專利名稱：用于針對大型無線電接入網絡的訪問類禁止和退避控制的mac pdu信號傳遞和操作方法
技術領域：
此處描述的實施方式涉及隨機接入(或隨機接入信道:RACH)過程。
背景技術：
在相關技術中，由于沒有適當考慮用于大型蜂窩網絡的機器類型通信(machine-type communication, MTC),因此某些與RACH過程相關的方面存在問題。因此，相關技術沒有充分解決這些問題，因而不能提供適當的解決方案。

發(fā)明內容
技術方案本發(fā)明認識到至少以上提到的相關技術的缺陷。基于這種認識，構思了以下描述的各種特征，使得與隨機接入過程相關的某些過程能夠更有效率且更有效地執(zhí)行。具體地，通過以下方面可以改進用于大型蜂窩網絡的機器類型通信(MTC):( I)修改MAC PDU結構以包括用于使MTC裝置來識別MTC群(family)的擁塞狀態(tài)的新區(qū)段(section) ；(2)向退避控制(BOC)提供新的一系列大級別退避間隔(BI); (3)改變MTC裝置的隨機接入(RA)過程；或者(4)如此處所描述的那樣，在接入類禁止(ACB)和退避控制(BOC)之間進行切換。


圖1示出用于采用MTC服務器的機器類型通信(MTC)的示例性服務模型。圖2示出用于不采用MTC服務器的機器類型通信(MTC)的示例性服務模型。圖3示出支持MTC服務的示例性的整體網絡結構。圖4示出BI索引值(index value)到用于非MTC (或H2H:人與人)裝置的退避參數值的可能映射。圖5示出第二實施方式，其中具有MAC PDU, MAC H)⑶報頭和子報頭，包括用于單個E/T/R/R/BI子報頭中的退避指示符(BI)的字段。圖6示出第二實施方式，其中具有包括新定義的擴展字段(X)的E/T/X/R/BI子報頭，并且在其之后包括E/T/R/R/BI子報頭。圖7示出第二實施方式，其中具有第一E/T/R/R/BI子報頭和其之后的第二E/T/R/R/BI子報頭。圖8示出第三實施方式，其中引入了針對索引(index)13、14和15的BI索引值到退避參數值(以秒計算)的可能的映射。圖9示出在情況(I)和情況(2)的情況下相對于時間的示例性隨機接入(RACH)載荷狀況。圖10示出隨機接入(RA)過程，其采用隨機接入響應(RAR)消息(Msg2)，該隨機接入響應消息包含具有指示隨機接入信道多么擁塞的退避指示符(BI)的MAC報頭。
圖11示出BI索引值到用于MTC裝置的退避參數值的可能映射。圖12示出用于實現(xiàn)并執(zhí)行上述方法的設備(例如，具有適當硬件部件的裝置，諸如射頻(RF)單元(13、23 )、可訪問并執(zhí)行存儲在存儲器或儲存設備(12、22 )等中的對應的軟件代碼的處理單元(控制器、CPU、微處理器等)(11、21))。
具體實施例方式總體上在機器類型通信(MTC)或機器與機器(M2M)通信方面來說明此處描述的本發(fā)明的概念和特征。然而，這些詳細情況不旨在限制此處描述的各個特征，而是可應用于其它類型的移動和/或無線(無線電)通信系統(tǒng)和遵循各種類型的標準的方法。本發(fā)明的發(fā)明人認識到可以改進現(xiàn)有的隨機接入過程，使得能夠支持MTC裝置。重要的是注意到，認識這些問題是基于發(fā)明人所做的集中調研、嚴格仿真、和實驗測試。結果，發(fā)明人提供了通過以下方面改進隨機接入過程的詳細情況:(I)修改MACPDU結構以包括用于使MTC裝置識別MTC群的擁塞狀態(tài)的新區(qū)段；(2)向退避控制(BOC)提供新的一系列大級別退避間隔(BI) ; (3)改變MTC裝置的隨機接入(RA)過程；或者(4)如此處所描述的那樣，在接入類禁止(ACB)和退避控制(BOC)之間進行切換。具體地，在發(fā)明人完成如本公開中或優(yōu)先權文件描述的工作之前，任何已知技術都從未提供或提出過這些方案。術語“機器與機器”(M2M)(還稱為機器類型通信(MTC))用于描述允許無線和有線(或混合)系統(tǒng)與具有相同(或類似)能力的其它裝置通信的各種類型的技術。M2M使用裝置(例如，傳感器、儀表等)來捕捉或檢測某些類型的事件(例如，溫度、庫存程度等)，這些事件通過網絡傳遞到應用(軟件程序)，而應用將捕捉到的事件轉換為有意義的信息。例如，M2M(MTC)服務的結果可以通知商店經理商品需要補貨。種M2M (MTC)服務可以通過使用作為機器彼此通信時使用的語言的遙測(telemetry)來實現(xiàn)。近來，SMS (短消息服務)能夠被用作M2M通信的傳輸介質。通過SMS網關的直接信令(信令系統(tǒng)7:SS7)的發(fā)展已經提高了 M2M通信的可靠性。用于連接M2M網絡和消費類電子產品的技術可改進針對各種實際情形而實現(xiàn)的M2M裝置的速度、連接和有效性。并且，可在移動電話、智能電話、平板計算機和各種其它無線通信裝置中實現(xiàn)的所謂的“智能卡”或者其它類型的SIM (訂戶身份模塊)卡和USIM卡可以具有M2M應用和支持。其它應用可包括與RFID (射頻識別)技術一起實現(xiàn)的M2M、被應用于汽車工業(yè)以改進駕駛員安全的M2M、為了商業(yè)應用和安全監(jiān)控而與衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)和衛(wèi)星通信協(xié)作的M2M等。存在著所謂的“開放M2M計劃”，諸如BITXML (協(xié)議)、M2MXML (協(xié)議)、COOS計劃(開源中間件平臺)等。諸如UniversalGateways>ProtocoI Converts、Plant Floor Communications,Smart Grid，，應用涉及關于本發(fā)明的實施方式描述的概念。當無線電接入網絡(RAN)中的節(jié)點的數量非常大時，需要非常有效地操作和管理下行控制信道和隨機接入信道。大型RAN的一個通常示例是3GPP標準體中的具有機器類型通信(MTC)支持的E-UTRAN。用于處理MTC中的TOCCH (物理下行控制信道)載荷和RACH(隨機接入信道)載荷的有效的并且可靠的操作和信令是MTC過載控制的關鍵問題之一。本發(fā)明的注意力集中在用于RACH載荷控制的操作和信令方法并且展示了為了 ACB (接入類禁止)和BOC (退避控制)中的動態(tài)操作的需要而調整的介質訪問控制(MAC)協(xié)議數據單元(PDU)的需要。
預期使用當前可用的無線網絡段的機器類型通信(MTC)服務存在著市場潛力。具體地，能夠識別大規(guī)模機器與機器(M2M)服務的潛在應用。例如，消費類產品制造商(諸如汽車制造商)可以在發(fā)貨后與它們的產品(即，汽車)保持聯(lián)系。又例如，在家庭環(huán)境中，還可以識別暖氣和空調器、報警系統(tǒng)和其它應用的遠程維護。除了所識別的應用，可以預期，容易使用的、提供M2M的其它應用的M2M服務即將到來。針對人與人(H2H)通信服務而優(yōu)化設計的當前結構對于引入M2M通信服務而言可能不是最優(yōu)的，因而需要對為M2M設計的結構進行調研。在下文將說明涉及用于實現(xiàn)此處描述的概念的示例性網絡架構的特征。標記和關鍵詞:MTC:機器類型通信MTC裝置:用于機器類型通信而配備的UE (或者其它移動裝置)，通過PLMN與MTC服務器和/或其它MTC裝置通信。術語“MTC”裝置和“M2M裝置”可互換使用。MTC特征:為了 M2M應用的使用而優(yōu)化網絡的網絡功能。MTC服務器:與PLMN自身通信并通過PLMN與MTC裝置通信的(網絡)實體。MTC服務器還具有可由MTC用戶訪問的接口。MTC服務器執(zhí)行針對MTC用戶的服務。 MTC用戶:MTC用戶使用由MTC服務器提供的服務。MTC訂戶:與用于向一個或者更多個MTC裝置提供服務的網絡運營商具有合同關系的法律實體(或個人)。功能梓口:MTCu:向MTC裝置提供3GPP網絡的訪問權限以傳輸用戶平面和控制平面業(yè)務。MTCu接口可以基于Uu、Um、Ww和LTE-Uu接口。MTCi =MTC服務器使用的基準點，用于連接3GPP網絡并因而經由3GPP承載服務/IMS與MTC裝置通信。MTCi可以基于G1、Sgi和Wi接口。MTCsms:MTC服務器使用的基準點，用于連接3GPP網絡并因而經由3GPP SMS與MTC裝置通信。此處描述的概念涉及多個技術標準中的至少一個，這些技術標準包括3GPP TR 22(及其子章節(jié))、TR 23 (及其子章節(jié))和TR 36 (及其子章節(jié))和TR 37 (及其子章節(jié))。這些技術文件及其內容在此通過弓丨用并入。總體上，機器類型節(jié)點(B卩，諸如移動電話、傳感器等的裝置)可以被稱為機器類型通信(MTC)裝置或機器與機器(M2M)裝置。對于無線電接入網絡(RAN)，需要考慮涉及針對很多裝置的隨機接入過程需要如何進行的問題。在所謂的非接入層(NAS)中，信號和信息經由稱為演進NodeB (eNB)的基站(BS)傳遞。從基站(BS)的角度來看，這種信令是透明的。對于主要由被稱為移動性管理實體(MME)的網絡實體進行的網絡管理而言，減少NAS協(xié)議和AS協(xié)議中的載荷被關注。對于主要基于隨機接入控制而進行的網絡管理而言，接入(類)禁止、退避控制、許可控制(在eNB處進行)受到關注。另外，可以執(zhí)行所謂的“分組”(在隨機接入期間)。在此，在網絡中的節(jié)點之間的所謂“主從”關系中，隨機接入可由主節(jié)點進行。MTC裝置與MTC服務器之間的端到端應用使用由3GPP系統(tǒng)提供的服務。3GPP系統(tǒng)提供針對機器類型通信(MTC)優(yōu)化的傳輸和通信服務(包括3GPP承載服務、IMS和SMS)。
圖1示出了利用MTC服務器的機器類型通信(MTC)的示例性服務模型。示出了概念性結構，其中MTC裝置(110)經由MTCu接口連接到3GPP網絡(120) (UTRAN、E-UTRAN、GERAN、1-WLAN等)。MTC裝置使用由PLMN (130)提供的3GPP承載服務、SMS和/或MS來與MTC服務器或其它MTC裝置通信。MTC服務器(141、142 )是經由MTCi接口和/或MTCsms接口連接到3GPP網絡以與MTC裝置通信的實體。MTC服務器可以是在運營商域之外或運營商域之內的實體。圖2示出了不利用MTC服務器的機器類型通信(MTC)的示例性服務模型。特定MTC裝置(210)可以與服務提供商A (220)直接通信，而其它MTC裝置(240)可以與服務提供商B (230)直接通信。圖3示出了為了實現(xiàn)這種支持MTC服務的方案而可以應用的示例性網絡架構。E-UTRAN 由 eNB (430、432、434)組成，這些 eNB 向 UE 或 MTC 裝置(412、414)提供 E-UTRA 用戶平面和控制平面協(xié)議終止(termination)。eNB通過所謂的X2接口彼此相互連接。eNB還通過所謂的SI接口連接到EPC (演進分組核心)，更具體地，通過Sl-MME連接到MME (移動性管理實體:442、444)并且通過Sl-U連接到服務網關(S-GW:442、444)。SI接口支持MME/服務網關與eNB之間的多對多關系。Un接口支持所謂的施主eNB (DeNB)與中繼節(jié)點(RN:420)之間的連接，而Uu接口支持RN與UE (MTC裝置)之間的連接。第一實施方式將描述當請求會話發(fā)起時UE (在空閑模式下)的第一實施方式過程的示例。步驟I) SIB接收:UE接收系統(tǒng)信息塊(SIB)。具體地，UE讀取系統(tǒng)信息塊(SIB)(即，SIB2:SIB類型2)以識別隨機接入(RA)參數。步驟2)接入類禁止(ACB)狀態(tài)檢查:在讀取SIB2之后，UE檢查接入類禁止(ACB)狀態(tài)，UE類是否被禁止。步驟3)可以按照以下的順序方式說明第一實施方式的后續(xù)過程，如本領域技術人員所理解的:當上層在UE處于RRC_IDLE的情況下請求建立RRC連接時，UE發(fā)起該過程。在發(fā)起過程時，UE將:1>如果UE正在建立用于移動被叫呼叫(mobile terminating call)的RRC連接:2>...
1>否則如果UE正在建立用于緊急呼叫的RRC連接:2> 如果 SystemInformationBlockType2 包括 ac-Barringlnfo:3> 如果 ac-BarringForEmergency 被設定為 FALSE:4>認為對小區(qū)的接入不被禁止；3>否則如果UE具有一個或多個接入類，如在USM中存儲的，具有可供UE使用的范圍11..15中的值:...
1>否則如果UE正在建立用于移動主叫呼叫的RRC連接:2>如果定時器T302或者T303在運行:3>認為對小區(qū)的接入被禁止；

2> 否則如果 SystemInformationBlockType2 包括 ac-Barringlnfo,并且ac-BarringForMO-Data 存在:3>如果UE具有一個或者多個接入類，如在USM中存儲的，具有可供UE使用的范圍11..15中的值，并且3>對于這些接入類中的至少一個，ac-Barring For MO-Data中包含的ac-BarringForSpecialAC中的對應的比特被設定為零:4>認為對小區(qū)的接入不被禁止；3> 否則:4>抽取在O ( rand〈l范圍內隨機分布的隨機數“rand”:4> 如果 “rand” 小于 ac-BarringForMO-Data 中包括的 ac-BarringFactor 指不的值:5>認為對小區(qū)的接入不被禁止；4> 否則:5>認為對小區(qū)的接入被禁止；2> 否則:3>認為對小區(qū)的接入不被禁止。在下文中將描述后續(xù)步驟。步驟4)在接入類禁止(ACB)階段，(a)如果UE決定對小區(qū)的接入不被禁止(例如，如同步驟“4>認為對小區(qū)的接入不被禁止；”或“4>如果“rand”小于ac-BarringForMO-Data中包括的ac-BarringFactor指不的值:5>認為對小區(qū)的接入不被禁止；”，如上所述)，UE開始隨機接入(RA)過程；(b)否則如果UE決定對小區(qū)的接入被禁止(例如，作為以上的框中被標紅的所獨有的)，UE將ac-BarringTime應用到其針對下一次嘗試的等待時段。在此，應注意，在所謂的接入類禁止時間(即，ac-BarringTime)之后，UE并不一定被保證能夠接入小區(qū)，這取決于之后時刻的禁止狀態(tài)。ac-BarringTime值以秒測量并且是 4、8、16、32、64、128、256 和 512 中的一個。步驟5)在隨機接入(RA)過程中，如果超過一個UE使用同一個時間頻率塊并且如果超過一個UE選擇了相同的前導或者如果發(fā)射功率不足以使得eNB能夠成功理解UE用信號通知了什么，則UE開始退避過程。圖4示出了 H2H情況(SP，非MTC情況)的示例性退避參數值(以ms測量)，因而存在16個類別，其中每一個類別由具有特定退避參數值(ms)的索引值指示，并且索引13到15分別被保留(用于可能的將來使用)。然而，發(fā)明人認識到上述第一實施方式可以進一步改進。第二實施方式使用接入類禁止(ACB)和退避控制(BOC)的基本目的是分別通過防止一部分MTC裝置請求會話發(fā)起以及通過限制具有隨機接入響應(RAR)失敗的那些MTC裝置應用更長的退避時段而將RACH載荷降低到特定程度。從直觀的角度來看，ACB和BOC用于減少給定時間間隔的RACH載荷這一相同目的。然而，它們的效果在兩個方面存在不同:I) ACB中的等待時間的大小(自當前說明書起)以秒測量，從4秒到512秒；然而，等待時間的大小在BOC中以毫秒測量，從4ms到912ms。2)與BOC相比，ACB嘗試RACH業(yè)務的量較小(在等待(失效)時間段相同的情況下)。在第二實施方式中，MAC PDU結構自身可被改變以有助于H2H裝置(人的UE)與MAC裝置兩者分別識別各個類(H2H類和MTC類)的擁塞狀況。在第三實施方式中，為了 MTC裝置的更好的RACH載荷控制，可以實現(xiàn)退避間隔(BI)的新設置。在第四實施方式中，采用了隨機接入過程中的一些變化(將幫助MTC RA過程從更長的退避間隔開始)。在第五實施方式中，提供了 MTC RACH載荷控制的切換方法。對于第二實施方式，為了 MTC支持，可以實現(xiàn)MAC PDU結構的變化。如圖3.1.1中描述，MAC PDU由MAC報頭和零個或更多個MAC隨機接入響應(MAC RAR)以及可選的填充組成。圖5示出了第二實施方式，具有MAC PDU、MAC H)⑶報頭和子報頭，子報頭包括用于退避指示符(BI)的字段。RAR的MAC報頭具有可變大小并且由以下字段組成:-E:擴展字段，是指示MAC報頭中是否存在更多個字段的標志位。E字段被設定為“I”以指示隨后跟隨有至少另一組E/T/RAPID字段。E字段被設定為“O”以指示MAC RAR或填充在下一字節(jié)開始；-T:類型字段，是指示是否MAC子報頭包含隨機接入ID或退避指示符。T字段被設定為“O”以指示在子報頭中存在退避指示符(BI)字段。T字段被設定為“I”以指示在子報頭中存在隨機接入前導ID (RAPID)字段。-R:保留位，其被設定為“O”。-B1:退避指示符字段標識小區(qū)中的過載狀況。BI字段的大小是4個比特。-RAPID:隨機接入前導標識符字段標識發(fā)射的隨機接入前導。RAPID字段的大小是6個比特。應注意的是，MAC報頭和子報頭是對齊的八位字節(jié)。一旦UE (無論是H2H或MTC型)發(fā)送RAC前導，UE將在消息2 (Msg-2)中接收到這個種類的MAC PDU0然而，當接收到具有指示退避指示符(BI)的RAR的MAC PDU時，UE不知道BI攜帶的含義。換句話說，UE不知道這個BI指示什么，H2H UE的擁塞程度或者還是MTC裝置的擁塞程度。為了使能夠區(qū)分每一個類的擁塞程度從而MTC裝置可以與H2H的BI不同地處理它們的BI，第二實施方式提出以下解決方案:在圖5中，MAC PDU RAR報頭僅具有一個E/T/BI類型子報頭。因此如果另一個E/T/BI類型子報頭跟隨而不標識它是第二個E/T/BI子報頭，則可能存在歧義，即，UE將該第二子報頭視為第一個E/T/RAPID類型子報頭。然而，如果PAC PDU報頭承載相同種類的兩個E/T/BI類型子報頭，但是第一 E/T/BI類型子報頭的第一個“R”(保留比特)或第二個“R”用于指示第二個子報頭(或者第二個E/T/BI子報頭的BI)是關于MTC裝置的擁塞程度。第二 E/T/BI子報頭不必須使用保留比特，除非存在針對這種目的而要求的另一個E/T/BI類型子報頭。然而，如果需要將一組MTC裝置與另一組MTC裝置區(qū)分開，使得這兩個組被給予不同程度的RACH特權，則第二 E/T/BI子報頭可將其任一個保留比特(“R”)用于相同目的，即，指示隨后的E/T/BI子報頭承載“將針對新目的而限定”的擁塞程度。對于第二實施方式的效果，MTC裝置可通過讀取第二個子報頭的BI來識別MTC裝置的擁塞程度。H2H UE仍可通過讀取第一子報頭而放棄第二子報頭而做到相同事情。
因而，在用于第二實施方式的圖6中，MAC報頭具有可變大小并且可以由以下字段組成，這些字段包括新定義的擴展字段(X)，可被如下描述:-E:擴展字段，是指示MAC報頭中是否存在更多個字段的標志位。E字段被設定為“I”以指示其后隨后有至少另一組E/T/RAPID字段。E字段被設定為“O”以指示MAC RAR或者填充在下一字節(jié)開始；-T:類型字段，是指示MAC子報頭是否包含隨機接入ID或退避指示符的標志位。T字段被設定為“O”以指示在子報頭(BI)中存在退避指示符字段。T字段被設定為“I”以指示在子報頭中存在隨機接入前導ID (RAPID)；-X:擴展字段，是指示MAC報頭中是否存在更多E/T/BI字段的標志位。X字段被設定為“I”以指示其后跟隨有至少另一組E/T/BI字段；-R:保留位，其被設定為“O”。-B1:退避指示符字段，其標識小區(qū)中的過載狀況。BI字段的大小是4個比特。-RAPID:隨機接入前導標識符字段，其標識已發(fā)射的隨機接入前導(參見分條款
5.1.3)。RAPID字段的大小是6個比特。在此，應注意的是，MAC報頭和子報頭是對齊的八位字節(jié)。圖7提供了用于圖6所示的MAC PDU結構的簡化方案。該方法用于相同目的，但是不使用保留比特“R”。即，在MAC報頭中包括兩個E/T/BI類型子報頭；第一個子報頭用于H2H，并且第二個子報頭用于MTC。由于E字段可用于指示跟隨有至少另一組E/T/RAPID字段，被設定為“I”的該E字段指示隨后的子報頭是E/T/RAPID格式，而不是E/T/BI格式。然而，根據圖7，通過設定第二個E/T/BI子報頭的“T”字段，可以規(guī)定第二個子報頭不是E/T/RAPID類型，而是E/T/BI類型。這要求UE應遵循并且解析這種“T”字段的設置:S卩，如果第二子報頭在其“T”字段具有“ I ”，則是針對MTC裝置，指示MTC裝置的擁塞程度。對于所獲得的效果，MTC裝置可以通過第二個子報頭的BI來識別MTC裝置的擁塞程度。H2H UE仍可通過讀取第一子報頭而放棄第二子報頭而做到相同事情。因此，圖7示出第二實施方式，其中具有MAC PDU,MAC H)⑶報頭和子報頭，子報頭包括退避指示符(BI)的字段。用于RAR的MAC報頭具有可變的大小并且由以下字段組成:-E:擴展字段，是指示MAC報頭中是否存在更多個字段的標志位。E字段被設定為“I”以指示跟隨有另一個E/T/BI字段或者至少另一組E/T/RAPID字段。E字段被設定為“O”以指示MAC RAR或填充在下一個字節(jié)開始；-T:類型字段，是指示MAC子報頭是否包含隨機接入ID或退避指示符的標志位。T字段被設定為“O”以指示在子報頭(BI)中存在退避指示符字段。T字段被設定為“I”以指示在子報頭中存在隨機接入前導ID (隨機接入前導ID字段)。-R:保留位，其被設定為“O”。-B1:退避指示符字段，其標識小區(qū)中的過載狀況。BI字段的大小是4個比特。-RAPID:隨機接入前導標識符字段，其標識已發(fā)射的隨機接入前導(參見分條款
5.1.3)。RAPID字段的大小是6個比特。在此，應注意的是，MAC報頭和子報頭是對齊的八位字節(jié)。第三實施方式可以實現(xiàn)針對MTC支持的一些新的退避間隔(BI)設定。針對ACB的等待時間的大小以秒來測量，從4秒到512秒；然而，對于BOC,等待時間以毫秒來測量,從4ms到912ms。因而，可以理解的是，由于MTC裝置必須等待更長的時段，ACB的使用對于禁止MTC裝置嘗試隨機接入具有更大的影響。如第三實施方式的圖8所示，通過針對索引13、14和15引入更長的退避間隔(BI)，可以減小先前提出的“影響”的間隙。第四實施方式為了支持MTC裝置，對隨機接入過程做出一些變化。即，用于MTC裝置遵循的一系列退避間隔與用于H2H裝置的退避間隔差異地設置。例如，對于MTC裝置(UE類型)，RA過程初始化可不同地設定。典型的隨機過程可如下執(zhí)行:-清空Msg3緩沖器；-將PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER 設定為 I ;-將UE中的退避參數值設定為Oms；-進行隨機接入資源的選擇。在此，應注意的是，如果退避參數值從Oms開始，則當，MTC RACH載荷重時，會花費長時間。然而，通過使用以上指出的三個選項，可以如下所示那樣進一步改進這種隨機接入過程:-清空Msg3緩沖器；-將PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER 設定為 I ;-選項I)將UE中的退避參數值設定為480ms；-選項2)將UE中的退避參數值設定為960ms；-選項3)將UE中的退避參數值設定為[2*a或5*a(秒)，如在圖8中規(guī)定的；或者新賦予BI表中的索引13的值(即，被映射到第13個最大索引的值)]。-進行隨機接入資源的選擇。結果，使用這種選項的優(yōu)點是需要RACH接入的MTC裝置不必須經過具有短BI的一系列RA重復，在擁塞情況下，這些具有短BI的重復是造成RA失敗的主要原因。第五實施方式提供了為了 MTC支持而在RACH載荷控制模式之間切換的概念。為了描述的目的，可以如下提供RACH載荷控制模式的定義:(I)僅 ACB 模式:eNB (或 RN)僅使用 ACB。(2)僅 BOC 模式:eNB (或 RN)僅使用 BOC。(3) ACB 和 BOC 模式:eNB (或 RN)使用 ACB 和 BOC 兩者。在此，與BOC相比，ACB具有較小的嘗試RACH業(yè)務的量(如果等待或失效時段相同)。這是因為ACB的本質是防止特定數量的MTC裝置(通過隨機抽取確定)制造RACH載荷。然而，BOC在其開始過程期間也產生一些RACH載荷。因而，與BOC相比，ACB可以被用作針對重載荷狀況的更有力的解決方案。因此，有益的是，取決于載荷狀況(從eNB、DeNB或RN的角度)，在一些情況下ACB能夠更有用，而其它情況下BOC能夠更有用。
I)如果MTC RACH載荷被認為非常重，則eNB應使用ACB和B0C。2)如果MTC RACH載荷被認為重但是不非常重，則eNB應使用ACB。3)如果MTC RACH載荷被認為略重，則eNB應使用BOC。參照圖9，可以理解第五實施方式的一些優(yōu)點，圖9示出了情況(I)和情況(2)中關于時間的示例性載荷狀況。對于情況(1)，在某個時間間隔中存在相對重的載荷，并且在隨后的間隔中存在小(輕)的載荷。在此，由于在該隨后的間隔中不存在重的載荷，所以使用ACB或者使用BOC就足以了。在這種情況下，使用BOC是足夠好的，這是由于將一時間間隔(例如，在情況(I)中的
中)處的重載荷分配在一系列接下來的時間間隔上可以使得一系列時間間隔的MTCRACH載荷處于特定的低的程度，確保MTC RACH吞吐量保持得高。另一方面，對于情況(2)，還很有可能的是僅使用BOC不改善MTC RACH吞吐量。情況(2)示出在某個時間間隔中的相對重的載荷以及在隨后的時間間隔中的額外的相對重的載荷。實際上，這種業(yè)務到達模式的類型是很有可能的。在此情況下，由于BOC能夠在大范圍的時間跨度上分配載荷，因此BOC可降低業(yè)務載荷的強度。然而，盡管該分配:(I)每一個MTC裝置不管怎樣都將請求RA過 程；(2)如果不適應毫秒級的退避間隔，則由于分配密度不足夠低，不可能改善MTC RACH吞吐量。I)因此，優(yōu)點可來自于使用以下提出的方法:a.應用更長的退避間隔；或者b.切換到基于ACB的控制(這可以由eNB對RACH的測量等來觸發(fā))。1.如圖10所示，在RA過程的Msg2中，承載隨機接入響應(RAR)的MAC PDU包含MAC報頭。該MAC報頭包括退避指示符(BI)，暗示了 RACH有多么擁塞。 這說明eNB (或RN)知道RACH擁塞狀態(tài)。ii1.eNB (或RN)可使用該信息來決定是否切換控制方法，從BOC切換到ACB或者從ACB切換到BOC ;或者切換控制方法，從使用ACB或BOC中的一個切換到使用ACB和BOC兩者。在下文中，將說明三種可能的實現(xiàn)示例或應用情況。情況1:針對H2H和M2M，將前導集合分開，其中M2M UE選擇屬于特定集合(例如，不相交的前導集合)的多個前導中的一個。在此情況下，M2M UE和H2H UE不使用相同的前導。接收到MAC PDU的UE“知道”接收到的MAC PDU中的BI與UE所屬的類(H2H或者M2M)相關。因而，仍能夠使用MAC PDU的相同格式。然而，如果必要，需要對BI索引到M2UE要等待的實際BI (退避參數值)的映射進行重新定義。H2H UE和M2M UE的前導集合的分離可以包括兩個情形:情形1:不相交分離；以及情形2:—些部分共享，而其它部分僅由H2H UE使用。圖11示出了當eNB使用MAC PDU的相同格式時定義的M2M UE的BI索引到實際BI的新的映射。接收BI的H2H UE將應用當前定義的退避參數值，而M2M UE將應用新的退避參數值，如圖11所定義的那樣。情況2:針對H2H和M2M，不將前導集合分離，其中M2M UE選擇用于H2H的多個前導中的一個(不區(qū)分)。在此情況下，M2M UE和H2H UE使用相同的前導，S卩，在RA階段，H2HUE和M2M UE之間存在沖突的可能。接收到MAC PDU的UE “不知道”eNB通過單個BI希望向H2H UE和M2M UE告知什么。對于這個情況，具有兩種可能解決方案。第一個方案是使用相同的MAC PDU格式(單個BI)。M2M UE和eNB應具有共同理解的唯一事物是MEM UE的BI索引的含義；如果不存在針對M2M UE的BI索引的新定義，則它們僅遵循H2H UE的BI索弓丨(例如，索引O對于Oms，索引I對于10ms)。其具有如下缺點，即，單個BI信息僅可以表示一維信息:例如，如果H2H UE在某種程度上擁塞，假設BI索引I為良好，并且如果M2M UE擁塞使得BI索引I可用于M2M UE，則eNB很高興選擇BI索引I。然而，如果H2H UE在某種程度上擁塞，假設BI索引I良好，并且如果M2M UE的擁塞有些嚴重(假定擁塞程度可以被eNB實現(xiàn)技術標識)，使得至少BI索引4可用于M2M UE。在此情況下，eNB需要在I到4之間選擇一些BI索引，或者可能選擇一些其它BI索引。這個問題是實現(xiàn)方式之一，但是當第一方案要被使用時限制。第二方案是使用新MAC PDU格式(例如，每個MAC PDU兩個BI)。第一個BI (在長度為8個比特的子報頭中具有4個比特的長度)可用于H2H UE，而第二個BI (在長度為8個比特的子報頭中具有4個比特的長度)可用于M2M UE。由于可經由BI或RAPID指示符字段識別子報頭格式，所以之前發(fā)布的UE可以忽略第二個BI，因而不發(fā)生向后兼容的問題。情況3:前導集合被隱含地分離:一些部分被H2H和M2C兩方使用，而其它部分僅僅被其中一方(例如，H2H)使用。共享的前導集合，但是具有對M2M的低優(yōu)先級等。由于一些部分仍由H2H和M2C兩方使用，因此這種情況屬于上面解釋的情況2。如上所述，示例性實施方式的基本特征可被總結如下。機器類型通信(MTC)裝置可按照如下方式適應:(I)修改MAC PDU結構被修改為包括用于使MTC裝置識別MTC群的擁塞狀態(tài)的新區(qū)段；(2)向BOC提供新的一系列大尺寸退避間隔(BI); (3)改變用于MTC裝置的RA過程；或者(4)執(zhí)行從ACB到BOC或從BOC到ACB的切換、執(zhí)行從ACB或BOC到ACB和BOC兩者的跳轉。因此，以上基本特征是基于MAC PDU字段和/或子報頭的新添加和改變，并且還基于對相同消息格式理解的新的方式，使得消息格式以不同方式被解釋從而克服模糊或者混淆。作為總結，本公開的各種發(fā)明概念和特征還可按照以下方式來描述:本公開提供了一種介質訪問控制(MAC)協(xié)議數據單元(PDU)的信令的方法，該方法由網絡執(zhí)行并且包括:從機器類型通信(MTC)裝置接收隨機接入前導；向所述MTC裝置發(fā)送包括具有MAC報頭的MAC PDU的隨機接入響應，所述MAC報頭包括用于MTC支持的信息；從所述MTC裝置接收調度的傳輸；以及與所述MTC裝置進行競爭解決。在此，用于MTC支持的信息允許MTC裝置基于預配置的值對網絡應用相應的退避間隔。預配置的值是具有對應的退避間隔的索引值的退避參數值。用于MTC支持的信息包括第一子報頭，該第一子報頭包括針對非MTC裝置的退避指示符字段。用于MTC支持的信息還包括第二子報頭，該第二子報頭包括針對MTC裝置的退避指示符字段。第二子報頭包含用于允許MTC裝置應用相應的退避間隔的信息。包括第一子報頭和第二子報頭的用于MTC支持的信息允許MTC裝置基于預先配置的值對網絡應用相應的退避間隔。用于MTC支持的信息允許MTC裝置基于針對MTC而新配置的或重新配置的值對網絡應用相應的退避間隔。包括第一子報頭和第二子報頭的用于MTC支持的信息允許MTC裝置基于新配置的或重新配置的值(針對MTC)對網絡應用相應的退避間隔。處于毫秒范圍內的新配置的或重新配置的值是通過將一變量乘以用于非MTC裝置的各個已有的退避間隔值而獲得的。處于秒范圍內的新配置的或者重新配置的值是通過新近計算出的不用于非MTC裝置的退避間隔而分別獲得的。新配置的或重新配置的值分別大于已有的用于非MTC裝置的退避間隔值。用于MTC支持的信息在從執(zhí)行接入類禁止(ACB)到執(zhí)行退避控制(BOC)的切換中使用，在從執(zhí)行BOC到執(zhí)行ACB的切換中使用，在從執(zhí)行ACB和BOC兩者到僅執(zhí)行ACB的切換中使用，在從執(zhí)行ACB和BOC兩者到僅執(zhí)行BOC的切換中使用，在從僅執(zhí)行ACB到執(zhí)行ACB和BOC兩者的切換中使用，或者在從僅執(zhí)行BOC到執(zhí)行ACB和BOC兩者的切換中使用。所述切換是基于關于時間的隨機接入信道(RACH)載荷的量進行的。另外，參照圖12，本公開還提供一種設備(例如，具有適當硬件部件的裝置，諸如射頻(RF)單元(13、23)、能夠訪問并執(zhí)行存儲在存儲器或者存儲裝置(12、22)等中的相應軟件代碼的處理單元(控制器、CPU、微處理器等)(11、21))以便于實現(xiàn)并執(zhí)行上述方法。因此，本公開提供了一種機器類型通信(MTC)裝置，該裝置包括:射頻單元，該無線電頻率單元用于向網絡發(fā)送信號和從為了接收信號；存儲器，該存儲器用于存儲與發(fā)送到網絡和從網絡接收的信號相關的信息并且用于存儲與退避間隔(BI)、退避參數值或隨機接入信道載荷控制模式有關的信息；以及處理器，該處理器與所述射頻單元和所述存儲器協(xié)作以通過以下執(zhí)行隨機接入方法:向網絡發(fā)送隨機接入前導；從所述網絡接收隨機接入響應，所述隨機接入響應包括具有MAC報頭的介質訪問控制(MAC)協(xié)議數據單元(PDU)信令；向所述網絡發(fā)送調度的傳輸；以及與所述網絡執(zhí)行競爭解決，其中，作為滿足以下條件中的一個的結果，該隨機接入方法能夠支持機器類型通信(MTC)協(xié)議:當MAC報頭具有擴展字段(E)、類型字段(T)和退避間隔(BI)字段的第一子報頭并且具有包括擴展字段(E)、類型字段(T)和退避間隔(BI)字段的第二子報頭時，第一子報頭或第二子報頭因此具有被設定為指示要由MTC裝置讀取的信息的特定字段；或者當具有索引值O到15的退避間隔(BI)分別映射到以毫秒為單位的相應的退避參數值時，索引值13、14和15被分別映射到被乘以運行索引(running index)的值，得到要由MTC裝置讀取的以秒為單位的新的退避參數值；或者當MTC裝置在選擇隨機接入資源之前將其退避參數設定為不同于O毫秒的值時；或者當隨機接入信道載荷控制模式被定義為僅接入類禁止(ACB)模式、僅退避控制(BOC)模式或者ACB和BOC模式，并且所述隨機接入信道載荷控制模式由MTC裝置可切換地使用時。在此，第一子報頭具有至少一個保留比特字段(R)，該保留比特字段(R)被定義為擴展字段(X)并且被設定為“I”以指出隨后的子報頭是由MTC裝置讀取的擴展字段(E)/類型字段(T)/退避字段(BI)格式(E/T/BI)。第二子報頭中的類型字段(T)被設定為“I”以指出隨后的子報頭是由MTC裝置讀取的擴展字段(E)/類型字段(T)/隨機接入前導標識符(狀 10)字段格式化/17狀 10)。索引值13、14和15通常被設置為保留以供將來使用，并且運行索引由以下值組成:值‘a’=1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，12，14，15，或16 ;值沁’=1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，12，14，15，或 16 ;和值 ‘c’=l, 2，3，4，5，6，7，8，9，10，12，14，15，或 16，使得索引值13具有2*a或5*a的退避參數值，索引值14具有10*b或15*b的退避參數值，并且索引值15具有20*c或30*c的退避參數值。被設定為不同于Oms的退避參數值是480毫秒；或者960毫秒；或者(2*a)秒、(5*a)秒或者被映射到退避間隔(BI)的第13大索引的值。隨機接入信道載荷控制模式被可切換地使用，使得MTC裝置僅使用ACB、僅使用BOC或者使用ACB和BOC兩者。 可以通過軟件、硬件或者其組合來實現(xiàn)此處描述的各種特征和概念。例如，實現(xiàn)用于支持機器類型通信(MTC)的隨機接入過程的方法和設備的(由計算機、移動終端和/或網絡裝置中的處理器、控制器、CPU等執(zhí)行的)計算機程序可以包括用于執(zhí)行各種任務的一個或更多個程序代碼段或模塊。類似地，實現(xiàn)用于支持機器類型通信(MTC)的隨機接入過程的方法和設備的(由計算機、移動終端和/或網絡裝置中的處理器、控制器、CPU等執(zhí)行的)軟件工具可以包括由用于執(zhí)行各種任務的處理器(或如CPU的其它控制器)執(zhí)行的程序代碼片段或者模塊。用于支持機器類型通信(MTC)的隨機接入過程的方法和設備與各種類型的技術和標準兼容。此處描述的某些概念涉及具體標準，諸如3GPP (LTE、LTE-Advanced等)、IEEE、4G、GSM、WCDMA等。然而，應理解，以上示例性標準不旨在受到限制，因為其它有關標準和技術也可以是可應用的。工業(yè)實用性此處的特征和概念可應用于各種類型的用戶裝置(例如，移動終端、手持機、無線通信裝置等)和/或網絡裝置、實體、部件等并且在其中實現(xiàn)，所述用戶裝置和/或網絡裝置、實體、部件等可被配置為支持提供機器類型通信(MTC)的隨機接入過程。由于此處本文中描述的各種概念和特征可以在不背離其特征的前提下在多種形式實現(xiàn)，應理解，除非特別規(guī)定，否則上述實施方式不受到以上描述的任何細節(jié)的限制，而是應在所附的權利要求的范圍內廣義地理解。因此，落入范圍及其等同物內的全部變化和修改旨在被包括在所附的權利要求之內。
權利要求
1.一種用信號傳遞介質訪問控制(MAC)協(xié)議數據單元(PDU)的方法，該方法由網絡執(zhí)行并且包括: 從機器類型通信(MTC)裝置接收隨機接入前導； 向所述MTC裝置發(fā)送隨機接入響應，所述隨機接入響應包括具有MAC報頭的MAC PDU,所述MAC報頭包括用于MTC支持的信息； 從所述MTC裝置接收被調度的傳輸；以及 與所述MTC裝置執(zhí)行競爭解決。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述用于MTC支持的信息允許所述MTC裝置基于預先配置的值與所述網絡應用相應的退避間隔。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述預先配置的值是具有退避間隔的相應索引值的退避參數值。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，所述用于MTC支持的信息包括第一子報頭，所述第一子報頭包括針對非MTC裝置的退避指示符字段。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，所述用于MTC支持的信息還包括第二子報頭，所述第二子報頭包括針對MTC裝置的退避指示符字段。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，所述第二子報頭包含用于允許所述MTC裝置應用相應的退避間隔的信息。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，包括所述第一子報頭和所述第二子報頭的所述用于MTC支持的信息允許所述MTC裝置基于預先配置的值與所述網絡應用相應的退避間隔。
8.根據權利要求1所述的方法，其中，所述用于MTC支持的信息允許所述MTC裝置基于針對MTC新配置的或重新配置的值與所述網絡應用相應的退避間隔。
9.根據權利要求1所述的方法，其中，包括所述第一子報頭和所述第二子報頭的所述用于MTC支持的信息允許所述MTC裝置基于(針對MTC)新配置的或重新配置的值與所述網絡應用相應的退避間隔。
10.根據權利要求9所述的方法，其中，通過將一變量乘以用于非MTC裝置的各個已存在的退避間隔值來分別獲得所述新配置的或重新配置的值，所述新配置的或重新配置的值處于毫秒范圍內。
11.根據權利要求9所述的方法，其中，通過新計算出的不被非MTC裝置使用的退避間隔來分別獲得所述新配置的或重新配置的值，所述新配置的或重新配置的值處于秒范圍內。
12.根據權利要求9所述的方法，其中，所述新配置的到重新配置的值分別大于已存在的被用于非MTC裝置的退避間隔值。
13.根據權利要求1所述的方法，其中，所述用于MTC支持的信息在從執(zhí)行接入類禁止(ACB)切換到執(zhí)行退避控制(BOC)時使用、在從執(zhí)行BOC切換到執(zhí)行ACB時使用、在從執(zhí)行ACB和BOC兩者切換到僅執(zhí)行ACB時使用、在從執(zhí)行ACB和BOC兩者切換到僅執(zhí)行BOC時使用、在從僅執(zhí)行ACB切換到執(zhí)行ACB和BOC兩者時使用、或者在從僅執(zhí)行BOC切換到執(zhí)行ACB和BOC兩者時使用。
14.根據權利要求13所述的方法，其中，所述切換是基于相對于時間的隨機接入信道(RACH)載荷的量而執(zhí)行的。
15.一種機器類型通信(MTC)裝置，該裝置包括: 射頻單元，該射頻單元用于向網絡發(fā)送信號和從所述網絡接收信號； 存儲器，該存儲器用于存儲與發(fā)送到所述網絡的信號和從所述網絡接收到的信號相關的信息，并且用于存儲與退避間隔(BI)、退避參數值或隨機接入信道載荷控制模式有關的信息； 處理器，該處理器與所述射頻單元和所述存儲器協(xié)作以通過以下步驟執(zhí)行隨機接入方法: 向網絡發(fā)送隨機接入前導； 從所述網絡接收隨機接入響應，所述隨機接入響應包括具有MAC報頭的介質訪問(MAC)協(xié)議數據單元(PDU)信令； 向所述網絡發(fā)送調度的傳輸；以及 與所述MTC裝置進行競爭解決， 其中，作為滿足以下條件中的一個的結果，所述隨機接入方法能夠支持機器類型通信(MTC)協(xié)議: 當所述MAC報頭具有包含擴展字段(E)、類型字段(T)和退避間隔(BI)字段的第一子報頭并且具有包含擴展字段(E)、類型字段(T)和退避間隔(BI)字段的第二子報頭時，所述第一子報頭或所述第二子報頭具有被設定為指示由所述MTC裝置讀取的信息的特定字段；或者 當具有索引值O到15的退避間隔(BI)被分別映射到具有以毫秒為單位的相應的退避參數值時，索引值13、14和15被分別映射到被乘以運行索引的值，得到由所述MTC裝置讀取的具有以秒為單位的新的退避參數值；或者 當所述MTC裝置在選擇隨機接入資源之前將其退避參數設定為不同于O毫秒的值時；或者 當所述隨機接入信道載荷控制模式被定義為僅接入類禁止(ACB)模式、僅退避控制(BOC)模式或者ACB和BOC模式，并且所述隨機接入信道載荷控制模式被所述MTC裝置可切換地使用時。
16.根據權利要求15所述的裝置，其中，所述第一子報頭具有至少一個保留比特字段(R)，該保留比特字段(R)被定義為擴展字段(X)并且被設定為“I”以指出隨后的子報頭是由所述MTC裝置讀取的擴展字段(E) /類型字段(T) /退避字段(BI)格式(E/T/BI)。
17.根據權利要求15所述的裝置，其中，所述第二子報頭中的所述類型字段(T)被設定為“I”以指出隨后的子報頭具有由所述MTC裝置讀取的擴展字段(E)/類型字段(T)/隨機接入前導標識符(RAPID)字段格式(E/T/RAPID)。
18.根據權利要求15所述的裝置，其中，所述索引值13、14和15通常被設定為針對將來使用而保留，并且所述運行索引由以下值組成:值‘a’=l，2，3,4, 5,6, 7,8,9, 10，12，14，15，或 16 ;值 ‘b’ =1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，12，14，15，或 16 ;和值 ‘C，=1，2，3，4，5，6，7，8，9，IO,12，14，15，或16，使得索引值13具有2*a或5*a的退避參數值，索引值14具有10*b或15*b的退避參數值，并且索 引值15具有20*c或30*c的退避參數值。
19.根據權利要求15所述的裝置，其中，被設定為不同于Oms的值的所述退避參數值是480毫秒；或者960毫秒；或者(2*a)秒、(5*a)秒或被映射到退避間隔(BI)的第13最大索引的值。
20.根據權利要求15所述的裝置，其中，所述隨機接入信道載荷控制模式被可切換地使用，使得所述MTC裝置僅使用A CB、僅使用BOC或者使用ACB和BOC兩者。
全文摘要
一種用于以信號傳遞介質訪問控制(MAC)協(xié)議數據單元(PDU)的方案包括以下步驟從機器類型通信(MTC)裝置接收隨機接入前導；向MTC裝置發(fā)送包括具有MAC報頭的MAC PDU的隨機接入響應，該MAC報頭包括用于MTC支持的信息；從MTC裝置接收調度的傳輸；以及與MTC裝置進行競爭解決。可通過以下實現(xiàn)用于MTC支持的信息(1)MAC PDU結構被修改成包括用于使MTC裝置識別MTC群的擁塞狀態(tài)的新區(qū)段；(2)向退避控制(BOC)提供新的一系列大級別的退避間隔(BI)；(3)改變MTC裝置的隨機接入(RA)過程；或者(4)在接入類禁止(ACB)和退避控制(BOC)之間進行切換。
文檔編號H04B7/26GK103081379SQ201180041579
公開日2013年5月1日 申請日期2011年8月19日 優(yōu)先權日2010年8月27日
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