[發(fā)明專利]用于電力系統(tǒng)的認知無線通信系統(tǒng)及MAC協(xié)議實現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310167727.4
• 申請日: 2013-05-09
• 公開（公告）號: CN103338454A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚繼明;郭經(jīng)紅;梁云;李炳林;張浩;劉世棟;黃莉;田文鋒;朱亮;舒彬
• 申請（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;中國電力科學研究院;國網(wǎng)電力科學研究院;北京電力經(jīng)濟技術(shù)研究院
• 主分類號: H04W16/14
• 分類號: H04W16/14;H04W74/08;H04W80/00
• 代理公司: 北京安博達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于電力系統(tǒng)的認知無線通信系統(tǒng)及MAC協(xié)議實現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

電力通信技術(shù)作為智能電網(wǎng)發(fā)展的重要支撐技術(shù)之一，通過與電網(wǎng)技術(shù)緊密結(jié)合，構(gòu)建起信息化、自動化、互動化的智能電網(wǎng)，向用戶提供更加全面、安全、便捷、舒適的服務(wù)。無線通信作為有線通信的補充，也是電力通信的重要組成部分，對電網(wǎng)的發(fā)展同樣具有不可忽視的作用。頻率資源是限制無線通信發(fā)展的瓶頸之一，而電力通信由于其行業(yè)的特殊性，這一問題更加突出：雖然電力無線通信具備230MHz的專用無線頻段，但帶寬不寬，頻帶數(shù)量有限，且一般都是固定分配，利用率不高；租用的頻帶帶寬范圍固定，存在安全問題，且租用的費用成本較高；公共免費頻段使用用戶較多，競爭激烈，沖突概率較大；而且在電力環(huán)境下，電力設(shè)備的運行對無線頻率的使用干擾影響較大。

認知無線電技術(shù)可以通過頻譜感知檢測空閑頻率資源，動態(tài)的使用空閑頻譜資源，有效彌補固定分配管理的不足，提高頻譜資源利用率，主動規(guī)避各類頻譜干擾，提高系統(tǒng)的抗干擾能力，減少數(shù)據(jù)傳輸沖突的概率。認知無線電技術(shù)作為提高頻譜資源利用率和提升頻譜資源管理水平的有效手段，在被提出以來受到了大量關(guān)注和研究。認知無線電MAC協(xié)議具有借助頻譜感知結(jié)果辨識可用頻譜資源、判決最佳感知和傳輸時間、合理公平分配傳輸資源以及頻譜沖突規(guī)避切換等重要功能。目前MAC協(xié)議主要包括兩大類：一是IEEE802.22工作組制定的標準協(xié)議，二是應(yīng)用于不同行業(yè)的特定協(xié)議。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種用于電力系統(tǒng)的認知無線通信系統(tǒng)及MAC協(xié)議實現(xiàn)方法，在電力應(yīng)用環(huán)境下，合理公平的分配空閑頻譜資源，實現(xiàn)認知用戶公平接入，有針對的感知目標頻段，縮短感知和切換時間，主動規(guī)避頻譜干擾并及時平滑切換，減少電磁干擾對無線頻譜影響。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：

提供一種用于電力系統(tǒng)的認知無線通信系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括主基站、認知基站、頻譜協(xié)商終端、授權(quán)用戶和認知用戶；所述主基站和認知基站分別對所述授權(quán)用戶和認知用戶進行管理，所述主基站與認知基站進行信息交互，所述認知基站與頻譜協(xié)商終端進行信息交互。

所述主基站通過無線通信方式對所述授權(quán)用戶進行授權(quán)用戶的信道資源分配、接入及切換管理，且通過光纖與認知基站進行信息交互。所述認知基站通過無線通信方式對所述認知用戶進行認知用戶的信道資源分配、接入及切換管理，且通過光纖與頻譜協(xié)商終端進行信息交互。

認知用戶根據(jù)認知基站和主基站的交互信息感知授權(quán)用戶暫時未使用的授權(quán)頻段進行使用或與授權(quán)用戶共享使用頻率資源，或者感知非授權(quán)頻率資源的非授權(quán)頻段使用情況并與其他認知用戶競爭使用，在非授權(quán)頻率資源中，頻譜協(xié)商終端進行不同認知網(wǎng)絡(luò)之間的頻率資源使用的協(xié)調(diào)管理。

所述認知基站維護可用頻率資源列表和交互信息列表，以提高頻譜感知效率，縮短認知用戶接入時間，提升頻譜切換性能。

所述可用頻率資源列表包括頻帶范圍、頻帶帶寬、頻帶歷史使用信息、干擾水平和可用方式；

所述頻帶范圍和頻帶帶寬分別表示認知用戶可使用的頻率資源的范圍和寬度；

所述頻帶歷史使用信息包括數(shù)據(jù)傳輸平均占用時長和空閑率；

所述干擾水平包括歷史干擾水平和當前干擾水平，干擾包括無線干擾和電磁干擾，以功率形式量化；

所述可用方式表示頻率資源的利用方式，所述利用方式包括共享式和獨享式；所述共享式是指認知用戶與授權(quán)用戶共享的頻率資源，但不會對授權(quán)用戶造成干擾，或者是由多個認知用戶之間進行共享使用空閑授權(quán)頻帶區(qū)域或空閑非授權(quán)頻帶區(qū)域，所述獨享式是指空閑頻率資源無其他用戶使用，由單個認知用戶單獨享用。

所述交互信息列表包括關(guān)聯(lián)設(shè)備ID、設(shè)備類型、頻率范圍、授權(quán)用戶的授權(quán)頻率、頻率當前使用情況和干擾溫度下的最大容忍功率；所述關(guān)聯(lián)設(shè)備ID表示該項記錄與認知基站進行交互的設(shè)備IP地址和MAC地址；所述設(shè)備類型表示與認知基站交互的設(shè)備類型，設(shè)備類型包括主基站和頻譜協(xié)商終端；所述頻率范圍表示交互設(shè)備所管理的頻率范圍；所述授權(quán)用戶的授權(quán)頻率表示授權(quán)用戶所分配的頻率情況；所述頻率當前使用情況表示授權(quán)用戶使用頻率情況；所述干擾溫度下的最大容忍功率表示授權(quán)用戶允許認知用戶共享頻率資源時所容忍的最大功率，以免對授權(quán)用戶產(chǎn)生干擾。

同時提供一種用于電力系統(tǒng)的MAC協(xié)議實現(xiàn)方法，所述方法包括以下步驟：

步驟1：物理層通過頻譜檢測算法進行頻譜感知，并將得到的感知結(jié)果傳輸給MAC協(xié)議層；