CN103945463B - 一种汇聚节点的服务质量处理方法、设备及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汇聚节点的服务质量处理方法、设备及系统，包括：检测汇聚节点下属传感器节点上传的汇聚数据量变化；根据汇聚数据量变化确定所需服务质量；根据所需服务质量将服务质量参数通过演进分组核心网网络通知应用功能实体。本发明由于各业务是按照自身需要去请求实际所需的服务质量，而最终实现的承载资源分配是根据汇聚节点实际所需的服务质量确定的，因此避免了诸如小流量业务占用多余网络资源甚至是可保证的资源，而大流量业务紧缺无线资源的问题。

Description

一种汇聚节点的服务质量处理方法、设备及系统

技术领域

本发明涉及LTE(Long Term Evolution，长期演进技术)技术领域，尤其涉及一种汇聚节点的QoS(Quality Of Service，服务质量)处理方法、设备及系统。

背景技术

物联网(The Internet ofThings)是指在物理世界的实体中部署具有一定感知能力、计算能力和执行能力的嵌入式芯片和软件，使之成为“智能物体”，通过网络设施实现信息传输、协同和处理，从而实现物与物、物与人之间的互联。物联网是由大量传感器节点通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，它能够实现数据的采集量化、处理融合和传输应用。

物联网的无线自组织网络又被称为WSN(Wireless Sensor Network，无线传感网络)，图1为WSN网络结构示意图，如图1所示，WSN由Sensor Node(传感器节点，如普通节点101和超级节点102，超级节点102可以汇聚来自普通节点101的数据)、Sink Node(汇聚节点103，负责对Sensor Node的数据汇聚并传递)103组成。Sensor Node之间通过无线的方式进行通信，并通过多跳方式将感知到的数据传到汇聚节点103，汇聚节点103借助长距离通信，包括2G/3G、LTE、WiFi(Wireless Fidelity，无线保真)和有线网络等方式的互联网或电信网络104将其负责区域内传感器节点数据传送到远程的管理平台(Management Platform)105或者服务平台(Service Platform)106。

现有技术的不足在于：

在LTE中，物联网的物与物通信业务模型与人与人通信业务模型有差异。而LTE是按照传统移动通信用户模型为人与人的通信而设计的，并不包括物联网的物与物通信模式的带宽需求，因此，在工程设计中尚无通用的物联网业务模型可供参考。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种通知汇聚节点QoS参数的方法、一种汇聚节点的传输资源分配方法、一种汇聚节点的QoS调整方法以及相应的设备及系统，用以处理物联网在LTE网络中涉及QoS的通知及调整问题。

本发明实施例中提供了一种通知汇聚节点QoS参数的方法，包括：

检测汇聚节点下属传感器节点上传的汇聚数据量变化；

根据汇聚数据量变化确定所需QoS；

根据所需QoS将QoS参数通过EPC(Evolved Packet Core，演进分组核心网)网络通知AF(Application Function，应用功能实体)。

较佳地，进一步包括：

确定汇聚节点的传输资源；

根据所需QoS确定传输资源状态；

在传输资源空闲时，接收其他汇聚节点的汇聚数据并上传，和/或，在传输资源紧缺时，将汇聚数据通过其他汇聚节点上传。

较佳地，在汇聚节点与其他汇聚节点交互汇聚数据时，通过中继方式交互汇聚数据。

本发明实施例中提供了一种通知汇聚节点QoS参数的方法，包括：

在AF上获取汇聚节点通知的QoS参数；

将所述QoS参数通知PCRF(Policy and Charging Control，策略与计费控制实体)。

本发明实施例中提供了一种汇聚节点的传输资源分配方法，包括：

确定接入P-GW(PDN GateWay，分组数据网络网关)的汇聚节点；

在存在多个汇聚节点时，允许多个汇聚节点的Non-GBR(Non-Guaranteed BitRate，非保证比特率)承载采用AMBR(Aggregate Maximum Bit Rate，聚合最大比特速率)，并根据各汇聚节点的QoS参数共享传输资源。

本发明实施例中提供了一种汇聚节点的QoS调整方法，包括：

检测汇聚节点下属传感器节点上传的汇聚数据量变化，根据汇聚数据量变化确定所需QoS后，根据所需QoS将QoS参数通过EPC网络通知AF；

在AF上获取汇聚节点通知的QoS参数后，将所述QoS参数通知PCRF；

PCRF根据所述QoS参数映射成授权的IP QoS(Internet Protocol Quality ofService，互联网协议质量服务)参数后，以PCC(Policy and Charging Control，策略与计费控制)规则形式传递给PCEF(Policy and Charging Enforcement Function，策略和计费执行功能实体)；

PCEF将授权的IPQoS参数映射成授权的具体接入的QoS参数。

较佳地，进一步包括：

在确定存在多个汇聚节点接入P-GW时，允许多个汇聚节点的Non-GBR承载采用AMBR，并根据各汇聚节点的QoS参数共享传输资源。

较佳地，在包括多个汇聚节点时，各汇聚节点在确定汇聚节点的传输资源后，根据所需QoS确定传输资源状态，在传输资源空闲时，接收其他汇聚节点的汇聚数据并上传，和/或，在传输资源紧缺时，将汇聚数据通过其他汇聚节点上传。

较佳地，各汇聚节点之间通过中继方式交互汇聚数据。

本发明实施例中提供了一种汇聚节点，包括：

检测模块，用于检测汇聚节点下属传感器节点上传的汇聚数据量变化；

QoS确定模块，用于根据汇聚数据量变化确定所需QoS；

AF通知模块，用于根据所需QoS将QoS参数通过EPC网络通知AF。

较佳地，进一步包括：

资源确定模块，用于确定汇聚节点的传输资源；

数据收发模块，用于根据所需QoS确定传输资源状态，在传输资源空闲时，接收其他汇聚节点的汇聚数据并上传，和/或，在传输资源紧缺时，将汇聚数据通过其他汇聚节点上传。

较佳地，数据收发模块进一步用于与其他汇聚节点通过中继方式交互汇聚数据。

本发明实施例中提供了一种AF，包括：

获取模块，用于在AF上获取汇聚节点通知的QoS参数；

PCRF通知模块，用于将所述QoS参数通知PCRF。

本发明实施例中提供了一种P-GW，包括：

汇聚节点确定模块，用于确定接入P-GW的汇聚节点；

AMBR模块，用于在存在多个汇聚节点时，允许多个汇聚节点的Non-GBR承载采用AMBR，并根据各汇聚节点的QoS参数共享传输资源。

本发明实施例中提供了一种汇聚节点的QoS调整系统，包括：

汇聚节点，用于检测汇聚节点下属传感器节点上传的汇聚数据量变化，根据汇聚数据量变化确定所需QoS后，根据所需QoS将QoS参数通过EPC网络通知AF；

AF，用于在AF上获取汇聚节点通知的QoS参数后，将所述QoS参数通知PCRF；

PCRF，用于根据所述QoS参数映射成授权的IP QoS参数后，以PCC规则形式传递给PCEF；

PCEF，用于将授权的IP QoS参数映射成授权的具体接入的QoS参数。

较佳地，进一步包括：

P-GW，用于在确定存在多个汇聚节点接入P-GW时，允许多个汇聚节点的Non-GBR承载采用AMBR，并根据各汇聚节点的QoS参数共享传输资源。

较佳地，包括多个汇聚节点，其中：

各汇聚节点进一步用于在确定汇聚节点的传输资源后，根据所需QoS确定传输资源状态，在传输资源空闲时，接收其他汇聚节点的汇聚数据并上传，和/或，在传输资源紧缺时，将汇聚数据通过其他汇聚节点上传。

较佳地，各汇聚节点进一步用于通过中继方式交互汇聚数据。

本发明有益效果如下：

在LTE中，网络资源是根据用户签约情况来分配的，而物联网存在大流量业务和小流量业务，因此可能出现业务之间占用网络资源不均衡。在本发明实施例提供的通知汇聚节点QoS参数的方案中，在检测汇聚节点下属传感器节点上传的汇聚数据量变化后，根据汇聚数据量变化确定所需QoS；并根据所需QoS将QoS参数通过EPC网络通知AF，让AF能够根据汇聚节点的实际需要进行调整。在网络侧，在AF上获取汇聚节点通知的QoS参数后，将所述QoS参数通知PCRF及PCEF，PCRF及PCEF据此进行承载绑定，执行承载层QoS信令过程实现承载资源分配。由于各业务是按照自身需要去请求实际所需的QoS，而最终实现的承载资源分配是根据汇聚节点实际所需的QoS确定的，因此避免了诸如小流量业务占用多余网络资源甚至是可保证的资源，而大流量业务紧缺无线资源的问题。

进一步的，在传输资源空闲时，各汇聚节点接收其他汇聚节点的汇聚数据并上传，和/或，在传输资源紧缺时，将汇聚数据通过其他汇聚节点上传，进一步提高了无线资源的利用。

进一步的，在存在多个汇聚节点时，允许多个汇聚节点的Non-GBR承载采用AMBR，并根据各汇聚节点的QoS参数共享传输资源的方式，进一步提高了无线资源的利用。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的具体实施例，其中：

图1为背景技术中WSN网络结构示意图；

图2为本发明实施例中提供的LTE/EPC网络示意图；

图3为本发明实施例中提供的一种汇聚节点的QoS调整方法流程示意图；

图4为本发明实施例中提供的PCC架构下实现QoS策略的基本原理示意图；

图5为本发明实施例中提供的一种通知汇聚节点QoS参数的方法流程示意图；

图6为本发明实施例中提供的一种通知汇聚节点QoS参数的方法流程示意图；

图7为本发明实施例中提供的一种汇聚节点的传输资源分配方法流程示意图；

图8为本发明实施例中提供的一种汇聚节点的结构示意图；

图9为本发明实施例中提供的一种AF的结构示意图；

图10为本发明实施例中提供的一种P-GW的结构示意图；

图11为本发明实施例中提供的一种无线传感网络接入LTE的资源优化机制的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。

发明人在发明过程中注意到：

在物联网逐渐普及过程中，其应用对无线带宽资源的需求日益增加，具体可以参见：张孝林，张翰博所著《LTE技术与物联网技术融合分析》(载于移动通信12年第7期)。一方面，应用的种类对带宽有新的要求，如移动视频监控(需要4Mbps-6Mbps以上的带宽)；另一方面，由于物联网信息的种类和数量成倍增加，需要分析的数据量也成几何级数增加，对带宽消耗进一步加大，如IDC(Internet Data Center，互联网数据中心)预计2005年由M2M产生的数据占全世界数据总量的11％，预计到2020年这一数值将增加到42％；ABIResearch评估2013年物联网上的无线连网设备总数已经超过了100亿台，预计到2020年达到300亿台。传统的2G移动通信系统如EDGE(Enhanced Data Rate for GSM Evolution，改进数据率GSM服务)实际最大下行速率200Kbps左右和3G移动通信系统如HSPA+(High-Speed PacketAccess+，增强型高速分组接入技术)实际最大下行速率5Mbps左右，它们有限的带宽仍然不能满足用户的需求(比如视视频类业务)。

作为下一代无线通信技术，LTE技术以其更大的传输速率`TD-LTE(TD-SCDMA LongTerm Evolution，TD-SCDMA长期演进技术)理论100Mbps，实际最大60Mbps左右]，成为物联网最理想的传输手段之一，各种物联网的应用也将通过LTE终端的普及和推广得到快速的发展。图2为LTE/EPC网络示意图，如图2所示，UE(User Equipment，用户设备)通过LTE无线接入及其核心网EPC连接到PDN(Packet Data Network，分组数据网)网络如Internet(Internetwork，国际互联网)、IMS(IP Multimedia Subsystem，IP多媒体系统)或Enterprise Private Data Network(企业的私有数据网络)；LTE接入网主要包括eNodeB(Evolution NodeB，演进基站，负责无线资源管理)，EPC主要包括MME(MobilityManagement Entity，移动性管理实体，负责移动性管理功能)、S-GW(Serving-Gateway，服务网关，用户面接入服务网关)、P-GW(提供承载控制、计费、地址分配)及PCRF(负责根据用户特点和业务需求提供数据业务资源管控)，PCEF(提供业务数据流的检测、策略执行和基于流的计费功能，一般位于P-GW)，AF位于PDN网络且由运营商控制，对用户业务进行动态策略和计费控制，并向PCRF传送动态信息。

目前，LTE业务端到端的传输服务质量QoS是由EPC网络通过PCC机制来保证的。PCC机制解决了应用层媒体QoS要求与传输该媒体流的承载层之间的映射及一致性问题。

由于物联网业务特点差异较大，其物与物通信业务模型与人与人通信业务模型有差异。就物联网目前主流的业务而言，可以大体上归纳为大流量业务和小流量业务两大类，具体可以参见：韦乐平所著的《物联网的特征、发展策略和挑战》(载于电信科学11年第5期)。大流量业务包括长期在线大流量业务(如视频监控业务)和突发大流量业务(如车载广告等业务)，这些业务需长期保持连接；小流量业务包括长期在线小流量业务(如电量监控业务)、长期在线的低频次小流量业务(如水电煤气等抄表业务)和非长期在线的小流量业务，如无线POS(Point Of Sale，销售终端)机业务。而进入LTE时代，网络资源是根据用户签约情况来分配的，当物联网业务接入LTE时，可能出现业务之间占用网络资源不均衡，比如小流量业务占用多余网络资源甚至是可保证的资源而大流量业务紧缺无线资源。

此外，LTE频谱都是按照传统移动通信用户模型为人与人的通信而设计的，并不包括物联网的物与物通信模式的带宽需求，且在工程设计中尚无通用的物联网业务模型可供参考。按照目前LTE QoS机制，未来LTE支持“无上限的”物联网带宽需求还是比较困难的，持续的扩容将会给运营商带来网络建设成本和规划难度提升。所以，对于物联网接入LTE网络，需要研究和解决物联网与LTE网络相互融合的技术，最重要是解决海量的物联网节点对于LTE网络资源的耗用问题和QoS保障问题。

基于此，本发明实施例中提出的方案是一种汇聚节点的QoS处理方法、设备及系统。采用这种机制，Sink Node检测本WSN数据传输需求量，按需向LTE网络索取资源，同时具有关联关系的Sink Node之间可以共享LTE承载资源，满足不同流量特征的业务所需资源，可以降低物联网对LTE网络资源的无效占用，提供网络整体利用率。

下面对本发明的具体实施方式进行说明，说明中，为了从整体上把握本发明各方案的实施，将从汇聚节点的QoS调整方法开始，其中也对各设备实体上的具体配合的方案进行说明，例如：在Sink Node上实施的通知汇聚节点QoS参数的方法、在AF上实施的通知汇聚节点QoS参数的方法、在P-GW上实施的传输资源分配方法等。显然，在说明过程中，虽然是从整体上对各设备上的实施进行说明，但这并不意味着它们必须配合实施，实际上，当SinkNode、AF、P-GW分开实施时，其也各自解决在该设备上存在的问题，只是它们结合使用时，会获得更好的技术效果。

图3为汇聚节点的QoS调整方法流程示意图，如图3所示，可以包括如下步骤：

步骤301：检测汇聚节点下属传感器节点上传的汇聚数据量变化，根据汇聚数据量变化确定所需QoS后，根据所需QoS将QoS参数通过EPC网络通知AF；

步骤302：在AF上获取汇聚节点通知的QoS参数后，将所述QoS参数通知PCRF；

步骤303：PCRF根据所述QoS参数映射成授权的IP QoS参数后，以PCC规则形式传递给PCEF；

步骤304：PCEF将授权的IP QoS参数映射成授权的具体接入的QoS参数。

具体的，目前，LTE业务端到端的传输服务质量QoS是由EPC网络通过PCC机制来保证的。PCC机制解决了应用层媒体QoS要求与传输该媒体流的承载层之间的映射及一致性问题。关于PCC机制，可以参见：3GPP TS23.203.Policy and Charging ControlArchitecture。

图4为PCC架构下实现QoS策略的基本原理示意图，如图4所示，可以包括如下步骤：

步骤401：UE与AF进行应用层会话过程，信令中包含业务描述信息；

步骤402：AF将媒体面QoS参数以业务信息的形式通知给PCRF；

步骤403：PCRF根据运营商策略及用户签约信息等媒体面QoS参数映射成授权的IPQoS参数，并将这些信息以PCC规则形式传递给PCEF；

步骤404、PCEF将授权的IP QoS参数映射成授权的具体接入的QoS参数，根据PCC规则进行承载绑定，然后执行承载层QoS信令过程实现承载资源分配过程。

PCC架构需要实现动态PCC控制，包括对运营商控制的服务如IMS服务，PCRF拥有完整的PCC规则信息(如规则标识、业务数据流、策略控制等)和非运营商控制的服务如Internet第三方服务或者用户服务，PCRF不具有完整的PCC规则信息，只能从UE提供业务映射生成PCC规则。

在运营商控制服务场景下，UE与AF进行应用层会话过程，在这个过程中交互会话媒体面QoS参数比如SDP(Session Description Protocol，会话描述协议)参数(如m行“流标识”“媒体类型”及b行“数据率”)，AF将媒体面QoS参数以业务信息的形式AVP(AttributeValue Pair，属性值对)通知给PCRF；PCRF根据运营商策略及用户签约信息等媒体面QoS参数映射成授权的IP QoS参数，如QCI(QoS Class Identifier，QoS等级标识)、GBR(Guaranteed Bit Rate，保证比特率)、Non-GBR、MBR(Maximum Bit Rate，最大比特率)、ARP(Allocation and Retention Priority，分配和保留优先级)等，并将这些信息以PCC规则形式传递给PCEF；PCEF将授权的IP QoS参数映射成授权的具体接入的QoS参数(如最大比特率、保证的比特率、传送顺序、最大业务数据单元尺寸、传送时延等)，根据PCC规则进行承载绑定，然后执行承载层QoS信令过程实现承载资源分配过程。

在非运营商控制服务场景下，UE通过承载信令将所请求业务的业务映射信息提供给PCRF，PCRF对该业务流进行策略决策，并将所确定的PCC规则通知PCEF，然后执行承载层QoS信令过程实现承载资源的分配过程。

对于WSN接入LTE网络，按照目前3GPP标准规范，具体可以参见：3GPPTS36.300.Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA)and EvolvedUniversal Terrestrial Radio Access Network，Sink Node会作为LTE的用户设备UE接入LTE网络位于Internet的业务平台交互，QoS保障遵循现有PCC机制。

实施中，Sink Node按照实际传输量调整占用网络资源，以降低传输QoS为例：当Sink Node检测到连续若干时间段内上传的汇聚数据变少(原因可能因为传感器节点移动造成与Sink Node之间传输链路变差或者传感器节点采集量变小)，Sink Node启动应用层信令通过EPC网络通知AF降低网络QoS，AF从应用层信令中获取Sink Node被降低的媒体面QoS参数并通知给PCRF及PCEF，PCEF执行承载层QoS信令过程实现承载资源减小过程。

相应的，本发明实施例中还提供了Sink Node上实施的通知汇聚节点QoS参数的方法，具体实施如下：

图5为通知汇聚节点QoS参数的方法流程示意图，如图5所示，可以包括如下步骤：

步骤501：检测汇聚节点下属传感器节点上传的汇聚数据量变化；

步骤502：根据汇聚数据量变化确定所需QoS；

步骤503：根据所需QoS将QoS参数通过EPC网络通知AF。

相应的，本发明实施例中还提供了AF上实施的汇聚节点的传输资源分配方法，具体实施如下：

图6为通知汇聚节点QoS参数的方法流程示意图，如图6所示，可以包括如下步骤：

步骤601：在AF上获取汇聚节点通知的QoS参数；

步骤602：将所述QoS参数通知PCRF。

在汇聚节点的QoS调整方法的实施中，可以进一步包括：

在确定存在多个汇聚节点接入P-GW时，允许多个汇聚节点的Non-GBR承载采用AMBR，并根据各汇聚节点的QoS参数共享传输资源。

具体的，在EPC系统中，为了提高承载资源的统计复用效果，可以采用聚合最大比特速率AMBR实现资源的利用率。AMBR目的是，当一个UE或者一个APN的多个Non-GBR承载存在时候，如果其中一些Non-GBR承载不传输业务，则其他活动的Non-GBR都可以共享整个AMBR资源。AMBR参数基于两种不同的场景可分为UE-AMBR和APN-AMBR。UE-AMBR(UserEquipment-Aggregate Maximum Bit Rate，用户设备聚合最大比特速率)参数作为UE的签约数据保存在HSS(Home Subscriber Server，存储用户数据)中，它实际上限制着每用户一个UE所有Non-GBR承载上所能期望提供的聚合比特速率；APN-AMBR(Access Point Name-Aggregate Maximum Bit Rate，接入点聚合最大比特率)参数是存储在HSS中的针对每个APN的签约参数，它实际上限制了每用户同一个APN中的所有Non-GBR承载上期望提供的累计比特速率。

实施中，在实现物联网网关之间具有共享网络资源功能时，可以如下：

扩展UE-AMBR和APN-AMBR为本发明实施例中所称为的Enhanced UE-AMBR(简称eUE-AMBR)和Enhanced APN-AMBR(简称eAPN-AMBR)，并由EPC升级支持。eUE-AMBR允许多个Sink Node同P-GW的Non-GBR承载共享其所有用户签约的聚合比特速率，eAPN-AMBR允许多个Sink Node同P-GW同APN的Non-GBR承载共享其所有用户签约的累计比特速率。

Sink Node-1和Sink Node-2可以成为关联网关并且共同选择同一个P-GW，即可以共用一个eUE-AMBR和eAPN-AMBR；当Sink Node-2传输资源空闲，可以通知网络降低QoS释放传输资源；当Sink Node-1传输资源紧缺，可以向网络要求提高QoS增加传输资源，可以超出其UE-AMBR上限，使用SinkNode-2的释放出来的传输资源。

相应的，本发明实施例中还提供了P-GW上实施的汇聚节点的传输资源分配方法，具体实施如下：

图7为汇聚节点的传输资源分配方法流程示意图，如图7所示，可以包括如下步骤：

步骤701：确定接入P-GW的汇聚节点；

步骤702：在存在多个汇聚节点时，允许多个汇聚节点的Non-GBR承载采用AMBR，并根据各汇聚节点的QoS参数共享传输资源。

在汇聚节点的QoS调整方法的实施中，可以在包括多个汇聚节点时，各汇聚节点在确定汇聚节点的传输资源后，根据所需QoS确定传输资源状态，在传输资源空闲时，接收其他汇聚节点的汇聚数据并上传，和/或，在传输资源紧缺时，将汇聚数据通过其他汇聚节点上传。

实施中，各汇聚节点之间可以通过中继方式交互汇聚数据。

具体实施中，当EPC不支持eUE-AMBR和eAPN-AMBR时，不能通过网络侧设备为多个Sink Node实现传输资源共享，但是可由Sink Node之间通过彼此协作来实现传输资源共享，比如通过中继Relay方式，连接可以为其他方式如蓝牙、Zigbee(基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议)或者WLAN(Wireless Local Area Networks，无线局域网络)等。

相应的，在Sink Node上实施的通知汇聚节点QoS参数的方法中还可以进一步包括：

确定汇聚节点的传输资源；

根据所需QoS确定传输资源状态；

在传输资源空闲时，接收其他汇聚节点的汇聚数据并上传，和/或，在传输资源紧缺时，将汇聚数据通过其他汇聚节点上传。

实施中，进一步地，在汇聚节点与其他汇聚节点交互汇聚数据时，通过中继方式交互汇聚数据。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种汇聚节点、一种AF、一种P-GW、一种汇聚节点的QoS调整系统，由于这些设备及系统所解决问题的原理与一种通知汇聚节点QoS参数的方法、一种汇聚节点的传输资源分配方法、一种汇聚节点的QoS调整方法相似，因此这些设备的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

图8为汇聚节点的结构示意图，如图8所示，可以包括如下模块：

检测模块801，用于检测汇聚节点下属传感器节点上传的汇聚数据量变化；

QoS确定模块802，用于根据汇聚数据量变化确定所需QoS；

AF通知模块803，用于根据所需QoS将QoS参数通过EPC网络通知AF。

实施中，还可以进一步包括：

资源确定模块，用于确定汇聚节点的传输资源；

数据收发模块，用于根据所需QoS确定传输资源状态，在传输资源空闲时，接收其他汇聚节点的汇聚数据并上传，和/或，在传输资源紧缺时，将汇聚数据通过其他汇聚节点上传。

实施中，进一步地，数据收发模块进一步用于与其他汇聚节点通过中继方式交互汇聚数据。

图9为AF的结构示意图，如图9所示，可以包括如下模块：

获取模块901，用于在AF上获取汇聚节点通知的QoS参数；

PCRF通知模块902，用于将所述QoS参数通知PCRF。

图10为P-GW的结构示意图，如图10所示，可以包括如下模块：

汇聚节点确定模块1001，用于确定接入P-GW的汇聚节点；

AMBR模块1002，用于在存在多个汇聚节点时，允许多个汇聚节点的Non-GBR承载采用AMBR，并根据各汇聚节点的QoS参数共享传输资源。

上述实施例中，均可以采用现有的功能元器件模块来实施。例如，检测模块可以检测现有的传感器节点数据变化，至少，现有检测技术中所采用的常规数据统计功能模块便可实现该功能；至于数据收发模块，则是任意一个具备信号传输功能的设备都具备的元器件；同时，AF通知模块、QoS确定模块、以及资源确定模块、获取模块、PCRF通知模块、汇聚节点确定模块、AMBR模块等采用的都是现有的技术手段，本领域技术人员经过相应的设计开发即可实现。

本发明实施例中还提供了一种汇聚节点的QoS调整系统，可以包括：

汇聚节点，用于检测汇聚节点下属传感器节点上传的汇聚数据量变化，根据汇聚数据量变化确定所需QoS后，根据所需QoS将QoS参数通过EPC网络通知AF；

AF，用于在AF上获取汇聚节点通知的QoS参数后，将所述QoS参数通知PCRF；

PCRF，用于根据所述QoS参数映射成授权的IP QoS参数后，以PCC规则形式传递给PCEF；

PCEF，用于将授权的IP QoS参数映射成授权的具体接入的QoS参数。

实施中，进一步地，P-GW，用于在确定存在多个汇聚节点接入P-GW时，允许多个汇聚节点的Non-GBR承载采用AMBR，并根据各汇聚节点的QoS参数共享传输资源。

实施中，进一步地，可以包括多个所述的汇聚节点，其中：

各汇聚节点进一步用于在确定汇聚节点的传输资源后，根据所需QoS确定传输资源状态，在传输资源空闲时，接收其他汇聚节点的汇聚数据并上传，和/或，在传输资源紧缺时，将汇聚数据通过其他汇聚节点上传。

实施中，进一步地，各汇聚节点进一步用于通过中继方式交互汇聚数据。

下面再以实例进行说明。

图11为无线传感网络接入LTE的资源优化机制的流程示意图，如图11所示，可以包括如下步骤：

步骤1101：检测到上传的汇聚数据变少/多；

步骤1102：通知网络提高/降低部分承载的QoS；

步骤1103：网络减少/增加网络传输资源；

步骤1104：通过协作实现资源共享；

步骤1105：使用eUE-AMBR/eAPN-AMBR实现资源共享。

具体的，Sink Node-1和Sink Node-2可以成为友邻网关，即作为邻居可以利用彼此的空闲传输资源；当Sink Node-2传输资源空闲，可以通知多个友邻网关(包括SinkNode-1)其当前拥有传输资源(可明确数量和有效期)；当Sink Node-1传输资源紧缺，与Sink Node-2交互之后，其部分数据可通过Sink Node-2中继到LTE网络。

采用本发明实施例提供的技术方案后，Sink Node大致可分为WSN网关功能和无线传输功能；网关功能除了数据汇聚传输等功能，还具备数据量检测功能，也即检测单位时间内来自WSN无线传输数据总量的功能；具备QoS调整功能，也即根据传输需求向网络调整QoS需求的功能；具备友邻维护功能，也即与邻近的Sink Node形成拓扑关系，交换无线资源使用信息，控制中继传输的功能；无线传输功能除了WSN无线传输功能和LTE传输功能外，还具备中继传输功能，也即与其它Sink Node之间传递数据的功能。

对于PCC相关网元，UE本地提供或者HSS存储的用户签约数据包含一个APN，可以使多个Sink Node被分配同一个P-GW；PCRF和PCEF则具备支持eUE-AMBR和eAPN-AMBR的配置方式。

由上述实施例可见，本发明实施例提供了一种汇聚节点的QoS处理方案，包含物联网网关具有对网络资源按需索取功能和物联网网关之间具有共享网络资源功能(包括eUE-AMBR&eAPN-AMBR方案和中继方案)，支持汇聚节点的QoS处理方法。

与现有技术相比，本发明实施例提供的技术方案从研究和解决物联网与LTE网络相互融合的技术考虑，一定程度上解决海量的物联网节点对于LTE网络资源的耗用问题和QoS保障问题，能够降低物联网对LTE网络资源的无效占用，提高网络整体利用率，进一步降低运营商网络投资压力，提升利润空间。

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 (8)

1.一种汇聚节点的QoS调整方法，其特征在于，包括如下步骤：

检测汇聚节点下属传感器节点上传的汇聚数据量变化，根据汇聚数据量变化确定所需QoS后，根据所需QoS将QoS参数通过EPC网络通知AF；

在AF上获取汇聚节点通知的QoS参数后，将所述QoS参数通知PCRF；

PCRF根据所述QoS参数映射成授权的IP QoS互联网协议质量服务参数后，以PCC策略与计费控制规则形式传递给PCEF策略和计费执行功能实体；

PCEF将授权的IP QoS参数映射成授权的具体接入的QoS参数。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

在确定存在多个汇聚节点接入P-GW时，允许多个汇聚节点的Non-GBR承载采用AMBR，并根据各汇聚节点的QoS参数共享传输资源。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在包括多个汇聚节点时，各汇聚节点在确定汇聚节点的传输资源后，根据所需QoS确定传输资源状态，在传输资源空闲时，接收其他汇聚节点的汇聚数据并上传，和/或，在传输资源紧缺时，将汇聚数据通过其他汇聚节点上传。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，各汇聚节点之间通过中继方式交互汇聚数据。

5.一种汇聚节点的QoS调整系统，其特征在于，包括汇聚节点、AF、PCRF和PCEF，所述汇聚节点包括检测模块、QoS确定模块和AF通知模块，所述AF包括获取模块和PCRF通知模块，其中：

检测模块，用于检测汇聚节点下属传感器节点上传的汇聚数据量变化，

QoS确定模块，用于根据汇聚数据量变化确定所需QoS，

AF通知模块，用于根据所需QoS将QoS参数通过EPC网络通知AF；

获取模块，用于在AF上获取汇聚节点通知的QoS参数，

PCRF通知模块，用于将所述QoS参数通知PCRF；

PCRF，用于根据所述QoS参数映射成授权的IP QoS参数后，以PCC规则形式传递给PCEF；

PCEF，用于将授权的IP QoS参数映射成授权的具体接入的QoS参数。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，进一步包括：

P-GW，用于在确定存在多个汇聚节点接入P-GW时，允许多个汇聚节点的Non-GBR承载采用AMBR，并根据各汇聚节点的QoS参数共享传输资源。

7.如权利要求5或6所述的系统，其特征在于，包括多个所述的汇聚节点，其中：

各汇聚节点进一步用于在确定汇聚节点的传输资源后，根据所需QoS确定传输资源状态，在传输资源空闲时，接收其他汇聚节点的汇聚数据并上传，和/或，在传输资源紧缺时，将汇聚数据通过其他汇聚节点上传。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，各汇聚节点进一步用于通过中继方式交互汇聚数据。