物联网中的数据传输方法、系统、物联网设备、终端的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及物联网技术领域，具体而言，涉及一种物联网中的数据传输方法、一种物联网中的数据传输系统、一种物联网设备、一种终端和一种物联网系统。
【背景技术】
[0002]物联网(MTC)应用是业界公认的5G网络的主要需求和5G网络的主要驱动力，对于大多数的物联网应用而言，海量、低成本、小数据包、低时延、低功耗是其重要特征，例如:在智能抄表(水表、电表、气表)、智能家居等物联网场景中，物联网设备的数量远远大于智能终端(例如手机、pad等)的数据，因此，用户对物联网的成本和功耗非常敏感。为了降低海量物联网设备的成本和功耗，未来网络可能采用中继终端(例如具有Relay功能的手机、pad)作为辅助，由中继终端对物联网设备的数据进行汇聚和中转，以使物联网设备能够向基站上传数据。
[0003]而目前的中继终端的选择算法主要基于eNB (基站)的集中式控制方案，即eNB根据可用中继终端与基站和物联网设备的信道质量好坏，综合来选取某个最佳的中继终端作为辅助。这样，基于eNB的集中式控制方案虽然可以有效地满足物联网设备低功耗或低成本需求，但当物联网中含有海量物联网设备时，这类方案的管理复杂度很高，此外，现有技术方案并没有考虑中继能力受限，但实际上，中继终端汇聚转发流量会涉及到中继终端与运营商网络的流量签约，中继终端的信令处理能力和能耗情况，因此，中继终端不能假定为可以无限制地充当物联网设备的中继实体。例如，在一些应用场景中，中继终端仅能支持有15个物联网设备同时接入。
[0004]因此，在选择中继终端时，如何能够综合物联网中的每个终端的信令处理能力和能耗情况、每个终端分别与物联网设备和基站的信道质量以及物联网设备的数据业务需求，为物联网设备选择最优中继终端，进而为物联网设备选择最优中继路径，成为亟待解决的问题。
【发明内容】
[0005]本发明正是基于上述问题，提出了一种新的技术方案，可以实现在选择中继终端时，能够综合物联网中的每个终端的信令处理能力和能耗情况、每个终端分别与物联网设备和基站的信道质量以及物联网设备的数据业务需求，为物联网设备选择最优中继终端，进而为物联网设备选择最优中继路径。
[0006]有鉴于此，本发明的一方面提出了一种物联网中的数据传输方法，用于所述物联网中的物联网设备，包括:向所述物联网设备所在的服务小区中的多个终端发送中继寻找信令；接收来自至少一个终端发送的中继寻找信令反馈，并将所述至少一个终端作为所述物联网设备的候选中继终端集中的候选中继终端；根据接收到的所述候选中继终端集中每个候选中继终端的所述中继寻找信令反馈，确定所述物联网设备的目标中继终端集；向所述目标中继终端集中的目标中继终端发送中继申请信令，以申请通过所述目标中继终端转发向所述服务小区中的具有基站功能的设备发送的上行数据，其中，所述多个终端包括所述至少一个终端。
[0007]在该技术方案中，通过向物联网设备所在的服务小区中的多个终端发送中继寻找信令，可以使多个终端根据自身的当前中继条件(如终端是否支持为物联网设备转发向所在当前小区中的具有基站功能的设备发送的上行数据、终端是否开启转发上行数据的服务、终端是否空闲、终端的当前时频资源是否高于转发上行数据所需的时频资源、终端支持的最大中继连接数目等)决定是否响应物联网设备的中继寻找信令，如果当前中继条件比较理想，则响应，并发送中继寻找信令反馈，以使物联网设备将发送中继寻找信令反馈的终端作为候选中继终端，进而根据中继寻找信令反馈从候选中继终端集中进一步筛选出中继条件更好的终端作为目标中继终端，并向目标中继终端集中的每个或部分目标中继终端发送中继申请信令，以申请通过中继能力等中继条件较好的目标中继终端转发向服务小区中的具有基站功能的设备发送的上行数据，从而实现综合终端的信令处理能力和能耗情况，选择出较优的中继路径实现数据的转发。其中，具有基站功能的设备包括基站、通过通信设备(如智能手机等)实现的微小区基站等。
[0008]在上述技术方案中，优选地，所述中继寻找信令反馈包括:所述物联网设备至每个所述候选中继终端的第一信道质量和/或每个所述候选中继终端至所述具有基站功能的设备的第二信道质量；以及根据接收到的所述候选中继终端集中每个候选中继终端的所述中继寻找信令反馈，确定所述物联网设备的目标中继终端集，具体包括:根据与所述每个所述候选中继终端相对应的所述第一信道质量和/或所述第二信道质量计算出与所述每个所述候选中继终端相对应的所述物联网设备至所述具有基站功能的设备的等效信道质量；根据与所述每个所述候选中继终端相对应的所述等效信道质量确定每个所述候选中继终端在所述候选中继终端集中所处的候选优先级；判断所述候选中继终端集中的任一候选中继终端的候选优先级是否高于预设候选优先级，在判断结果为是时，则将所述任一候选中继终端作为所述目标中继终端集中的目标中继终端，且所述目标中继终端在所述目标中继终端集中所处的候选优先级与所述目标中继终端在所述候选中继终端集中所处的候选优先级相同；否则，确定所述任一候选中继终端不是所述目标中继终端集中的目标中继终端。
[0009]在该技术方案中，通过与每个候选中继终端相对应的第一信道质量和/或第二信道质量可以准确地计算出与每个所述候选中继终端相对应的物联网设备至具有基站功能的设备的等效信道质量，然后可以确定每个候选中继终端在候选中继终端集中所处的候选优先级，当然，等效信道质量越高，候选优先级也就越高，且若任一候选中继终端的候选优先级高于预设候选优先级，则说明物联网设备至该任一候选中继终端和该任一候选中继终端至具有基站功能的设备的信道质量均较高，则可以将该任一候选中继终端进一步作为当前中继条件较好的目标中继终端，以实现综合物联网中的每个终端的信令处理能力和能耗情况、每个终端分别与物联网设备和基站的信道质量，为物联网设备选择较优的中继终端，进而为物联网设备选择较优的中继路径，并最终提高数据转发的速率和效率，提高整个物联网设备的系统数据处理速率，当然，等效信道质量的算法有多种，可以是某些数学统计方法或者曲线拟合函数，也可以简化为取第一信道质量和第二信道质量的加权平均值。
[0010]在上述技术方案中，优选地，所述中继申请信令包括:所述任一目标中继终端在所述目标中继终端集中所处的候选优先级和/或所述物联网设备的业务优先级；以及在向所述目标中继终端集中的每个所述目标中继终端发送所述中继申请信令后，若接收到所述目标中继终端集中的任一目标中继终端发送的中继申请信令反馈信息，则判断所述任一目标中继终端发送的所述中继申请信令反馈信息是否为接收到的至少一个中继申请信令反馈信息中最先接收的中继申请信令反馈信息，并在判断结果为是时，将所述任一目标中继终端作为所述物联网设备的最终中继终端，以通过所述最终中继终端转发向所述具有基站功能的设备发送的上行数据；以及在向所述目标中继终端发送所述中继申请信令后，若在预定时间内未接收到所述目标中继终端集中的任一目标中继终端发送的中继申请信令反馈信息，则重新向所述多个终端发送中继寻找信令。
[0011]在该技术方案中，在向每个目标中继终端发送中继申请信令后，若接收到目标中继终端集中的任一目标中继终端发送的中继申请信令反馈信息，则进一步判断该任一目标中继终端发送的中继申请信令反馈信息是否为接收到的至少一个中继申请信令反馈信息中最先接收的中继申请信令反馈信息，若是，则说明该任一目标中继终端是目标中继终端集中当前中继条件最优的目标中继终端，该任一目标中继终端对应的转发路径也是物联网设备进行数据转发的最优中继路径，对应的其数据转发的速率和效率也是最高的，因此，可以选择将该任一目标中继终端作为最终中继终端，以实现综合物联网中的每个终端的信令处理能力和能耗情况、每个终端分别与物联网设备和基站的信道质量以及物联网设备的业务需求，为物联网设备选择最优的中继终端，进而为物联网设备选择最优的中继路径；反之，若在预定时间内未接收到目标中继终端集中的任一目标中继终端发送的中继申请信令反馈信息，则说明目标中继终端集的每个目标中继终端的当前中继条件都不足以为物联网设备提供中继服务，则需要重新向多个终端发送中继寻找信令，以重新申请当前中继条件较好的中继终端完成数据的转发。
[0012]本发明的另一方面提出了一种物联网中的数据传输系统，用于所述物联网中的物联网设备，包括:第一发送单元，向所述物联网设备所在的服务小区中的多个终端发送中继寻找信令；接收单元，接收来自至少一个终端发送的中继寻找信令反馈，并将所述至少一个终端作为所述物联网设备的候选中继终端集中的候选中继终端；确定单元，根据接收到的所述候选中继终端集中每个候选中继终端的所述中继寻找信令反馈，确定所述物联网设备的目标中继终端集；第二发送单元，向所述目标中继终端集中的目标中继终端发送中继申请信令，以申请通过所述目标中继终端转发向所述服务小区中的具有基站功能的设备发送的上行数据，其中，所述多个终端包括所述至少一个终端。
[0013]在该技术方案中，通过向物联网设备所在的服务小区中的多个终端发送中继寻找信令，可以使多个终端根据自身的当前中继条件(如终端是否支持为物联网设备转发向所在当前小区中的具有基站功能的设备发送的上行数据、终端是否开启转发上行数据的服务、终端是否空闲、终端的当前时频资源是否高于转发上行数据所需的时频资源、终端支持的最大中继连接数目等)决定是否响应物联网设备的中继寻找信令，如果当前中继条件比较理想，则响应，并发送中继寻找信令反馈，以使物联网设备将发送中继寻找信令反馈的终端作为候选中继终端，进而根据中继寻找信令反馈从候选中继终端集中进一步筛选出中继条件更好的终端作为目标中继终端，并向目标中继终端集中的每个或部分目标中继终端发送中继申请信令，以申请通过中继能力等中继条件较好的目标中继终端转发向服务小区中的具有基站功能的设备发送的上行数据，从而实现综合终端的信令处理能力和能耗情况，选择出较优的中继路径实现数据的转发。其中，具有基站功能的设备包括基站、通过通信设备(如智能手机等)实现的微小区基站等。
[0014]在上述技术方案中，优选地，所述中继寻找信令反馈包括:所述物联网设备至每个所述候选中继终端的第一信道质量和/或每个所述候选中继终端至所述具有基站功能的设备的第二信道质量；以及所述确定单元具体用于:根据与所述每个所述候选中继终端相对应的所述第一信道质量和/或所述第二信道质量计算出与所述每个所述候选中继终端相对应的所述物联网设备至所述具有基站功能的设备的等效信道质量；根据与所述每个所述候选中继终端相对应的所述等效信道质量确定每个所述候选中继终端在所述候选中继终端集中所处的候选优先级；判断所述候选中继终端集中的任一候选中继终端的候选优先级是否高于预设候选优先级，在判断结果为是时，则将所述任一候选中继终端作为所述目标中继终端集中的目标中继终端，且所述目标中继终端在所述目标中继终端集中所处的候选优先级与所述目标中继终端在所述候选中继终端集中所处的候选优先级相同；否则，确定所述任一候选中继终端不是所述目标中继终端集中的目标中继终端。
[0015]在该技术方案中，通过与每个候选中继终端相对应的第一信道质量和/或第二信道质量可以准确地计算出与每个所述候选中继终端相对应的物联网设备至具有基站功能的设备的等效信道质量，然后可以确定每个候选中继终端在候选中继终端集中所处的候选优先级，当然，等效信道质量越高，候选优先级也就越高，且若任一候选中继终端的候选优先级高于预设候选优先级，则说明物联网设备至该任一候选中继终端和该任一候选中继终端至具有基站功能的设备的信道质量均较高，则可以将该任一候选中继终端进一步作为当前中继条件较好的目标中继终端，以实现综合物联网中的每个终端的信令处理能力和能耗情况、每个终端分别与物联网设备和基站的信道质量，为物联网设备选择较优的中继终端，进而为物联网设备选择较优的中继路径，并最终提高数据转发的速率和效率，提高整个物联网的系统数据处理速率，当然，等效信道质量的算法有多种，可以是某些数学统计方法或者曲线拟合函数，也可以简化为取第一信道质量和第二信道质量的加权平均值。
[0016]在上述技术方案中，优选地，所述中继申请信令包括:所述任一目标中继终端在所述目标中继终端集中所处的候选优先级和/或所述物联网设备的业务优先级；以及判断单元，在向所述目标中继终端集中的每个所述目标中继终端发送所述中继申请信令后，若接收到所述目标中继终端集中的任一目标中继终端发送的中继申请信令反馈信息，则判断所述任一目标中继终端发送的所述中继申请信令反馈信息是否为接收到的至少一个中继申请信令反馈信息中最先接收的中继申请信令反馈信息，并在判断结果为是时，将所述任一目标中继终端作为所述物联网设备的最终中继终端，以通过所述最终中继终端转发向所述具有基站功能的设备发送的上行数据；以及所述第一发送单元还用于:在向所述目标中继终端发送所述中继申请信令后，若在预定时间内未接收到所述目标中继终端集中的任一目标中继终端发送的中继申请信令反馈信息，则重新向所述多个终端发送中继寻找信令。
[0017]在该技术方案中，在向每个目标中继终端发送中继申请信令后，若接收到目标中继终端集中的任一目标中继终端发送的中继申请信令反馈信息，则进一