[发明专利]一种海量配用电数据分级接入方法

说明书

本发明涉及一种海量配用电数据分级接入方法，采用2个连续接入子帧作为随机接入的冲突判决依据，每个子帧根据基站广播信息的前导序列资源池选择前导序列，增加了可采用的前导序列集合，有效降低海量配用电业务随机接入碰撞的概率，提高海量业务并发接入率；改善了传统的LTE随机接入方法可支持的并发接入率低，在智能电网配用电业务海量并发接入场景，会带来延时、阻塞、包丢失等问题。基站根据不同等级业务的接入需求，分配现有的前导序列资源池至不同等级业务，避免不同优先级业务之间发生接入冲突，有效地保护高优先级业务接入率。且本发明提出了前导序列资源池配置传送机制，简单可行，可操作性强。

技术领域

本发明涉及数据接入的技术领域，特别涉及一种海量配用电数据分级接入方法。

背景技术

目前，在智能电网中，可以通过电力无线宽带专网传输的业务终端有配网自动化终端、计量自动化终端、电动汽车充电桩、新能源接入终端等。这类终端种类繁多，数据传输的特点是：单次传输数据量小，接入特别频繁，接入终端数量巨大。因此，统称这类电力专用终端为M2M(Machine-to-Machine)设备。

LTE系统上行链路随机接入过程采用非同步的接入方式，即在终端还未获得上行时间同步或丧失同步时，用于eNodeB估计、调整UE上行发射时钟的过程，这个过程也同时用于UE向eNodeB请求资源分配。eNodeB响应UE的非同步随机接入尝试，向UE发送时间信息来调整上行链路发送定时，并分配所传送数据或控制信令的上行链路资源，而且定时信息和上行数据资源分配也可以组合在一起发送到UE。随机接入过程有两种模式：①基于竞争的随机接入，所有设备竞争性地接入基站，碰撞不可避免，因此这种方式适用于可以容忍延时的接入请求；②无竞争的随机接入，基站预留一部分资源用于必须具有高接入率的场景，比如切换。M2M设备试图通过电力无线专网上传数据的首要步骤是发起随机接入请求，在与基站达成一致并获得无线资源之后才能进行数据传输，M2M设备随机接入方式是竞争接入。在LTE系统中，每个小区中有64个可用的前导序列，对于基于竞争的随机接入过程来说，UE随机选择一个前导序列向网络侧发起随机接入过程，因此如若同一时刻多个UE使用同一个前导序列发起随机接入过程，就会发生冲突，有可能导致接入失败。而无竞争的随机接入使用eNodeB所分配的前导序列发起随机接入过程，故接入成功率较高。但考虑到仅在切换或有下行数据发送两个场景下，eNodeB能够事先知道UE需要发起随机接入过程，所以仅在这两个场景可以使用无竞争的随机接入，对于其他应用场景，只能使用基于竞争的随机接入。

在具体讨论LTE系统随机接入之前，有必要介绍下随机接入信道。基站不间断地广播接入信道参数，待接入的M2M设备可以从广播信道中获取随机接入信道的频率及时间周期。通常来说，随机接入信道占用1.08MHz频谱，对应于6个资源块，这也是最低的LTE带宽配置；时域上，随机接入信道是周期性的子帧，LTE规定了64种周期分布，通过广播的系统信息中的“物理层随机接入配置索引”来规定。由于随机接入信道占用上行带宽，因此，有必要根据当前传输负荷情况来配置索引参数，以权衡接入和传输的相互制约。

竞争性的随机接入流程包括了基站与终端的四次信息握手，如图1所示。只有四次握手完成，该接入请求才顺利完成。下面对四次握手简单阐述：

MSG1：前导序列传输。基站通过广播系统信息告知所有终端随机接入信道参数及可用于竞争接入的前导序列集合。待接入的M2M设备确定接入信道之后，在前导序列集合中随机选择一个序列传输。LTE协议规定了共有64钟前导序列可供使用，其中预留一部分序列用于非竞争接入。前导序列两两之间是相互正交的，基站可以在上行接收端区分不同的序列接入，因此，多个M2M设备在相同的接入信道时隙内，选用不同的前导序列并不存在冲突。根据小区覆盖半径的大小，前导序列的时域长度可以调整(1-3ms)。3GPP协议规定M2M设备在发射MSG1之后3个子帧(3ms)时间窗等待基站回复MSG2，该时间窗参数通过基站广播的系统信息获取，范围为2-10ms。