一种适用于td-lte网络rrc状态机的测量系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种适用于TD-LTE网络中RRC状态机的测量方法和系统。
【背景技术】
[0002]TD-LTE 是英文 Time Divis1n Long Term Evolut1n (分时长期演进)的英文简称，是基于3GPP LTE(第三代合作伙伴计划长期演进技术)的一种通讯技术与标准。如图1所示，在扁平化的TD-LTE网络中，eNodeB(演进型NodeB)网元将UMTS网络的NodeB和RNC (无线网络控制器)进行了融合。其中，RRC (无线资源控制协议)被实施在RNC中，RRC协议负责移动终端和基站之间无线数据链路的建立和释放，并在每一个移动终端设备上维护着一个RRC状态机，该状态机负责管理物理链路的状态。通常来说，在移动终端主要有2种RRC状态:(1)RRC_IDLE状态:移动终端没有RRC连接以及用户专有资源，不能够传输数据，在此状态下能耗较低；(2) RRC_C0NNECTED状态，即一般所述的RRC连接建立状态，为完成数据传输建立无线数据传输链路，在此状态下能耗很高。移动终端的RRC状态切换包括2个方向，包括从RRC_C0NNECTED状态向RRC_IDLE状态的切换，称为Demot1n (降级)，这个过程一般由网络运营商设置的不活动计时器来触发，在T时间内观测不到任何数据传输，不活动计时器触发Demot1n，其中T时间又被称为尾时间；从RRC_IDLE状态向RRC_CONNECTED状态的切换，称为Promot1n (迀升)，这个状态切换过程要带来较大的时延。
[0003]LTE网络采用非连续接收机制(DRX，Discontinuous recept1n)，采用固定的周期，并在寻呼时刻(PO)到来时启动监视roccH(物理下行控制信道)的功能，进入空闲模式下的激活期(Ondurat1n Timer)，在激活期需要全面监视F1DCCH,在DRX激活期过去之后再次进入睡眠状态，用户装置仅监控每个DRX周期的PO。图2所示为LTE网络中非连续接收机制不意图。
[0004]不同TD-LTE网络运营商根据实际情况配置了不同的RRC参数，如图3所示是运营商可能配置的LTE RRC状态机模型。
[0005]无线网络运营商通过根据具体情况设置不同的状态Demot1n不活动定时器、状态Promot1n时延、非连续接收周期与激活期等参数来控制上述状态的转换。由于运营商并不公开这些参数，用户装置无法直接获得上述参数。
[0006]目前针对蜂窝网络中移动终端RRC状态机测量技术研宄较少，且主要集中在3G网络，缺少针对TD-LTE网络中RRC状态机及其参数的测量。QianFeng等人提出一种适用于UMTS网络的移动终端探测技术来测量RRC状态机。这种方法通过调整用户设备的收/发数据包策略，可以发现不同RRC状态之间切换的特征，进而实现推算RRC状态机及其具体参数。
[0007]但是，发明人发现现有的测量方法存在以下问题:(1)LTE网络相对于3G网络来说，因为非连续接收机制的存在，导致这种从移动终端进行主动测量往返时延的方法，会导致RRC状态promot1n到连接状态，无法测量LTE网络中空闲状态的下行监听信道非连续周期和非连续周期内激活期的大小。(2)此种方法在测量往返时延过程中，因为没有考虑到大字节数据包与小字节数据包在传输时延上的差异性，会导致RRC状态机参数测量结果不够精确。
【发明内容】
[0008]针对现有技术的不足，提出了一种适应性良好，检测效率高，耗时短的适用于TD-LTE网络RRC状态机的测量系统和方法。本发明的技术方案如下:一种适用于TD-LTE网络RRC状态机的测量系统，其包括单向时延测量模块401、测量结果存储模块402及时延结果分析模块403 ;其中
[0009]单向时延测量模块401:包括对TD-LTE网络中无线资源控制协议RRC状态机的单向时延进行测量的移动终端和服务器，其中，服务器和移动终端分别作为服务端和客户端，在服务器和移动终端之间预先设置了服务器发送数据包到移动终端的规则和移动终端接收数据包的规则，在移动终端和服务端间建立TCP连接，并且采用GPS或者NTP网络时间协议时钟同步法，校准使移动终端和服务端达到时钟同步；并将单向时延测量结果发送给测量结果存储模块402 ；
[0010]测量结果存储模块402:用于记录并存储服务器发送数据包到移动终端的经历的单向时延结果；
[0011]时延结果分析模块403:调用测量结果存储模块402的测量结果，从时延测量结果中寻找跃迀点，确定跃迀点处对应的时延大小和休眠时间，利用移动终端RRC状态之间切换会产生额外时延的特性，LTE网络DRX非连续接收影响时延测量结果呈周期性变化的特性，计算得出LTE RRC状态机的参数，具体包括A、RRC_CONNECTED状态切换RRC_IDLE状态Demot1n降级不活动定时器的测量；B、RRC_IDLE状态切换到RRC_CONNECTED状态Promot1n迀升时延的测量；C、非连续接收周期与非连续接收周期内激活期的测量。
[0012]一种适用于TD-LTE网络RRC状态机的测量方法，其包括以下步骤:
[0013]201、预先在服务器和移动终端之间设置服务器发送数据包到移动终端的规则和移动终端接收数据包的规则；在移动终端和服务端间建立TCP连接，并且采用GPS或者NTP网络时间协议时钟同步法，校准使移动终端和服务端达到时钟同步；
[0014]202、测量并记录服务器发送数据包到移动终端的单向时延；
[0015]203、从时延测量结果中寻找跃迀点，确定跃迀点处对应的时延大小和休眠时间，利用移动终端RRC状态之间切换会产生额外时延的特性，LTE网络DRX (非连续接收)影响时延测量结果呈周期性变化的特性，计算得出LTE RRC状态机的参数，具体包括以下参数:RRC_C0NNECTED状态切换RRC_IDLE状态Demot1n降级不活动定时器的测量；RRC_IDLE状态切换到RRC_C0NNECTED状态Promot1n迀升时延的测量；非连续接收周期的测量与非连续接收周期内激活期的测量。
[0016]进一步的，步骤203中具体得出RRC_C0NNECTED状态切换到RRC_IDLE状态Demot1n的降级不活动定时器的测量具体步骤包括:
[0017](I)设置最大执行次数M，计数器初始值N; (2)服务端向客户端发送数据包；(3)服务端休眠N*100ms ;(4)服务端与客户端进行时钟同步；(5)服务端再次向客户端发送数据包；(6)记录步骤(5)中单向时延Tn; (7)循环上述步骤(2)-(6) ;(8)寻找数列T N的跃迀点，记第一个跃迀点n，点η处对应休眠时间为N1,则移动终端RRC状态Demot1n不活动定时器NflOOms。其中，N为循环计数器初始值。
[0018]进一步的，步骤203中RRC_IDLE状态切换到RRC_CONNECTED状态Promot1n迀升时延的测量包括以下具体步骤:(I)设置最大执行次数M，计数器初始值N; (2)服务端向客户端发送数据包；(3)服务端休眠N*100ms ; (4)服务端与客户端进行时钟同步；(5)服务端再次向客户端发送数据包；(6)记录步骤(5)中单向时延Tn;(7)循环上述步骤(2)-(6);
(8)服务端向客户端发送数据包；(9)记录步骤(5)中单向时延D1;(10)寻找数列Tn的跃迀点，记第二个跃迀点m，点m-Ι处对应的测量时延Tnri，则状态promot1n时延为Tnrl-D1Iiis,其中，N为循环计数器初始值。
[0019]进一步的，步骤203中非连续接收周期的测量包括以下具体步骤:(I)设置最大执行次数M,计数器初始值N ; (2)服务端向客户端发送数据包；(3)服务端休眠N*100ms ; (4)服务端与客户端进行时钟同步；(5)服务端再次向客户端发送数据包；(6)记录步骤(5)中单向时延Tn;(7)循环上述步骤(2)-(6) ;(8)寻找数列T ,的跃迀点，记第一个跃迀点X，点X处对应测量时延Tx;记第二个跃迀点Y，点Y处对应测量时延T y，则RRC_IDLE状态下非连续接收周期为(Ty-Tx) *100ms。其中，N为循环计时器。
[0020]进一步的，非连续接收周期激活期的测量包括以下具体步骤:(I)设置最大执行次数M,计数器初始值N ; (2)服务端向客户端发送数据包；(3)服务端休眠N*100ms ; (4)服务端与客户端进行时钟同步；(5)服务端再次向客户端发送数据包；(6)记录步骤(5)中单向时延Tn; (7)循环上述步骤(2)-(6)；⑶寻找数列T !^的跃迀点，记第一个跃迀点P，点P处对应测量时延T1;记第二个跃迀点q，点q-Ι处对测量时延T 0，RRC_IDLE状态下非连续接收周期激活期Tm= [T pUms，N为循环计数器初始值。
[0021]本发明的优点及有益效果如下:
[0022]本发明所述方法可以有效地测量出状态Demot1n不活动定时器、状态Promot1n时延、非连续接收周期与激活期，该方法步骤少，适应性良好，检测效率高，耗时短。通过对这些网络参数的测量，助于网络运营商更好地掌握网络状态，并且针对性地完善、优化网络设计和资源分配。进一步为移动终端应用开发者提供可靠的理论支持，发现应用程序在数据传输过程中对终端能耗的影响，从而协助其在开发过程中优化数据交互过程，以便更好地提升网络传输质量。
【附图说明】
[0023]图1是本发明提供实施例蜂窝移动网络架构图；
[0024]图2:TD-LTE网络非连续接收机制示意图；
[0025]图3:TD-LTE网络运营商配置的RRC状态机模型示意图；
[0026]图4:TD-LTE网络的移动终端RRC状态机测量系统示意图；
[0027]图5:RRC状态Demot1n不活动定时器测量方法流程图；
[0028]图6:RRC状态Promot1n时延测量方法流程图；
[0029]图7:RRC_IDLE状态下非连续接收周期测量方法流程图；
[0030]图8:RRC_IDLE状态下非连续接收周期激活期测量方法流程图。
【具体实施方式】
[0031]以下结合附图，对本发明作进一步说明:
[0032]参见如图4所示，TD-LTE网络的移动终端RRC状态机测量系统主要包括三个部分:
[0033]单向时延测量模块401:包括用于单向时延测量的移动终端和服务器。其中，服务器和移动终端分别作为服务端和客户端，首先设置数据包发送/接收时间间隔和移动终端休眠时间，设置每次发送/接收数据包间隔为100ms，在移动终端和服务端间建立TCP连接，并且利用GPS或者NTP时钟同步技术，准确校准移动终端和服务端时钟同步，确保单向时延测量结果准确有效性。
[0034]测量结果存储模块402:用于记录并存储服务器发送到移动终端数据包经历单向时延结果。
[0035]时延结果分析模块403:调用测量结果存储模块402的测量结果，从时延测量结果中寻找跃迀点，确定跃迀点处对应的时延大小和休眠时间，利用移动终端RRC状态之间切换会产生额外时延的特性，LTE网络DRX(非连续接收)影响时延测量结果呈周期性变化的特性，计算得出LTE RRC状态机的参数，具体包括A、RRC_CONNECTED状态切换RRC_IDLE状态Demot1n降级不活动定时器的测量；B、RRC_IDLE状态切换到RRC_CONNECTED状态Promot1n迀升时延的测量；C、非连续接收周期与非连续接收周期内激活期的测量。
[0036]下面参照附图5，具体说明移动终端RRC状态Demot1n不活动定