CN108075875A

CN108075875A - 一种基于NB-IoT的数据传输方法和装置

Info

Publication number: CN108075875A
Application number: CN201810037006.4A
Authority: CN
Inventors: 王昕�
Original assignee: Hisense Group Co Ltd
Current assignee: Hisense Group Co Ltd
Priority date: 2018-01-15
Filing date: 2018-01-15
Publication date: 2018-05-25

Abstract

本发明实施例提供了一种基于NB‑IoT的数据传输方法和装置，应用在用户设备中，所述方法包括：获取待通过基于蜂窝的窄带物联网NB‑IoT发送的源数据；检测当前的信号强度；按照所述信号强度将所述源数据拆分为子数据块。由于无线信号的强度是随着时间不断变化的，在数据传输时，通过减少传输的数据量，可以减少在弱信号覆盖的情况下传输数据失败的概率，用以弱化小尺度信道衰落对数据传输的影响，从而提高在弱信号覆盖的情况下传输数据的成功率，同时，保证应用层数据发送效率在可接受的范围内，从而提高NB‑IoT的实用性，提高NB‑IoT的应用范围。

Description

一种基于NB-IoT的数据传输方法和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种基于NB-IoT的数据传输方法和一种基于NB-IoT的数据传输装置。

背景技术

基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。

NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM(GlobalSystem for Mobile Communication，全球移动通信系统)网络、UMTS(Universal MobileTelecommunications System，通用移动通信系统)网络或LTE(Long Term Evolution，长期演进)网络，以降低部署成本、实现平滑升级。

NB-IoT传输速率较低、不支持跳频、不支持上行CQI(channel qualityindication，信道质量指示)上报、上下行均不支持码块分段，这些因素导致终端每次数据传输的周期较长，且容易受到小尺度信道衰落的影响，导致数据传输的失败率(即误码率)较高。

所谓小尺度衰落信道，是指短距离或短时间内接收信号强度快速变化的信道。

应用NB-IoT，终端部署位置一般较为偏僻，信号传播过程中遇到的建筑物的反射、散射及绕射等情况更加复杂，不同相位的多个信号在接收端叠加，接收信号将急剧变化，经常会出现终端接收电平较低的情况，大大限制了NB-IoT的应用。

发明内容

本发明实施例提出了一种基于NB-IoT的数据传输方法和装置，以解决NB-IoT因小尺度信道衰落导致数据传输失败率较高的问题。

依据本发明的一个方面，提供了一种基于NB-IoT的数据传输方法，应用在用户设备中，所述方法包括：

获取待通过基于蜂窝的窄带物联网NB-IoT发送的源数据；

检测当前的信号强度；

按照所述信号强度将所述源数据拆分为子数据块。

可选地，还包括：

通过基于蜂窝的窄带物联网NB-IoT将所述子数据块发送至基站；

判断所述子数据块是否成功发送至基站；

若是，则提取下一未发送的子数据块，返回执行所述通过基于蜂窝的窄带物联网NB-IoT将所述子数据块发送至基站；

若否，则检测当前的信号强度，并按照所述信号强度将剩余未发送的子数据块重新拆分为新的子数据块，返回执行所述通过基于蜂窝的窄带物联网NB-IoT将所述子数据块发送至基站。

可选地，所述子数据块存储在链表中，所述提取下一未发送的子数据块，包括：

在所述链表中删除发送成功的子数据块；

判断所述链表是否清空；

若是，则确定所述源数据发送成功；

若否，则从所述链表中提取未发送的子数据块。

可选地，还包括：

当所述子数据块发送成功时，清空失败次数；

当所述子数据块发送失败时，累加失败次数；

当所述失败次数超过预设的阈值时，确定所述源数据发送失败。

可选地，所述子数据块的数量与所述信号强度负相关，所述子数据块的体积与所述信号强度正相关。

根据本发明的另一方面，提供了一种基于NB-IoT的数据传输方法，应用在基站中，所述方法包括：

通过基于蜂窝的窄带物联网NB-IoT接收用户设备发送的、根据信号强度将源数据通过一次或多次拆分获得的子数据块；

将所述子数据块组合为所述源数据。

根据本发明的另一方面，提供了一种基于NB-IoT的数据传输装置，应用在用户设备中，所述装置包括：

源数据获取模块，用于获取待通过基于蜂窝的窄带物联网NB-IoT发送的源数据；

信号强度检测模块，用于检测当前的信号强度；

目标数据拆分模块，用于按照所述信号强度将所述源数据拆分为子数据块。

可选地，还包括：

子数据块发送模块，用于通过基于蜂窝的窄带物联网NB-IoT将所述子数据块发送至基站；

发送结果判断模块，用于判断所述子数据块是否成功发送至基站；若是，则调用子数据块提取模块；若否，则调用重新拆分模块；

子数据块提取模块，用于提取下一未发送的子数据块，返回调用所述子数据块发送模块；

重新拆分模块，用于检测当前的信号强度，并按照所述信号强度将剩余未发送的子数据块重新拆分为新的子数据块，返回调用所述子数据块发送模块。

可选地，所述子数据块存储在链表中，所述子数据块提取模块包括：

子数据块删除子模块，用于在所述链表中删除发送成功的子数据块；

链表判断子模块，用于判断所述链表是否清空；若是，则调用发送成功确定子模块，若否，则调用链表提取子模块；

发送成功确定子模块，用于确定所述源数据发送成功；

链表提取子模块，用于从所述链表中提取未发送的子数据块。

可选地，还包括：

失败次数清空模块，用于当所述子数据块发送成功时，清空失败次数；

失败次数累加模块，用于当所述子数据块发送失败时，累加失败次数；

发送失败确定模块，用于当所述失败次数超过预设的阈值时，确定所述源数据发送失败。

根据本发明的另一方面，提供了一种基于NB-IoT的数据传输装置，应用在基站中，所述装置包括：

子数据块接收模块，用于通过基于蜂窝的窄带物联网NB-IoT接收用户设备发送的、根据信号强度将源数据通过一次或多次拆分获得的子数据块，所述目标数据初始为所述源数据；

源数据组合模块，用于将所述子数据块组合为所述源数据。

本发明实施例包括以下优点：

本发明实施例对待通过基于蜂窝的窄带物联网NB-IoT发送的源数据，按照当前的信号强度，将源数据拆分为子数据块，由于无线信号的强度是随着时间不断变化的，在数据传输时，通过减少传输的数据量，可以减少在弱信号覆盖的情况下传输数据失败的概率，用以弱化小尺度信道衰落对数据传输的影响，从而提高在弱信号覆盖的情况下传输数据的成功率，同时，保证应用层数据发送效率在可接受的范围内，从而提高NB-IoT的实用性，提高NB-IoT的应用范围。

附图说明

图1是本发明一个实施例的一种基于NB-IoT的数据传输方法的步骤流程图；

图2是本发明一个实施例的一种用户设备的架构示意图；

图3是本发明一个实施例的另一种基于NB-IoT的数据传输方法的步骤流程图；

图4是本发明一个实施例的再一种基于NB-IoT的数据传输方法的步骤流程图；

图5是本发明一个实施例的一种基于NB-IoT的数据传输装置的结构框图；

图6是本发明一个实施例的另一种基于NB-IoT的数据传输装置的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1，示出了本发明一个实施例的一种基于NB-IoT的数据传输方法的步骤流程图，应用在用户设备(User Equipment，UE)中，具体可以包括如下步骤：

步骤101，获取待通过基于蜂窝的窄带物联网NB-IoT发送的源数据。

步骤102，检测当前的信号强度。

步骤103，按照所述信号强度将所述源数据拆分为子数据块。

如图2所示，在本发明实施例中，在原有的应用层和NB-IoT协议栈之间加入传输适配层，动态监测当前基站下行信道的信号强度，以此作为接收的信号强度，用来评估信道环境好坏，将待发送至基站的源数据、通过二分法等方式拆分为若干个子数据块(如子数据块#1、子数据块#2……子数据块#N)，动态调整后提交给NB-IoT协议栈，NB-IoT协议栈将子数据块作为发送数据块(如发送数据块#1、发送数据块#2……发送数据块#N)，按照NB-IoT的协议规范，发送给基站。

在具体实现中，子数据块的数量与信号强度负相关，子数据块的体积与信号强度正相关。

进一步而言，信号强度越强，拆分的子数据块的数量越少，反之，信号强度越弱，拆分的子数据块的数量越多；此外，信号强度越强，拆分的子数据块的体积越大，反之，信号强度越弱，拆分的子数据块的体积越小。

参照图3，示出了本发明一个实施例的另一种基于NB-IoT的数据传输方法的步骤流程图，应用在用户设备中，具体可以包括如下步骤：

步骤301，获取待通过基于蜂窝的窄带物联网NB-IoT发送的源数据。

若用户设备的应用层向NB-IoT协议栈提交发送数据，传输适配层则可以将应用层提交的源数据加入到缓存队列中，并从中提取一个源数据进行拆分、发送。

步骤302，检测当前的信号强度。

步骤303，按照所述信号强度将所述源数据拆分为子数据块。

在拆分源数据时，可以建立链表，按照拆分顺序保存将要发送的子数据块。

在链表中每个节点包括子数据块、数据包ID、拆分包大小、顺序号、包头标志和包尾标志等信息。

步骤304，通过基于蜂窝的窄带物联网NB-IoT将所述子数据块发送至基站。

如果子数据块存储在链表中，该子数据块在链表中的信息也一同发送至基站，使得基站可以按照这些信息组合出源数据。

步骤305，判断所述子数据块是否成功发送至基站；若是，则执行步骤306，若否，则执行步骤308。

NB-IoT协议栈会返回每个子数据块的发送结果，可以根据这个结果判断子数据块是否成功发送至基站。

步骤306，提取下一未发送的子数据块，返回执行步骤304。

如果当前的子数据块未发送成功，则可以提取下一个未发送的子数据块，继续按照NB-IoT的协议规范，发送至基站。

在具体实现中，子数据块存储在链表中，链表中的子数据块可以按照顺序进行发送，例如，按照表头至表尾的顺序发送。

当前的子数据块发送成功之后，可以在链表中删除发送成功的子数据块。

为了方便提取，每次提取位于链表的表头的子数据块，可以更新链表中子数据块的位置，使得各自数据块的位置整体向前移一位，重新将下一未发送的子数据块设置在表头的位置。

当然，链表中各自数据块的位置也可以不更新，按照顺序提取子数据块，本发明实施例对此不加以限制。

在链表中提取子数据块时，可以判断链表是否清空；若是，则表示子数据块已经完成发送，确定源数据发送成功；若否，则表示子数据块未完成发送，从链表中提取未发送的子数据块，如提取位于链表的表头的子数据块。

步骤307，当所述子数据块发送成功时，清空失败次数。

在本发明实施例中，可以设置一计数器，用于统计子数据块的失败次数。

如果子数据块成功发送至基站，则可以清空失败次数，即清零，待重新进行统计。

步骤308，检测当前的信号强度，并按照所述信号强度将剩余未发送的子数据块重新拆分为新的子数据块，返回执行步骤304。

在本发明实施例中，如果某个子数据块传输失败，则重新检测当前的信号强度，并按照该强度对未发送的子数据块(包括当前发送失败的子数据块)重新进行拆分，获得新的子数据块。

在重新拆分时，可以在对源数据建立的链表中继续按照拆分顺序保存将要发送的子数据块。

其中，子数据块的数量与信号强度负相关，子数据块的体积与信号强度正相关。

在信号强度变弱的情况下，可以将子数据块拆分得数量更多、体积更小，进一步提高传输的成功率。

在具体实现中，剩余未发送的子数据块重新组合为目标数据，并重新检测接收的信号强度，以此重新对目标数据进行拆分。

如果当前的子数据块未发送成功，则可以将当前剩余未发送的子数据块(包括当前发送失败的子数据块)，按照链表中的信息，组合为新的目标数据，重新检测接收的信号强度，并以此对该目标数据重新进场拆分，并重新按照NB-IoT的协议规范，发送至基站。

当然，除了组合为目标数据之外，也可以在原有子数据块的基础上直接进行拆分，本发明实施例对此不加以仙子。

步骤309，当所述子数据块发送失败时，累加失败次数。

步骤310，当所述失败次数超过预设的阈值时，确定所述源数据发送失败。

如果子数据块发送失败，则可以累加失败次数，即在原有的统计数值上加一。

如果该失败次数超过预设的阈值(如3次)，则可以确认源数据发送失败，向应用层提示发送失败。

本发明实施例在某个子数据块传输失败之后，将未发送的子数据块组合为新的目标数据，动态地检测当前的信号强度，并以此重新对目标数据进行拆分，实时适应信号强度进行数据的传输，灵活性强，进一步提高了数据传输的成功率。

参照图4，示出了本发明一个实施例的再一种基于NB-IoT的数据传输方法的步骤流程图，应用在基站中，具体可以包括如下步骤：

步骤401，通过基于蜂窝的窄带物联网NB-IoT接收用户设备发送的、根据信号强度将源数据通过一次或多次拆分获得的子数据块。

步骤402，将所述子数据块组合为所述源数据。

在本发明实施例中，如果用户设备实时根据信号强度将源数据进行一次或多次拆分，拆分为一个或多个子数据块，按照NB-IoT的协议规范发送至基站，则基站可以在接收到子数据块之后，重新组合，得到源数据。

其中，初始可以对源数据进行拆分，并将拆分后的子数据块按照NB-IoT的协议规范发送至基站，在某个子数据块发送失败之后，对剩余未发送的子数据块重新进行拆分，获得新的子数据块。

进一步而言，若子数据块存储在链表中，其链表中的信息(如数据包ID、拆分包大小、顺序号、包头标志和包尾标志等)可以一同发送至基站，则基站可以按照该信息重新将子数据块进行组合。

本发明实施例通过基于蜂窝的窄带物联网NB-IoT接收用户设备发送的、根据信号强度将源数据通过一次或多次拆分获得的子数据块，并将子数据块组合为源数据，由于无线信号的强度是随着时间不断变化的，在数据传输时，通过减少传输的数据量，可以减少在弱信号覆盖的情况下传输数据失败的概率，用以弱化小尺度信道衰落对数据传输的影响，从而提高在弱信号覆盖的情况下传输数据的成功率，同时，保证应用层数据发送效率在可接受的范围内，从而提高NB-IoT的实用性，提高NB-IoT的应用范围。

为使本领域技术人员更好地理解本发明实施例，以下通过具体的示例来说明本发明实施例中基于NB-IoT的数据传输方法。

在本示例中，将接收的信号强度划分为强、中、弱三个档次。

在用户设备中，若应用层需要发送A、B、C、D四个源数据，传输适配层将A、B、C、D加入到缓存队列。

传输适配层从缓存队列中提取A，检测当前的信号强度：

情况1、若该信号强度属于强档次，则可以将A整体提交给NB-IoT协议栈，发送基站。

在此情况中，信号强度较高，传输成功率较高，子数据块为源数据块本身。

情况2、若该信号强度属于中档次，则可以将A整体提交给NB-IoT协议栈，发送基站，如果发送失败，则重新检测信号强度，并以此对A进行拆分。

在此情况中，信号强度一般，传输成功率一般，先尝试整体发送，失败后再拆分部分发送。

情况3、若该信号强度属于弱档次，则可以将A按照信号强度拆分后提交给NB-IoT协议栈，发送基站，如果发送失败，则重新组合为目标数据，并检测信号强度，以此对该目标数据重新进行拆分。

在此情况中，信号强度较弱，传输成功率较低，先尝试部分发送，失败后再重新组合拆分部分发送。

以情况3进行进一步说明，传输适配层按照当前的信号强度将A拆分成A11、A12、A13、A14、A15共5个子数据块，并将A11提交给NB-IoT协议栈，NB-IoT协议栈将A11发送至基站。

在A11发送成功之后，传输适配层继续将A12提交给NB-IoT协议栈，NB-IoT协议栈将A12发送至基站，此时，信号强度快速降低，导致A12发送失败，传输适配层将A12、A13、A14、A15组合为新的目标数据A2，并检测当前的信号强度，以此将A2拆分为A21、A22、A23、A24、A25、A26、A27共7个子数据块。

传输适配层将A21提交给NB-IoT协议栈，NB-IoT协议栈将A21发送至基站，在A21发送成功之后，传输适配层将A22提交给NB-IoT协议栈，如此类推，直至A22、A23、A24、A25、A26、A27发送成功。

基站接收到用户设备发送的A11、A21、A22、A23、A24、A25、A26、A27共8个子数据块，按照顺序将这8个子数据块组合为源数据A。

需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。

参照图5，示出了本发明一个实施例的一种基于NB-IoT的数据传输装置的结构框图，应用在用户设备中，具体可以包括如下模块：

源数据获取模块501，用于获取待通过基于蜂窝的窄带物联网NB-IoT发送的源数据；

信号强度检测模块502，用于检测当前的信号强度；

目标数据拆分模块503，用于按照所述信号强度将所述源数据拆分为子数据块。

在本发明的一个实施例中，还包括：

在本发明的一个实施例中，所述子数据块存储在链表中，所述子数据块提取模块包括：

发送成功确定子模块，用于确定所述源数据发送成功；

在本发明的一个实施例中，还包括：

在具体实现中，所述子数据块的数量与所述信号强度负相关，所述子数据块的体积与所述信号强度正相关。

参照图6，示出了本发明一个实施例的另一种基于NB-IoT的数据传输装置的结构框图，应用在基站中，具体可以包括如下模块：

子数据块接收模块601，用于通过基于蜂窝的窄带物联网NB-IoT接收用户设备发送的、根据信号强度将源数据通过一次或多次拆分获得的子数据块，所述目标数据初始为所述源数据；

源数据组合模块602，用于将所述子数据块组合为所述源数据。

对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种基于NB-IoT的数据传输方法和一种基于NB-IoT的数据传输装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种基于NB-IoT的数据传输方法，其特征在于，应用在用户设备中，所述方法包括：

获取待通过基于蜂窝的窄带物联网NB-IoT发送的源数据；

检测当前的信号强度；

按照所述信号强度将所述源数据拆分为子数据块。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

判断所述子数据块是否成功发送至基站；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述子数据块存储在链表中，所述提取下一未发送的子数据块，包括：

在所述链表中删除发送成功的子数据块；

判断所述链表是否清空；

若是，则确定所述源数据发送成功；

若否，则从所述链表中提取未发送的子数据块。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

当所述子数据块发送成功时，清空失败次数；

当所述子数据块发送失败时，累加失败次数；

5.根据权利要求1或2或3或4所述的方法，其特征在于，所述子数据块的数量与所述信号强度负相关，所述子数据块的体积与所述信号强度正相关。

6.一种基于NB-IoT的数据传输方法，其特征在于，应用在基站中，所述方法包括：

将所述子数据块组合为所述源数据。

7.一种基于NB-IoT的数据传输装置，其特征在于，应用在用户设备中，所述装置包括：

信号强度检测模块，用于检测当前的信号强度；

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述子数据块存储在链表中，所述子数据块提取模块包括：

发送成功确定子模块，用于确定所述源数据发送成功；

10.一种基于NB-IoT的数据传输装置，其特征在于，应用在基站中，所述装置包括：

源数据组合模块，用于将所述子数据块组合为所述源数据。