[发明专利]一种LTE系统中M2M用户接入的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及LTE系统中M2M用户接入的控制方法。 

背景技术

当互联网的应用扩展到物联网的时候，传统的2G/3G网络已经不能满足大量终端对无线带宽资源的需求，3GPP在3G的基础上推出了LTE/LTE-A。LTE是长期演进技术（Long Term Evolution）的简称，LTE并不是4G，只能说是3G向4G过渡的一个阶段，可以称为3.9G，真正被视为“准4G”的是LTE-Advanced（简称LTE-A）。事实上，LTE已经逐渐地成为下一代蜂窝网络技术的实际标准。在第四代宽带无线多路访问系统中，数据率标准大概是每秒数百兆。对于一个带宽为20MHz的LTE系统而言，下行链路的数据率峰值目标是100Mbps，上行链路的数据率的峰值目标为50Mbps。在LTE系统中，下行链路多路访问机制采用正交频分复用（OFDM），上行链路多路访问机制采用单载波频分多路访问（SC-FDMA）。在LTE-A中，通过载波聚合进行了带宽扩展，带宽聚合允许部署高达100MHz的带宽，这使得下行链路峰值数据率超过1Gb/s，上行链路的峰值数据率达到500Mb/s成为可能。 

M2M是Machine to Machine的简称。在3GPP中，M2M通信被定义为机器类型通信，即MTC（Machine Type Communication）。M2M并不是一个新的概念，目前，M2M应用在了相当广泛的领域，工业、农业、运输业等等都是M2M大量应用的领域，像车队管理，智能电表，商品追踪等等都是M2M应用的例子。用在医疗方面的eHealth，可以随时监测病人的血压、心率等健康指标数值，并将这些信息汇总后进行反馈。根据预测，在下个十年中，由M2M通信带来的收益将大幅度的提高。在2014年蜂窝式M2M设备数量将达5亿个，在2015年期望收益为38亿美元。据调查，在对纽约市区、华盛顿郊区以及伦敦市区的小区内的智能电表进行了估值，可以看出M2M数量是惊人的，最坏的情况下，在小区半径2公里的纽约市区，智能电表的数量远远的超过了35000个。因此，根据目前对M2M需求的分析，可知M2M通信面临了这样的挑战：在一个小区内，需要能够支持大量的M2M设备同时进行通信；M2M要求低延迟和高可靠性，以及超低的功率消耗；最重要的一点是，H2H（Human to Human）通信（比如最普通的话音业务）不能被M2M通信所影响。 

LTE支持更高的数据率和小区容量，这样的LTE系统可以更好地满足物联网对宽带资源的需求。LTE系统时延比2G/3G低10倍，这更好地满足了对系统时延要求高的M2M设备，比如用于监控系统和报警系统中的M2M设备。可以预见，在4G系统中，无线网络用 户的数量和通信量将会呈指数性增长。LTE日益被视为一个为实时M2M通信需求服务的系统，在LTE中，非同步M2M用户通过双相接入预留协议（竞争阶段和数据阶段）进行接入访问。 

在有M2M大量接入的无线接入网络（RAN）中，一些已经被认可的挑战包括：对于基于竞争的带宽需求机制中将会在随机接入信道上发送冲突；当大量的设备试图同时接入网络，需要有一种机制可以区分设备的类型和优先级；对于固定的M2M设备和移动性强的M2M的移动管理的最优化；轻量级、低消耗的安全机制。当有大量的M2M设备同时在一个小区内进行随机接入，将会增加小区信道接入的冲突概率，如果不能得到及时地、有效地控制，那么可能最终会导致小区系统彻底瘫痪。 

发明内容

本发明的目的是提供一种通过控制不同类别的M2M节点的随机接入比率，或设置最优的不同类别用户的接入比率,使系统随机接入的成功率达到最高的LTE系统中M2M用户接入的控制方法。 

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种LTE系统中M2M用户接入的控制方法，其特征在于：所述LTE系统中只有H2H用户和M2M用户接入时，所述控制方法为： 

1）设LTE系统中有i个H2H用户接入，j个M2M用户接入，M2M用户的接入比率为α，H2H用户和M2M用户的到达率分别满足参数为λ_H和λ_M的泊松分布，P_H,succ为H2H用户随机接入成功的概率，P_M,succ为M2M用户随机接入成功的概率； 

2）当前时隙某一信道有i个H2H用户随机接入的概率为