CN115243359B - 一种nb-iot端的时间确定方法、nb-iot芯片、设备及通信系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及通信领域，尤其涉及一种NB‑IOT端的时间确定方法、NB‑IOT芯片、设备、通信系统及计算机可读存储介质。第一时间为NB‑IOT端发送完成附着完成消息的时间，第二时间为NB‑IOT端收到基站发送的核心网消息的时间，通过第一时间和第二时间确定时间补偿，以将NB‑IOT端的时间确定为核心网时间加上时间补偿，从而可以对NB‑IOT端的时间进行时间，得到更准确的时间，提升了用户体验。

Description

一种NB-IOT端的时间确定方法、NB-IOT芯片、设备及通信系统

技术领域

本申请涉及通信领域，尤其涉及一种NB-IOT端的时间确定方法、NB-IOT芯片、设备、通信系统及计算机可读存储介质。

背景技术

物联网(Internet of Things，IoT)技术起源于传媒领域，是一种基于蜂窝的窄带物联网技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，主要应用于超低功耗、弱覆盖和大量终端接入的场景。物联网的一个重要特性是需要通过窄带物联网(Narrowband Internetof Things，NB-IoT)获得网络时间，具体的，可以通过终端接收到的时间信息来获取网络时间，但是由于空口传输时延、错误重传等原因会导致时间精度很差。例如，实际时间与终端获取到的网络时间的差有1秒左右，当终端处于弱覆盖场景下时，实际时间与终端获取到的网络时间的差可能达到几十秒，因此，如何提高物联网端的时间精度成为亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中NB-IOT端的时间精度较差的问题，本申请提供了一种NB-IOT端的时间确定方法、NB-IOT芯片、设备、通信系统及计算机可读存储介质。

本申请的实施例的第一方面提供了一种窄带物联网NB-IOT端的时间确定方法，包括：

NB-IOT端发送附着完成消息给基站；

NB-IOT端接收由基站发送的核心网消息；

核心网消息是由核心网端发送给基站的，核心网消息包括核心网时间，核心网时间为核心网端预设的发送核心网消息给基站的时间；

NB-IOT端的时间为核心网时间加上时间补偿，时间补偿根据第一时间和第二时间确定，第一时间为NB-IOT端发送完成附着完成消息的时间，第二时间为NB-IOT端收到基站发送的核心网消息的时间。

根据第一方面，在一种可能的实现方式中，时间补偿根据第一时间和第二时间确定包括：时间补偿等于第二时间减去第一时间；或者

时间补偿等于第二时间减去第一时间与预设时延的和，预设时延大于0。

根据第一方面，在一种可能的实现方式中，预设时延为40ms至1000ms。

根据第一方面，在一种可能的实现方式中，NB-IOT端发送附着完成消息给基站之后还包括：

基站接收附着完成消息并将附着完成消息发送给核心网端；

核心网端接收附着完成消息后将核心网消息发送给基站；

基站接收核心网消息并将核心网消息发送给NB-IOT端。

根据第一方面，在一种可能的实现方式中，还包括：预设时延根据第二时延、第三时延与第四时延确定；

第二时延为基站接收附着完成消息的时间与基站发送附着完成消息的时间之差；

第三时延为基站发送附着完成消息给核心网端的时间与核心网端接收附着完成消息的时间之差；

第四时延为核心网端接收附着完成消息的时间与核心网端发送核心网消息的时间之差。

根据第一方面，在一种可能的实现方式中，预设时延为第二时延、第三时延与第四时延之和，第二时延预设为10ms至1000ms；第三时延预设为20ms，四时延预设为10ms或者20ms。

根据第一方面，在一种可能的实现方式中，预设时延根据第二时延、第三时延与第四时延确定包括：

预设时延根据第二时延、第三时延、第四时延、第五时延和第六时延确定；

第五时延为核心网端发送核心网消息给基站的时间与基站接收核心网消息的时间之差；

第六时延为为基站接收核心网消息的时间与基站发送核心网消息之间的时间差。

根据第一方面，在一种可能的实现方式中，预设时延根据第二时延、第三时延、第四时延、第五时延和第六时延确定包括：预设时延等于第二时延、第三时延、第四时延、第五时延、第六时延的和的一半；

第五时延预设为20ms；

第六时延预设为10ms至1000ms，第六时延大于或者等于第二时延。

根据第一方面，在一种可能的实现方式中，预设时延根据第二时延、第三时延、第四时延、第五时延和第六时延确定包括：

第二时延、第三时延、第四时延、第五时延和第六时延的和未超过预设的有线网络时延时，预设时延等于第二时延、第三时延、第四时延、第五时延和第六时延的和的一半；

第二时延、第三时延、第四时延、第五时延和第六时延的和超过有线网络时延时，预设时延等于有线网络时延的一半；

有线网络时延为1070ms。

根据第一方面，在一种可能的实现方式中，预设时延根据第二时延、第三时延与第四时延确定还包括：

预设时延根据第一时延、第二时延、第三时延、第四时延、第五时延和第六时延确定；或者，

预设时延等于第一时延、第二时延、第三时延、第四时延之和；

第一时延为基站接收附着完成消息的时间与第一时间之差，第一时延预设为700us。

根据第一方面，在一种可能的实现方式中，预设时延根据第一时延、第二时延、第三时延、第四时延、第五时延和第六时延确定包括：

预设时延等于第一时延、第二时延、第三时延、第四时延、第五时延、第六时延的和的一半；或者

预设时延等于第二时延、第三时延、第四时延、第五时延、第六时延的和的一半再加上第一时延。

根据第一方面，在一种可能的实现方式中，NB-IOT端发送附着完成消息给基站之前，包括：

NB-IOT端向基站发送附着请求消息；

基站收到附着请求消息之后发送附着请求消息给核心网端；

NB-IOT端与核心网端完成身份/安全验证；

核心网端发送附着接受消息给基站；

基站接收到附着接受消息之后将附着接受消息发送给NB-IOT端以使得NB-IOT端发送附着完成消息给基站。

本申请的实施例的第二方面提供了一种NB-IOT芯片，包括存储器和处理器；

存储器与处理器耦合；

存储器，用于存储程序指令；

处理器，用于调用存储器存储的程序指令，使得NB-IOT芯片执行上述第一方面中任一项的NB-IOT端的时间确定方法。

本申请的实施例的第三方面提供了一种NB-IOT设备，包括外壳和如第二方面的NB-IOT芯片，NB-IOT芯片设置于外壳内。

本申请的实施例的第四方面提供了一种NB-IOT通信系统，包括如第三方面的NB-IOT设备、基站和核心网端，NB-IOT设备与基站之间无线连接并且NB-IOT设备与核心网通过光纤通信连接。

本申请的实施例的第五方面提供了一种计算机可读存储介质，包括：其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一项的NB-IOT端的时间确定方法。

与现有技术相比，本申请实施例的有益效果在于：本申请实施例提供了一种NB-IOT端的时间确定方法、NB-IOT芯片、设备、通信系统及计算机可读存储介质，通过第一时间和第二时间确定时间补偿，以将NB-IOT端的时间确定为核心网时间加上时间补偿，从而可以对NB-IOT端的时间进行时间，得到更准确的时间，提升了用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一NB-IOT端、基站与核心网的通信流程图；

图2为本申请实施例提供的一数据包在一次发送过程中进行重复的示意图；

图3为本申请实施例提供的一数据包重传的示意图；

图4为本申请实施例提供的一NB-IOT端的时间确定方法的流程图；

图5为本申请实施例提供的又一NB-IOT端的时间确定方法的流程图；

图6为本申请实施例提供的一核心网端发送给基站的核心网消息的示意图；

图7为本申请实施例提供的再一NB-IOT端的时间确定方法的流程图；

图8为本申请实施例提供的再一NB-IOT端的时间确定方法的流程图；

图9为本申请实施例提供的再一NB-IOT端的时间确定方法的流程图；

图10为本申请实施例提供的一种NB-IOT设备的结构的示意图；

图11为本申请实施例提供的一种NB-IOT通信系统的结构的示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的部分实施例采用举例的方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在各例子中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

NB-IoT虽然集成了LTE(Long Term Evolution，长期演进)的协议框架，但是NB-IOT却无法拥有跟LTE一样准确的时间。其原因是LTE的频段宽度可以达到20MHz，并且使用LTE的设备是在一个子帧内完成的数据收发。20MHz的带宽内，每个子帧可以携带多个用户的数据，调度延迟小。而NB-IOT的频段宽度仅仅为200kHz，NB-IOT带宽资源小，无法在同一子帧内传输控制信息DCI(Downlink Control Information)和数据，最长会需要超过1024个子帧才能完成一次下行数据传输。另外，如果用户较多，多个用户分时占用200kHz带宽，基站的调度时延也会带来很大的时延不确定性，所以需要一种方法来改善时钟精度。本实施例中，基站的调度时延可以理解为基站调度所需的耗时。

在介绍本方案之前，首先对目前NB-IOT端、基站以及核心网端之间的交互进行简单介绍。本申请实施例中，NB-IOT端可以理解为NB-IOT芯片或者NB-IOT设备，请参考图1所示的三者之间的交互流程图，其包括以下步骤：

S101：核心网端获得时间并按照协议将其封装到报文中；

S102：核心网端将该报文发送给基站；

S103：基站收到该报文后将该报文发送给NB-IOT端；

S104：NB-IOT端收到该报文后，NB-IOT端的应用层获取该报文中的时间。

对于步骤S102，核心网端与基站之间的传输时延达到ms级。对于步骤S103，基站和NB-IOT端之间的传输时延比较大，基站和NB-IOT之间的传输时延包括空口传输所耗的时间，另外，如果出现由于NACK(Negative Acknowledgement，否定应答)而重传的情况，则核心网端与基站之间的传输时延可能达到几十秒。对于步骤S104，NB-IOT端收到报文后可以很快获取到报文中的时间并进行时间的更新，NB-IOT端的内部处理时间很短，为ms级别。一般来说，步骤S101中，核心网端获得的时间为当时的准确的时间，但是直到步骤S104，NB-IOT端才获取到该时间，步骤S101到步骤S104会产生很多时延，因此，NB-IOT端获取到的报文中的时间已经晚于实际时间了。本实施例中，核心网端获得的时间为核心网时间，即，步骤S101可以理解为将核心网时间封装在报文中，本实施例中的报文可以称之为核心网消息。本实施例中，核心网的全称为演进分组核心网(Evolved Packet Core,EPC)，也可以通俗的称之为服务器。

为了解决NB-IOT端获取到的时间晚于实际时间的问题，可以通过估算下行重复传输带来的时间损耗和HARQ(Hybrid Automatic Repeat ReQuest，混合自动重传请求)带来的时间损耗来对NB-IOT端的本地时间进行补偿，以提高精度。但是由于NB-IoT端、基站、核心网端三者之间传输的不对称性和不稳定性，难以对HARQ导致的延迟进行准确的估计。

本实施例中，NB-IOT端的时间误差主要受基站的调度时延的影响。时间误差除了来源于基站的调度时延之外，还来源于重复传输时间和HARQ带来的时间损耗，通过估算下行重复传输和HARQ重传的耗时来弥补时间精度的方法可以一定程度上提高时间精度，但是由于无法准确估计基站调度的耗时，因此，仍然无法获取准确的时间。

本申请实施例中，时间误差的来源之一是基站的下行调度。例如，当前基站的服务小区内有多个用户同时在做业务，基站需要有一定的调度策略进行调度，某些用户可能被调度得时间比较靠后，导致基站内部处理耗时较长。由于200kHz的频谱资源不够用，NB-IOT端共享频谱资源，基站需要一个一个地向NB-IOT端发送数据包，不可避免的会出现单个包的重复、NACK重传等问题，从而导致延时的产生。对于LTE来说，由于有更多的频谱资源，因此不存在这个问题。

对于单个包的重复，协议规定上行数据最大可以有128次重复，下行数据最大可以有1024次重复，数据包的重复所耗时长可达几十秒以上。根据NB-IOT协议，一个包可以在一次发送中重复多次，可以通过包的重复来提升接收成功率，避免了多次发送。如图2所示的基站给NB-IOT端发送的数据包的示意图，例如，对于一次发送，数据包1可以重复4次。基站在一次发送中将数据包1重复了4次，则NB-IOT端会收到4个数据包1。

另外，NACK重传也会引入时延，例如，NB-IOT端没有成功接收，基站就需要多次重传，请参考图3：

S301：基站第一次发送数据包1；

S302：NB-IOT端接收的数据包1错误后反馈NACK给到基站；

S303：基站第一次重传数据包1；

S304：NB-IOT端接收的数据包1错误后反馈NACK给到基站；

S305：基站第N次重传数据包1；

S306：NB-IOT端成功接收数据包1后反馈ACK给到基站。

图3所示的实施例中，对于步骤S306，NB-IOT端接收的数据包1正确则表示NB-IOT端成功接收数据包1，从图3的实施例可以看出，数据包1的重传会引入耗时。

为了提高NB-IOT端时间的准确性，请参考图4所示的NB-IOT端的时间确定方法的流程图，其包括以下步骤：

S401：NB-IOT端发送附着完成(Attach Complete)消息给基站；

S402：NB-IOT端接收由基站发送的核心网消息；

S403：NB-IOT端的时间确定为核心网时间加上时间补偿，时间补偿根据第一时间T1和第二时间T2确定。

对于步骤S401，NB-IOT端发送附着完成消息给基站后可以记录第一时间T1，第一时间T1为附着完成消息发送完成的时间。对于步骤S402，NB-IOT端接收由基站发送的核心网消息后可以记录第二时间T2，第二时间T2为NB-IOT端成功接收基站发送的核心网消息的时间。本实施例中，记录第一时间或者第二时间可以理解为对第一时间或者第二时间进行存储以便于后续NB-IOT端用来确定时间。

对于步骤S402，核心网消息是由核心网端发送给基站的，核心网消息包括时间信息，本实施例中，时间信息也称之为核心网时间Tnetwork，核心网时间Tnetwork为核心网端预设的发送核心网消息给基站的时间。核心网端预设了发送核心网消息的时间之后，核心网端可以在该核心网时间Tnetwork到达时发送核心网消息给基站。另外，核心网消息还可以包括网络名称(Networkname)。

对于步骤S403，NB-IOT端的时间确定为核心网时间加上时间补偿可以理解为NB-IOT端对本地的时间进行更新，将本地存储的旧时间更新为核心网时间加上时间补偿，以使得NB-IOT端的时间更准确，从而NB-IOT端可以在更新后的时间执行用户预设的动作，例如，在预设的时间点传输用户所需求的数据。

本申请实施例中，NB-IOT端可以通过计算时间补偿来确定准确时间，该时间补偿用于估算传输时延，从而可以对NB-IOT端进行时间修正。本方案中，第二时间T2和第一时间T1都是NB-IOT端的本地维护的时间，可以理解为，由于第一时间T1为NB-IOT端的附着完成消息发送完成的时间，第二时间T2为NB-IOT端成功接收基站发送的核心网消息的时间，因此，在不需要干预核心网端以及基站的前提下，NB-IOT端可以自己获取到第一时间T1和第二时间T2。

基于上述实施例公开的内容，本实施例中，时间补偿Tc等于第二时间T2减去第一时间T1，即对于步骤S403，NB-IOT端的时间确定为Tnetwork+(T2-T1)。本申请实施例仅仅通过第一时间T1和第二时间T2就可以更新NB-IOT端的时间，将NB-IOT端的时间确定为Tnetwork+(T2-T1)，计算复杂度低。另外，相比于直接将核心网时间Tnetwork作为NB-IOT端的时间，将Tnetwork+(T2-T1)作为NB-IOT端的时间可以使得NB-IOT端的时间更为准确。

基于上述实施例公开的内容，本实施例中，如果NB-IOT端的时间确定为Tnetwork+(T2-T1)，则忽略了基站处理附着完成消息的耗时、基站将附着完成消息发给核心网端的耗时以及核心网端处理附着完成消息的耗时，从而导致NB-IOT端确定的时间是一个比实际时间推后了的时间，因此，为了进一步提高NB-IOT确定的时间的准确度，本实施例中，时间补偿Tc等于第二时间T2减去第一时间T1与预设时延Tr的和，即NB-IOT端的时间为Tnetwork+T2-(T1+Tr)，预设时延大于0。若Tc＝T2-T1，则忽略了基站处理附着完成消息的耗时、基站与核心网端之间的附着完成消息的传输时延以及核心网端处理附着完成消息的耗时，因此，时间补偿Tc会被估计得偏大，以至于NB-IOT端确定的时间要略晚于实际时间。若时间补偿Tc＝T2-(T1+Tr)，引入预设时延Tr之后，便于解决时间补偿Tc偏大的问题，以改善NB-IOT端的时间晚于实际时间的问题。

基于上述实施例公开的内容，本实施例中，预设时延还可以根据第二时延TD2、第三时延TD3与第四时延TD4确定。请参考图5所示的NB-IOT端的时间确定方法的流程图，包括以下步骤：

S501：NB-IOT端发送附着完成消息给基站；

S502：基站接收附着完成消息后处理该附着完成消息；

S503：基站发送该附着完成消息给核心网端；

S504：核心网端接收附着完成消息后处理该附着完成消息；

S505：核心网端发送核心网消息给基站；

S506：基站接收核心网消息后处理该核心网消息；

S507：基站发送该核心网消息给NB-IOT端；

S508：NB-IOT端的时间确定为核心网时间加上时间补偿。

本实施例中，NB-IOT端发送附着完成消息给基站之后，基站接收到该附着完成消息并将附着完成消息发送给核心网端，核心网端接收附着完成消息后将核心网消息发送给基站，基站接收核心网消息并将核心网消息发送给所述NB-IOT端以使得NB-IOT端更新其时间。NB-IOT端的时间确定为核心网时间加上时间补偿，时间补偿根据第一时间和第二时间确定，第二时间为NB-IOT端成功接收基站发送的核心网消息的时间。

对于S501，第一时间T1为附着完成消息发送完成的时间，该附着完成消息在空口传输的耗时为TD1，TD1可以理解为NB-IOT端与基站之间的空口时延，具体的，TD1为基站接收该附着完成消息的时间与第一时间之差。NB-IOT端可以通过通过基站下发的消息来获得TD1，具体的，上行TA(Time Advance)是基站估计的，TD1的值可以设置为等于上行TA，基站通过下行消息将上行TA告诉给NB-IOT端，NB-IOT端就知晓了TD1，上行TA一般为0-700us。NB-IOT端与基站之间的空口传输时延可以预设为700us。因为TD1较小，可以忽略us级别的空口传输时延，因此，在一些实施例中，也可以忽略TD1带来的影响。

在步骤S501中，NB-IOT端除了发送附着完成消息给基站，还可以发送激活默认EPS承载上下文接受(Active default Evolved Packet System bearer context accept)消息给基站。协议中的上行消息传输(UL Information Transfer)包括传输NB-IOT端发送的附着完成消息和激活默认EPS承载上下文接受消息。

对于S502，基站处理附着完成消息的耗时为第二时延TD2，即，第二时延TD2等于基站接收附着完成消息的时间与基站发送附着完成消息的时间之差。第二时延TD2用于基站内部处理，包括调度用户数据给核心网。对于NB-IOT端来说，虽然不知道准确的TD2，但是可以根据TD2的作用对TD2进行预估，例如，TD2可以预设为10ms至1s。具体的，基站接收到该附着完成消息后，解析该附着完成消息就会发现其是NB-IOT端要发给核心网端的包，然后基站就将该附着完成消息重新打包发给核心网，在基站重新打包该附着完成消息的过程中，附着完成消息的包头会包括核心网端的MAC地址以使得该附着完成消息可以被核心网端识别。

对于S503，基站发送该附着完成消息给核心网端，第三时延TD3为基站与核心网端之间的附着完成消息的传输时延，基站与所述核心网端之间的附着完成消息的传输时延为基站发送附着完成消息给核心网端的时间与核心网端接收附着完成消息的时间之差。当基站与核心网端之间通过光纤通信连接时，光纤的传输时延约20ms，即第三时延TD3可以预设为20ms。

对于S504，核心网端处理该附着完成消息，第四时延TD4为核心网端处理附着完成消息的耗时，核心网端处理附着完成消息的耗时为核心网端接收该附着完成消息的时间与核心网发送核心网消息的时间之差，具体的，第四时延TD4用于核心网端接收该附着完成消息、解析该附着完成消息并发送核心网消息。核心网端解析该附着完成消息后会发现该消息可以用于生成新的核心网消息，则核心网端将按照协议规定的包的格式将核心网消息发送给基站。核心网内部处理耗时为ms级别。例如第四时延TD4可以预设为10ms，核心网端解析其收到的消息并发送核心网消息的时间约为10ms。另外，一些情况下，第四时延TD4也可以预设为20ms，具体的，核心网端解析其所收到的消息耗时约为10ms，核心网端打包发送核心网消息耗时约为10ms。

对于S505，核心网端发送核心网消息给基站，发送核心网消息给基站的目的是使得核心网端可以提供核心网时间给NB-IOT端。第五时延TD5为基站与核心网端之间的核心网消息的传输时延，基站与核心网端之间的核心网消息的传输时延为核心网端发送核心网消息给基站的时间与基站接收核心网消息的时间之差。一般来说，第五时延TD5和第三时延TD3在时间上对称，即第五时延TD5等于第三时延TD3，第五时延TD5也可以为20ms。

对于S506，基站处理该核心网消息，第六时延TD6为基站处理核心网消息的耗时，基站处理核心网消息的耗时为基站接收核心网消息的时间与基站发送核心网消息之间的时间差。具体的，基站收到该核心网消息之后，解析该核心网消息就会发现该核心网消息是要发送给NB-IOT端的，则基站会将该核心网消息发送给NB-IOT端。在空口资源的制约下，第六时延TD6约为10ms至1秒。另外，如果出现调度繁忙的情况，第六时延TD6会大于第二时延TD2。由于基站需要调度多个NB-IOT端，每个NB-IOT端的调度需要一定时间，因此，第六时延TD6有时候会远大于第二时延TD2。

对于S507，基站发送该核心网消息给NB-IOT端，第七时延TD7包括该核心网消息在空口传输的耗时，具体的，第七时延TD7为基站发送核心网消息的时间与第二时间T2之差。NB-IOT端可以通过重复和重传次数计算出第七时延TD7，但是由于NB-IOT端只能以自己第一次接收到核心网消息为准开始计时，若在NB-IOT端第一次收到核心网消息之前，基站已经多次重传了核心网消息但是NB-IOT端没有收到，则会导致NB-IOT端通过重复和重传次数计算出的第七时延TD7并不准确。另外第七时延TD7包括的us级别的空口传输时延可以忽略，但是第七时延TD7不仅包括空口传输时延，还包括核心网消息接收错误导致的重传的耗时，因此，第七时延TD7往往大于TD1。由于空口传输时延很短，因此，TD7中的空口传输时延可以忽略，但是TD7中的重传的耗时是不能被忽略的。

本实施例中，NB-IOT端若出现核心网消息接收错误的情况，则可能出现秒级的时延。请参考图7所示的NB-IOT端的时间确定方法的流程图，在步骤S507之后，若NB-IOT端未收到该核心网消息，则执行以下步骤：

S509：第一次重传核心网消息；

如果NB-IOT端校验该核心网消息为错误的包，则执行步骤S510；

S510：第N次重传核心网消息，若第N次重传成功，则执行步骤S508。基站第N次重传核心网消息后，若NB-IOT端成功接收到该核心网消息，NB-IOT更新第二时间T2。

另外，步骤S501可以为NB-OT端第一次发送附着完成消息，步骤S501也可以为NB-OT端重传附着完成消息，具体的，步骤S502之前可以包括以下步骤：

S500：NB-IOT端发送附着完成消息；

若基站未接收到该附着完成消息或者该基站收到的该附着完成消息校验错误，则认为附着完成消息接收失败，则执行步骤S501，NB-IOT端发送附着完成消息后记录成功发送附着完成消息的时间T1。

S501：NB-IOT端重传附着完成消息直到基站成功接收该附着完成消息。NB-IOT端重传附着完成消息后还包括更新成功发送附着完成消息的时间T1。

在步骤S500之前还包括步骤S511，步骤S511中的随机接入流程是为了使得NB-IOT端随机接入到基站。本方案中，基站对NB-IOT端调度以使得NB-IOT端向基站发送附着完成消息。在NB-IOT端向基站发送附着完成消息之前，NB-IOT端随机接入到基站。

请参考图6所示的核心网端发送给基站的核心网消息的示意图，基站收到该核心网消息之后将该核心网消息发送给NB-IOT端。具体的，NB-IOT端接收到基站下发的NB下行消息传输(DLInformationTransfer-NB)消息，该NB下行消息传输消息又称之为核心网消息(EPS mobility managementinformation，EMMinfromation)，核心网消息中包括核心网时间，具体的，表示核心网时间的字段可以是图6中的Time Zone and Time-Universal Timeand Local Time Zone。

基于上述实施例公开的内容，本实施例中，可以通过计算信号来回所需时间，然后利用该时间来得到NB-IOT端的准确的时间，但是计算信号来回时间需要基站和核心网端的配合，会导致交互复杂、功耗增加。因此，本实施例中，将预设时延Tr配置为10ms至1000ms就可以起到时间补偿的作用，例如预设时延Tr为500ms，使得NB-IOT的时间更准确。将预设时延Tr设置为合适的值，例如，考虑到第二时延TD2约为10ms，第三时延TD3约为20ms，第四时延TD4约为10ms，则可以将预设时延Tr设置为40ms至1000ms，以使得时间补偿Tc更合理，使得NB-IOT端确定的时间接近于实际时间。本实施例中，由于第二时延TD2、第三时延TD3、第四时延TD4很难准确获得获得，且第二时延TD2、第三时延TD3、第四时延TD4都是ms级时延，因此，预设时延Tr可以设置为40ms至1000ms，这意味着NB-IOT端可以把准确度控制得非常精确，至少将准确度控制在1秒内。该方法可以不需要增加额外的处理流程，在增加精度的同时保证不增加功耗，完全避免了计算基站下行调度时间、数据包的重复时间和HARQ重传时间。本方案中，时间的精确度得到极大的增强，特别是对于弱覆盖场景，能将NB-IOT端的时间误差从几十秒缩小到1秒内。

基于上述实施例公开的内容，本实施例中，NB-IOT端的时间确定为Tnetwork+T2-(T1+Tr)，预设时延Tr可以根据第二时延TD2、第三时延TD3与第四时延TD4确定，因此，预设时延Tr更准确，以使得NB-IOT端的时间更准确。具体的，可以通过大量实测数据，估算出TD2+TD3+TD4的时长以对时间进一步的进行修正。预设时延设置为Tr＝TD2+TD3+TD4时，预设时延Tr更准确，从而NB-IOT端确定的时间更准确。另外，避免了计算TD1，可以减少计算量，又因为TD1本身较小，不会对时间精度造成较大影响，因此，在本实施例中，可以忽略TD1。

基于上述实施例公开的内容，本实施例中，预设时延根据第二时延、第三时延与第四时延确定包括：预设时延根据第二时延、第三时延、第四时延、第五时延和第六时延确定。本实施例中，预设时延Tr可以更准确，以使得NB-IOT端的时间更准确。

基于上述实施例公开的内容，本实施例中，预设时延根据第二时延、第三时延、第四时延、第五时延和第六时延确定包括：预设时延等于第二时延、第三时延、第四时延、第五时延、第六时延的和的一半。即，该预设时延Tr＝(TD2+TD3+TD4+TD5+TD6)/2。本实施例中，利用传输的对称性对预设时延Tr进行进一步估计，由于第二时延TD2和第六时延TD6均为基站处理的时间，若没有出现调度繁忙的情况，可以认为第二时延TD2与第六时延TD6大致相等，请参考图5，可以理解为TD2与TD6在时间上对称。另外，TD3和TD5均为核心网端和基站的传输时延，因此，可以认为TD3和TD5的时间大致相等，可以理解为TD3和TD5在时间上对称。

基于上述实施例公开的内容，本实施例中，所述预设时延根据第二时延、第三时延、第四时延、第五时延和第六时延确定包括：第二时延、第三时延、第四时延、第五时延和第六时延的和未超过预设的有线网络时延TDall时，预设时延等于所述第二时延、第三时延、第四时延、第五时延和第六时延的和的一半。本实施例中，TD2、TD3、TD4、TD5、TD6可以看做是来源于有线网络的延时，例如来源于网线或者光纤。

第二时延、第三时延、第四时延第五时延和所述六时延的和超过有线网络时延TDall时，所述预设时延等于有线网络时延TDall的一半。本实施例中，有线网络时延是预设的，有线网络时延TDall可以预设为1070ms。当第二时延、第三时延、第四时延第五时延和所述六时延的和超过有线网络时延TDall时，为了避免NB-IOT确定的时间早于准确时间，可以设置预设时延等于有线网络时延TDall的一半。

本实施例中，第六时延TD6大于或者等于第二时延TD2，如果出现调度繁忙的情况的话，第六时延TD6会远大于第二时延TD2，此时的第六时延TD6会影响对第二时延TD2、第三时延TD3与第四时延TD4之和的估计，以使得影响NB-IOT端的时间的准确性。为了减少TD6对时间准确度的影响，可以采用以下步骤确定NB-IOT端的时间，请参考图8，具体步骤如下：

S801：计算有线网络时延TDall，TDall＝TD2+TD3+TD4+TD5+TD6；

S802：判断TDall是否大于1070ms；

S803：若TDall大于1070ms，则确定预设时延Tr＝TDall/2；

S804：若Dall不大于1070ms，则确定预设时延Tr＝(TD2+TD3+TD4+TD5+TD6)/2；

1070ms表示TD2、TD3、TD4、TD5、TD6都是有线网络典型延时的情况下该五者的和，本实施例中的TD2、TD3、TD4、TD5、TD6可以通过测试得到。当出现异常情况，例如出现调度繁忙的情况时，由于TD6较大，TDall会超过1070ms，当出现调度繁忙的情况，则可以用线网络时延的一半作为预设时延。当没有出现调度繁忙的情况时，可以设置预设时延为(TD2+TD3+TD4+TD5+TD6)/2。

基于上述实施例公开的内容，本实施例中，预设时延根据第二时延、第三时延与第四时延确定还包括：预设时延根据第一时延、第二时延、第三时延、第四时延、第五时延和第六时延确定。

基于上述实施例公开的内容，本实施例中，将第一时延TD1考虑在内，预设时延根据第一时延、第二时延、第三时延、第四时延、第五时延和第六时延确定包括：预设时延等于第一时延、第二时延、第三时延、第四时延、第五时延、第六时延的和的一半，即Tr＝(TD1+TD2+TD3+TD4+TD5+TD6)/2；或者，在另一实施例中，Tr＝(TD2+TD3+TD4+TD5+TD6)/2+TD1，考虑了TD1之后，NB-IOT端更新后的时间更精确。

请参考图9，本实施例中，在步骤S500之前、步骤S511之后还可以包括以下步骤：

S512：NB-IOT端向基站发附着请求(AttachRequest)消息；

基站收到附着请求消息之后执行步骤S513；

S513：基站发送该附着请求消息给核心网端；

S514：NB-IOT端与核心网端之间完成身份/安全(Authentication/Security)验证；

S515：核心网端发送初始上文建立请求(Initial Context Setup Request)给基站，初始上文建立请求包括附着接受(AcceptAccept)消息；或者，核心网端发送该附着接受消息给基站；

基站收到该附着接受消息之后执行步骤S516：

S516：基站发送该附着接受消息给NB-IOT端；

NB-IOT端收到该附着接受消息之后执行步骤S500。

本实施例中，S512和S513的执行可以实现NB-IOT端向核心网端发送附着请求消息。核心网端收到附着请求消息后向HSS(Home Subscriber Server，归属签约用户服务器)发送身份验证信息请求(Authentication Information Request)，HSS响应身份验证信息应答(Authentication Information Answer)给核心网端，该身份验证信息应答携带EPS安全向量。核心网端收到身份验证信息应答后，执行步骤S514，即核心网端向NB-IOT端发起鉴权安全流程，分别是用户鉴权和设备鉴权，具体可以参考协议，此处不再赘述。

本实施例中，步骤S512至S516表示注册核心网流程，步骤S515中，核心网端发送的初始上文建立请求包括附着接受消息，还包括激活默认EPS承载上下文请求(ActivateDefault EPS Bearer Context Request)，激活默认EPS承载上下文请求用于要求建立默认承载。NB-IOT端收到该附着接受消息之后，NB-IOT端返回附着完成消息给基站，基站返回初始上下文设置响应(Initial Context Setup Response)给核心网端，表示建立默认承载完成，注册核心网成功。

本申请实施例中NB-IOT端确定更准确的时间的方案可以应用于注册核心网之后，使得NB-IOT端可以根据核心网时间对自身的时间进行调整，以得到准确的时间。

本申请实施例还可提供一种NB-IOT芯片，如图10所示，NB-IOT芯片1000包括存储器1001和处理器1002；

存储器1001与处理器1002耦合；

存储器1001，用于存储程序指令；

处理器1002，用于调用存储器存储的程序指令，使得NB-IOT芯片执行上述任一实施例提出的NB-IOT端的时间确定方法。本申请实施例提供的NB-IOT芯片的具体的实现过程及有益效果参见上述，在此不再赘述。本申请实施例提供的一种NB-IOT芯片1000还包括天线，天线与处理器连接以实现NB-IOT芯片的时间的更新。

本实施例中，NB-IOT设备包括外壳和前述实施例中的NB-IOT芯片，该NB-IOT芯片设置于所述外壳内。NB-IOT设备可以为手机、电表、水表等设备，本申请实施例提供的NB-IOT设备的具体的实现过程及有益效果参见上述，在此不再赘述。

本申请实施例还可提供一种NB-IOT通信系统1100，如图11所示，包括如前述实施例所述的NB-IOT设备1101、基站1102和核心网端1103，NB-IOT设备与基站之间无线连接，核心网端与基站之间通过光纤通信连接。本申请实施例提供的NB-IOT通信系统的具体的实现过程及有益效果参见上述，在此不再赘述。

本申请实施例还可提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例中的NB-IOT端的时间确定方法。本申请实施例提供的计算机可读存储介质其具体的实现过程及有益效果参见上述，在此不再赘述。

应注意，本申请上述方法实施例可以应用于处理器中，或者由处理器实现。处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法实施例的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，DSP)、专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(fieldprogrammable gate array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

可以理解，本申请实施例中的存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(read-only memory，ROM)、可编程只读存储器(programmable rom，PROM)、可擦除可编程只读存储器(erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(random access memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(double data rateSDRAM，DDR SDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(directrambus RAM，DR RAM)。应注意，本文描述的系统和方法的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

应理解，在本申请实施例中，“与A相应的B”表示B与A相关联，根据A可以确定B。但还应理解，根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其它信息确定B。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

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，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种窄带物联网NB-IOT端的时间确定方法，其特征在于，包括：

NB-IOT端发送附着完成消息给基站；

所述NB-IOT端接收由所述基站发送的核心网消息；

所述核心网消息是由所述核心网端发送给所述基站的，所述核心网消息包括核心网时间，所述核心网时间为所述核心网端预设的发送所述核心网消息给所述基站的时间；

所述NB-IOT端的时间为所述核心网时间加上时间补偿，所述时间补偿根据第一时间和第二时间确定，所述第一时间为所述NB-IOT端发送完成所述附着完成消息的时间，所述第二时间为所述NB-IOT端收到所述基站发送的所述核心网消息的时间。

2.根据权利要求1所述的NB-IOT端的时间确定方法，其特征在于，所述时间补偿根据第一时间和第二时间确定包括：所述时间补偿等于所述第二时间减去所述第一时间；或者

所述时间补偿等于所述第二时间减去所述第一时间与预设时延的和，所述预设时延大于0。

3.根据权利要求2所述的NB-IOT端的时间确定方法，其特征在于，所述预设时延为40ms至1000ms。

4.根据权利要求2所述的NB-IOT端的时间确定方法，其特征在于，所述NB-IOT端发送附着完成消息给基站之后还包括：

所述基站接收所述附着完成消息并将所述附着完成消息发送给所述核心网端；

所述核心网端接收所述附着完成消息后将所述核心网消息发送给所述基站；

所述基站接收所述核心网消息并将所述核心网消息发送给所述NB-IOT端。

5.根据权利要求4所述的NB-IOT端的时间确定方法，其特征在于，还包括：所述预设时延根据第二时延、第三时延与第四时延确定；

所述第二时延为所述基站接收所述附着完成消息的时间与所述基站发送所述附着完成消息的时间之差；

所述第三时延为所述基站发送所述附着完成消息给所述核心网端的时间与所述核心网端接收所述附着完成消息的时间之差；

所述第四时延为所述核心网端接收所述附着完成消息的时间与所述核心网端发送所述核心网消息的时间之差。

6.根据权利要求5所述的NB-IOT端的时间确定方法，其特征在于，所述预设时延为所述第二时延、所述第三时延与所述第四时延之和，所述第二时延预设为10ms至1000ms；所述第三时延预设为20ms，所述第四时延预设为10ms或者20ms。

7.根据权利要求5或6所述的NB-IOT端的时间确定方法，其特征在于，所述预设时延根据第二时延、第三时延与第四时延确定包括：

所述预设时延根据所述第二时延、所述第三时延、所述第四时延、第五时延和第六时延确定；

所述第五时延为所述核心网端发送所述核心网消息给所述基站的时间与所述基站接收所述核心网消息的时间之差；

所述第六时延为为所述基站接收所述核心网消息的时间与所述基站发送所述核心网消息之间的时间差。

8.根据权利要求7所述的NB-IOT端的时间确定方法，其特征在于，所述预设时延根据所述第二时延、所述第三时延、所述第四时延、第五时延和第六时延确定包括：所述预设时延等于所述第二时延、所述第三时延、所述第四时延、所述第五时延、所述第六时延的和的一半；

所述第五时延预设为20ms；

所述第六时延预设为10ms至1000ms，所述第六时延大于或者等于所述第二时延。

9.根据权利要求7所述的NB-IOT端的时间确定方法，其特征在于，所述预设时延根据所述第二时延、所述第三时延、所述第四时延、第五时延和第六时延确定包括：

所述第二时延、所述第三时延、所述第四时延、所述第五时延和所述第六时延的和未超过预设的有线网络时延时，所述预设时延等于所述第二时延、所述第三时延、所述第四时延、所述第五时延和所述第六时延的和的一半；

所述第二时延、所述第三时延、所述第四时延、所述第五时延和所述第六时延的和超过所述有线网络时延时，所述预设时延等于所述有线网络时延的一半；

所述有线网络时延为1070ms。

10.根据权利要求7所述的NB-IOT端的时间确定方法，其特征在于，所述预设时延根据第二时延、第三时延与第四时延确定还包括：

所述预设时延根据第一时延、所述第二时延、所述第三时延、所述第四时延、所述第五时延和所述第六时延确定；或者，

所述预设时延等于所述第一时延、所述第二时延、所述第三时延、所述第四时延之和；

所述第一时延为所述基站接收所述附着完成消息的时间与所述第一时间之差，所述第一时延预设为700us。

11.根据权利要求10所述的NB-IOT端的时间确定方法，其特征在于，所述预设时延根据所述第一时延、所述第二时延、所述第三时延、所述第四时延、所述第五时延和所述第六时延确定包括：

所述预设时延等于所述第一时延、所述第二时延、所述第三时延、所述第四时延、所述第五时延、所述第六时延的和的一半；或者

所述预设时延等于所述第二时延、所述第三时延、所述第四时延、所述第五时延、所述第六时延的和的一半再加上所述第一时延。

12.根据权利要求1所述的NB-IOT端的时间确定方法，其特征在于，所述NB-IOT端发送附着完成消息给基站之前，包括：

所述NB-IOT端向所述基站发送附着请求消息；

所述基站收到所述附着请求消息之后发送所述附着请求消息给所述核心网端；

所述NB-IOT端与所述核心网端完成身份/安全验证；

所述核心网端发送附着接受消息给所述基站；

所述基站接收到所述附着接受消息之后将所述附着接受消息发送给所述NB-IOT端以使得所述NB-IOT端发送附着完成消息给所述基站。

13.一种NB-IOT芯片，其特征在于，包括存储器和处理器；

所述存储器与所述处理器耦合；

所述存储器，用于存储程序指令；

所述处理器，用于调用所述存储器存储的程序指令，使得所述NB-IOT芯片执行上述权利要求1至12中任一项所述的NB-IOT端的时间确定方法。

14.一种NB-IOT设备，其特征在于，包括外壳和如权利要求13所述的NB-IOT芯片，述NB-IOT芯片设置于所述外壳内。

15.一种NB-IOT通信系统，其特征在于，包括如权利要求14所述的NB-IOT设备、所述基站和所述核心网端，所述NB-IOT设备与所述基站之间无线连接并且所述NB-IOT设备与所述核心网通过光纤通信连接。

16.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括：其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述权利要求1至12中任一项所述的NB-IOT端的时间确定方法。

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