專利名稱：一種支持m2m通信的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)流融合方案的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
M2M是Machine to Machine的縮寫，主要是指發(fā)生在機(jī)器之間的通信技術(shù)和手段。隨著通信技術(shù)和社會的發(fā)展，一方面，通信技術(shù)的不斷發(fā)展為各種基于通信技術(shù)的應(yīng)用提供了技術(shù)基礎(chǔ)，使得原本不可能的業(yè)務(wù)成為可能；另外一方面，社會的發(fā)展也不斷提出了更新更廣泛的應(yīng)用需求。因此，人們提出了以“無所不在”、“無所不包”、“無所不能”為基本特征，幫助人類實現(xiàn)“4A”化通信，即在任何時間(anytime)、任何地點(diǎn)(any-where)、任何人(anyone)、任何物(anything)都能順暢地通信的泛在網(wǎng)絡(luò)；進(jìn)一步地，在人與人之間的通信技術(shù)及應(yīng)用已經(jīng)取得很大進(jìn)展的今天，人們把目光轉(zhuǎn)移到發(fā)展相對滯后的非人與人之間的通信，于是，人們提出了物聯(lián)網(wǎng)和M2M這兩個內(nèi)涵大致相同的概念，希望大范圍地拓展現(xiàn)有通信技術(shù)的應(yīng)用范圍，并以此來大幅度地推動社會的進(jìn)步和發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)用途廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護(hù)、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、老人護(hù)理、個人健康、花卉栽培、水系監(jiān)測、食品溯源、敵情偵查和情報搜集等多個領(lǐng)域。
物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈可以細(xì)分為標(biāo)識、感知、處理和信息傳送四個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)分別為RFID、傳感器、智能芯片和電信運(yùn)營商的無線傳輸網(wǎng)絡(luò)?；谀壳暗默F(xiàn)狀，從技術(shù)發(fā)展方面而言，物聯(lián)網(wǎng)的全面發(fā)展和應(yīng)用還有待于上述四個技術(shù)環(huán)節(jié)的進(jìn)一步發(fā)展。其中，支持M2M的無線通信傳輸網(wǎng)絡(luò)就是其中很重要的一部分。目前世界上已經(jīng)存在眾多的廣泛應(yīng)用的用于人與人之間通信的無線技術(shù)網(wǎng)絡(luò)，主要包括2G的GSM和CDMA技術(shù)網(wǎng)絡(luò)，3G的WCDMA、TD-SCDMA和cdma2000網(wǎng)絡(luò)，以及正處在試商用階段的LTE技術(shù)。由于無線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢和目前已經(jīng)存在的廣泛覆蓋的優(yōu)勢，基于這些無線技術(shù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展M2M網(wǎng)絡(luò)是目前可以預(yù)見的一種趨勢。從M2M網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)看，上述無線技術(shù)中，擁有更大帶寬和更好速率的3G技術(shù)和LTE技術(shù)能夠更加滿足M2M業(yè)務(wù)的發(fā)展和應(yīng)用。但是由于上述無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要針對人與人之間通信進(jìn)行設(shè)計，如果將適合人與人的無線網(wǎng)絡(luò)直接用于M2M，一方面會對目前人與人之間網(wǎng)絡(luò)本身帶來很大沖擊；另一方面，現(xiàn)有技術(shù)也不能很好地支持多種多樣的M2M應(yīng)用，從而無法實現(xiàn)真正的物聯(lián)網(wǎng)。因此，為了更好地支持M2M業(yè)務(wù)，必須對現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行增強(qiáng)。
3GPP從2007年就開始了相關(guān)針對M2M的蜂窩網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)的前期需求研究工作，目前已經(jīng)開始啟動技術(shù)可行性研究，3GPP2目前也正在進(jìn)行M2M業(yè)務(wù)的技術(shù)研究課題，相應(yīng)的cdma2000網(wǎng)絡(luò)的影響和增強(qiáng)即將展開，這也為中國在國際M2M相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研究中爭取話語權(quán)和主導(dǎo)權(quán)，特別是在3GPP2中尤為重要。
考慮到目前CDMA存在大量的現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用，對其所做的增強(qiáng)應(yīng)該具有后向兼容性，保證對現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)不產(chǎn)生影響或影響盡可能小。這樣一來，在CDMA網(wǎng)絡(luò)側(cè)能做的改動受到比較嚴(yán)格的限制，不能改變原始核心網(wǎng)的架構(gòu)。而對于海量M2M終端的接入而使得CDMA網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載進(jìn)一步加重，將明顯惡化CDMA系統(tǒng)的性能，所以一種基于異構(gòu)網(wǎng)的服務(wù)流融合技術(shù)呼之欲出。我們考慮在CDMA負(fù)載量過重或者信道條件質(zhì)量變差的情況下，將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分流出一部分給LTE系統(tǒng)承載的策略，從而應(yīng)對海量M2M業(yè)務(wù)接入蜂窩網(wǎng)絡(luò)的問題。
本發(fā)明提出一種基于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)流融合策略，解決了海量M2M終端接入蜂窩網(wǎng)絡(luò)造成的超額負(fù)載進(jìn)而使得系統(tǒng)癱瘓的問題。當(dāng)CDMA網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載量過重或者信道條件質(zhì)量變差的情況下(如處于陰影衰落區(qū)域)，將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分流出一部分給LTE系統(tǒng)承載；當(dāng)LTE網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量變差(如小區(qū)邊緣)時，再將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分流回CDMA的網(wǎng)絡(luò)。通過將CDMA安全，低功耗和無縫覆蓋的優(yōu)勢和LTE系統(tǒng)高傳輸速率和效率的優(yōu)勢相結(jié)合，有效的提高系統(tǒng)應(yīng)對M2M海量終端的能力，從而為M2M業(yè)務(wù)整合到3G和4G蜂窩網(wǎng)絡(luò)提供了一種可行的解決策略。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種基于CDMA和LTE異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的支持M2M服務(wù)的服務(wù)流融合策略。
本發(fā)明提出的服務(wù)流融合策略方案如下:在當(dāng)CDMA網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載量過重或者信道條件質(zhì)量變差的情況下(如處于陰影衰落區(qū)域)，將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分流出一部分給LTE系統(tǒng)承載；當(dāng)LTE網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量變差(如小區(qū)邊緣)時，再將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分流回CDMA的網(wǎng)絡(luò)。
本發(fā)明是在CDMA和LTE系統(tǒng)之間的互操作實現(xiàn)服務(wù)流的分配，互操作的方法是通過CDMA系統(tǒng)通過基站端的撥號系統(tǒng)呼叫LTE網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)的。
原理圖如圖1所示:
本方案的步驟如下:
1.支持CDMA和LTE網(wǎng)絡(luò)的多模M2M網(wǎng)關(guān)將海量的M2M終端的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)匯聚后，將業(yè)務(wù)排隊，然后用公共接入探測序列向CDMA的基站發(fā)起探測；
2.CDMA基站監(jiān)聽到探測信號后，向M2M網(wǎng)關(guān)反饋接收確認(rèn)信息，并為M2M終端建立起業(yè)務(wù)信道的連接，同時M2M網(wǎng)關(guān)將自己的LTE號碼識別ID發(fā)給CDMA的基站；
3.當(dāng)CDMA網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載過重或者該M2M網(wǎng)關(guān)的信道質(zhì)量變差，CDMA系統(tǒng)通過在基站側(cè)的撥號服務(wù)系統(tǒng)，撥通M2M網(wǎng)關(guān)的LTE號碼，通過MME對LTE的基站調(diào)度，選擇合適的LTE基站接通；
4.LTE通信鏈路和M2M網(wǎng)關(guān)接通后，CDMA將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的一部分通過增強(qiáng)核心網(wǎng)中的SGW和PGW分流給LTE網(wǎng)絡(luò)，讓LTE網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)一部分?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸，CDMA網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)少量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸；
5.當(dāng)LTE網(wǎng)絡(luò)的通信鏈路質(zhì)量變差時，CDMA的基站側(cè)重新分流業(yè)務(wù)，將LTE的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)收回，重新由CDMA系統(tǒng)承擔(dān)。
通過CDMA和LTE的網(wǎng)絡(luò)融合策略，一方面減輕了 CDMA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量負(fù)擔(dān)，另一方面可以實現(xiàn)無縫覆蓋，發(fā)揮了 CDMA網(wǎng)絡(luò)廣覆蓋的優(yōu)勢，同時該融合策略能夠有效的簡化移動性管理流程，M2M移動終端的移動對核心網(wǎng)是屏蔽的，由MME自動搜尋建立服務(wù)的LTE基站即可。
該發(fā)明的優(yōu)勢在于:
1.對核心網(wǎng)沒有改動，數(shù)據(jù)的分流在CDMA基站端的撥號服務(wù)系統(tǒng)完成，不需要改動核心網(wǎng)中的網(wǎng)關(guān)SGW和PGW的設(shè)計；
2.海量終端的大量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)會使得CDMA的負(fù)載過重，降低擴(kuò)頻比，從而影響系統(tǒng)吞吐率；通過LTE系統(tǒng)將業(yè)務(wù)流分?jǐn)偤?，有效的保證了 CDMA系統(tǒng)的正常運(yùn)行；
3.用了撥號服務(wù)系統(tǒng)，可以簡化CDMA與LTE系統(tǒng)之間互操作的信令設(shè)計，將基站調(diào)度的任務(wù)交給核心網(wǎng)中的MME來自動完成；特別的，當(dāng)用戶做小區(qū)切換時，該方案會使得切換過程變得容易，即CDMA負(fù)載切換控制信令，LTE系統(tǒng)在切換過程中仍然保持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸。


圖1是本發(fā)明的原理圖；具體實施方式
下面結(jié)合實施例和附圖進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明的內(nèi)容，但不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
首先，海量M2M終端將業(yè)務(wù)通過M2M網(wǎng)關(guān)匯聚，向CDMA接入網(wǎng)發(fā)起接入請求。接入采用CDMA系統(tǒng)的公共接入探測序列。
然后，CDMA基站監(jiān)聽到探測信號后，向M2M網(wǎng)關(guān)反饋接收確認(rèn)信號，并為M2M終端建立起業(yè)務(wù)信道的連接，同時，M2M網(wǎng)關(guān)把LTE的號碼識別ID發(fā)給CDMA的基站。當(dāng)CDMA網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載過重或者M(jìn)2M網(wǎng)關(guān)的信道質(zhì)量變差時，CDMA系統(tǒng)通過在基站側(cè)的撥號服務(wù)系統(tǒng)，撥通M2M網(wǎng)關(guān)的LTE號碼，通過MME選擇合適的LTE基站接通，建立起服務(wù)流；LTE通信鏈路和M2M網(wǎng)關(guān)接通后，CDMA將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的一部分通過增強(qiáng)核心網(wǎng)中的SGW和PGW分流給LTE網(wǎng)絡(luò)(原理圖中的實線表示數(shù)據(jù)傳輸，虛線表示控制信令傳輸)，讓LTE網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)一部分?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸，CDMA網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)少量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸。
當(dāng)LTE系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的通信鏈路質(zhì)量變差時，CDMA的基站側(cè)重新分配業(yè)務(wù)服務(wù)流，將LTE的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)收回，重新有CDMA網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)。
權(quán)利要求
1.一種基于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)流融合方案，解決了海量M2M終端接入蜂窩網(wǎng)絡(luò)造成的超額負(fù)載進(jìn)而使得系統(tǒng)癱瘓的問題，其特征在于: 所述方案是一個支持海量M2M終端的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)服務(wù)流融合方案，網(wǎng)絡(luò)由CDMA系統(tǒng)和LTE系統(tǒng)組成。
所述方案是在當(dāng)CDMA網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載量過重或者信道條件質(zhì)量變差的情況下(如處于陰影衰落區(qū)域)，將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分流出一部分給LTE系統(tǒng)承載；iLTE網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量變差(如小區(qū)邊緣)時，再將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分流回CDMA的網(wǎng)絡(luò)。
所述方案是在CDMA和LTE系統(tǒng)之間的互操作實現(xiàn)服務(wù)流的分配，互操作是基于本方案提出特有的撥號方式實現(xiàn)的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的服務(wù)流融合方案，其特征在于，該服務(wù)流融合方案是基于支持海量M2M終端的由CDMA和LTE系統(tǒng)組成的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的服務(wù)流融合方案，其特征在于，該服務(wù)流融合方案是在CDMA網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載量過重或者CDMA網(wǎng)絡(luò)的信道條件質(zhì)量變差的情況下，將業(yè)務(wù)服務(wù)流的一部分通過核心網(wǎng)分給LTE系統(tǒng)承擔(dān)；當(dāng)LTE網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量變差時，再將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分流回CDMA網(wǎng)絡(luò)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的服務(wù)流融合方案，其特征在于，該服務(wù)流融合方案是通過CDMA和LTE系統(tǒng)之間的互操作實現(xiàn)的,互操作的方法是通過CDMA系統(tǒng)通過基站端的撥號系統(tǒng)呼叫LTE網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)的。
全文摘要
本發(fā)明提出一種基于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)流融合策略，解決了海量M2M終端接入蜂窩網(wǎng)絡(luò)造成的超額負(fù)載進(jìn)而使得系統(tǒng)癱瘓的問題。當(dāng)CDMA網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載量過重或者信道條件質(zhì)量變差的情況下(如處于陰影衰落區(qū)域)，將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分流出一部分給LTE系統(tǒng)承載；當(dāng)LTE網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量變差(如小區(qū)邊緣)時，再將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分流回CDMA的網(wǎng)絡(luò)。通過將CDMA安全，低功耗和無縫覆蓋的優(yōu)勢和LTE系統(tǒng)高傳輸速率和效率的優(yōu)勢相結(jié)合，有效的提高系統(tǒng)應(yīng)對M2M海量終端的能力，從而為M2M業(yè)務(wù)整合到3G和4G蜂窩網(wǎng)絡(luò)提供了一種可行的解決策略。
文檔編號H04W28/08GK103200612SQ20121000130
公開日2013年7月10日 申請日期2012年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月5日
發(fā)明者焦秉立, 繆雨壯, 宋令陽 申請人:北京大學(xué)