CN102550057B - 一种汇聚来自机器终端设备的多个业务数据的方法和设备 - Google Patents

一种汇聚来自机器终端设备的多个业务数据的方法和设备 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种汇聚来自机器终端设备的多个业务数据的方法和设备。在无线接入网络中的第一网络设备将来自机器终端设备的多个业务数据封装在一个非接入层数据包中，对该非接入层数据包进行发送处理，以生成经处理的信号，并发送所述经处理的信号；该信号经由基站的转发，到达核心网中的第二网络设备，第二网络设备从该信号中恢复出非接入层数据包，并从该非接入层数据包中提取该多个业务数据，然后将该多个业务数据分别发送至对应的目的服务器。采用本发明的方案，可以节省信令开销，节省了无线接入网络中的无线资源，优选地，还缩短了终端等待反馈的时间，使得终端可以尽快进入休眠状态或者发送新的业务数据，从而节省终端的耗电。

Description

一种汇聚来自机器终端设备的多个业务数据的方法和设备
技术领域
本发明涉及无线网络，尤其涉及网络设备对来自终端的业务数据的汇聚操作。
背景技术
传统的有人参与的通信的特点是运行的应用是不特定的。例如，用户通过用户终端的输入设备，例如键盘、鼠标、写字板等等，选择浏览网页、播放视频等等，因而发起了不同的应用。相对应地，机器到机器的通信(Machine to Machine Communication，M2M通信)是在实体之间进行的，并不必然需要与人交互的数据通信。M2M通信与现有的人机交互的模型的不同之处在于：
-新的或者不同的市场应用场景；
-更低的花费；
-潜在的大量的机器通信终端；
-每个机器终端的大部分的业务量较小。
因此，M2M通信可能成为IMT-Advanced中的一个特点或者应用。根据市场调查，M2M通信市场将会快速增长，并在产业中以及消费市场中广泛地应用。
M2M的终端设备，例如，包括传感器。一般地，在该M2M传感器上运行的应用是单一的并且确定的，例如，一个M2M终端仅仅负责向服务器报告用于监测温度变化的温度数据，而另一个M2M终端仅仅负责向服务器报告煤气抄表数据等等。因此，M2M终端的成本较低，并且希望可以适用于大规模的应用。
现有的终端与网络间在建立通信连接并传输业务数据之前，需要交互大量的信令。因为现有的终端所请求的应用，例如语音通话、视频传输等等的业务数据量很大，因此，信令开销与业务数据相比可以忽略不计。然而，在M2M通信中，因为一般的M2M终端传输的上行业务数据量都很小，采用现有通信系统中的信令交互方式将带来大量的开销，增加了业务数据传输的复杂度，因而对M2M通信并不适用。
图1示出了现有的通信系统的网路结构示意图。其中，M2M终端设备1与传统的移动终端一样工作。终端设备1与基站2进行交互(由图1中的实线A表示)，并且通过高层协议层，例如3GPP中的非接入层(Non-Access Stratum，NAS)协议，与M2M服务器3进行交互(由图1中的虚线B表示)，因此，需要与不同的对等层的多次握手，但是，实际传输的数据量，也即，业务数据量非常小。因此，终端的上行传输带来了大量的冗余。换言之，现有的网络架构对M2M通信是非常不经济的。
图2示出了现有系统的协议栈。以图2为例，对现有技术中，终端设备1与基站2，以及终端设备1与服务器3之间各个协议层之间的信令交互进行具体的描述。如图2所示，无线接入网络(Radio AccessNetwork，RAN)，包括基站，与终端设备1通过底层的物理层(PHY)、媒体接入控制层(Media Access Control，MAC)中的各层的交互握手之后，在分组数据汇聚协议(Packet Data Convergence Protocol，PDCP)层握手。而终端设备1还需要与服务器3建立传输控制协议(TransportControl Protocol，TCP)连接，甚至是应用层的连接(如图2中的虚线所示)，也需要多个回合的握手，包括发送确认收到消息(Acknowledgement)。因此，一方面，终端设备1要长时间保持醒着，浪费了电量；另一方面，这种网络结构要求终端设备1接收并传输更多的冗余的信令消息。
发明内容
本发明提出了一种汇聚来自机器终端设备的业务数据的方法和设备，具体地，在无线接入网络中，第一网络设备将来自机器终端设备的多个业务数据封装封装在一个非接入层数据包中，对该非接入层数据包进行发送处理，以生成经处理的信号，并发送所述经处理的信号；该信号经由基站的转发，到达核心网中的第二网络设备，第二网络设备从该信号中恢复出非接入层数据包，并从该非接入层数据包中提取该多个业务数据，然后将该多个业务数据分别发送至对应的目的服务器。
根据本发明的第一方面，提供了一种在无线网络的第一网络设备中用于传输数据的方法，包括以下步骤：通过无线信道，获取来自一个或多个终端设备的多个业务数据；将所述多个业务数据封装在一个非接入层数据包中；对所述非接入层数据包进行发送处理，以生成经处理的信号，并发送所述经处理的信号；
根据本发明的第二方面，提供了一种在无线网络的基站中用于转发来自第一网络设备的数据的方法，包括以下步骤：接收来自所述第一网络设备的信号，其中，所述信号包括封装在一个非接入层数据包中的、来自一个或多个终端设备的通过无线信道发送的多个业务数据；将所述信号转发至第二网络设备；
根据本发明的第三方面，提供了一种在无线网络的第二网络设备中用于辅助第一网络设备传输数据的方法，其中，所述第一网络设备用于将来自一个或多个终端设备的多个业务数据封装在一个非接入层数据包中，并发送经处理所述非接入层数据包所生成的信号至基站，所述方法包括以下步骤：接收由所述基站转发的来自所述第一网络设备的所述信号，其中，所述信号包括封装在所述非接入层数据包中的由所述一个或多个终端设备通过无线信道发往一个或多个对应的目的服务器的多个业务数据；从所述信号中恢复出所述非接入层数据包，并从所述非接入层数据包中提取所述多个业务数据；将所述多个业务数据分别发送至对应的所述目的服务器；
根据本发明的第四方面，提供了一种在无线网络的第一网络设备中用于传输数据的传输装置，包括：获取装置，用于通过无线信道，获取来自一个或多个终端设备的多个业务数据；封装装置，将所述多个业务数据封装在一个非接入层数据包中；第一发送装置，用于对所述非接入层数据包进行发送处理，以生成经处理的信号，并发送所述经处理的信号；
根据本发明的第五方面，提供了一种在无线网络的基站中用于转发来自第一网络设备的数据的处理设备，包括：第一接收装置，用于接收来自所述第一网络设备的信号，其中，所述信号包括封装在一个非接入层数据包中的、来自一个或多个终端设备的通过无线信道发送的多个业务数据；转发装置，用于将所述信号转发至第二网络设备；
根据本发明的第六方面，提供了一种在无线网络的第二网络设备中用于辅助第一网络设备传输数据的辅助装置，包括：第二接收装置，用于接收由基站转发的来自所述第一网络设备的信号，其中，所述信号包括封装在一个非接入层数据包中的由一个或多个终端设备通过无线信道发往一个或多个对应的目的服务器的多个业务数据；提取装置，用于从所述信号中恢复出所述非接入层数据包，并从所述非接入层数据包中提取所述多个业务数据；第二发送装置，用于将所述多个业务数据分别发送至对应的所述目的服务器。
采用本发明的方案，可以节省信令开销，从而节省了无线接入网络中的无线资源，优选地，本发明的技术方案还缩短了终端等待反馈的时间，使得终端可以尽快进入休眠状态或者发送新的业务数据，从而节省终端的耗电。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的以上及其它特征、目的和优点将会变得更加明显：
图1示出了现有的通信系统的网络结构示意图；
图2示出了现有系统的协议栈；
图3示出了根据本发明的一个具体实施方式的网络拓扑结构示意图；
图4示出了根据本发明的一个具体实施方式的系统方法流程图；
图5示出了根据本发明的一个实施方式的第一网络设备5的NAS数据包的接入过程；
图6示出了根据本发明的另一个实施方式的第一网络设备5的NAS数据包的接入过程；
图7示出了根据本发明的一个具体实施方式的装置框图。
附图中，相同或者相似的附图标识代表相同或者相似的部件。
具体实施方式
图3示出了根据本发明的一个具体实施方式的网络拓扑结构示意图。终端设备1，具体地在图3中表示为终端设备1a、1b和1c，包括蓝牙(Blue tooth)终端、红外终端、基于Zigbee协议的无线终端，或者其他的基于3GPP通信协议或者非3GPP通信协议的无线终端。图3中仅仅示出了3个终端设备1a、1b和1c，仅为非限制性的示例，在实际网络中，终端设备的个数不限于此。与图1所示的现有的通信系统的网络结构示意图相比，图3所示的根据本发明的具体实施方式的网络拓扑结构示意图中增加了第一网络设备5和第二网络设备6。其中，第一网络设备5和第二网络设备6表示的是逻辑实体，它们可以重用现有的网络结构中的网关(Gateway，GW)，第一网络设备5也可以是终端设备，第二网络设备6也可以是服务器等。具体地，第一网络设备5位于无线接入网(RAN)中，用于汇聚来自终端设备1a、1b和1c的业务数据。第二网络设备6位于核心网(Core Network，CN)中，是与第一网络设备5相对的实体，用于处理由基站2转发的来自第一网络设备5的信号。第二网络设备6将由第一网络设备5所汇聚的非接入层数据包分别提取出来，再发往相对应的服务器3a、3b或者3c中。
图4示出了根据本发明的一个具体实施例的系统方法流程图。以下，参照图4，并结合图3，对本发明的系统方法流程图进行详细地描述。
首先以第一网络设备5仅辖有一个终端设备1a为例进行说明。然后，在一个变化的实施方式中，再以第一网络设备5辖有多个终端设备1a、1b、1c为例进行说明。
首先，在步骤S40中，终端设备1a将采集到的业务数据，例如，温度数据，煤气抄表数据，或火警报警数据等，基于无线通信协议，发送至第一网络设备5。该无线通信协议可以是蓝牙协议，红外协议，Zigbee协议，或者基于3GPP的无线通信协议等。
在步骤S41中，第一网络设备5通过无线信道，基于无线协议，也即，与终端设备1a相对应的协议，例如蓝牙协议，红外协议，Zigbee协议，或者基于3GPP的无线通信协议等，获取由终端设备1a发送的多个业务数据，例如，由终端设备1a发送的分别封装在不同的容器(container)中的多个业务数据。例如，第一网络设备5可以设定一个预定的时间段长度，例如设定一个时间滑窗，获取在该时间滑窗范围内的终端设备1a发送的多个业务数据。
可选地，第一网络设备5也可以根据数据包的大小，确定需要封装来自终端设备1a的多少个业务数据。
然后，在步骤S42中，第一网络设备5将由终端设备1a在不同时刻分别发送的多个业务数据，封装在一个非接入层数据包中。非接入层，也即NAS(Non Access Stratum)层，是PDCP层以上的协议。因此，对该经封装的非接入层数据包只需要一次与网络侧的信令交互过程，因而节省信令开销。优选地，为了进一步地节省无线资源，第一网络设备5可以将来自终端设备所的数据包中的高层包头，例如TCP header，以及包头中的业务类型、TTL等信息去除，以进一步减少冗余信息。
在一个变化的实施例中，在步骤S41之后且例如在步骤S42之前还包括，第一网络设备5向终端设备1a发送ACK消息，通知终端设备1a第一网络设备5已正确接收到了多个业务数据包，则终端设备1a就可以进入休眠状态，从而节省了终端的电能；或者终端设备1a可以准备下一次的业务数据的发送，从而缩短了等待时间，而不需要等到第一网络设备5接收到来自基站2的反馈后，再触发第一网络设备5向终端设备反馈。
在一个变化的实施方式中，在步骤S41之后、步骤S42之前还包括以下步骤：
第一网络设备5获取其中各个业务数据的相关标识信息，该相关标识信息用于标识业务数据的通信方。以下，以第一网络设备5辖有多个终端设备1a、1b和1c，且第一网络设备5在步骤S41中接收到来自终端设备1a、1b和1c的多个业务数据为例，对该相关标识信息所包含的至少以下三种情形进行具体的描述：
i)相关标识信息仅包含发送各个业务数据的终端设备的终端标识
该终端标识是用于唯一标识终端设备的标识，可以是终端设备1a、1b或1c的MAC地址，也可以是终端设备1a、1b或1c的物理地址，例如出厂时终端设备1a、1b或1c的设备号，或者是终端设备1a、1b或1c的IP地址等；
则在步骤S42中，第一网络设备5a封装来自终端设备1a、1b或1c的多个业务数据可以采用列表的形式，如下面的表一所示：
表一
终端设备1a的标识 业务数据A1 填充
终端设备1b的标识 业务数据B1 填充
… … …
终端设备1c的标识 业务数据C1 填充
当终端设备1a、1b或1c上运行的应用是特定的，也即，终端设备1a、1b或1c分别与特定的应用服务器通信时，也即，终端标识与目的服务器标识是绑定时，当第一网络设备5获取到来自终端设备1a的业务数据A1，来自终端设备1b的业务数据B1和来自终端设备1c的业务数据C1时，第一网络设备5在封装多个业务数据时，在非接入层数据包中仅仅需要包含终端设备的终端标识即可，不需要包含目的服务器的标识信息。
表一所示的填充并非必需的，只有在终端设备的标识和业务数据所占的字节不是一个完整的字节，为了字节对齐，才需要用填充位进行填充。
ii)相关标识信息仅包含各个业务数据的目的地址服务器的服务器标识
当终端设备1a、1b或1c上运行的应用是特定的，也即，终端设备与特定的应用服务器通信，终端标识与目的服务器标识是绑定时，当第一网络设备5获取到来自终端设备1a的业务数据A2，来自终端设备1b的业务数据B2和来自终端设备1c的业务数据C2时，在非接入层数据包中也可以仅仅包含终端设备的目的地址服务器的服务器标识，也即，如表二所示，仅仅需要包含目的服务器3a、3b和3c的标识，而不需要包含业务数据的发送方，也即源终端设备的标识。如下面的表二所示：
表二
服务器3a的标识 业务数据A2 填充
服务器3b的标识 业务数据B2 填充
… … …
服务器3c的标识 业务数据C2 填充
iii)相关标识信息既包含发送各个业务数据的终端设备的终端标识，也包含各个业务数据的目的地址服务器的服务器标识。如下表三所示：
表三
终端设备1a的标识 服务器3a的标识 业务数据A3 填充
终端设备1b的标识 服务器3b的标识 业务数据B3 填充
… … … …
终端设备1c的标识 服务器3c的标识 业务数据C3 填充
当终端设备1a、1b或1c上运行的应用是不特定的，也即，终端设备1a、1b或1c上分别可以运行多个应用程序，终端设备1a可能与多个应用服务器通信、终端设备1b可能与多个应用服务器通信，或终端设备1c可能与多个应用服务器通信时，也即，终端标识与目的服务器标识非绑定时，第一网络设备5在封装多个业务数据时，在非接入层数据包中除了需要包含终端设备的终端标识，还需要包含该业务数据的目的服务器的标识。
例如，终端设备1a可以分别与服务器3a、3b和3c通信，终端设备1b可以分别与服务器3a、3b通信，终端设备1c可以分别与服务器3b、3c通信，也即，终端设备与服务器之间不是一一对应的。此时，第一网络设备5获取了终端设备1a向服务器3a发送的业务数据A3，终端设备1b向服务器3b发送的业务数据B3，向服务器1b发送业务数据C3。因此，在步骤S42中，第一网络设备5将终端设备的标识1a、1b和1c、多个业务数据，以及与各个业务数据相对应的目的服务器的服务器标识3a、3b和3c均对应地封装在非接入层数据包中。
与现有技术中终端设备1a、1b、1c为了发送业务数据A1(或A2、A3)、业务数据B1(或B2、B3)和业务设备C1(或C2、C3)需要分别与基站2甚至是核心网进行信令交互过程相比，本发明的方案第一网络设备5仅仅建立一个信令通信过程，就可以同时传输A1、B1和C1(A2、B2和C2，或A3、B3和C3)，从而节省了信令的开销。
以上以第一网络设备5辖有多个终端设备1a、1b和1c为例进行说明。本领域技术人员应能理解，上述的非接入层数据包的封装格式也同样适用于第一网络设备5仅辖有一个终端设备的情形。
然后，在步骤S43中，第一网络设备5对该非接入层数据包进行发送处理，以生成经处理的信号，并发送所述经处理的信号。
具体地，该发送处理包括至少以下三种具体实施方式：
I)现有的上行接入方式
第一网络设备5在网络同步，接收小区广播信道，并完成小区搜索后，会驻扎(camp)在一个目标小区内，发起呼叫请求，建立无线资源控制(Radio Resource Control，RRC)连接。RRC的连接不仅仅满足通信的需要，在位置更新、路由区登记等过程都需要RRC的连接。随机接入信道(PRACH)在发送接入信令时分为二部分，也即前导符号(Preamble)部分和Message消息部分。在发起RRC连接时，第一网络设备5将在上行链路上启动开环功控，开环功控就是利用Preamble来完成的。所以在PRACH中的Preamble就是为了完成开环功控。Preamble是由物理层产生的序列，第一网络设备5将试探性地以初始功率P0发送该序列，直至下行链路上有应答，才停止发送Preamble，转为发送消息部分。由于Preamble是物理层的消息序列，所以在下行方向上得到的应答信道也应该是纯物理信道，称为接入指示信道(Acquisition Indicator Channel，AICH，DL方向)获得指示信道。所以Preamble和AICH是一对，目的就是允许用户接入。当AICH回应ACK后，第一网络设备5就获得了消息发送的初始功率值P1，基站2允许第一网络设备5以P1功率发起随机接入请求消息，也即RRC接入请求消息。也即，第一网络设备5向基站2发送RRC请求消息，然后基站2再向第一网络设备5发送RRC ACK消息，第一网络设备5再向核心网(包括服务器3a、3b和3c)发送NAS信令，用于鉴权，鉴权成功后，服务器3a、3b和3c再向第一网络设备5发送NAS应答信令。在信令交互后，第一网络设备5开始向基站2发送在步骤S42中的生成的非接入层数据包再经过MAC层、物理层的处理后所形成的信号。
上述的接入的实施方式I)中，第一网络设备先完成与基站的信令交互，然后再传输NAS数据包。为了进一步节省无线资源，可以将业务数据与控制信令混合传输，也即，采用相同的物理信道传输NAS数据包与控制信令，如以下的实施方式II)和III)所示。
具体地，在实施方式II)中，第一网络设备5将业务数据与RRC控制信令压缩在一起传输，也即：
II)将NAS层数据包与无线资源控制信令消息一起封装在MACPDU中进行混合传输：
图5示出了根据本发明的一个实施方式的第一网络设备5的NAS数据包的接入过程。在步骤S50中，第一网络设备5的应用层发起接入请求。然后，在步骤S51中，第一网络设备5接收小区广播信道并完成小区搜索后，会驻扎(camp)在一个目标小区内。然后，在步骤S52中，第一网络设备5发送前导符号。然后，在步骤S53中，第一网络设备5接收到来自基站的接入确认和上行资源分配(Access ACK和UL grant)的消息。然后，在步骤S54中，第一网络设备5将在步骤S42中生成的非接入层数据包与RRC消息一起封装在媒体接入控制层数据包(Media Access Control Protocol Data Unit，MAC PDU)中。具体地，第一网络设备5生成RRC请求消息后，将其封装在RLC PDU，然后，将RLC PDU与业务数据的NAS PDU一起，封装在MAC PDU中；然后，在步骤S55中，第一网络设备5对该媒体接入控制层数据包进行物理层处理，生成经处理的信号，并发送所述经处理的信号。
此外，当NAS数据包的数据量不大时，第一网络设备5也可以将NAS数据包与前导符号(preamble)一起混合发送。也即：
III)利用为发送前导符号所分配的资源，在发送所述前导符号后，发送在步骤S42中生成的非接入层数据包：
图6示出了根据本发明的另一个实施方式的第一网络设备5的NAS数据包的接入过程。具体地，如图6所示，在步骤S60中，第一网络设备5的应用层发起接入请求。然后，在步骤S61中，第一网络设备5接收小区广播信道并完成小区搜索后，会驻扎在一个目标小区内。然后，在步骤S62中，第一网络设备5在为前导符号所分配的资源上，发送前导符号后追加在步骤S42中生成的NAS层数据包。且该前导符号是被配置为专用于控制终端设备1a、1b或1c，也即M2M终端设备的接入。
考虑到为前导符号所分配的资源是有限的，也即可以附加在前导符号后面发送的数据量也是有限的，因此，可选地，第一网络设备5也可以不经过步骤S42的处理，直接利用为前导符号所分配的资源，发送来自终端设备的数据。例如，终端设备1a收集到的信息为煤气报警信息。当第一网络设备5接收到来自终端设备1a的报警信息“1”，也即表示发生了煤气泄漏，则第一网络设备5直接对该报警信息进行编码，例如，采用循环冗余编码(Cyclic Redundancy Coding，CRC)方式，并将前导符号与该经过编码的数据一起发送出去，其中，该前导符号是特别为M2M终端设备分配的。
再参考图4，当第一网络设备5完成对包含了业务数据的信号发送后，相应地，在步骤S44中，基站2获取来自第一网络设备5的信号，其中，该信号包括封装在一个非接入层数据包中的、来自终端设备的通过无线信道发送的多个业务数据；然后，在步骤S45中，基站2将该信号转发至第二网络设备6。
在一个变化的实施方式中，在步骤S44之后且例如在步骤S45之前还包括，基站2结束会话，也即，向第一网络设备5发送ACK消息。
在步骤S46中，第二网络设备6接收由基站2转发的来自第一网络设备5的信号，其中，所述信号包括封装在非接入层数据包中的由一个或多个终端设备通过无线信道发往一个或多个对应的目的服务器的多个业务数据。
然后，在步骤S47中，从该信号中恢复出所述非接入层数据包，并从该非接入层数据包中提取出该多个业务数据。具体地，当业务数据以具体实施方式II)中描述的方式接入时，第二网络设备6根据MAC层数据包中包头的信息，知道NAS数据包的起始位置，例如，封装了NAS PDU的MAC SDU的起始比特，从而从MAC PDU中提取出了NAS PDU。若NAS PDU中既不包含终端设备标识，也不包含服务器标识，例如，第一网络设备仅辖有一个终端设备，例如，终端设备1a，且终端设备1a仅仅与服务器3a进行通信，也即，终端设备1a与服务器3a是绑定时，当第一网络设备5在发送数据包时附加了第一网络设备5的标识，则第二网络设备6根据第一网络设备5的标识，即知道该数据包是需要发往服务器3a的。然后在步骤S48中，第二网络设备6将多个业务数据发送至对应的目的服务器3a。
在一个变化的实施方式中，当第一网络设备辖有多个终端设备，例如，终端设备1a、1b和1c，则第二网络设备6所接收到的信号所包含的NAS数据包可能采用i)、ii)或者iii)中任意一种方式进行封装，以下，我们分别针对每一种封装方式，进行具体的描述：
对于封装方式i)，第二网络设备6位于核心网4中。一般地，在核心网4中，包含了终端设备与服务器之间的对应关系，也即，核心网4知道终端设备与哪个或哪些服务器进行通信。因此，当第二网络设备6获取了如表一所示终端设备的标识后，则第二网络设备6根据预存的或者从核心网4的其他网络设备，例如数据库中获取的终端设备与服务器之间的对应关系，知道终端设备1a对应服务器3a，终端设备1b对应服务器3b，终端设备1c对应服务器3c，则在步骤S48中，第二网络设备6将业务数据A1发送至服务器3a，将业务数据B1发送至服务器3b，将业务数据C1发送至服务器3c。
可选地，当第二网络设备6获取了如表二(对应情形ii))所示的封装方式所封装的数据包时，第二网络设备6对应地将业务数据A2发送至服务器3a，将业务数据B2发送至服务器3b，将业务数据C2发送至服务器3c。
此外，若第二网络设备6获取了如表三(对应情形iii))所示的封装方式所封装的数据包时，第二网络设备6直接将业务数据A3发送至服务器3a，将业务数据B3发送至服务器3b，将业务数据C3发送至服务器3c。
以上各个具体的实施方式描述了第二网络设备6所接收到的信号是采用NAS数据包与RRC封装在一个MAC PDU中的方式，此外，当业务数据包以具体实施方式III)中描述的方式接入时，也即，NAS数据包是附在Preamble后面发送时，第二网络设备6根据Preamble的特殊的图案(pattern)，得知该Preamble后面还附加了封装了终端设备例如终端设备1a的业务数据的NAS数据包，则第二网络设备6知道NAS数据包的起始位置，例如，NAS PDU的起始比特，从而从中提取出了NAS PDU，然后，再将NAS PDU中的具体的业务数据提取出来，并发送至对应的服务器中。
在一个变化的实施方式中，在步骤S48之后还包括，当第二网络设备6接收到来自服务器3a、3b或3c的ACK消息用于结束会话时，表示服务器已经正确接收到业务数据，第二网络设备6再向基站2发送结束会话指示消息，也即，向基站2发送ACK消息。
图7示出了根据本发明的一个具体实施例的装置框图。以下，参照图7，并结合图3，对本发明的装置框图进行详细地描述。
图7中的传输装置10位于第一网络设备5中，传输装置10包括获取装置100，封装装置101，第一发送装置102。处理装置20位于基站2中，包括第一接收装置200，转发装置201。辅助装置30位于第二网络设备6中，包括第二接收装置300，提取装置301和第二发送装置302。
首先以第一网络设备5仅辖有一个终端设备1a为例进行说明。然后，在一个变化的实施方式中，再以第一网络设备5辖有多个终端设备1a、1b、1c为例进行说明。
首先，终端设备1a将采集到的业务数据，例如，温度数据，煤气抄表数据，或火警报警数据等，基于无线通信协议，发送至第一网络设备5。该无线通信协议可以是蓝牙协议，红外协议，Zigbee协议，或者基于3GPP的无线通信协议等。
然后，第一网络设备5的获取装置100通过无线信道，基于无线协议，也即，与终端设备1a相对应的协议，例如蓝牙协议，红外协议，Zigbee协议，或者基于3GPP的无线通信协议等，获取由终端设备1a发送的多个业务数据，例如，由终端设备1a发送的分别封装在不同的容器(container)中的多个业务数据。例如，获取装置100可以设定一个预定的时间段长度，例如设定一个时间滑窗，获取在该时间滑窗范围内的终端设备1a发送的多个业务数据。
可选地，获取装置100也可以根据数据包的大小，确定需要封装来自终端设备1a的多少个业务数据。
然后，第一网络设备5的封装装置101将由终端设备1a在不同时刻分别发送的多个业务数据，封装在一个非接入层数据包中。非接入层，也即NAS(Non Access Stratum)层，是PDCP层以上的协议。因此，对该经封装的非接入层数据包只需要一次与网络侧的信令交互过程，因而节省信令开销。优选地，为了进一步地节省无线资源，封装装置101可以将来自终端设备所的数据包中的高层包头，例如TCPheader，以及包头中的业务类型、TTL等信息去除，以进一步减少冗余信息。
在一个变化的实施例中，在获取装置100获取正确接收了来自终端设备1a的多个业务数据后，第一网络设备5向终端设备1a发送ACK消息，通知终端设备1a第一网络设备5已正确接收到了多个业务数据包，则终端设备1a就可以进入休眠状态，从而节省了终端的电能；或者终端设备1a可以准备下一次的业务数据的发送，从而缩短了等待时间。
在一个变化的实施方式中，获取装置100还用于获取其中各个业务数据的相关标识信息，该相关标识信息用于标识业务数据的通信方。以下，以第一网络设备5辖有多个终端设备1a、1b和1c，且第一网络设备5在步骤S41中接收到来自终端设备1a、1b和1c的多个业务数据为例，对该相关标识信息所包含的至少以下三种情形进行具体的描述：
i)相关标识信息仅包含发送各个业务数据的终端设备的终端标识
该终端标识是用于唯一标识终端设备的标识，可以是终端设备1a、1b或1c的MAC地址，也可以是终端设备1a、1b或1c的物理地址，例如出厂时终端设备1a、1b或1c的设备号，或者是终端设备1a、1b或1c的IP地址等；
则封装装置101封装来自终端设备1a、1b或1c的多个业务数据可以采用列表的形式，如表一所示：
当终端设备1a、1b或1c上运行的应用是特定的，也即，终端设备1a、1b或1c分别与特定的应用服务器通信时，也即，终端标识与目的服务器标识是绑定时，当获取装置100获取到来自终端设备1a的业务数据A1，来自终端设备1b的业务数据B1和来自终端设备1c的业务数据C1时，封装装置101在封装多个业务数据时，在非接入层数据包中仅仅需要包含终端设备的终端标识即可，不需要包含目的服务器的标识信息。
表一所示的填充并非必需的，只有在终端设备的标识和业务数据所占的字节不是一个完整的字节，为了字节对齐，才需要用填充位进行填充。
ii)相关标识信息仅包含各个业务数据的目的地址服务器的服务器标识
当终端设备1a、1b或1c上运行的应用是特定的，也即，终端设备与特定的应用服务器通信，终端标识与目的服务器标识是绑定时，当获取装置100获取到来自终端设备1a的业务数据A2，来自终端设备1b的业务数据B2和来自终端设备1c的业务数据C2时，封装装置101封装的非接入层数据包中也可以仅仅包含终端设备的目的地址服务器的服务器标识，也即，如表二所示，仅仅需要包含目的服务器3a、3b和3c的标识，而不需要包含业务数据的发送方，也即源终端设备的标识。
iii)相关标识信息既包含发送各个业务数据的终端设备的终端标识，也包含各个业务数据的目的地址服务器的服务器标识，如上表三所示，当终端设备1a、1b或1c上运行的应用是不特定的，也即，终端设备1a、1b或1c上分别可以运行多个应用程序，终端设备1a可能与多个应用服务器通信、终端设备1b可能与多个应用服务器通信，或终端设备1c可能与多个应用服务器通信时，也即，终端标识与目的服务器标识非绑定时，封装装置101在封装多个业务数据时，在非接入层数据包中除了需要包含终端设备的终端标识，还需要包含该业务数据的目的服务器的标识。
例如，终端设备1a可以分别与服务器3a、3b和3c通信，终端设备1b可以分别与服务器3a、3b通信，终端设备1c可以分别与服务器3b、3c通信，也即，终端设备与服务器之间不是一一对应的。此时，获取装置100获取了终端设备1a向服务器3a发送的业务数据A3，终端设备1b向服务器3b发送的业务数据B3，向服务器1b发送业务数据C3。因此，封装装置101将终端设备的标识1a、1b和1c、多个业务数据，以及与各个业务数据相对应的目的服务器的服务器标识3a、3b和3c均对应地封装在非接入层数据包中。
与现有技术中终端设备1a、1b、1c为了发送业务数据A1(或A2、A3)、业务数据B1(或B2、B3)和业务设备C1(或C2、C3)需要分别与基站2甚至是核心网进行信令交互过程相比，本发明的方案第一网络设备5仅仅建立一个信令通信过程，就可以同时传输A1、B1和C1(A2、B2和C2，或A3、B3和C3)，从而节省了信令的开销。
以上以第一网络设备5辖有多个终端设备1a、1b和1c为例进行说明。本领域技术人员应能理解，上述的非接入层数据包的封装格式也同样适用于第一网络设备5仅辖有一个终端设备的情形。
然后，处理装置102对该非接入层数据包进行发送处理，以生成经处理的信号，并发送所述经处理的信号。
具体地，该发送处理包括至少以下三种具体实施方式：
IV)现有的上行接入方式
第一网络设备5在网络同步，接收小区广播信道，并完成小区搜索后，会驻扎(camp)在一个目标小区内，发起呼叫请求，建立无线资源控制(Radio Resource Control，RRC)连接。RRC的连接不仅仅满足通信的需要，在位置更新、路由区登记等过程都需要RRC的连接。随机接入信道(PRACH)在发送接入信令时分为二部分，也即前导符号(Preamble)部分和Message消息部分。在发起RRC连接时，第一网络设备5将在上行链路上启动开环功控，开环功控就是利用Preamble来完成的。所以在PRACH中的Preamble就是为了完成开环功控。Preamble是由物理层产生的序列，第一网络设备5将试探性地以初始功率P0发送该序列，直至下行链路上有应答，才停止发送Preamble，转为发送消息部分。由于Preamble是物理层的消息序列，所以在下行方向上得到的应答信道也应该是纯物理信道，称为接入指示信道(Acquisition Indicator Channel，AICH，DL方向)获得指示信道。所以Preamble和AICH是一对，目的就是允许用户接入。当AICH回应ACK后，第一网络设备5就获得了消息发送的初始功率值P1，基站2允许第一网络设备5以P1功率发起随机接入请求消息，也即RRC接入请求消息。也即，第一发送装置102向基站2发送RRC请求消息，然后基站2再向第一网络设备5发送RRC ACK消息，第一网络设备5再向核心网(包括服务器3a、3b和3c)发送NAS信令，用于鉴权，鉴权成功后，服务器3a、3b和3c再向第一网络设备5发送NAS应答信令。在信令交互后，第一发送装置102开始向基站2发送由封装装置101生成的非接入层数据包再经过MAC层、物理层的处理后所形成的信号。
上述的接入的实施方式IV)中，第一网络设备先完成与基站的信令交互，然后再传输NAS数据包。为了进一步节省无线资源，可以将业务数据与控制信令混合传输，也即，采用相同的物理信道传输NAS数据包与控制信令，如以下的实施方式V)和VI)所示。
具体地，在实施方式V)中，第一网络设备5将业务数据与RRC控制信令压缩在一起传输，也即：
V)将NAS层数据包与无线资源控制信令消息一起封装在MACPDU中进行混合传输：
参照图5，图5示出了根据本发明的一个实施方式的第一网络设备5的NAS数据包的接入过程。第一网络设备5的应用层发起接入请求。然后，第一网络设备5接收小区广播信道并完成小区搜索后，会驻扎(camp)在一个目标小区内。然后，第一网络设备5发送前导符号。然后，在步骤S53中，第一网络设备5接收到来自基站的接入确认和上行资源分配(Access ACK和UL grant)的消息。然后，在第一发送装置102将由封装装置101所生成的非接入层数据包与RRC消息一起封装在媒体接入控制层数据包(Media Access ControlProtocol Data Unit，MAC PDU)中。具体地，第一网络设备5生成RRC请求消息后，将其封装在RLC PDU，然后，将RLC PDU与业务数据的NAS PDU一起，封装在MAC PDU中；然后，第一发送装置102对该媒体接入控制层数据包进行物理层处理，生成经处理的信号，并发送所述经处理的信号。
此外，当NAS数据包的数据量不大时，第一发送装置102也可以将NAS数据包与前导符号(preamble)一起混合发送。也即：
VI)利用为发送前导符号所分配的资源，在发送所述前导符号后，发送在步骤S42中生成的非接入层数据包：
参照图6，图6示出了根据本发明的另一个实施方式的第一网络设备5的NAS数据包的接入过程。具体地，如图6所示，首先，第一网络设备5的应用层发起接入请求。然后，第一网络设备5接收小区广播信道并完成小区搜索后，会驻扎在一个目标小区内。然后，第一发送装置102在为前导符号所分配的资源上，发送前导符号后追加由封装装置101所生成的NAS层数据包。且该前导符号是被配置为专用于控制终端设备1a、1b或1c，也即M2M终端设备的接入。
考虑到为前导符号所分配的资源是有限的，也即可以附加在前导符号后面发送的数据量也是有限的，因此，可选地，第一网络设备5也可以不经过封装装置101的处理，直接利用为前导符号所分配的资源，发送来自终端设备的数据。例如，终端设备1a收集到的信息为煤气报警信息。当第一网络设备5接收到来自终端设备1a的报警信息“1”，也即表示发生了煤气泄漏，则第一网络设备5直接对该报警信息进行编码，例如，采用循环冗余编码(Cyclic Redundancy Coding，CRC)方式，并将前导符号与该经过编码的数据一起发送出去，其中，该前导符号是特别为M2M终端设备分配的。
再参考图7，当第一发送装置102完成对包含了业务数据的信号发送后，相应地，第一接收装置200获取来自第一网络设备5的信号，其中，该信号包括封装在一个非接入层数据包中的、来自终端设备的通过无线信道发送的多个业务数据；然后，转发装置201将该信号转发至第二网络设备6。
辅助装置30中的第二接收装置300接收由转发装置201转发的来自第一网络设备5的信号，其中，所述信号包括封装在非接入层数据包中的由一个或多个终端设备通过无线信道发往一个或多个对应的目的服务器的多个业务数据。
然后，提取装置301从该信号中恢复出所述非接入层数据包，并从该非接入层数据包中提取出该多个业务数据。具体地，当业务数据以具体实施方式V)中描述的方式接入时，提取装置301根据MAC层数据包中包头的信息，知道NAS数据包的起始位置，例如，封装了NAS PDU的MAC SDU的起始比特，从而从MAC PDU中提取出了NAS PDU。若NAS PDU中既不包含终端设备标识，也不包含服务器标识，例如，第一网络设备仅辖有一个终端设备，例如，终端设备1a，且终端设备1a仅仅与服务器3a进行通信，也即，终端设备1a与服务器3a是绑定时，当第一网络设备5在发送数据包时附加了第一网络设备5的标识，则提取装置301根据第一网络设备5的标识，即知道该数据包是需要发往服务器3a的。然后在步骤S48中，第二网络设备6将多个业务数据发送至对应的目的服务器3a。
在一个变化的实施方式中，当第一网络设备辖有多个终端设备，例如，终端设备1a、1b和1c，则第二网络设备6所接收到的信号所包含的NAS数据包可能采用i)、ii)或者iii)中任意一种方式进行封装，以下，我们分别针对每一种封装方式，进行具体的描述：
对于封装方式i)，第二网络设备6位于核心网4中。一般地，在核心网4中，包含了终端设备与服务器之间的对应关系，也即，核心网4知道终端设备与哪个或哪些服务器进行通信。因此，当提取装置301获取了如表一所示终端设备的标识后，则提取装置301根据预存的或者从核心网4的其他网络设备，例如数据库中获取的终端设备与服务器之间的对应关系，知道终端设备1a对应服务器3a，终端设备1b对应服务器3b，终端设备1c对应服务器3c，则第二发送装置302将业务数据A1发送至服务器3a，将业务数据B1发送至服务器3b，将业务数据C1发送至服务器3c。
可选地，当第二网络设备6获取了如表二(对应情形ii))所示的封装方式所封装的数据包时，第二发送装置302对应地将业务数据A2发送至服务器3a，将业务数据B2发送至服务器3b，将业务数据C2发送至服务器3c。
此外，若第二网络设备6获取了如表三(对应情形iii))所示的封装方式所封装的数据包时，第二发送装置302直接将业务数据A3发送至服务器3a，将业务数据B3发送至服务器3b，将业务数据C3发送至服务器3c。
以下各个具体的实施方式描述了第二接收装置300所接收到的信号是采用NAS数据包与RRC封装在一个MAC PDU中的方式，此外，当业务数据包以具体实施方式III)中描述的方式接入时，也即，NAS数据包是附在Preamble后面发送时，第二网络设备6根据Preamble的特殊的图案(pattern)，得知该Preamble后面还附加了封装了终端设备例如终端设备1a的业务数据的NAS数据包，则第二网络设备6知道NAS数据包的起始位置，例如，NAS PDU的起始比特，从而从中提取出了NAS PDU，然后，再将NAS PDU中的具体的业务数据提取出来，并发送至对应的服务器中。
尽管在附图和前述的描述中详细阐明和描述了本发明，应认为该阐明和描述是说明性的和示例性的，而不是限制性的；本发明不限于所上述实施方式。
那些本技术领域的一般技术人员可以通过研究说明书、公开的内容及附图和所附的权利要求书，理解和实施对披露的实施方式的其他改变。在权利要求中，措词“包括”不排除其他的元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。在发明的实际应用中，一个零件可能执行权利要求中所引用的多个技术特征的功能。权利要求中的任何附图标记不应理解为对范围的限制。

Claims (14)

1.一种在无线网络的第一网络设备中用于传输数据的方法，包括以下步骤：
A.通过无线信道，获取来自一个或多个终端设备的多个业务数据；
B.将所述多个业务数据封装在一个非接入层数据包中；
C.对所述非接入层数据包进行发送处理，以生成经处理的信号，并发送所述经处理的信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤C之前还包括：生成无线资源控制信令消息；
所述步骤C通过以下步骤实现：
-将所述非接入层数据包以及所述无线资源控制信令消息一起封装在一个媒体接入控制层数据包；
-对所述媒体接入控制层数据包进行物理层处理，生成所述经处理的信号，并发送所述经处理的信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，一个或多个前导符号被配置为用于控制所述一个或多个所述终端设备的接入；
所述步骤C通过以下步骤实现：
-利用为发送所述前导符号所分配的资源，在发送所述前导符号后，发送所述非接入层数据包。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述步骤A之后、所述步骤B之前还包括：
-根据所述多个业务数据，获取其中各个业务数据的相关标识信息，其中所述相关标识信息用于标识所述业务数据的通信方；
所述步骤B还包括：
-将所述多个业务数据以及与各个业务数据相对应的所述相关标识信息一起封装在所述非接入层数据包中。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述相关标识信息包括发送所述各个业务数据的终端设备的终端标识和/或所述各个业务数据的目的地址服务器的服务器标识。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述步骤A之后还包括：
-向所述终端设备发送确认收到消息。
7.一种在无线网络的基站中用于转发来自第一网络设备的数据的方法，包括以下步骤：
i.接收来自所述第一网络设备的信号，其中，所述信号包括封装在一个非接入层数据包中的、来自一个或多个终端设备的通过无线信道发送的多个业务数据；
ii.将所述信号转发至第二网络设备。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述步骤i之后还包括：
-向所述第一网络设备发送确认收到消息。
9.一种在无线网络的第二网络设备中用于辅助第一网络设备传输数据的方法，其中，所述第一网络设备用于将来自一个或多个终端设备的多个业务数据封装在一个非接入层数据包中，并发送经处理所述非接入层数据包所生成的信号至基站，所述方法包括以下步骤：
a.接收由所述基站转发的来自所述第一网络设备的所述信号，其中，所述信号包括封装在所述非接入层数据包中的由所述一个或多个终端设备通过无线信道发往一个或多个对应的目的服务器的多个业务数据；
b.从所述信号中恢复出所述非接入层数据包，并从所述非接入层数据包中提取所述多个业务数据；
c.将所述多个业务数据分别发送至对应的所述目的服务器。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第二网络设备预存或者从核心网的其他网络设备中获取所述终端设备与所述目的服务器的对应关系，所述步骤b还包括：
-从所述信号中恢复出所述非接入层数据包，并根据所述非接入层数据包，获取各个业务数据的相关标识信息，其中，所述相关标识信息包括发送所述各个业务数据的终端设备的终端标识；
所述步骤b之后、所述步骤c之前还包括：
-根据所述各个业务数据的终端标识，确定与所述终端设备对应的目的服务器；
所述步骤c还包括：
-将所述多个业务数据分别发送至所述确定的对应的所述目的服务器。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述步骤b还包括：
-从所述信号中恢复出所述非接入层数据包，并根据所述非接入层数据包，获取各个业务数据的相关标识信息，其中，所述相关标识信息还包括与各个业务数据相对应的目的服务器的服务器标识；
所述步骤c还包括：
-将所述多个业务数据分别发送至所述获取的对应的所述目的服务器。
12.一种在无线网络的第一网络设备中用于传输数据的传输装置，包括：
获取装置，用于通过无线信道，获取来自一个或多个终端设备的多个业务数据；
封装装置，将所述多个业务数据封装在一个非接入层数据包中；
第一发送装置，用于对所述非接入层数据包进行发送处理，以生成经处理的信号，并发送所述经处理的信号。
13.一种在无线网络的基站中用于转发来自第一网络设备的数据的处理装置，包括：
第一接收装置，用于接收来自所述第一网络设备的信号，其中，所述信号包括封装在一个非接入层数据包中的、来自一个或多个终端设备的通过无线信道发送的多个业务数据；
转发装置，用于将所述信号转发至第二网络设备。
14.一种在无线网络的第二网络设备中用于辅助第一网络设备传输数据的辅助装置，包括：
第二接收装置，用于接收由基站转发的来自所述第一网络设备的信号，其中，所述信号包括封装在一个非接入层数据包中的由一个或多个终端设备通过无线信道发往一个或多个对应的目的服务器的多个业务数据；
提取装置，用于从所述信号中恢复出所述非接入层数据包，并从所述非接入层数据包中提取所述多个业务数据；
第二发送装置，用于将所述多个业务数据分别发送至对应的所述目的服务器。
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