在基于機器類通信的通信網(wǎng)中減少隨機接入碰撞的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種在基于機器類通信的通信系統(tǒng)的機器類通信用戶設備中用于減少隨機接入碰撞的方法，其中，機器類通信用戶設備具有低移動性。該方法包括：將成功地和基站通信時的時間調整參數(shù)記錄為第一時間調整參數(shù)；在需要發(fā)起新的隨機接入時，向基站發(fā)送隨機接入導引消息；接收來自基站的隨機接入響應消息，其中，隨機接入響應消息中包括第二時間調整參數(shù)；將所記錄的第一時間調整參數(shù)和所接收到的第二時間調整參數(shù)相比較；如果第一、第二時間調整參數(shù)的差值在預定的誤差范圍內，則繼續(xù)向基站發(fā)送L2/L3消息；否則后退一預定時間之后再重新發(fā)起新的隨機接入。根據(jù)本發(fā)明的方案，主動的碰撞檢測和后退能夠大大地減少碰撞概率并增加接入容量。
【專利說明】在基于機器類通信的通信網(wǎng)中減少隨機接入碰撞的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及基于機器類通信的通信系統(tǒng)，具體地，涉及在基于機器類通信的通信系統(tǒng)中用于減少隨機接入碰撞的方法。
【背景技術】
[0002]機器類通信(MachineType Communication:MTC)是在長期演進 LTE (Long TermEvolution)系統(tǒng)中新引入的項目。很多MTC用戶設備具有低移動性的特點。例如水表、電表是不移動的；移動售貨站是不經(jīng)常移動的；家用健康檢測裝置僅在特定區(qū)域內移動。
[0003]現(xiàn)有技術中，MTC用戶設備多采用隨機接入信道(RandomAccess Channel:RACH)發(fā)送信令以及數(shù)據(jù)包。但是，在特定區(qū)域內的MTC用戶設備的數(shù)量可能非常大，因此在基于機器類通信的通信系統(tǒng)中將面臨由可能發(fā)生的MTC業(yè)務激增帶來隨機接入信道超載。
[0004]例如現(xiàn)行標準中，只有64-Ncf個可用的基于競爭的物理隨機接入信道導引(Preamble)，其中Ncf是由基站預留給無競爭隨機接入信道的數(shù)量。由此，在一特定區(qū)域，如果大量MTC用戶設備同時發(fā)起隨機接入進程，可能導致隨機接入信道擁擠。如果發(fā)生導引碰撞，貝1J會導致碰撞的用戶設備在傳輸它們的層2/層3(L2/L3)消息時,在相同的上行時頻資源上也會發(fā)生碰撞。這將導致嚴重的干擾，以致發(fā)生碰撞的用戶設備中，沒有一個能夠被正確解碼，從而導致該時頻資源的浪費。
[0005]隨機接入信道超載能夠影響用戶對用戶(Human to Human:H2H)的通信，因此現(xiàn)有技術中提出了一些在基于機器類通信的通信系統(tǒng)中減少隨機接入碰撞的方法。然而，這些方法都是通過減少MTC用戶設備的隨機接入嘗試或限制MTC接入容量來防止無線接入網(wǎng)中的隨機接入信道的超載。并且由于已提出的方法中所有的參數(shù)都是來自預測的MTC活動的峰值的統(tǒng)計參數(shù)，很難判斷超載的確切源頭并設置適應性的參數(shù)，這將導致上行資源的利用較差。

【發(fā)明內容】

[0006]基于以上考慮，如果能夠提出一種能夠無需減少MTC用戶設備的隨機接入嘗試或限制MTC接入容量就能夠減少隨機接入碰撞的方法將是非常有益的。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種在基于機器類通信的通信系統(tǒng)的機器類通信用戶設備中用于減少隨機接入碰撞的方法，其中，所述機器類通信用戶設備具有低移動性，所述方法包括如下步驟:a.將成功地和基站通信時的時間調整參數(shù)記錄為第一時間調整參數(shù)；b.在需要發(fā)起新的隨機接入時，向所述基站發(fā)送隨機接入導引消息；c.接收來自所述基站的隨機接入響應消息，其中，所述隨機接入響應消息中包括第二時間調整參數(shù)；d.將所記錄的第一時間調整參數(shù)和所接收到的第二時間調整參數(shù)相比較；e.如果所述第一、第二時間調整參數(shù)的差值在預定的誤差范圍內，則繼續(xù)向所述基站發(fā)送L2/L3消息；否則后退一預定時間之后再重新執(zhí)行步驟b-e。
[0008]在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，向所述基站發(fā)送L2/L3消息時采用所述第二時間調整參數(shù)對所述L2/L3消息的發(fā)送時間進行調整。
[0009]在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，依據(jù)本發(fā)明的方法還包括:接收來自所述基站的對所發(fā)送的L2/L3消息的確認消息；將所述第二時間調整參數(shù)記錄為第一時間調整參數(shù)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出了一種在基于機器類通信的通信系統(tǒng)的基站中用于減少隨機接入碰撞的方法，其中，基于機器類通信的通信系統(tǒng)中包括多個具有低移動性的機器類通信用戶設備，所述方法包括如下步驟:接收來自所述多個機器類通信用戶設備的隨機接入導引消息；檢測出來自距離所述基站最近的或處于距離所述基站最近的區(qū)域內的第一機器類通信用戶設備的導引消息；以廣播的方式發(fā)送隨機接入響應消息，所述隨機接入響應消息中包括與所述第一機器類通信用戶設備相對應的時間調整參數(shù)；接收并解碼來自所述第一機器類通信用戶設備的L2/L3消息。
[0011]在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，依據(jù)本發(fā)明的方法還包括:向所述第一機器類通信用戶設備發(fā)送關于所接收到的、由所述第一機器類通信用戶設備發(fā)送的L2/L3消息的確認信息。
[0012]在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，所述具有低移動性的機器類通信用戶設備是不移動的/不經(jīng)常移動的/僅在特定區(qū)域內移動的機器類通信用戶設備。
[0013]依據(jù)本發(fā)明的方案采用了主動的碰撞檢測機制。主動的碰撞檢測和后退能夠大大地減少碰撞概率并增加接入容量。從而能夠提高對資源的利益率，并減小對H2H通信性能的影響。
[0014]此外，依據(jù)本發(fā)明的方法與現(xiàn)有技術中的方法兼容，能夠與其他方法同時使用。
[0015]本發(fā)明的各個方面將通過下文中的具體實施例的說明而更加清晰。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]通過參照附圖閱讀以下所作的對非限制性實施例的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯。附圖中:
[0017]圖1示出了依據(jù)本發(fā)明的一個實施例的網(wǎng)絡拓撲圖；
[0018]圖2示出了依據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的方法流圖。
[0019]在圖中，貫穿不同的示圖，相同或類似的附圖標記表示相同或相似的裝置(模塊)。
【具體實施方式】
[0020]在以下優(yōu)選的實施例的具體描述中，將參考構成本發(fā)明一部分的所附的附圖。所附的附圖通過示例的方式示出了能夠實現(xiàn)本發(fā)明的特定的實施例。示例的實施例并不旨在窮盡根據(jù)本發(fā)明的所有實施例?？梢岳斫?，在不偏離本發(fā)明的范圍的前提下，可以利用其他實施例，也可以進行結構性或者邏輯性的修改。因此，以下的具體描述并非限制性的，且本發(fā)明的范圍由所附的權利要求所限定。
[0021]在介紹依據(jù)本發(fā)明的【具體實施方式】之前，首先介紹一下現(xiàn)有技術中已經(jīng)提出的關于減少基于MTC的通信系統(tǒng)中隨機接入信道超載的方法。
[0022]I)接入分級阻塞方案
[0023]為MTC用戶設備引入單獨的接入等級，以使得網(wǎng)絡能夠區(qū)別地控制來自這些MTC用戶設備的接入。根據(jù)所需的對MTC用戶設備控制的粒度，能夠引入一個或幾個接入等級。
[0024]2)為MTC用戶設備設置單獨的隨機接入信道資源方案
[0025]當MTC用戶設備和H2H用戶設備共享隨機接入信道資源時，它們的接入碰撞概率相同。為MTC用戶設備和H2H用戶設備分別設置獨立的隨機接入信道資源能夠減少MTC用戶設備對H2H用戶設備的影響。然而這樣將減少H2H用戶設備的資源，并限制了 MTC用戶設備的容量。
[0026]3)MTC用戶設備特定的后退方案
[0027]MTC用戶設備特定的后退方案能夠延遲它們的隨機接入(再次)嘗試。為MTC用戶設備和H2H用戶設備設置不同的后退時間，例如為MTC用戶設備設置的后退時間較長，為H2H用戶設備設置的后退時間較短。這樣MTC用戶設備的延遲可能過長，并且很難判斷超載的源頭并為MTC用戶設備和H2H用戶設備設置的合適的后退時間。
[0028]4)槽式接入
[0029]為MTC用戶設備定義接入周期/接入槽，每個MTC設備僅在其專用的接入槽中計入。每個MTC設備通過其ID(MSI)與接入槽相關聯(lián)。如此，在MTC用戶設備活動時間不可預測并且一致的情況下，可能導致MTC峰值的效率降低。
[0030]然而，現(xiàn)有技術中的這些方法一方面都是通過減少MTC用戶設備的隨機接入嘗試或限制MTC接入容量來防止無線接入網(wǎng)中的隨機接入信道的超載，另一方面對上行資源的利用也較差。
[0031]圖1示出了依據(jù)本發(fā)明的一個實施例的網(wǎng)絡拓撲圖。
[0032]依據(jù)本發(fā)明的方法能夠用于基于機器類通信的通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)中包括基站eNB 10、多個MTC用戶設備21、22、多個H2H用戶設備31、32。
[0033]如圖1所示，MTC用戶設備21與基站eNB 10的距離較遠，而MTC用戶設備22與基站eNB 10的距離較近。類似地，H2H用戶設備31與基站eNB 10的距離較遠，而H2H用戶設備32與基站eNBlO的距離較近。按照距離基站eNB 10的遠近，從近到遠排序，所圖示的4個設備的順序是:MTC用戶設備22、H2H用戶設備32、MTC用戶設備21、H2H用戶設備31。
[0034]對于距離基站10遠近不同的設備，傳播時延Tp也不同。因此，需要引入時間調整參數(shù)TA (Timing Advance),來補償傳播時延Tp之間的差距,從而使得不同用戶設備發(fā)送的信號能夠在基站處對齊。
[0035]現(xiàn)有技術中，時間調整參數(shù)TA = 2TP，其中，Tp表示傳播時延，并且取決于用戶設備與基站之間的距離。
[0036]由于Η2Η用戶設備一般具有較強的移動性，傳播時延Tp會經(jīng)常隨時間改變，因此，對于Η2Η用戶設備而言，沒有必要存儲與傳播時延Tp相關的時間調整參數(shù)TA。
[0037]然而，很多MTC用戶設備都具有低移動性的特點。例如水表、電表等被安裝在固定地點，是不移動的；移動售貨站是不經(jīng)常移動的；家用健康檢測裝置僅在例如家庭范圍的特定區(qū)域內移動。這些低移動性的MTC用戶設備不移動或移動范圍小，由于自身位置變化不會引起時間調整參數(shù)變化超過預定閾值。因此，能夠認為，對于低移動性的MTC用戶設備，調整參數(shù)TA是保持不變的。在依據(jù)本發(fā)明的這一實施例中，MTC用戶設備21、22是具有低移動性的MTC用戶設備。
[0038]圖2示出了依據(jù)本發(fā)明的一個實施例的方法流圖。下面以機器類通信用戶設備21與基站eNBlO之間的通信流程為例，結合圖1和圖2描述依據(jù)本發(fā)明的在基于機器類通信的通信系統(tǒng)用于減少隨機接入碰撞的方法。
[0039]首先，假定在MTC用戶設備21前一次成功的隨機接入基站eNBlO時，與其對應的時間調整參數(shù)為TA1。在方法步驟S201中，MTC用戶設備21將TAl記錄為第一時間調整參數(shù)。
[0040]隨后，在方法步驟S202中，MTC用戶設備21在需要發(fā)起新的隨機接入時，向基站eNB 10發(fā)送隨機接入導引消息。
[0041]而在同一時刻，MTC用戶設備22也發(fā)起新的隨機接入，向基站eNB 10發(fā)送隨機接入導引消息，并且恰好使用了同一個導引信號。
[0042]在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，隨機接入導引中包括指示該MTC用戶設備將要發(fā)送的L2/L3消息大小的信息。
[0043]在方法步驟S203中，基站eNB 10檢測出來自距離基站eNB 10最近的或處于距離基站eNB 10最近的區(qū)域內的用戶設備的導引消息。在依據(jù)圖1所示的實施例中，距離基站eNB 10最近的或處于距離基站eNB 10最近的區(qū)域內的用戶設備是MTC用戶設備22。
[0044]隨后，在方法步驟S204中，基站eNB 10在物理下行共享信道中以廣播的方式發(fā)送隨機接入響應消息(Random Access Response:RAR)，其中包括與MTC用戶設備22相對應的時間調整參數(shù)，在下文中，該時間調整參數(shù)稱為第二調整參數(shù)。
[0045]在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，隨機接入響應消息中還包括對所檢測到的導引的標識、指示分配給L2/L3消息的上行資源的信息以及臨時蜂窩無線網(wǎng)絡臨時標識(Cell-Radio Network Temporary IdentifierC-RNTI)。在依據(jù)本發(fā)明的另一個實施例中，隨機接入響應消息中還能夠包括對后退時間的指示。
[0046]在這里所描述的實施例中，如果MTC用戶設備21在方法步驟S205中，將所記錄的第一時間調整參數(shù)和所接收到的第二時間調整參數(shù)相比較，并且確定第一、第二時間調整參數(shù)的差值超出預定的誤差范圍，則后退一預定時間之后再重新執(zhí)行步驟S202至S205。
[0047]在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，預定的誤差范圍對應于所述時間調整值的粒度。在LTE系統(tǒng)中，預定的誤差范圍對應于0.52 μ S。并且LTE系統(tǒng)中，TA能夠以0.52 μ s的粒度區(qū)分0-0.67ms范圍內的傳播時延，這對應于IOOkm的小區(qū)半徑。
[0048]在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，退后的預定時間是隨機的。在依據(jù)本發(fā)明的另一個實施例中，隨機接入響應消息中還包括對后退時間的指示。
[0049]本領域技術人員能夠理解的是，還能夠根據(jù)其他規(guī)則設定退后的時間。例如能夠與現(xiàn)有技術中的方案相結合，為MTC用戶設備分類，并為每個類別的MTC用戶設備設置不同的退后時間。例如，優(yōu)先級低的MTC用戶設備退后的時間長，優(yōu)先級高的MTC用戶設備退后的時間短。
[0050]然而，在依據(jù)本發(fā)明的另一個實施例中，同時發(fā)起隨機接入請求的MTC用戶設備，即圖1所示的距離基站eNB 10最近的MTC用戶設備22，在方法步驟S205中，將所記錄的第一時間調整參數(shù)和所接收到的第二時間調整參數(shù)相比較，并且確定第一、第二時間調整參數(shù)的差值在預定的誤差范圍內，則在方法步驟S206中繼續(xù)向基站eNB 10發(fā)送L2/L3消息。
[0051]在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，MTC用戶設備22在向基站eNBlO發(fā)送L2/L3消息時采用基站eNB 10分配給L2/L3消息的上行資源，并采用第二時間調整參數(shù)對L2/L3消息的發(fā)送時間進行調整。
[0052]基站eNB 10在方法步驟S206中接收并解碼來自MTC用戶設備22的L2/L3消息，并在方法步驟S207中向MTC用戶設備22發(fā)送關于所接收到的、由MTC用戶設備22發(fā)送的L2/L3消息的確認信息。
[0053]MTC用戶設備22在接收到確認信息之后，回到方法步驟S201，將第二時間調整參數(shù)記錄為第一時間調整參數(shù)。
[0054]在依據(jù)本發(fā)明的其他實施例中，如果H2H用戶設備距離基站eNB 10最近且同時發(fā)起隨機接入，RAR中包含的時間調整參數(shù)將是與H2H用戶設備相對應的，則MTC用戶設備21和22均要后退一預定的時間之后再重新發(fā)起隨機接入請求。
[0055]仿真數(shù)據(jù)表明，依據(jù)本發(fā)明的方案，能夠大大地減小隨機接入信道的碰撞概率。即便在隨機接入導引發(fā)生碰撞的情況下，根據(jù)本發(fā)明的方案，能夠至少保證距離基站最近的用戶設備仍然能夠利用當前的時頻資源來發(fā)送L2/L3消息，而不像其它方法一樣產(chǎn)生L2/L3消息的碰撞，從而改善上行資源的利用，并且提高MTC用戶設備的容量。
[0056]需要說明的是，上述實施例僅是示范性的，而非對本發(fā)明的限制。任何不背離本發(fā)明精神的技術方案均應落入本發(fā)明的保護范圍之內。此外，不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求；“包括”一詞不排除其它權利要求或說明書中未列出的裝置或步驟；裝置前的“一個”不排除多個這樣的裝置的存在；在包含多個裝置的設備中，該多個裝置中的一個或多個的功能可由同一個硬件或軟件模塊來實現(xiàn)；“第一”、“第二”、“第三”等詞語僅用來表示名稱，而并不表示任何特定的順序。
【權利要求】
1.一種在基于機器類通信的通信系統(tǒng)的機器類通信用戶設備中用于減少隨機接入碰撞的方法，其中，所述機器類通信用戶設備具有低移動性，所述方法包括如下步驟: a.將成功地和基站通信時的時間調整參數(shù)記錄為第一時間調整參數(shù)； b.在需要發(fā)起新的隨機接入時，向所述基站發(fā)送隨機接入導引消息； c.接收來自所述基站的隨機接入響應消息，其中，所述隨機接入響應消息中包括第二時間調整參數(shù)； d.將所記錄的第一時間調整參數(shù)和所接收到的第二時間調整參數(shù)相比較； e.如果所述第一、第二時間調整參數(shù)的差值在預定的誤差范圍內，則繼續(xù)向所述基站發(fā)送L2/L3消息；否則后退一預定時間之后再重新執(zhí)行步驟b-e。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟e中，向所述基站發(fā)送L2/L3消息時采用所述第二時間調整參數(shù)對所述L2/L3消息的發(fā)送時間進行調整。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟e之后還包括: f.接收來自所述基站的對所發(fā)送的L2/L3消息的確認消息； g.將所述第二時間調整參數(shù)記錄為第一時間調整參數(shù)。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟b中的隨機接入導引中包括指示所述L2/L3消息大小的信息。·
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟c中的隨機接入響應消息中還包括指示分配給L2/L3消息的上行資源的信息； 并且在步驟e中，在向所述基站發(fā)送L2/L3消息時，采用所述分配給L2/L3消息的上行資源。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟c中的隨機接入響應消息中還包括對后退時間的指示。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述具有低移動性的機器類通信用戶設備是不移動的/不經(jīng)常移動的/僅在特定區(qū)域內移動的機器類通信用戶設備。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述預定的誤差范圍對應于所述時間調整值的粒度。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在LTE系統(tǒng)中，所述預定的誤差范圍對應于 0.52 μ S。
10.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述退后的預定時間是隨機的。
11.一種在基于機器類通信的通信系統(tǒng)的基站中用于減少隨機接入碰撞的方法，其中，基于機器類通信的通信系統(tǒng)中包括多個具有低移動性的機器類通信用戶設備，所述方法包括如下步驟: Α.接收來自所述多個機器類通信用戶設備的隨機接入導引消息； B.檢測出來自距離所述基站最近的或處于距離所述基站最近的區(qū)域內的第一用戶設備的導引消息； C.以廣播的方式發(fā)送隨機接入響應消息，所述隨機接入響應消息中包括與所述第一用戶設備相對應的時間調整參數(shù)； D.接收并解碼來自所述第一機器類通信用戶設備的L2/L3消息。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于，在所述步驟D之后，還包括:E.向所述第一機器類通信用戶設備發(fā)送關于所接收到的、由所述第一機器類通信用戶設備發(fā)送的L2/L3消息的確認信息。
13.根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于，所述步驟C中的隨機接入響應消息中還包括指示分配給L2/L3消息的上行資源的信息。
14.根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于，所述步驟C中的隨機接入響應消息中還包括對后退時間的指示。
15.根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于，所述具有低移動性的機器類通信用戶設備是不移動的/不經(jīng)常 移動的/僅在特定區(qū)域內移動的機器類通信用戶設備。
【文檔編號】H04W74/08GK103857056SQ201210501199
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年11月29日 優(yōu)先權日:2012年11月29日
【發(fā)明者】汪勇剛 申請人:上海貝爾股份有限公司