[发明专利]用于缓解物联网大规模M2M通信中拥塞问题的方法

说明书

本发明提出了无线通信领域内的一种用于缓解物联网大规模M2M通信中拥塞问题的方法，采用的系统模型由1个BS，M个LTE UE，L个MTCD组成，其特征在于，包括以下两个阶段：第一阶段：对MTCD进行谱聚类并对不同的集群赋予优先级；第二阶段：与云技术结合根据MTCD的Qos要求选择最佳LTE UE网关，通过将网络系统中LTE用户空闲状态的频谱进行利用，达到提高系统频谱利用率和容量的效果，另外，LTE UE充当网关的角色，可以将多个MTCD的小数据存储整合为一个大的数据包，减少对BS的访问次数，缓解网络的拥塞问题。

技术领域

本发明涉及一种互联网通信拥塞缓解方法，具体的说是一种用于缓解物联网大规模M2M通信中拥塞问题的方法，属于无线通信技术领域。

背景技术

机器对机器(M2M)通信或3GPP中的机器类通信在物联网中发挥了越来越重要的作用。M2M通信支持许多自动化应用场景，例如智能计量、定期检测、紧急警报等。与人与人(H2H)通信不同，M2M通信主要发生在上行链路，终端数量庞大，并且每次会话持续时间短且次数频繁。思科曾估计到2020年将有 500亿台设备部署在网络中。然而，由于机器类通信设备(MTCD)之间的交互十分密集，给蜂窝网络提供商带来了一系列挑战。首先，当前的蜂窝网络无法处理MTC流量，因为它是为人类通信而设计和优化的，这意味着海量机器类通信将由于过多的信令开销而引起拥塞。其次，MTC流量的特征在于短传输，通常由几个字节组成，这可能需要低于分配给蜂窝设备最小数量的无线电资源，从而导致分组调度问题，对网络容量造成影响。因此，如何为MTCD之间的通信设计合理的方案成为5G移动通信系统的关键。为了解决上述问题，人们将目光聚集在LTE UE上。由于当前时代D2D通信的出现，LTE UE的作用正在发生变化，其智能性逐渐被用于对等辅助内容传递网络，数据卸载，缓存和资源分配等多方面。于是我们考虑使用LTE UE来充当网关，负责将MTCD产生的数据包进行聚合再转发至BS，从而减少MTCD对BS的访问次数，缓解网络的拥塞问题。不同的MTCD有不同的Qos要求，若随意选择LTE UE来当网关，可能无法满足MTCD的Qos要求，并且会对LTE UE传输自己的数据带来极大干扰。因此需要制定合理的方案来为不同Qos要求的MTCD寻找最佳LTE UE网关。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于缓解物联网大规模M2M通信中拥塞问题的方法，通过将网络系统中LTE用户空闲状态的频谱进行利用，达到提高系统频谱利用率和容量的效果，另外，LTE UE充当网关的角色，可以将多个MTCD 的小数据存储整合为一个大的数据包，减少对BS的访问次数，缓解网络的拥塞问题。

本发明的目的是这样实现的：一种用于缓解物联网大规模M2M通信中拥塞问题的方法，采用的系统模型由1个BS，M个LTE UE，L个MTCD组成，包括以下两个阶段：

第一阶段：对MTCD进行谱聚类并对不同的集群赋予优先级；

第二阶段：与云技术结合根据MTCD的Qos要求选择最佳LTE UE网关。

作为本发明的进一步限定，第一阶段包括以下步骤：

1)根据每个MTCD的最大容忍延迟t计算不同MTCD之间的相似性s，然后进行谱聚类，将L个MTCD分为C类；

2)把所有MTCD聚完类后，数出每个集群中MTCD的个数N，计算每个集群的平均容忍延迟得出C个集群的平均容忍延迟为

3)将C个集群的平均容忍延迟按从小到大顺序排列，集群平均容忍延迟越小，集群中的MTCD的优先级越高，按照这样的规则可得出每个集群的优先级集{rank₁,rank₂,...,rank_c}。

作为本发明的进一步限定，第二阶段最佳虚拟网关的选择方案如下：