[发明专利]大规模MTC网络中一种基于分组的随机接入与数据传输方法

摘要

本发明公开了大规模MTC网络中一种基于分组的随机接入与数据传输方法，在mMTC网络中，数据传输的资源分为链路1与链路2，MTCD通过链路1将数据包发送给网关，网关根据缓存余量接收数据包，缓存达到阈值的网关采用基于竞争的四步握手过程竞争接入基站，成功接入基站的网关将聚合的数据包通过链路2在分配的上行信道上以较高的速率传输给基站。推导出系统稳态时发起接入请求的网关数量，分析得到系统吞吐量的表达式。以最大化吞吐量为目标，结合资源分配比及网关转发阈值等约束条件构造了吞吐量优化问题，差分演化算法求出最优的资源分配比及网关转发阈值。本发明有效地提高系统吞吐量，降低接入时延。

主权项

1.大规模MTC网络中一种基于分组的随机接入与数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在mMTC网络中，引入MTC网关MTCG，让每个网关管理若干个设备，分别对应于一个MTCD组，将用于数据传输的资源按照修正差分演化算法所求的最优资源分配比β^*分为2部分：即链路1与链路2，将链路1中的资源均分给每组，每组的资源按照MTCD传输一个数据包所需的资源块数划分为U₁个信道，根据修正差分演化算法所求的最优转发阈值γ^*及网关转发一个数据包所需的资源块数将链路2划分为U₂个信道；(2)MTC网关向组内激活设备广播类ACB因子，激活设备进行类ACB检测，通过类ACB检测的组内设备在U₁个正交信道中随机选择一个信道将数据包传输给相应的MTC网关；(3)MTCG检测U₁个正交信道，其中只有某个信道被一个设备选择时，MTCG才能正确检测出对应的数据包，对于检测失败的数据包其对应设备进行均匀退避；(4)网关根据缓存余量接收成功检测的数据包，若缓存余量大于等于检测成功的数据包数，则所有检测成功的数据包被网关成功接收并存储在缓存队列中，否则网关根据缓存余量大小在检测成功的数据包中随机选择若干个并存储在缓存队列中，使得缓存队列长度达到最优转发阈值γ^*；(5)缓存队列长度达到最优转发阈值γ^*的MTCG向BS发起接入请求，通过基于竞争的随机接入四消息握手过程接入基站，接入成功的MTCG进行下一步，接入失败的MTCG在下一个随机接入机会再次发起接入请求；(6)基站根据链路2的正交信道数随机选择接入成功的MTCG并分配信道供网关转发缓存中的数据包，若U₂大于等于接入成功的MTCG数，则所有接入成功的MTCG都可以成功转发数据包，否则基站在这些MTCG中随机选择U₂个并分配信道供相应网关在链路2中转发数据包，未获得链路2信道的MTCG在下一个随机接入机会再次发起接入请求。