CN111970765B - 一种大规模终端接入方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大规模终端接入方法及系统。其方法包括以下步骤：将大规模终端分为若干组，各组内的终端在设定的时间段内竞争信道，各组内的终端与相关终端建立朋友圈，竞争信道失败的终端使用其朋友圈内终端竞争成功获得的信道。本发明的方法及系统解决了现有的分组接入通信系统不能满足大规模终端应用场景对低时延的要求的技术问题。

Description

一种大规模终端接入方法及系统

技术领域

本发明属于信息技术领域，特别是涉及一种大规模终端接入方法及系统。

背景技术

目前的基于NB-IoT的智能终端应用逐渐成熟，大规模终端同时通过一个基站接入网络，轮询接入算法稳定性好但同步要求高且时延长，竞争接入算法碰撞率高导致时延长。一个有效的解决方案是采用分组接入通信，现有的分组通信系统，例如公开号为CN1115164A的中国专利《在无线电话TDMA系统中发送分组数据的系统》中提出蜂窝系统中发送分组数据的方法，指定用于分组传输的TDMA帧内时隙数根据传输的需要而变化，在相应连续TDMA帧中构成相应时隙的每个逻辑信道与其它逻辑信道无关。公开号为CN1014667B的中国专利《分布控制式交换系统中多端口寻找组的控制》提出一种分布控制式交换系统，系统控制单元协调完成终端端口确定功能，多端口寻线组部件跨越若干个交换模块，每个模块都有相应的控制实体，这些寻线组以一种有效的方法控制，即给每个组指定一个交换模块作为该寻线组的组控制器，所有到一给定组的呼叫都需要与群控制器进行控制通信，控制器维持该群的动态忙/闲数据，并完成寻线功能，指定空闲组部件接收呼叫。

现有的分组接入通信系统当分组内终端数量较多时，终端无法全部及时竞争成功获得信道接入，仍然不能满足大规模终端应用场景对低时延的要求。为此提出一种大规模终端接入方法及系统。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出一种大规模终端接入方法及系统。

本发明依托智能终端通信系统和基站系统。

本发明的大规模终端接入方法，包括：

将大规模终端分为若干组，各组内的终端在设定的时间段内竞争信道，各组内的终端与相关终端建立朋友圈，竞争信道失败的终端使用其朋友圈内终端竞争成功获得的信道。

优选地，所述将大规模终端分为若干组，包括步骤：

根据大规模终端的总数量和终端之间的关联性值计算分组数；

根据终端之间的关联性和分组数对大规模终端进行分组。

优选地，所述各组内的终端在设定的时间段内竞争信道，包括步骤：

根据组数和各组内终端数量设定各组的接入时间段；

各组内终端在设定的接入时间段内竞争信道接入；

竞争信道成功的终端在该组后续的若干个时间段内不再竞争信道。

优选地，所述相关终端包括距离在一定范围内的终端、特性相近的终端、类型相同或相近的终端的任一项或多项组合；所述特性包括终端的频率、功率、时延的任一项或多项数据组合。

一种优选方式中，所述各组内的终端与相关终端建立朋友圈，包括步骤：

根据组内终端的信息计算各终端之间的关联性值；

将关联性值大于一定阈值的终端标记为朋友终端。

另一优选方式中，所述各组内的终端与相关终端建立朋友圈，包括步骤：

将组内竞争信道成功的终端标记为主终端；

根据组内终端的信息计算各终端之间的关联性值；

将组内与主终端关联性值大于一定阈值的终端标记为副终端。

进一步优选地，所述根据组内终端的信息计算各终端之间的关联性值，是根据终端的距离参数与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的信号强度参数与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的传播时延参数与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的特性之差是否在一定阈值之内计算终端之间的关联性、根据终端的距离参数和信号强度参数与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的距离参数和传播时延参数与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的距离参数和相邻终端的特性之差与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的信号强度参数和传播时延参数与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的信号强度参数和相邻终端的特性之差与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的传播时延参数和相邻终端的特性之差与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的距离参数和信号强度参数和传播时延参数与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的距离参数和信号强度参数和相邻终端的特性之差与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的距离参数和传播时延参数和相邻终端的特性之差与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的信号强度参数和传播时延参数和相邻终端的特性之差与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的距离参数和信号强度参数和传播时延参数和相邻终端的特性之差与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性的任一项。

优选地，所述竞争信道失败的终端使用其朋友圈内终端竞争成功获得的信道，包括步骤：

获取朋友圈内竞争成功终端所占用的信道信息；

朋友圈内各终端按照顺序使用终端竞争成功获得的信道。

一种计算机可读存储介质，其存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使计算机执行上述方法。

一种大规模终端接入系统，其特征在于包括：

处理器；

存储器；

以及

一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在存储器中，并且被配置成由所述处理器执行，所述程序使计算机执行上述方法。

本发明的方法及系统具有的优点是：

(1)将大规模终端分组后分时竞争信道接入，可以有效降低时延；

(2)组内终端与相关终端建立朋友圈，竞争信道失败的终端使用其朋友圈内终端竞争成功获得的信道，一旦朋友圈内有竞争信道成功的终端，则整个朋友圈可以复用该信道完成接入，提高接入效率，时延低。

附图说明

图1是本发明实施例的大规模终端接入的场景图；

图2是本发明实施例大规模终端接入方法的实施方式一的流程图；

图3是本发明实施例大规模终端接入方法的实施方式二的流程图；

图4是本发明实施例的各组内的终端在设定的时间段内竞争信道的具体方法流程图；

图5是本发明实施方式一的各组内的终端与相关终端建立朋友圈的方法流程图；

图6是本发明实施方式二的各组内的终端与相关终端建立朋友圈的方法流程图；

图7是本发明实施例的竞争信道失败的终端使用其朋友圈内终端竞争成功获得的信道的方法流程图。

具体实施方式

下面对本发明优选实施例作详细说明。

本发明实施例依托智能终端通信系统和基站系统。本实施例中大规模终端的应用场景为某区域的智能水表终端系统，场景图如图1所示，其中圆形虚线区域表示将终端进行了分组，矩形粗实线区域表示建立了朋友圈。

本发明的大规模终端接入方法的实施例，包括：

将大规模终端分为若干组，各组内的终端在设定的时间段内竞争信道；各组内的终端与相关终端建立朋友圈，竞争信道失败的终端使用其朋友圈内终端竞争成功获得的信道。

具体包括两种实施方式：

实施方式一：将大规模终端分为若干组，各组内的终端与相关终端建立朋友圈，竞争信道失败的终端使用其朋友圈内终端竞争成功获得的信道，各组内的终端在设定的时间段内竞争信道。该实施方式的流程图如图2所示。

实施方式二：将大规模终端分为若干组，各组内的终端在设定的时间段内竞争信道，各组内的终端与相关终端建立朋友圈，竞争信道失败的终端使用其朋友圈内终端竞争成功获得的信道。该实施方式的流程图如图3所示。

一种优选实施方式中，所述将大规模终端分为若干组，包括步骤：

根据大规模终端的总数量和终端之间的关联性值计算分组数；

根据终端之间的关联性和分组数对大规模终端进行分组。

智能终端的总数量记为n，终端之间的关联性值是事先设置的或根据组内终端的距离、信号强度、传播时延、特性参数等计算(此处不展开，详见下述实施例)，计算根据各终端之间的关联性值的方差表示关联性值变化量，记为y，分组数记为z。

一种优选实施例中，计算分组数z＝f1·n·y，其中f1是事先训练得到的计算系数。本实施例中，智能终端总数量n＝1000，各终端之间的关联性值的方差y＝1.2，事先训练得到的计算系数f1＝0.01，则计算分组数z＝f1·n·y＝0.01×1000×1.2＝12(组)；获取关联性值的最大跨度0-10，将关联性值的最大跨度范围平均分为12份，得到12个关联性值范围(每个范围跨度为0.83)，将属于同一关联性值范围的终端分为一组。

另一优选实施例中，计算分组数z＝f2·n+f3·y，其中f2、f3是事先训练得到的计算系数。本实施例中，智能终端总数量n＝1000，各终端之间的关联性值的方差y＝1.2，事先训练得到的计算系数f2＝0.01，f3＝2，则计算分组数z＝f2·n+f3·y＝0.01×1000+0.2×1.2＝12.4≈13(组)。获取关联性值的最大跨度0-10，将关联性值的最大跨度范围平均分为13份，得到13个关联性值范围(每个范围跨度为0.77)，将属于同一关联性值范围的终端分为一组。

一种优选实施方式中，所述各组内的终端在设定的时间段内竞争信道，流程图如图4所示，包括步骤：

根据组数和各组内终端数量设定各组的接入时间段；

各组内终端在设定的接入时间段内竞争信道接入；

竞争信道成功的终端在该组后续的若干个时间段内不再竞争信道。

本实施例中，根据设定的总周期T、组数和各组内终端数量来设定各组的接入时间段。总周期为20分钟，组数z＝5，各组内终端数量的比例为1：2：1：2：4，则设定各组的接入时间段为0-2分钟、2-6分钟、6-8分钟、8-12分钟、12-20分钟，各组内终端在设定的接入时间段内竞争信道接入，竞争信道成功的终端在该组后续的若干个时间段内不再竞争信道。

所述相关终端包括距离在一定范围内的终端、特性相近的终端、类型相同或相近的终端的任一项或多项组合；所述特性包括终端的频率、功率、时延的任一项或多项数据组合。所述组合的方式为取平均和/或加权和和/或乘积。

一种优选实施方式中，实施方式一中所述各组内的终端与相关终端建立朋友圈，如图5所示，包括步骤：

根据组内终端的信息计算各终端之间的关联性值；

将关联性值大于一定阈值的终端标记为朋友终端。

本实施例中，在各组内终端竞争信道之前计算各终端之间的关联性值，并将关联性值大于一定阈值(根据关联性值的平均值设置阈值，此处为2.5)的终端标记为朋友终端，从而各朋友终端之间形成朋友圈。

另一种优选实施方式中，实施方式二中所述各组内的终端与相关终端建立朋友圈，如图6所示，包括步骤：

将组内竞争信道成功的终端标记为主终端；

根据组内终端的信息计算各终端之间的关联性值；

将组内与主终端关联性值大于一定阈值的终端标记为副终端。

本实施例中，在各组内终端竞争信道之后，组内有竞争信道成功的终端时，将组内竞争信道成功的终端标记为主终端，计算各终端之间的关联性值，并将与主终端的关联性值大于一定阈值(此处为2)的终端标记为副终端，主终端和对应的各副终端之间形成朋友圈。

所述根据组内终端的信息计算各终端之间的关联性值，是：根据终端的距离参数与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的信号强度参数与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的传播时延参数与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的特性之差是否在一定阈值之内计算终端之间的关联性、根据终端的距离参数和信号强度参数与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的距离参数和传播时延参数与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的距离参数和相邻终端的特性之差与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的信号强度参数和传播时延参数与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的信号强度参数和相邻终端的特性之差与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的传播时延参数和相邻终端的特性之差与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的距离参数和信号强度参数和传播时延参数与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的距离参数和信号强度参数和相邻终端的特性之差与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的距离参数和传播时延参数和相邻终端的特性之差与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的信号强度参数和传播时延参数和相邻终端的特性之差与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的距离参数和信号强度参数和传播时延参数和相邻终端的特性之差与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性的任一项。

表A中A1～A15表示计算终端之间的关联性的不同实施方式

一种优选实施方式中，所述竞争信道失败的终端使用其朋友圈内终端竞争成功获得的信道，如图7所示，包括步骤：

获取朋友圈内竞争成功终端所占用的信道信息；

朋友圈内各终端按照顺序使用终端竞争成功获得的信道。

本实施例中，朋友圈各终端按照先竞争成功终端再竞争失败终端的顺序，其中各竞争失败终端按照优先级从大到小的顺序排列，所述优先级根据各竞争失败终端与竞争成功终端的关联性得到。

在另一种实施方式中，朋友圈各终端按照进入朋友圈的时间先后顺序或建立朋友圈时的位次顺序使用终端竞争成功获得的信道。

一种计算机可读存储介质，其存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使计算机执行上述方法。

本发明的大规模终端接入系统的实施例，其特征在于包括：

处理器；

存储器；

以及

一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在存储器中，并且被配置成由所述处理器执行，所述程序使计算机执行上述方法。

当然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上实施例仅是用来说明本发明的，而并非作为对本发明的限定，只要在本发明的范围内，对以上实施例的变化、变型都将落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种大规模终端接入方法，其特征在于：

将大规模终端分为若干组，各组内的终端在设定的时间段内竞争信道；各组内的终端与相关终端建立朋友圈，竞争信道失败的终端使用其朋友圈内终端竞争成功获得的信道；

所述各组内的终端与相关终端建立朋友圈，包括步骤：根据组内终端的信息计算各终端之间的关联性值；将关联性值大于一定阈值的终端标记为朋友终端；

所述根据组内终端的信息计算各终端之间的关联性值，是：根据终端的距离参数与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的信号强度参数与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的传播时延参数与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的特性之差是否在一定阈值之内计算终端之间的关联性、根据终端的距离参数和信号强度参数与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的距离参数和传播时延参数与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的距离参数和相邻终端的特性之差与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的信号强度参数和传播时延参数与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的信号强度参数和相邻终端的特性之差与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的传播时延参数和相邻终端的特性之差与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的距离参数和信号强度参数和传播时延参数与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的距离参数和信号强度参数和相邻终端的特性之差与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的距离参数和传播时延参数和相邻终端的特性之差与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的信号强度参数和传播时延参数和相邻终端的特性之差与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性、根据终端的距离参数和信号强度参数和传播时延参数和相邻终端的特性之差与终端之间关联性的关系计算终端之间的关联性的任一项。

2.根据权利要求1所述的大规模终端接入方法，其特征在于，所述将大规模终端分为若干组，包括步骤：

根据大规模终端的总数量和终端之间的关联性值计算分组数；

根据终端之间的关联性和分组数对大规模终端进行分组。

3.根据权利要求1所述的大规模终端接入方法，其特征在于，所述各组内的终端在设定的时间段内竞争信道，包括步骤：

根据组数和各组内终端数量设定各组的接入时间段；

各组内终端在设定的接入时间段内竞争信道接入；

竞争信道成功的终端在该组后续的若干个时间段内不再竞争信道。

4.根据权利要求1所述的大规模终端接入方法，其特征在于，所述相关终端包括距离在一定范围内的终端、特性相近的终端、类型相同或相近的终端的任一项或多项组合；所述特性包括终端的频率、功率、时延的任一项或多项数据组合。

5.根据权利要求1所述的大规模终端接入方法，其特征在于，所述各组内的终端与相关终端建立朋友圈，包括步骤：

将组内竞争信道成功的终端标记为主终端；

根据组内终端的信息计算各终端之间的关联性值；

将组内与主终端关联性值大于一定阈值的终端标记为副终端。

6.根据权利要求1所述的大规模终端接入方法，其特征在于，所述竞争信道失败的终端使用其朋友圈内终端竞争成功获得的信道，包括步骤：

获取朋友圈内竞争成功终端所占用的信道信息；

朋友圈内各终端按照顺序使用终端竞争成功获得的信道。

7.一种计算机可读存储介质，其存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使计算机执行如权利要求1-6任一项所述的方法。

8.一种大规模终端接入系统，其特征在于包括：

处理器；

存储器；

以及一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在存储器中，并且被配置成由所述处理器执行，所述程序使计算机执行如权利要求1-6任一项所述的方法。

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