[发明专利]一种基于D2D技术的移动终端设备心跳包转发方法

说明书

本发明公开了一种基于D2D(Device‑to‑Device)技术的移动终端设备心跳包转发方法，包括步骤(1)监测移动终端设备发送的心跳消息，获取该心跳消息以及包括心跳周期和过期时间参数；(2)以最大化D2D转发心跳消息的数量为目标，来进行D2D移动终端设备的配对；(3)根据接收的心跳消息参数，进行转发调度；(4)如果请求转发设备在设定时间内未收到该反馈信息，则自行通过蜂窝数据网络发送该心跳消息。本方法中，由于与基站连接次数减少，而且D2D通信比蜂窝数据通信耗能低，手机节能效果好。在高密度人群的场所，可供建立D2D连接的移动设备多，能缓解基站控制信道的拥塞。此外，由于D2D通信技术涵盖在5G技术标准，本发明实施十分便捷，成本较低。

技术领域

本发明属于计算机网络下性能优化领域，更具体地，涉及一种基于D2D技术的移动终端设备心跳包转发方法。

背景技术

即时通信类软件(例如微信、QQ、WhatsApp等)已经成为移动用户最常用的应用之一，而该类应用普遍需要在后台向服务器频繁周期性地发送心跳包以保持在线状态。通过实际测量发现，这种周期性发送的心跳包虽然携带的数据量很小，但是由于移动终端设备(如智能手机)在传输时与基站之间需要频繁建立与释放通信信道，此过程消耗了大量的信令资源。这也成为造成“信令风暴”问题的重要因素之一。同时，这种频繁的小包传输也会导致移动终端设备频繁激活数据通信模块，从而也消耗了大量的电量。

心跳消息用来维持即时通讯软件的实时通信或推送服务。即时通信软件的服务器设置过期计时器来判断客户端是否在线。为了保持在线的状态，即时通信软件会不断地发送心跳包来刷新这些计时器。心跳消息所携带的数据量很小，数量众多，而且不需要回复。对于常用的即时通信软件，QQ、微信和WhatsApp心跳包的周期分别为300秒、270秒和240秒。它们的大小分别为378字节，73字节和66字节。一些即时通信软件利用现有的协议或推送服务平台来实现心跳机制。比如，Google Talk是基于XMPP协议，而Facebook则采用的MQTT协议。还有许多即时通信软件选择采用自行设计的心跳机制。

信令是基站用来与移动终端交换有关通信连接和网络管理的信息。高额信令需求所造成的控制信道拥塞将会导致严重的服务崩溃或网络性能的下降。这个问题也被称为“信令风暴”。在移动网络中，使用RRC(无线资源控制)状态机制来分配有限的射频资源。对于LTE网络来说，有两种主要的状态：对于LTE网络，有两个主要的状态：较高功率状态的CONNECTED状态和较低功耗状态IDLE状态。当移动客户端发送消息时，终端需要建立RRC连接。当数据传输完成时，RRC连接释放。建立和释放RRC连接导致RRC状态的转换。由于许多应用程序试图保持在线，这种周期性的心跳消息传输导致频繁的状态转换。这些状态转换所带来的庞大的信令流量造成了信号风暴。

移动网络运营商依靠用户使用的蜂窝数据流量来获得利润，而不是信令流量。而且，在蜂窝网络上，海量的信令流量大大降低了用户体验，如较高的寻呼故障率。总的来说，移动网络运营商有极大的动力以较低成本来降低信令流量。

支持在无基站干预下直接通信的D2D(Device-to-Device)技术即端对端通信技术正在迅速发展。目前，流行的D2D技术，包括蓝牙、Wi-Fi Direct、NFC、Zig-Bee等，都在常见的移动应用中实现，如PayPal，微信等。另外，作为下一代蜂窝技术中极有潜力而且重要的组成部分，更先进的D2D技术，如高通公司开发的LTE Direct，正在研究之中。这些技术在邻居发现和节能方面都有良好的表现。例如，LTE Direct能够在大约500米的范围内发现数以千计的设备。受到上述D2D通信优势及其未来发展的启发，我们提出了基于D2D的解决方案以解决信号风暴和移动终端设备的能耗问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于D2D技术的移动设备心跳包转发方法，旨在缓解基站控制信道的拥塞同时降低手机用于传输心跳包的能耗。

本发明提出的一种基于D2D技术的移动设备心跳包转发方法，包括如下步骤：