CN102769913A - 机器类型通信设备分组上传数据的方法和物联网系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种机器类型通信(MTC)设备分组上传数据的方法和物联网系统，其中方法包括：将多个MTC设备进行分组，MTC设备和基站分别保存分组信息，所述分组信息包括分组ID、组内设备数目和MTC设备的组内设备序号；基站接收MTC设备发送的上传数据请求，所述上传数据请求携带所述MTC设备所在分组的分组ID；基站为所述MTC设备所在的分组分配物理上行共享信道(PUSCH)中的资源块(RB)；分组内的所有MTC设备根据分组信息对该RB进行复用，将需要上传的数据在所述RB内传输；基站根据分组信息对RB内传输的数据进行分解，得到各个MTC设备上传的数据，并转发至MTC服务器。本发明能够节约MTC设备上传数据的单线成本，并且节约基站因调度MTC设备而使用的控制信令。
Description
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及机器类型通信(MTC，Machine-Type Communication)设备分组上传数据的方法和物联网系统。
背景技术
物联网被称为继计算机、互联网和移动通信网络之后的又一次信息产业浪潮，将给IT和通信带来广阔的新市场。M2M作为物联网在现阶段最普遍的应用得到了各行业的广泛关注，也是各大标准化组织研究和标准制定供作的工作重点所在。
M2M是“机器对机器通信(Machine to Machine)”或者“人对机器通信(Manto Machine)”的简称。主要是指通过通信网络传递信息从而实现机器对机器或者人对机器的数据交换，也就是通过通信网络实现机器之间的互联、互通。移动通信网络由于其网络的特殊性，终端不需要人工布线，可以提供移动性支撑，有利于节约成本，可以满足在危险情况下的通信需求，使得以移动通信网络作为承载的M2M服务得到了业界的广泛关注。
在现有的物联网系统中，物联网中的设备(即MTC设备)是单独地向基站上传数据，由于每个MTC设备上传的数据量较小，因此相对来说MTC设备上传数据单线成本较高；并且MTC设备的上行数据传输需要基站的调度，而MTC设备的数量庞大，导致基站需要大量的控制信令来进行调度。
发明内容
本发明提供了一种MTC设备分组上传数据的方法，能够节约MTC设备上传数据的单线成本，并且节约基站因调度MTC设备而使用的控制信令。
本发明还提出一种物联网系统，能够节约MTC设备上传数据的单线成本，并且节约基站因调度MTC设备而使用的控制信令。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种MTC设备分组上传数据的方法，应用于包括多个MTC设备、1个基站和1个MTC服务器的物联网系统，该方法包括：
将所述多个MTC设备进行分组，MTC设备和基站分别保存分组信息，所述分组信息包括分组ID、组内设备数目和MTC设备的组内设备序号；
基站接收MTC设备发送的上传数据请求，所述上传数据请求携带所述MTC设备所在分组的分组ID；基站为所述MTC设备所在的分组分配物理上行共享信道(PUSCH)中的资源块(RB)；所述分组内的所有MTC设备根据所述分组信息对该RB进行复用，将需要上传的数据在所述RB内传输；
基站根据所述分组信息对RB内传输的数据进行分解，得到各个MTC设备上传的数据，并转发至MTC服务器。
一种物联网系统，包括多个机器类型通信MTC设备、1个基站和1个MTC服务器，其中，
所述多个MTC设备被进行分组，MTC设备和基站分别保存分组信息，所述分组信息包括分组ID、组内设备数目和MTC设备的组内设备序号；
所述基站接收MTC设备发送的上传数据请求，所述上传数据请求携带所述MTC设备所在分组的分组ID，为该MTC设备所在的分组分配PUSCH中的资源块RB；当接收到一个分组的MTC设备在RB内传输的数据时，根据分组信息对该数据进行分解，得到该分组内各个MTC设备上传的数据，并转发至MTC服务器；
所述MTC设备根据分组信息对基站为其所在分组分配的RB进行复用，将需要上传的数据在所述RB内传输。
可见，本发明提出的方法和物联网系统，将物联网中的多个MTC设备进行分组，由基站为分组分配RB，属于一个分组的MTC设备复用该分组的RB，将需要上传的数据统一在该RB内进行传输。通过这种方式将多个MTC设备的数据一并传输，节约了MTC设备上行数据传输的单线成本；并且基站可以以分组为单位对MTC设备进行调度，从而节约了基站的控制信令。
附图说明
图1为本发明提出的MTC设备分组上传数据的方法流程图；
图2为一个分组内的4个MTC设备复用RB的资源划分示意图；
图3为本发明提出的承载MTC设备数据的PUCCH格式示意图；
图4为本发明实施例MTC设备分组上传数据的方法流程图。
具体实施方式
本发明提出一种MTC设备分组上传数据的方法，应用于包括多个MTC设备、1个基站和1个MTC服务器的物联网系统，如图1为本发明提出的MTC设备分组上传数据的方法流程图，包括以下步骤：
步骤101：将所述多个MTC设备进行分组，MTC设备和基站分别保存分组信息，所述分组信息包括分组ID、组内设备数目和MTC设备的组内设备序号；
步骤102：基站接收MTC设备发送的上传数据请求，所述上传数据请求携带所述MTC设备所在分组的分组ID，基站为所述MTC设备所在的分组分配PUSCH中的RB；
步骤103：所述分组内的所有MTC设备根据所述分组信息对该RB进行复用，将需要上传的数据在所述RB内传输；
步骤104：基站根据所述分组信息对RB内传输的数据进行分解，得到各个MTC设备上传的数据，并转发至MTC服务器。
上述步骤104之后进一步包括混合自动重传请求(HARQ)过程，即：
步骤105：当基站检测到任意MTC设备上传数据发生错误时，向所述MTC设备所在分组内的所有MTC设备发送否认(NAK)消息，并指示发生上传错误的MTC设备的组内设备序号；
步骤106：MTC设备接收NAK消息及所述发生上传错误的MTC设备的组内设备序号，判断自身是否发生上传错误，如果是，则重传数据。
上述步骤101中，可以由基站执行对多个MTC设备的分组，并将分组信息与MTC设备共享；也可以由MTC设备预先保存分组信息，并将分组信息与基站共享。
下面给出一种简单的分组方式：
基站通过调度的方式对MTC设备进行分组。具体地，MTC服务器将MTC设备信息(包括MTC设备的IMSI、发送数据量信息等)传送给基站，基站利用这些信息对MTC设备进行分组；当MTC设备执行无线资源控制(RRC)连接时，基站通过MTC设备上传的IMSI判断该MTC设备是否为需要分组的MTC设备，如果是，则将分组信息发送给该MTC设备，该分组信息包括分组ID、组内设备数目和该MTC设备的组内设备序号。如果MTC设备在较大范围内的分布密度比较低，则需要结合地理位置信息进行分组，这样可以避免出现同一个分组的MTC设备之间接收延迟过大的问题(例如重传过程中的信令反馈)。
上述步骤102中，基站为发送上传数据请求的MTC设备所在的分组分配PUSCH中的RB的方式可以为：
基站采用物理下行控制信道(PDCCH)向所述分组内的所有MTC设备发送资源分配信息，所述资源分配信息包括基站为所述分组分配的RB在PUSCH中的位置信息；
所述分组内的所有MTC设备根据所述分组的分组ID解调PDCCH，获取PDCCH内包含的资源分配信息。
为了节省基站对组内MTC设备在资源分配上进行调度的信令开销，组内的MTC设备采用频分多址(FDMA)的方式对RB进行复用，同一个分组内的不同MTC设备根据分组信息确定自身在一个RB内部的资源映射位置。如图2为一个分组内的4个MTC设备复用RB的资源划分示意图。
为了简化MTC设备计算资源分配位置，组内的MTC设备采用FDMA的方式对资源均分使用。MTC设备首先根据自身所在分组的组内设备数目确定自身在频域上占用子载波(SC)的宽度，然后根据自身的组内设备序号在对应的带宽内映射自身的数据。对于RS信号也采用相同的方式进行划分，以保证解调的正确性。
上述步骤105中，基站指示发生上传错误的MTC设备的组内设备序号的方式可以为：
基站向发生上传错误的MTC设备所在分组内的所有MTC设备发送PDCCH信息，所述PDCCH信息指示物理下行共享信道(PDSCH)的位置；并发送PDSCH信息，所述PDSCH信息携带发生上传错误的MTC设备的组内设备序号；
MTC设备根据所在分组的分组ID解调PDCCH信息，获取PDSCH的位置；并在所述位置接收PDSCH信息，获取其中携带的发生上传错误的MTC设备的组内设备序号。
上述步骤106中，发生上传错误的MTC设备可以利用物理上行控制信道(PUCCH)重传数据。为了支持MTC设备利用PUCCH重传少量数据，本发明在PUCCH原有的版本(format)格式上加入专门用于承载MTC设备少量数据的format 3模式。MTC设备可以利用这种模式完成HARQ的数据重传过程。如图3为本发明提出的承载MTC设备数据的PUCCH格式示意图，在格式中，前19个比特为负载域(Payload)，用于承载MTC设备重传的数据，后3个比特为控制域(Ctrl)。
以下举具体的实施例详细介绍。
如图4为本发明实施例MTC设备分组上传数据的方法流程图，包括：
步骤401：基站从MTC服务器获取MTC设备的有关信息，包括IMSI和上传数据量等。
步骤402：基站根据获取的信息对MTC设备进行分组，在本实施例中，基站将MTC设备A、MTC设备B、MTC设备C和MTC设备D划分一个分组，4个设备在分组中的组内设备序号分别为1、2、3、4；该分组的ID为Group 1。
步骤403：MTC设备发起RRC连接，该RRC连接请求中携带MTC设备的IMSI。
步骤404：基站根据IMSI判断该MTC设备是否为需要分组的MTC设备，如果是，则执行步骤405。
步骤405：基站将分组信息反馈至该MTC设备。这样，MTC设备A、MTC设备B、MTC设备C和MTC设备D分别获取到自身所在分组的分组ID为Group1、组内设备数目为4、以及自身在该分组内的组内设备序号(分别为1、2、3、4)。
步骤406：每个MTC设备发起上行接收请求。
步骤407：基站以分组为单位在PDCCH上进行资源调度。具体地说，基站在PDCCH内向分组Group 1内的4个MTC设备发送资源分配信息，该信息包括基站为分组Group 1分配的RB在PUSCH中的位置信息。
步骤408：MTC设备A、MTC设备B、MTC设备C和MTC设备D分别通过Group 1在PDCCH上解出为Group 1分配的RB位置。
步骤409：MTC设备A、MTC设备B、MTC设备C和MTC设备D分别利用分组信息对RB进行划分，根据自身的组内设备序号选择RB内相应的数据映射位置。
步骤410：Group 1内的MTC设备按照正常的上行数据处理过程利用PUSCH上传数据。在上传之前，各MTC设备分别进行CRC校验，将校验比特添加在上传数据的末尾一并进行传输。基站接收到数据后，如果对各个MTC设备的CRC校验均正确，则继续执行步骤411；如果出现至少一个MTC设备的CRC校验不正确，则继续执行步骤412。
步骤411：基站向MTC设备A、MTC设备B、MTC设备C和MTC设备D分别发送物理HARQ指示符(PHICH)确认(ACK)消息，利用分组信息分解上传的复用数据，得到各个MTC设备上传的数据，并转发至MTC服务器，结束当前流程。
步骤412：在本实施例中，基站检测到MTC设备D的CRC校验不正确。基站向MTC设备A、MTC设备B、MTC设备C和MTC设备D分别发送PHICHNAK消息；基站还以Group 1发送PDCCH信息，指示PDSCH的位置，并在PDSCH上指示发生上传错误的MTC设备在Group 1内的组内设备序号(即4)。
MTC设备A、MTC设备B、MTC设备C和MTC设备D分别接收到基站发送的信息；当收到PHICH NAK消息时，根据Group 1解调PDCCH信息，获取PDSCH的位置；进一步接收PDSCH，获取PDSCH指示的发生上传错误的MTC设备的组内设备序号。对于MTC设备A、MTC设备B和MTC设备C，由于判断出发生上传错误的MTC设备的组内设备序号与自身的组内设备序号不同，故无需重传数据；对于MTC设备D，由于判断出发生上传错误的MTC设备的组内设备序号与自身的组内设备序号相同，故需要重传数据，执行步骤413。
步骤413：MTC设备D在PUCCH上重传数据。
至此，完成了分组Group 1内四个MTC设备的分组数据上传，并实现了发生上传错误的MTC设备的单独重传。
本发明还提出一种物联网系统，包括多个MTC设备、1个基站和1个MTC服务器，其中，
所述多个MTC设备被进行分组，MTC设备和基站分别保存分组信息，所述分组信息包括分组ID、组内设备数目和MTC设备的组内设备序号；
所述基站接收MTC设备发送的上传数据请求，所述上传数据请求携带所述MTC设备所在分组的分组ID，为该MTC设备所在的分组分配PUSCH中的RB；当接收到一个分组的MTC设备在RB内传输的数据时，根据分组信息对该数据进行分解，得到该分组内各个MTC设备上传的数据，并转发至MTC服务器；
所述MTC设备根据分组信息对基站为其所在分组分配的RB进行复用，将需要上传的数据在所述RB内传输。
上述基站还可以用于，当检测到任意MTC设备上传数据发生错误时，向所述MTC设备所在分组内的所有MTC设备发送NAK消息，并指示发生上传错误的MTC设备的组内设备序号；
上述MTC设备还可以用于，接收NAK消息及所述发生上传错误的MTC设备的组内设备序号，判断自身是否发生上传错误，如果是，则重传数据。
上述系统中，可以由基站执行对多个MTC设备的分组，并将分组信息与MTC设备共享；或者，由MTC设备预先保存分组信息，并将分组信息与基站共享。
上述系统中，基站为发送上传数据请求的MTC设备所在的分组分配PUSCH中的RB的方式可以为：
基站采用PDCCH向所述分组内的所有MTC设备发送资源分配信息，所述资源分配信息包括基站为所述分组分配的RB在PUSCH中的位置信息；
所述分组内的所有MTC设备根据所述分组的分组ID解调PDCCH，获取PDCCH内包含的资源分配信息。
上述系统中，基站指示发生上传错误的MTC设备的组内设备序号的方式可以为：
基站向发生上传错误的MTC设备所在分组内的所有MTC设备发送PDCCH信息，所述PDCCH信息指示PDSCH的位置；并发送PDSCH信息，所述PDSCH信息携带发生上传错误的MTC设备的组内设备序号；
MTC设备根据所在分组的分组ID解调PDCCH信息，获取PDSCH的位置；并在所述位置接收PDSCH信息，获取其中携带的发生上传错误的MTC设备的组内设备序号。
上述系统中，MTC设备可以利用PUCCH重传数据。
综上可见，本发明提出的方法和物联网系统，对MTC设备进行分组，网络以分组为单位调度MTC设备复用RB资源进行数据上传；当分组复用传输出现错误时，MTC设备可以进行HARQ数据重传，利用PUCCH重新上传数据。通过分组上传的方式，本发明节约了每个MTC设备上传数据的单线成本；并且在基站调度方面，不会因调度大量MTC设备进行上行数据传输而增加基站控制信令的开销。并且，本发明的这种分组上传方式在实质上减小了单个MTC设备的最小资源分配粒度，能够适应单个MTC设备传输数据量小的特点，节约了系统资源。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (12)
1.一种机器类型通信MTC设备分组上传数据的方法，应用于包括多个MTC设备、1个基站和1个MTC服务器的物联网系统，其特征在于，所述方法包括：
将所述多个MTC设备进行分组，MTC设备和基站分别保存分组信息，所述分组信息包括分组ID、组内设备数目和MTC设备的组内设备序号；
基站接收MTC设备发送的上传数据请求，所述上传数据请求携带所述MTC设备所在分组的分组ID；基站为所述MTC设备所在的分组分配物理上行共享信道PUSCH中的资源块RB；所述分组内的所有MTC设备根据所述分组信息对该RB进行复用，将需要上传的数据在所述RB内传输；
基站根据所述分组信息对RB内传输的数据进行分解，得到各个MTC设备上传的数据，并转发至MTC服务器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：当基站检测到任意MTC设备上传数据发生错误时，向所述MTC设备所在分组内的所有MTC设备发送否认NAK消息，并指示发生上传错误的MTC设备的组内设备序号；
MTC设备接收NAK消息及所述发生上传错误的MTC设备的组内设备序号，判断自身是否发生上传错误，如果是，则重传数据。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述将多个MTC设备进行分组，MTC设备和基站分别保存分组信息的方式为：
由基站执行对多个MTC设备的分组，并将分组信息与MTC设备共享；
或者，由MTC设备预先保存分组信息，并将分组信息与基站共享。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述基站为发送上传数据请求的MTC设备所在的分组分配PUSCH中的RB的方式为：
基站采用物理下行控制信道PDCCH向所述分组内的所有MTC设备发送资源分配信息，所述资源分配信息包括基站为所述分组分配的RB在PUSCH中的位置信息；
所述分组内的所有MTC设备根据所述分组的分组ID解调PDCCH，获取PDCCH内包含的资源分配信息。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基站指示发生上传错误的MTC设备的组内设备序号的方式为：
基站向发生上传错误的MTC设备所在分组内的所有MTC设备发送PDCCH信息，所述PDCCH信息指示物理下行共享信道PDSCH的位置；并发送PDSCH信息，所述PDSCH信息携带发生上传错误的MTC设备的组内设备序号；
MTC设备根据所在分组的分组ID解调PDCCH信息，获取PDSCH的位置；并在所述位置接收PDSCH信息，获取其中携带的发生上传错误的MTC设备的组内设备序号。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述MTC设备重传数据的方式为：MTC设备利用物理上行控制信道PUCCH重传数据。
7.一种物联网系统，其特征在于，所述系统包括多个机器类型通信MTC设备、1个基站和1个MTC服务器，其中，
所述多个MTC设备被进行分组，MTC设备和基站分别保存分组信息，所述分组信息包括分组ID、组内设备数目和MTC设备的组内设备序号；
所述基站接收MTC设备发送的上传数据请求，所述上传数据请求携带所述MTC设备所在分组的分组ID，为该MTC设备所在的分组分配物理上行共享信道PUSCH中的资源块RB；当接收到一个分组的MTC设备在RB内传输的数据时，根据分组信息对该数据进行分解，得到该分组内各个MTC设备上传的数据，并转发至MTC服务器；
所述MTC设备根据分组信息对基站为其所在分组分配的RB进行复用，将需要上传的数据在所述RB内传输。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述基站还用于，当检测到任意MTC设备上传数据发生错误时，向所述MTC设备所在分组内的所有MTC设备发送否认NAK消息，并指示发生上传错误的MTC设备的组内设备序号；
所述MTC设备还用于，接收NAK消息及所述发生上传错误的MTC设备的组内设备序号，判断自身是否发生上传错误，如果是，则重传数据。
9.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，所述基站执行对多个MTC设备的分组，并将分组信息与MTC设备共享；或者，由MTC设备预先保存分组信息，并将分组信息与基站共享。
10.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，所述基站为发送上传数据请求的MTC设备所在的分组分配PUSCH中的RB的方式为：
基站采用物理下行控制信道PDCCH向所述分组内的所有MTC设备发送资源分配信息，所述资源分配信息包括基站为所述分组分配的RB在PUSCH中的位置信息；
所述分组内的所有MTC设备根据所述分组的分组ID解调PDCCH，获取PDCCH内包含的资源分配信息。
11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述基站指示发生上传错误的MTC设备的组内设备序号的方式为：
基站向发生上传错误的MTC设备所在分组内的所有MTC设备发送PDCCH信息，所述PDCCH信息指示物理下行共享信道PDSCH的位置；并发送PDSCH信息，所述PDSCH信息携带发生上传错误的MTC设备的组内设备序号；
MTC设备根据所在分组的分组ID解调PDCCH信息，获取PDSCH的位置；并在所述位置接收PDSCH信息，获取其中携带的发生上传错误的MTC设备的组内设备序号。
12.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述MTC设备利用物理上行控制信道PUCCH重传数据。
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