一种OW-RF融合系统和基于该系统的跨域通信方法技术方案

本发明专利技术的一种OW-RF融合系统和基于该系统的跨域通信方法属移动通信的技术领域。系统涉及射频RF通信及光无线OW通信融合，结构包含VLC和LTE两部分，之间通过协调器Coordinator进行关联，即M2M?Device通过Coodinator间接的与eNB交互。跨域通信方法有M2M?Device开机时接入LTE网络的流程、M2M?Device关机时退出LTE网络的流程和M2M?Device通过LTE网络发送数据的流程。本发明专利技术在M2M设备和协调器间通过可见光通信可降低M2M设备的能耗；通过一个协调器管理多个M2M设备可降低M2M设备接入LTE网络的碰撞概率，提高数据传输速率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及移动通信和光无线通信领域。具体地说，涉及射频RF通信及光无线OW通信融合系统及基于该系统的M2M设备接入系统、退出系统和数据传输的方法。
技术介绍
光无线通信是一种以可见光、激光、红外作为载波，大气作为传输媒介的光通信技术，用于提供两个通信节点之间视距内的、无线的和大容量的快速连接方式。其具有高保密性、高宽带、强抗干扰性、无需频带许可、成本低廉、全天候工作、可独立组网等优点。2009年，IEEE802.15.7委员会提出了可见光通信VLC标准草案“IEEE802.15.7VLCPHY/MAC Specification”。VLC是一种在白光LED技术上发展起来的无线光通信技术，与普通的RF相比，VLC具有发射功率高、无电磁干扰、节约能源等特点。因此，在未来通过白光LED通信，将大大降低用户终端能耗，提高数据的传输速率。M2M即Machine-to-Machine,是一种面向智能终端的通信业务类型,包括机器_机器、机器-人、人-机器3种应用方式。M2M可以通过移动通信网、有线局域网、无线局域网等多种网络实现，其中，移动通信网络具有覆盖范围广、接入方便等优势，它是M2M业务的最佳载体。在未来，M2M业务广泛应用于电力、石油、交通、医疗监控和金融等行业，数以亿计的M2M终端将加入移动通信网，导致移动通信网的能耗、网络干扰和频谱资源的压力进一步增大。因此，当在长期演进系统LTE中部署M2M业务时，为了降低M2M终端能耗和LTE网络的接入碰撞概率，提高数据的传输速率，本专利技术提出一种适用于M2M通信的RF与OW融合系统，并设计了基于该系统的M2M设备接入系统、退出系统和数据传输的实现流程。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种OW和RF融合系统,和基于该系统的M2M设备接入系统、退出系统和发送数据的方法。本专利技术提供了一种OW和RF融合系统,系统包含物联网设备M2M Device、协调器Coordinator以及由长期演进系统基站eNB、移动性管理实体MME、服务网关SGW、数据网关PGW、用户数据库HSS和规则\计费实体PCRF构成的长期演进系统LTE ;其中，多个物联网设备M2M Device与一个协调器Coordinator组成一个光无线通信个域网VPAN,物联网设备M2M Device与协调器Coordinator之间通过可见光通信VLC协议(如:IEEE802.15.7协议)进行交互，采用可见光作为传输载波；协调器Coordinator与长期演进系统LTE基站eNB间通过LTE空中接口协议(如:3GPP36规定的协议)进行交互，采用射频信号作为传输载波；光无线通信个域网VPAN采用数据网关PGW为协调器Coordinator分配的IP地址作为VPANId ；物联网设备M2M Device米用协调器Coordinator为其分配的16bitShortAddress作为地址； 所述的协调器Coordinator，具有LTE空中接口协议栈，用于实现OW和RF系统的融合；协调器Coordinator由M2M处理模块、协议转换模块、光电转换模块三部分组成，具体结构可参见图2 ;协议转换t吴块包括协调t吴块和接纳控制t吴块I !Coordinator王要完成以下功能:M2M处理模块实现对M2M Device的管理，包括存储M2M Device的数据无线承载DRB配置信息、对M2M Device进行接入管理；协议转换模块实现VLC协议与LTE空中接口协议间的转换与协作；光电转换模块实现可见光信号和射频信号的转换。所述的协调器Coordinator的协议转换模块，有用户面协议栈和控制面协议栈两个层面；其中Coodinator用户面协议栈包括VLC协议栈和LTE空中接口协议栈两部分，两部分之间通过协调模块关联；Coodinator控制面协议栈包括VLC协议栈和LTE空中接口协议栈两部分，两部分之间通过协调模块关联。所述的协调模块，置于协调器Coodinator中的VLC协议栈和LTE空中接口协议栈间，协调模块与LTE空中接口协议栈的RRC间存在接口，用于从RRC获取LTE网络的状态信息，协调模块与LTE空中接口协议栈的MAC2间存在接口，用于获取VLC网络的状态信息，协调模块对M2M Device进行接纳控制；所述的接纳控制模块I，置于协调器Coodinator中的RRC层，用于与长期演进系统基站eNB交互，获取长期演进系统LTE网络状态信息。为了使接纳控制模块I获取LTE网络状态信息，需增加长期演进系统基站eNB的RRC层的功能，可以在长期演进系统基站eNB中安置有接纳控制模块2，接纳控制模块2从长期演进系统基站eNB的RRC中的干扰协调模块、承载控制模块、负载均衡模块，以及调度模块获取LTE网络状态信息后，将相关信息发送给Coodinator中RRC层的接纳控制模块I。本专利技术的基于OW -RF融合系统的跨域通信方法的技术方案如下。一种基于OW-RF融合系统的跨域通信方法，分别有M2M Device开机时接入LTE网络的流程、M2M Device关机时退出LTE网络的流程和M2M Device通过LTE网络发送数据的流程；所述的M2M Device开机时接入LTE网络的流程,具体步骤是:M2M Device开机后，首先进行信道扫描，选择合适的Coodinator作为接入点，并对M2M Device的MAC2和PHY2进行配置。M2M Device向Coodinator发送关联请求，Coodinator记录M2M Device对应的业务类型并向M2M Device返回ACK。此时存在以下两种情况:Coodinator已附着到LTE网络中，若Coodinator允许M2M Device关联，则向M2M Device返回关联响应消息；Coodinator未附着到LTE网络中，Coodinator执行与LTE网络的附着过程，并建立对应于M2M Device类型的数据无线承载DRB。完成上述操作后，Coodinator向M2M Device返回关联响应消息。所述的M2M Device关机时退出LTE网络的流程,具体步骤是:M2M Device 向 Coodinator 发送解关联请求,Coodinator 删除该 M2M Device 对应的关联信息并向M2M Device返回ACK, M2M Device删除存储的关联信息。Coodinator检测是否有M2M Device关联到其上，此时存在两种情况:有M2M Device关联到Coodinator上，贝1J不进行其他操作；无1211 Device关联到Coodinator上,则Coodinator执行与LTE网络间的去附着过程。所述的M2M Device通过LTE网络发送数据的流程，具体步骤是:M2M Device向Coodinator发送数据巾贞发送请求RTS。Coodinator与eNB交互获取LTE网络状态信息，Coodinator对M2M Device进行接纳控制。此时分为两种情况:Coodinator不允许M2M Device发送数据，则不进行任何操作；Coodinator允许M2M Device发送数据，Coodinator执行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种OW?RF融合系统，包含物联网设备M2M?Device、协调器Coordinator以及由长期演进系统基站eNB、移动性管理实体MME、服务网关SGW、数据网关PGW、用户数据库HSS和规则\计费实体PCRF构成的长期演进系统LTE；其中，多个物联网设备M2M?Device与一个协调器Coordinator组成一个光无线通信个域网VPAN，物联网设备M2M?Device与协调器Coordinator之间通过可见光通信VLC协议进行交互，采用可见光作为传输载波；协调器Coordinator与长期演进系统LTE基站eNB间通过LTE空中接口协议进行交互，采用射频信号作为传输载波；光无线通信个域网VPAN采用数据网关PGW为协调器Coordinator分配的IP地址作为VPANId；物联网设备M2M?Device采用协调器Coordinator为其分配的16bitShortAddress作为地址；所述的协调器Coordinator，具有LTE空中接口协议栈，用于实现OW和RF系统的融合；协调器Coordinator由M2M处理模块、协议转换模块、光电转换模块三部分组成；协议转换模块包括协调模块和接纳控制模块1；协议转换模块实现VLC协议与LTE空中接口协议间的转换与协作。...

【技术特征摘要】
1.一种OW-RF融合系统，包含物联网设备M2M Device、协调器Coordinator以及由长期演进系统基站eNB、移动性管理实体MME、服务网关SGW、数据网关PGW、用户数据库HSS和规则\计费实体PCRF构成的长期演进系统LTE ;其中，多个物联网设备M2M Device与一个协调器Coordinator组成一个光无线通信个域网VPAN,物联网设备M2M Device与协调器Coordinator之间通过可见光通信VLC协议进行交互，采用可见光作为传输载波；协调器Coordinator与长期演进系统LTE基站eNB间通过LTE空中接口协议进行交互，采用射频信号作为传输载波；光无线通信个域网VPAN采用数据网关PGW为协调器Coordinator分配的IP地址作为VPANId ;物联网设备M2M Device采用协调器Coordinator为其分配的16bitShortAddress 作为地址； 所述的协调器Coordinator，具有LTE空中接口协议栈，用于实现OW和RF系统的融合；协调器Coordinator由M2M处理模块、协议转换模块、光电转换模块三部分组成；协议转换模块包括协调模块和接纳控制模块I ;协议转换模块实现VLC协议与LTE空中接口协议间的转换与协作。2.根据权利要求1所述的OW-RF融合系统，其特征是，所述的协调模块，置于协调器Coodinator中的VLC协议栈和LTE空中接口协议栈间，协调模块与LTE空中接口协议栈的RRC间存在接口，用于 从RRC获取LTE网络的状态信息，协调模块与LTE空中接口协议栈的MAC2间存在接口，用于获取VLC网络的状态信息，协调模块对M2M Device进行接纳控制；所述的接纳控制模块I，置于协调器Coodinator中的RRC层，用于与长期演进系统基站eNB交互，获取长期演进系统LTE网络状态信息。3.根据权利要求1或2所述的OW-RF融合系统，其特征是，在长期演进系统基站eNB中安置有接纳控制模块2，接纳控制模块2从长期演进系统基站eNB的RRC中的干扰协调模块、承载控制模块、负载均衡模块，以及调度模块获取LTE网络状态信息后，将相关信息发送给Coodinator中RRC层的接纳控制模块I。4.根据权利要求1所述的OW-RF融合系统，其特征是，所述的协调器Coordinator的协议转换模块，有用户面协议栈和控制面协议栈两个层面；其中Coodinator用户面协议栈包括VLC协议栈和LTE空中接口协议栈两部分，两部分之间通过协调模块关联；Coodinator控制面协议栈包括VLC协议栈和LTE空中接口协议栈两部分，两部分之间通过协调模块关联。5.一种基于OW-RF融合系统的跨域通信方法，分别有M2M Device开机时接入LTE网络的流程、M2M Device关机时退出LTE网络的流程和M2M Device通过LTE网络发送数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：迟学芬，张雁丽，刘聪，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：