应对LTE网络紧急事件的M2M通信接入控制优化方法

摘要

本发明公开一种应对LTE网络紧急事件的M2M通信接入控制优化方法，包括如下步骤：(10)报告紧急事件发生：机器节点向基站发送特定前导码；(20)阻止普通业务接入：根据特定前导码，将紧急事件置于最高优先级；(30)估计紧急节点数量：基站估计请求接入的节点数；(40)自适应调整接入时隙长度：基站根据节点数，自适应调整接入时隙的长度；(50)判定事件处理完毕：没有节点传送前导码，则判定紧急事件处理完毕；(60)基站时隙恢复到正常配置：将对普通机器节点的接入禁止参数恢复到正常值，并将接入时隙长度恢复到正常配置。本发明的接入控制优化方法,接入通畅，可靠性高。

说明书

技术领域

本发明属于机器通信技术领域，特别是一种接入通畅，可靠性高的应对LTE网络紧急事件的M2M通信接入控制优化方法。

背景技术

M2M(Machine-to-Machine)通信是与IoT(Internet of Things)密切相关的通信技术，指设备可以在没有人为干预的情况下通过有线或无线的方式来传输信息。当前，由于M2M业务巨大的商业价值以及广阔的应用前景，如智能交通、智能电网、地震监测、消费设备、智能家居、公共安全及智能医疗等，M2M通信正吸引越来越多的注意力。

在现有的蜂窝网络如LTE中，已经有许多关于M2M通信的研究。现有的蜂窝网络主要为人与人(H2H)通信所设计，由于M2M通信与H2H通信相比较有很多不同之处，现有的蜂窝网络并不能很好的适应M2M通信的通信需求。M2M通信的主要流量特点是大量节点传输低数据率的消息。为了传输数据，每个节点需要发起一个随机接入过程以同基站建立连接。

在某一些紧急场景，如灾害和停电，机器节点需要向M2M服务器报告紧急警报，包括灾害的类型以及灾害的地点。当许多相关的机器节点尝试随机接入来报告紧急警报时，很可能会导致物理随机接入信道(PRACH)的拥塞。在这样的情况下，机器类型节点几乎不能在警报规定的时延要求下接入网络。

总之，现有技术存在的问题是：在LTE网络紧急事件发生时，M2M通信接入不通畅、不可靠。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应对LTE网络紧急事件的M2M通信接入控制优化方法,接入通畅，可靠性高。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种应对LTE网络紧急事件的M2M通信接入控制优化方法，包括如下步骤：

(10)报告紧急事件发生：机器节点向基站发送特定前导码，所述特定前导码为由基站为紧急事件所预留、仅能由机器节点发送、用于报告紧急事件的发生；

(20)阻止普通业务接入：基站根据特定前导码得知紧急事件发生后，将紧急事件置于最高优先级，阻止普通业务的接入；

(30)估计紧急节点数量：基站将事件发生后的下一个时隙设为估计时隙，估计请求接入的节点数；

(40)自适应调整接入时隙长度：基站根据估计得到的节点数，自适应调整接入时隙的长度，以满足规定的时延；

(50)判定事件处理完毕：基站在某个时隙检测到没有节点传送前导码，经过回退时间，依然没有设备传送前导码，则判定紧急事件处理完毕；

(60)基站时隙恢复到正常配置：基站将对普通机器节点的接入禁止参数恢复到正常值，并将接入时隙长度恢复到正常配置。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

1、接入通畅：普通接入控制方法通常为动态调整ACB参数，主要用于缓解前导码的冲突，对设备的平均时延改善效果不明显。本发明通过对普通业务设置接入阻止，节省了随机接入过程的资源块，从而可通过增加随机接入时隙的数量的方法来有效改善时延性能，接入通畅；

2、可靠性高：普通接入方法由于紧急节点与普通节点的共同存在，难以准确估计紧急节点的数量。本发明对普通业务设置ACB(接入禁止)参数为0，通过设置一个特定的接入时隙，可准确估计出紧急节点的数量，减小计算误差。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明应对LTE网络紧急事件的M2M通信接入控制优化方法的主流程图。

图2为图1中报告紧急事件发生步骤的流程图。

图3为图1中估计紧急节点数量步骤的流程图。

图4为图1中自适应调整接入时隙长度步骤的流程图。

图5为图1中判定事件处理完毕步骤的流程图。

图6为图1中基站时隙恢复到正常配置步骤的流程图。

图7为估计节点数量和调整时隙长度的时隙模型图。

图中，1底座，2面板，11上面板，12下面板，111通孔。

具体实施方式

如图1所示，本发明应对LTE网络紧急事件的M2M通信接入控制优化方法，包括如下步骤：

(10)报告紧急事件发生：机器节点向基站发送特定前导码，所述特定前导码为由基站为紧急事件所预留、仅能由机器节点发送、用于报告紧急事件的发生；

如图2所示，所述(10)报告紧急事件发生步骤包括：

(11)传输紧急前导码：在紧急事件发生后，紧急节点向基站传送特殊的紧急前导码，该紧急前导码由基站专门为紧急节点所预留；

(12)判定紧急事件发生：基站在接收到紧急前导码后，判定紧急事件发生，准备作出相应调整。

(20)阻止普通业务接入：基站根据特定前导码得知紧急事件发生后，将紧急事件置于最高优先级，阻止普通业务的接入；

所述(20)阻止普通业务接入步骤具体为：

基站利用接入禁止机制，对普通业务的接入禁止参数设为0，以在紧急事件处理过程中阻止普通业务的接入，所述接入禁止参数是在LTE网络中的一个基站广播接入概率p，每个请求接入的节点选择一个0到1之间的随机数，如果选择的数小于p，那么该节点可传输前导码，否则该节点会被禁止接入。

(30)估计紧急节点数量：基站将事件发生后的下一个时隙设为估计时隙，估计请求接入的节点数；

如图3所示，所述(30)估计紧急节点数量步骤包括：

(31)设定估计时隙：基站在判定紧急事件发生后，将紧急节点的第一个接入时隙设为估计时隙，时隙长度为1ms；

(32)最大似然估计得到估计值：基站对接入时隙中的不同前导码设置不同的被选择概率，根据不同前导码闲置、成功及冲突的概率分布，结合实际检测到的每个前导码的状态，运用最大似然估计的数学方法估计请求接入的节点数。

(40)自适应调整接入时隙长度：基站根据估计得到的节点数，自适应调整接入时隙的长度，以满足规定的时延；

如图4所示，所述(40)自适应调整接入时隙长度步骤包括：

(41)计算平均时延：运用Markov链建立数学模型，得到平均时延与节点数量及接入时隙长度的关系；

(42)调整时隙长度：根据估计得到的节点数量计算平均时延，找到满足时延要求的随机接入时隙长度的最大值。

(50)判定事件处理完毕：基站在某个时隙检测到没有节点传送前导码，经过回退时间，依然没有设备传送前导码，则判定紧急事件处理完毕；

如图5所示，所述(50)判定事件处理完毕步骤包括：

(51)检测时隙状态：基站检测在随机接入时隙是否有设备传输前导码；

(52)计时判定：若没有设备传输前导码，基站从随机接入回退窗口起点开始倒计时，若直到计时至随机接入回退窗口结束，仍没有设备传输前导码，基站判定紧急事件处理完毕，否则回到步骤(51)。

(60)基站时隙恢复到正常配置：基站将对普通机器节点的接入禁止参数恢复到正常值，并将接入时隙长度恢复到正常配置。

如图6所示，所述(60)基站时隙恢复到正常配置步骤包括：

(61)调整接入禁止参数：基站将针对普通业务的接入禁止参数恢复到正常值；

(62)调整时隙长度：基站将随机接入时隙长度恢复到正常配置。

图7所示为估计节点数量和调整时隙长度的时隙模型图。

在某一时间点t₁，紧急事件发生。相关的紧急节点首先向基站发送一个提前预留的前导码，以通知基站紧急事件的发生。基站得知紧急事件发生后，设置时隙1，该时隙主要用于估计请求接入的紧急节点数。估算得到紧急节点数后，基站自适应调整随机接入时隙的长度，以增加可用的随机接入资源数量。在时隙n，基站检测到紧急事件接入请求处理完毕。基站与时间点t₂将信道的配置恢复到正常值。

本发明沿用现有的LTE随机接入信道架构，牢牢贴合实际，使用价值高。本发明对普通业务设置ACB参数为0，通过设置一个特定的接入时隙，可准确估计出紧急节点的数量，减小计算误差。本发明通过对普通业务设置接入阻止，节省了随机接入过程的资源块，从而可通过增加随机接入时隙的数量的方法来有效改善时延性能。