緩解無線網絡中信令擁塞的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種通過在無線網絡中減少信令開銷緩解無線網絡中信令擁塞的方 法和裝置。
【背景技術】
[0002] 移動和無線通信系統(tǒng)近來發(fā)展迅速。有不同形式的無線網絡存在，例如無線個人 區(qū)域網絡WPAN、無線局域網WLAN，或者無線Mesh網絡。無線網絡包括蜂窩網絡。蜂窩網絡 是分布于稱為小區(qū)的陸地區(qū)域的無線網絡，每個小區(qū)由至少一個收發(fā)器即所謂的小區(qū)站點 或者基站提供服務。
[0003] 除了無線網絡中數據流量的大量增長，連接的移動設備的數量也顯著增加。隨著 無線網絡中移動終端設備的密度增加，所述網絡中信令擁塞也會增加，甚至可能會導致相 關的無線網絡擁痕。當大量移動設備試圖W高度同步的方式訪問所述網絡時，無線網絡中 通常會發(fā)生信令擁塞。精確同步時間間隔中出現重復數據傳輸時也會發(fā)生信令擁塞。此外， 應用程序或者服務器請求中的故障會導致移動設備一直發(fā)送其數據。信令擁塞的另一個原 因可能是一個事件同時觸發(fā)大量的機器對機器（簡稱M2M)設備附著到所述網絡。如果斷電 之后計量設備或者傳感設備同時激活，也可能會發(fā)生信令擁塞。此外，當設備同時切換至另 一個基站時，可能會發(fā)生信令擁塞，運可能是由高度同步的移動性或者基站中斷所造成的。
[0004] 在無線通信系統(tǒng)中，基站和移動設備通過信令消息互相通信。在運些發(fā)生信令擁 塞的場景中，設備發(fā)送的信令信息和信令消息承載的信令信息之間有高度一致性，尤其是 在設備發(fā)送的信令消息屬于相似類型，或者服務目標類似，或者是設備都處于鄰近區(qū)域的 場景。
[0005] 圖1示出了由傳統(tǒng)的3GPP長期演進LTE系統(tǒng)中兩個移動設備發(fā)送的信令消息示 例圖。在所示例子中，移動設備A和移動設備B發(fā)送RRC連接建立完成消息至網絡基站。如 圖1所示，所述RRC連接建立完成消息由幾個消息段組成，如公用陸地移動網標識PLMN-ID 和移動性管理實體標識MME-ID，其對于鄰近W及內容相關的移動設備通常是一樣的。從圖 1的示例中可W看出，移動設備A和B發(fā)送至基站BS的消息段PLMN-ID和MME-ID冗余。
[0006] 在圖1的示例中，所述信令消息是在移動設備A和B至基站BS的上行鏈路方向中 發(fā)送。信令消息既可W在上行鏈路方向也可W在下行鏈路方向中傳輸，也就是說，既可W從 移動設備傳輸至基站也可W從基站傳輸至所述基站附近的移動設備。如圖1中所示的移動 設備A和B的移動設備可W從所述基站接收信令消息，也可W發(fā)送信令消息至所述基站。另 夕F，所述基站用于發(fā)送信令消息至一個或者多個移動設備，W及從一個或者多個移動設備 接收信令消息。
[0007] 相應地，信令消息在至少一個基站和移動設備之間的信令信道上傳輸。所述基站 和移動設備之間交互的信令消息會占用帶寬，因而可能導致無線網絡中的信令擁塞。
[0008] 減少信令擁塞的傳統(tǒng)方法是阻止或者丟棄非緊急信令請求，或者執(zhí)行批量信令處 理。
[0009] 圖2示出了通過阻止或者丟棄非緊急信令請求的傳統(tǒng)方法減少信令擁塞的框圖。 該方法中，針對各種應用程序定義優(yōu)先級等級。在圖2所示的傳統(tǒng)系統(tǒng)中，阻止或者丟棄 低優(yōu)先級信令請求W保證高優(yōu)先級請求的快速傳輸。該傳統(tǒng)方法的缺點在于：因為并非所 有請求都會及時響應，使得低優(yōu)先級信令請求必須經受長時延時或者完全被忽略。圖2示 出了不同類型的機器類通信MTC設備的示例。第一類MTC設備可W是用戶設備等，第二類 MTC設備是傳感器，第S類MTC設備包括執(zhí)行器設備。在圖2的示例中，兩個用戶設備分別 位于圖2中公開布局的左側，一個傳感器設備位于中間，兩個執(zhí)行器設備位于右側，其中兩 個用戶設備的優(yōu)先級最低，其信令請求被阻止。
[0010] 圖3示出了通過批量處理信令減少信令擁塞的另一種方法的框圖。如圖3所示， 與圖2中相似的MTC設備連接至網關，所述網關通過空口與網絡相連。通過批量處理信令， 類似信令消息可W進行組合后集中處理。該傳統(tǒng)方法的缺點在于：信令消息的聚合會引入 額外時延。此外，每個設備發(fā)出的信號必須在中屯、實體如網關處聚合。因此，該傳統(tǒng)機制只 適合于可能會有集中化信令處理的M2M區(qū)域網絡。

【發(fā)明內容】

[0011] 相應地，本發(fā)明的目的在于提供一種在無線網絡中緩解信令擁塞的方法和裝置， 其可W克服上述缺陷，并且在沒有明顯增加無線網絡基礎架構技術復雜性的情況下，有效 緩解無線網絡中的信令擁塞。
[0012] 根據本發(fā)明的第一方面，提供一種在無線網絡中緩解信令擁塞的方法，所述方法 包括W下步驟：構建已收集信令消息字典，所述信令消息用作參考信令消息并且在至少一 個基站和移動設備之間的信令信道上傳輸，所述移動設備互相關聯，其中所述移動設備和 所述基站均可使用所述字典；基于所述已收集參考信令消息字典，壓縮在所述基站和所述 關聯移動設備之間的信令信道上傳輸的信令消息。
[0013] 根據本發(fā)明方法的第一方面，所述構建的已收集信令消息字典可W組成數據庫， 且所述關聯移動設備和所述基站均可使用該數據庫。為了構建該字典數據庫，收集信令消 息并用作參考信令消息。運些收集的信令消息被稱為參考信令消息。
[0014] 根據本發(fā)明方法的第一方面，可W實現W下優(yōu)勢：通過利用可靠彈性機制增加無 線網絡的可用信令帶寬，可W有效緩解信令擁塞，因而可W在不增加復雜性的前提下基于 現有網絡基礎架構實現。
[0015] 根據第一方面，在所述方法的第一種實現方式中，所述信令消息基于所述已收集 參考信令消息字典在發(fā)送器側壓縮，并且所述信令消息基于所述已收集參考信令消息字典 在接收器側重組。
[0016] 根據第一方面或者根據所述第一方面的第一種實現方式，在所述方法的第二種實 現方式中，所述參考信令消息在預定時間段內收集并且進行索引。
[0017] 該時間段可W調整。所述時間段可能是預定的，也可能動態(tài)調整W最優(yōu)化無線網 絡的性能。
[0018] 根據所述第一方面的第二種實現方式，在所述方法的第=種實現方式中，所述收 集的參考信令消息是根據參考信令消息的傳輸順序或者根據參考信令消息的時間戳進行 索引，每個時間戳指示各個參考信令消息的傳輸時間點。
[0019] 根據第一方面或者根據所述第一方面的上述任一實現方式，在所述方法的第四種 實現方式中，所述已收集參考信令消息字典包括從之前傳輸的信令消息中提取的帶索引的 碼字，所述之前傳輸的信令消息尋址一組所述關聯移動設備。
[0020] 根據第一方面或者根據所述第一方面的上述任一實現方式，在所述方法的第五種 實現方式中，所述關聯移動設備之間有特定關系，包括：它們在鄰近區(qū)域中的當前位置，和 /或它們各自的設備功能，和/或它們各自的服務目標。
[0021] 所述鄰近區(qū)域可W是基站附近的區(qū)域。
[0022] 移動設備的設備功能可W包括處理能力等硬件特性或者各個移動設備上實現的 功能。
[0023] 移動設備可W在提供給用戶的無線網絡中提供一個或者多個指定服務。
[0024] 由于移動設備之間有特定關系，如第五種實現方式所述，所述移動設備通常與有 高度相似性和/或相同的信號段的基站交互信令消息，使得信令開銷可W有效減少。
[00巧]根據第一方面或者根據所述第一方面的上述任一實現方式，在所述方法的第六種 實現方式中，在上行鏈路方向，為了提供所述已收集參考信令消息字典，一個關聯的監(jiān)聽型 移動設備監(jiān)聽從關聯移動設備至基站的所述信令信道上傳輸的上行參考信令消息，W便將 獲取的上行參考信令消息與相應的索引一起存儲到所述關聯的監(jiān)聽型移動設備的字典存 儲器中，其中所述基站將接收到的相同的上行信令消息與相同的索引存儲到所述基站的字 典存儲器中。
[00%] 運種實現方式可W有W下優(yōu)勢：基站和監(jiān)聽型移動設備中的字典可W同時并行構 建。
[0027] 根據第一方面或者根據所述第一方面的第一種至第五種實現方式中的任一實現 方式，在所述方法的第屯種實現方式中，在上行鏈路方向中，為了提供所述已收集參考信令 消息字典，所述基站接收從所述關聯移動設備至所述基站的所述信令信道上傳輸的所述參 考信令消息，并且將所述參考信令消息與相應索引一起存儲在基站的字典存儲器中，然后 所述基站發(fā)送指令至所述關聯移動設備W構建所述關聯移動設備的字典，其中所述指令包 括所述基站之前接收的代表性參考信令消息。
[0028] 運種實現方式具有W下優(yōu)勢：移動設備中構建的字典可W復制存儲在基站中的字 典，從而可W避免所述字典的可能偏差。
[0029] 根據第一方面或者根據所述第一方面的第一種至第五種實現方式中的任一實現 方式，在所述方法的第八種實現方式中，在下行鏈路方向中，為了提供所述已收集參考信令 消息字典，所述關聯移動設備接收從所述基站至所述關聯移動設備的廣播或者多播信令信 道上傳輸的所述參考信令消息，并且將所述參考信令消息與相