[發(fā)明專利]一種M2M設(shè)備接入基站時(shí)的接入方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN107094281B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃畢堯;周振宇;馮俊豪;李建岐;劉韻;白杰;朱道華;朱朝陽
• 申請（專利權(quán)）人: 全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院;華北電力大學(xué);國網(wǎng)江蘇省電力公司蘇州供電公司;國網(wǎng)江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院;國網(wǎng)冀北電力有限公司;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號: H04W4/70
• 分類號: H04W4/70;H04W48/16;H04W74/08
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發(fā)明涉及一種M2M設(shè)備接入基站時(shí)的接入方法及系統(tǒng)，該方法計(jì)算位于重疊蜂窩區(qū)域的M2M設(shè)備在選擇接入基站時(shí)的前導(dǎo)碼沖突概率；使用最優(yōu)能效的非合作博弈對重疊區(qū)域M2M設(shè)備進(jìn)行基站選擇和功率分配，使得最優(yōu)能效的M2M設(shè)備接入基站。本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以提高在重疊蜂窩網(wǎng)絡(luò)中大規(guī)模M2M設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)的接入成功率,并且有效降低設(shè)備通信所需的能量和通信能耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域的接入方法，具體涉及一種M2M設(shè)備接入基站時(shí)的接入方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

電力通信作為現(xiàn)代電力系統(tǒng)重要的組成部分，提供著優(yōu)質(zhì)、可靠的通信服務(wù)。在電力系統(tǒng)中，電力通信網(wǎng)是確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要手段，是系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，同時(shí)也是電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營市場化和管理現(xiàn)代化的基礎(chǔ)。為保證電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、安全地發(fā)供電并且合理地分配電能，有必要進(jìn)行體系完整、功能齊全的電力通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，形成規(guī)模效益，更好地服務(wù)于電網(wǎng)和社會(huì)。隨著現(xiàn)代通信、網(wǎng)絡(luò)和控制技術(shù)的不斷發(fā)展，技術(shù)的運(yùn)用領(lǐng)域不斷開闊，信息與能源技術(shù)的結(jié)合成了一種必然的趨勢，從而形成了智慧能源的概念。為了實(shí)現(xiàn)能源的進(jìn)一步的精密化調(diào)控，需要利用先進(jìn)的信息技術(shù)，提升能源管理水平。

目前，由于傳統(tǒng)能源的開發(fā)利用所帶來的巨大污染，關(guān)于新能源的開發(fā)和利用也成為了國內(nèi)能源發(fā)展的重要戰(zhàn)略。而隨著間歇式可再生能源的接入，電網(wǎng)面臨著穩(wěn)定性降低，比如風(fēng)力發(fā)電受到客觀氣象條件的影響，大范圍脫網(wǎng)，從而使電力系統(tǒng)瞬時(shí)失去平衡。為了解決這些問題，電網(wǎng)則需要突破在信息采集、傳輸、處理和共享等多方面的瓶頸，通過在電網(wǎng)中布置大規(guī)模的傳感器，快速的獲取電網(wǎng)的狀態(tài)并進(jìn)行調(diào)整。

機(jī)器對機(jī)器(Machine-to-Machine,M2M)通信技術(shù)是一種以無線通信為手段，進(jìn)行機(jī)器與機(jī)器之間通信的技術(shù)，這種技術(shù)被看作是一種新生的用于集成數(shù)萬億機(jī)器型通信設(shè)備的方案。M2M通信由于可以在很少或者沒有人干預(yù)的情況下實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)備之間無處不在的信息交換，可以廣泛應(yīng)用于智能電網(wǎng)，智能交通系統(tǒng)，電子健康，環(huán)境監(jiān)測等眾多領(lǐng)域。

隨著蜂窩通信系統(tǒng)的快速發(fā)展，大量的蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施鋪設(shè)在網(wǎng)絡(luò)中，長距離寬接入也被廣泛地應(yīng)用，這也推動(dòng)著數(shù)以百萬的M2M設(shè)備通信的成功。第三代合作伙伴計(jì)劃(3GPP)已經(jīng)指定了幾種方案來支持當(dāng)前長期演進(jìn)(LTE-A)系統(tǒng)中的M2M通信。M2M設(shè)備被允許與同一網(wǎng)絡(luò)中的人到人(H2H)通信共存，并使用隨機(jī)接入信道(RACH)來建立與集中式基站的連接。在隨機(jī)接入中，M2M設(shè)備從可用前導(dǎo)碼池中隨機(jī)選擇RACH前導(dǎo)碼并將其發(fā)送到BS，其由LTE-A網(wǎng)絡(luò)中的Zadoff-CU(ZC)序列指定。

然而，M2M通信與現(xiàn)有LTE-A系統(tǒng)的集成帶來了新的挑戰(zhàn)。首先，大規(guī)模的M2M設(shè)備連接到LTE-A系統(tǒng)將會(huì)產(chǎn)生過載問題。當(dāng)大量M2M設(shè)備同時(shí)嘗試連接到BS時(shí)，RACH沖突的概率將會(huì)急劇增加。其次，有限的電池容量長期以來一直是智能設(shè)備的主要瓶頸，而隨機(jī)訪問控制中也忽視了能量效率(EE)的問題，這將導(dǎo)致設(shè)備電池快速耗盡和網(wǎng)絡(luò)覆蓋率下降。第三，由于M2M設(shè)備通常在相鄰蜂窩中不均勻地分布，這進(jìn)一步使得多蜂窩情形中的過載控制問題復(fù)雜化。最后，由于M2M設(shè)備具有不同的服務(wù)質(zhì)量(QoS)要求和沖突的目標(biāo)函數(shù)，集中的過載控制方法并不總是能夠同時(shí)優(yōu)化每個(gè)M2M設(shè)備的目標(biāo)函數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的是提供一種M2M設(shè)備接入基站時(shí)的接入方法及系統(tǒng)，通過使用本發(fā)明的接入方法，可以提高在重疊蜂窩網(wǎng)絡(luò)中大規(guī)模M2M設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)的接入成功率，并且有效降低設(shè)備通信所需的能量，提高通信能耗。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種M2M設(shè)備接入基站時(shí)的接入方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包括下述步驟：

計(jì)算位于重疊蜂窩區(qū)域的M2M設(shè)備在選擇接入基站時(shí)的前導(dǎo)碼沖突概率；

使用最優(yōu)能效的非合作博弈對重疊區(qū)域M2M設(shè)備進(jìn)行基站選擇和功率分配，使得最優(yōu)能效的M2M設(shè)備接入基站。