CN105307139A - 一种传输应用心跳信号的方法、移动终端和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传输应用心跳信号的方法、移动终端和系统。该方法包括：移动终端建立并维护自组织网络，向加入所述自组织网络的多个移动终端中的PAN网络终端设备发送同步信标信号；接收加入所述自组织网络的多个移动终端中的PAN网络终端设备发送的应用程序的心跳数据帧，对多个心跳数据帧进行封装，在所述心跳数据帧中包括心跳信号；将封装后的多个心跳数据帧封装为心跳数据超帧；将心跳数据超帧发送给网络心跳信号服务器。本发明可以降低心跳信号对无线网络信令信道资源的占用。

Description

一种传输应用心跳信号的方法、移动终端和系统

技术领域

本发明涉及移动终端领域，尤其涉及一种传输应用心跳信号的方法、移动终端和系统。

背景技术

移动即时通信业务，如国外的whatsapp、KIKTALKBOX、GROUPME、苹果iMessage、黑莓BBM等业务，国内的飞信、翼聊、沃联系、飞聊、微信、QQ等正在逐步取代传统短信和语音业务成为移动终端的主要通信业务，这些业务具有速率低、突发性强、数据量少、用户使用频繁、用户长时间在线的特点，这些特点在以下两个方面对网络信令承载产生很大的压力。

在完成一次数据传送后，如果一段时间内没有分组数据需要传输，移动终端将发起分组域信令连接释放流程以减少耗电，移动终端直接进入空闲状态；当有新的即时消息需要发送时再重新建立信令连接与承载，如此导致无线网设备频繁地建立信令连接；

在移动即时通信工具和服务器之间建立长连接，如果在一个较长的时间中没有即时消息需要发送，服务器和移动即时通信工具需要周期性发送心跳信号以更新用户在线/离线状态。通常，使用移动即时通信工具的用户会长时间在线，但很少发送信息，所以即便用户没有发送信息也会产生大量的心跳信号占用信令信道资源，增加运营商无线网络压力和建设成本。

现有移动终端侧减少心跳信号对无线信令信道资源占用的方法是尽量延长应用程序心跳信号的发送周期，但过长的周期会导致即时通信工具的状态信息更新不及时，影响用户的使用体验。

另一种减少心跳信号对无线信令信道资源占用的方法是采用长连接，并将同一个移动终端中各种应用程序的心跳信号同步发送，以避免各种应用程序的心跳信号独自发送造成的数量倍增。即便如此，将上述两种方法结合使用也只能使得心跳信号的发送周期缩短到某一个不影响用户使用体验的极限值，如每移动终端每5分钟发送一次心跳信号。

除了即时通信,移动终端的其它应用,如:社交通信、电子邮箱、在线游戏等应用都需要周期性地发送心跳信号给网络服务器以维持在线状态,进一步加重了移动接入网信令信道的负担,尤其是在移动终端用户密集的区域，应用发送的心跳信号大量占用无线接入网信令信道，导致网络拥塞(信令风暴)。

发明内容

本发明要解决的技术问题是降低心跳信号对无线网络信令信道资源的占用。

根据本发明一方面，提出一种传输应用心跳信号的移动终端，包括：

自组织模块，用于建立并维护自组织网络，向加入所述自组织网络的多个移动终端中的PAN网络终端设备发送同步信标信号；

心跳数据封装模块，用于接收加入所述自组织网络的多个移动终端中的PAN网络终端设备发送的应用程序的心跳数据帧，对多个心跳数据帧进行封装，在所述心跳数据帧中包括心跳信号；

数据超帧封装模块，用于将封装后的多个心跳数据帧封装为心跳数据超帧；

基带和射频模块，用于将心跳数据超帧发送给网络心跳信号服务器。

进一步，所述心跳数据封装模块通过专用时隙接收多个移动终端中的PAN网络终端设备发送的应用程序的心跳数据帧。

进一步，所述数据超帧包括多个数据帧，各个数据帧的长度大于或等于不同应用程序心跳数据帧的长度。

进一步，多个移动终端中的PAN网络终端设备通过信道扫描来搜索自组织网络，启动关联过程并加入所述自组织网络。

根据本发明一方面，提出一种传输应用心跳信号的系统，包括上述任一所述移动终端以及网络心跳信号服务器。

根据本发明一方面，提出一种传输应用心跳信号的方法，包括：

移动终端建立并维护自组织网络，向加入所述自组织网络的多个移动终端中的PAN网络终端设备发送同步信标信号；

接收加入所述自组织网络的多个移动终端中的PAN网络终端设备发送的应用程序的心跳数据帧，对多个心跳数据帧进行封装，在所述心跳数据帧中包括心跳信号；

将封装后的多个心跳数据帧封装为心跳数据超帧；

将心跳数据超帧发送给网络心跳信号服务器。

进一步，通过专用时隙接收多个移动终端中的PAN网络终端设备发送的应用程序的心跳数据帧。

进一步，所述数据超帧包括多个数据帧，各个数据帧的长度大于或等于不同应用程序心跳数据帧的长度。

进一步，多个移动终端中的PAN网络终端设备通过信道扫描来搜索自组织网络，启动关联过程并加入所述自组织网络。

本发明通过构建的自组织PAN网络为同一个区域中的多个移动终端的应用程序提供心跳信号同步中继，将封装后的心跳信号超帧一次性发送给网络心跳信号服务器。因此，成数倍地降低心跳信号对无线网络信令信道资源的占用。尤其在移动终端越密集因而信令信道负荷越重的区域，由于降低心跳信号而减少对移动网络信令信道资源占用的效率越明显。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：

图1为实施例中一种传输应用心跳信号的移动终端的结构示意图。

图2为实施例中一种传输应用心跳信号的系统的结构示意图。

图3为一种传输应用心跳信号的系统的实施例的示意图。

图4为心跳数据传输时序示意图。

图5为实施例中一种传输应用心跳信号的方法的流程示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图1为实施例中一种传输应用心跳信号的移动终端的结构示意图。该移动终端作为PAN网络协调节点，包括：自组织模块110、心跳数据封装模块120、数据超帧封装模块130、以及基带和射频模块140。

自组织模块110作为PAN网络协调节点，用于建立并维护自组织PAN网络，向加入所述自组织网络的多个移动终端中的PAN(PersonalAreaNetwork，个域网)网络终端设备发送同步信标信号，以使多个移动终端中的PAN网络终端设备和PAN网络协调节点建立同步传输信道。其中，PAN网络终端设备通过接收PAN网络协调节点定期广播的信标信号获得同步信息，还可以通过专用时隙将心跳数据帧发送给所述心跳数据封装模块。即，在本发明另一实施例中，所述心跳数据封装模块通过专用时隙接收多个加入所述自组织网络的移动终端中的网络终端设备发送的应用程序的心跳数据帧。利用专用时隙作为终端设备和协调节点之间的传输通道，避免发送数据时的竞争和冲突，从而提高传输效率，降低移动终端功耗。

心跳数据封装模块120用于接收加入所述自组织网络的多个移动终端中的PAN网络终端设备发送的应用程序的心跳数据帧，对多个心跳数据帧进行封装，在所述心跳数据帧中包括心跳信号。

数据超帧封装模块130用于将封装后的多个心跳数据帧封装为心跳数据超帧。

基带和射频模块140用于将心跳数据超帧发送给网络心跳信号服务器。

在该实施例中，利用自组织模块构建的自组织PAN网络为同一个区域中的多个移动终端的即时通信业务提供心跳信号同步中继，成数倍地降低心跳信号对无线网络信令信道资源的占用。尤其在移动终端越密集因而信令信道负荷越重的区域，由于降低心跳信号而减少对移动网络信令信道资源占用的效率越明显。

此外，采用现有技术的移动终端需要向基站发送心跳信号，距离可达数千米。在该实施例中，加入PAN网络的终端设备只需要向PAN网络范围内的PAN网络协调节点发送心跳数据，距离通常在100米范围内(如果加功放可以延长距离)，所需功率很小。

在本发明的实施例中，组网过程如下：当一个移动终端的自组织模块在技术性能所及的范围内没有发现PAN网络协调节点时，该自组织模块自动发起建立一个新的PAN网络：1)扫描信道以寻找网络中的一个空闲信道建立新的网络；2)选择一个在信道中是唯一的PAN网络标识符用来标识整个网络；3)为自己选择一个在整个网络中唯一的16bit网络地址：4)接收新的节点加入其建立的PAN网络；5)通过定期广播信标为PAN网络中的节点提供同步；6)当PAN网络的节点达到最大规模(理论值为255个)时，如果接收到一个新的加入请求，响应该请求并声明无法接受其加入；7)如果另一个PAN网络协调节点扫描到该PAN网络协调节点使用的信道，该PAN网络协调节点就会响应并声明它的存在。

移动终端中采用的自组织模块决定了PAN网络的网络发现距离。网络发现距离还和无线传播环境相关，如干扰，障碍等都会影响网络发现距离。

当一个移动终端的自组织模块在技术性能所及的范围内发现PAN网络协调节点时，该模块按照以下步骤申请加入该PAN网络协调节点建立的自组织网络：1)通过信道扫描来搜索技术性能所及范围内的自组织网络：2)启动关联过程并加入自组织网络：3)当与自组织网络失去联系时，启动孤立通知过程重新加入自组织网络。

图2为实施例中一种传输应用心跳信号的系统的结构示意图。该系统包括移动终端210，即PAN网络协调节点所在的移动终端210和网络心跳信号服务器220。其中，移动终端210所包括的模块与图1实施例中一致。

移动终端210中的自组织模块作为PAN网络协调节点，用于建立并维护自组织网络，向加入所述自组织网络的多个移动终端中的PAN网络终端设备发送同步信标信号，以使多个移动终端中的PAN网络终端设备和PAN网络协调节点建立同步传输信道。其中，PAN网络中的终端设备通过接收PAN网络协调节点定期广播的信标信号获得同步信息，还可以通过专用时隙将心跳数据帧发送给PAN网络协调节点。

移动终端210接收加入所述自组织网络的多个移动终端中的PAN网络终端设备发送的应用程序的心跳数据帧，对多个心跳数据帧进行封装，在所述心跳数据帧中包括心跳信号，将封装后的多个心跳数据帧封装为心跳数据超帧，并将封装后的心跳数据超帧发送给网络心跳信号服务器220。

现有技术中将心跳信号同步发送是在一个移动终端中完成的，即，如果一个移动终端中有多个应用程序需要发送心跳信号，这些心跳信号通过同步方式发送，每次发送都需要和无线接入网进行信令交互。而本发明的实施例中是将加入所述自组织网络的多个移动终端(最多可达255个)的心跳信号帧合并为一个心跳信号超帧发送给网络心跳信号服务器220。举例说，100个移动终端每个发送一次心跳信号，如果采用现有技术，无线接入网需要处理的信令交互流程总数为100次，如果采用本发明，无线接入网只需要和PAN网络协调节点所在的移动终端进行一次信令交互流程。

在该实施例中，通过构建的自组织PAN网络为同一个区域中的多个移动终端的应用程序提供心跳信号同步中继，将封装后的心跳信号超帧一次性发送给网络心跳信号服务器。因此，该实施例成数倍地降低心跳信号对无线网络信令信道资源的占用。尤其在移动终端越密集因而信令信道负荷越重的区域，由于减少向移动网络发送心跳信号的次数而减少对移动网络信令信道资源占用的效率越明显。

图3为一种传输应用心跳信号的系统的实施例的示意图。该系统中，由两个或两个以上移动终端的自组织模块构建一个星型PAN网络。其中提供上行通道的移动终端的自组网模块充当PAN网络协调节点，其它移动终端的自组网模块作为终端设备加入PAN网络(参考IEEE802.15.4)。其中，星型网和其它网络形式(网格网、树状网)相比，结构简单，可以降低复杂性，减少通信开销，降低功耗。当然，本领域技术人员应该可以理解，这里只是用于举例，不应理解为对本发明的限制。

自组网模块之间通过专用时隙建立固定速率的同步数据网络。在IEEE802.15.4规范中，数据帧的某些时隙被指定用于传输特定信息，以便构建固定速率的传输信道。自组网有两种：同步方式和异步方式，采用同步方式的自组网，通过专用时隙传输数据，由于每秒钟的专用时隙数是固定的，传输速率也就被固定了。

终端设备自组织模块1，2，n的心跳信号各自通过自组织模块0发送给心跳数据封装模块，经封装并与其它终端设备的心跳数据帧组成数据超帧后，通过所在移动终端与网络心跳信号服务器之间建立的连接发送心跳信号给网络心跳信号服务器。图4为心跳数据传输时序示意图。

一个数据超帧由多个数据帧组成，各个数据帧的长度是相同的，数据帧的长度大于或等于不同应用程序心跳数据帧的长度，以便兼容不同应用程序的心跳信号传输。一个数据超帧所包含的数据帧的数量取决于一个PAN网络中需要发送的心跳数据帧的总数量。封装过程中在心跳数据帧的基础上添加必要的头信息，以便网络心跳信号服务器能够根据头信息从超帧中正确识别并完整解封装各个数据帧。封装过程中需要填充因原有心跳数据帧的长度小于数据超帧中的数据帧长度而留下的空白。封装过程并不改变原有心跳数据帧的结构。

图5为实施例中一种传输应用心跳信号的方法的流程示意图。该方法包括以下步骤：

在步骤501，作为PAN网络协调节点的移动终端建立并维护自组织PAN网络，向加入所述自组织网络的多个移动终端中的PAN网络终端设备发送同步信标信号，以使多个移动终端中的PAN网络终端设备和PAN网络协调节点建立同步传输信道。其中，PAN网络终端设备通过接收定期广播的信标信号获得同步信息，还可以通过专用时隙将心跳数据帧发送给作为PAN网络协调节点的移动终端。即，在本发明另一实施例中，所述PAN网络协调节点通过专用时隙接收多个移动终端中的PAN网络终端设备发送的应用程序的心跳数据帧。利用专用时隙作为终端设备和协调节点之间的传输通道，避免发送数据时的竞争和冲突，从而提高传输效率，降低移动终端功耗。

在步骤502，接收加入所述自组织网络的多个移动终端中的PAN网络终端设备发送的应用程序的心跳数据帧，对多个心跳数据帧进行封装，在所述心跳数据帧中包括心跳信号。

在步骤503，将封装后的多个心跳数据帧封装为心跳数据超帧。

所述数据超帧包括多个数据帧，各个数据帧的长度是相同的，各个数据帧的长度大于或等于不同应用程序心跳数据帧的长度，以便兼容不同应用程序的心跳信号传输。一个数据超帧所包含的数据帧的数量取决于一个PAN网络中需要发送的心跳数据帧的总数量。封装过程中在心跳数据帧的基础上添加必要的头信息，以便网络心跳信号服务器能够根据头信息从超帧中正确识别并完整解封装各个数据帧。封装过程中需要填充因原有心跳数据帧的长度小于数据超帧中的数据帧长度而留下的空白。封装过程并不改变原有心跳数据帧的结构。

在步骤504，将心跳数据超帧发送给网络心跳信号服务器。

在该实施例中，利用构建的自组织PAN网络为同一个区域中的多个移动终端的应用程序提供心跳信号同步中继，成数倍地降低心跳信号对无线网络信令信道资源的占用。尤其在移动终端越密集因而信令信道负荷越重的区域，由于降低心跳信号而减少对移动网络信令信道资源占用的效率越明显。

此外，采用现有技术的移动终端需要向基站发送心跳信号，距离可达数千米。在该实施例中，加入PAN网络的终端设备只需要向PAN网络范围内的PAN网络协调节点发送心跳数据，距离通常在100米范围内(如果加功放可以延长距离)，所需功率很小。

在本发明的实施例中，组网过程如下：当一个移动终端的自组织模块在技术性能所及的范围内没有发现PAN网络协调节点时，该自组织模块自动发起建立一个新的PAN网络：1)扫描信道以寻找网络中的一个空闲信道建立新的网络；2)选择一个在信道中是唯一的PAN网络标识符用来标识整个网络；3)为自己选择一个在整个网络中唯一的16bit网络地址：4)接收新的节点加入其建立的PAN网络；5)通过定期广播信标为PAN网络中的节点提供同步；6)当PAN网络的节点达到最大规模(理论值为255个)时，如果接收到一个新的加入请求，响应该请求并声明无法接受其加入；7)如果另一个PAN网络协调节点扫描到该PAN网络协调节点使用的信道，该PAN网络协调节点就会响应并声明它的存在。

移动终端中采用的自组织模块决定了PAN网络的网络发现距离。网络发现距离还和无线传播环境相关，如干扰，障碍等都会影响网络发现距离。

当一个移动终端的自组织模块在技术性能所及的范围内发现PAN网络协调节点时，该模块按照以下步骤申请加入该PAN网络协调节点建立的自组织网络：1)通过信道扫描来搜索技术性能所及范围内的自组织网络：2)启动关联过程并加入自组织网络：3)当与自组织网络失去联系时，启动孤立通知过程重新加入自组织网络。

本发明具有至少如下之一的优点：

开放性：对参与共享上行通道的移动终端没有限制；

范围大：支持的共享距离约75米；

终端多：允许参与共享的终端为255个；

降低网络负荷：对网络信令信道负荷的降低倍数与移动终端数成正比；

自动：由自组网模块自动完成连接，无需手动操作。

至此，已经详细描述了本发明。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

可能以许多方式来实现本发明的方法以及装置。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法以及装置。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种传输应用心跳信号的移动终端，其特征在于，包括：

自组织模块，用于建立并维护自组织网络，向加入所述自组织网络的多个移动终端中的PAN网络终端设备发送同步信标信号；

心跳数据封装模块，用于接收加入所述自组织网络的多个移动终端中的PAN网络终端设备发送的应用程序的心跳数据帧，对多个心跳数据帧进行封装，在所述心跳数据帧中包括心跳信号；

数据超帧封装模块，用于将封装后的多个心跳数据帧封装为心跳数据超帧；

基带和射频模块，用于将心跳数据超帧发送给网络心跳信号服务器。

2.根据权利要求1所述传输应用心跳信号的移动终端，其特征在于，包括：

所述心跳数据封装模块通过专用时隙接收多个移动终端中的PAN网络终端设备发送的应用程序的心跳数据帧。

3.根据权利要求1所述传输应用心跳信号的移动终端，其特征在于，包括：

所述数据超帧包括多个数据帧，各个数据帧的长度大于或等于不同应用程序心跳数据帧的长度。

4.根据权利要求1所述传输应用心跳信号的移动终端，其特征在于，包括：

多个移动终端中的PAN网络终端设备通过信道扫描来搜索自组织网络，启动关联过程并加入所述自组织网络。

5.一种传输应用心跳信号的系统，其特征在于，包括权利要求1至4任一所述移动终端以及网络心跳信号服务器。

6.一种传输应用心跳信号的方法，其特征在于，包括：

移动终端建立并维护自组织网络，向加入所述自组织网络的多个移动终端中的PAN网络终端设备发送同步信标信号；

接收加入所述自组织网络的多个移动终端中的PAN网络终端设备发送的应用程序的心跳数据帧，对多个心跳数据帧进行封装，在所述心跳数据帧中包括心跳信号；

将封装后的多个心跳数据帧封装为心跳数据超帧；

将心跳数据超帧发送给网络心跳信号服务器。

7.根据权利要求6所述传输应用心跳信号的方法，其特征在于，包括：

通过专用时隙接收多个移动终端中的PAN网络终端设备发送的应用程序的心跳数据帧。

8.根据权利要求6所述传输应用心跳信号的方法，其特征在于，包括：

所述数据超帧包括多个数据帧，各个数据帧的长度大于或等于不同应用程序心跳数据帧的长度。

9.根据权利要求6所述传输应用心跳信号的方法，其特征在于，包括：

多个移动终端中的PAN网络终端设备通过信道扫描来搜索自组织网络，启动关联过程并加入所述自组织网络。