[發明專利]一種面向NB-IoT的隨機接入擁塞控制算法的優化方法

有效

• 申請號: 202010413858.6
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111526530B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 劉軍;謝泰榮;張先勇;盧旭;袁飛
• 申請（專利權）人: 廣東技術師范大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W24/06;H04W28/02;H04W74/08
• 代理公司: 廣州恒華智信知識產權代理事務所(普通合伙) 44299
• 代理人: 姜宗華

本發明公開了一種面向NB?IoT的隨機接入擁塞控制算法的優化方法，包括：蜂窩小區內的若干個MTC終端隨機接入當前的NB?IoT基站；基于馬爾科夫鏈模型對當前網絡負載狀況進行預測，估算當前幀發起接入請求的終端個數并判斷其是否小于前導碼數量；如果是，則若干個終端均競爭接入；如果否，則計算接入限制因子psubgt;i/subgt;的值；根據計算的psubgt;i/subgt;，MTC終端依據自身當前優先級隨機接入，并發生沖突；沖突發生之后，記錄每一個終端的時延退避次數φsubgt;i/subgt;，并計算每一個終端的最新優先級因子η；終端根據自身的最新優先級因子η動態調整自身時延進行接入，直到正常接入或達到最大時延退避次數。通過本發明，能夠有效的提高NB?IoT系統中MTC終端接入的成功率，降低了MTC終端接入時延，緩解網絡擁塞。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，特別涉及一種面向NB-IoT的隨機接入擁塞控制算法的優化方法。

背景技術

隨著信息技術與物理世界的深度融合和深入發展，低功耗、廣覆蓋、遠距離、低帶寬的物聯需求凸顯，以窄帶物聯網(Narrow?Band?Internet?of?Things,NB-IoT)為代表的低功耗廣域網絡(Low?Power?Wide?Area?Networks，LPWAN)在野外環境監測、電力設備監測、農業應用等方面應用廣泛。NB-IoT的數據傳輸率低、功耗小、低帶寬的特征決定了其典型應用場景是面向機器類通信(Machine?Type?Communications，MTC)業務，這種業務具有數據量大、數據包小、短時間突發接入海量請求等特征，因此當大量MTC設備同時發起接入請求時，會導致前導碰撞而阻塞，從而導致網絡性能急劇下降。因此，如何優化協調MTC設備終端接入，降低時延成為當前NB-IoT系統研究中亟待解決的一個重要問題。

發明內容

本發明提供一種面向NB-IoT的隨機接入擁塞控制算法的優化方法，能夠有效的提高NB-IoT系統中MTC終端設備接入的成功率，降低了MTC終端設備接入時延，緩解網絡擁塞。

本發明提供了一種面向NB-IoT的隨機接入擁塞控制算法的優化方法，包括以下步驟：

蜂窩小區內的若干個MTC終端設備隨機接入當前的NB-IoT基站eNB；

基于馬爾科夫鏈模型對當前網絡負載狀況進行預測，估算當前幀發起接入請求的MTC終端設備個數；

如果當前幀發起接入請求的MTC終端設備個數小于前導碼數量，則令接入限制因子p_i為最大值，若干個MTC終端設備均競爭接入；

如果當前幀發起接入請求的MTC終端設備個數大于前導碼數量，則根據最佳接入限制因子的計算公式計算接入限制因子p_i的值；其中K為前導碼數量，A_i為當前幀發起接入請求的MTC終端設備個數；

根據所述接入限制因子p_i的值，若干個MTC終端設備依據自身當前優先級隨機接入，若干個MTC終端設備發生沖突；

當若干個MTC終端設備發生沖突之后，記錄每一個MTC終端設備的時延退避次數φ_i，并計算每一個MTC終端設備的最新優先級因子η；

若干個MTC終端設備根據自身的最新優先級因子η動態調整自身時延進行接入，直到正常接入或達到最大時延退避次數。

優選地，基于馬爾科夫鏈模型估算一幀中發起接入請求的MTC終端設備個數為：其中，m為系統競爭接入MTC終端數，π_m為系統競爭接入終端數為m時的穩定狀態概率。

優選地，最佳接入限制因子函數為則接入限制因子p_i的最大值為1。