CN109600753A - 一种电力无线专网系统频率资源规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力无线专网系统频率资源规划方法，其包括：区域内不同业务终端数目估算、频率资源干扰统计、可用频率资源按照业务分类、不同业务频率需求计算以及不同业务频率资源匹配。本发明采用频谱感知技术获得230MHz频谱范围内频率使用和干扰情况，从而有效评估各频率子带的干扰水平，并且当发现频点已使用和干扰较大时需及时进行避让，动态选择无干扰或干扰较小的子带，优化通信质量，降低与异系统间干扰，为每类业务配置独占的频率池，资源管理和业务保障相匹配的优化配置，实现电力无线专网频率资源规划与精准控制，以保障系统稳定运行。

Description

一种电力无线专网系统频率资源规划方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种电力无线专网系统频率资源规划方法。

背景技术

电力无线专网基于国家无线电管理委员会分配的230MHz专用频段进行通信，其频点离散分布在223MHz至235MHz总共12MHz带宽内，每个频点带宽25KHz，此外，该频段范围内还有360个频点(共9MHz带宽)由各地市无线电管理处审批，需要申请使用。随着电力无线专网的应用和推广，230MHz频段频谱上可能同时存在230电力无线专网、230MHz数传电台、其它大功率电台共存的情况。

随着智能电网的发展，尤其是大数据、云计算、物联网、移动业务在电力行业的逐步应用，电力业务以及终端类型更加丰富。为保障电力无线专网系统在230MHz频段上稳定运行，现有技术中公开了一种基于业务隔离的网络频率分配及干扰协调方法(专利公告号CN105871068A)，其通过测量链路信噪比反馈，获取业务速率需求信息并匹配频率资源。然而，这种方法是按照固定模式进行资源匹配的，并不支持实时动态的频率分配。虽然实际电力业务中配电自动化、用电信息采集等主要业务位置都是相对固定的，但仍然存在频率占用、干扰等情况，因此，目前需要对现有技术进行改进，以满足电力无线专网系统的运行要求。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种电力无线专网系统频率资源规划方法，以进行实时动态的频率分配，保障系统稳定运行。

本发明所述的一种电力无线专网系统频率资源规划方法，其包括以下步骤：

步骤1，估算电力无线专网系统覆盖区域内M个不同类型的业务的终端数目；

步骤2，在所述电力无线专网系统使用的帧结构的扫频时隙进行频谱扫描，以获取带宽BW内以子带带宽B为颗粒度的频率占用和干扰分布状况，并且标记或去除暂时被占用和受到干扰的子带，以得到可分配频率资源；

步骤3，在所述可分配频率资源中设置预留频率资源池，并将所述可分配频率资源中除预留频率资源池以外的剩余频率资源分为带宽不同的M个频率资源；

步骤4，根据所述电力无线专网系统覆盖区域内不同类型的业务的终端数目以及预设的所需频率资源大小和单个业务并发概率，计算获得不同类型的业务的频率需求；以及

步骤5，根据所述不同类型业务的频率需求，将所述M个频率资源分别配置给不同类型的业务。

在上述的电力无线专网系统频率资源规划方法中，所述扫频时隙位于帧结构中的预置位置，该预置位置为：上行子帧、下行子帧或特殊时隙的开始，其中，所述特殊时隙包括DwPTS、GP、UpPTS以及SD。

在上述的电力无线专网系统频率资源规划方法中，所述带宽BW定义为12MHz、7MHz、5MHz或1MHz；所述子带带宽B定义为25KHz。

进一步地，在步骤4中，根据以下公式计算获得不同类型业务的频率需求Fm：

Fm＝Sm×Rm×Pm

其中，Sm表示电力无线专网系统覆盖区域内不同类型的业务的终端数目，Rm表示不同类型的业务所需频率资源大小，Pm表示单个业务的并发概率。

在上述的电力无线专网系统频率资源规划方法中，所述步骤5包括：按照业务的优先级持续依次进行频率资源配置。

在上述的电力无线专网系统频率资源规划方法中，所述步骤5还包括：高优先级的业务在频谱资源不足时从所述预留频率资源池中选取频点，且当被选取的频点在释放回到所述预留频率资源池后可供其他高优先级的业务使用。

由于采用了上述的技术解决方案，本发明通过分析覆盖区域电力业务使用情况据，得到电力网络动态需求图，建立电力业务模型，并通过在帧结构的扫频时隙进行频谱感知，获取子带频率使用和干扰状况，通过基站对上报频谱感知结果进行分析，得出系统频谱干扰分布情况结果，根据电力网络需求进行规划，并通过业务的优先级对无线频率进行划分，从而实现有限频率资源的合理分配对于平衡各业务之间的资源需求，保证各业务顺利开展。本发明实现了有限的频率资源的动态合理分配，以满足不同业务类型的实际需求，充分考虑了现有业务和远景规划，为未来业务的扩展预留了相应的频率资源，另外，针对不同电力业务的无线频率实现精准控制，针对每类业务配置独占的频率池，方便资源管理和重点业务的资源优化配置。

附图说明

图1是本发明一种电力无线专网系统频率资源规划方法的流程示意图；

图2是本发明的具体实施例中电力无线专网系统使用的帧结构的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。

如图1所示，本发明，即一种电力无线专网系统频率资源规划方法，包括以下步骤：

步骤1，估算电力无线专网系统覆盖区域内不同类型业务的终端数目，其中，业务类型的序号记为m＝1，2，……，M，每一类业务的终端数目记为Sm；

步骤2，统计频率资源干扰：在电力无线专网系统使用的帧结构的扫频时隙进行频谱扫描(即，频谱感知)，以获取带宽BW内以子带带宽B为颗粒度的频率占用和干扰分布状况，并且标记或去除暂时被占用和受到干扰的子带，由此得到可分配频率资源W；

在该步骤2中，扫频时隙可以位于帧结构中预先定义好的位置，如上行子帧、下行子帧、特殊时隙(包含DwPTS(下行导频时隙)、GP(保护间隔)、UpPTS(上行导频时隙)以及SD)的开始或其它预置位置(如图2所示)；频谱扫描的带宽BW可定义为12MHz、7MHz、5MHz、1MHz或其它预置数值，子带带宽B可定义为25KHz或其它预置数值；

步骤3，按照已知的不同类型的业务比例、业务等级和保护间隔，在可分配频率资源W中设置预留频率资源池W0，并将可分配频率资源W中的剩余频率资源W-W0分为带宽不同的M个频率资源Wm，m＝1，2，……，M，

步骤4，根据电力无线专网系统覆盖区域内不同类型业务的终端数目Sm以及预设的所需频率资源大小Rm和单个业务并发概率Pm(Rm和Pm根据业务所需的资源和既往业务并发概率进行设定)，计算获得不同类型业务的频率需求Fm：Fm＝Sm×Rm×Pm；

步骤5，根据不同类型业务的频率需求Fm，将M个频率资源Wm分别合适地配置给不同类型的业务，即，不同类型业务所使用的频率不相同，以保证不同业务类型间的支撑。

电力无线专网承载精准负荷控制、配电自动化、用电信息采集等业务，其中，精准负荷控制业务属于生产控制大区，对可靠性、时延和安全等要求非常高。若精准负荷控制业务与其它业务共享无线传输资源，可能会由于业务间抢占资源而导致时延、可靠性等性能指标大幅波动。因此，电力无线专网应支持为高优先级业务划分专用资源，可配置多个相互间物理分开的传输资源池，供不同类型的业务使用。

为此，在本发明的上述步骤5中，可以按照业务的优先级持续依次进行频率资源分配；高优先级的业务可以在频谱资源不足时从预留频率资源池W0中选取频点，且被选取的频点只有在释放回到预留频率资源池W0后才能为其他高优先级业务所用。

此外，由于不同地域可使用的频谱资源存在差异，不同小区实际承载的各类型业务终端数目也各不相同，因此，电力无线专网应支持多个传输资源池的灵活配置，以适配地域性频谱资源差异和终端分布差异，提高资源使用效率。因此，本发明的频率资源规划是针对既定区域的业务模型，计算单个扇区的业务吞吐量，再根据业务吞吐量计算每种业务需要的无线频率带宽，并进行相应频率带宽的配置。根据上述业务对无线频率的需求，并考虑实际频率分配为25KHz粒度。考虑230MHz频率的稀缺性，优先选择多个扇区同频组网规划，并对重点邻区交叉区域开启干扰协调功能。

综上所述，本发明针对不同业务所需频率资源不同、可用资源动态变化、异系统干扰等情况，通过快速获取电力无线专网频谱范围内频率使用和干扰状况，为每类业务配置独占的频率池，以及提供资源管理和业务保障相匹配的优化配置，从而实现了电力无线专网频率资源规划与精准控制，方便了资源管理和重点业务的资源优化配置。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (6)

1.一种电力无线专网系统频率资源规划方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，估算电力无线专网系统覆盖区域内M个不同类型的业务的终端数目；

步骤2，在所述电力无线专网系统使用的帧结构的扫频时隙进行频谱扫描，以获取带宽BW内以子带带宽B为颗粒度的频率占用和干扰分布状况，并且标记或去除暂时被占用和受到干扰的子带，以得到可分配频率资源；

步骤3，在所述可分配频率资源中设置预留频率资源池，并将所述可分配频率资源中除预留频率资源池以外的剩余频率资源分为带宽不同的M个频率资源；

步骤4，根据所述电力无线专网系统覆盖区域内不同类型的业务的终端数目以及预设的所需频率资源大小和单个业务并发概率，计算获得不同类型的业务的频率需求；以及

步骤5，根据所述不同类型业务的频率需求，将所述M个频率资源分别配置给不同类型的业务。

2.根据权利要求1所述的电力无线专网系统频率资源规划方法，其特征在于，所述扫频时隙位于帧结构中的预置位置，该预置位置为：上行子帧、下行子帧或特殊时隙的开始，其中，所述特殊时隙包括DwPTS、GP、UpPTS以及SD。

3.根据权利要求1所述的电力无线专网系统频率资源规划方法，其特征在于，所述带宽BW定义为12MHz、7MHz、5MHz或1MHz；所述子带带宽B定义为25KHz。

4.根据权利要求1所述的电力无线专网系统频率资源规划方法，其特征在于，在步骤4中，根据以下公式计算获得不同类型业务的频率需求Fm：

Fm＝Sm×Rm×Pm

其中，Sm表示电力无线专网系统覆盖区域内不同类型的业务的终端数目，Rm表示不同类型的业务所需频率资源大小，Pm表示单个业务的并发概率。

5.根据权利要求1所述的电力无线专网系统频率资源规划方法，其特征在于，所述步骤5包括：按照业务的优先级持续依次进行频率资源配置。

6.根据权利要求1所述的电力无线专网系统频率资源规划方法，其特征在于，所述步骤5还包括：高优先级的业务在频谱资源不足时从所述预留频率资源池中选取频点，且当被选取的频点在释放回到所述预留频率资源池后可供其他高优先级的业务使用。