CN109729599B - 数据传输方法及数据传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数据传输方法，包括：用户设备与基站之间进行信息交互以建立第一连接关系；所述用户设备根据第一连接关系启动定时器，得到时间值；所述用户设备根据调度参数和调度周期，计算出所述定时器的阈值；所述用户设备根据所述时间值和所述阈值进行判断处理，判断是否建立第二连接关系。本发明的所述数据传输方法通过设置调度参数和调度周期并计算出阈值，然后将所述阈值和所述时间值进行判断处理，能够提高所述用户设备和所述基站之间数据的传输速率，在降低时延同时减少功耗和丢包。本发明还提供了用于实现所述数据传输方法的数据传输系统。

Description

数据传输方法及数据传输系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种数据传输方法及数据传输系统。

背景技术

基于蜂窝网络的窄带物联网(Narrow Band Internet ofThings，NB-IoT)是物联网(Internet ofThings，IoT)领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。NB-IoT设备电池寿命可以提高至少10年，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

相对于长期演进技术(Long Term Evolution，LTE)制式，NB-IoT制式上行去掉了物理上行链路控制信道(Physical Uplink Control CHannel，PUCCH)，用户设备(UserEquipment，UE)无法直接发起上行调度请求(Scheduling Request，SR)。当有数据要发时，用户希望能快速的发送成功，但在当前窄带物理下行控制信道周期(NPDCCH Period、PP)内未收到下行控制信息时，并不能立刻发起随机接入，因为很有可能在下个PP就收到下行控制信息了，这种情况下立刻发起随机接入反而浪费时间。所以需要通过策略控制连接态触发随机接入的节奏：上行数据不能等待过长时间以保证数据发送时延短、又不能频繁的触发随机接入。

申请公布号为CN104105214A的中国发明专利公开了一种数据传输方法及其装置，所述数据传输方法包括，向接入网节点发起随机接入请求；收到所述接入网节点返回的上行授权信息后，生成不大于所述上行授权信息指示的资源量的数据包并发送给所述接入网节点，所述数据包中携带待发送的上行数据和预先建立的核心网侧数据链路的标识信息，以指示通过所述预先建立的核心网侧数据链路传输所述待发送的上行数据。现有技术中只是简单介绍了数据传输的方法，但是在数据传输过程中仍会出现丢包和延时等问题。

因此，需要设计一种新型的数据传输方法，以避免现有技术存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数据传输方法以及数据传输系统，减少现有技术存在的丢包和时延的问题。

本发明的所述数据传输方法包括：

S1：用户设备与基站之间进行信息交互以建立第一连接关系；

S2：所述用户设备根据第一连接关系启动定时器，得到时间值；

S3：所述用户设备根据调度参数和调度周期，计算出所述定时器的阈值；

S4：所述用户设备根据所述时间值和所述阈值进行判断处理，判断是否建立第二连接关系。

本发明所述数据传输方法的有益效果在于：本发明的所述数据传输方法通过设置调度参数和调度周期计算出阈值，然后将所述阈值和所述时间值进行判断处理，确定是否建立所述第二连接关系，能够提高所述用户设备和所述基站之间数据的传输速率，以降低时延，同时减少功耗和丢包。

进一步地，所述用户设备通过随机接入过程向所述基站发送连接请求，以建立所述第一连接关系。其有益效果在于：建立所述用户设备和所述基站的连接，是数据信息传输的前提条件。

进一步地，所述用户设备收到所述基站第M次发送的信息，并启动定时器计时，当所述用户设备在所述阈值时间内没有接收到所述基站第M+1发送的信息后，停止计时，然后与所述基站建立所述第二连接关系，所述M为大于等于1的自然数。其有益效果在于：所述用户设备接收到信息是一个明确的时间点，将所述用户设备接收到信息作为开启所述定时器的时间点，有利于所述定时器的计时，以及之后的判断处理过程。

进一步地，当所述用户设备在不超过所述阈值的时间内接收到所述基站第M+1次发送的信息，停止计时，并将所述定时器清零。

进一步地，所述用户设备第M次向所述基站发送信息，并启动定时器计时，当所述用户设备接收到所述基站发送的信息，停止计时，记录发送时间值，然后根据所述阈值判断是否建立所述第二连接关系。其有益效果在于：所属用户设备发送信息是一个明确的时间点，将所述用户设备发送信息作为开启定时器的时间点，有利于定时器的计时，以及之后的判断处理过程。

进一步地，所述用户设备判断所述发送时间值小于等于所述阈值后，不建立所述第二连接关系。

进一步地，所述用户设备判断所述发送时间值大于所述阈值后，建立所述第二连接关系。

进一步地，所述用户设备判断在超过所述阈值的时间内没有接收到所述基站发送的信息，建立所述第二连接关系。

进一步地，所述阈值为所述调度参数和所述调度周期的乘积。

进一步地，所述调度参数包括第一系数、第二系数和非易失参数。其有益效果在于：所述调度参数根据所述调度周期的变化而变化，使所述阈值稳定在一个合理的范围内，有利于所述用户设备和所述基站的传输。

进一步地，所述调度参数为所述第二系数与所述非易失参数的乘积加上所述第一系数。

进一步地，所述第一系数为2-32，所述第二系数为0-16，所述非易失参数为0-7。

本发明还提供了一种用于实现所述数据传输方法的数据传输系统，包括连接模块、启动模块、设置模块、计算模块和判断模块；所述连接模块用于用户设备和基站之间通过信息交互建立第一连接关系；所述启动模块用于所述用户设备根据第一连接关系开启定时器，得到时间值；所述设置模块用于根据调度周期的变化设置调度参数；所述计算模块用于所述用户设备根据调度参数和调度周期，计算出所述定时器的阈值；所述判断模块用于所述用户设备根据所述时间值和所述阈值进行判断处理，判断是否建立第二连接关系。

本发明所述数据传输系统的有益效果在于：所述设置模块设置所述调度参数和所述调度周期，所述计算模块根据所述调度参数和所述调度周期计算得到所述阈值，所述判断模块根据所述阈值与所述启动模块得到的所述时间值进行判断处理，以确定是否建立所述第二连接关系，能够提高所述用户设备和所述基站之间数据的传输速率，以降低时延，同时减少功耗和丢包。

附图说明

图1为本发明的数据传输方法的流程图；

图2为本发明的数据传输系统的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

针对现有技术存在的问题，本发明的实施例提供了一种数据传输方法，图1为本发明的数据传输方法的流程图，参考图1，所述数据传输方法包括，

S1：用户设备与基站之间进行信息交互以建立第一连接关系；

S2：所述用户设备根据第一连接关系启动定时器，得到时间值；

S3：所述用户设备根据调度参数和调度周期，计算出所述定时器的阈值；

S4：所述用户设备根据所述时间值和所述阈值进行判断处理，判断是否建立第二连接关系。

本发明还提供了一种数据传输系统，图2为本发明的数据传输系统的结构框图，参考图2，所述数据传输系统包括连接模块11、启动模块12、设置模块13、计算模块14和判断模块15；所述连接模块11用于用户设备和基站之间通过信息交互建立第一连接关系；所述启动模块12用于所述用户设备根据第一连接关系开启定时器，得到时间值；所述设置模块13用于根据调度周期的变化设置调度参数；所述计算模块14用于所述用户设备根据调度参数和调度周期，计算出所述定时器的阈值；所述判断模块15用于所述用户设备根据所述时间值和所述阈值进行判断处理，判断是否建立第二连接关系。

本发明的一些实施例中，所述用户设备开机后处于空闲状态，当用户有待发送数据时，所述用户设备通过连接模块与所述基站建立第一连接关系，进入连接态；所述连接模块执行随机接入(Random Access，RA)过程。

所述随机接入过程具有四步，每步发送的消息分别为第一消息、第二消息、第三消息和第四消息；其中所述第一消息和所述第二消息为上行消息，所述第三消息和所述第四消息为下行消息。

所述RA过程具体为：首先，所述用户设备根据测量的参考信号接收功率(Reference Signal Receiving Power，RSRP)确定所述用户设备的等级，并选择对应的窄带物理随机接入信道(Narrowband Physical Random Access Channel，NPRACH)资源。其次，所述用户设备选择相应的前导码，并将所述前导码发送给演进基站(eNodeB，eNB)；随后所述eNB发送随机接入响应(Random Access Response，RAR)给所述用户设备，其中，所述RAR中具有定时调整命令(Timing Advance Command)和用于发送所述第三消息的上行资源授权信息；之后，所述用户设备接收并使用所述RAR中指示的所述上行资源授权信息，并将所述用户设备的相关信息或无线资源控制(Radio Resource Control，RRC)信令打包发送给所述eNB；最后，所述eNB发送一个冲突解决消息，所述冲突解决消息携带所述设备的相关信息或所述RRC信令中相关的信息，以解决由所述用户设备发送的所述前导码导致的冲突。

本发明一些具体的实施例中，在所述用户设备与所述基站建立所述随时接入过程时，所述基站会主动下发授权信息，使所述用户设备将待发送数据传输给所述基站。详细的，在所述随机接入过程中，所述第三消息包括所述待发送数据的数据量，所述基站会根据所述用户设备上报的所述数据量给所述用户设备分配适量的空口资源，同时下发所述授权信息给所述用户设备；所述用户设备会根据收到的所述空口资源发送所述待发送数据，直到所述待发送数据发送完成。

在现有技术中，所述待发送数据发送完成后，所述基站基于所述数据量完成分配授权，不再连续下发所述授权信息，但会间断性下发一次所述授权信息，若所述用户设备有新的数据要发送时，会出现延时或丢包的现象，本发明通过设置定时器来减少延时或丢包的现象。

本发明的一些具体实施例中，所述阈值为所述调度参数和所述调度周期的乘积。

本发明的一些具体实施例中，所述调度参数包括第一系数、第二系数和非易失参数，所述设置模块根据所述调度周期确定所述第一系数和所述第二系数，所述调度参数为所述第二系数与所述非易失参数的乘积加上所述第一系数。具体为，所述第一系数为2-32，所述第一系数为2的n次方，所述n为大于等于1的自然数；所述第二系数为0-16，所述第一系数为2的m次方，所述m为大于等于0的自然数，所述非易失参数为0-7。更具体的为，当所述调度周期为0-1024ms，所述第一系数为4-32，所述第二系数为2-16，所述非易失参数为0-7；当所述调度周期大于1024ms，所述第一系数为2，所述第二系数为0或1。

所述用户设备根据第一连接关系通过启动模块开启定时器，开始计时，得到时间值。所述第一连接关系是所述用户设备和所述基站之间信息交互的过程，所述定时器通过所述用户设备接收或发送信息为时机点，开启定时器，得到时间值。

本发明一些具体的实施例中，所述用户设备接收所述基站第M次发送的信息，启动所述定时器，开始计时，得到接收时间值；所述用户设备根据所述接收时间值和所述阈值进行判断处理，判断是否建立第二连接关系；所述接收时间值不超过所述阈值，所述用户设备收到所述基站第M+1次发送的授权信息，不建立第二连接关系；所述接收时间值超过所述阈值，所述用户设备没有收到所述基站第M+1次发送的授权信息，建立第二连接关系。

本发明一些具体的实施例中，所述用户设备第M次向所述基站发送信息，启动所述定时器，开始计时，得到发送时间值；所述用户设备根据所述发送时间值和所述阈值进行判断处理，判断是否建立第二连接关系；所述发送时间值不超过所述阈值，所述用户设备收到所述基站发送的授权信息，不建立第二连接关系；所述接收时间值超过所述阈值，所述用户设备没有收到所述基站发送的授权信息，建立第二连接关系。

根据实际情况，将所述定时器分成三种定时器，分别为长定时器、短定时器和等待定时器。所述长定时器用于记录上行信道不发送数据的持续时间，即记录连续两次接收上行授权的间隔时间。所述短定时器用于记录上行信道和下行信道同时不发送数据的持续时间，即记录可接收物理下行控制信道(Physical Downlink Control Channel，PDCCH)的连续子帧时长。所述等待定时器用于等待所述基站主动发送所述授权信息，具体为所述用户设备收到下行控制命令时，开启所述等待定时器，在所述等待定时器的等待阈值内，所述用户设备等待所述基站主动发送授权信息。

本发明的一些具体的实施例中，通过所述判断模块对所述阈值和所述长定时器的接收时间值进行判断，当所述长定时器的所述接收时间值在所述长定时器的长阈值内(Long Threshold)，所述用户设备收到格式为DCIN0的授权信息后，所述启动模块停止所述长定时器的计时，将所述长定时器上的时间复位清零且立刻重启所述长定时器，重新开始计时，同时所述用户设备发送数据；当所述长定时器的所述接收时间达到或超过所述长阈值，所述用户设备仍没有收到所述授权信息，所述用户设备触发空授权，建立所述第二连接关系，即所述用户设备重新发起所述随机接入过程，传输新的数据。

下行控制信息(Downlink Control Informatica，DCI)用于传递不同的控制信息，所述DCI有三种格式，分别对应DCIN0、DCIN1、DCIN2。所述DCIN0用于调度除所述Msg3外的上行数据及所述Msg3的重传；所述DCIN1用于调度所述Msg2、所述Msg4、下行控制信道命令(PDCCH order)和除寻呼(paging)消息外的下行数据；所述DCIN2用于调度所述paging消息。

触发空授权为指的是所述用户设备认为所述不会下发所述DCIN0授权资源。上行如果有数据要传，只有满足了触发空授权条件后才能发起所述随机接入过程。

本发明一些具体的实施例中，所述调度参数的计算公式为：K＝a+bN，其中K为调度参数，a为第一系数，b为第二系数，N为非易失参数，所述非易失参数的值为0-7；所述长阈值的计算公式为：LT＝KT，其中LT长阈值，T为调度周期。其中，所述调度周期为窄带物理下行控制信道周期(NPDCCH Period，PP)具体的，所述调度周期T为2^k，其中k为大于等于1的自然数。

当T小于等于32ms，a为32，b为16。

当T大于32ms且小于等于256ms，a为16，b为8。

当T大于256ms且小于等于1024ms，a为8，b为4。

当T大于1024ms，a为2，b为1。

从上述实施例中可以看出，随着所述调度周期的周期长度的增大，所述调度参数的取值在逐渐减小，使所述长阈值在一个合理的范围。

本发明中一些具体的实施例中，当N＝3时，数据传输的效果最佳，即数据传输时延最优，功耗最小。当T小于等于32ms，a为32，b为16，K＝80，LT＝80T。当T大于32ms且小于等于256ms，a为16，b为8，K＝40，LT＝40T。当T大于256ms且小于等于1024ms，a为8，b为4，K＝20，LT＝20T。当T大于1024ms，a为2，b为1，K＝5，LT＝5T。

本发明中一些具体的实施例中，通过所述判断模块对短阈值(Short Threshold，ST)和所述短定时器的时间值进行判断，当所述用户设备接收到所述DCIN0、所述DCIN1或物理下行共享信道(Physical Downlink Shared Channel，PDSCH)，或者所述用户设备发送物理上行共享信道(Physical Uplink Shared Channel，PUSCH)，只要满任足上述任意一个接收或发送条件，就停止所述短定时器的计时并复位清零，重启所述短定时器，所述短定时器重新开始计时；若所述用户设备收到所述授权信息同时所述短定时器的时间值在所述短阈值内，停止所述短定时器，将所述短定时器复位清零且重启所述短定时器，同时所述用户设备发送新的数据；若所述用户设备没有收到所述授权信息且所述短定时器的时间值达到或超过所述短阈值，所述用户设备触发空授权，建立所述第二连接关系，发送所述随机接入过程，传输新的数据。

本发明一些具体实施例中，当T小于等于32ms，a为32，b为16；当T大于32ms且小于等于256ms，a为8，b为4；当T大于256ms且小于等于1024ms，a为4，b为2；当T大于1024ms，a为2，b为0。

本发明一些具体的实施例中，当T小于等于32ms，ST＝256ms，进一步地，所述短阈值256ms和(32+16N)T中的最大值，即ST＝max(256ms，(32+16N)T)。

本发明一些具体的实施例中，当N＝0时，当T大于32ms且小于等于256ms，ST＝16T；当T大于256ms且小于等于1024ms，ST＝8T。

在本发明中的一些实施例中，在所述长定时器和所述短定时器的使用过程中，均为所述用户设备或者所述基站其中一方在发送数据信息，不会出现双方同时发送的情况，可以降低时延、减少丢包，同时数据的有序传输，也可以提高数据的传输速率。

本发明的一些具体实施例中，所述用户设备收到下行控制命令需要回复响应时，将所述等待定时器复位清零同时开启所述等待定时器，开始计时，所述等待定时器开启后不触发空授权，等待确认状态包的产生；若在所述等待阈值(Twait Threshold，WT)内，所述用户设备收到所述授权信息，所述用户设备发送新的数据同时停止所述等待定时器；若在所述等待阈值内，所述用户设备没有收到所述授权信息，停止所述等待定时器，同时所述用户设备开启所述长定时器和所述短定时器，满足触发空授权，然后发送随机接入过程，然后发送新的数据。

所述下行控制命令包括下行数据带和层三信令，所述用户设备收到所述下行数据带，通过启动模块开启等待定时器，所述等待定时器的时间值至少大于一个等待阈值；同理，所述用户设备收到层三命令，需要回复响应时，也需要额外增加延时。所述确认状态包数据产生需要一定的时间，如果所述等待定时器的时间值较少，容易刚产生确认状态包数据就满足触发空授权条件，导致无法接收所述基站主动发送的所述授权信息。

本发明一些具体的实施例中，当T小于等于64ms，WT＝256ms；当T大于等于128ms且小于等于256ms，WT＝4T；当T大于256ms时，WT＝2T。

本发明的一些实施例中，所述长定时器、所述短定时器和所述等待定时器同时使用，当所述用户设备评估上行数据从无到有时，在判断是否发起所述RA过程时，除了所述3GPP协议规定的判断条件外，还需要满足触发空授权条件并且所述等待定时器处于停止态，才能建立所述第二连接关系，触发所述随机接入过程。

虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。

Claims (12)

1.一种数据传输方法，其特征在于，包括：

S1：用户设备与基站之间进行信息交互以建立第一连接关系；

S2：所述用户设备根据第一连接关系启动定时器，得到时间值；

S3：所述用户设备根据调度参数和调度周期，计算出所述定时器的阈值，所述阈值为所述调度参数和所述调度周期的乘积；

S4：所述用户设备根据所述时间值和所述阈值进行判断处理，判断是否建立第二连接关系。

2.根据权利要求1所述的数据传输方法，其特征在于，所述用户设备通过随机接入过程向所述基站发送连接请求，以建立所述第一连接关系。

3.根据权利要求1所述的数据传输方法，其特征在于，所述用户设备收到所述基站第M次发送的信息，同时启动定时器计时，当所述用户设备在所述阈值时间内没有接收到所述基站第M+1发送的信息，停止计时，然后与所述基站建立所述第二连接关系，所述M为大于等于1的自然数。

4.根据权利要求3所述的数据传输方法，其特征在于，当所述用户设备在不超过所述阈值的时间内接收到所述基站第M+1次发送的信息，停止计时，并将所述定时器清零。

5.根据权利要求1所述的数据传输方法，其特征在于，所述用户设备第M次向所述基站发送信息，并启动定时器计时，当所述用户设备接收到所述基站发送的信息，停止计时，记录发送时间值，然后根据所述阈值判断是否建立所述第二连接关系，所述M为大于等于1的自然数。

6.根据权利要求5所述的数据传输方法，其特征在于，所述用户设备判断所述发送时间值小于等于所述阈值后，不建立所述第二连接关系。

7.根据权利要求5所述的数据传输方法，其特征在于，所述用户设备判断所述发送时间值大于所述阈值后，建立所述第二连接关系。

8.根据权利要求5所述的数据传输方法，其特征在于，所述用户设备判断超过所述阈值时间后没有接收到所述基站发送的信息，建立所述第二连接关系。

9.根据权利要求1所述的数据传输方法，其特征在于，所述调度参数包括第一系数、第二系数和非易失参数。

10.根据权利要求9所述的数据传输方法，其特征在于，所述调度参数为所述第二系数与所述非易失参数的乘积加上所述第一系数。

11.根据权利要求9或10所述的数据传输方法，所述第一系数为2-32，所述第二系数为0-16，所述非易失参数为0-7。

12.一种数据传输系统，用于进行如权利要求1-11中任意一项所述的数据传输方法，其特征在于，所述数据传输系统包括连接模块、启动模块、设置模块、计算模块和判断模块；

所述连接模块用于用户设备和基站之间通过信息交互建立第一连接关系；

所述启动模块用于所述用户设备根据第一连接关系开启定时器，得到时间值；

所述设置模块用于根据调度周期的变化设置调度参数；

所述计算模块用于所述用户设备根据调度参数和调度周期，计算出所述定时器的阈值；

所述判断模块用于所述用户设备根据所述时间值和所述阈值进行判断处理，判断是否建立第二连接关系。

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