CN110958663B - D2D设备接入网络的方法、基站、wifi接入站点及D2D设备 - Google Patents

D2D设备接入网络的方法、基站、wifi接入站点及D2D设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种5G网络中利用wifi接入站点实现D2D设备接入网络的方法和设备，该方法包括：基站设备向小区中的D2D设备发送位置请求消息；D2D设备将自身的位置信息发送给基站设备；基站设备查询本地存储器存储的小区中wifi接入站点的位置信息，基于两者位置找出与D2D设备相对应的wifi接入站点；基站设备为D2D设备分配标识信息，将标识信息、wifi接入站点的站点信息发送给D2D设备；D2D设备接收到标识信息以及wifi接入站点信息后，向wifi接入站点发送接入请求信息；wifi接入站点在接收到D2D设备发送的接入请求信息后，将可用接入信道分配给D2D设备。本发明能很好的将请求接入的D2D设备通过wifi网络实现联网，并且能释放当前基站紧张的信道资源，优化信道资源利用率。

Description

D2D设备接入网络的方法、基站、wifi接入站点及D2D设备
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种5G网络中利用wifi接入站点实现D2D(device-to-device，终端直通)设备接入网络的方法和设备。
背景技术
随着移动通信的不断发展，人们对于大数据高速率的多媒体服务需求有了爆炸性的增长，未来5G通信需要满足更加多样化的场景和极致化的挑战，热点高容量、广域连续覆盖、低功耗大连接、低时延高可靠是5G的主要技术场景。终端直通技术(D2D)作为一项新的近场通信技术，能够有效改善网络架构，增大覆盖范围，提供频谱利用率，有效提高网络的总体性能。
传统的D2D通信就是指在基站的控制下，两个相距很近的用户终端利用基站给它们分配的无线资源进行直接的数据通信，D2D通信用户终端之间传输的数据信息不需要经过基站进行转发，现有传统蜂窝网络下D2T通信模式难以满足未来5G系统高速率传输和广域覆盖等问题。同时移动用户的快速增长和多媒体服务的快速发展导致业务过载、频谱资源濒临匮乏等问题。因此，如何有效提升频谱资源的效率成为了5G通信研究的关键性问题之一，即频谱资源匮乏，网络中频谱资源的共享使得D2D用户本身之间以及D2D用户、蜂窝用户、WiFi用户之间将造成极大的干扰；同时低延迟、能量效率和可扩展性对5G网络至关重要，而超密集网络使得覆盖密度和重覆盖区域增加，大规模的D2D用户同时接入将会导致D2D用户接入基站的时间延长。
发明内容
本发明旨在解决以上现有技术的问题，提出了一种5G网络中利用wifi接入站点实现D2D设备接入网络的方法和设备，可以有效减少D2D用户接入基站的时延，同时又可以降低D2D用户本身之间以及D2D用户、WiFi用户之间的干扰。
本发明公开了一种5G网络中利用wifi接入站点实现D2D设备接入网络的方法，包括：基站设备向小区中的D2D设备发送位置请求消息；所述D2D设备收到所述位置请求消息后，将所述D2D设备的位置信息发送给所述基站设备；所述基站设备在接收到所述D2D设备发送的位置信息后，查询本地存储器存储的所述小区中wifi接入站点的位置信息，基于所述两者的位置信息找出与所述D2D设备相对应的wifi接入站点；所述基站设备为所述D2D设备分配标识信息，将所述标识信息、所述wifi接入站点的站点信息发送给所述D2D设备，并将所述标识信息及所述D2D设备的设备信息发送给所述wifi接入站点；所述D2D设备接收到所述标识信息以及wifi接入站点信息后，向所述wifi接入站点发送接入请求信息；所述wifi接入站点接收所述标识信息以及所述D2D设备的设备信息，并且随后在接收到所述D2D设备发送的接入请求信息后，将可用接入信道分配给所述D2D设备。
进一步地，所述方法还包括：基站设备接收D2D设备的接入请求，并且在检查到自身信道资源不充足的情况下，向小区中的所有D2D设备发送位置请求消息。
进一步地，所述方法还包括：所述基站设备在接收到所述D2D设备发送的位置信息后，查询本地存储器存储的本小区中wifi接入站点的位置信息，比较每个所述D2D设备的位置信息与所述wifi接入站点的位置信息，找出与各个wifi接入站点距离小于预定阈值的所有D2D设备，使找到的所述D2D设备与相关的各wifi接入站点相匹配。
进一步地，所述方法还包括：所述基站设备将所述D2D设备与所述相匹配的wifi接入站点进行分组，为每组D2D设备与wifi接入站点分配一个组标识信息，并指定所述wifi接入站点为所述组的组长，基站设备将所述标识信息和wifi接入站点的站点信息发送给所述D2D设备，并且将所述标识信息及所述D2D设备的设备信息发送给所述组的wifi接入站点。
进一步地，所述方法还包括：所述D2D设备接收到所述基站设备分配的所述组标识信息以及可用wifi接入站点信息后，向所述wifi接入站点发送接入请求信息；所述wifi接入站点接收所述组标识信息以及所述D2D设备的设备信息，并且随后在接收到所述D2D设备发送的接入请求信息后，将可用接入信道分配给所述D2D设备。
进一步地，所述方法还包括：wifi接入设备在接收到D2D设备的接入请求后，判断5GHz频段的资源是否充足；如果所述5GHz频段的资源充足，则引导所述D2D设备接入5GHz频段；如果所述5GHz频段的资源不充足，则判断2.4GHz频段的资源是否充足；如果所述2.4GHz和5GHz资源都不充足，则所述wifi接入设备向所述D2D设备发送拒绝接入消息；如果所述2.4GHz资源充足，则判断所述D2D设备的类型是否支持2.4GHz和5GHz两个频段工作；如果所述D2D设备类型支持2.4GHz和5GHz两个频段工作，则引导所述D2D设备接入2.4GHz频段；如果所述D2D设备不支持2.4GHz频段工作，则所述wifi接入设备向所述D2D设备发送拒绝接入消息。
进一步地，所述方法还包括：所述D2D设备收到所述wifi接入设备的拒绝接入消息后，再次向所述基站发起接入请求。
为实现上述的技术目的，本发明还公开了执行上述方法的基站，其向小区中的D2D设备发送位置请求消息；在接收到所述D2D设备发送的位置信息后，查询本地存储器存储的所述小区中wifi接入站点的位置信息，基于所述位置信息找出与所述D2D设备相对应的wifi接入站点；为所述D2D设备分配标识信息，将所述标识信息和所述wifi接入站点的站点信息发送给所述D2D设备，并将所述标识信息及所述D2D设备的设备信息发送给所述wifi接入站点。
为实现上述的技术目的，本发明还公开了执行上述方法的wifi接入站点，其接收由基站为D2D设备分配的标识信息、基站下发的所述D2D设备的设备信息，随后接收所述D2D设备发送的接入请求信息，将可用接入信道分配给所述D2D设备。
为实现上述的技术目的，本发明还公开了执行上述方法的D2D设备，其向基站发送接入请求信息；接收所述基站设备下发的位置请求消息，将自身的位置信息发送给所述基站设备；接收由所述基站为自身分配的标识信息以及wifi接入站点信息，随后向所述wifi接入站点发送接入请求信息。
本发明的有益效果为：当基站的接入信道资源不充足的情况下，本发明的方法和设备能很好的将请求接入的D2D设备通过wifi网络实现联网操作，并且能释放当前基站紧张的信道资源，优化了信道资源利用率。同时利用了wifi接入站点下2.4GHz和5GHz两个频率资源段，可以降低D2D用户本身之间以及D2D用户、WiFi用户之间的干扰。
附图说明
图1为根据本发明实施例的5G网络中利用wifi接入站点实现D2D设备接入网络方法的示意图；
图2为根据本发明另一实施例的5G网络中利用wifi接入站点实现D2D设备接入网络方法的流程图。
图3为根据本发明另一实施例的5G网络中利用wifi接入站点实现D2D设备接入网络方法的另一流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的5G网络中利用wifi接入站点实现D2D设备接入网络的方法和设备进行详细的解释和说明。
实施例一：
一个5G网络的基站设备同时处理大量的D2D设备的接入请求，基站的接入信道资源有限，当基站的接入信道资源不足，并且有D2D设备发起新的接入请求时，可能会发生接入延时的问题。如图1所示，本发明提供一种5G网络中利用wifi接入站点实现D2D设备接入网络的方法解决上述问题，具体包括以下步骤：
S1001：基站接收D2D设备的接入请求，判断是否具有可用信道资源，如果接入信道资源不充足，则向D2D设备发送拒绝接入请求消息，并同时向D2D设备发送位置请求信息。
S1002：D2D设备在接收到位置请求信息后，将该D2D设备的位置信息发送给基站。
S1003：基站设备在接收到D2D设备发送的位置信息后，查询本地存储器存储的本小区中wifi接入站点的位置信息，并且比较该D2D设备的位置信息与wifi接入站点的位置信息，找出与该D2D设备距离最近的wifi接入站点。
其中在基站本地存储器中提前存储了本小区中所有的wifi接入站点的站点信息，包括各wifi接入站点的ID、位置信息等。
S1004：基站设备为该D2D设备分配一个标识信息，将该标识信息和wifi接入站点的站点信息发送给该D2D设备，并同时将该标识信息及该D2D设备的设备信息发送给查找到的该wifi接入站点。
S1005：D2D设备接收到基站设备分配的标识信息以及可用wifi接入站点信息后，向该wifi接入站点发送接入请求信息。
S1006：wifi接入站点接收基站设备为D2D设备分配的标识信息及D2D设备的设备信息，并在随后收到D2D设备发送的接入请求信息后，将可用接入信道分配给D2D设备。
上述方法解决了在基站设备接入信道不充足的情况下，利用wifi接入站点的信道资源使得D2D设备能快速接入通信网络，避免了D2D设备接入延时的问题。
实施例二：
上述实施例实现了D2D设备在基站信道资源不充足的情况下实现接入网络的方法，在此基础上本发明进一步提出了以下方案来优化信道资源的利用率。
如图2所示，一种5G网络中利用wifi接入站点实现D2D设备接入网络的方法，包括：
S2001：基站设备接收D2D设备的接入请求，判断自身是否具有可用信道资源，如果检查到自身信道资源不充足，则向小区中的所有D2D设备发送位置请求消息。
S2002：D2D设备接收该位置请求消息，将自身的位置信息发送给基站设备。
S2003：基站设备在接收到D2D设备发送的位置信息后，查询本地存储器存储的本小区中wifi接入站点的位置信息，并且比较每个D2D设备的位置信息与wifi接入站点的位置信息，找出与各个wifi接入站点距离小于预定阈值的所有D2D设备，使找到的所有D2D设备与相关的各wifi接入站点相匹配。
其中该预定阈值为提前设定的值，比如50米、100米或200米等；并且在基站本地存储器中提前存储了本小区中所有的wifi接入站点的站点信息，包括各wifi接入站点的ID、位置信息等。
S2004：该基站设备将找到的所有D2D设备与各相匹配的wifi接入站点进行分组，为每组D2D设备与wifi接入站点分配一个组标识信息，并指定该wifi接入站点为该组组长；即将距wifi接入站点小于预定阈值的所有D2D设备和该wifi接入站点设定为一组，并为该组中的每位成员包括wifi站点及各D2D设备分配一个组标识，将wifi接入站点指定为该组组长；基站设备将该标识信息和wifi接入站点的站点信息发送给D2D设备，并且将该标识信息及该D2D设备的设备信息发送给该组的wifi接入站点。
S2005：该D2D设备接收到基站设备分配的组标识信息以及可用wifi接入站点信息后，向该wifi接入站点发送接入请求信息。
其中如果该D2D设备是第一次要接入网络，则直接向wifi接入站点发送接入请求信息，如果该D2D设备已经建立了通信，则需要先切断通信，然后再向wifi接入站点发送接入请求信息。
S2006：该wifi接入站点接收该组标识信息以及该D2D设备的设备信息，并且随后在接收到该组中的D2D设备发送的接入请求信息后，将可用接入信道分配给该D2D设备。
在上述方法的S2004中，基站设备将标识信息和wifi接入站点的站点信息发送给D2D设备，同时还向已经建立联网的D2D设备发送一个连接释放消息，该已经建立联网的D2D设备在收到上述标识信息、wifi接入站点的站点信息以及连接释放消息后，切断5G网络中的链路连接，重新向wifi接入站点发起接入请求。
上述方法不仅能在基站信道资源紧张的情况下使得D2D设备快速接入网络，并且实现了基站在信道资源不充足的情况下，如何使得基站信道资源进行释放，提高了信道资源利用率。
实施例三：
由于上述方案中同一个wifi接入站点会有大量的D2D设备进行接入，虽然上述方案缓解了基站信道资源的使用，但wifi接入站同样会面临信道资源紧张的问题，而且wifi接入站下除了D2D用户还有大量的WiFi用户，D2D用户本身之间以及D2D用户、WiFi用户之间使用相同的频率会使得彼此之间存在一定的干扰，本发明进一步提出了以下方案以解决该问题。
WIFI通常使用2.4GHz和5GHz两个独立的频段，当在D2D设备在5GHz频段的信道资源比较紧张时，可以利用2.4GHz频段的资源，本发明提供了一种5G网络中利用wifi接入站点实现D2D设备接入网络的方法，如图3所示，进一步包括：
S3007：wifi接入设备在接收到D2D设备的接入请求后，判断5GHz频段的资源是否充足。
S3008:如果5GHz频段的资源充足，则引导该D2D设备接入5GHz频段。
S3009：如果5GHz频段的资源不充足，则判断2.4GHz频段的资源是否充足。
S3010：如果2.4GHz频段的资源不充足，则wifi接入设备向D2D设备发送拒绝接入消息。
S3011：如果2.4GHz频段的资源充足，则判断D2D设备的类型是否支持2.4GHz和5GHz两个频段工作。
在该步骤中wifi接入设备向D2D设备发送设备类型请求消息，D2D设备在收到设备类型请求消息后，将含有是否支持2.4GHz和5GHz两个频段工作的设备类型消息发送给wifi接入设备。
S3012：如果D2D设备类型支持2.4GHz和5GHz两个频段工作，则引导D2D设备接入2.4GHz频段。
S3013：如果D2D设备类型不支持2.4GHz，则wifi接入设备向D2D设备发送拒绝接入消息。
S3014：D2D设备收到wifi接入设备的拒绝接入消息后，再次向基站发起接入请求。
在该方案中，优先使用wifi接入设备的5GHz频段资源，在5GHz频段资源不充足的情况下，引导D2D设备使用2.4GHz的频段资源，如果5GHz和2.4GHz频段资源都不充足的情况下，D2D设备再次请求基站设备进行接入，在此时，经过上述方法步骤，基站释放了接入信道资源，D2D设备能够顺利的接入通信网络。
在本说明书的描述中，参考术语“本实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种5G网络中利用wifi接入站点实现D2D设备接入网络的方法，其特征在于，所述方法包括：
基站接收D2D设备的接入请求，并且在检查到自身信道资源不充足时，向小区中的所有D2D设备发送位置请求消息；
所述D2D设备收到所述位置请求消息后，将自身的位置信息发送给所述基站；
所述基站在接收到所述D2D设备的位置信息后，查询基站的本地存储器存储的所述小区中wifi接入站点的位置信息，基于两者的位置信息找出与所述D2D设备相对应的wifi接入站点；
所述基站将找到的所有D2D设备和相对应的wifi接入站点进行分组，将一个wifi接入站点和相对应的D2D设备设定为一组；
所述基站为每组D2D设备与wifi接入站点分配一个组标识信息，将所述组标识信息和wifi接入站点的站点信息发送给所述组的所有D2D设备，并且将所述组标识信息及所述D2D设备的设备信息发送给所述组的wifi接入站点；
所述D2D设备接收到所述组标识信息以及wifi接入站点信息后，向所述wifi接入站点发送接入请求信息；
所述wifi接入站点接收所述组标识信息以及所述D2D设备的设备信息，并且随后在接收到所述组标识信息对应组的所述D2D设备发送的接入请求信息后，将可用接入信道分配给所述D2D设备。
2.根据权利要求1所述的方法，包括：
所述基站在接收到所述D2D设备的位置信息后，查询本地存储器存储的本小区中wifi接入站点的位置信息，比较每个D2D设备的位置信息与wifi接入站点的位置信息，找出与各个wifi接入站点距离小于预定阈值的所有D2D设备，使找到的所述D2D设备与相关的各wifi接入站点相匹配，并进行分组。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：
wifi接入设备在接收到D2D设备的接入请求后，判断5GHz频段的资源是否充足；
如果所述5GHz频段的资源充足，则引导所述D2D设备接入5GHz频段；
如果所述5GHz频段的资源不充足，则判断2.4GHz频段的资源是否充足；
如果所述2.4GHz和5GHz资源都不充足，则所述wifi接入设备向所述D2D设备发送拒绝接入消息；
如果所述2.4GHz资源充足，则判断所述D2D设备的类型是否支持2.4GHz和5GHz两个频段工作；
如果所述D2D设备类型支持2.4GHz和5GHz两个频段工作，则引导所述D2D设备接入2.4GHz频段；
如果所述D2D设备不支持2.4GHz频段工作，则所述wifi接入设备向所述D2D设备发送拒绝接入消息。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括：
所述D2D设备收到所述wifi接入设备的拒绝接入消息后，再次向所述基站发起接入请求。
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