CN107005890A - 用于下行链路机器对机器通信的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于下行链路机器类通信(MTC)的实施例方法，包括在基站接收参数，该参数包括与远程设备(RE)有关的地理位置，接收标识该RE的谓词，确定该RE所处的目标区域，确定与该目标区域相关联的无线承载，以及由基站在无线承载上向该目标区域中设置的多个RE发送数据包和谓词，该多个RE至少包括该RE。

Description

用于下行链路机器对机器通信的系统和方法

本申请要求2014年11月25日提交的名称为“用于5G中下行链路M2M通信的系统和方法”的62/084,429号美国临时申请的权益，其中该申请通过引用方式纳入本文。

技术领域

本发明涉及一种无线通信的系统和方法，在具体实施例中涉及一种机器对机器(M2M)无线传输系统上的用于下行链路机器类通信(MTC)的系统和方法。

背景技术

开发机器对机器(M2M)网络的目的在于，使用用于应用的机器类通信(MTC)，提供长期监测和控制服务，所述应用例如流量监控、环境监测、战场监控、工业监控与控制等。MTC设备的数量预计在未来几年将大幅增长，该预期促使移动网络运营商探索新的方式为这些设备提供服务，从而开辟新的收入来源。

发明内容

一种用于下行链路机器类通信(MTC)的实施例方，包括，在基站处接收参数，所述参数包括与远程设备(RE)有关的地理位置；接收标识所述RE的谓词；确定所述RE所处的目标区域；确定与所述目标区域相关联的无线承载；以及由所述基站在无线承载上向所述目标区域中设置的多RE发送数据包和所述谓词，所述多个RE至少包括所述RE。

一种用于下行链路机器类通信(MTC)的实施例方法，包括，在网络元件处接收具有至少一个第一参数的数据包，其中所述第一参数包括至少一个第一地理位置，接收与所述数据包相关联的谓词，以及确定与至少一个第一地理位置相关联的基站。生成第二参数，该第二参数包括至少一个与所述第一地理位置有关的第二地理位置，并进一步包括所述基站的基站标识符，以及将谓词，所述数据包与所述第二参数一起向所述基站发送。

一种实施例网络元件，包括：处理器；以及与所述处理器连接的非暂时性计算机可读存储介质。所述非暂时性计算机可读存储介质存储有指令，当指令被处理器执行时，引发所述网络元件获取具有至少一个第一参数的数据包，其中所述第一参数包括地理位置，且所述数据包在通信接口上接收；获取与所述数据包相关联的谓词；以及识别与所述地理位置相关联的网络接入点。该指令进一步引发所述网络元件根据地理位置生成第二参数，并向被识别的网络接入点转发至少部分所述数据包及相关联的谓词，以便传输至与所述地理位置相关联的设备。

一种实施例网络接入点，包括，发射机，与所述发射机连接的处理器，以及与所述处理器连接的非暂时性计算机可读存储介质。所述非暂时性计算机可读存储介质存储有指令，所述指令被处理器执行时引发网络接入点获取包括地理位置的参数；获取数据以及标识至少一个远程设备(RE)的谓词，其中所述参数、数据及谓词通过所述发射机在数据包中接收。所述指令进一步引发网络接入点确定所述至少一个RE所处的目标区域，确定与所述目标区域相关联的无线承载，以及通过所述发射机在所述无线承载上向所述目标区域中设置的所述至少一个RE发送所述谓词和包括所述数据的数据包。

附图说明

为了更完整的理解本发明及其优点，结合附图参考如下描述，其中：

图1为根据部分实施例示出了小区中的分组及区域与基站的关联的示意图；

图2为根据部分实施例示出了目标区域中远程设备的分组的示意图；

图3为根据部分实施例示出了用于基于位置的通信的系统的示意图；

图4为根据部分实施例示出了基于位置的通信的方法的流程图；

图5为根据一实施例示出了计算平台的系统示意图，该计算平台可用于执行，例如，本文中描述的设备和方法；

图6为根据部分实施例示出了用于在网络元件处处理数据包的方法的流程图；

图7为根据部分实施例示出了用于在接入点处处理数据包的方法的流程图；以及

图8和9为根据部分实施例示出了在远程设备处处理数据包的方法的流程图。

具体实施方式

下文将对所讨论的优选实施例的结构、制造及使用进行详细讨论。然而，应该理解，本发明提供的多个可应用的发明概念可体现在多种不同具体环境中。所讨论的具体实施例仅仅为了说明制造及使用本发明的具体方式，并不对本发明的范围做出限制。

在传统无线网络中，基于单个用户设备(UE)进行基站关联，下行链路通信基于UE标识/因特网协议(ID/IP)寻址。因此，每个UE可对接收到的信号进行解码，以实现从基站的个性化通信。这种设置提供了特定于UE的通信，但要求寻址资源专用于单个UE。

广播传输，例如，用于电视和用于多媒体广播/组播服务(MBMS)和增强的MBMS(eMBMS)的广播传输在发送时没有指定的目标。广播信号没有目标位置信息，对于发射机的范围内的所有设备来说，均是可解码的。

随着M2M通信系统内传感器的数量和密度增加，向单个远程设备(RE)，如传感器等，进行通信路由的复杂性随之增加。一般来说，传送MTC数据包时，MTC系统在路由器进行路由表的查找，以找到路由信息。在基站执行额外的表查找，以使发送/接收与机器同步。特别是，对于无线网络中的下行链路MTC业务，一个主要的挑战是控制单个网络节点的查表成本。由于特定区域的查找表中的条目数量，网络中布署的RE数量和密度的增加使查找表变得难以处理。当处理大量RE时，表格查找的成本可能超过允许的范围，并在执行与RE的通信时，造成不可接受的延迟。

基于位置的寻址允许位置跟踪的卸载，减少为支持增加的RE布署而所需的资源。特别是，所公开的基于位置的通信系统的实施例提供了可控的查找成本，其途径是通过基于位置的RE分组、和基于组的小区或发射机关联、用于路由业务的特定于应用的特征，从基站至各个RE或RE组的多播和广播通信，以及业务过滤/选择性通信。本领域的技术人员可以理解，本公开引用了3G和4G移动网络中周知的小区关联。虽然下一代网络可能不会使用蜂窝结构，而是用另一术语，应该理解，为了本公开的目的，术语“小区关联”应理解为：涵盖将设备(或设备组)与可为一位置提供服务的特定接入点或一组接入点相关联的任何合适的替换。

一实施例使基站和路由器以可接受和可控的查表成本在5G无线通信中承载MTC服务。可通过限制相关联的地理区域(本文称之为区域)的数量，以及通过调节地理分区的粒度(例如，改变四方分块(squarization)的粒度)，来对每个基站处的查表成本进行控制。一实施例以广泛适用的方式实现了专门的特定于应用的移动性跟踪方案。

图1为根据部分实施例示出了在服务区中的分组以及区域104与基站102关联的示意图。在网络覆盖范围内，网络可被分成与网络接入点(例如，基站102)相关联的地理区域。对网络接入点的覆盖范围进行进一步划分是可能的。在图1的示例中，覆盖范围106可被划分为不同的地理区域。在图1的示例中，覆盖范围106被划分为区域104。将覆盖范围划分为区域的过程称为四方分块。虽然本示例使用正方形的区域104，本公开中所指的细分元素一般情况下也是正方形，但对本领域的技术人员来说，任何形状的区域皆可使用，这是显而易见的。形成细分元素的划分可根据指定的分辨率要求进行。此类分辨率要求的一个示例是，任何细分元素(例如，区域104)都不具有大于阈值数量的RE。应该理解的是，在部分实施例中，当覆盖范围，如覆盖范围106，被划分为诸如104的元素时，可能要求所有的细分元素为相同大小。虽然一种易于管理的实施方式中，覆盖范围可被划分为等大的细分元素，使得细分元素平铺以完全覆盖该覆盖范围，应该理解的是，这并不是必须的。本领域的技术人员应该理解，覆盖范围不一定具有规则形状，并可能并未完全用选定的细分形状覆盖该覆盖范围。

应该理解的是，如果覆盖范围被细分为一系列的二维区域，三维位置可被投射到二维地图上。因此，例如，忽略RE的高度，给定的二维边界中所有的RE位于相同的细分中。如果要求更大的分辨率，接入点的3维覆盖(覆盖体)可被细分为三维细分。这种情况下，覆盖体可被细分为立方形、球形、椭球型或其他三维形状的元素。应该注意的是，每个形状，不管是二维还是三维的，都可与网络接入点相关联。

为了进行以下讨论，将使用二维细分，所有细分元素或区域的形状都为正方形。目的是为了简要并利于理解。除了正方形外，本领域的技术人员还可将这里提到的教导应用于其他二维及三维形状。

唯一的代码被分配给每个区域104，用于标识。部分实施例中，唯一的代码不仅标识特定区域，还可包括标识所关联的诸如基站102的网络接入点的信息。每个区域104的边界可简洁地表示为，例如，西北角和其边长或分辨率。西北角的位置可以多种不同的格式指定，包括其纬度和经度。例如，北纬38°，纬度的1°大约等于364,000ft.(69英里/111千米)，1′等于6068ft.(1.15英里/1851m)，1″等于101ft.(30.8m)。经度的1°等于288,200ft.(54.6英里/90.7km)，1′等于4800ft.(0.91英里/1463m)，1″等于80ft.(24.4m)。因此，每个区域104可通过纬度和经度的划分进行描述。例如，每个区域104可为纬度2″乘经度2″，产生约202ft.×160ft.(61.6m×48.8m)的区域。该实施例中，区域104的边界可在纬度和经度上两两相隔2″。因此，第一区域的西北角可位于32°46′42″N×96°48′28″W，相邻的第二区域的西北角可位于32°46′44″N×96°48′28″W。可使用算法或其他跟踪方法，根据例如，区域ID来确定区域的边界。

部分实施例中，网络可维护接入点或诸如小区的接入点覆盖范围，与基站102覆盖的成员区域104之间的关联。部分实施例中，区域104可与多个基站102相关联。区域层级可有利于促进区域的维护和跟踪，例如在域名系统(DNS)中。

部分实施例中，网络可维护指示每个基站的覆盖信息，其指示区域104的覆盖，可包括边界覆盖盒108和覆盖轮廓106。该实施例中，给定区域104，网络通过将小区缩小至基站102——其中基站102的边界覆盖盒覆盖该区域，以及随后检查相应的覆盖轮廓以确定区域104的位置是否与特定的基站102相关联，由此确定与特定位置相关联的小区。应该理解的是，边界盒108是覆盖了覆盖范围106中所有区域104的最小矩形。

部分实施例中，网络维护与路径损耗及每个区域104的(每种服务的)MTC业务负载有关的统计数据信息。可在网络上分别针对单个MTC服务，或者针对任意数目(或所有)的MTC服务，对区域104的小区关联进行优化。动态小区关联可通过闭环反馈系统实现，其中基站负载信息及每个区域业务质量信息被用于对小区关联进行适配。部分实施例中，小区关联基于MTC统计数据，以及，可能的话，其他业务的统计数据而确定。例如，当特定区域104中的RE受到过多干扰、到基站102的网络业务超过特定阈值、或区域104中RE的数量超过或低于阈值时，或根据任何其他网络、传输、或业务度量，覆盖轮廓106边缘处的区域104可被分配给另一基站102。

每个基站102与一组区域104相关联，可为每个这些相关联的区域104维护或使用单独的无线承载。因此，基站102可使用个性化无线承载通信分别与每个区域104通信。

图2为根据部分实施例示出了目标区域202中RE 204A...204D的分组的示意图。基站逐个区域地对RE 204A...204D寻址或与RE 204A...204D通信。

一个或多个RE 204A...204D位于每个区域104中，且当应用向一个或多个RE204A...204D发送时，一定程度上通过位置对RE进行寻址。基于所识别的RE，网络控制器将与目标相关联的区域指定为目标区域202。在对RE位置进行跟踪的期间进行RE204A...204D到区域104的关联。每个RE 204A...204D被预先配置有其地理位置，或能够通过，例如，配备的定位装置如全球定位系统(GPS)、由接入点进行的三角测量、惯性跟踪等，动态确定其地理位置。因此，部分实施例中，可假设固定传感器，如业务传感器、天气传感器、安全传感器、地震或环境传感器，布署在固定的位置上。可在布署时对固定RE的位置进行配置。这允许降低与获取地理位置数据相关联的开销，其中地理位置数据用于将RE分配给特定区域104。与之相比，移动传感器，如车辆运动或控制传感器、便携式传感器、移动通信、失窃追回设备等，可配置有主动位置确定系统，如GPS/GLONASS接收机、接入点三角测量能力等，以动态确定RE位置。

部分实施例中，根据地理位置，与RE 204A...204D相关联的区域104、服务、性能、设备类型等，将RE 204A...204D划分为组。例如，位于目标区域202中的所有RE204A...204D可形成一个组。RE 204A...204D还可基于其他因素与一个或多个其他组相关联。例如，第一RE 204A可为天气监测传感器，第二RE 204B可为车辆速度传感器，第三RE204C可为配置用于检测车辆速度和天气状况的车辆传感器，第四RE 204D可为其他类型的传感器。因此，可根据RE所属的服务，或根据每个RE的性能，将区域中的一组RE划分为子分组。该示例中，第一组可包括区域104内的所有RE，第二组206A可为子分组，其包括气象站测量服务使用的RE 204A和204C。其他示例中，另一组，即第三组206B可包括区域104中的RE，其具有速度测量能力，用于车辆失窃追回服务等所用的交通监测服务。

当RE 204A...204D知晓四方分块分辨率或区域边界以及RE位置时，RE分组在每个RE 204A...204D处自动进行。RE 204A...204D在本地存储分组信息，从而降低网络上的计算负荷。因此，每个RE 204A...204D可存储与能力、服务、设备类型及RE位置有关的信息，并可对由组ID或其他存储信息指示的组的通信做出响应。部分实施例中，RE组由其主机(hosting)区域进行标识。每个机器组自动与该机器组主机区域中相关联的基站相关联。

图3为根据部分实施例示出了用于基于位置的通信的系统300的系统示意图。该实施例中，MTC应用306生成用于向一个或多个RE传输的数据包。部分实施例中，MTC应用是诸如第三方应用，独立应用等的应用，其可在服务器或逻辑节点上运行。逻辑节点是实现了一个或多个应用级别的功能的虚拟节点。在物理网络基础架构中，在所选的可执行NFV的网络节点上，通过SDT(软件定义的拓扑)和NFV(网络功能虚拟化)技术对逻辑节点进行实例化。

数据包被发送至网络元件304，接着被发送至基站102。网络元件304确定有关的基站102，并将数据包传递给该基站102。基站102确定该包所要发送到的目标区域202，并在与目标区域202相关联的承载322上转运该包。

对于基于位置的通信，MTC应用306指定通用唯一ID，如与MTC应用306相关联的服务标识符(SID)，以及通信会话中的目标位置。部分实施例中，MTC应用306生成具有一个或多个第一参数308的至少一个包、消息、通信等。部分实施例中，第一参数308包括，SID或标识MTC应用的其他信息、目标RE或RE组的目标位置、用于目标RE的有效载荷或数据、及目标RE的谓词或其他标识符。

目标位置可为与RE有关的位置、RE位置，或RE组、区域104或基站102的位置。MTC应用306从存储介质，如数据库、工作存储器等中获得每个RE的位置或RE组的位置。部分实施例中，每个RE的位置的初始设定是在对RE进行布署时，例如对于固定RE的情况，或者是在RE与MTC应用306或网络进行注册或初始连接至MTC应用306或网络时，例如对于移动RE的情况。部分实施例中，如果RE的位置在布署时不可用，RE可与MTC应用306通信，以通过上行链路通信更新RE的当前位置。目标位置可指示单个地理点、一组离散地理点、一系列连续的地理点、或地理范围、或其组合等。因此，覆盖目标位置的区域为目标区域。目标区域中的RE依靠谓词来确定本身是否是目标接收机。部分实施例中，RE或组位置为纬度和/或经度坐标。部分实施例中，目标RE的位置可表示为，例如，由中心点和半径定义的区域、一组坐标、坐标和分辨率、坐标与已知分辨率的组合、不同的纬度和经度、兴趣点、地理或结构特征等。因此，例如，当应用取决于位置，而不取决于机器或RE时，例如为了在交通状况监测应用中使用，RE位置可以是兴趣点，如交叉口、公路、建筑等。其他实施例中，目标位置是基站或基站位置，数据包可被发送给由基站所服务的所有RE，其中RE对谓词进行评价，以确定本身是否是目标接收机。因此，发送至基站的位置参数可以是空白的，或被省略，基站将在基站传输范围内将数据包发送给所有RE。

数据包和第一参数308被发送给网络元件304，如入口路由器、控制平面元素、核心网络元件等。部分实施例中，网络元件304为对网络外部生成的业务进行处理的入口路由器，或者，在其他实施例中，为对业务进行处理的逻辑或虚拟节点，例如，分组数据网络网关(P-GW)、服务网关(S-GW)、移动性管理实体(MME)等。

部分实施例中，网络元件304将与数据包或第一参数有关的信息提交给控制平面312，以识别与目标位置或路由相关联的小区和/或区域。部分实施例中，控制平面具有如小区查找器318、小区关联器316和流量工程组件320之类的实体。部分实施例中，小区查找器318、小区关联器316与流量工程组件320设置在专用网络设备上，或为控制平面312的一部分，或是独立的实体，或是网络元件304的一部分，或是网络上的实体的一部分。

区域的小区关联信息在控制平面312内由小区关联器316进行维护。网络为每个基站102计算服务业务特征314，并将基站102视为用于服务业务特征监测的虚拟机。RE或区域104根据其位置、业务和负载参数、区域负载特征、每个区域的路径损耗统计数据、或任何其他网络性能统计数据，自动与基站102关联。小区关联器316维护和更新诸如数据库、工作存储器等的存储介质中的小区至区域的关联信息。部分实施例中，区域104的位置或边界为小区至区域关联的一部分，允许使用给定位置查找区域104和相关联的基站102。

部分实施例中，小区查找器318可设置在控制平面312内，并具有硬件，或软件和用于执行该软件的有关硬件的组合，以便基于第一参数308中的位置查找小区。在控制平面312内，小区查找器318从小区关联器316或从存储位置获取小区关联决策/更新，并以使目标基站102可通过目标位置快速识别的方式对信息进行维护。例如，小区查找器318可对二叉树数据结构中工作存储器内的小区关联进行维护，可生成指示小区关联的一个或多个公式，将小区关联存储在诸如结构查询语言(SQL)或非SQL数据库设置等的数据库结构中。

一实施例中，网络运营商对地理分块(例如，四方分块)进行公开。MTC服务客户依照区域和各个区域内的机器数来指定机器分布，并且依照每区域数据速率来指定机器业务分布，以及其他信息。信息被提交给网络，例如，在服务请求中。

其后，网络根据虚拟机为MTC服务生成和维护定制于服务且以信息为中心的网络架构。虚拟机业务特征可通过在各个基站所做的服务业务测量随时间更新。必要时，可使用新信息更新或重新生成架构。机器使用该架构上报读数和位置信息。

控制平面312根据包中内嵌的目标位置来计算目标区域202，并确定服务的目标基站102。部分实施例中，网络元件304将第二包发送至目标基站102。控制平面312通过流量工程组件320提供业务、在数据平面内建立数据转发路径、或将流量工程信息提供给网络元件，该网络元件根据流量工程信息确定至目标基站的路由。部分实施例中，所述包具有第二参数310，该第二参数包括由控制平面312确定的基站标识符(BS ID)，且该基站标识符用于将第二包路由至目标基站102。第二参数310还包括来自第一参数308的谓词、SID、位置和数据或有效载荷。部分实施例中，网络元件304通过添加BS ID或修改包的其他元素，对来自MTC应用306的包做出修改。其他实施例中，网络元件304基于第一参数308，使用第二参数310重新形成或生成新的包。另外，部分实施例中，第二参数310中的位置为与第一参数308中的第一地理位置有关的第二地理位置。例如，第二参数中的位置可与第一参数308中的位置相同、包含于后者、为后者的一部分、由后者描述或由后者指示。

其他实施例中，网络元件304具有硬件和软件，该软件包含指令以确定基站和与第一参数中的位置相关联的合适的目标区域202。

之后，通过，例如，专用控制信道、流量工程路径或普通(非流量工程)路径向目标基站102路由数据包。部分实施例中，一旦接收到数据包，基站102就会从数据包中检索服务ID和目标位置，计算目标区域202，获取相应的无线承载322，并将数据包向目标区域202中的RE广播。部分实施例中，此类基于位置的路由过程针对每个单独的包执行，其他实施例中，基于位置的路由在建立连接时执行，通过所选的路由维护该连接以便多个数据包的传输。

对于应用所定义的业务过滤，MTC应用306可将谓词封装在每个数据包内，作为第一和第二参数308和310的一部分。当RE接收数据包时，RE针对谓词对存储在RE上的数据进行评价，以确定RE是否符合或满足谓词的标准。如果RE确定RE为数据包的目标收件人之一，则保留数据包以便根据数据或有效载荷进行处理或做出动作。如果RE确定其不符合标准，便忽视或丢弃数据包。MTC应用306可自由定义此类谓词，以允许选择性的通信或业务过滤。

部分实施例中，谓词承载在数据包自身中，或作为报头的一部分，或作为标准传输协议数据有效载荷的一部分。其他实施例中，基站102在控制信道上或控制信道空间内发送谓词，允许RE在不对数据包解码的情况下获取谓词。该实施例中，数据包与谓词单独发送，从而当谓词是未编码的，或者是使用处理器密集度比数据包低的编码方案进行编码的时侯，数据包可被编码。

部分实施例中，谓词可简单地指定内部机器ID(或ID组)，实施单播效应，而非多播效应。例如，设定的谓词涵盖剩余电池电量小于特定阈值的机器。其他实施例中，谓词可以是空白的，或完全省略，表示传输的目标是特定区域中的各个RE，从而使用与单播传输相同的格式来有效地产生多播传输。与之类似，发送至基站的第二参数中的位置可为空白的或被省略，然后基站会将数据包发送至基站传输范围内的每个RE，依靠每个RE以基于谓词确定特定RE是否是目标接收机。

当MTC应用306希望发送信息(例如，控制命令，如由于区域内高峰时间或业务逻辑的变化，使用新的传输调度对智能电表进行更新)时，可发生下行链路MTC通信。发送至RE的数据或有效载荷可具有数据、命令。作为发送控制命令的另一示例，MTC应用306可能希望在交通状况监测应用中切换传感器的操作模式，以延长其使用寿命，如将电池电量低于阈值的传感器设置为睡眠状态。设置谓词以反映该逻辑。下行链路MTC的发生可能是在由于网络内的处理，MTC应用306或逻辑节点希望将信息发送至RE的时候，例如，当在野外火灾监测应用中检测到林区发生火灾，且需要激活灭火器执行器的时候。设置谓词以反映：只有位于距范围中心一定距离以内的灭火器型机器是目标接收机。在这种情况下，业务由逻辑节点处实例化的某些应用层数据进程生成。

部分实施例中，谓词可为SQL型谓词，如具有一个或多个布尔语句或参数的字符串或语句。因此，可将复杂的逻辑嵌入谓词。例如，谓词可为字符串，如“GROUPID＝07ANDPOWER＜10％”，表示区域内构成组07的一部分且电量低于10％的RE应执行或解码数据或有效载荷。另一谓词串可为“DEVICEID＝12345”，表示设备ID为12345的特定RE应解码数据包，并执行数据或有效载荷。再一谓词串可为“DEVICETYPE＝WEATHER AND CAPABILITY＝TEMPERATURE”，表示所有被标识为设备类型“WEATHER”(或任何其他具体设备类型)并具有温度测量能力(或任何其他具体能力)的RE应解码数据包并执行有效载荷。应该理解，这些字符串谓词的示例只是示例性的，并非作出限制，任何布尔运算、脚本或其他谓词皆可使用。

其他实施例中，谓词可具有设置已知的数据结构，针对RE上存储的数据对其进行评估，或者将其与RE上存储的数据进行比较。例如，谓词可为二进制数据，其设置为已知的预定结构或顺序，且相对于RE内存储的数据对谓词进行的测试可使用按位布尔逻辑进行。例如，二进制谓词可为1010 0001，其表示数据，诸如，在其前4位表示设备类型，第二个4位中的每一位表示能力。不同组的RE可生成二进制数据1000 0001，或不具有所需能力的RE可生成二进制数据1010 0010。该类示例中，可使用，例如，异或非(XNOR)运算符，以逐位的方式将RE生成的二进制数据与二进制谓词进行比较。因此，如果生成的二进制数据的每一位与谓词相匹配，则XNOR比较的结果就为真。上述示例中，由于每个生成的二进制数据组具有至少一位与二进制谓词中的相应位不匹配，比较结果将为假。

图4为根据部分实施例示出了用于基于位置的通信方法400的流程图。本领域的技术人员应该理解，图4的流程图示出了从源至目标RE的数据传输中不同节点的操作。应该理解的是，图4所示的步骤并非都在单个节点执行，任意给定节点的操作可独立于其他节点的操作，任意节点的功能不应被视为依赖于其他节点的操作。该图的目的是方便理解，并不表示所有节点都必须存在或如图所示操作。一个节点中操作的变化不一定影响其他节点的操作。根据部分实施例，在块402中，MTC应用或逻辑节点确定需要向一个或多个RE发送数据。在块404中，MTC应用或虚拟节点确定该数据被发送给哪些RE，并且，在块406中，确定RE的位置。部分实施例中，块402中的确定需要发送数据，是作为MTC应用或虚拟节点执行软件的结果，其中该软件生成要求与特定RE或多个RE、一组RE、一类RE进行通信的命令、消息、数据、警告等。因此，例如，MTC应用可确定需向特定RE查询新的数据，并可向RE发送命令，令该RE收集和发送数据。该示例中，MTC应用可确定特定目标RE需要被发送以数据，因此，确定数据需被发送，以及确定需向哪个RE发送数据可在单个过程中进行。

目标RE的位置在块406中被确定。部分实施例中，该位置基于对目标RE的识别而被确定；其他实施例中，在位置确定之后，从位置、服务相关RE的基站、或服务相关RE的基站的位置来确定相关RE。例如，如果MTC应用或虚拟节点需要将数据或命令发送至特定RE或RE组，则确定的做出可参照RE，从与RE相关联的信息确定位置。另一示例中，MTC应用或虚拟节点需要向设备类型、服务类别，特定范围或组发送数据，MTC应用或虚拟节点可确定范围或组的位置，之后确定对应于该范围或组的RE。部分实施例中，位置可以是感兴趣的、组的位置或标志点、或其他非特定于RE的位置，并且，该位置可与谓词一起用于确定相关基站，其中所述谓词通过，例如，设备类型，服务类别、范围、RE组等对目标RE进行标识。

块408中，生成标识目标远程设备的谓词。部分实施例中，谓词由MTC应用或虚拟节点，根据对RE、组、目标RE的位置、目标RE的设备类型、目标服务类型等的识别而生成。

块410中，由MTC应用或虚拟节点控制或在其控制下，生成数据包。例如，MTC应用或虚拟节点可直接生成数据包，也可发送消息或控制信号到其他服务器，如数据库、业务逻辑服务器、网络服务器等以生成数据包。另外，部分实施例中，数据包包括第一参数，该第一参数包括谓词。该实施例中，第一参数，包括谓词，可设置在数据包的报头中，或设置在数据包的数据有效载荷中。其他实施例中，谓词的生成及维护独立于数据包，且例如，在存储器等中维护。

块414中，网络负载和/或传输质量统计数据由例如，网络元件进行跟踪。部分实施例中，网络设备，如路由器、控制平面元件、eNodeB、基站等，将网络状况特征，如网络负载及传输质量统计数据，报告给，例如，小区关联器，其在块416中将RE或区域与基站的小区相关联。根据其位置、业务和负载参数、区域负载特征、每个区域的路径损耗统计数据、或任意其他网络性能统计数据，RE或区域与基站102自动关联。

块408和410中生成谓词和数据包后，在412中，数据包和谓词(如果与数据包分离)被发送至网络设备。块418中，确定目标基站。部分实施例中，目标基站由网络元件确定，或由网络元件将位置信息发送至小区查找器，由小区查找器确定与特定位置相关联的小区和/或区域。

已经确定，不使用基于RE唯一标识符的通信减小了网络上的查找表的大小。这是因为基于位置的通信仅仅要求网络对RE的区域及基站进行跟踪，其中网络和基站从位置来确定相关联的区域和基站。因此，从理论上讲，在不增加网络所需的处理能力或存储器的情况下，可将不限数量的RE与区域相关联。另外，特定RE与位置之间的关联被卸载至MTC应用或虚拟节点。因此，与基于位置的RE跟踪相关联的处理可卸载至发起传输的的一方或设备。进一步地，对传输的接收或处理被卸载到RE，从而特定RE不需由网络识别或跟踪。使用谓词允许了MTC应用或虚拟节点在不要求网络本身跟踪RE的情况下，根据组、服务类型、ID、位置、设备类型等对一个或多个RE进行标识。

一旦确定目标基站，便在块420中确定将数据传输至目标基站的路由。部分实施例中，网络元件从流量工程组件接收路由信息，部分实施例中，网络元件根据从流量工程组件接收的信息确定至目标基站的路由，其中该信息可根据网络负载、拥塞信息、网络可利用性或容量信息等而生成。

块422中，网络元件使用从流量工程组件接收或网络元件生成的路由信息，将数据包和谓词发送至目标基站。接收数据包和谓词之后，基站在块424中确定与为所述数据包而识别的目标位置相对应的区域。部分实施例中，小区关联器或小区查找器将目标区域信息提供给网络元件，该网络元件向基站发送该区域信息，所述区域信息作为数据包的一部分，作为第二参数的一部分，连同谓词一起，或独立于数据包和谓词发往基站。其他实施例中，基站根据位置和区域关联算法、表或其他查找、或区域关联机制，根据位置确定区域。

块426中，基站确定与目标区域相关联的无线承载。部分实施例中，基站具有之前与目标区域相关联的无线承载，并根据之前识别的目标区域确定合适的无线承载。其他实施例中，一旦从目标区域接收到数据包，基站便将无线承载分配给该区域。

块428中，数据包被基站发送给目标区域中的各RE。部分实施例中，数据包在所选的无线承载上发送给区域中所有的RE。该实施例中，基站依靠于每个RE来丢弃不准备发往特定RE的数据包。其他实施例中，数据包被作为多播、单播、通用广播等的一部分发送至区域中的各RE。块432中，谓词被基站发送至目标区域中的各RE。在不同实施例中，谓词作为数据包的一部分，在与数据包相同的无线承载上，独立于数据包，在与数据包相同的业务信道上，在控制信道上、或在独立于数据包的业务信道上等进行发送。部分实施例中，数据包和谓词被同时发送，其他实施例中，数据包和谓词的发送不同时进行。

块430中，RE接收数据包，块434中，RE接收谓词。块436中，每个RE对谓词做出评价，以确定特定RE是否满足谓词中设立的标准。如果RE未能通过对谓词的评价，其中RE未能满足特定RE中设定的条件，则块438中RE丢弃数据包。否则，如果RE通过了对谓词的评价，RE满足谓词中设定的条件，则RE在适用的情况下进行解码，并在块440中对数据包进行处理。部分实施例中，谓词独立于数据包发送，在RE确定RE满足谓词中的条件后，数据包可独立于谓词而进行解码。在部分实施例中，RE还可继而对数据包中携带的数据进行读取、使用、执行或以其他方式处理。部分实施例中，数据包可仅根据在RE确定RE满足谓词中的条件之后的RE的请求而发送。

图5为根据一实施例示出了可用于实施，例如，本文中所述的设备和方法的计算平台或硬件系统500的系统示意图。特定设备可使用示出的所有组件，或仅仅所示组件的一部分，设备集成水平可各不相同。进一步地，设备可包含组件的多个实例，如多个处理单元502、处理器504、存储器522、发射机、接收机等。硬件系统500可包括配备有一个或多个输入/输出设备510，如扬声器、麦克风、触摸屏、小键盘、鼠标/键盘/打印机、用户接口508，如显示器等的处理单元502。处理单元502可包括连接到总线518的中央处理单元(CPU)，如处理器504、存储器522、海量存储设备520、接口适配器506，以及I/O接口512。

总线518可为包括内存总线或内存控制器、外围总线、视频总线等的多总线结构中的任意型的一个或多个。处理器504可包括任意型的电子数据处理器，可为多个处理器。存储器522可包括任意型的非暂时性系统存储器，如静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、只读存储器(ROM)或其组合等。一实施例中，存储器522可包括启动时使用的ROM，执行程序时用于存储程序和数据的DRAM。

海量存储设备520可包括任意类型的非暂时性计算机可读介质或存储设备，其配置为存储数据、程序和其他信息，并配置为存储指令，该指令用于执行本文中所述的方法及过程，或使数据、程序和其他信息可通过总线存取。部分实施例中，海量存储设备可在其上存储指令，使处理器504执行上述方法步骤。海量存储设备520可包括，例如，一个或多个固态驱动器、硬盘驱动器、磁盘驱动器、光盘驱动器等。

接口适配器506和I/O接口512提供了将外部输入和输出设备耦合至处理单元502的接口。如图所示，输入和输出设备的示例包括耦合至接口适配器506的显示器或用户接口508，以及耦合至I/O接口512的输入/输出设备510，如鼠标/键盘/打印机。其他设备可耦合至处理单元502，使用的接口卡可或多或少。例如，串行接口，如通用串行总线(USB)(未显示)可用于提供打印机接口，或可提供数字接口以容许配置硬件系统500，如基站、网络实体等。

处理单元502还包括一个或多个网络接口514，其可包括网络适配器、有线链接，如以太网电缆等，和/或无线链接以访问节点、不同的网络或不同的网络元件，如RE。网络接口514允许处理单元502通过网络516进行通信。例如，网络接口514可以通过一个或多个发射机/发射天线，和一个或多个接收机/接收天线，或通过一个或多个天线和收发器提供无线通信。因此，基站可具有网络接口514，网络接口514为无线收发器和天线，用于和RE通信，并且还可具有另外的网络接口514，用于与网络设备，如网络元件通信。此外，RE还可是硬件系统500，其具有无线或有线网络接口514，以直接或间接地与基站通信。一实施例中，处理单元502与局域网或广域网耦合，以进行数据处理并与远程设备，如其他处理单元、互联网、路由器，其他网络设备，远程存储设施等进行通信。其他实施例中，处理系统为网络设备、网络元件、托管MTC应用的服务器、小区查找器、小区关联器、流量工程组件，RE等，网络接口为网络卡或光学接口，其允许处理单元502与网通信。

正如上面所讨论的，所公开的实施例允许基于位置的寻址。随着部署的MTC设备数量的预期增长，必须考虑网络向MTC设备分配地址的方式。如果所有MTC设备都具有唯一的地址，专用于管理设备寻址的资源将随着MTC设备的增长而线性增长。这对于操作人员来讲是不希望的并且是不可行的。为了减少寻址负担，提供基于位置的寻址方法。可以认为，移动网络的覆盖范围被划分为移动网络中的接入点的覆盖范围。可以理解，虽然术语覆盖范围可能似乎指向二维地图，但接入点具有三维覆盖。所公开的基于位置的寻址方法进一步将接入点的覆盖范围细分为细分元素或区域。这些细分元素可以是平铺覆盖接入点的覆盖范围的正方形或其他形状，或者可以是平铺覆盖接入点的三维覆盖体的三维形状。

每个细分元素被分配以唯一的基于位置的地址。一实施例中，覆盖范围中的每个细分元素大小相同，且元素的角(例如，西北角)的地理位置用作元素的地址。接入点可向每个细分元素分配承载。

从M2M应用服务器的角度来讲，MTC设备可与位置相关联。这些位置可从MTC设备或从网络获取，或者这些位置还可在设备配置期间或之前进行分配。M2M应用服务器可使用单个位置对单个设备进行寻址，或通过指定地理范围对多个设备进行寻址。将地理位置或范围作为寻址参数，发往一个或多个MTC设备的数据可被发送至网络网关。

一旦接收到数据包，网络网关可执行类似于图6所示的方法。本领域的技术人员可以理解，图6示出了图4所示的整个过程流程的一部分的一实施例。步骤600中，网关接收包。该包通常接收自M2M应用服务器，并包括基于位置的地址。如上所述，该地址可以是特定的地理位置，或是地理范围。步骤602中，所提供的位置用于确定哪些网络接入点(例如，基站102)可用以到达目标设备。当提供了特定位置时，合适的接入点可能多于一个，在这种情况下，网关可将实际AP的选择分派给其他网络节点，或可使用其他网络信息选择AP。其他实施例中，当提供了地理范围时，为了达到适当的覆盖，范围要求的AP可能不止一个。在这种情况下，在步骤602中，可将多于一个AP确定为合适的AP。步骤604中，网关可将接收的包转发至步骤602中所识别的一个(或多个)AP。

从网关接收转发的包的AP，可使用图7所示的方法。步骤606中，网络AP接收具有基于位置的寻址信息的数据包。步骤608中，选择与AP相关联的覆盖范围中的区域。该区域可为AP覆盖范围的严格意义上的子集，或可包括所有的AP覆盖范围。该区域可基于覆盖范围的区域/体积的二维或三维细分。如果基于位置的寻址信息是特定的地理位置，则区域可能是单个细分(例如，一个区域104)。如果基于位置的寻址信息指定了范围，则区域可能是细分的集合(例如，多于一个区域104)。步骤640中，所接收的包被发送至所选的区域中的所有设备。

应该注意的是，如果M2M AS希望确保只有特定设备(或设备的子集)可对数据包进行解码，其可使用选择性的特征，即基于谓词的消息传送。数据包被发送至由AP识别的区域中的所有RE。在数据包的有效载荷中，谓词可用于指定哪些设备或哪些类别的设备是消息所要发送到的目标。这可利用应用层解码进行，其实施方式的具体性质与这里的讨论关系不大。谓词可在M2M AS、在网关甚至在AP与数据包相关联。因此，步骤604中，至AP的数据包传输，以及步骤610中从AP至所选区域内的多个设备的数据包传输，可伴随着相关联的谓词(其可嵌入数据包)。

如果使用了谓词，则所选区域中的MTC设备可使用图8和图9所示的方法。所选区域中的所有设备可接收已向基于位置的地址发送的包(连带谓词)，如步骤612所示。在614中，MTC设备通过检查或执行相关联的谓词，确定自身是数据包的目标接收者。步骤616中，数据包由MTD设备解码。作为替代方式，步骤618中接收数据包后，MTC设备在步骤620中基于对谓词的解码，确定自身不是目标接收者。这种情况下，MTC设备将会在步骤622中丢弃未解码的数据包。应该理解的是，在图9的描述中，术语“未解码的”指的是应用层对数据包的考虑，而非网络级的功能。

一种用于下行链路机器类通信(MTC)的实施例方法，包括，在基站处接收包括与远程设备(RE)有关的地理位置的参数，接收标识所述RE的谓词，确定所述RE所处的目标区域，确定与所述目标区域相关联的无线承载，以及由所述基站在所述无线承载上向所述目标区域中设置的多个RE发送数据包和所述谓词，所述多个RE至少包括所述RE。部分实施例中，所述参数进一步包括机器类通信(MTC)应用的服务标识符(SID)。部分实施例中，所述谓词在控制信道上发送，以及，部分实施例中，所述数据包在业务信道上发送。部分实施例中，所述谓词标识RE组。

一种用于下行链路机器类通信(MTC)的实施例方法，包括，在网络元件处接收具有至少一个第一参数的数据包，其中所述第一参数包括至少一个第一地理位置；接收与数据包相关联的谓词；以及，确定与至少一个第一地理位置相关联的基站。生成第二参数，所述第二参数包括至少一个与第一地理位置有关的第二地理位置并进一步包括基站的基站标识符，将所述谓词和所述数据包与所述第二参数一起向所述基站发送。部分实施例中，该方法进一步包括，根据流量工程信息确定跨越与所述网络元件连接的网络到达所述基站的路由，其中所述谓词与所述数据包经由路由发送至所述基站。部分实施例中，确定与所述至少一个第一地理位置相关联的基站包括：从小区查找器实体检索描述与所述至少一个第一地理位置相关联的基站的小区关联信息。部分实施例中，当将所述数据包向所述基站发送时，所述谓词与所述第二参数每个均为所述数据包的一部分。部分实施例中，确定与所述至少一个第一地理位置相关联的基站包括：向所述基站发送与所述至少一个第二地理位置相关联的目标区域信息。

一种实施例网络元件，包括：处理器；以及与处理器连接的非暂时性计算机可读存储介质。所述非暂时性计算机可读存储介质存储有指令，当指令被处理器执行时，引发所述网络元件获取具有至少一个第一参数的数据包，其中所述第一参数包括地理位置，且所述数据包在通信接口上接收；获取与所述数据包相关联的谓词；识别与所述地理位置相关联的网络接入点。该指令进一步引发所述网络元件根据地理位置生成第二参数，并向被识别的网络接入点转发至少部分所述数据包及相关联的谓词，以便传输至与所述地理位置相关联的设备。部分实施例中，所述指令进一步引发所述网络元件根据流量工程信息，确定跨越与所述网络元件连接的网络到达所述网络接入点的路由。部分实施例中，引发所述网络元件识别与所述地理位置相关联的网络接入点的指令包括，当被处理器执行时引发所述网络元件从小区查找器实体检索描述与所述地理位置相关联的网络接入点的小区关联信息的指令。部分实施例中，当将所述数据包被向所述网络接入点发送时，所述谓词与所述第二参数每个均为所述数据包的一部分。部分实施例中，引发所述网络元件确定与所述地理位置相关联的网络接入点的指令包括，当被处理器执行时引发网络元件向所述网络接入节点发送与所述地理位置相关联的目标区域信息的指令。

一种实施例网络接入点，包括，发射机，与所述发射机连接的处理器，以及与所述处理器连接的非暂时性计算机可读存储介质。所述非暂时性计算机可读存储介质存储有指令，所述指令被处理器执行时，引发网络接入点获取包括地理位置的参数；获取数据以及标识至少一个远程设备(RE)的谓词，其中所述参数、数据及谓词通过发射机在数据包中接收。所述指令进一步引发所述网络接入点确定所述至少一个RE所处的目标区域，确定与所述目标区域相关联的无线承载，以及通过所述发射机在所述无线承载上向所述目标区域中设置的所述至少一个RE发送所述谓词和包括所述数据的数据包。部分实施例中，所述参数进一步包括机器类通信(MTC)应用的服务标识符(SID)。部分实施例中，引发所述网络接入点发送所述谓词和数据包的指令，进一步引发所述网络元件在控制信道上发送所述谓词。部分实施例中，引发所述网络接入点发送所述谓词和数据包的指令进一步引发所述网络元件通过业务信道发送数据包。部分实施例中，所述谓词标识包括所述至少一个RE的RE组。

虽然参照说明性的实施例，对本发明做出了描述，但该描述不应理解为限制性的。对本领域的技术人员而言，参照该描述，说明性实施例的各种修改和组合、以及本发明的其他实施例都是显而易见的。所附权利要求的目的是将任何此类修改或实施例囊括其中。

Claims (20)

1.一种用于下行链路机器类通信MTC的方法，包括：

在基站处接收参数，所述参数包括与远程设备RE有关的地理位置；

接收标识所述RE的谓词；

确定所述RE所处的目标区域；

确定与所述目标区域相关联的无线承载；以及

由所述基站在所述无线承载上向所述目标区域中设置的多个RE发送数据包和所述谓词，所述多个RE至少包括所述RE。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述参数进一步包括机器类通信MTC应用的服务标识符SID。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述谓词在控制信道上发送。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述数据包在业务信道上发送。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述谓词标识一组RE。

6.一种用于下行链路机器类通信MTC的方法，包括：

在网络元件处接收具有至少一个第一参数的数据包，其中所述第一参数包括至少一个第一地理位置；

接收与所述数据包相关联的谓词；

确定与所述至少一个第一地理位置相关联的基站；

生成第二参数，所述第二参数包括至少一个与所述第一地理位置有关的第二地理位置，并进一步包括所述基站的基站标识符；以及

将所述谓词和所述数据包与所述第二参数一起向所述基站发送。

7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：

根据流量工程信息，确定跨越与所述网络元件连接的网络到达所述基站的路由；

其中所述谓词与所述数据包经由所述路由向所述基站发送。

8.根据权利要求6所述的方法，其中所述确定与所述至少一个第一地理位置相关联的所述基站包括：

从小区查找器实体检索描述与所述至少一个第一地理位置相关联的所述基站的小区关联信息。

9.根据权利要求6所述的方法，其中当将所述数据包向所述基站发送时，所述谓词和所述第二参数每个均为所述数据包的一部分。

10.根据权利要求6所述的方法，其中所述确定与所述至少一个第一地理位置相关联的所述基站包括：

向所述基站发送与所述至少一个第二地理位置相关联的目标区域信息。

11.一种网络元件，包括：

处理器；以及

非暂时性计算机可读存储介质，与所述处理器连接，并且在其上存储有指令，当所述指令被所述处理器执行时，引发所述网络元件：

获取具有至少一个第一参数的数据包，其中所述至少一个第一参数包括地理位置，且所述数据包在通信接口上接收；

获取与所述数据包相关联的谓词；

识别与所述地理位置相关联的网络接入点；

根据所述地理位置生成第二参数；以及

向被识别的网络接入点转发至少部分所述数据包以及所述相关联的谓词，以便传输至与所述地理位置相关联的设备。

12.根据权利要求11所述的网络元件，其中所述非暂时性计算机可读存储介质上进一步存储有指令，以当所述指令被所述处理器执行时，引发所述网络元件：

根据流量工程信息，确定跨越与所述网络元件连接的网络到达所述网络接入点的路由。

13.根据权利要求11所述的网络元件，其中引发所述网络元件识别与所述地理位置相关联的所述网络接入点的所述指令包括，当被所述处理器执行时引发所述网络元件从小区查找器实体检索描述与所述地理位置相关联的所述网络接入点的小区关联信息的指令。

14.根据权利要求11所述的网络元件，其中当将所述数据包向所述网络接入点发送时，所述谓词和所述第二参数每个均为所述数据包的一部分。

15.根据权利要求11所述的网络元件，其中引发所述网络元件确定与所述地理位置相关联的所述网络接入点的所述指令，包括当被所述处理器执行时引发所述网络元件向所述网络接入节点发送与所述地理位置相关联的目标区域信息的指令。

16.一种网络接入点，包括：

发射机；

与所述发射机连接的处理器；以及

非暂时性计算机可读存储介质，与所述处理器连接，并且其上存储有指令，所述指令被所述处理器执行时，引发所述网络接入点：

获取包括地理位置的参数；

获取数据以及标识至少一个远程设备RE的谓词，其中所述参数、所述数据及所述谓词通过所述发射机在数据包中接收；

确定所述至少一个RE所处的目标区域；

确定与所述目标区域相关联的无线承载；以及

通过所述发射机在所述无线承载上向所述目标区域中设置的所述至少一个RE发送所述谓词和包括所述数据的数据包。

17.根据权利要求16所述的网络接入点，其中所述参数进一步包括机器类通信MTC应用的服务标识符SID。

18.根据权利要求16所述的网络接入点，其中引发所述网络接入点发送所述谓词和所述数据包的所述指令包括，当被所述处理器执行时引发所述网络接入点在控制信道上发送所述谓词的指令。

19.根据权利要求18所述的网络接入点，其中引发所述处理器发送所述谓词和所述数据包的所述指令进一步包括，当被所述处理器执行时引发所述处理器在业务信道上发送所述数据包的指令。

20.根据权利要求16所述的网络接入点，其中所述谓词标识一组RE，所述RE包括所述至少一个RE。