深扒 NB-IoT（8）| NB-IoT 拥塞控制特性

在 NB-IoT 网络下，M2M 终端数量众多，根据 45820 协议的描述，每个小区下的终端数量会超过 50000 个，这么多终端若集中上报，将对系统造成较大冲击。拥塞控制手段：

如上图所示，拥塞控制主要从Uu口和S1-C两个接口上来控制。

当 eNodeB 过载时，eNodeB 会根据主控板或基带板的 CPU 占用率直接拒绝或丢弃部分初始接入消息或连接恢复消息。

当 eNodeB 负载持续过高时，需要减少对端设备访问 eNodeB的 消息量，从而降低系统负载：

通过降低 SCTP 缓存门限，减少 MME 向 eNodeB 发送的信令数量，从而降低 MME 对 eNodeB 的下行负载。 

通过小区 Access Barring，降低 UE 接入频率，从而降低 UE 对 eNodeB 的上行负载。

eNB 拥塞控制的手段主要有RRC 接入控制和RACH接入流控。

1.首先来看 RRC 接入控制：

为了保障高优先级的业务体验，控制面流量控制同时考虑了不同接入原因的优先级差异化处理。控制面保障业务的优先级从高到低的顺序为：

如上图也就是说最优先保证例外数据，如设备告警，设备异常之类的重要数据。

2.RACH 接入流控

为了避免同一时刻大量的随机接入消息会使系统负载变高，导致系统复位。eNodeB 会控制同一时刻随机接入的数量来实现随机接入流量控制，即 eNodeB 根据 NPRACH 信道拥塞情况给不同 UE 发送不同的backoff 时间指示。UE 根据 backoff 时间指示随机选择一个时间进行接入重试，减少碰撞的机会。

• RACH 流控没法区分业务类型，不能保障例外报告和高优先级用户的接入。

• 自适应调整可处理 Preamble 数量

eNB 通过随机接入响应告知 UE 一个 Backoff index，UE 如果需要进行前导重传，则在 0~Backoff index 之间随机选择一个值作为 Backoff时间（在时域上对应子帧位置），UE 在延迟 Backoff时间后再进行前导重传。

为了避免大量 UE 接入对现有系统和用户造成冲击，eNodeB会对 UE 进行接入禁止控制。

当小区拥塞或 eNodeB 所连接的 MME 全部都过载时，eNodeB 通过 SIB14 消息中的 AB（Access Barring）信元向 UE 广播接入类控制参数。eNodeB会周期性的下发 SIB14。UE根据收到的接入类参数判断是否在当前小区发起接入。

MME 过载控制分为 OVERLOAD 和Back-off timer。

1.OVERLOAD

当 MME 发生过载时，通过 OVERLOAD START 消息通知 eNB 启动流控，按照 RRC接入原因限制 UE 接入数量；当 MME 过载消除后，通过 OVERLOAD STOP 消息通知 eNB 停止流控。

2.Back-off timer

基于延迟定时器的信令拥塞控制功能分为两部分：

• 控制机制 1：MME 基于 UE Back-off timer 的信令拥塞控制。当 M2M 终端接入量达到系统即时算出的阈值时，启动控制机制 1 的拥塞控制功能，减缓 M2M 终端接入速度，预防系统进入拥塞状态。

• 控制机制 2：MME 支持基于 P-GW Back-off timer 的 APN 级流控。当 P-GW 或周边网元过载，会限制 M2M 终端 APN 粒度的业务接入，此时启动控制机制 2 的拥塞控制功能，缓解网络拥塞，保证普通终端业务的成功率。

• 使用控制机制 2 的流控时需要 UE Back-off timer 来通知 M2M 终端延迟接入。

• 需要支持接收 UE back-off time 信元。

例子 1：MME 基于 UE Back-off timer 的信令拥塞控制

控制机制 1：MME 基于 UE Back-off timer 的信令拥塞控制。当 M2M 终端接入量达到系统即时算出的阈值时，启动控制机制 1 的拥塞控制功能，减缓 M2M 终端接入速度，预防系统进入拥塞状态。

例子 2：MME 基于 P-GW Back-off timer 的 APN 级流控

控制机制 2：MME 支持基于 P-GW Back-off timer 的 APN 级流控。当 P-GW 或周边网元过载，会限制 M2M 终端 APN 粒度的业务接入，此时启动控制机制 2 的拥塞控制功能，缓解网络拥塞，保证普通终端业务的成功率。

使用控制机制 2 的流控时需要 UE Back-off timer 来通知 M2M终端延迟接入。