[發明專利]一種MTC設備隨機接入蜂窩網絡的方法

有效

• 申請號: 201410290587.4
• 申請日: 2014-06-25
• 公開（公告）號: CN104053122B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 張源;劉林翔
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04W4/00
• 分類號: H04W4/00;H04W48/20;H04W72/04
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明屬于通信領域，涉及一種MTC設備隨機接入蜂窩網絡的方法。

背景技術

MTC(Machine-Type Communications,機器通信)是指一臺機器設備將數據發送到另一臺機器設備。MTC可以將所有能通信的設備接入網絡，在未來的物聯網領域會有廣泛的應用，與H2H通信不同的地方是，MTC通信有更少的人的參與，大多數任務都有機器本身自動化完成。比如智能電表可以自動的上報用戶的用電量，在智能交通中可以實時的觀測車輛流量。隨著4G網絡的部署，其將提供更加高的帶寬，這為MTC通過蜂窩網絡進行數據的傳輸成為可能，在未來MTC設備將會得到越來越多的通信運營商和設備制造商的青睞。

鑒于MTC通信終端數量大，發送數據小的這一特點，當大量的MTC設備同時發起連接接入蜂窩網絡時，會引起網絡負載加重，導致無線接入網的擁塞。這是因為當前蜂窩系統，比如LTE-A，主要是為(Human to Human,H2H)通信設計的，用戶若要接入蜂窩網絡，必須首先通過在物理隨機接入信道(PRACH)上發送前導信號以建立和基站的上行鏈路同步，當前的前導信號資源有限，不足以應付如此海量的MTC設備同時接入網絡。因此需要設計一種隨機接入方法以解決此問題。

發明內容

技術問題：本發明提供一種解決蜂窩機器通信中大量機器設備同時接入基站時導致無線接入網和核心網擁塞的問題，減小了機器設備隨機接入基站時的沖突率、提高了蜂窩系統中資源利用，使得MTC設備能夠在進行局域競爭時得到了更多的距離自己較遠處的無線資源的MTC設備隨機接入蜂窩網絡的方法。

技術方案：本發明的MTC設備隨機接入蜂窩網絡的方法，包括以下步驟：

步驟1)首先蜂窩小區內所有MTC設備按照地理位置進行分組，分組的數目J不超過小區內用于競爭的隨機接入的前導序列數目，分組后組內區域稱為局域，整個蜂窩小區稱為廣域；

然后每個分組中隨機選擇一個MTC設備為組長設備；

步驟2)為每個分組內所有的MTC設備分配廣域接入資源和局域競爭資源；

步驟3)所述MTC設備在本組范圍內開展局域競爭子過程；

步驟4)對每個MTC設備，若其在局域競爭中成功，則進一步在廣域范圍內向基站發送前導信號，即開展廣域接入子過程，否則隨機延時t₁時間以后返回步驟3)，所述t₁時間為系統隨機設置的，t₁≤最大延時閾值；

步驟5)對每個MTC設備，若廣域接入成功，則該MTC設備即接入蜂窩網絡，否則隨機延時t₂時間以后返回步驟3)，所述t₂時間為系統隨機設置的，t₂≤最大延時閾值。

本發明方法的優選方案中，步驟2)的具體流程為：

首先將資源集合中的資源按照如下方法分為局域競爭子集和廣域接入子集：從資源集合中隨機選取N₂個資源組成廣域接入子集，其中J≤N₂≤N，N為資源集合中的資源個數，然后將資源集合中剩余的資源組成局域競爭子集，局域競爭子集中的資源個數為N₁，N₁+N₂＝N；

然后為MTC設備分配廣域接入資源：按照分組內的MTC設備數目，對所有分組從大到小進行排序，然后將廣域接入子集中的N₂個資源按照排序逐個分組分配，每個分組分配一個資源，若完成最后一個分組的分配后資源還有剩余，則繼續按照排序逐個分組分配，如此重復多次，直到廣域接入子集中的所有資源分配完畢；

按照帶外局域競爭資源分配法或帶內局域競爭資源分配法，為每個分組中的MTC設備分配局域競爭資源，對于統一小區的所有分組，所采用的局域競爭資源分配相同；

所述帶外局域競爭資源分配法是依據所有分組內可用資源總和最大化原則，并在相鄰分組不可重用相同資源的約束條件下，對局域競爭子集中的資源進行分配，具體為：遍歷搜索每個分組及其對應的局域競爭子集，將當前分組可用的資源加入該分組的局域競爭資源；