一种随机接入的回退优化方法及装置与流程

1.本发明涉及网络技术领域，特别涉及一种随机接入的回退优化方法及装置。


背景技术：

2.随机接入是指ue与小区建立初始无线链路的过程，其主要目的在于使ue获取上行时间同步以及唯一的用户标识c-rnti(cell radio network temporary identifier)。随机接入的类型又分为基于竞争和非竞争的随机接入。
3.对于4/5g，低功耗物联网(cat1、emtc/nb-iot)来说，随机接入过程大抵类似。下面仅以4g lte网络为例进行说明，主要包括以下步骤：1)ue在prach(physical random access channel)资源上发送随机接入前导码(preamble)，即msg1；2)ue在rar(random access respond)时间窗内监听pdcch(physical downlink control channel)，以接收rar，即msg2；3)ue在pusch(physical uplink shared channel)上发送msg3，并启动竞争解决定时器；4)竞争解决定时器超时前,ue会一直监听pdcch，以接收竞争解决消息，即msg4。需要指出的是，基于非竞争的随机接入不需要上述步骤3)和4)。
4.基于上述流程，如果ue在rar中收到了一个bi(backoff indicator),则会保存一个由bi指定的backoff值。它指定了ue重发preamble前的回退时间(0至bi内的随机值)。如果ue在rar时间窗内没有接收到rar，或接收到的rar中没有一个rapid(random access preamble identifier)与msg1中的preamble相匹配，则认为此次rar接收失败。此时，ue需要回退一段时间后，再发起随机接入。另外，当msg4冲突解决失败时，也同样如此。
5.由此可见，如果网络配置的bi很大，会使接入延迟增大，增加功耗。并且随机接入过程可能还伴随rrc建立/重建/切换/恢复等流程，因此rrc层还需要根据t300/t301/t304/t319时长来控制总的接入等待时间。如果backoff值比rrc层这些定时器还长，会增加接入失败的概率。特别在对低功耗要求极高的nb-iot物联网终端来说，这种功耗的增加需要一个更好的解决方案。
6.现有技术没有一个从业务场景出发，并结合功耗，全面而系统的backoff机制。如对低功耗要求极高的nb-iot终端，特别是智能抄表业务，小包数据的发送往往具有时效性，一直等待backoff可能会错过发送时机。此外，某一次随机接入失败并不意味着这包数据非发不可，相反地，及时取消发送，快速进入psm以节约功耗更为重要。又比如，对于可靠传输的业务，当前小区发生拥塞时，仍在当前小区上发起接入，网络还会配置bi，这会造成接入延迟太大，并且还会因为rrc层定时器的超时，造成本次接入失败。此时若让rrc更换不同的小区驻留，便可快速发起接入并完成数据传输。专利cn111757531a和cn114245477a，并没有结合实际业务场景，单从提高随机接入成功率方面进行了优化，而且没考虑功耗带来的影响，尤其没有针对低功耗要求极高的物联网终端进行优化。


技术实现要素：

7.本发明要解决的一个技术问题是：当ue检测到随机接入失败时，需要结合应用层
的业务需求以及当前rrc层的信令流程，综合制定一个适当的backoff机制，从而在提高随机接入成功率的同时，有效降低ue功耗。本发明是通过以下技术实现的：
8.一方面，本发明提供一种随机接入的回退优化方法，包括：
9.当检测到随机接入失败时，获取随机接入触发原因、rar backoff值、当前rrc层的定时器运行状态；
10.基于所述随机接入触发原因、所述rar backoff值、所述当前rrc层的定时器运行状态，确定目标backoff时长；
11.根据所述目标backoff时长，以不同的方式再次发起随机接入。
12.在一些实施例中，所述当检测到随机接入失败时，获取随机接入触发原因、rar backoff值、当前rrc层的定时器的运行状态，确定目标backoff时长包括：
13.若所述随机接入不是由应用层数据触发，且rrc层的t300/t301/t304/t319定时器未运行，则所述目标backoff时长在0至rar backoff值之间随机取值；
14.否则，所述目标backoff时长在0至min(rar backoff值,数据剩余有效时长，rrc定时器剩余运行时长)之间随机取值；
15.或者，所述目标backoff时长在0至rar backoff值之间随机取值。
16.在一些实施例中，所述根据所述目标backoff时长，以不同的方式再次发起随机接入，包括：
17.mac层在等待目标backoff时长后，再次在原小区上发起随机接入。
18.在一些实施例中，所述根据所述目标backoff时长，以不同的方式再次发起随机接入，包括：
19.若所述随机接入为应用层数据触发时，当所述应用层数据的剩余有效时长小于或等于所述目标backoff时长，则取消本次数据发送，否则不取消本次数据发送；；
20.若取消发送，则通知rrc/mac执行mac reset流程；
21.若不取消数据发送，则结合rrc层的t300/t301/t304/t319定时器的运行状态确定是否搜索可用邻区；
22.若搜索所述可用邻区，在所述可用邻区上立刻发起随机接入；
23.若不搜索所述可用邻区，在原小区等待目标backoff时长后，再次发起随机接入。
24.在一些实施例中，所述若不取消数据发送，则结合rrc层的t300/t301/t304/t319定时器的运行状态确定是否搜索可用邻区，包括：
25.若处于rrc建立流程中，且t300剩余时长小于或等于所述目标backoff时长，则结束所述rrc建立流程，搜索所述可用邻区；
26.若处于rrc重建流程中，且t301剩余时长小于或等于所述目标backoff时长，则结束所述rrc重建流程，搜索所述可用邻区；
27.若处于rrc切换流程中，且t304剩余时长小于或等于所述目标backoff时长，则结束所述rrc切换流程，搜索所述可用邻区；
28.若处于rrc恢复流程中，且t319剩余时长小于或等于所述目标backoff时长，则结束所述rrc恢复流程，搜索所述可用邻区；
29.否则不搜索所述可用邻区。
30.一种随机接入的回退优化装置，包括：
31.获取模块，用于当检测到随机接入失败时，获取随机接入触发原因、rar backoff值、当前rrc层的定时器运行状态；
32.确定模块，用于基于所述随机接入触发原因、所述rar backoff值、所述当前rrc层的定时器的运行状态，确定目标backoff时长；
33.发起模块，用于根据所述目标backoff时长，以不同的方式再次发起随机接入。
34.在一些实施例中，所述确定模块，还用于：
35.若所述随机接入不是由应用层数据触发，且rrc层的t300/t301/t304/t319定时器未运行，则所述目标backoff时长在0至rar backoff值之间随机取值；
36.否则，所述目标backoff时长在0至min(rar backoff值,数据剩余有效时长，rrc定时器剩余运行时长)之间随机取值；
37.或者，所述目标backoff时长在0至rar backoff值之间随机取值。
38.在一些实施例中，所述发起模块，用于：
39.mac层在等待目标backoff时长后，再次在原小区上发起随机接入。
40.在一些实施例中，所述发起模块，用于：
41.若所述随机接入为应用层数据触发时，当所述应用层数据的剩余有效时长小于或等于所述目标backoff时长，则取消本次数据发送，否则不取消本次数据发送；；
42.若取消发送，则通知rrc/mac执行mac reset流程；
43.若不取消数据发送，则结合rrc层的t300/t301/t304/t319定时器的运行状态确定是否搜索可用邻区；
44.若搜索所述可用邻区，在所述可用邻区上立刻发起随机接入；
45.若不搜索所述可用邻区，在原小区等待目标backoff时长后，再次发起随机接入。
46.在一些实施例中，包括搜索模块，用于：
47.若处于rrc建立流程中，且t300剩余时长小于或等于所述目标backoff时长，则结束所述rrc建立流程，搜索所述可用邻区；
48.若处于rrc重建流程中，且t301剩余时长小于或等于所述目标backoff时长，则结束所述rrc重建流程，搜索所述可用邻区；
49.若处于rrc切换流程中，且t304剩余时长小于或等于所述目标backoff时长，则结束所述rrc切换流程，搜索所述可用邻区；
50.若处于rrc恢复流程中，且t319剩余时长小于或等于所述目标backoff时长，则结束所述rrc恢复流程，搜索所述可用邻区。
51.本发明提供的一种随机接入的回退优化方法及系统至少具有以下有益效果：当ue检测到随机接入失败时结合应用层的业务需求以及当前rrc层的信令流程，综合制定一个适当的backoff机制，从而在提高随机接入成功率的同时，有效降低ue功耗。
附图说明
52.下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种随机接入的回退优化系统的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
53.图1是本发明中一种随机接入的回退优化方法的一个实施例的示意图；
54.图2是本发明中一种随机接入失败时的backoff机制示意图；
55.图3是本发明中另一种随机接入失败时的backoff机制示意图。
具体实施方式
56.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本技术。在其他情况中，省略对众所周知的系统、器、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术的描述。
57.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所述描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或集合的存在或添加。
58.为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
59.还应当进一步理解，在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
60.另外，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
61.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
62.在一个实施例中，如图1所示，本发明提供一种随机接入的回退优化方法，包括：
63.s101当检测到随机接入失败时，获取随机接入触发原因、rar backoff值、当前rrc层的定时器运行状态。
64.s102基于所述随机接入触发原因、所述rar backoff值、所述当前rrc层的定时器的运行状态，确定目标backoff时长。
65.s103根据所述目标backoff时长，以不同的方式再次发起随机接入。
66.在本实施例中，当ue检测到随机接入失败时，结合应用层的业务需求以及当前rrc层的信令流程，综合制定了一个适当的backoff机制，从而在提高随机接入成功率的同时，有效降低ue功耗。
67.在一个实施例中，本发明提供一种随机接入的回退优化方法，所述当检测到随机接入失败时，获取随机接入触发原因、rar backoff值、当前rrc层的定时器运行状态，确定目标backoff时长,包括：
68.若所述随机接入不是由应用层数据触发，且rrc层的t300/t301/t304/t319定时器未运行，则所述目标backoff时长在0至rar backoff值之间随机取值；
69.否则，所述目标backoff时长在0至min(rar backoff值,数据剩余有效时长，rrc定时器剩余运行时长)之间随机取值；
70.或者，所述目标backoff时长在0至rar backoff值之间随机取值。
71.示例性的，当确定所述随机接入不是由应用层数据触发且rrc层的定时器未运行，则所述目标backoff时长在0至rar backoff值之间随机取值；否则，所述目标backoff时长在0至min(rar backoff值、数据剩余有效时长、rrc定时器剩余运行时长)之间随机取值。
72.在本实施例中，若当前随机接入不是由应用层数据触发，且rrc层的t300/t301/t304/t319定时器也都不在运行，那么t_target_bi_delay就在0至t_rar_bi_delay之间随机取值。否则，将在0至min(t_rar_bi_delay，t_data_left_bi_delay，t_rrc_left_bi_delay)之间随机取值。最终mac将等待t_target_bi_delay超时后，再次发起随机接入。
73.具体的，如图2所示，方案一：
74.1.ue检测到随机接入失败，确定网络在rar中配置bi，且不为0。若是，则rar backoff值(t_rar_bi_delay)由bi指定，否则设置为0。若t_rar_bi_delay不为0，跳到步骤2，否则t_target_bi_delay也设置为0，并跳到步骤5。
75.2.确定当前随机接入是否由应用层数据触发，若是的话，将应用层的数据剩余有效时长作为数据backoff值(t_data_left_bi_delay)。
76.其中，应用层在发送数据的signal中，会指示本包数据的有效期，并通过层层传递，最终给到mac层。
77.3.根据当前rrc层信令流程，确定是否有对应的t300/t301/t304/t319定时器在运行，如果有的话，将这些定时器剩余时长做为rrc backoff值(t_rrc_left_bi_delay)。
78.具体的，根据rrc内部状态，可以判断当前是连接建立流程(t300)/重建流程(t301)/切换流程(t304)/恢复连接(t319)，这些流程必然有对应定时器在运行。另外，ue本身的os定时器机制也知道这些定时器有没有在运行，以及剩余时长。
79.其中，剩余时长为定时器从当前时刻到超时时刻的时间间隔。
80.t300：rrc连接建立的定时器。从ue发送msg1开始计时，到收到rrcconnectionsetup或rrcconnectionreject结束，如果在定时器定义的周期内未收到则记为t300超时。
81.t301：rrc重建的定时器。
82.从ue发送msg1开始计时，到收到rrcconnectionreestablishment或rrcconnectionreestablishmentreject结束，如果在定时器定义的周期内未收到则记为t301超时。
83.t304：切换定时器。
84.从ue收到rrcconnectionreconfiguration(含mobilitycontrolinfo)开始，到ue完成切换发送rrcconnectionreconfigurationcomplete结束，如果在定时器定义的周期内未收到则记为t304超时。
85.t319：恢复连接定时器(38.331)。
86.发送rrcresumerequest/rrcresumerequest1时启动t319。
87.如果收到以下信息时，则停止运行t319：
88.rrcresume/rrcsetup/rrcrelease/rrcrelease with suspend/rrcreject。如果未收到上述消息，则等待t319超时。
89.4.在t_rar_bi_delay、t_data_left_bi_delay(如果存在)以及t_rrc_left_bi_delay(如果存在)，这三者之间，取一个最小值，并在0和此最小值之间随机取值，做为目标backoff时长(t_target_bi_delay)。
90.5.mac层等待t_target_bi_delay超时后，再次发起随机接入。
91.确定目标backoff时长的逻辑包括两个方案：
92.方案一：
93.若所述随机接入不是由应用层数据触发，且rrc层的t300/t301/t304/t319定时器未运行，则所述目标backoff时长在0至rar backoff值之间随机取值；
94.否则，所述目标backoff时长在0至min(rar backoff值,数据剩余有效时长，rrc定时器剩余运行时长)之间随机取值。
95.方案二：
96.所述目标backoff时长在0至rar backoff值之间随机取值。
97.在一个实施例中，本发明提供一种随机接入的回退优化方法，所述根据所述目标backoff时长，以不同的方式再次发起随机接入，包括：
98.mac层在等待目标backoff时长后，再次在原小区上发起随机接入。
99.在一个实施例中，本发明提供一种随机接入的回退优化方法，所述根据所述目标backoff时长，以不同的方式再次发起随机接入，包括：
100.若所述随机接入为应用层数据触发时，当所述应用层数据的剩余有效时长小于或等于所述目标backoff时长，则取消本次数据发送，否则不取消本次数据发送；；
101.若取消发送，则通知rrc/mac执行mac reset流程；
102.若不取消数据发送，则结合rrc层的t300/t301/t304/t319定时器的运行状态确定是否搜索可用邻区；
103.若搜索所述可用邻区，在所述可用邻区上立刻发起随机接入；
104.若不搜索所述可用邻区，在原小区等待目标backoff时长后，再次发起随机接入。
105.当所述应用层数据的剩余有效时长大于所述目标backoff时长，则通知所述rrc根据所述目标backoff时长确定是否搜索可用邻区；
106.当搜索所述可用邻区后在所述可用邻区上发起随机接入。在一个实施例中，所述若不取消数据发送，则结合rrc层的t300/t301/t304/t319定时器的运行状态确定是否搜索可用邻区，包括：
107.若处于rrc建立流程中，且t300剩余时长小于或等于所述目标backoff时长，则结束所述rrc建立流程，搜索所述可用邻区；
108.若处于rrc重建流程中，且t301剩余时长小于或等于所述目标backoff时长，则结束所述rrc重建流程，搜索所述可用邻区；
109.若处于rrc切换流程中，且t304剩余时长小于或等于所述目标backoff时长，则结束所述rrc切换流程，搜索所述可用邻区；
110.若处于rrc恢复流程中，且t319剩余时长小于或等于所述目标backoff时长，则结束所述rrc恢复流程，搜索所述可用邻区；
111.否则不搜索所述可用邻区。
112.在本实施例中，如图3所示的随机接入失败时的backoff机制示意图。mac确定t_target_bi_delay时长，应用层根据t_target_bi_delay确定是否取消数据发送(如果是应用层数据触发的随机接入)，最后rrc再根据t_target_bi_delay，并结合自身业务流程，决定是否搜可用邻区，在所述邻区上立刻发起随机接入。
113.具体的，如图3所示，方案二：
114.1.ue检测到随机接入失败，确定网络在rar中配置bi，且不为0。若是，则t_target_bi_delay就在0至bi指定的值之间随机，否则设置为0。若t_target_bi_delay不为0，则将其通知到应用层(若随机接入由应用层数据触发)以及rrc层，并跳到步骤2，否则t_target_bi_delay也设置为0，并跳到步骤9；
115.2.如果应用层数据剩余有效时长小于等于t_target_bi_delay，则取消本次数据发送，通知rrc/mac执行mac reset流程，以达到省电的目的；
116.3.如果应用层数据剩余有效时长大于t_target_bi_delay，则通知rrc继续发起接入；
117.4.rrc再根据t_target_bi_delay并结合当前信令流程，进一步考虑如下优化；
118.5.如果当前在rrc建立流程中，且t300剩余时长小于或等于t_target_bi_delay，则建立流程提前结束，立即搜可用邻区，再执行建立流程；
119.6.如果当前在rrc重建流程中，且t301剩余时长小于或等于t_target_bi_delay，则重建流程提前结束，立即搜可用邻区，再执行建立流程；
120.7.如果当前在rrc切换流程中，且t304剩余时长小于或等于t_target_bi_delay，则切换流程提前结束，立即搜可用邻区，再执行重建流程；
121.8.另外，对于5g通信来说，还需考虑rrc恢复流程。如果当前在rrc恢复流程中，且t319剩余时长小于或等于t_target_bi_delay，则恢复流程提前结束，立即搜可用邻区，再执行建立流程；
122.9.rrc不做任何处理，保持原小区驻留，mac等待t_target_bi_delay超时后，再次发起随机接入。
123.方案1和方案2的共同点都是尽可能地缩短等待backoff的时间，尽早发起随机接入或发送数据，从而降低功耗。
124.方案1和方案2的区别在于，方案1会缩短backoff时间并在当前小区上再次发起随机接入，而方案2，会考虑提前结束当前流程并在可用邻区上立刻发起随机接入。
125.本发明还提供一种随机接入的回退优化装置，包括：
126.获取模块，用于当检测到随机接入失败时，获取随机接入触发原因、rar backoff值、当前rrc层的定时器运行状态；
127.确定模块，用于基于所述随机接入触发原因、所述rar backoff值、所述当前rrc层的定时器运行状态，确定目标backoff时长；
128.发起模块，用于根据所述目标backoff时长，以不同的方式再次发起随机接入。基于上述实施例中，本装置与上述方法相同的部分就不一一论述了。
129.在一个实施例中，所述确定模块，还用于：
130.若所述随机接入不是由应用层数据触发，且rrc层的t300/t301/t304/t319定时器未运行，则所述目标backoff时长在0至rar backoff值之间随机取值；
131.否则，所述目标backoff时长在0至min(rar backoff值,数据剩余有效时长，rrc定时器剩余运行时长)之间随机取值；
132.或者，所述目标backoff时长在0至rar backoff值之间随机取值。
133.在一个实施例中，所述发起模块，用于：
134.mac层在等待目标backoff时长后，再次在原小区上发起随机接入。
135.在一个实施例中，所述发起模块，用于：
136.若所述随机接入为应用层数据触发时，当所述应用层数据的剩余有效时长小于或等于所述目标backoff时长，则取消本次数据发送，否则不取消本次数据发送；；
137.若取消发送，则通知rrc/mac执行mac reset流程；
138.若不取消数据发送，则结合rrc层的t300/t301/t304/t319定时器的运行状态确定是否搜索可用邻区；
139.若搜索所述可用邻区，在所述可用邻区上立刻发起随机接入；
140.若不搜索所述可用邻区，在原小区等待目标backoff时长后，再次发起随机接入。
141.在一个实施例中，所述搜索模块，用于：
142.若处于rrc建立流程中，且t300剩余时长小于或等于所述目标backoff时长，则结束所述rrc建立流程，搜索所述可用邻区；
143.若处于rrc重建流程中，且t301剩余时长小于或等于所述目标backoff时长，则结束所述rrc重建流程，搜索所述可用邻区；
144.若处于rrc切换流程中，且t304剩余时长小于或等于所述目标backoff时长，则结束所述rrc切换流程，搜索所述可用邻区；
145.若处于rrc恢复流程中，且t319剩余时长小于或等于所述目标backoff时长，则结束所述rrc恢复流程，搜索所述可用邻区。
146.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各程序模组的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的程序模组完成，即将所述器的内部结构划分成不同的程序单元或模组，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各程序模组可以集成在一个处理单元中，也可是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个处理单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件程序单元的形式实现。另外，各程序模组的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。
147.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
148.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
149.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的器和方法，可以通过其他的方式实现。示例性的，以上所描述的器实施例仅仅是示意性的，示例性的，所述模组或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，示例性的，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，器或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性、机械或其他的形式。
150.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显
示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
151.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可能集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
152.应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。