物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)傳輸方法、系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、終端的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)傳輸方法、一種物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、一種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、一種終端和一種物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]物聯(lián)網(wǎng)(MTC)應(yīng)用是業(yè)界公認(rèn)的5G網(wǎng)絡(luò)的主要需求和5G網(wǎng)絡(luò)的主要驅(qū)動(dòng)力，對于大多數(shù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而言，海量、低成本、小數(shù)據(jù)包、低時(shí)延、低功耗是其重要特征，例如:在智能抄表(水表、電表、氣表)、智能家居等物聯(lián)網(wǎng)場景中，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于智能終端(例如手機(jī)、pad等)的數(shù)據(jù)，因此，用戶對物聯(lián)網(wǎng)的成本和功耗非常敏感。為了降低海量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的成本和功耗，未來網(wǎng)絡(luò)可能采用中繼終端(例如具有Relay功能的手機(jī)、pad)作為輔助，由中繼終端對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚和中轉(zhuǎn)，以使物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能夠向基站上傳數(shù)據(jù)。
[0003]而目前的中繼終端的選擇算法主要基于eNB (基站)的集中式控制方案，即eNB根據(jù)可用中繼終端與基站和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的信道質(zhì)量好壞，綜合來選取某個(gè)最佳的中繼終端作為輔助。這樣，基于eNB的集中式控制方案雖然可以有效地滿足物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備低功耗或低成本需求，但當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)中含有海量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備時(shí)，這類方案的管理復(fù)雜度很高，此外，現(xiàn)有技術(shù)方案并沒有考慮中繼能力受限，但實(shí)際上，中繼終端匯聚轉(zhuǎn)發(fā)流量會(huì)涉及到中繼終端與運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的流量簽約，中繼終端的信令處理能力和能耗情況，因此，中繼終端不能假定為可以無限制地充當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的中繼實(shí)體。例如，在一些應(yīng)用場景中，中繼終端僅能支持有15個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備同時(shí)接入。
[0004]因此，在選擇中繼終端時(shí)，如何能夠綜合物聯(lián)網(wǎng)中的每個(gè)終端的信令處理能力和能耗情況、每個(gè)終端分別與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和基站的信道質(zhì)量以及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備選擇最優(yōu)中繼終端，進(jìn)而為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備選擇最優(yōu)中繼路徑，成為亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明正是基于上述問題，提出了一種新的技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)在選擇中繼終端時(shí)，能夠綜合物聯(lián)網(wǎng)中的每個(gè)終端的信令處理能力和能耗情況、每個(gè)終端分別與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和基站的信道質(zhì)量以及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備選擇最優(yōu)中繼終端，進(jìn)而為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備選擇最優(yōu)中繼路徑。
[0006]有鑒于此，本發(fā)明的一方面提出了一種物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)傳輸方法，用于所述物聯(lián)網(wǎng)中的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，包括:向所述物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備所在的服務(wù)小區(qū)中的多個(gè)終端發(fā)送中繼尋找信令；接收來自至少一個(gè)終端發(fā)送的中繼尋找信令反饋，并將所述至少一個(gè)終端作為所述物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的候選中繼終端集中的候選中繼終端；根據(jù)接收到的所述候選中繼終端集中每個(gè)候選中繼終端的所述中繼尋找信令反饋，確定所述物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的目標(biāo)中繼終端集；向所述目標(biāo)中繼終端集中的目標(biāo)中繼終端發(fā)送中繼申請信令，以申請通過所述目標(biāo)中繼終端轉(zhuǎn)發(fā)向所述服務(wù)小區(qū)中的具有基站功能的設(shè)備發(fā)送的上行數(shù)據(jù)，其中，所述多個(gè)終端包括所述至少一個(gè)終端。
[0007]在該技術(shù)方案中，通過向物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備所在的服務(wù)小區(qū)中的多個(gè)終端發(fā)送中繼尋找信令，可以使多個(gè)終端根據(jù)自身的當(dāng)前中繼條件(如終端是否支持為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)向所在當(dāng)前小區(qū)中的具有基站功能的設(shè)備發(fā)送的上行數(shù)據(jù)、終端是否開啟轉(zhuǎn)發(fā)上行數(shù)據(jù)的服務(wù)、終端是否空閑、終端的當(dāng)前時(shí)頻資源是否高于轉(zhuǎn)發(fā)上行數(shù)據(jù)所需的時(shí)頻資源、終端支持的最大中繼連接數(shù)目等)決定是否響應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的中繼尋找信令，如果當(dāng)前中繼條件比較理想，則響應(yīng)，并發(fā)送中繼尋找信令反饋，以使物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將發(fā)送中繼尋找信令反饋的終端作為候選中繼終端，進(jìn)而根據(jù)中繼尋找信令反饋從候選中繼終端集中進(jìn)一步篩選出中繼條件更好的終端作為目標(biāo)中繼終端，并向目標(biāo)中繼終端集中的每個(gè)或部分目標(biāo)中繼終端發(fā)送中繼申請信令，以申請通過中繼能力等中繼條件較好的目標(biāo)中繼終端轉(zhuǎn)發(fā)向服務(wù)小區(qū)中的具有基站功能的設(shè)備發(fā)送的上行數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)綜合終端的信令處理能力和能耗情況，選擇出較優(yōu)的中繼路徑實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。其中，具有基站功能的設(shè)備包括基站、通過通信設(shè)備(如智能手機(jī)等)實(shí)現(xiàn)的微小區(qū)基站等。
[0008]在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述中繼尋找信令反饋包括:所述物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備至每個(gè)所述候選中繼終端的第一信道質(zhì)量和/或每個(gè)所述候選中繼終端至所述具有基站功能的設(shè)備的第二信道質(zhì)量；以及根據(jù)接收到的所述候選中繼終端集中每個(gè)候選中繼終端的所述中繼尋找信令反饋，確定所述物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的目標(biāo)中繼終端集，具體包括:根據(jù)與所述每個(gè)所述候選中繼終端相對應(yīng)的所述第一信道質(zhì)量和/或所述第二信道質(zhì)量計(jì)算出與所述每個(gè)所述候選中繼終端相對應(yīng)的所述物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備至所述具有基站功能的設(shè)備的等效信道質(zhì)量；根據(jù)與所述每個(gè)所述候選中繼終端相對應(yīng)的所述等效信道質(zhì)量確定每個(gè)所述候選中繼終端在所述候選中繼終端集中所處的候選優(yōu)先級；判斷所述候選中繼終端集中的任一候選中繼終端的候選優(yōu)先級是否高于預(yù)設(shè)候選優(yōu)先級，在判斷結(jié)果為是時(shí)，則將所述任一候選中繼終端作為所述目標(biāo)中繼終端集中的目標(biāo)中繼終端，且所述目標(biāo)中繼終端在所述目標(biāo)中繼終端集中所處的候選優(yōu)先級與所述目標(biāo)中繼終端在所述候選中繼終端集中所處的候選優(yōu)先級相同；否則，確定所述任一候選中繼終端不是所述目標(biāo)中繼終端集中的目標(biāo)中繼終端。
[0009]在該技術(shù)方案中，通過與每個(gè)候選中繼終端相對應(yīng)的第一信道質(zhì)量和/或第二信道質(zhì)量可以準(zhǔn)確地計(jì)算出與每個(gè)所述候選中繼終端相對應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備至具有基站功能的設(shè)備的等效信道質(zhì)量，然后可以確定每個(gè)候選中繼終端在候選中繼終端集中所處的候選優(yōu)先級，當(dāng)然，等效信道質(zhì)量越高，候選優(yōu)先級也就越高，且若任一候選中繼終端的候選優(yōu)先級高于預(yù)設(shè)候選優(yōu)先級，則說明物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備至該任一候選中繼終端和該任一候選中繼終端至具有基站功能的設(shè)備的信道質(zhì)量均較高，則可以將該任一候選中繼終端進(jìn)一步作為當(dāng)前中繼條件較好的目標(biāo)中繼終端，以實(shí)現(xiàn)綜合物聯(lián)網(wǎng)中的每個(gè)終端的信令處理能力和能耗情況、每個(gè)終端分別與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和基站的信道質(zhì)量，為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備選擇較優(yōu)的中繼終端，進(jìn)而為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備選擇較優(yōu)的中繼路徑，并最終提高數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的速率和效率，提高整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理速率，當(dāng)然，等效信道質(zhì)量的算法有多種，可以是某些數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法或者曲線擬合函數(shù)，也可以簡化為取第一信道質(zhì)量和第二信道質(zhì)量的加權(quán)平均值。
[0010]在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述中繼申請信令包括:所述任一目標(biāo)中繼終端在所述目標(biāo)中繼終端集中所處的候選優(yōu)先級和/或所述物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的業(yè)務(wù)優(yōu)先級；以及在向所述目標(biāo)中繼終端集中的每個(gè)所述目標(biāo)中繼終端發(fā)送所述中繼申請信令后，若接收到所述目標(biāo)中繼終端集中的任一目標(biāo)中繼終端發(fā)送的中繼申請信令反饋信息，則判斷所述任一目標(biāo)中繼終端發(fā)送的所述中繼申請信令反饋信息是否為接收到的至少一個(gè)中繼申請信令反饋信息中最先接收的中繼申請信令反饋信息，并在判斷結(jié)果為是時(shí)，將所述任一目標(biāo)中繼終端作為所述物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的最終中繼終端，以通過所述最終中繼終端轉(zhuǎn)發(fā)向所述具有基站功能的設(shè)備發(fā)送的上行數(shù)據(jù)；以及在向所述目標(biāo)中繼終端發(fā)送所述中繼申請信令后，若在預(yù)定時(shí)間內(nèi)未接收到所述目標(biāo)中繼終端集中的任一目標(biāo)中繼終端發(fā)送的中繼申請信令反饋信息，則重新向所述多個(gè)終端發(fā)送中繼尋找信令。
[0011]在該技術(shù)方案中，在向每個(gè)目標(biāo)中繼終端發(fā)送中繼申請信令后，若接收到目標(biāo)中繼終端集中的任一目標(biāo)中繼終端發(fā)送的中繼申請信令反饋信息，則進(jìn)一步判斷該任一目標(biāo)中繼終端發(fā)送的中繼申請信令反饋信息是否為接收到的至少一個(gè)中繼申請信令反饋信息中最先接收的中繼申請信令反饋信息，若是，則說明該任一目標(biāo)中繼終端是目標(biāo)中繼終端集中當(dāng)前中繼條件最優(yōu)的目標(biāo)中繼終端，該任一目標(biāo)中繼終端對應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)路徑也是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的最優(yōu)中繼路徑，對應(yīng)的其數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的速率和效率也是最高的，因此，可以選擇將該任一目標(biāo)中繼終端作為最終中繼終端，以實(shí)現(xiàn)綜合物聯(lián)網(wǎng)中的每個(gè)終端的信令處理能力和能耗情況、每個(gè)終端分別與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和基站的信道質(zhì)量以及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的業(yè)務(wù)需求，為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備選擇最優(yōu)的中繼終端，進(jìn)而為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備選擇最優(yōu)的中繼路徑；反之，若在預(yù)定時(shí)間內(nèi)未接收到目標(biāo)中繼終端集中的任一目標(biāo)中繼終端發(fā)送的中繼申請信令反饋信息，則說明目標(biāo)中繼終端集的每個(gè)目標(biāo)中繼終端的當(dāng)前中繼條件都不足以為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供中繼服務(wù)，則需要重新向多個(gè)終端發(fā)送中繼尋找信令，以重新申請當(dāng)前中繼條件較好的中繼終端完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。
[0012]本發(fā)明的另一方面提出了一種物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，用于所述物聯(lián)網(wǎng)中的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，包括:第一發(fā)送單元，向所述物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備所在的服務(wù)小區(qū)中的多個(gè)終端發(fā)送中繼尋找信令；接收單元，接收來自至少一個(gè)終端發(fā)送的中繼尋找信令反饋，并將所述至少一個(gè)終端作為所述物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的候選中繼終端集中的候選中繼終端；確定單元，根據(jù)接收到的所述候選中繼終端集中每個(gè)候選中繼終端的所述中繼尋找信令反饋，確定所述物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的目標(biāo)中繼終端集；第二發(fā)送單元，向所述目標(biāo)中繼終端集中的目標(biāo)中繼終端發(fā)送中繼申請信令，以申請通過所述目標(biāo)中繼終端轉(zhuǎn)發(fā)向所述服務(wù)小區(qū)中的具有基站功能的設(shè)備發(fā)送的上行數(shù)據(jù)，其中，所述多個(gè)終端包括所述至少一個(gè)終端。
[0013]在該技術(shù)方案中，通過向物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備所在的服務(wù)小區(qū)中的多個(gè)終端發(fā)送中繼尋找信令，可以使多個(gè)終端根據(jù)自身的當(dāng)前中繼條件(如終端是否支持為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)向所在當(dāng)前小區(qū)中的具有基站功能的設(shè)備發(fā)送的上行數(shù)據(jù)、終端是否開啟轉(zhuǎn)發(fā)上行數(shù)據(jù)的服務(wù)、終端是否空閑、終端的當(dāng)前時(shí)頻資源是否高于轉(zhuǎn)發(fā)上行數(shù)據(jù)所需的時(shí)頻資源、終端支持的最大中繼連接數(shù)目等)決定是否響應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的中繼尋找信令，如果當(dāng)前中繼條件比較理想，則響應(yīng)，并發(fā)送中繼尋找信令反饋，以使物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將發(fā)送中繼尋找信令反饋的終端作為候選中繼終端，進(jìn)而根據(jù)中繼尋找信令反饋從候選中繼終端集中進(jìn)一步篩選出中繼條件更好的終端作為目標(biāo)中繼終端，并向目標(biāo)中繼終端集中的每個(gè)或部分目標(biāo)中繼終端發(fā)送中繼申請信令，以申請通過中繼能力等中繼條件較好的目標(biāo)中繼終端轉(zhuǎn)發(fā)向服務(wù)小區(qū)中的具有基站功能的設(shè)備發(fā)送的上行數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)綜合終端的信令處理能力和能耗情況，選擇出較優(yōu)的中繼路徑實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。其中，具有基站功能的設(shè)備包括基站、通過通信設(shè)備(如智能手機(jī)等)實(shí)現(xiàn)的微小區(qū)基站等。
[0014]在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述中繼尋找信令反饋包括:所述物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備至每個(gè)所述候選中繼終端的第一信道質(zhì)量和/或每個(gè)所述候選中繼終端至所述具有基站功能的設(shè)備的第二信道質(zhì)量；以及所述確定單元具體用于:根據(jù)與所述每個(gè)所述候選中繼終端相對應(yīng)的所述第一信道質(zhì)量和/或所述第二信道質(zhì)量計(jì)算出與所述每個(gè)所述候選中繼終端相對應(yīng)的所述物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備至所述具有基站功能的設(shè)備的等效信道質(zhì)量；根據(jù)與所述每個(gè)所述候選中繼終端相對應(yīng)的所述等效信道質(zhì)量確定每個(gè)所述候選中繼終端在所述候選中繼終端集中所處的候選優(yōu)先級；判斷所述候選中繼終端集中的任一候選中繼終端的候選優(yōu)先級是否高于預(yù)設(shè)候選優(yōu)先級，在判斷結(jié)果為是時(shí)，則將所述任一候選中繼終端作為所述目標(biāo)中繼終端集中的目標(biāo)中繼終端，且所述目標(biāo)中繼終端在所述目標(biāo)中繼終端集中所處的候選優(yōu)先級與所述目標(biāo)中繼終端在所述候選中繼終端集中所處的候選優(yōu)先級相同；否則，確定所述任一候選中繼終端不是所述目標(biāo)中繼終端集中的目標(biāo)中繼終端。
[0015]在該技術(shù)方案中，通過與每個(gè)候選中繼終端相對應(yīng)的第一信道質(zhì)量和/或第二信道質(zhì)量可以準(zhǔn)確地計(jì)算出與每個(gè)所述候選中繼終端相對應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備至具有基站功能的設(shè)備的等效信道質(zhì)量，然后可以確定每個(gè)候選中繼終端在候選中繼終端集中所處的候選優(yōu)先級，當(dāng)然，等效信道質(zhì)量越高，候選優(yōu)先級也就越高，且若任一候選中繼終端的候選優(yōu)先級高于預(yù)設(shè)候選優(yōu)先級，則說明物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備至該任一候選中繼終端和該任一候選中繼終端至具有基站功能的設(shè)備的信道質(zhì)量均較高，則可以將該任一候選中繼終端進(jìn)一步作為當(dāng)前中繼條件較好的目標(biāo)中繼終端，以實(shí)現(xiàn)綜合物聯(lián)網(wǎng)中的每個(gè)終端的信令處理能力和能耗情況、每個(gè)終端分別與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和基站的信道質(zhì)量，為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備選擇較優(yōu)的中繼終端，進(jìn)而為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備選擇較優(yōu)的中繼路徑，并最終提高數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的速率和效率，提高整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理速率，當(dāng)然，等效信道質(zhì)量的算法有多種，可以是某些數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法或者曲線擬合函數(shù)，也可以簡化為取第一信道質(zhì)量和第二信道質(zhì)量的加權(quán)平均值。
[0016]在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述中繼申請信令包括:所述任一目標(biāo)中繼終端在所述目標(biāo)中繼終端集中所處的候選優(yōu)先級和/或所述物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的業(yè)務(wù)優(yōu)先級；以及判斷單元，在向所述目標(biāo)中繼終端集中的每個(gè)所述目標(biāo)中繼終端發(fā)送所述中繼申請信令后，若接收到所述目標(biāo)中繼終端集中的任一目標(biāo)中繼終端發(fā)送的中繼申請信令反饋信息，則判斷所述任一目標(biāo)中繼終端發(fā)送的所述中繼申請信令反饋信息是否為接收到的至少一個(gè)中繼申請信令反饋信息中最先接收的中繼申請信令反饋信息，并在判斷結(jié)果為是時(shí)，將所述任一目標(biāo)中繼終端作為所述物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的最終中繼終端，以通過所述最終中繼終端轉(zhuǎn)發(fā)向所述具有基站功能的設(shè)備發(fā)送的上行數(shù)據(jù)；以及所述第一發(fā)送單元還用于:在向所述目標(biāo)中繼終端發(fā)送所述中繼申請信令后，若在預(yù)定時(shí)間內(nèi)未接收到所述目標(biāo)中繼終端集中的任一目標(biāo)中繼終端發(fā)送的中繼申請信令反饋信息，則重新向所述多個(gè)終端發(fā)送中繼尋找信令。
[0017]在該技術(shù)方案中，在向每個(gè)目標(biāo)中繼終端發(fā)送中繼申請信令后，若接收到目標(biāo)中繼終端集中的任一目標(biāo)中繼終端發(fā)送的中繼申請信令反饋信息，則進(jìn)一