CN102149139B - 一种mtc系统的上行数据发送方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器类型通信(MTC)系统的上行数据发送方法和系统：网络侧设备和机器终端预先约定用于承载机器业务数据的公共无线承载资源；当机器终端需要发送上行机器业务数据时，机器终端和网络侧设备之间无须建立无线资源控制(RRC)连接，机器终端通过竞争方式获取公共无线承载资源的使用权，并利用公共无线承载资源向网络侧设备发送上行机器业务数据；通过本发明可以使机器终端在发送上行机器业务数据时尽可能少地和网络侧设备进行信令信息的交互，使得无线资源的利用率可以最大化。

Description

一种MTC系统的上行数据发送方法和系统

技术领域

本发明涉及机器类型通信(MTC)系统领域，特别是指一种MTC系统的上行数据发送方法和系统。

背景技术

通过各种传感手段收集、处理和上报信息、通过网络接收和处理信息、整合各个应用系统为用户提供更好的服务；在技术层面融合了从信息采集、信息传送、信息处理各个方面的技术；在服务层面整合电信网络、企业网、甚至互联网服务和各种企业、行业、家庭应用，并上升到城市应用和社会应用，以上就是世界信息处理发展的目标。

随着各个产业的智能化应用和无线通信的广泛应用，使得机器和网络之间进行信息交互成为可能。以信息采集为目的的机器设备与网络进行通信的模式、即机器类型通信(MTC，MachineTypeCommunication)系统存在以下特点：

一、通信设备多，一般每个服务行业的应用都包括数据采集，因此涉及到的以数据采集为目的的机器设备将会非常多，比如整个省市的每家每户的电表数据统计；

二、数据流量小，机器设备通常只在需要信息采集时才采集并发送数据，且数据流量比较小，不需要连续发送；

三、实时性要求低，通常数据采集的实时性要求不高，可以在一个相对较长的时间段内完成；

四、低功耗，这类机器设备通常没有人工维护，也不可能经常更换电池，省电是首要考虑的方面。

由于目前的无线通信系统已经比较成熟，基于已有的通信网络来实现各个行业的信息采集是成本最低、且也最易实现的方案。但是基于上述四个特点，需要对现有的无线通信系统做改进，才能适用于MTC系统。

如对于UMTS的无线通信系统，如果用户设备要发送上行数据，无论流量有多小，用户侧都必须和网络侧建立无线资源控制(RRC，RadioResourceControl)连接，通过RRC连接来建立以及保持两者之间信令数据的交互，然后才能进行业务数据的传输。然而，这种业务数据传输的方式对于MTC系统会存在以下问题：MTC系统中用户设备多，每台用户设备每次发送数据时都要建立RRC连接，而实际传输的数据量却非常小，也就是，为传输小数据流量而进行的信令消息的传递所带来的资源消耗远远大于传输数据量本身的资源消耗，那么这种资源浪费是需要采用更好的方法来避免的。

如果只是通过减少RRC连接建立所带来的信令数据的方式来减小资源消耗，那么在不改变现有技术的情况下可以采用使用户设备永远在线的方式来解决，但是，永远在线的方式相比空闲模式必然会带来功耗的增加，也是和机器终端的低功耗特点相违背的。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种MTC系统的上行数据发送方法和系统，使机器终端在发送上行机器业务数据时尽可能少地和网络侧设备进行信令信息的交互，使得无线资源的利用率可以最大化。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种机器类型通信(MTC)系统的上行数据发送方法，该方法包括：

网络侧设备和机器终端预先约定用于承载机器业务数据的公共无线承载资源；

当所述机器终端需要发送上行机器业务数据时，所述机器终端和所述网络侧设备之间无须建立无线资源控制(RRC)连接，所述机器终端通过竞争方式获取所述公共无线承载资源的使用权，并利用所述公共无线承载资源向所述网络侧设备发送上行机器业务数据。

约定所述公共无线承载资源之前，该方法进一步包括：

所述网络侧设备预留所述用于承载机器业务数据的公共无线承载资源。

所述网络侧设备和机器终端预先约定用于承载机器业务数据的公共无线承载资源，具体为：

所述网络侧设备将预留的所述公共无线承载资源的信息携带在系统消息中，并广播至所述机器终端；或者，

所述网络侧设备将预留的所述公共无线承载资源的信息携带在无线承载信息消息中，并发送给所述机器终端；或者，

将所述网络侧设备预留的所述公共无线承载资源预先设置在所述机器终端中。

所述公共无线承载资源包括：增强型专用物理数据信道、增强型专用信道、公共控制信道、以及三者之间的映射关系。

所述机器终端通过竞争方式获取所述公共无线承载资源的使用权，具体为：

当所述机器终端需要发送上行机器业务数据时，所述机器终端随机选取一个网络侧设备提供的可用接入子信道、以及所述接入子信道对应的特征符号；

所述机器终端用所述接入子信道将所述特征符号发送给网络侧设备；

当所述机器终端检测到网络侧设备根据所述特征符号返回的允许接入指示时，所述机器终端竞争成功，得到所述公共无线承载资源的使用权。

所述机器终端向所述网络侧设备发送上行机器业务数据之后，该方法进一步包括：

所述网络侧设备通过所述公共无线承载资源接收所述上行机器业务数据，并对所述上行机器业务数据进行分析和处理。

所述机器终端和所述网络侧设备之间无须建立RRC连接，具体为：当所述机器终端需要发送上行机器业务数据时，所述机器终端不发起RRC连接请求。

本发明还提供了一种MTC系统的上行数据发送系统，该系统包括：网络侧设备和机器终端，其中：

所述网络侧设备，用于和所述机器终端预先约定用于承载机器业务数据的公共无线承载资源；还用于接收所述机器终端发送的上行机器业务数据；

所述机器终端，用于和所述网络侧设备预先约定用于承载机器业务数据的公共无线承载资源；还用于在需要发送上行机器业务数据时，通过竞争方式获取所述公共无线承载资源的使用权，并利用所述公共无线承载资源向所述网络侧设备发送上行机器业务数据。

所述网络侧设备，还用于在约定所述公共无线承载资源之前，预留所述用于承载机器业务数据的公共无线承载资源。

所述机器终端，还用于在通过竞争方式获取所述公共无线承载资源的使用权时，随机选取一个网络侧设备提供的可用接入子信道、以及所述接入子信道对应的特征符号，并用所述接入子信道将所述特征符号发送给网络侧设备；还用于在检测到所述网络侧设备根据所述特征符号返回的允许接入指示时，获取所述公共无线承载资源的使用权。

本发明MTC系统的上行数据发送方法和系统，在网络侧设备和机器终端约定好用于承载机器业务数据的公共无线承载资源后，在需要发送上行机器数据时，机器终端才利用公共无线承载资源发送上行机器数据。在本发明中，针对机器业务这种特殊的业务类型、以及机器终端这种特殊的设备，在发送上行机器业务数据时，机器终端和网络侧设备无线建立RRC连接，如此就节省了无线资源。其中，网络侧设备和机器终端仅仅通过系统消息或者无线承载信息消息，即可以完成公共无线承载资源的约定，甚至可以将网络侧设备预留的公共无线承载资源预先设置在机器终端中，而不通过任何信令的交互就可以完成公共无线承载资源的约定，如此使机器终端在发送上行机器业务数据时尽可能少地和网络侧设备进行信令信息的交互，使得无线资源的利用率可以最大化；另外，机器终端只有在需要发送上行机器业务数据时，才进行获取公共无线承载资源使用权的操作，使得机器终端不必永远在线，达到了省电的目的。

附图说明

图1为本发明MTC系统的上行数据发送方法的流程图；

图2为本发明MTC系统的上行数据发送方法实施例一的流程图；

图3为本发明MTC系统的上行数据发送方法实施例二的流程图；

图4为本发明MTC系统的上行数据发送方法实施例三的流程图；

图5为本发明MTC系统的上行数据发送系统的结构关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。

如图1所示为本发明MTC系统的上行数据发送方法的流程图，包括：

步骤101，网络侧设备和机器终端预先约定用于承载机器业务数据的公共无线承载资源。

机器终端是指进行机器类型通信的设备类型，如码表、传感器、数码相机、医学电子设备等。

对于机器业务，网络侧设备首先要预留一部分公共无线承载资源，用于承载机器业务数据。然后，网络侧设备和机器终端要对该公共无线承载资源进行约定，本发明主要采用以下几种方式：

一是，网络侧设备将预留的公共无线承载资源的信息携带在系统消息中，并广播至所有机器终端；

一是，网络侧设备将公共无线承载资源的信息携带在无线承载信息消息中，并发送给所有机器终端；

一是，将网络侧设备预留的公共无线承载资源预先设置在每个机器终端中。

通过以上三种方式，网络侧设备和机器终端中都存储有可用于承载机器业务数据的公共无线承载资源。

公共无线承载资源包括：物理信道资源：增强型专用物理数据信道、传输信道资源：增强型专用信道、逻辑信道资源：公共控制信道、以及三者之间的映射关系：公共控制信道映射到增强型专用信道，增强型专用信道映射到增强型专用物理数据信道。机器终端可以将上行机器业务数据通过公共无线承载资源发送到网络侧。具体的，数据在公共无线承载资源上的传输为现有技术，此处不再赘述。

步骤102，当机器终端需要发送上行机器业务数据时，机器终端和网络侧设备之间无须建立RRC连接，而是通过竞争方式获取公共无线承载资源的使用权，并利用公共无线承载资源向网络侧设备发送上行机器业务数据。

在本发明中，针对机器业务这种特殊的业务类型、以及机器终端这种特殊的设备，在发送上行机器业务数据时，机器终端不发起RRC连接请求、即机器终端和网络侧设备无线建立RRC连接，如此就节省了无线资源。

当机器终端需要发送上行机器业务数据时，机器终端才触发获取公共无线承载资源的使用权的操作，如此，机器终端无线永远在线，达到了省电的目的。具体的需要机器终端通过竞争的方式获取公共无线承载资源的使用权，因为，同一时刻、同一个公共无线承载资源只能被一个机器终端使用。本发明中机器终端通过竞争的方式获取公共无线承载资源的使用权的过程如下：

机器终端随机选取一个网络侧设备提供的可用接入子信道、以及该接入子信道对应的特征符号；机器终端用该接入子信道将该特征符号发送给网络侧；当机器终端检测到网络侧设备根据特征符号返回的允许接入指示时，机器终端竞争成功，同时会获取相应的用于承载机器业务数据的公共无线承载资源的使用权、即可以通过该公共无线承载资源向网络侧设备发送上行机器业务数据。

网络侧接收到机器终端发送的所述特征符号后，根据需要允许该机器终端发送上行机器业务数据时，通过捕获指示信道将允许接入指示发送给该机器终端，则该机器终端竞争成功。

另外，网络侧设备会通过相应的公共无线承载资源接收机器终端发送的上行机器业务数据，并进行分析和处理。

如图2所示为本发明MTC系统的上行数据发送方法实施例一的流程图，包括：

步骤201，网络侧设备预留用于承载机器业务数据的公共无线承载资源。

网络侧设备首先需要预留一部分公共无线承载资源用于承载机器业务数据。

公共无线承载资源包括：物理信道资源：增强型专用物理数据信道、传输信道资源：增强型专用信道、逻辑信道资源：公共控制信道、以及三者之间的映射关系：公共控制信道映射到增强型专用信道，增强型专用信道映射到增强型专用物理数据信道。机器终端可以将上行机器业务数据通过公共无线承载资源发送到网络侧。

步骤202，网络侧设备将系统消息广播给所有的机器终端，其中，系统消息中携带了(网络侧设备预留的)公共无线承载资源的信息。

机器终端根据系统消息中的公共无线承载资源信息，可以知道当前有哪些公共无线承载资源可用。

步骤203，需要发送上行机器业务数据时，机器终端会触发获取公共无线承载资源使用权的操作：通过竞争方式获取。

因为所有的机器终端在同一时刻向网络侧发送上行机器业务数据的情况较少、且上行机器业务数据的数据量比较小，同时为了提高公共无线承载资源的利用率，上述网络侧设备预留的公共无线承载资源是有限的；另外，因为同一时刻、同一个公共无线承载资源只能被一个机器终端使用，所以机器终端需要通过竞争的方式获取公共无线承载资源的使用权：

机器终端随机选取一个网络侧设备提供的可用接入子信道、以及该接入子信道对应的特征符号；机器终端用该接入子信道将该特征符号发送给网络侧；当机器终端检测到网络侧设备根据特征符号返回的允许接入指示时，机器终端竞争成功，同时会获取相应的用于承载机器业务数据的公共无线承载资源的使用权、即可以通过该公共无线承载资源向网络侧设备发送上行机器业务数据。

步骤204，获取到公共无线承载资源的使用权后，机器终端在公共无线承载资源上向网络侧设备发送上行机器业务数据。

步骤205，网络侧设备同时也通过该公共无线承载资源接收上行机器业务数据，并进行分析和处理。

如图3所示为本发明MTC系统的上行数据发送方法实施例二的流程图，该流程与图2的流程大致相同，不同的是，该实施例中网络侧设备通过无线承载信息消息将预留的公共无线承载资源信息发送给机器终端(步骤302)。

如图4所示为本发明MTC系统的上行数据发送方法实施例三的流程图，包括：

步骤401与步骤201的实现相同此处不再赘述。

步骤402，预先在机器终端中设置网络侧设备预留的公共无线承载资源，如此在发送上行机器业务数据之前，就无须进行其他信令的交互了。

步骤403～405的实现同步骤203～205，此处不再赘述。

为了实现上述方法，本发明提供了一种MTC系统的上行数据发送系统，如图5所示，该系统包括：网络侧设备10和机器终端20，其中：

网络侧设备10，用于和机器终端20预先约定用于承载机器业务数据的公共无线承载资源；还用于接收机器终端20发送的上行机器业务数据；

机器终端20，用于和网络侧设备10预先约定用于承载机器业务数据的公共无线承载资源；还用于在需要发送上行机器业务数据时，通过竞争方式获取公共无线承载资源的使用权，并利用公共无线承载资源向网络侧设备10发送上行机器业务数据。

网络侧设备10，还用于在约定公共无线承载资源之前，预留用于承载机器业务数据的公共无线承载资源。

机器终端20，还用于在通过竞争方式获取公共无线承载资源的使用权时，随机选取一个网络侧设备10提供的可用接入子信道、以及接入子信道对应的特征符号，并用接入子信道将特征符号发送给网络侧设备10；还用于在检测到网络侧设备10根据特征符号返回的允许接入指示时，获取公共无线承载资源的使用权。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种机器类型通信(MTC)系统的上行数据发送方法，其特征在于，该方法包括：

网络侧设备和机器终端预先约定用于承载机器业务数据的公共无线承载资源；

当所述机器终端需要发送上行机器业务数据时，所述机器终端和所述网络侧设备之间无须建立无线资源控制(RRC)连接，所述机器终端通过竞争方式获取所述公共无线承载资源的使用权，并利用所述公共无线承载资源向所述网络侧设备发送上行机器业务数据；

所述约定所述公共无线承载资源之前，该方法进一步包括：

所述网络侧设备预留所述用于承载机器业务数据的公共无线承载资源。

2.根据权利要求1所述MTC系统的上行数据发送方法，其特征在于，所述网络侧设备和机器终端预先约定用于承载机器业务数据的公共无线承载资源，具体为：

所述网络侧设备将预留的所述公共无线承载资源的信息携带在系统消息中，并广播至所述机器终端；或者，

所述网络侧设备将预留的所述公共无线承载资源的信息携带在无线承载信息消息中，并发送给所述机器终端；或者，

将所述网络侧设备预留的所述公共无线承载资源预先设置在所述机器终端中。

3.根据权利要求2所述MTC系统的上行数据发送方法，其特征在于，所述公共无线承载资源包括：增强型专用物理数据信道、增强型专用信道、公共控制信道、以及三者之间的映射关系。

4.根据权利要求2所述MTC系统的上行数据发送方法，其特征在于，所述机器终端通过竞争方式获取所述公共无线承载资源的使用权，具体为：

当所述机器终端需要发送上行机器业务数据时，所述机器终端随机选取一个网络侧设备提供的可用接入子信道、以及所述接入子信道对应的特征符号；

所述机器终端用所述接入子信道将所述特征符号发送给网络侧设备；

当所述机器终端检测到网络侧设备根据所述特征符号返回的允许接入指示时，所述机器终端竞争成功，得到所述公共无线承载资源的使用权。

5.根据权利要求4所述MTC系统的上行数据发送方法，其特征在于，所述机器终端向所述网络侧设备发送上行机器业务数据之后，该方法进一步包括：

所述网络侧设备通过所述公共无线承载资源接收所述上行机器业务数据，并对所述上行机器业务数据进行分析和处理。

6.根据权利要求1所述MTC系统的上行数据发送方法，其特征在于，所述机器终端和所述网络侧设备之间无须建立RRC连接，具体为：当所述机器终端需要发送上行机器业务数据时，所述机器终端不发起RRC连接请求。

7.一种MTC系统的上行数据发送系统，其特征在于，该系统包括：网络侧设备和机器终端，其中：

所述网络侧设备，用于和所述机器终端预先约定用于承载机器业务数据的公共无线承载资源；还用于接收所述机器终端发送的上行机器业务数据；

所述机器终端，用于和所述网络侧设备预先约定用于承载机器业务数据的公共无线承载资源；还用于在需要发送上行机器业务数据时，通过竞争方式获取所述公共无线承载资源的使用权，并利用所述公共无线承载资源向所述网络侧设备发送上行机器业务数据；

所述网络侧设备，还用于在约定所述公共无线承载资源之前，预留所述用于承载机器业务数据的公共无线承载资源。

8.根据权利要求7所述MTC系统的上行数据发送系统，其特征在于，所述机器终端，还用于在通过竞争方式获取所述公共无线承载资源的使用权时，随机选取一个网络侧设备提供的可用接入子信道、以及所述接入子信道对应的特征符号，并用所述接入子信道将所述特征符号发送给网络侧设备；还用于在检测到所述网络侧设备根据所述特征符号返回的允许接入指示时，获取所述公共无线承载资源的使用权。