WO2011113209A1

WO2011113209A1 - 一种用于为机器到机器通信分配处理资源的方法和装置

Info

Publication number: WO2011113209A1
Application number: PCT/CN2010/071159
Authority: WO
Inventors: 孔令山; 管鲍; 钱荣福; 韦宇; 吕平宝; 季利军; 王继康
Original assignee: 上海贝尔股份有限公司; 阿尔卡特朗讯
Priority date: 2010-03-19
Filing date: 2010-03-19
Publication date: 2011-09-22
Also published as: CN102714797A; CN102714797B

Description

一种用于为机器到机器通信分配

处理资源的方法和装置技术领域

本发明涉及无线通信，尤其涉及 LTE中机器到机器无线通信。背景技术

传统的有人参与的通信的特点是运行的应用是不特定的。例如，用户通过用户终端的输入设备，例如键盘、鼠标、写字板等等，选择浏览网页、播放视频等等，因而发起了不同的应用。相对应地，机器到机器的通信 ( Machine to Machine Communication, M2M通信 )是在实体设备之间进行的，并不必然需要与人交互的数据通信。 M2M 通信与现有的人机交互的模型的不同之处在于：

- 新的或者不同的市场应用场景；

- 更低的花费；

- 潜在的大量的机器通信终端；

- 每个机器终端的大部分的业务量较小。

因此， M2M通信可能成为 IMT-Advanced中的一个特点或者应用。美国的移动营运商 VzW对 M2M的发展所持的观点比较激进，认为在 2015年， LTE移动终端的类型分布为机器终端：用户终端 = 3 : 1 , M2M终端比例达到 75%。保守估计，在 LTE大规模成熟商用的时候， M2M将在所有终端中占据约 30%份额。

M2M通信作为新的行业应用，有其特定的话务模型、特定的服务质量（ Quality of Service, QoS ) 需求，还可能有特定的位置或时间分布等特征。

M2M通信作为新业务，在 2G/3G已开始出现，但比例很少，没有单独考虑。在未来的 LTE时代， M2M将占据重要角色，但是在设计 eNB 和 E-UTRAN ( Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network ) 组网的方案中，现有的方案是在话务模型只是关注整个网络的统计特征，把 M2M机器终端和人与人通信的手机统一对待，没有很好考虑 M2M的特点，处理资源的分配都是固定的，按照普通的 H2H通信设计的。例如，控制面占用的处理资源小于用户数据面所占用的处理资源，从而造成控制面受限的状态，因而导致平均数据速率降低，平均分组长度减小。发明内容

本发明设计一种专用于 M2M的定制 eNB，可在特定地区使用，或为 M2M应用单独组网，相比主要为 H2H ( human to human )服务的通用型 eNB, 能提高***容量 10倍一 80倍，节省传输资源，显著提高性价比。其中，基站根据机器到机器通信的话务模型，或者根据机器到机器通信的实时的流量信息，确定控制信令与业务数据之间的比例关系，然后根据该比例关系合理地为控制信令和业务数据分配处理资源，当控制面处理的消息个数远大于普通的人到人用户终端或者人到机器用户终端通信的控制面的消息个数，为控制面分配更多的处理资源。

根据本发明的第一方面，提供了一种在 LTE无线通信网络的基站中用于为机器到机器通信服务的方法，其中，包括以下步骤：获取机器到机器通信的控制信令与业务数据的比例关系；根据所述控制信令与所述业务数据的所述比例关系，为所述控制信令和所述业务数据分配相应的处理资源。

优选地，基站通过估计所述机器到机器通信的话务模型，获取所述控制信令与所述业务数据的所述比例关系。

根据本发明的第二方面，提供了一种在 LTE无线通信网络的基站中用于为机器到机器通信服务的处理装置，其中，包括：获取装置，用于获取所述机器到机器通信的控制信令和业务数据比例关系；分配装置，用于根据所述控制信令与所述业务数据的所述比例关系，为控制信令和业务数据分配相应的处理资源。

优选地，该获取装置还用于：根据估计所述机器到机器通信的话务模型，获取所述控制信令与所述业务数据的所述比例关系。

本发明的技术方案充分考虑了 M2M终端的以下特点： 1. 大部分 M2M终端没有移动性或 [艮少移动；

2. 基于 M2M应用的典型话务模型， eNB的控制面的处理负荷很大，而用户面数据量很小，类似短消息业务，且上行数据明显多于下行。因为 M2M终端，例如，包括物联网中的传感器，主要用于向网络侧报告该传感器所采集的数据，因此，在 M2M通信中，上行数据明显多有下行数据；

3. QoS要求较低，预设承载（ Default Bearer ) —般能满足需要，调度延迟可以较大；

4. M2M—般为行业应用，有其特定的地域性，如果在一个特定地区（如煤矿，港口，油田），占用资源较少、 QoS要求较低的 M2M 为主要应用，那么主要为人与人之间通信而设计的传统的 eNB 不能很好的满足需要：控制面将有性能瓶颈，用户面资源闲置，下行闲置更多，设备性价比低。

5. 在一个特定区域内（如煤矿，港口，油田），不少 M2M通信发生在同一个 eNB内，数据通过 EPC是浪费。

采用本发明的技术方案，能够提高***容量，节省传输资源，显著提高性价比。附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的以上及其它特征、目的和优点将会变得更加明显：

图 1示出了根据本发明的一个具体实施方式的网络拓朴结构示意图；

图 2示出了根据本发明的一个具体实施方式的***方法流程图；图 3示出了根据本发明的一个具体实施方式的按照比例为控制信令和业务数据分配处理资源的示意图；

图 4示出了根据本发明的一个具体实施方式的装置框图。

附图中，相同或者相似的附图标识代表相同或者相似的部件。具体实施方式图 1 示出了根据本发明的一个具体实施方式的网络拓朴结构示意图。其中，基站 1位于 LTE无线通信网络中。终端设备 2a和 2b 均为机器到机器终端设备。例如终端设备 2a和 2b可以是传感器等。图 1中还示出了普通的人到人的用户终端，例如，手机终端 2c, 在本实施方式中，基站 1不向这些手机终端 2c提供服务，手机终端 2c由其他基站服务。

图 2示出了根据本发明的一个具体实施方式的***方法流程图。首先，在步骤 S20中，基站 1向其所辖的小区广播小区标识信息，以便于机器到机器的终端设备能够接入该小区，但普通的人到人的用户终端，例如手机，不能接入。

以下，以基站 1采用家庭基站技术为例，对步骤 S20进行说明。例如，基站 1向其所辖的小区广播演进的通用陆基无线接入网小区全球标识（E-UTRAN Cell Global Identifier, ECGI ), 该标识中包含了封闭用户组标识（closed subscriber group ID, CSG ID )。所谓封闭用户组的概念，即某用户与某运营商签约在自家安装家庭基站，该用户希望家庭基站只对家庭成员和若干特定来访客人等提供服务。针对家庭基站的这种要求， 3GPP在 Release8版本提出采用封闭用户组的概念进行访问控制。封闭用户组指的是允许接入一个或多个特定小区的一群签约用户，这里的一个或多个小区接入用户时是受限的、有条件的，而普通蜂窝小区可允许运营商的所有合法签约用户和漫游用户接入。并且同一用户可属于多个封闭用户组，每个封闭用户组由一个封闭用户组 ID所标识， UE维护一张它所属封闭用户组的封闭用户组 ID列表（允许 CSG ID列表），在这个列表之外的其他 CSG ID所包含的 CSG小区对该 UE而言是不可访问的。并且每个 CSG小区广播一个 CSG ID, 这个 CSG ID所标识的闭合用户群的成员可以访问该小区。因此，该 CSG ID也即用于指示基站 1允许机器到机器终端设备接入基站 1所辖的小区的指示信息。

相应地，在终端设备 2a上保存了其所加入的封闭用户组的组标识列表，也即，该列表表示了终端设备 2a是哪些 CSG组的成员，换言之，终端设备 2a可以接入到哪些基站所服务的封闭用户组中。在终端设备 2a接收到基站 1所广播的小区标识信息后，在步骤 S21中，终端设备 2a根据获取的小区标识信息以及预存的允许接入的小区列表，判断基站 1所辖小区是否允许机器到机器终端设备 2a接入。例如，终端设备 2a从由基站 1处接收到的小区标识信息中提取出封闭用户组标识 CSG ID, 然后再在终端设备 2a所预存的允许 CSG ID列表中查找基站 1的 CSG ID,如果在预存的允许 CSG ID列表中找到了基站 1的 CSG ID, 则表示终端设备 2a是基站 1所辖的 CSG的成员，因此在步骤 S22中，终端设备 2a可以接入基站 1所辖的小区，也即，终端设备 2a可以驻留在基站 1所辖的小区中。

在一个变化的实施方式中，例如，普通的用户终端，例如，手机用户终端 2c可能也接收到了来自基站 1所广播的小区标识信息，在步骤 S21，中，因为用户终端 2c中未存有与基站 1相对应的 CSG ID, 事实上，普通的用户终端 2c可能不属于任何封闭用户组，因此，用户终端 2c判断基站 1所辖小区是否允许机器到机器终端设备 2c接入。因此，基站 1不允许该用户终端 2c驻留在基站 1所辖的小区中，也即，在步骤 S22，中，用户终端 2c不能驻留在基站 1所辖的小区中。

以上利用家庭基站的技术，对本发明的一个实施方式进行具体的描述，在这种方式下，只需要 3-10 个此类基站，即提供大片区域的宏小区连续覆盖，通过设置小区的切换参数和小区选择与重选参数，使的机器到机器终端只在这类基站所辖的小区间切换，并只驻留在此类小区中，也让人到人的以及人到机器的终端不能切换到此类小区，也不能驻留在此类小区。逻辑上这是一个独立的专用的机器到机器的 LTE无线网络，不影响人到人的以及人到机器的终端的使用。

然后，在步骤 S23中，基站 1获取机器到机器通信的控制信令与业务数据的比例关系。

基站 1可以通过估计机器到机器通信的话务模型，获取控制信令与所述业务数据的所述比例关系。

在一个实施方式中，基站 1可以通过分析机器到机器通信的典型的话务模型，获取控制信令与所述业务数据的所述比例关系。

首先分析机器到机器通信的一个典型的话务模型，在该话务模型中未考虑视频监控。本领域技术人员可以理解，如果考虑视频监控，需要对该话务模型中的参数进行修正，但原理相同：

忙时呼叫尝试 = 10 次；

一次呼叫传输的上行分组数 =1，分组大小 =1000 Byte;

一次呼叫传输的下行分组数 =1 , 分组大小 =50 Byte;

其中约 70%为移动终端发起的呼叫。在通信过程中只需要建立缺省承载，不需要建立专用承载。当仅在热点地区使用时机器到机器通信，切换比例很低，估计约为 1%。即使被普遍使用时，因为数据量很少，呼叫保持时间很短，切换比例仍然很低，估计低于 5%。

根据上述机器到机器通信的典型的话务模型和 3GPP LTE的相关规范，假设一个小区支持 400个激活机器到机器终端设备，也即，每个小区支持 400个机器终端设备同时与基站 1建立通信，基站 1有 3 个这样的小区，基于流量的内容释放定时器 = 3秒，也即，连接建立后超过 3秒仍没有数据传输就释放该连接。平均呼叫时长为 3.68秒，则每个机器到机器终端设备的话务量约为 0.01爱尔兰（Erl )。假设 2% 呼损率，通过查询 Erlang B表，基站 1能支持 1093爱尔兰，因此基站 1能支持 10万以上机器到机器终端设备。其中， Erlang B表也即 Erl B表，反映了话务量、信道数及呼损率之间的关系。通常市区要求的呼损率为 2%, 郊区为 5%。一般地，在电话线数，也即信道数确定的情形下，呼损率越高，话务量越大。一个信道被完全占用了一个小时所产生的话务量为 1爱尔兰。

因此，根据上述话务模型，估计出基站 1 的控制面将要在 Uu， SI , X2接口每秒处理的控制信令消息个数约为 4000个，而在数据面在一个小区内用户面带宽为 43.5kbps DL， 869.6kbps UL。相比每个小区支持 400个人到人手机的基站，基站 1的控制面负荷约增加为原来的 4倍，但用户面 DL速率减少为原来的约 1 / 300 ， UL速率减少为原来的约 1 / 7。应能理解，基站 1在控制面所处理的消息即为控制信令，基站 1在数据面处理的数据即为业务数据，也即，上述例子中的 4000个对应了控制信令的个数，且 43.5kbps以及 869.6kbps对应了业务数据的数据传输速率。因此，在该例子中，控制信令与业务数据的比例关系可以表示为基站 1相对于原有的传统的基站，控制面负荷约增加为原来的 4 倍，而用户面下行速率减少为原来的约 1 /

300 , 上行速率减少为原来的约 1 / 7。

为提高***容量，支持更多机器到机器终端设备，相比传统的通用型的基站，需要为基站 1的控制面分配更多的物理资源，假设一个小区支持 1200个激活机器到机器终端，在其他条件不变的情形下，基站 1能支持约 3585爱尔兰，因此，基站 1 内能支持 35万个机器到机器的终端设备，因此基站 1的控制面约需每秒处理 12000个接口消 ii

通过优化用户数据面，可进一步提高容量。假设时分双工***共

20M带宽，采用 TDD DL/UL Config=0， special subframe Config=5，为物理随机接入信道和物理上行控制信道预留了足够资源，并且假设每个传输时间间隔有 30个机器到机器终端设备被调度，如果最大允许延迟为 100ms, 釆用最简单的公平轮回调度，也即，采用时间片轮转的方式，每个机器到机器终端设备每 100ms被调度一次，一个小区可以支持 3000个激活用户，假设其他前提不变的情形下，基站 1 能够支持约 8990爱尔兰，从而支持约 88万机器到机器终端设备，此时，基站 1的控制面约需每秒处理 30000个接口消息，用户面下行速率约为 326.1kbps, 上行速率为 6521.7 kbps。相比传统的每个小区支持 400个人到人手机的通用型基站，基站 1的控制面负荷约增加为原来的 30倍，但用户面上行速率只增加约 20%, 下行速率仍然减少到约 1 / 40。应能理解，基站 1在控制面所处理的接口消息即为控制信令，基站 1在数据面处理的数据即为业务数据，也即，上述例子中的 30000 个对应了控制信令的个数，且 326.1kbps以及 6521.7 kbps对应了业务数据的数据传输速率。因此，在该例子中，控制信令与业务数据的比例关系可以表示为基站 1相对于原有的传统的基站，控制面负荷约增加为原来的 30倍，而用户面下行速率减少为原来的约 1 / 40 , 上行速率增加了约 20%。

上文中分别讨论了当基站 1分别支持 400个激活的机器到机器终端设备， 1200个激活的机器到机器终端设备以及 3000个激活的机器到机器终端设备时，基站 1的控制信令与业务数据之间的比例关系。当然，本领域技术人员可以理解，在实际的 LTE通信***中，基站 1 所支持的激活的机器到机器终端设备的个数并不限于以上所列举的三个例子，本领域技术人员可以根据实际的网络部署参数以及网络配置情况，建立业务模型，并获取相应的控制信令和业务数据的比例关系。

上述的根据话务模型分配基站的处理资源的方案，是一种静态的处理资源分配方案，在另一个实施方式中，在根据话务模型分配基站的处理资源的方案中，步骤 S20-步骤 S22是可以省略的，也即，基站 1直接根据话务模型分配基站的处理资源，而不需要以终端设备驻留在基站 1中为前提。当然，在另一个实施方式中，步骤 S23也可以发生在步骤 S20-步骤 S22之前，也即，基站 1先根据话务模型为控制信令和业务数据分配处理资源，然后再广播小区标识信息，用于接入机器到机器的终端设备。

以下，在一个变化的实施方式中，不需要导出话务模型，基站 1 可以通过实时监测基站 1的控制信令和业务数据的流量，获取控制信令和业务数据的比例关系，从而合理地分配基站的处理资源，因为需要实时地检测控制面和数据面的流量，所以步骤 S20-步骤 S22是必需的，也即，机器到机器终端设备 2a或 2b首先要驻留在基站 1中。

例如，基站 1可以检测基站 1 的控制面在一个时间段内的 Uu、 S l、 X2接口的消息的个数，并且检测基站 1 的用户面在该同一个时间段内的数据传输速率，例如，上行和下行的数据传输速率的总和，从而获取控制信令和业务数据的比例关系。

然后，在步骤 S24中，基站 1根据获取的控制信令与业务数据的比例关系，为控制信令和业务数据分配相应的处理资源。例如，可以为基站 1的控制面分配多个多核处理器，或者在数字信号处理器或者现场可编程门阵列上实现，或者在一台或多台强劲的商用服务器上实现。

首先以基站 1通过估计机器到机器通信的话务模型，获取到控制信令与业务数据的比例关系为例进行说明。例如，在基站 1支持 400个激活用户的话务模型下，基站 1的控制面负荷约增加为原来的 4倍，但用户面 DL速率减少为原来的约 1 / 300 ， UL速率减少为原来的约 1 / 7; 因此，相应地为控制面分配的处理资源，包括处理器、内存和带宽均比现有的服务于普通的人到人的用户终端的基站的处理资源多。例如，如果为原有的通用的基站的控制面所分配的处理器为单核处理器，则为在机器到机器通信网络的基站 1的控制面所分配的处理器可以是双核处理器、四核处理器甚至是八核处理器，只要与其所处理的控制信令的负荷相匹配即可。此外，基站 1还为业务数据分配相应的处理资源，例如，基站 1为业务数据所分配的处理资源与现有的通用基站为业务数据所分配的处理资源持平，或者略少于现有的通用基站为业务数据所分配的处理资源。

在一个变化的实施方式中，基站 1还可以根据控制信令、上行业务数据和下行业务数据之间的比例，为控制信令、上行业务数据和下行业务数据分配处理资源。

以基站 1支持 3000个激活的机器到机器终端设备，基站 1的控制面负荷约增加为原来的 30倍，但用户面上行速率只增加约 20%，下行速率仍然减少到约 1 / 40为例进行说明。例如，如果为原有的通用的基站的控制面所分配的处理器为单核处理器，则为在机器到机器通信网络的基站 1 所分配的处理器可以是四核处理器甚至是八核处理器 ... ...甚至是 30核处理器，只要与该基站的控制面所处理的控制信令的负荷相匹配即可。此外，基站 1还为上行业务数据和下行业务数据分配相应的处理资源，例如，基站 1为业务数据所分配的处理资源与现有的通用基站为业务数据所分配的处理资源持平，或者略少于现有的通用基站为业务数据所分配的处理资源，并且将为业务数据所分配的处理资源中的大部分，例如 70%分配给上行业务数据，剩余的部分，例如 30%再分配给下行业务数据。本领域技术人员可以理解，上述的分配的比例中的 70%和 30%仅为示例的，在实际的操作过程中，可以根据具体控制信令与业务数据的比例关系，按照比例进行配置。图 3示出了一个示例的按照比例为控制信令和业务数据分配处理资源的示意图。图 3中最大的方框表示为控制信令所分配的处理资源的能力最强，从图 3中可以看出，次大的方框表示为上行用户面，也即上行数据面所分配的处理资源其次，最小的方框表示为下行用户面所分配的处理资源最少。

在一个变化的实施方式中，以在步骤 S23中，实时的监测基站 1 的控制信令和业务数据的流量，获取控制信令和业务数据的比例关系为例，对步骤 S24进行描述。

例如，首先为控制面和用户面分配处理资源，该初始分配的策略既可以是按照统计的业务模型进行分配，也可以是随机地进行分配。例如，基站 1一共有 32核处理器，基站 1初始时为控制面分配 2核处理器，为用户数据面 2核处理器。然后，基站 1再根据实时监控的流量信息，例如，基站 1通过监控各个控制面的接口，发现为基站 1 所分配的 2核处理器已经不能满足需要时，再动态地为控制面分配更多的处理资源，例如，再为基站 1的控制面分配 2核处理器。该方案可以实现处理资源的动态分配，有效地提高了使用中的处理资源的 'J 用率。

当然，除了上述的逻辑组网的方式外，在另一个实施方式中，也可以采用专用频段组网。假设即使只用 5M专用带宽时，每个传输时间间隔内有 5-10 个机器到机器终端设备被调度，最大延迟时间为 100-200ms, 一个小区能支持 1000个激活用户，一个基站能支持约 28 万用户，只要 4个基站就能组成一个百万机器到机器终端设备的专网，具有极高性价比。

在特定区域内，当基站 1所辖的小区内的两个机器到机器终端设备通信时，例如，终端设备 2a和 2b均由基站 1所辖，他们的数据链路可不经过核心网，直接在基站 1 内部完成交换。具体地：如果两个机器到机器终端设备由同一个基站所辖，演进分组核心将指示该基站主叫用户和被叫用户的标识，及相应的无线载（E-UTRAN Radio Access Bearer ),基站 1在收到核心网的本地交换指示后，为这两个终端设备的数据流在基站内直接建立交换连接。在基站 1与核心网之间，仍然保留默认承载，但基站 1并不在该默认承载上传输数据。此外，基站 1内还保留临时移动订户标识与小区无线网络临时标识之间的对应表。

图 4示出了根据本发明的一个具体实施方式的装置框图。其中，处理装置 10位于基站 1中，处理装置 10包括获取装置 100和分配装置 101 , 可选地，处理装置 10还包括广播装置（图中未示出）。

首先，广播装置向基站 1所辖的小区广播小区标识信息，以便于机器到机器的终端设备能够接入该小区，但普通的人到人的用户终端，例如手机、笔记本电脑等，不能接入。

以下，以基站 1采用家庭基站技术为例，对广播装置进行说明。例如，广播装置向其所辖的小区广播演进的通用陆基无线接入网小区全球标识 ( E-UTRAN Cell Global Identifier, ECGI ), 该标识中包含了封闭用户组标识（closed subscriber group ID, CSG ID )。所谓封闭用户组的概念，即某用户与某运营商签约在自家安装家庭基站，该用户希望家庭基站只对家庭成员和若干特定来访客人等提供服务。针对家庭基站的这种要求， 3GPP在 Release 8版本提出釆用封闭用户组的概念进行访问控制。封闭用户组指的是允许接入一个或多个特定小区的一群签约用户，这里的一个或多个小区接入用户时是受限的、有条件的，而普通蜂窝小区可允许运营商的所有合法签约用户和漫游用户接入。并且同一用户可属于多个封闭用户组，每个封闭用户组由一个封闭用户组 ID所标识， UE维护一张它所属封闭用户组的封闭用户组 ID列表（允许 CSG ID列表），在这个列表之外的其他 CSG ID所包含的 CSG小区对该 UE而言是不可访问的。并且每个 CSG小区广播一个 CSG ID,这个 CSG ID所标识的闭合用户群的成员可以访问该小区。因此，该 CSG ID也即用于指示基站 1允许机器到机器终端设备接入基站 1所辖的小区的指示信息。

相应地，在终端设备 2a上保存了其所加入的封闭用户组的组标识列表，也即，该列表表示了终端设备 2a是哪些 CSG组的成员，换言之，终端设备 2a可以接入到哪些基站所服务的封闭用户组中。在终端设备 2a接收到基站 1所广播的小区标识信息后，终端设备 2a根据获取的小区标识信息以及预存的允许接入的小区列表，判断基站 1 所辖小区是否允许机器到机器终端设备 2a接入。例如，终端设备 2a 从由基站 1 处接收到的小区标识信息中提取出封闭用户组标识 CSG ID, 然后再在终端设备 2a所预存的允许 CSG ID列表中查找基站 1 的 CSG ID, 如果在预存的允许 CSG ID列表中找到了基站 1的 CSG ID, 则终端设备 2a判断终端设备 2a是基站 1所辖的 CSG的成员，因此终端设备 2a将终端设备 2a接入基站 1所辖的小区，也即，终端设备 2a可以驻留在基站 1所辖的小区中。

在一个变化的实施方式中，例如，普通的用户终端，例如，手机用户终端 2c可能也接收到了来自基站 1所广播的小区标识信息，但是在用户终端 2c中未存有与基站 1相对应的 CSG ID, 事实上，普通的用户终端 2c可能不属于任何封闭用户组，因此，用户终端 2c判断基站 1不允许该用户终端 2c驻留在基站 1所辖的小区中。

然后，基站 1的获取装置 100获取机器到机器通信的控制信令与业务数据的比例关系。

获取装置 100可以通过估计机器到机器通信的话务模型，获取控制信令与所述业务数据的所述比例关系。

在一个实施方式中，获取装置 100可以通过分析机器到机器通信的典型的话务模型，获取控制信令与所述业务数据的所述比例关系。

首先分析机器到机器通信的典型的话务模型：

忙时呼叫尝试 _{= 10} 次；

一次呼叫传输的上行分组数 =1 , 分组大小 =1000 Byte;

一次呼叫传输的下行分组数 =1 , 分组大小 =50 Byte;

根据上述机器到机器通信的典型的话务模型和 3GPP LTE的相关规范，假设一个小区支持 400个激活机器到机器终端设备，也即，每个小区支持 400个机器终端设备同时与基站 1建立通信，基站 1有 3 个这样的小区，基于流量的内容释放定时器 = 3秒，也即，连接建立后超过 3秒仍没有数据传输就释放该连接。平均呼叫时长为 3.68秒，则每个机器到机器终端设备的话务量约为 0.01爱尔兰（Erl )。假设 2% 呼损率，通过查询 Erlang B表，基站 1能支持 1093爱尔兰，因此基站 1能支持 10万以上机器到机器终端设备。其中， Erlang B表也即 Erl B表，反映了话务量、信道数及呼损率之间的关系。通常市区要求的呼损率为 2%，郊区为 5%。一般地，在电话线数，也即信道数确定的情形下，呼损率越高，话务量越大。一个信道被完全占用了一个小时所产生的话务量为 1爱尔兰。

因此，根据上述话务模型，获取装置 100估计出基站 1的控制面将要在 Uu、 Sl、 X2接口每秒处理的控制信令消息个数约为 4000个，而在数据面在一个小区内用户面带宽为 43.5kbps DL, 869.6kbps UL。相比每个小区支持 400个人到人手机的基站，基站 1的控制面负荷约增加为原来的 4倍，但用户面 DL速率减少为原来的约 1 / 300 ， UL 速率减少为原来的约 1 / 7。应能理解，基站 1在控制面所处理的消息即为控制信令，基站 1在数据面处理的数据即为业务数据，也即，上述例子中的 4000 个对应了控制信令的个数，且 43.5kbps 以及 869.6kbps 对应了业务数据的数据传输速率。因此，在该例子中，控制信令与业务数据的比例关系可以表示为基站 1相对于原有的传统的基站，控制面负荷约增加为原来的 4倍，而用户面下行速率减少为原来的约 1 / 300 , 上行速率减少为原来的约 1 / 7。

为提高***容量，支持更多机器到机器终端设备，相比传统的通用型的基站，需要为基站 1的控制面分配更多的物理资源，假设一个小区支持 1200个激活机器到机器终端，在其他条件不变的情形下，基站 1能支持约 3585爱尔兰，因此，基站 1 内能支持 35万个机器到机器的终端设备，因此基站 1的控制面约需每秒处理 12000个接口消自、

20M带宽，采用 TDD DL/UL Config=0, special subframe Config=5, 为物理随机接入信道和物理上行控制信道预留了足够资源，并且假设每个传输时间间隔有 30个机器到机器终端设备被调度，如果最大允许延迟为 100ms，采用最简单的公平轮回调度，也即，釆用时间片轮转的方式，每个机器到机器终端设备每 100ms被调度一次，一个小区可以支持 3000个激活用户，假设其他前提不变的情形下，基站 1 能够支持约 8990爱尔兰，从而支持约 88万机器到机器终端设备，此时，基站 1的控制面约需每秒处理 30000个接口消息，用户面下行速率约为 326.1kbps, 上行速率为 6521.7 kbps。相比传统的每个小区支持 400个人到人手机的通用型基站，基站 1的控制面负荷约增加为原来的 30倍，但用户面上行速率只增加约 20%，下行速率仍然减少到约 1 / 40。应能理解，基站 1在控制面所处理的接口消息即为控制信令，基站 1在数据面处理的数据即为业务数据，也即，上述例子中的 30000 个对应了控制信令的个数，且 326.1kbps以及 6521.7 kbps对应了业务数据的数据传输速率。因此，在该例子中，控制信令与业务数据的比例关系可以表示为基站 1相对于原有的传统的基站，控制面负荷约增加为原来的 30倍，而用户面下行速率减少为原来的约 1 / 40 , 上行速率增加了约 20%。

上文中获取装置 100分别获取了当基站 1分别支持 400个激活的机器到机器终端设备和 3000个激活的机器到机器终端设备时，基站 1 的控制信令与业务数据之间的比例关系。当然，本领域技术人员可以理解，在实际的 LTE通信***中，基站 1所支持的激活的机器到机器终端设备的个数并不限于以上所列举的例子，本领域技术人员可以根据实际的网络部署参数以及网络配置情况，建立业务模型，并获取相应的控制信令和业务数据的比例关系。

上述的根据话务模型分配基站的处理资源的方案，是一种静态的处理资源分配方案，当然，本领域技术人员可以理解，在根据话务模型为基站的控制面和数据面分配处理资源的方案中，获取装置所执行的操作并不依赖于广播装置所执行的操作的结果，也即，两者之间没有明显的先后顺序关系，换言之，在该方案中，广播装置是可以省略的。

以下，在一个变化的实施方式中，不需要导出话务模型，基站 1 可以通过实时监测基站 1的控制信令和业务数据的流量，获取控制信令和业务数据的比例关系，从而合理地分配基站的处理资源，因为在该方案中，获取装置 100需要实时地检测基站的控制面和数据面的流量，因此，广播装置是必需的，也即，机器到机器终端设备 2a或 2b 首先要驻留在基站 1中。

例如，获取装置 100可以通过检测基站 1的控制面在一个时间段内的 Uu、 S l、 X2接口的消息的个数，并且检测基站 1的用户面在该同一个时间段内的数据传输速率，例如，上行和下行的数据传输速率的总和，从而获取控制信令和业务数据的比例关系。

然后，分配装置 101根据获取的控制信令与业务数据的比例关系 , 为控制信令和业务数据分配相应的处理资源。例如，分配装置 101可以为基站 1的控制面分配多个多核处理器，或者在数字信号处理器或者现场可编程门阵列上实现，或者在一台或多台强劲的商用服务器上实现。

首先以获取装置 100通过估计机器到机器通信的话务模型，获取到控制信令与业务数据的比例关系为例进行说明。

例如，在基站 1支持 400个激活用户的话务模型下，基站 1的控制面负荷约增加为原来的 4倍，但用户面 DL速率减少为原来的约 1 / 300 , UL速率减少为原来的约 1 / 7; 因此，相应地分配装置 101 为控制面分配的处理资源，包括处理器、内存和带宽均比现有的服务于普通的人到人的用户终端的基站的处理资源多。例如，如果为原有的通用的基站的控制面所分配的处理器为单核处理器，则分配装置 101为在机器到机器通信网络的基站 1的控制面所分配的处理器可以是双核处理器、四核处理器甚至是八核处理器，只要与其所处理的控制信令的负荷相匹配即可。此外，分配装置 101还为业务数据分配相应的处理资源，例如，基站 1为业务数据所分配的处理资源与现有的通用基站为业务数据所分配的处理资源持平，或者略少于现有的通用基站为业务数据所分配的处理资源。

在一个变化的实施方式中，分配装置 101还可以根据控制信令、上行业务数据和下行业务数据之间的比例，为控制信令、上行业务数据和下行业务数据分配处理资源。以基站 1支持 3000个激活的机器到机器终端设备，基站 1的控制面负荷约增加为原来的 30倍，但用户面上行速率只增加约 20%, 下行速率仍然减少到约 1 / 40为例进行说明。例如，如果为原有的通用的基站的控制面所分配的处理器为单核处理器，则分配装置 101为在机器到机器通信网络的基站 1所分配的处理器可以是四核处理器甚至是八核处理器……甚至是 30核处理器，只要与该基站的控制面所处理的控制信令的负荷相匹配即可。此外，分配装置 101还为上行业务数据和下行业务数据分配相应的处理资源，例如，分配装置 101为业务数据所分配的处理资源与现有的通用基站为业务数据所分配的处理资源持平，或者略少于现有的通用基站为业务数据所分配的处理资源，并且分配装置 101将为业务数据所分配的处理资源中的大部分，例如 70%分配给上行业务数据，剩余的部分，例如 30%再分配给下行业务数据。本领域技术人员可以理解，上述的分配的比例中的 70%和 30%仅为示例的，在实际的操作过程中，可以根据具体控制信令与业务数据的比例关系，按照比例进行配置。

在一个变化的实施方式中，以获取装置 100实时的监测基站 1的控制信令和业务数据的流量，获取控制信令和业务数据的比例关系为例，对分配装置 101进行描述。

例如，分配装置 101首先为控制面和用户面分配处理资源，该初始分配的策略既可以是按照统计的业务模型进行分配，也可以是随机地进行分配。例如，基站 1一共有 32核处理器，分配装置 101初始时为控制面分配 2核处理器，为用户数据面 2核处理器。然后，分配装置 101再根据实时监控的流量信息，例如，获取装置 100通过监控各个控制面的接口，发现为基站 1所分配的 2核处理器已经不能满足需要时，分配装置 101再动态地为控制面分配更多的处理资源，例如，再为基站 1的控制面分配 2核处理器。该方案可以实现处理资源的动态分配，有效地提高了使用中的处理资源的利用率。

本技术领域的一般技术人员可以通过研究说明书、公开的内容及附图和所附的权利要求书，理解和实施对披露的实施方式的其他改变。在权利要求中，措词 "包括" 不排除其他的元素和步骤，并且措辞 "一个，，不排除复数。在发明的实际应用中，一个零件可能执行权利要求中所引用的多个技术特征的功能。权利要求中的任何附图标记不应理解为对范围的限制。

Claims

权利要求书

1. 一种在 LTE无线通信网络的基站中用于为机器到机器通信服务的方法，其中，包括以下步骤：

a. 荻取所述机器到机器通信的控制信令与业务数据的比例关系；

b. 根据所述控制信令与所述业务数据的所述比例关系，为所述控制信令和所述业务数据分配相应的处理资源。

2. 根据权利要求 1所述的方法，其中，所述步骤 a还包括：

- 通过估计所述机器到机器通信的话务模型，获取所述控制信令与所述业务数据的所述比例关系。

3. 根据权利要求 1所述的方法，其中，所述步骤 a还包括：

- 通过监测所述基站的所述控制信令和所述业务数据的流量，获取所述控制信令和所述业务数据的所述比例关系。

4. 根据权利要求 3所述的方法，其中，所述业务数据包括上行业务数据和下行业务数据，

所述步骤 a还包括：通过监测所述基站的所述控制信令、所述上行业务数据和所述下行业务数据的流量，获取所述控制信令、所述上行业务数据和所述下行业务数据之间的所述比例关系；

所述步骤 b还包括：根据所述控制信令、所述上行业务数据和所述下行业务数据之间的所述比例关系，为所述控制信令、所述上行业务数据和所述下行业务数据分配相应的处理资源。

5. 根据权利要求 3或 4所述的方法，其中，所述步骤 a之前还包括：

i. 广播小区标识信息，其中，所述小区标识信息中包括用于指示所述基站允许机器到机器终端设备接入所述基站所辖的小区的指示信息。

6. 根据权利要求 1至 3中任一项所述的方法，其中，所述步骤 b之后还包括：

- 为所述基站分配专用的频率资源用于为所述机器到机器通信服务。

7. 根据权利要求 1至 6中任一项所述的方法，其中，所述处理资源包括处理器、内存、带宽。

8. 一种在 LTE无线通信网络的基站中用于为机器到机器通信服务的处理装置，其中，包括：

获取装置，用于获取所述机器到机器通信的控制信令和业务数据比例关系；

分配装置，用于根据所述控制信令与所述业务数据的所述比例关系，为所述控制信令和所述业务数据分配相应的处理资源。

9. 根据权利要求 8所述的处理装置，其中，所述获取装置还用于：

通过估计所述机器到机器通信的话务模型，获取所述控制信令与所述业务数据的所述比例关系。

10. 根据权利要求 8所述的处理装置，其中，所述获取装置还用于：

通过监测所述基站的所述控制信令和所述业务数据的流量，获取所述控制信令与所述业务数据的所述比例关系。

11. 根据权利要求 10所述的处理装置，其中，所述业务数据包括上行业务数据和下行业务数据，

所述获取装置还用于，通过监测所述基站的所述控制信令、所述上行业务数据和所述下行业务数据的流量，获取所述控制信令、所述上行业务数据和所述下行业务数据之间的所述比例关系；

所述分配装置还用于：根据所述控制信令、所述上行业务数据和所述下行业务数据之间的所述比例关系，为所述控制信令、所述上行业务数据和所述下行业务数据分配相应的处理资源。

12. 根据权利要求 10或 11所述的处理装置，其中，还包括：广播装置，用于广播小区标识信息，其中，所述小区标识信息中包括用于指示所述基站允许机器到机器终端设备接入所述基站所辖的小区的指示信息。

13. 根据权利要求 8至 10中任一项所述的处理装置，其中，所述分配装置还用于，为所述基站分配专用的频率资源用于为所述机器到机器通信服务。

14. 根据权利要求 8至 13中任一项所述的处理装置，其中，所述处理资源包括处理器、内存、带宽。