CN104581804A - 物联网中固定终端状态检测的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种物联网中固定终端状态检测的方法,利用了现有3GPP网络技术中UE和E-UTRAN之间的周期性信令交互,以及目前网络侧需要周期性上报E-UTRAN性能数据的特点,巧妙地实现了用户远程观察终端在线驻留状态和在线时信号状态的功能,而不需要用户去终端现场去查看终端状态,使对终端的管理检测,成本降低。

Description

物联网中固定终端状态检测的方法
技术领域
本发明涉及物联网领域,尤其涉及一种物联网中固定终端状态检测的方法。
背景技术
随着通信技术的发展,物联网(Internet of Things)技术逐渐具有可行性,目前正进入实际的应用阶段。通信网络作为物联网的基础支撑平台,是物联网各种业务的传输平台,在物联网应用中发挥着重要作用。物联网通信网络大都采用宽带无线接入技术来实现,以满足物联网对海量数据传输和多媒体业务的需求。TD-LTE(Time DivisionLong Term Evolution,分时长期演进)作为第四代宽带无线接入技术,也被运用到物联网中。
图1是根据3GPP(The3rd Generation Partnership Project,第三代合作伙伴计划)技术标准中TD-LTE无线通信的网络架构示意图,包括:
用户设备(User Equipment,UE):或者称为移动终端(Mobile Station,MS)。随着物联网技术的实施,未来会有大量的终端在线。对于终端而言,可以直接看出终端的状态,在线离线状态,在线时信号状态。
E-UTRAN(Evolved UTRAN):演进EPS(Evolved Packet System,演进分组系统)网络的无线接入网。E-UTRAN由演进的NodeB(Evolved NodeB,eNodeB,)组成,用于为终端接入提供无线资源,并根据终端的无线状态,对终端的业务进行调整,提高终端的适应性。
MME(Mobility Management Entity):移动性管理实体,负责UE的控制面上下文管理,以及负责UE从E-UTRAN接入时的接入控制和移动性管理等工作。
eOMC(Evolved Operation and Management):演进的无线操作维护中心,负责E-UTRAN资源的控制管理。
基于上述TD-LTE网络构架,可满足公众移动通信网络的需求。然而,使用TD-LTE无线通信网络技术来实现物联网的应用时,就需要考虑物联网对通信网络的需求与现有的TD-LTE公众移动通信网络不同。
首先,物联网通信网规模庞大,专用通信终端众多,是现有的公众移动通信市场不可比拟的。其次,物联网应用的业务种类庞杂,需求差异化大,各行各业的物联网应用对网络的实时性、可靠性、数据流量大小等要求各异,而公众通信网络面向个人提供服务,需求相对统一;再次,物联网的终端具有低移动性,漫游性需求低,除个别行业(如汽车行业)外,移动性较少,而移动通信网络的终端对移动性要求较高。因此,需要根据物联网应用需求,来设计不同的网络。
具体而言,物联网中的部分业务对高效性和实时性要求较高,例如使用LTE接入网、核心网实现电力网智能电表的状态检测、并实时将传感器(终端)数据上报的应用中就需要TD-LTE无线通信网络的每一个终端都需要保持实时在线,即所有终端都必须保持跟接入网间的连接状态,这样一旦传感器检测到信息变化,就可以第一时间上报数据,而没有时延。实时在线还可以简化网络的信息交互,减少信令开销,提高可靠性。考虑到物联网规模庞大,因此对于终端实时在线的物联网来说,E-UTRAN需要大量的资源来存储实时在线的UE的信息,而且需要知道终端的状态。
因此,在将TD-LTE无线通信网络技术应用到实时性能高的物联网的过程中,带来了保持终端实时在线,并对终端状态进行检测的需求。这种终端状态检测,目前集中在终端侧实现,即直接到终端现场观察得到UE的在线驻留状态和在线时信号状态。但是,由于物联网终端个数众多,直接到终端现场来观察UE的在线驻留状态和在线时信号状态无疑增加了管理的复杂程度以及检测成本。另外在TD-LTE无线通信网络中,对于UE虽然可以显示终端的在线时信号的各个参数,包括驻留消息,当前信号强度等参数,对于网络侧而言,可以统计本E-UTRAN内UE的统计参数,包括RRC连接建立成功率,重建成功率等参数,但是都没有办法直观地看到固定UE的状态。
综上所述,按照3GPP LTE通信网络协议,E-UTRAN无法准确知道固定终端的在线驻留状态和在线时信号状态,因此,在物联网中使用TD-LTE无线通信网络,难以实现从网络侧对固定终端状态的检测。
发明内容
本发明提供了一种物联网中固定终端状态检测的方法,以避免网络侧无法对终端状态进行检测,通过终端侧检测状态成本高,管理复杂的问题。
为解决上述问题,本发明提供了一种物联网中固定终端状态检测的方法,包括:
终端接入步骤:在终端进行附着的过程中,终端通知E-UTRAN该终端的用户识别码;E-UTRAN向终端分配测量配置参数;终端附着完成后,E-UTRAN通知eOMC终端成功接入,并由eOMC显示该终端在线驻留状态;
终端状态统计步骤:终端根据所述测量配置参数向E-UTRAN周期上报测量报告消息;E-UTRAN周期性的根据E-UTRAN内所有终端的测量报告消息形成按用户识别码索引的性能统计数据,并将所述性能统计数据通知eOMC;eOMC根据所述性能统计数据显示终端的在线时信号状态。
进一步,所述终端接入步骤中:终端通过无线资源控制协议RRC连接建立完成消息携带用户识别码通知E-UTRAN,E-UTRAN存储所述用户识别码,并选择合适的MME;E-UTRAN通过RRC连接重配消息通知终端测量所需要的配置参数,所述配置参数包括测量周期,测量偏移,测量报告上报周期。
进一步,所述E-UTRAN选择合适的MME包括:E-UTRAN选择一个MME发送初始终端消息Initial UE Message,并存储终端所驻留的MME信息,所述MME信息包括移动性管理实体组身份信息MMEGroupId,移动性管理实体密码MMECode,移动性管理实体网络协议MME IP,移动性管理实体端口MME Port;
MME收到Initial UE Message后,进行处理后向E-UTRAN发送初始环境设置InitialContext Setup消息;
E-UTRAN收到Initial Context Setup消息后,向终端发送安全模式命令SecurityMode Command消息,进行安全配置;
终端收到E-UTRAN的Security Mode Command消息后,向E-UTRAN回复安全模式完成Security Mode Complete消息。
进一步,所述E-UTRAN通过RRC连接重配消息通知终端测量所需要的配置参数后还包括:
终端收到RRC连接重配消息后,向E-UTRAN回复无线资源控制协议连接完成RRC Connection Reconfig Complete消息;
E-UTRAN收到RRC Connection Reconfig Complete消息后,向MME回复初始上下文设置响应Initial Context Setup Response消息,并向eOMC上报该终端的驻留信息,包括逻辑小区ID、物理小区ID、MME参数。
进一步,所述终端状态统计步骤中:终端根据所述测量周期和测量偏移周期的进行测量,并根据测量报告上报周期,周期的上报测量报告消息至E-UTRAN;E-UTRAN预设有性能上报周期,并根据所述性能上报周期,周期的将所述性能统计数据上报至eOMC。
进一步,所述测量报告消息包括参考信号接收功率RSRP和参考信号接收质量RSRQ。
进一步,所述性能统计数据包括各终端的用户识别码、参考信号接收功率RSRP、参考信号接收质量RSRQ、上行速率及下行速率。
进一步,当终端切换小区时,源E-UTRAN通过切换准备消息将终端的用户识别码通知目标E-UTRAN,目标E-UTRAN接纳成功后,为该终端分配测量周期,测量偏移,测量报告上报周期,生成目标E-UTRAN RRC连接重配消息;目标E-UTRAN将所述目标E-UTRAN RRC连接重配消息透传给源E-UTRAN,然后源E-UTRAN将所述目标E-UTRAN RRC连接重配消息发给终端;在终端切换完成时,在目标E-UTRAN通知eOMC终端接入,源E-UTRAN通知eOMC终端释放。
采用本发明提供的物联网中固定终端状态检测的方法利用了现有3GPP网络技术中UE和E-UTRAN之间的周期性信令交互,以及目前网络侧需要周期性上报E-UTRAN性能数据的特点,巧妙地实现了用户远程观察终端在线驻留状态和在线时信号状态的功能,而不需要用户去终端现场去查看终端状态,使对终端的管理检测,成本降低。
附图说明
图1为现有3GPP技术标准中TD-LTE无线通信的网络架构示意图;
图2为本申请物联网中固定终端状态检测的方法中终端接入步骤的流程图;
图3为本申请中终端接入步骤的一种具体实施例;
图4为本申请物联网中固定终端状态检测的方法中终端状态统计步骤的流程图;
图5本申请中终端进行小区切换的步骤流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下参照附图并举实施例,对本发明作进一步详细说明。
基于现有的TD-LTE无线通信的网络架构,本发明提供了一种物联网中固定终端状态检测的方法,包括终端接入步骤和终端状态统计步骤。
如图2所示,终端接入步骤包括:
在终端进行附着的过程中,终端通知E-UTRAN该终端(UE)的用户识别码(IMSI);其中,优选终端通过RRC连接建立完成消息携带用户识别码通知E-UTRAN;
E-UTRAN向终端分配测量配置参数;其中,优选E-UTRAN通过RRC连接重配消息通知终端测量所需要的配置参数,所述配置参数包括测量周期,测量偏移,测量报告上报周期;
终端附着完成后,E-UTRAN通知eOMC终端成功接入,并由eOMC显示该终端在线驻留状态;
作为终端接入过程的具体实施方式,如图3所示,具体包括:
步骤1,UE在附着过程中向eNodeB发送RRC Connection Setup Complete(RRC连接建立完成)消息,在接入层信元中携带UE的IMSI;
步骤2,E-UTRAN收到UE的消息,存储该UE的IMSI,选择一个MME发送Initial UE Message,并存储该UE所驻留的MME信息,包括MMEGroupId(移动性管理实体组身份信息),MMECode(移动性管理实体密码),MME IP(移动性管理实体网络协议),MME Port(移动性管理实体端口);
步骤3,MME收到消息后,进行相应处理,然后向E-UTRAN发送Initial ContextSetup(初始环境设置)消息;
步骤4,E-UTRAN收到MME消息后,向UE发送Security Mode Command(安全模式命令)消息,进行安全配置;
步骤5,UE收到E-UTRAN的消息后,向E-UTRAN回复Security ModeComplete(安全模式完成)消息;
步骤6,E-UTRAN收到UE的消息后,向UE发送RRC Connection Reconfig(无线资源控制协议连接完成)消息,通知UE测量周期,测量偏移,测量上报周期参数;
步骤7,UE收到消息后,向E-UTRAN回复RRC Connection Reconfig Complete消息;
步骤8,E-UTRAN收到消息后,向MME回复Initial Context Setup Reponse(初始上下文设置响应)消息;
步骤9,UE接入完成后,E-UTRAN向eOMC上报该UE接入完成,并向eOMC上报该终端的驻留信息,包括逻辑小区ID、物理小区ID、MME参数。
如图4所示,终端状态统计步骤包括:
UE根据测量配置参数向E-UTRAN周期上报测量报告消息;优选的,UE根据测量配置参数中的测量周期和测量偏移周期的进行测量,并根据测量报告上报周期,周期的上报测量报告消息至E-UTRAN;其中,测量报告消息包括参考信号接收功率RSRP和参考信号接收质量RSRQ,RSRP(Reference Signal ReceivedPower)定义为某个时域符号承载参考信号(Reference Signal)的所有资源元素(Resource Element,RE)上接收到的信号功率的线性平均值,比如UE在服务小区内时,对于服务小区的选择和切换,需要在物理层通过比较测量参考信号接收功率RSRP来确定。RSRQ(Reference Signal Received Quality)定义为参考信号接收质量,是RSRP和RSSI(Received Signal Strength Indicator)之间的一个比值。
E-UTRAN周期性的根据E-UTRAN内所有终端的测量报告消息形成性能统计数据,并将所述性能统计数据通知eOMC;
eOMC根据所述性能统计数据显示终端的状态。
作为终端状态统计步骤的具体实施方式,在E-UTRAN和UE中需要分别运行一个定时器,在E-UTRAN中运行的是周期性性能上报定时器,来上报本周期内的性能统计数据,该性能统计数据包含有E-UTRAN内所有在线UE的状态数据,如UE的RSRP和RSRQ,并在上报了性能统计数据后重启周期性性能上报定时器;
在UE中运行的是RSRP,RSRQ测量上报定时器,当UE的RSRP,RSRQ测量上报定时器超时,UE发起测量,并通过3GPP协议中规定的测量报告消息向E-UTRAN上报包括有该UE RSRP和RSRQ的测量报告消息,在上报了之后UE将重启RSRP,RSRQ测量上报定时器。
E-UTRAN收到UE上报的消息后,将该UE的RSRP,RSRQ参数保存。E-UTRAN性能上报定时器超时,统计E-UTRAN所有UE的信息包括IMSI,上行速率,下行速率,RSRP,RSRQ值上报给eOMC。
eOMC收到eNodeB的在线UE的状态信息上报,解析其中的参数,在对应的UE上进行显示,对用户提供一种直观的可视化的UE状态图。
在本申请中,当终端切换小区时,如图5所示,包括如下步骤:
源E-UTRAN通过切换准备消息将终端的IMSI通知目标E-UTRAN;
目标E-UTRAN接纳成功后,为该终端分配测量周期,测量偏移,测量报告上报周期,生成目标E-UTRAN RRC连接重配消息;目标E-UTRAN将目标E-UTRANRRC连接重配消息透传给源E-UTRAN,然后源E-UTRAN将目标E-UTRAN RRC连接重配消息发给终端,其中目标E-UTRAN RRC连接重配消息中包括UE测量周期,测量偏移,测量上报周期参数;
在终端切换完成时,在目标E-UTRAN通知eOMC终端接入,源E-UTRAN通知eOMC终端释放。
综上所述,本发明提供的物联网中固定终端状态检测的方法利用了现有3GPP网络技术中UE和E-UTRAN之间的周期性信令交互,以及目前网络侧需要周期性上报E-UTRAN性能数据的特点,巧妙地实现了用户远程观察终端在线驻留状态和在线时信号状态的功能,而不需要用户去终端现场去查看终端状态,使对终端的管理检测,成本降低。
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 (8)

1.一种物联网中固定终端状态检测的方法,其特征在于,包括:
终端接入步骤:在终端进行附着的过程中,终端通知演进分组系统E-UTRAN该终端的用户识别码;E-UTRAN向终端分配测量配置参数;终端附着完成后,E-UTRAN通知演进的无线操作维护中心eOMC终端成功接入,并由eOMC显示该终端在线驻留状态;
终端状态统计步骤:终端根据所述测量配置参数向E-UTRAN周期上报测量报告消息;E-UTRAN周期性的根据E-UTRAN内所有终端的测量报告消息形成按用户识别码索引的性能统计数据,并将所述性能统计数据通知eOMC;eOMC根据所述性能统计数据显示终端的在线时信号状态。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述终端接入步骤中:终端通过无线资源控制协议RRC连接建立完成消息携带用户识别码通知E-UTRAN,E-UTRAN存储所述用户识别码,并选择合适的移动性管理实体MME;E-UTRAN通过RRC连接重配消息通知终端测量所需要的配置参数,所述配置参数包括测量周期,测量偏移,测量报告上报周期。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述E-UTRAN选择合适的MME包括:E-UTRAN选择一个MME发送初始终端消息Initial UE Message,并存储终端所驻留的MME信息,所述MME信息包括移动性管理实体组身份信息MMEGroupId,移动性管理实体密码MMECode,移动性管理实体网络协议MME IP,移动性管理实体端口MME Port;
MME收到Initial UE Message后,进行处理后向E-UTRAN发送初始环境设置InitialContext Setup消息;
E-UTRAN收到Initial Context Setup消息后,向终端发送安全模式命令SecurityMode Command消息,进行安全配置;
终端收到E-UTRAN的Security Mode Command消息后,向E-UTRAN回复安全模式完成Security Mode Complete消息。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述E-UTRAN通过RRC连接重配消息通知终端测量所需要的配置参数后还包括:
终端收到RRC连接重配消息后,向E-UTRAN回复无线资源控制协议连接完成RRC Connection Reconfig Complete消息;
E-UTRAN收到RRC Connection Reconfig Complete消息后,向MME回复初始上下文设置响应Initial Context Setup Response消息,并向eOMC上报该终端的驻留信息,包括逻辑小区ID、物理小区ID、MME参数。
5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述终端状态统计步骤中:终端根据所述测量周期和测量偏移周期的进行测量,并根据测量报告上报周期,周期的上报测量报告消息至E-UTRAN;E-UTRAN预设有性能上报周期,并根据所述性能上报周期,周期的将所述性能统计数据上报至eOMC。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述测量报告消息包括参考信号接收功率RSRP和参考信号接收质量RSRQ。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述性能统计数据包括各终端的用户识别码、参考信号接收功率RSRP、参考信号接收质量RSRQ、上行速率和下行速率。
8.根据权利要求1至7任一项所述的方法,其特征在于,当终端切换小区时,源E-UTRAN通过切换准备消息将终端的用户识别码通知目标E-UTRAN,目标E-UTRAN接纳成功后,为该终端分配测量周期,测量偏移,测量报告上报周期,生成目标E-UTRAN RRC连接重配消息;目标E-UTRAN将所述目标E-UTRAN RRC连接重配消息透传给源E-UTRAN,然后源E-UTRAN将所述目标E-UTRAN RRC连接重配消息发给终端;在终端切换完成时,在目标E-UTRAN通知eOMC终端接入,源E-UTRAN通知eOMC终端释放。
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