M2m設(shè)備組的隨機(jī)接入資源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及管理隨機(jī)接入(RA)資源的方法、系統(tǒng)及中央單元。具體地，通過管理RA資源，本發(fā)明的方法、系統(tǒng)及中央單元能減少大量設(shè)備同時(shí)，尤其在設(shè)備進(jìn)行機(jī)對機(jī)(M2M)通信時(shí)，接入同一中央單元時(shí)引起信令擁塞的機(jī)率。本發(fā)明可應(yīng)用于各種設(shè)備，包括進(jìn)行M2M通信單個(gè)或兩個(gè)設(shè)備，以及傳統(tǒng)的人工通信設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，由于廣泛的潛在應(yīng)用前景以及帶來的新的盈利機(jī)會(huì)，M2M通信受到的關(guān)注與日倶增，尤其在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商、經(jīng)銷商以及研究實(shí)體中備受矚目。在接下來的幾年中，接入移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的M2M設(shè)備有望大幅增長。最新數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2020年將有共500億臺(tái)設(shè)備接入移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。
[0003]但是，當(dāng)前的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)只是針對人工通信應(yīng)用的流量特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)及優(yōu)化的，而M2M通信的特性有著本質(zhì)的不同，例如，M2M通信以上行為主且采用低數(shù)據(jù)速率的小報(bào)文傳輸。因此，當(dāng)前移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)會(huì)因M2M通信預(yù)期的高速發(fā)展而面臨很大挑戰(zhàn)，尤其是要同時(shí)應(yīng)對特性各異、要求各異的人工通信業(yè)務(wù)和機(jī)器通信業(yè)務(wù)時(shí)。
[0004]尤其地，機(jī)器通信引發(fā)的突發(fā)流量經(jīng)常在多種網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生，包括所述移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。突發(fā)流量是指許多M2M設(shè)備被同時(shí)觸發(fā)，導(dǎo)致上行方向產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)流。這種多個(gè)M2M設(shè)備的同步行為可能由外部事件引起，該外部事件觸發(fā)大量的M2M設(shè)備當(dāng)即或同時(shí)請求連接到網(wǎng)絡(luò)的中央單元，例如基站。例如，大量計(jì)量設(shè)備可能在斷電一段時(shí)間后幾乎同時(shí)啟動(dòng)。再例如，同步行為可能是由于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的許多M2M設(shè)備同時(shí)從該網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)基站切換到另一個(gè)基站引發(fā)的。這種同步切換可能是由于這些M2M設(shè)備移動(dòng)的高度同步性或基站運(yùn)轉(zhuǎn)中斷引起的。
[0005]在現(xiàn)有技術(shù)中，設(shè)備請求與中央單元連接通常采用RA過程。當(dāng)設(shè)備被事件觸發(fā)時(shí)，且當(dāng)設(shè)備有信息要上報(bào)給中央單元時(shí)，設(shè)備會(huì)發(fā)起RA過程，請求初始接入到中央單元。如圖1所示，所述RA過程具體包括四個(gè)步驟。
[0006]第一步:設(shè)備通過物理隨機(jī)接入信道(PRACH)上隨機(jī)選擇的RA前導(dǎo)序列將設(shè)備標(biāo)識(shí)與發(fā)起接入請求的原因傳輸給中央單元，此處中央單元為基站。第二步:基站檢測前導(dǎo)序列，在檢測到前導(dǎo)序列后，通過下行共享物理信道(PDSCH)傳輸RA響應(yīng)。第三步:設(shè)備通過上行共享物理信道(PUSCH)資源向基站傳輸其它消息，例如調(diào)度請求，其中上行共享物理信道資源是由基站通過第二步中傳輸?shù)腞A響應(yīng)分配給設(shè)備的。第四步:基站確認(rèn)第三步中在PDSCH上接收到的消息。
[0007]上述RA過程的問題在于RA資源數(shù)量有限，RA資源通常為前導(dǎo)序列。例如，在LTE-A和LTE中，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)小區(qū)只分配有64個(gè)前導(dǎo)序列。更嚴(yán)重的是，在這64個(gè)前導(dǎo)序列中，只有有限數(shù)量的序列可用于RA過程。因此，發(fā)生沖突的機(jī)率很高，尤其當(dāng)許多設(shè)備同時(shí)發(fā)起RA過程時(shí)。若兩個(gè)或以上的設(shè)備選擇了同一個(gè)前導(dǎo)序列，就會(huì)發(fā)生沖突。
[0008]在網(wǎng)絡(luò)中使用M2M通信的情況下，尤其在M2M設(shè)備產(chǎn)生突發(fā)流量時(shí)，同時(shí)嘗試接入網(wǎng)絡(luò)中央單元的設(shè)備會(huì)大幅增加，其中該設(shè)備可能既包括用戶設(shè)備(UE)，即人工通信設(shè)備，又包括M2M設(shè)備。大量M2M設(shè)備的突發(fā)流量必然導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中央單元過載，同時(shí)增加上述RA過程第一步中發(fā)生沖突的機(jī)率;這樣，PRACH就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的信令擁塞。
[0009]導(dǎo)致信令擁塞且信令擁塞時(shí)需要處理的消息可分為兩類。第一類涉及到不同設(shè)備重復(fù)發(fā)送的冗余消息，即包含相同相關(guān)信息的消息。換言之，如果某個(gè)設(shè)備以外的一個(gè)或多個(gè)其它設(shè)備已經(jīng)向中央單元傳輸過相同的消息或包含相同內(nèi)容的消息，就沒有必要再傳輸這個(gè)設(shè)備的消息。例如，同一輛車中的一組跟蹤標(biāo)簽發(fā)送的多個(gè)切換請求，即屬于此類冗余消息。第二類涉及差異消息，即同步傳輸?shù)牟煌?。此類差異消息可為，例如，撞車事故時(shí)不同碰撞傳感器傳輸?shù)南?，又例如，大量的?jì)量設(shè)備在斷電一段時(shí)間后幾乎同時(shí)啟動(dòng)時(shí)傳輸?shù)南ⅰ?br>[0010]一方面，如果信令擁塞時(shí)沒有妥善處理冗余消息，設(shè)備可能會(huì)在下一個(gè)時(shí)隙或甚至在每個(gè)時(shí)隙重復(fù)發(fā)起請求，以向網(wǎng)絡(luò)的同一或不同中央單元發(fā)送消息。因此，本該避免的信令擁塞，變得更為嚴(yán)重。另一方面，如果許多設(shè)備嘗試傳輸差異消息，由于有限的PUSCH資源不足以處理接收到的大量傳輸請求，中央單元面臨很大的挑戰(zhàn)。
[0011]在2011年9月發(fā)布的3GPP TR 37.868VI 1.0.0“機(jī)器類型通信RAN改進(jìn)研究(Studyon RAN Improvements for Machine-Type Communicat1ns)” 中，現(xiàn)有技術(shù)提出了六種改進(jìn)RA過程的方案，具體地用以解決上述信令擁塞及M2M通信中網(wǎng)絡(luò)中央單元的過載問題。
[0012]第一個(gè)方案是回退機(jī)制(Back off Scheme):將一些M2M設(shè)備的RA過程延遲幾個(gè)時(shí)隙。
[0013]第二個(gè)方案是時(shí)段接入機(jī)制(Slotted Access Scheme):每個(gè)M2M設(shè)備只可在特定無線幀的特定時(shí)隙中傳輸RA前導(dǎo)序列。
[0014]第三個(gè)方案是限制接入層級(jí)(ACB)機(jī)制(Access Class Barring(ACB)Scheme):基站可禁止或延遲M2M設(shè)備重新發(fā)起RA過程。
[0015]第四個(gè)方案是RACH資源隔離(RACH Resource Separat1n):分配正交RACH資源給人工通信設(shè)備以及機(jī)器通信設(shè)備。
[0016]第五個(gè)方案是詢問機(jī)制(Pull-based Scheme):M2M設(shè)備在接收到基站的尋呼信號(hào)后發(fā)起RA過程，尋呼信號(hào)由M2M服務(wù)器觸發(fā)。
[0017]第六個(gè)方案是動(dòng)態(tài)配置RACH資源(DynamicAllocat1n of RACH Resources):基于RACH負(fù)載情況和整體流量負(fù)載，基站動(dòng)態(tài)分配額外的RACH資源。
[0018]然而，所有這些方案的總體思路都是指示M2M設(shè)備合理的回退時(shí)間，以便M2M設(shè)備使用合適的RA資源向中央單元重新發(fā)起連接或附著請求。上述提出的方案沒有一個(gè)很好地解決了引起M2M突發(fā)流量的主要問題，即大量高度關(guān)聯(lián)的M2M設(shè)備的同步行為。例如，多個(gè)相鄰的設(shè)備可能由于同一事件觸發(fā)，例如海嘯、地震或火災(zāi)等。多個(gè)M2M設(shè)備也可在斷電一段時(shí)間后啟動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]鑒于上述M2M設(shè)備突發(fā)流量引起的問題，本發(fā)明旨在提供合適的控制機(jī)制，以防止網(wǎng)絡(luò)的中央單元在信令擁塞和/或過載時(shí)嚴(yán)重癱瘓。因此，本發(fā)明的目的是提供一種管理RA資源的方法、系統(tǒng)及中央單元，以防止信令擁塞。本發(fā)明基于以下理解:信令擁塞可能是由RA資源數(shù)量有限引起的，也可能是由HJSCH資源數(shù)量有限引起的，但潛在主因是當(dāng)大量設(shè)備同時(shí)接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，反復(fù)傳輸冗余消息。
[0020]因此，具體地，本發(fā)明旨在充分利用空閑的RA資源，以支持同時(shí)請求接入網(wǎng)絡(luò)中央單元的大量設(shè)備。進(jìn)一步地，本發(fā)明可有效地避免不必要地反復(fù)傳輸冗余消息。此外，本發(fā)明旨在優(yōu)化空閑PUSCH資源的使用，以支持設(shè)備傳輸差異消息。
[0021 ]上述目標(biāo)可通過所附獨(dú)立權(quán)利要求提供的方案實(shí)現(xiàn)。有益實(shí)現(xiàn)在各從屬權(quán)利要求中進(jìn)行了詳細(xì)說明。具體地，分別通過所述方法、系統(tǒng)及中央單元，大量設(shè)備同時(shí)接入中央單元引起信令擁塞的機(jī)率大大降低。
[0022]本發(fā)明第一方面提供了一種用于管理RA資源的方法，所述方法包括:組建包括多個(gè)組成員和至少一個(gè)組代表的設(shè)備組;為所述至少一個(gè)組代表提供RA資源的優(yōu)先接入權(quán)；所述至少一個(gè)組代表通過所述RA資源向中央單元發(fā)送主要事件消息;接收到所述主要事件消息后，所述中央單元向所述組成員發(fā)送響應(yīng)消息，以管理所述組成員對所述RA資源的接入。
[0023]所述組成員和所述至少一個(gè)組代表可為諸如M2M設(shè)備及人工通信設(shè)備的設(shè)備，例如UE、移動(dòng)終端、手機(jī)以及振動(dòng)傳感器、碰撞傳感器、壓力傳感器、氣流傳感器、煙霧傳感器等的各種傳感器。所述中央單元可為網(wǎng)絡(luò)、基站、基底終端等的主控制器。
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