TWI556611B - 操作機器對機器裝置的方法、系統、設備及電腦可讀媒體 - Google Patents

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Description

操作機器對機器裝置的方法、系統、設備及電腦可讀媒體
本揭露是關於通訊系統中的機器對機器(machine-to-machine,M2M)裝置。
機器對機器(M2M)系統(也稱作機器類型通訊(machine-type-communication,MTC)系統)能夠在使用最少人類互動的情況下，讓資料(例如，所監控的資料)從機器流動到機器和/或從機器流動到人類的通訊系統。M2M系統的實例包含安全系統、監視系統、智慧表系統等。
一般M2M系統包含一個或一個以上M2M裝置、M2M伺服器和由服務提供商提供的無線網路，所述無線網路可涵蓋大量M2M裝置。M2M裝置可用於不同應用，包含(例如)監控電力、水或瓦斯消耗、遠端健康監控、庫存應用等。M2M裝置經配置以透過無線網路而將所監控的資料發送到M2M伺服器以供進一步 處理或分析。連接M2M裝置與M2M伺服器的無線網路根據例如由第三代合作夥伴計畫(3rd Generation Partnership Project,3GPP)開發的長期演進(Long-Term Evolution,LTE)標準等通訊標準而操作。
M2M裝置與M2M伺服器之間的通訊可在無線網路上產生顯著網路流量。另外，M2M裝置通常較小且受功率約束。在許多狀況下，這些裝置的使用壽命從幾個月到幾年不等且取決於其如何有效地利用其內部能源(例如，電池)。
根據一個實施例，提供一種用於操作網路中的機器對機器裝置的方法，所述方法包括：監控通訊網路的流量狀況；基於監控所述流量狀況的結果而決定用以透過所述通訊網路與機器對機器伺服器通訊的機器對機器裝置的群組的所允許持續時間；以及將指示所述所允許持續時間的資訊發射到機器對機器閘道器以用於根據所述所允許持續時間而操作所述機器對機器裝置。
根據另一實施例，提供一種用於操作網路中的機器對機器裝置的系統，所述系統包括：第一處理器，經配置以監控通訊網路的流量狀況以及基於監控所述流量狀況的結果而決定用以透過所述通訊網路與機器對機器伺服器通訊的機器對機器裝置的群組的所允許持續時間；以及第二處理器，經配置以將指示所述所允許持續時間的資訊發射到機器對機器閘道器以用於根據所述所 允許持續時間而操作所述機器對機器裝置。
根據另一實施例，提供一種用於操作網路中的機器對機器裝置的方法，所述方法包括：接收指示用以透過通訊網路與機器對機器伺服器通訊的機器對機器裝置的群組的所允許持續時間的資訊；基於所述所允許持續時間而決定分別用於所述機器對機器裝置的通訊視窗；以及將指示所述相應通訊視窗的資料發射到所述相應機器對機器裝置以用於根據所述相應通訊視窗而操作所述機器對機器裝置。
根據另一實施例，提供一種用於操作網路中的機器對機器裝置的設備，所述設備包括：第一介面模組，經配置以接收指示用以透過通訊網路與機器對機器伺服器通訊的機器對機器裝置的群組的所允許持續時間的資訊；控制器，經配置以基於所述所允許持續時間而決定用於所述個別機器對機器裝置的通訊視窗；以及第二介面模組，經配置以將指示所述通訊視窗的資料發射到所述機器對機器裝置以用於根據所述相應通訊視窗而操作所述機器對機器裝置。
根據另一實施例，提供一種電腦可讀媒體，包含指令，所述指令在由處理器執行時使所述處理器執行用於操作網路中的機器對機器裝置的方法。所述方法包括：接收指示用以透過通訊網路與機器對機器伺服器通訊的機器對機器裝置的群組的所允許持續時間的資訊；基於所述所允許持續時間而決定用於所述相應機器對機器裝置的通訊視窗；以及將指示所述相應通訊視窗的資 料發射到所述相應機器對機器裝置以用於根據所述相應通訊視窗而操作所述機器對機器裝置。
根據另一實施例，提供一種用於操作機器對機器裝置的方法，所述方法包括：接收指示用以透過通訊網路與機器對機器伺服器通訊的機器對機器裝置的群組的所允許持續時間的資訊，所述機器對機器裝置能夠在活動模式和電力節省模式中操作；決定所述機器對機器裝置中的至少一者的所述活動模式和所述電力節省模式的參數；以及發射用於根據所述參數而操作機器對機器裝置的所述群組的所述至少一個機器對機器裝置的資料。
根據另一實施例，提供一種用於操作機器對機器裝置的方法，所述方法包括：接收機器對機器裝置的活動模式和電力節省模式的參數；以及根據所述參數而將所述機器對機器裝置在所述活動模式與所述電力節省模式之間切換，所述機器對機器裝置在所述活動模式中操作時透過通訊網路與機器對機器伺服器通訊。
根據另一實施例，提供一種設備，包括：接收器和發射器，所述接收器經配置以接收所述設備的活動模式和電力節省模式的參數；以及控制器，經配置以根據所述參數而將所述設備在所述活動模式與所述電力節省模式之間切換，且在所述活動模式中啟動所述接收器和所述發射器以透過通訊網路與機器對機器伺服器通訊。
根據另一實施例，提供一種電腦可讀媒體，包含指令， 所述指令在由處理器執行時使所述處理器執行用於操作機器對機器裝置的方法。所述方法包括：接收機器對機器裝置的活動模式和電力節省模式的參數；以及根據所述參數而將所述機器對機器裝置在所述活動模式與所述電力節省模式之間切換，所述機器對機器裝置在所述活動模式中操作時透過通訊網路與機器對機器伺服器通訊。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100‧‧‧系統
102A‧‧‧M2M裝置
102B‧‧‧M2M裝置
102C‧‧‧M2M裝置
104‧‧‧M2M閘道器
106‧‧‧通訊網路
108‧‧‧M2M伺服器
110‧‧‧毛細管網路
112‧‧‧基地台
114‧‧‧服務閘道器
116‧‧‧移動管理實體
118‧‧‧家庭用戶伺服器
200‧‧‧M2M裝置
202‧‧‧網路介面控制器(NIC)模組
204‧‧‧控制器
206‧‧‧記憶體模組
208‧‧‧接收器
210‧‧‧發射器
212‧‧‧第二NIC模組
214‧‧‧核心模組
216‧‧‧第一NIC模組
218‧‧‧M2M閘道器
221‧‧‧M2M控制器單元
222‧‧‧資料庫
224‧‧‧控制器
500‧‧‧過程
502‧‧‧步驟
504‧‧‧步驟
506‧‧‧步驟
508‧‧‧步驟
510‧‧‧步驟
ta‧‧‧時間週期/通信視窗
ta1‧‧‧通信視窗
ta2‧‧‧通信視窗
ta3‧‧‧通信視窗
Ta‧‧‧所允許持續時間
Td‧‧‧時間週期
Td1‧‧‧持續時間
Td2‧‧‧持續時間
Td3‧‧‧持續時間
tDL‧‧‧時間間隔
tDＳ‧‧‧時間間隔
Ti‧‧‧開始時間
TM‧‧‧時間間隔
TN‧‧‧時間間隔
圖1說明根據示範性實施例的M2M部署的系統的功能方塊圖。
圖2A說明根據示範性實施例的M2M裝置的功能方塊圖。
圖2B說明根據示範性實施例的M2M閘道器的功能方塊圖。
圖3說明根據示範性實施例的用於控制M2M裝置的時序圖。
圖4A到圖4C說明根據示範性實施例的用於控制M2M裝置的群組的時序圖。
圖5說明根據示範性實施例的用於控制M2M裝置的群組的過程。
現將詳細參考示範性實施例，其實例在附圖中得以說明。以下描述參考附圖，其中除非另外表示，否則不同圖式中的相同數字表示相同或類似元件。示範性實施例的以下描述中闡述的實施方案不表示根據本揭露的所有實施方案。而是，所述實施方案僅為如在所附權利要求書中陳述的根據與本揭露有關的方面的系統和方法的實例。
圖1說明根據示範性實施例的機器對機器部署的系統100的功能方塊圖。參看圖1，系統100包含一個或一個以上M2M裝置102A到102C、M2M閘道器104、通訊網路106和至少一個M2M伺服器108。
M2M裝置102A到102C可各自為監控裝置，其用於監控資料且將資料發送到M2M伺服器108以供進一步處理或分析。M2M裝置102A到102C可用於不同應用，包含(例如)監控電、水或瓦斯消耗、遠端健康監控、庫存應用等。另外，M2M裝置102A到102C可基於共同特徵、位置等而分組為M2M裝置的一個或一個以上群組。
根據另一實施例，M2M裝置102A到102C經配置以在活動模式(active mode)與電力節省模式(power-saving mode)之間切換。在活動模式中，M2M裝置102A到102C中的每一者經配置以透過從M2M伺服器108接收資料，以及將資料發射到M2M伺服器108來與M2M伺服器108通訊。在電力節省模式中，M2M裝置102A到102C中的每一者不與M2M伺服器108通訊。在電 力節省模式中，M2M裝置102A到102C可週期性地啟動其接收器歷時短時間週期，以從通訊網路106收聽資訊。因此，M2M裝置102A到102C在電力節省模式中的電力消耗比在活動模式中少。
對於某些延遲容忍(delay-tolerant)M2M應用且為了降低訂閱費用，可允許M2M裝置102A到102C根據與通訊網路106的服務訂閱協定而僅在特定時間間隔期間發送或接收資料。在所允許時間間隔外，M2M裝置仍可發送或接收資料，但需要較高訂閱費用。因此，在所允許時間間隔外，102A到102C經配置以在電力節省模式中操作。另外，可根據從通訊網路106接收的資訊針對個別M2M裝置102A到102C而調整活動模式和電力節省模式的參數(包含活動模式的開始時間和電力節省模式的長度)。
另外，M2M裝置102A到102C可形成網路110，網路110根據(例如)IEEE 802.11標準、IEEE 802.15.4標準或LTE標準操作。網路110在本文中稱作毛細管網路(capillary network)。網路110內的M2M裝置102A到102C可透過其相應網路介面(例如，無線數據機(modem)、Wi-Fi介面、藍牙介面、Zigbee介面、射頻認證(radio-frequency identification,RFID)介面、基於LTE的近接通訊介面等)而直接或間接與M2M閘道器104通訊。因此，M2M裝置102A到102C的網路介面可基於例如IEEE 802.11標準、IEEE 802.15.4標準或LTE標準等一個或一個以上通訊標準而支持通訊。以下將描述M2M裝置102的其他細節。
M2M閘道器104經配置以將M2M裝置102A到102C 耦接到通訊網路106。M2M閘道器104可包含以下元件中的一者或一者以上：經配置以儲存資料、資訊和電腦程式指令的記憶體；經配置以執行用以執行本文所揭露的各種過程和方法的電腦程式指令的處理器；輸入和輸出模組；網路介面；天線等。
根據另一實施例，M2M閘道器104自身可為具有與M2M裝置102A到102C類似的功能和能力的M2M裝置，且還包含用以支援閘道器功能的額外能力。換句話說，M2M閘道器104可操作為毛細管網路110內的常規M2M裝置，以用於監控資料且將資料發送到M2M伺服器，以及在毛細管網路110與通訊網路106之間提供閘道器相關功能。根據另一實施例，M2M閘道器104不是預定的，且可在需要時從毛細管網路110內的M2M裝置中擇一作為M2M閘道器104。因此，毛細管網路110內的具有閘道器相關能力的任何M2M裝置皆可操作為M2M閘道器104。以下將描述M2M閘道器104的其他細節。
通訊網路106可為由服務提供商根據一個或一個以上通訊標準操作的無線通訊網路。出於說明性目的，假設通訊網路106根據3GPP標準運作，更具體而言是根據LTE標準運作。舉例來說，通訊網路106包含至少一個基地台(base station,BS)112，也稱作eNodeB。當M2M閘道器104位於基地台112的涵蓋區域內時，基地台112可與M2M閘道器104通訊。另外，基地台112還可直接與位於基地台112的涵蓋區域內的個別M2M裝置102A到102C通訊。
在示範性實施例中，網路106還可包含服務閘道器(serving gateway,SGW)114、移動管理實體(mobility management entity,MME)116和家庭用戶伺服器(home subscriber server,HSS)118。SGW 114、MME 116和HSS 118可在此項技術中已知的一個或一個以上電腦系統上實施且根據上述標準操作。明確地說，SGW 114經配置以將用戶資料路由到毛細管網路110和從毛細管網路110轉發用戶資料，同時還在eNodeB間移交(handover)或網路間傳送期間充當網路通訊的移動錨點。對於在電力節省模式中的M2M裝置，SGW 114在下行鏈路數據到達M2M裝置時終止下行鏈路數據路徑且觸發呼叫(paging)。SGW 114還管理和儲存(例如)IP承載(bearer)服務的參數和M2M裝置的網路內部路由資訊。
MME 116經配置以追蹤並呼叫在電力節省模式中操作的M2M裝置。MME 116還經配置以在初始附接(initial attach)程序期間和網路內移交期間選擇M2M裝置的SGW。MME 116還經配置以驗證M2M裝置，產生臨時身份並將臨時身份分配給M2M裝置，且對M2M裝置施加漫遊限制。根據一個實施例，MME 116產生監控通訊網路106的網路流量狀況的結果。MME 116可從其他網路元件(例如，SGW 114)獲得關於網路流量狀況的資訊。
HSS 118為含有與毛細管網路110內的M2M裝置102A到102C相關聯的用戶相關和訂閱相關資訊的中央資料庫。HSS 118提供包含(例如)用戶驗證和存取授權的功能性。由HSS 118 儲存的訂閱相關資訊包含(例如)M2M裝置102A到102C的所允許持續時間，在所述所允許持續時間期間允許M2M裝置102A到102C根據上文論述的服務訂閱協定而發送和/或接收資料。M2M裝置的所允許持續時間由所允許持續時間的開始時間和所允許持續時間的長度指示。
M2M伺服器108經配置以與通訊網路106通訊。舉例來說，M2M伺服器108可透過M2M閘道器104和通訊網路106從M2M裝置102A到102C接收資料。舉另一例來說，M2M伺服器108可透過M2M閘道器104和/或通訊網路106將控制或配置資訊發送到M2M裝置102A到102C。或者，M2M伺服器108可直接或透過此項技術中已知的其他手段將控制或配置資訊發送到M2M裝置102A到102C。
圖2A說明根據示範性實施例的大體上對應於圖1所示的M2M裝置102A到102C中的任一者的M2M裝置200的功能方塊圖。M2M裝置200包含至少：用於接收和發射資料的網路介面控制器(network interface controller,NIC)模組202；用於執行程式碼以處理資料且控制M2M裝置200的控制器204；以及用於儲存資料和程式碼的記憶體模組206。
在示範性實施例中，NIC模組202經配置以使用一個或一個以上網路介面(例如，Wi-Fi介面、藍牙介面、Zigbee介面、RFID介面或基於LTE的近接通訊介面)來直接或間接與M2M閘道器104通訊。NIC模組202可在M2M裝置200與M2M閘道器 104之間提供週期性或非週期性通訊。舉例來說，NIC模組202可週期性地將資料(例如，關於溫度、壓力等的資訊)發射到M2M閘道器104。在另一實施例中，NIC模組202包含用於從M2M閘道器104接收資料的接收器208和用於將資料發射到M2M閘道器104的發射器210。在替代實施例中，NIC模組202的接收器208和發射器210經配置以直接與基地台112通訊，且根據LTE或3GPP標準操作。
M2M裝置200的控制器204可為此項技術中已知的微處理器或中央處理單元(central processing unit,CPU)。控制器204與NIC模組202和記憶體模組206交換資料。另外，控制器204從記憶體模組206擷取(retrieve)程式碼且執行程式碼以處理從NIC模組202和記憶體模組206接收的資料。控制器204還使M2M裝置200根據程式碼而執行本文中所描述的過程。
M2M裝置200的記憶體模組206儲存用於控制M2M裝置的資料和程式碼。記憶體模組206可包含RAM、ROM、快閃記憶體和/或此項技術中已知的其他電腦可讀媒體中的一者或一者以上。
在示範性實施例中，控制器204透過執行儲存在記憶體模組206中的程式碼來使M2M裝置200在電力節省模式與活動模式之間切換，以便在提供與M2M伺服器108的必要通訊時減少電力消耗。舉例來說，當NIC模組202將資料發射到M2M閘道器104時，控制器204使M2M裝置200在活動模式中操作，而在活 動模式中電力消耗相對較高。另一方面，當NIC模組202不經由M2M閘道器104發射或接收資料時，控制器204使M2M裝置200在電力節省模式中操作。
在示範性實施例中，控制器202使M2M裝置200週期性地或非週期性地在電力節省模式與活動模式之間切換。兩個模式之間的切換的時序和模式的長度可根據儲存在M2M裝置內的參數和從通訊網路106接收的資訊而調整。
根據替代實施例，NIC模組202支援近接通訊協定，所述近接通訊協定允許M2M裝置200透過有線或無線通道與在鄰近位置的另一M2M裝置通訊。近接通訊協定可根據2013年3月15日公佈的技術規範3GPP TR 22.803而操作，所述技術規範的全部內容特此以引用的方式併入。在此實施例中，M2M裝置200透過M2M裝置200與鄰近的M2M裝置之間建立的直接路徑或經由M2M閘道器104或基地台112建立的通訊路徑與鄰近的M2M裝置通訊。
圖2B說明根據示範性實施例的大體上對應於圖1所示的M2M閘道器104的M2M閘道器218的功能方塊圖。M2M閘道器218包含：用於與M2M裝置102A到102C通訊的第一網路介面控制器(NIC)模組216；用於與通訊網路106通訊的第二NIC模組212；以及耦接到NIC模組216和NIC模組212的核心模組214。NIC模組216、NIC模組212和核心模組214中的每一者可由一個或一個以上處理器和非暫時電腦可讀媒體實施。在示範性 實施例中，第一NIC模組216經配置以使用一個或一個以上介面(例如，Wi-Fi介面、藍牙介面、Zigbee介面、RFID介面或基於LTE的近接通訊介面)與M2M裝置102通訊。
在示範性實施例中，NIC模組212包含用於與通訊網路106通訊的標準LTE或3GPP協定堆疊。NIC模組212可週期性地或非週期性地從通訊網路106接收用於毛細管網路110內的M2M裝置的服務訂閱資訊。服務訂閱資訊包含(例如)關於分配給M2M裝置102A到120C的所允許持續時間的資訊，在所述所允許持續時間期間，M2M裝置102A到120C經配置以在活動模式中操作以發送或接收資料。此資訊可指示根據(例如)通訊網路106的流量狀況而決定的所允許持續時間的開始時間。
NIC模組212還經配置以基於(例如)LTE或3GPP標準中提供的初始附接過程而將關於M2M裝置102A到120C的初始資訊發送到通訊網路106。另外，NIC模組212可基於根據LTE或3GPP標準的追蹤區域更新(Tracking Area Update,TAU)過程而週期性地或非週期性地將關於M2M裝置102的更新資訊發送到通訊網路106。
在示範性實施例中，核心模組214尤其包含M2M控制器單元221，M2M控制器單元221更包含資料庫222和控制器224。控制器單元221將關於M2M裝置102A到102C的資訊儲存在資料庫222中且從資料庫222擷取資訊。關於M2M裝置的資訊包含(例如)將在活動模式中由通訊網路106分配給M2M裝置的 所允許持續時間的開始時間和長度。
基於儲存在資料庫222中的資訊，控制器單元221可進一步決定毛細管網路110內的每一個別M2M裝置的活動模式和電力節省模式的參數。舉例來說，控制器單元221決定用於將特定M2M裝置設定為活動模式的開始時間和活動模式的持續時間，所述持續時間也稱作M2M裝置的通訊視窗。用於每一M2M裝置的活動模式的開始時間和通訊視窗是基於所允許持續時間的開始時間和長度以及網路110內的M2M裝置的數目而決定。根據另一實施例，控制器單元221還決定用於每一M2M裝置的電力節省模式的持續時間。控制器單元221可進一步將M2M裝置102A到102C的活動模式和電力節省模式的參數儲存在資料庫222中且透過NIC模組216將所述參數發射到M2M裝置。
根據另一實施例，M2M閘道器218自身也根據其中所設定的參數而週期性地或非週期性地在電力節省模式與活動模式之間切換。M2M閘道器218基於如上所述的由通訊網路106分配的所允許持續時間來決定活動模式和電力節省模式的參數。因此，M2M閘道器218可提供與M2M裝置102A到102C的功能類似的功能。
圖3描繪大體上對應於在毛細管網路110中操作的M2M裝置102A到102C中的一者或M2M閘道器104的個別M2M裝置的時序圖。如圖3所示，M2M裝置在時間週期ta期間在活動模式中操作且在時間週期Td期間在電力節省模式中操作。時間週期ta 為通訊視窗，在所述通訊視窗期間，NIC模組202的接收器208和發射器210兩者都被啟動。因此，在活動模式中，M2M裝置經配置以透過通訊網路106與M2M伺服器108通訊。
在通訊視窗ta結束時，M2M裝置切換到電力節省模式且在電力節省模式中操作歷時週期Td。在電力節省模式中，NIC模組202中的接收器208和發射器關閉以便減少能量消耗。因此，M2M裝置終止與M2M伺服器108的通訊。
在另一實施例中，在電力節省模式中操作的M2M裝置可週期性地啟動接收器歷時短時間週期以從通訊網路106收聽狀態相關資訊(例如，呼叫信號)。更具體地說，M2M裝置最初在電力節省模式中遵循短的不連續接收(discontinuous reception,DRX)週期且週期性地每隔tDS時間間隔啟動接收器。M2M裝置在短DRX週期中操作的總持續時間為TN。
如果直到TN週期結束仍未接收到資訊，那麼M2M裝置轉變為長的不連續接收(DRX)週期且週期性地每隔tDL時間間隔啟動接收器。因為tDL時間間隔大體上大於tDS時間間隔，所以NIC模組202中的接收器在長DRX週期中被較不頻繁地啟動。因此，M2M裝置消耗的電力在長DRX週期中進一步減少。M2M裝置在長DRX週期中操作的總持續時間為TM。因此，電力節省模式的總持續時間Td實質上為TN間隔與TM間隔的總和。
根據另一實施例，根據M2M裝置與通訊網路106之間的服務訂閱來決定M2M裝置的通訊視窗ta。舉例來說，服務訂閱 可規定允許M2M裝置一小時、一天、一周或一個月使用網路106的網路服務一次。
根據另一實施例，基於(例如)通訊網路106的流量狀況而決定個別M2M裝置的活動模式的開始時間Ti。具體地說，當監控流量狀況的結果指示通訊網路106的流量狀況變化時，通訊網路106可使通訊視窗ta的開始時間Ti調整為相對低流量的時間。因此，網路資源較有效地得以使用。
根據又一實施例，調整短DRX週期的數目和長DRX週期的數目以進一步減少M2M裝置的電力消耗。舉例來說，減少短DRX週期的數目，同時增加長DRX週期的數目。因此，TN時間間隔減小，且TM時間間隔增大。因此，M2M裝置在長DRX週期中操作歷時相對較大的時間週期，進而消耗較少電力。
圖4A到圖4C說明在毛細管網路(例如，毛細管網路110)中操作的M2M裝置(例如，圖1的M2M裝置102A到102C)的群組的時序圖。M2M裝置的群組根據基於群組的服務訂閱而透過通訊網路106與M2M伺服器108通訊。基於群組的服務訂閱指定(例如)所允許持續時間Ta，在所述所允許持續時間Ta中，允許M2M裝置的群組透過網路106發射和接收資料。在所允許持續時間Ta之外，不允許M2M裝置的群組透過網路106與M2M伺服器108通訊。
所允許持續時間Ta可每小時、每天、每週、每月等發生。可根據網路106的網路流量狀況來調整M2M裝置的群組的所允許 持續時間Ta的開始時間Ti。舉例來說，可調整開始時間Ti以使得所允許持續時間在網路106的流量相對低時發生。因此，資源較有效地得以利用。
在所允許持續時間Ta內，群組的每一M2M裝置被分配通訊視窗以透過網路106發射和接收資料，所述通訊視窗為所允許持續時間Ta的一部分。舉例來說，在時間Ti1時開始的通訊視窗ta1分配給M2M裝置102A，如圖4A所示。因此，M2M裝置102A在通訊視窗ta1內在活動模式中操作且透過網路106與M2M伺服器108通訊。
在通訊視窗ta1之外，M2M裝置102A根據上文在圖3中描繪的過程而進入電力節省模式歷時持續時間Td1。明確地說，M2M裝置102A可首先進入短DRX週期，在所述短DRX週期中，M2M裝置102A的NIC模組202的接收器208週期性地啟動歷時短時間週期以從網路106收聽狀態相關資訊。因此，M2M裝置102A在短DRX週期中消耗的電力比在活動模式中少。
如果在短DRX週期內的預定時間週期內未接收到資料，那麼M2M裝置102A進入長DRX週期，在所述長DRX週期中，M2M裝置102A的NIC模組202的接收器208較不頻繁地啟動，而NIC模組202的發射器210保持關閉。因此，M2M裝置102A在長DRX週期中消耗的電力比在短DRX週期中更少。
類似地，將所允許持續時間Ta內的通訊視窗ta2和ta3分別分配給M2M裝置102B和102C，如圖4B和圖4C所示。允許 M2M裝置102B和102C分別在時間Ti2和Ti3開始的相應通訊視窗內與M2M伺服器108通訊。在相應通訊視窗之外，M2M裝置102B和102C進入電力節省模式分別歷時時間週期Td2和Td3，且如上所述根據短DRX週期和長DRX週期而操作。
通訊視窗ta1、ta2和ta3可能彼此重疊或可能不彼此重疊。可由M2M閘道器104或通訊網路106基於一個或一個以上參數來決定通訊視窗ta1、ta2和ta3，所述參數包含(例如)所允許持續時間Ta的長度、所允許持續時間的開始時間Ti和群組內的M2M裝置的數目。
或者，由毛細管網路110的M2M裝置中的一者決定通訊視窗ta1、ta2和ta3。在決定個別M2M裝置的通訊視窗之後，由作出所述決定的網路實體(例如，由M2M閘道器104、通訊網路106、基地台、eNodeB或M2M裝置中的一者)通知毛細管網路中的每一M2M裝置。根據(例如)多播協議、點對點通訊協議或基於LTE的近接通訊協定將關於通訊視窗的資訊發射到個別M2M裝置。應理解，當毛細管網路110僅包含單個M2M裝置時，圖4A到圖4C所示的所允許持續時間Ta等於圖3所示的所允許持續時間ta，其等於單個M2M裝置的通訊視窗。
根據另一實施例，在M2M裝置102A到102C不具有基於LTE的近接通訊介面的部署情形中，M2M裝置102A到102C使用其WiFi、Zigbee、藍牙或其他類似介面經由M2M閘道器104與M2M伺服器108通訊。在此實施例中，M2M裝置102A到102C 可經配置以在連續休眠或電力節省持續時間Td中操作而無短DRX週期或長DRX週期。因此，將持續時間Td定義為休眠週期。
圖5說明用於操作毛細管網路110內的一個或一個以上M2M裝置102A到102C的群組的過程500。M2M裝置102A到102C透過M2M閘道器104和通訊網路106與M2M伺服器108(圖1所示)通訊。M2M閘道器104可為毛細管網路110內的具有閘道器能力的M2M裝置中的一者。因此，除了閘道器功能之外，M2M閘道器104還可提供與M2M裝置102A到102C類似的功能。因此，M2M裝置102A到102C和M2M閘道器104可形成M2M裝置的群組。毛細管網路110內的M2M裝置能夠在活動模式和電力節省模式中操作。通訊網路106包含如上文結合圖1所述的基地台112、服務閘道器(serving gateway,GW)114、MME 116和HSS 118。
根據過程500，在步驟502處，M2M閘道器104和網路106執行初始附接和驗證過程。初始附接和驗證過程包含(例如)將附接請求從M2M閘道器104發射到基地台112。此附接請求包含指示(例如)裝置的電力節省偏好、閘道器能力和與基於群組的訂閱或個別訂閱有關的其他細節的資訊。在接收到附接請求之後，基地台112借助MME 116執行初始附接過程。
在步驟504處，MME 116針對M2M裝置的群組從HSS 118擷取基於群組的服務訂閱資料或個別服務訂閱資料。服務訂閱資料指示(例如)分配給M2M裝置的群組以用於使用網路106的 網路服務的所允許持續時間。
在步驟506處，MME 116基於訂閱資料以及網路106的流量狀況而決定M2M裝置的群組的所允許持續時間Ta的開始時間Ti。MME 116決定M2M裝置的群組的所允許持續時間Ta且將開始時間Ti調整為網路106中的相對低流量的時間。MME 116接著將指示所允許持續時間Ta和開始時間Ti的資訊轉發到基地台112。或者，MME 116可將關於所允許持續時間Ta和開始時間Ti的資訊直接轉發到M2M閘道器104。
在步驟508處，基地台112將指示所允許持續時間ta和開始時間Ti的資訊發射到M2M閘道器104。M2M閘道器104接著決定群組內的個別M2M裝置的活動模式的參數。具體地說，M2M閘道器104基於所允許持續時間ta的長度、所允許持續時間Ta的開始時間Ti和群組內的M2M裝置的數目而決定每一M2M裝置的通訊視窗的長度和通訊視窗的開始時間。
另外，M2M閘道器104還基於所允許持續時間Ta和開始時間Ti決定每一M2M裝置的電力節省模式的參數。明確地說，對於個別M2M裝置，M2M閘道器104決定電力節省模式的總持續時間，其可為對應通訊視窗之外的整個時間週期。如果M2M裝置102A到102C裝備有基於LTE的通訊介面，那麼M2M閘道器還決定每一M2M裝置的短DRX週期的數目和長DRX週期的數目。
一般來說，M2M裝置在長DRX週期中操作時消耗的電 力比在短DRX週期和活動模式中少，這是因為NIC模組的接收器相對較不頻繁地啟動。另一方面，M2M裝置操作長DRX週期而遺失來自於網路106的資訊的可能性相對較大，這是因為NIC模組202的接收器208關閉歷時較大的時間間隔。因此，在決定短DRX週期的數目和長DRX週期的數目時，M2M閘道器104平衡電力消耗和遺失資料的可能性。此平衡可根據用戶指定的要求或系統100的特定應用而實現。
在替代實施例中，基地台112決定每一M2M裝置的活動模式和電力節省模式的參數。在此實施例中，基地台112在步驟508處將所述參數發射到M2M閘道器104。
在步驟510處，用活動模式和電力節省模式的參數更新個別M2M裝置，所述參數包含所述M2M裝置的相應通訊視窗、開始時間和在步驟508處新決定的電力節省模式的參數。舉例來說，M2M閘道器104可將指示通訊視窗、開始時間和電力節省模式的參數的資訊發射到毛細管網路110內的個別M2M裝置。M2M裝置102A到102C接著根據新接收的資訊而操作。
所述資訊可根據多播協定、基於LTE的近接發射協議或不涉及基地台112的本地通訊協議而從M2M閘道器104發射到M2M裝置且遍佈毛細管網路110傳播。所述資訊的發射可透過M2M裝置的近接通訊介面、Wi-Fi介面、藍牙介面、Zigbee介面、RFID介面或任何合適的網路介面進行。由於所述資訊在M2M裝置之間發射而不涉及基地台112，因此所述資訊的發射不會進一步 對基地台112和通訊網路106造成負擔。
根據一些其他實施例，週期性地執行步驟504、506、508和510以動態地配置M2M裝置的活動模式和電力節省模式的參數。在一個實施例中，M2M閘道器104週期性地向通訊網路106起始對由網路106進行的所允許持續時間Ta的重新分配的請求。在接收到所述請求後，通訊網路106即刻執行步驟504以擷取群組訂閱資料並執行步驟506以基於群組訂閱資料和流量狀況而決定重新分配的持續時間Ta，如上所述。基於新決定的所允許持續時間Ta，M2M閘道器104或基地台112執行步驟508以決定個別M2M裝置的活動模式和電力節省模式的參數。接著在步驟510處用新決定的參數更新M2M裝置。
在替代實施例中，通訊網路106起始動態地更新毛細管網路110中的M2M裝置的群組的所允許持續時間Ta的過程。舉例來說，通訊網路106的網路元件(例如，基地台112、服務閘道器114或MME 116)監控通訊網路106的流量狀況。當監控結果指示流量狀況改變時，監控網路元件決定流量狀況的改變需要M2M裝置的群組的所允許持續時間Ta的重新分配。網路元件將起始所允許持續時間Ta的重新分配的請求發送到MME 116。在接收到所述請求後，網路106執行步驟504和506以基於訂閱資料和新決定的流量狀況而決定重新分配的所允許持續時間Ta。基於新決定的所允許持續時間Ta，M2M閘道器104或基地台112在步驟508處決定個別M2M裝置的活動模式和電力節省模式的參數。接 著在步驟510處用新決定的參數更新M2M裝置。
根據另一實施例，可在2009年3月的3GPP TS 24.301(LTE)，“用於演進分組系統(Evolved Packet System,EPS)的非接入層(Non-Access-Stratum,NAS)協議”V8.1.0(其特此以引用的方式併入)中定義的演進分組系統移動性管理(Evolved Packet System Mobility Management,EMM)消息中攜載從網路106發射到M2M閘道器的指示所允許持續時間的資訊。根據另一實施例，可在已知Wi-Fi標準中定義的Wi-Fi資料訊框(例如，供應商特定訊框)中攜載發射到毛細管網路110內的個別M2M裝置102A到102C的活動模式和電力節省模式的參數。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
500‧‧‧過程
502‧‧‧步驟
504‧‧‧步驟
506‧‧‧步驟
508‧‧‧步驟
510‧‧‧步驟

Claims (39)

  1. 一種用於操作網路中的機器對機器裝置的方法，包括：監控通訊網路的流量狀況；基於監控所述流量狀況的結果而決定用以透過所述通訊網路與機器對機器伺服器通訊的機器對機器裝置的群組的所允許持續時間；以及將指示所述所允許持續時間的資訊發射到機器對機器閘道器以用於根據所述所允許持續時間而操作所述機器對機器裝置，其中所述機器對機器裝置透過所述機器對機器閘道器與所述通訊網路通訊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述決定所述所允許持續時間更包括決定所述所允許持續時間的開始時間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的方法，更包括：擷取所述機器對機器裝置的基於群組的訂閱資料或個別訂閱資料；以及另外基於所述訂閱資料而決定所述所允許持續時間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述將指示所述所允許持續時間的所述資訊發射到所述機器對機器閘道器更包括將指示所述所允許持續時間的所述資訊包含在LTE EMM消息中。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，更包括：從所述機器對機器裝置中的一者或基地台接收對所述所允許 持續時間的重新分配的請求；以及回應於所述請求而重新分配所述所允許持續時間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的方法，更包括：基於所述流量狀況的所述監控而決定所述通訊網路的所述流量狀況的改變；以及回應於所述改變而決定所述所允許持續時間。
  7. 一種用於操作網路中的機器對機器裝置的系統，包括：第一處理器，經配置以監控通訊網路的流量狀況以及基於監控所述流量狀況的結果而決定用以透過所述通訊網路與機器對機器伺服器通訊的機器對機器裝置的群組的所允許持續時間；以及第二處理器，經配置以將指示所述所允許持續時間的資訊發射到機器對機器閘道器以用於根據所述所允許持續時間而操作所述機器對機器裝置，其中所述機器對機器裝置透過所述機器對機器閘道器與所述通訊網路通訊。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的系統，其中所述第一處理器經進一步配置以決定所述所允許持續時間的開始時間。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的系統，其中所述第一處理器經進一步配置以：擷取用於所述機器對機器裝置的基於群組的訂閱資料或個別訂閱資料；以及另外基於所述訂閱資料而決定所述所允許持續時間。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的系統，其中所述第二處理 器經進一步配置以在LTE EMM消息中發射指示所述所允許持續時間和開始時間的所述資訊。
  11. 如申請專利範圍第7項所述的系統，其中所述第一處理器和所述第二處理器根據3GPP標準操作。
  12. 如申請專利範圍第7項所述的系統，其中所述第一處理器經進一步配置以：接收對所述所允許持續時間的重新分配的請求；以及回應於所述請求而重新分配所述所允許持續時間。
  13. 如申請專利範圍第7項所述的系統，其中所述第一處理器經進一步配置以：基於所述監控結果而決定所述通訊網路的所述流量狀況的改變；以及回應於所述改變而決定所述所允許持續時間。
  14. 一種用於操作網路中的機器對機器裝置的方法，包括：接收攜載指示用以透過通訊網路與機器對機器伺服器通訊的機器對機器裝置的群組的所允許持續時間的資訊的LTE EMM消息；基於所述所允許持續時間而決定分別用於所述機器對機器裝置的通訊視窗；以及將指示所述相應通訊視窗的資料發射到所述相應機器對機器裝置以用於根據所述相應通訊視窗而操作所述機器對機器裝置。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的方法，所述決定所述相應 通訊視窗更包括決定所述相應通訊視窗的開始時間。
  16. 如申請專利範圍第14項所述的方法，更包括另外基於所述機器對機器裝置的數目而決定所述相應通訊視窗。
  17. 如申請專利範圍第14項所述的方法，其中所述LTE EMM消息更攜載指示開始時間的所述資訊。
  18. 如申請專利範圍第14項所述的方法，更包括透過Wi-Fi介面、Zigbee介面、藍牙介面、RFID介面或基於LTE的近接通訊介面中的一者將指示所述相應通訊視窗的所述資料發射到所述相應機器對機器裝置。
  19. 如申請專利範圍第14項所述的方法，更包括將對所述所允許持續時間的請求發射到所述通訊網路。
  20. 如申請專利範圍第14項所述的方法，更包括決定所述機器對機器裝置的電力節省模式的參數，所述參數指示所述電力節省模式的總持續時間、短的不連續接收週期的數目或長的不連續接收週期的數目中的至少一者。
  21. 一種用於操作網路中的機器對機器裝置的設備，包括：第一介面模組，經配置以接收攜載指示用以透過通訊網路與機器對機器伺服器通訊的機器對機器裝置的群組的所允許持續時間的資訊的LTE EMM消息；控制器，經配置以基於所述所允許持續時間而決定用於個別機器對機器裝置的通訊視窗；以及第二介面模組，經配置以將指示所述通訊視窗的資料發射到 所述機器對機器裝置以用於根據所述相應通訊視窗而操作所述機器對機器裝置。
  22. 如申請專利範圍第21項所述的設備，其中所述控制器經進一步配置以決定所述通訊視窗的開始時間。
  23. 如申請專利範圍第21項所述的設備，其中所述控制器經進一步配置以另外基於所述機器對機器裝置的數目而決定所述通訊視窗。
  24. 如申請專利範圍第21項所述的設備，其中所述LTE EMM消息更攜載指示開始時間的所述資訊。
  25. 如申請專利範圍第21項所述的設備，其中所述第二介面模組更包括Wi-Fi介面、Zigbee介面、藍牙介面、RFID介面或基於LTE的近接通訊介面中的一者，所述第二介面經配置以將指示所述通訊視窗的所述資料發射到所述機器對機器裝置。
  26. 一種電腦可讀媒體，包含指令，所述指令在由處理器執行時使所述處理器執行用於操作網路中的機器對機器裝置的方法，所述方法包括：接收攜載指示用以透過通訊網路與機器對機器伺服器通訊的機器對機器裝置的群組的所允許持續時間的資訊的LTE EMM消息；基於所述所允許持續時間而決定所述相應機器對機器裝置的通訊視窗；以及將指示所述相應通訊視窗的資料發射到所述相應機器對機器 裝置以用於根據所述相應通訊視窗而操作所述機器對機器裝置。
  27. 一種用於操作機器對機器裝置的方法，所述方法包括：接收指示用以透過通訊網路與機器對機器伺服器通訊的機器對機器裝置的群組的所允許持續時間的資訊，所述機器對機器裝置能夠在活動模式和電力節省模式中操作；藉由機器對機器閘道器決定所述機器對機器裝置中的至少一者的所述活動模式和所述電力節省模式的參數，其中至少一機器對機器裝置透過所述機器對機器閘道器與所述通訊網路通訊；以及發射用於根據所述參數而操作機器對機器裝置的所述群組的所述至少一個機器對機器裝置的資料。
  28. 如申請專利範圍第27項所述的方法，其中所述活動模式的所述參數包含通訊視窗的開始時間，所述通訊視窗的所述開始時間指示所述活動模式的開始時間。
  29. 如申請專利範圍第27項所述的方法，其中所述電力節省模式的所述參數包含所述電力節省模式的時間週期。
  30. 如申請專利範圍第29項所述的方法，其中所述電力節省模式的所述參數進一步指示所述至少一個機器對機器裝置的短的不連續接收週期的數目和長的不連續接收週期的數目。
  31. 一種用於操作機器對機器裝置的方法，所述方法包括：從機器對機器閘道器接收機器對機器裝置的活動模式和電力節省模式的參數，其中所述活動模式和所述電力節省模式的所述 參數由所述機器對機器閘道器決定；以及根據所述參數而將所述機器對機器裝置在所述活動模式與所述電力節省模式之間切換，所述機器對機器裝置在所述活動模式中操作時經由所述機器對機器閘道器於通訊網路與機器對機器伺服器通訊。
  32. 如申請專利範圍第31項所述的方法，更包括透過Wi-Fi介面、藍牙介面、Zigbee介面、RFID介面或近接通訊介面而接收所述參數。
  33. 如申請專利範圍第32項所述的方法，更包括從機器對機器閘道器或所述通訊網路接收所述參數。
  34. 如申請專利範圍第31項所述的方法，其中所述電力節省模式的所述參數指示休眠週期、短的不連續接收週期的數目或長的不連續接收週期的數目中的至少一者，且所述方法更包括：操作所述機器對機器裝置歷時所述數目個短的不連續接收週期；以及在所述短的不連續接收週期之後操作所述機器對機器裝置歷時所述數目個長的不連續接收週期。
  35. 一種用於操作機器對機器裝置的設備，包括：接收器和發射器，所述接收器經配置以從機器對機器閘道器接收所述設備的活動模式和電力節省模式的參數，其中所述活動模式和所述電力節省模式的所述參數由所述機器對機器閘道器決定；以及 控制器，經配置以根據所述參數而將所述設備在所述活動模式與所述電力節省模式之間切換，且在所述活動模式中啟動所述接收器和所述發射器以經由所述機器對機器閘道器於通訊網路與機器對機器伺服器通訊。
  36. 如申請專利範圍第35項所述的設備，其中所述接收器和所述發射器包含Wi-Fi介面、藍牙介面、Zigbee介面、RFID介面或近接通訊介面中的至少一者。
  37. 如申請專利範圍第35項所述的設備，其中所述控制器經進一步配置以：在所述電力節省模式中關閉所述發射器和所述接收器；以及在所述電力節省模式中根據所述電力節省模式的所述參數而週期性地啟動所述接收器。
  38. 如申請專利範圍第35項所述的設備，其中所述電力節省模式的所述參數指示休眠週期、短的不連續接收週期的數目或長的不連續接收週期的數目中的至少一者，且所述控制器經進一步配置以：操作所述設備歷時所述數目個短的不連續接收週期；以及在所述短的不連續接收週期之後操作所述設備歷時所述數目個長的不連續接收週期。
  39. 一種電腦可讀媒體，包含指令，所述指令在由處理器執行時使所述處理器執行用於操作機器對機器裝置的方法，所述方法包括： 從機器對機器閘道器接收機器對機器裝置的活動模式和電力節省模式的參數，其中所述活動模式和所述電力節省模式的所述參數由所述機器對機器閘道器決定；以及根據所述參數而將所述機器對機器裝置在所述活動模式與所述電力節省模式之間切換，所述機器對機器裝置在所述活動模式中操作時經由所述機器對機器閘道器於通訊網路與機器對機器伺服器通訊。
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