CN104955162A - 一种物联网设备的分组随机接入方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种物联网设备分组接入方法及系统；方法包括：物联网设备在有上行接入需求时，使用预先分配给本物联网设备所在的设备分组的随机接入资源发起随机接入请求；基站为随机接入请求使用的随机接入资源所对应的设备分组分配上行资源和第一临时标识，并通过随机接入响应反馈；物联网设备使用所分配的上行资源发送上行消息，携带第二临时标识；基站收到上行消息后向物联网设备返回冲突解决消息，冲突解决消息中包括第三临时标识；当收到物联网设备的确认消息后，将第三临时标识设置为物联网设备的小区无线网络临时标识。本发明可降低多个终端同时随机接入时的接入资源的占用量，从而降低大量物联网设备接入时的冲撞概率，提高接入效率。

Description

一种物联网设备的分组随机接入方法及系统

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种物联网设备的分组随机接入方法及系统。

背景技术

随着物联网的快速发展，物联网设备日益增多，如对于路灯、煤气管道、自来水管道、交通和空气环境的检测设备。因此未来蜂窝网络将面临同时接入大量物联网设备的需求。目前物联网设备在请求接入时仍沿用传统的网络设备接入请求的方法，是针对单个终端进行随机接入，每个终端在随机接入时将会单独占据一个随机接入资源(如一个前导序列)，接入后对应单独的ID，由于随机接入信道资源有限，当终端数量很多时，就会在随机接入信道上发送大量碰撞，影响网络的接入时延。

目前，物联网设备的接入需求主要是在休眠唤醒后进行数据上传。由于物联网设备是接入网络后进行RRC_IDLE休眠状态，实际上在休眠之前已经与基站进行过附着。因此可以通过基站预先分配随机接入资源减少竞争的概率。但是由于接入资源有限，目前这种预先分配接入资源的做法，只应用于基站能够确定UE会上行的场景，对于处于休眠状态的大量物联网设备由于无法确定上行时刻，如果事先分配接入资源而休眠的物联网设备又不发起接入将会对这些事先分配的接入资源产生浪费，从而使得预先分配变得没有意义。

发明内容

发明了一种物联网设备分组随机接入方法及系统，利用组间的竞争接入和组内的免竞争接入，可以降低多个终端同时随机接入时的接入资源的占用量，从而降低大量物联网设备接入时的冲撞概率，提高接入效率。

为了解决上述问题，本发明提供了一种物联网设备分组接入方法，包括：

物联网设备在有上行接入需求时，使用预先分配给本物联网设备所在的设备分组的随机接入资源发起随机接入请求；

基站为所述随机接入请求使用的随机接入资源所对应的设备分组分配上行资源和第一临时标识，并通过随机接入响应反馈；

所述物联网设备使用所分配的上行资源发送上行消息，在所述上行消息中携带第二临时标识，所述第二临时标识为所述第一临时标识加随机选择的第一信息；

所述基站收到所述上行消息后向所述物联网设备返回冲突解决消息，所述冲突解决消息中包括第三临时标识；当收到所述物联网设备的确认消息后，将所述第三临时标识设置为所述物联网设备的小区无线网络临时标识。

可选地，所述物联网设备使用预先分配给本物联网设备所在的设备分组的随机接入资源发起随机接入请求前还包括：

所述基站对附着过的物联网设备进行分组，为每个设备分组预先分配一个随机接入资源，并分别通知给各设备分组的物联网接入设备。

可选地，所述随机接入资源为一个随机接入前导序列和/或一个随机接入信道上的时频资源块。

可选地，所述第一信息为映射码；所述物联网设备根据所分配的上行资源发送上行消息包括：

所述物联网设备从码本中随机选择映射码，按照所选择的映射码将上行消息通过码分多址的方式映射到所分配的上行资源上。

可选地，所述基站收到所述上行消息后向所述物联网设备返回冲突解决消息包括：

所述基站依次采用码本中的各映射码检测所接收的物联网设备的上行消息；

检测正确后，通过码分多址方式返回所述冲突解决消息；码分多址对应的映射码为检测所述上行消息正确时所采用的映射码。

一种物联网设备分组接入系统，包括：

设置在物联网设备侧的接入发起模块和接入处理模块，以及设置在基站侧的分配模块和设置模块；

所述接入发起模块用于当所述物联网设备在有上行接入需求时，使用预先分配给该物联网设备所在的设备分组的随机接入资源发起随机接入请求；

所述分配模块用于为所述随机接入请求使用的随机接入资源所对应的设备分组分配上行资源和第一临时标识，并通过随机接入响应反馈；

所述接入处理模块用于使用所分配的上行资源发送上行消息，在所述上行消息中携带第二临时标识，所述第二临时标识为所述第一临时标识加随机选择的第一信息；

所述设置模块用于收到所述上行消息后向所述接入处理模块返回冲突解决消息，所述冲突解决消息中包括第三临时标识；当收到所述接入处理模块的确认消息后，将所述第三临时标识设置为所述物联网设备的小区无线网络临时标识。

可选地，所述的系统还包括：

分组模块，设置于基站侧，用于对附着过的物联网设备进行分组，为每个设备分组预先分配一个随机接入资源，并分别通知给各设备分组的物联网接入设备。

可选地，所述随机接入资源为一个随机接入前导序列和/或一个随机接入信道上的时频资源块。

可选地，所述第一信息为映射码；

所述接入处理模块根据所分配的上行资源发送上行消息是指：

所述接入处理模块从码本中随机选择映射码，按照所选择的映射码将上行消息通过码分多址的方式映射到所分配的上行资源上。

可选地，所述设置模块收到所述上行消息后向所述物联网设备返回冲突解决消息是指：

所述设置模块依次采用码本中的各映射码检测所接收的物联网设备的上行消息；检测正确后，通过码分多址方式返回所述冲突解决消息；码分多址对应的映射码为检测所述上行消息正确时所采用的映射码。

本发明实施例通过将物联网设备分组，为每组的物联网设备分配一个随机接入资源，组内不同的物联网则在接入过程中再进行免竞争方式的接入的分组随机接入方式，可以降低多个终端同时随机接入时的接入资源的占用量，从而可以减少预先分配接入资源的浪费，同时还能帮助减少随机接入信道上的碰撞概率，提高了大量物联网设备同时接入时的网络接入效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为实施例一的物联网设备分组接入方法的流程示意图；

图2为实施示例一的流程示意图；

图3为实施例二的物联网设备分组接入系统的示意框图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。

需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。另外，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

实施例一、一种物联网设备分组接入方法，如图1所示，包括：

S101、物联网设备在有上行接入需求时，使用预先分配给本物联网设备所在的设备分组的随机接入资源发起随机接入请求；

S102、基站为所述随机接入请求使用的随机接入资源所对应的设备分组分配上行资源和第一临时标识，并通过随机接入响应反馈；

S103、所述物联网设备使用所分配的上行资源发送上行消息，在所述上行消息中携带第二临时标识，所述第二临时标识为所述第一临时标识加随机选择的第一信息；

S104、所述基站收到所述上行消息后向所述物联网设备返回冲突解决消息，所述冲突解决消息中包括第三临时标识；当收到所述物联网设备的确认消息后，将所述第三临时标识设置为所述物联网设备的小区无线网络临时标识。

本实施例中，所述基站对于采用同样的随机接入资源的物联网终端(即：属于一个设备分组的物联网设备)，所分配的上行资源及第一临时标识是相同的；当一个设备分组中多个物联网终端同时发起随机接入，是在同样的上行资源上进行竞争接入。这样预分配的随机接入资源是供一个设备分组的多个物联网设备随机接入用，可以减少预先分配的接入资源的浪费；另外每个设备分组具有随机接入资源，因此每个物联网设备无需直接进行竞争接入，从而能够减少随机接入信道上的碰撞概率，提高了大量物联网设备同时接入时的网络接入效率。

本实施例中，基站通过所述随机接入响应反馈所分配的上行资源时，可以用上行资源的指示信息(如位置、参数等)来通知物联网设备分配的是哪些上行资源。

本实施例的一种实施方式中，所述物联网设备使用预先分配给本物联网设备所在的设备分组的随机接入资源发起随机接入请求前还可以包括：

所述基站对附着过的物联网设备进行分组，为每个设备分组预先分配一个随机接入资源，并分别通知给各设备分组的物联网接入设备。

其他实施方式中，也可以人为分组并分配随机接入资源后，将设备分组和分配随机接入资源的信息保存在基站中。

其中，分组的规则可以自行设置，比如地理位置接近的物联网设备分为一组，再比如按照物联网设备的类型进行分组等。每个设备分组中的物联网设备的个数可以相同，也可以不同。

所述基站可以周期性更新所述设备分组，将当前附着的物联网终端重新进行分组；或者定期清除所述设备分组中已不再附着的物联网设备，并将新附着的物联网设备分到设备分组中，并通知随机接入资源。

另外所述基站还可以自行或根据人工设置调整为各设备分组分配的随机接入资源。

本实施例的一种实施方式中，不属于所述设备分组的物联网终端可以按照传统竞争随机接入方法接入网络，也可以等待再次分组后按本实施例方法接入。

本实施例的一种实施方式中，所述随机接入资源的编号与所述设备分组的组标识之间可以存在一一对应的映射关系。

这样所述基站通过随机接入请求所使用的随机接入资源，根据所保存的所述映射关系就可以得知发起随机接入的物联网设备属于哪个设备分组。

本实施例的一种实施方式中，所述随机接入资源可以但不限于为一个前导序列和/或一个随机接入信道上的时频资源块。

本实施例的一种实施方式中，所述第一信息可以但不限于为映射码；

所述物联网设备根据所分配的上行资源发送上行消息具体可以包括：

所述物联网设备从码本中随机选择映射码，按照所选择的映射码将上行消息通过码分多址的方式映射到所分配的上行资源上。

相应地，所述基站收到所述上行消息后向所述物联网设备返回冲突解决消息具体可以包括：

所述基站依次采用码本中的各映射码检测所接收的物联网设备的上行消息，

检测正确后，通过码分多址方式返回所述冲突解决消息；码分多址对应的映射码为检测所述上行消息正确时所采用的映射码。

本实施例的一种实施方式中，所述确认消息可以为ACK。

本实施例的一种实施方式中，所述基站如果没有收到所述物联网设备的确认消息且重传次数小于或等于最大重传次数时，重传所述冲突解决消息。

下面用两个实施示例具体说明本实施例。

实施示例一，如图2所示，包括步骤201～206：

201、物联网设备在有上行接入需求时，首先判断是否有预先分配的组随机接入资源(即：分配给该物联网设备所在的设备分组的随机接入资源)，如果否，则按照传统竞争随机接入方法接入网络；如果是，则执行202。

202、物联网设备使用预先分配的组随机接入资源，在随机接入信道上发起随机接入请求。

203、基站在接收到随机接入请求后，下行发送随机接入响应，随机接入响应中包含所收到的随机接入资源的指示信息(如：前导序列的编号)以及为该物联网设备分配的上行资源的指示信息以及临时ID_A(即：第一临时标识)。

204、该物联网设备在收到随机接入响应后，根据其指示在分配的上行资源上发送上行消息，上行消息通过码分多址的方式映射到分配的上行资源上。码分多址对应的映射码从码本中随机选择。上行消息中的ID地址(即：第二临时标识)由临时ID_A+映射码编号确定。

205、基站接收物联网设备的上行消息，依次采用各映射码进行检测直到检测正确，并向上行消息检测正确的物联网设备返回冲突解决消息，冲突解决消息通过码分多址方式发送，码分多址对应的映射码为检测上行消息时所用的映射码。每个冲突解决消息中会为相应的物联网设备分配一个ID_B(即：第三临时标识)，作为对应物联网终端的小区无线网络临时标识。

206、物联网设备通过步骤204中的映射码解调上行冲突解决消息，如果正确，则返回确认ACK(即：确认消息)。接收到ACK后，基站将步骤205中为该物联网设备分配的ID_B设置为该物联网终端的小区无线网络临时标识。如果物联网设备解调上行冲突解决消息出现错误，则基站进行冲突解决消息重传。

实施示例二，物联网设备D1，D2，D3和D4附着到基站后，被基站分配到一组，具有组标识D，并为组标识D确定了随机接入的前导序列M和资源块位置L。物联网设备D1～D4进入待机休眠状态节省功耗。

物联网设备D1和D2被应用唤醒，需要进行随机接入并上传数据。物联网设备D1和D2使用预先分配的前导序列M在随机接入信道上所述资源块位置L上发起随机接入请求。由于物联网设备D1和D2的前导序列相同，基站对于采用这个前导序列M和相应资源块位置L的发起随机接入请求的物联网终端，将发送相同的随机接入响应。所述随机接入响应中包含所收到的前导序列的编号M以及为该物联网设备分配的上行资源的位置和指示信息以及临时ID_A，如D1234。

物联网设备D1和D2收到随机接入响应后，确定前导序列编号是M，则根据其指示在分配的上行资源上发送上行消息，上行消息通过码分多址的方式，根据物联网设备选择的映射码映射到分配的上行资源上。比如物联网设备D1随机选择了码本中的1010101映射码，编码为Y1，物联网设备D2则随机选择了码本中的0101010映射码，编号为Y2。物联网设备D1在上行消息中使用的临时ID根据ID_A+Y1确定，物联网设备D2在上行消息中使用的临时ID根据ID_A+Y2确定。

基站在分配的上行资源位置上收到物联网设备返回的上行消息，使用码本中的映射码依次进行码分多址检测，并根据ID_A+映射码编号确定的临时ID对解调消息进行解扰。基站发现采用编号Y1的映射码和编号Y2的映射码时，上行消息CRC正确。基站基于编号Y1的映射码和编号Y2的映射码采用码分多址的方式发送冲突解决消息。采用编号Y1映射码的冲突解决消息中分配ID_B1，作为对应物联网终端的小区无线网络临时标识，采用编号Y2映射码的冲突解决消息中分配ID_B2，作为对应物联网终端的小区无线网络临时标识。

物联网设备D1使用编号Y1的映射码解调上行冲突解决消息，CRC正确，返回ACK。物联网设备D2使用编号Y2的映射码解调上行冲突解决消息，CRC正确，返回ACK。基站将ID_B_1设置为该物联网设备D1的小区无线网络临时标识，ID_B_2设置为物联网设备D2的小区无线网络临时标识。

实施例二、一种物联网设备分组接入装置，如图3所示，包括：

设置在物联网设备侧的接入发起模块31和接入处理模块32，以及设置在基站侧的分配模块33和设置模块34；

所述接入发起模块31用于当所述物联网设备在有上行接入需求时，使用预先分配给该物联网设备所在的设备分组的随机接入资源发起随机接入请求；

所述分配模块33用于为所述随机接入请求使用的随机接入资源所对应的设备分组分配上行资源和第一临时标识，并通过随机接入响应反馈；

所述接入处理模块32用于使用所分配的上行资源发送上行消息，在所述上行消息中携带第二临时标识，所述第二临时标识为所述第一临时标识加随机选择的第一信息；

所述设置模块34用于收到所述上行消息后向所述接入处理模块32返回冲突解决消息，所述冲突解决消息中包括第三临时标识；当收到所述接入处理模块32的确认消息后，将所述第三临时标识设置为所述物联网设备的小区无线网络临时标识。

本实施例的一种实施方式中，所述的装置还可以包括：

分组模块，设置于基站侧，用于对附着过的物联网设备进行分组，为每个设备分组预先分配一个随机接入资源，并分别通知给各设备分组的物联网接入设备。

本实施例的一种实施方式中，所述随机接入资源可以但不限于为一个随机接入前导序列和/或一个随机接入信道上的时频资源块。

本实施例的一种实施方式中，所述第一信息可以但不限于为映射码；

所述接入处理模块根据所分配的上行资源发送上行消息具体可以是指：

所述接入处理模块从码本中随机选择映射码，按照所选择的映射码将上行消息通过码分多址的方式映射到所分配的上行资源上。

本实施例的一种实施方式中，所述设置模块收到所述上行消息后向所述物联网设备返回冲突解决消息具体可以是指：

所述设置模块依次采用码本中的各映射码检测所接收的物联网设备的上行消息；检测正确后，通过码分多址方式返回所述冲突解决消息；码分多址对应的映射码为检测所述上行消息正确时所采用的映射码。

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。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种物联网设备分组接入方法，包括：

物联网设备在有上行接入需求时，使用预先分配给本物联网设备所在的设备分组的随机接入资源发起随机接入请求；

基站为所述随机接入请求使用的随机接入资源所对应的设备分组分配上行资源和第一临时标识，并通过随机接入响应反馈；

所述物联网设备使用所分配的上行资源发送上行消息，在所述上行消息中携带第二临时标识，所述第二临时标识为所述第一临时标识加随机选择的第一信息；

所述基站收到所述上行消息后向所述物联网设备返回冲突解决消息，所述冲突解决消息中包括第三临时标识；当收到所述物联网设备的确认消息后，将所述第三临时标识设置为所述物联网设备的小区无线网络临时标识。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述物联网设备使用预先分配给本物联网设备所在的设备分组的随机接入资源发起随机接入请求前还包括：

所述基站对附着过的物联网设备进行分组，为每个设备分组预先分配一个随机接入资源，并分别通知给各设备分组的物联网接入设备。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述随机接入资源为一个随机接入前导序列和/或一个随机接入信道上的时频资源块。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述第一信息为映射码；所述物联网设备根据所分配的上行资源发送上行消息包括：

所述物联网设备从码本中随机选择映射码，按照所选择的映射码将上行消息通过码分多址的方式映射到所分配的上行资源上。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基站收到所述上行消息后向所述物联网设备返回冲突解决消息包括：

所述基站依次采用码本中的各映射码检测所接收的物联网设备的上行消息；

检测正确后，通过码分多址方式返回所述冲突解决消息；码分多址对应的映射码为检测所述上行消息正确时所采用的映射码。

6.一种物联网设备分组接入系统，其特征在于，包括：

设置在物联网设备侧的接入发起模块和接入处理模块，以及设置在基站侧的分配模块和设置模块；

所述接入发起模块用于当所述物联网设备在有上行接入需求时，使用预先分配给该物联网设备所在的设备分组的随机接入资源发起随机接入请求；

所述分配模块用于为所述随机接入请求使用的随机接入资源所对应的设备分组分配上行资源和第一临时标识，并通过随机接入响应反馈；

所述接入处理模块用于使用所分配的上行资源发送上行消息，在所述上行消息中携带第二临时标识，所述第二临时标识为所述第一临时标识加随机选择的第一信息；

所述设置模块用于收到所述上行消息后向所述接入处理模块返回冲突解决消息，所述冲突解决消息中包括第三临时标识；当收到所述接入处理模块的确认消息后，将所述第三临时标识设置为所述物联网设备的小区无线网络临时标识。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：

分组模块，设置于基站侧，用于对附着过的物联网设备进行分组，为每个设备分组预先分配一个随机接入资源，并分别通知给各设备分组的物联网接入设备。

8.如权利要求6所述的系统，其特征在于：

所述随机接入资源为一个随机接入前导序列和/或一个随机接入信道上的时频资源块。

9.如权利要求6所述的系统，其特征在于：

所述第一信息为映射码；

所述接入处理模块根据所分配的上行资源发送上行消息是指：

所述接入处理模块从码本中随机选择映射码，按照所选择的映射码将上行消息通过码分多址的方式映射到所分配的上行资源上。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述设置模块收到所述上行消息后向所述物联网设备返回冲突解决消息是指：

所述设置模块依次采用码本中的各映射码检测所接收的物联网设备的上行消息；检测正确后，通过码分多址方式返回所述冲突解决消息；码分多址对应的映射码为检测所述上行消息正确时所采用的映射码。