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智能m2m能量優(yōu)化算法

文檔序號:8532163閱讀:588來源:國知局
智能m2m能量優(yōu)化算法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及機器到機器M2M設備的領域,并且更具體地涉及能量收集M2M設備,以 及在能量收集機器到機器設備中的用于功率優(yōu)化的傳輸調(diào)度的方法。本發(fā)明還涉及對應的 M2M設備和網(wǎng)絡節(jié)點。
【背景技術】
[0002] 通過移動和無線網(wǎng)絡的機器到機器M2M通信期望在將來變得日益重要。可能的 M2M應用的示例幾乎不計其數(shù),例如在私家車中用于傳送服務需求、在水表或者電表中用于 遠程控制和/或遠程儀表讀數(shù)、在街邊自動售貨機中用于當商品缺貨時或者當存在足夠的 硬幣以證明需要來訪以用于清空時進行通信、在出租車中用于驗證信用卡、在監(jiān)視相機中 用于家庭或者公司安全的目的、在運輸系統(tǒng)的集裝箱中等等。
[0003] M2M設備可以被安裝在限制電池更換和充電的時機的惡劣環(huán)境中的具有非常低的 可及性的位置處。
[0004] 因此,配備用于經(jīng)由蜂窩網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)的調(diào)制解調(diào)器的移動M2M設備需要長的電 池壽命,通常無主電源可用。設備可以依賴于其自身的電源,這是對于資產(chǎn)跟蹤設備和傳 感器設備而言的通常情況。對于多種類型的設備,電池并不是自給自足的電源。為了延長 設備的操作時間,能量收集可以用于補充內(nèi)部電池。能量收集可以基于從諸如振動、太陽能 和溫度梯度之類的環(huán)境源中提取能量。然而,有時能量不能被連續(xù)地收集并且設備可能用 光電量?,F(xiàn)在,將認為這樣的設備被關斷,意味著它將被完全地去附著。因此,當設備在收 集足夠的能量之后回來時,將有與附著相關聯(lián)的信令懲罰,其后跟隨有分組數(shù)據(jù)協(xié)議(PDP) PDP上下文激活。
[0005] 目前,沒有用于M2M設備的智能功率節(jié)省算法能夠收集它們自己的能量。M2M設備 被預編程以訪問用于發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡,或者它們在下行鏈路中被從網(wǎng)絡訪問。移 動通信網(wǎng)絡中的移動實體的輸出功率由基站、例如節(jié)點B確定。因此,用于機器到機器設備 (例如,在地理上被放置在手動服務范圍之外)中的功率節(jié)省的方法是期望的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 能夠從環(huán)境源中收集能量的智能M2M設備提供用于能量消耗的優(yōu)化的機會。本發(fā) 明的構思是設備自身決定重新調(diào)度數(shù)據(jù)傳輸以節(jié)省能量的新方法。在本文中,根據(jù)本發(fā)明, 設備將具有根據(jù)預期設備將操作在其中的特定條件所限定的功率預算。
[0007] 已知以上描述之后,本發(fā)明的一個方面提供一種用于認證移動通信網(wǎng)絡中的設備 的方法,該方法力圖單獨地或者以任何組合來減輕、緩和或者消除現(xiàn)有技術的上述缺陷中 的一個或者多個以及缺點。
[0008] 本發(fā)明由所述獨立權利要求限定。本發(fā)明的各種有利的實施例由所附從屬權利要 求以及由以下描述和附圖闡述。
[0009] 本發(fā)明的一個方面提供一種在包括內(nèi)部功率存儲設備和內(nèi)部能量收集源的進行 能量收集的機器到機器設備中的用于功率優(yōu)化的傳輸調(diào)度的方法。設備被進一步配置用于 經(jīng)由無線鏈路與移動通信網(wǎng)絡進行通信。方法包括:接收觸發(fā)向移動通信網(wǎng)絡發(fā)送數(shù)據(jù)的 決策的事件、監(jiān)控所述內(nèi)部功率源的至少一個功率參數(shù)以及基于至少一個功率參數(shù)來調(diào)度 數(shù)據(jù)以用于傳輸。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面,該方法進一步包括監(jiān)控所述無線鏈路的至少一個鏈路質(zhì) 量參數(shù)。調(diào)度然后進一步基于至少一個鏈路質(zhì)量參數(shù)。
[0011] 本發(fā)明的另一方面涉及機器到機器設備,包括:被配置為通過無線鏈路與移動通 信網(wǎng)絡進行通信的網(wǎng)絡通信單元、內(nèi)部功率存儲設備和內(nèi)部能量收集源、被配置為監(jiān)控內(nèi) 部功率存儲設備的至少一個功率參數(shù)的監(jiān)控器以及被配置為接收觸發(fā)向移動通信網(wǎng)絡發(fā) 送數(shù)據(jù)的決策的事件的處理器單元。處理器單元被進一步配置為基于所述內(nèi)部功率存儲設 備的至少一個功率參數(shù)來調(diào)度數(shù)據(jù)以用于向移動通信網(wǎng)絡進行傳輸。
[0012] 本發(fā)明的另一方面涉及移動通信系統(tǒng)中的網(wǎng)絡節(jié)點,包括:被配置為通過無線鏈 路與移動通信網(wǎng)絡進行通信的網(wǎng)絡通信單元、被配置為存儲與所述移動通信網(wǎng)絡進行通信 的設備的分類的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲、被配置為使用所述網(wǎng)絡通信單元從附著的設備接收信號的 處理器單元,其中所述信號包括設備作為進行能量收集的機器到機器設備的分類。處理器 單元被進一步配置為將所述分類存儲在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲中。
[0013] 本發(fā)明的另一方面涉及包括如下指令的計算機程序產(chǎn)品,當由機器到機器設備中 的處理單元執(zhí)行時,所述指令迫使機器到機器設備執(zhí)行上文所描述的方法中限定的方法步 驟。
[0014] 已知以上描述,本發(fā)明的目的是克服如先前所描述的已知技術的缺點中的至少一 些缺點。
【附圖說明】
[0015] 通過實施例/方面的以下詳細描述與附圖一起的研宄,本發(fā)明將被更加輕易地理 解,在附圖中:
[0016] 圖1示意性地圖示了具有進行能量收集的M2M設備的移動通信網(wǎng)絡。
[0017] 圖2公開了進行能量收集的M2M設備。
[0018] 圖3在流程圖中圖示了在進行能量收集的機器到機器設備中的用于功率優(yōu)化的 傳輸調(diào)度的方法。
[0019] 圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的在進行能量收集的機器到機器設備中的 用于功率優(yōu)化的傳輸調(diào)度的方法。
[0020] 圖5公開了網(wǎng)絡節(jié)點。
[0021] 應當附帶說明的是實施例的以下描述僅用于說明的目的,而不應當被解釋為將本 發(fā)明排他地限制到這些實施例/方面。
【具體實施方式】
[0022] 下文關于附圖描述的各個步驟應當主要以邏輯含義進行理解,而每個步驟根據(jù)所 使用的實施方式和協(xié)議可以涉及一個或者多個特定消息的通信。所示的單元也應當在邏輯 上理解為并不限制到實踐中的可能的實施方式。
[0023] 本發(fā)明的一般構思是M2M設備自身控制傳輸調(diào)度以便節(jié)省能量的新方法。調(diào)度意 指調(diào)度數(shù)據(jù)以用于立即傳輸、以后傳輸或者根本不傳輸。
[0024] 無線M2M裝配有無線電調(diào)制解調(diào)器。作為調(diào)制解調(diào)器的一部分的功率放大器PA是 M2M設備的最大的功率消耗者之一。功率消耗與由PA生成的輸出無線電功率相關聯(lián)。在蜂 窩網(wǎng)絡、例如GSM、WCDMA和LTE中,輸出功率由基站確定。對于GSM、WCDMA和LTE,網(wǎng)絡中 的移動實體ME針對3GPP RF核心規(guī)范(對于WCDMA TS 25. 101 [1],6. 2.1節(jié)定義了功率等 級與對應的RF級別范圍)中定義的某些輸出功率等級進行分類。由于調(diào)制解調(diào)器是無線 M2M設備的最大的功率消耗者之一,因此期望最小化調(diào)制解調(diào)器包括PA的功率耗散。
[0025] 本申請中所指的M2M設備可以是能夠與移動通信網(wǎng)絡進行通信的任何機器設備。 這樣的設備的示例在背景描述中提及并且不限于此。
[0026] 現(xiàn)在將在無線廣域網(wǎng)中描述本發(fā)明的實施例。然而,本發(fā)明的實施例使用無線局 域網(wǎng)WLAN(例如,802. 11a、b、g、η)或者無線個域網(wǎng)WPAN實現(xiàn)于移動通信網(wǎng)絡。
[0027] 圖1示意性地圖示了移動通信網(wǎng)絡10,其中實現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明的一個方面的在進 行能量收集的機器到機器設備中的用于功率優(yōu)化的傳輸調(diào)度的方法。移動通信網(wǎng)絡是涉及 連接以及信號和數(shù)據(jù)的通信的向移動實體提供任何服務的任何類型的公共網(wǎng)絡,諸如使用 例如GSM、UMTS、GPRS或者LTE標準的移動接入網(wǎng)絡,或者諸如WLAN或者WPAN之類的短距 離網(wǎng)絡。
[0028] 為了簡單起見,本圖不僅公開了兩個基站12a、12b。每個基站分別定乂小區(qū)121a、 121b。若干進行能量收集的機器到機器設備20a、20b和20c被連接到移動通信網(wǎng)絡10。
[0029] 圖2公開了進行能量收集的M2M設備20,在這個實例中為卡車。M2M設備20包括 網(wǎng)絡通信單元21、兩個監(jiān)控器22、23、內(nèi)部功率存儲設備25、處理器單元24和能量收集源 26。這些部件例如被包括在附接到卡車的無線廣域網(wǎng)WffAN模塊中。
[0030] 網(wǎng)絡通信單元21被配置為通過無線鏈路與移動通信網(wǎng)絡10進行通信。網(wǎng)絡通信 單元包括調(diào)制解調(diào)器,其至少包括無線電電路和功率放大器。
[0031] 內(nèi)部功率存儲設備25是例如電池或者電容器。在該實施例中,它是電池20。電池 被配置為至少對網(wǎng)絡通信單元21進行供電。內(nèi)部功率存儲設備25是使用能量收集源可充 電的。能量收集源在內(nèi)部,即定位在M2M設備20內(nèi)或者與M2M設備20連接。
[0032] 內(nèi)部能量收集源26從諸如振動、太陽能和溫度梯度之類的環(huán)境源中提取能量。內(nèi) 部能量收集源26被連接到內(nèi)部功率存儲設備25,在這里為電池。電池利用收集的能量進行 充電。
[0033] 監(jiān)控器22被配置為監(jiān)控內(nèi)部功率存儲設備25的至少一個功率參數(shù)。
[0034] 監(jiān)控器可以被適配以監(jiān)控功率存儲水平,即,電池的電壓。根據(jù)本發(fā)明的一個方 面,監(jiān)控器被進一步適配以監(jiān)控當前功率消耗,例如網(wǎng)絡通信單元21的功率消耗。也可以 是兩個或者更多部件的功率消耗。
[0035] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面,監(jiān)控器被進一步適配以監(jiān)控功率存儲泄露。功率泄露 被定義為當無電流從電池抽取時,電池中能量的降低。泄露隨電池充電水平、溫度和時間 (即,電池的壽命)而變化。
[0036] 可以影響M2M設備在與網(wǎng)絡進行通信時的功率消耗的特定參數(shù)在GSM中是:接收 信號強度指示RSSI、接收質(zhì)量Rx_Qual、比特誤碼率BER、塊誤碼率BLER。在3G中,對應的 參數(shù)為RSSI、平均比特誤碼概率Mean_BEP、方差系數(shù)比特誤碼概率CV_BEP、BER和BLER。
[0037] 在LTE中,參考信號接收功率RSRP、參考
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