[发明专利]一种降低机器类通信接入冲突概率及时延的方法

摘要

本发明公开了一种降低机器类通信接入冲突概率及时延的方法，通过引入集群技术、D2D技术和数据包聚集技术，新生成的数据包会通过MTC设备间的D2D通信方式，传输到同一集群中缓存区内数据包数量最接近门限值的MTC设备上，当MTC设备缓存内的数据包数量达到门限值时，便触发随机接入过程。本发明针对M2M业务具有通信量小、设备量大等特点，将M2M数据包汇聚成一个大数据包后再触发随机接入过程，可以降低随机接入前导冲突概率；通过D2D传输目标的选择策略上，本发明提出的方法可以明显降低随机接入时延。最后，对所提出算法进行了仿真验证，得到了与理论分析一致的结果。

主权项

1.一种降低机器类通信接入冲突概率及时延的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤1：建立系统模型，即包含D2D和缓存技术的机器类型通信在集群模式下的无线通信网络模型；将需要进行上行数据传输并且具有一定缓存功能的MTC设备根据彼此地理位置的远近划分到不同的集群中，每个集群内的所有MTC设备均处于相同的随机接入优先级并有着相同的缓存门限值，彼此可以通过蓝牙、Zigbee或者超宽频UWB无线近距离D2D通信方式协议进行数据包的传递；步骤2：确定数据包产生的模型；MTC设备会生成需要上行发送给基站的数据包，每生成一个数据包，此MTC设备就会查询在同一个集群内所有MTC设备的缓存状态，将此数据包通过D2D方式传送给缓存即将到达门限值的MTC设备；当多个MTC设备的缓存状态相等，则数据包随机选择某个MTC设备进行D2D的传输；当集群内所有MTC设备缓存状态相等时，新生成的数据包保留在当前MTC设备的缓存区内，不进行D2D的传输；步骤2.1：计算通过D2D方式后某MTC设备缓存区内剩余数据包的数量；剩余的数据包会在当前时隙暂时贮存在缓存区内，等待下一个接入时隙中新产生的数据包，一旦数量达到缓存门限值，便触发随机接入过程；步骤2.2：计算一个随机接入时隙中集群内新触发的随机接入请求数量；集群内所触发的随机接入请求数量也就是该集群中缓存区内数据包数量达到门限值的MTC设备的数量；步骤2.3：计算整个小区内在一个接入时隙中总共新触发的随机接入请求数量；总共新触发的随机接入请求数量等于每个集群新触发的随机接入请求数量乘以该小区所划分的集群数；步骤3：分析随机接入前导冲突的过程；步骤3.1：计算前导冲突概率；前导冲突概率由小区基站可以提供给M2M业务的随机接入前导数量和小区内需要进行上行数据传输的MTC设备数量来决定；步骤3.2：计算在某个接入时隙中总的随机接入请求数量；总的随机接入请求数量等于在当前时隙新产生的接入请求数量加上选择在此接入时隙重新触发随机接入过程的在前几个接入时隙中发生冲突的随机接入请求数量；步骤3.3：计算在某个接入时隙中发生冲突的随机接入请求数量；在当前时隙发生冲突的随机接入请求数量等于冲突概率与当前时隙总的随机接入请求数量的乘积；步骤4：分析数据包在集群内的传递过程；步骤4.1：确定数据包在集群内通过D2D方式传递的模型；当新生成一个数据包并通过D2D传输后，会有下列三种情况之一出现：(1)缓存区内聚集的数据包数量未达到门限值；(2)缓存区内聚集的数据包数量等于门限值；(3)缓存区内聚集的数据包数量大于门限值；步骤4.2：计算上述三种情况发生的概率；步骤5：计算随机接入时延概率及平均随机接入时延。