网络失步重连方法及网络失步重连系统

摘要

本发明提供了一种网络失步重连方法，包括终端处于高速移动状态与网端建立网络连接时，向所述网端发送第一建立请求信息，所述网端根据所述第一建立请求信息向所述终端发送第一建立信息，以实现所述终端与所述网端的初始连接，其中，所述第一建立信息包括邻区信息，所述终端和所述网端连接失步后，所述终端根据所述邻区信息驻留小区，然后实现所述终端和所述网端的重建连接，添加了邻区信息，便于所述终端快速驻留小区，以避免终端和网端重建连接过程中驻留时间过长的问题，也提高了重建连接的成功率。本发明还提供了一种用于实现网络失步重连方法的网络失步重连系统。

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种网络失步重连方法及网络失步重连系统。

背景技术

窄带物联网(Narrow Band Internet of Things，NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于全球移动通信网络(Global System for Mobile Communications，GSM)、通用移动通信网络(Universal Mobile Telecommunications System，UMTS)或无线数据通信网络(Long TermEvolution，LTE)，以降低部署成本、实现平滑升级。

NB-IoT协议当前移动状态下业务连续性靠重建过程来支持，重建过程期间链路是处于短暂的断开状态，业务数据无法发送和接收。目前重建过程分为4个步骤：①重选新的服务小区；②发起重建请求；③网络下发重建配置④终端回复重建成功。其中，重选新的服务小区具有5个子过程，包括：

第1步，基于原服务小区所在频点的最优小区搜索，如果搜索成功则跳到第5步，否则继续第2步；

第2步，根据当前保存的历史频点(曾经驻留过的频点)进行频点搜索，找到含有有效信号的频点并搜索最强小区，如果能够搜索到有效小区，则跳到第5步，否则继续第3步；

第3步，根据终端支持的频段范围，进行全频段的频点遍历搜索，并对搜索到的所有频点信号进行强弱排序，该子过程耗时较长，具体时长和终端支持的BAND的范围有关；

第4步，按频点的优先顺序逐个搜索该频点下的有效小区，如果搜索到最强小区，继续第5步，否则认为重选服务小区过程失败，重建过程也失败；

第5步，根据搜索到的有效小区同步信息，读取此小区的系统信息，系统信息读取完成后，即认为该小区驻留成功，否则认为当前小区驻留失败，回到第4步继续搜索下一个频点。

在LTE下移动状态下的业务连续性靠测量和切换来支持，小区切换的过程时延仅仅100ms量级，重建过程相比LTE下的切换，有较大的时延。但是NB-IoT作为物联网使用的通信协议，在能够保证业务连续性的情况下，存在几秒的较大时延也是可以容忍的。即借助物联网用户对时延的不敏感特点，通过牺牲链路小区切换的时延，来换取连接态下的功耗节省。低速移动或静止的终端这样实现没有问题，省电效果很好，但是当放在在高速移动场景下，这种方案会暴露三个严重问题，①时延会高概率增大到几十秒；②重建频度明显增加；③重建失败率明显升高。

下面基于重选新服务小区过程来展开分析高速移动所带来的三个问题：

1、驻留时间过长，高概率增大到几十秒。在异频组网的网络环境下，子过程①必定搜索失败，会继续执行子过程②，而高速移动场景一般是在高速公路或者城际公路等场景，终端接入的网络小区大概率是第一次接入，这些小区对应的频点很可能不在历史频点列表里，则子过程②也会大概率搜索失败，触发执行子过程③，子过程③是对终端支持的BAND频谱范围，按100KHz的间隔选择中心频点，对这些中心频点逐个进行信号搜索，并按照搜索到的信号强弱进行排序，比如BAND3对应的频谱75MHz，需要搜索750个频点，耗时约20～30s，搜索到有效频点后再执行子过程④和⑤，直到驻留成功。整个过程耗时在几十秒量级，也就是在高速移动的终端在异频组网的网络环境下，重选服务小区过程会大概率的在几十秒。

2、重建频度明显增加。在子过程③的全频段搜索中，当搜索完最后一个频点时，第一个频点的信号质量已经是至少20s以前的了，因高速移动时信号会快速的变化，这样搜索排出来的频点列表是严重失真的，排在最前面的频点很可能已经变的很弱，终端按照该频点列表的顺序进行尝试小区搜索驻留，虽然可能驻留成功，但信号可能已经变的很差了，很快又会连接失步触发新的重建过程，导致重建的频度大大增加。

3、重建失败率明显升高。结合业务数据的时效性，网络对终端重建的过程时间是有时间限制的，网络配置的重建过程允许时间用T_Reest表示，当重选新小区的时延大于T_Reest时，则认为重建失败；另外，由于全频段搜索后频点强度的失真，导致驻留的小区信号可能很弱，会高概率导致重建请求发送失败。这两个因素导致了重建失败率的升高。

前两个问题会导致功耗的大大增加，这完全抵消了连接态不做测量和切换所带来的功耗收益，第三个问题直接导致业务传输成功率明显下降，这是用户无法容忍的。高速移动场景下，确保业务的连续性和成功率才是痛点需求，相比较来看，对低功耗的需求要更低。

公开号为CN108540274A公开了一种基于NB-iot的数据传输方法及装置，所述方法包括：在当前传输周期内，若首次检测到发送至NB-iot基站的待传输数据发生传输失败，则将所述待传输数据存入存储器；按照预设重传周期，对存储器中的所述待传输数据进行重传。本发明提出一种基于蜂窝的窄带物联网NB-iot的数据传输方法，若设备向NB-iot基站发送数据失败，则先将传输失败的数据存入存储器，再按照预设重传周期对数据进行重传，确保了数据传输不丢失，设备发送的数据都可以发送至NB-iot基站直至中心服务器。其在发证连接断开时，重复进行数据传输，导致驻留时间过长。

因此，有必要提供一种新型的网络失步重连方法及网络失步重连系统以解决现有技术中存在的上述部分问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种网络失步重连方法及网络失步重连系统，以避免终端和网端重建连接过程中驻留时间过长的问题，提高重建连接的成功率。

为实现上述目的，本发明的所述网络失步重连方法，包括以下步骤：

S1：终端处于高速移动状态与网端建立网络连接时，向所述网端发送第一建立请求信息；

S2：所述网端根据所述第一建立请求信息向所述终端发送第一建立信息，以实现所述终端与所述网端的初始连接，其中，所述第一建立信息包括邻区信息；

S3：所述终端和所述网端连接失步后，所述终端根据所述邻区信息驻留小区，然后实现所述终端和所述网端的重建连接。

所述网络失步重连方法的有益效果在于：所述网端根据所述第一建立请求信息向所述终端发送第一建立信息，以实现所述终端与所述网端的初始连接，其中，所述第一建立信息包括邻区信息，所述终端和所述网端连接失步后，所述终端根据所述邻区信息驻留小区，然后实现所述终端和所述网端的重建连接，添加了邻区信息，便于所述终端快速驻留小区，以避免终端和网端重建连接过程中驻留时间过长的问题，也提高了重建连接的成功率。

优选地，所述步骤S3包括所述终端和所述网端连接失步后，所述终端根据所述邻区信息对服务小区的相邻小区进行信号强度测量，然后驻留信号最强的相邻小区。其有益效果在于：便于所述终端驻留到信号最强的相邻小区，避免所述终端驻留到信号弱的小区导致频繁重建连接。

优选地，所述网络失步重连方法还包括所述终端周期性判断服务小区的信号强度，当所述信号强度低于信号阈值时，所述终端根据所述邻区信息对所述服务小区的相邻小区进行信号强度测量。其有益效果在于：能够减少连接失步后的重建连接时间。

进一步优选地，所述网络失步重连方法还包括所述终端对相邻小区的信号强度进行排序，所述终端和所述网端连接失步后，所述终端驻留信号最强的相邻小区。其有益效果在于：便于所述终端驻留到信号最强的相邻小区，避免所述终端驻留到信号弱的小区导致频繁重建连接。

进一步优选地，所述步骤S3还包括所述终端处于高速移动状态时，向所述网端发送第一重建请求信息。

进一步优选地，所述步骤S3还包括所述网端根据所述第一重建请求信息向所述终端发送第一重建信息。

进一步优选地，所述步骤S3还包括所述终端根据所述第一重建信息对本地链路进行重新建连，建连成功后向所述网端发送重建完成信息，以实现所述终端和所述网端的重建连接。

进一步优选地，所述第一建立请求信息和所述第一重建请求信息均包括高速标识信息，所述高速标识信息用于标识所述终端处于高速移动状态。其有益效果在于：便于标识所述终端处于高速移动状态，以便于后续应对连接失步。

优选地，所述网络失步重连方法还包括所述终端处于低速移动状态与所述网端建立网络连接时，向所述网端发送第二建立请求信息。

进一步优选地，所述网络失步重连方法还包括所述网端接收所述第二建立请求信息，向所述终端发送第二建立信息，以实现所述终端与所述网端的初始连接。

进一步优选地，所述第二建立请求信息包括低速标识信息，所述低速标识信息用于标识所述终端处于低速移动状态。其有益效果在于：便于标识所述终端处于低速移动状态，以降低后续功耗。

优选地，所述网络失步重连方法还包括所述终端统计在阈值时间内小区的重选次数，根据所述重选次数和重选次数阈值判断终端是否处于所述高速移动状态。

本发明还提供了一种网络失步重连系统，所述网络失步重连系统包括终端和网端，所述终端处于高速移动状态与所述网端建立连接时，所述终端用于向所述网端发送第一建立请求信息；所述网端用于根据所述第一建立请求信息向所述终端发送第一建立信息，以实现所述终端与所述网端的初始连接，其中，所述第一建立信息包括邻区信息；所述终端和所述网端连接失步后，所述终端还用于根据所述邻区信息驻留小区，然后实现所述终端和所述网络的重建连接。

所述网络失步重连系统的有益效果在于：所述网端用于根据所述第一建立请求信息向所述终端发送第一建立信息，以实现所述终端与所述网端的初始连接，其中，所述第一建立信息包括邻区信息；所述终端和所述网端连接失步后，所述终端还用于根据所述邻区信息驻留小区，然后实现所述终端和所述网络的重建连接，添加了邻区信息，便于所述终端快速驻留小区，以避免终端和网端重建连接过程中驻留时间过长的问题，也提高了重建连接的成功率。

附图说明

图1为本发明网络失步重连方法的流程图；

图2为本发明网络失步重连系统的结构框图；

图3为本发明一些具体实施例中网络失步重连方法的过程示意图；

图4为本发明又一些具体实施例中网络失步重连方法的过程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

针对现有技术存在的问题，本发明的实施例提供了一种网络失步重连方法，参照图1，包括以下步骤：

S1：终端处于高速移动状态与网端建立网络连接时，向所述网端发送第一建立请求信息；

S2：所述网端根据所述第一建立请求信息向所述终端发送第一建立信息，以实现所述终端与所述网端的初始连接，其中，所述第一建立信息包括邻区信息；

S3：所述终端和所述网端连接失步后，所述终端根据所述邻区信息驻留小区，然后实现所述终端和所述网端的重建连接。

图2为本发明一些实施例中网络失步重连系统的结构框图。参照图2，所述网络失步重连系统100包括终端101和网端102，所述终端101处于高速移动状态与所述网端102建立连接时，所述终端101用于向所述网端101发送第一建立请求信息；所述网端102用于根据所述第一建立请求信息向所述终端发送第一建立信息，以实现所述终端101与所述网端102的初始连接，其中，所述第一建立信息包括邻区信息；所述终端101和所述网端102连接失步后，所述终端101还用于根据所述邻区信息驻留小区，然后实现所述终端101和所述网端102的重建连接。

本发明的一些实施例中，所述步骤S3包括所述终端和所述网端连接失步后，所述终端根据所述邻区信息对服务小区的相邻小区进行信号强度测量，然后驻留信号最强的相邻小区。其中，所述服务小区为所述终端当前连接的小区。

本发明的又一些实施例中，所述网络失步重连方法还包括所述终端周期性判断服务小区的信号强度，当所述信号强度低于信号阈值时，所述终端根据所述邻区信息对所述服务小区的相邻小区进行信号强度测量，然后所述终端对相邻小区的信号强度进行排序，所述终端和所述网端连接失步后，所述终端驻留信号最强的相邻小区。例如，所述信号阈值为-90dBm～-100dBm，具体地，所述信号阈值由网端根据周边邻区情况确定，也可以由终端决定，所述信号阈值的选取需兼顾测量带来的功耗开销，在此不做具体限定。

本发明的一些实施例中，所述步骤S3还包括所述终端处于高速移动状态时，向所述网端发送第一重建请求信息，所述网端根据所述第一重建请求信息向所述终端发送第一重建信息，所述终端根据所述第一重建信息对本地链路进行重新建连，建连成功后向所述网端发送重建完成信息，以实现所述终端和所述网端的重建连接。

本发明的一些实施例中，所述第一建立请求信息和所述第一重建请求信息均包括高速标识信息，所述高速标识信息用于标识所述终端处于高速移动状态。具体地，所述高速标识信息为1。

本发明的一些实施例中，所述邻区信息包括所述服务小区的相邻小区的数量，所述服务小区的相邻小区所对应的频点、所述服务小区的相邻小区的识别号和所述服务小区的相邻小区与所述服务小区之间的定时偏差。

本发明的一些实施例中，所述网络失步重连方法还包括所述终端处于低速移动状态与所述网端建立网络连接时，向所述网端发送第二建立请求信息，所述网端接收所述第二建立请求信息，向所述终端发送第二建立信息，以实现所述终端与所述网端的初始连接。

本发明的一些实施例中，所述第二建立请求信息包括低速标识信息，所述低速标识信息用于标识所述终端处于低速移动状态。具体地，所述低速标识信息为0。

本发明的一些实施例中，所述网络失步重连方法还包括所述终端统计在阈值时间内小区的重选次数，根据所述重选次数和重选次数阈值判断终端是否处于所述高速移动状态。具体地，当所述终端在所述阈值时间范围内重选次数超过重选次数阈值时，则判断所述终端处于高速移动状态，否则判断所述终端处于低速移动状态。更具体地，所述重选次数阈值为3～5，所述阈值时间为4～8分钟。

本发明的一些具体实施例中，参照图3，所述网络失步重连方法具体包括以下步骤：

S11：终端统计小区重选次数，当所述终端在阈值时间范围内重选次数超过重选次数阈值时，则判断所述终端处于高速移动状态，否则判断所述终端处于低速移动状态；

S12：当所述终端处于高速移动状态与所述网端建立网络连接时，向所述网端发送第一建立请求信息，所述第一建立请求信息包括第一初始建立请求信息和用于标识所述终端处于高速移动状态的高速标识信息“1”，其中，所述第一初始建立请求信息与现有技术中终端和网端建立网络连接时，终端向网端发送的请求信息相同，具体地，所述第一初始建立请求信息新增字段所述高速标识信息，以构成所述第一建立请求信息；

S13：所述网端接收所述第一建立请求信息，根据所述高速标识信息“1”判断所述终端处于高速移动状态，然后向所述终端发送第一建立信息，以实现所述终端与所述网端的初始连接，其中，所述第一建立信息包括第一初始建立信息和邻区信息，所述邻区信息包括所述服务小区的相邻小区的数量，所述服务小区的相邻小区所对应的频点、所述服务小区的相邻小区的识别号，所述第一初始建立信息与现有技术中终端和网端建立连接时，网端向终端发送的建立信息相同，具体地，所述第一初始建立信息新增字段所述邻区信息，以构成所述第一建立信息；

S14：所述终端检测到与所述网端连接失步后，所述终端根据所述服务小区的相邻小区所对应的频点对服务小区的相邻小区进行搜索，以得到服务小区的相邻小区的信号强度，然后对服务小区的相邻小区的信号强度进行排序，然后驻留信号最强的相邻小区，其中，例如相邻小区的数量为N，搜索一个小区的耗时为T1，即该过程的耗时时间为N×T1；

S15：所述终端选择信号最强的相邻小区进行系统信息读取，系统信息读取完成后，所述终端成功驻留信号最强的相邻小区，该过程耗时时间为T2；

S16：所述终端向所述网端上的信号最强的相邻小区发送第一重建请求信息，所述第一重建请求信息包括第一初始重建请求信息和用于标识所述终端处于高速移动状态的高速标识信息“1”，所述网端接收所述第一重建请求信息后，根据所述高速标识信息“1”判断所述终端处于高速移动状态，然后向所述终端发送第一重建信息，所述第一重建信息包括第一初始重建信息和邻区信息，所述邻区信息包括所述服务小区的相邻小区的数量，所述服务小区的相邻小区所对应的频点、所述服务小区的相邻小区的识别号，所述第一初始重建信息与现有技术中终端和网端建立连接时，网端向终端发送的重建信息相同，具体地，所述第一初始重建信息新增字段所述邻区信息，以构成所述第一重建信息，该过程耗时时间为T3；

S17：所述终端根据所述第一初始重建信息中携带的配置对本地的链路进行重新建连，重新建连成功后向所述网端方重建完成信息，以实现所述终端和所述网端的重建连接，该过程耗时时间为T4。

通过上述可以看出，本申请的重建延时时间为N×T1+T2+T3+T4，以N＝5为例，经实测N×T1+T2≈3.5s，T3+T4≈1s，重建延时时间约等于4.5s，在90KM/H的速度下，业务成功率由原有的60％提升到98％以上。

本发明的又一些具体实施例中，参照图4，所述网络失步重连方法具体包括以下步骤：

S21：终端统计小区重选次数，当所述终端在阈值时间范围内重选次数超过重选次数阈值时，判断所述终端处于高速移动状态，否则判断所述终端处于低速移动状态；

S22：当所述终端处于高速移动状态与所述网端建立网络连接时，向所述网端发送第一建立请求信息，所述第一建立请求信息包括第一初始建立请求信息和用于标识所述终端处于高速移动状态的高速标识信息“1”，其中，所述第一初始建立请求信息与现有技术中终端和网端建立网络连接时，终端向网端发送的请求信息相同，具体地，所述第一初始建立请求信息新增字段所述高速标识信息，以构成所述第一建立请求信息；

S23：所述网端接收所述第一建立请求信息，根据所述高速标识信息“1”判断所述终端处于高速移动状态，然后向所述终端发送第一建立信息，以实现所述终端与所述网端的初始连接，其中，所述第一建立信息包括第一初始建立信息和邻区信息，所述邻区信息包括所述服务小区的相邻小区的数量，所述服务小区的相邻小区所对应的频点、所述服务小区的相邻小区的识别号和所述服务小区的相邻小区与所述服务小区之间的定时偏差，所述第一初始建立信息与现有技术中终端和网端建立连接时，网端向终端发送的建立信息相同，具体地，所述第一初始建立信息新增字段所述邻区信息，以构成所述第一建立信息；

S24：所述终端周期性判断服务小区的信号强度，当所述信号强度低于信号阈值时，所述终端根据所述服务小区的相邻小区所对应的频点对服务小区的相邻小区进行搜索，以得到服务小区的相邻小区的信号强度，然后对服务小区的相邻小区的信号强度进行排序，并且所述终端根据服务小区的相邻小区与所述服务小区之间的定时偏差，做到与服务小区的相邻小区的定时同步，进而压缩功耗；

S25：所述终端检测到与所述网端连接失步后，所述终端选择信号最强的相邻小区进行系统信息读取，系统信息读取完成后，所述终端成功驻留信号最强的相邻小区，该过程耗时时间为T2；

S26：所述终端向所述网端上的信号最强的相邻小区发送第一重建请求信息，所述第一重建请求信息包括第一初始重建请求信息和用于标识所述终端处于高速移动状态的高速标识信息“1”，所述网端接收所述第一重建请求信息后，根据所述高速标识信息“1”判断所述终端处于高速移动状态，然后向所述终端发送第一重建信息，所述第一重建信息包括第一初始重建信息和邻区信息，所述邻区信息包括所述服务小区的相邻小区的数量，所述服务小区的相邻小区所对应的频点、所述服务小区的相邻小区的识别号，所述第一初始重建信息与现有技术中终端和网端建立连接时，网端向终端发送的重建信息相同，具体地，所述第一初始重建信息新增字段所述邻区信息，以构成所述第一重建信息，该过程耗时时间为T3；

S27：所述终端根据所述第一初始重建信息中携带的配置对本地的链路进行重新建连，重新建连成功后向所述网端方重建完成信息，以实现所述终端和所述网端的重建连接，该过程耗时时间为T4。

通过上述可以看出，本申请的重建延时时间为T2+T3+T4，经实测T2小于1s，T3+T4≈1s，重建延时时间小于2s，在80～120KM/H的移动速度下，业务成功率在99％以上。

虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。