[发明专利]一种NB-IoT系统的接入拥塞控制方法

说明书

本发明涉及物联网无线通信技术领域，特别涉及一种NB‑IoT系统的接入拥塞控制方法，包括在求出在R个随机接入资源中λ个设备请求的每个接入时隙内的成功接入设备数目；若空闲的随机接入资源的数量不为0，利用数值估计法估计第i个时隙随机接入资源的空闲概率，并计算出第i个时隙的估计负载；若空闲的随机接入资源的数量为0，利用状态转移矩阵估计得到随机接入资源状态转移概率，再根据马尔科夫特性计算出第i个时隙的估计负载和第i个时隙到达的设备数目；采用趋势预测估计第i+1个时隙的接入设备数，并通过预测的接入设备数与第i+1个时隙的最佳接入设备数目的关系设置接入门限值；本发明提高的设备的接入成功率，并降低了计算的复杂度。

技术领域

本发明涉及物联网无线通信技术领域，特别涉及一种窄带物联网(Narrow BandInternet of Things，NB-IoT)系统的接入拥塞控制方法。

背景技术

随着移动通信的迅猛发展，窄带物联网作为构建智能世界的推动者之一，需要对各种物联网(Internet of Things，IoT)设备，例如汽车、智能家庭设备等，建立连接，并且让这些对象以协作的方式自动或智能地为人们服务，NB-IoT是物联网领域一种新兴的技术,也被叫作低功耗广域网(low-power Wide-Area Network，LPWAN)，具有覆盖广、连接多、功耗少、成本低等业务特点。

通常，IoT业务可能并不频繁，但若许多UE甚至小区中的所有UE在同一时刻发起接入过程，就会造成系统的拥塞，例如网络命令设备发送上行链路报告。根据3GPP规范TS36.321可知，基于竞争的随机接入过程如图2所示。NB-IoT架构的一大特点之一就是基站进行集中化的控制特点，本发明将在NB-IoT网络架构下，充分考虑基站的最大处理负荷，对海量的IoT设备进行接入控制处理。通常，网络状态取决于当前时隙中设备到达的数量，因此根据网络状况来实现高接入成功率和低接入时延是NB-IoT通信中解决拥塞问题的迫切需要。

发明内容

为了减轻系统过载的问题，并提高的设备的接入成功率、降低了计算的复杂度，本发明提出一种NB-IoT系统的接入拥塞控制方法，包括：

S1、在基于竞争的随机接入过程中，求出在R个随机接入资源中λ个设备请求的每个接入时隙内的最佳接入设备数目；

S2、在第i个时隙接入过程中，判断空闲随机接入资源的数量是否为0，若不为零则进行步骤S3，否则进行步骤S4；

S3、利用数值估计法估计第i个时隙随机接入资源的空闲概率，根据第i个时隙随机接入资源的空闲概率计算出第i个时隙的估计负载；

S4、利用状态转移矩阵估计得到随机接入资源状态转移概率，根据随机接入资源转移概率和马尔科夫特性计算出第i个时隙的估计负载和第i个时隙到达的设备数目；

S5、采用趋势预测估计第i+1个时隙的接入设备数，并通过第i+1个时隙的接入设备数与第i+1个时隙的最佳接入设备数目的关系，选择接入设备数目。

优选的，每个接入时隙内的成功接入设备数目由随机接入资源数量和设备请求数量决定，表示为M_s＝λe(^-λ/R)当随机接入资源的数量与设备请求的数量相等时，得到最佳接入设备数目M_opt。

优选的，所述利用数值估计法估计第i个时隙随机接入资源的空闲概率包括采用前n个历史的空闲概率的平均值来估计第i个时隙的空闲概率，表示为：P_idle＝(C_i-n+C_i-(n+1)+...+C_i-2+C_i-1)/nR，所述C_i表示第i个时隙空闲前导码的数量。