления настоящего изобретения более понятными, далее варианты осуществления настоящего изобретения дополнительно иллюстрируются в деталях, со ссылками на сопровождающие чертежи и конкретные варианты осуществления.

Фиг. 1 является структурной схемой системы радиосвязи, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Как изображено на Фиг. 1, система радиосвязи, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, включает в себя устройство 101 МТС, шлюз 102, подсистему 103 базовой станции, и базовую сеть 104.

Устройство 101 МТС выполнено с возможностью осуществлять доступ к шлюзу радиосвязи (здесь и далее именуемому шлюз) через беспроводную сеть связи ближнего действия, и отправлять информацию устройства МТС шлюзу, к которому осуществляет доступ устройство МТС, и, более конкретно, устройство МТС может осуществлять доступ к беспроводной сети связи ближнего действия через слой протокола технологии радиосвязи ближнего действия.

Шлюз 102 осуществляет доступ к подсистеме 103 базовой станции через слой доступа, и необходимо понять, что, в соответствии с тем, что устройство 101 МТС осуществляет доступ к шлюзу 102 через беспроводную сеть связи ближнего действия, шлюз 102 покрывает устройства МТС, принадлежащие этому шлюзу 102, через беспроводную сеть связи ближнего действия. Осуществление доступа шлюзом 102 к подсистеме базовой станции через слой 103 доступа может быть выполнено существующей сетью радиосвязи, которая не описана здесь детально.

Устройство 101 МТС дополнительно обменивается сигналами или передает данные, через слой без доступа, со слоем без доступа базовой сети 104, где расположена подсистема 103 базовой станции. Понятно, что в системе радиосвязи обмен сигналами между подсистемой базовой станции и базовой сетью может быть осуществлен согласно уровню техники, который не описан здесь детально.

Подсистема 103 базовой станции включает в себя уровень протокола наземной линии связи, конфигурированный, чтобы обмениваться сигналами или передавать данные с уровнем протокола наземной линии связи базовой сети, где расположена подсистема 103 базовой станции; и слой доступа, конфигурированный, чтобы обмениваться сигналами или передавать данные со шлюзом, входящим в зону покрытия подсистемы 103 базовой станции.

Базовая сеть 104 включает в себя: уровень протокола наземной линии связи, конфигурированный, чтобы обмениваться сигналами или передавать данные с уровнем протокола наземной линии связи подсистемы базовой станции, входящей в зону покрытия базовой сети 104; и слой без доступа, конфигурированный, чтобы обмениваться сигналами в слое без доступа или передавать данные с устройством МТС, входящим в зону покрытия базовой сети 104.

Необходимо понять, что конкретные стеки протоколов, включенные в слои без доступа в системах связи различных стандартов, определены в протоколе 3GPP. В этом варианте осуществления, при выполнении обмена сигналами или передачи данных с базовой сетью 104 по конкретному уровню протокола слоя без доступа, устройство 101 МТС может выполнять обмен сигналами или передачу данных со слоем без доступа базовой сети с помощью использования стека протокола слоя без доступа систем связи различных стандартов на устройстве МТС. То есть, когда слой без доступа осуществлен на устройстве МТС, можно использовать содержание слоя без доступа систем связи различных стандартов уровня техники.

В варианте осуществления настоящего изобретения, слой без доступа в системе радиосвязи может включать в себя уровень протокола обработки услуги, конфигурированный, чтобы обрабатывать услугу МТС, и уровень протокола управления мобильностью, конфигурированный, чтобы выполнять управление мобильностью, где, дополнительно, уровень протокола обработки услуги включает в себя одну или комбинацию из следующего: уровень протокола управления сессией, конфигурированный, чтобы выполнять управление услугой МТС; и уровень протокола передачи услуги, конфигурированный, чтобы передавать данные услуги МТС. Ссылка может быть сделана на уровень техники для вышеуказанных уровней протоколов и соединяющей взаимосвязи между уровнями протоколов.

Дополнительно, слой без доступа может включать в себя уровень протокола управления логической линией связи (LLC), или уровень протокола шифрования, конфигурированный, чтобы выполнять шифрование. Необходимо понять, что уровень протокола управления логической линией связи (LLC) и уровень протокола шифрования могут шифровать поток данных, обмениваемых между устройством МТС и базовой сетью. Когда стек протоколов системы связи в уровне техники включает в себя уровень протокола управления логической линией связи (LLC) в слое без доступа устройства МТС, существующий уровень протокола управления логической линией связи (LLC) может быть использован для выполнения шифрования, а когда стек протоколов системы связи в уровне техники не включает в себя уровень протокола управления логической линией связи (LLC), в варианте осуществления настоящего изобретения, уровень протокола шифрования может быть добавлен в слой без доступа устройства МТС, и можно делать ссылку на уровень протокола шифрования других систем связи для конкретного осуществления добавленного уровня протокола шифрования. Например, основываясь на услуге SMS домена CS системы GSM, слой без доступа не включает в себя уровень протокола LLC, то в этом варианте осуществления уровень протокола шифрования (определенный как уровень протокола безопасности в варианте осуществления настоящего изобретения) может быть добавлен в слой без доступа устройства МТС.

Дополнительно, в устройстве МТС верхний уровень слоя доступа может быть включен в существующую систему связи, и устройство МТС выполняет обмен сигналами или передает данные с подсистемой базовой станции по верхнему уровню слоя доступа. Дополнительно верхний уровень слоя доступа может включать в себя уровень протокола управления радиоресурсами (RRC), конфигурированный, чтобы выполнять управление радиоресурсами. Например, если, основываясь на услуге SMS системы связи UMTS, обнаружено, что существующий слой без доступа не включает в себя уровень протокола LLC, то его функция шифрования осуществляется в уровне протокола RLC слоя доступа, что может привнести риск, когда устройство МТС загружает ключ к шлюзу, и, кроме того, добавляется уровень протокола шифрования в слой без доступа устройства МТС, стек протоколов слоя доступа выше слоя RLC, который выполняет функцию безопасности, то есть верхний уровень слой доступа стека протоколов слоя доступа в системе связи UMTS может быть перемещен в устройство МТС, и только два стека протоколов слоя доступа - слой МАС доступа к среде передачи и физический слой PHY - зарезервированы в шлюзе. В это же время, кроме слоя без доступа, верхний уровень слоя доступа дополнительно включен в устройство МТС.

Дополнительно, в вышеуказанном варианте осуществления, шлюз в системе связи дополнительно конфигурированный для адаптации сети с устройством МТС, и, соответственно, устройство МТС также выполняет адаптацию сети с устройством МТС по функции адаптации сети, шлюз и устройство МТС соответствуют друг другу, и в варианте осуществления настоящего изобретении, для удобства иллюстрирования, только один аспект описан подробно. Более конкретно, шлюз выполняет сетевую адаптацию с устройством МТС через слой сетевой адаптации одним или комбинацией следующих способов: отправка, по шлюзу, информации широковещательной передачи ячейки, в которой шлюз расположен с устройством МТС, и отправка, по шлюзу, информации о заранее настроенном событии на устройство МТС.

Шлюз отправляет информацию широковещательной передачи информации ячейки на устройство МТС, принадлежащее самому шлюзу, по сетевой адаптации, причем информация широковещательной передачи может включать в себя технологию доступа, используемую ячейкой, в которой в текущий момент расположен шлюз; качество линии связи ячейки, в которой в текущий момент расположен шлюз; информацию нагрузки ячейки, в которой в текущий момент расположен шлюз; и так далее. В соответствии с принятой информацией широковещательной передачи, устройство МТС может выбирать соответствующий шлюз, на котором оно будет базироваться, с учетом его политики выбора шлюза. Когда в шлюзе, в котором базируется устройство МТС, происходит сбой, и шлюз не выполняет связь М2М, то устройство МТС может повторно выбирать другой соответствующий шлюз для базирования, в соответствии с политикой повторного выбора.

Шлюз отправляет информацию заранее настроенного события на устройство МТС, принадлежащее самому шлюзу, через слой сетевой адаптации, причем заранее настроенное событие может быть событием похищения, произошедшим в шлюзе; событием внешнего нелегального вторжения, произошедшим в шлюзе; событием, заключающимся в том, что внешняя полоса частот создает помехи шлюзу; и событием, заключающимся в том, что шлюз отключается от ячейки, в которой шлюз расположен в текущий момент; и так далее. Когда вышеуказанное аномальное событие происходит, шлюз может транслировать информацию об аварийных сигналах, такую как РАМ, индикацию помех (Jamming) и индикацию вне линии (offline), соответственно, на устройство МТС, принадлежащее самому шлюзу, чтобы инструктировать устройство МТС срочно повторно выбрать другой шлюз для связи и запустить соответствующую аварийную процедуру. Устройство МТС может также быть выполнено с возможностью повторно выбирать шлюз в соответствии с принятой информацией о заранее настроенном событии.

Дополнительно, в вышеуказанном варианте осуществления системы радиосвязи, когда устройство МТС отправляет данные на шлюз, или когда устройство МТС отправляет запрос на соединение на шлюз, шлюз дополнительно конфигурированный, чтобы устанавливать связь между шлюзом и подсистемой базовой станции для устройства МТС. В соответствии с тем, используется ли соединение эксклюзивно одним устройством МТС или совместно множеством устройств МТС, соответствующий режим связи можно классифицировать как режим частной связи и режим совместной связи.

В режиме частной связи, шлюз устанавливает экземпляр для каждого устройства МТС отдельно и делает приложение к сети для установления частного соединения радио-ресурсов (радио-ресурсов, кратко RR) для устройства МТС. При приеме запроса на соединение, отправленного устройством МТС, или приеме данных, отправленных устройством МТС, шлюз запускает процесс установления соединения RR. Данные различных устройств МТС под одним и тем же шлюзом передаются по соответствующим частным соединениям различных устройств МТС, и передачи независимы друг от друга и являются полностью различными процессами связи мобильных терминалов с точки зрения сети.

Когда режим связи является совместным режимом связи, в ситуации, когда соединение не установлено между шлюзом и подсистемой базовой станции, и когда устройство МТС отправляет данные на шлюз или шлюз принимает запрос на соединение, отправленный устройством МТС, совместное соединение устанавливается между шлюзом и подсистемой базовой станции. Однако, если соединение установлено между шлюзом и подсистемой базовой станции, когда шлюз принимает запрос на соединение, отправленный другими устройствами МТС, или когда другие устройства МТС отправляют данные на шлюз, новое соединение не устанавливается, и существующее соединение RR мультиплексируется напрямую, чтобы выполнять последующий процесс обмена сигналами. То есть, при режиме совместной связи, множество устройств МТС делят между собой (это и есть мультиплексирование) соединение RR. Передача данных различных устройств МТС по совместно используемому соединению RR идентифицируется по идентификатору (идентификатор временной логической линии связи, или кратко TLLI) временной логической линии связи или добавленному номеру соединения ММ.

Дополнительно, в вышеуказанном варианте осуществления, беспроводная сеть связи ближнего действия может быть беспроводной сетью связи ближнего действия, осуществленной радиотехнологиями PAN, такими как беспроводная связь WiFi, ZigBee, Bluetooth, Ассоциация Передачи Данных в Инфракрасном Диапазоне (IrDA) передачи данных в инфракрасном диапазоне, домашняя радиочастота (Home RF) и сверхширокополосное радио, либо может быть беспроводной сетью связи ближнего действия, осуществленной технологией радиоинтерфейса.

Необходимо понимать, что в вышеуказанном варианте осуществления, шлюз может осуществлять доступ к подсистеме базовой станции, которая использует любую из существующих сетей радиосвязи, например, подсистему базовой станции, которая использует технологию радиосвязи, такую как GSM, или UMTS, или LTE.

В этом варианте осуществления, устройство МТС выполняет обмен данными в слое без доступа; следовательно, базовая сеть может напрямую аутентифицировать и управлять устройством МТС, тем самым снижая расходы сети и улучшая безопасность системы в ситуации сокращения сетевой нагрузки. В системе связи настоящего варианта осуществления, слой без доступа устройства МТС включает в себя уровень протокола управления логической линией связи (LLC) или уровень протокола шифрования для выполнения шифрования, что улучшает безопасность передачи в системе. Альтернативно, когда уровень протокола системы, доступ к которому осуществляет шлюз, конфигурированный, чтобы осуществлять шифрование, осуществлен в верхнем уровне слоя доступа, в этом варианте осуществления, уровень протокола верхнего уровня слоя доступа включен в устройство МТС и функция шифрования осуществлена на устройстве МТС, чтобы избежать привнесения риска безопасности, когда устройство МТС загружает ключ на шлюз. Применяя функцию сетевой адаптации в этом варианте осуществления, шлюз способен вовремя отправлять сообщение широковещательной передачи ячейки, в которой расположен шлюз, на устройство МТС, и отправлять информацию о заранее настроенном событии на устройство МТС, когда заранее настроенное событие происходит. Модуль повторного выбора шлюза, настроенный в устройстве МТС, может выполнять повторный выбор шлюза в соответствии с принятым сообщением широковещательной передачи и информацией о заранее настроенном событии. Шлюз устанавливает соединение RR для устройства МТС, так что устройство МТС может передавать данные по частному или совместному соединению RR.

Фиг. 2 является структурной схемой стека протоколов системы связи, основываясь на пакетной услуге GSM, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Как изображено на Фиг. 2а, в плоскости управления, структура стека протоколов системы связи включает в себя:

Функции слоя доступа, такие как RLC, MAC и физический уровень (GSM RF), осуществлены в шлюзе, и, соответственно, функции слоя доступа, такие как RLC, MAC и физический уровень (GSM RF), также равно осуществлены в подсистеме базовой станции (BSS).

Уровни протокола наземной линии связи, такие как протокол GPRS подсистемы базовой станции (BSSGP), услуга сети и L1 (слой 1) осуществлены в подсистеме базовой станции, и, соответственно, уровни протокола наземной линии связи, такие как BSSGP, Услуга Сети и L1 также равно осуществлены в базовой сети SGSN.

Устройство МТС выполняет функции слоя без доступа, такие как SM, GMM и LLC. Уровень GMM выполняет функцию, относящуюся к управлению пользователя, такую как аутентификация; устройство МТС аутентифицирует устройство МТС через уровень протокола GMM с базовой сетью SGSN; уровень SM выполняет функцию управления сессией, такую как активация Протокола Пакетных Данных (PDP); и устройство МТС выполняет шифрование с базовой сетью SGSN через уровень протокола LLC; необходимо понимать, что шифрование уровня протокола LLC может быть направлено на данные пользователя или на сигналы.

Соответственно, функции слоя без доступа, такие как SM, GMM и LLC, также равно осуществлены в базовой сети SGSN.

Устройство МТС дополнительно осуществляет доступ к шлюзу через беспроводную сеть связи ближнего действия, и из описания вышеуказанного варианта осуществления известно, что беспроводная сеть связи ближнего действия может быть сетью радиосвязи, осуществленной стандартным протоколом, использующим радиотехнологии PAN, такие как беспроводная связь WiFi, ZigBee, Bluetooth, IrDA передачи данных в инфракрасном диапазоне, домашняя радиочастота Home RF и сверхширокополосное радио, либо может быть осуществлена технологией радиоинтерфейса.

Дополнительно, устройство МТС и шлюз могут включать в себя модуль сетевой адаптации, причем модуль сетевой адаптации может быть осуществлен уровнем сетевой адаптации и может также быть осуществлен конкретной функцией сетевой адаптации.

Как изображено на Фиг. 2b, в плоскости пользователя, структура стека протоколов системы связи включает в себя: функции слоя доступа, такие как RLC, MAC и физический уровень (GSM RF), осуществлены в шлюзе, и, соответственно, функции слоя доступа, такие как RLC, MAC и физический уровень (GSM RF), также равно осуществлены в подсистеме BSS базовой станции.

Уровни протокола наземной линии связи, такие как BSSGP, Услуга Сети и L1, осуществлены в подсистеме базовой станции, и, соответственно, уровни протокола наземной линии связи, такие как BSSGP, Услуга Сети и L1, также равно осуществлены в базовой сети SGSN.

Устройство МТС выполняет функции слоя без доступа, такие как Протокол Конвергенции с Зависимостью от Подсети (SNDCP) конвергенции с зависимостью от подсети и LLC. Устройство МТС выполняет сжатие заголовков с базовой сетью SGSN через уровень протокола SNDCP; и устройство МТС выполняет шифрование с базовой сетью SGSN через уровень протокола LLC; и, соответственно, функции слоя без доступа, такие как SNDCP и LLC также осуществлены в базовой сети SGSN. Уровень приложения IP устройства МТС открыто передает пакет IP на GGSN (не изображено на чертеже) по базовой сети, и, соответственно, уровень приложения IP также осуществлен на базовой сети GGSN.

В этом варианте осуществления, так как уровень протокола GMM, который выполняет аутентификацию, настроен на устройстве МТС, сторона сети может эффективно аутентифицировать каждое устройство МТС под шлюзом, чтобы избежать таких проблем, как нелегальный доступ и атака через посредника, которые появляются из-за эффекта конвергенции, сформированного шлюзом на устройстве МТС, и эффективно поддерживать безопасную работу сети оператора. Дополнительно, так как функция шифрования осуществлена в уровне LLC, то пакет IP, генерированный уровнем приложения, сначала доставляется на уровень LLC, затем пакет IP шифруется уровнем LLC и позже пакет IP посылается шлюзом в сеть. Данный механизм обработки эффективно защищает безопасность передачи услуги М2М.

Фиг. 3 является блок-схемой осуществления пакетной услуги GPRS с помощью применения системы связи, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Необходимо понимать, что в настоящем изобретении, так как стек протокола слоя без доступа в системе связи расположен в устройстве МТС и базовой сети, когда различные услуги осуществлены путем применения системы связи настоящем изобретении, то функция, которую требуется выполнить или осуществить с помощью стека протоколов слоя без доступа, осуществляется с помощью стека протоколов слоя без доступа в устройстве МТС. Как изображено на Фиг. 3, процедура пакетной услуги GPRS включает в себя:

S301: Устройство МТС получает радио-ресурс сети PAN. Сигналы слоя без доступа и данные пользователя устройства МТС открыто передаются между устройством МТС и шлюзом по радиотехнологии PAN, такой как ZigBee;

S302: Устройство МТС отправляет запрос на активацию PDP на шлюз;

S303: После приема сообщения о запросе на активацию, отправленного устройством МТС, шлюз запускает процесс установления соединения RR радиоинтерфейса. Необходимо понимать, что процесс установления соединения RR может быть стандартной процедурой установления соединения GSM RR, то есть, чтобы установить частное соединение RR для каждого устройства МТС, и процесс установления соединения RR может также быть для того, чтобы установить совместное (мультиплексированное) соединение RR для множества устройств МТС;

S304: После установления соединения RR, шлюз посылает сообщение о запросе на активацию PDP на SGSN по соединению, чтобы запросить сеть установить несущий ресурс плоскости пользователя;

S305: После приема запроса на активацию, SGSN выполняет такие функции, как аутентификация и шифрование;

S306: После выполнения процедуры безопасности, SGSN отправляет запрос на создание контекста PDP на GGSN, чтобы запросить GGSN установить туннель передачи GTP (протокол туннеля GPRS);

S307: После завершения размещения ресурсов туннеля GTP, GGSN отправляет сообщение обратной связи на SGSN, чтобы подтвердить, что туннель GTP успешно установлен;

S308: SGSN выполняет переговоры QoS стороны RAN в координации с BSC;

S309: SGSN отправляет запрос на обновление контекста PDP на GGSN, чтобы запросить GGSN обновить, в соответствии с результатом переговоров QoS RAN, несущий атрибут QoS установленной плоскости пользователя;

S310: После обновления атрибута QoS, GGSN отправляет обратную связь о подтверждении обновления контекста PDP на SGSN;

S311: SGSN отправляет сообщение о подтверждении активации PDP на МТС по открытой передаче шлюза, чтобы подтвердить, что плоскость пользователя установлена;

S312: Устройство МТС выполняет процедуру передачи данных по восходящей линии связи.

В этом варианте осуществления, устройство МТС выполняет функцию слоя без доступа, необходимую для процедуры передачи данных по восходящей линии связи, чтобы базовая сеть напрямую аутентифицировала устройство МТС, что улучшает безопасность процедуры передачи данных по восходящей линии связи.

Из описания, приведенного выше, известно, что основываясь на различных услугах различных систем, конкретные стеки протоколов, которые применяют, различны, но необходимо понимать, что конкретные стеки протоколов в варианте осуществления настоящего изобретения могут быть осуществлены в соответствии с существующим стеком протоколов, и соединяющая взаимосвязь между стеками протоколов может также быть осуществлена со ссылкой на уровень техники. Для лучшего понимания настоящего изобретения, в следующих вариантах осуществления приводится конкретная услуга конкретной системы в качестве примера иллюстрирования; однако, настоящее изобретение не ограничено следующими конкретными вариантами осуществления. Любая система связи, которая применяет идею настоящего изобретения, попадает в объем защиты настоящего изобретения.

Фиг. 4 является структурной схемой стека протоколов системы связи, основываясь на услуге SMS домена PS системы GSM, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Как изображено на Фиг. 4, в этом варианте осуществления, функции слоя доступа GPRS, такие как RLC, MAC и физический уровень (GSM RF), осуществлены в шлюзе, и, соответственно, функции слоя доступа GPRS, такие как RLC, MAC и физический уровень (GSM RF), также равно осуществлены в подсистеме BBS базовой станции.

Уровни протоколов наземной линии связи, такие как BSSGP, Услуга Сети и L1, осуществлены в подсистеме базовой станции, и, соответственно, уровни протоколов наземной линии связи, такие как BSSGP, Услуга Сети и L1, также равно осуществлены в базовой сети SGSN.

Функции слоя без доступа GPRS SMS, такие как SMS, GMM, LLC, выполняются на устройстве МТС, и, соответственно, функции слоя без доступа GPRS SMS, такие как SMS, GMM, LLC, также равно выполняются на базовой сети SGSN. Устройство МТС аутентифицирует устройство МТС с базовой сетью SGSN через уровень протокола GMM; и устройство МТС шифрует короткое сообщение SMS с базовой сетью SGSN через уровень протокола LLC. Короткое сообщение, отправленное уровнем протокола SMS, сначала отправляет в уровень LLC, затем сообщение шифруется уровнем LLC, и далее сообщение посылается шлюзом в сеть. Устройство МТС передает сообщение SMS с базовой сетью SGSN через уровень протокола SMS. То есть после установления надежного соединения уровня GMM между устройством МТС и SGSN, уровень протокола SMS на устройстве МТС отправляет SMS на сторону сети и отправляет информацию устройства МТС.

В этом варианте осуществления, так как уровень протокола GMM, который выполняет функцию аутентификации, настроен на устройстве МТС, то сторона сети может эффективно аутентифицировать каждое устройство МТС под шлюзом, чтобы избежать таких проблем, как нелегальный доступ и атака через посредника, возникающее в результате эффекта конвергенции, сформированного шлюзом на устройстве МТС.

Фиг. 5 является структурной схемой стека протоколов системы связи, основываясь на услуге SMS домена CS системы GSM, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Как изображено на Фиг. 5, в этом варианте осуществления, функции слоя доступа GSM, такие как RR, процедура доступа к линии связи канала передачи данных на канале Dm (LAPDm), физический уровень (GSM RF), осуществлены в шлюзе. Соответственно, функции слоя доступа GSM, такие как RR, LAPDm и физический уровень (GSM RF), также равно осуществлены в подсистеме BBS базовой станции.

Уровни протоколов наземной линии связи, такие как BSSAP, процедура доступа к линии связи на канале D передачи данных (LAPD) и L1, осуществлены в подсистеме базовой станции, и, соответственно, уровни протоколов наземной линии связи, такие как BSSAP, LAPD и L1, также равно осуществлены в базовой сети MSC.

Функции GSM слоя без доступа, такие как уровень SMS и уровень ММ, осуществлены в устройстве МТС, и, соответственно, функции GSM слоя без доступа, такие как уровень SMS и уровень ММ, также равно осуществлены в базовой сети MSC. Устройство МТС аутентифицирует устройство МТС с базовой сетью MSC через уровень протокола ММ, причем уровень ММ выполняет функцию, относящуюся к управлению пользователя, такую как аутентификация; и уровень SMS отправляет короткое сообщение SMS по соединению уровня ММ, установленному между устройством МТС и MSC.

Так как функция шифрования домена CS существующей системы GSM осуществлена уровнем протокола PHY в слое доступа, в процедуре шифрования, то устройству МТС необходимо загрузить ключ к шлюзу, генерированный в процессе аутентификации уровня ММ, и этот ключ шифруется GSM RF шлюза; таким образом, зашифрованный ключ устройства МТС подвергается влиянию шлюза и беспроводной сети связи ближнего действия, что влечет за собой высокий риск безопасности.

Следовательно, в этом варианте осуществления, устройство МТС и базовая сеть MSC могут дополнительно включать в себя уровень протокола шифрования, то есть уровень протокола безопасности. Устройство МТС шифрует короткое сообщение SMS с базовой сетью MSC через уровень протокола безопасности; и устройство МТС передает сообщение SMS с базовой сетью SMC через уровень протокола SMS.

В этом варианте осуществления, уровень ММ, который выполняет аутентификацию, осуществлен в устройстве МТС, и базовая сеть может эффективно аутентифицировать каждое устройство МТС, чтобы избежать таких проблем, как нелегальный доступ и атака через посредника, которые возникают из-за эффекта конвергенции, сформированного шлюзом на устройстве МТС, и эффективно поддерживать безопасную работу сети оператора. Так как новый уровень протокола, уровень протокола безопасности, добавлен под уровень ММ протокола устройства МТС и MSC, то он выполняет операцию шифрования коротких сообщений, отправленного уровнем SMS, чтобы избежать утечки, когда ключ, генерированный в процессе аутентификации уровня ММ, загружен на шлюз, и гарантировать безопасность передачи данных.

Фиг. 6 является блок-схемой услуги SMS, основываясь на системе GSM, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Как изображено на Фиг. 6, процедура отчета GPRS SMS включает в себя:

S601: Устройство МТС получает радио-ресурс сети PAN. Сигнал слоя без доступа устройства МТС открыто передается между устройством МТС и шлюзом по радио-технологии PAN, такой как ZigBee;

S602: Устройство МТС отправляет сообщение о запросе (Запрос на Услугу СМ) на услугу СМ (управление соединением) шлюзу;

S603: После приема сообщения о Запросе на услугу СМ, отправленного устройством МТС, шлюз запускает процесс установления соединения RR в радио-интерфейсе. Процесс может быть стандартной процедурой установления соединения GSM RR;

S604: После установления соединения RR, шлюз перенаправляет сообщение о запросе на услугу СМ на MSC по соединению, чтобы запросить сеть установить соединение уровня ММ;

S605: После приема запроса на установление соединения ММ, MSC выполняет функции безопасности, такие как аутентификация и шифрование;

S606: Устройство МТС инициирует процедуру отправки SMS через радио-интерфейс;

S607: MSC отправляет перенаправленное короткое сообщение (перенаправление короткого сообщения) на шлюз GMSC (центр мобильного переключения шлюза) и перенаправляет принятое SM;

S608: GMSC отправляет сообщение о передаче (перенаправление сообщения) и перенаправляет SM на М2М SC. Процесс перенаправления SMS соответствует существующей стандартной процедуре короткого сообщения;

S609: М2М SC отправляет на терминал подтверждение о том, что SMS принято.

В этом варианте осуществления, устройство МТС выполняет функцию слоя без доступа, необходимую в процедуре передачи данных по восходящей линии связи, чтобы базовая сеть напрямую аутентифицировала устройство МТС, что улучшает безопасность процедуры передачи данных по восходящей линии связи.

Фиг. 7 является структурной схемой стека протоколов системы связи, основываясь на услуге UMTS коротких сообщений, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Как изображено на Фиг. 7, в этом варианте осуществления, система связи осуществляет функции слоя доступа, такие как RRC, RLC, MAC и физический уровень (PHY), на шлюзе, и, соответственно, система связи осуществляет функции слоя доступа, такие как RRC, RLC, MAC и физический уровень (PHY), на подсистеме RNS радиосети (Подсистема Радиосети).

Уровни протокола наземной линии связи, такие как RANAP (протокол приложения сети радиодоступа) и уровень сети передачи, осуществлены в подсистеме радиосети, и, соответственно, уровни протокола наземной линии связи, такие как RANAP и уровень сети передачи, также равно осуществлены в базовой сети SGSN.

Функции слоя без доступа, такие как SMS и ММ, выполняются на устройстве МТС, и, соответственно, функции слоя без доступа, такие как SMS и ММ, осуществлены на базовой сети. Устройство МТС аутентифицирует устройство МТС с базовой сетью SGSN/MSC через уровень протокола ММ; и устройство МТС передает сообщение SMS с базовой сетью SGSN/MSC через уровень протокола SMS.

Дополнительно, уровень протокола шифрования может быть включен в устройство МТС, то есть, уровень протокола безопасности; и устройство МТС шифрует короткое сообщение SMS с базовой сетью SGSN/MSC через уровень протокола безопасности.

В этом варианте осуществления, так как уровень протокола ММ, который выполняет функцию аутентификации, настроен на устройстве МТС, то сторона сети может эффективно аутентифицировать каждое устройство МТС под шлюзом, чтобы избежать такие проблемы, как нелегальный доступ и атака через посредника, возникающие из-за эффекта конвергенции, сформированного шлюзом на устройстве МТС, и эффективно поддерживать безопасную работу сети оператора. Уровень протокола шифрования добавлен с двух концов базовой сети и устройства МТС, соответственно. Короткое сообщение, отправленное уровнем протокола SMS, сначала отправляется на уровень протокола шифрования, потом сообщение шифруется уровнем протокола шифрования, и после этого сообщение перенаправляется шлюзом на сеть. Это механизм обработки эффективно защищает безопасность передачи услуги М2М.

Фиг. 8 является структурной схемой стека протоколов системы связи, основываясь на услуге UMTS коротких сообщений, в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

Как изображено на Фиг. 8, этот вариант осуществления может быть основан на варианте осуществления, соответствующем Фиг. 7, и различие заключается в следующем: в этом варианте осуществления, стек протокола слоя доступа выше уровня RLC, который выполняет функцию безопасности, перемещен от GW к устройству МТС. GW резервирует только два стека протоколов слоя доступа, MAC и PHY.

Более конкретно, функции слоя доступа, такие как MAC и физический уровень (PHY), осуществлены на шлюзе, и, соответственно, функции слоя доступа, такие как MAC и физический уровень (PHY), осуществлены в подсистеме RNS радиосети.

Уровни протокола наземной линии связи, такие как RANAP и уровень сети передачи, осуществлены в подсистеме RNS радиосети, и, соответственно, уровни протокола наземной линии связи, такие как RANAP и уровень сети передачи, также равно осуществлены в базовой сети MSC/SGSN.

Функции слоя без доступа, такие как SMS и ММ, выполняются устройством МТС, и функции слоя доступа, такие как RRC и RLC, выполняются устройством МТС, и, соответственно, функции слоя без доступа, такие как SMS и ММ, осуществлены в базовой сети, и функции слоя доступа, такие как RRC и RLC, осуществлены в подсистеме базовой станции. Устройство МТС аутентифицирует устройство МТС с базовой сетью SGSN/MSC через уровень протокола ММ; и устройство МТС передает сообщение SMS с базовой сетью SGSN/MSC через уровень протокола SMS. Устройство МТС шифрует короткое сообщение SMS с RNS через уровень протокола RLC; и устройство МТС выполняет управление радиоресурсами с RNS через уровень протокола RRC.

В этом варианте осуществления, так как уровень протокола ММ, который выполняет функцию аутентификации, настроен на устройстве МТС, то сторона сети может эффективно аутентифицировать каждое устройство МТС под шлюзом, чтобы избежать таких проблем, как нелегальный доступ и атака через посредника, которые возникают из-за эффекта конвергенции, сформированного шлюзом на устройстве МТС, и эффективно поддерживать безопасную работу сети оператора. Короткое сообщение, отправленное уровнем протокола SMS, сначала отправляется на уровень RLC, потом это сообщение шифруется уровнем RLC, и далее сообщение перенаправляется шлюзом в сеть. Этот механизм улучшения безопасности не изменяет существующий стек протоколов, чтобы гарантировать плавный переход от традиционной UMTS к распределенной системе связи М2М.

Фиг. 9 является структурной схемой стека протоколов системы связи, основываясь на пакетной услуге UMTS, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Как изображено на Фиг. 9а, в плоскости управления, структура стека протоколов системы связи включает в себя:

Функции слоя доступа, такие как RRC, RLC, MAC и PHY, осуществлены в шлюзе, и, соответственно, функции слоя доступа, такие как RRC, RLC, MAC и PHY, осуществлены в подсистеме RNS радиосвязи.

Уровни протокола наземной линии связи, такие как RANAP и уровень сети передачи, осуществлены в подсистеме RNS радиосвязи, и, соответственно, уровни протокола наземной линии связи, такие как RANAP и уровень сети передачи, также равно осуществлены в базовой сети SGSN.

Функции слоя без доступа, такие как SM и ММ, выполняются устройством МТС, и, соответственно, функции слоя без доступа, такие как SM и ММ, осуществлены в базовой сети. Устройство МТС аутентифицирует устройство МТС с базовой сетью SGSN через уровень протокола ММ; уровень SM выполняет функцию управления сессией, такую как активация PDP; и устройство выполняет управление сессией с базовой сетью SGSN через уровень протокола SM.

Дополнительно, уровень протокола шифрования может быть дополнительно включен в устройство МТС, то есть, уровень протокола безопасности, и устройство МТС выполняет шифрование с базовой сетью SGSN через уровень протокола безопасности.

Как изображено на Фиг. 9b, в плоскости пользователя, структура стека протоколов системы связи включает в себя:

Функции слоя доступа, такие как PDCP, RLC, MAC и PHY, осуществлены в шлюзе, и, соответственно, функции слоя доступа, такие как PDCP, RLC, MAC и PHY, осуществлены в подсистеме RNS радиосвязи.

Уровни протокола наземной линии связи, такие как протокол Iu up и уровень сети передачи, осуществлены в подсистеме RNS радиосвязи, и, соответственно, уровни протокола наземной линии связи, такие как протокол (протокол плоскости пользователя Iu) Iu up и уровень сети передачи, также равно осуществлены в базовой сети SGSN.

Уровень приложения IP выполняется на устройстве МТС, и устройство МТС открыто передает пакет IP на GGSN через уровень приложения IP.

Дополнительно, в плоскости пользователя, устройство МТС и базовая сеть могут включать в себя уровень протокола шифрования, то есть, уровень протокола безопасности. Устройство МТС шифрует услугу с базовой сетью SGSN через уровень протокола безопасности.

В этом варианте осуществления, так как уровень протокола ММ, который выполняет функцию аутентификации, настроен на устройстве МТС, сторона сети может эффективно аутентифицировать каждое устройство МТС под шлюзом, чтобы избежать таких проблем, как нелегальный доступ и атака через посредника, которые возникают из-за эффекта конвергенции, сформированного шлюзом на устройстве МТС, и эффективно поддерживать безопасную работу сети оператора. При передаче данных, так как функция шифрования UMTS осуществлена в уровне протокола RLC слоя доступа, уровень протокола безопасности добавляется на двух концах SGSN и устройства МТС, соответственно. Уровень протокола конфигурирован, чтобы выполнять функцию шифрования/дешифрования в процессе пакетной передачи. Пакет данных IP, генерированный уровнем приложения, сначала доставляется на уровень безопасности, затем пакет шифруется уровнем безопасности, и позже пакет перенаправляется шлюзом в сеть. Данный механизм обработки эффективно защищает безопасность передачи услуги М2М.

Фиг. 10 является структурной схемой стека протоколов системы связи, основываясь на пакетной услуге UMTS, в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. Как изображено на Фиг. 10а, в плоскости управления, структура стека протоколов системы связи включает в себя следующее.

Этот вариант осуществления может быть основан на варианте осуществления, соответствующем Фиг. 9, и различие заключается в следующем: в этом решении, стек протокола слоя доступа выше уровня RLC, который выполняет функцию безопасности в UMTS, перемещен от GW в устройство МТС. GW резервирует только два стека протоколов слоя доступа, MAC и PHY.

Более конкретно, как изображено на Фиг. 10а, в плоскости управления, устройство МТС обменивается сигналами через слой без доступа с базовой сетью, где расположена подсистема базовой станции. Функции слоя доступа, такие как МАС и физический уровень (PHY), осуществлены на шлюзе, и, соответственно, функции слоя доступа, такие как МАС и PHY, осуществлены в подсистеме RNS радиосвязи.

Уровни протокола наземной линии связи, такие как RANAP и уровень сети передачи, осуществлены в подсистеме RNS радиосвязи, и, соответственно, уровни протокола наземной линии связи, такие как RANAP и уровень сети передачи, также равно осуществлены в главной сети SGSN.

Функции слоя без доступа, такие как SM и ММ, выполняются на устройстве МТС, и, соответственно, функции слоя без доступа, такие как SM и ММ, осуществлены в главной сети. Устройство МТС аутентифицирует устройство МТС с базовой сетью SGSN через уровень протокола ММ; уровень SM выполняет функцию управления сессией, такую как активация PDP; и устройство выполняет управление сессией с базовой сетью SGSN через уровень протокола SM.

Функции слоя доступа, такие как RRC и RLC, дополнительно выполняются устройством МТС, и, соответственно, функции слоя доступа, такие как RRC и RLC, осуществлены в подсистеме RNS радиосети. Устройство МТС выполняет шифрование с подсистемой базовой станции через уровень протокола RLC; и устройство МТС выполняет управление радиоресурсами с подсистемой базовой станции через уровень протокола RRC.

Как изображено на Фиг. 10b, в плоскости пользователя, функции слоя доступа, такие как МАС и PHY, осуществлены на шлюзе, и, соответственно, функции слоя доступа, такие как МАС и PHY, осуществлены в подсистеме RNS радиосвязи.

Уровни протокола наземной линии связи, такие как Iu UP и уровень сети передачи, осуществлены в подсистеме RNS радиосвязи, и, соответственно, уровни протокола наземной линии связи, такие как Iu UP и уровень сети передачи, также равно осуществлены в главной сети SGSN.

Функции слоя доступа, такие как PDPC и RLC, выполняются устройством МТС, и, соответственно, функции слоя доступа, такие как PDPC и RLC, также осуществлены в подсистеме RNS радиосети. Устройство МТС шифрует услугу с подсистемой базовой станции через уровень протокола RLC; и устройство МТС выполняет сжатие заголовков с подсистемой базовой станции через уровень протокола PDPC. Устройство МТС дополнительно включает в себя уровень приложения IP.

В этом варианте осуществления, пакет данных IP, генерированный уровнем приложения, сначала доставляется на уровень RLC, затем IP шифруется уровнем RLC, и позже IP перенаправляется шлюзом в сеть. Данный механизм улучшения безопасности не изменяет существующий стек протоколов, чтобы гарантировать плавный переход от традиционной UMTS к распределенной системе связи M2M.

Фиг. 11 является структурной схемой стека протоколов системы связи, основываясь на услуге LTE коротких сообщений, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Как изображено на Фиг. 11, в этом варианте осуществления, функции слоя доступа, такие как RRC, PDPC, RLC, МАС и PHY, осуществлены на шлюзе, и, соответственно, функции слоя доступа, такие как RRC, PDPC, RLC, МАС и PHY, осуществлены на eNodeB.

Уровни протокола наземной линии связи, такие как S1-AP (протокол приложения интерфейса S1) и уровень сети передачи, осуществлены на eNodeB, и, соответственно, уровни протокола наземной линии связи, такие как S1-AP и уровень сети передачи, также равно осуществлены в главной сети ММЕ (узел управления мобильностью).

Функции слоя без доступа, такие как SMS и ММ, выполняются на устройстве МТС. Более конкретно, устройство МТС аутентифицирует устройство МТС с базовой сетью ММЕ через уровень протокола ММ и шифрует короткое сообщение SMS в процессе передачи услуги; и устройство МТС передает сообщение SMS с базовой сетью ММЕ через уровень протокола SMS.

В этом варианте осуществления, так как уровень MM выполняет функцию, относящуюся к управлению пользователя, такую как аутентификация, сеть может эффективно подтверждать условие использования услуги для каждого устройства МТС под шлюзом, чтобы избежать таких проблем, как нелегальный доступ и атака через посредника, которые появляются из-за эффекта конвергенции, сформированного шлюзом на устройстве МТС, и эффективно поддерживать безопасную работу сети оператора. После установления надежного соединения уровня ММ между устройством МТС и ММЕ, уровень протокола SMS на устройстве МТС отправляет SMS в сеть, что эффективно защищает безопасность передачи услуги М2М.

Фиг. 12 является структурной схемой стека протоколов системы связи, основываясь на пакетной услуге системы LTE, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Как изображено на Фиг. 12а, в плоскости управления, структура стека протоколов системы связи включает в себя:

Функции слоя доступа, такие как RRC, PDPC, RLC, MAC и PHY, осуществлены на шлюзе, и, соответственно, функции слоя доступа, такие как RRC, PDPC, RLC, MAC и PHY, осуществлены на eNodeB.

Уровни протокола наземной линии связи, такие как S1-AP и уровень сети передачи, осуществлены на базовой станции, и, соответственно, уровни протокола наземной линии связи, такие как S1-AP и уровень сети передачи, также равно осуществлены в главной сети ММЕ.

Устройство МТС выполняет функции слоя без доступа пакетного домена, такие как SM и ММ. Уровень ММ выполняет функцию, относящуюся к управлению пользователя, такую как аутентификация; устройство МТС аутентифицирует устройство МТС с базовой сетью ММЕ через уровень протокола ММ и шифрует короткое сообщение SMS в процессе передачи услуги; и уровень SM выполняет такую функцию, как управление сессией; устройство МТС выполняет управление сессией с базовой сетью ММЕ через уровень протокола SM.

Как изображено на Фиг. 12b, в плоскости пользователя структура стека протоколов системы связи включает в себя:

В этом варианте осуществления, функции слоя доступа, такие как PDPC, RLC, MAC и PHY, осуществлены на шлюзе, и, соответственно, функции слоя доступа, такие как PDPC, RLC, MAC и PHY, осуществлены на eNodeB.

Уровни протокола наземной линии связи, такие как PDU и уровень сети передачи, осуществлены на eNodeB, и, соответственно, уровни протокола наземной линии связи, такие как PDU и уровень сети передачи, также равно осуществлены в главной сети S-GW.

Устройство МТС выполняет функцию слоя без доступа пакета, такую как пакетная передача данных IP.

Дополнительно, в плоскости пользователя, устройство МТС и базовая сеть дополнительно включают в себя уровень протокола шифрования, то есть, уровень протокола безопасности; и устройство МТС шифрует услугу с базовой сетью S-GW через уровень протокола безопасности.

При управлении доступом, уровень ММ выполняет функцию, относящуюся к управлению пользователя, такую как аутентификация, чтобы избежать таких проблем, как нелегальный доступ и атака через посредника, которые появляются из-за эффекта конвергенции, сформированного шлюзом на устройстве МТС, и эффективно поддерживать безопасную работу сети оператора. При передаче данных, функция шифрования плоскости управления LTE осуществлена в уровне протокола ММ слоя без доступа. Сигналы управления, генерированные устройством МТС, сначала шифруются уровнем ММ и затем перенаправляются шлюзом в сеть, чтобы гарантировать надежность обмена сигналами, управляемого распределенной системой связи М2М. В плоскости пользователя, так как функция шифрования LTE осуществлена в уровне протокола PDPC слоя доступа, чтобы избежать риска безопасности, когда устройство МТС загружает ключ к GW, добавляют уровень протокола безопасности на двух концах, S-GW и устройства МТС, соответственно. Уровень протокола конфигурирован, чтобы выполнять функцию шифрования/дешифрования в процессе пакетной передачи. Пакет данных IP, генерированный в уровне приложения, сначала отправляется на уровень безопасности, затем пакет шифруется уровнем безопасности, и далее пакет перенаправляется шлюзом в сеть. Этот механизм обработки эффективно защищает безопасность передачи услуги М2М.

Другой вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает способ выполнения аутентификации с помощью способа настоящего изобретения. Так как процедура аутентификации относится к открытой процедуре процедуры управления (ММ) мобильностью, однако, в способе настоящего изобретения, сигналы слоя без доступа передаются между устройством МТС и базовой сетью, то передача сигналов осуществляется путем внедрения подсистемы сети доступа, двумя концами главной сети и устройства МТС, чтобы открыто передавать сигналы верхнего уровня слоя NAS без доступа, и соответствующая процедура аутентификации также выполняется между устройством МТС и базовой сетью. В этом варианте осуществления, уровень протокола, который выполняет аутентификацию, и процедура аутентификации не изменены, но объектами, выполняющими аутентификацию, являются устройство МТС и базовая сеть. Более конкретно, в различных системах связи, в соответствии с существующими протоколами, стеки протоколов, которые выполняют процедуру аутентификации, различны.

Система GPRS взята для примера, чтобы проиллюстрировать, как процедура аутентификации конкретно осуществлена в способе настоящего изобретения. Фиг. 13 является структурной схемой конкретного осуществления процедуры аутентификации системы GPRS с помощью применения системы настоящего изобретения. Как изображено на Фиг. 13, в способе настоящего изобретения, процедура аутентификации системы GPRS включает в себя:

S1301: Если SGSN не хранит триплет для аутентификации устройства МТС, то SGSN отправляет «Отправить Информацию Аутентификации» на HLR. Сообщение несет номер международной мобильной идентификации абонента (IMSI) абонента устройства МТС;

S1302: HLR ищет триплет аутентификации устройства МТС, в соответствии с номером IMSI терминала, и отправляет обратно триплет на SGSN;

S1303: SGSN отправляет сообщение о запросе на аутентификации устройству МТС, причем сообщение несет случайный номер RAND;

S1304: Устройство МТС применяет случайный номер, чтобы выполнить вычисление аутентификации, и отправляет обратно ответную величину, такую как подписанный ответ (SRES), на SGSN. Конкретное осуществление вычисления аутентификации и процесс ответа могут быть осуществлены способом уровня техники.

Процедура аутентификации в сигналах слоя без доступа выполняется между устройством МТС и базовой сетью, чтобы базовая сеть могла идентифицировать устройство МТС и выполнять управление и контроль, направленные на устройство МТС, что улучшает надежность.

Фиг. 14 является блок-схемой выбора шлюза или повторного выбора шлюза, выполняемого устройством МТС, в соответствии с сигналами уровня адаптации сети, в способе настоящего изобретения. Как изображено на Фиг. 14, в способе настоящего изобретения, устройство МТС выполняет процедуру выбора шлюза или повторного выбора шлюза, в соответствии с сигналами уровня адаптации сети, которая включает в себя:

S1401: Шлюз получает информацию ячейки сети радиосвязи, в которой расположен шлюз, причем эта информация включает в себя технологию доступа, к которой относится ячейка, в которой в текущий момент расположен шлюз, качество линии связи ячейки, в которой в текущий момент расположен шлюз, нагрузку ячейки, в которой в текущий момент расположен шлюз, и так далее;

S1402: Шлюз отправляет сообщение широковещательной передачи информации ячейки на устройство МТС, принадлежащее шлюзу, и осуществляет широковещательную передачу информации ячейки сети радиосвязи, где расположен шлюз, в сети PAN;

S1403: В соответствии с принятой информацией широковещательной передачи, устройство МТС может выбирать соответственный шлюз для расположения, с учетом политики выбора/повторного выбора шлюза.

Обмен сигналами уровня адаптации сети, выполняемый устройством МТС и шлюзом, где расположено устройство МТС, может включать в себя: информацию обмена о заранее настроенном событии, выполняемом устройством МТС и шлюзом, где расположено устройство МТС. Если происходит аномальное событие, такое как событие похищения, произошедшее в шлюзе, событие внешнего нелегального вторжения, произошедшего в шлюзе, событие, заключающееся в том, что внешняя полоса частот создает помехи шлюзу, и событие, заключающееся в том, что шлюз отключается от ячейки, в которой шлюз расположен в текущий момент, то шлюз может осуществлять широковещательную передачу информации об аварийных сигналах, такой как РАМ, индикации помех и индикации вне линии, соответственно, на устройство МТС, принадлежащее самому шлюзу, чтобы инструктировать устройство МТС срочно повторно выбрать другой шлюз для связи и запустить соответствующую аварийную процедуру.

Фиг. 15 является блок-схемой обработки заранее настроенного аномального события в способе настоящего изобретения. Как изображено на Фиг. 15, процедура обработки заранее настроенного аномального события в способе настоящего изобретения включает в себя:

S1501: Шлюз обнаруживает, что произошло заранее настроенное аномальное событие, причем заранее настроенное аномальное событие может включать в себя: событие похищения, произошедшее в шлюзе, событие внешнего нелегального вторжения, произошедшего в шлюзе, событие, заключающееся в том, что внешняя полоса частот создает помехи шлюзу, и событие, заключающееся в том, что шлюз отключается от ячейки, в которой шлюз расположен в текущий момент, и так далее;

S1502: Шлюз осуществляет широковещательную передачу на устройство МТС, принадлежащее шлюзу, аномальной информации, которую обнаружил шлюз;

S1503: Устройство МТС повторно выбирает другой шлюз, в соответствии с политикой повторного выбора, и выполняет аварийную процедуру заранее настроенного аномального события.

В этом варианте осуществления, устройство МТС выполняет обмен сигналами уровня адаптации сети со шлюзом, где расположено устройство МТС, чтобы устройство МТС могло своевременно узнать о состоянии ячейки, где расположено устройство МТС, и аномальном событии системы, где расположено устройство МТС, и затем устройство МТС может выполнить повторный выбор или активировать соответствующие меры своевременно, что улучшает надежность способа связи системы М2М.

Вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает устройство МТС. Фиг. 16 является структурной схемой устройства МТС, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Устройство МТС включает в себя:

модуль 1601 доступа беспроводной сети связи ближнего действия, выполненный так, чтобы устройство МТС осуществляло доступ к шлюзу, где расположено устройство МТС, и передавало данные через беспроводную сеть связи ближнего действия; и

модуль 1602 обработки слоя без доступа, конфигурированный, чтобы выполнять обмен сигналами слоя без доступа или передачу данных с модулем обработки слоя без доступа главной сети, где расположено устройство МТС.

В этом варианте осуществления, модуль доступа беспроводной сети связи ближнего действия, настроенный в устройстве МТС, может позволить множеству устройств МТС осуществить доступ к одному и тому же шлюзу, и затем позволить шлюзу осуществить доступ к системе радиосвязи по существующей сети радиосвязи; и модуль обработки слоя без доступа может позволить главной сети напрямую выполнять обмен сигналами слоя без доступа с устройством МТС, что позволяет напрямую управлять и контролировать устройство МТС и улучшает безопасность системы в ситуации сокращения сетевой нагрузки.

Вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает другое устройство МТС. Фиг. 17 является структурной схемой другого устройства МТС, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Устройство МТС включает в себя: модуль 1701 доступа беспроводной сети связи ближнего действия и модуль 1702 обработки слоя без доступа. Ссылка может быть сделана на вариант осуществления, соответствующее Фиг. 17, для конкретных функций. Устройство МТС дополнительно включает в себя:

верхний уровень слоя доступа модуля 1703 обработки слоя доступа, выполненный так, что устройство МТС может обмениваться сигналами или передавать данные с верхним уровнем слоя доступа модуля обработки слоя доступа верхнего уровня слоя доступа подсистемы базовой станции, причем необходимо понимать, что верхний уровень слоя доступа модуля обработки слоя доступа может включать в себя уровень протокола RLC и уровень протокола RRC.

Дополнительно, устройство МТС может включать в себя:

модуль 1704 адаптации сети, конфигурированный, чтобы выполнять адаптацию сети с шлюзом, где расположено устройство МТС.

Дополнительно, модуль адаптации сети может быть конфигурирован, чтобы принимать информацию широковещательной передачи, отправленную шлюзом, где расположено устройство МТС, или конфигурирован, чтобы принимать информацию о заранее настроенном событии, произошедшем в шлюзе, где расположено устройство МТС.

Более конкретно, информация широковещательной передачи может включать в себя технологию доступа, к которой принадлежит ячейка, где в текущий расположен шлюз, нагрузку ячейки, где в текущий расположен шлюз, и так далее. Заранее настроенное событие может быть событием похищения, произошедшим в шлюзе, событием внешнего нелегального вторжения, произошедшего в шлюзе, событием, заключающимся в том, что внешняя полоса частот создает помехи шлюзу, и событием, заключающимся в том, что шлюз отключается от ячейки, в которой шлюз расположен в текущий момент, и так далее.

Дополнительно, устройство МТС включает в себя модуль повторного выбора, конфигурированный, чтобы повторно выбирать шлюз, в соответствии с информацией, принятой модулем адаптации сети.

Более конкретно, в соответствии с принятой информацией широковещательной передачи, модуль повторного выбора шлюза может выбирать соответственный шлюз для расположения, с учетом его политики выбора шлюза. Когда в шлюзе, где расположено устройство МТС, происходит сбой, и он не может выполнить связь М2М, то модуль повторного выбора шлюза может повторно выбирать другой соответственный шлюз для расположения, в соответствии с политикой повторного выбора.

В вышеупомянутом варианте осуществления, модуль доступа к беспроводной сети связи ближнего действия является одним из комбинацией из следующего: модуль WiFi беспроводной связи, модуль ZigBee, модуль Bluetooth, модуль IrDA, модуль Home RF и модуль сверхширокополосной радиосвязи (UWB), либо может быть модулем обработки стека протоколов PAN. Для удобства иллюстрирования, PAN STACK применяется в последующих вариантах осуществления и схемах для иллюстрирования.

В этом варианте осуществления, в системах связи некоторых конкретных стандартов, верхний уровень слоя доступа модуля обработки слоя доступа перемещен вниз к устройству МТС, чтобы услуга могла быть зашифрована верхним уровнем слоя доступа модуля обработки слоя доступа в МТС и затем перенаправлена шлюзом в сеть, что улучшает безопасность услуги без изменения существующего модуля обработки стека протоколов. Дополнительно, устройство МТС может получать от модуля адаптации сети информацию ячейки или системы связи, где расположено устройство МТС, и может получать состояние системы и его самого своевременно; и модуль повторного выбора шлюза может выполнять повторный выбор шлюза своевременно, в соответствии с вышеуказанной информацией, что улучшает стабильность услуги устройства МТС.

Фиг. 18 является структурной схемой устройства МТС, основываясь на услуге коротких сообщений домена GSM, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Как изображено на Фиг. 18, устройство МТС включает в себя модуль 1805 обработки стека протоколов PAN, конфигурированный, чтобы осуществлять доступ к шлюзу; модуль 1804 адаптации сети, конфигурированный, чтобы выполнять адаптацию сети; и модуль обработки слоя без доступа. Модуль обработки стека протоколов PAN конфигурирован, чтобы передавать данные между шлюзом и устройством МТС и может быть осуществлен уровнем техники. Модуль адаптации сети конфигурирован, чтобы выполнять адаптацию сети с шлюзом, где расположено устройство МТС. Более конкретно, модуль обработки слоя без доступа включает в себя:

модуль 1801 обработки уровня протокола GMM, который может быть конфигурирован, чтобы аутентифицировать устройство МТС с базовой сетью SGSN через модуль обработки уровня протокола GMM; модуль 1802 обработки уровня протокола LLC, конфигурированный, чтобы шифровать короткое сообщение SMS с модулем обработки уровня протокола LLC главной сети SGSN; и модуль 1803 обработки уровня протокола SMS, конфигурированный, чтобы передавать сообщение SMS с модулем обработки уровня протокола SMS главной сети SGSN.

В этом варианте осуществления, устройство МТС включает в себя модуль обработки уровня протокола GMM, который может выполнять функцию аутентификации, чтобы избежать таких проблем, как нелегальный доступ и атака через посредника, возникающие из-за эффекта конвергенции, сформированного шлюзом на устройстве МТС; и устройство МТС включает в себя модуль обработки уровня протокола LLC, который может выполнять шифрование, что гарантирует безопасность передачи услуги.

Фиг. 19 является структурной схемой устройства МТС, основываясь на услуге SMS домена CS системы GSM, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Как изображено на Фиг. 19, устройство МТС включает в себя модуль 1905 обработки стека протоколов PAN, конфигурированный, чтобы осуществлять доступ к шлюзу; модуль 1904 адаптации сети, конфигурированный, чтобы выполнять адаптацию сети; и модуль обработки слоя без доступа, причем модуль обработки стека протоколов PAN может быть осуществлен уровнем техники. Более конкретно, модуль обработки слоя без доступа включает в себя: модуль 1901 обработки уровня протокола MM, конфигурированный, чтобы аутентифицировать устройство МТС с базовой сетью MSC через модуль обработки уровня протокола MM; модуль 1902 обработки уровня протокола безопасности, конфигурированный, чтобы шифровать короткое сообщение SMS с базовой сетью MSC через модуль обработки уровня протокола безопасности; и модуль 1903 обработки уровня протокола SMS, конфигурированный, чтобы передавать сообщение SMS с базовой сетью MSC через модуль обработки уровня протокола SMS.

В этом варианте осуществления, устройство МТС включает в себя модуль обработки уровня протокола MM, который может выполнять функцию аутентификации, чтобы избежать таких проблем, как нелегальный доступ и атака через посредника, возникающие из-за эффекта конвергенции, сформированного шлюзом на устройстве МТС; и устройство МТС включает в себя модуль обработки уровня протокола безопасности, который может выполнять шифрование, что гарантирует безопасность передачи услуги.

Фиг. 20 является структурной схемой устройства МТС, основываясь на пакетной услуге GPRS, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Устройство МТС включает в себя модуль 2005 обработки стека протоколов PAN, конфигурированный, чтобы осуществлять доступ к шлюзу; модуль 2004 адаптации сети, конфигурированный, чтобы выполнять адаптацию сети; и модуль обработки слоя без доступа, причем модуль обработки стека протоколов PAN может быть осуществлен уровнем техники. Более конкретно, как изображено на Фиг. 20а, в плоскости управления, модуль обработки слоя без доступа устройства МТС включает в себя: модуль 2001 обработки уровня протокола GMM/SM, причем модуль обработки уровня протокола GMM конфигурирован, чтобы аутентифицировать устройство МТС с базовой сетью SGSN через модуль обработки уровня протокола GMM, а модуль обработки уровня протокола SM конфигурирован, чтобы выполнять управление сессией с базовой сетью SGSN через модуль обработки уровня протокола SM; и модуль 2002 обработки уровня протокола LLC, конфигурированный, чтобы шифровать с базовой сетью SGSN через модуль обработки уровня протокола LLC. Как изображено на Фиг. 20b, в плоскости пользователя, модуль обработки слоя без доступа включает в себя: модуль 2003 обработки уровня протокола SNDCP, конфигурированный, чтобы выполнять сжатие заголовков, посредством устройства МТС, с базовой сетью SGSN через модуль обработки уровня протокола SNDCP; модуль 2006 обработки уровня протокола LLC, конфигурированный, чтобы шифровать услугу с базовой сетью SGSN через модуль обработки уровня протокола LLC; и модуль 2007 обработки уровня приложения IP, выполненный так, что устройство МТС может открыто передавать пакет IP на GGSN.

В этом варианте осуществления, устройство МТС включает в себя модуль обработки уровня протокола GMM, который может выполнять функцию аутентификации, чтобы избежать таких проблем, как нелегальный доступ и атака через посредника, возникающие из-за эффекта конвергенции, сформированного шлюзом на устройстве МТС; и устройство МТС включает в себя модуль обработки уровня протокола LLC, который может выполнять шифрование, что гарантирует безопасность передачи услуги.

Фиг. 21 является структурной схемой устройства МТС, основываясь на услуге UMTS коротких сообщений, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Как изображено на Фиг. 21, устройство МТС включает в себя модуль 2101 обработки стека протоколов PAN, конфигурированный, чтобы осуществлять доступ к шлюзу; модуль 2202 адаптации сети, конфигурированный, чтобы выполнять адаптацию сети; и модуль обработки слоя без доступа, причем модуль обработки стека протоколов PAN может быть осуществлен уровнем техники. Более конкретно, модуль обработки слоя без доступа устройства МТС включает в себя: модуль 2103 обработки уровня протокола MM, конфигурированный, чтобы аутентифицировать устройство МТС с базовой сетью MSC/SGSN через модуль обработки уровня протокола MM; и модуль 2104 обработки уровня протокола SMS, конфигурированный, чтобы передавать сообщение SMS с базовой сетью MSC/SGSN через модуль обработки уровня протокола SMS.

Дополнительно, модуль обработки слоя без доступа может включать в себя модуль 2105 обработки уровня протокола безопасности, конфигурированный, чтобы шифровать короткое сообщение SMS с базовой сетью MSC/SGSN через модуль обработки уровня протокола безопасности.

В этом варианте осуществления, устройство МТС включает в себя модуль обработки уровня протокола MM, который может выполнять функцию аутентификации, чтобы избежать таких проблем, как нелегальный доступ и атака через посредника, возникающие из-за эффекта конвергенции, сформированного шлюзом на устройстве МТС; и устройство МТС включает в себя модуль обработки уровня протокола безопасности, который может выполнять шифрование, что гарантирует безопасность передачи услуги.

Фиг. 22 является структурной схемой устройства МТС, основываясь на услуге UMTS коротких сообщений, в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. Как изображено на Фиг. 22, устройство МТС включает в себя модуль 2201 обработки стека протоколов PAN, конфигурированный, чтобы осуществлять доступ к шлюзу; модуль 2202 адаптации сети, конфигурированный, чтобы выполнять адаптацию сети; модуль обработки слоя без доступа; и верхний уровень слоя доступа модуля обработки слоя доступа, конфигурированный, чтобы обмениваться сигналами и передавать данные с базовой сетью. Модуль обработки стека протоколов PAN, конфигурированный, чтобы осуществлять доступ к шлюзу, может быть осуществлен уровнем техники. Более конкретно, модуль обработки слоя без доступа устройства МТС включает в себя модуль 2203 обработки уровня протокола MM, конфигурированный, чтобы аутентифицировать устройство МТС с базовой сетью MSC/SGSN через модуль обработки уровня протокола MM; и модуль 2204 обработки уровня протокола SMS, конфигурированный, чтобы передавать сообщение SMS с базовой сетью MSC/SGSN через модуль обработки уровня протокола SMS.

Верхний уровень слоя доступа модуля обработки слоя доступа включает в себя модуль 2205 обработки уровня протокола RLC, конфигурированный, чтобы шифровать короткое сообщение SMS через модуль обработки уровня протокола RLC; и модуль 2206 обработки уровня протокола RRC, конфигурированный, чтобы выполнять управление радиоресурсами с RNS через модуль обработки уровня протокола RRC.

В этом варианте осуществления, устройство МТС включает в себя модуль обработки уровня протокола MM, который может выполнять функцию аутентификации, чтобы избежать таких проблем, как нелегальный доступ и атака через посредника, возникающие из-за эффекта конвергенции, сформированного шлюзом на устройстве МТС; и устройство МТС включает в себя модуль обработки уровня протокола RLC, который может выполнять шифрование, что гарантирует безопасность передачи услуги.

Фиг. 23 является структурной схемой устройства МТС, основываясь на пакетной услуге UMTS, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Устройство МТС включает в себя модуль 2301 обработки стека протоколов PAN, конфигурированный, чтобы осуществлять доступ к шлюзу; модуль 2302 адаптации сети, конфигурированный, чтобы выполнять адаптацию сети; и модуль обработки слоя без доступа. Модуль обработки стека протоколов PAN может быть осуществлен уровнем техники. Более конкретно, как изображено на Фиг. 23а, в плоскости управления, модуль обработки слоя без доступа устройства МТС включает в себя модуль 2303 обработки уровня протокола MM/SM, причем модуль обработки уровня протокола MM конфигурирован, чтобы аутентифицировать устройство МТС с базовой сетью SGSN через модуль обработки уровня протокола MM, а модуль обработки уровня протокола SM конфигурирован, чтобы выполнять управление сессией с базовой сетью SGSN через модуль обработки уровня протокола SM; и, как изображено на Фиг. 23b, в плоскости пользователя, модуль обработки слоя без доступа включает в себя модуль 2305 обработки уровня приложения IP, конфигурированный, чтобы открыто передавать пакет IP на GGSN.

Дополнительно, в плоскости пользователя и плоскости управления, модуль обработки слоя без доступа может включать в себя: модули 23042 и 23041 обработки уровня протокола безопасности, выполненные с возможностью шифровать сигнал или услугу с базовой сетью SGSN через модули обработки уровня протокола безопасности.

В этом варианте осуществления, устройство МТС включает в себя модуль обработки уровня протокола MM, который может выполнять функцию аутентификации, чтобы избежать таких проблем, как нелегальный доступ и атака через посредника, возникающие из-за эффекта конвергенции, сформированного шлюзом на устройстве МТС; и устройство МТС включает в себя модуль обработки уровня протокола безопасности, который может выполнять шифрование, что гарантирует безопасность передачи услуги.

Фиг. 24 является структурной схемой устройства МТС, основываясь на пакетной услуге UMTS, в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. Как изображено на Фиг. 24, устройство МТС включает в себя модуль 2401 обработки стека протоколов PAN, конфигурированный, чтобы осуществлять доступ к шлюзу; модуль 2402 адаптации сети, конфигурированный, чтобы выполнять адаптацию сети; модуль обработки слоя без доступа; и верхний уровень слоя доступа модуля обработки слоя доступа, конфигурированный, чтобы обмениваться сигналами или передавать данные с базовой сетью, причем модуль обработки стека протоколов PAN может быть осуществлен уровнем техники. Более конкретно, как изображено на Фиг. 24а, в плоскости управления, модуль обработки слоя без доступа устройства МТС включает в себя: модуль 2304 обработки уровня протокола MM/SM, причем модуль обработки уровня протокола MM конфигурирован, чтобы аутентифицировать устройство МТС с базовой сетью SGSN через модуль обработки уровня протокола MM, а модуль обработки уровня протокола SM конфигурирован, чтобы выполнять управление сессией с базовой сетью SGSN через модуль обработки уровня протокола SM; и верхний уровень слоя доступа модуль обработки слоя доступа включает в себя: модуль 2404 обработки уровня протокола RLC, конфигурированный, чтобы выполнять шифрование с подсистемой главной станции через модуль обработки уровня протокола RLC; и модуль 2405 обработки уровня протокола RRC, конфигурированный, чтобы выполнять управление радиоресурсами с подсистемой базовой станции через модуль обработки уровня протокола RRC.

В плоскости пользователя, как изображено на Фиг. 24b, модуль обработки слоя без доступа включает в себя модуль 2406 обработки уровня приложения IP, конфигурированный, чтобы открыто передавать пакет IP на GGSN; и верхний уровень слоя доступа модуля обработки слоя доступа включает в себя: модуль 2407 обработки уровня протокола PDCP, конфигурированный, чтобы выполнять сжатие заголовков с подсистемой RNS базовой станции через модуль обработки уровня протокола PDCP; и модуль 2408 обработки уровня протокола RLC, конфигурированный, чтобы шифровать услугу с подсистемой базовой станции через модуль обработки уровня протокола RLC.

В этом варианте осуществления, устройство МТС включает в себя модуль обработки уровня протокола MM, который может выполнять функцию аутентификации, чтобы избежать таких проблем, как нелегальный доступ и атака через посредника, возникающие из-за эффекта конвергенции, сформированного шлюзом на устройстве МТС; и устройство МТС включает в себя модуль обработки уровня протокола RLC, который может выполнять шифрование, что гарантирует безопасность передачи услуги.

Фиг. 25 является структурной схемой устройства МТС, основываясь на услуге SMS LTE, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Как изображено на Фиг. 25, устройство МТС включает в себя модуль 2501 обработки стека протоколов PAN, конфигурированный, чтобы осуществлять доступ к шлюзу; модуль 2502 адаптации сети, конфигурированный, чтобы выполнять адаптацию сети; и модуль обработки слоя без доступа. Модуль обработки стека протоколов PAN может быть осуществлен уровнем техники. Более конкретно, модуль обработки слоя без доступа устройства МТС включает в себя: модуль 2503 обработки уровня протокола MM, конфигурированный, чтобы аутентифицировать устройство МТС с базовой сетью ММЕ через модуль обработки уровня протокола MM; и модуль 2504 обработки уровня протокола SMS, конфигурированный, чтобы передавать сообщение SMS с базовой сетью ММЕ через модуль обработки уровня протокола SMS.

В этом варианте осуществления, устройство МТС включает в себя модуль обработки уровня протокола MM, который может выполнять функцию аутентификации, чтобы избежать таких проблем, как нелегальный доступ и атака через посредника, возникающие из-за эффекта конвергенции, сформированного шлюзом на устройстве МТС.

Фиг. 26 является структурной схемой устройства МТС, основываясь на пакетной услуге LTE, в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. Как изображено на Фиг. 26, устройство МТС включает в себя модуль 2601 обработки стека протоколов PAN, конфигурированный, чтобы осуществлять доступ к шлюзу; модуль 2602 адаптации сети, конфигурированный, чтобы выполнять адаптацию сети; и модуль обработки слоя без доступа, причем модуль обработки стека протоколов PAN может быть осуществлен уровнем техники. Более конкретно, как изображено на Фиг. 26а, в плоскости управления, модуль обработки слоя без доступа устройства МТС включает в себя модуль 2603 обработки уровня протокола MM/SM, причем модуль обработки уровня протокола MM конфигурирован, чтобы аутентифицировать устройство МТС с базовой сетью ММЕ через модуль обработки уровня протокола MM, а модуль обработки уровня протокола SM конфигурирован, чтобы выполнять управление сессией с базовой сетью ММЕ через модуль обработки уровня протокола SM; и, как изображено на Фиг. 26b, в плоскости пользователя, слой без доступа включает в себя модуль 2604 обработки уровня приложения IP, конфигурированный, чтобы открыто передавать пакет IP на GGSN.

Дополнительно, в плоскости пользователя, модуль обработки слоя без доступа включает в себя модуль 2605 обработки уровня протокола безопасности, конфигурированный, чтобы шифровать данные с модулем обработки уровня протокола безопасности главной сети S-GW.

В этом варианте осуществления, устройство МТС включает в себя модуль обработки уровня протокола MM, который может выполнять функцию аутентификации, чтобы избежать таких проблем, как нелегальный доступ и атака через посредника, возникающие из-за эффекта конвергенции, сформированного шлюзом на устройстве МТС; и устройство МТС включает в себя модуль обработки уровня протокола безопасности, который может выполнять шифрование, что гарантирует безопасности передачи услуги.

Фиг. 27 является структурной схемой шлюза, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Как изображено на Фиг. 27, шлюз в настоящем изобретении включает в себя

модуль 2701 доступа к беспроводной сети связи ближнего действия, конфигурированный, чтобы соединяться, через беспроводную сеть связи ближнего действия, с устройством МТС, входящим в зону покрытия шлюза, и принимать, через беспроводную сеть связи ближнего действия, информацию, отправленную устройством МТС; и

модуль 2702 обработки слоя доступа, конфигурированный, чтобы выполнять обмен сигналами или передачу данных с подсистемой базовой станции, где расположен шлюз.

Дополнительно, в этом варианте осуществления, может быть включен модуль 2703 адаптации сети, который конфигурирован, чтобы выполнять адаптацию сети с устройством МТС, входящим в зону покрытия шлюза.

Модуль адаптации сети дополнительно конфигурирован, чтобы осуществлять широковещательную передачу, на устройство МТС, информации широковещательной передачи ячейки, где расположен шлюз; или передавать информацию о заранее настроенном событии на устройство МТС, причем информация широковещательной передачи включает в себя технологию доступа, используемую ячейкой, где в текущий момент расположен шлюз, качество линии связи ячейки, где расположен шлюз, и информацию нагрузки ячейки, где в текущий момент расположен шлюз, и так далее; и заранее настроенное событие включает в себя событие похищения, произошедшее в шлюзе, событие внешнего нелегального вторжения, произошедшего в шлюзе, событие, заключающееся в том, что внешняя полоса частот создает помехи шлюзу, и событие, заключающееся в том, что шлюз отключается от ячейки, в которой шлюз расположен в текущий момент.

В этом варианте осуществления, в зону покрытия шлюза входит множество устройств МТС через модуль доступа к беспроводной сети связи ближнего действия, и шлюз осуществляет доступ к подсистеме базовой станции через модуль обработки слоя доступа, что сокращает нагрузку системы радиосвязи и улучшает эффективность использования радио-ресурса.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения, модуль обработки слоя доступа радио-шлюза дополнительно включает в себя модуль обработки уровня протокола управления радио-ресурсом, конфигурированный, чтобы устанавливать частное соединение между шлюзом и подсистемой базовой станции для каждого устройства МТС; или конфигурированный, чтобы устанавливать совместное соединение между шлюзом и подсистемой базовой станции для множества устройств МТС.

В вышеуказанном варианте осуществления, модуль доступа к беспроводной сети связи ближнего действия может быть одним или комбинацией из следующего: модуль беспроводной связи WiFi, модуль ZigBee, модуль Bluetooth, модуль IrDA, модуль Home RF и модуль сверхширокополосной радио (UWB).

В этом варианте осуществления, шлюз может отправлять на устройство МТС, через модуль обмена сигналами уровня адаптации сети, информацию ячейки или системы связи, где расположен шлюз, чтобы устройство МТС могло своевременно скорректировать шлюз, в соответствии с информацией, что улучшает стабильность передачи между устройством МТС и шлюзом.

Варианты осуществления настоящего изобретения могут быть применены в системе долгосрочного развития (LTE) и могут быть также применены в системе широкополосного множественного доступа с кодовым разделением (WCDMA), глобальной системе мобильной связи (GSM), множественном доступе с синхронным разделением по времени и частоте (TD-SCDMA), множественном доступе CDMA2000 с разделением кодов, технологии широкополосного доступа в микроволновом диапазоне (WiMAX) и так далее.

Необходимо отметить, что номер последовательности вариантов осуществления приведен для облегчения описания, но не является предпочтительным порядком вариантов осуществления.

Специалистам в данной области техники будет очевидно, что с целью удобного и краткого описания детального рабочего процесса вышеуказанных систем, устройств, модулей и блоков, может быть сделана ссылка на соответствующий процесс в вариантах осуществления способа, и детали не описаны повторно.

Из описания вышеупомянутых вариантов осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что настоящее изобретение может быть осуществлено посредством программного обеспечения и нужной общей платформы аппаратного обеспечения, или, конечно, посредством аппаратного обеспечения, но во многих случаях предпочтительнее первый вариант. На основании такого понимания, технические решения настоящего изобретения, или частичное дополнение к уровню техники, могут быть осуществлены в форме продукта программного обеспечения. Компьютерное программное обеспечение хранится на носителе информации и включает в себя несколько команд для инструктирования компьютерного устройства (которое может быть персональным компьютером, сервером, сетевым устройством и тому подобным) выполнять все или часть этапов способов, описанных в вариантах осуществления настоящего изобретения. Носитель информации включает в себя любой носитель, который может хранить программные коды, такие как флэш-память USB, съемный жесткий диск, постоянное запоминающее устройство (ROM), оперативное запоминающее устройство (RAM), магнитный диск или оптический диск.

В вариантах осуществления настоящего изобретения, раскрытая система, устройство и способ могут быть осуществлены другими путями, без отступления от объема настоящего изобретения. Например, описанный вариант осуществления устройства приведено только для примера. Например, разделение модулей или блоков является только логическим разделением функции и может быть другим разделением в реальном осуществлении. Например, множество блоков или компонентов можно скомбинировать или интегрировать в другую систему, или некоторые характеристики можно опустить или не выполнить. Блоки, описанные как отдельные части, могут быть или не быть физически отделены, и части, отображенные как блоки, могут быть или не быть физическими блоками, могут быть расположены в одном положении, либо могут быть распределены на множестве сетевых элементов. Часть или все модули могут быть выбраны в соответствии с реальной потребностью для достижения целей решений вариантов осуществления. Специалисты в данной области техники могут понять и осуществить вариант осуществления без особых усилий.

Дополнительно, структурные схемы, иллюстрирующие систему, устройство, способ и различные варианты осуществления, можно скомбинировать или интегрировать в другие системы, модули, технологии или способы, без отступления от объема настоящего изобретения. Дополнительно, отображенные или описанные взаимные соединения, или прямые соединения, или соединение связи могут быть осуществлены в нескольких интерфейсах. Непрямые соединения или соединения связи между устройствами или блоками могут быть осуществлены в электронной, механической или другой форме.

Вышеуказанные описания являются только конкретными вариантами осуществления настоящего изобретения, но не ограничивают объем правовой защиты настоящего изобретения. Любое изменение или замена, произведенные специалистами в данной области техники в пределах технического объема, раскрытого в настоящем изобретении, попадают в объем правовой защиты настоящего изобретения. Следовательно, объем правовой защиты настоящего изобретения является объектом объема правовой защиты приложенной формулы изобретения.

Изобретение раскрывает систему радиосвязи, которая включает в себя устройство связи машинного типа (МТС). Технический результат состоит в способности базовой сети, в ситуации сокращения сетевой нагрузки, контролировать и управлять устройством МТС, тем самым улучшая безопасность системы. Для этого устройство МТС выполнено с возможностью осуществлять доступ к шлюзу через беспроводную сеть связи ближнего действия. Шлюз включает в себя слой доступа и осуществляет доступ к подсистеме базовой станции через слой доступа. Устройство МТС дополнительно включает в себя слой без доступа и обменивается сигналами или передает данные через слой без доступа со слоем доступа базовой сети, где расположена подсистема базовой станции. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 35 ил.

1. Система радиосвязи, содержащая:
устройство связи машинного типа (МТС), причем устройство МТС выполнено с возможностью осуществлять доступ к шлюзу через беспроводную сеть связи ближнего действия, и устройство МТС дополнительно содержит слой без доступа и передает данные или обменивается сигналами, через слой без доступа, со слоем без доступа базовой сети, где расположена подсистема базовой станции, причем шлюз содержит слой доступа и осуществляет доступ к подсистеме базовой станции через слой доступа.

2. Система по п. 1, в которой устройство МТС дополнительно содержит верхний уровень слоя доступа и передает данные или обменивается сигналами с подсистемой базовой станции через верхний уровень слоя доступа, причем верхний уровень слоя доступа содержит одно или комбинацию из следующего:
уровень протокола управления линией радиосвязи (RLC), сконфигурированный выполнять управление линией радиосвязи; и
уровень протокола управления радиоресурсами (RRC), сконфигурированный выполнять управление радиоресурсами.

3. Система по п. 1, в которой устройство МТС дополнительно выполнено с возможностью осуществлять адаптацию сети со шлюзом.

4. Система по п. 1, в которой шлюз выполняет адаптацию сети с устройством МТС одним или комбинацией следующих методов:
отправка, посредством шлюза, широковещательной информации соты, в которой расположен шлюз, на устройство МТС; или
отправка, посредством шлюза, информации заранее заданного события на устройство МТС, когда происходит заранее заданное событие,
при этом широковещательная информация содержит одно или комбинацию из следующего: технология доступа, используемая сотой, в которой в текущий момент расположен шлюз; качество линии связи соты, в которой в текущий момент расположен шлюз; и информация о нагрузке соты, в которой в текущий момент расположен шлюз;
заранее заданное событие содержит одно или комбинацию из следующего: событие похищения, произошедшее в шлюзе; событие внешнего нелегального вторжения, произошедшее в шлюзе; событие, заключающееся в том, что внешняя полоса частот создает помехи шлюзу; и событие, заключающееся в том, что шлюз отключается от соты, в которой в текущий момент расположен шлюз.

5. Система по п. 1, в которой, основываясь на пакетной услуге технологии общей службы пакетной радиопередачи (GPRS),
в плоскости управления слои без доступа устройства МТС и слои без доступа базовой сети SGSN одновременно содержат:
уровень протокола управления мобильностью GPRS (GMM), сконфигурированный аутентифицировать устройство МТС,
уровень протокола управления логической линией связи (LLC), сконфигурированный шифровать сигналы, и
уровень протокола управления сессией (SM), сконфигурированный выполнять управление сессией; и
в плоскости пользователя слои без доступа устройства МТС и слои без доступа базовой сети SGSN одновременно содержат:
уровень протокола зависящего от подсети протокола конвергенции (SNDCP), сконфигурированный выполнять сжатие заголовков, и
уровень протокола управления логической линией связи (LLC), приспособленный зашифровывать услугу.

6. Система по п. 1, в которой, основываясь на услуге коротких сообщений (SMS) технологии общей службы пакетной радиопередачи (GPRS), слои без доступа устройства МТС и слои без доступа базовой сети SGSN одновременно содержат:
уровень протокола управления мобильностью GPRS (GMM), сконфигурированный аутентифицировать устройство МТС,
уровень протокола управления логической линией связи (LLC), сконфигурированный выполнять шифрование, и
уровень протокола услуги коротких сообщений (SMS), сконфигурированный передавать короткие сообщения между устройством МТС и базовой сетью.

7. Устройство связи машинного типа (МТС), содержащее: модуль доступа беспроводной сети связи ближнего действия,
сконфигурированный осуществлять доступ через беспроводную сеть связи ближнего действия к шлюзу, где расположено устройство МТС, и передавать данные устройства МТС через беспроводную сеть связи ближнего действия; и
модуль обработки слоя без доступа, сконфигурированный выполнять передачу данных или обмен сигналами слоя без доступа с модулем обработки слоя без доступа базовой сети, где расположено устройство МТС.

8. Устройство по п. 7, дополнительно содержащее
верхний уровень слоя доступа модуля обработки слоя доступа, сконфигурированный передавать данные или обмениваться сигналами с верхним уровнем слоя доступа модуля обработки слоя доступа верхнего уровня слоя доступа подсистемы базовой станции слоя доступа, причем верхний уровень слоя доступа модуля обработки слоя доступа содержит одно или комбинацию из следующего:
модуль обработки уровня протокола управления линией радиосвязи, сконфигурированный выполнять управление линией радиосвязи; и
модуль обработки уровня протокола управления радиоресурсами, сконфигурированный выполнять управление радиоресурсами.

9. Устройство по п. 7, в котором, основываясь на пакетной услуге технологии общей службы пакетной радиопередачи (GPRS),
в плоскости управления модуль обработки слоя без доступа содержит:
модуль обработки уровня протокола управления мобильностью GPRS (GMM), сконфигурированный аутентифицировать устройство МТС с базовой сетью SGSN через модуль обработки уровня протокола GMM,
модуль обработки уровня протокола управления логической линией связи (LLC), сконфигурированный выполнять шифрование с базовой сетью SGSN через модуль обработки уровня протокола LLC, и
модуль обработки уровня протокола управления сессией (SM), сконфигурированный выполнять управление сессией с базовой сетью SGSN через модуль обработки уровня протокола SM; и
в плоскости пользователя модуль обработки слоя без доступа содержит:
модуль обработки уровня зависящего от подсети протокола конвергенции (SNDCP), сконфигурированный выполнять сжатие заголовков с модулем обработки уровня протокола SNDCP базовой сети SGSN, и
модуль обработки уровня протокола управления логической линией связи (LLC), сконфигурированный выполнять шифрование с модулем обработки уровня протокола управления LLC базовой сети SGSN.

10. Устройство по п. 7, в котором, основываясь на услуге коротких сообщений (SMS) технологии общей службы пакетной радиопередачи (GPRS), модуль обработки слоя без доступа устройства МТС содержит:
модуль обработки уровня протокола управления мобильностью GPRS (GMM), сконфигурированный аутентифицировать устройство МТС;
модуль обработки уровня протокола управления логической линией связи (LLC), сконфигурированный шифровать сигналы; и
модуль обработки уровня протокола услуги коротких сообщений (SMS), сконфигурированный передавать короткое сообщение между устройством МТС и базовой сетью.

11. Устройство по п. 7, дополнительно содержащее
модуль адаптации сети, сконфигурированный выполнять адаптацию сети со шлюзом, где расположено устройство МТС; и
модуль повторного выбора шлюза, сконфигурированный повторно выбирать шлюз в соответствии с широковещательной информацией или информацией заранее заданного события, отправленного шлюзом и принятого модулем адаптации шлюза.

12. Устройство по п. 11, в котором модуль доступа беспроводной сети связи ближнего действия является одним или комбинацией из следующего: модуль беспроводной связи сети WiFi, модуль ZigBee, модуль Bluetooth, модуль IrDA, модуль Home RF и модуль сверхширокополосной радиосвязи (UWB).

13. Шлюз, содержащий:
модуль доступа беспроводной сети связи ближнего действия, выполненный с возможностью соединяться через беспроводную сеть связи ближнего действия с устройством связи машинного типа (МТС), входящим в зону покрытия шлюза, и принимать через беспроводную сеть связи ближнего действия информацию, отправленную устройством МТС, при этом устройство МТС содержит слой без доступа для передачи данных или обмена сигналами со слоем без доступа базовой сети, в которой расположена подсистема базовой станции;
модуль обработки слоя доступа, выполненный так, что шлюз осуществляет доступ к подсистеме базовой станции и выполняет передачу данных или обмен сигналами с модулем обработки слоя доступа подсистемы базовой станции; и
модуль адаптации сети, выполненный так, что шлюз выполняет адаптацию сети с устройством МТС, входящим в зону покрытия шлюза.

14. Шлюз по п. 13, в котором модуль обработки слоя доступа содержит модуль обработки уровня протокола управления радиоресурсами, причем модуль обработки уровня протокола управления радиоресурсами сконфигурирован устанавливать частное соединение между шлюзом и подсистемой базовой станции для каждого устройства МТС, или модуль обработки уровня протокола управления радиоресурсами сконфигурирован устанавливать совместно используемое соединение между шлюзом и подсистемой базовой станции для множества устройств МТС.

15. Шлюз по п. 14, в котором модуль адаптации сети сконфигурирован:
осуществлять широковещательную передачу на устройство МТС широковещательной информации соты, где расположен шлюз; или
передавать информацию заранее заданного события на устройство МТС, причем широковещательная информация содержит технологию доступа, используемую сотой, где в текущий момент расположен шлюз, качество линии связи соты, где в текущий момент расположен шлюз, и информацию о нагрузке соты, где в текущий момент расположен шлюз; и заранее заданное событие содержит событие похищения, произошедшее в шлюзе, событие внешнего нелегального вторжения, произошедшее в шлюзе, событие, заключающееся в том, что внешняя полоса частот создает помехи шлюзу, и событие, заключающееся в том, что шлюз отключается от соты, в которой в текущий момент расположен шлюз.