CN111277964B - Pdt系统高并发状态的移动终端随机接入方法 - Google Patents
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Abstract
本发明技术方案提供了PDT系统高并发状态的移动终端随机接入方法，包括：PDT系统实时统计呼叫信息和负载状态，获取其总负载状态。PDT系统根据所述总负载状态和随机接入策略调整至少一个随机接入参数后向移动终端发送新的C_ALOHA信令，移动终端在再次发起呼叫业务时根据所述新的C_ALOHA信令中携带的随机接入参数发起呼叫请求，对PDT系统的总负载动态调整，从而达到动态调整PDT系统总负载的目的。优点是：在现在PDT系统中突发的高并发大话务量情况下，系统通过调整相关的随机接入参数，调整和控制移动终端的接入业务、接入速度和接入数量，降低并发导致的无线信号碰撞的概率，从而提高相关呼叫业务的接入成功率，最终达到业务的全接入，系统负荷压力的收敛。
Description
技术领域
本发明属通讯领域，主要应用于专业通信系统，尤其涉及一种PDT系统高并发状态的移动终端随机接入方法。
背景技术
集群通信系统,是一种共用无线频道的专用调度移动通信系统，它采用了现代通信中的多信道共用和动态分配信道技术，具有个呼、组呼和广播呼叫等调度功能，其特点是呼叫建立快、用户有不同优先级、限制呼叫时间，并具备遥毙、复活功能，非常适合公安、军队、林业等部门使用。
PDT（Public/Police Digital Trunking）是由公安部主导、制定的适合中国公安系统的警用数字集群标准。PDT标准是具有中国自主知识产权的集群通信标准，着眼未来数字对讲技术发展之方向，可满足多数集群通信行业用户的需求。PDT标准充分考虑了中国国情,对国际上的成熟标准技术（如Tetra、P25、DMR、MPT1327等）进行了借鉴及创新设计, 遵循高性价比、安全保密、大区制、可扩展和向后兼容的五大原则。
PDT标准采用大区制， 12.5KHz信道间隔、TDMA双时隙、4FSK调制/解调、数字语音压缩、鉴权/加密技术。PDT标准具有如下特点：从模拟到数字的平滑过渡、频谱利用率高、接入速度快、无缝越区切换、语音数字化、安全加密、鉴权、支持卫星定位业务、支持IP分组业务等。
现有技术中，PDT系统采用固定策略以应对移动终端的接入业务、速度和数量。当移动终端接入业务、速度和数量突发性增长时，无线信号产生碰撞使得呼叫业务接入的成功率降低、接入速度降低，系统堵塞，系统负荷压力大。
所以，如何提供一种能够有效处理和解决PDT系统在高并发状态下，由于大量移动终端接入系统导致的负载增加和业务阻塞成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供一种PDT系统高并发状态的移动终端随机接入方法，通过动态调整系统一个或者多个随机接入参数，解决了PDT系统在高并发状态下大量移动终端随机接入的问题。
为了实现上述目的，本发明技术方案提供了PDT系统高并发状态的移动终端随机接入方法，包括：PDT系统实时统计呼叫信息和负载状态，获取其总负载状态。PDT系统根据总负载状态和随机接入策略调整至少一个随机接入参数后向移动终端发送新的C_ALOHA信令，所述移动终端在再次发起呼叫业务时根据所述新的C_ALOHA信令中携带的随机接入参数发起呼叫请求，对PDT系统的总负载动态调整。
作为上述技术方案的优选，较佳的，实时统计呼叫信息，包括：统计在PDT系统内的移动终端发起的呼叫信息。统计在当前呼叫网络中调度台及各种网关发起的呼叫信息。统计PDT系统自身产生的呼叫相关信息。
作为上述技术方案的优选，较佳的，随机接入参数包括：重发退避帧长参数、随机接入响应定时等待时隙数参数、邀请目的用户地址和地址限定位参数、邀请的随机接入业务种类参数。
作为上述技术方案的优选，较佳的，正调整重发退避帧长参数，用于降低呼叫请求碰撞的概率。
作为上述技术方案的优选，较佳的，正调整随机接入响应定时等待时隙数参数，用于延长移动终端重发请求的间隔时间。
作为上述技术方案的优选，较佳的，更改PDT系统中的邀请目的用户地址和地址限定位参数，用于限制或解除限制PDT系统中部分移动终端的呼叫请求。
作为上述技术方案的优选，较佳的，更改邀请的随机接入业务种类参数，用于减少或增加从移动终端接入所述PDT系统的业务种类数量。
作为上述技术方案的优选，较佳的，更改所述PDT系统中的所述邀请目的用户地址和地址限定位参数包括：使得PDT系统中的邀请目的用户地址和地址限定位参数与所述移动终端的用户地址和地址限定位参数不匹配或匹配。
作为上述技术方案的优选，较佳的，PDT系统根据总负载状态和随机接入策略调整至少一个随机接入参数后向移动终端发送新的C_ALOHA信令，移动终端在再次发起呼叫业务时根据所述新的C_ALOHA信令中携带的随机接入参数发起呼叫请求，包括：PDT系统根据总负载状态获取碰撞率，若碰撞率增加/降低，则调整所述随机接入参数中的至少一个，并对当前C_ALOHA信令进行更新后发送至移动终端。
本发明技术方案提供了PDT系统高并发状态的移动终端随机接入方法，包括：PDT系统实时统计呼叫信息和负载状态，获取其总负载状态。PDT系统根据所述总负载状态和随机接入策略调整至少一个随机接入参数后向移动终端发送新的C_ALOHA信令，移动终端在再次发起呼叫业务时根据所述新的C_ALOHA信令中携带的随机接入参数发起呼叫请求，对PDT系统的总负载动态调整，从而达到动态调整PDT系统总负载的目的。
本发明的优点是：在现在PDT系统中突发的高并发大话务量情况下，系统通过调整相关的随机接入参数，调整和控制移动终端的接入业务、接入速度和接入数量，降低并发导致的无线信号碰撞的概率，从而提高相关呼叫业务的接入成功率，最终达到业务的全接入，系统负荷压力的收敛。移动终端实时接收系统下发的C_ALOHA信令，解析和更新保存C_ALOHA信令中的上述5个参数，如果上述5个参数发生变更（ADDR/MASK、SF、WT、Backoff），移动终端在下一次发起呼叫业务时，将根据最新的随机接入参数进行调整发送的呼叫请求，在大量移动终端高并发的情况下，降低不同移动终端请求信令的碰撞概率，同时也降低移动终端由于信令碰撞导致的重发请求数量，从而提高各种呼叫的成功概率，也避免了由于信令重发可能导致的系统压力反向增加。进一步的，
1）采用本发明的方法，可以有效处理和解决PDT系统在高并发状态下，由于大量移动终端接入系统导致的负载增加和业务阻塞。
2）通过采用本发明的方法，对于不同的系统或者不同的运行环境，可以配置不同的系统负载和随机接入参数的对应关系，保证了该方法的广泛适用性和最大限度的灵活性。
3）本方法不需求移动终端进行任何额外的修改和修正，可以完全兼容现有的移动终端，保证全系统的兼容性。
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为本发明实施例提供的流程示意图一；
图2为本发明实施例提供的系统处理消息序列图一；
图3为本发明系统处理消息序列图二；
图4为本发明实施例提供的流程示意图二；
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、完整的描述，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做出创造性劳动的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。
现结合图1对本发明技术方案进行初步说明，图1为本发明实施例提供的流程示意图，如图1所示：
步骤101、PDT系统实时统计呼叫信息和负载状态，获取其总负载状态。
统计在所述PDT系统内的移动终端发起的呼叫信息、在当前呼叫网络中调度台及网关发起的呼叫信息以及PDT系统自身产生的呼叫相关信息。
步骤102、PDT系统根据所述总负载状态和随机接入策略调整至少一个随机接入参数后向移动终端发送新的C_ALOHA信令。
随机参数包括：重发退避帧长参数、随机接入响应定时等待时隙数参数、邀请目的用户地址和地址限定位参数、邀请的随机接入业务种类参数。
步骤103、移动终端在再次发起呼叫业务时根据新的C_ALOHA信令中携带的随机接入参数发起呼叫请求，对PDT系统的总负载动态调整。
从而达到动态调整PDT系统总负载的目的：
PDT系统根据总负载状态获取碰撞率，若碰撞率增加/降低，则调整上述随机接入参数中的至少一个，并对当前C_ALOHA信令进行更新后发送至移动终端。
具体的，如果系统的负载变高，碰撞的概率也相应的增加，那么PDT系统：
正调整重发退避帧长参数Backoff，用于降低呼叫请求碰撞的概率。
正调整随机接入响应定时等待时隙数参数WT，延长移动终端重发请求的间隔时间，从而给PDT系统更多的业务处理时间。
更改邀请目的用户地址和地址限定位参数ADDR/MASK，使得PDT系统中的ADDR和MASK地址与部分移动终端的用户地址和地址限定位参数不匹配，以限制PDT系统中部分移动终端的呼叫请求，从而降低系统负载和呼叫碰撞的概率。
参考下表，更改邀请的随机接入业务种类参数SF，将SF值提高，使得从移动终端接入PDT系统的业务种类数量降低。
反之，如果PDT系统的负载降低，则PDT系统反向调整这四个随机接入参数中的一个或多个。
现用一具体实施例详细说明描述本发明技术方案：
首先，对C_ALOHA信令进行说明：
C_ALOHA信令中携带多个接入参数，可以用于控制移动终端的各种呼叫请求和随机接入效果，C_ALOHA的PDU结构如下：
表1
其中ADDR/MASK、SF、WT、Backoff可以用于调整移动终端的随机接入参数，各参数说明如下：
Backoff：重发退避TDMA帧长。当移动终端的呼叫请求未得到系统的回复，导致呼叫超时后，取1- Backoff之间的一个随机数作为延时时间，重发呼叫请求。超过一定的重试次数后，移动终端判定本次呼叫失败。
WT：随机接入响应定时等待时隙数。移动终端发起呼叫请求后，在WT时间内，必须得到系统的明确响应结果。如果超过WT时间移动终端仍然没有收到系统的响应结果，则判定本次呼叫超时，启动重发机制。
ADDR/MASK：邀请目的用户地址和地址限定位。这两个参数类似与INTERNET网络中的IP地址和网络掩码，只有匹配ADDR和MASK地址的用户才允许接入当前系统。其中ADDR和MASK配合使用。
SF：邀请的随机接入业务种类。
进一步的，随机接入的用户限制UP的数值表如下：
| 数值 | 说明 |
| 00<sub>2</sub> | 允许1级及以上用户发起随机接入，1级最低 |
| 01<sub>2</sub> | 允许2级及以上用户发起随机接入(登记不受限制) |
| 02<sub>2</sub> | 允许3级及以上用户发起随机接入(登记不受限制) |
| 11<sub>2</sub> | 仅允许4级用户发起随机接入(登记不受限制)，4级最高。 |
表2
进一步的，地址限定位MASK的数值表如下：
| 数值 | 说明 |
| 0 | 24比特地址无限制 |
| 1 | 24比特地址的最低1比特匹配 |
| 2 | 24比特地址的最低2比特匹配 |
| … | … |
| 24 | 24比特地址的24比特全匹配 |
表3
其中，24比特地址的掩码，当取值为25～31时，对应PDU中的ADDR无意义。
进一步的，随机接入响应定时等待时隙数WT的数值表如下：
| 数值 | 说明 |
| 0000<sub>2</sub> | MS期望下一TDMA帧获取响应 |
| 0001<sub>2</sub> | MS等待1个TDMA帧获取响应 |
| 0010<sub>2</sub> | MS等待2个TDMA帧获取响应 |
| 0011<sub>2</sub> | MS等待3个TDMA帧获取响应 |
| 0100<sub>2</sub> | MS等待4个TDMA帧获取响应 |
| 0101<sub>2</sub> | MS等待5个TDMA帧获取响应 |
| 0110<sub>2</sub> | MS等待6个TDMA帧获取响应 |
| 0111<sub>2</sub> | MS等待7个TDMA帧获取响应 |
| 1000<sub>2</sub> | MS等待8个TDMA帧获取响应 |
| 1001<sub>2</sub> | MS等待9个TDMA帧获取响应 |
| 1010<sub>2</sub> | MS等待10个TDMA帧获取响应 |
| 1011<sub>2</sub> | MS等待11个TDMA帧获取响应 |
| 1100<sub>2</sub> | MS等待12个TDMA帧获取响应 |
| 1101<sub>2</sub> | MS等待13个TDMA帧获取响应 |
| 1110<sub>2</sub> | MS等待15个TDMA帧获取响应 |
| 1111<sub>2</sub> | MS等待24个TDMA帧获取响应 |
表4
进一步的，重发退避TDMA帧长Backoff的数值表如下：
| 数值 | 说明 |
| 0 | 保留 |
| 1 | 重发退避TDMA帧长为1 |
| 2 | 重发退避TDMA帧长为2 |
| 3 | 重发退避TDMA帧长为3 |
| 4 | 重发退避TDMA帧长为4 |
| 5 | 重发退避TDMA帧长为5 |
| 6 | 重发退避TDMA帧长为8 |
| 7 | 重发退避TDMA帧长为11 |
| 8 | 重发退避TDMA帧长为15 |
| 9 | 重发退避TDMA帧长为20 |
| 10 | 重发退避TDMA帧长为26 |
| 11 | 重发退避TDMA帧长为33 |
| 12 | 重发退避TDMA帧长为41 |
| 13 | 重发退避TDMA帧长为50 |
| 14 | 重发退避TDMA帧长为70 |
| 15 | 重发退避TDMA帧长为100 |
表5
综上所述，PDT系统根据碰撞率的增加/降低，根据表1至表5中的随机接入参数值调整ADDR/MASK、SF、WT、Backoff中的一个或多个，调整后对当前C_ALOHA信令进行更新后发送至移动终端。
具体的，本发明技术方案的信令图如图2所示：
S201、基站发送已更新的C_ALOHA信令。
该信令中携带上述随机接入参数，包括：重发退避帧长Backoff、随机接入响应定时等待时隙数WT、目的MS个人地址ADDR、地址限定位MASK和随机接入业务种类SF。
S202、移动终端发起呼叫业务请求。具体的，移动终端根据接收到的新的C_ALOHA信令中携带的新的随机接入参数发送业务请求，之后，在后续进程中若移动终端MS接收到PDT系统发送的响应结果则如S203所示，若移动终端MS未接收到PDT系统发送的响应结果则如S204所示。
S203、PDT系统发送响应结果。
具体的，PDT系统接收到移动终端的呼叫业务请求后进行数据处理，通过基站向移动终端发送处理结果和相关指令。
S204、移动终端等待系统响应。
具体的，S204包括，如果移动终端未在规定时间（WT）内接收到从PDT系统返回的响应结果，移动终端判定本次呼叫超时。
S205、移动终端重发呼叫请求。
现对图2所示的信令图进行进一步说明，如图3所示：
步骤301、基站实时统计其负载压力状态。
步骤301中的基站指的是PDT系统运行中所涉及的每个基站。
负载压力状态是通过，基站实时统计其呼叫业务的种类和数量，根据每种业务的处理过程和消息流程分别计算该类业务产生的负载，最终将各种业务产生的负载统一计算获得本基站的总体的负载压力状态。
呼叫业务包括但不限于：语音单呼、语音组呼、短消息单呼、短消息组呼、状态消息单呼、状态消息组呼、登记业务（包括组附着业务）、卫星定位业务、维护业务、分组数据业务、越区切换业务等。
步骤302、PDT系统获取每个基站的负载总量。
PDT系统获取每个基站的负载总量后，将其与上一时刻的负载总量进行比较，根据比较结果调整或维持随机接入参数状态，用以维持PDT系统负载的相对稳定。
具体包括：如果PDT系统的负载较上一时刻上升，则负载总量变高，碰撞的概率也相应的增加，那么PDT系统：
正调整重发退避帧长参数Backoff，用于降低呼叫请求碰撞的概率。
正调整随机接入响应定时等待时隙数参数WT，延长移动终端重发请求的间隔时间，从而给PDT系统更多的业务处理时间。
更改邀请目的MS个人地址ADDR和地址限定位参数MASK，使得PDT系统中的ADDR和MASK地址与部分移动终端的用户地址和地址限定位参数不匹配，以限制PDT系统中部分移动终端的呼叫请求，从而降低系统负载和呼叫碰撞的概率。
更改邀请的随机接入业务种类参数SF，将SF值提高，使得从移动终端接入PDT系统的业务种类数量降低。
反之，如果PDT系统的负载较上一时刻降低，则负载总量变低，碰撞概率降低，PDT系统反向调整这四个随机接入参数中的一个或多个。
步骤303、PDT系统向移动终端发送新的C_ALOHA信令。
具体的，PDT系统在运行过程中，发送各种广播信令和C_ALOHA信令，在C_ALOHA信令中携带各种随机接入参数，包括：重发退避帧长Backoff、随机接入响应定时等待时隙数WT、目的MS个人地址ADDR、地址限定位MASK和随机接入业务SF。
接入该系统的移动终端实时接收、解析并保存C_ALOHA中的各种参数，包括随机接入参数。
步骤304、PDT系统判断移动终端发送的业务请求是否在规定范围内，若在执行步骤305，否则结束，向移动终端发送呼叫结果。
如果业务请求不在SF的规定范围内，则移动终端提示呼叫失败或者呼叫禁止等相关提示信息。
步骤305、移动终端判断自身地址信息与C_ALOHA信令中的地址限定位MASK和目的MS个人地址ADDR是否相匹配。
如果移动终端自身地址与地址限定位MASK和目的MS个人地址ADDR不匹配，则移动终端提示呼叫失败或者呼叫禁止等相关提示信息，如果自身地址信息匹配，则移动终端正常向系统发出呼叫请求指令。
具体的，PDT系统接收到移动终端的呼叫请求指令后，不管呼叫成功或者呼叫失败均告知移动终端本次呼叫的响应结果。
如果移动终端在规定的时间（该时间是根据PDT系统的C_ALOHA信令中的WT通过映射关系获得）内未收到系统的任何响应结果，则判定本次呼叫超时，移动终端启动重发过程。
具体的，移动终端根据接收到C_ALOHA中的Backoff获得一个最大延迟帧数M，在1-M之间获取一个随机数n（1≤n≤M）作为延迟参数，延迟n个数据帧时间后重新发送呼叫请求。
本发明技术方案提供了PDT系统高并发状态的移动终端随机接入方法，包括：PDT系统实时统计呼叫信息和负载状态，获取其总负载状态。PDT系统根据所述总负载状态和随机接入策略调整至少一个随机接入参数后向移动终端发送新的C_ALOHA信令，移动终端在再次发起呼叫业务时根据所述新的C_ALOHA信令中携带的随机接入参数发起呼叫请求，对PDT系统的总负载动态调整，从而达到动态调整PDT系统总负载的目的。本发明的优点是：在现在PDT系统中突发的高并发大话务量情况下，系统通过调整相关的随机接入参数，调整和控制移动终端的接入业务、接入速度和接入数量，降低并发导致的无线信号碰撞的概率，从而提高相关呼叫业务的接入成功率，最终达到业务的全接入，系统负荷压力的收敛。移动终端实时接收系统下发的C_ALOHA信令，解析和更新保存C_ALOHA信令中的上述5个参数，如果上述5个参数发生变更，移动终端在下一次发起呼叫业务时，将根据最新的随机接入参数进行调整发送的呼叫请求，在大量移动终端高并发的情况下，降低不同移动终端请求信令的碰撞概率，同时也降低了移动终端由于信令碰撞导致的重发请求数量，从而提高各种呼叫业务的成功概率，也避免了由于信令重发可能导致的系统压力反向增加。进一步的，
1）采用本发明的方法，可以有效处理和解决PDT系统在高并发状态下，由于大量移动终端接入系统导致的负载增加和业务阻塞。
2）通过采用本发明的方法，对于不同的系统或者不同的运行环境，可以配置不同的系统负载和随机接入参数的对应关系，保证了该方法的广泛适用性和最大限度的灵活性。
3）本方法不需要移动终端进行任何额外的修改和修正，可以完全兼容现有的移动终端，保证全系统的兼容性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。
Claims (6)
1.PDT系统高并发状态的移动终端随机接入方法，其特征在于，所述方法包括：PDT系统实时统计呼叫信息和负载状态，获取其总负载状态；PDT系统根据总负载状态获取碰撞率，若碰撞率增加/降低，则调整随机接入参数中的至少一个，并对当前C_ALOHA信令进行更新后发送至移动终端；其中，上述随机接入参数包括：重发退避帧长参数、随机接入响应定时等待时隙数参数、邀请目的用户地址和地址限定位参数、邀请的随机接入呼叫业务种类参数；其中呼叫信息包括，所述PDT系统内的移动终端发起的呼叫信息、在当前呼叫网络中调度台及网关发起的呼叫信息以及PDT系统自身产生的呼叫相关信息；其中负载状态包括：呼叫业务的种类和数量，根据每种呼叫业务的处理过程和消息流程分别计算该类呼叫业务产生的负载，最终将各种呼叫业务产生的负载统一计算获得本基站的总体的负载压力状态；其中PDT系统获取每个基站的负载总量后，将其与上一时刻的负载总量进行比较，根据比较结果获取碰撞率，若碰撞率增加/降低，则随机接入策略调整至少一个随机接入参数后向移动终端发送新的C_ALOHA信令，所述移动终端在再次发起呼叫业务时根据所述新的C_ALOHA信令中携带的随机接入参数发起呼叫请求，对所述PDT系统的总负载动态调整；其中，所述总负载状态包括每个基站的负载总量。
2.根据权利要求1所述的PDT系统高并发状态的移动终端随机接入方法，其特征在于，正调整所述重发退避帧长参数，用于降低呼叫请求碰撞的概率。
3.根据权利要求1所述的PDT系统高并发状态的移动终端随机接入方法，其特征在于，正调整所述随机接入响应定时等待时隙数参数，用于延长移动终端重发请求的间隔时间。
4.根据权利要求1所述的PDT系统高并发状态的移动终端随机接入方法，其特征在于，更改所述PDT系统中的所述邀请目的用户地址和地址限定位参数，用于限制或解除限制所述PDT系统中部分移动终端的呼叫请求。
5.根据权利要求1所述的PDT系统高并发状态的移动终端随机接入方法，其特征在于，更改所述邀请的随机接入呼叫业务种类参数，用于减少或增加从所述移动终端接入所述PDT系统的呼叫业务种类数量。
6.根据权利要求4所述的PDT系统高并发状态的移动终端随机接入方法，其特征在于，更改所述PDT系统中的所述邀请目的用户地址和地址限定位参数包括：使得所述PDT系统中的所述邀请目的用户地址和地址限定位参数与所述移动终端的用户地址和地址限定位参数不匹配或匹配。
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