CN102075857B

CN102075857B - 家庭基站与物联网的融合***及物联网业务实现方法

Info

Publication number: CN102075857B
Application number: CN2010106121158A
Authority: CN
Inventors: 刘洋; 赵瑾波; 田野; 房家奕
Original assignee: Datang Mobile Communications Equipment Co Ltd
Current assignee: Datang Mobile Communications Equipment Co Ltd
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2030-12-20
Also published as: CN102075857A; WO2012083826A1

Abstract

本发明公开了一种家庭基站与物联网的融合***及物联网业务实现方法，该***包括：家庭综合网关、家庭基站网关、家庭基站业务服务器和物联网应用服务器；所述家庭综合网关，包括：家庭基站、无线传感器网络WSN网关、本地控制中心；其中，所述家庭基站还用于从家庭基站网关或从移动终端的RRC连接过程获得移动终端位置信息并发送给所述本地控制中心；或者，所述WSN网关将获得到的移动终端位置状态信息发送给所述本地控制中心。采用本发明可基于移动终端的位置信息来实现物联网业务功能。

Description

家庭基站与物联网的融合***及物联网业务实现方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域中的物联网技术，尤其涉及一种家庭基站与物联网的融合***及物联网业务实现方法。

背景技术

物联网的发展越来越受到运营商的关注，与物联网结合的移动通信业务也得到了快速的发展，尤其是家庭基站(Home NodeB，HNB)相关的终端业务。由于HNB的特殊性，决定了与其UE(User Equipment，用户设备，即移动终端)结合的紧密型和良好的业务可扩展性。

基于HNB的相关业务需求越来越多，这些需求中通常需要根据UE的位置信息，由HNB和物联网应用***为用户提供智能化的应用服务，比如可以根据用户是否在家的情况开启自动预警***等。

对于HNB来说，家庭基站网关(HNB GW)是一个必选的网络设备，位于3GPP核心网之内，如图1所示。图1中的Femto网关(即家庭基站网关)还与Femto业务网关相连，Femto业务网关可与其它业务平台(如飞信***、一号通***等)或物联网应用***连接。Femto业务网关主要负责控制用户的相关业务功能。

如图2所示，Femto网关可以通过如下方法获取用户的位置信息：

步骤201，UE移动进入Femto基站覆盖区域后，向Femto网关发起LAU(Location Area Update，位置区更新)过程，携带UE的IMSI(InternationalMobile Subscriber Identification Number，国际移动用户识别码)或/和TMSI(Temporary Mobile Subscriber Identity，临时识别码)，以及LAI(Location AreaIdentity，位置区识别号)，且注明是普通位置更新。

步骤202，Femto网关向UE回复LAU接受请求，同时开启周期性位置更新定时器。

步骤203，当定时器超时后，UE仍然没有向Femto网关发起周期性位置更新，则Femto网关向Femto业务平台发送通知消息，告知UE已经离开Femto基站的范围。

步骤204，Femto业务平台根据通知消息中的内容验证UE身份后，回复确认消息。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术至少存在以下问题：

从图1和图2可以看出，获得UE位置信息的网络设备是家庭基站网关和家庭基站业务平台，家庭基站并不清楚UE的位置。而在实际应用过程中，基于物联网应用***与家庭基站耦合的***应用，很可能需要家庭基站等设备提供UE的位置信息来激活或关闭相关业务功能。而现有技术尚未针对该需要提供解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供家庭基站与物联网的融合***及物联网业务实现方法，用以基于移动终端的位置信息来实现物联网业务功能，为此，本发明实施例采用如下技术方案：

一种家庭基站与物联网的融合***，包括：家庭综合网关、家庭基站网关、家庭基站业务服务器和物联网应用服务器；所述家庭综合网关，包括：家庭基站、无线传感器网络WSN网关、本地控制中心；

所述家庭基站，用于为移动终端提供网络接入服务，与物联网应用服务器之间传输控制信息以及业务数据；

所述WSN网关，用于将WSN终端接入物联网应用服务器，与物联网应用服务器之间传输控制信息和WSN终端的业务数据，以及与本地控制中心之间传输控制信息；

所述本地控制中心，用于根据接收到的控制信息进行物联网业务控制；

其中，所述家庭基站还用于从家庭基站网关或从移动终端的RRC连接过程获得移动终端位置信息并发送给所述本地控制中心；或者，所述WSN网关将获得到的移动终端位置状态信息发送给所述本地控制中心。

一种物联网业务实现方法，应用于上述家庭基站与物联网的融合***，其特征在于，该方法包括：

家庭网关获取到移动终端的位置状态信息后，将其发送给家庭基站；

家庭基站将所述移动终端的位置状态信息发送给本地控制中心；

本地控制中心根据所述移动终端的位置状态信息进行物联网业务控制。

一种物联网业务实现方法，应用于上述家庭基站与物联网的融合***，该方法包括：

家庭基站接收移动终端上报的位置状态信息，并将其发送给本地控制中心；

物联网应用服务器接收移动终端上报的位置状态信息，并将其发送给WSN网关；

WSN网关将所述移动终端的位置状态信息发送给本地控制中心；

家庭网关获取到移动终端的位置状态信息后，将其发送给家庭基站业务服务器；

家庭基站业务服务器与其他业务服务器同步更新所述移动终端的位置状态信息，所述其他业务服务器将所述移动终端的位置状态信息发送给WSN网关；

本发明的上述实施例，通过家庭基站将从家庭基站网关或从移动终端的RRC连接过程获得移动终端位置信息发送给本地控制中心；或者，通过WSN网关将获得到的移动终端位置状态信息发送给所述本地控制中心，从而使本地控制中心可根据移动终端的位置状态进行物联网业务控制。

附图说明

图1为现有技术中的Femto基站业务平台架构示意图；

图2为现有技术中Femto网关获取移动终端位置信息的流程示意图；

图3为本发明实施例中的家庭基站与物联网的融合***的示意图；

图4为本发明实施例中方案一提供的物联网业务流程示意图；

图5A、图5B分别为图4所示流程中家庭网关将移动终端位置状态信息发送给家庭基站的信令流程示意图；

图6为本发明实施例中方案二提供的一种物联网业务流程示意图；

图7为本发明实施例中方案二提供的另一种物联网业务流程示意图；

图8为本发明实施例中方案三提供的物联网业务流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

本发明实施例以支持TD-SCDMA(时分-同步码分多址的无线接入技术)制式的家庭基站为例，给出了家庭基站和物联网融合的网络***架构，如图3所示。

其中，家庭综合网关主要负责实现TD终端和WSN(Wireless SensorNetwork，无线传感器网络)终端的网络接入，并实现对WSN网络的控制与管理。该设备主要包括：WSN网关、TD Femto AP(TD家庭基站接入点，即一种家庭基站，以下同)、本地控制中心，还可以进一步包括人机交互接口(如显示屏或/和键盘)。家庭综合网关通过回程网络链路，如xDSL(各类型用户数字线路)，xPON(各种无源光纤网络)或CABLE(有线电视网络)等，连接至Internet和TD Femto网关，由此实现至3GPP核心网以及Internet的IP可达。这样，家庭综合网关可根据产生分组终端类型的不同，将其通过两个不同的端到端逻辑链路路由至物联网应用平台。

在家庭综合网关中，WSN网关主要负责WSN网络的组网及管理，WSN终端数据的汇聚、融合及转发，并负责通过Internet接入物联网应用平台(或称物联网应用***或物联网应用服务器)。在空口一侧，WSN网关与WSN终端通信所采用的协议及方式是开放的，它可以是任何适合WSN网络组网及数据传输的无线网络通信协议，如Wi-Fi，Zigbee，Bluetooth等等。在回程网络一侧，WSN网关通过Internet网络与物联网应用平台间建立端到端逻辑链路I，其上主要传输物联网应用平台与WSN网关间的控制信息以及WSN终端产生的业务数据信息。WSN网关从链路I接收来自物联网应用平台的指令并据此对WSN网络进行管理及控制。WSN网关还可以通过链路I将WSN终端感知采集到的数据上报物联网应用平台。

TD Femto AP是3GPP***家庭基站在家庭综合网关中的实现，它遵从现有3GPP标准定义的家庭基站的全部功能及行为，为其覆盖范围内的TD终端提供网络接入服务。在空口一侧，TD Femto AP与TD终端基于3GPP Uu结构进行通信。在回程网络一侧，TD Femto AP连接至TD Femto网关(即家庭基站网关，以下同)并经由3GPP核心网接入物联网应用平台，从而形成端到端逻辑链路III。逻辑链路III上主要传输TD终端与物联网应用平台间的控制信息及业务数据信息。TD终端通过此链路向物联网应用平台发送WSN网络控制信息，由此实现TD终端对WSN网络的控制。TD终端还可通过此链路实现对WSN网络业务数据的查询。

除了TD制式之外，当家庭综合网关中的Femto AP为支持其他制式(如 WCDMA等)的家庭基站时，家庭综合网关可为其他制式的终端提供网络接入服务。

由于家庭综合网关通常布设于家庭或办公室内部，因此网关内的本地控制中心及人机交互接口主要用于实现用户在本地对WSN网络的管理及配置。本地控制中心可通过与WSN网关间的接口II实现对WSN网络的本地控制，它可以根据从人机交互接口接收到的指令向WSN网关发出控制命令，也可以将WSN网关上报的数据在处理之后发送至显示屏呈现给用户。

在此架构中，Femto业务平台(即家庭基站业务平台，或称家庭基站业务***或家庭基站业务服务器，以下同)可负责管理维护TD终端的状态信息，如，TD终端是否驻留在用户的家庭基站，并可将此信息通过与物联网应用平台间的接口IV上报给物联网业务平台。

基于上述***架构，本发明实施例提供了三种基于用户位置信息实现物联网业务功能的技术方案：

方案一：TD Femto网关获取到TD终端的位置状态信息后，将其发送给TD Femto AP，由TD Femto AP将其发送给本地控制中心，从而使本地控制中心基于TD终端的位置对物联网业务进行控制。

方案二：TD终端上报位置状态信息给TD Femto AP或物联网应用平台，TD Femto AP或物联网应用平台将TD终端上报的位置状态信息发送给WSN网关，WSN网关将TD终端位置信息发送给本地控制中心，使本地控制中心基于TD终端的位置对物联网业务进行控制。

方案三：TD Femto网关获取到TD终端的位置状态信息后，将其发送给Femto业务平台，Femto业务平台将其同步到其他业务平台(或称业务***或业务服务器)，并由其他业务平台发送给WSN网关，WSN网关将TD终端位置信息发送给本地控制中心，使本地控制中心基于TD终端的位置对物联网业务进行控制。

下面结合附图对上述各种方案的具体实现方式进行详细描述。

参见图4，为上述方案一的一种流程示意图，该流程可包括：

步骤401，TD Femto网关获取TD终端的位置状态信息。

具体的，根据现有机制，TD Femto网关可以获取到TD终端的位置状态信息，其实现方式可如图2所示。

步骤402，TD Femto网关在获取到TD终端的位置状态信息后，将其发送给TD Femto AP。

具体的，TD Femto网关可通过指示消息，将TD终端的位置状态信息发送给TD Femto AP，该指示消息中可包含TD终端的标识(IMSI或TMSI)、对应TD终端的位置状态(在家或不在家)。在多用户场景下，可以以列表的形式发送多个TD终端的位置状态信息。

步骤403，TD Femto AP将该TD终端的位置状态信息发送给本地控制中心。本地控制中心获取到TD终端的位置状态信息后，可根据该TD终端的位置状态进行后续的应用服务过程，如开启或关闭相应的应用业务。

具体的，TD Femto AP可使用设备内部信令通知本地控制中心。

上述流程中的步骤402，可通过以下方式实现：

方式一：Femto网关通过本发明实施例新定义的HNBAP(Home Node BApplication Part，家庭基站应用协议)过程，通知TD Femto AP有关TD终端是否在家的指示信息。Femto网关和TD Femto AP之间可采用HNBAP协议进行通信，本发明实施例新定义了HNBAP协议消息，该消息中携带有TD终端的标识以及该TD终端的位置状态信息。位置状态信息可以用指示标识来表示，如用0表示在家(即在TD Femto AP的覆盖范围内)，用1表示不在家(即未在TD Femto AP的覆盖范围内)。

方式二：Femto网关通过本发明实施例新定义的RUA(RANAP UserAdaption，RANAP用户适配，其中RANAP为Radio Access Network ApplicationPart的英文简称，中文为无线接入网络应用协议)协议信令通知TD Femto AP有关TD终端是否在家的指示信息。Femto网关和TD Femto AP之间可采用 RUA协议进行通信，本发明实施例新定义了RUA协议消息，该消息中携带有TD终端的标识以及该TD终端的位置状态信息。位置状态信息可以用指示标识来表示，如用0表示在家(即在TD Femto AP的覆盖范围内)，用1表示不在家(即未在TD Femto AP的覆盖范围内)。

上述方式一和方式二的信令图可如图5A所示。

方式三：如图5B所示，Femto网关通过对现有RUA信令消息进行扩展，使其携带TD终端的标识和位置状态信息给TD Femto AP。该RUA信令消息可以是以下消息之一：

DIRECT TRANSFER(直接传输)消息；

DISCONNECT(断开连接)消息；

CONNECTIONLESS TRANSFER(无连接传输)消息。

通过以上流程可以看出，家庭基站网关(Femto网关)在获取到移动终端(TD终端)的位置状态信息后发送给家庭基站(TD Femto AP)，家庭基站再将其发送给本地控制中心，从而在家庭基站与WSN网关紧耦合的场景下，告知本地控中心用户的位置信息，为物联网和家庭基站的业务功能需求提供了必要的技术支持。

参见图6，为上述方案二的一种流程示意图，该流程可包括：

步骤601，TD终端检测到自己进入TD Femto AP的覆盖区域并驻留在家庭基站小区时，发起RRC(Radio Resource Control，无线资源控制)连接建立过程，并通过该过程将TD终端的标识及位置状态信息发送给TD Femto AP。

具体的，TD终端可以通过RRC连接建立过程间接的携带TD终端的位置状态信息(比如可以通过RRC连接建立完成消息携带)，也可以在RRC连接建立过程完成之后通过专用信令的方式通知TD Femto AP该TD终端自己的位置状态信息。RRC建立原因可以是本发明实施例新增的单独的上报位置目的(即添加新的cause value)，也可以复用原有的建立原因值(如LAU等)。

步骤602，TD Femto AP接收到TD终端的位置状态信息后，将其发送给本地控制中心。本地控制中心获取到TD终端的位置状态信息后，可根据该TD终端的位置状态进行后续的应用服务过程，如开启或关闭相应的应用业务。

具体的，TD Femto AP可使用设备内部信令通知本地控制中心。

通过以上流程可以看出，家庭基站(TD Femto AP)在从移动终端(TD终端)的RRC连接建立过程中获取到移动终端的位置状态信息后发送给本地控制中心，从而在家庭基站与WSN网关紧耦合的场景下，告知本地控中心用户的位置信息，为物联网和家庭基站的业务功能需求提供了必要的技术支持。

参见图7，为上述方案二的另一种流程示意图，该流程可包括：

步骤701，TD终端进入TD Femto AP覆盖区域之后，由应用层上报位置的需求触发RRC连接建立过程，TD终端通过与物联网应用平台的应用层交互告知自己的位置状态信息。

具体的，TD终端可使用本发明实施例新定义的应用层通知消息，将TD终端的标识(如IMSI或TMSI)，以及该TD终端的位置状态信息(如位置状态指示标识)，发送给物联网应用平台。

步骤702，物联网应用平台接收到该通知消息后，将该TD终端的位置状态信息发给WSN网关。

具体的，物联网应用平台可使用本发明实施例新定义的应用层通知消息，将TD终端的标识(如IMSI或TMSI)，以及该TD终端的位置状态信息(如位置状态指示标识)，发送给WSN网关。

步骤703，WSN网关接收到该通知消息后，将TD终端的位置状态信息发送给本地控制中心。本地控制中心获取到TD终端的位置状态信息后，可根据该TD终端的位置状态进行后续的应用服务过程，如开启或关闭相应的应用业务。

同理，TD终端检测到自己离开TD Femto AP的覆盖区域时，可以由应用层触发上报TD终端的位置状态的需求，建立RRC连接，通过应用层的通知消息告知物联网应用平台TD终端已经离开TD Femto AP的覆盖范围，再由物联网应用平台通知WSN网关TD终端的位置状态信息，WSN网关将TD终端的位置状态信息发送给本地控制中心，从而使本地控制中心根据TD终端的位置状态信息进行后续的应用服务过程。

通过以上流程可以看出，物联网应用平台在接收到移动终端(TD终端)上报的位置状态信息后，将其发送给WSN网关，由WSN网关发送给本地控制中心，从而在家庭基站与WSN网关紧耦合的场景下，告知本地控中心用户的位置信息，为物联网和家庭基站的业务功能需求提供了必要的技术支持。

参见图8，为上述方案三的一种流程示意图，该流程可包括：

步骤801～802，Femto网关获取TD终端的位置状态信息后，将该TD终端的位置状态信息发送给Femto业务平台。可选的，Femto业务平台在接收到TD终端的位置状态信息后可返回响应。

步骤803，Femto业务平台再与其它平台(如物联网应用平台等)进行同步，以更新TD终端的位置状态信息。

步骤804，物联网应用平台统获取TD终端的位置状态信息后，通知WSN网关该TD终端的位置状态信息。

具体的，联网应用平台可使用本发明实施例新定义的通知消息，将TD终端的标识(如IMSI或TMSI)，以及TD终端的位置状态信息(如位置状态指示标识)，发送给WSN网关。

步骤805，WSN网关接收到该通知消息后，将其中携带的TD终端的位置状态信息发送给本地控制中心。本地控制中心获取到TD终端的位置状态信息后，可根据该TD终端的位置状态进行后续的应用服务过程，如开启或关闭相应的应用业务。

通过以上流程可以看出，家庭基站业务平台(Femto业务平台)在接收到一定终端(TD终端)上报的位置状态信息后将其同步到其他业务平台，再由其他业务平台发送给WSN网关，由WSN网关发送给本地控制中心，从而在家庭基站与WSN网关紧耦合的场景下，告知本地控中心用户的位置信息，为物联网和家庭基站的业务功能需求提供了必要的技术支持。

需要说明的是，本发明的上述实施例仅以TD-SCDMA制式的无线通信***为例进行了描述，但本发明实施例对于无线通信***的制式并不做限制，即对于其他制式的无线通信***，也可采用本发明实施例的技术方案。

综上所述，针对现有协议流程无法支持HNB获取UE位置状态信息的功能，因此HNB无法在与WSN网关紧耦合的场景下告知WSN网关用户的位置信息，相应的物联网***应用和功能无法满足的问题，本发明人实施例提供的方案，为物联网和HNB的业务功能需求提供了必要的技术支持。

本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims

1.一种家庭基站与物联网的融合***，其特征在于，包括：家庭综合网关、家庭基站网关、家庭基站业务服务器和物联网应用服务器；所述家庭综合网关，包括：家庭基站、无线传感器网络WSN网关、本地控制中心；

2.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述家庭综合网关中还包括：

人机接口模块，用于将输入的控制信息传输给本地控制中心。

3.如权利要求1所述的***，其特征在于，

所述家庭基站网关具体用于，获取到移动终端的位置状态信息后，将其发送给家庭基站；

所述家庭基站具体用于，将接收到的所述移动终端的位置状态信息发送给本地控制中心；

所述本地控制中心具体用于，根据所述移动终端的位置状态信息进行物联网业务控制。

4.如权利要求1所述的***，其特征在于，

所述家庭基站具体用于，接收移动终端上报的位置状态信息，并将其发送给本地控制中心；

5.如权利要求1所述的***，其特征在于，

所述物联网应用服务器具体用于，接收移动终端上报的位置状态信息，并将其发送给WSN网关；

所述WSN网关具体用于，接收物联网应用服务器发送的移动终端的位置状态信息，并将其发送给本地控制中心；

6.如权利要求1所述的***，其特征在于，

所述家庭基站网关具体用于，获取到移动终端的位置状态信息后，将其发送给家庭基站业务服务器；

所述家庭基站业务服务器具体用于，与物联网应用服务器同步更新所述移动终端的位置状态信息；

所述WSN网关具体用于，从物联网应用服务器接收到所述移动终端的位置状态信息后，将其发送给本地控制中心；

7.一种物联网业务实现方法，应用于权利要求1、2或3所述的家庭基站与物联网的融合***，其特征在于，该方法包括：

家庭基站网关获取到移动终端的位置状态信息后，将其发送给家庭基站；

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述家庭基站网关将获取到的用户设备的位置状态信息发送给家庭基站，具体为：

所述家庭基站网关向所述家庭基站发送家庭基站应用协议HNBAP消息，其中携带有所述移动终端的标识和所述移动终端的位置状态信息；或者

所述家庭基站网关向所述家庭基站发送新定义的无线接入网络应用协议用户适配RUA消息，其中携带有所述移动终端的标识和所述移动终端的位置状态信息；或者

所述家庭基站网关向所述家庭基站发送扩展后的RUA消息，其中携带有所述移动终端的标识和所述移动终端的位置状态信息。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述RUA消息为DIRECTTRANSFER消息、DISCONNECT消息或CONNECTIONLESS TRANSFER消息。

10.一种物联网业务实现方法，应用于如权利要求1、2或4所述的家庭基站与物联网的融合***，其特征在于，该方法包括：

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述移动终端通过向家庭基站发起RRC连接过程，将自己的位置状态信息上报给家庭基站。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述移动终端通过RRC连接过程中发送的RRC建立完成消息，将自己的位置信息上报给家庭基站；或者

所述移动终端在RRC建立完成后，通过专用信令将自己的位置信息上报给家庭基站。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述移动终端在RRC连接过程中发送的RRC连接建立请求消息中携带有建立原因值，所述原因值为新建立的原因值或复用已有的原因值。

14.一种物联网业务实现方法，应用于如权利要求1、2或5所述的家庭基站与物联网的融合***，其特征在于，该方法包括：

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述移动终端通过向所述物联网应用服务器发送应用层通知消息，将自己的位置状态信息发送给所述物联网应用服务器。

16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述移动终端在检测到自己进入或离开家庭基站的覆盖范围时，上报当前的位置状态信息；该方法还包括：所述移动终端在检测到自己进入或离开家庭基站的覆盖范围时发起RRC连接处理过程。

17.一种物联网业务实现方法，应用于1、2或6所述的家庭基站与物联网的融合***，其特征在于，该方法包括：

家庭基站网关获取到移动终端的位置状态信息后，将其发送给家庭基站业务服务器；

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述其他业务服务器为物联网应用服务器。