用于短数据传输的通信协议的制作方法
【技术领域】
[0001]—般来说，本发明涉及无线通信网络中的数据传输，以及更具体来说，涉及用于短数据传输的无线通信网络中的低开销数据传输的方法和设备。
【背景技术】
[0002]机器对机器(M2M)通信(又称作机器类型通信(MTC))是无需人工参与的装置之间的通信。无线通信网络越来越多地用于M2M通信。例如，无线装置现在在计量应用中被用于报告诸如电力和燃气之类的公用事业的使用，在传感器网络中被用于从传感器收集数据，以及被用于位置车队跟踪应用。预计在不久的将来，对M2M通信的需求将超越正常人对人(H2H)通信。
[0003]当前部署的长期演进(LTE)网络和其他宽带网络设计成支持高速率数据服务、例如媒体流播。建立和保持通信会话所需的信令开销较高，并且对于高数据速率应用而言，信令开销仅代表通过网络所传送的总数据的一小部分。在典型M2M应用中，信令开销可能是高得惊人的，因为在典型M2M通信中，数据传输是不频繁的，并且仅包括小数据量。例如，在计量应用中，无线装置可能只是每月一次传送电流表读数。在这种情况下，建立通信链路的信令可超过被传送的用户数据量。随着M2M装置的数量增加，越来越多的资源将需要分配给信令开销，以便避免拥塞，这意味着，更少资源将可用于用户数据的传输。
[0004]此外，M2M的服务简档可能仅要求周期、异步和不可靠的数据传输。用于高数据速率传输的许多协议不一定满足M2M通信的服务要求。不必要的协议增加用于M2M通信的无线装置的复杂度和成本。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种用于从无线装置到基站的短数据传输的轻型通信协议。无线装置预先配置有装置标识符，该装置标识符是基站已知的。预先配置的装置标识符与基站和服务网关之间的静态隧道关联。无线装置在媒体接入控制分组中将应用数据传送给基站，而无需使用更高层协议。当基站接收媒体接入控制分组时，它将应用数据映射到与预先配置的装置标识符关联的隧道。轻型通信协议消除了上行链路传输通常所需的开销的大部分，并且因此适合于M2M通信(其中数据传输是不频繁的，并且在各传输中包括小数据量)。
[0006]本发明的示范实施例包括由无线通信网络中的基站所实现以用于支持由无线装置通过上行链路信道进行的小数据传输的方法。一种示范方法包括:将无线装置的预先配置的装置标识符与基站和服务网关之间的隧道关联；通过无线通信信道从无线装置接收媒体接入控制分组，所述媒体接入控制分组包括由无线装置所传送、以供传递给目标装置的应用数据；将无线装置的预先配置的装置标识符映射到关联隧道；以及通过所述隧道将所述应用数据转发到所述服务网关。
[0007]本发明的其他实施例包括无线通信网络中用于支持由无线装置进行的异步小数据传输的基站。一种示范基站包括:收发器电路，配置成通过无线通信信道来传送和接收信号；以及处理电路，耦合到所述收发器电路。该处理电路配置成:将无线装置的预先配置的装置标识符与基站和服务网关之间的隧道关联；通过无线通信信道从无线装置接收媒体接入控制分组，所述媒体接入控制分组包括由无线装置所传送、以供传递给目标装置的应用数据；将无线装置的预先配置的装置标识符映射到关联隧道；以及通过所述隧道将所述应用数据转发到所述服务网关。
[0008]本发明的其他实施例包括由无线通信网络中的无线装置所实现以用于在上行链路信道向基站传送数据的方法。一种示范方法包括:生成媒体接入控制分组，其中包括应用数据和预先配置的装置标识符，该标识符为异步小数据传输而保留；以及通过无线通信信道向服务基站传送没有更高层协议报头的媒体接入控制分组。
[0009]本发明的其他实施例包括无线通信网络中的无线装置。一种示范无线装置包括:收发器电路，配置成通过无线通信信道来传送和接收信号；以及处理电路，耦合到所述收发器电路。该处理电路配置成:生成媒体接入控制分组，其中包括应用数据和预先配置的装置标识符，该标识符为异步小数据传输而保留；以及通过无线通信信道向服务基站传送没有更高层协议报头的媒体接入控制分组。
[0010]本发明减少短数据传输所需的开销量。通过从M2M通信的数据通路中消除不必要的协议，为M2M通信所指定的无线装置的复杂度和成本能够降低。
【附图说明】
[0011]图1示出示范无线通信网络。
[0012]图2示出按照本发明的一实施例的示范轻型通信协议。
[0013]图3示出一些实施例中使用的示范媒体接入控制分组数据单元(MAC PDU)。
[0014]图4示出按照本发明的一个实施例的上行链路传输的示范信令。
[0015]图5示出按照本发明的另一个实施例的上行链路传输的示范信令。
[0016]图6示出一些实施例中使用的示范随机补偿过程。
[0017]图7示出在基站中实现的、用于在上行链路信道接收短数据传输的示范方法。
[0018]图8示出在无线装置中实现的、用于在上行链路信道执行短数据传输的示范方法。
[0019]图9示出示范无线装置和基站的主要功能组件。
【具体实施方式】
[0020]图1示出示范无线通信网络10，其配置成如本文所述进行操作。无线通信网络10例如可包括长期演进(LTE)网络；但是，本领域的技术人员将会理解，本文所述的原理可用于其他类型的网络中，包括宽带码分多址(WCDMA)网络、WiFi网络和其他无线局域网(WLAN)以及全球微波接入互通(WiMAX)网络。
[0021]无线通信网络10包括无线接入网(RAN) 15，无线接入网15包括一个或多个基站20。在LTE中，基站20又称作演进NodeB (eNodeB或ENB)。RAN 15中的各基站20连接到核心网络35中的服务网关(SGW)40，并且向基站20所服务的小区中的无线装置30提供服务。SGW 40用作无线装置30的移动锚点，并且向/从无线装置30路由分组。在LTE中，无线装置30又称作用户设备(UE)。
[0022]在本发明的示范实施例中，轻型通信协议用于从无线装置30到服务基站20的短数据传输。轻型通信协议降低上行链路传输的信令开销，并且消除不必要的协议层。轻型通信协议适合于机器对机器(M2M)通信(其中数据传输是不频繁的，并且在各传输中包括小数据量)。本发明的示范应用包括:
[0023].传感器网络，其中无线装置30收集传感器数据，并且使用轻型通信协议向中央服务器周期地传送传感器数据；
[0024].计量应用，其中公共事业计量表中的无线装置30向中央服务器周期地发送计量表读数；以及
[0025].位置跟踪，其中无线装置30用来向中央服务器周期地发送位置数据。
[0026]这些应用是对M2M通信的应用类型的说明，而不应当被理解为限制。
[0027]在示范实施例中，配置用于M2M应用的无线装置30提供有装置标识符。基站20将装置标识符与基站20和SGW 40之间的静态隧道关联。例如，基站20可保持映射表，以查找与装置标识符关联的隧道。在从无线装置30接收数据时，装置标识符用来将所接收数据映射到关联隧道。在一些实施例中，映射表还可将更高层协议的预定义报头与装置标识符关联。这些预定义报头可附加到应用数据，以生成更高层协议分组。
[0028]为了接入网络10以进行短数据传输，无线装置30可使用所保留的周期上行链路准予，其中基站20使用预先配置的异步无线电网络临时标识符(A-RNTI)来周期地调度物理上行链路共享信道(PUSCH)上来自无线装置30的上行链路传输。从标准范围分配A-RNT10多于一个无线装置30可共享同一 A-RNTI。所保留的周期上行链路准予向无线装置30指配无线电资源，以用于短数据传输。如果无线装置30有数据要发送，则它在所指配无线电资源上使用如以下所述的轻型通信协议来传送数据。A-RNTI在最初被提供时可由无线装置来指定和存储。备选地，A-RNTI可由基站20通过控制信道传送给无线装置30。
[0029]作为一备选方案，无线装置30可使用随机接入过程来接入网络10。在这种情况下，无线装置30在有数据要发送时，在随机接入信道(RACH)上向基站20发送包括随机前同步码的随机接入请求。无线装置30则监测接入准予信道(AGCH)的响应。基站20可接受或拒绝随机接入请求。如果基站20接受随机接入请求，则它向无线装置30传送随机接入响应。随机接入响应通过将从无线装置30所接收的随机前同步码包含在随机接入响应中，来识别无线终端30。随机接入响应还包括指配无线电资源的上行链路准予。无线装置30随后在所指配无线电资源上使用如以下所述的轻型通信协议来传送数据。
[0030]图2示出按照一个示范实施例、用于从无线装置30到服务基站20的短数据传输的示范轻型通信协议。对于短数据传输，在无线装置30处仅涉及三个协议层:物理(PHY)层、媒体接入控制(MAC)层和应用(APP)层。省略了无线电链路控制(RLC)和分组数据汇聚协议(TOCP)层。因特网协议和统一数据报协议(UDP)(它们各自增加信令开销)对于从无线