CN105580481B - M2m设备组的随机接入资源 - Google Patents

Abstract

一种用于管理随机接入RA资源的方法，包括：组建一个包括多个组成员(3)和至少一个组代表(4)的设备组(2)；为所述至少一个组代表(4)提供RA资源的优先接入权；所述至少一个组代表(4)通过所述RA资源向中央单元(1)发送主要事件消息(5)；接收到所述主要事件消息(5)后，所述中央单元(1)向所述组成员(3)发送响应消息(6)，以管理所述组成员(3)对所述RA资源的接入。

Description

M2M设备组的随机接入资源

技术领域

本发明涉及管理随机接入(RA)资源的方法、系统及中央单元。具体地，通过管理RA资源，本发明的方法、系统及中央单元能减少大量设备同时，尤其在设备进行机对机(M2M)通信时，接入同一中央单元时引起信令拥塞的机率。本发明可应用于各种设备，包括进行M2M通信单个或两个设备，以及传统的人工通信设备。

背景技术

近年来，由于广泛的潜在应用前景以及带来的新的盈利机会，M2M通信受到的关注与日俱增，尤其在移动网络运营商、经销商以及研究实体中备受瞩目。在接下来的几年中，接入移动网络的M2M设备有望大幅增长。最新数据显示，预计到2020年将有共500亿台设备接入移动网络。

但是，当前的移动网络只是针对人工通信应用的流量特点进行设计及优化的，而M2M通信的特性有着本质的不同，例如，M2M通信以上行为主且采用低数据速率的小报文传输。因此，当前移动网络会因M2M通信预期的高速发展而面临很大挑战，尤其是要同时应对特性各异、要求各异的人工通信业务和机器通信业务时。

尤其地，机器通信引发的突发流量经常在多种网络中发生，包括所述移动网络。突发流量是指许多M2M设备被同时触发，导致上行方向产生大量的数据流。这种多个M2M设备的同步行为可能由外部事件引起，该外部事件触发大量的M2M设备当即或同时请求连接到网络的中央单元，例如基站。例如，大量计量设备可能在断电一段时间后几乎同时启动。再例如，同步行为可能是由于移动网络中的许多M2M设备同时从该网络中的一个基站切换到另一个基站引发的。这种同步切换可能是由于这些M2M设备移动的高度同步性或基站运转中断引起的。

在现有技术中，设备请求与中央单元连接通常采用RA过程。当设备被事件触发时，且当设备有信息要上报给中央单元时，设备会发起RA过程，请求初始接入到中央单元。如图1所示，所述RA过程具体包括四个步骤。

第一步：设备通过物理随机接入信道(PRACH)上随机选择的RA前导序列将设备标识与发起接入请求的原因传输给中央单元，此处中央单元为基站。第二步：基站检测前导序列，在检测到前导序列后，通过下行共享物理信道(PDSCH)传输RA响应。第三步：设备通过上行共享物理信道(PUSCH)资源向基站传输其它消息，例如调度请求，其中上行共享物理信道资源是由基站通过第二步中传输的RA响应分配给设备的。第四步：基站确认第三步中在PDSCH上接收到的消息。

上述RA过程的问题在于RA资源数量有限，RA资源通常为前导序列。例如，在LTE-A和LTE中，移动网络的每个小区只分配有64个前导序列。更严重的是，在这64个前导序列中，只有有限数量的序列可用于RA过程。因此，发生冲突的机率很高，尤其当许多设备同时发起RA过程时。若两个或以上的设备选择了同一个前导序列，就会发生冲突。

在网络中使用M2M通信的情况下，尤其在M2M设备产生突发流量时，同时尝试接入网络中央单元的设备会大幅增加，其中该设备可能既包括用户设备(UE)，即人工通信设备，又包括M2M设备。大量M2M设备的突发流量必然导致网络中央单元过载，同时增加上述RA过程第一步中发生冲突的机率；这样，PRACH就会发生严重的信令拥塞。

导致信令拥塞且信令拥塞时需要处理的消息可分为两类。第一类涉及到不同设备重复发送的冗余消息，即包含相同相关信息的消息。换言之，如果某个设备以外的一个或多个其它设备已经向中央单元传输过相同的消息或包含相同内容的消息，就没有必要再传输这个设备的消息。例如，同一辆车中的一组跟踪标签发送的多个切换请求，即属于此类冗余消息。第二类涉及差异消息，即同步传输的不同消息。此类差异消息可为，例如，撞车事故时不同碰撞传感器传输的消息，又例如，大量的计量设备在断电一段时间后几乎同时启动时传输的消息。

一方面，如果信令拥塞时没有妥善处理冗余消息，设备可能会在下一个时隙或甚至在每个时隙重复发起请求，以向网络的同一或不同中央单元发送消息。因此，本该避免的信令拥塞，变得更为严重。另一方面，如果许多设备尝试传输差异消息，由于有限的PUSCH资源不足以处理接收到的大量传输请求，中央单元面临很大的挑战。

在2011年9月发布的3GPP TR 37.868VI 1.0.0“机器类型通信RAN改进研究(Studyon RAN Improvements for Machine-Type Communications)”中，现有技术提出了六种改进RA过程的方案，具体地用以解决上述信令拥塞及M2M通信中网络中央单元的过载问题。

第一个方案是回退机制(Back off Scheme)：将一些M2M设备的RA过程延迟几个时隙。

第二个方案是时段接入机制(Slotted Access Scheme)：每个M2M设备只可在特定无线帧的特定时隙中传输RA前导序列。

第三个方案是限制接入层级(ACB)机制(Access Class Barring(ACB)Scheme)：基站可禁止或延迟M2M设备重新发起RA过程。

第四个方案是RACH资源隔离(RACH Resource Separation)：分配正交RACH资源给人工通信设备以及机器通信设备。

第五个方案是询问机制(Pull-based Scheme)：M2M设备在接收到基站的寻呼信号后发起RA过程，寻呼信号由M2M服务器触发。

第六个方案是动态配置RACH资源(Dynamic Allocation of RACH Resources)：基于RACH负载情况和整体流量负载，基站动态分配额外的RACH资源。

然而，所有这些方案的总体思路都是指示M2M设备合理的回退时间，以便M2M设备使用合适的RA资源向中央单元重新发起连接或附着请求。上述提出的方案没有一个很好地解决了引起M2M突发流量的主要问题，即大量高度关联的M2M设备的同步行为。例如，多个相邻的设备可能由于同一事件触发，例如海啸、地震或火灾等。多个M2M设备也可在断电一段时间后启动。

发明内容

鉴于上述M2M设备突发流量引起的问题，本发明旨在提供合适的控制机制，以防止网络的中央单元在信令拥塞和/或过载时严重瘫痪。因此，本发明的目的是提供一种管理RA资源的方法、系统及中央单元，以防止信令拥塞。本发明基于以下理解：信令拥塞可能是由RA资源数量有限引起的，也可能是由PUSCH资源数量有限引起的，但潜在主因是当大量设备同时接入网络时，反复传输冗余消息。

因此，具体地，本发明旨在充分利用空闲的RA资源，以支持同时请求接入网络中央单元的大量设备。进一步地，本发明可有效地避免不必要地反复传输冗余消息。此外，本发明旨在优化空闲PUSCH资源的使用，以支持设备传输差异消息。

上述目标可通过所附独立权利要求提供的方案实现。有益实现在各从属权利要求中进行了详细说明。具体地，分别通过所述方法、系统及中央单元，大量设备同时接入中央单元引起信令拥塞的机率大大降低。

本发明第一方面提供了一种用于管理RA资源的方法，所述方法包括：组建包括多个组成员和至少一个组代表的设备组；为所述至少一个组代表提供RA资源的优先接入权；所述至少一个组代表通过所述RA资源向中央单元发送主要事件消息；接收到所述主要事件消息后，所述中央单元向所述组成员发送响应消息，以管理所述组成员对所述RA资源的接入。

所述组成员和所述至少一个组代表可为诸如M2M设备及人工通信设备的设备，例如UE、移动终端、手机以及振动传感器、碰撞传感器、压力传感器、气流传感器、烟雾传感器等的各种传感器。所述中央单元可为网络、基站、基底终端等的主控制器。

本发明第一方面提供的方法的主要优点在于降低了信令拥塞风险。之所以能够降低信令拥塞风险是因为一个或多个组代表数量有限且拥有足够的RA资源。进一步地，组成员的RA资源可得到有效的管理，从而可避免与所述至少一个组代表间的冲突，进一步降低了信令拥塞风险。进一步地，由于所述至少一个组代表拥有RA资源的优先接入权，所述至少一个组代表可通过RA资源与所述中央单元一直保持连接，或至少比所述组成员以及现有技术中的设备拥有更高的连接机率。因此，所述方法非常可靠，即所述中央单元能可靠地接收到指示某一事件的所述主要事件消息。

例如，本发明提供的所述管理RA资源的方法可用于降低因将M2M通信整合到蜂窝移动网引起的信令拥塞及网络过载的机率。此时，组成员为具有类似特征的多个M2M设备，可将多个M2M设备划分为至少一个设备组，可指定一个或多个M2M设备作为至少一个组代表。优选地，中央单元为移动网络中的基站。例如，该指定的一个或多个组代表可使用预留的RA资源发送主要事件消息。例如，该主要事件消息指示设备组因基站故障或断电需要同时切换基站。中央单元发送给组成员的响应消息可为广播消息、多消息或单消息。

根据第一方面，在所述方法的第一种实现形式中，为所述至少一个组代表预留预定数量的RA资源，为所述至少一个组代表提供优先接入权。

优选地，预先配置每个组代表使用特定的预留RA资源，通过该资源发送主要事件消息。优选地，所述中央单元用于根据使用的RA资源确认事件消息来自于组代表。通过提供所述预留的RA资源，至少可以提高所述至少一个组代表获取用于发送所述主要事件消息的RA资源的机率。当为每个组代表预留RA前导序列时，可保证其能获得RA资源。多个组代表之间的冲突可以得到避免，因此所述方法可确保发生的事件可通过至少一个主要事件消息可靠地上报给所述中央单元。

根据第一方面或根据第一方面的第一种实现形式中，在所述方法的第二种实现形式中，为所述至少一个组代表预留至少一个RA前导序列。

RA前导序列是一种简单的RA资源预留方式，保证了本发明提供的方法与现有标准之间的可兼容性。每个RA前导序列也可视为一种无线资源。每个RA前导序列可提供给一个组代表，优选地，也可由在同一设备组的多个组代表共享。

根据第一方面或根据第一方面任一上述实现形式，在所述方法的第三种实现形式中，所述响应消息包括所述主要事件消息；如果次要事件消息对应所述主要事件消息，请求接入所述RA资源以发送所述次要事件消息被组成员停止。

被事件触发的每个组成员可能尝试发送自己的事件消息，即次要事件消息。但是，只有当来自某个组成员的次要事件消息的信息与所述主要事件消息的信息不同时，该次要事件消息才有价值。如果来自组成员的次要事件消息的信息内容对应所述主要事件消息的信息内容时，则该次要事件消息多余。通过停止对RA资源的请求，在不牺牲事件信息的同时，可大大降低信令拥塞风险。具体地，本发明提供的所述方法可避免向中央单元发送不必要的事件消息，因此可避免中央单元过载。

根据第一方面的第三实现形式中，在所述方法的第四实现形式中，每个组成员进行冗余校验，以确定所述次要事件消息与所述主要事件消息是否重复或为同一类型；如果冗余校验结果为通过，则组成员停止请求接入所述RA资源。

通过进行冗余校验，每个组成员能够确定自己的次要事件消息与所述主要事件消息是否重复或为同一类型，进而确定其是否多余。从而，可以停止发送次要事件消息，而不会造成中央单元处的信息损失。

根据第一方面或根据第一方面任一上述实现形式，在所述方法的第五种实现形式中，所述至少一个组代表检测到来自至少一个组成员的至少一个次要事件消息，所述至少一个组代表在所述至少一个次要事件消息中附上所述主要事件消息；所述响应消息包括所述主要事件消息和所述至少一个次要事件消息；如果某个组成员的次要事件消息包括在所述响应消息中，请求接入所述RA资源以发送所述次要事件消息被所述组成员停止。

发生事件时，每个组成员可能尝试发送次要事件消息，从而所述至少一个组代表能分别检测来自一个组成员的一个次要事件消息或来自多个组成员中每个成员的一个次要事件消息，即多个组成员的多个次要事件消息。所述至少一个组代表可将全部或部分检测到的次要事件消息包括在所述主要事件消息中。同样地，所述中央单元可将全部或部分次要事件消息包括在所述响应消息中。每个组成员发现自己的次要事件消息包括在所述响应消息中时，停止对RA资源的请求，以避免冲突及由冲突引起的信令拥塞。

根据第一方面的第五种实现形式，在所述方法的第六种实现形式中，所述至少一个组代表监听到所述至少一个组成员的所述至少一个次要事件消息；或所述至少一个组代表通过所述至少一个组代表与所述组成员之间的专用通信接口检测到所述至少一个次要事件消息。

优选地，在某一组成员用于尝试发送次要事件消息的信令信道上进行监听。第一选择不需要专用信道，因此，第一选择更为简便，需要的信道及硬件部件也更少。第二选择提高了检测次要事件消息的有效性，更能提高检测速度。

根据第一方面或根据第一方面任一上述实现形式，在所述方法的第七种实现形式中，所述响应消息包括用于调度至少一个被选组成员接入所述RA资源的调度信息。

通过调度所述RA资源，可提高所述被选(被调度)组成员接入RA资源的机率。优选地，甚至可保证每个被选组成员能接入RA资源，以避免所述至少一个组代表与所述被选组成员请求接入RA资源时两者之间的冲突。同样，被选组成员与其它未被选组成员之间的冲突也可以得到避免，从而可降低信令拥塞风险或甚至可防止信令拥塞发生。

根据第一方面的第七种实现形式，在所述方法的第八种实现形式中，所述调度信息包括为多个被选组成员提供用于接入所述RA资源的优先权的优先权信息。

优先接入权至少可给所述被选组成员提供比未被选组成员更高的RA资源接入机率。所述优先权信息可为预先确定的为所述被选组成员分配RA资源的顺序。所述优先权信息可基于组成员的位置、组成员的类型、和/或组成员到中央单元的距离、和/或根据历史事件得知的组成员的可信度等等。按序调度可防止中央单元发生信令拥塞及过载。

根据第一方面的第八种实现形式，在所述方法的第九种实现形式中，每个组成员确定自己是否为被选组成员，每个组成员根据所述优先权信息接入所述RA资源。

配置了每个组成员进行所述确定，因此，本发明提供的方法可在每个组成员中有效执行。

根据第一方面的第七种、第八种或第九种实现形式，在所述方法的第十种实现形式中，为所述至少一个被选组成员预留至少一个RA前导序列。

根据第一方面或第一方面任一上述实现形式，在所述方法的第十一种实现形式中，所述RA资源和/或上行物理资源由所述中央单元分配给所述至少一个组代表和/或所述组成员。

如上所述，RA资源调度减少了信令拥塞。进一步地，上行物理资源调度使得多个组成员能够传输差异消息，而无中央单元过载的风险。

根据第一方面或第一方面任一上述实现形式，在所述方法的第十二种实现形式中，所述中央单元静态或动态地指定至少一个组成员作为所述至少一个组代表。

例如，静态指定可为预先确定的，可快速实施而不给中央单元与组代表上带来过多负载。动态指定使所述方法更灵活。具体地，组代表可根据需要进行替换，例如，在有不同事件时，或认为某些组成员在某事件上的可靠度更高时，或发现当前组代表不可靠或甚至有问题时。

本发明第二方面提供了一种用于管理RA资源的系统。所述系统包括：中央单元；以及包含多个组成员和至少一个组代表的至少一个设备组，其中，所述至少一个组代表拥有RA资源的优先接入权；所述至少一个组代表用于通过所述RA资源向所述中央单元发送主要事件消息；所述中央单元用于在接收到所述主要事件消息后，向所述组成员发送响应消息，以管理所述组成员对所述RA资源的接入。

本发明提供的系统可达到与上述本发明提供的方法一样的有益效果。根据上述方法的多个实现形式，所述系统也可有对应的实现形式。

本发明第三方面提供了一种用于管理RA资源的中央单元。所述中央单元包括：控制器，用于向至少一个设备组中的至少一个组代表提供用于接入RA资源以向所述中央单元发送主要事件消息的优先接入权，其中，所述至少一个设备组包括所述至少一个组代表和多个组成员；接收器，用于从所述至少一个组代表接收所述主要事件消息；发送器，用于在接收到所述主要事件消息后，向所述组成员发送响应消息，以管理所述组成员对所述RA资源的接入。

本发明提供的中央单元可达到与上述本发明提供的方法和系统一样的有益效果。根据上述方法的多个实现形式，所述中央单元也可有对应的实现形式。

附图说明

结合所附附图，下面具体实施例的描述将阐述上述本发明的各方面及其实现形式，其中：

图1示出了根据现有技术在设备与基站间实施RA过程的方案，并示出了多个设备实施RA过程第一步时因冲突导致的信令拥塞；

图2示出了在地震检测系统示例中多个设备间的同步现象；

图3示出了在本发明提供的系统中组建包括至少一个组代表及多个组成员的设备组的步骤；

图4示出了本发明提供的系统中的至少一个组代表通过RA资源发送主要事件消息的步骤；

图5示出了本发明提供的系统中的中央单元向组成员发送响应消息的步骤；

图6示出了向至少一个组代表及被选(被调度)组成员提供RA资源优先接入权的示例，且示出了被选组成员协调RA资源使用的步骤；

图7示出了被选组成员按优先顺序使用分配的RA资源；

图8示出了说明本发明实施例提供的方法步骤的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种用于在系统内协调RA资源及相应信令流程的方法，其中，优选地，该系统包括多个设备及至少一个中央单元。例如，该系统至少是网络的一部分，该至少一个中央单元为至少一个网络基站。系统具体包括相关设备，例如M2M设备组。这些M2M设备可能会同时要求接入RA资源，即每个设备可能会同时发送信令请求给同一中央单元。因此，网络尤其是所述至少一个中央单元发生信令拥塞与过载的潜在风险会上升。

如图3所示，根据本发明，多个设备被划分为至少一个设备组2。优选地，设备组2包括至少一个组代表4及多个组成员3。至少一个组代表4可为多个设备中的一个，也可以是其它专用设备，比如具有不同功能的其它专用设备。示例性地，该至少一个设备组2可由中央单元1静态或动态地划分。优选地，可基于设备不同的指标和/或特征，例如，基于设备的业务类型、设备到中央单元1的远近、设备的移动性等等，将设备划分为多个设备组2。因此，可以一次性处理一组类似的行为。

图2具体示出了一个示例系统，该系统可用作地震检测系统，并包括多个地震相关设备。这些地震相关设备置于地震多发区，以提供抗震功能。例如，抗震功能可以由用于测量地表张力、振动、压力、气流、速度、斜度、功率和/或空气温度的传感器提供。在地震时，多个或所有设备(传感器)可同时发现异常行为，继而可几乎同时开始发起网络接入，例如接入中央单元，以上报各自的状态。这些同步的设备信令可能会中央单元过载。但是，因为根据本发明，在地震时显现高度相关行为的设备被分为一组，这些设备可视为一个整体处理。在图2中，地震检测设备在标记为G1的设备组，其它设备组分别标记为G2和G3。

同样，在图3中，多个设备被划分为三个设备组2(G1、G2、G3)。每个设备组2包括多个组成员3，如图3中的圆圈所示。优选地，每个设备组2的组成员3属于同一应用，而不同设备组2的组成员3属于不同应用。例如，第一设备组2(G1)可包括上述用于地震检测的测量传感器，如图2所示；第二设备组2(G2)可包括挂载在同一交通工具上的设备；第三设备组2(G3)可包括同一建筑内的监测设备。

将上述设备划分为至少一个设备组2后，每个设备组2中的一个或多个组成员3被指定为一个或多个组代表4，其中，每个设备组2的组代表4在图3中用星号表示。组代表4可从组成员3中选取或可为特定设备。例如，组代表4可为，就其在业务中的角色而言，条件更好的设备。例如，相比组成员3，组代表4的无线链路质量更好、设备能力更高、和/或电池寿命更长。示例性地，组代表4可为心脏病病人携带的心率传感器。又例如，组代表4可为距中央单元1近和/或无线链路质量更好的设备、和/或电池寿命更长的计量设备。可替代地，组代表4可为直连充电器的设备。

在将设备划分为至少一个设备组2的步骤和/或对于指定至少一个组代表4的步骤中，需将附件信息，例如，上下文信息，及时更新到或通知给网络的中央单元1。可从现有技术中获知，例如从US 2013/0029716Al获知将设备划分为设备组及为每个设备组选择至少一个组代表的合适机制。

根据本发明实施例，每个设备组2的每个组代表4拥有空闲RA资源的优先接入权。RA资源的优先接入权指当所有组成员3或部分组成员3发生事件时，至少一个组代表4比组成员3拥有更高的机率，优选地在所有设备中拥有最高机率，或优选地保证能获得RA资源向中央单元1发送事件消息。

图4中示出了发生事件后的情况。图4示出了包括一个组代表4的设备组2。组代表4通过获得的RA资源向中央单元1发送主要事件消息5。图4中所示的设备组2还包括具有冗余消息的组成员3(用实线圆表示)，例如，具有发送给中央单元1的与主要事件消息5内容一样的消息的组成员3，和具有差异消息的组成员3(用虚线圆表示)，例如，具有发送给中央单元1的与主要事件消息5内容不一样的消息的组成员3。图4也示出了属于一个或多个其它设备组2或未被分组的其它设备(用三角形表示)。例如，事件可为某人心脏病发作，发送主要事件消息5的组代表4则相应地为脉搏计。事件也可为火灾，发送主要事件消息5的组代表4则相应地为靠近通风管放置的烟雾探测器。通过分析从一个或多个组代表4接收的主要事件消息5，中央单元1可充分了解事件情况。

优选地，为至少一个组代表4预留预定数量的RA资源，例如一定的RA前导序列，为至少一个组代表4提供优先接入权。优选地，在发生事件时，至少一个组代表4通过这些RA资源发送主要事件消息5。至少一个组代表4可将描述这次事件的附加数据另行附在主要事件消息5中。

例如，附加数据可包括至少一个组代表4从与其相邻的组成员3，优选地从同一设备组2的组成员3，获得的相关消息。附加数据可为该事件触发的组成员3尝试发送的次要事件消息。次要事件消息可对应上述冗余消息或差异消息，即次要事件消息可对应或不同于主要事件消息5。优选地，至少一个组代表4只会添加为差异消息的次要事件消息到主要事件消息5中。为从组成员3获取相关消息，优选地，至少一个组代表4可以有能力检测组成员发送的每个次要事件消息。该能力可仅通过至少一个组代表4监听每个组成员3的上行信道实现。例如，如果位于设备组2的中央位置，至少一个组代表4可比较容易监听位于周围区域的多个组成员3发送的次要事件消息。或者，尤其是当所有组成员3相邻时，可提供一个或多个额外的专用通信接口，例如ZigBee、Wifi或蓝牙等空中接口，以在设备组2的至少一个组代表4与组成员3之间进行设备到设备(D2D)通信。至少一个组代表4可向中央单元1转发一个、一些或全部检测到的次要事件消息，以便更好地管理和调度RA资源分配。例如，至少一个组代表4可在主要事件消息5中附上一个或多个其从一个或多个组成员3检测到的次要事件消息。

中央单元1可通过从至少一个组代表4接收到的至少一个主要事件消息5提取到足够的关于发生在整个设备组2上的事件的信息。在接收到至少一个组代表4发送的主要事件消息5后，中央单元1向至少一个设备组2的组成员3发送响应消息6，如图5所示。发送响应消息6是用于管理组成员3对RA资源的接入。中央单元1可向具有冗余消息的组成员3及具有差异消息的组成员3分别发送同样的响应消息6。但是，组代表4也可向具有冗余消息的组成员3及具有差异消息的组成员3分别发送不同的响应消息。优选地，中央单元1广播响应消息6，且优选地将接收到的主要事件消息5包括在响应消息6中，其中，响应消息6还可包括可更好描述事件的业务类型信息及其它相关信息。例如，可将至少一个组代表4从一个或多个组成员3检测到的且已传输给中央单元1的一个或多个次要事件消息包括在响应消息6中。

在地震检测系统的例子中，当地震发生时，例如，指定为组代表4的振动传感器被触发，并开始请求接入RA资源，以通过RA资源向中央单元1发送主要事件消息5，上报发生的事件。因此，振动传感器拥有RA资源的优先接入权，即至少比组成员3有更高的机率获得RA资源，并且优选地，可使用特地为组代表4预留的专用RA资源。同时，其它组成员3也可能被同一事件触发，想要发送次要事件消息。因此，组成员3可能也请求接入RA资源。在此例中，其它组成员3可为位于振动传感器周围的压力传感器和/或气流传感器。如上所述，振动传感器可仅通过监听或通过特定的D2D信道检测次要事件消息。从振动传感器接收主要事件消息5后，中央单元将以广播消息、多消息、或一个或多个单消息的形式向组成员3发送响应消息6，其中优选地，响应消息6包括主要事件消息5及关于设备组2的压力状态与气流条件等的其它描述信息。

优选地，接收到响应消息6时，组成员3进行冗余校验，以确定其想要或尝试向中央单元1发送的次要事件消息是否与主要事件消息5重复和/或为同一信息类型。如果确定结果为是，即组成员3发现次要事件消息为重复的，该组成员3停止向中央单元1请求接入RA资源。例如，如果次要事件消息对应主要事件消息5和/或包括在中央单元1的响应消息6中，组成员3可停止向中央单元1请求接入RA资源。换言之，组成员3被告知中央单元1已接收过该组成员3欲向中央单元1发送的次要事件消息。这样，可有效避免反复传输不必要的冗余消息。

在地震检测系统的例子中，中央单元1向组成员3发送的响应消息6指示中央单元1已知悉该地震。当组成员3如压力传感器和气流传感器接收到响应消息6时，这些设备进行冗余校验，并确定是否有必要传输自己的次要事件消息。尝试向中央单元1发送冗余消息和/或与主要事件消息为同一类型消息的所有组成员3，例如位于组代表4邻近区域的振动传感器，停止请求接入用于与中央单元1通信的RA资源，并保持静默直至被中央单元1调用或被另一事件触发。

优选地，当向中央单元1上报有事件发生时，进一步地，例如可基于接收到的主要事件消息5中的信息内容，选择一组组成员3。这些被选的组成员应向中央单元1上报差异消息。中央单元1可为被选组成员3的差异消息调度和分配RA资源，还可为被选组成员3分配某些RA资源，例如RA前导序列与PUSCH资源。中央单元1也可能为至少一个组代表4调度和分配RA与PUSCH资源。中央单元1可将描述RA与PUSCH资源分配和调度的信息封装在响应消息6中发送。该调度信息可包括为多个被选组成员3提供用于接入RA资源的优先权的优先权信息。优先权信息可包括或为确定被选组成员3接入分配的RA资源的顺序的优先顺序。然后，优选地，调度组成员3共享分配的RA或PUSCH资源。例如，调度组成员3可相继重复使用前一组成员3释放的分配资源，因此，组成员3可按优选顺序或采用其它一些标准。这样，可有效使用空闲的RA和PUSCH资源。

如图6所示，合适的空闲RA资源可为RA前导序列，但是本发明并不限于此。RA资源可以有不同的实现方式，例如通过特定字节或数据字段。在图6中，为至少一个组代表4预留部分RA前导序列，即至少一个第一RA前导序列7，记为“前导1”。为被选即被调度组成员3预留另一部分RA前导序列，即至少一个第二RA前导序列8，分别记为“前导2”和“前导3”。可能会尝试发送差异消息的未被调度组成员可随机选取剩余部分的RA前导序列，即至少一个第三RA前导序列9，记为“前导4”……在图6所示的例子中，两个第二RA前导序列8即“前导2”和“前导3”，为分配给被选组成员3的RA资源，其中记为“设备1”和“设备2”的组成员3以及其它后来选择的组成员3应按优先顺序相继使用RA资源“前导2”。

根据所述优先顺序，拥有最高优先权的“设备1”最先使用“前导2”向中央单元1，例如基站，发送RA请求。然后，“设备1”从中央单元1接收RA响应，其中RA响应可包括关于分配PUSCH资源给“设备1”的信息。随后，“设备1”通过分配的PUSCH资源上报自己的差异消息，即“设备1”向中央单元1发送PUSCH传输。通过PUSCH资源，作为PUSCH传输由“设备1”向中央单元1传输的差异消息可对应上述“设备1”的次要事件消息。“设备1”释放RA资源后，“设备2”即可开始其RA过程，以重复使用与“设备1”一样的RA前导序列，在此为重复使用“前导2”向中央单元1发送其RA请求。在发送RA请求后，“设备2”从中央单元接收RA响应，最后将其差异消息作为PUSCH传输向中央单元1发送。因此，“设备2”使用的是“设备1”使用过的同一PUSCH资源。进一步地，后来选择的组成员3在“设备1”和“设备2”后按优先顺序以类似的RA过程进行PUSCH传输。

在地震检测系统的例子中，事件向中央单元1上报之后，地震控制中心即中央单元1可能立即需要来自例如碰撞传感器、气流传感器、斜度传感器和/或空气温度传感器等的组成员3的差异消息。因此，在调度过程中，中央单元1需要为被选组成员3安排一定数量的RA和PUSCH资源。优选地，关于这些RA和PUSCH资源的信息包括在与主要事件消息5一起发送给组成员3的响应消息6中。例如，当测量压力、气流、斜度和/或空气温度的传感器从中央单元1接收到响应消息6时，组成员3只需要等调度给自己的顺序，然后根据优先顺序使用上一组成员3释放的为其分配的RA和PUSCH资源。

如图7所示，“分配资源1”和“分配资源2”可以指为被调度组成员3分配的RA和/或PUSCH资源。例如，“分配资源1”可以是碰撞传感器、气流传感器及其它被调度组成员3应按某一优先顺序相继使用的RA资源。类似地，斜度传感器、空气温度传感器及其它被选设备应按同一或另一优先顺序共享“分配资源2”。

当需要发送差异信息的组成员3发现其未被包括在来自中中央单元1的响应消息6中时，其可立即或延迟一段时间向中央单元1重新发起接入RA资源的请求，并优选地，使用剩余的暂未预分配给至少一个组代表4或至少一个被选(被调度)组成员3的RA资源，以避免发生冲突。

图8示出了说明本发明实施例提供的方法步骤的流程图。在第一步骤S1中，将可能同时需要RA资源的多个设备动态地归为至少一个设备组2。然后，仍在步骤S1中，指定每个设备组3中的一个或多个组成员3作为至少一个组代表4，如图3所示。优选地，相比其它组成员3，至少一个组代表4在获取目标业务上有一定的优势。优选地，为至少一个组代表4预留一定的RA资源，以保证中央单元1可以有更高的机率与至少一个组代表4建立良好的连接，优选地，能保证建立起连接，进而当发生事件时，可更好地通知中央单元1。如果有事件发生，至少一个设备组2中每个设备的反应视该设备为组代表4还是组成员3而定。当发生事件时，在步骤S2中，设备组2中的每个设备可进行自检，以确定自己目前是组成员3还是组代表4。若步骤S2的结果为“是”，在步骤S3中，优选地，组代表4使用RA资源的优先接入权使用预留的RA和PUSCH资源发起RA过程，然后在步骤S4中开始数据传输，即传输主要事件消息5，如图4所示。一从组代表4接收到主要事件消息5，优选地，中央单元1即向组代表4的组成员3发送包括接收的主要事件消息5以及相关信息的响应消息6，如图5所示。优选地，中央单元1也为来自某些组成员3的差异消息调度RA和PUSCH资源，优选地，分配和调度信息包括在响应消息6中。

若步骤S2结果为“否”，在步骤S5中，当从中央单元1接收到响应消息6时，组成员3即未选为组代表4的设备进行冗余校验。进行冗余校验是为确定是否有必要传输自己的次要事件消息。每个发现其不需要传输次要事件消息的组成员3(即步骤S5结果为“通过”，也即冗余校验结果为通过)停止请求接入用于与中央单元1通信的RA资源，并保持静默(即“结束”)，直至被另一事件触发。每个发现其仍有必要传输自己的次要事件消息的组成员3(即在步骤S5结果为“不通过”，也即冗余校验结果为不通过)在步骤S6中进行另一校验，以确定其是否为差异消息为中央单元1所需且中央单元1有基于优先顺序或其它一些标准为其进行调度的组成员3之一。在步骤S6中从中央单元1的响应消息6中发现自己为被选也即被调度组成员3之一(即步骤S6结果为“是”)的每个组成员3，在步骤S7中，只需要等待调度给自己的顺序，根据优先顺序或基于其它一些标准的顺序使用上一组成员3释放的为其分配的RA和PUSCH资源，分别根据步骤S3开始RA过程，并如上述步骤S4所述，开始传输次要事件消息。每个发现其未被选中(即步骤S6结果为“否”)却有差异消息要向中央单元1传输的组成员3，在步骤S8中可使用既未预留给组代表4也未分配给被调度组成员3的剩余RA资源开始RA过程。从而，可避免至少一个组代表4与被调度组成员3之间请求RA资源时的冲突。

对于优化M2M信令过程，以降低可能由将M2M通信整合到蜂窝移动网络引起的信令拥塞风险及网络过载机率，本发明提供的方法尤其有用。本发明提供的方法可广泛应用于各种现有设备中，并对组成员间的距离没有特别要求和限制，且组成员之间不需要额外的空中接口。按照本发明的方案，有效避免了不必要的重传，因此，可大大降低大量M2M设备同时被触发引起信令拥塞的机率。同样，优选地，中央单元实施的有效内部调度机制也可大大降低网络的信令量。上述的RA资源管理方案可优化空闲RA资源的使用，从而大幅度提高服务多个M2M设备时的管理效率。

结合多个实施例、示例及实现，对本发明进行了描述。不过，本领域技术人员在实现本发明、学习附图、说明书和独立权利要求时可明白及实现其它变体。在权利要求以及描述中，术语“包括”不排除其它元件或步骤，且“一个”并不排除复数可能。单一元件以及其它单元可完成权利要求所述的几个实体或事物的功能。在不同的从属权利要求中所述的一些方法并不意味着在较佳实现中不能一起使用这些方法。

Claims (13)

1.一种用于管理随机接入RA资源的方法，其特征在于，包括：

组建一个包括多个组成员(3)和至少一个组代表(4)的设备组(2)；

为所述至少一个组代表(4)提供RA资源的优先接入权；

所述至少一个组代表(4)通过所述RA资源向中央单元(1)发送主要事件消息(5)；

接收到所述主要事件消息(5)后，所述中央单元(1)向所述组成员(3)发送响应消息(6)，以管理所述组成员(3)对所述RA资源的接入，其中，所述响应消息(6)包括所述主要事件消息(5)；

所述组成员(3)根据所述响应消息进行冗余校验，以确定是否传输所述组成员(3)的次要事件消息；

在所述组成员(3)确定不传输所述次要事件消息的情况下，停止请求接入所述RA资源。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

为所述至少一个组代表(4)预留预定数量的RA资源，为所述至少一个组代表(4)提供优先接入权。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

为所述至少一个组代表(4)预留至少一个RA前导序列(7)。

4.根据权利要求1或2所述的方法，所述组成员(3)根据所述响应消息进行冗余校验，以确定是否传输所述组成员(3)的次要事件消息，包括：

所述组成员(3)确定所述次要事件消息与所述主要事件消息(5)是否重复或为同一类型；

其中，所述在所述组成员(3)确定不传输所述次要事件消息的情况下，停止请求接入所述RA资源，包括：

在所述次要事件消息与所述主要事件消息(5)重复或为同一类型的情况下，所述组成员(3)确定不传输所述次要事件消息。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述响应消息(6)还包括所述次要事件消息；

以及，在所述中央单元(1)向所述组成员(3)发送响应消息(6)之前，所述方法还包括：

所述至少一个组代表(4)检测到来自所述组成员(3)的所述次要事件消息；

所述至少一个组代表(4)向所述中央单元(1)发送所述次要事件消息；

其中，所述组成员(3)根据所述响应消息进行冗余校验，以确定是否传输所述组成员(3)的次要事件消息，包括：

所述组成员(3)确定所述响应消息(6)是否包括所述次要事件消息；

其中，所述在所述组成员(3)确定不传输所述次要事件消息的情况下，停止请求接入所述RA资源，包括：

在所述组成员(3)确定所述响应消息(6)包括所述次要事件消息的情况下，确定不传输所述次要事件消息。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述至少一个组代表(4)检测到来自所述组成员(3)的所述次要事件消息，包括：

所述至少一个组代表(4)监听到所述组成员(3)的所述次要事件消息；或

所述至少一个组代表(4)通过所述至少一个组代表(4)与所述组成员(3)之间的专用通信接口检测到所述次要事件消息。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

所述响应消息(6)包括用于调度至少一个被选组成员(3)接入所述RA资源的调度信息。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：

所述调度信息包括为多个被选组成员(3)提供用于接入所述RA资源的优先权的优先权信息。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：

每个组成员(3)确定自己是否为被选组成员(3)，每个组成员(3)根据所述优先权信息接入所述RA资源。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于：

为所述至少一个被选组成员(3)预留至少一个RA前导序列(8)。

11.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

所述RA资源和/或上行物理资源由所述中央单元(1)分配给所述至少一个组代表(4)和/或所述组成员(3)。

12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

所述中央单元(1)静态或动态地指定至少一个组成员(3)作为所述至少一个组代表(4)。

13.一种用于管理随机接入RA资源的系统，其特征在于，包括：

中央单元(1)；

包含多个组成员(3)和至少一个组代表(4)的至少一个设备组(2)，其中

所述至少一个组代表(4)拥有RA资源的优先接入权；

所述至少一个组代表(4)用于通过所述RA资源向所述中央单元(1)发送主要事件消息(5)；

所述中央单元(1)用于在接收到所述主要事件消息(5)后，向所述组成员(3)发送响应消息(6)，以管理所述组成员(3)对所述RA资源的接入，其中，所述响应消息(6)包括所述主要事件消息(5)；

所述组成员(3)用于根据所述响应消息进行冗余校验，以确定是否传输所述组成员(3)的次要事件消息，以及，

在确定不传输所述次要事件消息的情况下，停止请求接入所述RA资源。