M2M通信中基于分组的小区接入与选择方法技术

本发明专利技术提供了一种M2M通信中基于分组的小区接入与选择方法。该方法包括：根据机器类通信设备MTCD的业务特征对各个MTCD设备进行分组，给每个组确定一个组长MTCD设备；组长MTCD设备向基站发送接入请求信令，所述基站接收到所述接入请求信令后广播自己的状态信息，该状态信息包括：可用的子载波及每个子载波剩余的功率空间；组长MTCD设备根据状态信息和其所在组的所有MTCD设备的业务特征判断是否请求接入所述基站。本发明专利技术通过基于MTCD设备海量的特点，将业务相同且距离很近的MTCD设备进行分组，以组为单位来进行小区接入的申请和选择，可以避免海量的MTCD设备单独申请时产生的信令风暴，有效避免了PUCCH信道的阻塞。

Packet based cell access and selection method in M2M communication

The invention provides a method for cell access and selection based on packet in M2M communication. The method comprises: according to various equipment for MTCD packet service features of MTCD machine type communication equipment, MTCD equipment to determine a head of each group; group leader MTCD device request signal is sent to a base station access, the base station receives the access request signal after broadcasting state information, the state information including: power space sub carrier and each sub carrier available surplus; head of MTCD equipment according to the characteristics of the business judgment of all MTCD equipment state information and the group is requesting access to the base station. The characteristics of MTCD equipment based on the mass, the same business and very close to the MTCD device are grouped to community access to group as the unit of the application and selection, can avoid the signaling storm to produce vast amounts of MTCD for individual equipment, avoid blocking PUCCH channels.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信
，尤其涉及一种M2M通信中基于分组的小区接入与选择方法。
技术介绍
随着M2M(Machinetomachine，机器到机器)业务的快速发展，M2M与LTE-A(LTE-Advanced)网络的融合是未来通信发展的必然趋势，同时也是第五代移动通信(5G)中的一个重要应用场景。但这也给基于LTE-A网络的M2M通信提出了一些新的挑战。由于M2M设备数量众多，且主要是在上行进行通信，因此上行的资源调度是亟待解决的主要问题之一。M2M通信有这样几个特点：M2M设备数量巨大，高出H2H(human-to-human，人到人)设备数量的几个数量级。有报告指出，在一个小区里活跃的H2H用户数量和M2M设备数量大概分别是50个和30000个，3GPP建议单小区应支持至少1000个MTCD设备。M2M设备发送的数据包是在大范围内变化的。比如常规测量设备发送的可能只是几比特的数据，而类似于监控探头这样的视频设备，数据量将达到Mbps级别。QoS(QualityofService，服务质量)的要求也不同。有的设备是时间容忍的，比如定期上报一些读数的智能电表、水表等设备；而有的是有严格时间约束的，比如监控和告警类型的设备。不同应用场景的设备其吞吐量和丢包率等要求也不同。上报数据的触发方式不同。有的是周期性的，有的是事件触发的。低移动性。M2M设备位置固定、不经常移动或在限定的区域中低速移动。由于M2M通信的要求，一般是MTCD(MachineTypeCommunicationsDevice，机器类通信设备)上报的数据量远远大于基站或者MTCG(MachineTypeCommunicationsGateway，机器类通信网关)发送的控制信令的数据量，因此上行数据的调度和资源分配是主要矛盾，而这点刚好与蜂窝网络的通信特点相反。由于以上M2M通信的特点，特别是考虑到MTCD海量的特点，如果多个MTCD同时接入宏小区显然是不合理的，因为每个宏小区所能容纳的设备数量是有限的，而且这么多设备同时向宏小区基站发送接入请求将会带来大量信令开销。同时，宏基站负载过重，而周围小基站又可能没有足够多用户，导致负载不均衡以及由此带来的能量的浪费。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种M2M通信中基于分组的小区接入与选择方法，以实现避免海量的MTCD设备单独申请时产生的信道阻塞。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。一种M2M通信中基于分组的小区接入与选择方法，包括：根据机器类通信设备MTCD的业务特征对各个MTCD设备进行分组，给每个组确定一个组长MTCD设备；所述组长MTCD设备向基站发送接入请求信令，所述基站接收到所述接入请求信令后广播自己的状态信息，该状态信息包括：可用的子载波及每个子载波剩余的功率空间；所述组长MTCD设备根据所述状态信息和其所在组的所有MTCD设备的业务特征判断是否请求接入所述基站。进一步地，所述的根据MTCD设备的业务特征对各个MTCD设备进行分组，给每个组确定一个组长MTCD设备，包括：根据各个MTCD设备的业务特征，把具有相同业务特性的MTCD设备分成一个簇，将一个簇中指定位置范围内的MTCD设备分为一组，给每个组分配一个组ID，按照设定的规则从每个组中的所有MTCD设备中选择一个组长MTCD设备，将每个组内的MTCD设备的上报周期调整为相同的时间点和周期，所述业务特性包括：QoS、时延容忍门限、数据发送周期、剩余电量、最小时间提前量、与基站之间信道状态信息、内存和发送数据时所需缓冲区中的至少一项。进一步地，所述的按照设定的规则从每个组中的所有MTCD设备中选择一个组长MTCD设备，包括：从每个组中的所有MTCD设备中选择剩余电量最多的MTCD设备作为组长MTCD设备；或者，从每个组中的所有MTCD设备中选择与基站之间信道状态最好的MTCD设备作为组长MTCD设备；或者，从每个组中的所有MTCD设备中选择最小时间提前量的MTCD设备作为组长MTCD设备；或者，从每个组中的所有MTCD设备中选择内存最大的MTCD设备作为组长MTCD设备；或者，从每个组中的所有MTCD设备中选择全组发送数据时所需缓冲区最小或者最大或者最接近全组平均缓冲区水平的MTCD设备作为组长MTCD设备。进一步地，所述的方法还包括：每个组中的MTCD设备的数量K由下式决定：K＝(nTB×每个TB的容量)/每个MTCD设备所需资源其中，nTB为给该组分配的TB数量；给组中的每个MTCD设备分配一个设备索引号，MTCD设备的ID＝组ID+设备索引号。进一步地，所述的方法还包括：将专门用于监控和告警类型的特殊设备归为一个特殊接入组，所述特殊接入组不设定接入组长，所述特殊接入组设定组ID，所述特殊接入组中的每个MTCD设备都有一个终端索引号，MTCD设备的ID＝组ID+设备索引号。进一步地，所述的组长MTCD设备向基站发送接入请求信令，所述基站接收到所述接入请求信令后广播自己的状态信息，该状态信息包括：可用的子载波及每个子载波剩余的功率空间，包括：作为组长的MTCD根据所在小组的所有MTCD设备的功耗计算出发送信令的最大功率强度，按照比所述最大功率强度低的发送功率发送接入请求信令；各个eNB和其他小小区基站收到所述接入请求信令后，在不同频率上广播自己的状态信息，该状态信息包括：可用的子载波及每个子载波剩余的功率空间。进一步地，所述的组长MTCD设备根据所述状态信息和其所在组的所有MTCD设备的业务特征判断是否请求接入所述基站，包括：组长MTCD设备接收到基站广播的状态信息后，提取所述状态信息中的可用的子载波及每个子载波剩余的功率空间，当可用的子载波剩余的功率空间大于所在组的所需资源时，则判断所在小组可以接入所述基站的小区，在接入信道上向所述基站发送接入小区请求信令，所述接入小区请求信令中携带所在组的所有MTCD设备的所需资源，所述所在组的所需资源为所在组的所有MTCD设备的所需资源之和；所述基站接收到所述接入小区请求信令后，当所述接入小区请求信令中携带的所在组的所有MTCD设备的所需资源小于其可用的子载波剩余的功率空间，自己所能够容纳的剩余用户数大于所述所在组的MTCD设备的总数，则允许所述组长MTCD设备所在组接入小区。进一步地，所述的方法还包括：所述接入小区请求信令中还携带所在组的业务优先级信息，当所述基站接收到多个组长MTCD设备发送的接入小区请求信令，并且每个接入小区请求信令中携带的所在组的所有MTCD设备的所需资源小于其可用的子载波剩余的功率空间，自己所能够容纳的剩余用户数大于所述所在组的MTCD设备的总数后，则比较各个组的业务优先级，允许业务优先级较高的组接入小区。进一步地，所述的方法还包括：当所在组经过设定的时间段后还没有成功接入小区，组长MTCD设备提高接入请求信令的发送功率，按照提高后的发送功率在接入信道上发送所述接入请求信令，所述提高后的发送功率小于所述所在组的发送信令的最大功率强度；或者，组长MTCD设备发送特殊求救信号，促使附近的处于睡眠模式的基站苏醒来实现小区接入。进一步地，所述的方法还包括：组长MTCD设备在接入信道上发送了请求接入信令后，在所述接入信道上侦听，如果侦听到其他组长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种M2M通信中基于分组的小区接入与选择方法，其特征在于，包括：根据机器类通信设备MTCD的业务特征对各个MTCD设备进行分组，给每个组确定一个组长MTCD设备；所述组长MTCD设备向基站发送接入请求信令，所述基站接收到所述接入请求信令后广播自己的状态信息，该状态信息包括：可用的子载波及每个子载波剩余的功率空间；所述组长MTCD设备根据所述状态信息和其所在组的所有MTCD设备的业务特征判断是否请求接入所述基站。

【技术特征摘要】
1.一种M2M通信中基于分组的小区接入与选择方法，其特征在于，包括：根据机器类通信设备MTCD的业务特征对各个MTCD设备进行分组，给每个组确定一个组长MTCD设备；所述组长MTCD设备向基站发送接入请求信令，所述基站接收到所述接入请求信令后广播自己的状态信息，该状态信息包括：可用的子载波及每个子载波剩余的功率空间；所述组长MTCD设备根据所述状态信息和其所在组的所有MTCD设备的业务特征判断是否请求接入所述基站。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根据MTCD设备的业务特征对各个MTCD设备进行分组，给每个组确定一个组长MTCD设备，包括：根据各个MTCD设备的业务特征，把具有相同业务特性的MTCD设备分成一个簇，将一个簇中指定位置范围内的MTCD设备分为一组，给每个组分配一个组ID，按照设定的规则从每个组中的所有MTCD设备中选择一个组长MTCD设备，将每个组内的MTCD设备的上报周期调整为相同的时间点和周期，所述业务特性包括：QoS、时延容忍门限、数据发送周期、剩余电量、最小时间提前量、与基站之间信道状态信息、内存和发送数据时所需缓冲区中的至少一项。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的按照设定的规则从每个组中的所有MTCD设备中选择一个组长MTCD设备，包括：从每个组中的所有MTCD设备中选择剩余电量最多的MTCD设备作为组长MTCD设备；或者，从每个组中的所有MTCD设备中选择与基站之间信道状态最好的MTCD设备作为组长MTCD设备；或者，从每个组中的所有MTCD设备中选择最小时间提前量的MTCD设备作为组长MTCD设备；或者，从每个组中的所有MTCD设备中选择内存最大的MTCD设备作为组长MTCD设备；或者，从每个组中的所有MTCD设备中选择全组发送数据时所需缓冲区最小或者最大或者最接近全组平均缓冲区水平的MTCD设备作为组长MTCD设备。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：每个组中的MTCD设备的数量K由下式决定：K＝(nTB×每个TB的容量)/每个MTCD设备所需资源其中，nTB为给该组分配的TB数量；给组中的每个MTCD设备分配一个设备索引号，MTCD设备的ID＝组ID+设备索引号。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：将专门用于监控和告警类型的特殊设备归为一个特殊接入组，所述特殊接入组不设定接入组长，所述特殊接入组设定组ID，所述特殊接入组中的每个MTCD设备都有一个终端索引号，MTCD设备的ID＝组ID+设备索引号。6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述的组长MTCD设备向基站发送接入请求信令，所述基站接收到所述接...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐少毅，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11