一种专用随机接入前导最大预留时间的设置方法和装置

摘要

本发明公开了一种专用随机接入前导最大预留时间的设置方法和装置；所述设置方法包括：测量预定数量的或预定时间内网络侧所分配的专用随机接入前导的实际预留时间；网络侧根据所测量的多个专用随机接入前导的实际预留时间，设置专用随机接入前导的最大预留时间。本发明的技术方案在LTE系统中终端侧利用基于非竞争的随机接入方式接入网络时，可使网络侧能动态设置专用随机接入前导的最大预留时间。

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种专用随机接入前导最大预留时间的设置方法和装置。

背景技术

如图1所示，长期演进(LTE，Long Term Evolution)网络由演进全球陆地无线接入网(E-UTRAN，Evolved Universal Terrestrial Radio AccessNetwork)和演进分组交换中心(EPC，Evolved Packet Core)组成，网络呈现扁平化。EUTRAN通过S1接口与EPC相连。其中，EUTRAN由多个相互连接的演进基站(eNB，Evolved NodeB)组成，各个eNB之间通过X2接口连接；EPC由移动性管理实体(MME，Mobility Management Entity)和服务网关实体(S-GW，Serving Gateway)组成。

在LTE系统中，如果用户设备(User Equipment，UE)需要与网络侧交互，则UE需要首先取得上行同步，此时，就需要发起随机接入过程(RACHaccess procedure)，即UE需要首先发送随机接入前导(Preamble)，如果有两个UE在同一时刻发送了同一个Preamble，就会发生冲突，必须要经过冲突解决过程才能最终取得与网络的同步。为了满足某些特殊场景的需求，比如切换等，随机接入过程也可以通过一种非竞争的方式接入，在这个过程中UE发送的Preamble不会发生冲突。相应的随机接入过程被分为基于竞争的随机接入和基于非竞争随机接入的两种形式，LTE中每个小区用于随机接入的前导为64个，按照上述的基于竞争和非竞争的随机接入方式，Preamble码被分成了两组，两组的大小划分由网络侧决定；其中专用随机接入前导仅适用于基于非竞争的随机接入过程中。

参见图2，基于非竞争的随机接入过程大体描述如下：

0、eNB首先通过专用信令分配专用的Preamble给UE，其中可选的专用信令会指定发送该专用随机接入前导的时频域位置；

1、如果eNB指定了专用随机接入前导的时频域位置，则UE在指定的时频域位置发送专用Preamble；否则UE随机选择一个时频域位置发送专用Preamble；

2、eNB在收到后，在下行共享信道回复UE随机接入响应，如果UE在下行控制信道上监听到了与自己前面发送的专用前导相关的响应，则认为此次随机接入过程成功；否则认为不成功可能需要重新发起随机接入。

在上述随机接入过程期间相应时频域资源上的该Preamble是被预留的，且受到预留定时器保护(比如定时器T304)，预留定时器的定时时间长度为该Preamble的最大预留时间。在预留期间该专用Preamble资源不能再被分给其他UE使用，如果eNB没有为该Preamble指定时频域资源，则在此期间该Preamble在所有时频域上都无法分配给其他UE使用。相应的专用Preamble资源只有当UE成功完成相应随机接入过程或者相应定时器超时，才会被释放，以便继续分给其他UE使用。

由上面的描述可以看出，在小区中某一时刻某个时频域资源上的一个专用前导最多只能被一个UE使用，从而也保证了UE之间没有干扰。但是专用Preamble的个数有限(必定小于64个)，一个无线帧内发送随机接入的时频域资源也是有限的(必定小于10)，而在网络中某一时刻发起基于非竞争的随机接入过程的UE可能有多个，因此可能导致专用Preamble不够用，从而使本应使用基于非竞争的随机接入方式的UE不得不使用基于竞争的随机接入方式，最终导致随机接入的延迟太大，或者成功率降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种专用随机接入前导最大预留时间的设置方法和装置，在LTE系统中终端侧利用基于非竞争的随机接入方式接入网络时，网络侧可动态设置专用随机接入前导的最大预留时间。

为了解决上述问题，本发明提供了一种专用随机接入前导最大预留时间的设置方法，包括：

测量预定数量的或预定时间内网络侧所分配的专用随机接入前导的实际预留时间；网络侧根据所测量的多个专用随机接入前导的实际预留时间，设置专用随机接入前导的最大预留时间。

进一步地，所述测量一定数量的或一段时间内网络侧所分配的专用随机接入前导的实际预留时间是指按照以下方式或其中之一进行测量：

方式一、演进基站测量预定时间内或预定数量的专用随机接入前导从分配开始到本次随机接入过程结束所用的时间t1，将t1作为所述实际预留时间；其中本次随机接入过程结束是指演进基站在分配该专用随机接入前导后，达到所述最大预留时间之前收到了终端发送的相应专用随机接入前导；

方式二、预定数量的，或预定时间内发起基于非竞争的随机接入过程的终端测量从收到专用随机接入前导开始到本次随机接入过程结束所用的时间t2，将t2作为所述实际预留时间通过测量上报消息上报给网络侧；其中本次随机接入过程结束是指UE在发送完所述专用随机接入前导后收到相应的演进基站的随机接入响应；其中所述测量上报消息为当前协议已存在的消息，或者是专门的预留时间上报消息。

进一步地，所述的设置方法还包括：

网络侧当满足触发条件时，开始测量或通知各发起基于非竞争的随机接入过程的终端开始测量；所述触发条件为以下任一个或其任意组合：

条件一，网络侧统计在某一时刻已分配的专用随机接入前导数占总的专用随机接入前导数的比例r1，在一预设时间长度的时间段内r1一直大于预定的第一比例阈值；

条件二，网络侧统计在单位时间内收到的专用随机接入前导个数占在该单位时间内分配的专用随机接入前导总个数的比率r2，r2小于预定的第二比例阈值。

进一步地，当采用方式二时，所述终端当收到网络侧通知开始测量的信令后测量所述t2，或是在每次随机接入时主动测量；当收到网络侧通知上报测量结果的信令时上报所述t2，或是在每次随机接入成功后主动上报。

进一步地，所述网络侧根据所测量的多个专用随机接入前导的实际预留时间，设置专用随机接入前导的最大预留时间的方式包括以下方式中的任一个：

网络侧确定所述多个专用随机接入前导的实际预留时间的平均值，将所述专用随机接入前导的最大预留时间设置为所述平均值，或是设置为所述平均值乘以一预定系数后的乘积；

网络侧将所述专用随机接入前导的最大预留时间的长度设置为小于所述多个专用随机接入前导的实际预留时间中最大值，并且使所述多个专用随机接入前导的实际预留时间中小于或等于该最大预留时间的比例大于一第三比例阈值。

本发明还提供了一种专用随机接入前导最大预留时间的设置装置，包括：

测量模块，用于测量网络侧所分配的专用随机接入前导的实际预留时间；

存储模块，用于保存预定数量的所述专用随机接入前导的实际预留时间，或保存预定时间内测量的所述专用随机接入前导的实际预留时间；

定时模块，用于根据所保存的多个所述专用随机接入前导的实际预留时间，设置专用随机接入前导的最大保护定时器的时间长度。

进一步地，所述测量模块包括一或多个，安装于演进基站和/或各终端中；

所述测量模块安装在演进基站中时，测量专用随机接入前导从分配开始到本次随机接入过程结束所用的时间t1，将t1作为所述实际预留时间发送给所述存储模块；其中本次随机接入过程结束是指演进基站在分配该专用Preamble后，达到所述最大预留时间之前收到了终端发送的相应专用随机接入前导；

所述测量模块安装在各终端中时，当所在终端发起基于非竞争的随机接入过程时，测量从该终端收到专用随机接入前导开始到本次随机接入过程结束所用的时间t2，将t2作为所述实际预留时间通过测量上报消息发送给所述存储模块；其中本次随机接入过程结束是指该终端在发送完所述专用随机接入前导后收到相应的演进基站的随机接入响应；其中所述测量上报消息为当前协议已存在的消息，或者是专门的预留时间上报消息。

进一步地，所述的设置装置还包括：

启动模块，用于当满足触发条件时通知所述测量模块开始测量；所述触发条件为以下任一个或其任意组合：

条件一，统计在某一时刻已分配的专用随机接入前导数占总的专用随机接入前导数的比例r1，在一预设时间长度的时间段内r1一直大于预定的第一比例阈值；

条件二，统计在单位时间内收到的专用随机接入前导个数占在该单位时间内分配的专用随机接入前导总个数的比率r2，r2小于预定的第二比例阈值。

进一步地，所述测量模块安装在各终端中时，当收到网络侧通知开始测量的信令后测量所述t2，或是在每次所在终端随机接入时主动测量；当收到网络侧通知上报测量结果的信令时上报所述t2，或是在每次所在终端随机接入成功后主动上报。

进一步地，所述定时模块根据多个专用随机接入前导的实际预留时间设置专用随机接入前导的最大保护定时器的时间长度的方式具体为以下方式中的任一个：

所述定时模块确定所述多个专用随机接入前导的实际预留时间的平均值，将所述专用随机接入前导的最大保护定时器的时间长度设置为所述平均值，或是设置为所述平均值乘以一预定系数后的乘积；

所述定时模块将所述专用随机接入前导的最大保护定时器的时间长度设置为小于所述多个专用随机接入前导的实际预留时间中最大值，并且使多个专用随机接入前导的实际预留时间中小于或等于该最大预留时间的比例大于一第三比例阈值。

本发明的技术方案可以自动、动态优化在基于非竞争的随机接入过程中相应专用随机接入前导被预留的时间，从而可以提高专用随机接入前导的利用率，提高非竞争随机接入的成功率，减少因为专用随机接入前导不够用导致的异常情况，提升网络的服务质量。

附图说明

图1是E-UTRAN网络架构示意图；

图2是基于非竞争的随机接入过程流程图；

图3是应用示例一中eNB测量及优化过程示意图；

图4是应用示例二中UE测量及优化过程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。

为了避免背景技术中的所述问题，需要尽量保证专用Preamble个数和发送随机接入的时频域资源，但是这样可能增加系统成本或造成专用Preamble和时频域资源的浪费；本发明提出通过尽量减少网络侧对该专用Preamble的最大预留时间(比如减少该前导的最大保护定时器时间长度)来避免专用Preamble不够用，使本应使用基于非竞争的随机接入方式的UE不得不使用基于竞争的随机接入方式的问题；另外，本发明考虑到，如果该专用Preamble的最大预留时间设置过短，则可能导致原本可以成功接入的UE因为eNB判断超时而释放相应的专用Preamble导致最终失败，因此对该专用Preamble的最大预留时间的减少需要在一定限度内。

如果上述专用Preamble的最大预留时间的设置采用人工手动配置，则无法保证动态适应性及时变性，且人工参与的网络优化效率不高，而且最重要的是这会导致大量的人力成本，这是运营商不愿看到的。在当前LTE协议中已经明确在Release9版本中支持自组织网络功能(Self-OrganizationNetwork，SON)，SON可以根据当前的网络性能，动态优化网络的参数配置。因此，本发明提出了利用SON获取特定网络性能以优化专用Preamble的最大预留时间。

对于本发明所述的专用随机接入前导是指与某个固定时频域资源相关的随机接入前导资源，分配在不同时频域上的相同随机接入前导码也属于不同的随机接入前导。

实施例一，一种专用随机接入前导最大预留时间的设置方法，包括：

测量预定数量的或预定时间内网络侧所分配的专用Preamble的实际预留时间；网络侧根据所测量的多个专用Preamble的实际预留时间，设置专用Preamble的最大预留时间。

本实施例中，所述测量一定数量的或一段时间内网络侧所分配的专用Preamble的实际预留时间可以但不限于是指按照以下方式或其中之一测量：

方式一、eNB测量预定时间内或预定数量的专用Preamble从分配开始到本次随机接入过程结束所用的时间t1，将t1作为所述实际预留时间；其中本次随机接入过程结束是指eNB在分配该专用Preamble后，达到所述最大预留时间之前收到了UE发送的相应专用Preamble；

方式二、预定数量的，或预定时间内发起基于非竞争的随机接入过程的UE测量从收到专用Preamble开始到本次随机接入过程结束所用的时间t2，将t2作为所述实际预留时间通过测量上报消息上报给网络侧；其中本次随机接入过程结束是指UE在发送完所述专用Preamble后收到相应的eNB的随机接入响应。其中所述测量上报消息可以是当前协议已存在的消息，或者是专门的预留时间上报消息，在消息中包含UE测量到的所述的实际预留时间。

如果同时采用方式一和方式二，则是将t1和t2都作为所述实际预留时间。

实际应用中，也不排除测量从分配专用Preamble到发送或接收到随机接入响应的时间，作为所述实际预留时间。

本实施例中，所述网络侧可以但不限于为eNB。

本实施例中，所述的设置方法还可以包括：

网络侧当满足触发条件时，开始测量或通知各发起基于非竞争的随机接入过程的UE开始测量；

所述触发条件可以但不限于为以下任一个或其任意组合(比如触发条件可以是“条件一和条件二”，即需要两个都满足，也可以是“条件一或条件二”，即满足任一个即可)：

条件一：网络侧统计在某一时刻已分配的专用随机接入前导数占总的专用随机接入前导数的比例r1，在一预设时间长度的时间段内r1一直大于预定的第一比例阈值；

条件二：网络侧统计在单位时间内收到的专用随机接入前导个数占在该单位时间内分配的专用随机接入前导总个数的比率r2，r2小于预定的第二比例阈值。

实际应用时，可以根据具体情况或实际需要设置所述触发条件；也可以一直进行测量和设置，或是按照预定的时间间隔进行周期性的测量和设置。

本实施例中，UE可以是当收到网络侧通知开始测量的信令后测量所述t2，也可以是在每次随机接入时主动测量。

本实施例中，UE可以是当收到网络侧通知上报测量结果的信令时上报所述t2，也可以是UE在每次随机接入成功后主动上报。

本实施例中，所述网络侧根据所测量的多个专用Preamble的实际预留时间，设置专用Preamble的最大预留时间的方式具体可以但不限于包括以下方式中的任一个：

网络侧确定所述多个专用Preamble的实际预留时间的平均值，将所述专用Preamble的最大预留时间设置为所述平均值，或是设置为所述平均值乘以一预定系数后的乘积；所述预定系数可以根据实验或实际情况设定；

网络侧将所述专用Preamble的最大预留时间的长度设置为大于所述多个专用Preamble的实际预留时间中的大部分、小于所述多个专用Preamble的实际预留时间中最大值；这里的“大于所述多个专用Preamble的实际预留时间中的大部分”是指，所述多个专用Preamble的实际预留时间中小于或等于该最大预留时间的比例大于一第三比例阈值。所述第三比例阈值可以设置得较高，以保证在预留期间绝大部分被分配的专用随机接入前导都可以被eNB成功收到，比如为99％，即所述多个专用Preamble的实际预留时间中有99％的长度小于或等于所设置的所述最大预留时间。

实际应用时，可以用其它方式来根据所述多个专用Preamble的实际预留时间设置所述最大预留时间，以达到动态优化设置该最大预留时间的效果。

所述预定时间、预定数量、第一、第二、第三比例阈值、时间长度、时间间隔、预定系数等参数中的全部或部分可以由OAM(Operation、Administration、Maintenance，操作、管理、维护)配置，或者为网络侧的缺省配置。

下面用几个应用示例进一步对本实施例加以说明。

应用示例一，其过程如图3所示，包括：

301、eNB开启对于专用随机接入前导预留时间的设置过程。eNB测量在基于非竞争随机接入过程中使用的专用随机接入前导的实际预留时间t1，所述的专用随机接入前导的实际预留时间t1是指该前导从被分配给UE到本次随机接入过程结束使用的时间。所述的本次随机接入过程结束的条件是指eNB在预留保护定时器超时之前收到了UE发送的相应专用随机接入前导。

302、eNB根据收到的UE上报的大量专用随机接入前导实际预留时间的测量结果，估算专用随机接入前导预留时间的最优值，将该最优值设置为专用随机接入前导的最大预留时间。

进一步的，应用示例一的测量过程也可以由UE完成，具体示例如下：

应用示例二，其过程如图4所示，包括：

401、eNB通过专用信令分配专用的随机接入前导给UE，其中可选的专用信令会指定发送该专用随机接入前导的时频域位置；

402、UE发起基于非竞争随机接入过程，并开启对于该专用随机接入前导占用时间的测量过程。UE测量相应的专用随机接入前导的实际预留时间t2，所述的专用随机接入前导的实际预留时间t2是指从UE收到该专用随机接入前导到本次随机接入过程结束所使用的时间。所述的本次随机接入过程结束的条件是指UE在发送完前导后收到了相应的eNB的随机接入响应。

403、UE向eNB发送测量上报消息，消息中包括了对相应专用随机接入前导占用时间t2。其中所述测量上报消息可以是当前协议已存在的消息，或者是专门的预留时间上报消息。

404、eNB根据收到的多个UE上报的大量专用随机接入前导实际占用时间的测量结果，估算专用随机接入前导预留时间的最优值，该预留时间最优值可以保证在预留期间绝大部分被分配的专用随机接入前导都可以被eNB成功收到，将该最优值设置为专用随机接入前导的最大预留时间。所述的绝大部分是指几率大于一定阈值，比如99％，该阈值由OAM配置，或者为eNB缺省配置。

所述的计算专用随机接入前导预留时间的最优值的方法，可以是根据各个测量结果的平均值，也可以是使用概率分布函数等，这些计算方法都属于已知技术，本发明不做详述。

eNB的上述设置过程可选的会有优化的触发条件，即决定eNB何时才开启上述设置的条件。可选的触发方法的具体实施方式大体描述如下：

应用示例三，触发方法为：

eNB统计专用随机接入前导的使用率r1，所述的专用随机接入前导的使用率r1是指在某一时刻已分配的专用随机接入前导数占总的专用随机接入前导数的比率。所述的当前已分配的专用随机接入前导是指当前处于预留状态，即受到保护定时器保护，无法分配给其他UE使用的专用随机接入前导。

如果在某段时间内专用随机接入前导的使用率r1一直大于一定阈值，(比如98％，该阈值由OAM配置或者为eNB缺省配置)，则eNB可以开启对于专用随机接入前导预留时间的优化过程。其中所述的某段时间可以是指定的绝对时间段，也可以只是一个相对时间长度，比如在r1第一次超过阈值的1个小时内。

应用示例四，触发方法为：

eNB统计基于非竞争的随机接入过程的成功率r2，所述的基于非竞争的随机接入过程的成功率r2是指在单位时间内eNB收到的专用随机接入前导个数占此期间eNB分配的专用随机接入前导总个数的比率。所述的单位时间，比如1天或1小时等，由OAM配置，或者为eNB缺省配置。

如果基于非竞争的随机接入过程的成功率r2小于一定阈值，(比如90％，该阈值由OAM配置或者为eNB缺省配置)，则eNB可以开启对于专用随机接入前导预留时间的优化过程。

进一步的，应用示例三和应用示例四所述的优化触发条件可以联合使用。

进一步的，应用示例三和应用示例四所述的测量结果也可以作为基于非竞争的随机接入过程性能的评估标准。比如应用示例一和二中设置的专用Preamble的最大预留时间除了要满足绝大部分UE能在预留时间内成功接入网络，还要保证专用随机接入前导的使用率要低于一定阈值，或者基于非竞争的随机接入过程的成功率高于一定阈值，其中的阈值可以由OAM配置，或者为eNB缺省配置。

实施例二，一种专用随机接入前导最大预留时间的设置装置，包括：

测量模块，用于测量网络侧所分配的专用Preamble的实际预留时间；

存储模块，用于保存预定数量的所述测量模块测量的所述专用Preamble的实际预留时间，或保存预定时间内所述测量模块测量的所述专用Preamble的实际预留时间；

定时模块，用于根据所保存的多个所述专用Preamble的实际预留时间，设置专用Preamble的最大保护定时器的时间长度。

本实施例中，所述测量模块包括一或多个，安装于eNB和/或各UE中；

所述测量模块安装在eNB中时，测量专用Preamble从分配开始到本次随机接入过程结束所用的时间t1，将t1作为所述实际预留时间发送给所述存储模块；其中本次随机接入过程结束是指eNB在分配该专用Preamble后，达到所述最大预留时间之前收到了UE发送的相应专用Preamble；

所述测量模块安装在各UE中时，当所在UE发起基于非竞争的随机接入过程时，测量从该UE收到专用Preamble开始到本次随机接入过程结束所用的时间t2，将t2作为所述实际预留时间通过测量上报消息发送给所述存储模块；其中本次随机接入过程结束是指该UE在发送完所述专用Preamble后收到相应的eNB的随机接入响应；其中所述测量上报消息可以为当前协议已存在的消息，或者可以是专门的预留时间上报消息，在所述测量上报消息中包含UE测量到的所述的预留时间。

如果所述测量模块同时安装于eNB和各UE中，则t1和t2都作为所述实际预留时间保存在所述存储模块中。

实际应用中，也不排除测量模块测量的实际预留时间是从eNB分配专用Preamble到发送或UE接收到随机接入响应的时间。

本实施例中，所述存储模块和/或定时模块可以但不限于位于eNB中。

本实施例中，所述的设置装置还可以包括：

启动模块，用于当满足触发条件时通知所述测量模块开始测量；

所述触发条件可以但不限于为以下任一个或其任意组合(比如触发条件可以是“条件一和条件二”，即需要两个都满足，也可以是“条件一或条件二”，即满足任一个即可)：

条件一：统计在某一时刻已分配的专用随机接入前导数占总的专用随机接入前导数的比例r1，在一预设时间长度的时间段内r1一直大于预定的第一比例阈值；

条件二：统计在单位时间内收到的专用随机接入前导个数占在该单位时间内分配的专用随机接入前导总个数的比率r2，r2小于预定的第二比例阈值。

实际应用时，可以根据具体情况或实际需要设置所述触发条件；也可以一直进行测量和设置，或是按照预定的时间间隔进行周期性的测量和设置。

本实施例中，所述测量模块安装在各终端中时，当收到网络侧通知开始测量的信令后测量所述预留时间，或是在每次所在终端随机接入时主动测量；当收到网络侧通知上报测量结果的信令时上报所述t2，或是在每次所在终端随机接入成功后主动上报。

本实施例中，所述定时模块根据多个专用Preamble的实际预留时间设置专用Preamble的最大保护定时器的时间长度的方式具体可以但不限于为以下方式中的任一个：

所述定时模块确定所述多个专用Preamble的实际预留时间的平均值，将所述专用Preamble的最大保护定时器的时间长度设置为所述平均值，或是设置为所述平均值乘以一预定系数后的乘积；所述预定系数可以根据实验或实际情况设定；

所述定时模块将所述专用Preamble的最大保护定时器的时间长度设置为大于所述多个专用Preamble的实际预留时间中的大部分、小于所述多个专用Preamble的实际预留时间中最大值；这里的“大于所述多个专用Preamble的实际预留时间中的大部分”是指，所述多个专用Preamble的实际预留时间中小于或等于该最大预留时间的比例大于一第三比例阈值。

实际应用时，所述定时模块可以用其它方式来根据测量的所述多个专用Preamble的实际预留时间设置所述最大保护定时器的时间长度，以达到动态优化设置所述专用Preamble的最大保护定时器的时间长度。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。