CN105873173B - 一种分等级的接入过载控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分等级的接入过载控制方法，其一个实施例包括将基于竞争的随机接入可用的前导码分为第一组前导码和第二组前导码；基站通过广播信道下发系统信息，所述系统信息包括前导码的分组信息和用户发生冲突时的退避时间；到达接入时隙时，高等级用户从所述第一组前导码中选择前导码进行随机接入，低等级用户从所述第二组前导码中选择前导码进行随机接入；实时监测高等级用户随机接入的过载情况，根据所述高等级用户随机接入的过载情况调整所述第一组前导码和所述第二组前导码中的前导码数量。本发明在参与接入的用户数量较多时，优先保证高等级用户的接入，同时尽可能满足所有用户都能成功接入到网络。

Description

一种分等级的接入过载控制方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种分等级的接入过载控制方法。
背景技术
智能电网背景下的通信有一个最大特点是具有海量的用户，因此很容易出现在一个较短时间内有一个密集地接入申请流。另外，考虑到智能电网中的业务存在分等级的情况，即智能电网业务在对接入延迟的容忍性这个指标上是有等级区分的，有些紧急业务对接入到网络的延迟容忍性较小，对接入网络延迟的要求非常苛刻，而有些周期性上报业务则对接入延迟的容忍性较大，可以接受在一个较大时间内接入网络。目前，国内智能电网一般采用LTE作为基本通信架构，但是标准LTE针对以上智能电网的终端数量较大和业务分等级两个特点并没有相应的解决机制，若不对LTE做优化，海量终端会引起系统严重过载，会使得高等业务接入得不到保障。
LTE随机接入基本过程：LTE中随机接入包括了竞争随机接入和非竞争的随机接入，由于非竞争的随机接入是由eNB(evolved Node B，基站)为UE(User Equipment，用户)分配专用前导码，不存在接入过载问题，但其只适用于UE数量较小，且UE已经和eNB取得上行同步的情况。如图1，随机接入(RA过程，Random Access Process)的基本过程包括了四个步骤：
1)在RA过程正式开始前，eNB会广播系统信息，其中包括可使用前导码个数(一般用于竞争的为54个)，每个PRACH(Physical Random Access Channel，随机接入信道)所处的时频位置，用户发生冲突时的退避时间BI(Backoff Time)值等一些在后续接入过程中所需的基本信息。UE根据系统信息，随机选择一个前导码在一个PRACH上进行发送。若有两个及以上的UE在同一时频资源上选择相同前导码，则会导致冲突。
2)eNB解码前导码，对所接收的前导码发送相应的RAR(Random Access Response)消息，其中也包括了对应的前导码,以便发送UE确认RAR信息是给自己的。
3)UE在时间窗内捕获RAR消息，并将其中的前导码与自己所发前导码进行比较，相同时则接收，然后向eNB发送有关自己接入的相关信息Msg3给eNB。对于没有收到RAR消息的用户，则在退避时间BI内随机选择一个时间进行退避，等待下次重传。
4)收到Msg3后，给UE发送回复消息Msg4，收到回复正确消息的UE则成功接入到网络了，可以开始后续的数据信息传送；未收到消息的UE则按照退避时间BI退避，然后开始第一步骤重新发起随机接入过程。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种分等级的接入过载控制方法，在参与接入的用户数量较多时，优先保证高等级用户的接入，同时尽可能满足所有用户都能成功接入到网络。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种分等级的接入过载控制方法，包括：将基于竞争的随机接入可用的前导码分为第一组前导码和第二组前导码；基站通过广播信道下发系统信息，所述系统信息包括前导码的分组信息和用户发生冲突时的退避时间；到达接入时隙时，高等级用户从所述第一组前导码中选择前导码进行随机接入，低等级用户从所述第二组前导码中选择前导码进行随机接入；实时监测高等级用户随机接入的过载情况，根据所述高等级用户随机接入的过载情况调整所述第一组前导码和所述第二组前导码中的前导码数量。
所述接入过载控制方法还包括，划分高等级用户和低等级用户。
所述高等级用户进行随机接入的方法为：高等级用户从所述第一组前导码中以等概率的方式随机选择一个前导码通过随机接入信道上传给基站。
所述低等级用户进行随机接入的方法为：低等级用户从所述第二组前导码中以等概率的方式随机选择一个前导码通过随机接入信道上传给基站。
所述高等级用户或所述低等级用户在随机接入过程中发生前导码冲突时，则所述高等级用户或低等级用户在退避时间范围内随机选择一个时间进行退避，再重新进行前导码选择。
实时监测高等级用户随机接入的过载情况的方法为：计算第一组前导码的前导码冲突率L_ran。
所述前导码冲突率L_ran的计算公式如下：
式中：L_ran表示T时间内冲突的前导码个数占总前导码个数的比例；Collsion_prei，表示T时间内，即T个接入时隙内第i个接入时隙的冲突前导码个数；S表示第一组前导码中的前导码总数。
根据所述过载情况调整所述第一组前导码和所述第二组前导码中的前导码数量的方法为：根据所述前导码冲突率L_ran的值调整第一组前导码和所述第二组前导码中的前导码数量。
所述接入过载控制方法还包括，设置所述前导码冲突率L_ran的值与所述第一组前导码和所述第二组前导码中的前导码数量的对应关系。
所述前导码冲突率L_ran的值与所述第一组前导码和所述第二组前导码中的前导码数量的对应关系为：
式中：b为0-1之间的数，表示当前导码冲突率L_ran的值超过b的值之后才改变第一组前导码中的前导码总数S的值；c表示第一组前导码中的前导码总数S随前导码冲突率L_ran改变的幅度，符号表示向下取整。
本发明的有益效果是：本发明针对智能电网业务作了分等级处理，提供一种分等级的接入到网络的服务，可以确保延时容忍度较低的用户更快接入到网络，符合智能电网的业务需求。尤其在海量终端准备同时接入到网络时，能够保证高等级用户的接入成功率和接入延迟，具有较好的性能；尽管利用本方法增大了低等级用户的接入延时，但低等级用户对延时是有较大容忍度的，不会对其有太大影响。
附图说明
图1为随机接入基本过程的示意图；
图2为本发明一实施例的流程示意图；
图3为本发明的方法与标准LTE的接入延迟的对比示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图2所示，一种分等级的接入过载控制方法，包括：
步骤一、将基于竞争的随机接入的前导码分为第一组前导码和第二组前导码。本实施例中可用的前导码的数量为54个，其中第一组前导码中包含的前导码为1～S，第二组前导码中包含的前导码为S+1～54，S表示第一组前导码和第二组前导码分割的界线，高等级用户只能选择第一组前导码中的前导码，低等级用户只能选择第二组前导码中的前导码。
步骤二、基站通过广播信道下发系统信息，所述系统信息包括前导码的分组信息、用户发生冲突时的退避时间和每个随机接入信道所处的时频位置等接入所需基本信息。
所述接入过载控制方法还包括，划分高等级用户和低等级用户：将对延迟容忍性小于阈值的用户划分为高等级用户，将对延迟容忍性等于或大于阈值的用户划分为低等级用户。
步骤三、到达接入时隙时，高等级用户从所述第一组前导码中选择前导码进行随机接入，低等级用户从所述第二组前导码中选择前导码进行随机接入。
所述高等级用户进行随机接入的方法为：高等级用户从所述第一组前导码中以等概率的方式随机选择一个前导码通过随机接入信道上传给基站；所述低等级用户进行随机接入的方法为：低等级用户从所述第二组前导码中以等概率的方式随机选择一个前导码通过随机接入信道上传给基站。
所述高等级用户或所述低等级用户在随机接入过程中发生前导码冲突时，则所述高等级用户或低等级用户在退避时间范围内随机选择一个时间进行退避，再重新进行前导码选择。
步骤四、实时监测高等级用户随机接入的过载情况，根据所述高等级用户随机接入的过载情况调整所述第一组前导码和所述第二组前导码中的前导码数量。
实时监测高等级用户随机接入的过载情况的方法为：计算第一组前导码的前导码冲突率L_ran，即计算第一组前导码T时间内冲突的前导码个数占总前导码个数的比例。
所述前导码冲突率L_ran的计算公式如下：
式中：L_ran表示T时间内冲突的前导码个数占总前导码个数的比例；Collsion_prei，表示T时间内，即T个接入时隙内第i个接入时隙的冲突前导码个数；S表示第一组前导码中的前导码总数。
所述前导码冲突率L_ran可以直观的反映T时间内高等级用户接入申请量的情况，若所述前导码冲突率L_ran较大，表明高等级用户接入网络的申请量较多，为了优先保证高等级用户的接入网络，给第一组前导码分配较多的前导码个数；当所述前导码冲突率L_ran较小时，说明当前高等级用户不多，给第一组前导码分配较少的前导码资源，通过这种方式达到保证高等级用户的接入网络，同时合理调配资源的目的。
根据所述过载情况调整所述第一组前导码和所述第二组前导码中的前导码数量的方法为：根据所述前导码冲突率L_ran的值调整第一组前导码和所述第二组前导码中的前导码数量。
所述前导码冲突率L_ran的值与所述第一组前导码和所述第二组前导码中的前导码数量的对应关系为：
式中：b为0-1之间的数，表示当前导码冲突率L_ran的值超过b的值之后才改变第一组前导码中的前导码总数S的值；c表示第一组前导码中的前导码总数S随前导码冲突率L_ran改变的幅度，符号表示向下取整，因为前导码总数S的改变值应该是整数。
将本发明的方法与没有做分级处理的标准LTE进行仿真比较。仿真参数b和c的值分别为0.1和20。高等级用户和低等级用户都按照贝塔分布流到达，高等级用户总接入量设置为1000，改变低等级用户的接入总量从1000到12000进行递增，观察本发明与标准LTE随低等级用户的增加，接入延迟的变化，得到的变化曲线图，如图3所示。从图3中可以看出，没有做分级处理的标准LTE中，高等级用户和低等级用户的延迟几乎相等，并且随着低等级用户的增加而增加；本发明的方法中，高等级用户的延迟远远低于低等级用户的延迟，说明本发明可以提供分等级的接入服务，且低等级用户的增加并不会对高等级用户的接入延迟有太大影响。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种分等级的接入过载控制方法，其特征在于：包括：
将基于竞争的随机接入可用的前导码分为第一组前导码和第二组前导码；
基站通过广播信道下发系统信息，所述系统信息包括前导码的分组信息和用户发生冲突时的退避时间；
到达接入时隙时，高等级用户从所述第一组前导码中选择前导码进行随机接入，低等级用户从所述第二组前导码中选择前导码进行随机接入；
实时监测高等级用户随机接入的过载情况，根据所述高等级用户随机接入的过载情况调整所述第一组前导码和所述第二组前导码中的前导码数量；
实时监测高等级用户随机接入的过载情况的方法为：计算第一组前导码的前导码冲突率L_ran；
据所述过载情况调整所述第一组前导码和所述第二组前导码中的前导码数量的方法为：根据所述前导码冲突率L_ran的值调整第一组前导码和所述第二组前导码中的前导码数量；
所述接入过载控制方法还包括，设置所述前导码冲突率L_ran的值与所述第一组前导码和所述第二组前导码中的前导码数量的对应关系；
所述前导码冲突率L_ran的值与所述第一组前导码和所述第二组前导码中的前导码数量的对应关系为：
式中：b为0-1之间的数，表示当前导码冲突率L_ran的值超过b的值之后才改变第一组前导码中的前导码总数S的值；c表示第一组前导码中的前导码总数S随前导码冲突率L_ran改变的幅度，符号表示向下取整。
2.根据权利要求1所述的一种分等级的接入过载控制方法，其特征在于：所述接入过载控制方法还包括，划分高等级用户和低等级用户。
3.根据权利要求1所述的一种分等级的接入过载控制方法，其特征在于：所述高等级用户进行随机接入的方法为：高等级用户从所述第一组前导码中以等概率的方式随机选择一个前导码通过随机接入信道上传给基站；
所述低等级用户进行随机接入的方法为：低等级用户从所述第二组前导码中以等概率的方式随机选择一个前导码通过随机接入信道上传给基站。
4.根据权利要求1所述的一种分等级的接入过载控制方法，其特征在于：所述高等级用户或所述低等级用户在随机接入过程中发生前导码冲突时，则所述高等级用户或低等级用户在退避时间范围内随机选择一个时间进行退避，再重新进行前导码选择。
5.根据权利要求1所述的一种分等级的接入过载控制方法，其特征在于：所述前导码冲突率L_ran的计算公式如下：
式中：L_ran表示T时间内冲突的前导码个数占总前导码个数的比例；Collsion_prei，表示T时间内，即T个接入时隙内第i个接入时隙的冲突前导码个数；S表示第一组前导码中的前导码总数。
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