[发明专利]一种分簇型M2M网络中RAN层的接入过载控制方法

说明书

技术领域

本发明属于M2M通信技术领域，涉及一种分簇型M2M网络中RAN层的接入过载控制方法。

背景技术

当MTC设备在某一区域内部署过多并在同一时段比较集中地接入网络时，网络便会面临过载以及可能的MTC通信量激增，而网络的拥塞过载不可避免的会造成不必要的时延、数据包的丢失、甚至是服务中断。针对M2M通信中的网络拥塞过载，现有的ACB策略本身不够灵活，当待接入的用户数进一步增加时难于有效地降低冲突概率且不易于通过调整相关参数实现各种性能之间的折衷；此外ACB策略仅适用于那些可以对时延不敏感的设备接入而实际中时延敏感设备的存在便使得ACB策略的应用受到了局限性。与此同时，虽然EAB策略考虑到时延敏感型设备，但并未对导频资源实现分组导致两类用户共用固定导频资源，这种处理方式不可避免地会造成低优先级用户接入不公平，鉴于上述问题，需要对以时延敏感度作为标准的分簇结构下的M2M网络动态设置导频分区比，以此最大化MTC设备的接入率，但现有技术没有涉及到这方面的技术。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种分簇型M2M网络中RAN层的接入过载控制方法，该控制方法可以有效的提高MTC设备接入率。

为达到上述目的，本发明所述的分簇型M2M网络中RAN层的接入过载控制方法包括以下步骤：

1)根据预设的时延敏感度将基站内的各MTC设备分为时延敏感型设备及时延非敏感型设备；

2)基站获取当前时隙申请接入的用户数，得MTC设备接入成功总数最大时对应的导频分区比β^*，再根据MTC设备接入成功总数最大时对应的导频分区比β^*获取分配给时延敏感型设备的导频资源数目、以及分配给时延非敏感型设备的导频资源数目；

3)时延敏感型设备根据分配的导频资源数目采用ACB机制接入用户，时延非敏感型设备根据分配的导频资源数目采用ACB机制接入用户。

步骤2)中得到MTC设备接入成功总数最大时对应的导频分区比β^*的具体步骤为：

设A_s为当前时隙的时延敏感型设备数量，A_n为当前时隙的时延非敏感型设备数量，A_i为当前时隙的MTC设备总数，则有A_s+A_n＝A_i；设M_s为分配给时延敏感型设备的导频资源数目，M_n为分配给时延非敏感型设备的导频资源数目，c为导频资源的总数，β为当前时隙的导频分区比，则有

M_s+M_n＝c(2)

由式(1)和式(2)得：

各MTC设备接入成功的概率P_s＝e^-N/P，其中，N为当前时隙申请的MTC设备数量，P为当前时隙申请的可用导频资源数，则MTC设备接入成功的总数S_N为：

其中，f_s为ACB机制下时延敏感型设备的限制因子，f_n为ACB机制下时延非敏感型设备的限制因子，将式(3)带入到式(4)中得

然后根据公式(5)建立求解最大MTC设备接入成功总数的数学模型：

建立目标函数，然后根据目标函数求解式(6)得MTC设备接入成功的总数最大时对应的导频分区比β^*。

建立目标函数的过程为：

对式(5)等号两边进行求导，并将求导后的结果为0，则有

对式(7)进行化简得目标函数：

当A_sf_s∈(0，1]时，则根据目标函数采用牛顿迭代算法求解式(6)，得到MTC设备接入成功的总数最大时对应的导频分区比β^*。

当A_sf_s∈(1，3)时，式(6)可以表示为不等式约束下的优化问题，求解式(6)的具体过程为：

确定优化问题的可行域D₁：

由于可行域D₁内目标函数单调递减，因此当β取边界值时，目标函数取最大值，即