CN102638848B - 一种机器类型通信设备的拥塞控制方法及系统 - Google Patents

一种机器类型通信设备的拥塞控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种机器类型通信设备的拥塞控制方法及系统，避免大量MTC设备可能导致的网络拥塞。所述方法包括：MME在过载时向基站发送过载控制信令；基站接收到所述过载控制信令后，根据过载控制信令拒绝终端的建立RRC连接的请求。所述系统包括位于MME的第一装置，以及位于基站的第二装置，第一装置用于在MME过载时向基站发送过载控制信令；第二装置用于在接收到过载控制信令后，根据过载控制信令拒绝终端的建立RRC连接的请求。本发明方法可以避免当数量庞大的MTC设备都需要接入网络接收服务时，可能由于同时发起的信令数量过于庞大而导致的核心网拥塞，避免影响核心网处理其他已连接到网络的终端的服务效率和质量。

Description

一种机器类型通信设备的拥塞控制方法及系统
技术领域
本发明涉及终端通信领域，具体涉及机器类型通信(MachineTypeCommunication，简称MTC)设备的拥塞控制方法及系统。
背景技术
如图1所示，蜂窝无线通讯系统主要由核心网(CoreNetwork，简称CN)、接入网(RadioAccessNetwork，简称RAN)和终端即用户设备(UserEquipment，简称UE)组成。核心网负责非接入层事务，例如终端位置更新等，并且是用户面的锚点。接入网包括基站，或者基站以及基站控制，接入网负责接入层事务(例如无线资源的管理)，基站之间可以根据实际情况存在物理或者逻辑上的连接，如图1中的基站1和基站2之间的连接以及基站1和基站3之间的连接，并且每个基站可以和一个或者一个以上的核心网节点连接。终端是指可以和蜂窝无线通讯网络通讯的各种设备，比如移动电话或者笔记本电脑等。
MTC业务即机器之间机器进行通信的业务。在MTC业务中不需要人的参与，所有的通信由机器自主完成，MTC业务通过传感器等感知设备获得数据，然后通过通信模块将数据上报给移动通信网络，并通过移动通信网络接入到公共数据网，例如在物流监控、安全监测、远程医疗检测、远程抄表等应用。该数据由移动运营商或者专门的MTC运营商的特定服务器进行管理，可供MTC用户或MTC管理者查看。在这个过程中，获取业务所需要的数据的设备即为MTC设备。
MTC业务引入了一些与传统移动通信不同的特性，例如组管理特性，该特性被激活时，同一个用户的MTC设备可能被划分为一个组，网络可以对整个组进行统一配置参数，这些参数应用于属于该组的所有MTC设备，运营商在该MTC设备的签约信息中设置并激活组管理特性，存储在归属用户服务器(HomeSubscriberServer，简称HSS)中。HSS是电信网络中负责保存用户或终端设备的身份信息、认证信息和授权信息等的实体。根据不同情况，HSS可用于保存用户的身份信息及用户和终端设备的绑定信息，或只保存用户的身份信息(可由网关保存用户和终端设备的绑定信息)，或直接保存终端设备的身份信息。HSS还负责用户的签约数据库，以及执行用户的身份验证和授权等。业务平台可从HSS查询用户或终端信息。
在MTC设备附着到网络上时，移动性管理实体(MobilityManagementEntity，简称MME)从用户归属服务器(HSS)中获得该MTC设备的签约信息，并保存在本地。MME是核心网中用于管理用户终端控制信令的实体，负责接入控制，包括鉴权控制，标识(如全球唯一临时标识(GUTI)以及跟踪区标识列表(TAIlist))指配，用户标识和设备标识验证，信令面加密，与演进型基站(eNB)之间的一致性保护，2G/3G与演进分组系统(EvolvedPacketSystem，简称EPS)之间安全参数以及服务质量(QualityofService，简称QoS)参数的转换，接入许可控制，决定是否可以获得请求的资源并预留这些资源，合法监听，移动性管理(实现对UE当前位置的跟踪和记录)，会话管理，对EPS承载的相关操作，以及网元选择等。
由于引入MTC技术后，可能存在大量的MTC设备，当数量庞大的MTC设备都需要接入网络接收服务时，可能由于同时发起的信令数量过于庞大而导致核心网拥塞，从而影响核心网处理其他已连接到网络的终端的服务效率和质量，例如大量新接入设备的信令影响已接入设备的信令处理速度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种机器类型通信设备的拥塞控制方法及系统，避免大量MTC设备可能导致的网络拥塞。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种机器类型通信设备的拥塞控制方法，包括：
移动性管理单元(MME)在过载时向基站发送过载控制信令；
所述基站接收到所述过载控制信令后，根据所述过载控制信令拒绝终端的建立无线资源控制(RRC)连接的请求。
进一步地，所述过载控制信令包括等待时间；所述基站根据所述过载控制信令拒绝终端的建立RRC连接的请求的步骤包括：所述基站向请求建立RRC连接的终端发送拒绝消息，拒绝所有终端的建立RRC连接的请求。
进一步地，所述过载控制信令包括等待时间和需要进行控制的终端类别；所述基站根据所述过载控制信令拒绝终端的建立RRC连接的请求的步骤包括：所述基站向请求建立RRC连接的且属于所述过载控制信令中指示的终端类别的终端发送拒绝消息，拒绝该种终端类别的终端的建立RRC连接的请求。
进一步地，所述基站在所述拒绝消息中携带延时时间，用于指示所述终端发起下一次RRC连接请求的时间与本次发起RRC连接请求的时间的时间间隔。
进一步地，所述延时时间的值等于所述过载控制信令中的等待时间的值，或由所述基站基于所述等待时间的值决定。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种机器类型通信设备的拥塞控制系统，包括：位于移动性管理单元(MME)的第一装置，以及位于基站的第二装置，其中：
所述第一装置，用于在MME过载时向基站发送过载控制信令；
所述第二装置，用于在接收到所述过载控制信令后，根据所述过载控制信令拒绝终端的建立无线资源控制(RRC)连接的请求。
进一步地，所述过载控制信令包括等待时间；所述第二装置是采用以下方式根据所述过载控制信令拒绝终端的建立RRC连接的请求的：所述第二装置向请求建立RRC连接的终端发送拒绝消息，拒绝所有终端的建立RRC连接的请求。
进一步地，所述过载控制信令包括等待时间和需要进行控制的终端类别；所述第二装置是采用以下方式根据所述过载控制信令拒绝终端的建立RRC连接的请求的：所述第二装置向请求建立RRC连接的且属于所述过载控制信令中指示的终端类别的终端发送拒绝消息，拒绝该种终端类别的终端的建立RRC连接的请求。
进一步地，所述第二装置还用于设置延时时间，并在所述拒绝消息中携带所述延时时间，所述延时时间用于指示所述终端发起下一次RRC连接请求的时间与本次发起RRC连接请求的时间的时间间隔。
进一步地，所述第二装置采用以下方式设置所述延时时间：设置所述延时时间的值等于所述过载控制信令中的等待时间的值；或者基于所述等待时间的值设置所述延时时间的值。
采用本发明所述方法，可以避免当数量庞大的MTC设备都需要接入网络接收服务时，可能由于同时发起的信令数量过于庞大而导致的核心网拥塞，避免影响核心网处理其他已连接到网络的终端的服务效率和质量。
附图说明
图1为蜂窝无线通讯系统的组成示意图；
图2为本发明实施例1流程图。
具体实施方式
为解决上述技术问题，本发明由核心网设置参数并通过接入网来控制终端接入来实现拥塞控制。
下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
实施例1
如图2所示，包括：
步骤10，移动性管理单元(MME)在过载时向基站发送过载控制信令，该过载控制信令用于指示基站进行负载控制；
MME过载时是指MME当前的负载达到或超过设定门限。
过载控制信令中可以包含等待时间，或者包含等待时间和需要进行控制的终端类别。
步骤20，基站接收到过载控制信令后，根据该过载控制信令拒绝终端的建立无线资源控制(RadioResourceControl，简称RRC)连接的请求。
基站只在接收到过载控制信令后，对之后接收到的RRC连接建立请求进行连接控制。
如果过载控制信令中仅包含等待时间，则表示所有终端均需要等待，此时，基站根据过载控制信令拒绝终端的建立RRC连接的请求的步骤包括：向请求建立RRC连接的终端发送拒绝消息，拒绝所有终端的建立RRC连接的请求。优选地，基站可以在拒绝消息中携带终端下次发送建立RRC连接请求的延时时间，用于指示终端发起下一次RRC连接请求的时间与本次发起RRC连接请求的时间的时间间隔。
如果过载信令中包括等待时间和对应的终端类别，则表示仅该种类别的终端需要等待，此时，基站根据过载控制信令拒绝终端的建立RRC连接的请求的步骤包括：向请求建立RRC连接的且属于过载控制信令中指示的终端类别的终端发送拒绝消息，拒绝该种终端类别的终端的建立RRC连接的请求。优选地，基站可以在拒绝消息中携带终端下次发送建立RRC连接请求的延时时间。
上述基站在拒绝消息中携带的延时时间的值可以等于过载控制信令中的等待时间的值，也可以由基站基于该等待时间的值自行决定，例如基站基于该等待时间决定延时时间的方式可以是，延时时间＝等待时间/2。基站可以为不同的终端设置不同的延时时间。
当MME恢复正常，即处于正常负荷状态后，向基站发送消息，用以通知基站取消连接控制。
实现上述方法的拥塞控制系统，包括：位于MME的第一装置，以及位于基站的第二装置，其中：
所述第一装置，用于在MME过载时向基站发送过载控制信令；
所述第二装置，用于在接收到所述过载控制信令后，根据所述过载控制信令拒绝终端的建立RRC连接的请求。
如果上述过载控制信令包括等待时间；则该第二装置采用以下方式根据所述过载控制信令拒绝终端的建立RRC连接的请求：第二装置向请求建立RRC连接的终端发送拒绝消息，拒绝所有终端的建立RRC连接的请求。
如果上述过载控制信令包括等待时间和需要进行控制的终端类别；则该第二装置采用以下方式根据所述过载控制信令拒绝终端的建立RRC连接的请求：第二装置向请求建立RRC连接的且属于所述过载控制信令中指示的终端类别的终端发送拒绝消息，拒绝该种终端类别的终端的建立RRC连接的请求。
优选地，该第二装置还用于设置延时时间，并在所述拒绝消息中携带所述延时时间，所述延时时间用于指示所述终端发起下一次RRC连接请求的时间与本次发起RRC连接请求的时间的时间间隔。所述第二装置采用以下方式设置所述延时时间：设置所述延时时间的值等于所述过载控制信令中的等待时间的值；或者基于所述等待时间的值设置所述延时时间的值。
实施例2
步骤20，为移动性管理单元(MME)设置一个判断过载的门限值Th；
该门限值可以为百分比，表示为MME最大处理能力的百分比。
步骤21，当MME当前的负载达到设定的门限值Th时，MME发送过载控制信令“OVERLOADSTART”给基站，该信令用于指示基站执行负载控制，其中“OVERLOADSTART”信令包括：1)需要拒绝的终端类别；2)等待时间；
如果有多个类别需要被拒绝，则该信令中的信息可以是每个类别对应一个等待时间，如下结构：
类别1：等待时间1；
类别2：等待时间2；
类别3：等赛时间3；
也可以是所有类别对应同一个等待时间，如下结构：
类别1，类别2，类别3，......：等待时间。
在本实施例中，信令中包含需要拒绝的终端类别，基站需要根据信令中的指示，拒绝该类别的终端的RRC连接建立。
步骤22，基站接收到“OVERLOADSTART”信令后，基站设置延时时间，用于指示被拒绝的终端下次发送建立RRC连接请求的时间；
基站可以直接将信令中的等待时间作为设置的延时时间，或者基站将信令中的等待时间作为参考值，并根据本地策略(例如基站自身运行所能处理的最大负载，或基站需要保证的最小吞吐率)设置延时时间。
步骤23，当终端请求建立RRC连接时，基站读取终端在RRC连接建立请求信令中携带的类别指示，如果与“OVERLOADSTART”信令中指示的类别相符，则拒绝该终端的RRC连接建立，并在RRC连接拒绝信令中包含延时时间，如果不相符，则同意该终端的RRC连接建立；
在本实施例中，基站根据“OVERLOADSTART”信令决定是否拒绝终端的RRC连接建立请求。
步骤24，终端在接收到RRC连接拒绝信令后，在本地运行一个延时定时器，其值设定为RRC连接拒绝信令中的延时时间，在定时器运行期间，终端不再次发起RRC连接建立，待定时器到时后，终端再次发起RRC连接建立。
实施例3
步骤30，为移动性管理单元(MME)设置一个判断过载的门限值Th；
步骤31，当MME当前的负载达到设定的门限值Th时，MME发送过载控制信令“OVERLOADSTART”给基站，该信令用于指示基站执行负载控制，其中“OVERLOADSTART”信令包括：等待时间；
在本实施例中，OVERLOADSTART信令中不包含需要拒绝的终端类别，基站则拒绝所有信令的RRC连接建立。
步骤32，基站接收到“OVERLOADSTART”信令后，基站设置延时时间，用于指示被拒绝的终端下次发送建立RRC连接请求的时间；
步骤33，当终端请求建立RRC连接时，基站拒绝所有终端的RRC连接建立，并在RRC连接拒绝信令中包含延时时间
在本实施例中，基站根据“OVERLOADSTART”信令拒绝所有终端的RRC连接建立请求。
步骤34，终端在接收到RRC连接拒绝信令后，在本地运行一个延时定时器，其值设定为RRC连接拒绝信令中的延时时间，在定时器运行期间，终端不再次发起RRC连接建立，待定时器到时后，终端再次发起RRC连接建立。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种机器类型通信设备的拥塞控制方法，包括：
移动性管理单元(MME)在过载时向基站发送过载控制信令；
所述基站接收到所述过载控制信令后，根据所述过载控制信令拒绝终端的建立无线资源控制(RRC)连接的请求，所述基站向请求建立RRC连接的终端发送拒绝消息；
其中，所述基站在所述拒绝消息中携带延时时间，用于指示所述终端发起下一次RRC连接请求的时间与本次发起RRC连接请求的时间的时间间隔。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述过载控制信令包括等待时间；
所述基站根据所述过载控制信令拒绝终端的建立RRC连接的请求的步骤包括：
所述基站向请求建立RRC连接的终端发送拒绝消息，拒绝所有终端的建立RRC连接的请求。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述过载控制信令包括等待时间和需要进行控制的终端类别；
所述基站根据所述过载控制信令拒绝终端的建立RRC连接的请求的步骤包括：
所述基站向请求建立RRC连接的且属于所述过载控制信令中指示的终端类别的终端发送拒绝消息，拒绝该种终端类别的终端的建立RRC连接的请求。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于：
所述延时时间的值等于所述过载控制信令中的等待时间的值，或由所述基站基于所述等待时间的值决定。
5.一种机器类型通信设备的拥塞控制系统，包括：位于移动性管理单元(MME)的第一装置，以及位于基站的第二装置，其中：
所述第一装置，用于在MME过载时向基站发送过载控制信令；
所述第二装置，用于在接收到所述过载控制信令后，根据所述过载控制信令拒绝终端的建立无线资源控制(RRC)连接的请求，向请求建立RRC连接的终端发送拒绝消息；
所述第二装置还用于设置延时时间，并在所述拒绝消息中携带所述延时时间，所述延时时间用于指示所述终端发起下一次RRC连接请求的时间与本次发起RRC连接请求的时间的时间间隔。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于：
所述过载控制信令包括等待时间；
所述第二装置是采用以下方式根据所述过载控制信令拒绝终端的建立RRC连接的请求的：
所述第二装置向请求建立RRC连接的终端发送拒绝消息，拒绝所有终端的建立RRC连接的请求。
7.如权利要求5所述的系统，其特征在于：
所述过载控制信令包括等待时间和需要进行控制的终端类别；
所述第二装置是采用以下方式根据所述过载控制信令拒绝终端的建立RRC连接的请求的：
所述第二装置向请求建立RRC连接的且属于所述过载控制信令中指示的终端类别的终端发送拒绝消息，拒绝该种终端类别的终端的建立RRC连接的请求。
8.如权利要求6或7所述的系统，其特征在于：
所述第二装置采用以下方式设置所述延时时间：设置所述延时时间的值等于所述过载控制信令中的等待时间的值；或者基于所述等待时间的值设置所述延时时间的值。
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