CN104838716A - 通信网络中的过载控制 - Google Patents
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Abstract
公开适合用于通信网络中的过载控制的方法以及无线电网络节点和用户设备（UE）。方法可以包括例如：当无线电网络节点确定过载状况时，将过载指示符（OI）330包含在MAC PDU中以便传送给UE并且从而向UE指示将在稍后的时间点（例如，当不再有任何过载状况时）为UE分配传输资源。
Description
技术领域
一般来说，本文中所介绍的本发明的实施例涉及通信网络，更具体来说，涉及这些网络中的过载控制。
背景技术
在诸如由例如第三代合作伙伴计划（3GPP）公布的技术规范的文献中可以找到对通信网络和系统的详细描述。在这些系统中，用户设备（UE）可以例如经由包括无线电接入网络（RAN）和核心网络（CN）的接入网络访问移动服务。基于3GPP的通信网络的示例包括例如2G GSM/GPRS（全球移动通信系统/通用分组无线电业务）、3G UMTS（通用移动电信系统）和LTE（长期演进）EPS（演进分组系统）。无线电接入网络（RAN）的示例包括GERAN（2G GSM/GPRS的GSM/EDGE（增强数据速率GSM演进）RAN）、UTRAN（3G UMTS的通用陆地RAN）和E-UTRAN（LTE EPS的演进UTRAN）。分组核心网络的示例包括GPRS核心（2G和3G）和演进分组核心（2G、3G UTRAN和E-UTRAN）。
在诸如上述的通信系统中，一个潜在的问题是，多个UE和/或其它装置可能同时需要通信网络资源。这可导致网络资源的拥塞或过载，其可潜在地具有严重后果，因为通信系统可能再也不能适当或足够良好地运行。
这种拥塞或过载问题正变得越来越重要，特别是在通信网络中引入机器型通信（MTC）的情况下更是如此，机器型通信（MTC）有时又称为机器到机器通信（M2M），例如当前如诸如3GPP的标准化团体所规定，例如参见3GPP TS 22.368 V 12.0.0 (2012-09)。本领域技术人员已知，MTC是一种涉及一个或多个MTC装置的数据通信形式，这一个或多个MTC装置不一定涉及人的交互。本领域技术人员还已知，MTC装置是UE的一个示例。换句话说，MTC装置构成术语UE的一个子集。
在诸如上述的通信系统中引入MTC的情况下，MTC装置的潜在较大的数量和MTC的性质可能会对通信网络造成挑战。例如，在一些场景中，接入控制信令资源尤其暴露出来。例如，一些场景包括监视技术系统（例如，工业系统）或过程的状态的传感器装置或监视各种环境状况（例如，温度、压力和振动）的传感器装置的形式的MTC装置。对于这些MTC装置（以及其中利用这些MTC装置的应用），诸如电网故障、管道损坏、地震或工业过程故障的外部事件可触发大量MTC装置想要同时或基本同时接入到通信网络，以便向它们的相应的应用服务器报告触发事件。当大量MTC装置同时或基本同时需要网络资源时，通信网络中存在增加的拥塞或过载风险。除了关于MTC装置看到的以上示例场景之外，诸如不涉及人的交互的UE的非MTC装置当然也会造成过载。这些非MTC装置可以包括例如诸如蜂窝式便携无线电话、智能电话、平板计算机、游戏装置、个人数字助理（PDA）等的装置。总而言之，当大量UE和/或MTC装置同时或基本同时需要网络资源时，通信网络中存在增加的拥塞或过载风险。
一种用于在LTE小区中保护网络接入资源以免于过载的已知方式称为接入类别禁止（ACB）机制。为了该机制，每个UE都是存储在USIM中的至少一个接入类别（AC）的一员。eNB可以通过广播系统信息（SI）公告每个小区中的ACB状态。SI的系统信息块类型2（SIB 2）通过与每个AC相关联的接入类别禁止因子（ACBF）列出每个AC的状态，ACBF具有介于0和1之间的值。当UE在SI中发现与存储在USIM中的AC对应的AC时，UE生成介于0和1之间的随机值。如果随机值小于有关AC的ACBF，那么UE将该小区视为禁止，即，在具有由包含在SI（SIB 2）中的接入类别禁止时间（ACBT）参数所支配的均值的随机时间周期，不允许它访问它。考虑到MTC装置的特定性质，3GPP当前在称为扩展接入禁止（EAB）的ACB概念的扩展上工作。EAB是运营商控制来自为EAB配置的UE的移动发起接入尝试以便防止接入网络和/或核心网络过载的机制。在过载情形中，运营商可以限制来自为EAB配置的UE的接入，同时允许来自其它UE的接入。
有时，ACB/EAB机制还不足以保护小区免于过载。这是因为例如，在例如因为一个原因或其它原因（如上文举例说明）导致来自或多或少同步的MTC装置的接入尝试突然剧增期间，由于网络接入资源上的压力（因为它依赖于相当频繁传送的系统信息），该机制对于变化反应缓慢。也可能是因为所选择的ACB/EAB参数不适合处理这么大量的接入尝试，或是因为根本没有使用ACB/EAB。
从2012年6月28日公开的美国专利申请公开US 2012/0163169 A1得知另一种接入负载控制方法。该公开描述了MTC型通信服务的过载控制设备和方法。该文献中所描述的方法与EAB方法类似之处在于，它试图主动通知MTC装置过载状态，以使得它们禁止接入尝试。与之前描述的EAB方法的差别是，该公开的方法和设备利用MAC（媒体接入控制）子报头而不是系统信息来将过载指示携带给MTC装置。有关MTC装置需要在试图通过随机接入过程接入到网络之前检查可能的过载指示。因此，想要接入到网络的MTC装置首先必须监视下行链路，直到它接收到包括由来自另一个UE（即，与有关UE不同的UE）的随机接入尝试触发的MAC子报头的消息为止。如果MAC子报头不包含任何过载指示，那么允许MTC装置通过向基站传送随机接入前导来启动随机接入过程。另一方面，如果MAC子报头确实包含过载指示，那么MTC装置等待特定时间，直到它发送随机接入前导为止。如果运用如该公开中所公开的过程，那么基站可能会潜在地发送出大量消息，而不管过载情形。因此，可能会消耗掉不必要的非常多的系统资源。而且，由于假设MTC装置在试图发送它们的相应的随机接入前导之前检查过载情形，所以在一些情形中，整个过程可能会变得延迟。潜在地，MAC子报头的监视和接收也可能意味着UE的能耗增加。
发明内容
鉴于以上考虑和其它考虑，进行本发明的各种实施例。
仍然需要提供通信系统中的过载控制，特别是（但非排他地）对于MTC通信。因此，鉴于此，本发明的各种实施例的总目的是提供通信系统中的改善的过载或拥塞控制。
如随附独立权利要求中所阐述的本发明的各种实施例解决了该总目的。随附从属权利要求代表本发明的另外的有利的实施例。
根据一个方面，提供一种通过无线电网络节点执行以便实现通信网络中的过载控制的方法。该方法包括：确定指示过载的状况；响应于此，在媒体接入控制（MAC）协议数据单元（PDU）中包含过载指示符，过载指示符代表将在稍后的时间点为用户设备（UE）分配传输资源；以及将包含过载指示符的MAC PDU传送到UE，以便向UE指示将在稍后的时间点将传输资源分配给UE。
MAC PDU可以包括MAC报头和至少一个MAC随机接入响应（RAR）字段。此外，在MAC PDU中包含过载指示符可以包括将过载指示符包含在这至少一个MAC RAR字段的一个或多个字段中。另外，将过载指示符包含在这至少一个MAC RAR字段的一个或多个字段中可以包括将过载指示符包含在MAC RAR字段的上行链路准许UL准许字段中。
在一个实施例中，所述过载指示符可以包括指定何时传输资源将可用于分配给UE的字段。指定何时传输资源将可用于分配给UE的所述字段可以包括在其期间传输资源将可用于分配给UE的指定时间周期。
在一个实施例中，MAC PDU可以包括MAC报头和至少一个MAC随机接入响应（RAR）字段，并且在MAC PDU中包含过载指示符可以包括更改MAC RAR字段的保留字段的设置。
该方法还可包括：在确定指示过载的状况之前，在物理随机接入信道（PRACH）上从UE接收随机接入前导。
此外，在一些实施例中，可以在例如物理下行链路共享信道上将包含过载指示符的MAC PDU传送给UE，物理下行链路共享信道由在物理下行链路控制信道（PDCCH）上寻址到随机接入RNTI（RA-RNTI）的下行链路资源指派指示。
根据另一个方面，提供一种通过用户设备（UE）执行的方法。该方法包括：在例如物理随机接入信道（PRACH）上向无线电网络节点传送随机接入前导；以及接收MAC PDU，MAC PDU包括指示将在稍后的时间点将传输资源分配给UE的过载指示符。
MAC PDU可以包括MAC报头和至少一个MAC随机接入响应（RAR）字段，并且这至少一个MAC RAR字段可以包括所述过载指示符。此外，所述过载指示符可以包括指定何时传输资源将可用于分配给UE的字段。另外，指定何时传输资源将可用于分配给UE的所述字段可以包括在其期间传输资源将可用于分配给UE的指定时间周期。
该方法另外可以包括只在指定时间周期期间监视物理下行链路控制信道（PDCCH）以便接收将传输资源分配给UE的UL准许。并且，该方法可以包括：当在指定时间周期期间UE没有接收到将传输资源分配给UE的任何UL准许时，确定停止监视PDCCH。
根据又一个方面，提供一种无线电网络节点。该无线电网络节点可以是演进NodeB，它包括传送器、处理器以及用于存储计算机程序代码的存储器，计算机程序代码在处理器中运行时使得无线电网络节点：确定指示过载的状况；响应于此，在媒体接入控制（MAC）协议数据单元（PDU）中包含过载指示符，过载指示符代表将在稍后的时间点为用户设备UE分配传输资源的指示；以及通过传送器将包含过载指示符的所述MAC PDU传送到UE，以便向UE指示将在稍后的时间点将传输资源分配给UE。
MAC PDU可以包括MAC报头和至少一个MAC随机接入响应（RAR）字段。并且，存储器和计算机程序代码可以配置成利用处理器使得无线电网络节点将过载指示符包含在MAC RAR字段的一个或多个字段中。
此外，存储器和计算机程序代码可以配置成利用处理器使得无线电网络节点将过载指示符包含在MAC RAR字段的上行链路准许UL准许字段中。例如，所述过载指示符可以包括指定何时传输资源将可用于分配给UE的字段。并且，过载指示符可以包括在其期间传输资源将可用于分配给UE的指定时间周期。
此外，存储器和计算机程序代码可以配置成利用处理器使得无线电网络节点更改MAC RAR的保留字段的设置。
另外，无线电网络节点可以包括接收器，接收器配置成在确定指示过载的状况之前在例如物理随机接入信道（PRACH）上从UE接收随机接入前导。
此外，传送器可以配置成在物理下行链路共享信道上将包含过载指示符的MAC PDU传送给UE，物理下行链路共享信道由在物理下行链路控制信道（PDCCH）上寻址到随机接入RNTI（RA-RNTI）的下行链路资源指派指示。
根据再一个方面，提供一种用户设备UE。该UE包括：传送器，配置成在例如物理随机接入信道（PRACH）上向无线电网络节点传送随机接入前导；以及接收器，配置成接收MAC PDU，MAC PDU包含指示将在稍后的时间点将传输资源分配给UE的过载指示符。
MAC PDU可以包括MAC报头和至少一个MAC随机接入响应（RAR）字段。并且，MAC RAR字段可以包含所述过载指示符。此外，所述过载指示符可以包括指定何时传输资源将可用于分配给UE的字段。并且，指定何时传输资源将可用于分配给UE的所述字段可以包括在其期间传输资源将可用于分配给UE的指定时间周期。
UE另外可以包括：处理器；以及用于存储计算机程序代码的存储器，计算机程序代码在处理器中运行时使得UE只在指定时间周期期间监视物理下行链路控制信道（PDCCH）以便经由接收器接收将传输资源分配给UE的UL准许。例如，存储器和计算机程序代码可以配置成利用处理器使得当在指定时间周期期间UE没有接收到分配传输资源的任何UL准许时UE确定停止监视PDCCH。
附图说明
通过参考附图阅读以下对本发明的实施例的描述，本发明的这些和其它方面、特征和优点将变得显而易见并且可从中得以阐明，图中：
图1a示出示例随机接入过程；
图1b示出示例随机接入过程；
图2示出MAC PDU的示例构成或格式；
图3示出MAC RAR消息字段的示例构成或格式；
图4a示出本发明的一个示例实施例的信令图或流程图；
图4b示出本发明的一个示例实施例的信令图或流程图；
图5a示出根据本发明的一个示例实施例的MAC PDU的构成；
图5b示出根据本发明的一个示例实施例的MAC PDU的构成；
图6示出根据本发明另一个示例实施例的MAC PDU的构成；
图7示出说明本发明的一个示例实施例的流程图；
图8示出UE的示例实施例；以及
图9示出诸如eNB的无线电网络节点的示例实施例。
具体实施方式
现在，下文将参考附图更全面地描述本发明，附图中示出本发明的某些实施例。但是，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不应理解为是局限于本文所阐述的实施例；而是，举例提供这些实施例，以使得本公开彻底且完整，并且将向本领域技术人员全面传达本发明的范围。整篇描述中，类似参考数字代表类似元件或方法步骤。
图1a示出3GPP LTE通信系统中的UE的示例随机接入过程。作为将用户设备UE附连到通信网络的过程，在初始附连、切换、调度请求、上行链路时间同步的情形中执行随机接入过程，以便建立无线电资源控制（RRC）连接（即，从RRC-IDLE转变为RRC-CONNECTED状态）等。换句话说，UE对于初始附连和数据传输执行随机接入。
如下文中所使用，术语“UE”是可供用户用于通信的任何装置。并且，术语UE可以称为移动终端、终端、用户终端（UT）、无线终端、无线通信装置、无线传送/接收单元（WTRU）、移动电话、蜂窝电话等。此外，术语UE包括不一定涉及人的交互的MTC装置。
本文中所使用的术语“无线电网络节点”一般表示能够与UE通信的固定点。因此，它可以称为基站、无线电基站、NodeB或演进NodeB（eNB）、接入点等。
参考图1a中示出的随机接入过程，示出涉及从RRC-IDLE转变为RRC-CONNECTED状态的示例随机接入过程。UE 10选择随机接入前导，并在例如物理随机接入信道（PRACH）上将所选择的随机接入前导RA Msg1传送S101到无线电网络节点20。随后，无线电网络节点20将随机接入响应（RAR）RA Msg2传送S102到UE 10。
参考图2，示出RAR消息（即，从无线电网络节点20传送S102到UE 10的RA Msg2）的示例。如技术规范3GPP TS 36.321 V.11.0.0 (2012-09)中所定义以及在图2中举例说明的媒体接入控制（MAC）协议数据单元（PDU）格式包括MAC报头210和零个、一个或多个MAC RAR 220。MAC RAR 220就是所谓的有效负载字段。可选地，可以包括填充字段230。MAC报头210具有可变长度，并且包括至少一个MAC子报头211、212。除了回退指示符（BI）子报头211以外的每个子报头212均对应于一个MAC RAR。如果包含，那么BI子报头211可以是包含在MAC报头210内的第一子报头。BI子报头211可以包括五个报头字段，即一个位的E字段、一个位的T字段、四个位的BI字段和两个位的保留（R）字段。一般来说，这种结构称为E/T/R/R/BI结构。这里，E字段是指示在MAC报头210中是否有附加字段的扩展字段。例如，在E字段设置成1的情况下，存在后续E/T/RAPID（随机接入前导标识符）字段212。在E字段设置成0的情况下，从下一个字节开始MAC RAR 220或填充230。T字段是指示MAC子报头211是否具有接入ID（即，是否是对应于MAC RAR的RAPID子报头）或BI的类型标志。在一般消息中，利用0作为R位。换句话说，一般UE 10执行过程，而不管包含在RAR消息中的R字段。此外，所表示的MAC子报头212可以包括三个报头字段，即一个位的E字段、一个位的T字段和六个位的RAPID字段。这里，RAPID字段指示所传送的RAR的标识（ID）。一般来说，这种结构称为E/T/RAPID结构。
如技术规范3GPP TS 36.321 V.11.0.0 (2012-09)中所定义和图3中举例说明，MAC RAR 220一般包括四个字段。每个MAC RAR可以包括六个八位组，每个八位组包括八个位，这在图3中也有示出。第一字段310可以是一个位的保留（R）字段。第二字段320可以是例如十一个位的定时提前命令字段。第三字段330可以包括上行链路（UL）准许字段。第三字段330可以具有例如20个位。最后，第四字段340可以包括临时C-RNTI（小区无线电网络临时标识符）。第四字段340可以具有16个位。
再次参考图1，当UE 10从无线电网络节点20成功接收响应消息RA Msg2时（即，响应于在RA Msg1中发送的随机接入前导），UE 10将包括UE标识符（ID）的RA Msg3传送S103到无线电网络节点20。当这么做时，UE 10可以使用由无线电网络节点20分配给UE 10的无线电资源，这是本领域技术人员众所周知的。RA Msg3有时称为RRCConnectionRequest消息。随后，接收RA Msg3的无线电网络节点20传送S104 RA Msg4以便完成或结束竞争解决。该RA Msg4有时称为RRCConnectionSetup消息。因此，UE 10接收S104竞争解决消息RA Msg4。当UE 10接收S104竞争解决消息RA Msg4时，随机接入过程结束。
在其它场景中，即在与上述关于图1a的场景不同的场景中，也使用随机接入过程。例如，另一场景是当UE已经处于RRC-Connected状态但是缺少上行链路同步（例如，缺少有效定时提前）时。图1b中示出这种过程的一个示例。可见，该方法与图1a中所示的方法相比相对较短。步骤S101和S102与图1a的步骤S101和S102相同或基本相同，并且因此这里不再进一步详述。与图1a的示例过程相比，在图1b的过程中可以省略RA Msg4。并且，与图1a的过程相比，RA Msg3不同。在图1b的过程中，UE 10可以（向无线电网络节点20）传送包括C-RNTI（小区无线电网络临时标识符）的RA Msg3。RA Msg3可以在例如物理上行链路共享信道（PUSCH）上传送。可选地，RA Msg3可以另外包括缓冲器状态报告（BSR）和/或用户数据。可以取决于例如在所分配的传输资源中是否有空间可用来确定是否包含BSR和/或用户数据。只是作为一个示例，可以通过以下规则来确定RA Msg3是否包含BSR和/或用户数据：如果所有用户数据都可适合于一个传输块，那么包含用户数据具有优于BSR的优先级；但是如果并不是所有用户数据都适合于该传输块，那么BSR具有优于用户数据的优先级。
尽管图1a和图1b示出根据两种不同场景的两个示例随机接入过程，但是也可以设想其它场景，并且因此可以设想其它随机接入过程。因此，本文中详述的本发明的实施例不应局限于以上两种场景。
现在将参考图4和图5描述本发明的一个示例实施例。图4a和图4b示出示例过程的信令图或流程图。图5a示出根据该示例实施例包括过载指示符（OI）的MAC PDU的格式。图5b示出在包含过载指示符（OI）的情况下的MAC PDU的备选格式。
UE 10在例如PRACH信道上将随机接入前导传送S101到这里用eNB举例说明的无线电网络节点20。因此，无线电网络节点20从UE 10接收S101随机接入前导。
无线电网络节点20确定S401是否存在指示过载或拥塞的状况。无线电网络节点20可以根据本领域技术人员已知的过程用多种不同的方式确定是否存在指示过载的状况。仅仅作为一个示例，基于在网络中存在过载的假设，可以通过例如MME（移动管理实体）通知无线电网络节点20过载状态。换句话说，MME可以确定在通信网络中是否存在过载状况，并且如果是，那么MME可以关于该过载状况通知无线电网络节点20。因此，无线电网络节点20可以确定存在过载状况或过载状态。
另外或备选地，无线电网络节点20可以配置成确定关于它自己的资源是否存在过载状况。例如，无线电网络节点20可以配置成确定无线电网络节点20是否具有足够的资源来处理UE 10的随机接入过程。为此，无线电网络节点20配置成监视它的资源情形，即它的可用资源。这些资源可以包括例如无线电传输资源和/或处理资源（例如，处理容量）。在该示例中，如果无线电网络节点20确定它不具有足够的资源来处理UE 10的随机接入过程，那么确定它处于过载状况。仅仅作为一个示例，无线电网络节点20可以配置成确定是否存在足够的无线电传输资源可用于将传输资源分配给UE 10，以使得UE 10可以利用它们来随后传送RA Msg3（见图1b）。在一些示例实现中，无线电网络节点20的诸如调度器（有时称为调度单元或调度功能）的组件可以配置成监视无线电网络节点20所分配的传输资源。并且，无线电网络节点20的调度器可以配置成监视调度队列中的未决下行链路数据、未解决（即，已接收但尚未作出响应）的调度请求、随机接入前导和/或缓冲器状态报告等。因此，无线电网络节点20可以相当准确地预测当前、从而可用的传输资源和其它资源的可用性。
如果或者当无线电网络节点20确定不存在过载状况时，该方法直接继续至步骤S102-S104（见图4a）。这些步骤与之前关于图1a描述的步骤S102-S104相同或基本相同，并且因此这里不再重复。备选地，该方法直接继续至步骤S102-S105（见图4b）。这些步骤与之前关于图1b描述的步骤S102-S105相同或基本相同，并且因此这里不再重复。
但是，如果或者当无线电网络节点20确定指示过载的状况时，无线电网络节点20在MAC PDU中包含S402过载指示符。即，响应于确定存在过载状况，无线电网络节点20在MAC PDU中包含S402过载指示符（OI）。换句话说，无线电网络节点20将MAC PDU配置成在MAC PDU中包含S402过载指示符（OI）。过载指示符（OI）代表将在稍后的时间点（例如，在不再存在过载状况时）为UE 10分配传输资源的指示。如果MME确定过载状况，那么当不再存在任何过载状况时，MME可以通知无线电网络节点20。备选地或者另外，如果确定关于无线电网络节点20本身的资源存在过载状况，那么无线电网络节点20具有它自己的资源情形（例如，传输和/或处理资源）的概观，并且因此可以确定何时有足够的资源可用。即，当无线电网络节点20确定之前不足的资源变成可用时，它可以推断、从而确定不再存在过载状况。
参考图5a，举例说明MAC PDU包括MAC报头210和零个、一个或若干个MAC RAR 220。在该示例实施例中，如果或者当确定指示过载的状况时，无线电网络节点20在MAC RAR的至少其中之一（这里用第一MAC RAR（即，MAC RAR1）举例说明）中包含S402过载指示符（OI）。在该示例中，利用这些字段之一（即，第三字段330）来包含OI。因此，将过载指示符（OI）包含在第三字段330的位置中。如之前所描述，第三字段330通常可以包括上行链路（UL）准许字段。但是，根据该示例实施例，当确定存在指示过载的状况时，无线电网络节点20将过载指示符包含在该第三字段330的位置中。因此，无线电网络节点20将MAC RAR配置成禁用UL准许字段330，并且同时修正第三字段330以便包含过载指示符（而不是UL准许）。这种格式、即包含过载指示符（OI）的MAC RAR 220是本文中所公开的一些实施例的重要特性。所包含的过载指示符（OI）代表将在稍后的时间点为UE 10分配传输资源的指示。
在一个详细示例实施例中，OI字段330由20个位组成。过载指示符OI可以包括一个或若干个子字段。在所示实施例中，存在指定何时传输资源将可用于分配给UE的子字段331。例如，子字段331可以包括在其期间传输资源将可用于分配给UE的指定时间周期。指定时间周期可以例如指定为具有特定起始点的时间周期。在一个示例实施例中，第一子字段331a指示指定时间周期的起始点，而第二子字段331b指示指定时间周期的长度。换句话说，第二子字段331b指示其中传输资源将可用于分配给UE的时间窗口长度。此外，该示例实施例的OI字段330包括用于禁用或去激活UL准许字段330的子字段332。可能无需利用第三字段330的所有20个位。例如，在该示例实施例中，有两个字段不用，即字段333和334，它们可以例如各为1个位。
但是，有利的是保持第三字段330的长度（20个位）不变，因为这可利于UE的向后兼容性。因此，图5b示出OI字段330的备选构成，其中利用所有20个位。关于图5a示出的相同子字段331和332也包含在图5b的OI字段330中。因此，这里将不再进一步描述这些子字段。图5b的OI字段330与图5a的OI字段330相比的另一个差别是子字段331a、331b和332相对于彼此的定位或位置。
取决于需求或期望，可以在每种特定情形中测试并评估将利用的确切位数与子字段331a、331b、332和子字段333和334的确切定位。因此，应当明白，本领域技术人员可以设想OI字段330的各种格式或构成。
在另外的备选实施例中，可能无需指定时间周期的任何显式长度。换句话说，之前提及的子字段331a不一定包含在OI字段330中。而是，可以设想使用时间周期的固定、因此预先定义的长度。时间周期的这种固定长度可能对于UE 10提前已知。例如，可以通过例如硬编码到UE 10中来将固定时间长度标准化。备选地，可以通过USIM（通用订户身份模块）配置将它提供给UE。此外，可能可以经由系统信息传输提供该信息。
如上所述，无线电网络节点20将过载指示符（OI）包含S402到MAC PDU中，例如包含到MAC RAR的至少其中之一中。因此，当确定存在指示过载的状况时，将因而包含过载指示符的MAC PDU传送S403到UE 10。可以将包含过载指示符（OI）的MAC PDU传送S403到UE。在一个实施例中，在例如物理下行链路共享信道（PDSCH）上传送S403包含OI的MAC PDU，PDSCH由在物理下行链路控制信道（PDCCH）上寻址到随机接入RNTI（RA-RNTI）的下行链路资源指派指示。
因此，UE 10可以接收S403包含过载指示符（OI）的MAC PDU，OI向UE 10指示将在稍后的时间点将传输资源分配给UE。在该示例实施例中，MAC PDU包括MAC报头210和至少一个MAC RAR字段220，其中这至少一个MAC RAR字段（这里用MAC RAR1举例说明）包含所述过载指示符（OI）330，如上文所述。因此，将通知UE存在指示过载的状况。更重要的是，将通知UE将在稍后的时间点分配传输资源。
如果或者当UE 10接收S403包含过载指示符的MAC PDU时，UE 10开始监视PDCCH以接收将传输资源分配给UE的UL准许。在一个实施例中，UE 10只在指定时间周期t（例如，由包含在所接收的MAC PDU中的过载指示符（OI）所指定的时间周期）期间监视PDCCH。如果或者当UE接收UL准许（S404）时，该方法可以继续进行步骤S103-S104。这些步骤与之前关于图1a描述的步骤S103-S104相同或基本相同，并且因此这里不再重复。备选地，当UE接收UL准许（S404）时，该方法可以继续进行至步骤S105。该步骤与之前关于图1b描述的步骤S105相同或基本相同，并且因此这里不再重复。
当UE 10在指定时间周期t期间没有接收到将传输资源分配给UE的任何UL准许时，UE可以停止监视PDCCH。这是有利的，从而节省了UE 10的内部资源。
并且，如果无线电网络节点20没有在指定时间周期内发现UE 10的可用资源，那么无线电网络节点20一般将不能够传送将传输资源分配给UE的任何UL准许。因此，如果在指定时间周期之后UE 10可以停止监视PDCCH，那么是有利的。这可视为是UE 10推断它的接入尝试失败。因此，在特定延迟时间之后，例如在所谓的回退延迟时间（它可由MAC PDU的BI 211指示）之后，UE 10可以重新开始随机接入过程。
上文关于图4和图5描述的示例实施例提供用于控制通信网络中的过载的过程。更具体来说，它可以允许改善地控制网络接入负载。这使得该实施例对于在基于3GPP的通信网络中引入MTC通信特别有吸引力，其中设想许多UE和其它装置将想要同时或基本同时接入无线电资源。
可以利用MAC PDU的另一个字段，而不是利用关于图5描述的OI字段330的构成，现在将关于图6对此进行描述。在该示例实施例中，利用或使用第一字段310。如之前所描述，第一字段310一般可以包括一个位的保留字段（R）。在图6的示例实施例中，利用该R位作为过载指示符（OI）。例如，通过更改第一字段310的设置（例如，通过将字段310设置成1而不是0），可以向UE 10指示将在稍后的时间点为UE分配传输资源，这与关于图5描述的实施例类似。该实施例之所以有利是因为，它更加简单且增加非常少的复杂性（只是更改第一字段310的设置）。该实施例的另一个优点是，它利用否则不用的字段310。
现在转到图7，示出两个流程图，以便说明本发明的示例实施例。流程图之一示出可由UE 10执行的方法。另一个流程图示出可由无线电网络节点20执行的方法。
UE 10在例如PRACH信道上将随机接入前导传送S101到无线电网络节点20。无线电网络节点20可以是例如eNB，它因而从UE 10接收S101随机接入前导。无线电网络节点20确定S401是否存在指示过载或拥塞的状况。如本公开中之前所描述，无线电网络节点20可以采用许多不同的方式确定是否存在指示过载的状况。
如果或者当无线电网络节点20确定不存在过载状况时，无线电网络节点20可以准备常规响应消息，即RA Msg2消息。之前已经对RA Msg2消息进行了描述，并且因此这里不再进一步详述。并且，无线电网络节点20将该常规响应消息传送到UE 10。但是，如果或者当无线电网络节点20确定指示过载的状况时，无线电网络节点20在MAC PDU中包含S402过载指示符。与上文类似，无线电网络节点20可以包含关于图4、图5和/或图6所描述的过载指示符。即，无线电网络节点20可以例如将过载指示符（OI）包含S402到MAC PDU中，例如包含到MAC RAR的至少其中之一中。然后，当确定存在指示过载的状况时，将因而包含过载指示符的MAC PDU传送S403到UE 10。
UE 10接收S102/S403响应消息。然后，UE 10可以确定所接收的响应消息是否包含包括向UE 10指示将在稍后的时间点将传输资源分配给UE的过载指示符的MAC PDU。在该示例实施例中，MAC PDU可以包括MAC报头210和至少一个MAC RAR字段220，其中这至少一个MAC RAR字段（这里用MAC RAR1举例说明）包括所述过载指示符（OI）330，如上文所述。
如果或者当UE 10接收S403包含过载指示符的MAC PDU时，UE 10开始监视PDCCH以接收将传输资源分配给UE的UL准许。在一个实施例中，如上文所描述，UE 10只在指定时间周期t（例如，由包含在所接收的MAC PDU中的过载指示符（OI）所指定的时间周期）期间监视PDCCH。在一个示例实现中，UE 10包括定时器或定时器功能，它可以由硬件、软件或硬件和软件来实现。因此，当UE 10确定响应消息包括具有过载指示符（OI）的MAC PDU时，它可以开始定时器或定时器功能。当UE 10在指定时间周期t期间没有接收到将传输资源分配给UE的任何UL准许时，UE可以停止监视PDCCH。例如，当在指定时间周期t之后定时器或定时器功能到期时，可以停止监视PDCCH。这可视为是UE 10推断它的接入尝试失败。因此，在特定延迟时间之后，例如在所谓的回退延迟时间之后，UE 10可以重新开始随机接入过程。
之前确定指示过载的状况的无线电网络节点20可以继续监视负载状况。例如，无线电网络节点20可以连续或者备选地在诸如每隔5、10、15、30或60、120、180、360秒的特定间隔检查负载状况。当无线电网络节点20确定之前不足的资源变成可用（即，负载状态不再是过载状况）时，无线电网络节点20可以传送将传输资源分配给UE的UL准许。
因此，正在监视PDCCH的UE 10可以在适当时候（即，时间t已经到期时）接收将传输资源分配给UE的UL准许。
如果或者当在指定时间周期t期间UE接收到将传输资源分配给UE的UL准许时，UE 10可以通过确定是否将进行从RRC-Idle状态到RRC-Connected状态的转变而继续。
如果或者当UE 10确定不进行从RRC-Idle状态到RRC-Connected状态的转变，那么UE 10传送S105 RA Msg3。由于之前已经对步骤S105进行了描述，所以这里将不再对它进行重复。但是，如果或者当UE 10确定将进行从RRC-Idle状态到RRC-Connected状态的转变时，UE 10将包括RRCConnectionRequest的RA Msg3传送S103到无线电网络节点20。由于之前已经对步骤S103进行了描述，所以这里将不再对它进行重复。
因此，无线电网络节点20接收S103/S105 RA Msg3消息。响应于接收到RA Msg3消息，无线电网络节点20可以配置成确定该消息是否包含RRCConnectionRequest。如果它确实包含RRCConnectionRequest，那么无线电网络节点20将RA Msg4消息传送S104到UE 10。由于之前已经对步骤S104进行了描述，所以这里将不再对它进行重复。
现在转到图8，将描述根据一个示例实施例的无线电网络节点20。无线电网络节点20可以是例如演进NodeB，它包括传送器810、处理器820和存储器830。存储器830存储计算机程序代码，计算机程序代码在处理器820中运行时使得无线电网络节点20：确定指示过载的状况；响应于此，在MAC PDU中包含过载指示符（OI），过载指示符代表将在稍后的时间点为用户设备UE分配传输资源；以及通过传送器810将包含过载指示符的所述MAC PDU传送到UE，以便向UE指示将在稍后的时间点将传输资源分配给UE。
在一些实施例中，无线电网络节点20可以配置成确定无线电网络节点20是否具有足够的资源来处理UE 10的随机接入过程。为此，无线电网络节点20可以配置成监视它的资源情形，即它的可用资源。这些资源可以与传输资源、处理资源或两者有关。在一个实施例中，存储器830和计算机程序代码可以配置成利用处理器820使得无线电网络节点20监视它的资源情形，即它的可用资源。在另一个示例实现中，无线电网络节点可以备选地包括调度器840，调度器840负责监视可用资源。
在一些实施例中，存储器830和计算机程序代码配置成利用处理器820使得无线电网络节点20将过载指示符（OI）包含在MAC RAR字段的一个或多个字段中。例如，存储器830和计算机程序代码可以配置成利用处理器820使得无线电网络节点20将过载指示符包含在MAC RAR字段的上行链路准许UL准许字段中。过载指示符可以包括指定何时传输资源将可用于分配给UE的字段。在一个实施例中，过载指示符（OI）包括在其期间传输资源将可用于分配给UE的指定时间周期。在一个备选实施例中，存储器830和计算机程序代码配置成利用处理器820使得无线电网络节点20更改MAC RAR的保留字段的设置。
无线电网络节点20还可包括接收器810，接收器810配置成在确定指示过载的状况之前在例如PRACH信道上从UE接收随机接入前导。
并且，传送器810可以配置成在例如PDSCH上将包含过载指示符的MAC PDU传送给UE，PDSCH由在PDCCH上寻址到RA-RNTI的下行链路资源指派指示。
图9示出根据一个示例实施例的用户设备UE 10。UE 10包括：传送器910，配置成在例如PRACH信道上向无线电网络节点传送随机接入前导；以及接收器910，配置成接收MAC PDU，MAC PDU包含指示将在稍后的时间点将传输资源分配给UE的过载指示符。MAC PDU包括MAC报头和至少一个MAC RAR字段，其中这至少一个MAC RAR字段包含所述过载指示符（OI）。过载指示符（OI）向UE指示将在稍后的时间点为UE分配传输资源。例如，过载指示符（OI）可以包括指定何时传输资源将分配给UE的字段。在一些实施例中，指定何时传输资源将分配给UE的字段可以包括在其期间传输资源将分配给UE的指定时间周期。
UE 10另外可以包括处理器920和存储器930。存储器930可以存储计算机程序代码，计算机程序代码在处理器920中运行时使得UE 10只在指定时间周期期间监视PDCCH信道以便经由接收器910接收将传输资源分配给UE 10的UL准许。并且，存储器930和计算机程序代码可以配置成利用处理器920使得当在指定时间周期期间UE 10没有接收到将传输资源分配给UE 10的任何UL准许时 UE 10确定停止监视PDCCH。
另外，UE 10可以可选地包括用户界面940，用户可以通过用户界面940操作UE 10并与UE 10交互。
应明白，在一些实施例中，如果无线电网络节点20优先向哪个（或哪些）UE传送包含过载指示符（OI）的MAC PDU，那么将是有利的。如本领域技术人员将明白的，可以用众多方式执行选择UE的优先排序。只是作为一个示例，可以在估计的或测量的无线电信道质量的基础上进行优先排序。例如，与具有相对较差信道质量的那个（或那些）UE相比，可以优先考虑具有最佳估计信道质量的那个（或那些）UE。作为信道质量估计的示例基础，无线电网络节点20可以利用接收随机接入前导的信号强度或SINR（信干噪比）和/或UE 10与无线电网络节点20之间的传播延迟（其中较长的传播延迟意味着潜在较差的信道质量）。来自UE 10的传播延迟可以例如从在随机接入前导的接收窗口内从UE 10接收前导的定时计算。另一个示例优先排序可以是在UE中简单随意地优先排序。当然也可以设想其它执行优先排序的方式。
根据本公开中通篇所公开的各种实施例，发明者提议在MAC PDU消息中包含过载指示符。有利地，过载指示符可以包含在MAC RAR消息字段中。本文中所公开的一些实施例提供改进的过载控制机制，它能够对网络过载情形的变化快速反应。在一些实施例中，实时或基本实时地反映过载状况。本文中所公开的一些实施例可以允许UE和无线电网络节点更有效地利用它们的相应资源。根据一些实施例，UE的网络接入不会不必要地延迟非常多，即不会超过必需的以便避免在网络中发生当前的过载状况。此外，本文中所描述的一些实施例之所以有利是因为，它们可以减少或最小化UE的能耗（否则由于UE在过载情形中重新尝试网络接入引起）。本文中所公开的一些实施例特别（但非排他地）对于在基于3GPP的通信网络中引入MTC型通信有吸引力。更具体来说，在许多UE和/或其它装置试图同时或基本同时接入到通信网络的场景中，本文中所公开的实施例可能令人关注。此外，本公开中所描述的一些实施例可以向后兼容，由此可以具有优势，因为这对已经可用的解决方案增加很少的复杂性。
在上文的详细描述中，为了说明而不是限制的目的，阐述了具体细节，例如特定体系结构、接口、技术等，以便全面理解本发明的各种实施例。在一些情况下，省略了对公知装置、电路和方法的详细描述，以免以不必要的细节混淆对本文中所公开的实施例的描述。希望本文中记载原理、方面的所有陈述、本文中所公开的实施例及其特定示例涵盖其结构和功能等同物。另外，希望这些等同物包括当前已知的等同物以及未来开发的等同物，即所开发的执行相同功能、而不管结构的任何要素。因此，例如，本领域技术人员将明白，本文中的框图可以代表实施这些实施例的原理的说明性电路或其它功能单元的概念视图。类似地，将明白，任何流程图等代表基本上可以在计算机可读介质中表示并且因此由计算机或处理器执行、而不管是否明确示出该计算机或处理器的各种进程。包括功能块的各种要素的功能可以通过利用诸如电路硬件和/或能够执行存储在计算机可读介质上的编码指令的形式的软件的硬件的硬件来提供。因此，这些功能和所示功能块将理解为是硬件实现和/或计算机实现的，并且因此是机器实现的。在硬件实现方面，功能块可以包括或涵盖但非局限于：数字信号处理器（DSP）硬件；精简指令集处理器；硬件（例如，数字或模拟）电路，包括但不限于专用集成电路[ASIC]和/或现场可编程门阵列（FPGA）；以及（合适的话）能够执行这些功能的状态机。在计算机实现方面，计算机一般理解为包括一个或多个处理器或一个或多个控制器。当由计算机或处理器或控制器提供时，这些功能可以通过单个专用计算机或处理器或控制器、通过单个共享计算机或处理器或控制器、或通过多个个别计算机或处理器或控制器（其中一些可以是共享式或分布式）来提供。此外，使用术语“处理器”或“控制器”也应理解为是指能够执行这些功能和/或执行软件的其它硬件，例如上文所述的示例硬件。
尽管上文参考特定实施例描述了本发明，但是不希望它局限于本文中所阐述的特定形式。而是，本发明只由随附权利要求限制，并且以上特定实施例以外的其它实施例同样可能在随附权利要求的范围内。如本文中所使用，术语“包括”或“包含”不排除其它元件或步骤的存在。此外，尽管各个特征可以包含在不同权利要求中，但是它们可能可以有利地组合，并且包含不同权利要求不是意味着特征的组合不可行和/或不有利。另外，单数参考不排除复数。最后，提供权利要求中的参考符号只是作为阐明示例，而不应理解为以任何方式限制权利要求的范围。
Claims (29)
1. 一种通过无线电网络节点执行以便在通信网络中进行过载控制的方法，所述方法包括：
确定（S401）指示过载的状况；
响应于此，在媒体接入控制MAC协议数据单元PDU中包含（S402）过载指示符，所述过载指示符代表将在稍后的时间点为用户设备UE分配传输资源的指示；以及
将包含所述过载指示符的所述MAC PDU传送（S403）到所述UE，以便向所述UE指示将在稍后的时间点将传输资源分配给所述UE。
2. 如权利要求1所述的方法，其中所述MAC PDU包括MAC报头和至少一个MAC随机接入响应RAR字段，并且其中在所述MAC PDU中包含（S402）所述过载指示符包括：
将所述过载指示符包含在所述至少一个MAC RAR字段的一个或多个字段中。
3. 如权利要求2所述的方法，其中将所述过载指示符包含（S402）在所述至少一个MAC RAR字段的一个或多个字段中包括：
将所述过载指示符包含在所述MAC RAR字段的上行链路准许UL准许字段中。
4. 如权利要求1-3中任一权利要求所述的方法，其中所述过载指示符包括指定何时传输资源将可用于分配给所述UE的字段。
5. 如权利要求4所述的方法，其中指定何时传输资源将可用于分配给所述UE的所述字段包括在其期间传输资源将可用于分配给所述UE的指定时间周期。
6. 如权利要求1所述的方法，其中所述MAC PDU包括MAC报头和至少一个MAC随机接入响应RAR字段，并且其中在所述MAC PDU中包含（S402）所述过载指示符包括更改所述MAC RAR字段的保留字段的设置。
7. 如前述权利要求中任一权利要求所述的方法，还包括在确定指示所述过载的所述状况之前：
在物理随机接入信道PRACH上从所述UE接收（S101）随机接入前导。
8. 如前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中在物理下行链路共享信道PDSCH上将包含所述过载指示符的所述MAC PDU传送（S403）给所述UE，所述PDSCH由在物理下行链路控制信道PDCCH上寻址到随机接入无线电网络临时标识符RA-RNTI的下行链路资源指派指示。
9. 一种通过用户设备UE执行的方法，所述方法包括：
向无线电网络节点传送（S101）随机接入前导；以及
接收（S403）MAC PDU，所述MAC PDU包括指示将在稍后的时间点将传输资源分配给所述UE的过载指示符。
10. 如权利要求9所述的方法，其中所述MAC PDU包括MAC报头和至少一个MAC随机接入响应RAR字段，并且其中所述至少一个MAC RAR字段包含所述过载指示符。
11. 如权利要求9或10所述的方法，其中所述过载指示符包括指定何时传输资源将可用于分配给所述UE的字段。
12. 如权利要求11所述的方法，其中指定何时传输资源将可用于分配给所述UE的所述字段包括在其期间传输资源将可用于分配给所述UE的指定时间周期。
13. 如权利要求12所述的方法，还包括：
只在所述指定时间周期期间监视物理下行链路控制信道PDCCH以便接收将传输资源分配给所述UE的UL准许。
14. 如权利要求13所述的方法，还包括：
当在所述指定时间周期期间所述UE没有接收到将传输资源分配给所述UE的任何UL准许时，确定停止监视所述PDCCH。
15. 一种无线电网络节点（20），包括：
传送器（810）；
处理器（820）；以及
存储计算机程序代码的存储器（830），所述计算机程序代码在所述处理器（820）中运行时使得所述无线电网络节点（20）：
确定指示过载的状况；
响应于此，在媒体接入控制MAC协议数据单元PDU中包含过载指示符，所述过载指示符代表将在稍后的时间点为用户设备UE分配传输资源的指示；以及
通过所述传送器（810）将包含所述过载指示符的所述MAC PDU传送到所述UE，以便向所述UE指示将在稍后的时间点将传输资源分配给所述UE。
16. 如权利要求15所述的无线电网络节点（20），其中所述MAC PDU包括MAC报头和至少一个MAC随机接入响应RAR字段，并且其中所述存储器（830）和所述计算机程序代码配置成利用所述处理器（820）使得所述无线电网络节点（20）将所述过载指示符包含在所述MAC RAR字段的一个或多个字段中。
17. 如权利要求16所述的无线电网络节点（20），其中所述存储器（830）和所述计算机程序代码配置成利用所述处理器（820）使得所述无线电网络节点（20）将所述过载指示符包含在所述MAC RAR字段的上行链路准许UL准许字段中。
18. 如权利要求15-17中任一权利要求所述的无线电网络节点（20），其中所述过载指示符包括指定何时传输资源将可用于分配给所述UE的字段。
19. 如权利要求18所述的无线电网络节点（20），其中所述过载指示符包括在其期间传输资源将可用于分配给所述UE的指定时间周期。
20. 如权利要求16所述的无线电网络节点（20），其中所述存储器（830）和所述计算机程序代码配置成利用所述处理器（820）使得所述无线电网络节点（20）更改所述MAC RAR的保留字段的设置。
21. 如权利要求15-20中任一权利要求所述的无线电网络节点（20），还包括接收器（810），所述接收器（810）配置成在确定指示过载的所述状况之前在物理随机接入信道PRACH上从所述UE接收随机接入前导。
22. 如前述权利要求中任一权利要求所述的无线电网络节点（20），其中所述传送器（810）配置成在物理下行链路共享信道PDSCH上将包含所述过载指示符的所述MAC PDU传送给所述UE，所述PDSCH由在物理下行链路控制信道PDCCH上寻址到随机接入无线电网络临时标识符RA-RNTI的下行链路资源指派指示。
23. 如权利要求15-22中任一权利要求所述的无线电网络节点（20），其中所述无线电网络节点是演进NodeB，eNB。
24. 一种用户设备UE（10），包括：
传送器（910），配置成向无线电网络节点传送随机接入前导；以及
接收器（910），配置成接收MAC PDU，所述MAC PDU包含指示将在稍后的时间点将传输资源分配给所述UE的过载指示符。
25. 如权利要求24所述的UE（10），其中所述MAC PDU包括MAC报头和至少一个MAC随机接入响应RAR字段，并且其中所述MAC RAR字段包含所述过载指示符。
26. 如权利要求24或25所述的UE（10），其中所述过载指示符包括指定何时传输资源将可用于分配给所述UE的字段。
27. 如权利要求26所述的UE（10），其中指定何时传输资源将可用于分配给所述UE的所述字段包括在其期间传输资源将可用于分配给所述UE的指定时间周期。
28. 如权利要求27所述的UE（10），还包括：
处理器（920）；以及
存储计算机程序代码的存储器（930），所述计算机程序代码在所述处理器（920）中运行时使得所述UE（10）只在所述指定时间周期期间监视物理下行链路控制信道PDCCH以便经由所述接收器（910）接收将传输资源分配给所述UE（10）的UL准许。
29. 如权利要求28所述的UE（10），其中所述存储器（930）和所述计算机程序代码配置成利用所述处理器（920）使得当在所述指定时间周期期间所述UE（10）没有接收到分配传输资源的任何UL准许时所述UE（10）确定停止监视所述PDCCH。
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