CN107483146A - 一种无线终端的远程升级以及信息传递方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线终端的远程升级以及信息传递方法，其同时向多个终端传输信息时，采用轮播与交互单播结合的方式传递信息；对接收信息整体进行校验纠错时，则采用二分法或黄金分割法进行错误信息块定位并纠正。本发明有效节约无线传输带宽，建设整体数据传输时间，并采用增强型校验方法，增强升级的可靠性以及快速定位升级错误的问题的一种无线终端的远程升级以及信息传递方法。

Description

一种无线终端的远程升级以及信息传递方法

技术领域

本发明涉及一种升级方法，特别是一种无线终端的远程升级以及信息传递方法。

背景技术

无线终端设备，通常需要进行远程升级或者较大数据量的通用信息接收，例如固件更新或者应用更新，保证所执行的数据协议或者功能能够新的需求。传统的更新方式有两种：一种是单个终端升级方案：采用ftp访问方式，依次对各个终端进行升级，如图2，具体的单个终端升级方案，管理者决定升级某个终端时，通过OMC管理控制台向核心网EPC查询该终端的IP地址，若没有成功获取该终端IP，则设置重试次数，并提供相应告警消息；

OMC管理控制台向该IP地址的指定端口(例如端口号指定为50005)发送IP数据包，该数据包的内容即为升级所需信息，包括升级文件名称，版本号，升级服务器IP地址，升级文件MD5校验信息等；

终端在指定的端口(50005)接收该数据包，获取升级所需信息；

终端通过升级信息，决定从服务器获得升级软件的方式，例如ftp或者http方式。

第二种终端升级方案是轮播技术：

轮播是一种特殊的组播或广播方式，特点包括：1、采用组播、广播同时发送信息到多个对象，信息传输方式是单方向，接收方无需反馈接收信息。2、传递的信息以固定的周期进行重复发送，发送对象与接收对象均能事先知悉周期以及传递的方式。3、当存在多个可用信息通道时，每个信息通道均传播相同的信息内容，但同一时刻，各个信道传播同一信息的不同位置，各个位置差固定。终端能够根据信道数量，准确判断每个信道当前传播的信息偏移位置。例如存在三个可用信道，假定信道1在T0时刻，传递信息最开始位置处，则信道2在T0时刻，传递信息的1/3位置处，信道3在T0时刻，传递信息的2/3位置处。在无线通信中,如果存在Total_Channal个信道，传递信息总长为Len的信息，则每个信道在tn时刻的传输内容如下：

信道0：Group(0)(tn)＝Frame_No(n)

信道1：Group(1)(tn)＝Frame_No(n+Len/Total_Channel)

信道2:Group(2)(tn)＝Frame_No(n+2*Len/Total_Channel)

信道3:Group(3)(tn)＝Frame_No(n+3*Len/Total_Channel)

信道M：Group(M)(tn)＝Frame_No(n+M*Len/Total_Channel)

每个组播信道传播的内容与第一个组播信道之间的关系如下如下：

其中，t为当前时刻，period为将单个组播将文件广播完毕所持续的时间。

n表示组播信道号，总计N个组播信道。

轮播的接收示意图如图3：

由于现有的无线通信系统通常带有多个无线终端，而在无线带宽有限(例如仅包含有限个25KHz频点)的情况下，将组播信息可靠的传递给多个无线终端非常困难。因为如果单个终端，升级时间为T，则n个终端的时间总计为nT。例如，LTE230系统使用传统的远程升级工具(ftp形式)升级窄带终端，终端无数传情况，接收信号功率RSRP＝-88，开启自动模式调整(AMC)，升级时长33分钟。如果采取一对一的升级方式，终端数量超过100个以上，则总升级时间将超过48小时，这在实际应用中很难被客户接受。

对于单播的方法，只能对每一个UE终端单独升级，升级小区边缘的UE需要时间计算如下：

按3兆文件计算，假设重传，信令等的开销为20％，总共3.6兆字节。假设在小区边缘UE利用CQI＝6的调制编码模式进行数据传输，其对应的下行PDSCH的TBS＝120bit，考虑24比特的CRC校验，一个TB的承载的有效比特数是96。每TB用时25毫秒，更新一个文件共需时3.6e6*8/96*0.025＝7600秒，大约2.1小时。

对于多播的方法，按照CQI＝6，PDSCH的TBS＝120，如果下行多播信道包括所有下行资源，那么TBS大约有120*(1+4/9)＝173。刨除24比特CRC校验码，有效承载为149比特，按照UE更新文件大小按3兆字节来算，总共需要播放24兆比特。播放一个文件需要的TB数为16万个，按照每一个TB用时25毫秒，播放一个文件需要4026秒，等于1.1小时。

UE的接收参考灵敏度电平保证CQI＝6的误块率小于10％。由此认为在小区边缘，以CQI＝6的调制编码格式的组播信号的误块率小于10％，在小区内部，误块率为1％，0.1％甚至更高。按误块率为10％计算，第一次播放完UE更新文件，小区边缘的UE有10％个块是错误的。第二次播放完成，剩下1％的块是错误的，以此类推，一个文件有16万个TB块，当完成第三次文件的播放，在小区边缘的UE平均有160个块是错误的。如果小区边缘UE数量的比较多，我们还可以做一次更新文件的播放，此时边缘UE平均有16个TB有错误。到这里，我们可以以单播的形式对每个UE的有错误的TB块进行更新。4次播放时间是4小时30分钟。所以如果UE数目大于2个，多播的方式是快于单播的。

在以上多播的分析中，文件分块的大小为149bit，这就导致文件块的序列号很大，以3兆大小的文件为例，最大序列号为161070，需要18bit表示。如果在每个文件块的同时传输18bit序列号，浪费了大量空口资源。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，而提供一种能够同时对多个终端进行升级，有效节约无线传输带宽，建设整体数据传输时间，并采用增强型校验方法，增强升级的可靠性以及快速定位升级错误的问题的一种无线终端的远程升级以及信息传递方法。

一种无线终端的远程升级以及信息传递方法，包括有数据接收过程及数据校验过程，所述的数据接收过程具体为：无线基站通过数目较少的并发信道，采用轮播形式发送数据内容，每个信道之间依次循环播放全部传输信息，或者各个信道分段循环发送信息的一部分；各终端接收数据时，按照基站轮播约定，选择合适的轮播信道接收信息，当终端在轮播信道完成设定值以上数据接收后，将自主判断后续未接收部分的接收时间期望，如果接收期望时间远大于与基站专用信道交互的时间，则终端切换到专用信道，与基站一对一进行交互，完成最后的数据接收，否则继续在轮播信道接收广播数据；

所述的数据校验为：在终端完整接收数据后，采用基于二分法或者基于黄金分割法的校验定位方法对终端接收数据进行校验以及重传，终端首先按照约定上传所有接收数据的校验信息，基站根据上传校验信息，确认是否正确，如果不正确，则将接收信号按照长度进行二分或者黄金分割，依次递交各自块的校验信息，基站对其中校验不正确的部分再次进行分割，直到定位到错误块。当定位错误块后，将进行重传，并按照定位的相反顺序，依次从小到达重新进行自校验，直到全部错误改正为止，终端接收完毕所有升级文件后，将原版本文件保持至原始文件区，并启动本地文件更新。当更新文件能够正确通过标准测试后，将被标记为可用版本，当不能正确通过，将恢复原始版本。

所述的终端数据接收过程详细的接收方案如下：

a)随机选择一个组播信道，完整顺序接收一个Period周期的数据，该周期内将完全接收到L个文件块，由于组播信道中对每个文件块均进行了CRC校验与文件块顺序标示，因此终端能够明确已经正确接收了M个块，剩下k＝(L-M)个文件块没有正确接收；

b)针对k个文件未正确接收的文件块，终端将按时间最优——当前总接收时间最短的接收方案进行接收，该方案实现的原理是，每个未正确接收的数据块：

block(i)，i＝0…k-1，均对应N各数据源，预期接收的时间分布 其中t₀为blcok(i)在N个组播信道最近的接收时刻，将所有未正确接收的数据块接收预计时间进行排序，制定出接收信道策略以及接收顺序，由于存在数据块最近接收事件重合的情况，此时采用最小信道切换次数作为排序的补充原则，由于采用乱序接收的原则，当N较小(N<6时)而k大于整体文件文件块长L的10％时，等效接收速率

当终端未正确接收块的比率低于某个预设值，例如5％时，或者全体接收序列的最小预期接收值接近时，此时未接收块分布不均匀，等待时间过长，将转入交互模式，终端将与基站进行一对一交互，获取剩下的数据块。

所述的无线终端的远程升级以及信息传递方法当终端与基站之间没有默认协议时，OMC控制台需要获取需要多播升级的UE终端ID和IP，OMC控制台向UE终端发送为升级所需信息，OMC控制台确定多播需要的各种资源。

综上所述的，本发明相比现有技术如下优点：

本发明采用轮播与交互式单播混合的方法，能够同时对多个终端进行升级，有效节约无线传输带宽，建设整体数据传输时间，具体为：

(1)、将文件进行需要接收的信息数据或文件进行块划分(例如，1Kbyte或4Kbyte为单位)，每个信息块加上自校验，保证终端接收该信息块后，能确认是否正确接收，极大减少了终端与基站由于进行校验而带来的交互时间。

(2)、终端通过组播接收大部分信息块，该阶段无论增加多少个终端，传输消耗的时间，单播与组播完全一致。

(3)、通过将分成多个部分，每段占用一个组播信道，每个组播信道循环组播其中的一个部分，能够有效加快终端接收组播信息进度。另外，通过本发明给出的接收时间期望函数以及接收策略，能够进一步接收时间。

附图说明

图1是现有技术的终端无线升级方式。

图2是现有技术的轮播接收示意图。

图3是本发明的终端接收示意图。

图4是本发明实施例的流程图。

图5是本发明实施例的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行更详细的描述。

实施例1

一种无线终端的远程升级以及信息传递方法，包括有数据接收过程及数据校验过程，所述的数据接收过程具体为：无线基站通过数目较少的并发信道，采用轮播形式发送数据内容，每个信道之间依次循环播放全部传输信息，或者各个信道分段循环发送信息的一部分；各终端接收数据时，按照基站轮播约定，选择合适的轮播信道接收信息，当终端在轮播信道完成设定值以上数据接收后，将自主判断后续未接收部分的接收时间期望，如果接收期望时间远大于与基站专用信道交互的时间，则终端切换到专用信道，与基站一对一进行交互，

完成最后的数据接收，否则继续在轮播信道接收广播数据；

所述的数据校验为：在终端完整接收数据后，采用基于二分法或者基于黄金分割法的校验定位方法对终端接收数据进行校验以及重传，终端首先按照约定上传所有接收数据的校验信息，基站根据上传校验信息，确认是否正确，如果不正确，则将接收信号按照长度进行二分或者黄金分割，依次递交各自块的校验信息，基站对其中校验不正确的部分再次进行分割，直到定位到错误块。当定位错误块后，将进行重传，并按照定位的相反顺序，依次从小到达重新进行自校验，直到全部错误改正为止，终端接收完毕所有升级文件后，将原版本文件保持至原始文件区，并启动本地文件更新。当更新文件能够正确通过标准测试后，将被标记为可用版本，当不能正确通过，将恢复原始版本。

本发明的升级方法适用于LTE系统中一对多无线终端升级情况，具体以LTE230系统为例，进行详细说明：

(1)多终端信息传输预备阶段

该阶段主要目的是操作控制台通过合适的方法，通知各个需要进行升级或者信息

传输的终端，传输内容包括：具体的升级方式，升级文件信息校验信息，版本号

等。如果终端与基站已有默认协议，本步骤可以省略。一个典型的实现如下：

a)OMC控制台获取需要多播升级的UE终端ID和IP。

b)OMC控制台向UE终端发送为升级所需信息，包括升级文件名称，版本号，升级服务器IP地址，升级文件MD5校验信息等；

c)OMC将升级文件传递到多播传输服务器上(MDS)；

d)OMC确定多播需要的资源，包括无线资源情况，信道传输方式等。

(2)启动轮播传递信息：

该阶段的主要目的是让参与接收多播信息或者远程升级的终端，获取升级文件的

无线传输方式，单个无线子传输块校验信息，以及无线网络内容的动作准备，并

开始启动数据接收。一个典型的实现如下：

a)OMC获取所有组播终端IP地址，通过OM-EPC接口，传输UE IP集给MME(移动性管理中心)，并请求发起信息组播。

b)MME配置从MDS到eNB的多播承载，通知MDS开始多播。

c)多播数据经过MDS，并通过D1-U接口传递到S-GW网关，S-GW网关则通过标准的S1-U口，传递给eNodeB中的MCE。

d)MME通过MCE指示需要升级UE到多播子带接收升级文件。并发送升级所需信息：包括起始文件块的扩展帧号，当前扩展帧号，总文件块数，多播子带号，多播CQI等。

e)UE在多播信道上接收文件块，并维护扩展帧号，用于记录文件块的序列。

(3)当终端退出轮播接收后，将按照如下模式继续接收剩余部分信息过程：

该阶段包括终端通过接收组播的主要信息完毕，需要通过与基站进行交互接收剩余数据的实现方法以及数据校验的方法。核心步骤包括：1、通过门限计算，确认当前的终端需要从轮播接收阶段，转入与基站交互接收阶段。2、对所有接收的块按照二分法或黄金分割法分块进行校验，查找错误块。3、发现错误块后，与基站进行交互获取正确的信息块，然后对当前块进行信息校验，如果校验通过，则对包含刚通过信息校验的信息块进行校验；如果没有通过，则继续通过二分法等方法进行错误定位并进行修正；如果通过，则继续扩大信息块的校验范围(即该信息块的母块)，并依次进行修订。

一个典型的过程如下：

a)终端发现接收文件块收齐，并且CRC校验全部正确(成功)；或者终端没有正确接收的文件块数目小于一定门限(小于门限)，UE通过RRC重建回到业务子带，并向MCE侧组播实体发出退出指示。

b)MCE在接收到终端退出轮播指示后，将退出轮播的UE IP和UE的升级状态(成功或小于门限)通过MME上报到OMC。

c)OMC在收到UE多播退出指示之后，如果是成功退出，则指示UE继续回到工作状态。如果是小于门限退出则对其进行ftp升级。

d)多播持续循环播放升级文件5次后，完成多播，并通知OMC多播结束。

e)UE发现多播信号消失，或者UE发现循环播放5次，则通过RRC重建跳转到业务子带。

f)OMC在收到多播结束消息之后，检查没有上报退出的UE，为其进行ftp升级。

g)UE文件传输成功升级之后(无论是多播还是ftp)，通过OMC进行升级文件的MD5校验确认升级数据正确与否。当MD5数据不正确时，将按照二分法对文件分块进行MD5校验，最终确认错误接收的文件块编号。当确认错误文件块编号后，MCE将重新调度终端，并重新传递文件块，保证最终的文件传递完全正确。

终端接收完毕所有升级文件后，将原版本文件保持至原始文件区，并启动本地文件更新。当更新文件能够正确通过标准测试后，将被标记为可用版本，当不能正确通过，将恢复原始版本。

相对传统LTE，本发明增加的实体或网元如下：

1、MCE

eNodeB内增加一个MCE(Multi-cell/multicast-Coordination Entity)实体，用于完成组播控制任务。

2、MDS

MDS为组播控制系统，用于组播的协调、控制与管理

网元变动如下：

1.eNodeB

eNodeB主要负责无线信号的发送和接收，空口无线资源管理，接入网侧移动性管理。eNodeB通过S1-MME和S1-U接口与EPC相连，实现UE与MDC间应用数据和信令的接入网侧通信连接，实现UE、eNodeB与EPC间的系统信令通信连接。

2.EPC

EPC则包括MME、SGW、HSS三个网元，由于230系统的特殊性，目前暂不支持HSS网元。

EPC通过S1-MME和S1-U接口与eNodeB相连，实现UE与MDC间应用数据和信令的网络侧通信连接，实现eNodeB与EPC之间的S1通信链路管理。EPC通过D1-MME、D1-U、D6a接口与MDS相连，实现D1信令通信连接和D1数据通信连接的管理。

EPC负责UE的网络侧移动性管理、S1链路管理、业务数据的统一交换控制和传送。

3.MDC

MDC是媒体组播系统的调度控制中心，负责整个组播系统的协调调度和呼叫控制，并提供调度用户操作界面。MDC包含MDS(媒体组播系统)、调度台以及数据存储系统。

MDS对系统内所有组播资源，执行统一的会话控制和资源调度，根据OMC的请求或用户请求(当前不需要实现)或者调度台指令(当前不需要实现)，控制组播业务连接的建立、维护和终止。同时MDS具备与其他集群、通讯系统的能够互联互通功能。

调度台是具有特殊管理权限和会话权限的终端，支持用户管理和组管理，同时调度员可通过调度台发起调度会话，实时监测组和用户的状态，对系统中的各终端进行实时控制。

数据存储系统由于存储组播的各类数据，并提供组播文件的存储。

4.OMC

操作维护中心(OMC)包括操作维护平台(OM)、UE签约数据管理系统和UEM(终端管理系统)。

OM是统一的操作维护控制平台，负责对eNodeB和EPC设备的管理和维护，实现对被管设备的配置管理、故障管理、性能管理等操作维护功能。OM能够对MDC设备进行维护与管理。

UE签约数据管理系统是对签约数据中心的集中管理系统，实现对终端(UE)签约数据的管理，包括创建、删除、查询、修改终端签约数据功能，同时负责对签约数据中心数据库的集中管理和维护。

OMC与eNodeB和EPC之间的接口(OM-eNB、OM-EPC)遵循snmp协议，与MDC的接口待定。鉴权中心系统与签约数据中心的接口(DB-O)遵循DB协议。

5.签约数据中心

签约数据中心中保存终端用户的基本签约信息和集群签约信息，为用户的移动性管理和集群功能管理等提供数据支持。签约数据中心通过DB-E接口和EPC中的HSS相连，通过DB-O接口和OMC相连，通过DB-M接口和MDC相连。

本实施例未述部分与现有技术相同。

Claims (3)

1.一种无线终端的远程升级以及信息传递方法，其特征在于：包括有数据接收过程及数据校验过程，所述的数据接收过程具体为：无线基站通过数目较少的并发信道，采用轮播形式发送数据内容，每个信道之间依次循环播放全部传输信息，或者各个信道分段循环发送信息的一部分；各终端接收数据时，按照基站轮播约定，选择合适的轮播信道接收信息，当终端在轮播信道完成设定值以上数据接收后，将自主判断后续未接收部分的接收时间期望，如果接收期望时间远大于与基站专用信道交互的时间，则终端切换到专用信道，与基站一对一进行交互，完成最后的数据接收，否则继续在轮播信道接收广播数据；

所述的数据校验为：在终端完整接收数据后，采用基于二分法或者基于黄金分割法的校验定位方法对终端接收数据进行校验以及重传，终端首先按照约定上传所有接收数据的校验信息，基站根据上传校验信息，确认是否正确，如果不正确，则将接收信号按照长度进行二分或者黄金分割，依次递交各自块的校验信息，基站对其中校验不正确的部分再次进行分割，直到定位到错误块。当定位错误块后，将进行重传，并按照定位的相反顺序，依次从小到达重新进行自校验，直到全部错误改正为止，终端接收完毕所有升级文件后，将原版本文件保持至原始文件区，并启动本地文件更新。当更新文件能够正确通过标准测试后，将被标记为可用版本，当不能正确通过，将恢复原始版本。

2.根据权利要求1所述的无线终端的远程升级以及信息传递方法，其特征在于：所述的终端数据接收过程详细的接收方案为：

a)随机选择一个组播信道，完整顺序接收一个Period周期的数据，该周期内将完全接收到L个文件块，由于组播信道中对每个文件块均进行了CRC校验与文件块顺序标示，因此终端能够明确已经正确接收了M个块，剩下k＝(L-M)个文件块没有正确接收；

b)针对k个文件未正确接收的文件块，终端将按时间最优——当前总接收时间最短的接收方案进行接收，该方案实现的原理是，每个未正确接收的数据块：

block(i)，i＝0…k-1，均对应N各数据源，预期接收的时间分布 其中t₀为block(i)在N个组播信道最近的接收时刻，将所有未正确接收的数据块接收预计时间进行排序，制定出接收信道策略以及接收顺序，由于存在数据块最近接收事件重合的情况，此时采用最小信道切换次数作为排序的补充原则，由于采用乱序接收的原则，当N较小(N<6时)而k大于整体文件文件块长L的10％时，等效接收速率

当终端未正确接收块的比率低于某个预设值，或者全体接收序列的最小预期接收值接近时，此时未接收块分布不均匀，等待时间过长，将转入交互模式，终端将与基站进行一对一交互，获取剩下的数据块。

3.根据权利要求1所述的无线终端的远程升级以及信息传递方法，其特征在于：所述的无线终端的远程升级以及信息传递方法当终端与基站之间没有默认协议时，OMC控制台还需要获取需要多播升级的UE终端ID和IP，OMC控制台向UE终端发送为升级所需信息，OMC控制台确定多播需要的各种资源。