CN114143757B - 时延保障的海量机器类通信接入控制方法和系统 - Google Patents

时延保障的海量机器类通信接入控制方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114143757B
CN114143757B CN202210118139.0A CN202210118139A CN114143757B CN 114143757 B CN114143757 B CN 114143757B CN 202210118139 A CN202210118139 A CN 202210118139A CN 114143757 B CN114143757 B CN 114143757B
Authority
CN
China
Prior art keywords
access
cluster
time
follows
delay
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210118139.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114143757A (zh
Inventor
齐婷
刘睿杰
潘文显
吕斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Posts and Telecommunications
Original Assignee
Nanjing University of Posts and Telecommunications
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Posts and Telecommunications filed Critical Nanjing University of Posts and Telecommunications
Priority to CN202210118139.0A priority Critical patent/CN114143757B/zh
Publication of CN114143757A publication Critical patent/CN114143757A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114143757B publication Critical patent/CN114143757B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/70—Services for machine-to-machine communication [M2M] or machine type communication [MTC]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H04W74/0833—Random access procedures, e.g. with 4-step access
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明提供了时延保障的海量机器类通信接入控制方法和系统，在按时延要求进行分簇的基础上，通过联合优化各簇的接入时间间隔以及接入等级拦截校验因子，在保障接入时延和传输时延的条件下最大化系统的接入效率，从而有效降低海量接入导致的冲突，提高接入效率，保障多样化的时延需求。

Description

时延保障的海量机器类通信接入控制方法和系统
技术领域
本发明涉及机器类通信系统领域，具体是涉及时延保障的海量机器类通信接入控制方法和系统。
背景技术
无线通信正在朝着万物互联的美好愿景发展，不断涌现的各类新业务和应用场景，要求未来无线通信能实现人与物、物与物的智能互联。机器类通信(machine-typecommunications, MTC)将我们日常生活和工业过程中的各种机器和设备连接在一个通信网络中，MTC正成为未来通信系统的重要组成部分。MTC中的海量设备和广泛的应用业务的多样化服务质量(Quality of Service, QoS)要求是MTC接入网络面临的关键挑战之一。为了应对这些挑战，迫切需要探索面向海量MTC网络的新的接入方法。
为了缓解海量MTC设备带来的接入拥塞问题，提高接入效率，无线资源管理和接入控制是关键技术手段。通过退避策略、接入等级拦截、随机接入机会分配等技术，可以有效缓解海量设备同时接入带来的冲突问题，能够提高接入效率和网络吞吐量，实现动态的接入控制。为了满足异构MTC网络中多样化QoS要求，根据QoS特性的分组或分簇接入管理方法，根据时延要求调整每个簇的允许接入时间可以满足不同簇的时延要求。
现有MTC网络的接入方法表明按照QoS要求对海量设备进行分簇接入管理是有效的，但在分簇接入管理和退避策略设计上，仍难以兼顾多方面的QoS要求，例如现有方法通常无法同时保障接入时延和传输时延。
发明内容
现有MTC网络的分簇接入方法通常无法同时保障接入时延和传输时延，基于此，本发明设计同时满足接入时延和传输时延要求的高效率接入控制方法。
为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案。
一方面，本发明提供时延保障的海量机器类通信接入控制方法，包括：获取各机器类设备的时延要求, 将时延要求相同的设备分在同一个簇中；
根据设定的各簇允许接入的时间段内随机接入机会数量和分配的无线时频资源块，以系统的接入效率最大为目标，结合传输时延和接入时延约束确定优化问题，对优化问题进行求解获得优化后的各簇允许接入的时间段之间的时间间隔，以及优化后的接入等级拦截校验因子，以使得簇内预备接入的设备根据各簇允许接入的时间段之间的时间间隔，确定其所在簇的允许接入时间段的起始时刻并在所述起始时刻根据优化后的校验因子进行接入等级拦截校验，校验通过则随机选择随机接入机会向基站发送接入请求。
进一步地，所述优化问题表示为：
Figure 172004DEST_PATH_IMAGE001
，
其中E为系统的接入效率，T m 为第m个簇允许接入的时间段之间的时间间隔，θ m 为第m个簇的接入等级拦截校验因子，
Figure 797020DEST_PATH_IMAGE002
为第m个簇内设备的平均随机接入延迟，d m 为第m个簇最大可容忍端到端数据传输时延，
Figure 938282DEST_PATH_IMAGE003
为第m个簇的接入时延要求，ε m 表示第m个簇延迟超过d m 的能够接受概率，
Figure 812697DEST_PATH_IMAGE004
为设定的第m个簇时延要求的正常数，T 0为允许接入的各时间段内的传输时间，M为簇的总数，
Figure 455031DEST_PATH_IMAGE005
表示正整数，R m 为第m个簇中设备的数据传输速率。
进一步地，系统的接入效率E为各簇的接入效率之和，计算公式如下：
Figure 793609DEST_PATH_IMAGE006
，
其中M为簇的总数，C m 为第m个簇在当前时刻预备接入的预备接入的设备数，
Figure 230406DEST_PATH_IMAGE007
是第m个簇成功通过接入等级拦截校验并成功发送接入请求的概率，L为每个簇在其允许接入时间段内分配的随机接入机会数量。
再进一步地，第m个簇成功通过接入等级拦截校验并成功发送接入请求的概率
Figure 592118DEST_PATH_IMAGE007
的计算方法如下：
Figure 880885DEST_PATH_IMAGE008
，
其中θ m 为第m个簇的接入等级拦截校验因子。
进一步地，第m个簇内设备的平均随机接入延迟
Figure 480494DEST_PATH_IMAGE002
表示如下：
Figure 947247DEST_PATH_IMAGE009
，
其中
Figure 999517DEST_PATH_IMAGE007
是第m个簇成功通过接入等级拦截校验并成功发送接入请求的概率。
进一步地，第m个簇时延要求的正常数
Figure 593441DEST_PATH_IMAGE010
的确定方法如下：
Figure 844293DEST_PATH_IMAGE011
，
其中，
Figure 622893DEST_PATH_IMAGE012
为第m个簇总到达率。
第二方面，本发明提供了时延保障的海量机器类通信接入控制系统，包括分簇模块、资源分配模块和优化问题建立求解模块；
所述分簇模块用于获取各机器类设备的时延要求, 将时延要求相同的设备分在同一个簇中；
所述资源分配模块，用于设置各簇允许接入的各时间段，并在各簇允许接入的时间段内为其分配设定数量的用于接入请求的随机接入机会和用于数据传输的无线时频资源块
所述优化问题建立求解模块，用于根据资源分配模块设定的各簇允许接入的时间段内的随机接入机会数量和分配的无线时频资源块，以系统的接入效率最大为目标，结合传输时延和接入时延约束确定优化问题，对优化问题进行求解获得优化后的各簇允许接入的时间段之间的时间间隔，以及优化后的接入等级拦截校验因子，以使得簇内预备接入的设备根据各簇允许接入的时间段之间的时间间隔，确定其所在簇的允许接入时间段的起始时刻并在所述起始时刻根据优化后的校验因子进行接入等级拦截校验，校验通过则随机选择随机接入机会向基站发送接入请求。
进一步地，所述优化问题建立求解模块建立的优化问题表示为：
Figure 21514DEST_PATH_IMAGE013
，
其中E为系统的接入效率，T m 为第m个簇允许接入的时间段之间的时间间隔，θ m 为第m个簇的接入等级拦截校验因子，
Figure 543762DEST_PATH_IMAGE014
为第m个簇内设备的平均随机接入延迟，d m 为第m个簇最大可容忍端到端数据传输时延，
Figure 649121DEST_PATH_IMAGE015
为第m个簇的接入时延要求，ε m 表示第m个簇延迟超过d m 的能够接受概率，
Figure 975454DEST_PATH_IMAGE010
为设定的第m个簇时延需求水平的正常数，T 0为允许接入的各时间段内的传输时间，M为簇的总数，
Figure 736736DEST_PATH_IMAGE005
表示正整数，R m 为第m个簇中设备的数据传输速率。
再进一步地，系统的接入效率E为各簇的接入效率之和，计算公式如下：
Figure 921730DEST_PATH_IMAGE016
，
其中M为簇的总数，C m 为第m个簇在当前时刻预备接入的预备接入的设备数，
Figure 84858DEST_PATH_IMAGE017
是第m个簇成功通过接入等级拦截校验并成功发送接入请求的概率，L为每个簇在其允许接入时间段内分配的随机接入机会数量。
再进一步地，第m个簇成功通过接入等级拦截校验并成功发送接入请求的概率
Figure 80627DEST_PATH_IMAGE007
的计算方法如下：
Figure 391523DEST_PATH_IMAGE018
，
其中θ m 为第m个簇的接入等级拦截校验因子。
本发明所取得的有益技术效果：本发明提出的时延保障的海量MTC网络高效接入控制方法，通过联合调整各簇的接入时间间隔和接入等级拦截校验因子，在保障接入和传输延迟的要求的条件下，能够最大化随机接入效率，实现海量MTC设备高效的接入控制，保障服务质量。
附图说明
图1为本发明实施例中设备接入控制示意图；
图2为本发明实施例中每个簇的被允许接入时间段分配示意图；
图3为采用本发明获得的系统接入效率和其他技术比较曲线。
具体实施方式
一种时延保障的海量机器通信接入控制方法，设备接入示意图如图1所示，包括以下步骤：
步骤S1、对具有不同时延需求的海量机器类设备进行分簇，将时延要求相同的设备分在同一个簇中，所述簇共有M个，其中第m个簇的接入时延要求记为
Figure 255574DEST_PATH_IMAGE019
，传输时延由两个参数
Figure 397842DEST_PATH_IMAGE020
定义，其中d m 为第m个簇最大可容忍端到端数据传输时延，ε m 表示第m个簇延迟时间超过d m 的能够接受概率。
步骤S2、所述的每个簇在其允许接入时间段（access grant time interval,AGTI）内被分配一定数量的用于接入请求的随机接入机会（Random Access Opportunity,RAO）和用于数据传输的无线时频资源块（resource blocks, RB），记每个簇分配的RAO数量为L，每个簇在AGTI内的传输时间为T 0。记第m个簇在当前时刻活跃设备(即预备接入的设备)数为C m ，其AGTI的时间间隔为T m ，每个簇将上次AGTI的起始时刻加上基站发送的AGTI的时间间隔得到下次AGTI的起始时刻。簇内的活跃设备（有数据传输需求）在其簇的AGTI首先进行接入等级拦截（Access Class Barring,ACB）校验，接入等级拦截校验因子为θ m ∈(0,1)，若校验通过则随机选择随机接入机会向基站发送接入请求。
进一步的，本实施例中，所述RAO由一个前导和一个物理随机接入信道（physicalrandom access channels，PRACH）组成，RAO数量等于前导数与PRACH数的乘积。
所述ACB校验具体步骤如下：
步骤a) 接收基站广播的所在簇(第m个簇)的ACB校验因子θ m 。
步骤b) 活跃设备(即预备接入的设备)随机产生一个[0,1]区间的随机数a。
步骤c) 将随机数a与θ m 进行比较，若
Figure 689146DEST_PATH_IMAGE021
，则通过ACB校验；若
Figure 798922DEST_PATH_IMAGE022
，则校验不通过，等待下一个AGTI。
所述步骤S2中，每个簇将上次AGTI的起始时刻加上步骤S5中基站发送的AGTI的时间间隔得到下次AGTI的起始时刻。
有数据传输需求的设备在其所在簇的AGTI内进行ACB校验，校验通过后随机选择RAO向基站发送接入请求。
步骤S3、第m个簇的随机接入效率E m 定义为每个RAO能够成功接入的设备数量，即
Figure 997822DEST_PATH_IMAGE023
，
其中
Figure 135543DEST_PATH_IMAGE024
是第m个簇成功通过ACB校验并成功发送接入请求的概率，其计算式为
Figure 722382DEST_PATH_IMAGE025
。
系统的接入效率E为各簇的接入效率之和，表示为
Figure 679973DEST_PATH_IMAGE026
。
步骤S4、根据所述第m个簇允许接入的时间段之间的时间间隔为T m ，记第m个簇内设备的平均随机接入延迟为
Figure 26772DEST_PATH_IMAGE027
，表达式为
Figure 815737DEST_PATH_IMAGE028
，
记第m个簇的传输时延为D m ，其超过步骤S1所述d m 的概率为
Figure 448843DEST_PATH_IMAGE029
，
其中
Figure 18365DEST_PATH_IMAGE030
为决定时延需求水平的正常数也就是设定的第m个簇时延要求的正常数，R m 为第m个簇中设备的数据传输速率。由此，步骤S1所述传输时延要求表示为
Figure 27909DEST_PATH_IMAGE031
，由此可得传输时延要求等价为
Figure 671380DEST_PATH_IMAGE032
。
进一步地，决定时延需求水平的正常数
Figure 117798DEST_PATH_IMAGE030
与机器类通信业务到达分布和到达率有关，当业务到达服从泊松分布，簇的总到达率为
Figure 784403DEST_PATH_IMAGE012
时，
Figure 394376DEST_PATH_IMAGE030
的表达式为：
Figure 485829DEST_PATH_IMAGE033
。
簇的总到达率
Figure 195159DEST_PATH_IMAGE012
与该簇成功接入的设备数成正比，因此
Figure 755584DEST_PATH_IMAGE034
，其中
Figure 903669DEST_PATH_IMAGE035
为该簇中平均每个设备的数据到达率。
步骤S5、在满足接入时延和传输时延要求的条件下，优化所有簇的AGTI的时间间隔
Figure 459415DEST_PATH_IMAGE036
和ACB校验因子
Figure 729859DEST_PATH_IMAGE037
，以最大化系统接入效率，该优化问题表示为
Figure 636636DEST_PATH_IMAGE038
，
其中
Figure 588411DEST_PATH_IMAGE039
表示正整数。基站端求解该优化问题，将优化的AGTI的时间间隔和ACB校验因子分发给各簇中所有设备，用于接入控制。
本实施例该优化问题求解步骤如下：
步骤a）为每个簇初始化
Figure 638144DEST_PATH_IMAGE040
并设置最大迭代次数为I，i=1。
步骤b）给定
Figure 954856DEST_PATH_IMAGE041
，令
Figure 473562DEST_PATH_IMAGE042
，将原优化问题P1转化为
Figure 963449DEST_PATH_IMAGE043
，
定义
Figure 759367DEST_PATH_IMAGE044
为第m个簇的接入周期，定义
Figure 122347DEST_PATH_IMAGE045
为满足传输时延要求的最小速率，上述问题进一步转化为问题P2：
Figure 738136DEST_PATH_IMAGE046
，
利用遗传算法求解该问题，得到
Figure 31714DEST_PATH_IMAGE047
，计算当前最优的
Figure 541192DEST_PATH_IMAGE048
。
步骤c）给定
Figure 465286DEST_PATH_IMAGE049
，令
Figure 630688DEST_PATH_IMAGE050
，用优化变量
Figure 42471DEST_PATH_IMAGE051
替换
Figure 547402DEST_PATH_IMAGE052
，将原优化问题P1转化为问题P3：
Figure 501452DEST_PATH_IMAGE053
，
问题P3是关于
Figure 888571DEST_PATH_IMAGE054
的线性优化问题，为求解该问题，通过求
Figure 727214DEST_PATH_IMAGE055
对θ m 的导数并令它等于零得到驻点：
Figure 962017DEST_PATH_IMAGE056
，
另外，由问题P3的约束条件得到
Figure 227913DEST_PATH_IMAGE057
，且
Figure 430224DEST_PATH_IMAGE058
，其中符号
Figure 603717DEST_PATH_IMAGE059
表示定义为。由此可求解出问题P3的最优解为
Figure 83240DEST_PATH_IMAGE060
，
其中
Figure 628359DEST_PATH_IMAGE061
是方程
Figure 990071DEST_PATH_IMAGE062
的解。因此根据
Figure 170516DEST_PATH_IMAGE063
的当前迭代最优解确定最优ACB因子为：当
Figure 629179DEST_PATH_IMAGE064
，令
Figure 236878DEST_PATH_IMAGE065
，
Figure 898935DEST_PATH_IMAGE066
；当
Figure 679809DEST_PATH_IMAGE067
，令
Figure 868345DEST_PATH_IMAGE068
，
Figure 771579DEST_PATH_IMAGE069
；当
Figure 842303DEST_PATH_IMAGE070
，令
Figure 364551DEST_PATH_IMAGE071
，
Figure 772706DEST_PATH_IMAGE072
。
步骤d）迭代次数加1，即i= i+1; 当i<I，则返回步骤b),否则迭代结束，最优解即为
Figure 722207DEST_PATH_IMAGE073
，
Figure 545807DEST_PATH_IMAGE074
。
假设根据时延要求，MTC设备被分入三个簇，即簇的数目M=3。T 0=1，RAO数量L=12，各簇的参数如表1所示：
表1 各簇的参数表
Figure 730801DEST_PATH_IMAGE075
根据实施例中求解方法求得最优解：
Figure 893929DEST_PATH_IMAGE076
，
Figure 811069DEST_PATH_IMAGE077
，
Figure 935014DEST_PATH_IMAGE078
，
Figure 533486DEST_PATH_IMAGE079
，
Figure 941333DEST_PATH_IMAGE080
，
Figure 232637DEST_PATH_IMAGE081
。基站将该接入控制信息分发给各簇，各簇的AGTI分配如图2所示，具体而言，按以下规则进行接入：
簇1的AGTI的时间间隔为2，簇1的设备允许接入时间段为：0-1，2-3,4-5,6-7,……因
Figure 765250DEST_PATH_IMAGE082
，簇1的活跃设备直接通过ACB校验，在12个RAO中随机选择一个向基站发送接入请求。
簇2的AGTI的时间间隔为4，簇2的设备允许接入时间段为：1-2，5-6,9-10,13-14,……因
Figure 541314DEST_PATH_IMAGE083
，簇2的活跃设备直接通过ACB校验，在12个RAO中随机选择一个向基站发送接入请求。
簇3的AGTI的时间间隔为4，簇3的设备允许接入时间段为：3-4，7-8,11-12,15-16,……因
Figure 679034DEST_PATH_IMAGE084
，簇3的活跃设备随机产生一个0~1的随机数a，若
Figure 937977DEST_PATH_IMAGE085
,则通过ACB校验，在12个RAO中随机选择一个向基站发送接入请求；若
Figure 285782DEST_PATH_IMAGE086
，则等待直到簇3的下一个AGTI。
如图3所示，令实施例一中RAO数量L=30，活跃设备数C=C 1=C 2=C 3,接入效率E随接入活跃设备数C的变化曲线，可以看出相比于大规模接入管理（MAM）和基于有效带宽的周期调度（EBBPS）这两种算法（对于MAM，AGTI时间间隔反比于数据到达率，即
Figure 491635DEST_PATH_IMAGE087
；对于EBBPS，AGTI时间间隔反比于最小速率，即
Figure 359228DEST_PATH_IMAGE088
），本发明提出的接入控制方法在保障时延要求的条件下，有效地提高了接入效率。
本发明提供的方法对具有不同时延要求的海量MTC设备进行分簇，在此基础上，联合调整簇的接入时间间隔和ACB因子，以最大化随机接入效率，同时保障接入和传输时延的要求。仿真结果表明了该方法在接入效率和时延方面的优越性。
基于同一个发明构思，本发明实施例还提供了时延保障的海量机器类通信接入控制系统，包括分簇模块、资源分配模块和优化问题建立求解模块；
所述分簇模块用于获取各机器类设备的时延要求, 将时延要求相同的设备分在同一个簇中；
所述资源分配模块，用于设置各簇被允许接入的各时间段，并在各簇被允许接入的时间段内为其分配设定数量的用于接入请求的随机接入机会和用于数据传输的无线时频资源块
所述优化问题建立求解模块，用于根据资源分配模块设定的各簇被允许接入的时间段内的随机接入机会数量和被分配的无线时频资源块，以系统的接入效率最大为目标，结合传输时延和接入时延约束确定优化问题，对优化问题进行求解获得优化后的各簇被允许接入的时间段之间的时间间隔，以及优化后的接入等级拦截校验因子，以使得簇内预备接入的设备根据各簇被允许接入的时间段之间的时间间隔，确定其所在簇的允许接入时间段的起始时刻并在所述起始时刻根据优化后的校验因子进行接入等级拦截校验，校验通过则随机选择随机接入机会向基站发送接入请求。
本实施例中，所述优化问题建立求解模块建立的优化问题表示为：
Figure 789072DEST_PATH_IMAGE089
其中E为系统的接入效率，T m 为第m个簇被允许接入的时间段之间的时间间隔，θ m 为第m个簇的接入等级拦截校验因子，
Figure 233960DEST_PATH_IMAGE002
为第m个簇内设备的平均随机接入延迟，d m 为第m个簇最大可容忍端到端数据传输时延，
Figure 368138DEST_PATH_IMAGE090
为第m个簇的接入时延要求，ε m 表示第m个簇延迟超过d m 的能够接受概率，
Figure 11609DEST_PATH_IMAGE010
为设定的第m个簇时延需求水平的正常数，T 0为允许接入的各时间段内的传输时间，M为簇的总数，
Figure 81196DEST_PATH_IMAGE005
表示正整数。
系统的接入效率E为各簇的接入效率之和，计算公式如下：
Figure 124632DEST_PATH_IMAGE006
其中M为簇的总数，C m 为第m个簇在当前时刻预备接入的预备接入的设备数，
Figure 937867DEST_PATH_IMAGE007
是第m个簇成功通过接入等级拦截校验并成功发送接入请求的概率，L为每个簇在其允许接入时间段内分配的随机接入机会数量。
第m个簇成功通过接入等级拦截校验并成功发送接入请求的概率
Figure 435845DEST_PATH_IMAGE091
的计算方法如下：
Figure 800967DEST_PATH_IMAGE092
其中θ m 为第m个簇的接入等级拦截校验因子。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法中实施例中的对应过程可参照前述系统中各模块的具体工作过程，在此不再赘述。
上述方法在按时延要求进行分簇的基础上，通过联合优化各簇的接入时间间隔以及接入等级拦截校验因子，在保障接入时延和传输时延的条件下最大化系统的接入效率，从而有效降低海量接入导致的冲突，提高接入效率，保障多样化的时延需求。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时以上实施例提供的接入控制方法的步骤。
以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (8)

1.时延保障的海量机器类通信接入控制方法，其特征在于，包括：
获取各机器类设备的时延要求, 将时延要求相同的设备分在同一个簇中；
根据设定的各簇允许接入的时间段内随机接入机会数量和分配的无线时频资源块，以系统的接入效率最大为目标，结合传输时延和接入时延约束确定优化问题，对优化问题进行求解获得优化后的各簇允许接入的时间段之间的时间间隔，以及优化后的接入等级拦截校验因子，以使得簇内预备接入的设备根据各簇允许接入的时间段之间的时间间隔，确定其所在簇的允许接入时间段的起始时刻并在所述起始时刻根据优化后的校验因子进行接入等级拦截校验，校验通过则随机选择随机接入机会向基站发送接入请求；
所述优化问题表示为：
Figure 277905DEST_PATH_IMAGE001
，
其中E为系统的接入效率，T m 为第m个簇允许接入的时间段之间的时间间隔，θ m 为第m个簇的接入等级拦截校验因子，
Figure 525871DEST_PATH_IMAGE002
为第m个簇内设备的平均随机接入延迟时间，d m 为第m个簇最大可容忍端到端数据传输时延，
Figure 836767DEST_PATH_IMAGE003
为第m个簇的接入时延要求，ε m 表示第m个簇延迟时间超过d m 的能够接受概率，
Figure 497555DEST_PATH_IMAGE004
为设定的第m个簇时延要求的正常数，T 0为允许接入的各时间段内的传输时间，M为簇的总数，
Figure 639823DEST_PATH_IMAGE005
表示正整数，R m 为第m个簇中设备的数据传输速率。
2.根据权利要求1所述的时延保障的海量机器类通信接入控制方法，其特征在于，系统的接入效率E为各簇的接入效率之和，计算公式如下：
Figure 993444DEST_PATH_IMAGE006
，
其中M为簇的总数，C m 为第m个簇在当前时刻预备接入的设备数，
Figure 791636DEST_PATH_IMAGE007
是第m个簇成功通过接入等级拦截校验并成功发送接入请求的概率，L为每个簇在其允许接入时间段内分配的随机接入机会数量。
3.根据权利要求2所述的时延保障的海量机器类通信接入控制方法，其特征在于，第m个簇成功通过接入等级拦截校验并成功发送接入请求的概率
Figure 521695DEST_PATH_IMAGE007
的计算方法如下：
Figure 721732DEST_PATH_IMAGE008
，
其中θ m 为第m个簇的接入等级拦截校验因子。
4.根据权利要求1所述的时延保障的海量机器类通信接入控制方法，其特征在于，第m个簇内设备的平均随机接入延迟
Figure 980675DEST_PATH_IMAGE009
表示如下：
Figure 62900DEST_PATH_IMAGE010
，
其中
Figure 331071DEST_PATH_IMAGE007
是第m个簇成功通过接入等级拦截校验并成功发送接入请求的概率。
5.根据权利要求1所述的时延保障的海量机器类通信接入控制方法，其特征在于，第m个簇时延要求的正常数
Figure 385614DEST_PATH_IMAGE011
的确定方法如下：
Figure 346617DEST_PATH_IMAGE012
，
其中，
Figure 856752DEST_PATH_IMAGE013
为第m个簇总到达率。
6.时延保障的海量机器类通信接入控制系统，其特征在于，包括分簇模块、资源分配模块和优化问题建立求解模块；
所述分簇模块用于获取各机器类设备的时延要求, 将时延要求相同的设备分在同一个簇中；
所述资源分配模块，用于设置各簇允许接入的各时间段，并在各簇允许接入的时间段内为其分配设定数量的用于接入请求的随机接入机会和用于数据传输的无线时频资源块；
所述优化问题建立求解模块，用于根据资源分配模块设定的各簇允许接入的时间段内随机接入机会数量和分配的无线时频资源块，以系统的接入效率最大为目标，结合传输时延和接入时延约束确定优化问题，对优化问题进行求解获得优化后的各簇允许接入的时间段之间的时间间隔，以及优化后的接入等级拦截校验因子，以使得簇内预备接入的设备根据各簇允许接入的时间段之间的时间间隔，确定其所在簇的允许接入时间段的起始时刻并在所述起始时刻根据优化后的校验因子进行接入等级拦截校验，校验通过则随机选择随机接入机会向基站发送接入请求；
所述优化问题建立求解模块建立的优化问题表示为：
Figure 663033DEST_PATH_IMAGE014
，
其中E为系统的接入效率，T m 为第m个簇允许接入的时间段之间的时间间隔，θ m 为第m个簇的接入等级拦截校验因子，
Figure 837663DEST_PATH_IMAGE009
为第m个簇内设备的平均随机接入延迟时间，d m 为第m个簇最大可容忍端到端数据传输时延，
Figure 703988DEST_PATH_IMAGE015
为第m个簇的接入时延要求，ε m 表示第m个簇延迟时间超过d m 的能够接受概率，
Figure 964068DEST_PATH_IMAGE016
为设定的第m个簇时延要求的正常数，T 0为允许接入的各时间段内的传输时间，M为簇的总数，
Figure 370778DEST_PATH_IMAGE005
表示正整数， R m 为第m个簇中设备的数据传输速率。
7.根据权利要求6所述的时延保障的海量机器类通信接入控制系统，其特征在于，系统的接入效率E为各簇的接入效率之和，计算公式如下：
Figure 399914DEST_PATH_IMAGE017
，
其中M为簇的总数，C m 为第m个簇在当前时刻预备接入的预备接入的设备数，
Figure 702720DEST_PATH_IMAGE007
是第m个簇成功通过接入等级拦截校验并成功发送接入请求的概率，L为每个簇在其允许接入时间段内分配的随机接入机会数量。
8.根据权利要求7所述的时延保障的海量机器类通信接入控制系统，其特征在于，第m个簇成功通过接入等级拦截校验并成功发送接入请求的概率
Figure 918937DEST_PATH_IMAGE018
的计算方法如下：
Figure 332601DEST_PATH_IMAGE019
，
其中θ m 为第m个簇的接入等级拦截校验因子。
CN202210118139.0A 2022-02-08 2022-02-08 时延保障的海量机器类通信接入控制方法和系统 Active CN114143757B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210118139.0A CN114143757B (zh) 2022-02-08 2022-02-08 时延保障的海量机器类通信接入控制方法和系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210118139.0A CN114143757B (zh) 2022-02-08 2022-02-08 时延保障的海量机器类通信接入控制方法和系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114143757A CN114143757A (zh) 2022-03-04
CN114143757B true CN114143757B (zh) 2022-05-31

Family

ID=80382152

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210118139.0A Active CN114143757B (zh) 2022-02-08 2022-02-08 时延保障的海量机器类通信接入控制方法和系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114143757B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107040875A (zh) * 2017-03-28 2017-08-11 南京邮电大学 一种机器型通信系统中低功耗的前导资源分配方法
CN108156595A (zh) * 2017-12-05 2018-06-12 南京邮电大学 一种机器通信中基于定时提前命令的前导资源分配方法
CN109890085A (zh) * 2019-03-04 2019-06-14 南京邮电大学 一种分优先级机器类通信随机接入退避参数确定方法
CN110430613A (zh) * 2019-04-11 2019-11-08 重庆邮电大学 多载波非正交多址接入系统基于能效的资源分配方法
CN113490277A (zh) * 2021-07-07 2021-10-08 杭州电子科技大学 H-cran中基于swipt的能量分配与时隙切换系数联合优化方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107040875A (zh) * 2017-03-28 2017-08-11 南京邮电大学 一种机器型通信系统中低功耗的前导资源分配方法
CN108156595A (zh) * 2017-12-05 2018-06-12 南京邮电大学 一种机器通信中基于定时提前命令的前导资源分配方法
CN109890085A (zh) * 2019-03-04 2019-06-14 南京邮电大学 一种分优先级机器类通信随机接入退避参数确定方法
CN110430613A (zh) * 2019-04-11 2019-11-08 重庆邮电大学 多载波非正交多址接入系统基于能效的资源分配方法
CN113490277A (zh) * 2021-07-07 2021-10-08 杭州电子科技大学 H-cran中基于swipt的能量分配与时隙切换系数联合优化方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
一种基于TA值比较的机器通信设备随机接入机制;王晓春 等;《信息传输与接入技术》;20181231;全文 *
机器类设备基于不同时延需求分组的随机接入方法;张军 等;《电讯技术》;20190430;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114143757A (zh) 2022-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zheng et al. Performance analysis of group-synchronized DCF for dense IEEE 802.11 networks
JP3435100B2 (ja) 無線パケット網内のキャリアをキャリアの再使用を伴って動的に割当てる方法
CN111935722B (zh) 基于用户在线学习与低开销合作的动态频谱共享方法
CN111294775B (zh) 一种大规模mtc与h2h共存场景中基于h2h动态特性的资源分配方法
CN111526530B (zh) 一种面向NB-IoT的随机接入拥塞控制算法的优化方法
CN113746677A (zh) 一种面向5g新空口的网络切片内资源分配方法
CN109618309B (zh) 一种基于时隙复用的机器通信随机接入方法
Hsu et al. An adaptive multichannel protocol for large-scale machine-to-machine (M2M) networks
CN106102153B (zh) 一种无线缓存异构网络的用户接入和功率分配方法
CN109729591B (zh) 一种基于遗传算法的时分多址时隙分配方法
CN102170706B (zh) 分布式认知无线电系统频谱接入方法
CN1564483A (zh) 一种td_scdma的动态信道分配方法
CN114143757B (zh) 时延保障的海量机器类通信接入控制方法和系统
CN110139318B (zh) 一种noma蜂窝异构网络资源分配方法及系统
CN110113720B (zh) 基于acb机制的组寻呼拥塞控制方法
US8045577B2 (en) Method and apparatus for allocating wireless resource and wireless network system
CN110996326A (zh) 一种资源复用场景下mtc网络的簇数目规划方法
CN108601083B (zh) D2d通信中基于非合作博弈的资源管理方法
CN108513359B (zh) 一种空口资源分配方法和装置
Wu et al. Optimal channel allocation with dynamic power control in cellular networks
CN110958717A (zh) 中心化无线局域网无竞争随机介质访问控制方法及系统
Zhai et al. Large-Scale Micro-Power Sensors Access Scheme Based on Hybrid Mode in IoT Enabled Smart Grid
Salameh et al. An opportunistic guard-band-aware channel assignment: A batch-based approach
CN113098665A (zh) 一种为csi分配pucch资源的处理方法及装置
KR101770810B1 (ko) 업링크 자원 할당 방법 및 그 방법을 수행하는 인지 소형 셀 네트워크 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant