Mtc设备接入移动通信系统的方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种MTC设备接入移动通信系统的方法及装置。该方法包括：步骤1，在接入网网元获取队列长度相关限制因子后，普通接入等级的MTC设备通过监听广播信道获取相应的队列长度相关限制因子；步骤2，MTC设备计算自身缓冲区队列长度，并根据计算的自身缓冲区队列长度、以及获取的队列长度相关限制因子判断是否能够进行扩展的接入限制EAB过程；在判断为否的情况下，执行步骤1；在判断为是的情况下，执行EAB过程，并根据执行EAB过程的结果确定是否能够发起移动通信系统系统随机接入过程。借助于本发明的技术方案，能够避免业务量很大的MTC设备由于无法接入网络而引起的缓冲区溢出。
【专利说明】MTC设备接入移动通信系统的方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及移动通讯领域，特别是涉及一种机器类型通信(Machine-TypeCommunication，简称为MTC)设备接入移动通信系统的方法及装置。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，物联网(Internet of Thing)的概念最早于1999年在美国召开的移动计算和网络国际会议首先提出。总的来说，物联网就是“物与物相连的网络”。这里有两层含义:首先，信息的提供者和使用者从人逐步扩展到物理实体，物体之间通过物联网实现通信和信息交换；其次，通过各种无线或有线的、长距离或短距离通讯网络实现物理实体间的互联互通，而通信和传输过程不需要或仅需要有限的人工干预。
[0003]机器对机器通信(Machine to Machine,简称为M2M)或者人对机器通信(Machineto Machine,简称为M2M)主要是指通过“网络”传递信息从而实现机器对机器或人对机器的数据交换，也就是通过通信网络实现机器之间的互联互通。
[0004]相对于人对人(Human to Human,简称为H2H)通信来讲,机器对机器通信(Machineto Machine，简称为M2M)的通信市场更加庞大。M2M的通信终端数量远远大于H2H通信终端的数量。物与物的通信可以满足人类世界数量繁多的机器之间的信息智能化传递。机器到机器通信给整个通信行业乃至整个世界带来了新的机遇和挑战。
[0005]移动通信网络由于其网络的特殊性，终端侧不需要人工布线，可以提供移动性支撑，有利于节约成本，并可以满足在危险环境下的通信需求，使得以移动通信网络作为承载的M2M服务得到了业界的广泛关注。
[0006]第三代合作伙伴计划(3rdGeneration Partnership Project,简称为 3GPP)/3GPP2以移动通信技术为工作核心，重点研究第三代(3rd Generation，简称为3G)、长期演进(Long Term Evolution,简称为 LTE)、或称码分多址(Code Division MultipleAccess，简称为CDMA)网络针对物联网业务提供而需要实施的网络优化相关技术，研究涉及业务需求、核心网和无线网优化、安全等领域。其中，M2M在3GPP内对应的名称为MTC，MTC是涉及一种或多种不需要人类干涉的实体的数据通信形式。MTC的服务优化不同于H2H的服务优化。MTC不同于目前移动网络通信业务，它有区别于H2H业务的业务特征:庞大的终端数量、低移动性、时延不敏感、传输频率低等。此外，MTC业务主要包含Mobile OriginateOnly的特征，即大多时候是由MTC设备发起的业务。
[0007]目前，在3GPP中规定的MTC通信体系结构中:MTC服务器(MTC Server)与无线接入网(Radio Access Network,简称为RAN)之间可以通过MTCsp接口进行信息交互；MTC服务器与MTC应用(MTC Application)之间可以通过API接口进行信息交互；无线接入网与MTC设备之间可以通过MTCu接口进行交互，MTCu为MTC设备传递用户面与控制面业务提供了接入3GPP网络的通道。MTC通信体系结构可以参考MTCu/MTCsp/API见3GPPTR23.888vl.6.1, 6.38.2 部分。
[0008]由于MTC设备数量太大，而且有可能在某个特定的区域需要部署大量的MTC设备，这样由于业务的突发性，可能在某一时刻大量设备同时发出接入无线网络的请求，这会导致大量无线数据、信令的同时传输，导致接入网拥塞。如果拥塞一旦发生，那么可能会导致不可容忍的延迟、数据包的丢失甚至服务不可用。这样不仅会对MTC业务产生负面影响，甚至还会影响传统用户的通信质量。因而对于当前网络来说，接入网拥塞控制是非常需要增强的领域，必须寻求保障网络可用性的机制以及帮助网络达到MTC设备对网络的性能需求的途径。
[0009]关于如何解决大量MTC设备同时接入引起的随机接入拥塞问题，可以通过在应用层控制MTC设备的接入时间来解决，例如，在智能抄表类的业务中，可以通过在应用层设置不同的上报时间来避免大量智能水/电表同时触发业务上报。然而，在未来的M2M应用中，存在着大量的行业应用，这些行业应用可能并不完全受运营商的控制，也不了解蜂窝网络的特性，因而不会从网络利用的角度出发来考虑设置应用层的接入时间控制。在某些场景中，例如地震预报，大量的传感器必须在极短的时间内上报告警信息，网络必须能够同时处理大量的信息上报。因而也应该寻找无线侧针对MTC设备接入时间的控制方法，这些方案对于应用层是透明的，即使应用层没有设置相应的接入时间控制，网络也可以从容应付大量MTC设备的同时接入。
[0010]在3GPP TSG RAN2#73会议后，决定将以SA所提的扩展的接入限制(EAB)作为基线(baseline)来解决MTC在RAN过载(overload)的问题。EAB中会包含接入控制的类型。无线网络在广播现有ACB参数的同时会广播新的EAB参数。如果终端配置了 EAB，那么终端会监听系统广播的EAB信息。
[0011]EAB是一种改进型的方法，可以使得网络选择性控制来自“配置了 EAB的设备”(相较于其它UE，对于接入限制的容忍度更高)的接入请求以达到阻止接入网和核心网过载的问题，这样就不需要引入任何新的接入类型(Access Classes)。万一发生拥塞，网络可以在允许其它UEs接入的同时拒绝来自“配置了 EAB的设备”的接入请求。当网络确定适合应用EAB时，它会通过BCCH广播必需的信息向UE提供EAB控制。若在多种核心网共享相同接入网的场景下，EAB信息可以由公共陆地移动网络(Public Land Mobile Network,简称为PLMN)具体化。
[0012]在3GPP TSG RAN2#77会议上，各公司对于如何广播EAB参数达成一致:在通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunications System,简称为 UMTS)和 LTE 系统中，都采用新增SIB (System Information Block)来容纳EAB信息。
[0013]UMTS中EAB的执行过程为:在MTC设备发起接入请求前，首先由接入网网元广播一个参数P (0〈P〈1),其所属设备收到P后会自身生成另一个参数q (0〈q〈l),如果q〈p,那么该设备就可以发起后续的接入过程，否则该设备将不会进行接入尝试。目前提出的接入网网元对P的确定方法是基于已接入用户数的，即当前已经接入的用户数越多，P就会设置的越小，从而使得会尝试进行接入的用户数目减少，达到避免拥塞的目的。
[0014]但是，从MTC设备的角度看，这种仅考虑接入用户数目的参数设定存在一定的不合理性，因为这种机制没有考虑到MTC设备之间的差异性。例如，某个MTC设备可能由于较长时间没有被接入，或者是其本身缓冲区内需要发送的数据较多而造成其内存中的累积队列长度较长。如果该MTC设备仅仅通过产生参数q并将其与参数P进行比较来确定是否可以进行接入的话，那么当该设备缓存中队列长度不断增加时，其可以进行接入的概率并不会随之增加；而且EAB机制的引入，会大大增加接入时间，因此设备可能在很长时间内都无法接入网络，在这种情况下，若设备待发数据不断增多，那么就会出现缓存溢出的情况(由于MTC设备的特殊性，为了减小体积和降低功耗，一般来说MTC设备的存储容量都不会太大，因此缓存的容量都是有限的)，从而造成无谓的丢包。
【发明内容】
[0015]本发明提供一种MTC设备接入移动通信系统的方法及装置，以解决现有技术中业务量很大的MTC设备由于无法接入网络而引起缓冲区溢出导致丢包的问题。
[0016]本发明提供一种MTC设备接入移动通信系统的方法，包括:步骤1，在接入网网元获取队列长度相关限制因子后，普通接入等级的MTC设备通过监听广播信道获取相应的队列长度相关限制因子；步骤2，MTC设备计算自身缓冲区队列长度，并根据计算的自身缓冲区队列长度、以及获取的队列长度相关限制因子判断是否能够进行扩展的接入限制EAB过程；在判断为否的情况下，执行步骤I ;在判断为是的情况下，执行EAB过程，并根据执行EAB过程的结果确定是否能够发起移动通信系统系统随机接入过程。
[0017] 优选地，接入网网元获取队列长度相关限制因子具体包括:MTC服务器从各个MTC应用端获取MTC应用端下所有MTC设备的缓冲区信息；MTC服务器将获取的所有缓冲区信息通知给接入网网元；接入网网元根据获取的所有缓冲区信息，计算出每种普通接入等级下所有MTC设备的业务量平均值，根据业务量平均值获取相应的队列长度相关限制因子；接入网网元将每个普通接入等级对应的队列长度相关限制因子添加到EAB系统信息块SIB中进行广播；普通接入等级的MTC设备通过监听广播信道获取相应的队列长度相关限制因子具体包括=MTC设备监听广播信道，根据预先设置的普通接入等级，从广播信道的EABSIB中获取相应的队列长度相关限制因子。
[0018]优选地，缓冲区信息包括:MTC应用端下各个MTC设备的缓冲区待发送数据业务的队列长度、MTC应用端下所有MTC设备的缓冲区平均长度、以及MTC应用端下MTC设备的数量；接入网网元根据获取的所有缓冲区信息，计算出每种普通接入等级下所有MTC设备的业务量平均值具体包括:根据公式I计算出每种普通接入等级下所有MTC设备的业务量平均值；
【权利要求】
1.一种机器类型通信MTC设备接入移动通信系统的方法，其特征在于，包括: 步骤1，在接入网网元获取队列长度相关限制因子后，普通接入等级的MTC设备通过监听广播信道获取相应的队列长度相关限制因子； 步骤2，所述MTC设备计算自身缓冲区队列长度，并根据计算的所述自身缓冲区队列长度、以及获取的所述队列长度相关限制因子判断是否能够进行扩展的接入限制EAB过程；在判断为否的情况下，执行步骤I ;在判断为是的情况下，执行EAB过程，并根据执行EAB过程的结果确定是否能够发起移动通信系统系统随机接入过程。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于， 所述接入网网元获取队列长度相关限制因子具体包括: MTC服务器从各个MTC应用端获取所述MTC应用端下所有MTC设备的缓冲区信息； 所述MTC服务器将获取的所有缓冲区信息通知给所述接入网网元； 所述接入网网元根据获取的所有缓冲区信息，计算出每种普通接入等级下所有MTC设备的业务量平均值，根据所述业务量平均值获取相应的队列长度相关限制因子； 所述接入网网元将每个普通接入等级对应的队列长度相关限制因子添加到EAB系统信息块SIB中进行广播； 所述普通接入等级的MTC设备通过监听广播信道获取相应的队列长度相关限制因子具体包括: 所述MTC设备监听广播信道，根据预先设置的普通接入等级，从广播信道的所述EABSIB中获取相应的队列长度相关限制因子。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述缓冲区信息包括:所述MTC应用端下各个MTC设备的缓冲区待发送数据业务的队列长度、所述MTC应用端下所有MTC设备的缓冲区平均长度、以及所述MTC应用端下MTC设备的数量； 所述接入网网元根据获取的所有缓冲区信息，计算出每种普通接入等级下所有MTC设备的业务量平均值具体包括: 根据公式I计算出每种普通接入等级下所有MTC设备的业务量平均值；
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述业务量平均值计算相应的队列长度相关限制因子具体包括: 确定所述业务量平均值所对应的百分比范围； 查询预先设置的业务缓冲区参数集合，将所述百分比范围所对应的整数值作为相应普通接入等级的队列长度相关限制因子，其中，所述业务缓冲区参数集合中包括MTC设备的缓冲区待发送数据业务的队列长度占整个缓冲区的百分比范围与预定整数值的对应关系。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据计算的所述自身缓冲区队列长度、以及获取的所述队列长度相关限制因子判断是否能够进行扩展的接入限制EAB过程具体包括: 所述MTC设备将获取的所述队列长度相关限制因子减去本地保存的缓冲队列接入控制拒绝次数QACRN后得到的值与获取的所述队列长度相关限制因子进行比较，将其中的较小值作为新的队列长度相关限制因子； 所述MTC设备根据所述自身缓冲区队列长度，计算所述自身缓冲区队列长度占整个缓冲区长度的比值，并从预先设置的业务缓冲区参数集合中选择所述比值所对应的整数值a，其中，所述业务缓冲区参数集合中包括MTC设备的缓冲区待发送数据业务的队列长度占整个缓冲区的百分比范围与预定整数值的对应关系； 所述MTC设备将所述整数值a与所述新的队列长度相关限制因子进行比较，如果所述整数值a小于或等于所述新的队列长度相关限制因子，则计算所述新的队列长度相关限制因子与所述整数值a的差的绝对值δ，根据f(S)计算出回退时间，在回退时间到时后，将本地保存的QACRN加1，并重新执行步骤I ;如果所述整数值a大于所述新的队列长度相关限制因子，执行EAB过程，其中，f ( δ )用于得到MTC设备的回退时间。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述执行EAB过程，并根据执行EAB过程的结果确定是否能够发起随机接入过程具体包括: 步骤21，所述MTC设备将本地保存的QACRN清零，并从所述广播信道的EAB SIB中获取参数 ρ,0〈ρ〈1 ； 步骤22，所述MTC设备随机生成一个参数q，0〈q〈l，并与获取的参数p进行比较，如果q〈P，则发起移动通信系统系统随机接入过程；否则禁止所述MTC设备发起移动通信系统系统随机接入过程，并在预定时间后，重新执行步骤21。
7.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述业务缓冲区参数集合中MTC设备缓冲区待发送数据业务的队列长度占整个缓冲区的百分比范围与预定整数值的对应关系为:[0%, 10%)对应整数O、[10%, 20%)对应整数1，[20%, 30%)对应整数2、[30%, 40%)对应整数3、[40%, 50%)对应整数4、[50%, 60%)对应整数5、[60%, 70%)对应整数6、[70%, 80%)对应整数7、[80%, 90%)对应整数8、[90%, 100%]对应整数9。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述业务缓冲区参数集合设置于所述接入网网元和各个MTC设备中。
9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 在所述EAB SIB更新时，重新获取所述缓冲区信息。
10.一种机器类型通信MTC设备接入移动通信系统的装置，其特征在于，包括: 监听模块，用于在接入网网元获取队列长度相关限制因子后，通过监听广播信道获取相应的队列长度相关限制因子； 处理模块，计算自身缓冲区队列长度，并根据计算的所述自身缓冲区队列长度、以及获取的所述队列长度相关限制因子判断是否能够进行扩展的接入限制EAB过程；在判断为否的情况下，调用所述监听模块；在判断为是的情况下，执行EAB过程，并根据执行EAB过程的结果确定是否能够发起移动通信系统系统随机接入过程。
【文档编号】H04W48/10GK103686928SQ201210330276
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月7日 优先权日:2012年9月7日
【发明者】刘俊强, 程翔 申请人:中兴通讯股份有限公司