一种上行、下行小数据传输方法及装置与流程

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种上行、下行小数据传输方法及装置。

背景技术：

小数据传输主要针对mtc(machinetypecommunications，机器类终端通信)的特点，特点是周期性或突发式的传输几十到上百比特的小数据包，可能仅需要上行传输功能，或仅需要下行传输功能，例如传感器类设备采集数据，或者执行器类设备执行控制命令等。

现有技术的不足在于，基于有连接的数据传输方案在针对小数据包传输情况下，将引入极大信令负担和等待延迟；另一方面现有上行快速传输方案在高移动性，海量终端接入的情况下存在信令开销大，基站处理时延长。

技术实现要素：

本发明提供了一种小数据的传输方法及装置，用以解决idle状态下的ue在传输小数据时信令负担过重和等待延迟问题。

本发明实施例中提供了一种上行小数据的发送方法，包括：

在idle状态下的ue上确定需要发送的上行小数据和目标c-sgn；

通过空口随机接入过程向基站发送上行小数据和目标c-sgn的标识。

本发明实施例中提供了一种上行小数据的传输方法，包括：

接收idle状态下的ue通过空口随机接入过程发送的上行小数据和目标c-sgn的标识；

根据目标c-sgn的标识将上行小数据转发至所述目标c-sgn。

本发明实施例中提供了一种下行小数据的发送方法，包括：

在c-sgn上将欲发送给ue的下行小数据封装成naspdu；

通过寻呼消息将该naspdu发送给所述ue对应的目标基站列表中的所有基站。

本发明实施例中提供了一种下行小数据的传输方法，包括：

接收c-sgn通过寻呼消息发送的naspdu，所述naspdu是c-sgn将欲发送给ue的下行小数据封装成的naspdu；

在基站通过空口发送naspdu及ueid。

本发明实施例中提供了一种下行小数据的接收方法，包括：

接收基站通过空口发送的naspdu及ueid，所述naspdu是c-sgn将欲通过寻呼消息发送给ue的下行小数据封装成的naspdu；

在根据ueid确定是自身的naspdu时接收所述naspdu。

本发明实施例中提供了一种上行小数据的发送装置，包括：

上行确定模块，用于确定在idle状态下的ue上需要发送的上行小数据和目标c-sgn；

上行发送模块，用于通过空口随机接入过程向基站发送上行小数据和目标c-sgn的标识。

本发明实施例中提供了一种上行小数据的传输装置，包括：

上行接收模块，用于接收idle状态下的ue通过空口随机接入过程发送的上行小数据和目标c-sgn的标识；

上行转发模块，用于根据目标c-sgn的标识将上行小数据转发至所述目标c-sgn。

本发明实施例中提供了一种下行小数据的发送装置，包括：

下行封装模块，用于在c-sgn上将欲发送给ue的下行小数据封装成naspdu；

下行c-sgn发送模块，用于通过寻呼消息将该naspdu发送给所述ue 对应的目标基站列表中的所有基站。

本发明实施例中提供了一种下行小数据的传输装置，包括：

下行基站接收模块，用于接收c-sgn通过寻呼消息发送的naspdu，所述naspdu是c-sgn将欲发送给ue的下行小数据封装成的naspdu；

下行基站发送模块，用于在基站通过空口发送naspdu及ueid。

本发明实施例中提供了一种下行小数据的接收装置，包括：

下行ue接收模块，用于接收基站通过空口发送的naspdu及ueid，所述naspdu是c-sgn将欲通过寻呼消息发送给ue的下行小数据封装成的naspdu；

下行ue确定模块，用于在根据ueid确定是自身的naspdu时接收所述naspdu。

本发明有益效果如下：

在本发明实施例提供的技术方案中，由于在ue需要发送上行小数据时，可以直接在idle状态下通过空口随机接入过程向基站发送上行小数据和目标c-sgn的标识，然后由基站转发至目标c-sgn，该过程中并不需要ue重新恢复rrc信令连接。

在ue接收下行小数据时，c-sgn将欲发送给ue的下行小数据封装成naspdu后，直接通过寻呼消息将该naspdu发送给所述ue对应的目标基站列表中的所有基站，再由基站通过空口向各ue发送，各ue根据ueid接收装成naspdu的下行小数据，该过程中也不需要ue重新恢复rrc信令连接。

由于在上下行的小数据传输过程中都不需要ue重新恢复rrc信令连接，因此将减少信令负担和等待延迟；特别是在高移动性、海量终端接入的情况下能够大量减少信令开销，缩短基站处理的时延。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例中在ue上上行小数据的发送方法实施流程示意图；

图2为本发明实施例中在基站上的上行小数据的传输方法实施流程示意图；

图3为本发明实施例中在c-sgn上下行小数据的发送方法实施流程意图；

图4为本发明实施例中在基站上下行小数据的传输方法实施流程示意图；

图5为本发明实施例中在ue上下行小数据的接收方法实施流程示意图；

图6为本发明实施例中用户面协议栈1示意图；

图7为本发明实施例中用户面协议栈2示意图；

图8为本发明实施例中空口上行数据包传输方案1实施流程示意图；

图9为本发明实施例中空口上行数据包传输方案2实施流程示意图；

图10为本发明实施例中空口下行数据包传输方案1实施流程示意图；

图11为本发明实施例中空口下行数据包传输方案2实施流程示意图；

图12为本发明实施例中上行小数据的发送装置结构示意图；

图13为本发明实施例中上行小数据的传输装置结构示意图；

图14为本发明实施例中下行小数据的发送装置结构示意图；

图15为本发明实施例中下行小数据的传输装置结构示意图；

图16为本发明实施例中下行小数据的接收装置结构示意图；

图17为本发明实施例中上行ue结构示意图；

图18为本发明实施例中上行基站结构示意图；

图19为本发明实施例中下行c-sgn结构示意图；

图20为本发明实施例中下行基站结构示意图；

图21为本发明实施例中下行ue结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

发明人在发明过程中注意到：

现有lte(longtermevolution，长期演进)蜂窝系统中，ue在长时间没有数据传输的情况下rrc(radioresourcecontrol，无线资源控制)连接将被释放进入idle(空闲)状态，因此后续上行数据到达后，ue首先需要重新恢复rrc信令连接，才能进行用户面数据传输，目前恢复控制面连接过程需要至少80ms。

这将使得现有技术中基于有连接的数据传输方案在针对小数据包传输情况下，将引入极大信令负担和等待延迟；另一方面现有上行快速传输方案在高移动性，海量终端接入的情况下存在信令开销大，基站处理时延长的问题。基于此，本发明实施例中将提出一种小数据包的传输方案，可以极大的提升现有系统在支持小数据传输的延迟性能，同时降低系统开销。

在说明过程中，将分别从ue与基站侧、c-sgn的实施进行说明，同时，将先对ue至c-sgn之间的上行小数据的传输进行说明后，再对c-sgn至ue之间的下行小数据的传输进行说明。具体的，在ue发送上行小数据时，直接在idle状态下通过空口随机接入过程向基站发送上行小数据和目标c-sgn的标识，然后由基站转发至目标c-sgn；在ue接收下行小数据时，c-sgn将欲发送给ue的下行小数据封装成naspdu后，直接通过寻呼消息将该naspdu发送给所述ue对应的目标基站列表中的所有基站，再由基站通过空口向各ue发送，各ue根据ueid接收装成naspdu的下行小数据。

实施中，c-sgn为：ciotservinggatewaynode(蜂窝通信物联网服务网关节点)，具体定义可以参见3gpptr23.720，但需要说明的是，能够在本方案中采用的网络设备并不仅限于该协议中描述或者限定的c-sgn，而应该理解成凡是具有与3gpptr23.720中描述的功能相同或者相似的网络设备均为本方案所指的“c-sgn”，只是囿于当前本领域技术人员将该设备称为“c-sgn”，而 申请人并不能预知未来该类设备的命名，因此才以此命名为例进行实施说明。

需要说明的是，本方案中上下行是可以完全独立进行的，上行和下行并不一定要存在一一对应关系，在完全独立时，容易理解可以更好的适配仅需要上行传输，或仅需要下行传输的情况。

之后，还将给出三者配合实施的实例以更好地理解本发明实施例中给出的方案的实施。具体的，实施例1、2将给出用户面协议栈的实施实例，实施例3、4将给出上行小数据传输的实施实例，实施例5、6将给出下行小数据传输的实施实例。

在所用实例中，由于突发小数据是较为典型的运用，因此实例中将主要以突发小数据为例进行说明，但由本方案的实施容易理解，本方案并不仅仅只适用于突发小数据，而是适用于所有的小数据。

当然，这样的说明方式并不意味着三者必须配合实施、或者必须单独实施，实际上，当其分开实施时，其也各自解决ue侧、基站侧、c-sgn侧的问题，而三者结合使用时，会获得更好的技术效果。

一、上行小数据的传输。

图1为在ue上上行小数据的发送方法实施流程示意图，如图所示，可以包括：

步骤101、在idle状态下的ue上确定需要发送的上行小数据和目标c-sgn；

步骤102、通过空口随机接入过程向基站发送上行小数据和目标c-sgn的标识。

图2为在基站上的上行小数据的传输方法实施流程示意图，如图所示，可以包括：

步骤201、接收idle状态下的ue通过空口随机接入过程发送的上行小数据和目标c-sgn的标识；

步骤202、根据目标c-sgn的标识将上行小数据转发至所述目标c-sgn。

方案实施中，在采用基于接入网无连接的数据传输方式时，idle状态下ue(userequipment，用户设备)通过空口随机接入过程将突发上行加密数据和目标c-sgn通知基站，基站根据目标c-sgn地址确定目标c-sgn，并将加密数据转发给c-sgn。加密数据和非接入层信令可以通过rrc层消息承载，也可以直接通过mac(mediumaccesscontrol，媒体接入控制)层pdu(protocoldataunit，协议数据单元)进行承载。

实施中，还可以进一步包括：向基站发送ue检测到的相邻小区信息；或，向c-sgn发送ue检测到的相邻小区信息。

相应的，在基站上，还可以进一步包括：

在接收到ue发送的ue检测到的相邻小区信息时，确定可以向ue进行下行数据传输的目标基站列表，并通知所述目标c-sgn所述目标基站列表。

具体的，ue在进行上行数据发送时可以携带ue检测到的相邻小区信息通知基站，基站根据ue测量到的周围基站信息确定可以向ue进行下行数据传输的基站列表，并将该基站列表信息通知c-sgn。而另一种方式则是ue直接在将自身检测到的邻小区列表通过非接入层消息通知c-sgn。

在收到新的ue相邻基站列表后，c-sgn在ue上下文信息对保存的ue相邻基站列表信息进行更新。

二、下行小数据的传输。

图3为在c-sgn上下行小数据的发送方法实施流程意图，如图所示，可以包括：

步骤301、在c-sgn上将欲发送给ue的下行小数据封装成naspdu；

步骤302、通过寻呼消息将该naspdu发送给所述ue对应的目标基站列表中的所有基站。

图4为在基站上下行小数据的传输方法实施流程示意图，如图所示，可以包括：

步骤401、接收c-sgn通过寻呼消息发送的naspdu，所述naspdu 是c-sgn将欲发送给ue的下行小数据封装成的naspdu；

步骤402、在基站通过空口发送naspdu及ueid。

图5为在ue上下行小数据的接收方法实施流程示意图，如图所示，包括：

步骤501、接收基站通过空口发送的naspdu及ueid，所述naspdu是c-sgn将欲通过寻呼消息发送给ue的下行小数据封装成的naspdu；

步骤502、在根据ueid确定是自身的naspdu时接收所述naspdu。

下面将通过实施例1、2给出用户面协议栈的实施实例。

实施中，上行小数据可以是通过rrc层消息或通过mac层pdu承载的。

将上行小数据转发至所述目标c-sgn，可以是通过l2/l1进行转发的。

实施例1

图6为用户面协议栈1示意图，如图所示，ue用户面包括应用层(application)，在应用层生成应用层数据包，应用层数据可以封装成ip数据包或非ip数据包形式。ue将应用层数据封装到非接入层(s-nas)pdu中，然后通过封装成mac层pdu传输给基站。ue上报的接入层控制消息通过mac层控制消息携带。实施中的s-nas是根据tr23.720定义的新的终端和c-sgn之间的非接入层协议栈，用于区别于传统ue和核心网之间的非接入层协议栈(nas)。

基站mac/l1层实现空口数据的接收和发送功能，l2/l1实现对用户数据到核心网侧的转发功能。nas层pdu被直接作为mac层sdu(servicedataunit，业务数据单元)。

c-sgn和pgw(pdngateway，pdn网关；pdn：packetdatanetwork，分组数据网)与现有技术处理方式一致。

实施例2

图7为用户面协议栈2示意图，如图所示，与实施例1的区别在与实施例2中保留了现有lte中的rrc层协议栈部分，ue上报的接入层控制类信息可以通过rrc消息携带。

下面将通过实施例3、4给出上行小数据传输的实施实例。

实施中，通过空口随机接入过程向基站发送上行小数据和目标c-sgn的标识，可以包括：

通过基站广播的系统广播信息获取进行上行小数据传输时使用的专用preamblepool；

从所述专用preamblepool中选择preamble并向基站发送；

在接收到基站分配的grant后，按照grant指示向基站发送上行小数据和目标c-sgn的标识。

相应的，在基站上，接收idle状态下的ue通过空口随机接入过程发送的上行小数据和目标c-sgn的标识，可以包括：

在基站上预留进行上行小数据传输时使用的专用preamblepool，并在系统广播信息中广播；

接收到ue发送的preamble后，根据该preamble归属的preamblepool，按预先设定的grantsize为ue分配用于发送上行小数据和目标c-sgn的标识的grant指示；

接收ue按grant指示发送的上行小数据和目标c-sgn的标识。

实施中，在按照grant指示向基站发送上行小数据和目标c-sgn的标识时，还可以进一步包括：

携带用于冲突解决的随机数；

根据基站返回的随机数确定上行小数据发送是否成功。

相应的，在ue上，若ue按grant指示发送的上行小数据和目标c-sgn的标识中携带有用于冲突解决的随机数时，还可以进一步包括：

返回随机数用于确定上行小数据发送是否成功。

实施例3

本实施例中，基站为上行数据包传输预留专用preamblepool(前导池)并通过系统广播信息在小区内广播，ue进行上行小数据传输时从专用preamble pool选择preamble(前导)，基站接收到preamble后，根据preamble所属的preamblepool，并按照预先设定的grantsize(授权尺寸)为上行传输分配grant(授权)，ue收到上行grant分配后，按照grant指示将上行用户面数据发送给基站，并携带“随机数”用于冲突解决，基站正确收到上行数据包后，向ue发送冲突解决随机数(即ue随上行数据携带的随机数)，ue通过比较基站发送消息中携带的“随机数”判断上行数据传输是否成功。

实施中，还可以进一步包括：

与c-sgn建立端到端的会话上下文。

所述端到端的会话上下文中携带有ue与c-sgn之间激活的端到端安全上下文，所述端到端安全上下文用于对ue与c-sgn之间的nas层pdu进行加密和完整性保护。

具体的，在ue进行实际数据发送前，ue与c-sgn建立端到端的会话上下文，其中端到端的会话上下文信息可以包含ue与c-sgn之间激活的端到端安全上下文，用于对ue与c-sgn之间的nas层pdu进行加密和完整性保护。此外ue在会话上下文中还保存c-sgn的标识信息，同样的c-sgn也保存了ue的标识信息。

图8为空口上行数据包传输方案1实施流程示意图，如图所示，包括：

步骤801：基站通过系统广播发送当前小区为突发数据传输预留的专用preamblepool信息。

基站为上行小数据包发送预留专用preamblepool，并通过系统广播方式将preamblepool中包含的preambleindex(前导索引)信息，以及当前preamblepool对应的grantsize信息在小区内进行广播。

步骤802：ue选择一个preamble进行上行发送。

ue根据自身所需发送的数据量确定目标preamblepool，并从相应的preamblepool中选择一个preamble进行上行发送。

步骤803：基站根据收到的preamble所属的preamblepool确定需要分配的grantsize。

步骤804：基站对ue进行grant指示。

基站根据步骤803确定的grantsize为ue分配grant，grant下次传输在时间和频域的信息，以及所采用的传输方式，例如编码调制方式、是否跳频等。另外根据实际需要可能额外参数，包括preambleid，ta，这与lte系统随机接入响应一致，不再详细描述。

步骤805：ue向基站发送naspdu、随机数、目标c-sgn的标识。

ue将naspdu和一个“随机数”按照步骤804分配grant发送给基站。其中“随机数”本身是用于冲突解决，为降低payload开销也可以将naspdu的特定部分进行截取作为冲突解决随机数使用。这里认为ue在会话建立过程中保存了c-sgn的标识信息，其中c-sgn的标识信息可以是c-sgn的ip地址，c-sgn的设备标识，c-sgn的域名等等。

步骤806：基站根据从ue收到的目标c-sgn标识确定目标c-sgn。

如果采用包括rrc层协议栈架构，则c-sgn标识可以通过rrc消息携带，如果协议栈不包含rrc层，则通过mac层pdu携带。

也即，目标c-sgn的标识，在采用包括rrc层协议栈架构的传输协议时，可以通过rrc消息携带；在采用不包括rrc层协议栈架构的传输协议时，通过mac层pdu携带。

步骤807：基站向目标c-sgn发送naspdu、相邻基站列表。

基站将携带了应用层数据的naspdu按照目标c-sgn的指示发送给目标 csgn，如果基站还可以将自身保存的相邻基站列表信息也发送给csgn。

步骤808：基站向ue返回随机数。

如果基站对步骤805成功进行了接收，基站在下行链路上发送在步骤805确定的随机数作为消息805成功接收的反馈。

实施例4

本实施例中，与实施例3的空口上行数据包传输方案1的主要区别是，控制面信息都是有非接入层进行携带，即非接入层naspdu中包含了非加密的目标c-sgn标识，naspdu的加密部分包含了应用层数据，以及可选的ue将自身测量到的小区列表(celllist)信息也可以包含在naspdu中。

图9为空口上行数据包传输方案2实施流程示意图，如图所示，包括：

步骤901：基站通过系统广播发送当前小区为突发数据传输预留的专用preamblepool信息。

基站为上行小数据包发送预留专用preamblepool，并通过系统广播方式将preamblepool中包含的preambleindex信息，以及当前preamblepool对应的grantsize信息在小区内进行广播。

步骤902：ue选择一个preamble进行上行发送。

ue根据自身所需发送的数据量确定目标preamblepool，并从相应的preamblepool中选择一个preamble进行上行发送。

步骤903：基站根据收到的preamble所属的preamblepool确定需要分配的grantsize。

步骤904：基站对ue进行grant指示。

基站根据步骤903确定的grantsize为ue分配grant，grant下次传输在时间和频域的信息，以及所采用的传输方式，例如编码调制方式是否跳频等。

步骤905：ue向基站发送naspdu、随机数。

ue将naspdu和一个“随机数”按照步骤904分配grant发送给基站。其中“随机数”本身是用于冲突解决，为降低payload开销也可以将naspdu的特定部分进行截取作为冲突解决随机数使用。

步骤906：基站根据naspdu中携带的目标c-sgn标识确定目标c-sgn。

基站根据从ue收到的naspdu中携带的目标c-sgn标识确定目标c-sgn。为了是基站可以解析出naspdu中携带的目标c-sgn标识信息，则c-sgn标识信息部分以明文方式传输。

也即，目标c-sgn的标识是由naspdu携带的。

步骤907：基站向目标c-sgn发送naspdu。

基站将携带了应用层数据的naspdu按照目标c-sgn的指示发送给目标c-sgn。c-sgn将naspdu中携带的ue测量到的小区列表信息保存在ue的上下文信息中。

步骤908：基站向ue返回随机数。

如果基站对步骤905成功进行了接收，基站在下行链路上发送在步骤905确定的随机数作为消息905成功接收的反馈。

下面将通过实施例5、6给出下行小数据传输的实施实例。

在下行小数据传输实施中，根据目标c-sgn的标识将上行小数据转发至所述目标c-sgn，可以是经pgw根据预先保存的流模板将ip包封装成gtp(gprstunnelingprotocol，gprs隧道协议)包后发送给c-sgn的。

ue是根据pgw发送给c-sgn的gtp包中携带的teid(tunnelendpointidentifier，隧道端点标识)信息确定的。

实施中，目标基站列表可以是根据ue向c-sgn发送的ue检测到的相邻小区信息确定的；

或，可以是基站通知c-sgn的，所述目标基站列表是基站根据ue发送的ue检测到的相邻小区信息确定的。

实施中，在寻呼消息中携带有qos(qualityofservice，服务质量)参数时，可以进一步包括：

根据qos参数及预先配置选择paging(寻呼)在空口盲重传的次数。

实施中，还可以进一步包括：

在接收到自身的naspdu后，向基站反馈正确接收指示。

实施例5

本实施例中，在数据包较小的情况下(例如数据包大小几十到上百比特)基站直接在空口进行下行传输，其中携带ueid和下行naspdu。根据qos参数对可靠性的要求，基站为提高空口传输可靠性可以采用空口多次盲重传方案。另外对于突发连续多个下行数据包到达的情况，c-sgn可以根据从基站收到ack(acknowledgement，确认)确认包中携带的基站id确定ue当前驻留的基站信息，并在驻留计时器timer1超时前，将后续到达的数据包仅转发到ue当前驻留基站。

图10为空口下行数据包传输方案1实施流程示意图，如图所示，包括：

步骤1001：pgw将数据包发送给c-sgn。

ip数据包到达后，pgw根据预先保存的流模板，将ip包封装封装成gtp包，并将数据包发送给c-sgn。

步骤1002：c-gsn根据ue上下文信息确定ue可能驻留的基站列表。

c-sgn根据gtp包中携带的teid信息确定目标ue上下文，并将下行小数据包封装成naspdu。c-gsn根据自身保存的ue上下文信息确定ue可能驻留的基站列表。其中，ue可能驻留的基站列表包括：ue上次进行上行传输接入的基站，或者根据之前保存的ue测量上报到的小区列表信息确定目标基站。

步骤1003：c-sgn通过寻呼消息将ueid、naspdu、qos指示发送给 目标基站列表中的所有基站。

根据步骤1002确定的目标基站列表信息，c-sgn通过寻呼消息将naspdu发送给目标基站列表中的所有基站。实施中还可以包括qos指示。

步骤1004：基站向ue发送naspdu、ueid。

基站收到寻呼消息后，获得naspdu、ueid和qos参数。本实施例适用于小数据包，基站根据预先配置，如果naspdu大小低于一定门限情况下(例如100bits)，则通过空口直接发送naspdu和ueid信息，另一种方式可以是通过naspdu和ueid封装后得到的包通过寻呼或广播信道进行传输。如果naspdu大于门限，则需寻呼ue后，使其进入连接态，在连接态进行数据收发。

也即，在基站通过空口发送naspdu及ueid，可以包括：

若naspdu数据小于预设阈值，在基站通过空口直接发送naspdu及ueid，或，将naspdu和ueid封装后通过寻呼或广播信道进行发送；

若naspdu数据大于预设阈值，寻呼ue使其进入连接态后，在连接态将naspdu发送给ue。

另外，还可以根据qos参数，基站根据预先配置选择空口盲重传的次数。

步骤1005：ue通过空口发送ueid和ack指示。

如果ue在空口收到naspdu，并根据ueid判断出数据是发送给自身，则ue通过空口发送数据正确接收指示，其中携带ueid和ack指示，如果ue没有通过默认配置或预分配提前获得上行反馈资源，则ue通过发起随机接入过程获上行传输资源。

步骤1006：基站通过上行传输消息通知c-sgn数据成功接收，上行传输消息携带ueid信息和ack指示、基站id。

基站从ue接收到数据正确接收指示后，如果ue反馈中发送的ueid与基站下发消息的ueid匹配，则通过上行传输消息通知c-sgn数据成功接收，上行传输消息携带ueid信息和ack指示，此外上行传输消息中还携带ue 当前驻留基站信息。如果网关在一定时间内(例如20ms)没有收到ack指示，网关可以对相关下行数据包进行重发。

步骤1007：c-sgn对ue当前接入的基站信息进行更新。

收到步骤1006消息后，如果ue接入的基站发生了变化，则c-sgn对自身保存的ue接入基站信息进行更新。

实施例6

本实施例中，在基站通过空口发送naspdu及ueid时，可以包括：

在基站通过空口对ue进行paging，所述paging消息中携带有ue标识信息和基站为ue分配的随机接入资源；

在为ue配置的随机接入资源上收到ue发送的preamble后，将naspdu发送给ue。

相应的，在ue上，在接收基站通过空口发送的naspdu及ueid时，可以包括：

根据paging消息中携带的ueid信息确定属于自身后，在基站为ue分配的随机接入资源上发送preamble；

接收基站发送的naspdu。

具体的，本实施例中，基站在小区内进行paging，paging消息携带ue标识，其中ue标识可以是唯一标识ue的高层ueid。ue接收到paging消息后，根据其中ue标识判断出是对自身进行paging后触发随机接入过程。根据qos参数对可靠性的要求，为提高paging消息的可靠性，基站可以在小区内对paging消息进行多次盲重传。

基站通过paging消息，将分配专用preamble配置给ue，专用preamble保证了ue在后续随机接入过程中不会发生碰撞。同时为了降低非ue驻留小区preamble资源的浪费，基站通过paging消息为ue分配的专用preamble会在预先设定的时间(例如10ms)后自动释放，其中预设的时间根据ue最大反馈时延进行确定。

不同于实施例5，本方案中业务数据仅在ue实际驻留的基站进行下行传输，因此本方案更适合在业务数据包较大的情况下(例如几百到上千比特数据包)，提高空口利用率。

图11为空口下行数据包传输方案2实施流程示意图，如图所示，包括：

步骤1101：pgw将数据包发送给c-sgn。

ip数据包到达后，pgw根据预先保存的流模板，将ip包封装封装成gtp包，并将数据包发送给c-sgn。

步骤1102：c-gsn根据ue上下文信息确定ue可能驻留的基站列表。

c-sgn根据gtp包中携带的teid信息确定目标ue上下文，并将下行小数据包封装成naspdu。c-gsn根据自身保存的ue上下文信息确定ue可能驻留的基站列表。其中，ue可能驻留的基站列表包括：ue上次进行上行传输接入的基站，或者根据之前保存的ue测量上报到的小区列表信息确定目标基站。

步骤1103：c-sgn通过寻呼消息将ueid、naspdu、qos指示发送给目标基站列表中的所有基站。

根据步骤1102确定的目标基站列表信息，c-sgn通过寻呼消息将naspdu发送给目标基站列表中的所有基站。

步骤1104：基站对ue进行paging，paging消息中携带随机接入配置、ueid。

基站收到寻呼消息后，获得naspdu，ueid和qos参数。基站根据预先配置，如果naspdu大小高于一定门限情况下，则通过空口对ue进行paging，其中paging消息中携带ue标识信息和基站为ue分配的随机接入资源(为避免碰撞基站可以为ue分配专用随机接入资源，包括专用preamble码和prach资源)。另外根据qos参数，基站可以根据预先配置选择paging消息在空口盲重传的次数。同时基站开启专用preamble分配计时器，在计时器超时前，专用preamble配置将不会分配给其他下行数据传输使用。

也即，在基站通过空口对ue进行paging时，还可以进一步包括：

开启专用preamble分配计时器，在计时器超时且在为ue配置的随机接入资源上没有收到ue发送的preamble，释放为ue分配的随机接入资源。

步骤1105：ue使用该preamble发起随机接入过程。

ue根据paging消息中携带的ueid判断当前消息身份针对自身，如果针对自身则ue使用paging消息中携带的随机接入配置发起随机接入过程。如果基站在专用preamble计时器超时情况下没有收到ue使用该preamble发起随机接入过程，则基站释放该专用preamble资源用于后续下行数据传输分配过程。

步骤1106：基站将naspdu包发送给ue。

基站在为ue配置的随机接入资源上收到ue发送的preamble后，基站将naspdu包发送给ue。

步骤1107：ue通过空口发送ack指示。

如果ue在空口收到完整的naspdu后，则ue通过空口发送数据正确接收ack指示，其中发送ack所采用的上行资源可以根据下行传输资源根据映射规则确定。

步骤1108：基站通过上行传输消息通知c-sgn数据成功接收，上行传输消息携带ueid信息和ack指示、基站id。

基站从ue接收到数据正确接收ack指示后，上行传输消息通知c-sgnnaspdu成功接收，上行传输消息同时携带ue标识信息和ack指示。

步骤1109：c-sgn对ue当前接入的基站信息进行更新。

收到步骤1108消息后，如果ue接入的基站发生了变化，则c-sgn对自身保存的ue接入基站信息进行更新。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种上行、下行小数据传输装置，由于这些装置解决问题的原理与一种上行、下行小数据传输方法相似，因此这些装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

图12为上行小数据的发送装置结构示意图，如图所示，可以包括：

上行确定模块1201，用于确定在idle状态下的ue上需要发送的上行小数据和目标c-sgn；

上行发送模块1202，用于通过空口随机接入过程向基站发送上行小数据和目标c-sgn的标识。

实施中，上行发送模块进一步用于向基站发送ue检测到的相邻小区信息；或，向c-sgn发送ue检测到的相邻小区信息。

实施中，上行发送模块进一步用于与c-sgn建立端到端的会话上下文。

实施中，所述端到端的会话上下文中携带有ue与c-sgn之间激活的端到端安全上下文，所述端到端安全上下文用于对ue与c-sgn之间的nas层pdu进行加密和完整性保护。

实施中，上行发送模块进一步用于在通过空口随机接入过程向基站发送上行小数据和目标c-sgn的标识时，通过基站广播的系统广播信息获取进行上行小数据传输时使用的专用preamblepool；从所述专用preamblepool中选择preamble并向基站发送；在接收到基站分配的grant后，按照grant指示向基站发送上行小数据和目标c-sgn的标识。

实施中，上行发送模块进一步用于在采用包括rrc层协议栈架构的传输协议时，通过rrc消息携带所述目标c-sgn的标识；在采用不包括rrc层协议栈架构的传输协议时，通过mac层pdu携带所述目标c-sgn的标识；或者，由naspdu携带所述目标c-sgn的标识。

实施中，上行发送模块进一步用于在按照grant指示向基站发送上行小数据和目标c-sgn的标识时，携带用于冲突解决的随机数；根据基站返回的随机数确定上行小数据发送是否成功。

图13为上行小数据的传输装置结构示意图，如图所示，可以包括：

上行接收模块1301，用于接收idle状态下的ue通过空口随机接入过程发送的上行小数据和目标c-sgn的标识；

上行转发模块1302，用于根据目标c-sgn的标识将上行小数据转发至所述目标c-sgn。

实施中，上行接收模块进一步用于接收通过rrc层消息或通过mac层pdu承载的上行小数据。

实施中，上行转发模块进一步用于通过l2/l1进行转发将上行小数据转发至所述目标c-sgn。

实施中，上行转发模块进一步用于在接收到ue发送的ue检测到的相邻小区信息时，确定可以向ue进行下行数据传输的目标基站列表，并通知所述目标c-sgn所述目标基站列表。

实施中，上行转发模块进一步用于在根据目标c-sgn的标识将上行小数据转发至所述目标c-sgn时，是经pgw根据预先保存的流模板将ip包封装成gtp包后发送给c-sgn的。

实施中，上行接收模块进一步用于在接收idle状态下的ue通过空口随机接入过程发送的上行小数据和目标c-sgn的标识时，在基站上预留进行上行小数据传输时使用的专用preamblepool，并在系统广播信息中广播；接收到ue发送的preamble后，根据该preamble归属的preamblepool，按预先设定的grantsize为ue分配用于发送上行小数据和目标c-sgn的标识的grant指示；接收ue按grant指示发送的上行小数据和目标c-sgn的标识。

实施中，上行接收模块进一步用于在采用包括rrc层协议栈架构的传输协议时，接收通过rrc消息携带的所述目标c-sgn的标识；在采用不包括rrc层协议栈架构的传输协议时，接收通过mac层pdu携带的所述目标c-sgn的标识；或者，接收由naspdu携带的所述目标c-sgn的标识。

实施中，上行转发模块进一步用于若ue按grant指示发送的上行小数据和目标c-sgn的标识中携带有用于冲突解决的随机数时，返回随机数用于确定上行小数据发送是否成功。

图14为下行小数据的发送装置结构示意图，如图所示，可以包括：

下行封装模块1401，用于在c-sgn上将欲发送给ue的下行小数据封装成naspdu；

下行c-sgn发送模块1402，用于通过寻呼消息将该naspdu发送给所述ue对应的目标基站列表中的所有基站。

实施中，下行发送模块进一步用于根据pgw发送给c-sgn的gtp包中携带的teid信息确定所述ue。

实施中，下行发送模块进一步用于根据ue向c-sgn发送的ue检测到的相邻小区信息确定所述目标基站列表；或，根据基站通知c-sgn的目标基站列表确定的，所述目标基站列表是基站根据ue发送的ue检测到的相邻小区信息确定的。

图15为下行小数据的传输装置结构示意图，如图所示，可以包括：

下行基站接收模块1501，用于接收c-sgn通过寻呼消息发送的naspdu，所述naspdu是c-sgn将欲发送给ue的下行小数据封装成的naspdu；

下行基站发送模块1502，用于在基站通过空口发送naspdu及ueid。

实施中，下行基站发送模块进一步用于在基站通过空口发送naspdu及ueid时，若naspdu数据小于预设阈值，在基站通过空口直接发送naspdu及ueid，或，将naspdu和ueid封装后通过寻呼或广播信道进行发送；若naspdu数据大于预设阈值，寻呼ue使其进入连接态后，在连接态将naspdu发送给ue。

实施中，下行基站发送模块进一步用于在基站通过空口发送naspdu及ueid时，在基站通过空口对ue进行paging，所述paging消息中携带有ue标识信息和基站为ue分配的随机接入资源；在为ue配置的随机接入资源上收到ue发送的preamble后，将naspdu发送给ue。

实施中，下行基站发送模块进一步用于在基站通过空口对ue进行paging时，开启专用preamble分配计时器，在计时器超时且在为ue配置的随机接入资源上没有收到ue发送的preamble，释放为ue分配的随机接入资源。

实施中，下行基站发送模块进一步用于在寻呼消息中携带有qos参数时，根据qos参数及预先配置选择paging在空口盲重传的次数。

实施中，下行基站发送模块进一步用于将naspdu发送给ue后，在接收到ue反馈的正确接收指示后，通知c-sgn数据传输成功。

图16为下行小数据的接收装置结构示意图，如图所示，可以包括：

下行ue接收模块1601，用于接收基站通过空口发送的naspdu及ueid，所述naspdu是c-sgn将欲通过寻呼消息发送给ue的下行小数据封装成的naspdu；

下行ue确定模块1602，用于在根据ueid确定是自身的naspdu时接收所述naspdu。

实施中，下行ue接收模块进一步用于在接收基站通过空口发送的naspdu及ueid时，通过空口直接接收naspdu及ueid，或，通过寻呼或广播信道接收基站封装后的naspdu和ueid；或，在基站寻呼进入连接态后，在连接态接收naspdu及ueid。

实施中，下行ue接收模块进一步用于在接收基站通过空口发送的naspdu及ueid时，根据paging消息中携带的ueid信息确定属于自身后，在基站为ue分配的随机接入资源上发送preamble；接收基站发送的naspdu。

实施中，下行ue确定模块进一步用于在接收到自身的naspdu后，向基站反馈正确接收指示。

为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。

在实施本发明实施例提供的技术方案时，可以按如下方式实施。

图17为上行ue结构示意图，如图所示，用户设备包括：

处理器1700，用于读取存储器1720中的程序，执行下列过程：

在idle状态下的ue上确定需要发送的上行小数据和目标c-sgn；

收发机1710，用于在处理器1700的控制下发送数据，执行下列过程：

通过空口随机接入过程向基站发送上行小数据和目标c-sgn的标识。

实施中，进一步包括：

向基站发送ue检测到的相邻小区信息；

或，向c-sgn发送ue检测到的相邻小区信息。

实施中，进一步包括：

与c-sgn建立端到端的会话上下文。

实施中，所述端到端的会话上下文中携带有ue与c-sgn之间激活的端到端安全上下文，所述端到端安全上下文用于对ue与c-sgn之间的nas层pdu进行加密和完整性保护。

实施中，通过空口随机接入过程向基站发送上行小数据和目标c-sgn的标识，包括：

通过基站广播的系统广播信息获取进行上行小数据传输时使用的专用preamblepool；

从所述专用preamblepool中选择preamble并向基站发送；

在接收到基站分配的grant后，按照grant指示向基站发送上行小数据和目标c-sgn的标识。

实施中，所述目标c-sgn的标识，在采用包括rrc层协议栈架构的传输协议时，通过rrc消息携带；在采用不包括rrc层协议栈架构的传输协议时，通过mac层pdu携带；

或者，所述目标c-sgn的标识是由naspdu携带的。

实施中，在按照grant指示向基站发送上行小数据和目标c-sgn的标识时，进一步包括：

携带用于冲突解决的随机数；

根据基站返回的随机数确定上行小数据发送是否成功。

其中，在图17中，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体 由处理器1700代表的一个或多个处理器和存储器1720代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机1710可以是多个元件，即包括发送机和接收机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。针对不同的用户设备，用户接口1730还可以是能够外接内接需要设备的接口，连接的设备包括但不限于小键盘、显示器、扬声器、麦克风、操纵杆等。

处理器1700负责管理总线架构和通常的处理，存储器1720可以存储处理器1700在执行操作时所使用的数据。

图18为上行基站结构示意图，如图所示，基站中包括：

处理器1800，用于读取存储器1820中的程序，执行下列过程：

确定上行小数据和目标c-sgn的标识；

收发机1810，用于在处理器1800的控制下发送数据，执行下列过程：

接收idle状态下的ue通过空口随机接入过程发送的上行小数据和目标c-sgn的标识；

根据目标c-sgn的标识将上行小数据转发至所述目标c-sgn。

实施中，上行小数据是通过rrc层消息或通过mac层pdu承载的。

实施中，将上行小数据转发至所述目标c-sgn，是通过l2/l1进行转发的。

实施中，进一步包括：

在接收到ue发送的ue检测到的相邻小区信息时，确定可以向ue进行下行数据传输的目标基站列表，并通知所述目标c-sgn所述目标基站列表。

实施中，根据目标c-sgn的标识将上行小数据转发至所述目标c-sgn，是经pgw根据预先保存的流模板将ip包封装成gtp包后发送给c-sgn的。

实施中，接收idle状态下的ue通过空口随机接入过程发送的上行小数据和目标c-sgn的标识，包括：

在基站上预留进行上行小数据传输时使用的专用preamblepool，并在系统 广播信息中广播；

接收到ue发送的preamble后，根据该preamble归属的preamblepool，按预先设定的grantsize为ue分配用于发送上行小数据和目标c-sgn的标识的grant指示；

接收ue按grant指示发送的上行小数据和目标c-sgn的标识。

实施中，所述目标c-sgn的标识，在采用包括rrc层协议栈架构的传输协议时，通过rrc消息携带；在采用不包括rrc层协议栈架构的传输协议时，通过mac层pdu携带；

或者，所述目标c-sgn的标识是由naspdu携带的。

实施中，若ue按grant指示发送的上行小数据和目标c-sgn的标识中携带有用于冲突解决的随机数时，进一步包括：

返回随机数用于确定上行小数据发送是否成功。

其中，在图18中，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器1800代表的一个或多个处理器和存储器1820代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机1810可以是多个元件，即包括发送机和收发机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。处理器1800负责管理总线架构和通常的处理，存储器1820可以存储处理器1800在执行操作时所使用的数据。

图19为下行c-sgn结构示意图，如图所示，c-sgn中包括：

处理器1900，用于读取存储器1920中的程序，执行下列过程：

在c-sgn上将欲发送给ue的下行小数据封装成naspdu；

收发机1910，用于在处理器1900的控制下发送数据，执行下列过程：

通过寻呼消息将该naspdu发送给所述ue对应的目标基站列表中的所有基站。

实施中，所述ue是根据pgw发送给c-sgn的gtp包中携带的teid信息确定的。

实施中，所述目标基站列表是根据ue向c-sgn发送的ue检测到的相邻小区信息确定的；

或，是基站通知c-sgn的，所述目标基站列表是基站根据ue发送的ue检测到的相邻小区信息确定的。

其中，在图19中，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器1900代表的一个或多个处理器和存储器1920代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机1910可以是多个元件，即包括发送机和收发机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。处理器1900负责管理总线架构和通常的处理，存储器1920可以存储处理器1900在执行操作时所使用的数据。

图20为下行基站结构示意图，如图所示，基站中包括：

处理器2000，用于读取存储器2020中的程序，执行下列过程：

确定naspdu；

收发机2010，用于在处理器2000的控制下发送数据，执行下列过程：

接收c-sgn通过寻呼消息发送的naspdu，所述naspdu是c-sgn将欲发送给ue的下行小数据封装成的naspdu；

在基站通过空口发送naspdu及ueid。

实施中，在基站通过空口发送naspdu及ueid，包括：

若naspdu数据小于预设阈值，在基站通过空口直接发送naspdu及ueid，或，将naspdu和ueid封装后通过寻呼或广播信道进行发送；

若naspdu数据大于预设阈值，寻呼ue使其进入连接态后，在连接态将naspdu发送给ue。

实施中，在基站通过空口发送naspdu及ueid，包括：

在基站通过空口对ue进行paging，所述paging消息中携带有ue标识信息和基站为ue分配的随机接入资源；

在为ue配置的随机接入资源上收到ue发送的preamble后，将naspdu发送给ue。

实施中，在基站通过空口对ue进行paging时，进一步包括：

开启专用preamble分配计时器，在计时器超时且在为ue配置的随机接入资源上没有收到ue发送的preamble，释放为ue分配的随机接入资源。

实施中，在寻呼消息中携带有qos参数时，进一步包括：

根据qos参数及预先配置选择paging在空口盲重传的次数。

实施中，将naspdu发送给ue后，进一步包括：

在接收到ue反馈的正确接收指示后，通知c-sgn数据传输成功。

其中，在图20中，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器2000代表的一个或多个处理器和存储器2020代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机2010可以是多个元件，即包括发送机和收发机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。处理器2000负责管理总线架构和通常的处理，存储器2020可以存储处理器2000在执行操作时所使用的数据。

图21为下行ue结构示意图，如图所示，用户设备包括：

处理器2100，用于读取存储器2120中的程序，执行下列过程：

确定naspdu及ueid；

收发机2110，用于在处理器2100的控制下发送数据，执行下列过程：

接收基站通过空口发送的naspdu及ueid，所述naspdu是c-sgn将欲通过寻呼消息发送给ue的下行小数据封装成的naspdu；

在根据ueid确定是自身的naspdu时接收所述naspdu。

实施中，在接收基站通过空口发送的naspdu及ueid时，包括：

通过空口直接接收naspdu及ueid，或，通过寻呼或广播信道接收基站封装后的naspdu和ueid；

或，在基站寻呼进入连接态后，在连接态接收naspdu及ueid。

实施中，在接收基站通过空口发送的naspdu及ueid时，包括：

根据paging消息中携带的ueid信息确定属于自身后，在基站为ue分配的随机接入资源上发送preamble；

接收基站发送的naspdu。

实施中，进一步包括：

在接收到自身的naspdu后，向基站反馈正确接收指示。

其中，在图21中，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器2100代表的一个或多个处理器和存储器2120代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机2110可以是多个元件，即包括发送机和接收机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。针对不同的用户设备，用户接口2130还可以是能够外接内接需要设备的接口，连接的设备包括但不限于小键盘、显示器、扬声器、麦克风、操纵杆等。

处理器2100负责管理总线架构和通常的处理，存储器2120可以存储处理器2100在执行操作时所使用的数据。

综上所述，本发明实施例中提供了ue和基站之间空口上行快速传输过程、下行数据传输过程。以及c-gsn根据ue上行接入的基站，以及ue周围基站确定下行数据发送目标基站的方案，下行传输过程中，基站根据qos参数，确定空口是否开启盲重传通功能的方案。

使用本数据传输方案进行小数据包传输一方面可以避免数据到达后从空 闲状态到连接状态的转换引入的控制面时延和空口信令负担；另一方面可以大大减少ue进入连接状态后由于长时间没有数据发送而引入的连接维护的开销。因此采用本方案可大大提升现有蜂窝系统在上行突发小数据传输方面性能。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。