[發明專利]基于OW通信的MTC接入碰撞檢測裝置、系統及方法

有效

• 申請號: 201310689156.0
• 申請日: 2013-12-16
• 公開（公告）號: CN103648179B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 遲學芬;楊友全;石佳琳;于海鳳
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H04W74/08
• 分類號: H04W74/08
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司22201
• 代理人: 王淑秋

技術領域

本發明屬于機器類通信技術領域，涉及一種基于OW通信的MTC接入碰撞檢測裝置、系統及方法。

背景技術

廣域無線移動網絡以射頻（RF-radio?frequency）通信技術為基礎，通過廣播形式發送/接收消息，具有帶寬不足、保密性差、干擾大及誤碼率高等限制。無線光技術(OW-Optical?Wireless)倍受關注，下一代寬帶無線網絡將是自由空間無線光網絡。點對多點OW通信技術的研究剛剛起步。OW技術具有支持高數據速率、低功率消耗、頻譜自由、可用頻帶寬等顯著技術優勢，同時LED光源呈現價格低廉等優勢。機器類通信（MTC-Machine?type?communication）涵蓋所有增強機器設備通信和網絡能力的技術，目標是使機器具備聯網和通信能力。3GPP預測了7類、35種MTC業務，具有終端數量巨大、能量受限、業務單一、業務速率確定等特點。MTC通信特點和OW技術特色吻合，MTC光域組網成為引人向往的新研究領域。

物聯網發展迅猛，M2M終端數量將數十倍于H2H終端數量。海量MTC終端給移動網絡帶來的負面影響不在于流量負荷的增大，而在于接入碰撞的劇增，突發性競爭接入將不可避免的導致接入碰撞概率的大幅度增加，QoS的突發性下降。近兩年，已有學者研究LTE網絡降低MTC引發的碰撞概率的方法，該方法忽略了光域通信的自然屬性，未見把光學理論引入隨機接入，當MTC終端數量較大時，會導致LTE網絡負載增大。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種將MTC競爭接入限制在OW域，能夠有效緩解無線蜂窩網的接入碰撞，減小LTE網絡負載的基于OW通信的MTC接入碰撞檢測裝置和檢測系統。

為了解決上述技術問題，本發明的基于OW通信的MTC接入碰撞檢測裝置包括用戶側FSO發射設備，用戶側FSO接收設備，OW-RF接入點側；所述用戶側FSO發射設備和用戶側FSO接收設備安裝在MTC設備上與MTC設備共同構成MTC終端；OW-RF接入點側包括兩部分：光接入系統和RF域接入設備；其中光接入系統包括分光鏡、成像子系統和控制處理子系統；控制處理子系統包括接入點側FSO發射設備、光電轉換器、解調器和控制處理中心；RF域接入設備包括有存儲器、射頻發送裝置和射頻接收裝置；成像子系統位于分光鏡的一個分光光路上，光電轉換器位于分光鏡的另一個光路上；成像子系統的圖像傳感器與控制處理中心連接；光電轉換器與解調器連接，解調器與控制處理中心及射頻發送裝置連接；控制處理中心分別與接入點側FSO發射設備、射頻接收裝置連接。

當MTC設備有數據需要發送時，首先發出低速率的競爭接入信號；用戶側FSO發射設備將攜帶該競爭接入信號的光信號發送到大氣信道。進入光接入系統的光信號經分光鏡分成兩束，其中一束作為碰撞檢測信號入射到成像子系統并成像于圖像傳感器上；圖像傳感器將圖像信息送入控制處理中心，由控制處理中心進行分析檢測并根據檢測結果發出應答信號；然后由接入點側FSO發射設備將攜帶應答信號的光信號發送到大氣信道。用戶側FSO接收設備接收光信號并將應答信號送到MTC設備。未發生碰撞時，控制處理中心廣播允許接入消息（允許接入應答信號）并關閉成像子系統，MTC設備發出高速率傳輸數據，用戶側FSO發射設備將攜帶高速率傳輸數據光信號發射到大氣信道。進入光接入系統的光信號經分光鏡分為兩束，其中一束入射到光電轉換器，光電轉換器將接收的攜帶高速率傳輸數據的光信號轉換為電信號，該電信號由解調器將還原；然后在控制處理中心的操控下高速率傳輸數據通過射頻發送裝置發送到RF蜂窩網絡。發生碰撞時，控制處理中心發出廣播碰撞消息（不允許接入應答信號），指導MTC終端選擇退避窗口。RF蜂窩網絡傳輸的數據通過射頻接收裝置進入控制處理中心，再通過接入點側FSO發射設備、用戶側FSO接收設備傳送至MTC設備。

本發明提出了MTC接入的另一種途徑，即OW-RF跨域接入。MTC終端在光域競爭接入到OW-RF接入點，接入點再把業務接入到RF蜂窩網絡。這種通信方式的最大優勢在于：(1)OW通信方式有效降低了MTC終端能耗，而能耗是MTC發展的瓶頸性問題；(2)MTC可以獨立組網，比直接接入蜂窩網方式更加靈活，物聯網可以相對獨立發展；(3)把MTC競爭接入限制在OW域，有效緩解了無線蜂窩網的接入碰撞；本發明通過碰撞檢測可以指導OW-RF接入點合理應答MTC終端的接入請求并指導MTC用戶合理選擇退避窗口。

所述光接入系統還包括波前校正器；波前校正器位于分光鏡的入射光路上。