一种端云协同完成邻区发现的方法和装置与流程

本发明涉及邻区自动发现，尤其涉及一种端云协同完成邻区发现的方法和装置。

背景技术：

1、蜂窝无线网络现有的邻区自动发现技术，是3gpp定义的自动邻区关联方案anr（automatic neighbor relation），lte和5g nr协议均支持anr功能。anr功能是基站通过终端ue的测量报告发现新邻区，并在本地维护邻区关系表nrt进行邻区管理。anr不仅可以搜索同频邻区，也可以完成异频、异系统邻区的搜索和维护，减少了手工邻区关系规划和优化工作。

2、然而实际运用中anr功能会受到诸多限制，大部分物联网终端的应用场景要求低功耗运行， anr功能要求终端额外增加对邻区的测量，增加功耗，实际运用中很多物联网终端会在完成数据传输功能之后就进入休眠过程，实际上很难协助基站完成邻区检测功能。其次anr过程需要基站侧和终端ue进行多次交互，检测——上报——重配置——再次检测的过程，交互步骤多，额外增加了无线链路的信令开销，当物联网终端数量级增加之后，会造成无线链路调度拥塞的问题。且anr的邻区发现功能完全依赖于终端ue的搜索和检测能力，而物联网终端的部署和使用场景差别很大，无法用统一的算法完成邻区判决，容易在nrt表项增删时造成误判。

3、现有专利中，申请号为cn201180076195.2，公开日为2013年5月10日的专利公开了一种anr建立解决方案，包括在基站处接收来自于用户设备的测量报告，所述测量报告包括来自于多个小区的每个小区的信号强度，在基站处评估来自于所述小区的每个小区的所述信号强度，在基站处设置具有信号强度超出预定阈值的小区作为服务用户设备的小区的相邻小区。该发明的不足之处在于，没有对邻区关系进行多次判定，容易造成误判，加入不正确的邻区，对设备造成额外功率消耗。

4、申请号为cn201610412820.0，公开日为2017年12月19日的专利公开了一种自动邻区关系anr的建立方法、系统和管理站，所述的方法包括：第一基站接收由用户终端ue提交的邻区测量报告；当所述第一基站从所述邻区测量报告中发现新小区时，所述第一基站向管理站上报邻区增加请求；所述管理站基于所述邻区增加请求，获取自动邻区关系anr的当前工作模式；当所获取的当前工作模式为自由模式时，所述管理站判断所述第一基站的当前小区与所述新小区是否为有效邻区；若是，则所述管理站向所述第一基站发送邻区增加指示；所述第一基站基于所述邻区增加指示，将所述当前小区与所述新小区的邻区关系添加至预置的邻区关系表nrt中。该发明仅对新邻区关系进行了有效覆盖重叠的判定，仍有误判的可能。

技术实现思路

1、本发明为了解决现有技术中增加终端的功能消耗，易造成无线链路调度拥塞和删减nrt表时误判的问题，提出了一种端云协同完成邻区发现的方法和装置，该技术方案通过用户终端ue，基站enb和mme相互通信，并设置ncr1和ncr2两种邻区添加准则对增加的邻区关系进行筛选，有效减少邻区误判。

2、本发明的具体技术方案如下：一种端云协同完成邻区发现的方法，所述端云协同完成邻区发现的方法主要包括以下步骤：

3、s1：ue开机，进行初始小区接入过程，搜索得到接收信号强度最高小区a和次高小区b，监听并记录所述小区的信息。该步骤对有可能作为邻区的小区进行第一步搜索。

4、s2：ue接入小区a，判断小区a和小区b是否满足邻区添加准则ncr1，若满足则将所述小区的信息封装在pdn建立请求消息的pco字段中。该步骤即对邻区关系进行第一次筛选。

5、s3：在ue和mme以及基站之间建立邻区信息通道，解析并记录pco字段中的信息。该步骤将anr功能实现中常规的ue+基站变为ue+mme+基站设计，加入了筛选单元，具体方法步骤如步骤s4。

6、s4：判断小区a和小区b是否满足邻区添加准则ncr2，若满足则将所述小区的邻区关系封装为topic消息，并发送给对应的基站。该步骤即对邻区关系进行第二次筛选，减少了误判的概率。

7、s5：基站收到topic消息，更新nrt表。

8、mme即lte接入网络的关键控制节点，主要负责信令处理。pdn即共用数据网，是终端发送数据时的目标。pco字段即协议配置选项，为可选的协议字段，用于为用户终端提供一些其连接到的网络相关的附加信息。

9、该方法包括搜索候选小区，建立用户终端ue、基站和mme之间的邻区信息通道，增加两次根据邻区添加准则ncr1和ncr2的筛选以及mme和基站之间同步邻区关系，减少了邻区关系的误判，并减少了对物联网设备造成的额外功耗。

10、作为优选，所述步骤s1具体包括以下步骤：

11、s11：ue读取sim卡的运营商和频段信息，进行指定运营商和频段的小区搜索，确定备选邻区小区。

12、s12：ue记录搜索到的接收信号强度最高的小区a和次高小区b的信号强度rsrp和rsrq，并监听小区a和小区b的sib1消息。

13、s13：从监听到的sib1消息中获取并记录小区a和小区b的信息。

14、rsrp即参考信号接收功率，是代表无线信号强度的关键参数。rsrq即参考信号接收质量，根据信号质量对lte候选小区进行排列，用于切换和重选小区。

15、记录的小区信息包括小区的频段、mcc、mnc、ci和tac信息。

16、mcc即移动国家代码，用于识别用户所属国家。mnc即移动网络代码，用于识别用户所述移动网络。ci即小区标识，用于区分不同小区。tac即跟踪区代码，由运营商自行分配，作为用户定位唯一标识。

17、步骤s11-s13用于搜索可能满足邻区关系的候选小区，主要根据接收信号强度和质量确定，搜索到后记录候选小区的相关信息。

18、作为优选，所述ue记录的小区数量为n个，根据接收信号强度降序排列取前n个小区，默认n=2。

19、步骤s11-s13中搜索到的候选小区数量可根据实际应用场景设定，取接收信号强度较强的前n个小区。默认n=2，此时只记录接收信号最强小区和次强小区。

20、作为优选，所述步骤s2中邻区添加准则ncr1具体包括以下步骤：

21、s21：判断小区a与小区b是否为同频邻区，若是则转至步骤s22，若不是则转至步骤s23。

22、s22：判断是否满足 |rsrp(a)-rsrp(b)|<s1，若满足则ncr1取值为1，若不满足则ncr1取值为0，并转至步骤s24。

23、s23：判断是否满足 ||rssi(a)-rssi(c)-rssi(d)-rssi(e)|-|rssi(b)-rssi(f)- rssi(g)-rssi(h)||<s2，其中c代表终端ue检测到和小区a同频的信号强度最高小区，d和e分别代表和小区a同频的信号强度次高小区和第三高小区，f代表终端ue检测到和小区b同频的信号强度最高小区，g和h分别代表和小区b同频的信号强度次高小区和第三高小区，若满足则ncr1取值为1，若不满足则ncr1取值为0，并转至步骤s24。

24、s24：若ncr1=1，则判定小区a和小区b满足邻区添加准则ncr1，若ncr1=0，则判定小区a和小区b不满足邻区添加准则ncr1。

25、邻区添加准则ncr1通过同频段内两小区接收的信号强度之差对有效邻区进行判断，当两者接收的信号强度差别过大时不判定为有效邻区，避免了加入信号强度较差邻区的问题。

26、作为优选，所述判断条件中阈值 s1和 s2分别根据终端的应用场景不同进行配置，当终端是不可移动场景时配置为5dbm，当终端是可移动场景时配置为10dbm。

27、应用场景为不可移动场景时对信号强度差值要求较高，应用场景为可移动场景时对信号强度差值要求较低。

28、作为优选，所述步骤s3具体包括以下步骤：

29、s31：基站将小区a的地理位置通过标准信令消息传给mme。

30、s32：将mme作为mqtt的服务器端，基站作为mqtt的客户端，在mme和相连的基站之间建立mqtt连接。

31、s33：基站向mme订阅所有邻区关系的topic。

32、s34：ue向mme发起pdn建立请求，mme收到请求消息后，解析并记录pco字段中携带的小区a和小区b的信息。

33、mqtt即消息队列遥测传输协议，构建于tcp/ip协议上，能够以极少的代码和有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。

34、pco字段中携带的信息包括小区的rsrp和rsrq、频段、mcc、mnc、基站id、ci和tac信息，mme通过pco字段中小区b的基站id确定对应基站的地理位置，从而判断小区a的对应基站之间的距离是否符合要求。

35、作为优选，所述步骤s4中邻区添加准则ncr2具体包括以下步骤：

36、s41：判断小区a和小区b对应的基站的地理位置是否满足两者距离小于x1。

37、s42：若满足则ncr2取值为1，若不满足则ncr2取值为0。

38、s43：若ncr2=1，则判定小区a和小区b满足邻区添加准则ncr2，若ncr2=0，则判定小区a和小区b不满足邻区添加准则ncr2。

39、邻区添加准则ncr2通过两小区对应基站的地理位置之间的距离判断是否为有效邻区，避免了距离较远的小区被误判为有效邻区的问题。

40、作为优选，所述小区a和小区b对应基站之间的距离计算方法包括曼哈顿距离公式和欧式距离公式，所述距离的阈值根据终端应用场景进行设置。

41、小区之间距离即小区对应基站之间的距离，可根据不同的应用场景实用不同计算公式对距离进行计算。

42、作为优选，所述步骤s5具体包括以下步骤：

43、s51：基站收到topic消息后，在nrt表中检查小区a和小区b的邻区关系是否已经存在。

44、s52：若不存在，则将该邻区关系添加至nrt表，并向服务器返回发布确认消息。

45、s53：若存在，则向服务器发送携带邻区关系已存在字段的确认消息，服务器接收到消息后将该邻区关系记录为不发布。

46、步骤s51-s53通过mqtt连接完成邻区信息的同步，确保了邻区关系不会重复添加，减少了终端的功耗。

47、一种端云协同完成邻区发现的装置，所述装置包括用户终端ue，所述用户终端ue包含初始扫描单元和邻区信息处理单元以及邻区信息上报单元，所述装置还包括基站enb和mme，所述基站enb包含邻区关系维护单元和邻区mqtt客户端处理单元，所述mme包含邻区信息解析和处理单元以及邻区mqtt服务器端处理单元。

48、用户终端ue和基站enb之间通过初始接入信令连通，用户终端ue和mme之间通过eps连接信令连通，基站enb和mme之间建立mqtt连接。

49、与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

50、1、通过在mme中设置邻区mqtt服务器端处理单元，形成mme与基站之间的mqtt连接，从而维护不同的enb订阅的mqtt topic，并进行topic的分发，解决了anr功能对低功耗物联网设备造成额外功耗和无线链路信令开销的问题。

51、2、在anr过程中增加了mme，避免了基站和用户终端之间的多次无用交互，减少了无线链路的信令开销，避免了当物联网终端数量级增加之后，会造成无线链路调度拥塞的问题。

52、3、采用了两种邻区添加准则ncr1和ncr2，通过筛选对有效邻区进行判定，减少了在nrt表项增删时的误判。