CN102665183B - 一种在无线***中传输m2m业务的自适应帧长计算方法 - Google Patents

Abstract

一种在无线***中传输M2M业务的自适应帧长计算方法，用于无线通信***端到端M2M业务传输，根据M2M业务的QoS需求和通信***链路层无线资源长度的两个参数计算得出帧长度，适用于端到端传输的帧格式，如HDLC帧、MAC层和PDU格式等。本发明方法可以应用于各种无线通信***，能够提高无线通信******吞吐量、降低的传输时延、保障端到端业务的高效信令控制传输和M2M业务传输的QoS要求。

Description

一种在无线***中传输M2M业务的自适应帧长计算方法

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，用于无线通信***端到端无线业务的高效传输，为一种在无线***中传输M2M业务的自适应帧长计算方法。

背景技术

M2M，即机器对机器的通信，旨在通过通信技术来实现人、机器和***三者之间的智能化、交互式无缝连接，重点在于实现无人干预时机器自主收集、发送、处理信息的过程。具体应用有无线抄表、智能交通、远程医疗、车辆管理等。

M2M与传统H2H通信相比，具有小数量数据、低移动性、海量存在等不同于H2H的业务特性，因此当M2M应用于传统无线通信网络时，传统的H2H通信的帧格式与信令流程对于M2M业务传输来说显得过于复杂。并且由于M2M终端数量庞大，大的信令开销不但会造成数据传输效率的降低，如果使用传统H2H方式通信，还会造成信令拥塞而影响通信的性能。

发明内容

本发明要解决的问题是：传统H2H通信的传输方法无法直接用于M2M通信，需要针对M2M通信研究新的通信方法。

本发明的技术方案为：一种在无线***中传输M2M业务的自适应帧长计算方法，用于无线通信***端到端M2M业务传输，无线业务传输帧长度根据无线业务的服务质量QoS需求与通信***链路层无线资源长度共同确定：

L_M2Mframe＝Min{(L_M2MQoS+L_otherfield)，L_TRRU·k}               (1)

其中：

L_M2Mframe表示无线业务传输帧长度；

L_M2MQoS表示某无线终端QoS要求相对于无线资源单元时间周期T_TRRU的传输信息长度，设某无线终端要求传输速率为γbps，则L_M2MQoS＝γ·T_TRRU；

L_TRRU表示通信***链路层无线资源单元时间周期T_TRRU内无线资源的长度；

L_otherfield为无线业务传输帧的M2M帧标识域、M2M传输地址域、M2M帧长度指示域、M2M信息类型域、M2M帧传输控制域和M2M帧校验域的长度之总和；

L_TRRU·k表示基站在一个T_TRRU内可分配给M2M业务的信息长度；k∈{1，…K-1，K}，为***为保障无线业务传输QoS要求的分配资源个数，由无线***的传输资源分配方法或调度算法确定；K为无线***一个T_TRRU内总共可分配的无线资源个数；

根据计算得到的无线业务传输帧长度L_M2Mframe，即M2M业务终端与M2M服务器之间的端到端业务传输帧长度，确定所要发送的信号帧，动态适应M2M业务传输QoS要求。

所述端到端传输M2M业务的自适应帧格式包括如下七个域：M2M帧标识域、M2M传输地址域、M2M帧长度指示域、M2M信息类型域、M2M帧传输控制域、M2M数据和控制信令域和M2M帧校验域，其中：

1)M2M帧标识域，表示M2M业务或控制帧的帧头，根据M2M业务类型设定；

2)M2M传输地址域，表示信源地址和信宿地址；

3)M2M帧长度指示域，表示一个M2M业务或链路控制信令帧的长度，根据M2M类型和无线通信***无线资源长度共同设定；

4)M2M信息类型域，表示此帧信息类型或控制类型的说明，根据M2M业务传输的业务类型和控制类型，设定为单M2M业务数据域、单控制信令数据域或两者的混合数据域；

5)M2M帧传输控制域，表示M2M业务传输过程中所使用的重传协议及相应业务帧序号，根据M2M业务QoS需求，设定的重传协议包括单帧传输确认应答或基于滑动窗自动重发请求ARQ协议；

6)M2M数据和控制信令域，表示M2M信息类型域所定义信息的具体数据；

7)M2M帧校验域表示按照帧校验规则计算得出的校验码。

本发明针对M2M小数据量的特性，提出一种在无线***中传输M2M业务的自适应帧长计算方法，采用此帧长度计算方法进行M2M业务终端与M2M服务器之间的端到端业务传输帧长度的计算，保障M2M业务传输QoS要求，由于M2M业务传输的帧长度与M2M业务类型和无线通信***无线资源长度的相关性，将有效地提高通信***传输M2M业务的效率。

本发明计算方法根据M2M业务QoS需求与通信***链路层无线资源长度共同确定并计算得出；适用于多种业务，如M2M***中的SMS业务、FTP业务等等，适用于多种帧格式，如HDLC帧。

本发明提出的在无线***中传输M2M业务的自适应帧长计算方法，适合于M2M业务的小数据量特性，避免了传统H2H***中繁琐的信令传输机制，保障M2M业务传输QoS要求，由于M2M业务传输的帧长度与M2M业务类型和无线通信***无线资源长度的相关性，将有效地提高通信***传输M2M业务的效率。

附图说明

图1是用于端到端传输M2M业务的自适应帧格式。

图2终端组帧与发送流程图。

图3是FDD-HSPA的无线帧格式。

图4是TD-LTE的无线帧格式。

图5是基于FDD-HSPA***的M2M短信息业务帧格式。

图6是基于FDD-HSPA***的M2M短信息业务的交互过程。

图7是基于FDD-HSPA***的M2M短信息业务的基站处理流程图。

图8是基于TD-LTE***的M2M长信息传输的帧格式。

图9是基于TD-LTE***的M2M长信息传输的交互过程。

图10是基于TD-LTE***的M2M长信息传输的基站处理流程图。

具体实施方式

下面将介绍两个实施例，对本发明实施例中的技术方案进行详细地描述。实施例一：以FDD-HSPA***为例，发送M2M短信息业务，控制信令与数据业务同时发送

本实施例中***带宽为5MHz，扩频因子SF＝16，无线帧长为10ms，划分为5个子帧，每个子帧包含3个时隙，时隙长度为2560个码片，DPCCH和DPDCH分布于每个时隙之内，DPCCH支持的数据大小为160bits，DPCCH支持的信令大小为10bits，一个TTI(HSPA中的无线资源最小周期)大小为2ms。本实施例中M2M业务采用DPDCH传输，其物理层帧结构如图3所示，MAC层PDU采用图1中的帧格式进行传输。

M2M短信息业务QoS不要求传输速率，因此可以仅针对有待传数据量的TTI，传输参数如表1所示：

表1 M2M短信息业务的传输参数

M2M短消息业务采用单帧传输确认协议，发送混合帧。根据上表，设在某个TTI内有待传数据50字节，则得到帧的各域长度计算如下：

1)L_M2MQoS＝50byte＝50*8＝400bit；

2)L_TRRU＝160bit；

3)L_otherfield＝103bit，具体各域长度与定义如图5；

4)综上，L_M2Mframe＝Min{(L_M2MQoS+L_otherfield)，L_TRRU·k}＝min{503，160·k}

由上式可得，至少需要四个L_TRRU才能将所有数据发送出去，因此实际发送的数据量为503bit，前三个L_TRRU各发送160bit，最后一个L_TRRU发送23bit数据与137bit填充。

如图6所示，组帧后，终端直接将帧发往基站，基站收到后转发数据，并向终端发回ACK。基站处理流程如图7所示，首先判断收到帧的类型，若为混合帧，则提取帧中控制信息与数据信息，并相应发回确认信息(ACK)或非确认信息(NACK)；若为单控制帧或单数据帧则进入相应流程，下面在实施例二中进行介绍。

实施例二：以TD-LTE***为例，同时传输FTP业务与流媒体业务

本实施例中***带宽为20MHz，无线帧长度为10ms，子帧长度为1ms，每个子帧含有100个RBs，其中PUSCH占用96个资源块，PUCCH占用4个资源块。一个终端组占用一个子帧，其中不同数目的RB支持传输的数据大小，如表2所示，本实施例中M2M业务采用PUSCH传输，其物理层帧结构如图4所示，MAC层PDU采用图1中的帧格式进行传输。

表2 TD-LTE***中TB大小与RB数目及I_TBS对应表

FTP业务传输参数如表3所示：

表3 FTP业务传输参数

FTP业务采用基于滑动窗口的ARQ协议，则会发送单控制帧与单数据帧两种帧格式，对于单数据帧，设在某个TTI内有待传FTP业务数据10K字节，：

1)L_M2MQoS＝10K＝80000bit；

2)L_otherfield＝117bit，具体各域长度与定义如图8；

3)L_M2Mframe＝Min{(L_M2MQoS+L_otherfield)，L_TRRU·k}＝min{80117，L_TRRU·k}，若I_TBS＝10，基站分配的RB数k＝8，则L_TRRU·k＝1384bit；

4)基站可采用半静态调度的方式，帧数目n＝L_M2MQoS/L_M2Mframe≤58，即滑动窗口数目为58。

根据M2MFTP业务的QoS需求，采取如下步骤，如图9所示，图9本身即描述传输步骤：

步骤一：终端向基站发送基于单帧确认协议的单控制帧，请求建立连接，基站收到后发回ACK；

步骤二：终端收到ACK后，采用基于滑动窗口的ARQ协议，根据L_M2Mframe＝Min{(L_M2MQoS+L_otherfield)，L_TRRU·k}，确定帧长；

步骤三：基站收到数据帧后，提取滑动窗口序号并发回ACK；

步骤四：终端收到ACK后，检查是否收到所有帧的ACK，若是，转步骤五；若否，定时器溢出后选择重传，转步骤三；

步骤五：终端发送基于单帧确认协议的单控制帧，请求释放连接，基站收到后发回ACK并释放连接。

基站处理流程见图10，基站收到信息帧后首先判断帧类型，若为单控制帧则建立数据连接；若为单数据帧则先检查数据连接是否已建立，若未建立则删除帧，若已建立则处理该数据帧并相应发回确认信息(ACK)或非确认信息(NACK)。

Claims (2)

1.一种在无线***中传输M2M业务的自适应帧长计算方法，用于无线***M2M业务传输，其特征是M2M业务传输帧长度根据M2M业务的服务质量QoS要求与无线***链路层无线资源长度共同确定：

L_M2Mframe＝Min{(L_M2MQoS+L_otherfield),L_TRRU·k}           (1)

其中：

L_M2Mframe表示M2M业务传输帧长度；

L_M2MQoS表示某M2M业务终端QoS要求相对于无线资源单元时间周期T_TRRU的传输信息长度，设某M2M业务终端要求传输速率为γbps，则L_M2MQoS＝γ·T_TRRU；

L_TRRU表示无线***链路层无线资源单元时间周期T_TRRU内无线资源的长度；

L_otherfield为M2M业务传输帧的M2M帧标识域、M2M传输地址域、M2M帧长度指示域、M2M信息类型域、M2M帧传输控制域和M2M帧校验域的长度之总和；

L_TRRU·k表示基站在一个T_TRRU内可分配给M2M业务的信息长度；k∈{1,…K-1,K}，为无线***为保障M2M业务QoS要求的分配资源个数，由无线***的传输资源分配方法或调度算法确定；K为无线***一个T_TRRU内总共可分配的无线资源个数；

根据计算得到的M2M业务传输帧长度L_M2Mframe，即M2M业务终端与M2M服务器之间的M2M业务传输帧长度，确定所要发送的信号帧，动态适应M2M业务传输QoS要求。

2.根据权利要求1所述的一种在无线***中传输M2M业务的自适应帧长计算方法，其特征是M2M业务的自适应帧格式包括如下七个域：M2M帧标识域、M2M传输地址域、M2M帧长度指示域、M2M信息类型域、M2M帧传输控制域、M2M数据和控制信令域和M2M帧校验域，其中：

1)M2M帧标识域，表示M2M业务或控制帧的帧头，根据M2M业务类型设定；

2)M2M传输地址域，表示信源地址和信宿地址；

3)M2M帧长度指示域，表示一个M2M业务或链路控制信令帧的长度，根据M2M类型和无线通信***无线资源长度共同设定；

4)M2M信息类型域，表示此帧信息类型或控制类型的说明，根据M2M业务传输的业务类型和控制类型，设定为单M2M业务数据域、单控制信令数据域或两者的混合数据域；

5)M2M帧传输控制域，表示M2M业务传输过程中所使用的重传协议及相应业务帧序号，根据M2M业务QoS要求，设定的重传协议包括单帧传输确认应答或基于滑动窗自动重发请求ARQ协议；

6)M2M数据和控制信令域，表示M2M信息类型域所定义信息的具体数据；

7)M2M帧校验域表示按照帧校验规则计算得出的校验码。