CN108712786A - 一种无线链路失败的恢复方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种无线链路失败的恢复方法及系统。方法包括：若检测到无线链路失败，则基于QoS净效用函数，确定无线链路的恢复方法，所述恢复方法为第一类恢复方法或第二类恢复方法；基于所述恢复方法，对所述无线链路进行恢复；其中，所述第一类恢复方法为基于连接重建的恢复方法，所述第二类恢复方法为基于覆盖等级提升的恢复方法。本发明实施例提供的方法及系统，通过终端的QoS净效用函数，确定到底使用哪一种恢复方法对无线链路进行恢复，从而使得终端能够选取最优的恢复方法对无线链路进行恢复，使得在对任一终端物理层的无线链路进行恢复时，降低了对无线链路恢复时的通信延时和功率消耗，提升了终端的综合效益。

Description

一种无线链路失败的恢复方法及系统
技术领域
本发明实施例涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种无线链路失败的恢复方法及系统。
背景技术
物联网技术的蓬勃发展，以及在智能抄表、环境监测、智能家居、以及工业监控等领域的广泛应用，得到学术界和工业界的密切关注。物联网的典型应用场景多为车内，地下室，井下等特殊封闭空间。相比较普通通信环境，处于室内物联网终端将会经历严峻的穿透损耗，这将严重影响物联网终端的通信质量。尤其是在第五代移动通信系统(5G，the FifthGeneration)场景下，相较传统第二代(2G，the Second Generation)移动通信系统-全球移动通信系统(GSM，Global System for Mobile Communication)，在同等情况下，5G高频信号的衰减比2G低频信号衰减更为剧烈，传统的功率控制技术无法有效满足处于特殊封闭空间下5G物联网终端的信号衰减补偿。为了保证物联网终端在5G系统中达到与传统2G系统的相同的覆盖条件，第三代通信合作伙伴组织(3GPP，the 3rd Generation PartnershipProject)在R13阶段，启动了以20db增益为目标的物联网终端覆盖增强技术研究。
一方面，现有5G系统协议规范下，处于连接状态下的物联网终端的无线资源管理层(Radio Resource Control，RRC)检测到物理层的无线链路失败(Radio Link Failure，RLF)后，将统一采用连接重建(RRC Connection Re-establishment)的方式，通过重新选择合适的小区接入来恢复无线链路，以实现覆盖增强。但是，在连接重建的过程中，会导致通信的中断，引入额外约秒级别的通信延时。
另一方面，5G系统在物理层采用时域重复技术实现覆盖增强。5G系统引入三个覆盖增强级别，即普通覆盖(Normal Coverage)级别，扩展覆盖(Extended Coverage)级别以及极端覆盖(Extreme Coverage)级别，不同的覆盖增强等级对应不同的物理层时域重复次数(覆盖增强等级越高，物理层时域重复次数越多)。处于连接状态下的物联网终端的RRC层检测到物理层的无线链路失败后，还可以采用提升覆盖增强等级的方式，通过物理层更多的时域重复次数来恢复无线链路质量，以实现覆盖增强。但是，在提升覆盖增强等级的过程中，需要物联网终端采用更高的发射功率以及更久的发射时间，引入额外的功率消耗。
由此可见，采用不同的无线链路恢复方式，将会带来不同的通信延时以及功率消耗。而对于应用在不同行业场景中的物联网终端，其对于服务质量(Service Of Quality,QoS)需求是不一样，其中，QoS需求即指对于通信延时的要求和功率消耗的要求。当物联网终端物理层的无线链路失败时，现有技术中尚未有准确判定采用哪一种恢复方法对无线链路进行恢复的方法，因此，准确确定到底使用哪一种恢复方法对无线链路进行恢复成为了亟待解决的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种无线链路失败的恢复方法及系统，用以解决现有技术中无法准确判定采用哪一种恢复方法对无线链路进行恢复的缺陷，降低了对无线链路恢复时的通信延时和功率消耗，提升了终端的综合效益。
本发明实施例提供一种无线链路失败的恢复方法，包括：
若检测到无线链路失败，则基于QoS净效用函数，确定无线链路的恢复方法，所述恢复方法为第一类恢复方法或第二类恢复方法；
基于所述恢复方法，对所述无线链路进行恢复；
其中，所述第一类恢复方法为基于连接重建的恢复方法，所述第二类恢复方法为基于覆盖等级提升的恢复方法。
本发明实施例提供一种无线链路失败的恢复系统，包括：
恢复方法确定模块，用于若检测到无线链路失败，则基于QoS净效用函数，确定无线链路的恢复方法，所述恢复方法为第一类恢复方法或第二类恢复方法；
无线链路恢复模块，用于基于所述恢复方法，对所述无线链路进行恢复；
其中，所述第一类恢复方法为基于连接重建的恢复方法，所述第二类恢复方法为基于覆盖等级提升的恢复方法。
本发明实施例提供一种无线链路失败的恢复设备，包括存储器和处理器，所述处理器和所述存储器通过总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行上述的方法。
本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述的方法。
本发明实施例提供的一种无线链路失败的恢复方法及系统，通过终端的QoS净效用函数，判定到底采用哪一种恢复方法对无线链路进行恢复，解决现有技术中无法准确判定采用哪一种恢复方法对无线链路进行恢复的缺陷，降低了对无线链路恢复时的通信延时和功率消耗，提升了终端的综合效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种无线链路失败的恢复方法实施例流程图；
图2为本发明一种无线链路失败的恢复方法实施例采用时间窗计算参考信号强度的平均值的示意图；
图3为本发明一种无线链路失败的恢复设备实施例的结构框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明一种无线链路失败的恢复方法实施例流程图，如图1所示，该方法包括：
若检测到无线链路失败，则基于QoS净效用函数，确定无线链路的恢复方法，所述恢复方法为第一类恢复方法或第二类恢复方法；基于所述恢复方法，对所述无线链路进行恢复；其中，所述第一类恢复方法为基于连接重建的恢复方法，所述第二类恢复方法为基于覆盖等级提升的恢复方法。
该方法的执行主体为终端。若终端检测到自身的物理层的无线链路失败，则自身的无线资源管理RRC层基于终端的QoS净效用函数，判定对无线链路进行恢复的恢复方法为基于连接重建的恢复方法或基于覆盖等级提升的恢复方法，以供自身根据判定结果所确定的恢复方法对无线链路进行恢复。
LTE无线接入协议体系结构分为三层，最底层为物理层，最顶层为无线资源管理RRC层。若物理层的无线链路失败，则需要对无线链路进行恢复，恢复方法通常有基于连接重建的恢复方法和基于覆盖等级提升的恢复方法两种。
QoS净效用函数为基于服务质量的净效用函数，用以衡量采用不同的恢复方法的终端所最终获取到的综合效益，具体为终端所取得的收益与终端所需付出的代价的差值。
本发明实施例提供的方法，通过终端的QoS净效用函数，确定到底使用哪一种恢复方法对无线链路进行恢复，从而使得面向不同行业场景的终端能够选取最优的恢复方法对无线链路进行恢复，使得在对任一终端的物理层的无线链路进行恢复时，降低了对无线链路恢复时的通信延时和功率消耗，提升了终端的综合效益。
基于上述实施例，本发明实施例对如何确定无线链路的恢复方法进行说明。所述基于QoS净效用函数，确定无线链路的恢复方法，进一步包括：
对于所述第一类恢复方法和所述第二类恢复方法中的每一类恢复方法，基于每一类恢复方法的信噪比效用函数、时延效用函数和功耗效用函数中的一种或任意多种，通过所述QoS净效用函数，获取采取每一类恢复方法对所述无线链路进行恢复时的QoS净效用函数值；将最大的QoS净效用函数值对应的恢复方法作为所述无线链路的恢复方法。
其中，QoS净效用函数的构建公式如下：
ProfitUE＝wsUs-wdUd-wpUp，
其中，
ProfitUE为QoS净效用函数、Us为信噪比效用函数、Ud为时延效用函数、Up为功耗效用函数、ws为信噪比效用函数的权重、wd为时延效用函数的权重、wp为功耗效用函数的权重，α为信噪比效用函数的陡峭因子，xt为终端实际获得的信噪比增益，β为终端预期的信噪比增益，Dmax为终端通信过程中所能容忍的最大时延，d为采用恢复方法所导致的时延，Pmax为终端通信过程中所能提供的最大功率，P为采用恢复方法所需要的发射功率。
具体地，以下分别对获取采取每一类恢复方法对无线链路进行恢复时的QoS净效用函数值的过程进行具体说明。需要说明的是，这里的获取的含义为预估。
预估采取第一类恢复方法(基于连接重建的恢复方法)对无线链路进行恢复时的QoS净效用函数值的过程如下：
由于基于连接重建的恢复方法需要终端执行小区重选，因此，通过检测临小区的导频参考信号接收强度，对比本小区的导频参考信号接收强度，计算出采取基于连接重建的恢复方法所能够获取的信噪比增益。将该信噪比增益作为终端实际获得的信噪比增益xt，带入至信噪比效用函数中得到信噪比效用函数值。
对于基于连接重建的恢复方法对无线链路进行恢复时，功耗由终端当前所处的覆盖等级的发射功率决定，通信延时需要2s左右。根据功耗获取采用该恢复方法时终端所需要的发射功率P，将该发射功率P带入功率效用函数中得到功率效用函数值；将通信延时作为采用恢复方法所导致的时延d，将该时延d带入时延效用函数中得到时延效用函数值。
将信噪比效用函数值、功率效用函数值和时延效用函数值带入QoS净效用函数中，得到采取基于连接重建的恢复方法对无线链路进行恢复时的QoS净效用函数值。
预估采取第二类恢复方法(基于覆盖等级提升的恢复方法)对无线链路进行恢复时的QoS净效用函数值的过程如下：
由于基于覆盖等级提升的恢复方法通过提升终端的覆盖级别从而达到恢复无线链路的效果，而覆盖等级一共分为3个级别，即普通覆盖级别、扩展覆盖级别和极端覆盖级别。覆盖增强总共需要提升20db的增益，除去普通覆盖级别，可以预估每提高一个级别，能够提供10db的链路增益。将该链路增益作为终端实际获得的信噪比增益xt，带入至信噪比效用函数中得到信噪比效用函数值。
对于基于覆盖等级提升的恢复方法对无线链路进行恢复时，功耗由提升覆盖等级所要求的发射功率决定，无通信延时。根据功耗获取采用该恢复方法时终端所需要的发射功率P，将该发射功率P带入功率效用函数中得到功率效用函数值；将通信延时作为采用恢复方法所导致的时延d，将该时延d带入时延效用函数中得到时延效用函数值。
将信噪比效用函数值、功率效用函数值和时延效用函数值带入QoS净效用函数中，得到采取基于覆盖等级提升的恢复方法对无线链路进行恢复时的QoS净效用函数值。
需要说明的是，上述的QoS净效用函数为终端所取得的收益与终端所需付出的代价的差值，用来衡量对于采用不同恢复方案的终端所最终获取的综合效益。其中，终端所获得的收益指终端采用不同恢复方案后所获得的信噪比增益的效用函数值。其中，终端所需付出的代价，指采用不同恢复方案所付出的功耗以及时延的效用函数值。
基于上述实施例，本发明实施例对如何检测到无线链路失败作出说明。即，所述若检测到无线链路失败，则基于QoS净效用函数，确定无线链路的恢复方法，之前还包括：每隔预设时长，通过物理层测量一次参考信号强度；基于所述参考信号强度，通过物理层向无线资源管理RRC层发送同步指示和/或失步指示；根据所述RRC层接收到的所述同步指示和/或所述失步指示，检测所述无线链路是否失败。
其中，所述基于所述参考信号强度，通过物理层向无线资源管理RRC层发送同步指示和/或失步指示，进一步包括：
在第一时间长度的第一时间窗内，计算所有所述参考信号强度的第一平均值，若所述第一平均值高于第一门限值，则向所述RRC层发送一个同步指示；将所述第一时间窗以时间顺序进行滑动，并将所述第一时间窗的终点作为滑动后的第一时间窗的起点。在第二时间长度的第二时间窗内，计算所有所述参考信号强度的第二平均值，若所述第二平均值低于第二门限值，则向所述RRC层发送一个失步指示；将所述第二时间窗以时间顺序进行滑动，并将所述第二时间窗的终点作为滑动后的第二时间窗的起点。
举个例子，将预设时长优选为10ms，终端的物理层每隔10ms执行一次参考信号强度测量。将第一时间窗的长度设置为100ms，此时，将第一时间窗称作同步时间窗。物理层在100ms的同步(in-sync)时间窗内，计算参考信号强度平均值，如果高于门限值Qin，则向RRC层发送一次同步指示。将第二时间窗的长度设置为200ms，此时，将第二时间窗称作失步时间窗。物理层在200ms的失步(out-sync)时间窗内，计算参考信号强度平均值，如果低于门限值Qout，则向RRC层发送一次失步指示。图2为本发明一种无线链路失败的恢复方法实施例采用时间窗计算参考信号强度的平均值的示意图，如图2所示，在本发明实施例中，初始测量时，同步时间窗和失步时间窗的时间起点一致，失步时间窗的宽度是同步时间窗的两倍。Δt为10ms，向上的虚线箭头代表采集参考信号强度的过程。曲线为参考信号强度值，Qin和Qout均为预设的门限值。
判定终端的物理层的无线链路是否失败这个过程由RRC层执行。即，所述根据RRC层接收到的所述同步指示和/或所述失步指示，检测所述无线链路是否失败，进一步包括：
当所述RRC层首次接收到所述物理层发送的失步指示时，启动定时器和计数器；在所述定时器的运行期间，所述RRC层每接收到一个同步指示，则将所述计数器加1；所述RRC层每接收到一个失步指示，则将所述计数器清零；若在所述定时器超时时，所述RRC层连续接收到的同步指示的数量小于预设数量，则无线链路失败。
定时器可以优选为T310定时器，此时，在T310定时器运行时，若RRC层从物理层接收到连续的N311个同步指示，则确定无线链路恢复，并关闭T310定时器。若在T310定时器超时时，RRC层还未从物理层收到连续的N311个同步指示，则确定无线链路失败。
本发明实施例提供一种无线链路失败的恢复系统，包括：
恢复方法确定模块，用于若检测到无线链路失败，则基于QoS净效用函数，确定无线链路的恢复方法，所述恢复方法为第一类恢复方法或第二类恢复方法；无线链路恢复模块，用于基于所述恢复方法，对所述无线链路进行恢复；其中，所述第一类恢复方法为基于连接重建的恢复方法，所述第二类恢复方法为基于覆盖等级提升的恢复方法。
需要说明的是，本发明实施例的系统可用于执行图1所示的一种无线链路失败的恢复方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图3为本发明一种无线链路失败的恢复设备实施例的结构框图，如图3所示，所述恢复设备包括：处理器(processor)301、存储器(memory)302和总线303；其中，所述处理器301和所述存储器302通过所述总线303完成相互间的通信；所述处理器301用于调用所述存储器302中的程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：若检测到无线链路失败，则基于QoS净效用函数，确定无线链路的恢复方法，所述恢复方法为第一类恢复方法或第二类恢复方法；基于所述恢复方法，对所述无线链路进行恢复；其中，所述第一类恢复方法为基于连接重建的恢复方法，所述第二类恢复方法为基于覆盖等级提升的恢复方法。
本发明实施例公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：若检测到无线链路失败，则基于QoS净效用函数，确定无线链路的恢复方法，所述恢复方法为第一类恢复方法或第二类恢复方法；基于所述恢复方法，对所述无线链路进行恢复；其中，所述第一类恢复方法为基于连接重建的恢复方法，所述第二类恢复方法为基于覆盖等级提升的恢复方法。
本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：若检测到无线链路失败，则基于QoS净效用函数，确定无线链路的恢复方法，所述恢复方法为第一类恢复方法或第二类恢复方法；基于所述恢复方法，对所述无线链路进行恢复；其中，所述第一类恢复方法为基于连接重建的恢复方法，所述第二类恢复方法为基于覆盖等级提升的恢复方法。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种无线链路失败的恢复方法，其特征在于，包括：
若检测到无线链路失败，则基于QoS净效用函数，确定无线链路的恢复方法，所述恢复方法为第一类恢复方法或第二类恢复方法；
基于所述恢复方法，对所述无线链路进行恢复；
其中，所述第一类恢复方法为基于连接重建的恢复方法，所述第二类恢复方法为基于覆盖等级提升的恢复方法。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于QoS净效用函数，确定无线链路的恢复方法，进一步包括：
对于所述第一类恢复方法和所述第二类恢复方法中的每一类恢复方法，基于每一类恢复方法的信噪比效用函数、时延效用函数和功耗效用函数中的一种或任意多种，通过所述QoS净效用函数，获取采取每一类恢复方法对所述无线链路进行恢复时的QoS净效用函数值；
将最大的QoS净效用函数值对应的恢复方法作为所述无线链路的恢复方法。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于QoS净效用函数，确定无线链路的恢复方法，之前还包括：
构建所述QoS净效用函数，公式如下：
ProfitUE＝wsUs-wdUd-wpUp，
其中，
ProfitUE为QoS净效用函数、Us为信噪比效用函数、Ud为时延效用函数、Up为功耗效用函数、ws为信噪比效用函数的权重、wd为时延效用函数的权重、wp为功耗效用函数的权重，α为信噪比效用函数的陡峭因子，xt为实际获得的信噪比增益，β为预期的信噪比增益，Dmax为通信过程中所能容忍的最大时延，d为采用恢复方法所导致的时延，Pmax为通信过程中所能提供的最大功率，P为采用恢复方法所需要的发射功率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述若检测到无线链路失败，则基于QoS净效用函数，确定无线链路的恢复方法，之前还包括：
每隔预设时长，通过物理层测量一次参考信号强度；
基于所述参考信号强度，通过物理层向无线资源管理RRC层发送同步指示和/或失步指示；
根据所述RRC层接收到的所述同步指示和/或所述失步指示，检测所述无线链路是否失败。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述参考信号强度，通过物理层向无线资源管理RRC层发送同步指示和/或失步指示，进一步包括：
在第一时间长度的第一时间窗内，计算所有所述参考信号强度的第一平均值，若所述第一平均值高于第一门限值，则向所述RRC层发送一个同步指示；
将所述第一时间窗以时间顺序进行滑动，并将所述第一时间窗的终点作为滑动后的第一时间窗的起点。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述参考信号强度，通过物理层向无线资源管理RRC层发送同步指示和/或失步指示，进一步包括：
在第二时间长度的第二时间窗内，计算所有所述参考信号强度的第二平均值，若所述第二平均值低于第二门限值，则向所述RRC层发送一个失步指示；
将所述第二时间窗以时间顺序进行滑动，并将所述第二时间窗的终点作为滑动后的第二时间窗的起点。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据RRC层接收到的所述同步指示和/或所述失步指示，检测所述无线链路是否失败，进一步包括：
当所述RRC层首次接收到所述物理层发送的失步指示时，启动定时器和计数器；
在所述定时器的运行期间，所述RRC层每接收到一个同步指示，则将所述计数器加1；所述RRC层每接收到一个失步指示，则将所述计数器清零；
若在所述定时器超时时，所述RRC层连续接收到的同步指示的数量小于预设数量，则无线链路失败。
8.一种无线链路失败的恢复系统，其特征在于，包括：
恢复方法确定模块，用于若检测到无线链路失败，则基于QoS净效用函数，确定无线链路的恢复方法，所述恢复方法为第一类恢复方法或第二类恢复方法；
无线链路恢复模块，用于基于所述恢复方法，对所述无线链路进行恢复；
其中，所述第一类恢复方法为基于连接重建的恢复方法，所述第二类恢复方法为基于覆盖等级提升的恢复方法。
9.一种无线链路失败的恢复设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述处理器和所述存储器通过总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1至7任一所述的方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至7任一所述的方法。
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