CN114828085A - 一种5g系统的随机接入控制方法、装置及系统 - Google Patents

一种5g系统的随机接入控制方法、装置及系统 Download PDF

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CN114828085A CN202210520451.2A CN202210520451A CN114828085A CN 114828085 A CN114828085 A CN 114828085A CN 202210520451 A CN202210520451 A CN 202210520451A CN 114828085 A CN114828085 A CN 114828085A
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谢泽铖
徐雷
张曼君
王姗姗
陆勰
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Abstract

本发明提供一种5G系统的随机接入控制方法、装置及系统，所述方法包括：获取目标基站在预设时间段的拥塞等级；将所述拥塞等级发送给所述目标基站，其中，所述拥塞等级用于触发所述目标基站在预设时间段到达之时或之后将所述拥塞等级插入主系统信息块MIB或系统信息块SIB消息的预设字段中，并将插入了拥塞等级的MIB或SIB消息按照既定发送周期广播发送给满足预定条件的终端，以使所述终端根据所述拥塞等级随机退避后，向所述目标基站发送随机接入请求。该方法、装置及系统能够有效降低物联网终端的接入失败概率以及避免网络拥塞，同时能够节省Msg1、Msg2等更多交互信令。

Description

一种5G系统的随机接入控制方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及网络技术领域，尤其涉及一种5G系统的随机接入控制方法、装置及系统。
背景技术
随着5G的到来，mMTC(massive Machine Type of Communication，海量机器类通信)作为5G的三大应用场景之一，发展越来越迅猛。预计5G网络的连接密度将达到100万/km2，具备千亿设备的连接能力。与普通的2C用户相比，智能电表、水表等物联网终端的位置相对固定，发送数据的数据量和周期相对固定，因此，物联网终端的特性更易被掌握和分析。
目前，物联网终端发送数据的周期相对固定，若在同一时间有大量物联网设备同时发起随机接入请求进行数据传输，可能会导致物联网终端的接入失败和网络拥塞，而网络由于无法处理如此大量信令数据容易导致信令风暴的风险。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，提供一种5G系统的随机接入控制方法、装置及系统，用以至少解决相关技术中由于物联网终端发送数据的周期相对固定，若在同一时间有大量物联网设备同时发起随机接入请求进行数据传输时，可能会导致物联网终端的接入失败和网络拥塞的问题。
第一方面，本发明提供一种5G系统的随机接入控制方法，应用于网络数据分析功能NWDAF，所述方法包括：
获取目标基站在预设时间段的拥塞等级；
将所述拥塞等级发送给所述目标基站，其中，所述拥塞等级用于触发所述目标基站在预设时间段到达之时或之后将所述拥塞等级插入主系统信息块MIB或系统信息块SIB消息的预设字段中，并将插入了拥塞等级的MIB或SIB消息按照既定发送周期广播发送给满足预定条件的终端，以使所述终端根据所述拥塞等级随机退避后，向所述目标基站发送随机接入请求。
进一步地，所述获取目标基站在预设时间段的拥塞等级，具体包括：
获取所述目标基站当前的硬件负载和物理资源块PRB利用率；
获取所述目标基站可承载的总用户数、可承载的总流量，以及在所述预设时间段预计待接入的终端数量和预计待接入的终端流量；
根据所述硬件负载、所述PRB利用率、所述可承载的总用户数、所述可承载的总流量、所述预计待接入的终端数量和所述预计待接入的终端流量获取所述目标基站在预设时间段的拥塞等级。
进一步地，所述获取所述目标基站在所述预设时间段预计待接入的终端数量和预计待接入的终端流量，具体包括：
获取目标基站范围内各终端的上报周期、业务量和位置信息；
根据所述上报周期和位置信息获取所述目标基站在所述预设时间段预计待接入的终端数量；
根据所述上报周期、业务量和位置信息获取所述目标基站在所述预设时间段预计待接入的终端流量。
进一步地，所述根据所述硬件负载、所述PRB利用率、所述可承载的总用户数、所述可承载的总流量、所述预计待接入的终端数量和所述预计待接入的终端流量获取所述目标基站在预设时间段的拥塞等级，具体包括：
根据以下公式计算所述目标基站的拥塞风险：
Figure BDA0003643132350000031
其中，R为拥塞风险，W1、W2、W3、W4为预设参数，且W1+W2+W3+W4＝1；
根据所述拥塞风险确定所述目标基站在预设时间段的拥塞等级。
进一步地，所述根据所述拥塞风险确定所述目标基站在预设时间段的拥塞等级，具体包括：
若所述拥塞风险小于等于第一阀值，则确定所述拥塞等级为一级；
若所述拥塞风险大于第一阀值且小于等于第二阀值，则确定所述拥塞等级为二级；
若所述拥塞风险大于第二阀值且小于等于第三阀值，则确定所述拥塞等级为三级；
若所述拥塞风险大于第三阀值，则所述NWDAF确定所述拥塞等级为四级；
其中，第一阀值、第二阀值、第三阀值和第四阀值的取值范围均为[0％，100％]，且所述第一阀值小于所述第二阀值，所述第二阀值小于所述第三阀值，所述第三阀值小于所述第四阀值。
进一步地，所述预设字段为所述MIB或SIB消息中的空闲字段，所述预定条件包括终端将要在下一周期发起随机接入请求的发送时间点位于所述预设时间段。
第二方面，本发明提供一种5G系统的随机接入控制方法，应用于目标基站，所述方法包括：
接收网络数据分析功能NWDAF发送的所述目标基站在预设时间段的拥塞等级；
在预设时间段到达之时或之后将所述拥塞等级插入主系统信息块MIB或系统信息块SIB消息的预设字段中；
将插入了拥塞等级的MIB或SIB消息按照既定发送周期广播发送给满足预定条件的终端，以使所述终端根据所述拥塞等级随机退避后，向所述目标基站发送随机接入请求。
进一步地，所述预设字段为所述MIB或SIB消息中的空闲字段，所述预定条件包括终端将要在下一周期发起随机接入请求的发送时间点位于所述预设时间段。
第三方面，本发明提供一种5G系统的随机接入控制方法，应用于终端，所述方法包括：
接收目标基站发送的插入了拥塞等级的MIB或SIB消息，所述插入了拥塞等级的MIB或SIB消息根据既定发送周期广播发送；
根据所述拥塞等级随机退避后，向所述目标基站发送随机接入请求。
进一步地，所述预设字段为所述MIB或SIB消息中的空闲字段，所述终端将要在下一周期发起随机接入请求的发送时间点位于所述预设时间段。
进一步地，所述根据所述拥塞等级随机退避后，向所述目标基站发送随机接入请求，具体包括：
在下一周期发起随机接入请求的发送时间点到达时，根据所述拥塞等级随机等待一段时间，并在随机等待一段时间后向所述目标基站发送随机接入请求。
第四方面，本发明提供一种5G系统的随机接入控制装置，应用于网络数据分析功能NWDAF，所述装置包括：
拥塞等级获取模块，用于获取目标基站在预设时间段的拥塞等级；
拥塞等级发送模块，与所述拥塞等级获取模块连接，用于将所述拥塞等级发送给所述目标基站，其中，所述拥塞等级用于触发所述目标基站在预设时间段到达之时或之后将所述拥塞等级插入主系统信息块MIB或系统信息块SIB消息的预设字段中，并将插入了拥塞等级的MIB或SIB消息按照既定发送周期广播发送给满足预定条件的终端，以使所述终端根据所述拥塞等级随机退避后，向所述目标基站发送随机接入请求。
第五方面，本发明提供一种5G系统的随机接入控制装置，应用于目标基站，所述装置包括：
拥塞等级接收模块，用于接收网络数据分析功能NWDAF发送的所述目标基站在预设时间段的拥塞等级；
拥塞等级插入模块，与所述拥塞等级接收模块连接，用于在预设时间段到达之时或之后将所述拥塞等级插入主系统信息块MIB或系统信息块SIB消息的预设字段中；
消息发送模块，与所述拥塞等级插入模块连接，用于将插入了拥塞等级的MIB或SIB消息按照既定发送周期广播发送给满足预定条件的终端，以使所述终端根据所述拥塞等级随机退避后，向所述目标基站发送随机接入请求。
第六方面，本发明提供一种5G系统的随机接入控制装置，应用于终端，所述装置包括：
消息接收模块，用于接收目标基站发送的插入了拥塞等级的MIB或SIB消息，所述插入了拥塞等级的MIB或SIB消息根据既定发送周期广播发送
随机接入控制模块，与所述消息接收模块连接，用于根据所述拥塞等级随机退避后，向所述目标基站发送随机接入请求。
第七方面，本发明提供一种5G系统的随机接入控制系统，包括网络数据分析功能NWDAF、目标基站和终端；
所述NWDAF用于执行第一方面所述的5G系统的随机接入控制方法；
所述目标基站用于执行第二方面所述的5G系统的随机接入控制方法；
所述终端用于执行第三方面所述的5G系统的随机接入控制方法。
本发明提供的5G系统的随机接入控制方法、装置及系统，通过在5G网络新增NWDAF网元，并由NWDAF网元分析目标基站在预设时间段的拥塞等级，并将所述拥塞等级发送给所述目标基站，以使所述目标基站在预设时间段到达之时或之后将所述拥塞等级插入主系统信息块MIB或系统信息块SIB消息的预设字段中，并将插入了拥塞等级的MIB或SIB消息按照既定发送周期广播发送给满足预定条件的终端，终端接收到该插入了拥塞等级的MIB或SIB消息后根据所述拥塞等级随机退避后，向所述目标基站发送随机接入请求，进而能够有效降低物联网终端的接入失败概率以及避免网络拥塞，同时能够节省Msg1、Msg2等更多交互信令，解决了相关技术中由于物联网终端发送数据的周期相对固定，若在同一时间有大量物联网设备同时发起随机接入请求进行数据传输时，可能会导致物联网终端的接入失败和网络拥塞的问题。
附图说明
图1为本发明实施例1的一种5G系统的随机接入控制方法的流程图；
图2为本发明实施例的一种5G系统的随机接入控制方法的交互示意图；
图3为本发明实施例2的一种5G系统的随机接入控制方法的流程图；
图4为本发明实施例3的一种5G系统的随机接入控制方法的流程图；
图5为本发明实施例4的一种5G系统的随机接入控制装置的结构示意图；
图6为本发明实施例5的一种5G系统的随机接入控制装置的结构示意图；
图7为本发明实施例6的一种5G系统的随机接入控制装置的结构示意图；
图8为本发明实施例7的一种5G系统的随机接入控制系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
可以理解的是，此处描述的具体实施例和附图仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。
可以理解的是，在不冲突的情况下，本发明中的各实施例及实施例中的各特征可相互组合。
可以理解的是，为便于描述，本发明的附图中仅示出了与本发明相关的部分，而与本发明无关的部分未在附图中示出。
可以理解的是，本发明的实施例中所涉及的每个单元、模块可仅对应一个实体结构，也可由多个实体结构组成，或者，多个单元、模块也可集成为一个实体结构。
可以理解的是，在不冲突的情况下，本发明的流程图和框图中所标注的功能、步骤可按照不同于附图中所标注的顺序发生。
可以理解的是，本发明的流程图和框图中，示出了按照本发明各实施例的系统、装置、设备、方法的可能实现的体系架构、功能和操作。其中，流程图或框图中的每个方框可代表一个单元、模块、程序段、代码，其包含用于实现规定的功能的可执行指令。而且，框图和流程图中的每个方框或方框的组合，可用实现规定的功能的基于硬件的系统实现，也可用硬件与计算机指令的组合来实现。
可以理解的是，本发明实施例中所涉及的单元、模块可通过软件的方式实现，也可通过硬件的方式来实现，例如单元、模块可位于处理器中。
申请概述
5G用户接入网络有非常成熟的随机接入流程，小区搜索过程之后，终端与小区取得下行同步，终端通过解析基站周期性发送的MIB(Master Information Block，主系统信息块)、SIB(System Information Blocks，系统信息块)后获得小区相关信息，通过随机接入流程获得上行同步。随机接入分为基于竞争的随机接入和基于非竞争的随机接入。当有物联网终端请求接入网络时，会与基站交互多条接入信令，若同一时间有大量物联网终端发起随机接入请求，可能会导致物联网终端的接入失败和网络拥塞。虽然在随机接入流程里的Msg2(random access response)消息里会携带要求用户进行退避的指示BI(BackoffIndicator)，但是完成此退避指示仍需要交互Msg1(random access preamble)、Msg2等多条信令消息，增加了网络的拥塞概率。
针对上述技术问题，本发明的构思是提供一种5G系统的随机接入控制方法、装置及系统，为了避免多个物联网终端在同一时间发起随机接入请求，对5G物联网系统的随机接入控制方法进行优化设计，结合物联网终端的特点(与普通的2C用户相比，智能电表、水表等物联网终端的位置相对固定，发送数据的数据量和周期相对固定，因此物联网终端的特性更易被掌握和分析)，通过在5G网络中新增NWDAF(Network Data AnalyticsFunction，网络数据分析功能)网元对基站做拥塞等级的预测分析，终端根据拟接入基站的拥塞等级随机退避不同的时间再发起随机接入请求，由于终端是在发起随机接入流程之前(即在发送Msg1消息之前)就进行随机退避，因此将会节省大量Msg1、Msg2等随机接入的交互信令，并能有效提高物联网终端的接入成功概率、避免网络拥塞。
在介绍了本申请的基本原理之后，下面将参考附图来具体介绍本申请的各种非限制性实施例。
实施例1：
本实施例提供一种5G系统的随机接入控制方法，应用于网络数据分析功能NWDAF，如图1所示，该方法包括：
步骤S101：获取目标基站在预设时间段的拥塞等级。
在本实施例中，为了避免多个物联网终端在同一时间发起随机接入请求，在5G网络中新增NWDAF网元，用于对基站做拥塞等级的预测分析。
可选地，所述获取目标基站在预设时间段的拥塞等级，具体包括：
获取所述目标基站当前的硬件负载和物理资源块PRB(Physical ResourceBlock)利用率；
获取所述目标基站可承载的总用户数、可承载的总流量，以及在所述预设时间段预计待接入的终端数量和预计待接入的终端流量；
根据所述硬件负载、所述PRB利用率、所述可承载的总用户数、所述可承载的总流量、所述预计待接入的终端数量和所述预计待接入的终端流量获取所述目标基站在预设时间段的拥塞等级。
在本实施例中，预设时间段可以指当前时间点之后的任一时间段，NWDAF与OAM(operation administration and maintenance，运行管理和维护系统)以及其他系统(如物联网应用平台等)通信连接，可以从OAM以及其他系统收集数据，并运用大数据分析方法进行拥塞等级的分析和预测。其中，OAM中存储有各基站的资源使用情况以及可承载的信息，具体包括各基站的硬件负载、PRB利用率、可承载的总用户数、可承载的总流量等信息。其他系统(如物联网应用平台等)中存储有各终端的上报周期，业务量、位置信息等。同时，NWDAF还与5GC的核心网网元连接，比如AMF(acess and mobility management function，接入与移动管理功能)、SMF(Session Management Function，会话管理功能)等等。
在本实施例中，OAM定期或不定期地向NWDAF上报各基站的硬件负载和PRB利用率等信息，每个基站可承载的总用户数和可承载的总流量可以由NWDAF事先存储，或者由OAM定期或不定期地上报，同时，NWDAF可以从其他系统获取各终端的上报周期，业务量、位置信息等，并根据获取到的信息得到各基站预设时间段预计待接入的终端数量和预计待接入的终端流量，其中，终端泛指智能电表、水表等物联网终端，业务量是指用户的流量，比如某个物联网用户可能每天发送一次数据，数据流量为100kb，目标基站为所有基站中的任意一个基站。
可选地，所述获取所述目标基站在所述预设时间段预计待接入的终端数量和预计待接入的终端流量，具体包括：
获取目标基站范围内各终端的上报周期、业务量和位置信息；
根据所述上报周期和位置信息获取所述目标基站在所述预设时间段预计待接入的终端数量；
根据所述上报周期、业务量和位置信息获取所述目标基站在所述预设时间段预计待接入的终端流量。
在本实施例中，NWDAF根据终端的上报周期和位置信息，可分析得到目标基站在预设时间段内预计待接入的终端数量，根据终端的上报周期、位置信息和业务量，可分析得到目标基站在预设时间段内预计待接入的终端流量。
可选地，所述根据所述硬件负载、所述PRB利用率、所述可承载的总用户数、所述可承载的总流量、所述预计待接入的终端数量和所述预计待接入的终端流量获取所述目标基站在预设时间段的拥塞等级，具体包括：
根据以下公式计算所述目标基站的拥塞风险：
Figure BDA0003643132350000101
其中，R为拥塞风险，W1、W2、W3、W4为预设参数，且W1+W2+W3+W4＝1；
根据所述拥塞风险确定所述目标基站在预设时间段的拥塞等级。
具体地，若所述拥塞风险小于等于第一阀值，则确定所述拥塞等级为一级；
若所述拥塞风险大于第一阀值且小于等于第二阀值，则确定所述拥塞等级为二级；
若所述拥塞风险大于第二阀值且小于等于第三阀值，则确定所述拥塞等级为三级；
若所述拥塞风险大于第三阀值，则确定所述拥塞等级为四级；
其中，第一阀值、第二阀值、第三阀值和第四阀值的取值范围均为[0％，100％]，且所述第一阀值小于所述第二阀值，所述第二阀值小于所述第三阀值，所述第三阀值小于所述第四阀值。
在本实施例中，拥塞等级越高，说明拥塞程度越高，此时需要终端随机退避更长的时间再发起随机接入流程，其中，拥塞等级、预设参数以及各阀值可以根据实际情况进行设置，本发明为了便于拥塞等级的传输，将拥塞等级划分为四个等级，采用对待接入的终端数量、可承载的总流量等评价指标加权值(即预设参数)的方式进行计算，得到目标基站在预设时间段的拥塞等级。
步骤S102：将所述拥塞等级发送给所述目标基站，其中，所述拥塞等级用于触发所述目标基站在预设时间段到达之时或之后将所述拥塞等级插入主系统信息块MIB或系统信息块SIB消息的预设字段中，并将插入了拥塞等级的MIB或SIB消息按照既定发送周期广播发送给满足预定条件的终端，以使所述终端根据所述拥塞等级随机退避后，向所述目标基站发送随机接入请求。
在本实施例中，NWDAF可以通过OAM或AMF将预测得到的拥塞等级发送给目标基站。具体地，NWDAF可以向OAM发送目标基站的拥塞等级，由OAM向目标基站转发其拥塞等级，或者NWDAF可以向AMF发送目标基站的拥塞等级，由AMF向目标基站转发其拥塞等级。
可选地，所述预设字段为所述MIB或SIB消息中的空闲字段，所述预定条件包括终端将要在下一周期发起随机接入请求的发送时间点位于所述预设时间段。
在本实施例中，目标基站接收到该拥塞等级后，更新周期性发送的MIB/SIB消息，目前，在MIB/SIB的消息字段里，均留有空闲字段，可将拥塞等级填入至MIB/SIB的空闲字段里，空闲字段指未使用的字段或保留的字段，以四个等级为例，四个拥塞等级占用2bit。则四个拥塞等级设置可以如表1所示，其中，00表示一级、01表示二级，依次类推。
表1：拥塞等级设置示意表
Figure BDA0003643132350000121
其中，N1、N2、N3可以根据需要进行设置。目标基站在预设时间段到达之时或之后，比如，预设时间段的开始时间点可以与下一个MIB或者SIB的广播周期开始时间点相同，当预设时间段到达之时，目标基站将所述拥塞等级插入MIB或SIB消息的预设字段中，并将插入了拥塞等级的MIB或SIB消息按照既定周期广播发送，终端解析出MIB/SIB消息中的拥塞等级，并根据所述拥塞等级随机退避，即随机等待一段时间，假设终端解析出的拥塞等级为二级，则终端选择0～N1之间的任意一个随机值进行退避，退避时间到，终端发起正常随机接入流程。
在一个具体的实施例中，参考图2，示出了本发明实施例提供的一种5G系统的随机接入控制方法的交互示意图。以目标基站为例，该5G系统的随机接入控制方法包括如下步骤：
步骤S01：OAM向NWDAF上报目标基站的硬件负载、PRB利用率、可承载的总用户数和可承载的总流量；
步骤S02：NWDAF从其他系统获取各终端的上报周期，业务量和位置信息；
步骤S03：NWDAF预测分析目标基站在预设时间段的拥塞等级；
具体地，NWDAF根据终端的上报周期和位置信息，可分析得到目标基站在预设时间段内预计待接入的终端数量，根据终端的上报周期、位置信息和业务量，可分析得到目标基站在预设时间段内预计待接入的终端流量，再根据以下公式得到目标基站在预设时间段的拥塞等级：
Figure BDA0003643132350000131
Figure BDA0003643132350000132
式中，R为拥塞风险，W1、W2、W3、W4为预设参数，且W1+W2+W3+W4＝1，L为拥塞等级，level1为一级，level2为二级，依次类推，V1、V2、V3、V4为对应的阀值，取值范围均为0～100％之间的值。
步骤S04：NWDAF向OAM或AMF发送目标基站的拥塞等级；
步骤S05：OAM或AMF向目标基站转发其拥塞等级。
步骤S06：目标基站将拥塞等级插入MIB/SIB消息的空闲字段里；
步骤S07：目标基站按照既定周期广播发送插入了拥塞等级的MIB或SIB消息；
步骤S08：终端解析MIB或SIB消息，并根据拥塞等级随机退避；
步骤S09：退避时间到，终端发起正常随机接入流程。
本发明实施例提供的5G系统的随机接入控制方法，通过在5G网络新增NWDAF网元，并由NWDAF网元分析目标基站在预设时间段的拥塞等级，并将所述拥塞等级发送给所述目标基站，以使所述目标基站在预设时间段到达之时或之后将所述拥塞等级插入主系统信息块MIB或系统信息块SIB消息的预设字段中，并将插入了拥塞等级的MIB或SIB消息按照既定发送周期广播发送给满足预定条件的终端，终端接收到该插入了拥塞等级的MIB或SIB消息后根据所述拥塞等级随机退避后，向所述目标基站发送随机接入请求，进而能够有效降低物联网终端的接入失败概率以及避免网络拥塞，同时能够节省Msg1、Msg2等更多交互信令，解决了相关技术中由于物联网终端发送数据的周期相对固定，若在同一时间有大量物联网设备同时发起随机接入请求进行数据传输时，可能会导致物联网终端的接入失败和网络拥塞的问题。
实施例2：
如图3所示，本实施例提供一种5G系统的随机接入控制方法，应用于目标基站，所述方法包括：
步骤S201：接收网络数据分析功能NWDAF发送的所述目标基站在预设时间段的拥塞等级；
在本实施例中，为了避免多个物联网终端在同一时间发起随机接入请求，在5G网络中新增NWDAF网元，用于对基站做拥塞等级的预测分析。具体地，NWDAF接收OAM上报的目标基站的硬件负载、PRB利用率、可承载的总用户数和可承载的总流量，并从其他系统获取各终端的上报周期，业务量和位置信息，NWDAF根据终端的上报周期和位置信息，分析得到目标基站在预设时间段内预计待接入的终端数量，根据终端的上报周期、位置信息和业务量，分析得到目标基站在预设时间段内预计待接入的终端流量，再根据以下公式得到目标基站在预设时间段的拥塞等级：
Figure BDA0003643132350000141
Figure BDA0003643132350000142
式中，R为拥塞风险，W1、W2、W3、W4为预设参数，且W1+W2+W3+W4＝1，L为拥塞等级，level1为一级，level2为二级，依次类推，V1、V2、V3、V4为对应的阀值，取值范围均为0～100％之间的值。
NWDAF得到拥塞等级后，通过OAM或AMF将预测得到的拥塞等级发送给目标基站。
步骤S202：在预设时间段到达之时或之后将所述拥塞等级插入主系统信息块MIB或系统信息块SIB消息的预设字段中。
在本实施例中，所述预设字段为所述MIB或SIB消息中的空闲字段。
步骤S203：将插入了拥塞等级的MIB或SIB消息按照既定发送周期广播发送给满足预定条件的终端，以使所述终端根据所述拥塞等级随机退避后，向所述目标基站发送随机接入请求。
在本实施例中，所述预定条件包括终端将要在下一周期发起随机接入请求的发送时间点位于所述预设时间段。终端在下一周期发起随机接入请求的发送时间点到达时，根据所述拥塞等级随机等待一段时间，并在随机等待一段时间后向所述目标基站发送随机接入请求。
实施例3：
如图4所示，本实施例提供一种5G系统的随机接入控制方法，应用于终端，所述方法包括：
步骤S301：接收目标基站发送的插入了拥塞等级的MIB或SIB消息，所述插入了拥塞等级的MIB或SIB消息根据既定发送周期广播发送
在本实施例中，为了避免多个物联网终端在同一时间发起随机接入请求，在5G网络中新增NWDAF网元，用于对基站做拥塞等级的预测分析。具体地，NWDAF接收OAM上报的目标基站的硬件负载、PRB利用率、可承载的总用户数和可承载的总流量，并从其他系统获取各终端的上报周期，业务量和位置信息，NWDAF根据终端的上报周期和位置信息，分析得到目标基站在预设时间段内预计待接入的终端数量，根据终端的上报周期、位置信息和业务量，分析得到目标基站在预设时间段内预计待接入的终端流量，再根据以下公式得到目标基站在预设时间段的拥塞等级：
Figure BDA0003643132350000161
Figure BDA0003643132350000162
式中，R为拥塞风险，W1、W2、W3、W4为预设参数，且W1+W2+W3+W4＝1，L为拥塞等级，level1为一级，level2为二级，依次类推，V1、V2、V3、V4为对应的阀值，取值范围均为0～100％之间的值。
NWDAF得到拥塞等级后，通过OAM或AMF将预测得到的拥塞等级发送给目标基站，目标基站向所有或满足预定条件的终端发送插入了拥塞等级的MIB或SIB消息。
可选地，所述预设字段为所述MIB或SIB消息中的空闲字段，所述终端将要在下一周期发起随机接入请求的发送时间点位于所述预设时间段。
步骤S302：根据所述拥塞等级随机退避后，向所述目标基站发送随机接入请求。
具体地，所述终端在下一周期发起随机接入请求的发送时间点到达时，根据所述拥塞等级随机等待一段时间，并在随机等待一段时间后向所述目标基站发送随机接入请求。
实施例4：
如图5所示，本实施例提供一种5G系统的随机接入控制装置，应用于网络数据分析功能NWDAF，所述装置包括：
拥塞等级获取模块11，用于获取目标基站在预设时间段的拥塞等级；
拥塞等级发送模块12，与所述拥塞等级获取模块11连接，用于将所述拥塞等级发送给所述目标基站，其中，所述拥塞等级用于触发所述目标基站在预设时间段到达之时或之后将所述拥塞等级插入主系统信息块MIB或系统信息块SIB消息的预设字段中，并将插入了拥塞等级的MIB或SIB消息按照既定发送周期广播发送给满足预定条件的终端，以使所述终端根据所述拥塞等级随机退避后，向所述目标基站发送随机接入请求。
可选地，拥塞等级获取模块11具体包括：
第一获取单元，用于获取所述目标基站当前的硬件负载和物理资源块PRB利用率；
第二获取单元，用于获取所述目标基站可承载的总用户数、可承载的总流量，以及在所述预设时间段预计待接入的终端数量和预计待接入的终端流量；
第三获取单元，用于根据所述硬件负载、所述PRB利用率、所述可承载的总用户数、所述可承载的总流量、所述预计待接入的终端数量和所述预计待接入的终端流量获取所述目标基站在预设时间段的拥塞等级。
可选地，所述第二获取单元具体包括：
可承载信息获取单元，用于获取所述目标基站可承载的总用户数、可承载的总流量；
终端信息获取单元，用于获取目标基站范围内各终端的上报周期、业务量和位置信息；
终端数量获取单元，用于根据所述上报周期和位置信息获取所述目标基站在所述预设时间段预计待接入的终端数量；
终端流量获取单元，用于根据所述上报周期、业务量和位置信息获取所述目标基站在所述预设时间段预计待接入的终端流量。
可选地，第三获取单元具体包括：
拥塞风险获取单元，用于根据以下公式计算所述目标基站的拥塞风险：
Figure BDA0003643132350000181
其中，R为拥塞风险，W1、W2、W3、W4为预设参数，且W1+W2+W3+W4＝1；
拥塞等级获取单元，用于根据所述拥塞风险确定所述目标基站在预设时间段的拥塞等级。
可选地，所述拥塞等级获取单元具体包括：
第一确定单元，用于若所述拥塞风险小于等于第一阀值，则确定所述拥塞等级为一级；
第二确定单元，用于若所述拥塞风险大于第一阀值且小于等于第二阀值，则确定所述拥塞等级为二级；
第三确定单元，用于若所述拥塞风险大于第二阀值且小于等于第三阀值，则确定所述拥塞等级为三级；
第四确定单元，用于若所述拥塞风险大于第三阀值，则确定所述拥塞等级为四级；
其中，第一阀值、第二阀值、第三阀值和第四阀值的取值范围均为[0％，100％]，且所述第一阀值小于所述第二阀值，所述第二阀值小于所述第三阀值，所述第三阀值小于所述第四阀值。
可选地，所述预设字段为所述MIB或SIB消息中的空闲字段，所述预定条件包括终端将要在下一周期发起随机接入请求的发送时间点位于所述预设时间段。
实施例5：
如图6所示，本实施例提供一种5G系统的随机接入控制装置，应用于目标基站，所述装置包括：
拥塞等级接收模块21，用于接收网络数据分析功能NWDAF发送的所述目标基站在预设时间段的拥塞等级；
拥塞等级插入模块22，与所述拥塞等级接收模块21连接，用于在预设时间段到达之时或之后将所述拥塞等级插入主系统信息块MIB或系统信息块SIB消息的预设字段中；
消息发送模块23，与所述拥塞等级插入模块22连接，用于将插入了拥塞等级的MIB或SIB消息按照既定发送周期广播发送给满足预定条件的终端，以使所述终端根据所述拥塞等级随机退避后，向所述目标基站发送随机接入请求。
可选地，所述预设字段为所述MIB或SIB消息中的空闲字段，所述预定条件包括终端将要在下一周期发起随机接入请求的发送时间点位于所述预设时间段。
实施例6：
如图7所示，本实施例提供一种5G系统的随机接入控制装置，应用于终端，所述装置包括：
消息接收模块31，用于接收目标基站发送的插入了拥塞等级的MIB或SIB消息，所述插入了拥塞等级的MIB或SIB消息根据既定发送周期广播发送；
随机接入控制模块32，与所述消息接收模块31连接，用于根据所述拥塞等级随机退避后，向所述目标基站发送随机接入请求。
可选地，所述预设字段为所述MIB或SIB消息中的空闲字段，所述终端将要在下一周期发起随机接入请求的发送时间点位于所述预设时间段。
可选地，所述随机接入控制模块32具体用于在下一周期发起随机接入请求的发送时间点到达时，根据所述拥塞等级随机等待一段时间，并在随机等待一段时间后向所述目标基站发送随机接入请求。
实施例7：
如图8所示，本实施例提供一种5G系统的随机接入控制系统，包括网络数据分析功能NWDAF 41、目标基站42和终端43；
所述NWDAF 41用于执行实施例1所述的5G系统的随机接入控制方法；
所述目标基站42用于执行实施例2所述的5G系统的随机接入控制方法；
所述终端43用于执行实施例3所述的5G系统的随机接入控制方法。
实施例2至实施例7提供的5G系统的随机接入控制方法、装置及系统，通过在5G网络新增NWDAF网元，并由NWDAF网元分析目标基站在预设时间段的拥塞等级，并将所述拥塞等级发送给所述目标基站，以使所述目标基站在预设时间段到达之时或之后将所述拥塞等级插入主系统信息块MIB或系统信息块SIB消息的预设字段中，并将插入了拥塞等级的MIB或SIB消息按照既定发送周期广播发送给满足预定条件的终端，终端接收到该插入了拥塞等级的MIB或SIB消息后根据所述拥塞等级随机退避后，向所述目标基站发送随机接入请求，进而能够有效降低物联网终端的接入失败概率以及避免网络拥塞，同时能够节省Msg1、Msg2等更多交互信令，解决了相关技术中由于物联网终端发送数据的周期相对固定，若在同一时间有大量物联网设备同时发起随机接入请求进行数据传输时，可能会导致物联网终端的接入失败和网络拥塞的问题。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种5G系统的随机接入控制方法，其特征在于，应用于网络数据分析功能NWDAF，所述方法包括：
获取目标基站在预设时间段的拥塞等级；
将所述拥塞等级发送给所述目标基站，其中，所述拥塞等级用于触发所述目标基站在预设时间段到达之时或之后将所述拥塞等级插入主系统信息块MIB或系统信息块SIB消息的预设字段中，并将插入了拥塞等级的MIB或SIB消息按照既定发送周期广播发送给满足预定条件的终端，以使所述终端根据所述拥塞等级随机退避后，向所述目标基站发送随机接入请求。
2.根据权利要求1所述的5G系统的随机接入控制方法，其特征在于，所述获取目标基站在预设时间段的拥塞等级，具体包括：
获取所述目标基站当前的硬件负载和物理资源块PRB利用率；
获取所述目标基站可承载的总用户数、可承载的总流量，以及在所述预设时间段预计待接入的终端数量和预计待接入的终端流量；
根据所述硬件负载、所述PRB利用率、所述可承载的总用户数、所述可承载的总流量、所述预计待接入的终端数量和所述预计待接入的终端流量获取所述目标基站在预设时间段的拥塞等级。
3.根据权利要求2所述的5G系统的随机接入控制方法，其特征在于，所述获取所述目标基站在所述预设时间段预计待接入的终端数量和预计待接入的终端流量，具体包括：
获取目标基站范围内各终端的上报周期、业务量和位置信息；
根据所述上报周期和位置信息获取所述目标基站在所述预设时间段预计待接入的终端数量；
根据所述上报周期、业务量和位置信息获取所述目标基站在所述预设时间段预计待接入的终端流量。
4.根据权利要求2所述的5G系统的随机接入控制方法，其特征在于，所述根据所述硬件负载、所述PRB利用率、所述可承载的总用户数、所述可承载的总流量、所述预计待接入的终端数量和所述预计待接入的终端流量获取所述目标基站在预设时间段的拥塞等级，具体包括：
根据以下公式计算所述目标基站的拥塞风险：
Figure FDA0003643132340000021
其中，R为拥塞风险，W1、W2、W3、W4为预设参数，且W1+W2+W3+W4＝1；
根据所述拥塞风险确定所述目标基站在预设时间段的拥塞等级。
5.根据权利要求4所述的5G系统的随机接入控制方法，其特征在于，所述根据所述拥塞风险确定所述目标基站在预设时间段的拥塞等级，具体包括：
若所述拥塞风险小于等于第一阀值，则确定所述拥塞等级为一级；
若所述拥塞风险大于第一阀值且小于等于第二阀值，则确定所述拥塞等级为二级；
若所述拥塞风险大于第二阀值且小于等于第三阀值，则确定所述拥塞等级为三级；
若所述拥塞风险大于第三阀值，则确定所述拥塞等级为四级；
其中，第一阀值、第二阀值、第三阀值和第四阀值的取值范围均为[0％，100％]，且所述第一阀值小于所述第二阀值，所述第二阀值小于所述第三阀值，所述第三阀值小于所述第四阀值。
6.根据权利要求1所述的5G系统的随机接入控制方法，其特征在于，所述预设字段为所述MIB或SIB消息中的空闲字段，所述预定条件包括终端将要在下一周期发起随机接入请求的发送时间点位于所述预设时间段。
7.一种5G系统的随机接入控制方法，其特征在于，应用于目标基站，所述方法包括：
接收网络数据分析功能NWDAF发送的所述目标基站在预设时间段的拥塞等级；
在预设时间段到达之时或之后将所述拥塞等级插入主系统信息块MIB或系统信息块SIB消息的预设字段中；
将插入了拥塞等级的MIB或SIB消息按照既定发送周期广播发送给满足预定条件的终端，以使所述终端根据所述拥塞等级随机退避后，向所述目标基站发送随机接入请求。
8.根据权利要求7所述的5G系统的随机接入控制方法，其特征在于，所述预设字段为所述MIB或SIB消息中的空闲字段，所述预定条件包括终端将要在下一周期发起随机接入请求的发送时间点位于所述预设时间段。
9.一种5G系统的随机接入控制方法，其特征在于，应用于终端，所述方法包括：
接收目标基站发送的插入了拥塞等级的MIB或SIB消息，所述插入了拥塞等级的MIB或SIB消息根据既定发送周期广播发送；
根据所述拥塞等级随机退避后，向所述目标基站发送随机接入请求。
10.根据权利要求9所述的5G系统的随机接入控制方法，其特征在于，所述预设字段为所述MIB或SIB消息中的空闲字段，所述终端将要在下一周期发起随机接入请求的发送时间点位于所述预设时间段。
11.根据权利要求10所述的5G系统的随机接入控制方法，其特征在于，所述根据所述拥塞等级随机退避后，向所述目标基站发送随机接入请求，具体包括：
在下一周期发起随机接入请求的发送时间点到达时，根据所述拥塞等级随机等待一段时间，并在随机等待一段时间后向所述目标基站发送随机接入请求。
12.一种5G系统的随机接入控制装置，其特征在于，应用于网络数据分析功能NWDAF，所述装置包括：
拥塞等级获取模块，用于获取目标基站在预设时间段的拥塞等级；
拥塞等级发送模块，与所述拥塞等级获取模块连接，用于将所述拥塞等级发送给所述目标基站，其中，所述拥塞等级用于触发所述目标基站在预设时间段到达之时或之后将所述拥塞等级插入主系统信息块MIB或系统信息块SIB消息的预设字段中，并将插入了拥塞等级的MIB或SIB消息按照既定发送周期广播发送给满足预定条件的终端，以使所述终端根据所述拥塞等级随机退避后，向所述目标基站发送随机接入请求。
13.一种5G系统的随机接入控制装置，其特征在于，应用于目标基站，所述装置包括：
拥塞等级接收模块，用于接收网络数据分析功能NWDAF发送的所述目标基站在预设时间段的拥塞等级；
拥塞等级插入模块，与所述拥塞等级接收模块连接，用于在预设时间段到达之时或之后将所述拥塞等级插入主系统信息块MIB或系统信息块SIB消息的预设字段中；
消息发送模块，与所述拥塞等级插入模块连接，用于将插入了拥塞等级的MIB或SIB消息按照既定发送周期广播发送给满足预定条件的终端，以使所述终端根据所述拥塞等级随机退避后，向所述目标基站发送随机接入请求。
14.一种5G系统的随机接入控制装置，其特征在于，应用于终端，所述装置包括：
消息接收模块，用于接收目标基站发送的插入了拥塞等级的MIB或SIB消息，所述插入了拥塞等级的MIB或SIB消息根据既定发送周期广播发送；
随机接入控制模块，与所述消息接收模块连接，用于根据所述拥塞等级随机退避后，向所述目标基站发送随机接入请求。
15.一种5G系统的随机接入控制系统，其特征在于，包括网络数据分析功能NWDAF、目标基站和终端；
所述NWDAF用于执行权利要求1-6中任一项所述的5G系统的随机接入控制方法；
所述目标基站用于执行权利要求7或8所述的5G系统的随机接入控制方法；
所述终端用于执行权利要求9-11中任一项所述的5G系统的随机接入控制方法。
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102137433A (zh) * 2011-04-15 2011-07-27 电信科学技术研究院 一种接入控制方法及装置
CN104811961A (zh) * 2014-01-24 2015-07-29 中国电信股份有限公司 一种lte无线网络拥塞感知和缓解的方法以及系统
US20170359754A1 (en) * 2016-06-09 2017-12-14 The Regents Of The University Of California Learning-constrained optimal enhancement of cellular networks capacity
CN111901367A (zh) * 2019-05-06 2020-11-06 华为技术有限公司 一种网络数据分析方法及装置
CN111918319A (zh) * 2019-05-08 2020-11-10 中国移动通信集团福建有限公司 一种忙时忙区预测方法及装置
US20200412660A1 (en) * 2018-03-14 2020-12-31 Huawei Technologies Co., Ltd. Congestion Control Method And Network Device
CN113518354A (zh) * 2020-04-10 2021-10-19 华为技术有限公司 一种确定策略的方法、装置及系统
CN113923800A (zh) * 2020-07-08 2022-01-11 华为技术有限公司 一种通信方法及装置
CN114071484A (zh) * 2020-07-30 2022-02-18 华为技术有限公司 基于人工智能的通信方法和通信装置
CN114079999A (zh) * 2020-08-21 2022-02-22 中兴通讯股份有限公司 通信控制方法、网元及存储介质

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102137433A (zh) * 2011-04-15 2011-07-27 电信科学技术研究院 一种接入控制方法及装置
CN104811961A (zh) * 2014-01-24 2015-07-29 中国电信股份有限公司 一种lte无线网络拥塞感知和缓解的方法以及系统
US20170359754A1 (en) * 2016-06-09 2017-12-14 The Regents Of The University Of California Learning-constrained optimal enhancement of cellular networks capacity
US20200412660A1 (en) * 2018-03-14 2020-12-31 Huawei Technologies Co., Ltd. Congestion Control Method And Network Device
CN111901367A (zh) * 2019-05-06 2020-11-06 华为技术有限公司 一种网络数据分析方法及装置
CN111918319A (zh) * 2019-05-08 2020-11-10 中国移动通信集团福建有限公司 一种忙时忙区预测方法及装置
CN113518354A (zh) * 2020-04-10 2021-10-19 华为技术有限公司 一种确定策略的方法、装置及系统
CN113923800A (zh) * 2020-07-08 2022-01-11 华为技术有限公司 一种通信方法及装置
CN114071484A (zh) * 2020-07-30 2022-02-18 华为技术有限公司 基于人工智能的通信方法和通信装置
CN114079999A (zh) * 2020-08-21 2022-02-22 中兴通讯股份有限公司 通信控制方法、网元及存储介质

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MINGYU LEE: "Recycling Random Access Opportunities with Secondary Access Class Barring", IEEE TRANSACTIONS ON MOBILE COMPUTING ( VOLUME: 19, ISSUE: 9, 01 SEPTEMBER 2020), 29 March 2019 (2019-03-29) *
ORANGE: "S2-1912620 "Alignment of User Data Congestion Analytics"", 3GPP TSG_SA\\WG2_ARCH, no. 2, 23 November 2019 (2019-11-23) *
何鑫: "TD-LTE通信网络室内重大活动通信保障研究和设计", 中国优秀硕士学位论文全文数据库, 15 July 2020 (2020-07-15) *

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