CN103999524B - 用于机器对机器通信的一种群组寻呼方案 - Google Patents

用于机器对机器通信的一种群组寻呼方案 Download PDF

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Abstract

公开了用于无线网络中有效机器对机器通信的群组寻呼方法。群组寻呼方法使能够进行M2M的基站能够通过寻呼信道根据它们的业务性质对能够进行M2M的移动台进行分组，给它们指配群组寻呼ID，并且此后寻呼M2M装置，无论移动台是否休眠。群组寻呼方法减轻了无线网络上的业务拥塞。

Description

用于机器对机器通信的一种群组寻呼方案
技术领域
本申请涉及在一些高级无线系统(诸如IEEE 802.16和3GPP)中的机器对机器通信。
背景技术
机器对机器通信是使能够实现“物联网”的非常卓越的能力。机器对机器通信被定义为在核心网络中的订户站与服务器站之间(通过基站)或在订户站之间的信息交换，这可在没有任何人工交互的情况下执行。下面在图1中给出了在IEEE 802.16m中提出的其基本架构。
若干工业报告已经为这个市场开拓了巨大潜力，其中在接下来的5年连接了数百万的装置，并且收入超过了3000亿美元(2009年的Harbor Research)。因此，机器对机器技术在一些占首要地位的无线标准研究组,即3GPP和802.16中是热门研究项目。
根据一个IEEE 802.16p系统要求，机器对机器系统将支持用于机器对机器装置中的低功耗的大量装置和机制。因此，期望在机器对机器基站域中存在大量机器对机器装置。从而，机器对机器支持预计需要在机器对机器装置与它们的支持基站之间的大量交互。例如，其中基站需要与分离的机器对机器装置一个接一个地通信，这将导致一些网络拥塞。
从而，存在对于克服现有技术缺点的机器对机器解决方案的持续需要。
附图说明
此文档的前述方面以及许多随之而来的优点在结合附图时通过参考如下详细描述将变得更容易领会，同样变得更好理解，附图中相似的附图标记在遍及各个视图指的是相似部分，除非另有规定。
图1是根据一些实施例支持基于M2M群组的寻呼方法的无线网络的简化框图；
图2是根据一些实施例的IEEE 802.16m规范中提出的M2M通信的基本架构的框图；
图3是根据一些实施例由能够进行M2M的移动台和不能够进行M2M的移动台(例如智能仪表)构成的假设的无线网络，其中使用图1的基于M2M群组的寻呼方法；
图4是根据一些实施例示出能够进行M2M的基站与能够进行M2M的移动台之间的操作的定时图，其中所述基站采用图1的基于M2M群组的寻呼方法；
图5是根据一些实施例示出图1的基于M2M群组的寻呼方法的操作的流程图；以及
图6是根据一些实施例示出执行图1的基于群组的寻呼方法的能够进行M2M的基站和能够进行M2M的移动台的一些特征的简化框图。
具体实施方式
根据本文描述的实施例，公开了用于无线网络中有效机器对机器通信的群组寻呼方法。群组寻呼方法使能够进行M2M的基站能够通过寻呼信道根据它们的业务性质对能够进行M2M的移动台进行分组，给它们指配群组寻呼ID，并且此后寻呼M2M装置。群组寻呼方法减轻了无线网络上的业务拥塞。
在如下详细描述中，参考附图，附图通过说明的方式示出了可实践本文描述的主题的特定实施例。然而，要理解，本领域技术人员在阅读了此公开后，其它实施例将变得显而易见。因此，如下详细描述不被视为限制意义，因为主题的范围由权利要求书定义。
背景技术部分描述了来自机器对机器服务的潜在影响。机器对机器(M2M)服务在若干方面与人工交互服务(例如膝上型计算机和蜂窝电话使用)截然不同。例如，M2M传送一般涉及正在传送的小量数据。M2M传送相对于人工传送可能不频繁。M2M传送倾向于是位置特定的。M2M装置相对于高度移动的人工交互装置倾向于具有较低移动性。并且，M2M传送可以是时间控制的，也就是说，数据可在预先定义的间隔中传送。简言之，这些特征使能够优化现有人工交互服务协议，其聚焦在使专用订户通信有可能。
图1是根据一些实施例具有高级基站50的无线网络100的简化框图，其包含基于M2M群组的寻呼方法400。除了高级基站50，无线网络100包含若干高级移动台(AMS)60A、60B、...、60J(此后称为AMS 60)。AMS例如可以是设计有报告数据的最小能力的传感器或仪表，虽然可报告的数据类型是相当广泛的。可从这些AMS接收的数据的示例包含温度或电压信息、光学数据、化学成分等。
根据一些实施例，用于M2M通信的基本架构在IEEE 802.16m规范中提出并且在图2中描绘。系统200包括移动网络运营商20和若干移动装置，表示为IEEE 802.16 M2M装置60A、60B...(统称为M2M装置60或M2M移动台60)和IEEE 802.16非M2M装置70A、70B...(统称为非M2M装置70或非M2M移动台70)。移动网络运营商20特征在于接入服务网30和连接性服务网40。接入服务网30中的IEEE 802.16基站50连接到M2M基站60和非M2M基站70中的若干个。连接性服务网40中的M2M服务器40连接到M2M服务订户44。
优化机器对机器网络的一个有效方法是聚集对于多个M2M装置的寻呼，在本文定义为“基于M2M群组的寻呼”。图3给出了由具有两个不同类型仪表的停车场构成的假设的无线网络100A。仪表60A-60Q是能够进行M2M的高级移动装置(统称为AMS 60)，而仪表70A-70F是不能够进行M2M的高级移动装置(统称为AMS 70)。例如，假定仪表只是报告车辆是否停在它们的站处。基站50服务于两种类型传感器，AMS 60和AMS 70。在它支持基于群组的寻呼方法400的情况下，基站50将能够使用下面描述的技术通过寻呼信道与AMS 60通信。与遗留AMS 70的通信将在逐个装置的基础上发生。换句话说，基站50将被限制于单独与遗留AMS70通信。
图4示出了根据一些实施例的作为高级基站(ABS)50与高级移动台(AMS)60之间的一系列来回的操作的基于M2M群组的寻呼方法400，其中高级移动台(AMS)60假定是无线网络(诸如无线网络100A(图3))中的若干附加AMS之一。图4所示的机制在其它无线系统(诸如3GPP)中可以是有效的，其中一些术语作了修改。基于M2M群组的寻呼方法400的操作开始于AMS 60尝试进入无线网络。
基于M2M群组的寻呼方法400特征在于两条垂直线，一条表示ABS 50，而另一条表示AMS 60。如本文所使用的，ABS和AMS被定义为具有在IEEE 802.16m规范下的能力的实体，其中移动台被进一步划分成能够进行M2M的装置(60)和不能够进行M2M的装置(70)。在图2右侧的箭头描述AMS 60的特性，其正在测距(也就是试图找到ABS作为其服务基站)，或者处于连接模式(与ABS的连接已经建立)或者处于空闲模式(连接到无线网络，但目前不与ABS通信)。
基于群组的寻呼方法400开始于AMS 60进入或再次进入网络。最初，AMS 60将通知ABS 50关于其业务性质(例如位置、传送持续时间以及动作时间)，其中这些业务性质包含在对在无线网络上注册的请求中，表示为MS REGISTRATION(802.16m请求被称为AAI-REG-REQ)。在一些实施例中，ABS 50使用业务性质作为分组因子，用于判定哪些AMS分组在一起用于后续寻呼操作。
作为对由AMS 60进行的MS REGISTRATION请求的应答，ABS 50向AMS反馈回连接标识符(表示为MS-CONNECT-ID)(表示为NETWORK -RESPONSE) (802.16m连接标识符被称为CID，并且响应被称为AAI-REQ-RSP)。一旦它具有它自己的唯一MS-CONNECT-ID，AMS 60就可与ABS 50通信，并且可将它的数据转发给ABS作为无线网络的注册成员。如右侧的箭头所示，由于到网络的连接已经建立，因此现在AMS 60处于连接模式。
当不执行任何数据传送时，为了节能，AMS 60可进入空闲状态或休眠模式。虽然处于空闲模式或休眠模式，但AMS 60仍然能够侦听寻呼信道。在一些实施例中，AMS 60虽然处于休眠模式但仍定期检查寻呼信道，以便被告知来自ABS 50的任何多播传送。
在获得位于其小区中的多个机器对机器装置的相关信息后，ABS 50将M2M ABS 60绑定在一起，可以这么说，并向绑定的群组指配唯一的M2M_group_ID。M2M_group_ID被指配给的所标识AMS共享类似的业务性质，诸如例如具有类似的传送间隔。ABS 50在取消注册信令(表示为DEREGISTRATION-RESPONSE)中通知这个所标识群组中的每个M2M AMS 60它的M2M_group_ID(802.16m响应被称为AAI-DEG-RSP)。M2M_group_ID由ABS 50在DEREGISTRATION-RESPONSE中多播。一旦它从网络取消注册，M2M AMS 60就将进入空闲模式。这是期望的，例如以便节能。
从这点看，具有这个M2M_group_ID的所有AMS 60都可由单个寻呼消息(在图4中表示为PAGING-MESSAGE)寻呼(802.16m消息被称为AAI-PAG-ADV)。在一些实施例中，同时寻呼若干M2M装置的能力减少了无线网络上的寻呼开销和网络拥塞。在一些实施例中，通过聚集的寻呼而寻呼的AMS 60可使用聚集或者分离向ABS 50转发它们的数据。如果使用聚集，则一起传送各个AMS 60的数据。如果使用分离，则分离地传送各个AMS 60的数据。
在一些实施例中，一旦ABS 50寻呼共享M2M_group_ID的ABS 60的整个群组，AMS将一起传送或以无争用的方式传送它们的数据。这意味着，ABS 50在寻呼各个M2M装置时就已经调度它们，使得这个群组中的M2M装置不需要请求争用的资源。
在现有技术中，为了获得图4中图示的结果，ABS 50将不得不发送多个寻呼消息到无线网络中的每个AMS。这种基于群组的寻呼方法对于机器对机器网络大大降低了寻呼信道开销。在当前规范和协议中，仅存在一对一寻呼，其中寻呼包含特定移动台的MAC地址。通过向具有公共业务性质的AMS指配群组ID，ABS能够同时对无线网络中的多个AMS寻呼。
根据一些实施例，图5是描绘图4操作的流程图。假定图5的操作是无线网络(诸如图3的无线网络100A)的一部分，具有能够进行M2M的ABS 50和能够进行M2M的AMS 60A-60Q以及不能够进行M2M的AMS 70A-70F。在能够进行M2M的AMS 60中，单个AMS 60(表示为AMSA)正在进入无线网络100A。(在它们构成固定传感器或仪表的情况下，如图3中，AMS 60实际上可以不“进入”网络。然而，对于想要向网络注册的每个AMS，在一开始就执行图5的操作。)
首先，能够进行M2M的AMSA进入网络100A(块402)。AMSA通知ABS 50关于它的业务性质，包含但不限于位置、传送持续时间以及动作时间(块404)。在接收到进入网络的请求(MS-REGISTRATION)时，ABS 50向AMSA馈送唯一标识符(MS-CONNECT-ID)(块406)。在它有数据要通过网络100A发送的情况下(块408)，AMSA使用MS-CONNECT-ID传送(块410)。否则，AMSA进入休眠模式(块412)。在一些实施例中，在处于休眠模式AMSA继续定期侦听寻呼信道。
与此同时，ABS 50可从无线网络100A上的其它AMS(表示为AMSB、...、AMSQ)接收注册信息(块414)。在它确定这些附加AMS共享类似业务性质的情况下(块416)，ABS 50向AMSA、AMSB、...、AMSQ指配新群组标识符(表示为M2M_group_ID)(块418)。ABS 50在取消注册信令中通知AMSA、...、AMSQ它们的新群组标识符(块420)。在一些实施例中，DEREGISTRATION_RESPONSE消息被多播给共享M2M_GROUP_ID的所有AMS。在它们不传送或接收的情况下，AMS AMSA、...、AMSQ进入空闲模式(块422)。
此后，ABS 50能够通过寻呼信道与AMS AMSA、...、AMSQ通信。ABS 50使用M2M_group_ID发送寻呼消息(块424)。AMSA、...、AMSQ(包含处于休眠模式或空闲模式的那些AMS)将通过寻呼信道从ABS 50接收寻呼消息(块426)。最后，AMSA、...、AMSQ能够使用聚集或分离向ABS 50转发它们的数据(块428)。
图6是根据一些实施例能够进行M2M的ABS 50和能够进行M2M的AMS 60的简化框图。ABS 50和AMS 60都包含图6中未示出的附加电路，但它们确实共享许多公共特征。二者都包含用于接收入局空中传送的一个或多个天线560、660和用于处理入局信号的收发器550、650。二者都包含某个处理器510、610和由处理器执行的软件520、620以及某个存储器540、640。图4和图5的操作可使用软件、固件、硬件或这些的组合实现。在一些实施例中，图4和图5的操作部分使用软件520、620实现。
虽然本申请已经相对于有限数量的实施例进行了描述，但本领域技术人员将认识到对其的众多修改和改变。意图是所附的权利要求书涵盖落入本发明的真实精神和范围内的所有此类修改和改变。

Claims (31)

1.一种用于通过无线网络在基站与多个能够进行机器对机器的移动台之间通信的方法，所述方法包括：
由所述基站从所述多个能够进行机器对机器的移动台中的第一移动台接收在所述无线网络上注册的请求，其中注册的所述请求包含第一业务性质；
由所述基站向所述第一移动台指配连接标识符；
由所述基站从所述多个能够进行机器对机器的移动台中的第二移动台接收在所述无线网络上注册的第二请求，其中注册的所述第二请求包含第二业务性质；
由所述基站向所述第一移动台和所述第二移动台指配群组标识符，其中所述指配基于所述第一业务性质和所述第二业务性质；以及
由所述基站使用所述群组标识符向所述第一移动台和所述第二移动台发送寻呼消息。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
由所述基站确定所述第一业务性质和所述第二业务性质是相同的。
3.如权利要求2所述的方法，进一步包括：
由所述基站从所述第一移动台接收所述业务性质连同注册的所述请求；
其中所述业务性质包括关于所述第一移动台的位置信息。
4.如权利要求2所述的方法，进一步包括：
由所述基站从所述第一移动台接收所述业务性质连同注册的所述请求；
其中所述业务性质包括关于所述第一移动台的传送持续时间信息。
5.如权利要求2所述的方法，进一步包括：
由所述基站从所述第一移动台接收所述业务性质连同注册的所述请求；
其中所述业务性质包括关于所述第一移动台的动作时间。
6.如权利要求1所述的方法，由所述基站使用所述群组标识符与所述移动台和所述第二移动台通信进一步包括：
由所述基站与所述第一移动台立即通信；以及
由所述基站与所述第二移动台在时间延迟之后通信；
其中所述第一移动台处于活动状态或不活动状态，并且所述第二移动台处于活动状态或不活动状态。
7.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
由所述基站使用所述群组标识符通过寻呼信道或其它广播信道进行广播；
其中仅所述第一移动台和所述第二移动台将接收所述广播。
8.如权利要求2所述的方法，进一步包括：
由所述基站从所述多个移动台中的第三移动台接收在所述无线网络上注册的第三请求，其中注册的所述第三请求包含第三业务性质；以及
所述基站不向所述第三移动台传递所述群组标识符，因为所述第三业务性质与所述第一业务性质不一样。
9.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
由所述基站使用聚集的调度资源从所述第一移动台和所述第二移动台接收数据。
10.如权利要求5所述的方法，进一步包括：
由所述基站使用分离的调度资源从第三移动台接收数据。
11.一种能够进行机器对机器的移动台，包括：
一个或多个天线，用于在无线网络中传送信号以及接收第二信号；
收发器，用于将接收的信号转换成数字形式，并将要传送的信号转换成模拟形式；以及
由处理器执行的软件，所述软件处理所述接收的信号和所述要传送的信号，所述软件进一步：
向所述无线网络上的基站传送在所述无线网络上注册的请求，其中注册的所述请求包含业务性质；
从所述基站接收连接标识符；
从所述基站接收群组标识符，其中所述群组标识符还由所述无线网络中具有所述业务性质的其它移动台接收；以及
使用所述群组标识符接收寻呼消息。
12.如权利要求11所述的能够进行机器对机器的移动台，所述软件进一步：
使所述移动台进入空闲模式；
其中在处于所述空闲模式时所述移动台侦听寻呼信道以接收所述寻呼消息。
13.如权利要求11所述的能够进行机器对机器的移动台，所述软件进一步：
进入休眠模式；
其中在处于所述休眠模式时所述移动台侦听寻呼信道以接收所述寻呼消息。
14.如权利要求11所述的能够进行机器对机器的移动台，所述软件进一步：
通过所述寻呼信道从所述基站接收广播，其中所述广播使用所述群组标识符。
15.如权利要求11所述的能够进行机器对机器的移动台，所述软件进一步：
使用聚集向所述基站发送数据。
16.如权利要求11所述的能够进行机器对机器的移动台，所述软件进一步：
使用分离的调度资源向所述基站发送数据。
17.一种含有编程指令的介质，所述指令在由处理器执行时使所述处理器执行如下步骤：
在无线网络中由基站从第一移动台接收在所述无线网络上注册的请求，所述第一移动台和所述基站是能够进行机器对机器的装置，其中注册的所述请求包含业务性质；
由所述基站向所述第一移动台指配连接标识符；
由所述基站从第二移动台接收在所述无线网络上注册的第二请求，所述第二移动台是能够进行机器对机器的装置，其中注册的所述第二请求包含所述业务性质；
由所述基站从第三移动台接收在所述无线网络上注册的第三请求，所述第三移动台是不能够进行机器对机器的装置，其中注册的所述第三请求包含所述业务性质；
由所述基站向所述第一移动台和所述第二移动台指配群组标识符，其中所述指配基于所述业务性质；以及
由所述基站使用所述群组标识符向所述第一移动台和所述第二移动台发送寻呼消息；
其中所述第三移动台不接收所述寻呼消息。
18.如权利要求17所述的介质，进一步使所述处理器执行如下步骤：
由所述基站使用聚集的调度资源从所述第一移动台和所述第二移动台接收数据。
19.如权利要求17所述的介质，进一步使所述处理器执行如下步骤：
由所述基站使用分离的调度资源从所述第三移动台接收数据。
20.如权利要求17所述的介质，进一步使所述处理器执行如下步骤：
由所述基站从多个能够进行机器对机器的移动台接收所述业务信息；以及
由所述基站使用所述群组标识符向所述多个能够进行机器对机器的移动台发送所述寻呼消息；
其中所述业务信息选自由以下构成的群组：位置、传送持续时间和动作时间。
21.一种机器可读介质，在其上已存储指令，所述指令在被执行时使得处理器执行根据权利要求1-10中任一项的方法。
22.一种用于通过无线网络在基站与多个能够进行机器对机器的移动台之间通信的装置，所述装置包括：
用于由所述基站从所述多个能够进行机器对机器的移动台中的第一移动台接收在所述无线网络上注册的请求的部件，其中注册的所述请求包含第一业务性质；
用于由所述基站向所述第一移动台指配连接标识符的部件；
用于由所述基站从所述多个能够进行机器对机器的移动台中的第二移动台接收在所述无线网络上注册的第二请求的部件，其中注册的所述第二请求包含第二业务性质；
用于由所述基站向所述第一移动台和所述第二移动台指配群组标识符的部件，其中所述指配基于所述第一业务性质和所述第二业务性质；以及
用于由所述基站使用所述群组标识符向所述第一移动台和所述第二移动台发送寻呼消息的部件。
23.如权利要求22所述的装置，进一步包括：
用于由所述基站确定所述第一业务性质和所述第二业务性质是相同的部件。
24.如权利要求23所述的装置，进一步包括：
用于由所述基站从所述第一移动台接收所述业务性质连同注册的所述请求的部件；
其中所述业务性质包括关于所述第一移动台的位置信息。
25.如权利要求23所述的装置，进一步包括：
用于由所述基站从所述第一移动台接收所述业务性质连同注册的所述请求的部件；
其中所述业务性质包括关于所述第一移动台的传送持续时间信息。
26.如权利要求23所述的装置，进一步包括：
用于由所述基站从所述第一移动台接收所述业务性质连同注册的所述请求的部件；
其中所述业务性质包括关于所述第一移动台的动作时间。
27.如权利要求22所述的装置，由所述基站使用所述群组标识符与所述移动台和所述第二移动台通信进一步包括：
由所述基站与所述第一移动台立即通信；以及
由所述基站与所述第二移动台在时间延迟之后通信；
其中所述第一移动台处于活动状态或不活动状态，并且所述第二移动台处于活动状态或不活动状态。
28.如权利要求22所述的装置，进一步包括：
用于由所述基站使用所述群组标识符通过寻呼信道或其它广播信道进行广播的部件；
其中仅所述第一移动台和所述第二移动台将接收所述广播。
29.如权利要求23所述的装置，进一步包括：
用于由所述基站从所述多个移动台中的第三移动台接收在所述无线网络上注册的第三请求的部件，其中注册的所述第三请求包含第三业务性质；以及
所述基站不向所述第三移动台传递所述群组标识符，因为所述第三业务性质与所述第一业务性质不一样。
30.如权利要求22所述的装置，进一步包括：
用于由所述基站使用聚集的调度资源从所述第一移动台和所述第二移动台接收数据的部件。
31.如权利要求26所述的装置，进一步包括：
用于由所述基站使用分离的调度资源从第三移动台接收数据的部件。
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