一种抗高并发NB-IOT网络通讯方法和系统技术方案

一种抗高并发NB‑IOT网络通讯方法和系统，所述方法包括以下步骤：获取控制指令；根据所述控制指令下发寻呼消息；根据所述寻呼信号完成寻呼信道的容量优化；通过容量优化后的寻呼信道接收所述寻呼消息并根据所述寻呼消息执行所述控制指令；本发明专利技术技术方案通过对寻呼信道容量的优化提升以及对基站接入容量进行优化，大幅度提升高并发指令下发成功率，解决了同一时刻大量客户下发指令带来的时延和丢包问题，同时无需增加硬件投资，节约大量成本，进而推广到NB‑IOT下行高并发应用场景中，加速NB‑IOT网络通信的标准化、规范化，可广泛应用于物联网技术领域。

A high concurrency nb-iot network communication method and system

【技术实现步骤摘要】
一种抗高并发NB-IOT网络通讯方法和系统
本专利技术涉及物联网
，尤其是一种抗高并发NB-IOT网络通讯方法和系统。
技术介绍
术语解释：NB-IOT(NarrowBandInternetofThings)：窄带物联网，万物互联网络的一个重要分支。NB-IOT聚焦于低功耗广覆盖(LPWA)物联网(IOT)市场，是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。其具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低等特点。下行高并发：针对下行控制的业务场景，在同一时间有多个用户同时使用业务时，同时下发命令，会出现网络侧拥塞等情况。NB-IOT是IOT作为一项新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IOT实现物与物通信、物与人通信。NB-IoT构建于蜂窝网络，带宽为180KHz，主要聚焦于小数据量、小速率应用。NB-IOT网络的特性决定了该网络适合于数据包较小、上报周期较长的上报型业务。但随着NB-IOT物联网业务的发展，逐渐出现以智能家电为代表的人机交互场景应用，例如共享洗衣机、共享空调等应用，没有固定的下发时间，可能存在某时刻大量用户同时下发指令，对网络冲击较大，容易产生时延大甚至丢包情况。现有的技术方案仅能针对NB上报类业务在终端侧进行离散处理来降低网络负荷；对于新型人机交互场景，只能靠增加基站、增加载波等软硬件投资等方法来扩容网络，解决负荷问题；在不增加软硬件成本的前提下，尚无好的优化方法解决下行高并发带来的时延和丢包。专利技术内容为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于：提供一种无需增加软硬件成本、规范化和标准化的抗高并发NB-IOT网络通讯方法和系统。本专利技术所采取的第一种技术方案是：一种抗高并发NB-IOT网络通讯方法，包括以下步骤：获取控制指令；根据所述控制指令下发寻呼消息；根据所述寻呼信号完成寻呼信道的容量优化；通过容量优化后的寻呼信道接收所述寻呼消息并根据所述寻呼消息执行所述控制指令。进一步，所述一种抗高并发NB-IOT网络通讯方法，还包括以下步骤：根据所述控制指令生成应答信号；建立用于回传所述应答信号的无线承载，并完成所述无线承载的接入容量优化；通过容量优化后的无线承载完成所述应答信号的回传。进一步，所述寻呼信道的容量优化包括寻呼资源分配优化和平衡调制与编码策略。进一步，所述接入容量优化包括：对所述无线承载的物理随机接入信道进行优化；抑制优化后的物理随机接入信道的非真实接入，完成虚接优化。进一步，所述接入容量优化还包括：调整基站覆盖等级；通过调整覆盖等级后的基站的动态补偿机制降低所述接入信道的拥塞。进一步，所述寻呼资源分配优化其步骤具体包括：根据首次寻呼消息完成空口资源的预留；根据非首次寻呼消息动态调整所述空口资源中寻呼容量的分配；根据调整后的寻呼容量将缓存的寻呼消息直接下发。进一步，所述对所述无线承载的物理随机接入信道进行优化，其具体包括：通过减小物理随机接入信道的周期，提升所述物理随机接入信道的容量；通过设置不同的物理随机接入信道的频域，抑制所述频域上的干扰。本专利技术所提供的第二种技术方案可对应实现本专利技术第一种技术方案的系统，其具体为：一种抗高并发NB-IOT网络通讯系统，包括：用户服务器，用于生成控制指令和接收控制指令应答；核心网，用于根据所述控制指令生成寻呼消息并下发到基站，同时用于与用户服务器和基站完成数据交互；基站，用于根据所述寻呼信号完成寻呼容量优化并将寻呼消息送达终端设备，同时用于与核心网完成数据交互；终端设备，用于接收寻呼消息并执行所述控制指令并与基站进行数据交互，同时用于生成所述控制指令的应答并发送至基站。进一步，所述核心网与基站通过寻呼信道将寻呼消息下发至终端设备。进一步，所述终端设备通过无线承载完成与基站的数据交互，并将所述控制指令应答发送至基站。本专利技术的有益效果是：本专利技术技术方案通过对寻呼信道容量的优化提升以及对基站接入容量进行优化，大幅度提升高并发指令下发成功率，解决了同一时刻大量客户下发指令带来的时延和丢包问题，同时无需增加硬件投资，节约大量成本，进而推广到NB-IOT下行高并发应用场景中，加速NB-IOT网络通信的标准化、规范化。附图说明图1为本专利技术一种抗高并发NB-IOT网络通讯方法的步骤流程图；图2为本专利技术一种抗高并发NB-IOT网络通讯方法实施例中的寻呼优先分配方法的示意图；图3为本专利技术一种抗高并发NB-IOT网络通讯方法实施例采用寻呼优先分配方法后的寻呼丢失率的柱状图；图4为本专利技术一种抗高并发NB-IOT网络通讯方法实施例完成虚接优化后的消息接收与消息接收失败的次数柱状图；图5为本专利技术一种抗高并发NB-IOT网络通讯方法实施例终端并发成功率的柱状图；图6为本专利技术一种抗高并发NB-IOT网络通讯系统的整体结构示意图。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术进行进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。参照图1，一种抗高并发NB-IOT网络通讯方法，包括以下步骤：S01、获取控制指令；具体的，用户服务器根据具体的需求形成相应的控制指令，并进一步上传至核心网。S02、根据所述控制指令下发寻呼消息；具体的，在高并发场景下，当有大量的控制指令下发后，由核心网将信令进一步下发至基站，由基站对NB终端进行寻呼。S03、根据所述寻呼信号完成寻呼信道的容量优化；具体的，本实施例通过两个方向完成对寻呼信道的容量优化，包括：S031、寻呼资源分配优化；高并发场景会导致网络拥塞，首先需要保证寻呼消息可达，才能完成消息交互，针对此类寻呼方式，本实施例通过寻呼优先分配算法保证寻呼下发，所述寻呼优先分配算法的具体实现方式参照图2，当核心网第一次有寻呼消息下发到基站时，基站会将寻呼消息缓存并进行空口资源的预留，当核心网再次有寻呼消息下发到基站后，说明此刻寻呼消息较多，为避免延时到下一个寻呼时机(Pagingoccasion)下发，基站缓存寻呼消息并及时动态调整寻呼容量的分配，提高空口的寻呼资源，之后当预定的寻呼时机到达后，就会在前面调整过后的寻呼资源上，将缓存的多个寻呼消息直接送达终端。参照图3，是通过本实施例优化寻呼资源分后，寻呼丢弃率得到明显提升。在本实施例中，根据实际的寻呼负荷动态调整寻呼时机因子参数配置。根据高并发场景的网络负荷，默认寻呼时机因子参数nB(一个寻呼周期内包含的寻呼时刻的数量)设置为1/16T(每16个无线帧一个寻呼时机)，寻呼时机因子nB设置越大，单位时间内寻呼容量越大，nB＝T时，基站每秒可寻呼1600个终端，nB＝1/16T时，基站每秒可寻呼100个终端。但是寻呼窄带物理下行控制信道NPDCCH和窄带物理下行共享信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗高并发NB-IOT网络通讯方法，其特征在于，包括以下步骤：/n获取控制指令；/n根据所述控制指令下发寻呼消息；/n根据所述寻呼信号完成寻呼信道的容量优化；/n通过容量优化后的寻呼信道接收所述寻呼消息并根据所述寻呼消息执行所述控制指令。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗高并发NB-IOT网络通讯方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取控制指令；
根据所述控制指令下发寻呼消息；
根据所述寻呼信号完成寻呼信道的容量优化；
通过容量优化后的寻呼信道接收所述寻呼消息并根据所述寻呼消息执行所述控制指令。


2.根据所述权利要1所述一种抗高并发NB-IOT网络通讯方法，其特征在于，还包括以下步骤：
根据所述控制指令生成应答信号；
建立用于回传所述应答信号的无线承载，并完成所述无线承载的接入容量优化；
通过容量优化后的无线承载完成所述应答信号的回传。


3.根据权利要求1所述的一种抗高并发NB-IOT网络通讯方法，其特征在于，所述寻呼信道的容量优化包括寻呼资源分配优化和平衡调制与编码策略。


4.根据权利要求2所述的一种抗高并发NB-IOT网络通讯方法，其特征在于，所述接入容量优化包括：
对所述无线承载的物理随机接入信道进行优化；
抑制优化后的物理随机接入信道的非真实接入，完成虚接优化。


5.根据权利要求2所述的一种抗高并发NB-IOT网络通讯方法，其特征在于，所述接入容量优化还包括：
调整基站覆盖等级；
通过调整覆盖等级后的基站的动态补偿机制降低所述接入信道的拥塞。


6.根据权利要求3所述的一种抗高并发NB-IOT网络通讯方法，其特征在于，所述寻呼资源分配...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘秀鹏，
申请(专利权)人：天翼物联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32