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CN103957603B - 机器类型通信的增强型随机接入信道设计 - Google Patents

机器类型通信的增强型随机接入信道设计 Download PDF

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CN103957603B CN201410168854.0A CN201410168854A CN103957603B CN 103957603 B CN103957603 B CN 103957603B CN 201410168854 A CN201410168854 A CN 201410168854A CN 103957603 B CN103957603 B CN 103957603B
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Abstract

本发明提供一种自适应随机接入信道操作，用于3GPP无线网络中的机器类型通信。该自适应随机接入信道操作基于系统信息减少随机接入信道碰撞概率、控制网络过载并增强系统性能。系统信息包括装置相关信息和网络相关信息。装置相关信息包括装置类型和服务或应用类型。网络相关信息包括负载信息和历史统计信息。基于已获取的系统信息，机器类型通信装置可通过在不同层应用自适应随机接入信道操作调整各网络接入和随机接入信道参数。例如，在应用层和网络层，机器类型通信装置调整其接入概率或随机接入信道回退时间以用于随机接入信道接入。在无线接入网络层，机器类型通信装置调整其接入概率或随机接入信道回退时间、或者传送使用已调整随机接入信道资源的随机接入信道前导以用于随机接入信道接入。

Description

机器类型通信的增强型随机接入信道设计
本申请是申请日为2011年08月04日，申请号为201180003384.7，发明名称为“机器类型通信的增强型随机接入信道设计”的专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请的权利要求依35U.S.C.§119要求如下申请的优先权：2010年8月4日递交的申请号为61/370,555，标题为“Protocol Design to Reduce RACH Collision inMachine-Type Communications”的美国临时案。在此合并参考该申请案的全部内容。
技术领域
本发明揭露的实施例有关于机器类型通信(Machine-Type Communications,MTC)，更具体地，有关于MTC的增强型随机接入信道(Random Access Channel,RACH)设计。
背景技术
机器类型通信(Machine-Type Communications,MTC)为一种涉及无需人的交互的一个或多个实体的数据通信。优化(optimize)MTC的服务不同于优化人-人(human-to-human,H2H)通信的服务。一般地，由于MTC服务涉及不同的使用方案(scenario)、纯数据通信、更低成本与建置投入，以及潜在的大量通信终端(其中每个终端具有低流量)，MTC服务不同于现存移动网络通信服务。
以下用机器-机器(Machine-to-Machine,M2M)与MTC描述多类型的使用案例并说明MTC服务的特征。M2M与MTC装置将是下一代无线网络的组成部分以致能(enable)物联网(internet of things)。潜在的M2M与MTC应用包括安全(security)、跟踪和追踪(trackingand tracing)、支付(payment)、保健(health)、远程维护/控制(remote maintenance/control)、测量(metering)以及消费者装置(consumer device)。而MTC服务的主要特征包括低移动性(low mobility)、时间控制性(time controlled)、延迟耐受性(delaytolerant)、仅为分组交换(packet-switched)、小量数据传输、仅由移动装置启动(mobileoriginated)、终止不频发的移动装置(infrequent mobile terminated)、MTC监视(monitoring)、优先级警报(priority alarm)、安全连接、位置特定触发(locationspecific trigger)、网络提供上行链路(uplink)数据目的地、不频发的传送(infrequencytransmission)以及基于MTC的群组(group)等特征。
第3代合作项目系统(3rd Generation Partnership Project,3GPP)提供MTC装置与MTC服务器(server)之间或者两个MTC装置之间的端-端(end-to-end)应用。3GPP系统提供优化MTC的传送和通信服务。然而，MTC流量可能不由网络/核心网络控制。例如，MTC应用可请求许多MTC装置同时进行“若干事情”，从而导致在极短的时间内大量的M2M装置尝试接入无线服务。因此，许多MTC装置可发送大量RACH前导(preamble)并因此导致高RACH碰撞(collision)概率。此外，当核心网络实体停机(go down)时，不存在可延迟(postpone)MTC进行连续接入尝试的机制。因而，当许多MTC装置自身的服务网络(serving network)故障(fail)时，这些MTC装置成为漫游者(roamer)且可能都移动至本地竞争网络。
图1(现有技术)为3GPP网络100中无线网络拥塞(congestion)的使用案例示意图。3GPP网络100包括MTC服务器110、分组数据网络网关(packet data network gateway,PDNGW)120、服务GW130、两个基站(Base Station,BS)eNB141及eNB 142、以及多个M2M装置。如图1所示，当一些MTC应用中发生大量并发(concurrent)数据传输时，产生无线网络拥塞。其中一种典型应用为具有大量传感器(sensor)的桥梁监测(bridge monitoring)。当列车经过该桥梁时，所有MTC传感器几乎同时传送监视数据。同样的事情还发生在大雨时侯的水文(hydrology)监测，以及侵入者(intruder)闯进时的大厦监视(building monitoring)。因此，需要优化网络以致能特定区域中的大量MTC装置几乎同时传送数据。
图2(现有技术)为3GPP网络200中核心网络拥塞的使用案例示意图。3GPP网络200包括MTC服务器210、PDN GW 220、S-GW230、两个基站eNB 241及eNB242、以及多个M2M装置。对于许多MTC应用，大量MTC装置属于单一MTC用户(例如MTC用户250)。这些MTC装置共同构成MTC群组(例如MTC群组260)的一部分。例如，MTC用户250相应于MTC群组260，且MTC用户250拥有MTC服务器210。MTC群组260中的MTC装置与MTC服务器210进行通信。一般地，相同MTC群组中的MTC装置分散在网络中从而限制任何特定小区中的MTC装置同时发送的数据且避免导致无线网络过载(overload)。然而，如图2所示，当大量MTC装置同时发送或接收数据时，在移动核心网络中或者在移动核心网络与MTC服务器之间的链路上可能发生数据拥塞。其中，关于MTC群组的数据流量在MTC服务器处集成(aggregate)。因此，需要网络运营商与MTC用户具有实现相同MTC群组发送/接收数据的最大比的方法。
根据3GPP系统的当前RACH过程，最大RACH容量(capacity)为每秒64,000次随机接入尝试连接(attempt)，例如，每个子帧(subframe)一个物理随机接入信道(PhysicalRandom Access Channel,PRACH)以及64个随机接入的前导。为满足1％的RACH碰撞率需求，最大RACH接入速率可为每秒643次。尽管此最大RACH接入速率可看作为高速的，在一些MTC应用中，此最大RACH接入速率可能仍不足以支持大量的并发数据传输。而分配额外的RACH资源可能导致无效率的无线电资源使用。因而需要寻求一种增强的RACH解决方案以优化MTC服务。
发明内容
本发明提供一种自适应RACH操作，用于3GPP无线网络中的机器类型通信。该自适应RACH操作基于系统信息以减少RACH碰撞概率、控制网络过载并增强系统性能。系统信息包括装置相关信息和网络相关信息。装置相关信息包括装置类型和服务或应用类型。网络相关信息包括负载信息和历史统计信息。基于已获取的系统信息，MTC装置可通过在不同层应用自适应RACH操作调整各网络接入和RACH参数。例如，在应用层和网络层，MTC装置调整其接入概率或RACH回退时间以用于RACH操作。在无线接入网络层，MTC装置调整其接入概率或RACH回退时间、或者传送使用已调整RACH资源的RACH前导以用于RACH操作。
在第一实施例中，在不同层开始RACH过程之前，MTC装置调整其接入概率。其中不同层包括应用层、非接入层或无线接入网络层。相较于H2H接入类型，M2M接入类型可应用不同接入概率、禁止参数以及重试定时器参数。在应用层接入分配中，通过基于服务类型区分接入优先级完成禁止操作。例如，基于不同应用的Qos需求和/或延迟耐受等级。在非接入层接入分配中，通过接入限制完成禁止操作，可例如基于服务类型区分接入优先级、MTC服务器及装置ID。在无线接入网络层接入分配中，通过应用不同接入类型的不同禁止因子完成禁止操作。
在第二实施例中，MTC装置在RACH操作期间在不同层调整其回退时间。其中，不同层包括应用层、非接入层或无线接入网络层。可在传送第一个RACH前导之前或在一个RACH前导碰撞之后应用RACH回退延迟。在第一个RACH之前的初始化RACH接入分配可防止高等级RACH竞争，且更适用于应用层或网络层。一旦遇到RACH碰撞，可在RACH过程中对每个MTC装置应用特定回退定时器。对于不同延迟耐受M2M方案可应用不同的回退时间。
在第三实施例中，MTC装置在无线接入网络层传送具有已调整RACH资源的RACH前导。网络为由仅M2M装置使用、仅H2H装置使用以及M2M装置和H2H装置同时使用的资源进行自适应调整RACH资源分配。基于应用需求和优先级接入类型，装置选择使用专属RACH资源或共享RACH资源。此外，基于负载信息、RACH碰撞概率和其他系统信息进一步调整RACH资源分配。
在第四实施例中，对于具有低移动性或无移动性的MTC装置应用解决RACH不足的通信方法以传送MTC数据。由于MTC的需求相对时间及不同MTC装置而言通常为固定的，可使用预配置上行链路资源以传送数据。为减少RRC信令过载，可不建立RRC而在上行链路资源上传送MTC数据。在一个实例中，eNB通过广播或专属传送向MTC装置传送MTC配置，然后传送一个或多个MTC准许。MTC装置使用已准许的资源传送MTC数据。此种解决RACH不足的通信方法并不需要任何竞争式的接入机制，且适用于许多MTC服务/应用。
下述详细说明中描述其他实施例及优势。本摘要并非用来限制本发明的范畴。本发明由权利要求所界定。
附图说明
附图中相同的标号表示相同的元件，用来说明本发明的实施例。
图1(现有技术)为3GPP网络中无线网络拥塞的使用案例示意图；
图2(现有技术)为3GPP网络中核心网络拥塞的使用案例示意图；
图3为根据一个新颖的方面支持MTC的3GPP网络的示意图；
图4为根据一个新颖的方面自适应RACH操作的示意图；
图5为通过调整接入概率的自适应RACH操作的第一选择示意图；
图6为通过调整RACH回退时间的自适应RACH操作的第二选择示意图；
图7为通过调整RACH资源分配的自适应RACH操作的第三选择示意图；
图8为用于优化机器类型通信的解决RACH不足的通信方法示意图；
图9为根据一个新颖的方面用于优化机器类型通信的自适应RACH操作的方法流程图。
具体实施方式
现在将参照本发明的一些实施例，附图中所示为这些实施例的实例。
图3为根据一个新颖的方面支持MTC的3GPP网络300的示意图。3GPP网络300包括MTC服务器311，该服务器311通过与多个MTC装置(例如图3所示的MTC装置314)通信向MTC用户312提供各种MTC服务。在图3的实例中，MTC服务器311、MTC用户312以及PDN GW 313属于核心网络310的一部分。MTC装置314及其服务BS(eNB)315属于无线接入网络(radio accessnetwork,RAN)320。MTC服务器311通过PDN GW 313、S-GW 316以及eNB315，与MTC装置314进行通信。此外，移动性管理实体(mobility management entity,MME)317与eNB315、服务GW316以及PDN GW 313通信以进行3GPP网络300无线接入装置的移动性管理。需注意的是，相较于H2H通信，MTC也称为M2M通信；而相较于H2H装置，MTC装置也称为M2M装置。
在图3所示的实例中，MTC服务器311通过已建立的应用程序编程接口(application-programming interface,API)340在应用(application,APP)协议(protocol)层向MTC用户312提供各种MTC服务/应用。典型的MTC应用包括安全(例如监视系统)、跟踪和追踪(例如根据驾驶距离付费)、支付(例如自动贩卖机和游戏机器)、保健(例如健康劝导系统(health persuasion system))、远程维护/控制、测量(例如智能电网(smartgrid))以及消费类装置(例如电子书)。为提供端-端MTC服务，MTC服务器311与3GPP网络中的多个MTC装置进行通信。每个MTC装置(例如MTC装置314)包括各种协议层模块以支持端-端MTC应用和数据连接。在APP层中，APP模块331在APP协议层与MTC服务器311进行通信(如虚线341所示)，其中，APP层提供端-端控制/数据。在网络层中，非接入层(non-accessstratum,NAS)模块在NAS协议层(non-access stratum protocol layer,NAS protocollayer)与MME 317进行通信(如虚线342所示)，其中，NAS协议层支持移动性管理和其他信令(signaling)功能。在RAN层中，无线电资源控制(radio resource control,RRC)模块333在RRC协议层与eNB315进行通信(如虚线343所示)，其中，RRC协议层管理系统信息的广播、RRC连接控制、寻呼(paging)、无线电配置控制、服务质量(Quality of Service，QoS)控制等。
在3GPP系统中，RACH用于移动电话或其他无线接入终端，例如用于竞争式(contention-based)上行链路传送的MTC或M2M装置。RACH为多个无线接入终端所使用的共享上行链路信道，用于请求接入并获取上行链路信道的所有权(ownership)，从而通过RACH过程初始化这些无线接入终端与其服务基站的传送。由于MTC服务器并不需要位于网络运营商的区域(domain)中，且由于端-端MTC服务可无需与MTC服务器相关，MTC流量极有可能不由网络/核心网络所控制。因此，如果大量MTC装置(例如，小区的用户装置(userequipment,UE)、基站或MME的数量远大于设计维度(dimension)。)在短时间内欲接入无线服务，由MTC装置发送至MTC装置服务基站的大量RACH前导将可能导致高RACH碰撞概率。而且，在核心网络停机时，当许多MTC装置自身的服务网络故障，MTC装置成为漫游者且都移动至本地竞争网络。
传统的RACH过程基于系统信息而进行调适以减少RACH碰撞概率、控制网络过载并增强系统性能。系统信息包括装置相关信息和网络相关信息。装置相关信息包括装置类型(例如M2M装置或H2H装置)和服务或应用类型(例如，安全、跟踪和追踪、支付、保健、远程维护/控制、测量以及消费类装置)。网络相关信息包括负载信息和历史统计信息。基于已获取的系统信息(例如，如粗虚线350所示从MTC服务器311转送(forward)至MTC装置314的系统信息，或如粗虚线351所示从MME317转送至MTC装置314的系统信息)，MTC装置314可通过在不同层应用自适应RACH操作调整各网络接入和RACH参数。例如，在APP层和NAS层，MTC装置314调整其接入概率或RACH回退时间(backoff time)以用于自适应RACH操作。另一方面，在RRC层，MTC装置314调整其接入概率或RACH回退时间、或者传送使用已调整RACH资源的RACH前导以用于自适应RACH操作。可从MME317发送类似过载指示的系统信息(例如拥塞的网络实体，例如APN或MTC服务器等)至eNB 315。基于系统该信息，eNB 315决定是否对来自MTC装置314的某个连接请求进行响应。
图4为根据一个新颖的方面自适应RACH操作的示意图。在图4的实例中，MTC装置410通过eNB 420与MTC服务器430进行通信。在开始RACH之前，MTC装置410首先获取用于自适应RACH操作的系统信息。可由MTC装置自身获取或通过网络从MTC服务器转送系统信息。对于装置相关系统信息，MTC装置通常知道自身的装置信息。对于网络相关系统信息，存在若干机制使MTC装置获取此类信息。在第一机制中，MTC装置能通过收集(collection)或估计获取部分网络相关信息。例如，MTC装置410基于先前统计收集历史统计并估计网络负载信息。其中，先前统计可例如RACH碰撞率和应用流量特征。在第二机制中，网络或应用通过NAS、S1-AP或APP层的信令转送系统信息。例如，网络通过系统信息块(system informationblock,SIB)广播(advertise)系统信息。例如步骤441所示的，将系统信息从eNB 420转送至MTC装置410。在第三机制中，通过寻呼信道(Paging Channel,PCH)上的寻呼消息转送系统信息。例如步骤442所示的，从MTC服务器430至MTC装置410的寻呼消息。寻呼消息可包括状态参数或者使用特定类型的寻呼码(paging code)或寻呼识别码(identification,ID)以指示当前负载情况(例如，高/中/低负载等级)。PCH也可通知寻呼ID或寻呼节点群组用于发送RACH的明确规则(例如，附加(append)禁止(barring)概率、延迟时间值或其他相关参数)。在装置启动的(device-initiated)RACH传送(例如推式方法(push method))中，MTC装置410在开始RACH之前检查PCH并获取系统信息。在网络启动的(network-initiated)RACH传送(例如拉式方法(pull method))中，MTC装置410监听PCH并获取寻呼消息，其中，该寻呼消息识别寻呼ID、RACH接入策略(policy)或系统信息。
在获取系统信息以后，MTC装置410应用自适应RACH操作以获取对网络的接入并与MTC服务器430进行通信。存在三种可用选择。在第一选择中，在包括APP、NAS及/或RAN层的不同层中开始RACH操作之前，MTC装置410调整其接入概率(步骤450)。在第二选择中，在包括APP、NAS及/或RAN层的不同层的RACH操作期间，MTC装置410调整其回退时间(步骤460)。在第三选择中，MTC装置410在RAN层传送具有已调整RACH资源的RACH前导(步骤470)。对于这些选择，RACH操作基于系统信息而进行自适应。其中系统信息包括装置类型、服务/应用类型、负载等级及/或历史统计。下述细节描述该三个自适应RACH选择的每一个。
图5为无线网络500中通过调整接入概率的自适应RACH操作的第一选择示意图。无线网络500包括MTC装置510和eNB 520。在MTC装置510与其服务eNB 520开始RACH过程之前，MTC装置510通过执行禁止接入调整其接入概率。相较于H2H接入类型(Access Class,AC)，M2M AC可应用不同接入概率、禁止参数以及重试定时器参数。可在APP层、NAS层或RAN层(例如RACH接入层)的接入分配中此实施禁止进入过程。在APP层接入分配中，通过基于服务类型区分(prioritize)接入优先级完成禁止操作。例如，不同的接入概率是基于不同应用的QoS需求和/或延迟耐受等级。在NAS层接入分配中，通过接入限制(restriction)完成禁止，例如基于服务类型区分接入优先级、MTC服务器及装置ID。其中，装置ID可例如更新MTC ID、国际移动装置识别码(international mobile equipment identity,IMEI)、国际移动用户识别码(international mobile subscriber identity,IMEI)。在RAN层接入分配中，通过应用在接入类型禁止机制(Access Class Barring mechanism)中的不同类型禁止因子(acBarring Factor)完成禁止。例如，对MTC装置应用不同禁止因子和重试定时器。此外，可为M2M定义更新AC等级，且可在RAC层、核心网络/应用层或两者中实施M2M AC等级禁止。
在步骤531中完成禁止接入之后，MTC装置510然后与eNB 520开始RACH过程。在步骤541中，MTC装置510传送RA前导至eNB 520。在步骤542中，eNB传送RA响应(RA response,RAR)回至MTC装置510。如果成功解码RA前导，RAR包括用于MTC装置510的后续上行链路传送的上行链路准许(grant)。在步骤543中，MTC装置510通过已准许上行链路资源传送RRC连接请求(例如MSG3)至eNB 520。最后，在步骤544中，eNB 520传送RRC连接解决(resolution)(例如MSG4)回至MTC装置510以与MTC装置510建立RRC连接并完成RACH过程。通过使用在不同协议层实施的各种接入分配技术调整接入概率，可良好地区分优先级并分配(distribute)大量MTC装置的接入概率以减少RACH碰撞概率。
图6为无线网络600中通过调整回退时间的自适应RACH操作的第二选择示意图。无线网络包括MTC装置610和eNB 620。在自适应RACH操作的第二选择中，基于系统信息自适应调整RACH的回退时间。可在APP层、核心网络层(例如NAS层)或RAN层(例如RACH接入层)实施RACH回退延迟。此外，可在传送第一个RACH前导之前或在RACH前导碰撞之后应用RACH回退延迟。在第一个RACH之前的初始化RACH接入分配可防止高等级RACH竞争(contention)，且更适用于APP层或网络层。一旦遇到RACH碰撞，可在RACH过程中对每个MTC装置应用特定回退定时器。
如图6所示，在步骤631中，在传送第一个RACH前导之前，MTC装置610执行初始化接入分配。更具体地，MTC装置610在向eNB 620传送RACH前导之前，应用第一回退时间#1。可通过各种方式确定第一回退时间。在一个实施例中，MTC装置具有第一回退时间值的内置(built-in)分配。例如，每个MTC装置从预定义范围中随机选择用于回退时间#1的值。在第二实施例中，在APP层或网络层，基于装置相关系统信息指定第一回退时间。例如，可为相对紧急或延迟耐受度较低的应用指定较短的回退时间。另一方面，可为更耐受延迟(delay-tolerant)的应用指定较长的回退时间。也可基于服务/应用类型、MTC服务器以及MTC装置的装置ID指定不同回退时间。在第三实施例中，MTC装置610在第一个RACH使用更新过程之前执行回退操作，其中eNB通过不同随机接入无线网络临时识别码(random access radionetwork temporary identifiers,RA-RNTI)的广播指示第一回退时间，或通过保留(reserved)位或RRC消息指示第一回退时间。
在步骤632中，在第一回退时间#1过期(expire)后，MTC610传送RACH前导至eNB620。因为许多MTC装置共享相同的RACH资源，例如RACH资源块或RACH前导，由于RACH碰撞eNB 620可能无法译码RACH前导。当RACH碰撞发生时，在重传送(retransmit)RACH前导之前由MTC610应用第二回退时间。类似于第一回退时间，基于系统信息自适应调整RACH的回退时间。可由APP层、网络层或RAN层基于系统信息指定第二回退时间。
在图6的实例中，在步骤633中，eNB 620在检测RACH碰撞之后确定第二回退时间。然而，对于eNB 620，其可能不确定MTC装置610的系统信息。在一个实例中，MTC装置610使用专属于MTC装置类型的RACH前导。在另一个实例中，MTC装置610使用专属于MTC装置类型的RACH资源(例如:前导、资源块以及子帧)。基于专属RACH前导或RACH资源，eNB 620可识别MTC装置610的装置类型。一旦eNB 620辨别(distinguish)不同装置类型，eNB 620通过不同RA-RNTI上的RAR指定不同回退时间。在一个特定实施例中，如图6中的方块651所示，使用E/T/R/R/BI媒体接入控制(media access control,MAC)子头(sub-header)的第一八字节(octet)中包括的回退指标(backoff indicator,BI)指定第二回退时间#2。
在步骤634中，在确定第二回退时间之后，eNB 620传送具有BI的RAR至MTC装置610。在步骤641中，MTC装置在应用第二回退时间#2之后重传送RA前导。在步骤642中，在成功解码RA前导之后，eNB 620然后传送具有上行链路准许的RAR回至MTC装置610。在步骤643中，MTC装置610通过已准许上行链路资源传送RRC连接请求(例如MSG3)至eNB 620。最后，在步骤644中，eNB 620传送RRC连接解决(例如MSG4)回至MTC装置510以建立RRC连接并完成RACH过程。
可对不同延迟耐受M2M方案应用不同回退时间。例如，如果应用具有高延迟耐受度，装置可延迟RACH接入直至下一个不连续接收(discontinuous reception,DRX)的有效期间(active period)。另一方面，如果应用可在K时隙(time slot)的范围(scale)内耐受延迟，装置可推迟RACH过程至下一个K时隙。此外，也可基于网络相关系统信息和接入类型的种类应用不同回退时间。例如，当负载高时，等级1装置(即高优先级)推迟RACH接入5-10个子帧，而等级2装置(即低优先级)推迟RACH接入20-30个子帧。另一方面，当负载低时，等级1装置不推迟其RACH接入，而等级2装置推迟RACH接入0-10个子帧。
图7为无线网络700中通过调整RACH资源分配的自适应RACH操作的第三选择示意图。无线网络包括H2H装置710、M2M装置720以及同时服务H2H装置710和M2M装置720的eNB730。在步骤731中，eNB 730向H2H装置710和M2M装置720广播RACH资源分配。RACH资源指的是RACH无线电资源和RACH前导。在第一实施例中，为仅MTC(MTC-only)装置分配专属RACH无线电资源(例如，无线电资源块和子帧)。例如，在SIB2中定义更新MTC-RACH参数。在另一个实例中，为仅MTC装置分配专属RACH前导。
网络为由仅M2M装置使用的资源、仅H2H装置使用的资源以及M2M装置和H2H装置同时使用的资源进行自适应调整RACH资源分配。如图7的方块750所示，例如，全部RACH资源被分为三个部分。更具体地，RACH传送时隙、频音调(frequency tone)以及前导被分为三个部分。为仅M2M装置分配第一RACH资源部分#1，为仅H2H装置分配第二RACH资源部分#2，且由M2M和H2HRACH接入共享第三RACH资源部分#3。基于应用需求和优先级接入类型，装置选择使用专属RACH资源或共享RACH资源。此外，基于负载信息、碰撞概率和其他系统信息进一步调整RACH资源分配。例如，网络可为H2H接入分配所有RACH传送机会(时隙、频音调以及前导)，并为仅M2M接入分配全部RACH传送机会的子集(subset)。可基于M2M流量负载和/或H2H流量负载自适应调整分配。亦可基于碰撞和重传送计数(count)自适应配置分配。
在自适应资源分配的一个实例中，eNB在第一时间段分配由M2M和H2H共享的RACH资源。只要装置的数目为小量的，不存在可观测到的严重碰撞且无需进一步优化。然而，在第二时间段，eNB观测到高RACH碰撞率。因此，eNB分配专属于H2H流量的一部分RACH资源以保证正常电话寻呼的用户体验(experience)。由于大多数M2M装置通常更耐受延迟，eNB分配剩余的RACH资源至M2M流量。如果M2M装置数目大于已分配RACH资源可支持的数目，需要进一步的改进以分配M2M流量，例如，通过RAN/NAS层流量分配。eNB可动态调整RACH资源，例如当存在较少的电话寻呼时，eNB可分配更多RACH资源至M2M流量。
图8为无线网络800中机器类型通信的解决RACH不足(RACH-less)的通信方法示意图。无线网络800包括MTC装置810和eNB 820。当RACH正常用于竞争式上行链路接入以获取时间提前量(timing advance,TA)和第一上行链路UL准许时，eNB的RACH接入成本高。当M2M装置数目巨大时，上述情形尤其明显，而其中，M2M装置数目巨大是许多MTC应用的典型特征。然而，对于具有低移动性或无移动性的MTC装置而言，由于MTC装置可依赖相同小区以传送MTC数据，TA为固定的。因此，由于MTC的需求相对时间及不同MTC装置而言通常为固定的，对于上述的MTC装置可使用预配置(preconfigured)UL资源以传送数据。UL资源可共享或专属。为减少RRC信令过载，可不建立RRC而地在UL资源上传送MTC数据。对于小区内的MTC装置也可共享公用无线电承载配置(common radio bearer configuration)。RACH需要六个无线电承载(radio bearer，RB)，而小量MTC数据传输仅需要一个或两个RB。在图8的实例中，在步骤830中，eNB 820通过广播或专属传送向MTC装置810传送MTC配置。在步骤840和步骤850中，eNB 820传送一个或多个MTC准许。最后，在步骤860中，MTC装置810使用已准许的资源传送MTC数据。此种解决RACH不足的通信方法并不需要任何竞争式接入机制，且适用于许多MTC服务/应用。
图9为根据一个新颖的方面用于优化机器类型通信的自适应RACH操作的方法流程图。在步骤901中，MTC装置从MTC服务器接收系统信息。系统信息包括装置相关信息和网络相关信息。装置相关信息包括装置类型和服务/应用类型。网络相关信息包括网络负载信息和历史统计信息。基于系统信息，MTC装置通过应用自适应RACH操作调整各网络接入和RACH参数。在第一自适应RACH操作中，在包括APP、NAS及/或RAN层的不同层中开始RACH之前，MTC装置调整接入概率(步骤902)。在第二自适应RACH操作中，在包括APP、NAS及/或RAN层的不同层中的RACH操作期间，MTC装置调整MTC回退时间(步骤903)。在第三自适应RACH操作中，MTC装置在RAN层传送使用已调整RACH资源的RA前导(步骤904)。在步骤905中，三种选择可共存(coexist)并组合应用。最后，在步骤906中，应用解决RACH不足的通信方法用于优化的机器类型通信。
本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用来限定本发明的范围，任何熟习此项技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明之保护范围当视后附之权利要求及其等同变形所界定者为准。

Claims (11)

1.一种增强型随机接入信道的通信方法，适用于机器类型通信，所述增强型随机接入信道的通信方法包括：
在第一次传送随机接入信道前导至基站之前，由无线通信网络中的机器-机器装置应用第一回退时间；
应用该第一回退时间后，第一次传送该随机接入信道前导至该基站；
如果基于系统信息的第一次传送的该随机接入信道前导检测为失败，从该基站接收随机接入响应，其中包含第二回退时间，其中，该基站基于该随机接入前导或者随机接入信道资源识别该机器-机器装置的类型，该第二回退时间与该机器-机器装置类型关联；
应用该第二回退时间；
应用该第二回退时间后重传送该随机接入信道前导至该基站。
2.如权利要求1所述的增强型随机接入信道的通信方法，其特征在于，该机器-机器装置具有用于该第一回退时间的内置分配。
3.如权利要求1所述的增强型随机接入信道的通信方法，其特征在于，在机器类型通信应用层或核心网络层指定该第一回退时间。
4.如权利要求1所述的增强型随机接入信道的通信方法，其特征在于，在随机接入信道接入层指定该第一回退时间，且其中，通过多个不同无线网络临时识别码广播该第一回退时间，或者通过多个保留位或无线电资源控制消息指示该第一回退时间。
5.如权利要求1所述的增强型随机接入信道的通信方法，其特征在于，该随机接入信道前导专属于机器类型通信。
6.如权利要求1所述的增强型随机接入信道的通信方法，其特征在于，该随机接入资源为多个子帧以及多个资源区块，通过专属于机器类型通信的该多个子帧及多个资源块传送该随机接入信道前导。
7.如权利要求1所述的增强型随机接入信道的通信方法，其特征在于，回退指标中包括该第二回退时间，其中，通过随机接入响应消息从该基站传送该回退指标。
8.如权利要求7所述的增强型随机接入信道的通信方法，其特征在于，由该基站至少部分地基于装置相关系统信息确定该第二回退时间，其中，该装置相关系统信息包括装置类型及应用/服务类型。
9.如权利要求1所述的增强型随机接入信道的通信方法，其特征在于，由该机器-机器装置根据网络相关系统信息计算该第二回退时间，其中，该网络相关系统信息包括负载信息以及历史统计。
10.如权利要求1所述的增强型随机接入信道的通信方法，其特征在于，该机器-机器装置在重传送该随机接入信道前导前等待一个或多个子帧。
11.如权利要求1所述的增强型随机接入信道的通信方法，其特征在于，该机器-机器装置在重传送该随机接入信道前导前返回省电模式并等待直至下一不连续接收周期。
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