CN108901078B - 一种电力物联网业务的随机接入优化方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力物联网业务的随机接入优化方法及装置。本发明提供的电力物联网业务的随机接入优化方法基于业务驱动粒度的随机接入新机制，包括针对周期性，可预测电力业务，通过预先保留并分配非竞争性随机接入序列及对应的接入信道资源，保障业务的接入周期与时延需求；对突发性，时延敏感尺度不一的突发业务，提供合适规模的竞争性随机接入资源进行终端竞争性随机接入，优化了电力物联网对各类业务的承载能力，降低海量电力物联网设备随机接入的冲突概率，并有效降低电力物联网各类业务的时延，更好地满足电力物联网各类业务的差异化QoS需求。

Description

一种电力物联网业务的随机接入优化方法及装置

技术领域

本发明涉及物联网通信领域，尤其涉及一种电力物联网业务的随机接入优化方法及装置。

背景技术

随着智能电网，特别是电力通信系统的发展，将电力系统中的设备在线监测、智能巡检、高级量测与用电服务、电动汽车与充电桩、配网自动化等电网末端业务进行统一连接，深入挖掘数据价值，形成一张电力物联网的需求越来越急迫。

随机接入(Random Access)是LTE及NB-IoT网络中终端传输数据的第一步。物理随机接入信道(PRACH)是系统中承担终端接入系统的重要信道。随机接入通常包括竞争性随机接入与非竞争性随机接入两种，在现有LTE系统中，其区别主要在于触发事件场景的不同。在基于竞争的随机接入方式中，对于用户终端设备(UE，User Equipment)而言，PRACH是一个资源池可供选择(该资源可等价视为物联网系统中的随机接入序列，Random AccessPreamble，RAP)，不同的UE可以使用相同的资源，造成资源竞争的产生。

与LTE/NB-IoT针对的公众HTC、MTC业务相比，电力物联网在业务需求特征上有自身的鲜明特点，其中包括：

以计量自动化业务，特别是集中抄表业务为代表的周期性采集业务PDA(Periodical Data Aggregation Service)，此业务具有明显的周期性特征(例如，30分钟抄表一次)，业务特征本身有一定的时延约束需求，但约束要求较低；

以保护控制类，配网自动化业务为代表的高可靠时延敏感业务URTC(UltraReliability&Time Critical Service)，此业务具有极低的时延需求，部分业务有周期性，部分业务没有明显周期性；

设备状态在线监测为代表的在线检测与突发报警业务OMA(Online Monitoringand Alarm Service)，此业务以变电站，配电房环境监测，电力杆塔，电力沟盖状态监测为主，具有突发性，不可预测性，且必须在尽可能短的时间内发出，有一定的时延约束。

现有电力物联网系统中的基于事件的驱动的划分方式并没有考虑业务本身的发生或需求特征，大部分场景均以竞争性随机接入为主，导致了现有物联网系统随机接入机制存在时延过限、冲突过多，业务可靠性难以保证的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种电力物联网业务的随机接入优化方法及装置，用于解决现有物联网系统随机接入机制存在的时延过限、冲突过多，业务可靠性难以保证的技术问题。

本发明提供了一种电力物联网业务的随机接入优化方法，包括：

S1：获取预置区域内的电力物联网设备的终端总量和业务类型参数，并根据电力物联网设备的业务类型参数对获取到的电力物联网设备进行分类，得到含有PDA业务的终端数量N_PDA、含有OMA业务的终端数量N_OMA以及含有周期性URTC业务的终端数量N^P _URTC；

S2：根据含有周期性URTC业务的终端数量N^P _URTC与周期性URTC业务的触发间隔T_URTC，通过第一预置公式，计算周期性URTC业务随机接入序列参考数目P_TURTC；

S3：根据含有PDA业务的终端数量N_PDA与PDA业务的触发间隔T_PDA，通过第二预置公式，计算最大非竞争性随机接入序列参考数目P_f；

S4：根据含有OMA业务的终端数量N_OMA，通过排队论计算得到OMA业务的时延值D_OMA，其中，OMA业务的时延值D_OMA小于或等于OMA业务的时延门限值H_OMA；

S5：根据OMA业务的时延值D_OMA与OMA业务终端通过发送竞争性RAP直至第一次成功获得随机接入资源所需要的时隙数量的期望值的正相关关系，确定竞争性随机接入序列参考数目P_c；

S6：根据得到的周期性URTC业务随机接入序列参考数目P_TURTC、最大非竞争性随机接入序列参考数目P_f和竞争性随机接入序列参考数目P_c分配PRACH的信道资源。

优选地，步骤S6具体包括：

S61：从PRACH的可用随机接入序列参考数目P中分配与周期性URTC业务随机接入序列参考数目P_TURTC相同的随机接入序列；

S62：从PRACH的可用随机接入序列参考数目P中分配与最大非竞争性随机接入序列参考数目P_f相同的随机接入序列；

S63：从PRACH的可用随机接入序列参考数目P中分配与竞争性随机接入序列参考数目P_c相同的随机接入序列；

S64：将PRACH中未分配的随机接入序列设置为突发性URTC业务随机接入序列。

优选地，步骤S2具体包括：

根据含有周期性URTC业务的终端数量N^P _URTC与周期性URTC业务的触发间隔T_URTC，通过第一预置公式，计算周期性URTC业务随机接入序列参考数目P_TURTC，其中，第一预置公式具体为：

优选地，步骤S3具体为：

根据含有PDA业务的终端数量N_PDA与PDA业务的触发间隔T_PDA，通过第二预置公式，计算最大非竞争性随机接入序列参考数目P_f，其中，第二预置公式具体为：

优选地，步骤S5具体包括：

根据OMA业务的时延值D_OMA与含有OMA业务的终端通过发送竞争性RAP直至第一次成功获得随机接入资源所需要的时隙数量的期望值的正相关关系，确定竞争性随机接入序列参考数目P_c，其中，OMA业务的时延值D_OMA与OMA业务终端通过发送竞争性RAP直至第一次成功获得随机接入资源所需要的时隙数量的期望值的关系式具体包括：

其中，F_OMA为在预置时隙OMA业务终端成功发送竞争性RAP并获得成功接入的概率，|τ|为PRACH信道时域的时隙长度。

优选地，步骤S64之后还包括：步骤S65；

S65：获取URTC业务的实际接入量，若在预置时间内未接收到突发性URTC业务，则将预置数目的突发性URTC业务随机接入序列切换为竞争性随机接入序列，其中，突发性URTC业务随机接入序列实际数目大于0。

本发明提供了一种电力物联网业务的随机接入优化装置，包括：

终端分类单元，用于获取预置区域内的电力物联网设备的终端总量和业务类型参数，并根据电力物联网设备的业务类型参数对获取到的电力物联网设备进行分类，得到含有PDA业务的终端数量N_PDA、含有OMA业务的终端数量N_OMA以及含有周期性URTC业务的终端数量N^P _URTC；

周期性URTC业务序列预测单元，用于根据含有周期性URTC业务的终端数量N^P _URTC与周期性URTC业务的触发间隔T_URTC，通过第一预置公式，计算周期性URTC业务随机接入序列参考数目P_TURTC；

非竞争性序列预测单元，用于根据含有PDA业务的终端数量N_PDA与PDA业务的触发间隔T_PDA，通过第二预置公式，计算最大非竞争性随机接入序列参考数目P_f；

OMA业务时延计算单元，用于根据含有OMA业务的终端数量N_OMA，通过排队论计算得到OMA业务的时延值D_OMA，其中，OMA业务的时延值D_OMA小于或等于OMA业务的时延门限值H_OMA；

竞争性序列预测单元，用于根据OMA业务的时延值D_OMA与OMA业务终端通过发送竞争性RAP直至第一次成功获得随机接入资源所需要的时隙数量的期望值的正相关关系，确定竞争性随机接入序列参考数目P_c；

接入序列分配单元，用于根据得到的周期性URTC业务随机接入序列参考数目P_TURTC、最大非竞争性随机接入序列参考数目P_f和竞争性随机接入序列参考数目P_c分配PRACH的信道资源。

优选地，接入序列分配单元具体包括

周期性URTC序列分配子单元，用于从PRACH的可用随机接入序列参考数目P中分配与周期性URTC业务随机接入序列参考数目P_TURTC相同的随机接入序列；

非竞争性序列分配子单元，用于从PRACH的可用随机接入序列参考数目P中分配与最大非竞争性随机接入序列参考数目P_f相同的随机接入序列；

竞争性序列分配子单元，用于从PRACH的可用随机接入序列参考数目P中分配与竞争性随机接入序列参考数目P_c相同的随机接入序列；

突发性URTC序列分配子单元，用于将PRACH中未分配的随机接入序列设置为突发性URTC业务随机接入序列。

优选地，周期性URTC业务序列预测单元具体用于：

根据含有周期性URTC业务的终端数量N^P _URTC与周期性URTC业务的触发间隔T_URTC，通过第一预置公式，计算周期性URTC业务随机接入序列参考数目P_TURTC，其中，第一预置公式具体为：

优选地，非竞争性序列预测单元具体用于：

根据含有PDA业务的终端数量N_PDA与PDA业务的触发间隔T_PDA，通过第二预置公式，计算最大非竞争性随机接入序列参考数目P_f，其中，第二预置公式具体为：

优选地，竞争性序列预测单元具体：

根据OMA业务的时延值D_OMA与含有OMA业务的终端通过发送竞争性RAP直至第一次成功获得随机接入资源所需要的时隙数量的期望值的正相关关系，确定竞争性随机接入序列参考数目P_c，其中，OMA业务的时延值D_OMA与OMA业务终端通过发送竞争性RAP直至第一次成功获得随机接入资源所需要的时隙数量的期望值的关系式具体为：

其中，F_OMA为在预置时隙OMA业务终端成功发送竞争性RAP并获得成功接入的概率，|τ|为PRACH信道时域的时隙长度。

优选地，还包括：

接入序列动态调节单元，用于获取URTC业务的实际接入量，若在预置时间内未接收到突发性URTC业务，则将预置数目的突发性URTC业务随机接入序列切换为竞争性随机接入序列，其中，突发性URTC业务随机接入序列实际数目大于0。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明提供了一种电力物联网业务的随机接入优化方法，包括：S1：获取预置区域内的电力物联网设备的终端总量和业务类型参数，并根据电力物联网设备的业务类型参数对获取到的电力物联网设备进行分类，得到含有PDA业务的终端数量N_PDA、含有OMA业务的终端数量N_OMA以及含有周期性URTC业务的终端数量N^P _URTC；S2：根据含有周期性URTC业务的终端数量N^P _URTC与周期性URTC业务的触发间隔T_URTC，通过第一预置公式，计算周期性URTC业务随机接入序列参考数目P_TURTC；S3：根据含有PDA业务的终端数量N_PDA与PDA业务的触发间隔T_PDA，通过第二预置公式，计算最大非竞争性随机接入序列参考数目P_f；S4：根据含有OMA业务的终端数量N_OMA，通过排队论计算得到OMA业务的时延值D_OMA，其中，OMA业务的时延值D_OMA小于或等于OMA业务的时延门限值H_OMA；S5：根据OMA业务的时延值D_OMA与OMA业务终端通过发送竞争性RAP直至第一次成功获得随机接入资源所需要的时隙数量的期望值的正相关关系，确定竞争性随机接入序列参考数目P_c；S6：根据得到的周期性URTC业务随机接入序列参考数目P_TURTC、最大非竞争性随机接入序列参考数目P_f和竞争性随机接入序列参考数目P_c分配PRACH的信道资源。

本发明提供的电力物联网业务的随机接入优化方法基于业务驱动粒度的随机接入新机制，包括针对周期性，可预测电力业务，通过预先保留并分配非竞争性随机接入序列及对应的接入信道资源，保障业务的接入周期与时延需求；对突发性，时延敏感尺度不一的突发业务，提供合适规模的竞争性随机接入资源进行终端竞争性随机接入，优化了电力物联网对各类业务的承载能力，降低海量电力物联网设备随机接入的冲突概率，并有效降低电力物联网各类业务的时延，更好地满足电力物联网各类业务的差异化QoS需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明提供的一种电力物联网业务的随机接入优化方法的第一个实施例的流程示意图；

图2为本发明提供的一种电力物联网业务的随机接入优化方法的第二个实施例的流程示意图；

图3为本发明提供的一种电力物联网业务的随机接入优化装置的一个实施例的结构示意图；

图4为本发明提供的一种电力物联网业务的随机接入优化方法的电力物联网PRACH的规划示例图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种电力物联网业务的随机接入优化方法及装置，用于解决现有物联网系统随机接入机制存在的时延过限、冲突过多，业务可靠性难以保证的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供了一种电力物联网业务的随机接入优化方法，包括：

101：获取预置区域内的电力物联网设备的终端总量和业务类型参数，并根据电力物联网设备的业务类型参数对获取到的电力物联网设备进行分类，得到含有PDA业务的终端数量N_PDA、含有OMA业务的终端数量N_OMA以及含有周期性URTC业务的终端数量N^P _URTC；

首先获取预置区域内的，电力物联网设备的终端总量和业务类型参数，根据按照电力物联网业务QoS需求特征和设备的电力物联网设备终端的业务类型参数，将获取到的终端类型分为PDA业务终端、OMA业务终端和URTC业务终端，其中URTC业务终端具体分为周期性URTC业务和突发性URTC业务终端，从中统计出含有PDA业务的终端数量N_PDA、含有OMA业务的终端数量N_OMA以及含有周期性URTC业务的终端数量N^P _URTC，在本实施例中，预置区域指的是eNB设备覆盖范围；

其中，电力物联网各个业务的特征分类如表1所示：

表1电力物联网业务特征分类

针对电力物联网业务特征，建立业务驱动粒度的随机接入机制。电力物联网系统共有可用随机接入序列数目为P，其中系统中竞争性随机接入序列数目标注为P_c,非竞争性随机接入序列数目为P_f，预留给URTC业务的灵活配置随机接入序列数目为P_URTC，其中，P_TURTC为周期性URTC业务的随机接入序列参考数目，P_RURTC为突发性URTC业务的随机接入序列参考数目；

其中，各个接入序列数目的关系为：P＝P_c+P_f+P_URTC，P_URTC＝P_TURTC+P_RURTC。

102：根据含有周期性URTC业务的终端数量N^P _URTC与周期性URTC业务的触发间隔T_URTC，通过第一预置公式，计算周期性URTC业务随机接入序列参考数目P_TURTC；

需要说明的是，对URTC类业务，由于其时延敏感，但部分业务具有周期规律性，可预测，部分业务是随机突发的，不可预知。因此考虑采用灵活的随机接入机制。具体的，eNB首先根据其覆盖范围内周期性业务的分布情况(这部分业务终端的数量为N^P _URTC)，按照

计算周期性URTC业务随机接入序列数目PTURTC，专门由系统分配给周期性URTC业务使用，同时，保证eNB分配序列

其中，多余部分的随机接入序列作为系统保留资源，数目为P_RURTC，预留给非周期性，突发URTC类业务专用序列资源。

103：根据含有PDA业务的终端数量N_PDA与PDA业务的触发间隔T_PDA，通过第二预置公式，计算最大非竞争性随机接入序列参考数目P_f；

需要说明的是，考虑到PDA类业务具有明显的业务发生周期性和一定的可预测性，同时，业务发生周期或间隔T_PDA往往较大(如全费控要求下的计量用电信息采集周期为15-30分钟)，因此，针对这两类业务eNB可预留一定数量的PRACH资源作为非竞争性RAP供PDA终端使用。对此类业务，考虑eNB的覆盖范围内含有PDA类业务终端数量为N_PDA(在电力物联网中，该数量通常是大体固定的，终端非移动的)，则系统需要为其预留的最大非竞争性随机接入序列参考数目为：

由于采用了非竞争性随机接入机制，且PDA类业务时延要求H_PDA较松，可以认为PDA类业务的时延约束H_PDA通常能被满足。而且，由于T_PDA往往较大，P_f值通常是很小的。

104：根据含有OMA业务的终端数量N_OMA，通过排队论计算得到OMA业务的时延值D_OMA，其中，OMA业务的时延值D_OMA小于或等于OMA业务的时延门限值H_OMA；

105：根据OMA业务的时延值D_OMA与OMA业务终端通过发送竞争性RAP直至第一次成功获得随机接入资源所需要的时隙数量的期望值的正相关关系，确定竞争性随机接入序列参考数目P_c；

需要说明的是，对于OMA业务，考虑该类业务具有明显的突发性，不可预知性，网络侧或eNB无法事先预留非竞争性随机接入序列供其使用。OMA业务终端只能通过发送竞争性RAP方式获得随机接入资源。系统竞争性随机接入序列参考数目为P_c，在任意一个给定时隙τ的OMA业务终端数量为N_OMA，然后计算在给定时隙终端成功发送竞争性RAP并获得成功接入的概率F_OMA：

同时，在竞争性随机接入机制下，OMA业务时延D_OMA与其通过发送竞争性RAP直至第一次成功获得随机接入资源所需要的时隙数量的期望值为正相关关系，即

其中，|τ|为PRACH信道时域的时隙长度。考虑到OMA业务的时延需求，当确定OMA业务的时延门限值H_OMA时，相当于确定了OMA业务的时延值D_OMA的最大值，然后D_OMA与其通过发送竞争性RAP直至第一次成功获得随机接入资源所需要的时隙数量的期望值的正相关关系确定竞争性随机接入序列的参考数目P_c。

106：根据得到的周期性URTC业务随机接入序列参考数目P_TURTC、最大非竞争性随机接入序列参考数目P_f和竞争性随机接入序列参考数目P_c分配PRACH的信道资源。

需要说明的是，PDA，OMA，URTC按照上述的各个随机接入参考序列参考数目对应分配，各类型业务优先接入对应的随机接入序列，除PDA，OMA，URTC之外的其他业务，均采用竞争性随机接入序列的进行随机接入，各业务设备通过各种随机接入方式占用信道的情况示例如图4所示。

本发明实施例提供的电力物联网业务的随机接入优化方法基于业务驱动粒度的随机接入新机制，包括针对周期性，可预测电力业务，通过预先保留并分配非竞争性随机接入序列及对应的接入信道资源，保障业务的接入周期与时延需求；对突发性，时延敏感尺度不一的突发业务，提供合适规模的竞争性随机接入资源进行终端竞争性随机接入，优化了电力物联网对各类业务的承载能力，降低海量电力物联网设备随机接入的冲突概率，并有效降低电力物联网各类业务的时延，更好地满足电力物联网各类业务的差异化QoS需求。

以上为本发明提供的一种电力物联网业务的随机接入优化方法的第一个实施例的详细描述，下面为本发明提供的一种电力物联网业务的随机接入优化方法的第二个实施例的详细描述。

请参阅图2，本发明实施例提供了一种电力物联网业务的随机接入优化方法，包括：

201：获取预置区域内的电力物联网设备的终端总量和业务类型参数，并根据电力物联网设备的业务类型参数对获取到的电力物联网设备进行分类，得到含有PDA业务的终端数量N_PDA、含有OMA业务的终端数量N_OMA以及含有周期性URTC业务的终端数量N^P _URTC；

首先获取预置区域内的，电力物联网设备的终端总量和业务类型参数，根据按照电力物联网业务QoS需求特征和设备的电力物联网设备终端的业务类型参数，将获取到的终端类型分为PDA业务终端、OMA业务终端和URTC业务终端，其中URTC业务终端具体分为周期性URTC业务和突发性URTC业务终端，从中统计出含有PDA业务的终端数量N_PDA、含有OMA业务的终端数量N_OMA以及含有周期性URTC业务的终端数量N^P _URTC，在本实施例中，预置区域指的是eNB设备覆盖范围；

其中，电力物联网各个业务的特征分类如表1所示。

针对电力物联网业务特征，建立业务驱动粒度的随机接入机制。电力物联网系统共有可用随机接入序列数目为P，其中系统中竞争性随机接入序列数目标注为P_c,非竞争性随机接入序列数目为P_f，预留给URTC业务的灵活配置随机接入序列数目为P_URTC，其中，P_TURTC为周期性URTC业务的随机接入序列参考数目，P_RURTC为突发性URTC业务的随机接入序列参考数目；

其中，各个接入序列数目的关系为：P＝P_c+P_f+P_URTC，P_URTC＝P_TURTC+P_RURTC。

202：根据含有周期性URTC业务的终端数量N^P _URTC与周期性URTC业务的触发间隔T_URTC，通过第一预置公式，计算周期性URTC业务随机接入序列参考数目P_TURTC；

需要说明的是，对URTC类业务，由于其时延敏感，但部分业务具有周期规律性，可预测，部分业务是随机突发的，不可预知。因此考虑采用灵活的随机接入机制。具体的，eNB首先根据其覆盖范围内周期性业务的分布情况(这部分业务终端的数量为N^P _URTC)，按照

计算周期性URTC业务随机接入序列数目PTURTC，专门由系统分配给周期性URTC业务使用，同时，保证eNB分配序列

其中，多余部分的随机接入序列作为系统保留资源，数目为P_RURTC，预留给非周期性，突发URTC类业务专用序列资源。

203：根据含有PDA业务的终端数量N_PDA与PDA业务的触发间隔T_PDA，通过第二预置公式，计算最大非竞争性随机接入序列参考数目P_f；

需要说明的是，考虑到PDA类业务具有明显的业务发生周期性和一定的可预测性，同时，业务发生周期或间隔T_PDA往往较大(如全费控要求下的计量用电信息采集周期为15-30分钟)，因此，针对这两类业务eNB可预留一定数量的PRACH资源作为非竞争性RAP供PDA终端使用。对此类业务，考虑eNB的覆盖范围内含有PDA类业务终端数量为N_PDA(在电力物联网中，该数量通常是大体固定的，终端非移动的)，则系统需要为其预留的最大非竞争性随机接入序列参考数目为：

由于采用了非竞争性随机接入机制，且PDA类业务时延要求H_PDA较松，可以认为PDA类业务的时延约束H_PDA通常能被满足。而且，由于T_PDA往往较大，P_f值通常是很小的。

204：根据含有OMA业务的终端数量N_OMA，通过排队论计算得到OMA业务的时延值D_OMA，其中，OMA业务的时延值D_OMA小于或等于OMA业务的时延门限值H_OMA；

205：根据OMA业务的时延值D_OMA与OMA业务终端通过发送竞争性RAP直至第一次成功获得随机接入资源所需要的时隙数量的期望值的正相关关系，确定竞争性随机接入序列参考数目P_c；

需要说明的是，对于OMA业务，考虑该类业务具有明显的突发性，不可预知性，网络侧或eNB无法事先预留非竞争性随机接入序列供其使用。OMA业务终端只能通过发送竞争性RAP方式获得随机接入资源。系统竞争性随机接入序列参考数目为P_c，在任意一个给定时隙τ的OMA业务终端数量为N_OMA，然后计算在给定时隙终端成功发送竞争性RAP并获得成功接入的概率F_OMA：

同时，在竞争性随机接入机制下，OMA业务的时延值D_OMA与OMA业务终端通过发送竞争性RAP直至第一次成功获得随机接入资源所需要的时隙数量的期望值的关系式可以定义为：

其中，|τ|为PRACH信道时域的时隙长度。考虑到OMA业务的时延需求，当确定OMA业务的时延门限值H_OMA时，相当于确定了OMA业务的时延值D_OMA的最大值，然后D_OMA与其通过发送竞争性RAP直至第一次成功获得随机接入资源所需要的时隙数量的期望值的正相关关系估算所需要的最小竞争性随机接入序列参考数目P_c。

206：从PRACH的可用随机接入序列参考数目P中分配与周期性URTC业务随机接入序列参考数目P_TURTC相同的随机接入序列；

207：从PRACH的可用随机接入序列参考数目P中分配与最大非竞争性随机接入序列参考数目P_f相同的随机接入序列；

208：从PRACH的可用随机接入序列参考数目P中分配与竞争性随机接入序列参考数目P_c相同的随机接入序列；

209：将PRACH中未分配的随机接入序列设置为突发性URTC业务随机接入序列；

需要说明的是，PDA，OMA，URTC按照上述的各个随机接入参考序列参考数目对应分配，各类型业务优先接入对应的随机接入序列，除PDA，OMA，URTC之外的其他业务，均采用竞争性随机接入序列的进行随机接入，各业务设备通过各种随机接入方式占用信道的情况示例如图4所示。

210：获取URTC业务的实际接入量，若在预置时间内未接收到突发性URTC业务，则将预置数目的突发性URTC业务随机接入序列切换为竞争性随机接入序列；

根据对历史业务数据，统计出覆盖范围内在预置时间内接入突发URTC业务的平均数量，根据得出的平均动态调整P_URTC的大小。例如，当在预设的时间内观察到的突发URTC业务的实际接入需求少于P_RURTC时，将逐渐减小P_RURTC值，减小的部分作为竞争性随机序列供系统内其他业务竞争性接入使用，其中，突发性URTC业务随机接入序列实际数目大于0；

或

当在预设的时间内观察到的突发URTC业务的实际接入需求多于P_RURTC时，将逐渐减小P_c值，减小的部分作为突发性URTC业务随机接入序列供系统的突发性URTC业务接入使用，但竞争性随机接入序列的实际数目不小于竞争性随机接入序列参考数目P_c。

需要指出，上述随机接入机制是对当前LTE/NB-IoT系统基于事件场景驱动的随机接入机制的进一步颗粒细化。例如，提出的随机接入机制依然发生在UE初始接入，UE重建等场景下，只是从业务粒度进行了细化的优化设计。此外，在以上过程中，但凡涉及到通过竞争性RAP进行接入的场景中，可以继续采用现有NB-IoT系统中的基于DL measurement(比如RSRP)来决定CE Level的分层次竞争性接入方法，从而尽量减少每层用户设备数目，进而减少接入冲突概率。

本发明实施例提供的电力物联网业务的随机接入优化方法基于业务驱动粒度的随机接入新机制，包括针对周期性，可预测电力业务，通过预先保留并分配非竞争性随机接入序列及对应的接入信道资源，保障业务的接入周期与时延需求；对突发性，时延敏感尺度不一的突发业务，提供合适规模的竞争性随机接入资源进行终端竞争性随机接入，优化了电力物联网对各类业务的承载能力，降低海量电力物联网设备随机接入的冲突概率，并有效降低电力物联网各类业务的时延，更好地满足电力物联网各类业务的差异化QoS需求，同时通过实现对URTC业务的随机接入序列数目的动态调整，进一步优化了对突发性业务接入配置的灵活性。

以上为本发明提供的一种电力物联网业务的随机接入优化方法的第二个实施例的详细描述，下面为本发明提供的一种电力物联网业务的随机接入优化装置的一个实施例的详细描述。

请参阅图3，本发明实施例提供了一种电力物联网业务的随机接入优化装置，包括：

终端分类单元301，用于获取预置区域内的电力物联网设备的终端总量和业务类型参数，并根据电力物联网设备的业务类型参数对获取到的电力物联网设备进行分类，得到含有PDA业务的终端数量N_PDA、含有OMA业务的终端数量N_OMA以及含有周期性URTC业务的终端数量N^P _URTC；

周期性URTC业务序列预测单元302，用于根据含有周期性URTC业务的终端数量N^P _URTC与周期性URTC业务的触发间隔T_URTC，通过第一预置公式，计算周期性URTC业务随机接入序列参考数目P_TURTC；

非竞争性序列预测单元303，用于根据含有PDA业务的终端数量N_PDA与PDA业务的触发间隔T_PDA，通过第二预置公式，计算最大非竞争性随机接入序列参考数目P_f；

OMA业务时延计算单元304，用于根据含有OMA业务的终端数量N_OMA，通过排队论计算得到OMA业务的时延值D_OMA，其中，OMA业务的时延值D_OMA小于或等于OMA业务的时延门限值H_OMA；

竞争性序列预测单元305，用于根据OMA业务的时延值D_OMA与OMA业务终端通过发送竞争性RAP直至第一次成功获得随机接入资源所需要的时隙数量的期望值的正相关关系，确定竞争性随机接入序列参考数目P_c；

接入序列分配单元306，用于根据得到的周期性URTC业务随机接入序列参考数目P_TURTC、最大非竞争性随机接入序列参考数目P_f和竞争性随机接入序列参考数目P_c分配PRACH的信道资源。

进一步地，接入序列分配单元306具体包括

周期性URTC序列分配子单元3061，用于从PRACH的可用随机接入序列参考数目P中分配与周期性URTC业务随机接入序列参考数目P_TURTC相同的随机接入序列；

非竞争性序列分配子单元3062，用于从PRACH的可用随机接入序列参考数目P中分配与最大非竞争性随机接入序列参考数目P_f相同的随机接入序列；

竞争性序列分配子单元3063，用于从PRACH的可用随机接入序列参考数目P中分配与竞争性随机接入序列参考数目P_c相同的随机接入序列；

突发性URTC序列分配子单元3064，用于将PRACH中未分配的随机接入序列设置为突发性URTC业务随机接入序列。

进一步地，周期性URTC业务序列预测单元302具体用于：

根据含有周期性URTC业务的终端数量N^P _URTC与周期性URTC业务的触发间隔T_URTC，通过第一预置公式，计算周期性URTC业务随机接入序列参考数目P_TURTC，其中，第一预置公式具体为：

进一步地，非竞争性序列预测单元303具体用于：

根据含有PDA业务的终端数量N_PDA与PDA业务的触发间隔T_PDA，通过第二预置公式，计算最大非竞争性随机接入序列参考数目P_f，其中，第二预置公式具体为：

进一步地，竞争性序列预测单元305具体：

根据OMA业务的时延值D_OMA与含有OMA业务的终端通过发送竞争性RAP直至第一次成功获得随机接入资源所需要的时隙数量的期望值的正相关关系，确定竞争性随机接入序列参考数目P_c，其中，OMA业务的时延值D_OMA与OMA业务终端通过发送竞争性RAP直至第一次成功获得随机接入资源所需要的时隙数量的期望值的关系式具体为：

其中，F_OMA为在预置时隙OMA业务终端成功发送竞争性RAP并获得成功接入的概率，|τ|为PRACH信道时域的时隙长度。

进一步地，还包括：

接入序列动态调节单元307，用于获取URTC业务的实际接入量，若在预置时间内未接收到突发性URTC业务，则将预置数目的突发性URTC业务随机接入序列切换为竞争性随机接入序列，其中，突发性URTC业务随机接入序列实际数目大于0。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种电力物联网业务的随机接入优化方法，其特征在于，包括：

S1：获取预置区域内的电力物联网设备的终端总量和业务类型参数，并根据电力物联网设备的业务类型参数对获取到的电力物联网设备进行分类，得到含有PDA业务的终端数量N_PDA、含有OMA业务的终端数量N_OMA以及含有周期性URTC业务的终端数量N^P _URTC；

S2：根据含有周期性URTC业务的终端数量N^P _URTC与周期性URTC业务的触发间隔T_URTC的比值，计算周期性URTC业务随机接入序列参考数目P_TURTC；

S3：根据含有PDA业务的终端数量N_PDA与PDA业务的触发间隔T_PDA的比值，计算最大非竞争性随机接入序列参考数目P_f；

S4：根据含有OMA业务的终端数量N_OMA，通过排队论计算得到OMA业务的时延值D_OMA，其中，OMA业务的时延值D_OMA小于或等于OMA业务的时延门限值H_OMA；

S5：根据OMA业务的时延值D_OMA与含有OMA业务的终端通过发送竞争性RAP直至第一次成功获得随机接入资源所需要的时隙数量的期望值的正相关关系，确定竞争性随机接入序列参考数目P_c，其中，OMA业务的时延值D_OMA与OMA业务终端通过发送竞争性RAP直至第一次成功获得随机接入资源所需要的时隙数量的期望值的关系式包括：

其中，F_OMA为在预置时隙OMA业务终端成功发送竞争性RAP并获得成功接入的概率，|τ|为PRACH信道时域的时隙长度；

S61：从PRACH的可用随机接入序列参考数目P中分配与周期性URTC业务随机接入序列参考数目P_TURTC相同的随机接入序列；

S62：从PRACH的可用随机接入序列参考数目P中分配与最大非竞争性随机接入序列参考数目P_f相同的随机接入序列；

S63：从PRACH的可用随机接入序列参考数目P中分配与竞争性随机接入序列参考数目P_c相同的随机接入序列；

S64：将PRACH中未分配的随机接入序列设置为突发性URTC业务随机接入序列。

2.根据权利要求1所述的一种电力物联网业务的随机接入优化方法，其特征在于，步骤S2具体包括：

根据含有周期性URTC业务的终端数量N^P _URTC与周期性URTC业务的触发间隔T_URTC的比值，通过第一预置公式，计算周期性URTC业务随机接入序列参考数目P_TURTC，其中，第一预置公式具体为：

3.根据权利要求1所述的一种电力物联网业务的随机接入优化方法，其特征在于，步骤S3具体为：

根据含有PDA业务的终端数量N_PDA与PDA业务的触发间隔T_PDA的比值，通过第二预置公式，计算最大非竞争性随机接入序列参考数目P_f，其中，第二预置公式具体为：

4.根据权利要求1所述的一种电力物联网业务的随机接入优化方法，其特征在于，步骤S64之后还包括：步骤S65；

S65：获取URTC业务的实际接入量，若在预置时间内未接收到突发性URTC业务，则将预置数目的突发性URTC业务随机接入序列切换为竞争性随机接入序列，其中，突发性URTC业务随机接入序列实际数目大于0。

5.一种电力物联网业务的随机接入优化装置，其特征在于，包括：

终端分类单元，用于获取预置区域内的电力物联网设备的终端总量和业务类型参数，并根据电力物联网设备的业务类型参数对获取到的电力物联网设备进行分类，得到含有PDA业务的终端数量N_PDA、含有OMA业务的终端数量N_OMA以及含有周期性URTC业务的终端数量N^P _URTC；

周期性URTC业务序列预测单元，用于根据含有周期性URTC业务的终端数量N^P _URTC与周期性URTC业务的触发间隔T_URTC的比值，计算周期性URTC业务随机接入序列参考数目P_TURTC；

非竞争性序列预测单元，用于根据含有PDA业务的终端数量N_PDA与PDA业务的触发间隔T_PDA的比值，计算最大非竞争性随机接入序列参考数目P_f；

OMA业务时延计算单元，用于根据含有OMA业务的终端数量N_OMA，通过排队论计算得到OMA业务的时延值D_OMA，其中，OMA业务的时延值D_OMA小于或等于OMA业务的时延门限值H_OMA；

竞争性序列预测单元，用于根据OMA业务的时延值D_OMA与含有OMA业务的终端通过发送竞争性RAP直至第一次成功获得随机接入资源所需要的时隙数量的期望值的正相关关系，确定竞争性随机接入序列参考数目P_c，其中，OMA业务的时延值D_OMA与OMA业务终端通过发送竞争性RAP直至第一次成功获得随机接入资源所需要的时隙数量的期望值的关系式具体为：

其中，F_OMA为在预置时隙OMA业务终端成功发送竞争性RAP并获得成功接入的概率，|τ|为PRACH信道时域的时隙长度；

接入序列分配单元，用于根据得到的周期性URTC业务随机接入序列参考数目P_TURTC、最大非竞争性随机接入序列参考数目P_f和竞争性随机接入序列参考数目P_c分配PRACH的信道资源；

所述接入序列分配单元具体包括：

周期性URTC序列分配子单元，用于从PRACH的可用随机接入序列参考数目P中分配与周期性URTC业务随机接入序列参考数目P_TURTC相同的随机接入序列；

非竞争性序列分配子单元，用于从PRACH的可用随机接入序列参考数目P中分配与最大非竞争性随机接入序列参考数目P_f相同的随机接入序列；

竞争性序列分配子单元，用于从PRACH的可用随机接入序列参考数目P中分配与竞争性随机接入序列参考数目P_c相同的随机接入序列；

突发性URTC序列分配子单元，用于将PRACH中未分配的随机接入序列设置为突发性URTC业务随机接入序列。

6.根据权利要求5所述的一种电力物联网业务的随机接入优化装置，其特征在于，周期性URTC业务序列预测单元具体用于：

根据含有周期性URTC业务的终端数量N^P _URTC与周期性URTC业务的触发间隔T_URTC的比值，通过第一预置公式，计算周期性URTC业务随机接入序列参考数目P_TURTC，其中，第一预置公式具体为：

7.根据权利要求5所述的一种电力物联网业务的随机接入优化装置，其特征在于，非竞争性序列预测单元具体用于：

根据含有PDA业务的终端数量N_PDA与PDA业务的触发间隔T_PDA的比值，通过第二预置公式，计算最大非竞争性随机接入序列参考数目P_f，其中，第二预置公式具体为：

8.根据权利要求5所述的一种电力物联网业务的随机接入优化装置，其特征在于，还包括：

接入序列动态调节单元，用于获取URTC业务的实际接入量，若在预置时间内未接收到突发性URTC业务，则将预置数目的突发性URTC业务随机接入序列切换为竞争性随机接入序列，其中，突发性URTC业务随机接入序列实际数目大于0。

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