可配置的无线设备网络的制作方法

本发明总体上涉及无线通信网络，诸如蜂窝网络。更具体地，本发明涉及包括“物联网”设备(例如，传感器设备)的无线网络，该无线网络在下文中称为蜂窝传感器网络。

背景技术：

蜂窝传感器网络通常包括连接到常规无线电接入网络(例如，“长期演进”(lte)或“lte-advanced”(lte-a)无线电接入网络)的一个或多个“物联网”设备(即，具有感测/计量和互联网连接能力的非面向人类的电子设备，以下称为传感器设备)。

蜂窝传感器网络通常包括大量的低成本传感器设备，这些传感器设备打算在一天之内发送相对少量的数据，这也是为什么传感器设备(或至少大多数传感器设备)就无线电条件(例如，建筑物的地下室)而言在关键位置也应当能够发送和接收数据并且并在不连接电源的情况下长时间(例如，10年或更长时间)使用电池工作的原因。

s.ahnad等人的“tailoringlte-advancedform2mcommunicationusingwirelessinbandrelaynode”，纽约大学，不来梅大学，wtc2014年，公开了一种将中继节点集成在m2m系统中的解决方案。中继节点可以通过聚合由传感器生成的数据流量来提高系统的性能。

m.saeedal-katani，“ecsm:energyefficientclusteringschemeformobilem2mcommunicationnetwork”，沙特阿拉伯大学，davidc.wyld等人(编者)：ccsit，sipp，aisc，pdc，ta，nlp–2014，在本申请的提交日可在http://www.airccj.org/cscp/vol4/csit41901.pdf获得，公开了一种用于移动m2m通信的基于集群的调度方法，其中提出了用于控制信息的传输的主要集群头(primaryclusterhead，pch)的定义，该pch负责协调成员mtc设备、从mtc设备节点收集数据并向mtc网关发送聚合数据。还定义了若干次要集群头(secondaryclusterhead，sch)，它们频繁地苏醒以检查pch的能量状况。如果由于能量不足而导致pch失败，则残余能量最多的sch将成为新的pch。

s.nawazkhanmarwat等人，“anovelmachine-to-machinetrafficmultiplexinginlte-asystemusingwirelessin-bandrelay”，不莱梅大学，dpesch等人(编者)：monami2013，lnicst125，第149-158页，2013年，公开了提高用于将信息中继到网络节点(nn)的回程链路的有效性的多种解决方案：中继节点处的数据聚合、可调度资源的粒度的减小(小于1prb)、质量感知中继节点的引入以处理不同的m2m传输、以及高效pdcp算法的引入以多路复用多个上行链路传输。

s.n.venkatasubramanian、khanedak.yamamoto，“system-levelperformanceofinbandfull-duplexrelayingonm2msystemat920mhz”，阿尔托大学和京都大学，车辆技术会议(vtc春季)，2015ieee第81届，公开了用于中继节点的全双工架构，以便与具有半双工中继节点的可实现架构相比提高网络性能。

wo2011136524，“methodandapparatusfortransceivingdatainawirelessaccesssystem”，公开了涉及确定m2m通信系统中的中继终端并通过所确定的中继终端向/从基站或其它终端收发数据的方法，以及用于在m2m通信系统中构造用于收发数据的帧的方法。借助于该数据收发方法，m2m终端可以向基站或其它m2m终端发送信号/从基站或其它m2m终端接收信号，并且可以高效地构造基站和m2m终端的帧。所述方法包括：由无线接入系统的第一终端在帧内的下行链路部分和/或上行链路部分期间从基站接收包括中继操作参数的第一消息，中继操作参数是指示发送或接收操作的信息；由第一终端基于接收的中继操作参数向/从基站或其它终端收发数据。

技术实现要素：

申请人已经认识到，所引用的现有技术解决方案都不令人满意。

实际上，在异构和动态场景中，所引用的现有技术解决方案均不适于提供增大的无线电覆盖和传感器设备的能耗降低，其中传感器设备在形状和性能方面具有非常不同的特征(例如，由于传感器设备所处的位置以及它们必须发送的信息)，并且其中在某个蜂窝传感器网络中传感器设备的数量急剧增加或减少。

鉴于以上所述，申请人已经面临在降低传感器设备的能耗的同时增大无线电覆盖的问题，并且已经设计出了一种解决方案，用于基于一个或多个传感器设备所经历的无线电状况(并且优选地，基于其它操作状况和/或参数)动态地配置一个或多个传感器设备的数据中继。

此外，申请人还发现，虽然原本是针对蜂窝网络中使用的传感器设备构想的，但是所设计的解决方案可以等效地应用于任何其它“物联网”设备(即，任何物理设备，通常称为“连接的设备”或“智能设备”或“网络设备”，嵌有电子器件、软件和网络连接性，使其能够收集和交换数据)以用于任何无线网络(诸如wi-fi或蓝牙网络)。

在独立权利要求中陈述了本发明的一个或多个方面，在从属权利要求中指出了相同发明的有利特征，在此通过引用将其措词一字不漏地包含在内(其中任何有利特征都是本发明的特定方面提供的，在适当修改的情况下适用于任何其它方面)。

更具体而言，本发明的一个方面涉及一种用于配置无线网络的方法。该无线网络包括网络节点和在该网络节点的覆盖之下的第一网络设备，该网络节点充当第一网络设备的服务网络节点，并且第一网络设备被布置用于通过第一无线电链路向该网络节点发送第一数据。该方法包括：

确定在所述网络节点的覆盖之下存在第二网络设备，第二网络设备被布置用于通过第二无线电链路向相应的服务网络节点发送第二数据，

确定第一无线电链路的无线电质量，

确定第二无线电链路的无线电质量，

确定第二网络设备和第一网络设备之间的第三无线电链路的无线电质量，以及

如果第三无线电链路的无线电质量高于第二无线电链路的无线电质量，则将第二网络设备配置为通过第三无线电链路向第一网络设备发送第二数据，并将第一网络设备配置为通过第一无线电链路向所述网络节点发送所述第二数据。

根据本发明的实施例，无线网络支持用于在第一网络设备和所述网络节点之间与在第二网络设备和相应的服务网络节点之间建立直接连接的第一同步信号和第一物理随机接入信道、以及用于在第一网络设备和第二网络设备之间建立直接连接的第二同步信号和第二物理随机接入信道。如果第一网络设备至少支持第二同步信号的发送以及第二物理随机接入信道上的接收，并且第二网络设备至少支持第一物理随机接入信道上和第二物理随机接入信道上的发送以及第二同步信号的接收，则实施所述将第二网络设备配置为通过第三无线电链路向第一网络设备发送第二数据并将第一网络设备配置为通过第一无线电链路向所述网络节点转发(retransmit)所述第二数据。

根据本发明的实施例，所述确定第三无线电链路的无线电质量包括：

使第二网络设备向所述网络节点并且在第一物理随机接入信道上发送无线电资源请求和第二无线电链路的无线电质量，

使第一网络设备截获所述无线电资源请求和第二无线电链路的所述无线电质量，以及

使第一网络设备基于截获的所述无线电资源请求的质量和截获的第二无线电链路的所述无线电质量来确定第三无线电链路的无线电质量。

根据本发明的实施例，所述确定第三无线电链路的无线电质量包括：

使第二网络设备向所述网络节点并且在第一物理随机接入信道上发送第一组无线电资源请求和第二无线电链路的无线电质量；以及

在第二网络设备处存在所述网络节点的关于发送的所述第一组无线电资源请求的反馈的情况下：

使第二网络设备在第二物理随机接入信道上在第一组无线电资源请求之后向第一网络设备发送后续的无线电资源请求，以及

使第一网络设备基于接收到的后续的无线电资源请求的质量来确定第三无线电链路的无线电质量。

根据本发明的实施例，所述确定第三无线电链路的无线电质量包括：

使第二网络设备向所述网络节点并且在第一物理随机接入信道上发送第一组无线电资源请求和第二无线电链路的无线电质量，以及

在第二网络设备处不存在所述网络节点的关于所述第一组无线电资源请求的反馈的情况下：

使第二网络设备在第一物理随机接入信道上在第一组无线电资源请求之后向所述网络节点发送后续的无线电资源请求，

使第一网络设备截获所述后续的无线电资源请求，以及

基于截获的所述后续的无线电资源请求的质量来确定第三无线电链路的无线电质量。

根据本发明的实施例，所述确定第三无线电链路的无线电质量还基于对从第一网络设备发送到第二网络设备的第二同步信号的评估。

根据本发明的实施例，所述网络节点还充当第二网络设备的服务网络节点。优选地，所述将第二网络设备配置为通过第三无线电链路向第一网络设备发送第二数据并将第一网络设备配置为通过第一无线电链路向所述网络节点转发所述第二数据还包括：

使所述网络节点向第一网络设备发送第一资源指派消息并向第二网络设备发送第二资源指派消息；

使第一网络设备周期性地发送第二同步信号；以及

使第二网络设备根据接收的第二同步信号来与第一网络设备同步。

根据本发明的实施例，第二资源指派消息还包含关于保留的无线电资源的信息，该无线电资源被保留用于第三无线电链路上的下行链路和上行链路数据传输。

根据本发明的实施例，无线网络包括另一网络节点，该另一网络节点充当第二网络设备的服务网络节点。优选地，方法还包括使所述网络节点向所述另一网络节点通知第二网络设备可通过第三无线电链路向其发送第二数据的第一网络设备的可用性。

根据本发明的实施例，所述将第二网络设备配置为通过第三无线电链路向第一网络设备发送第二数据并将第一网络设备配置为通过第一无线电链路向所述至网络节点转发所述第二数据还包括：

使所述网络节点向第一网络设备发送资源指派消息，

使所述另一个网络节点向第二网络设备发送资源重定向消息；

使第一网络设备周期性地发送第二同步信号；

使第二网络设备根据接收的第二同步信号来与第一网络设备同步。

根据本发明的实施例，第一无线电链路的无线电质量基于从所述网络节点到第一网络设备的第一同步信号。第二无线电链路的无线电质量优选地基于从相应的服务网络节点到第二网络设备的第一同步信号。

根据本发明的实施例，该方法还包括确定第一网络设备的能量可用性和第二网络设备的能量可用性。如果第一网络设备的能量可用性高于第二网络设备的能量可用性，则优选地实施所述将第二网络设备配置为通过第三无线电链路向第一网络设备发送第二数据并将第一网络设备配置为通过第一无线电链路向所述网络节点转发所述第二数据。

根据本发明的实施例，所述将第二网络设备配置为通过第三无线电链路向第一网络设备发送第二数据并将第一网络设备配置为通过第一无线电链路向所述网络节点转发所述第二数据还基于以下中的至少一项：

第一和第二网络设备所属的设备网络的指示；

第一和第二网络设备支持的最大发送功率的指示；

关于第一和第二网络设备的预定义发送时间段的指示；以及

第一和第二网络设备的位置和移动性的指示。

本发明的另一方面涉及一种计算机程序产品，其可直接加载到计算机的存储器中，并且包括适于在计算机上运行时执行上述方法的软件代码手段。

本发明的另一方面涉及一种用于无线网络中的网络节点。该无线网络包括网络节点和在该网络节点的覆盖之下的第一网络设备，该网络节点充当第一网络设备的服务网络节点，并且第一网络设备被布置用于通过第一无线电链路向所述网络节点发送第一数据。所述网络节点被布置用于：

确定在所述网络节点的覆盖之下存在第二网络设备，第二网络设备被布置用于通过第二无线电链路向相应的服务网络节点发送第二数据，

确定第一无线电链路的无线电质量，

确定第二无线电链路的无线电质量，

确定第二网络设备和第一网络设备之间的第三无线电链路的无线电质量，以及

如果第三无线电链路的无线电质量高于第二无线电链路的无线电质量，则将第二网络设备配置为通过第三无线电链路向第一网络设备发送第二数据，并将第一网络设备配置为通过第一无线电链路向所述网络节点转发所述第二数据。

本发明的另一方面涉及一种用于无线网络中的设备网络。该设备网络包括：第一网络设备，被布置用于通过第一无线电链路发送第一数据；以及第二网络设备，被布置用于通过第二无线电链路发送第二数据。其中第一和第二网络设备在蜂窝网络的网络节点的覆盖之下，并且其中网络节点充当第一网络设备的服务网络节点：

如果第三无线电链路的无线电质量高于第二无线电链路的无线电质量，则第二网络设备被布置用于通过第三无线电链路向第二网络设备发送第二数据，并且第一网络设备被布置用于通过第一无线电链路向所述网络节点转发所述第二数据。

附图说明

通过一些示例性和非限制性实施例的以下描述，本发明的这些和其它特征和优点将变得清楚。为了更好地理解，应当参考附图阅读以下描述，其中：

图1示出了根据本发明的实施例的蜂窝网络；

图2是根据本发明的实施例的按照功能模块示出用于配置蜂窝网络的过程的示意图；

图3是根据本发明的实施例的按照功能模块示出所述过程的发现阶段的示意图，以及

图4是根据本发明的实施例的所述过程的辨别阶段的简化泳道表示。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的实施例的无线网络，例如蜂窝网络100。

蜂窝网络100包括被配置为支持与“物联网”设备110i(i＝1,2,3…,i，在所讨论的示例中为i＝26)的连接的一个或多个网络节点105k(k＝1,2,3…,k，在所讨论的示例中，k＝2)，诸如网络节点1051、1052。为了本公开的目的，“物联网”设备广泛地涵盖嵌有使得它们能够收集和交换数据的电子器件、软件和网络连接性的物理设备(通常称为“连接的设备”或“智能设备”或“网络设备”)。在本文考虑的示例性、非限制性实施例中，网络设备110i还具有感测/计量能力，因此在下文中将它们称为传感器设备110i。

根据本发明的示例性实施例，网络节点105k是lte/lte-advancedenodeb，但这不应当被限制性地解释。网络节点105k有利地连接到其它网络节点，诸如连接到核心网络节点(未示出)。

在示例性考虑的场景中，传感器设备110i包括连接到电源或具有(例如，由于经历更好的无线电状况)高或相对高电池电量的传感器设备(例如，传感器设备1101、1104、1109、11014和11018)(下文中称为高能传感器设备)以及不连接到电源或具有低电池电量的传感器设备(例如，传感器设备1102、1103、1105-1108、11010-11013、11015-11017、11019-11021和11022-11026)(下文中称为低能传感器设备)。

优选地，如本文中假设的，每个传感器设备110i(或其至少一个)能够通过直接无线电通信链路(下文中称为直接链路)将数据发送到服务网络节点105k，并通过称为中继链路的无线电通信链路将数据发送到不同的传感器设备110i。

此外，在所考虑的场景中，传感器设备110i在逻辑上被分组为多个(一个或多个)传感器设备网络dnx(x＝a,b,c,…)，每个传感器设备网络dnx包括例如具有相同的所有者并被放置在相同的有限空间内的一组传感器设备110i(即，高能和/或低能传感器设备)(这可以是属于同一用户的传感器设备110i的情况)。

在图1所示的示例性场景中，假设五个传感器设备网络与网络节点1051相关联，即：包括高能传感器设备1101以及低能传感器设备1102和1103的传感器设备网络dna，包括高能传感器设备1104以及低能传感器设备1105-1108的传感器设备网络dnb，包括高能传感器设备1109以及低能传感器设备11010-11013的传感器设备网络dnc，包括高能传感器设备11014以及低能传感器设备11015-11017的传感器设备网络dnd，以及包括高能传感器设备11018以及低能传感器设备11019-11021的传感器设备网络dne。

为了完整起见，传感器设备网络dnx中的一个或多个可以包括一个或多个额外的传感器设备，它们能够通过直接链路仅向相应的服务网络节点发送数据——这些附加传感器设备在图中未示出，因为它们与理解本发明无关。

广义上讲，根据本发明，网络节点105k(优选地是其单元，下文中称为iot(“物联网”)单元)——或者，在本发明的替代性实施例中，在网络节点105k外部的蜂窝网络100的一个或多个实体——被配置为实施用于配置蜂窝网络100，特别是用于配置一个或多个传感器设备110i(有利地，一个或多个高能传感器设备110i)的方法或过程(下文中称为iot(“物联网”)过程)，以根据相应的直接链路和中继链路的无线电质量来代表一个或多个其它传感器设备110i(有利地，一个或多个低能传感器设备110i)执行数据中继。

在下文中，被选择执行数据中继的每个传感器设备110i(代表一个或多个其它传感器设备110i)将被称为网络附加节点，而被数据中继支持的每个传感器设备110i(即，接收或利用数据中继的每个传感器设备110i，或者换句话说，代表其实施数据中继的每个传感器110i)将被称为受支持传感器设备110i。

每个传感器设备110i和相关联的网络节点105k之间的直接链路的无线电质量允许将经历较好无线电状况的传感器设备与经历较坏无线电状况的传感器设备区分开(因此，仅考虑经历较好无线电状况的传感器设备用于执行数据中继，并且仅考虑经历较差无线电状况的传感器设备用于被支持数据中继)。在下文中，传感器设备110i经历较好无线电状况意味着传感器设备110i必须执行较少或相对较少次数的无线电发送尝试(例如，无线电发送尝试的次数低于静态或动态地预先确定的第一无线电发送次数)以实现与网络节点105k的连接(例如，数据的成功发送)(诸如位于信号衰减低(或相对低)的位置(例如，室外)的传感器设备110i)，并且传感器设备110i经历较差无线电状况意味着传感器设备110i必须执行大量或相对大量的无线电发送(例如，无线电发送的次数高于静态或动态地预先确定的第二无线电发送次数，优选地等于或高于第一无线电发送次数)以实现与网络节点105k的连接(例如，数据的成功发送)(诸如位于信号衰减高(或相对高)的位置(例如，建筑物的地下室)的传感器设备110i)。

为了本公开的目的，数据中继意味着对接收到的数据进行重新广播以扩展广播范围。换句话说，代表第二传感器设备110i实施数据中继的第一传感器设备110i通过经由(在第一和第二传感器设备110i之间的)中继链路从第二传感器设备110i接收数据并通过经由(在第一传感器设备110i和服务网络节点105k之间的)直接链路将接收到的数据重新广播到服务网络节点105k而将第二传感器设备110i互连到服务网络节点105k。

现在参考图2，按照功能模块示意性地示出了根据本发明的实施例的iot过程200。应当指出的是，术语“模块”的使用在本文中打算强调其功能(而不是实施方式)方面。实际上，在不失一般性的情况下，每个模块可以由软件(在这种情况下，当程序在计算机上运行时，所得的iot过程200将由计算机程序中包含的适当代码手段执行)、硬件和/或其组合实现。此外，模块还可以至少在概念上反映网络节点105k(或其物联网单元)的物理结构。但是，从物理的观点来看，模块可以具有分布式的性质，可以理解，从逻辑的观点来看，它们都是iot单元的一部分，无论它们的物理实现实际发生在何处(按照任何方式)。根据本发明的实施例，并且如本文从现在开始假设的，提供物理上驻留在每个网络节点105k中的iot单元。

如图2中可以看到的，物联网过程200包括三个阶段，下面将对其进行概括总结，并在以下进行更好的讨论：

-获取阶段(模块205)：由每个网络节点105k获取关于与该网络节点105k相关联(例如，由网络节点105k服务)的每个传感器设备110i的信息(在下文中，传感器设备信息)；

-辨别阶段(模块210)：在传感器设备110i当中识别候选网络附加节点(优选地根据传感器设备信息(或其部分))；发现候选受支持传感器设备，候选网络附加节点可以潜在地代表候选受支持传感器设备执行数据中继；以及分别根据传感器设备与相关联的网络节点之间以及受支持传感器设备与相关联的网络附加节点之间的直接链路和中继链路的无线电质量，在候选网络附加节点和与之相关联的候选受支持传感器设备中选择网络附加节点和受支持传感器设备。优选地，基于同步信号，下文中称为ss信号(和/或，根据本发明的替代性实施例，基于不同的信号，诸如参考信号)来确定(例如，测量和/或估计)无线电质量，并且更优选地，经由物理随机接入信道(下文中称为prach信道)接收所确定的无线电质量。由网络设备对ss信号或参考信号(rs)执行的无线电质量测量可以包括例如“信号与干扰加噪声比”(sinr)、接收信号功率(例如，“参考信号接收功率”，rsrp)或接收信号质量(例如，“参考信号接收质量”，rsrq)的测量。甚至更优选地，ss信号包括由网络节点105k发送到每个传感器设备的主ss信号(下文中称为p-ss信号)，以及由候选网络附加节点发送到每个候选受支持传感器设备的辅ss信号(下文中称为s-ss信号)，并且prach信道包括用于向网络节点105k发送直接链路的无线电质量(除了用于发送传输请求以外)的主物理随机接入信道(下文中称为p-prach信道)以及用于向网络附加节点发送中继链路的无线电质量(除了用于发送传输请求以外)的辅物理随机接入信道(下文中称为s-prach信道)，换句话说，p-ss信号和p-prach信道用于在传感器设备110i和相关联的网络节点105k之间建立(并且优选地维持)直接连接，而s-ss信号和s-prach信道用于在受支持传感器设备110i和网络附加节点之间建立(并且优选地维持)直接连接；以及

-配置阶段(模块215)：由网络节点105k配置网络附加节点和受支持传感器设备。

获取阶段

广义地说，传感器设备信息包括关于每个传感器设备110i的状况和功能的信息。

优选地，每个传感器设备110i在其第一连接期间将传感器设备信息发送到相关联的网络节点105k，在任何情况下，如从示例性传感器设备信息的以下讨论中将更好地理解的，一些传感器设备信息有利地在传感器设备110i寿命期间被更新。

根据本发明的实施例，传感器设备信息包括以下中的至少一项(优选地，全部)：

·组id，即，允许网络节点105k识别每个传感器设备110i所属的传感器设备网络dnx的标识符。具有相同传感器设备信息“组id”的传感器设备110可以共享数据流量和能耗简档，因为它们属于同一个传感器设备网络dnx。实际上，在具有属于同一用户的一组传感器设备110i的传感器设备网络dnx的示例性情况下，预期追求最大化由电池供电的每个传感器设备110i的电池持续时间以及一般而言最小化属于该传感器设备网络dnx的所有传感器设备110i的总能耗的共同利益。传感器设备信息“组id”可以被认为是静态传感器设备信息，即，不随时间改变并且仅在传感器设备110i的注册期间(例如，在其第一次连接到网络节点105k期间)传输的信息；

·被支持的信道和信号，即，传感器设备110i支持数据发送和/或接收的物理信道和信号，物理信道和信号包括例如p-prach信道、s-prach信道、p-ss信号、s-ss信号、物理下行链路控制信道(下文中称为pdcch信道)、物理上行链路控制信道(下文中称为pucch信道)、物理广播信道(下文中称为pbch信道)或其子集。如在以下对本发明的优选实施例的讨论中更好地理解的，每个传感器设备110i为数据发送和/或接收所支持的物理信道和信号可以被网络节点105k用来区分有资格作为候选网络附加节点的传感器设备110i与没有资格作为候选网络附加节点的传感器设备110i。传感器设备信息“被支持的信道和信号”可以被认为是静态传感器设备信息，即，不随时间改变并且仅在传感器设备110i的注册期间(例如，在其第一次连接到网络节点105k期间)传输的信息；

·已连接，即，指示传感器设备110i与电源的连接的指示(例如，标记)(例如，该标记可以代替地指示传感器设备110i与电池的连接)。换句话说，传感器设备信息“已连接”允许在蜂窝网络100的传感器设备110i中区分那些可以被视为高能传感器设备的传感器设备110i与那些应该被视为低能传感器设备的传感器设备110i。如在下面对本发明的优选实施例的讨论中更好地理解的，传感器设备信息“已连接”可以由网络节点105k用来区分有资格作为候选网络附加节点的传感器设备110i与没有资格作为候选网络附加节点的传感器设备110i(实际上，当传感器设备连接到电源时，能耗不是相关问题，从而它可能有资格作为候选网络附加节点)。传感器设备信息“已连接”可以被认为是动态的iot设备信息，即，随时间改变的信息，从而有利地提供其周期性更新；

·电池水平，即，连接到电池(而不是电源)的那些传感器设备110i的电池水平的指示。优选地，传感器设备信息“电池电量”允许在连接到电池的传感器设备110i中区分可以被视为高能传感器设备的具有高或相对高电池电量水平(例如，高于第一电池电量水平)的那些传感器设备110i与可以被视为低能传感器设备的具有低或相对低电池电量水平(例如，低于第二电池电量水平，有利地低于第一电池电量水平)的那些传感器设备110i。与上述传感器设备信息“已连接”一起，传感器设备信息“电池水平”提供了关于传感器设备110i的能量可用性的信息，并且可以由网络节点105k用来区分有资格作为候选网络附加节点的传感器设备110i与没有资格作为候选网络附加节点的传感器设备110i(实际上，当传感器设备具有相对高的电池电量时，能耗不是相关问题，从而它可能有资格作为候选网络附加节点)。iot设备信息“电池水平”可以被认为是动态的iot设备信息，即，随时间改变的信息，从而有利地提供其周期性更新；

·发送类别，即，传感器设备110i支持的最大发送功率的指示。根据具体实现方式，优选地与一个或多个其它传感器设备信息相结合，传感器设备信息“发送类别”可以被认为是用于确定将候选网络附加节点推选为网络附加节点和/或将候选受支持传感器设备推选为受支持传感器设备的判别因素。传感器设备信息“发送类别”可以被认为是静态的传感器设备信息，即，不随时间改变并且仅在传感器设备110i的注册期间(例如，在其第一次连接到网络节点105k期间)传输的信息；

·数据上传时段，即，关于传感器设备110i被预先配置为在其间发送数据的预定义的时间段(如果有的话)的指示。传感器设备信息“数据上传时段”可以帮助网络节点105k预测传感器设备110i的激活并且预先分配用于数据传输的所需无线电资源。传感器设备信息“数据上传时段”可以被认为是静态的传感器设备信息，即，不随时间改变并且仅在传感器设备110i的注册期间(例如，在其第一次连接到网络节点105k期间)传输的信息。如应当理解的，例如用于触发警报的传感器设备(例如，火灾、烟雾、洪水、入侵、篡改)之类的一些传感器设备可能缺少传感器设备信息“数据上传时段”，因为它们的传输通常是异步的并且不可预测。

·被支持的移动性，即，指示传感器设备110i是被放置在固定位置还是它可以随时间移动(例如，在后续数据传输期间)的指示(例如，标记)。根据具体的实现方式，优选地与一个或多个其它传感器设备信息相结合，传感器设备信息“被支持的移动性”可以被认为是用于确定将候选网络附加节点推选为网络附加节点和/或将候选受支持传感器设备推选为受支持传感器设备的判别因素。传感器设备信息“被支持的移动性”可以被认为是动态的iot设备信息，即，随时间改变的信息，从而有利地提供其周期性更新。

以上iot设备信息仅仅是示例，并且可以预见其它传感器设备信息，以更好地识别可能有资格作为候选网络附加节点的传感器设备以及实际需要数据中继(或适合于数据中继)的传感器设备，应该理解的是，每个传感器设备信息的相关性可以取决于具体策略(对于本发明没有限制)。仅以示例的方式，传感器设备110i的iot设备信息可以包括(作为上述传感器设备信息的附加或替代)关于该传感器设备110i的安全信息(例如，传感器设备110i可以参与携带敏感数据)，并且可以考虑强制该传感器设备110i直接连接到相关联的网络节点105k而不进行数据中继并且独立于其它传感器设备信息的策略。

根据本发明的实施例，传感器设备信息的获取阶段包括由网络节点105k向相关联的传感器设备110i发送请求消息(例如，在pbch或pdcch信道上)，响应于该请求消息，传感器设备信息被传感器设备110i发送到相关联的网络节点105k(例如，在pucch或prach信道上)。

辨别阶段

如图3中看到的，图3示出了根据本发明的实施例的辨别阶段210的示意图，辨别阶段210包括以下讨论的步骤中的至少一个(优选地，全部)。

1)识别步骤305：优选地根据传感器设备信息(或其一部分)在传感器设备110i中识别一个或多个候选网络附加节点和一个或多个候选受支持传感器设备。根据本发明的实施例，如果(例如，根据传感器设备信息“被支持的信道和信号”)第一传感器设备110i支持s-ss信号的数据发送以及p-prach和s-prach信道上的数据接收(或者至少在s-prach信道上的数据接收)，那么第一传感器设备110i被识别为候选网络附加节点，并且如果(例如，根据传感器设备信息“被支持的信道和信号”)第二传感器设备110i支持p-prach和s-prach信道上的数据发送以及除p-ss信号以外还有s-ss信号的数据接收，那么第二传感器设备110i被识别为该候选网络附加节点的候选受支持传感器设备。

附加地(如在本文考虑的优选实施例中)或者可替代地，如果(例如，根据传感器设备信息“已连接”和“电池水平”)第一传感器设备110i是高能传感器设备，那么第一传感器设备110i被识别为候选网络附加节点，并且如果(例如，根据传感器设备信息“已连接”和“电池水平”)第二传感器设备110i是低能传感器设备，那么第二传感器设备110i被识别为该候选网络附加节点的候选受支持传感器设备。更一般而言，如果在第一和第二传感器设备均由电池供电的情况下，第一传感器设备110i的能量可用性高于第二传感器设备110i的能量可用性(换句话说，在第一传感器设备的电池水平高于第一电池电量水平并且第二传感器设备的电池水平低于第二电池电量水平的状况下，其中第二电池电量水平至多等于或低于第一电池电量水平)，那么第一传感器设备110i可以被识别为第二传感器设备的候选网络附加节点(因此第二传感器设备成为该候选网络附加节点的候选受支持传感器设备)。

2)发现步骤310：对于每个网络节点105k，在该网络节点105k处接收每个传感器设备与该网络节点105k之间的每条直接链路的无线电质量(下文中称为直接链路无线电质量)的指示以及每个候选受支持传感器设备与相关联的候选网络附加节点之间的每条中继链路的无线电质量(下文中称为中继链路无线电质量)的指示。为了实现这一点：

-根据本发明的第一实施例(称为自主发现步骤)，每个传感器设备110i被配置为在p-prach信道上向网络节点105k发送用于数据传输的无线电资源的请求(发送尝试)以及优选地，直接链路无线电质量(每个传感器设备110i的直接链路无线电质量优选地基于来自网络节点105k的p-ss信号并且先前在该传感器设备110i处被接收)，而该(或每个)候选网络附加节点被配置为侦听(即，截获)例如预定时段(下文中称为侦听时段，并且优选地由较高的网络层配置)的发送尝试和直接链路无线电质量，然后将它们与中继链路无线电质量一起用信号通知给网络节点105k。每个候选受支持传感器设备和相关联的候选网络附加节点之间的中继链路的质量优选地基于在候选网络附加节点处对发送尝试的接收质量以及指向网络节点105k并被候选网络附加节点截获的直接链路无线电质量。附加地或可替代地，每个候选受支持传感器设备与相关联的候选网络附加节点之间的中继链路的中继链路无线电质量基于从候选网络附加节点发送到候选受支持传感器设备的s-ss信号；

-根据本发明的第二实施例(称为辅助发现步骤)，作为第一实施例的附加或替代，每个传感器设备110i被(例如，网络节点105k)配置为在p-prach信道上向网络节点105k发送第一发送尝试连同直接链路无线电质量(网络节点105k与每个传感器设备110i之间的直接链路的直接链路无线电质量优选地基于来自网络节点105k并且在传感器设备110i处被接收的p-ss信号)，并且在存在关于所述第一发送尝试的反馈的情况下，传感器设备110i被(例如，网络节点105k)配置为在s-prach信道上执行候选附加网络节点的后续发送尝试连同中继链路无线电质量(中继链路无线电质量优选地基于由传感器设备110i接收的来自候选网络附加节点的s-ss信号)。优选地，由于多个传感器设备110i被配置s-prach信道，因此在预定超时时段之后，未接收到关于(早先在s-prach信道上提供的)其发送尝试的反馈的传感器设备110i可以退回到p-prach信道上的新发送尝试(或更多尝试)。

优选地，不管使用的(自主或辅助)发现步骤，与不同网络节点105k相关联的传感器设备110都可以由单个候选网络附加节点来处置。例如，这可以是如下情况：例如候选网络附加节点在其附近发现传感器设备110i(即，候选网络附加节点从传感器设备110i接收到发送尝试)，该传感器设备110i位于与用于该候选网络附加节点的服务网络节点不同的网络节点105k(下文中称为非服务网络节点)的覆盖之下。在图1的示例性场景中，其中网络节点1052充当传感器设备11017的服务网络节点，并且网络节点1051充当传感器设备11014的服务网络节点，例如，这可以是如下情况：传感器设备11014在其附近发现传感器设备11017(即，它从传感器设备11017接收到发送尝试)(在这种情况下，网络节点1052充当传感器设备11014的非服务网络节点)。当例如两个网络节点被协调并能够为p-prach或s-prach信道配置相同的无线电资源时，候选网络附加节点可以在其附近发现位于与用于该候选网络附加节点的服务网络节点不同的网络节点105k(即，非服务网络节点)的覆盖之下的传感器设备110i(下文中称为外部传感器设备)。在这种情况下，候选网络附加节点可以在p-prach信道(自主发现步骤)或s-prach信道(辅助发现步骤)上从外部传感器设备接收中继链路无线电质量。由于候选网络附加节点忽略外部传感器设备由不同的网络节点105k服务，因此中继链路无线电质量可以由候选网络附加节点报告给它自己的服务网络节点(即，正在服务候选网络附加节点的网络节点)，该服务网络节点进而可以向正确的网络节点105k路由报告的中继链路无线电质量。

3)推选步骤315：根据相应的直接链路和中继链路的无线电质量，(优选地，由网络节点105k)将该(或每个)候选网络附加节点和相关的受支持传感器设备分别推选为网络附加节点和受支持传感器设备。根据本发明的实施例，基于相关联的中继链路与直接链路无线电质量之间的比较，分别将每个候选网络附加节点和相关候选受支持传感器设备推选为网络附加节点和受支持传感器设备。例如，每个候选网络附加节点和相关候选受支持传感器设备分别被推选为网络附加节点和受支持传感器设备，如果所述比较导致该候选受支持传感器设备和该候选网络附加节点之间的中继链路的质量高于该候选节点和网络节点105k之间的直接链接的质量的话。优选地，虽然非必须，借助于从网络节点105k发送到每个网络附加节点和受支持传感器设备以便通知它们被选择用于数据中继的小区重选消息，分别发生该(或每个)候选网络附加节点和(一个或多个)相关候选受支持传感器设备被推选为网络附加节点和(一个或多个)受支持传感器设备。

因此，根据上面讨论的iot过程200的优选实施例，选择一个或多个经历较好无线电状况的高能传感器设备将相应的一个或多个经历较差无线电状况的低能传感器设备的数据中继到相关联的网络节点105k，这与包括传感器设备的常规蜂窝网络(其中经历较差无线电状况的低能传感器设备仅直接连接到相关联的网络节点)相反。

这有助于减少经历较差无线电状况的(例如，低能)传感器设备的无线电发送尝试的次数和功耗，该传感器设备不是直接连接到网络节点105k，而是连接到适当的(例如，高能)传感器设备，该适当的(例如，高能)传感器设备使用更高效率的无线电链路将数据中继到网络节点105k。

图4是根据本发明的实施例的辨别阶段210(特别是自主和辅助发现步骤)的简化泳道表示。为了便于描述和表示，仅考虑网络节点1051，并且仅考虑与网络节点1051相关联的传感器设备110i的子集(例如，传感器设备1101-1103)，应该理解的是，辨别阶段有利地打算在每个网络节点105k处实施并且涉及所有与其相关联的传感器设备110i(以及与其接近的传感器设备110i，如上面关于与不同网络节点105k相关联但由单个候选网络附加节点处置的传感器设备110i的情况所讨论的)。

在图4的示例中，传感器设备1101被假设为候选网络附加节点，并且传感器设备1102和1103被假设为候选受支持传感器设备(在任何情况下，如上面所提到的，根据具体策略，一个或多个传感器设备信息的相关性还可以涉及传感器设备网络dnx的一个或多个传感器设备110i既不被视为候选网络附加节点也不被视为候选受支持传感器设备)。此外，假设仅传感器设备1101和1103支持p-prach和s-prach信道上的数据发送，而假设传感器设备1102仅支持p-prach信道上的数据发送(为什么假设网络节点1051和候选网络附加节点1101为候选被支持节点1102实施自主发现步骤并且为候选被支持节点1103实施辅助发现步骤的原因)。

图4的示例的自主发现步骤可以总结如下。

网络节点1051在p-prach信道上接收候选受支持传感器设备1102的发送尝试(步骤310a1)以及与网络节点1051和候选受支持传感器设备1102之间的直接链路有关的直接链路无线电质量(在图中表示为“qd2”)。在预定的监听时段期间，候选网络附加节点1101截获(即，接收)这些发送尝试(步骤310a2)，并根据截获的发送尝试的质量来确定中继链路无线电质量(与候选受支持传感器设备1102和候选网络附加节点1101之间的中继链路有关)。稍后，候选网络附加节点1101将中继链路无线电质量(在图中由“qr2”表示)报告给网络节点1051(步骤310a3)。

图4的示例的辅助发现步骤可以总结如下。

网络节点1051优选地在p-prach信道上从候选受支持传感器设备1103接收第一发送尝试(或第一组发送尝试)以及与网络节点1051和候选受支持传感器设备1103之间的直接链路有关的直接链路无线电质量(在图中由“qd3”表示)-步骤310b1。

然后，网络节点1051优选地在pdcch信道上发送关于所述第一发送尝试的反馈(步骤310b2)。优选地，如图所示，网络节点1051将反馈发送到候选受支持传感器设备1103，所述反馈优选地包括用于将候选受支持传感器设备1103配置为向候选网络附加节点1101(而不是向网络节点1051)并且优选地在s-prach信道上发送后续的发送尝试(或在第一发送尝试或第一组发送尝试之后的一组发送尝试)的配置信令-步骤310b3。更优选地，网络节点1051还将所述反馈发送到候选网络附加节点1101，并且甚至更优选地，所述反馈还包括用于配置候选网络附加节点1101根据接收到的后续发送尝试的质量来确定与候选受支持传感器设备1103和候选网络附加节点1101之间的中继链路有关的中继链路无线电质量的配置信令。稍后，候选网络附加节点1101向网络节点1051报告候选受支持传感器设备1103和候选网络附加节点1101之间的中继链路的中继链路无线电质量(在图中由“qr3”表示)-步骤310b4。

优选地，在候选受支持传感器设备1103处不存在来自网络节点1051的所述反馈的情况下(例如，在自发送尝试起的预定超时时段之后)，可以(例如，由网络节点1051)将候选受支持传感器设备1103配置为在p-prach信道上向网络节点1051发送(即，继续发送)后续发送尝试，并且候选网络附加节点1101可以被(例如，网络节点1051)配置为截获(例如，长达预定的监听时段)所述后续发送尝试，并根据截获的后续发送尝试的质量来确定与候选受支持传感器设备1103和候选网络附加节点1101之间的中继链路有关的中继链路无线电质量——换句话说，如上面所提到的，在预定超时时段之后，未在s-prach信道上接收到关于其发送尝试的反馈的传感器设备110i退回到p-prach信道上的新发送尝试(或更多尝试)。稍后，候选网络附加节点1101向网络节点1051报告中继链路无线电质量测量。

配置阶段

配置阶段215包括以下讨论的步骤中的至少一个(优选地是全部)：

-由网络节点105k将资源指派消息发送至优选地网络附加节点和每个相关的受支持传感器设备这两者。优选地，资源指派消息在pdcch信道上发送。有利地，资源指派消息还包含关于为中继链路上的下行链路和上行链路数据传输保留的无线电资源的信息。更有利地，保留的无线电资源包括专门被识别为能够减少数据发送和/或接收期间的功耗的一组无线电资源——在任何情况下，当使用s-ss信号和s-prach信道时，优选地将p-ss信号和p-prach信道配置保存在传感器设备的存储器中(尤其是在其睡眠时段期间)，使得当传感器设备在相对长(例如，若干小时)的睡眠后醒来并且(针对该传感器设备的)s-ss信号和s-prach信道配置同时改变(例如，由于传感器设备移动性或改变的传播状况引起的蜂窝网络配置的改变)时，可以通过将p-ss信号和p-prach信道用作退回来避免该传感器设备的连接性丢失，假设传感器设备仍然驻扎在同一网络节点上；以及

-网络附加节点开始周期性地发送s-ss信号，这些s-ss信号由受支持传感器设备接收并用于与网络附加节点进行同步。

因此，当受支持传感器设备尝试在s-prach信道上执行无线电资源请求时，该连接直接由网络附加节点处置，网络附加节点可以在先前步骤中保留的pusch/pdsch信道的无线电资源中调度受支持传感器设备并且使用资源指派消息来发信号通知，此后，优选地使用网络节点105k通常调度的pusch信道的无线电资源将接收到的来自受支持传感器设备的消息从网络附加节点中继到网络节点105k。

返回上面讨论的(候选)网络附加节点(在所讨论的示例中是传感器设备11014)的场景，该候选)网络附加节点在其附近发现处于与充当该候选网络附加节点的服务网络节点的网络节点(在所讨论的示例中是网络节点1051)不同的网络节点(在所讨论的示例中是网络节点1052)(分别是非服务网络节点1052和服务网络节点1051)的网络节点的覆盖之下的传感器设备(或外部传感器设备，诸如在所讨论的示例中是传感器设备11017)，用于数据发送/接收的直接链路和中继链路之间的决定(即，已发现外部传感器设备的(候选)网络附加节点是否可以进而也充当该外部传感器设备的附加网络节点的决定)优选地由在p-prach信道上从传感器设备110i接收发送尝试的网络节点105k(在所讨论的示例中是非服务网络节点1052)做出，优选地在由服务网络节点(在所讨论的示例中是1051)通知了关于连接到同一服务网络节点(在所讨论的示例中是1051)的候选网络附加节点(在所讨论的示例中是11014)的可用性之后，其中服务网络节点向非服务网络节点(在所讨论的示例中是1052)提供上述信息。在为外部传感器设备确定了用于数据传输的中继链路的情况下(即，已发现外部传感器设备的(候选)网络附加节点被选作该外部传感器设备的网络附加节点)，非服务和服务网络节点(或一个或多个更高层次的决定单元)都决定为中继链路的信道(例如，s-ss信号和s-prach信道)保留的无线电资源，此后服务网络节点向网络附加节点发送相应的资源指派消息(以便通知它将充当外部传感器设备的网络附加节点)，并且非服务网络节点向外部传感器设备(即，从服务网络节点的角度来看是外部的)发送相应的资源重定向消息以向它通知服务网络节点的p-ss信号和p-rach信道以及由相关联的网络附加节点代表它实施的数据中继(向外部传感器设备提供对应的s-ss信号和s-prach信道)。

自然地，为了满足本地和具体要求，本领域技术人员可以将许多逻辑和/或物理修改和变更应用于上述发明。更具体而言，虽然已经参考本发明的优选实施例以某种程度的特定性描述了本发明，但是应当理解的是，形式和细节以及其它实施例的各种省略、替代和改变都是可能的。特别地，甚至可以在没有前面描述中阐述的用于提供对本发明的更全面的理解的具体细节的情况下实践本发明的不同实施例；相反，可能已经省略或简化了众所周知的特征，以免描述受到不必要的细节的困扰。此外，明确意图是，结合本发明的任何公开的实施例描述的具体元件和/或方法步骤可以结合在任何其它实施例中。

更具体而言，本发明适于通过等同的方法来实现(通过使用类似的步骤、去除一些不必要的步骤，或者增加另外的可选步骤)；此外，可以以不同的次序、并发地或以交错的方式(至少部分地)执行步骤。

此外，如果蜂窝网络具有不同的结构或包括等效的部件，或者具有其它的操作特征，那么类似的考虑适用。在任何情况下，其任何部件都可以分成若干元件，或者两个或更多个部件可以组合成一个元件；此外，可以复制每个部件以支持并行执行对应的操作。还应当注意的是，不同部件之间的任何交互一般不需要是连续的(除非另有说明)，并且既可以是直接的也可以通过一个或多个中介是间接的。