CN103929733A - 用于物联网的设备能力传输的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种移动通信装置，适用于物联网通信，包括无线模块，用以执行与该物联网之间的无线传输与接收。控制器模块，用以通过上述无线模块向上述物联网发送一终端能力信息，该控制器模块将该终端能力信息与上述物联网的一通用扩展信息捆绑并通过无线模块发送，当该控制器模块完成一次上述终端能力信息和该通用扩展信息捆绑发送且该终端能力信息未改变，则不再捆绑发送。

Description

用于物联网的设备能力传输的装置和方法
技术领域
本发明主要涉及终端通信能力上报，特别涉及针对物联网通信中，终端向网络端上报通信能力的操作。
背景技术
长久以来，我们的日常生活都通过各式机器设备而变得更为便利，一般来说，如今的机器设备都配有计算处理器与软件以提供智慧型的服务。另一方面，由于无线通信技术的普及，因而发展出了机器对机器技术(Machine-to-Machine)，以下简称为M2M或物联网，使相隔遥远的机器之间能够通过无线通信来交换信息并于无人为操作的情况下运作。特别是对重大公共建设(例如：水利设施与桥梁等)而言，可使用M2M传感器(sensor)来监测(monitor)公共建设的运作状态并将监测结果通过无线通信网络(例如：全球移动通信系统(Global System for Moblie communications，GSM)/分组式无线数据服务(General Packet Radio Service，GPRS)、全球移动通信系统(UniversalMobile Telecommunication System，UMTS)、码分多重接入20001x系统(CodeDivision Multiple Access20001x，CDMA20001x)、1x高速分组数据系统(High Rate Packet Data，1xHRPD)、长期演进系统(Long Term Evolution，LTE)等)回报到管控中心，让重大公共建设的管理者能够知悉是否有某零件发生故障。其它的应用包括电表、瓦斯线路监测装置、或可乐贩卖机，使其通过无线通信网络回报运作状态至一中央系统，以利在高效率与低成本的条件下提供其相关的服务。
在典型的修订F版(Revision F，Rev F)演进数据优化(Evolution-DataOptimized，EV-DO)的码分多重接入20001x系统(也可简称为1xEV-DO Rev F)中，物联网设备的终端能力信息可以通过通用扩展消息(GeneralExtensionMessage，GEM)与注册消息，始呼消息，寻呼响应消息捆绑在一起发送，其中通用扩展消息为层三(layer3)中用于承载RGM，ORM，等消息。并由物联网设备发送给网络端。
但是在现有的规范中，只定义了捆绑发送，并没有考虑当物联网终端在发起呼叫等操作时发送终端能力信息的冗余性和重复性，尤其是对于大多数物联网终端来说，一旦设置好传输参数等终端能力信息，往往在一段时间内不再进行修改。而现有规范的表述，也没有保证终端能力信息发送的正确性和可靠性。因此需要一种方案能够很好的解决如何更安全更有效的进行物联网设备终端能力信息。同时还需要一种能够在终端能力信息发生变化时就触发终端向网络发送这一信息的方法。
发明内容
本发明针对上述问题提出了解决方法，将M2M装置是否需要发送终端能力信息进行判定，不需频繁地向网络端传输，并且可以保证终端能力信息发送刚给网络端。本发明提供的方法能够有效地解决现有技术中，在1x Rev F规范里无法实时将变化的终端能力信息发送到网络中的问题。从而使网络更加稳定可靠。
本发明的一个方面揭露了一种移动通信装置，适用于物联网通信，包括无线模块，用以执行与该物联网之间的无线传输与接收。控制器模块，用以通过上述无线模块向上述物联网发送一终端能力信息，该控制器模块将该终端能力信息与上述物联网的一通用扩展信息捆绑并通过无线模块发送，当该控制器模块完成一次上述终端能力信息和该通用扩展信息捆绑发送且该终端能力信息未改变，则不再捆绑发送。
本发明的另一个方面揭露了一种方法，适用于物联网通信，包括通过一终端与该物联网之间的无线传输与接收.向上述服务网络发送一终端能力信息，该终端将该终端能力信息与上述物联网的一通用扩展信息捆绑发送，当完成一次上述终端能力信息和该通用扩展信息捆绑发送且该终端能力信息未改变，则不再捆绑发送。
本发明的另一个方面揭露了一种移动通信装置的方法，包括由终端判断终端能力信息是否发生变化；如果所述终端能力信息发生变化，则将变化后的终端能力信息与注册消息一起发送到网络。如果所述终端能力信息没有发生变化，则在下一个注册周期到来时，将所述终端能力信息与所述注册消息一起发送到所述网络。
本发明的在一个方面揭露了一种移动通信装置，包括一无线模块，用以执行与该物联网之间的无线传输与接收,收发终端能力信息。以及一控制器模块，判断该终端能力信息是否发生变化；当所述终端能力信息发生变化，将变化后的终端能力信息与注册消息一起发送到网络；以及当所述终端能力信息没有发生变化，则在下一个注册周期到来时，将所述终端能力信息与所述注册消息一起发送到所述网络。
关于本发明其他附加的特征与优点，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可根据本申请实施方法中所公开的移动通信装置、服务网络、以及管理注册程序操作的方法做些许的更动与润饰而得到。
附图说明
图1是根据本发明一实施例所述的移动通信环境的示意图。
图2是根据第一图的实施例所述的移动通信装置10的示意图。
图3是图3是根据物联网装置的开机上电流程。
图4是根据本发明给的一个实施例提出的物联网终端能力信息上报的流程图。
图5是根据本发明给的一个实施例提出的物联网终端能力信息上报的流程图。
图6是根据本发明给的一个实施例提出的增加标志位的物联网终端能力信息上报的流程图。
图7是根据本发明给的一个实施例提出的物联网环境改变时终端能力信息上报的流程图。
具体实施方式
本章节所叙述的是实施本发明的最佳方式，目的在于说明本发明的精神而非用以限定本发明的保护范围，本发明的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。
图1是根据本发明一实施例所述的移动通信环境的示意图。在所示移动通信环境中，移动通信装置10通过空中接口(air interface)与服务网络20进行M2M通信。服务网络20包括一无线接入网络210以及一核心网络220，其中无线接入网络210负责无线信号处理、执行终端无线通信协议、以及连接移动通信装置10与核心网络220。无线接入网络210至少包括一基站211与一接入控制台212，基站211可为一收发基站(Base Transceiver Station，BTS)或基站(Base Station，BS)，由接入控制台212控制以提供服务网络20的无线传输与接收功能。明确来说，基站211通常可提供一细胞区或多个逻辑扇区。接入控制台212负责控制基站211的运作，例如：管理基站211的无线资源、无线参数、以及接口接口等。核心网络220负责执行移动管理、网络端认证、以及与公众网络的介接。
在一实施例，服务网络20为一码分多重接入20001x系统(包括：1xRTT、1xEV-DO Release0/A/B/C、1xEV-DO Rev D/E/F)。基站211为一收发基站，接入控制台212为一基站控制器(Base Station Controller，BSC)。核心网络220包括一线路交换(Circuit-Switched，CS)领域与一分组交换(Packet-Switched，PS)领域，其中线路交换领域包括多个网络实体，例如：仿真移动交换中心(Mobile Switching Center emulation，MSCe)、媒体网关(Media Gateway，MGW)、媒体资源功能处理器(Media Resource Function Processor，MRFP)、信令网关(Signaling Gateway，SGW)、仿真服务控制点(Service Control Point emulation，SCPe)、以及仿真本籍位置记录器(Home Location Register emulation，HLRe)；分组交换领域包括分组数据服务节点(Packet Data Service Node，PDSN)以及认证授权计费(Authentication Authorization Accounting，AAA)服务器。需理解的是，码分多重接入20001x系统仅为一说明范例，本发明也可适用于使用码分多重接入20001x技术的未来发展技术的其它无线通信网络，且本发明不在此限。在CDMA20001x Rev.F中，在终端引入了向基站说明自身能力的终端能力信息，在规范中将其定义为通过通用扩展消息(General ExtensionMessage，GEM)与注册消息(Registration Message，RGM)捆绑在一起发送到网络。
图2是根据第一图的实施例所述的移动通信装置10的示意图。移动通信装置10包括无线模块110与控制器模块120，其中无线模块110用以执行无线传输与接收的功能，而控制器模块120用以控制无线模块110的运作。进一步说明，无线模块110可为一射频(Radio Frequency，RF)单元(未绘示)，而控制器模块120可为一基带(baseband)单元(未绘示)的通用处理器或微控制单元(Micro-Control Unit，MCU)。基带单元可包括多个硬件装置以执行基带信号处理，包括模拟数字转换(analog to digital conversion，ADC)/数字模拟转换(digital to analog conversion，DAC)、增益(gain)调整、调制与解调制、以及编码/解码等。射频单元可接收射频无线信号，并将射频无线信号转换为基带信号以交由基带模块进一步处理，或自基带信号模块接收基带信号，并将基带信号转换为射频无线信号以进行传送。射频单元也可包括多个硬件装置以执行上述射频转换，举例来说，射频单元可包括一混频器(mixer)以将基带信号乘上移动通信系统的射频中的一振荡载波，其中该射频可为码分多重接入20001x技术所使用的800兆赫、1900兆赫、或2400兆赫，或视其它无线通信技术的标准而定。虽未绘示，移动通信装置10还可进一步包括其它功能模块，例如：用以提供人机界面的显示单元和/或按键(keypad)、以及用以存储应用程序的存储单元等。
图3是物联网装置的开机上电流程，步骤301，物联网设备开机之后。在步骤303中，物联网设备完成初始化并搜索网络网络，与网络同步并建立连接，即受到网络端发送的确认信号。与非物联网设备不同的是，物联网设备在与网络建立连接之后，在步骤305，在一计时器触发时间内再与网络进行注册程序，发送注册消息到基站。也就是在建立连接和注册程序之间会有若干毫秒的时间差。因此在一些实施例中，物联网设备可能在与网络建立连接之后就发起呼叫，即发出始呼消息，寻呼响应消息等。例如，物联网设备在完成初始化就监测到环境参数的变化需要向网络端进行汇报。在这种情况下物联网设备应该将终端能力信息与始呼消息或者寻呼相应消息绑定在一起，以便基站知道终端能力的相关信息。也就是说在基站没有获得终端能力的相关信息时如果物联网设备发起始呼或者寻呼相应，则需要同时发送终端能力的相关信息。
在本发明的实施例中，终端能力的相关信息包括终端特性和通用扩展记录类型。终端能力信息所描述的内容如表1所示：
DEVICE_charC_INCL 1
DEVICE_charC 0or8
DCA_SUPPORTED 1
MAX_EXT_SCI_USED 1
EXT_REG_PRD_USED 1
Reserved 0-7
表1
其中：DEVICE_CHARC_INCL占用1比特，用于表示其后面是否存在DEVICE_CHARC信息，如果存在，则DEVICE_CHARC_INCL为1，且之后将有8比特DEVICE_CHARC信息，如果不存在，则DEVICE_CHARC_INCL为0，且DEVICE_CHARC信息占用0比特；
DAC_SUPPORTED占用1比特，用于表示终端是否支持直接信道分配(DAC)，该比特设置为1时，表示支持DAC，设置为0时，表示不支持DAC；
MAX_EXT_SCI_USED占用1比特，用于表示终端是否支持扩展的时隙周期(Slot Cycle Index SCI)，即终端监听网络时寻呼间隔的长度是否扩展，相对于1x Rev.E规范，1x Rev.F采取了扩展的SCI，从而寻呼间隔可以更长，MAX_EXT_SCI_USED为1时，表示终端支持扩展的SCI，为0时，表示不支持；
EXT_REG_PRD_USED占用1比特，用于表示终端是否支持扩展的注册周期，即终端向网络发送注册消息的周期长度是否扩展，相对于1x Rev.E规范，1x Rev.F采取了扩展的注册周期，从而注册周期长度可以更长，EXT_REG_PRD_USED为1时，表示终端支持扩展的注册周期，为0时，表示不支持；
Reserved为保留位，一般为0到7比特；
DEVICE_CHARC占用8比特，用于表示终端的多种特性，具体的描述如表2所示：
Device Characteristic Bit Map Assignment
---- ---X Mobility(not stationary)
---- --X- Power Sensitive
---- -X-- SO33Default
---- X--- Reserved
---X ---- Reserved
--X- ---- Reserved
-X-- ---- Reserved
X--- ---- Reserved
表2
其中：第8比特表示该终端是否移动，M2M终端可能是固定的，但是在特定时段却可能发生了移动，第8比特可以将终端的位置是否发生变化通知网络，以便网络采取相应操作，当发生了位移时，这一位为1，未发生位移时，这一位为0；
第7比特表示终端是否是功耗敏感型的，例如，该终端的电池是电量较大的还是电量较小的，是否需要节电，从而使网络采取相应的操作，这一位为1表示功耗敏感，这一位为0表示功耗不敏感；
第6比特表示终端是否支持服务选项(Service Option SO)33的默认设置，SO33是SO的众多类型中的一类，表示数据的属性，如，语音、数据、短信等；
第1比特到第5比特为保留比特，在不使用时设置为0。
在本发明的实施例中，如果物联网设备已经成功注册并且网络成功收到注册信息以及终端能力信息，则在随后的呼叫中，不重复发送终端能力信息。在现有的物联网系统中，当物联网设备发送过中断能力信息后，如果物联网设备再次发起始呼，或者周期性重复注册则会重新发送或者周期性重复发送终端能力信息，造成信令的冗余并浪费通信资源。
图4是根据本发明给的一个实施例提出的物联网终端能力信息上报的流程图。在图4中，步骤401中，首先判定基站和物联网终端是否均支持通过通用扩展消息上报能力信息。其中物联网终端可以确认自身是否支持上报能力信息，基站会根据自身的负载情况和通信信道质量确定自身是否可以支持能力上报信息，同时基站会向连接到基站的所有物联网终端广播是否可以接受物联网终端发送的能力上报信息。当基站开机上电的初始化步骤时，即开始接受基站的广播信息。在步骤403中，当终端或基站任意一者不接受通过通用扩展信息上报终端能力信息或者基站广播的接受终端上报信息未被物联网终端正确接受，则物联网终端进行注册流程，只发送注册消息到基站而不上报终端能力信息。当步骤401判定基站和终端均支持通过通用扩展消息上报终端能力信息，则在步骤405中，将终端能力信息与注册消息一起通过通用扩展消息捆绑发送。当物联网终端发送能力上报消息后，在之后的始呼，寻呼相应流程均不再通过通用扩展消息重新发送该能力上报消息。在一个实施例中，基站可以在第一次收到该能力上报消息后向物联网终端发送确认信号。
图5是根据本发明给的一个实施例提出的物联网终端能力信息上报的流程图。在图5，步骤501中，首先判定基站和物联网终端是否均支持通过通用扩展消息上报能力信息。其中物联网终端可以确认自身是否支持上报能力信息，基站会根据自身的负载情况和通信信道质量确定自身是否可以支持能力上报信息，同时基站会向连接到基站的所有物联网终端广播是否可以接受物联网终端发送的能力上报信息。当基站开机上电的初始化步骤时，即开始接受基站的广播信息。在步骤503中，当终端或基站任意一者不接受通过通用扩展信息上报终端能力信息或者基站广播的接受终端上报信息未被物联网终端正确接受，则物联网终端进行注册流程，只发送注册消息到基站而不上报终端能力信息,或者终端能力不与其他消息捆绑发送。当步骤501判定基站和终端均支持通过通用扩展消息上报终端能力信息，则在步骤505中，判断物联网终端是否已经将终端能力信息报告给基站。当判定结果为是，即终端能力信息已经报告给基站且基站正确接受时，进行步骤507物联网终端发送RGM、ORM或者PGM，不必再发送终端能力信息。当判定结果为否，则进行步骤509，物联网终端发送RGM、ORM或者PGM时，将终端能力信息与这些消息一起通过GEM捆绑发送。在一个实施例中，基站可以在第一次收到该能力上报消息后向物联网终端发送确认信号。
图6是根据本发明给的一个实施例提出的增加标志位的物联网终端能力信息上报的流程图。在图6，步骤601中，先将物联网终端的标志位设为‘0’或任何可以表示状态的第一值。在步骤602中，判定基站和物联网终端是否均支持通过通用扩展消息上报能力信息。其中物联网终端可以确认自身是否支持上报能力信息，基站会根据自身的负载情况和通信信道质量确定自身是否可以支持能力上报信息，同时基站会向连接到基站的所有物联网终端广播是否可以接受物联网终端发送的能力上报信息。当基站开机上电的初始化步骤时，即开始接受基站的广播信息。在步骤603中，当终端或基站任意一者不接受通过通用扩展信息上报终端能力信息或者基站广播的接受终端上报信息未被物联网终端正确接受，则物联网终端进行注册流程，只发送注册消息到基站而不上报终端能力信息,或者终端能力信息不与其他消息捆绑发送。步骤602判定基站和终端均支持通过通用扩展消息上报终端能力信息，则在步骤604中，判断标志位的值是否为1或者任何可以表示状态的第二值，当该标志位的值为1或者任何可以表示状态的第二值时，则表示物联网终端已经将终端能力信息发送给基站，因此在步骤605中，发送RGM、ORM或者PGM时，终端不必再发送终端能力信息，或者终端在发送RGM时，始终捆绑发送终端能力信息；而发送ORM/PGM时，不必捆绑发送终端能力信息。当步骤604的判定结果为否，则进行步骤606，物联网终端发送RGM、ORM或者PGM时，将终端能力信息与这些消息一起通过GEM捆绑发送。在步骤607，基站确认接收到消息之后，物联网终端将标志位设置为0。
通过本发明的方案，可以有效的减少终端能力信息的重复发送，提高效率。
由于在终端发送注册消息时才向网络发送终端能力信息，在1x Rev F中，注册消息可能长达数天才发送一次。这样就造成，在自身能力发生变化时，终端无法实时向网络发布。因此在本发明的另一个实施例中在每次开机时，终端会自动向网络发送注册信息，此时，终端会将终端能力信息通过扩展消息与注册信息捆绑在一起发送到网络。终端开始时会第一次自动将该终端能力信息发送给基站。由于这一信息是与注册消息捆绑在一起发送到网络的，在终端能力发生变化时，并不能触发参数变更注册。例如，终端发生位移，或者希望采用DAC，或者由扩展的SCI变为不扩展的SCI时，网络无从知晓，还按照原来的方式与终端进行通信。这样会导致通信发生错误。
因此本发明提出增加相应的描述，以使终端能力配置发生变化时，即终端能力信息中的参数发生变化时，能够启动参数变更注册。如果移动台和基站都支持终端能力上报，并且终端能力的配置发生了变化，则执行参数变更注册，并将变更后的终端能力信息与注册消息一起通过通用扩展消息发送给基站。这样基站就能在第一时间了解终端的变化情况，并且对其与终端之间的通信做出相应调整，以保持通信的畅通无误。具体的操作请参见图7。
如图7所示，在步骤710中，首先确认终端和基站是否都支持通过GEM上报终端能力信息。如果不都支持，则在步骤715中，终端继续执行现有的注册，即在注册周期到来时，将终端能力信息与注册消息捆绑发送。如果步骤720的判断结果为都支持，则在步骤720，终端判断自己的终端能力信息是否发生改变。例如，终端发生位移，或者希望采用DAC，或者由扩展的SCI变为不扩展的SCI等等。如果步骤720的判断结果为否，则在步骤725中，终端继续执行现有的注册。如果步骤720的判断结果为是，则在步骤730中，启动参数变更注册，并将最新的终端能力信息与注册消息一起通过GEM捆绑发送到基站。
根据本发明提供的方法，终端可以在其终端能力信息发生变化时，实时将变化的信息通知网络，从而能够有效地解决现有技术中，在1x Rev F规范里只能在注册周期将终端能力信息发送到网络中而引发的问题。从而使网络更加稳定可靠。
本发明虽以各种实施例公开如上，然而其仅为范例参考而非用以限定本发明的范围，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰。因此上述实施例并非用以限定本发明的范围，本发明的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。

Claims (16)

1.一种移动通信装置，适用于物联网通信，包括：
一无线模块，用以执行与该物联网之间的无线传输与接收；以及
一控制器模块，用以通过上述无线模块向上述物联网发送一终端能力信息，该控制器模块将该终端能力信息与上述物联网的一通用扩展信息捆绑并通过无线模块发送，当该控制器模块完成一次上述终端能力信息和该通用扩展信息捆绑发送且该终端能力信息未改变，则不再捆绑发送。
2.如权利要求1所述的移动通信装置，其中该终端能力信息包括终端特性和通用扩展记录类型。
3.如权利要求1所述的移动通信装置，其中该无线模块接受该物联网的一基站广播的一信息，该信息用于告知该移动通信装置该基站是否能够接收终端能力上报信息。
4.如权利要求1所述的移动通信装置，其中更包括一标志位，当移动通信装置完成初始化，则将该标志位设定为第一值；当该控制器模块完成一次上述终端能力信息和该通用扩展信息捆绑发送，则该标志位设定为第二值，当该移动通信装置再次发起始呼或寻呼相应时，不发送该上述终端能力信息。
5.一种方法，适用于物联网通信，包括：
通过一终端与该物联网之间的无线传输与接收；以及
向上述服务网络发送一终端能力信息，该终端将该终端能力信息与上述物联网的一通用扩展信息捆绑发送，当完成一次上述终端能力信息和该通用扩展信息捆绑发送且该终端能力信息未改变，则不再捆绑发送。
6.如权利要求5所述的方法，其中该终端能力信息包括终端特性和通用扩展记录类型。
7.如权利要求5所述的方法，包括接受该物联网的一基站广播的一信息，该信息用于告知该终端该基站是否能够接收终端能力上报信息。
8.如权利要求5所述的方法，其中更包括一标志位，当该终端完成初始化，则将该标志位设定为第一值；当该终端完成一次上述终端能力信息和该通用扩展信息捆绑发送，则该标志位设定为第二值，当该终端再次发起始呼或寻呼相应时，不发送该上述终端能力信息。
9.一种移动通信装置的方法，包括：
由终端判断终端能力信息是否发生变化；
当所述终端能力信息发生变化，则将变化后的终端能力信息与注册消息一起发送到网络；以及
当所述终端能力信息没有发生变化，则在下一个注册周期到来时，将所述终端能力信息与所述注册消息一起发送到所述网络。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
判断所述基站和所述网络是否都支持通过通用扩展信息上报终端能力信息；
如果所述基站和所述网络是都支持通过通用扩展信息上报终端能力信息，则通过通用扩展信息将所述终端能力信息与所述注册信息捆绑在一起发送到所述网络。
11.根据权利要求9所述的方法，还包括：
所述终端在开机时向所述网络发送所述终端能力信息。
12.根据权利要求9所述的方法，其中：
所述网络遵循CDMA20001x Rev.F标准；以及
所述终端为物联网设备。
13.一种移动通信装置，包括：
一无线模块，用以执行与该物联网之间的无线传输与接收,收发终端能力信息；以及
一控制器模块，判断该终端能力信息是否发生变化；
当所述终端能力信息发生变化，将变化后的终端能力信息与注册消息一起发送到网络；以及
当所述终端能力信息没有发生变化，则在下一个注册周期到来时，将所述终端能力信息与所述注册消息一起发送到所述网络。
14.根据权利要求13所述的移动通信装置，还包括：
判断所述基站和所述网络是否都支持通过通用扩展信息上报终端能力信息；
如果所述基站和所述网络是都支持通过通用扩展信息上报终端能力信息，则通过通用扩展信息将所述终端能力信息与所述注册信息捆绑在一起发送到所述网络。
15.根据权利要求13所述的移动通信装置，还包括：所述终端在开机时向所述网络发送所述终端能力信息。
16.根据权利要求13所述的移动通信装置，其中：
所述网络遵循CDMA20001x Rev.F标准；以及
所述终端为物联网设备。
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