本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種采用d2d機制實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備路由優(yōu)化的方法。

背景技術(shù)：

下一代寬帶蜂窩移動通信系統(tǒng)(imt-advanced)中采用了載波聚合(ca)技術(shù)、增強的多入多出(mimo)天線技術(shù)、協(xié)同多點傳輸(comp)技術(shù)和中繼技術(shù)，在原有蜂窩移動通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進一步提高了系統(tǒng)容量，改善了小區(qū)邊緣用戶的數(shù)據(jù)速率和用戶體驗。

然而，由于imt-advanced系統(tǒng)以基站(bs)為中心的小區(qū)覆蓋和業(yè)務(wù)提供方式本身所存在的局限性，imt-advanced系統(tǒng)仍存在覆蓋和容量等方面的問題。盡管中繼技術(shù)及comp技術(shù)能夠提高小區(qū)覆蓋性能，增強小區(qū)邊緣用戶體驗，然而由于基站及中繼站不具有移動性，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)支持的靈活性仍然不夠，系統(tǒng)覆蓋及小區(qū)邊緣用戶容量仍有較高的提升空間。另外，隨著無線多媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展，當前日益增長的本地數(shù)據(jù)共享業(yè)務(wù)需求給imt-advanced系統(tǒng)的容量和覆蓋以及服務(wù)靈活性提出了較高要求，以基站為中心的小區(qū)業(yè)務(wù)提供模式在適應(yīng)本地業(yè)務(wù)的發(fā)展方面有明顯的局限性。

d2d(device-to-device，即終端直通技術(shù))是指鄰近的終端可以在近距離范圍內(nèi)通過直連鏈路進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?，而不需要通過中心節(jié)點(即基站)進行轉(zhuǎn)發(fā)。d2d技術(shù)本身的短距離通信特點和直接通信方式使其具有如下優(yōu)勢：

1)終端近距離直接通信方式可實現(xiàn)較高的數(shù)據(jù)速率、較低的延遲和較低的功耗；

2)利用網(wǎng)絡(luò)中廣泛分布的用戶終端以及d2d通信鏈路的短距離特點，可以實現(xiàn)頻譜資源的有效利用，獲得資源空分復(fù)用增益；

3)d2d的直接通信方式能夠適應(yīng)如無線p2p等業(yè)務(wù)的本地數(shù)據(jù)共享需求，提供具有靈活適應(yīng)能力的數(shù)據(jù)服務(wù)；

4)d2d直接通信能夠利用網(wǎng)絡(luò)中數(shù)量龐大且分布廣泛的通信終端以拓展網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。

需要注意的是，本發(fā)明所指的d2d技術(shù)與傳統(tǒng)的短距離通信技術(shù)有所不同。許多短距離通信技術(shù)如藍牙、wifidirect、zigbee等使用非授權(quán)頻帶如ism頻段進行數(shù)據(jù)直接傳輸，與蜂窩網(wǎng)絡(luò)形成相對獨立的系統(tǒng)。而本發(fā)明的d2d技術(shù)專指與蜂窩網(wǎng)絡(luò)共享使用授權(quán)頻帶資源的終端直通技術(shù)，形成統(tǒng)一的混合蜂窩與d2d網(wǎng)絡(luò)。

本發(fā)明是在imt-advanced系統(tǒng)授權(quán)頻段引入d2d技術(shù)，形成蜂窩通信和d2d通信共存的混合網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示，圖中的每個橢圓代表一個基站所覆蓋的范圍，且基站有大基站、小基站、家庭基站等，因此圖中應(yīng)用不同的圖標來表示。

在圖1中，終端可以以兩種不同的模式通信。其一，蜂窩通信模式：終端通過基站進行通信；其二，d2d通信模式：終端使用d2d鏈路直接通信。在該混合網(wǎng)絡(luò)中，部分終端仍以蜂窩通信模式通過基站進行信息轉(zhuǎn)發(fā)和通信，部分終端則以d2d通信模式進行數(shù)據(jù)的直接傳輸。

其中，本發(fā)明涉及的imt-advancedd2d通信控制方式是指在imt-advanced系統(tǒng)中d2d通信連接建立、d2d通信無線資源管理等控制方式。其可以分為網(wǎng)絡(luò)集中控制的d2d通信和網(wǎng)絡(luò)輔助的自主d2d通信兩種。

1)網(wǎng)絡(luò)集中控制的d2d通信。

網(wǎng)絡(luò)集中控制的d2d通信是指在imt-advanced系統(tǒng)中引入d2d通信以基站的集中控制為基礎(chǔ)和前提，基站不僅控制d2d通信連接的建立，還負責(zé)無線資源的分配。

這種方式中由于存在中心控制，有利于對全局資源的管理以及對干擾的控制。這種方案的缺點是基站難以獲得大量d2d通信鏈路的相關(guān)狀態(tài)信息，尤其當d2d通信鏈路數(shù)量較多時會導(dǎo)致大量的信令開銷，不利于頻譜利用率的提升，并且d2d通信的靈活性無法較好地得到體現(xiàn)。該方式適用于蜂窩小區(qū)業(yè)務(wù)量較小、無線資源使用率低且d2d通信鏈路數(shù)量較少時的應(yīng)用場景。

2)網(wǎng)絡(luò)輔助的自主d2d通信。

網(wǎng)絡(luò)輔助的自主d2d通信是指在網(wǎng)絡(luò)提供輔助信息的前提下，d2d以自主的方式實現(xiàn)通信。該方式的基本特征是：自主d2d通信和網(wǎng)絡(luò)輔助。

自主d2d通信是利用d2d通信的分布式特點，以類似于認知無線電的概念，讓d2d終端對周邊無線環(huán)境進行全面感知，獲取信道情況、干擾信息和蜂窩系統(tǒng)相關(guān)信息，以自主方式進行無線資源管理。這樣不僅可以保持d2d通信的分布式特性，還可以避免基站集中式控制中因信息共享開銷和控制時延造成的問題。

網(wǎng)絡(luò)輔助是為解決蜂窩與d2d通信間的信息互盲現(xiàn)狀，借助基站所具有的蜂窩系統(tǒng)全局信息，為自主d2d通信提供必要且少量的輔助和控制信息，幫助d2d終端進行智能的無線資源管理，實現(xiàn)d2d通信與蜂窩通信之間以及d2d通信間的資源重用共享。

這種方式的優(yōu)點在于能夠?qū)崿F(xiàn)高效的資源重用，提升系統(tǒng)容量和性能，還可以保留d2d通信的靈活性，結(jié)合移動中繼技術(shù)有效改善系統(tǒng)覆蓋。但需要設(shè)計更為靈活有效的面向干擾控制協(xié)調(diào)的通信機制。該方式適用于蜂窩小區(qū)業(yè)務(wù)量較大、無線資源使用率較高且d2d通信鏈路較多的場景。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

目前業(yè)界對d2d場景下通信連接的建立與釋放，以及抗干擾和覆蓋優(yōu)化等場景已經(jīng)出現(xiàn)了很多解決方案，但是針對連接建立前路由的協(xié)商和下一跳路由的選擇，目前還鮮有解決方案出現(xiàn)。

本發(fā)明的目的是提供一種采用d2d機制實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備路由優(yōu)化的方法，該方法針對終端設(shè)備與終端設(shè)備之間在建立連接前，如何選擇最優(yōu)的終端設(shè)備連接，如何協(xié)商資源提出了一種協(xié)商路由優(yōu)化方法。且本發(fā)明主要是以網(wǎng)絡(luò)輔助的自主d2d通信為基礎(chǔ)，提出自主的路由優(yōu)化建立方法。

針對上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種采用d2d機制實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備路由優(yōu)化的方法，其步驟包括：

1)基站根據(jù)終端能力確定覆蓋范圍內(nèi)d2d終端的列表，并下發(fā)指示信息給該列表中的各d2d終端；

2)上述列表中的各d2d終端廣播自己的配置信息，并協(xié)商配置信息以得到雙方互連的頻段信息；

3)當一發(fā)送方d2d終端發(fā)現(xiàn)自己的信號強度低于預(yù)配置門限時，搜索上述列表中的其它d2d終端作為中繼終端；

4)發(fā)送方d2d終端從協(xié)商集合中選擇接收sinr(信噪比)最高的d2d終端作為中繼終端，并向該中繼終端發(fā)送帶寬協(xié)商請求；

5)該中繼終端接收到上述帶寬協(xié)商請求后，向基站發(fā)送新的承載建立請求；

6)當承載建立成功時，該中繼終端向發(fā)送方d2d終端發(fā)送協(xié)商成功指示信息，且發(fā)送方d2d終端根據(jù)自己的ip版本信息以及步驟2)中雙方互連的頻段信息與該中繼終端建立ip連接以進行通信。

進一步地，當承載建立失敗時，該中繼終端攜帶相關(guān)失敗原因通知發(fā)送方d2d終端協(xié)商失?。磺野l(fā)送方d2d終端重新在所述協(xié)商集合中尋找新的中繼終端。

進一步地，步驟1)中所述終端能力包括但不限于終端所支持的協(xié)議、帶寬、上下行傳輸速率；所述指示信息是指指示各d2d終端直接通信使用的頻率信息以及觸發(fā)各d2d終端打開d2d功能的信息。

進一步地，步驟2)中所述配置信息包括終端標識、ip版本信息(ipv4或者ipv6)、到網(wǎng)絡(luò)的時延信息、中繼鏈路的發(fā)射功率和最大中繼帶寬信息。

進一步地，步驟3)中所述發(fā)送方d2d終端為上述列表中的d2d終端；所述預(yù)配置門限是指d2d終端與基站通信的最低信號強度數(shù)值，且由基站廣播通知各d2d終端。

進一步地，步驟4)中所述協(xié)商集合由d2d終端的中繼鏈路的發(fā)射功率與rsrp(信號接收功率)的差值高于預(yù)設(shè)門限的各d2d終端組成。

更進一步地，所述預(yù)設(shè)門限根據(jù)網(wǎng)管omc或者基站廣播來進行配置，且各d2d終端收到后保存該預(yù)設(shè)門限。

進一步地，步驟4)中所述帶寬協(xié)商請求包括終端標識、發(fā)送方d2d終端的接收sinr和上下行最大請求傳輸速率。

進一步地，步驟5)中所述承載建立請求中包括承載速率值；所述承載速率值是指發(fā)送方d2d終端提供給中繼終端的下行最大請求速率。

進一步地，步驟6)中所述指示信息包括核心網(wǎng)用戶面的ip地址信息和上下行能夠傳輸?shù)淖畲蟮乃俾手怠?/p>

本發(fā)明的有效果在于：本發(fā)明提供一種采用d2d機制實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備路由優(yōu)化的方法，該方法通過基站作為中心節(jié)點下發(fā)終端設(shè)備之間通信所必需的配置信息(即一些小區(qū)級別的信息)以及各d2d終端廣播的自身的配置信息來輔助終端設(shè)備與終端設(shè)備之間直接通信，然后通過d2d技術(shù)協(xié)商設(shè)備的路由優(yōu)化選擇方案，使得在基站信號覆蓋范圍之外的終端設(shè)備也能夠通過連接其他終端設(shè)備進行通信。本發(fā)明的優(yōu)點具體體現(xiàn)在：

1)本發(fā)明通過基站(中心節(jié)點)輔助下發(fā)終端設(shè)備之間通信所必需的配置信息，有效地避免了終端設(shè)備與終端設(shè)備之間的互盲狀態(tài)。

2)終端設(shè)備與終端設(shè)備之間能夠通過本發(fā)明提出的協(xié)商機制協(xié)商所需要的配置資源，然后再確定是否連接通信。

3)通過本發(fā)明提出的路由優(yōu)化方法，能夠有效的使得在基站覆蓋范圍之外的終端設(shè)備也能夠高效率的傳輸通信。

4)通過d2d的自主協(xié)商通信，可以保證終端設(shè)備的下一跳路由連接上最優(yōu)的終端資源，以提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明imt-advanced系統(tǒng)中的d2d通信場景示意圖。

圖2為本發(fā)明一種采用d2d機制實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備路由優(yōu)化的方法的場景示意圖。

圖3為本發(fā)明一種采用d2d機制實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備路由優(yōu)化的方法流程圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附圖作詳細說明如下。

本發(fā)明提供一種采用d2d機制實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備路由優(yōu)化的方法，其場景示意圖與流程圖分別如圖2及圖3所示，其步驟包括：

1)基站(中心節(jié)點)根據(jù)終端能力，確定覆蓋范圍內(nèi)d2d終端的列表(如圖2中的d2d終端a、b、c、d、e、f)，并按照該列表下發(fā)一個指示信息給其覆蓋范圍內(nèi)的各d2d終端，指示各d2d終端直接通信使用的頻率信息，觸發(fā)各d2d終端打開d2d功能并通告上述列表中的其他d2d終端。所述終端能力包括但不限于終端所支持的協(xié)議、帶寬、上下行傳輸速率等。

2)上述列表中的各d2d終端廣播自己的終端標識、自己的ip版本信息(ipv4或者ipv6)、到網(wǎng)絡(luò)的時延信息以及中繼鏈路的發(fā)射功率tx1和其他配置信息(例如最大中繼帶寬信息等)；并協(xié)商配置信息以得到雙方互連的頻段信息。

3)當一個處于弱覆蓋區(qū)域中的d2d終端a(即發(fā)送方d2d終端)，發(fā)現(xiàn)自己的信號強度低于預(yù)配置門限時，則d2d終端a啟動搜索功能。其中所述信號強度是指發(fā)送方d2d終端發(fā)現(xiàn)自己進行蜂窩通信時基站所覆蓋的信號強度。所述預(yù)配置門限是經(jīng)過無數(shù)測試之后得出的d2d終端與基站通信的最低信號強度數(shù)值，且由基站廣播通知d2d終端a。

4)d2d終端a通過搜索確定周圍哪些d2d終端(例如b或者c)可以作為中繼終端進行通信。當周圍的d2d終端的中繼鏈路的發(fā)射功率與rsrp的差值高于預(yù)設(shè)門限時，將該d2d終端加入到協(xié)商集合中。其中所述預(yù)設(shè)門限根據(jù)網(wǎng)管omc或者基站廣播來進行配置，且d2d終端收到后保存該預(yù)設(shè)門限。若協(xié)商集合列表不為空，則執(zhí)行步驟5)，否則不進行任何操作。

5)d2d終端a選擇上述協(xié)商集合中接收sinr最高的d2d終端作為中繼終端(例如d2d終端b)，并發(fā)起與該d2d終端b的帶寬協(xié)商請求。所述帶寬協(xié)商請求中包括終端標識、d2d終端a的接收sinr和上下行最大請求傳輸速率。

6)d2d終端b收到d2d終端a的寬帶協(xié)商請求后，向基站發(fā)起新的承載建立請求，為d2d終端a的中繼數(shù)據(jù)單獨申請一個承載。其中所述承載請求消息中攜帶的承載速率值為d2d終端a提供給d2d終端b的下行最大請求傳輸速率。

7)基站與核心網(wǎng)側(cè)確定目前的網(wǎng)絡(luò)負載是否能夠接納新的承載，如果可以接受則指示基站承載建立成功并執(zhí)行步驟9)，否則返回承載建立失敗信息以及相關(guān)失敗原因并執(zhí)行步驟8)。

8)d2d終端b收到新承載建立失敗信息后，則攜帶相關(guān)失敗原因通知d2d終端a協(xié)商失敗。d2d終端a接收到協(xié)商失敗后，嘗試與上述協(xié)商集合中的其它d2d終端(例如d2d終端c)進行連接，并返回步驟5)。

9)d2d終端b向d2d終端a發(fā)送協(xié)商成功指示信息，所述指示信息包含核心網(wǎng)用戶面的ip地址信息、上下行能夠傳輸?shù)淖畲蟮乃俾手?。d2d終端a根據(jù)上述自己廣播的配置信息提供的ip版本信息以及步驟2)中得到的其與d2d終端b互連的頻段信息，嘗試與d2d終端b建立ip連接，并完成與核心網(wǎng)用戶面的ip網(wǎng)絡(luò)連接。

本發(fā)明通過d2d技術(shù)使得終端設(shè)備與終端設(shè)備之間能夠協(xié)商路由直連，從而保證基站覆蓋范圍以外的終端設(shè)備也能夠正常通信。上述作為本發(fā)明的一個實施例，終端設(shè)備與終端設(shè)備協(xié)商配置信息的協(xié)議可以通過發(fā)送發(fā)現(xiàn)報文、同步報文、協(xié)商報文到通信對端，然后按照協(xié)議中規(guī)定的流程完成設(shè)備發(fā)現(xiàn)、設(shè)備同步和參數(shù)協(xié)商的功能(詳見draft-ietf-anima-grasp-08中定義的協(xié)商協(xié)議)。

以上實施僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其進行限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以權(quán)利要求書所述為準。