CN109413715A - 快速接入物联网的实现方法、实现设备及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种快速接入物联网的实现方法，运行于物联网终端设备。该实现方法包括步骤：获取预设时间段内物联网终端设备在进行数据传输时所使用过的无线网络特征的历史数据；按照预设的规则对获取到的无线网络特征的历史数据进行分析，并得到所使用过的无线网络的逻辑信道的性能列表；从所述性能列表中选择当前性能最优的逻辑信道；以及当在所选择的性能最优的逻辑信道上监听到系统消息时，从所述逻辑信道上选择向网络信号最强的基站发起接入网络的请求。如此，通过利用物联网终端设备接入物联网所使用的网络历史数据，并据此寻找性能最优的基站，并通过该基站接入物联网，以减少搜索时间基站的时间并可加快接入物联网的速度。

Description

快速接入物联网的实现方法、实现设备及计算机可读存储 介质

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种可让终端设备快速接入物联网的实现方法、实现设备及计算机可读存储介质。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，物联网技术(Internet of Things,IoT)技术应运而生，其中，机对机(machine-to-machine,M2M)是IoT发展的重要方向。该M2M设备包括用户设备(又称移动台)和基站或服务器。该用户设备通过无线通信网络与基站或服务器进行通信连接。用户设备通常是比较小巧、采用电池供电的系统，如智能抄表系统，需要对水、电、煤气等使用情况进行周期性监测与上报。在现有的物联网系统中，用户设备分布范围较广，为了降低用户设备的功耗，这些用户设备通常都设置为在一定的时间或特定的情况下才开机工作，并将数据上报给基站或服务器。

然而，用户设备开机完成大概需要20-30s的时间，这对于那些对时间要求比较高的场景例如突然状况报警而言是相当长的。因此，为了迅速将信息上传或下发到网络，有必要缩短用户设备接入物联网的时间，从而加快整个物联网系统的联网速度，并减少用户设备的整体功耗。

发明内容

为了实现上述目的，有发明提供一种可让物联网终端设备快速接入物联网的方法，以解决上述问题。

本发明所提供的快速接入网络的实现方法，运行于物联网终端设备上。所述实现方法包括下述步骤：

获取预设时间段内物联网终端设备在进行数据传输时所使用过的无线网络特征的历史数据；

按照预设的规则对获取到的无线网络特征的历史数据进行分析，并得到所使用过的无线网络的逻辑信道的性能列表；

从所述性能列表中选择当前性能最优的逻辑信道；以及

当在所选择的性能最优的逻辑信道上监听到系统消息时，从所述逻辑信道上选择向网络信号最强的基站发起接入网络的请求。

在一具体的实现方式中，所述网络特征的历史数据包括所述物联网终端设备接入网络时所使用的基站以及每一基站所使用的时间顺序；

所述按照预设的规则对所获取网络特征的历史数据进行分析，并得到性能最优的逻辑信道具体包括：

对每一所述基站的使用次数和时间顺序进行加权计算，并根据所计算出来的加权值得所述逻辑信道的性能表；以及

从所述逻辑的性能表中选择当前加权值最大的逻辑信道作为性能最优的逻辑信道。

在一具体的实现方式中，所述实现方法还包括步骤：判断在所述性能最优的逻辑信道上是否监听到系统消息。

在一具体的实现方式中，当在所选择的所述性能最优的逻辑信道上未监听到系统消息时，从所述性能列表中选择较当前性能次优的逻辑信道，并在所选择的性能次优的逻辑上监听所述系统消息。

在一具体的实现方式中，所述逻辑信道包括所述基站用于向所述物联网终端设备广播通用信息的广播控制信道(BCCH)。

在一具体的实现方式中，所述系统消息包括本地识别码、相邻小区列表、本小区使用的频率表、小区识别码、功率控制指示、剪短纯属允许、计入控制中的至少一种。

在一具体的实现方式中，所述实现方法在步骤获取预设时间段内物联网终端设备在进行数据传输时所使用过的无线网络特征的历史数据之前还包括步骤：

判断所述物联网终端设备的地理位置是否更改。

在一具体的实现方式中，当所述物联网终端设备的地理位置未改变时，获取预设时间段内物联网终端设备在进行数据传输时所使用过的无线网络特征的历史数据。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种快速接入网络的实现设备，其特征在于，所述快速接入网络的实现设备包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的快速接入网络的实现程序，所述快速接入网络的实现程序被所述处理器执行时实现上述的快速接入网络的实现方法的步骤。

另外，为解决上述问题，本发明还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质存储有快速接入网络的实现程序，当所述快速接入网络的实现程序被至少一个处理器执行时实现上述快速接入网络的实现方法的步骤。

本发明所提供的快速接入网络的实现方法，通过获取该物联网终端设备在物联网中进行数据传输时所使用的基站的历史数据，并对所获取到的历史数据进行分析找到性能最优的逻辑信道，并在该性能最优的逻辑信道上监听到系统消息时，从该逻辑信道上选择向信号最强的基站发起接入物联网的请求。如此，可根据终端设备接入物联网时所使用的网络资源的历史数据来优先使用性能最优的网络基站来使终端设备接入物联网，从而节省终端设备接入物联网所需的时间和提高接入物联网的效率。

附图说明

图1为现有技术中的物联网系统中的终端设备向基站发起信令的流程示意图。

图2为图1所示的终端设备的硬件模块的示意图。

图3为本发明一实施方式中的终端设备快速接入物联网的方法的步骤流程图。

图4为本发明另一实施方式中的物联网省电模式的调节方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

请参见图1，所示为现有技术中的物联网系统中的终端设备与基站之间连接建立的信令图。该物联网系统包括，但不限于，至少一终端设备100以及一基站200。基站200管理并控制物联网系统1的所有终端设备100。在硬件实现上，该终端设备100通过有线或无线通信方式连接于基站200。在其他实施方式中，该调节系统1可还可包括多个基站200以及与该基站200进行通信连接的物联网服务器(图未示)；该物联网服务器用于管理与其相连的多个基站200，即，当需要上传数据时，终端设备100将数据上传给基站200，基站200再将数据上传物联网服务器。当需要下传数据时，物联网服务器将数据下发给基站200，基站200再将数据发送该终端设备100。如此，完成终端设备100与基站200或物联网服务器之间的数据传输。在本实施方式中，该物联网系统为基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet OfThings,简称NB-IoT)系统，可应用电网系统中或视频监控系统中。此外，上述终端设备100和基站200的数量仅用于示例行的说明本发明的原理，并不对本发明构成限制。

在本实施方式中，该终端设备100优选地通过无线与基站200进行通信连接，该无线通信包括但不但不限于红外线、蓝牙、Zwave、NFC、ZigBee或WiFi等。

在现有的物联网无线网络系统中，当处于空闲(idle)模式的终端设备接收到网络侧的基站200发送的寻呼消息(paging)时，然后需要经过随机接入(Random Access，RA)过程，获取上行同步时间提前量(Timing Advance，TA)值和/或合适的发射功率值，才能与网络侧的基站200建立连接，进而传输用户数据例如用户的用电数据。

具体的，终端设备100与基站200之间建立连接主要包括以下步骤：

步骤S11、终端设备100先发送随机接入前导码(Preamble)到基站,其中，该随机接入前导码可以是一个随机接入序列；

步骤S12、基站返回随机接入响应消息(Random Access response message，RAresponse message)到该终端设备100，该响应消息包含上行同步TA值和合适的发射功率；

步骤S13、终端设备100以上述发射功率向基站200发送无线资源控制协议(RadioResource Control,RRC)连接建立请求消息；

步骤S14、基站200接收到上述RRC连接建立请求之后，返回冲突解决消息(contention resolution)和RRC连接设置消息到终端设备100，其中，该RCC连接设置消息中包含有无线资源配置信息；

步骤S15，终端设备100向基站200发送RRC连接建立完成的消息。

之后，终端设备100将需要发送给基站200的上行数据发送给基站200；基站200也可将下行数据发送给终端设备100。

该终端设备100可以以各种形式来实施。例如，本发明中描述的终端设备100可以包括诸如手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、个人数字助理(Personal DigitalAssistant，PDA)、便捷式媒体播放器(Portable Media Player，PMP)、导航装置、可穿戴设备、智能手环、计步器等终端设备100，以及诸如数字TV、台式计算机等固定终端。

请参见图2，所示为本实施方式中的终端设备100的硬件模块的示意图。该终端设备100包括，但不限于，存储器11、显示单元12、输入单元13、以及处理器14等部件。所述存储器11、显示单元12、输入单元13通过系统总线与处理器14进行通信连接。本领域技术人员可以理解，图1中示出的终端设备100结构并不构成对终端设备100的限定，终端设备100可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

显示单元12用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息。显示单元12可包括显示面板，可以采用液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)等形式来配置显示面板。

输入单元13可用于接收用户通过输入设备例如键盘输入的数字或字符信息，以及产生与终端设备100的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。具体地，输入单元13可包括触控面板以及其他输入设备。触控面板，也称为触摸屏，可收集用户在其上或附近的触摸操作(比如用户使用手指、触笔等任何适合的物体或附件在触控面板上或在触控面板附近的操作)，并根据预先设定的程式驱动相应的连接装置。触控面板可包括触摸检测装置和触摸控制器两个部分。其中，触摸检测装置检测用户的触摸方位，并检测触摸操作带来的信号，将信号传送给触摸控制器；触摸控制器从触摸检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给处理器14，并能接收处理器14发来的命令并加以执行。此外，可以采用电阻式、电容式、红外线以及表面声波等多种类型实现触控面板。除了触控面板，输入单元13还可以包括其他输入设备。具体地，其他输入设备可以包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、开关按键等)、轨迹球、鼠标、操作杆等中的一种或多种，具体此处不做限定。

进一步的，触控面板可覆盖显示面板，当触控面板检测到在其上或附近的触摸操作后，传送给处理器14以确定触摸事件的类型，随后处理器14根据触摸事件的类型在显示面板上提供相应的视觉输出。虽然在本实施方式中，触控面板与显示面板是作为两个独立的部件来实现终端设备100的输入和输出功能，但是在某些实施例中，可以将触控面板与显示面板集成而实现终端设备100的输入和输出功能，具体此处不做限定。

存储器11可用于存储软件程序以及各种数据。在本实方式中，该存储器11内存储有物联网省电模式的调节程序。该存储器11主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据终端设备100的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器11可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

处理器14是终端设备100的控制中心，利用各种接口和线路连接整个终端设备100的各个部分，通过运行或执行存储在存储器11内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器11内的数据，执行终端设备的各种功能和处理数据，从而对终端设备进行整体监控。处理器14可包括一个或多个处理单元；优选的，处理器14可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器14中。

这里描述的各种实施方式可以以使用例如计算机软件、硬件或其任何组合的计算机可读介质来实施。对于硬件实施，这里描述的实施方式可以通过使用特定用途集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSPD)、可编程逻辑装置(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、被设计为执行这里描述的功能的电子单元中的至少一种来实施，在一些情况下，这样的实施方式可以在处理器14中实施。对于软件实施，诸如过程或功能的实施方式可以与允许执行至少一种功能或操作的单独的软件模块来实施。软件代码可以由以任何适当的编程语言编写的软件应用程序(或程序)来实施，软件代码可以存储在存储器11中并且由处理器14执行。

可以理解的，所述基站200可与该终端设备100具有相同的硬件模块。

在本发明的实施方式中，所述物联网为窄频物联网NB-IOT，所述终端设备100为应用在窄频物联网NB-IOT中的终端设备，所述基站200为应用在窄频物联网NB-IOT中的服务器设备。

请参见图3，所示为本发明一实施方式中的终端设备快速接入物联网的方法(以下简称接入方法)的步骤流程图。在本实施例中，该物联网省电模式的调节方法运行于上述物联网终端设备100。根据不同的需求，图3所示的流程图中的步骤的执行顺序可以改变，某些步骤可以省略。该接入方法包括步骤：

步骤S301,获取预设时间段内物联网终端设备在进行数据传输时网络特征的历史数据。

在本发明的一具体实施方式中，所述预设时间段指的是物联网终端设备此次开机之前运行的一时间段，例如，若终端设备100此次的开机时间为2018年10月20号，且该预设时间段为一个月，则所述预设时间段为2018-9-20号至2018年10月20号这段时间。

在本实施方式中，所述历史数据包括所述物联网终端设备接入网络时所使用的基站以及每一基站所使用的时间先后顺序。在其他实施方式中，所述历史数据包括所述物联网终端设备接入网络时所使用的基站、每一基站所使用的时间先后顺序、使用时长等之一。

步骤S302，按照预设的规则对所获取网络特征的历史数据进行分析，并得到性能最优的逻辑信道。

在本实施方式中，所述预设的规则为对每一所述基站的使用次数和时间顺序进行加权计算，并根据所计算出来的加权值得所述逻辑信道的性能表。

在一实施方式中，所述逻辑信道包括所述基站用于向所述物联网终端设备广播通用信息的广播控制信道(Broadcast Control Channel，BCCH)，例如，基站在该BCCH上广播本小区和相邻小区的信息以及同步信息如频率和时间同步信息。

具体的，所述加权计算的规则为：

在所述存储器11内存储有预设的存储当前可用BCCH信道号的BCCH列表。该BCCH列表的长度为M，也即当前可用的BCCH信道数为M个。所述BCCH列表中的每一可用BCCH的信道号标记为BCCH[i]，每一可用BCCH信道号对应一个加权值标记为BCCHPw[i]，其中i＝1->M。当未有效信道时，设置BCCH[i]取值为0，与之对应的加权值BCCHPw[i]也为0。

所述物联网终端设备100在获取到该该后，对所获取到的历史数据进行加权计算得到所使用基站的BCCH加权值列表，并将所计算得到的BCCH加权值列表存储到存储器11内。当存储器11内存储有该BCCH加权值列表后，且在物联网终端设备100每次需接入物联网时，物联网终端设备100会依次从所述BCCH加权值列表中选择权值最大的一个BCCH作为最优BCCH信道，并对该BCCH信道进行监听，并发起接入尝试。

当通过所选择的BCCH信道成功接入物联网后，所述物联网终端设备100将上述BCCH加权列表中所有加权值乘以0.68。其次，如果当前所使用的BCCH的信道号在当前的BCCH列表中没有，则将当前所使用的BCCH信道号替换BCCH列表中加权值最小的一个中，并将其对应的加权值设置为0.25；如果当前所使用BCCH信道号在BCCH列表中存在，则将该BCCH信道号对应的BCCH加权值列表中的加权值增加0.3。

步骤S303，判断在所述性能最优的逻辑信道上是否监听到系统消息。若是，则执行步骤S304；若否，则返回步骤S302。

在本实施方式中，所述系统消息包括本地识别码、相邻小区列表、本小区使用的频率表、小区识别码、功率控制指示、剪短纯属允许、计入控制中的至少一种。

当在所选择的性能最优的逻辑信道上监听到系统消息，表明使用逻辑信道的基站当前处于可接入的状态，也即终端设备可接入该基站；若未监听到系统消息，表明使用逻辑信道的基站当前处于不可接入的状态，也即终端设备无法接入该基站。

步骤S304，从所述逻辑信道上选择向网络信号最强的基站发起接入物联网的请求。

鉴于多个基站之间可共享同一逻辑信道，故此，当监听到系统消息时，物联网终端设备100便向使用该BCCH信道的网络信号最强的基站发起接入网络的请求。当基站现有该接入请求时，让物联网终端设备100便可与该基站建立网络连接，也即物联网终端设备100接入了基站所在的物联网。

本发明所提供的快速接入物联网的实现方法，通过获取该物联网终端设备在物联网中进行数据传输时所使用的基站的历史数据，并对所获取到的历史数据进行分析找到性能最优的逻辑信道，并在该性能最优的逻辑信道上监听到系统消息时，从该逻辑信道上选择向信号最强的基站发起接入物联网的请求。如此，可根据终端设备接入物联网时所使用的网络资源的历史数据来优先使用性能最优的网络基站来使终端设备接入物联网，从而节省终端设备接入物联网所需的时间和提高接入物联网的效率。

请参见图4，所示本发明另一实施例所提供的快速接入物联网的实现方法的流程图。在该实施方式中，所述实现方法具体包括下述步骤：

步骤S401，判断所述物联网终端设备的地理位置是否发生改变。若否，则进步步骤S402；若是，则流程结束。

具体的，该物联网终端设备包括一用于获取其位置信息的定位器如GPS单元。通过该定位器所获取到的位置信息判断该物联网终端设备的地理位置是否改变。当该物联网终端设备的地理位置未改变时，通常与其相连接的基站不会发生大的改变，此时，该物联网终端设备在进行数据传输时所使用的网络特征的历史数据对其后续接入物联网才有参考意义。当该物联网终端设备的地理位置改变时，其接入物联网所需要连接的基站较之先前的通常只有较大改变，此时，先前接入物联网时所使用的网络的历史数据对此无参考价值。

步骤S402，获取预设时间段内物联网终端设备在进行数据传输时网络特征的历史数据。

步骤S403，按照预设的规则对所获取网络特征的历史数据进行分析，并得到逻辑信道的性能表。

步骤S404，从所述性能表中选择性能最优的逻辑信道，并判断在所述性能最优的逻辑信道上是否监听到系统消息。若是，则执行步骤S405；若否，则执行步骤S306。

步骤S405，从所述逻辑信道上选择向网络信号最强的基站发起接入网络的请求。

本实施例中的上述步骤S402至S405的详细内容请上述步骤S301至步骤S304。

步骤S406，从所述性能列表中选择性能次优的逻辑信道，并判断在所述性能次优的逻辑信道上是否监听到系统消息。若是，则执行步骤S405，若否，则执行步骤S407。

在本实施方式中，所述性能次优的逻辑信道为当前所选择的逻辑信道的性能较之前一次所选择的逻辑信道的性能低一个级别。

步骤S407，判断所选择的逻辑信道是否为所述性能表中最后一个。若是，则流程结束；若否，则返回步骤S406。

本实施例所提供的快速接入物联网的实现方法在性能最优的逻辑信道上未监听到系统消息时，从所述逻辑性能表中选择次一级性能的逻辑信道进行系统消息的监听。如此，在进行物联网的接入时，若性能最优的逻辑信道当前不可用，可继续选择性能次优的逻辑信道来接入物联网，可更加充分地根据逻辑信道的性能优次选择合适基站使物联网终端设备能快速接入物联网，并实现物联网的各个基站资源的充分利用。

该逻辑信道上选择向信号最强的基站发起接入物联网的请求。如此，可根据物联网的实际需要调节进入省电模式的时间参数，并提高物联网终端设备的省电效率。

本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或者部分步骤是可以通过至少一个程序指令相关的硬件来完成，所述至少一个程序可以存储于一计算机可读存储介质中，所述至少一个程序在执行时可实现本发明任意一实施方式中的物联网省电模式的调节方法的各步骤。

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上述实施例方法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(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的物联网省电模式的调节方法。

以上是本发明实施例的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种快速接入物联网的实现方法，运行于物联网终端设备，其特征在于，所述实现方法包括步骤：

获取预设时间段内物联网终端设备在进行数据传输时所使用过的无线网络特征的历史数据；

按照预设的规则对获取到的无线网络特征的历史数据进行分析，并得到所使用过的无线网络的逻辑信道的性能列表；

从所述性能列表中选择当前性能最优的逻辑信道；以及

当在所选择的性能最优的逻辑信道上监听到系统消息时，从所述逻辑信道上选择向网络信号最强的基站发起接入物联网的请求。

2.如权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述网络特征的历史数据包括所述物联网终端设备接入网络时所使用的基站以及每一基站所使用的时间顺序；

所述按照预设的规则对所获取网络特征的历史数据进行分析，并得到性能最优的逻辑信道具体包括：

对每一所述基站的使用次数和时间顺序进行加权计算，并根据所计算出来的加权值得所述逻辑信道的性能表；

从所述逻辑的性能表中选择当前加权值最大的逻辑信道作为性能最优的逻辑信道。

3.如权利要求1或2所述的实现方法，其特征在于，还包括步骤：判断在所述性能最优的逻辑信道上是否监听到系统消息。

4.如权利要求3所述的实现方法，其特征在于，当在所选择的所述性能最优的逻辑信道上未监听到系统消息时，从所述性能列表中选择较当前性能次优的逻辑信道，并在所选择的性能次优的逻辑上监听所述系统消息。

5.如权利要求4所述的实现方法，其特征在于，所述逻辑信道包括所述基站用于向所述物联网终端设备广播通用信息的广播控制信道。

6.如权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述系统消息包括本地识别码、相邻小区列表、本小区使用的频率表、小区识别码、功率控制指示、剪短纯属允许、计入控制中的至少一种。

7.如权利要求1所述的实现方法，其特征在于，在获取预设时间段内物联网终端设备在进行数据传输时所使用过的无线网络特征的历史数据之前还包括步骤：

判断所述物联网终端设备的地理位置是否更改。

8.如权要求7所述的实现方法，其特征在于，当所述物联网终端设备的地理位置未改变时，获取预设时间段内物联网终端设备在进行数据传输时所使用过的无线网络特征的历史数据。

9.一种快速接入网络的实现设备，其特征在于，所述快速接入网络的实现设备包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的快速接入网络的实现程序，所述快速接入网络的实现程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的快速接入网络的实现方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有快速接入网络的实现程序，当所述快速接入网络的实现程序被至少一个处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述快速接入网络的实现方法的步骤。