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於或接近上限值,由於只有限制 MTC device 的存取,所以這個方法建議每個 MTC device 攜帶一個 MTC 指標,用來區分 MTC device 與一般的 Human-to-Human (H2H) 的裝置, MTC device 的連線請求,必須拒絕所有的連線請求,並且告知這些被拒絕的 MTC device 下一次發送請求的時間點為何時。

在每個時間點,SGSN/MME 會檢查 non-MTC device 連接上來的數量,而且與上限 值之間的差值,被用來當作 MTC device 可以連接上網路的最大值,若目前已連接的 MTC 內無法連線,那 MTC device 便會嘗試在下個 GTI 一開始傳送請求。此外,MTC device 有可能會發生一直被拒絕的情形,導致發生飢餓的狀況。在 GTI 期間內完成工作的 MTC device 應該由營運商或自行切斷連線,以便其他還未完成工作的 MTC device 可以有機 會連上網路。

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(A) Heuristic

這個方法是最直覺的想法,在每次 MTC device 被拒絕時,當連線請求在非時間 點上,MME 就會告知 MTC device 下個離目前最近的時間點,若是連線請求在 時間點上,MME 就會告知 MTC device 一個 back off time 之後的時間點,這個 直覺的想法,當然會產生很直覺的結果,降低 MME overload 的效果很低,但其 主要的優點為不需攜帶任何額外的資訊,如下圖所示。

圖三 Heuristic 概念示意圖

(B) Binary exponential backoff

這個方法的概念是將問題對應到 WiFi 的 back off window [8],也就是說,每次 MME overload 時拒絕 MTC device 的情況相當於 WiFi 的碰撞,每當等了一段時 間之後,若再次被拒絕,則下次的連線請求時間點,為上次等待時間的兩倍加 上目前的時間點。在這裡 MTC device 需要額外儲存一項資訊,就是 back off length,back off length 就是以 back off time 為單位,為 MTC device 目前等了多 少個 back off time,例如: 某 MTC device 的 back off length 為 8,表示這個 MTC device 已經等了 8 個 back off time 的時間。概念如下圖所示。

圖四 Binary exponential backoff 概念示意圖

若是連線請求在時間點之外被拒絕,假設 MTC device 目前的 back off length 為 16,並且將 16 乘上兩倍變成 32,隨後計算離目前最近的時間點與目前的時間差 𝑑𝑡,𝑑𝑡會小於一個 back off time,在這裡𝑑𝑡也當作一個 back off time,接著計算 下個連線請求的時間點,也就是 31 乘上 back off time 加上𝑑𝑡再加上目前時間;

時間點如下列式子:

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由於 back off 的等待時間是以 exponential 的速度在成長,所以被拒絕多次之後,

back off 的等待時間變長,造成完成工作的延遲也會變長。

此外,可能會發生下次可以發送連線請求的時間點已經超出 GTI 的時間之外,

以至於 MTC device 必須要等到下個 GTI 的到來。在這裡我們將 back off length 加以限制,除了 binary-based 之外,另一個方法為 bounded binary-based,bounded binary-based 就是在 back off length 超過限制時,將 back off length 重設為 1 開始,

除了利用這個方法來縮短完成工作的延遲外,也減少下個連線請求的時間點超 出 GTI 的時間次數。

(C) Fibonacci backoff

Fibonacci-based 主要是 Binary-based 的概念延伸,由於 Binary-based 的 back off 是以 exponential 的速度在成長,完成工作的的延遲時間有可能會變很長,所以 主要概念是提出以 Fibonacci 數列的速度來計算 back off`,來減少完成工作的延 遲時間。概念如下圖所示

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若是在時間點上被拒絕,計算方法一樣,不同在於不需要計算𝑑𝑡,則下個時間 點式子如下:

𝑇𝑃𝑛𝑒𝑥𝑡 = 𝐵𝑂𝐿𝑛𝑒𝑥𝑡× 𝐵𝑂𝑇 + 𝑇𝑃𝑛𝑜𝑤 (4)

如同 Binary-based 所提到,若是一直無限的增加 back off length 會出現完成工作 延遲過長的問題,所以這裡也是採取同樣的方法,限制 back off length 的長度來 減少延遲時間以及降低超過 GTI 時間的次數。

(D) Bounded random backoff

這個方法主要是在一個有限的時間範圍內,隨機一個時間點做連線請求,可預 期的是,若限制的時間範圍越長,則負載會越低,延遲也會隨著增加,若是時 間範圍越短的話,則負載會越高,延遲會縮短。所以這個方法可以依不同的 MTC 類型需求,來調整相對適合的 Back off 方法。概念如下圖所示。

圖六 Bounded random backoff 概念示意圖

在這裡並不需要紀錄任何的 back off length,只須設定多少的時間範圍,例如:

在第 10 秒時 MTC device 被拒絕,若設定的時間範圍是 32 秒,就是在第 11 秒 到第 42 秒之間隨機一個時間點,並且通知 MTC device 在隨機點連上來。下一 個時間點式子如下。

𝑇𝑃𝑛𝑒𝑥𝑡 = 𝑅𝑎𝑛𝑑𝑜𝑚 𝑇𝑖𝑚𝑒 𝑃𝑜𝑖𝑛𝑡 (5)

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