一种基于移动稍带的5G广域物联网络架构及其数据传输方法技术

本发明专利技术提出了一种基于移动稍带的5G广域物联网络架构及其数据传输方法，所述架构包括：地面终端，移动转发节点，网络接入节点和核心网；终端通过低功耗无线接口与转发节点相连，转发节点通过高速无线链路连接网络接入节点，接入节点通过光纤连到核心网；本发明专利技术使用具有移动能力的转发节点实现数据传输，在节点经过终端附近时，将终端待发送信息采集到该节点缓冲区上，在移动过程中一直保存该信息；直到该节点到达基站附近时再将终端业务传输到接入节点，实现数据入网；本发明专利技术可改善基于现有网络架构下的功耗开销、部署成本和海量用户接入的问题；解决现有5G网络针对海量终端入网存在布设费用高、覆盖范围不足和运营成本高等问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于移动稍带的5G广域物联网络架构及其数据传输方法


[0001]本专利技术属于无线通信架构
，具体地，涉及一种基于移动稍带的5G广域物联网络架构及其数据传输方法。

技术介绍

[0002]5G作为新一代信息通信技术的主要发展方向，将开启万物互联的数字化新时代，对建设网络强国、打造智慧社会、发展数字经济，实现我国经济高质量发展具有重要战略意义。统计结果表明，用于人与人之间的通信只占应用总量的20％左右，而80％的应用是在物与物之间的通信，移动通信正在从人和人的连接，向人与物以及物与物的连接迈进。随着物联网技术的成熟，物联网的应用愈发广泛，如基于物联网的智慧运输，智能可穿戴设备等。在不远的将来，万物互联是必然趋势，物联网将实现与传统产业深度融合，实现信息服务产业的智慧化。
[0003]mMTC作为5G三大应用场景之一，重点解决传统移动通信无法很好支持的物联网及垂直行业应用的问题，面向智慧城市、环境监测、智能家居、森林防火等以传感器和数据采集为目标的应用场景。这类传感器终端分布范围广、数量众多，不仅要求网络具备超千亿连接的支持能力，还要保证终端的超低功耗和超低成本。然而5G基础建设昂贵的费用严重阻碍了5G时代的全面到来。此外，覆盖范围不足也带来了海量机器的入网问题，大量感知信息得不到有效传递和利用，限制了万物互联的发展。据统计，单个5G基站成本约为4G基站的两倍，其建设密度约为4G基站的1.5
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5倍，因此这极大加重了运营商建成5G网络的投入。尽管目前大部分热点城市地区已经开始部署5G，但是由于基站建设费用、能耗等一系列限制因素的存在，实现5G网络的全覆盖还需要很长一段时间，海量机器终端数据收集设备迫切需要一张支持广域接入的网络来实现互联互通需求。

技术实现思路

[0004]为了克服传统网络架构中基站覆盖范围小，只能通过增大基站布设密度实现广域覆盖的问题，进而导致的现有5G网络针对海量终端入网存在布设费用昂贵、覆盖范围不足以及运营功耗高等困难，本专利技术提出了一种基于移动稍带的5G广域物联网络架构及其数据传输方法，实现扩展网络覆盖范围，降低系统运维成本，支持海量设备入网的功能。
[0005]本专利技术是通过以下方案实现的：
[0006]一种基于移动稍带的5G广域物联网络架构，所述架构包括：地面终端1，移动转发节点2，网络接入节点3和核心网4；
[0007]所述地面终端1连接移动转发节点2，所述移动转发节点2连接网络接入节点3，所述网络接入节点3连接核心网4；
[0008]所述地面终端1由手持移动台101、智能穿戴设备102和传感器103组成；所述手持移动台101和智能穿戴设备102均与第一移动转发节点201的第一无线传输模块2011连接，所述传感器103与第二移动转发节点202的第二无线传输模块2021连接；
[0009]所述移动转发节点2包括第一移动转发节点201和第二移动转发节点202，所述第一移动转发节点201和第二移动转发节点202进行无线通信连接，所述第一移动转发节点201由第一无线传输模块2011、第一业务控制单元2012和第一自组网模块2013组成；所述第二移动转发节点202由第二无线传输模块2021、第二业务控制单元2022和第二自组网模块2023组成；
[0010]所述网络接入节点3由归属用户信息管理模块301、终端身份鉴权模块302和移动性管理模块303组成。
[0011]进一步地、在所述第一移动转发节点201中，通过第一无线传输模块2011实现与网络接入节点3和地面终端1的互联；
[0012]第一业务控制单元2012实现存储管理与业务相关的用户信息、用户优先级和调度员列表信息；
[0013]第一自组网模块2013用于支持移动转发节点2之间应能够实现数据互传，动态路由，自组织网络管理功能；
[0014]在所述第二移动转发节点202中，通过第二无线传输模块2021实现与网络接入节点3和地面终端1的互联；
[0015]第二业务控制单元2022实现存储管理与业务相关的用户信息、用户优先级和调度员列表信息；
[0016]第二自组网模块2023用于支持移动转发节点2之间应能够实现数据互传，动态路由，自组织网络管理功能。
[0017]进一步地、在所述网络接入节点3中，
[0018]所述归属用户信息管理模块301用于存放无线接入系统管辖区内的终端管理相关信息；
[0019]所述终端身份鉴权模块302用于存储鉴权信息和加密密钥；
[0020]所述移动性管理模块303用于存储和管理移动转发节点2的位置和移动线路信息，实现对移动转发节点2的调度和管控。
[0021]一种基于所述网络架构的数据传输方法：
[0022]使用如第一移动转发节点201和第二移动转发节点202具有移动能力的数据转发节点，将地面终端1的数据带回核心网4：传输方法分为以下两个步骤：
[0023]步骤一：地面终端1激活和数据上传；
[0024]步骤二：数据捎带和转发；
[0025]步骤三：数据入网。
[0026]进一步地：
[0027]对于网络中时延非敏感业务，移动转发节点2在经过地面终端1设备附近区域时，将地面终端1待发送信息采集到该节点缓冲区上，并在移动过程中一直保存该信息；直到移动转发节点到达基站通信范围内时，移动转发节点2将终端业务传输到网络接入节点3上，最后将信息传输至核心网4；
[0028]对于网络中时延要求较高的业务，采用数据多跳转发入网方式，多个移动转发节点形成自组织网路，采用无线多跳的形式，将终端业务传到网络接入节点3上,最后传输至核心网4。
[0029]本专利技术有益效果
[0030](1)本专利技术的网络架构所提出的移动转发节点可以更靠近用户终端，理论上能够有效减少终端因接入而带来功耗开销；
[0031](2)本专利技术的终端通过移动节点间接入网的方式避免了终端同时向基站发送申请而引发的随机接入碰撞问题，因此该方案能够有效支持物联网设备的海量接入；
[0032](3)本专利技术的网络架构能够降低系统对基站布设密度的要求，从而降低网络部署和运营维护成本。
附图说明
[0033]图1为本专利技术的基于移动稍带的5G广域物联网络架构示意图；
[0034]图2为本专利技术的基于移动稍带的5G广域物联网络原理示意图。
具体实施方式
[0035]一种基于移动稍带的5G广域物联网络架构，所述架构包括：地面终端1，移动转发节点2，网络接入节点3和核心网4；
[0036]所述地面终端1连接移动转发节点2，所述移动转发节点2连接网络接入节点3，所述网络接入节点3连接核心网4；
[0037]所述地面终端1由手持移动台101、智能穿戴设备102和传感器103组成；所述手持移动台101和智能穿戴设备102均与第一移动转发节点201的第一无线传输模块2011连接，所述传感器103与第二移动转发节点202的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于移动稍带的5G广域物联网络架构，其特征在于：所述架构包括：地面终端(1)，移动转发节点(2)，网络接入节点(3)和核心网(4)；所述地面终端(1)连接移动转发节点(2)，所述移动转发节点(2)连接网络接入节点(3)，所述网络接入节点(3)连接核心网(4)；所述地面终端(1)由手持移动台(101)、智能穿戴设备(102)和传感器(103)组成；所述手持移动台(101)和智能穿戴设备(102)均与第一移动转发节点(201)的第一无线传输模块(2011)连接，所述传感器(103)与第二移动转发节点(202)的第二无线传输模块(2021)连接；所述移动转发节点(2)包括第一移动转发节点(201)和第二移动转发节点(202)，所述第一移动转发节点(201)和第二移动转发节点(202)进行无线通信连接，所述第一移动转发节点(201)由第一无线传输模块(2011)、第一业务控制单元(2012)和第一自组网模块(2013)组成；所述第二移动转发节点(202)由第二无线传输模块(2021)、第二业务控制单元(2022)和第二自组网模块(2023)组成；所述网络接入节点(3)由归属用户信息管理模块(301)、终端身份鉴权模块(302)和移动性管理模块(303)组成。2.根据权利要求1所述的网络架构，其特征在于：在所述第一移动转发节点(201)中，通过第一无线传输模块(2011)实现与网络接入节点(3)和地面终端(1)的互联；第一业务控制单元(2012)实现存储管理与业务相关的用户信息、用户优先级和调度员列表信息；第一自组网模块(2013)用于支持移动转发节点(2)之间应能够实现数据互传，动态路由，自组织网络管理功能；在所述第二移动转发节点(202)中，通过第二无...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟维晓，李阳，何晨光，郭政，张海英，闫富朝，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：