CN102098237B - 一种网关设备及使用方法、信息传输方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种网关设备及使用方法、信息传输方法及设备，包括：基于本地IP接入技术，通过与本地网关间建立的直接隧道接入本地网络后，建立3GPP终端与本地无线传感器网络应用平台之间端到端的逻辑链路来传输3GPP终端与本地无线传感器网络应用平台间的控制信息及业务数据信息；在3GPP核心网的控制下通过Femto AP模块与本地网关间建立的直接隧道接入本地网络后，建立无线传感器网络网络与本地无线传感器网络应用平台之间端到端的逻辑链路来传输无线传感器网络网络与本地无线传感器网络应用平台间的控制信息及业务数据信息。本发明能有效利用3G/LTE网络家庭基站所处位置优势来实现电信网与物联网的融合。

Description

一种网关设备及使用方法、信息传输方法及设备

技术领域

本发明涉及通信设备技术，特别涉及一种网关设备及使用方法、信息传输方法及设备。

背景技术

1、物联网介绍。

物联网是未来互联网络的一部分，欧盟将其定义为基于标准和交互通信协议的具有自配置能力的动态全球网络设施，在物联网内物理的和虚拟的“物件”具有身份、物理属性、拟人化等特征，它们能够被一个综合的信息网络所连接。2010年，我国的政府工作报告所附的注释中对物联网有如下说明：物联网是通过传感设备按照约定的协议，把各种网络连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网的主要特征是每一个物件都可以寻址，每一个物件都可以控制，每一个物件都可以通信。

从逻辑结构上看，物联网大致可以由感知层、网络层和应用层3个层面构成，处于底层的感知层主要通过传感器网络实现，它借助RFID(Radio FrequencyIdentification，射频识别/电子标签)和传感器等对物件信息进行采集和控制，通过传感网将一组传感器的信息汇集，并传送到核心网络。网络层主要由现有基础网络构成，它承担物与物的互联。物联网可用的基础网络可以有很多种，根据应用的需要可以是公共通信网(包括电信网络，Internet等)、行业专网甚至是新建的专用于物联网的通信网。处于高层的应用层主要负责信息的处理、决策支持以及业务应用服务。

2、物联网与电信网络结合介绍。

物联网与电信网络相结合是指将物联网感知层终端及传感网络与电信网络相连接，通过电信网实现物联网业务的承载，并通过电信网络对物联网及其业务的管理及监控来扩展电信网提供的服务。

图1为物联网与电信网结合的网络架构示意图，如图所示，在正在起草的中华人民共和国通信行业标准《(无线传感器网络与电信网络结合的总体技术要求》中提出了如下一种实现物联网与电信网结合的系统架构：

在此架构中，构成物联网感知延伸层的无线传感器网络由一组传感器节点设备通过网关配置或预配置的方式组成网络。作为电信网络的终端，无线传感器网络网关经由电信网络接入网及核心网接入业务平台及管理平台(业务平台及管理平台相当于物联网架构中的应用层)。电信网络的接入网和核心网通过针对物联网业务特征而进行的优化及增强来为物联网提供更好的网络应用服务。

3、家庭基站网络介绍。

家庭基站H(e)NB(也称Femto AP，毫微微蜂窝式接入点)是安放在用户家中或办公室的一个无线接入点设备AP(Access Point，接入点)，业界也称之为Femtocell，它解决了3G/LTE(Long Term Evolution，长期演进)通信系统2GHz无线信号室内覆盖信号质量差的问题，增加了系统容量。家庭基站在功能上集成了3G系统接入网NodeB(基站)和RNC(Radio Network Controller，无线网络控制器)/LTE系统接入网eNodeB(演进基站)的功能(或分组域设备的功能)，它以用户的宽带接入(如DSL(Digital Subscriber Line，数字用户线)，FTTH(Fiber To The Home，光纤到户)等)为回程，具有自动配置和优化能力，因此无需规划，也不存在站址选取等问题。它既是移动网络的延伸，又是固定移动融合的有效手段。

3G系统中家庭基站的网络架构如图2所示。家庭基站通过Iuh接口提供无线接入网的连接功能，它具备NodeB和大部分RNC功能，同时还具备基于Iuh接口的HNB鉴权、HNB GW(Gateway，网关)发现、HNB注册和UE(User Equipment，用户设备)注册等。HNB和安全网关(SeGW)之间基于安全隧道IPSec(IP security protocol，IP安全协议)通信。

对于3G系统HNB而言，家庭基站网关HNB GW(也称Femto GW)是必选的网络设备。它对核心网呈现为RNC，起到汇聚大量HNB控制面和用户面流量的功能。HNB GW支持NAS(Non Access Stratum，非接入层)节点选择功能。安全网关和HNB之间建立IPSec隧道，以确保HNB和HNB GW之间的通信安全，是必选的逻辑实体，可实现在HNB GW中，也可为独立的物理实体。

对于LTE系统HeNB而言，HeNB GW是可选的网络设备。

现有技术的不足在于：

在现有物联网与移动通信网络结合的方案中，传感网通过电信网的接入网和核心网连接至物联网应用层，并通过业务平台获取电信网络运营商或服务提供商提供的服务。然而，对于智能家庭网络这样私密性比较强的网络应用，在组网时用户往往不愿将家庭传感网络设备的控制、维护及管理功能通过公共网络业务应用平台来实现，而希望能够通过本地网络实现对家庭传感网的控制、维护及管理。因此，已提出的物联网与电信网结合的网络架构不能很好地满足用户的这一需求。

此外，在现有物联网与移动通信网络结合的方案中，传感网网关通常以通信网终端的形式接入通信网络。这种架构具有较强的普适性，能够满足一般性网络应用的需要。然而，对于如智能家庭网络这样具有较强应用背景的网络应用而言，这种架构要求用户通过专用的终端来实现家庭网络感知层设备的管理并为其提供核心网络接入服务。它无法有效利用移动通信网络中家庭基站所处位置的优势来组建并管理家庭传感网络，无法为运营商基于家庭基站实现物联网业务的需求提供有力支撑。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供了一种网关设备及使用方法、信息传输方法及设备，用以通过本地网络实现对家庭传感网的控制、维护及管理。

本发明实施例中提供了一种网关设备，包括：

Femto AP模块，用于遵从现有3GPP标准定义的家庭基站的功能及行为，为其覆盖范围内的3GPP终端提供网络接入服务，通过回程链路连接至Femto网关，实现至3GPP核心网及分组数据网络的IP可达；基于LIPA技术，在3GPP核心网的控制下通过与L-GW间建立的直接隧道接入本地网络后，建立3GPP终端与本地WSN应用平台之间端到端的第一逻辑链路；

WSN GW模块，用于负责WSN网络的管理和维护，实现WSN网络与本地WSN应用平台的通信，为其覆盖范围内的WSN终端提供网络接入服务；作为3GPP终端通过Femto AP模块接入3GPP核心网，并基于LIPA技术，在3GPP核心网的控制下通过Femto AP模块与L-GW间建立的直接隧道接入本地网络后，建立WSN网络与本地WSN应用平台之间端到端的第二逻辑链路。

本发明实施例中提供了一种网关设备的使用方法，包括如下步骤：

在第一逻辑链路上，传输3GPP终端与本地WSN应用平台间的控制信息及业务数据信息；

和/或，在第二逻辑链路上，传输WSN网络与本地WSN应用平台间的控制信息及业务数据信息。

本发明实施例中提供了一种信息传输方法，包括如下步骤：

基于LIPA技术，在3GPP核心网的控制下通过Femto AP与L-GW间建立的直接隧道接入本地网络后，建立3GPP终端与本地WSN应用平台之间端到端的第一逻辑链路，并在第一逻辑链路上传输3GPP终端与本地WSN应用平台间的控制信息及业务数据信息；

和/或，基于LIPA技术，在3GPP核心网的控制下通过Femto AP与L-GW间建立的直接隧道接入本地网络后，建立WSN网络与本地WSN应用平台之间端到端的第二逻辑链路，并在第二逻辑链路上传输WSN网络与本地WSN应用平台间的控制信息及业务数据信息。

本发明实施例中提供了一种信息传输设备，包括：

第一传输模块，用于基于LIPA技术，在3GPP核心网的控制下通过FemtoAP与L-GW间建立的直接隧道接入本地网络后，建立3GPP终端与本地WSN应用平台之间端到端的第一逻辑链路，并在第一逻辑链路上传输3GPP终端与本地WSN应用平台间的控制信息及业务数据信息；

和/或，

第二传输模块，用于基于LIPA技术，在3GPP核心网的控制下通过FemtoAP与L-GW间建立的直接隧道接入本地网络后，建立WSN网络与本地WSN应用平台之间端到端的第二逻辑链路，并在第二逻辑链路上传输WSN网络与本地WSN应用平台间的控制信息及业务数据信息。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供的技术方案基于LIPA技术实现电信网和物联网的融合。通过集成无线传感器网络网关及Femto AP功能的网关设备，以LIPA方式建立到达本地WSN应用平台的数据连接，从而实现家庭传感器网络的控制，维护和管理。该方案在有效利用3G/LTE网络家庭基站所处位置优势来实现电信网与物联网融合的同时，较好地满足了用户的私密性要求。

附图说明

图1为背景技术中物联网与电信网结合的网络架构示意图；

图2为背景技术中家庭基站架构示意图；

图3为本发明实施例中网关设备结构示意图；

图4为本发明实施例中Rel-10LIPA架构示意图；

图5为本发明实施例中Rel-11LIPA架构示意图；

图6为本发明实施例中网关设备的使用方法实施流程示意图；

图7为本发明实施例中WSN GW模块结构示意图；

图8为本发明实施例中实施例一用户远程查询/控制家中的物联网设备实施流程示意图；

图9为本发明实施例中实施例二用户查询/控制物联网设备实施流程示意图；

图10为本发明实施例中实施例三用户在家通过人机交互界面设置物联网设备实施流程示意图；

图11为本发明实施例中信息传输方法实施流程示意图；

图12为本发明实施例中信息传输设备结构示意图。

具体实施方式

随着物联网概念的提出与发展，与物联网概念相结合的移动通信业务也得到了快速的发展，其中与家庭基站相关的终端业务更是备受运营商的关注。由于家庭基站所处网络位置的特殊性，很多运营商都提出了基于家庭基站的物联网业务需求，比如基于家庭基站构建智能家庭网络等等。这就需要针对这种需求设计一种合理的家庭基站与物联网融合的系统方案从而为上层应用提供有效的业务支撑。为此，本发明实施例中提出了一种基于LIPA技术实现电信网与物联网融合的方案。下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

图3为网关设备结构示意图，如图所示，设备中可以包括：

Femto AP模块301，用于遵从现有3GPP标准定义的家庭基站的功能及行为，为其覆盖范围内的3GPP终端提供网络接入服务，通过回程链路连接至Femto网关，实现至3GPP核心网及分组数据网络的IP可达；基于LIPA技术，在3GPP核心网的控制下通过与L-GW间建立的直接隧道接入本地网络后，建立3GPP终端与本地WSN(wireless sensor network，无线传感器网络)应用平台之间端到端的第一逻辑链路；

WSN GW模块302，用于负责WSN网络的管理和维护，实现WSN网络与本地WSN应用平台的通信，为其覆盖范围内的WSN终端提供网络接入服务；作为3GPP终端通过Femto AP模块接入3GPP核心网，并基于LIPA技术，在3GPP核心网的控制下通过Femto AP模块与L-GW间建立的直接隧道接入本地网络后，建立WSN网络与本地WSN应用平台之间端到端的第二逻辑链路。

具体实施中，包括了网关设备的整个系统大致可以划分为终端、电信网络以及本地网络三大部分。其中，终端包括3GPP终端(如2G终端、3G终端、LTE终端等符合3GPP网络标准的设备)和WSN终端两类；电信网络由网关设备、L-GW(Local Gateway，本地网关)、Backhaul(回程链路)、FemtoGW以及3GPP CN(Core Network，核心网)构成。

对应于物联网架构的三个层次，WSN终端负责感知、采集周围物理环境中的信号量并根据用户指令完成相应操作(如，根据用户指令开关电源等)，它构成物联网架构的感知层。电信网络承载用户与本地WSN应用平台间及WSN网络与本地WSN应用平台间的数据和信令的交互，是物联网架构中的网络层。本地网络的一部分本地WSN应用平台由本地网络中的服务器实现，它构成物联网架构的应用层。

设备网关一方面具备3GPP系统支持LIPA(Local IPAccess，本地IP接入)技术的家庭基站的功能，为3GPP终端(如2G终端、3G终端、LTE终端等)提供3GPP核心网接入及本地网络接入服务；另一方面它具有WSN GW(WSN网关)的功能，实现对本地WSN网络的组建、控制、维护以及管理，并实现WSN网络数据的汇聚融合，负责与本地WSN应用平台进行通信。

实施中采用的LIPA技术是一种允许终端通过家庭基站接入到与该家庭基站关联的本地网络的技术，本地网络包括家庭网络、企业网络等。终端通过本地网关(Local Gateway，简写为L-GW)接入到本地网络，在3GPP Rel-10(版本10)阶段，本地网关与家庭基站(H(e)NB)在同一个物理实体上实现，在Rel-10之后本地网关可以与家庭基站在不同物理实体上实现。Rel-10LIPA架构图如图4所示，图中LGW与H(e)NB在同一个物理实体上。Rel-11LIPA架构图如图5所示。

下面将结合网关设备的使用对网关设备作进一步说明。

图6为网关设备的使用方法实施流程示意图，如图所示，可以包括如下步骤：

步骤601、在第一逻辑链路上，传输3GPP终端与本地WSN应用平台间的控制信息及业务数据信息；

步骤602、在第二逻辑链路上，传输WSN网络与本地WSN应用平台间的控制信息及业务数据信息。

图中，步骤601与602之间并无必然的时序关系，二者是和/或的关系，它们在不同的场合下运用，下面还会以实例来进行说明。

基于上述包括了网关设备的系统，用户可以通过手机等终端实现对家庭本地传感网络设备的控制，实现家庭传感网络采集数据的查询等功能。具体实施中可以如下：

1、Femto AP模块。

Femto AP模块是3GPP系统家庭基站在网关设备中的实现，它遵从现有3GPP标准定义的家庭基站的全部功能及行为，为其覆盖范围内的3GPP终端提供网络接入服务。在空口一侧，Femto AP模块与3GPP终端基于3GPP Uu或LTE-Uu接口进行通信。在回程网络一侧，它通过回程链路(如：xDSL(...Digital Subscriber Line，各种数字用户线)、xPON(...Passive OpticalNetwork，各种无源光纤网)、CABLE(电缆)等)连接至Femto网关，由此实现至3GPP核心网及分组数据网络的IP可达。基于LIPA技术，在3GPP核心网的控制下3GPP终端通过Femto AP模块与L-GW间建立的直接隧道接入至本地网络，从而与本地WSN应用平台建立端到端逻辑链路(图3中链路I，也即第一逻辑链路)。在此逻辑链路之上，可以传输3GPP终端与本地WSN应用平台间的控制信息及业务数据信息。3GPP终端通过此链路向本地WSN应用平台发送WSN网络控制信息，由此实现3GPP终端对WSN网络的查询与控制。

2、WSN GW模块。

WSN GW模块是网关设备与WSN网络节点进行交互的接口。该模块一方面负责WSN网络的管理和维护，实现WSN网络组网，终端管理，网络参数优化等功能；另一方面该模块负责WSN网络数据的汇聚与转发，实现WSN网络与本地WSN应用平台的通信。在空口一侧，WSN网关模块与WSN终端通信所采用的协议及方式是开放的，它可以是任何适合WSN网络组网及数据传输的无线网络通信协议，如Wi-Fi(Wireless Fidelity，即无线保真技术)、Zigbee、Bluetooth(蓝牙)等等。在回程网络一侧，WSN网关作为3GPP网络的终端通过Femto AP模块接入至3GPP核心网，并在3GPP核心网的控制下通过Femto AP与L-GW间建立的直接隧道接入至本地网络，从而与本地WSN应用平台建立端到端逻辑链路(图3中链路II，也即第二逻辑链路)。在此逻辑链路之上，可以传输WSN网络与本地WSN应用平台间的控制信息及业务数据信息。WSN网关从链路II接收来自物联网应用平台的指令并据此对WSN网络进行管理及控制。同时，WSN网关通过链路II将WSN终端感知采集到的数据上报物联网应用平台。

图7为WSN GW模块结构示意图，如图所示，实施中，WSN GW模块中可以包括：

通信模块701，用于以无线方式与WSN终端进行通信；

虚拟终端模块703，与Femto AP模块相连接，用于通过模拟3GPP终端的行为来通过Femto AP模块为其建立的LIPA连接实现与本地WSN应用平台的互联互通；

处理模块702，用于将通信模块接收到的数据分组提取之后通过3GPP网络发送至本地WSN应用平台，将本地WSN应用平台发送的数据分组在协议转换之后通过通信模块发送给WSN终端。

在使用中，则可以如下：

通信模块以无线方式与WSN终端进行通信；

虚拟终端模块通过模拟3GPP终端的行为来通过Femto AP模块为其建立的LIPA连接实现与本地WSN应用平台的互联互通；

处理模块将通信模块接收到的数据分组提取之后通过3GPP网络发送至本地WSN应用平台，将本地WSN应用平台发送的数据分组在协议转换之后通过通信模块发送给WSN终端。

具体的，为了实现WSN网络控制及信息交互，在功能上WSN GW模块可以由通信模块、处理模块以及虚拟终端模块三部分构成(如图7所示)。通信模块主要基于所采用的通信机制，以无线方式实现WSN GW与WSN网络终端节点的通信。处理模块主要负责空口与本地网络间数据的处理、协议适配及转换。它可以作为代理，将空口接收到的数据分组提取之后再通过3GPP网络发送至本地WSN应用平台；反之，将本地WSN应用平台发送的数据分组在协议转换之后发送给WSN终端。虚拟终端模块与Femto AP模块相连接，它通过模拟3GPP终端的行为来实现3GPP网络的接入，通过Femto AP模块为其建立的LIPA连接实现与本地WSN应用平台的互联互通。

实施中，网关设备中还可以进一步包括：

本地控制中心303，用于供用户通过WSN网关模块对WSN网络的管理及配置。

在使用中，则可以如下：

本地控制中心根据用户的指令通过WSN网关模块对WSN网络进行管理及配置。

具体的，由于网关设备通常布设于家庭或办公室内部，因此为了方便用户的操作，网关设备可包含本地控制中心及人机交互接口模块，用于实现用户在本地对WSN网络的管理及配置。本地控制中心通过与WSN GW间的接口实现对WSN网络的本地控制，它可以根据从人机交互接口接收到的指令向WSN网关发出控制命令，也可以将WSN网关上报的数据在处理之后发送至显示屏呈现给用户。

下面基于包括网关设备的系统给出实现物联网业务的几个应用实例。

实施例一

本实施例用以说明用户不在Femto AP覆盖范围之内(如，用户不在家)时，用户通过3GPP终端查询/控制室内温度，即，用户远程查询/控制家中的物联网设备时的实施方式。图8为实施例一用户远程查询/控制家中的物联网设备实施流程示意图，如图所示，可以包括如下步骤：

步骤801、网关设备开机后，在3GPP CN的控制下建立至本地WSN应用平台的LIPA连接，建立逻辑链路II；

步骤802、用户3GPP终端通过宏基站及3GPP CN建立至本地WSN应用平台的PDN连接；

步骤803、用户通过3GPP终端向本地WSN应用平台发送查询/调节室内温度请求指令；

步骤804、本地WSN应用平台在收到上述指令后通过逻辑链路II向网关设备发送温度查询/调节请求；

步骤805、网关设备向WSN终端发送查询/调节命令；

步骤806、WSN终端执行相应操作并返回响应；

步骤807、网关设备通过逻辑链路II向本地WSN应用平台返回查询/调节响应；

步骤808、本地WSN应用平台向3GPP终端返回WSN终端上报的温度读数或返回温度调节响应。

实施例二

本实施例用以说明用户在Femto AP覆盖范围之内(如，用户在家)时，用户通过3GPP终端查询/控制室内温度，即，用户在Femto AP覆盖范围内通过3GPP终端查询/控制物联网设备时的实施方式。图9为实施例二用户查询/控制物联网设备实施流程示意图，如图所示，可以包括如下步骤：

步骤901、网关设备开机后，在3GPP CN的控制下建立至本地WSN应用平台的LIPA连接，从而建立逻辑链路II；

步骤902、用户3GPP终端通过网关设备及3GPP CN建立至本地WSN应用平台的LIPA连接，从而建立逻辑链路I；

步骤903、用户通过3GPP终端通过逻辑链路I向本地WSN应用平台发送查询/调节室内温度请求指令；

步骤904、本地WSN应用平台在收到上述指令后，通过逻辑链路II向网关设备发送温度查询/调节请求；

步骤905、网关设备向WSN终端发送查询/调节命令；

步骤906、WSN终端执行相应操作并返回响应；

步骤907、网关设备通过逻辑链路II向本地WSN应用平台返回查询/调节响应；

步骤908、本地WSN应用平台通过逻辑链路I向3GPP终端返回WSN终端上报的温度读数或返回温度调节响应。

实施例三

本实施例用以说明用户在家通过本地控制中心的人机界面设置WSN终端，如定时器开关，即，用户在家通过人机交互界面设置物联网设备时的实施方式。图10为实施例三用户在家通过人机交互界面设置物联网设备实施流程示意图，如图所示，可以包括如下步骤：

步骤1001、网关设备开机后，在3GPP CN的控制下建立至本地WSN应用平台的LIPA连接，从而建立逻辑链路II；

步骤1002、用户通过人机交互接口，设置定时器开关；

步骤1003、本地控制中心控制WSN网关模块设置定时器开关；

步骤1004、网关设备WSN网关模块向WSN终端发送定时器设置命令；

步骤1005、WSN终端执行并返回响应；

步骤1006、网关设备WSN网关模块向本地控制中心返回定时器状态信息；

步骤1007、本地控制中心通过人机交互接口将定时器状态信息在显示屏中显示；

步骤1008、通过逻辑链路II，网关设备将当前定时器状态发送给本地WSN应用平台。此状态同步操作为可选操作，可由用户视需要而定。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种信息传输方法、一种信息传输设备，由于信息传输方法及设备解决间题的原理与一种网关设备及其使用方法相似，因此信息传输方法及设备的实施可以参见一种网关设备及其使用方法的实施，重复之处不再赘述。

图11为信息传输方法实施流程示意图，如图所示，可以包括如下步骤：

步骤1101、基于LIPA技术，在3GPP核心网的控制下通过Femto AP与L-GW间建立的直接隧道接入本地网络后，建立3GPP终端与本地WSN应用平台之间端到端的第一逻辑链路，并在第一逻辑链路上传输3GPP终端与本地WSN应用平台间的控制信息及业务数据信息；

和/或，

步骤1102、基于LIPA技术，在3GPP核心网的控制下通过Femto AP与L-GW间建立的直接隧道接入本地网络后，建立WSN网络与本地WSN应用平台之间端到端的第二逻辑链路，并在第二逻辑链路上传输WSN网络与本地WSN应用平台间的控制信息及业务数据信息。

图中，步骤1101与1102之间并无必然的时序关系，二者是和/或的关系，它们在不同的场合下运用，可以参见上面实例中的说明。

实施中，还可以进一步包括：

根据用户的指令通过WSN网关模块对WSN网络进行管理及配置。

图12为信息传输设备结构示意图，如图所示，设备中可以包括：

第一传输模块1201，用于基于LIPA技术，在3GPP核心网的控制下通过Femto AP与L-GW间建立的直接隧道接入本地网络后，建立3GPP终端与本地WSN应用平台之间端到端的第一逻辑链路，并在第一逻辑链路上传输3GPP终端与本地WSN应用平台间的控制信息及业务数据信息；

和/或，

第二传输模块1202，用于基于LIPA技术，在3GPP核心网的控制下通过Femto AP与L-GW间建立的直接隧道接入本地网络后，建立WSN网络与本地WSN应用平台之间端到端的第二逻辑链路，并在第二逻辑链路上传输WSN网络与本地WSN应用平台间的控制信息及业务数据信息。

实施中，还可以进一步包括：

人机交互模块1203，用于根据用户的指令对WSN网络进行管理及配置。

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。

从上述实施可见，本发明实施例中提供了基于LIPA技术实现家庭基站和物联网融合的系统架构。

进一步的还提供了网关设备组成结构。

还提供了网关设备各模块与外部网络实体间的接口。

进一步的还提供了上述设备的应用处理流程。

不同于现有将移动通信网络终端作为无线传感器网络网关来实现电信网与物联网融合的技术，本发明实施例中提出一种基于LIPA技术实现电信网和物联网融合的方案。通过集成无线传感器网络网关及Femto AP功能的网关设备，本方案以LIPA方式建立到达本地WSN应用平台的数据连接，从而实现家庭传感器网络的控制，维护和管理。该方案在有效利用3G/LTE网络家庭基站所处位置优势来实现电信网与物联网融合的同时，较好地满足了用户的私密性要求。

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、CD-ROM、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。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种网关设备，其特征在于，包括：

Femto AP模块，用于遵从现有3GPP标准定义的家庭基站的功能及行为，为其覆盖范围内的3GPP终端提供网络接入服务，通过回程链路连接至Femto网关，实现至3GPP核心网及分组数据网络的IP可达；基于LIPA技术，在3GPP核心网的控制下通过与L-GW间建立的直接隧道接入本地网络后，建立3GPP终端与本地WSN应用平台之间端到端的第一逻辑链路；

WSN GW模块，用于负责WSN网络的管理和维护，实现WSN网络与本地WSN应用平台的通信，为其覆盖范围内的WSN终端提供网络接入服务；作为3GPP终端通过Femto AP模块接入3GPP核心网，并基于LIPA技术，在3GPP核心网的控制下通过Femto AP模块与L-GW间建立的直接隧道接入本地网络后，建立WSN网络与本地WSN应用平台之间端到端的第二逻辑链路，以及以无线方式与WSN终端进行通信，并与Femto AP模块相连接，通过模拟3GPP终端的行为来通过Femto AP模块为其建立的LIPA连接实现与本地WSN应用平台的互联互通，将接收到的数据分组提取之后通过3GPP网络发送至本地WSN应用平台，将本地WSN应用平台发送的数据分组在协议转换之后发送给WSN终端。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，WSN GW模块包括：

通信模块，用于以无线方式与WSN终端进行通信；

虚拟终端模块，与Femto AP模块相连接，用于通过模拟3GPP终端的行为来通过Femto AP模块为其建立的LIPA连接实现与本地WSN应用平台的互联互通；

处理模块，用于将通信模块接收到的数据分组提取之后通过3GPP网络发送至本地WSN应用平台，将本地WSN应用平台发送的数据分组在协议转换之后通过通信模块发送给WSN终端。

3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，进一步包括：

本地控制中心，用于供用户通过WSN网关模块对WSN网络的管理及配置。

4.一种如权利要求1至3任一所述的网关设备的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

在第一逻辑链路上，传输3GPP终端与本地WSN应用平台间的控制信息及业务数据信息；

和/或，在第二逻辑链路上，传输WSN网络与本地WSN应用平台间的控制信息及业务数据信息。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，

通信模块以无线方式与WSN终端进行通信；

虚拟终端模块通过模拟3GPP终端的行为来通过Femto AP模块为其建立的LIPA连接实现与本地WSN应用平台的互联互通；

处理模块将通信模块接收到的数据分组提取之后通过3GPP网络发送至本地WSN应用平台，将本地WSN应用平台发送的数据分组在协议转换之后通过通信模块发送给WSN终端。

6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，进一步包括：

本地控制中心根据用户的指令通过WSN网关模块对WSN网络进行管理及配置。

7.一种基于权利要求1所述的网关设备实现信息传输方法，其特征在于，包括如下步骤：

基于LIPA技术，在3GPP核心网的控制下通过Femto AP与L-GW间建立的直接隧道接入本地网络后，建立3GPP终端与本地WSN应用平台之间端到端的第一逻辑链路，并在第一逻辑链路上传输3GPP终端与本地WSN应用平台间的控制信息及业务数据信息；

和/或，基于LIPA技术，在3GPP核心网的控制下通过Femto AP与L-GW间建立的直接隧道接入本地网络后，建立WSN网络与本地WSN应用平台之间端到端的第二逻辑链路，并在第二逻辑链路上传输WSN网络与本地WSN应用平台间的控制信息及业务数据信息。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括：

根据用户的指令通过WSN网关模块对WSN网络进行管理及配置。

9.一种基于权利要求1的网关设备实现信息传输设备，其特征在于，包括：

第一传输模块，用于基于LIPA技术，在3GPP核心网的控制下通过FemtoAP与L-GW间建立的直接隧道接入本地网络后，建立3GPP终端与本地WSN应用平台之间端到端的第一逻辑链路，并在第一逻辑链路上传输3GPP终端与本地WSN应用平台间的控制信息及业务数据信息；

和/或，

第二传输模块，用于基于LIPA技术，在3GPP核心网的控制下通过FemtoAP与L-GW间建立的直接隧道接入本地网络后，建立WSN网络与本地WSN应用平台之间端到端的第二逻辑链路，并在第二逻辑链路上传输WSN网络与本地WSN应用平台间的控制信息及业务数据信息。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，进一步包括：

人机交互模块，用于根据用户的指令对WSN网络进行管理及配置。

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